旋钮设计说明书.doc

山西机电
职业技术学院
（注塑模具设计说明）

题目: 家用洗衣机旋钮注塑模具设计说明

姓名: 刘晓婧
专业: 模具设计与制造
系别: 数控工程系
学号: 29160216
指导教师: 王毅、申锐

2010-12-24

山西机电职业技术学院（注塑模具设计说明）诚信声明
本人郑重声明：所呈交的注塑模具设计说明，题目《家用洗衣机旋钮注塑模具说明》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。除此之外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。本人完全意识到本声明的法律结果。

注塑模具设计说明作者签名：刘晓婧
日期： 2010-12-24

目 录
摘 要 1
第一章 前言 2
一、模具行业及产品发展现状 2
二、选题意义 3
三、设计任务 3
第二章 塑件设计分析 5
一、塑件模型建立 5
二、塑件参数设计 5
三、塑件模流分析 10
第三章 注塑设备和模架选择 15
一、注塑设备选择 15
二、注塑机重要参数校核 17
三、模架选择 19
第四章 浇注系统设计 20
一、主流道设计 20
二、分流道设计 21
三、浇口设计 23
四、冷料穴和钩料脱模装置 24
第五章 成型零件设计加工工艺方案制订 25
一、型腔的设计 25
二、型芯设计 25
三、镶件设计 26
四、加工工艺方案制订 28
第六章 顶出机构设计 33
一、顶杆顶出机构 33
二、顶管顶出机构 33
第七章 冷却系统设计 35
一、冷却管道的工艺计算 35
二、冷却水道的结构设计 37
第八章 模具装配图和零件图 39
－、模具3D图形绘制 39
二、模具及其零件2D图形绘制 43
第九章 模具设计的创新与特色总结 45
第十章 设计存在的问题与解决设想 46
参考文献 47
致 谢 48

附录
模具装配图
成型零件图
塑件产品图

家用洗衣机旋钮注塑模具设计说明
【摘要】 通过对家用洗衣机旋钮塑件的设计分析，设计出该塑件的模具。在整个模具设计过程中，涉及到了塑件的结构设计、对塑件进行模流分析、注塑机和模架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、成型零件设计、顶出机构设计和冷却系统设计，最后还对成型零件制订加工工艺方案。
在模具设计过程中，采用了Moldflow、ug、AutoCAD2007等著名的设计分析软件，采用这些软件进行设计分析，优化了设计的参数和缩短了设计时间，提高了设计效率。
通过整个模具设计，本人已经能够熟练地使用当前常用的设计分析软件，学会了根据计算或者依据经验选择一些参数, 增加了对注塑模具的了解。
【关键词】 模具设计；模流分析；工艺；分型面

第一章 前言
一、模具行业及产品发展现状
在现代机械制造业中，模具工业已成为国民经济中一个非常重要的行业，已被我国正式确定为基础产业，并在“十五”中列为重点扶持产业，许多新产品的开发和生产，在很大程度上依赖于模具制造技术。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，60～80%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具制造能力的强弱和模具制造水平的高低，已经成为衡量一个国家机械制造技术水平的重要标志之一，直接影响着国民经济中许多部门的发展。
近年来，我国模具行业迅猛发展，据不完全统计，2004年我国模具生产厂点约有3万多家，从业人员80万人，其中产值过亿元的模具企业有20多家，产值5000万至1亿元的中型企业有几十家，产值2000万左右的企业占很大比例。在各地方政府的支持与鼓励下，我国已经形成多个模具工业园区，在完善产业链、吸引外资及加强社会投资方面均起到积极作用。模具行业地域分布特色日渐成形，从地区分布来看，以珠三角、长三角为中心的东南沿海地区发展最快。
在大型塑料模方面，已能生产三十四英寸大屏幕彩电塑壳模具，六千克大容量洗衣机全套塑料模具及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具。在精密塑料模具方面，已能生产多型腔小模数齿轮模具和600腔塑封模具，还能生产厚度仅为0.08mm的1模2腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等。
在精度方面，塑料模型腔制造精度可达0.02～0.05mm（国外可达0.005～0.01mm），分型面接触间隙为0.02mm，模板的弹性变形为0.05mm，型面的表面粗糙度值为Ra0.2～0.25mm，塑料模寿命已达100万次（国外可达300万次），模具制造周期仍比国外长2～4倍。
成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注塑模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具[2]。
在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统。这些系统和软件的引进，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展[3]。
模具使用材料方面，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大影响，但总体使用量仍较少。塑料模具标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。
国外先进工业国家在链条与模具生产中均采用了可靠性设计以及CAD／CAM技术，开发新品速度快、精度高，质量较有保证。大多数新产品具有高耐磨、高疲劳、高精度的特点，结构形式上有微型链以及多种输送链、缆链、倍速链等，在材料上则使用了耐磨、耐热、塑料、含油粉末冶金等材料，进一步提高了链条的性能。
在加工方面，一般规格链条链板多采用高速多颗冲裁工艺，滚子制造采用五工位冷挤压机加工，套筒采用高速精密且具有自动检测功能的卷管机加工；喷丸、挤孔、表面硬化处理等新工艺应用很普遍；零件热处理一般采用热处理自动生产线，热处理质量由在线检测设备检测与控制；热处理工艺有趋于向温度、炉压、炉气组分以及淬火介质等多参数综合控制，零件质量稳定可靠，技术性能较高；在装配工艺上则普遍采用组装、铆头、检测、预拉，拆节多功能自动装配线。
在材料使用方面，国外则采用专用模具材料DINI、2316等，其综合机械性能，耐磨、耐腐蚀性能及抛光亮度都比较优异。
在塑料件方面，有数据显示，今后5年，中国小家电市场的年增长幅度将在8%到14%之间，需求总额将超过3500亿元[4]。随着人们生活水平提高，小家电产品的加速普及与换代升级必将产生惊人的市场推动力，小家电的市场发展前景非常广阔。2006年，中国小家电消费市场份额将进一步扩大，针对部分小家电质量标准不一的状况，国家将会出台更严格的小家电产品质量标准，促进了小家电品牌的优胜劣汰，强势品牌的小家电厂家成为真正的赢家。
小家电的发展状况主要表现为：市场需要多样化，越来越多的厂商认识到，为了与同类产品实现差异化，自己的产品必须能进一步满足消费者对质量、性能、感观、时尚性的要求[5]。比如时常出差的消费者与主要在浴室内使用的消费者，对电剃须刀就会有不同的要求；功能多样化，为了满足市场的需要，制造商在设计生产小家电产品的时候，都要考虑到产品功能的多样化；效益高，在设计上小家电能够根据市场的需要更快速地开发出具有消费群体所要求功能的新产品，还有小家电的生产厂家一旦发现市场销路不畅，厂商可以迅速进行调整，由于投入的成本很低，因此其可能导致的损失也大大小于研发大型电器产品。
二、选题意义
由于新技术、新材料、新工艺的不断发展，促使模具技术不断进步，对模具技术的要求越来越高，对人才的知识、能力、素质的要求也在不断提高。通过各种渠道培养更多的模具人才，搞好技术创新，则可以不断提高我国模具设计和制造以及维修水平[6]。
本设计说明通过对一个家用洗衣机旋钮的塑料产品及其模具的设计，锻炼了塑料制品的设计及成型工艺的选择能力；塑料制品成型模具的设计能力、塑料制品的质量分析及工艺改进能力、塑料模具结构改进设计能力，熟悉了模具设计的常用商业软件。
三、设计任务
1. 洗衣机旋钮产品设计：采用ug软件3D图，并导出2D图；同时还要选择该塑料件的材料（ABS）；
2. 产品工艺性分析：分析洗衣机旋钮的结构，看洗衣机旋钮采用的塑料是否能顺利完成注射、冷却、脱模，成型强度、刚度以及使用寿命是否满足使用的要求，找出不足之处，对洗衣机旋钮作出结构上的修正，直到满足这些条件为止；分析产品的最佳浇口位置，流动是否平衡；
3. 注塑设备选择：根据现有的设备，从中选择合适的注塑设备；
4. 确定分型面：根据旋钮塑料件的几何形状，尺寸精度要求，兼顾脱模方式等选择合适的分型面；
5. 选择模架：模架为标准件，选择合适的即可；
6. 浇道系统设计：包括浇道的形状和位置的确定；
7. 成型件设计：设计合理的成型零件，确定模腔的数量及其排列方式,后盖中需要用到侧向抽芯,这里还要设计抽芯件；
8. 冷却系统设计与计算：冷却水孔的位置与数量与冷却效果有密切关系，在确定时，应尽可能地靠近型腔和尽可能地多，但不要发生干涉。
9. 在模具模拟开模时对模具的动态碰撞进行模拟检查；
10. 零部件加工工艺制定：为上面设计的模具零部件制定合理的加工工艺路线；
11. 把整个模具3D模型图设计完毕，完成一个完整的模具3D图；
12. 绘制2D模具图纸，包括模具的装配图纸和成型件图纸。
第二章 塑件设计分析
一、塑件模型建立
本设计说明的塑料件原型来源于市场上洗衣机旋钮的后壳,毕业设计参考市场上洗衣机的旋钮设计出经过改进的旋钮产品，并且绘制出这个旋钮的3D图和2D图。
(一)、模型3D图
模型绘制采用ug,最终绘制出来的3D结构图2-1所示:
(a) （b）
图2-1 塑件模型3D图
(二)、 塑件2D图技术条件
本模型2D图由ug 3D图转换而来,并在软件AutoCAD上进行整理绘制出来。
1．塑件精度等级及尺寸公差
塑件采用采用的精度等级为6级精度，由于该塑件的结构有些复杂，在这里只是标注一些重要的尺寸公差。
2．塑件的表面质量
该塑件要求外形美观，色泽鲜艳，外表面没有斑点及熔接痕，粗糙度可取Ra0.2μm。而塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。
二、塑件参数设计
（一）、材料选择
这个洗衣机旋钮为一般的零件,属于壳体类,没有特别的要求,根据以上的依据,选择材料ABS为塑料件的材料
ABS材料说明[5]:
中文名称:苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物
性能:综合性能好,冲击韧,力学强度高,尺寸稳定,耐化学性,电性能良好,易于成型和机械加工,
用途:适于制作一般的机械零件,各类壳体,汽车配件,日用品,管材及文具等。
（二）、塑件收缩率
根据以上选用的材料为ABS，查相关资料可知，ABS的收缩率为0.004～0.007，这里选择偏中值，为0.005。
（三）、塑件的壁厚
一般说来，塑件的厚度越厚就越能满足产品的强度和刚度的性能要求，但是从塑件的成型过程看来，塑件的壁厚越厚，冷却的时间就越长，整个塑件的成型周期就要延长，提高了生产的成本，降低了生产的效率，同时，塑件的壁厚越厚，收缩率就增大，这样使的得产品的尺寸不稳定性增加，降低了产品的质量。因此产品的厚度必须得适中，根据材料的的特性，查阅相关的资料，查得ABS制品的壁厚通常为1、1.2、1.5、2、2.5、3mm[10]。
本次设计中，塑件的壁厚为2mm。
在设计完产品之后，为了确保产品的壁厚在确定的范围之内，需要对塑件进行检测.
经检测，总体上看，塑件基本上满足塑件的壁厚为2mm的设计要求，所以，该塑件的纵向壁厚满足设计的要求。
（四）、塑件的拔模斜度
拔模斜度是为了便于脱模，防止塑件表面在脱模是划伤，擦毛，在设计塑件表面沿脱模方向应具有合理的脱模斜度。塑件的脱模斜度大小跟塑件的性质、收缩率、摩擦因素、塑件的壁厚和几何形状有关。
在设计时，可以参考一些资料来确定塑件的脱模斜度，一般以塑件的材料为选择依据，而ABS塑料的脱模斜度为40·～1020· ，本设计选择的拔模斜度为1/50以下。
在设计完成之后，为了检测塑件的拔模斜度是否符合要求，需要对塑件进行拔模检测，检测合格。
（五）、分型面设计
选择这样的分型面是因为便于塑件的脱模和简化模具结构。
分型面确定之后就在软件中绘制出来，为了能够实现下来的分型能够顺利进行，有对塑件的分型面进行检测的必要，如图为对分型面的自交检测，结果为没有发现自交截。如果发现有相交的分型面，应该对分型面作修整，否则在软件中无法分型。

图2-7 塑件分型面及其检测
（六）、确定型腔数量以及排列方式
由于门铃后壳是一种生活电器，对外观的质量有一定的要求，也就是制件的上表面不能有浇口的痕迹,同时分析制件的3D模型可知到，该制件的右侧需要滑块抽心，再就是为了提高生产效率，本次模具设计采用的是一模两腔，型腔的分布如图2-8所示:

图2-8 型腔数量及其排列方式
三、塑件模流分析
模流分析采用的是Moldflow软件，分析分析的结果如下：
（一）、分析结果的图片

（三）、模流分析结论1.浇口位置选择：本设计实际的浇口位置是沟槽处，之所以选择在这里是因为塑件外表要求确定。浇口位置选择在这里对塑件的填充有一定的影响（Your part may be difficult to fill），塑件仍然能够完成填充（but quality will probably be acceptable with the current injection locations）。
2.困气：注射过程中会存在一些气体不能够很好的排除而困在模腔里面，使得流体不能够填充满整个模腔因为他们位于分型面上或者位于镶件的边缘，所有不设置排气漕。

第三章 注塑设备和模架选择
一、注塑设备选择
选取宁波海天国际集团股份有限公司（
如图2-1所示为注塑机的图片。

图3-1 注塑机的外形图
如图3-2所示为注塑机的模板尺寸

图3-2 注塑机的模板尺寸
表3-1注塑机的一些参数
理论容量
Shot Size (Theoretical)
cm3
38
注塑重量
Injection Weight (PS)
g
35
注塑速率
Injection Rate
g/s
41
塑化能力
Plasticizing Capacity
g/s
4．6
注塑压力
Injection Pressure
Mpa
266
合模力
Clamp Tonnage
KN
600
移模行程
Toggle Stroke
mm
270
最大模厚
Max。 Mold Height
mm
330
最小模厚
Min。 Mold Height
mm
120
顶出行程
Ejector Stroke
mm
70
顶出力
Ejector Tonnage
KN
22
二、注塑机重要参数校核
（一）、注塑容量校核
国产标准注塑机的标准规定，以注塑聚苯乙烯时在对空注塑的条件下，注塑机螺旋杆或柱塞做一次最大行程时所能达到的最大容量()。注塑容量是选择注塑机的重要参数。它在一定的程度上反映了注塑机的注塑能力，标志着注塑机能成型最大体积的注塑制品[6]。
以容量计算时，必须使得在一个注塑成型周期内所需的注塑塑料熔体的容量在注塑机额定注塑量的80%内，也就是
（1）
式中 为注塑机最大注塑容量， ；
为成型塑件与浇注系统体积的总和， ；
0．8 为最大注塑容量的利用系数。
本次模具设计中，计算如下:
（2）
式中， 为成型塑件的体积，乘以2是因为本次的模具是一模两穴；为浇注系统的体积和，包括主流道，分流道，浇口，冷料穴的体积和。
所以，
（3）
而注塑机的注塑容量为38cm3，所以注塑机的注塑容量符合要求。
（二）、注塑压力校核
注塑压力的校核是校验注塑机的最大注塑压力能否满足制品成型的需要。只有在注塑机额定的注塑压力内才能调整出某一制件所需的要的注塑压力，因此注塑机的最大压力要大于该制件所要求的注塑压力。
制件成型时所需的注塑压力，与塑料的品种，注塑机的类型，喷嘴形式，制件的复杂程度以及浇注系统等因素有关。
在本次模具设计中，参考了制件的材料ABS的一些参数以及Mold flow分析的结果，确定制品所需的注塑压力为100MPa。而注塑机的注塑压力可以达到266MPa，也就是注塑机的注塑压力符合要求。
（三）、锁模力校核
当高压的塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注塑机轴向的很大的推力，其大小等于制件与浇注系统在份型面上的垂直投影之和乘与型腔内塑料熔体的平均压力。该推力应该小于注塑机额定的锁模力，否则在注塑成型时会因锁模不紧而发生溢边跑料现象。
型腔内塑料熔体的推力 (N)可按下式计算
（4）
式中 型腔内塑料熔体沿注塑机轴向的推力，N；
A 塑料与浇注系统在份型面上的投影面积，；
型腔内塑料熔体的平均压力， ；
P 型腔内塑料熔体的压力，
注塑压力；
K 压力损耗系数，随塑料品种，注塑机形式，喷嘴阻力，流到阻力等因素变化，
可在020。4的范围选取。
计算如下

（5）
也就是型腔内的塑料熔体沿注塑机轴向的推力为16KN，而注塑机的锁模力为600KN，所以，注塑机的锁模力符合要求。
（四）、开模行程校核
模具开模后为了能取出塑胶件，要求有足够的开模距离，本次模具使用的注塑机的开模行程是给定的，不受模具厚度的影响，当模具的厚度变化时，可由其调模装置调整。只要使得注塑机最大开模行程大于模具所需的开模距离就符合注塑的要求。
即:
（6）
式中 为注塑机最大开模距离，mm；
为模具所需的开模距离，mm如图3-3所示；
（7）

也就是

图3-3 模具开模所需的距离S
三、模架选择
根据型腔排列的方式以及初步确定的壁厚，选择龙记模架，型号为LKMPP DAI，A板壁厚为50mm，B板厚度为40mm。其结构以及一些重要尺寸如图3-4、3-5所示:

图3-4 模架尺寸1 图3-5 模架尺寸2
第四章 浇注系统设计
一、主流道设计
（一）、浇口套设计
为了便于浇注凝料从主流道取出,主流道采用的圆锥孔；浇口套与注塑机喷嘴嘴头的接触球面必须吻合。注塑机的喷嘴是球面,其半径SR是固定的,为了浇口套端面的凹球面与注塑机的端凸球面接触良好,一般取半径
,
在此次设计中SR=10mm,所以mm；而浇口套的圆锥孔的小端直径d应该大于喷嘴内孔直径,即,
由注塑机的参数可以看到,所以mm,浇口套的端面凹球深度。
浇口套的尺寸如图4-1所示

图3-1 浇口套的尺寸
（二）、浇口套的固定形式
本次设计中,浇口套的端部设一个与注塑机定位孔相配的定位坏,注塑机的定位孔是给定的,这里是,具体的固定形式如图3-2所示:

图3-2 浇口套的固定形式
二、分流道设计
（一）、分流道的形状
分流道的截面形状常用的有圆形，梯形，和矩形, 其中圆形截面的分流道效率最高,也就是分流道流过相同的塑料流量,其分流道的内表面积最小。这样可以减少注塑过程中散热面积,即熔料的温度降低最小，同时使得摩擦力变小，减少压力损失。其缺点就是制造起来比较麻烦,应为它必须将分流道分设在模板的两侧,在对合时容易产生错口现象。当分型面为平面时候,常采用圆形截面流到,本次设计中,分型面基本为平面,综上所述,采用圆形截面的分流道。
（二）、分流道的布局
本次模具设计为一模两腔,分流道的布局对塑料件的成型影响也较大的,由于前面已经将型腔的布局确定,设计分流道的布局既要跟型腔的布局协调,同时还应该注意一些分流道布局的设计要点:
分流道和型腔的分布原则是排列紧凑,间距合理,应该采用轴对称或者中心对称,使其平衡,尽量缩小成型区域的总面积。
最好使型腔和分流道在分型面上的总投影面积的几何中心和锁紧力的中心重合；在可能的情况下,分流道的长度尽可能的缩短,以减少压力损失,避免模体压力过大的影响成本。
在多型腔模具中,各型腔的分流道长度应该尽量相等,以达到注塑时压力传递的平衡。
分流道的布局如图3-3,分流道长度短,对称分布

图4-3 分流道布局
（三）、分流道的长度
根据分流道的布局,大概的可以测量出分流道的长度总长；
分流道的直径
对于壁厚小于3mm,质量200g以下的塑料制品,可以采用如下的经验公式确定分流道的直径(该公式的分流道直径仅限在3.2～9.5mm以内)

式中 D 流道的直径，mm；
m 制品的质量，g；
L 分道的长度
根据以上模型分析的得出的结果,塑料制件的质量=19.22 g
所以 2。82mm<3.2
根据 塑料的品种为ABS,其常用的分流道直径为4。893。5mm,这里选6mm为分流道的直径。
三、浇口设计
本次设计采用的浇口为矩形侧浇口,其优点有:
侧浇口多为扁平状,可以缩短浇口的冷却时间,从而缩短成型周期；
易于去除浇注系统的凝料而不影响塑件的外观；
可根据塑胶件的形状特点灵活地设置浇口的位置；
浇口位于分型面上,易于加工；
适用一模多腔的模具,提高注塑效率。
（一）、侧浇口的尺寸
根据经验的数据,一般的侧浇口的厚度为0.5～1.5mm,这里选1mm；宽度为1.5～5.0mm,这里选2mm；而浇口的长度大约为2mm。
（二）浇口位置选择
根据模流分析的结果和塑件份型面,浇口的位置如图4-4所示，图中，颜色越深的代表越适合作为浇口的位置。
最终浇口的位置选择为如图4-5所示。

浇口位置示意图
四、冷料穴和钩料脱模装置
采用顶杆式钩料装置：由冷料穴和顶杆组成，在冷料穴的底部设有一顶杆，顶杆固定在固定板上，与顶出系统联动。
其基本尺寸如图4-6所示，其中冷料穴的直径要比主流道的稍大，主流道末端的半径大约为6mm，所以冷料穴的直径设为7mm，此处的顶杆直径也为7mm。

图4-6 顶料杆尺寸

第五章 成型零件设计加工工艺方案制订
一、型腔的设计
采用整体式型腔，也就是由整块材料加工而成的型腔。
整体式型腔的优点是，强度和刚度相对较高，且不易变形，对塑件的上表面不会产生拼模缝的痕迹，缺点为切削量大，模具成本高，同时给热处理和表面处理带来一定的困难，型腔的3D图如图5-1所示。
型腔依靠四个面和上表面分别和凹模及定模座板相配合，而跟定模座板的固定采用四个对称的螺钉固定，螺钉的直径为8mm。
型腔的外形尺寸为：

图5-1 型腔示意图
二、型芯设计
3D结构如图5-2所示，型芯的尺寸为
型芯的固定也是由四个对称分布的螺钉固定，螺钉的大小同样为直径8mm

图5-2 型芯示意图
三、镶件设计
（一）、型腔镶件1
该镶件的位置如图5-3（a）所示，镶件的尺寸如图5-3（b）所示，

（a） （b）
图5-3 型腔镶件1
（二）、型芯镶件1
该镶件的位置如图5-4（a）所示，镶件的尺寸如图5-4（b）所示，

(a) （b）
图5-4 型芯镶件1
（三）、型芯镶件2
该镶件的位置如图5-5（a）所示，镶件的尺寸如图5-5（b）所示，

(a) （b）
图5-5 型芯镶件2

(a) （b）
图5-6 型芯镶件3
（四）、型芯镶件3
该镶件的位置如图5-6（a）所示，镶件的尺寸如图5-6（b）所示，
3
CNC粗加工
粗加工成型面
CNC
4
热处理
调质

5
磨削
磨下端面
磨床
6
CNC精加工
精加工成型面
CNC
7
EDM电火花加工
加工四个方的镶件孔
EDM
8
钳工
抛光成型面、倒角，攻丝

第六章 顶出机构设计
本设计中的顶出系统采用顶杆顶出机构和顶管顶出机构
一、顶杆顶出机构
采用圆柱型顶杆
优点：由于圆柱形状的顶杆和顶杆孔最容易加工，而且很容易保证其配合精度，易于保证其互换性，并且易于更换，而且它还具有滑动阻力小，不易于卡滞等。

（a） （b）

图7-4 顶出机构立体示意图
第七章 冷却系统设计
模具的冷却是将注塑成型过程中产生的、并传导给模具的热量尽可能迅速、并最大程度地导出，以使塑件以较快的速度冷却固化。因此，冷却的效果直接决定着塑件的质量和注塑效果。
调节模具温度的主要目的是：缩短成型周期；提高塑件质量。
模具的冷却主要采用的是循环水冷却方式，而此次设计中采用的冷却方式就是采用的循环水冷却方式。
一、冷却管道的工艺计算
已知条件：
塑件材料为ABS
塑件的成型周期为19.97s；
成型周期内塑件的质量为＝20.34；
水的密度为；
（一）、冷却管道的直径计算
1．求塑件在固化时没小时释放的热量Q
塑件的产量为 （15）
查表10－4得ABS的单位热流量
所以 （16）
2．求冷却水的体积流量
由式（10-12）得
（17）
3．求冷却水在管道直径d，查表10-1，为了使冷却水处于湍流状态，取
d = 8 mm
(二)、求冷却水管道的孔数
1．求冷却水在管道内的流速
由式（10-16）得
（18）
2．求冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热系数h
查表10-5，取（水温为25℃时），
再由式（10-2）得
（19）
3．求冷却管道的中传热面积A
由式（10-14）得
（20）
4．求模具上应开设的冷却管道的孔数
由式（10-17）得
（21）
所以模具上开设的管道孔数为2。
二、冷却水道的结构设计
（一）、冷却形式
冷却系统的水道形式大概分为沟道式冷却、管道式冷却、导热杆式冷却
本次设计采用的式较普通的沟道式冷却，就是直接在模具或者模板上钻孔或者铣槽，通人冷却介质。特点是冷却介质直接接触模体，导传热量，结构简单，冷却效果好。
（二）、定模水道结构设计
冷却水道在使用的时候对管壁产生一定的压力，如果管壁的厚度太薄，会使管道变形严重的话会使管道破裂，为了检测管道的壁厚，在设计冷水管道的结构之后，需要对管道的壁厚进行检测，
（三）、动模冷却水道结构设计
型芯的冷却水道壁厚分析，型芯的水道仍然能正常使用。
第八章 模具装配图和零件图
－、模具3D图形绘制
（一）、绘图方法及过程
本次设计中的模具装配图的3D模型采用ug软件绘制。
绘制图形时，先绘制整个模型的核心部分，也就是型腔、型芯和工作部分，具体的绘制过程及方法如下：
导入之前绘制好的产品3D图，设置收缩率为0.005

自动创建工件

自动创建分型面，然后稍微作调整

创建体积块（镶件），然后是分模

分别对型腔和型芯作复制旋转实体话，得到最终的成型腔和型芯

先绘制侧向分型的单个零件，然后通过复制旋转生成整个模具的核心零部件

在Pro/ENGINEER的插件EMX中设置模架的参数

参数设计完成之后自动生成的模架3D图

模架装配图中把核心零部件装上，将模架中重合的部分切除，添加冷却系统和顶出系统，最终完成整个模具的3D模型

图9-1 模具立体图的绘制流程图
（二）、模具3D爆炸图

图9-2 模具的立体爆炸图
二、模具及其零件2D图形绘制

图9-3 模具配套图1

图9-4 模具配套图2

2D图的绘制并非传统的画法，而是直接采用Pro/ENGINEER直接从三维图形直接转化成为AutoCAD图形，这个大大缩短了绘图的时间，提高了效率，只是在转化生成的2D图效果并不是那么好，需要人为的修整[11]。图9-3、9-4为模具的2D图
图9-5、9-6为成型零件的2D图，

图9-5 零件图－型腔

图9-6 零件图－型芯

第十章  模具设计的创新与特色总结
本次毕业设计时间不长，真正的设计时间为两个月，但并不意味着本次毕业设计任务是式的设计，最大的特点就是整个过程都离不开计算机，是名副其实的计算机辅助设计。创新与特色主要体现在如下几个方面：
1．在塑料件的设计阶段，采用了软件对塑料件的厚度以及拔模斜度进行检测。这样做可以在模具设计的初始阶段就能确保塑件设计的合理性，避免了在注塑成型的时候塑件由于厚度不均或者是拔模斜度不合理而导致的塑件质量的下降。
2．在模具设计初始阶段采用模流分析软件对整个模具设计进行优化。模流分析采用的是著名的分析软件Moldflow Plastics Advisers（中文称为模具顾问）进行分析，此软件为注塑模采购者、设计者和制造者提供了一个准确易用的方法来优化他们的模具设计。它可以设计浇注系统并进行浇注系统平衡、可以计算注塑周期、锁模力和注塑体积等等。这些参数对后面的设计计算如注塑机的选择及其校核、浇注系统的设计和冷却系统的设计提供了很大的帮助。
3．整个模具结构设计核心部分都在计算机上完成。采用计算机辅助设计可以大大减轻人的工作量，而在计算机绘图时基本由单个软件Pro/ENGINEER绘制，单个软件绘图的效率和质量很明显要优越于在各个绘图软件中转换。在使用软件绘图中，很多标准零件都是直接从软件中提取出来，并不是要单个零件慢慢的绘制，特别是模架方面，直接可以调用一些厂商的模架，大大缩短整个模具设计时间。
4．计算机辅助和课本理论相结合。绘图和分析基本上在计算机上完成，而一些计算仍然需要参考课本上的知识进行人工的核算，如设计中的注塑机校核和浇注系统的计算等等，这样使得以前学习到的知识能够得到了很好的应用。
第十一章  设计存在的问题与解决设想
本次模具设计中，存在了不少的问题，而这些问题由于时间或者是能力的不足，并不能在短时间内解决，但是却不能够忽略，主要问题体现在如下几个方面：
1． 模流分析结果没有能发挥最大的功能。
问题：理论上，模流分析可以优化模具设计的各个方面，如浇口位置、注塑压力、注塑温度、浇注系统平衡优化、冷却系统优化等等。而在本次设计当中，并非都使用了模流分析软件的各个功能，只是参考了其中的一些参数，如注塑压力，注塑体积和塑件的重量。
原因：以前没有深入的接触过模流分析软件，对此软件使用并不是很熟练；模具顾问软件始终是一种模拟分析软件，可能软件本身就存在一些问题，有些参数跟实际的还是有些出入，也就是并不能完全依赖从模流分析中分析出来的结果。
解决设想：一是加深对模具顾问的认识，使得设计人员能够很好的使用模具顾问这软件；二是需要有更加准确可靠的分析软件，或者是在不同的分析软件上进行分析，对比不同的分析结果，这样能够得到更加可靠的数据。
2． 绘图软件之间的转换效果差。
问题：从ug转换成AutoCAD的二维平面图时，转化的效果相当差。如应该为圆的地方在AutoCAD中一开始显示的是八方形，显示效果差，虽然能通过一些设置重新生成质量稍好的，但是仍然不尽人意。
原因：软件之间的数据转换问题
解决设想：一是尽量的使用单一软件，这个可能不存在转换质量的问题；但是由于软件各有所长，ug擅长于三维，而AutoCAD二维功能强大，只能等待软件的升级，或者可以对他们进行二次开发，专门针对这个问题开发出解决此问题的平台。
【参考文献】
[1] 中国模具设计大典，江西科技出版社，2003年第1期
[2]塑料成型工艺与模具设计，高等教育出版社，2010年第14版
[3]ug nx 模具设计教程，清华大学出版社，2009年第1版
致 谢
在这次的注塑模具设计过程中得到了指导老师王毅、申锐老师及一起做模具设计的同学的帮助，特别是王毅和申锐的悉心指导，使我受益匪浅，在此，对关心和指导过我的各位老师和帮助过我的各位同学表示衷心的感谢!

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