方向中键注塑模设计.docx

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方向中键注塑模设计

方向中键注塑模设计

本文主要介绍方向中键塑料模具设计，其材料为ABS。

根据ABS塑料的工艺特性和产品的使用要求，分析了其特点和成型工艺。

采用UG软件进行3D分模，对模具进行了成型零部件、浇注系统、推出脱模机构及冷却系统的设计分析。

最后，完成模具总装图设计及主要零件图的绘制，从而确保模具结构的可靠性、合理性和实用性。

关键词塑料设计UGCAD

Theinjectionmolddesignoftheshade

Abstract

Thispaperdescribestheshadeplasticinjectionmolddesign,materialPC.AccordingtoPCPlasticsprocesscharacteristicsanduseoftheproductrequirements,analysisofthestructuralfeaturescoveredwiringspaceandmoldingprocess.SoftwarethroughtheapplicationofMoldflowPlasticsforflowsimulationanalysistodeterminetheplasticpartsinjectionmoldstructureandworkingprocess.3DpointsusingUGsoftwaremoldwasformingonthemoldparts,pouringsystem,thelateralpullingmechanismtointroducestrippinginstitutionsandcoolingsystemdesignandanalysis.Planstofinalizethemoldassemblydesignandmaincomponentsmappingtoensurethereliabilityofdiestructure,reasonableandpractical.

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目录

前言1

第一章塑料模具设计简介2

1.1塑料模具技术的发展现状和趋势2

1.2塑料制件的设计原则3

1.3注射模设计要点4

第二章方向中键成型工艺性分析5

2.1塑件结构分析5

2.2ABS塑料注射成型特性5

2.2.1ABS塑料特性5

2.2.2ABS塑料成型性能6

2.3ABS塑料注射成型工艺参数6

第三章成型设备与模架的选用8

3.1注射机的选择8

3.2模架的选择9

3.3模具参数的校核10

第四章模具结构形式的拟定14

4.1分型面位置的确定14

4.1.1分型面的选择原则14

4.1.2方向中键分型面的确定15

4.2确定型腔数量及排列方式15

4.3浇注系统的设计15

4.3.1主流道设计16

4.3.2分流道设计17

4.3.3浇口设计20

4.3.4冷料穴的设计21

4.3.5浇注系统的平衡21

4.4成型零部件的设计21

4.4.1型腔的结构设计22

4.4.2型芯的结构设计23

4.4.3型芯镶件的设计23

4.6推出与复位机构的设计24

4.6.1推出机构的设计24

4.6.2复位机构的设计26

4.7结构零部件的设计27

4.7.1支承零部件的设计27

4.7.2导柱导向机构的设计28

4.8排气与冷却系统的设计29

4.8.1排气系统的设计29

4.8.2冷却系统的设计29

4.8.3型腔和型芯的冷却30

第五章UG软件的应用32

5.1应用UG软件3D分模32

5.1.1模具设计流程32

5.1.2方向中键塑料模的设计步骤32

第六章结论37

致谢38

参考文献39

前言

模具工业已成为工业发展的基础，在现代工业中许多新产品的开发和研制在很大程度上都依赖于生产，特别是汽车，摩托车，轻工，电子，航空等行业尤为突出。

模具工业发展的关键是模具技术的进步。

模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志之一。

特别是塑料模具占了很大比例。

据统计，日本一万多家模具企业中，生产塑料模具的就占40%;韩国模具专业厂中生产塑料模的占43%。

塑料模具是塑料产品开发中至关重要的一个环节，也是批量产品得以投放市场的先决条件。

在塑料模具中，由于注塑模具能够一次成型形状复杂、尺寸精确的制品，适用于高效率、大批量的自动化生产方式，使其在塑料模中的占用量超过了50%以上，是塑料制品成型的主要方法。

因此，为了适应市场竞争对塑料模具的交货期短、质量好、价格低的要求，模具制造行业就必须以最快的速度、最低的成本、最高的质量生产出塑料模具来。

现今激烈竞争的环境下，客户对缩短注塑模具设计和制造周期的要求日益迫切。

缩短模具设计和制造周期，成了模具企业间竞争取胜的重要因素之一。

模具生产对工艺技术装备要求也非常严格，美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”。

近年来我国塑料模具业发展相当快，随着计算机技术的迅猛发展和普及，注塑模具CAD/CAE/CAM技术也随之推广。

CAD/CAE/CAM技术的发展和应用使模具设计、加工的成本大大降低，效率则成倍提高，该技术在现代模具制造中发挥越来越重要的作用。

本文结合方向中键注射模具的设计实例，理论联系实际，通过查阅大量书籍和网上资料采用图例和文字相结合的方法介绍了模具设计基本过程和技巧。

在本次毕业设计中采用了UG、AUTOCAD软件做了3D造型分析和2D绘图，最后还运用MOLDFLOW软件对零件的成型过程做了模拟分析，使模具结构得到了优化。

最后由于我能力有限有很多不足之处请各老师多多指教。

第一章塑料模具设计简介

1.1塑料模具技术的发展现状和趋势

模具生产技术是衡量一个国家制造工艺水平的重要标志之一。

而塑料模具在模具占有非常重要的地位。

从总体上看，塑料注射模具的基本发展趋势是朝高效率、高精度、高寿命方向发展。

为了提高塑料制品生产效率，在模具结构上将向多型腔、自动装卸料、节能省料方向发展。

为了充分发挥注塑机的潜力，发展了多层多腔模具，多工位多腔模具。

热流道模具应用范围正在逐渐扩大。

已发展应用于微型注射件，热敏性材料的注射成型等等，以及多层多腔注射模，热流道装置已成为专门的商业产品。

测温控制系统的发展改善了注射件的尺寸精度和成型效率。

冷却系统不单对型腔进行冷却，对滑块、型芯都进行冷却，从而构成空间的立体冷却系统。

这些技术的应用，解决了注射成型中模温、模压、溢料等问题，使产品的内应力分布趋于合理，减少了废品率。

在设计方法上，用计算机模拟塑料成型时的料流速度，温度控制，流动方式以及应力场的分布等，使模具达到最优的参数和结构选择，得到最佳的浇注系统和冷却系统，减少反复试模的工作量。

在加工技术上，机械与电子技术日益密切结合，更多地采用数控、数显、计算机控制，如采用数控铣床、光学曲线磨床、高精度电火花加工机床和紧密镗床、数控雕刻机等高精度、高效率的加工设备。

这使模具精度越来越多地由设备来保证，减少了对人工技巧的依赖性。

新型电加工工艺已发展成为一种与其他工艺相结合的复合加工工艺。

实现高层次的自动化是目前电火花加工的一个发展方向。

喷雾电火花加工也是新近发展起来的电火花加工技术。

这种新加工方法，对改变电火花加工后材料表面的金相属性有重要意义，在实际应用中有较大的价值。

我国模具材料及应用技术较落后。

塑料模具的设计、制造水平仅相当于先进工业国家70年代中期的水平；热处理工艺还停留在采用普通热处理方式，真空热处理工艺尚不完善。

为使我国模具工业有较大发展，除加强加工与检测设备的研究外，对材料及其处理工艺的研究也应得到足够的重视。

1.2塑料制件的设计原则

塑料制件主要是根据使用要求进行设计。

要想获得优质的塑件，塑件本身必须有良好的结构工艺性，这样不仅可使成型工艺得以顺利进行，而且能得到最佳的经济效益。

塑件的设计视塑料成型方法和塑料品种性能不同而有所差异。

塑件的设计原则是在保证使用性能、物理性能、力学性能、电气性能、耐化学腐蚀性能和耐热性能等前提下，尽量选用价格低廉和成型性能较好的塑料。

同时还应力求结构简单、壁厚均匀、成型方便。

在设计塑件时，还应考虑其模具的总体结构，使模具型腔易于制造，模具抽芯和推出机构简单。

塑件形状有利于模具分型、排气、补缩和冷却。

此外，在塑件成型后尽量不再进行机械加工。

在塑料制件时，应考虑以下几点：

（1）为了便于塑件从成型零件上顺利脱出，必须在塑件外表面沿脱模方向设计足够的斜度。

一般斜度取30′～1°30′。

（2）在满足制件结构各使用要求的条件下，尽可能用较小的壁厚。

并且同一塑件的壁厚应尽可能均匀一致，否则会因冷却和固化速度不均产生附加应力。

（3）加强肋的布置应考虑到其方向尽量与熔体充模流动方向一致，以避免熔体流动干扰、影响成型质量。

（4）制件的两相交平面之间尽可能以圆角过渡，避免因锐角而造成应力集中，同时采用圆角过渡可增加塑件的美观程度和增加塑件的强度。

（5）孔与孔的中心距应大于孔径（两者中的小孔）的2倍，孔中心至边缘的距离为孔径的3倍。

孔周边的壁厚要加大，其值比与之相装配件的外径大20%～40%，以避免收缩应力所造成的不良影响。

（6）为增加塑件螺纹的强度，防止最外圈螺纹可能产生的崩裂或变形，应使其始末端留出一定距离。

当考虑螺纹螺距收缩率时，塑件与金属螺纹的配合长度不能太长，一般不大于螺纹直径的1.5倍（或7～8牙）。

（7）塑件上标记的凸出高度不小于0.2mm，线条宽度一般不小于0.3mm，通常以0.8mm为宜。

两条线的间距不小于0.4mm，边框可比字高出0.3mm以上。

（8）铰链部分厚度应减薄一般为0.2～0.4mm，且其厚度必须均匀一致，壁厚的减薄处应以圆弧过渡。

1.3注射模设计要点

（1）模具的结构和基本参数是否与注射机规格相匹配。

（2）模具是否具有合模导向机构，机构设计是否合理。

（3）分型面选择是否合理，有无产生飞边的可能，制品能否滞留在设有推出脱模机构的动模（或定模）一侧。

（4）模腔的布置与浇注系统设计是否合理。

浇口是否与塑料原料相适应，浇口位置是否恰当，浇口与流道的几何形状尺寸是否合适，流动比数值是否合理。

（5）成型零部件结构设计是否合理。

（6）推出脱模机构与侧向分型或抽芯机构是否合理、安全和可靠。

它们之间或它们与其它模具零部件之间有无干涉或碰撞的可能，脱模板（推板）是否会与型芯咬合。

（7）是否需要排气结构，如果需要，其设置情况是合理。

（8）是否需要温度调节系统，如果需要，其热源和冷却方式是否合理。

温控元件是否足够，精度等级如何，寿命长短如何，加热和冷却介质的循环回路是否合理。

（9）支承零部件装配关系是否合理。

（10）外形尺寸能否保证安装，紧固方式选择得是否合理可靠，安装用的螺栓孔是否与注射动、定模固定板上的螺孔位置一致，压板槽附近的固定板上是否有紧固用的螺钉。

第二章方向中键塑件成型工艺性分析

2.1塑件结构分析

方向中键塑料件为ABS材料，此造型特殊、特点突出，在相应的三维造型和模具设计上有一定的代表性和典型性。

外观要较高，需要设计人员通过CAE模拟找出最佳浇口位置；另外需和面壳装配，对相关尺寸的要求严格。

如图2.1所示。

图2.1方向中键

为了便于模具制造，利于脱模、简化模具结构，以及便于修模、节约成本，此次我采用小型芯镶件成型。

否则，型芯部分加工困难，且成型小孔部分易弯曲，磨损，损坏之后将导致整个型芯报废，难以修复。

无形中增加了模具的制造成本。

2.2ABS塑料注射成型特性

化学和物理特性:

ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。

每种单体都具有不同特性：

丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；

苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。

从形态上看，ABS是非结晶性材料。

三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，

另一个是聚丁二烯橡胶分散相。

ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相

中的分子结构。

这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场

上百种不同品质的ABS材料。

这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等

到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。

ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高

的抗冲击强度。

2.2.1ABS塑料特性

（1）物理性能：

是一种性能优良的热塑性工程材料，本色微黄，而加点淡蓝色后可得到无色透明的塑件，密度为1.2g/cm3它具有良好的韧性和刚性，抗冲击性极好。

成型收缩率一般为0.5%~0.8%，因此成型零件可达到很好的尺寸精度，并在很宽的温度变化范围内保持其尺寸的稳定性，在加工成型时，ABS吸水率小，但当温度达到一定高度时，它对水分比较敏感，因此加工前物料必须经干燥处理，否则会出现银丝，气泡及强度下降现象。

ABS熔融温度高，熔融粘度大，流动性差，所以成型时要求有较高的温度和压力。

温度对ABS的熔融粘度影响较大，所以可用提高温度的办法来增加熔融塑料的流动性。

（2）力学性能：

ABS是一种性能优良的工程材料，用途也很广泛，在机械上主要用做各种节流阀，润滑油输油管，芯轴，轴承，齿轮，涡轮，蜗杆，齿条，凸轮，滑轮，泵叶轮，铰链，螺母，垫圈，容器，冷冻装置的零件，灯罩及各种外壳和盖板等，在电器方面用在电机零件，电话交换器零件，信号用继电器，风扇部件，拨号盘，仪表壳，接线板等，还可制作照明灯，高温透镜，视孔镜。

防护玻璃等光学零件。

（3）热性能：

ABS脆化温度小于—100℃。

热变形温度为135~143℃，用玻璃纤维增强后还可提高15℃左右，平常工作温度可达120℃。

未增强ABS的缺点是塑件易开裂，耐疲劳强度较差。

用玻璃纤维增强的聚碳酸酯可具有更好的力学性能和尺寸稳定性，成型收缩率还会降低，耐热性和耐药性却有所增加，同时还能降低成本，提高产品质量。

（4）化学稳定性：

ABS具有良好的抗蠕变性，耐磨，耐热，耐寒性和良好的耐气候性，而且电性能优良。

聚碳酸酯吸水率较低，在室温条件下耐水，耐烯酸，耐氧化剂还原剂以及盐，油，脂肪烃，但不耐碱，胺，酮，脂，芳香烃。

（5）电性能：

良好电绝缘性能，广泛应用于通信电信设备领域，目前ABS已经大量替代原有的酚醛塑料，今后重点开发阻燃ABS用于通信电器领域中，因此无污染阻燃ABS材料成为开发重点，溴系阻燃剂由于毒性在减少使用，而无卤环保磷系阻燃剂会明显降低ABS的热变形温度和冲击强度，因此比较适宜的是有机硅系阻剂。

（6）耐候性：

耐磨，耐热，耐寒性和良好的耐气候性。

2.2.2ABS塑料成型性能

（1）结晶料，吸湿性小，易发生融体破裂，但当温度达到一定高度时，它对水分比较敏感，因此加工前物料必须经干燥处理，否则会出现银丝，气泡及强度下降现象。

（2）流动性差，成型收缩率一般为0.5%~0.8%，因此成型零件可达到很好的尺寸精度，并在很宽的温度变化范围内保持其尺寸的稳定性。

（3）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，模具温度低于50℃时，塑件不光滑，易产生熔接不良，90℃以上易发生翘曲变形。

（4）塑料壁厚须均匀，避免缺胶、尖角，以防应力集中。

（5）ABS脆化温度小于—100℃。

热变形温度为135~143℃，用玻璃纤维增强后还可提高15℃左右，平常工作温度可达120℃。

2.3ABS塑料注射成型工艺参数

ABS塑料注射成型工艺参数如2.1所示。

2.1ABS塑料注射成型工艺参数

注塑模工艺参数条件:

干燥处理：

ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理干燥条件：

为80~90C下最少干燥2小时。

材料温度应保证小于0.1%。

熔化温度：

210~280C；建议温度：

245C。

模具温度：

25…70C。

（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）。

注射压力：

500~1000bar。

注射速度：

中高速度。