插板底座注塑模具設(shè)計

1、插板底座注塑模具設(shè)計【摘要】本論文的主要內(nèi)容為注塑模的設(shè)計。首先獲得產(chǎn)品部件的外型實體模型，進行數(shù)據(jù)交換后存為step文件,然后利用pro/engineer4.0重新測量建立.prt文件，然后綜合運用emx4.1模塊完成模具的設(shè)計，再進行cae分析，通過不斷分析改進和修整，使設(shè)計達到要求；通過所有檢驗后，用autocad2009完成注塑模具非標(biāo)準(zhǔn)零件的零件圖和模架的裝配圖?！娟P(guān)鍵詞】注塑模、pro/engineer4.0、autocad2009english【abstract】this thesis mainly introduce the design injection mold. the

2、 process of the design is that firstly saving the step file of the part.then use the pro/engineer4.0 to finish the design of mold. the finished mold contains two cavities. if the mold passes all checks, then use the autocad to finish the drawings of non-standard parts and the assembly drawing about

3、the injection mold. at last write out the essay.【key words】injection mold, pro/engineer4.0, emx4.1, autocad2009目錄第一章 引言1第二章 注塑工藝分析及成型方法簡介4第一節(jié)、塑件分析4一、塑件4二、塑料名稱5三、生產(chǎn)綱領(lǐng)5四、塑件的結(jié)構(gòu)及成型工藝分析5第二節(jié)、材料abs的注射成型過程及工藝參數(shù)5一、注射成型過程5二、材料abs的注塑成型參數(shù)6三、材料abs性能6第三章 模具設(shè)計8第一節(jié)、擬定模具結(jié)構(gòu)設(shè)計8一、分型面位置的確定8二、確定型腔數(shù)量及排列方式9第二節(jié)、澆注系統(tǒng)、關(guān)鍵零部件設(shè)計

4、12一、澆注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計12二、分型面設(shè)計15三、成型零件設(shè)計15四、排氣系統(tǒng)的設(shè)計16五、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計17六、脫模機構(gòu)的設(shè)計19第三節(jié)、模架的確定22第四章 總結(jié)23第一節(jié)、模具設(shè)計過程體會23第二節(jié)、設(shè)計存在問題及解決設(shè)想24【參考文獻】25【致謝】26焦作大學(xué)機電系畢業(yè)設(shè)計（論文） 第1章 引 言第一章 引言模具是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備，在消費品、電器電子、汽車、飛機制造等工業(yè)部門有舉足輕重的地位。在國民經(jīng)濟中占有重要的地位，模具技術(shù)也已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要。工業(yè)產(chǎn)品零件精加工的75%、精加工的50%及塑料零件的90%將由模具完成。我國模具行業(yè)近年來年均增長速度

5、為21%。今后一段時期，對模具的需求主要集中在四個行業(yè)：汽車行業(yè)、家用電器行業(yè)、電子及通訊行業(yè)和建材行業(yè)。模具是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值要比模具自身的價值高幾十倍。如汽車行業(yè)，目前我國汽車產(chǎn)量超過400萬輛，基本車型達到170種，新車型和改裝車型將達430種，汽車換型時約有80%的模具需要更換，一個型號的汽車所需模具達數(shù)千副，價值上億元；家用電器行業(yè)中彩電、電冰箱、洗衣機、空調(diào)器、微波爐、錄像機、攝像機、vcd、dvd等需用模具量大。同時，模具行業(yè)日益受到國家和人們的關(guān)注和重視，國務(wù)院頒布的關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策的決定也把模具工業(yè)列為機械制造工業(yè)改造序列的第一位。模具技術(shù)的進步極大

6、地促進了工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)發(fā)展，模具是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)最終產(chǎn)品的價值將超過自身價格的幾十倍乃至百倍及上千倍。優(yōu)惠政策為模具行業(yè)提供了良好的發(fā)展環(huán)境。在國家產(chǎn)業(yè)政策和有關(guān)配套政策導(dǎo)向之下，近年來已有不少地方相繼出臺了一些支持當(dāng)?shù)啬＞吖I(yè)發(fā)展的優(yōu)惠政策，有的見諸于文件，有的見諸于行動，都已收到很好的效果。同時，模具工業(yè)的快速發(fā)展也促進了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的繁榮。隨著各地之間交流活動的日益頻繁，相信對模具工業(yè)發(fā)展有利的政策，及因此而帶來的良好的發(fā)展環(huán)境將有進一步發(fā)展。 有利因素：（1）模具行業(yè)內(nèi)部體制改革和機制轉(zhuǎn)換加速，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)漸趨合理，并且加強了管理，提高了水平。（2）規(guī)模經(jīng)濟產(chǎn)生效益，模具集群生產(chǎn)發(fā)

7、展迅速。 （3）能力不斷提高。長期以來模具一直處于“后方”和“被動”的地位，因此也很少有 “品牌”和“專利”。隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，近年來企業(yè)越來越重視“品牌”和“專利”。有些企業(yè)已認識到了創(chuàng)新研發(fā)的重要性，投入力度提高很快。據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會了解到的情況，近年不少企業(yè)在創(chuàng)新研發(fā)方面的投入與銷售收入的比例達到5%左右，個別企業(yè)甚至達到8%至10%。 （4）模具技術(shù)含量不斷提高，屬于高新技術(shù)產(chǎn)品的模具越來越多。 （5）國際模具資本向我國轉(zhuǎn)移的趨勢十分明顯，模具出口前景很好。 不利因素：（1）雖然我國模具行業(yè)已經(jīng)駛?cè)氚l(fā)展快車道，但由于在精度、壽命、制造周期及能力等方面，與國際水平和工業(yè)先進國家相比尚

8、有較大差距，所以還不能滿足我國制造業(yè)發(fā)展的需求。特別是在精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具方面，仍舊供不應(yīng)求。因此，每年尚需大量進口。 （2）對外資的依存逐年增大。 （3）人才緊缺日益突出。 （4）市場競爭加劇。 （5）雖然近幾年模具出口增幅每年大于進口增幅，但所增加的絕對量仍是進口大于出口，致使模具外貿(mào)逆差一年比一年大。cad即計算機輔助設(shè)計的英文簡稱(computer aided design)。注塑模cad系統(tǒng)中數(shù)據(jù)可分為組合數(shù)據(jù)和基本數(shù)據(jù)，可將組合數(shù)據(jù)逐層分解至基本數(shù)據(jù)為止。根據(jù)這種分解模式，可以對總體、部件、詳細數(shù)據(jù)這三類數(shù)據(jù)分別進行處理。1.總體數(shù)據(jù) 它是一種模型數(shù)據(jù)，可以表達為如下格式

9、：文件名：總裝圖；組成：各部件數(shù)據(jù)名+定位關(guān)系數(shù)據(jù)；組織：依次記錄各部件名，定位數(shù)據(jù)。2.部件數(shù)據(jù) 它可定義為一種圖形/模型數(shù)據(jù)，以標(biāo)準(zhǔn)模架為例說明其表達格式： 文件名：部件名；組成：基準(zhǔn)件名+各組成零件名+定位關(guān)系+尺寸關(guān)系+零件圖形關(guān)聯(lián)性； 組織：依次記錄個零件名、定位關(guān)系、主特征尺寸。3.零件數(shù)據(jù) 它可定義為一種圖形文本數(shù)據(jù)，為注塑模系統(tǒng)的基本單元數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)類型可表達為如下格式：文件名：零件名； 組 成：圖形信息+尺寸信息+文本信息；組 織：依次按圖形記錄圖形節(jié)點信息、尺寸標(biāo)注及文本信息。pro/engineer4.0是美國ptc公司（parametric technology cor

10、poration參數(shù)技術(shù)公司）開發(fā)的大型cad/cam/cae集成軟件，是全方位的產(chǎn)品開發(fā)軟件。該軟件集產(chǎn)品設(shè)計、裝配、加工、鈑金設(shè)計等功能于一體，其模塊眾多、內(nèi)容豐富、功能強大，已廣泛應(yīng)用于電子、航天、汽車、家電和玩具等行業(yè)。在模具設(shè)計過程中，主要應(yīng)用pro/engineer4.0進行了模仁結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括分形面、澆注系統(tǒng)等的設(shè)計。ptc用于pro/engineer的新模架emx(expert moldbase extension)，是一個基于知識庫的模架裝配和細化工具，它增強了現(xiàn)有pro/engineer模具工具的功能。專門為模具設(shè)計人員開發(fā)的這套工具，提供了快速創(chuàng)建和修改完整模具零部件的功

11、能，能簡化模具設(shè)計過程，提高生產(chǎn)效率。autocad是最常用的工程制圖軟件。由pro/engineer產(chǎn)生的工程圖紙不規(guī)范，所以后期需要導(dǎo)入autocad軟件進行完善流程如圖2-1所示。- 26 -焦作大學(xué)機電系畢業(yè)設(shè)計（論文） 第2章第二章 注塑工藝分析及成型方法簡介第一節(jié)、塑件分析一、塑件塑件結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。該零件尺寸中等大小，最大長度為170mm，最大高度13mm，最大寬度50mm，厚度為2mm。二、塑料名稱根據(jù)各材料的注塑性能及加工使用性能，綜合市場價格，選擇材料為abs。三、生產(chǎn)綱領(lǐng)大批量，自動化生產(chǎn)四、塑件的結(jié)構(gòu)及成型工藝分析1.結(jié)構(gòu)分析該塑件端部帶有連接運動部分，兩個連接運動

12、部分分別在不同的型腔內(nèi)成型，故在模具設(shè)計和制造上要有一定的定位措施和良好的加工工藝，以保證轉(zhuǎn)動的順暢和零件的使用壽命。該塑件是放在外面的，對表面美觀有一定要求，設(shè)計時要注意對外邊面的處理。2.成型工藝分析精度等級：采用一般精度5級。脫模斜度：該注塑零件壁厚約為2mm，塑件外表面40120。由于該塑件沒有特殊狹窄細小部位，所用塑料為abs，流動性較好，而且，主要部分有較好的弧度，可順勢脫模，所以塑件外表面沒有放脫模斜度。第二節(jié)、材料abs的注射成型過程及工藝參數(shù)一、注射成型過程1.成型前的準(zhǔn)備對abs的色澤、細度和均勻度進行檢驗。由于abs的吸水率大約為0.2%0.8%，容易吸濕，成型前應(yīng)進行充

13、分的干燥，干燥至水分含量 h最小； 故滿足要求。3) 開模行程校核此處所選用的注塑機的最大行程與模具厚度有關(guān)（如全液壓合模機構(gòu)的注塑機）。注塑機的開模行程應(yīng)滿足下式：s機-（h模- h最?。?h1h2+（510）mm(4-3)因為s機- (h模- h最小)360-（270-220）=310mmh1h2（510）100+100+10=210mm即 s機-（h模-h最小） h1h2+（510）mm故滿足要求。式中: h1推出距離，單位mm；h2包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，單位mm；s機注塑機最大開模行程。第二節(jié)、澆注系統(tǒng)、關(guān)鍵零部件設(shè)計一、澆注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注射機噴嘴

14、到模具型腔的進料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，對塑件質(zhì)量影響很大。它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，包括主流到，分流到、冷料穴，澆口。1.主流道的設(shè)計主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。主要的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動和開模是主流道凝料的順利拔出（1）主流道尺寸主流道小端直徑 d=注射機噴嘴直徑+（0.51） (4-4) =3+（0.51），取d=4主流道球面半徑sr0=注射機噴嘴球頭半徑+（12）(4-5) =15+(12)，取sr0=17球面配合高度h=35mm，取h=3mm主流道長度l=40mm主流

15、道大端直徑d=d+2ltan=4+240tan2=6.79，取d=7mm(4-6)澆口套總長lo=l+h+2=45mm(4-7)（2）主流道襯套的形式主流道小端入口處于注塑機噴嘴反復(fù)接觸，屬于易損件，對材料要求較嚴格，因而模具主流道部分設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效的選用幼稚鋼材進行單獨加工和熱處理，常采用碳素工具鋼，如t8a、t10a等，熱處理硬度為50hrc55hrc。由于該模具流道較長，定位圈和襯套設(shè)計成分體式較合適。（3）主流道襯套的固定主流道襯套采用四個螺釘均布固定。2.冷料穴的設(shè)計（1）主流道冷料穴的設(shè)計開模時應(yīng)將主流道中的凝料拉出，所以冷料穴的直徑應(yīng)稍大于主流

16、道大端直徑。由于該模具型腔分布對稱，所以冷料穴可設(shè)在中心位置。冷料穴直徑= d+2=7+2=9 mm(4-8)冷料穴深度=3/4 d=7 mm(4-9)（2）分流道冷料穴的設(shè)計此模具分流道比較短，所以可以不加冷料穴。3.分流道設(shè)計（1）分流到布置形式分流道在分型面上的布置與型腔排列密切相關(guān)，有多種不同的布置形式，應(yīng)該遵循兩方面原則：一方面排列緊湊、縮小模具板面尺寸；另一方面流程盡量段、鎖模力力求平衡。改模具的流道布置形式采用平衡式。（2）分流道的長度長度應(yīng)盡量短，減少彎折。該模具的分流道長度在設(shè)計過程中由繪圖的出，l=5 mm。（3）分流道的形狀及尺寸為了便于加工及凝料脫模，分流道設(shè)置在分型面

17、上，采用圓形截面，abs經(jīng)驗值d=（4.89.5）mm，由d（1.11.2）=d上級，所以得出d=5.8，取為6 mm。（4）分流道表面粗糙度由于流道中于模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較理想，因此分流道的內(nèi)表面粗糙度ra并不要求很低，一般取0.631.6微米，這樣表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層流動阻力。避免熔流表面滑移，是中心層具有較高的剪切速率，此處ra=0.8。4.澆口的設(shè)計澆口是連接流道于型腔之間的一段細短通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部位。澆口的形狀、位置和尺寸對塑件的質(zhì)量影響很大。澆口截面積通常為分流道的0.070.09倍，澆口截面積取為圓形。（1）澆

18、口類型及位置的確定該模具是中小型塑件的多型腔模具，同時，對外觀要求較高，所以從側(cè)澆口和潛伏式澆口中進行選擇。其中，潛伏式澆口模具結(jié)構(gòu)簡單，只需兩板模即可，比較有優(yōu)勢。那么采用側(cè)澆口時，各方面都不是很理想；雖然雙澆口在控制氣泡上比較有優(yōu)勢，但是熔接痕方面有明顯缺陷，而且如采用雙澆口，分流道布置會過長，所以也不合適；潛伏式澆口最合適，而且相應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)也比較簡單，所以選用潛伏式澆口。（2）澆口尺寸設(shè)計由經(jīng)驗公式，澆口的直徑d=0.206 =0.607；(4-10)澆口直徑一般取在0.81.2之間，本模具取d=1 mm。二、分型面設(shè)計在pro/engineer工作環(huán)境下，可以對簡單零件自動產(chǎn)生分型面

19、。但插座底座塑件，形狀不規(guī)則，分型面大部分是平面，所以不需要手動創(chuàng)建曲面。三、成型零件設(shè)計直接與塑料接觸構(gòu)成塑件形狀的零件稱為成型零件，其中構(gòu)成塑件外形的成型零件成為凹模，構(gòu)成塑件內(nèi)部形狀的成型零件成為凸模（型芯）。由于凹、凸模件直接與高溫、高壓的塑料接觸，并且脫模時反復(fù)與塑件摩擦，因此，要求凹、凸模件具有足夠的強度、剛度、硬度、耐磨性、耐腐蝕性以及足夠低的表面粗糙度，如果型腔側(cè)壁和底板厚度過小，可能因強度不夠而產(chǎn)生變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產(chǎn)生翹曲變形，導(dǎo)致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響脫模。此塑件有側(cè)向軸孔，因此成型部分零件包括凹、凸模。分型成功後凹模如圖3-2所示，凸模如圖3-3

20、所示圖3-2 凹模圖3-3 凸模四、排氣系統(tǒng)的設(shè)計該套模具是屬于小型模具，排氣量很小，可利用分型面、滑塊和頂桿等間隙進行排氣，不需要單獨開設(shè)排氣槽。五、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計1.加熱系統(tǒng)由塑料模具的溫度直接影響到塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)率。abs材料的注塑成型溫度為5080 ，所選塑件材料模具溫度為：100c，所以可以不設(shè)置加熱裝置。2.冷卻系統(tǒng)一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度為200左右，而塑件固化后從模具性強中取出時其溫度在60以下。熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡量快的傳給模具，一是塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模。(1)設(shè)計原則：冷卻水孔數(shù)量盡可能的多，孔徑盡可能大；冷

21、卻水孔至型腔表面的距離應(yīng)盡可能相等；澆口處要加強冷卻；冷卻水孔道不應(yīng)穿過鑲塊或其接縫部位，以防漏水；冷卻水孔應(yīng)避免設(shè)在塑件的熔接痕處；進出口水管接頭的位置應(yīng)盡可能設(shè)在模具的同一側(cè)，通常應(yīng)設(shè)在注塑機的背面。（2）設(shè)計過程：已知：材料abs，塑件厚度2mm，一次注塑質(zhì)量21.5g，abs單位熱流量系數(shù)q1=350kg/kg,解：冷卻時間(4-11)s 根據(jù)abs性能，取=10s 注射時間=2s，保壓2s 注射周期為t=10+2+2+（58）=20s (4-12) 每小時注射次數(shù)n=3600/20=180 總熱量 q=w=ng (4-13) =800.0215350 =1354.5kj/h 模具四側(cè)

22、面積 (4-14) 分型面面積 開模率 (4-15)散熱表面積=0.04m2 (4-16)模溫70，室溫20對流所散發(fā)的熱量： (4-17)輻射所散發(fā)的熱量： (4-18) =0.86 注塑機所散發(fā)的熱量： (4-19) 應(yīng)由冷卻系統(tǒng)從模具中帶走的熱量為 為負(4-20)所以模具靠自身可以散熱。但為更加安全和提高效率，仍添加冷卻系統(tǒng)。六、脫模機構(gòu)的設(shè)計注射成型的每一循環(huán)中，塑件必須準(zhǔn)確無誤的從模具的凹模中或型芯上脫出，完成脫出塑件的裝置成為脫模機構(gòu)，也稱為推出機構(gòu)。1.脫模推出機構(gòu)的設(shè)計原則 塑件推出是注射成型過程中的最后一個環(huán)節(jié)，推出質(zhì)量的好壞將最后決定塑件的質(zhì)量，因此，塑件的推出是不可忽視

23、的。在設(shè)計推出脫模機構(gòu)時，應(yīng)遵循下列原則。（1）推出機構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動模一側(cè)；（2）保證塑件不因推出而變形損壞；（3）機構(gòu)簡單、動作可；（4）良好的塑件外觀；（5）合模時的準(zhǔn)確復(fù)位。2.塑件推出的基本方式選擇零件脫模無特殊要求，采用最常見的推桿推出即能滿足脫模要求。推桿形式選擇圓形推桿。3.頂桿布局兩側(cè)為對稱布局，故只標(biāo)注一側(cè)，對頂桿編號15。其中，1號為澆口頂桿，其中挖了潛伏式澆口。其形狀如圖3-4所示。2號為拉料桿，脫模是頂出澆道凝料，達到自動切斷澆口的目的，其形狀如圖3-5所示。35號為普通推桿，其形狀如圖3-6所示。圖3-4 1號頂桿圖3-5 2號拉料桿圖3-6 35號頂桿4.頂桿尺寸

24、計算（1）脫模力(4-21) (4-22) (4-23) (4-24) 取1，查參考文獻【1】中表8-2得=3.556由abs特性和模具材料得f=0.21 取1，查參考文獻【1】中表8-3得=1.0052=1.75mm，e=1800mpa，s=0.5%，=0，l=14cm=625n（2）推板厚度 (4-25) =300mm，e=210000mpa，b=150mm, =1/5*0.28mm（3）推桿直徑 (4-26) k=1.5，l=140，n=7，e=2100000，取d=4mm第三節(jié)、模架的確定選用標(biāo)準(zhǔn)模架，可以大大縮短模具的制造周期，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，

25、再根據(jù)成型零件尺寸結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架，選用結(jié)構(gòu)形式為futoba-2p:sc，如圖4-28所示。模架尺寸為250400mm。模具整體效果如圖3-7、圖3-8所示。圖3-7模具整體效果圖3-8模具爆炸圖焦作大學(xué)機電系畢業(yè)設(shè)計（論文） 第4章第四章 總結(jié)第一節(jié)、模具設(shè)計過程體會在做畢業(yè)設(shè)計的過程中，我學(xué)到了很的東西，對pro/e和autocad軟件進行了全方位的復(fù)習(xí)，以前學(xué)到的，現(xiàn)在都記起來了，比以前要更知道了可多以前沒有或者沒有注意到的一些細節(jié)。在此期間我查閱了很多資料，對模具行業(yè)也有了新的認識。在技能方面，通過對此塑件模具的設(shè)計，更加熟練了對pro/engineer4.0和autocad的運用，同時，學(xué)習(xí)了新的軟件，如emx插件。過程中的確遇到了很多的困難，比如在一開始由于對畢業(yè)設(shè)計這個概念不太熟悉，造成了不知道應(yīng)該從何下手，應(yīng)該先干什么