DELL电脑部件注塑模具的设计

DELL电脑部件注塑模具的设计工程技术学院机电系机械设计制造及其自动化专业85【摘要】本论文的主要内容为DELL公司电脑部件的注塑模具中对部件序号为DH205的设计，部件为壳体的外型。首先获得产品部件的外型实体模型（原外型设计运用Pro/ENGINEER建模），进行数据交换后存为STEP文件,然后利用UGNX3.0和UGMOLDWIZARD模块完成模具的设计，再进行CAE分析，主要是用塑料顾问对其进行模流分析和MSC进行模具顶杆的受力分析，通过不断分析改进和修整，使设计达到要求；通过所有检验后，完成注塑模具所有零件的零件图和模架的装配图。【关键词】注塑模、UGNX3.0、UGMOLDWIZARD.MoldflowPlasticAdvisers.MSC.patran【教师点评】该同学在DELL电脑部件DH205的注塑模具设计过程中，经过认真调研和方案论证，确定了具体模具设计方案，对模具产品的可行性和工艺进行了详细分析。采用UG等软件完成模具的设计，并采用塑料顾问及MSC软件进行模流分析和受力分析，经过不断改进和修正使设计结果达到要求。该同学以认真负责的工作态度出色的完成了整个注塑模具设计的全过程，具备了设计人员应有的基本素质和能力。点评教师:胡琳教授InjectionMoldDesignforthePartofDELLComputer【Abstract】ThisthesismainlyintroducethedesignforthepartofDellcorporationcoputerInjectionmold.Thepartisashell.Thepartno..isDH205.TheprocessofthedesignisthatfirstlysavingtheSTEPfileofthepartmodelwhichhasbeendesignedbyDELLcorporation(thepartsolidmodeliscreatedbyPro/ENGINEERWILDFIRE).ThenusetheUGNX3.0andUGMOLDWIZARDtofinishthedesignofmold,atlast,useMOLDFLOWPLASTICSADVISERStodomoldflowanalysisanduseMSC.patrantochecktheintensityoftheenjectpin.Thefinishedmoldcontainstwocavities.Ifthemoldpassallchecks,thenfinishthedrawingsofallpartsandthessemblydrawingabouttheinjectionmold.Atlastwriteouttheessay.【KeyWords】Injectionmold.UGNX3.0.UGMOLDWIZARD.MoldflowPlasticAdvisers.MSC.patran2006届优秀毕业论文（设计）选（理科卷）1.材料的选择分析86制件作为外壳，主要用于防撞击，防水，以及定位内部零件位置及提供保护。因此外壳要求有一定的柔性、韧性；良好的刚性；更需要有高的形状和位置精度，还要求有一定的电镀和染色性能。塑料材料多种多样，到底那种才适合制造外壳呢？PC特性分析：化学稳定性好，吸水性也较小，介电性能也好。它是透明材料，本身无毒、无味、无臭。虽具有可燃性，但离火后能自熄。缺点时疲劳强度低，成型后塑件的内应力较大，容易开裂，塑件的耐磨性较差。ABS特性分析：ABS树脂为微黄色或白色不透明颗粒料，无毒无味；耐油、耐热、耐化学腐蚀；具有卓越的柔性、韧性，有良好的刚性和加工流动性。因此，ABS树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能，ABS塑料的表面可以电镀。但它的使用温度不高，不超过80℃。ABS塑料广泛用于制造汽车内饰件、电器外壳、手机、电话机壳、旋钮、仪表盘、容器等，也可以生产板材、管材等产品。ABS塑料的绝大多数化学和物理特性都符合塑件和注塑过程的要求，因此ABS是本次设计中材料的不二选择。2.模具设计2.1模具设计与参数计算2.1.1．塑件分析1.明确塑件设计要求图2-1.a），2-1.b）为塑料壳体的三维立体图。2006届优秀毕业论文（设计）选（理科卷）图2-1.a）工件三维立体图图2-1.b）工件三维立体图87该产品外型较大，产品的最大尺寸X≈271mmY≈427.5mm精度及表面粗糙度中等，塑件的壁厚较薄，最大厚度约2mm。2.明确塑件批量该产品大批量生产，故设计的模具要有较高的注塑效率，模具采用一模两腔结构，浇口形式采用侧浇口。由于塑件较大，所以采用两点进料，以便于充满型腔。如图2－3所示。3.计算塑件的体积和质量该产品材料为苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物（ABS），查手册或产品说明得知其：密度ρ=1.02～1.05g/cm3，取ρ平均=1.035g/cm3；收缩率0.4～0.7%，取平均值0.55%；使用UG或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，当然也可根据形状进行手动几何计算得到图形的体积。图2-3工件及两点测浇注系统凝料通过计算塑件的体积（计算过程从略，用UG软件计算体功能自动得出）V塑=89265.367mm3≈89.265cm32006届优秀毕业论文（设计）选（理科卷）88可得塑件质量为M塑=ρ.V塑=1.035×89.265=92.389g≈93g浇注系统体积V浇=V主+V分1+V分2≈32cm3M浇=V浇ρ=32×1.035≈33.12g故V总=2V塑+V浇=2×89.265+32.12=210.65cm3≈211cm3故M总=V总ρ=210.65×1.035=218.023g≈219g式中ρ—塑件密度g/cm3；M—质量g；V—体积cm3；2.1.2．注塑机的确定及其参数校核1.注塑机的确定根据塑料制品的体积或质量查《塑料模具设计》教材表5-3或查有关手册初步选定注塑机型号JPH180A。注塑机JPH180A的参数如下表2-1所示。注塑机最大注塑量：315cm3注塑压力：205MPa最大开距：700mm喷涂前端孔径：Φ3mm注塑机拉杆的间距：460×460(mm×mm)注塑机最大注塑质量：288g最小模厚：200mm注塑机定位孔直径：Φ125mm喷嘴球面半径：SR10mm锁模力：1800KN2.注塑机的参数较核表2-1注塑机JPH180A的参数（1）注射容量和质量校核由于以容量计算时V总≤0.8V注式中V注—注射机最大注射容量cm3；V总—成型塑件与浇注系统体积总和cm3；0.8—最大注射容量的利用系数。∴V注≥V总/0.8=211/0.8=263.75cm3以质量计算时M总≤0.8M注式中M注—注射机最大注射质量g；M总—成型塑件与浇注系统质量总和g；0.8—最大注射容量的利用系数。∴M注≥M总/0.8=219/0.8=273.75g所以注塑机符合注射容量和质量要求。2006届优秀毕业论文（设计）选（理科卷）（2）合模力及注塑面积和型腔数的校核合模力的大小必须满足下式Fs≥Fz=P（nAx+Aj）=PA式中A—塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和Ax—塑件型腔在模具分型面上的投影面积Aj—塑件浇注系统在模具分型面上的投影面积Fz—胀模力Fs—合模力P—模腔压力取20MPa通过使用UG软件计算面功能自动得出A=43000mm2×2=86000mm2由于Fs=1800KN≥20×86000mm2=1720KN所以注塑机符合合模力及注塑面积和型腔数的要求。（3）模具与注塑机安装部分相关尺寸校核1）模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相合适89模具的长×\u23485X为400×400（mm×mm）〈注塑机拉杆的间距460×460（mm×mm）故满足要求。2）模具闭合高度校核模具实际高度H模=530mm；注塑机最小闭合厚度H最小=200mm；即H模H最小故满足要求。3)开模行程校核此处所选用的注塑机的最大行程与模具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机）注塑机的开模行程应满足下式：S机-（H模-H最小）H1＋H2+（5～10）mm因为S机-(H模-H最小)＝700-（530-200）=470mmH1＋H2＋（5～10）＝110+315+10=430mm即：S机-（H模-H最小）H1＋H2+（5～10）mm故满足要求。式中H1——推出距离，单位mm；H2——包括浇注系统在内的塑件高度，单位mm；2006届优秀毕业论文（设计）选（理科卷）S机——注塑机最大开模行程。2.1.3模具结构设计90考虑到工件结构比较复杂，并且体积不小，所以采用一模两腔，既可以节省材料，生产效率又较高。浇注系统则采用侧浇口浇注系统，以利于浇注并避免留下不美观的浇口痕迹。模架的选用模架选用龙记大水口8080CI型模架，模架结构如图2-4.a）2-4.b）所示。图2-4.a）龙记大水口8080CI模架正视图图2-4.b）龙记大水口8080CI模架2.2浇注系统设计、关键零部件设计2.2.1浇注系统的设计浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要环节，它对注塑成型周期和塑件2006届优秀毕业论文（设计）选（理科卷）91质量（如外观、物理性能、尺寸精度等）都有直接影响，故设计时要使型腔布置和浇口开始部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象，而浇口的位置也要适当，尽量避免冲击嵌件和细小的型芯，防止型芯变形，浇口的残痕不影响塑件的外观。1.主流道的设计：主流道衬套的选用：进料口直径：D=d+(0.5～1)mm=3＋1＝4mm注：d为注塑机喷嘴口直径。球面凹坑半径：R=r+(0.5～1)mm=10+1＝11mm式中r为注塑机喷嘴球头半径。图3-5为我选用的MISUMI公司提供的SJB-型的主流道衬套图2-5SJB-型的主流道衬套2.冷料井设计：冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。其作用是捕集料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量，开模时又能将主流道的凝料拉出。冷料井的直径宜大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。选用底部带有推杆的的冷料井，倒锥孔冷料井的底部由一根推杆组成，推杆装于推杆固定板上，因此它常与推杆或推管脱模机构连用。3.分流道的设计分流道的尺寸：分流道尺寸由塑料品种、塑件的大小及流道长度确定。参考《塑料模具设计》p78表6-1ABS和PC的分流道推荐值，定出分流道直径为8mm。分流道的布置：选用左右平衡的一模两腔。此外，分流道和浇注口的布置，在模具设计中，我们还需要用到MOLDFLOW软件进行模流分析，从而找到最佳浇注位置和分析浇注质量情况。这部分内容，在后面的章节会有分析。4.浇口设计：浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道，通过PlasticAdviser分析可知本工件选用侧浇口较为合理。侧浇口的端面为矩形，定尺寸为：长=6mm，厚h=3mm，宽L=2mm。所选用的测浇口的类型如图2-6所示。浇口设计立体图如图2-7所示。侧浇口2006届优秀毕业论文（设计）选（理科卷）工件图2-6所选用的测浇口的类型图图2-7浇口设计立体图模具的浇注系统如图2-8.a）和图2-8.b）所示。92分流道图2-8.a）模具的浇注系统图2-8.b）模具的浇注系统2.2.2分型面的设计定模和动模相接触的面称为分型面，分型面的形状有平面、斜面、阶梯面和曲面等。分型面的选择就有利于脱模，取在塑件尺寸最大处，并使塑件留在动模部分，有利于塑件的外观质量和精度要求。设计分型面，首先要绘制好分型线。在绘制分型线过程中，仔细观察工件，发现有一处倒扣，如图2-9所示。倒扣会影响脱模，使制件在脱模过程中脱不下来。因此，在不影响工件工艺性和使用性能的情况下，我在倒扣出现的位置剪了一个长方形，修改后如图2-10所示。2006届优秀毕业论文（设计）选（理科卷）93图2-9倒扣位置展示图图2-10倒扣出现处修改后的情况图经过修改后，分型线也容易绘制出来了。具体情况如图2-112-122-13所示。图2-11