1、 南 京 工 程 学 院 毕业设计说明书（论文） 作 者： 丁林 学 号： 058613153361 学院（系、部）： 材料工程学院 专 业： 数控加工与模具设计 题 目： 平板电脑音量键的注塑模设计 指导者： 评阅者： 2015 年 11 月 南 京南京工程学院毕业设计说明书（论文） I 摘 要 根据塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，考虑塑件制件尺寸。本模具采用一模四腔，侧浇口进料，注射机采用 TOSHIBA EC40-Y 型号，设置冷却系统， CAD 绘制二维总装图和零件图，选择模具合理的加工方法。附上说明书，系统地运用简要的文字，简明的示意图和和计算等
2、分析塑件，从而作出合理的模具设计。 关键词： 模具设计 ,注塑模，型芯，型腔 南京工程学院毕业设计说明书（论文） II Abstract To understand the use of plastic parts in accordance with the requirements of the plastic products, analysis of the technical requirements of the plastic parts of the process, dimensional accuracy, select the workpiece size of the
3、plastic parts. The mold using a two sub gate feed injection machine adopts TOSHIBA the EC40-Y models, and set a cooling system, CAD and UG drawing two-dimensional assembly diagram and parts diagram, reasonable mold processing methods. Attach a manual, use brief text, a concise diagram and calculated
4、 analysis of plastic parts, in order to make a reasonable mold design. Key words: mechanical design; injection mold, mold core, cavity 南京工程学院毕业设计说明书（论文） I 目 录 1 前言 . 1 1.1 课题背景 . 1 1.2 课题分析 . 3 2 塑件分析 . 4 2.1 产品分析及其技术条件 . 4 2.2 塑件材料的确定 . 5 2.3 塑件材料的性能分析 . 5 2.3.1 基本特性 . 5 2.3.2 成型性能 . 6 2.3.3 主要用途 .
5、 6 3 成型布局及注塑机选择 . 7 3.1 进胶方式选择 . 7 3.2 型腔的布局及成型尺寸 . 7 3.3 估算塑件体积质量 . 8 3.4 注塑机的选择和校核 . 9 3.4.1 注射胶量的计算 . 9 3.4.2 锁模力的计算 . 9 3.4.3 注塑机选择确定 . 10 4 注塑模具设计 . 11 4.1 模架的选用 . 11 4.1.1 模架基本类型 . 11 4.1.2 模架的选择 . 11 4.1.3 导向与定位机构设计 . 12 4.2 浇注系统的设计 . 13 4.2.1 主流道设计 . 13 4.2.2 分流道的设计 . 14 4.2.3 浇口的设计 . 15 南京工
6、程学院毕业设计说明书（论文） II 4.2.4 冷料穴的设计 . 15 4.3 分型面的设计 . 15 4.4 成型零部件的设计 . 16 4.4.1 成型零部件结构 . 17 4.4.2 成型零部件工作尺寸的计算 . 17 4.4.3 模具强度与刚度校核 . 18 4.5 侧向抽芯机构类型选择与设计 . 18 4.5.1 侧向抽芯机构类型 . 18 4.5.2 侧向抽芯机构主要参数的确定 . 20 4.6 脱模及推出机构 . 22 4.6.1 脱模力 . 22 4.6.2 推出机构 . 23 4.7 冷却系统的设计与计算 . 24 4.7.1 冷却水道设计的要点 . 24 4.7.2 冷却水
7、道在定模和动模中的位置 . 25 4.7.3 冷却水道的计算 . 26 4.8 排气结构设计 . 27 4.9 模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核 . 27 5 结语 . 29 致谢 . 30 参考文献 . 31 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 1 页 1 前 言 1.1 课题背景 模具是工业生产中使用极为广泛的基础工艺装备。在汽车、电机、仪表、 电器、电子、通信、家电和轻工业等行业中， 60% 80%的零件都依靠模具成形，并且随着近年来这些行业的迅速发展，对模具的要求越来越高，结构也越来越复杂。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产效率和低耗率，是其它加工制造
8、方法所不能比拟的。随着塑料工业的飞速发展和通用塑料与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，塑料制品的应用范围也在不断地扩大，越来越普遍地采用塑料成型。该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料，制得的塑料制品数量之大是其它成型方法望尘莫及的。作为注塑成型加工的主要工具之一注 塑模具，在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效率等方面水平高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代，同时也决定着企业在市场竞争中的反映能力和速度。 注射模的种类很多，其结构与塑料品种、塑件的复杂程度和注射机的种类等很多因素有关，其基本结构都是由动模和定模两大部分组成的。定模部分安装在注射机的固定板上，
9、动模部分安装在注射机的移动模板上，在注射成型过程中它随注射机上的合模系统运动。注射成型时动模部分与定模部分由导柱导向而闭合。一般注射模由成型零部件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机 构、推出机构、加热和冷却系统、排气系统及支承零部件组成。 由于模具的使用特点，决定了模具设计也区别与其它行业。模具设计要考虑的要点如下 : a塑件的物理力学性能，如强度、刚度、韧性、弹性、吸水性以及对应力的敏感性，不同塑料品种其性能各有所长，在设计塑件时应充分发挥其性能上的优点，避免或补偿其缺点。 b塑料的成型工艺性，如流动性、成型收缩率的各向差异等。塑件形状应有利于成型时充模、排气、补缩，同时能使热塑性塑
10、料制品达到高效、均匀冷却或使热南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 2 页 固性塑料制品均匀地固化。 c塑件结构能使模具总体结构尽可能简化，特别 是避免侧向分型抽芯机构和简化脱模结构。使模具零件符合制造工艺的要求。 对于特殊用途的制品，还要考虑其光学性能、热学性能、电性能、耐腐蚀性能等。 目前，我国的模具制造技术已从过去只能制造简单模具发展到可以制造大型、精密、复杂、长寿命的模具。在塑料模具方面，能设计制造汽车保险杠及整体仪表盘大型注射模。一些塑料模主要生产企业利用计算机辅助分析 (CAE)技术对塑料注塑过程进行流动分析、冷却分析、应力分析等，合理选择浇口位置、尺寸、注塑工艺参数及冷却系统的
11、布置等，使模具设计方案进一步优化，也缩短了模具设计和制造周期采 用模具先进加工技术及设备，使模具制造能力大为提高。采用 CAE 技术，可以完全代替试模， CAE 技术提供了从制品设计到生产的完整解决方案，在模具制造加工之前，在计算机上对整个注射成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题，及时修改制件和模具设计，而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等，都有着重大的技术经济意义。某些国外电 加工机床具有内
12、容丰富、实用可靠的工艺数据和专家系统，使模具的深槽窄缝加工、微细加工、镜面加工等效率和质量大大提高。新的模糊控制系统具有加工反力的监测和控制，提高了大面积加工的深度控制精度。电火花混粉加工技术的应用有效地提高了模具表面质量。模具逆向工程技术、快速经济模具制造技术、三维扫描测量技术及数控模具雕刻机的发展与应用，对模具制造能力的提高也起到了很大作用。 我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展；另一 方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。 随着计算机技术的发展
13、应用，模具设计与制造技术正朝着数字化方向发展。特别是模具成型零件方面的软件等，这些技术采用计算机辅助设计，进而将数据交换南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 3 页 到加工制造设备，实现计算机辅助制造，或将设计与制造连成一体实现设计制造一体化。 1.2 课题分析 本课题内容是对按键基于生产实践之上的模具设计，模具 设计主要内容有 型腔布局、浇口形式与位置、模胚选择、分型面的确定、冷却系统设置、推出机构设置、注塑机台选择及注塑工艺分析等。 根据塑料制品的要求， 了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，本模具采用一模四腔布局，侧入式浇口进料，注射机采用 TOSHIBA EC40-Y
14、型号，设置冷却系统， CAD绘制二维总装图和零件图，系统地运用简要的文字，简明的示意图和和计算分析，从而作出合理的模具设计。选择合理的加工方法。模具方案确定后进行工艺分析。根据此方案可以达到设计的预期效果，并且大大提高了注塑模的质量。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 4 页 2 塑件分析 2.1 产品分析及其技术条件 在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量要进行仔细研究和分析，只有这样 才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。 课题目标产品是一个生活中常见的按键，其零件外形如图所示。具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结构简单，生产量大，要求较低的模具
15、成本，成型容易，精度要求不高。 图 1 产品 3D 视图 塑件的尺寸精度直接影响模具结构的设计和模具的制造精度。为降低模具的加工难度和模具的制造成本，在满足塑件要求的前提下尽量把塑件的尺寸精度设计得低一些。由于塑料与金属的差异很大，所以不能按照金属零件的公差等级确定精度等级。根据任务书和图纸要求，本次产品尺寸均采用 MT5 级精度，未注采用 MT8 级精度。 塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。这除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点来保证外，主要是取决于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般为 Ra 0.02 1.25 m 之间，模腔表壁的表面粗糙度应为塑件的 1/2，即Ra
16、0.01 0.63 m 。模具在使用过程中由于型腔磨损而使表面粗糙度不断增加，所南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 5 页 以应随时给以抛光复原。 该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高，为 Ra0.8 m ，内部为 Ra1.2 m 。 2.2 塑件材料的确定 塑料是以树脂为主要成分的高分子材料，它在一定的温度和压力下具有流动性。可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状而不发生变化。塑料有很多优异性能，广泛应用于现代工业和日常生活，它具有密度小，质量轻，比强度高，绝缘性能好，介电损耗低，化学稳定性高，减摩耐磨性能好，减振隔音性能好等诸多优点。另外，许多塑料还具有防水
17、、防潮、防透气、防辐射及耐瞬时烧蚀等特殊性能。 此产品壁厚均匀， ABS性能优良，成本低廉，符合需求生产量大的要求，容易成型，对于本课题零件相当适用，所以在这选择其为产品的材料。 2.3 塑件材料的性能分析 2.3.1 基本特性 ABS 是由丙烯、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成的。这三种组分的各自特性，使 ABS 具有良好的综合理学性能。丙烯腈使 ABS有良好的耐腐蚀性、耐热性及表面硬度，丁二烯使 ABS 坚韧，苯乙烯使 ABS有良好的加工性和染色性能。 ABS价格便宜原料易得，是目前产量最大、应用范围最广的工程塑料之一。是一种良好的热塑性塑料。 ABS 无毒，无气味，呈微黄色 ，成型的塑料有较好的光泽，、不透明，密度为1.02-1.05g/cm3。既有较好的抗冲击强度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱、酸类对 ABS 几乎没有影响， ABS不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀，在酮，醛，酯，氯代烃中会溶解或形成乳浊液。 ABS 表面受冰醋酸，植物油等化学药品的侵蚀时会引起应力开裂， ABS 有一定的硬度，他的热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等高，尺寸稳定性较好，易于成型加工，经过调色配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，
