毕业设计（论文）-螺母注塑模具设计

1、广系旁译犬竽guangdong ocean university2015届本科生毕业设计螺母注塑模的cad / camcai) / cam of nut mold学生姓名学号所在学院工程学院 班级模具1116所在专业机械设计制造及其自动化申请学位指导教师职称副指导教师职称答辩时间2015年 6月 3 0目录设计总说明1introduction21前言32产品工艺性分析42. 1材料性能42.2成型特性及条件42. 3塑件结构分析52.4塑件体积及质量估算52.5初选注塑机的型号及规格53模具结构的确定53. 1分型面的确定53.2型腔数目的确定及其布置63.3确定浇注系统63. 3. 1主流道

2、尺寸63. 3.2分流道尺寸73. 3.3浇口尺寸73. 3.4冷料穴形式及尺寸73. 3. 5 定位圈尺寸73.4凸模和型芯的结构及传动83.4.1结构设计83. 4. 2固定方式83.4.3传动系统设计83. 5顶岀机构的设计93. 5.1数量及结构形式93. 5.2复位装置93. 5.3顶出机构的导向93. 5.4拉料杆的设计93. 5.5顶出距离的确定93.6侧向分型及抽芯机构的设计93.6.1抽芯距的计算93.6.2斜导柱倾斜角的确定93.6.3斜导柱直径及长度确定103. 6.4最小开模行程和斜导柱工作长度的确定113.7滑块的设计113. 7. 1滑块的结构形式113. 7.2滑

3、块的位置及导滑方式113. 7.3滑块的定位123.8导向机构的确定123.8. 1结构形式123.8.2位置分布133.9排气机构的设计133. 10加热与冷却系统的设计133. 11模具材料的选择144模具与注塑机有关参数校核计算145模具的装配与调试155. 1装配及调试工艺155.2装配图165.3工作原理18鸣谢19参考文献20设计总说明本设计题为“螺母注塑模的cad/cam"。对产品的工艺性进行了详细的分析, 如材料性能，成型特性及塑件的结构等，同时运用相关软件对塑件的质量和体积 进行估算。初步选定注塑机后，记录其重要参数并对模具的结构进行详细的分析, 制定详尽的设计流程

4、。在分型面的确定中，应结合分型面的选择原则及塑件结构 特点，合理分析并确立。型腔及成型零部件设计不仅仅要考虑塑件的结构特点， 还要综合考虑其设计制造成本及强度刚度方面的校核，分析其合理性。浇注系统 设计应包括主流道、分流道、浇口、冷料穴等方面的有关结构尺寸设计计算，这 些都与塑件的尺寸参数密切相关。在顶出和复位机构设计中，事先需进行周密的 模具开合模模拟及有关参数计算，在参照注塑机规格参数之后，才能初步并最终 确定其形式。侧向分型及滑块的设计为设计中的重点难点，因塑件在结构上的特 殊性，不仅有螺纹还带有环形侧凹，这就要求我们不断查阅相关资料，消化并吸 收其内容，从中寻获灵感，及吋对滑块进行方方

5、面的分析，不仅要设计其外形结 构，还要考虑其导向及定位等。模具中导向机构的设计同样必不可少，采用通用 的导柱导向，与导套配合使用。除此之外，还就模具是否要开设排气装置和冷却 系统等辅助装置进行分析计算。模具设计是一个精密及复杂的过程，不能想当然。 因此，过程中需要自己对塑料注塑模有很深的理解，并对自身设计的模具有了可 观的认知，层层分析才能最终确立。出于对安全性及可行性的考虑，模具需要进 行有关工作参数的校核计算，同吋与注塑机参数结合考虑，及i寸提出意见并纠正。 关键词：塑料；注塑机；螺母；注塑模introductionthis design is entitled nnut of injec

6、tion mold cad/cam. carried on the detailed analysis of technology for products, such as material properties, forming characteristic and the structure of plastic parts, etc., and related software is used to estimate the quality of plastic parts and volume. after preliminary selected injection molding

7、 machine, record its important parameters and a detailed analysis about the structure of the mould, make the detailed design process. in the determination of parting surface, should combine the parting surface selection principles and characteristics of the plastic parts structure, the reasonable an

8、alysis and established. mold and molding parts design to consider not only the structure characteristics of the plastic parts, also considering the design and manufacturing cost of stiffness and strength check, analyze its rationality. gating system design should include the mainstream way, distribu

9、tary channel, gate, slag hole of the structure size design calculation, these are closely related with the size parameters of the plastic parts. in the design of mechanisms and reset, the need for careful in advance of the mold process is simulated and the relevant parameters are calculated, in refe

10、rence to parameters, injection molding machine specifications to preliminary and final determine its form. side parting and the slider of the difficulty for design of the key design, because of the particularity of plastic parts in structure, not only have a thread with annular concave side, this re

11、quires that we constantly refer to related information, digest and absorb its contents, to find inspiration from them in a timely manner all the analysis was carried out on the slider, not only to design the shape structure, but also its orientation and positioning. mould design of steering mechanis

12、m in the same essential, with gm's guide pin guide and used with guide bush. besides, about whether the mould to open exhaust system and cooling system analysis and calculation of auxiliary equipment, etc. mold design is a sophisticated and complex process, can't take it for granted. , there

13、fore, need oneself to in the process of plastic injection mold has a deep understanding, and for their design of mould had significant cognitive, layer upon layer analysis can establish finally. out of respect for the safety and feasibility of the mould to check calculation, the working parameters o

14、f combined with injection molding machine parameters to consider at the same time, to put forward opinions and corrected.keywords： plastic ； injection molding machine； nut； injection mold模具是制造工业产品的重要装备，随着塑料行业的快速发展，以及塑料制品 的推广应用，产品对模具的设计提出的要求越来越高，但是一贯的模具设计方法 己无法适应当下的形势。所以研究注塑模的意义对于了解塑料制品的制造过程及 提高塑料制品的

15、质量有着非凡的意义。木课题主要是对塑料成型的工艺分析、模 具零件的制造，以及资料检索等方面的一次综合性培训。设计者在设计时力求结 构简单（但是这要在保证其精度的前提下进行），设计一副结构合理、能保证制 品的尺寸稳定及表面质量要求的注塑模具。在设计过程中，运用所学的理论知识 熟练使用autocad等绘图软件，同时不断拓宽知识面，进一步巩固所学知识，培 养发现和解决问题的能力，从中不断得到锻炼，为更好的适应将来的工作奠定良 好的基础。因此，木课题的研究对我有着十分深远的意义。木课题是一次关于自 动脱螺纹模具的设计制造的尝试，应对前人的成果进行总结、学习。就前人的案列进行对比分析，从之汲取精华：1

16、瓶盖注塑模具设计-郭新玲1功做庵忆2继块3山牠.4 ft!.5支承仮水11按九7冷却迪道"検出寰10 hu411承.12也花用14丼豪榊ml 16 ffl空为.17址慣冷板汁w 稱滑块20崖第垛21 臥22垫片.25.50疋肿打杆.24林瓠25艸3lx疋權仮27抢斡仟.2u1 h 29 浇讣駅线砂弭宣仃嵐1缈件.32邛若.n卫沖真炉板2 筒宜庶" 电 w.4i 电机 wjt：«.42.4o.5l543當iai覧.44 必徽.45为总46 忖.47怕欣" 何也49 厲純50 f柱宜仮$2 ¥食同疋氏54该模具采用的是点浇口，使用三板模。用开模弹簧

17、25和定距拉杆23控制不 同分型而的先后打开，依次使浇注系统与塑件脱开、浇注系统与流道脱开。最后 才在推岀机构的作用下使塑件从型腔板36处脱模，模具虽然采用自动化，但是 结构较为复杂，脱模动作不可靠。对此，在本设计中改用单分型而的标准模架利 用行程开关实现自动化，应用盘形推杆等是对已有成果的一次大胆创新。2产品工艺性分析2. 1材料性能该塑件使用的是abs树脂一五大合成树脂之一。其状为淡黄色或乳口色粒料, 密度在1.02-1.05g/cm3之间,收缩率在0. 3%-0. 8%之间,这里取0.5%。不仅在 抗冲击性能、耐热性能、耐低温性能、耐化药品性能及电气性能方面十分优良, 它还易于加工，成型

18、出制品的尺寸稳定、表面光泽性良好。易涂装着色、还能进 行表面喷镀金属、焊接等加工，能广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表 等领域，是一种用途极为广泛的热塑性工程塑料。2. 2成型特性及条件abs塑料吸湿性很强，成型之前必须充分预热干燥。而和对于要求表面光泽 性好的零件，塑料在成型前就更应进行长时间的预热干燥。这里建议干燥温度为 80-90° c左右，时间为2个小时。abs塑料流动性为中等，塑料成型时的溢边值为0. 04mm。加热材料对塑件的影响较大，温度过高则容易造成材料的分解，abs塑料的 融化温度为210-280° c左右，成型时应当采取较高的加热温度和较高的注射压

19、 力，压力宜在50-100mpa之间，模温宜为25-70° c左右。2. 3塑件结构分析如图2-1：塑件各处壁厚相对比较均匀，因此不考虑在注射成型过程会塑料 岀现填充不足而使塑件报废的现象。塑件右侧带有直径为*12. 6mm的左旋外螺 纹，此处考虑采用螺纹型环成型；左侧带有直径为4)16mm的内螺纹，同吋外侧 还有直纹，采用螺纹型芯成型，脱内螺纹时利用直纹止转；整体尺寸为23mm, 中间部分带有环形侧凹，需设置侧向抽芯机构。塑件图一 x90w£直纹尸09材料：abs图2-1塑件图2.4塑件体积及质量的估算可利用pro / e软件对塑件的三维模型进行分析：单个塑件体积 v二3

20、165. 54mm3 =3. 17cm3,质量 m=3, 17 x 1. 05g=3. 33g；塑件体积较小，浇注系统凝料所占比例在这里取塑件总量的50%。因此一模两腔的塑件总体积v二9. 51cm3,塑件总质量m二9, 99g2. 5初选注塑机型号及规格综合考虑，成型时的实际注塑量应为额定注塑量的20%-80%之间，根据已有 条件可初选注塑机的型号为xs-zy-60 / 40。其相关参数如下：一次注射量/ cm3: 60柱塞直径/ nun : 35注射压力/ mpa : 135喷嘴球直径/mm : 10喷嘴移出量/mm : 20锁模力/kn: 40:330x300拉杆间距/mm: 330顶出

21、行程/mm : 70:150-250模具厚度/mm : 153模具结构的确定3. 1分型面的确定经分析，模具选用单分型面注塑模，模架选用标准模架。型腔设在动模上， 定模和动模上分别设置了凸模及型芯。根据分型面的选择原则，同时为便于塑件 的成型及脱模，分型面的选择如图3-1：3-1分型而位置图3.2型腔数目的确定及其布置木零件从经济性上考虑，采用一模两腔的形式，一次注射就能成型两个塑件。 为了牛产出尺寸稳定及各方面性能良好的塑件，型腔采用分流道平衡式布置中的 i形排列。如图3-2所示：图3-2分流道排列图3.3确定浇注系统浇注系统一般是由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成，共同完成塑件的成 型过程

22、。由于塑件在结构的上的特殊性，浇注系统设在滑块与定模板之间。浇注 系统如图3-3所示：3. 3. 1主流道尺寸主流道设计成圆锥形，锥度为3。根据规定：上端的直径d二注射机的喷嘴直径+0. 5mm二d)4. 5min下端的直径d二4)6min上端的球半径二喷嘴球半径+lmm二11mm3. 3. 2分流道尺寸该模具采用的是半圆形分流道，设置在滑块上。高度 h=3. 5mm宽度 b=d=6mm长度 1= (1-2.5) d=18mm3.3.3浇口尺寸该模具采用的是侧浇口，截面形状为矩形，尺寸会发生相应的改变，在试模 时应及时修正。高度 h=l. 5mm长度l=2mm宽度 b=l. 5mm3.3.4冷

23、料穴的形式及尺寸冷料穴在成型时起储存前锋冷料及拉出浇注系统凝料的作用，该模具采用的 是z形拉料杆，直径c二d二e6mm。浇注系统凝料在塑件脱模后人工取出。3. 3.5定位圈尺寸因选取标准定位圈，尺寸取标准值，直径为1)100mm,高度为h=15mm；浇口 套为标准件中的b型，与定位圈配套使用，公称直径为4)35mmo下图分别为定位 圈和浇口套，有关尺寸参照标准值。图3-4定位圈图35浇口套3.4凸模和型芯的结构及传动3. 4. 1结构设计凹模，这里采用整体式，直接在型腔板上加工出来；凸模也采用整体式；型 芯结构较为复杂，在其里面设置了可以轴向移动的盘形推杆，在塑件脱螺纹的时 候由盘形推杆往外推

24、出，同时完成脱模。如图3-6.图3-7和图3-8分别为凸模、 型芯和盘形推杆的结构及配合形式，详情参见cad图纸。ii；十图3-6凸模图3-7型芯及盘形推杆图3-8凸模、型芯和推杆配合形式3.4.2固定方式凸模和型芯均采用台阶的方式定位，方便可靠；盘形推杆利用配合表面定位, 磨损较为严重，通常应预备多套以供更换。3.4.3传动系统设计本设计型芯的转动采用链条传动，用减速电机通过链条带动轴的转动，同时 使型芯转动脱下螺纹。此种传动方法节省空间，传动过程较为紧凑平稳，效率很 高，适合模具批量生产的要求，零部件在采购方面不需专门加工，容易实现。塑件只需旋转5圈即能脱下螺纹，但是型芯的转速不能太高。设

25、模具每5s 完成一次脱螺纹作业，那么型芯的转速就为60r/min,因型芯与主轴的传动比定为1,主轴转速同样为60r/min；综合考虑，链节距p取值为8,大链轮齿数z 取23,当采用电机驱动时，传动比取值宜为0.25-1之间，这里取0.5。由此可 算出小链轮的转速为120r/min,齿数为12。上述型芯齿轮及主轴齿轮是相同规 格，模数均为15,齿数为20。因此，在模具上选用转速为120r/min左右的ytc系列减速电机。开模行程 能在注塑机丝杠上反映出来，因此可以通过安装在注射机丝杠上的行程开关控制 电机的启闭。开模时，当盘形推杆与推板接触时恰好行程开关接收信号使减速电 机转动；直至推板与垫板接

26、触时，行程开关再次接收信号，电机关闭。3.5顶出机构的设计3. 5. 1数量及结构形式由于自动化脱内螺纹及脱模的需要，在型芯里设置盘形推杆，材料选用45 钢，一模两腔的结构所需要的推杆共有2根，另一端与推板固定板间保持的一定 的间距（由抽芯距决定），盘形推杆的顶出动作必须与方杆轴的转动同时进行。3. 5. 2复位装置脱模机构在完成塑件的顶岀动作之后，必须要回到起始的位置，这里由安装 在定模上的凸模充当复位杆的功用，在合模过程中凸模推动盘形推杆复位。3. 5. 3顶出机构的导向由于推杆与推板固定板间不固定连接，不存在大的弯曲应力，不要求精确的 导向，因此可不设置导向机构。3. 5.4拉料杆的设计

27、与浇注系统的冷料穴的尺寸相对应，拉料杆直径取1）6mmo3.5.5顶出距离的确定为了保证塑件的顺利脱模，分析可知，顶出距离应大于塑件带育纹一端的轴 向尺寸,即顶出距离应该大于11mm,这里取12mm。3.6侧向分型及抽芯机构的设计3.6. 1抽芯距的计算为使塑件能够顺利的从模具上脱下，抽芯机构需要移开一段距离，这段距离 称为抽芯距。通常取比侧凹或侧孔大2-3mm,分析可知，塑件侧凹距离人端距离为5. 8mm,这里取整为8mm3. 6.2斜导柱倾斜角的确定斜导柱倾斜角a的取值一般在25°以下。该模具取值20° o3.6.3斜导柱直径及长度的确定由于抽芯距及抽拔力不大，斜导柱直

28、径可选相应的较小值，这里初选为d二4）12mm,长度为 l二50mm。如图 3-9：图3-9斜导柱滔块高度骨块宽度斜导柱直径滔块高度滑块宽度斜导柱直径h<40w<40$ 10120<h<ls0<80® 2040<w<80 1280<w<1609 25 （或甫支* 16）烹 ±9 10160 v 吧 320x<p20160<2&0两支® 12320<<560唸"5280<逐440劳支 16560<吧盹040<h<sow<so 12880 v

29、吧 1280鬲戈® 35s0<w<120w 16180<h<240迟1009 25120 <200劳支 121005000刃（或桶更® 20）200 <5x320帝戈华ie2005壬 400两笑审25320 v 雄 480两支® 20400<700鬲支9 304s0<6&0两立25700<w<1100唸艸5w<60f 16240<h<320吧12060<w<120$20 （或旁更® 12）205040f 35 （或两更* 25）120 <240烹

30、77;9 16240v 吧 480育笑申刃240 沁 420鬲文204s0<s4c两王9 35420 <660帝之258401320再笑申40660 v雄购两支® 30表3t0斜导柱经验选用表3.6.4最小开模行程和斜导柱工作长度的确定图3-11几何关系图如图3-11,可根据抽芯距和倾斜角与之的几何关系计算：其最小开模行程二抽芯距x cot倾斜角二21. 98mm斜导柱工作长度二抽芯距 sin倾斜角二23. 39mm3. 7滑块的设计3. 7. 1滑块的结构形式为节省材料及降低模具的复杂程度，滑块与侧向型芯的连接方式采用整体 式，即滑块与侧向型芯为一个整体，如图3-12：

31、3. 7.2滑块的位置及其导滑如图3-13,滑块设在定模板与型腔板之间，开模时留在动模一侧；导滑槽为 “t”形，如图：导滑槽设在型腔板上，其形式为组合式，可保证运动的平稳顺 利。导滑部位采用h7/h8的间隙配合。3. 7. 3滑块的定位如图3-14：为使开合模能顺利进行,斜导柱与滑块之间需严格控制和对位置, 在抽芯动作完成后，用挡块来对滑块进行定位，利用滑块自身重力来定位，如图 示。因抽芯距较小，导滑槽的长度只要符合模具在开模时的定位要求即可。图3-14滑块的定位3. 8导向机构的确定3. 8. 1结构形式模具采用的是导柱导向机构。导柱选择带头导柱，根据标准模架要求选择直 径为4)20mm,长

32、度符合装配要求取值为75nin)；导套选择带头导套，直径也为© 20mm,长度为20mm。如图3-15为导柱，3-16为导套：图3-15带头导柱图3-16带头导套3. 8. 2位置分布为了便于模具的装配，导柱采用等直径不对称布置，开设在动模一侧以保护 型芯在合模的过程中不受破坏，即采用正装的形式。3.9排气机构的设计零件尺寸较小，加上模具采用一模多腔的结构，可以充分利用分型面及相关 零部件的配合间隙排气，不需设置其他排气机构。3. 10加热与冷却系统的设计需要注意的是，在成型过程中，不能使温度过高造成材料的分解。塑件在成 型时最好应保持模温在25-70° c间，不需加热，因

33、此只需开设冷却系统即可。 基于单位时间内塑料熔体凝固时所释放出来的热量等于冷却介质循环所带走的 热量，这一原则，来进行冷却系统的设计。塑件的质量为m二10. 0萨0. 01kg查表当塑件壁厚3mm时，冷却时间tl二25. 5s假设注射时间为t2二5s脱模时间为t3二10s,可得注射周期t二tl+t2+t3二40. 5s每小时的注射次数则为n二3600 40. 5=88每小时注射质量m二nm二0. 88kg / h假设进水口的水温为22° c,出水口的为25° c,根据公式：q=m a i / 60 p c (25-22)二3x10-6由于算出来的体积流量很小，所需的冷却通道

34、直径很小，因此可不设冷却水 道，采用空气冷却的方式进行冷却。3. 11模具材料的选择滑块、凸模和型芯等非标件的材料为45钢，热处理硬度w240iibw；模板、 垫块、楔紧快、挡块，推板等标准件材料为45钢，热处理后硬度2200iibw。4模具与注塑机有关参数校核计算 最大注射量的校核：应保证制品所需的注射量小于或等于注塑机额定注射量的80%,因9.51 / 60= 16%<80%,符合要求。 注射压力的校核因塑件成型吋的压力宜为50-100mpa,注塑机的额定注射压力为135mpa,符 合要求。 模具闭合高度的校核：模具高度为220mm,注塑机的模具厚度范围为 150-250mm,符合要

35、求。 顶岀行程的校核：取出塑件所需的顶出距离为12nnn,注塑机的顶出行程为 70mm,符合要求。5模具的装配与调试5. 1模具的装配与调试工艺如下：装配工艺 先在定模板上安装斜导柱，并以此为装配基准； 保证凸模乖直度的前提下，安装凸模及导套，并将定模板与定模座板固定; 将滑块装在型腔板上，并用压板将其固定在导滑槽上； 将盘形推杆装进型芯里一并装到动模板上； 在型腔板与动模板之间装拉料杆并将两板固定； 将导柱、主轴、齿轮、轴套对应装配好； 将推板及推板固定板装配在一起； 将垫板、垫块、动模座板装配在一起； 安装楔紧快等其他辅助零件； 装配完成，开始试模。调试工艺： 首先选取合格的塑料； 对料筒

36、及喷嘴进行预热处理； 在选定的注射压力、注射时间、注射温度下成型制品； 观察制品合格与否； 用控制单一变量法更改以上三个参数，能使制品符合要求; 多次成型并记录，提出意见； 重复以上过程，直至生产制品合格； 模具后处理，入库保存。5.2装配图：女n图5t和图5-2所不:613图5-1主视图1415图5-2左视图1.螺钉2.盘形推杆3.轴套4.型芯5.滑块6.凸模7.螺钉8.螺钉9.楔紧快10.斜 导柱11.挡块12.动模板13小链轮14.定位圈15.浇口套16.定模板17.导套18.导柱19.型腔板20.垫板21.螺钉22.定模应板23.固定板24.主轴25.齿轮26.拉料杆27.压 板2&塑件实