电气盒底座注塑模具设计

　　在注塑产品的生产过程中，注塑模具直接影响注塑产品的外观，同时也决定了注塑产品的生产成本和研发周期。近几年随着科技不断进步，注塑行业发展迅猛，注塑模具的设计、加工、组装与调试有更高的要求。
　　本论文基于 NC 电气盒底座进行一模多腔注塑模具结构设计，进行了 NC 电气盒底座注塑模具的三维设计，对电器盒底座进行结构分析和材料选择，查阅相关资料合理选择注射机并对注射机各项关键参数进行校核。对模具的主流道、定位圈、分流道、浇口、冷料穴和拉料杆等浇注系统进行设计，还对凹凸模结构、工作尺寸、标准模架、合模导向机构、推出机构进行设计。利用 Moldflow 模流分析软件，仿真完整注塑过程，建立 NC 电气盒底座模型，对模型进行网格的划分、有限元分析、模型材料选择。采用一模四腔设计，创建模腔、浇注系统及冷却系统回路，通过数据结果分析，确保了模具设计满足充填、冷却和顶出各阶段注塑要求。
　　本文通过 NC 电气盒底座注塑模具设计实例，采用理论分析与有限元仿真相结合的方法，围绕注塑加工过程中涉及到的产品结构工艺性参数、注塑机性能参数，进行了系统、深入的分析与研究。这为实际生产过程中工艺参数的合理选取、指导注塑模具优化设计、缩短注塑模具的设计周期具有重要的现实意义。
　　本论文的主要内容包括：
　　1. 对 NC 电气盒底座塑件结构进行分析，确定了注塑件所用到的材料、型腔数量，并对注射机工艺参数进行校核，包括最大注塑量、注射机压力、锁模力和模具相关尺寸的校核。
　　2. 参照模具的设计原理，基于 UG 对注塑模具结构进行分析。对主流道、分流道、成型零部件、导向机构和推出机构进行合理优化。采用模流分析软件对塑件注塑过程进行仿真分析，减少了传统模具组装和调试过程中试模、修模的工作量，改善模具生产工艺，降低了研发成本。通过模流软件数据结果分析，对模具方案的可行性进行评估。

　　关键词：NC 电器盒底座，注塑模具，UG，Moldflow，浇注系统 　　In the producing injection moulding process, the injection mold directly affect the appearance of the plastic injection products. Also,it determines the injection products manufacturing  cost  and  the  development  cycle. In  recent  years,the  injection  molding industry is developing rapidly. Along with the progress of science and technology, the design  of  the  injection  mold,  production  and  its  manufacturing  will  have  higher requirements.
　　This  paper  carries  out  “a  mold  with  multiple  cavities”  injection  mold  structure design based on NC electrical box base as well as the 3D design on the injection mold of NC electrical box base. Then it goes on structure analysis and material selections for electrical  appliance  box  bases.  After  consulting  relevant  information,  it  reasonably  chooses  injection  machines  and  checks  various  key  parameters  of  the  injection machine.It  designs  the  mainstream  way,  positioning  ring,  distributary  channel,  gate,slag hole , pull rod and other gating systems of the mould. In addition, it also designs  the  concave  and  convex  die  structure  of  the  moulding  parts,  the  working  size,  the  standard  mould  base,  clamping  guide  mechanism  and  the  launch  mechanism.  Then  it  simulates  to  complete  the  injection  molding  process  with  the  Moldflow  flow  analysis  software.  Also,  It  establishes  the  NC  electric  box  base  mould  to  have  the  gridding division,  the finite  element  analysis  and  the  model  material  selections.  With  the  one  module  and  four  cavities  design,  it  creates  a  circuit  of  the cavity,gating  system  and  cooling  system.  Through  the  data  analysis,it  ensures  that  the  mold  design  can satisfy  the requirements of the filling, cooling and ejection moldings in different stages .
　　Based  the  injection  mould  design  of  the  NC  electrical  box,  it  has  carried  on  the  systematic and in-depth analysis and research on the process parameters of the product  structure  and  and  the  performance  parameters  of  the  injection  molding  machine  involved  in  the  injection  moulding  process  with  the  the  method  of  combining  the theoretical  analysis   and  the  finite  element  simulation.  It  has  important  practical  significance  for  the  reasonable selection of technological parameters in the process of  practical  production,  guiding  the  optimization  design  on  the  injection  mold  and  shortening the design cycle of the injection mould .
　　The main contents of this paper include:
　　1. Analyzing the plastic structure of NC electrical box and determined the material  used  in  the  injection  molded  parts,  the  quantity  of  the  cavities,  and  the  revise  on  the technological  parameter  of  the  injection  machine,  including  the  largest  injection  volume, injection molding machine pressure and the revise on the clamping force and the relative size of the mould.
　　2. According to the design principle of the mould, it carries out the anaylsis on the injection  mould  structure  based  on  UG.  In  terms  of  the  flowing  system,  it  runs  a  reasonable  optimization  on  the  main  channel,  shunt  channel,  molding  parts,  steering mechanism and the launching mechanism. What’s more,it uses the mold flow analysis software to undertake the simulating analysis on the plastic injection molding process to  replace  the  trying  and  repeatedly  repairing  process  in  traditional  mold  production, which improves the mould manufacturing process and reduces the development costs. Finally, through analyzing the results of the model flow software data, it evaluates the feasibility of the mould program.
　　Keywords: NC electrical box base, injection mold, UG, Moldflow, pouring system

　　如今社会日渐发展繁荣，大众对生活产品的需求量也是越来越大。塑料制品在生活中应用的相当广泛，涉及各个方面，例如：儿童玩具、交通用具、餐饮行业等，不但种类多而且小形状多样。为了最大限度的迎合了使用者的需求，注塑模具的设计、生产、制造必须按照用户的实际要求来进行[1]。也正因为这样，现今社会稳固发展不可或缺的行业中就有注塑模具的存在[2]。现如今，全球钢铁体积的总产量已经与塑料总产量齐平，甚至略低于塑料，也因此人类使用量最大的一类材料由钢铁转变成塑料。由于我国迅猛发展的塑料工业，塑料产品已经在社会各个领域得到广泛应用[3]。塑料产品的制造过程中关键技术就是塑料模具设计，一种产品对应一个模具，模具的设计、精度等技术决定了制造出来的产品的质量[4]。
　　人们对塑料产品的要求促使模具行业规范化发展，现在的模具行业已经发展为国家工业中重要组成部分。模具行业的发展提高了塑料产品和人们生活的质量[5]。现代模具制造业特点是高生产率、高质量、低材料损耗、低成本，也因此使其日益变成新世纪工业生产的重要途径和工艺发展趋势的向导[6]。
　　全国生产协会统计数据显示出，到2015年，所有机械加工行业中零件的精加工约有55%由模具设计制造的，粗加工中约有75%都是由模具设计制造的[7]。就拿汽车产业来说，一种型号的汽车所需要的模具种类就有上千副，其具有一亿元的价值，然而汽车中有百分之八十的模具更换与汽车更换车型有关[8]。模具技术的进步决定这模具工业的发展，全球多数国家，尤其是那些工业相对发达的国家，模具技术的开发使他们非常看重[9]。他们加大力度大规模的发展模具工业，为了增加模具生产制造水平，他们积极采用先进技术和提高设备性能，并且随之的经济效益已经逐渐显现。
　　通过模具行业调研得出进口模具呈现精密、大型、寿命长等特点，可看出我国对模具行业扶持还需加强，政府因该加大对高端模具的扶持，提高我国在模具制造行业的技术水平[10]。建筑装潢行业快速发展，促使各种类型的注塑模具成为行业新的经济增长点，对塑料材料的研发使得塑料逐步取代金属、木材在生活中的应用，注塑模具在汽车、航空行业中的需求量日益增加；近几年家电行业对塑料制品需求量日益增加，尤其是空调、电视等产品所需零配件的塑料模需求很大[11]。“十二五”期间，我国塑料模具发展迅猛。塑料产品在整个模具行业中所占比重已经超过30%。伴随着我国机械加工、汽车、家用电器等经济支柱产业的高速发展，注塑产品使用量还会增加。[12]。
　　生产一台普通轿车大约需要240多件注塑模具，其中制造汽车保险杠、方向盘、水箱、操纵内饰等所需要的注塑模具仅约55%满足使用要求[13]。在未来生活中注塑成品会在很多方面取代传统材料，预估2020年我国塑料门窗和塑料管材使用率将达到50%～80%，塑料在儿童玩具等市场使用率约能达到80%，可看成模具行业发展前景非常广阔[14]。
　　根据行业专家预估，模具行业的发展趋势是稳步向前的，在现有及将来的模具市场中，注塑模具的市场占有率会远高于冲压模等其他模具，在相关行业中占有的比例会稳步提升[15]。尽管塑料模具在制造业发展最突出，但由于注塑产品形状不同，每种产品只有唯一的生产模具，对注塑材料、设计技术水平和生产设备都有很高要求，这对从事模具行业的技术人员也提高了要求[16]。通过查阅相关资料了解到中国在注塑模具方面的高端技术任然落后于德国、美国等部分国家，目前急需突破牵制模具行业发展的三大关键点：一要增强塑件材料与注塑工艺的研发力度；二要促进技术更新、资源整合；三要推进 CAD/CAM/CAE 技术更新进步，将最新技术应用到注塑加工生产中[17]。
　　近年来塑胶模具产业在我国发展很快，随之而来的是日益激烈的市场竞争，加入WTO后，外资模具厂家进入国内市场，要想在国际市场竞争中立足，就必须发展模具标准件、提高模具的专业化生产水平[18]。发展模具标准件有利于缩短模具设计制造周期、降低模具生产成本、提高模具质量，更有利于模具行业的发展[19]。
　　随着模具行业发展和关键技术的进步，模具的制造逐渐从过去主要依靠钳工的技能水平转变为主要依靠技术[20]。这是生产设备的转变，同样也是关键技术改进的结果。这一过程使得模具的标准化程度逐渐提高，对模具精度标准也相应提高，生产周期越来越短，钳工比例降低很多，最终促进了模具产业综合水平不断提高[21]。我国模具行业现已有20多个国家级高新技术企业，大约300个省市级高新技术企业。与高新企业相对应，模具行业的主要人才从技艺型人才渐渐转变为技术型人才[22]。当然，现有较长一个阶段，技艺型人才依然十分重要，因为模具行业不可能脱离对技艺的依靠。
　　在传统的模具结构设计中，塑料制品和模具结构都是通过设计人员的经验和不断地试模、修模不断对模具结构进行改进，结果导致模具开发周期厂，制造成本高，且模具质量得不到保证。模流分析软件的出现，如本文涉及的对此类问题有较大的改善，因注塑成型最重要的是控制塑料在模具中的流动方式。塑料制品的许多缺陷，如气穴、溶接痕、短射乃至制品的变形、冷却时间等，都与塑料在模具中的流动方式有关。可以通过对溶体在模具中的流动行为进行模拟，可以预测和显示溶体流动前沿的推进方式、填充过程中的压力和温度变化、气穴和恪接痕的位置等，帮助设计、工艺人员在试模前对可能出现的缺陷进行预测，找出缺陷产生的原因并加以改进，提高一次试模的成功率，以缩短模具开发周期并提高模具质量。
　　通过本次设计，掌握了注塑模具设计的基本思路，及成型零件的造型方法，能够独立的设计出一套完整的注塑模具，且能将其应用与实际生产。在设计过程中，通过软件的仿真分析，对注塑工艺参数不断改变，并优化浇注系统、浇口形状、位置等，以快速设计出最优的注塑模具结构。

电气盒底座注塑模具系统结构设计：