碗的注射模具設計說明書設計題目：碗的注射模具設計指導老師：xx設計者：xxx系別：信息控制與制造系班級：xx學號：xx緒 論一 【模具在加工工業中的地位】模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。在各種材料加工工業中廣泛的使用著各種模具。例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等各種模具。對模具的全面要求是：能生產出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動化操作簡便；從模具制造的角度，要求結構合理、制造容易、成本低廉。模具影響著制品的質量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機械性能、電性能、內應力大小、各向同性性、外觀質量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在加工過程中，模具結構對操作難以程度影響很大。在大批量生產塑料制品時，應盡量減少開模、合模的過程和取制件過程中的手工勞動，為此，常采用自動開合模自動頂出機構，在全自動生產時還要保證制品能自動從模具中脫落。另外模具對制品的成本也有影響。當批量不大時，模具的費用在制件上的成本所占的比例將會很大，這時應盡可能的采用結構合理而簡單的模具，以降低成本。現代生產中，合理的加工工藝、高效的設備、先進的模具是必不可少是三項重要因素，尤其是模具對實現材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設計起著重要的作用。高效的全自動設備也只有裝上能自動化生產的模具才有可能發揮其作用，產品的生產和更新都是以模具的制造和更新為前提的。由于制件品種和產量需求很大，對模具也提出了越來越高的要求。因此促進模具的不斷向前發展二 【模具的發展趨勢】近年來，模具增長十分迅速，高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個模具產量中所占的比重越來越大。從模具設計和制造角度來看，模具的發展趨勢可分為以下幾個方面：（1） 加深理論研究在模具設計中，對工藝原理的研究越來越深入，模具設計已經有經驗設計階段逐漸向理論技術設計各方面發展，使得產品的產量和質量都得到很大的提高。（2） 高效率、自動化大量采用各種高效率、自動化的模具結構。高速自動化的成型機械配合以先進的模具，對提高產品質量，提高生產率，降低成本起了很大的作用。（3） 大型、超小型及高精度由于產品應用的擴大，于是出現了各種大型、精密和高壽命的成型模具，為了滿足這些要求，研制了各種高強度、高硬度、高耐磨性能且易加工、熱處理變形小、導熱性優異的制模材料。（4） 革新模具制造工藝 在模具制造工藝上，為縮短模具的制造周期，減少鉗工的工作量，在模具加工工藝上作了很大的改進，特別是異形型腔的加工，采用了各種先進的機床，這不僅大大提高了機械加工的比重，而且提高了加工精度。（5） 標準化 開展標準化工作，不僅大大提高了生產模具的效率，而且改善了質量，降低了成本。三 【設計在學習模具制造中的作用】 通過對模具專業的學習，掌握了常用材料在各種成型過程中對模具的工藝要求，各種模具的結構特點及設計計算的方法，以達到能夠獨立設計一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機械加工的知識，金屬材料的選擇和熱處理，了解模具結構的特點，根據不同情況選用模具加工新工藝。 畢業設計能夠對以上各方面的要求加以靈活運用，綜合檢驗大學期間所學的知識。IV目 錄1、 緒論22、 目錄4一、引言6二、塑料工藝分析和模具方案確定7三、塑料的成型特性及工藝參數8四、澆注系統9五、頂出機構12六、冷卻系統13七、塑件的Moldflow分析16八、模架、支承與連接零件的設計與選擇17九、合模導向與定位機構的設計18十、排氣系統20十一、模具總裝圖21十二、模具安裝UG圖22十三、設計總結23十四、謝辭24一、引言隨著各種性能優越的工程塑料不斷開發，注塑工藝越來越多地被各個制造領域用以成型各種性能要求的制品。要高質量、經濟地生產出注塑制品，必須綜合考慮成型樹脂、注塑模具及注塑機的問題，注塑模具的設計質量直接影響成型制品的生產效率、質量及成本。注塑模具在注射制品成型中起著極其重要的作用，除了塑料制品的表面質量、成型精度完全由模具決定之外，塑料制品的內在質量、成型效率也受模具左右，所以如何高質量、簡明、快捷、規范化地設計注塑模具，成為發揮注塑成型工藝的優越性，擴大注塑制品的首要問題。傳統的注塑模具設計，主要是依賴設計人員的經驗，設計的速度、質量及可靠性的程度，因設計人員的經驗而異。又因模具是單品或極少批量的產品，采用傳統設計方法，每一張圖紙都需要手工繪制，設計人員的工作強度大，設計工作難以達到規范化、標準化。目前世界上工業發達的國家和地區都已相繼采用計算機技術進行注塑模具設計，其主要是采用計算機輔助設計即CAD及計算機輔助工程CAE。我國模具工業從起步到飛躍發展，歷經了半個多世紀，近幾年來，我國模具技術有了很大發展，模具水平有了較大提高。大型、精密、復雜、高效和長壽命模具又上了新臺階。模具質量、模具壽命明顯提高；模具交貨期較前縮短。模具CAD/CAM/CAE技術相當廣泛地得到應用，并開發出了自主版權的模具CAD/CAE軟件。塑料模是應用最廣泛的一類模具。近年來，我國塑料模有長足的進步。在制造技術方面，首先是采用CAD/CAM技術，用計算機造型、編程并由數控機床加工已是主要手段，CAE軟件也得到應用。二、塑料工藝分析與模具方案確定1 制件的分析如下圖所示，該制件為塑料碗，使用材料為PP。圖2-1制件圖圖2-2制件三維圖2總裝圖總裝圖如圖2-3所示。圖2-3總裝圖1.動模板 2.定模板 3.定位頂銷 4.定模座板 5.澆口套 6.定位圈 7.導柱8.導套9.型腔 10.型芯 11.頂桿 12.固定板螺釘 13.推桿固定板螺釘 14.推板 15. 推桿固定板 16.復位桿 17.長固定螺釘 18.動模座板 19.墊塊 20.支承板三、 塑料的成型特性及工藝參數PP的材料名稱是聚丙烯（百折膠）。百折膠質輕，可浮于水，它具有高的結晶度，高耐磨性，高溫沖擊性好，化學穩定性高，衛生性能好，無毒，耐熱性高，可在100攝氏度左右使用，突出的延伸性能和抗疲勞性能。可應用于微波爐、餐具、盆、塑料桶、保溫瓶外殼、編織袋等生活用品，也可用于法蘭，齒輪，接頭，把手等工業元件。PP的最大缺點就是容易氧化老化。可用添加抗氧化劑與紫外光吸收劑等加以克服。收縮率：1.02.5% 熔融溫度：230275 成型溫度：1565度比重：0.9020.906 成型壓力：100130Mpa 流比長：100200結晶性：半結晶性 射速：高速注射 四、 澆注系統1 分型面的選擇選擇分型面的原則：(1)有利于脫模；(2)有利于保證塑件的外觀質量和精度要求；(3)有利于成型零件的加工制造；(4)分型面數目與形狀通常采用平行分型面，即采用一個與注射機開模運動方向垂直的分型面；(5)型腔方位的確定：在決定型腔在模具內的方位時，分型面的選擇應盡量防止形成側孔或側凹，以避免采用比較復雜的模具結構；(6)有利于側向抽芯；(7)考慮側向抽拔距；(8)應將抽芯或分型距離長的方向置于動、定模的開合模方向上，而將短抽拔距作為側向分型芯或抽芯，并注意將側抽芯放在動模邊，避免定模抽芯；(9)鎖緊模具的要求；(10)有利于排氣；(11)分型面的選擇應考慮注射機的技術參數。綜上所述，結合本塑件實際情況，將分型面定為如圖5-1所示圖5-1 分型面為了避免A板和滑塊有尖角產生，分型面應在邊倒圓底端。2 澆口套的選用由于采用直接澆口，在有柄蓋底部的花紋需要成型，所以交口套底面必須加工出所需要的花紋，詳細數據請參見澆口套零件圖，示意圖如下5-2所示圖5-2 澆口套由于主流道與高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復接觸和碰撞,所以常將主流道設計成可拆卸的澆口套，材料為T10A鋼,并淬火處理到洛氏硬度5055HRC.T10A鋼適于制造切削條件差、耐磨性要求較高，且不受忽然和劇烈振動，需要一定韌性及具有鋒利刀口的各種工具，可用作不受較大沖擊的耐磨零。3 流程比的校核在確定澆口位置及數量時，對于大型塑件還應該考慮所允許的最大流程比。因為當塑件壁厚較小，而流程較長時，不但內應力增大，而且會因為料流溫度降低較多而造成注射不滿，這時必須增大塑件的壁厚，或增加澆口數量、改變澆口位置，以縮短最大流程。流程比是指塑料熔體在型腔內流動的最大流程與其厚度之比。即： （5-1）B流程比；各段流程長度；各段流程的型腔厚度；允許的流程比，（這里塑料PP的允許流程比為280）所以在允許的范圍內，可行。五、頂出機構六、冷卻系統1模具溫度調節對塑件質量的影響(1)尺寸精度 對一般塑件,必須使模溫較低,并保持恒定溫度,以減少塑件成型收縮率的波動,提高塑件尺寸穩定性；(2)形狀精度 模具型芯和型腔的各部分溫差太大,會使塑件收縮不均勻導致翹曲變形,特別是對于壁厚不一致和形狀復雜的塑件,常常會出現因收縮不均勻而變形的情況,因此,必須設計合適的冷卻回路,使模具型腔、型芯各個部分的溫度基本一致，從而使塑件各部分的冷卻速度相同；(3)力學性能 對于結晶型塑料冷卻速度影響其結晶度，而結晶度又影響其力學性能。冷卻速度快，結晶度低，應力開裂的傾向小。一般可采用較高的熔體溫度、較低的模具溫度、較短的保壓時間和快速填充，這樣成型條件來減少塑件應力開裂的傾向。(4)表面質量 當模具的溫度過低時，會使塑料熔體粘度提高，流動阻力增大，從而出現填充不滿，塑件輪廓不清，或者產生熔接痕或振動痕；提高模具溫度即可改善塑件表面狀態，使塑件表面粗糙度降低。2冷卻系統的設計原則(1)冷卻系統的布置應先于脫模機構(2)合理地確定冷卻管道的直徑中心距以及與型腔壁的距離(3)降低進出水的溫度差，普通模具的進出水溫差不應超過5(4)澆口處應加強冷卻(5)應避免將冷卻水道開設在塑件熔接痕處(6)冷卻水路應便于加工和清理。3冷卻裝置的布置如下冷卻系統 七、塑件的Moldflow分析有限元法介紹Moldflow軟件的原理是有限元法，有限元法是力學、計算方法和計算機技術相結合的產物，由于它在解決工程技術問題時的靈活性、快速及有效性，發展非常神速，其解題范圍包括了各個領域（固體力學、流體場、電磁場、溫度場、聲場）的數理方程；其計算機程序幾乎能求解數理方程中的各類問題，是工程技術人員必備工具，是力學、機械、土木工程、水力等專業的學生的必修課。有限元法是求解復雜工程問題的一種近似數值解法，現已廣泛應用到力學、熱學、電磁學等各個學科，主要分析工作環境下物體的線性和非線性靜動態特性等性能。有限元法求解問題的基本過程主要包括：分析對象的離散化，有限元求解，計算結果的處理三部分。曾經有人做過統計：三個階段所用的時間分別占總時間的40%50%、5%及50%55%。也就是說，當利用有限元分析對象時，主要時間是用于對象的離散及結果的處理。如果采用人工方法離散對象和處理計算結果，勢必費力、費時且極易出錯，尤其當分析模型復雜時，采用人工方法甚至很難進行，這將嚴重影響高級有限元分析程序的推廣和使用。因此，開展自動離散對象及結果的計算機可視化顯示的研究是一項重要而緊迫的任務。有限元分析的基本步驟和幾個問題：離散化：（1）單元怎樣劃分？編排單元碼和節點碼有什么原則？（2）荷載如何移置？單元分析：（1）節點力怎樣用節點位移表示？（2）如何建立以節點位移表示的節點平衡 方程式？（3）怎樣去求單元的內力（應力）？整體分析：如何以最快的速度、最少的時間、最好的方案解出方程組，以得到最佳（可行精度）的結果？八、模架、支承與連接零件的設計與選擇注射模中的各種固定板、墊塊、支承板及模座等均稱為支承零部件，它們與合模機構組裝，便可構成模具的基本骨架。注射模架的作用就是用來安裝和固定注射模具中的各種功能結構，因此，在設計注射模時，必須保證各種支承零部件有足夠的強度和剛度。1定模座板（650mm550mm35mm）定模座板是模具與注射機連接固定的板，材料為45鋼。通過8個16的斜導柱與定模固定板連接，定位圈通過4個M4的內六角螺釘與其連接，定模座板與澆口套為H6/f5配合。2定模板（550 mm550mm70mm）用于固定型腔、導套、楔緊塊、斜導柱。厚度經計算校核應大于12，取標準值25。采用45鋼制成，調質230HB270HB。其上的導套孔與導套一端采用H7/r6配合，另一端采用H8/h7配合；定模板與澆口套采用H6/f5配合。注射模中的各種固定板、墊塊、支承板及模座等均稱為支承零部件，它們與合模機構組裝，便可構成模具的基本骨架。注射模架的作用就是用來安裝和固定注射模具中的各種功能結構，因此，在設計注射模時，必須保證各種支承零部件有足夠的強度和剛度。3動模板（550mm550mm90mm）用于固定型芯，厚度經計算采用90mm4 動模座板（550mm550mm70mm）模座是與注射機相聯的模具底板，其作用是支承所有零部件、傳遞合模力及承受成型力。設計要點：(1)應有一定厚度；(2)輪廓形狀和尺寸應與注射機上的動定模固定板相匹配；(3)模座上開設的安裝結構（螺栓孔、壓板臺階等）必須與設備上安裝的螺孔的大小和位置相適應；(4)材料：碳鋼、45鋼、合金結構鋼，調質230270HBS。九、 合模導向與定位機構的設計注射模在工作中周期性地開模、合模。當動、定模完全分開時，可依靠注射成型機的拉桿導向，但僅靠注射成型機的拉桿導向并不能保證注射模具正常工作，注射模本身必須設置導向與定位機構。導向機構的作用是：(1)定位作用：為了避免模具裝配時方位搞錯而損壞模具，并且在模具閉合后使型腔保持正確的形狀，不至于因為位置的偏移而引起塑件壁厚不均，或者模塑失效；另外，導向機構在模具的裝配過程中也起定位作用，方便模具的裝配和調整；(2)導向作用：在動定合模時，首先導向機構接觸，引導動模、定模正確閉合，避免凸模或型芯撞擊型腔，損壞零件；(3)承受一定側壓力：塑料注入型腔過程中會產生單向側壓力，或由于注射機精度的限制，使導柱在工作中承受了一定的側壓力；(4)保持運動平穩作用：對于大、中型模具的脫模機構，有保持機構運動靈活平穩的作用。1 導柱導向機構考慮到塑件的精度要求和生產批量大小，故導柱要有導套配合，導套的外徑與導柱的相等，也就是導柱的固定孔與導套的固定孔同徑，兩孔可以一刀加工，以保證位置精度。導柱同導套的配合都是間隙配合H7/h6或H8/f8，間隙小于0.04mm，導柱裝入模板多用過渡配合H7/m6或H7/r6。導柱的端部做成錐形或半球形的先導部分，使導柱能順利進入導向孔。多采用低碳鋼經滲碳淬火處理或碳素工具鋼（T8A、T10A）經淬火處理，硬度為5055HRC18，以保證導柱具有硬而耐磨的表面和堅韌而不易折斷的內芯。2 導向孔、導套的結構及要求考慮到裝配方便，把導套的前面倒一個圓角，內孔有一定錐度；為避免孔內空氣無法排出而產生反壓力，給導柱的進入造成阻力，合模時有較大噪聲，設計時把導柱孔打通。該設計中，采用了有肩導柱和帶頭導套。3 導柱布置根據模具的大小，選用了四根等直徑導柱，它們合理均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具外緣有足夠的距離，以保證模具的強度。十、 排氣系統1排氣系統的作用及氣體來源為了防止塑件出現氣泡，疏松等缺陷，在注射過程中應該將型腔中的氣體排出。模具型腔中的氣體來源主要有以下幾個方面： (1)澆注系統和型腔中原有的氣體；(2)塑料中的水分在注射溫度下蒸發的水蒸汽；(3)塑料熔體受熱分解產生的揮發氣體；(4)熔體中某些添加劑的揮發和化學反應生成的氣體；2排氣系統的設計要點(1)保證迅速，有序，通暢，排氣速度應該與注射速度相適應；(2)排氣槽設在塑料流末端；