1、ATS控制部分的外盖模具设计 摘要 本次的毕业设计我的任务是ATS控制部分的外盖模具设计，所谓ATS就是双电源自动转换开关，很多人对它也不陌生，双电源自动转换开关常应用于比较重要的场所，如遇到紧急事故断电，双电源两路开关会在很短的时间切换至正常电路供电，安全可靠，确保了供电的连续性。这次主要详细介绍控制器外盖的制造过程，通过对材料、外观结构以及主要尺寸的计算，该塑件体积小，质量轻，造型简单，可以大批量生产，因此可以采用注塑成型的方法生产，其注塑效率高，环保，加工时间短，减少了不必要的浪费。利用PRO/E、AutoCAD制图软件，实现了对该零件的设计，主要涉及到零件工艺分析，浇注系统的选择，模架
2、的选择，使得可以很好地完成零件的装配，能快速的绘制出零件图和模架图。关键词：连续性、可靠、注塑成型、PRO/E AbstractThis graduation design I task is ATS control part of the outer cover design, switch called ATS is a dual power supply automatic switching, a lot of people are not strange to it, dual power automatic transfer switch is often used in the
3、more important places, such as an emergency power supply, two two switch will in time to switch to the normal power supply circuit, a short safety, ensure the continuity of supply. The process of manufacturing the main details of the controller cover, through the calculation of the material, the app
4、earance of the structure and the main dimensions of the plastic parts, small volume, light weight, simple shape, can be mass production, production method therefore can be used in injection molding, the molding of high efficiency, environmental protection, short processing time, reducing unnecessary
5、 waste. By using PRO/E, AutoCAD drawing software, has realized the design of the part, mainly related to the parts process analysis, pouring system selection, the choice of mold, so that can finish the assembly of parts, can quickly draw the parts diagram and frame diagram. Key Words: Continuous、Rel
6、iable、Injection molding、 PRO/E 目录第1章 绪论 11.1 本课题研究的现状 11.2 注塑成型和注塑模具 11.3 注塑模具的发展趋势 11.3.1 我国模具工业的发展趋势 21.4 本论文研究的意义与价值 2第2章 塑件的工艺分析 32.1 塑件材料分析 32.2塑件成型工艺参数确定及性能指标 4第3章 选择注塑机号并校核 73.1 塑件体积和质量 73.2 初步选择注塑机 73.2.1 塑件体积质量的计算 73.2.2 锁模力计算 73.2.3 选择注塑机 73.3 注塑机的校核 8第4章 模具基本结构与模架选择 94.1 模具的基本结构 94.2 确定型腔
7、数目以及布局 94.2.1 确定其分型面 104.3 普通浇注系统的选择 114.4 成型零部件的设计 154.5 型腔有关尺寸计算 154.5.1 型腔的尺寸计算 154.5.2 计算型芯的尺寸 164.5.3 型腔壁厚校核 164.6 合模导向与精定位机构的设计 174.7 脱模的机构设计 174.8 冷却系统的设计 184.9 选择模架 19第5章 模具的装配 205.1 模具装配的要求 205.2 模具的装配顺序 20第6章 总结 21第7章 展望 22参考文献 23致谢 24第1章 绪论1.1 本课题研究的现状随着现代的工业发展，塑料模在模具中占用比例逐步提高，塑料制品在机械行业、航
8、空、电子电工及日常生活中占重要地位，对其质量要求也越来越高。在未来的市场中塑料模具定会发展的更快，而控制器外盖的设计成为它成熟的一部分，不论是从工艺、模具设计或是材料等方面都已经成熟，在现代生活，如今各行业生产迅速成长的背景下，塑料产物需求量不断地上涨，产品更新的周期越来短，所以制造快速成型模具技术引发了重视。此时对塑料模具的质量和成本这一次提出了更高要求，塑料模具设计水平，建立结构，直接会对塑料产品的质量有一定的影响。总体来说，在质量、技术和能力这些方面等我国塑料注塑模有了很高的提升空间。模具工业在我国经济中起着重要的作用，是不可小觑的，注塑模成型具有成型外形复杂的制件和高生产率等特点，我们
9、国家现在十分重视模具行业，最前在20世纪80年代末，在国务院颁发的“当前产业政策的要点决定”，让模具制造化为机械行业中重点扶持的首位。近年来，中国的模具工业一直是以每年13%15%左右的增长率得到了快速的发展，在国际上的排名当前已跃居到前三位，仅次于两个大国日本和美国。1.2 注塑成型和注塑模具塑料行业包括塑料质料和塑料产品两大生产系统，相得益彰 ，缺一不可，然而，塑料产品是完成塑料原料本身价位的仅有途径，塑料产品生产的根本目的是凭借各个塑料产品的机能，技术要素的使用，使其成为拥有一定外形且同时具有应用价值的东西或成型质料。塑料产品出产由成型制作、机器制作、外观装饰、装置等重要步骤构成，这些环
10、节最主要的便是塑料成型。塑料注塑成型进程有：塑料质料从注塑机料斗进入到加热筒中，经过塑化后通过柱塞或有螺杆的促使，在相应作用下经过喷嘴灌入到模具型腔内，经冷却后固化开模，从而得到产品（塑件）。除一些个别的塑料之外，剩下的是差不多能够注塑成型的。根据相关资料统计分析，全部模具注塑制件中注塑产品占总产量三分之一。注塑成型成品的利用已相当的普遍，伴随着塑料原料继续的更进，现已渐渐取代古代传统金属和非金属材料产品，发扬注塑模有很大的空间。1.3 注塑模具的发展趋势注塑模具成长存在两个方面管制：一方面模具策划与建造技术，另一方面工艺的注塑成型条件。前者作用的是模具的加工制造水准，后者作用的是模具的使用性
11、能。所以我们在谈论注塑模的发展趋势，一定要考虑到模具的制造质地和注塑成型工艺的水准。1.3.1 我国模具工业的发展趋势 在以后的十年，我国模具工业的成长趋势主要有以下：（1）进一步抬高模具的设计制造质量，调低塑料制品的制作水准。（2）在它的设计程序中应普遍的使用CAD/CAM/CAE/UG等设计技能。（3）极力促进快速成型、快速生产的技术，尽量缩短生产周期。（4）在塑料模具生产中应广泛使用气辅技术与高压注塑成型。（5）提高模具规范化水准与使用效率。（6）选取优良的模具材料与先进外观的处理技能。（7）更深一步的钻研模具的设备与抛光技术。（8）探究模具快速测试技术和逆向工程。（9）继续开辟新的塑料
12、成型与模具工艺设计。1.4 本论文研究的意义与价值ATS控制器的外盖模具设计作为注塑的一个范例，其还有很大的价值，通过对它研究有利于抬高模具设备总体的水平。对模具设备智能化、自动化、准确度都有很大意义，当前我国的模具行业理论知识和实际操作都与其发达国家有一定差距，通过研究与分析推动了模具CAD/CAM的发展，有益于综合使用塑料模具的设计，有益于培养塑料模具设计的能力，同时借鉴前人的研究，使自己具备理论知识与技术，剖析解决问题的本领，以进一步稳定与深化所学知识，使正确行使技术标准进行塑料模具设计的全面技能训练，为后来设计打下坚固的基础。进而获得对控制器外盖的注塑成型，成功完成设计。因为资源数据有
13、限，在这次毕业论文设计中可能会存在许多不及的地方，望老师批评指正。 第2章 塑件工艺的分析2.1 塑件材料分析图2.1 控制器的外盖塑件：ATS控制器的外盖材料：ABS收缩率:0.005生产批量：批量生产客户要求：外观光滑，无划痕、气泡、缺陷、易装配。 ATS控制器的外盖使用的材料是ABS，ABS无毒、无味，是一种力学性能和热性能都比较好的，硬度比较高，表面容易镀金属，耐受疲劳和抗击应力开裂、有很强的抗冲击强度、机械强度，耐酸碱，耐腐蚀、耐水性油性，容易加工成型，修饰比较容易，价格低廉且环保。(1) 塑料成形的特性 ABS是丙烯晴-丁二烯-苯乙烯（ABS）共同聚合的产物，包含的这三种成分使用各
14、自自身的性质，让ABS拥有极好的力学性能，丙烯晴使ABS的表面硬度高，耐酸碱等物质腐蚀，丁二烯使其具有冲击强度高，修饰比较容易，使其表面更容易镀金。 成型塑料的工件要有极好的色泽和耐热。密度为1.021.05g/cm3。水和无机盐和酸碱类对ABS材料简直没有太大影响，能够在酮，苯，酯，氯代烃中消溶或者生成混浊液，不能消溶在局部的醇类与烃类等的溶剂，但是和烃长久的触碰会软化膨胀。ABS材料外表如果被冰醋酸、植物油等化学物品的腐蚀可能造成应力的开裂。ABS具备必定的硬度与尺寸稳固性，比较容易成型。经过调色能够配成任何色彩。但它弊端便是耐热性不怎么理想，耐气候性较差，容易在紫外线照射下退化。（2）主
15、要的用途ABS材料应用很广泛，机械行业上用来生产齿轮、泵叶轮、轴承、手柄、机电的外壳、水箱外壳、蓄电池槽、电扇叶轮和雪柜里衬等等。ABS在汽车行上用来生产汽车挡泥板、扶手、加热器等。还能够用来生产水表壳、纺织用具、电器零部件、生活日用品、玩物、产品包装容器、农用喷雾器及一些装饰材料等。（3）成形特质塑料的成形是没有定形料，品牌种类较多，各个品牌间的机电性能以及成形特性都有必然的差异，吸湿性比较强，含水量少于0.3%，流动性平平，溢出边料在0.04mm左右，相比聚苯乙烯生产比较艰巨，容易取高温、模温，此中料温对物理性质影响较大，料温如果温度太高会分化，分化的温度250左右，对需求高的塑件模温一般
16、取50左右，要求表面光滑，耐热较好的取65左右。2.2确定塑件成型工艺的参数及性能指标塑件的结构如下：图2.2 ATS 控制部分的外盖查陈万林主编的实用塑料注射模具设计与制造，ABS成型工艺参数如下表2-1所示：表2-1 ABS的注射成型工艺参数查表得塑件的性能指标如表2-2：表2-2 ABS 的性能指标 设计时应考虑的问题：（1）合理选择润滑剂，稳定剂等其他添加液。（2）流道，浇口的设计应尽可能的减小阻力，以免造成不必要的失误.（3）对型腔的外观进行处理应使用镀铬。第3章 选择注塑机并校核3.1 塑件体积和质量 该塑件是采用材料ABS制成，据资料可知密度是1.131.14g/cm3，紧缩率是
17、0.005，算得平均密度是1.135g/cm3，平均收缩率是0.0055，使用UG绘制三维图，可以一键自动检测出体积和质量。3.2 初步选择注塑机3.2.1 塑件体积质量的计算塑件的质量 m1=40.2g ;塑件原料的密度取 =1.13g /cm3;则该塑件的体积为 v1=m1/=40.21013=34.56g/ cm3;流道内凝料质量m2不能确定，我们取塑件自身质量的0.6倍来计算，塑件设计是一模两腔，即：注射质量： m=1.6nm1=1.6240.2=128.32g；注射的体积： v=m=128.321.13=113.56cm3；3.2.2 锁模力计算进行分析统计多腔模，大体是该塑件在分模
18、面上的投影面积0.20.5倍，采用A1表示，选取0.4nA1：A1=nA1+A2=nA1+0.4nA11.4nA1=1.427099.29=19878mm3A1：塑件与浇注系统在分模面上的投影，需计算可得；锁模力：F=AP=1987845=984510N=984.51KN;其中式中的P代表型腔的压力：查资料取的P取45MPa;3.2.3 选择注塑机依据上式计算的数据分析，查资料可得选取的注塑机类型为XS-ZY-125详细参数如下3-1：表3-1 注射机XS-ZY-125参数表锁模力/（KN）1000注射直径/（mm）42额定注射量/（cm3）125注射压/(MPa)130移模行程/(mm)25
19、5注射的方式螺杆式最大模具厚度/(mm)300注射速率/(g/s)130最小模具厚度/(mm)150喷嘴球半径/(mm)8模板尺寸/(mm)_注塑速率/(g/s)125拉杆间距离/(mm)260350机器的外形尺寸/（mmmmmm）33507401500 3.3 注塑机的校核该型号的注塑机是按照最大的注射量与锁模力进行选定，因此符合条件，塑件的高度是152mm，在最大最小的厚度范围之内，移模行程是240mm也在范围内所以符合，故选用此注塑机是合理的。第4章 模具基本结构与模架选择 4.1 模具的基本结构采用注塑成形的方法生产该塑件，该塑件是大批量生产，是一模两腔，所以设计的模具要具有很高的注塑
20、效率。4.2 确定型腔数目以及布局（1）确定型腔数目型腔数目的确定，应依据塑件的外形、尺寸、质量、产量的大小、交货时间的长短、注塑机的性能、充分考虑模具成本绩效。 考虑到控制器的外盖是一般塑制品，因为该塑件的形状相对简单，尺寸较小，质量轻，采用批量生产，是一模两腔的结构，浇口形式应采用侧浇口，不对产品外观形状产生影响，塑件的质量要求高，生产效果高。（2）型腔布局 根据设计知识可知，因为塑件的外形比较简单，质量较轻，采用大规模生产，利用点浇口的方式进料，从而模具尺寸更小，加工制造起来比较容易，有利于充满型腔，塑件质量越高，其生产效果也就高了，成本就下降了。按照模具外观、尺寸构造型腔的排列。型腔的
21、分列如下图4.1所示：图4.1 型腔的排列4.2.1 确定其分型面分型面的基本形式分为水平、倾斜、阶梯、曲线、瓣合，具体形状如图4.2所示：图4.2 分型面的基本形式为适合塑件成型的需求和便于有利于塑件的脱模，型腔的加工相对比较容易，根据塑件的加工于工艺需求应该采用平面分型面。a 分型面的选用原则：（1）选取分型面需在外形的最大轮廓出。（2）简化脱模机构设计，分型面设置应有益于脱模。（3）分型面的建立确保保证塑件形状。（4）达到产品尺寸的精度和外观要求。（5）有利于模具加工制造。（6）应避免侧抽芯。（7）模具排气效果较好。（8）对成型面积影响较小。（9）能使塑件易脱模。b 依据选用分型面的要求
22、，经过分析和比较，确定了两个：单分型面与双分型面。方案一：双分型面结构选取双分型面的益处：模具的进料匀称、安稳。选取双分型面的弊端：模具构造的繁杂性增加了，模具的厚度也加多，并且在制品的表面比较容易留下点浇口时的痕迹，不符合模具加工的经济性。方案二：单分型面结构选取单分型面益处：简化了模具结构，降低了模具厚度，同时也节约了模具的材料，脱模后塑件的外表面没有浇口痕迹，显著的缩短了进料的距离。从以上的两个方案进行分析，由于ATS控制器的外盖结构对称，是个平面，故分型面设在此平面上，该塑件采用方案二（单分型面）。其分型面结构如下4.3所示：图4.3分型面结构 4.3 普通浇注系统的选择浇注系统是整个
23、注塑模具的核心地方，它关系着整个注塑程序中的流体的注入，分流，流体分流后所要到达的位置，整个料前端的冷却。所以是不可缺的一部分。一个普通的浇注体系是由四个系统构成：主流道、分流道、冷料穴、浇口它的作用是使熔体均匀、迅速有序的进入到型腔中，让气体实时从型腔中放出，同时填充与凝聚过程中把压力及时无误的传达给型腔的每一个位置，从而获得清晰的轮廓，且组织比较紧密的塑料制品，普通浇注体系组成如下图4.4所示：图4.4 浇注系统组成 1-主流道 2-分流道 3-冷料穴 4-浇口 5-塑件设计浇注的体系是注塑模具设计中的一个很关键的环节，设计时应遵循以下规则：（1）型腔布局与开设的浇口位置必须对称，避免出现
24、溢料现象.（2）型腔设计与浇口排列尽量减小尺寸设计。系统浇道不宜过长，表面粗糙度尽可能的小，减小热力和压力的损失。（3）多型腔应使塑料熔体尽量同一时间进入型腔，此时分流道尽量的保持平衡。（4）使填满型腔的前提条件下，浇注系统的容量尽量要小，不然就会造成熔体损耗。（5）浇口位置设置的要适当，避免型芯扭曲造成裂痕影响塑件的美观。 a主流道设计 主流道被设计成圆锥形，是熔料进入型腔内的第一段通道，它的形状与大小直接关系着进料的速度和时间，它的小头正对注射机喷嘴，主流道始端的球面是凹坑，为了使配合的更紧密，要比注塑机的喷嘴球半径大12mm，防止残料堆积，造成压力的下降，如果，熔体的流动性很好，并且塑件
25、的体积比较小时，主流道的直径也可以设计小一点，相反设计大一些，设计的时候要充分考虑，喷嘴与主流道中间对齐的问题，要是对中接触不良，就会产生冷料的积存，还有漏料，影响主流道的凝料脱模。下面介绍了我国国产机的一些球面半径，如下表4-1所示：表4-1 国内注塑机喷嘴球半径 类型Xs-z-30Xs-30G54-s200/400Xs-ZY-1000孔径(mm)3478球半径(mm)121817主流道的锥角角度取24，对于流动性较差的熔体一般取36，流壁的表面粗糙度常取，加工时应顺着流道轴向抛光，主流道的末端是圆角过渡的，其半径r 取 13mm。主流道的长度L正常以小于或者等于60mm是最好，主流道设计在
26、能够拆卸主流道的衬套上。应尽量短的降低能量的损失。 卧式注塑机或者立式注塑机的模具中,主流道的设计是垂直于分模面的。经常被设计在模具的浇口套中,如图4.5所示：图4.5 主流道布局b分流道的设计单型腔注塑模一般不需设分流道，而多型腔注塑模必须要开的。分流道开在动模和定模分型面两侧或任意侧，上下部分要要必须吻合，减少热量散失与流动阻力。分流道可以分为圆形、方形、梯形、U形和六角形，需消减流动时的压力损耗，流道的截面面积要大，长度要最短，弯折的地方要少，一般使用Ra0.81.6m的表面粗糙度。从而减少热量损失。因此，要算出流道的效率只计算流道的横截面面积与其周长的比值，因为圆形与方形的效率最高，但
27、是，正方形脱模起来较困难，而圆形分流道比较容易加工，能量散失和流动阻力较小，应用比较普遍，因此这次选用圆形流道。c冷料穴设计冷料穴经常都开在动模板的对面，或主流道的尾端，若分流道过长到达浇口拐角位置时，也可以开分道冷料穴，其作用就是料前部分的冷却，为了避免冷料进入型腔重中，形成冷接缝，为了确保型腔内的熔体能良好的熔合，有时需在型腔的内熔体汇合处添加溢流槽，冷料穴分两类形式，一类是：底部带推料板，另一类是：底部带拉料杆。常用的冷料穴是Z形冷料穴，它在脱模的时候作侧向运动，不容易实现自动化。d浇口设计浇口是衔接分流道和型腔的一段通道，是浇注体系的重要部位，浇口横截面要大，不能存在死角，滞料点，从浇
28、口四点进料。浇口的作用是让熔料快速流入，控制衬料的时间，物料流动状态。常用的截面形状有圆形和方形。浇口不止对塑件熔体流动性和充模时段相关，况且还和产品的质量有着紧密的联系。浇口位置选取，尽可能缩小熔体流动长度，流道弯折地方要少，尽可能设在零件厚壁地方，应避免熔接痕或冲击时型芯等出现移位。方便型腔中体气排除。对于控制器的外盖来说，为了确保表面质量，本次设计中采用侧浇口，其结构如4.6所示：图4.6 浇口布置图e排气设计热固料固化时需要排出大量体气，容易堵塞缝隙，需要设立排气槽。排气槽深度约为0.2mm左右，约8mm宽.当塑料熔体进入到型腔时，型腔、浇注系统、塑料受热而产生的热体气及时消除。如果不
29、能及时消除，塑件由于填充的不充分而产生气泡，接缝处会出现缺陷，气体受到压力作用产生高温，使塑件材料焦化，因此设计排气槽是必不可缺的的，进行对模具型腔分析，选用间隙配合的排气方法最佳，配合值为0.03。4.4 成型零部件的设计该模具保证几何尺寸与零件形状的塑件被称作成型零件，包含模具、冲压、成型杆等。成型零件在操作的时候，是直接和塑料触碰，温度高、料流冲刷融化，脱模时和零件之间的摩擦。因此，要有准确的几何外形，精度高，表面粗糙度要低，另外，成型零件要有合理的结构，较高强度和较好的耐磨性。成型零件的设计中，根据塑料特质与塑件特点，用途及应用要求，并决定型腔整体的结构，选择分型面、浇口的位置，确定脱
30、模的方式等，最后确定成型零部件的结构设计、工作尺寸，及一些重要的成型零部件进行强度、刚度的校核。4.5 型腔有关尺寸计算4.5.1 型腔的尺寸计算我们如果使用已经确定好的计算公式计算的话会比较费时，也不能确保我们产品的精度，因此，我们只需书中的一些经验值来确定。型腔径向的尺寸:（LN）=（1+）Ld-(0.65) =1.005Ld-0.65 ：塑件尺寸公差；Ld：塑件的基本尺寸。：塑料的收缩率。：取1/41/6为成型零件制造公差，按八级精度型腔来确定，根据型腔尺寸：带入相关的数据：型腔内部长度：Ld=70mm，（LN）=1.00570-0.65 =70.35-0.650.69 =69.9mm内
31、部宽度：Ld=70mm, （LN）=1.00570-0.65 =70.35-0.650.69 =69.9mm 型腔深度； Hz=（1+）Hm-(1/31/2) 因为该塑件只存在一个分型面，所以，型腔的深度如下：Hm=5, Hz1=1.0055-0.5 =5.025-0.50.145 =4.88mm4.5.2 计算型芯的尺寸径向尺寸的计算： LN=（1+）Ld+3/4式中的字母和前面代表意思相同，型芯的制造按八级尺寸，基于基本尺寸，代入相关的数据得：长度：Ld=70mm, （LN）=1.00570+0.65 =70.35-0.652.75 =72.14mm宽度：Ld=70mm, （LN）=1.00570+0.65 =
