毕业设计（论文）-笔盖的注射模模具设计.doc

华中科技大学文华学院毕业设计（论文）题目：笔盖的注射模模具设计2013 年 5 月 27 日目 录摘要 3关键词 3Abstract 3Key words 4前言 51.塑件的工艺分析 6 1.1 塑件材料分析 6 1.2 成型特点及加工物性分析 62.成型零部件的设计 7 2.1 型腔、型芯尺寸计算 82.1.1型腔尺寸计算 82.1.1型芯尺寸计算 8 2.2 成型零部件的强度与刚度计算 92.2.1刚度校核 92.2.2强度校核 93.浇注系统的设计 10 3.1分型面的选择 10 3.2确定浇口形式及位置 10 3.3设计主流道及分流道 113.4 排气系统的设计 113.5 拉料杆的设计 124.结构零部件的设计 12 4.1支撑板设计12 4.2垫块的设计12 4.3合模导向机构的设计 135.推出机构的设计 13 5.1推出机构的概述 13 5.2 推杆的设计 13 5.3 复位杆的设计 146.冷却系统的设计 147.选择注射机型号 15 7.1 初选注射机 15 7.2 选择标准模架 16 7.3 校核注射机 168.模具装配17 8.1模具结构及装配方法17 8.2成型模具的装配 18结束语 19参考文献 20致谢21笔盖的模具设计说明书摘 要介绍了笔类在我们日常生活中的应用,重点的介绍了笔盖的注塑模模具设计过程，模具是制造业的重要的工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就在开始并制造模具和使用模具，但长期还未形成产业。直到20世纪80年代的后期，中国模具工业才驶入发展的快速阶段。近年，不仅国有的模具企业有了很大发展，合资企业、乡镇（个体）模具企业的发展也相当迅速。 虽然中国模具工业发展迅速，但与需求相比，显然供不应求，其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面，中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距，因此，每年需要大量进口模具。 中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。 近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。 关键词 ： 日常用品 模具设计 实用性 模具cad AbstractThe mold is the manufacturing industry important craft foundation, in our country, the mold manufacture belongs to the special purpose equipment manufacturing industry. China although very already starts to make the mold and the use mold, but long-term has not formed the industry. Straight stabs 0 centuries 80s later periods, the Chinese mold industry only then drives into the development speedway. Recent years, not only the state-owned mold enterprise had the very big development, the three investments enterprise, the villages and towns (individual) the mold enterprises development also quite rapid .Although the Chinese mold industrial development rapid, but compares with the demand, obviously falls short of demand, its main gap concentrates precisely to, large-scale,complex, the long life mold domain. As a result of in aspect and so on mold precision, life, manufacture cycle and productivity, China and the international average horizontal and the developed country still had a bigger disparity, therefore, needed massively to import the mold every year .The Chinese mold industry except must continue to sharpen the productivity, from now on will have emphatically to the profession internal structure adjustment and the state-of-art enhancement. The structure adjustment aspect, mainly is the enterprise structure to the specialized adjustment, the product structure to center the upscale mold development, to the import and export structure improvement, center the upscale automobile cover mold forming analysis and the structure improvement, the multi-purpose compound mold and the compound processing and the laser technology in the mold design manufacture application, the high-speed cutting, the superfinishing and polished the technology, the information direction develops .The recent years, the mold profession structure adjustment and the organizational reform step enlarges, mainly displayed in, large-scale, precise, complex, the long life, center the upscale mold and the mold standard letter development speed is higher than the common mold product; The plastic mold and the compression casting mold proportion increases; Specialized mold factory quantity and its productivity increase; The three investments and the private enterprise develops rapidly; The joint stock system transformation step speeds up and so on. Distributes from the area looked, take Zhujiang Delta and Yangtze River delta as central southeast coastal area development quickly to mid-west area, south development quickly to north. At present develops quickest, the mold produces the most centralized province is Guangdong and Zhejiang, places such as Jiangsu, Shanghai, Anhui and Shandong also has a bigger development in recent years .Key words: application in the daily life; mold manufacture; short of demand; moldCAD前 言日用品，有时采用精度和强度不太高的塑料传动，由于塑料具有可塑性强，密度小、比强度高、结缘性、化学稳定性高、外观多样的特点，因而受到越来越多的厂家及人民的喜爱。塑料工业是新兴的工业，是随着石油工业的发展应运生的，目前塑料制件几乎已经进入一切工业部门以及人民日常生活的各个领域。随着机械工业电子工业，航空工业、仪器仪表工业和日常用品工业的发展，塑料成型制件的需求量越来越多，质量要求也越来越高，这就要求成型塑件的模具的开发，设计制造的水平也须越来越高。本文也就对日用品中的笔盖模具设计过程进行阐述。Daily necessity, sometimes adopt the not that high plastics of accuracy and strengths to spread to move, because the plastics has the plasticity strong, the density is small, higher than strength, the knot good luck, the chemistry stability is high, diverse characteristics of external appearance, as a result be subjected to more and more factories house and the peoples fancies.The plastics industry is a newly arisen industry, is along with the development of the petroleum industry but should but living of, the plastics system piece almost have already entered each realm of the whole industry sections and peoples daily lifes currently.Along with the machine industry electronics industry, aviation industry, the instrument appearance industry and usually the development of the thing industry, the plastics models the demand of make the piece more and more, the quantity request is also more and more high, this will beg model the piece of the development of the molding tool, the level of the design manufacturing also the beard is more and more high.This text also design the process to carry on elaborate to a cover molding tool.1.塑件工艺分析 图1-1笔盖的工艺尺寸 图1-2笔盖的模型图 1.1 塑件材料分析如图1-2所示塑料制件材料为丙烯腈丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS），查表得收缩率为：0.3%-0.8%,取值0.4%；大批量生产材料分析：ABS无毒无味，呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽，具有良好的机械强度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化学稳定性和电器性能，密度为1.021.5/cm3ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于加工，经过配色可配成任何颜色。1.2 成型特点及加工物性分析ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，故塑件上的脱模斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加压前应进行干燥处理，ABS易产节痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力，在正常的成型条件下壁厚，熔料温度对收缩率影响极小，在要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060c,而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在6080c。 1）该塑件尺寸较小，一般精度等级4，为降低成本，采用一模多腔，并不对品进行后加工。 2）根据塑件的生产效率及为提高成型效率采用侧浇口。 3)为了方便加工和热处理,型腔与型芯采用拼镶结构.确定型腔;尺寸精度等级要求一般, 采用一模12腔。按照图 塑料件图1-1示尺寸（圆角等部位简化）近似计算：塑件体积 Vs1.37cm查表塑料模设计手册之二表1.4塑料ABS的密度为1.021.05g/cm 单件塑件重量 Ms=Vs=1.371.051.44g2.成型零部件的设计查表塑料模设计手册之二表1.4塑料ABS收缩率0.3%-0.8%,取值0.4%。 2.1 型腔、型芯工作尺寸计算型腔径向尺寸 Lm+0z =(1+S)LS-x +0z型腔深度尺寸 Hm+0z =(1+S)Hm-x +0z型芯径向尺寸 lm-0z=(1+S)lS-x -0z型芯高度尺寸 hm-0z =(1+S) hS+x -0z式中 LS 塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸（mm） ；lS 塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm） ；HS 塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm） ；hS 塑件内型深度基本尺寸的最小尺寸（mm） ；CS 塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（mm） ；X 修正系数，取0.50.75； 塑件公差（mm） ；Z 模具制造公差，取（1/31/4） 。2.1.1 型腔尺寸计算尺寸 公差值/mm 计算14 0.38 Lm+0z =(1+0.65%)X14-0.75X0.380+0.127=13.8060+0.1273.5 0.26 Lm+0z =(1+0.65%)X3.5-0.75X0.260+0.087=3.32770+0.08751 0.12 Hm+0z =(1+0.65%)X51-2/3X0.12 0+0.040=51.24150+0.0402.1.2 型芯尺寸计算 尺寸 公差值/mm 计算 8.5 0.26 lm-0z =(1+0.65%)X8.5+0.75X0.260-0.087=8.750-0.08740 0.16 Hm-0z =(1+0.65%)X40+0.75X0.160-0.053=40.380-0.053 图2-1所示为型芯的零件视图 图2-1型芯结构左视图2.2 成型零部件的强度与刚度计算2.2.1 刚度校核max=化简得出 s1.15式中 E型腔材料弹性模量；J梁的惯性矩S侧壁厚度P型腔内单位面积熔体压力根据查表结果得出E=2.0610Mpa =0.05mmP取30Mpa,代入计算得出结果191.15，成立故能满足其刚度要求。2.2.2 强度校核sr(式中 型腔材料许用拉应力为150Mpa 代入计算得出19r(成立故能满足其强度要求，确定最小壁厚之后,结合模具抽芯原则,初步确定选用A3型模架，模架周边尺寸为250160.3.浇注系统的设计3.1 分型面的选择 根据分型面的设计原则，1分型面应该选在塑件的最大轮廓处2分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模3分型面的选择应保证塑件的精度要求4分型面的选择应满足塑件的外观质量要求5分型面的选择要便于模具的加工制造6分型面的选择应有利于排气综合上面几点故分型面如下图3-1: 图3-1塑件分型面选择3.2 确定浇口形式及位置 为了提高成型效率，采用潜伏式侧浇口。浇口位置可以根据经验公式计算n=0.8W=nA/301mm t=0.8=0.81.3=1mm W-侧向浇口之宽（mm） A-型腔一侧表面积（等于v/t）(mm) T和为塑件在浇口位置处的 壁厚.3.3 设计主流道及分流道形状和尺寸主流道的设计 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触出开始到分流道为止的塑料体的流动通道，根据模具设定为一模12腔，可以估计一次成型所需的塑料，因此可确定型号为注射机XS-Z-30，结合厂里实际应用情况，及模架的选择及刚度与强度要求浇口套设计如下：主流道设计成圆锥型如图3-2,其锥角为26，内壁粗糙度Ra取1.6m。分流道截面设计成圆形截面加工容易，且热量损失与压力损失均不大，为常用形式。圆形截面分流道的直径可根据塑件的流动性良好，所以造圆形截面。根据经验分流道的直径d可取46mm。图3-2流道设计视图分流道的设计 在设计多型腔或者多浇口的单型腔的浇注系统时应设置分流道，考虑到U形截面加工较容易，而且热量损失与压力损失均不大，故为所选，根据经验值分流道宽度为3.2-9.5才是合理的，故分道流道宽度b=4mm，半径R=b/2=2,深度h=1.252=2.5,为了能够使塑料流动平衡均匀，使排列紧凑流程尽量短，使胀模力的中心与注射机锁模力中心一致。3.4 排气系统的设计利用配合间隙排气，这是最常见的，也是最经济的，更是具有使用性的。利用滑块和导滑槽配合间隙便可以排气，所以这里无须开排气槽。3.5 拉料杆的设计拉料杆的作用是注射结束模具 分型时，将主流凝料从定模浇口套中拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统冷料一起推出模外。该塑件表面光滑无刮痕等缺陷，如果采用自动脱落，塑件脱落表面相互碰撞将造成表面刮痕等缺陷，因此该模具采用Z字形拉料杆，如图所示。工作时依靠Z字形钩将主流道凝料拉出浇口套。4结构零部件的设计4.1 支承板设计支承板的作用是承受成型塑料熔体对动模型腔的作用力，以防止型腔底部产生过大的挠曲变形或防止主型芯脱出型芯固定板。支承板需要有较高的平行度和必要的硬度和强度。支承板的厚度计算 h5pbL4/32EB1/3式中 h 支承板的厚度(mm) ； p 承受的注射压力(MPa) ； L 支承板跨度(mm) ； b 支承板受力的宽度(mm)； E 刚的弹性模量，取2.06X105Mpa ； 允许的变形量(mm) ； h5X20X72X964/32X2.06X105X250X0.061/3 mm18.356 mm由上面所计算的数值可知支承板厚度18.356mm ,取20mm 。该模具支承板取160X250X20 GB/T4169.819844.2 垫块的设计垫块的作用是支承动模成型部分并形成推出机构运动空间的零件。其中相关尺寸根据模架以及推出高度而定，取250X32X50 GB/T4169.61984。4.3 合模导向机构的设计合模导向机构是保证动、定模和模时，正确地定位和导向的零件，承受一定的侧压力。该模具导柱为带头导柱16*50*25 GB/T4169.41984，导柱的材料为T8，淬硬到HRC5055 ；该模具导套为直导套16*25 GB/T4169.31984，导套的材料为T8，淬硬到HRC5055 。5 .推出机构的设计5.1 推出机构的概述：推出机构一般由推出、复位和导向三大部件组成，推出机构按其推出动作的动力来源可分为手动推出机构、机动推出机构、和液压与气动推出机构等，按模具的结构特征可分为一次推出机构、二次推出机构、定模推出机构等等,一次推出机构又称简单推出机构，它是指开模后在动模一侧用一次推出动作完成塑件的推出。一次推出机构，包括推杆推出机构，推管推出机构，推件板推出机构等等。由于设置推杆的自由度较大，且截面大部分为圆形，制造维修方便、推出动作灵活可靠，推出时运动阻力小，便于跟换，结合模架的选择综合各方面因素考虑，推杆推出机构应该是首选。5.2 推杆的设计根据推杆位置的选择要求：推杆的位置应该选择在脱模阻力最大，当塑件各处的脱模阻力相同时需要均匀布置、推杆位置选择时应注意塑件本身的强度与刚度，推杆装入模具后，其端面应与型腔底面平齐，或高出型腔0.05-0.1mm,考虑冷料穴中有较多的塑料，根据各模板的厚度、型腔尺寸、分流道及最小壁厚考虑设计推杆如下图5-1： 图5-1推杆5.3 复位杆的设计推出机构在注射模工作时，每开合模一次，就往复运动一次，除了推杆和复位杆与模板的活动配合以外，其余均处与浮动状态，使推出机构复位最简单最常用的方法是在推杆固定板同时安装复位杆，复位杆为圆形截面，每副模具一般设置4根根据模架的选择，复位杆设计如下：图5-2复位杆其数量为4根，中心距为14650mm,此外由于设置侧向抽芯的缘故，为了防止干涉需要在复位杆设置弹簧，弹簧先复位机构是利用弹簧的弹力使推出机构在合模之前进行复位的一种先复位机构，即弹簧被压缩地安装在推板固定板与动模支承板之间。为了使复位杆能够及时复位，设计弹簧中径为14mm, 截面直径为3mm。6、冷却系统的设计冷却回路尺寸的确定及布置如图6-1由于冷却水道的位置、结构形式、孔径、表面状态、水的流速、模具材料等很多因素都会影响模具的冷却，因此用塑件的平均壁厚来确定水孔直径。塑件平均壁厚为1.6mm ，尺寸较小，确定水孔直径为8mm 。通过调节水温、水速来满足要求。图6-1模具冷却设计7.选择注射机型号7.1 初选注射机 注射量：该塑料制件的单件重量Ms 1.78g浇注系统重量的计算，根据浇注系统尺寸先计算浇注系统的体积 Vj= 20+1407.95+10302527.95 cm粗略计算浇注系统重量Mj=Vj30 g总体积 V塑件=934.56+2527.95 = 3.3925 cm总质量 M= 3.39251.0536 gABS的密度为 1.031.05g/cm。满足注射量:V机V塑件/0.80式中 V机额定注射(cm)V塑件-塑件与浇注系统凝料体积和（cm）V机= V塑件/0.8 4.3cm或满足注射量M机M塑件/0.8M机= M塑件/0.8=4.5g 注射压力P注P成型查模具设计指导表6-5ABS塑料成型时的注射压力P成型=7090Mpa. 锁模力： P锁模力PF 式中P塑料成型时型腔压力ABS塑料的型腔压力P=30MpaF浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和分型腔及浇住引流及型腔在分型面上的投影面积(尺寸参照图1-04 )F= 830(3.145.15.1- 3.141.71.7)+30(1010+3.1455) =79298.2 PF= 3079298.2 = 2378946N23.79KN 根据以上分析与计算.查模具设计指导表6-24初选注射机的型号为:XS-Z-30注射机XS-Z-30有关技术参数如下:最大开合模行程 160 mm模具最大厚度 180 mm模具最小厚度 60 mm喷嘴圆弧半径 12mm喷嘴孔直径 2 mm动、定模板尺寸 250 mm 280 mm拉杆空间 235 mm7.2 选标准模架A3 根据以上分析计算型腔尺寸及位置尺寸可确定模架的结构形式和规格。选用A3型模架 GB/T 12556.1-1990动模板厚A=40mm推件板厚度=16mm固定板厚度B=32垫块厚度C=63模具厚度：H模=40+A+B+C+32=191mm模具外形尺寸：160160191mm 图7-1定模板7.3 校核注射机1）注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核 由于在初选注射机和标准模架时是根据以上四个技术参数及计算壁厚等因素选用的，所以注射量、锁模力、注射压力、模具厚度不必进行校核，已符合所选注射机要求。2）开模行程的校核 注射机最大行程S S2h件+h浇+(510)式中h件塑料制品高度(mm)；h浇浇注系统高度(mm)。2h件+h浇+(510)=2118.82mm故满足要求。 3）模具在注射机上的安装 从标准模架外形尺寸看小于注射机拉杆空间，并采用压板固定模具，所以选注射机规格满足要求。8模具装配 8.1模具结构及装配方法采用一模12腔五板式结构，侧浇口浇注系统结构，顶出机构采用板顶出。浇口套也选用标准件，参照塑料模具设计，第46页表4-1，选择港台标准件，其结构如装配图8-1所示。图8-1模具装配图模具装配时要求相邻装配单元之间的配合与联接均需要按装配工艺确定的装配基准进行定位与固定，以保证其间的配合精度和位置精度，从而保证型芯与型腔间能精密均匀的配合和定位，开合运动与推出脱模机构都能够实现运动的精确性。具体的工艺要求：（1）通过装配与调整，使装配尺寸链的精度能够完全满足密封性的要求；（2）装配完成的模具其塑料注射完全满足规定的要求；（3）寿命期限可以达到预先规定的数值和水平等。模具的装配方法1.配作法 在零件加工时需对配作及装配有关的必要部位进行高精度加工而孔位精度需由钳工配作来保证：在装配时，由配作使各零件装配后的相对位置保持正确关系，如在导套与导柱的装配及圆柱销的装配等；2.直接装配法 零件的型孔、型面及安装孔。单件按图样要求加工装配时，按图样要求把各零件连接在一起，如在定位环、动模板、定模板、垫块、动模垫板之间的装配均采用直接装配法。 塑料注射模具使用过程： 精确合模塑料注射塑件冷却成形第一次开模第二次开模塑件与流道凝料脱模。8.2成型模具的装配为适应塑件注射成型条件，必须设置有合理的塑料注射流道和冷却系统元器件，诸如：（1）定位、导向元件与配合副。包括：圆柱销、导柱与导套副、定位环等； （2）塑件脱模、复位元件和结构。包括：推杆、复位杆、推板等； （3）动模板装有冷却、注射系统中的节流水管接头； （4）浇口套、隔板、O形圈等；（5）塑料注射模装配，一般分为组装定模组合和组装动模组合单元。其中，定模装配单元又主要由动模板与型芯装配完之后再与动模垫板一起装配