RC-MTG面板后蓋的注塑模具設計-斜頂抽芯注射模含NX三維及9張CAD圖帶模流

RC-MTG面板后蓋的注塑模具設計-斜頂抽芯注射模含NX三維及9張CAD圖帶模流,rc,mtg,面板,注塑,模具設計,斜頂抽芯,注射,nx,三維,cad,圖帶模流 注塑模具設計說明書 題目：RC-MTG面板后蓋注塑模具設計 院系： 專業(yè)： 姓名： 學號： 指導老師： 職稱： 2020年6月 VII 摘要 在科技發(fā)達的今天，注塑模具發(fā)揮了不小的作用，在機械、器械、用品的產品中都存在注塑模具的生產。從模具的開創(chuàng)至今模具設計和制造也是不斷的進步與創(chuàng)新，以前繪制裝配圖都是用手繪制現如今科技發(fā)達繪制圖紙只需要用電腦繪制，不僅僅繪制二維裝配圖連三維也能繪制。 本次設計的參考件是以RC-MTG面板后蓋為設計任務，此產品外形光滑簡單，用UG三維軟件繪制產品。在繪制過程中要考慮到抜模斜度，方便頂出脫模。繪制完成后，根據需求排列出一模二腔計算出他的模架，然后確定它的分析面。分型面的選擇也要考慮到脫模的方向和零件的外形，還要考慮到型芯型腔的機械加工方便性和頂出機構的受力均勻。根據產品的排列和原料的流動性收縮率選擇進料口使其填面不缺料。冷卻方法根據模具的設計產品的擺放來確定，一般采用環(huán)繞式的水管。推出機構通常采用圓頂針，這種推模方式會留有頂出痕跡，如不能有頂出痕跡可使用推板推出或者使用機型手取出，選用的方式根據產品的使用和外觀要求而定。三維軟件繪制完成后根據圖形再使用CAD繪制二維裝配圖和零件圖，這樣繪制二維裝配圖時思路清晰不容易出錯。在設計過程中需考慮到模具在機械加工方面的制造工藝，還有就是在制造完成后模具使用的安全設備維修的方便跟換宜受損部分的簡便，這都是在設計過程不可缺少的。 關鍵詞：注塑模具、UG、機械、模具設計、CAD abstract Today, with the development of science and technology, injection mold plays a significant role in the production of machinery, equipment and supplies. Since the creation of the mould, the mould design and manufacture have also made continuous progress and innovation. In the past, the assembly drawings were drawn by hand. Now, the advanced technology only needs computer to draw the drawings, not only two-dimensional assembly drawings but also three-dimensional drawings. The reference part of this design is to take rc-mtg panel back cover as the design task. The product is smooth and simple in appearance, and the product is drawn with UG 3D software. In the process of drawing, the angle of mould should be taken into account to facilitate ejection and demoulding. After drawing, the first mock exam is arranged in two chambers, and the mould surface is calculated. Then the analysis surface is determined. The selection of parting surface should also take into account the direction of demoulding and the shape of the parts, as well as the convenience of machining the core cavity and the uniform force of the ejection mechanism. According to the arrangement of products and the flow shrinkage of raw materials, the feeding port is selected so that the filling surface is free of material shortage. The cooling method is determined according to the placement of the designed products of the mold, generally using the surrounding water pipe. The ejector mechanism usually adopts a round top needle, which will leave a ejection trace. If there is no ejection trace, the ejector plate can be used to push it out or the machine hand can be used to take it out. The selection method depends on the use and appearance requirements of the product. After three-dimensional software drawing is completed, two-dimensional assembly drawing and part drawing are drawn by CAD according to the drawing, so that the thinking of drawing two-dimensional assembly drawing is clear and not easy to make mistakes. In the design process, it is necessary to consider the manufacturing process of the die in the aspect of machining, and the convenience of maintenance and replacement of the safety equipment used in the die after the completion of manufacturing, which are indispensable in the design process. Key words: injection mold, UG, machinery, mold design, CAD 目錄 摘要 II abstract III 第一章 概述 1 1.1模具的地位 1 1.2模具的發(fā)展 2 1.3注塑模具的重要性 3 1.4課題需要解決的問題 3 1.5設計思路 4 第二章 塑件工藝和材料分析 5 2.1 塑件結構分析 5 2.2 塑件的工藝分析 5 2.3計算塑件的體積和質量 6 2.4分型面的選擇 7 2.5塑料成型設備的選取 7 第三章 模具結構方案的確定 9 3.1 出模數量與型腔布局 9 3.2 型腔出模數量的校核 9 3.3、澆注系統(tǒng)設計 10 3.3.1 澆注系統(tǒng) 10 3.3.2 主流道的設計 10 3.3.3 分流道的設計 11 3.3.4 澆口的設計 12 3.3.5 冷料穴的設計 12 3.4 排氣機構的設計 13 3.5脫模機構設計 13 3.5.1脫模力的計算 13 3.5.2推桿強度的校核 14 3.6復位機構設計 14 3.7模架系統(tǒng)設計 15 第四章、 成型零件結構設計 17 4.1成型零件的設計 17 4.2、型腔結構設計 17 4.3、型芯結構設計 17 4.4 成型尺寸計算 18 4.4.1 型腔成型零件尺寸計算 18 4.4.2 型芯成型零件尺寸計算 19 4.4.3型腔零件的強度剛度校核 20 4.5 成型零件鋼材的選用 20 第五章、模具冷卻系統(tǒng)設計 21 5.1、冷卻系統(tǒng)概述 21 5.2、冷卻水道的計算 21 5.2.1求塑料制品在固化時每小時釋放的熱量Q 21 5.2.2 水的體積流量 22 5.2.3 求冷卻水道直徑d 22 第六章 注塑機的選擇與校核 23 6.1 注塑機的工作原理 23 6.2 注塑機注射容量的校核 23 6.3 校核壓力 23 6.4 校核模具安裝尺寸 23 6.5校核移模行程 24 6.6 校核注塑機鎖模力 24 第七章 抽芯機構的設計 26 7.1 抽芯機構的概述 26 7.2 抽芯機構的計算 26 7.3 斜頂抽芯機構的計算 27 第八章、繪制模具總裝圖 29 8.1、本模具總裝圖 29 總結 30 致謝 31 參考文獻 32 第一章 概述 1.1模具的地位 在目前模具的產品數量看來還是工業(yè)之母，模具總類也非常多如注塑、鑄造、五金等。主要是他的生產種類繁多、用途廣、加工出來的產品質量好生產效率高成本底。隨著科技的發(fā)展技術的進步，注塑模具開始越來越自動化了，以后將引領經濟潮流。注塑模具的加工方法的原理是將加熱融化的塑料通過高壓的作用注入到模具里面去，然后通過冷卻的方法將其凝固，得到特定形狀形狀的一種加工方式。這種類型的加工方式具有很多的優(yōu)點，比如說成型率高，生產出來的產品具有穩(wěn)定性好，成本相對來說比較少，切容易實現自動化生產，所以，它在塑料產品的加工領域占有十分重要的地位。注塑模具是通常情況下是指注塑加工過程中的一種使用裝備，并且是一種必不可少的裝備。目前根據市場統(tǒng)計及相關的文獻資料表明，采用注塑的加工方式來生產在模具行業(yè)中占到市場的60%左右。 國外近幾年發(fā)展趨勢持續(xù)上升中，在今后的幾年還有進步的可能。但作為工業(yè)之母的模具行業(yè)不管是在國外還是國內的發(fā)展趨勢都將帶領經濟和科技的發(fā)展，模具行業(yè)是國家經濟發(fā)展的重要工業(yè)之一，它能體現出一個國家的制造水平在技術方面的優(yōu)越?，F在對模具的技術要求越來越高，尺寸的精度的也要精確，促進了模具行業(yè)技術的提高，為經濟發(fā)展堅定了基礎。模具產業(yè)是每個國家的重要經濟產業(yè)，是經濟產業(yè)的強大支柱。我國的模具產值在全球排列前三，模具生產廠家已經超過18000家，從事員工有60萬人，近年來的發(fā)展我國的模具工業(yè)每年都在增長。由于模具是成型產品，很好的節(jié)約的原材料，在制造業(yè)里廣泛的運用以提高成產數量，如果沒有模具行業(yè)的支撐，就不能提高提高生產效率，也就不能帶動一個國家的經濟發(fā)展。一個國家的發(fā)展離不開制造業(yè)的技術水平，更離不開模具行業(yè)的制造技術，所以模具行業(yè)的的地位是一個國家的標志。 我國現在正處于科技發(fā)展中，要使其在發(fā)展的更加快速，模具行業(yè)必不可少。其模具行業(yè)的發(fā)展也是必須的，只用技術精進了，產品質量才會的到保證。產品質量有了就會推動經濟的流通。經濟流通就會帶動社會的進步，社會的進步才會展現國家的強大。經濟流通了家家都進入小康生活，每個家庭都可以買的起汽車，這樣就能體現中國的經濟水平。國家制造也得技術怎么樣，主要看模具行業(yè)的技術成長，所以模具行業(yè)的技術水平應該排在制造業(yè)的首位。在我們的生活里處處都有塑料制品的存在，塑料在近代以來使用尤為廣泛，因為它自身的諸多優(yōu)點更是讓其成為當今我們日常生活中必不可少的存在。在我們所認知的各個領域都離不開注塑模具，離我們近的如使用的手機電腦和所有的電子產品，家具裝飾，交通工具等等，高科技領如域航空航天，軍事軍工，智能機器都是離不開塑料制品的。為了滿足人們生活生產額需要還研發(fā)了出了許多不同性能的塑料材料，極大的豐富了塑料制品的多樣性。 1.2模具的發(fā)展 在科技發(fā)達的今天，高科技不斷地出現，各個行業(yè)的發(fā)展與進步都在不斷的提高。現如今模具產業(yè)的發(fā)展已經超過了高科技的電子產業(yè)，這說明科技不管怎么發(fā)達也離不開模具，我國的模具行業(yè)占市場的五分之一，注塑模具在市場的一半。模具在以后的產品中將逐漸變大，為了提高生產數量將實現多腔多工位的模具，目前已經實現注塑模具幾百腔的大型模具了。大型產品的一體式成型和精密產品的制造也是模具的發(fā)展方向，先目前我國的技術水平還有待提高。10年前模具的緊密度一般在5μm，現在已達到1μm的精度在不就講達到0.5μm 的技術水平了。超精密產品已經進入0.1μ的階段，如飛機零件、火箭零件等。這對模具的加工裝配，檢測技術需提高，對模具的制造也提高了要求。隨著小車和電器產品的發(fā)展，塑料不斷代替剛材，塑料模具使用比例不斷提高了。新型材料的用于和開發(fā)，不僅改變產品的質量和使用，還能使產品的生產工藝發(fā)生改變。模具熱流道的運用將大大減少原材料的使用，降低成本提高收益，在國外熱流道的使用這項技術發(fā)展比較快，我國必須定制這方面的標準，提高廉價的原件高質量的使用性能，這是熱流道技術提高的關鍵。 技術水平的提高，必須讓模具零件標準化，在理論方面提高對新型材料的塑性、表面摩擦和變形的討論研究。模具制作原材料的強度硬度不斷提高，增長使用壽命，流道和冷卻水路的排列要更加的合理。塑料模具的產品成型需要使用模擬軟件進行分析，需要提高軟件的用和軟件模擬的精確度，軟件的升級也是必不可少的。以前模具的制造水平不高，通常是根據圖紙進行制造加工，其模型難度大的精度高的就無法加工出來。而現代模具不僅結構復雜加工精度也高，必須提高加工技術才能達到現代工業(yè)的需求?？傮w來說我國的模具制造水平還有待進步，高精密零件的生產必須使用先進的機械設備來運用。 1.3注塑模具的重要性 注塑模具在當今社會中扮演著極其重要的作用，是社會進步，國家發(fā)展的重要一環(huán)，同時也是人民生活水平提高必不可少的因素。如果注塑模具不能的到重視和這么多年的發(fā)展，那我們生活中的很多地方將沒有如今方便，而我國作為一個制造大國，在注塑模具的開發(fā)研究成果上相比發(fā)達國家還有很長遠的路要走，注塑模具的發(fā)展關系到整個工業(yè)的發(fā)展，所以這將是我國從世界制造大國變?yōu)橹圃鞆妵夭豢缮俚囊画h(huán)。注塑模具的發(fā)展更是一個國家整體工業(yè)水平的體現，像我們日常生活中較為高端的產品汽車之類的，零部件精度要求相當的高，我國雖然能生產但許多關鍵部件始終無法達到國際上先進的標準，就好比汽車模具這一塊，因為汽車上的塑料件多屬于異形件，結構非常的復雜工藝繁瑣而且精度要求極高，目前我國主要還是依賴進口，這些都是需要我們不斷地努力去改變的，我國未來這一行業(yè)的發(fā)展方向將追隨國際潮流像高精密，更復雜的方向發(fā)展。 注塑模具的發(fā)展是與整個制造業(yè)相連的，從一個國家注塑模具的發(fā)展可以看出這個國家整體工業(yè)水平的發(fā)展狀況，因為一套好的模具生產是離不開好的設備的。我國在過去的幾十年里努力的發(fā)展制造業(yè)，讓我國的制造水平得到了很大的提升，尤其在近十幾年來我國的變化是最為明顯的，不論是國家經濟水平還是國際地位都發(fā)生了翻天覆地的變化，但是相比西方國家我國進入現代工業(yè)發(fā)展的時間晚了太多，雖然近年來取得了不小的成果，但是整體水平還是相對落后，像多軸加工中心，高精密加工這一塊一直是我國的短板，直接限制了我國高級模具的生產。我國從2015年開始《中國制造2025》的強國戰(zhàn)略計劃，我國將抓緊時機提升我國在制造技術上存在的短板，將中國制造向智能化，現代化，國際化方向發(fā)展。 1.4課題需要解決的問題 通過學習和查閱質料合理的設計出一套模具，此模具必須要結合產品的使用情況和模具的加工制造使其設計合理。不僅要選擇合理的分型面，腔塑的排列安排也要確定好。通過UG建模繪制產品圖裝配圖，在根據三維使用CAD畫出零件圖環(huán)繞二維裝配圖。并通過技術驗證設計是否合理，和選擇合理的注塑機型號，還要考慮模具的加工情況。繪圖軟件的使用和操作熟練度根據自身的學習水平而提高，在繪制過程中遇到問題的向老師提出并解決。 1.5設計思路 根據樣件的要求，先查閱相關質料，然后進行分析： 先觀察樣件的表面結構，什么材料制作的，制作工藝選擇。 模架的選擇，計算出模架的結構為一模二腔，合理的腔數布局有利于設計制造。 分型面的確定，選擇分型面時要確定澆口位置，使其填充時無缺料現象。 冷卻水道設計要冷卻均勻，溫差不宜過大。 用三維軟件設計總裝圖，在用二維軟件繪制裝配圖和零件圖。 編寫說明書進行設計校核和注射機的選擇。 53 第2章 塑件工藝和材料分析 2.1 塑件結構分析 此次設計的產品名稱RC-MTG面板后蓋，根據任務書利用UG畫出三維圖，其結構，盒蓋類塑件，塑件尺寸中等，外型光滑，內有倒扣需要抽芯?？纱笈可a，其注塑方式根據實際情況而定。 圖2-1 塑件三維圖 2.2 塑件的工藝分析 塑件的原料有合成的和天然的高分子化合物，使用條件是在高溫下塑化，使用注塑機注射在模具內成型。在注塑生產時塑料的熔融溫度大概是210到320℃，符合注塑生產的特性，當熔料的溫度超過260℃時材料就會發(fā)生分解。根據使用要求本次采用ABS，此原料為高分子化合物由晶體組成，具有一定的強度和耐沖性、還有良好的熱學性能。ABS注塑成型后表面光滑，可以進行加色、電鍍等。大部分原料都是根據產品的使用要求來選定的一般都會選擇無毒無氣味的，ABS的填充性能良好，使用廣泛，最重要的是節(jié)約成本，對環(huán)境無污染。 查找有關文獻和參考工廠時間應用的情況，ABS的成型工藝參數可作如下選擇：（試模時，可根據實際情況作適當調整） 注塑溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。 料筒溫度： 后段溫度t選用 190～210c； 中段溫度t 選用 200～220c； 前段溫度t 選用 210～230c； 噴嘴溫度： 選用200～210c； 注塑壓力一：選用40～100Mpa； 注塑時間： 選用20～90s； 保壓壓力： 選用 65Mpa； 高壓時間： 選用0～5s； 冷卻時間： 選用20～120s； 總周期： 選用45～220s； 后處理方法： 采用油﹑水﹑鹽水； 后處理溫度： 90～100t/c; 后處理時間： 4h。 說明：3.1：預熱和干燥均采用鼓風烘箱，烘烤4-8小時。 2.3計算塑件的體積和質量 選擇注塑機時需要計算零件的質量，根據三維軟件可測的塑件的體積 V=24cm 查注塑機參數表，可以得知，該注塑機的額定注塑量為：320。 根據以下公式進行校核型腔出模數量： N=（0.8x320-1.8）/24=10.59個； 式中： 320 1.8 24 本次模具設計中，采用一模二腔的結構形式，經過校核，滿足注塑機額定注塑量的要求。 圖2-2 塑件體積測量 2.4分型面的選擇 分型面的選擇要考慮機構方面；首先應選擇塑件的最大輪廓處，盡量使塑件留在后模利于脫模，分型面的選擇不能影響外觀。分型面是判斷塑件與型芯型腔接觸面的判斷，選好分型面有利益整套模具的設計和加工，更有利于產品的生產。塑件的分型面的選擇如下圖所示： 圖2-3 塑件分型面的選擇 2.5塑料成型設備的選取 根據計算及原材料的注射成型參數初選注塑機為HTF160X2B查注塑機參數表知： 型號 單位 160×2A　 160×2B 160×2C 參數 螺桿直徑 mm 40 45 48 理論注射容量 cm3 253 320 364 注射重量PS g 230 291 331 注射壓力 Mpa 202 159 140 注射行程 mm 201 螺桿轉速 r/min 0~230 料筒加熱功率 KW 9.3 鎖模力 KN 1600 拉桿內間距(水平×垂直) mm 455×455 允許最大模具厚度 mm 500 允許最小模具厚度 mm 180 移模行程 mm 420 移模開距(最大) mm 920 液壓頂出行程 mm 140 液壓頂出力 KN 33 液壓頂出桿數量 PC 5 油泵電動機功率 KW 18.5 油箱容積 l 240 機器尺寸(長×寬×高) m 5.4×1.45×2.05 機器重量 t 5 最小模具尺寸(長×寬) mm 320×320 表2-1 注塑機參數表 第三章 模具結構方案的確定 3.1 出模數量與型腔布局 模具型腔的布局非常的重要，在設計時要從多方面進行考慮，首先需要根據產品的進行選擇，如塑件的體積大小，結構特點都是直接關系到型腔布局的主要因素，如塑件的體積過大就不能將型腔數量設計過多，不然在生產時就容易出現充填不滿的狀態(tài)。為了提高生產效率，在保證生產質量的前提下本次選擇一模二腔的型腔布局形式。本次設計結構簡單，符合加工要求，節(jié)約成本提高生產效率，滿足設計要求。 型腔布局和排列方式如下圖所示。 圖3-1 型腔布局和排列方式 3.2 型腔出模數量的校核 查注塑機參數表，可以得知，該注塑機的額定注塑量為：320。根據以下公式進行校核型腔出模數量： 式中： 320 1.8 24 N=（0.8x320-1.8）/24=10.59個； 本次模具設計中，采用一模二腔的結構形式，經過校核，滿足注塑機額定注塑量的要求。 3.3、澆注系統(tǒng)設計 3.3.1 澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)是模具的關鍵組成部分，包含了定位環(huán)、澆口襯套、主流道、分流道、澆口等。澆注系統(tǒng)的作用是讓原料在高溫高壓的條件下進入模具的型腔里面的通道，澆注系統(tǒng)的設計要減少廢料、壓力和溫度的消耗、射速的降低。澆注系統(tǒng)的設計影響到數據的成型、表面光度、質量等。 3.3.2 主流道的設計 主流道一般指的是澆口襯套到分流道的這一段，與模具的正中間重合，主流道也可以說是澆口襯套內的流道，設計時一般取1-3°的斜度，便于廢料的取出脫模。 4=3.5+（）mm； 得到主流道小端直徑d=4mm； 主流道還需要考慮一定的脫模斜度，一般脫模斜度的取值為； 主流道高度L=70mm； 經過CAD繪圖可以直接得出主流道大端直徑如下尺寸。 主流道大端直徑D=7mm； 圖3-2 主流道的設計 3.3.3 分流道的設計 分流道是鏈接各個型腔的流道，分流道的長度和大小都很關鍵，在設計時既要保證充填位置的均勻，還要控制好充填的時間，充填過程勻速，所以分流道的大小也很重要。 分流道的直徑可以采用如下經驗公式進行計算。 式中： 25.2g； 30mm； 根據塑件的壁厚、材料的種類和型腔布局結構形式， 經過計算得分流道直徑:D=3.12mm 考慮時間機械加工切削工藝，取分流道尺寸如下。 實際分流道直徑d=5mm； 圖3-3 分流道的設計 3.3.4 澆口的設計 澆口的設計是澆注系統(tǒng)最關鍵的一部分，選擇不同的澆口形式對于整套模具的影響非常大，據產品的要求選擇合理的澆口。 常見的澆口有這幾種形式：直接澆口、點澆口、側澆口、潛入澆口等等。 在進行澆口的設計時要考慮充填均勻性的同時還要盡量的確保產品外觀質量。 根據塑料的材料性能，和塑件壁厚、尺寸大小等因素，可以通過查注塑模具設計指導手冊表進行取值，本次設計中，取側澆口澆口數據如下尺寸。 對于側澆口取值： 側澆口寬度w=3mm； 側澆口深度h=1mm； 側澆口長度l=3mm； 3.3.5 冷料穴的設計 在主流道的末端需要設計一段放置冷料的位置，因為在模具注塑的過程中，先進入模具內部的原料會應為模具的溫度冷卻。如果不設計冷料穴使其進入產品中，將會影響產品的質量和表面形狀。為了防止生產出來的產品不合格，必須設計一段冷料穴把前面冷卻的一部分料存留起來。冷料穴一般設計在主流道的下端型芯內，根據實際情況設計冷料穴的直徑，在冷料穴附近設計鉤料針。在模具開模時拉出主流道和冷料穴的廢料，在通過人工的方式或者機械手取出廢料。一般在鉤料針的設計為Z字型，有的是凸圓形。 3.4 排氣機構的設計 在注塑模具注塑的過程中，當塑料充填進型腔的一瞬間，強大的注射壓力會使型腔中的空氣壓縮難以充填，還會嚴重影響產品的質量，這時候需要排氣系統(tǒng)將型腔當中的空氣排出去才能保證充填的均勻和產品的質量。 在本次設計中，塑件的尺寸大小一般，結構比較簡單，所以可以直接采用模具分型面間隙進行排氣，能夠將型腔當中的空氣排出。 3.5脫模機構設計 模具的脫模機構是注塑成型后的最后一個環(huán)節(jié)，是塑件成型后從模具上取出的方法，頂出機構的設計關系到產品的外觀質量。脫模機構分為頂針頂出和推板推出常見的都是這兩種。一般頂出機構有；推出機構，面針板，底針板，復位桿、復位彈簧等。脫模機構設計原則；保證產品脫模時不變形頂針要受力均勻，頂出的地方要選擇較厚的地方，盡可能避開影響產品外觀的地方，盡可能保證頂針的強度剛度。完成后的推出機構如下圖： 圖3-4 推出脫模機構 3.5.1脫模力的計算 根據如下公式進行計算 3613； 經過計算得到：F=7226N 3.5.2推桿強度的校核 故符合要求。 式中， 是推桿材料的許用應力，為120Mpa； 是推桿所受的應力； F是脫模力，為7226N； n是推桿數目，為8根； d是推桿直徑，為3mm 383.55Mpa 所以滿足要求。 3.6復位機構設計 復位機構的應用是模具的重要機構，在模具完成作業(yè)后要通過復位機構的調整來進行復位來對下次填充零件做準備。復位機構有復位桿和復位彈簧組成，由于復位機構的作用強度選用SKD61來制造。在設計的時候要考慮到復位彈簧的長度，滿足復位的條件。 3.7模架系統(tǒng)設計 需要結合型腔布局和排列結構形式，盡可能的保證長寬尺寸為一個整數，這樣才能符合實際機械加工和原材料的購買要求，一般情況下，中小型模具可以根據塑件尺寸，保證型腔側壁厚度在30-50mm之間，大型模具保證50-80mm之間的型腔側壁厚度。 （1）、確定成型型腔零件長寬高尺寸如下 220x220x40mmmm （2）、確定成型型芯零件長寬高尺寸如下 220x220x30mm （3）、確定模架定模板長寬高尺寸如下 350x350x80mm （4）、確定模架動模板長寬高尺寸如下 350x350x70mm （5）、確定墊塊的高度 墊塊需要考慮實際頂出脫模的需求，本次設計中，采用墊塊高度為：：100mm，即可滿足要求。 根據澆注澆注系統(tǒng)結構形式，以及頂出脫模要求，選擇國標的標準模架，采用大水口模架系統(tǒng)。具體的模架型號為：CI3535-A80-B70-C100 圖3-5 標準模架結構形式 第4章、 成型零件結構設計 4.1成型零件的設計 用來填充使其成型的空間稱為型芯型腔，成型零件直接與零件接觸。為了使其加工方便通常要有一些鑲嵌零件，成型零件的外觀精度影響產品的外觀和質量，是模具結構重要部分。成型零件在工作過程中受到高溫和壓力的沖擊和摩擦，為了保證產品的質量，要精確的計算出他們的尺寸精度，保證良好的表面光滑度。合理的選擇加工材料，避免在使用過程中發(fā)生磨損、變形和破裂。 4.2、型腔結構設計 型腔主要的結構形式鑲嵌在定模板上，有的結構是整體式。用來成型產品的外輪廓，其結構與產品的外形尺寸質量息息相關。型腔的設計在滿足產品的要求的前提下使其在加工裝配維修時要簡單便捷。本次設計的型腔結構簡單，安裝牢固材料可靠，在加工時要用到數控加工和電火花加工。 如下圖所示。 圖4-1 型腔結構形式 4.3、型芯結構設計 型芯的作用是成型產品內表面的零件，由于是產品的內表面其結構較為復雜。加工方法和材料的選用與型腔一直，與型腔配合使用。 如下圖所示。 圖4-2 型芯結構形式 4.4 成型尺寸計算 4.4.1 型腔成型零件尺寸計算 型腔徑向尺寸的計算采用平均尺寸法，公式如下： 式中： ； （0.005）； ； ； ； 型腔長度尺寸計算為： =[(1+0.005)x64-1/4x0.08]=64.34mm 型腔寬度尺寸計算為： =[(1+0.005)x150-1/4x0.08]=150.77mm （2）型腔深度尺寸計算 型腔深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下： 式中 ； ； 其他符號意義同上。 =[(1+0.005)x15-1/3x0.08]=15.1mm 4.4.2 型芯成型零件尺寸計算 1、型芯尺寸的計算 （1）型芯徑向尺寸計算 型芯徑向尺寸的計算采用平均尺寸法，公式如下： ； ； 其他符號意義同上。 型芯長度尺寸計算為： =[(1+0.005)x146+1/4x0.08]=146.71mm 型芯寬度尺寸計算為： =[(1+0.005)x60+1/4x0.08]=60.28mm （2）型型芯深度尺寸計算 型芯深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下： ； 其他符號意義同上。 =[(1+0.005)x13-1/3x0.08]=13.04mm 4.4.3型腔零件的強度剛度校核 根據模仁側壁剛度校核公式 式中： ； P——平均型腔成型壓力，取值范圍查表取30Mpa 為15mm； ； 0.005； 經過計算模仁側壁厚度得: Sc=26.61mm， 在實際進行模具結構設計的時候，還需要考慮螺絲、冷卻水道的位置和尺寸，一般取值需要偏大一些。 而本次設計中，模仁的側壁取值為30-40mm之間，滿足要求。 4.5 成型零件鋼材的選用 由于成型部分要承受耐高溫、高壓和摩擦力，材料的選用上選擇718H。該材料的硬度HRC8-42度之間，滿足模具的使用條件。而且加工出來的表面光滑度非常好滿足產品的要求，提高模具的使用壽命。 第五章、模具冷卻系統(tǒng)設計 5.1、冷卻系統(tǒng)概述 在產品的制造過程中，冷卻溫度是成型部分最后的工序，他是影響零件外觀的重要原因。在冷卻過程中，要是冷卻不均勻會導致零件變形有裂痕。對于各中原料的的成型工藝和性能的不同，冷卻的溫度也不同。一般注射在模具的塑料溫度在200度左右，成型固體化后出模的溫度在60度左右。降低溫度的方法通常使用水管冷卻，冷卻水管加工方便又實用。 5.2、冷卻水道的計算 在單位時間內熔體凝固時放出等熱量等于冷卻水所帶走的熱量，故有 公式：????? ； ）； ； ； ； ； ； 5.2.1求塑料制品在固化時每小時釋放的熱量Q 設注射時間為2s，冷卻時間為20s，保壓時間為15s，開模取件時間為3s.，得注射成型周期為40S。 設用20℃的水作為冷卻介質，其出口溫度為28℃，水呈湍流狀態(tài)，一個小時成型次數n＝3600/40＝90 49.81.0590=4.7061 查注塑模具設計指導手冊得ABS單位重量放出的熱量 ??? 故：4.7061=1929KJ 5.2.2 水的體積流量 ?由公式 1929/=0.09 式中： 5.2.3 求冷卻水道直徑d 根據水的體積流量查注塑模具設計指導手冊[1]得d=8mm；本次設計中的冷卻水道滿足要求。 。冷卻水道設計如下圖所示： 圖5.1 冷卻系統(tǒng)設計 第六章 注塑機的選擇與校核 6.1 注塑機的工作原理 看的注塑機時，大多數人都覺的他的工作原理很復雜。其實注塑機的作用跟醫(yī)院打針注射器相似，是將放入其中的塑料顆粒通過高溫使其融化，然后通過螺桿旋轉推動產生的高壓使熔料經過噴嘴注射進模具中進行冷卻成型，然后冷卻下來進行取件再合模進行注塑。注塑機一般采用臥式注塑，也有立式注塑機和雙色注塑機。本次設計選擇臥式注塑的形式。 6.2 注塑機注射容量的校核 320x80%≥2x24+1.8=49.8 其中： 2個； 320； 1.8； 24 查注塑機參數表，注塑機的額定注塑量為320，所以滿足注塑量的要求。 6.3 校核壓力 查材料的成型工藝表，可以得知，ABS的成型注射壓力范圍取值為100-130Mpa，而本次選擇的注塑機的額定注塑壓力值為159Mpa，所以是滿足本次注射壓力的要求的。 6.4 校核模具安裝尺寸 本次設計中，選擇的國標模架的最大模具長寬的最大尺寸為400x350mm，而查詢本次選擇的注塑機的參數表中，注塑機拉桿內間距的尺寸為455x455mm，所以本套注塑模具的長寬尺寸滿足安裝要求。 其次是校核安裝厚度的尺寸參數，本套模具的總高度值為300mm,而選擇的注塑機的最大容模厚度數據為180-500mm之間，所以滿足高度的安裝尺寸要求。 所以：本套注塑模具，長寬高尺寸均滿足注塑機的安裝尺寸要求。 6.5校核移模行程 注塑模具在完成成型固化以后，模具需要打開一定距離，讓注塑機的頂棍頂向頂出機構，實現塑件的最后一步脫模工序，查表注塑機總的開模行程為920mm； 式中 ，11mm； ，82mm； 920mm≥11+82mm+10mm=103 經過計算，注塑機的移模行程滿足注塑模具的要求。 6.6 校核注塑機鎖模力 校核公式如下； 1100≥（28035+149）30=486.57KN 式中： P-平均型腔成型壓力，取值范圍查表取30Mpa 經過計算，本次設計中的模具需要的鎖模力在注塑機額定鎖模力允許范圍內，滿足要求。 第七章 抽芯機構的設計 7.1 抽芯機構的概述 當塑件的側壁帶有孔，凸起或者倒扣時無法上下正常脫模的情況下就需要設計抽芯機構才能實現進行塑件的成型和脫模。抽芯機構通常設計為3-5°的形式能夠更方便的工作。常見的抽芯機構可分為：手動抽芯、液壓抽芯和機械式抽芯，本次設計完成的抽芯機構如下圖所示： 圖7-1 模具抽芯結構設計 7.2斜頂抽芯機構的計算 （1）、計算抽芯距離 S=L+（3-5）MM 式中： S——抽芯距離 L——塑件倒扣距離 本次設計中，抽芯距離S=2+（3-5）mm=7mm （2）、抽芯力的計算 式中： ，N 300 本次設計中取傾斜角度為5度。 經過計算得：7226N （3）、斜頂厚度的計算 3.31mm 式中： ； 30mm； 經過計算得：3.31mm 本次設計中，集合實際生產經驗，斜頂厚度確定為5mm。斜頂的傾斜角度一般取值為5-15度，本次設計中，選用5度。 第八章、MOLDFLOW注塑CAE模流分析 8.1 MOLDFLOW模流分析概述 模流分析這個名詞最先出現在香港和臺灣地區(qū)，隨著國內工業(yè)化進程的加速，已經廣泛的應用于注塑模具的生產實踐中，MOLDFLOW是采用CAE有限元的技術手段，運用電腦完成數據的模擬分析，模擬在注塑過程中的所有過程，得到相關的注塑工藝參數，數值。經過對結果和報告的分析，進行可行性的評估，不但可以用來完善產品的結構設計，還能對模具結構設計是否合理，完成前期驗證工作，避免了在實際的注塑充填中反復的調試工藝參數和試模，一般注塑模具均可以采用MOLDFLOW軟件來實現。 8.2 MOLDFLOW模流分析操作過程。 首先需要完成塑件三維模型的建模，然后把對應的三維模型文件導入到modlfow軟件中去，進行網格劃分，然后按照如下方式進行設定工藝參數。 （1）、模型網格劃分 首先針對模型數據，有幾種不同的劃分方式，選擇雙層面的網格劃分方式，這種方式既可以保證分析精度，也可以保證分析的耗時較短，如下圖所示。 圖8-1 網格劃分方式 確定要網格劃分類型以后，軟件就會自動進行網格的劃分了，劃分完成后的網格模型細節(jié)參數如下所示： 模型細節(jié) : 網格類型 = 雙層面 網格匹配百分比 = 90.2 % 相互網格匹配百分比 = 90.5 % 節(jié)點總數 = 8593 注射位置節(jié)點總數 = 1 注射位置節(jié)點標簽是: 546 單元總數 = 16238 零件單元數 = 16238 主流道/流道/澆口單元數 = 0 管道單元數 = 0 連接器單元數 = 0 分型面法線 (dx) = 0.0000 (dy) = 0.0000 (dz) = 1.0000 三角形單元的平均縱橫比 = 3.8573 三角形單元的最大縱橫比 = 56.8747 具有最大縱橫比的單元數 = 5832 三角形單元的最小縱橫比 = 1.1643 具有最小縱橫比的單元數 = 33827 總體積 = 89.3110 cm^3 最初充填的體積 = 0.0000 cm^3 要充填的體積 = 89.3110 cm^3 要充填的零件體積 = 89.3110 cm^3 要充填的主流道/流道/澆口體積 = 0.0000 cm^3 總投影面積 = 177.7118 cm^2 表8-2 塑件的網格參數 （2）、設定注塑材料 本次MOLDFLOW中，根據塑件要求的材料進行選擇，設定材料數據，參數如下所示。 針對本次分析中，還需要設定材料數據，根據設計要求選定分析材料參數，如下所示。 材料數據 : 樹脂 : (0% Rubber) : Monsanto Kasei pvT 模型: 兩域修正 Tait 系數: b5 = 366.0300 K b6 = 2.5500E-07 K/Pa 液體階段 固體階段 ------------------------------- b1m = 0.0010 b1s = 0.0010 m^3/kg b2m = 6.1390E-07 b2s = 3.0210E-07 m^3/kg-K b3m = 2.0321E+08 b3s = 2.5425E+08 Pa b4m = 0.0053 b4s = 0.0043 1/K b7 = 0.0000 m^3/kg b8 = 0.0000 1/K b9 = 0.0000 1/Pa 比熱(Cp) = 2400.0000 J/kg-C 熱傳導率 = 0.1800 W/m-C 粘度模型: Cross-WLF 系數: n = 0.2808 TAUS = 7.0508E+04 Pa D1 = 1.2400E+11 Pa-s D2 = 373.1500 K D3 = 0.0000 K/Pa A1 = 25.8490 A2T = 51.6000 K 轉換溫度 = 100.0000 C 機械屬性數據: E1 = 1200.0000 MPa E2 = 1200.0000 MPa v12 = 0.4300 v23 = 0.4300 G12 = 419.6000 MPa 熱膨脹(CTE)數據的 橫向各向同性系數: Alpha1 = 0.0001 1/C Alpha2 = 0.0001 1/C 表8-3 材料數據 （2）、設定注塑成型工藝參數 在設定注塑成型工藝參數的時候，優(yōu)先采用MOLDFLOW軟件中推薦的工藝參數值進行分析即可。 在完成所有的參數設定后，點選分析，最后經過一個漫長的等待過程，即可得到我們需要的分析結果和數據。 8.4 總體溫度 在注塑成型周期范圍內，塑件整體的溫度變化范圍，最終成型固化后的融料溫度，必須控制在30-60度之間，可以使得人的手可以直接接觸，本次分析得到的溫度從圖片中可以得知，在雙手可以接觸的范圍值內，如下圖所示。 圖8-4 總體溫度 8.5 注射位置處壓力：XY圖 在一個注射周期內，隨著時間的變化，注射位置處的壓力變化表，可以得知，峰值位置處的壓力為236.1Mpa，在注塑機允許的到最大注射壓力范圍內，如下圖所示。 投影8-5 注射位置處壓力:XY圖 8.6 鎖模力XY圖 在一個成型周期內，隨著時間的變化，鎖模力產生不同的變化取值，本次分析的鎖模力峰值數據為28KN，在注塑機允許的最大鎖模力范圍內，如下圖所示。 圖8-6 鎖模力XY圖 8.7 壓力 在一個成型周期內，分析得到的壓力值應當小于注塑機的極限壓力值，且需要滿足80%安全系數原則，壓力值應當均勻的分布，經過分析可以得知，壓力能夠均勻的分布在模具型腔內，分析得出的壓力峰值為41.4Mpa如下圖所示。 圖8-7 壓力圖 8.8 充填時間 充填時間指的是融料在一個成型周期內，沿著流道一直到充填滿整個型腔的時間，充填的時間應當盡可能的相同，使得充填時間達到平衡狀態(tài)，這個是模流分析中非常重要的因素。經過分析的是，本次充填時間為3.561s，充填平衡，如下圖所示。 圖8-8 充填時間圖 8.9 流動前沿溫度 在一個成型周期內，流動前沿問題指的是融料在單位時間內，進入型腔截面中心的溫度，需要保證流動前沿的鋒料盡可能少的損失溫度，保證充填的流動溫度損失小，經過分析得知，流道前沿溫度損失較小，滿足實際注塑溫度要求，如下圖所示。 圖8-9 流動前沿溫度圖 8.10 氣穴 當融料從不同方向流動以后，在某一個地點相交，就容易形成氣穴，一般容易出現在成型區(qū)域的末端，應該盡可能的避免氣穴在塑件表面或者中間位置出現，通過分析可以可以得知，氣穴基本都存在充填末端，可以通過分型面自然排氣進行排出氣體，符合實際生產要求，如下圖所示。 圖8-10 氣穴分布圖 8.11 熔接線 當兩股流動不同的融料匯聚在一起融合的時候，前段由于冷卻溫度和后段的冷卻溫度有所不同，所以容易形成熔接線，比如孔的附近，如果流動的速度有區(qū)別，也會形成熔接線，熔接線需要盡可能的少，可以通過減少澆口的數量來實現，本次分析中，熔接線的分布如下圖所示。 圖8-11 熔接線分布圖 8.12 溫度，零件 當一個成型周期完成后，塑件脫模，離開模具，這個時候需要溫度能夠被注塑機前面的操作員工所接受，人手可接觸的溫度在60°以內，如果溫度過高，會使得操作員工被燙傷，這個是不允許的，違背了安全生產的規(guī)章制度，本次分析結果得知，零件的溫度在人手接觸的范圍值之內，如下圖所示。 圖8-12 溫度，零件 8.13 變形，所有因素：變形 熔融狀態(tài)下的凝料，必然要經過一個從熱到冷的一個收縮過程，這個過程會根據材料的特性而逐漸的產生變形，塑件的變形和翹曲應當盡可能的小，且應當整體變形呈現較小、較均勻的狀態(tài)，本次分析結果值可以得知，整體變形量相對塑件尺寸，非常的小，滿足實際注塑生產要求，如下圖所示。 圖8-13 變形量圖 通過以上模流分析內容小項，結合模流分析報告，可以得知，本次注塑模具設計，滿足生產實踐要求，注射時間短，成型質量好，溫度正常，該工藝適合作為試模調試的指導和參考報告。 第九章、繪制模具總裝圖 9.1、本模具總裝圖 圖9-1 模具二維總裝圖 圖9-2 模具三維總裝圖 總結 經過幾年的學習，通過這幾過月的努力此次設計終于要完工了，其中的辛酸自己能懂。特別是遇到問題時解決不了，向同學討論，向老師求學，最終還是完成了。“誰知盤中餐，粒粒皆辛苦”成功的果實來之不易，雖然付出不一定會成功，但是不付出就一定不會成功。 通過學習讓我掌握了一定的專業(yè)知識，我知道這還不夠，在以后的工作中還要虛心的學習。模具設計這個行業(yè)，我現在只懂得一點皮毛，要成為一個專業(yè)的設計師我要有很長的路要走。我現在的專業(yè)知識還不完善，還要更多的學習；機械方面的設計書籍，機械制造方面的力學運動、機械加工工藝、塑料成型和高科技的輔助軟件等等。特別是軟件方面的用于，我的不足深深感覺到科技的發(fā)展、時代的進步讓我不能停下腳步，迫使我不斷進步，不斷學習提高自己的