邱曉鋒插板底座注塑模具設計

1、畢業(yè)設計（論文） 題目球面隔離板注塑模具 指導教師 系部機電工程系 專業(yè)模具設計與制造 姓名 學號 2011年月日插板底座注塑模具設計【摘要】本論文的主要內容為注塑模的設計。首先獲得產品部件的外型實體模型，進行數據交換后存為STEP文件,然后利用Pro/ENGINEER3.0重新測量建立.prt文件，然后綜合運用EMX4.1模塊完成模具的設計，再進行CAE分析，通過不斷分析改進和修整，使設計達到要求；通過所有檢驗后，用AutoCAD2009完成注塑模具非標準零件的零件圖和模架的裝配圖。【關鍵詞】注塑模、Pro/ENGINEER3.0、AutoCAD2009ENGLISH【Abstract】Th

2、is thesis mainly introduce the design Injection mold. The process of the design is that firstly saving the STEP file of the part.Then use the Pro/ENGINEER3.0 to finish the design of mold. The finished mold contains two cavities. If the mold passes all checks, then use the AutoCAD to finish the drawi

3、ngs of non-standard parts and the assembly drawing about the injection mold. At last write out the essay.【Key words】Injection mold, Pro/ENGINEER3.0, EMX4.1, AutoCAD2009目錄第一章引言1第二章注塑工藝分析及成型方法簡介- 4 -第一節(jié)、塑件分析- 4 -一、塑件- 4 -二、塑料名稱- 4 -三、生產綱領- 4 -四、塑件的結構及成型工藝分析- 5 -第二節(jié)、材料ABS的注射成型過程及工藝參數5一、注射成型過程5二、材料ABS的注

4、塑成型參數- 5 -三、材料ABS性能6第三章模具設計- 7 -第一節(jié)、擬定模具結構設計- 7 -一、分型面位置的確定- 7 -二、確定型腔數量及排列方式- 8 -第二節(jié)、澆注系統(tǒng)、關鍵零部件設計- 11 -一、澆注系統(tǒng)形式和澆口的設計- 11 -二、分型面設計- 13 -三、成型零件設計- 13 -四、排氣系統(tǒng)的設計- 14 -五、溫度調節(jié)系統(tǒng)設計- 15 -六、脫模機構的設計19第三節(jié)、模架的確定- 19 -第四章總結- 20 -第一節(jié)、模具設計過程體會- 20 -第二節(jié)、設計存在問題及解決設想24參考文獻25致謝26第一章 引言模具是工業(yè)生產的主要工藝裝備，在消費品、電器電子、汽車、飛機

5、制造等工業(yè)部門有舉足輕重的地位。在國民經濟中占有重要的地位，模具技術也已成為衡量一個國家產品制造水平的重要。工業(yè)產品零件精加工的75%、精加工的50%及塑料零件的90%將由模具完成。我國模具行業(yè)近年來年均增長速度為21%。今后一段時期，對模具的需求主要集中在四個行業(yè)：汽車行業(yè)、家用電器行業(yè)、電子及通訊行業(yè)和建材行業(yè)。模具是“效益放大器”，用模具生產的最終產品的價值要比模具自身的價值高幾十倍。如汽車行業(yè)，目前我國汽車產量超過400萬輛，基本車型達到170種，新車型和改裝車型將達430種，汽車換型時約有80%的模具需要更換，一個型號的汽車所需模具達數千副，價值上億元；家用電器行業(yè)中彩電、電冰箱、洗

6、衣機、空調器、微波爐、錄像機、攝像機、VCD、DVD等需用模具量大。同時，模具行業(yè)日益受到國家和人們的關注和重視，國務院頒布的關于當前產業(yè)政策的決定也把模具工業(yè)列為機械制造工業(yè)改造序列的第一位。模具技術的進步極大地促進了工業(yè)產品的生產發(fā)展，模具是“效益放大器”，用模具生產最終產品的價值將超過自身價格的幾十倍乃至百倍及上千倍。優(yōu)惠政策為模具行業(yè)提供了良好的發(fā)展環(huán)境。在國家產業(yè)政策和有關配套政策導向之下，近年來已有不少地方相繼出臺了一些支持當地模具工業(yè)發(fā)展的優(yōu)惠政策，有的見諸于文件，有的見諸于行動，都已收到很好的效果。同時，模具工業(yè)的快速發(fā)展也促進了當地經濟的繁榮。隨著各地之間交流活動的日益頻繁，

7、相信對模具工業(yè)發(fā)展有利的政策，及因此而帶來的良好的發(fā)展環(huán)境將有進一步發(fā)展。 有利因素：（1）模具行業(yè)內部體制改革和機制轉換加速，產業(yè)結構漸趨合理，并且加強了管理，提高了水平。（2）規(guī)模經濟產生效益，模具集群生產發(fā)展迅速。 （3）能力不斷提高。長期以來模具一直處于“后方”和“被動”的地位，因此也很少有 “品牌”和“專利”。隨著市場經濟的發(fā)展，近年來企業(yè)越來越重視“品牌”和“專利”。有些企業(yè)已認識到了創(chuàng)新研發(fā)的重要性，投入力度提高很快。據中國模具工業(yè)協(xié)會了解到的情況，近年不少企業(yè)在創(chuàng)新研發(fā)方面的投入與銷售收入的比例達到5%左右，個別企業(yè)甚至達到8%至10%。 （4）模具技術含量不斷提高，屬于高新技

8、術產品的模具越來越多。 （5）國際模具資本向我國轉移的趨勢十分明顯，模具出口前景很好。 不利因素：（1）雖然我國模具行業(yè)已經駛入發(fā)展快車道，但由于在精度、壽命、制造周期及能力等方面，與國際水平和工業(yè)先進國家相比尚有較大差距，所以還不能滿足我國制造業(yè)發(fā)展的需求。特別是在精密、大型、復雜、長壽命模具方面，仍舊供不應求。因此，每年尚需大量進口。 （2）對外資的依存逐年增大。 （3）人才緊缺日益突出。 （4）市場競爭加劇。 （5）雖然近幾年模具出口增幅每年大于進口增幅，但所增加的絕對量仍是進口大于出口，致使模具外貿逆差一年比一年大。CAD即計算機輔助設計的英文簡稱(Computer Aided Des

9、ign)。注塑模CAD系統(tǒng)中數據可分為組合數據和基本數據，可將組合數據逐層分解至基本數據為止。根據這種分解模式，可以對總體、部件、詳細數據這三類數據分別進行處理。1.總體數據 它是一種模型數據，可以表達為如下格式：文件名：總裝圖；組成：各部件數據名+定位關系數據；組織：依次記錄各部件名，定位數據。2.部件數據 它可定義為一種圖形/模型數據，以標準模架為例說明其表達格式： 文件名：部件名；組成：基準件名+各組成零件名+定位關系+尺寸關系+零件圖形關聯(lián)性； 組織：依次記錄個零件名、定位關系、主特征尺寸。3.零件數據 它可定義為一種圖形文本數據，為注塑模系統(tǒng)的基本單元數據，該數據類型可表達為如下格式

10、：文件名：零件名； 組 成：圖形信息+尺寸信息+文本信息；組 織：依次按圖形記錄圖形節(jié)點信息、尺寸標注及文本信息。pro/ENGINEER3.0是美國PTC公司（Parametric Technology Corporation參數技術公司）開發(fā)的大型CAD/CAM/CAE集成軟件，是全方位的產品開發(fā)軟件。該軟件集產品設計、裝配、加工、鈑金設計等功能于一體，其模塊眾多、內容豐富、功能強大，已廣泛應用于電子、航天、汽車、家電和玩具等行業(yè)。在模具設計過程中，主要應用Pro/ENGINEER3.0進行了模仁結構設計，包括分形面、澆注系統(tǒng)等的設計。PTC用于Pro/ENGINEER的新模架EMX(Ex

11、pert Moldbase Extension)，是一個基于知識庫的模架裝配和細化工具，它增強了現有Pro/ENGINEER模具工具的功能。專門為模具設計人員開發(fā)的這套工具，提供了快速創(chuàng)建和修改完整模具零部件的功能，能簡化模具設計過程，提高生產效率。AutoCAD是最常用的工程制圖軟件。由Pro/ENGINEER產生的工程圖紙不規(guī)范，所以后期需要導入AutoCAD軟件進行完善流程如圖2-1所示。第二章 注塑工藝分析及成型方法簡介第一節(jié)、塑件分析一、塑件塑件結構如圖3-1所示。該零件尺寸中等大小，最大長度為170mm，最大高度13mm，最大寬度50mm，厚度為2mm。二、塑料名稱根據各材料的注塑

12、性能及加工使用性能，綜合市場價格，選擇材料為ABS。三、生產綱領大批量，自動化生產四、塑件的結構及成型工藝分析1.結構分析該塑件端部帶有連接運動部分，兩個連接運動部分分別在不同的型腔內成型，故在模具設計和制造上要有一定的定位措施和良好的加工工藝，以保證轉動的順暢和零件的使用壽命。該塑件是放在外面的，對表面美觀有一定要求，設計時要注意對外邊面的處理。2.成型工藝分析精度等級：采用一般精度5級。脫模斜度：該注塑零件壁厚約為2mm，塑件外表面40120。由于該塑件沒有特殊狹窄細小部位，所用塑料為ABS，流動性較好，而且，主要部分有較好的弧度，可順勢脫模，所以塑件外表面沒有放脫模斜度。第二節(jié)、材料AB

13、S的注射成型過程及工藝參數一、注射成型過程1.成型前的準備對ABS的色澤、細度和均勻度進行檢驗。由于ABS的吸水率大約為0.2%0.8%，容易吸濕，成型前應進行充分的干燥，干燥至水分含量 H最?。?故滿足要求。3) 開模行程校核此處所選用的注塑機的最大行程與模具厚度有關（如全液壓合模機構的注塑機）。注塑機的開模行程應滿足下式：S機-（H模- H最?。?H1H2+（510）mm(4-3)因為S機- (H模- H最小)360-（270-220）=310mmH1H2（510）100+100+10=210mm即 S機-（H模-H最小） H1H2+（510）mm故滿足要求。式中: H1推出距離，單位mm

14、；H2包括澆注系統(tǒng)在內的塑件高度，單位mm；S機注塑機最大開模行程。第二節(jié)、澆注系統(tǒng)、關鍵零部件設計一、澆注系統(tǒng)形式和澆口的設計澆注系統(tǒng)是引導塑料熔體從注射機噴嘴到模具型腔的進料通道，具有傳質、傳壓和傳熱的功能，對塑件質量影響很大。它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，包括主流到，分流到、冷料穴，澆口。1.主流道的設計主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴射出的熔體導入分流道或型腔中。主要的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動和開模是主流道凝料的順利拔出（1）主流道尺寸主流道小端直徑 D=注射機噴嘴直徑+（0.51） (4-4) =3+（0.51），取D

15、=4主流道球面半徑SR0=注射機噴嘴球頭半徑+（12）(4-5) =15+(12)，取SR0=17球面配合高度h=35mm，取h=3mm主流道長度L=40mm主流道大端直徑D=D+2Ltan=4+240tan2=6.79，取D=7mm(4-6)澆口套總長LO=L+h+2=45mm(4-7)（2）主流道襯套的形式主流道小端入口處于注塑機噴嘴反復接觸，屬于易損件，對材料要求較嚴格，因而模具主流道部分設計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效的選用幼稚鋼材進行單獨加工和熱處理，常采用碳素工具鋼，如T8A、T10A等，熱處理硬度為50HRC55HRC。由于該模具流道較長，定位圈和襯套設計成分體

16、式較合適。（3）主流道襯套的固定主流道襯套采用四個螺釘均布固定。2.冷料穴的設計（1）主流道冷料穴的設計開模時應將主流道中的凝料拉出，所以冷料穴的直徑應稍大于主流道大端直徑。由于該模具型腔分布對稱，所以冷料穴可設在中心位置。冷料穴直徑= D+2=7+2=9 mm(4-8)冷料穴深度=3/4 D=7 mm(4-9)（2）分流道冷料穴的設計此模具分流道比較短，所以可以不加冷料穴。3.分流道設計（1）分流到布置形式分流道在分型面上的布置與型腔排列密切相關，有多種不同的布置形式，應該遵循兩方面原則：一方面排列緊湊、縮小模具板面尺寸；另一方面流程盡量段、鎖模力力求平衡。改模具的流道布置形式采用平衡式。（

17、2）分流道的長度長度應盡量短，減少彎折。該模具的分流道長度在設計過程中由繪圖的出，L=5 mm。（3）分流道的形狀及尺寸為了便于加工及凝料脫模，分流道設置在分型面上，采用圓形截面，ABS經驗值d=（4.89.5）mm，由d（1.11.2）=d上級，所以得出d=5.8，取為6 mm。（4）分流道表面粗糙度由于流道中于模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較理想，因此分流道的內表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.631.6微米，這樣表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層流動阻力。避免熔流表面滑移，是中心層具有較高的剪切速率，此處Ra=0.8。4.澆口的設計澆口是連接流道于型

18、腔之間的一段細短通道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部位。澆口的形狀、位置和尺寸對塑件的質量影響很大。澆口截面積通常為分流道的0.070.09倍，澆口截面積取為圓形。（1）澆口類型及位置的確定該模具是中小型塑件的多型腔模具，同時，對外觀要求較高，所以從側澆口和潛伏式澆口中進行選擇。其中，潛伏式澆口模具結構簡單，只需兩板模即可，比較有優(yōu)勢。那么采用側澆口時，各方面都不是很理想；雖然雙澆口在控制氣泡上比較有優(yōu)勢，但是熔接痕方面有明顯缺陷，而且如采用雙澆口，分流道布置會過長，所以也不合適；潛伏式澆口最合適，而且相應的模具結構也比較簡單，所以選用潛伏式澆口。（2）澆口尺寸設計由經驗公式，澆口的直徑d=0.206

19、=0.607；(4-10)澆口直徑一般取在0.81.2之間，本模具取d=1 mm。二、分型面設計在Pro/ENGINEER工作環(huán)境下，可以對簡單零件自動產生分型面。但插座底座塑件，形狀不規(guī)則，分型面大部分是平面，所以不需要手動創(chuàng)建曲面。三、成型零件設計直接與塑料接觸構成塑件形狀的零件稱為成型零件，其中構成塑件外形的成型零件成為凹模，構成塑件內部形狀的成型零件成為凸模（型芯）。由于凹、凸模件直接與高溫、高壓的塑料接觸，并且脫模時反復與塑件摩擦，因此，要求凹、凸模件具有足夠的強度、剛度、硬度、耐磨性、耐腐蝕性以及足夠低的表面粗糙度，如果型腔側壁和底板厚度過小，可能因強度不夠而產生變形甚至破壞；也可

20、能因剛度不足而產生翹曲變形，導致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響脫模。此塑件有側向軸孔，因此成型部分零件包括凹、凸模。分型成功後凹模如圖3-2所示，凸模如圖3-3所示圖3-2 凹模圖3-3 凸模四、排氣系統(tǒng)的設計該套模具是屬于小型模具，排氣量很小，可利用分型面、滑塊和頂桿等間隙進行排氣，不需要單獨開設排氣槽。五、溫度調節(jié)系統(tǒng)設計1.加熱系統(tǒng)由塑料模具的溫度直接影響到塑件的成型質量和生產率。ABS材料的注塑成型溫度為5080 ，所選塑件材料模具溫度為：100C，所以可以不設置加熱裝置。2.冷卻系統(tǒng)一般注射到模具內的塑料溫度為200左右，而塑件固化后從模具性強中取出時其溫度在60以下。熱塑性塑料在

21、注射成型后，必須對模具進行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡量快的傳給模具，一是塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模。(1)設計原則：冷卻水孔數量盡可能的多，孔徑盡可能大；冷卻水孔至型腔表面的距離應盡可能相等；澆口處要加強冷卻；冷卻水孔道不應穿過鑲塊或其接縫部位，以防漏水；冷卻水孔應避免設在塑件的熔接痕處；進出口水管接頭的位置應盡可能設在模具的同一側，通常應設在注塑機的背面。（2）設計過程：已知：材料ABS，塑件厚度2mm，一次注塑質量21.5g，ABS單位熱流量系數Q1=350kg/kg,解：冷卻時間(4-11)s 根據ABS性能，取=10s 注射時間=2s，保壓2s 注射周期為t=10+2+2+（58

22、）=20s(4-12) 每小時注射次數N=3600/20=180總熱量 Q=W=NG(4-13) =800.0215350 =1354.5kJ/h 模具四側面積(4-14) 分型面面積 開模率(4-15)散熱表面積=0.04m2(4-16)模溫70，室溫20對流所散發(fā)的熱量：(4-17)輻射所散發(fā)的熱量： (4-18) =0.86 注塑機所散發(fā)的熱量：(4-19)應由冷卻系統(tǒng)從模具中帶走的熱量為為負(4-20)所以模具靠自身可以散熱。但為更加安全和提高效率，仍添加冷卻系統(tǒng)。六、脫模機構的設計注射成型的每一循環(huán)中，塑件必須準確無誤的從模具的凹模中或型芯上脫出，完成脫出塑件的裝置成為脫模機構，也稱

23、為推出機構。1.脫模推出機構的設計原則 塑件推出是注射成型過程中的最后一個環(huán)節(jié)，推出質量的好壞將最后決定塑件的質量，因此，塑件的推出是不可忽視的。在設計推出脫模機構時，應遵循下列原則。（1）推出機構應盡量設置在動模一側；（2）保證塑件不因推出而變形損壞；（3）機構簡單、動作可；（4）良好的塑件外觀；（5）合模時的準確復位。2.塑件推出的基本方式選擇零件脫模無特殊要求，采用最常見的推桿推出即能滿足脫模要求。推桿形式選擇圓形推桿。3.頂桿布局兩側為對稱布局，故只標注一側，對頂桿編號15。其中，1號為澆口頂桿，其中挖了潛伏式澆口。其形狀如圖3-4所示。2號為拉料桿，脫模是頂出澆道凝料，達到自動切斷澆

24、口的目的，其形狀如圖3-5所示。35號為普通推桿，其形狀如圖3-6所示。圖3-4 1號頂桿圖3-5 2號拉料桿圖3-6 35號頂桿4.頂桿尺寸計算（1）脫模力(4-21)(4-22)(4-23)(4-24)取1，查參考文獻【1】中表8-2得=3.556由ABS特性和模具材料得f=0.21取1，查參考文獻【1】中表8-3得=1.0052=1.75mm，E=1800Mpa，S=0.5%，=0，L=14cm=625N（2）推板厚度 (4-25)=300mm，E=210000Mpa，B=150mm,=1/5*0.28mm（3）推桿直徑 (4-26) K=1.5，L=140，n=7，E=2100000，

25、取d=4mm第三節(jié)、模架的確定選用標準模架，可以大大縮短模具的制造周期，提高企業(yè)的經濟效益。由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根據成型零件尺寸結合標準模架，選用結構形式為Futoba-2P:SC，如圖4-28所示。模架尺寸為250400mm。模具整體效果如圖3-7、圖3-8所示。圖3-7模具整體效果 圖3-8模具爆炸圖第四章 總結第一節(jié)、模具設計過程體會在做畢業(yè)設計的過程中，我學到了很的東西，對PRO/E和AutoCAD軟件進行了全方位的復習，以前學到的，現在都記起來了，比以前要更知道了可多以前沒有或者沒有注意到的一些細節(jié)。在此期間我查閱了很多資料，對模具行業(yè)也有了新的認識。在技能方面，通過對此塑件模具的設計，更加熟練了對Pro/ENGINEER3.0和AutoCAD的運用，同時，學習了新的軟件，如EMX插件。過程中的