《PDA模具设计》doc版.doc

第一章 模具设计总述1.1 模具工业在国民经济中的地位模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它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。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。1.2 我国模具技术的现状及发展趋势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。但是近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG、美国Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。 据有关方面预测，模具市场的总体趋热是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具的发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展，使各种异型材挤出模具、PVC塑料管材管接头模具成为模具市场新的经济增长点，高速公路的迅速发展，对汽车轮胎也提出了更高要求，因此子午线橡胶轮胎模具，特别是活络模的发展速度也将高于总平均水平；以塑代木，以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大；家用电器行业在“十五”期间将有较大发展，特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大；而电子及通讯产品方面，除了彩电等音像产品外，笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展，这些都是塑料模具市场的增长点。加入世贸组织后，一些国家纷纷将制造业向我国转移，模具工业正面临空前的发展机遇。据上海模具工业协会透露，“九五”期间，国内模具行业产值年增长幅度约为13%，高档模具比例提高，模具商业化程度提高近10%，模具行业的进出口比例趋向合理，进口量占市场总量的20%，金额近10亿美元，出口额已达1亿美元。 目前，世界模具市场总体上供不应求，市场量维持600亿650亿美元。我国汽车、家电、通讯等领域的高性能模具钢年需求约20万吨，其中相当一部分依靠进口。为尽快改变这种局面，去年底，上钢五厂与上海大学联合开发我国第一条精品模具钢专业生产线，达到国际先进水平，年产量可达3.8万吨，这个精品模具基地，将有力地促进汽车模具的国产化。据分析，未来我国模具的9大发展趋势是：1、模具日趋大型化。2、模具的精度将越来越高。10年前精密模具的精度一般为5微米，现已达到2-3微米，1微米精度的模具也将上市。3、多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，对钢材的性能要求越来越高。4、热流道模具在塑料模具中的比重也将逐渐提高。5、随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注塑成型等工艺的模具也将随之发展。6、标准件的应用将日益广泛。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，还能提高模具的质量和降低模具制造成本。7、快速经济模具的前景十分广阔。8、随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高。同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。9、以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，塑料模具的比例将不断增大。由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对塑料模具的要求也越来越高。第二章 各类塑料模具及其特点2.1 各种模具的分类和占有量模具主要类型有：冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。（1）冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。（2）锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。（3）塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的35，而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。（4）压铸模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的6。（5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。2.2各类塑料模具结构塑料模是保证塑件形状、尺寸、精度和表面质量的主要工艺装备，塑料模种类繁多，可根据塑料类型、塑件结构、生产批量、成型方法和成型设备的不同，采用各种不同形式的模具。常见塑料模有压缩模、压注模、注射模、移动式、固定式、单型腔、多型腔等。要掌握模具设计技术，必须认识和了解常见模具结构的工作原理、功能作用、技术要求、应用范围等内容，方能在实际生产中，正确选择和应用模具结构。下面分别介绍塑料模中常用的几类机构：图（1）是单分型面注塑模的典型结构。其工作原理是：开模时，动模后退，模具从分型面分开，塑件包紧在型芯 13 上随动模部分一起向左移动而脱离凹模14，同时，浇注系统 凝料在拉料杆10的作用下，和塑件制作一起向左移动。移动一定距离后，当注射机的顶杆接触推板9时，脱模机构开始动作，推杆 11推动塑件从型芯13上脱下来，浇注系统凝料同时被拉料杆推出。 图（1）技术要求：推杆与推杆孔之间一般采用H7/f8配合，型芯与型芯孔采用了导柱和导套之间采用间隙配合一般采用H7/f7 的配合，型芯与动模板采用了间隙配合一般采用 H7/f6 的配合。模具上需设有冷却或加热装置。图（2）是双分型面注塑模。其工作原理是：开模时，动模后退，在弹簧2的作用下，流道板13同时向左移动，模具从 A-A 分型面分开。当A-A 分型面分开一定距离后，定距拉板1通过固定在流道板13上的限位销3将中间板拉住，使中间板停止运动。动模继续后退，此时 B-B 分型面分开。因塑料制件包紧在型芯16上，将浇口自行拉断，从A-A 分型面将浇注系统凝料取出。动模部分继续后退，注射机的推杆接触推板9时，脱模机构开始工作，11推动推件板5将塑件从型芯16上脱下。功能及其作用：这种模具结构较复杂，重量大，成本高，主要用于采用点浇口的单型腔或多型腔注射模。 图（2）图（3）是侧向分型抽芯注射模。其工作原理：开模时，动模部分左移。侧型芯滑块3可在型芯固定板5上开设的导滑槽中滑动。动模左移时，在导滑槽的作用下，侧型芯滑块3在斜导柱 2 的作用下沿着斜导柱轴线方向移动，相对动模向模具外侧移动，进行抽芯动作。当斜导柱和侧型芯滑块脱开的时候，侧型芯滑块被定位，相对动模不再移动。动模继续左移，由推杆11将塑件从动模边顶出，浇注系统凝料同时被顶出。合模时，在斜导柱的作用下使侧型芯滑块复位，为防止成型时在料的压力作用下移位去由楔紧块对侧型芯滑块锁紧。脱模机构由复位杆复位。 图（3）图（4）是溢式压缩模的结构。其工作原理是：把塑料放入型腔加热，再进行合模，保温、保压、固化后开模，利用推杆推出。功能及其作用：机构简单、造价低、耐用、安装嵌件方便，塑件容易取出，但塑件带有飞边，去除困难，且浪费塑料。技术要求：模具无加料室，模腔总高度h基本上就是塑件的高度。应用范围：适用于压制扁平、尺寸小和形状简单的塑件，压制小批量或试制，低精度和强度没有严格要求的塑件。不宜压制压缩率高的塑料，如：带状、片状或纤维填料的塑料，不宜成型薄壁或壁厚均匀性要求很高的塑件。 图（4）图（5）是半溢式压缩模。其工作原理是：把塑料放入型腔加热，再进行合模，保温、保压、固化后开模，利用推杆推出。功能及其作用：塑件承受压力大，溢料量极少，密实性好，机械强度高。技术要求：导柱和导向孔之间的配合为 H7/f7 。凸模与凹模有高度不大的间隙配合，一般每边间隙值约 0.075mm 左右。凸模与凹模的密切配合。必须设推出装置。 图（5）图（6）是固定式压注模。其工作原理：开模时，压力机滑块带动上模回程，上模部分与加料室在I I处分形，以便从该分型面处往加料室。当上模回程到一定高度时，拉杆 20 迫使拉钩 19 转动并与下模部分脱开，接着定距拉杆发挥作用，带动上凹模板及加料室在处与下模分型，以便推出机构将塑件从该型面处推出。功能及其作用：使用方便、生产效率高、劳动强度小、模具使用寿命长，但是模具结构复杂、造价高、且安装嵌件不方便。技术要求： 推杆与推杆孔之间一般采用 H7/f8 配合。上、下模分别与压力机的饿滑块和工作台面固定联接。应用范围：适用于产量大、尺寸大的塑件生产。 图（6）2.3注塑模具的典型结构机构是模具中重要的组成部件，选择和设计机构是模具设计中的重要内容，正确选择和设计机构是保证模具结构科学合理的前提。塑料模工作动作相对较多，please contact Q 3053703061 give you perfect drawings因此所涉及的机构类型和数量也比较多，主要包括合模导向机构、脱模机构、侧向分型与抽芯机构、先行复位机构、顺序定距分型机构等。要掌握模具设计技术，必须认识和了解常用机构的工作原理、功能作用、技术要求、应用范围等内容，方能在实际生产中，正确选择和应用机构。下面分别介绍塑料模中常用的几类机构：1脱模机构（推出机构）图（7）是一级推杆脱模机构。其工作原理：开模时，靠注射机的机械推杆使脱模机构运动，推动塑件脱落。功能及其作用：推杆加工简单，更换方便滑动阻力小，脱模效果好。技术要求：推杆与推杆孔之间一般采用 H7/f8 配合。应用范围：适用于板状塑件。 图（7）2侧向分型与抽芯机构图（8）是斜销分型与抽芯机构。其工作原理：成型塑件上侧孔的侧型芯5随着滑块8在开模过程中侧移离开塑件，而滑块8的侧移离开塑件，而滑块8的侧移则是斜销3则固定在定模上下不能运动，着就迫使滑块8在开模运动的同时作侧向分型抽芯动。功能及其作用：机构紧凑、动作安全可靠、加工制造方便。保证闭模时斜导柱能很准确地插入滑块的斜孔，使滑块复位。技术要求：斜销与其固定的模板之间采用过度配合H7/m6。应用范围：适用于抽芯力不大及抽芯距小于6080mm的场合。 图（8）图（9）是斜杆导滑的内侧分型抽芯机构。其工作原理：塑件内侧的凸台由斜杆5的头部成型(该结构斜杆与成型滑块合为体),在型芯7上开有斜孔,滑座2固定在推杆固定板l上,斜杆的成型端可在型芯的斜孔内滑动,而另一端与滑座T形槽配合。推出时,推杆固定 板使斜杆沿斜孔移动,推出塑件并进行内侧抽芯,同时斜杆的底端可在滑座的T形槽内滑动,保证不致卡死。斜杆由复位杆3复位。功能及其作用：推出时，推杆固定板使斜杆沿斜孔移动，推出塑件并进行内侧抽芯，同时斜孔的底端可在滑座的T形槽内滑动，保证不致卡死。推板可通过支架、滚轮、可带动斜杆进行抽拔和复位。技术要求：斜销与其推件板镶块之间采用过度配合H7/m6。应用范围：适用于不宜采用斜杆导滑的外侧分型抽芯机构的情况下。 图（9） 第三章 PDA后盖的塑料模具结构3.1注塑件的设计3.1.1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PDA后盖，承受较大外力的几率不大,如冲击载荷等情况比较少;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。在材料的选择时要综合各种因素。3.1.2 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粗糙度和透光性好,其次才是成型难易和经济性问题,以下是对几种材料的性能对比，如表1所示。表1 材料的特性 塑料名称PS PC PMMA拉伸强度/MPa51.9 6672弯曲强度/MPa11095113断裂伸长率/%280100落球冲击强度J/m16422洛氏硬度（M）11582101氧指数（OI）18.124.917.3热变形温度/ 85134100维卡软化点/105153120马丁耐热温度/112体积电阻率/cm10102.1101010吸水率% 0.050.131.19透光度/%88929393雾度% 30.90.9折射率 1.5921.5861.492价格（元/吨）1150123033000410001950020700和机械加工一样要考虑到加工工艺问题，模具成型也要考虑到材料的注塑特性，在各特点都相差无几的情况下，好的成型特性是选择材料的主要标准，以下是三种材料的性能和成型特性比较，如表2所示。表2 材料的性能和成型特性比较塑料品种性 能 特 点成 型 特 点模具设计注意事项使用温度主要用途聚苯乙烯（PS）透明性好，电性能好，抗拉强度高，耐磨性好，质脆，抗冲击强度差，化学稳定性教好 成型性能好，成型前可不干燥，但注射时应防止溢料，制品易产生内应力，易开裂 因流动性好，适宜用点浇口，但因热膨胀大，塑件中 不宜有嵌件3080 装饰制品，仪表壳，绝缘零件，容器，泡沫塑料，日用品等有机玻璃（PMMA）透光率最好，质轻坚韧，电气绝缘性好/但表面硬度不高，质脆易开裂，化学稳定性较好，但不耐无机酸，易溶于有机溶剂流动性差，易产生流痕，缩孔，易分解，透明性好，成型前要干燥，注射时速度不能太高合理设计浇注系统，便于充型，脱模斜度尽可能大，严格控制料温与模温，以防分解收缩率取0.3580透明制品，如窗玻璃，光学镜片，灯罩等聚碳酸酯（PC）透光率较高，介电性能好，吸水性小，力学性能好，抗冲击，抗蠕变性能突出，但耐磨性差，不耐碱，酮，酯耐寒性好，熔融温度高，黏性大，成型前需干燥，易产生残余应力，甚至裂纹，质硬，易损模具，使用性能好尽可能使用直接浇口，减小流动阻力，塑料要干燥，不宜采用金属嵌件，脱模斜度2 130脆化温度为100在机械上做齿轮，凸轮，蜗轮，滑轮等，电机电子产品零件，光学零件等以上的性能分析对比中看出,在透光度方面三种材料相差不大，成型特性上以聚碳酸酯最好，所以最终选定PC为塑件材料。3.1.3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。该塑件为比较高端水平的产品。表面形状要求完整光滑。此塑件的特点是有两个和电池连接的接触头，所以在设计模具时要用到内侧抽芯机构。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。3.1.4塑件的尺寸精度及表面质量（1）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，然而，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，该塑件是比较高端的产品，所以精度要求比较高。（2）尺寸精度的组成及影响因素；制品尺寸误差构成为： =+ 式中 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。3.2注塑机的选择3.2.1注塑机简介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。3.2.2 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。 (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。3.2.3选定注射机（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（材料密度取1.20）:经过pro/e计算可估算得：总体积V=30cm；所以总质量M=36g；选择注塑机为：xs-z-30。3.3模具结构设计3.3.1总体设计设计方案拟定，我将确定以下内容：（1） 首先确定分型面。（2） 确定型腔数和排列形式以及型腔，型芯的结构。（3） 浇口位置，脱浇道结构的确定和排气系统的确定。（4） 冷却系统的选定。（5） 导向，定位结构的确定。（6） 推出结构和复位结构的选定。3.3.2 PDA塑料模具设计1分型面位置的确定如何确定分型面，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：1) 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。2) 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。3) 保证塑件的精度要求。4) 满足塑件的外观质量要求。5) 便于模具加工制造。6) 对成型面积的影响。7) 对排气效果的影响。8) 对侧向抽芯的影响。其中最重要的是第5）和第2）、第8）点。为了便于模具加工制造，应尽是选择平直分型面工易于加工的分型面。我设计的分型面如图1所示。图（1）左边有个滑块分型，右边有斜杆分型。因为分型面的选择应尽可能使塑件在开模后留在后模一边，所以这样有助于后模设置的推出机构动作。2型腔数目的确定注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素：（1）塑件的尺寸精度；（2）模具制造成本；（3）注塑成型的生产效益。由于1模1腔可以保证高注射压力和快注射速率，并且精度高，所以我采用1模1腔的形式。如图2所示。图23浇口的设计浇口亦称进料口，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。限制性浇口有点浇口，侧浇口等形式，我采用侧浇口，其有以下优点：（1）形状简单，去除浇口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保证；（2）试模时如发现不当，容易及时修改；（3）能相对独立地控制填充速度及封闭时间； 2）浇口位置的选择模具设计时，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。根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则，我选的浇口位置如图3所示。图34冷料穴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。本模具中的冷料穴的具体位置和形状如图4中所示。图45导向与定位机构注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。导柱：国家标准规定了两种结构形式，分为带头导柱和有肩导柱，大型而长的导柱应开设油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向的摩擦。若导柱需要支撑模板的重量，特别对于大型、精密的模具，导柱的直径需要进行强度校核。导套：导套分为直导套和带头导套，直导套装入模板后，应有防止被拔出的结构，带头导柱轴向固定容易。设计导柱和导套需要注意的事项有：1）合理布置导柱的位置，导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度；导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线的1/3处最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置，或不等直径对称布置。2）导柱工作部分长度应比型芯端面高出68 mm，以确保其导向与引导作用。3）导柱可以设置在动模或定模，设在动模一边可以保护型芯不受损坏，设在定模一边有利于塑件脱模。如图5是本设计中用的导柱和导套。图5导柱中开设了油槽，可以内存润滑剂，以减小导柱导向的摩擦。4）为了便于模具在注塑机上安装以及模具浇口套与注塑机的喷嘴孔精确定位，应在模具上安装定位圈，用于与注塑机定位孔匹配。定位圈除完成浇口套与喷嘴孔的精确定位外，还可以防止浇口套从模内滑出。我采用的定位圈，用它来压住浇口套，以防止浇口套滑出。其公称尺寸为120mm。 6推出结构和复位结构的选定推杆脱模机构是最简单、最常用的一种形式，具有制造简单、推出效果好等特点。推杆直接与塑件接触，开模后将塑件推出。1）推杆的截面形状；可分为圆形，方形或椭圆形等其它形状，根据塑件的推出部位而定，最常用的截面形状为圆形；推杆又分为普通推杆和成型推杆两种，前者只是起到将塑件推出的作用，后者不仅如此还能参与局部成型，所以，推杆的使用是非常灵活的。图7是本设计中用的推杆。 图7 2）推杆的固定形式：推杆的固定形式有多种，但最常用的是推杆在固定板中的形式，此外还有螺钉紧固等形式。3）推出机构的复位：脱模机构完成塑件的顶出后，为进行下一个循环必须回复到初始位置，目前常用的复位形式主要有复位杆复位和弹簧复位。本设计采用弹簧复位机构，弹簧复位机构是一种最简单的复位方式。推出时弹簧被压缩，而合模时弹簧的回力就将推出机构复位。如图8所示。 图87浇注系统设计注塑模的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道，它由主流道，分流道，冷料穴和浇口组成。它向型腔中的传质，传热，传压情况决定着塑件的内在和外表质量，它的布置和安排影响着成型的难易程度和模具设计及加工的复杂程度，所以浇注系统是模具设计中的主要内容之一。1）主流道主流道是连接注塑机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，有一定的锥度，目的是便于冷料的脱模，同时也改善料流的速度，因为要和注塑机相配，所以其尺寸与注塑机有关，如图9所示，材料T8A。主流道衬套的固定是采用螺钉来固定。 图92）分流道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。分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U形和六角形。要减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脱模困难，所以一般是制成梯形流道。在该模具上取直径为6mm。8侧抽芯机构当塑件上具有内外侧孔或内外侧凹时，塑件不能直接从模具中脱出。此时需将成型塑件侧孔或侧凹等的模具零件作成活动的，这种零件称为侧型芯（俗称活动型芯）。在塑件脱模前先将侧型芯从塑件上抽出，然后再从模具中推出塑件。完成侧型芯抽出和复位的机构就叫做侧向分型与抽芯机构。由于本塑件有两个电池脚插口，所以要用到斜杆导滑的内侧分型抽芯机构。其工作原理：塑件内侧的凹槽由斜杆的头部成型( 该结构斜杆与成型滑块合为一体 ),在型芯上开有斜孔,滑座固定在推杆固定板上,斜杆的成型端可在型芯的斜孔内滑动,而另一端与滑座 T 形槽配合。推出时,推杆固定板使斜杆沿斜孔移动,推出塑件并进行内侧抽芯,同时斜杆的底端可在滑座的T形槽内滑动,保证不致卡死。图10在塑件上还有和电板固定的机构，也要用到侧抽芯机构。如图11。其工作原理是：拨杆上移带动哈夫块左移，起到脱钩的作用。图119成型零件工作尺寸的计算成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精度直接影响塑件的精度。该塑件有需要配合的地方，所以对尺寸的要求比较高。成型零件工作尺寸计算方法一般有两种：一种是平均值法，即按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量进行计算；另一种是按极限收缩率、极限制造公差和磨损量进行计算。1）凹模工作尺寸的计算 凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸属包容尺寸，在使用过程中凹模的磨损会使包容尺寸逐渐变大。因此，为了使得模具的磨损留有修模的余地，以及装配的需要，在设计模具时，包容尺寸尽量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。模具工作尺寸与塑件尺寸的关系如图4-11(a,b,c)所示：（1）凹模径向尺寸的计算 please contact Q 3053703061 give you perfect drawings2）凸模工作尺寸的计算凸模是成型塑件外形的，其工作尺寸属被包容尺寸，在使用过程中凸摸的磨损会使被包容尺寸变小。因此，为了使得模具的磨损留有修模的余地，以及装配的需要，在设计模具时，被包容尺寸尽量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。（1）凸模径向尺寸的计算： L=(1+ S) L+ =(1+0.005)125+0.5 =126.125mm 式中L凸模的径向尺寸； （2）凸模高度尺寸的计算： H=(1+ S) H+ =(1+0.005)20+0.5 =20.6mm 第四章 模具的三维造型4.1 PRO/E的功能简介本世纪的一个重大变革是全球市场的统一，它使市场竞争更加激烈，产品更新更快，但是有限的资源加上消费者对复杂产品的需求日益增加，使你合很难保持市场分额。在这种背景下，CAD(计算机辅助设计)/CAM(计算机辅助制造)/CAE（计算机辅助测量）技术得到迅速普及和极大发展。海湾战争结束当年，美国评出的最具影响的十大技术中，CAD/CAM/CAE技术便榜上有名。在为数众多的CAD/CAM/CAE软件中， 主流软件包种类繁多，PRO/E，UG，CIMATRON，MDT，IDEAS，MASTERCAM都是个中极品，但PRO/E工业解决方案地位显赫，它是美国PTC公司的拳头产品，技术领先，在机械、电子、航空、航天、邮电、兵工、纺织等各行各业都有应用，是CAD/CAM/CAE领域少有的顶尖“人物”。 一般PRO/E有六大主模块。PRO/ENGINEER软件包的产品开发环境在支持并行工作，它通过一系列完全相关的模块表述产品的外形、装配及其他功能。PRO/E能够让多个部门同时致力于单一的产品模型。包括对大型项目的装配体管理、功能仿真、制造、数据管理等。一、工业设计(CAID)模块 工业设计模块主要用于对产品进行几何设计，以前，在零件未制造出时，是无法观看零件形状的，只能通过二维平面图进行想象。现在，用3DS可以生成实体模型，但用3DS生成的模型在工程实际中是“中看不中用”。用PRO/E生成的实体建模，不仅中看，而且相当管用。事实上，PRO/E后阶段的各个工作数据的产生都要依赖于实体建模所生成的数据。 包括： PRO/3DPAINT(3D建模)、 PRO/ANIMATE(动画模拟)、 PRO/DESIGNER(概念设计)、PRO/NETWORKANIMATOR(网络动画合成)、PRO/PERSPECTA-SKETCH（图片转三维模型）、PRO/PHOTORENDER(图片渲染)几个子模块。 二、机械设计(CAD)模块 机械设计模块是一个高效的三维机械设计工具，它可绘制任意复杂形状的零件。在实际中存在大量形状不规则的物体表面，如图1中的摩托车轮轱，这些称为自由曲面。随着人们生活水平的提高，对曲面产品的需求将会大大增加。用 PRO/E生成曲面仅需2步3步*作。PRO/E生成曲面的方法有：拉伸、旋转、放样、扫掠、网格、点阵等。由于生成曲面的方法较多，因此PRO/E可以迅速建立任何复杂曲面。 它既能作为高性能系统独立使用，又能与其它实体建模模块结合起来使用，它支持GB、ANSI、ISO和JIS等标准。包括：PRO/ASSEMBLY（实体装配）、PRO/CABLING（电路设计）、PRO/PIPING（弯管铺设）、PRO/REPORT（应用数据图形显示）、PRO/SCAN-TOOLS（物理模型数字化）、PRO/SURFACE（曲面设计）、PRO/WELDING（焊接设计） 三、 功能仿真(CAE)模块 功能仿真(CAE)模块主要进行有限元分析。机械零件的内部变化情况是难以知晓的。有限元仿真使我们有了一双慧眼，能“看到”零件内部的受力状态。利用该功能，在满足零件受力要求的基础上，便可充分优化零件的设计。著名的可口可乐公司，利用有限元仿真，分析其饮料瓶，结果使瓶体质量减轻了近20，而其功能丝毫不受影响，仅此一项就取得了极大的经济效益。 包括：PRO/FEMPOST（有限元分析）、PRO/MECHANICA CUSTOMLOADS（自定义载荷输入）、PRO/MECHANICA EQUATIONS（第三方仿真程序连接）、PRO/MECHANICA MOTION（指定环境下的装配体运动分析）、PRO/MECHANICA THERMAL（热分析）、PRO/MECHANICA TIRE MODEL（车轮动力仿真）、PRO/MECHANICA VIBRATION（震动分析）、PRO/MESH （有限元网格划分）。 四、 制造(CAM)模块 在机械行业中用到的 CAM制造模块中的功能是NC Machining(数控加工)。说到数控功能，就不能不提八十年代著名的“东芝事件”。当时，苏联从日本东芝公司引进了一套五座标数控系统及数控软件CAMMAX，加工出高精度、低噪声的潜艇推进器，从而使西方的反潜系统完全失效，损失惨重。东芝公司因违反“巴统”协议，擅自出口高技术，受到了严厉的制裁。在这一事件中出尽风头的CAMMAX软件就是一种数控模块。 PRO/ES的数控模块包括：PRO/CASTING（铸造模具设计）、PRO/MFG（电加工）、PRO/MOLDESIGN（塑料模具设计）、PRO/NC-CHECK（NC仿真）、PRO/NCPOST（CNC程序生成）、PRO/SHEETMETAL（钣金设计）。 五、 数据管理(PDM)模块 PRO/E的数据管理模块就像一位保健医生，它在计算机上对产品性能进行测试仿真，找出造成产品各种故障的原因，帮助你对症下药，排除产品故障，改进产品设计。它就像PRO/E家庭的一个大管家，将触角伸到每一个任务模块。并自动跟踪你创建的数据，这些数据包括你存贮在模型文件或库中零件的数据。这个管家通过一定的机制，保证了所有数据的安全及存取方便。 它包括：PRO/PDM（数据管理）、PRO/REVIEW（模型图纸评估）。 六、 数据交换(Geometry Translator)模块 在实际中还存在一些别的CAD系统，如UG、EUCLID、CIMATRTON、MDT等，由于它们门户有别，所以自己的数据都难以被对方所识别。但在实际工作中，往往需要接受别的CAD数据。这时几何数据交换模块就会发挥作用。 PRO/E中几何数据交换模块有好几个，如：PRO/CAT（PRO/E和CATIA的数据交换）、PRO/CDT（二维工程图接口）、PRO/DATA FOR PDGS（PRO/E和福特汽车设计软件的接口）、P