注塑模具設(shè)計(jì)論文

注塑模具設(shè)計(jì)論文單位：寧夏大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院姓名：徐云龍專業(yè)：農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化指導(dǎo)老師：王春秀1前言近年來我國模具技術(shù)有了很大的發(fā)展，模具設(shè)計(jì)與制造水平有了很大的提高，大型、精密、復(fù)雜、高效和長壽命模具的需求量大幅度發(fā)增加。模具質(zhì)量明顯提高；模具CAD/CAM技術(shù)相當(dāng)廣泛的得到了應(yīng)用。機(jī)械零部件中60%的粗加工，80%的精加工需要由模具來完成?？梢哉f，模具是工業(yè)之母。依照塑件的成型方法分類，可以將塑料加工模具分為三類：(１)壓縮模壓縮模是將塑料裝在受熱的型腔或加料室內(nèi)，然后加壓。也可稱為壓塑?；驂耗！Ｔ趬褐茣r(shí)直接對(duì)型腔內(nèi)的塑料施加壓力。這類模具的加料室一般與型腔是一體的，主要用于熱固性塑件的成型，有時(shí)也用于熱塑性塑件的成型。(2)壓注模壓注摸是將塑料在加料室內(nèi)受熱成為黏流狀態(tài)，在柱塞壓力的作用下使熔料經(jīng)過注射系統(tǒng)進(jìn)入并充滿閉合的型腔。也稱為傳遞模、擠扭模。這種棋具結(jié)構(gòu)比壓縮模復(fù)雜，造價(jià)較高。(3)注射模注射模又稱為注塑模.塑料在注射機(jī)上裝有螺桿攪拌的料筒內(nèi)受熱開始熔化.當(dāng)達(dá)到半熔性狀態(tài)時(shí)、在壓力的作用下，熔料通過模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)人到有一定深度的型腔內(nèi)固化成塑件.該工藝成型周期短，生產(chǎn)效率高。這種模具在熱固性塑料注射機(jī)上使用，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價(jià)較高。除了上述塑料成型模具外，還有中空吹塑模、熱成型模、發(fā)泡模、澆鑄模、擠出機(jī)頭口模等。我的設(shè)計(jì)題目就是建立在第三種塑料模具的成型方法的基礎(chǔ)上開展開設(shè)計(jì)的．今天我做的設(shè)計(jì)正是為適應(yīng)注塑模具的發(fā)展要求而進(jìn)行的。我主要應(yīng)用了“SolidWorks”軟件進(jìn)行工件的造型、仿真、生成仿真動(dòng)畫，并進(jìn)行其夾具的設(shè)計(jì)，使其能夠成為一個(gè)整體．由于時(shí)間倉促，加上本人水平和經(jīng)驗(yàn)有限，此設(shè)計(jì)難免有欠妥和錯(cuò)誤之處，懇請(qǐng)各位老師給與指正。下面我先將我的先期準(zhǔn)備工作介紹一下。1.1前期準(zhǔn)備我的工作是在上一個(gè)同學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上來進(jìn)行注射模具的三維實(shí)體造型和動(dòng)畫仿真。我所使用的軟件是在網(wǎng)上下載的SolidWorks的最新版本：SolidWorks2007。此版本的優(yōu)點(diǎn)是繪圖界面更加的美觀，對(duì)于零件材質(zhì)的渲染能力更加的強(qiáng)操作也變的更加的簡便。但是這個(gè)軟件對(duì)電腦的硬件配置的要求非常的高，我的電腦的硬件配置剛好能夠艱難的完成這個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)。不過我始終相信只要自己能夠肯鉆研，總能夠設(shè)計(jì)出自己想要的東西來2注塑模具三維造型設(shè)計(jì)大型三維軟件SolidWorks是世界上最先進(jìn)的CAD高端軟件，利用SolidWorks的三維實(shí)體造型功能，在SolidWorks平臺(tái)上設(shè)計(jì)注射模具并且對(duì)其進(jìn)行動(dòng)畫仿真，能夠大大提高模具設(shè)計(jì)與制造的效率和質(zhì)量。本設(shè)計(jì)以手機(jī)電池扣為例，介紹了基于SolidWorks的注射模具的設(shè)計(jì)過程和制造方法。

注射模具的設(shè)計(jì):

基于SolidWorks的注射模具設(shè)計(jì)的主要流程是：在SolidWorks零件環(huán)境下創(chuàng)建塑件的三維模型；在SolidWorks裝配體設(shè)計(jì)環(huán)境下加載此注塑模具的所有零件模型；對(duì)模具零件進(jìn)行裝配和各個(gè)配合表面的配合。最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝配體的成型。

創(chuàng)建塑件三維模型:根據(jù)材料中提供的二維圖（如圖2.1示意圖所示）或者塑件樣品，在SolidWorks模塊，靈活運(yùn)用各種建模命令，創(chuàng)建手機(jī)電池扣的參數(shù)化的三維模型。其過程如下:

圖2.1

塑件二維圖根據(jù)圖1資料中所給的塑件的二維圖的尺寸首先我們用SolidWorks軟件的零件設(shè)計(jì)功能來對(duì)這個(gè)手機(jī)電池扣塑件進(jìn)行三維實(shí)體造型：首先用直線、倒角、尺寸驅(qū)動(dòng)等二維繪圖命令在前視基準(zhǔn)面上建立塑件的底面二維草圖如圖2.2所示。圖2.2然后對(duì)二維圖形進(jìn)行拉伸、切除、圓角、倒角、圓頂?shù)让畹牟僮鱽砩伤芗娜S實(shí)體模型如圖2.3

圖2.3注塑零件三維實(shí)體模型要加工成這樣一個(gè)復(fù)雜的零件，用簡單的凹凸模具來進(jìn)行加工成型是不可能實(shí)現(xiàn)的因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)有特定機(jī)構(gòu)的注射模具來實(shí)現(xiàn)造型的功能。這里我選用了具有斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的注射模具來來進(jìn)行此零件的造型。首先我們要進(jìn)行的是：注射模具總體結(jié)構(gòu)的確定。注射模具總體結(jié)構(gòu)的確定注射模具由成型零部件和結(jié)構(gòu)零部件組成。結(jié)構(gòu)零部件部分介紹的內(nèi)容包括注射模的標(biāo)準(zhǔn)模架、注射模的支承零部件和合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。支承零部件主要由固定板(動(dòng)、定模板)、支承板墊板和動(dòng)、定模座板等組成。模架是注射模的骨架和基體，通過它將模具的各個(gè)部分有機(jī)地聯(lián)系成為一個(gè)整體，如圖2.4所示。標(biāo)準(zhǔn)模架一般由定模座板、定模板、動(dòng)模板、動(dòng)模支承板、墊塊、動(dòng)模座板、推桿固定板推板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套及復(fù)位桿等組成。另外還有特殊結(jié)構(gòu)的模架，如點(diǎn)澆口模架、帶推件板推出的模架等。模架中其他部分可根據(jù)需要進(jìn)行補(bǔ)充，如精確定位裝置、支承柱等。本次設(shè)計(jì)中的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有我的合作者來完成。由上面的介紹我們可以知道，本次設(shè)計(jì)的模具主要包含如下的結(jié)構(gòu)和零件：其在注射模具中起的作用如下：

依照上圖，我主要將這個(gè)注塑模具分為以下幾類，并對(duì)其工作原理和造型做進(jìn)一步的介紹：其各個(gè)部分的組成從如下的這張組織結(jié)構(gòu)圖中可以清晰的體現(xiàn)出來。手機(jī)電池扣注射模具手機(jī)電池扣注射模具澆注系統(tǒng)推出機(jī)構(gòu)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)冷卻系統(tǒng)澆口杯、型腔、流道推件板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、復(fù)位彈簧抽芯塊、滑塊型心、斜滑塊、斜楔動(dòng)定模板水道、水管連接套、水管推件桿、推件柱圖2.5手機(jī)電池扣注射模具手機(jī)電池扣注射模具支撐體系附屬零部件注射模具專用模架動(dòng)畫仿真及演示座板、底板動(dòng)定模板、支撐板、螺釘、銷子等圖2.6以上兩個(gè)組織結(jié)構(gòu)圖說明了我的設(shè)計(jì)的過程及步驟。下面的造型過程將圍繞這個(gè)結(jié)構(gòu)來展開，由于本設(shè)計(jì)所接觸了零部件數(shù)量龐大共有40余種100余個(gè)零件，因而簡單零件的造型過程將不再贅述。2.1澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng)由塑件的行腔，留道和澆口杯組成，在SolidWorks中首先依據(jù)塑件的尺寸來設(shè)計(jì)出兩個(gè)型腔的結(jié)構(gòu)及尺寸。2.1.1定模的生成首先通過拉伸、切除、圓頂、倒角、圓角、等命令生成定模的三維圖形。如下圖：圖2.7定模三維圖2.1.2動(dòng)模的生成同理依據(jù)型腔配合的原理生成動(dòng)模的三維零件圖形圖2.8動(dòng)模三維圖2.1.3澆口杯的設(shè)計(jì)圖2.9澆口杯澆口套與模板配合采用H7/m6的過渡配合。主流道與注射機(jī)的噴嘴接觸處設(shè)計(jì)成平面或球面。為了減少注射過程中的變形與磨損，可在此處模具上分型面兩側(cè)的動(dòng)、定模扳上鑲?cè)氪慊痂倝K。在本設(shè)計(jì)中澆口杯由兩個(gè)螺釘固定在定模座板上，并且澆口杯內(nèi)的留道設(shè)計(jì)成圓錐面，相當(dāng)于有一定的拔模斜度，這樣設(shè)計(jì)更有利于分模時(shí)凝料從澆口杯流道中脫出。2.2推出機(jī)構(gòu)推出機(jī)構(gòu)主要包括：推件柱、推件桿、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、推件板、復(fù)位彈簧和推件板。其中：推件板：為這個(gè)機(jī)構(gòu)中的其它零部件提供一個(gè)支撐的平臺(tái)；推件柱：作用是對(duì)推件板施加力的作用使推件板能夠動(dòng)作，起到推件的作用；推件桿：主要是為了將成型的塑件從型腔中推出；導(dǎo)柱：使推件板在其上滑動(dòng)，起到引導(dǎo)方向的作用；復(fù)位彈簧：在推件完成后起到自動(dòng)彈性復(fù)位的作用。圖2.10推出機(jī)構(gòu)零件圖圖2.11推出機(jī)構(gòu)裝配圖及裝配完成后的透視圖2.3側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的組成與工作原理：在所有的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)中，斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛.其基本結(jié)構(gòu)組成如圖所示。它是由抽芯機(jī)構(gòu)、和滑塊型芯(成型元件)，導(dǎo)滑槽內(nèi)作側(cè)向分型與抽芯運(yùn)動(dòng)和復(fù)位運(yùn)動(dòng)的側(cè)滑塊(運(yùn)動(dòng)元件)，固定在定模板內(nèi)與合模方向成一定角度的斜導(dǎo)柱（傳動(dòng)元件)，等零件組成的。圖2.14為注射結(jié)束的合模狀態(tài)的側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的裝配圖，開模時(shí).定模部分向前移動(dòng)，塑件包在動(dòng)模上隨著動(dòng)模一起移動(dòng)，在斜導(dǎo)柱的作用下，側(cè)滑塊帶動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)在推件板上的導(dǎo)滑槽內(nèi)向上側(cè)作側(cè)向抽芯。在斜導(dǎo)柱的作用下。滑塊型心在推件板上的導(dǎo)滑槽內(nèi)向下側(cè)作側(cè)向分型。側(cè)向分型與抽芯結(jié)束.斜導(dǎo)往脫離側(cè)滑塊，最終完成側(cè)向分型與抽芯。圖2.12側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)零件組成圖圖2.13側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)裝配圖圖2.14側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)裝配位置圖2.4冷卻系統(tǒng)模具冷卻裝置的設(shè)計(jì)與使用的冷卻介質(zhì)、冷卻方法有關(guān)。本模具設(shè)計(jì)是用水來冷卻，水冷卻最為普遍，因?yàn)樗臒崛萘看?，傳熱系?shù)大，成本低廉。水冷就是在模具型腔周圍和型芯內(nèi)開設(shè)冷卻水回路，使水或者冷凝水在其中循環(huán)，帶走熱量，維持所需的溫度。冷卻目路的設(shè)計(jì)應(yīng)做到回路系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)能充分吸收成型塑件所傳導(dǎo)的熱量，使模具成型表面的溫度穩(wěn)定地保持在所需的溫度范圍內(nèi)，而且要做到使冷卻介質(zhì)在回路系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)暢通，無滯留位。但在冷卻水回路開設(shè)時(shí)，受到模具上各種孔(頂桿孔、型芯孔、鑲件接縫等)的限制，所以要按理想情況設(shè)計(jì)較困難，必須根據(jù)模具的具體特點(diǎn)靈活地設(shè)置冷卻回路。因此在本設(shè)計(jì)造型中我使用的是直流循環(huán)式的冷卻回路，考慮到動(dòng)定模很小無法在其上開設(shè)冷卻回路且此設(shè)計(jì)的散熱要求不是很高，因而將冷卻水道分布是設(shè)置在定模板和動(dòng)模板中，這樣便有足夠的空間來進(jìn)行鉆孔擴(kuò)大水道的散熱面積，使冷卻的效果達(dá)到最佳。另外水道連接口采用可移動(dòng)式的水連接套拆卸和安裝都很方便，成本也很低廉。定模水道在定模板中的位置和形式。如下圖2.15所式圖2.15定模與定模水道圖從下圖可以看出，冷卻水從進(jìn)水口進(jìn)入，在模具型腔的安裝位置周圍進(jìn)行水循環(huán)來達(dá)到散熱的目的最后熱水由出水口排出。圖2.16定模與定模水道透視圖由于動(dòng)模板中孔和槽的結(jié)構(gòu)比較多，因而將水道盡量布置在安裝動(dòng)模的最近處以達(dá)到最好的冷卻效果。動(dòng)模水道的布置形式與工作原理和定模水道的相同，這里不在進(jìn)行過多的介紹，具體布置形式請(qǐng)參見圖2.17圖2.17動(dòng)模與動(dòng)模水道圖圖2.18動(dòng)模與動(dòng)模水道透視圖是從性能和價(jià)格上都比較好冷卻系統(tǒng)的水道連接需要管材和各種接頭，在這里我選用的和橡膠彎管和通用的水管接頭，這些材料無論從安裝上還。圖2.19冷卻系統(tǒng)連接管材零件圖圖2.20是圖2.19中的各種管材在定/動(dòng)模水道中的連接形式。圖2.20水道管材裝配圖圖2.21水道布置裝配圖2.22動(dòng)模水道裝配圖與透視圖2.23冷卻系統(tǒng)總體裝配圖2.5支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)注塑模具系統(tǒng)中的支撐零部件是用來安裝固定或支承成型零部件以及前述各部分機(jī)構(gòu)的零部件。支承零部件組裝在一起，構(gòu)成注射模其的基本骨架。圖2.24中的支承零部件有定模座板、動(dòng)模座板、底板、和墊塊、等。圖2.24支撐系統(tǒng)零件圖圖2.25支撐系統(tǒng)各部件在模架中的安裝位置1定模座板5動(dòng)模座板6墊塊9底板2.6附屬零部件設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)中所采用的連接部件大部分是內(nèi)六角頭螺釘，采用它的好處是連接緊固、不易磨損、不會(huì)影響配合面的配合、美觀、而且安全。圖2.26附屬零部件圖2.7注塑模具的總體裝配過程所有零件的裝配形成注塑模具的裝配體的過程2.7.1定模座板，定模板的安裝圖2.27定模座板，定模板裝配圖定模座板，定模板的安裝過程如下：將斜楔用內(nèi)六角螺釘緊固在定模板中—將4個(gè)導(dǎo)柱安裝在定模板中—用內(nèi)六角螺釘連接定模板與定模座板—安裝澆口杯，并用十字螺釘將其固定在定模座板上—將定模用內(nèi)六角螺釘連接在定模板上。安裝完成的透視裝配圖如圖2.28所示。圖2.28定模座板，定模板裝配透視圖圖2.29成型部分的安裝2.7.2成型部分的安裝成型部分的安裝過程如下；將摩擦片安裝在動(dòng)模板中—將斜滑塊放置于導(dǎo)滑槽內(nèi)然后放置在摩擦片的上面并用螺釘將導(dǎo)滑槽、摩擦片和動(dòng)模板相連接—用螺釘將動(dòng)模安裝在動(dòng)模板上—用圓錐銷連接抽芯機(jī)構(gòu)和斜滑塊—用十字頭螺釘將滑塊型心和抽芯機(jī)構(gòu)連接在一起，至此成型部分的安裝完畢。其零件的組成（不包括螺釘）爆炸圖如圖2.30所示。圖2.30成型部分零件組成爆炸圖2.7.3推出機(jī)構(gòu)的安裝推出機(jī)構(gòu)的安裝過程如下：將4個(gè)支承釘安裝在底板上——將推件柱穿過下推件板用螺釘連接在下推件板上——將推件桿穿過上推件板——在上下推件板之間裝入導(dǎo)套——將連有推件桿的上推件板用螺釘和下推件板連接在一起——將導(dǎo)柱裝入導(dǎo)套——將復(fù)位彈簧裝入導(dǎo)柱——用螺釘將底板和支承柱穿起來待用。其裝配圖和零件的爆炸圖請(qǐng)分別參見圖2.31和圖2.32。圖2.31推出機(jī)構(gòu)裝配圖圖2.32推出機(jī)構(gòu)零件爆炸圖2.7.4冷卻系統(tǒng)的安裝冷卻系統(tǒng)的安裝過程如下：冷卻系統(tǒng)的安裝十分方便，只要將水道接頭連接在各個(gè)水道的接口處，再將水管接頭連接在水道接頭上，最后將水管連接在水管接頭上就可以了。其總裝圖請(qǐng)參見圖2.33和圖2.34。圖2.33冷卻系統(tǒng)連接裝配圖圖2.34冷卻系統(tǒng)連接零件爆炸圖2.7.5總裝當(dāng)各個(gè)分機(jī)構(gòu)安裝完成后，只要將推出機(jī)構(gòu)那部分準(zhǔn)備好的部件用最長的螺釘穿過底板、墊塊、動(dòng)模座板連接到動(dòng)模板上。再將安裝好的定模和定模座板放置在動(dòng)模板上，這樣，一個(gè)注塑模具的整體結(jié)構(gòu)就安裝完畢了。其總裝圖如圖2.35所示。圖2.35注塑模具總裝圖至此整個(gè)注塑模具就設(shè)計(jì)完了，最后給出此注塑模具的總體爆炸視圖以便于更好的了解這個(gè)模具的結(jié)構(gòu)和各部分的組成。請(qǐng)參見圖2.36。圖2.36注塑模具總體爆炸視圖3模具支架的設(shè)計(jì)3.1模具支架的選用模具的支架在零件的大批量且精度要求較高的生產(chǎn)中一般采用專用注射機(jī)來進(jìn)行生產(chǎn)加工。但是在此設(shè)計(jì)中的模具機(jī)體比較小而且塑件要求的加工精度也不是很高因而沒必要使用專用注射工具，那樣會(huì)造成較高的成本浪費(fèi)，所以在此設(shè)計(jì)中采用了一種簡單但很實(shí)用的簡單模具支架系統(tǒng)。這樣既節(jié)省了成本有縮短了加工周期，因而在小批量精度要求不是很高的情況下能夠起到很好的效果。其總體結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。圖3.1模具支架總體結(jié)構(gòu)圖3.2液壓支架工作部分圖3.2模具支架工作原理如圖3.2所示模具支架部分主要包括以下幾個(gè)部分：液壓缸、推件臂、卡子、支架體、導(dǎo)滑套和導(dǎo)滑桿等。在模具工作的時(shí)候，開模時(shí)，液壓缸得到液壓力從而推動(dòng)推件臂向開模的方向移動(dòng)，推件臂上的卡子在推件臂的推動(dòng)下推動(dòng)定模座板開模。當(dāng)開模進(jìn)行到一定程度的時(shí)候推件臂和模具推件柱之間的間隙消除，推件臂同時(shí)又推動(dòng)推件柱推動(dòng)推出機(jī)構(gòu)將塑件推出。和模時(shí)，液壓缸反方向移動(dòng)拉動(dòng)推件臂向和模的方向移動(dòng)，同時(shí)復(fù)位彈簧推動(dòng)推件板使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位，直到最后完成和模至此，整個(gè)模具的設(shè)計(jì)就結(jié)束了，由于論文幅面有限不能將具體作圖過程表示清楚，以上對(duì)此注塑模具的介紹已經(jīng)能夠表達(dá)本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過程，僅供參考。5謝詞本文是在導(dǎo)師王春秀教授的悉心指導(dǎo)下完成的，導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、誨人不倦的敬業(yè)精神，學(xué)識(shí)淵博使學(xué)生受益匪淺。謹(jǐn)此向?qū)熤乱猿绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！感謝我的父母對(duì)