注塑模具設(shè)計說明書

1、班級:10材料專業(yè)：材料成型及控制工程姓名：劉樹飛學(xué)號：100118019指導(dǎo)老師：數(shù)碼相機蓋模具設(shè)計說明書引言  1一·產(chǎn)品工藝性分析 21.1設(shè)計產(chǎn)品概述 21.2產(chǎn)品工藝性分析 2二、注塑機的選擇21、 塑件的質(zhì)量、體積計算32、 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算33、 注射容量與鎖模力校核3（1） 注射容量校核3（2） 鎖模力的校核34.利用UG軟件,設(shè)置工件尺寸。3三、分型設(shè)計4四、標準模架的選用5（1） 先定系列。5（2） 看型芯固定方式是否需要加支撐板。5（3） 確定模板尺寸。5（4） 模架厚度5五、模具滑塊設(shè)計5（1）抽芯距

2、離和抽芯力的計算5（2）斜導(dǎo)柱設(shè)計6斜導(dǎo)柱傾斜角的確定6斜導(dǎo)柱的直徑計算6斜導(dǎo)柱長度的計算6滑塊其他零部件設(shè)計6六、導(dǎo)向與頂出機構(gòu)設(shè)計7（1）頂出機構(gòu)設(shè)計7脫模力計算7推出零件尺寸計算7創(chuàng)建頂管7創(chuàng)建拉料桿7（2）導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計7導(dǎo)柱的選取7復(fù)位桿的選取8七、澆注系統(tǒng)設(shè)計81.澆注系統(tǒng)整體方案確定82.主流道設(shè)計83、 分流道、澆口和冷料穴設(shè)計8八、冷卻系統(tǒng)設(shè)計91、冷卻水道的尺寸計算10（1） 計算單位重量的塑料熔體在凝固時所放出的熱量Q1(kJ/kg)10（2） 求冷卻水的體積流量qv（m³/min）10（3） 查表使冷卻水處于紊流狀態(tài)，取d10九、畫模具裝配圖12引言雖然受到全

3、球金融危機影響，但是我國模具整體實力還是得到進一步加強。 近兩年來中國的模具制造技術(shù)水平又有了新的提高。從模具產(chǎn)品進出口的地域來看，華東地區(qū)的江蘇、浙江、上海、山東均位列中國進口和出口模具的十大省市之中。長江三角地區(qū)在模具制造整體水平的數(shù)量和質(zhì)量上均已在國內(nèi)處于行業(yè)重要位置。2009中國國際模具、制造應(yīng)用設(shè)備及相關(guān)工業(yè)展覽會(dmc2009)在滬舉辦無疑占得行業(yè)的“地利”之先，使我們有機會能迅速接觸到國際的先進制造工藝和技術(shù)。 在2009年世界經(jīng)濟變數(shù)加大，我國制造業(yè)積極應(yīng)對的形勢下，國務(wù)院新近通過的裝備制造業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃中都把提升模具及其制造裝備的技術(shù)水平做為其重點內(nèi)容

4、。由此，在國家重大專項中的關(guān)鍵功能件項目中有關(guān)的模具項目專項也體現(xiàn)了模具工業(yè)在制造業(yè)中所占的重要地位。對模具需求旺盛的行業(yè)致力于擴大包括了航空航天、國防軍工、軌道機車、工程機械等行業(yè)在內(nèi)的制造業(yè)對模具和精密加工設(shè)備直接或間接的采購規(guī)模，促使精密加工設(shè)備和模具制造行業(yè)充分分享到政府的投資大單，尤其是總投資達2200億的京滬高鐵項目、超過300億投資規(guī)模的大飛機項目以及投資額達300億的上海世博會建設(shè)項目將會為行業(yè)帶來實在的訂單和商機。近兩年來，中國的模具制造技術(shù)水平又有了很大的提高，有些已接近或達到國際水平，在已公布的95家中國重點骨干模具企業(yè)的名單中既包含了中國汽車覆蓋件模具重點骨干企業(yè)、中國

5、大型精密塑料模具重點骨干企業(yè)、中國鑄造模具重點骨干企業(yè)等大類模具企業(yè)，也包含了中國塑料異型材擠出模具重點骨干企業(yè)、中國特種玻璃模具重點骨干企業(yè)等小類模具企業(yè)，起到“領(lǐng)軍”的作用，充分顯示了中國模具工業(yè)的實力。公共信息服務(wù)平臺將會得到更快發(fā)展，其各項服務(wù)功能和對廣大中小企業(yè)生產(chǎn)力的提升作用也將更加顯現(xiàn)。模具城(園區(qū)、集聚生產(chǎn)基地)能為廣大模具企業(yè)提供多方位服務(wù)，作為工業(yè)信息化部中小企業(yè)信息化推進工程的重要內(nèi)容，模具行業(yè)中小企業(yè)服務(wù)平臺模具行業(yè)中小企業(yè)精益研發(fā)服務(wù)平臺建設(shè)項目啟動說明會將是國家對實體經(jīng)濟中，中小企業(yè)為對象建立多種形式的服務(wù)平臺的一個具體服務(wù)形式，必將助力園區(qū)建設(shè)，提升中小模具企業(yè)水

6、平。近年來，模具集群式生產(chǎn)方式得到發(fā)展，全國“模具城”共有30個左右，其中一半以上已建成或在建設(shè)中，都有相當規(guī)模。從“模具城”的分布情況，也可在一定的程度上看出模具產(chǎn)業(yè)的地區(qū)結(jié)構(gòu)。同時延伸產(chǎn)業(yè)鏈，降低綜合經(jīng)營成本，促進集群內(nèi)部競爭與合作，促進專業(yè)市場和生產(chǎn)基地的形成，提高區(qū)域經(jīng)濟競爭力和影響力，打造區(qū)域品牌。已建成的“模具城”有浙江余姚模具城、昆山江蘇省模具工業(yè)實驗區(qū)、寧海模具城、中國(泊頭)汽車模具之鄉(xiāng)、黃驊模具城、成都模具工業(yè)園、北侖模具園區(qū)、大連模具城等已發(fā)揮積極作用。今年我國的外貿(mào)出口在風(fēng)暴中受到較大影響，為確保盈利，很多企業(yè)都將目光放到了國內(nèi)市場，將希望寄托于內(nèi)銷，今后幾年競爭勢必更

7、加激烈。在應(yīng)對當前形勢下，全行業(yè)面臨的經(jīng)營理念提升和優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，技術(shù)上的自主創(chuàng)新、管理上從粗放式向信息化集約式轉(zhuǎn)變。  在研發(fā)、技術(shù)方面、成本控制等多方面有待提高：  1）優(yōu)化制造工藝、精益制造、提高效率，增加競爭力。  2）注意模具下游產(chǎn)業(yè)的需求、跟蹤研究模具下游行業(yè)的技術(shù)進步，抓住重大產(chǎn)業(yè)項目典型零件研發(fā)，在模具設(shè)計與制造方面體現(xiàn)水平。  3）模具中有不少新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)，體現(xiàn)了我國模具工業(yè)不斷進步的發(fā)展趨勢，開展模具專利技術(shù)申請、核心模具技術(shù)研究儲備。  4）管理專業(yè)化水平升級、設(shè)

8、備利用率、設(shè)備有效工時率提高；充分利用信息化，提高模具加工過程的透明度、達到可預(yù)測性、可計劃性。  5) 重視網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，建立快速反應(yīng)機制，讓客戶適時了解模具制造進程，提高與客戶交流效率，以達到縮短交貨期的目的。 6) 著重企業(yè)戰(zhàn)略研究，在資本流動、產(chǎn)業(yè)基地轉(zhuǎn)移、國際合作等發(fā)展方面深入思考，在這次經(jīng)濟調(diào)整中實現(xiàn)企業(yè)的全面升級。  7) 積極進行人才素質(zhì)提高的投入，對核心人才要留得住。技能人才向?qū)＜倚偷挠刑厥鈱２欧较蜣D(zhuǎn)變、管理人才從專家型向經(jīng)營型的人才方向過渡。一·產(chǎn)品工藝性分析 1.1設(shè)計產(chǎn)品概述

9、 本次課程設(shè)計的課題為數(shù)碼相機蓋的塑料模具設(shè)計。零件介紹：名稱：數(shù)碼相機蓋材料：ABS零件3D造型設(shè)計如下圖：數(shù)碼相機蓋立體圖1.2產(chǎn)品工藝性分析 數(shù)碼相機蓋制品的材料是ABS，流動性較好，但材料收縮率范圍及收縮率較大，易發(fā)生縮孔、凹痕和變形等缺陷。數(shù)碼相機蓋制品是電子消費品的外觀件，外觀要求光潔、美觀，無凹痕、頂白、熔接痕等缺陷，塑件表面不允許有澆口痕跡。該制件尺寸較小，整體結(jié)構(gòu)較簡單。配合尺寸精度要求較高，表面粗糙度要求較高。根據(jù)以上要求，結(jié)合材料成型性能，數(shù)碼相機蓋模具設(shè)計的精度取一般精度等級5級精度。數(shù)碼相機蓋制品側(cè)面有兩個圓孔，無法直接出模。由于圓孔較淺，可以考慮

10、采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機構(gòu)進行側(cè)抽出模。制品中間有一通孔，可以考慮設(shè)置進料口。模具整體初步確定為一開式模具結(jié)構(gòu)。二、注塑機的選擇塑件所需注射量的設(shè)計步驟如下：1、 塑件的質(zhì)量、體積計算利用UG軟件的分析功能，對塑件的三維造型進行分析;(1) 塑件體積：V件=18752mm³=18.8cm³(2) 塑件質(zhì)量：m件=0.0197kg=19.7g2、 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算數(shù)碼相機蓋屬于小型件，模具采用一模一腔，澆注系統(tǒng)凝料體積預(yù)估為塑件體積的0.6倍，約為：V注=0.6X V件=0.6X18.8=11.3cm³因此，塑件所需注射量為V= V件+ V注=18.8+11.3

11、=30.1 cm³參照塑件注射量，初步選擇注塑機型號為SZ-68/40。3、 注射容量與鎖模力校核（1） 注射容量校核塑件成型所需的注射總量應(yīng)小于注塑機的最大注射量。注射容量以容積cm³表示時，塑件體積（包含澆注系統(tǒng)）應(yīng)小于注塑機的注射容積。校核公式如下：VV機式中V塑件與澆注系統(tǒng)的體積 V機注射機注射容積 注射系數(shù)此設(shè)計中=0.8，則V=30.1V機=46.4滿足校核公式，因此所選注塑機的注射容積滿足要求。（2） 鎖模力的校核注射時模具不能被熔融物料頂開，則鎖模力必須足夠大。鎖模力的校核公式：FKPA式中F鎖模力P模腔內(nèi)的平均壓力A制品在模具分型面上的投影面積K壓力損失的

12、折算系數(shù)，橡膠一般在1.11.25之間選擇，塑料一般在0.40.7之間選擇，粘度小時取大值，粘度大的取小值；模具溫度高時取大值，否則取小值。由于本設(shè)計中材料為ABS。注塑生產(chǎn)時，對螺桿式注塑機，注射壓力一般為70100Mpa。在校核時，模腔內(nèi)的平均壓力P取 最大值，為100Mpa。根據(jù)塑件制品的外形尺寸得：A100X60=6000mm²取K=0.6，可得KPA=0.6X100X6000=360000N400KN=F因此，所選設(shè)備的鎖模力滿足要求。4.利用UG軟件,設(shè)置工件尺寸。由于數(shù)碼相機蓋的最大長、寬尺寸分別是100mm、60mm，因此毛坯長、寬分別為150mm和110mm。工件的

13、高度設(shè)置為30+50=80mm。工件圖如下：三、分型設(shè)計根據(jù)分型面的設(shè)計原則，集合UG軟件創(chuàng)建模具分型面。如圖：分型面設(shè)計完成后利用軟件定義型芯和型腔區(qū)域，最終實現(xiàn)工件的分型，其中的分型所得的型芯、型腔如下: 型芯 型腔四、標準模架的選用模架尺寸確定數(shù)碼相機蓋模具的工件尺寸為150X110X80mm。數(shù)碼相機蓋成型時選用的設(shè)備是SZ-68/40，查表3-2可知，設(shè)備對應(yīng)的參數(shù)如下：模板尺寸410X390mm，模具最大厚度240mm，模具最小厚度130mm，頂出行程40mm。數(shù)碼相機蓋的模架設(shè)計步驟：（1） 先定系列。數(shù)碼相機蓋模具澆口是潛伏交口，非點交口，因此選擇S系列模架。（2） 看型芯固定

14、方式是否需要加支撐板。數(shù)碼相機蓋動模型芯分型面到底面高度為30mm，需要添加型芯支撐板進行固定，因此選用S-B型模架。（3） 確定模板尺寸。數(shù)碼相機蓋模具具有側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)，抽芯結(jié)構(gòu)需避開復(fù)位桿，同時抽芯滑塊沿抽芯方向必須足夠長，以便于安裝斜導(dǎo)柱等抽芯零部件。塑件制品抽芯區(qū)域位于長度方向，寬度約為95.57mm，取整為100mm，側(cè)滑塊寬度可以取15mm，因此側(cè)抽芯機構(gòu)總寬度為130mm。為使模板尺寸盡量小，抽芯區(qū)域避開了復(fù)位桿，設(shè)在沒有復(fù)位桿的一端，但需要避開緊固螺釘。因此側(cè)滑塊行程取為60mm，模架寬度為230mm。模架選用FUTABA公司的SA型標準模架，通過查詢參數(shù)，選用規(guī)格為230x27

15、0mm的模架。此模架模板尺寸滿足注塑機SZ-68/40的要求。（4） 模架厚度定模型腔深度為50mm，定模板選50mm。動模型芯厚度為30mm，動模板取為30mm，支撐板取35mm。數(shù)碼相機蓋塑件制品的高度為23mm，即頂出距離S=23mm。模架的推板和頂桿固定板厚度分別為20mm和15mm。墊塊厚度為70mm。模架厚度235mm，處于注塑機SZ-68/40的模具最小厚度和最大厚度之間，滿足要求。五、模具滑塊設(shè)計（1）抽芯距離和抽芯力的計算緊固螺釘端間距必須大于側(cè)抽芯導(dǎo)軌滑塊的寬度。側(cè)抽芯長、寬尺寸為130X60mm。數(shù)碼相機蓋模具的側(cè)抽芯距為5mm。數(shù)碼相機蓋模具的側(cè)抽芯力為：Q=Ahq(&

16、#181;cosa2-sina2)=6.6X0.2X100X(0.2cos1°-sin1°)=24.1(kgf)=241N式中 A=6.6cm； h=0.2cm； q=100kgf/cm2； u=0.20； a2=1°。（2）斜導(dǎo)柱設(shè)計數(shù)碼相機蓋模具的側(cè)抽芯力及抽芯距均較小，因此選用斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)。斜導(dǎo)柱傾斜角的確定數(shù)碼相機蓋模具側(cè)抽芯寬度較大，為保持抽芯平穩(wěn)，可以考慮設(shè)置2個斜導(dǎo)柱。同時，抽芯距較短，抽芯力不大，為減少模具尺寸，斜導(dǎo)柱傾斜角a設(shè)置為15°斜導(dǎo)柱的直徑計算數(shù)碼相機蓋模具斜導(dǎo)柱的直徑為：3.33mm選擇斜導(dǎo)柱時，只要直徑大于3.33mm強度

17、就能滿足要求。本設(shè)計選用直徑為15mm的斜導(dǎo)柱。斜導(dǎo)柱長度的計算數(shù)碼相機蓋模具斜導(dǎo)柱的工作長度為：L=S/sina=5/sin15°=19mm斜導(dǎo)柱的總長為：Lz=d2tana/2+h/cosa+dtana/2+S/sina+510=20tan15/2+35/cos15+15tan15/2+5/sin15+10=70.2471mm.式中d2斜導(dǎo)柱固定部分大端直徑=20mm； h斜導(dǎo)柱固定板厚度=35mm； d斜導(dǎo)柱工作部分直徑=15mm； S抽芯距=5mm?；瑝K其他零部件設(shè)計根據(jù)斜導(dǎo)柱的尺寸，確定數(shù)碼相機蓋模具的滑塊本體長度約為60mm。數(shù)碼相機蓋模具斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)的導(dǎo)滑槽采用組合式

18、，滑塊本體兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)軌?；瑝K本體下面設(shè)有防磨墊板，以提高抽芯機構(gòu)的使用壽命。導(dǎo)滑槽與滑塊的配合采用H8/h7。數(shù)碼相機蓋模具的斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)鎖緊塊的工作部分是斜面，鎖緊角為20°.滑塊結(jié)構(gòu)如圖：導(dǎo)軌與支撐板之間的固定螺釘選用DME公司的M5螺釘，長度為35mm，動模型芯固定螺釘選用DME公司的M12X150螺釘。定模型腔固定螺釘選用DME公司的M12X45螺釘。六、導(dǎo)向與頂出機構(gòu)設(shè)計（1）頂出機構(gòu)設(shè)計脫模力計算數(shù)碼相機蓋屬于盒類零件，其脫模力的計算需選用盒類零件經(jīng)驗公式。對于數(shù)碼相機蓋，其厚度t=2mm，長度d=100mm。因為t/d=2/100=0.02<0.05,所以數(shù)碼相

19、機蓋屬于薄壁制件，脫模力（F）按下式計算：F=82ESlcos（f-tg/(1-µ)k2式中2矩形環(huán)制件平均厚度（mm）；E塑料的彈性模量（Mpa）；S塑料平均收縮率；l制件對型芯包含長度（mm）；模具型芯脫模斜度；f制件與型芯間的摩擦系數(shù)；µ塑料泊松比；k2無量綱系數(shù)。 推出零件尺寸計算本模具中無推件板，只需計算頂桿直徑。頂桿直徑可以參照以下經(jīng)驗公式計算：d= （L²F/nE）¼式中安全系數(shù)；L頂桿長度（mm）；F脫模力（N）；n頂桿數(shù)目；E頂桿材料的彈性模量（Mpa）。對于數(shù)碼相機蓋模具，=1，L=150mm，F(xiàn)=4173N,n=8，最終選取頂桿直徑

20、為6mm，頂桿長度為130mm，頂桿數(shù)目為8.創(chuàng)建頂管用UG軟件將動模型芯上的兩個小圓柱修剪掉，并創(chuàng)建2mmX170mm的頂桿，及5X130mm的頂管。利用軟件對頂桿進行后處理，調(diào)整頂針、頂管長度。創(chuàng)建拉料桿拉料桿結(jié)構(gòu)如下圖所示：（2）導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計導(dǎo)柱的選取查表715、716選擇20X71mm的帶頭導(dǎo)柱數(shù)量為4，相應(yīng)的安裝在定模板上的導(dǎo)套選擇為20X50mm，數(shù)量為4.復(fù)位桿的選取查表7-13選擇復(fù)位桿尺寸為12X115mm。七、澆注系統(tǒng)設(shè)計1.澆注系統(tǒng)整體方案確定在設(shè)計澆注系統(tǒng)時，首先需要確定澆口的位置。澆口位置選擇的得當與否，將直接影響制品的成型質(zhì)量及注射過程是否順利進行。澆口的位置同模

21、腔數(shù)有關(guān)。生產(chǎn)經(jīng)驗認為，增加一個型腔，塑件的尺寸精度將下降4%，因此數(shù)碼相機蓋模具采用一模一腔件。一般設(shè)計澆注系統(tǒng)時，其主流道進口處的位置應(yīng)盡量與模具中心重合。因此，如果采用一模一腔，對于外觀質(zhì)量要求較高的塑件，考慮到注射平衡，一般要采用點交口或者潛伏交口。對于數(shù)碼相機蓋，其外觀決定了模具不宜采用點交口。分析數(shù)碼相機蓋塑件結(jié)構(gòu)可知，塑件內(nèi)部有一個鏡頭孔，孔徑為24mm，而且此孔徑中心距離塑件中心較近，因此將交口設(shè)置在鏡頭孔內(nèi) ，采用側(cè)交口，這樣既能滿足塑件澆注要求，又能簡化模具結(jié)構(gòu)，降低模具制造成本。2.主流道設(shè)計數(shù)碼相機蓋塑件屬于小型件，其主流道尺寸需根據(jù)塑件材料、尺寸以及注塑機噴嘴尺寸進行

22、設(shè)計。結(jié)合注塑機參數(shù)及查閱相關(guān)資料，初步確定澆口套尺寸，如圖所示：3、 分流道、澆口和冷料穴設(shè)計流道直徑最初可以根據(jù)實驗數(shù)據(jù)或經(jīng)驗公式進行設(shè)計，然后使用模流分析軟件進行最優(yōu)化設(shè)計。最初估算的流道直徑可以按照以下公式計算：D=W½XL¼/3.7式中D分流道直徑（mm）W塑件質(zhì)量（g）L流道長度（mm）對于數(shù)碼相機蓋，W=19.7g，L=26mm，因此分流道直徑為2.7mm根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，分流道直徑尺寸的推薦值查的ABS塑料的分流道直徑在4.89.5mm之間，所以數(shù)碼相機蓋的分流道采用圓形截面，直徑尺寸為5mm。分流道表面不要求太光潔，表面粗糙度通常取Ra=1.252.5mm。這

23、可增加對外層塑料熔體流動阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕緣層，有利于保溫。但表壁不得凸凹不平，以免對分型和脫模不利?？紤]流程最短，減少熔接痕、增加熔接痕強度以及塑件外觀等影響，數(shù)碼相機蓋模具澆口選用側(cè)澆口，澆口位置設(shè)在鏡頭孔兩側(cè)，澆口尺寸如下圖：數(shù)碼相機蓋側(cè)澆口尺寸，其中澆口寬度為1mm，兩邊之間的夾角為30º冷料穴設(shè)計結(jié)構(gòu)如下圖：八、冷卻系統(tǒng)設(shè)計1、冷卻水道的尺寸計算數(shù)碼相機蓋模具冷卻水道的計算過程如下。（1） 計算單位重量的塑料熔體在凝固時所放出的熱量Q1(kJ/kg)Q1=c2（34）+µ=1.68（17060）+0=185(kJ/kg)式中ABS的比熱容c2=1.68 kJ/（kg.)，查表9-1可得：ABS熔體的初始溫度3=170；塑件在推出時的溫度4=60；ABS的熔化質(zhì)量焓µ=0 kJ/kg，查表9-1可得。（2） 求冷卻水的體積流量qv（m³