編號 畢 業(yè) 論 文題 目學生姓名學 號院 系專 業(yè)班 級指導教師 顧問教師六月摘要摘 要本設計主要是連接座的模具設計。通過對連接座尺寸分析，采用注塑模成型的方法，包括對零件的分析，塑件材料的選擇，注射機的選擇,模具的設計等完成該塑件的模具設計；在此次設計中利用 UG 對塑件進行零件設計和模具設計，主要包括動定模、澆口、流道、冷料穴、定位圈的設計；完成標準模架、導向機構、脫模機構、排氣系統(tǒng)及溫控系統(tǒng)的設計，完成動定模固定板、推桿固定板、推桿、澆口導套以及支撐板零件的設計，利用 Auto CAD 完成部分零件圖及裝配圖的設計。關鍵詞：塑料 注塑模 UG CADAbstractIAbstractThis design is mainly the rear mould design. Complete the design of analysis, including analysis of the rear cover plate size, the injection molding method of parts, plastic material, injection machine, mold design, such as the completion of the plastic parts and mold design. In the design by using UG plastic parts design and mold design, mainly including dynamic fixed die, the gate and runner, cold cave, a positioning ring; the completion of standard mould base, a guide mechanism, a demoulding mechanism, exhaust system and temperature control system design, completed the fixed mould fixing plate, a push rod fixing plate, a push rod, gate guide sleeve and a supporting plate parts design, the use of Auto CAD parts and assembly drawing design.Keywords: plastic injection mould UG CAD目錄II目 錄摘 要 IAbstract .II緒論 .11.1 國內塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀 11.2 國外塑料模的發(fā)展狀況 21.3 本設計的意義及目的 2第一章. 工藝方案及分析 .31.1 塑件工藝分析 31.1.1 設計塑件時必須考慮的幾個方面的問題 .31.1.2 尺寸和精度 .31.1.3 塑件的形狀 .41.1.4 塑件的臂厚 .51.1.5 脫模斜度分析 .51.1.6 粗糙度分析 .51.2 塑件選材 6第二章 塑件的體積估算和注射機型號的選擇 .72.1 估算塑件體積: .72.2 注射機的類型和規(guī)格 8第三章 澆注系統(tǒng)的設計 .93.1 主流道襯套的設計 9目錄III3.2 冷料井的設計 103.3 分流道的設計 113.4 澆口的設計 12第四章 成型零部件的設計 .144.1 分型面的確立 144.2 排氣槽的設計 154.3 成型零件的結構設計 154.3.1 型腔的結構設計 .164.3.2 型芯的結構設計 .164.3.3 成型零件的尺寸計算 .17第五章 合模導向機構的設計 .205.1 導柱的設計 205.2 導套的設計 21第六章 塑件脫模機構的設計 .226.1 推出機構的設計 226.2 復位的設計 236.3 脫模過程 236.4 模架的設計 23第七章 冷卻系統(tǒng)的設計 .247.1 塑料熔體釋放的熱量 257.2 高溫噴嘴向模具的接觸傳熱 26目錄IV7.3 注射模通過自然冷卻傳導走的熱量 267.4 水路分布 .28第八章.注射機有關工藝參數(shù)的校對 308.1 注塑量校核 308.2 鎖模力 308.3 注射機壓力的校核 308.4 模具厚度校核 30第九章 裝配圖的繪制和造型 .31設計總結 .33致 謝 .34參 考 文 獻 .35緒論0緒論改革開放以來，在國家經(jīng)濟政策的有效調控下，我國的模具產業(yè)增長趨勢十分迅速，平均年增長速度可以達到 20%之多，發(fā)展十分迅速，在二十世紀初，國家模具產業(yè)的產值增長迅猛，到 2000 年的全國模具總產值可以達到 260-270億元，其中塑料模具產業(yè)占到了總產值的三分之一，這將預示著在未來的模具制造業(yè)中，塑料模占得比重不會變少而是會占到更多的比重。1.1 國內塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀在過去的五十多年里，中國的塑料膜工業(yè)有了長足的發(fā)展，大大的提高了制造模具的水平。在制造技術方面，我國在 CAD/CAM/CAE 技術的應用水平上下足了功課同時也取得了很大的進步，比如我國生產家用電器的企業(yè)，引進了很多國外先進的 CAD/CAM 系統(tǒng)，如 UGⅡ、UG、CADS5、DOCT5、及 MPA 等塑料膜分析軟件。雖然引進這些系統(tǒng)消耗了大量的資金，但是它使我國模具行業(yè)的發(fā)展又上升了一個臺階，是我國模具行業(yè)不可或缺的一部分，這些技術不僅實現(xiàn)了CAD/CAM 的集成，而且還支持 CAE 技術對成型過程，這些年，我國在國外這些先進的軟件基礎之上也自主開發(fā)了塑料模 CAD/CAM 系統(tǒng)，例如 CAXA 系統(tǒng)以及注塑模 HSC5.0 系統(tǒng)和 CAE 軟件等，這些國產的軟件和國外的先進軟件相比好處有很多，它不僅適合我國模具制造業(yè)的行情，更重要的這些軟件還很便宜。11.2 國外塑料模的發(fā)展狀況國外一些先進國家十分重視塑料模的發(fā)展，在這些國家塑料模在模具制造行業(yè)中所占的比例為 30%40%并且在設計和工藝方面更加專業(yè)，如 CAD/CAM 技術使用的普及化，相比較國內這些先進國家的設備數(shù)控化率更高并且還有生產效率高、周期短的優(yōu)勢。大多歐美國家在運用 CAE 技術方面要比我國成熟的多。在注射模設計中通過對這類技術和 CAE 軟件的嫻熟運用，可以提前預測到成型過程中可能出現(xiàn)的問題和模具隱藏的缺陷。在模具設計中的 CAE 這項技術的作用越來越大，國外一些公司在應用了 CAE 這項先進技術之后，縮短了 50%以上的試模時間。目前國內對于模具制造技術的使用還不成熟和國外的那些企業(yè)相比還有很大的差距，并且大多頂尖的技術也基本都是國外的，拿塑封模具制造技術來說，在國外已經(jīng)很普及的熱流道以及氣輔成型這些技術在國內確不是很多見。其中德國的模具很多采用熱流道技術，使用熱流道技術后，產品的質量好，成型周期短，精度高。1.3 本設計的意義及目的本次設計，讓我們學習到了更多沒有學習到的東西，對這些知識的了解和鞏固。目的在于獨立完成設計，全方面的去搜集資料查閱資料，使自己的的知識量得到擴充，要學會從不同角度去解決問題，學習使用全面的設計手冊，書籍及其他資料，使自己的畫圖能力得到提升，為我們以后的參加工作奠定了基礎。第一章. 工藝方案分析2第一章. 工藝方案及分析1.1 塑件工藝分析1.1.1 設計塑件時必須考慮的幾個方面的問題1：塑料的物理機械性能，如強度，剛性，彈性，吸水性等。2：塑料的成型工藝性。3：塑料成型所導致沖模流動，排氣，補縮等。4：塑件在成型后的收縮情況以及收縮率差異。5：模具的總體結構，以及脫模的復雜程度。6：模具零件的形狀和制造工藝。塑件的設計主要包括塑件的形狀，尺寸，精度，表面光潔度，壁厚，斜度，以及塑件上的加強筋等的設計。1.1.2 尺寸和精度由于該塑件是長方體形狀，做外面的殼，尺寸和精度要求不是很高，所以經(jīng)分析選擇一般精度等級 13 級精度。31.1.3 塑件的形狀圖 1.1 塑件平面工程圖圖 1.2 塑件 3D 圖第一章. 工藝方案分析4該塑件形狀不僅有規(guī)則輪廓，而且在分模方向沒有阻礙，容易模塑，所以采用單分型面，有部分的銳角需要一點的圓角設計，另外底部的通孔也可以進行倒斜角。1.1.4 塑件的臂厚塑件的壁厚對塑件的質量影響很大，壁厚過小，成型時流動阻力大，大型復雜制品就難以充滿型腔，壁厚過大，不但造成原料的浪費，而且對熱固性材料成型來說增加了壓塑的時間，而且容易造成固化不完全，對熱塑性材料來說就回增加冷卻時間，所以初步估計為該塑件壁厚約為 4mm。1.1.5 脫模斜度分析由于塑件成型后塑料收緊從而會稍微包緊型芯，會使脫模的阻力變大。所以需要設脫模斜度。通常塑件的高度在 25mm 以下的時候可以忽略脫模斜度。如果該塑件是個結構復雜的塑件，無論如何都要去認真設計脫模的斜度。綜上所述，這次的模具設計中的脫模斜度使用 30′，因為這個塑件的高度不大，收縮率也很一般。1.1.6 粗糙度分析為了防止冷疤、云紋等，我們要隨時給塑件拋光復原，因為這些瑕疵主要取決于模具的表面粗糙度。一般塑料的表面粗糙度值為 1.6~0.2um，考慮到使用過程中摩擦而造成的瑕疵，型腔的表面粗糙度在滿足上述要求的同時應該達到0.2~0.4mm。51.2 塑件選材該塑件采用 ABS 樹脂，起成型特點流動性中等，吸濕性打算，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件必須經(jīng)過長時間的預熱干燥，溢邊值 0.04 毫米，適合取高料溫，高模溫，但是料溫過高容易分解，對精度的要求較高的塑件，模溫適合取 50-60 攝氏度，對光澤，耐熱塑件，模溫取 60-80 攝氏度。注射壓力高于聚苯乙烯。用螺桿式注射機成型時，料溫為 180-230 攝氏度，注射壓力也比較大。而且有很好的抗沖擊強度和良好的機械強度以及一定的耐磨性。收縮率為 0.4%--0.7%。質量密度為 1.09 克每立方厘米。第二章.塑件的體積估算和注塑機型號的選擇6第二章 塑件的體積估算和注射機型號的選擇2.1 估算塑件體積:根據(jù)三唯 UG 模型分析計算得體積圖 2.1 體積圖V 塑件=17.6cm３，此模具為 1 模 2 腔，即 n=2，故所有的總體積為V 全=17.6*2 =35.2cm３72.2 注射機的類型和規(guī)格根據(jù)注射機注射成塑件所用的塑料起量，故此選擇注射機為 XS-ZY-125，其工藝參數(shù)如下：表 2.1 注塑機工藝參數(shù)注射機的工藝參數(shù)表XS-ZY125額定注射量： 125cm３螺桿直徑： 42mm注射壓力： 130M Pa注射行程： 260 mm和模力：KN 900KN最大成型面積： 300cm2最大開模行程： 300mm模具最大厚度： 300mm模具最小厚度： 100mm第三章.澆注系統(tǒng)的設計8第三章 澆注系統(tǒng)的設計3.1 主流道襯套的設計在臥式注射機的模具中，主澆道應設計成垂直的分型面，為了使凝料從主流道拔出，故設計成圓錐形，要有 2 度到 6 度的錐角，內壁有△8 以上的光潔度，其小端直徑常見為 4mm-8mm，看制品重量和補料需要而定，但是小端直徑應大于噴嘴直徑約 1mm，否則主流道中的凝料將無法順利脫出，主流道的 長度由定模板厚度而定的。由于主流道要與高溫的塑料和噴嘴反復的接觸和碰撞，所以模具的主流道部分常設計成可以拆卸更換的主流道襯套，以便選用優(yōu)質鋼材進行加工和熱處理，主流道與噴嘴接觸處多作成半球形的凹坑，二者嚴密的配合，以避免高壓以至塑料從縫隙處溢出。一般凹坑的半徑 R2 應比 R1大 1-2 毫米。主流道襯套大端的圓凸出定模端面 5-10 毫米，并與注射機定模板的定位孔成功配合，起定位環(huán)作用。圖 3.1 定位環(huán)9圖 3.2 澆口套3.2 冷料井的設計臥式注射機用模具的冷料井，設立在主流道正對面的模板上，具體尺寸如圖所示：圖 3.3 冷料井第三章.澆注系統(tǒng)的設計103.3 分流道的設計該模具是一模 2 腔，所以要設計分流道，塑料沿分流道流動時，要求通過它盡快地充滿型腔，從前兩點出發(fā)，分流道應該短而粗，但是不能太粗，該模具采用圓形斷面分流道，因為這樣分流道易與機械加工，分流道尺寸視該塑件的大小和塑料品種，注射速率，以及分流道長度而定，對多數(shù)塑料，分流道直徑為 6mm，該模具分流道的布置采用平衡式分布。見圖圖 3.4 流道圖11圖 3.5 分流道3.4 澆口的設計經(jīng)過仔細的考慮，該塑件是等壁塑件，又為了不影響塑件的外觀，該塑件采用側澆口，它能保證塑料迅速而且均勻充滿型腔。而且還有利于氣體的排除。澆注系統(tǒng)的平衡：該塑件是屬于小型塑件，采用一模多腔，這樣有利于提高生產效率。但是在設計時是否能同時達到充滿型腔的目的。這就要對澆注系統(tǒng)的平衡。若澆口平衡則可以得到良好的物理和較精度尺寸的塑件。第三章.澆注系統(tǒng)的設計12圖 3.6 澆口位置的選擇13第四章 成型零部件的設計4.1 分型面的確立由于塑件在型腔中的方位和形狀，故采用單分型面。打開模具取出塑件或澆注系統(tǒng)的凝料的面，稱之為分型面。分型面的設計它受到塑件的形狀、壁厚、和外觀、尺寸精度、及模具型腔的數(shù)目等諸多因素的影響。型腔的布局：圖 4.1 分型面的選擇由于型腔的排布與澆注系統(tǒng)布置密切相關，因而型腔的排布在設計中加以綜合考慮。型腔的排布應使每個型腔都通過澆注系統(tǒng)從壓力中等分所得的足夠壓力，以保證塑件熔體同時均勻地充滿每個型腔。該模具采用的平衡式，其結構如裝配圖所示。第四章.成型部件的設計14分型面設計：該模具采用的是雙分型面的模具，其分型分面的設計原則就滿足以下幾項原則：（1）塑件的脫模；（2）保證的塑件的質量。該模具采用在最大圓周上，保證了塑件的外觀；（3）便于模具加工，該模具采用在圓周上分型，模具的型腔容易在電火花上加上，型芯也易于加工；（4）對成型面積的影響；（5）對排氣效果的影響；該模具的成型面的設計可以見裝配圖，它基本符合上述要求。4.2 排氣槽的設計當塑料熔體注入型腔時，如果型腔內原有氣體不能順利排出，就將在制品上形成氣孔或其它制品缺陷，因此，設計型腔就一般要考慮排氣的問題，但是該模具是采用分型面和嵌件的縫隙排氣，故不特意開設排氣槽。4.3 成型零件的結構設計成型零件主要包括型腔，性芯，各種形環(huán)的設計，由于型腔直接關系到塑件的質量，因此要求有足夠的強度，剛度，硬度和耐磨性，還有要受塑料的擠壓和料流的摩擦力，所以要求成型零件要有足夠的精度和表面光潔度，一般光潔讀在△8 以上，以保證所需的塑料產品的質量以及脫模方便。154.3.1 型腔的結構設計該模具是采用組合式型腔，形狀如圖所示：圖 4.2 型腔4.3.2 型芯的結構設計型芯是用成型塑料內表面的零件。二者并沒有嚴格的區(qū)分，模具是一模 2腔，所以該模具采用組合式的型芯。第四章.成型部件的設計16圖 4.3 型芯4.3.3 成型零件的尺寸計算型腔直徑按平均收縮率計算（單位：mm）因為 ABS 的收縮率為 0.4%-0.7%，所以可知平均收縮率為 0.55%。于是根據(jù)上列平均收縮率來計算下列成型零件的尺寸。型腔直徑平均收縮率計算（單位=mm）平均收縮率為：Scp=0.5%（1） 型腔長寬計算 26；36(Lm)0δz =[(1+Scp)Ls-1/4△] 0δz (4.1)其中△---代表塑件公差，---成型零件的制造公差，一般取 1/4—3/4△在這里取 1/4△ 17Lm1=[60×(1+0.5%-1/4×0.28)] 0+0.28=26×(1+0.0055 -0.07) 0+0.28=26.0730+0.28Lm2=[80×(1+0.5%-1/4×0.28)] 0+0.28=36×(1+0.0055 -0.07) 0+0.28=36.1280+0.28(2):型芯長寬按平均收縮率計算 18 28；(Lm)0δz =[(1+Scp)Ls+1/4△] 0δz (4.2)=18×(1+0.0055+1/4×0.24) –0.240 =18.159–0.240 (Lm)0δz =[(1+Scp)Ls+1/4△] 0δz (4.2)=28×(1+0.0055+1/4×0.24) –0.240 =28.214–0.240 （3）型腔深度按平均收縮率計算Hs=22 Hs=24Hm=[Hs(1+Scp)－ 2/3△] 0δz =[22×(1+0.0055) －2/3×0.2] 0+0.2=21.9810+0.2第四章.成型部件的設計18Hm=[Hs(1+Scp)－ 2/3△] 0δz =[24×(1+0.0055) －2/3×0.2] 0+0.2=23.9920+0.2（4）型芯高度按平均收縮率計算Hs=20 Hs=26（H m） 0δz =[(1+Scp)Hs＋2/3△] 0δz =[20×(1+0.0055)+2/3×0.18] 0+0.18=20.230+0.18（H m） 0δz =[(1+Scp)Hs＋2/3△] 0δz =[26×(1+0.0055)+2/3×0.18] 0+0.18=26.2630+0.18由于此產品的外型要求不高，所以就沒必要對型芯和型腔的尺寸進行公差校核，就按平均收縮率進行粗略計算。19第五章 合模導向機構的設計導向機構是保證塑料注射模具的動模與定模合模時正確定位和導向的重要零件，通常采用導柱導向，主要零件包括導柱和導套。其具體作用有：a、定位作用 b、導向作用 c、承載作用 d、保持運動平穩(wěn)作用 e、錐面定位機構作用 5.1 導柱的設計導柱導向是指導柱與導套（導向孔）采用間隙配合使導柱在導套（導向孔）內滑動，配合間隙一般采用 H7/k6 級配合。因為此塑件結構復雜，所以采用臺階式導柱。在導柱的工作部分上開設油槽，可以改善導向條件，減少摩擦，但增加了成本，由于該模具要求不高，所以不再加油槽。故導柱采用不加油槽的階梯式導柱根據(jù)國家標準選用直徑為 25mm 長度為 135mm 的導柱,材料為 T8A 淬硬鋼圖 5.1 導柱第五章.合模導向機構的設計205.2 導套的設計為了使導柱進入導套比較順利，在導套的前端倒一圓角，且導柱孔為通孔，這樣容易排氣，材料用 T8A，使其硬度應低于導柱硬度，這樣就可以減少摩擦，以防止導柱或導套拉毛。導套的精度與配合，是采用二級精度過渡配合壓入定模模板。樣式見如圖。圖 5.2 導套21第六章 塑件脫模機構的設計6.1 推出機構的設計使塑件從成型零件上脫出的機構稱之為推出機構。本副模具是通過注塑機的合模機構，把力傳給推板，然后通過通過固定板，再通過推桿，把塑件推出的。推出零件常分為推件板、推桿、推管、成型推桿等。此副模具采用推桿推出，這樣有利于保證塑件的精度。此模具的設計也要滿足一般推出機構的設計原則：塑件滯于動模一側，這樣有利于設計推出推出機構，以致于使模具結構簡單、防止塑件變形、力求良好的塑個外觀、結構可靠、脫模時工作可靠，運動平穩(wěn)，制造方便，更換容易。脫模力的計算：Ft=Fb (6.1)Fb=AP =1500x10-9x3x107 =45N其中 Ft 是脫模力，F(xiàn)b 是塑件對型芯的包緊力，P 為塑件對型芯的單位面積的包緊力。模外冷卻取 P 約為 2.4~3.9x107Pa,模內冷卻約取 0.8x1.2x107Pa,由此式可以得到，當塑件越大，對型芯的包緊面也越大，因此脫模力也越大，在模內脫出所需的脫模力要少于模外脫出的脫模力。但模內脫模容易使塑件容易變形，因此該模選用模外脫模。此副模具采用簡單推出機構。它需要設計推桿、推件板、推桿固定板、推板等的設計。 推桿的設計：此模具由于塑件是圓形件，各處的脫模力是一樣的，為了各處平衡，設計推桿時應均勻布置推桿。這樣使系統(tǒng)就顯得比較平衡了，增加了推桿的壽命。推桿的直徑的設計，推桿在推推件板時，應具有足夠的剛性，以承受推出力，條件充許的話，盡可以把推桿的直徑設得大一點。經(jīng)過仔細的推算，選推桿的直徑為 6，為了保持推桿在工作時具有一定的穩(wěn)定性，把它進行校核。由公式:直徑 d=φ(L 2Q/nE)1/4 (6.2)=1.5(110245/4x2.2x105)8取直徑為 6mm,已經(jīng)足夠了。第六章.塑件脫模機構的設計22進行強度校核：σ=4Q/nx3.14d 2≤σ s (6.3)=4x12/4x3.14x62=160/1256σ s說明它的強度是滿足的。其中 d 是推桿直徑，φ 是安全系數(shù)，通常取1.5，L 是推桿長度，Q 是脫模阻力，E 彈性模量， n 是推桿的根數(shù)，σ s 是推桿的屈服極限，推桿的材料選用 T10A，淬火處理。推桿的固定形式，推桿直徑與模板上的推桿孔采用 H8/f8 的間隙配合。推桿的工作端面的配合部分的表面粗糙度 Ra 為 0.8。6.2 復位的設計該模具脫模機構在完成塑件脫模后，為進行一個循環(huán)，必須回到初始位置，該模具是采用復位桿復位的。具體式樣見圖紙上的推桿固定板和裝配圖。6.3 脫模過程該模具采用一次分模，動模定模分開之后由推桿將塑件推出模外，進而使塑件脫離動模。6.4 模架的設計模架技術的標準，是指在模具設計中和制造中所應遵循的技術規(guī)范、基準、和準則。它具有以下定義：（1） 減少了模具設計者的重復性工作；（2） 改變了模具制造行業(yè)“大而全，小而全”的生產局面，轉為專業(yè)生產；（3） 模具的標準化是采用 CAD/CAM 技術的先決條件；（4） 有利于模具技術的國際交流和模具出口。該模具設計采取模架型號：BI-2025-A70-B40-C7023第七章 冷卻系統(tǒng)的設計注射模具的溫度設計是否恰當，不僅影響塑件的質量，而且對生產效率、充模流動、固化定型都有重要影響。模具對塑件質量的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1、改善成形性 2、成形收縮率 3、塑件變形 4、尺寸穩(wěn)定性 5、力學性能 6、外觀質量。當大批量的生產時，而且又要滿足塑件的質量要求時，增多型腔是不現(xiàn)實的。這時提高生產率顯得尤其重要了。而提高生產率又與模具溫度的控制有密切關系。生產效率主要取決于冷卻介質（一般是水）的熱交換效果。因此縮短注射成形周期的冷卻時間是提高生產效率的關鍵。本塑件在注射成型時不要求有太高的模溫因而在模具上可不設加熱系統(tǒng),是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設計計算。設定模具平均工作溫度為 60oC，用常溫 20oC 的水作為模具冷卻介質，其出口溫度為 25oC，產量為（初算每 1min1 套）1.05kg/h 。塑料樹脂傳給模具的熱量與自然對流散發(fā)到空氣中的模具熱量、輻射散發(fā)到空氣中的模具熱量及模具傳給注射機熱量的差值，即為用冷卻水擴散的模具熱量。假如塑料樹脂在模內釋放的熱量全部由冷卻水傳導的話，即忽略其他傳熱因素，那么模具所需的冷卻水體積流量則可用下式計算。