支架塑料注射模具设计毕业论文

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文哈尔滨理工大学学士学位论文-PAGEII--PAGEIII-支架塑料注射模具设计摘要此论文在第一章绪论中主要介绍了塑料模具现阶段的发展状况，在现代模具设计中采用了大量的新技术，新工艺和新材料。模具设计已经成为一种综合型技术。还简单的介绍了塑料的一般成份及塑料的一些特性。还介绍了注射模具的主要组成部件（如定模板、动模板、复位杆、顶杆、导柱等）及模板的材料选择。第二章第一节中写的是塑料的注塑成型工艺，包括塑料的注塑成型工艺、注塑成型参数的选择（温度、压力和时间）。第二节介绍的是塑料制品的设计及设计中应考虑的因素。塑料制品设计的主要内容包括塑料制品的几何形状、尺寸精度和表面质量。在第三章塑料模具的设计中介绍了塑料模具设计的基础知识包括：注射模具与注射机的关系（基本技术参数和选用注射成型机时基本工艺参数的校核）、浇注系统的设计（主流道，分流道、浇口的类型等）、成型零件的结构设计（模具分型面的选择和凹模、凸模、型芯的设计及组合形式）。及零件的注射模具的设计过程。每个零件的设计步骤一般由产品分析及零件选择、塑件几何特性分析、注射成型机的选择、注射成型机参数的校核、浇注系统的设计、成型零件的机构设计、成型零件的尺寸计及模具的零件等组成。关键词塑料；现代模具；塑料模具；注射机；凸模；冷却装置ApparatusShellInjectPlasticMouldDesignandCADSimulateAbstractThisthesisintroducedthecurrentdevelopmentinmouldinplasticsconditionprimarilyinanintroduction,adoptingafloodofnewtechniqueinmodernmoulddesign,newcraftwithnewmaterial.Themoulddesignhasbecomeakindofsynthesizingthetypetechnique.Stillintroducedthegeneralcompositionoftheplasticsandthesomecharacteristicoftheplasticsinbrief.Stillintroducedtoinjectthemouldtoconstitutethematerialchoicebetweenparts(ifsettlethetemplate,movethetemplate,replyapole,crestpoleandleadpillaretc.)andtemplateprimarily.Itwriteinasectionanisaplasticstonotetheplasticsmouldthecraft,includingtheplasticsnotetheplasticsmouldtheworkcraft,notethechoicethatplasticsmouldparameter.(Temperature,pressurewithtime)anintroductiveisaplasticssystemdesignanddesignsofthearticleinsideshouldthefactoroftheconsideration.Themaincontentsthatplasticswaredesignincludestheplasticswareofseveralwhyshape,sizeaccuracywithsurfacequantity.Introducedinthedesignofaplasticsmouldthefoundationknowledgeoftheplasticsmoulddesigninclude:Noteinjecttheclassificationofthemouldandinjectthemouldwiththerelationthatinjectmachine(basictechniqueparameterwithchoosetousetoinjecttomouldTheschoolcoreofthebasiccraftinhourinmachineparameter),sprinklethedesignthatnotethesystem(maincurrentway,thecentflowsaway,sprinkleTypeetc.),Mouldtheconstructiondesignofthespareparts(themoulddividesthechoiceofthetypewiththecavemould,convexmould,typeofdesignandcombinationform).Empressthreethesectionbeinjectedbythreesparepartsthedesignprocessofthemouldmakes.Thedesignstepofeachsparepartsisgeneraltobeanalyzedbyproductandthesparepartschoice,thepieceofplasticsisseveralwhythecharacteristicanalyzesandnoteinjectthechoicethatmouldthemachine,injecttheschoolcorethatmouldthemachineparameter,sprinklethedesignthatnotethesystemandmouldthesparepartsTheorganizationdesign,mouldthesizeofthesparepartsandthesparepartsofthemouldetc.Keywordsplastics;modernmould;plasticsmould;injectmachine;convexmould;coolingdevice.PAGEII---PAGEV-目录摘要 =1\*ROMANIAbstract =2\*ROMANII第1章绪论 11.1塑料模具的背景及发展状况 11.2注射模具设计简要 21.3支架件的设计要求 3第2章塑料的成型工艺 52.1注塑成型工艺 52.1.1注射成型 52.1.2注射成型工艺 52.2塑料制品的设计 82.2.1塑料制品的尺寸精度 82.2.2塑料制品的表面质量： 9第3章塑料注射模具设计 103.1塑料零件的技术要求 103.2注射机的选择 113.2.1注射模具与注射机的关系 113.2.2注射机的选择 113.3浇注系统设计 123.3.1主流道设计 123.3.2分流道设计 133.3.3浇口设计 143.4模具材料的选择 143.5成型零件的结构设计 153.5.1成型零件的结构设计 163.5.2成型零件工作尺寸的计算 163.5.3抽芯机构的设计 203.5.4强度计算 223.6模具零件的三维设计 223.6.1模具零件设计 223.6.2模具装配图 263.7UG动画的制作 273.7.1动画创建的一般过程 27结论 28致谢 29参考文献 30附录A 31附录B 42-PAGE10--PAGE45-绪论塑料模具的背景及发展状况塑料模具作为塑料工业的基础，随着市场经济的飞速发展受到了极大的挑战。汽车的内饰件、灯具反光镜等塑制品的复杂外形，而钟表、DVD光驱用传动齿轮等塑制件又有很高的精度要求。很短的制模周期、相当的寿命是模具制造的又一重要指标，例如有的只需几十、几百模次（可用简易快速制模法），有的如制瓶用吹塑模却需要上千万模次，制造周期要求越来越短。各种特殊的成型方式的出现等等，都要求塑料模具技术有相应的提高。而计算机技术的飞速发展，适时的给模具技术配上了腾飞的翅膀，彻底改变了手工作坊式的模具设计和制作。在模具设计中广泛的运用CAD（计算机辅助设计），不但抛弃了沿用上百年的图板，而且由于计算机的快速运算和大容量的内存，使得复杂曲面的生成、快速的作图以及丰富制模技术经验的综合、推广成为可能，不少CAD软件已具有某些智能化的功能。例如，有些CAD软件可以运用人机对话的形式，输入塑料制品的某些外形特征（外形主要尺寸、分型面位置、抽心位置、脱模方向等）即可以画出模具总图。各种模具零件的标准化机器数据库的运用更缩短了模具设计周期和制造时间。而对某些无法用数学方式描述的形状，则可以运用计算机反向（求）工程的方法获得，即首先将一些需要复制的样件进行仿形三坐标测量，计算机在获得有关数据之后，通过相应的软件运算得到与原形相同的三为曲面图形机器数据，而运用这些获得的图形和数据进行模具设计和制作，从而大大提高模具制作水平。在模具设计中、为了更加准确，缩短试模、调整、修模的周期和降低费用，常常运用CAE技术（计算机辅助分析）进行模内塑料流动、压力场、温度场的分析，对模具设计中的流道、浇口等浇注系统设计、冷却系统设计以及模具强度校验提供了十分有力的参考意见。在模具制作过程中更是离不开计算机技术，模具的计算机辅助制造（CAM）的推广使用已经有数十年的历史，近年来已经趋于普及，而其技术也日益完善，复杂型面的加工，编程和加工周期的大幅度降低，加工精度的提高等待可以用日新月异来形容也不为过，不少CAM软件，不但有快速、复杂的造型功能，而且可提供大量切削经验数据，以便编程和操作者参考使用。加工过程中的测量、计划编制、生产准备、工具管理、生产调度等等也都有计算机技术参与其中。模具设计，制作过程中的经验、教训的记录、统计、分析机器智能软件的编制也同样离不开计算机技术。当然这丝毫不能代替机械加工、电加工等传统加工工艺的重要性，这工艺也有很大的发展，例如高速切削工艺及机床、低损耗高效电加工工艺及机床以及一些全心观念的机械成型工艺，如三为等离子堆积成型、三为激光成型等等。因此可以这样说，当今的模具技术是不断发展的传统技术和现代计算机技术的完美结合。因此只有将二者融合在一起，运用自如，尽力发挥，才能不断将塑模技术推向新的高度。塑料模自身的成型技术也在不断得到发展。例如高速高精度挤塑工艺及模具、高速吹塑成型工艺及模具、注压成型工艺及模具、模内反应成型工艺和模具、多色注塑成型模、气体辅助注塑成型工艺和模具等等。为了获得满意的外形，一是要求加工精良的型腔、型心，二要有合适的浇注系统和冷却系统的设计，例如大型平板状塑制件模具的进料浇口位置考虑到塑料流纵横收缩的不一致性，就应采用侧面薄膜式，而冷却亦必须均匀。一些带有肋的塑制件，由于收缩的不一致，就应采用气体辅助注塑成型工艺，这类模具又有其特殊的设计。机密塑件注塑模，则无论是模具零件的加工精度，还是浇注系统、型腔型心尺寸的计算等等都要有特殊的处理。冷却系统的计算和设计也显得由为重要，冷却的速率必然影响到塑制品的生产率，而冷却的均匀性则影响到塑制件的精度，尤其是型心的冷却已有多种形式的出现，热管冷却也已在模具冷却系统中得到应用。排气系统的设计也是十分重要的一环，可以防止塑件的缺陷和烧焦，有些特殊场合已使用多孔金属排气，其通气孔直径为3~10μm，厚度为0.5~1.5mm。注压成型模具已被广泛应用于激光唱片，激光打印机等光学塑性零件的压制，其工作过程是注塑前模具先进行闭合且留有适当的距离，然后注射熔融料进入密封的型腔（型腔设计成阶梯形）而后进一步推进动模达到完全闭合，塑件成型、冷却后开模，塑件脱模取出，塑制件在成型过程中，由于减小了模腔内压力，即消除了注射压力，减小了塑件的残余应力，且之后的压制又减小了塑件的分子取向，从而达到了光学零件对复映的要求。模具技术是一种综合型技术，要求从事模具技术工作者，密切注意和学习相关知识，并运用到实际工作中为模具行业的发展而努力。注射模具设计简要塑料注射模具是现在所有塑料模具中使用最广的模具，能够成型复杂的高精度的塑料制品。这里只是粗略介绍一下。设计塑料注射模具首先要对塑料有一定的了解，塑料的主要成分是聚合物。如我们常说的ABS塑料便是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体采用乳液、本体或悬浮聚合法生产，使其具有三种单体的优越性能和可模塑性，在一定的温度和压力下注射到模具型腔，产生流动变形，获得型腔形状，保压冷却后顶出成塑料产品。聚合物的分子一般呈链状结构，线型分子链和支链型分子认为是热塑性塑料，可反复加热冷却加工，而经过加热多个分子发生交联反应，连结成网状的体型分子结构的塑料通常是一此次性的，不能重复注射加工，也就是所说的热固性塑料。既然是链状结构，那塑料的在加工时收缩的方向也是跟聚合物的分子链在应力作用下取向性及冷却收缩有关，在流动方向上的收缩要比其垂直方向上的收缩多。产品收缩也同制品的形状、浇口、热胀冷缩、温度、保压时间及内应力等因素有关。通常书上提供的收缩率范围较广，在实际应用中所考虑的是产品的壁厚、结构及确定注塑时温度压力的大小和取向性。一般产品如果没有芯子支撑，收缩相应要大些。塑料注塑模具基本分为静模和动模。在注塑机的注射头一边的带浇口套的为定模，定模一般有浇口套、靠板、模板组成，简单模具（特别是静模没有芯子的模具）也可以不使用靠板，直接用厚一点的模板就可以了。浇口套一般为标准件，除非特殊原因，不建议取消。浇口套的使用有利于安装模具、更换方便，不用自己抛光。有些特殊模具浇口套可用钻出来或用锥度线割割成。部分模具必须定模脱模时，还得加上定模脱模机构。动模的结构一般为动模板、动模靠板、脱模机构以及模脚和装机固定板。脱模机构中除了脱料杆，还有复位杆，部分模具还要增加弹簧以实现例如自动脱模等功能。还有导柱、冷却水孔、流道等也是不可少的模具的基本结构。当然，斜导模具还有斜导盒、斜导柱等。当为一产品设计模具时，首先要设定模具的基本结构尺寸以备料，来加快模具制造的速度。复杂产品应先绘制好产品图，再定好模具的尺寸。现在的模具基本上要进行热处理，加高模具的硬度，提高模具使用寿命。在热处理前，先对模板进行初步加工：钻好导柱孔、复位孔（动模）、型腔孔、螺丝孔、浇口套孔（静模）、拉料孔（动模）、冷却水孔等，铣好流道、型腔，有些模具还应铣好斜导柱等。现在的普通精密模具的模板一般用Cr12、Cr12Mov和一些专业模具钢,Cr12等硬度不能太高，在HRC60度时经常开裂，模板的常用硬度一般为HRC55度左右。芯子的硬度可在HRC58以上。如果材料为3Cr2W8v，制造后再氮化处理表面硬度，硬度应为HRC58以上，氮化层应越厚越好。浇口直接关系到塑件的美观，浇口设计不好的话，容易产生缺陷。在没有任何阻挡的情况下很容易产生蛇型流。对于要求高的产品，还应设计溢流和排气。溢流处可以用顶杆，不要在模板上留有溢流飞边，才不至于影响模具寿命。支架件的设计要求本支架是一种日常生活用品衣挂的支架，因此对本塑料件的精度要求不是太高，精度为IT8～IT9即可。但必须要有一定的强度和刚度，而且要有较长的寿命，能够耐用。此塑料件的强度和刚度是通过增加加强筋来实现的。此外，由于是日常生活用品，外形设计要符合人们的视觉习惯，要有较美的外形。对于其它没有特别的要求。本章小结明确设计意图思路，对整体设计进行开展。塑料的成型工艺注塑成型工艺注射成型注塑成型是热塑性塑料制品生产的一种重要方法，除个别热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以用次方法成型。近年来，注塑成型还已成功地用来成型某些热固性塑料制品。注塑成型可以成型各种形状的塑料制品。它的特点是成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精密、带有嵌件的塑料制品，生产效率高，易于实现自动化生产，所以应用广泛。注射成型用设备是各种类型的注射机，注射机的主要作用是将料筒内的塑料加热，使其熔化（塑化），然后对熔融塑料施加高压，使其经喷嘴高速注入模具型腔。注射成型工艺注塑成型工艺过程注塑成型工艺过程是注塑成型工艺制订的中心环节，它包括：成型前的准备，注塑过程和制品的后处理。1．成型前的准备：为使注射过程顺利进行，保证塑料制品质量，在注塑成型前应做好如下准备工作：1）原料的检验和预处理在成型前对原料进行外观和工艺性检验，检验内容包括对色泽、粒度及均匀性、流动性（熔体指数、粘度）、热稳定性、收缩性的检验等。2）嵌件的预热为了满足装配和使用的强度要求，塑料制品内常需要嵌入金属嵌件。由于金属嵌件和塑料的热性能、收缩率存在较大差别，因而在塑料制品冷却时，在嵌件周围会产生较大的内应力，导致嵌件周围迁都下降或出现裂纹。为克服上述问题可对金属嵌件进行预热，这样可以减少熔料和嵌件的温度差，使熔料收缩比较均匀，减少嵌件周围的内应力。3）料筒的清洗若需要更换新的塑料，则在注射之前，均须对残存在塑料筒内的塑料进行清洗。对于螺旋式注射机的料筒通常采用直接换料清洗。换料清洗时，必须掌握料筒内的塑料和欲换的新塑料的特性，然后采用正确的清洗方法。目前已经研制出一种新的塑料清洗剂，适用于成型温度范围在180～280ºC的各种热塑性塑料的注射机料筒清洗。4）脱模剂的选用塑料制品的脱模，主要依赖于合理的工艺条件和正确的模具设计。在生产上顺利脱模通常使用脱模剂。常用的脱模剂有三种：硬脂酸锌、液体石蜡（白油）和硅油。在使用脱模剂时，涂抹要均匀适量。2．注塑过程注塑过程包括加料、塑化、注塑、保压、冷却和脱模等步骤。但实际上说主要是塑化和流动与冷却定型两大过程。塑化是指塑料在料筒内经加热达到流动状态并具有良好的可塑性的全过程。对塑化的要求是：塑料在进入模腔之前，应达到规定的成型温度，并能在规定时间内提供足够数量的熔融塑料，熔料各点温度应均匀一致。为达到上述要求，应视塑料的特性，正确选择工艺参数和注塑机类型。塑化情况直接关系到塑料制品的质量和生产率，这在实际生产中应必须预以重视。流动与冷却定型：这是只用柱塞和螺杆推动塑化后的塑料熔体诸如并充满塑料模型腔，熔体在压力下的冷却和凝固定型，直至塑料制品脱模的全过程。这一过程时间不长，但合理地选择和控制该过程的温度、压力、时间等工艺参数，对塑料制品的质量有重要影响。素来哦熔体进入模腔内的流动情况可分为充模、压实、倒流和叫浇口冻结后的冷却四个阶段。在这四个阶段中，塑料熔体温度将不断降低。3．制品的后处理由于塑料的塑化不均匀或在型腔内冷却不均匀，常会使塑料制品的收缩不均匀，形成一定的内应力。内应力的存在会导致塑料制品在使用过程中产生变形和开裂。为了消除内应力长须对塑料进行后处理。塑料制品的后处理包括：退火和调湿处理。注塑成型工艺参数的选择注射成型的主要工艺参数是温度、压力、时间。温度：注射成型工艺过程需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度，前两种主要影响塑料的塑化和流动，后一种温度主要影响塑料的流动和冷却定型。料筒温度的分布，一般从料斗一侧（后端）起至喷嘴（前端）止，是逐步升高的，以达到均匀塑化的目的。对于螺杆式注射机，起料筒内的温度受螺杆搅动产生剪切摩擦热，有助于塑化，为了防止塑料的过热分解，料统前端的温度也略低于中段。喷嘴温度通常略低于料筒最高温度的，这是为了防止塑料在直通式喷嘴上可能发生的“流涎”现象。由喷嘴温度产生的影响可从塑料注射时产生的摩擦热中得到一定的补偿，但喷嘴温度也不能过低，否则，喷嘴处的熔料可能产生早凝而将喷嘴堵塞，或将早凝料注入型腔而影响塑料制品的质量。模具温度对塑料熔体在型腔内的流动和塑料制品的内在性能与表面质量影响很大。模具温度的选择与塑料的特性，塑料制品的结构、尺寸和性能要求以及成型工艺参数有关。对于非结晶性塑料，在熔料注入型腔后，随着温度的不断降低而固化，但不发生相的转变，模具温度主要影响熔料的粘度，也就是影响充模的能力和冷却时间，如充模顺利，采用低模温是可取的，这样可以缩短冷却时间，提高生产率。对于结晶形塑料，模具温度直接影响到塑料制品的结晶速度和结晶结构，从而影响塑料制品的性能。一般来说模具温度较高，冷却速度小，为结晶充分进行创造了条件，因而得到塑料制品的结晶度高，硬度大刚度大，耐磨性能较好，但成型周期长收缩率较大，制品发脆；模具温度较低，冷却速度大，结晶不充分对某些塑料还会出现后期结晶过程，使塑料制品后收缩率增大。因此对于结晶形塑料，模具温度以取中等为宜。压力：注射成型过程中的压力包括塑化压力和注射压力。1．塑化压力增加塑化压力可以提高熔体温度和使温度均匀，但会减少塑化速率，延长成型周期，可导致塑料降解。在满足塑料制品的前提下，塑化压力低一点为好，通常不超过2Mpa。2．注射压力注射压力的作用是克服塑料熔体从料筒流向型腔的流动阻力，使塑料具有一定的充模速率并对熔体进行压实。注射压力的大小与塑料品种、注射机类型、塑料制品和模具结构及其他工艺参数有关。为保证塑料制品的质量，对注射速率有一定的要求，而注射速率又主要取决于注射压力，注射压力高则注射速率高。在满足塑料制品成型前提下，一般应尽量采用低的注射压力。时间：完成一次注射成型过程所需要的时间称为成型周期。在整个成型周期中，注射时间和冷却时间是基本组成部分，注射时间和冷却时间的多少对塑料制品的质量有决定性影响。注射时间中的充模时间不长，一般不超过10s；保压时间较长，一般为20～120s，壁厚特别大的可达到5～10min，通常以塑料制品的收缩率最小为保压时间的最佳值。.冷却时间主要决定于塑料制品的壁厚、模具温度、塑料的热性能和结晶性能冷却时间的长短应以保证塑料制品脱模时不引起变形为原则，一般为30～120s。成型周期的长度直接影响生产率和设备利用率，因此，在生产中，在保证产品质量的前提下，应尽量缩短成型周期中个阶段的时间。塑料制品的设计塑料制品的设计不仅要满足使用要求，而且要符合塑料的成型工艺特点，并且尽可能使模具结构简化。这样，可使成型工艺稳定，保证塑料制品的质量，又可使生产成本降低。塑料制品的设计必须考虑以下几个因素：1．塑料的性能塑料制品的设计与塑料的物理力学性能和工艺性能有密切关系。成型方法塑料制品的设计要求视成型方法而异。3．模具结构和制造工艺性塑料制品的设计应有利于模具结构的简化和制造。塑料制品设计的主要内容包括塑料制品的几何形状、尺寸精度和表面质量。塑料制品的尺寸精度影响塑料制品尺寸精度的因素很多，其主要因素是材料收缩和模具的制造误差。影响塑料制品尺寸精度因素有以下几个方面：1．成型材料塑料本身的收缩性，原料内含水分及挥发物量，原料的配置工艺，生产批量大小，保存方法和保存时间等因素，均会造成收缩不稳定。2．成型条件塑料制品的成型温度、压力、时间等成型条件都直接影响成型收缩。3．塑件形状塑料制品的形状和壁厚会影响成型收缩，脱模斜度大小直接影响尺寸精度。4．模具1）主流道尺寸大时收缩小，主流道小时收缩大。2）料流方向：与料流方向平行的尺寸收缩大，与料流方向垂直的尺寸收缩小。3）分型面的选择：它决定了飞边产生的位置，飞边使垂直于分型面的制品尺寸产生误差。4）模具制造误差及磨损：尤其是成型零件的制造和装配误差以及使用中的磨损会直接影响塑料制品的精度。5．成型后的条件1）测量误差：由于测量工具、测量方法、测量温度等造成的误差。2）存放条件：塑料制品如果存放不当，会使塑料制品产生弯曲、扭曲等变形。成型收缩：塑料制品在冷却定型后，其尺寸要缩小，所以模具设计时，必须把塑料制品收缩量补给到模具成型零件的相应尺寸中去，这样才能制造出符合设计图样要求的塑料制品。塑料制品的收缩值一般用收缩率表示。收缩率的计算公式如下：……………….（2-1）式中S—收缩率（%）；A—模具型腔在室温下的尺寸；B—塑料制品在室温下的尺寸。由式（2-1）可得：塑料制品的表面质量：塑料制品表面质量包括无斑点、条纹、凹痕、气泡、变色等缺陷，还有表面光泽性和表面粗糙度。表面缺陷必须避免，表面光泽性和表面粗糙度视塑料制品的使用要求而定。本工件要求有一定的强度和刚度，其强度和刚度是通过加强肋来实现的。本章小结塑件分析，通过设计成型工艺过程和成型参数已达到产品要求塑料注射模具设计塑料零件的技术要求塑料制件设计视塑料成型方法和塑料品种性能不同而有所差异。本节主要讨论塑料制件品中产量最大的注射成型模具的设计。塑料制件主要是根据使用要求进行设计，由于塑料有其特殊的物理机械性能，因此设计塑料件是必须充分发挥其性能上的优点，避免或补偿其缺点，在满足使用要求的前提下，塑料件形状应进可能地作到简化模具结构，符合成型工艺特点，在设计塑料件是必须考虑以下几个方面的因素：1)塑料的物理性能，如强度、刚性、韧性、弹性、吸水性及对应力的敏感性。2)塑料的成型工艺性，如流动性。3)塑料形状应有利于冲模流动、排气、补偿，同时能适应高效冷却硬化（热塑性塑料制品）或快速受热热固化（热固性塑料制品）。4)模具的整体结构，特别是抽芯与脱出塑料件的复杂程度。5)模具零件的形状及其制造工艺以上前三条主要啊是塑料性能的特点，后两条主要是考虑模具结构特点，塑料设计的主要内容包括塑料件的材料、形状、尺寸、壁厚、精度、表面光洁度、圆角等。本文设计的塑料零件如图3-1所示：图3-1注射机的选择注射模具与注射机的关系1．注射成型机的基本技术参数：注射成型机的基本技术参数包括最大注射量，最大注射压力、塑化能力、锁模力、模板行程、模板最大开距、模板最大厚度和最小厚度、模板尺寸和安装螺钉孔位置尺寸、定位孔尺寸、喷嘴球面半径等。2．注射成型机基本工艺参数的校核注射成型机基本工艺参数的校核包括：1）最大注射量的校核。2）注射压力的校核3）锁模力的校核及型腔数的确定4）模具闭合高度和平面尺寸的校核注射机的选择每副模具都只能安装在与其相适应的注射机上进行生产，因此模具设计与所用的注射机关系十分密切。在设计模具时，应详细了解注射机的技术规范。才能设计出合乎要求的模具。从模具设计角度出发，首先应了解的技术规范有：注塑机的最大注射量、最大注射应力、最大锁模力、最大成型面积、模具的最大和最小厚度、最大开模行程，以及机床模板安装模具的螺钉孔（或T形槽）的位置和尺寸。1．注射机有关工艺参数的校核1）最大注射量的校核根据实际情况，注射机的实际注射量为理论注射量的80%左右，即0.8V理≥V实所以V理≥V实/0.8=140/0.8cm3=175㎝32)最大注射压力注射机螺杆对塑料施加的压力称注射压力，用以克服喷嘴、流道和模腔等处的流动阻力。注射机注塑塑料时，油路系统提供最大压力下所获得的注射压力称为最大注射压力。对于聚乙烯，其熔体具有流动性好，但塑件形状复杂、精度要求一般，所需注射压力通常为70～100MP。3）锁模力高压塑料熔体充满型腔时，会产生使模具沿分型面分开的胀模力，此胀模力的大小为塑件和流道系统在分型面上的投影面积与型腔内压力的乘积。注射机的额定锁模力必须大于胀模力，（模）型腔压力：Pc＝k·P(MP)(3-1)式中：Pc——型（模）腔压力，MPa；P——注射压力，MPa；K——压力损耗系数。一般取0.25～0.5。Pc＝0.25×70＝17.5MPa则注射机的锁模力：T＞KPcA(3-2)式中：T——注射机额定锁模力，KN；A——塑件和流道系统在分型面上的投影面积㎜2；K——安全系数，通常取1.1～1.2。所以T＞1.1×17.5×7106＝137KN根据以上条件，选用螺杆卧式注射机SZ300/160,其技术规范与技术特性为：螺杆直径45㎜理论注塑容量300㎝3注塑压力150MPa 锁模力160KN模具最小厚度250㎜模具最大厚度450㎜喷嘴球半径20㎜喷嘴伸出量20㎜模板行程380㎜定位孔直径160㎜顶出力33KN 定位孔深度20㎜浇注系统设计浇注系统通常分为普通浇注系统和无流道浇注系统。首先要对塑料制品所采用的塑料品种，制品的几何形状、尺寸使用的机床设备，注塑时可能产生的缺陷及填充条件等作全面分析。同时模具的分型面的选择与浇注系统也有密切关系。主流道设计1.浇口套进料口直径D＝4＋（0.5～1）㎜(3-3)式中:d——注塑机喷嘴直径。所以D＝4＋1＝5㎜2.球面凹坑半径RR＝r+(0.5～1)㎜(3-4)式中：r——注射机喷嘴半径。所以R＝21＋1＝21㎜3.冷料井设计冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。其作用是捕集料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量，开模时又能将主流道的凝料拉出。冷料井的直径宜大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。图3-2分流道设计1.分流道截面形状分流道截面形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等。圆形和正方形截面流道的比表面积最小，塑料熔体的温度下降少，阻力亦小，流道的效率最高。但加工较困难，而且正方形截面不易脱模，所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及U形。在本文的设计中，设计成U形截面。2.分流道尺寸分流道的尺寸由塑料品种、塑料件的大小及流道长度确定。在此设计中，取分流道的半径R＝8㎜，H=1.25R。其形状如图3-2所示：图3-3浇口设计浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道，它是浇注系统的关键部分。其主要作用是：1.型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流。2.在浇口切除浇注系统的凝料。当塑料熔体通过浇口时，剪切速率增高，同时熔体的内摩擦加剧，使料流的温度升高，粘度降低，提高了流动性能，有利于充型。但浇口尺寸过小会使压力损失增大，凝料加快，补缩困难，甚至形成喷射现象，影响塑件质量。浇口可分为直浇口、侧浇口、点浇口、护耳式浇口等，在此设计中选用点浇口。模具材料的选择现代注塑成型技术必须能以低廉的成本满足对质量的要求，日益提高产品的生产要求。为此，必须控制成型工艺，合理选择注射材料，并根据产品要求控制模具成型尺寸精度及表面质量。由于塑料尺寸精度的高低，要求模具必须按相应的精度或更高的精度进行制造。模具在制造过程中，必须能承受巨大的注射压力进而可靠地完成重复动作，同时使模具的工作寿命尽可能的高，补偿一次性的巨额投资。模具的可靠性及使用寿命除与内部结构设计，使用过程中的保养关系外，主要取决于模具所选用的材料、热处理方法及制造的加工方法。几乎所有的注射模具都是金属材料（主要是刚材料）制造，其原因是该材料价格低廉，易于购买。而镶嵌钢或型腔嵌件有时也用其他的材料。注射模具通常有几个部分组装而成，这些部件在模具内有自己的独特功能，这些部件在选材和热处理方面有各自的要求，我们主要讨论选材方面。材料的选择及要求：1．型腔、型芯材料的选择主要性能要求：除了要求有较强的耐磨性以外，还要有较高的强度，在加工某些材料时，还要求有较好的热应性或耐蚀性。此外，由于制件的形状、大小、精度和批量各不相同，因此模具中同类的零件也应该根据具体情况选材。综合本设计要求，选材为：45钢。其热处理方法为调质淬火，切HRC43～HRC48。2．导柱、导套材料的选择主要性能要求：较高的硬度和耐磨性。中心有一定的韧性。导柱材料：20钢导套材料：T10A钢3．浇口套的材料选择主要性能要求：表面耐磨，有时还需要耐腐蚀性和热硬性。浇口套材料：T8A热处理方法：淬火加低温回火HRC≥554．顶出的材料及要求主要性能要求：一定的强度及耐磨性顶料杆材料：45钢热处理方法：端部淬火HRC≥555．拉料杆的材料及要求主要性能要求：一定的强度及耐磨性拉料杆的材料：T10A。热处理方法：端部淬火50HRC～55HRC6．各种模板、顶出板、固定板、模脚等材料的选择及要求主要性能要求：一定的强度。材料：45钢热处理方法：调质处理。HB≥2007．螺栓、螺钉、定位环等材料的选择及要求主要性能要求：一般强度材料：Q235成型零件的结构设计直接与塑料接触构成塑件形状称为成型零件，其中构成塑件外形的成型零件称为凹模，构成塑件内部形状的成型零件称为凸模（或型芯）。由于凹、凸模件直接与高温、高压的塑料接触，并且脱模时反复与塑件摩擦，因此，要求凹模、凸模模件具有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及足够低的表面粗糙度。成型零件的结构设计1．凹、凸模的结构凹、凸模在结构上有以下几种结构形式：整体式、整体嵌入式、局部镶拼式、四壁拼合式等。根据本文的设计零件的形状结构特点，采用整体式凹、凸模。所谓整体式，就是指直接在选购的模架上开挖型腔。其优点是加工成本低。但是，通常模架的模板材料为普通的中碳钢，用作型腔，使用寿命短，若选用好材料的模板制作整体型腔，则制造成本相对较高。2．模具分型面注射模具一般由动模和定模两部分组成，其动模和定模的接触表面即模具分型面。每套模具可能有一个或多个分型面。在选择分型面一般应考虑以下几个因素：1）塑料制品的形状、尺寸和壁厚。2）塑料性能及填充条件。3）浇注系统的布局。4）成型效率及成型操作。5）排气及脱模。6）模具结构简单，使用方便，制造容易。模具分型面可能垂直于合模方向，有可以倾斜于合模方向或平行于合模方向。分型面的选择很重要，它对塑料制品的质量、模具操作和模具制造等均有较大的影响。成型零件工作尺寸的计算1．成型收缩率影响收缩率的因素很多，在确定收缩率时主要根据塑件品种、塑件形状、及壁厚来考虑。聚乙烯成型收缩率1.5%～5%平均收缩率为====3.25%(3-4)2．件脱模斜度为了使塑件容易脱模，在凹、凸模上沿塑件塑件脱模方向上都应设有脱模斜度和较低的粗糙度。型腔35`~1°30`型芯30`~1°3．成型零件尺寸计算成型零件尺寸是指成型零件上直接用于成型塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸，型芯高度尺寸，型腔深度尺寸和中心距尺寸等。进行成型零件尺寸计算时，考虑以下三个方面的影响因素，即成型零件本身的制造公差，成型零件在使用过程中的磨损和成型收缩率的波动。成型零件的尺寸计算如下：型腔有关尺寸的计算径向尺寸取==[30×(1+0.325)－×0.24]=30.80㎜深度尺寸=[42.5(1+0.0325)－×0.36]=43.6肋径向尺寸=[18×(1+0.325)－×0.16]=18.46㎜=[5×(1+0.325)－×0.16]=5.04㎜深度尺寸=[15(1+0.0325)－×0.24]=15.3=[9(1+0.0325)－×0.24]=9.13径向尺寸=[50×(1+0.325)－×0.36]=51.25㎜=[40×(1+0.325)－×0.24]=41.12㎜=[213×(1+0.325)－×0.62]=219㎜=[125×(1+0.325)－×0.54]=127.8㎜型芯的有关工作尺寸：=[18×（1+0.0325）+×0.32]=18.81㎜=[22×（1+0.0325）+×0.32]=23㎜=[10×（1+0.0325）+×0.32]=10.6㎜=[18×(1+0.325)+×0.24]=18.8㎜=[45×(1+0.325)+×0.24]=46.25㎜=[85×(1+0.325)+×0.48]=87.28㎜=[18×(1+0.325)+×0.36]=18.46㎜八角型芯位置： =35×（1+0.0325）±（0.16×1/6）/2=36.14±0.025㎜圆形型芯位置：=17.36×（1+0.0325）±（0.16×1/6）/2=17.9±0.025㎜抽芯机构的设计1．抽芯机构分类：抽芯机构可分为：机动抽芯、手动抽芯、液压抽芯等。2．抽芯距和脱模力的计算1）抽芯距的计算：S=Htanα(3-5)式中：S抽芯距H斜导柱完成抽芯距所需的行程（mm） α斜导柱的倾斜角°H=80所以：S=80×tan20°+（2～3）=32㎜脱模力的计算：F=Lhp（μcosα-sinα）(3-6)式中：F脱模力（N）；L活动型芯被塑料制品包紧的断面形状的周长；h成型部分的深度（mm）。p单位面积包紧力，一般取8~12MPa；μ摩擦系数，取0.15~0.2；α脱模斜度（°）；所以：F=Lhp（μcosα-sinα）=4.2×16×2×12×10（0.2×1-0.035）=26.14N3.斜导柱的各项参数：1）导柱的直径根据材料力学可以推导出斜导柱的直径计算公式：d=(F弯×L/0.1[σ]弯cosα)1/3(3-7)式中：α——斜导柱的倾斜角；F弯——斜导柱所受弯曲力，N；L——斜导柱的有效工作长度，m；d——斜导柱直径，m;[σ]弯——弯曲许用应力，对于碳钢可取140MPa。所以：d=(F弯×L/0.1[σ]弯cosα)1/3=（F/cos20°×32/0.93/0.1×140×0.94）1/3=10.45㎜由于要同时考虑刚度和强度，为安全保险起见取：d=20㎜图3-42)斜导柱总长L总=L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7=D/2·tanα+H1/cosα+d/2·tanα+H2/cosα+d/2tanα+s/sinα+(5～10)=15·tan20°+50/cos20°+10tan20°+35/cos20°+10tan20°+11.63/sin20°+5=135㎜强度计算型腔要承受高压熔体的压力，因此应具有足够的壁厚。如壁厚不够则表现为刚度不足，即产生过大的弹性变形，也可表现为强度不够，即型腔发生塑型变形甚至破坏。型腔壁厚计算以最大压力计算为主，理论分析和实践证明，对大尺寸型腔，刚度不足是主要矛盾，应按刚度计算；而小尺寸型腔则以强度不足为主要矛盾，因此需按强度计算。线性带轮的模具设计属于小尺寸型腔因此按强度计算凹模壁厚及底板厚度。==16mm（3-8）[]—许用压力，Mpa（45钢为160×106pa）—侧壁厚度p—熔料对型腔的压力==16mm（3-9）——底板厚度模具零件的三维设计模具零件设计1．凹模结构设计凹模是成型塑件外表面的部件，凹模按其结构的不同可分为整体式、整体嵌入式、大面积镶嵌组合式和四壁拼合的组合式五种。本设计采用整体式凹模，它系由一整块金属加工而成，其特点是牢固，不易变形。其结构形式如图3-5所示：2.凸模的结构设计凸模是用来成型塑料内表面的的零件，型芯有整体式合组合式之分，形状简单的型芯和模板可以做成整体的。根据本设计特征要求，由于塑料件是程中心对称，故采有整体式模体，且根据零件的处形特征，其三维形状如图3-6所示：定位圈的三维设计根据设计要求，定位圈的设计形状如图3-7所示：图3-5图3-6图3-7浇口套的三维设计浇口套的三维形状如图3-8所示：图3-85．型芯和滑块滑块用来侧抽芯的，使模件形成侧孔，且使斜导柱沿其孔运动。如图3-9所示：图3-94．导柱导套设计导向机构的主要作用有定位、导向、承受一定侧向压力三个作用。导柱：20×226×25GB4169.3—84导套：30×90（B）GB4169.3—846.脱模机构在注射成形的每一个环节中，塑件必须由模具型腔中脱出，脱出塑件的机构称为脱模机构或顶出机构。根据脱模结构的设计要求本模具设计采用一个塑件两个圆柱顶杆进行脱模。顶杆是顶出机构最常见的一种结构形式。由于顶杆结构简单，更换方便，脱模效果好。顶杆与顶出固定板的连接形式采用垫板固定支撑连接。顶杆4-5×185其三维形状如图3-10所示：图3-10模具装配图图3-11图3-12UG动画的制作基于UG的画模块对带轮模具进行动态显示。动画模块可以实现以下功能：1．将产品的运行用动画来表示，使其具有可视性。只需将主体拖动到不同位置，并拍下快照来创建动画。2．可以用动画的方式形象的表示产品的装配和拆卸序列。3．可以创建维护产品步骤的简短动画，用来指导用户如何维修或建立产品。动画创建的一般过程UG软件三维动画是在三维零件造型的基础之上创建的，三维动画能给人以直观的视觉，让人了解设计的运动过程。而对于设计者，又是机械专业设计、制造知识，UG三维软件技能知识的综合应用，能让设计者将理论知识运用于实践之中，并且能锻炼设计者发现问题，解决问题的能力，对于设计者是一个很好的提高。由于三维动画的创建过程比较复杂繁琐，难于在有限的篇幅里将创建过程叙述清楚，故省略了动画的制作过程，其运动过程在视频中播放。本章小结设计产品的零件图和装配图，通过计算机进行仿真，优化设计。结论随着塑料工业的发展，塑料注射模已经成为制造塑料制品的主要手段之一，且发展成为最有前景的模具之一,而且我对模具也有着浓厚的兴趣。这是我在毕业时要选择模具作为课题的重要原因。在为期20周的设计过程中，通过老师的引导和自己收集资料，初步的了解了模具行业的相关知识；比较系统的学习了注射模具设计的流程，包括模具材料的选择、注射机的选择、模具的各个部分如成型部分等的设计。这次模具结构设计的整个过程都是在计算机的辅助（CAD）下完成的,UG软件包的使用使模具的设计过程更方便，更快捷，同时又能降低成本。它使我深深的体会到：在掌握好专业知识的同时，在计算机这个平台上对模具进行设计、装配、分析等将是模具行业发展的一个必然趋势，两者缺一不可。这次毕业设计也让我了解到了一些企业产品设计和生产的过程，使我大开眼界，为以后走上工作岗位奠定了扎实的基础。与此同时，由于实践经验的缺乏，在模具的设计过程中可能会出现一些错误，恳请各位老师同学批评和指正。致谢在此次毕业设计中我所选择的课题是塑料模具的设计，在这之前我关于模具的知识是一片空白，我能够顺利完成这个设计，都是我的导师老师的大力帮助和精心指导下的结果。并在设计学会了简单零件塑料的设计，并对UG软件的运用更加熟练，还学到许多新的功能，得到了这个很好的锻炼自己的机会。在此对刘亦智老师表示衷心的感谢，同时感谢在设计中给予我鼓励和帮助同学。参考文献1朱光力，万金保等.塑料模具设计.北京：清华大学出版社，20032李海梅，申长雨.注塑成型及模具设计实用技术.北京：化学工业出版社，20053于华.注射模具设计技术及实例.北京：机械工业出版社，20044孙玉芹，孟兆新.机械精度设计基础.北京：科学出版社，20045大连理工大学工程画教研室.机械制图.北京：高等教育出版社，20026骆志斌.模具工实用技术手册.江苏科学技术出版社，20047林清安.Pro/ENGINEER零件组合.北京大学出版社，20008夏琴香.冲压成形工艺及模具设计.华南理工大学出版社，20049RichardF.Ferraro.ATutorialGuidetoThePro/ENGINEERStudentCollection.AddisonWesleyLongman,Inc.1998lasticsEngineeringHandbook.3rded.TheSocietyofThePlasticsIndustryInc,1960ThebergeJ.InjectionMoldingIMAlternativeProducePerformanceAdvantages.PlasticsEngineering,1991(2):27～31附录A英文：TechnologicaldesignofblankingworkpieceThetechnologicaldesignoftheblankingworkpiececonsistsoftheanalysisofthetechnologicalpropertiesandthedeterminationofthetechnologyscheme.Theexcellenttechnologicalpropertiesoftheworkpieceandreasonabletechnologyschemewouldcutdownthematerialexhausted,operationnumberandproductiontime.Itwouldalsosimplifythedieconstructionandincreasethedielife,thusresultinginreducingthemanuallabourandthecostoftheworkpiece.Thelattertwofactorsarethemainindexesforjudgingthedesignoftheblankingprocess.CalulationofblankingforceandmethodstodecreaseblankingforcecalculationofblankingforceThepurposeofthecalculationoftheblankingforceistochooseasuitablepressmachine,todesignthedie,andtocheckthediestrength.thetoncapacityofthepressmachineshouldbehigherthantheblankingforce.hodstodecreaseblankingforceInpractice,inordertomeetthedemandoftheequipmentcondition,andtoreducevibrationandnoise,followingmethodsareusedtodecreasetheblankingforce.Blankingwithheatin.Theshearingstrengthofmaterialcanbesignificantlydecreasedwhenheated,sotodecreasetheblankingforce.Thedisadvantageofthismethodisthatalayerofoxidewouldbeproducedonthesurfaceofthematerialafterheating,andtheworkingconditiongettingworse.Consequently,thismethodisonlyusedwiththickplateortheworkpiecewithouthighdeamandsonsufacequalityandtolerancegrage.Multi-punchsteppedblanking.Ifthereismorethanonepunchinblanking,thebottomsurfaceoftheplunchedgecanbearrangedinsteps.Whileblankingbymulti-punchwithoutstep,totalblankingforceisthesumofeachpunchforce;ifthepunchesarearrangedinsteps,theblankisprocessedinsequence,thusthetotalshearingareaandthetotalblankingforceatarbitrarymomentisdeceased.Whenthepunchesarearrangedinsteps,thefollowingdemandsshouldbetakinginmind.Thesteppedpunchmustbearrangedsymmetricallyinordertoavoideccentricload.Toavoidextrusionforceinfluencecausedbymaterialflowingonsmallpunchwhenpunchinglargehole,itisbettertopunchlargeholefirst,andthenthesmallone.Itisalsoconducivetodecreasethelengthofthesmallpunch.Blankingwithinclinededgedie.Thebottomsurfaceoftheordinarydieisaplane,whichisperpendiculartothedieaxis.Whenthebottomsurfaceofdieisdesignedinslantwithcertainincludedangletothedieaixs,thediedegepenetratesintotheblankgradually,sotheshearingareaandtheblankingforceascomparedwiththeflatedgeblankingisreducedatanyarbitrarytime.Theblankingforcecanbedecreasedfrom50%to75%.Inordertogetaflatworkpiece,thedieedgeisdesignedasaninclinedplaneforblanking.Onontrary,thepunchedgeisdesignedasaninclinedplaneforpunching.Forblankingacurvedshapepart,aroundheadpunchisusuallyused.Blankingwithone-sidedinclinededgeisonlyapplicableforthelancingwithbending.Whenthepunchanddieisdesignedwithinclinedblankingedge,theinclinededgeshouldbearrangedsymmetricallyinordertopreventtheedgedamagecausedbytheoffsetofthepunchordieduetothesidepressureinone-sidedirection.Theinclinededgeisinconvenientforworkpiecewithcomplexshape.Theforcereductiondependsontheheightoftheinclinededgeandtheangles.Themaindisadvantagesoftheinclinededgeblankingincludethedifficultiesinthedieedgemanufacturingandrepairing,thequickwearingofthedieedge,andtheunflantnessoftheworkpiece.Therefore,thismethodisonlysuitableforblankinglargepartorthickplate.(3)Calculationofstripping,pushingandejectingforcesAfterblanking,theworkpieceorwawteseparatedformtheblankmayjaminthediecavityduetoelasticexpansioninradialdiorection.Meanwhile,theholeremainingintheblankmayhooponthepunchduetoelasticshrinkinginradialdirection.Theforcetostripthesheetmetalhooparoundthepunchiscalledstrippingforceandtheforcethatpushesdownorejectupthesheetmetaljammedinthediecavityiscalledpushingorejectingforce,respectively.Thestripping,pushingandejectingforcesareobtainedbyutilizingthepushingandejectingdevicesofthepressaswellasthatofthepunchanddie.Itisnecessarytocalculatethestripping,pushingandejectingforcesbyconsideringthediestructurewhenselectingthepressanddesigningthepunchanddie.Therearemanyfactorsinfluencetheseforces,includingthemechanicpropertiesandthicknessoftheblank,theshapeanddimensionoftheworkpiece,theclearancebetweenthepunchanddie,thescrapsizeandthelubricationcondition.2.TechnologicalpropertiesanalysisofblankingworkpieceTheanalysisofthetechnologicalpropertiesofblankingworkpieceistheadaptabilityoftheblankingworkpiecetoblankingprocess,namely,whethertheshape,thedimensionandthetoleranceoftheblankingworkpiecemeetthedemandoftheblankingprocessornot.Whetherthetechnologicalpropertiesoftheblankingworkpieceisreasonableornot,hasagreatinfluenceonthequalityoftheblankingworkpiece,thedielifeandtheproductivity.Theblankingworkpiecemustmeetthefollowingdemands:(1)shapeoftheblankingworkpieceTheshapeoftheblankingworkpiecemustbesimpleandsymmetrical,withles