模具毕业设计35光盘托架塑料模设计及其型腔仿真加工

绪论1.1概述模具是汽车、电子、电器、航空、仪表、轻工、塑料、日用品等工业生产的重要工艺装备，模具工业是国民经济的基础工业。

没有模具，就没有高质量的产品。

用模具加工的零件，具有生产率高、质量好、节约材料、成本低等一系列优点，已成为现代工业生产的重要手段和工艺发展方向。

模具技术，特别是制造精密、复杂、大型模具的技术，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。

根据国际生产协会报告，工业品零件粗加工的75％、精加工的50％都是由模具成型完成的。

目前，美国、日本、德国等工业发达国家模具工业的产值均已超过机床总产值；我国台湾地区模具工业也以每年35％以上的年增长率迅速发展；我国大陆地区模具工业近几年更是获得了飞速的发展，尤其是塑料模具，在模具设计和制造水平上都有了长足的进步。

产品质量的好坏很大程度上取决于模具的制作工艺的好坏。

一副没有缺陷的模具对提高产品的质量有很大的帮助，用模具加工出来的产品的表面质量及内部结构比一般加工手段加工出来的产品都要优越，而且外观也有很大的提高。

也是基于Pro/E软件的模具的设计,对熟练地掌握及应用该软件有很大的帮助,把该软件应用于模具设计让这个行业有了更大的发展空间1.2 模具发展现状及发展方向我国现有模具企业超过2万家，从业人数约50万人。

中国模具市场目前主要集中在华南和华东，大约占了全国模具制造业产值和销售额的三分之二，每年平均增长在20％。

由于市场需求的强劲拉动，中国模具工业高速度发展，市场广阔，产销两旺。

1996年至2002年间，中国模具制造业的产值年平均增长14％左右，2003年、2004年增长15％以上，广东、上海、浙江、山东等模具发达地区的增长在20％左右。

我国2004年模具产值为450亿元人民币左右，约折合50多亿美元，按模具总量排名，中国紧随日本、美国其后，位居世界第三。

近两年，我国的模具技术有了很大的提高，生产的模具有些已接近或达到国际水平，2004年模具出口3.4亿美元，比上年增长33.5％，形势喜人。

由于模具工业的特点和重要性，国家对模具产业的发展极为重视，并采取了多种措施给予大力扶持。

如自1997年以来，相继把模具及其加工技术和设备列入了《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》和《鼓励外商投资产业目录》；从1997年到2005年，对全国部分重点专业模具厂实行增值税返还70％的优惠政策；1997年又把有关模具技术和产品列入国家计委和科学技术部发布的《当前国家优先发展的高新技术产业化重点领域指南目录》等等。

这些都充分体现了国务院和国家有关部门对发展模具工业的重视和支持。

我国模具工业经过二十多年，特别是最近十几年的高速发展，无论在规模还是在技术水平上都取得了巨大进步，但总的来看，我国技术含量低的模具已供过于求，市场利润空间狭小，而技术含量较高的中高档模具还远不能适应国民经济发展的需要，精密、复杂的冲压模具和塑料模具、轿车覆盖件模具、电子接插件及电子产品模具等高档模具仍有很大一部分依靠进口。

近五年来，我国平均每年进口模具约11.2亿美元，2004年进口模具近13.7亿美元，这还未包括随设备和生产线作为附件带来的模具。

近年来，我国模具行业为了适应市场需求和竞争的需要，出现了良好的发展趋势：模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现在：大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；塑料模具和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其能力增加较快；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等等。

国际模具行业以美国和日本为代表。

美国既是世界超级经济大国，也是世界模具工业的领先国家。

早在20世纪80年代末，美国模具行业就有一万二千多个企业，从业人员有十七万多人，模具总产值达64.47亿美元。

日本模具工业是从1957年开始发展起来的，当年模具总产值仅有106亿日元，到1998年总产值已超过4.88万亿日元，在短短的四十余年内增加了460多倍，这也是日本经济能飞速发展并在国际市场占有一定优势的重要原因之一。

纵观世界经济的发展，模具工业在经济繁荣和经济萧条时代都不可或缺。

经济发展较快时，产品畅销，模具需求量自然大；而经济发展滞缓时期，产品不畅销，企业必然想方设法开发新产品，这同样会给模具带来强劲需求。

因此，现代模具工业被称为是不衰的工业，世界制造业对模具的需求趋势总是平稳向上发展。

在科学技术快速发展的今天，世界上制造业发达的国家对模具工业的发展都作出了较大的努力，它表现在模具的设计和制造技术上已出现下列发展趋势：(1)理论研究向纵深方向发展。

如聚合物多相态、多介质、多物理场、多尺寸耦合分析已成为模具CAE技术的研究热点、难点。

(2)模具软件向集成化与网络化发展。

由于模具CAD/CAE/CAM技术对生产的巨大作用，许多国家的政府部门和研究机构投入大量人力、物力进行研究，将已有的通用机械CAD/CAM 系统改造为适用于模具制造的CAD/CAE/CAM集成系统。

为适应电子商务的发展要求，模具软件技术将立足于全社会的公开网络环境，实现异地的“协同设计”及“虚拟制造”，建立专业化的虚拟网络服务系统，并开发相关产品实施网上经销，培训与服务。

1.3 本课题的研究内容和研究方案1.3.1 本课题的研究内容光盘托架塑料模具设计方案、编制工艺文件设计说明书、图纸。

根据给定零件图的技术要求，阅读查找相关国内外模具设计文献和资料，应完成毕业设计如下内容：编写摘要及本专业英语翻译，设计并绘制一套注塑模具装配图、零件图并根据设计要求确定备料清单，设计并填写零件工艺卡片；对设计过程中有必要的零部件进行刚度、强度校核；对该套设计模具装配的要点进行说明；完成规定的实做任务，保证注塑工件满足零件图所规定的精度要求。

1.3.2 本课题的研究方案接受任务书及收集资料，阅读相关文献，撰写开题报告；塑件工艺设计分析；注塑机的选择；模具的基本结构设计；模具设计的有关计算；注塑机参数校核；模具结构尺寸的设计计算；塑料注射模具技术要求及总装技术要求；总体结构设计及总装图绘制；重要零部件图纸设计；编写毕业设计说明书。

2 拟定模具的结构形式2．1塑件成型工艺性分析图2-1分别为光盘托架二维工程图和三维立体图,该产品用于光驱，托起光盘作旋转运动。

该产品精度及表面粗糙度要求不高,且塑件壁厚属薄壁塑件，但在嵌件联结，有一定的配合精度要求。

该产品材料为ABS, ABS材料的加工操作条件范围宽广和具有良好的剪切稀化流动特性。

查有关资料书得知其密度为1.02 ～1.16,收缩率为0.4% ～0.7%，计算出其平均密度为1.06,平均收缩率为0.55%。

图2-1光盘托架2．2分型面位置的确定根据塑件结构形式，分型面选择在塑件截面最大处，尽量取在料流末端，利于排气.保证塑件表面质量，该零件的分型面如图2-2所示，取塑件的底下端面。

图2-2分型面及型腔排列2.3确定型腔数量和排列方式2.3.1型腔数量的确定该塑件精度要求不高，又是大批量生产，故设计的模具要有较高的注塑效率，浇注系统要能自动脱模，可采用点浇口自动脱模结构。

由于该塑件不大，考虑到模具制造费用、设备运转费用低一些，所以模具采用一模两腔结构，浇口形式采用点浇口，由于塑件为圆形件，所以采用中心点进料，以利于充满型腔，如图2-3所示。

2.3.2型腔排列形式的确定该塑件外形呈圆形状，考虑模具尺寸与设备配套的问题，降低模具结构的复杂性，使得模具结构比较的紧凑，塑料的流动性能较好，因此本设计采用一模两腔单列直排式布局。

图2-3浇注系统凝料2.4模具结构形式的确定从上面分析中可知，本模具拟采用一模两腔，单列直排，推杆推出，流道采用直线平衡式，浇口采用点浇口，一般采用三板模，浇注系统单独脱出。

因此基本上可确定模具结构形式为P4型双分型面注射模。

2.5注塑机的确定2.5.1计算制品的体积和重量使用Pro/E 软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图形的体积,通过计算塑件的体积塑V =5.37(3cm ) 塑件的重量塑M =ρ塑V =1.06×5.37=5.69(g) 式中： ρ——塑料密度。

流道凝料的质量2M 可按塑件质量的0.6倍来估算。

从上述分析中确定为一模两腔，所以注射量为＝＝塑69.526.16.1⨯⨯=nM M 18.208(g)2.5.2塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需的锁模力的计算流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积2A ，根据多型腔模的统计分析，2A 是每个塑件在分型面上的投影面积1A 的0.2倍～0.5倍，因此可用来进行估算，所以==+=+=1112135.135.0nA nA nA A nA A 8954.89 (2m m )式中2210.785653316.6254A d π==⨯=(2m m )KN N AP F m 65.2687.2686463089.8954=⨯=＝＝型 式中型腔压力型p 取30MPa （因是薄壁塑件，浇口是点浇口，压力损失大，取大一些）。

2．5．3选择注射机根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值，可选用SZ-500/200卧式注射机。

注射机主要技术参数如表2-1.表2-1注射机主要技术参数理论注射容量3/cm 500 锁模力/KN 2000 螺杆直径/mm 55 拉杆内间距/mm 570×570 注射压力/MPa 165 移模行程/mm 500 注射速率/(g/s) 120 最大模厚/mm 500 塑化能力/(kg/h) 110 最小模厚/mm 280 螺杆转速/(r/min) 0～180 定位孔直径/mm 160 喷嘴球半径/mm 3 喷嘴孔直径/mm20 锁模方式双曲轴2.5.4注射机有关参数的校核1．由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数n 。

268.12769.569.526.03600/30101108.0312≥=⨯⨯-⨯⨯⨯=-≤m m kM n t型腔数校核合格。

式中 k-注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8； M-注射机的额定塑化量（110kg/h ） T-成型周期，取30s 。

2.注射压力的校核。

0' 1.25130162.5e p k p MPa ==⨯=,而165e p MPa =，注射机压力校核合格。

式中 'k ——注射压力安全系数，一般取1.25-1.4；p——取130Mpa（属难流动的薄壁窄浇口类）。

3.锁模力校核。

01.2537644.4F K Ap KN ≥=⨯=型，而2000F KN=，锁模力校核合格。

式中k为锁模力安全系数，一般取1.1-1.2。

p型为型腔的平均压力，取30Mpa其它安装尺寸的校核要待模架选定，结构尺寸确定以后才可进行。

3 浇注系统的设计3.1主流道设计3.1.1主流道尺寸模具浇口套主流道球面半径R 与注射机喷嘴球面半径0R 的关系为 R=0R +(1-2) =10+2=12mm;模具浇口套主流道小端直径d 与喷嘴出口直径0d 的关系为：d=0d +1=3+1=4mm.3.1.2主流道衬套形式本设计是小型模具，为了便于加工和缩短主流道长度，衬套和定位圈可设计成三板模常用的二合一整体式。