绕线筒手柄注塑模具设计【5张CAD图纸和说明书】
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目 录
前言 1
1 塑件成型工艺分析 3
1.1 塑件分析 3
1.2 塑件材料的成型特性与工艺参数 4
2 拟定模具结构形式 7
2.1 分型面的设计 7
2.2 型腔的设计 8
3 注塑机型号选择与确定 10
3.1 所需注射量的计算 10
3.2 注射机型号的选定 11
3.3 型腔数量及注射机有关工艺参数的校核 12
3.4 注射机安装部分相关尺寸的校核 14
3.5开模行程的校核 14
3.6 模架尺寸与注射机拉杆内间距校核 15
4 浇注系统的设计 16
4.1 浇注系统设计的原则 16
4.2 主流道的设计 16
4.3 冷料穴的设计 18
4.4 分流道的设计 19
4.5 浇口的设计 22
4.6 浇注系统的平衡 23
4.7 浇注系统凝料体积计算 23
4.8 浇注系统各截面流过熔体的体积计算 24
4.9 普通浇注系统截面尺寸的校核 24
5 成型零件的设计 26
5.1 成型零件的要求及选材 26
5.2 成型零件的结构设计 26
5.3 成型零件尺寸的计算 26
5.4 型腔刚度的校核 30
6 模架的确定和标准件的选用 32
6.1 模架的选用 32
6.2 模板尺寸的确定 33
7 合模导向机构的设计 35
7.1 导柱的设计 35
7.2导套的设计 36
8 脱模机构的设计 38
8.1 脱模机构的分类及设计原则 38
8.2 脱模力的计算与校核 39
8.3 推杆的设计 40
8.4 脱模机构的复位元件 41
8.5 侧向分型与抽芯机构的设计 41
9 排气系统和温度调节系统的设计 45
9.1 排气系统的设计 45
9.2 冷却系统的设计 45
10 典型零件制造工艺 47
10.1定模仁型腔部分的制造工艺 47
10.2动模座板的数控程序设计 48
11 模具材料的选择 51
12 模具的工作过程 52
13 设计总结 53
14 参考文献 54
1 塑件成型工艺分析
1.1 塑件分析
1.1.1塑件模型
以下是塑件立体与平面图：
图1-1 塑件三维立体图
图1-2 塑件平面图
1.1.2 塑料 ABS（丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物）
1.1.3 塑料件质量 46.92g
1.1.4 塑料件体积 44.69
1.1.5 色调 不透明（黑色）
1.1.6 生产纲领 大批量生产
1.1.7 工艺结构分析
（1）结构分析
塑件结构复杂程度一般，表面质量要求也较高。塑件外观质量要求高,外表面不允许出现划伤、气泡、缩孔、熔接痕等缺陷, 综合考虑其浇注时的难易程度和成型特征等因素，浇口最好在另一侧的表面用侧浇口来进行浇注，以保证其表面的成型质量。整体来看该塑件成型简单，但在脱模时包紧力较大，应有一定的脱模斜度，用推杆推出即可。
（2）精度等级
- 内容简介：
-
目 录前言 .11 塑件成型工艺分析 .31.1 塑件分析 .31.2 塑件材料的成型特性与工艺参数 .42 拟定模具结构形式 .72.1 分型面的设计 .72.2 型腔的设计 .83 注塑机型号选择与确定 .103.1 所需注射量的计算 .103.2 注射机型号的选定 .113.3 型腔数量及注射机有关工艺参数的校核 .123.4 注射机安装部分相关尺寸的校核 .143.5 开模行程的校核 .143.6 模架尺寸与注射机拉杆内间距校核 .154 浇注系统的设计 .164.1 浇注系统设计的原则 .164.2 主流道的设计 .164.3 冷料穴的设计 .184.4 分流道的设计 .194.5 浇口的设计 .224.6 浇注系统的平衡 .234.7 浇注系统凝料体积计算 .234.8 浇注系统各截面流过熔体的体积计算 .244.9 普通浇注系统截面尺寸的校核 .245 成型零件的设计 .265.1 成型零件的要求及选材 .265.2 成型零件的结构设计 .265.3 成型零件尺寸的计算 .265.4 型腔刚度的校核 .306 模架的确定和标准件的选用 .326.1 模架的选用 .326.2 模板尺寸的确定 .337 合模导向机构的设计 .357.1 导柱的设计 .357.2 导套的设计 .368 脱模机构的设计 .388.1 脱模机构的分类及设计原则 .388.2 脱模力的计算与校核 .398.3 推杆的设计 .408.4 脱模机构的复位元件 .418.5 侧向分型与抽芯机构的设计 .419 排气系统和温度调节系统的设计 .459.1 排气系统的设计 .459.2 冷却系统的设计 .4510 典型零件制造工艺 .4710.1 定模仁型腔部分的制造工艺 .4710.2 动模座板的数控程序设计 .4811 模具材料的选择 .5112 模具的工作过程 .5213 设计总结 .5314 参考文献 .54致谢 .55附录 .561前言1 塑料注射模具简介模具是塑料成型加工的一种重要的工艺装备，同时又是原料和设备的“效益放大器”，模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。因此，模具工业已成为国民经济的基础工业，被称为“工业之母” 。模具生产技术的高低，已成为衡量一个国家产品制造技术的重要标志。塑料成型加工及模具技术不仅随着高分子材料合成技术的提高、成型设备成型机械的革新、成型工艺的成熟而进步，而且随着计算机技术、数值模拟技术等在塑料成型加工领域的渗透而发展。注射成型也称为注塑成型，其基本原理就是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成型物料从注射机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段保压冷却定型时间后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制品。2 我国塑料模具现状及发展趋势CAD/CAM/CAE 技术在塑料模的设计制造上应用已越来越普遍，特别是 CAD/CAM 技术 的应用较为普遍，取得了很大成绩。使用计算机进行产品零件造型分析、模具主要结构及零件的设计、数控机床加工的编程已成为精密、大型塑料模具设计生产的主要手段。应用电子信息工程技术进一步提高了塑料模的设计制造水平。这不仅缩短了生产前的准备时间，而且还为扩大模具出口创造了良好的条件，也相应缩短了模具的设计和制造周期。精密、复杂、大型模具的制造水平有了很大提高，模具寿命及效率不断提高，同时还采用了先进的模具加工技术和设备。目前我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国，而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。 “十一五”期间，中国模具工业水平不仅在量和质的方面有很大提高，而且行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展。我国塑料模具的质量、技术和制造能力近年来确实发展很快，有些已达到或接近国际水平，尤其是随着改革开放政策的不断深入， “三资”企业蓬勃发展，对我国塑料模具设计制造水平的提高起到了非常大的作用。然而，由于我国模具制造基础薄弱，各地发展极不平衡，因此从总体上来看，与国际先进水平相比和与国内市场需求相比，差距还很大。这主要表现在以下方面：塑料模具产品水平不高，与国外先进水平相差甚远；我国塑料模制造企业设备数控化率和 CAD/CAM 应用覆盖率比国外低很多，且设备不配套、利用率低的现象十分严重；开发能力低，在市场上处于被动地位，创造的经济效益方面，国内大多数是微利甚至亏损；国内外模具企业管理上的差距十分明显；我国塑料模具市场总体上供不应求，特别是大型、复杂、长寿命塑料模产需矛盾十分明显。23 模具的发展趋势随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。虽然模具种类繁多，但其发展重点应该是既能满足大量需要，又有较高 技术含量，特别是目前国内尚不能自给，需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展 有重大影响。因此，一些重要的模具标准件也必须重点发展，而且其发展速度应快于模具的发展速度，这样才能不断提高我国模具标准化水平，从而提高模具质量，缩短模具生产周期，降低成本。由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势，因此对于出口前景好的模具产品也应作为重点来发展。根据上述需要量大、技术含量高、代表发展方向、出口前景 好的原则选择重点发展产品，而且所选产品必须目前已有一定技术基础，属于有条件、有可能发展起来的产品。塑料模具生产企业在向着规模化和现代化发展的同时，高精度、高效率、自动化、精密、高寿命仍然是模具发展必然的趋势。从技术上来说，主要有以下几个方面：（1）CAD/CAM/CAE 技术将全面推广；（2）快速原型制造（RPM） 、高铣削加工、热流道技术、气体辅助注射技术、高压注射成型及相关技术将得到更好的发展；（3）开发新的模具材料，如采用粉末冶金及喷射成型工艺制作出硬制合金、陶瓷及复合材料；（4）模具表面强化热处理新技术应用，如我国研制的镜面塑料模具，就是在低级材料中加入Ni、Cr、Al、Cu、Ti 等合金元素后，经过毛坯淬火与回火处理，使其硬度 HRC ，然后加工成型，再进行时效处理，使模具硬度上升到HRC，从而大大提高了模具的使用寿命。4 本设计的意义及目的振兴和发展我国塑料模具工业，特别是注射模具模日益受到人们的重视和关注。在电子、汽车、通讯等产品中，60%80%的零件都要依靠塑料模具，尤其是注射模具来成型。 用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍，上百倍。本次毕业设计的目的是：（1） 提高动手的能力，将理论与实践相结合；（2） 初步掌握模具设计的方法、过程，初步掌握 AutoCAD、roE 等相关设计软件工具，为将来走向工作岗位进行设计研发工作打下基础；（3） 培养自己的独立思考能力、动手能力、创新能力和计算机运用能力。本次设计就是设计以 PS 为原料的圆筒接口注射模具设计 ,其具体的设计过程及步骤见下面正文部分的内容。31 塑件成型工艺分析1.1 塑件分析1.1.1 塑件模型以下是塑件平面图：图 1-1 塑件三维立体图图 1-2 塑件平面图1.1.2 塑料 PS（聚苯乙烯）1.1.3 塑料件质量 13.65g1.1.4 塑料件体积 13 3cm1.1.5 色调 不透明（红色）1.1.6 生产纲领 大批量生产1.1.7 工艺结构分析（1）结构分析塑件结构复杂程度一般，表面质量要求也较高。如上图所示，塑件的上端部有三个分布均匀的方形槽，底部有三个对应分布的凸起；同时圆柱面上还有一个侧孔，因而需要考虑侧向分型抽芯机构的设置。塑件外观质量要求高,外表面不允许出现划伤、气泡、缩孔、熔接痕等缺陷, 综合考虑其浇注时的难易程度和成型特征等因素，浇口最好设置在侧向分型的另一侧的表面上且用点浇口来进行浇注，4以保证其表面的成型质量。整体来看该塑件成型简单，但在脱模时包紧力较大，应有一定的脱模斜度，用推杆推出即可。（2）精度等级选用的精度公差等级按照国家标准为一般精度MT3级。（3）脱模斜度该塑件的壁厚约为2.5mm，从表查得该PS塑件的脱模斜度, 型腔为35130, 型芯3040。脱模斜度取决于塑件的形状、壁厚、摩擦系数的大小及塑料的收缩率。形状愈复杂或成型孔较多时取较大的脱模斜度；制品高度愈高、孔愈深则取较小的脱模斜度；内孔包住型芯，应取较大的斜度。因此, 本次设计的圆筒接口的脱模斜度型腔取1, 型芯取40。一般情况下，脱模斜度不包括在塑件的公差范围内，否则应在图样上加以注明。当要求开模后塑件留在型腔内时，塑件内表面的脱模斜度应不大于塑件外表面的脱模斜度。1.2 塑件材料的成型特性与工艺参数1.2.1 塑料 PS 成型特性（1）名称PS，热塑性塑料，中文名，聚苯乙烯，英文名，polystyrene。PS 其电绝缘性（尤其高频绝缘性）优良，无色透明，透光率仅次于有机玻璃，着色性、耐水性、化学稳定性良好，机械强度一般，但性脆，易产生应力碎裂，不耐苯、汽油等有机溶剂。（2）PS主要性能PS，燃烧性慢，屈服强度、拉伸强度3563Mpa，伸长率不大，热变形温度6596C，计算收缩率为0.5-0.6 % 。具体如下表：表1-1 PS的物理、热性能指标性能 单位 数值密度 3/cmg1.041.06比体积 0.940.96吸水率（24h） % 0.030.05收缩率（%） % 0.50.6熔点（或粘流温度） 1311655热变形温度线膨胀系数 C/105 659668表1-2 PS的力学、电气性能指标性能 单位 数值抗拉、屈服强度 MPa 3563拉伸弹性模量 MPa 2.83.5103抗弯强度 MPa 6198冲击韧度 kJ/m2 0.540.86（悬臂缺口）布氏硬度 HB M6580体积电阻率介电常数（ 10 HZ）6m 10 142.42.65（3）成型特性a 无定形料，吸湿性小，不易分解，性脆易裂，热膨胀系数大，易产生应力开裂；b 流动性较好，溢边值0.03mm左右；c 塑件壁厚均匀，不宜有嵌件， （如有嵌件应预热） ，缺口，尖角，各面应圆滑连接；d 可用螺杆或柱塞式注射机加工，喷嘴可用直通式或自锁式；e 宜用高料温，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） ，但料温高易出银丝，料温低或脱模剂多则透明性差；f 可采用各种形式进料口，进料口与塑件应圆弧连接，防止去除浇口时损坏塑件，脱模斜度宜取2以上，顶出均匀以防止脱模不良发生开裂、变形，可用热浇道系统。（4）主要用途适于制作绝缘透明件、装饰件及化学仪器、光学仪器等零件1.2.2 塑料 PS 的成型工艺参数（1）注射成形机类型：螺杆式 适用注射机类型：螺杆、柱塞均可（2）螺杆转速（r/min）：48（3）预热和干燥： 温度（C） 6075 时间（h）2h（4）料筒温度：（C ） 后段 140160中段 前段 1701906（5）喷嘴温度（C ）： 喷嘴形式 自锁式；（6）模具温度（C ）：3265（7）注塑压力（MPa）：60110（8） 成型时间（s）注塑时间 1545保压时间 03冷却时间 1560总周期 40120（9）后处理方法：用红外线灯、鼓风烘箱烘烤温度：70C时间：24小时1.2.3 塑成型过程（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） 清理嵌件、预热；清理模具、涂脱模剂放入嵌件合模注射。2 拟定模具结构形式2.1 分型面的设计2.1.1 分型面的设计原则分型面即打开模具取出塑件或取出浇注系统凝料的面，在塑件设计阶段，就应考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成型。在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。分型面设计是否合理，对塑件质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造有很大的影响。分型面的设计原则为：（1）便于塑件脱模；a 在开模时尽量使塑件留在动模内7b 应有利于侧面分型和抽芯c 应合理安排塑件在型腔中的方位（2）考虑和保证塑件的外观不遭损坏；（3）尽力保证塑件尺寸的精度要求（如同心度等） ；（4）有利于排气；（5）尽量使模具加工方便；（6）有利于嵌件的安装；（7）有利于预防飞边和溢料的的产生；（8）有利于模具结构的简化。该塑件在进行塑件设计时已充分考虑了上述原则，同时从塑件图样可看出该塑件一端顶部有三个方形孔，且对应着底部有三个凸起端，同时在外圆柱面上有侧向的孔，因此在分型时需要有多个型芯和侧向抽芯机构进行分型。2.1.2 分型面选择方案（1）分型面选择方案：单分型面注射模单分型面注射模又称两板式模具。它是注射模中最简单又最常见的一种结构形式。这种模具可根据需要设计成单型腔，也可以设计成多型腔。构成型腔的一部分在动模，另一部分在定模。主流道设在定模一侧，分流道设在分型面上。开模后由于拉料杆的拉料作用以及塑件应收缩包紧在型芯上，塑件连同浇注系统凝料一同留在动模一侧，动模一侧设置的推出机构推出塑件和浇注系统凝料。一般对于塑件外观质量要求不高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此结构。（2）分型面选择方案：双分型面注射模双分型面又称三板式注射模。与单分型面注射模相比，在动模与定模之间增加了一个可移动的浇口板（又称中间板） ，塑件和浇注系统凝料从两个不同的分型面取出。双分型面的种类较多，常见的有以下几种：a 定距板式双分型面注射模b 定距拉式双分型面注射模c 定距导柱式双分型面注射模d 拉钩式双分型面注射模e 摆钩式双分型面注射模f 尼龙拉钩式双分型面注射模双分型面对于塑件外观质量要求比较高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用
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