1、目 录目 录 .- 0 -摘 要 .- 1 -PSTRACT .- 2 -1 前言 .- 3 -1.1 模具工业在国民经济中的地位 .- 3 -1.2 我国模具工业的现状 .- 4 -1.3 我国模具技术的现状及发展趋势 .- 5 -2 成型工艺分析 .- 6 -2.1 塑件零件图 .- 6 -2.2 塑件的工艺性分析 .- 6 -2.3 模塑设备的选择 .- 8 -2.4 塑件注射工艺参数的确定 .- 9 -2.5 注射模的结构设计 .- 9 -2.6 侧向分型与抽芯机构设计 9 .- 16 -3 模具的有关计算 .- 17 -3.1 型腔和型芯工作尺寸计算 .- 17 -3.2 型腔侧壁厚
2、度和底版厚度计算 .- 19 -4 模架的选择 .- 20 -5 注射机的校核 .- 22 -5.1 最大注射量的校核 .- 22 -5.2 注射压力的校核 .- 23 -5.3 锁模力的校核 .- 23 -5.4 模具外形尺寸校核 .- 23 -5.5 开模行程的校核 .- 24 -总 结 .- 24 -参考文献 .- 25 -致 谢 .- 26 -毕业设计说明书- 1 -注射模具设计摘 要本设计从注塑模具的现状出发，简单阐述了模具发展的前景和可能的研究方向；对使用氨基塑料为原料的灯罩进行产品造型设计，再对外壳进行了结构分析，并根据工艺参数、原料性能、产品要求对此产品进行模具设计。本文设计了
3、一副一模四腔的注塑模具，其中利用了三维流道分析功能，还有利用 UG 模具工具的功能对型腔进行初步设计。关键词：模具设计，注射模具，摩托车尾灯防爆罩。毕业设计说明书- 2 -AbstractThis design start from the current situation of injection mold, briefly discusses the prospects for mold development and possible research directions. Next doing the product design about a cover of Protect
4、the car engine, this based the mixture material of MF . And then finish structure analysis about the back cover shell, getting a mold design according to process parameters, materials properties, requirements of this product. This paper designs injection mold of a one-mode with one-cavity, which use
5、 the UG three-dimensional modeling capabilities and with the flow analysis, as well as doing preliminary design features of the cavity based on the mold tool by UG.Key words: mold design, injection mold,Lampshade毕业设计说明书- 3 -1 前言 1.1 模具工业在国民经济中的地位模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制
6、造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989 年 3 月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中 6090
7、的产品的零件，组件和部件的生产加工。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005 年将达到 170 种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有 80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有 14 种排量 80 多个车型，1000
8、 多个型号。单辆摩托车约有零件 2000 种，共计 5000 多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需 1000 副模具，总价值为 1000 多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特毕业设计说明书- 4 -别重要的意义。1.2 我国模具工业的现状自 20
9、世纪 80 年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。20 世纪 90 年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在 1990 年仅60 亿元人民币，1994 年增长到 130 亿元人民币，1999 年已达到 245 亿元人民币，2000年增至 260270 亿元人民币。今后预计每年仍会以 1015的速度快速增长。目前，我国 17000 多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩
10、地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。其中，冲压模具约占 50（中国台湾：40） ，塑料模具约占 33（中国台湾：48） ，压铸模具约占 6（中国台湾：5） ，其他各类模具约占 11（中国台湾：7） 。中国台湾模具产
11、业的成长，分为萌芽期（19611981） ，成长期（19811991） ，成熟期（19912001）三个阶段。萌芽期，工业产品生产设备与技术的不断改进。由于纺织，电子，电气，电机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如热处理产业等）逐年增加。在此阶段的模具包括：一般民生用品模具，铸造用模具，锻造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具等。1981 年1991 年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显，自 1982 年起，台湾地区就将模具产业纳入“策略性工业适用范围” ，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外销
12、策略，全力发展整体经济。随着民生工业，机械五金业，汽机车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，逐渐形成台湾模具工业两大主流。从 1985 年起，模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等 CAD/CAM 技术，所以台湾模具业接触 CAD/CAM/CAE/CAT 技术的时间相当早。毕业设计说明书- 5 -成熟期，在国际化，自由化和国际分工的潮流下，1994 年，1998 年，由台湾地区政府委托金属中心执行“工业用模具技术研究与发展五年计划”与“工业用模具技术应用与发展计划” ，以协助业界突破发展瓶颈，并支持产业升级，朝向开发高附加值与进口依赖高的模具。1997 年 11 月间台湾凭借模具产业的实力，
13、获得世界模具协会（ISTMA）认同获准入会，正式成为世界模具协会会员， 。整体而言，台湾模具产业在这一阶段的发展，随着机械性能，加工技术，检测能力的提升，以及计算机辅助设计，台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电，五金业和汽机车运输工具业，提升到计算机与电子，通信与光电等精密模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型塑料射出及精密锻造等模具。1.3 我国模具技术的现状及发展趋势20 世纪 80 年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以 15的增长速度快速发展。许多模具
14、企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。毕业设计说明书- 6 -2 成型工艺分析2.1 塑件零件图零件图的二维图如下：图 1. 防爆罩图2.2 塑件的工艺性分析2.2.1 功能分析功能设计是要求塑件应具有满足使用目的功能,并达到一定的技术指标，该塑件是日用品,要承受一定的外力,所以对制件的塑性有一定的要求.如屈服强度, ,摩擦因素等;塑件的工作温度是室温
15、,这使得在材料选择时对热变形温度,脆化温度,分解温度的要求降低;作为一种日用品,生产批量应该是大批大量生产,这样,就必须考虑生产成本和模具寿命,在材料的选择时要综合各种因素;此外,塑料都会老化,还要考虑其氧化性 。2.2.2 塑件的原材料分析我们采用PS, PS塑料（聚苯乙烯），英文名称:Polystyrene，比重：1.05克/立方厘米，成型收缩率：0.6-0.8%，成型温度：170-250。毕业设计说明书- 7 -通用级聚苯乙烯是一种热塑性树脂,为无色、无臭、无味而有光泽的、透明的珠状或粒状的固体。密度1.041.09,透明度88%92%,折射率1.591.60。在应力作用下,产生双折射,
16、即所谓应力-光学效应。产品的熔融温度150180,热分解温度300,热变形温度70100,长期使用温度为6080。在较热变形温度低56下,经退火处理后,可消除应力,使热变形温度有所提高。若在生产过程中加入少许-甲基苯乙烯,可提高通用聚苯乙烯的耐热等级。它可溶于芳香烃、氯代烃、脂肪族酮和酯等,但在丙酮中只能溶胀。可耐某些矿物油、有机酸、碱、盐、低级醇及其水溶液的作用。吸水率低,在潮湿环境中仍能保持其力学性能和尺寸稳定性。光学性能仅次于丙烯酸类树脂。电性能优异,体积电阻率和表面电阻率都很高,且不受温度、湿度变化的影响,也不受电晕放电的影响。耐辐照性能也很好。其主要缺点是质脆易裂、冲击强度较低,耐热
17、性较差,不能耐沸水,只能在较低温度和较低负荷下使用。耐日光性较差,易燃。燃烧时发黑烟,且有特殊臭味。聚苯乙烯流动性好,加工性能好,易着色,尺寸稳定性好。可用注塑、挤塑、吹塑、发泡、热成型、粘接、涂覆、焊接、机加工、印刷等方法加工成各种制件,特别适用于注射成型。注射成型时物料一般可不经干燥而直接使用。但为了提高制品质量,可以5570鼓风烘箱内预干燥12h。具体加工条件大致为：料筒温度200左右,模具温度6080,注塑温度170220,60150MPa,压缩比为1.64.0。成型后的制品为了消除内应力,可在红外线灯或鼓风烘箱内于70恒温处理24h。挤塑成型时,一般采用的螺杆长径比L/D为1724,
18、以空气冷却,挤塑温度150200。吹塑成型时,可采用注塑和挤塑制得的型坯进行吹塑制得所需制品。吹塑压力一般为0.10.3MPa。2.2.3 尺寸精度分析从零件图上分析，该零件的形状比较简单,是个规则的旋转体，但中间有侧凹，模具设计时须设置侧向分型面等复杂机构，该零件的主要尺寸精度为 IT8 级。由以上分析可见，该零件的尺寸精度要求不是很高，对应模具相关零件的尺寸加工可以保证。从塑件厚度上来看,厚度为 1.5mm,塑件均匀,比较容易注射成型。2.2.4表面质量分析毕业设计说明书- 8 -该零件的表面除表面粗糙度为 Ra1.6um，要求不得有毛刺，没有其他特别的表面质量要求，故比较容易实现。2.3
19、 模塑设备的选择按塑化方式(即塑化用的零部件及原理)不同,注射机可分为柱塞式和螺杆式两大类注射机。螺杆式注射机。先是动模部分和定模部分合模，接着注射油缸活塞推动螺杆按要求的注射压力和注射速度将已塑化好的塑料经喷嘴及模具的浇注系统射入型腔，当塑科充满型腔后，螺杆继续对塑料保持一定的压力，促使塑料补充塑件冷却收缩所需之料，同时阻止塑料倒流，经一定时问的保压后，注射油缸活塞压力消失，螺杆开始转动。这时，由料斗落入科简的塑料在料简中塑化。当模具型腔内的塑件冷却定型后，摸具打开，在模具推出机构的作用下，塑件由模具型芯中脱出.柱塞式注射机。由注射机的合模机构带动模具的动模部分与定模部分合模，然后注射机的柱
20、塞将塑料推进到加料筒中，使其熔融成粘流态。在高压下，高速地通过喷嘴和模具的浇注系统进入型腔。充满型腔的熔体在型腔中保压冷却定型。然后，柱塞复位，料斗中的塑料又落入料筒。合模机构带动动模部分把模具打开，由推件板把塑件由型芯上推下。模塑设备的选择主要依据注射量，因此需计算塑件的质量，经计算，塑件的体积V=72.5 根据设计手册可查得 PS 的密度为 1.05g/ ;故塑件的质量为3cm3cmW=72.5X1.05=76.0g根据以上因素及计算结果,考虑塑件的外形尺寸、注射时所需压力和一般工厂的现有设备等情况，本模具采用一模四腔的模具结构，初选注射机为 G54-S200/400。注射机的工艺参数表G
21、54-S200/400额定注射量： 200-400cm螺杆直径： 55mm注射压力： 109M Pa注射行程： 160mm毕业设计说明书- 9 -合模力： 2540KN最大成型面积： 645cm2最大开模行程： 260mm模具最大厚度： 406mm模具最小厚度： 165mm2.4 塑件注射工艺参数的确定根据设计手册并参考工厂实际应用的情况，增强 PS 的成型工艺参数可作为如下选择：(1)预热:温度 8085时间 23h；(2)料筒温度:后段 150170中段 165180前段 180200；(3)喷嘴温度:170180；(4)模具温度:5080；(5)注射压力:60100Mpa；(6)成型时间:注射时间 2090s 高压时间 05s 冷却时间 20120s 总周期 50220s(7)螺杆转速:30r/min；上述工艺参数在试模时需作适当调整。2.5 注射模的结构设计2.5.1分型面的选择如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于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。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：（1) 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。（2) 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。（3) 保证塑件的精度要求。
