活动圈注塑模具设计【毕业论文+CAD图纸全套】

摘 要 当今塑料成型是塑料加工中最位普遍的方法，作为塑料成型加工的工具之一的塑料注射模具，在质量、精度、制造周期，以及注射过程中的生产效率等很多方面影响着产品的质量、产量、成本。产品的更新换代对模具有了更多的要求，同时也意味着对注塑模具设计水平有了更高标准。 课题的任务是活动圈注塑模具设计。根据课题的要求，使用 料进行注塑。本文详细的介绍了注塑模具设计的流程：根据材料特性、工件结构特点进行工艺分析，最终确定选取注射机。选定分型面，并针对工件特点对型腔数量以及型腔排列进行了规划。计算成型零件后，再根据型腔分布等因素选取模架。因为塑件结构形状和所用塑件的缘故，不能采用普通脱模机构，型零件的采用利用成脱模机构 ,通过推杆推出成型滑块。计算并设计了浇注系统，采用了侧浇口。计算冷却系统，布置冷流道。最后利用 件建模，三维转二维使用 制图纸。 关键词： 活动圈 成型零件脱模 s is of As of in of as as of of of on of a of is to to of OM in of to of of of to of of of of as a 目 录 第一章 本 设计 的 研究 内容要求 及 目 的 . 1 设计的研究内容 . 1 设计的研究要求 . 1 设计 的研究目的 . 1 第二章塑件成型工艺分析 . 2 件分析 . 2 形尺寸 . 2 度等级 . 2 模斜度 . 2 性能分析 . 2 要性能指标 . 3 料注塑工艺参数 . 3 型工艺分析 . 4 第三章拟定模具的结构形式 . 5 型面位置的确定 . 5 腔数量和排列方式的确定 . 5 射机型号的确定 . 6 射量的计算 . 6 注系统凝料体积的初步估算 . 6 择注射机 . 6 射机的相关系数校核 . 6 射压力校核 . 6 模力的校核 . 7 第四章注塑系统的设计 . 8 流道的设计 . 8 流道的尺寸 . 8 流道凝料体积 . 8 流道当量半径 . 8 流道浇口套形式 . 8 流道设计 . 9 流道的布置形式 . 9 流道的长度 . 9 流道的当量直径 . 9 流道截面形状 . 9 流道当量半径 . 10 料体积 . 10 核剪切速率 . 10 流道的表面粗糙度 . 10 口的设计 . 10 浇口尺寸的确定 . 10 浇口的剪切速率 . 11 核主流道的剪切速率 . 11 第五章成型零件的结构设计及计算 . 12 型零件的结构设计 . 12 模的结构设计 . 12 芯的结构设计 . 12 型零件钢材的选用 . 13 型零件的工作尺寸的计算 . 14 第六章 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算 . 错误 !未定义书签。 5 模侧壁厚度的计算 . 16 芯高度的计算 . 176 模径向尺寸的计算 . 176 第 七 章 导向与脱模机构的设计 . 18 模导向机构的设计 . 18 向机构的作用 . 18 导柱结构的要求 . 18 柱与导套的配合 . 18 模推出机构的设计 . 20 第 八 章 冷却系统 和排气槽的设计 . 21 却介质 . 21 却系统的简单计算 . 21 位时间内注如模具中的塑料熔体的总质量 W . 21 定单位质量的塑件在凝固时缩放出的热量 . 21 算冷却水的体积流量 . 21 定冷却水路的直径 d . 22 却水在管内的流速 v . 22 冷却管壁与水交界面的膜传热系数 h . 22 算冷却水通道的热导总面积 A . 22 算模具所需冷却水管的总长度 L . 22 却水路的根数 x . 22 气槽的设计 . 23 1 第一章 本 设计 的 研究 内容要求 及 目 的 设计的研究内容 （ 1）活动圈塑件注射成型的工艺分析与参数设计； （ 2）凸模、凹模等重要工作零件的设计； （ 3）导向机构、脱模机构、和 冷却 系统的设计计算； （ 4）编制主要零件 (凸模、凹模等 ) 的加工工艺； （ 5）绘制主要零件图及总装配图。 设计的研究要求 （ 1）达到塑件精度要求； （ 2）要使注塑模结构简单合理； （ 3）流道设计合理，可保证产品质量并且又节约生产原材料； （ 4）了解 性能、特性和设计时的要求。 设计 的研究目的 （ 1） 检验 本科专业 理论知识掌握情况，将理论与实践结合。 （ 2）初 步掌握进行模具设计的方法 、 过程，为将来走向工作岗位进行科技开发工作打好基础。 （ 3） 培养 个人的 动手能力 、思维 创新能力 和 计算机 及各种软件的 运用能力。 2 第二章塑件成型工艺分析 件分析 形尺寸 该塑件外形尺寸不大，塑件熔体流程不太长，适合于注射成型，如 2所示 图 2塑件图 2 精度等级 每个尺寸公差不一样，有的属于一般精度，有的属于高精度，就按实际公差进行计算。 3 脱模斜度 择该塑件型芯和凹模的统一脱模斜度为 1 性能分析 具有很低的摩擦系数和几何稳定性， 料特别适合制作齿轮和轴承。具有耐高温特性，因此还用于管道器件。 坚韧有弹性的材料，即使在低温下仍有很好的抗蠕变特性，还有很好的几何稳定性和抗冲击性。 高结晶程度导致它有很高的 收缩率， 料可高达到 2%对于各种不同的增强型材料有不同的收缩率。 属于结晶性塑料， 料熔点明显，一旦达到熔点， 料熔体粘度迅速下降。有良好的综合性能，在热塑性塑料中是最坚硬的，是塑料材料中力学最接近金属的品种之一， 抗张强度、弯曲强度、耐疲劳强度以及耐磨性和电性都十分优良，可在40 度到 100 度之间长期使用。 要性能指标 要性能指标如表 2 2要性能指标 名称 参数 单位 数值 物理特性 相对密度 g/ 型收缩率 % 吸水率 %（ 24 小时长时间） 学性能 断裂伸长率 % 40 弯曲强度 8 拉伸强度 2 拉伸弹性模量 160 热学性能 线膨胀系数 10C 变形温度 C 124 料注塑工艺参数 材料注塑工艺参数见表 2 2料注塑工艺参数 注射机类型 螺杆式 喷嘴形式 直通式 螺杆转速（ r/ 10140 模具温度 C 30 60 注射压力（ 150 保压力（ 40 50 注射时间 /s 压时间 /s 15 60 冷却时间 /s 15 60 成型周期 /s 40 140 理论注射容量/125 拉杆内间距/60*290 4 型工艺分析 活动圈内部结构复杂，势必为注射带来一定麻烦。由于制件结构复杂，且在注射过程中有一定摩擦阻力，则会产生充填不满的缺陷。此时，可以考虑采用多浇口注射。但用多浇口注射，必定会产生熔接痕，可以考虑开设冷料穴。 制件需要有一定的强度和刚度，因此顶出位置设置必须合理。该产品壁厚大约为24厚均匀，过渡平缓，在 料的的壁厚要求范围内，可顺利成形，脱模斜度为 ，脱模斜度取 1 5 第三章拟定模具的结构形式 型面位置的确定 通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在端盖截面面积最大且利于开模取出塑件的底平面上，其位置如图 3 3分型面 腔数量和排列方式的确定 为了使模具与注射机相匹配以提高生产率和降低成本，并保证塑件的精度、刚度以及强度，最后确定模具的型腔数为 2 腔 ， 其布置方式如图 3 图 3腔分布 6 射机型号的确定 射量的计算 通过三维软件建模设计分析得 塑件体积： 9 9 4 1 6 6 6 6 3m 塑塑 V注系统凝料体积的初步估算 31 5 . 9 9 9 26 . 6 6 6 6 320 . 21 ）（塑总 择注射机 其主要技术参数 表 3射机 主要技术参数 额定注射量( 30 螺杆直径(28 注射压力(119 注射行程(130 注射方式 柱塞式 电动机 功率(模力（ 250 模具最小厚度 60 最大开合模行程 (160 模具最大厚度 (180 注射时间（ s） 模方式 液压 射机的相关系数校核 射压力校核 需的注射压力为 85100里取 80注射机额定压力为 119射压力系数 k 取 p=0=100119100此满足条件 7 模力的校核 塑件在分型面的投影面积 塑A 取 塑浇 23 0 1 4 . 4 m 1 . 2125622 ）（）（ 浇塑总 磨具型腔的型胀力 锁模力安全系数取 锁胀 8 4 注塑系统的设计 流道的设计 主流道设计成可拆换的浇套口 流道的尺寸 主流道长度 L 尽量小于 60 L=50流道小端直径 d=注射机喷嘴直径 +（ ） =4+1=5主流道大端直径 1 2 m ta n +d=D ， 4 主流道球面半径 嘴球面半径 +(12)=12+2=14面配合高度 h=3 主流道凝料体积 22222 7 561 . 7 565033 . 1 4（）（ 主主主主主主 33 2 . 5 9 c 9 3 . 7 7 流道当量半径 3 . 87 5 m 1 . 75n R 流道浇口套形式 浇口套结构形式如图 4示定位圈结构如图 4示 图 4口套结构如图 9 图 4位圈 流道设计 流道的布置形式 采用平衡式分流道 流道的长度 单边分流道取 20 分流道的当量直径 该塑件的质量 塑 5 D 流道截面形状 采用半圆截面 10 流道当量半径 r= 凝料体积 分流道的长度 4 0 m m L 分流道的横截面积 222 1 9 5 m 1 4 m 5 分3 0 . 7 9 5 m . 6 2 540 分分 核剪切速率 1 注射时间为 1s 2 计算分流道的体积流量 / 4 5 6 c . 6 6 60 . 7 9 塑分分 切速率 152. 53. 14107. 4563. 33. 3q 分分分 R 处与 32 105105 与 之间 分流道内的熔体的剪切速率合格 流道的表面粗糙度 粗糙度取 .6 m 口的设计 浇口尺寸的确定 2 . 4 m m3 m 8 荐浇口厚度为 里取 算侧浇口的宽度 1 . 5 m 4 n B 计算侧浇口的长度 L 取 11 浇口的剪切速率 计算浇口的当量半径： r=1 计算浇口的体积流量： / 6 6 6/ 6 6 6 c 6 6 633 塑浇 17107073. 6106. 6663. 33. 3浇浇浇 R 浇口的最佳剪切速率为 05 之间 浇 口的剪切速率校核合格 核主流道的剪切速率 / . 7 1 2 c m/ . 6 6 620 . 7 92 . 5 9t 3 塑分主主 算主流道的剪切速率 15328753. 141016. 7123. 33. 3主主主 R最佳剪切速率为 05 之间 主流道的剪切速率校核合格 12 第五章成型零件的结构设计及计算 型零件的结构设计 模的结构设计 凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模结构不同可将其分为整体式，整体嵌入式，组合式和镶拼式四种。根据塑件结构分析，本次设计采用整体嵌入式凹模。如图5示。 图 5凹模（成型滑块） 芯的结构设计 凸模是成型塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。通过对塑件的结构分析可知，该塑件的型芯有两个 : 如图 55示 13 图 5型芯 图 5型芯 图 5型芯组装 两个型芯组装在一起如图 5型零件钢材的选用 根据对成型塑件的综合分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度，强度，耐磨性及良好的抗疲劳性能，同时考虑它的机械加工性能和抛光性能。又因为该塑件为大批量成产，所以构成型腔的嵌入式凹模钢材选用 芯采用 14 型零件的工作尺寸的计算 在型腔和型芯工作尺寸计算之前，对塑件各重要尺寸应按最大实体原则进行转换。 型腔径向尺寸的计算公式为： S ( 1L 式中件平均收缩率，其值为 2S m a xm S 0 . 0 1 5 0 . 0 3 0 0 . 0 2 2 52 ； 件外形长度尺寸（ ； 塑件公差值（ ， z 制造公差，取 16 ； x 修正系数。 型腔深度尺寸的计算公式为： 0M )1(H 塑件外形长度尺寸（ 。 其余同上。 型芯径向尺寸的计算 0zx)( 1l 式中 件外形长度尺寸（ ； 塑件公差值（ 其余同上。 型芯深度尺寸的计算 0M )1(h 式中 h 塑件外形长度尺寸（ ； 塑件公差值（ 其余同上。 采用平均尺寸法计算成型零件的尺寸 塑件内部径向尺寸的转换如下 0 00 0 3 2 3 L 0 00 0 6 1 6 L 15 0 00 0 9 L 0 00 0 1 22s L 相应的塑件制造公差 1= 2 = 3= 4=(1+1 10 -&1 =(1+ (1+2 20 -&2 =(1+ (1+4 40 -&4 =(1+ (1+4 40 -&4 =(1+ 16 第六章 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算 模侧壁厚度的计算 模具在注塑成型过程中，型腔内承受一定的压力，因此对于凹模侧壁的厚度有一定的要求，其厚度与型腔内的内压强及凹模的深度有关。其计算公式 14 3 （ 14 33 5 0 2 4 . 7 5S ( ) 1 8 . 2 6 m 1 0 0 0 0 0 . 0 2 215p 2 5 i 2 5 ( 0 4 5 2 4 . 7 5 0 . 0 0 1 2 4 . 7 5 ) 0 . 0 2 2 m m 凹模采用的是整体式的结构，型腔的布局为直线型，取分流道的单边长度为 20模外侧壁厚为 25虑冷却水道或加热棒的布置空间以及侧抽时是否与导柱的干涉现象），初步可估算凹模模板平面尺寸为 180全能够满足强度与刚度要求。 17 芯高度的计算 塑件内部径向尺寸的转换 10+ 相应的塑件制造公差 1= 2= 3=式（ (1+1 10 -&1 =(1+ 13+ (1+2 20 -&2 =(1+ (1+3 30 -&3 =(1+ 2+ 模径向尺寸的计算 塑件外部径向尺寸的转换 0 0 1 80 1 31s L 0 0 2 00 3 23s L 0 0 1 80 1 31s L 0 0 3 60 0 40s L 相应的塑件制造公差 1= 2 = 3= 4 =式（ (1+1+&1 0 =(1+ = (1+2 +&2 0 =(1+ + = =(1+3 +&3 0 =(1+ + = =(1+4 +&4 0 =(1+ + = = 18 第 七 章 导向与脱模机构的设计 注塑模的导向机构用于定、动模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。按作用分为模外定位和模内定位。模外定位是通过定位圈使模具的浇口套能与注塑机喷嘴精确定位；而模内定位机构则通过导柱导套进行合模定位。本模具所成型的塑件比较简单，模具定位精度要求不是很高，因此可以采用模架本身所带的定位结构 模导向机构的设计 向机构的作用 导向机构是塑料模具中必不可少的部件，因为模具在闭合时有一定的方向和位置，所以必须设有导向机构 通过导向机构可以保持动模与定模的正确配合，以免使得型腔错位而生产出不合格塑件，同时，导向机构还可承受一定的侧向力防止型芯在合模过程中被损坏。 导柱结构的要求 （ 1） 长度 及直径 为了避免凸模先进入型腔而与其碰撞， 导柱的长度必须比凸模端面要高出 约6 8直径的大小可以参考模架数据选取。 （ 2） 材料 导柱 与导套经常性滑动，因此必须 应具有硬而耐磨的表面、不易折断的内芯，多采用低碳钢经渗碳淬火处理 或碳素工具钢（ 10淬火处理硬度 5055 （ 3） 配合 要求 导柱与导套之间需满足间隙配 H7/配合长度通常取配合直径的 倍。 柱与导套的配合 导柱导套之间需要经常性的相对运动，因此必须采用间隙配合。 由于模具的结构不同，选用的导柱和导套的结构也不同，结构简图如下 图 7示 19 带肩导柱 带头导套 20 模推出机构的设计 因为塑件结构形状和所用塑件的缘故，不能采用普通脱模机构。选择利用成型零件来脱模，如图所示。利用推杆推出成型滑块，塑件与成型滑块一起取出，在模具外利用卸模架打开成型滑块，将塑件取出。 21 第 八 章 冷却系统 和排气槽的设计 对热塑性塑料 ,注射成型后必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽可能的传给模具，以使塑料可靠冷却定型并迅速脱模。对于黏度低，流动性好的塑料 (如聚乙烯、聚丙烯等 )，因成型工艺要求模温不太高，所以常用温水进行冷却。 却介质 冷却介质有水和压缩空气，但用冷却水较多 ,因为水的热量大，传热系数大，成本低。决定用水冷却，即在模具型腔周围开设冷却水道。 却系统的简单计算 位时间内注如模具中的塑料熔体的总质量 W 1)塑料制品的体积 / . 7 1 2 6 6