模具设计与制造综合实训任务书.docx

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模具设计与制造综合实训任务书

模具设计与制造综合实训任务书1

专业：

机电工程系

班级：

10材料1班

学生姓名：

何梓建

学生学号：

设计题目：

隔弧板

指导教师：

牛仝旺

注塑模隔弧板设计

摘要：

随着现代塑件制品的利用普遍且形状要求愈来愈精准，塑料模具的设计的要求也愈来愈高,同时在塑料制品中，高质量的模具设计、先进的模具制造设备、合理的加工工艺、优质的模具材料和现代化的成型设备都是成型优质塑件的重要条件。

计算其尺寸设计出顶出机构、流道、水路、模架等尺寸,利用UG和CAD对产品进行分析二维和三维的总装图和零件图。

关键词：

塑料模、UG（CAD/CAM）。

Abstract：

Withmodernplasticproductswerewidelyusedandincreasinglydemandingpreciseshape,plasticmolddesignrequirementsarealsogettinghigherandhigher.Atthesametimeintheplasticproducts,high-qualitydiedesign,advancedmoldmanufacturingequipmentandreasonableprocessing,high-qualitymaterialsandmodernmoldforminghigh-qualityequipmentareforminganimportantconditionforplasticparts.PlasticproductsintheuseofthemolddesignUG（CAD/CAM）softwarefortheplasticpartsformingacomprehensiveanalysisofthebasicstructureofmolddesignexposition.

Keywords：

plasticmold、UG（CAD/CAM）

0.引言

模具是工业生产的基础工艺装备，被称为“工业之母”，现代模具行业是技术、资金密集型的行业。

作为国民经济的基础工业，模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业，应用十分普遍，绝大部份塑料制品由模具成型。

现在，模具因生产效率高、产品质量高、产品质量好、材料消耗低、生产本钱低而在各行各业取得普遍的应用；专门是在制造业中，它起着其他行业无可取代的支撑作用，对地域经济的进展发挥着庞大的影响。

最近几年来，模具行业结构调整步伐加速，主要表现为大型、精密、复杂、长寿命模具和模具标准件进展速度高于行业的整体进展速度。

本次设计中进行分析工艺性，材料性能进行分析。

完整设计出了整副模具的机构，热流道、冷却道、顶出机构、模架的选择，而且利用UG和CAD出了许多的零件图，和总装图，在设计的进程中发觉模具的需要严谨的态度，精密的计算。

模具设计已从人工经验设计方式转化为依托运算机辅助设计的方式。

普遍采用模具CAD/CAE/CAM技术，使模具设计、运算机分析、生产装备、数控加工、查验、试模等工作一体化，设计数据直接通过网络和数据库管理系统传递到各个生产部门，大大缩短模具生产周期。

另外，成形进程运算机模拟，并行工程、人工智能，快速原型制造等先进制造技术的应用，和模具标准化、专业化生产等也为缩短供货期起了重要作用。

一、塑件分析

（a）

（b）

图1塑件图

（a）塑件二维图；（b）塑件三维图

塑件描述

（1）塑件名称：

隔弧板（如图1所示）

（2）塑件材料为PP

（3）大量量生产，塑件表面不得有飞边、熔接痕、无气泡、无划伤和

白斑等外观缺点

（4）未注圆角为R2

（5）表面粗糙度达到

（6）未有尺寸按MT6级精度计算

二、塑件的工艺分析

塑料

（1）品种：

PP

（2）颜色：

绿色

（3）结构特性:

线性结构为结晶型

（4）大体特性：

PP塑料在工业生产中普遍应用，PP为结晶型高聚物，常常利用塑料中PP最轻，密度仅为0.91g/cm3（比水小）。

通用塑料中，PP的耐热性最好，其热变形温度为80-100℃，能在滚水中煮，PP有良好的耐应力开裂性，有很高的弯曲疲劳寿命，俗称“百折胶”，PP的综合性能优于PE料，PP产品质轻、韧性好、耐化学性好。

PP的缺点：

尺寸精度低、刚性不足、耐候性差、易产生“铜害”，它具有后收缩现象，脱模后，易老化、变脆、易变形。

（5）材料的成型性能分析:

①结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解.

②流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔，凹痕,变形。

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。

料温低温高压时容易取向,模具温度低于50度时,塑件不滑腻,易产生熔接不良,流痕,90度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。

塑件工艺

（1）尺寸精度：

该塑件未标注公差尺寸,故公差品级取MT6级精度计算.

（2）表面质量要求:

该塑件为汽车座椅调节器支架,要求表面滑腻、完整、厚度均一、无飞边毛刺、无银丝、无波浪、熔接痕数量最少，熔接痕最小、无缩痕、无气泡、无划伤和白斑等外观缺点，表面粗糙度可取。

（3）结构工艺性：

此塑件为圆形塑件，整体尺寸为R42cm，厚度大体均匀为12mm，属于中小型塑件。

（4）通过以上分析，此塑件能够采用注塑成形生产，又因为模具寿命要求要达到10万次，塑件产量要达到25万件，属于大量量生产，采用注塑成形具有较高的经济效益。

3、注射机的选择

（1）计算塑件的体积、质量

经UG软件测得塑件的体积约为41，819㎝3，塑件密度为0.91g/cm3,则质量M=×=38.05g

（2）肯定模具型腔数量

模具寿命要达到30万次，属于大量量生产，且塑件精度要求较高，

为提高效率，采用一模两腔结构。

（3）选择注射机

按照公式Vmax≥（nVs+Vj）/k

Vmax—注射机的最大注射量

n—型腔数量

Vs—塑件体积

Vj—浇注系统凝料体积

K—注射机最大注射量利用系数，一般取K=

已知n=2，Vs=㎝3，估量Vj=6㎝3，则Vmax≥（2×+6）/=㎝3

查表可选择的注射机型号为XS-ZY-125型卧式注射机,其有关参数为:

额定注射量125cm3

注射压力120MPa

锁模力900KN

最大成形面积320cm2

模具厚度200～300mm

最大开合模行程300mm

喷嘴圆弧半径12mm

喷嘴孔直径4mm

拉料间距260mm×290mm

顶出形式双侧设有顶杆，机械顶出

（4）制定注射成形工艺参数

查表得PP的注射成形工艺参数如下：

①温度（oC）

喷嘴温度170～190

料筒温度前段180～220中断200～220后段160～170

模具温度40～802

②压力（MPa）

注射压力70～120

③时刻（S）

注射时刻0～5冷却时刻15～50

保压时刻20～60成形周期40～120

4、模具结构设计

分型面的选择

分型面是模具动模和定模的结合处，分型面的选择应以模具结构

简单、分型容易，且不破坏已成形的塑件为原则，第一肯定模具的开模方向为塑件的轴线方向，按照分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处原则，则此塑件的分型面选在塑件的上接面处，此塑件分型面如图2所示

图2分型面

型腔布局

单型腔模具虽然可使模具结构简单，但塑件成形的生产效率低，塑件的本钱高，适于塑件较大的产品。

多型腔模具虽然使模具结构复杂，但塑料成形的生产效率高，塑件本钱低，按照注射量求出型腔的数量。

零件规格比较大，一模一腔可是经济效益低。

生产效益低，模多腔模具的尺寸大无益于加工，可是生产效益高，经济效益高，所以采取一模二腔最符合该产品，如图3所示

图3型腔布局

肯定模具整体结构类型

对塑件表面的要求较高，要求表面滑腻、完整、厚度均一、无飞边毛刺、无银丝、无波浪、熔接痕数量最少，熔接痕最小、无缩痕、无气泡、无划伤和白斑等外观缺点，所以采用侧浇口成形。

方案一：

普通两板模结构是注塑模中最简单的一种结构形式，这种模具只有一个分型面。

方案二：

三板模结构，三板模也是注塑模中较为常见的一种结构，可是比较繁琐。

综合考虑，选择两板模。

成形零件设计

（1）结构设计

型腔和型芯的结构有两种大体形式，即整体式与组合式。

考虑到塑件大量量生产，则应选用优质模具钢，为节省珍贵钢材，型腔和型芯都宜于采用组合式结构，另外，组合式结构还可减少热处置变形、利于排气、便于模具的维修。

为便于装拆，型腔采用整体嵌入式。

（2）工作尺寸计算（因为是未注公差按MT6计算）

对于标注公差的型芯、型腔尺寸按相应公式进行尺寸计算，其余则按简化公式计算。

查表可知洦PP的平均收缩率Scp=%

型芯径向尺寸84+

LM=（LS＋LSScp＋3Δ/4）－δz

=（84+×%+×3/4）-（4）

=型芯高度尺寸12+

HM=（HS+HSScp+2Δ/3）－δz

=（12+12×%+2/3×）-（4）

=型腔径向尺寸

LM=（LS＋LSScp-3Δ/4）+δz

=（84+84×%-3/4×）+（4）

=+

型腔深度尺寸

HM=（HS+HSScp−2Δ/3）+δz

=（10+10×%-2/3×+（4）

=+

型芯圆角R5

LM=（LS＋LSScp）－δz

=（5+5×%）=型腔圆角R2

LM=（LS＋LSScp）+δz

=（5+5×%）+=+

（3）型腔侧壁和底板厚度计算

整体式型腔结构其特点牢固、不易变形、不会是塑件产生拼接线痕迹.可是加工困难热处置不方便。

组合式简化加工工艺减少热处置拼合处有间隙，利于排气，便于维修，节省珍贵的模具钢，其要求的精度较高，组合结构必需牢固。

由于此零件的规格较小大R42所以采用组合式

H1/l=12/42=查表得C=W=

l/b=84/84=1查表得a´=0.25c´=

S=135T=127

选择标准模架

（1）肯定模架组合形式

采用推杆推出机构，定模和动模均由两块模板组成,有许多的模架DUM和LIM的现成的模架,所以采取的是LIM（SG）

（2）计算型腔模板周界

长度N=127+125=251

宽度L=135×2+52×2=374

（3）选取标准的型腔模板周界尺寸

第一肯定模架宽度，N=374最接近于标准尺寸400，则选400×L；然后从L系列标准尺寸当选择接近于L=251的250。

最终肯定的模架规格为250×400。

（4）肯定模板厚度

A板定模板，用来嵌入型腔镶块，因型腔镶块采用通孔台肩式，则A板厚度等于型腔镶块厚度，型腔镶块厚度=型腔深度+底板厚度=45，选取标准中A板厚度HA=50mm。

B板动模板，用来固定型芯，采用通孔台肩式，B板厚度=（～1）型芯高度，则B板厚度HB在50～70之间，标准化取HB=70mm。

C板垫板，形成推出机构的移动空间，其厚度=推杆垫板厚度＋推杆固定板厚度＋塑件推出距离，保证把塑件完全推离型芯。

此模架推杆垫板厚度=15mm，推杆固定板厚度=15mm，塑件推出距离=型芯高度+（5～10）cm，选推出机构移动空间要足够推出塑件，HC=80mm。

此设计中模架标准采用FUTABA标准模架，如图4所示。

图4模架

（5）查验模架与注射机的关系

①模具外形尺寸250×320＜拉杆空间300mm×340mm，合理。

②最大模具厚度300＞模具厚度260＞最小模具厚度200，合理。

③开模行程＜最大开合模行程300，合理。

浇注系统

浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观、物理性能、尺寸精度等）都有直接影响，故设计时要使型腔布置和浇口开始部位力求对称，避免模具经受偏载而产生溢料现象，而浇口的位置也要适当，尽可能避免冲击嵌件和细小的型芯，避免型芯变形，浇口的残痕不影响塑件的外观。

（1）主流道的设计

主流道是塑料熔融体进入模具型腔时最先通过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔，其形状为圆锥形，便于熔体顺利地向前流动，开模时主流道凝料又能顺利地拉出来。

由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模板上，而是将它单独设计成主流道衬套镶入定模板内。

浇口套的选用：

进料口直径：

D=d+～1）mm=3＋1≈4mm

式中d为注塑机喷嘴口直径。

球面凹坑半径：

R=r+～1）mm=10+＝10.5mm

式中r为注塑机喷嘴球头半径。

所选浇口套的立体图如图5所示：

图5浇口套

（2）冷料穴设计

冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道结尾。

其作用是捕集料流先锋的“冷料”，避免“冷料”进入型腔而影响塑件质量，开模时又能将主流道的凝料拉出。

冷料穴的直径宜大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。

（3）分流道的设计

分流道截面形状能够是圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等，圆形和正方形截面流道的比面积最小（流道表面积与体积之比值称为比表面积），塑料的温度下降小，阻力亦小，流道的效率最高，可是加工较困难，于是选用U形。

因为U形截面分流到热量损失仅大于圆形和正方形截面的分流道，但又比圆形和正方形的截面流道容易脱模，而且，加工容易，所以U形截面分流道具有优良的综合性能。

分流道的尺寸：

分流道尺寸由塑料品种、塑件的大小及流道长度肯定。

对于重量在200g以下，壁厚在3mm以下的塑件可用以下经验公式计算分流道的直径。

D=2L1/4

式中：

D——分流道的直径，mm；

W——塑件的质量，g；

I——分流道的长度，mm；

由于所设计的塑件的质量小于200g，故按以上公式肯定其直径。

D=2L1/4=×2501/4=3.78mm

·由于此式计算的分流道直径限于3.2mm～9.5mm，而所算出来的结果小于此范围，参考聚苯乙烯的分流道推荐值，定出分流道直径为6mm，其剖视图如图6所示

图6分流道

其中r=6mmh=2r，分流道的布置：

选用平衡式的分流道布局。

（4）浇口设计

浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道，其截面积约为分流道的～，长度约为0.5mm～2mm。

浇口形式有直浇口、侧浇口、点浇口和暗藏性浇口等，分析可知选侧浇口较为合理，因为通过浇口分析，鼠标浇口位置最好是在蓝色位置里面和外面，可是，因为设计的是一模两腔，综合考虑，选择侧浇口，浇口浇道如图7所示

浇口浇道

图7浇口浇道

浇口直径为0.6mm，各拔模角度为15°。

推出机构

常常利用的推出机构有推杆、推板、推管等，推杆推出机构是整个推出机构中最简单、最多见的一种形式。

由于设置推杆的自由度较大，而且推杆截面大部份分为圆形，容易达到推杆与推板或型芯上推杆孔的配合精度，推杆推出时运动阻力小，推出动作灵活靠得住，损坏后也便于改换，所以采用推杆推出

注意事项：

（1）导柱长度要足够，以保证推出塑件时推板留在模具上。

（2）推杆与型芯的间隙为0.5mm，不会擦伤型芯，锥面配合，起到辅助定位作用，也可避免推杆因偏心而溢料。

（3）由于塑件高度较小，型腔深度不是专门大，且非软质塑料，不容易形成真空，因此没必要设置引气装置，如图8所示

图8顶杆

冷却系统

模具温度的调节既关系到塑件质量（塑件的尺寸精度、塑件的力性能和塑件的表面质量），又关系到生产效率，采用冷却水效果良好的冷却水回路的模具是缩短成型周期、提高生产效率最有效的方式，所以按照塑件的形状、壁厚及塑料的品种，设计与制出能实现均一、高效冷却的回路，如图9所示

图9冷却水道

排气系统

由于此模具属于中小型模具，且模具结构较为简单，可利用模具分型面和模具零件间的配合间隙自然地排气，间隙一般为～0.03mm，中间设排气槽。

5、注射机的校核

（1）最大注射量

K=Vs=㎝3Vj=6㎝3Vmax=125㎝3

因为知足KVmax﹥Vs＋Vj，适合。

（2）注射压力

已知P注=80～130MPa，P公=145MPA，

则P公≥P注，适合。

（3）锁模力900KN

（4）安装部份尺寸

喷嘴孔直径φ＜主流道小端直径φ6

拉杆空间300×340＞模具外形250×320

最小模厚200＜模具厚度260＜最大模厚300

（5）开模行程

最大开模行程300

则最大开模行程＞开模行程，适合。

（6）推出机构

双侧设有顶杆，机械顶出

6、结束语

模具设计的创新与特色总结

本人的设计的产品是遥控器中的后座，遥控器是一个注重外形的产品，强调外表轮廓的统一性，所以为了保证塑件外形的能够比较圆滑，先成立一个整体外形，然后成立细节特征。

用此方式做出来的遥控器外形比较圆滑，也不用太多考虑装配的问题，设计也简单。

在模架的设计方面，主如果应用UG的外挂程序：

Moldwizard专家模具系统，Moldwizard有一个比较完整的数据库，包括各大模架供货商个比较完整的系列的模架，而且有各类标准，从A、B、C板到顶针，水道，斜销机构，这些都是标准件，只要选定型号，尺寸，就可以够直接向供货商定货，这也正知足了现代模具设计标准化的需求。

论文存在问题与解决假想

在设计进程中出现了很多问题。

第一，在建模时，做过好几个主控件，都导成圆角后，就可以够了。

开始生成模具时，我对模具的结构不够了解所以开始分模面没有尽可能变成平面，如此加工会很难，后来用EXTEND命令，先把分模面延伸到一个平面，再延伸到工件的外表面，于是，分模面能够尽可能使平面。

在设计流道时，由于流道的尺寸过小，浇口过小，浇口位置不合理，造成了注塑时刻长和浇注质量很差，后来对流道和浇口的设计进行了改善，最后出来的质量好了很多。

在出工程图时，是先在在UG中生成.drw文件，然后转化成.dwg文件，再用AUTOCAD打开，进行编辑，利用AUTOCAD的模板，在那个进程中也有很多问题。

比如，UG中工程图的配置文件不完全，致使从UG到AUTOCAD文件的比例不对。

另外，由于自己时刻和技术的限制，鼠标上盖的卡口没有做，模具中那个特征也没有，若是要作那个特征，要在EMX模具专家系统当选择斜销机构，再选择尺寸。

通过这次设计，我了解了模具设计的全进程，碰着了很多问题，也取得了很多经验。

7、参考文献

1）高佩福.实用模具制造技术[M].北京：

中国轻工业出版社，1999

2）任鸿烈.塑料成型模具制造技术[M].广州：

华南理工大学出版社，2003

3）黄毅宏,李明辉.模具制造工艺[M].北京机械工业出版社,1996

4）赵兴盛.实用模具材料应用手册[M].北京：

机械工业出版社，2005，

八、工程图