注塑模具设计论文.docx

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注塑模具设计论文

注塑模具设计论文

单位：

宁夏大学机械工程学院

姓名：

徐云龙

专业：

农业机械化及其自动化

指导老师：

王春秀

1前言

近年来我国模具技术有了很大的发展，模具设计与制造水平有了很大的提高，大型、精密、复杂、高效和长寿命模具的需求量大幅度发增加。

模具质量明显提高；模具CAD/CAM技术相当广泛的得到了应用。

机械零部件中60%的粗加工，80%的精加工需要由模具来完成。

可以说，模具是工业之母。

依照塑件的成型方法分类，可以将塑料加工模具分为三类：

（１）压缩模

压缩模是将塑料装在受热的型腔或加料室内，然后加压。

也可称为压塑模或压模。

在压制时直接对型腔内的塑料施加压力。

这类模具的加料室一般与型腔是一体的，主要用于热固性塑件的成型，有时也用于热塑性塑件的成型。

（2）压注模

压注摸是将塑料在加料室内受热成为黏流状态，在柱塞压力的作用下使熔料经过注射系统进入并充满闭合的型腔。

也称为传递模、挤扭模。

这种棋具结构比压缩模复杂，造价较高。

（3）注射模

注射模又称为注塑模.塑料在注射机上装有螺杆搅拌的料筒内受热开始熔化.当达到半熔性状态时、在压力的作用下，熔料通过模具的浇注系统进人到有一定深度的型腔内固化成塑件.该工艺成型周期短，生产效率高。

这种模具在热固性塑料注射机上使用，结构比较复杂，造价较高。

除了上述塑料成型模具外，还有中空吹塑模、热成型模、发泡模、浇铸模、挤出机头口模等。

我的设计题目就是建立在第三种塑料模具的成型方法的基础上开展开设计的．今天我做的设计正是为适应注塑模具的发展要求而进行的。

我主要应用了“SolidWorks”软件进行工件的造型、仿真、生成仿真动画，并进行其夹具的设计，使其能够成为一个整体．

由于时间仓促，加上本人水平和经验有限，此设计难免有欠妥和错误之处，恳请各位老师给与指正。

下面我先将我的先期准备工作介绍一下。

1.1前期准备

我的工作是在上一个同学的结构设计的基础上来进行注射模具的三维实体造型和动画仿真。

我所使用的软件是在网上下载的SolidWorks的最新版本：

SolidWorks2007。

此版本的优点是绘图界面更加的美观，对于零件材质的渲染能力更加的强操作也变的更加的简便。

但是这个软件对电脑的硬件配置的要求非常的高，我的电脑的硬件配置刚好能够艰难的完成这个设计任务。

不过我始终相信只要自己能够肯钻研，总能够设计出自己想要的东西来

2注塑模具三维造型设计

大型三维软件SolidWorks是世界上最先进的CAD高端软件，利用SolidWorks的三维实体造型功能，在SolidWorks平台上设计注射模具并且对其进行动画仿真，能够大大提高模具设计与制造的效率和质量。

本设计以手机电池扣为例，介绍了基于SolidWorks的注射模具的设计过程和制造方法。

   注射模具的设计:

   基于SolidWorks的注射模具设计的主要流程是：

在SolidWorks零件环境下创建塑件的三维模型；在SolidWorks装配体设计环境下加载此注塑模具的所有零件模型；对模具零件进行装配和各个配合表面的配合。

最终实现整个装配体的成型。

   创建塑件三维模型:

根据材料中提供的二维图（如图2.1示意图所示）或者塑件样品，在SolidWorks模块，灵活运用各种建模命令，创建手机电池扣的参数化的三维模型。

其过程如下:

                   图2.1 塑件二维图

根据图1资料中所给的塑件的二维图的尺寸首先我们用SolidWorks软件的零件设计功能来对这个手机电池扣塑件进行三维实体造型：

首先用直线、倒角、尺寸驱动等二维绘图命令在前视基准面上建立塑件的底面二维草图如图2.2所示。

图2.2

然后对二维图形进行拉伸、切除、圆角、倒角、圆顶等命令的操作来生成塑件的三维实体模型如图2.3

图2.3注塑零件三维实体模型

要加工成这样一个复杂的零件，用简单的凹凸模具来进行加工成型是不可能实现的因此需要设计一个有特定机构的注射模具来实现造型的功能。

这里我选用了具有斜导柱侧抽芯机构的注射模具来来进行此零件的造型。

首先我们要进行的是：

注射模具总体结构的确定。

注射模具总体结构的确定

注射模具由成型零部件和结构零部件组成。

结构零部件部分介绍的内容包括注射模的标准模架、注射模的支承零部件和合模导向机构。

支承零部件主要由固定板（动、定模板）、支承板垫板和动、定模座板等组成。

模架是注射模的骨架和基体，通过它将模具的各个部分有机地联系成为一个整体，如图2.4所示。

标准模架一般由定模座板、定模板、动模板、动模支承板、垫块、动模座板、推杆固定板推板、导柱、导套及复位杆等组成。

另外还有特殊结构的模架，如点浇口模架、带推件板推出的模架等。

模架中其他部分可根据需要进行补充，如精确定位装置、支承柱等。

本次设计中的总体结构设计有我的合作者来完成。

由上面的介绍我们可以知道，本次设计的模具主要包含如下的结构和零件：

其在注射模具中起的作用如下：

依照上图，我主要将这个注塑模具分为以下几类，并对其工作原理和造型做进一步的介绍：

其各个部分的组成从如下的这张组织结构图中可以清晰的体现出来。

图2.5

图2.6

以上两个组织结构图说明了我的设计的过程及步骤。

下面的造型过程将围绕这个结构来展开，由于本设计所接触了零部件数量庞大共有40余种100余个零件，因而简单零件的造型过程将不再赘述。

2.1浇注系统

浇注系统由塑件的行腔，留道和浇口杯组成，在SolidWorks中首先依据塑件的尺寸来设计出两个型腔的结构及尺寸。

2.1.1定模的生成

首先通过拉伸

、切除

、圆顶

、倒角

、圆角

、等命令生成定模的三维图形。

如下图：

图2.7定模三维图

2.1.2动模的生成

同理依据型腔配合的原理生成动模的三维零件图形

图2.8动模三维图

2.1.3浇口杯的设计

图2.9浇口杯

浇口套与模板配合采用H7/m6的过渡配合。

主流道与注射机的喷嘴接触处设计成平面或球面。

为了减少注射过程中的变形与磨损，可在此处模具上分型面两侧的动、定模扳上镶入淬火镶块。

在本设计中浇口杯由两个螺钉固定在定模座板上，并且浇口杯内的留道设计成圆锥面，相当于有一定的拔模斜度，这样设计更有利于分模时凝料从浇口杯流道中脱出。

2.2推出机构

推出机构主要包括：

推件柱、推件杆、导柱、导套、推件板、复位弹簧和推件板。

其中：

推件板：

为这个机构中的其它零部件提供一个支撑的平台；

推件柱：

作用是对推件板施加力的作用使推件板能够动作，起到推件的作用；

推件杆：

主要是为了将成型的塑件从型腔中推出；

导柱：

使推件板在其上滑动，起到引导方向的作用；

复位弹簧：

在推件完成后起到自动弹性复位的作用。

图2.10推出机构零件图

图2.11推出机构装配图及装配完成后的透视图

2.3侧向分型与抽芯机构

斜导柱侧抽芯机构的组成与工作原理：

在所有的侧抽芯机构中，斜导柱侧抽芯机构应用最为广泛.其基本结构组成如图所示。

它是由抽芯机构、和滑块型芯（成型元件），导滑槽内作侧向分型与抽芯运动和复位运动的侧滑块（运动元件），固定在定模板内与合模方向成一定角度的斜导柱（传动元件），等零件组成的。

图2.14为注射结束的合模状态的侧向分型与抽芯机构的装配图，开模时.定模部分向前移动，塑件包在动模上随着动模一起移动，在斜导柱的作用下，侧滑块带动抽芯机构在推件板上的导滑槽内向上侧作侧向抽芯。

在斜导柱的作用下。

滑块型心在推件板上的导滑槽内向下侧作侧向分型。

侧向分型与抽芯结束.斜导往脱离侧滑块，最终完成侧向分型与抽芯。

图2.12侧向分型与抽芯机构零件组成图

图2.13侧向分型与抽芯机构装配图

图2.14侧向分型与抽芯机构装配位置图

2.4冷却系统

模具冷却装置的设计与使用的冷却介质、冷却方法有关。

本模具设计是用水来冷却，水冷却最为普遍，因为水的热容量大，传热系数大，成本低廉。

水冷就是在模具型腔周围和型芯内开设冷却水回路，使水或者冷凝水在其中循环，带走热量，维持所需的温度。

冷却目路的设计应做到回路系统内流动的介质能充分吸收成型塑件所传导的热量，使模具成型表面的温度稳定地保持在所需的温度范围内，而且要做到使冷却介质在回路系统内流动畅通，无滞留位。

但在冷却水回路开设时，受到模具上各种孔（顶杆孔、型芯孔、镶件接缝等）的限制，所以要按理想情况设计较困难，必须根据模具的具体特点灵活地设置冷却回路。

因此在本设计造型中我使用的是直流循环式的冷却回路，考虑到动定模很小无法在其上开设冷却回路且此设计的散热要求不是很高，因而将冷却水道分布是设置在定模板和动模板中，这样便有足够的空间来进行钻孔扩大水道的散热面积，使冷却的效果达到最佳。

另外水道连接口采用可移动式的水连接套拆卸和安装都很方便，成本也很低廉。

定模水道在定模板中的位置和形式。

如下图2.15所式

图2.15定模与定模水道图

从下图可以看出，冷却水从进水口进入，在模具型腔的安装位置周围进行水循环来达到散热的目的最后热水由出水口排出。

图2.16定模与定模水道透视图

由于动模板中孔和槽的结构比较多，因而将水道尽量布置在安装动模的最近处以达到最好的冷却效果。

动模水道的布置形式与工作原理和定模水道的相同，这里不在进行过多的介绍，具体布置形式请参见图2.17

图2.17动模与动模水道图

图2.18动模与动模水道透视图

是从性能和价格上都比较好冷却系统的水道连接需要管材和各种接头，在这里我选用的和橡胶弯管和通用的水管接头，这些材料无论从安装上还。

图2.19冷却系统连接管材零件图

图2.20是图2.19中的各种管材在定/动模水道中的连接形式。

图2.20水道管材装配图

图2.21水道布置装配图

2.22动模水道装配图与透视图

2.23冷却系统总体装配图

2.5支撑系统设计

注塑模具系统中的支撑零部件是用来安装固定或支承成型零部件以及前述各部分机构的零部件。

支承零部件组装在一起，构成注射模其的基本骨架。

图2.24中的支承零部件有定模座板、动模座板、底板、和垫块、等。

图2.24支撑系统零件图

图2.25支撑系统各部件在模架中的安装位置

1定模座板5动模座板6垫块9底板

2.6附属零部件设计

本次设计中所采用的连接部件大部分是内六角头螺钉，采用它的好处是连接紧固、不易磨损、不会影响配合面的配合、美观、而且安全。

图2.26附属零部件图

2.7注塑模具的总体装配过程

所有零件的装配形成注塑模具的装配体的过程

2.7.1定模座板，定模板的安装

图2.27定模座板，定模板装配图

定模座板，定模板的安装过程如下：

将斜楔用内六角螺钉紧固在定模板中—将4个导柱安装在定模板中—用内六角螺钉连接定模板与定模座板—安装浇口杯，并用十字螺钉将其固定在定模座板上—将定模用内六角螺钉连接在定模板上。

安装完成的透视装配图如图2.28所示。

图2.28定模座板，定模板装配透视图

图2.29成型部分的安装

2.7.2成型部分的安装

成型部分的安装过程如下；将摩擦片安装在动模板中—将斜滑块放置于导滑槽内然后放置在摩擦片的上面并用螺钉将导滑槽、摩擦片和动模板相连接—用螺钉将动模安装在动模板上—用圆锥销连接抽芯机构和斜滑块—用十字头螺钉将滑块型心和抽芯机构连接在一起，至此成型部分的安装完毕。

其零件的组成（不包括螺钉）爆炸图如图2.30所示。

图2.30成型部分零件组成爆炸图

2.7.3推出机构的安装

推出机构的安装过程如下：

将4个支承钉安装在底板上——将推件柱穿过下推件板用螺钉连接在下推件板上——将推件杆穿过上推件板——在上下推件板之间装入导套——将连有推件杆的上推件板用螺钉和下推件板连接在一起——将导柱装入导套——将复位弹簧装入导柱——用螺钉将底板和支承柱穿起来待用。

其装配图和零件的爆炸图请分别参见图2.31和图2.32。

图2.31推出机构装配图

图2.32推出机构零件爆炸图

2.7.4冷却系统的安装

冷却系统的安装过程如下：

冷却系统的安装十分方便，只要将水道接头连接在各个水道的接口处，再将水管接头连接在水道接头上，最后将水管连接在水管接头上就可以了。

其总装图请参见图2.33和图2.34。

图2.33冷却系统连接装配图

图2.34冷却系统连接零件爆炸图

2.7.5总装

当各个分机构安装完成后，只要将推出机构那部分准备好的部件用最长的螺钉穿过底板、垫块、动模座板连接到动模板上。

再将安装好的定模和定模座板放置在动模板上，这样，一个注塑模具的整体结构就安装完毕了。

其总装图如图2.35所示。

图2.35注塑模具总装图

至此整个注塑模具就设计完了，最后给出此注塑模具的总体爆炸视图以便于更好的了解这个模具的结构和各部分的组成。

请参见图2.36。

图2.36注塑模具总体爆炸视图

3模具支架的设计

3.1模具支架的选用

模具的支架在零件的大批量且精度要求较高的生产中一般采用专用注射机来进行生产加工。

但是在此设计中的模具机体比较小而且塑件要求的加工精度也不是很高因而没必要使用专用注射工具，那样会造成较高的成本浪费，所以在此设计中采用了一种简单但很实用的简单模具支架系统。

这样既节省了成本有缩短了加工周期，因而在小批量精度要求不是很高的情况下能够起到很好的效果。

其总体结构如图3.1所示。

图3.1模具支架总体结构

图3.2液压支架工作部分图

3.2模具支架工作原理

如图3.2所示模具支架部分主要包括以下几个部分：

液压缸、推件臂、卡子、支架体、导滑套和导滑杆等。

在模具工作的时候，开模时，液压缸得到液压力从而推动推件臂向开模的方向移动，推件臂上的卡子在推件臂的推动下推动定模座板开模。

当开模进行到一定程度的时候推件臂和模具推件柱之间的间隙消除，推件臂同时又推动推件柱推动推出机构将塑件推出。

和模时，液压缸反方向移动拉动推件臂向和模的方向移动，同时复位弹簧推动推件板使推出机构复位，直到最后完成和模

至此，整个模具的设计就结束了，由于论文幅面有限不能将具体作图过程表示清楚，以上对此注塑模具的介绍已经能够表达本设计的设计过程，仅供参考。

5谢词

本文是在导师王春秀教授的悉心指导下完成的，导师严谨求实的治学态度、诲人不倦的敬业精神，学识渊博使学生受益匪浅。

谨此向导师致以

崇高的敬意和衷心的感谢！

感谢我的父母对我始终如一的关怀与支持，正是他们伟大而无私的关爱，使我在前进的道路上克服一个又一个的困难，在以后的人生旅途上，我会铭记他们的教诲，向着自己的人生目标努力前进，自己的不懈奋斗就是对父母含辛养育的最好报答。

同时也要感谢所有关心和帮助过我的院系领导，各位老师和同学，尤其感谢同组的同学在我遇到困难的时候总是热心的给予帮助，谢谢你们一直以来对我的照顾和鼓励。

衷心感谢评审论文的各位老师，敬请对本文提出宝贵的意见。

最后祝大家身体健康，生活幸福!

谢谢!

6参考文献

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[9]联合编写组《机械设计手册》第二版第二分册化学工业出版社1979.10

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[11]张威《SolidWorks实用教程》第一版中国铁道出版社2003.1