基于UG的手机面板注塑模设计

毕业设计（论文）专 业： 机械设计制造及其自动化 题 目：基于UG的手机面板注塑模设计作 者 姓 名： 导师及职称： 导师所在单位： 2005年 6 月 23 日安徽工程科技学院本科生毕业设计（论文）任务书 2005 届 机械工程 系 机械设计制造及其自动化 专业编号：2005JX15 2001010414 学生姓名：吴东泽 毕业设计（论文）题目中文：基于UG的手机面板注塑模设计英文：Cellphone panel injection mould designing based on UG 原始资料CAD技术；UG教程；Internet相关资源；相关论文数十篇。塑料模具设计相关教材、手册、图册等。 毕业设计（论文）任务内容1. 阅读英文原文资料10篇以上，节选其中重要章节翻译，要求注明参考文献出处（包括：作者.篇名.出版物,年）；2. 制品的工艺分析；模具的结构设计；成形零件的结构设计和制造工艺设计及工艺文件编制；主要零件的强度设计与分析；基于UG/Mold wizard建立注塑模的三维模型；浇铸系统、冷却系统和脱模机构的设计；成形零件加工工艺分析。3. 总结（包括：实现的模型所达到的程度和不足）。所有文件包括书面版和电子版。指导教师（签字） 教研室主任（签字）批 准 日 期2005.3.28接受任务书日期2005.3.28完 成 日 期2005.6.23接受任务书学生（签字）摘 要注塑模CAD/ CAE/ CAM技术是先进制造技术的基础和重要组成部分，正向集成化、网络化和智能化方向发展，对我国模具工业的发展起到了重要的推动作用。注塑模具的设计与制造，其质量要求越来越高、研发周期越来越短。手机面板精度要求高，结构及其曲面造型复杂，需要从三侧面抽芯，模腔布局设计比较困难。采用UG Moldwizard工具，根据客户提供的手机面板三维数模，完整地设计出了手机面板注塑模。首先对制品进行了工艺分析，然后详细阐述了模具的设计过程，包括：分型面的确定，型芯和型腔的创建，标准模架的确定，浇注系统、冷却系统、滑块抽芯机构和脱模顶出机构的设计，同时对相关机构进行了校核计算。最后对其成型零件进行了加工工艺分析，编制了机械加工工艺规程。借助于先进的CAD技术，大大缩短了注塑模设计与制造周期，提高了模具的技术含量，降低了成本。关键词： 注塑模 侧向抽芯 工艺规程 UG MoldwizardABSTRACTIt is foundation of an advanced manufacturing technology and important component that the injection mould CAD/CAE/CAM technology, to integrated networked to develop with intelligent direction, play a important role to of our country mould development of industry. Mould plastics design and manufacture of mould, quality requirement its more and more high researching and developing cycle to be shorter and shorter. The precision of the cell-phone panel is expected much, structure and curved surface model are complicated, need to smoke the core from three sides, the mould is more difficult in one of overall arrangements design. Adopt UG Moldwizard tool, according to three dimension moulds of cell-phone panel that the customer offered , designs the panel note of the cell-phone to mould completely.The precision of the cell-phone panel is expected much, structure and curved surface model are complicated, need to smoke the core from three sides, the mould is more difficult in one of overall arrangements design. Adopt UG Moldwizard tool, according to three dimension moulds of cell-phone panel that the customer offered , designs the panel note of the cell-phone to mould completely.Have carried on the craft to analyse to the products at first, then explained the design process of the mould in detail, including: Sureness the person who divide, type core and establishment , type of, standard mould sureness of shelf, pour system , cooling system , slip piece smoke core organization and drawing of patterns is it produce the design of organization to carry, checked calculating to relevant organizations at the same time . Carry on processing technology analyse to its shaping part , work out mechanical processing technology rules finally. With the aid of advanced CAD technology, have shortenned the note and moulded and designed and made cycle greatly, have raise the technological content of the mould, has lowered costs.Keywords： Injection molding Side core-pulling Technological process UG Moldwizard目 录第1章 绪 论11.1 国内外的塑料模具发展概况和趋势11.1.1 国外的塑料模现状发展概况和趋势11.1.2 国内的塑料模现状发展概况和趋势11.2 UG软件介绍31.2.1 UG简介31.2.2 UG MoldWizard 简介31.3 本设计的主要内容4第2章 手机面板的注塑工艺性分析52.1 塑件的原材料分析和工艺参数52.1.1 制品的材料性能分析52.1.2 塑件材料PC的注射成型工艺参数62.2 制件的几何形状分析62.2.1 脱模斜度的选择62.2.2 塑料制品的圆角62.3 塑件的结构和加工质量分析72.3.1 结构分析72.3.2 尺寸精度分析72.3.3 表面质量分析7第3章 注射机的选择83.1 额定注射量的计算83.2 注射压力的计算83.3 锁模力的计算83.4 注射机有关工艺参数的校核9第4章 注模具基本结构设计104.1 注塑模成型零部件的设计104.2 标准模架的选择与确定114.3 注塑模浇注系统的设计124.3.1 主流道和主流道衬套选择124.3.3 定位环的选择134.3.4 浇口的设计134.3.5 分流道的设计144.4 侧抽芯机构的设计144.4.1 斜滑块分型抽芯机构的选择154.4.2 斜滑块的设计154.4.3 侧抽芯的校核174.5 脱模机构设计184.5.1 脱模力的计算184.5.2 顶杆脱模的计算194.5.3 冷料井及拉料杠的设计204.6 模具的冷却系统设计214.6.1 模具的冷却时间214.6.2 模具冷却流道的设计214.7 小结22第4章 成形零件的加工工艺的编制244.1 型芯加工工艺分析244.2 型芯加工工艺简介24总结与展望26致 谢27参考文献28附 录29插图表格清单插图清单图1.1 MoldWizard流程图4图1.2 MoldWizard 工具条4图2.1 手机面板三维模型图5图2.1 手机面板三维模型图5图4.1 毛坯的尺寸的选择10图4.2 分型面的选择10图4.3 模架结构示意图11图4.4 主流道示意图及主要尺寸12图4.5 定位环示意图及尺寸13图4.6 浇口的类型和尺寸14图4.7 流道布置示意图14图4.8 斜滑块的顶出高度16图4.9 斜滑块的装配要求16图4.10 三侧抽芯机构相同的滑块部分16图4.11 斜滑块的示意图及基本尺寸16图4.12 滑块的三维模型图17图4.13 顶杆示意图及加上顶杆的三维模型20图4.14 带拉料杠的冷料井示意图20图4.15 冷却回路的布置示意图22图4.16 模具三维装配立体图22图4.17 模具的二维示意图23图5.1 型芯和型腔的三维模型24表格清单表2.1 塑件材料PC的注射成型工艺参数6表4.1 主流道的尺寸表13表4.2 斜滑块的尺寸表16 第1章 绪 论模具的设计与制造水平，直接关系到产品的质量与更新换代。随着工业的发展，人们愈来愈关注如何缩短模具设计与制造的生产周期以及怎样提高模具加工精度。一些先进工业国家率先将计算机技术应用于模具工业，即应用计算机进行成形工艺模拟与模具设计，绘制模具图纸并广泛应用NC (Numerical Control)和CNC ( Computer Numerical Control)机床加工模具，从而出现了模具CAD/CAE/CAM一体化系统，达到了提高模具设计效率与加工质量、缩短模具生产周期的目的。1.1 国内外的塑料模具发展概况和趋势注塑是生产塑料制品的主要方法之一，注塑模具由于一次能够成型结构复杂、尺寸精确、精度较高的产品，因此，适用于高效率、大批量生产制品的方式。在传统注塑模具的设计与加工中，其设计过程中的许多重要数据大多依靠人工经验而获得。一套注塑模具往往需要多次试模、修模、不断重复，这对人力、物力、财力都是很大浪费。采用计算机辅助工程(CAE)技术可提高生产效率，减少生产成本。因此，在模具行业受到广泛重视和选用，并给模具的设计、制造方法带来了深刻变革。1.1.1 国外的塑料模现状发展概况和趋势三十多年来，国外塑料模CAD/CAM技术发展相当迅速。70年代已开始应用计算机对熔融塑料在圆形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。80年代初，人们成功地采用有限元法分析三维型腔的流动过程，使设计人员可以依据理论分析并结合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改，以减少试模时间，提高模具质量。近二十多年来，塑料模CAD/CAM技术在不断进行理论和实验研究的同时，十分注意向实用化阶段发展，一些商品化软件逐步推出，并在推广和实际使用中不断改进、提高和完善。国外先进工业家对模具CAD/CAM技术的开发非常重视，各大公司都先后建立了自己的CAD/CAM系统，并将其应用于模具的设计与制造。如EDS公司的Unigraphics系统、PTC的PRO/Engineer系统、AutoDesk公司的AutoCAD系统、Computer vision公司的CADDS系统、Dassault公司的Catia系统、HP公司的PE系统、Intergraph公司的I/EMS系统、Applicon公司的Bravo系统以及SDRC公司的I-DEAS系统。国际先进工业国家在链条与模具生产中均采用了可靠性设计以及CAD/CAM技术，开发新品速度快、精度高，质量较有保证。大多数新产品具有高耐磨、高疲劳、高精度的特点，结构形式上有微型链以及多种输送链、缆链、倍速链等，在材料上则使用了耐磨、耐热、塑料、含油粉末冶金等材料，进一步提高了链条的性能。另外，在加工方面，一般规格链条链板多采用高速多颗冲裁工艺，滚子制造采用五工位冷挤压机加工，套筒采用高速精密且具有自动检测功能的卷管机加工；喷丸、挤孔、表面硬化处理等新工艺应用很普遍；零件热处理一般采用热处理自动生产线，热处理质量由在线检测设备检测与控制；热处理工艺有趋于向温度、炉压、炉气组分以及淬火介质等多参数综合控制，零件质量稳定可靠，技术性能较高；在装配工艺上则普遍采用组装、铆头、检测、预拉，拆节多功能自动装配线。1.1.2 国内的塑料模现状发展概况和趋势国外发达国家模具标准化程度为70%80%，而我国只有30%左右。如能广泛应用模具标准件，将会缩短模具设计制造周期25%40%，并可减少由于使用者自制模具件而造成的工时浪费。应用模具CADCAM技术设计模具已较为普遍，推广使用模具标准件，能够实现部分资源共享，这会大大减少模具设计的工作量和工作时间，对于发展CADCAM技术、提高模具的精密度有重要意义。以往的模具即使只损坏了一个部件，也将无法使用。由于不是标准件，市场上很难有相应产品，要到生产厂家去更换部件，费时费力。而如果采用标准件，则可以很方便的维修、更换，这将大大提高模具的使用寿命。现在，国内企业已认识到了模具标准化的重要性，目前有一定生产规模的模具标准件生产企业有100余家，主要产品有塑料模架、侧冲装置、推杆推管等，其中塑料模架已可生产较大型产品，为发展大型精密模具打下了基础。虽然国内模具产业有了长足的发展，但与国外相比差距仍然很大。实施模具的专业化生产是加快产业发展的重要环节。我国不少地区相继建立了地区性的模具城，对发展模具工业起到了积极作用。如浙江宁波的余姚模具城是国内第一家模具城，现已有模具企业数百家，并已推动了余姚当地和周边地区模具工业发展。计算机辅助设计与制造，简称CAD/CAM。指的是以计算机作为主要技术手段，处理各种数字信息和图形信息，辅助完成产品设计与制造中的各项活动。CAD/CAM技术作为一种高新技术，因其在提高生产率、缩短生产周期、改善产品质量、降低产品成本、减轻劳动强度等方面，具有传统的设计方法所无法比拟的巨大优越性，能够增强企业竞争力，给企业带来巨大的经济效益，对我国的国民经济和国防建设有着极其重大的意义，所以越来越得到国家和广大企业的重视，并在企业中得到广泛的应用和迅速推广。我国CAD/CAM技术研究始于七十年代初期，八十年代中期部分大中型企业和研究院所开始引进CAD/CAM技术。进入九十年代以后，随着PC机性能价格比的大幅度提高，从而为CAD/CAM技术的普及莫定了坚实的基础。到如今， CAD/CAM技术已在很多企业得到广泛应用。我国CAD/CAM技术研究始于七十年代初期，八十年代中期部分大中型企业和研究院所开始引进CAD/CAM技术。进入九十年代以后，随着PC机性能价格比的大幅度提高，从而为CAD/CAM技术的普及莫定了坚实的基础。到如今， CAD/CAM技术已在很多企业得到广泛应用。目前CAD/CAM国内实际应用的CADICAM系统分为两大类:一类是国内自主版的CAD/CAM系统;另一类是国外商品化的CAD/CAM系统。国内自主版的CAD/CAM系统近年来有很大的进步和发展，涌现了一批符合我国基本国情的系统，如清华的GEMS、武汉的开目、北京华正司的CAXA、江苏杰必克的超人等，但是，同国外商品化的CAD/CAM系统相比，国内的还存在较大的差距。由于国外商品化的CAD/CAM系统功能齐全、性能优良并完成了商品化及工程化，所以在国内占有很大的市场份额。如何引进并用好商品化的CAD/CAM软件系统，乃是各企业的当务之急。随着现代化工业的高速发展，产品的功能、结构日趋复杂，新产品的更新换代周期不断缩短，设计在产品的整个生命周期中占据了越来越重要的地位。事实上，虽然开发中设计本身所花的费用仅占产品成本的5%左右，但新产品的开发费用中的80%取决于设计过程，因而，产品设计阶段已被视为提高整个生产率的瓶颈，对于生产系统的整个生产率起着举足轻重的作用。因此，伴随着现代化工业的发展，计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)也得到了迅速的发展和普及。我们之所以采用(CAD/CAM)，是因为CAD/CAM软件作为一种工具，其根本作用是提高效率。1.2 UG软件介绍手机面板的注塑模设计是在UG环境下进行的，现在将UG简单介绍如下。1.2.1 UG简介UG软件是美国Unigraphics Solution公司(简称UGS)开发的一套集CAD、CAM、CAE功能于一体的三维参数化软件，是当今最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件。UGS公司的产品主要有为机械制造企业提供包括从设计、分析到制造应用的软件，其有基于Windows的设计与制图产品Solid Edge、集团级产品数据管理系统MAN、产品可视化技术ProductVision以及被业界广泛使用的高精度边界表示的实体建模核心Parasolid在内的全线产品。UG软件被当今许多世界领先的制造商用来从事概念设计、工业设计、详细的机械设计以及工程仿真和数字化的制造等个个领域。UG CAD、CAM、CAE系统提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工实现数据无缝集成，优化了企业的产品设计与制造。UG软件面向过程驱动的技术是虚拟产品开发的关键，用户的产品及精确的数据模型能在产品开发全过程保持相关，有效实现了并行工程。UG软件具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配、注塑模设计、级进模设计、数控加工、产生工程图等功能，在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高了设计的可靠性；同时，建立的三维模型直接生成数控代码，用于产品的加工，后处理程序支持多种类型数控机床。所提供的二次开发语言UGopen GRIP、UGopen API简单易学，功能多，便于用户开发专用CAD系统。UG是当今世界上最先进和紧密集成的、面向制造行业的CAD/CAE/CAM一体化高端软件，它基于完全的三维实体复合造型、特征建模、装配建模技术，能设计出任意复杂的产品模型。再加上技术上处于领先地位的CAM模块、内嵌的CAE模块，使CAD, CAE和CAM有机集成，可以使产品的设计、分析和制造一次性完成。此外，UG软件还提供了CAD/CAE/CAM业界最先进的编程工具集，以满足用户二次开发的需要。1.2.2 UG MoldWizard 简介Mo1dwizard是UG的一个应有软件模块，专门用于注塑模具的设计，是一个功能强大的注塑模具软件。注塑模具设计中的分模、添加模架、镶块、滑块、推杆和定位环，为复杂型芯型腔轮廓创建电火花加工的电极，创建模具的浇注系统和冷却系统等都可以使用Moldwizard改良容易地完成。并且，MoldWizard不但有强大的自动处理功能，而且可以分析模具设计过程中的一些错误，如交错面等。Unigraphics系列软件中最先向模具行业用户推出的、基于知识驱动自动化理念的应用系统，它摒弃了传统的CAD软件重功能轻过程的开发思维定式，跳出了特征或功能的狭隘空间，UG MoldWizard在注塑模具设计自动化方面取得了极其显著的效果，受到用户的普遍欢迎。MoldWizard是UG软件中设计注塑模具的专业模块。MoldWizard为设计模具的型芯、型腔、滑块、推杆和嵌件提供了更进一步的建模工具，使模具设计变得更快捷、容易，它的最终结果是创建出与产品参数相关的三维模具，并能用于加工。MoldWizard遵循了模具设计的一般规律，从左至右一步一步有序排列，紧扣模具设计的各个环节。具体见MoldWizard流程图1.1 。 创建合适的实体模型观察评估：出模斜度和分模情况接受？设计计划：分型面、模腔布局、内嵌件、推杆、浇口、冷却、电极初始化：项目名称、加载产品、单位确定：拔模方向、收缩率、成型镶件MoldWizard顾问接受修补开放面定义分型面加入标准模架加入：推杆、滑块、内抽芯、内嵌件设计最后阶段：浇口、流道、冷却、电极、建腔、材料清单、装配图图1.1 MoldWizard流程图如图1.2所示，就是MoldWizard工具条。MoldWizard需要以一个Unigraphics的三维实体作为模具设计原型。 在注塑模设计时，按照工具条的排列从左至右一步一步设计。在设计时，随时可以修改设计中不合理的地方。 加载 收缩率 工具 标准件 内嵌件 冷却 建腔 CPA 删除 产品 文件 多件模 成型镶件 分型 修剪推杆 浇口 电极 BOM表 视图 模具坐标系 模腔布局 模架 滑块 流道 修剪模型 装配图 管理器 图1.2 MoldWizard 工具条1.3 本设计的主要内容本设计是基于UG的手机面板注塑模设计与仿真，其产品是一手机面板，产品的三个侧面都有孔，要三面侧抽芯机构。首先建立三维模型，再借助于UG/Mold Wizard对其塑模进行设计。按照注塑模的设计步骤，首先建立制品UG三维模型，并对其进行制品分析和其注塑工艺分析；其次进行模具结构设计；再次在UG/Mold wizard环境下进行注塑模设计，包括成型零件、浇铸系统、侧抽芯机构、脱模机构和冷却系统的设计。最后时成形零件的结构设计和制造工艺设计及工艺文件编制。其重点是UG/Mold wizard环境下进行注塑模设计。 第2章 手机面板的注塑工艺性分析手机面板是不规则的盒盖类零件，其侧面有：开机、充电插槽、音量控制等三个侧孔，其零件形状如图2. 1所示。 图2.1 手机面板三维模型图手机外壳属于外置件，对表面质量和综合机械性能要求较高，这就要求塑件成型后要有良好的表面粗糙度和较小的形状误差，并具有较高的强度、韧性和抗冲击能力。由于该塑件面板处多孔，易形成熔接线和应力集中，尤其是熔接线对塑件的外观质量和机械强度影响较大。为此，在材料选取上使用综合机械性能好，尤其是抗冲击性能优异的聚碳酸酯（PC），并采用较高的注射温度和注射压力。为降低成型费用，采用一模二腔。为保证塑件外观质量采用了UG中的给的pin point形浇口。考虑到平衡填充的要求，初步采用了产品中轴线对称布置的方式。该零件材料为PC10GF，厚度为1.5mm，属大批量生产。图2.2为该零件的零件图，其主要尺寸如图所示。 2.1 塑件的原材料分析和工艺参数 2.1.1 制品的材料性能分析图2.2手机面板零件工程图塑件的材料采用PC， PC是一种无定型、无臭、无毒、高度透明的无色或微黄色热塑性工程塑料，具有优良的物理机械性能，尤其是耐冲击性优异，拉伸强度、弯曲强度、压缩强度高；蠕变性小，尺寸稳定；具有良好的耐热性和耐低温性，在较宽的温度范围内具有稳定的力学性能，尺寸稳定性，电性能和阻燃性，可在60120下长期使用耐水，耐磨，耐热性强等优点，是理想的材料；从成型性能上看，该塑料吸水性大，熔料的流动性好，成型容易。另外，该塑料成型前要干燥，成型时易产生缩孔，凹痕，变形等缺陷，成型温度低时，方向性明显，凝固速度较快，易产生内应力。因此，在成型时应注意控制成型温度，浇注系统应该较缓慢散热，冷却速度不宜过快。2.1.2 塑件材料PC的注射成型工艺参数查文献1表8.3-10，得到聚碳酸酯（PC）的注射成型工艺参数如表2.1所示。表2.1 塑件材料PC的注射成型工艺参数注射机类型预热干燥料筒温度 ()喷嘴温度 ()模具温度 ()注射压力(MP)成型时间(s)螺杆转速（r/min）温度 ()时间（h）后段中段前段注射时间高压时间冷却时间总周期螺杆式1101208122102402302802402852402509011080130209005209040190282.2 制件的几何形状分析塑料制品的几何形状与塑料制品的成型方法，采用塑料模具分型面的选择，制品是否能够顺利成型和出模有直接的关系，所以在设计制品时应全面认真的考虑，便制品的几何形状能够满足其成型工艺要求。2.2.1 脱模斜度的选择脱模斜度的完成是为了便于从塑料模具型腔取出制品或从制品中抽出型芯，因此在制品设计中必须考虑制品内外壁应有合适的脱模斜度，但脱模斜度与制品的塑料和几何形状有很大关系。在具体选择脱模斜度时应该注意以下几点：1. 制品精度要求高的，应采用较小的脱模斜度。2. 较高较大的材料尺寸应选用较小的脱模斜度。3. 制品复杂的，不易脱模的应选用较大脱模斜度。4. 制品收缩率大的应选用叫大脱模斜度。5. 制品壁厚较厚时，会使成型收缩值增大，脱模斜度应采用较大的数值。由文献16表31中可知：PC的脱模斜度如下：型腔：35130，型芯：301。2.2.2 塑料制品的圆角在制品设计过程中，为了避免应力集中提高制品强度，改善制品的流动情况及便于脱模，所以制品的各表面或内部应圆弧过渡。另外，塑料制品上的圆角对于塑模制造和机械加工及提高塑模强度，也是不可少的。制品的各连接处应做成有半径R为制品壁厚H/3以上的圆角，R/H越大应力就越小。手机面板的R（r）/H=2大于1/3，可以减少应力，保证塑料制品壁厚均匀一致。2.3 塑件的结构和加工质量分析2.3.1 结构分析从零件图上分析，该零件总体形状为长方体，在长度方向的是 12个均匀分布的椭圆按纽孔，有2个大小相差不大的主功能按扭孔和一个碟形按扭孔，3236mm的屏幕窗口，其侧面有开机、充电插槽、音量控制等三个侧孔。总长120mm的机身，外形美观大方。模具设计时有侧向抽芯机构，该手机面板属于中等复杂程度。手机面板的工艺难点是有三个面上的侧抽孔，见图2.1所示。侧向分型与抽芯机构简称为侧抽机构，用来成型具有外侧凸起、凹槽和孔的塑件；成型壳体制品内侧的局部凸起、凹槽和盲孔。侧抽机构必须在开模方向塑件脱模之前完成抽拔动作，还必须在闭模过程中让机构复位。具有侧抽机构的注塑模，因可动零件多，动作复杂。故设计可靠、灵活和高效的侧抽机构较为困难。这里根据设计的要求，采用斜滑块机动侧抽机构的。2.3.2 尺寸精度分析该手机重要的尺寸如:120mm，51mm，34mm，32mm，28mm，1.5mm，等尺寸，尺寸精度35级，属于中等，对应的模具相关尺寸的加工容易保证。从塑件的壁厚上来看，壁厚要求均匀分布，厚度1.5mm，这种要求有利于塑件的成型，制造方便。2.3.3 表面质量分析该手机的表面要求没有缺陷，毛刺，表面粗糙度要求较高。其内部结构较为简单，但是要求有良好的表面粗糙度和较小的形状误差。设计是要考虑其具体要求，对其模具的形状误差有较高的精度。综诉以上分析可以看出，在工艺参数控制得好的情况下，该手机面板的注射成型会很易于得到保证。第3章 注射机的选择每副模具都只能安装在与其相适应的注射机上进行生产，因此模具设计与所用的注射机关系十分密切。在设计模具时，应详细地了解注塑机的技术规范，才能设计出合乎要求的模具。从模具设计角度出发，应仔细了解的技术规范有：注射机的最大注射量最大注射压力最大锁模力最大成型面积模具最大厚度和最小厚度最大开模行程以及注射机喷嘴孔直径和喷嘴球头半径值。用UG的分析功能：对零件进行分析，得到的数据如下：测量质量属性Displayed Mass Property Values体积 = 10500.761367 mm3面积 = 16110.468461 mm2质量 = 0.082228 千克重量 = 0.806379 N回转半径 = 42.402410 毫米质心 = 0.133703, -1.511139, 11.189603 毫米该塑件的体积约为10.522cm3，同时考虑到浇注系统所需要塑料的容量，经粗略计算塑件和浇注系统的总体积为30+21.4=51.4cm3。3.1 额定注射量的计算以容量计算时，满足注射量： 0.8V机V件式中 V机注射机的最大注射容量（cm3）；V件成型塑件及浇注系统所需要塑料的容量（cm3）；0.8为系数，一般要求成型塑件的容量不得超过注射机容量的0.8%。将数据代入计算得： V机63 cm3。3.2 注射压力的计算如果只考虑注射机的最大注射量，最大成型面积和锁模力来确定注射机这是不够的，有些塑件由于形状及塑料品种等因素，需用很高的注射压力才能完成。为此，选用的注射机注射压力必须大于成型所需的注射压力，即满足公式：P注P成式中： P注选用的注射机的最大注射压力（MPa） P成成型所需用的注射压力（MPa）查文献5表3-3-2，得PC塑料在成型时的注射压力是=80130MPa。3.3 锁模力的计算选用注射机的锁模力必需大于型腔压力产生的开模力，不然模具分型面要分开而产生溢料。锁模力和成型面积的关系由下式确定： 式中： P锁锁模力（KN）； P腔塑料成型时的型腔压力（KN）；A浇道进料口和塑件的投影面积（mm2）。型腔压力取P=40MPa；各型腔及浇注系统及各型腔在分型面上的投影面积约为A=20cm2。将数据代入公式计算得： P锁=80KN根据以上分析计算，查文献1表9.9-3，初选注射机型号为：SZ-60/450。注射机SZ-60/450有关技术参数如下：最大开合模行程S 220mm模具最大厚度 300mm模具最小厚度 100mm喷嘴圆弧半径 10 mm喷嘴孔直径 10 mm3.4 注射机有关工艺参数的校核注塑压力的校核是校验注塑机的最大注塑压力能不能满足该制品成型的需要。制品成型所需的压力是由注塑机类型喷嘴型式塑料流动性浇注系统和型腔的流动阻力等因素决定的。注射量锁模力注射压力的校核。由于在初选注射机时根据以上三个参数等因素选用的，所以注射量锁模力注射压力不必进行校核，已经符合所选注射机要求。开模行程的校核 注射机最大开模行程S 式中： h件(mm)； h浇(mm)。将数据代入公式计算得： S200mm故设计满足要求。第4章 注模具基本结构设计模具沿分型面可分为定模及动模二个部分。安装时定模以定位环或浇口套与注射机定模板上的定位孔配合并将定模部分紧固在定模上，动模则紧固在注射机动模上，工作时注射机的锁模机构推动其动模板将动模与定模紧密压紧，然后注射机的注射机构以80130MPa的注射力，将注射机料筒内已加热均匀塑化的塑料（呈熔融状态）通过料筒喷嘴和定模部分的浇口套及动模与定模沿分型面分开即开启模具，并由注射机上的顶出机构，推动动模部分的顶出系统，将塑件从模具内顶出模外，即可取出塑件。4.1 注塑模成型零部件的设计模具的成型尺寸是指型腔上直接用来成型塑件部位的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形或异形型芯的长和宽），型腔和型芯的深度或高度尺寸，中心距尺寸等。在设计模具时必须根据制品的尺寸和精度要求来确定成型零件的相应的尺寸和精度等级，给出正确的公差值。图4.2 分型面的选择图4.1 毛坯的尺寸的选择本设计都在UG模具设计向导中完成，UG模具设计向导采用了几项先进的功能，这些功能不仅可以解决复杂的分模曲面的定义问题，还可以使分模过程自动化。例如，用户可以自动地查找分模线，修补缺孔，然后自动地产生分模曲面，并生成型芯和型腔。这些技术的组合应用具有如下的特点：分模曲面具有相关性，当模型修改变动很大时可保持此相关性并允许彻底替代产品模型。这些功能不仅适用于UG的零件模型，也适用于外来的模型。设计时产品在选择材料后，收缩率的大小UG会自动选择。成型零件的相应的尺寸和精度等级在UG中都会自动完成。选择毛坯的尺寸的如图4.1所示。在选择好工件，便要创建分型面了，根据其自身结构的特点，其分型面设计在其镶边下，具体见图4.2。UG模具设计向导采用以过程为中心的功能代替劳动密集型的步骤，操作中只需要简单的人工输入即可，因此能比传统软件更快地完成模具设计任务。此外，用户还可以将自己的设计经验融入到工作中，从而更大程度地提高生产力。创建好分型面、选择好开模方向后、以及修补好产品的曲面，UG就可以根据分型面和工件的大小以及其精度的特征，就可以自动创建型腔和型心。并且使型芯和型腔的精度达到产品的要求。4.2 标准模架的选择与确定模架和标准件都有国标和行业标准，根据所设计的模具可以根据生产的尺寸、压力要求选择与之接近的模架类型。模架是塑料注射成型工业中不可缺少的工具。模架是型芯和型腔装夹、顶出和分离的机构，为了便于机械化操作以提高生产率。标准模架是由结构、形式和尺寸都标准化、系列化并具有一定互换性的零件组合而成的模架，在UG中打开“模架管理”对话框，就可以选择一些供应商提供的标准模架或者自己组合生成模架，只要选择合适的模架就可以了。UG模架库是根据供应商不同形成不同的规格体系。其中公制尺的模架有DME， HASCO_ E、FUTABA S(High Rigid)、FUTABA S、FUTABA DE(High Rigid)、FUTABA DE、FUTABA FG(High Rigid、FUTABA FG、FLJTAINA H共9种规格，如果尺寸单位是英制该下拉列表包括 DME，HASCO, OMNI，UNIVERSAL共4种规格。其中，UNIVERSAL规格是操作者自己根据需要组合模架的各部分结构类型和尺寸。本设计有侧向分型抽芯机构动定模均采用两块模板，设置滑块机构，选择DME标准2A型（二板式A型，A型定板两板型，动板一板型）。模架结构示意图见图4.3。图4.3 模架结构示意图如图4.3所示，本设计选择的index(模架类型)的编号是3030，编号命名是以模架在X、Y方向的有效尺寸为基础。编号的前一部分是模架的Mold_w(模架宽度)，后一部分是模架的Mold_l(模架长度)。根据型腔布局的大小确定适合的模架宽度和长度，UG会自动选择接近的模架编号。TCP为定模座板，即固定连接定模部分和为了安装在注塑机上的板。AP为定模固定板，即为了镶嵌凹槽或直接加工成型腔的板，一般是成型塑件的外表面。BP为动模固定板，即为了镶嵌凸模或直接加工成凸模的板。CP为垫块，作用是为了推板能完成推顶动作而形成空问所用。BCP为动模座板，即固定连接动模部分和为安装在注塑机上的板。SPP是动模垫板，是为了防止镶嵌在动模固定板上的凸模或其他零件后退的板。本设计所选的模架的基本尺寸如下：index=3030TCP_type=1TCP_h=26BP_h=26AP_h=46BP_h=26CP_h=664.3 注塑模浇注系统的设计浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴出来后，到达模腔之前在模具中所流经的通道。其作用是将熔体从喷嘴处平稳快速地引进模腔，并在熔体凸模和固化定型过程中，将注射压力和保压压力充分传递到模腔的各个部位，以获得组织紧密、外形清晰、表观光洁和尺寸精度高的塑料制品。浇注系统可分为普通浇注系统和无流道两大类型。浇注系统由主流道浇口和冷料井组成。浇注系统要保证塑料熔体流动平稳，设计浇注系统时，应注意使系统与模具中的排气结构相适应，使系统具有良好的排气性；浇注系统流程应尽量短，在满足成型和排气要求的前提下，系统长度应尽量短，各段尽量平直，以便塑料熔体在模具中的流程尽量短而直，避免或减少弯曲，从而可减小注射压力和熔体的热量损失，并缩短熔体充模时间。4.3.1 主流道和主流道衬套选择主流道属于标准件，在UGNX3.0中，集成了标准件库，设计时只要选择合适的标准件的行了。UG会根据工件自动的选择合适的标准件，设计者只要加以对其稍加修改久可以的。主流道在选择时，选择主流道图形如下图4.4所示；各尺寸如表3.1所示。 图4.4 主流道示意图及主要尺寸表4.1 主流道的尺寸表尺寸名称大小（mm）尺寸名称大小（mm）CATALOG_DIA12HEAD_HEIGHT20O2.5RADIUS15.5R15.5RADIUS_DEEP2CATALOG_LENGTH52TAPER1.5HEAD_DIA38TIMINGDOWEL_SIDELENGTHCATALOG_LENGTHDOWEL_DIA4FUTABA_CONE0CIRCLE_DIA20C_BORE_DIAHEAD_DIA+0.25C_NKIACATALOG_DIA+(NECK_RADIUS2)+1.5DOWEL_ENGAGE_SIDE6DOWEL_SIDE_LEVEL-HEAD_HEIGHT/2DOWEL_HOLE_SIDE_DEEP6DOWEL_LENGTH10DOWEL_HOLE_TOP_DEEP6DOWEL_SLOT_WIDEDOWEL_DID+0.05DOWEL_ENGAGE_TOP6HDLE_FIT_DATCATALOG_DIA+HOLE_FIT_ADJUSTHDLE_FIT_ADTUST0NECK_RADIUS3SHCS_LENGTHHEAD_HEIGHT+4TAP_HDLE_DEEP15CATALOG_LENGTH122CATALOG124.3.3 定位环的选择定位圈的作用是使注射机喷嘴与模具浇口套对中，决定模具往注射机上安装位置的定位零件。同时为了防止型腔内高压作用在浇口的端面使之退出模具，可利用定位圈来阻止这种趋势。本设计的定位圈示意图及尺寸如图4.5所示。图4.5 定位环示意图及尺寸4.3.4 浇口的设计浇口尺寸包括浇口断面尺寸和浇口长度尺寸，断面积约为流道断面积的39，浇口长度约为0.52.5mm，因此浇口处的流动阻力很大，剪切速率也很高。在设计中，参考UG中给的浇口的几种类型，选泽pin point型浇口，如图4.6所示。 d1=1.2d2=6BHS=15B1=1OFFSET=0图4.6 浇口的类型和尺寸4.3.5 分流道的设计多型腔模的设计时型腔型芯布置和分流道的布置要满足以下几条：1. 尽量保证各型腔同时充满，并均匀的补料，以保证同模各塑件的性能、尺寸尽可能一致。2. 各型腔之间距离恰当，应有足够空间排布冷却水道、螺钉等，并有足够截面积承受注塑压力。3. 在满足以上要求的情况下尽量缩短流道长度、降低浇注系统凝料重量。4. 型腔和浇注系统投影面积的重心应尽量接近注塑机锁模力的中心，一般在模板的中心上。只有平衡式才能满足以上几点要求，适用于生产高精度的制品。所以在本设计中采用多型腔分流道的平衡式布置。采用了两个型腔的平衡式。分流道的截面设计时选择圆形截面，加工较容易，且热量损失与压力损失均不大，为常用的形式。圆形截面分流道的直径可根据塑料的流动性等因素确定，该塑料件采用PC塑料，流动性为中等，所以选圆形截面。分流道的直径d取8mm。流道布置示意图如图4.7所示，图4.7 流道布置示意图4.4 侧抽芯机构的设计在塑件上凡是脱出方向与开模方向不相同的侧孔或侧凹除少数浅侧凹可以强制脱出外，都需要进行侧向抽芯或侧向分型方能将塑件顺利脱出。侧向分型用于有内外侧凹的塑件，系将凹模做成两瓣或多瓣，利用侧向分型完成各瓣与塑件之间分离，脱出侧凹。侧向抽芯用于有侧孔的塑件，根据侧孔的数量和方位设置一个至多个侧型芯，用侧向抽芯机构抽出侧抽芯。侧向分型与抽芯机构应具备以下基本功能；1. 能够保证不引起塑件变形的情况下准确地抽芯和分型；2. 运动灵活、动作可靠，无过分磨损现象；3. 具有必要的强度和刚度；4. 配合间隙要求不溢料；1、3、4条要求相结合，可以保证塑件必要的尺寸精度；2、3条要求相结合，可以保证模具具有较长的工作寿命。此外，侧向分型和抽抽机构结构比较复杂，设计时应考虑到容易制造和装配。联系本设计中具体情况，采用斜滑块分型抽芯机构。斜滑块机构例向分型与抽芯是利用滑块的斜向运动，这种径向运动可以在开横运动中完成，也可以拌随着顶出运动同时完成。利用斜滑块机构可以外侧抽芯，也可以内例芯，或在定模郎分抽芯。斜滑块由锥形模套锁紧，能承受较大的测向力。但抽拔距不大，制品脱出后不易自动脱落，需要人工取出。本设计的抽拔距较小，正好满足本设计的要求。4.4.1 斜滑块分型抽芯机构的选择利用斜滑块外侧面的凸耳与锥形模套内壁对应的斜向滑槽滑动配合，达到凹模侧向分型与复位的目的。本设计是凹模斜滑块外侧分型机构，凹模由两块斜滑块组成，斜滑块在推杆的作用下，沿斜滑槽移动的同时向两侧分型，并实现塑件脱离主型芯。为顺利地脱出塑件，侧型芯或侧向瓣合模滑块应从成型位置外移到不妨碍制件平均推出的位置，此移动的距离为计算抽拔距。在设计模具时还应该加上12mm的安全距离作为实际抽拔距。本设计抽拔距S1.5+1.5mm3mm。4.4.2 斜滑块的设计1. 斜滑块的导向斜角一般取515。斜沿块的项出高度l必须小于导滑槽总长度L的2/3。其关系见图4.8。 图4.8 斜滑块的顶出高度图4.9 斜滑块的装配要求2. 为使斜滑块的分型面保证密封成型时不发生溢株斜滑块底部与模套之间应有0.20.5毫米的间隙，斜沿块顶面应高出模套0.90.5毫米。其装配要求见图4.9。3. 内侧抽芯斜滑块的端面不应高于型芯端面，而应在零件允许的情况下，低于型芯端面0.0050.010毫米。否则，顶出时由于斜滑块端面陷入塑件底面，阻碍斜滑块的径向移动。另外，在斜滑块边缘的径向移动范围内(即LL1)，塑件上不应有台阶，以免阻碍斜滑块活动。4. 内侧抽芯斜滑块的端面不应局于型芯端面，而应在零件允许的情况下低于型芯端面0.050.10mm，否则，推出时由于斜滑块端面陷入塑件底面，阻碍料滑块的径向移动。另外，在斜滑块边缘的径向移动范围内，塑件上不应有台阶，以免阻碍斜滑块活动。在设计中，手机面板的厚度事是1.5mm。滑块中的斜向斜角10。本手机面板中的有三面测抽芯，其形状、类型基本相同。为使制造简单，加工方便，在设计时，其基本的滑块机构使用相同结构，具体见图4.10。不同的部分仅是其抽芯部分，抽芯部分可以根据各自不同的侧孔形状，加上与其相配和的抽芯机构。图4.10 三侧抽芯机构相同的滑块部分根据以上分析，斜滑块的示意图及基本尺寸如图4.11，设计的尺寸见表4.2。图4.11 斜滑块的示意图及基本尺寸表4.2 斜滑块的尺寸表尺寸名称尺寸大小尺寸名称尺寸大小angle10angle_start13cam_back20cam_back_clr0.5cam_bot_clr0.5cam_poc12cam_rad5cam_thk8ear_sd_clr0.25ear_thk2续表4.2尺寸名称尺寸大小尺寸名称尺寸大小ear_top_clr0.025ear_wide5gib_long53gib_long53gib_top-2.5gib_wide8r1s1r2c2r2s2r2c2r3s