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1、台州职业技术学院毕 业 课 题 说 明 书课题名称: 利用Pro/e进行电话机机壳模具设计全套PRO/E三维图纸+cad图纸，联系153893706专业班级 机电一体化 学生姓名 指导老师 03 04 学年目 录电话机壳模具设计说明书摘要前 言一制品的工艺分析1. 塑件的材料性能2. 明确塑件的设计要求3. 明确塑件的生产批量4. 塑件的工艺性二注塑机的确定三模具的结构设计与计算1. 浇口的设计 2. 球面凹坑半径R值的确定 3. 浇口套与定模的配合 4. 分流道的设计 5. 侧浇口的设计与计算 6. 分型面的选择原则 7. 排气系统的设计与选择 8. 成型零件的设计 9. 导向与定位机构的设
2、计四设计校核1. 最大注射量的校核2. 锁模力的校核3. 模具与注射机安装部分相关尺寸的校核4. 开模行程的校核结束语 参考文献电话机壳模具设计说明书摘要本电话机壳模具设计说明书简要的介绍了塑料模具设计的基本原理课题案例的简要分析及本课题手机外壳塑件的脱模过程本说明书共分为九大部分,分别为:1. 浇口的设计 2. 球面凹坑半径R值的确定 3. 浇口套与定模的配合 4. 分流道的设计 5. 侧浇口的设计与计算 6. 分型面的选择原则 7. 排气系统的设计与选择 8. 成型零件的设计 9. 导向与定位机构的设计 10CAD总装的设计。11.Pro/e模具设计在浇注系统和浇口的设计中,主要讲述浇口的
3、组成浇注系统设计的基本原理浇口类型及浇口位置的选择与原理;球面凹坑半径R值的确定的设计中,主要确定凹坑半径值的确定:浇口套与定模的配合,讲述了浇口套与定模的配合形式及位置电话机模具设计前 言模具是工业中极为重要的工艺装备采用模具生产制品及零件,具有生产效率高节约原材料操作工艺简单能制造出用其他加工工艺方法难以加工的形状较复杂的的零件制品制造出的零件或制品精度高,尺寸稳定,有良好的互换性容易实现生产的自动化半生动化用模具批量生产的零件与制品,一般不再进行进一步加工,可以一次成形等一系列优点它是当代工业工产的重要手段和工艺发展方向 塑料模具设计与制造技术及塑料工业的发展息息相关,塑件制造是一项综合
4、性技术,其生产有关与成型物料成型设备成型工艺成型模具及模型制造等方面的知识,所以便构成了塑代件成型生产系统:产品设计塑件选择塑件成型。一 制品的工艺分析1ABS树脂为微黄色或白色不透明颗粒料,无毒不味;是丙腈-丁二烯-苯乙烯共聚物.丙烯腈使聚合物耐油耐热耐化学腐蚀;丁二烯使聚合物具有卓越的柔性韧性;苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性因此,ABS具有突出的力学性能和良好的综合性能,ABS表面可以电镀但它的使用温度不高,一般不能超过80度2明确塑件的设计要求:该产品零件尺寸较中等大小,精度等级高,不需要抽芯,形状比较简单没有侧壁孔及凸凹台,对表面质量有一定要求使用侧浇口,工作环境比较好没有过热
5、现象及较大的机械载荷3明确塑件批量:该产品大量投产,产量很大要求模具寿命在30万次以上,选用P20作为型腔及型芯材料4、塑件的工艺性及计算该产品材料为ABS查压缩比k:密度=1.021.06收缩率Q=0.4%0.7%.其成型工艺特性 1.吸湿性强.原料要干燥2流动性中等宜用高料温高模温高注塑压力成型溢边值0.04mm3尺寸稳定性好4塑件尽可能有大脱模斜度计算出其平均密度为1.04g/cm3平均收缩率为0.55%使用Pro/e软件画出三维实体图并利用其分析功能自动计算出所画图形的体积和质量:m塑=v塑= 1.04*77860/1000=80.97g式中:-塑件平均密度,单位g/cm3.由浇注系统
6、v浇=可计算出浇注系统质量为m浇=v浇=1.04*21060/1000=21.909 gv总=v塑+v浇=71.16+ 20.167= 91.327 cm3m总=m塑件+v浇= 20.167+80.97=101.130 g二 注塑机的确定根椐塑料制品的体积或质量查注塑机的参数如下:注塑机最大注塑量:155CM 锁模力 1200KN注塑压力200Pma : 最小模厚 160mm模板行程: 540 mm 注塑机定位孔直径?4mm喷嘴前端行程?125mm 喷嘴球面半径 SR 15 mm注塑机拉杆的间距 410*360 mm选定注塑型号为:JPH120 A三 注塑模具设计与计算一、浇注系统设计根据产品
7、对表面质量要求很高,为了不影响其美观,采用侧浇口,这样虽然容易在进料时顶部(指电话机的外壳与浇口相对的地方)形成封闭气囊,容易留下明显的熔接痕,但是可以通过对排气系统的设计增加熔接痕处的局部温度以及提高注塑机的注塑压力等方法来解决1、浇口的设计1浇口套进口直径半D = d0 + (0.5 1)式中d0是注塑机喷嘴直径为5mm2、球面凹坑半径R,R= r +(0.51)式中r注塑机喷嘴半径R取16mm3、浇口套与定模的配合两者的配合可采用H7/m6; 浇口套与定位圈的配合H9/f84、分流道的设计1分流道截面的选择与确定:根据分流道截面流道的表面积比(指流道的表面积与体积比称之为表面积比),能使
8、塑料熔体的温度下降小阻力小流道的效率高,及加工容易和顺利脱模为原则,故选用分流道截面形状为半圆形2分流道的大小与计算分流道的大小是由塑料的品种塑件的大小及流道的长度来确定的,对于质量小于200克的塑件产品壁厚小于3mm以下的塑件,可用以下经验公式计算分流道的直径D =0.264*W1/2*L1/4式中:D为分流道的直径W为塑件的质量L为分流道的长度D = 0.264*80.971/2*201/4=5.365 mm,查常用塑料分流道直径推荐表:ABS-4.59.5;故D取5 mm注:此公式计算分流道的直径限于3.2到9.5mm5、侧浇口的设计1侧浇口又称边缘浇口,其断面为矩形,一般开在分型面上,
9、一般取宽B=1.55mm;厚h =0.52 mm (也可取塑件厚的1/32/3);长L =0.72mm2 侧浇口的尺寸的推荐值深度h =0.51.5 mm 取1 mm;宽度B = 0.82.4mm取1.5mm;浇口长度L =1mm3 侧浇口位置的选择:根据浇口的位置对塑件有直接的影响,位置选择应尽量避免注塑缺陷的出现(如:变形熔接痕凹陷裂纹等)以及缩短成型周期为前途和原则,故侧浇口设在电话机壳较底的端处的中间.6、分型面的选择与确定:根据分型面选择的原则: 1分型面的应有利于脱模;2分型面的应有利于保证塑件的外观质量和精度要求 ;3分型面的应有利于成型零件的加工制造;4分型面的应有利于侧向抽芯
10、;故电话机壳的分型面选择在其底面的最大面积处7、排气系统的时设计与选择:为了不发生被压缩气体产生的高温,会引起塑件的局部炭化烧焦,或使塑件产生气泡;或使塑件熔接不良引起强度下降,甚至充模不满等缺陷.分析零件所得,该零件结构比较简单,且尺寸不大,是属于小型零件范畴,故使用中小型模具,可充分利用分型面间的间隙排气,这样加工比较容易,成本不高,但要求分型面必须位于熔体流动的末端8、成型零件的设计:1型腔的结构采用整体式结构:是直接在选购的模架板上加工(开挖)型腔,其优点是加工成本底结构牢固不易变形不会使塑件产生因拼接线痕,但是存在缺点如:材料成本比较高,需要热处理时,要将整块料进行热处理,热处理成本
11、高,故仅使用于形状简单的中小模具2芯型的结构采用整体式结构:是直接在选购的模架板上加工型芯,其优点是加工成本底;但加工时,材料浪费大材料出成本高,仅适合用于小型模具3成型零件的工作尺寸的技计算成型零件的工作尺寸是指型腔和芯型直接构成塑件尺寸,型腔和芯型的工作尺寸的精度将直接影响塑件的精度（） 塑件的收缩的影响由于塑料热胀冷缩的原因,成型冷却后,塑件尺寸小于模具型腔尺寸,一般不同的塑件的材料有不同的收缩率,塑件的形状尺寸壁厚成型工艺条件模具结构等因素有关,故某种塑件的收缩率是波动的,ABS的收缩率一般在0.4%0.7%之间波动（） 型腔和芯型工作尺寸制造公差它将尺寸直接影响塑件的尺寸公差,通常型
12、腔和芯型的制造公差为塑件公差的1/31/6,其表面粗造度Ra直为0.8um0.4um（） 模具成型零件的磨损模具在使用过程中,由于塑料熔体的流动冲刷,在成型过程中可能产生腐蚀性气体的锈蚀,脱模时塑件与模具的摩檫,以及由于上述原因造成的成型零件表面粗造度的增加,所以需要重新打光等原因,都会造成成型零件尺寸的变化对于本产品来说,因为其尺寸小,制造公差对塑件的尺寸影响较大（） 模具的安装配合误差模具成型零件装配误差以及在成型过程中,成型零件配合坚间隙的变化,也会引起塑件尺寸的变化综上所说,塑件在成型过程中产生的尺寸误差应该是以上各种误差的总和,（） 型腔和芯型工作尺寸的计算型腔和芯型工作尺寸根据塑料
13、的收缩率,及其制造公差磨损量三个因素型腔和芯型工作尺寸的计算过程型腔的工作分析:型腔的内表面是模具零件的外表面,其工作尺寸属于包容尺寸,在使用过程中型腔的磨损会使包容尺寸逐渐增大,因此,为了使得模具的磨损留有修模的余地以及装配的需要,在设计时,包容尺寸尽量取下限,尺寸公差取上限,具体计算公式如下:1、型腔的径向尺寸计算公式L=L塑(1+k)-3/4+式中:L塑塑件的外型公称尺寸k塑件的平均收缩率塑件的尺寸公差模具制造公差,取塑件的相应尺寸的1/31/6L=200*(1+0.0055)-3/4*0.40.4*1/6 =200.8+0.062、型腔的深度尺寸计算公式:H=H塑(1+k)-2/3+=
14、24(1+0.0055)-2/3*0.3+0.3*1/6=24.03+0.02式中H塑塑件的高度方向的公称尺寸型芯工作分析:型芯是成型塑件的外形,其工作尺寸属于被包容尺寸,在使用过程中型芯的磨损会使被包容尺寸逐渐减少,因此,为了使的模具的磨损留有修模余地以及装配的需要,在设计时,包容尺寸尽量取上限,尺寸公差取下限,具体计算公式如下:3、型芯的径向尺寸计算公式l=L塑(1+k)+3/4-式中:L塑塑件的外型公称尺寸k塑件的平均收缩率塑件的尺寸公差模具制造公差,取塑件的相应尺寸的1/31/6l=195(1+0.0055)+3/4*0.8-0.8*1/6=196.68-0.13型腔的高度尺寸计算公式
15、:h=h塑(1+k)+2/3-式中H塑塑件的深度方向的公称尺寸h=23(1+0.0055)+2/3*0.3-0.3*1/5=23.45-0.064、成型零件的强度与刚度计算:塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用,应该有足够的强度与刚度,如果腔侧壁板厚过小,可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏,也可能因刚度不够而产生饶曲变形,导致溢料和出现飞边,降低塑料尺寸精度以及影响顺利脱模因此,应该通过强度和刚度的计算来确定型腔的壁厚,计算时,模具型腔壁厚的计算应以注塑时的最大压力为准(因为最大压力是注射时熔体充满型腔的瞬间产生的,随着塑料的冷却和浇口的冻结,型腔内的压力降低,在开模时接近于常压)5、
16、整体式矩形型腔的侧壁和厚度的计算:查塑料模具设计表6-8型腔侧壁厚度的经验数据:S=0.14*L+12 =0.14*200+12=40mm注:型腔压力在2949Mpa查塑料模具设计表A8-矩形型腔参考尺寸表取85. mm型腔模料厚80mm9、导向与定位机构的设计注塑模具的导向机构采用导柱导向和锥面定位形式导柱导向机构主要用于动定模之间的开模导向,面锥面定位机构:用于动定模之间的精密对中定位,导向机构设计主要有三点:(1)定位作用:合模时保证定模正确的位置,以便合模后保持模具型腔的正确形状(2)导向作用:合模时引导动模按序正确闭合,防止模型型芯,型腔(3)承载作用:导柱在工作中承受一定的侧向运动
17、定位机机构的必要性通常导向机构能够保证动定模之间的正确定位,但由于导套和导柱之间是间隙配合的,存在着间隙意味着定位精度不够,所以在型腔,型芯之间增设锥面定位机构,以满足精密定位的要求定位机构的设计:在型芯的四角上开设有锥度的四个锁模块锥度为5度,突台各面以圆弧过渡具体见图:脱模机构的选用与设计:本产品在致力模一边施加一次顶出力,就用以实现塑件脱模故选用简单脱模机构中的顶杆脱模机构:（1） 顶杆脱模机构:由动模板顶板顶杆材料式T10A,并头部淬火处理,其硬度要求在50HRC以上,表面粗糙度Ra值小于0.8um和顶杆孔H8/f8配合（2） 为了顶杆顶出塑件后必须回到顶出的初始位置才能进入下一个循环
18、工作因此设制回程(复位)机构回程杆(复位杆)的端面和分型面与模具平齐冷却装置的设计:冷却水孔中心线与型腔壁的距离应为冷却水道直径1倍2倍(通常为12mm16mm)取13mm冷却水道的中心距为直径的35倍取32mm,具体结构如图所示参考标准架图列结构如总装图所示 四 设计校核1)注塑机最大注塑量校核:注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积(包括流道及浇口凝料和飞边)注塑机的实际注塑量最好为注塑机塑量的80%,所以选用的注塑机最大注塑量应:0.8V机=V塑+V浇式中:V机-注塑机的最大注塑量为cm3V塑-塑件的体积cm3 该产品 V浇=77.860 cm3V浇-浇注系统的体积cm3 该产品 V浇
19、=20.167 cm3V机=(V塑+V浇)/0.8=122 cm3在此选定的注塑机注塑量为?155Cm3 满足要求2).锁模力的校核.F锁机P模A式中P模熔融塑料内型腔压力为2040MpaA:塑件塑件和浇口和浇注系统在分型面上的投影面之和注:Pro/E分析为27000mm2F锁机注塑机的额定锁模力,KN故,F锁机P模 A=40*27000=1080KN?在此选定的注塑机的锁模力为 1200KN满足要求3)模具与注塑机安装部分相关尺寸及校核;(1)模具闭合高度长宽尺寸与注塑机模板和拉杆距离相适合:模具长*宽拉杆面积.模具长*宽 为310*330H最小.故满足要求.4).开模行程校核.此外所选用的
20、注塑机的最大行程与模具厚度有关(如全液压合模机构的注塑机)故注塑机的开模行程应满足下式:S机=(H模-H最小)H1+H2+(510)mm因为 S机-(H模-H最小)=540-(405-160)=295mmH1+H2+(510)=24+250+10=285mm式中:H1-推出距离;单位mmH2-包括浇注系统在内的塑件高度 单位mmS机-注塑机最大开模行程故满足要求 结束语模具设计与制造四个主要环节现代的模具设计主要由电脑的CAD/CAE等,如Pro/ENGINEERUGMaster CAM等本次设计模具用的专业软件主要是Pro/ENGINEER,它有以下几个方面的优点:Pro/ENGINEER是
21、一个全方位的三维产品开发软件,集成了零件设计产品装配模具开发数控加工钣金设计铸造件设计造型设计逆向工程自动测量机构仿真应力分析电路布线装配管路设计风功能模块和转有模块于一体,可以实现面向制造的设计(Design For Manufacturing, DFM)面向装配的设计(Design For Assembly, DFA)逆向设计(Inverse Design, ID)并行工程(Concurrent Engineer, CE)等先进的的设计方法的模式Pro/ENGINEER参数化设计的特性:三维实体建模单一数据库以特征为设计的单位参数式设计Pro/ENGINEER 2001具有400余项新特征
22、和附加功能,使用起来更加直观 在Pro/ENGINEER 2001的制造类型下,有MOLD模块用于模具的设计和制造MOLD(模具)模块主要用于塑料模具和压铸模具的设计,CAST(铸造)模块主要用于浇注模具的设计 在Pro/ENGINEER中,模具模块是一个可选模块,它可以提供设计模具所需要的常用工具它允许用户创建修改分析模具部件和装配件,并能在修改模型时快速更新模具用户可以首先利用模具模块建立模具,接着利用CAM产生模具加工所需的NC代码,实现对模具零件的NC加工便可以达到所谓的“产品开发自始至终的解决方案”参考文献1朱光力,万金保塑料模具设清华大学出版社第一版20032何忠保,陈晓华王秀英典型零件模具图册第一版机械工业出版社3许鹤峰,陈言秋注塑模具设计要点与图例 化学工业出版社4屈华昌.塑料成型工艺与模具设计 机械工业出社5彭建声,秦晓刚模具技术问答第二版机械工业出版社
