机械专业毕业设计（论文）-文具盒塑件的注塑模具设计.doc

山东淄博职业学院毕业设计论文装订线 毕 业 设 计课题名称 姓 名 学 号 所 在 系 机电工程系 专业年级 p08机制 指导教师 职 称 讲师 二o一一 年 四 月 二十三第 36 页 共 16 页摘要塑料工业是世界上发展最快的工业之一。在日常生活中几乎每天都使用塑料制品，这些产品的大部分可由注塑成型的方法生产。众所周知，注塑成型工艺是制作各种形状的产品和以低成本制作复杂形状产品的制造工艺。本次的毕业设计的主要内容是文具盒塑件的注塑模具设计。从塑料材料的性能分析，根据塑件的基本形状和尺寸入手，合理选择注射的成型方法。通过对塑件工艺性的分析和对模具生产条件及制造水平的掌握，制订出成形工艺卡。在制定出成形工艺卡以后，开始进行模具的结构设计。其中模具的结构设计过程包括：型腔的数目和位置的确定，模具的总体结构形式设计，动模及定模成形零件尺寸的确定，浇注系统形式及尺寸的确定，脱模方式的确定，调温及排气系统的确定，模架的选择待以上各步骤完成以后，便开始绘制模具的结构草图，根据具体尺寸校核注塑模具及注塑机的有关尺寸，并对工艺参数进行核定和计算。之后进行初步的审查对所存在的问题进行确定和修正，然后绘制模具总装配图，按装配图绘制成型零件及所有需要加工的零件工作图，同时考虑零件的加工工艺。 关键词：文具盒塑件；注塑模具；成形工艺 山东淄博职业学院毕业设计论文目录前言 11. 绪论. . 21.1模具在加工工业中的地位.21.2 模具的发展趋势.21.3 模具cad/cam.3 1.4 塑料的组成特点与分类.4 1.5热塑性塑料注射模的基本组成.51.6注射成型模具分类.61.7 热塑性塑料的工艺特性.71.8 注塑成型工艺过程.92 毕业设计任务说明112.1毕业设计基本内容.112.2文具盒塑件注射模具的设计流程.112.3毕业设计选题的意义.123. 文具盒塑件注射模具的设计.133.1尺寸测量和三维模型的建立.133.2 塑件材料.133.3 型腔总体布局.143.3.1型腔数量的确定.143.3.2型腔布局.143.4成型零件的设计.153.4.1分型面的确定.153.4.2创建型腔和型芯.163.5标准模架的选择调用.183.5.1标准模架类型.183.5.2标准模架的选择调用.183.6 浇注系统设计.203.6.1主流道的设计 .203.6.2冷料井设计.213.6.3分流道设计.213.6.4浇口设计.223.6.5排气孔道的设计.233.7 顶出机构设计.233.8 抽芯机构设计.243.9 模具温度调节系统设计.243.10注塑设备选择.254模具制造 284.1注塑模具制造材料选择 284.2 模具的特种加工方法294.3 塑料模具成形零件的加工304.4模具安装和调试 305设计总结 32致谢 .33参考文献 .34前 言光阴似梭，大学四三年的学习一晃而过，为具体的检验这三年来的学习效果，综合检测理论在实际应用中的能力，除了平时的考试、实验测试外，更重要的是理论联系实际，即此次设计的课题为文具盒塑件注塑模具。本次毕业设计课题来源于生活，应用广泛，但分型难度大，模具结构较为复杂，对机械设计工作人员来说是一个很好的考验。它能加强对塑料模具成型原理的理解，同时锻炼对塑料成型模具的设计和制造能力。本次设计以文具盒塑件注射模具为主线，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。能很好的学习致用的效果。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到综合应用本次设计当中来，所谓学以致用。在设计中除使用传统方法外，同时引用了ug,autocad软件，力求达到减小劳动强度，提高工作效率的目的。本次设计中得到了马老师和学院各位老师的指点和精心教诲。由于实际经验和理论技术有限，设计的错误和不足之处在所难免，希望各位老师批评指正。1. 绪论1.1模具在加工工业中的地位模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采结构合理而简单的模具，以降低成本。现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。1.2 模具的发展趋势 近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大1。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个方面：（1） 加深理论研究在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得产品的产量和质量都得到很大的提高。（2） 高效率、自动化大量采用各种高效率、自动化的模具结构。高速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起了很大的作用。（3） 大型、超小型及高精度 应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。（4） 革新模具制造工艺 在模具制造工艺上，为缩短模具的制造周期，减少钳工的工作量，在模具加工工艺上作了很大的改进，特别是异形型腔的加工，采用了各种先进的机床，这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。（5） 标准化 开展标准化工作，不仅大大提高了生产模具的效率，而且改善了质量，降低了成本。1.3 模具cad/cam采用cad技术是模具生产的一次革命，是模具技术发展的一个显著特点。引用模具cad系统后，图纸不再是设计与制造环节的分界线，也不再是制造、生产过程中的唯一依据，图纸将被简化，甚至最终消失。模具cad技术在近几年的发展过程中日趋成熟，基于此项技术的二维、三维制图软件得到了广泛的应用，以生产家用电器的中国企业为代表，陆续引进了相当数量的cad/cam系统，如美国ugs的ug、美国parametric technology公司的pro/engineer、美国cv公司的cads5、英国deltacam公司的doct5、日本hzs公司的crade、以色列公司的cimatron、美国ac-tech公司的c-mold及澳大利亚moldflow公司的mpa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cad/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较低等特点，为进一步普及模具cad/cam技术创造了良好条件。基于网络化的cad/cae/cam一体化系统结构也得到了迅猛发展，在网络系统下实现了cad/cam的一体化，解决了传统混合型cad/cam系统无法满足实际生产过程分工协作的要求，更能符合实际应用的自然过程。模具cad/cam的优越性2：（1）缩短了模具设计与制造的周期，促进产品的更新换代；（2）优化模具设计及优化模具制造工艺，提高产品质量和延长模具寿命；（3）提高模具设计及制造的效率，降低成本；（4）将设计人员从繁闷的计算和绘图中解放出来，使其可以从事更多的创造性劳动。1.4 塑料的组成特点与分类1塑料的组成及各组成物的作用塑料是以树脂为左，加入不同添加剂，在一定的温度和压力下塑化成型的高分子材料。 (1)树脂：包括天然树脂和人工合成树脂。由于天然树脂产量有限，生产中很少采用天然树脂而主要采用人工合成树脂，树脂在塑料中一般含量为40。1肋。树脂是基础原料，它具有流功性和可塑性，是成型的必备条件。不同的树脂，决定塑料的不同类型。添加剂主要有：填充剂、增塑剂、稳定剂、发泡剂；着色剂等，添加剂直接影响塑料的物理、力学、化学性能等。(2)填充剂：是坦料中的重要成分。加入量可达40。50，常用的填充剂有碳酸钙、碳黑、玻璃纤维等。 加入填充剂的目的有两个：一是增量，增加塑料的体积或重量，明显减少树脂用量，降低成本。二是玫性，树脂中加入填充剂后，改变了树脂分子问构造，增加了原来不具有的特性，如酚醛树脂中加入木粉后，克服了脆性，提高了弹性；聚乙烯中加人钙质填料，提高了耐热性和刚度等3。填充剂的形状一般为粉状，也有纤维状和层状，不管填充剂的形状如何，对其要求有：容易被树脂浸润与树脂戳附很好，性质稳定又易分散，对设备的磨损不严重。(3)增塑剂：为了改进塑料的可塑性，降低熔融强度，需在有些树脂中加入有机化合物，这些有机化合物称为增塑剂，如氯化石蜡、磷酸酪类、二甲酸酯类等。在塑料工业中，聚氯乙烯、硝酸纤维、醋酸纤维中均需加入增塑剂以改善成型性能，提高塑料的软性及其它必要的性能。树脂中加入增塑刑，加大了其分子间的距离，削弱了大分子间的相互作用力，使树脂分子容易滑移，从而达到上述目的。如聚氯乙烯树脂中加人增塑剂邻苯二甲二丁酪，变为如同橡胶一样柔软的塑料。但加入量不能太多，否则会明显降低树脂的强度和硬度。 增塑剂是液态或低熔点固态物质，应无毒、无臭味、无色、对光和热比较稳定、挥发性小且与树脂有良好的相容性。(4)固化剂：主要用于热固性塑料。它的作用是，热固性塑料在成型时，其原来的线型分子结构变为体型分子结构，硬化过程加速，故又称为硬化剂。在环氧树脂中加入乙二胺，在酚醛树脂中加入六甲基四胺，就是这个道理。(5)稳定剂：为了提高塑件在使用时的稳定性，防止较快变质变性，需在塑料中加入某些物质，这些物质称为稳定剂。塑件在使用中要能耐热、光、空气、霉菌等。当使用环境较差时，往往会给塑件带来较大的影响，降低其使用寿命。为此，在配料时加入稳定剂。 稳定剂应耐油、耐水、耐化学腐蚀，抗老化，在成型过程中挥发小、不分解，无色，能与树脂很好相容。常用的稳定剂是硬脂酸盐、环氧化合物等。(6)发泡剂：为了制成泡沫塑料，在树脂中加入某种物质，如石油醚等，使树脂膨胀，这些物质就称勺发泡剂。(7)着色剂： 般将颜料或染料称为着色剂，它使塑料具有红色、蓝色等各种色彩，以满足使用者陶需要。着色剂在塑料配料时加入，加入量可通过试验或凭经验确定，并要搅拌均匀、着色剂应与树脂有很好的相容性，着色力强，性质稳定，不与其它成分(如填充剂、固化剂等)起化学反应，不易变色等。不少着色剂还束有其他作用，如炭黑着色剂有助于防止塑料受光变脆，二盐基性亚磷酸酯能防止紫外线射入。在塑料中加入萤光色料，可使之具有特殊光学性能。除上述添加剂外，还有润滑剂、阻燃剂等。2塑料的特点(1)质量轻。哩料的密度一般在0923gcm3范围内，约为铝的12，铜的l6。(2)比强度和比刚度高。塑料的强度和刚度虽然不如金属好，但塑料的密度小，所以其比强度(赢p)和比刚度(xp)相当高。如玻璃纤维增强塑料和碳纤维增强塑料的比强度和比刚度比钢材好。(3)化学稳定性好。塑料对酸、碱等化学物质具有良好的抗腐蚀能力，因此，在化工设备以及日用和工业品中得到广泛应用。 (4)电绝缘性能好。塑料具有优越的电绝缘性能和耐电弧特性，所以广泛应用于电机、电器和电子工业中，做结构零件和绝缘材料。(5)耐磨和减磨性能好。塑料的摩擦系数小，耐磨性强，可以作为减磨材料，如用来制造轴承、齿轮等零件。(6)消声和吸振性能好。用塑料制成的传动摩擦零件，噪声小，吸振性好。1.5热塑性塑料注射模的基本组成 通常一付注射模由下列基本部分组成4：(1).定模机构定模机构是安装在注射机的固定模板上的部分型腔。由定位环，主流道体，定模底板，定模板和凹模组成一体，在注射机上固定不动。主流道口与注塑机的喷嘴相联，引入熔融塑料。(2).动模机构动模机构是安装在注塑机的动模板上的部分型腔。由凸模，动模板，导柱，动模垫板和模脚等组成一体，在注塑机的锁模装置的驱动下往复运动。随着模板向右一起运动，完成凹模与凸模闭合，即闭模。注塑机料筒里的熔融塑料的高压作用下，通过喷嘴和浇注系统进入模腔，获得所需要的制品。当动模板向右运动时，完成开模，借助顶出装置实现制品脱模，落料。(3).浇注系统浇注系统是将熔融塑料引向闭合模腔的通道。通常由主流道，冷料穴，分流道和浇口等组成(4).导向装置导向装置时用以保证动模和定模闭合时位置准确。它由导柱和导套组成。对于多腔位射模，其顶出机构也设置了导向装置，以免顶针弯曲和折断。(5).顶出机构顶出机构是实现制品脱模的装置。常见的有顶杆式，顶管式和推板式等。(6).抽芯机构当制品上带有侧孔和侧凹结构时，在顶出工作前，先要将可作侧向运动的型芯从制品中抽出，该侧向运动是由抽芯机构实现的。由此可知，该机构只是部分注射成型模才需要设置。(7).冷却和加热装置加热时为满足注射成型工艺对模具温度的要求：冷却为使熔料能在模具内冷却定型。一般凹，凸模中通冷却水，热水，热蒸汽等。(8).排气系统排气系统是为把型腔内原有的空气以及塑料受热过程中产生的气体排出，而在模具分型面处开设的排气槽。1.6注射成型模具分类（1）按塑料品种不同可分为热塑性注射成型模和热固性塑料注射成型模。（2）按所用的注塑机类型不同而分为卧式注射成型模，立式注射成型模和角式注射成型模。（3）按注射成型模的结构特征分为：分型面注射成型模，又称为双板式注射成型模。双分型面注射成型模，也称为三板式注射成型模。适用于点胶口形式的注射成型模。在开模时，中间板与定模板进行定距分模，取出浇口，流道废把。1.7 热塑性塑料的工艺特性 (1)收缩率：热塑性塑料的收缩形式与热固性塑料类似。影响热塑性塑料成型收缩率的主要因素有以下几方面。 塑料品种：热塑性塑料在成型过程中由于存在结晶化引起的体积变化，内应力强，塑件残余应力大，分子取向性强，因此与热固性塑料相比收缩率较大，方向性明显。此外，脱模后收缩和后处理收缩也比热固性塑料大。 塑件特性：塑件成型时，熔料与模具型腔表面接触层的冷却较快，形成较低密度的固态层，由于塑料的导热性差，其内层缓慢冷却而形成收缩大的高密度固态层，因此塑件壁越厚则收缩率越大。 浇口形式和尺寸：这些直接影响料流方向、密度分布、保压补塑及成型时间。 成型条件：模具温度、注射压力、保压时间等对塑件的收缩均有直接影响。在模具设计时，应根据各种塑料的性质，塑件的壁厚，形状，进料口形状与尺寸，按经验确定塑件各部位的收缩率：，再计算模具型腔尺寸。对高精度的塑件，在模具设计时应留有修模余地，通过试模尼逐步修正模具，以达到塑件尺寸、精度要求。 (2)流动性：塑料流动性可以根据塑料的相对分子质量、熔融指数、阿基米德螺旋线长度、表观融度及流动比(流程长度塑件壁厚)等进行分析。相对分子质量小、熔融指数高、螺旋线长、表观熟度小、流动比大的塑料流动性好5。按模具设计要求，可将流动性分为3类：流动性好的，如尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯；流动性中等的，如改性聚苯乙烯(abs)、有机玻璃、聚甲醛、氯化聚醚等；流动性差的，如聚碳酸酪、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚矾、氟塑料等。 影响流动性的主要因素有以下几个方面：温度。料温高则塑料的流动性增大。压力。注射压力增大则熔融塑料受剪切作用大，其流动性也随之增大。特别是聚乙烯、聚甲醛对压力的反应十分敏感，所以在成型时可以通过调节注射压力来控制流动性。模具结构。模具浇注系统的形式、尺寸和布置，冷却系统设计的合理性，熔料流动(如型腔表面粗糙度、流道截面积、型腔形状和排气系统)等因素都直接影响到熔料在型腔内的流动性。 (3)结晶性：热塑性塑料按其冷凝时有无结晶现象，可分为结晶型塑料和非结晶型塑料两大类。 塑料的结晶现象是指塑料由熔融状态到冷凝状态的过程中，分子由无序的自由状态排列而逐步成有序有规律排列的一种现象。从表观特征来看，一般结晶型塑料是不透明或半透明的，非结晶型塑料是透明的。但也有例外，如聚4甲基戊烯为结晶型塑料，却有高透明性，abs为非结晶型塑料，但却不透明。对于结晶型塑料在模具设计及选择注塑机时应注意以下几点：料温上升到成型温度所需要的热量多，要选用塑化能力大的设备。冷凝时放出的热量大，模具需要充分冷却。塑件成型尼收缩大，易发生缩孔、气孔。塑件壁较薄时，冷却快，结晶度低，收缩小；塑件壁较厚时，冷却慢，结晶度高，收缩大。因此，应合理控制模具温度。塑料各向异性明显，内应力大，脱模后塑件易发生变形翘曲。塑料结晶熔点范围窄，易发生末熔粉注人型腔或堵塞进料口现象。 (4)热敏性和水敏性：热敏性是指某些塑料对热较为敏感，在料温高和受热时间长的情况下就会产生变色、降聚、分解的特性。具有这种特性的塑料称为热敏性塑料，如硬聚氯乙烯、聚甲配、聚三氟氯乙烯等。为防止热敏性塑料在成型过程中出现变色、分解现象，一方面可在塑料加入热稳定剂，另一方面应选用螺杆式注塑机，正确控制成型温度和成型周期，问时应及时消除分解物，对模具和设备采取防腐措施。 水敏性是指某些塑料(如聚碳酸酯)即使只含有少量水分，在高温、。高压下也会发生分解，对这类塑料在成型之前，必须预先加热干燥。 (5)应力开裂和熔融破裂：有些塑料对应力敏感，成型时易产生内应力且质脆易裂，塑件在外力作风下会发生开裂现象。为此，除在原料内加入附加剂提高抗裂性外，对原料还应注意干烘，同时选用合理的成型条件和结构合理的塑件；在设计模具时应增大脱模斜度，选用合理的进料口和顶出机构；在成型时应适当调节料温、模温、注射压力及冷却时间，尽量避免塑件在冷脆的情况下脱模;塑件成型后要进行消除内应力后处理，以提高抗裂性。 当一定熔融指数的聚合物熔体，在恒温下通过喷嘴孔时，其流速超过一定值后，挤出的熔体表面发生明显的横向裂纹称为熔融裂纹。发生熔融裂纹会影响塑件的外观和性能，故若选择熔融指数高的聚合物，在模具设计时应加大喷嘴、流道和浇口截面，降低注射速度和提高料温。(6)热性能和冷却速度：各种热塑性塑料有不同的比热容、导热率、热变形温度等热性能。比热容高的塑料在塑化时需要热量大，应选用塑化能力大的注射机。热变形温度高的塑料冷却时间短，脱模早，但脱模后要防止冷却变形。导热率低的塑料冷却速度慢，必须充分冷却，要加强模具冷却效果。1.8 注塑成型工艺过程1.注塑成型工艺过程见图1-16。产前准备加料注塑机熔融塑化物料模具闭合注塑、充模、保压冷却定型模具开启清模制品脱模及卸料制品后处理图1-1.注塑成型工艺过程2.注塑成型工艺过程可分为塑化计量、注塑充模和冷却成型三个阶段7。（1）成型物料在注塑机机筒内经过加热、压实以及混合等作用以后，由松散的粉状或粒状固态转变成连续的均化溶体的过程为塑化。将塑化好的溶体通过柱塞或螺杆定温、定压、定量的输出机筒所进行的准备工作，这些动作均需注塑机控制，柱塞或螺杆在塑化过程中为计量。（2）注塑冲模 注塑充模是柱塞或螺杆从机筒内的计量位置开始，通过注塑油缸和活塞施加高压，将塑好的塑料溶体经过机筒前端的喷嘴和模具中浇注系统快速送入封闭模腔的过程。（3）冷却定型 从浇口冻结开始，到制品脱模为止，是注塑成型工艺的最后一个阶段。在此阶段中需要注意的是模腔的压力，制品的密度、溶体在模具内的冷却情况以及脱模条件等。3.成型成型的条件以及要素：（1）温度：机筒温度、模具温度、干燥温度、油温度。（2）压力：注射压力、保压压力、被压、合模力。（3）时间：注射时间、保压时间、冷却时间、干燥时间。（4）速度：射出速度，螺杆转速，模具开、闭速度，顶出速度。（5）量：计量、顶出量、开模量。以上的成型要素相互关联，不能各自、任意设定，又与成型制品的形状、塑料的种类、模具构造有关系，成型条件要依据实际情况而定。机筒温度机筒温度的设定与塑料种类有差异，如错误设定机筒温度会造成成型不良。后段为供给材料，是软化材料并施行熔融的区域，设定温度易稍低。中段为材料的压缩区域，依外部加热与内部的剪切断作用实行可塑化，设定温度在中间温度为宜。前段为计量区，使熔融塑料混合搅拌均匀化，设定温度为高温。喷嘴依据成型周期及前段的温度、材料的种类及喷射方式动作而定，热稳定性良好的材料可将温度设定稍高一些。注射压力将熔融塑料树脂注射于模腔，射出压力过分的高、低均不适宜。pc与pmma对注射压力不敏感。射出速度为熔融塑料树脂向模腔的注射速度，一般对于制品的外观、尺寸精度而言，射出速度易快；但对于加厚或加深的成型制品宜缓慢。射出时间射出时间包括注射时间与保压时间。保压时间过短则浇口部位未固化，模腔内的树脂被退回螺杆侧面，致使尺寸精度或外观不良，为了避免短射或消除气泡，宜采取较长的保压时间。冷却时间填充模腔树脂冷却固化为热变形温度以下至可取出制品的时间。可根据成型的厚度、树脂温度、模具温度及材料特性确定，但一般根据经验而顶，冷却时间长，成型制品变形较小，但因成型制品有收缩，从模具中拔出不宜，从而成型周期拖长。计量计量时间（螺杆回转时间）设定比冷却时间要短。螺杆转速因螺杆回转，树脂受到剪断作用以至内部发热，螺杆转速越快，树脂发热越多，使树脂温度升高发生过热或分解，在不至发生过烧或分解的范围内，尽可能提高设备回转速度。背压螺杆回转时，对于后退螺旋加以阻抗，使后退困难的阻力称为背压，普通为3kg/cm220kg/cm2左右。其效果排列为：a）防止重量不均匀；b）防止空气混入；c）挥发脱气效果；d）使熔融均匀并是颜色分散良好。2. 毕业设计任务说明2.1毕业设计基本内容参考所给文具盒塑件实物，首先设计该注塑件结构。为满足大批量自动化生产的需要，为该塑件设计注塑模具。基本内容：塑件尺寸测量、塑件建模、确定收缩率和分型面、浇注系统设计、冷却系统、抽芯机构设计、模具结构件设计、零部件加工工艺制订、注射设备选择、绘制模具设计图纸。2.2文具盒塑件注射模具的设计流程(1)、塑件尺寸测量，用测量仪器对塑件进行尺寸的测量，(2)、塑件建模，利用软件ug或solidworks进行塑件的立体建模。(3)、注塑设备选择，确定塑件的型腔数，并计算塑件的投影面积，通过注射量的校核、注射力的校核、锁模力的校核、安装部分的尺寸校核、开模行程的校核、顶出装置的校核，结合注塑设备的资料确定注塑设备的型号。(4)、确定收缩率和分型面，首先由塑件性能的要求等，确定塑件的塑料，通过查资料确定塑件的收缩率。根据文具盒塑件的工艺及结构特点，确定具体的分形面，大致应为文具盒外侧。(5)、模架设计，通过塑件的大小及型腔数、浇注系统、导向部件、推出机构、调温系统、排气槽、侧抽芯机构等的初步估算，确定使用模架的型号。(6)、浇注系统设计，本塑件使用的是冷流道浇注系统，在浇注系统设计中，包括流道的设计、喷嘴的选择、主流道衬套的选择等，还必须研究一模两腔浇注系统的平衡性设计。(7)、成型件（模腔、模芯）设计，确定型腔数和分型面。(8)、抽芯机构的设计，根据文具盒塑件的结构特点，必须设置抽芯机构便于成型，根据文具盒侧部位置及工艺特点，选择并设计适合的侧抽芯机构。(9)、顶出机构的设计，根据文具盒塑件的结构特点，设计顶出机构。(10)、冷却系统设计，温度调节对塑件质量、生产效率有很大的影响，还针对型腔与型芯冷却回路的形式进行设计。(11)、零部件加工工艺制定，结合现代加工手段，利用数控cnc，电火花，线切割等方法，制定最符合经济效益的加工工艺。(12)、完成整套模具的三维立体图和二维工程图的绘制。2.3毕业设计选题的意义文具行业作为国内迅速崛起的一个轻工产品，在国际市场上起着越来越重要的作用。每年国际、国内的文具行业展览会或者轻工产品展览会，参展的国内文具企业不下1000家，中国制造的文具产业正以绚烂多彩的姿态展现给世界。据统计，国内现在专业的文具生产企业近5000家，专业生产办公文具的企业约3000家，年销售额达1000万元以上的企业约为10%。传统办公及相关文具仍然是国内文具企业发展的关键，其原因就是国内经济水平仍然相对较低，劳动力廉价，竞争力弱，传统文具仍然有着庞大的消费市场，这也是传统办公文具赖以生存的土壤。 但是，国内文具在产业发展的过程中，不可避免地走了一条恶性循环的竞争之路，缺乏明确有序的规范，产品线单一、低价竞争、资源浪费严重等等，都成了当前文具行业发展的樊篱，严重制约和阻碍了国内文具新生品牌的健康发展随着科技的不断发展，人们对塑料件的要求也越来越高，如何缩短成型周期、降低生产成本、提高制件精度，也直接关系到科学技术的发展，近20年来注射成型工艺及模具新技术发展很快，新的工艺和结构也层出不穷，同时也因为计算机技术的发展，计算机辅助设计（cad）、计算机辅助制造（cam）、计算机辅助工程（cae）也促进模具行业的发展。就以上的分析而言，文具盒这类超薄件注塑模具在国内及国外都有很广阔的前景，而且技术也是相对要求较高的，在技术的不断更新下，我相信超薄件的注塑模具的生产周期可以缩短、成本可以降低、技术也可以得到更好的发展。3 .文具盒塑件注射模具的设计3.1尺寸测量和三维模型的建立利用游标卡尺测出产品的主要尺寸并在ug软件的造型界面下完成文具盒塑件的三维造型，图3-1为文具盒塑件的三维立体图。图3-1.文具盒塑件的三维立体图经ug软件里的质量分析功能测得产品的体积v=24.571cm3 ，密度=1.05g/cm3，所以质量m=25.8g。3.2 塑件材料通用塑料如聚丙烯pp，聚乙烯pe，聚氯乙烯pvc具有应用范围广、加工性能良好，价格低廉的优点，但由于其力学性能较差且成型收缩率较大不易成型尺寸稳定的制品故不选用。所以材料最终选定为ps，其综合性能优异，耐化学品，绝缘性好，流动性较好，易于成型；成型收缩率小，制件尺寸稳定。俗称 ：ps塑料 ；中文学名：聚苯乙烯；英文学名：polystyrene；英文简称：ps；比重:1.05克/立方厘米 成型收缩率:0.6-0.8% 成型温度：170-250（1）物料性能电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良,无色透明,透光率仅次于有机玻璃,着色性耐水性,化学稳定性良好，强度一般，但质脆，易产生应力脆裂，不耐苯，汽油等有机溶剂，适于制作绝缘透明件，装饰件及化学仪器，光学仪器等零件8。（2）成型性能无定形料，吸湿小，不须充分干燥，不易分解，但热膨胀系数大，易产生内应力，流动性较好，可用螺杆或柱塞式注射机成型；宜用高料温，高模温，低注射压力,延长注射时间有利于降低内应力，防止缩孔，变形；可用各种形式浇口，浇口与塑件圆弧连接，以免去处浇口时损坏塑件，脱模斜度大，顶出均匀，塑件壁厚均匀，最好不带镶件，如有镶件应预热。3.3 型腔总体布局33.1型腔数量的确定为了提高生产效率，降低生产成本，高效率的利用材料，在既保证产品质量，满足模具制造加工工艺性的要求，又要保证生产技术经济效益的前提下，型腔数量采用一模两腔的方式。3.3.2型腔布局型腔布局最佳方案的选择，应综合考虑以下因素而定：合理的布局，应使每个型腔都能通过浇注系统从总压力总，均等的分到足够的成型压力(1)型腔布局和浇口开设应尽量保持对称，防止模具因承受偏载而产生溢料现象。(2)保证熔体同时均匀地充满每个型腔，使各型腔的塑件质量符合图纸规定，并满足稳定，均一的要求。(3)尽可能是型腔排列紧凑，布局合理，以便减少模具外形尺寸。(4)型腔与主流道的距离应尽量短，以避免压力和热量损失，提高材料利用率。(5)采用平衡的流到和合理的浇口尺寸，从而满足均衡进料，同时充满，均匀冷却的要求。型腔布置方式，有平衡式布置和非平衡式布置两种。分析塑件后，采用平衡式布局。3.4成型零件的设计3.4.1分型面的确定模具必须制成既可以分离又可以闭合的两个或几个部分，以满足注射过程中成型，脱模的需要。模具这种实现分离，闭合的接触面，称为分型面。一般来说，分型面有平直分型面，倾斜分型面，阶梯分型面，曲面分型面，瓣合分型面和立体分型面等几种形式。该文具盒塑件的分型面属于平直分型面。分型面的确定，受模具结构，模具制造工艺，总体布局，浇注系统，塑件结构工艺性，嵌件位置，推出机构，排气系统，操作工艺等多方面因素的影响9。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：(1)保证塑件的外观质量要求。(2)分型方向确定后，分型面应设计在此方向上的塑件外形最大处。(3)尽可能使分型面的设置有利于塑件脱模。(4)提高塑件关键行位尺寸精度。(5)尽可能使分型面具有良好的加工工艺性。(6)为了可靠锁模，尽量减少塑件在合模分型面上的投影面积。(7)使模具具有良好的排气效果。(8)尽可能避免侧向分型或抽芯机构。分析塑件后，对文具盒塑件的分型面如图3-2所示。图3-2 文具盒塑件分型面3.4.2创建型腔和型芯成型零件的工作尺寸是指型芯和型腔工作图上所标注的尺寸, 包括型腔的径向尺寸和深度尺寸、型芯的径向尺寸和高度尺寸、型芯或型腔的径向尺寸和高度尺寸以及它们的制造公差等, 它直接构成塑件的尺寸,影响着塑件的精度。通常工作尺寸是根据模具的制造公差、塑料成型收缩率和成型零件磨损确定的。传统的方法是平均收缩率计算法,其计算式如下:（1）型腔的工作尺寸计算式: （3-1） （3-2）（2）型芯的工作尺寸计算式: （3-3） （3-4）（3）中心距尺寸计算 lm=l1（1+k） （3-5） 杭州电子科技大学本科毕业论文式中k塑料的平均收缩率 l 型腔径向尺寸h型腔深度尺寸l 塑塑件外形径向尺寸h塑塑件外形高度尺寸 塑件公差 成型零件制造公差l 型芯径向尺寸l 塑塑件内壁径向尺寸h 型芯高度尺寸h 塑塑件内壁深度尺寸lm模具中心距尺寸l1制件中心距尺寸通过公式，利用ug软件，根据分型线、分型面、型芯区域和型腔区域曲面创建出型腔和型芯，见图（3-3）型芯和图（3-4）型腔。图3-3.型芯图3-4.型腔3.5标准模架的选择调用3.5.1标准模架类型美国、德国、日本等发达国家都十分重视模具标准化工作，目前世界较流行的标准有：国际模具标准化组织iso/tc29/sc8的国际通用模具技术标准；德国的din标准；美国的dme公司标准；日本的jis和futaba标准等。我也十分重视模具标准化工作，全国模具标准化技术委员会制定了冲模模架、塑料模模架和这两类模具的通用零件及其条件等国家标准。目前，国内外有许多标准注射模架产品在市场出售，我国注射模标准模架共有两个国家标准：（1）是适用于模板尺寸b l为560mm900mm的中小型模架（gb/t12556.1-1990）；（2）是适用于模板尺寸b l为630mm1250mm的大型模架（gb/t12555.1-1990）。美国dme公司的标准模架共有七种系列，它们是a、ar、b、x5、x6、ax、t系列。在这七种系列中，a、ar、b系列属于两板结构（单分型面），x5、x6、ax属于三板结构（双分型面），t系列属于四板结构（三分型面）10。在两板结构中，a系列和b系列结构相同，只是a系列设置了上、下垫板，ar系列与a系列相似，只是导柱与导套倒装。在三板结构中，x5、x6系列在a系列上增加了推件板，x6与x5系列的区别在于x6系列设置有动模板。ax系列与a系列的不同点在于ax系列具有一块中间活动板，可以形成两个分型面，分别脱出流道凝料和塑件制品。在t系列中有两块活动板，可以形成三个分型面，用于一些特殊场合。标准模架的选择是注射模cad系统的一个重要步骤。标准模架系列应在设计工作开始之前，就已经存放在数据库中。3.5.2标准模架的选择调用根据凹凸模的尺寸w=220 z-up=35 l=240 z-down=25，选取图3-5：美国dme公司的2a模架。图3-5：美国dme公司的2a模架index=3050; 模架型号为3050；mold_w=296; 模架宽度为296；mold_l=496; 模架长度为496；tcp_type=1; tcp_w=346; tcp_h=26; bcp_h=26; ap_h=56;bp_h=46; cp_h=66; cp_w=46; eja_h=16;ejb_h=26; ej_w=202; stp_d=16; gp_d=32;scr_d=12; d1=24; db=23.a板如图3-6所示，b板如图3-7所示。图3-6 a板图3-7 b板3.6 浇注系统设计3.6.1主流道的设计 在多数情况下，主流道衬套和定位环设计成两个零件，配合装配且用定位环压住，用于中大型模具。对于小型模具主流道衬套与定位环设计成整体式的。此模具属于中型模具，为了便于主流道衬套和定位环拆装，所以在此毕业设计采用流道衬套和定位环设计成两个零件。一般要求主流道衬套球面半径比唧嘴球面半径大12mm,主流道进口直径d，比注射机喷嘴出口直径d应大0.51mm。其作用：一是补偿喷嘴与主流道的对中误差；二是避免注射机注射时在喷嘴与主流道之间造成漏料或积存冷料，使主流道无法脱模11。一主流道进口直径d1=唧嘴出口直径+0.51mm =3+0.51mm 取d1=3.5mm二锥角锥角a=24，取a=2三主流道出口尺寸d2=d1+2tan(a/2)=6.4mm四主流道衬套球面半径r=唧嘴球面半径+12mm =8+12mm取r=10mm五主流道出口圆角半径r=d2/8=6.4mm 圆锥形表面的粗超度应在ra=0.8以上。主流道出口端面应与定模分型面齐平，以免出现溢料。若d1太大，主流道体积增大，回收冷料增多，冷却时间延长，同时包藏的空气亦多，如排气不良，制品易生成泡货组织疏松等，影响质量。此外，主流道体积大易形成进料漩涡以及冷却不足，进口料脱模困难。若d1太小，则塑料在流动过程中的冷却面积相对增加，热量损失大，粘度提高，注射压力降也增大，易造成成型困难。故d1尺寸应慎重选用。定位环也采用标准件，外径为100mm，内径32mm。主流道结构见图3-8。图3-8.主流道结构图3.6.2冷料井设计最先喷射出的熔融塑料一接触冷的模具温度降低，称为冷料。若进入型腔则影响制品的质量均匀性和外观完美性。因此，为“逮捕”冷料，常在主流道或一级分流道的转弯处的末端设置冷料井。冷料井的直径稍大于主流道大端直径的d2,长度一般取主流道d2的1.52倍12。在此设计中冷料井的直径取8mm，长度为78mm。采用倒锥形拉料杆冷料井，因为这种结构形式有足够大的冷料井，在成型韧性好的塑料制品时，应用较为广泛。在取出主流道凝料时无需作侧向移动，易于实现自动化操作。3.6.3分流道设计分流道系指主流道与浇口之间的通道。其作用是使熔融塑料过渡和转向。在多型腔模中均设置分流道，且常由一级分流道和二级分流道共同完成。要求满足熔融流料压力损失小，散热最少，容积量最小。1.分流道的截面常用的分流道截面有圆形，半圆形，矩形，梯形四种。由于半圆形截面加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大，所以在本次设计中采用半圆形的分流道截面。2.分流道的尺寸计算分流道尺寸应根据制品的壁厚，体积，形状复杂程度和塑料的流动性等因素而定。根据主流道的大端直径选择半圆形截面的直径为8mm,为将少热量损失，将分流道设计成直的，且长度为50mm。分流道的表面粗糙度应高于主流道的表面粗糙度，以增大外层料流的阻力，降低流速，以获得与中心料流有相对速度差，有利于熔融塑料冷皮层固定，起到保温作用。3.6.4浇口设计1浇口位置的选择模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则13：（1）尽量缩短流动距离。（2）浇口应开设在塑件壁厚最大处。（3）必须尽量减少熔接痕。（4）应有利于型腔中气体排出。（5）考虑分子定向影响。（6）避免产生喷射和蠕动。（7）浇口处避免弯曲和受冲击载荷。（8）注意对外观质量的影响。综合考虑以上几项原则，浇口位置选择在塑件分型处的中间位置，采用侧浇口，即矩形浇口。2.浇口尺寸选择浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。浇口截面尺寸太小，虽然浇口凝料与制品容易分离，但压力损失增大，熔料充模发生困难。在保压期间，当模内