加热缸体的注塑模设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 01339828或 11970985 优秀设计 毕 业 设 计 说 明 书 学生姓名： 学 号： 学 院： 专 业： 题 目： 加热缸体的注塑模设计 指导教师： 职称 : 职称 : 20*年 12月 5日 买文档就送您 01339828或 11970985 任 务 书 一、题目及专题： 、 题目 加热缸体的注塑模设计 、专题 总体设计、主要零、部件设计 二、课题来源及选题依据 本课题研究的内容是加热缸体的塑料模具设计，采用注塑成型 ,使用注塑设备是注塑机 , 材料是 模具是注塑模 , 模具结构采用单分型面及侧抽芯 , 对于注射机来说，在规格方面应当了解以下内容：注射容量、锁模压力、注射压力、模具安装尺寸、顶出装置及尺寸、喷嘴孔直径及喷嘴球面半径、浇 口套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等，具体见相关参数。 希望可以通过毕业设计 , 使学生能够对模具的认识有了一个质的飞跃 , 能配合使用单位或美工设计人员，根据塑料成型特点进行一般塑件工艺设计；掌握一般机械加工和特种加工、金属材料的选择及热处理知识的基础上，了解塑料模具的制造特点，根据不同情况选用模具型腔加工新工艺，能够编制型芯和型腔的加工工艺规程。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 0 不少于二张。 书一份，字数不少于 5000 字。 模两腔”，侧向抽芯式结构，应对侧抽机构及成型零件进行精确的设计和计算。 买文档就送您 01339828或 11970985 摘 要 本文详细介绍了加热缸体注塑模的设计过程。首先分析原始资料，包括塑件材料（聚炳烯）的性能和结构工艺特点，然后确定分型面和型腔排列方式，接着设计侧抽芯机构以及导滑槽 和滑块，还对成型零件、型腔壁厚、加热和冷却等进行了计算，最后对注塑机进行校核。本设计介绍了中等复杂程度注射模具的设计过程，并对模具设计进行优化和改进 ,提高了模具设计的质量，缩短了设计时间。 关键词 注塑模设计 抽芯 注射成型 买文档就送您 01339828或 11970985 to a of to of of of of on up at of of a so to of of 买文档就送您 01339828或 11970985 目 录 摘要 前言 （ 1） 第一章 塑料制件的设计 （ 3） 件材料的性能 （ 3） 件的体 积与重量 （ 5） 件工艺分析及结构设计 （ 6） 第二章 总体设计方案的确定 （ 8） 型面的选择 （ 8） 气方式的确定 （ 8） 腔数目和排列方式的确定 （ 9） 塑机的 选择 （ 9） 第三章 浇注系统的设计及计算 （ 11） 道设计 （ 11） 口设计 （ 11） 动比校核 （ 12） 第四章 成型零件设计 （ 13） 型零件结构设计 （ 13） 型零件工作尺寸计算 （ 13） 型零件的力学计算 （ 18） 第五章 导向与定位机构设计 （ 21） 向机构的设计 （ 21） 位机构设计 （ 22） 第六章 脱模机构设计 （ 23） 模力的计算 （ 23） 出机构形式的确定 （ 24） 出零件尺寸的确定 （ 24） 第七章 侧向分型与抽芯机构设计 （ 26） 向分型和抽芯机构的类型 （ 26） 拔距的确定 （ 26） 拔力的计算 （ 26） 导柱的设计 （ 27） 块与导滑槽设计 （ 29） 紧块的设计 （ 29） 第八章 温度调节系统的设计 （ 30） 塑件在固化时每小时释放的热量 Q（ 30） 买文档就送您 01339828或 11970985 冷却水的体积流量 （ 30） 第九章 标准模架的选用 （ 31） 第十章 注塑机参数校核 （ 32） 大注塑量校核 （ 32） 模力校核 （ 32） 具与注塑机安装部分相关尺寸校核 （ 33） 模行程校核 （ 33） 第十一章 模具装配与试模 （ 34） 具的装配 （ 34） 具的安装 （ 35） 模 （ 35） 毕业设计总结 （ 36） 后记 （ 37） 参考文献 （ 38） 买文档就送您 01339828或 11970985 前 言 塑料工业是世界上增长最快的工业之一。自 1927年聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展，各种性能的塑料，特别是聚酰胺、聚甲醛、 碳酸酯、聚砜、聚苯醚、氟塑料等工程塑料发展迅速，其速度超过了聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯与聚苯乙烯等四种通用塑 料，使塑件在工业产品与生活用品方面获得广泛的应用，以塑料代替金属的实例，比比皆是。塑料有着一系列金属所不及的优点，诸如：重量轻、耐腐蚀、电气绝缘性好、易于造型、生产效率高与成本低廉等。但也存在许多自身的缺陷，诸如：抗老化性、耐热性、抗静电性、耐燃性及比机械强度低于金属。但随着高分子合成技术、材料改性技术及成型工艺的进步，愈来愈多的具有优异性能的塑料高分子材料不断涌现，从而促使塑料工业飞跃发展。 塑料的塑料增多，新的工程塑料品种的增加，塑料成型设备、成型工艺技术和模具技术水平的发展，为塑件的应用开拓了广阔的领 域。目前，塑件已深入到国民经济的各个部门中。特别是在办公机器、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、航空、交通、通信、轻工、建材业产品、日用品以及家用电器行业中的零件塑料化的趋势不断加强，并且陆续出现全塑产品。据报道，美国塑料工业已变为全美第四个最大的工业，每年的塑料消耗量已经超过钢材。在全世界按照体积和重量计算塑件的消耗量也超过了钢材。我国的塑料工业发展也很快，特别是近 20年，产量和品种都大大增加，许多新颖的工程塑料也已投入批量生产。塑件 1990年达到 世界第四位。如今，我国塑料工业已形成了相 当规模的完整体系，它包括塑料的生产，成型加工，塑料机械设备，模具加工以及科研、人才培养等。塑料工业在国民经济的各个部门中发挥了愈来愈大的作用。 塑料模具设计与制造技术的发展与塑料工业的发展息息相关。由于塑件的制造是一项综合性技术，围绕塑件成型生产将用到有关成型塑料、成型设备、成型工艺、成型模具及模具制造等发面知识，所以这些知识便构成了塑件成型生产的完整系统。它大致可包括产品设计、塑料的选择、塑件的成型、模具设计与制造四个主要环节，在上述四个环节中，模具设计与制造是实现最终目标 塑件使用的重要手段之一。 模 具是塑件生产的重要工艺装备之一。模具以其特定的形状通过一定的方式使原料成型。不同的塑料成型方法使用着不同的模塑工艺和原理及结构特点个不相同的塑料模具。塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具因素占 80%。一副质量好的注射模可以成型上百万次，压缩模大约可以生产 25万件，这些都同模具设计和制造有很大的关系。在现代塑件买文档就送您 01339828或 11970985 生产中，合理的模塑工艺、高效的模塑设备、先进的塑料模具和制造技术是必不可少的因素，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求、塑件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模 具才可能发挥其效能，产品的生产和更新都是以模具的设计制造和更新为前提。随着国民经济领域的各个部门对塑件的品种和产量需求愈来愈大、产品更新换代周期愈来愈短、用户对塑件质量的要求愈来愈高，因而对模具设计与制造的周期和质量提出了更高的要求，促使塑料模具设计和制造技术不断向前发展，从而也推动了塑料工业生产高速发展，可以说，模具设计与制造水平标志着一个国家工业化发展的程度。 买文档就送您 01339828或 11970985 第一章 塑料制件的设计 塑料制件主要是根据使用要求进行设计。要想获得优质的塑件，塑件本身必须具有良好的工艺 性，这样不仅可使成型工艺得以顺利进行，而且能得到最佳的经济效益。 塑料的设计原则是在保证使用性能、物理性能、力学性能、耐热性能和耐腐蚀性能的前提下，尽量选用价格低廉和成型性能较好的塑料。同时还应力求结构简单、壁厚均匀、成型方便。在设计塑件时，还应该考虑其模具的总体结构，使其模具易于加工制造，模具的抽芯结构和推出结构简单。塑件形状有利于模具分型、排气、补缩和冷却。此外，在塑件成型后尽量不再进行机械加工。 本塑件是一种新型的加热缸体，其材料采用的是聚丙烯（ 生产类型为大批量生产。 件材料的性能 件材料的使用性能 聚丙烯密度小，强度、刚性、硬度、耐热行均优于 在 100左右使用。具有优良的耐腐蚀性，良好的高频绝缘性，不受湿度影响，但低温变脆，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。 件材料的加工特性 （ 1）结晶性塑料，吸湿性小，可能发生熔体破裂，长期余热金属接触已发生分解； （ 2）流动性极好，溢边值 （ 3）冷却速度快，浇注系统及冷却系统的散热应适度； （ 4）成型收缩范围大，收缩率大，已发生缩孔、凹痕、变形，取向性强； （ 5）注意控制成型温度，料温低时取向性明显，尤其低温高压时更明显，模具温度低于 50以下塑件无光泽，已产生熔接痕、流痕； 90以上时易发生翘曲、变形； （ 6）塑件应壁厚均匀，避免缺口、尖角，以防止应力集中。 件材料的物理性能、热性能 密度 g/量体积 g 文档就送您 01339828或 11970985 吸水率 24h 点 170 176 熔融指数 g/1030 维卡针入度 140 150 热变形温度 102 115 线膨胀系数 10 热容 J/(K) 1930 热导率 W/(m K) 塑件材料的力学、电气性能 屈服强度 7 抗拉强度 7 断裂伸长率 % 200 抗弯强度 7 弯曲弹性模量 压强度 6 冲击韧度 KJ/缺口 78 有缺口 氏硬度 阻率 m 1014 击穿电阻 Kv/0 介电常数 （ 106 电弧性 s 125 185 件材料的化学性能 日光及气候影响 不含稳定剂时表面迅速变色、发脆、若添加康氧化剂时会改善其抗大气老化性能 耐酸性 60以下中等浓度的酸类无影响。强酸及高浓度氧买文档就送您 01339828或 11970985 化剂能引起破坏，对水和无机盐溶液稳定 耐碱性 对碱类稳定 耐油性 对多数油类稳定，能吸收少量的矿物油、植物油 耐有机溶剂 室温 下不溶于有机溶剂。超过 80能溶于苯、甲苯等芳香烃及氯化烃中，于溶剂长期接触不产生脆性 件材料的成形条件 注塑成型机类型 螺杆式 密度 g/算收缩率 % 热 温度 80 100 时间 h 1 2 料筒温度 后段 160 180 中段 180 200 前段 200 220 模具温度 90 100 注塑压力 0 130 成形时间 s 注塑时间 20 90 高压时间 0 5 冷却时间 20 90 总周期 40 190 螺杆转速 r/8 后处理 方法 红外线灯或鼓风烘箱 温度 140 145 时间 h 4 件的体积与重量 计算塑件的质量是为了选用注射机及确定型腔数。 1）计算塑件的体积： 买文档就送您 01339828或 11970985 31111 2 1 9 0 02751 4 6 32222 4 6 3 7 7 246711 4 2 33333 3 7 1 4 4 84463134 34444 3 1 3212165 322227 323238 8192 3 4 0 1 4 4 84 6 3 7 7 221900 2）计算塑件的重量：根据设计手册可查得聚丙烯（ 密度为 =，故塑件的重量为： 件工艺分析及结构设计 若要将聚合物加工成具有一定功能用途的塑料制件，除了要选用合适的塑料材料外还必须考 虑塑料制件的加工工艺性。影响成形件误差的主要原因是塑料收缩率的波动、模具使用的磨损、成形制品脱模后的收缩、模具制造及装配的误差。 为了便于脱模，并防止脱模后刮伤制品表面，要求有一定的脱模斜度，脱模斜度的大小取决于塑料的收缩率、制品的形状及厚度。制品上所有的角均采用圆角过渡，既安全又改善了熔体在型腔的流动性，有利于充型，避免出现熔合线。 件成形方法： 热塑性塑料的成形方法主要有挤塑成形、注塑成形、压塑成形、浇注成形等。本塑件采用注塑成形方法。 件的结构和尺寸精度及表面质量分析 1）结构分析： 从零件图上分析，该零件总体形状为长方形，在宽度方向的一侧有两个 圆孔，在高度为 15的圆孔。因此，模具设计时必须注意设置侧向分型抽芯机构，该零件属于中等复杂程度。 买文档就送您 01339828或 11970985 2）尺寸精度分析： 该零件的所有尺寸都未注公差尺寸，由表 214486可选得聚丙烯 以上分析可见，该零件的尺寸精度要求不高，对应的模具相关的零件的尺寸加工可以保证。 3）表面质量分析：该零件的表面除要求没有 缺陷、毛刺，内部不得有导电杂质外，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。 综上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。 塑成形塑件工艺结构设计： 在注塑成形塑件设计过程中应该尽量避免凸凹台，然而本塑件侧壁上有凸台和圆孔，所以其成形模具中必须设计侧向抽芯结构。 1）脱模斜度 塑件在模具注塑成形过程中，塑料从熔融状态转变为固态状态将会产生一定量的尺寸收缩，从而使塑件紧紧的包围在模具型芯或型腔中的凸起部分，为此必须考虑塑件内外壁有足够的脱模斜度。查塑料模具设计 及制造表 2 型腔： 25 45 型芯： 20 45 综合考虑本塑件的工艺特性，塑件内表面和外表面的脱模斜度都选为 30 。 2） 塑件壁厚 塑件的壁厚是最重要的结构要素，是塑件设计时必须考虑的问题之一。塑件的壁厚要求尽量分布均匀否则会导致塑件各部分固化收缩不均匀，易在塑件上产生气孔、裂纹、以及内应力及变形等缺陷。 塑件的壁厚与流程有关，因为各种塑料在其常规工艺参数下，流程大小还与塑件壁厚成正比。壁厚则其流程长，查模具设计大典表 壁厚与流程关系式 计算相应的塑件最小壁厚 L= 87357( =中 最小壁厚 (L 流程 (热塑性塑料 从塑件的壁厚来看，最大处是 6，最小处是 塑件的壁厚在材料允许的范围之内且较均匀，有利于零件的成型加工。 买文档就送您 01339828或 11970985 第二章 总体设计方案的确定 型面的选择 选择分型面时，通常应考虑以 下几项基本原则： （ 1）便于塑件的脱模。 1）在开模时塑件应尽可能留于下模或动模内。 2）应有利于侧面分型和抽芯。 3）应合理安排塑件在型腔中的方位。 （ 2）考虑塑件的外观。 （ 3）保证塑件尺寸精度的要求。 （ 4）有利于防止溢料和考虑飞边在塑件上的部位。 （ 5）有利于排气。 （ 6）考虑脱模斜度对塑件尺寸的影响。 （ 7）尽量使成型零件便于加工。 图 分型面的选择 根据零件和形状结构，制品的形状位置按零件的深度方向要与注塑机的开模具方向平行， 并且低部朝向定模，注塑口在低部，使的制品上表面较光滑，而且注塑点也比较隐蔽。该塑件为缸体类零件，表面质量无特殊要求，塑件外观和尺寸精度要求都不高。模过程中塑件冷却包紧于型芯，留于动模，便于塑件脱模。此外，还可降低模具的复杂程度和便于侧抽芯。 气方式的确定 在注塑过程中，需要排出的气体主要有两种：一是浇注系统和模腔内的气体，二是熔体分解放出的气体和模具受热放出的气体，常见的排气方式有：（ 1）排气槽排气；（ 2）买文档就送您 01339828或 11970985 分型面排气；（ 3）推杆间隙排气；（ 4）粉末烧结合金块排气；（ 5）强制排气。在该设计中，由于制品的结构不是很复杂，可采分型面、推杆间隙、侧向抽芯间隙等排气。 凹模是用于成形制品外表面的成形零件，它的主要形式有整体式和组合式，在此设计中采用的是整体式结构。凸模是用来成形制品内表面的成形零件，因为该制品的内表面不是很复杂，所以采用组合式。即通过过盈配合装配在动模板上，然后在将凸模与动模板的组合体固定在动模垫板上。 腔数目和 排列方式 的确定 该制品最大高度为 48大长度为 146大宽度 74量约为 制品结构相对简单，但是侧向有凹槽和 凸台，所以要采用侧向抽芯机构。对制品的尺寸、外形结构等方面考虑，采用一模一腔，这样可以使模具结构相对简单，制品尺寸精度得以提高，而且可以使制品一次注塑成型。 在本设计中采用单型腔，与多型腔相比有如下优点： 1）塑料制件的形状和尺寸始终一致； 2）工艺参数易于控制； 3）模具结构简单紧凑，设计自由度比较大； 4）单型腔还具有制造成本低，制造周期短等优点。 本塑件在注射时采用一模一件，即模具只需要一个型腔。综合考虑浇注系统，模具结构的复杂程度等因素，将型腔置于模具中心，左右对称， 使得注塑压力分布均匀 ,将抽芯部位 置于左部。 塑机的选择 计算一次注塑所需的模料体积。该模具为一模一腔，浇注系统体积粗略估计为 2 3则一次注塑所需的塑料为： 31 15 . 理论注塑量为： 30 根据理论注塑量初步选择 其主要技术参数如下 : 理论注塑容量 / 192 螺杆直径 / 42 买文档就送您 01339828或 11970985 注射压力 / 1500 注射行程 / 160 注射方式 螺杆式 螺杆转速 /(r/ 10 140 锁模力 / 900 移模行程 / 300 拉杆内间距 / 360026 最大模具厚度 / 300 最小模具厚度 / 200 模具定位孔直径 / 100 喷嘴球半径 / 嘴孔直径 / 4 买文档就送您 01339828或 11970985 第三章 浇注系统的设计及计算 注塑浇注系统是将注塑机料筒内的熔融塑料从喷嘴高压喷出的稳定而顺畅地充入并同时充满型腔的各个空间的通道，它在充模及固化过程中还将注射压力平衡地传递到型腔的各个部 位以获得填充殷实完整质量优良的塑件。 注塑模具的浇注系统通常由主流道、浇口套和定位环等部分组成。 道设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注塑机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中，主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。 主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间由于主流道与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，所以在注射模中主流道部分常设计成可拆卸更换的浇口套，浇口套结构形式见附图。 为了使凝料顺利拔出，主流道的小端直径 D 应稍大于注射机喷嘴直径 d ，通常为 1 （式 主流道入口的凹坑球面半径 2R 也应大于注射机喷嘴球头半径，通常为 21(12 （式 由上章可 知 ， 21 代入上面两式得： 413)21(122 取 D =5 2R =14 主流道的半锥角 通常为 21 。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。本浇注系统中，选择主流道的半锥角为 口设计 浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，是浇注系统的关键部分，起着控制料流速度、补料时间及防止倒流等作用。 买文档就送您 01339828或 11970985 常用的浇口类型有直浇口、侧浇口、点浇口等几种形式。 本模具浇注系统采用直接浇口形式，这种浇口由主流道直接进料，故熔体的压力损失小，成型容易，且有利于补缩和排气，还使得模具结构简单，制造方便。但由于浇口处熔体固化慢，容易造成成型 周期长，产生过大的残余应力，在浇口处以产生裂纹，浇口凝料切除后制品上的疤痕较大。 动比校核 在确定塑料制件的浇口位置时，还应该考虑塑料的允许的最大流动距离比（简称流动比）。流动比是指融体在型腔内流动的最大长度与相应的型腔厚度之比。 当浇注系统和型腔尺寸各处不等时，流动比计算公式为： K=ni 8717542 3211 式中 K 流动比； 流动路径各段长度， 流动路径各段的型腔厚度， n 流动路径的总段数 允许的流动比， 80。 第四章 成型零件设计 买文档就送您 01339828或 11970985 型零件结构设计 模的结构设计 本模具采用一模一件的结构形式，考虑加工的难易程度和材料的价值利用等因素，凹模拟采用整体嵌入式结构，其结构形式见附图。 芯结构设计 型芯主要是于凹模相结合，构成模具的型腔，其型芯的结构形式见附图。 型零件工作尺寸计算 该成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算。 在计算成型零件型腔和型芯的尺寸时，塑件和成型零件的尺寸均按单向极限制，如果塑件的公差时双向分布的，则应按这个要求加以换算。而孔中心矩尺寸则按公差带对称分布的原则进 行计算。 查表 故平均收缩率 /2 查表 m。 模的径向尺寸计算 凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸属包容尺寸，在使用过程中凹模的磨损会使包容尺寸逐渐的增大。所以，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，包容尺寸尽量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。 凹模的径向尺寸计算公式： 01 （式 式中 凹模径向名义尺寸（最小尺寸）； 所采用的塑料的平均成型收缩率； d 制品的名义尺寸（最大尺寸）； x 成型零件工作尺寸的修正系数（可由表 制品公差（负偏 差）； m 模具制造公差，取塑件相应尺寸公差的 1/3 1/6。 尺寸 买文档就送您 01339828或 11970985 ： ： ： ： ： ： 01339828或 11970985 模的深度尺寸计算 凹模的深度尺寸计算公式： 01 （式 式 中： 凹模深度名义尺寸（最小尺寸）； h 制品高度名义尺寸（最大尺寸），其它同上。 尺寸 芯的径向尺寸计算 型芯的径向尺寸计算公式： 01 （式 式中 型芯径向名义尺寸（最大尺寸）； D 制品的名义尺寸（最小尺寸），其它同上。 尺寸 ： 买文档就送您 01339828或 11970985 ： ： ： 芯的高度尺寸计算 型芯的高度尺寸计算公