手机上模注塑模设计毕业设计范文

成都理工大学工程技术学院毕业设计说明书 手机上模注塑模设计 作者姓名： 张 超 专业名称： 机械设计与制造 指导老师： 汪超台 老师39手机上模注塑模设计 摘要注射成型是热塑料成型的主要方法之一，可以一次成型复杂的精密塑件。手机业的快速发展要求手机的快速更新。本次设计的制品为ABS手机注塑模设计，利用模PRO/E来完成制品模三维型，模具采用了直向浇口，利用直导柱导向，推杆顶料，最后对模具结构和注射机的匹配进行了校核，模具结构紧凑，工作可靠，操作方便，运转平稳，劳动强度低，生产效率高，生产塑件精度高，生产成本低，本文从手机塑件的设计方法，模架的选择方法，模具分型面，浇注系统，推杆等给出了详细的设计过程。 关键字: PRO/E 模架 注塑模 塑料 AbstractLiquid plastic molding injection molding is one of the main ways to shape a shaped complex precision mold pieces .The rapid development of mobile phone industry for moblie phone casing rapid updating . The current design of products for mobile phone casing ABS injection mould design ,the use of products PRO/E to complete three-state model ,the use of CAD to complete its assembly ,and parts maps .Adjacent pumping core components used to scan the tendons and getting better drawing of patterns .Use side runner .Using straight -pillar orientation,push rod top . Injection molding machine to the final structure and the degree of matching .Advanced cohesive ,working,reliable ,easy to operate, smooth operation ,good cooling effect ,low labour intensity ,production efficiency ,the integrated production of high accuracy ,low cost of pruduction .The number and layout from identification ,injection machine selction ,flow Road design ,the choice of strandards and templates ,cooling systems ,shaped components of the design gives detailed design process. Keywords: pro/e core injection mold plastic 目录摘要1Abstract1目录2前言31塑件的成形工艺性分析51.1塑件材料的选择及其结构分析51.2 产品形状分析92成型零件的设计112.1 成型零件的选材122.3 凹模部分的结构设计132.4 凸模部分的结构设计143 模具结构设计163.1型腔数目的确定163.2拔模检测173.3设定收缩率和创建工件183.4分型面的确定203.4.1镶针的设计213.5浇注系统的形式和浇口的设计223.5.1 主流道的设计223.5.2 主流道衬套的形式233.5.3 冷却系统的设计243.5.4 浇口的设计253.5.5 浇注系统的平衡263.6. 模架的确定和标准件的选用273.6.1 顶干的设计314 注塑机型号的确定324.1 有关塑件的计算324.2 注射机型号的确定334.3 注射机及型腔数量的校核334.4 注射机及参数量的校核34致谢38参考文献39 前言发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前全世界模具年产值约为600亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产值，模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。在科技快速发展的今天，人民对于各行各业的要求都越来越高：当然对于模具工业的要求也不例外。传统的手工设计完全无法满足模具发展的需要。因而，目前世界上工业发达的国家和地区都已相继采用计算机技术进行注塑模具设计，其主要是采用计算机辅助设计CAD及计算机辅助工程CAE。通过计算机的辅助功能，将减少设计成本：缩短设计和分析的循环周期：增加产品和工程的可靠性：采用优化设计，降低材料的消耗或成本：并且在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题：模拟各种试验方案，减少试验时间和经费：在经过多次改模分析改模的程序后很好的优化了产品的模具设计。 改革开发之后，我国模具工业引进了国外先进技术，使得模具工业得到了飞跃的发展。深圳作为改革开发的前沿城市，更是得到了非常广阔的发展空间。现在，深圳市全国最大的模具制造基地，设计和生产水平高，交货期短，品种齐全。据深圳市机械行业协会专家介绍，深圳可以制造几乎所有产品的模具，诺基亚、摩托罗拉手机和小鸭洗衣机、日立空调等产品的模具都出自深圳。目前，模具的发展需要更多的标准件，需要更多的高水平的技术人员：随着模具的标准间的不断增多，技术人员水平的不断提高，模具将会大大缩短开发周期，开发质量将会取得更大的提高。 设计分析：在设计操作前，首先对该模具的基本机构进行分析，具体分析步骤如下。手机外壳模具设计流程：序号设计过程简要说明 1手机外壳零件设计该制品的体积中等，属于较规则的矩行轮廓，采用对称成布局。 2分型面设计参照模型底部面为平面，所以采用平整曲面的方式创建分型面，轮廓表面用影像曲线来创建裙边曲面 3浇注系统设计该制品要求外观质量高，采用底部浇注 4模架系统设计侧向分型 5冷却系统采用交叉的水道分布，在型腔和型心上分别设置水道1塑件的成形工艺性分析1.1塑件材料的选择及其结构分析 1、塑件（手机外壳）模型图：图1.1.1 塑件2、塑件材料的选择：选用ABS（即丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物）。3、色调：黑色。4、生产批量：大批量。5、塑件的结构与工艺性分析：(1)结构分析塑件为手机外壳的上半部分，应有一定的结构强度，由于中间有手机的按键及手机显示屏，后面有与后盖联接的塑料倒扣，所以应保证它有一定的装配精度；由于该塑件为手机外壳，因此对表面粗糙度要求不高。(2)工艺性分析精度等级：采用5级低精度脱模斜度：塑件外表面 40120 塑件内表面 301（脱模斜度不包括在塑件的公差范围内，塑件外形以型腔大端为准，塑件内形以型芯小端为准。）.(3)ABS的注射成型工艺1)注射成型工艺过程 预烘干-装入料斗-预塑化-注射装置准备注射-注射-保压-冷却-脱模-塑件送下工序 清理模具、涂脱模剂-合模-注射2)、ABS的注射成型工艺参数 注射机：螺杆式 螺杆转速（r/min）：3060（选30） 预热和干燥：温度（C） 8085 时间 (h) 23 密度（g/ cm）:2.06 材料收缩率（）：0.30.8 料筒温度（C）：后段 150157 中段 165180 前段 180200 喷嘴温度（C）：170180 模具温度（C）：5080 注射压力（MPa）：70100 成形时间（S）：注射时间 2090 高压时间 05 冷却时间 20120 总周期 50220 适应注射机类型：螺杆、柱塞均可 后处理：方法 红外线灯、烘箱 温度（C） 70 时间（h） 246、ABS性能分析(1)使用性能：综合性能良好，冲击韧度、力学强度较高，且要低温下也不迅速下降。耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化学性和电气性能良好。水、无机盐、碱、酸对ABS几乎无影响。尺寸稳定，易于成型和机械加工，与372有机玻璃的熔接性良好，经过调色可配成任何颜色，且可作双色成型塑件，且表面可镀铬。(2)成型性能：无定型塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种确定成型方法及成型条件。吸湿性强，含水量应小于0.3，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。流动性中等，溢边料0.04mm左右（流动性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高）。料温对物性影响较大、料温过高易分解（分解温度为250 C左右比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高的塑件，模温宜取 5060 C，要求光泽及耐热型料宜取 6080 C。注射压力应比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注塑机时料温为 180230 C，注射压力为 100140 MPa，螺杆式注塑机则取 160220 C，70100 MPa为宜。易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对斜流的阻力，模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。摧出力过大或机械加工时塑件表面呈“白色”痕迹（但在热水中加热可消失）。ABS在升温时粘度增高，塑料上的脱模斜度宜稍大，宜取1 以上。在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。(3)ABS主要技术指标：表1.1.1 热物理性能密度(g/ cm)2.06比热容(Jkg-1K-1)12551674导热系数(Wm-1K-110-2)13.831.2线膨胀系数(10-5K-1)5.88.6滞流温度(C)130表1.1.2 力学性能屈服强度（MPa）50抗拉强度(MPa)38断裂伸长率()35拉伸弹性模量(GPa)1.8抗弯强度(MPa)80弯曲弹性模量(GPa)1.4抗压强度(MPa)53抗剪强度(MPa)24冲击韧度(简支梁式)无缺口261布氏硬度9.7R121缺 口11表1.1.3 电气性能表面电阻率（）1.21013体积电阻率（m）6.91014击穿电压（KV/mm）介电常数（106Hz）3.04介电损耗角正切（106Hz）0.007耐电弧性(s)50857、ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施：主要缺陷：缺料、气孔、飞边、出现熔接痕、塑件耐热性不高（连续工作温度为70C左右热变形温度约为93C）、耐气候性差（在紫外线作用下易变硬变脆）。消除措施：加大主流道、分流道、浇口、加大喷嘴、增大注射压力、提高模具预热温度。1.2 产品形状分析1、脱模斜度由于制品在冷却后产生收缩，会紧紧包住型心或行腔突出的部分，为了使制件能够顺利从模具中取出或者脱模，必须对塑件的设计提出脱模斜度的要求，要求在塑件设计时或者在模具设计时给予充分的考虑，设计出脱模斜度。目前并没有精确的计算公式，只能靠前人总结的经验资料。塑件的脱模斜度与塑料的品种，制件形状以及模具结构均有关，一般情况下取0.5度，最小为15分到20分。下表为常用的脱模斜度：表1.2.1 几种塑料的常用脱模斜度制品斜度聚酰胺通用聚酰胺增强聚乙稀聚甲基丙稀酸甲脂聚丙烯聚碳酸脂ABS塑料脱模斜度型腔20-4020-5020-4520-4025-4535-135-130型心25-4020-4020-4530-120-4530-5035-1由于塑料制品的产品图可知，塑件四壁均有1的自带斜度，此结构本身就在常用的脱模斜度范围内，此结构本身就有利于脱模，且此塑料制品的材料为ABS，故我们在脱模1的自带斜度在经验的35-130和301之间，故无需另行设计。2、塑件壁厚 塑料制品应该有一定的厚度，这不仅是为了塑料制品本身在使用中有足够的强度和刚度，而且也是为了塑料在成型时有良好的流动状态。塑件壁厚受使用要求、塑料材料性能、塑件几何尺寸以及成型工艺等众多因素的制约。根据成型工艺的要求，应尽量使制件各部分壁厚均匀，避免有的部位太厚或者太薄，否则成型后会因收缩不均匀而使制品变形或产生缩孔，凹陷烧伤或者填充不足等缺陷。热塑性塑料的壁厚应该控制在1.2mm3.5mm之间。太厚，会产生气泡和缺陷，同时也不易冷却。方向键尺寸标注放大图 图1.2.1 二维图由产品图可知，其形状较为规则，结构不太复杂：从产品的壁厚上来看，壁厚最大处为1.5mm，最小处为1.0 mm，壁厚较均匀，有利于零件的成型；为便于脱模，产品内表面设30的脱模斜度，外表面不需设脱模斜度；该产品的孔边距约为1mm，符合要求。2成型零件的设计成型零件的结构设计主要是指构成模具型腔的零件，通常有凹模、型芯、各种成形杆和成形环。模具的成型零件主要是凹模型腔和底板厚度的计算，塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚，尤其对于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能单纯凭经验来确定型腔壁厚和底板厚度。注射模具的成型零件是指构成模具型腔的零件，通常包括了凹模、型芯、成型杆等。凹模用以形成制品的外表面，型芯用以形成制品的内表面，成型杆用以形成制品的局部细节。成形零件作为高压容器，其内部尺寸、强度、刚度，材料和热处理以及加工工艺性，是影响模具质量和寿命的重要因素。设计时应首先根据塑料的性能、制件的使用要求确定型腔的总体结构、进浇点、分型面、排气部位、脱模方式等，然后根据制件尺寸，计算成型零件的工作尺寸，从机加工工艺角度决定型腔各零件的结构和其他细节尺寸，以及机加工工艺要求等。此外由于塑件融体有很高的压力，因此还应该对关键成型零件进行强度和刚度的校核。在工作状态中，成型零件承受高温高压塑件熔体的冲击和摩擦。在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸和表面。在开模和脱模时需要克服于塑件的粘着力。在上万次、甚至上几十万次的注射周期，成型零件的形状和尺寸精度、表面质量及其稳定性，决定了塑件制品的相对质量。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力，作为高压容器，它的强度和刚度必须在容许范围内。成型零件的结构，材料和热处理的选择及加工工艺性，是影响模具工作寿命的主要因素。2.1 模具的选材对于模具钢的选用，必需要符合以下几点要求：1、机械加工性能良好。要选用易于切削，且在加工以后能得到高精度零件的钢种。2、抛光性能优良。注射模成型零件工作表面，多需要抛光达到镜面，Ra0.05m。要求钢材硬度在HRC3540为宜。过硬表面会使抛光困难。钢材的显微组织应均匀致密，极少杂质，无疵斑和针点。3、耐磨性和抗疲劳性能好。注射模型腔不仅受高压塑料熔体冲刷，而且还受冷热温度交变应力作用。一般的高碳合金钢可经热处理获得高硬度，但韧性差易形成表面裂纹，不以采用。所选钢种应使注塑模能减少抛光修模次数，能长期保持型腔的尺寸精度，达到所计划批量生产的使用寿命期限。4、具有耐腐蚀性。对有些塑料品种，如聚氯乙稀和阻燃性的塑料，必须考虑选用有耐腐蚀性能的钢种。根据塑件表面质量比较高决定模具表面质量更高这一事实，再依照上述标准，故笔者在设计成型零件(凹模)中选用了镜面钢PMS。PMS（10Ni3CuAlVS）的供货硬度为HRC30，易于切削加工。而后在真空环境下经过500550，以510h时效处理。钢材弥散析出复合合金化学物，使钢材硬化，具有HRC4045，耐磨性好且处理过程变形小。由于材质纯净，可作镜面抛光，还有较好的电加工及抗锈蚀性能。2.3 凹模部分的结构设计1.凹模的结构形式凹模可由整块材料制成，制成整体式凹模。凹模位于定模板上，模具采用一模一腔的结构，需要一个型腔。2、凹模尺寸的计算为计算简便起见，凡是孔类尺寸均以其最小尺寸作为公称尺寸，即公差为正；凡是轴类尺寸均以最大尺寸作为公称尺寸，即公差为负。（1）凹模径向尺寸计算凹模径向尺寸的计算采用平均尺寸法，公式如下：式中 凹模径向尺寸（mm）； 塑件的平均收缩率（ABS收缩率为0.3%0.8，平均收缩率为0.55%）； 塑件径向公称尺寸（mm）； 塑件公差值(mm)（3/4项系数随塑件精度和尺寸变化，一般在0.50.8之间，取0.6）；凹模制造公差（mm）(当尺寸小于50mm时，z=1/4；当塑件尺寸大于50mm时，z=1/5)； 塑料的最小收缩率（）。（2）凹模深度尺寸计算凹模深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下：式中 凹模深度尺寸（mm）； 塑件高度公称尺寸（mm）； 2/3项，有的资料介绍系数为0.5； 其他符号意义同上。（3）中心距尺寸计算,公式如下模具中心距尺寸（mm）；塑件心中距尺寸（mm）。 图2.2.1 凹模2.4 凸模部分的结构设计1、凸模尺寸的计算（1）凸模径向尺寸计算凸模径向尺寸的计算采用平均尺寸法，公式如下：型芯径向尺寸（mm）；型芯的制造公差（mm）；其他符号意义同上。（2）凹模深度尺寸计算凸模深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下：凸模深度尺寸（mm）；塑件孔深度尺寸（mm）；其他符号意义同上。（3）中心距尺寸计算,公式如下模具中心距尺寸（mm）；塑件心中距尺寸（mm）。2、凸模形状的确定根据模具的具体结构，可设计出型芯嵌块如下图所示 图2.4.1 凸模3 模具结构设计对任何塑料件的模具设计都有一定的程序，首先要确定该塑件使用哪一种浇口形式，因为目前浇口的形式很多，并且用不同的浇口形式可以得到不同的塑件效果，得到的塑件表面质量也不同等，因此确定浇口形式也是至关重要的。再就是要确定在塑件的什么地方进浇，对于这个问题我们都没有定论，只有借助PTC公司的PRO/E内的MOLD ADVISOR模块来进行分析后再确定浇口位。接着要确定一模几腔，只有把这些前期工作都做好之后 才能够顺利的进行模具设计、计算部分。3.1型腔数目的确定对于一个塑件的模具设计的第一步骤就是型腔数目的确定。单型腔模具的优点是：塑件精度高；工艺参数易于控制；模具结构简单；模具制造成本低，周期短。缺点是：塑件成型的生产率低、成本高。单型腔模具适用于塑件较大，精度要求较高或者小批量及试生产。多型腔模具的优点是：塑件成型的生产率高，成本低。缺点是：塑件精度低；工艺参数难以控制。模具结构复杂；模具制造成本高，周期长。多型腔模具适用于大批量、长期生产的小塑件。确定型腔数目的方法：1）根据经济性：n=NYt/(60C1)1/2式中n-每副模具中型腔的数目N-计划生产塑件的总量Y-单位小时模具加工的费用t-成型周期（min）C1-每个型腔的模具加工费用（元）2）根据锁模力：n=(Q/p)-A2/A1式中Q-注射机锁模力）（KN）p-型腔内熔体的平均压力（Mpa）A2-浇注系统在分型面上的投影面积A1-每一个塑件在分型面上的投影面积3）根基注射量：n=（0.8G-m2）/m1式中G-注射机的最大注射量（g）m1-单个塑件的重量（g）m2-浇注系统的重量（g）根据产品需要，该塑件为一模一腔。 图3.1.13.2拔模检测对参照模型进行拔模检测，从而确定模型的模具设计可行性。图3.2.1根据比色块的数值可知，在模型的轮廓曲面位置拔模角度在1.0左右，安装柱的拔模角度在2.0左右。3.3设定收缩率和创建工件在完成模具型腔布局后，即设定参照模型的收缩率。收缩率是指利用模具生产的成品冷却固化后经脱模成型后，其尺寸与模具尺寸之间的误差百分比。按比例收缩如下图：创建工件分为手动和自动两种形式。本设计采用手动创建如下：图3.2.13.4分型面的确定 分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模。1)分型面的形式该塑件的模具只有一个分型面，垂直分型。2)分型面的设计原则由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件的结构工艺性及精度、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。选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则： 分型面应选在塑件外形最大轮廓处 确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模 保证塑件的精度 满足塑件的外观质量要求 便于模具制造加工 注意对在型面积的影响 对排气效果 对侧抽芯的影响在实际设计中，不可能全部满足上述原则，一般应抓住主要矛盾，在此前提下确定合理的分型面。本设计采用裙边曲面创建分型面，首先生成侧面影像曲线，然后利用侧面影像曲线用裙边方法生成分型面。根据以上原则，可确定该模具的分型面如下图：图3.4.13.4.1分割体积快 如图 分割体积快 如图3.5浇注系统的形式和浇口的设计浇注系统是指凝料熔体从注射机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内流经的通道。浇注系统分为普通流道的浇注系统和热流道的浇注系统两大类。浇注系统的设计是注射模具设计的一个很重要的环节，它对获得优良性能和理想外观的塑料制件以及最佳的成型效率有直接的影响。该模具采用普通流道浇注系统，普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。浇注系统的尺寸是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响效大，而且还在与塑件所用塑料的利用率、成型效率等相关。对浇注系统进行整体设计时，一般应遵循如下基本原则：了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动性。采用尺量短的流程，以减少热量与压力损失。浇注系统的设计应有利于良好的排气。防止型芯变形和嵌件位移。便于修整浇口以保证塑件外观质量。浇注系统应结合型腔布局同时考虑。流动距离比和流动面积比的校核。3.5.1 主流道的设计主流道的形状和尺寸最先影响着塑料熔体的流动速度及填充时间，必须使熔体的温度降低和压力降最小，且不损害其把塑料熔体输送到最“远”位置的能力。在卧式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，为使凝料能从其中顺利拔出，需设计成圆锥形，锥角为26。1、主流道的尺寸 （1） 主流道小端直径 主流道小端直径 d = 注射机喷嘴直径 + 1 2 （mm）。（2） 主流道的球半径主流道的球半径 SR = 9 + 1 2（mm）。（3） 球面配合高度球面配合高度为 3 5（mm）。（4） 主流道长度主流道长度L，应尽量小于60mm。（5） 主流道锥度主流道锥角一般应在26，流道锥度为/2。（6） 主流道大端直径主流道大端直径 D = d+2Ltg（/） （mm）（7） 主流道大端倒圆角倒角 D/8（mm） 但我的设计做了浇道，浇道小口直径1.0 mm，大口直径2.0 mm如下图浇注系统：图3.5.13.5.2 主流道衬套的形式主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要冷热交换地反复接触，属易损件，对材料要求较高，因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的衬套式（俗称浇口套），以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理。一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等，热处理要求淬火53 57 HRC。主流道衬套应设置在模具对称中心位置上，并尽可能保证与相联接的注射机喷嘴同一轴心线。主流道衬套的形式有两种：一是主流道衬套与定位圈设计成整体式，一般用于小型模具；二是主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合在固定在模板上。该模具尺寸较小，主流道衬套可以选用整体式。3.5.3 冷却系统的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井（冷料穴）。1、主流道冷料井的设计主流道冷料井设计成带有摧杆的冷料井，底部由一根摧杆组成，摧杆装于摧杆固定板上，与摧杆脱模机构连用。冷料井的孔设计成倒锥形，便于将主流道凝料拉出。当其被摧出时，塑件和流料凝道能自动坠落，易于实现自动化操作。为了防止模具过热，进行模具冷却系统设计，以保证制品的质量。冷却水道图3.5.3第一次设计的第二次设计的第三次设计的3.5.4 浇口的设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细流道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件质量影响很大。(1) 浇口的主要作用是：型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流；易于切除浇口凝料；对于多型腔的模具，用以平衡进料；浇口的面积通常为分流道面积的 0.03 0.09。浇口的截面有矩形和圆形两种。浇口长度约为 0.5 2 mm左右。浇口的尺寸一般根据经验公式确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。(2) 浇口的形式及特点综合点浇口呼侧浇口两种浇口形式的优缺点，采用剪切浇口。因为塑件侧壁距离横浇道较远，因直接在侧壁进料是很难实现的，因此又增设了工艺输助浇口，从而使浇注系统进一步完善。这种浇口形式主要有以下优点：一是塑件表面无浇口痕迹，并且外表面无明显的熔接痕，所以外观质量较好。二是浇口的位置和数量可视塑件的质量而增加、减少或改变浇口的位置、模具修改也比较方便。三是在塑件顶出的同时，浇口剪断并脱落，可节省去毛刺工序，并有得于机床自动化。从塑料流程尽量一致的原则出发，采用了两个剪切浇口处都设有顶杆，用以切断剪切浇口，其工艺辅助浇口可手工去除。(3) 浇口尺寸的确定浇口结构尺寸可由经验公式，并由塑料模具技术手册之轻工模具手册之一中图3-31 查得，浇口深度 h = 0.5 2.0h = n t = 0.8 取 h = 1 （mm）式中 h浇口深度（mm）; n塑料系数，由塑料性质决定； t塑件壁厚（mm）.浇口宽度 b = 1.5 5.0 取 b = 1.8 （mm）式中 A塑件型腔表面积。浇口长度 l = 0.5 1.75为了去除浇口方便，浇口长度 l 也可取 0.72.5。所以可取 l = 1.0 （mm）注：其尺寸实际应用效果如何，应在试模中检验与改进。(4) 浇口位置的选择浇口位置的选择对塑件质量的影响极大。选择浇口位置时应遵循如下原则：避免塑件上产生缺陷；浇口应开设在塑件截面最厚处；有利于塑料熔体的流动；有利于型腔的排气；考虑塑件受力情况；增加熔接痕牢度流动定向方位对塑件性能的影响；浇口位置和数目对塑件变形的影响；校核流动比；防止型芯或嵌件挤压位移或变形。此外，在选择浇口位置和形式时，还应考虑到浇口容易切除，痕迹不明显，不影响塑件外观质量，流动凝料少等因素。3.5.5 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。(1) 分流道的平衡在多腔模具中，熔体在主流道与各分流道，或各分流道之间的体积流量是不会相同的，但可以认为他们的流速是相等的，以此达到各型腔同时充满的目的。为此各流道之间应以不同的长度或截面尺寸来达到流量不等，经分析可推导，可用下式进行平衡计算：式中: Q1，Q2熔融树脂分别在流道1和流道2中的流量，cm3/s；d1,d2分流道1和分流道2的直径， cm;L1，L2分流道1和分流道2的长度，cm。上式没有考虑分流道转弯局部阻力的影响，以及模具温度不均的影响。实际上尚须对这些因素作校正，才能达到充模时间相等的目的。(2) 浇口的平衡浇口平衡简称为BGV（balanced gate value）,只要做到各型腔BGV值相同，基本上能达到平衡填充。对于多型腔相同制品的模具，其浇口平衡计算公式如下： BGV=式中: Sg浇口的截面积，mm2; Lg浇口的长度，mm; Lr分流道的长度，mm。浇注系统设计时一般浇口的截面积与分流道的截面积之比SG/SZ取0.070.09。该模具，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，显然是平衡式的。3.6. 模架的确定和标准件的选用在学校作设计时，模架部分要自行设计；在生产现场设计中，尽可能选用标准模架，确定出标准模架的形式，规格及标准代号。1定模座板、2定模、3动模、4动模垫板、5、13螺钉、6推板固定板、7推板、8动模座板、9弹簧、10顶杆、11导柱、12导套、14浇口套、15型芯。模架尺寸确定之后，对模具有关零件要进行必要的强度或刚度计算，以校核所选模架是否适当，尤其时对大型模具，这一点尤为重要。标准件包括通用标准件及模具专用标准件两大类。通用标准件如紧固件等。模具专用标准件如定位圈、浇口套、推杆、推管、导柱、导套、模具专用弹簧、冷却及加热元件，顺序分型机构及精密定位用标准组件等。由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再结合标准模架，可选用标准模架 200L，其中L取315mm，可符合要求。模架上要有统一的基准，所有零件的基准应从这个基准推出，并在模具上打出相应的基准标记。一般定模座板与定模固定板要用销钉定位；动、定模固定板之间通过导向零件定位；脱出固定板通过导向零件与动模或定模固定板定位；模具通过浇注套定位圈与注射机的中心定位孔定位；动模垫板与动模固定板不需要销钉精确定位；垫快不需要与动模固定板用销钉精确定位；顶出垫板不需与顶出固定板用销钉精确定位。模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉；模具外表面尽量不要有突出部分；模具外表面应光洁，加涂防锈油。1、定模固定板（定模座板）（200315，厚21mm）主流道衬套固定孔与其为H7/m6过渡配合；通过2个10的内六角螺钉与定模固定板连接；定模垫板通常就是模具与注射机连接处的定模板。2、定模板（200315，厚42mm）上面的型腔为整体式；有四个型芯固定孔；其导柱固定孔与导柱为H7/m6过渡配合。3、动模固定板（250315，厚21mm）用于固定型芯（凸模）、导套。为了保证凸模或其它零件固定稳固，固定板应有一定的厚度，并有足够的强度，一般用45钢或Q235A制成，最好调质230270HB；导套孔与导套为H7/m6或H7/k6配和；型芯孔与其为H7/m6过渡配合。4、动模板（200315，厚28mm）其注射机顶杆孔为50mm；其上的推板导柱孔与导柱采用H7/m6配合。5、动模垫板（又称支承板）（200315，厚35mm）垫板是盖在固定板上面或垫在固定板下面的平板，它的作用是防止型腔、型芯、导柱或顶杆等脱出固定板，并承受型腔、型芯或顶杆等的压力，因此它要具有较高的平行度和硬度。一般采用45钢，经热处理235HB或50钢、40Cr、40MnB等调质235HB，或结构钢Q235Q275。还起到了支承板的作用，其要承受成型压力导致的模板弯曲应力。6、垫块（40315，厚70mm）、主要作用：在动模座板与动模垫板之间形成顶出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。、结构型式：可为平行垫块、拐角垫块。（该模具采用平行垫块）。、垫块一般用中碳钢制造，也可用Q235A制造，或用HT200，球墨铸铁等。、垫块的高度计算：h垫块=h推出距离+h推板+h推杆固定板+ =15+16+23+16 =70（mm）式中 顶出行程的余量，一般为510mm，以免顶出板顶到动模垫板。、模具组装时，应注意左右两垫块高度一致，否则由于负荷不均匀会造成动模板损坏。7、推杆固定板（118315，厚18mm）固定推杆。8、推板（118315，厚21mm）图3.6.1装载标准件图3.6.2 添加设备；定模侧定位环.浇口衬套 图3.6.33.6.1 顶干的设计(1)结构形式：采用带头导套（型），导套的固定孔与导柱的固定孔可以同时钻，再分别扩孔，以保证其配合精度；(2)导套的端面应倒圆角，导柱孔最好做成通孔，利于排出孔内剩余空气；(3)导套孔的滑动部分按H8/f7或H7/f7的间隙配合，表面粗糙度为Ra0.4m。导套外径按H7/m6或H7/k6配合镶入模板；(4)导套材料可用淬火钢或铜（青铜合金）等耐磨材料制造，但其硬度应低于导柱的硬度，这样可以改善摩擦，以防止导柱或导套拉毛。图3.6.1.1创建顶杆4 注塑机型号的确定除了模具的结构、类型和一些基本参数和尺寸外，模具的型腔数、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面积、成型时需要的合模力、注射压力、模具的厚度、安装固定尺寸以及开模行程等都与注射机的有关性能参数密节相关，如果两者不相匹配，则模具无法使用，为此，必须对两者之间有关数据进行较核，并通过较核来设计模具与选择注射机型号。4.1 有关塑件的计算有关塑件的计算由Pro/E软件计算得出:体积 = 3.9420934 （cm） 曲面面积 = 8.7216837 （cm2）密度 = 1.05 (g/ cm）质量 = 40.1391980 (g)4.2 注射机型号的确定根据塑件的体积初步选定用XS-Z-60（卧式）型注塑机。SZ-60/40（卧式）型注塑机的主要技术规格如下表：表 4.2.1 注塑机的主要参数理论注射容积(cm）60螺杆直径(mm)30注射压力(MPa)180注射速率(g/s)70塑化能力(g/s)35螺杆转速(r/min)0200锁模力(kN)400拉杆有较距离(mm)220300移模行程(mm)250模具最大厚度(mm)250模具最小厚度(mm)150锁模形式双曲肘模具定位孔直径(mm)80喷嘴球半径(mm)SR10喷嘴口孔径(mm)3模板尺寸(mm)2003154.3 注射机及型腔数量的校核1、注射量的校核注射机一个注射周期内所需注射量的塑料熔体的总量必须在注射机额定注射量的80%以内。在一个注射成形周期内，需注射入模具内的塑料熔体的容量或质量，应为制件和浇注系统两部份容量或质量之和，即V = nVz + Vj4.4 注射机及参数量的校核1、注射量的校核注射机一个注射周期内所需注射量的塑料熔体的总量必须在注射机额定注射量的80%以内。在一个注射成形周期内，需注射入模具内的塑料熔体的容量或质量，应为制件和浇注系统两部份容量或质量之和，即V = nVz + Vj或 M = nmz + mj式中 V（m）一个成形周期内所需射入的塑料容积或质量(cm或g）； n 型腔数目 Vz（mz）单个塑件的容量或质量(cm或g）。 Vj（mj）浇注系统凝料和飞边所需塑料的容量或质量(cm或g）。故应使nVz + Vj 0.8Vg 或 nmz + mj 0.8mg式中 Vg（mg）注射机额定注射量(cm或g）。根据容积计算 nVz + Vj = 18.6832 0.8Vg可见注射机的注射量符合要求2、型腔数量的确定和校核型腔数量与注射机的塑化率、最大注射量及锁模力等参数有关，此外，还受塑件的精度和生产的经济性等因数影响。可根据注射机的最大注射量确定型腔数n式中 K注射机的最大注射量的得用系数，一般取0.8； mN注射机允许的最大注射量； m 2浇注系统所需塑料的质量或体积（g或cm）； m 1单个塑件的质量或体积（g或cm）。所以需要 n=1符合要求。3、塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核注射成型时，塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素，其数值越大，需要的锁模力也就越大。如果这一数值超过了注射机允许使用的最大成型面积，则成型过程中将会出现溢漏现象。 因此，设计注射模时必须满足下面关系：nA1 + A2 A式中 A注射机允许使用的最大成型面积(mm2）其他符号意义同前。注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢漏现象，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力，即：(nA1 + A2)p F式中符号意义同前。所以需要14095+980=4520A查得ABS的平均成型压力为30（cm2/MPa）（149.5+0.98）30=83.230=2.5F符合要求4、最大注射压力校核注射机的额定注射压力即为它的最高压力pmax,应该大于注射机成型时所调用的注射压力，即：pmaxKp0很明显，上式成立，符合要求。5、模具与注射机安装部份的校核喷嘴尺寸 注射机头为球面，其球面半径与相应接触的模具主流道始端凹下的球面半径相适应。模具厚度 模具厚度H（又称闭合高度）必须满足：HminHHmax式中 Hmin注射机允许的最小厚度，即动、定模板之间的最小开距； Hmax注射机允许的最大模厚。注射机允许厚度150H250符合要求。6、开模行程校核开模行程s（合模行程）指模具开合过程中动模固定板的移动距离。注射机的最大开模行程与模具厚度无关，对于单分型面注射模：Smax s = H1 + H2 + 510mm式中 H1摧出距离（脱模距离）（mm）； H2包括浇注系统凝料在内的塑件高度（mm）。开模距离取 H1 = 20包括浇注系统凝料在内的塑件高度取 H2 = 40余量取 8 则有：Smax s = 20+20+28 =68符合要求。总结这次的毕业设计，我收获很多。对注塑模具的设计有了较全面的了解。设计过程中经历了数十次的反复，掌握到比较科学的思考和设计方法，这对我以后从事设计方面的工作很有好处。重要的一点是通过这次设计我得出一结论：凡是贵在坚持。刚刚拿到课题时，什么都不懂，借了好多书，问了好多同学老师，做了些，但做着做着就错了，而且连错在哪都找不到，都想过放弃算了，但想到可能毕不了业，又得咬咬挺住，这种心理我经历好多次，庆幸每次都挺过来，我最终成功了，我会把这些好好用到以后的工作和生活中去。在设计的过程中，遇到了很多的问题，尤其是在流道的设计、抽芯机构的设计以及成型零件的计算等方面，费了很多周折，也走了很多弯路。而在装配图的绘制中，又遇到了前面设计上的很多结构错误，对细节的反复修改较多。经过很长时间的思考和查阅资料，才成功地完成了本套模具的设计过程。以下总结有几个模具设计问题：1. PRO/ENGINEER3.0和EMX4.1的安装感觉较复杂，花了很多的时间才安装上去。2 PRO/ENGINEER3.0生成文件不能在PRO/ENGINEER4.0打开，同理，PRO/ENGINEER4.0生成文件不能在PRO/ENGINEER3.0打开。3 PRO/ENGINEER3.0所有生成模具设计文件必须放在同一文件夹里，因为后面整个模架系统的创建，需要检测所有生成文件。4 PRO/ENGINEER3.0在创建模架系统，装的EMX4.1 PRO/ENGINEER4.0装的是EMX5.0 虽然设计做好了，但在那么短的时间里，而且是毕业设计，难免存在一些问题，可能真正把它用到生产实践里还是存在问题的。真诚致谢在这次毕业设计论文撰写过程中，我要感谢那些帮助过我的老师，同学以及所有曾经和现在帮助我的人。首先要衷心地感谢我的指导教师郑菲老师！她丰富的知识、严谨耐心的治学态度、全面的指导，对我启发颇多，收获颇丰。特别在指导我操作的时候，即使我问了好几次的问题她都能热心的解答，很有诲人不倦的作风。其次感谢我们系的每位老师，您们一直以来的辛勤工作和教诲使我能顺利地度过这难忘的三年，使我在综合素质提高、专业理论知识学习和实践工作能力等各方面受益匪浅。最后感谢我的同学，是他们在我最需要帮助的时候，伸出友谊之手。参考文献1 李玉满. PRO/EGNGINEER3.0模具设计应用与实例.中国电力出版社20082 王雷. PRO/EGNGINEER3.0造型设计实例教程.中国铁道出版社2005.5.3 孙江宏，黄小龙等PRO/EGNGINEER2001.清华大学出版社.2003.54 曹岩. PRO/EGNGINEER3.0.机械工业出版社2007.15 张玉平，李丽娜等. PRO/ENGINEER4.0模具设计技术指导.电子工业出版社。2003.10 6 许发樾.模具材料与使用寿命. 机械工业出版社.2003.107 李刚.PRO/ENGINEER3.0塑料模具设计.中国青年出版社.20088 刘颜召，周俊波，白晶.PRO/ENGINEER3.0模具设计与加工. 电子工业出版社2007.109 单泉.陈砚.模具设计.北京大学出版社2008.110 王玉甲，张忠林，刘小白. PRO/EGNGINEER3.0模具设计完全自学手册.机械工业出版社2008.3.