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1、 2011届毕业设计说明书 电源盒注塑模设计系 、 部： 机械工程系 学生姓名： 谭飞 指导教师： 谭彬 专 业： 材料成型及控制工程 班 级： 成型0803班 完成时间： 2012年5月26日 摘 要 注射成型在整个制造业的生产中占有十分重要的地位。据估计，注射成型的制品约占所有模具塑料制品总产量的三分之一，注射模约占塑料成型模具数量的二分之一以上。注塑模具在模具工业中的重要性显而易见。现在，注塑模具设计和制造中的传统方法早已满足不了现代生产发展的需要。为了赢得竞争、占有市场、可持续发展，模具生产必须变革传统的生产方法，引进新技术、新思维。本次的设计主要内容为计算器上盖注塑模的设计。首先获得
2、产品部件的外型实体模型，进行分析,然后利用AUTO2008重画出二维图，用AutoCAD2008完成注塑模具非标准零件的零件图和模架的装配图。设计塑件确定成型方法：（采用注射法）。编写成型工艺；选择成型设备：成型设备的性能、规格、特点；设计模具结构方案；绘制模具装配图和零件图；编写模具制造工艺卡片； 撰写课程设计报告等。通过不断分析改进和修整，使设计达到要求，通过所有检验后，用AutoCAD2008完成注塑模具非标准零件的零件图和模架的装配图。关键词：注塑模；模具制造；制造工艺AbstractInjection forming and stamping forming plays an imp
3、ortant role in the manufacturing business. By estimate product of injection forming accounts for about one third of the total output of plastics produced by mounding and injection mould accounts for more than a half of plastic formed mould, and blanking die account for about 50% of the gross product
4、 of the die industry, therefore, the importance of the injection mauling and blanking die is obvious to see. Now, the traditional way of die designing and manufacture can hardly meet the need of the modern production. In order to win the competition, occupy market and for the sake of persistent deve
5、lopment, the industries have to change traditional manufacturing means. Introducing new techniques and information technology into this field correspond with the current.The main contents of the training for the calculator injection mold design. First secure product components exterior solid model,
6、analyzed, then use AUTO2008 re-tracing the 2d figure, with AutoCAD2008 complete injection mould non-standard parts graph and formwork of assembly drawings. Design plastic parts to determine the shaping method: (using injections). Write molding process, Choose molding equipment: shaping equipment per
7、formance, specifications, characteristics, Design of die structure scheme, Draw mold assembly drawing and detail drawings, Write mould manufacturing process card, Writing course design reports etc. Through continuous improvement and trim analysis, make a design meet the requirements, through all ins
8、pection after completion, with AutoCAD2008 injection mould non-standard parts graph and formwork of assembly drawings Key words： injection mold; mould design and manufacture,;manufacturing process目 录1 前言62 塑件成型工艺性分析92.1材料选用92.2成型工艺分析102.3 加强肋102.4注射成型工艺过程及成型条件103 选择注射机及相关参数的校核123.1 概述123.2 型腔数量级排列方式
9、选择123.3 注塑机选型123.4 注射机的相关参数的校核144 模具设计164.1 成型零件164.2 分型面的设计164.3 浇注系统设计174.3.1 主流道设计184.3.2 分流道设计194.3.3 浇口的设计214.3.4 拉料杆的设计225 成型零部件的结构设计及计算235.1 成型零件的结构设计235.1.1 凹模的结构设计235.1.2 凸模的结构设计（型芯）235.2 成型零件钢材的选用245.3 成型零件工作尺寸的计算245.3.1 凹模径向尺寸的计算255.3.2 凹模型腔深度尺寸的计算265.3.3 凸模型芯径向尺寸计算265.3.4 凸模高度尺寸计算276 模架的
10、选用与确定286.1 各模板尺寸的确定286.2 模架各尺寸的校核297 导柱导向机构的设计307.1 导柱导向机构的作用307.2 导柱导套的选择308 排气槽的设计329 推出机构的设计339.1 选用原则339.2 推出机构的分类339.3 推出机构的组成339.4 脱模力的计算3310 温度调节系统设计3510.1 加热系统3510.2 冷却系统3510.3 冷却介质3710.4 冷却系统的简单计算3711 模具的试模与修模3812 模具工作过程41参考文献43设计小结44致谢45附录461 前言1.1 模具工业在国民经济中的地位模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料
11、（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的
12、主要工艺装备，它承担了这些工业领域中6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14
13、种排量80多个车型，1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。1.2 各种模具的分类和占有量模具主要类型有：冲模
14、，锻模，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，
15、辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的35，而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。压铸模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的6。粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制
16、造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。1.3 我国模具技术的现状及发展趋势20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造
17、强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48（约122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但
18、无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。推广CAD/CAM/CAE技术；模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证
19、明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。模具被称为“百业之母”。的确，模具是工业生产中最基础和最具有源头意义的一环，无论在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中60%-80%的零部件都依靠模具孕育而来。作为制造业的上游部分，模具对产品质量、效益的决定作用会在工业流程的洪流中成倍放大，远远超出人们的想象。因此，要说模具决定着一个国家制造业的国
20、际竞争力，半点都不夸张。二十多年来，我国模具工业发展迅猛，至近几年尤显疾劲。“十五”期间模具业年均增速达20%。2005年，中国模具市场容量已近800亿元人民币，市场规模仅次于日本和美国。据专家预测 ，“十一五”期间，中国模具业市场份额更将达到1200亿元。如此惊人的宏大体量带来了灿烂机遇，与之对应的前提是我们的整体技术水平必须大幅提升。当前国内模具企业大多集中在中低档领域。技术水平和附加值偏低，而一些高精密、高质量的模具制品仍依赖进口。对于行业来讲，提升技术含量，走向高端，是未来的必然选择。同时，国际模具界巧妙借力于IT技术，以网络提升效率、优化服务，这种做法也是值得效仿的方向。对于从行业来
21、说，模具业一直存在却不断扩大的人力资源缺口也是个人前景的莫大机遇。但细分来讲，人力缺口同样以兼具国际眼光与实战经验的高端人才为主，而普通设计人员并不缺乏，因此要大力发展被称为“百业之母”的模具行业，这就要求我们的设计者有着更高的水平。2 塑件成型工艺分析2.1 材料选用此塑件为计算器上壳，要求具有一定的强度、刚度、耐热、耐磨损性能，塑件结构如图1所示：图1：计算器上盖正、反面材料选定为ABS，其综合性能优异，具有较高的力学性能，流动性好，易于成型；成型收缩率小，理论计算收缩率为0.5%；溢料值为0.04mm左右；比热容较低，在模具中凝固较快，模具周期短。制件尺寸稳定，表面光亮。ABS主要性能指
22、标如下所示：型号：R102密度：1.05g/cm3收缩率：0.005溢边值：0.04成型温度：200240干燥条件：8090 2小时2.2 成型工艺分析（1）外观要求 此塑件为薄壁壳体类塑件，外形较为规则。要求塑件表面平整光滑，无翘曲、皱褶、裂纹等缺陷，防止产生熔接痕。（2）精度要求 此塑件对精度要求不高，采用一般精度MT3.（本节参考文献1中表2-3）（3）脱模斜度 设计脱模斜度的目的是便于塑件的脱模，避免在脱模过程中拉伤塑件表面，其大小取决于塑料的收缩率。脱模斜度的取向要根据塑件的内外型尺寸而定。塑件外形以型腔大端为准，尺寸要符合图纸要求，斜度沿形状减小方向。要求开模后塑件留在型芯上，塑件
23、内表面的脱模斜度应小于外表面的脱模斜度。根据参考文献1中表2-10 可知，取其型芯、型腔的脱模斜度都为1.2.3 加强筋为了使塑件与底壳便于装配，并有一定的强度和刚度，同时又能避免因壁过厚而产生成型缺陷，在塑件内表面外侧增设了多处加强肋，如图2所示：b=(0.50.0.7)*S=0.5 mmLn(Vs+Vj)(cm3 )式中： Vg注射机额定注射量(cm3);Vs单个塑件的容积量(cm3);Vj浇注系统和飞边所需要的容积量(cm3);n型腔数。其中，Vs=23.03，Vj4.6所以：Vg23.03+4.6)=27.63而注射机理论注塑容量为200 27.63cm3，故满足要求。 (3)注射压力
24、校核查参考文献1表4-1可知，ABS所需注射压力为80110 Mpa，这里取p0=100 Mpa，该注射机的公称注射压力p公=150 Mpa，注射压力安全系数k1=1.25-1.4,这里取k1=1.3.则：k1p0=1.3100=130 Mpap公，所以，注射机压力合格。4 模具设计凡是注射模，均可分为动模和定模两大部件。注射充模时动模和定模闭合，构成型腔和浇注系统；开模时动模和动模分离，取出制件。定模安装在注射机的固定板上，动模则安装在注射机的移动模板上。根据模具上各个零件的不同功能，可由以下几个系统或机构组成：成型零部件、浇注系统、开合模导向机构、脱模机构、侧向分型与抽芯机构、温度调节系统
25、、排气系统、其他零部件。4.1 成型零件指构成型腔，直接与熔体相接触并成型塑料制件的零件。通常有凸模、型芯、成型杆、凹模、成型环、镶件等零件。在动模和动模闭合后，成型零件确定了塑件的内部和外部轮廓尺寸。4.2 分型面的设计如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。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较，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则：（1） 分型面应选在塑件的最大截面处；（2） 分模面的痕迹不影响塑件的外观；（3） 浇注
26、系统，特别是浇口能合理的安排；（4） 使推杆痕迹不露在塑件外观表面上；（5） 使塑件易于脱模。由于本塑件的结构形状较为特殊，根据选择分模面时，应遵守以上的原则。再综合我的塑件形状的考虑，以及模具整体设计、制造、加工的要求，我选择采用平面分模面，如图5所示：图5 分型面这样的分模面设计有以下的特点：1、这样的设计保证了分模时塑件留在动模一侧；2、分型面的痕迹会在塑件的下边缘一圈，保证不会影响外观质量；3、这样的设计使得推杆比较好布置，比较容易推出塑件；4、使得脱模变的容易。43浇注系统设计浇注系统是从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道，主要用来使塑料熔体平稳而有序地填充到型腔中，具有传质、传压
27、和传热的功能，对塑件质量的影响很大。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。该模具采用普通流道浇注系统，包括主流道、分流道、冷料穴、浇口。设计时应该遵循以下原则：1、排气良好。2、流程要短。3、避免料流直冲型芯或嵌件。4、要求热量及压力损失最小。5、修整方便，保证塑件外观质量。6、防止塑件变形，浇注系统设计要结合型腔布局同时考虑。7、了解塑料的成型特性。8、塑料耗量要少，应利于消除冷料。9、型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象。10、尽可能选用平衡式分流道。4.3.1 主流道设计主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴
28、喷射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的断面为圆形，带有一定锥度，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。（1）主流道尺寸 主流道圆锥角=26，对流动性差的塑料可取36，内壁粗糙度为Ra0.63m。 主流道大端呈圆角，半径r=13mm,以减小料流转向过度的阻力。 主流道小端直径 D=注射机喷嘴直径+（0.5）=3+（0.5），取D=3.5mm。 主流道球面半径为：SR0=喷嘴球面半径+(12)=15+1=16mm。 球面配合高度 h=3mm5mm，取h=3mm。 主流道长度 尽量小于60mm，由标准模架结合该模具的结构，取L=42m. 浇口套总长L=L0+h=45mm.（2）主流道衬套形
29、式：本设计虽然是小型模具，但为了仅于加工和缩短主流道长度衬套和定位圈还是设计成分体式，主流道长度取45mm约等于定模板的厚度见（下图6）所示，材料采用T8A制造热处理强度为5560HRC 图6 主流道衬套图 主流道圆锥角可取3060，内壁粗糙度为Ra=0.63um; 主流道大端呈圆角，半径r=13mm。以减小料流转向过渡时的阻力; 在模具结构允许的情况下，主流道应尽量可能短，一般小于60mm。过长则会影响熔体的顺利充型; 主流道衬套与定模座板采用H7/m6配合，与定位圈的配合采用H9/f9间隙配合。（3）定位圈定位圈如下图7所示，材料选用45钢图7 定位圈4.3.2 分流道设计主流道与浇口之间
30、的通道称为分流道。采用直接浇道的模具可以省去分浇道，但在多型腔模具中分流道是必不可少的。常见的分流道的截面形式有圆形、半圆形、梯形、U形、正方形和正六角形。从分流道设计的要点出发，即应尽可能的使流动阻力减小，各型腔能够均衡进料。1) 分流道布置形式分流道在分型面上的布置与前面所叙的型腔的排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应依据两方面的原则：一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地经分流均衡的分配到各个型腔，因此，采用平衡式流道布置。图8 平衡式流道布置图2) 分流道的形状，截面尺寸以及凝料体积（
31、1）形状及截面尺寸设计中的分流道设置在分型面动模一侧，截面形状采用易加工的圆形截面。因为圆形截面的效率最高。式中，m流经分流道的塑料量（g） L分流道长度（mm） D分流道直径（mm）根据参考文献1取D=5mm。（2）凝料体积分流道长度 L=14mm分流道截面积A=3.142.52=19.625mm2凝料体积 q分=1419.625=274.75mm3=0.2748cm33) 分流道的剪切速率校核生产实践表明,当注射主流道和分流道的剪切速率 ，浇口的剪切速率时，所成型的塑件质量较好。 采用经验公式r=3.3q/3.14*Rn3=0.28875103/s在0.0050.05之间,剪切速率校核合格
32、。式中 q=v/t=4*v1/t=4*15.345/1=61.38cm3Rn=(2A2/3.14*C)(1/3)=1.25*1/2(1/3)cm式中 t注射时间，取1s ；A-半圆形面积（0.98125cm2）c半圆形周长(7.85cm)4) 分流道的表面粗糙度分流道的表面粗糙度Ra并不要求很低,一般取即可,因此取。5) 分流道与浇口的连接分流道与浇口的连接处应加工成斜面，并用圆弧过渡，有利于塑料熔体的流动及填充。4.3.3 浇口的设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。浇口的理想尺寸很难用理论公式计算，通常根据经验确定
33、，取其下限，然后在试模过程中逐步加以修正。一般浇口的截面积为分流道截面积的，截面形状常为矩形或圆形，浇口长度为.mm，表面粗糙度Ra不低于.m。1) 浇口位置的选择应注意以下几点 浇口应开设在能使型腔各个角落同时充满的位置 浇口应开设在制品壁厚较厚的部位，以利于补缩 浇口的位置选择应有利于型腔中气体的排除 浇口的位置应选在能避免制品产生熔合纹的部位 对于带细长型芯的模具，宜采用中心顶部进料方式，以避免型芯受冲击变形 浇口应设在不影响制品外观的部位 不要在制品中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位设置浇口根据外部特征,外观表面质量要求较高,须看不到浇口的痕迹,并且外壳中间位置有一圆形通孔,所以采用侧浇口,在开模时通过拉料杆拉断,几乎看不到浇口的痕迹.这样比较符合实际。） 侧浇口尺寸的确定由侧浇口经验计算公式得 h=nt 式中: h浇口深度(mm)n塑料系数，由塑料性质决定,取 0.7t塑件壁厚（mm）b浇口宽度（mm）l浇口长度(mm)A型腔表面积（mm2）根据以上原则，以及制件的工艺分析采用半圆形测浇口。其中h=nt=0.71.5=1.051 D=5mml浇口长度（为了去除方便取l=0.6mm） 考虑浇口推荐值取h=1mm b=4mm式中n塑件系数（n=0.7） f塑件型厚（mm）(平均略为1.5
