【修改】电流线圈架塑料模设计说明书.doc

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宁XX学院
毕业设计(论文)

电流线圈架塑料模设计

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摘 要
模具，又被称作为“工业之母”，其在机械制造领域中的重要性不言而喻，各种模具在消费电子、汽车、飞机制造等工业中大量应用。根据国际生产技术协会和我国工业部统计，目前我国机械制造工业的零件中，其粗加工的75%和精加工的50%都将依靠模具完成。而塑料零件由于其流动性好，充模性能佳，更是大量使用各种模具，90%的塑料零件是由模具完成。模具生产的水平高低直接关系到一个国家制造水平和技术含量的高低，并且关系到产品的使用寿命、外观造型、性能、创新性等方面。很多新技术的推广往往与新材料和新制造工艺的产生密不可分，而这些新的产物都需要模具这种传统工具作为依托才能真正应用到生活中。所以，模具对于工业制造领域有着重要的意义。
通过查阅相关资料，了解本课题的国内外发展趋势并结合所学专业课程，本文以Pro/E软件作为分析，平台完成了电流线骨架造型设计、模具结构设计、模具总图设计、模具三维造型设计，并制定完整的注塑成形工艺，为模具的快速设计提供了一定的参考，具有重要的意义。

关键词：模具，塑料零件，Pro/E，三维造型，注塑成形
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Abstract
Mold, and referred to as "the mother of industrial", its in the field of mechanical manufacturing is very important, all kinds of mould in consumer electronics, automobiles, airplanes manufacturing industry in great quantities in the application. According to the international production technology association and our country industry statistics, at present our country machinery manufacturing industry of the components, the rough machining precision of 75% and 50% of all will depend on mould completed. And plastic parts because of its good fluidity and filling mold performance is good, is the use of various molding, 90% of plastic parts is completed by the mould. The level of the mold production directly related to a country manufacturing level and technical level of the content, and related to the service life of the product, exterior modeling, performance, innovative, etc. A lot of new technology and new materials and promotion often new manufacturing processes produce inseparable, but these new products are need to mould the traditional tools as the basis to really applied to the life. So, mould for industrial manufacturing area has important significance.
Through the access relevant information, understanding this topic development trend and unifies studies the professional course, this paper to Pro/E software as analysis, the platform completed the coffee cup modeling design, mould structure design, mold assembly drawing design, mould three-dimensional modeling design, and make the complete injection forming process, the rapid design for mould provides some reference, has the vital significance.

Key Words: mould, plastic parts, Pro/E, 3 d modeling, injection forming

目 录
摘 要 II
Abstract 3
目 录 4
第1章 绪 论 5
第3章 塑料模现状 5
第3章 模具产品发展趋势 7
第4章 计算设计与说明 8
总结与展望 15
参考文献 17
致 谢 19

第1章 绪 论
塑料模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工具。塑料模具对塑料制品的质量和操作难易程度都有相当的影响因此要求模具在生产度，外观，物理性能等各方面都满足使用要求并要求其效率高，操作简便，结构合理，制造容易，成本低廉。现代塑料制品中合理的加工工艺，高效的设备，先进的模具是必不可少三项重要因素。尤其是塑料模具要实现塑料加工工艺要求，制件使用要求和造型设计起着十分重要的作用。因此，对塑料模具生产也提出了越来越高的要求。因此促使模具生产不断向前发展。
模具工业是现代工业的基础，它的技术水平很大程度上决定了产品的质量和市场的竞争能力。随着我国加入“WTO”步伐的日益加快。“入世”将对我国模具工业产生重大而深远的影响，经济全球化的趋势日益明显，同时世界众多知名公司不断进行构调整，国内市场的国际性进一步现，该行业将经受更大的冲击，竞争也会更加激烈。在如此严峻的行业背景下，我国的技术人员经过不断的改革和创新使得我国模具水平有了较大的提高，大型，复杂，精密，高效和长寿命模具有上了新的台阶。
塑料制品的成型是塑料成为具有实用价值制品的重要环节。塑料成型方法已达40多种。其中最重要的是注射，挤出，吹塑和压制等。它们几乎占了整个塑料成型的85%；其中注射尤为突出，占塑料成型的30%以上。注射模具成形是热塑性塑料成型的一种方法，几乎所有的热塑性塑料都可以用此方法成型，有些热固性塑料也可以用注射模塑成型。
我国塑料模的发展，极其迅速。现已具有相当规模。无论是设计水平，加工制造技术，还是CAD技术都有了明显的提高。
随着政府和企业界对模具工业的重视程度的不断提高，模具的发展速度在不断加快，技术得到进一步发展，模具工业的发展前景十分的广阔。

第3章 塑料模现状
近年来我国塑料模具有了长足的进步，大型，复杂，高效和长寿命模具又上了新台阶，特别体现在高科技应用的深度和广度上，表现在下列几个方面：
（1）广泛应用CAD/CAM/CAE，特别是加工方面，计算机造型，编程并由数控机床加工已是主要手段，CAE软件也已得到广泛应用，提高了设计水平。
（2）热流道技术的推广应用更上一层楼，内热式和外热式流道装置，自制热喷咀和引进热喷咀都得到了应用，有的已达到国际先进水平。
（3）气体辅助注射技术已得到应用，不少厂家均采用了此技术，例如熊猫公司开发气辅模具是时，采用了C -MOLD气辅分析软件使模具顺利研制成功。
（4）应用优质塑料模具钢，现注射模较少采用45钢，P20钢得到广泛应用，大大提高了使用寿命和表面光洁度。
（5）抽芯脱模机构的创新设计，很多厂家已设计出结构新颖，脱模容易，具有创新意识的脱模机构，并解决了很多以前脱模难的问题但与发达国家。
（6）精密，复杂，大型，高寿命模具的制造水平有了很大提高。那些尺寸精度高，模具零件要求互换，塑件形状复杂的模具由于采用了CAD三维技术计算机模拟注射成型，气辅技术等先进的方式，使模具达到了国外同类模具水平。模具的寿命也达到100万次或更高。
我国的模具工业在“九五”期间虽有较快发展，但相比一些发展较快的国家，我国仍存在相当大的差距。据资料显示，CAD，CAE的应用，发达国家远高于中国，而中国大陆的应用程度有远低于香港，台湾。特别是FLOW软件和COOL软件，发达国家已普及而中国大陆才刚刚起步。差距之大，使人感慨。在模具标准零件及标准模架方面，发达国家已普及，并实现了商品化，而中国大陆已有国家标准但尚未实现商品化。热流道及热管技术发达国家已大量使用，并形成了系列和标准。而我国大陆70年代开始研究迄今尚无标准。
在发达国家及发达地区塑料模具行业向小而专的方向发展；向技术密集方向发展；高技术与高技艺相结合；生产规模以小而专见长；专业化与柔性化相结合。而在中国大陆则恰恰相反。独立的模具工厂难以生存；多属于劳动密集型企业；有忽视高技艺的倾向；大而全居多；尚无专业化与柔性化相结合的规划。而且大型，精密，复杂，长寿命模具产需矛盾仍然十分突出，高档模具进口的比例达40%以上，而有些模具已出现过剩。

第3章 模具产品发展趋势
模具工业是我国国民经济的基础工业，随着全球经济的发展，新的技命不断取得新的进展和突破，市场经济的不断发展，促使工业产品越来越向多品种，小批量，高质量，低成本的方向发展，于是对制造各种产品的关键工艺装备-模具的要求越来越苛刻，模具必然会有如下发展趋势：
1. 模具CAD/CAM/CAE技术将日益深入人心并发挥越来越重要的作用。基于网络的一体化系统结构CAD/CAM/CAE将达到开放性，兼容性和专业化的统一。CAD/CAM软件在智能化，面向对象，基于特征和面向制造方面将获得长足的进步。模具3D分析的重要性更加明确。国产软件CAXA系统，HSC系统和Z-MOLO等软件的功能和水平将不断提高和完善。
2. 模具的精度将越来越高，并日趋大型化，现在模具精度已达2—3毫米，不久1毫米精度的模具将上市。随着零件微化及精度要求的不断提高，这就要求发展超精加工。另一方面，由于用模具成型的零件日益大型化以及由于高效率要求而发展的一模多腔，势必要求模具随之大型化。
3. 随着热流道技术的日益推广应用，热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高，由于热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制件的原材料，因此，热流
道技术的应用将会发展很快，比例也将逐渐提高。
4. 随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具也将随之发展。气体辅助注射成型技术能改善塑件的内在和外观质量。具有注射压力低，制品变形小，节约原料，提高制件生产率，从而大幅度降低成本等优点。而高压注射成型可减小树脂收缩率，增大塑件尺寸的稳定性，提高其精度。
5. 快速经济制模技术的前景十分广阔，突出的表现在快速成型（RP）快速模具制造（RT）上。21世纪，这种生产方式占工业生产的比例将达75%以上。模具的生产周期将越来越短，成本也将相应降低。精度和寿命又能满足生产上的使用要求RP+RT的研究成为国内外RPM界十分关注并大力发生的领域之一，正大力向着快速模具制造（RTM）发展，一些新的快速成型方法相继涌现，RPM是电脑，激光，光学扫描，先进的新型材料，计算机辅助设计（CAD），计算机辅助加工（CAM），数控（CNC）综合应用的高进技术。利用它可以直接或间接的快速制模。快速制模技术为适应市场的需求，必然呈现多元化的发展趋势。
6. 模具标准件的应用将日益广泛。模具标准件不但能缩短模具制模周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本，因此模具标准件的应用必将日益广泛，在今后的模具市场中必将成为一类。十分活跃而又高速发展的产品。
7. 三维扫描仪的多样化和高速化将会使模具的逆向工程获得发展，逆向工程技术已成为模具制造，信息传递的简便途径，是模具CAD/CAM的关键技术之一。
8. 高性能的模具钢的用量也将以较快速度增长，由于对模具钢的要求越来越高，迫切需要研制出高强度，高硬度，高耐磨性惬意加工，热处理变形小，导热性优良的制模材料，并广泛的投入应用。如各种导型材模具，PVC塑料等。
随着以塑料钢的进一步发展，塑料模的比例将不断提高，发展速度也将高于冲模。对模具的要求也将越来月高，高档模具在市场上的份额也将逐步扩大。

第4章 计算设计与说明
一：材料分析
如前图所示塑料制件，名称为电流线圈架零件图，材料ABS塑料
比重:1.05克/立方厘米 成型收缩率:0.4-0.7%
成型温度：200-240℃ 干燥条件：80-90℃ 2小时
特点：
1、综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好.
2、与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理.
3、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。
4、流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。
用途：适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件.
成型特性：
1.无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度,3小时。
2.宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为>270度).对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度。
3、如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。
4、如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。

一．工艺性分析
该塑件尺寸中等，一般精度等级IT=4为方便成型，方便开发模具，采用一模也腔，如需要可对制品进行后加工。
该制件采用点交口形式，方便成型。
为方便加工和热处理，型腔和型芯采用部分拼镶结构。
制件要求：
制件表面光滑平整，不准有飞边、毛刺、及其它的外观缺陷。
色泽均匀协调，不准有气泡，裂纹缩孔等缺陷。
制件尺寸要求在偏差范围内，并达到所需要的精度。
二．计算工件体积
V底≈2504.45
V凸≈2037
V圆弧≈830.16
V总≈V底+ V凸+ V圆弧≈5.37cm
查表6-1（参考文献1）塑料ABS的密度为1.02～1.05g/cm
单件塑件的重量MS ≈5.37X1.05≈6g
三．型腔.型芯工作部位尺寸的确定
1.平均收缩率计算型腔径向尺寸
ABS的塑件收缩率是0.4～0.7%平均收缩率S=（0.4%+0.7%）/2=0.55%
型腔工作部位尺寸：
型腔径向尺寸: Lm 1 =[(1+S)Ls-X△]+δ 0=[65X（1+0.55%）-0.75X0.32]0.1 0=65.12+0.1 0
Lm 2=[(1+S)Ls-X△]+δ 0=[34X（1+0.55%）-0.75X0.26] +0.86 0=34.122+0.86 0
2. 平均收缩率计算型腔深度、型芯高度尺寸
型腔深度尺寸: Hm =[(1+s)Hs-X△]+δ 0=[12X（1+0.55%）-0.75X0.18]+0.06 0=11.93+0..6 0
型芯径向尺寸: lm =[(1+s)ls+X△]根据上式分别得到型心径向尺寸为：
lm1=[(1+0.55%)x13.5+0.75x0.18]=14.920 -0.06
lm2=[(1+0.55%)x10.5+0.75x0.18]=11.910 -0.06
lm3=[(1+0.55%)x15+0.75x0.2]=15.230 -0.15
型芯高度尺寸:hm 1 =[(1+s)hs+X△]0 –δ= [12X（1+0.55%）+0.75X0.2]0 -0.06=12.760 -0.06
hm 2 =[(1+s)hs+X△]0 –δ=[（1+0.55%）X4.5+0.75X0.14]0 -0.04=4.540 -0.04
X—修正系数取0.5
△—塑件公差（mm）
δ—模具制造公差，取1/3△
四.浇注系统的设计
确定分型面位置，该塑件的结构如图
该件结构比较简单分型面如上图
（2）确定浇口形式及位置，为了提高成型效率，采用点浇口形式，选在制件底部中心位置。并采用双分型面塑模结构，浇口在第一次分型时被拉断。
浇口直径可以根据经验公式计算d=（0.14～0.20）
式中d—浇口直径（mm），S—在浇口处的避厚(mm)， A—型腔表面积
d─(0.14～0.20)
（浇口直径也可以根据经验值取1 mm), 浇口锥角取β=15º， 浇口倾斜角取〆=45º
五 选用模架
（1）可看出型腔为整体式，因此型腔的强度和刚度按型腔为整体式进行计算。由于型腔壁厚计算比较麻烦也可参考经验推荐数据查<<模具设计指导>>表6─15型腔侧壁的S=9mm

（2）初选注射机
注射量：该塑料件单件重6克，浇注系统为点浇口，粗略估算M浇
≈1g
总体积V 塑件≈6.37cm 总质量M=6+1g≈7g
满足注射量 V 机 ≥V 塑件/0.8
式中V 机－额定注射量（cm） V 塑件 －塑件与浇注系统凝料体积和（cm）
V 塑件/0.8=6.37/0.8=7.96cm
2）注射压力:
P 注≥P 成型
查表6—5(参考文献一)ABS塑料成型时的注射压力P 成型 =70～90MPa
3）锁模力：P 锁模力≥PF
式中P—塑料成型时型腔压力，ABS塑料的型腔压力P=30MPa
F—浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和，
F=17X14X2 =476mm
PF=30×476N=14.28KN
根据以上分析（计算）查表6—24(参考文献一)初选注射机型号为：Xs-Z-30
注射机Xs-Z-30有关技术参数如下:
最大开合模行程S 160mm
模具最大厚度 180 mm
模具最小厚度 60mm
喷嘴孔直径 2mm
动，定模板尺寸 250×280mm
拉杆空间 235mm
喷嘴圆弧半径 12mm
(4) 选标准模架
根据以上分析，计算机以及型腔尺寸及位置尺寸确定模架的结构形式和规格，查表7—1，7—3选用 A 4-200160-02-Z2 GB/T 12556.1-1990
定模板厚度： A=16mm
动模板厚度： B=25mm
垫块厚度： C=50mm
模具厚度： H 模=88+A+B+C=（88+16+25+50）=179mm
模具外型尺寸： 200mm×160mm×179mm
六.校核注射机
（1）注射量，锁模力，注射压力, 模具厚度的校核。由于在初选注射机和选用标准模架时是根据以上四个技术参数及计算壁厚等因素选用的，所以注射量，锁模力,注射压力,模具厚度不必进行校核已符合所选注射机要求。
（2）开模行程的校核
注射机最大开模行程因按与模厚有关时来校核,双分型面注射模可按下式校核
注射机的最大开模行程S
S≥2h件+h浇+（5～10）才满足要求
式中 h件-塑料制品的高度
h浇-浇注系统的高度
2h件+h浇+（5～10）≈74mm
因为S为160mm,所以S≥74mm 满足要求
（3）模具在注射机上的安装：从标准模架外型尺寸看小于注射机的拉杆空间，并采用压板固定模具，所以注射机的规格满足要求。
七 模具导向机构的设计
导向机构对塑料模具是不可缺少的部件，因为模具在闭合时要求有一定的方向和位置，所以必须设有导向机构，导柱安装在动模一边还是定模一边均可，通常导柱设在主型心周围，导向机构主要有定位 、导向、承受一定 侧压力三个作用。
本模具是一模一具的模具，一般采用四根导柱的导向机构。
导柱机构的技术要求
长度 导柱导向部分的长度应该比凸摸端面的高度高出8-12mm，以免出现导柱未导正方向而型心先进入型腔的情况
形状 导住前端应该做成锥台形或半球形以使导柱能顺利地进入导向孔，本模具导柱前端采用锥台形。
材料 一般采用20钢或者t8，t10钢硬度50-55 HRC
数量及布置 导柱应该合理均匀分布在模具分型面的四周
配合精度 导柱的导向部分通常采用H7/57或H8/57的间隙配合
2导套的结构和技术要求
形状 为使导柱顺利进入导套，导套的前端面倒圆角，导向孔最好作成通孔，以利于排出孔内的空气，如果摸板较厚，导孔必须作成盲孔时可在盲孔的侧面打一个小孔排气或在导柱的侧壁磨出排气槽
材料 可采用与导柱相同的材料
配合精度 直导套用H7/r6过盈配合潜入摸板
导柱与导套的配用 由模具的结构及生产要求而定
八 定模座板 动模座板的设计
定模座板 使定模固定在注射机的固定工作台面是的模具
动模座板 使动模固定在注射机的移动工作台面是的模具
选用的摸板在注射机上的安装只需在定模板上的设置定位孔
动，定模座板的厚度 一般采用Q235或45钢材料为了把模具固定在注射机上，动定模座板的两侧均需要比动定摸板的外型尺寸加厚25-30mm
九.推出结构设计
1 确定顶出方式和顶杆位置
根据制品结构特点,确定在制品的两侧设置四根普通的圆顶杆，普通的圆形顶杆按GB4169.1-1984选用，均可满足顶杆刚度要求。
查表7-13,选用Ф4mmx100mm型号的圆形顶杆4根.由于件较小,推出装置可不设导向装置
推件力的计算
推件力F=AP（μcosα-sinα）+qA1
式中 A——塑件包络型芯的面积
p——塑件对型芯单位面积上的包紧力，取0.8X10-1.2X10Pa
α——脱模斜度
q——大气压力0.09M Pa
μ——塑件对钢的摩擦系数μ，约为0.1-0.3
F≈1660N
十 水冷系统的设计
冷却水孔开设原则
冷却水孔的数量应尽可能多，直径尽量大。
各冷却水孔至型腔表面的距离应相等，一般保持在15—20毫米范围内，距离太近不易冷却均匀，太远则效率底，水孔直径一般取Ф8—12毫米，孔距最好为水孔直径的5倍。
水孔通过壤块时，防止壤套等漏水。
冷却管路一般不宜设在型腔内塑料容接的地方，以免影响塑件强度。
水管接头（冷却水嘴）应设在不影响操作的一侧
本模具型腔和型芯冷却形式采用循环式，因为圆孔循环或矩形槽循环冷却，对型腔，型芯的冷却效果好。

十一 排气系统的设计
由于制件尺寸较小,利用分型面和推杆的配合间隙排气即可.

总结与展望
一、总结
模具是由机械零件构成，它与相应的压力成形机械相配合，具有直接改变金属或非金属材料的形状、尺寸、相对位置和性质，使之成形为合格制品或半成品零件。
作为一种高效率的工艺装备，模具具有节约原材料、制件成本低廉等一系列优点。目前，模具的应用日益广泛，已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向，模具工业的水平和发展状况已被认为是衡量一个国家工业水平的重要标志之一。而在当今模具行业中，占大部分比例的是塑料成型模具，而塑料注射成型又是塑料模具工业中主要的加工方法之一，据统计塑料成形模具产量中约半数以上是注射模具。近年来，随着新塑料的研发，以塑代钢、以塑代木的推广，塑料模的比例不断提高，塑料模将有更广阔的应用前景。同时，由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对塑料模的精度要求也将越来越高，传统的制模方法已不能满足要求，这就促使了CAD/CAM技术在模具行业中的应用。而在CAD软件的开发中，参数化设计方法的研究已成为研究的热点，因此，研究塑料注射模具参数化设计关键技术，对提高塑料注射模具的设计效率具有更重要的现实意义。本文以咖啡杯为例，确定了电流线圈架的模腔数并选择相关注塑机，完成对应模具总图设计，模具总图用2D-CAD绘制，总图设计严格按标准，包含零件序号及零件明细表等；完成电流线圈架的造型设计，如动模、定模等型腔零件及动定模套板、浇口套等零件的设计，按制图标准标注尺寸、公差、形位公差及表面粗糙度等；对模具分型面、浇注方案、冷却方案等设计进行分析，如：内浇口截面积的计算及压室直径的确定等；对模具零件关键尺寸的确定进行计算，如套板边框尺寸、厚度尺寸、导柱直径、压室充满度计算等，具有很强的工程实用意义。
二、今后研究方向
随着市场竞争的日益激烈，企业迫切地需要实性强的快速设计方法和理论。因此对快速设计方法的研究仍将成为未来一段时间内的设计领域的主要研究课题之一。今后，它将更广泛的应用于模具设计、机械产品设计、电子产品设计中。因此，可以利用Pro/E的二次开发接口，进行软件的深层开发，提高设计效率和设计质量。

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致 谢
经过N个月的毕业设计忙碌之后，设计最终完成，心理有一种说不出的轻松，设计过程中遇到许多的问题，在众多师友的帮助下予以解决。首先要感谢~~~老师对我的指导和督促，~老师给我指出了正确的设计方向，使我加深了对知识的理解,同时也避免了在设计过程中少走弯路，~老师的督促使我一直把毕业设计放在心理，保证按质按量的完成；要感谢宿舍同学，是大家营造了良好的学习环境，在做设计的过程中互帮互助，使我的CAD和PRO/E操作水平比以前有了很大提高，同时较全面的掌握了Word的编辑功能；还要感谢那些把借阅证让我借书的同学，使得我查阅资料非常方便；还要感谢石生贵同学在我最需要电脑的时候给我提供电脑，使我能够按时完成毕业设计。
大学生活至此划上了圆满的句号，在####大学这块土地上有众多莘莘学子辛勤的耕耘，在这块土地上我健康快乐的成长，我永远不会忘记可亲的同学，我永远记得这片土地。

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