收納箱箱體的模具設計

1、收納箱箱體注塑模具設計及其型腔仿真加工摘要：本文主要介紹的是收納箱箱體注塑模具的設計方法。首先分析了收納箱 箱體制件的工藝特點，包括材料性能、成型特性與條件、結構工藝性等，并選 擇了成型設備。其次介紹了收納箱箱體注塑模的分型面的選擇、型腔數(shù)目的確 定及布置，重點進行了澆注系統(tǒng)、成型零件、合模導向機構以及冷卻系統(tǒng)的設 計。再次選擇標準模架和模具材料，并對注射機的工藝參數(shù)進行相關校核。最 后對模具的工作原理進行闡述，以及在安裝調試過程中可能出現(xiàn)的問題進行總 結、分析，并給出了相應的解決方法。本文收納箱箱體注塑模具采用三板式結構，即澆注系統(tǒng)凝料和制件在不同 的分型面脫出，采用一模一腔的型腔布置，最后

2、利用導桿將制件推出。關鍵詞：收納箱箱體；注塑模；澆注系統(tǒng)；冷卻系統(tǒng)；一模一腔；The design of mould injection for storage boxAbstract : The designing methods of injection mould of the storage box are mainly introduced in this paper.Firstly, the technological characteristicsare analysed, including material properties, forming characteristic

3、sand conditions, the processof the structure, the forming equipmentis selected.Thenthe parting line is selected,the number of cavities is determined.Thespecific introduction aremadeon gating system, cooling system,molding parts, steering mechanism,moulding mechanism,and spacer parting institutions.T

4、hen the standard mould bases and Mould materials are selected.andthe technological parameters of the forming equipment is checked. Finally, problems that may emergeduring the mold installation process are analysed and the appropriatesolutions are provided.Threepencemould is used on the design of sto

5、rage box ,that is pouring material and the plastic parts are ejected from different parting lines. there is one cavities in this mould,finally a stripper plate is usedto push off the chargershells.Keyword: Storage box ;Injection mould ;Gating system ;Moulding mechanism; Cooling system; Spaceparting

6、institutions目 錄1緒論 12收納箱箱體工藝性分析 32.1 明確塑件設計要求 32.2 塑件材料分析 42.3 塑件結構工藝性分析 42.4 明確生產(chǎn)批量 42.5 計算塑件體積和質量 42.6 收納箱箱體注塑工藝參數(shù)確定 42.7 初選注射機的型號和規(guī)格 52.8 箱箱體注塑模具的結構設計 63.1 分型面的選擇 63.2 確定模具基本結構及模架的選定 63.3 確定型腔的數(shù)量和布局 73.4 澆注系統(tǒng)設計 73.4.1 主流道設計 73.4.2 分流道截面設計及布局 73.4.3 澆口設計 83.4.4 主流道襯套及其定位環(huán)設計 93.5 冷卻系統(tǒng)設計 93.6 模架設計及其

7、選擇 113.7 導向機構設計 123.7.1 導向件導套的選擇 133.8 型腔、型芯結構設計 143.9 頂桿設計 143.10 復位桿設計 153.11 拉料桿設計 154注射機相關參數(shù)校核 164.1 鎖模力校核 164.2 模具厚度校核 164.3 開模校核 165模具的總裝配圖和三維圖 185.1總裝配圖 185.2模具的三維造型圖 206模具成型的制造工藝和仿真加工 227結論 24參考文獻 25致談日26附錄271緒論1.1 選題的依據(jù)和意義在信息社會和經(jīng)濟全球化不斷發(fā)展的進程中，模具行業(yè)發(fā)展的主要趨勢是 模具產(chǎn)品向著更大型化、更精密化、更復雜化以及更經(jīng)濟快速的方向發(fā)展。伴 隨

8、著產(chǎn)品技術含量的不斷提高，模具生產(chǎn)向著信息化、數(shù)字化精密化、自動化 方面發(fā)展；模具企業(yè)向著技術集成化、設備精良化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化、 經(jīng)營國際化方向發(fā)展，模具的制造與使用在現(xiàn)代生產(chǎn)作用也越來越重要。通過本課題的設計，將會在下述基本能力上得到培養(yǎng)和鍛煉（1）塑料件制 品涉及及成型工藝的選擇（2） 一般塑料件制品成型模具的設計能力（3）塑料 制品質量分析及工藝改進、塑料模具結構改進設計的能力（4）掌握模具設計常 用的商業(yè)軟件（proe4.0 ）及同實際設計的結合的能力（5）使自己在文檔組織 與檢索方面的能力得到提高（6）掌握寫論文的一般步驟及格式方法，同時提高 自己的學習、思考、解決問題的能

9、力，因為注塑模具對我來說是一個新的領域。1.2 注塑模具設計過程和發(fā)展趨勢注塑成型是指，受熱融化的材料由高壓射入模腔，經(jīng)冷卻固化后得到的成 形的方法，過程大致可分為合模、注射、保壓、冷卻、開模、制品取出。注塑 成型機可分為合模裝置和注射裝置。注射裝置是使樹脂材料受熱融化后射入模 具內的裝置，而模具為樹脂材料射入金屬模型后得到具有一定形狀的制品的裝 置。成形品成型是由使熔融樹脂流入主干道，引導熔融樹脂進入模腔的分流道 及制品的裝置。還有回料，其使用成形中的主流道和分流道并不是產(chǎn)品，有時 會被丟棄或粉碎后作為成型材料再度使用。注塑模具設計的步驟一般為1）塑件分析，即要明確塑件設計要求、塑件 生產(chǎn)批

10、量、塑件的體積和質量。2）注塑機的選用。3）模具生產(chǎn)的有關計算， 即凹凸模零件工作尺寸的計算，型腔壁厚、底板厚度的確定以及模具加熱，冷 卻系統(tǒng)的確定。4）模具結構的設計，即塑件成型位置及分型面選擇，模具型腔 數(shù)的確定、行腔排列和流道布局以及澆口位置設置，模具工作零件的結構設計， 側分型與抽心機構的設計，頂出機構的設計和拉料桿的形式選擇。目前發(fā)達國家許多模具制造企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)采用注塑模具CAE技術解決注塑成型中的問題，主要體現(xiàn)在產(chǎn)品設計、模具設計和注塑成型等不同的生產(chǎn)過程 中。而我國主要體現(xiàn)在傳統(tǒng)注塑模具的設計主要依靠設計人員的經(jīng)驗，產(chǎn)品的 成型模擬還沒有建立系統(tǒng)化的分析、優(yōu)化方法，模具數(shù)控加工自

11、動化的水平還 不高，模具往往要經(jīng)過反復試模和修模才能正式投入生產(chǎn)，對市場需求的響應 不夠及時等。利用注塑模具 CAE技術可以對注塑模的設計及成型工藝參數(shù)的確定提供科學分析的基礎。虛擬制造技術的出現(xiàn)時間并不長，但它對制造業(yè)的重大影響卻很快地顯示 了出來。雖然它不是實際物理性的制造過程，但卻具有實際生產(chǎn)制造的本質過 程。虛擬制造利用計算機虛擬模型來模擬和預估產(chǎn)品功能、性能和可裝配性、 可加工性等各方面可能存在的問題，幫助設計人員在物理樣機制造出來之前發(fā) 現(xiàn)設計缺陷，修改技術參數(shù)，這使得制造技術走出主要依賴于經(jīng)驗的狹小天地， 發(fā)展到了全方位預報的新階段，因此利用虛擬制造在實際生產(chǎn)之前進行產(chǎn)品的 虛擬

12、制造，以此減少設計缺陷、縮短研制周期，成為先進制造技術的主流發(fā)展 趨勢。1 .利用 UG6.0實現(xiàn)產(chǎn)品模具的虛擬制造，實現(xiàn)切削路徑和表面形成過程的加工過程仿真， 以數(shù)字化的方式模擬模具下型腔由指定毛坯到最終產(chǎn)品的切削加工過程。對數(shù) 控加工的路徑和刀位的正確性進行檢驗，可以防止碰撞、干涉現(xiàn)象，并對路徑 優(yōu)劣作出評價。經(jīng)過虛擬制造仿真檢驗的數(shù)控程序后處理后導入到數(shù)控銃加工 中心，進行模具的加工。裝配加工完成的模具零部件，進行試模，獲取注塑工 藝參數(shù)。利用正交試驗方法對模具試模過程中出現(xiàn)的產(chǎn)品翹曲變形缺陷進行統(tǒng) 計分析，由極差分析和方差分析找出各個因素對翹曲變形的顯著性水平，并獲 得使產(chǎn)品獲得翹曲變

13、形數(shù)值最小的最優(yōu)參數(shù)組合，為實際注塑工藝參數(shù)的獲取 提供理論支持。2 .運用 Pro/ENGINEERPro/ENGINEEFg基于特征的全參數(shù)化軟件，其創(chuàng)建的三維模型是一種全參 數(shù)化的三維模型?！叭珔?shù)化”有三層含義，即：特征截面幾何的全參數(shù)化、零 件模型的全參數(shù)化、裝配組件模型的全參數(shù)化。Pro/ENGINEER作為一個全方位的三維產(chǎn)品開發(fā)軟件，它以單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、基于特征、全相關性及工程 數(shù)據(jù)的再利用等改變了傳統(tǒng)的設計理念，成為機械設計自動化領域的新標準。 參數(shù)化設計：每一個設計意圖可以用參數(shù)來描述，可以為所設計的特征設置參 數(shù)，并且還可以對不滿意的設計參數(shù)進行修改，方便用戶設計。全

14、相關性：基 本特征的全參數(shù)化三維建模的優(yōu)勢在于，同一零件的特征，在任何一處被改動 后，所有的其他地方都會隨之發(fā)生相應的改變，也就是說，整個工程是完全相 關的。單一數(shù)據(jù)庫：Pro/ENGINEER有一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，設計流程中所有的設計資料都統(tǒng)一存 儲在這個數(shù)據(jù)庫中，以確保數(shù)據(jù)的正確性。以特征為設計單位：Pro/ENGINEER以特征為設計單位逐步完成總體設計，便于用戶思路清晰的進行設計且易于修 改。當今世界注塑模具技術在工業(yè)生產(chǎn)得到了極為廣泛的應用，在國民經(jīng)濟的 發(fā)展中起著不可替代的推動作用，而工業(yè)科技技術的蓬勃發(fā)展又為注塑模具發(fā) 展技術提供了強大的動力，虛擬制造技術是時代發(fā)展的潮流，科技技術

15、與模具技術相結合是模具技術發(fā)展的必然趨勢。2收納箱箱體工藝性分析2.1 明確塑件設計要求如圖2-1-1為收納箱箱體的塑料件立體圖，材料為 ABS,外觀透明，該塑 件主要功用為收納物件，其表面質量要求不高，但不允許有毛刺、凹陷、氣泡 等缺陷存在，尺寸要求與其他塑件（箱蓋）配合緊密，塑件壁厚最大為2mm,最小為1.5mm,屬于中型塑件。圖2-1收納箱箱體三維圖2.2 塑件材料分析塑件材料為abs,為熱塑性塑料，綜合性能較好，有高抗沖、高耐熱、透明 等特點，適合制作一般機械零件，傳動、電訊等零件，吸濕大，加工前進行干 燥處理，可避免銀絲、氣泡及強度下降現(xiàn)象，流動性中等。根據(jù)據(jù)模具設計手 冊可知，AB

16、S的密度10301070kg/m3,收縮率0.30.8%,模具溫度5080C,最大不溢料間隙0.04mm塑件的尺寸精度為56級，則模具型腔 的尺寸精度應為IT10IT11級。2.3 塑件結構工藝分析從給定的塑件產(chǎn)品圖和技術要求看出，塑件的形狀近似為長方體，下面積 長度223mm寬160mm傕J角20 ,上部分長260mm寬175mm傕J角30 ,壁 厚21.5mm側面開有四個凹槽，由于塑件體積較大，結構簡單，需采用單分 型面。2.4 明確生產(chǎn)批量：50000件/年2.5 計算塑件體積和質量該塑件材料為abs,密度10301070kg/m:計算其平均密度為1050kg/m 。通過計算塑件的 體積

17、V里件=350890mm ,可使用U Pro/e軟件患處 三位實體圖，自動計算出所畫圖形的體積。塑件的質量M勤* =368.4g2.6 收納箱箱體注塑工藝參數(shù)確定查使用模具設計手冊表12-10,確定ABSS料的注塑工藝參數(shù)如下: 注射機類型：螺桿式螺桿轉速：3060r/min噴嘴形式：直通式噴嘴溫度：180190 C料桶前端溫度：200210 C料桶中段溫度：210230 C料桶后段溫度：180200 C模具溫度：5070 C注射壓力：7090MPa保壓力：5070MPa注射時間：35s保壓時間：1530s冷卻時間：1530s成型周期：4070s以上參數(shù)在試模時可以做適當調整2.7 初選注射機

18、的型號和規(guī)格注塑模具是與注塑機配套使用，因此設計時注塑機的選擇尤為重要。從模 具設計的角度出發(fā)，應了解的注射機的技術要求有：注射機的類型、最大注射 量、最大注射壓力、鎖模力、最大注射面積、模具的最大和最小閉合厚度、最 大開模行程以及模具在注射機上安裝時所需的定位孔的大小、螺釘孔的位置等 等。而這些參數(shù)是制造、設計、使用注射機的主要參數(shù)。（1）公稱注塑量指在對空對射的情況下，注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時，注射裝置所能達到的最大注射量，反映了注塑機的加工能力。（2）注射壓力為了克服熔料流經(jīng)噴嘴，澆道和型腔時的流動阻力，螺桿（或柱塞）對熔料必須施加足夠的壓力，我們將這種壓力稱為注射壓力。（3）

19、注射速率為了使熔料及時充滿型腔，除了必須有足夠的注射壓力外，熔料還必須有一定的流動速率，描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或 注射速度。注射容量以容積（cnf）表示時，塑件的體積（包括澆注系統(tǒng)在內）應小于 注射機的注射容量，其關系式按下式校核V件 H= H+ H2+a+(5 10)mm(4-3)式中：S一注射機的最大開模行程(移動模板行程)；Hi一塑料制品推出距離；噸一制品高度；開模行程根據(jù)設計情況：塑料制品推出距離 Hi=40mm制品高度H2=200mm所以 S H=240 + 50 +200+ 10 = 500 mm所選注射機的最大開模行程為660mm,H 660mm所選注射機合適。5模具

20、的總裝配圖和三維造型5.1 總裝配圖裝配圖是模具裝配的主要依據(jù)，其要求為：a.盡可能按1:1比例繪制，并應 符合機械制圖國家標準。b.繪制時先由型腔開始繪制，主視圖與其它視圖同時 畫出。為了更好地表達模具中成型塑件的形狀、澆口位置等，在模具總裝圖的 俯視圖上，可將上模（或定模）拿掉，而只畫出下模（或動模）部分的俯視圖。 c.模具總裝圖應包括全部組成零件，要求投影正確，輪廓清晰。d.按順序將全部零件的序號編出，并填寫零件明細表，標注技術要求和使用說明，標注模具 的必要尺寸。步驟：a.首先畫出模具中心線及模具主視圖及側視圖外形線。確定動模與定模的 分型面，確保塑件留在動模一側。畫出塑件位置及定模、

21、動模型芯。畫出流道 及澆口。b.在動模投影平面上畫出塑件位置，并在主視圖上表示各零件之間的裝配 關系。c.畫出所有零件的引線，并順序標出零件序號。d.填寫標題欄、明細表內容，包括件號、名稱、材料、件數(shù)及標準件規(guī)格、 數(shù)量等。e.編寫技術要求，包括裝配要求及試模要求。注明注射機規(guī)格及標準模架 代號。收納箱箱體二維圖如圖5-1 ,圖5-2,圖5-3,圖5-4圖5-1收納箱箱體主視圖圖5-3收納箱箱體動模板俯視圖圖5-4收納箱箱體定模板俯視圖5.2 模具的三維造型圖本次模具的三維造型主要由零件裝配生成，其中主要應用匹配、對齊、矩陣等定位關系來約束零件之間的關系。模具的三維造型如圖5-5、5-6和5-

22、7分解：圖5-5收納箱箱體三維總體圖圖5-6收納箱箱體動模板三維圖圖5-7收納箱箱體定模板三維圖6模具成型的加工工藝和仿真1）粗加工工序粗加工為精加工的預加工工序，也可作為精度、表面粗糙度和質量要求不高，作為非配合面的最終加工。如圖 6-1.2）精加工工序一般可作為最終加工工序，注射模具的凹凸模的成形銃削可達IT810、表面粗糙度可達Ra1.60.8um；電火花加工電極損耗可以達 0.02%0.1%、表面粗糙度可達 Ra0.31.25umi3）精飾加工工序一般在熱處理后進行，具工藝內容包括研磨、拋光皮紋加工等。即從模具凹凸模型面上去除極小余量，使工件最終達到形狀、尺寸及 其精度和表面粗糙度要求

23、，如圖6-1,圖6-2。圖6-1粗加工走刀圖圖6-2細加工走刀圖7結論經(jīng)過對收納箱注塑模具的設計，我對注塑模具的設計流程和方法有了一個 較為全面的了解，掌握了注塑模具的基礎知識等等。初始，注塑模具對我來說， 是一個全新的領域，以前從沒接觸過，通過收納箱注塑模具的設計，我獲益良 多，這不僅是對大學三年所學的知識進行系統(tǒng)的整合和恰當?shù)倪\用，而且潛移 默化中又得到了一種科學的設計思路和解決問題的方式方法。首先，通過查閱注塑模具設計相關資料，基本掌握了模具設計的原理和基 本過程，對注塑模具各個組成部分有了一定的感性認識，比如如何選擇分型面、 成型設備、模架的結構，以及成型零件的設計和工作尺寸的計算等等

24、。其次， 增強了我獨立思考問題、解決問題的能力，因為所有資料都要去自學，從中發(fā) 現(xiàn)問題，去想辦法解決問題。在裝配圖的繪制過程中，遇到了前面設計上的很 多結構錯誤，對細節(jié)方面的，反復修改較多。經(jīng)過老師的指導和長時間的思考 及翻閱許多的相關資料，才完整的完成了本套模具的設計過程而但由于經(jīng)驗和 水平所限，設計中依然存在很多的問題，在實際中仍需大量的修正和調試，才 可正常運作，畢竟是在學校做的設計，難免會遇到各種各樣的生產(chǎn)上的實際問 題。最后，認真學習了 CAD PROE5.反繪圖軟件，并有了新的認識和提高，就 畫裝配圖時手畫會不標準和效率低下，又去學習了模架設計的的插件：emx7.0通過這次畢業(yè)設計

25、，不但鞏固了我的專業(yè)基礎理論知識，而且增加了專業(yè) 知識的寬度，為以后有可能從事這方面的工作打下了一定的理論和實踐基礎。這次畢業(yè)設計讓我明白了，雖然對模具設計缺乏經(jīng)驗，只要時刻抱著不斷 學習，認真、負責、嚴謹?shù)膽B(tài)度，相信自己能做好就一定可以做好。參考文獻1賈東永，郭光立.UG莫具設計基礎教程M.北京：清華大學出版社，2010.2彭建聲.模具設計與加工速查手冊M.北京：機械工業(yè)出版社，2012.3張春俠.模具識圖M.北京：化學工業(yè)出版社，2009.4王磊，謝龍漢等.UGNX5.0三維建模入門與實例進階M.北京：機械工業(yè)出版， 2008.5楊占堯.現(xiàn)代模具工手冊M.北京：化學工業(yè)出版社，2007.6黨根茂，駱志斌，李集仁.模具設計與制造M.西安：西安電子科技大學出版社，1995.7付宏生，劉京華.注塑制品與注塑模