【文章內(nèi)容簡介】 id 為實體建模核心，實體造型功能處于領(lǐng)先地位。目前著名 CAD/CAE/CAM軟件均以此作為實體造型基礎(chǔ)。 7）提供了界面良好的二次開發(fā)工具 GRIP（ GRAPHICAL INTERACTIVE PROGRAMING）和 UFUNC（ USER FUNCTION），并能通過高級語言接口，使 UG 的圖形功能 與高級語言的計算功能緊密結(jié)合起來。 8）具有良好的用戶介面，絕大多數(shù)功能都可通過圖標實現(xiàn)；進行對象操作時，具有自動推理功能；同時，在每個操作步驟中，都有相應的提示信息，便于用戶做出正確的選擇。 本畢業(yè)設(shè)計課題的任務、要求、技術(shù)難點及要達到的預期效果 首先，要了解整個模具行業(yè)近十年來設(shè)計的發(fā)展概況以及應用水平，特別是注塑模具設(shè)計的先進技術(shù)和方法。其次，熟練掌握 UG 應用軟件，還要了解目前應用較為廣泛的其他應用軟件，如 Pro/E、 Mastercam、 AutoCAD 軟件等。再次，必須對成型材料的成型特 性有足夠的了解；最重要的是掌握注塑模具的設(shè)計特點和結(jié)構(gòu)特點。我要解決的主要問題是設(shè)計 手機外殼的 注塑模具（特別是結(jié)構(gòu)設(shè)計），最后需要利用 UG 軟件繪出該零件注塑模具的 三維圖， 然后利用 UG 出工程圖，在用 AutoCAD 修改完善工程圖，以及利用 UG 對凸、凹模進行加工仿真 。 為了解決這些問題，我必須首先明確注塑模具的設(shè)計流程，并作出詳細的工作進度計劃，在其間應了解各種軟件的應用，特別要熟練掌握 UG 和 UGCAM 軟件；掌握注塑模具的設(shè)計程序、規(guī)范及結(jié)構(gòu)特點；了解模具的標準件，以提高模具設(shè)計效率，減少設(shè)計周期。還應掌握零件尺 寸和公差與零件的設(shè)計的幾何要求關(guān)系，因為 在設(shè)計模具時，必須根據(jù)制件的尺寸和精度要求來確定相應的成型零件的尺寸和精度等級， 得到零件的工作尺寸；模具的制作是在高溫進行的，所以應了解模具的各種材料屬性 （要求其綜合性能良好，沖擊韌性，力學強度較好，尺寸穩(wěn)定，耐化學性、電化學性能良好）， 特別是它的收縮率。所有這些資料必須 通過圖書館查找期刊文獻、會議文獻以及專業(yè)書籍得到，所以還要熟練 資料的檢索。 2 材料與塑件分析 塑件分析 如圖 ,圖 分別為 手機后蓋 件的三維立體圖和二維工 程圖，該產(chǎn)品用于 抽風機 上，對 抽風機 起 固定和 保護作用，該產(chǎn)品形狀如 中空 薄壁型零件，精度及表面粗糙度要求較高，不允許有明顯的熔接痕、飛邊等工藝痕跡，需要一定的配合精度要求。制品整體有充分的脫模斜度，各處脫模力比較合理。從整體結(jié)構(gòu)分析：制 品表面積較大 、高度不大但是壁薄、零件的曲面復雜，型腔、型芯加工困難。從整體工藝性分析： 根據(jù)制品外觀要求與結(jié)構(gòu)特定要求選擇澆口位置在零件內(nèi)部，制品薄而大 要求冷卻必須均勻而充分，脫模力合理要求頂出機構(gòu)頂出均勻。 圖 塑件三維立體圖 圖 塑件二維圖 塑件材料分析 塑料成型原料的選取應從加工性能、力學性能、熱性能、物理性能等多方面因素考慮來選取合適的塑料進行生產(chǎn)，本次設(shè)計材料的選擇是根據(jù)材料特性進行選擇的。 根據(jù)塑料受熱后表現(xiàn)的性能和加入各種輔助料成分的不同可分為熱固性材料和熱塑性材料，通過比較分析可以看出熱固性塑料主要用于壓塑、擠塑成型，而熱塑性塑料還適合注塑成型，本次設(shè)計為注塑設(shè)計，所以采用熱塑性塑料。 熱塑性塑料還分為很多種，如聚乙稀、聚丙稀、聚氯乙烯、聚苯乙烯和 ABS 等等，為了選到合適的塑件材料，通過對塑件的分析和查閱有關(guān)資料可選擇以下材料見表 。 表 注塑塑料對比 塑料名稱 ABS 聚乙烯 材料較大的機械強度和良好的綜合性能。 結(jié)晶部分多時，塑料硬度高 、韌性大 、 抗拉強度高，但整體尺特性 寸變小，耐沖擊強度及斷裂強度底。 成型工藝 特點 ABS 的吸濕性和對水分子的敏感性較大，在加工前必須進行充分的干燥和預熱。原料控制水分在 %以下。 聚乙烯制件最顯著的特點是收縮率大，這與材料的可結(jié)晶性和模具溫度有關(guān)。定型后塑件在強的收縮牽引作用下，可令制件變形和翹曲。 注射溫度 ABS 塑料的溫度與熔融粘度的關(guān)系比較獨特，在達到塑化溫度后在繼續(xù)盲目升溫，必將 ABS 的熱降解。 聚乙烯的注射溫度一般在120～ 310℃ 之間，溫度超過 300℃時，收縮率會明顯增大。 注射速度及壓力 ABS 采用中等注射速度效果較好，注射時需要采用較高的注射壓力，其溢邊料為 左右。并需要調(diào)配好保壓壓力和保壓時間。 聚乙烯的注射壓力一般選擇在 ～ 之間。注射速度不易過快，以保證結(jié)晶程度高。 模具溫度 ABS 的模具溫度相對較高，一般調(diào)節(jié)在 75～ 85℃ 。 由于模 具溫度對收縮率影響很大，因此要經(jīng)常保持模具相對恒定的溫度，一般在 40～ 80℃ 之間。 經(jīng)以上兩種備選材料的性能對比，并考慮到制件的使用環(huán)境，本設(shè)計采用 ABS 材料。由于材料的吸濕性強，含水量應小于 % ，所以原料應充分干燥。 ABS 的技術(shù)指標、注射工藝參數(shù)具體看表 和表 。 表 ABS 技術(shù)指標 ABS 技術(shù)指標 密度 ~5 比容 ~8 吸水率 ~% 收縮率 ~% 熔點 130~160℃ 硬度 HB 拉伸彈性模量 310 Mpa 彎曲強度 80Mpa 拉伸屈服強度 50Mpa 溫度傳導系數(shù) 10 7? m2 /s 表 ABS 的注射工藝參數(shù) 注射機類型 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速 30 ~ 60r/min 噴嘴形式 直通式噴嘴 噴嘴溫度 180~190℃ 模具溫度 50 ~ 70℃ 注射壓力 60 ~100Mpa 保壓壓力 5 ~ 10 Mpa 冷卻時間 5 ~ 15s 周期 15 ~ 30s 后處理方法 紅外線烘箱溫度 70℃時間 ~ 1h 備注 原材料應預干燥 以上 確定塑件設(shè)計批量 該產(chǎn)品為 小批量生產(chǎn)，故設(shè)計的模具要有一定的注塑效率， 由于塑件 長寬度小 ，所以采用 一模兩腔結(jié)構(gòu)，澆口形式采用扇形澆口，采用兩點進料，以利于均勻充滿型腔。 計算塑件的體積和質(zhì)量 該產(chǎn)品材料為 ABS,查手冊或產(chǎn)品說明得知其密度為 — 179。收縮率為 %— %。計算其平均密度為 179。,平均收縮率為 %。 使用 UG 軟件畫出三維實體 圖，軟件能自動計算出所畫圖形的體積。當然也可根據(jù)形狀手動幾何計算得到該零件的體積。 通過計算塑件的體積 V 塑 =179。，可得塑件的質(zhì)量為 M 塑 =ρV 塑 ==，因為一模兩腔所以 M= 2= 式子中 ρ 塑料密度 g/cm179。 由澆注系統(tǒng)體積 V 澆 =179。可計算出澆注系統(tǒng)質(zhì)量為 M 澆 =ρV 澆 = = 因為一模兩腔 故 V 總 =2V 塑＋ V 澆 = 179。 M 總 =M 塑＋ M 澆 = 3 選擇塑件的分型面 選擇分型面時，應考慮到使模具結(jié)構(gòu)簡單，分型容易，并且應不影響塑件的外觀及使用。 在 UG 中分型面的選擇操作如下： 4 標準件的選擇 模具的標準化對于生產(chǎn)中提高效率，改善生產(chǎn)環(huán)節(jié)有著很重要的作用。近年來在模具行業(yè)，特別是塑料模具行業(yè)，標準件的大量運用使生產(chǎn)更趨于標準化、簡單化，對于生產(chǎn)安全和高效起到很重要的作用，還有利于模具的國際交流和組織模具出口，打入國際市場。 4． 1 標準模架的選取 模架是設(shè)計制造塑料注射模的基礎(chǔ)部件，其他部件的設(shè)計與制造均依賴于它，選擇模架要根據(jù)制品的尺寸及大小，同時考慮注射機的參數(shù)，本次設(shè)計因參照生產(chǎn)實例，工廠中多采用上海龍記公司的模架，因此，本次設(shè)計也選用該公司產(chǎn)品，其模架標記為： AI 型， 外觀尺寸 315 300 290 如圖 所示 。 圖 模架的選擇 4． 2 標準緊固件的選用 標準緊固件主要是螺釘。 螺釘是日常生活中最常用的標準件， 將螺桿直接旋入被連接件之一的螺孔內(nèi)，螺釘頭部即可將兩被連接件緊固， 其規(guī)格和尺寸均有相應的標準，本設(shè)計 的塑件模架 中主要采用內(nèi)六角螺釘，包括 M5， M6,M8 和 M10 M14 不等， 但 本設(shè)計一般用M10， M14 的螺釘較多，長度根據(jù)不同需要選取，如圖 所示為 M10 的典型結(jié)構(gòu) 。 圖 內(nèi)六角 螺釘 5 注塑機的選擇 注塑機的概 述 注塑 機的全稱應為塑料成型機。注射機主要由注射裝置、合模裝置、液壓傳動系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)及機架等組成。如圖 所示，工作時模具的動、定模分別安裝于注射機的移動模板和定模固定板上，由合模機構(gòu)合模并鎖緊，由注射裝置加熱、塑化、注射、待融料在模具內(nèi)冷卻定型后由合模機構(gòu)開模，最后由推出機構(gòu)將塑件推出 。 圖 注塑機結(jié)構(gòu) 注射機的工作原理： 注塑機的工作原理與打針用的注射器相似，它是借助螺桿（或柱塞）的推力，將已塑化好的熔融狀態(tài)（即粘流態(tài)）的塑料注射入閉合好的模腔內(nèi)，經(jīng)固化定型后取得制品的工藝過程。注射成型 是一個循環(huán)的過程，每一周期主要包括：定量加料 —熔融塑化 —施壓注射 —充模冷卻 —啟模取件。取出塑件后又再閉模，進行下一個循環(huán)。 注塑機根據(jù)塑化方式分為柱塞式注塑機和螺桿式注塑機；按機器的傳動方式又可分為液壓式、機械式和液壓 —機械（連桿）式；按操作方式分為自動、半自動、手動注塑機。其特點如 表 表 形式 立式 臥式 直角式 容量一般為 30～60g 熱塑性塑料注射機 固性塑料注射 機 容量一般為20～ 45g 柱塞式30～ 60g 螺桿式60cm3 以上 100～ 500g 結(jié)構(gòu)特性 注射裝置一般為柱 塞式、液壓機械式鎖模機構(gòu)、頂出系統(tǒng)為機械頂出 注射裝置以螺桿為主，液壓機械式鎖模，頂出系統(tǒng)采用機械、液壓或兩者兼?zhèn)? 除塑化加熱系統(tǒng)外，其他與熱塑性塑料用螺桿式注射機相似 注射裝置與合模裝置的軸線互相成垂直排列，優(yōu)點介于立臥兩種注射機之間 優(yōu)點 、活動型芯方便 ，塑件自動落下便于實現(xiàn)自動化操作 、均勻，注射壓力大，注射壓力損失小，塑件內(nèi)應力，定向性小，可減小變形，開裂傾向 ，調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)數(shù)、背壓等用來加工不同的塑料及不同要求的塑件 ，塑件自動落下 ，可以減小循環(huán)周期，提高生產(chǎn)力 缺點 2. 注射壓力損失大，加工高粘度塑料薄壁塑件時要求成型壓力高，塑件內(nèi)應力大，注射速度均勻，塑化不均勻 ，安放嵌件及活動型芯不便，易發(fā)生分解 ，薄壁，形狀復雜塑件時易發(fā)生回流，螺桿不易清洗，貯料清洗不凈，易發(fā)生分解 、活動型芯安放不便，易傾斜落下 2. 有柱塞式結(jié)構(gòu)的缺點 適用范圍 ，中型及分兩次進行，小型設(shè)備易加工薄壁、精密塑件 1. 適用加工小型塑件，并裝有雙色注射加工的塑件 塞式不宜加工流動性差，熱敏性、對應力敏感的塑料及大面積，薄壁塑件，宜加工流動性好的中小性塑件 、有填料，干著色料的直接加工 具有的加工特點 側(cè)澆口模具 2. 適用加工塑件中心部位不允許有澆口痕跡的平面塑件 注射機的選擇 本次設(shè)計已計算出 塑件的總體積為 179。，總質(zhì)量為 g。 根據(jù)塑料制品的體積或質(zhì)量查有關(guān)手冊選定 XSZY125 臥式 注射機。 注射量（ cm179。） 125 模具最大厚度（ mm） 300 螺桿直徑（ mm） 42 模具最小厚度（ mm） 200 注射壓力（ MPa） 120 拉桿空間（ mm） 290 注射行程（ mm） 115 模具定位孔徑（ mm） Ф150 鎖模力（ KN） 900 噴嘴孔直徑（ mm） Ф 4 最大成型面積（ cm178。） 320 噴嘴球孔徑（ mm） 12 模板最大行程（ mm） 300 注塑機的參數(shù)校核 為使注塑成形過程順利進行，須對以下工藝參數(shù)進行校核。 最大注塑量校核 我們通過學習知 道注塑機的最大注塑量應 大于制件的質(zhì)量或體積（包括流道及澆口凝料