塑料板凳注塑模具设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 摘 要 这是一篇关于塑料板凳的注塑模具设计的说明书，同时这篇说明书也具有注塑模具设计的一般共性问题和方法。一个注塑模具的设计过程通常要包含产品造型设计、模具设计、加工制造这三个阶段。本篇设计说明书从大体上来说只包含塑料板凳的产品造型设计和模具设计。板凳是用来承受载荷的，那么它必须具有一定的强度，塑料板凳要满足这一基本要求必须进行结构设计与力分析。结构设计进行的是对塑件的尖角、棱、加强筋、壁厚等的设计；而力分析主要运用静力计算和 件的静力分析进行的。结构设计可以帮助进行优化，从而节省材料，而力 分析是在已有结构的基础上看是否能够承受一定的载荷，由此合格的塑料板凳的产品造型可设计出。造型设计是模具设计的的前步，有了三维造型就可以在 的 块的模具型腔子模块中进行三维造型的布局、创建工件、创建分型面、分割工件、创建成型零件、生成型腔型芯、加装模架等一系列的步骤，并且最终生成二维图纸。其中加装模架可以进行手工造型加装和运用 准模架库进行加装。手工加装灵活度大，但不方便且耗时 ;运用 行加装很方便，数十秒内便可加装完毕，但为了能熟练掌握模具结构及其设计，我采用了手工加装的 方法。 关键词： 注塑模具 塑料板凳 分型面 型腔 型芯 模架 is a on a An is to it 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 to be is by to is of to it of is of on in of to a of be of it is be of in to I 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 目 录 概 论 1 塑料板凳的产品设计 0 塑模具设计的简要过程 0 塑件分析 0 注塑机的选用 0 模具设计的有关计算 0 模具结构设计 0 排气方式设计 1 模具总体尺寸的确定 1 注塑机参数的校核 1 模具总装配图和零件工作图 1 全面审核投产制造 1 注塑件设计 2 塑件的设计原则 2 塑件的工艺性分析 3 塑件表面质量分析 8 塑料板凳的 力分析 9 材料参数查询 9 用 行结构静力分析的过程 0 塑料板凳的 体分析步骤 2 分析结论 6 2 注塑 模具成型零件设计 6 成型零件工作尺寸的设计计算 7 尺寸的影响因素及平均收缩率 7 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 型腔和型芯工作尺寸的计算 8 型腔的壁厚设计 0 模具型腔侧壁和底板厚度的计算 1 矩形型腔结构尺寸计算 2 分型面的设计 5 分型面的选择原则 5 分型面的形式 6 型腔总体布置与分型面选择 7 三板模分型、复位机构设计 8 三板模的开模顺序 9 弹簧 9 复位杆复位 0 3 注射模具浇注系统设计 0 浇注系统的设计原则 1 保证产品外观质量 1 保证制品上的内部质量 1 流道设计的注意事项 1 浇注系统设计 2 主流道设计 2 主流道设计原则 3 浇口衬套的设计 3 分流道的设计 4 分流道的截面形状 5 分流道的尺寸 6 浇口设计 6 浇口种类 6 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 非限制浇口特点 7 限制浇口特点 7 浇口位置的选择 9 成型周期 1 注射时间 1 闭模冷却时间 2 取出塑件的时间 2 4 注塑模具的冷却系统设计 2 冷却与效率 3 所需冷却时间的计算 4 冷却水道的设计 6 冷却水道传热面积计算 7 冷却时所需冷却介质的体积流量 7 冷却水道传热面积的计算 8 冷却水道数目的计算 9 5 模架设计 0 脱模机构的设计 0 脱模机构的设计原则 1 脱模阻力的计算 1 推杆的设计 2 推杆的形式 2 推杆的位置 3 推杆的固定及配合 4 推杆尺寸的计算 4 支承零件的设计 5 动模座板和定模座板 5 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 动模板、定模板 5 支承板 6 垫快 6 注塑模的导向机构设计 6 导柱导向机构 7 导向孔 8 排气结构设计 8 排气方式 9 排气槽设计要点 9 6 注塑机参数选择 1 锁模力的校核 1 安装尺寸的校核 2 注射量的校核 3 模具厚度 4 开模行程的校核 4 致 谢 6 参考文献 6 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 概 论 注塑模的特点 :热塑性塑料原材料的特性所决定的，最主要的有两点：一是注射时塑料熔体的充模流动特性，二是模腔内塑料冷却固化时的收缩行为，这两点 决定了注塑模的特殊性和设计难度。由于塑料熔体属于粘弹体，熔体流动过程粘度随剪切应力、剪切速率而变化，流动过程中大分子沿流动方向产生定向；模腔充满后熔体被部分压缩；冷却固化过程中塑料的收缩非常复杂，模腔内各部位、各方向塑料收缩率不同，不同种类、牌号的塑料收缩率有很大差异，同一牌号的树脂或塑料在加工时配方不同其充模流动特性及收缩率也不同。基于上述特点，设计注塑模时首先要充分了解所加工的塑料原材料的特性，使设计的模具合理适用，并可在设计中有效利用塑料特性，如点浇口模具用于塑料绞链制品。 注塑模具设计的基本要求与注 意事项：合理地选择模 具结构：根据塑件的图纸及技术要求，研究和选择适当的成型方法与设备，结合工厂的机械加工能力，提出模具结构方案，充分征求有关方面的意见，进行分析讨论，以使设计出的模具结构合理，质量可靠中，操作方便。 必要时可根据模具设计和加工的需要，提出修改塑件图纸的要求，但需征得用户同意后方可实施。 正确地确定模具成型零件的尺寸：成型零件是确定制件形状、尺寸和表面质量的直接因素，关系甚大，需特别注意。计算成型零件尺寸时，一般可采用平均收缩率法。对精度较高并需控制 修模余量的制件，可按公差带法计算，对于大型精密 制件，最好能用类线法，实测塑件几何形状在不同方向上的收缩率进行计算，以弥补理上难以考虑的某些因素的影响。 设计的模具应当制造方便：设计模具时，尽量做到使设计的模具制造容易，等价便宜。特别那些比较复杂的成型零件，必须考虑是采用一般的机械加工方法加工还是采用特殊的加工方法加工。若采用特殊的加工方法，那么加工之后买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 怎样进行组装，类似问题在设计模具时均应考虑和解决，同时还应考虑到试模以后的修模，要留有足够的修模余量。 充分考虑塑件设计特色，尽量减少后加工：尽量用模具成型出符合塑件设计特点的制件，包括孔、槽、凸、凹等部 分，减少浇口、溢边的尺寸，避免不必要的后加工。但应将模具设计与制造的可行性与经济性综合考虑，防止片面性。 设计的模具应当效率高、安全可靠中：这一要求涉及到模具设计的许多方面，如浇口系统需充模块、闭模块，温调系统效果好，脱模机构灵活可靠，自动化程度高等。 模具零件应耐磨耐用：模具零件的耐用度影响整个模具的使用寿命。因此在设计这类零件时不但应对其材料、加工方法、热处理 等提出必要的要求。像推杆一类的销柱件还容易卡住、弯曲、折断，因此而造成的故障占模具故障的大部分。为此还应考虑如何方便地调整与更换，但需注意零件寿命 与模具相适应。 由上述可知，一个注射模具的设计包含的内容很多，与其设计相关的内容也很多，比如模具设计前的塑件设计、模具设计后的加工制造、试模、修配等任务，这些都是与模具设计系系相关的。 图 1 为本塑料板凳模具设计的三维造型图： 图 2 为模具爆炸视图： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 图 1 三维模具装配图 图 2 模具爆炸视图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 1 塑料板凳的产品设计 塑模具设计的简要过程 塑件分析 1 明确塑件设计要求 仔细阅读塑件制品零件图，从制品的塑料品种、塑件形状、尺寸精度、表面粗糙度等各方面考虑注塑成型工艺的可行 行和经济性，必要时，要与产品设计者探讨塑件的材料种类与结构修改的可能性。 2、明确塑件的生产批量 小批量生产时，为降低成本，模具尽可能简单；在大批量生产时，应在保证塑件质量前提下，尽量采用一模多腔或高速自动化生产，以缩短生产周期，提高生产效率，因此对模具的推出机构，塑件和流道凝料的自动脱模机构提出了严格要求。 3、计算塑件的体积和质量 计算塑件的体积和质量是为了选用注塑机，提高设备利用率，确定模具型腔数。 注塑机的选用 根据塑件的体积或重量大致确定模具的结构，初步确定注塑机型号，了解所使用的注 塑机与设计模具有关的技术参数，如：注塑机定位圈的直径 喷嘴前端孔径及球面半径、注塑机最大注塑量 、锁模力、固定模板和移动模板面积大小及安装螺孔位置、注塑机拉杆的间距、闭合厚度、开模行程、顶出行程等。、 模具设计的有关计算 1、凹、凸模零件工作尺寸的计算； 2、型腔壁厚、底板厚度的确定； 3、模具冷却系统的确定。 模具结构设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 1、塑件成型分型面选择； 2、模具型腔数的确定，型腔的排列和流道布局以及浇口位置设置； 3、模具工作零件的结构设计； 4、顶出机构与抽芯机构的设计； 5、拉料 杆的形式选择； 排气方式设计 模具总体尺寸的确定 模架已逐渐标准化，根据生产厂家提供的模架图册，选定模架，在以上模具零部件设计基础上初步绘出模具的完整结构图。 注塑机参数的校核 1、最大注塑量的校核； 2、注塑压力的校核； 3、锁模力的校核； 4、模具与注塑机安装部分相关尺寸校核，包括闭合高度、开模行程、模座安装尺寸等几个方面的相关尺寸校核。 模具 总装配图和零件工作图 模具总图绘制必须符合机械制图国家标准，其画法与一般机械图画法原则上没有区别，只是为了 更清楚地表达模具中成型制品的形状、浇口位置的设置，在模具 总图的俯视图上，可将定模拿掉，而只画动模部分的俯视图。 模具总装图应包括必要尺寸，如模具闭合尺寸、外形尺寸、特征尺寸（与注塑机配合的定位环尺寸），装配尺寸、极限尺寸（活动零件移动起止点）及技术条件，编写零件明细表等。 通常主要工作零件加工周期较长，加工精度较高，因此应首先认真绘制，而其余零部件应尽量采用标准件。 全面审核投产制造 模具设计员一般应参加加工、组装、试模、投产的全过程。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 注塑件设计 塑件的 设计原则 塑料制件的设计不仅要满足使用要求，而且要符合塑料的 成型 工艺特点，并且尽可能使模具结构简单。这样可使成型工艺稳定，保证塑件质量，又可使生产成本降低。在进行塑件结构工艺性设计时，必须遵循 以下几个原则： (1)、在保证塑件的使用性能、物理性能、化学性能与力学性能等的前提下，应考虑塑料的成型工艺性，如流动性、收缩性等。尽量选用价格低廉和成型性能较好的塑料。 (2)、设计塑件时力求其结构简单、壁厚均匀、成型方便，塑件形状应有利于模具分型、排气、补缩和冷却。 (3)、设计塑件时应考虑其模具总体结 构合理，模具形腔易于加工制造，模具抽芯和推出机构简单。 (4) 、塑件成型前后的辅助工作应尽量少，技术要求应尽量低。同时，在成型以后最好不要再进行机械加工。 此设计 的塑料板凳 使用 要求是： 能承受一定的载荷比如一个人的体重 80 一般在室内使用，因此对光照等环境的腐蚀老化要求不高 ，那么在选材方面要求也不是太高 。此设计的首要条件：其一能载人；其二结构得以优化节省材料。 下图 本设计的塑料制品，塑料板凳的三维模型。 因现在地板多为木质地板，所以在塑料板凳与地板面接触的部位必须要具有防刮 擦措施。基于这一条件，所以在塑料板凳三维造型的腿底部开一个深 5装橡胶垫防刮擦整个结构如图 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 图 塑件板凳的三维造型设计 顶部倒圆角 塑件板凳 与地面接触部位设计 塑件 的设计由于塑料成型方法和塑料性能不同而有所差异，因此所选塑料的种类与 模具设计有很大的相关性，塑件设计的结构在一定意义上决定着模具的成型零件的设计 ， 而模具的成型零件设计又与冷却浇注系统 等结构零件布局相关 ， 且 整个模具又得安装在模架上。由此可知任何一个环节的模具设计都是具有相关 性的，都要综合考虑前后因果关系。 塑件的工艺性分析 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 聚乙烯是目前产量最大、应用最广的塑料品种之一。由于它性能优良、容易成型、原料来源丰富、价格便宜，所以发展很快。取乙烯是典型的热塑性塑料，为无臭、无味、无毒的可燃性白色粉未。成型用的聚乙烯均为经过挤出造粒的蜡状颗粒，外观呈 乳白色。聚乙烯有一定睥力学强度，比其它的塑料相比差一点，但他价格比较便宜。聚乙烯具有较高的化学稳定性，常不常溶于任何一种已知溶剂，能耐稀硫酸、稀硝酸和任何浓度的其他酸及各种碱、盐溶液 ，但不耐强氧化酸腐蚀。聚乙烯有高度耐水性，长期与水接触，性能可保持不变。在热、光、氧气作用下，逐渐变脆，力学强度性能下降（老化）。 塑料板凳的原材料高密度聚乙烯（ 高密度聚乙烯是聚乙烯在中压或者低压状态下生成的，其密度 3结晶度较高的（ 80 ，熔点 132塑件使用温度在 110以下，脆化温度在 下。适于制作承载不高的零件，如齿轮、轴承等。 塑料板凳需要具有一定的承载能力，但载荷也不太大也不是交变载荷，此种材料已能满足要求。 2、材料的结构形状分析 (a)、 塑件外形 尺寸 分析设计 塑件外形尺寸除受塑料流动性的影响之外，还受成型设备的限制。注射成型的塑件尺寸要受到注射机注射量、锁模力和模板尺寸的限制压缩和压注成型的塑件尺寸受到压力机最大压力和压力机工作台面最大尺寸的限制。 因此，塑件的设计要注意和注射机参数的匹配。 (b)、 塑件的 尺寸精度 影响塑件尺寸精度的因素很多，如模具制造精度及其使用后的磨损，塑料收缩率的波动，成型工艺条件的变化，塑件的形状、飞边厚度的波动，脱模斜度及成型后塑件尺寸变化等。一般，为了降低模具加工难度和模具制造成本，在满足塑件使用要求的前提下，应尽量把塑件尺寸精度设计得低一些。和金属买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 件一样，塑件也有公关要求，目前国内主要依据原第四机械工业部制定的塑件尺寸公差标准（ 372 1978）。按此标准规定，塑件精度分为 8 级，其中 1、2 两级属于精密技术级，只有在特殊要求下使用。在选择精度等级时，应考虑脱模斜度对尺寸公 差的影响。根据塑件精度等级的选用（ 372 1978），材料为高密度聚乙烯，建议采用的精度等级为 6 级，但此塑件为板凳不与其它零件配合并且也没有特殊用途，所以我选择 7 级精度。查塑件尺寸公差表（ 3721978）可知公差数值为 按基本尺寸的上下偏差可根据塑件的特点近长入体原则来分配，从板凳的特点可知有高度尺寸、外壁尺寸、内壁尺寸等，现把这些尺寸看做中心距尺寸，在其基本尺寸后取上 一半再冠以（ +）号。 析设计 (a)、 塑件壁厚应合理。壁厚过小，一方面难以满足安装、 运输、使用所要求的强度和刚度，以及难以承受塑件脱模推力。另一方面塑料熔体充型时流动阻力大，会出现缺料现象。壁太厚，塑件内部会产生气泡，外部易产生凹陷，同时原料浪费。对热固性塑料成型，增加了模压成型时间，并易造成固化不完全；对热塑性塑料成型，则增加了冷却时间，降低生产率， 于热塑性塑料，要设法调整参数提高生产率。 塑件壁厚一般为 1 4于本塑料板凳的设计，因其要承受一定的压载荷并且尺寸 200*200*150 为长宽高之积，在此因本设计结构相对简单 （如少了一些加强筋）， 所以壁厚选择较大值 3 4、 塑 件壁的设计包括壁的脱模斜度、壁的连接过渡和壁的加强等结构设计。 （ a）、塑件的壁 厚 设计与校核 3 如图 此剖面面积 根据材料力学静应力校核公式： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 险截面投影面积 式中 : F 塑料板凳一般情况下所爱的静载荷， 800 N； A 危险截面的面积、上图所示部分， m ，图3 示 ； 料的许用拉压应力， 把数据代入上述公式得： 28000 1 1 9 5 6 7N m= 上式计算中可以看出侧壁的截面载荷 ， 理论上远远小于材料的许用应力，所以此设计壁厚是安全的。 （ b） 壁的脱模斜度 由于塑件冷却后产生收缩，会紧紧包在凸模或成型型芯上；或者由于粘附作用，塑件紧贴在凹模型腔内。为了便于脱模，防止塑件表面在脱模时划伤、擦毛等，在设计时塑件表面沿脱模方向应具有合理的脱模斜度，如 示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 拔模示意图 本设计 塑件的脱模斜度 ，如图 设计的拔模斜度 塑件脱模斜度的大小，与塑料的性质、收缩率、摩擦因素、塑件壁厚和几何形状有关。脱模斜度设计的原则如下：硬质塑料比软质塑料脱模斜度要大一些；形状复杂或成型孔较多的塑件取较大的脱模斜度；塑件高度 较大、也较深，则取较小的脱模斜度；壁厚增加、内孔包紧型芯的力大，脱模斜度也应取大些。有时，为了在开模时让塑件留在凹模内或型芯上，可通过调整脱模斜度来实现。 本塑料板凳的设计属于一般性的日用品，在其精度、尺寸、公差等方面要示较低，但在外观形状方面要求比较高，因此板凳表面要有较高的光洁度。由于对尺寸要求的不是太严格，为了便于脱模，所以将脱模斜度取大点，取 (c)壁的圆角 塑件上，除了使用要求采用尖角之外，其余壁的转角、壁厚过渡处，均应尽可能采用圆角过渡，以减少应力集中，否则会在受力、冲击、振动时发生破买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 裂，甚至在脱模过程由于成型内应力就会出现开裂，特别是塑件的内角处，都应设置合理的圆角。这样不公避免应力集中，提高了强度，而且塑件美观，也有利于塑料充型时的流动。此外，有了圆角，模具在淬火或使用时不致因应力集中而开裂。但是，当采用圆角会使凹模型腔加工复杂化，使钳工劳动量增大或使用多轴联动机床加工，这样相应增加了制造成本。一般情况下 R/t R 为内圆角半径， t 为壁厚。 (d)、 壁的加强 为了增强薄壁塑件的强度、刚度，避免其变形，一般情况下采用加强筋。加强筋的主要作用是在不增加壁厚的情况下，增加塑件 的强度和刚度，避免塑件变形、翘曲。有利于塑件的结构、尺寸稳定，此外，合理布置加强筋还可以改善充型状况，减少塑件内应力，避免气孔、缩孔、和凹陷等缺陷。加强筋的厚度和塑件壁厚相差不应太大，对于本塑料板凳的设计壁厚为 3 取筋板厚度为 3塑件壁厚为 t，则加强筋 L=（ 1t，肋宽 A=（ 1/4） t，筋的方向尽可能与料流一致，布局应合理，以减小变形和开裂。图 本设计的加强筋设计。 强筋 塑件表面质量分析 塑料制件的表面质量包 括 表面粗糙度和表观质量。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 （ a） 塑件表面粗糙度 塑料原材料的质量、工人操作技术水平以及形腔的表面粗糙度等因素，均对塑件的表面粗糙度有影响，其中形腔表壁的表面粗糙度影响最大。通常，塑件要求的表面粗糙度值越小，形腔表壁越光滑，加工模具时研磨抛光工作要求也越高，模具制造的难度也越大。因此，塑件的表面粗糙度要视具体情况而定，除了考虑使用要求外，还要考虑美观情况，本塑件 塑料板凳主是日用品，所以外观是要考虑的第一要素。目前，注射件的表面粗糙度通常为 腔表壁的表面粗糙度数值应为塑件的 1/2，即 模具在使用过程中，由于形腔磨损而使表面粗糙度不断加大，所以应随时给予抛光复原。 （ b） 塑件表观质量 塑件的表观质量是指塑件成型后的表面缺陷状态，如常见的缺料、溢料、飞边、凹陷、气孔、熔接痕、银纹、翘曲与收缩、尺寸不稳定等。它们是由于塑件成型工艺条件、塑件成型原材料的选择、模具总体设计等多种因素造成的，但与塑件的设计是否合理也是有一定关系的。 塑料板凳的 力分析 材料 参数查询 板凳主要用来承受垂直方向的载荷的，例如一个人坐在上面，首先人的重力作用在板凳的顶面部，然后再由 板凳的顶面传递给板凳的四条腿，板凳的四条腿与地面接触，结果把载荷传递给地面。当然在这个过程中地面对板凳的四个腿有支承反力的作用，这样塑料板凳就牌受压状态。当然板凳上的载荷不一定是静载荷，比如人坐在上面有时候要不停地动，那么板凳就可能受一定要弯矩作用，这样，板凳就受到垂直向下的力和方向不定的弯矩，这两个方面的载荷作用是很复杂的。为了简化计算和分析，本设计分析只考虑其承受垂直向下的静载荷作用力。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 塑料 板凳的三维简易模型 如图 ： 塑料板凳的应用条件：塑料板凳的受力是比较复杂的，为了分析简化，现假设塑料板凳的 上表面受有 800N 的集中力，上表面的面积为 m ， 与地板接触的表面有垂直方向的移动约，在 亦就是 y 轴方向的约束。塑料板凳简易模型的整个壁厚均匀，都是 3料板凳的材料为 伸强度为 27属性为：杨氏模量 E= ，泊松比为 单元类型选择本面体网格 10 节点的 02 。 力分析的几何模型 用 行结构静力分析的过程 有限元方法 的最广泛应用就是结构分析，在这里的结构不公包含象桥梁、建筑物等建筑工程结构，而且也包括象活塞、机械零件和工具等机械零部件一样的船、航空和机械结构，由上述概述可知，塑料板凳也是一种 结构 零件，只不过材料不同而已。因此可以 用 行结构 静力 分析。 力分析过程大致可以分为前处理、建模；加载并求解；后处理、检查结果等这三个大步骤。 在建立模型之前，先要定义工作文件名，指定分析标题，然后进入到买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 “ 理器，即进入到主菜单中的“ 单来建立有限元分析模型 ，其内容主要包括定义单元、单元实常数、材料属性和几何模型等。上述内容是能用性的，在进行其它类型的分析时也是要必须做的工作，完成上述内容的设置后，对几何模型划分网格，生成一个有限元模型。 在这一步，用户能够定义分析类型、分析选项设置、