毕业设计（论文）塑料制品三维模具设计

机电控制工程系毕业设计（论文）毕业设计(论文)开题报告机电控制工程 系 数控技术 专业 05 级（1）班课题名称： 塑料制品三维模具设计毕业设计(论文)起止时间：2008年 3 月3 日6 月15 日(共15周)学生姓名： 学号：指导教师： 报告日期： 2008年3月31日 1本课题所涉及的问题在国内(外)的研究现状综述80年代以来,在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下,我国模具工业发展迅速,年均增速均为13%,1999年我国模具工业产值为245亿,至2000年我国模具总产值预计为260-270亿元,其中塑料模约占30%左右。在未来的模具市场中,塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。我国塑料模工业从起步到现在,历经半个多世纪,有了很大发展,模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具;精密塑料模具方面,已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齿轮模具,所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平,而且还采用最新的齿轮设计软件,纠正了由于成型收缩造成的齿形误差,达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.020.05mm,表面粗糙度Ra0.2m,模具质量、寿命明显提高了,非淬火钢模寿命可达1030万次,淬火钢模达501000万次,交货期较以前缩短,但和国外相比仍有较大差距国内外塑料模具技术比较表： 项目 国外 国内注塑模型腔精度 0.0050.01mm 0.020.05mm型腔表面粗糙度 Ra0.010.05m Ra0.20m非淬火钢模具寿命 1060万次 1030万次淬火钢模具寿命 160300万次 50100万次热流道模具使用率 80%以上 总体不足10% 标准化程度 7080% 小于30%中型塑料模生产周期 一个月左右 24个月在模具行业中的占有量 3040% 2530%2设计(论文)要解决的问题和采用的研究方法在课题中要解决的问题：塑料制件在外表形状、颜色透明度、使用性能方面的要求是什么，塑件的几何结构、斜度、嵌件等情况是否合理，熔接痕、缩孔等成型缺陷的允许程度，有无涂装、电镀、胶接、钻孔等后加工。塑料的塑化及成型工艺参数。分析工艺任务书所提出的成型方法、设备型号、材料规格、模具结构类型等要求是否恰当，能否落实。成型材料应当满足塑料制件的强度要求，具有好的流动性、均匀性和各向同性、热稳定性。根据塑料制件的用途，成型材料应满足染色、镀金属的条件、装饰性能、必要的弹性和塑性、透明性或者相反的反射性能、胶接性或者焊接性等要求。确定成型方法。 采用的研究方法：选择塑料制件尺寸精度最高的尺寸进行分析，看看估计成型公差是否低于塑料制件的公差，能否成型出合乎要求的塑料制件来。以成型塑料制件任务书、模具设计任务书为依据来设计模具。 收集、分析、消化原始资料 收集整理有关制件设计、成型工艺、成型设备、机械加工及特殊加工资料，以备设计模具时使用。用PRO/E软件首先对塑件造型，塑件形状做好后，再根据塑件模型对模具的各个机构组件进行建模。模型建立后用PRO/E软件来实现部件的组装，组装过程：先对各组件进行运动仿真，达到预定效果后，再将各部分组装。目前市场上有很多种CAD/CAE/CAM的软件，Pro/ENGINEER之所以能够备受用户青睐，是因为它更好地适应了现代机械设计自动化的趋势。使用Pro/ENGINEER可以实现零件设计、产品组合、模具开发、数控加工、铸造设计、造型设计、逆向工程、自动测量、机构仿真、应力分析和产品数据管理等功能；还可以实现对零件设计的全过程控制，提高零件设计的效率和水平。Mechansim(机构动力学分析) 模块是Pro/ENGINEER Wildfire软件的一个仿真模块，该模块可实现对机构的定义，使机构中的零件移动以及对它的运动进行分析研究。可建立零件之间的连接及装配的自由度。对输入轴添加相应的电机驱动来产生设计要求的运动；在分析机构运动时可以观察和记录分析过程的一些测量量，如位置，力测量图表等。3本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路在课题研究中要重点研究的、关键的问题：模具零件在三维空间上相互交错，因此难于保证模块组合后没有发生空间干涉；难于清晰地进行模块划分。解决的思路：（1）利用Pro/E（或UGII等三维软件）的虚拟装配功能检测干涉；（2）按结构与功能划分相结合。模块划分就是部件划分并抽取共性过程。结构相对独立的部件按结构进行划分，设计出所谓的结构模块；而在空间上离散或结构变化大的部件则按功能划分，设计出所谓的功能模块。这样划分并进行相应的程序开发后，结构模块的结构可由结构参数为主，功能参数为辅简单求得；而对于功能模块，可由功能参数为主，结构参数为辅出发进行推理，在多种多样的结构形式中做出抉择。 在机构运动仿真中PRO/E的运动机构模块提供机构设计，分析，仿真和文档生成功能，可在PRO/E的装配环境中定义机构，包括铰链，连杆，弹簧，阻尼，初始运动条件等机构定义要素，定义好的机构可直接在PRO/E中进行分析，可进行各种研究，包括最小距离，干涉检查和轨迹包络线等选项，同时可实际仿真机构运动。Mechansim(机构动力学分析) 模块是Pro/ENGINEER Wildfire软件的一个仿真模块，该模块可实现对机构的定义，使机构中的零件移动以及对它的运动进行分析研究使用PRO/E可以分析反作用力，图解合成位移，速度，加速度曲线。反作用力可输入有限元分析，并可提供一个综合的机构运动连接元素库。 4完成本课题所必须的工作条件(如工具书、实验设备或实验环境条件、某类市场调研、计算机辅助设计条件等等)及解决的办法一）设计(论文)条件： 计算机（能够运行PRO/E或UG等三维建模软件，仿真软件的）。二）设计(论文)资料：1许发樾.模具常用机构设计.北京:机械工业出版社，20032谢昱北.模具设计与制造.北京:北京大学出版社，20063李德群，唐志玉.中国模具设计大典.江西：江西科学技术出版社，2003.14徐佩弘.塑料制品与模具设计.北京：中国轻工业出版社，2001.75塑料模设计手册编写组.塑料模设计手册.北京：机械工业出版社，1982.126屈华昌.塑料成型工艺与模具设计.北京：机械工业出版社，2003.37陈万林.塑料模具设计与制作教程.北京：北京希望电子出版社，2001.1;5设计(论文)完成进度计划第1-4周：毕业实习及查阅资料；第5-6周：完成开题报告；第7-8周：完成产品三维造型；第9-13周：完成模具三维造型及设计；第14周；完成模具的装配图设计；第15周：整理设计说明书，准备答辩。6指导教师审阅意见指导教师(签字)： 年 月 日7教研室主任意见 教研室主任(签字)： 系(签章) 年 月 日 说明：1. 本报告必须由承担毕业设计(论文)课题任务的学生在接到“毕业设计(论文)任务书”、正式开始做毕业设计(论文)的第2周或第3周末之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。2.每个毕业设计(论文)课题撰写本报告一份，作为指导教师、教研室主任审查学生能否承担该毕业设计(论文)课题任务的依据，并接受学校的抽查。塑料制品三维模具设计及其制造摘 要 本设计主要是针对调整支架进行设计，由于调整支架是塑料制品，所以选用塑料模具进行设计。 本课题主要是针对调整支架的模具设计,通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计。通过整个设计过程表明该模具能够达到此调整支架塑件所提出的要求。根据题目设计的主要任务是调整支架注塑模具的设计。也就是设计一副注塑模具来生产调整支架塑件产品，以实现自动化提高产量。针对调整支架的具体结构，该模具是点浇口的单分型面注射模具。通过模具设计表明该模具能达到调整支架的质量和加工工艺要求。在设计过程中，为了更清楚的表达模具的内部结构，还要画出一些零件图形，此外我们还要画出它的装配图，使看起来更清晰。关键词：模具，塑料，调整支架，注塑模目 录第一章 塑件的设计11.1产品三维设计11.2功能设计41.3材料选择41.4结构设计41.4.1 脱模斜度41.4.2 圆角51.4.3 塑件的尺寸精度51.4.4 塑件的表面质量6第二章 注塑成型的准备72.1 注塑成型工艺简介72.2 注塑成型工艺条件82.3 塑件材质工艺性92.4 注塑机选择102.4.1注塑机介绍102.4.2注塑机基本参数102.4.3选择注塑机11第三章 浇注系统设计和分型面的确定133.1 建立分型面及型腔数目的确定133.1.1建立分型面的原则133.1.2成型方案的确定143.1.3型腔数目的确定153.2 浇注系统设计163.2.1主流道设计163.2.2分流道设计173.2.3冷料穴设计183.2.4浇注系统的平衡183.2.5浇口的选用及位置的确定19第四章 型零件模具的设计204.1 推出出机构的设计204.2 排气系统的设计204.3 冷却系统的设计20第五章 PROE/ENGINEER2.0模具设计模块PROE/MOLDESIGM的应用215.1 PROE/ENGINEER软件简介215.2 模具设计模块PROE/MOLDESIGM的简介255.3 EMX模座设计27第六章 模具的安装与调试296.1 模具安装296.2 调试29参考文献30致谢31第一章 塑件的设计1.1产品三维设计(1)初步建模：1.打开Pro/ENGINEER软件，出现图1-1界面。图1-1单击按钮，出现图1-2界面：在文件名中输入相应的文件名。图1-2单击确定按钮，进入建模界面，如图1-3。图1-3单击按钮进入草绘界面，如图1-4。图1-4进行草绘后如图1-5所示。图1-5草绘好以后，点击按钮，完成草绘。2.单击工具栏中的拉伸按钮进行建模，选中图1-6中黄线，在相应的空格中填入相应的参数，如图1-6。图1-6单击确定按钮完成上图实体建模。同样单击，进行实体建模，在相应的空格中填入相应的参数, 单击确定按钮完成图1-7所示实体建模。图1-7两次实体建模后完成如图1-8所示实体。图1-8(2)进行插筋建摸点击按扭,出现对话框,填入相应的参数,获得如图1-9。图1-9再用拉伸工具去除材料，做得如图1-10。图1-10最后用拉伸工具，倒角、拔模得到图1-11。图1-11到此造型设计完成。1.2功能设计功能设计是要求塑件应具有满足使用目的功能,并达到一定的技术指标.该塑件是日用品,承受外力的几率不大,如冲击载荷,振动,摩擦等情况比较少;塑件的工作温度是室温,这使得在材料选择时对热变形温度,脆化温度,分解温度的要求降低;作为一种日用品,生产批量应该是大批大量生产,这样,就必须考虑生产成本和模具寿命,在材料的选择时要综合各种因素;此外,塑料都会老化,作为一种光学用品,还要考虑到材料的光氧化等问题. 1.3材料选择通常,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求,以及原材料厂家提供的材料性能数据.对于常温工作状态下的结构件来说,要考虑的主要是材料的力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等.该塑件对材料的要求首先必须是透光性好,其次才是成型难易和经济性问题,由于塑料件材料由厂家规定（采用ABS塑料），所以这些不是我们主要考虑的。1.4结构设计塑料制件的结构工艺性是指塑件结构对成型工艺方法的适应性.在塑料生产过程中,一方面成型会对塑件的结构,形状,尺寸精度等诸方面提出要求,以便降低模具结构的复杂程度和制造难度,保证生产出价廉物美的产品;另一方面,模具设计者通过对给定塑件的结构工艺性进行分析,弄清塑件生产的难点,为模具设计和制造提供依据。1.4.1 脱模斜度由于塑件成型时冷却过程中产生收缩,使其紧箍在凸模或型芯上,为了便于脱模,防止因脱模力过大而拉坏塑件或使其表面受损,与脱模方向平行的塑件内,表面都应具有合理的斜度.塑件内表面在造型时就有弧度,如果要有脱模斜度就是在凹槽位处,这不仅对脱模有好处，而且可以更好的锁紧。图纸给定拔模斜度为1。1.4.2 圆角塑件上各处的轮廓过度和壁厚连接处，一般采用圆角连接，有特殊要求时才采用尖角结构。尖角容易产生应力集中，在受力或受冲击载荷时会发生破裂。圆角不仅有利于物料充模，同时也有利于融料在模具型腔内的流动和塑件的脱模。圆角的取值与应力集中的关系遵循R/T函数关系，当R/T=0.6以后应力集中变的缓和，该塑件大部分的圆角取R1，较大值取到R3。加强肋的圆角半径值关系如表1-1所示。表1-1 肋的圆角半径值关系表肋的高度/mm6.56.513131919圆角半径 /mm0.81.51.53.02.55.036.5塑件上其它的特征还有如孔，螺纹，嵌件，铰链，文字和花纹等，各个特征都有其设计原则和特殊功能，因为该塑件没有涉及，所以就不一一介绍 。图纸给定圆角R=0.5mm。1.4.3 塑件的尺寸精度尺寸精度的选择：塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准，在满足塑件使用要求的前提下，设计时总是尽量将其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工难度和制造成本。对塑件的精度要求，要具体分析，根据装配情况来确定尺寸公差，该塑件是一般民用品，所以精度要求为一般精度即可，但是由于要保证两半壳体的闭合，所以在凹槽和锁位处应该对精度要求高些，对其要有公差配合要求，应选择高精度。根据精度等级选用表，ABS的高精度为2级，一般精度为3级。根据塑件尺寸公差表，在公称尺寸在100120范围内，取MT2B级的公差数值为0.52 mm，MT3B级的公差数值为0.78 mm。制品尺寸误差构成：制件总的成型误差；塑料收缩率波动所引起的误差； 模具成型零件制造精度所引起的误差：模具磨损后所引起的误差；模具安装，配合间隙引起的误差；影响塑料制品尺寸精度的因素比较复杂，归纳有以下三个方面。（1）模具 模具各部分的制造精度是影响制件尺寸精度重要的因素。（2）塑料材料 主要是收缩率的影响，收缩率大的尺寸精度误差就大。（3）成型工艺 成型工艺条件的变化直接造成材料的收缩，从而影响尺寸精度。 1.4.4 塑件的表面质量 表面质量是一个相当大的概念，包括微观的几何形状和表面层的物理-力学性质两方面技术指标，而不是单纯的表面粗糙度问题。塑件的表观缺陷是其特有的质量指标，包括缺料，溢料与飞边，凹陷与缩瘪，气孔，翘曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的决定性因素，通常要比塑件高出一个等级。该塑件要求对型腔抛光，所以对粗糙度的要求比较高，查表得ABS抛光后顺纹路方向的表面粗糙度为0.02 m，垂直纹路方向的表面粗糙度为0.26 m。第二章 注塑成型的准备2.1 注塑成型工艺简介注塑成型是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成型物料从注塑机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流状态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段时间的保压冷却以后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制件。一般分为三个阶段的工作。 （1）物料准备；成型前应对物料的外观色泽、颗粒情况，有无杂质等进行检验，并测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标。对于吸湿性强的塑料，应根据注射成型工艺允许的含水量进行适当的预热干燥，若有嵌件，还要知道嵌件的热膨胀系数，对模具进行适当的预热，以避免收缩应力和裂纹，有的塑料制品还需要选用脱模剂，以利于脱模。 （2）注塑过程；塑料在料筒内经过加热达到流动状态后，进入模腔内的流动可分为注射，保压，倒流和冷却四个阶段，注塑过程可以用如图所示3.1所示。图中T0代表螺杆或柱塞开始注射熔体的时刻；当模腔充满熔体（T=T1）时，熔体压力迅速上升，达到最大值P0。从时间T1到T2，塑料仍处于螺杆（或柱塞）的压力下，熔体会继续流入模腔内以弥补因冷却收缩而产生的空隙。由于塑料仍在流动，而温度又在不断下降，定向分子（分子链的一端在模腔壁固化，另一端沿流动方向排列）容易被凝结，所以这一阶段是大分子定向形成的主要阶段。这一阶段的时间越长，分子定向的程度越高。从螺杆开始后退到结束（时间从T2到T3），由于模腔内的压力比流道内高，会发生熔体倒流，从而使模腔内的压力迅速下降。倒流一直进行到浇口处熔体凝结时为止。其中，塑料凝结时的压力和温度是决定塑料制件平均收缩率的重要因素。 （3）制件后处理；由于成型过程中塑料熔体在温度和压力下的变形流动非常复杂，再加上流动前塑化不均匀以及充模后冷却速度不同，制件内经常出现不均匀的结晶、取向和收缩，导致制件内产生相应的结晶、取向和收缩应力，脱模后除引起时效变形外，还会使制件的力学性能，光学性能及表观质量变坏，严重时会开裂。故有的塑件需要进行后处理，常用的后处理方法有退火和调湿两种。 退火是为了消除或降低制件成型后的残余应力，此外，退火还可以对制件进行解除取向，并降低制件硬度和提高韧性，温度一般在塑件使用温度以上的1020度至热变形温度以下1020度之间；调湿处理是一种调整制件含水量的后处理工序，主要用于吸湿性很强、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件.调湿处理所用的加热介质一般为沸水或醋酸钾溶液（沸点为121，加热温度为100121，保温时间与制件厚度有关，通常取29小时。 2.2 注塑成型工艺条件 1）温度；注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等。喷嘴温度通常略微低于料筒的最高温度，以防止熔料在直通式喷嘴口发生“流涎现象”；模具温度一般通过冷却系统来控制；为了保证制件有较高的形状和尺寸精度，应避免制件脱模后发生较大的翘曲变形，模具温度必须低于塑料的热变形温度。ABS料与温度的经验数据如表2-1所示。 表2-1 温度的经验数据 喷嘴温度/模具温度/料筒温度 /前段中段后段18021050701802302002102102301802002）压力；注射成型过程中的压力包括注射压力，保压力和背压力。注射压力用以克服熔体从料筒向型腔流动的阻力，提供充模速度及对熔料进行压实等。保压力的大小取决于模具对熔体的静水压力，与制件的形状，壁厚及材料有关。对于像ABS流动性好的料，保压力应该50-70MPa，以避免产生飞边，保压力可取略低于注射压力。背压力是指注塑机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压力，背压力除了可驱除物料中的空气，提高熔体密实程度之外，还可以使熔体内压力增大，螺杆后退速度减小，塑化时的剪切作用增强，摩擦热量增大，塑化效果提高，根据生产经验，背压的使用范围约为3080MPa。3）时间；完成一次注塑成型过程所需要的时间称为成型周期。包括注射时间，保压时间，冷却时间，其他时间（开模，脱模，涂脱磨剂，安放嵌件和闭模等），在保证塑件质量的前提下尽量减小成型周期的各段时间，以提高生产率，其中，最重要的是注射时间和冷却时间，在实际生产中注射时间一般为35秒，保压时间一般为1530秒，冷却时间一般为1530秒,成型周期一般为4070秒（这四个时间都是根据塑件的质量来决定的，质量越大则相应的时间越长）。确定成型周期的经验数值如表2-2所示。表2-2 成型周期与壁厚关系制件壁厚 /mm成型周期 / s制件壁厚 / mm成型周期 / s0.5102.5351.0153.0451.5223.5652.0284.085经过上面的经验数据和推荐值，可以初步确定成型工艺参数，因为各个推值有差别，而且有的与实际注塑成型时的参数设置也不一致，结合两者的合理因素，初定制品成型工艺参数如表2-3所示。 表2-3 制品成型工艺参数初步确定 特性内容特性内容注塑机类型螺杆式螺杆转速（r/min） 50喷嘴形式直通式模具温度 60喷嘴温度() 210 后段温度() 180190中段温度() 210230 前段温度() 200210注射压力MPa 7090保压力MPa5070注射时间/s 35保压时间 / s1530冷却时间s 1530其他时间s 10成型周期s 40700 成型收缩(%)0.5干燥温度() 6080 干燥时间() 35后处理温度70，保温时间。2小时2.3 塑件材质工艺性此调整节是采用 ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）注塑成的。查相关手册可知比重:1.05克/立方厘米 成型收缩率:0.4-0.7% 成型温度：200-240 干燥条件：80-90 2小时。特点： 1、综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好。2、与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理。3、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。4、流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。用途：适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件。成型特性：1.无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度,3小时。2.宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为270度)，对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度。3、如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。4、如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。ABS工程塑料具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性，成型加工和机械加工较好。ABS树脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。ABS工程塑料的缺点：热变形温度较低，可燃，耐候性较差。2.4 注塑机选择2.4.1注塑机介绍1956年制造出世界上第一台往复螺杆式注塑机,这是注塑成型工艺技术的一大突破,目前注塑机加工的塑料量是塑料产量的30%;注塑机的产量占整个塑料机械产量的50%.成为塑料成型设备制造业中增长最快,产量最多的机种之一. 注塑机的分类方式很多,目前尚未形成完全统一标准的分类方法.常用的说法有:（1）按设备外形特征分类:卧式,立式,直角式,多工位注塑机。 （2）按加工能力分类:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑机。此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类,但日常生活中用的较少。2.4.2注塑机基本参数注塑机的主要参数有公称注射量,注射压力,注射速度,塑化能力,锁模力,合模装置的基本尺寸,开合模速度,空循环时间等.这些参数是设计,制造,购买和使用注塑机的主要依据：(1)公称注塑量；指在对空注射的情况下,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注射装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力。(2)注射压力；为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力。(3)注射速率；为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。常用的注射速率如表2-4所示。 表2-4 注射量与注射时间的关系注射量（cm3）125250500100020004000600010000注射速率（cm3 /s）125200333570890133016002000注射时间（S）1.01.251.51.752.253.03.755.0(4)塑化能力；单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期。(5)锁模力；注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开。(6)合模装置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模板的行程,模具最大厚度与最小厚度等.这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围。(7)开合模速度；为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快在到停。(8)空循环时间；在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等动作的情况下,完成一次循环所需的时间。2.4.3选择注塑机 (1)由公称注射量选定注射机：由注射量选定注射机.由PRO/E建模分析得（ABS材料密度取1.035 ）:总体积V=49.3cm3 ；总质量M=56.5g；流道凝料V=0.5V (流道凝料的体积(质量)是个未知数,根据手册取0.5V(0.5M)来估算,塑件越大则比例可以取的越小)；实际注射量为:V =49.31.5=73.95 cm3；实际注射质量为M =1.5M=56.51.5=84.75g；根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则, 即： 0.8V”V （式21）V”=V/0.8=79.350.8=92.44（cm3） ；(2)由锁模力选定注射机F=AP （式22）=2P =20.92443010 =569.91（KN）式中F注射机的锁模力（N）；A 塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和；P型腔压力，取P=30MP；D取的是塑件的平均直径，D1=110.5，D2=110mm；结合上面两项的计算，初步确定注塑机为表2-5所示，查国产注射机主要技术参数表取SZ-160/1000,主要技术参数如下。表2-5 国产注射机SZ-160/1000技术参数表特性 内容特性内容结构类型 (mm) 卧拉杆内间距(mm)360260理论注射容积（cm3） 179移模行程(mm)280螺杆(柱塞)直径(mm) 44最大模具厚度(mm)360注射压(MP ) 最小132模具厚度(mm)170注射速率(g/s) 110锁模形式液压塑化能力(g/s) 10.5模具定位孔直径(mm)120螺杆转速(r/min) 10150喷嘴球半径(mm)10锁模力(KN) 1000喷嘴口直径-第三章 浇注系统设计和分型面的确定3.1 建立分型面及型腔数目的确定3.1.1建立分型面的原则如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：a)保证塑料制品能够脱模：这是一个首要原则，因为我们设置分型面的目的，就是为了能够顺利从型腔中脱出制品。根据这个原则，分型面应首选在塑料制品最大的轮廓线上，最好在一个平面上，而且此平面与开模方向垂直。分型的整个廓形应呈缩小趋势，不应有影响脱模的凹凸形状，以免影响脱模。b)使型腔深度最浅：模具型腔深度的大小对模具结构与制造有如下三方面的影响：1)目前模具型腔的加工多采用电火花成型加工，型腔越深加工时间越长，影响模具生产周期，同时增加生产成本。2)模具型腔深度影响着模具的厚度。型腔越深，动、定模越厚。一方面加工比较困难；另一方面各种注射机对模具的最大厚度都有一定的限制，故型腔深度不宜过大。3)型腔深度越深，在相同起模斜度时，同一尺寸上下两端实际尺寸差值越大，若要控制规定的尺寸公差，就要减小脱模斜度，而导致塑件脱模困难。因此在选择分型面时应尽可能使型腔深度最浅。c)使塑件外形美观，容易清理尽管塑料模具配合非常精密，但塑件脱模后，在分型面的位置都会留有一圈毛边，我们称之为飞边。即使这些毛边脱模后立即割除，但仍会在塑件上留下痕迹，影响塑件外观，故分型面应避免设在塑件光滑表面上。d)尽量避免侧向抽芯：塑料注射模具，应尽可能避免采用侧向抽芯，因为侧向抽芯模具结构复杂，并且直接影响塑件尺寸、配合的精度，且耗时耗财，制造成本显著增加，故在万不得己的情况下才能使用。e)使分型面容易加工分型面精度是整个模具精度的重要部分，力求平面度和动、定模配合面的平行度在公差范围内。因此，分型面应是平面且与脱模方向垂直，从而使加工精度得到保证。如选择分型面是斜面或曲面，加工的难度增大，并且精度得不到保证，易造成溢料飞边现象。g)使侧向抽芯尽量短抽芯越短，斜抽移动的距离越短，一方面能减少动、定模的厚度，减少塑件尺寸误差；另一方面有利于脱模，保证塑件制品精度。h)有利于排气对中、小型塑件因型腔较小，空气量不多，可借助分型面的缝隙排气。因此，选择分型面时应有利于排气。按此原则，分型面应设在注射时熔融塑料最后到达的位置，而且不把型腔封闭。综上所述，选择注射模分型面影响的因素很多，总的要求是顺利脱模，保证塑件技术要求，模具结构简单制造容易。当选定一个分型面方案后，可能会存在某些缺点，再针对存在的问题采取其他措施弥补，以选择接近理想的分型面。3.1.2成型方案的确定对于设计注塑模具，因为调整支架属于厚壁零件，而且该塑料件从外侧直接进浇容易保证表面光滑，但由于注射压力直接作用在塑件上，容易在进料处产生较大的残余应力而导致塑件翘起变形。调整支架属于中小批量生产，节约成本。综上所述，最终确定的成型方案为：1分 型 面：由于塑料件具有上下对称性，分型面位置见图3-1；2型腔布置：采用一模两腔，见图3-2，3-3；3浇注系统：从侧面进浇，见图3-2； 4排 气：分型面和顶杆间隙排气；5模温调节：自然冷却； 6脱模机构：推杆脱模； 图3-1 图3-2 图3-33.1.3型腔数目的确定型腔的数量是由产品自身结构确定，根据分型面我们可以看出该模具两侧没有滑块机构,为“一出二”即一模二腔，他们已考虑了本产品的生产批量（中小批量生产）和自己的注射机型号。因此我们设计的模具为多型腔的模具。考虑到模具成型零件和出模方式的设计，模具的型腔排列方式如图3-4所示：图3-43.2 浇注系统设计3.2.1主流道设计1.主流道尺寸：主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为3.54mm。2.主流道衬套的形式：主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式（俗称浇口套，这边称唧咀），以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。唧咀都是标准件，只需去买就行了。常用唧咀分为有托唧咀和无托唧咀两种下图为前者，有托唧咀用于配装定位圈。唧咀的规格有12，16，20等几种。由于注射机的喷嘴半径为20，所以选唧咀为R21的，如图3-5所示。图3-53.主流道衬套的固定：因为采用的有托唧咀，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是标准件，外径为120mm，内径35mm。具体固定形式如图3-6所示。图3-63.2.2分流道设计在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前,通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形梯形U形半圆形及矩形等，工程设计中常采用梯形截面加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大，一般采用下面的经验公式可确定其截面 尺 寸： （式3-1） （式3-2）式中 B梯形大底边的宽度（mm） m塑件的重量（g） L分流道的长度（mm） H梯形的高度（mm）梯形的侧面斜角a常取50150，在应用式（式3-1）时应注意它的适用范围，即塑件厚度在3.2mm以下，重量小于200g，且计算结果在3.29.5mm范围内才合理。本电动机绝缘胶架的体积为3221.7324mm3，质量大约4g，分流道的长度预计设计成140mm长，且有4个型腔，所以：取B为8mm 取H为5mm梯形小底边宽度取6mm，其侧边与垂直于分型面的方向约成100。另外由于使用了水口板（即我们所说的定模板和中间板之间再加的一块板），分流道必须做成梯形截面，便于分流道和主流道凝料脱模。分流道长度：分流道要尽可能短，且少弯折，便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力损失和热量损失。将分流道设计成直的，总长14mm。分流道的表面粗糙度：由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6m左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。实际加工时，用铣床铣出流道后，为省一下模，省掉加工纹理就行了。（省模：制造模具的一道很重要的工序，一般配备了专业的省模女工，即用打磨机，沙纸，油石等打磨工具将模具型腔表面磨光，磨亮，降低型腔表面粗糙度）。3.2.3冷料穴设计在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约1025mm的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里温度相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处），其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的11.5倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积，冷料穴有六种形式，常用的是端部为Z字形和拉料杆的形式，具体要根据塑料性能合理选用。实际上只要将分流道顺向延长一段距离就行了。3.2.4浇注系统的平衡对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。显然，我们设计的模具是平衡式的，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同。3.2.5浇口的选用及位置的确定浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大1.浇口的选用：浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。我们将采用限制性浇口。限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。浇口各部分尺寸都是取的经验值。实际加工中，是先用圆形铣刀铣出直径为4的分流道，再将材料进行热处理，然后做一个铜公（电极）去放电，用电火花打出这个浇口来。 2.浇口位置的确定：模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：1）尽量缩短流动距离。2）浇口应开设在塑件壁厚最大处。3）必须尽量减少熔接痕。4）应有利于型腔中气体排出。5）考虑分子定向影响。6）避免产生喷射和蠕动。7）浇口处避免弯曲和受冲击载荷。8）注意对外观质量的影响。第四章 型零件模具的设计4.1 推出出机构的设计在上面3.1.2 成型方案的确定中已经确定下来。4.2 排气系统的设计型腔内气体的来源,除了型腔内有原来的气体,还有因塑料受热或凝固而产生的低分子挥发气体.塑料熔体向注射模型腔填充过程中,必须考虑把这些气体排出,否则,不仅会引起物料注射压力过大,熔体填充型腔困难,造成充不满模腔,而且,气体还会在压力作用下渗进塑料中,使塑料充满气泡,组织疏松,熔接不良.因此在模具设计时,要充分考虑排气问题.但是排气装置对于中小型注射模并不适合,它适合于大型和高速成型的注射模。综上所述,我们可以判断专门的排气装置不适合在我所设计的注塑模中,但并不代表我们不设计排气装置.对于中小型注塑模的排气,我们采取了利用模具分型面和推杆与模具的间隙来排气。4.3 冷却系统的设计由于制品平均壁厚为2.5mm左右，制品尺寸较小,由于冷却水道的位置、结构形式、表面状况、水的流速、模具的材料等很多因素都会影响模具的热量向冷却水传递，精确计算比较困难。实际生产中，一半来说都不用水冷直接空气中冷却，所以就不必设水线。第五章 PROE/ENGINEER2.0模具设计模块PROE/MOLDESIGM的应用5.1 PROE/ENGINEER软件简介1985年，PTC公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件的研究。1988年，V1.0的Pro/ENGINEER诞生了。经过10余年的发展，Pro/ENGINEER已经成为三维建模软件的领头羊。目前已经发布了Pro/ENGINEER2000i2。PTC的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等。Pro/ENGINEER还提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产品开发环境。下面就Pro/ENGINEER的特点及主要模块进行简单的介绍。主要特性 ：全相关性：Pro/ENGINEER的所有模块都是全相关的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。 基于特征的参数化造型：Pro/ENGINEER使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。例如：设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很熟悉的，因而易于使用。 装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。通过给这些特征设置参数（不但包括几何尺寸，还包括非几何属性），然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。 数据管理：加速投放市场，需要在较短的时间内开发更多的产品。为了实现这种效率，必须允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。数据管理模块的开发研制，正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作，由于使用了Pro/ENGINEER独特的全相关性功能，因而使之成为可能。装配管理：Pro/ENGINEER的基本结构能够使您利用一些直观的命令，例如“啮合”、“插入”、“对齐”等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。 易于使用：菜单以直观的方式联级出现，提供了逻辑选项和预先选取的最普通选项，同时还提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助，这种形式使得容易学习和使用。 常用模块 Pro/DESIGNIER 是工业设计模块的一个概念设计工具，能够使产品开发人员快速、容易的创建、评价和修改产品的多种设计概念。可以生成高精度的曲面几何模型，并能够直接传送到机械设计和/或原型制造中。Pro/NETWORK ANIMTOR 通过把动画中的帧页分散给网络中的多个处理器来进行渲染，大大的加快了动画的产生过程。 Pro/PERSPECTA-SKETCH 能够使产品的设计人员从图纸、照片、透视图或者任何其它二维图象中快速的生成一个三维模型。 Pro/PHOTORENDER 能够很容易的创建产品模型的逼真图象，这些图象可以用来评估设计质量，生成图片。Pro/ASSEMBLY 构造和管理大型复杂的模型，这些模型包含的零件数目不受限制。装配体可以按不同的详细程度来表示，从而使工程人员可以对某些特定部件或者子装配体进行研究，同时在整个产品中使设计意图保持不变。附加的功能还能使用户很容易的创建一组设计，有效的支持工程数据重用（EDU）。Pro/DETAIL 由于具有广泛的标注尺寸、公差和产生视图的能力，因而扩大了Pro/ENGINEER生成设计图纸，这些图纸遵守ANAI、ISO、DIN和JIS标准。Pro/FEATURE 允许产品设计人员创建高级特征（例如高级的扫描和轮廓混合）利用简便的设计工具，在很短的时间内就可以实现。 Pro/NOTEBOOK 以“自顶向下”的方式对产品的开发过程进行管理，同时对复杂产品设计过程中涉及的多项任务自动分配，来增强工程的生产效率。Pro/SCAN-TOOLS 满足工业上使用物理模型作为新设计起点的需求。把模型数字化，它的形状和曲面就可以以点数据的形式输入到Pro/SCAN-TOOLS中，因此能产生高质量的与物理原型非常匹配的模型。Pro/SURFACE 能够使设计人员和工程人员直接对Pro/ENGINEER的任一实体零件中的几何外形和自由形式的曲面进行有效的开发，或者开发整个的曲面模型。 Pro/WELDINGTM 参数化的定义焊接装配体中的对接要求，使用户很容易的确认焊接点，避免装配零件与焊接点之间发生干涉，在文件编制和制造中消除错误成本。 功能仿真模块 Pro/FEM-POST 用户无须离开Pro/ENGINEER环境，就能够显示高级解算器计算的有限元结果，还鼓励在产品开发早期对设计进行验证。 Pro/MECHANICA CUSTOM LOADS 用户可以把自定义载荷输入，清楚的编辑和连接到Pro/MACHANICA MOTION的图形用户界面上。 Pro/MACHANICA EQUATIONS 允许系统分析员或者控制工程师把Pro/MACHANICA MOTION模型连接到第三方或者专有的仿真程序中。 Pro/MACHANICA MOTION 使机械工程师在指定环境下创建和评价装配体的运动。对设计进行优化，决定哪些参数应该修改以便更好的满足工程和性能的要求。Pro/MACHANICA STRUCTURE 能够使设计工程师评价和优化一个设计的结构性能，揭示产品在真实环境中多个载荷作用下的运行情况。灵敏度研究显示了那些设计参数对结构的性能具有最大影响；设计优化指出那些参数应该改变，如何改变。 Pro/MACHANICA THERMAL 通过把热传递仿真和强有力的灵敏度和优化工具相结合，能够对设计的热性能进行研究和优化，指出哪 些变量对热响应的影响最严重。Pro/MECHANICA TIRE MODEL 真实的表述车轮在各种驾驶情况和路面状况下的响应，准确的满足了汽车动力仿