台历架塑料模具设计.docx
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台历架塑料模具设计
本科生毕业论文
论文题目台历架塑料模具设计
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目录
1绪论1
1.1本课题研究的内容和意义1
1.2模具工业国内外发展的概况1
1.3本课题应达到的要求2
2台历架的设计及其成型工艺的分析3
2.1产品功能分析3
2.2塑件背面外壳分析3
2.2.1结构分析3
2.2.2成型工艺分析3
2.3塑料的选材及性能分析3
2.3.1使用特点3
2.3.2成型特性4
2.3.3PS的主要性能指标4
2.4PS塑料的注射过程及工艺4
2.4.1注射成型过程4
2.4.2PS的注射工艺参数4
2.5PS的主要缺陷及消除措施5
3模具设计方案的确定6
3.1分型面方案的确定6
3.1.1分型面的选择原则6
3.1.2分型面确定6
3.2型腔数量确定及排列形式7
4模具设计8
4.1注塑机选型8
4.1.1注射量计算8
4.1.2注射机型号的选定8
注射机的选择：
8
4.1.3型腔数量的校核及注射机有关工艺参数的校核9
4.2模具浇注系统设计和浇口的设计10
4.2.1主流道的设计10
4.2.2分流道与浇口的设计12
4.3成型零件工作尺寸的设计和计算12
4.3.1型芯13
4.3.2型腔13
4.3.3型腔零件刚度和强度校核14
4.3.4成型零件钢材的选用14
4.4模架的确定和标准件的选用14
4.5合模导向机构和定位机构15
4.5.1导向机构的总体设计15
4.5.2导柱设计16
4.5.3导套设计16
4.6脱模推出机构的设计16
4.6.1推出机构的组成16
4.6.2推出机构的分类16
4.6.3脱模推出机构的设计原则17
4.6.4塑件的推出机构17
4.6.5脱模力的计算17
4.7斜顶与抽芯机构设计18
4.8排气系统设计18
4.9冷却系统的优化设计18
5模具装配21
结论23
致谢24
参考文献25
摘要:
随着经济全球化的不断深化，模具工业在一部分国民经济中起着越来越明显的作用。
产品的质量的好坏以及生产效率的高低与模具水平的高低息息相关。
首先此次毕业设计主要完成台历架注射模具的设计，设计中分析了台历架零件的结构及工艺性，确定该塑件的注塑成型方案并进行了注射模设计方面的相关计算。
其次利用UG软件的CAD模块对台历架注射模进行三维曲面造型。
本模具主要难点是采用了侧抽芯。
模具结构紧凑、工作可靠、操作方便、运转平稳、冷却效果好、劳动强度低、生产效率高、生产的塑件精度高、生产成本低。
本文从型腔数量和布局的确定、注射机选择、流道的设计、模板及其标准件的选用、冷却系统、成型部件的设计等给出了详细的设计过程。
注射模具设计是一个需要很多的经验的模具设计，所以我们可以利用各种设计经验与理论相结合的方式使得该设计更加完美。
UG软件是一个极好的工具，可用于现代的成型加工与模具设计。
关键词：
注塑模；三维曲面造型；UG；CAD
Abstract:
Withthedeepeningoftheeconomicglobalization,thedieindustryPlaysamoreandmoreobviouspartinthenationaleconomy.Closelyrelatedtothelevelofqualityoftheproductisgoodorbad,aswellasthelevelofproductionefficiencyandthelevelofmold.
IfinishedthedesignoftheinjectingmoldofMobilephoneshellfirstly.TheprocessincludestheanalyzingofthestructureandcraftsofthecellularMobilephoneshell,decidingthewayoftheinjectinganddoingcertaincalculationrelatingtotheinjecting-mold.Thenmakethemodelingofthemachineryinthewayofthree-dimensioncambermakinguseoftheCADpartfromUGThemaindifficultyofthemoldisasidecore.Advancedcohesive,working,reliable,easytooperate,smoothoperation,goodcoolingeffect,lowlaborintensity,productionefficiency,theintegratedproductionofhighaccuracy,lowcostofproduction.ThenumberandlayoutfromXingqiangidentification,injectionmachineselection,flowRoaddesign,thechoiceofstandardsandtemplates,coolingsystems,shapedcomponentsofthedesigngivesdetaileddesignprocess.
Thedesignoftheinjectingmoldisonewhichneedlotsofexperience,sowecanmakeuseofvariousofdesigningexperiencethatmustbecombinedwiththetheory,whichisthewaymakingthedesignmoreperfect.ThesoftwareofUGisaexcellenttoolusedinthedesignofmodernmoldingandmachining.
Keywords:
injectingmold;three-dimentioncambermold;UG;CAD
1绪论
近年来,我国塑料模具行业发展相迅猛，当前随着模具制造行业的不断发展，许多企业开始追求，缩短设计周期及制造周期,提高产品质量及生产效率,降低生产成本，最大限度地提高模具制造业的应变能力等目标。
塑料模具在整个模具行业中约占35%左右，而注塑模具在整个塑料模具市场需求量最大。
本课题研究的是台历架的注塑模具设计与加工！
1.1本课题研究的内容和意义
随着我国制造业的迅速发展，一些新兴产业取得了长足的进步。
模具是工业生产的基石，在机械、汽车、航空以及通信等领域有着广泛的应用。
伴随着人民生活水平的提高，日常生活中使用的物品基本上都用到了模具。
目前，模具生产水平的高低已经成为衡量一个国家制造水平高低的重要标志。
当前，计算机技术和网络技术取得了突破性的成就，模具技术的发展都离不开CAD/CAM/CAE技术、数控加工技术以及快速成型技术提供的有力的技术支持。
在此同时，模具材料当中的高分子塑料不断的被开放出来，这些材料种类繁多，性能优良，价格低廉，也为模具产业的发展提供了有力的帮助。
本设计主要是为让读者们能够清楚地了解到塑料注射模的设计过程，能够对模具设计过程中所使用的各种基本工具，例如UG，CAD等等，具有一个详细的了解。
本设计主要是对我设计的台历架的后盖进行设计，从零件的尺寸确定，模具设计，模架设计，向读者们展示台历架塑料模具的整个设计过程。
随着UG的不断完善，借助于UG设计软件，我们可以比较轻松地完成一些复杂的设计工作，同时也可以全面地提高设计效率和设计质量。
1.2模具工业国内外发展的概况
在讨论注塑模设计之前，先要对国内外的塑料模具工业的状况、塑料模具工业的发展方向有一个较清晰的了解，这也就使我们对本课题的意义有所了解。
首先要对模具有一个整体的认识。
模具成为当今工业的最基本，它的使用寿命的长短，本身精密度的高低，以及质量的好坏，会对其他行业产生巨大的影响，肯定也会对国家经济产生一定的影响。
模具行业在世界各个发达国家的影响非常巨大，其中在美国被誉为工业上的基石，在德国被称作为最主要的工业；在欧洲则更是被给予更高的价值，说是可以比金子还贵，简直可以是点塑成金。
当然在日本也拥有很高的地位，目前在日本就模具这一行业给其带来14000亿日元的年产值。
因此日本将其放在及其高的位置。
由上我们可以看到模具行业的魅力所在，它虽然是一最基本的行业，但价值不可小觑。
它而且还可是一项高新技术产业。
另外，在整个模具行业中，冲压模具基本上占据了半壁江山，然后就是塑料模具了，差不多是三分之一，剩下的就是压铸模具，差不多6%，最后其他的剩9%。
塑胶这一行业它算是比较新的行业的，它的发展还会影响着其他一些行业的发展，其中就很大程度的影响着塑料模具行业的发展。
塑料模具正是因为他的原料来源广泛，而且便宜，此外制作又非常的方便快捷，所以现在他的地位越来越高，越来越受人们的青睐，现在在某种程度上已经可以取代有色金属了，以及其他的一些黑色金属等等。
当今在各行各业发挥着不可或缺的作用，人们越来越离不开它了。
现在这个社会在大多数部门，行业都使用者塑料制成的产品，小到学生用的笔，大到家里的家具，塑料制品在我们的生活中无处不在。
同时它的工艺也越来越好，现在在航空行业也有大部分的塑料制品了，我们知道这一行业可是尖端高精密行业，由此可知，塑料制件的地位有何等的高，何等的重要。
根据有关部门统计，现在塑料制品的产量都已经超过了金属的总产量了。
现代社会，模具行业的生产总值，在内地制造工业所占的比例相当之大，据统计，差不多在2000年，其在模具市场差不多需求为370亿，而且还在不断增长。
当今形势下，社会已经不满足于以前的低精度，小质量，短寿命，超简单的模具了，它趋于向其反方向发展。
而且他的需求每年还在不断的增长。
现在在我国家电这一行业，其市场份额相当之大，比如家里的彩电，空调，冰箱，电话，插头等等无一不跟其相关。
他促使家电行业飞速发展，因为其使之可以实现自动化生产，提高的生产效率，还解放了大量的劳动力。
其次，在其他行业如通讯，建筑，电子信息等行业所发挥的作用也越来越明显，其对模具行业的需求也日益增长，相信对我国的经济领域的发展以及生产技术的提高会产生极其巨大的影响[1]。
1.3本课题应达到的要求
大家知道现在人们出门必带的三样东西是钥匙、台历架、钱包。
由此可知台历架的重要性，它已经成为人们的一个生活必须品，从最古老防身砖头到现在厚度不足5.9mm的超薄，从简单的通话功能，到能上网、能看电视、台历架电影，视频聊天等等。
台历架的功能在不断增多，而台历架价格则在不断下降，它已经从一个奢侈品成为一件生活必需品，现在如果谁没有台历架在年轻人眼里是一件不可想象的事情。
本毕业设计首先对模具需有整体的了解，不管是模具发展史，还是以后模具发展的方向都需有很多的了解。
通过毕业设计首先巩固了所学的专业知识，熟悉有关软件，如：
AUTOCAD,UG等等，树立正确的设计思想，掌握设计方法，培养学生的实际工作能力。
本次设计主要难点为塑件内表面有凸出结构，其成型零件必须制成可侧向移动的，否则塑件无法脱模。
在此就必须设计可带动侧向成型零件侧向移动的整个机构：
侧向分型与抽芯机构。
本抽芯为内部抽芯，可以设计斜顶柱或者内缩滑块，考虑到模具设计成本，难度，精度等等。
此次设计用斜顶柱来解决侧向抽芯问题，使模具能顺利脱模，生产出符合要求的模具产品。
2台历架的设计及其成型工艺的分析
2.1产品功能分析
下图为台历架整体效果图，
图2.1台历架整体效果图
以上为该产品的整体设计效果图，不过在此我们主要研究该台历架背面外壳。
2.2塑件背面外壳分析
2.2.1结构分析
该塑件为壳体，壳体具有一定的深度，表面光滑，在模具设计和制造上要有良好的加工工艺，确保成型零件具有一定的光洁度。
另外台历架背面外壳四周采用圆弧设计使使用者将台历架握在手中时，台历架与人体手掌拥有极大的接触面积，从而非常舒服，手感极佳。
除此之外，塑件的外观要求较高的表面粗糙度应该较低。
这是除了从过程中尽可能地避免莫尔条纹的冷伤痕等缺陷，根据模具型腔的表面粗糙度，以确保外部的成型。
粗糙度要求低1〜2个，比一般塑胶模具配件。
塑料件，表面粗糙度一般为0.8〜0.2米之间。
因为在模腔的过程中留下的表面粗糙度增加磨损，应始终抛光恢复。
透明塑料腔和型芯的表面粗糙度相同，并且不透明的塑料部件的要求，根据使用情况，以确定其表面粗糙度
壳体内部凹下的胶位是为了插入时能配合紧密，所以必须也具备一定的制造精度。
2.2.2成型工艺分析
采用一般精度等级5级，大量生产。
该塑件壁厚约为1.0mm左右，考虑到壳体较浅，塑件内表面不设脱模斜度；由于有斜顶，型腔将被做成镶拼式所以塑件外形放了脱模斜度。
2.3塑料的选材及性能分析
该壳用于台历架，经常用手触摸，必须耐酸、对电绝缘，化学稳定性要好；抗拉强度、硬度、耐磨性要突出，综合机械性能要好。
具备这些条件的塑料一般首选：
PS。
2.3.1使用特点
（1）综合力学性能好,抗冲击强度高,耐化学稳定性强,而且电性能非常优越。
（2）与有机玻璃的熔接性良好，可表面镀铬,以及喷漆处理。
（3）高抗冲、高耐热、高阻燃、高增强、高透明。
（4）流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。
2.3.2成型特性
（1）其流动性属于中等,吸湿性比较大,对于表面要求光泽的塑件，使用前须长时间预热干燥。
（2）适宜取高料温,高模温。
对于精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对于高光泽耐热塑件,模温宜取60-80度。
（3）需提高材料的流动性或者改变入水位等方法才能解决夹水纹。
（4）要是成形阻燃级材料，在生产3-7天以后模具表面会残存塑料的分解物，这将导致模具表面变的很亮，这时需对模具进行清理，同时模具表面还需增加排气位置。
2.3.3PS的主要性能指标
表2-1PS的技术指标见下[2]
密度
1.02～1.16
比体积
0.86～0.98
吸水率
0.2～0.4
收缩率s
0.4～0.7
熔点
130～160
硬度HB
9.7
R121
抗拉屈服强度
50
拉伸弹性模量
体积电阻率
弯曲强度
80
热变形温度
t/c
0.46MP
90～1
08
冲击韧度
无缺口
261
0.185MP
83～103
缺口
11
2.4PS塑料的注射过程及工艺
2.4.1注射成型过程
（1）成型制备，干燥PS。
PS塑料是水，在室温下，24小时的吸水率为0.2％-0.35％，虽然这个水不会对机械性能有显着的效果，但如果湿度超过0.2％的喷射，在塑料表面将受大的影响，所以对PS成型，一定要预干燥少雨的水分含量应小于0.2％。
PS，干燥方法：
在大气压力下的空气干燥80-85℃2-4小时;真空空气干燥80℃1-2小时。
（2）注射过程中注塑机加热，塑化达到流动状态，到模腔中成型的压铸系统，模具填充过程可以划分，压实，压力，回流，冷却五个阶段。
2.4.2PS的注射工艺参数
（1）螺杆类别：
标准螺杆（直通式喷嘴）。
（2）回料转速（
rpm）：
30。
（3）注射机料筒温度:
前段180～200℃；中段165～180℃；后段150～170℃。
（4）喷嘴：
170～180℃。
（5）模具：
50～80℃，玻纤增强制品取75℃。
（6）注射压力:
60～100℃。
（7）注射速度、注射压力:
一般PS制品采用高速及多级注射，但是对于阻燃品级，要慢速注射，可以避免注射料的分解，耐热PS也要快速注射（可减少内部应力），注射压力在75MPa左右，保压时可低些。
（8）熔胶温度:
190℃。
（9）成型时间（
）:
注射时间:
20～90；高压时间:
0～5；冷却时间:
20～120；总周期:
50～220。
在265℃温度下，物料在机筒内停留时间最多不能超过5-6分钟，若温度为280℃，则物料在机筒内停留时间就不能超过2-3分钟。
（10）后处理:
把塑件放在红外线或者烘箱下,温度设为70度烘干2～4小时。
2.5PS的主要缺陷及消除措施
2.5.1龟裂
残余应力引起开裂。
然后，如果由残余应力引起的裂缝，可能是以下三个条件，即填充剥离剩余的发射和金属嵌件。
如果开裂是由于产能过剩所造成的填充，我们可以从以下这些方面来解决这个问题：
（1）如果因为直浇口产生压力很小时，则我们可以采用多点分布的点浇口或者侧浇口及潜伏浇口方式。
（2）适当的提高塑料温度可以降低粘度，提高塑料的流动性，同时也可以降低注射压力以减小应力。
（3）当模温较低时一般容易产生应力，这时适当提高温度。
但如果注射速度较高时，即便模温低，也可降低应力的产生。
（4）适当缩短保压时间或进行多次保压[3]。
2.5.2熔接缝
如焊缝通常形成由薄的熔体流和单独的地方连接在一起。
主要的原因是因为流体方面是不统一的融合，从而在低光点。
在此，聚合物可以被添加到产生的色素斑，这是因为有显着不同的取向。
熔合线的数目和位置的数目和定位的栅极。
流体前锋的角度遇到更多的时间，焊缝更明显。
在大多数情况下，不可能完全避免调试过程中焊缝。
能做到这一点是要降低其亮度，或将它们移动到一个不显眼的地方或完全看不见。
一般改善方法，如下列情况：
（l）增加注射速度；
（2）提高料筒温度；
（3）增加模具温度；
（4）增加保压；
（5）重新定位浇口并将其移到不可见的地方。
2.5.3收缩
因塑件表面材料堆积区域有凹痕。
大都是因为当制品冷却时，此时收缩发生，另外表层紧模壁的地方先冻结，所以在制品中心形成内应力。
我们可以通过以下措施来来改良：
（l）增加保压；
（2）降低模壁温度；
（3）降低熔料温度；
（4）增加料头横截面；
（5）增加喷嘴孔径；
（6）避免材料堆积。
2.5.4烧焦纹
产品表面出现棕色和银色的比较暗的条纹。
一般是由于熔料过于热降解而造成的。
我们可以通过以下措施来改善：
（1）降低料筒温度；
（2）检查热流道温度，降低热流道温度；
（3）采用小直径料筒；
（4）减小注射速度：
采用多级注射：
快-慢。
3模具设计方案的确定
3.1分型面方案的确定
分型面是用来去除塑料模具和铸造系统可分离的接触表面材料称为子面，分型面的模具设计和选择最有影响力的方式，分型面的设计是合理的塑料件及模具的质量有很大的上的复杂性的影响。
本质上是子类型的脸应该是一种模具设计，所以离别的选择决定了整体的模具设计[4]。
3.1.1分型面的选择原则
（1）保证塑料制品能够脱模。
（2）使分型面容易加工。
（3）尽量避免侧向抽芯。
（4）使侧向抽芯尽量短。
（5）有利于排气。
（6）有利于保证塑件的外观质量。
（7）尽可能使塑件留在动模一侧。
（8）尽可能满足塑件的使用要求。
（9）尽量减少塑件在合模方向的投影面积。
（10）长型芯应置于开模方向。
（11）有利于简化模具结构。
3.1.2分型面确定
分型面与开模方向垂直,如图3.1所示。
定模型芯利用开模动作从塑件中抽出，塑件倒扣利用斜推杆来成型，整个塑件成型精度比较高，模具结构还算简单。
图3.1分型面形式与位置
3.2型腔数量确定及排列形式
由于生产批量大，本套模具采用一模两腔。
多型腔模具排列形式设计的要点
（1）尽可能地在一个平衡的安排，以确保产品质量的一致性和稳定性；
（2）型腔布置和对称部位应努力防止模具承受偏载而产生的现象，多余的材料；
（3）腔体布置成尽可能紧凑，以减少模具的尺寸。
如图3.2所示。
图3.2型腔排列方式
4模具设计
4.1注塑机选型
注射机是安装在注射机上使用的设备，因此设计注射模应该详细了解注射机的技术规范，才能设计出符合要求的模具。
注塑机塑料件的规格主要是根据模腔的大小和安排确定，在开始我们的第一个初步估计的尺寸，然后设计人员响应注塑模具所需的夹紧力的大小，注射压力低，杆间距的长度，最大厚度和最小厚度的模具，引进的形式的选择，引入位置确定，介绍了中风的数量，计算出从模具中。
根据这些参数，选择一根火柴，注塑机，那么设计师必须进行检查，如果他们不能满足要求，你还必须进行调整或调整后与用户协商得到满足要求[5]。
4.1.1注射量计算
该产品为PS，查书《设计与制造实训》得知其密度为1.08~1.10g.cm-3，收缩率为0.4%~0.7%，计算其平均密度为1.09，平均收缩率为0.55%，通过计算得：
塑件体积为：
；
塑件的质量：
；
浇注系统体积：
；
浇注系统质量：
；
故得总体积和总质量为：
；
。
4.1.2注射机型号的选定
注射机的选择：
完整的注射成型工艺过程，按其先后顺序应包括：
成型前的准备、注射过程、塑件的后处理等。
（1）成型前的准备：
为使注射成型过程能顺利进行，并保证塑料制件的质量，在成型前应做一些必要的准备工作，包括：
a.原料的检验和预处理，在成型前应对原料进行外观（如色泽、颗粒大小、均匀度）及工艺性能（如流动性、热稳定性、收缩性、水分含量等）的检验;b.料筒的清洗；c.嵌件的预热；d.脱模剂的选用。
（2）注射过程：
完整的注射过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模几个步骤。
其流动的情况又可分为充型、保压、倒流和浇口冻结后的冷却四个阶段。
（3）处理后的部件用塑料：
塑料部件在成型过程中，由于不均匀或由于在空腔中，定向和冷却不均匀引起的收缩的塑料部件的各个部分的增塑的塑料的结晶不一致，或其他原因使不可避免地内部的塑料部件，有一些内部的应力，这会导致在使用过程中的开裂或变形。
因此，往往需要进行适当的后处理，以消除存在的内部应力，提高塑件的性能和提高尺寸稳定性。
主要方法是退火和调湿处理。
根据以上的计算初步选定型号为XZ-125/630型卧式注射机，其主要技术参数见表4.1。
表4-1XZ-125/630型注射机主要技术参数[6]
螺杆直径/mm
40
拉杆内间距/mm
370x320
推动行程/mm
550
最大模具厚度/mm
300
理论容量/
140
最小模具厚度/mm
150
注射速度/（g/s）
110
顶出杆根数
1
塑化能力/（g/s）
16.8
定位孔直径/mm
125
额定注射压力/MP
126
顶出中心孔直径/mm
35
螺杆转速/（r/min）
14~200
顶出力/KN
1500
锁模力/KN
530
喷
嘴
球半径SR/mm
15
开模行程/mm
300
孔直径/mm
4.1.3型腔数量的校核及注射机有关工艺参数的校核
4.1.3.1型腔数量的校核[7]
（1）由注射机料筒塑化速率校核型腔数量
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