注射器筒体模具设计【毕业论文+CAD图纸全套】

摘要 模 具属于精密机械的产品，它主要机械零件和机构组成。如成形工作零件、导向零件、定位零件、支撑零件及送料机构、抽芯机构、推出机构等。模具与相应的成形设备（如冲床、塑料注射机、压铸机等）配套使用时，可直接改变金属或非金属材料的形状、尺寸、相对位置和性能，使之成形为合格的制件。 模具设计是模具制造的基础，合理正确的设计是正确制造模具的保证：模具制造技术的发展对提高模具质量、使用寿命、精度以及缩短制造模具周期具有重要的意义：模具的质量、使用寿命、制造精度及合格率在很大程度上取决于制造模具的材料及热处理工艺：模具成本直接关系到制件的成本以及模具生产企业的经济效益；模具工作零件的精度决定制件的精度；模具的寿命又与模具材料及热处理、模具结构以及所加工制作材料等诸多因素有关；模具的安装与使用直接关系到模具的使用性能及安全；而模具的标准化是模具设计与制造的基础，对大规模、专业化生产模具具有极重 要的作用，模具标准化程度的高低是模具工业发展水平的标志。 本次设计注射器筒体的模具，设计中建模采用 件， 一款专业机械平面制图软件，具有很强的图像处理功能 。 关键词： 模具设计注射器筒体复合模 it of as as ) of or is of to to is of on of to of of of of of is a in of of is a of of of of .0 is a a 目录 第一章设计任务书 . 1 件及其尺寸 . 1 计内容及其要求 . 1 第二章塑件成型工艺分析 . 3 件的分析 . 3 丙烯的性能分析 . 3 第三章拟定模具的结构形式 . 5 型面位置确定 . 5 腔数量和排列方式的确定 . 5 射机的型号确定 . 6 第四章浇注系统的设计 . 9 流道的设计 . 9 流到的设计 . 10 口的设计 . 13 核主流道的剪切速率 . 14 第五章模具零件的结构设计及计算 . 15 型零件的结构设计 . 15 型零件钢材的选用 . 16 型零件工作尺寸的计算 . 16 架的确定 . 17 气槽的设计 . 18 却系统的设计 . 19 向与定位结构 . 21 装图和零件图的绘制 . 21 谢辞 . 22 参考文献 . 23 1 1 第一章设计任务书 件及其尺寸 零件名称：注射器筒体 零件材料：聚丙烯 零件图：图 1 1件图 计内容及其要求 在设汁之前，学生已具备机械制图、公差与技术测量、机械原理及零件、模具材料及热处理、模具制造工艺、塑料成型工艺及模具设计等方面必要的基础知识和专业知识，并已通过金工和生产实习。做过注射成型实验：韧步了解塑料的成型工艺和生产过程，熟悉多种塑料模具的典型结构。 课程设计的内容包括： 确 选用成型设备。 2 据塑件图的技术要求，提出模具结构方案，并使之结构合理，质量可靠，操作方便。 必要时可根据模具设计和制造的要求提出修改塑件图纸的意见，但必须征得设计者或用户同意后方可实施。 3正确地确定模具成型零件的结构形状、尺寸及其技术要求。 价便宜。 量减少后加工。 质、安全可靠地生产，且模具使用寿命长。 3 第二章塑件成型工艺分析 件的分析 形尺寸 该塑件壁厚最大为 2件外观尺寸不大，塑料熔体流程不长，适合于注射成型。 度等级 未标注采用 模斜度 塑件材料采用 丙烯 ) 因塑件尺寸较小成型收缩率较小，差参考文献，选择塑件上型芯和凹模的统一脱模斜度 1。 丙烯的性能分析 产品质轻 ,韧性好 ,耐化学性好 ,耐磨性好 ,高温冲击性好 软化温度为 150 C，由于结晶温度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。 不存在环境应力开裂问题。 流动性好，成型性能好。 通用塑料中耐热性能最好的，具有突出的延展性和抗疲劳性能，屈服强度高，有很高的疲劳寿命。 4 P 的主要性能指标 表 2丙烯（ 成型条件 塑料名称 聚丙烯 缩写 密度 / 算收缩率 /% 射成型机类型 螺杆式 料筒温度/ 前端 200段 180端 160热 温度 / 80间 /h 1具温度 / 80射压力 /0型时间/s 注射时间 20压时间 0却时间 20周期 50杆转速 r/8 使用注射机类型 螺杆、柱塞均可 5 第三章拟定模具的结构形式 型面位置确定 通过对塑件的分析，塑件开模分为三次三次分模的位置如图 3 图3型面位置 腔数量和排列方式的确定 腔数量的确定 该塑件的精度一般在 23 级之间，且为大批量生产，可采用一模多腔的结构形式。同时考虑到塑件的尺寸较小，以及制造费用等因素，初步定为一模二十腔设计。 腔排列方式的确定 多腔模具尽可能的采用平衡式排列布置，且要求紧凑并于交口开设的部位对称。由于该模具采用一模二十腔，采用 5矩形排列，如图 3 6 3腔分布图 射机的型号确定 射量的计算 通过三维建模软件分析计算的 塑件体积： V 塑 =件质量： m 塑 = V 塑 =中取 注射系统凝料体积初步估算 浇注系统的凝料在设计之前是不能确定的， 倍来估算。本次注射由于多型腔 ，系数选为 估算，因此： V 总 =V 塑 （ 1+ 20=20= 选择注射机 根据计算一次注入模具型腔 V 总 =估注射用量 V 总 /射机型号选用为 00/400，主要技术要求见表 3 7 8 表 300/400 参数 额定注射量( 200400 螺杆直径 (55 注射压力(109 注射行程 (160 注射方式 螺杆式 螺杆驱动功率(模力 (102 模板尺寸 (532 634 最大开合模行程 (160 模具最大厚度(406 模具最小厚度(165 合模方式 液压 喷嘴口孔径(嘴球半径(18 射机的相关参数校核 1. 注射机的压力校核查表 3知， 料所需的注射压力为70100里去 80注射机注射压力为 109全压力系数为里取 ： 80=104109 所以压力合格。 2. 锁模力校核 塑件在分型面上的投影面积 A 塑 ，有三维软件计算得 7 浇注系统在分型面面积的投影 A 浇 ，按多腔模的统计分析确定为 A 塑 的 里取 总面积为： A=A 塑 （ 1+ 20=7 20=182具型腔的型胀力 F 涨 = 。即 F 涨 = =182 注射机公称锁模力为 3500合要求。 对于其他安装尺寸校核等选定模架后计算。 9 第四章浇注系统的设计 流道的设计 浇 注系统是指模具中由注射剂喷嘴到型腔之间的进料通道。普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。浇注系统的设计师模具设计的一个重要环节，设计合理与否对塑件的性能、尺寸、内在质量、外在质量及模具的结构、塑料的利用率等有较大影响。对浇注系统进行设计时应遵循以下原则： 了解塑件的成型性能；尽量避免或减少产生熔接痕；有利于型腔中气体的排出；防止型芯的变形和嵌件的位移；尽量采用较短的流程充满型腔；流动距离比的校核。 1. 主流道的尺寸 （ 1） 主流道的长度：本次设计初选取 60行设计。 （ 2） 主流道的小端直径： d=注射机喷嘴尺寸 +（ ） 3） 主流的道大端直径： d=d+2L 主 15， a=4 （ 4） 主流道球面半径： 射机喷嘴半径 +（ 12） 0 5） 球面配合高度： h=3. 主流道的凝料体积 三维软件计算为 V 主 =. 主流道当量半径： 4+10） /4=. 主流道浇口套的形式 主流道在注射过程中反复与注射机喷嘴接触，易磨损。故设计为可便于拆卸替换的零件。主流道的定位与固定需定位圈。定位圈设计如图 4 10 图 4口套 图 4位圈 流到的设计 流道的布置形式 在设置的时候应尽量考虑减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减小分流道的容积和压力平衡，因此采用综合型分流道。 流道的长度 由于采用多型腔设计，流道较长，流道形状如图 ,总长度为 1988图4 11 图 4流道分布 流道的当量直径 根据当量直径经验公式 D=4 分别确定各位置分流道的当量直径 =0204 2 分 =644 33 分 = =3 分流道的截面形状 U 型截面的加工难度较小，且对流体的热量损失较小，所以本设计 形截面， 用圆形分流道，方便加工与开模拔模。 12 流道的截面尺寸 根据书上表 4， 1=9 3=2=3=33: D=3. 凝料体积 根据三位软件计算得出 252132=3=. 校核剪切速率 (1) 确定注射时间 t=2) 计算分流道体积流量 q 分 1=1 =1252132.2 s=56915s q 分 2=2 = s=2321s q 分 3=3 = s=2218s (3) 由式 (41 可得剪切速率 分 1 =分 1分 13 =58分 2 =分 2分 23 =22分 3 =分 3分 33 =91分流道的表面剪切速率处于浇口主流道的最佳剪切速率 5000003 之间，所以，分流道内剪切速率合格。 6. 分流道的表面粗糙度和脱模斜度 分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取 可， 脱模斜度一般在 5 10之间，这里去脱模斜度 8。 图 4流道截面 口的设计 该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一模 20 腔注射，为了便于调整冲模时的剪切速率和封闭时间，因此采用点浇口。截面形状简单，易于加工。 14 核主流道的剪切速率 计算主流道的体积流量 q 总 =1 =2589262.2 s=117693s 计算主流道的剪切速率 总 =总总3 =1357主流道的表面剪切速率处于浇口主流道的最佳剪切速率 500000以，分流道内剪切速率合格。 15 第五章模具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。按凹模结构的不同可将其分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四种。根据对塑件的结构分析，本设计中采用镶拼式式凹模，如图 5示。 图 5模结构 图 5芯 模的结构设计（型芯） 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，该塑件的型芯有一个，如图 5示，设计采用单型芯设计。 16 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，同时考虑它的机械性能和抛光性能。又因为该塑件为大批量生产，所以构成型腔的嵌入式凹模钢材选用 40于成型塑件的型芯来说，由于脱模时与塑件的磨损严重，因此钢材选用 型零件工作尺寸的计算 采用表 4的平均尺寸法计算 成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照塑件零件图中给定的公差计算。 腔的计算 因为本制品的不是精密器具，对制品的尺寸精度的要求比较低，所以，尽管收缩率比较大，也可按平均收缩率计算。 查 1 平均收缩率为 取 75式 15： 制品工件辟厚为： H=1度为： L=96以，成型腔即型腔套的内半径为： r=8+H（ 1+z0= (L=96(1+= (而此次设计的注射器筒体只要容积大于 10为 12品的长度没有要求，考虑到设计方便和设计成本，取型腔套内径 r=9度 L=96产出来的产品也满足容积的 要求，所以取此值型腔套只要满足强度要求就可以了。故取 r=L=95 芯主要尺寸的计算 1）径向尺寸 D D= 1+ 0z =8(1+0 = (2）被塑件包容部分的深度 h 17 h= + 0z=96(1+ (因为，型销的半径小 1容长度短，制品的厚度小，可以不考虑制品其尺寸在型销上的收缩变化。 架的确定 由于本次设计应用的模架为非标准模架，模架尺寸可参考标准模架并有一定改动。根据模具型腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸可以算出凹模嵌件所占的平面尺寸为 230200考虑凹模最小厚壁，导柱、导套的布置等，可确定选用的模架为 330400 模板尺寸的确定 定模底座： 45035525杆固定板： 40035515料板： 40035525浇板： 40035520腔板： 40035580板： 40035520模板： 40035540模底座： 45035532图 5 图 5架尺寸 18 架各尺寸的校核 根据所选注射机来校核该模具的尺寸。 模具平面尺寸 40035548370杆距离），校核合格。 模具高度尺寸 1655706具的最大厚度和最小厚度），校核合格。 模具的开模行程 S=2+4+(510)6527000模行程），校核合格。 气槽的设计 该塑件由于采用点浇口进料，熔体经塑件上方的浇口充满型腔，气体通过分型面，其配合间隙可作为气体排出的方式，不会在底部产生憋气的现象，同时，气体会沿着推杆的配合间隙、分型面和型芯与脱模板之间的间隙向外排出。 模推出机构的设计 本模具采用限位杆定位开模位置，无主动推出，工件依靠开模后各板的展开吧工件从型腔、型芯抽离。 模力的计算 脱模力分为初始脱模力和相继脱模力两部分，但前者通常大于后者，故设计时以初始脱模力为设计依据，而略去相继抽拔力。由 3： F= )s =96 8 ( 19 却系统的设计 冷却系 统的计算很麻烦，在此只进行简单的计算，设计时忽略模具因空气对流、辐射以及与注射机接触散发的热量，按单位时间内塑料熔体凝固时所释放的热量应等于冷却水所带走的热量。 却介质 中等粘度材料，其成型温度及模具温度分别为 200 C 和 50 C80C，所以，模具温度初步选定为 50 C，用常温水对模具进行冷却。 却系统的简单计算 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量 W 塑件制品的体积 V=258926件制品的质量 m=233g 塑件厚度为 以查表 4得 =8s，取注射时间 t=模时间 t 脱 =8s，则注射周期： T=此可以得到每小时注射次数 190 次。 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量为： h 确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量 Q，查表 直接可知 单位热量 590g。 计算冷却水的体积流量 冷却水道入水口的水温为 22 C，出水口的水温为 30 C，取水的密度为 1000Kg/的比热容 C)。则根据公式可得： 60(12)=定冷却水路的直径 d 当 ，查表 可知，为了使冷却水处于湍流状态，取模具冷却水孔的直径 冷却水在管内的流速 v v= 4602=s 求冷却管壁与水交界面的膜传热系数 h 因为平均水温为 26 C，因为平均水温为 ,查表可得 f=有： 20 C 24 4 0 k j/1 计算模具所需冷却水管的总长度 L 1 3 冷却水路的根数 x 设每条冷却水道的长度位 l=200冷却水路的跟数为 0. 56520 011 3 L 根 由上述计算可以看出，一条冷水道对于模具来说显然是不合适的，因此应根据具体情况加以修改。为了提高生产效率，凹模和型芯都应得到充分的冷却。采用 4 根直通式冷水道。动模板冷却水道如图，顶模板冷却水道如图 5 5道 21 向与定位结构 注射模的导向机构用于动、定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射机喷嘴精确定位；而模内定位机构则通过导柱导套进行合模定位。锥面定位则用于动、定模之间的精密定位。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，因此可采用模架本身所带的定位结构。 装图和零件图的绘制 经过上述一系列计算和绘图，把设计结果用总装图来表示模具结构，示。 图 5装 22 谢辞 我们即将毕业，告别大学，走向社会！在此， 我 很 想对 敬爱的 老师 们 和 可爱同学们说：感谢你们！ 特别是我的指导老师周智鹏老师，没有他的指导帮助，我的毕业设计很难独立完成，从设计项目的选择，再到对我的工艺过程和夹具的设计上都给出了针对性的参照和修改意见，使我的设计得以相对好的完成。 在此，谨向周智鹏导师致以深深的敬意和由衷的感谢！ 大学四年的学习生涯匆匆而过，它给予我太多不可磨灭的记忆。在充满激情的青春岁月里，有机会认识杨老师这位不可多得的人生引路人，是我莫大的幸运。在毕业设计遇到困难障碍时，老师总是在思想上给予点津，在 方法上给予指导，使我受益匪浅。老师治学严谨、态度谦和、思维开阔以及积极人生态度潜移默化的影响着我，成为不断向前奋进的不竭动力。 从项目地选择到零件的详细工艺计划过程的部分，全部设计进程中体现出周智鹏导师的汗水和辛劳。在我完成的毕业设计的过程中，因自己自身的知识的缺陷，遇到了很多难题，但 周智鹏 导师可以给我带来很多最实用的建议和仔细地向我解释我遇到的问题。如果没有杨君悦导师关键的建议和指导，我不会那么顺利的完成毕业设计。我非常感谢同组的。要是没有周智鹏导师关键性建议和指点，我不会这么顺利的完成毕业设计。我也非常 感谢同组的同窗，感激