电磁炉底座的cad及其模具设计-说明书（打印排版版）

摘要应用PROENGINEER在模具设计的应用，和在PROENGINEER环境进行塑料模具设计的基本流程和方法，分析了电磁炉底座塑件的结构特点及其成型材料的成型特征,利用PROENGINEER设计一种防油、防水、防尘电磁炉底座的注射模具结构。模拟最优方案，节省模具设计的时间。关键词电磁炉底座、注射模、模具设计、PROENGINEER的应用ABSTRACTTHEAPPLICATIONOFPRO/ENGINEERINMOLDDESIGNANDAPPLICATION,ANDINTHEPRO/ENGINEERENVIRONMENTFORTHECONDUCTOFPLASTICMOLDDESIGNANDTHEBASICPROCESSANDMETHOD,ANALYSISOFTHEELECTROMAGNETICOVENBASETHESTRUCTURECHARACTERISTICSOFTHEPLASTICPARTANDITSMOLDINGMATERIALMOLDINGCHARACTERISTICS,USINGPRO/ENGINEERDESIGNANOILRESISTANT,WATERPROOF,DUSTPROOFELECTROMAGNETICOVENBASESTRUCTUREOFTHEINJECTIONMOULDSIMULATIONOFOPTIMALSCHEME,SAVETHETIMEOFMOLDDESIGNKEYWORDSELECTROMAGNETICOVENBASE,INJECTIONMOLD,MOLDDESIGN,PRO/ENGINEERAPPLICATION目录摘要IABSTRACTII第一章绪论111国内模具工业的现状112模具工业的发展趋势。113电磁炉的地位及本设计的内容特点2131电磁炉的地位2132本设计的内容2第二章PROENGINEER的简介221PROENGINEER在模具设计中的应用2211PROENGINEER软件的集成制造技术2212PROENGINEER的并行工程技术2213PROENGINEER的注塑模具设计专家EMX3214PROENGINEER的注塑模设计功能322模具设计基本流程和基本方法4221模具设计基本流程4222模具设计基本方法4第三章塑件的成型工艺分析631塑件的分析632塑料材料的成型特性6321基本特性6322主要用途7323成型特点733ABS塑料的注射过程及工艺参数7331注射成型过程7332ABS的工艺参数7第四章电磁炉底座模具设计941注射模的基本结构和分类9411注射模的基本结构9412模具的分类942分型面的选择942注射机的选择11421注射机型号的确定11422注射机的相关参数的校核1243浇注系统的设计13431主流道的设计13432浇口的设计14433浇口位置的选择14434冷料穴的设计1544排气系统的设计1645成型零件的设计计算16451凹模的结构设计16452凸模的结构设计16453成型零件钢材的选用16454成型零件的工作尺寸计算16455模架的选取和模板的校核20456脱模机构的设计22457合模导向机构的设计25458温度调节系统的设计计算25459安装螺孔尺寸304510导向与定位结构的设计304511总装图和零件图的绘制30设计总结31致谢32参考文献33附件34DEVELOPINGTRENDFORPLASTICANDPLASTICMOLD34译文39塑胶及塑胶模具的发展趋势39第一章绪论11国内模具工业的现状近几年来,我国模具工业的发展速度很快,模具产业总产值保持13的年增长率。据估算,1998年约有生产厂点17000家,从业人员50万,模具产值220亿元人民币,折合26亿美元。到2005年模具产值预计为600亿元,模具及模具标准件出口将从现在的每年9000多万美元增长到2005年的2亿美元左右。目前在模具生产方面,国内已经能够生产精度达2M的精密多工位级进模,工位数最多已达160个在大型塑料模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳的注射模具、65KG大容量洗衣机的全套塑料模具在精密塑料模具方面,国内己能生产照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等等在大型精密复杂压铸模方面,国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模在汽车模具方面,现已能制造新轿车的部分覆盖件模具其它类型的模具,例如子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出模等,也都达到了较高的水平,可以替代进口模具1。国内已经认识到了模具在制造业中的重要基础地位,许多模具企业十分重视技术发展,增大了用于模技术进步的投资。目前,从事模具技术研究的机构和院校已有30余家,从事模具技术教育培训的院校已超过了50余家。虽然中国模具工业在过去十多年取得了令人瞩目的发展,但是在模具制造精度、模具寿命及模具生产周期等方面,与世界发达国家相比仍存在较大的差距。例如,精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低,CAD/CAE/CAM技术的普及率不高,许多先进的模具技术应用还不够广泛等等2。12模具工业的发展趋势目前,中国经济的持续高速发展为模具工业的发展提供了广阔的空间。为了适应用户对模具制造的短期交货、高精度、低成本的迫切要求,模具产品必然会有如下发展趋势1模具日趋大型化。一方面是由于用模具成形的零件日趋大型化,另一方面也是由于应高生产率要求而发展的一模多腔现在有的已达一模几百腔的结果。2模具的精度越来越高。现在模具的制造精度已达23M,不久LM精度的模具也将上市。随着零件微型化及精度要求的提高,有些模具加工精度的要求会在LM以内,这就要求发展超精加工。3多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具是在多工位级进模的基础上开发出来的。一副多功能模具除了冲压成形零件外,还担负着叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务。这种多功能模具生产出来的不再是单个零件,而是成批的组件。如触头与支座的组件、各种微小电机、电器及仪表的铁芯组件等等。在现代工业发展的进程中，模具的地位及其重要性日益被人们所认识。模具工业作为进入富裕社会的原动力之一，正推动着整个工业技术向前迈进模具就是“高效益”，模具就是“现代化”之深刻含意，也正在为人们所理解和掌握3。13电磁炉的地位及本设计的内容特点131电磁炉的地位随着社会经济的发展，电磁炉在人们生活中扮演着越来越重要的角色。并且国际油价急速飚升，使中国各行各业的燃料消耗成本越来越大，国家节能减排综合管理整治工作也深入开展，绿色、节能、环保型产品将逐渐成为大势所趋，商务部统计，中国到2010年节能低碳产品市场容量将突破3000亿每年，而电磁炉在这几点是尤为突出，比传炉具节省50以上的费用真正省钱，赚钱，并可为人类节约不可再生资源油、气、煤等。利在当代，功在千秋。132本设计的内容现有技术的电磁炉底座一般设有进风口和出风口，进风口设在底座的底面上，出风口设计在底座的前侧面上，且出风口为格栅状结构。电磁炉加热时，锅具内的水或油等液体煮沸时会溢出来并顺着陶瓷板流到桌面上或底座前侧面上的出风口处，从而进入或溅入底座本体内部，会引起置于底座内电路板上的电器部件短路而导致故障或事故的发生。在通用口处设计防水的凸台，防止水从锅具上溢出，进而流到电磁炉的底座内部，可以防止电磁炉摆放台面有水的情况，对于厨房的水蒸汽、油烟和尘埃等杂质东西，这种方法也能有效解决。市售的电磁炉利用涡流发热原理，使得电磁炉内部产生很大热量，加之烹饪锅具通过陶瓷板也会传递部分热量到电磁炉内部，使电磁炉内部聚集大量热量，为避免过热而影响电磁炉的正常工作，在电磁炉底座上设有大面积的散热口散热，但这种结构容易引起虫子等进入电磁炉内部同时，电磁炉一般放置在厨房使用，容易滋生嶂螂、蚂蚁等虫子。如果这些害虫爬进电磁炉内，则会导致内部的电路元气件之间短路，引起安全事故的发生。现有的电磁炉在使用时，将底座上盖从空腔中拔出，将驱虫药放置在空腔内，然后把上盖再盖上去即可，驱虫药的气味便通过空腔底部设置的小孔散发出来达到防止嶂螂、蚂蚁等虫类进入内部造成电路元气件之间发生短路而损害电磁炉，提高了电磁炉的使用安全性4。本设计就是设计一种防油、防水、防尘、防虫电磁炉底座，利用PROENGINEER的设计环境对产品零件进行成型，模流分析，装配模架，导出工程图，完成了电磁炉底座的模具设计第二章PROENGINEER的简介21PROENGINEER在模具设计中的应用随着我国汽车、摩托车和家电等产业的迅速发展，工业产品的外形在满足性能要求的同时，变得越来越复杂、越来越精巧，而这些产品的制造离不开模具，这就要求模具制造行业以最快的速度、最低的成本和最高的质量生产出模具。为了达到这些要求，模具企业只有运用先进的管理手段和CADCAM集成制造技术，才能在激烈的市场竞争中华立于不败之地。211PROENGINEER软件的集成制造技术模具CADCAECAM系统的集成关键是建立单一的图形数据库，在CADCAMCAE的各单元之间实现数据的自动传递与转换，使CAMCAE阶段完全吸收CAD阶段的三维图形，减少中间建模的时间和误差；借助计算机对模具性能、模具结构、加工精度和金属液体在模具中的流动情况以及模具工作过程中的温度分布情况等进行反复修改和优化，将问题发现于正式生产之前，大大缩短制造模具的时间，提高模具加工精度。PROENGINEERWILDFIRE30软件采用面向对象的统一数据库和参数化造型技术，具备概念设计、基础设计和详细设计的功能，为模具的集成制造提供了优良的平台。212PROENGINEER的并行工程技术模具是面向订单的生产方式，属于单件生产，制造过程复杂，而且要求交货时间短。如果利用CAD、CAM单元技术制造模具，制造精度低、周期长。为了解决上述难题，将并行工程技术引入到模具的制造过程中。所谓“并行工程”，是指设计工程师在进行产品三维零件设计时，就考虑模具的成型工艺、影响模具寿命的因素，并进行校对、检查，预先发现设计过程中的错误。在初步确立产品的三维模型后，设计、制造及辅助分析部门的多位工程师同时进行模具结构设计、工程详图设计、模具性能辅助分析及数控机床加工指令的编程，而且每一个工程师对产品所做的修改可自动反映到其他工程师那里，大大缩短了设计、数控编程的时间。在实际生产过程中，应用PROENGINEERWILDFIRE30软件，将原来的模具结构设计一模具型腔、型芯二维设计一工艺准备一模具型腔、型芯设计三维造型一数控加工指令编程一数控加工的串行工艺路线，改为由不同的工程师同时进行设计、工艺准备的并行路线，不但提高了模具的制造精度，而且可以缩短设计、数控编程时间达40以上。要实施并行工程，关键是要实现零件三维图形的数据共享，使每个工程师使用的图形数据是绝对相同的，并使每个工程师所做的修改自动反映到其他有关的工程师那里，保证数据的唯一性和可靠性。PROENGINEERWILDFIRE30软件具有的单一数据库和参数化实体特征造型技术，为实现模具设计的并行工程提供了可靠的技术保证。213PROENGINEER的注塑模具设计专家EMX2001年11月28日，美国PTC公司发布了用于PROENGINEER软件的新模架EMX。EMX是一个基于知识库的模架装配和细化工具，它增强了现有的PROENGINEER模具工具的功能。专门为模具设计人员开发的这套工具，能大大简化模具设计过程并提高生产率。PROENGINEEREMX能大大缩短模具设计人员所花费在创建、定制和细化模架部件以及注塑模具和压铸模具所需的模具组件上的时间，提供了智能、自动化模架和模具组件。组件就位以后，系统会自动完成相邻板材和组件上的余隙切12以及钻孔和螺纹孔的操作。该过程把模具设计人员从耗时的、重复性的模具细化工作中解放出来。另外，该工具还简化了复杂的设计工作，并通过一个全新的用户界面，从根本上缩短了学习进程。PROENGINEEREMX中的模具设计功能可以让设计人员实现下列功能1轻松设计、定制和细化模架部件和组件；2自动完成诸如余隙切口、螺纹孔、组件安装、顶杆修饰等工作；3由于组件和部件可以被自动放置在模架中，所以自动放置之前，设计人员可以轻松地、实时地选择和预览3D组件和部件；4可以从15个以上的模架和组件供应商预先定制组件和部件，因此没有必要建立模型库；5自动创建部件和组件图形，其中包括带有圆圈标注和孔类图表的物料清单；6自动检验整个模具的开启顺序，其中包括滑块、提钩和顶杆等动作。214PROENGINEER的注塑模设计功能可以在PROENGINEERWILDFIRE30中进行仿真注塑模具设计的过程。它能让注塑模具设计人员创建、修改和分析模具构件，并在模具设计变化时，快速更新它们。注塑模具设计功能能让模具设计工程师实现以下的功能1根据产品零件图，轻而易举地创建型腔、镶件以及其他零件；2绘制所要求的任何类型草图；3使用草图和厚度检测，评估零件；4直接参照产品零件图形，创建模具型腔动模、定模的几何图形；5各向同性及各向异性收缩补偿；6创建单腔及多腔注塑模具7自动创建分模曲面，并把模具划分成动模部分和定模部分8装配来自DME、FUTABA、HASCO、DMS以及NATIONAL的模具标准件；9创建模具特殊零件浇注I1、流道、注射I1以及顶杆孔等；10用干涉检查来仿真模具开模顺序；11计算填充容积、型腔曲面面积等；12生成可交付使用的模具产品图，其中型腔组件的实体模型与产品模型相关联，并且可用于数控加工13注塑模具零件库模具设计模块提供了一组基于DME、FUTABA、HASCO、DMS以及NATIONAL等公司标准目录的标准模具零件库，它们可用于模具组装，使注塑模的设计效率大大提高5。22模具设计基本流程和基本方法221模具设计基本流程模具设计是一个专业性和经验性较强的工作，其涉及到多个学科的知识。一套完整的模具，涵盖多个相关系统，各系统间相互协调，才能保证模具的正常使用，生产出符合要求的产品。通常模具包括浇注系统、冷却系统、顶出系统、排气系统、抽芯机构等几部分。使用模具设计模块进行模具设计的基本流程如下。1创建模具模型。模具模型包括参照模型和工件两部分。一般情况下，参照模型在零件模式下创建，然后将其装配到模具模式中，而工件直接在模具模式中创建。2拔模检测和厚度检测。在进行模具设计前，需要确定零件有恰当的拔模斜度，可以从模具中顺利拖出，还要确保零件上没有过厚的区域以造成下陷。3设置收缩率。塑件或铸件在冷却固化时会产生收缩，为了满足其尺寸的精度要求，可以根据选择的形态，在整个模型上设置按比例收缩或按尺寸收缩。4创建分型面或体积块。综合考虑各方面因素创建合理的分型曲面，以分割工件形成模具体积块，或者直接创建出模具体积块。5分割工件。利用创建的分型面或模具体积块将工件分割成单独的模具体积块。6创建模具元件。抽取模具体积块以生成模具元件，抽取后的模具元件就成为单独的实体零件。7创建浇注系统、冷却系统和顶出系统。综合考虑各方面的元素，利用模具组件特征创建浇注系统、冷却系统和顶出系统。8创建铸件。自动创建铸件，以检测模具设计的正确性。9仿真开模与干涉检测。定义模具的开启步骤，设定开启顺序，并进行干涉检测。10装配模座组件。可以在模具模式下或组件模式下创建模架组件，也可以从EMX中调用标准的模座零件，形成模座组件。11生成二维工程图。完成所有零部件的细部出图及其他设计项目，以便于加工制造。222模具设计基本方法PROENGINEER提供了许多模具设计模块和工具来进行模具设计，根据具体产品的形状、样式和复杂程度不同，存在不同的设计流程，根据设计人员长期的实践总结，总的来说一共归结为三种模具设计方法组件设计法、分型面法和体积块法，其中后面两种方法统称为模具模块法，这三种模具设计方法各有优缺点。1组件设计法是在PROENGINEER组件环境下进行模具设计的，它的操作方法比较接近一般的零件建模和组件装配过程，对模具设计初学者来说比较容易接受和理解，而且它在处理一些简单的产品模具设计时的效率毫不逊色于其他的模具设计方法。2分型面法是在PROENGINEER专用的模具设计模块PROMOLDDESIGN工作环境中进行模具设计的，其重点在于创建出模具的分型面，利用PROENGINEERWILDFIRE强大的曲面建模工具，通过一系列的编辑可以设计出绝大多数产品的分型面，一旦创建出分型面，其他的设计过程就比较简单，它的主要工作就变为设计分型面。3体积块法是当遇到分型面法无法创建分型曲面的时候，直接创建出模具体积块，利用设计出的体积块再创建出模具元件，虽然步骤比较繁琐，但也不失为一种好方法。通过比较可以看出，模具模块法是模具设计的主要方法，应用比较频繁。因为它是在PROENGINEER专用的模具设计模块PROMOLDDESIGN的工作环境中进行模具设计，该模块集合了模具设计的各种专用工具和命令，可以极大地提高模具设计的效率6。第三章塑件的成型工艺分析31塑件的分析塑料制品在人们的日常生活及现代工业生产领域中得到了日益广泛的应用。随着塑料工业的飞速发展，社会对塑料制品的需求也越来越大，其中电磁炉的外壳就是一个很好的例子。本次设计的塑料制品为电磁炉座底板，所用材料为黑色的ABS，它的壁厚为2MM,长370MM，宽310MM，高40MM，其外形结构为一矩形面板，拐角处均采用倒角连接，通用口处设计防水的凸台，防止水从锅具上溢出，进而流到电磁炉的底座内部。根据其使用性能，可知制件应具有较好的耐磨性和抗冲击性，以及良好的耐寒性。随着生活水平的提高，电磁炉的使用也越来越广泛，所以它的属于大批量生产，故应在保证其使用性能的前提下尽量降低成本。产品形状见图31图31电磁炉底座PROE模型图32塑料材料的成型特性本次设计的电磁炉座底板的材料是丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物，简称ABS。它的特性如下321基本特性ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分的各自特性，使ABS具有良好的综合力学性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。ABS无毒、无味，呈微黄色，成型的塑料件有较好的光泽。密度为102105G/CM3，ABS有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎无影响，在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品的腐蚀会引起应力开裂。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。经过调色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70C左右，热变形温度约为93C左右。耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。根据ABS中三种组分之间的比例不同，起性能也略有差异，从而适应各种不同的应用。根据应用不同可分为超高冲击型、高冲击型、中冲击型、低冲击型和耐热型等。322主要用途ABS在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机外壳、仪表壳、仪表盘、水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等。汽车工业上用ABS制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管、加热器等，还有用ABS夹层板制造小轿车车身。ABS还可以用来制作水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装容器、农药喷雾器及家具等7。323成型特点ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜较大；ABS易吸收水分，成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、容料温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060C，要求塑件光泽和耐热时，应控制在6080C。33ABS塑料的注射过程及工艺参数331注射成型过程1）成型前的准备。对ABS的色泽、粒度和均匀度等进行检验，由于ABS吸水性较大，成型前应该进行充分的干燥。2）注射过程。塑件在注射机料筒经过加热塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。3）塑件的后处理。处理介质为空气和水，处理温度为6075C，处理时间为1620S8332ABS的工艺参数ABS的工艺参数具体见表31表31ABS的注射工艺参数注射类型螺杆式料筒前段温度C200210螺杆转速R/MIN3060料筒中段温度C210230模具温度C5070料筒后段温度C180200注射压力MPA60100喷嘴温度C180190保压力MPA5070喷嘴形式直通式注射时间S35保压时间S1530冷却时间S1530S成型时间S3070密度3102105比热容3086098吸水率0204纠缩率0407熔点130160喷嘴温度170180弯曲强度MP80硬度HB97抗拉屈服强度MP50后处理方法红外线灯、烘箱拉伸弹性模量MP18103后处理温度70预热和干燥温度8095时间H24时间H45第四章电磁炉底座模具设计41注射模的基本结构和分类411注射模的基本结构1浇注系统将塑料由注射机喷嘴引向型腔的通道称浇注系统，其由主流道，分流道，内浇口，冷料穴等结构组成，由零件的浇注套，拉料杆等组成。2成型零件成型零件是直接构成塑料件形状及尺寸的各种零件，由型芯（成型塑件内部形状），型腔（成型塑料外部形状），成型杆，镶块等构成。1结构零件构成零件结构的各种零件，在模具中起安装，导向，机构动作及调温等作用。2导向零件导柱，导套。装配零件定位隙，定模底板，定模板，动模板，动模垫板，模脚，冷却加热系统。3根据其运动特点均可分为两大部分定模部分一部份留于模具机座的定模板上，动模部分随注射机动模板运动的部分定模部分与动模部分闭合则可形成型腔与浇注系统9。412模具的分类1按注射机类型分立式注射机，卧式注射机，直角式注射机上用的模具2按注射模具的总体结构特征分1单分型面模分流道位于分型面上，需切除流道凝料。2点浇口脱出模具（三板式模具）3带横向轴芯的分型模具4自动卸螺纹注射成型模具42分型面的选择通过对电磁炉底座塑件的结构分析，考虑塑件的尺寸、模具结构的尺寸及其制作费用等关系，决定用一模一腔的结构形式。而为将塑件从密闭的模腔内取出，以及为了安放嵌件或取出浇注系统，必须将模具分成二个或几个部分，一般将分开模具能取出塑件的面，称为分型面，同时，以分型面为界，模具分成二大部分，即动模与定模部分。其它分开面，可称为分离面或分模面。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工艺有密切的关系，并且直接影响着塑料熔体的流动填充特性及塑件的脱模，因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键。分型面的方向应尽量采用与注射机开模方向垂直的方向，特殊情况下采用与注射成型机开模方向平行的方向。分型面的形式有以下几种A平直分型面B倾斜分型面C阶梯分型面D曲面分型面E瓣合分型面等。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基本原则分型面应选在塑件外形最大轮廓处；1确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模通常分型面的选择应尽可能使塑件留在动模一侧，这样有助于动模内设置的推出机构动作；2保证塑件的精度要求与分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求较高，或同轴度要求较高的外形或内孔，为保证其精度，应尽量可能设置在同一半模具型腔内；3满足塑件的外观质量要求4便于模具加工制造为了便于模具加工制造，应尽量选择平直分型面或易于加工的分型面；5对成型面积的影响为了可靠的锁模以避免涨模溢料现象的发生，选择分型面时应尽量减少塑件在合模分型面上的投影面积；6对排气效果分型面应尽量与型腔充填时塑料熔体的料流末端所在的型腔内表面重合；7对侧向抽芯的影响本次所设计的塑件是电磁炉机座底板，塑件的两端的成型高度不一样，根据以上原则选择分型面的位置在塑件的最下端，也即是塑件的外形最大轮廓处，分型面的形式只能选择阶梯形。因此选择塑件的分型面形式及其位置10。如下图41图41电磁炉底座PROE分型面图42注射机的选择421注射机型号的确定注射模具必须安装在与其相适应的注射机上才能进行生产，因而在设计模具时，必须熟悉所选用注射机的技术规范，如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、开模最大行程、安装模板的螺孔（或T形槽）位置和尺寸、定位孔尺寸、喷嘴球面半径等等。以便设计的模具与所选的注射机相适应。注射成型机和模部分的基本参数包括模板尺寸、模板间最大开距、动模板的行程、模具最大厚度和最小厚度等。这些参数规定了注射机所安装模具的尺寸范围。根据PROE软件分析可得所设计电磁炉机座底板的体积为279CM3，其重量为2874克。当注射成型机最大注射量以最大容积标定时，按下式来计算所选注射机的型号KV0NVIV（41）式中，V0注射成型机的最大注射量（CM3）VI个塑件制品的体积（CM3）V浇浇道凝料和飞边的体积（CM3）K利用系数，K08N型腔数。将数据代入可得下式08V0279558所以V04185CM3结合模型总体尺寸（37031040），可以初步选择注射机的类型为XSZY10008，其主要技术规格如表41表41XSZY1000技术参数型号XSZY1000螺杆（柱塞）直径（CM3）85注射容量（CM3）1000注射压力（MPA）1210锁模力（KN）4500最大注射面积（CM3）1800模具最大厚度（MM）700模具最小厚度（MM）300模板行程（MM）700喷嘴球半径（MM）18喷嘴孔直径（MM）75定位孔直径（MM）150顶出两侧孔径（MM）20顶出两侧孔距（MM）350422注射机的相关参数的校核1注射压力的校核注射成型机的最大注射压力应稍大于塑料制品的成型所需的注射压力，即P0P42式中，P0注射成型机的最大注射压力；P塑料制品成型时所需的注射压力。查表41可知P01210MPA，P80130MPA塑料此处取110MPA所以P01210P110成立，即注射压力满足要求。2锁模力的校核锁模力又称合模力，是指注射成型机的合模装置对模具所施加的最大夹紧力。为了避免塑料注射机成型时由于受到注射压力的作用而使模具沿分型面而胀开注射机的额定锁模力必须大于该胀型力，注射成型机的锁模力可按下式核算43分腔胀锁APF式中，注射机的额定锁模力（N）；F锁型腔的胀型力（N）；胀模具型腔内塑料熔体平均压力（MPA）；通常取注射压力的P腔2040，取35MPAF胀A分塑料制品在及浇注系统在分型面上的投影面积之和。一模一腔浇注系统的投影面积可以忽略不计所以有4500000N353703103797500NF锁所以F0P模A分成立，故所选注射机的锁模力也符合要求。其他安装尺寸的校核要等到模架选定之后才可以进行。43浇注系统的设计浇注系统是指模具中从喷嘴开始到型腔为止的塑料熔体的流动通道。它的作用是将塑料熔体顺利地充满到型腔的各个深处，并在填充及凝料的过程中，将注射压力传递到型腔的各个部位，以获得外形清晰的内在质量优良的塑件。浇注系统分为普通浇注系统和热流道浇注系统两大类。浇注系统的设计是注射模具设计的一个很重要的环节，是模具设计工作者十分重视的技术问题。普通流道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。浇注系统从总体来看，其作用可概括如下1主流道将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输送到型腔，同时使型腔内的气体能及时顺利排出。2分流道在塑料熔体填充及凝固的过程中，将注射压力有效地传递到型腔的各个部位，以获得形状完整、内外在质量优良的塑料制件。浇注系统的设计是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响很大，而且还与塑件所用塑料的利用率、成型生产率等相关，因此浇注系统设计是模具设计的重要环节。对浇注系统进行总体设计时，一般应遵循如下基本原则1了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动特性2采用尽量短的流程，以减少热量与压力损失3浇注系统的设计应有利与良好的排气4防止型芯变形和嵌件的位移5便于修整浇口以保证塑件外观质量6浇注系统应结合型腔布局同时考虑7流动距离比和流动面积比需要校核11431主流道的设计主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触的部位开始，到分流道为止的塑料熔体的流动通道。属于从热的塑料熔体到相对较冷的模具的一段过渡的流动长度，因此它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，必须是熔体的温度降和压力降最小，且不损害其把塑料熔体输送到最远位置的能力。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、压力的塑料熔体要冷热交替地反复的接触，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主流道衬套式（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。在此所选择浇口套的材料为碳素工具钢T10A，热处理要求淬火到5357HRC。它的各部分的尺寸如图41图41浇口套432浇口的设计浇口是指流道末端与型腔之间的一段细短通道，亦称进料口。除直接浇口外，它是浇注系统中截面尺寸最小的部分。它的作用是使塑料熔体加快流速注入型腔内，顺序填满型腔，在注射周期中进行补料和防止倒流，成型后也便于塑件与整个浇注系统的分离。因此，浇口的形状、尺寸、分布对塑件质量影响很大。常用的浇口形式有直接浇口、侧浇口、轮辐浇口、点浇口、潜伏浇口等由于所设计的塑件是电磁炉底座，所以它的外观要求不是很高，故可以选择直接浇口。直接浇口又称中心浇口、主流道浇口或非限制性浇口。塑料熔体直接由主流道进入型腔，因而具有流动阻力小、料流速度快及补缩时间长的特点，但是注射压力直接作用在塑件上，容易在进料处产生较大的应力而导致塑件翘曲变形，浇口痕迹也较明显。但是底座面板一般都是放在桌上，所以其底面为不可见，在浇口处可以贴上标签。433浇口位置的选择浇口位置开设正确与否，对塑件质量的影响很大，因此合理选择浇口位置是提高塑件质量的重要环节，在确定浇口位置时，应针对塑件的几何形状及技术要求，来分析塑料的流动状态、填充及排气条件等因素。选择浇口时一般应遵循下述原则1浇口的尺寸及位置应尽量避免产生喷射和蠕动2浇口应开设在塑件断面最厚处3浇口位置的选择应使塑料流程最短，料流变向最少4浇口位置的选择应减少或避免塑件的熔接痕，增加熔接牢度5浇口的选择应注意塑件外观质量6不在承受弯曲或冲击载荷的部位设置浇口7考虑分子定向的影响8有利于型腔中气体的排除12。综合各个方面的因素考虑，由于塑件里面有一个凸起的矩形，在那里的厚度最大，而且其中心距各个方向的距离都比较均匀，故浇口的位置选择在矩形凸台中心处。模流专家分型最佳浇口位置如图42图42塑料顾问最佳浇口位置分析434冷料穴的设计为了克服由于相对温度较低的冷料进入型腔而产生次品，必须设计一个井穴将流道延长以接受冷料，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，其标称直径与主流道大端直径相同或稍大一些。深度约为直径的1到15倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积。冷料穴除了具有容纳冷料的作用以外，同时还具有在模时将主流道和分流道冷料钩住，使其保留在动模一侧，便于脱模的功能。冷料穴的形式有Z字形拉料杆的冷料穴、倒锥形冷料穴、环形槽冷料穴、带头形冷料穴、带形头冷料穴、带分流锥形式的冷料穴。由于ABS的弹性较好，故可以采用倒锥形冷料穴，这样可以使留在主流道的冷料自动脱掉，提高了生产率，同时节约了人力，降低了生产塑件的成本。44排气系统的设计当塑料熔体填充型腔时，必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子气体。如果型腔内因各种原因而产生的气体不被排除干净，一方面会在塑件上形成气泡、接痕、表面轮廓不清及填充缺料等成型缺陷，另一方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦（褐色斑纹），同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度，因此设计型腔时必须考虑到排气问题。本次所设计的电磁炉底座注射模具属于中小型模具，可以利用推杆、分型面之间的配合间隙来排气，起间隙为003到005MM。45成型零件的设计计算模具中决定塑件的几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑件接触，承受塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还要发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。451凹模的结构设计凹模是成型零件外表面的主要零件，按其结构，分为整体式和组合式。整体式由整块材料加工而成，它的特点是牢固，使用中不易发生变形，不会使塑件产生拼接线痕迹。但加工困难，热处理不方便。组合式一般由几个零件组合而成，可以简化复杂凹模的加工工艺，减少了热处理变形，且拼合处有间隙利于排气，便于模具维修，节省了贵重的模具钢。根据本次设计的电磁炉座底板的结构特点，凹模的结构采用整体式凹模。为了保证凹模尺寸精度和装配的牢固，凹模的尺寸、形状位置公差要求较高，结构要牢靠。452凸模的结构设计凸模的设计凸模按其结构可分为整体式和组合式两种。但由于塑件的结构相对较为简单，可采用整体式。453成型零件钢材的选用选用钢种时，应按塑件制品生产批量、塑料品种及塑件精度与表面质量要求来确定。分析电磁炉的结构可知，凹模和主型芯均采用50钢，小型芯采用40R。454成型零件的工作尺寸计算成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接用来构成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸包括矩形和异形零件的长和宽，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的在模具设计中，应根据塑件的尺寸及精位置尺寸等。在模具设计中，应根据塑件的尺寸及精度等级确定模具成型零件的工作尺寸及精度等级。分析本塑件的结构，因此取塑件精度为8级SJ137278，对应的模具精度应为IT12GB1800798。型芯和型腔尺寸的计算均按平均收缩率的计算公式来得出。1型腔径向尺寸的计算由平均收缩率法公式44ZSML431_式中,凹模径向尺寸（MM）ML塑件径向公称尺寸（MM）SX修正系数（0508此处取06）塑料的平均收缩率（），在此取00055_S塑件公差值（MM）13Z制造公差（取/6）所设计的电磁炉座底板的外形为一矩形，其长为370MM，宽为310MM故以上公式计算02802819371430537L60602其它的型腔的径向尺寸见型腔图上的标注。2型芯径向尺寸的计算由平均收缩率法公式450_431ZSMLL式中个符号的意义同式44。0280281136140536L060273其余的型芯的径向尺寸见型芯图上的标注。3型腔深度尺寸和型芯高度尺寸型腔深度也由平均收缩率法公式中心460_01XHSMZ式中，H塑件高度最大尺寸SX修正系数（0508此处取06）塑件公差值Z制造公差得0120145623450ZZH028ZZ型芯高度也由平均收缩率法公式470_01ZZXHSHM式中，H塑件深度最大尺寸；其他符号同式46S得012032018436405ZZ0258ZZ其余型腔深度和型芯高度尺寸见型芯、型腔图上的标注。4中心距尺寸的计算制件上凸台之间，凹槽之间或凸台到凹槽的中心线之间的距离称为中心距。由于模具上中心距和塑件中心距公差都是双向等值公差，同时磨损的结果不会使中心距尺寸发生变化，所以计算中心尺寸不必考虑磨损量。因此，塑件中心距的基本尺寸CS和模具上成型零件中心距的基本尺寸CM均为平均尺寸。于是47S1_标注上制造公差后得48SM_2根据以上公式得01735140205121C8其它中心距的的计算结果见型腔、型芯图的标注。按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量计算型腔型芯的尺寸有一定误差，为保证塑件实际尺寸在规定的公差范围内，需要对成型尺寸进行校核。一般根据塑件成型公差小于塑件尺寸公差来校核。对于型腔或型芯的径向尺寸49CZSLSMINAX所以0004020433063713故满足要求。同理型腔深度或型芯高度、塑件的中心距尺寸也满足要求。5模具型腔侧壁和底板厚度的计算在注射过程中，模具型腔将受到熔体的高压作用，所以应具有足够的强度和刚度，如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开裂。因刚度不足而产生扰曲变形，导致溢料和出现飞边。降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模，所以应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚。模具型腔壁厚的计算，以最大压力为准，而最大压力是在注射时，熔体充满型腔的瞬间产生的，随着塑料的冷却和浇口的冻结，型腔内的压力逐渐降低，在开模时接近常压。理论分析和生产实践表明，大尺寸的模具型腔，刚度不足是主要主要矛盾，型腔壁厚应以满足刚度条件为准；由于本塑件属于大型塑件，故因以型腔的壁厚的刚度为准。由于模具的特殊性，刚度计算条件一般从下面三个方面来考虑（1）模具成型过程中不发生溢料（2）保证塑件尺寸精度（3）保证塑件顺利脱模在一般情况下，因塑料的收缩率较大，型腔的弹性变形量不会超过塑料冷却时的收缩值。因此型腔的刚度要求主要由不溢料和塑件精度来决定。当塑件某一尺寸同时有几项要求时，以最苛刻的条件作为刚度设计的依据。由于型腔的形状、结构形式是多种多样的。同时在成型过程中模具受力状态也很复杂，一些参数难以确定，因此对型腔壁厚做精确的力学计算几乎是不可能的。只能从实用观点出发，对具体情况具体分析，建立接近实际的力学模型，所以对于本塑件可以简化为整体式矩形型腔进行近似计算14。（1）型腔侧壁厚度计算整体式矩形型腔的任一侧壁均可以看作是其余三边固定，一边自由的矩形板，在塑料熔体压力作用下，矩形板的最大变形发生在自由边的中点，变形量为41034ESCPB按刚度条件计算侧壁厚度为411341CPBS以上式中，由决定的系数；抗弯截面系数，表4198CLH1型腔内熔体的压力；取40MPAPMPAB承受熔体压力的侧壁高度；ME钢的弹性模量，取；5102允许变形量；M修正系数，这里取065。又370,。W4819645/3702C25（0453700001370）45960046MM21M所以S723406608354（2）底板厚度的计算整体式矩形型腔的底板，如果后部没有支承板，直接支承在模脚上，中间是悬空的，底板可以看成是周边固定的受均匀载荷的矩形板，由于溶体的压力，板中心将产生最大的变形量，按刚度条件，型腔底板厚度为41234EPBCT式中，C由型腔边长比BL/决定的系数，查塑料成型工艺与模具设计表5151。型腔内溶体的压力（）；PMPA型腔边长（）；BM钢的弹性模量，取；E51062允许变形量；查表得，P40MPA，B310MM。310/724C所以MEPBT9520462315按强度计算的结果如下413213PHS式中，模具强度计算的许用应力，取160MPA，P40MPA,H45MM,P所以有S3897MMMPBT9581604370710根据对以上按刚度和强度的计算的结构进行比较可知，凹模侧壁的厚度S40MM，底板厚度H60MM。455模架的选取和模板的校核1模架的选择模架的选取应综合考虑型腔的大小与布置、凸凹模结构形式、推出机构、合模导向机构等方面。尽量选取标准模架。在本次设计中模具采用了一模一件，采用的是直接浇口，利用斜导柱外侧抽芯。另外，采用推杆和推管推出。综合以上分析，查手册GBT1255615，选用模架型号为A255071027，其中A板为120，B板为60，C板为120。BL为500550。利用PROENGINEER的注塑模具设计专家EMX进行模架调配，结构参数如图图43模架2模板各尺寸的校核1模具闭合高度模具闭合高度应该满足以下关系HMINHHMAX414式中，H模具闭和高度；HMIN注射成型机模具最小厚度；HMAX注射成型机模具最大厚度；HMIN300MMH430MMHMAX700MM所以所选注射机的模具闭合高度满足要求。2开模行程的校核开模行程S是（合模行程）指模具开合过程中动模固定板的移动距离。它的大小直接影响模具所能成型的塑件高度。当模具需要利用开模动作完成侧向抽芯动作时，开模行程的校核还应考虑为完成抽芯动作所需增加的开模行程。由于完成抽芯动作的开模距离HC小于脱模距离H1和包括浇注系统凝料在内的塑件高度H2之和，故开模行程按下式来校核SMAXSH1H2415即有S700MM654030132MM校核及格。456脱模机构的设计塑件在从模具上取下以前,还有一个从模具的成型零件上脱出的过程,使塑件从成型零件上脱出的机构称为推出机构。它包括以下几个部分，脱模力的计算、推出机构、复位机构等的机构形式、安装定位、尺寸配合以及某些机构所需的强度、刚度或稳性校核。在设计此机构时，应遵守以下几个原则推出机构应尽量设置在动模一侧保证塑件不因推出而变形损坏机构简单动作可靠良好的塑件外壳合模时的正确定位81脱模力的计算注射成型后，塑件在模具内冷却定型，由于体积的收缩，对型芯产生包紧力，塑件要从模腔中脱出，就必须克服因包紧力而产生的摩擦阻力。一般而论，塑料制件刚开始脱模时，所需克服的阻力最大，所以选择此时作为临界条件。塑件脱模时的型芯的受力分析4161082370（416）AFKTANF8TESLCOS式中,T塑件厚度MME塑料的弹性模量MPA,E2900MPAS塑料成型的平均收缩率，S06脱模斜度塑料的泊松比A塑件在开模方向垂直的平面上的投影面积MM2所以8KN3107010COSIN450132TAN7698F33KN2推出机构的设计推出机构一般包括推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构、活动镶块及凹模推出机构、多元综合推出机构等。考虑到本塑件的结构形状，而推管推出机构通常使用于有孔的圆形套类塑件，推件板推出机构易使塑件产生变形且易产生毛刺,因此确定用推杆推出机构。推杆推出机构是最常见，而且也是应用最为广泛的。推杆的截面形状根据塑件的推出形式而定，可设计成圆形或矩形等等。其中以圆形最为常用，因为使用圆形推杆的地方，较容易达到推杆和模板或型芯上推杆孔的配合精度，另外圆锥形推杆还具有减少运动阻力、防止卡死现象等优点，损坏后还便于更换。顶杆布置如图44图44顶针布置图（1）推杆位置的设置对于推杆推出机构而言，合理布置推杆的位置是推杆推出机构设计中最重要的工作之一，它一般从以下几个方面去考虑推杆应设在脱模阻力大的地方推杆应均匀布置推杆应设在塑件强度刚度较大处由于本塑件的围周紧紧包在型芯上面，此处的脱模力相对来说比较大，故在塑件的四周应均匀布置顶杆，而斜面上的方形孔，因此处的脱模力也比较大，故在每个角落处也应布置一顶杆。由于本塑件的长度较大，故在中间也应均匀设置顶杆，从而使受力平衡，使塑件均匀地推出。（2）推杆的直径推杆在推塑件时，应具有足够的刚性，以承受推出力，为此只要条件允许，应尽