模具设计与制造毕业设计（论文）洗衣机配件制品注射模设计.doc

摘要本文首先介绍了模具工业的地位、发展及CAD/CAE/CAM在模具设计中的关键作用接着分析了制品的结构特征及所用材料ABS的成型工艺、性能特征然后根据制品的体积、结构特征选择合适的注塑机型号，确定型腔数目及分型面位置根据注塑机的参数设计主流道浇注系统、主流道衬套，接着设计成型零部件、合模导向机构(导柱、导套)、顶出机构，采用EMX4.1装了配标准模架，设计冷却水道根据注塑机技术参数校核模具相关参数，接着介绍了模具的工作原理及Pro/E软件在模具设计中的应用，最后采用Master CAM完成关键零件的数控加工关键词： 分型面 注射模设计 标准模架 Pro/E Master CAM43目 录摘要 I1 前言 32 塑件的结构及工艺分析 32.1塑件结构分析 32.2 塑件制品的工艺分析 42.2.1 力学性能 52.2.2 电学性能 52.2.3 热学性能 52.2.4 化学性能 52.2.5 ABS的加工特性 52.2.6注射成型 63 模具设计 63.1注射成型机的型号和规格的选择 63.2 注射模具结构设计 73.2.1型腔数目的确定 73.2.2分型面设计 73.3 浇注系统设计 83.3.1 主流道的设计 93.3.2分流道及浇口布局如图8 93.3.3冷料穴 103.3.4 排气系统的设计 103.4 成型零件的设计 103.4.1 采用的形式 103.4.2 成型零件工作尺寸的计算 113.4.3 型腔刚强度校核 113.5 导向机构的设计 123.5.1 导向机构的主要作用 123.5.2 导向机构的设计原则 123.5.3 导柱和导套的设计 123.6 脱模机构的设计 133.6.1 顶杆顶出机构的设计要点 133.6.2 顶杆的设计 143.6.3 设计中所涉及到的其它脱模机构零件 143.7 抽芯机构的设计 153.8 模具的温度调节系统 153.8.1 调节模具温度的目的 153.8.2 冷却系统设计要点： 153.9 标准模架的选定 163.9.1 模具标准化的意义 163.9.2 模具钢材的选用 163.10 相关参数的校核 163.10.1 注射压力校核 163.10.2 锁模力校核 163.10.3开模行程与顶出机构装置的校核 173.10.4注射机安装模具尺寸的校核 173.11模具工作原理介绍 174 成型零部件的数控加工 184.1零件分析 184.1.1零件特性 184.1.2工艺分析 19A确定装夹方案 19B确定定位方案 19C孔加工方案的选择 194.1.3技术要求 204.2零件的导入 204.3零件的加工 204.3.1设定毛坯 20B画出毛坯 203.1.3确定毛坯 213.2铣平面 213.3挖槽 213.4圆弧面的加工 213.5倒角的加工 233.5钻孔 243.6铰孔 283.7铣外轮廓 313.8.生成数控程序 355CAD、PRO/ENGINEER、MASTERCAM在注塑模具设计中的应用 365.1 Pro/ENGINEER的工程技术在模具中的应用 365.2 Pro/ENGINEER软件在注塑模设计中的应用 364.2.1 注塑模设计流程 36参考文献 38致谢 411 前言模具是工业生产的重要工艺装备，它被用来成型具有一定形状和尺寸的各种制品。

在材料的加工工业中广泛使用模具，75%以上的金属制品（含半成品），95%以上的塑料制品是通过模具来成型的在洗衣机、照相机、电视、等电器、仪器仪表、通信工业中，约有90%以上的零件需要用模具进行生产采用模具生产制件具有生产效率高，质量好，切削少，节约能源和原材料、成本低等一系列优点模具已成为当代生产的重要手段，成为多种工艺中最具潜力的发展方向模具是机械、电子、仪器仪表等行业的基础工业，它对国民经济和社会的发展起着越来越大的作用，世界上工业发达的国家无不把发展模具工业放在优先地位现在我们对产品设计的要求是快速、准确随着软件技术的发展，三维设计的诞生使模具实现了可视化、面向装配的设计模具由二维设计到三维设计实现了模具设计的重大突破模具的三维设计直观再现了未来加工出的模具本体，设计资料可以直接用于加工，真正实现了CAD/CAM一体化和少、无图样加工本次设计的目的在于利用Proe和AutoCAD软件完成塑件的绘制，塑件的模具设计，和模具成型零件的模拟加工来达到掌握CAD/CAM技术2 塑件的结构及工艺分析2.1塑件结构分析洗衣机配件制品的结构如图1所示图1 制品实体模型图2 制品图塑料制品的设计在塑件的生产中起着重要的作用，既要满足其使用功能，还要降低模具结构的难度，以及降低成型条件，以达到最大化降低生产成本的要求。

所以对于塑件设计者说，不仅要具有机械设计的知识，而且需要有塑件造型、塑料配方、塑料加工、塑料模具和成型工艺等方面的知识塑件的名称是洗衣机配件，其结构特点：① 塑件材料为ABS，其密度为1.05g/cm3，体积为2.98×102cm3，质量为3.13×102 g壁厚1.5mm，长×宽×高=619.59㎜×113㎜×170.53㎜制品壁薄，尺寸大，流程长② 塑件的外观要求光洁、无裂纹、无银丝、无气泡、无杂质、无凹痕、无顶白，并且要求有较高的力学强度和较好的电介性能③ 本塑件设计模具的难点在于曲面计算复杂，里面结构很复杂，及侧面的不规则的锯齿形状会给分型造成难度2.2 塑件制品的工艺分析ABS的性能如表1所示表1 ABS的性能性能密度/（g/cm3）拉伸强度/MPa伸长率（%）弯曲强度/MPa弯曲弹性模量/GPa悬臂梁缺口冲击强度（23℃）/(J/m)洛氏硬度（R）热变形温度 （ 1.82MPa）/℃线膨胀系数/(×10-5/℃)通用型1.02～1.0633～5210～2068～872.0～2.6105～215100～11087～967.0～8.82.2.1 力学性能不同级别的ABS拉伸强度差异较大，一般为33~52MPa。

ABS树脂有极好的冲击强度，具有优良的抗蠕变性能，较好的耐磨性能，有良好的尺寸稳定性2.2.2 电学性能ABS在宽广的频率范围内具有良好的电绝缘性能，且很少受温度或湿度的影响2.2.3 热学性能ABS的热变形温度在载荷为1.82MPa时约为93℃，随着加工过程中退火的处理，可增加6~10℃由于ABS无定形结构的特点，它具有平稳的应力-温度效应ABS的脆化温度为-7℃，通常在-40℃时仍有相当的强度ABS制品的使用温度为-4～100℃ABS树脂易燃，无自熄性2.2.4 化学性能ABS耐化学药品性能较好，由于其分子结构中有腈基的存在，使他几乎不受稀酸稀碱及盐类的影响，但能溶于酮、醛、酯和氯代烃中；不溶于乙醇等大部分醇类，但在甲醇中长期接触会溶胀与大多数塑料一样，ABS在应力作用下，其表面受醋酸、植物油等化学试剂的侵蚀会产生应力开裂 2.2.5 ABS的加工特性A． ABS的流动性能ABS的熔体流动速率（MFR）一般在0.02～1g/min(200℃、5kg)之间，个别的MFR超出此范围MFR越大，流动性越好一般MFR大于0.1g/min的ABS适合注射成型ABS熔体属于假塑性流体，表现出“剪切变稀”的流变特性，可通过调整剪切速率来改变熔体粘度。

ABS熔体粘度适中，其流动性比聚酰胺稍差，比聚碳酸酯要好，熔体的冷却固化速度较快B．ABS的热物理特性ABS属无定形聚合物，无明显熔点，玻璃化转变温度Tg一般在115℃左右，所以成型温度应大于115℃ABS的热稳定性较差，受热至260℃以上开始分解，产生有毒挥发性物质，通常ABS的成型温度控制在250℃以下对于注射成型，加工温度一般为160～230℃ABS熔融温度较低，一般在160～190℃之间，温度区间较宽，因此易于加工热稳定性不仅与加工温度有关，还与加工温度条件下停留的时间有关加工温度越高，为使塑料不起化学反应，停留时间应越短为了提高塑料的热稳定性，通常在塑料中加入热稳定剂，以便使加工温度区间变宽，延长允许停留时间ABS的热稳定性较差，应尽量减少停留时间，同时加工后应清理料筒C．ABS的干燥特性由于ABS树脂含有腈基等强极性基团，所以吸水性较大其吸水性大于聚苯乙烯，仅次于聚酰胺ABS的吸湿性小于1%，一般为0.3%～0.8%不管采用何种方法，在加工前应对ABS树脂进行干燥根据含水量的多少，在成型前应在80℃左右干燥2～4h，使含水量降至0.1%以下通常的干燥方法为循环鼓风干燥，温度控制在70～80℃，时间在4h以上；也可普通烘箱干燥，温度控制在80～100℃，时间2h，粒层厚度小于50mm。

2.2.6注射成型ABS注射成型的螺杆以单头、等距、渐变、全螺纹、带止回环为宜，螺杆长径比为20，压缩比为2.0～2.5.喷嘴可选用敞开式或延伸式，避免采用自锁式喷嘴，以免降低注射流程或引起物料变色注射温度应较低，以防止发生分解或对力学性能带来不利的影响注射压力对薄壁、长流程、小浇口的制品要求较高，因此保压压力不宜过高成型温度在200～260℃，为了改善制品外观，避免合模线和陷坑等不良现象，减少制品变形，模具温度为70℃表2为推荐成型工艺条件，仅供参考表2 推荐成型工艺条件螺杆转速/(r/Min)喷嘴温度/℃料筒温度/℃模具温度/℃注射压力/MPa保压压力/MPa注射时间/s保压时间/s冷却时间/s总周期/s后部中部前部30～60180～190180～200210～230200～21050～7070～9050～703～515～3015～3040～703 模具设计3.1注射成型机的型号和规格的选择 对大型注射模，生产中每次实际注射量应为公称注射量的0.5～0.8倍，现取0.65G进行估测故，V注=2×V件/0.65=2×2.98×102cm3/0.65=916.922cm3考虑到制品的投影面积和顶出距离，选取型号为HTF800W2-A型。

该设备的主要技术参数如表3所示：表3 注塑机主要技术参数型号HTF800W2-A型号HTF800W2-A结构型式卧移模行程/mm1040理论注射容量/cm32990最大模具厚度/mm1000螺杆直径/mm90最小模具厚度/mm420注射压力/Mpa228模具定位孔直径/mmФ250注射速率（g/s）520喷嘴球半径/mmSR20塑化能力（g/s）71.8喷嘴口孔径/mmФ6螺杆转速（r/min）0～110锁模力/KN8000拉杆内间距/mm1000×10003.2 注射模具结构设计3.2.1型腔数目的确定型腔数目是根据有锁模力、最大注射量、制件的精度要求、经济性等来确定的本设计中考虑到该塑件的投影为细长的形状，为了经济性，采用一模两腔形式如图3所示图3 型腔形式3.2.2分型面设计分型面的选择很重要，它对塑件的质量、操作难易、模具结构及制造影响很大。