基于Moldflow的后盖注塑模具设计

论文总字数：18396字

摘 要

本课题主要针对后盖注塑模具的设计，通过对塑件进行的工艺分析和比较，根据塑件的主要需要的技术要求和材料性能的要求，选择ABS材料并设计如何分型以及型腔数目。在设计的过程通过CAD，UG等软件辅助设计出后盖注塑模具的各个不同功能的系统，比如说用来浇注的，用来冷却的，用来排气的系统，还有就是设计出，比如说用来脱模和用来导向的机构，最后进行选择模架，并进行相关的计算与校核，最终完成本次设计过程。

关键词：注塑模具；CAD；UG；后盖

Design of Injection Mould for Baby Walker Wheel

Abstract: This subject is mainly aimed at the design of the injection mold for the wheels of the walker. Through process analysis and comparison of plastic parts, according to the main technical requirements and material performance requirements of plastic parts, select ABS materials and design how to type and cavity. number. During the design process, CAD, UG and other software are used to assist in the design of the gating system, cooling system, exhaust system, demolding mechanism, guide mechanism, and selection of the mold base, and relevant calculations and verifications are performed to complete the design process.

Key words:Injection mold; CAD；UG；Walker wheels

目 录

第一章 绪论 1

1.1国内注塑模具发展现状 3

1.2 塑料成型模具发展趋势 3

1.3对后盖研究的内容和意义 4

第二章 后盖塑件的成型过程以及结构和性能的分析 5

2.1 塑件成型的外观形状和精度等级 5

2.2 后盖结构的要求 6

2.2.1 后盖的尺寸精度的要求 6

2.2.1 后盖表面质量的要求 6

2.2.3 塑件的生产批量 6

2.3 后盖对原材料的要求 6

第三章 确定注塑模具的结构形式和注射机初步选择 8

3.1 注塑模具分型面位置的选择与确定 8

3.2 注塑型腔数目的确定和选择排列方式以及浇口位置的选择 8

3.3 选择和确定注射机的型号以及了解相关参数 9

3.3.1 确定塑件熔体的总体积 9

3.3.2 计算模具的锁模力 10

3.3.3 确定选择的注射机 10

第四章 设计浇注系统的各个部分 11

4.1 计算主流道的尺寸并设计浇口套 11

4.1.1设计主流道的尺寸大小 11

4.1.2设计合理的浇口套 11

4.2 确定分流道的布置形式 12

4.3 选择注塑模具中浇口的位置和各项数据的计算 12

4.4 对注塑模具冷料穴的设计 13

第五章 对注塑模具中型腔与型芯的结构进行设计及相关计算 14

5.1 注塑模具中型腔与型芯的结构设计 14

5.1.1 注塑模具中型腔的结构设计 14

5.1.2 注塑模具中对型芯的结构进行设计 15

5.2 注塑模具中型腔与型腔钢材的使用 15

5.3 注塑模具中对型腔与型芯的尺寸进行计算 15

第六章 注塑模具中对模架和其他零件的确定 17

6.1 注塑模具模架大小的选择及确定 17

6.2 注塑模具中其他零件的尺寸大小及相关参数 18

第七章 注塑模具中设计导柱和导套 19

7.1注塑模具中导柱的设计 19

7.2 注塑模具中导套的设计 19

第八章设计注塑模中的脱模和斜顶机构 20

8.1 注塑模中选择的推出方式 20

8.2 注塑模具中选择的复位机构 20

8.3 垃圾钉的数目和材料 20

第九章 注塑模具中冷却系统的设计 21

9.1注塑模具中冷却所需要的材料 21

9.2 计算注塑模具中冷却系统塑料熔体的总质量和塑件放出的热量 21

9.2.1 计算一定时间内注射在模具中的塑料熔体的总质量W 21

9.2.2 计算一定时间内注射在模具中的塑料熔体在凝固时所放出的热量 21

第十章 注塑模具中设计排气系统的原因和排气方式 23

第十一章 塑件模流分析.........................................................................................................................6

11.1分析前处理...........................................................................................................................6

11.1.1 划分网格.......................................................................................................................6

11.1.2 注射工艺参数...............................................................................................................7

11.2 浇口位置分析......................................................................................................................8

11.3 浇注系统设计......................................................................................................................8

11.3.1 型腔及流道系统设置...................................................................................................8

11.3.2 冷却回路设置...............................................................................................................9

11.4 模具流动分析....................................................................................................................13

11.4.1 填充时间分析...........................................................................................................13

11.4.2 注射位置处压力：XY图........................................................................................13

11.4.3 锁模力：XY图........................................................................................................14

11.4.4 气穴...........................................................................................................................15

11.5 模流分析结论....................................................................................................................18

第十二章 注塑模具的部分数据校核 24

12.1注塑模具的闭合高度 32

第十三章 注塑模具的总装与调试 33

致 谢 35

第一章 绪 论

1.1国内注塑模具发展现状

在21世纪以来我国的在全世界的社会地位也是有了大的进步，也进一步提高了我们的生活质量，不管在农村还是城市，都极大的解放了我们的生产的能力，模具生产制造方面在我国也是非常重要的，排名在制造行业还是比较起来在处于前列的位置，在以前设计以及制造模具的过程当中基本上是靠累积的经验来完成的，在设计模具的过程当中，设计出来产品产生的各种各样的问题，我们只有把产品给制造出来以后才能发现其中的问题，而在当今社会在利用CAD和UG这俩种技术在计算机进行分析，而计算机技术不仅能分析也能模拟模具设计的方案^[1]。使得模具发展进一步高效安全有了一定的技术保障。随着人类步入新世纪以来，模具制造无论对我国还是其他国家都是十分重要地，无论在我们的日常生活当中各种家具玩具等塑料制品，还是汽车火车轮船等大型出现工具的用塑料制成的部件，甚至在航天航空比如说飞机的零部件中应用的都非常多在我国占有很重要地位。而在注射成型的过程当中，注塑模具这中工艺装备是使用的非常多的，不仅如此注塑成型这个在模具制造的过程当中占用很重要的地位，上个世纪由于我们国家对模具产业的不重视和过多的依靠外国的设计与制造，从而导致我国模具产业的发展缓慢甚至停滞不前，随着21世纪计算机技术的兴起，在模具发展的过程当中，计算机技术也是不能或缺的。我们在以前条由于条件设施问题，那么多年我们设计注塑模具的方法就是设计师们没日没夜的手工绘制而成，而当今社会的条件下，在经过电脑的辅助设计（CAD）^[2],从以前的十天半个月变成了现在的一天俩天，这个过程节约了大量的时间以及人力物力，使得生产模具的成本从以前到现在大幅度降低，不仅如此还能在模具设计时在计算机中先进性实验，使得模具成功率也得到了增加，从而极大的提高了模具企业在商业方面的竞争力^[3]。

1.2 塑料成型模具发展趋势

在现今社会塑料成型模具的增长迅速，社会发展的速度也是非常快的，所以模具行业的发展趋势必须跟上社会发展的节奏，塑料模具的发展的趋势已经明朗，模具的几个发展需要的条件也在模具的设计过程中体现出了重要性，在注塑模具设计的发展方面来看，模具的制造经过这么多年的发展，以前的各个趋势也得到了改变，就现在注塑模具发展形式我们正在走向以下几种发展趋势。

在这个模具设计过程中，首先要在理论上取得进展，其次我觉得为了适应现代的社会，必须机械化，甚至数字化，注塑模具应该具有像制造钢铁一样进行大规模的提高生产效率，使其进一步机械自动化，还有就是在体型方面我们应该尽可能使其变得不仅在大型零件得到突破，也可以研究微型的零件，研究模具的各种性能使使用寿命也应该得到进步，或者制定模具的标准更加方便更换，最终目的是更加的适应我们的生活所需。

1.3对后盖研究的内容和意义

在这次的毕业设计就是对后盖注塑模具设计这个课题的研究。而在这次的设计当中研究的方向主要就是包括了以下几方面内容：在经过老师的指点和同学们的交流深入的分析了后盖结构和成型工艺性能的基础,在此详细的介绍了本次注塑模具的结构和工作原理,在设计本次模具当中，对浇注系统、成型零件、推出机构及冷却系统这几个方面比较深入，在设计过程中，对模具主要零件的选材和加工工艺进行了分析发现，注塑模具工作过程当中的零部件和注塑模具的在结构方面的设计，以及最后在计算数据方面也是非常重要的，注塑模具的侧向分型机构、导向机构、抽芯机构和推出装置的设置，以及温度调节系统、排气方式、模具整体尺寸的确定在这次设计当中也是重要环节，然后根据设计要求选择设计当中注塑模具的模架，最后要对这次设计当中注塑模具的尺寸进行校核。在这当中还有模流分析这么一环节，可以通过模流分析这一环节来检查这次注塑模具设计合理不合理。最后经过老师和我们共同的检验后,得知在这次的毕业设计当中设计的注塑模具的结构是合理的,塑件也可以制造出来,满足本次的对设计的要求。根据要求用CAD制图软件绘制出这次毕业设计的注塑模具的总装图和部分关键零件图，在根据绘制的总装图零件和图以及在设计过程当中整个的计算过程以及注塑模具编说明书的要求来写本次设计的说明书，最后根据我们绘制的图与编写的说明书进行相关的答辩。

第二章 后盖塑件的成型过程以及结构和性能的分析

2.1 塑件成型的外观形状和精度等级

（1）外观形状：因为产品是作为后盖上的塑件，如图2.1（a）后盖的局部剖视图和图2.1（b）塑料塑件的立体图。该产品的外形结构较为简单，产品主体呈圆柱形，主体圆柱直径为34mm,高度为46mm，所以产品外表面要求有较高的的平整光滑性。

（2）精度等级：在作为后盖来说，设计过程中对这个塑件不要求很高的精度，所以通常采用一般精度为5级^[4]就可以了。由于在这次设计中对后盖塑件的精度要求不是很高，所以可以选用ABS塑料来作为这次注塑模设计的原材料，因为在ABS塑料这个材料是具有一定的优点的，比如说在力学性能的方面就是不错的，还有密度小，无毒，绝缘，且有一定的耐热性，由于流动性不是特别优良，为了注射充型的时候比较顺利，该模具应该具有脱模斜度，而在本次设计中使得脱模斜度为1°。又因为产品尺寸比较适中，而这次设计的后盖塑件属于大批量为生产的产品，所以模具设计采用一模4腔。

（a） （b）

图2.1 塑件造型图；（a）后盖的局部剖视图（b）塑料塑件的立体图

2.2 后盖结构的要求

2.2.1 后盖的尺寸精度的要求

在这次的后盖注塑模设计的塑件是作为后盖来使用，对尺寸精度等级没有要求，所以这次精度的公差可以取MT5级。

2.2.1 后盖表面质量的要求

在注塑模具当中，通常塑件表面质量问题主要来源于俩个方面，一是表面的粗糙程度，二是外表的质量问题。后盖的表面粗糙度常见的问题是在注塑模具型腔的表面，而在这设计过程当中制品成型的原材料于工艺条件的问题就是塑件的表观质量的问题。对于ABS塑料而言，由于在这次设计工程中考虑内外表面的粗糙度，应该使这次设计中塑件的外表面达到Ra=0.8μm以上粗糙度，以及内表面达到需要Ra=1.6μm粗糙度。因为在这次设计当中的粗糙度要求，所以对塑件进行必要的抛光此这是必须要的。

2.2.3 塑件的生产批量

由于这次设计的是塑件为后盖，而且需要的产品数目非常大，最适合本次生产的是多型腔模具，考虑到这次设计的塑件对体型有一定大小的要求，为了使生产效率高效化，并且结合产品形状，通过计算使得在这次设计过程中需要的成本尽可能的降低，所以说为了降低成本这次的注塑模设计采用一模4腔的设计。

2.3 后盖对原材料的要求

在这次注塑模设计当中我们采用的材料是ABS工程材料，它不仅拉伸强度和刚度都非常好好，力学性能也是比较好的，而且在所有的合成树脂当中，ABS工程材料的密度在所有的聚合塑料当中是最小的，在所有通用塑料当中，它的表面硬度不是很好，但是在它的结晶度提升到一定条件下的时候，可以增加ABS塑料硬度，ABS塑料制品在高温也没有什么损伤，这个塑料的的化学稳定性也是非常高的，对大部分的酸碱盐都无明显反应，由于在这个ABS材料中含有一定量的叔碳原子，所以说在有强光情况下，或者热度较高的情况下，这个塑料是非常容易发生断裂和降解的，比如说在阳光强烈的地方暴晒10天以上会就会变得很脆，所以通常应该加入抗氧剂防止其老化，再者在使用过程中和保养方面应该十分注重。在这次设计当中的原材料是属于非极性聚合物，所以它对电的绝缘程度非常高，再者由于这个塑料基本不吸水，所以再高的湿度也不会在性能方面对它产生影响，对产品的使用对象（儿童）安全提供了有力的保障。ABS材料使用范围十分的广泛，在日常生活当中各种玩具制品和家电上的塑料部件，以及小汽车轮船飞机等各种大型工具上的零件。

在这次注塑模设计当中ABS注射时的温度如下表2-3所示。

表 2-3ABS温度参数表^[5]

第三章 确定注塑模具的结构形式和注射机初步选择

3.1 注塑模具分型面位置的选择与确定

通俗易懂的来说，注塑模具的分型面指的就是可以将模具型腔与型芯分开来的面，而在这次设计当中指的分型面是定模和动模之间的与之相接触的面。在这次设计当中，先对后盖外部形状的观察，在对该塑件的分析，在根据分型面选择的相关原则^[6]，首先选择分型面需要把分型面放在塑件最大的截面上，并且为了更好的把塑件给取出来，在设计分型面当中把分型面放在了塑件的下表面为，最终分型面确定如下图3.1所示。

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图3.1 分型面的位置

3.2 注塑型腔数目的确定和选择排列方式以及浇口位置的选择

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