【毕业设计论文】外壳零件的注射模设计-毕业设计说明书【有对应的CAD图】

订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 毕业设计说明书( 论文) 题 目: 外壳零件的注射模设计 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 中 文 摘 要 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 本论文根据工程实际的需要完成外壳的注射模具设计。在设计中采用 A B S塑料注射而成型，成型方式为一模两腔，该论文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。该论文还对分型面、浇注系统和脱模机构进行了分析设计，完成了模具工程图设计，最后进行了主要零件加工工艺设计。 关键词 注射模 成型 工艺性 设计 本科毕业设计说明书（论文） 第 4 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 外 文 摘 要 本科毕业设计说明书（论文） 第 5 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 T i t l e T h e I n j e c t i o n M o l d w i t h C r s t a c e o u s p a r t D e s i g n A b s t r a c t T h e p r e s e n t p a p e r a c t u a l n e e d s t o c o m p l e t e a c c o r d i n g t o t h e p r o j e c t t h e i n j e c t i o n m o l d w i t h c r s t a c e o u s p a r t d e s i g n . U s e s t h e A B S p l a s t i c i n j e c t i o n i n t h e d e s i g n t o t a k e s h a p e ，t h e f o r m a t i o n w a y i s a m o l d t w o c a v i t y , t h i s p a p e r c o n c r e t e s t u d y p r o d u c t s t e c h n o l o g y c a p a b i l i t y , h a d d e t e r m i n e d u s e s t h e f o r m a t i o n e q u i p m e n t w h i c h t h e p l a s t i c t h e t e c h n o l o g i c a l p a r a m e t e r a n d u s e s , h a d d e t e r m i n e d t h e m o l d m a n u f a c t u r e s t h e o v e r a l l c o n c e p t , a n a l y z e d a n d h a s s o l v e d m o l d s g r o s s s t r u c t u r e a n d e a c h e f f e c t i v e r a n g e c o n c r e t e s t r u c t u r e , a n d h a s c a r r i e d o n s o m e e s s e n t i a l s i z e c o m p u t a t i o n a n d t h e i n t e n s i t y e x a m i n a t i o n . T h i s p a p e r a l s o h a l v e d t h e p r o f i l e , t h e g a t i n g s y s t e m a n d t h e m o l d e m p t i e r h a s c a r r i e d o n t h e a n a l y s i s d e s i g n , h a s c o m p l e t e d t h e m o l d e n g i n e e r i n g p l a t d e s i g n , f i n a l l y h a s c a r r i e d o n t h e m a j o r p a r t s p r o c e s s i n g t e c h n o l o g i c a l d e s i g n , h a s c o m p l e t e d e a c h w o r k . T h r o u g h t h e d e s i g n , t h e s y n t h e s i s h a s a p p l i e d t h e u n i v e r s i t y p e r i o d m o s t f o u n d a t i o n s a n d t h e s p e c i a l i z e d k n o w l e d g e , d e e p e n s s t u d i e s t h e k n o w l e d g e s y s t e m , h a s b e e n f a m i l i a r w i t h t h e p r o j e c t a p p l i c a t i o n d e s i g n . K e y w o r d s i n j e c t s t h e m o l d f o r m a t i o n t e c h n o l o g y c a p a b i l i t y d e s i g n 本科毕业设计说明书（论文） 第 6 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 目 录 1 引言 1 1 1 塑料模具的发展现状 1 1 2 国内外的研究现状分析 1 1 3PRO/ENGINEER在模具中的应用 2 2 模具结构形式 5 2.1 确定型腔数量及排列方式 5 2.2 模具结构形式的确定 5 2.3 材料性能分析 5 2.4 注射机型号的确定 6 3 壳体模具的设计 7 3 . 1 分型面位置的确定 7 3 . 2 浇注系统的形式和浇口的设计 7 3 3 冷料穴的设计1 2 3 4 成型零件的设计与加工工艺 1 2 3 5 模架的确定1 5 3 6 导向与定位机构的设计1 7 3 7 顶出系统设计1 8 3 8 脱模力的计算1 9 3 9 推杆脱模机构1 9 3 . 1 0 合模导向机构设计 2 0 4 模具调试2 2 4 1 试模2 2 4 2 装模2 2 4 . 3 试模2 2 结束语 2 3 致谢 2 4 参考文献2 5 本科毕业设计说明书（论文） 第 7 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 1 引言 1 . 1塑料模具发展现状 随着中国当前的经济形势的日趋好转，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下，中国的制造业也日趋蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。 8 在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接：“模具就是黄金”。可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视，早在 1 9 8 9 年 3 月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务 1 , 2 。 近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。 3 , 4 本次毕业设计的主要任务是盒盖注塑模具的设计。也就是设计一副注塑模具来生产盒盖塑件产品，以实现自动化提高产量。针对盒盖的具体结构，通过此次设计，使我对点浇口双分型面模具的设计有了较深的认识。同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准、期刊等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、排气系统、模温调节系统）有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。 3 6 1 . 2 国内外的研究现状分析 在国外，注塑模 C A E 技术的应用已相当普遍，而在我国注塑模具设计仍停留在以经验为主导的设计模式，成熟的注塑模 C A E 用户屈指可数。我国的模具设计还停留在一个比较落后的层次。未来我国模具工业和技术的主要发展方向将是：大力普及、广泛应用 C A D / C A E / C A M 技术，逐步走向集成化。现代模具设计制造不仅应强调信息的集 本科毕业设计说明书（论文） 第 8 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 成，更应该强调技术、人和管理的集成。未来我国模具的发展方向将会向以下方向发展 7 : 提高大型、精密、复杂与长寿命模具的设计与制造技术，逐步减少模具的进口量，增加模具的出口量。 在塑料注射成型模具中，积极应用热流道，推广气辅或水辅注射成型，以及高压注射成型技术，满足产品的成型需要。 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。模具标准件是模具基础，其大量应用可缩短模具设计制造周期，同时也显著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具质量。我国模具商品化、标准化率均低于 3 0 % ，而先进国家均高于 7 0 % ，每年我们要从国外进口相当数量的模具标准件，其费用约占年模具进口额的 3 % 8 % 。 发展快速制造成型和快速制造模具，即快速成型制造技术，迅速制造出产品的原型与模具，降低成本推向市场。 积极研究与开发模具的抛光技术、设备与材料，满足特殊产品的需要。 推广应用高速铣削、超精度加工和复杂加工技术与工艺，满足模具制造的需要。 开发优质模具材料和先进的表面处理技术，提高模具的可靠性。 研究和应用模具的高速测量技术、逆向工程与并行工程，最大限度地提高模具的开发效率与成功率 8 9 。 1 . 3 P r o / E N G I N E E R 在模具中的应用 P r o / E N G I N E E R （简称P r o / E ）是美国参数技术公司（P T C ）于1 9 8 8 年首先推出的使用参数特征造型技术的大型C A D / C A M / C A E 集成化软件 3 ， 它集成了零件设计、 产品装配、模具开发、自动测量和机构模拟等功能，在机械、模具、工业设计等行业得到广泛应用。在模具设计与加工过程中，采用P r o / E 软件可以进行产品造型、模具设计、注射模拟到模具加工。通过模拟仿真对模具型腔的设计进行检验，可将问题发现于正式生产前，大大缩短制模时间，提高模具加工精度。目前采用P r o / E 软件进行模具设计正逐渐成为塑料模具设计的发展趋势。 1 . 3 . 1 集成制造技术 模具C A D / C A M / C A E 系统的集成关键是建立单一的图形数据库，在C A D / C A M / C A E 的各 本科毕业设计说明书（论文） 第 9 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 单元之间实现数据的自动传递与转换，使C A M / C A E 阶段完全吸收C A D 阶段的三维图形，缩短建模时间并减少误差；借助计算机对模具性能、结构、加工精度、熔体在模具中的流动情况及模具工作过程中的温度分布情况等进行分析和优化 1 0 1 1 。P r o / E 软件采用面向对象的统一数据库和参数化造型技术，具备概念设计、基础设计和详细设计的功能，为模具的集成制造提供了优良的平台。 1 . 3 . 2 并行工程技术 模具采取订单式的生产方式，属于单件生产，制造过程复杂，交货期短；而利用C A D 、C A M 单元技术制造模具，则制造精度低、周期长。为了解决上述难题，在模具制造过程中引入了并行工程技术 1 2 。并行工程是设计人员在进行产品零件设计时，就开始考虑模具的成型工艺、模具使用寿命等因素，并进行校对、检查，预先发现设计中的错误；在初步确立产品的三维模型后，设计、制造及辅助分析部门的设计人员同时进行模具结构设计、工程详图设计、模具性能辅助分析及数控机床加工指令的编程，而且每一个设计者对产品所做的修改可自动反映到其他部门，大大缩短设计、数控编程的时间 1 3 。 传统的串行工艺路线为：模具结构设计模具型腔、型芯二维设计工艺准备模具型腔、型芯设计三维造型数控加工指令编程数控加工；采用P r o / E 软件将其改为由不同部门设计人员同时进行高度工艺准备的并行路线，不但提高了模具的制造精度，而且可以缩短设计、数控编程时间达4 0 % 以上 1 4 。 并行工程的关键是实现零件三维图形数据共享，使每个设计者所使用的图形数据绝对相同， 任何改动均能自动反映给其他设计人员， 保证数据的唯一性和可靠性 1 5 1 6 。P r o / E 软件所具有的单一数据库、参数化实体特征造型技术，为实现并行工程提供了可靠的技术保证。 1 . 3 . 3 塑料模具设计专家E M X E M X 模具设计专家是P T C 公司为模具设计人员开发的专业模具设计的一个外挂模块， 它能大大缩短模具设计人员创建、 定制和细化模架部件以及模具组件所需的时间。E M X 提供了智能、自动化模架和模具组件。组件就位后，系统会自动完成相邻模板和组件上的余隙切口以及钻孔和螺纹孔的操作，从而把模具设计人员从耗时的、重复性的模具细化工作中解放出来。E M X 可以实现以下功能： 本科毕业设计说明书（论文） 第 10 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 （1 ）快速设计、定制和细化模架部件和组件； （2 ）自动完成余隙切口、螺纹孔、组件安装、顶杆修饰等工作； （3 ）可以同时向1 5 个以上的模架及相关模具标准件厂商预先定制模具组件和部件； （4 ）自动生成组件和部件的 2 D 工程图及 B O M 表； （5 ）对开模过程进行动态仿真及干涉检查。 1 . 3 . 4 塑料模具设计功能 P r o / E 中的M o l d e s i g n 模块提供了方便、实用的三维模具设计与分析的各种工具，可辅助设计人员由产品的三维模型建立模具、装配模型，设计分型面、浇注系统和冷却系统等，从而完成模具成型（即凹模和凸模）部分的设计；并利用E M X 提供的标准件库和标准模架库，完成顶出机构与模具总体装配设计。 另外可以在P r o / E 中进行塑料模具设计。它能让模具设计人员创建、修改和分析模具构件，并在模具设计变化时，快速将其更新。利用P r o / E 进行模具设计，可以实现以下功能 1 7 ： （1 ）评估零件：使用“拔模检测”和“厚度检测”功能，分析产品零件是否符合开模条件。 （2 ）创建模具成型零件：装配模具模型对零件进行收缩率设置创建分型面（包括滑块、嵌件的分型面）分割工件以创建模具体积块抽取模具体积块来产生模具成型零件（模具零件的实体模型与产品模型相关，可用于数控加工）。 （3 ）组装模具标准件：组装注塑模标准模架模具型腔的放置和陈列顶杆及其他模具标准件的组建流道的自动创建冷却水路的自动创建（包括3 D 冷却水路干涉检测）定义开模动作，进行开模模拟及干涉检查。 （4 ）创建模具工程图：生成二维模具工程图，以指导模具生产。 总之，采用P r o / E 软件进行塑料模具设计，可大大缩短设计时间，降低成本，提高设计精度和效率。 本科毕业设计说明书（论文） 第 11 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 2 模具结构形式 2 . 1 确定型腔数量及排列方式 型腔的数量是由厂方给定，为“一出二”即一模二腔。 2 . 2 模具结构形式的确定 由于塑件外观质量要求高，尺寸精度要求一般，且装配精度要求高，因此我们设计的模具采用多型腔单分型面。根据本塑件的结构，模具将会采用两个分模面，一个分型面。 2 . 3 材料性能分析 此塑件为专用零件，其材料为聚丙烯（PP 本色）与聚甲醛（BASF N2320 300） 。PP 有优良的介电性能，耐水性，化学稳定性，成型性好，吸水性小，熔融状态流动性好。但是收缩率大，易产生缩孔，凹痕，变形等缺陷，成型温度低时，方向性明显，凝固速度较快，易产生内应力。因此应注意控制成型温度，模具温度。 甲醛是结晶度很高的高聚物，他的突出特点是综合力学性能好，其强度，硬度很高，尤其是弹性模量很大，具有与金属材料较为接近的比强度和比刚度并具有好的耐磨性和小的摩擦系数。他的吸水性小成型前可不必进行干燥其制件尺寸稳定性好可以制造较精密的零件。但其熔融温度范围小，熔融和凝固速度快，制件容易产生毛班，褶皱，熔接痕等表面缺陷，并且收缩率大，热稳定性差，这些都应在设备调整和工艺参数及模具温度控制等方面采取措施。 本科毕业设计说明书（论文） 第 12 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 上两种材料均可以采用一般热塑性塑料的成型方法生产塑料制件， 如注射， 挤出，真空等。 制件如图 2.1； 图 2 . 1 工件图 2 . 4 注射机型号的确定 由塑料制件尺寸计算， 其成型零件体积约为 9907mm3 固出选 XS- ZS- 22 柱塞卧式注射机其主要参数为： 额定注射量 30，20cm3 注射压力 75，117MP 柱塞直径 25*2，20*2mm 注射行程 130mm 合模力 250KN 最大合模行程 160mm 模具最大厚度 180mm 模具最小厚度 60mm 动，定模固定板尺寸 250*280mm 拉杆空间 235mm 2 . 4 . 1 锁模力的校核 锁模力公式如下： FqP= 本科毕业设计说明书（论文） 第 13 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 其中：p作用于模面的压力 kg; q型腔内塑料压力 kg/cm2，取经验值=200400kg/cm2 F- - - - - - - - - 制件在分型面上的最大投影面积 cm2 F=1/4p(75.42- 42.62) =3038.3mm2=30.38cm2 P=400*30.38=12152kg=125.152kn250kn 则锁模力满足要求。 3 壳体模具的设计 3 . 1 分型面位置的确定 如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则： （1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处。 （2）便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。 （3）保证塑件的精度要求。 （4）满足塑件的外观质量要求。 （5）便于模具加工制造。 （6）对成型面积的影响。 （7）对排气效果的影响。 （8）对侧向抽芯的影响。 本科毕业设计说明书（论文） 第 14 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 其中最重要的是便于模具加工制造和便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。为了便于模具加工制造，应尽是选择平直分型面工易于加工的分型面,所以此次在零件最大圆处设分型面在运动时成型零件在动模部分这样便于下一步的脱模。 具体位置如下图 3.1： 图 3 . 1 工件分型面 所以取 A - A 分型面。 3 . 2 浇注系统形式和绕口的设计 3 . 2 . 1 主流道设计 （1 ）主流道尺寸 主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为 3.5 mm4mm。 （2 ）主流道衬套的形式 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。主流道衬套结构如图 3 . 2 。 本科毕业设计说明书（论文） 第 15 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 3 . 2 主流道衬套结构 （3 ）主流道衬套的固定 因为采用的有交口套，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是标准件，外径为120mm，内径35mm。具体固定形式如下图 3.3 所示： 图 3 . 3 主流道衬套固定结构 （4 ）分流道设计 在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主流道末 本科毕业设计说明书（论文） 第 16 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。 为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形梯形 U 形半圆形及矩形等，工程设计中常采用梯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，一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸： 42654. 0LmB = BH32= 式中 B梯形大底边的宽度（mm） m塑件的重量（g） L分流道的长度（mm） H梯形的高度（mm） 梯形的侧面斜角 a 常取 50150，在应用式（式 1）时应注意它的适用范围，即塑件厚度在 3.2mm 以下，重量小于 200g，且计算结果在 3.2mm9.5mm 范围内才合理。梯形的侧面斜角 a 常取 50150，在应用式（式 1）时应注意它的适用范围，即塑件厚度在 3.2mm 以下，重量小于 200g，且计算结果在 3.2mm9.5mm 范围内才合理。本电动机绝缘胶架的体积为约 9907mm3，质量大约 11.8g，分流道的长度预计设计成 20mm长,所以： B=0.2654*11.81/2201/41.93 取 B 为 6mm H=2/3*6=4mm 梯形小底边宽度取 6mm，其侧边与垂直于分型面的方向约成 14.40。 ( 5 ) 分流道长度 分流道要尽可能短，且少弯折，便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力损失和热量损失。将分流道设计成直的，总长 20mm。 ( 6 ) 分流道的表面粗糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度 Ra 并不要求很低，一般取 1.6m左右既 本科毕业设计说明书（论文） 第 17 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。 实际加工时，用铣床铣出流道后，少为省一下模，省掉加工纹理就行了。 （省模：制造模具的一道很重要的工序，一般配备了专业的省模女工，即用打磨机，沙纸，油石等打磨工具将模具型腔表面磨光，磨亮，降低型腔表面粗糙度。 ） 3 . 2 . 2 浇口设计 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。 3 . 2 . 3 浇口的选用与排气系统 浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。我们将采用限制性浇口。限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。 在这里我们选择轮辐浇口，轮辐浇口是在内侧开设的环行浇口的基础上加以改进的，由圆周进料改为几段小圆弧进料，浇口尺寸与侧浇口类似。这样浇口凝料易于去处且用料也有所减少，这列类浇口在生产中比环行浇口应用广泛。 3 . 2 . 4 排气设计 在塑料熔体填充注射模腔过程中，模腔内除了原有的空气外，还有塑料含有的水分在注射温度下蒸发而形成的水蒸汽，塑料局部分解产生的低分子挥发气体，塑料助剂挥发（或化学反应）所产生的气体以及热固性塑料交联硬化释放的气体等；这些气体如果不能被熔融塑料顺利地排出模腔，将在制件上形成气孔，接缝，表面轮廓不清，不能完全充满型腔，同时，还会因为气体被压缩而产生的高温灼伤制件，使之产生焦痕，色泽不佳等缺陷。 模具的排气可以利用排气槽排气，分型面排气，利用型芯，推杆，镶件等的间隙排气。P P 料推荐的排气槽深度为 0 . 0 2 。 本科毕业设计说明书（论文） 第 18 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 排气设计原则： 通常，选择排气槽的开设位置时，应遵循以下原则： （1 ）排气口不能正对操作者，以防熔料喷出而发生工伤事故； （2 ）最好开设在分型面上，如果产生飞边易随塑件脱出； （3 ）最好设在凹模上，以便于模具加工和清模方便； （4 ）开设在塑料熔体最后才能填充的模腔部位，如流道或冷料穴的终端； （5 ）开设在靠近嵌件和制件壁最薄处，因为这样的部位最容易形成熔接痕； （6 ）若型腔最后充满部位不在分型面上，其附近又无可供排气的推杆或活动的型心时， 可在型腔相应部位镶嵌烧结的多孔金属块，以供排气； （7 ）高速注射薄壁型制件时，排气槽设在浇口附近，可使气体连续排出； 若制件具有高深的型腔，那么在脱模时需要对模具设置引气系统，那是因为制件表面与型心表面之间在脱模过程中形成真空，难于脱模，制件容易变形或损坏。热固性塑料制件在型腔内的收缩小，特别是不采用镶拼结构的深型腔，在开模时空气无法进入型腔与制件之间，使制件附粘在型腔的情况比热塑性制件更甚，因此，必须引入引气系统。 3 . 2 . 5 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，初步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，同时浇口位置的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： （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。 本科毕业设计说明书（论文） 第 19 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 （8 ）注意对外观质量的影响。 根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则，在型腔设计两个进浇点。 3 . 3 冷料穴的设计 在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度， 从喷嘴端部到注射机料筒以内约 1 0 m m 2 5 m m的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里温度相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。 冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处） ，其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的 1 1 . 5倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积，冷料穴有六种形式，常用的是端部为 Z 字形和拉料杆的形式，具体要根据塑料性能合理选用。本模具中的冷料穴的具体位置在主流道末端。 3 . 4 成型零件的设计与加工工艺 模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。 设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。 3 . 4 . 1 成型零件的结构设计 本科毕业设计说明书（论文） 第 20 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精度直接影响塑件的精度。该塑件有需要配合的地方，所以对尺寸的要求比较高，成型零件工作尺寸计算方法一般有两种：一种是平均值法，即按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量进行计算；另一种是按极限收缩率、极限制造公差和磨损量进行计算；前一种方法简便，但不适合精密塑件的模具设计，后一种复杂，但能较好的保证尺寸精度。本设计采用平均值法。 （1 ）凹凸模工作尺寸计算 凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸属包容尺寸，在使用过程中凹模的磨损会使包容尺寸逐渐变大。因此，为了使得模具的磨损留有修模的余地，以及装配的需要，在设计模具时，包容尺寸尽量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。 （a ）凹模径向尺寸的计算 L1= ( 1 + k ) L塑43z+ = ( 1 + 0 . 0 0 3 ) 7 7 . 6 430 . 4 6 17. 0+ = 7 7 . 4 8 7 817. 0+ m m 式中 L塑塑料件外行公称尺寸； k 塑件的平均收缩率 1 . 5 5 . 0 % ； 塑件的尺寸公差值；模塑件尺寸公差表取 M T 6 级； z模具制造公差，取塑件相应尺寸公差的 1 / 3 1 / 6 ，z=3； L2= ( 1 + k ) L塑43z+ = ( 1 + 0 . 0 0 3 ) 7 0 . 6 430 . 4 6 17. 0+ = 7 0 . 4 6 6 817. 0+m m L3= ( 1 + k ) L塑43z+ = ( 1 + 0 . 0 0 3 ) 4 . 8 430 . 0 4 5 17. 0+ = 4 . 7 8 117. 0+m m 本科毕业设计说明书（论文） 第 21 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 L4= ( 1 + k ) L塑43z+ = ( 1 + 0 . 0 0 3 ) 1 . 5 430 . 0 3 4 17. 0+ = 1 . 4 9 717. 0+m m 式中 L1以 ? 7 7 . 6 加工时凹模的径向尺寸； L2以 ? 7 0 . 6 加工时凹模的径向尺寸； L3以 4 . 8 加工时凹模的径向尺寸； L4以 1 . 5 加工时凹模的径向尺寸； （b ）凹模深度尺寸的计算： H1= ( 1 + k ) H塑32z+0 = ( 1 + 0 . 0 0 3 ) 3 320 . 0 3 4 17. 0+ = 2 . 9 8 617. 0+ m m H2= ( 1 + k ) H塑32z+0 = ( 1 + 0 . 0 0 3 ) 1 2 . 7 320 . 1 1 17. 0+ = 1 2 . 6 6 4 717. 0+ m m 式中 H塑塑件的高度尺寸； H1塑件的高度尺寸为 3 时尺寸； H2塑件的高度尺寸为 1 2 . 7 时尺寸。 （2 ）凸模工作尺寸的计算 凸模是成型塑件外形的，其工作尺寸属被包容尺寸，在使用过程中凸摸的磨损会使被包容尺寸变小。因此，为了使得模具的磨损留有修模的余地，以及装配的需要，在设计模具时，被包容尺寸尽量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。 （a ）凸模径向尺寸的计算： L1= ( 1 + k ) L塑+43Z = ( 1 + 0 . 0 0 3 ) 4 . 8 +430 . 0 4 5 17. 0 本科毕业设计说明书（论文） 第 22 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 = 4 . 8 4 817. 0 m m 式中 L1以 4 . 8 加工时凸模的径向尺寸； L2= ( 1 + k ) L塑+43Z = ( 1 + 0 . 0 0 3 ) 6 . 8 +430 . 0 7 2 17. 0 = 6 . 8 7 4 417. 0 m m 式中 L2以 6 . 8 加工时凸模的径向尺寸。 L3= ( 1 + k ) L塑+43Z = ( 1 + 0 . 0 0 3 ) 1 +430 . 0 2 4 17. 0 = 1 . 0 2 117. 0 m m 式中 L3以 1 加工时凸模的径向尺寸。 （b ）凸模高度尺寸的计算： H = ( 1 + k ) H塑+32Z = ( 1 + 0 . 0 0 3 ) 9 . 5 5 +320 . 0 7 2 17. 0 = 6 . 6 2 6 6 517. 0 m m 式中 H 凹模深度减去塑件壁厚型芯的理论高度。 （3 ）中心距尺寸的计算 模具上中心距尺寸与制品上中心距的公差标注均采用双向等值公差21和2Z表示。此外，在中心距尺寸的计算中不考虑磨损量。 L = ( 1 + Scp) L中心 2z = ( 1 + 0 . 0 0 5 ) 1 8 217. 0 = 1 8 . 1 0 . 0 9 m m 本科毕业设计说明书（论文） 第 23 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 式中 L 模具中心距尺寸； L中心塑件中心距尺寸，L中心= 1 8 m m 3 . 5 模架的确定 在注塑成型过程中，型腔主要承受塑料熔体的压力，因此模具型腔应该具有足够的强度和刚度。如果型腔壁厚和底版的厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型腔材料本身的许用应力 时，型腔将导致塑性变形，甚至开裂。与此同时，若刚度不足将导致过大的弹性变形，从而产生型腔向外膨胀或溢料间隙。因此，有必要对型腔进行强度和刚度的计算，尤其对重要的，精度要求高的大型塑件的型腔，不能仅凭经验确定。 根据大型模具按刚度条件设计，按强度校核；小型模具按强度条件设计，按刚度校核原则： 圆行侧壁厚度计算公式： S = r ( E / r p - + 1 ) / ( E / r p - - 1 ) 1 / 2- 1 = ( E ( ) + 0 . 7 5 r p ) / ( E ( ) - 1 . 2 5 r p ) 1 / 2- 1 = （2 . 1 * 1 05* 0 . 0 4 + 0 . 7 5 * 7 5 * 3 7 . 7 ）/ （2 . 1 * 1 05* 0 . 0 4 - 1 . 2 5 * 7 5 * 3 7 . 7 ）1 / 2- 1 = 1 . 3 3 8 4 0 7 2 式中 ：S - - - - - 型腔侧壁厚度（m m ） ； r - - - - - - - - - 型腔半径；3 7 . 7 m m p - - - - - - - - 型腔所受的压力；7 5 M Pa E - - - - - - - - 模具材料的弹性模量，E 碳钢取 2 . 1 1 05； - - - - - - - 模具材料的泊松比； - - - - - - - 模具材料的许用应力。 （0 . 0 2 5 0 . 0 4 m m ） 底板厚度计算公式： h = ( 0 . 1 7 8 5 P r4/ E ) 1 / 3= ( 0 . 1 7 5 * 7 5 * 3 7 . 74/ 2 . 1 * 1 05* 0 . 0 4 )1 / 3= 5 2 . 5 2 m m p型腔压力，p取 7 5 M Pa； E 模具材料的弹性模量（M Pa） ，E 取 2 . 1 1 05； 刚度条件，即允许变形量( m m ) ，0 . 0 2 5 m m 0 . 0 4 m m 取 = 0 . 0 4 ； 注塑模模架国家标准有两个，即 G B / T 1 2 5 5 6 1 9 9 0 塑料注射模中小型模架及 本科毕业设计说明书（论文） 第 24 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 其技术条件和 G B / T 1 2 5 5 5 1 9 9 0 塑料注射模大型模架 。前者适用于模板尺寸为B L 5 6 0 m m 9 0 0 m m ； 后者的模板尺寸 B L 为 （6 3 0 m m 6 3 0 m m ） （1 2 5 0 m m 2 0 0 0 m m ） 。由于塑料模具的蓬勃发展，现在在全国的部分地区形成了自己的标准，该设计采用龙记标准模架。 模具高度尺寸的确定 各块板的厚度已经标准化，所需要的只是选择，如何选择合理的厚度，这里有两个尺寸需要注意： 凸模底板厚度和凹模底板厚度；在注射成型时型腔中有很大的成型压力，当塑件和凝料在分型面上的投影面积很大时，若凸模底板厚度不够，则极有可能使模架发生变形或者破坏，所以凸模底板厚度尺寸需要校核才能确定，厚度满足 5 2 . 5 2 可满足要求，为了安全，取底板厚度为5 2 . 5 2 m m 。凹模的底板因为是与注塑机的工作台接触的，所受的力传递到工作台上，所以凹模底板的厚度同样只要留有走冷却系统的空间就可以，该设计取凹模底板厚度为 3 0 m m 。 具体尺寸如下 定模坐板厚度：A = 3 0 m m 中间 板 厚度：B = 2 0 m m 型腔 板 厚度：C = 3 0 m m 模 板：1 6 . * 2 4 0 m m 推 板：7 6 * 1 4 0 m m 动 模 座 板：厚度= 3 0 m m 模具闭合厚度：H = 1 6 0 m m 导 柱：d = 1 6 m m 导 套：d 1 = 1 6 m m 3 . 6 导向与定位机构 注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。 导柱：国家标准规定了两种结构形式，分为带头导柱和有肩导柱，大型而长的导 本科毕业设计说明书（论文） 第 25 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 柱应开设油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向的摩擦。若导柱需要支撑模板的重量，特别对于大型、精密的模具，导柱的直径需要进行强度校核。 导套：导套分为直导套和带头导套，直导套装入模板后，应有防止被拔出的结构，带头导柱轴向固定容易。 设计导柱和导套需要注意的事项有： （1 ）合理布置导柱的位置，导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度；导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。 通常设在长边离中心线的1 / 3 处最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置，或不等直径对称布置。 （2 ）导柱工作部分长度应比型芯端面高出 6 m m 8 m m ，以确保其导向与引导作用。 （3 ）导柱工作部分的配合精度采用 H 7 / f 7 ，低精度时可采取更低的配合要求；导柱固定部分配合精度采用 H 7 / k 6 ；导套外径的配合精度采取 H 7 / k 6 。配合长度通常取配合直径的 1 . 5 2 倍，其余部分可以扩孔，以减小摩擦，降低加工难度。 （4 ）导柱可以设置在动模或定模，设在动模一边可以保护型芯不受损坏，设在定模一边有利于塑件脱模。 详细如图 3 . 4 ，图 3 . 5 。 图 3.4 导柱 本科毕业设计说明书（论文） 第 26 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 3.5 导套 3 . 7 顶出系统设计 注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具的凹模或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也称顶出机构。 脱模机构的设计一般遵循以下原则： （1 ）塑件滞留于动模边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。 （2 ）由于塑件收缩时包紧型芯，因此推出力作用点尽量靠近型芯，同时推出力应施于塑件刚性和强度最大的部位。 （3 ）结构合理可靠，便于制造和维护。 本设计使用简单的推杆脱模机构，因为该塑件的分型面简单，结构也不复杂，采用推简单的脱模机构可以简化模具结构，给制造和维护带来方便。在对脱模机构做说明之前，需要对脱模力做个简单的计算。 3 . 8 脱模力的计算 塑件在模具中冷却定型时，由于体积收缩，其尺寸逐渐减小，而将型心包紧，在塑件脱模时，必须克服这个力，这就是脱模力的计算。 影响脱模力的因素有很多，如塑料的收缩率，机构本身的摩擦力，塑料和制件的黏附力以及成型工艺条件等，因此很难用一个公式准确计算，一般采用经验值；脱模力等于 1 / 1 0 1 / 2 0 的锁模力，即 1 2 . 5 1 5 2 k n 6 . 2 5 2 6 k n 。 本科毕业设计说明书（论文） 第 27 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 3 . 9 推杆