(数控模具设计)毕业设计遥控器面板注塑模具设计

（数控模具设计）毕业设计遥控器面板注塑模具

设计

摘要

模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。塑料工业的飞速发展，对注塑模具的设计与生产提出了质量好、制造精度高、研发周期短等越来越高的要求，能否适应这种需求已成为模具生产企业发展的关键因素。模具技术是融合机械工程、计算机应用、自动控制、数控技术等学科为一体的综合性学科。

随着家电市场竞争的白热化，家电外壳设计成为了衡量家电外壳色彩、手感、精度的重要一环，进而对设计提出了新的需求。本毕业设计正是从实际使用出发，进行遥控器面盖注塑成型模具的设计。

本设计是对遥控器面盖进行的注塑模型设计，利用Pro/E软件对塑件进行了实体造型，并对塑件结构进行了工艺剖析。首先对遥控器的结构工艺性进行分析，清楚了解塑件；由生产批量初步选定注射机型号；然后对本次模具设计的各个方案进行论证分析，从选定方案中对浇注系统、成型工作零件的计算及校核，从中确定模架，推出与抽芯机构的计算及校核，冷却系统的计算及其水道布置设计，在最后对排气和导向与定位结构的设计。

其次利用注塑模具设计原理对各个具体系统零件进行详细的计算和校核，使设计出的结构可确保模具可靠运行，在此基础上完成了本毕业论

文的写作。最后绘制整套模具的装配图和零件图。

通过对本课题遥控器模型设计，我重温了注塑成型与模具设计知识，使书本知识和理论与实际生产相结合，加强了对注塑模具设计知识的理解，使自己能运用书本知识设计出基本符合生产要求的模具。在论文中我充分地运用了大学期间所学到的知识。进行了研究，巩固和深化，达到了预期的设计意图。

关键字：注射模具浇注系统脱模机构冷却系统

Abstract

The technique level of molding tool which has became an important marking to measure the level of a national product. Some higher demands such as high quality, high precision, short time of R&D and so on were put forward since the rapid development of plasticin dustry, whether they can adapt to these requirements has becoming an important factor for the development of molding producer. The mold technology is a comprehensive discipline that combines mechanical engineering, computer application, automatic control, numerical control technology and so on.

As the competition in the appliance market growing, the

appliance shell color, feeling and accuracy became an important part of the design and made new demands. This paper focus on the actual conduct and try to design remote control cover injection mold.

This design is the injection model of the remote control cover, use Pro / E software for the solid modeling plastic parts and analysis the structure of the process . Firstly, the structure of the remote control was analyzed to get a clear understanding of plastic parts.Then select the injection machine model by the initial production batch. Thirdly, analyze the various options, select the program. The calculation and checking of the gating system and forming working parts determine the mold , put forward the core mechanism calculation and checking and confirm the calculation and channel layout of the cooling system .Finally, design the orientation and structure of the exhaust system .

Furthermore,we use the principle of the injection mold design to calculate and verify the various parts in details, so that the designed structure can operate reliablly .At last,draw the assembly and part picture for the whole set of the mold.Base on it,

I write this paper.

Thanks to the designing of this remote control mold , I review the knowledge of the injection molding and mold design and put the theory into practice.It also make me understand the knowledge of the injection mold design more,which can help me to use the book knowledge to design a mold matched the basic production requirement. In the paper, I make full use of the knowledge acquired during university to researching ,and achieve the desired intent.

Key words: Injection mold Drawing of patterns organization Feed system Cooling system

目录

前言 (1)

1 绪论 (2)

1.1 课题研究的目的及意义 (2)

1.2 国内外研究状况 (3)

1.3 课题研究基本设计思路和研究手段 (5)

1.4 论文结论和成果形式 (6)

2 方案分析 (7)

2.1 设计任务 (7)

2.2 产品分析 (7)

2.3 塑件所用塑料名称、性能及工艺参数 (8)

2.4 塑件结构要素 (11)

2.4.1 塑件脱模斜度： (11)

2.4.2 塑件精度等级的选用 (11)

2.4.3 圆角设计 (11)

2.5 注射机的选择 (11)

2.5.1 注射机相关参数计算与校核 (11)

2.5.2 注射压力： (13)

2.5.3 锁模力的校核： (13)

2.5.4 开模行程校核： (14)

2.5.5 螺杆转速： (14)

3 成型部分及其零部件设计 (16)

3.1 分型面的设计 (16)

3.1.1 考虑塑件质量 (16)

3.1.2 确保塑件表面质量 (16)

3.1.3 考虑模具结构 (16)

3.2 型腔数的确定 (17)

3.2.1 根据所用注射机的最大注塑量确定型腔数目 (17)

3.2.2 根据注射机最大锁模力确定型腔数 (18)

3.2.3 根据塑件的精度确定型腔数目 (18)

3.2.4 根据经济性确定型腔数目 (18)

3.3 凹模结构设计 (19)

3.3.1 凹模型腔的大小尺寸计算 (20)

3.3.2 型腔的深度尺寸计算 (21)

3.4 凸模结构尺寸 (21)

3.4.1 凸模/型芯的外形尺寸计算 (22)

3.4.2 凸模/型芯的高度尺寸计算 (23)

3.5 型腔壁厚的计算 (24)

3.5.1 型腔的强度及刚度要求 (24)

3.5.2 型腔壁厚计算 (25)

4 浇注系统的设计 (28)

4.1 浇注系统的组成及设计原则 (28)

4.1.1 浇注系统的组成 (28)

4.1.2 浇注系统的设计原则： (28)

4.2 主流道的设计 (29)

4.2.1 主流道分析 (29)

4.2.2 主流道的结构设计 (29)

4.2.3 主流道浇口套设计 (31)

4.3分流道的设计 (32)

4.3.1 分流道的形状和尺寸 (32)

4.3.2 分流道的分布设计 (34)

4.4 浇口的设计 (34)

4.4.1 浇口位置的选取原则 (34)

4.4.2 浇口形式的设计 (35)

4.5 冷料穴的设计 (35)

4.5.1 冷料穴的结构 (35)

4.5.2 拉料方式 (36)

5 排溢系统设计 (37)

6 脱模机构设计 (38)

6.1 脱模机构的构成与功能 (38)

6.2 取出机构的方式 (38)

6.3 脱出机构设计原则 (38)

6.3.1 脱出机构设计基本考虑 (38)

6.3.2 脱出机构的结构 (39)

6.3.3 所需顶出行程、开模行程计算 (39)

6.3.4 顶出力、抽拔力，开模力计算 (40)

6.4 塑件的脱出机构设计 (42)

6.4.1 顶杆的长度计算 (42)

6.4.2 顶杆直径d的设计 (43)

6.4.3 顶杆应力校核 (43)

6.4.4 顶杆在塑件上的布局 (44)

6.4.5 顶杆固定及配合 (45)

6.4.6 顶出机构中附属零部件 (45)

7 冷却系统的设计 (46)

7.1 冷却装置设计分析 (46)

7.2 传热面积计算 (47)

7.2.1 注射周期的确定 (47)

7.2.2 冷却水计算 (48)

7.2.3 计算单位时间内所释放的热量 (49)

7.2.4 冷却水的导热总面积 (49)

7.2.5 确定冷却水路的直径d (50)

7.2.6 冷却水孔的总长度 (50)

7.2.7 冷却水管数量的确定 (51)

7.2.8 系统的其它零件 (51)

8 模体与支撑连接零件 (52)

参考文献 (56)

附录： (57)

外文资料与中文翻译 (57)

前言

模具技术，既是先进制造技术的重要组成部分，又是先进制造技术的重要应用领域。模具对于一般产品来说属于工具范畴，精度高，结构复杂，并有较高的材质要求，是典型的高附加值，高风险产品。随着社会经济的发展，对于工业产品品种，数量，质量及其款式等提出了越来越多的要求，因此，也促进了模具工业的快速发展。

模具成为工业生产中使用极为广泛的主要工艺装备，是发展工业生产的基础。采用模具生产零件，具有高效，节材，成本低，保证质量等一系列优点，是当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。许多现代工业的发展和技术水平的提高，在很大程度上取决于模具工业的发展水平。

工业发展水平的不断提高，工业产品更新速度加快，对模具的要求越来越高，尽管改革开放以来，模具工业有了较大发展，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，目前满足率只能达到70%左右。造成产需矛盾突出的原因，一是专业化、标准化程度低，除少量标准件外购外，大部分工作量均需模具厂去完成。加工企业管理的体制上的约束，造成模具制造周期长，不能适应市场要求。二是设计和工艺技术落后，如模具CAD/CAM技术采用不普遍，加工设备数控化率低等，亦造成模具生产效率不高、周期长。总之，是拖了机电、轻工等行业发展的后腿。

模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。塑料工业的飞速发展，对注塑模具的设计与生产提出了质量好、制造精度高、研发周期短等越来越高的要求，能否适应这种需求已成为模具生产企业发展的关键因素。模具技术是融合机械工程、计算机应用、自动控制、数控技术等学科为一体的综合性学科。

1 绪论

1.1 课题研究的目的及意义

模具是工业生产中使用极为广泛的基础工艺装备。在汽车、电机、仪表、电子、通信、家电和轻工业等行业中，60%～80%的零件都要依据模具成形，并且随着近年来这些行业的迅速发展，对模具的要求越来越迫切，精度要求越来越高结构要求也越来越复杂。模具已广泛应用于电机电器产品、电子和计算机产品、仪表、家用电器、汽车、军械、通用机械等产品的生产中。

本课题要求设计遥控器面盖的注塑模具，注塑成型是现代塑料工业中的一种重要的加工方法注塑模具由于其专用性和独一性，在设计时主要考虑到工厂现有的设备情况、产品的生产批量及模具的寿命。这遥控器面盖为批量生产，但由于该塑料制件尺寸比较小，模具的结构相对比

较简单，模具制造成本比较底，在生产时主要考虑到模具寿命尽量要高，所以对模具材料提出了较高的要求。遥控面盖是一个外形件，尺寸精度要求不高，但对外层的表面粗糙度要求比较高，因此在设计时在能顺利成型出塑料制品的情况下，对模具型腔的表面抛光工艺要求比较高。

从总体结构上来看，该制件是一个尺寸较小，壁厚较薄，整体结构比较简单的塑料件。由于壁厚较薄，脱模时如果受力不均则易会产生变形从而出现制品缺陷，因此对脱模机构及冷却系统的设计要求较高。

按照现今注塑模具设计的总体趋势，注塑模具的设计已很少使用手工绘图或完全由二维软件来进行设计，且模具标准件已在注塑模具设计中大量采用。

因此本课题将采取使用模具二维软件CAD和三维软件Pro/E综合使用来进行模具的结构设计，且在模具设计的过程中综合考虑模具制造工艺及注塑成型工艺。

1.2 国内外研究状况

塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。工业发展水平的不断提高，工业产品更新速度加快，对模具的要求越来越高，尽管改革开放以来，模具工业有了较大发展，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，目前满足

率只能达到70%左右。造成产需矛盾突出的原因，一是专业化、标准化程度低，除少量标准件外购外，大部分工作量均需模具厂去完成。加工企业管理的体制上的约束，造成模具制造周期长，不能适应市场要求。二是设计和工艺技术落后，如模具CAD/CAM技术采用不普遍，加工设备数控化率低等，亦造成模具生产效率不高、周期长。总之，是拖了机电、轻工等行业发展的后腿。

模具按国家标准分为十大类，其中冲压模、塑料模占模具用量的主要部分。按产值统计，我国目前冲压占50%-60%，塑料模占25-30。国外先进国家对发展塑料模很重视，塑料模比例一般占30%-40%。国内模具中，大型、精密、复杂、长寿命模具比较低，约占20%左右，国外为50%以上。我国模具生产企业结构不合理，主要生产模具能力集中在各主机厂的模具分厂(或车间)内，模具商品化率低，模具自产自用比例高达70%以上。国外，70%以上是商品化的。

注塑成型是现代塑料工业中的一种重要的加工方法,模具是现代化工业生产的重要工艺装备，被称为“工业之母”。而塑料模具又是在整个模具工业中的一枝独秀，发展极为迅速。世界上注塑模的产量约占塑料成型模具总产量的50 %以上,尤其是家电盒型注塑产品需求量不断增加，注塑成型能一次成型形状复杂、尺寸精确的制品,适合高效率、大批量的生产方式,以发展成为热塑性塑料和部分热固性塑料最主要的

成型加工方法，注塑模具的设计与制造主要依赖于设计者的经验和技师的制造技艺,一般需要经过反复调试和修模才能正式投入生产,这种传统的生产方式不仅使产品的生产周期延长,生产成本增加,而且难以保证产品的质量，要解决这些问题,必须以科学分析的方法,研究各个成型过程的关键技术，塑料注塑成型是一个复杂的加工与物理过程,为实现注塑产品的更新换代,提高企业的竞争能力,必须进行注塑模具设计与制造及成型过程分析的CAD/ CAM/ CAE集成技术的研究国外注塑模CAD/ CAM/ CAE 技术研究的成果有关统计数据表明:采用注塑模CAD/ CAE/CAM 技术能使设计时间缩短50 %,制造时间缩短30 %,成本下降10 %,塑料节省7 % 注塑模计算机模拟技术正朝着与CAD/ CAE无缝整体集成化方向发展,注塑CAD 所构造的几何模型为实现注塑模CAE技术提供了基本的几何拓扑信息和特征信息,注塑模CAE的目标是通过对塑料材料性能的研究和注射成型工艺过程的模拟和分析,为塑料制品的设计、材料选择、模具设计、注射成型工艺的制定及注射成型工艺过程的控制提供科学依据。现时国际上占主流地位的注射模CAD软件有Pro/E、I-DEAS、UG、SolidWorks等；结构分析软件有MSC、Analysis等；注射过程数值分析软件有MoldFlow等；数控加工软件有MasterCAM、Cimatron等.现代模具生产中采用集特种加工设备为一体的数控加工中心加工型腔零件，减少工序间的衔接环节，减少

多次装夹定位造成的误差，减少经手人员的数量，质量和周期由计算机数据处理人员控制，尽可能避免人为失误，使得生产周期和成本估算的精确性大大提高，生产质量也得到保证。目前注塑模设计方法比较多，但是最常用的设计步骤如下：

（1）了解设计任务

（2）塑件的结构工艺性分析

（3）分型面及浇注系统的设计

（4）模具设计方案论证

（5）主要零部件的设计计算

（6）成型设备的校核计算

（7）绘制模具装配图

（8）绘制零件图

（9）编写设计计算说明书

现代模具生产以数据处理为龙头，随著模具设计和工艺分析计算机专家系统的不断成熟和普及，新技术和新工艺的推广应用非常迅速，使得模具生产的质量、效率和可靠性可以主要由数据处理的环节把握。

我国模具行业要进一步发展多功能复合模具，一套多功能模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，通过这种多功能的模具生产出来的不再是成批零件，而是成批的组件，如触头

与支座的组件、各种微小电机、电器及仪表的铁芯组件等。多色和多材质塑料成形模具也将有较快发展。这种模具缩短了产品的生产周期，今后在不同领域将得到发展和应用。

1.3 课题研究基本设计思路和研究手段

1.基本设计思路

塑件注塑成型工艺分析：做出零件的三维造型，对塑件进行结构工艺性分析，分析塑件塑料的成型工艺性及确定注塑成型工艺参数。

注射机型号的选择：初选注射机并确定注射成型的工艺参数，注射机相关计算的校核和成型设备。

模具结构设计方案论证：分型面的选择、浇注系统的设计方案选择、成型部分及其零件设计、排溢系统设计、脱模机构的设计、冷却系统的设计，模体与支撑连接零件的结构。

遥控器面盖模具相关结构设计的计算，主要包括浇注系统的计算、成型零件的结构设计和计算、脱模方面的计算以及冷却系统的相关设计计算，模架的确定和标准件的选用和成型设备的校核计算。

2.拟采用的途径（研究手段）

主要采用模具CAD/CAM/CAE等软件来进行模具的设计，在模具设计过程中要综合考虑到模具制造工艺以及注塑成型工艺，主要包括：（1）根据遥控面盖技术要求进行相关的计算、分型面的设计、确定

型腔和型芯、模具结构的详细设计、塑料充填过程分析等几个方面。

（2）利用PRO/E或者UG确定分型面，生成上下模腔和模芯，进行侧抽芯机构的设计，再进行流道、浇口以及冷却水管的布置。

（3）利用PRO/E的EMX4.1来自动生成模板、标准模架及模具标准零件，并将PRO/E生成总装图转换.dwg扩展名的图，再用Autocad 编辑出正确清晰的2D总装图。

1.4 论文结论和成果形式

1、打印文档：设计说明书一份；

2、给定文献的外文翻译；

3、设计图纸：模具装配图一张，零件图图纸五张；

4、电子文档：

1）总装图和零件图的二维CAD图；

2）设计说明书和指定外文翻译的电子文档。

2 方案分析

2.1 设计任务

设计题目：遥控器面板注塑模具设计

2.2 产品分析

本设计为面板类壳体模具，壳体的尺寸为170mm×67mm×17mm，壁厚为2.5mm，且有11半径为4mm圆孔，6个10mm×4mm的长方形孔，在底部有一个电池盒，壁厚为1.5mm 其效果如图2-1、2-2所示：

图2-1 遥控器内部示意图

图2-2 遥控器面板示意图

2.3 塑件所用塑料名称、性能及工艺参数

1.塑件的尺寸精度分析

该塑件尺寸未标注公差按MT5查取，查《塑料成型工艺及模具设计》书表2-4。

2.塑件的表面质量分析

该塑件要求外观光滑平整，不允许有成型斑点，云纹，冷疤和熔接痕，而内表面无特殊要求。

3.塑件的结构工艺性分析

（1）从图看，该塑件的尺寸相对比较小，塑件的结构也相对比较简单，壁厚均匀，符合最小壁厚要求。

（2）该塑件有形状不同的通孔，如8的圆孔和102的长方形孔。

综上所述，该塑件可采用注射成型加工。

本设计采用聚苯乙烯（PS）材料,PS是非结晶性热塑性塑料。化学稳定性较好，透明性好，电性能好，抗拉，抗弯强度高；但耐磨性差，抗冲击强度差。适用于装饰制品，仪表壳，灯罩，绝缘零件，日用品等。

1.PS成型性能如下：

（1）无定形料，吸湿性小，不易分解，但质脆易裂，热膨胀系数大，易产生内应力。

（2）流动性较好（溢边值为0.03mm左右），可用螺杆式或柱塞式注射机成型。喷嘴用直通式或自锁式，但应防止飞边。

（3）宜采用高料温、高模温、低注射压力，延长注射时间有利于降低内应力，防止缩孔、变形（尤其对厚壁塑件）。料温过高易出现“银丝”，料温过低或脱模剂过多，则透明性差。