开关盒外壳模具

目录

绪论 (3)

1 注塑模具的现状与应用 (4)

1.1注塑模具的设计步骤 (4)

1.2课题任务要求 (5)

2 塑件分析及设计方案确定 (6)

2.1塑料的选材及性能分析 (7)

2.2设计方案的确定 (8)

3. 开关盒外壳注射模的详细设计 ············································错误！未定义书签。

3.1注射量的计算·························································错误！未定义书签。

3.1.1数据准备 ·····································································错误！未定义书签。

3.2型芯和型腔 ····································································错误！未定义书签。

3.3布局和浇注系统设计 ····················································错误！未定义书签。

3.4模架设置 ········································································错误！未定义书签。

3.5顶出机构 ········································································错误！未定义书签。

3.6冷却系统设计 (9)

3.7标准件 (11)

4 模具的装配 (14)

结束语..........................................................................................错误！未定义书签。参考文献： (17)

摘要

本文主要围绕开关盒外壳模具的设计来展开分析与计算及过程。文中就塑料模具分析、方案的确定和运用IMOLD对塑料开关盒外壳模具的详细设计过程展开详尽的说明。

模具是工业生产中的主要工艺装备，模具工业是基础工业。采用模具生产零部件具有生产效率高、质量好、成本低、节省能源和原材料等一系列优点。它已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现代工业产品的发展和技术水平的提高，在很大程度上取决去模具工业的发展水平。因此，模具工业对国民经济和社会的发展，将会起越来越大的作用。模具工业薄弱将严重影响工业产品造型的变化和新产品的开发。

关键词：任务要求、塑件分析、方案的确定、型芯型腔、浇注系统、模架设计、顶出机构、冷却系统、标准件。

绪论

塑料工业是一门新兴产业，自塑料问世后几十年，塑料来源丰富，制作方便及成本低廉、金属零件塑料化的发展很快，在机械电子、国防、交通、通讯、建筑、农业、轻工业和日常生活用品等行业中得到了广泛的应用，对塑料模具要求量增加，大多数应用模具成型，因此，产品对模具的精度要求越来越高、越来越普及。其产品在人们的生活中的作用越来越大。

塑料模具是利用特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工具，它对塑料零件的制造质量和成本起着决定性影响，所以对塑料模具的设计要求还是比较高的，从产品的角度讲，能生产出尺寸精度、外观、物理性能等个方面均满足使用要求的优质产品；从模具使用的角度讲，要求效率高、自动化并且操作简单；从模具制造角度讲，要求模具结构合理，制造容易，成本低廉。

模具设计过程一般是设计收缩率、毛坯尺寸、型腔布局，然后进行分摸，创建型芯型腔、滑块和镶块、添加模架和标准件，最后设计浇注系统，冷却系统和建腔，生成材料清单和模具图。

在现代塑料制品的生产中，合理的加工工艺，高校的设备，先进的模具是必不可少的三项重要因素。尤其是塑料模具对现实塑料加工工艺的要求，塑料制品使用要求和造型设计起着重要的作用。高校的全自动设备只有配上想适应的模具才能发挥作用，随着塑料制品的品种和产量需求的增加，对塑料模具也提出了越来越高的要求，促使塑料模具不断的向前发展。

塑料注塑成型具有适应性广、塑件的内在和外观质量均较好、生产效率高、易于实现自动化生产的优点，被广泛用于各种塑料制作的生产，因此，注塑模在塑料成型模具中占有相当重要的地位。

1 注塑模具的现状与应用

塑料工业近20年来发展十分迅速，早在7年前塑料的年产量按体积计算已经超过钢铁和有色金属年产量的总和，塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛的应用。塑料制品成形的方法虽然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料成形模具产量中约半数以上是注塑模具。

注塑模具是生，产品对模具的要求越来越高，传统的塑胶模具设计方法已无法适应产品更新换代和提产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑胶模具设计工业的迅速发展以及塑胶制品在航空、航太、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用高质量的要求。电脑辅助工程（CAE）技术已成为塑胶产品开发、模具设计及产品加工中这些薄弱环节的最有效的途经。

1.1 注塑模具的设计步骤

（1）确定型腔的数目。条件：最大注射量、锁模力、产品的精度要求、经济性。

（2）选择分型面。应以模具结构简单、分型容易且不影响塑件的外观和使用为原则。

（3）确定型腔的布置方案。尽可能采用平衡式排列。

（4）确定浇注系统。包括主流道、分流道、浇口、冷料穴等。

（5 确定脱模方式。根据塑件所留在模具的不同部位而设计不同的脱模方式。

（6 确定调温系统结构。调温系统主要由塑料种类所决定。全球模具网

（7）确定凹模或型芯采用镶块结构时，命题地划分镶块并同时镶块的，可加工性及安装固定方式。

（8）确定排气形式。一般排气可以利用模具分型面和推出机构与模具的间隙，而对于大型和高速成型的注射模，必须设计相应的排气形式。（9）决定注射模的主要尺寸。根据相应的公式计算成型零件的工作尺寸及决定模具型腔的侧壁厚度、型腔底板、型芯垫板、动模板的厚度、拼

块式型腔

型腔板厚度及注射模的闭合高度。

（10）选用标准模架。根据设计、计算的注射模的主要尺寸，来选用注射模的标准模架，并尽量选择标准模具零件。

（11）绘模具的结构草图。绘制注射模的完整的结构草图，绘制模具结构图是模具设计的十分重要的工作。

1.2课题任务要求

本课题是塑料开关盒外壳，主要利用solidwork三维设计软件及模具设计插件IMOLD实现模具的设计与制造，结合Pro/E计算体积等。完成该注射模具装配图设计，全部零件图纸设计，模具成型零件三维造型设计。基于IMOLD设计塑料模具，则模具的整个制造过程可以采用并行的工艺

图1.3-1基于IMOLD塑料模具设计的基本流程

2 塑件分析及设计方案确定

图2-1所示为开关盒外壳塑料零件的三视图和立体图：

图2-1三视图和立体图

2.1.1 结构分析如下

从零件图上分析，该零件外形为椭圆，塑件成型壁厚较薄(1.15mm)，成

型时易发生翘曲、变形；其产品内部结构成型较困难,因此，模具设计时

必须注意设置动模顶出机构，该零件属于中等复杂程度。

2.1.2表面质量分析

该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺，内部不得有导电杂质外，没有特

别的表面质量要求，故比较容易实现。

综上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成

型要求可以得到保证。

2.1塑料的选材及性能分析

本塑料件对外观质量要求较高，尺寸精度较高，不得有裂痕，缺口、擦

伤及明显变形，如图所示。用ABS塑料注塑成型。

图2.1-1开关盒外壳塑料零件图

2.1.1 塑件材料的使用性能

ABS外观为不透明呈象牙色粒料，具有高光泽度，相对密度为1.05左右，吸水率低，同其他材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理，氧指数为18～20，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，并发出特殊的肉桂味。优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用，耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，力学性能受温度的影响较大，电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用学性能。主要用于外壳和各种家用电器产品。

2.1.2 塑件材料的加工特性

（1）结晶性塑料，吸湿性小，可能发生熔体破裂，长期余热金属接触已发

生分解；

（2）流动性极好，溢边值0.03mm左右；

（3）冷却速度快，浇注系统及冷却系统的散热应适度；

（4）成型收缩范围大，收缩率大，已发生缩孔、凹痕、变形，取向性强；

（5）注意控制成型温度，料温低时取向性明显，尤其低温高压时更明显，模具温度低于50℃以下塑件无光泽，已产生熔接痕、流痕；90℃以上时易发生翘曲、变形；

塑件应壁厚均匀，避免缺口、尖角，以防止应力集中。

2.1.3 ABS塑料的物理常数及成型温表

表1 ABS塑料的物理常数及成型温表

2.2设计方案的确定

（1）确定分型面

分型面是分开模具，取出制品的面。注射模具有一个分型面和多个分型

面的模具。结合相关零件的特点，选择零件的最大端即零件的低面为分

型面，这样，在开模时容易取出零件。具体的形式如图2.3-1所示：

图2.3-1分型面

（2）确定行腔数及其排列

考虑成型因素，采用1模２腔。

（3）确定浇注系统

该模具采用侧浇口形式，浇口开设在分型面上，塑料从工件的侧面进入，这种交口几乎可以应用于各种塑料、各种塑件的成型。

3）清除多余元件

运用模具设局工具清除零厚度的模板及模架中没有的组件。

4）连接型芯和型腔镶块

通过型芯型腔工具，选择两个型腔镶块作为被连接的组件，同样连接的

方法

图3.5-3顶杆参数示意图

2）添加扁平顶杆

由于制作有较深的成分部分，而且必须用扁头顶杆顶出，所以要添加扁平顶

杆。

运用工具栏中

图3.5-5扁平顶杆参数示意图

3）修剪顶杆

通过顶杆设置工具运用裁剪顶杆命令曲面裁减掉顶杆。

图3.5-6修剪顶杆后的效果

3.6冷却系统设计

模具的温度直接影响到塑件的成型质量和生产效率，用流动的水对模具进行冷却，在注塑完成完成后将循环冷却水注到靠近型腔的零件上或型腔零件上的孔内，实现零件的冷却。

为了提高冷却效率，获得质量优良的住宿制品，模具的冷却系统可按照下列原则进行设计：

a）动定模和型腔的四周应均匀的布置冷却水道，尽量使冷却平衡。

b）冷却水孔孔间距越小，直径越大，则对塑件冷却越均匀。

c）水孔与相邻型腔表面距离相等。

d）采用并流流向，加强浇口处的冷却。

e）降低入水和出水温差。

f）冷却水道不应该过镶块或其它接缝部件，以防漏水。

1)创建智能点

运用智能点子工具，创建智能点。

2)创建冷却水道

运用冷却通路设计工具，通过创建的智能点子作为进出口创建第一条水道，同理，创建第二条水道。

图3.6-1冷却水道

3)创建冷却水道接头

通过冷却通路设计工具，设置水管接头。

图3.6-2冷却水道接头

图3.6-3冷却水道接头示意图

图3.6-4冷却水道接头参数

3.7标准件

标准件事模具中重要的组成部分，在降低塑料模具塑料成本方面有重要影响。

1添加定位圈

通过标准件库工具增加标准件。

图3.7-1定位圈示意图

图3.7-2定位圈参数

图3.7-3定位圈

2添加浇口套

运用标准件库中的增加标准件增加浇口套。

图3.7-4浇口套示意图

图3.7-5浇口套

3添加拉料杆

通过标准件库工具，增加标准件。

图3.7-6拉料杆示意图

图3.7-7拉料杆参数

图3.7-8拉料杆

4 模具的装配

通过IMOLD的最后出图，得到模具的装配图。包括前视图、剖视图和左视图。

图4-1模具的前视图

图4-2剖视图A-A

图4-3模具左视图

总结

经过一个多月的断断续续的设计与画图，基本上完成了塑料开关盒外壳的模具，主要利用solidworks三维设计软件来给开关盒外壳造型，然后运用模具设计插件IMOLD实现模具的设计与制造，最后结合pro/E计算体积等。完成该注射模具装配图设计，全部零件图纸设计，模具成型零件三维造型设计。

由于这个学期刚好有一门课程CAD/CAM用的是solidworks2008，掌握了基本操作，所以选用了solidworks来设计。在准备阶段，找到了solidworks的专门设计模具插件IMOLD，但由于下载的是破解版，前几次安装完成后运行不了，经过不断卸载再安装，最终运行成功，但会弹出“一个不可打开备份文件”的窗口，不解，但这是个可以忽略的小问题，不影响大局。第一次接触IMOLD，从图书馆借了本书，到网上看了些视频，初步学会模具的设计，从数据准备、型芯型腔、添加模架、添加螺钉、冷却管、浇注口等到最后完成总体的模具，深刻了解并认识了模具设计的大概思路和过程，通过这次实践对课程的内容有了透切的理解。

在第三部分模具的具体设计里，我主要通过图文的形式按照IMOLD设计模具

的过程显现出来，包括具体参数的选定和每一步的效果，这样会显得形象生动，让流程简单明了，思路清晰，但不足之处是没有把所有的具体的计算公式罗列出来，这也是我遗憾的地方。

本来还想把动态视图做出来，但是学艺不精，我初步掌握的简单爆炸图无法表现出来完美的效果，这也是一个遗憾的地方。

总的来说，细节过程中小问题碰到很多，然后通过认真学习一一解决了，最终完成了模具的设计，虽然达不到理想的效果，总体上还是比较满意的。

我参考了论文编写的格式要求，字体的大小、段落的行距、图片表格的规范等严格按照标准论文的格式要求，为毕业设计的论文做了一个良好的准备，同时通过这次的排版，认识到标准化不仅能美观，而且正规，收益匪浅。此外感谢黄老师上课的悉心教导，以及通过这次模具的设计学到论文的规范要求、设计模具的思路、解决问题的方法等等。

参考文献：

[1]王孝培.冲压手册[J]. 北京:机械工业出版社,1995.

[2]付建军.模具制造学[J]. 北京:机械工业出版社,2004.

[3]万战胜.冲压工艺及模具设计[M]. 北京:中国铁道出版社,2005.

[4]肖爱民.塑料模具设计与制造完全自学手册 [J]. 北京:兵器工业出版

社,2006.

[5]刘华刚.冲压工艺与模具设计[J]. 北京:化学工艺出版社,2007.

[6]王栓虎.塑料模具设计与制造[J]. 南京:东南大学出版社,2008.

[7]齐卫东.塑料模具设计与制造[J]. 北京:高等教育出版社,2008.

[8]齐卫东.简明塑料模具设计手册[J]. 北京:北京理工大学出版社,2008.

[9]葛正浩.Solid Works 2008塑料模具设计[J]. 北京:化学工业出版

社,2009.

致谢

本论文在选题、设计和撰写的过程中，得到了指导老师黄力多老师的亲切关怀和精心指导。在本次毕业设计过程中，存在着许多问题，都在老师和同学的帮助下解决了，使我学到了许多实际技能知识，使我所学的理论知识得到了全面的巩固和提升。

在毕业务设计过程中，有许多的同窗好友给我支持和帮助，给我不同的参考意见和设计思想，使我的毕业设计考虑更加周全，考虑了一些自己不曾想到了问题，增强了我的思维。咸谢给与我帮助的同学。虽然设计过程只有短短两个月，但指导老师严谨的治学态度以及对学生认真负责的教学态度让我受益匪浅。导师对我的教诲和启发使我终生难忘，在此谨向黄教师表示最诚挚最衷心的感谢！

最后，感谢在百忙之中参与评阅论文和参加答辩的评委们！