线圈架注塑模具设计.docx
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线圈架注塑模具设计
摘要
注射成型在整个制造业的生产中占有十分重要的地位。
据估计，注射成型的制品约占所有模具塑料制品总产量的三分之一，注射模约占塑料成型模具数量的二分之一以上。
注塑模具在模具工业中的重要性显而易见。
现在，注塑模具设计和制造中的传统方法早已满足不了现代生产发展的需要。
为了赢得竞争、占有市场、可持续发展，模具生产必须变革传统的生产方法，引进新技术、新思维。
在计算机技术日益发达的今天，将计算机运用于注塑模具以及制造业中己迫在眉睫。
本设计的主要工作及成果如下:
1.在熟悉注塑模具设计基本知识的基础上，对系统进行分析，了解系统需要实现的功能，设计出系统的总体框架。
2.通过对系统体系结构和功能具体分析，以及对设计过程中所涉及到的具体内容的分析，我划分了系统功能模块，并采用Pro/E对其进行逐一设计，包括排气系统的设计、温度调节系统的设计、成型零部件设计等，同时把握好抽芯及脱模方向几个关键问题。
3．用户可以方便、准确、快速地查询和计算出所有设计参数。
关键词：
注塑模具
ABSTRACT
Injectionforminghasbeenplayingagreatroleinmanufacturing.Itisevaluatedthatonethirdofalltheplasticmoldingproductismanufacturedbyinjectionforming,andthemoldofinjectionformingaccountsformorethanhalfofthemoldofplasticforming.Therefore,theimportanceofinjectionmoldisevidentinmoldindustry.Nowadays,theconventionmethodinthedesignandmanufacturingnolongermeetsthedemandsofthedevelopmentofthemodernmanufacturing.Inordertowinthecompetition,pushintothemarketandachievesustaineddevelopment,wemustreformthemethodinmoldproductionandintroducenewtechnologyandthought.
Withtheincreasingdevelopmentofcomputertechnology,itisurgedtoapplycomputertotheinjectionmoldandmanufacturing.Thefollowingisthemajorworkandaccomplishmentofthisdesign.
1.Basedontheknowledgeofdesigningprocessoftheinjectionmold，Ianalysethesystemandhaveknowledgeofthefunctionofthesystem.Then,Ifigureouttheframeofthemold.
2.Havinganalysedtheconstructionandfunctionofthesystemandtheconcreteproblemsinvolvedinthedesigningprocess,IdividethesystemintoseveralfunctionmodulesandusePro/Etodesignthemonebyone.Itincludesthedesignofemissionsystem,thedesignoftemperatureregulator,thedesignofformingpartsandsoon.Atthesametime,Ipaygreatattentiontoseveralcriticalproblemssuchaspullingandstripping.
3.Userscanrefertoandfigureoutallthedesigningparametersconveniently,correctlyandquickly.
Keywords:
injectingmold
第一章前言
1.1模具制造技术发展
模具是现代工业生产中，生产各种产品的重要工艺装备，它以其特定的形状通过一定的方式使材料成形。
采用模具生产零部件，具有生产效率高、质量好、成本低、节约能源、及原材料等优点，成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。
模具工业对国民经济发展，起着越来越重要的作用。
模具的制造水平的高低，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。
现代社会的高速发展，塑料产品在生活中占的比重越来越大，对塑料模具的制造要求也越来越高。
1.2我国模具现状
目前，在模具制造过程中采用了许多新工艺与先进加工设备，不仅改善了模具的加工质量，也提高了模具制造的机械化自动化程度。
同时，电子计算机的应用给模具设计和制造开辟了新的广阔前景。
近年来，我国的模具制造技术也有较大的发展，从过去只能制造简单的模具，发展到今天可以利用现代制造技术生产一些大型、精密、复杂、寿命长的模具。
目前，全国已有模具生产厂家数千个，职工数十万人，每年能生产上百万套模具。
CAD/CAM/CAE技术在塑料模的设计制造上应用已越来越普遍，特别是CAD/CAM技术的应用较为普遍，取得了很大成绩。
使用计算机进行产品零件造型分析、模具主要结构及零件的设计、数控机床加工的编程已成为精密、大型塑料模具设计生产的主要手段。
应用电子信息工程技术进一步提高了塑料模的设计制造水平。
这不仅缩短了生产前的准备时间，而且还为扩大模具出口创造了良好的条件，也相应缩短了模具的设计和制造周期。
精密、复杂、大型模具的制造水平有了很大提高，模具寿命及效率不断提高，同时还采用了先进的模具加工技术和设备。
1.3模具的发展趋势
模具是现代工业生产中目前，电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电、通讯和军工等产品中，60％－80％的零部件，都要依靠模具成型。
用模具成型的制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所无法比拟。
模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和开发能力。
我国模具行业日趋大型化，而且精度将越来越高。
10年前，精密模具的精度一般为5μｍ，现在已达2－3μｍ。
不久，1μｍ精度的模具将上市。
随着零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度公差就要求在1μｍ以下，这就要求发展超精加工。
专家认为，我国模具行业要进一步发展多功能复合模具，一套多功能模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务。
通过这种多功能的模具生产出来的不再是成批零件，而是成批的组件，如触头与支座的组件、各种微小电机、电器及仪表的铁芯组件等。
多色和多材质塑料成形模具也将有较快发展。
这种模具缩短了产品的生产周期，今后在不同领域将得到发展和应用。
随着热流道技术的日渐推广应用，热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高。
采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制件的原材料，这项技术的应用在国外发展很快，已十分普遍。
国内热流道模具也已经生产，有些企业已达30％左右，但总的来看，比例太低，亟待发展。
随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型工艺的模具将随之发展。
模具标准件的应用将日渐广泛，模具标准化及模具标准件的应用能极大地影响模具制造周期。
使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。
同时，快速经济模具的前景十分广阔。
由于人们要求模具的生产周期越短越好，因此开发快速经济模具越来越引起人们的重视。
例如研制各种超塑性材料来制作模具；用环氧、聚酯或在其中填充金属、玻璃等增强物制作简易模具。
这类模具制造工艺简单，精度易控制，收缩率较小，价格便宜，寿命较高。
还可用水泥塑料制作汽车覆盖件模具。
中、低熔点合金模具，喷涂成型模具，电铸模，精铸模，层叠模，陶瓷吸塑模及光造型和使用热硬化橡胶快速制造低成本模具等快速经济模具将进一步发展。
快换模架、快换冲头等也将日益发展。
另外采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模装置技术也会得到发展和提高。
模具行业中压铸模的比例将不断提高。
随着车辆和电机等产品向轻量化方向发展，对压铸模的数量、寿命和复杂程度将提出越来越高的要求。
随着以塑料代钢、以塑代木的发展和产品零件的精度和复杂程度的不断提高，塑料模的比例将不断提高，其精度和复杂程度也将随着相应提高。
1.4设计背景
随着工业产品质量的不断提高，模具产品生产已呈现出品种多，批量多少繁杂，大型精密产品更新换代速度快特点。
模具的发展正向高效，精密，长寿命，大型化发展。
模具设计与制造技术由手工设备依靠人工经验和常规机械加工
实践证明，理论联系实际的学习才是最有效的学习方法。
因此本设计计算说明书结合了塑料模具图册、塑料模具设计与制造、再结合实际生产经验而设计的。
从而充分体现了所学的专业知识实际生产的应用。
因此，本毕业设计说明书具有以下的优点：
一、本毕业设计计算说明书结合了塑料模具图册的若干图列，并突出性和实用性的对每一幅模具进行详细的对比分析与学习，然后再结合相应的实践知识进行的设计计算。
二、本毕业设计计算说明书同时也结合了模具设计与制造专业所学的所有知识，比如塑料模具设计与制造、机械制图，公差与测量技术、模具工艺与工装等专业课的知识。
所有的这知识储备均体现了本毕业设计计算说明书依据与合理性。
随着现代工业的发展需要塑料制品在工业、农业、以及日常生活等各个领域应用越来越广。
在生产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成形设备等都已成为成形优质塑件的重前提条件。
第二章塑件工艺性分析
2.1塑件原材料分析
2.1.1塑件
产品名称：
线圈架注塑模
产品材料：
ABS
产品数量：
中小批量
塑件尺寸：
（见下图）
图2.1塑件
2.2塑件原材料分析（ABS）
2.2.1ABS塑料的基本特性
ABS塑料即丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体的共聚物，价格便宜，原料易得，是目前产量最大，应用最广泛的工程材料之一。
ABS无毒、无味、为呈微黄色或白色不透明粒料，成形塑件有较好的光泽，密度为1.02～1.05g/cm³。
ABS是由于三种组分组成的，故它有三种组分的综合力学性能，而每一组分有在其中起着固有的作用。
丙烯腈使ABS具有良好的表面硬度、耐热性及耐化学腐蚀性，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它具有优良的成形加工性和着色性能。
ABS的热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙等都高，尺寸稳定较好，具有一定的化学稳定性和良好的介电性能，经过调配可配置成人和颜色。
其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70℃左右，热变形温度为93℃左右。
不透明，耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。
2.2.2ABS塑料成形特点
ABS易吸水，使成形塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。
为此，成形加工前应进行干燥处理；在常温下成形条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响小；要求塑件精度高时，模具温度可控制在50℃～60℃，要求塑件光泽和耐热时，应控制在60℃～80℃；ABS比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成形周期短；ABS表观粘度对剪切速度依赖性很强，因此模具设计大都采用点浇口形式。
2.2.3ABS主要用途
ABS在机械工业上的用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手，管道，电机外壳、仪表壳、仪表盘、水箱外壳、蓄电池槽，冷藏库和冰箱衬里等；汽车工业上用ABS制造汽车挡泥板，扶手、热空气调节管道，加热器等，还可以用ABS夹层板制作小轿车车身。
第三章确定成型设备及相关参数
3.1注射机选取
3.1.1估算塑件体积
该产品材料为ABS，查书本得知其密度为1.02-1.05g/cm³，收缩率为，计算其平均密度为1.035g/cm³。
使用PRO/E软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图形浇道凝料和塑件的体积。
另预置浇道凝料为8cm3因此估算塑件体积为V=0.8cm³。
3.1.2选择注射机
根据塑料制品的体积或质量，查书可选定注塑机型号为X-S-Z-30.
A）确定塑件密度，根据前面绪论中对于ABS塑料工艺性的分析可知塑件的密度为ρ=1.02~1.05g/cm³取值ρ=1.05g/cm³。
B）计算塑件质量
综上所述通过公式m=v·ρ计算的
m=v·ρ=0.8×1.05g=0.84g
3.1.3进一步选取注射机
依据计算可知塑件质量为m=0.84g，塑件体积为V=12.8cm³则可查表2-8部分国家常用主技术参数可选取注射机型号为XS-ZY-30。
（查《塑料模具设计与制造》P69得表2-8部分国家常用主技术参数）
3.1.4确定注射机
综合上述计算可选取注射机为卧式螺杆式注射机，型号为XS-ZY-30，确定注射机相关参数，注射机的工艺参数，注射机的工艺参数参照表1-3常用塑料注射机成形工艺参数进行确定（见表2）{查《塑料模具设计与制造》P26得表1-3常用塑料注射机成形工艺参数}
表3.1注射机的工艺参数
预热和干燥
温度t/℃110~120
成型时间
注射时间/s
3~5
丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物
ABS100
料筒温度t/℃
时间τ/h8~12
保压时间/s
冷却时间/s
总周期/s
15~30
15~30
后段
180~200
中段
210~230
40~70
前段
200~210
螺杆转速n/（r·min-1）
30~60
喷嘴
温度t/℃
180~190
方法
红外线灯
形式
直通式
模具温度t/℃
50~70
温度t/℃
鼓风烘100~110
注射压力p/Ma
70~90
时间r/h
8~12
3.2注射机主要参数
注射机主要参数参照表2-8部分国家常用主技术参数进行确定（见表3）
表3.2注射机主要参数
型号、项目
XS-ZY-30
型号、项目
XS-ZY-30
额定注射量/cm³
30
最大开模行程/mm
160
螺杆直径/mm
25、20
模具最大壁厚/mm
180
注射压力/MP
78、115
模具最小壁厚/mm
60
注射行程/mm
注射方式
130
螺杆式
喷嘴圆弧半径/mm
喷嘴孔直径/mm
12、10
锁模力/KN
250
顶出件形式
四侧设有顶杆，机械顶出
合模形式
液压-机械
最大成形面积/
90
动、定模固顶板尺寸/
拉杆空间/
液压泵
流量/（L/min）
50
压力/
6.5
第四章注射模结构设计
4.1分型面的选择
4.1.1分型面的形式
A）分型面的概念
分行面是模具动模和定模的结合处，在塑件的最大外形处，是为了塑件和凝料取出而设计的。
B）型面的形式<见图3.5>（查《塑料模具设计与制造》P90得图3.5单分型面注射模的分型面）
4.1.2分型面的选取
塑件的质量、便于塑件脱模及简化模具的结构，分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较具体可以从以下方面进行选择。
a）分型面应选在塑件外形最大轮廓处。
b）便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。
c）保证塑件的精度要求。
d）满足塑件的外观质量要求。
e）便于模具加工制造。
f）对成型面积的影响。
g）对排气效果的影响。
h）对侧向抽芯的影响。
综合上述原则进行分析，则抽芯机构设计在动模部分模具结构也较为简单，所以选塑件外形最大轮廓面为分型面较为合理。
4.2型腔数目和分布
4.2.1.型腔数目的确定
A注射只能生产一件产品的模具称为单型腔。
一副模具一次注射生产两件或两件以上的产品称为多型腔。
4.2.2型腔数目的确定
型腔数目的确定，应根据塑件的几何形状及尺寸、质量、批量大小、交货长短、注射能力、模具成本等要求来综合考虑。
根据注射机的额定锁模力F的要求来确定型腔数目n，即
n
式中F——注射机额定锁模力（N）
P——型腔内塑料熔体的平均压力（MPa）
A1、A2——分别为浇注系统和单个塑件在模具分型面上的投影面积（mm2）
大多数小型件常用多型腔注射模，面高精度塑件的型腔数原则上不超过4个，生产中如果交货允许，我们根据上述公式估算，采用在该模具中采用一模六腔。
4.2.3型腔分布
A）型腔分布分析
由前面的选择可知，选择的型腔多型腔注射模。
对于多型腔注射摸具，由于型腔排布与浇注系统密切相关。
所以在模具设计时应综合考虑：
型腔的排布应使每个型腔都能通过浇注系统从总压力中均等的分到所需要的压力，以保证塑料熔体能同时均匀的充满每一个型腔，从而是每个型腔的塑件的内在质量均一稳定。
B）多型腔分布形式
（1）平衡式多型腔排布其优点是从主流道到各行腔交口的分流道长度、截面形状、尺寸及分布对称性对应相同，可实现各型腔均匀进料和同时充满型腔的目的。
（见下图）
图4.1环形分布型腔
（2）非平衡式多型腔排布（见下图）其特点是从主流道道各各型腔浇口的分流道的长度不同，不利于均衡进料，但是可以明显缩短分流道的长度，节约塑件的原材料。
图4.2直线型分布型腔
（3）腔分布的确定综合前面所述型腔分布的特点，应用范围以及成形要求则可以选取平衡式排布。
（型腔分布：
取非衡式排布）分步形式如图：
图4.3对称分布型腔
4.3浇注系统设计
4.3.1浇注系统的组成及设计原则
A）了解塑料的成形性能。
B）尽量避免减少产生熔接痕。
C）有利于型腔中的气体排出。
D）尽量采用较短的流程充满型腔。
E）流动距离比的校核。
4.3.2主流道的设计
1）主流道设计原则
a）主流道设计成圆锥形，其锥角可取2°~6°，流道壁表面粗糙度取Ra=0.63μm，且加工时应沿道轴向抛光。
b）主流道如端凹坑球面半径R2比注射机的、喷嘴球半径R1大1~2mm；球面凹坑深度3~5mm；主流道始端入口直径d比注射机的喷嘴孔直径大0.5~1mm；一般d=2.5~5mm。
c）主流道末端呈圆无须过渡，圆角半径r=1~3mm。
d）主流道长度L以小于60mm为佳，最长不宜超过95mm。
e）主流道常开设在可拆卸的主流道衬套上；其材料常用T8A，热处理淬火后硬度53~57HRC。
2）主流道浇口套及其固定形式
结合本模具特点以及浇口套的固定形式则选取如下图所示的固定方式：
图4.4主流道浇口套
3）浇口套的配合形式
浇口套与模板之间的配合采用H7/m6的过度配合；浇口套与定位圈采用H9/f9。
定位圈在模具安装调试适应插入注射机定模板的定位孔内，用于模具与注射机的安装定位。
定位圈外径比注射机定模板上的定位孔径小0.2mm以下。
A.分流道的形状与尺寸
分流道开设在动、定模分型面两侧或任意一侧，其截面形状应尽量使其比表面积（主流道表面积与其体积之比）小。
常用的分流道形式有圆形、梯形、U形半圆形及矩形等见下如图分流道截面形状所示。
图4.5分流道
B.流道的形状与尺寸确定
根据注射模具特点以及分流道特点和适用范围可以选取分流道的形状与尺寸为半圆形（见下图）。
图4.6半圆形分流道
4.3.3分流道板的长度
（1）分流道板的长度选取原则
1）根据型腔在分型面上的排布情况分流道可分为一次分流道、两次分流道、甚至于三次分流道。
2）分流道的长度尽可能短，且弯折少，以减少压力损失和热量损失，节约塑料的原材料和能耗。
（2）分流道板长的确定
通过查资料分流道板长的设计参数可知，其中
=6～10mm,
=3～6mm,
=6～10mm则L的尺寸根据型腔的多少和型腔的大小来确定。
（查《塑料模具设计与制造》P96得图3.10分流道板长的设计参数）
结合注射模具分流道尺寸设计原则再根据图3.10b进行计算即
L=2
=6
（6～10）mm=36～60mm{分流道板长取：
L=36～60mm}
（3）分流道表粗糙度
由于流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有内部的溶体流动状态比较理想，因此分流道表面粗糙度数值不能太大，故一般Ra为0.16
m（分流道表粗糙度:
Ra=0.16
m）
4.3.4浇口设计
1．浇口的概念及作用
（1）限制性浇口作用
A浇口通过截面积的突然变化，使流道送来的塑料熔体提高注射压力，使塑料熔体通过浇口的流速有一突变性增加，提高塑料熔体的剪切速率，降低粘度，使其成为理想的流动状态，从而迅速的充满型腔。
B浇口还起着较早固、防止型腔中熔体倒流的作用。
C浇口通常是浇注系统最小的界面部分，这有利于在塑件的后加工中塑件与浇口凝料的分离。
（2）非限制性浇口作用
非限制性浇口是整个浇注系统中截面尺寸最大的部位，它主要是对中大型筒类、壳类塑件型腔起引料和进料后的施压作用。
（3）浇口类型的选取
根据注射模的特点，浇口类型特点，适用范围可知应该选用限制性浇口。
（浇口类型：
选取限制性浇口）
2、注射模的浇口类型
（1）注射模的浇口类型分类
注射模的浇口可采用直接浇口、中心浇口、侧浇口、环形浇口、轮辐式浇口和爪形浇口
（2）各类型浇特点及应用范围
结合个浇口的特点以及应用范围还有本模具设计需要可知与该模具有关的浇口只有直接浇口、中心交口、侧浇口三种。
3、浇口选取
根据各浇口的特点、应用范围比较以及结合该模具设计成形需求则选择则浇口。
（浇口：
选择侧浇口）
4.侧浇口设计
侧浇口分三种形式，对于此模具应该选择下图所示侧浇口形式：
1-主浇道；2-分流道；3-侧浇口；4-塑件
图4.7侧浇口
4.4冷料穴和拉料杆的设计
4.4.1冷料杆的设计
1、冷料穴的作用
1）冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以避免这些冷料注入型腔。
2）主流道末端的冷料穴还有便于在该处设置主流道拉料杆的功能。
在模具分型时，注射凝料从定模浇口套中被拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统凝料一起推出模外。
2冷料穴的选取
综合前面诸多因素考虑，再结合冷料穴的作用选取的冷料穴形状为圆管状，且均匀的分布与塑件的四周注射模具的普通浇注系统所示。
3、主流道拉料杆的形式
（1）适用于推杆起模拉料杆，其固定在推杆固定板上。
（2）仅适用于推件板脱模的拉料杆，其典型的形式是球形头拉料杆，固定在动模板上，适用于推件板脱模的拉料杆。
综合各种拉料杆的结构形式、使用特点、成形工艺等，可以选取的形式为固定在推杆固定板上。
（见图4.8）{拉料杆的选取:
固定在推杆固定板上}
图4.8球形拉料杆
4.5模具排气槽
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