塑料挂钩座注射模具设计Word文档下载推荐.docx
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关键词：
塑料；
挂钩座；
注射模；
Pro/Engineer；
MoldFlow
Theabstractofdesigningplasticpothookinjectionmould
Theinjectionmouldhasbeenmoreandmorewidelyusedinthefieldofmachine,electronics,aviation,biologyandcommodity.Butthetechnologyofdesigninginjectionmouldinourcountryhasawidegapwithdevelopedcountriesduetocomparativelylowaveragelever.Thegapismainlyreflectedinthefollowingaspects:
thelargedeformityofthepart,thegreatburrofsideoverflow,thelowersurfacequality,theseriouserosionandcauterizationofthemould,thebadexhaustofmouldandtheeasilydestroyedofthecavityandsoon.Atpresent,thedirectionofourinjectionmoldisfocusonimprovingthetechnologyoflarge,exact,complexandlong-lifemouldandwideningtherangeofusingtheCAD/CAE/CAM.
Thesubjectofthedesignisaninjectionmouldforplasticpothook,astheconfigurationoftheplasticiscomplex,andtheprecisionofthedimensionishighrequired,thedesignofthemouldisdifficultinsomedegree.Thecontentofthedesigncanbedividedintothreeparts:
theanalysisoftheinjectionpossibility,thewholedesignofthemouldandthedesignoftheparts,theprocesshavebeenfinishedchieflywiththehelpofsoftwarePro/Engineer.
Thegeneralprocessesofthedesignis:
firstly,surveyanddrawtheplastic,establishit’s3DmodelbyPRO/E;
thenprimarilyanalysisandfigureupitusingtheanalyticfunctionofPRO/E;
thensketchthedraftofthelayoutofcavityandchooseanequalinjectionmachine;
next,makinguseofPRO/E’smoduletocompletethedesignofcoreandcavityaswellasmoldingsystem,onwhich,softwareMoldFlowisusedtodotheanalysisofthebestgatelocationandtheanalysisandsimulationoffluid;
atlast,useExpertMoldbaseExtensionofPRO/Etoexecutionthedesigningofthemold-baseandeverypartofthemould.
Themostconspicuousfeatureofthedesignisthatthewholeprocessisdoneintheenvironmentof3Dmodel,whichisconductbytheadvancedtheory.ThesoftwarePOR/Ecompletestheworkfrommodelingtothedesignofconstruction,andthelastdrawforengineering.Duringtheprocess,theanalyticfunctionofPRO/E、MoldFlowhavebeenfullyusedtodothework,suchas:
Analysisofmoldingsystem,injectionsimulation,thetestingofmoldopeningandinterferenceandsoon,inordertomakethemostrationalmould.Inaddition,mostanalysisandcountarefinishedbydesignsoftwareautomatically,therefore,whatlefttobedonebyhandareonlyselectingtheformofthemould、calculateandchecktheresult.Inwhichcondition,thefussycomputeprocesscanbeavoided,andthetimespentoncreating,orderingandsimplifyingthepartsandcomponentpartcanbelargelyshortenedwiththehelpofEMX.The3Dmodelcanrenewitselfautomaticallyasthechangeofthedesignparts,therefore,thedesigncirclecangreatlybeshortenedandthemouldqualitycanbebettersecured.
Keywords:
plastic;
pothook;
injectionmould;
Pro/Engineer;
MoldFlow
前言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅰ
设计说明书．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１
第一章产品分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１
1.1塑件分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１
1.2塑件原材料分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
第二章拟定型腔布局.....．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４
2.1型腔．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
2.2型腔数目的确定...．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４
2.3型腔排布．．．．．．．．．．．．．．．．.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
第三章塑件相关计算及注塑机的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．６
3.1塑件相关计算.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
3.2注塑机选择及注射工艺参数确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
第四章分型面设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．９
4.1分型面设计原则．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．９
4.2分型面设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．９
第五章浇注系统设计...．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10
5.1总体设计..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10
5.2主流道设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
5.3分流道设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
5.4进料口设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13
5.5冷料穴的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
5.6浇口套及定位圈的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
5.7塑件模流分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
第六章模架选用及注射参数校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20
6.1模架..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20
6.2开模行程校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21
第七章成型零部件设计...．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
7.1成型零件的材料选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
7.2成型零件结构设计.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
第八章侧向分型抽芯机构设计..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28
8.1侧向分型抽芯机构类型选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28
8.2抽芯距确定与抽芯力计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28
8.3斜导柱分型与抽芯机构零部件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29
第九章合模导向机构设计.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34
9.1导向机构.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34
9.2定位装置.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36
第十章脱模机构设计....．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37
10.1脱模装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37
10.2推出机构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38
10.3拉料机构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40
第十一章冷却及排气系统设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42
11.1冷却系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42
11.2排气机构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44
第十二章模具总体结构..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45
结束语..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48
致谢...．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．49
参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50
第一章产品分析
1.1塑件分析
1.1.1结构分析
本次设计任务所提供的资料为塑件实体，如下图所示：
【图1－1】塑件草图
由零件实体模型及二维草图可知，该零件总体形状为近似梯形，零件大端有两个伸出块及六角通孔，上方有两个小沉孔，在零件的两测也各有两个小孔，此外还有诸多突出小块，加强筋等等，并且所有结构对称布置。
在模具设计时，两侧的小孔可以使用小型心对插成型，沉孔及伸出块位置也可使用小型心，而端头的六角通孔必须设置侧向分型抽芯机构，总体看来，该零件属于较复杂程度。
1.1.2尺寸精度分析
该零件的重要尺寸精度为6级，其它尺寸精度为7－8级，属于中等精度，对应的模具相关零件尺寸加工可以保证。
1.1.3塑件厚度检测
塑件的厚度检测采用Pro/Engineer设计软件的模型分析功能自动完成，如图所示：
从塑件的壁厚上来看，壁厚的最大处为4mm左右，最小处小于1mm，壁厚差较大，但大多处在2－3mm的范围之内，并综合其材料性能，只要注意控制成型温度及冷却速度，零件的成型并不困难（如果条件允许，也可考虑修改其结构形式使壁厚趋向均匀）。
1.1.4表面质量分析
该零件的表面除要求没有凹陷，无毛刺，内部无缩孔，没有特别得表面质量要求，故比较容易实现。
综以上分析可知，注射时在工艺参数控制较好的情况下，零件的成型质量很容易得到保证。
1.2塑件的原材料分析
塑件的材料采用聚碳酸脂（PC），其性能参数如下：
1.2.1基本资料
英文全名：
Polycarbonate
结 构：
PC：
耐冲击性相当高，属于工程塑料。
耐热性佳、低温安定性良好。
成型后尺寸稳定性高，耐候性佳，且吸水率低。
无毒性。
1.2.2机械特性
密度：
1.2g/cm3
拉伸强度：
630kg/cm2
硬度：
70（RockwellM）
吸水率：
0.24%
1.2.3热物性质
线膨胀率：
3.8*10-5cm/cm*℃
热变形温度：
135℃
1.2.4成形加工性
射出成型温度：
230～310℃
射出成型压力：
1000～1400Kg/cm2
成形收缩率：
0.5%～0.7%
模具温度：
80～120℃
注射时间：
20～90
高压时间：
0～5
冷却时间：
总周期：
40～190
从以上资料分析可以得知，该塑料具较好的各项性能指标，从使用性能上看，该塑料具有刚性好、耐水、耐热性强，是做为挂钩座较理想的材料；
而由耐热性的观点来看，PC属于工程塑料，不仅在耐热上具有一定程度的能力，机械性质上也比一般的泛用塑料来的高；
从成型性能上看，该塑料吸水性小，熔料的流动性一般，成型较容易，但收缩率偏大，另外，该塑料成型时较易产生凹痕、变形等缺陷，成型温度过低时，方向性明显，凝固速度较快，易产生内应力。
因此，在成型时应注意控制成型温度，浇注系统应缓慢散热，冷却速度也不宜过快。
第二章拟定型腔布局
2.1型腔
一般来说，精度要求高的小型塑件和大中型塑件优先采用一模一腔的结构，对于精度要求不高的小型塑件，形状简单，又大批量生产时，则采用多型腔模具可使生产率提高。
型腔数量确定以后，便进行型腔的排布。
型腔的排布及模具尺寸、浇注系统的设计、浇注系统的设计的平衡以及温度系统的设计。
以上这些问题又与分型面及浇口的位置选择有关，所以在设计过程中，要进行必要的调整，以达到比较完善的设计。
型腔数量确定及型腔的排布
所谓型腔（cavity）指模具中成形塑件的空腔，而该空腔是塑件的负形，除去具体尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不过凸凹相反而己。
注射成形是先闭模以形成空腔，而后进料成形，因此必须由两部分或（两部分以上）形成这一空腔——型腔。
其凹入的部分称为凹模（cavity），凸出的部分称为型芯（core）。
2.2型腔数目的决定
型腔数目的决定与下列条件有关。
a.塑件尺寸精度
型腔数越多时，精度也相对地降低，1、2级超精密注塑件，只能一模一腔，当尺寸数目少时，可以一模二腔。
3、4级的精密级塑件，最多一模四腔。
b.模具制造成本
多腔模的制造成本高于单腔模，但不是简单的倍数比。
从塑件成本中所占的模具费比例看，多腔模比单腔模具低。
c.注塑成形的生产效益
多腔模从表面上看，比单腔模经济效益高。
但是多腔模所使用的注射机大，每一注射循环期长而维持费较高，所以要从最经济的条件上考虑一模的腔数。
d.制造难度
多腔模的制造难度比单腔模大，当其中某一腔先损坏时，应立即停机维修，影响生产。
本设计根据制品的生产总量，确定一个经济的型腔数量，其计算如下：
A=ty/3600+anc/m
（摘自《注塑模具设计要点与图列》许鹤峰陈言秋编著化学工业出版社）
式中：
m：
制品的生产总量/个
A：
成型每个制品所需费用，元/个
n：
型腔数量，个
t：
成型周期，秒
y：
成型费用，元/时
c：
单个型腔模具制作费，元/个
a：
多个型腔模具制作费递减率，%
anc：
模具费用，元
然后假设型腔数量计算进行比较，求出A为最小值时的型腔数量，即为经济数量。
由上式可知，要想A
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