毕业设计（论文）-方形盒的塑料注塑模具设计.doc

全套图纸加153893706 本科毕业设计（论文）题目： 方形盒的注射模设计 专 业：班级： 学号: 学生姓名： 指导教师： 起迄日期： Graduation Design(Thesis)Injection mold design of square boxBy摘 要本课题是方形盒的注射模设计，要求是大批量生产。通过对塑件的结构和工艺性进行缜密的分析之后，发现塑件成型面积小且型腔较浅，所以采用了侧浇口的注射模具和直流式冷却系统。在模具的设计过程中，一些重要的尺寸（如模板厚度，顶杆直径，流道尺寸等）都经过了理论计算或取一个合理的经验数值。最后，我们根据UG生成的一整副模架来作为参考，通过进一步的计算，在CAD中绘制出装配图和成型零部件的零件图。关键词: 方形盒；注射成型；侧抽芯；CADABSTRACTThe injection mould of square box was designed. The demand is the mass production.Based on the plastic pieces of the structure and manufacturability of after careful analysis,found that plastic molding and mold smaller area is shallower,So going to adopt injection mould and direct cooling system of the side gate.In the process of the design of the mould,some important dimensions(such as the thickness of the template,plunger diameter,the size of the flow channel,etc.)through the theoretical calculation or take a reasonable experience value.Finally,we based on UG generated a whole pair of die set for reference,by further calculation,draw in CAD assembly drawings and part drawings for molding parts.Key words：square box; Injection molding; Side core pulling; CAD目 录第一章 绪论11.1毕业设计的内容11.2毕业设计的意义11.3模具产业的变化1第二章 塑件成型工艺分析32.2设计任务32.2塑件结构分析42.3塑件材料性能特点42.4塑件的注射成型过程及工艺参数4第三章 成型设备与模架的选择63.1注射机的选择6 3.1.1所需注射量计算6 3.1.2锁模力计算6 3.1.3注射机型号的确定63.2模架选择8第四章 模具结构方案的确定94.1分型面位置确定94.2确定型腔数量及排列方式94.3浇注系统的设计与计算9 4.3.1主流道设计9 4.3.2分流道设计10 4.3.3浇口设计104.4成型零件结构的确定10 4.4.1型芯结构设计11 4.4.2型腔结构设计11 4.4.3侧抽芯结构设计114.5冷料穴和拉料杆设计134.6模具结构形式的确定14第五章 结构零部件设计155.1支撑零部件设计155.2导柱导向机构的设计15 5.2.1导柱导套的设计155.3模具冷却系统的设计175.4成型零件工作尺寸计算17 5.4.1成型零部件的性能要求17 5.4.2型芯、型腔工作部位尺寸计算17第六章 推出与复位机构设计206.1推出机构设计20 6.1.1推杆的选择20 6.1.2推杆的配合216.2复位机构设计21第七章 注射机有关参数的校核237.1注射容量与质量校核237.2锁模力校核237.3模具与注射机安装部分相关尺寸校核23 7.3.1拉杆间距校核23 7.3.2模具闭合高度校核23 7.3.3开模行程校核23第八章 总结和展望25致谢26参考文献277第一章 绪 论1.1毕业设计的内容本次毕业设计的内容主要包括：根据导师给的塑件二维图画出三维图，分析方形盒结构；模具要求一模两腔，侧浇口进料；采用侧向抽芯机构进行侧向抽芯；完成模具装配图（计算机绘制）和主要成型零件图（计算机绘制）；完成毕业设计说明书，答辩验收。1.2毕业设计的意义毕业设计是大学学习的一个主要环节，是对我们四年学习的一次总结，在毕业设计中，需要运用我们很多以前学到的专业方面的知识。它是对大学四年学习生活的一次全面考察，将四年所学的的知识综合运用一下既起到巩固加深的作用又培养了我们综合运用知识的能力。毕业设计可以让我们进行全面、系统、严格的技术及基本能力的练习，充分认识自己，客观分析环境，科学的树立目标，克服职业生涯中的困难。为我们以后的工作打下基础。1.3模具产业的变化在现代社会的大规模的工业化生产中，模具其实是其中最重要项目之一。因为在工业化的生产过程中，生产的是流水线，最后的成品绝大多数都是统一的组装与使用的。所以由于种种原因，每个产品之间要求相似度非常高。如果只靠人工的话是无法保证每个产品之间如此高的相似度的。因此为了保证每个产品之间的质量与相似度，就必须使用摸具来进行生产。在中国六七十年代开始使用模具的时候，模具十分简陋，生产出的产品十分的简陋，甚至还不如一些有经验的老师傅，一些工人不使用模具，仅仅凭着多年的经验加工出来的产品精度高。但是改革开放以后，模具行业发生了巨大的变化，模具行业充分利用了改革开放的契机在过去的几十年里取得了充分的发展，无论是模具的产值，还是模具的质量都取得了重大发展。去年，也就是2014年，我国的模具生产总值达到了惊人的1.8万亿元，产值排名超过日本和美国，取得了世界第一的宝座。在模具的质量，精度，等多个方面也达到了国际领先的水平。但是我们也要看到不好的一面。我国模具相比较国外的模具而言，我国模具总体科技含量比较地，占产值很大一部分的是低端模具，而那些科技含量较高的高端模具还是相对而言占的比例比较少的。应此更加地需要我们大力地升级产业，发展一些高端与顶件的模具，逐步地淘汰那些落后的和更不上时代发展的模具，大力地整合与发展模具行业，提高我们模具行业的水准，不仅仅是要做大，更是要做强。第二章 塑件成型工艺分析2.1设计任务该产品为方形盒，材料选用ABS塑料，精度MT2级，大批量生产。塑件侧面有两个通孔，需要侧抽芯。课题需要根据三维模型绘制塑件的二维工程图如2-1所示，分析塑件的成型工艺并设计合理的模具结构。图2-1塑件二维工程图272.2塑件结构分析该产品为方形盒，材料选用ABS塑料，精度MT2级，大批量生产。根据二维工程图画出如下图2-2所示塑件三维图。图2-2塑件三维图塑件的脱模斜度方面，由于塑件壁厚约为2mm，其型腔脱模斜度35130，型芯脱模斜度3040。塑件2侧有孔需要侧抽芯机构。2.3塑件材料的性能特点ABS树脂是一种共混物，颜色为浅黄色，无毒性无味道、吸水率低，具有较好的物理性能，如较好的导电性能、耐磨性，尺寸稳定性、和表面光泽等，并且易于加工成型。缺点是耐热性差，且易燃。ABS为热塑性塑料，综合性能较好，力学性能也好。ABS的为密度=1.1，收缩率0.30.8%，现取值0.5%。2.4塑件的注射成型过程及工艺参数(1)成型前的准备原料的外观的检验和工艺性能测定；原材料的染色及对粉料的造粒；对易吸湿的塑料进行充分的预热和干燥；（2）注射过程及参数注射过程可以分为加料，塑化，注射，冷却4个阶段。ABS塑料的注射工艺参数如下表2-1所示。表2-1 ABS塑料的注射工艺参数项目规格注射机类型螺杆式螺杆转速/(rmin-1)3060料筒温度（后段）/180200料筒温度（中段）/210230料筒温度（前段）/200210喷嘴温度/180190结构直通式注射压力/MPa7090保压压力/MPa5070成型时间/s注射时间35保压时间1530冷却时间1530成型周期4070（3）在模具设计及成型过程中，应注意以下几点：因ABS原料粒料吸湿性强，致使制品出现斑痕、云纹等缺陷，因此成型前需要充分干燥，含水率控制在0.1%以下。ABS流动性较好，溢边料0.04左右。推出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色”痕迹。第三章 成型设备与模架的选择3.1注射机的选择本次毕业设计的重中之重就是注塑机的选择，选择注塑机的前提就是计算所需锁模力、总注射物料量，然后初选设备。3.1.1所需注射量的计算（1）塑件质量、体积计算对于该塑件，根据用户提供的三维图，用软件UG7.0直接分析得到：，。（2）浇注系统凝料体积凝料按塑件体积的0.6倍计算，本次设计中采用一模两腔。（3）该模具一次注射所需要的ABS3.1.2锁模力计算塑件和流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积及锁模力；-；-流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积（mm2）；-（N）；-塑料熔体对型腔平均压力。是未知的，这里来计算。；由文献4表5.2可以知道ABS型腔压力为30MPa；。3.1.3注射机型号的选定由锁模力和注射量可以选择注射机型号为XS-ZY-125，该注射机参数如表3-1所示。表3-1注射机参数技术参数值注射机额定注射量125cm3喷嘴球面半径SR12mm注射压力120MPa模具最小厚度200mm模具最大厚度300mm最大开合模行程300mm注射机拉杆的间距260290mm锁模力900KN顶出形式两侧顶出合模方式液压-机械最大成型面积320cm2注射方式螺杆式3.2模架选择模架常常由动模固定板、定模固定板、动模座板、定模座板、导柱、导套、推板、推杆固定板、复位杆、支承板、垫块等组成。参照塑件总体尺寸和型腔的确定，根据国家标准选取模架250270。模架图如图3-1所示各模板选择如下动模板27025050定模板27025070垫块4827080图3-1模架第四章 模具结构方案的确定4.1分型面位置的确定从所提供的塑件三维模型上可以看出塑件侧面有孔，需采用侧抽芯来完成。由于塑件较小，所以决定单点进料，分型面选择如图4-1所示。图4-1分型面4.2确定型腔数量及排列方式塑件尺寸较小，结构也较简单，结合该塑件方形盒的产量（大批量生产）及塑件的精度因素，应该采用一模两腔的形式，型腔布置在模具中间。4.3浇注系统的设计与计算4.3.1主流道设计主流道的作用就是注塑机喷嘴喷出的凝料通过主流道送入型腔和分流道中。注射机与主流道间关系如下表4-1所示。表4-1注塑机与主流道之间关系喷嘴球面半径喷嘴孔直径模具主流道与喷嘴之间的关系 ；球面配合高度；主流道长度；主流道大端直径；选择标准的主流道衬套（浇口套）为主流道零件，因此浇口套的总长。4.3.2分流道设计分流道的作用是把主流道流入的凝料改变方向，把凝料传递到型腔内。分流道的布置形式有平衡式和非平衡式两种。本次毕业设计采用的是平衡式布置形式使塑料熔体尽快地经分流道均衡的分配到各个型腔。分流道截面形式有好多种，例如有U形、矩形、圆形、半圆形及梯形等多种形式。在本设计中，为了便于绘图，故采用圆形截面。对各种不同塑料来说，分流道直径可以小到2mm，也可大至10mm；对于大多数塑料，分流道直径常取56mm。本设计中分流道直径取10mm。表面粗糙度取。4.3.3浇口设计浇口是继主流道，分流道后最重要的一部分，是模具浇注流道的最后一部分，熔融材料就是从这端流入浇口的，另外一端直接与模具型腔相连接。（1） 选择浇口类型点浇口；侧浇口；直浇口；潜伏式浇口；轮辐式浇口。针对本设计，我采用侧浇口，侧浇口的截面形状简单，加工方便、简单、快捷。（2）浇口的位置塑件上侧及两侧都有通孔，本设计采用侧浇口如图4-2所示。图4-2侧浇口4.4成型零件结构的确定4.4.1型芯结构设计塑件总体较为简单，主要难以成型部分是两侧通孔。所以设计的型芯如图4-3所示。图4-3型芯4.4.2型腔结构设计从加工方便，简化加工工艺，和避免塑件上可能产生的拼接痕迹方面考虑，型腔如图4-4所示。图4-4型腔4.4.3侧抽芯结构设计因为塑件两侧有通孔，所以需要滑块机构侧抽芯。侧抽芯结构如图4-5所示。图4-5侧抽芯（1） 抽芯距；式中S()；S塑件上侧孔的深度或侧凸台的高度()；故本次设计的抽芯距为4。（2） 斜导柱倾角斜导柱倾斜角斜导柱的倾斜角是斜抽芯机构的主要技术数据之一，它与抽拔力以及抽芯距有直接的关系，一般情况下1220，这里取=15。（3）斜导柱有效工作长度。对底部有孔的塑件，参照文献4公式9.4式中，塑件包络型芯的面积(m)；模内冷却（如：开冷却水道）时，取(0.81.2)107Pa；模外冷却（打开模具，自然冷却）时，取(2.43.9)107Pa；脱模斜度；塑件对钢的摩擦系数，一般取0.10.3；塑件包络型芯的面积A=824=64mm2；模内冷却P取1.0107Pa；脱模斜度由书文献4表3.4可得，ABS脱模斜度为0.5；塑件对钢的摩擦系数取0.1；Fc=6410（0.1cos0.5-sin0.5）=0.058KN,由已求得的抽芯力Fc和选定的斜导柱倾斜角在文献4表10.1中查出最大弯曲力=1KN；侧型芯中心线于斜导柱固定地面的距离：Hw=35-21-3=11mm，根据Fw和Hw以及斜导柱倾斜角数值在文献4表10.2中查出斜导柱直径d=10mm。（5）斜导柱长度斜导柱固定部分大端直径；斜导柱固定板厚度；斜导柱工作部分的直径；取L=65mm。4.5冷料穴和拉料杆设计通过在冷料穴末端设置拉料杆，主流道冷料穴在开模时又能起到把主流道的凝料拉出的作用。本课程设计的用的是在动模板上开设反锥度冷料穴，它的后面设置有推杆，分型时依靠动模板上的反锥度穴将主流道凝料拉出浇口套，推出时又靠后面的推杆强制性地将凝料推出。如图4-6所示。图4-6反锥度推杆4.6模具结构形式的确定塑件选用侧浇口单分型面模具，塑件成型面积较小。考虑塑件的形状、高度、壁厚等，决定选用推杆推出方式实现塑件脱模。第五章 结构零部件设计5.1支承零部件的设计注射模中的多种固定板、支承板、以及模座等都被我们称为支承零部件。各支撑零部件选材及热处理硬度如表5-1所示。表5-1支撑零部件零件名称选用材料热处理硬度动模座板、定模座板4528-32HRC动模板、定模板452832HRC推杆固定板4528-32HRC垫块Q23528-32HRC5.2导柱导向机构的设计导向机构就像一个大脑，指引着动模板定模板间的运动，在本次方形盒的注射模设计中，导向机构是一个重点，用来确保定模板和动模板或模内其他零部件间准确对合。本次毕业设计中采用导柱导套导向机构来导向，其实是用导柱与导套间的配合来确保模具的对合精度。5.2.1导柱导套的设计（1）导柱导套的选材导柱导套选用的材料及热处理硬度如表5-2所示。表5-2导柱导套选材及热处理硬度零件名称选用材料热处理硬度导柱T10A56-60HRC导套T10A5256HRC（2）导柱导套的配合导套包裹着导柱，让导柱滑动过程中减小磨损，便于更换导柱。有两种常用的导套结构，本套模具使用的是带台阶的那种。导套与固定孔间采用的是过渡配合H7/m6。导柱导套的配合如图5-1所示。图5-1导柱导套5.3模具冷却系统的设计模具冷却装置设计是本次设计中的一个忽略点，所以我这次设计的冷却水路较为简单，在合模与分模过程中会产生大量的热量，模具可以用水来冷却，因为水热容量大，选材方便，冷却回路的设计应做到水路能够最大可能起冷却作用。本设计采用直流式冷却系统，只在定模板型腔处开设冷却水道如下图5-2所示。图5-2冷却水道5.4成型零件尺寸计算5.4.1成型零部件的性能要求由于成型零件直接与高温高压的塑料熔体接触，它必须有以下一些性能：强度和刚度高，硬度高和耐磨性，(3)表面应该光滑，(4)切削加工性能要好，热处理变形小，(5)熔焊性能要好。5.4.2型腔、型芯工作部位尺寸的确定经查有关资料可知，ABS塑料的收缩率为0.3%0.8%平均收缩率100%=0.55%当塑料件尺寸较大、精度级别较低时，取=0.5当塑料件尺寸较小、精度级别较高时，取=0.75本设计塑料尺寸较小，精度级别较高，所以=0.75型腔径向尺寸式中；塑件外表面的径向基本尺寸；塑件外表面径向基本尺寸的公差；型芯径向尺寸式中 模具型芯径向基本尺寸塑件外表面的径向基本尺寸塑件外表面径向基本尺寸的公差模具制造公差型腔深度式中模具型腔深度基本尺寸修正系数，=，当塑件尺寸较大、精度要求低时取小值；反之取大值型芯高度式中模具型芯高度基本尺寸塑件孔或凹槽深度尺寸中心距尺寸式中模具中心距基本尺寸塑件中心距基本尺寸型芯型腔各尺寸如表5-3所示。表5-3型芯型腔尺寸型芯型腔尺寸计算塑件原始尺寸/计算公式计算尺寸/型腔径向尺寸44型腔深度35中心距尺寸42型芯径向尺寸40型芯高度33中心距尺寸21第六章 推出与复位机构设计6.1推出机构设计（1）根据下列公式计算推出机构脱模力式中，塑件包络型芯的面积(m)；模内冷却（如：开冷却水道）时，取(0.81.2)107Pa；模外冷却（打开模具，自然冷却）时，取(2.43.9)107Pa；脱模斜度；塑件对钢的摩擦系数，一般取0.10.3；塑件包络型芯的面积A根据UG7.0可以得出7716mm2。模内冷却P取1.0107Pa脱模斜度由文献4表3.4可得，ABS脱模斜度为0.5塑件对钢的摩擦系数取0.1Ft=771610(0.1cos0.5-sin0.5)=7KN假设推杆直径为d(mm)，推杆数为n，总脱模力为F(N)，(MPa)为推杆作用在塑件表面上的接触许用应力，则它们必须满足以下条件：式中，可以查文献9的表2-12。所以7000*4/（3.1415926d24）11.5所以d=12mm。根据塑件的形状选择，推杆推出结构简单，推出动作灵活可靠，制造、修配方便，在塑件装配后使用时并不影响外观。所以该塑件采用推杆推出机构。6.1.1推杆的选择本设计中推杆选择直通式，台阶固定。推杆如图6-1所示。图6-1推杆6.1.2推杆的配合本设计的推杆配合如图6-2所示。图6-2推杆配合6.2复位机构的设计复位机构也是本次毕业设计中的一个重点和难点。复位机构的选择直接关系到模具开模和合模能否顺利进行。复位机构主要有2中，一种是复位杆复位，还一种是复位杆与弹簧同时复位。本套模具采用复位杆复位，在合模时，推杆固定板即带动推出机构完成先复位动作。复位杆复位如图6-3所示图6-3复位杆第七章 注射机有关参数的校核7.1注射容量和质量校核注射机最大注射容量cm3；成型塑件与浇注系统体积总和cm3；0.8最大注射容量的利用系数。由于：所以。7.2锁模力的校核锁模力的大小必须满足下式：即；Fs合模力；P模腔压力，P由文献4表5.2可以知道ABS型腔压力为30MPa。通过UG7.0可以直接得到由于所以。7.3模具与注射机安装部分相关尺寸校核7.3.1拉杆间距校核注射机拉杆的间距为260290mm，模具的长宽为300270mm，所以模架能够固定到注射机上，故满足要求。7.3.2模具闭合高度校核模具闭合高度模具最小厚度200295模具最大厚度300故满足要求。7.3.3开模行程校核当注射机采用液压和机械联合作用的合模机构时，如XS-ZY-125注射机，其最大开模程度由连杆机构的最大行程决定，与模具厚度无关。包括浇注系统在内的塑件高度，单位mm；故开模行程满足要求。第八章 总结和展望经过接近三个月的努力，毕业设计终于完成了，其中的每一个细节都倾注了细心和耐心，为自己未来在模具行业中更深入的发展与研究学习打下了坚实的基础。另外毕业设计也是对我们在校四年间的学习的知识一次大检查。这次我选的方形盒的注塑模设计相对于其他同学来说，难度很低，我是一个想要挑战难度的人，所以我在课余时间也和同组同学一起互相研究他们的课题。这期间，我掌握了很多平常没有注意到的细节和知识。未来的路很远，这次毕业设计是我在以后从事模具行业道路上的一盏明灯，指引我前进的方向。致 谢在这次的毕业设计中，最感谢的是我的指导老师孙肖霞老师，不管在什么时候，只要我们有问题时，孙老师都能在第一时间给我们做出解答，尽管她有繁多的日常事务，从某种程度上来说，一份毕业设计，少了孙老师的指导，就没有我现在的论