毕业设计论文UG顺序定距分型塑料件注射模具设计

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1、UG顺序定距分型塑料件注射模具设计摘要随着现代工业发展的需要，塑料制品在工业、农业及日常生活等各个领域的应用越来越广泛，同时塑料件的形状越来越复杂。当前，随着科技的发展，产品的设计与生产已经普遍由2D向3D转变，由传统制造向先进制造转变。本文主要对顺序定距分型注射模具结构进行设计，具体安排如下：第1章明确本次设计的目的与意义，简单介绍塑料模具和当前注射机的发展状况最后是本文主要内容；第2章首先应用UG对塑料件进行模型建模，然后对零件进行结构分析。接着基于以上步骤选择分型面，最后根据以上工作选择注射机并对注射机校核；第3章根据上一章的准备工作对模具的浇注系统进行设计，并明确设计原则与要求，分别对

2、主流道、分流道、浇口、冷料穴进行设计；第4章首先介绍导向结构的作用，然后根据模具结构设计导柱、导套，接着设计脱模机构，分析侧向抽芯机构的特点以及如何避免干涉现象；第5章塑料件注射模具装配，应用UG中装配模块将以上工作中所设计的零部件按配对类型有序地组装到一起。根据顺序定距分型注射模具结构的特点和塑料件的形状、结构，完成对塑料件注射模具的结构设计并且达到设计要求。 关键词UG；注射模具；塑料件；顺序定距Order from the type of plastic injection mold design with UGAbstractWith modern industrial develop

3、ment, plastic products in industry, agriculture and daily life, and other fields of application are used more widely, while the shape of plastic increasing complexity. At present, with the development of technology, product design and production has generally from 2D to 3D , from traditional manufac

4、turing to advanced manufacturing changes. In this paper, the order will die from the injection type structure, as follows: Chapter 1 of this design clearly the purpose and significance, a brief introduction of plastic mold injection machines and the current state of development is the last main cont

5、ent of this article; Chapter 2 UG first application of plastic parts for modeling and analysis of the structural components. Based on the above steps and then choose the type face, the final choice based on the above work and injection-injection machine check; under the previous chapter, Chapter 3 o

6、f the preparatory work of die casting system for the design, and clear design principles and requirements, were the mainstream Road, streaming Road, gate, cold green design materials; Chapter 4 first introduced the role of orientation, then die structure-guided design of I. sets, and then design Str

7、ipping agencies, institutions of lateral core pulling the characteristics and How to avoid interference; Chapter 5 pieces of plastic injection mold assembly, UG application modules will be assembled in the above work in the design of the components by matching the type and orderly assembly together.

8、 According to the order from the type of injection molds and plastic parts of the characteristics of the shape, structure, the completion of plastic injection molds of the structural design and to meet the design requirements.KeywordsUG; Injection mold; Plastic; Order and Sequence.目录摘要IAbstractII第1章

9、 绪论11.1 目的与意义11.2 塑料模具概述21.3 塑料21.3.1 塑料的定义及组成21.3.2 塑料的分类31.4 塑料注射成型机的现状及发展31.4.1 概述31.4.2 国内外塑料注射成型机的主要差距41.4.3 塑料注射成型机的发展51.4.4 重点关注的技术问题71.5 本文主要研究内容8第2章 UG塑料件模型建模与零件结构分析92.1 塑料件模型建模92.2 零件结构分析模型建模122.3 分型面的选择132.4 外壳原料（ABS）的成形特性与工艺参数152.5 注射机的选择162.5.1 型腔数量162.5.2 估算塑件体积162.5.3 选择注射机162.6 本章小结1

10、8第3章 浇注系统设计193.1 主流道设计193.2 分流道设计203.3 浇口设计203.4 冷料井设计223.5 本章小结22第4章 导向与脱模机构的设计234.1 导向机构的设计234.2 脱模机构的设计244.3 侧向分型与抽芯机构设计254.3.1 侧向分型与抽芯机构的分类、抽芯力的计算254.3.2 斜导柱侧向分型与抽芯机构设计254.4 本章小结27第5章 UG装配285.1 UG装配模块介绍285.2 UG装配29结论31致谢32参考文献33附录A34附录B40第1章 绪论1.1 目的与意义塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究

11、塑料注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。 注塑成型是现代塑料工业中的一种重要的加工方法，世界上注塑模的产量约占塑料成型模具总产量的 50%以上，尤其是家电盒型注塑产品需求量不断增加。注塑成型能一次成型形状复杂、尺寸精确的制品，适合高效率、大批量的生产方式，以发展成为热塑性塑料和部分热固性塑料最主要的成型加工方法。注塑模具的设计与制造主要依赖于设计者的经验和技师的制造技艺，一般需要经过反复调试和修模才能正式投入生产，这种传统的生产方式不仅使产品的生产周期延长，生产成本增加，而且难以保证产品的质量。要解决这些问题，必须以科学分析的方法，研究各个成型过程的关键技术，塑料注塑成型

12、是一个复杂的加工与物理过程，为实现注塑产品的更新换代，提高企业的竞争能力，必须进行注塑模具设计与制造及成型过程分析的CAD/CAM/CAE集成技术的研究。国外注塑模CAD/CAM/CAE技术研究的成果有关统计数据表明:采用注塑模 CAD/ CAE/CAM 技术能使设计时间缩短 50%，制造时间缩短30%，成本下降10%，塑料节省7%。注塑模计算机模拟技术正朝着与CAD/CAE无缝整体集成化方向发展，注塑CAD所构造的几何模型为实现注塑模CAE技术提供了基本的几何拓扑信息和特征信息。注塑模 CAE的目标是通过对塑料材料性能的研究和注射成型工艺过程的模拟和分析，为塑料制品的设计、材料选择、模具设计

13、、注射成型工艺的制定及注射成型工艺过程的控制提供科学依据。现时国际上占主流地位的注射模CAD软件有Pro/E、I-DEAS、UG、SolidWorks等；结构分析软件有MSC、Analysis等；注射过程数值分析软件有MoldFlow等；数控加工软件有MasterCAM、Cimatron等。随着经济的高速发展，人民的生活水平正逐步提高，人们对家用电器的要求也逐渐提高。传统的大型家用电器如电视机、电冰箱、洗衣机等已无法在满足城市人们生活水平的提高与节奏的加快。与此同时，越来越多制造精良，功能强大的小型家用电器如便携式CD机、手机、MP3、榨汁机等正逐步走入千家万户，丰富着人们的物质文化生活。通过

14、本次设计使自己掌握塑料、塑料制品、塑料成型工艺和塑料注射模具的基础知识、基础理论和设计方法；能正确设计中等复杂程度的塑料注射模具和常见的塑料制品；对塑料制品成型过程中出现的常见缺陷，能进行正确的分析判断并能解决之，并为本人的进一步发展和创业打下较为牢固的基础。1.2 塑料模具概述在工农业生产、国防建设和科学技术、交通运输、石油化工、机械电子、建筑旅游、医疗卫生、环境保护、家用电器、教育文化等各个领域，塑料制品无处不在。在目光难及的人造卫星、宇宙飞船上、塑料制品占其总体积的一半。甚至塑制人体器官如人造血管、心脏、肺、骨骼等也离不开塑料。德国人说模具工业是金属加工业中之王。美国人说模具工业是美国工

15、业的基石。罗马尼亚人说模具就是黄金。而日本人则说模具是促进社会繁荣富裕的动力。中国人说模具是工业生产之母。模具是现代工业的重要工艺装备，是许多工业产品生产中不可缺少的组成部分。我国加入 WTO以后，吸引外资能力的逐年增强，成为世界产品制造工厂地位愈加突出，各类工业品模具的进口越来越多。模具的类型通常是按照加工对象和工艺的不同进行分类，从行业角度的区分来看主要有塑料模具、橡胶模具、金属冷冲模具、金属冷挤压模具和热挤压模具、金属拉拔模具、粉末冶金模具、金属压铸模具、金属精密铸造模具、玻璃模具、玻璃钢模具等等。1.3 塑料1.3.1 塑料的定义及组成塑料是以有机合成树脂为主要组成的高分子材料，它通常

16、可在加热、加压条件下塑制成型，故称为塑料。塑料的组成塑料是以有机合成树脂为基础，再加入添加剂所组成的。(1) 合成树脂 是由低分子化合物通过缩聚或加聚反应合成的高分子化合物，如酚醛树脂、聚乙烯等，是塑料的主要组成，也起粘接剂作用。(2) 添加剂 为改善塑料的性能而加入的其它组成，主要有：1) 填料或增强材料 填料在塑料中主要起增强作用。2) 固化剂 可使树脂具有体型网状结构，成为较坚硬和稳定的塑料制品。3)增塑剂 用以提高树脂可塑性和柔性的添加剂。4)稳定剂 用以防止受热、光等的作用使塑料过早老化。1.3.2 塑料的分类常用的塑料分类方法有下述两种：(1) 按树脂的性质分类 ：根据树脂在加热和

17、冷却时所表现的性质，可分为热塑性塑料和热固性塑料。1) 热塑性塑料：加热时软化并熔融，可塑造成形，冷却后即成型并保持既得形状，而且该过程可反复进行。这类塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺(尼龙)、聚甲醛、聚碳酸脂、聚苯醚、聚砜等。这类塑料加工成形简便，具有较高的机械性能，但耐热性和刚性比较差。2) 热固性塑料: 初加热时软化，可塑造成形，但固化后再加热将不再软化,也不溶于溶剂。这类塑料有酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯、呋喃和聚硅醚树脂等。它们具有耐热性高，受压不易变形等优点，但机械性能不好。(1)按使用范围分类1) 通用塑料 指应用范围广、生产量大的塑料品种。主要有聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚烯烃

18、、酚醛塑料和氨基塑料等，其产量约占塑料总产量的四分之三以上。2) 工程塑料 指综合工程性能(包括机械性能、耐热耐寒性能、耐蚀性和绝缘性能等)良好的各种塑料。主要有聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯和ABS等四种。3) 耐热塑料 指能在较高温度（100200以上）下工作的各种塑料。常见的有聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、有机硅树脂、环氧树脂等。1.4 塑料注射成型机的现状及发展1.4.1 概述(1) 塑料注射成型机用途 塑料注射成型机是将热塑性塑料（PE、PS、PP、PVC、PA、ABS等）在料筒内经外加热和螺杆旋转剪切热作用塑化后，以一定的注射压力注入具有冷却装置的模具内，快速冷却后获得各类塑料制品专用加工设

19、备。它从加工日用塑料制品（脸盆、杯子、肥皂盒等）开始，逐步进入加工工业用品（电视机壳、洗衣机筒体、周转箱、电话机壳等），目前开始加工物运托盘、环保垃圾箱、汽车保险杠、汽车面板等大型塑料制品。随着制品质量提高和制品大型化，推动了注射成型机向高档次、大规格方向发展。(2) 塑料注射成型机构成 塑料注射成型机主要由注射、合模、机身、液压、电器、冷却、润滑等部件组成。 注射部件其主要作用是将塑料均匀地塑化，并以足够的压力和速度将一定量的熔体注射到模具的型腔之中。合模部件其作用实现模具的启闭，在注射时保证成型模具可靠地合紧，以及脱出制品。液压和电气其作用保证注射成型机按工艺过程预定的要求（压力、速度、温

20、度、时间）和动作程序准确有效地工作。冷却和润滑是保证机器正常运转和取得合格制品必不可少的部分。1.4.2 国内外塑料注射成型机的主要差距 上个世纪80年代初期通过引进技术，加强与国外合作和交流，使国内塑料注射成型机的总体水平有了较大提高，缩短了差距。但从近几年的国际橡胶塑料机械展览会展出的塑料注射成型机结构和性能指标看，两者间的差距如今又拉大了。(1) 结构上的差距1) 模板的型式 目前国外内翻正后角机械合模塑料注射成型机使用最为普遍。该类机型前模板和动模板受力较为恶劣，因而提高其强度，特别是刚度十分必要。在此前提下，出现了以球面内空式模板和箱式结构的动模板，在其总重量不增加的情况下增加模板空

21、间厚度，使其惯性矩获得3次方的增加，挠度值明显下降，刚性上升，塑料制品的质量得到进一步的保证；另外后模板与撑板铸成一体，提高了装配精度。国内不少制造厂（公司）正按此方案作改进，但必须配以相应的加工设备。2) 缩短管路长度减少压力损失 为了减少管路压力损失，国外机普遍将阀板直接安装在相应的传动部件上。如合模阀板安装在合模油缸上；注射阀板安装在注射座上，缩短了管路，减少了液压损失。从国内大型机检测情况看，液压损失还是比较大的，如某规格大型机，按系统泵的理论流量计算其转速为70r/min，通过检测空转时预塑转速为49r/min，加料后预塑转速为39r/min，从中可以看出系统液压损失还是比较大的。3

22、) 合理地加长导向部分长度 合理地加长导向部分的长度，可以改善受力情况，提高整机精度，保证制品的质量。国外机动模板的导向部分（含导套、导板）普遍比较长。长的导套使模板受力产生的挠度明显下降，其制品在厚度方向上的精度获得提高。(2) 配套件上的差距1) 国外机普遍配有机械手 适应自动化、省力化、一模多腔和保证制品质量的需要，国外机在10年前已开始配置机械手，到目前已极为普遍。但国内由于精密制品比较少，复合制品基本没有（如模内贴标），因而配置机械手的很少，反映了国内整体要求相比较低，对制品的质量要求还未提高到相应水平。2) 国外机普遍使用变量泵 为了节能国内塑料注射成型机经历了从单泵向双泵再向比例

23、控制这一节能较果不断提升的过程。前段时间不少单位研究变频控制以减少损失，但效果并不理想。而国外普遍采用变量泵，其节能较果好，产品又成熟。目前国内采用变量泵逐渐增多，这是发展的必然趋势。3) 高质量的电脑控制 注射成型机的控制从五十年代的接触器到今天的电脑控制，其发展速度应该说是比较快的，尽管如此，国内自己开发研制的塑料注射成型机专用电脑，在可靠性、稳定性、响应灵敏度和抗干扰能力方面与国外著名公司还有一定差距。目前国内常用电脑有弘讯、盟立、珊星等。(3)主要性能指标的差距 1) 国外机注射速度在不断提高 国内塑料注射成型机的注射速度通常80mm/sec，大型机在6570mm/sec。而国外机注射

24、速度普遍大于100mm/sec，最高可达450mm/sec。 2) 国外机塑化能力在不断提高 国内机塑化能力与国外机相比普遍显得低，如锁模力为1000KN的注射成型机，其塑化能力通常不超过16g/sec，而国外机相同合模力其塑化能力在28g/sec以上，且随预塑马达转速提升和螺杆长径比和螺槽深度的改变，其塑化能力还在不断提升。3) 启闭模速度明显提高 国内机过去的启闭模度普遍在24m/min，而国外机普遍已达到50m/min，最高可达100m/min。4) 其它性能指标也有不少提高 除了上述的指标有明显提高外，国外机的螺杆转速高（比国内机普遍高25%），开模行程大、拉杆间距长（比国内机高15%

25、左右），模板移动速度快（从过去2030m/min提高到5060m/min）。1.4.3 塑料注射成型机的发展(1) 二板机的开发上个世纪60年代，国外某些公司着手于二板机的研究，到80年代国外已有多家公司的二板机在生产中获得了应用。到90年代，国际性的展览会上，大型二板机全面亮相。国内大型塑料制品专业生产厂先后从奥地利、意大利、日本、德国引进了大规格的二板机。国内第一台二板机在1994年北京国际橡塑机展览会上展出，但存在稳定性不佳等问题，未能获得推广，经过多年努力，国内已多家公司推出二板机，使用情况还可以。(2) 二板机的特点 1) 占地面积小，重量轻 汇总了国内外多家公司的二板机，其主机的长

26、度约减少20%（与相同规格三板机相比），重量减轻1020%。 2) 开模行程长 由于开模行程长，特别适合型腔大、型腔深的塑料制品。从国产二板机与肘杆式三板机相比（相同规格），其开模行程增加20%左右，若以国外二板机与国产同规格三板机相比，其开模行程增幅普遍在30%以上，有的甚至达到50%。 3) 调模速度快，循环时间短，生产效率高，节能较果明显。如国内某公司的二板机（与同规格三板机相比）速度快20%，节能达15%。 4) 用拉杆油缸进行增压锁模的二板机，由于油缸受力均匀，力线短，拉杆不易折断，寿命长。但密封防漏很关键。 5) 由于起压行程短，不易磨损，所以锁模油缸油封寿命长。 除此之外不同公司

27、在个性方面还有一些特色：如国内某公司的合模部件是开放式的，对模具的吊装十分方便；相反有些公司为封闭式的，虽然模具更控显得麻烦，但稳定性比较好；又如某公司合模系统采用全液复合油缸结构，其合模精度好，但缸的制造比较麻烦些；在液压系统方面为了节能，有的公司采用多泵智能组合，也有采用蓄能器，能获得高的注射速率，同时节省了能耗；在螺杆品质方面，国外公司除提高硬化层深度外，不少公司还采用双金属螺杆。 相比之下，我们的差距还是比较大的。对有条件的大型塑料注射成型机制造厂（公司），应投入一定的力量从事研究、开发工作，尽快地向市场投放高质量、高性能、高可靠性的二板机，以满足型大、型深制品加工和求得客户和市场的认

28、可。(3) 全电动精密机的开发 全电动精密机的开始于上个世纪的80年代末期，由于它具有如下一些特点： 1）符合节能、环保，最佳状态节能可达60%； 2）高性能锁模结构保证制品精密、稳定、可靠； 3）通过工艺的有效叠加，实现无时间隔的高循环成型； 4）性能指标远比普遍注射成型机高。(4) 经济型机种的开发 前面介绍了全电动注射成型机具有节能、环保、精密等特点，但价格偏高。而从实际出发，提高塑化能力和注射速率，有利于制品产量的提高和质量的保证。为了达到这一目标，可以用伺服马达预塑，从而提高其塑化能力；用蓄能器增速注射，从而提高其注射速率，这种整机成本略有上升，但性能指标明显提高，工艺范围扩大，制品

29、成本下降，是适合国情的高性能经济型机种，开发容易，前景乐观。1.4.4 重点关注的技术问题 从六十年代开始，塑料注射成型机关注的重点在较长一段时间里是液压控制系统和电气控制系统。近几年重点转移到主机上来了。通过几年努力，合模机构基本上已规范化。随着整个塑料工业的发展，又有一些共性的问题有待解决。(1) 模板结构合理化 早期的模板设计，大多用类比的办法，由于当初制品相对比较简单（以日用塑料制品为主），在制品尺寸、重量达到要求的情况下，所需合模力相对偏小，因而模板断裂的情况基本没有。但随着制品质量的提高，薄壁复杂制品的增多，且多年又处于满负荷状态，因而时有模板（指前模板和动模板）断裂的情况。为此对

30、模板作了加强，同时按推荐的公式进行估算，但不够理想。当前利用有限元方法来计算是比较合理，且最终确定的尺寸、结构型式和模板的重量均比较理想。但方法比较复杂，对不同模板按不同边界条件，感到麻烦，为此能否找出其共性的地方，采用一种相对比较简捷、通用、比较规范化的办法以求得其合理的形状和相关尺寸，眼下北京化工大学正着手这方面的研究工作，这也是当前急需解决的共性技术问题。（2）螺杆的结构型式过去我们使用通用型的螺杆比较多。但随着塑料品种的增加和改性料的不断出现，用传统的螺杆加工往往会出现塑化没有到位，充填不满，制品性能达不到要求。因而视塑料的性能不同，出现了不同型式的螺杆。如在通用螺杆上加屏障，加混炼头

31、，也有在渐变型螺杆、突变型螺杆中加屏障和混炼头。如PA、PET料用的螺杆通常用突变型螺杆再加一个混炼头。又如PVC普通塑料制品常用渐变型螺杆（带回泄型螺杆头）就可以了，若对制品要求高，如接头之类则另加屏障段和混炼头，保证塑化质量。为此根据不同性能塑料提供一套较为完整的、相互匹配的螺杆系列，无论对设备制造厂和用户厂均十分重要。目前浙江大学、北京化工大学等相关部门正着手做这方面的工作，由于它涉及到螺杆结构、塑料原料、工艺参数，因而工作量很大。解决这一问题比较现实的办法是调查统计与研究试验相结合。1.5 本文主要研究内容设计工作内容：1） 查阅、收集国内外相关文献；2） 学习并且熟练UG软件；3）

32、基于UG软件对塑料件进行建模并进行结构分析；4） 根据顺序定距分型塑料注射模具的结构特点及对零件的结构分析对模具进行结构设计；5） 完成UG装配；6） 翻译外文资料，撰写说明书。第2章 UG塑料件模型建模与零件结构分析2.1 塑料件模型建模当前，产品的设计与生产已经普遍由2D向3D转变，由传统制造向先进制造转变。以下是使用UG软件对零件进行模型建模。(1) TMD1外壳模型建模1) 建模过程 如下是TMD1外壳的建模过程。图2-1 TMD1外壳的建模过程。2) 建模命令 (2) 胶卷芯轴模型建模1) 建模过程 如下是胶卷芯轴的建模过程。图2-2胶卷芯轴的建模过程。2)建模命令 (3)前盖模型建

33、模1)建模过程 如下是前盖的建模过程。图2-3 前盖的建模过程2) 建模命令 (4) 电视旋钮模型建模 1) 建模过程 如下是电视旋钮的建模过程。图2-4 电视旋钮的建模过程2) 建模命令 (5) 线轴模型建模1) 建模过程 如下是线轴的建模过程。图2-5 线轴的建模过程2) 建模命令 2.2 零件结构分析模型建模(1) TMD1外壳结构分析图2-6TMD1 外壳如图2-1该零件结构较简单，但是其壁厚较薄给注射成型过程带了很大的难度。由于零件的表面精度要求较高，可以考虑采用点浇口。(2) 胶卷芯轴结构分析图2-7 胶卷芯轴图2-2是胶卷芯轴，该零件较复杂，上、下表面有孔， 侧面有凹槽，所以必须

34、采用侧向抽芯机构。由于该零件用于相机中，固对其尺寸精度、表面精度的要求较高。(3) 前盖结构分析图2-8 前盖图2-8为零件前盖，该零件尺寸较大，两个侧面有孔，上表面有阶梯孔，所以要采用侧向抽芯机构。开模时，由于下面部分对型芯的影响，所以也要在零件内部置镶件。因此综上因素，该零件的成形模具较为复杂，同时也要考虑到零件的尺寸精度、表面精度。(4) 线轴结构分析图2-9 线轴如图2-9，线轴的体积较大，并且结构复杂，内部有通孔，上、下表面有凹槽，所以我们必须很好的处理壁厚的均匀。譬如在注塑成型过程中因为壁厚的不均匀造成了收缩率的不一致，这样就只能通过有效的控制模具温度来调节收缩率。由于零件的结构形

35、状比较特殊内部有通孔，上、下表面有凹槽，外部有侧凹，所以得采用侧向抽芯机构。考虑到零件的横向宽度较大、表面精度较高，可以采用双点浇口注射。(5)电视旋钮结构分析 图2-10 电视旋纽图2-10为电视旋纽，该零件结构较为简单。其主要应用于电视中，用于调台。但是由于其上端的凹槽成为设计模具的主要难点。因为凹槽的高度为0.5mm，所以可以考虑使用扇形浇口、上下分型强制脱模。2.3 分型面的选择塑料在模具型腔凝固形成塑件，为了将塑件取出来，必须将模具型腔打开，也就是必须将模具分成两部分，即定模和动模两大部分。定模和动模相接触的面称分型面。 （1）分型面的形式 注射模具有的有一个分型面，也有多个分型面，

36、分型面的形状应尽可能简单，以便于模具的制造和塑件的脱模。由于本次设计的几个零件的结构较为复杂，所以这几套模具均采用多个分型面分型。如图2-11为外壳模具模型，采用两次分型。 图2-11 TMD1 外壳分型面（2）分型面的选择原则1）分型面的选择有利于脱模：分型面应取在塑件尺寸的最大处。而且应使塑件流在动模部分，由于推出机构通常设置在动模的一侧，将型芯设置在动模部分，塑件冷却收缩后包紧型芯，使塑件留在动模，这样有利脱模。如果塑件的壁厚较大，内孔较小或者有嵌件时，为了使塑件留在动模，一般应将凹模也设在动模一侧。 2）分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量和精度要求。 3）分型面的选择应有利于成型零

37、件的加工制造。4）分型面应有利于侧向抽芯。5）分型面作为主要的排气渠道，应将分型面设计在熔融塑料的流动末端，以利于模具型腔内气体的排出。6）选择分型面时应使模具零件易于加工，减小机械加工的难度，要使模具加工工艺最简单。如图2-12为电视旋钮的分型面，特点是结构简单，省去了推出与复位机构。图2-12 电视旋钮的分型面2.4 外壳原料（ABS）的成形特性与工艺参数 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS树脂微黄色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合物具有优越的柔性，韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。因此ABS树脂具有突出的力学性能

38、和良好的综合性能。同时具有吸湿性强，但成形加工前原料要应进行干燥处理，它的塑件尺寸稳定性好。工艺参数如表2-1：表2-1 ABS成形工艺参数塑料名称丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物缩写ABS注射成型机类型柱塞式密度/（g/cm3）1.021.05计算收缩率/0.30.8预热温度/8085时间/h23料筒温度/后段150170中段165180前段180200喷嘴温度/170180模具温度/5080注射压力/MPa60100成型时间/s注射时间2090保压时间05冷却时间20120总周期50220螺杆转速 r/min30后处理方法红外线灯、烘箱温度/70时间/h242.5 注射机的选择2.5.1 型腔

39、数量模具根据型腔数量可分为单型腔模具和多型腔模具两种。单型腔模具的特是点：结构简单、制造成本低、周期短、塑料件的精度高等，但是塑料成形的生产率低、塑料件的成本高，适用于塑件较大，精度要求较高或小批量生产；多型腔模具的特点是：塑料成形的生产率高、塑件的成本低、模具结构复杂、周期长等特点。模具型腔的数量是根据注射机的最大注射量、锁模力以及产品的精度要求、生产经济性来确定的。如零件线轴的设计为一模一件，其主要的原因是线轴的体积较大，需要的注射量大，而外壳、胶卷芯轴、电视按纽的体积较小，需要的注射量小，固而采用一模多件。 2.5.2 估算塑件体积 使用UG软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图形浇

40、道凝料和塑件的体积。因此估算塑件体积为8 cm3，另预置浇道凝料为2 cm3 。 2.5.3 选择注射机根据塑料制品的体积，查文献塑料模设计手册可选定注塑机型号为XS-ZY-60，其工艺参数如表2-2：表2-2 注射机技术参数型号单 位XS-ZY-60螺杆（柱塞）直径mm38（柱塞）最大注塑量cm3 60注射压力105 Pa 1220锁模力 N 50104最大注射面积cm2 130模具最大模厚 mm 200模具最小模厚 mm 70模板最大行程 mm 180喷嘴圆弧半径 mm 12(1) 注射量的校核 （2-1）式中： V一个成形周期内所需注射的塑料容积（cm3）； n型腔数目； 浇注系统凝料和

41、飞边所需的容量。应使 （2-2）式中： 注射机额定注射量（cm3）。计算得 V=28+2=180.860=48 cm3 满足条件。(2)锁模力的校核 （2-3）式中： F注射机额定锁模力（N）； 、分别为制品和浇注系统在分型面上的垂直投影面积（cm2）； 塑料熔体在型腔内的平均压力（MPa）。注射机注入的塑料熔体流经喷嘴、流道、浇口和型腔，将产生压力损耗，一般型腔内平均压力仅为注射压力P的1/41/2。查模具设计手册，查得P=35MPa。计算得 F=50104=2.5104N 满足条件。(3)最大注射压力校核由表3-1和表3-2知，满足条件。(4)模具厚度的校核注塑机允许最小模具模厚=70mm

42、；注塑机允许最大模具模厚=200mm；H 模具闭合高度=193mm。所以满足 。 （2-4） (5)开模行程的校核 注射机最大开模行程=180mm；塑件脱模距离=10mm； 塑件高度=38mm； a 取出浇注系统凝料必须的长度=47mm； 所以满足 +a+（510） （2-5）2.6 本章小结在模具设计过程中，对零件进行模型建模和结构分析是必不可少的环节，同时对分型面的选择也关系到对模具结构、尺寸精度等方面的影响。本章首先介绍了零件的UG建模过程，并对零件进行结构分析，对塑料件注射模具的分型面进行了选择，为接下来的工作作好了准备。因为注射模具需安装在注射机上才能进行工作，两者应该相互匹配，所以

43、注射模具设计之前要进行注射机基本参数的校核。只有这样，才能处理好注射模具与注射机之间的关系，使设计出来的注射模具能在注射机上安装和使用。接下来本章又对注射机的注射量、锁模力、最大注射压力、开模行程进行校核。第3章 浇注系统设计普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。在设计浇注系统之前必须确定塑件成型位置，可以才用一模两腔，浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要的环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观，物理性能，尺寸精度）都有直接的影响，设计时必须按如下原则：1) 型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而造成溢料现象。2) 型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸。3) 系

44、统流道应尽可能短，断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大，太大则塑料耗费大）：尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压力损失尽可能小。4) 对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，及分流道尽可能平衡布置。5) 满足型腔充满前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料耗量。6) 浇口位置要适当，尽量避免冲击嵌件和细小型芯，防止型芯变形浇口的残痕不应影响塑件的外观。3.1 主流道设计主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位，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，便于熔体顺利的向前流动，开模时主流道凝料又能顺利拉出来，主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动

45、速度和充模时间，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上，而是将它单独设计成主流道套镶入定模板内。主流道套通常又高碳工具钢制造并热处理淬硬。塑件外表面不许有浇口痕，又考虑取料顺利，对塑件与浇注系统联接处能自动减断。将主流道设计成锥形，半锥度为48，内表面的粗糙度为Ra0.8m。如图3-1所示是零件线轴模具的主流道，3-2图是其浇口套。图3-1 主流道图3-2 浇口套3.2 分流道设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开在分型面上，起分流和转向的作用。分流道截面的形状可以是圆形、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（流道表面积于体积之比值称

46、为比表面积），特点是塑料熔体的温度下降小，阻力小，流道的效率最高，但加工困难，而且正方形截面不易脱模，所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及U形。如图3-3，a图是外壳模具中梯形分流道，其特点是热量损失较小、加工容易、流动阻力小。b图是胶卷芯轴模具中半圆形流道，特点是热量损失较大、加工容易、流动阻力大。 a) 梯形流道 b)半圆形流道图3-3 流道在多型腔模具中分流道的布置中有平衡和非平衡两种，根据本模具的要求我们选取平衡式，也就是指分流道到各型腔浇口的长度，断面形状，尺寸都相同的布置形式。它要求各对应部位的尺寸相等。这种布置可实现均衡送料和同时充满型腔的目的，是成型的塑件力学性能基

47、本一致。而且在此模具中不会造成分流道过长的缺点。3.3 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（除直接浇口外），它是浇注系统的关键部分。其主要作用是：1）型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流。2）易于在浇口切除浇注系统的凝料。当塑料熔体通过浇口时，剪切速率增高，同时熔体的内磨檫加剧，使料流的温度升高，粘度降低，提高了流动性能，有利于充型。但浇口尺寸过小会使压力损失增大，凝料加快，补缩困难，甚至形成喷射现象，影响塑件质量。浇口位置的选择：1）浇口位置应使填充型腔的流程最短。这样的结构使压力损失最小，易保证料流充满整个型腔，同时流动比的允许值随塑料熔体的性质，温度，注

48、塑压力等的不同而变化，所以我们在考虑塑件的质量都要注意到这些适当值。2）浇口设置应有利于排气和补塑。3）浇口位置的选择要避免塑件变形。采侧浇口在进料时顶部形成闭气腔，在塑件顶部常留下明显的熔接痕，而采用点浇口，有利于排气，整件质量较好，但是塑件壁厚相差较大，浇口开在薄壁处不合理；而设在厚壁处，有利于补缩，可避免缩孔、凹痕产生。4）浇口位置的设置应减少或避免生成熔接痕。5）浇口位置应避免侧面冲击细长型心或镶件。浇口的类型：浇口的类型有直浇口、侧浇口、平缝式浇口、扇形浇口、点浇口、环形浇口、轮辐式浇口、爪形浇口、潜伏式浇口等。本次设计的几套模具的浇口主要是点浇口和扇形浇口。如图3-4是外壳模具中的

49、点浇口，其特点是：进料口小，去浇口后残留痕迹小，可减少熔接不良现象等。3-5图是电视旋钮模具中的扇形浇口。图3-4 点浇口图3-5 扇形浇口3.4 冷料井设计冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是接受料流前锋的“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。冷料井的直径宜大于大端直径，长度约为主流道大端直径。基于本次设计的几套模具，可采用带有拉料杆的冷料井，这类冷料井由一个拉料杆构成。拉料杆装于定模板上，因此它不能随脱模机构运动。利用Z形的拉料杆配合冷料井。图3-6为Z形拉料杆。图3-6 Z形拉料杆3.5 本章小结浇注系统是注射模具中重要的组成

50、部分，流道的截面形状、浇口的尺寸、开设的位置及其形式等方面因素都会影响到模具的结构、塑料件的表面质量与尺寸精度。本章主要介绍了浇注系统的设计原则、浇口位置的选择，并对电视旋钮模具中采用的扇形浇口与TMD1外壳模具中采用的点浇口进行比较。第4章 导向与脱模机构的设计4.1 导向机构的设计导向机构对于塑料模具是必不可少的部分，因为模具在闭合时要求有一定的方向和位置，所以必须设有导向机构，导柱安装在动模一边或定模一边均可，通常导柱设在主型腔周围。导向机构的主要作用有：定位、导向和承受一定侧压力。1）定位作用:为避免装配时方位搞错而损坏模具，并且在模具闭合后使型腔保持正确形状，不至因为位置的偏移而引起

51、塑件壁厚不均。2) 导向作用：塑件在注入型腔过程中会产生单向侧压力，或由于注射机的精度限制，使导柱工作中承受一不定的导向作用。3）承受一定侧压力：动定模合模时，首先导向机构接触，引导动定模正确闭合，避免凸模或型芯先进入型腔，产生干涉而坏零件。由于注塑压力的各向性就会对导柱进行径向的剪力，导致导柱容易折断。图4-1 a为有肩导柱，b为直通导柱。图4-2 a是带头导套,b为直导套。 a) 有肩导柱 b)直通导柱图4-1 导柱 c)带头导套 d)直导套图4-2 导套4.2 脱模机构的设计 在注射成形的每一环节中，塑件必须从模具的型腔及型芯中被脱出，这一完成塑件脱出的机构称为脱模机构或顶出机构。（1）

52、脱模机构的设计原则1）因为塑料收缩是抱紧凸模，所以顶出力的作用点应尽量靠近凸模。因为塑件的壁厚的关系我们可以利用推板。2）顶出力应作用在塑件刚性和强度最大的部位，如加强筋，壁厚等处。作用面积尽可能大一些，以防止塑件变形和损坏。3）为了保证良好的塑件外观，顶出位置应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位。将顶杆设计在塑件的内部型腔。（2）脱模机构的分类 脱模机构的分类通常有以下两种分类方式1）根据脱模机构的驱动力来源分类可分为：手动脱模、机动脱模、液压脱模、气动脱模。 2）根据模具结构分可分为：简单脱模机构、双向脱模机构、顺序脱模机构、二级脱模机构、浇注系统脱模机构等。其中简单脱模结构又包括

53、顶杆脱模机构、顶管脱模机构、顶板脱模机构、顶块脱模机构、活动镶件脱模机构等。如图4-3a为顶杆脱模机构，图b、c为顶杆。d图是顶管脱模机构,e图是顶管。 a)顶杆脱模机构 b)顶杆 c)顶杆 d)顶管脱模机构 e)顶管图4-3脱模机构4.3 侧向分型与抽芯机构设计4.3.1 侧向分型与抽芯机构的分类、抽芯力的计算当注射成型侧壁带有孔、凹穴、凸台等的塑料制件时，模具上成型该处的零件就必须制成可侧向移动的零件，称为活动型芯，在塑件脱模前先将活动型芯抽出，否则就无法脱模。带动活动型芯作侧向移动的整个机构称为侧向分型与抽芯机构。（1）侧向分型与抽芯机构的分类 根据动力来源的不同，侧向分型与抽芯机构一般

54、可分为机动、液压或气动、手动三大类型。（2）抽芯距确定与抽芯力计算1）将侧向型芯从成形位置抽至不妨碍塑件的脱模位置所移动的距离称为抽芯距。S =+23mm （4-1）S =+(23)mm （4-2）式中： S 抽芯距（mm）； 取出塑件的最小距尺寸（mm）；R线圈骨架台肩半径（mm）。2）抽芯力的计算同脱模力计算相同。对于侧向凸起较少的塑件的抽芯力往往是比较小的，仅仅是克服塑件与侧型腔的粘附力和侧型腔滑块移动时的摩擦阻力。对于侧型芯的抽芯力，计算公式如下：=chp(cos-sin) （4-3）式中： 抽芯力（N）； c侧型芯成形部分的截面平均周长（m）； h侧型芯成形部分的高度（m）； p塑件

55、对侧型芯的收缩应力（包紧力），其值与塑件的几何形状及塑件的品种、成形工艺有关，一般情况下模内冷却的塑件， p=(0.81.2)Pa, 模外冷却的塑件，p=(2.43.9)Pa； 塑料在热状态时对钢的摩擦系数，一般=0.150.2； 侧型芯的脱模斜度或倾斜角（）。4.3.2 斜导柱侧向分型与抽芯机构设计斜导柱侧向分型与抽芯机构是利用斜导柱等零件把开模力传递给侧型芯或侧向成型块，使之产生侧向运动完成抽芯与分型动作。这类侧向分型抽芯机构的特点是结构紧凑、动作安全可靠、加工制造方便，是设计和制造注射模具抽芯时最常用的机构，但它的抽芯力和抽芯距受到模具结构的限制，一般使用于抽芯力不大及抽芯距小于6080

56、mm的场合。斜导柱侧向分型与抽芯机构主要由与开模方向成一定角度的斜导柱、侧型腔或型芯滑块、导滑槽、楔紧块和侧型腔或型芯滑块定距限位装置组成。 斜导柱设计步骤： 1）斜导柱材料 斜导柱的材料多为T8、T10等碳素工具钢，也可以用20钢渗碳处理。 2）斜导柱倾斜角的确定 一般25，最常用为122。3）斜导柱的长度计算。4）斜导柱的受力分析与强度计算。5）确定斜导柱直径d。 查文献塑料模具设计制造与应用实例表4-12，先按抽芯力和斜导柱倾斜角，查出最大弯曲力，然后根据和以及，在表4-13中查出斜导柱直径d。如图4-4，a图是斜导柱，b图是滑块，c图为斜导柱、滑块、楔紧块、导滑槽的组合图。 a)斜导柱

57、 b)滑块 c)组合图图4-4 斜导柱侧向分型与抽芯机构斜导柱侧向分型与抽芯机构设计时应注意，滑块与推杆在和模复位过程中不能发生“干涉”现象。所谓干涉现象是指滑块的复位先于推杆的复位致使活动侧型芯与推杆相碰撞，造成活动侧型芯或推杆损坏的事故。侧向型芯与推杆发生干涉的可能性出现在两者在垂直于开模方向平面上的投影发生重合的条件下。在模具结构允许的情况下，应尽量避免在侧型芯投影范围内设置推杆。如果受到模具结构的限制而侧型芯的投影下一定要设置推杆，首先要考虑能否推杆推出一定距离后仍低于侧型芯的最低面，当这一条件不能满足时，就必须分析产生干涉的临界条件和采取措施使推出机构先复位，然后才允许侧型芯滑块复位

58、，这样才能避免干涉，干涉条件如下： tan （4-4）式中： 在完全合模状态下推杆端面到侧型芯的最近距离（mm）； 在垂直于开模方向的平面上，侧型芯与推杆投影重合的长度（mm）； 斜导柱倾斜角（）。 由于设计中的两套模具采用斜导柱侧向分型抽芯机构tan，所以采用推杆先复位机构分别是弹簧先复位，推板与注射机相连的预复位。下图4-5为线轴模具中采用的弹簧先复位机构，其特点是结构简单、安装方便等优点，但是弹簧的力量较小，而且容易疲劳失效，可靠性差。图4-5 弹簧先复位4.4 本章小结每套塑料模具都要设有导向机构，在模具工作时，导向机构可以维持动模和定模正确和模，和模后保持型腔的正确形状。同时，导向机构可以引导动模按顺序和模，防止型芯在和模过程中损坏；并能承受一定的侧向力。本章主要介绍了导向机构、脱模机构的设计原则，并对线轴模具中采用的弹簧先复位机构以图说明。 第5章 UG装配5.1 UG装配模块介绍UG装配是设计的最后环节，装配设计时需要使用配对功能的约束各个组件间的相互位置关系，如图5-1为装配模块的工作环境。5-1 装配模块工作环境图5-2装配模块如图5-2是装配模块，通过其中的命令可以实现零件的导入或对零件定位等功能。单击“添加现有组件”，选择零件，确定，出现“配对条件”对话框，如图5-3，