1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 散热框的注塑模具设计 所在学院 专业班级 机械设计制造及自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I 摘 要 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。 本次设计的课题是散热框的注塑模具设计。该材料是采用聚碳酸酯和丙烯腈 -丁二烯 -苯乙烯共聚物和混合物制造（简称 PC/ABS），模具采用“一模一腔”布局。 设计过程包括设计准备、塑件设计、模具设计、零件图的绘制和毕业设计论文的完成等五个环节。其中，塑件设计和模具设计是重要环节。
2、在整个模具设计过程中，涉及到了塑件的结构设计、注塑机的选择及注塑机的一些重要工艺参数的校核，并详细叙述了模具设计中的分型面设计、浇注系统设计、顶出机构设计、冷却系统设计等。 在模具设计过程中主要运用了 Pro/ENGINEER 5.0 及其 EMX4.1 模块来完成整个设计工作，此外还利用了 AutoCAD2004 软件进行装配图及零件图的绘制。 同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、期刊等，结合教材上的知识对注塑模具有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。 关键词： 注塑模具的设计， Pro/ENGINEER 5.0，散热框 II The rad
3、iator case frame of Injection Mold Design Abstract Plastic industry in the world today is one of the fastest growing industrial categories, and rapid development of injection mold is one of the species, therefore, the injection mould for understanding the plastic production process and improve produ
4、ct quality has great significance. The design of the subject is the radiator case frame of injection mold design. This material is using the polycarbonate and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer and mixture manufacturing (hereinafter referred to as the PC/ABS), mould adopts “exactly a cavity“
5、layout. Design process including design preparation, plastic part design, mold design, parts drawing and the completion of graduation thesis the five links. Among them, the plastic part design and mold design is an important part. In the mold design process, involving the structural design of plasti
6、c parts, the choice of injection molding machine and injection molding machine check some important process parameters, and mold design described in detail in the sub-surface design, Gating system design, ejector mechanism design, cooling system design. Mainly in the mold design process using the Pr
7、o / ENGINEER 5.0 and EMX4.1 module to complete the design work. In addition, use of AutoCAD2004 Software Assembly drawing and parts Drawings. At the same time, in the design process, through access to vast amounts of data, manuals, periodicals, etc. , with materials on the knowledge of the injection
8、 mold of the structure system with the understanding, broaden the horizons and enrich the knowledge, complete independence for the future die design has accumulated some experience. Keywords: Injection mold, Pro/ENGINEER5.0,radiator case frame III 目 录 摘要 Abstract 1 绪论 1 1.1 选题的背景与意义 1 1.2 塑料的组成、分类与特
9、点 1 1.2.1 塑料的组成 1 1.2.2 塑料的分类 1 1.2.3 塑料的特点 2 1.3 塑料模具的种类 2 1.4 塑料的成型方法 2 1.5 注射成型工艺 2 1.5.1 注射成型工艺原理 2 1.5.2 注射成型工艺过程 3 1.5.3 注射成型工艺参数 3 1.6 Pro/ENGINEER 概述 3 1.7 本次注塑模具设计的主要内容 4 2 塑料注射模具的设计和结构组成 5 2.1 塑料注射模具的设计步骤 5 2.2 塑料注射模具的结构组成 6 2.2.1 单分型面注射模的组成 6 2.2.2 单分型面注射模的工作过程 6 3 散热框塑料件 7 3.1 塑料件的结构和特点
10、7 3.1.1 产品形状和参数 8 3.1.2 模具结构和参数 8 3.2 塑料件的材料 8 3.2.1 聚碳酸酯的性能和用途 8 3.2.2 丙烯腈 -丁二烯 -苯乙烯共聚物的性能和用途 9 3.3 散热框塑料件的参数 10 3.3.1 塑件的质量和体积 10 3.3.2 塑件的投影面积 11 4 塑料注射机选用 12 IV 4.1 注射机的类型和组成结构 12 4.2 注射机的选用原则 12 4.3 注射机的选用 12 4.4 注射机的参数校核 13 5 塑料注射模具设计 15 5.1 型腔数目和分布 16 5.2 分型面的选择 16 5.2.1 分型面原则和选择 16 5.2.2 散热框
11、注塑模具在 Pro/ENGINEER 中的设计步骤 16 5.2.2.1 创建分型面 18 5.2.2.2 创建工建模型 26 5.2.2.3 创建体积块 27 5.3 定模仁和动模仁的设计 28 5.4 浇注系统 30 5.4.1 浇注系统的作用 30 5.4.2 浇注系统的组成 30 5.4.3 浇注系统的设计原则 30 5.4.4 浇注系统设计 31 5.5 推出机构 34 5.5.1 推出机构的作用与分类 34 5.5.2 散热框推出机构的组成 35 5.5.3 散热框推出机构的设计 35 5.6 导向机构 35 5.6.1 导向装置的组成和作用 35 5.6.2 导向机构的设计 36
12、 5.7 冷却和排气系统设计 36 5.7.1 冷却系统设计 36 5.7.2 排气系统设计 36 5.8 机架的选用 37 5.8.1 选用标准模架的型号 37 5.8.2 确定模架的厚度 37 5.9 模具的开模仿真 38 总结 39 参考文献 40 致谢 41 V 附录 42散热框的注塑模具设计 1 1 绪论 1.1 选题的背景与意义 模具工业是国民经济的基础产业，模具工业的发展水平标志着一个国家工业水平及产品开发能力。我国模具工业解放后从无到有，在经历 了半个多世纪的发展，已有了较大的提高，发展速度十分迅速，目前已初具规模。近年来，对模具技术的探索和研究取得了可喜的成绩。我国模具设计与
13、制造技术的发展经历了手工作坊制造阶段、工业化生产阶段和现代化生产阶段。伴随着计算机技术的快速发展 ， 数字化、信息化模具CAD/CAE/CAM 技术和数控加工机床已普遍采用，模具产业正处于高速发展阶段。 虽然我国模具技术水平正在逐步提高，但与工业较为先进的国家相比，仍存在较大的差距 ， 纵观我国的模具工业，既有高速发展的良好势头 ， 又存在模具品种少、精度低、结构欠合理、寿命短等一系列的不 足 ， 无法满足整个工业迅速发展的迫切要求。 1 随着塑料工业的发展，塑料注射模已经成为制造塑料制造品的主要手段之一，且发展成为最有前景的模具之一。 在我国塑料模具的起步较晚，但发展很快，特别是最近几年，无
14、论在质量、技术和制造能力上都有很大发展，取得了很大成绩。我国塑料模具的质量、技术和制造能力近年来确实发展很快，有些已达到或接近国际水平，尤其是随着改革开放政策的不断深入，“三资”企业蓬勃发展，对我国塑料模具设计制造水平的提高起到了非常大的作用。然而，由于我国模具制造基础薄弱，各地发展极不平衡，因此总体来看，与 国际先进水平相比和与国内外市场需求相比，差距还很大。 2 1.2 塑料的组成、分类与特点 1.2.1 塑料的组成 塑料是一种以合成树脂为主要成分，加入一定量的添加剂制成的高分子有机化合物。在一定的温度、压力和时间条件下，塑料可以通过模具成型出具有一定形状和尺寸的制件，并且当外力解除后，在
15、常温下仍能使形状保持不变。成型所用的模具称为塑料模，它是型腔模的一种。 1.2.2 塑料的分类 按照塑料合成树脂的分子结构和受热特性分类，可分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。这种分类方法反应了高聚物的结构特点、物理特性、化 学性能和成型特性。 散热框的注塑模具设计 2 按照塑料的性能和用途分，可分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。 1.2.3 塑料的特点 质量轻；比强度和比刚度高；化学稳定性好；电绝缘性能好；耐磨和减磨性能好；消声和吸震性能好。 1.3 塑料模具的种类 塑料模具的种类很多，比较常见的有注射模、压缩模、压注模和挤出模。 3 1.4 塑料的成型方法 成型是塑料制品生产过程中最重要的工
16、序，塑料的种类很多，其成型方法也很多，主要有注射成型、挤出成型、压缩成型、压注成型、气动成型和泡沫成型等，其中前四种方法最为常用。热塑性塑料多采用注射和挤出方法 成型。热固性塑料多采用压缩和压注成型，同时其注射成型工艺也有较大的发展。 1.5 注射成型工艺 注射成型又称注射模具，是热塑性塑料制件的一种主要成型方法。除个别热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可用此方法成型。近年来，注射成型已成功地用来成型某些热固性塑料制件。 注射成型可成型各种形状的塑料制件，它的特点是成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精密、带有嵌件的塑料制件，且生产效率高，易于实现自动化生产，所以广泛用于塑料制件的生产中，但
17、注射成型的设备及模具制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑料制件生产。 1.5.1 注射成型工艺原理 注射成型的原理是将颗粒状态或粉状塑料从注射机的料斗送进加热的料筒中经过加热熔融塑化成为粘流态熔体，在注射机柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过喷嘴注入模具型腔，经一定时间的保压冷却定型后可保持模具型腔所赋予的形状，然后开模分型获得成型塑件。这样就完成了一次注射工作循环（如图 1-1 所示）。 散热框的注塑模具设计 3 图 1-1 注射成型工作循环 1.5.2 注射成型工艺过程 1） 成型前的准备 原料与处理、料筒的清洗、预热嵌件、选择脱模剂 2） 注射过程 加料、塑化、充模、保压补缩、倒流
18、、冷却、脱模 3） 塑件后处理 退火处理、调湿处理 1.5.3 注射成型工艺参数 1）温度。注射过程需控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度等。 2）压力。注射成型过程中的压力包括塑化压力和注射压力。 3）时间。完成一次注射成型说需要的时间，成为成型周期。 4 1.6 Pro/ENGINEER 概述 Pro/Engineer 软件是 1985 年在美国波士顿成立的 PTC 公司研发的计算机辅助工程设计软件。其系列软件使用于工业设计和机械设计，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、分析 制造和产品数据管理等，覆盖了众多的工程设计领域。 Pro/Engineer 软件的正式推出时在 1988 年，
19、经过几十年的发展已经成为世界三维软件中的代表产品、当今世界机械 CAD/CAM/CAE 领域的新标准。作为一个高端、全方位的三维产品设计开发软件，它以其尺寸驱动、基于特征、全相关及单一数据库的优点，逐渐成为国内最受欢迎的三维 CAD/CAM 软件，应用范围遍布汽车、机械、电子、模具等诸多行业。加 料 预 热 注射充模 保压补缩 合 模 冷却定形 开 模 塑件脱模 清 模 散热框的注塑模具设计 4 Pro/Engineer 软件有如下特点： (1)信息相关性：所有模块的信息都是全相关的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行的 修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设
20、计图纸、制造数据。 (2)基于特征的造型：在 Pro/Engineer软件中，构造实体的基本单元是特征，实体是由多个特征构成的。造型的过程就是不断的增加特征，以达到最终产品希望的模型。在构造实体完成后，可以对特征进行操作。如对特征进行修改、复位义、重排序等操作，为用户修改模型提供了极大的方便。 (3)参数化：由于采用参数化设计，实体造型较快，造型功能较强。用户在草绘特征时，只需按自己的意图构造几何形状，再按实际需要修改尺寸即可。这样可以成倍的提 高生产效率。由于采用了参数化，某个特征的修改会使关联特征自动变更，可以随时保证设计意图。 本文采用的是 Pro/Engineer 野火版 5.0，在设
21、计过程中主要使用以下几个模块： (1)草绘模块 (Pro/SKETCH)，用于创建和编辑二维平面草图，是三维零件模型创建的基础。(2)零件模块 (Pro/PART)，用于创建和编辑零件的三维实体模型，用户通过实体建模最终实现产品设计和生产的目的。 (3)模具设计模块 (Pro/MOLDESIGN)，用于创建、修改、分析模具元件及其组件，并可根据设计模型的变化对它们进行更快速更 新，并且提供了一些实用的分析检测功能，如投影面积计算、充模仿真、开模仿真等。 5 1.7 本次注塑模具设计的主要工作内容 本次注塑模具设计以单分型面注射模具为主，主要内容包括所设计塑件的说明书、注塑机的选用、塑料注射模具设计、装配图和零件图纸的绘制等。
