机械毕业设计（论文）-塑料外壳注射模设计【全套图纸】

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - I - 摘要摘要 本论文基于塑料外壳注塑工艺分析及模具设计，介绍了注射成型的基本原 理，特别是双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和顶出系统的设计过程，并对模具强度 要求做了说明。以塑料外壳模具为主线，综合了成型工艺分析，模具结构设计， 最后到模具零件的加工方法，模具总的装配等一系列模具生产的所有过程。能 达到很好的学以致用的效果。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般 方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。把以前学过 的基础课程融汇、综合应用到本次设计当中来。该注射模最显著的特征是避免 了传统的脱模方式。该模具结构设计简单可靠，加工装配方便。 本文简要介绍了模具行业现在的情况和未来的发展趋势。提到了限制模具 发展的因素。 在查阅参考文献和对塑件进行工艺性分析的基础上，确定了模具设计的整 体方案。并对塑料模具的设计参数进行了必要的计算，根据计算结果选用了注 射机。 最后利用 AutoCAD 软件对塑件外壳注射模总装配图及主要零部件进行了设 计，完成了模具的整体结构设计。 关键词：关键词：注射模；顶出系统；分型面。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706153893706 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - II - Abstract In this paper, based on the mouth of the bottle Cypriot injection molddesignand process analysis, This design introduced the injection takes shape the basic principle, specially single is divided the profile to inject the mold the structure and the principle of work, to cast the product to propose the basic principle of design，to the mouth of the bottle Cypriot Diemain line, the Integrated Process analysis, mold design of the structure, the last to die parts machining methods, the die assembly and a series of mold-all process. Can be good learning Zhiyong results. In the design of the mold while summing up the past die design the general methods and procedures, commonly used in the die design formula, data, structure and mold parts. Previously studied the basic courses to integrate, integrated into the design of this, the so-called good use. The first part briefly introduced mould industry and the current situation in the future. Mentioned the factors restricting the development of mold. The second part of a process of the workpiece analysis, mold design package. According to plastic mold design manual and the relevant experience of the formula 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - III - necessary, according to results of the injection machine used. Further completion of the standard and non-standard choice of the design. Part III completion of the overall structure of the mold design. Key words： Injection Mold;Design Process;technique; Pulling structur 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - IV - 目录目录 摘要.I Abstract.II 第1章 绪论1 1.1 模具工业在国民经济中的地位.1 1.2 各种模具的分类.2 1.3 我国模具工业的现状3 1.4 我国模具技术的现状及发展趋势.6 1.5 毕业设计的要求及主要内容.7 1.5.1 设计要求7 1.5.2 设计的主要内容7 第 2 章 注射件材料的分析8 2.1 塑料制品的设计分析.8 2.2 塑件体积和质量.9 2.3 材料特性.10 2.3.1 ABS 的特点 10 2.3.2 ABS 的成形特性 10 2.3.3 ABS 的成型工艺参数 11 2.4 脱模斜度14 2.5 塑件的壁厚14 2.6 本章小结.15 第 3 章 模具设计16 3.1 型腔数量的确定与配置.16 3.1.1 型腔数量的确定16 3.1.2 分型面的确定17 3.1.3 型腔的配置17 3.2 注射机的选用.19 3.2.1 类型选择19 3.2.2 注塑机基本参数20 3.2.3 塑件的的参数计算21 3.3 模架的确定.24 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - V - 3.3.1 标准模架简介24 3.3.2 标准模架的选用.24 3.4 成型零部件的工作尺寸计算.26 3.4.1 工作尺寸分类和规定26 3.4.2 影响制品尺寸误差的因素27 3.4.3 凹模尺寸计算28 3.4.4 凸模尺寸计算29 3.5 弹簧的设计.30 3.6 本章小结.31 第 4 章 浇注系统32 4.1 主流道.32 4.2 浇口.33 4.3 浇口套的设计.34 4.4 定位圈设计.35 4.5 本章小结.35 第 5 章 导向机构设计与校核36 5.1 导向机构的设计.36 5.1.1 导柱的设计36 5.1.2 导套的设计37 5.2 顶出机构的选择.37 5.2.1 顶出机构.37 5.2.2 推出零件的尺寸.39 5.2.3 推出机构40 5.3 校核.40 5.3.1 凹模的强度校核41 5.3.2 型腔底板变形量与厚度41 5.3.3 推板强度校核.42 5.3.4 推管的应力校核42 5.4 本章小结.43 结 论44 致谢45 参考文献46 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 1 - 第第1 1 章章 绪绪论论 1.1 模具工业在国民经济中的地位模具工业在国民经济中的地位 模具是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的模具工业，日益受到 人们的重视和关注。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等 产品中，6080%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来 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。模具又是“效益放大器” ，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。模具生产技术水平的高低，已成为衡量 一个国家产品制造水平高低的重要标志，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。 鉴于振兴我国模具工业的重要性，在 1989 年 3 月国务院颁布的关于当 前产业政策要点的决定中，把模具列为机械工业技术改造序列的第一位、生 产和基本建设序列的第二位。 1997 年以来，国家又相继把模具及其加工技术和设备列入了当前国家重 点鼓励发展的产业、产品和技术目录和鼓励外商投资产业目录 。经国务 院批准，从 1997 年到 2002 年，对全国部分重点专业模具厂实行增值税返还 70%的 优惠政策，以扶植模具工业的发展。 1999 年 7 月国家计委和科学技术部发布的当前国家优先发展的高新技术 产业化重点领域指南(目录) ，把电子专用工模具、塑料成形新技术与新设备、 快速原型制造工艺及成套设备、激光加工技术及成套设备、汽车关键零部件等 等，都列进去了。 1999 年 8 月 20 日党中央和国务院发布的关于加强技术创新发展高科技 实现产业化的决定指出：要在电子信息特别是集成电路设计与制造、网络及 通讯、计算机及软件、数字化电子产品等方面，在生物技术及新医药、新技术、 新能源、航天航空、海洋等有一定基础的高新技术产业领域，加强技术创新， 形成一大批拥有自主知识产权、具有竞争优势的高新技术产业。要加强传统产 业的技术升级。注重电子信息等技术与传统产业的嫁接，大幅度提高国产技术 装备的水平。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 2 - 所有这些，都充分体现了国务院和国家有关部门对发展模具工业的重视和 支持。 1.2 各种模具的分类各种模具的分类 模具有冲压模具和塑料加工模具。冲压模具可以按照加工方式分类，可以 分为冲孔落料模具、弯曲模具、拉伸模具、剪切模具、翻边模具、整形模具等。 一般用做钢材等金属材料的加工。 塑料加工模具按塑料的类型可分为热固性 塑料模和热塑性塑料模两大类。热塑性塑料均使用注射模具。下面是热固性模 具的分类： （1）按模具在压机上的固定方式可分为： 移动式模具：不固定在机床上，装料合模、开模及塑料制品由模具内取 出，均在机外进行。这种模具结构、制造简单，但效率低、劳动强度高，只适 用于中小批量件的加工。 固定式模具：固定在机床上，整个过程中，装料、合模、成型、开模及 推出塑料制品等均在机床上进行。使用方便、劳动强度低、效率高，模具结构 较为复杂，主要用于批量生产中。 （2）按照塑料制品成型方法分类： 压塑模：塑料装在受热的型腔或加料室内，然后加压。在压制时直接对 型腔内的塑料施加压力。这类模具的加料室一般于型腔是一体的。 传递模：塑料在加料室内受热成为粘流状态，在柱塞压力作用下使熔料 经过注射系统进入充满闭合的型腔。 注射模：塑料在注射机上装有螺杆搅拌的料筒内受热进行塑化，达到半 熔融状态时，在压力作用下熔料通过模具的注射系统进入到有一定温度的型腔 内固化成塑料制品。工艺成型周期短，生产效率高，这种模具在热固性塑料注 射机上使用。 （3）按加料室的形式分类： 敞开式模具：没有单独的加料室，合并在型腔中，压塑时塑料自由向外 溢出。这种模具只能用来加工形状简单并且质量要求高的塑料制品。 半封闭式模具：在型腔上方设有加料室，压塑时余料形成飞边。这中模 具可制造形状比较复杂的塑料制品，制品致密度较高。 封闭式模具：加料室是型腔的延续部分。压塑时压机的压力全部作用在 塑料制品上。制品组织致密，形成垂直飞边，容易清除，适用于形状较复杂的 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 3 - 塑料制品。 （4）按模具的分型面分类： 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。 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。 1.3 我国模具工业的现状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 1015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， 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 4 - 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。 成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽 芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成 熟。热流道模具开始推广，有的厂采用率达 20%以上，一般采用内热式或外热 式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。 但总体上热流道的采用率达不到 10%，与国外的 50%80%相比，差距较大。 在制造技术方面，CAD/CAM/CAE 技术的应用水平上了一个新台阶，以生 产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的 CAD/CAM 系统，如美国 E DS 的 UG、美国 Parametric Technology 公司的 Pro/Emgineer、美国 CV 公司 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 5 - 的 CADS5 塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金， 但在我国模具行业中，实现了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技术对成型 过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和 推动了我国模具 CAD/CAM 技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模 CA D/CAM 系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的 CAXA 系 统、华中理工大学开发的注塑模 HSC5.0 系统及 CAE 软件等，这些软件具有适 应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格低等特点，为进一步普及模具 CAD/CAM 技术创造了良好条件。近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料 模具钢，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SM、SM等，对模具的质量和使用寿 命有着直接的重大影响，但总体使用量仍较少。塑料模具标准模架、标准推杆 和弹簧等越来越广泛得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元 件。但目前我国模具标准化程度的商品化程度一般在 30%以下，和国外先进工 业国家已达到 70%80%相比，仍有差距。 表 1-1:国内外塑料模具技术比较表 项目国外国内 注塑模型腔精度0.0050.01mm0.020.05mm 型腔表面粗糙度Ra0.010.05m Ra0.20m 非淬火钢模具寿命1060 万次1030 万次 淬火钢模具寿命160300 万次50100 万次 热流道模具使用率80%以上总体不足 10% 标准化程度7080%小于 30% 中型塑料模生产周期一个月左右24 个月 1.4 我国模具技术的现状及发展趋势我国模具技术的现状及发展趋势 （1）提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。这是由于 塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发 展的一模多腔所致。 （2）在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE 技术。 CAD/CAM 技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具 CAD/CAM 技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普 及创造良好的条件；基于网络的 CAD/CAM/CAE 一体化系统结构初见端倪， 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 6 - 其将解决传统混合型 CAD/CAM 系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问 题；CAD/CAM 软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的 3D 设计与 成型过程的 3D 分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。 （3）推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采 用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的 原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流 道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关 键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。目前在 汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺 有更多的工艺参数需要确定和控制，而且常用于较复杂的大型制品，模具设计 和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。 另一方面为了确保塑料件精度，继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常 重要。 （4）开发新的成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产 方式。 （5）提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和 模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业 的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。 为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模 生产，提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标 准件的规格品种。 （6）应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得 十分必要。 （7）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或 三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模 CAD/CAM 的关键技术之一。研究和应用 多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。 目前中国与国外水平相比还存在较大差距，眼前需尽快突破制约模具产业 发展的三大瓶颈：一是加大塑料材料与注塑工艺的研发力度；二是塑模企业应 向园区发展，加快资源整合；三是模具试模结果检验等工装水平必须尽快跟上， 否则塑料模具发展将受到制约。面对国外先进技术与高质量制品的挑战，中国 塑模企业不仅要加快产业集群化，发挥规模效应，还要注重模具产业链的前端 研发、人才建设和产业链后端的检测以及信息服务，尽快缩短技术、管理、工 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 7 - 装水平与国际水准的差距。这是塑料模具企业在发展中必须解决的重要问题。 1.5 毕业设计的要求及主要内容毕业设计的要求及主要内容 1.5.1 设计要求设计要求 （1）塑料外壳注射模总装图及脱模机构部装图设计，零号图各 1 张； （2）凹模板、凸模、浇口套零件图设计，2 或 3 号图各 1 张； （3）撰写毕业设计论文：10000 字。 1.5.2 设计的主要内容设计的主要内容 本论文主要是对塑料锥齿轮的结构和模具进行了研究和探讨，所做的工作 主要有以下几个方面： （1）掌握塑料注射模的设计步骤，采用点浇口自动切断脱落机构； （2）利用摆块式二级推出机构，完成制件脱模的设计方法。 （3）了解和熟悉模具主要零件的加工制造工艺。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 8 - 第第 2 2 章章 注射件材料的分析注射件材料的分析 2.1 塑料制品的设计分析塑料制品的设计分析 制品如图 2-1、图 2-2 所示。 图2-1 塑料外壳二维零件图 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 9 - 图 2-2 塑料外壳三维实体 图22 所示本次毕业设计的塑料外壳，材料为ABS，注射成型。从图22 可以看出， 塑件结构主要有以下特点： （1）外壳上部有个很小的凹槽； （2）下部有个突出圆形板块，板块上有个很小的圆形通孔； （3）制品为薄壁件，内腔相对较深且有一定的精度要求。 根据以上分析，模具在设计中应重点解决以下几方面的问题： （1）模具的结构形式、浇口形式与进浇位置的选择； （2）分型面如何选取及分型面位置的选择； （3）塑件板块上的小孔如何成型； （4）确保不发生推出变形，应采用什么样的脱模方式。 2.2 塑件体积和质量塑件体积和质量 由 PRO/E 模型分析得出塑件的体积和质量： （1）体积为 7.2258348102mm； （2）曲面面积为 1.390843104mm2； （3）密度为 1.05g/mm； （4）质量为 7.5871265103g。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 10 - 2.3 材料特性材料特性 2.3.1 ABS 的特点的特点 ABS 树脂是丙烯腈（A） 、丁二烯（B）和苯乙烯（S）三种单体的共聚物所 组成。综合性能较好，冲击强度较高，化学稳定性，电性能良好。与 372 有机 玻璃的熔接性良好,制成双色塑件，且可表面镀铬，喷漆处理。有高抗冲、高 耐热、阻燃、增强、透明等级别。流动性比 HIPS 差一点，比 PMMA、PC 等好， 柔韧性好。适用于制作一般机械零件、减摩耐磨零件，传动零件，以及化工、 电器、仪表等零件。 2.3.2 ABS 的成形特性的成形特性 （1）ABS 为无定形塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也 各有差异，应按品种确定成型方法及成型条件。 （2）吸湿性强，含水量应小于 0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽 的塑件应要求长时间预热干燥。 （3）流动性中等，溢边料 0.04mm 左右（流动性比聚苯乙烯、 AS 差， 但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。 （4）比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和 中抗冲击型树脂，料温更宜取高）。料温对物性影响较大、料温过高易分解 （分解温度为 250左右，比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高塑件，模 温宜取 5060，要求光泽及耐热型料宜取 6080。注射压力应比加 工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注射机时料温为180230，注射压力为 100140MPa，螺杆式注射机则取 160220，70100MPa 为宜。 （5）模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。推出力 过大或机械加工时塑件表面呈现 “白色”痕迹（但在热水中加热可消失）。 脱模斜度宜取 2以上。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 11 - 2.3.3 ABS 的成型工艺参数的成型工艺参数 表 2-1 ABS 的各项参数 塑料性能单位 ABS 密 度 g/cm3 1.02-1.16 质量体积 cm3/g 0.86-0.98 物理性能 吸水率 24h 长时期 0.2-0.4 熔 点 （或黏流温度） 130-160 熔融指数 （MFI） g/10min 200、载荷 50N、喷嘴直径 2.09 0.41-0.82 维卡针入度 71-122 马丁耐热 63 0.45Mpa 90-108 热变形 温度 1.8Mpa 83-103 热膨胀系数105/ 7.0 计算收缩率 0.4-0.7 比热容 J/(kgk) 1470 热导率 W/(mk) 0.263 热性能 燃烧性 cm/min 慢 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 12 - 塑料性能单位 ABS 屈服强度 MPa350 抗拉强度 MPa 38 断裂伸长率 35 拉伸弹性模量 GPa 1.8 抗弯强度 MPa 80 弯曲弹性模量 GPa 1.4 抗压强度 MPa 53 抗剪强度 MPa 24 无缺口 261 冲击韧度 缺口 kJ/m2 11 力学性能 布氏硬度 HBS 9.7 R121 表面电阻率 1.21013 体积电阻率 m 6.91014 介电常数 106Hz 3.04 介电损耗角正切 106Hz0.007 电气性能 耐电弧性 S 50-85 塑料性能 ABS 日光及气候影响 耐候性要比聚苯乙烯强，加黑色颜料的苯乙 烯共聚物经户外大气侵蚀二年，其外观和性 能基本不变化学性能 耐酸性及对盐溶液 的稳定性 酸、水、无机盐几乎完全没有影响，在冰醋 酸中会引起应力开裂 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 13 - 塑料性能 ABS 耐碱性耐碱性能优良 耐油性对某些植物油会引起应力开裂 化学性能 耐有机溶剂性 在酮、醛、酯以及有氯化中要溶解，长期接 触类会软化和溶胀 表 2-2 ABS 的成型条件 塑料名称 苯乙烯-丁二烯-丙 烯腈共聚物 塑料名称 苯乙烯-丁二烯-丙 烯腈共聚物 缩写 ABS 缩写 ABS 注射成形机类型螺杆式 密度/（g/cm3） 1.03-1.07 计算收缩率/ 0.3-0.8 预热 温度/ 时间/h 80-85 2-3 成形 时间 /s 注射时间 高压时间 冷却时间 总周期 20-90 0-5 20-120 50-220 螺杆转速/(r/min) 30 适用注射机类型 螺杆式、柱塞式均 可 方法红外线灯、烘箱 料筒 温度 / 后段 中段 前段 150-170 165180 180-200 后处 理 温度/ 时间/h 70 2-4 喷嘴温度/ 170-180 模具温度/ 50-80 注射压力/MPa60100 说明 该成型条件为加工 通用级 ABS 料时所 用，苯乙烯-丙烯腈 共聚物（即 AS）成 形条件与上相似 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 14 - 2.4 脱模斜度脱模斜度 塑件模塑成形过程中，塑料从熔融状态转变为固体状态，将会产生一定的 尺寸收缩，从而使塑件紧紧地包在模具型芯或型腔中凸起部分。为了便于使塑 件从模具型腔中取出或从塑件中抽出型芯，阻止塑料制品表面在脱模时划伤等， 在设计塑件时必须考虑塑件内外壁具有足够的脱模斜度。常见热塑性塑件的脱 模斜度的推荐值，见表 23 所示。 表 2-3 几种热塑性塑件的脱模斜度 脱模斜度 塑料名称 塑件外表面塑件内表面 尼龙（通用） 20402540 尼龙（增强） 20502040 聚乙烯 20452545 氯化聚醚 25453045 有机玻璃 3050351 聚碳酸酯 3513050 聚苯乙烯 35130301 ABS 40120301 2.5 塑件的壁厚塑件的壁厚 塑件的壁厚首先取决于塑件的使用要求，如强度结构、重量、电气性能、 尺寸稳定性以及装配等各项要求。此外，还应尽量使其各处壁厚均匀，壁厚太 小，熔融塑料在模具型腔中的流动阻力较大，难填充，强度刚度差；壁厚太大， 内部易生气泡，外部易生收缩凹陷，且冷却时间长，料多亦增加成本。 塑件壁厚与流程有关。所谓流程是指熔融物料由进料口流向型腔各处的距 离。各种塑料壁厚在其常规工艺参数下，流程大小与塑件壁厚成正比，壁厚则 其流程长。表 24 为壁厚与流程的关系，用它能计算与其相对应的塑件壁厚。 S（L/1000.8）0.6 (2-1) 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 15 - 式中 S壁厚（mm） ； L流程（mm） 。 将相关参数代入式(2-1)，经计算得出： S（60/1000.8）0.60.84mm 塑件最小壁厚为 1mm，符合 Smin0.84mm 的要求； 塑件的结构是合理的。 表 2-4 壁厚与流程的关系 塑料流动性计算式说明 流动性好（聚乙烯、 尼龙等） S（L/1000.5）0.6 流动性中等（有机玻 璃、ABS 等） S（L/1000.8）0.7 流动性差（聚碳酸酯、 聚砜等） S（L/1001.2）0.9 S壁厚（mm） L流程（mm） 2.6 本章小结本章小结 本章主要介绍了本设计使用的材料 ABS 的性能与其成型条件；计算了塑件 的最小壁厚和脱模斜度，又使用 Pro/E 三维绘图和 AutoCAD 软件绘制出塑料外 壳的三维图形和二维零件图，知道了此塑件的体积、质量与尺寸等参数，为以 后的设计奠定了基础。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 16 - 第第 3 章章 模具设计模具设计 3.1 型腔数量的确定与配置型腔数量的确定与配置 3.1.1 型腔数量的确定型腔数量的确定 确定型腔数量的方法有很多，如根据锁模力、最大注射量、制品的精度要 求、模具成本等确定行腔数量。 （1）根据制品的精度要求确定型腔数量 n 对于注射模来说，塑料制件精度为 3 级和 3a 级，重量为 5 克，型腔数 取 4-6 个。 塑料制件为一般精度（4-5 级） ，塑料制件重量 12-16 克，型腔数取 8- 12 个；而重量为 50-100 克的塑料制件，型腔数取 4-8 个，当再继续增加塑料 制件重量时，就很少采用多腔模具。 7-9 级精度塑料制件，最多型腔数比 4-5 级精度的塑料增多至 50% （2）根据注射机最大注射量确定型腔数量 n 一般注射机不应超过注射机最大注射量的 80%，即: (3-1) 0.8 gj n VV n V 或 0.8 gj n MM n M 式中 ()注射机的最大注射量； g V g m 0.8 s g V V 成型塑件及浇注系统所需塑料重量，g； g V 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 17 - ()浇注系统凝料量，或 g； j V j m 3 cm ()单个塑件的容积或质量，或 g； n V n M 3 cm 塑件及浇注系统所需塑料容积，。 s V 3 cm 根据方法 1 确定型腔数量，制件的制造精度为 4 级，所以应该选择多腔模 具，故本设计选择一模四腔进行加工制件。 3.1.2 分型面的确定分型面的确定 模具上用于取出塑件和（或）浇注系统凝料的可分离的接触表面统称为分型面。 分型面选择是否合理对于塑件质量、模具制造与使用性能均有很多影响，它决 定了模具的结构类型，是模具设计工作中的重要环节。模具设计时应根据制品 的结构形状、尺寸精度、浇注系统形式、推出形式、排气形式及制造工艺等多 种因素，全面考虑，合理选择。 分型面的选择原则: （1）分型面位于塑件断面尺寸最大处,保证塑件可正常取出； （2）开模时尽量使塑件留在动模； （3）分型面距离浇口最远，有利于排气； （4）不会在光滑的外表面留下痕迹。 本设计采用点浇口，应该采取二次分型。 3.1.3 型腔的配置型腔的配置 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 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 18 - 生溢料现象，如图 3-1（b）的布局就比 3-1（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 3-2 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。 （a） （b） 图 3-1 型腔的配置力求对称 （a） （b） 图 3-2 型腔的配置力求对称 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 19 - 3.2 注射机的选用注射机的选用 3.2.1 类型选择类型选择 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。 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: 按设备外形特征分类:卧式,立式,直角式,多工位注塑机； 按加工能力分类:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑机。 其中卧式注射机是注射机中最普通、最主要的形式。卧式注射机的注射装置和 定模板在设备的一侧，而锁模装置、动模板、推出机构均设置在另一侧。卧式 注射机的主要优点是机体较矮，容易操作加料，制件推出后能自动落下，便于 实线自动化操作，缺点是设备占地面积大，模具安装比较麻烦。其结构如图3- 3所示。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 20 - 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 3.2.2 注塑机基本参数注塑机基本参数 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。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 21 - 常用的注射速率如表3-4所示。 表3-4 注射量与注射时间的关系 注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000 3 注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000 注射时间/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5 （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。 3.2.3 塑件的的参数计算塑件的的参数计算 由以上可知塑件的参数如下： 体积为 V=7.2258348cm；ABS 的密度为 1.05g/cm；塑件质量为 m=7.5871265g；塑件总质量为 V总=47.587126530.348506g。 （1）容量计算 在一个注射成形周期内，注塑模内所需的塑料总容积应为模具型腔总容 积与模具浇注系统的容积之和，计算公式如下： VnVi+Vj (32) 式中 n模腔的数量； Vi单个模腔的容积（或单个制品的体积） ； Vj浇注系统和飞边所需的塑料体积； V一次注射所需塑料总体积。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 22 - 选择注射机时，必须保证 V 小于注塑机理论注射容积（Vmax）。通常情况 下，按下式校核： V0.8 Vmax （33） 将相关参数代入式（3-3） ，经计算得出： V47.22583485 33.9033392cm3 Vmax=V0.842.38 cm3 （2）锁模力计算 P锁0.1n Pcp A （34） 式中 P锁注射机最大锁模力（kN） ； n型腔个数； Pcp模具成型时模腔的平均压力（Mpa） 。 对于易成型制品（PE、PP、PS） ，Pcp2025Mpa； 对于薄壁容器，框架类制品，Pcp30Mpa； 对于 ABS、PMMA、PC 等高粘度、高精度制品，Pcp35Mpa； 对于高精度机器零件，Pcp4045Mpa； A塑件在开模方向的最大投影面积（cm2） 。 将相关参数代入式（3-4） ，经计算得出： P锁 0.1n Pcp A 0.143515.08 211.12kN （3）模板尺寸及拉杆间距 如图 32 所示，模板尺寸(AB)或拉杆间距(A0B0)均表示模具安装面积 的主要参数。模板面积大约是机器最大成形面积的 410 倍。由图 412 可知： AD2b2d2122 （35） A0D2b21 （36） 式中 D 由机器最大成型面积计算出的直径； b 由模具强度与结构决定的余量； d 拉杆导向部分直径； 1 拉杆内侧余量，中小型注射机一般应大于 5mm，大型机应大于 10mm； 2 拉杆外侧余量。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 23 - 图 32 模具与模板尺寸关系 结合上面的计算，初步确定注塑机为 SZ100/630，主要技术参数如下： 注射机SZ100/630技术参数： 型号：SZ100/630 结构型式：卧 理论注射容量/(cm) ：75 3 螺杆(柱塞)直径/mm：30 注射压力/MPa：224 注射速率/(g/s)：60 塑化能力/（g/s）：7.3 螺杆转速/（r/min）：14200 锁模力/kN：630 拉杆内间距/mm：370320 移模行程/mm：270 最大模具厚度/mm：300 最小模具厚度/mm：150 模具型式：双曲肘 模具定位孔直径/mm： 125 2 1 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 24 - 喷嘴球半径/mm：SR15 3.3 模架的确定模架的确定 3.3.1 标准模架简介标准模架简介 如今标准模架已被模具行业普遍采用。我国于 1990 年颁布并实施 GB/T12556.2-1990塑料注射模中小型模架技术条件和 GB/T12556.2