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塑料多格盒注射模设计
49页 18000字数+说明书+开题报告+6张CAD图纸
中期报告.doc
型腔板.dwg
型芯.dwg
塑料多格盒注射模设计开题报告.doc
塑料多格盒注射模设计论文.doc
总装图.dwg
流道板.dwg
部装图.dwg
塑料多格盒.dwg
摘要
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。
本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是多分型面注射模具的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则；详细介绍了注射模具浇注系统、温度调节系统和顶出系统的设计过程，并对模具强度要求做了说明；利用 CAD/CAM系统标准软件对模具进行参数化设计。并根据塑件得特殊性添加了气动脱模装置和限位拉杆装置来使模具结构更加合理，工作更加可靠。
通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理；通过绘图使自己对CAD制图软件有了更好的掌握。
关键词：塑料模具；参数化；分型面；
目录
摘要I
AbstractII
第1章 绪论1
1.1模具工业在国民经济中的地位1
1.2我国模具工业的现状2
1.3塑料模具的现状及发展趋势3
1.4 本章小结4
第2章 塑件成型工艺性分析5
2.1产品分析5
2.2塑料材料成型特性与工艺参数6
2.3塑件的注射工艺参数的确定8
2.4料的成型收缩及尺寸精度9
2.5注射成型工艺过程9
2.6本章小结9
第3章 注塑机的选择10
3.1注射机的选择10
3.1.1 注塑机简介10
3.1.2 注塑机基本参数11
3.1.3 型腔的配置12
3.1.4塑件的参数计算15
3.1.5注射压力的校核15
3.1.6锁模力校核16
3.1.7 模架的初选与校核16
3.2本章小结18
第4章 模具设计19
4.1浇注系统的设计原则19
4.2流道的设计20
4.2.1主流道的设计20
4.2.2冷料穴的设计21
4.2.3分流道的设计21
4.2.4浇口套的设计21
4.2.5浇口的选择22
4.3分型面的设计23
4.4确定型腔的排列方式24
4.5排气槽的设计25
4.6拉料杆25
4.7导向机构的设计26
4.7.1 导向机构的作用26
4.7.2导向机构的设计26
4.7.3 设计导套和导柱须注意的事项27
4.7.4 导柱与导套28
4.8脱模机构设计28
4.8.1确定推出机构28
4.8.2 气动脱模30
4.8.3 流道凝料的推出31
4.9本章小结31
第5章 成型零件设计与计算32
5.1凹模结构设计32
5.2 凸模结构设计32
5.3凹模尺寸的计算33
5.3.1凹模径向尺寸的计算33
5.3.2 凹模深度尺寸的计算34
5.4 凸模尺寸的计算35
5.4.1 凸模径向尺寸的计算35
5.4.2 凸模高度尺寸的计算36
5.5 型腔侧壁以及底板厚度尺寸37
5.5.1型腔侧壁厚度计算37
5.5.2底板厚度计算38
5.6 本章小结38
第6章 模具温度调节系统设计39
6.1 温度调节对塑件质量的影响39
6.2 对温度调节系统的要求39
6.3 冷却系统设计原则39
6.4 本章小结40
结论41
致谢42
参考文献43
附录44
- 内容简介：
-
哈尔滨工业大学华德应用技术院毕业设计（论文）中期报告题 目：塑料多格盒注塑模具设计系 （部） 机电工程系 专 业 材料成型及控制工程 学 生 刘敬宇 学 号 1069360103 班 号 0693601 指导教师 陈建东 开题报告日期 2009年11月27日 哈工大华德学院说 明一、中期报告应包括下列主要内容：1论文工作是否按开题报告预定的内容及进度安排进行；2目前已完成的研究工作及成果；3后期拟完成的研究工作及进度安排；4存在的困难与问题；5如期完成全部论文工作的可能性。二、中期报告由指导教师填写意见、签字后，统一交所在系（部）保存，以备检查。指导教师评语： 指导教师签字： 检查日期： 一、论文工作是否按开题报告预定的内容及进度安排进行 1、论文工作按开题报告预定的内容及进度正常进行二、目前已完成的研究工作及成果 1、塑件注射成型工艺性分析 2、模具总体方案设计 3、有关塑件尺寸计算 4、注射机选择 5、分型面选择 6、浇注系统选择 7、成型零部件设计与计算 8、限位机构设计 9、模架的确定 10、注射机有关参数校核 11、总装图的绘制三、后期拟完成的研究工作及进度安排1、11月27日-12月18日 完成部装图及零件图设计 2、12月21日-12月31日 撰写毕业设计论文及准备答辩 3、2010年1月6日-1月8日 毕业答辩四、存在的困难与问题 1、浇口的安排分布 2、限位机构的设计 3、气动脱模装置的排布五、如期完成全部论文工作的可能性 1、根据进度安排可如期完成全部论文工作哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）开题报告题 目：塑料多格盒注射模设计系 （部） 机电工程系 专 业 材料成型及控制工程 学 生 刘敬宇 学 号 1069360103 班 号 0693601 指导教师 陈建东 开题报告日期 2009年10月23日 哈工大华德学院 一、设计的内容、技术要求利用proe设计软件，完成该塑件的三维实体造型设计，在查阅相关设计资料和分析该塑件注射成型工艺性基础上进行模具的总体的方案设计及可行性分析。在完成模具参数计算和结构设计的基础上，利用CAD设计软件完成模具的总装配图、脱模机构部装图及有关的零件图设计；最后完成设计计算说明书的编写。零件图：制品材料：pp 二、选题的目的和意义通过毕业设计，掌握塑料注射模得设计步骤，以及多点浇口进浇和引气脱模方法的设计。了解和掌握模具的主要零件的加工制造工艺。三、论文综述1. 模具工业在国民经济中的地位从以下四个方面，可以看出模具工业在国民经济中的重要地位与作用。第一，模具工业是高新技术产业的一个组成部分。例如：属于高新技术领域的集成电路的设计与制造，不能没有做引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模；计算机的机壳、接插件和许多元器件的制造，也必须有精密塑料模具和精密冲压模具；数字化电子产品(包括通讯产品)的发展，没有精密模具也不行。不仅电子产品如此，在航天航空领域也离不开精密模具。例如：形状误差小于0.10.3的空空导弹红外线接收器的非球面反射镜，就必须用高精度的塑料模具成形。因此可以说，许多高精度模具本身就是高新技术产业的一部分。有些生产高精度模具的企业，已经被命名为“高新技术企业”。第二，模具工业又是高新技术产业化的重要领域。用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，是推动模具工业技术进步的关键环节。CADCAECAM技术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术发生了重大变革。模具的开发和制造水平的提高，还有赖于采用数控精密高效加工设备。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术等先进制造技术在模具工业中的应用，也要与电子信息等高新技术嫁接，实现高新技术产业化。第三，模具工业是装备工业的一个组成部分。在1998年以前，许多人把机械工业当作一般的加工工业。1998年11月召开的中央经济工作会议，首次明确提出了加大装备工业的开发力度，推进关键设备的国产化。将机械工业作为装备工业，把它同一般的加工工业区别开来，是对机械工业在国民经济中的地位与作用的重新定位。模具作为基础工艺装备，在装备工业中自然有其重要地位。因为国民经济各产业部门需要的装备，其零部件有很大一部分是用模具做出来的。第四，模具工业地位之重要，还在于国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑，都要求模具工业的发展与之相适应。机械、电子、汽车工业需要大量的模具，特别是轿车大型覆盖件模具、电子产品的精密塑料模具和冲压模具，目前在质与量上都远不能满足这些支柱产业发展的需要。这几年，我国每年要进口近10亿美元的模具。我国石化工业一年生产500多万吨聚乙烯、聚丙烯和其他合成树脂，很大一部分需要塑料模具成形，做成制品，才能用于生产和生活的消费。生产建筑业用的地砖、墙砖和卫生洁具，需要大量的陶瓷模具;生产塑料管件和塑钢门窗，也需要大量的塑料模具成形。从五大支柱产业对模具的需求当中，也可以看到模具工业地位之重要。 2.塑料模具的分类和占有量塑料模具按照塑料制品成型方法分类：1 注射模具 2.压塑模具3 吹塑模具4 塑料吸塑模具5 挤出模具塑料模具按模具在压机上的固定方式可分为：1.移动式模具 2.固定式模具塑料模具按加料室的形式分类：1.敞开式模具 2.半封闭式模 3.封闭式模具按模具的分型面分类：1.垂直分型面模具：模具的分型面平行于压机的工作压力方向。2.水平分型面模具：模具的分型面垂直于压机的工作压力方向。按模具的分型面数分类：两板模具 三板模具据有关资料统计，利用模具成形的各种零、部件，在飞机、汽车、电器仪表等领域占60%70%，家电产品占80%以上，手表、自行车等轻工产品占85%以上。3.我国模具工业的现状进入2000年以来，我国模具销售额以年平均20%左右的速度增长，2006年模具销售额达到720亿元人民币，居日本、美国之后第三位；模具出口突破了10亿美元。我国模具生产厂家达到了约3万家，从业人员近100万人。这些都说明我国模具工业有了相当的规模。近些年来，中国模具的设计和制造水平有了很大提高，CAD/CAE/CAM等计算机辅助技术、高速加工技术、热流道技术、气辅技术、逆向工程等新技术得到广泛应用。现在，中国已能生产精度达到2微米的多工位级进模，寿命可达3亿冲次以上。个别企业生产的多工位级进模已可在2000次/分的高速冲床上使用，精度可达1微米。 但是，我国现在每年还要从境外进口20多亿美元的模具，这些大都是国内尚不能生产的高中档模具。国内中高档模具的自配率只占50%左右；大型、精密、复杂、长寿命等技术含量较高的模具只占到模具总量的30%左右。我国模具行业全员劳动生产率还较低，平均只有15万元/人年左右；我国模具商品化率还只有50%多（发达国家达70%以上）；模具标准件使用覆盖率也较低，只有50%左右；模具生产专业化水平还较低。我国模具的制造从总体上看，产品还只是以中低档为主，中高档模具很多还要依赖进口；企业虽然重视推广应用新技术，但这些新技术应用的水平还不够高。我国模具产品水平总体上与发达国家相差有1015年的差距。这些都说明我国的模具工业还不够强大，我国还不是模具强国。 4.我国模具技术的现状及发展趋势20世纪80年代以来，国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，同时为模具的发展提供了巨大的动力。这些年来，中国模具发展十分迅速，模具工业一直以15% 左右的增长速度快速发展。振兴和发展中国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”已经取得了共识。目前，中国有17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其他各类模具约占11%。近年来，中国模具工业企业的所有制成分也发生了变化。除了国有专业厂家外，还有集体企业、合资企业、独资企业和私营企业，他们都得到了迅速的发展。此外，许多研究机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。中国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48in（约122cm）大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具CAD/ CAE/CAM技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型模具材料1等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。进入21世纪，在经济全球化的新形势下，随着资本、技术和劳动力市场的重新整合，中国装备制造业在加入WTO以后，将成为世界装备制造业的基地。而在现代制造业中，无论哪一行业的工程装备，都越来越多地采用由模具工业提供的产品。为了适应用户对模具制造的高精度、短交货期、低成本的迫切要求，模具工业正广泛应用现代先进制造技术来加速模具工业的技术进步，这是各行各业对模具这一基础工艺装备的迫切需求。随着电子、信息等高新技术的不断发展，模具技术的发展呈现以下趋势。1 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展 2 模具制造向精密、高效、复合和多功能方向发展 3 快速经济制模技术得到应用4特种加工技术有了进一步的发展5模具自动加工系统的研制和发展6模具材料及表面处理技术发展迅速7模具工业新工艺、新理念和新模式逐步得到了认同总体来说，模具技术的发展能提高产品的设计和制造效率，缩短生产周期，提高产品合格率，对于增强我国的科技、经济实力都能其到巨大作用。5.国外模具的发展状况据中国工业报报道，高新技术在欧美模具企业得到广泛应用,欧美许多模具企业的生产技术水平在国际上是一流的。将高新技术应用于模具的设计与制造，已成为快速制造优质模具的有力保证。 1、高新技术应用于模具的设计与制造 （1）CAD/CAE/CAM的广泛应用，显示了用信息技术带动和提升模具工业的优越性 在欧美，CAD/CAE/CAM已成为模具企业普遍应用的技术。在CAD的应用方面，已经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段，目前3D设计已达到了70%89%。PRO/E、UG、CIMATRON等软件的应用很普遍。应用这些软件不仅可完成2D设计，同时可获得3D模型，为NC编程和CAD/CAM的集成提供了保证。应用3D设计，还可以在设计时进行装配干涉的检查，保证设计和工艺的合理性。经过数控机床加工的零件可直接进行装配，使装配钳工的人数大大减少。CAE技术在欧美已经逐渐成熟。在注射模设计中应用CAE分析软件，模拟塑料的冲模过程，分析冷却过程，预测成型过程中可能发生的缺陷。在冲模设计中应用CAE软件，模拟金属变形过程，分析应力应变的分布，预测破裂、起皱和回弹等缺陷。CAE技术在模具设计中的作用越来越大，意大利COMAU公司应用CAE技术后，试模时间减少了50%以上。 （2）为了缩短制模周期、提高市场竞争力，普遍采用高速切削加工技术 高速切削是以高切削速度、高进给速度和高加工质量为主要特征的加工技术，其加工效率比传统的切削工艺要高几倍，甚至十几倍。目前，欧美模具企业在生产中广泛应用数控高速铣，三轴联动的比较多，也有一些是五轴联动的，转数一般在1.5万3万r/min。采用高速铣削技术，可大大缩短制模时间。经高速铣削精加工后的模具型面，仅需略加抛光便可使用，节省了大量修磨、抛光的时间。欧美模具企业十分重视技术进步和设备更新。设备折旧期限一般为45年。增加数控高速铣床，是模具企业设备投资的重点之一。 （3）快速成型技术与快速制模技术获得普遍应用 由于市场竞争日益激烈，产品更新换代不断加快，快速成型和快速制模技术应运而生，并迅速获得普遍应用。在欧洲模具展上，快速成型技术和快速制模技术占据了十分突出的位置，有SLA、SLS、FDM和LOM等各种类型的快速成型设备，也有专门提供原型制造服务的机构和公司。在所考察的模具企业中，有不少是将快速成型技术和快速制模技术结合起来应用于模具制造，即利用快速原型技术制造产品零件的原型。再基于原型快速地制造出模具。许多塑料模厂家利用快速原型浇制硅橡胶模具，用于少量翻制塑料件，非常适合于产品的试制。2、欧美模具企业的管理经验值得借鉴 （1）人员精简，“瘦”型管理 欧美模具企业大多数规模不大，员工人数超过百人的较少，所考察的模具企业人数一般都在2050人。企业各类人员的配置十分精简，一专多能，一人多职，企业内部看不到闲人。精益生产、“瘦”型管理的思想得到了较好的体现。 （2）采用专业化，产品定位准 所考察的模具企业，大多数都是围绕汽车、电子等产业对各类模具的需求，确定自己的产品定位和市场定位。为了在市场竞争中求生存、求发展，每个模具厂家都有自己的优势技术和产品，并都采取专业化的生产方式。欧美大多数模具企业既有一批长期合作的模具用户，在大型模具公司周围又有一批模具生产协作厂家。这种互惠、互利、共赢、共存的合作伙伴关系，有的已持续了3040年。 （3）采用先进的管理信息系统，实现集成化管理 欧美的模具企业，特别是规模较大的模具企业，基本上实现了计算机管理。从生产计划、工艺制定，到质检、库存、统计等，普遍使用了计算机，公司内各部门可通过计算机网络共享信息。 （4）工艺管理先进，标准化程度高 与国内模具厂大多采取以钳工为主或钳工包干的生产组织模式不同，欧美的模具生产厂家是靠先进的工艺设备和工艺路线确保零件精度和生产进度。每副模具均有详细的设计图，包括每个零件的详细设计，并且都制定了详细的加工工艺。我国模具要走向世界，必须深化改革、扩大出口。 欧美模具企业的先进技术和先进管理，使其生产的大型、精密、复杂模具，对促进汽车、电子、通讯、家电等产业的发展起了极其重要的作用，也给模具企业带来了良好的经济效益。美国的模具企业，人均年销售额在20万美元左右；意大利人均年销售额也在10万美元以上。与国内的模具企业相比，即使扣除价格因素的影响，欧美模具企业的生产效率也比我们高许多倍。要缩小与先进工业国家的差距，必须加快技术进步，提高CAD/CAE/CAM的应用程度，增加数控加工设备的比重，用信息技术进一步提高模具的设计制造水平。同时，要学习和借鉴国外的先进管理经验，进一步深化企业改革。目前，国内有些模具厂冲模、塑料模都做，大型、中型、小型模具都做，这样很难干好，必须走小而专、小而精、小而特的道路。同时要增强参与国际竞争的意识，加强国际经济技术合作与交流，在提高模具国产化程度的同时，进一步扩大出口，走向世界。四、模具设计方案1. 零件三维造型图2.模具总体方案设计及可行性分析1、 设计方案定模机构：由主流道，定模底板，定模板，凹模组成一体在注射机上固定不动。动模机构：动模机构是安装注射机模板上的部分型腔。由型芯，动模板，导柱，动模垫板组成一体，在注射机锁模装置的驱动下往复运动。型腔数量的确定：根据制品的精度和制品的体积，采用一模两件。浇注系统：由主流道，分流道，冷料穴，浇口组成；考虑到制品的外观问题采用多点浇口。顶出机构：采用推块顶出，因制品为多格，需要在凸模上添加引气机构。冷却装置：采用冷却水道。排气系统：利用模具分型面处设排气槽。通过对塑件材料、形状及外形尺寸的了解，型腔初步定为1腔，模具开模时需要开三次，第一次拉断点浇口，第二次是流道凝料脱落，第三次是使塑件脱模。能够使凝料和制件全自动化脱落， 由于塑件为多型腔，因此在凸模上添加进气口来辅助脱模板进行脱模。流道采用冷流道，浇口使用多点点浇口，在塑件端部呈对角排布，保证进料速度均衡。2、可行性分析本模具的难点为脱模方式的选择浇口类型的选择。该塑件为多格盒而且深度较大，因此不方便脱模，因此需要在凸模上添加进气口，这样在脱模时能保证腔内腔外大气压强一致，脱模板能方便脱下塑件。也是因为塑件为多格，因此要考虑填充时进料得速度和是否能均匀填充，同时还要不影响塑件外观，这样我们应选用多点浇口，通过对塑件材料、形状及外形尺寸的观察分析和设计方案制定，可知该塑件可以生产。3、材料性能分析：聚丙烯是一种热塑性聚合物（热塑性：指一种材料加热后可以熔化冷却后有可以硬化，并可以反复进行；聚合物：指天然或合成化合物，其分子是由一系列简单的单体小子重复连接起来的大分子），PP有异乎寻常的抗化学溶剂、抗酸抗碱能力。能制造高纯度的PP，用于半导体工业。它也抗细菌生产，适合作一次性注射器和医疗设备。可用于注塑成型或机加工和焊接。可用于管材、过滤材料、喇叭筒和其它质量要求比聚乙烯制品高的塑料制品。五、进度安排:1、第一阶段：开题 10月19日10月30日（2周）2、第二阶段：设计阶段（实验工作阶段） 11月2日12月18日（7周）3、第三阶段：撰写毕业设计论文与准备答辩 12月21日1月1日（2周） 六、参考文献：1、谭雪松 林晓新 温丽主编.新编塑料模具设计手册.北京：人民邮电出版社，20062、自编 塑料成型与模具设计（讲义） 哈尔滨：自编，20063、黄虹主编.塑料成型加工与模具.北京：化学工业出版社，2003.4、中国模具设计大典编委会.中国模具设计大典第9篇.南昌：江西科学技术出版社，2003.5、靖永慧.现代模具制造行业发展J.模真技术.2001.6、唐志玉主编.塑料挤塑模与注塑模优化设计.北京：机械工业出版社，20087、马晓湘 钟均祥主编.画法几何及机械制图. 南昌：华南理工大学出版社，19988、许鹤峰 陈言秋主编.注塑模具设计要点与图例.兰州：化学工业出版社，20029、冯炳尧 韩泰荣 蒋文森主编.模具设计与制造简明手册（第二版）. 上海：上海科学技术出版社，200510、王都.提高模具工业设计制造水平J.模具工业.2003.说 明一、开题报告应包括下列主要内容：1通过学生对文献论述和方案论证，判断是否已充分理解毕业设计（论文）的内容和要求2进度计划是否切实可行；3是否具备毕业设计所要求的基础条件。4预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施；5主要参考文献。二、如学生首次开题报告未通过，需在一周内再进行一次。三、开题报告由指导教师填写意见、签字后，统一交所在系（部）保存，以备检查。指导教师评语： 指导教师签字： 检查日期： 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）摘要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。本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是多分型面注射模具的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则；详细介绍了注射模具浇注系统、温度调节系统和顶出系统的设计过程，并对模具强度要求做了说明；利用 CAD/CAM系统标准软件对模具进行参数化设计。并根据塑件得特殊性添加了气动脱模装置和限位拉杆装置来使模具结构更加合理，工作更加可靠。通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理；通过绘图使自己对CAD制图软件有了更好的掌握。关键词：塑料模具；参数化；分型面；AbstractThe plastics industry in the world today, one of the fastest growing industry category, while the injection mold is one of the fast-growing species, so researchers in understanding the plastic injection mold production process and improve product quality is very significant.This design describes the basic principle of injection molding, in particular, is a multi-parting injection mold the structure and working principle of injection molding products made the basic design principles; details of the injection mold gating system, temperature regulation system and the push-out system design process, and die strength requirement is explained; the use of CAD / CAM system, the parameters of standard software for mold design. And in accordance with particularity of plastic parts were added to limit rod pneumatic ejection devices and devices to make the mold structure is more reasonable and more reliable work.Through the design, injection mold can have a preliminary understanding, noting some of the details of the design to understand the mold structure and working principle; by drawing on the CAD drawing software itself has a better grasp.Keywords: plastic mold; parameter; parting surface;不要删除行尾的分节符，此行不会被打印- II -目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1模具工业在国民经济中的地位11.2我国模具工业的现状21.3塑料模具的现状及发展趋势31.4 本章小结4第2章 塑件成型工艺性分析52.1产品分析52.2塑料材料成型特性与工艺参数62.3塑件的注射工艺参数的确定82.4料的成型收缩及尺寸精度92.5注射成型工艺过程92.6本章小结9第3章 注塑机的选择103.1注射机的选择103.1.1 注塑机简介103.1.2 注塑机基本参数113.1.3 型腔的配置123.1.4塑件的参数计算153.1.5注射压力的校核153.1.6锁模力校核163.1.7 模架的初选与校核163.2本章小结18第4章 模具设计194.1浇注系统的设计原则194.2流道的设计204.2.1主流道的设计204.2.2冷料穴的设计214.2.3分流道的设计214.2.4浇口套的设计214.2.5浇口的选择224.3分型面的设计234.4确定型腔的排列方式244.5排气槽的设计254.6拉料杆254.7导向机构的设计264.7.1 导向机构的作用264.7.2导向机构的设计264.7.3 设计导套和导柱须注意的事项274.7.4 导柱与导套284.8脱模机构设计284.8.1确定推出机构284.8.2 气动脱模304.8.3 流道凝料的推出314.9本章小结31第5章 成型零件设计与计算325.1凹模结构设计325.2 凸模结构设计325.3凹模尺寸的计算335.3.1凹模径向尺寸的计算335.3.2 凹模深度尺寸的计算345.4 凸模尺寸的计算355.4.1 凸模径向尺寸的计算355.4.2 凸模高度尺寸的计算365.5 型腔侧壁以及底板厚度尺寸375.5.1型腔侧壁厚度计算375.5.2底板厚度计算385.6 本章小结38第6章 模具温度调节系统设计396.1 温度调节对塑件质量的影响396.2 对温度调节系统的要求396.3 冷却系统设计原则396.4 本章小结40结论41致谢42参考文献43附录44千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行- V -第1章 绪论模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。1.1模具工业在国民经济中的地位模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。 模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。 模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。 模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。 目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。1.2我国模具工业的现状自20世纪80年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。20世纪90年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在1990年仅60亿元人民币，1994年增长到130亿元人民币，1999年已达到245亿元人民币，2000年增至260270亿元人民币。今后预计每年仍会以10%15%的速度快速增长。 目前，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。 在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。其中，冲压模具约占50%（中国台湾：40%），塑料模具约占33%（中国台湾：48%），压铸模具约占6（中国台湾：5%），其他各类模具约占11（中国台湾：7%）。 中国台湾模具产业的成长，分为萌芽期（19611981），成长期（19811991），成熟期（19912001）三个阶段。 萌芽期，工业产品生产设备与技术的不断改进。由于纺织，电子，电气，电机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如热处理产业等）逐年增加。在此阶段的模具包括：一般民生用品模具，铸造用模具，锻造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具等。 1981年1991年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显，自1982年起，台湾地区就将模具产业纳入“策略性工业适用范围”，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外销策略，全力发展整体经济。随着民生工业，机械五金业，汽机车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，逐渐形成台湾模具工业两大主流。从1985年起，模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等CAD/CAM技术，所以台湾模具业接触CAD/CAM/CAE/CAT技术的时间相当早。 成熟期，在国际化，自由化和国际分工的潮流下，1994年，1998年，由台湾地区政府委托金属中心执行“工业用模具技术研究与发展五年计划”与“工业用模具技术应用与发展计划”，以协助业界突破发展瓶颈，并支持产业升级，朝向开发高附加值与进口依赖高的模具。1997年11月间台湾凭借模具产业的实力，获得世界模具协会（ISTMA）认同获准入会，正式成为世界模具协会会员，。整体而言，台湾模具产业在这一阶段的发展，随着机械性能，加工技术，检测能力的提升，以及计算机辅助设计，台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电，五金业和汽机车运输工具业，提升到计算机与电子，通信与光电等精密模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型塑料射出及精密锻造等模具。1.3塑料模具的现状及发展趋势20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。 中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48（约122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。 尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。 1.注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。 2.加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。 3.推广CAD/CAM/CAE技术；模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。 4.重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。1.4 本章小结本章调查了模具在国民经济中的地位和我国模具技术和模具工业的现状及发展趋势，分析了模具工业与国外技术的差距。以及如何来缩小差距。第2章 塑件成型工艺性分析2.1产品分析1 制件如图2-1 2-2所示。图2-1 塑料多格盒二维零件图 图2-2塑料多格盒三维零件图该塑件为多格盒而且深度较大，因此不方便脱模，因此需要在凸模上添加进气口，这样在脱模时能保证腔内腔外大气压强一致，脱模板能方便脱下塑件。也是因为塑件为多格，因此要考虑填充时进料得速度和是否能均匀填充，同时还要不影响塑件外观，这样我们应选用多点浇口，通过对塑件材料、形状及外形尺寸的观察分析和设计方案制定。2.2塑料材料成型特性与工艺参数此次材料是采用 PP注塑成的。查相关手册可知:PP聚丙烯 英文名称:Polypropylene 分子式:C3H6n 简称: PP ,由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。有等规物、无规物和间规物三种构型，工业产品以等规物为主要成分。聚丙烯也包括丙烯与少量乙烯的共聚物在内。通常为半透明无色固体，无臭无毒。由于结构规整而高度结晶化,故熔点高达167,耐热,制品可用蒸汽消毒是其突出优点。密度0.90g/cm3,是最轻的通用塑料。耐腐蚀,抗张强度30MPa，强度、刚性和透明性都比聚乙烯好。缺点是耐低温冲击性差，较易老化，但可分别通过改性和添加抗氧剂予以克服。特点：无毒、无味，密度小， 强度 、刚度、硬度耐热性均优于低压 聚乙烯 ,可在100度左右使用.具有良好的电性能和高频 绝缘 性不受湿度影响,但低温时变脆、不耐磨、易老化.适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件 。常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。材料聚丙烯的成型特性： 1.结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解. 2.流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔.凹痕,变形. 3.冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度.料温低温高压时容易取向,模具温度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,流痕,90度以上易发生翘曲变形 4.塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中.下表2-1介绍了聚丙烯（PP）的某些性能。表2-1 热塑性材料的某些性能材料名称拉伸弹性模量/MPa压缩比成型收缩率/%与钢的摩擦因数泊松比聚乙烯HDPE LDPE8409501.731.91.81.31.53.01.53.60.110.230.38聚丙烯PPGFR110016001.921.961.03.00.40.80.140.340.32有机玻璃PMMA与苯乙烯共聚316035000.50.70.35聚氯乙烯硬PVC软PVC240042002.32.30.20.41.53.0聚苯乙烯GPCHIPSGFR（20%30%）280035001400310032001.92.20.20.80.20.80.30.60.120.450.32ABS抗冲型耐热型GFR（30%）1900180018001.82.00.50.70.40.50.10.140.21聚甲醛POMF-4填充28001.82.02.03.52.02.50.10.2聚碳酸脂PCGFR（20%30%）1440312040001.750.50.70.350.370.380.38尼龙-1010PA1010GFR（30%）180087002.02.11.02.50.30.60.31尼龙-6PA1010GFR（30%）26002.02.11.02.50.30.60.26尼龙-66PA66GFR（30%）12502880602012602.02.1102.50.40.552.3塑件的注射工艺参数的确定PP的注射成型工艺参数:注塑机类型： 螺杆式喷嘴形式： 直通式料筒一区/ 180200料筒二区/ 200220料筒三区/ 160170喷嘴温度/ 170190模具温度/ 4080注塑压力/MPa 70120注塑时间/s 05保压时间/s 2060冷却时间/s 1550成型周期/s 40120干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。熔化温度：220275C，注意不要超过275C。模具温度：4080C，建议使用50C。结晶程度主要由模具温度决定。注射压力：可大到1800bar。注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。流道和浇口：对于冷流道，典型的流道直径范围是47mm。建议使用通体为圆形的注入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是11.5mm，但也可以使用小到0.7mm的浇口。对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。PP材料完全可以使用热流道系统。2.4料的成型收缩及尺寸精度塑料制件从模具中取出发生尺寸收缩的特性称为塑料的收缩性。因为塑料制件的收缩率不仅于塑料本身的热胀冷缩性质有关，而且还与模具结构及成型工艺条件有关，故将塑料制件的收缩称为成型收缩。由于塑料多格盒壁厚较薄，因此对模具的精度要求较高。初选精度等级为6级。查表得聚丙烯的成型收缩率为1.02.5%。2.5注射成型工艺过程 1.预烘干装入料斗预塑化注射装置准备注射注射保压冷却脱模塑件送下工序 2.清理模具、涂脱模剂合模注射2.6本章小结本章主要介绍了本设计使用的材料聚丙烯的基本特性、主要用途与其成型特点；通过分析聚丙烯材料的特性及工艺参数，确定了本设计提供塑件的壁厚和表面质量。使用CAD绘图软件绘制出塑料多格盒的二维图形；又使用Pro/E三维绘图软件绘制出塑料多格盒的三维图形，知道了此塑件的体积与质量，为以后的设计奠定了基础。第3章 注塑机的选择3.1注射机的选择1956年制造出世界上第一台往复螺杆式注塑机,这是注塑成型工艺技术的一大突破,目前注塑机加工的塑料量是塑料产量的30%;注塑机的产量占整个塑料机械产量的50%.成为塑料成型设备制造业中增长最快,产量最多的机种之一。3.1.1 注塑机简介根据塑料注射成型过程,一般可将注射机分为以下几个部分:（1） 注射装置（2） 合模装置（3） 液压传动和电器控制随着现代电子技术的飞速发展,注射机控制系统升级换代很快。微型计算机控制的注射机已较常见。其控制系统由CPU、存储器、显示器等组成，并有初始化和调试、注射和模具动作、压力和速度控制、数字PID调节、油路和诊断等功能软件。注塑机的分类方式很多,目前尚未形成完全统一标准的分类方法。常用的说法有:（1）按设备外形特征分类: 卧式,立式,直角式,多工位注塑机；（2）按加工能力分类: 超小型,小型,中型,大型和超大型注塑机。此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类,但日常生活中用的较少。注射机为塑料注射成型所用的主要设备，图3-1所示为最常用的卧式注射机。图3-1 卧式注射机外形1-锁模液压缸；2-锁模机构；3-动模板；4-推杆；5-定模板6-控制台；7-料筒及加热器；8-料斗；9-定量供料装置；10-注射缸注射成型时注射模具安装在注射机的动模板和定模板上，由锁模装置合模并锁紧，塑料在料筒内加热呈熔融状态，由注射装置将塑料熔体注入型腔内，塑料制品固化冷却后由锁模装置开模，并由推出装置将制件推出。3.1.2 注塑机基本参数注塑机的主要参数有公称注射量,注射压力,注射速度,塑化能力,锁模力,合模装置的基本尺寸,开合模速度,空循环时间等.这些参数是设计,制造,购买和使用注塑机的主要依据。(1)公称注塑量 指在对空注射的情况下,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注射装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力。(2)注射压力为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力。(3)注射速率 为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。常用的注射速率如表3-1所示。表3-1 注射量与注射时间的关系注射量/Cm125250500100020004000600010000注射速率/Cm/s125200333570890133016002000注射时/s11.251.51.752.2533.755(4)塑化能力 单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期。(5)锁模力 注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开。(6)合模装置的基本尺寸 包括模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模板的行程,模具最大厚度与最小厚度等。这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围。(7)开合模速度 为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快在到停。(8)空循环时间 在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等动作的情况下,完成一次循环所需的时间。3.1.3 型腔的配置型腔的配置决定了模具结构总体方案的设计。一但型腔布置完成，浇注系统走向和类型便确定。冷却系统和脱模机构在配置型腔时也必须统筹考虑。若冷却通道布置与推杆孔、螺孔发生冲突时要在型腔配置中进行协调。当型腔、浇注系统、冷却系统、脱模机构的初步位置确定后，模板的外行尺寸也基本确定。多型腔在模具上通常采用圆形排列、H形排列、直线形排列以及复合排列等，在设计时应注意如下几点：(1)尽可能采用平衡式排列，以便构成平衡式浇注系统，确保塑件质量的均一稳定。(2)型腔布置和浇口开设部位应力求对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料现象，如图3-2（b）的布局就比3-2（a）的布局合理。(3)尽量使型腔排列得紧凑一些，以便减小模具的外形尺寸。如图3-3所示，图（b）的布局优于图（a）布局，因为图（b）的模板总面积小，可节省钢材，减轻模具质量。(4)型腔的圆形排列所占的模板尺寸大，虽有利于浇注系统的平衡，但加工麻烦，除圆形制品和一些高精度制品外，在一般情况下常用直线排列和H形排列，从平衡的角度来看应尽量选择H形排列，从平衡的角度来看应尽量选择H形排列，如图3-4（b）、（c）的布局比（a）要好。 （a） （b）图3-2 型腔的布置力求对称（a） （b）图3-3 型腔的布置力求紧凑 图3-4 一模十六腔的几种排列方案注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素：（1）塑件的尺寸精度；（2）模具制造成本；（3）注塑成型的生产效益；（4）模具制造难度。型腔数的确定有多种方法，本题采用注射机的注射量来确定它的数目。其公式如下：n2=(G-C)/V (3-1)式中 G注射机的实际公称注射量/cm3V单个制品的体积/cm3C浇道和浇口的总体积/cm3生产中每次实际注射量应为公称注射量G的（0.750.45）倍，现取0.7G进行计算。每件制品所需浇注系统的体积为制品体积的（0.21）倍，现取C0.6V进行计算。由公式（3-1）得，n2=0.7G-0.6V/V = 0.6994取一个，根据制件的最后要求，最后确定模具为一模一腔的模具结构。3.1.4塑件的参数计算（1）根据塑件形状估算体积：V=417.464mm塑件的质量：M=V （3-2)=417.4640.90=375.7176g 式中 M塑件的质量（kg）；V塑件的体积(cm3) ；塑件的密度(kg/ cm3) 。 由公式（3-2）得，M=375.7176g（2）注射机的选择 根据注射所需的压力和塑件的重量以及其它情况，可初步选用的注射机为：SZY-1000型注塑成型机，该注塑机的各参数如表3-2所示。表3-2 注塑机参数理论注射量/cm31000移模行程/mm700螺杆直径/mm85最大模具厚度/mm700注射压力/Mpa121最小模具厚度/mm300锁模力/KN4500喷嘴球半径/mm18拉杆内间距/mm650550喷嘴口孔径/mm7.53.1.5注射压力的校核注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量最好是注塑机的最大注塑量的80%。所以选用的注塑机最大注塑量应满足：0.8 V机 V塑V浇 （3-3）式中 V机注塑机的最大注塑量，1000cm3 V塑塑件的体积，该产品V塑404.216cm3 V浇浇注系统体积，该产品V浇13.248cm3 故由公式（3-3）, V机417.464cm33.1.6锁模力校核 F锁PA (3-4)式中 p熔融型料在型腔内的压力 A塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和，经计算A=10920 mm3F锁注塑机的额定锁模力。故由公式（3-4）， F锁pA=200Mpa10920 mm3选定的注塑机的锁模力为4500KN，满足要求。3.1.7 模架的初选与校核（1）模架的选定目前塑料注塑模具标准模架国家标准有两个，即塑料注射模中小型模架及技术条件（GB/T12556-90）和塑料注射模大型模架（GB/T12556-90）。本设计中考虑到塑料多格盒型腔较深，故将多格盒腔模板分为两块模板的加工方法，这样可以较好的解决深腔底部的型腔板加工困难的工艺问题。经过各方面的协调考虑与比较，使用非标准模架。如下图3-5所示图3-5 模架（2）模具与注射机安装部分相关尺寸校核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。模具长模具宽拉杆面积 (3-5)由公式3-5得175000357500（3）模具闭合高度校核 HmaxHHmin (3-6)式中 Hmin注塑机允许最小模厚，取值为300mm；Hmax注塑机允许最大模厚，取值为700mm；H模具闭合高度，取值为536mm。故模具的闭合高度满足设计要求。（4）开模行程校核 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），故注塑机的开模行程应满足下式： S机(H模Hmin)H1H2a (510) (3-7)式中 S机注塑机最大开模行程，取值为700mm； H1顶出距离，取值为115mm； H2包括浇注系统在内的塑件高度，取值为200mm； a取出浇注系统凝料所需浇口板与固定模板之间的距离。 由公式3-7得464335满足设计要求。 3.2本章小结对注射机的结构和性能参数概述，通过对塑件的体积和质量的计算和对注射机的校核，初步选用国产注射机的型号和工艺参数。并对一系列的参数进行校核。第4章 模具设计4.1浇注系统的设计原则所谓浇注系统是指注射模中从主流道的始端到型腔之间的熔体进料通 道。浇注系统可分为普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两类。此次设计主要介绍普通流道浇注系统。普通流道浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴四部分组成。浇注系统的作用是使来自注射模喷嘴的塑料熔体平稳而顺利的充模、压实和保压。浇注系统设计的基本原则：1 适应塑件的工艺性 为此，应深入了解塑料的工艺性，分析浇注系统对塑料熔体流动的影响，以及在充模，保压补缩和倒流各阶段中，型腔内塑料的温度，压力变化情况，以便设计出适合塑料工艺特性的理想的浇注系统，保证塑件的质量；2 排气良好 排气的顺利与否直接影响成型过程和塑件质量，不能顺利排气会使注射成型过程充填不满或产生明显的熔接痕等缺陷。因此，浇注系统应能顺利地引导熔体充满型腔，并在填充过程中不产生紊流或涡流，是型腔内的气体能顺利地排出；3 流程要短 在保证成型质量和满足良好排气的前提下，尽量缩短熔体的流程和减少拐弯，以减少熔体压力和热量损失，保证必需的充填型腔的压力和速度，缩多填充及冷却时间缩多，缩短成型周期，从而提高效率，减少塑料用量；提高熔接痕强度，或使溶接痕不明显。对于大型塑件可采用多浇口进料，从而缩短流程；4 避免料流直冲型芯或嵌件 高速熔体进入型腔时，要尽量避免料流直冲小型芯或嵌件，以防型芯和嵌加变形和位移；5 修整方便，保证塑件外观质量 设计浇注系统时要结合塑件大小，结构形状，壁厚及技术要求，综合考虑浇注系统的结构形式，浇口数量和位置。做到去除，修整浇口方便，无损塑件的美观和使用。例如电视机，录音机等外壳，浇口绝不能开设在对外观有严重影响的外表面上，而应设在隐蔽处；6 防止塑件变形 由于冷却收缩的不均匀性或需要采用多浇口进料时，浇口收缩等原因可能引起塑件变形，设计时应采取必要措施以减少或消除塑件变形；7 浇注系统在分型面上的投影面积应尽量小，容积也应尽量少，这样既能减少塑料耗量，又能减小所需锁模力；8 浇注系统的位置尽量与模具的轴线对称，浇注系统与型腔的布置应尽量减小模具的尺寸。4.2流道的设计4.2.1主流道的设计按按主流道的轴线与分型面的关系，浇注系统有直浇注系统和横浇注系统。在卧式和立式注射机中，主流道轴线垂直于分型面，属于直浇注系统；在直角式注射机中，主流道轴线平行于分型面，属于横浇注系统。 浇口套又称为主流道衬套。主流道上端与注射机喷嘴紧密接触，因此其尺寸应该按注射机喷嘴尺寸选择。浇口套的长度按模具模板厚度尺寸选取。 主流道一般位于模具中心线上，它与注射机喷嘴的轴线重合，以利于浇注系统的对称布置。主流道一般设计得比较粗大，以利于熔体顺利地向 分流道流动，但不能太大，否则会造成塑料消耗增多。反之主流道也不宜过小，否则熔体流动阻力增大，压力损失大，对冲模不利。因此，主流道尺寸必须恰当。通常对于黏度大的塑料或尺寸较大的塑件，主流道截面尺寸应设计得大一些；对于黏度小的塑件或尺寸较小的塑件，主流道截面尺寸设计得小一些。为了便于凝料从主流道拔出，主流道设计成圆锥形，其半锥角，取，内壁必须光滑，粗糙度Ra一般为。小端直径一般取比注射机喷嘴直径大，Ra，主流道的长度有定模座厚度确定，一般总长度不超过60mm。 根据设计手册查得SZY-1000型注射机喷嘴有关尺寸如下：喷嘴前端孔径：d0=7.5mm喷嘴前端球面半径：R018mm为了使凝料能顺利拔出，主流道的小端直径D应稍大于注射喷嘴直径d。Dd+(0.51)mm （4-1） 根据公式（4-1），D=8.5mm 主流道的半锥角通常为12过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气，过小的锥角使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大，此处的锥角选用2。经换算得主流道大端直径D17mm,为使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径6mm的圆弧过渡。主流道的长度L一般控制在60mm之内，可取L55mm。4.2.2冷料穴的设计冷料穴的作用是储存因两次注射间隔而产生的冷料以及熔体流动的前锋冷料，以防止熔体冷料进入型腔。冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是接受料流前锋的“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大端直径，长度约为主流道大端直径。4.2.3分流道的设计分流道在设计时应考虑尽量减小在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度的降低，同时还要考虑减小流道的容积。圆形和正方形流道的效率最高，当分型面为平面时一般采用圆形的截面流道，但考虑到加工的方便性，可采用半圆形的流道。一般分流道直径在310mm范围内，分流道的截面尺寸可根据制品所用的塑料品种、重量和壁厚，以及分流道的长度由中国模具设计大典第2卷中图9.212所示的经验曲线来选定，经查取D=8mm较为合适，分流道长度取L90mm从图9.214中查得修正系数fL=1.02，则分流道直径经修正后为DDfL=81.02=8.16，取D8mm4.2.4浇口套的设计由于主浇道要于高温塑料及喷嘴接触和碰撞，所以要模具的主流道部分通常设计成可以拆卸更换的主流道衬套。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式（俗称浇口套），以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。本次选用的浇口套如图4-1所示。图4-1 浇口套4.2.5浇口的选择浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短流道，也是浇注系统的关健部分。浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件质量影响很大。浇口能使从分流道送来的熔融塑料的流速产生加速，形成理想的流态，顺序迅速地充满型腔，同时还可封闭型腔防止熔料倒流，并在成型后便于使浇口与塑件分离。浇口表面粗糙度不高于，否则产生摩擦阻力。模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：1 避免引起熔体破裂现象；2 有利于熔体流动和缩补口；3 保证流动比在允许范围内；4 有利于型腔内气体排出；5 减少塑件熔接痕增加熔接强度；6 防止撩流将型芯或嵌件挤压变形；7 高分子取向对塑件性能的影响。对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的形式。综合以上分析，塑料多格盒浇口设计成多点点浇口形式来保证以上的技术要求。1.点浇口尺寸确定 （1）直径d =0.5 1.8mm； （2）长度l=0.52.0mm。2.浇口位置与数目根据浇口选择和多格盒的具体结构特点，将点浇口设在多格盒的底部比较合适，为了更好的成型将点浇口设计成对角线形式的五点交口。4.3分型面的设计如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：1.分型面应选在塑件外形最大轮廓处。2.便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。3.保证塑件的精度要求。4.满足塑件的外观质量要求。5.便于模具加工制造。6.对成型面积的影响。7.对排气效果的影响。8.对侧向抽芯的影响。本次设计中，因采用针点浇口，所以需要增设一个取出浇注系统凝料的辅助分型面，如图4-2所示。 图4-2 分型面的选择4.4确定型腔的排列方式本塑件在注射时采用一模一件，即模具需要一个型腔。综合考虑浇注系统、模具结构的复杂程度等因素，采用图4-3所示的型腔排列方式。图4-3型腔排列4.5排气槽的设计塑料熔体在填充模具的型腔过程中同时要排出型强及流道原有的空气，除此以外，塑料熔体会产生微量的分解气体。这些气体必须及时排出。否则，被压缩的空气产生高温，会引起塑件局部碳化烧焦，或塑件产生气泡，或使塑件熔接不良引起强度下降，甚至充模不满。因该模具为小型模具，且分型面适宜，可利用分型面排气，所以无需设计排气槽。4.6拉料杆为了使主流道凝料能顺利从浇口套中脱出，往往使冷料穴兼有开模时将主流道凝料拉出而附在动模一边的作用，依据拉料方式不同常见冷料穴与拉杆结构有：带钩形拉料杆的冷料穴、带球头拉料杆的冷料穴、无拉杆的冷料穴。多格盒模具结构采用带球头拉料杆和冷料穴，其组合形式见装配图。4.7导向机构的设计4.7.1 导向机构的作用任何一副模具在定动模之间都设置有导向机构。其作用有如下：1 定位作用 合模时维持动定模之间的一定方位，合模后保持模腔的正确形状；2 导向作用 合模时引导动默按序闭合，防止损坏型芯，并承受一定的侧向力；3 承载作用 采用推件板脱模或三板式模具结构，导柱有承受推件板和定模型腔板的重载荷作用；4 保持运动平稳作用，对于大中型模具的脱模结构，有保持机构运动灵活平稳的作用。4.7.2导向机构的设计1 导柱 国家标准规定了两种结构形式，带头导柱和有肩导柱。有的导柱开设油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向的摩檫，小型模具和生产批量小的模具主要采用带头导柱，大型模具和生产批量大的模具多采用有肩导柱。中小型模具导柱直径约为模板两直角边之和的1/201/35。大型模具导柱直径约为模板两直角边之和的1/301/40。具体直径可查塑料模架标准。国家规定导柱头部为接锥形，截锥形长度为导柱直径的1/3，半锥角为10 15 ，也有头部采用半球形的导柱，导柱具体尺寸可查有关国家标准。 2 导套 直导套多用于较薄的模板，比较厚的模板须采用带头导套，导套壁厚通常在3-10mm ，视内孔大小而定，大者取大值，带头导套轴向固定容易，直导套装入模板后，应有防止被拔出的结构，导套具体尺寸可查有关国家标准。如图4-4所示 图4-4导柱、导套示意图 4.7.3 设计导套和导柱须注意的事项1 合理布置导柱位置，导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度；导柱不应设在矩形模模具四角的危险断面上，通常设在长边离中心线的1/3处最安全。导柱布置方式常采用等直径不对称布置，或不等直径对称布置； 2 导柱工作部分长度应比型芯端面高出6-8mm ，以确保其导向与引导用；3 导柱工作部分的配合精度采用H7/f7（低精度时采用H8/f8，甚至H9/f9）导柱固定部分配合精度采取H7/k6；导套外径的配合精度采取H7/6。配合长度通常取配合直径1.5-2倍，其余部分可以扩孔，以减小摩檫，并降低加工难度；4 导柱与导套应有足够的耐磨性，多采用低碳钢经渗碳淬火处理，其硬度为HRC48-55，也可采用T8或T10碳素工具钢，经淬火处理。导柱工作部分的粗糙度为RaR0.4，固定部分为Ra0.8；导套内外圆柱面表面粗糙度取Ra0.8为妥；5 导柱可以设置在动模一边或定模一边，设在动模一边可以保护型芯不受损坏，设在定模一边便于塑件脱模，一般情况下导柱多设在有型芯的一边，有时动定模两边均设有导柱，分别起着不同的作用；6 导柱头部应制成截锥形或球头型；导套的前端也应导角，一般导角半径为1-2mm。4.7.4 导柱与导套在模具中添加导柱导套来对凸模固定板、推板、型腔板、流道板进行定位导向作用。 除了在模具中安装以上所说的一组导柱导套外还在定模板和推料板上安装两组限位拉杆来对定模板、推料板、流道板、型腔板进行定位与导向的作用。其图见总装图。4.8脱模机构设计4.8.1确定推出机构在注射成型的每一个循环中，都必须使塑件从模具型腔中或型芯上脱出，模具中这种脱出型件的机构称为推出机构（或称脱模机构）。推出机构的作用包刮推出，取出两个动作，即首先将塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离，称为脱出，然后把其脱出物体从模具内取出。脱模机构的设计原则：1 塑料滞留于动模边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作，致使模具结构简单；2 防止塑件变形或损坏，正确分析塑件对模腔的粘附力的大小及其所在部位，与针对性的选择合适的脱模装置，是推出重心与脱模阻力中心重合；3 力求良好的塑件外观，在选择顶出位置时，应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位。在采用推杆脱模时，尤其要注意这个问题；4 结构合理可靠，脱模机构应工作可靠，运动灵活，制造方便，更换容易，且具有足够的强度和刚度。（1） 脱模力的计算将塑件从包紧的型芯上脱出时所需克服的阻力称为脱模力。塑成型后由于体积收缩，对型芯产生包紧力，塑件要从型芯上脱出就必须克服因包紧离而产生的摩擦阻力。 (4-2) 式中 最大脱模力或开模力，N； 型芯或凸模被塑件包紧部分的面积，A=12444 由塑件收缩率产生的单位面积上的正压力，一般取812MPa； 摩擦系数，一般取0.10.3； 脱模斜度。根据公式(4-2), 由以上计算得出推板推出一个塑件的最大脱模力为Fmax推总，模具为一模一腔，则模具总的推杆推出的最大脱模力为。（2） 推杆直径的计算 板时应有足够的稳定性，其受力状态可简化为一端固定、一端铰支的压杆稳定性模型，根据压杆稳定公式推导推杆直径计算式为： d=K(l2Qe/nE)1/4 (4-3)推杆直径确定后，还应用下式进行强度校核：c=4Qe/nd2s (4-4)式中 d推杆直径(mm)；K安全系数，通常取K=1.52，本次设计取 2；l推杆的长度(mm)，取值为102；Qe脱模力(N)，取值为1372.45；E推杆材料的弹性模量(MPa)，取值为2.1105；n推杆根数，取值为4；c推杆所受的压应力(MPa)；s推杆材料的屈服点(MPa) ，取值为360；将以上各数据代入(4-3)式得， d=19.06mm 圆整取20mm将以上各数据代入(4-4)式进行校核： c=4Qe/nd2=17.47 MPas=360 MPa所以此推杆符合要求。4.8.2 气动脱模由于多格盒为深腔，因此应该在模具的凸模上设置进气装置来辅助脱模。如下图4-5所示图4-5进气装置工作原理：当对塑件脱模时，推板推动塑件，由于塑件与型芯有附着力，能带动型芯端部的滑块，与此同时有气体进入塑件深腔内，使得型腔内的气压与外界相同，方便脱模。当塑件脱离到一定程度时滑块在底部的弹簧的作用下复位。4.8.3 流道凝料的推出本次设计增加了对流道凝料推出板，因此也需要对此板提供动力，同时还要有限位装置来限制推料板的运行距离，这样需要在流到推料板上安装四根限位拉杆，提供动力的同时还起到了限位作用。其结构如下图4-6所示：图4-6限位拉杆这组限位拉杆在型腔向下运动72mm时，限位孔将其限位。同时拉杆拉动推料板运动使得流道凝料脱离流道。之后还需要对推料板进行限位，这样就需要在定模板上在增加四根限位拉杆，在型腔向下运动82mm时，限位孔再次限位。同时这两组拉杆还能对推料板、流道板、型腔板起到导向的作用。4.9本章小结本章对模具的主要部件进行设计，了解了其的原则。计算了主流道和分流道的尺寸，浇口采用点浇口，又分别对冷料穴和拉料杆进行了设计分析。同时安排导向机构与限位机构，还对脱模机构进行了设计。第5章 成型零件设计与计算成型零件中与塑料接触并决定制品几何形状的各处尺寸，称为工作尺寸。一般来讲，任何塑料制品的几何尺寸均可分为外形尺寸，内形尺寸和中心距尺寸等三大类型，而与它们对应的成型零部件的工作尺寸分别称为型腔尺寸，型芯尺寸和模具中心距尺寸。其中型腔尺寸和型芯尺寸又均可分为高度尺寸和径向尺寸。型腔，型芯和中心距的标注形式及其偏差分布所做的规定可以归纳成以下三条：（1） 制品上的外形尺寸采用单向负偏差，基本尺寸为最大值，与制品外形尺寸相应的型腔内尺寸采用单向正偏差，基本尺寸为最小值；（2） 制品上的内形尺寸采用单向正偏差，基本尺寸为最小值，与制品内形尺寸相应的型腔外尺寸采用单向负偏差，基本尺寸为最大值；（3） 制品和模具上的中心距尺寸均采用双向等值正，负偏差，它们的基本尺寸均为平均值。5.1凹模结构设计凹模按结构形式的不同可分为整体式，整体嵌入式，镶拼组合式和瓣合式四种类型镶拼组合式凹模有底部镶拼式，局部镶拼式，侧壁镶拼式等形式。本设计所成型的制品属于形状简单的中小型制件，所以选用整体式凹模即可。实际上，凹模的结构尺寸的确定，是在保证型腔的强度和刚度的前提下，尽量提高模具材料的利用率。在确定凹模的结构尺寸时，要给定一个合理的安全系数。也就是说，凹模的结构尺寸不必精确地定量，可以在一个合理范围内取值。因此，同样可以在分析和归纳典型生产实例的基础上，按凹模的结构型式和尺寸大小、型腔压力确定一个系列，对每一等级确定出凹模的结构尺寸。5.2 凸模结构设计凸模和型芯的结构形式可分为整体式，整体嵌入式，镶拼组合式，及活动式不同类型活动凸模的主要形式有瓣合式凸模和侧向型芯，我所设计的凸模即是带有侧向型芯结构的凸模。凸模是成型塑件外形的，其工作尺寸属被包容尺寸，在使用过程中凸摸的磨损会使被包容尺寸变小。因此，为了使得模具的磨损留有修模的余地，以及装配的需要，在设计模具时，被包容尺寸尽量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。5.3凹模尺寸的计算5.3.1凹模径向尺寸的计算塑件的平均收缩率： (5-1)式中 塑料的最大收缩率 塑料的最小收缩率根据公式(5-1)，。 0.0175 (5-2)式中 凹模的径向尺寸(mm)； 塑件的径向尺寸(mm)； 塑件的公差值； 制造公差，=； S塑件的平均收缩率； 修正系数,一般精度小型塑件取为。根据公式 (5-2)， 5.3.2 凹模深度尺寸的计算 (5-3)式中 凹模的高度方向尺寸； 塑件的高度尺寸； S塑件的平均收缩率； 修正系数，一般精度小型塑件取为。根据公式 (5-
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