手電筒蓋頭注塑模具設計【說明書+CAD+SOLIDWORKS】

手電筒蓋頭注塑模具設計【說明書+CAD+SOLIDWORKS】,說明書+CAD+SOLIDWORKS,手電筒,蓋頭,注塑,模具設計,說明書,仿單,cad,solidworks 南通職業(yè)大學模具設計 第 0 頁 共 34 頁 畢業(yè)論文（設計） 摘 要 類 型： √畢業(yè)設計說明書 □畢業(yè)論文 題 目： 手電筒蓋頭注塑模具設計 指導教師： 學生姓名： 專 業(yè)： 班 級： 學 號： 時 間： 2015 年 4 月 南通職業(yè)大學模具設計 第 1 頁 共 34 頁 塑料成型制品是以塑料為主要結構材料經(jīng)成型加工獲得的制品 ，又叫做塑料制件，簡稱塑件。塑料成型制品應用廣泛，特別是在 電子儀表、電器設備、通信工具等方面獲得大量應用。如各種受力 不大的殼體、支架、結構件、裝飾件等；作為塑料制品的主要生產(chǎn) 基礎工藝裝備的塑料模具，在國民經(jīng)濟占有重要的地位，模具技術 也已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標志。注射成型是塑料 成型的一種重要方法，它主要適用于熱塑性的成型可以一次成型形 狀復雜的精密塑件，本次設計就是將手電筒蓋頭作為設計模型，將 注塑模具的相關知識作為依據(jù)，闡述塑料注塑模具的整體設計過程 。 本文設計的內容就是手電筒蓋頭注塑模具，材料為 PC，根據(jù) 其結構形狀特點以及通過對手電筒蓋頭成型工藝的正確分析，確定 型腔的總體布局，選擇分型面，確定脫模方式，設計澆注系統(tǒng)等； 同時本文對注塑模具進行簡要介紹，對注塑模具中的主要零件進行 設計計算，在設計過程中著重考慮其生產(chǎn)實際中的經(jīng)濟性和合理性 。 關鍵詞：注塑模具； 注射成型； 分型面 南通職業(yè)大學模具設計 第 2 頁 共 34 頁 Abstract Plastic molding products are plastic as the main struct ural material. The processing of products.Referred to as th e plastic parts.plastic molding products arewidely used.Esp ecially in the electronic instrument electrical equipment , communication tools ,etc to obtain a large number of applic ations . such as all kinds ofstress are shell stents struct ure decoration.Based process equipment as the main producti on of plastic products of plastic mold .occupies an importa nt positionin national economy mould technology has also be come to measure a national product manufacture level of imp ortant symbol.Injection molding plastic molding isan import ant method .it is mainly suitable for thermoplastic molding .a nd canbea complicated shape of precision plastic forming pa rts is the adsl surface hella a design model . Design the content of this article is shell of plastic inj ection mould ,materials for PC .According to the shape of t he structure characteristics and throughthe analysis of The design of gating system,etc. Keywords：Plastic mold；injection molding； the parting sur face 南通職業(yè)大學模具設計 第 3 頁 共 34 頁 目錄 緒論 我國模具行業(yè)的發(fā)展方向和前景 .....................................2 第一章 引言 ..............................................2 1.1 注塑模具設計與制造技術 .......................................3 1.2 UG 模具設計的基本流程 ........................................4 1.3 課題意義 ...................................................5 第二章 注塑件的設計 ..........................................6 2.1 功能設計 ...................................................6 2.2 材料選擇 ...................................................6 2.3 結構設計 ...................................................7 2.4 塑件的尺寸精度及表面質量 .....................................8 第三章 塑件 3D 建模及注射成型工藝分析 ...........................9 3.1 塑件的 3D 模型 ...............................................9 3.2 塑件的注射成型工藝性分析 .....................................9 3.3 注塑機 ....................................................15 第四章 模具結構設計 .........................................16 4.1 型腔數(shù)目的確定 .............................................16 4.2 分型面的確定 ...............................................17 4.3 澆口的確定 ................................................17 4.4 模具材料的確定 .............................................17 4.5 澆注系統(tǒng)的設計 .............................................17 南通職業(yè)大學模具設計 第 4 頁 共 34 頁 4.6 成型零件結構設計 ...........................................20 4.7 抽芯結構設計 ..............................................21 4.8 模架的選用 ................................................22 4.9 導向機構的設計 .............................................23 4.10 排氣設計 .................................................24 第五章 注射機的校核 .........................................26 5.1 最大注塑量的校核 ...........................................26 5.2 鎖模力的校核 ...............................................26 5.3 模具外形尺寸校核 ...........................................26 5.4 模具厚度校核 ...............................................27 5.5 模具安裝尺寸校核 ...........................................27 5.6 開模行程校核 ...............................................27 第六章 模具總裝設計 .........................................28 6.1 模具裝配及加工要求 .........................................28 6.2 模具工作原理 ...............................................30 第六章 繪制模具總裝圖和非標零件工作圖 ............................26 小 結 .....................................................26 致 謝 .....................................................26 參考文獻 .....................................................26 英文資料 .....................................................26 234567891023109871654312 南通職業(yè)大學模具設計 第 5 頁 共 34 頁 緒論 我國模具行業(yè)的發(fā)展方向和前景 經(jīng) 過 1990 年 代 的 高 速 發(fā) 展 ， 中 國 的 模 具 產(chǎn) 業(yè) 已 經(jīng) 達 到 一 定 的 水 平 ， 生 產(chǎn) 能 力 也 有 了 相 當 大 的 提 高 ， 模 具 市 場 的 規(guī) 模 也 正 在 逐 步 擴 大 。 過 去 十 年 ， 中 國 模 具 工 業(yè) （ 主 要 集 中 在 汽 車 、 電 子 信 息 以 及 電 器 ） 以 每 年 15%左 右 的 增 長 速 度 快 速 發(fā) 展 。 到 2005 年 ， 全 國 模 具 生 產(chǎn) 廠 點 已 達 3 萬 多 家 ， 從 業(yè) 人 員 50 多 萬 人 ； 模 具 銷 售 總 額 高 達 610 億 元 ， 比 上 年 增 長 25%； 模 具 生 產(chǎn) 企 業(yè) 總 體 上 任 務 飽 滿 、 訂 單 充 足 。 2006 年 ， 業(yè) 界 預 測 中 國 汽 車 的 年 度 銷 售 數(shù) 量 將 會 比 前 一 年 增 長 15%， 年 度 銷 售 數(shù) 量 將 會 達 到 640 萬 臺 。 而 汽 車 零 部 件 市 場 比 汽 車 整 車 的 市 場 更 大 ， 可 以 預 測 汽 車 相 關 模 具 產(chǎn) 業(yè) 將 會 有 高 速 發(fā) 展 。 與 2004 年 相 比 ， 2005 年 中 國 的 模 具 生 產(chǎn) 值 增 加 了 125%， 以 610 億 人 民 幣 居 世 界 第 三 位 。 其 中 ， 出 口 比 前 一 年 增 加 了 150%， 達 到 了 7.4 億 美 元 。 目 前 ， 國 內 模 具 行 業(yè) 正 隨 著 我 國 制 造 業(yè) 特 別 是 汽 車 和 電 子 產(chǎn) 業(yè) 的 持 續(xù) 高 速 發(fā) 展 而 逐 漸 步 入 “黃 金 期 ”。 近 年 來 ， 模 具 行 業(yè) 結 構 調 整 步 伐 加 快 ， 主 要 表 現(xiàn) 為 大 型 、 精 密 、 復 雜 、 長 壽 命 模 具 和 模 具 標 準 件 發(fā) 展 速 度 高 于 行 業(yè) 的 總 體 發(fā) 展 速 度 ； 塑 料 模 和 壓 鑄 模 比 例 增 大 ； 面 向 市 場 的 專 業(yè) 模 具 廠 家 數(shù) 量 及 能 力 增 加 較 快 。 隨 著 經(jīng) 濟 體 制 改 革 的 不 斷 深 入 ， “三 資 ”及 民 營 企 業(yè) 的 發(fā) 展 較 快 。 在 注 塑 模 具 方 面 ， 2006 年 ， 注 塑 模 具 比 例 進 一 步 上 升 ， 熱 流 道 模 具 和 氣 輔 模 具 水 平 進 一 步 提 高 ， 注 塑 模 具 在 量 和 質 方 面 都 有 較 快 的 發(fā) 展 ， 我 國 最 大 的 注 塑 模 具 單 套 重 量 已 超 過 50 噸 ， 最 精 密 的 注 塑 模 具 精 度 已 達 到 2 微 米 。 在 CAD/CAM 技 術 得 到 普 及 的 同 時 ， CAE 技 術 應 用 越 來 越 廣 ， CAD/CAM/CAE 一 體 化 得 到 發(fā) 展 ， 模 具 新 結 構 、 新 品 種 、 新 工 藝 、 新 材 料 的 創(chuàng) 新 成 果 不 斷 涌 現(xiàn) ， 專 利 數(shù) 量 增 多 。 據(jù) 業(yè) 內 人 士 分 析 ， 未 來 我 國 模 具 發(fā) 展 趨 勢 包 括 10 個 方 面 ： (1)模 具 日 趨 大 型 化 。 南通職業(yè)大學模具設計 第 6 頁 共 34 頁 (2)模 具 的 精 度 將 越 來 越 高 。 10 年 前 精 密 模 具 的 精 度 一 般 為 5 微 米 ， 現(xiàn) 已 達 到 2-3 微 米 ， 1 微 米 精 度 的 模 具 也 將 上 市 。 (3)多 功 能 復 合 模 具 將 進 一 步 發(fā) 展 。 新 型 多 功 能 復 合 模 具 除 了 沖 壓 成 型 零 件 外 ， 還 擔 負 疊 壓 、 攻 絲 、 鉚 接 和 鎖 緊 等 組 裝 任 務 ， 對 鋼 材 的 性 能 要 求 越 來 越 高 。 (4)熱 流 道 模 具 在 塑 料 模 具 中 的 比 重 也 將 逐 漸 提 高 。 (5)隨 著 塑 料 成 型 工 藝 的 不 斷 改 進 與 發(fā) 展 ， 氣 輔 模 具 及 適 應 高 壓 注 塑 成 型 等 工 藝 的 模 具 也 將 隨 之 發(fā) 展 。 (6)標 準 件 的 應 用 將 日 益 廣 泛 。 模 具 標 準 化 及 模 具 標 準 件 的 應 用 將 極 大 地 影 響 模 具 制 造 周 期 ， 還 能 提 高 模 具 的 質 量 和 降 低 模 具 制 造 成 本 。 (7)快 速 經(jīng) 濟 模 具 的 前 景 十 分 廣 闊 。 (8)隨 著 車 輛 和 電 機 等 產(chǎn) 品 向 輕 量 化 發(fā) 展 ， 壓 鑄 模 的 比 例 將 不 斷 提 高 。 同 時 對 壓 鑄 模 的 壽 命 和 復 雜 程 度 也 將 提 出 越 來 越 高 的 要 求 。 (9)以 塑 代 鋼 、 以 塑 代 木 的 進 程 進 一 步 加 快 ， 塑 料 模 具 的 比 例 將 不 斷 增 大 。 由 于 機 械 零 件 的 復 雜 程 度 和 精 度 的 不 斷 提 高 ， 對 塑 料 模 具 的 要 求 也 越 來 越 高 。 (10)模 具 技 術 含 量 將 不 斷 提 高 。 從 應 用 趨 勢 方 面 分 析 ， 受 用 戶 要 求 模 具 的 生 產(chǎn) 周 期 縮 短 影 響 ； 快 速 經(jīng) 濟 模 具 的 開 發(fā) 將 被 重 視 ， 模 具 標 準 件 的 應 用 將 日 漸 廣 泛 ， 且 采 用 計 算 機 控 制 和 機 械 手 操 作 的 快 速 換 模 裝 置 、 快 速 試 模 裝 置 技 術 也 會 得 到 發(fā) 展 和 提 高 。 第一章 引言 1.1 注塑模具設計與制造技術: 質 量 、 成 本 （ 價 格 ） 、 時 間 （ 工 期 ） 已 成 為 現(xiàn) 代 工 程 設 計 和 產(chǎn) 品 開 發(fā) 的 核 心 因 素 ， 現(xiàn) 代 企 業(yè) 大 都 以 高 質 量 、 低 價 格 、 短 周 期 為 宗 旨 來 參 與 競 爭 市 場 。 先 進 制 造 技 術 的 出 現(xiàn) 正 急 劇 改 變 著 制 造 業(yè) 的 產(chǎn) 品 結 構 和 生 產(chǎn) 過 程 ， 對 模 具 行 業(yè) 也 是 如 此 。 模 具 行 業(yè) 必 須 在 設 計 技 術 、 制 造 工 藝 、 生 產(chǎn) 模 式 等 諸 方 面 加 以 調 整 以 適 應 這 種 要 求 。 1.1.1 注塑模具的可視化設計: 南通職業(yè)大學模具設計 第 7 頁 共 34 頁 現(xiàn) 在 我 們 對 產(chǎn) 品 設 計 的 要 求 是 快 速 、 準 確 。 隨 著 軟 件 技 術 的 發(fā) 展 ， 三 維 設 計 （ 3D） 的 誕 生 使 模 具 實 現(xiàn) 了 可 視 化 、 面 向 裝 配 的 設 計 。 模 具 由 二 維 設 計 （ 2D） 到 三 維 （ 3D 實 現(xiàn) 了 模 具 設 計 技 術 的 重 大 突 破 。 模 具 三 維 設 計 直 觀 再 現(xiàn) 了 未 來 加 工 出 的 模 具 本 體 ， 設 計 資 料 可 以 直 接 用 于 加 工 ， 真 正 實 現(xiàn) 了 CAD/CAM 一 體 化 和 少 、 無 圖 樣 加 工 ； 模 具 三 維 設 計 解 決 了 二 維 設 計 難 以 解 決 的 一 系 列 問 題 ， 如 干 涉 檢 查 、 模 擬 裝 配 、 CAE 分 析 等 ； 模 具 三 維 設 計 能 對 模 具 的 可 制 造 性 加 以 評 價 ， 大 大 減 少 了 設 計 失 誤 。 1.1.2 注塑模具的快速制造: ⑴ 基 于 并 行 工 程 的 模 具 快 速 制 造 近 些 年 來 ， 為 了 滿 足 工 期 的 要 求 ， 模 具 企 業(yè) 大 都 在 自 覺 與 不 自 覺 中 應 用 “并 行 ”的 概 念 來 組 織 生 產(chǎn) 、 銷 售 工 作 。 并 行 工 程 應 用 的 明 確 提 出 是 對 現(xiàn) 有 模 具 制 造 生 產(chǎn) 模 式 的 總 結 與 提 高 。 并 行 工 程 、 分 散 化 網(wǎng) 絡 制 造 系 統(tǒng) 為 模 具 快 速 制 造 提 供 了 有 效 的 實 施 平 臺 。 并 行 工 程 的 基 礎 是 模 具 的 標 準 化 設 計 。 標 準 化 設 計 是 由 三 方 面 要 素 組 成 ： 統(tǒng) 一 數(shù) 據(jù) 庫 和 文 件 傳 輸 格 式 是 基 礎 ； 實 現(xiàn) 信 息 集 成 和 數(shù) 據(jù) 資 源 共 享 是 關 鍵 ； 高 速 加 工 等 先 進 制 造 工 藝 是 必 備 條 件 。 （ 2） 應 用 快 速 原 型 技 術 制 造 快 速 模 具 （ RP+RT） 在 快 速 原 型 （ Rapid Prototyping,RP） 技 術 領 域 中 ， 目 前 發(fā) 展 最 迅 速 、 產(chǎn) 值 增 長 最 明 顯 的 就 是 快 速 模 具 (Rapid Tooling,RT)技 術 。 應 用 快 速 原 型 技 術 制 造 快 速 模 具 （ RP+RT） ， 在 最 終 生 產(chǎn) 模 具 之 前 進 行 新 產(chǎn) 品 試 制 與 小 批 量 生 產(chǎn) ， 可 以 大 大 提 高 產(chǎn) 品 開 發(fā) 的 一 次 成 功 率 ， 有 效 地 縮 短 開 發(fā) 時 間 、 降 低 成 本 。 這 就 是 RP+RT 技 術 產(chǎn) 生 根 本 原 因 。 （ 3） 高 速 切 削 技 術 的 應 用 高 速 切 削 （ High Speed Machining,HSM） 在 模 具 領 域 的 應 用 主 要 是 在 加 工 復 雜 曲 面 方 面 。 其 中 高 速 銑 削 （ 也 稱 為 硬 銑 削 Hard Milling,HM） 可 以 把 復 雜 形 面 加 工 得 非 常 光 滑 ， 幾 乎 或 者 根 本 不 再 需 要 精 加 工 ， 從 而 節(jié) 約 了 南通職業(yè)大學模具設計 第 8 頁 共 34 頁 點 火 花 （ EDM） 加 工 和 拋 光 時 間 及 有 關 材 料 的 消 耗 ， 及 大 地 提 高 了 生 產(chǎn) 效 率 ， 并 且 形 面 的 精 度 不 會 遭 到 破 壞 。 1.1.3 制造模式的改變——信息流驅動的模具制造: 先 進 制 造 生 產(chǎn) 模 式 對 模 具 工 業(yè) 的 影 響 主 要 體 現(xiàn) 在 信 息 的 流 動 。 與 制 造 活 動 有 關 的 信 息 包 括 產(chǎn) 品 信 息 和 制 造 信 息 ， 現(xiàn) 代 制 造 過 程 可 以 看 作 是 原 材 料 或 毛 坯 所 含 信 息 量 的 增 值 過 程 ， 信 息 流 驅 動 將 成 為 制 造 業(yè) 的 主 流 。 目 前 ， 面 向 模 具 開 發(fā) 的 CAD/CAPC/CAM/CAE、 DNC、 PDM、 網(wǎng) 絡 集 成 等 均 是 圍 繞 如 何 實 現(xiàn) 信 息 的 提 取 、 傳 輸 與 物 化 ， 即 使 信 息 流 得 以 暢 通 為 宗 旨 。 1.2 UG 模具設計的基本流程: 目 前 ， 國 際 上 占 主 流 地 位 的 注 射 模 CAD 軟 件 有 UG、 I- DEAS、 UG、 SolidWorks 等 ； 結 構 分 析 軟 件 有 MSC、 Analysis 等 ； 注 射 過 程 數(shù) 值 分 析 軟 件 有 MoldFlow 等 ； 數(shù) 控 加 工 軟 件 有 MasterCAM、 Cimatron 等 。 本 次 是 運 用 UG 進 行 模 具 設 計 的 ,下 面 簡 單 介 紹 以 下 UG 模 具 設 計 流 程 。 UG 模 具 設 計 的 基 本 流 程 如 圖 1.1 南通職業(yè)大學模具設計 第 9 頁 共 34 頁 零件成品 (Design Model） 零件設計 （Part Design） 零件裝配（Assembly Design） 模具裝配 （Mold Assembly） 參照零件 （Reference Part） 工件（Workpiece） 模型檢驗 （Model Check） 厚度檢驗 （Thickness Check） 拔模檢驗（Draft Check） 設置收縮率 （AABSly Shrinkage） 模流分析（Analysis of Mold Flows） 建立模具體積塊 (Mold Volume) 建立或分割 （Create or Split） 模具開啟 （ Mold Opening） 干涉檢驗 （Interference Check） 專家模具系（Expert Moldbase Extension） 2-D 工程圖 (Drawing) CNC 加工 建立分模面 （Parting Surface） 圖 1.1 UG 模具設計的基本流程 南通職業(yè)大學模具設計 第 10 頁 共 34 頁 1.3 課題意義: 在 傳 統(tǒng) 塑 料 模 具 設 計 中 ， 設 計 周 期 長 ， 一 般 要 二 到 三 個 月 的 時 間 ； 設 計 成 本 高 ， 需 要 往 返 數(shù) 次 制 模 ， 修 模 ； 產(chǎn) 品 質 量 不 能 保 證 ， 對 流 體 在 模 腔 內 的 流 動 狀 態(tài) ， 冷 卻 狀 況 缺 乏 了 解 。 本 文 以 手 電 筒 蓋 頭 的 注 塑 模 具 設 計 為 例 ， 運 用 UG 軟 件 智 能 分 模 ， 不 但 保 證 了 模 具 的 精 確 性 ， 而 且 分 模 簡 單 ， 是 設 計 者 可 以 節(jié) 約 時 間 ， 集 中 精 力 拆 模 做 型 腔 ； 運 用 CAE 分 析 功 能 ， 對 塑 料 注 塑 過 程 進 行 模 擬 分 析 ， 包 括 充 模 流 動 模 擬 、 保 壓 過 程 模 擬 、 冷 卻 過 程 模 擬 及 翹 曲 模 擬 分 析 。 通 過 模 擬 分 析 可 以 預 測 制 品 填 充 不 足 、 熔 接 線 、 氣 泡 和 翹 曲 變 形 等 缺 陷 ， 還 可 以 測 定 最 佳 澆 口 數(shù) 量 和 位 置 ， 測 定 注 塑 時 注 射 壓 力 以 及 注 射 時 間 ， 溶 體 流 動 前 鋒 的 溫 度 變 化 等 系 列 參 數(shù) ； 運 用 專 家 模 架 系 統(tǒng) ， 根 據(jù) 設 計 參 數(shù) 直 接 選 取 標 準 模 架 ， 構 造 模 具 三 維 實 體 。 這 樣 設 計 出 來 的 模 具 具 有 更 高 的 質 量 ， 更 大 的 準 確 性 。 現(xiàn) 代 的 模 具 設 計 在 計 算 機 的 平 臺 上 ， 運 用 CAD/CAE/CAM 等 軟 件 ， 使 現(xiàn) 代 模 具 設 計 具 有 了 高 質 量 ， 高 效 率 ， 低 成 本 等 特 點 。 第二章 注塑件的設計 2.1 功能設計: 功 能 設 計 是 要 求 塑 件 應 具 有 滿 足 使 用 目 的 功 能 ,并 達 到 一 定 的 技 術 指 標 .該 塑 件 是 手 電 筒 蓋 頭 ,承 受 外 力 的 幾 率 不 大 ,如 沖 擊 載 荷 ,振 動 ,摩 擦 等 情 況 比 較 少 ;塑 件 的 工 作 溫 度 是 室 溫 ,這 使 得 在 材 料 選 擇 時 對 熱 變 形 溫 度 , 脆 化 溫 度 ,分 解 溫 度 的 要 求 降 低 ;作 為 一 種 日 用 品 ,生 產(chǎn) 批 量 應 該 是 中 批 中 量 或 大 批 大 量 生 產(chǎn) ,這 樣 ,就 必 須 考 慮 生 產(chǎn) 成 本 和 模 具 壽 命 ,在 材 料 的 選 擇 時 要 綜 合 各 種 因 素 。 2.2 材料選擇: 通 常 選 擇 塑 件 的 材 料 依 據(jù) 是 它 所 處 在 的 工 作 環(huán) 境 及 使 用 性 能 的 要 求 , 以 及 原 材 料 廠 家 提 供 的 材 料 性 能 數(shù) 據(jù) .對 于 常 溫 工 作 狀 態(tài) 下 的 結 構 件 來 說 , 要 考 慮 的 主 要 是 材 料 的 力 學 性 能 ,如 屈 服 應 力 ,彈 性 模 量 ,彎 曲 強 度 ,表 面 硬 度 等 .該 塑 件 屬 于 日 常 生 活 用 品 ， 沒 有 什 么 特 別 的 要 求 ， 因 此 主 要 從 容 易 成 南通職業(yè)大學模具設計 第 11 頁 共 34 頁 型 方 面 選 擇 材 料 。 PC 塑 膠 ， 聚 碳 酸 酯 英 文 名 稱 為 Polycarbonate， 簡 稱 PC， 為 非 結 晶 性 熱 塑 性 塑 料 。 它 是 一 類 分 子 鏈 中 含 有 碳 酸 酯 結 構 的 高 分 子 化 合 物 及 以 它 為 基 礎 而 制 得 的 各 種 材 料 的 總 稱 。 按 分 子 結 構 中 所 帶 酯 基 不 同 可 以 分 為 脂 肪 族 、 脂 環(huán) 族 、 芳 香 族 和 脂 肪 － 芳 香 族 等 幾 大 類 。 并 以 雙 酚 A 型 聚 碳 酸 脂 為 最 重 要 ， 分 子 量 通 常 為 3－ 10 萬 。 在 無 特 別 說 明 情 況 下 ， 通 常 所 說 的 聚 碳 酸 脂 都 指 雙 酚 A 型 聚 碳 酸 酯 及 其 改 性 品 種 。 由 于 其 優(yōu) 良 的 機 械 性 能 ， 俗 稱 防 彈 膠 。 PC 是 聚 碳 酸 酯 的 簡 稱 ， 聚 碳 酸 酯 的 英 文 是 Polycarbonate， 簡 稱 PC 工 程 塑 料 ， PC 材 料 其 實 就 是 我 們 所 說 的 工 程 塑 料 中 的 一 種 ， 作 為 被 世 界 范 圍 內 廣 泛 使 用 的 材 料 ， PC 有 著 其 自 身 的 特 性 和 優(yōu) 缺 點 ， PC 是 一 種 綜 合 性 能 優(yōu) 良 的 非 晶 型 熱 塑 性 樹 脂 ， 具 有 優(yōu) 異 的 電 絕 緣 性 、 延 伸 性 、 尺 寸 穩(wěn) 定 性 及 耐 化 學 腐 蝕 性 ， 較 高 的 強 度 、 耐 熱 性 和 耐 寒 性 ； 還 具 有 自 熄 、 阻 燃 、 無 毒 、 可 著 色 等 優(yōu) 點 ， 在 你 生 活 的 各 個 角 落 都 能 見 到 PC 塑 料 的 影 子 ， 大 規(guī) 模 工 業(yè) 生 產(chǎn) 及 容 易 加 工 的 特 性 也 使 其 價 格 極 其 低 廉 。 2.3 結構設計: 塑 料 制 件 的 結 構 工 藝 性 是 指 塑 件 結 構 對 成 型 工 藝 方 法 的 適 應 性 。 在 塑 料 生 產(chǎn) 過 程 中 ,一 方 面 成 型 會 對 塑 件 的 結 構 ,形 狀 ,尺 寸 精 度 等 諸 方 面 提 出 要 求 ,以 便 降 低 模 具 結 構 的 復 雜 程 度 和 制 造 難 度 ,保 證 生 產(chǎn) 出 價 廉 物 美 的 產(chǎn) 品 ;另 一 方 面 ,模 具 設 計 者 通 過 對 給 定 塑 件 的 結 構 工 藝 性 進 行 分 析 ,弄 清 塑 件 生 產(chǎn) 的 難 點 ,為 模 具 設 計 和 制 造 提 供 依 據(jù) 。 2.3.1 壁厚: 塑 料 制 品 的 壁 厚 對 制 品 的 質 量 有 至 關 重 要 的 影 響 。 壁 厚 過 厚 ， 不 但 用 料 多 ， 容 易 產(chǎn) 生 氣 泡 、 縮 孔 、 凹 陷 等 缺 陷 ， 而 且 冷 卻 時 間 長 生 產(chǎn) 效 率 低 ； 壁 厚 過 薄 ， 成 型 困 難 ， 流 動 阻 力 大 。 在 此 主 要 是 分 析 壁 厚 對 成 型 的 影 響 ， 所 以 只 驗 證 產(chǎn) 品 在 脫 模 頂 出 時 保 證 不 變 形 。 該 產(chǎn) 品 的 壁 厚 1.5mm， 在 此 材 料 的 推 薦 壁 厚 0.6~2.3mm 的 范 圍 內 。 所 以 本 次 產(chǎn) 品 的 壁 厚 值 能 滿 足 工 藝 要 求 。 2.3.2 脫模斜度: 南通職業(yè)大學模具設計 第 12 頁 共 34 頁 由 于 塑 件 成 型 時 冷 卻 過 程 中 產(chǎn) 生 收 縮 ,使 其 緊 箍 在 凸 模 或 型 芯 上 ,為 了 便 于 脫 模 ,防 止 因 脫 模 力 過 大 而 拉 壞 塑 件 或 使 其 表 面 受 損 ,與 脫 模 方 向 平 行 的 塑 件 內 ,外 表 面 都 應 具 有 合 理 的 斜 度 。 在 塑 件 的 高 度 比 較 小 時 也 可 以 不 需 要 脫 模 斜 度 。 PC 的 脫 模 斜 度 為 ， 由 此 確 定 塑 件 的 脫 模 斜 度 。。1~30 2.3.3 加強肋: 塑 件 上 適 當 設 置 的 加 強 肋 可 以 防 止 塑 件 的 翹 曲 變 形 ； 沿 著 物 料 流 動 方 向 的 加 強 肋 還 能 降 低 充 模 阻 力 ， 提 高 熔 體 流 動 性 ， 避 免 氣 泡 ， 縮 孔 和 凹 陷 等 現(xiàn) 象 的 產(chǎn) 生 。 2.3.4 圓角: 塑 件 上 各 處 的 輪 廓 過 度 和 壁 厚 連 接 處 ， 一 般 采 用 圓 角 連 接 ， 有 特 殊 要 求 時 才 采 用 尖 角 結 構 。 尖 角 容 易 產(chǎn) 生 應 力 集 中 ， 在 受 力 或 受 沖 擊 載 荷 時 會 發(fā) 生 破 裂 。 圓 角 不 僅 有 利 于 物 料 充 模 ， 同 時 也 有 利 于 融 料 在 模 具 型 腔 內 的 流 動 和 塑 件 的 脫 模 。 2.4 塑件的尺寸精度及表面質量: 2.4.1 尺寸精度: 影 響 制 品 精 度 的 因 素 較 多 。 首 先 是 模 具 的 制 造 精 度 和 模 具 的 磨 損 量 ， 其 次 是 成 型 工 藝 條 件 的 變 化 所 引 起 的 塑 料 收 縮 率 的 波 動 。 另 外 ， 成 型 后 的 時 效 率 變 化 和 模 具 結 構 形 狀 對 尺 寸 精 度 也 有 一 定 的 影 響 。 因 此 ， 對 塑 料 制 品 的 精 度 要 求 不 能 太 高 ， 應 在 保 證 使 用 功 能 的 條 件 下 ， 盡 可 能 選 擇 低 精 度 等 級 。 該 產(chǎn) 品 零 件 圖 所 有 尺 寸 為 未 注 公 差 尺 寸 ， 根 據(jù) 國 家 推 薦 標 準 （ GB/T14486-93） 規(guī) 定 的 MT5 級 精 度 選 取 作 為 塑 料 制 品 的 尺 寸 公 差 等 級 。 南通職業(yè)大學模具設計 第 13 頁 共 34 頁 已 注 尺 寸 公 差 等 級 也 在 PC/PC 的 一 般 精 度 等 級 MT3 范 圍 內 。 所 以 該 產(chǎn) 品 注 射 成 型 能 夠 達 到 此 精 度 要 求 。 表 2-3-3 是 國 家 推 薦 標 準 的 工 程 塑 料 模 塑 塑 件 尺 寸 公 差 ， 該 表 只 取 了 在 產(chǎn) 品 尺 寸 范 圍 內 的 數(shù) 據(jù) 。 表 2-1 2.4.2 塑件的表面質量: 塑 件 的 表 面 粗 糙 度 ， 除 了 在 成 型 時 從 工 藝 上 盡 可 能 避 免 冷 疤 ， 波 紋 等 疵 點 外 ， 主 要 的 由 模 具 的 表 面 的 粗 糙 度 決 定 。 塑 件 的 表 觀 缺 陷 是 其 特 有 的 質 量 指 標 ， 包 括 缺 料 ， 溢 料 與 飛 邊 ， 凹 陷 與 縮 癟 ， 氣 孔 ， 翹 曲 等 。 模 具 的 腔 壁 表 面 粗 糙 度 是 塑 件 表 面 粗 糙 度 的 決 定 性 因 素 ， 通 常 要 比 塑 件 高 出 一 個 等 級 。 由 于 該 制 品 為 一 般 日 常 生 活 用 品 ， 對 表 面 粗 糙 度 要 求 不 高 ， 取 塑 件 表 面 粗 糙 度 為 0.8 m。? 第三章 塑件 3D 建模及注射成型工藝分析 3.1 塑件的 3D 模型: 運 用 UG 繪 圖 軟 件 繪 制 塑 件 的 3D 圖 ， 如 圖 3.1 所 示 下 ： 圖 3.1 手電筒蓋頭 南通職業(yè)大學模具設計 第 14 頁 共 34 頁 3.2 塑件的注射成型工藝性分析: 3.2.1 初步分析: ⑴ 通 過 UG 對 3D 模 型 質 量 屬 性 分 析 分 析 結 果 ： 單 件 體 積 = 33344.6㎜ 3 單 件 投 影 面 積 =11934.2㎜ 2 密 度 =1.05g/cm3 單 件 質 量 =0.04kg 3.2.2 塑件注射成型工藝性 CAE 分析: 利 用 Moldflow 對 塑 件 進 行 最 佳 澆 口 分 析 ， 塑 料 流 動 性 分 析 ， 冷 卻 質 量 分 析 ， 縮 痕 分 析 等 。 初 始 條 件 ： PC 在 Moldflow 中 搜 索 到 此 材 料 ， 可 以 查 看 材 料 的 一 些 具 體 信 息 。 以 這 些 信 息 作 為 分 析 的 初 始 條 件 。 其 中 模 具 溫 度 為 ， 熔C。38 化 溫 度 為 ， 材 料 融 化 溫 度 范 圍 ： ， 模 具 溫 度 范 圍 ：。240C。。 280~ ， 塑 料 固 體 密 度 為 1.05㎜ 3， 融 化 密 度 為 1.03㎜ 3， 最 大 剪 切。。 57~ 應 力 為 0.26MPa。 3.3 注塑機: 3.3.1 注塑成型工藝參數(shù): 查 模 具 設 計 手 冊 可 知 PC 料 注 射 成 型 的 主 要 工 藝 參 數(shù) 如 下 表 3-1 表 3-1PC 料注射成型的主要工藝參數(shù) 工藝參數(shù) 規(guī)格 工藝參數(shù) 規(guī)格 預熱和干燥 溫度 t/℃: 80～95 成型時間 注射時間 0～5 南通職業(yè)大學模具設計 第 15 頁 共 34 頁 /s 時間 /h: 4～5 保壓時間 15～30 料筒溫度 t/℃ 后段 150～170 冷卻時間 15～30 中段 165～180 總周期 40～70 前段 180～200 螺桿轉速 n/( ) 30～60 噴嘴溫度 t/℃ 170～180 后處理 方法 紅外線燈烘箱 模具溫度 t/℃ 50～80 溫度 t/℃ 70 注射壓力 p/Mpa 60～100 時間 /h 2～4 3.3.2 注塑機的選擇: 由 公 稱 注 射 量 選 定 注 射 機 由 3.2.1 分 析 已 得 出 單 個 塑 件 體 積 V=685304.6㎜ 3 ， 流 道 凝 料 V’ =4545㎜ 3 實 際 注 射 量 為 :V =15144×2+4545=34.833cm ；實 根 據(jù) 實 際 注 射 量 應 小 于 0.8 倍 公 稱 注 射 量 原 則 , 即 ： 0.8V ≧ V 公 實 V = V /0.8 公 實 =34.833÷0.8 =43.541cm ；3 由上計算初步確定注塑機為 SZ-60/60，查模具設計手冊注塑機主要技術參 數(shù)如下表 3-2。 表3-2 國產(chǎn)注射機SZ-60/60技術參數(shù)表 特性 內容 特性 內容 結構類型 臥 拉桿內間距(mm) 320×520 理論注射容積（cm ）360 移模行程(mm) 300 南通職業(yè)大學模具設計 第 16 頁 共 34 頁 螺桿直徑(mm) 40 最大模具厚度(mm) 350 注射壓(MP )a145 最小模具厚度(mm) 170 注射速率(g/s) 10?鎖模形式(mm) 液壓 塑化能力(g/s) 11.7 模具定位孔直徑(mm) 125 螺桿轉速(r/min) 20~200 噴嘴球半徑(mm) 35 鎖模力(KN) 600 噴嘴口直徑（mm） 4 第四章 模具結構設計 4.1 型腔數(shù)目的確定: 注 塑 模 的 型 腔 數(shù) 目 ,可 以 是 一 模 一 腔 ,也 可 以 是 一 模 多 腔 ,在 型 腔 數(shù) 目 的 確 定 時 主 要 考 慮 以 下 幾 個 有 關 因 素 ： （ 1） 塑 件 的 尺 寸 精 度 ； （ 2） 模 具 制 造 成 本 ； （ 3） 注 塑 成 型 的 生 產(chǎn) 效 益 ； （ 4） 模 具 制 造 難 度 。 考 慮 到 該 塑 件 是 一 般 日 用 品 ， 根 據(jù) 生 產(chǎn) 批 量 和 經(jīng) 濟 因 素 ， 初 步 確 定 該 模 具 為 一 模 兩 腔 。 4.2 分型面的確定: 由 于 分 型 面 受 到 塑 件 在 模 具 中 的 成 型 位 置 、 澆 注 系 統(tǒng) 的 設 計 、 塑 件 結 構 工 藝 性 及 尺 寸 精 度 、 嵌 件 的 位 置 、 塑 件 的 推 出 、 排 氣 等 多 種 因 素 的 影 響 ， 因 此 在 選 擇 分 型 面 時 應 綜 合 分 析 ， 應 遵 循 以 下 幾 項 的 設 計 原 則 ： 1） 分 型 面 應 選 擇 在 塑 件 外 形 最 大 輪 廓 處 2） 分 型 面 的 選 擇 應 有 利 于 塑 件 的 順 利 脫 模 3） 分 型 面 的 選 擇 應 保 證 塑 件 的 精 度 要 求 4） 分 型 面 的 選 擇 應 滿 足 塑 件 的 外 觀 質 量 要 求 5） 分 型 面 的 選 擇 要 便 于 模 具 的 加 工 制 造 南通職業(yè)大學模具設計 第 17 頁 共 34 頁 6） 分 型 面 的 選 擇 應 有 利 于 排 氣 除 了 以 上 這 些 基 本 原 則 以 外 ， 分 型 面 的 選 擇 還 要 考 慮 到 型 腔 在 分 型 面 上 的 投 影 面 積 的 大 小 。 為 了 保 證 側 向 型 芯 的 位 置 的 放 置 及 抽 芯 機 構 的 動 作 順 利 ， 應 以 淺 的 側 向 凹 孔 或 短 的 側 向 凸 臺 作 為 抽 芯 方 向 ， 而 將 較 深 的 凹 孔 或 較 高 的 凸 臺 放 置 在 開 合 模 方 向 。 4.3 澆口的確定: PC 料 的 流 動 性 好 ,可 適 用 于 各 種 澆 口 ,為 了 不 影 響 外 觀 ,確 定 使 用 潛 伏 澆 口 。 澆 口 位 置 已 經(jīng) 在 3.2.2 分 析 中 確 定 。 4.4 模具材料的確定: 現(xiàn) 有 模 具 模 架 已 經(jīng) 標 準 化 ,所 以 在 模 具 材 料 的 選 擇 時 主 要 是 根 據(jù) 制 品 的 特 性 和 使 用 要 求 選 擇 合 理 的 型 腔 和 型 芯 材 料 .如 何 合 理 的 選 擇 模 具 鋼 ,是 關 系 到 模 具 質 量 的 前 提 條 件 ,如 果 選 材 不 當 ， 則 所 有 的 精 密 加 工 所 投 入 的 工 時 , 設 備 費 用 將 浪 費 。 在 選 擇 模 具 鋼 時 ,首 先 必 須 考 慮 材 料 的 使 用 性 能 和 工 藝 性 能 ,從 使 用 性 能 考 慮 :硬 度 是 主 要 指 標 之 一 ,模 具 在 高 應 力 作 用 下 欲 保 持 尺 寸 不 變 ,必 須 有 足 夠 的 硬 度 ,當 承 受 沖 擊 載 荷 時 還 要 考 慮 折 斷 ,崩 刃 問 題 ,所 以 韌 性 也 是 一 重 要 指 標 ,耐 磨 性 是 決 定 模 具 壽 命 的 重 要 因 素 。 從 工 藝 性 能 考 慮 :要 熱 加 工 工 藝 好 ,加 工 溫 度 范 圍 寬 ,冷 加 工 性 能 如 切 削 ,銑 削 ,拋 光 等 加 工 性 能 好 , 此 外 還 要 考 慮 淬 透 性 和 淬 硬 性 ,熱 處 理 變 形 和 氧 化 脫 碳 等 性 能 .另 外 從 經(jīng) 濟 考 慮 ,要 求 材 料 來 源 廣 ,價 格 低 。 模 仁 的 材 料 為 P20 鋼 。 P20 鋼 屬 優(yōu) 質 碳 素 塑 料 模 具 鋼 ， 與 普 通 優(yōu) 質 45 碳 素 鋼 相 比 ， 其 鋼 中 硫 ， 磷 含 量 低 ， 鋼 材 純 度 好 。 制 造 小 型 塑 料 模 具 ， 用 調 質 處 理 可 獲 得 較 高 的 硬 度 和 較 好 的 強 韌 性 。 P20 鋼 的 優(yōu) 點 是 價 格 便 宜 ， 切 削 加 工 性 好 ， 淬 火 后 具 有 較 高 的 硬 度 ， 調 質 處 理 后 具 有 良 好 的 強 韌 性 和 一 定 的 耐 磨 性 ， 被 廣 泛 用 于 制 造 中 、 低 擋 的 塑 料 模 具 。 材 料 預 備 熱 處 理 ： 斷 后 退 火 ； ⑵ 高 溫 回 火 ； ⑶ 正 火 南通職業(yè)大學模具設計 第 18 頁 共 34 頁 推 薦 回 火 規(guī) 范 ： 回 火 溫 度 為 500~560 ， 空 冷 ， 硬 度 為 25~33HRC。C。 4.5 澆注系統(tǒng)的設計: 注 塑 模 的 澆 注 系 統(tǒng) 是 指 模 具 中 從 注 塑 機 噴 嘴 開 始 到 型 腔 入 口 為 止 的 塑 料 熔 體 的 流 動 通 道 ， 它 由 主 流 道 ， 分 流 道 ， 冷 料 穴 和 澆 口 組 成 。 它 向 型 腔 中 的 傳 質 ， 傳 熱 ， 傳 壓 情 況 決 定 著 塑 件 的 內 、 外 表 質 量 ， 它 的 布 置 和 安 排 影 響 著 成 型 的 難 易 程 度 和 模 具 設 計 及 加 工 的 復 雜 程 度 ， 所 以 澆 注 系 統(tǒng) 是 模 具 設 計 中 的 重 點 內 容 之 一 。 4.5.1 主流道設計: 主 流 道 是 一 端 與 注 塑 機 噴 嘴 相 接 觸 ， 另 一 端 與 分 流 道 相 連 的 一 段 帶 有 有 錐 度 的 流 動 通 道 。 根 據(jù) 注 塑 機 型 號 設 計 主 流 道 尺 寸 ， 具 體 尺 寸 詳 見 圖 紙 。 由 于 主 流 道 要 與 高 溫 的 塑 料 熔 體 和 噴 嘴 反 復 接 觸 和 碰 撞 ， 所 以 主 流 道 部 分 常 設 計 成 可 拆 卸 的 主 流 道 澆 口 套 ， 以 便 選 用 優(yōu) 質 的 鋼 材 單 獨 加 工 和 熱 處 理 。 澆 口 套 結 構 設 計 如 圖 4.1 所 示 采 用 兩 顆 M5×20L 螺 釘 固 定 。 由 注 塑 機 確 定 定 位 圈 的 尺 寸 ， 定 位 圈 采 用 兩 顆 M6×20L 螺 釘 固 定 ， 如 圖 4.2 所 示 。 圖 4.1 澆口套 圖 4-2 定位圈 4.5.2 分流道設計: 南通職業(yè)大學模具設計 第 19 頁 共 34 頁 分 流 道 是 主 流 道 與 澆 口 之 間 的 通 道 ， 一 般 開 設 在 分 型 面 上 ， 起 分 流 和 轉 向 作 用 ， 分 流 道 的 長 度 取 決 于 模 具 型 腔 的 總 體 布 置 和 澆 口 位 置 ， 分 流 道 的 設 計 應 盡 可 能 短 ， 以 減 少 壓 力 損 失 ， 熱 量 損 失 和 流 道 凝 料 。 分 流 道 的 斷 面 形 狀 有 圓 形 ， 矩 形 ， 梯 形 ， U 形 和 六 角 形 。 澆 道 的 截 面 積 越 大 ， 壓 力 的 損 失 就 越 大 ； 澆 道 的 表 面 積 越 小 ， 熱 量 的 損 失 就 越 少 。 用 澆 道 的 截 面 積 和 表 面 積 的 比 值 來 表 示 澆 道 的 效 率 ， 效 率 越 高 ， 澆 道 的 設 計 越 合 理 。 考 慮 熱 量 損 失 和 澆 道 加 工 性 能 等 因 素 ， 查 [6]P151 表 4-3， 選 擇 圓 形 截 面 的 分 澆 道 。 具 體 詳 見 圖 4.3 所 示 。 4.5.3 冷料井 : 冷 料 井 一 般 位 于 主 流 道 對 面 的 動 模 板 上 ， 或 處 于 分 流 道 末 端 ， 其 作 用 是 存 放 料 流 前 端 的 冷 料 ， 防 止 冷 料 進 入 型 腔 而 形 成 冷 接 縫 ， 此 外 ， 開 模 時 又 能 將 主 流 道 凝 料 從 定 模 板 中 拉 出 ， 冷 料 井 的 尺 寸 ， 宜 稍 大 于 主 流 道 大 端 的 直 徑 ， 長 度 約 為 主 流 道 大 端 直 徑 。 該 模 具 的 冷 料 井 設 計 錐 形 的 冷 料 井 。 冷 料 井 如 圖 4.3 所 示 ： 4.5.4 澆口: 澆 口 是 連 接 分 流 道 與 型 腔 的 一 段 細 短 的 通 道 ， 它 是 澆 注 系 統(tǒng) 的 關 鍵 部 分 ， 澆 口 的 形 狀 ， 數(shù) 量 ， 尺 寸 和 位 置 對 塑 件 的 質 量 影 響 很 大 ， 澆 口 的 主 要 作 用 有 兩 個 ， 一 是 塑 料 熔 體 流 經(jīng) 的 通 道 ， 二 是 澆 口 的 適 時 凝 固 可 控 制 保 壓 時 間 。 澆 口 的 類 型 有 很 多 ， 有 點 澆 口 ， 側 澆 口 ， 直 接 澆 口 ， 潛 伏 式 澆 口 等 ， 各 澆 口 的 應 用 和 尺 寸 按 塑 件 的 形 狀 和 尺 寸 而 定 。 該 模 具 采 用 潛 伏 式 澆 口 ， 已 在 4.3 中 得 到 確 定 。 其 有 以 下 特 性 : ① 形 狀 簡 單 ， 去 除 澆 口 方 便 ， 便 于 加 工 ， 而 且 尺 寸 精 度 容 易 保 證 ； ② 試 模 時 如 發(fā) 現(xiàn) 不 當 ， 容 易 及 時 修 改 ； ③ 能 相 對 獨 立 地 控 制 填 充 速 度 及 封 閉 時 間 ； ④ 對 于 殼 體 形 塑 件 ， 流 動 充 填 效 果 較 佳 。 南通職業(yè)大學模具設計 第 20 頁 共 34 頁 澆 口 的 截 面 形 狀 和 分 流 道 的 一 樣 都 采 用 圓 形 截 面 ， 與 分 流 道 的 連 接 方 式 見 圖 4.3 所 示 。 圖 4.3 主流道、分流道、澆口的連接情況 4.6 成型零件結構設計: 所 謂 成