毕业设计论文-车窗扣座零件注射塑料注塑模具设计.pdf

模具毕业设计说明书设 计 题 目 ：车窗扣座零件模具毕业设计说明书设 计 者：班 级：指 导 教 师：论文根据工程实际的需要完成车窗扣座的注射模设计。在设计中采用塑料注射成型论文中具体分析了产品的工艺性,确定了所采用塑料的工艺参数和所采用的成型设备,确定了模具制作的总体方案,分析并解决了模具的总体结构和各工作部分的具体结构,并进行了一些必要的尺寸计算和强度的校核。论文中还对分型面、浇注系统、脱模机构和温度调节系统进行了分析设计，完成了工件工程图设计，圆满完成了模具设计所要求的各项工作。本文中针对车窗扣座注射模具制定出合理的设计结构，其中包括成型部分及其零部件设计，浇注系统设计，脱模机构设计，冷却系统设计等。根据分析，设计了一套塑料注射模具，并对模具以及主要零件进行了键字：注射模具，浇注系统，脱模机构，冷却系统全套设计01339828in of in of of in of of of to a of of 摘 要.塑件的工艺性分析.塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析. 注射机的初选. 注射模具分型面的选择.型面的基本形式.型面选择的基本原则.型面的选择. 浇注系统的设计.注系统的组成.射模具主流道的设计.流道的设计. 模具型腔的结构设计. 型芯的结构设计. 成型零件的尺寸确定.言先进制造技术的发展使人们不再单纯地依赖产品图或产品样件来设计制作模具,逆向工程技术的应用使产品的图片、照片或影像资料,甚至产品模具本身,都可以作为模具的设计依据。逆向工程技术特别在消化、吸收国外先进模具技术方面具有突出的优势, 由此还带来设计思路上的变化,有时可以先设计模具型腔,然后据此再完善产品设计图样1。塑料制品的成型是塑料成为具有实用价值制品的重要环节。塑料成型方法已达40多种。其中最重要的是注射，挤出，吹塑和压制等。它们几乎占了整个塑料成型的85%；其中注射尤为突出，占塑料成型的30%以上。注射模具成形是热塑性塑料成型的一种方法，几乎所有的热塑性塑料都可以用此方法成型，有些热固性塑料也可以用注射模塑成型。2第2章 塑件的工艺分析该塑件是车窗扣座产品，其零件图如图所示。本塑件的材料采用产类型为大批量生产。用最广泛的聚合物，它将具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。二烯和苯乙烯的三元共聚物，代表丁二烯，烯腈文名称 制品可着成五颜六色，并具有高光泽度。水率低。于表面印刷、涂层和镀层处理。0，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，并发出特殊的臭味。力学性能冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。比学性能18，制品经退火处理后还可提高10左右。仍能表现出一定的韧性，可在00的温度范围内使用。电学性能且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。分析塑件的结构工艺性塑件尺寸较小，内部结构简单，对塑件的测量和计算没较大影响，符合塑件的设计要求。塑件精度要求,塑件工作要求不高，故选普通精度：级塑件表面质量分析 该塑件要求外形美观，外表面没有斑点及熔接痕，而塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。塑件的结构工艺性分析该塑件的外形为长方体。壁厚均匀，且符合最小壁厚要求。 塑件型腔很大，有尺寸不等的孔，它们均符合最小孔径要求。综上所述，该塑件可采用注射成型加工。零件总体形状为长方形。因此,模具设计,厚均匀,，在制件的转角处设计圆角，防止在此处出现缺陷，由于制件的尺尺寸中等。刺，内部不得有杂质外，没有什么特别的表面质量要求，故比较容易实现。综上分析可以看出,注塑时在工艺控制得较好的情况下,射机的初选（1）注射容量国产标准注射机的标准规定，以注射机注射射机螺杆或柱塞做一次最大行程所能达到的最大容量。它的单位容量与单位质量向近，所以在目前实际中为便于计算，有时还沿用过去的习惯，通常也用其质量可作粗略计量。注射容量是选择注射机的重要参数，它在一定程度上反映了注射机的注射能力，标志着注射机能成型最大体积的塑料制品。确定了单个塑件的体积（质量）和模孔数量就可以大体上计算出多模塑件的总体积，再加上浇注系统中主流道、分流道、浇口、冷井的体积，即是一模塑料的总体积mm成型零件与浇注系统体积总和，z注射机最大注射容量，算： 3 222 3cm （2）最大成型面积5最大注射面积是指塑料在模具在分型面上所允许成型的最大投影面积，也就是说在模具设计时，布局在模具分型面上的塑件及浇注系统的投影面积S，只能小于这个数据时才能正常可靠的注射。 32 式中 S塑料在模具分型面上允许成型的投影面积；（3）模具的闭合高度注射机动压板的最大的行程和压板间最大和最小间距是一个固定的参数。它决定着所能安装的模具的闭合高度。对于所用的注射机来说，注射模的闭合高度必须符合下列的要求：小注射机允许的最小厚度，小=100 注射机的实际闭合高度，大注射机允许的最大厚度，大=300=16+32+20+77+10+129+16=3004）模具的顶出注射机的顶出装置通常有中心顶杆顶出、两侧顶杆顶出以及液压顶出几种形式。应在动模座板与注射机顶出位置相对的位置上，设置稍大于注射机顶杆的通孔，以便于注射机顶杆通过。（5）定位环和浇口套定位环是将定模部分装入注射机定压板的定位对中位置，应与注射机的定位孔采取动配合的连接形式，以保证模具体对中。（6）模具的截面尺寸可安装的注射模具外形最大尺寸取决于注射机的压板尺寸和拉杆的间距，因为此注射模的最长的边不应超过压板尺寸，而模具的最短边应小于拉杆间距，才能将注射模装入注射机，并应留有固定模体的压紧空间。同时，注射模动、定模上的紧固螺栓孔，也应与注射机压板上的标准螺孔一致。综合考虑上述条件，现决定采用一模两腔，注射机选择50卧式注塑机。50注塑机参数表6理论注射量/ 105螺杆（柱塞）直径/ 35注射压力/25注射速率/(g/s) 75塑化能力/(g/s) 10螺杆转速/(r/14200锁模力/50拉杆内间距/ 400*450移模行程/ 220最大模具厚度/ 300最小模具厚度/ 100锁模形式 双曲肘定位孔直径/ 55喷嘴球半径/ 20第3章 型面的基本形式分型面的形式由塑料的具体情况而定，但大体上有平面式分型面、阶梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、综合式分型面。型面选择的基本原则选择分型面的基本原则：（1）保持塑料外观整洁；（2）分型面应有利于排气；（3）应考虑开模是塑料留在动模一侧；（4）应容易保证塑件的精度要求；（5）分型面应力求简单适用并易于加工；（6）考虑侧向分型面与主分型面的协调；（7）分型面应与成型设备的7参数相适应；（8）考虑脱模斜度的影响11。型面的选择1、确定成型位置由于塑件结构简单,所以不用设计小型心,定分型面采用单分型面注射模,从下图所示:注系统的组成浇注系统是将熔融的塑料从成型设备喷嘴进入模具型腔所经的通道，它包括主流道、分流道、浇口及冷料。在设计注射模具的浇注系统应注意以下几项原则12。（1）根据所确定的塑件型腔数设计合理的浇注系统布局。（2）根据塑件的形状和大小以及壁厚等诸多因素，并结合选择分型面的形式选择浇注系统的形式及位置。（3）应尽量的缩短物料的流程和便于清除料把，以节省原料，提升注射效率。（4）应根据所选用塑件的成型性能，特别是它的流动性能，选择浇注系统的截面积和长度，并使其圆滑过渡以利于物流的流动。射模具主流道的设计主流道是熔融塑料由成型设备喷嘴先经过的部位，它与成型设备喷嘴在同一轴心线上。由于主流道与熔融成型设备喷嘴反复接触、碰撞，一般浇口不直接开设在定模上，为了制造方便，都制成可拆卸的浇口套，用螺钉或迫合形式在定模板上13。（1）主流道的设计主流道是指浇注系统中从成型设备喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道。主流道的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。（2）主流道尺寸在卧式或立式成型设备上使用的模具中，主流道垂直于分型面。为了让主流道凝料能从浇口套中顺利拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角 为26。于小端的前面是球面，其深度为3型设备喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大1（3）主流道浇口套主流道浇口套一般采用碳素工具钢如10处理淬火硬度537口套的材料应选用优质钢应进行淬火处理，为了防止成型设备喷嘴不被碰撞而损坏，浇口套的硬度应低于成型设备喷嘴的硬度。为了便于浇注凝料从主流道中取出，主流道采用为36左右的圆锥孔。浇口套于成型设备的喷嘴头的接触球面必须吻合，由于成型设备喷嘴是球面，半径是固定的，所以为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使浇口套端面的凹球面与成型设备喷嘴端的凸面接触良好，圆锥孔的小端直径则大于喷嘴的内孔直径，球面与主流道孔应以清角连接，不应有倒拔痕迹。为了便于浇注凝料从主流道中取出，主流道采用为36度左右的圆锥孔，对流动性较差的塑料也可取得稍大一些，但过于大则容易引起注射速度缓慢，并容易形成涡流。浇口套与塑料注射区直接接触时，其出料端端面直径应尽量选得小些。浇口套于成型设备的喷嘴头的接触球面必须吻合，由于成型设备喷嘴是球面，所以为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使浇口套端面的凹球面与成型设备喷嘴端的凸面接触良好，圆锥孔的小端直径则大于喷嘴的内孔直径，球面与主流道孔应以清角连接，不应有9倒拔痕迹，以保证主流道凝料顺利脱模14。定位环是模体与成型设备的定位装置，它保证浇口套与成型设备的喷嘴对中定位，定位环的外径应与成型设备的定位孔间隙配合。浇口套端面应与定模相配合部分的平面高度一致。成型设备00的喷嘴球半径为18嘴孔径为2以要使浇口套端面的凹球面与成型设备喷嘴的端凸球面接触良好，凹球面半径取19锥孔的小端直径则应大于喷嘴口内径，口套主流道垂直于分型面。为了让主流道凝料能顺利从浇口中拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角为 3。于小端的前面是球面，其深度为35值为5型设备喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面大12 分流道的设计分流道是将熔融塑料从主流道截面及其方向的变化，平稳进入单腔中的进料浇口或主流道进入多腔的浇口的通道，它是主流道与浇口的中间连接部分，起分流和转换方向的作用，通常分流道设置在分型面的成型区域内。在注射过程中，熔融的塑料在流经分流道时，应是它的压力损失以及热量损失最小，而以分流道中产生的凝料最少为原则，分流道的设计要点总体归纳如下：分流道的形状要考虑分流道的截面积与其周边长度的比最大为好，这样可以减少熔料的散热面积和摩擦阻力，减少压力损失。10在可能情况下，分流道的长度应尽量的短，以减少压力损失，避免模体过大影响成本，在多型腔模具中和型腔的分流道长度尽量相等，以达到注射大时压力传递的平衡，保证塑料尽可能同时均匀的充满各个型腔。在有些情况下分流道长度不能相等时，则应在浇口处作必要的补救措施，如果分流道较长时，应在其末端设置冷料穴，放置冷料和空气进入模腔15。在满足注射成型工艺的前提下，分流道的截面积应尽量的小，但分流道的截面积过小会降低注射速度，使填充时间延长，同时可能出现缺料、焦烧、皱纹、缩孔等塑件缺陷，而分流道过大则增大冷却时间应比型腔中塑件的冷却时间要短，才不影响注射时的效率。因此在设计时应采用较小的截面积，以便于在试模是为不要的修正留有余地。分流道和型腔的分布是排列紧凑，距离合理，应采用轴对称或中心对称，使其平衡，尽量缩小成型区域的总面积。最好使型腔和分流道在分型面上的总投影面积的几何中心和锁紧力的中心相重合。在分流道上的转向次数尽量少，在转向处应圆滑过渡，不能有尖角，这些都是为了减小压力损失，有利于物料的流动。当分流道设在定模一侧或分流道延伸较长时，应在浇口附近或分流道的交叉处设置钩料杆，以便于在开模时在钩料杆的作用下首先从定模中拉出分流道的凝料，并与塑料一起顶出。分流道的内表面不必要求很光，样可以在分流道的摩擦阻力下使料流外层的流动小些，使其分流道的冷却皮层固定，有利于熔融塑料的保温。在总体分布中，应综合考虑冷却系统的方式和布局，并留出冷却水路的空间。a分流道的形状和尺寸分流道开设在定模板上，其截面形状为半圆形，底部以圆角相连。分流道为二次分流道3、浇注系统的设计主流道设计根据手册查得50型注塑机喷嘴的有关尺寸。喷嘴球半径：R=12d=4=12）mm，d=14d=5为了便于将凝料从主流道中拔出，其斜度为13。经换算得主流道大端面直径D=时为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计r=3小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式。但在大多数情况下是将主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上。主流道衬套与定模座板采用H7/定位圈的配合采用 99隙配合。主流道衬套一般选用10制造，热处理强度为5256分流道设计分流道的形状及尺寸与塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率等因素有关。该塑件形状不算太复杂，且壁厚均匀，从便于加工的方面考虑，采用截面形状为半圆形的分流道，查有关手册得R=3口设计浇口的结构形式很多，按照浇口的形状可以分为点浇口、扇形浇口、盘形浇口、环形浇口、及薄片式浇口。综合对塑料成型性能、浇口和模具结构的分析比较，确定成型该塑件的模具采用点浇口形式。如图所示：型芯、型腔结构的确定 型芯、型腔可采用整体式或组合式结构。该塑件型芯形状比较复杂，因此应采用组合式形式，而型腔形状比较简单，可采用整体式结构。型腔尺寸如下： 推件方式的选择 根据塑件的形状特点，模具型腔在定模部分。开模后，塑件和型芯一块向后运动。其推出机构可采用推块或推杆推出。综合对塑件形状结构分析，该12塑件可采用推杆推出结构。第4章 具型腔的结构设计型腔大体有以下几种结构形式：整体式、整体组合式、局部组合式和完全组合式。型腔由整块材料制成，用台肩或螺栓固定在模板上。它的主要优点是便于加工，特别是在多型腔模具中，型腔单个加工后，在分别装入模板，这样容易保证各型腔的同心度以及尺寸精度要求，并且便于部分成型件进行处理等。型腔由整块材料制成，但局部镶有成型嵌件的局部组合式型腔。局部组合式型腔多于型腔较深或形状较为复杂，整体加工比较困难或局部需要淬硬的模具。完全组合式是由多个螺栓拼块组合而成的型腔。它的特点是，便于机加工，便于抛光研磨和局部热处理。节约优质钢材。这种形式多用于不容易加工的型腔或成型大面积塑件的大型型腔上。这里选择整体式型腔。在塑料注射模具的注射过程中，型腔从合模到注射保证过程中受到高压的冲击力，因此模具型腔应该有足够的硬度和刚度，总的来说，型腔所承受的力大体有合模时的压应力、注射过程中塑料流动的注射压力、浇口封闭前一瞬间的压力保证和开模时的压应力，但型腔所承受的力主要是注射压力和保证压力，并在注射过程中总是在变化。在这些压力作用下，当型腔的刚度不足时，往往会产生弹性变形，导致型腔向外膨胀，它将直接影响塑件的质量和尺寸精度。所以在模具设计时要首先考虑使型腔的壁厚和底板厚度都有足够的强度和刚度，以保证型腔在注射过程中产生超过规定限度的弹性变形。因此型腔壁厚和底板的计算和选择是十分重要的。（1）型腔侧壁厚度的计算按强度计算其壁厚 12 式中 型腔材料的许用应力，=腔内单位平均压力，P=腔内半径，r=10=4）底板厚度的计算按强度计算其壁厚式中 型腔材料的许用应力，=腔内单位平均压力，P=腔内半径，r=10=芯的结构设计型芯的结构形式大体有：整体式、整体复合式、局部组合式、完全组合式。型零件的尺寸确定（1）径向尺寸时得出塑料制件的尺寸公差。又由于塑件的外径D=所以查表得= 431式中 凹模的径向尺寸，塑料的平均收缩率，%塑件径向公称尺寸，14塑件公差值，z凹模制造公差，已知 =以 z=/3= 时得出塑料制件的尺寸公差。又由于塑件的深度尺寸所以查表得=照平均收缩率计算凹模深度尺寸公式 321式中 凹模的深度尺寸，塑料的平均收缩率，%塑件高度公称尺寸，塑件公差值，z凹模深度制造公差，已知 =以 z=/3= ）按平均收缩率计算组合型芯尺寸径向尺寸时得出塑料制件的尺寸公差。所以 d=9，所以查表得= 431式中 组合型芯的径向尺寸，塑料的平均收缩率，%塑件径向公称尺寸，15塑件公差值，z组合型芯制造公差，已知 =以 z =/3= 0 时得出塑料制件的尺寸公差。又由于塑件的深度尺寸所以查表得=照平均收缩率计算组合型芯高度尺寸公式 0321 式中 型芯高度尺寸，塑料的平均收缩率，%塑件孔深度公称尺寸，塑件公差值，z组合型芯高度制造公差，已知 =以 z =/3= 0 ）分流道的设计采用半圆形截面流道。因为塑料熔体在流道中流动时，表面冷凝冻结，起绝热的作用，熔体仅在流道中心流动，因此分流道的理想状态应是其中心线与浇口的中心线位于同一直线上，而半圆形截面可以满足。分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口的位置，从输送熔体时的减少压力损失和热量损失及减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。对于壁厚小于3，式中 W流经分流道的塑料量，分流道长度，16D分流道直径，为6其中 n型腔数目m塑件质量， 58 4 取分流道的长度为112分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响。分流道的布置形式有平衡式和非平衡式两种。此设计中我采用的是平衡式布置。平衡式布置可以使各型腔同时均衡的进料，选中小型315400194标准板厚数值皆已有国际规定，其强度足够。定模座板外形尺寸：40031525料：质口套与板之间采用20H7/个孔距为260160个小孔为160100的销钉孔。如图5所示。17图5 腔外形尺寸：31531532料：45钢；调质上开16腔孔；采用四个30,孔距为230*67/芯外形尺寸：31531532料：45钢；调质上开24腔孔；采用四个20距为2582607/260160、推杆固定板外形尺寸：19931520料：距为150240个用于连接推板的距为285160图8所示。板外形尺寸：31519920料：45钢；淬火个用于连接推杆固定板的12孔，孔距为285160图9所示。模座板外形尺寸：40031525料：质个孔距为260160图10所示。19图10 动模座板第5章 顶出机构的设计自动脱螺纹机构对于某些带有螺纹的塑件，采用自动脱螺纹机构方便塑件的取出，而且运动平稳，塑件不易变形。在该模具设计中考虑到塑件体积不是很大且有内螺纹，所以选择自动脱螺纹机构。第6章 冷却系统的设计在注射成型过程中，模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲变形、耐应力开裂性和表面质量等，并且对生产效率起到决定性的作用，在注射过程中，冷却时间占注射成型周期的约80%，然而，由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具温度的要求不尽相同，因此，对模具冷却系统的设计及优化分析在一定程度上决定了塑件的质量和成本，模具温度直接影响到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件质量，而模具温度的高低取决于塑料结晶性，塑件尺寸与结构、性能要求以及其它工艺条件如熔料温度、注射速度、注射压力、模塑周期等。影响注射模冷却的因素很多，如塑件的形状和分型面的设计，冷却介质的种类、温度、流速、冷却管道的几何参数及空间布置，20模具材料、熔体温度、塑件要求的顶出温度和模具温度，塑件和模具间的热循环交互作用等。（1）低的模具温度可降低塑件的收缩率。（2）模具温度均匀、冷却时间短、注射速度快，可降低塑件的翘曲变形。（3）对结晶性聚合物，提高模具温度可使塑件尺寸稳定，避免后结晶现象，但是将导致成型周期延长和塑件发脆的缺陷。（4）随着结晶型聚合物的结晶度的提高，塑件的耐应力开裂性降低，因此降低模具温度是有利的，但对于高粘度的无定型聚合物，由于其耐应力开裂性与塑料的内应力直接相关，因此提高模具温度和充模，减少补料时间是有利的。（5）提高模具温度可以改善塑件的表面质量。在注射成形过程中，模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率，根据塑料的要求，注射到模具内的塑料温度为2000从模具中取出塑件的温度约为600C，温度降低是由于模具通入冷却水，将温度带走了，普通的模具通入常温的水进行冷却，通过调节水的流量就可以调节模具的温度。因电风扇叶片锁紧螺母使用的塑料是求模温高，若模具温度过低则会影响塑料的流动性，增加剪切阻力，使塑件的内应力较大，甚至还出现冷流痕、银丝、注不满等缺陷。因此在注射开始时，为防止填充不足，充入温水或者模具加热。总之，要做到优质、高效率生产，模具必须进行温度调节。对温度调节系统的要求：（1）确定加热或是冷却；（2）模温均一，塑件各部分同时冷却；（3）采用低的模温，快速且大量通冷却水；温度调节系统应尽量结构简单，加工容易，成本低谦。根据模具冷却系统设计原则：冷却水孔数量尽量多，尺寸尽量大的原则可知，冷却水孔数量大于或等于3根都是可行的。这样做同时可实现尽量降低入水与出水的温度差的原则。根据书上的经验值取4根，冷却系统的过程中，还应同时遵循：（1）浇口处加强冷却；（2）冷却水孔到型腔表面的距离相等；（3）冷却水孔数量应尽可能的多，孔径应尽可能的大；21（4）冷却水孔道不应穿过镶快或其接缝部位，以防漏水。（5）进水口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，通常应设在注塑机的面。（6）冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处。而且在冷却系统内，各相连接处应保持密封，防止冷却水外泄。第7章 排气系统在注塑模具的设计过程中，必须考虑排气结构的设计，否则，熔融的塑料流体进入模具型腔内，在填充模具的型腔过程中同时要排出型强及流道原有的空气，气体如不能及时排出会使制件的内部有气泡， 除此以外，塑料熔体会产生微量的分解气体。这些气体必须及时排出。否则，被压缩的空气产生高温，会引起塑件局部碳化烧焦，或塑件产