1、模具设计毕业设计闹钟后盖注塑模具设计 闹钟后盖注塑模具设计声明本人所呈交的 闹钟后盖的注塑模设计 论文，是我在指导教师的指导和查阅相关著作下独立进行分析研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名： 日期： 2014 年 4 月 20日【摘要】 近几年，中国塑料行业飞速发展，塑料制品的数量与种类都越来越多，家庭生活中越来越多的人使用了塑料产品，这样一个循环，使得塑料行业发展的越来越好。近几年，塑行业也是发展迅速，伴随着越来越多的闹钟的出现，闹钟的销量更是倍增，闹钟上
2、面越来越多的配件也都是用塑料制成的了，因此本课题闹钟后盖也是其中之一。本课题是一个关于闹钟后盖制件的模具设计。主要研究的是这个塑料产品的模具设计，从实物产品的绘制，然后到模具的分型、型腔确定、模架等，这一系列的设计过程，都是需要借助很多的工具，例如：CAD、UG等。本课题的复习了大学学到的很多知识，例如：机械制图、塑料模具设计与工艺等等。关键词：闹钟后盖、UG注塑模设计、分型面、三维造型【关键词】:塑料；制作方法；注塑模引言生活中我们看到的电视机，手机的塑料外壳，铁质的快餐盒子，他们的形状都是一样的，好像一个模子里面刻出来的，我们便会很奇怪，这是什么技术。什么是模具？模具就是利用一种特定的形状
3、去成型出具有一定形状和尺寸制品的工具，而且还是批量生产，因此我们可以看到他们几乎都是一模一样的，好像一个模子里刻出来的。同样，不仅塑料制品，还有其他各种材料也都用于模具的制造，甚至还有金属材料。对模具我们要能生产出在尺寸精度、外观、物理性能。要求高效率、自动化的简便操作的模具来使用；从模具制造的角度看，要求制造容易、结构合理、成本低廉。在加工工艺、先进的模具、高效的设备这三个关键因素前，还有最重要的就是模具的设计。要是连模具都不能设计出，那就更别产品的生产了。产品的设计也是一样技术活，它首先由模具设计人员根据产品的样子使用各种工具比如CAD，UG，PRO/E等计算机软件设计出模具结构，然后技术
4、工人根据图纸要求通过各种机械的加工，比如车床，铣床，磨床，加工中心，电火花，线切割等做好模具的每一个零件，进行组装和调节，最后完成一套合格的模具。一、塑件成型的工艺分析（一） 塑件成型工艺分析，如图1.1所示图1.1图1.2由上图可知，闹钟的后盖形状比较复杂并且还有许多不同形状的孔。塑件尺寸精度是指获得的塑件的尺寸与产品用途中尺寸的符合程度。影响注塑塑件精度的因素包括有：使用的材料、塑件的结构、模具、成型的工艺、成型使用的设备。该塑件作为一般日常用品只需要一般精度就可以满足使用要求。根据塑料精度等级的选用,闹钟后盖的材料为ABS，且闹钟后盖的精度要求为一般精度要求，所以取公差等级为MT3级精度
5、。根据产品整体造型，我们不难看出闹钟的后盖的重心的位置是这次复杂设计的关键所在。对于能否成功制作出产品我们，可以适当的使用嵌件来解决这些问题。嵌件如图1-1所示图1-1（二）闹钟后盖原料（ABS）的成型特性与工艺参数ABS树脂是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的一种共混物，该树脂材料具有良好的综合性能，在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度，热变形温度较PA、PVC高出许多，能较好的防止高温所带来的产品变形，而且ABS树脂尺寸稳定性好，收缩率在0.4%-0.8%范围内，使用玻纤增强后可以减少到0.2%-0.4%，几乎不会出现塑化后收缩，有利于产品的生产和组配。图2-1ABS树脂的性能除以上几点外
6、还有很多，下面我将对其进行更加细致的阐释：1.一般性能 ：ABS的外观是不透明的一般呈象牙色的粒料，没有毒、无味、吸水率低。用它生产出来的产品可以着成各种颜色，并且具有90%以上的高光泽度。ABS和其它材料有着良好的结合性能，方便在其表面做印刷、涂层和镀层处理。2.热学性能：ABS属于无定形聚合物，并没有明显的熔点；熔体粘度相对于较高，流动性能较差，耐候性较差，紫外线可使变色；热变形温度为70107（85左右），制品经退火处理后还可提高10左右。对温度，剪切速率都比较敏感；ABS的韧性在40时仍能表现出，适合使用的温度范围可在 -40到85内长期使用。3.电学性能：ABS有较好的电绝缘性，对于
7、温度、湿度和频率的影响可以忽略不计，优秀的电学性能可以让他在大多数环境下使用。综上性能所述，ABS树脂作为闹钟后盖的材料是非常合适的。二、注塑设备的选择（一） 估算塑件体积估算塑件体积和质量：根据ABS的性能，查寻相关资料，根据实际的操作经验，我们取1.135 g/cm3为ABS材料的其平均密度，取0.55为平均收缩率。使用UG软件对其进行三维造型，根据画出来的三维产品，我们使用软件自动计算出产品浇道凝料和塑件的体积是9cm3,另外预置浇道凝料我们取2 cm3 ，塑件体积为11 cm3。图2-1塑料精度等级的选用（二） 选择注塑机根据塑料产品的体积或质量，根据实际操作经验我们选定注塑机型号为S
8、Z-40/25的注塑机来完成该产品。如图2-1所示。注塑机的参数如下：图2-1（三） 模架的选择根据塑件大小，我们选定S2040BI404070的模架。确定模架的结构形式和规格如图见图3-1：型号：AI型2040。50mm的定模板厚度，50mm的动模板厚度是，120mm的垫块厚度， 45mm支撑板厚度，模架外形尺寸450450315mm。图3-1（四） 最大注射压力的校核选取的注塑机的最大注塑量要保证大于产品的成型力，即：PzPch。但通常对于注塑机的选择我们选择是实际注塑量最的85%。注塑机的最大注塑量要保证：V塑V浇模具长模具宽开模行程校核及计算模具厚度决定了注塑机的最大行程，所以要满足：
9、 H1H2(510) S机(H模Hmin)因为本模具的特殊性，浇注系统和塑件的高度已经包括了顶出距离。 因此所以：75(510) 250(185135)，该注射机满足条件。 三、塑料件的工艺尺寸计算成型塑件部分的尺寸叫做工作尺寸。对于闹钟后盖须与前盖能否完美配合，闹钟后盖的边缘起着关键作用，所以我们根据ABS的成型收缩率0.40.7%,可以取S=0.5%。公差等级基本尺寸0-33-66-1010-1414-1818-2424-30MT10.070.080.090.100.110.120.14MT20.10.120.140160.180.200.22MT30.120.140.160.180.20
10、0.240.28公差等级30-4040-5050-6565-80MT10.160.180.200.23MT20.240.260.300.34MT30.320.360.400.46图3-1塑件公差数值表（一） 型腔的径向尺寸在计算型腔尺寸时，选取塑料的收缩率时很难选取，所以我们对于尺寸要选小一些，留有的余地就相对大了，否则做大了产品不合格模具就报废了。（1+S）Ls-(0.50.75) 0+=1.008Ls-0.75 0+=（LM）0+模具型腔采用六级精度制造，根据型腔的尺寸和相关的公式，数据代入公式得到1.型芯径向尺寸的计算：对于型芯尺寸的计算，我们对于尺寸的选择通常会偏大一些，这样就留有了缩
11、小的余地，以便后期的修正。（1+S）Ls+3/4-0= LM相同字母的含义，相同的六级精度制造，根据型芯的基本尺寸以及公式，数据代入数据得到2.型芯高度尺寸计算在计算型芯高度时，尺寸要选的大一些，留有缩短的余地，以便调整型芯的长度。HM=（1+S）Hs+3/4 -0,相同的六级精度制造代入数据Hs=15mm 得到结果：HM=15.4860-0.13mm注塑模向导中的工件是用来生成模具型腔和型芯的毛胚实体，所以毛胚的外形尺寸是在零件外形尺寸的基础上整体都放大了一定尺寸，这就是所说的余量，以便在加工时不会造成模具的损坏。最终尺寸设定下图所示。如图3-1为型芯 图3-2为型芯固定板图3-1图3-2（
12、二） 模具型腔壁厚的计算对于公式的繁琐计算，且不能保证在生产生产中的准确性，这时候实际操作经验起到了很大作用，帮助我们确定壁厚的大小。为达到模具具有高性能的目的，具有高耐磨性，良好的稳定性和良好的导热性是我们选用模具材料时首先要考虑的。根据三维图我们可以得出型腔壁厚为33。如图3-3为型腔固定板图3-3四、浇注系统的设计主流道、分流道、浇口以及冷料井组成普通浇注系统。（一） 主流道的设计流道是熔融塑料通过注塑机进入浇口和型腔前的流动通道，如果流道特征位于型腔和型芯的外部，可以创建一个分流道特征，如果流道特征位于型腔和型芯的内部，可以创建一个主流道特征。采用潜伏式的点浇口，有利于流道中凝料的拉出
13、。通常我们设计锥形的主流道，锥度为3，控制内表面的粗糙度在Ra0.8um左右,通常采用0.5mm的孔径。（二） 冷料井的设计工艺冷料井位于主动模板上，设计在分流道末端也可以，它的作用是防止“冷料”流进型腔,影响产品的质量，同样开模的时候又能将主流道的凝料拉出。（三） 分流道的设计要求在注塑模向导中，主流道位于浇口套中，浇口套的底部与分型面接触，因此流道设计主要进行分流道设计。通常圆形截面的分流道直接为210mm。此模具的精度要求不高，产品简单,为了便于加工，选用截面形状为半圆形的分流道，取R=3mm。图4-1分流道（四） 浇口的选择及位置的设计浇口又叫进料口，它是一段细短流道连接分流道与型腔，
14、是浇注系统的最关键部分。浇口种类 ：（1）直接浇口（2）侧浇口，又称矩形浇口 （3）点浇口，又称针浇口 （4）潜伏浇口，又称隧道浇口其主要作用是：1.方便在浇口切除浇注系统的凝料。2.防止型腔在被注料充满后，注料倒流。闹钟后盖注塑模采用的是点浇口。点浇口是一种尺寸很小的浇口，它的直径很小，一般为0.5mm-1.5mm，所以浇口去除非常方便，大部分情况下可以实现自动断料，并且外观非常好看。浇口套见图4.1：图4-1五、分型面的选择与排气系统的设计(一)分型面的选择1.创建分型线 选择自动搜索分型线，UG自动识别产品的最大轮廓线，得到分型线。因为分型线是连续的直线，所以这里不要设置引导线。图5-1
15、所示为设置的分型面塑料在模具型腔凝固形成塑件将模具型腔打开取出产品会卡死，也就是将模具分成两个部分，就是定模和动模，定模和动模相接触的面称分型面。根据以上要求，两孔插头上盖的分型面设置在它的最大平面上。2.设置分型区域和抽取区域图5-2为设置分型区域，图5-3为抽取区域3.创建型腔和型芯图5-4定义型芯和型腔由于我们此次为小型模具，具有适宜的分型面，分型面排气可以充分利用，节省时间和材料。六、合模导向机构的设计导向合模机构的准确设定是对于注塑模具能否完成开模合模打出合格产品的重要设计。导向机构的 1.主要作用：导向、定位和承受一定侧压力。2.定位作用：材料在注入型腔时会产生单向侧压力，使导柱工
16、作中承受不确定的导向作用。导柱、导套零件如图所示： 图6-1 导柱图6-2 导套七、脱模机构的设计我们用圆筒形塑件，用顶管、推板脱模机构来应对闹钟后盖的薄壁。注射完成后脱模机构取出塑件及浇注系统领料，分为两个步骤，先将塑件和凝料与模具分离，再将其取出。（1）设计原则脱模机构一般有以下特点：1）为了借助开模力完成脱模，开模后塑件应留在动模一侧。2）塑件脱模时包紧型芯，脱模力作用点应尽量靠近型芯且塑件强度较大的地方，以防止因脱模力导致塑件变形。3）结构合理，动作可靠，不与其他机构干涉，有足够的强度，刚度，以满足使用要求。4）保证塑件不会因为脱模力变形或损坏，不能在塑件外观上留下明显痕迹。本模具脱模
17、机构是脱模机构和成型零件结合的的，如图7-1所示。因为该塑件的结构简单，采用简单的脱模机构可以满足要求，结构简单，便于制造和维修。在设计脱模机构前，需要简单的计算出脱模力。图7-1八、温度调节系统的设计注塑成型工艺的核心问题，就是为了使塑件达到所要求的质量，采用一切措施来得到塑化良好的塑料熔体，并且将塑料熔体注射到型腔中，在控制条件下冷却成型。注塑成型的三大工艺条件，即是温度、压力和成型时间。冷却系统的设计要符合以下几点：（1） 维持模具热平衡，保证塑件收缩均匀， （2） 水路的数量越多，对塑件冷却也就越均匀，越均匀， （3） 型腔形状匹配尽可能多的水道，是与型腔表面距离水孔周围应尽可能相等为
18、了保证导热均匀。 （4） 熔融塑料填充型腔时，浇口附近温度最高，要加强冷却，距浇口越远温度越低浇口处，设计冷却系统时应考虑到这一点。 （5） 降低入水与出水的温度差，最大温差不能超过5，不同的水路会有不同的效果。1.温度由于ABS属无定形塑料，并无明显的熔点，熔融流动温度也不太高，但在160以上就有充分的流动性，但随温度增高流动性并不会增加。对于品种较多ABS的，不同品种的料筒温度也是有所不同的，但通用ABS的料筒温度在180230之间；耐热ABS为190240；阻燃ABS为170220。喷嘴温度较料筒温度前部温度低2030 。闹钟后盖的材料为通用型ABS树脂，所以料筒温度为180230，喷嘴
19、温度为160200。2.压力注塑成型时需要选择与控制的压力包括注射压力、保压力和背压力。其中，注射压力与注射时间相辅相成，对塑件熔体的流动和充模具有决定性作用。注塑压力是由注塑系统的液压系统提供的，在注塑过程中，注塑机喷嘴处的压力最高，以克服熔体全程中的流动阻力。影响熔体填充压力的因素很多，概括起来有3类：（1）材料因素，如塑料的类型、粘度等；（2）结构性因素，如模具的型腔形状以及制品的厚度等，浇注系统的类型、数目和位置；（3）成型的工艺要素。通用ABS的注射压力为50-70MPa;耐热ABS的注射压力为6085MPa;阻燃ABS的注射压力为60-100MPa。对于充模时的较大的流动阻力，我们
20、则选用较高的注射压力；反之，选用较低的注射压力。两孔插头上盖的材料为通用型ABS树脂，所以注射压力为5070MPa。3.成型成型时间成型时间是指完成一次注射成型全过程所需要的时间。成型时间过长，在料筒中原料因受热时间过长而分解，制件因应力过大而降低机械强度。成型时间过短，会因塑料件成型不完全导致塑件易变形。闹钟后盖采用的是一模一穴的型腔布局，成型总时间为25s，采用二段注射，注射时间5s，冷却时间14s。闹钟后盖模具简单，结构方面也没有什么重大的要求，所以采用在动、定模两侧与型腔表面等距离钻孔的形式就行了。图8-1为冷却水道图示。 九、模具的装配模具制造过程中的最后阶段也是最关键的一步就是装配
21、模具了，模具的质量、使用寿命和产品的质量都是有装配的精度直接影响到的，因此是至关重要的一个步骤。浇口套与定模部分装配后，必须与分模面有一定的间隙，其间隙为0.05mm0.15mm。(一)模具的装配顺序(二)开模过程分析1.开模顺序靠注塑机推动推杆垫板和顶管垫板来打开模具的动定模，在有导柱导向的情况下，动定模分开，拉料杆把浇口拉断，塑件在顺利脱出。同样在闭合时，以免顶杆碰到型腔，损坏模具，所以在导柱、导套的导向作用下使顶杆先于型腔复位。如图9.1所示为装配完整的模具：图9-11、动模板2、定模板3、定模座板4、浇口套5、凸模6、导柱7、导套8、销钉9、复位杆10、推杆11、推板12、推杆固定板1
22、3、垫板2.工作原理在模具导柱导套的定位下，模具动模、定模合模，型芯12和型腔13合拢。塑料粒子从注塑机喷嘴中通过浇口套15进入到模具型腔里面，待保压冷却后，模具打开，动模后退，塑料件包裹在型芯12上，拉料杆11拉住浇注系统凝料，注塑机顶杆推动模具推板8，推板推动模具的推杆10将塑料件推出，然后模具再次合模注塑，循环往复。总结20013年7月，我结束了两年的学习生涯怀揣着实现自我价值的渴望来到常州海泉泵业有限公司工作实习。实习的时间过得真快，不知不觉八个月的实习时间已经过去了，感觉面试实习单位依旧是昨天的事。回想这一段日子，有过失落，也有过高兴，而现在最深的感触就是我很珍惜这段宝贵的经验。这次
23、实习对模具装配有了了解,这次实习也让我发现书本上的知识与实际问题的差距,对模具这一行业有了更深的体会。这次实习，是我第一次正式与社会接轨踏上工作岗位，开始与以往完全不一样的生活。因为我不仅要对自己负责，还要对我的工作，企业负责。眼高手低是我们刚走出校门的大学生的通病。刚走进企业，感觉自己学了两年理论知识，就什么都回了，什么工作都很简单。当真正去做的时候，才发现没有那么简单。八个月的实习生活，与同事、企业指导老师结下了深厚的情谊，他们对我的帮助，对我以后的生活，有很大的影响。八个月的实践，车间的机器几乎都摸过一遍，技能有了很大的提高，老师的理论知识结合自己的实践操作，操作技能有了很大的提升，此次
24、的实习更有了意义。明确目标，脚踏实地，认真严谨，实事求是，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳是我在这次设计中最大的收益。我想这是一次意志的磨练，同时也是对我实际能力的一次提升，也会对我未来的学习和工作有很大的帮助，社会这个舞台，很好的开阔了我的视野。参考文献1高等教育出版社朱光力主编，模具设计与制造实训2中国轻工业出版社贾润礼编，实用注塑模具设计手册。3中国轻工业出版社，孙凤琴编，模具制造工艺与设备。4机械工业出版社，塑料模具技术手册编委会。5塑料模具技术手册，机械工业出版社。6 上海科学技术出版社冯炳荛，蒋文森等编模具设计与制造简明手册。 7机械工业出版社屈昌华主编，塑料成型工艺与模具设计。8 北
25、京机械工业出版社孙宝钧主编机械设计基础。9北京高等教育出版社姜海军 陶波CAD/CAM应用。10北京机械工业出版社丁仁亮 周而康金属材料及热处理。谢辞当我最后提笔写下“谢辞”两字的时候，才发现自己即将真正离开学校踏上社会，人生亦从此展开新的旅程。三年大学生活，尽管不舍，却更加珍惜，因为我的生命中有那么多的人值得感激。是他们丰富了我的大学生活，无论是收获还是遗憾，对我来说这都是人生中一笔宝贵的财富，我会好好珍藏。向我尊敬的老师们致以诚挚的谢意和崇高的敬意。是你们的细心指导和关怀，毕业论文能够顺利完成。在设计过程中，由于时间紧迫、经验不足、知识储备欠缺等原因，我遇到了很多实际问题，但在老师的精心指
26、导下,这些问题得到了很好的解决，不断对我得到的结论进行总结，并提出新的问题，使得我的毕业论文能够深入地进行下去，也使我接触到了许多理论和实际上的新问题，使我做了许多有益的思考。这些都是老师的帮助。在平时的生活中，老师给予我的慈母般的关怀与循循善诱的教诲，教会了我为人处世的准则。这种感情无法用言语表达，愿师生情谊一生延续。大学两年朝夕相处的同学也是美好的经历。感谢320的室友让我获得了情同手足的真挚友情，我们一起嬉戏玩闹、认真学习、探讨未来的时光，这些都将成为我人生中的美好回忆。还有模三班的所有同学和老师，祝福我们都能快乐，今后常有相聚时候。感谢苏州工业职业技术学院对我的培养，在苏州的日子，是我人生中最重要的两年，是学校的培养老师的教育让我学到了专业的科学文化知识，同时在实际操作方面也有了很大收获，使我在未来的人生道路上能够更加信心百倍的走下去。感谢我的父母和家人。是你们始终如一的支持，让我人生道路不断的前进，是你们教会了我坚强、勇敢，让我在磨砺中得到成长。你们永远的健康快乐，是我这辈子最大的心愿。大学生涯结束了，紧接着我们要面对的就是社会的挑战，要求我们能够更好的适应社会的生存，不害怕不退缩，勇于面对挑战。在此，祝老师们，以及所有关心我的人和我所关心的人身体健康，工作顺利，心情愉快，幸福平安！
