注塑模具毕业论文

1、目 次 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc232149282 摘要 PAGEREF _Toc232149282 h I目次 . PAGE IVHYPERLINK l _第一章_绪第一章 绪论 PAGEREF _Toc232149283 h 1 HYPERLINK l _Toc232149284 注塑模CAD/CAM/CAE技术的根本概念 PAGEREF _Toc232149284 h 1 HYPERLINK l _Toc232149285 1.注塑模CAD PAGEREF _Toc232149285 h 1 HYPERLINK l _Toc232149286 1.

2、1.2注塑模CAE PAGEREF _Toc232149286 h 1 HYPERLINK l _Toc232149287 注塑模CAM1 HYPERLINK l _Toc232149288 1.2注塑模CAD/CAM/CAE技术的开展状况 PAGEREF _Toc232149288 h 2 HYPERLINK l _Toc232149289 1.2.1注塑模CAD/CAM技术的开展状况 PAGEREF _Toc232149289 h 2 HYPERLINK l _Toc232149290 1.2.2注塑模CAE技术的开展状况3 HYPERLINK l _Toc232149291 注塑模CAD

3、/CAM/CAE集成技术的开展4 HYPERLINK l _Toc232149292 第二章 课题简介与研究内容、解决方法确实定5 HYPERLINK l _Toc232149293 课题简介5 HYPERLINK l _Toc232149295 2.2课题研究内容7 HYPERLINK l _Toc232149296 2.3课题拟解决方法7 HYPERLINK l _Toc232149297 第三章 注塑模具的传统设计与分析9 HYPERLINK l _Toc232149298 塑件工艺性分析9 HYPERLINK l _Toc232149299 型腔数量确实定及型腔排列9 HYPERLIN

4、K l _Toc232149300 模具结构形式确实定10 HYPERLINK l _Toc232149301 3.4 注射机型号的初步确定10 HYPERLINK l _Toc232149302 3.5 塑料注射工艺参数确定11 HYPERLINK l _Toc232149303 3.6分型面位置确实定12 HYPERLINK l _Toc232149304 3.7浇注系统形式和浇口的设计13 HYPERLINK l _Toc232149305 3.7. 1主流道设计13 HYPERLINK l _Toc232149306 3. 分流道设计14 HYPERLINK l _Toc2321493

5、07 3. 浇口的设计16 HYPERLINK l _Toc232149308 3.8注塑模具18 HYPERLINK l _Toc232149309 3. 注塑模具结构设计 PAGEREF _Toc232149309 h 18 HYPERLINK l _Toc232149310 3. 注射机的校核18 HYPERLINK l _Toc232149311 .3 模具结构尺寸计算18 HYPERLINK l _Toc232149312 3.标准件的选用20 HYPERLINK l _Toc232149313 3.9冷料穴和钩料脱模装置的设计21 HYPERLINK l _Toc232149314

6、 3.10 动模座板和定模座板22 HYPERLINK l _Toc232149315 3.11 排气方式确定22 HYPERLINK l _Toc232149316 3.12 成型零件尺寸确定23 HYPERLINK l _Toc232149317 3.13 冷却系统和温度调节系统设计23 HYPERLINK l _Toc232149318 第四章 基于UG创立模具3D模型25 HYPERLINK l _Toc232149319 4.1用UG进行 机三维建模25 HYPERLINK l _Toc232149320 4.2基于UG的模具设计26 HYPERLINK l _Toc23214932

7、1 4.2.1调入参考模型 PAGEREF _Toc232149321 h 26 HYPERLINK l _Toc232149322 4.创立工件及型腔布局 PAGEREF _Toc232149322 h 28 HYPERLINK l _Toc232149323 4.2.3创立分型线和分型面29 HYPERLINK l _Toc232149324 4.2.4创立型芯、型腔和调入模架31 HYPERLINK l _Toc232149325 4.2.5创立标准件32 HYPERLINK l _Toc232149326 4.2.6浇注系统设计37 HYPERLINK l _Toc232149327

8、4.2.7创立A板和B板腔体38 HYPERLINK l _Toc232149328 4.创立冷却系统39 HYPERLINK l _Toc232149329 4.完成整套模具结构设计41 HYPERLINK l _Toc232149330 第五章 注塑模具的CAE仿真分析43 HYPERLINK l _Toc232149331 5.1分析前处理43 HYPERLINK l _Toc232149332 工程创立及模型导入44 HYPERLINK l _Toc232149333 5.1.2模型的网格划分44 HYPERLINK l _Toc232149334 5.1.3网格缺陷修改45 HYPE

9、RLINK l _Toc232149335 5.1.4分析类型及顺序的设置46 HYPERLINK l _Toc232149336 5.1.5产品注塑原料的选择47 HYPERLINK l _Toc232149337 5.1.6一模多腔的布局48 HYPERLINK l _Toc232149338 5.1.7浇注系统的建立49 HYPERLINK l _Toc232149339 5.1.8工艺过程参数的设置51 HYPERLINK l _Toc232149340 5.2分析计算53 HYPERLINK l _Toc232149341 结果分析及相关后处理56 HYPERLINK l _Toc2

10、32149342 5.流动分析结果56 HYPERLINK l _Toc232149341 .2翘曲分析结果60 HYPERLINK l _Toc232149341 5.4分析总结61 HYPERLINK l _Toc232149343 结论62 HYPERLINK l _Toc232149344 主要参考文献63 HYPERLINK l _Toc232149345 附录66第一章 绪 论1.1 注塑模CAD/CAE/CAM技术的根本概念CAD/CAE/CAM即计算机辅助设计(Computer Aided Design)、计算机辅助工程(Computer Aided En nee)和计算机辅助

11、制造(Computer Aided Manufacturing)的简称，它指的是以人为本，以计算机辅助手段来进行产品的设计、分析和制造。CAD/CAE/CAM技术具有高智力、高效益、知识密集、更新速度快、综合性强等特点，它是科技领域中的重要课题之一，也是当今先进技术计算机集成制造系统CIMS(Computer Integrated Manufacturing System)的核心技术根底1。 注塑模CAD注塑模CAD是解决注塑产品的外形设计问题。它根据产品的工程图纸、模型或设计师的思想在计算机中描述出产品的三维形体，即建模或造型。只有在计算机中把物体的模型建立起来，后续的分析、加工才会迎刃而解

12、，所以在CAD/CAE/CAM中，一个零件产品能否生产加工出来，主要依赖于模型的建立。注塑产品往往因美学及人体工程等方面要求，外形常由许多不能用筒单数学模型进行描述的曲面构成，因此在注塑模CAD系统中具有强大的曲面造型功能。常用的曲面构成方式有：拉伸曲面(EXTRUDE)、旋转曲面(REVOLYE)、扫描曲面(SWEEP)、边界对应曲面(RULE)、融合曲面(LOFT/BLEND)、四边界曲面(PATCH)、过数据点曲面(THROUGH DATA POINTS)、以控制点产生曲面(CONTROL POINTS)、由网线产生曲面(MESH)、平行偏移曲(0FFSET)、延长曲面(EXTENDIN

13、G)等。为便于设计与修改，注塑模CAD系统提供参数化设计手段。参数化设计的思想是通过修改模型的约束尺寸来修改模型的太小与形状。非参数化设计中尺寸和模型的变化是独立的，尺寸的更改不会引起模型的变动。参数化设计是在草图设计环境中进行产品的草图设计时，先不必考虑模型的尺寸，把形状设计好后，再在草图上标出约束尺寸，系统会根据所给定的尺寸自动生成模型。其目的是尽量给设计者提供自由的设计空间，使设计思维不受工程中精确的位置与尺寸的约束，到达“笔随意走的境界。参数化设计在曲面形状的调整与控制、模架库的建立与修改等方面提供了极大的便利条件，提高了注塑产品的设计质量，缩短了注塑件和注塑模造型时间。 注塑模CAE

14、注塑模CAE是利用CAD中建立的零件模型信息，结合工艺信息与参数，完成工程分析，并给出优化途径3。其具体任务为；在完成最初的模具设计方案后，设计人员利用计算机进行注塑过程模拟分析，得出在给定注塑模具的几何形状、浇口数目及位置、流道尺寸及类型、冷却管道分布以及加工工艺等条件的情况下，塑料制作在生产过程的流动前沿速度、剩余应力分布、压力损失以及纤维取向等分析结果；在塑料制作中可能出现的气隙、融合线、欠注等制品缺陷及其位置，提出分析报告并向设计人员推荐适宜的加工工艺条件如注塑螺杆速度图等；设计人员再根据分析结果修正模具设计方案；经过屡次重复，直到模具设计方案符合设计要求为止。它将实际生产中的“试模一

15、修模一试模过程转移到计算机上完成，从而提高生产效率和模具的设计质量，并能够据此设计出高精密的注塑模具。CAE理论根底的核心和支柱是计算力学中的有限元、边界元、结构优化设计及模态分析等方法。 注塑模CAM注塑模CAM是基于CAD中建立的零件模型及工艺信息与参数自动生成刀具轨迹，通过刀具轨迹的产生与显示，直观地说明零件的加工过程，及时发现错误并予以修改，最终产生NC代码，通过数控机床加工模具零件，通常采用铣削、车削或电火花加工。在CAM阶段根据模具设计图针对不同的部位，生成各个粗、精加工程序，对已准备好的模具毛坯进行数控加工加工出设计所要求的形状、尺寸。加工原那么为满足精度的要求下，效率要高。同时

16、CAM中刀具路径的实体切削仿真功能，与实际切削情况一样，只要实体切削仿真没有问题，实际切削就不会有问题4。1.2 注塑模CAD/CAM/CAE技术的开展状况 注塑模CAD/CAM技术的开展状况注塑模设计技术的开展主要经历了3个阶段5。1、手工作坊设计阶段这一阶段一直持续到CAD/CAM技术的开展初期，当时的注塑模设计纯粹依靠设计人员的经验，技巧和现有的设计资料，从塑件的工艺计算到注塑模的设计制图，全靠手工操作完成，生产效率极为低下。同时，由于设计过程依赖于设计人员的经验和技巧，缺乏系统的理论指导，所以模具和塑件的质量难以保障。2、通用CAD/CAM系统设计阶段20世纪70年代，以手工为主的作坊

17、式注塑模设计已跟不上塑料工业高速开展的形势，于是人们开始尝试使用当时比拟成熟的通用CADCAM系统进行注塑模设计。到了20世纪80年代随着UG-，Pro/E等优秀通用集成软件系统的问世，注塑模CAD技术也蓬勃开展起来。CAD技术在注塑模设计中的应用，很大程度上提高了注塑模设计的整体水平。3、专用注塑模CAD系统注塑模设计阶段采用通用CAD/CAM系统进行注塑模设计，虽然在很大程度上提高了模具设计的质量和效率。但是，一方面由于通用CAD/CAM系统在一定意义说还是一种几何建模工具，注塑模具设计效率的提高仅在于三维效果的增强、绘图及建档速度的加快等实现手段上，注塑模设计经验的参加还主要依赖于人工干

18、预，每一次设计的设计过程与手工实现根本一样，设计效率没有从根本上得到提高。另一方面，作为通用的CAD/CAM系统，在开发之初都是作为通用机械设计与制造工具来构思的，因此在使用这些通用CAD软件设计注塑模时，仍会感到效率低下、操作烦琐、功能短缺。为此，近年来开展的趋势是开发注塑模CAD专用系统，或者是在CAD/CAM通用系统的根底上进行有针对性的二次开发，以实现一定程度上的注塑模设计自动化和智能化。国外进行专用塑料模CAD软件系统的研究始于20世纪80年代，到目前已有比拟成熟的注塑模CAD软件系统问世和大面积推广应用，较著名的有美国UG公司的MoldWizard。国内也有很多的单位和公司从事注塑

19、模CAD系统技术的研究。 注塑模CAE技术的开展状况近30年来，塑料流变学、计算机技术、计算数学为、图形学等技术的突飞猛进，为塑料注塑模CAE技术的开展创造了条件。从20世纪70年代起，塑料注塑模CAE技术就成为塑料成形领域的热门研究课题，从分期、零星的研究开展为集中、系统的开发，研究机构层出不穷，如澳大利亚Moldflow 、美国AC-Tech公司、德国 IKV研究所、法国 GISIGRAPH公司、台湾清华大学等。但在众多注塑模CAE产品中，最具有国际影响、市场占有率最高的应属AC-Tech公司和Moldflow公司。1987年Moldflow公司率先推出商品化的二维流支模拟软件，在生产中发

20、挥了显著作用，其CAE软件包括流动模拟、冷却分析、应力分析和翘曲变形预测等，该公司还开发出一套智能控制器(LPC)，它先利用分析软件产生的结果对塑料流动情况进行优化，然后据此来控制注塑机。该系统可在短时间内自动地做好机器的起动准备，通过对充模、保压等工艺参数的优化来减小产品质量的波动6。1.3 注塑模CAD/CAM/CAE集成技术的开展在注塑成型过程中，模具寿命的上下与模具的结构形状、尺寸及材质有很大关系。我国的模具设计水平目前仍处于经验设计为主的阶段，模具寿命低，制约了模具工业的开展。为提高模具的设计水平，实现注塑模具的优化设计，寻求一种高效、通用的注塑模具专家系统一直是模具工作者努力探索的

21、课题。传统的专家系统中知识获取主要依靠人工移植，知识存储是一一对应的，系统缺乏柔性，其推广和应用受到限制。目前，基于结构模拟的以非线性并行处理为主流的神经网络技术的开展，为人工智能和专家系统的研究开辟了一条新的途径。将神经网络理论与传统专家系统技术相结合，并以有限元模拟结果作为知识的获取与推理，为有限元计算模型中特征参数之间关系难以确定等问题的解决提供了可行的手段。目前已成为很有开展前景的专家系统。在这方面需针对应用实际进行深入的研究6。合理的模具设计对提高制品的质量、产量和成品率以及节约模具材料等方面都具有极其重要的意义。由于国内注塑设计仍是一种经验设计，设计时一方面需参考引用众多设计标准和

22、经验数据，另一方面会同时产生大量的中间(或过程)数据。运用工程数据库管理技术，采用统一的方式有效地存储和管理这些数据，以方便设计者与设计系统的查阅调用，是提高设计效率，保证设计结果一致性所需解决的重要问题。此外，借助工程数据库管理技术，还可使设计专家的经验知识不再受时间、空间的限制而得以长时间保存和应用。运用现代设计理论进行工程设计，需要无缝连接的集成化软件。具有专业特色的CAD/CAE/CAM集成品应运而生。该系统具备的根本功能是：用户在专家系统的支持下按设计要求和注塑制品特征，优先从典型模具库中拟定出适宜的设计方案(假设无适宜方案，那么通过交互方式进行模具方案设计)，然后对设计方案进行模拟

23、分析和综合评估，并选取最优方案进行模具详细设计，最后利用CAM模块生成模具零件的加工工艺和相应的数控加工指令。注塑模CAD/CAE/CAM系统的根本功能是：在专家系统和工程数据库管理系统的支持和协调下，各自完成注塑模结构参数的人机交互设计和模具装配体及零部件的三维实体造型、注塑成型过程的有限元计算机仿真和优化，以及模具零件的数控加工。该集成系统真正实现了“设计一仿真一制造的一体化7。第二章 课题简介与研究内容，解决方法确实定传统的模具设计与制造大致分为以下几个步骤，如图1.2所示8。图2.1 传统模具设计制造过程模具设计人员根据用户提供的资料(一般包括3种类型的资料，第1种是产品样件，第2种是

24、图纸，第3种既有产品样件又有图纸，但需要修改样件模型)，重新构筑新产品模型，设计详细的产品图纸，计算加工材料的收缩率，为模具设计做好准备。根据上面做好的产品设计准备来确定注塑机型号、型腔数量和型腔排列、分型面、抽芯机构等，同时要设计浇注系统、冷却系统、顶出系统、排气系统、导向系统等，最终还要确定模架等标准件，选用模具材料，绘制模具装配图和主要零部件图纸。在模具总装图纸及零部件图纸设计完成之后，经过一系列的加工、制造和装配过程，完成模具的制造。4.试模、修模在模具制造装配完成之后，就要到事先选定的注塑机上进行试模，如果试模顺利，就要对产品形状尺寸进行校验，检查其与设计意图的匹配程度。如果在试模中

25、发现，模具本身存在问题，那么模具产品就要送回模具车间进行修模处理，直到试模成功，打出合格的产品。因此，修模、试模是一个十分繁琐、复杂的过程。在许多情况下，还要涉及到设计方案的修改，从而对模具进行较大程度的改变，造成反复的修模、试模。我们应该注意到反复的修模会造成模具内部品质的变化，导致整副模具的性能降低，从而使最终的塑料制品质量不能达标，这时就存在着模具全部报废的可能。从上面的分析可以看出传统的设计制造方法存在诸多弊端，随着科技的进步和计算机水平的日益开展，CAD/CAE/CAM技术在现代模具设计生产中被广泛的应用。现代注塑模具设计方法是设计者在电脑上直接建立产品的三维模型， 根据产品三维模型

26、进行模具结构设计及优化设计，再根据模具结构设计三维模型进行NC编程。图1.3给出了使用CAD/CAE/CAM技术进行模具设计的根本过程。图2.2 注塑模CAD/CAE/CAM过程2.2 课题主要内容 基于CAD/CAE/CAM技术注塑模具设计，就是在给定实物模型的条件下，利用专业软件获得二D图及三维实体造型，并且设计出模具，再利用分析软件进行成型流动分析，最后进行仿真加工。此次设计的课题是基于UG的 机机座上盖塑料模具设计与仿真分析，主要完成以下内容：1) 学习CAD/CAE/CAM技术，掌握以CAD/CAE/CAM技术为根底的现代模具制造方法；2) 运用各种计算机辅助设计软件进行制品实体建模

27、及注塑模具设计；3) 应用Mold flow软件实现注塑模具模流分析，并优化模具；4) 完成典型零件工程图设计，并对注塑模具进行加工工艺设计；5) 完成模具装配图及主要零部件图；6) 按照要求撰写毕业设计论文。2.3 课题拟定的解决方法1) 准备阶段本次课题涉及到模具设计前沿知识，并且知识面比拟广，所以设计过程中须查阅了大量有关注塑模具CAD/CAE/CAM技术的资料，了解注塑模具开展现状以及整个设计过程。学习CAD/CAE/CAM相关软件(UG、AutoCAD、Mold flow等)，到达能熟练运用各种软件进行设计和分析；2确定设计方案准备阶段中充分利用时间进行知识补充，了解与课题相关的知识

28、和动态，在此根底上提出解决课题问题的初步方案，并对方案进行优化，分析方案实施的可行性，最终按实际条件确定设计方案；3) 整体设计在了解 机机座上盖造型特点的根底上，利用UG对其进行三维建模和注塑模具设计，其步骤大致为： 机机座上盖三维建模模型检验模具组件设计设计收缩率设计浇注系统 创立分型面建立模具体积块及模具元件建立浇注件模具开启及干预检查模具布局及专家系统输出工程图，最后完成其模具装配图和主要模具零件图的绘制；4) 注塑模具仿真分析本课题使用Mold flow对模具进行成型流动分析，这需要能够熟练的运用Mold flow软件，进行填充、保压、冷却、翘曲、纤维取向、结构应力和收缩、气体辅助成

29、型分析等，从而优化整个注塑模具；6) 输出工程图完成模具装配图及主要零部件图；第三章 注塑模具的传统设计与分析3.1 塑件工艺性分析ABS是一种具有良好综合性能的工程塑料，流动性较好，成型收缩率小比热容较低，在料筒中塑化率高，模具凝固也较快，模塑周期短。它具有聚苯乙烯的良好成型性，聚丁二烯的韧性，聚丙烯腈的化学稳定性和外表硬度，其抗拉强度可达35-50MPa，并且ABS粘度适中，流动性好。它的另一优点是耐气候性，其制品的使用温度范围为40-100。ABS塑料具有一定的吸湿性，含水量为0.3%-0.8%，成型时会在制品上产生斑痕、云纹、气泡等缺陷，在注塑/cm，成型收缩率=0.5%-0.8%，泊

30、松比u=0.359。 机外壳是一个极其常见的塑料制品，要求外表美观，无斑点。它在使用过程中承受的载荷不大。在正常使用条件下，不会与任何浓度的酸碱性溶液接触，使用期限较长。零件材料应能够回收重新利用，以减少环境污染。壁厚较均匀，外形简单。3.2 型腔数量确实定及型腔排列该塑件属于中型注塑件，可以采用1模 多腔的布局，但考虑到产品的外观要求高，及产品的成形难易程度等，在设计 型腔数量时可以先用Mold 。 一模两腔布局a 2一模两腔布局b 3 1模 4腔布局 4 1模 1腔布局图3.1 模拟填充压力分布图通过上面四个压力分布图比照可以看出，采用1模2腔和1模4腔布局的情况下，都会出现填充压力为零的

31、区域，即填充不满的地方。而1模1腔布局填充效果非常好，所以将该模具定为1模1腔，如图2.2所示。图3.2 确定型腔3.3 模具结构形式确实定由于塑件外观质量要求高，尺寸精度有要求，本设计的模具采用单分型面，结构为根本的两板模，其结构形式如图3.3所示。图3.3 模具结构3.4 注射机型号的初步确定利用UG里面的信息分析功能，将整个机座上盖的体积分析出来，再加上浇注系统中主流道、分流道、浇口、冷料穴体积，可以估算出，在选择注塑机容量时，可用下式计算得出： 3.1最大成型面积是指塑件在模具分型面上所允的成型最大投影面积，由于注塑机上标定的注塑压力是指最大压力，但一般熔料经喷嘴注入模具型腔的最大注塑

32、压力P因压力的损失和截面的增大会有所变化，只有注塑机最大注塑 倍，由于高压塑料熔体充满型腔时，会产生一个很大的推力，这个力应小于注塑机的公称锁模力，否那么将产生溢料现象，即： FpA 3.2 p为注塑时型腔内注塑的压力，它与塑料品种和塑件有关，一般的型腔的压力约为35 50，取p=45Mpa，分型面上受到的压力应小于注塑机上的额定锁模力，否那么会因锁模力不够而产生溢料或强制开模的现象，即：即： 式中： 由UG得出 机在分型面上的最大投影面积为260，那么：F=pA=451026010 =1170kN。 由上面的计算可以初步选定压力机为XSZY25010，各主要参数见表3.1：定位孔直径mm理论

33、注射量注射压力最大注射面积锁模力模具最大厚度mm1252501305001800350模具最小厚度mm模板行程mm喷嘴球半径mm喷嘴孔径mm顶出孔径mm顶出孔距mm250350184440280表3.1注射机参数表查表和结合工厂的实际情况，ABS材料的成型工艺参数可作如下选择。试模时，可作如下调整10。注塑温度：包括料筒温度和喷嘴温度；料筒温度：料筒前部温度T1选用200；料筒中部温度T2选用200；料筒后部温度T3选用170；喷嘴温度：选用180；注塑压力：选用130注塑时间：选用20s保压：选用5s冷却时间：选用30s3.6 分型面位置确实定分型面是模具结构中的基准面，它直接影响着成型塑件

34、的质量、模具加工的工艺性及注塑成型的效率等，如何确定分型面，需要考虑的因素比拟复杂。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拟，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那么12：分型面应选在塑件外形最大轮廓处；便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边；保证塑件的精度要求；满足塑件的外观质量要求；便于模具加工制造；对成型面积的影响；对排气效果的影响；对侧向抽芯的影响；根据 机外壳的结构特点，分型面设在制品的底面，如图3.4所示。图

35、3.4 机机座分型面3.7 浇注系统形式和浇口的设计.主流道的设计主流道是熔融塑料同注塑机喷嘴喷出时最先经过的部位，它与注塑机喷嘴在同一轴心线上，为了主流道与熔融塑料在注塑机喷嘴反复接触、碰撞而造成的磨损，制成可拆卸的浇口套。根据设计手册可查得XSZY250喷嘴的有关尺寸如下：喷嘴球直径：；喷嘴孔径：。浇口套与注塑机喷嘴的接触面是球面吻合，其半径是固定的，为了使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使浇口套端面凹球面与注塑机的端凸球面接触良好，根据以下公式：3.4可取主流道的球面直径为，因主流道顶端直径应大于喷嘴的内孔直径，即： 3.5可取顶端直径。为了便于浇注凝料从主流道中取出，主流道采用

36、左右的圆锥孔。浇口套与注塑区接触时，其出料端端面直径应尽量小，防止内部压力对浇口套的反座力增大，到一定程度时将浇口套从模体中弹出。.分流道的设计1、流道截面形状选取浇道的截面形状有圆形、半圆形，正方形，矩形、及梯形5种，为使塑料温度下降为最小，那么应使浇道截面种与周边长度的比值为最大。对于同一流量来说，也必须使流动阻力和热损失到达最小值。在各种形状的效率比拟中，采用全圆形和正方形的效率为最高，但正方形的浇道废料很难取出，使用全圆形的浇道截面那么会使两侧的浇道的加工变得复杂，所以选用半圆形的浇道，虽然效率比拟低，但加工比拟方便13。2、流道直径确实定影响流道尺寸的因素包括成型件的壁厚和重量，从流

37、道或进料口到型腔的距离；流道冷却问题，使用塑料的制品，制模铣刀的可用范围等，流道的截面积要保证型腔在充满塑料后才使浇道固化，为了补充型腔塑件最厚壁固化所形成收缩，需施加足够大的压力19。根据经验公式： 式中：分流道直径， 流经分流道的塑料量， 分流道的长度，流经分流道的塑料量，对于流道长度经测量L=50mm，代入数据可得：,可以取分流道的直径。.浇口的设计浇口是熔料注入塑模最先经过的一段流道，直接影响填充时间，及流动整度，浇口太小熔料流动过程中冷却面相对增大，热量损耗大，注塑压力损失大，但浇口太大那么会影响塑料损耗大，冷却时间长，发生旋涡及紊流，要求可塑能力增大，因此，浇口尺寸必须选得恰当，一

38、般来说，注塑塑件出现缺陷，如缺料、缩孔、熔接痕、翘曲变形等也往往是由于浇口的设计不当造成的11。1、浇口的选用塑件原料成型性能较好，一般的进浇方式均能满足成形要求。 机外壳的外观要求高，进浇点不能在产品外观上留下痕迹，初步分析如下：侧浇口成型容易且结构简单，但进浇点残留痕迹较大，影响产品外观，不可接受。点浇口需要三板模，进浇位置在产品中央，有利于成型，虽然进浇点残留痕迹在产品外表为有规那么的圆形，但对产品外观有影响。且结构稍复杂及模具本钱稍高，故不可采用。潜伏浇口是点浇口的演变形式，模具结构简单，进浇点残留痕迹在产品侧面，故进浇点还是会影响产品外观。因此采用一种特殊的潜伏浇口弯钩式潜伏浇口，其

39、进浇口在制品的底部，不会影响产品的外观。潜伏浇口结构如图2.5所示。图3.5 浇口结构2、浇口位置的选择模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比拟严格，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那么：(1) 尽量缩短流动距离。(2) 浇口应开设在塑件壁厚最大处。(3) 必须尽量减少熔接痕。(4) 应有利于型腔中气体排出。(5) 考虑分子定向影响。(6) 防止产生喷射和蠕动。(7) 浇口处

40、防止弯曲和受冲击载荷。(8) 注意对外观质量的影响。根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原那么，浇口的位置如图3.6所示。图3.6 浇口位置注塑模的零件可以根据其作用的不同分为成型零件、通用零件及标准零件等三大类。成型零件如凸模型芯，凹模型腔，镶块，成型杆、及型环等，通用零件如导柱斜导柱、滑块及锁紧零件、浇口套、定位环、顶杆、复位杆、拉料杆、垫板、固定板等标准零件如定位螺钉、联接螺钉与螺母、定位杆及支撑钉。成型零件是塑料注塑模具的核心局部，在工作是直接与塑件接触，它们根据塑件不同的结构而形成相互结应的结构形式，结构形状复杂，加工的精度及外表质量要求较高。同一塑件的注塑成型方法可以有多种结构形式，

41、但必须以选择成型性能好为前提，充分考虑现有设备条件下的工艺性强、制造简单、易于保证精度，模具制造。注塑模的通用零部件是经过标准化设计的注塑模结构的通用零部件，以称注塑模结构件。它是组成注塑模完成固定、导向、定位及成型动作等的根本零件12。.注塑模具结构设计型腔的结构形式有整体式、整体组合式和组合式三种。整体式强度和刚度都相对较高，且不易变形，塑件上不会产生拼模缝痕迹，但是模具本钱较高，同时给热处理和外表处理带来了困难，只适用于形状较为简单的中、小型模具。整体组合式的型腔由整块材料制成，用台肩或螺栓固在模板上，它的主要优点是便于加工，特别是多型腔的模具中，型腔的单个加工后，再分别装入模板，这样容

42、易保证各型腔的同心度要求以及尺寸精度要求，并且便于局部成型进行热处理等。组合式主要是多同多个镶拼块组合或整块材料上局部镶有成型嵌件而表成型腔，它的特点是便于机械加工，便于抛光、研磨，和局部热处理，节约优质钢材。这种形式多用于还容易加工的型腔或成型大面积的塑件的大型 型腔上。凸模的结构形式分为整体式、沉孔嵌入式和通孔嵌入式和通孔沉孔嵌入式。整体式适用于凸模结构形状简单的小型注塑模，也可在型板上直接加工出凸模，一般也可不进行热处理。沉孔嵌入式适用于一般型芯结构比拟复杂的小型芯便于加工操作的注塑模；通孔嵌入式适用于型芯固定板和型腔一起加工或型芯使用优质材料和特殊加工的情况下，沉孔通孔的嵌入式适用于一

43、般较复杂的注塑模，有利于嵌件的加工。在注塑模的标准件中，凹模的外形为矩形，所以当凹模为圆形时，一般也采用矩形模板。因此，凹模强度的计算也以矩形为主。 机上盖形状比拟复杂，故型腔选用整体合式，型芯采用沉孔嵌入式，这样既改善了模具制造的工艺性，又提高了模具的制造精度，保证了塑件的质量。安装时将分模好的凹模和凸模装入定模板和动模板上，模板用线切割机床，切割成贯穿的模框，将矩形型腔镶块从反面嵌入模体，用台肩固定在模板上，将模板用螺栓固定在垫板上，加圆柱销定位，保证配合精度。.注射机的校核 1、最大注射量的校核塑件连同浇注系统凝料在内的重量或体积一般不大于注塑机公称注塑量的80%。利用UG里面的信息分析

44、功能，将整个机座上盖的体积分析出来，由于是一模四腔，再加上浇注系统中主流道、分流道、浇口、冷料穴体积，可以估算出，。80%V V0.8250cm156cm 200 cm156cm 最大注塑量合格。2、注射压力的校核注塑机的公称注塑压力要大于塑件成型的压力。即：P P，ABS的P的范围为60-100MPa，即130MPa60-100MPa，满足条件。3、锁模力的校核由于高压塑料熔体充满型腔时，会产生一个很大的推力，这个力应小于注塑机的公称锁模力，否那么将产生溢料现象，即：FpAp为注塑时型腔内注塑的压力，它与塑料品种和塑件有关，取p=45Mpa. 由UG分析得出塑件的分型面上的垂直投影面积为20

45、6cm。FF=pA =451026010 =1170kN F=1800kN 1170kN 满足条件。4、模具闭合厚度和开模行程的校核模具的闭合厚度应是定模座板、定模板、动模板、支承板、垫块和动模板厚度的总和。根据初步排样预算，本模具的外形尺寸大致为，XSZY250型注射机模板最大安装尺寸为，故能满足模具的安装要求。查手册可知XSZY250型注射机所允许模具的最小厚度，最大厚度为，即模具满足的安装条件。XSZY250型注射机的最大开模行程S=350mm，满足要求：.模具结构尺寸计算 1、型腔壁厚的计算在塑料注塑过程中，型腔从合模到注塑保压的过程中将受到高压冲击力，因此模具型腔应有足够的强度和刚度

46、，总的来说，型腔承受的主要注塑压力和保压压力，并在注塑过程中不断变化。在这些压力的作用下，当型腔的刚度缺乏时，往往会产生弹性变形，导致形腔向外膨胀，它将直接影响塑件的尺寸精度和塑件的成型质量，并产生溢料飞边。当降料冷却收缩时，随着压力的下降，型腔将会弹性回复，当型腔的弹性变形恢复量大于塑件壁厚的收缩量时，将会压紧塑件，引起塑件的顶出困难，甚至使塑件留在型腔中，如果强度不够，会引起塑性变形，产生塑件的永久形，特别严重的会使型腔破裂，酿成事故12。因此型腔应具有足够的强度和刚度。理论分析和生产实践说明，大尺寸型腔，刚度缺乏是主要矛盾，型腔应以满足刚度条件为准；而对于小尺寸的型腔，强度缺乏是主要矛盾

47、，型腔应以满足强度条件为准。 机机座的尺寸为220176，属于大尺寸零件，所以按刚度计算。其计算公式如式(2.7)，(2.8)所示。S= 3.7H= 3.81、求型腔侧壁厚度S取E=2.06105Mpa，P=35Mpa，c=0.93，h=24，=0.05 根据式(2.7)，得S，取S20mm2、求型腔底板厚度H取E=2.06105Mpa，P=35Mpa，c=0.0209，b=176，=0.05 根据式(3.8)，得H=35.2mm，H36mm 矩形凸模由支撑板支撑，两支撑板用垫块支撑，支撑板受成型压力产生弯曲，当弯曲量增大时，成型件的厚度也要发生变化，在分型处就会出现毛边，因此，不允许变形量增

48、大。 (3.9)式中：成型压力MPa 支承板的厚度mm； 支承板在垫块之间的跨度mm； 凹模型腔长度mm； 凹模型腔宽度mm; 支承板在L1方向的长度mm 钢材的弹性模量10MPa) 支承板允许最大弯曲变形mm代入数据得：h= 显然支撑板太厚，为了改善模具结构，可在垫块之间等距离放置4个支撑柱，那么支承板的厚度为：但为了模架选用时的标准化，可取.标准件的选用 浇口套的材料选用优质钢T8A，并进行淬硬处理，为了防上注塑机喷嘴不被碰撞面损坏，使浇口套的硬度低于注塑机硬度，锥孔内壁粗糙度，以增加内壁的耐磨性，并减小注塑中的阻力，圆锥孔大端直径有的过渡圆角，以减小料流在转向时的流动阻力。浇口套的长度应

49、尽量的短，减小压力损失和物料温度的过大，可使浇口套的端面与定模相配合的局部高度一致。浇口套结构形式有1型和2型两种，1型的端面设有定位环，只限于在小型模具和特小模具中采用，本次模具设计选用的为2型浇口套，它在浇口套的端部设有一个与注塑机定位孔相配的定位环，并在端面用螺栓将浇口套压在模体内，克服了塑件对浇口套的反座力。定位环与注塑机的定位装置配合，它保证浇口套与注塑机的喷嘴对中定位，定位圈的外径与注塑机的定位孔间隙配合，其间隙为0.05，定位圈的厚度为15mm，在设计时考虑到注塑机XSZY250上定位孔的直径为125mm，在选用定位圈时，其与注塑机的配合尺寸同样应为125mm，但在一般的情况下，

50、为了装卸方便，应比定位孔直径小0.10.3 mm，定位圈的螺钉一般取10 mm，固定螺钉数为4个，定位圈的材料选用45钢制作。定位环与浇口套的配合如图3.7所示。图3.7 定位圈与浇口套 导柱、导套用于动模和定模或顶出机构等起定位及运动导向作用的根本部件，是两个通用零件，根据结构导柱可以分为A型和B型两种型式，每种又可以分为有储油槽和无储油等几种形式，导套根据固定形式的不同，可分为A型导套和B型导套，两种结构形式，由于 机属于中小批量生产，要求的精度不高，注塑模的设计采用A型导柱和A型导套。拉料杆分为浇口拉料杆及浇道拉料杆两种形式，它的作用是使浇口套内的塑料在开模时脱出浇口套或使浇道切断进料口

51、脱离注塑模。此外，也常用作在拉料杆端开设冷料穴以贮存冷料。在 机上盖的拉料杆选用中，有一个Z型拉料杆，浇口拉料杆用于使分流道和主流道中的凝料留在动模一侧。复位杆主要用于闭模时使顶杆及顶出杆复位，它的材料选用T10A钢，其淬火硬度为4550HRC，其结构形状如图3.8所示。图3.8 复位杆在注塑成形的每一个环节中，塑件均必须从注塑模型腔内取出，所以脱模机构是注塑模的重要功能结构件。一般成形件的注塑模都是使塑件留在动模上，得用机床的开模动作取出塑件，按脱模零件的类别对机构的分类，可以分为顶杆脱模，顶管脱模，脱模板脱模，推杆脱模等不同类型。本次设计采用顶杆脱模装置，它制造简单，滑动阻力小，可在塑件任

52、意位置上配置，更换方便，脱模效果好13。 开模后，由于塑件收缩作用，塑件会留在型芯一侧，顶杆的作用主要是在注塑机的推动下，将成型的塑件推出，顶杆有圆形、小直径圆形、矩形和镶拼式四种结构形式，为了简化结构设计，本设计中均采用圆形顶杆。因为上壳有一个较大面积的屏幕窗口，为了到达受力的平衡且设置顶杆的方便，在周过的屏幕放置凸台上用直径4mm的顶杆，在其它各处均采用8mm的圆形顶杆。固定方式采用直接的垫板定位，可以减少垫板的厚度。顶杆布置在脱模阻力大的地方，为了使受力均匀，不应该和型芯挨得过近，以免影响凸模的强度，且由于进料口外的内部应力大，容易裂碎，故进料口处不设顶杆，为了使顶杆的布置应保证塑件的质

53、量和脱模的顺利，顶杆的数量应尽量少，为保证塑件的外形美观且不损伤重要外表，顶杆设置在塑件的反面。 在 机座上盖的注塑模具中，由于采用直接进料的方式，有一处设有冷料穴，设置在主流道的末端，它的作用是用来储存注塑间歇时间，喷嘴前端由散热造成温度降低而产生的冷料。在注塑时，如果它们进入型腔，会使塑件上出现冷疤或冷斑，影响塑件的质量。如果它们进入流道，将会堵塞流道并减缓料流的速度。 顶杆式钩料装置是由冷料穴和顶杆组成，在冷料穴的底部设有一顶杆，顶杆固定在固定板上，并与顶出系统联动。本次注塑模设计中用钩料杆，为Z形钩料杆Z形钩料杆设置在动模上冷料穴的末端，在一次分型时，在端部Z形的作用下，将点浇口拉断，

54、使流道中的凝料被拉出，留在动模一侧，在顶出系统开始动作时，与顶杆同时将塑件和浇注凝料一起顶出模体。动模座板和定模座板均是固定塑料模具与成型设备连接的模板，座板上轮廓的尺寸和固定孔与成型设备上模具的安装相适应。座板具有足够的机械强度，一般小型模具的座板厚度不应小于13mm，大型模具的座板厚度有时可达75mm以上， 机上盖模具属中小型模具，可取模板的厚度为2063mm。排气系统的作用是在注塑过程中，将型腔中的气体有序面顺利的排出，以免塑件产生气泡、疏松等缺陷。排气的方式有配合间隙排气，排气槽排气和排塞排气三种形式。因上盖模具中凹模的深度不大，且经过设计改善没有薄壁深孔等征，为了简化模具的结构。可以

55、采有配合间隙直接排气，主要是利用推出机构，推出机构，以及活动型芯与凸模的配合间隙排气。塑件的尺寸是否符合蓝图是塑件质量的一个重要标准，而塑件的尺寸是多方面的因素决定的，其中成型收缩是影响塑件的主要因素，其次成型零件的制造、组装以及脱模斜度引起的误差等也会影响塑件的尺寸，因此在模具设计时要根据实际情况来选择适宜的收缩率，并根据成型零件的性质决定各成型尺寸，如果零件相对移动产生飞边时成型尺寸可以适当的减去或增加一个附加值。根据设计任务要求，只做凹模的加工，因此在成型零件的尺寸计算时，只做型腔尺寸计算。型腔的尺寸趋于增大的尺寸有，因此应选择塑件公差的1/2，取负偏差，再加上-/4的磨损余量，而型腔深

56、度那么加上-/6，型腔中凸窗台的尺寸趋于变小，中心距尺寸一般保持不变。3.13 冷却系统和温度调节系统设计在塑料固化成型过程中，同熔融状态冷却到固化状态是由熔料温度和模具的温度差来实现的，而且一般来说，模具温度应在塑件热变形温度以下才能到达迅速固化成型的目的，但模具的温度即不能过高也不能过低，模具的温度过高会造成溢料，脱模困难，并使塑件固化的时间延长，延长注塑成型周期，降低生产率，模温过低那么会影响熔料的流动性，增大塑件应力，并可能出现熔接痕和缺料等缺陷，影响塑件质量，为此，控制模体温度是塑料注塑成型的重要环节14。控制模体的温度主要有加热与冷却，加热的方法主要用于大型塑件成型中，对 机上盖这

57、种中小型塑件的温控方式主要是采用冷却降低模体温度的方法。冷却回路的系统的介质必须能充分吸收成型塑件所导给模具的热量，使模具成型外表温度稳定的保持在所需要的温度上11。因为ABS材料对于模具温度要求较低，因此本次模具设计不需要设置加热系统，只要求进行冷却系统的设置。冷却系统的水道形式采用沟道式，直接在模具上钻孔，通往冷却介质，使冷却介质直接接触模体，传导热量，结构简单，冷却效果较好。冷却水道的连通方式采用并联式。冷却系统的分布情况如图3.9所示。当熔体填充型腔时，必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气和塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。如果型腔内因各种因素而产生的气体不能排除干净，一方面会在塑件上

58、产生气泡、接痕、外表轮廓不清及充填缺料等成型缺陷。因本塑件属中型件，且分型为平面，故可采用从分型面上自然排气的形式，也可利用推杆、活动芯型与模板的配合间隙进行排气，故不再另设排气通道。图3.9 冷却系统分布 对于中小型塑件的注塑模具己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同型腔布局为平衡式的形式，否那么就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件到达一致，这就是浇注系统的平衡。显然，我们设计的模具是平衡式的，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及

59、截面尺寸都相同。 在完成一次注塑循环的间隔，考虑到注塑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，从喷嘴端部到注塑机料筒以内约1025mm的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才到达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，把这用来容纳注塑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

60、的体积小于冷料穴的体积，具体要根据塑料性能合理选用。第四章 基于UG创立模具3D模型4.1 用UG进行 机三维建模启动UG进入系统，选择菜单栏中的【新建】命令建立新的文件，系统弹出新建对话框，在【文件类型】栏选择【部件文件】，在名称输入栏输入文件名“jizuoke，单位选择毫米，单击确定按钮。点击【起始】【建模】进入工作环境。 机机座分为上下两局部，主要特征包括拉伸、旋转、扫描，混合、边界混合、阵列等多种特征， 机外壳为复杂曲面，首先通过拉伸创立实体，并在各个基准平面上草绘曲线，创立边界混合曲面，实体切割实体，由于机座的上盖与下盖的拔模角度的方向不同，可以以中间曲线为驱动轴，分别向两侧拔模，然