模具设计与制造综合实训任务书.doc

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1、模具设计与制造综合实训任务书1专 业： 机电工程系 班 级： 10材料1班 学 生 姓 名： 何梓建 学 生 学 号： 12021001011 设 计 题 目： 隔弧板 指 导 教 师： 牛仝旺 目 录1、塑件分析- 4 -2、塑件的工艺分析- 5 -3、注射机的选择- 6 -4、模具结构设计- 7 -5、注射机的校核- 15 -6、结束语- 16 -7、参考文献- 17 -8、工程图- 17 -注塑模隔弧板设计摘要：随着现代塑件制品的使用广泛且形状要求越来越精确，塑料模具的设计的要求也越来越高,同时在塑料制品中，高质量的模具设计、先进的模具制造设备、合理的加工工艺、优质的模具材料和现代化的成

2、型设备都是成型优质塑件的重要条件。计算其尺寸设计出顶出机构、流道、水路、模架等尺寸,利用UG和CAD对产品进行分析二维和三维的总装图和零件图。关键词：塑料模、UG（CAD/CAM）。Abstract：With modern plastic products were widely used and increasingly demanding precise shape, plastic mold design requirements are also getting higher and higher. At the same time in the plastic products, h

3、igh-quality die design, advanced mold manufacturing equipment and reasonable processing, high-quality materials and modern mold forming high-quality equipment are forming an important condition for plastic parts. Plastic products in the use of the mold design UG (CAD / CAM) software for the plastic

4、parts forming a comprehensive analysis of the basic structure of mold design exposition. Keywords：plastic mold 、UG（CAD/CAM）0.引言模具是工业生产的基础工艺装备，被称为“工业之母”，现代模具行业是技术、资金密集型的行业。作为国民经济的基础工业，模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业，应用十分广泛，绝大部分塑料制品由模具成型。如今，模具因生产效率高、产品质量高、产品质量好、材料消耗低、生产成本低而在各行各业得到广泛的应用；特别是在制造业中，它起着其他行业无

5、可取代的支撑作用，对地区经济的发展发挥着巨大的影响。近年来，模具行业结构调整步伐加快，主要表现为大型、精密、复杂、长寿命模具和模具标准件发展速度高于行业的总体发展速度。本次设计中进行分析工艺性，材料性能进行分析。完整设计出了整副模具的机构，热流道、冷却道、顶出机构、模架的选择，并且利用UG和CAD出了许多的零件图，和总装图，在设计的过程中发现模具的需要严谨的态度，精密的计算。模具设计已从人工经验设计方式转化为依靠计算机辅助设计的方式。广泛采用模具CAD/CAE/CAM技术，使模具设计、计算机分析、生产装备、数控加工、检验、试模等工作一体化，设计数据直接经过网络和数据库管理系统传递到各个生产部门

6、，大大缩短模具生产周期。此外，成形过程计算机模拟，并行工程、人工智能，快速原型制造等先进制造技术的应用，以及模具标准化、专业化生产等也为缩短供货期起了重要作用。1、塑件分析(a)(b)图 1 塑件图（a）塑件二维图；（b）塑件三维图塑件描述(1)塑件名称：隔弧板（如图1所示）(2)塑件材料为PP(3)大批量生产，塑件表面不得有飞边、熔接痕、无气泡、无划伤和白斑等外观缺陷(4)未注圆角为R2(5)表面粗糙度达到Ra1.6(6)未有尺寸按MT6级精度计算 2、塑件的工艺分析2.1塑料（1）品种：PP（2）颜色：绿色（3）结构特性:线性结构为结晶型（4）基本特性：PP塑料在工业生产中广泛应用，PP为

7、结晶型高聚物，常用塑料中PP最轻，密度仅为0.91g/cm3（比水小）。通用塑料中，PP的耐热性最好，其热变形温度为80-100，能在沸水中煮，PP有良好的耐应力开裂性，有很高的弯曲疲劳寿命，俗称“百折胶”，PP的综合性能优于PE料，PP产品质轻、韧性好、耐化学性好。PP的缺点：尺寸精度低、刚性不足、耐候性差、易产生“铜害”，它具有后收缩现象，脱模后，易老化、变脆、易变形。 （5）材料的成型性能分析:结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解. 流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔，凹痕,变形。 冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度。料温低温高压时容

8、易取向,模具温度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,流痕,90度以上易发生翘曲变形 塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中。2.2塑件工艺（1）尺寸精度：该塑件未标注公差尺寸, 故公差等级取MT6级精度计算.（2）表面质量要求:该塑件为汽车座椅调节器支架,要求表面光滑、完整、厚度均一、无飞边毛刺、无银丝、无波浪、熔接痕数量最少，熔接痕最小、无缩痕、无气泡、无划伤和白斑等外观缺陷，表面粗糙度可取Ra1.6。（3）结构工艺性：此塑件为圆形塑件，整体尺寸为R42cm，厚度基本均匀为12mm，属于中小型塑件。（4）通过以上分析，此塑件可以采用注塑成形生产，又因为模具寿命要求要达到10万次，

9、塑件产量要达到25万件，属于大批量生产，采用注塑成形具有较高的经济效益。3、注射机的选择（1）计算塑件的体积、质量经UG软件测得塑件的体积约为41，8193，塑件密度为0.91g/cm3,则质量M=41.8190.91=38.05g（2）确定模具型腔数量模具寿命要达到30 万次，属于大批量生产，且塑件精度要求较高，为提高效率，采用一模两腔结构。 （3）选择注射机根据公式Vmax(nVs+Vj)/kVmax注射机的最大注射量 n型腔数量Vs塑件体积 Vj浇注系统凝料体积K注射机最大注射量利用系数，一般取K=0.8 已知n=2，Vs=41.823，估计Vj=63，则Vmax(241.82+6)/0

10、.8=112.053查表可选择的注射机型号为XS-ZY-125型卧式注射机,其有关参数为:额定注射量 125cm3注射压力 120MPa锁模力 900KN最大成形面积 320cm2模具厚度 200300mm最大开合模行程 300mm喷嘴圆弧半径 12mm喷嘴孔直径 4mm拉料间距 260mm290mm顶出形式 两侧设有顶杆，机械顶出（4）制定注射成形工艺参数 查表得PP的注射成形工艺参数如下：温度（oC）喷嘴温度 170190料筒温度 前段180220 中断200220 后段160170 模具温度 40802压力（MPa）注射压力 70120时间（S）注射时间 05 冷却时间 1550保压时间

11、 2060 成形周期 401204、模具结构设计4.1分型面的选择 分型面是模具动模和定模的结合处，分型面的选择应以模具结构简单、分型容易，且不破坏已成形的塑件为原则，首先确定模具的开模方向为塑件的轴线方向，根据分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处原则，则此塑件的分型面选在塑件的上接面处，此塑件分型面如图2所示图2 分型面4.2型腔布局单型腔模具虽然可使模具结构简单，但塑件成形的生产效率低，塑件的成本高，适于塑件较大的产品。多型腔模具虽然使模具结构复杂，但塑料成形的生产效率高，塑件成本低，根据注射量求出型腔的数目。零件规格比较大，一模一腔但是经济效益低。生产效益低，模多腔模具的尺寸大不利于加工，

12、但是生产效益高，经济效益高，所以采取一模二腔最符合该产品，如图3所示图3 型腔布局4.3确定模具总体结构类型对塑件表面的要求较高，要求表面光滑、完整、厚度均一、无飞边毛刺、无银丝、无波浪、熔接痕数量最少，熔接痕最小、无缩痕、无气泡、无划伤和白斑等外观缺陷，所以采用侧浇口成形。方案一：普通两板模结构是注塑模中最简单的一种结构形式，这种模具只有一个分型面。方案二：三板模结构，三板模也是注塑模中较为常见的一种结构，但是比较繁琐。综合考虑，选择两板模。 4.4成形零件设计（1）结构设计 型腔和型芯的结构有两种基本形式，即整体式与组合式。考虑到塑件大批量生产，则应选用优质模具钢，为节省贵重钢材，型腔和型

13、芯都宜于采用组合式结构，此外，组合式结构还可减少热处理变形、利于排气、便于模具的维修。为便于装拆，型腔采用整体嵌入式。 （2）工作尺寸计算（因为是未注公差按MT6计算）对于标注公差的型芯、型腔尺寸按相应公式进行尺寸计算，其余则按简化公式计算。 查表可知洦PP的平均收缩率Scp=1.15% 型芯径向尺寸84+0.46 LM=(LSLSScp3/4)z =（84+84.461.15%+0.463/4）-（0.46/4） =85.3-0.115 型芯高度尺寸 12+0.32 HM=(HS+HSScp+2/3)z =（12+121.15%+2/30.32）-（0.32/4） =12.52-0.08 型

14、腔径向尺寸 84-0.46 LM=(LSLSScp-3/4) +z =（84+841.15%-3/40.46）+（0.46/4） =85.3+0.115 型腔深度尺寸 10-0.28 HM=(HS+HSScp2/3) +z =(10+101.15%-2/30.28) +（0.28/4） =10.34+0.07 型芯圆角 R5 LM=(LSLSScp)z =(5+52.25%)-0.01=5.12-0.01 型腔圆角 R2 LM=(LSLSScp)+z =（5+52.25%)+0.01=5.12+0.01（3）型腔侧壁和底板厚度计算 整体式型腔结构其特点牢固、不易变形、不会是塑件产生拼接线痕迹.

15、但是加工困难热处理不方便。组合式简化加工工艺减少热处理拼合处有间隙，利于排气，便于维修，节省贵重的模具钢，其要求的精度较高，组合结构必须牢固。由于此零件的规格较小大R42所以采用组合式H1/l=12/42=0.29 查表得C=0.015 W=0.09 l/b=84/84=1查表得a=0.25 c=0.013S=135 T=1274.5选择标准模架(1)确定模架组合形式 采用推杆推出机构，定模和动模均由两块模板组成,有许多的模架DUM和LIM的现成的模架,所以采取的是 LIM（SG） (2)计算型腔模板周界长度N=127+125=251宽度L=1352+522=374(3)选取标准的型腔模板周界

16、尺寸 首先确定模架宽度，N=374最接近于标准尺寸400，则选400L；然后从L系列标准尺寸中选择接近于L= 251的250。最终确定的模架规格为250400。(4)确定模板厚度 A板 定模板，用来嵌入型腔镶块，因型腔镶块采用通孔台肩式，则A板厚度等于型腔镶块厚度，型腔镶块厚度=型腔深度+底板厚度=45，选取标准中A板厚度HA=50mm。 B板 动模板，用来固定型芯，采用通孔台肩式，B板厚度=（0.51）型芯高度，则B板厚度HB在5070之间，标准化取HB=70mm。 C板 垫板，形成推出机构的移动空间，其厚度=推杆垫板厚度推杆固定板厚度塑件推出距离，保证把塑件完全推离型芯。此模架推杆垫板厚度

17、=15mm，推杆固定板厚度=15mm，塑件推出距离=型芯高度+（510）cm，选推出机构移动空间要足够推出塑件，HC=80 mm。此设计中模架标准采用FUTABA标准模架，如图4所示。图4 模架 (5)检验模架与注射机的关系模具外形尺寸250320拉杆空间300mm340mm ，合理。最大模具厚度300 模具厚度260最小模具厚度200 ，合理。开模行程 最大开合模行程300，合理。 4.6浇注系统 浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观、物理性能、尺寸精度等）都有直接影响， 故设计时要使型腔布置和浇口开始部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象，而

18、浇口的位置也要适当，尽量避免冲击嵌件和细小的型芯，防止型芯变形，浇口的残痕不影响塑件的外观。(1)主流道的设计主流道是塑料熔融体进入模具型腔时最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔，其形状为圆锥形，便于熔体顺利地向前流动，开模时主流道凝料又能顺利地拉出来。由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模板上，而是将它单独设计成主流道衬套镶入定模板内。浇口套的选用：进料口直径：D=d+(0.51)mm=314mm式中d为注塑机喷嘴口直径。球面凹坑半径：R=r+(0.51)mm=10+0.510.5mm式中r为注塑机喷嘴球头半径。所选浇口套的立体图如图5所

19、示： 图5 浇口套(2)冷料穴设计冷料穴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。冷料穴的直径宜大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。(3)分流道的设计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面积最小（流道表面积与体积之比值称为比表面积），塑料的温度下降小，阻力亦小，流道的效率最高，但是加工较困难，于是选用U形。因为U形截面分流到热量损失仅大于圆形和正方形截面的分流道，但又比圆形和正方形的截面流道容易脱模，而且，加工容易，所以U形截面分流道具有优良的

20、综合性能。分流道的尺寸：分流道尺寸由塑料品种、塑件的大小及流道长度确定。对于重量在200g以下，壁厚在3mm以下的塑件可用以下经验公式计算分流道的直径。D=0.2654W1/2 L1/4式中：D分流道的直径，mm； W塑件的质量，g； I分流道的长度，mm；由于所设计的塑件的质量小于200g，故按以上公式确定其直径。D=0.2654W1/2L1/4=0.265444.571/2501/4=3.78mm由于此式计算的分流道直径限于3.2mm9.5mm，而所算出来的结果小于此范围，参考聚苯乙烯的分流道推荐值，定出分流道直径为6mm，其剖视图如图6所示 图6 分流道其中r=6mm h=2r，分流道的

21、布置：选用平衡式的分流道布局。(4)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，其截面积约为分流道的0.030.09，长度约为0.5mm2mm。浇口形式有直浇口、侧浇口、点浇口和潜伏性浇口等，分析可知选侧浇口较为合理，因为经过浇口分析，鼠标浇口位置最好是在蓝色位置里面和外面，但是，因为设计的是一模两腔，综合考虑，选择侧浇口，浇口浇道如图7所示 浇口 浇道图7 浇口浇道浇口直径为0.6mm，各拔模角度为15。4.7推出机构常用的推出机构有推杆、推板、推管等，推杆推出机构是整个推出机构中最简单、最常见的一种形式。由于设置推杆的自由度较大，而且推杆截面大部分分为圆形，容易达到推杆

22、与推板或型芯上推杆孔的配合精度，推杆推出时运动阻力小，推出动作灵活可靠，损坏后也便于更换，所以采用推杆推出注意事项：(1)导柱长度要足够，以保证推出塑件时推板留在模具上。(2)推杆与型芯的间隙为0.5mm，不会擦伤型芯，锥面配合，起到辅助定位作用，也可防止推杆因偏心而溢料。(3)由于塑件高度较小，型腔深度不是很大，且非软质塑料，不容易形成真空，因此不必设置引气装置，如图8所示 图8 顶杆 4.8冷却系统 模具温度的调节既关系到塑件质量（塑件的尺寸精度、塑件的力性能和塑件的表面质量），又关系到生产效率，采用冷却水效果良好的冷却水回路的模具是缩短成型周期、提高生产效率最有效的方法，所以根据塑件的形

23、状、壁厚及塑料的品种，设计与制出能实现均一、高效冷却的回路，如图9所示图9 冷却水道4.9排气系统由于此模具属于中小型模具，且模具结构较为简单，可利用模具分型面和模具零件间的配合间隙自然地排气，间隙通常为0.020.03mm ，中间设排气槽。5、注射机的校核(1)最大注射量 K=0.8 Vs =89.63 Vj =63 Vmax=1253 因为满足KVmaxVsVj，适合。(2)注射压力已知P注= 80130 MPa，P公=145MPA，则P公P注，适合。(3)锁模力900KN(4)安装部分尺寸喷嘴孔直径4.5主流道小端直径6拉杆空间300340模具外形250320最小模厚200模具厚度260

24、最大模厚300 (5)开模行程最大开模行程300则最大开模行程开模行程，适合。 (6)推出机构两侧设有顶杆，机械顶出6、结束语6.1模具设计的创新与特色总结 本人的设计的产品是遥控器中的后座，遥控器是一个注重外形的产品，强调外表轮廓的统一性，所以为了保证塑件外形的能够比较圆滑，先建立一个整体外形，然后建立细节特征。用此方法做出来的遥控器外形比较圆滑，也不用太多考虑装配的问题，设计也简单。 在模架的设计方面，主要是应用UG的外挂程序：Mold wizard专家模具系统，Mold wizard有一个比较完整的数据库，包括各大模架供货商个比较完整的系列的模架，而且有各种标准，从A、B、C板到顶针，水

25、道，斜销机构，这些都是标准件，只要选定型号，尺寸，就可以直接向供货商订货，这也正满足了现代模具设计标准化的需求。6.2论文存在问题与解决设想 在设计过程中出现了很多问题。首先，在建模时，做过好几个主控件，都导成圆角后，就可以了。开始生成模具时，我对模具的结构不够了解所以开始分模面没有尽可能变成平面，这样加工会很难，后来用EXTEND命令，先把分模面延伸到一个平面，再延伸到工件的外表面，于是，分模面可以尽可能使平面。在设计流道时，由于流道的尺寸太小，浇口太小，浇口位置不合理，造成了注塑时间长和浇注质量很差，后来对流道和浇口的设计进行了改善，最后出来的质量好了很多。在出工程图时，是先在在UG中生成

26、.drw文件，然后转化成.dwg文件，再用AUTOCAD打开，进行编辑，使用AUTOCAD的模板，在这个过程中也有很多问题。比如，UG中工程图的配置文件不完全，导致从UG到AUTOCAD文件的比例不对。此外，由于自己时间和技术的限制，鼠标上盖的卡口没有做，模具中这个特征也没有，如果要作这个特征，要在EMX模具专家系统中选择斜销机构，再选择尺寸。经过这次设计，我了解了模具设计的全过程，碰到了很多问题，也得到了很多经验。7、参考文献1）高佩福.实用模具制造技术M.北京：中国轻工业出版社，1999 2）任鸿烈.塑料成型模具制造技术M.广州：华南理工大学出版社，2003 3) 黄毅宏,李明辉.模具制造工艺M.北京机械工业出版社,1996 4) 赵昌盛.实用模具材料应用手册M. 北京：机械工业出版社，2005，8、工程图