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1、收音机后壳模具设计及其型腔仿真加工摘要：注塑模具是现在所有塑料模具中使用最广的模具，能够成型复杂的高精度的塑料制品。本课题是收音机后壳模具设计及其型腔仿真加工收音机的形状较为复杂，所以模具设计中要考虑的因素有很多，除考虑它的出模、分型面，还需考虑它成型的质量，表面光洁度等。所以我们设计应认真分析塑料制品的结构，寻求最佳的设计方案并选择成型设备的规格和型号。分型面的选择很重要，制件不是平直表面，分型面的选择既要考虑不影响制件表面的美观，又要达到结构要求。浇注系统的设计也很重要，在此次设计中我选点浇口，并设有冷料穴。拉料杆采用Z形，这就解决了制品出模的问题。编制塑件的模型成型工艺，并进一步对该注射
2、模结构进行设计，编制该注射模主要零件的加工工艺，最后进行型腔仿真加工。通过使用模具设计应用软件，使模具设计效率大大提高，完全符合设计要求。关键词：注塑模具 分型面 Pro/E本设计来自：完美毕业设计网登陆网站联系客服远程截图或者远程控观看完整全套论文图纸设计客服QQ：8191040 The design and simulation processingof mold for rear shell of radio Abstract: The injection molding is the most widely used one kind of mold which can mold co
3、mplex high-precision plastic products. This topic is about the design and simulation processing of mold for rear shell of radio .Radio shape so complicated that the mold design has a lot of factors to be considered , in addition to its ejector pin, parting surface, it needs to consider forming the q
4、uality of surface finish, and so on. Therefore, we should carefully design the structure of plastic products, find the best design options and choose the molding equipment specifications and models. It is very important, not the straight parts surface, parting surface of choice it is necessary to co
5、nsider not affect parts of the surface appearance, but also to structural requirements. Pouring system design is also important in the design of the election, pin gate cold-slag well and Z-shape pin were chosen which are solved the problem of products to die. Plastic Parts of the Process model, and
6、further injection Die structure of the design, preparation of the main components of the injection-processing technology, a cavity simulation final processing. Through the use mold design application software, makes the mold rated capacity to enhance greatly, conforms to the design requirement compl
7、etely.Key words: injection mold parting surface Pro/E目 录1前言12总体方案论证33具体设计说明43.1塑件三维造型43.1.1塑件的测绘43.1.2塑件三维造型43.2模具设计计算53.2.1塑件材料性能分析53.2.2型腔数的确定53.2.3额定锁模力的校核63.2.4型腔壁厚计算73.3 浇注系统设计73.3.1浇注系统的平衡83.3.2主流道83.3.3分流道设计：83.3.4 浇口83.3.5冷料穴的设计93.4分型面的设计103.5 侧抽芯的设计113.6冷却系统设计123.6.1设计计算123.6.2冷却流道结构设计133.7
8、推出机构设计133.8复位杆143.9导向装置153.10注射机技术参数的校核153.11确定各模板尺寸163.12 模具工作过程173.13 三维爆炸图173.14型腔加工仿真183.14.1加工零件工艺审查183.14.2 毛坯的选择183.14.3 基准选择183.14.4 Master CAM 9.0仿真加工184 结论20参 考 文 献21致 谢22附 录231前言在机械、电子、汽车、摩托车、电器、仪器、建材、通讯和军工等产品中, 80% 以上都要依靠模具成形, 这些行业是模具行业的主要服务领域, 近年来机械、汽车、电子、电器等行业的快速发展推动了模具行业的升级和发展。模具工业是现代
9、制造业和先进制造技术的重要组成部分。模具生产的特点是高精度、高复杂度、高一致性、高生产率和低消耗, 是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志, 而且决定着企业产品质量、效益及新产品开发能力。世界模具市场总量近年来保持在600 650 亿美元左右,2006 年我国模具产品销售额720 亿元人民币, 2007 年增长20%以上, 在数量上我国已经是生产大国。但产品总体水平不高, 高档模具长期依赖进口。近年来,国民经济持续快速发展, 特别是汽车工业和电子信息行业高速发展, 以及国际制造业向发展中国家的转移, 促进了模具工业的发展。模具产业呈现以下几个特点:（1）模具行业产销两旺。2007年模具企业厂
10、点约3 万家,从业人员100 多万人, 年均增长20%以上, 中低端模具为主, 720 亿元, 增长18%; 07年出口增长41.6%; 珠三角和长三角为中心的东南沿海地区(占全国总量的70%左右)发展快于中西部地区, 南方的发展快于北方。（2）产品结构进一步改善。由中低挡向中高挡迈进, 部分企业和产品达到国际先进水平, 大型、精密、复杂、长寿命模具和模具标准件发展加快, 塑料模和压铸模分额增大,进出口比例从2001 年的5.92:1 提高到2007年的1.97:1。（3）投资增长较快, 集群式生产发展迅速。模具工业的特点是高投入高产出, 行业内中小企业占大多数, 投资以外资和民营资本为主,
11、这些特点也促进了集群发展的模式:紧密协作、降低成本、扩大市场、利于交流。2007 年全行业投资150 亿元左右, 骨干企业具备了从模具粗加工、热处理到各种精加工、光整加工、质量控制与监测等的整套设备体系, 一般中小企业也在数控加工设备等先进装备方面加大了投入力度。（4）技术水平和创新能力提高。模具新结构、新工艺、新材料不断涌现。级进模水平提高较快, 大型级进模已超过3 米, 精密级进模可与2000 次/ 分钟冲压设备配套, 热流道和气浮模具水平有了很大提高CAD/CAE/CAM 等信息化应用更加广泛, 自身的装备水平不断提高; 大型汽车覆盖模具、汽车轮胎模具、高速冲压模具、快速成型等领域涌现许
12、多创新成果; 大型、精密、复杂、长寿命模具提高到35%左右, 产学研合作不断加强。（5）专业化水平提高。专业化是模具企业自身发展的需要, 也是制造业发展的需要; 大型企业集团内模具企业转变机制独立运作, 逐步走向专业化服务; 一批具有鲜明专业特色的模具城或模具工业园区相继建立; 重要专业领域的模具比例上升较快, 如塑料模具比例由十五期间的34%提高到40%左右, 汽车模具、子午线橡胶轮胎模具、塑料模具等专业特色企业取得快速发展。（6）质量和品牌意识增强。企业从经营模具产品到经营品牌, 从外延式扩张到内涵式发展提升。企业更加重视质量和效率, 通过现代企业管理实现市场的快速响应, 并以此强化品牌意
13、识, 着力品牌建设和创新能力建设, 提高核心竞争力。本课题是对收音机后壳制品进行测绘、模具设计、模具型腔仿真加工及数控编程。课题来源于生产实践。基于生产实践之上的对收音机后壳制品的模具设计以及仿真加工。在设计过程中要解决收音机制品测绘、模具设计、在模具设计时对分型面的选择、浇口形式与位置的确定、型腔位置的安排、定模冷却水道的设置、工艺分析及数控编程及加工仿真等问题。收音机后壳制品的几何尺寸进行测量后要进行合理的后处理。模具分型面处在同一平面时不需要一定的角度，所以选择底面为分型面。本模具设计采用点浇口，并要避开制品点画线所示的高光量区域。为使流道平衡,应使各型腔距主流道距离均等。由于所成型的制
14、品形状简单且几何尺寸较小,因此可采用侧浇口冷却水路的冷却方式。模具方案设计完成后对型腔进行仿真加工及数控编程。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和效率。2总体方案论证本课题的设计目的是对收音机后壳的三维造型、塑料注射模具设计、模具型腔加工仿真及数控编程。其中：a. 制品的尺寸精度要求：长度方向小于0.50，厚度方向小于0.10； b. 制品材料：ABS；c. 制品表面粗糙度：不低于实物表面；d. 制品生产批量：5万；e. 制品其他要求：符合设计规范。在进行零件的三维造型之前，首先对塑件进行测绘，绘制塑件二维工程图，然后根据工程图进行塑件的三维造型，再进行型腔的设计主要是
15、分型面的设计，最后进行仿真加工及数控编程。首先是对塑件进行测绘。测绘好后使用Pro/E Wildfire3.0进行三维造型。主要采用拉伸、除料等步骤造型。根据工厂现有设备的注射量、锁模力等方面进行考虑，还有塑件的精度等级确定采用一模两腔。要确保塑件及浇注系统所需的注射量不超过注射机最大容量的80。接着对各个系统进行设计，首先是浇注系统。浇注系统分为主流道、分流道、浇口、冷料穴等，本设计采用点浇口。主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线在同一条直线上。由于主流道与高温高压的熔融塑料接触所以外面要加个浇口套。浇口套要进行淬火处理，这样可以延长模具的使用寿命。分流道的半径与塑料种类和所需熔融塑料的体积有
16、关。主流道与分流道采用圆角过渡，这样可以减小料流转向过渡时的阻力。分流道的布置要均匀处理，确保熔融塑料由主流道到各分流道的距离相等。分流道表面不必很光，可以使熔融塑料的冷却皮层固定，有利于保温。分流道与浇口采用圆弧过渡，有利于熔料的流动及填充。浇口主要有两个作用，一是起控制作用，二是压力撤销后封锁型腔，不产生倒流。模具设计完成后，进行型腔的加工工艺分析，在确定加工工艺步骤后，在Master CAM 9.0 中进行刀具路径设定完成仿真加工，而后输出数控程序。3具体设计说明3.1塑件三维造型3.1.1塑件的测绘塑件为收音机后壳，使用游标卡尺对塑件进行测绘。我们最终设计制造的是收音机后壳的模具，而我
17、们所取的塑件是模具生产出来的大量塑件中的一个，由于制造的原因，塑件在出模后不可避免的会产生一定的变形，因此对该零件的测量数值需要进行分析处理。如对塑件较大尺寸误差的进行修正，对相同形状处所测不同尺寸的取均值进行圆整，对一些结构进行优化，然后绘出零件的测绘草图。如图3-1所示。 图3-1 收音机测绘图3.1.2塑件三维造型塑件测绘草图出来以后，应该根据塑件的测绘图，对塑件的进行三维造型。三维造型可以选用Pro/e Wildfire3.0软件，三维造型的所有参数与测绘的数据一致。首先打开三维软件Pro/e Wildfire3.0，进入零件设计界面,然后画出整块长方体,点击命令，向两边进行放样拉伸，
18、接着在绘制好的曲面上进行除料继续使用命令，选择其中的去除材料命令，由于收音机有好多孔所以先进行拉伸再阵列,选择命令。由于该塑件大都是曲面都是圆滑过渡所以在三维造型中要使用倒圆角命令。三维造型如图3-2所示： 图3-2 塑件三维造型3.2模具设计计算3.2.1塑件材料性能分析收音机后壳材料采用ABS，密度取1.01g/ cm3，脱模斜度取1，ABS收缩率（0.30.8）%，取0.5%。 ABS成型性能： a. 无定形料，流动性中等，比聚苯乙烯、AB差，但比聚碳酸脂，聚氯乙烯，溢边值为0.04mm左右 b. 吸湿性强，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件必须经长时间的预热干燥 c. 成型时宜取高料温、
19、高模温，但料温过高易分解（分解温度为250）。对精度较高的塑件，模温宜娶5060；对光泽、耐热塑件，模温宜取6080。注射压力高于聚苯乙烯。用柱塞式注射机成型时，料温为180230，注射压力为（10001400）105Pa。用螺杆式注塑机成型时，料温为160220，注射压力为（7001000）105Pa。塑件的尺寸精度一般是根据使用要求确定的，但还必须充分考虑塑料的性能及成型工艺的特点。由于该塑件是收音机后壳模具，要求其外表面光滑，既不会在使用过程中对人造成伤害，还要必须考虑其外形的美观。因此取一般精度等级为6级。3.2.2型腔数的确定型腔的数量是由厂方给定的注塑机型号XSZY125来确定的
20、，并且从塑件的尺寸精度考虑，由于该制品精度等级6所以型腔数控制在四腔之内，并且零件是收音机后壳，体积小，大批量生产，从注塑经济效益出发来确定。热塑性塑料注射机型号：XSZY125,具体参数如下表：以机床的注塑能力为基础，每次注射量不超过注射机最大注射量的80% （3-1）式中 N型腔数； S注射机的注射量，g； W浇注系统的凝料量g； 单个塑件的容积或质量g； 经计算：N2 因此型腔数确定为一模两腔。表3-1 注塑机参数序号名称参数1型号XSZY1252螺杆（柱塞）直径mm423注射容量/ cm31254注射压力/( 105Pa)1101045锁模力/(kN)9006最大注射面积/ cm232
21、07模具厚度最大/mm300最小/mm2008模板行程/mm3009喷嘴孔直径/mm4球半径/mm1210定位孔直径/mm10011注射时间s1.612动，定模固定板尺寸mm3154003.2.3额定锁模力的校核 选用注射机的锁模力必须大于型腔压力产生的开模力，不然模具分型面要分开而产生溢料。注射时产生的型腔压力对柱塞式注射机因注射压力损失较大，所以型腔压力为注射压力的40%70%；而有预塑装置的注射机及螺杆式注射机损失较小，所以型腔压力较大。另外，对不同流动性的塑料，不同的喷嘴和模具结构形式，其压力损失也不一样。一般熔料经喷嘴时其注射压力达6080MPa，经浇注系统入型腔时则型腔压力一般为2
22、550MPa。锁模力和成型面积的关系由下式确定： （3-2）式中 ：锁模力，kN； 型腔压力，一般取4050 MPa ； A 浇道、进料口和塑件的投影面积，mm2；计算：A/1000=50122751000=457.5 KN =900KN所以：A/1000 公式成立3.2.4型腔壁厚计算型腔和底是一体的，其壁厚t可按下式计算： （3-3）式中 t侧壁厚度，mm ；p型腔压力，一般取50MPa ； l侧壁边长，l=102.88mm ； E弹性模量，钢取2.058,MPa允许变形量，cm (取0.05)； h承受塑料压力部分侧壁高度，h=25.44mm； H侧壁全高，H=33.55mm.计算得：t
23、23.44mm 3.3 浇注系统设计浇注系统是塑料熔体自注射机的喷嘴射出后，到进入模具型腔以前所流经的一段路程的总称。浇注系统是由主流道、分流道、进料口、冷料穴等组成。在设计浇注系统时应考虑下列有关因素：a. 塑料成形特性 设计浇注系统应适应所用塑料的成形特性的要求，以保证塑件质量。b. 塑件大小及形状 根据塑件大小，形状壁厚、技术要求等因素，结合选择分型面考虑设置浇注系统的形式、进料口数量及位置，保证正常成形。还应注意防止流料直接冲击塑件及细弱型芯或型芯受力不匀，以及应充分估计可能产生的质量弊端和部位等问题，从而采取相应的措施或留有修整的余地。c. 型腔数 设置浇注系统还应考虑到模具是一模一
24、腔还是一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。d. 塑件外观 设置浇注系统时应考虑到去除、修整进料口方便，同时不影响塑件的外表美观。e. 注射机安装板的大小 在塑件投影面积比较大时，设置浇注系统时应考虑到注射机模板大小是否允许，并应防止偏离模具中心开设主流道，造成注射时受力不匀。f. 成形效率 在大量生产时设置浇注系统还应考虑到在保证成形质量的前提下尽量缩短流程，减少断面积以缩短填充及冷却时间，缩短成形周期，同时减少浇注系统损耗的塑料。g. 冷料 在注射间隔时间，喷嘴端部的冷料必须除去，防止注入型腔影响塑件质量，在设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。3.3.1浇注系统的平衡对于中小型塑件的注射模具
25、己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔同时得到均匀的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。显然，我们设计的模具是平衡式的，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同，如图3-3所示。图3-3浇注系统的平衡3.3.2主流道为使冷料能顺利地从主流道中拔出, 将主流道设计成锥形(3锥角) , 采用电火花加工成形。3.3.3分流道设计：确定分流道的尺寸应考虑以下因素：a. 塑件的形状和
26、壁厚:能充分填满模腔，充分传递注射压力，保证补缩；b. 浇口和型腔的距离:了克服流动阻力，应按分流道的长短决定分流道的粗细；c. 对浇道硬化的考虑:道过粗则固化时间过长，影响成型周期；d. 成型材料的种类:流动性大小决定浇道的断面；e. 加工浇道的工具:尽可能采用标准刀具的轮廓和尺寸。设计应保证熔融塑料的流动阻力小, 塑料的温度下降小, 而且能均匀流入型腔; 将分流道设计成梯形, 脱模斜度为10, 便于取出废料。3.3.4 浇口浇口是连接流道与型腔之间的一段细短的通道。它是浇注系统的关键部分。浇口的设计或选择恰当与否, 直接关系到制品能否被完好的注射成型。浇口的种类有直浇口、侧浇口、扇形浇口、
27、环行浇口及点浇口。根据制品的结构要求, 本设计采用点浇口形式，适合于成型各种壳、盒塑件；浇口痕迹较小，易于自动切断，适合于具有双分型面模具。本制品表面进料口允许有少许的残余痕迹。模具打开时点浇口废料即被自动拉断。模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：a. 尽量缩短流动距离；b. 浇口应开设在塑件壁厚最大处；c. 必须尽量减少熔接痕；
28、d. 应有利于型腔中气体排出；e. 考虑分子定向影响；f. 避免产生喷射和蠕动； g. 浇口处避免弯曲和受冲击载荷；h. 注意对外观质量的影响。浇口设计一般情况下，如图3-4所示的浇口，其参数通取数值如下：图3-4点浇口参数3.3.5冷料穴的设计冷料穴的作用是储存因注射间隔而产生的的冷料头及熔体流动的前锋冷料,以防止熔体冷料进入型腔,以影响塑件的质量。冷料穴设计在主流道的末端，当分流道较长时，在分流道的末端有时也开设冷料穴。卧式注射机使用的模具的冷料穴设置在主流道正对面的动模上，直径稍大于主流道的大端直径，以利于冷料流入。本设计采用带Z形头拉料杆的冷料穴，Z形头拉料杆的冷料穴既起冷料穴的作用，
29、又兼有分型时将主流道的凝料从主流道衬套中拉出并滞留在动模一侧的作用。开模后，塑件稍作侧向移动，凝料会连同塑件一起从冷料穴拉料杆脱落，如图3-5所示。图35 冷料穴结构图3.4分型面的设计如何确定分型面，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，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则： a. 分型面应选在塑件外形最大轮廓处；b. 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边；c. 保证塑件的精度要求；d.
30、 满足塑件的外观质量要求；e. 便于模具加工制造；f. 对成型面积的影响；g. 对排气效果的影响；h. 对侧向抽芯的影响。根据以上原则确定分型面位置如图3-6所示。图36 分型面在做分型面之前，先进入Pro/E Wildfire 3.0下的制造模块，选择子菜单。去掉默认选择，选择mm为单位。首先要做的是把塑件的三维造型调入，其次选择型腔工件的大小，这里我们选择一模两腔，接着制作分流道的制作，选择特征型腔组件流道制做完成流道。制作分型面，首先，复制整个塑件表面，接着对塑件的破孔进行修补，使用平整命令，接着和先前复制的塑件外表面进行合并，再创建底平面，使用拉伸命令分割整个工件，在和先前合并的曲面再
31、次合并，使之成为一个曲面。接着分割整个工件。完成整个分型面的制作。之后抽取分型面分割的上下两工件（全选），生成凸模（图3-4）、凹模（图3-5）。图3-7型芯图3-8 型腔3.5 侧抽芯的设计侧向抽芯用于有侧孔的塑件，根据侧孔的数量和方位设置一至多个侧抽芯，用侧向抽芯机构抽出侧型芯。本设计针对侧向抽芯距离比较短的情况 , 设计了二次分型滑动抽芯的独特结构，如图3-8所示 。注射成型后 ,一次分型 , 完成侧向抽芯动作; 当限位圆柱销碰到限位拉板的端头时开始二次分型 , 目的是拉断点浇口 ,塑件包紧在凸模型芯上; 然后注射机推动推杆固定板,推杆发生作用,推出塑件脱落 , 同时拉料杆将凝料推出自动脱落，如图3-9所示。图3-9侧抽芯机构