1、模具毕业设计45镜盒式计算器底盖模具设计学校代码： 学 号： 设计说明书本科毕业设计（题 目:镜盒式计算器底盖注塑模具设计学生姓名：学 院：专 业：班 级：指导教师： 年 月摘 要注塑成型是塑件生产最常用的方法之一。本设计通过注塑模具产品，利用实体模型测量产品的尺寸，对实体进行建模，并对塑件的材料和塑件结构进行分析，并对塑件的模具进行设计，包括塑件成品的设计、工艺参数的分析与计算、工作部分的设计、模具结构的设计和加工方案的制定，确定塑件的最佳浇注位置，并通过实际情况进行调整，从而得到对实际生产来说最合理的浇注位置。在确定模具型腔数目后，分析产品的气穴、熔接痕、充填时间、充填结束时的体积温度、流
2、动前沿处的温度、速度/时间转换点压力、充填结束时的压力、注射位置处压力等，可确定注塑模具的合理性。最后本运用PROE 4.0及其EMX4.1模块来完成模具整体设计工作。关键词：模具设计；PROE4.0；AbstractPlastic shaping be used in common for plastic products to manufacture.Basing on the actual plastic products of electric blanket, the designer uses the actual model to measure the product, cre
3、ates a model for the actual product and making an analysis to the materials and structure of the product. Designs the plastic mould, including the design of plastic finished product, analysis and account of craft parameter, the design of work piece, mould structure and the processing project. The de
4、signer focuses on the design and account work of parting-surface and slide. Using the designer uses Moldflow Plastics Insight 6.1 to make an analysis of the product，deciding the best location. And making a increase Basing on actuality to get the best effect . After deciding the number of cavity for
5、mold ，using Moldflow Plastics Insight 6.1 to make an analysis for air pocket，weld lines，fillingtime，bulk temperatures of sandouting，temperature at flow front，pressure at V/P switchover point，screen out pressure，pressure at injected location and so on， to sure the rationality of mould design. The las
6、t using Pro-Engineer4.0 and EMX4.1 module is applied to the whole design.Keywords： mould design；PROE4.0； plastic products of electric blanket3.4脱模机构设计.203.4.1脱模力计算.203.4.2推杆脱模机构设计.203.5冷却系统的计算213.6模架形式及规格213.7设备的选择与校核.223.7.1 注塑机的选择.223.7.2 校核.243.7.3 其他.243.8 模具装配图与零件图的绘制25结 论.26参 考 文 献27谢 词28引 言模具
7、产品是工业产品制造的基础，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。随着科学技术的不断发展和社会的高速发展，产品更新换代越来越快，注塑模具设计也随着科技发展明显缩短生产周期，用一系列软件对注塑模具进行分析设计，大大缩短了生产周期。本设计在注塑模具成型工艺飞速发展的时代条件下，用PROE4.0软件进行建模，用CAD软件进行工程图的绘制，多种软件交替进行，为注塑模具设计带来了极大方便，同时使设计更为合理精确，更是大大缩短了注塑模具的设计周期，同时节约了成本。本说明书为机械塑料注射模具设计说明书，是根据塑料模具手册上的设计过程及相关工艺编写的。本说明书的内容包括：目录、设计指导书、设计说
8、明书、参考文献等。 编写本说明书时，力求符合设计步骤，详细说明了塑料注射模具设计方法，以及各种参数的具体计算方法，如塑件的成型工艺、塑料脱模机构的设计。 大学几年的学习即将结束，设计是其中最后一个环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。在完成大学四年的课程学习和课程、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。本说明书在编写过程中，得到老师和同学的大力支持和热情帮助，在此谨表谢意。虽然在设计中得到了指导老师的用
9、心指导，但由于本人水平有限，而且缺乏经验，设计中不妥之处在所难免，肯请各位老师指正。第一章 设计任务与流程1.1毕业设计任务设计题目：镜盒式计算器底盖注塑模具设计，塑件实物为镜盒式计算器底盖，该零件要求具有一定的强度和刚度，其中塑件上的方形孔与其他零件有配合要求，侧壁有粗糙度要求，同时塑件下表面及上表面也应平整光滑。设计要求：1. 绘制该塑件的工程图，确定塑件所用塑料品种；2. 为满足大批量自动化生产的需要，为该塑件设计注塑模具。1.2镜盒式计算器底盖的注塑模具设计的流程基本内容：塑件设计、工艺性分析、确定收缩率和分型面、浇道系统设计、冷却系统、模具结构件设计、注射设备选择、绘制模具设计图纸。
10、1.塑件设计，利用软件PROE4.0进行塑件的立体建模，再在软件AutoCAD中完成塑件尺寸及公差等技术要求的标注，并输出工程图。2.注塑设备选择，确定塑件的型腔数，并计算塑件的投影面积，通过注射量的校核、注射力的校核、锁模力的校核、安装部分的尺寸校核、开模行程的校核、顶出装置的校核，结合注塑设备的资料确定注塑设备的型号。3.确定收缩率和分型面，首先由塑件性能的要求等，确定塑件的塑料，通过查资料确定塑件的收缩率。根据镜盒式计算器底盖的工艺及结构特点，确定具体的分型面，大致应为球面轴套的孔中心线所在平面。4.模架，通过塑件的大小及型腔数、浇注系统、导向部件、推出机构、调温系统等的初步估算，确定使
11、用模架的型号。5.浇注系统设计，本塑件使用的是冷流道浇注系统，在浇注系统设计中，包括流道的设计、喷嘴的选择、主流道衬套的选择等，还必须研究一模四腔浇注系统的平衡性设计。6.成型零件，确定型腔数和分型面。对模腔和模芯进行结构设计。计算成型部件的工作尺寸。7.顶出机构的设计，根据开关座的结构特点，设计顶出机构。8.冷却系统的设计。9.零部件加工工艺制定，结合现代加工手段，利用数控CNC，电火花，线切割等方法，制定最符合经济效益的加工工艺。10.完成整套模具的二维工程图的绘制。第二章 塑件成品、注塑模具设计与构型2.1 概述注塑件的模具设计是注塑制品加工工序中必不可少的一个步骤。但不同的模具公司，不
12、同的设计人员，采用不同的CAD软件进行模具辅助设计，都有自己的一套设计过程。本设计先用PROE4.0进行实体建模，然后经过一系列的设计最后用CAD软件完成制图。2.2 模具设计环境和应用软件2.2.1 PROE4.0PROE4.0是一个优秀的CAD/CAE/CAM软件，在模具的设计与制造领域，PROE4.0较早地在广东深圳、东莞、广州以及华东一带得到广泛应用，由于它的应用，可以大大缩短模具设计与制造周期，提高模具质量，降低生产成本。2.2.2 AutoCADAutoCAD是著名的工程图画图软件，用以绘制二维工程图。2.3零件的三维图和二维工程图建模2.3.1零件的立体图建模利用PROE4.0分
13、析所给零件的外形和尺寸，利用PROE4.0的建模方法，根据镜盒式计算器底盖的形状和使用特点进行建模（如图2-1所示）。图2-1：镜盒式计算器底盖立体图在PROE4.0中的建模2.3.2零件的二维工程图绘制 工程图是在设计的最后用作指导生产的三视图图样。工程图图样的制作可以说是正式将零件或装配模型的设计归档的过程，其正确与否，直接影响到生产部门的生产制作。2.4塑件的基本数据2.4.1塑件塑料品种的确定 本设计中塑件实物为不透明制件，根据塑件的使用要求，确定所用塑料应是聚丙烯PP.2.4.2塑件材质 中文学名：聚丙烯PP；1.PP的性能聚丙烯PP，聚丙烯在常温下为白色蜡状固体，外观与高密度聚乙烯
14、相似，但比高密度聚乙烯轻和透明，无臭无味无毒，密度为0.900.91，是现有塑料中最轻的一种，吸水率为0.010.025。1） 聚酰胺的力学性能。PP在室温以上有较好的冲击性能，但由于它本身分子结构的规整度很高，其低温冲击强度较聚乙烯低。除环境温度外，聚丙烯的冲击强度还与等规度、分子量、成型加工条件有关。聚丙烯的刚度和硬度比聚乙烯高，二者均随等规度和MI的增加而增大，在同一等规度时，MI大的聚丙烯表现出高的刚性和硬度。显然，这是由于分子量降低、结晶度增加的结果。优良的耐弯曲疲劳性是聚丙烯的一个特殊力学性能，如把聚丙烯包片直接弯曲成铰链或注射成型的铰链，能经受几十万次的折叠弯曲而不损坏。聚丙烯摩
15、擦因数小于聚乙烯，自身对磨时摩擦因数为0.012，对钢的摩擦因数是0.33。聚丙烯力学方面的缺点是韧性不够好，特别是温度较低时脆性明显。2） 聚丙烯的热性能。聚丙烯的熔融比聚乙烯提高4050，一般为164170。100%等规度聚丙烯熔点为176。 聚丙烯的耐热性稍乙烯，无载下最高连续使用温度可超高120，轻载下可达120，低载下可达110，较重载荷下可达100。聚丙烯耐沸水、耐蒸气性良好，在135的高压锅内可蒸煮1000h不破坏，特别适宜于制备医用高压消毒用品。聚丙烯的分子量对耐热性也有影响，分子量提高，热变形温度都会下降，但耐寒性改善。3） 聚丙烯属于非极性聚合物，具有优良的电绝缘性，并因其
16、吸水率小于0.01%，安的电绝缘性不受环境温度的影响。它的介电常数和介电损耗角正切值很小，几乎不受温度和频率的影响。因此，可在较高温度和频率下使用。4） 聚丙烯的化学性能。氧化与老化：聚丙烯易受空气中氧气的氧化。尽管它们在氮气等惰性气体环境中有较高的热稳定性，但当暴露在大气中，特别是受到光和热的作用时，它们的性质就逐渐变坏。试验表明：未加稳定剂的聚丙烯粉末在空气中置放4个月就会变质，在150经0.53.5h就会发脆。因而示加稳定剂的聚丙烯没有使用价值。耐化学药品性：聚丙烯的注塑制品表面光洁，的表面硬度和刚性、耐应力开裂、耐热，聚丙烯肯有优良的化学稳定性，除强氧化剂、浓硫酸、浓硝酸、硫酸与铬酸混
17、凝土酸等对它有侵蚀作用外，其它试剂对聚丙烯无作用。5）聚丙烯的应用。聚丙烯的注塑制品表面光洁，的表面硬度和刚性、耐应力开裂、耐热，是应用于的重要方面。聚丙烯可制备下列用途的制品：医疗器械具中的注射器、盒、输液袋、输血工具、病人用具有；一般用机械零件中的轻载结构件，如壳、泵叶轮、手轮、特别适用于制备反复受力的铰链、活页、法兰、接头、阀门等。6） 注塑是PP塑料最重要的成型方法，可以采用柱塞式注塑机，螺杆式注塑机，后者更适用于形状复杂制件、大型制品成型。螺杆式注塑机的工艺参数见下表。注塑机类型喷嘴形式喷嘴温度/料筒温度/螺杆式普通170-190前段中段后端180-200200-220160-170
18、模具温度/注射压力/MPa保压力/ MPa注射时间/s40-8070-12050-600-5保压时间/s冷却时间/s成型周期/s螺杆转速/r.min20-6015-5040-12030-602.4.3塑件结构分析 通过观察测量可知该塑件为不对称结构2.4.4塑件体积与质量 取PP的密度为0.900.91g/cm3，取0.90g/cm3由proe4.0可算出塑件的体积和质量5，如图2-4。则可计算零件的体积为： =78.5085749024cm3零件质量为： = 70.65g 2.4.5塑件图及其尺寸公差 标注尺寸在绘制图纸中是非常重要的一步。传统的模具设计需要计算成型零件的加工尺寸，模具型芯和
19、型腔的加工尺寸可以通过公式计算基本尺寸，S指塑件的平均收缩率。而在使用proe4.0进行模具设计的过程中，塑件已经定义了其收缩率（取2%），则不需要通过繁琐的计算而直接可以标注出成型零部件的基本尺寸。但尺寸标注还有一个公差的问题，这是无法从软件自动导出的，需要设计者设定。由于塑料收缩率范围和稳定性各有差异，首先必须合理化确定不同塑料成形塑件的尺寸公差。即由收缩率范围较大或收缩率稳定性较差塑料成形塑件的尺寸公差应取得大一些。否则就会出现大量尺寸超差的废品，为此，各国对塑料件的尺寸公差制订了国家标准和行业标准。中国也曾制订了部级专业标准，但大都无相应的模具型腔的尺寸公差。德国国家标准中专门制订了塑
20、件尺寸公差的DIN16901标准及相应的模具型腔尺寸公差的DIN16749标准。此标准在世界上具有较大的影响，因而可供塑料模具行业参考。由于本人没能收集到这个标准，则就按照惯例考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取，指塑件的尺寸公差4。本套模具的装配图和非标准件零件图如附图所示。塑件大致的尺寸（长宽高）为1521128（mm）。大多数尺寸的公差为或更大。对于小于的尺寸的地方就要注意，由于精度比较高，建模时就应该沿减料方向适当加大基本尺寸或者增加脱模斜度以便试模后可以修改达到合乎要求的尺寸精度。2.4.6分型面及排气形式的确定 模具上用以取出塑件和凝料的可分离的接触表面成为分型面，是动模和
21、定模的分界面。注塑模具有一个分型面也有多个分型面，分型面应尽可能简单，以便于塑件的脱模和模具的制造，同时分型面的位置应位于塑件的断面轮廓最大处。分型面还应考虑型腔排气顺利、确保塑件质量、无损塑件外观等因素6。分型面设计应遵循以下原则：1.分型面的方向尽量采用与注塑机开模方向垂直的方向；2.分型面一般开设在产品的最大截面处；3.尽量使塑件留在动模一侧；4.有利于保证塑件的尺寸精度和外观质量等；5.有利于成型零件的加工与制造。由于本设计塑件采用单分型面，而单分型面无外乎以下三种结构情况：1.型腔完全在动模一侧。2.型腔完全在定模一侧。3.型腔各有一部分在动定模。根据塑件的结构特点，依照设计原则，本
22、设计的注塑模具分型面各有一部分在动定模，即第三种形式。排气方式的确定，由于塑件较小，排气量小，因此采用分型面及推杆和推杆孔间的间隙排气。2.4.7型腔数的确定与型腔的分布 1. 型腔数的确定注塑模具型腔数的确定与现有注塑机的规格、所要求的塑件质量、塑件的几何形状、塑件成本及交货期等因素有关。针对本设计的塑件，由于尺寸精度和重复精度要求不高，且工件尺寸较小，为使结构简单，采用一模二腔。2. 型腔的布置型腔的排列涉及模具尺寸，浇注系统平衡、模温调节系统的设计及模具在开合模时的受力平衡等问题。因此在设计中应根据各方面的情况进行综合考虑。在本设计中由于采用一模二腔，着重考虑模具在开合模时的受力平衡和浇
23、注系统的平衡，因而型腔对称方式布置。第三章 分析设计与计算3.1浇注系统的设计浇注系统是塑料熔体从注塑机喷嘴流向型腔的通道，浇注系统设计是注塑模具设计中的重要问题之一，在设计浇注系统时应考虑塑料成型特性、塑件形状及大小、塑件外观、模具成型塑件的型腔数、冷料、成型效率、注射机安装模板大小等因素。对浇注系统的设计要求有：1.对模腔的填充迅速有序。2.尽可能同时充满各个型腔。3.对热力和压力损失较小。4.极可能消耗较少的塑料。5.能够使型腔顺利排气。6. 不会使冷料进入型腔。7.浇注痕迹对塑件外观影响很小。8.浇注系统凝料容易与塑件分离火切除。浇注系统一般由主流道、分流道、浇口、冷料井四部分组成7。
24、3.1.1主流道设计由于该塑件拟用卧式注塑机，因此主流道为锥形流道。由于主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复地接触和碰撞，容易损坏，所以模具的主流道通常宜设计成可拆卸与更换的衬套结构。这样更可以使主流道穿过模具结构中的两块模板结合处溢料造成主流道凝料脱出的困难。浇口套尺寸设计如下图所示。经过设计参数如下：1. 主流道小端直径d是与注塑机喷嘴相配合的，其径向尺寸应大于喷嘴孔径0.5-1mm，即d=注塑机喷嘴直径+（0.5-1）mm，以便当主流道与喷嘴同轴度有偏差时主流道凝料易从定模侧脱出。由最后设计可知注塑机喷嘴直径取2.0，故d=2.5.2. =2-4，本设计取锥度为3。3. 球面半径应比喷嘴球
25、面半径大1-2mm，以保证注射过程中喷嘴与模具紧密接触，防止熔体流入因两球面配合误差形成的间隙中，妨碍主流道凝料的脱出。4. 主流道长度L可根据定模板座的厚度来确定，一般60mm，取L=46，定位环设计：为了节省材料，定位环与主流道衬套分开设计，如下图所示。其外径D与注塑机的定位孔之间采用较松配合。3.1.2 冷料穴设计冷料穴一般设在主流道正对面的动模板上，当分流道较长且到浇注口有拐角时，也开设分流道冷料穴。冷料穴的作用是捕集料流前锋的“冷料”，防止“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。冷料穴的直径与主流道大端直径相同或略大一点，长度约为直径的1-1.5倍。本设计采用的
26、为推切式，所以直接用圆头推杆即可以了。3.2 成型方案从生产成本和生产效率方面考虑，确定成型的方案，该产品的成型方案采用一模四腔，对称式布置，浇注形式采用冷流道，浇口为潜浇口，分流道为圆形，主流道为圆锥形。3.2.1 成型部分的设计成型塑件外表面或上表面的零件称凹模或型腔。凹模按结构形式可分为整体式、整体嵌入式、局部镶嵌式、组合式等。成型塑件内表面或下表面的零件称凸模或型芯。型芯按复杂程度和结构形式大致有整体式型芯和组合式型芯。本设计塑件结构简单，成型用的型芯型腔结构较简单，可用数控机床直接加工。为节约成本和保证精度，本设计采用整体嵌入式，其立体图如附图所示。其凸模结构如下图所示。图1：凸模
27、型腔固定板 型芯固定板3.2.2 成型零部件结构设计工作尺寸的计算有型腔与型芯的径向尺寸、型腔与型芯的高度尺寸、中心距尺寸等的计算。在计算时，必须根据塑件的尺寸和精度要求来确定相应的成型零件的尺寸和精度等级。塑件中方形孔与其他零件有一定的配合要求，其精度为MT3，其余尺寸无配合要求，精度要求不高，故取塑件的均为MT5级；由于塑件的所有尺寸要求都没有达到高精度要求，因此，所有工作尺寸按平均收缩率法计算。PP的平均收缩率SCP=（Smax+Smin）/2=（1%+2.5）/2=1.75%，取2.0，为塑件的尺寸公差，生产实践证明，成型零件的制造公差z约为塑件总公差的取1/3-1/4，因此在确定成型
28、零件工作尺寸公差值时，可取塑件公差值的1/3-1/4，或取IT7-IT8级作为模具的制造公差10。3.3 成型零部件工作尺寸计算型腔尺寸计算：塑件尺寸较小，系数x=0.55，以下同。LM= (L(1+ SCP) -x)0+z= (75*(1+ 0.02) -0.55*0.28)0+0.56/3=75.620+0.19mmL= (L1(1+ SCP) -x) 0+z= (55*(1+ 0.020) -0.55*0.24) 0+0.44/3=55.910+0.15mmHM= (H(1+ SCP) -x) 0+z= (4*(1+ 0.020) -0.55*0.10) 0+0.20/3=4.0250+
29、0.07mm型芯尺寸计算：LM= (L2(1+ SCP) -x) 0-z= (75*(1+ 0.020) -0.75*0.56) - 0.28/3 0=76.08-0.090mmLw= (L3(1+ SCP) -x) 0-z= (55*(1+ 0.020) -0.75*0.44) - 0.24/3 0=55.77-0.080mmHM= (H(1+ SCP) -x) 0+z= (0.45*(1+ 0.020) -0.75*0.20) 0+0.20/3=0.3090+0.07mm3.4 型腔壁厚和底板厚度的计算1.型腔壁厚计算塑料模具型腔应具有足够的强度和刚度，因为它们在注塑成型过程中受到塑料成型
30、熔体的高压作用。如果型腔侧壁和支撑厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料和出现飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。对于小尺寸型腔，因在发生大的弹性变形之前，其应力往往已经超过了材料的许用应力，所以应以强度计算为主。在不知道分界尺寸时，应分别按照强度条件和刚度条件对型腔尺寸进行计算，其大值为型腔的壁厚尺寸。根据本设计的成型零件的结构，用组合式矩形型腔侧壁计算公式，按强度计算： PH1l2/(2HS2)+ PH1b/(2HS)式中，S型腔侧壁厚度，P型腔最大压力，取P=55MPa,H型腔侧壁总高，H1型腔深度，H1/H=0.73，l型腔长度l=20.75mm，b型腔宽度，b=9.5mm，允许变形量，=0.05mm，代入数值，解得S=1.5mm,按刚度计算：PH1l4/(3
