多级外壳注塑模设计毕业设计论文

1、毕业设计（论文） 题题 目：目： 多级外壳注塑模设计 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文） ，是我个人在指导教 师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别 加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过 的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位 或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人 或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明使用授权说明 本人完全了解 大学关于收

2、集、保存、使用毕业设计（论 文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和 电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并 提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其 它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论 文的部分或全部内容。 作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行 研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本 文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识

3、到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 注 意 事 项 1.设计（论文）的内容包括： 1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作） 2）原创性声明 3）中文摘要（300

4、字左右） 、关键词 4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入） 6）论文主体部分：引言（或绪论） 、正文、结论 7）参考文献 8）致谢 9）附录（对论文支持必要时） 2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于 1 万字（不包括图纸、程序清单等） ， 文科类论文正文字数不少于 1.2 万字。 3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件） 。 4.文字、图表要求： 1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准 请他人代写 2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符 合国家技术标准规范。图表整洁，布局合

5、理，文字注释必须使用工程字书写，不准用 徒手画 3）毕业论文须用 a4 单面打印，论文 50 页以上的双面打印 4）图表应绘制于无格子的页面上 5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档 5.装订顺序 1）设计（论文） 2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订 3）其它 摘 要 针对传统的注塑模设计方法中存在的缺点，本次设计采用了 ug 软件中的 mold wizard 注塑模设计模块，完成了多及外壳注塑模的设计并生成了其三维模 型。对模具的型芯型腔的加工工艺进行了简单的分析，最后用ug 导出模 具装配图并在 autocad 中对其进行修改 。利用该方法设计注塑

6、模具，可以实 现参数化设计，在设计过程中及时修改模型，能减少样机的生产费用，缩短设 计周期，提高设计效率。 论文第二章分析了塑件，并且介绍了注塑机的选择方法。第三章介绍了模 具中的各个系统的设计，其中包括浇注系统的设计、成型零部件的设计、结构 零部件的设计、合模导向机构的设计、推出机构的设计、温度调节系统的设计、 排气调节系统的设计。第四章介绍了基于 ug 的注塑模建模步骤，其中包括项 目初始化、模具坐标系、工件、分型、模架的加载、浇注系统的加载及其其余 各系统的加载。最后完成了该模具的设计并生成了三维模型。 关键词关键词：注塑模，成型，型芯，型腔，校核，ug 建模 abstract acco

7、rding to the traditional injection mold design method, the design adopts the mold of ug software wizard injection molding design module, completed the design thread trimming cover and the 3d models. core and cavity machining process analysis of a simple, finally,use ug to export mold assembly drawin

8、gs and in autocad modify. using this method, the design of injection mould, can achieve in parametric design, design process, can reduce the modified model in prototype production cost, shorten the design cycle, and improve the design efficiency. the paper analyzed the second chapter, and introduces

9、 the plastic injection selection method. the third chapter of the mould design of each system, including the design of gating system, forming parts design, structural parts design, mould design of steering mechanism of the design, and the temperature control system design, exhaust air conditioning s

10、ystem design. the fourth chapter of injection mold modeling based on ug steps, including project initialization, mould coordinates, workpiece, type, the loading, gating system load and the system of loading. finally completed the mould design and produce the 3d models. key words: injection mold, for

11、ming, cores, cavity, checking, ug modeling. 目 录 摘摘 要要.i abstractabstract.ii 目目 录录.iii 第一章第一章 引引 言言.1 1.11.1 课题的背景和意义课题的背景和意义.1 1.21.2 国内外研究现状国内外研究现状.1 1.31.3 本论文各部分的主要内容本论文各部分的主要内容.2 1.41.4 设计方案的可行性分析设计方案的可行性分析.2 第二章第二章 塑件的分析与注射机的选择塑件的分析与注射机的选择.4 2.12.1 材料分析与塑件选用材料分析与塑件选用.4 2.22.2 塑件结构分析与造型设计塑件结构分析与

12、造型设计.4 2.32.3 塑料成型工艺分析与制定塑料成型工艺分析与制定.5 2.42.4 注射机的组成及应用注射机的组成及应用.6 2.4.1 注射机的组成 .6 2.4.2 注塑机的规格型号.7 2.52.5 注射机的选择注射机的选择.7 2.5.1 最大注射量的校核计算 .7 2.5.2 注射压力的校核.9 2.5.3 锁模力校核 .9 2.5.4 对模具安装固定的校核 .10 2.5.5 计算与校核注塑机保证实现模具动作要求 .11 2.62.6 注射机安装模具注射机安装模具部部分相关尺寸的校核分相关尺寸的校核.11 2.6.1 喷嘴尺寸 .11 2.6.2 定位圈尺寸 .12 2.6

13、.3 模具与注射机的安装关系 .12 2.6.4 开模行程校核与推出机构的校核.12 2.6.5 推出行程的校核.12 第三章第三章 模具中各系统的设计模具中各系统的设计.14 3.13.1 浇注系统设计浇注系统设计.14 3.23.2 钩料杆设计钩料杆设计.15 3.33.3 排气方案设计排气方案设计.15 3.43.4 成型零部件的设计成型零部件的设计.15 3.4.1 型腔型芯的结构设计 .16 3.4.2 成型零部件的强度与刚度计算.18 3.53.5 结构零部件设计结构零部件设计.19 3.63.6 导向与脱模机构设计导向与脱模机构设计.19 3.73.7 侧抽芯机构与冷却系统设计侧

14、抽芯机构与冷却系统设计.20 第四章第四章 基于基于 ugug 的注塑模建模步骤的注塑模建模步骤.22 4.14.1 ugug 中中 m moldold w wizardizard模块模块.22 4.1.1 mold wizard介绍 .22 4.1.2 “模具向导”工具栏中的各种功能按钮介绍.22 4.24.2 ugug 中中 m moldold w wizardizard模块的设计过程模块的设计过程.25 4.34.3 ugug 建模的步骤建模的步骤.26 4.3.1 项目初始化.26 4.3.2 定义模具坐标系.26 4.3.3 编辑收缩率.27 4.3.4 定义工件 .28 4.3.5

15、 型腔布局 .28 4.3.6 分型.28 4.3.7 加载模架 .35 4.3.8 浇注系统的加载.37 4.3.9 冷却系统的加载.39 4.3.10 脱模机构的加载.40 结论结论.42 参考文献参考文献.44 致谢及声明致谢及声明.45 第一章 引 言 1.1 课题的背景和意义 随着注射成型工艺的发展, 注射成型较压缩成型和压注成型具有周期短、塑件 质量好、劳动强度低、模具寿命长、操作安全和劳动环境改善等诸多优越性。但是, 注射成型产品尺寸精度要求越来越高, 塑件形状也越来越复杂, 因此, 对注射模结构 的设计也要求越来越高, 要求设计者在设计过程中要能大胆创新,设计的模具即要结 构合

16、理, 又要满足产品精度和形状要求。 由于塑件的侧抽芯较长，所以采用液压抽长型芯机构，该系统有较多优点：其 液压抽拔力大，运动平稳。利用传统的设计方法在实现该功能时较为复杂，会造成 人力、物力、财力的浪费。随着计算机技术的发展，模具设计“软件化”和模具制造 “数控化”应经在我国模具企业中成为现实。采用 cad 技术是模具生产的一次革命， 是模具技术发展的一个显著特点。所以本次设计是在传统设计经验的基础上，采用 了 ug 软件中的注塑模设计模块，以此完成该注塑模具的设计。 mold wizard（模具向导）是 ug 软件中设计注塑模具的专业模块，可方便快捷 地完成注塑模具设计过程中的分型、型腔、型

17、芯、滑块、嵌件、推杆、镶块、电极， 以及模具的模架、浇注系统和冷却系统的设计。该模块还提供了一些标准模架和标 准件以及强大的后处理功能，方便了使用者的设计过程。该模块还可以与 unigraphics 的其他模块结合使用，增强了设计的自由性，可以设计一些复杂程度较 高的模具。mold wizard 模块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。所以利用该模块可以很好的完成注塑模具的设计工作。 1.2 国内外研究现状 模具是工业产品生产的重要工艺装备，模具作为一种高附加值和技术密集型产 品，其技术水平的高低已经成为衡量一个国家制造水平的重要标志之一。在塑料成 型生产中，先进

18、的磨具设计、高质量的模具制造、优质的模具材料、合理的加工工 艺和现代的成型设备等是成型优质塑件的重要条件。一副优良的注射模具可以成型 上百万次。塑料成型工业是模具的一个重要分支。现在，模具设计的“软件化”和模 具制造的“数控化”已经在模具企业中成为现实。 目前，模具的 cad 技术及其应用日趋成熟，并且发挥着越来越重要的作用。 ug 等专业化模具设计软件的开发，更为模具的发展注入了新的活力。 我国模具生产厂中多数是自产自配的加工模具车间，自产自配比例高达 60%左 右，而国外模具超过 70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组 织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内

19、大型、精密、复杂、长寿命的模 具占总量比例不足 30%，而国外在 50%以上。2004 年，我国模具进出口之比为 3.7：1，进出口相抵后的净进口额达 13.2 亿美元，为世界模具净进口量最大的国家。 考查国内外模具工业的现状及国民经济和现代工业品生产中模具的地位，引用 模具 cad 系统后，模具设计借助计算机完成传统设计中各个环节的设计工作，大部 分设计与制造信息由系统直接传送，图纸不再是设计与制造环节的分界线，也不再 是制造、生产过程中唯一依据，图纸将被简化，甚至最终消失。 模具 cad/cam 技术日益深入人心，并且发挥着越来越重要的作用。在 20 世 纪，能够进行复杂形体几何造型和 n

20、c 加工的 cad/cam 系统，主要是在工作站上 采用 unix 操作系统开发和应用的，如美国的 pro/e、ug、cadds5 软件等。随 着微机技术的突飞猛进，新一代的危机 cad/cam 软件（如 solidworks、solidadge）崭露头角，并深得用户好评。这些微机软件不仅在采用诸 如 nurbs 曲面、三维参数化特征造型等先进技术方面有工作站级软件所不能比拟 的优点。 1.3 本论文各部分的主要内容 首先对塑件进行全面分析，掌握塑件材料的成型特性以及塑件的结构特点。根 据塑件的特点提出了初步的设计方案，然后经过分析和设计计算对该方案进行了准 确设计。最后利用 ug 软件完成了

21、整个模具的三维造型。 通过分析制品的结构和注塑成型工艺, 采用液压系统侧向抽心和浇注系统凝料 的注射模具。 本次设计主要完成以下内容： 1、分析塑件并选择注射机； 2、模具设计各个系统的设计计算； 3、ug 建模步骤 4、总结与展望 1.4 设计方案的可行性分析 ug 中 moldwizard 模块的应用包括收缩率、型腔布局、毛坯尺寸、分模、创建 型芯型腔、添加模架和标准件、浇注系统、冷却系统、及生成材料清单和模具图等 内容。本次设计的产品为多级外壳注塑模具，为适应大规模生产，该模具设计为一 模两腔，型腔排成对称式，借助液压系统进行铰链孔的侧向抽心。 制件是带有很长的铰链孔，本设计利用了液压侧

22、向抽心的注塑模具。模具的特 点在于利用注塑机液压系统进行电磁阀控制液压缸。其液压抽拔力大，运动平稳。 设计时，首先建立塑件完好的三维实体模型，把模型加载到 ug 装配中。通过选择 材料，改变收缩率，然后进行分型，自动形成型芯、型腔。再添加模架以及各个系 统中的零件， 最后把侧向抽心机构的液压缸装配图加上完成整个模具设计的三维模 型。 第二章 塑件的分析与注射机的选择 2.1 材料分析与塑件选用 abs（丙烯烃丁二烃聚乙烯共聚物）是非晶态、不透明的树脂，一般 为浅黄色粒料或珠状料。它具有良好的综合性能，是坚韧、质硬、刚性好的热 塑性工程材料。丙烯烃赋予 abs 耐化学腐蚀性、耐油性和一定的刚性及

23、硬度； 丁二烃提高了 abs 的韧性、耐冲击性和耐寒性；丙乙烯使 abs 具有良好的介 电性和光泽，良好的加工流动性。此外，abs 易于加工成型，熔融温度为 217237，热分解温度250。模塑收缩率小，产品具有良好的尺寸稳定 性。abs 无毒、无味，吸水性低。易于进行涂装、染色、电镀等表面装饰。广 泛应用于机械、仪表、汽车、电子、电讯、家电、轻工、农业及日常生活用品 等领域。 abs 的缺点是由于含有丁二烯产生的双键，耐候性较差，在室外长期暴露 易老化、变色、甚至龟裂，从而降低了冲击性和韧性。abs 易溶于醛、酮、酯 及氯化烃；可燃，热变形温度低。abs 是无定形聚合物，有优良的加工性能。

24、可注射、挤压、压延、热成型，也可以进行二次加工，如机械加工、焊接、粘 贴、涂漆、电镀等。 本塑件选用增强 abs，耐碱液腐蚀。 2.2 塑件结构分析与造型设计 塑件公差等级为 mt5，结构如图 21、22、23 所示： 图 21 塑件侧面视图 图 22 塑件背面视图 图 23 塑件立体视图 2.3 塑料成型工艺分析与制定 热塑性塑料注射成型工艺过程如图 24 所示： 图 24 热塑性塑料注射成型工艺过程 塑化是指塑料在注塑机料筒内混炼受热从而达到理想的可模塑状态（即黏 流态或熔融态）的过程。对塑化的基本要求是：在规定时间内提供足够的、合 格的塑料熔体。塑化量不足，则会导致型腔充不满、腔内压力不

25、足、塑料的保 压不足而出现塑件材质疏松、收缩大、凹陷、孔洞等。 2.4 注射机的组成及应用 2.4.1 注射机的组成 塑料注射成型机简称注塑机。主要由注射装置、锁模装置、液压传动及电 器控制系统、机架等组成，如图 2-5 所示。 1锁模油缸 2锁模机构 3移动模板 4顶出杆 5固定模板 6控制台 7料筒及加热器 8料斗 9定量供料装置 10注射油缸 图 2-5 注射机的组成 本设计采用螺杆式卧式注射机，如图 2-6 所示。该注射机具有如下特点： 其注射装置轴线与锁模机构轴线呈一条直线并水平排列。机身较低，利于操作 和加料，可实现全自动操作，机床因重心低而稳定。但是，模具装拆与嵌件安 放都比较麻

26、烦，机床占地面积较大。螺杆式注塑机一般在公称注射量 1000cm3 以下。 1锁模机构 2注射装置 3机身 图 2-6 卧式注射机 2.4.2 注塑机的规格型号 注塑机的最大注射量是指注射柱塞或螺杆作一次最大注射行程时，注射装 置所能达到的最大注出量。其注出量的表示方法有公称重量（g）和公称容积 （cm3）两种。 例如：国产注塑机 xs-z-30 型、xs-zy-500 型、xs-zy-1000 型，表示注塑机可 注射聚苯乙烯塑料的公称容积为 30cm3、500cm3 和 1000cm3，xs-塑料注射成 型机，z-柱塞式，zy-螺杆式。 2.5 注射机的选择 2.5.1 最大注射量的校核计算

27、 （0.80.85）v公v型 式中 v公-注塑机公称注射量，cm3 v型-每模的塑料体积量，cm3；是所有型腔的塑料加上浇注系统 塑料的体积总和。 注塑机公称注射量是以注射聚苯乙烯塑料为基础，当注射其他塑料时，应 换算成其他塑料时的最大注射量 v/公。换算公式为： vv 2 公公 1 （） 为注射塑料的密度（g/cm3）与聚苯乙烯密度之比。各种塑料的密度 2 1 值参见表 2-1。 abs 的密度为 1.0g0cm31.1g/cm3，聚苯乙烯的密度为 1.04g/cm31.06g/cm3 取 1 =1.05g/cm3, 2 =1.05g/cm3 所以=1, 得 2 1 / vv 公公 v型=2

28、260.1cm3=520.2 cm3 v=（0.80.85）v公v型 v公v型 /(0.80.85)= 520.2cm30.8=650.25cm3 表2-1 某些塑料热塑性塑料的密度及压缩率 塑料名称密度（g/cm3）压缩率 kc 高压聚乙烯0.910.941.842.30 低压聚乙烯0.9400.9651.7251.900 聚丙烯0.90.911.921.96 聚苯乙烯1.041.061.902.15 硬聚氯乙烯1.351.452.3 软聚氯乙烯1.161.352.3 尼龙1.091.142.02.1 聚甲醛1.41.82.0 abs1.01.11.82.0 聚碳酸酯1.21.75 醋酸纤维

29、素塑料1.241.342.40 聚丙烯酸酯塑料1.171.21.82.0 试选 xs-zy-1000 卧式注射机参数如表 2-2 所示 表2-2 xs-zy-1000卧式注射机的参数 项目 xs-zy- 1000 拉杆内间距/mm650550 结构形式卧移模行程/mm700 理论注射容量/cm31000最大模具厚度/mm700 螺杆直径/mm85最小模具厚度/mm300 注射压力/mpa121锁模形式两次动作液压式 注射速率 g/s450模具定位孔直径/mm100 塑化能力/ g.s-141.6喷嘴球半径/mmsr18 螺杆转速/r.min-12183喷嘴口孔径/mm38 锁模力/kn4500

30、注射时间/s3 成型热敏性塑料时一模的注射量最好不底于设备最大注射量的 20%，物料 在料筒内停留时间过长会发生分解，导致制品成型质量变劣。 根据注塑机的最大注射量来确定模具所允许的型腔数目 n，可用下式计算： 0.8 100020.1553 2.99 260.0083 kvv n v 公浇 件 所以 2=4 式中 v浇浇注系统和溢边塑料的体积 cm3 v件一个塑件所需的塑料体积 cm3 k设备公称注射量的利用率 k=0.80.85 2.5.2 注射压力的校核 注射机的最大注射压力应大于等于塑件成型所需的注射压力。校核关系式 如下： p机p塑 式中 p机注射机的最大注射压力 mpa 或 n/c

31、m2 p塑成型塑件所需的注射压力 mpa 或 n/cm2 参考表 2-3 取值。 表2-3 部分塑料的注射压力mpa 塑料流动性好的厚壁、简单 制品 流动性中等或较差的一 般制品 流动性较差的薄壁、窄 浇口制品 聚乙烯70100100120120150 聚氯乙烯100120120125150 聚苯乙烯80100100120130150 abs80110100120120150 聚甲醛85100100120120150 p机=121mpa p塑=100mpa（由表 2-3 参考数据得） p机p塑 所以注射机压力校核合格。 2.5.3 锁模力校核 锁模力又称合模力。注塑机的锁模力必须大于模具在模腔

32、压力作用下产生 的开模力，否则模具分型面将会分开而溢料。 校核公式如下： 0 100ffp a 分模 式中注射机的锁模力。kn 0 f 模内所有塑料在水平分型面上的投影面积 cm2；a分 -模内平均压力（型腔内的熔体平均压力 mpa）见表 2-4；p 模 f-注塑机的注射压力在型腔内所产生的作用力（kn）； 0 10034.3 2 180 2102593.08ffp akn 分模 所以锁模力校核合格。 模内平均压力表 2-4 制品特点制品特点 模内平均压力模内平均压力 （mpa）p 模 举例举例 容易成型制品24.5 pe、pp、ps 等壁厚均匀的日用制品、容器制 品 一般制品29.4在模温较

33、高下成型的薄壁容器制品 中等黏度塑料和有精度要求制 品 34.3 abs、pmma 等有精度要求的工程结构件， 如壳件、齿轮等 加工高黏度塑料、高精度、充 模难的制品 39.2 用于机器零件上高精度的齿轮和凸轮等 2.5.4 对模具安装固定的校核 模板的规格与拉杆间距，模板需经过注塑机拉杆夹持的空间而装入机内 （从上方将模具吊装入机）。模具厚度与注射机模板的闭合厚度，安装模具的 厚度（hm）应在注射机的最大厚度和最小厚度之间。即：hminhmhmax 即 300mmhm700mm。取 hm=360mm。 模具的定位圈与注射机的定位孔，模具主流道端与喷嘴的配合。 模具装机时，定位圈应与注塑机定模

34、板的定位孔配合间隙 0.30.5 之间。 中小型模具在定模板上设置定位圈，大型模具在动、定模座板上均设置定位圈。 模具主流道入口孔径 d 和球面凹坑半径 sr 与注塑机喷嘴的孔径 d 和球 面半径 sr 关系：如图 2-7 所示。 图 2-7 喷嘴与主流道端部的配合 d=d+（0.51）mm sr=sr +(12)mm sr=20,sr=18 d=8,d=7.5 2.5.5 计算与校核注塑机保证实现模具动作要求 移动模板的行程 sz、安装模具的开模距离 sm，校核公式如下： szsm sm的大小根据脱模需要确定。 因为制品内是阶梯状脱模，所以 sm = h1 + h2 +（510mm） 式中

35、h1推出距离（脱模距离） h2包括浇注系统在内的塑件高度 sm= h1 + h2+10=360+110+10=480700mm 2.6 注射机安装模具部分相关尺寸的校核 不同型号的注射机安装部位的形状和尺寸各不相同，设计模具是应对相关 尺寸加以校核，以保证模具能顺利安装。需校核的主要内容有喷嘴尺寸、定位 圈尺寸、模具的最大和最小厚度及安装螺钉孔等。 2.6.1 喷嘴尺寸 注射机喷嘴头一般为球面，其球面半径 r 与接触面的模具主流道始端凹球 面半径 r 凹相适应，即 r凹=r+(12)mm，主流道设计成圆锥形，锥角为 2060，流道的表面粗糙度 ra0.8m。浇口套一般采用碳素合金钢（如 t8a

36、、t10a 等）材料制造，热处理淬火硬度 5357hrc。 2.6.2 定位圈尺寸 模具安装在注射机上必须是模具中心线与料筒、喷嘴中心线相重合，定位 圈与注射机固定模板上的定位孔呈间隙配合（h8/e8）。定位圈的高度，对小型 模具为 8mm10mm，对大型模具为 10mm15mm。此外，对中小型模具一般 只在定模座板上设置定位圈，对大型模具可在动、定模座板上同时设置定位圈。 模具厚度 hm也称模具闭合高度，必须满足 hminhmhmax 300hm=360700 式中 hmin注射机允许的最小模具厚度，即动定模之间的最小开合距 离； hmax注射机允许的最大模具厚度。 模具长、宽尺寸与注射机拉

37、杆距离的关系。模具安装有两种方式，即从注 射机上方直接吊入机内进行安装，或者先吊到侧面再由侧面推入机内安装，为 安装方便，应使模具尺寸与注射机拉杆间距离（拉杆中心距-拉杆直径）小于 10mm。 模具安装方式采取从注射机上方直接吊入机内进行安装。 2.6.3 模具与注射机的安装关系。 模具的固定形式有压板式与螺钉式两种。压板式安装灵活而被广泛采用， 而螺钉式需模座上的孔和模板上的孔完全吻合，安装比较麻烦，但对于大型模 具的安装，这种安装安全可靠。模具与注射机的安装关系采用压板式。 2.6.4 开模行程校核与推出机构的校核 开模行程是指从模具中取出塑件所需的最小开合距离，用 h 表示，它必须 小于

38、注射机移动模板的最大行程 s。由于我设计的这款注射机开模行程与模具 厚度有关。 这种情况主要是全液压式锁模机构的注射机和机械锁模机构的直角式注射 机。其开模行程 h 应小于移动模板与固定模板之间的最大距离 s 减去模具厚度 hm，即 hs-hm 2.6.5 推出行程的校核 各种型号注射机的推出装置和最大推出行程各不相同，设计模具时，推出 行程应与注射机相适应。 所有校核都合格。最终确定选择 xs-zy-1000 型号的注射机。 第三章 模具中各系统的设计 3.1 浇注系统设计 浇注系统是指模具中从注射机喷嘴起到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道。 .本模具采用搭接式浇口，单腔直接连接主浇道。浇口

39、设计如图 31 所示： 图 31 浇口 .主浇道衬套采用直杆螺栓型设计。主浇道衬套设计如图 32 所示： 图 32 主浇道衬套 .定位圈的作用是保证主流道中心与注塑机喷嘴中心一致，实现快速装模、调模、 避免注射机喷嘴受损及熔料注射时产生溢料、漏料等现象。定位圈的结构设计如图 3 3 所示： 图 33 定位圈 3.2 钩料杆设计 推板式钩料装置由冷料穴、钩料杆组成。钩料杆安装在型芯固定板上，不与顶出 机构联动。采用球形钩料杆，如图 34 所示： 图 34 钩料杆 3.3 排气方案设计 利用模具分型面的贴合面排气，推出零件与模板导滑孔之间的配合间隙排气，利 用成型零件、成型镶件等的装配间隙排气。

40、3.4 成型零部件的设计 成型零部件是决定塑件几何形状和尺寸的零件。它是模具的主要部分，主要包括 凹模、凸模及镶件、成型杆和成型环等。本次设计的注塑模具的成型零部件有型腔、 型腔镶件、螺纹型芯。 3.4.1 型腔型芯的结构设计 型腔亦称凹模，是成型塑件外表面的主要零件，其中成型塑件上外螺纹的称螺纹 型环；型芯亦称凹模，是成型塑件内表面的零件，成型其主体部分内表面的零件称主 型芯或凸模，成型塑件上内螺纹的称螺纹型芯。型芯型腔按结构不同主要可分为整体 式和组合式两种结构形式。该模具选用整体式，整体型是指直接在模块模板上分别加 工出型腔、型芯的结构形式。它们是在整块金属模板上加工而成的。其特点是牢固

41、、 不易变形、不会使塑件产生拼接的痕迹。在型腔的结构设计时，由于采用了 ug 中的 mold wizard 模块，型腔型芯是根据所画的塑件三维模型自动生成的。 螺纹型芯是用来成型塑件上内螺纹的活动镶件。脱螺纹的方法采用模内自动脱卸。 本次设计的螺纹型芯是直接成型塑件上螺纹孔，用来成型塑件上螺纹孔的螺纹型芯在 设计时，必须考虑塑件的收缩率，表面粗糙度要小（ra0.4m），一般应有 0.5的脱 模斜度，螺纹始端和末端按塑料螺纹的结构要求设计，以防止从塑件上拧下时拉毛塑 料螺纹。 影响塑件尺寸精度的因素很多，概括的说，有塑料原材料、塑件结构和成型工艺、 模具结构、模具制造和装配。模具使用中的磨损等因

42、素。塑料原材料方面的因素主要 是指收缩率的影响。 塑件成型后的收缩变化与塑料的品种，塑件的形状、尺寸、壁厚，成型工艺条件， 模具的结构等因素有关。确定准确的收缩率是很困难的，由于工艺条件、塑料批号发 生的变化会造成塑件收缩率的波动，其塑料收缩率波动误差为 maxmin 0.80.3 ()() 100%0.25 2 ss ssl 式中 塑料收缩率波动误差； s smax塑料的最大收缩率； smin塑料的最小收缩率； ls塑件的基本尺寸。 型腔径向尺寸的计算 0.104 0 0 131.8 z ms ls lx 型芯的径向尺寸计算 0 0 0.014 128.1 z ms ls lx s塑件的平均

43、收缩率； ls塑件的外径尺寸， x修正系数（取 0.6）； l塑件的公差值（取 0.52）； z=制造公差（取 /5）。 按照一般的要求，塑料收缩率波动所引起的误差应小于塑件公差的 1/3。所用塑件 的材料为 abs，其收缩率一般取 s=1.006。 型腔侧壁是采用型腔镶件，镶件单边壁厚选 6.1mm，两腔之间受力是大小相等， 方向相反的，只要在合模状态下不会产生变形就可以，所以两型腔之间的壁厚只要满 足结构设计的条件就行。型腔与模板周边的距离由模板外形尺寸来决定，因模板平面 尺寸比型腔布置得尺寸要大得多，所以完全满足刚度和强度的要求。 模具成型零件的制造精度是影响塑件尺寸精度的重要因素之一。

44、模具成型零件的 制造精度愈低，塑件尺寸精度也愈低，尤其是对于小的塑件精度影响更大。一般成型 零件工作尺寸制造误差去塑件公差值的 1/31/4 或取 it78 级作为制造公差。 模具在使用过程中，由于塑料熔体流动的冲刷、成型过程中可能产生的腐蚀性气 体的锈蚀、脱模时塑件与模具的摩擦，以及由于上述原因造成的成型零件表面粗糙度 提高而重新打磨抛光等原因，均造成成型零件尺寸的变化。这种变化称为成型零件的 磨损。其中脱模摩擦磨损是主要的因素。对于中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差 的 1/6。 模具成型零件装配误差以及在成型过程中成型零件配合间隙的变化，都会引起塑 件尺寸的变化。如：成型压力使模具分型面

45、有张开的趋势、动定模分型面的间隙、分 型面上的残渣或模板平面度，对塑件高度方向尺寸有影响。综上所述，塑件在成型过 程中产生的尺寸误差应该是上述各种误差的总和，即 zscja 式中 塑件的成型误差； z模具成型零件制造误差； s塑料收缩率波动引起的误差； c模具成型零件的磨损引起的误差； j模具成型零件配合间隙引起的误差； a模具装配引起的误差。 3.4.2 成型零部件的强度与刚度计算 塑件模具是在一定温度和一定压力下工作的，模具型腔受到塑料熔体压力的作用， 必须具有足够的刚度和强度。如果型腔侧壁和底板厚度过小，就可能因强度不够而产 生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不够产生挠曲变形，导致溢料和出

46、现飞边，降低 塑料尺寸精度并影响顺利脱模。因此，通过强度和刚度计算确定型腔的壁厚和底板的 厚度。尤其对于尺寸精度要求高的或大型的模具型腔，更不能单纯地凭经验确定他们 的尺寸。 成型零部件强度、刚度计算所需要考虑的问题如下： 模具型腔壁厚的计算应以成型过程中型腔受到的最大压力为准。注射成型时，最 大压力是在熔体充满型腔的瞬间产生的。在保压过程中，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，对于小 尺寸模具型腔，在发生大的弹性变形前，其应力往往超过了模具材料的许用应力，因 此，强度不足是主要矛盾，计算型腔壁厚应以满足强度条件为准。 型腔壁厚的强度计

47、算条件是型腔在各种受力形式下受到的最大应力值不得超过模 具材料的许用应力，即 max；型腔壁厚的刚度计算条件应使型腔弹性变形的最 大值不超过允许变形量，即 max。 塑件成型过程中，应防止产生溢料。 塑件成型过程中，当高压熔体进入型腔时，模具型腔配合面得某些配合面的某些 过大的间隙会出现溢料，这时应根据塑料的粘度特征，在不产生溢料的前提下，将允 许的最大间隙值作为型腔的刚度条件。 abs 塑料属于中粘度塑料，这种塑料不发生溢料的间隙允许变形值0.05。 要保证塑件尺寸精度。要保证塑件顺利脱模，因为如果型腔刚度不足，在熔体高压作 用下会产生过大的弹性变形，当变形量超过塑件的收缩率时，塑料周边将被

48、型腔紧紧 包住而难以脱模。如果强制推出，容易使塑件划伤或破裂，因此，型腔的允许弹性变 形量应小于塑件壁厚的收缩值。即 ts 式中 保证塑件顺利脱模的型腔允许弹性变形量，mm t塑件的壁厚，mm s塑件的收缩率。 0.11.006=0.1006mm 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是由不溢料和塑件精度来决定的。当塑件某一尺 寸同时有几项要求时，应以其中最苛刻的条件作为刚度设计的依据。 3.5 结构零部件设计 注射模具由成型零部件和结构零部件组成。结构零部件部分介绍的内容包括注射 模的标准模架。注塑模的支撑零部件和合模导向机构

49、。支承零部件主要有固定板（动、 定模板）、支承板、垫板和动、定模座板等组成。 经校核，成型零部件工作尺寸均合格。 3.6 导向与脱模机构设计 1.导向机构 塑料模具设有导向机构，在模具工作时，导向机构可以维持动模和定模正确合模， 合模后保持型腔的正确形状。同时，导向机构可以引导动模按顺序合模，防止型芯在 合模过程中损坏；并能承受一定的侧向力。 在模具动模部分设置导柱，在定模的相对位置设置导套，四组导柱与导套分布在 模板的四个角落边缘处，采用图 37 所示等径不对称布置： 图 37 导柱布置 2.脱模机构 脱模力的计算： abs 的脱模斜度为：型芯 351，型腔 40120，取型芯脱模斜度为 4

50、7，型腔 脱模斜度为 1。 脱模力 f=pa(f cos-sin)=8.31069574.910-60.247/60=12.45kn 开模过程中塑件留在动模一侧，从而简化了模具结构。采用推板卸料，推出位置 沿塑件边缘，这样可以得到良好的塑件外观。推件板形状如下： 图 38 导柱布置 3.7 侧抽芯机构与冷却系统设计 1.侧抽芯机构 当注射成型侧壁带有孔、凹穴、凸台等的塑料制件时，模具上成型该处的零件就 必须制成可侧向移动的零件，称为活动型芯。所设计塑件上有两个孔，需要侧向抽芯 分型，模具上成型该处的零件就必须制成可侧向移动的零件（活动型芯）。在塑件脱 模前先将活动型芯抽出，然后再脱模。设计中利

51、用油缸的活塞杆，抽出同轴的侧型芯。 目前大中型模具出厂时常配备有多个油缸，在设计时只需将油缸按制件抽芯要求装固 在，模具上与型芯连接在一起即可。侧抽芯结构如图 39 所示： 图 39 油缸侧抽芯 2.冷却系统 由于水的热容量大、传递系数大、成本低、使用方便、冷却效果好等特点，因此 采用水作为冷却介质。冷却系统的水道采用沟道式冷却，是直接在模具或模板上钻孔 或铣槽，通入冷却介质。特点是冷却介质直接接触模体，传导热量，结构简单，冷却 效果好。由经验可知，abs 的冷却水道直径取 10mm。 型腔冷却采用如图 310 所示前后打通的形式： 图 310 冷却型腔 型芯冷却采用如图 311 所示导流板形

52、式： 图 311 冷却型芯 第四章 基于ug的注塑模建模步骤 4.1 ug中mold wizard模块 mold wizard（模具向导）是 ug 软件中设计注塑模具的专业模块，可方便 快捷地完成注塑模具设计过程中的分型、型腔、型芯、滑块、嵌件、推杆、镶 块、电极，以及模具的模架、浇注系统和冷却系统的设计。 4.1.1 mold wizard介绍 使用 mold wizard 模块设计模具，首先进入 ug 的造型模块，然后在菜单 栏中选择“开始”“注塑模向导”命令，如图 4-1 所示，打开如图 4-2 所示 的“模具向导”工具栏。 图 4-1 ug mold wizard 菜单选择 图 4-2

53、“模具向导 ”工具栏 4.1.2 “模具向导”工具栏中的各种功能按钮介绍 项目初始化：用来设置创建模具装配图的目录以及相关文件的名 称，并载入需要进行模具设计的产品零件。载入零件后，系统将生成用于存放 布局、型腔、型芯等一系列文件。 多模腔设计：在一个模具里生成多个不同的塑料制品的型芯和 型腔。 模具csys：根据产品的行状和设计特征，定义模具坐标系。 收缩率：设定收缩率用于补偿液态塑料凝固为固态塑料而产生 的收缩。 工件：模具零件使用一定尺寸的工件加工而城的，此命令可以定 义毛坯的形状及尺寸。 型腔布局：指定零件在毛坯中的位置。使用该命令定义一个模 具里放置的多个零件产品的位置。 注塑模工具

54、：提供各种修补工具，用以简化分模的过程，改变型 芯型腔的结构，用以修补各种孔、槽以及修剪修补块。 分型：分型是把毛坯分割成型芯型腔的过程，是创建模具的关键 步骤之一。 模架：按照实际的要求选择合适的标准模架。mold wizard模块 里，在模架库中选择标准的的模架后，可对模架的某些部件的尺寸进行修改， 以附和生产的需要。 标准件：从标准件库中提取标准件。mold wizard中的标准件包 括螺钉、锁块、定位环和导柱等，以及镶块、电极和冷却系统等都有标准件可 以选择。 顶杆后处理：在分模时把制品顶出模腔的器件，属于标准件。 滑块和浮升销：生成滑块。零件上的侧向凸出或者凹进的特 征，一般正常的开

55、模动作不能顺利分离这样的零件成品，所以往往需要创建能 够侧向运动的滑块。 子镶块库：创建镶块。镶块是指由于模具具有较长的形状，或 者具有难以加工的位置。为模具的制造增加难度及成本时，一般采用镶块的方 法来解决。 浇口：生成浇口。浇口是用于液态塑料进入零件成型区域的入 口，它直接影响了液态塑料的流动速度、方向等。 流道：产生流道。流道是液态的塑料流进浇口套而未流到浇口之 前的通道，他会不可避免地影响塑料进入模腔后的热血和力学性能，从而对成 品的质量产生客观的影响。 冷却：生成冷却系统。构建冷却系统用来消除模具因为受热而产 生的精度损失和变形，以及缩短制品的生产周期。 电极：生成电极组件。具有复杂

56、特征的型芯型腔，采用一般的 加工方法很难加工，而需要使用电火花等特殊加工方法，电极就是为了加工合 理的型芯、型腔外形轮廓的构件。 修剪模具组件：在型芯或型腔毛坯上安装标准件的部分修剪， 去除获得所需的轮廓外形。 腔体：在型芯或型腔上需要安装标准件的区域建立空腔并留出 间隙。 材料清单：基于模具的装配状态产生的与装配信息相关的模具 零件列表。 装配图纸：根据实际的工艺要求创建模具工程图。 铸造工艺处理：修改式样和型芯盒的模型和工具特征，以用于 创建浇铸和工具设计。 试图管理器：试图管理器为组件提供了可见性控制、颜色编辑、 更新控制、打开或关闭文件功能。 删除文件：将所设计模具的部分或全部不合理的

57、部分删除。 4.2 ug中mold wizard模块的设计过程 利用 mold wizard 进行模具结构设计，首先需要建立完好的实体模型，包 括合理的拔模斜度，如图 4-3 所示使用 mold wizard 进行模具设计的流程。 图 4-3 mold wizard 流程图 4.3 ug建模的步骤 4.3.1 项目初始化 设计项目初始化时使用 mold wizard 进行设计的第一步，系统将自动产生 模具所需的标准元素，并生成默认装配图的一组零件图文件。 单击“模具向导”工具条上的项目初始化按钮，系统将会自动打开“打开 部件文件”对话框，从中选择一个产品文件，便会出现如图 4-4 所示的“项目

58、 初始化”对话框，单击“确定”按钮，便可以把该产品的三维实体模型加载到 模具装配结构中。 图 4-4 “项目初始化 ”对话框 4.3.2 定义模具坐标系 mold wizard 规定 xcyc 平面为模具装配的主分型面，坐标原点位于模 架的动定模接触面的中心，+zc 方向为顶出方向，因此定义模具坐标系必须考 虑产品形状。本设计所做的塑件是圆柱形瓶盖，如图 4-5 所示。 图 4-5 塑件三维图 单击“模具 csys”按钮，会弹出 “模具 csys”对话框，选择“产品体 中心”，“锁定 z 位置”。单击“确定”按钮。 图 4-6“模具 csys”对话框 4.3.3 编辑收缩率 塑料受热膨胀，遇冷

59、收缩，因而采用热加工方法制得的制件，冷却定型后 其尺寸一般小于相应的模具尺寸，所以设计模具时，必须把塑件的收缩量补偿 到模具的相应尺寸中去，这样才可以得到符合尺寸要求的塑件。单击工具栏中 “收缩率”按钮，系统会弹出“缩放体”对话框，选择合适的收缩率类型和数 值即可。 4.3.4 定义工件 mold wizard 的工件是用来生成模具型腔和型芯的毛坯实体，所以毛坯的外 形尺寸要在零件外形尺寸的基础上各个方向都增加一部分。单击工具栏中“工 件”按钮，系统会打开 “工件尺寸”对话框，用来设置所选毛坯的尺寸。 4.3.5 型腔布局 模具坐标系可以定义模腔的方向和分型面的位置，但不能确定模腔在 xy 平

60、面中的分布。型腔布局的功能是确定模具型腔中的个数和型腔在模具中的排 列。单击工具栏中的“型腔布局”按钮，系统将打开 “型腔布局”对话框，用 来设置型腔排列方式和型腔数目，并可进行型腔定位等编辑操作。单击“开始 布局”按钮，塑件开始自动布局。然后在单击“自动对准中心”按钮，塑件会 自动对准中心。自动对准中心后的型腔布局如图 4-7 所示。 图 4-7 塑件布局后的排列方式 4.3.6 分型 分型是基于塑料产品模型对毛坯工件进行加工分模，进而创建型芯和型腔 的过程。分型功能所提供的工具有助于快速实现分模及保持产品与型芯和型腔 关联。单击工具栏上的分型按钮，系统弹出如图 4-8 所示的“分型管理器”