毕业设计（论文）-嵌件调压螺母注塑模设计.doc

华东交通大学理工学院Institute of TechnologyEast China Jiaotong University毕 业 设 计Graduation Design （2009 2013 年） 题 目 嵌件调压螺母注塑模设计 分 院： 机电工程分院 专 业： 材料成型及控制工程 班 级： 2班 学 号： 学生姓名： 指导教师： 起讫日期： 2013.01-2013.05 100华东交通大学理工学院毕业设计原创性申明本人郑重申明：所呈交的毕业设计是本人在导师指导下独立进行的研究工作所取得的研究成果。设计中引用他人的文献、数据、图件、资料，均已在设计中特别加以标注引用，除此之外，本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。毕业设计作者签名： 日期： 年 月 日毕业设计版权使用授权书本毕业设计作者完全了解学院有关保留、使用毕业设计的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交设计的复印件和电子版，允许设计被查阅和借阅。本人授权华东交通大学理工学院可以将本设计的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编毕业设计。（保密的毕业设计在解密后适用本授权书） 毕业设计作者签名： 指导教师签名：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日华东交通大学理工学院毕业设计1华东交通大学理工学院毕业设计摘 要本设计主要讲述对嵌件调压螺母注塑进行模具设计。模具设计前，必须对产品进行分析，了解产品的结构、用途、性能、表面质量和美观效果等因素，选择合适的材料，从而根据产品规格尺寸进行模具设计，校核注塑模与注射机的关系，设计一套合理的模具。这次主要是进行注塑模设计，内容是嵌件调压螺母注塑的模具设计，整个设计过程中要考虑到产品须贴近市场需要，设计实用，廉价，外形美观，质量合理等等要求。设计思路是先分析产品工艺和模具结构，再进行模具模架和各零部件等的选择，然后计算和校核有关的数据。在设计的同时也进行绘制应该的模具结构图和编写说明书。本次设计，综合了大学三年所学的专业知识，更明确地了解整套模具在设计过程中的机理，进一步巩固模具有关知识，清楚地认识到作为一名模具设计人员必须要具备的素质和责任。关键词：模具设计；注塑模设计；嵌件调压螺母注塑模。AbstractMyprojectismainlyabouttheplasticpatterndesignforthesupport.Inordertodesignanestappropriatepattern,first,wemustanalysistheproductseriously,fromwhichwecanknowthestructure,use,capability,externalqualityandeffect.Thenchooseappropriatematerialandcheckandratifytherelationbetweentheintheinjectionpatternandtheinjectionmachine,accordingtotheproductspecificationandsize.This is a major injection mold design, is a plastic clip die design, the entire design process to take into account products to be closer to market needs and design practical, affordable, beautiful shape, quality and so on reasonable request. Design of the first analysis of technology products and then die-and the choice of parts an die structure, and then calculate and check the data. In the design of the draw should also carry out the mold and structural plans prepared statement.Thisprojectsynthesizesmytotalprofessionknowledgeinmycollege.Aftertheproject,Iknowthemechanisminthepatterndesignprocessmoredeffinitelyandconsolidatemyknowledgeonthepatterndesign.Aboveall,Iknowthedutyandwhathavethemakingsofasapatterndesignermoreclearly.Key words：Mould design;injection mold design; plastic clip.目 录中文摘要1英文摘要2引言1第一章 塑件材料性能分析21.1塑件性能分析21.2塑件的结构工艺性分析21.2.1尺寸及其精度31.2.2表面粗糙度31.2.3壁厚31.2.4圆角31.2.5孔的设计32.3本章小结3第二章 注塑机的选择42.1确定型腔数目42.2本章小结4第三章 分浇面及浇注系统的设计53.1分型面的选择53.2浇注系统的设计53.2.1主流道尺寸53.2.2分流道的设计63.2.3浇口的设计7第四章 成型零部件的设计74.1成型零件的结构设计84.2型腔、型芯工作部位尺寸的计算84.2.1型芯工作尺寸的计算84.2.2（凸模）型芯工作尺寸的计算94.2.3型腔壁厚和底板壁厚10第五章 导向机构的设计115.1导柱机构115.2导套机构115.3导向机构布局 12第六章 推出机构的设计106.1推管的设计136.2复位杆176.3拉料杆136.4脱模力的计算14第七章 注塑机基本参数的校核157.1注射量的校核157.2锁模力的校核157.3注射压力的校核157.4模具与注射机安装模具部分相关尺寸的校核157.4.1模具厚度H的校核157.4.2注射机最大开模行程Smax的校核16第八章 模架的选用及模具结构草图158.1标准模架的选用158.2模具结构草图158.3注塑模总装图15第九章 模架的结构特点和工作过程159.1模具的结构特点159.2模具工作过程15结论20参考文献2121引 言塑料分热塑性和热固性塑料，我国的塑料工业起步较晚，但发展很迅速。据1991年统计，日本模具工业已实现了高度的专业化、标准化和商业化，新统计的韩国、新加坡等国家的资料也表明了塑料模具已处于同冲压模具并驾齐驱的地位了。近年来在我国各行各业对模具工业的发展十分重视，工业化快速推进的同时，在国民经济中占有重要地位的模具工业也得到了迅速发展。统计显示，1996至2001年，我国模具制造业的产值年均增长14%到15%。2001年我国模具总产值就已突破300多亿元人民币，排名跃居世界第四位。虽然近几年来，我国模具工业的技术水平已取得了很大的进步，但总体上与工业发达的国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备还很少，许多先进的技术如CAD/CAE/CAM技术的普及率还不高，特别是大型、精密、复杂和长寿命模具远远不能满足国民经济各行业的发展需要。因此，模具是国家重点鼓励与支持发展的技术和产品，现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分，是国民经济的装备产业，其技术、资金与劳动相对密集。目前，我国模具工业的当务之急是加快技术进步，调整产品结构，增加高档模具的比重，质中求效益，提高模具的国产化程度，减少对进口模具的依赖，而且我们必须提高我国模具工业的整体水平并迎头赶上发达国家的模具水平注塑模设计是对我们塑料成型工艺与模具设计这门课程学习的综合考核，更有是对我们学习过的绘图软件进行一次大操练，主要是让我们运用PRO/E软件设计造型和分出模来，再调出工程图运用CAD软件进行装配图和各零件图的设计，让我们充分地运用好理论和实践的知识完成这次任务。这次毕业设计让我们在设计中发扬刻苦精神，更好地提高我们思考问题和查找资料解决问题的能力。通过这次的设计，总结了我们大学这两年多的知识，让我们在以后的学习和工作中所遇到问题和困难都可以更容易的解决，为我们以后的路打好基础，让我们能更好地发挥自己的能力。这次是自己进行设计出来的，由于时间仓促，收集的资料和自己的水平有限，所以设计过程中难免有出现设计过程有欠妥和错误的地方，恳请给予批评指正，希望自己以后做得更好。第一章 塑件的工艺性分析1.1塑件材料性能分析塑件材料为聚丙烯（PP）。化学和物理特性:1.PP质轻，可浮于水;2.高结晶度，耐磨性好，优于HIPS,高温冲击性好，硬度低于ABS;3.突出的延伸性和抗疲劳性；4.模具温度形象结晶程度；5.高速注塑可减小内部压力；6.高温低俗注塑可减小成品缺陷。注塑模工艺条件:干燥处理：加工前的干燥处理是必须的。湿度应小于0.04%，建议干燥条件为90110，24小时。熔化温度： 230300。模具温度：50100。注射压力：取决于塑件。注射速度：尽可能地高。典型应用范围:计算机和商业机器的壳体、电器设备、草坪和园艺机器、汽车零件（仪表板、内部装修以及车轮盖） 1.2塑件的结构工艺性分析塑件的结构尺寸如图1-1图1-1塑件的外形三维图如图1-2图1-21.2.1尺寸及其精度 根据材料为PP，无精度要求，取低精度5级，尺寸如工件图示。因为方便脱模，设计拔模角为1.5，为了加工和成型的需要，考虑设计一模多腔的大水口模具。1.2.2表面粗糙度塑件的外观要求越高，表面粗糙越低，一般模具表面粗糙要比塑件低12级，塑件制件的表面粗糙一般为Ra0.80.2微米之间，取中间值为Ra1.6。1.2.3壁厚塑料制件的壁厚的最小尺寸应满足以下几方面要求：具有足够的强度和刚度；脱模时能经受推出机构的推力而不变形，能承受装配时的紧固力；塑件的厚度过大，不但会浪费材料，而且对热塑性塑料的成型来说增加了冷却时间，降低了生产率，另外也影响产品质量，如产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。1.2.4圆角理想的内圆角半径应为壁厚1/3以上。内壁圆角半径应是壁厚的一半，而外壁圆角半径可为壁厚的1.5倍，一般圆角半径不应小于0.5mm。在成型必须处于分型面、型芯与型腔配合处等位置时，则不便制成圆角，而采用尖角。1.2.5孔的设计塑件上设计孔时应考虑便于模具的加工制造，应该设置在不易削弱塑件强度的地方。第二章 注塑机的选择模具型腔能否充满与注塑机允许的最大注射量密切相关，设计模具应保证注射模内所需熔体总量在注射机实际最大注射量范围内。2.1确定型腔数目根据塑件的形状及尺寸等要求，采用一模六腔的大水口模。聚丙烯（PP）密度为0.890.905/cm3 ，由制件图用UG可以计算出塑件的近拟体积为： V5.175 cm3单件塑件重量为：Ms=5.175X1.1g=5.692880g5.7g总的质量就是4X5.7g=22.8g2.2注塑机的选择注射机的最大注射量是其允许最大注射量的80%，以及根据模具的开合模行程的大小，并采用一模六腔制等各种因素，注射机型号初选应选为 XSZY1251。第三章 分型面及浇注系统的设计3.1分型面的选择根据塑件结构特点，选择单分型面，分型面位置如图3-1。图3-13.2浇注系统的设计3.2.1主流道尺寸根据注射机型号，主流道由浇口套形成，注射机的喷嘴直径为4mm，喷嘴球面半径为12mm。其他尺寸如下：浇口套的结构形式如图3-2符号名称尺寸d主流道小端直径注射机喷嘴直径+（0.5-1）=4.5mmSR主流道球面半径喷嘴球面半径+（12）=13mmh球面配合高度35mm取5mm主流道锥角26取4L主流道长度尽量60mm取50mmD主流道大端直径d+2Ltg/28mm图3-23.2.2分流道的设计采用平衡式分流道，分流道的布置形式如图3-3，分流道截面形状为半圆形。图3-3分流道应满足良好的压力传递保侍理想的填充状态，使塑料熔体尽快地流径分流道充满型腔，并且流动过程中压力损失及热量损失尽可能小，能将塑料熔体均衡球队分配到各个型腔。采用半圆形截面分流道：加工较容易，且热量损失与压力损失均不大，为常用形式。由理伦分析可知，圆形截面的流道总是比任何其他形状截面的流道更可取，圆型截面分流道的直径可根据塑料的流动等因素确定，该塑料件采用PP塑料，流动性为优异，所以选圆型截面。再查有关资料主分流道的直径取6mm1。3.2.3浇口的设计根据塑件材料及塑料形状，浇口采用侧浇口，侧浇口设置在制品外凸缘的侧壁处,这类浇口容易清理去除，对塑件质量影响不大，并且可以根据塑件的形状特征灵活地来选择进料位置，因此一种广泛使用的浇口形式。浇口位置的选择1)尽量缩短流动距离2)浇口应开设在塑件壁厚处3)应有利于型腔中气体的排除4)必须尽量减少或避免熔接痕5)考虑分子定向影响6)避免产生喷射和蠕动7)不在承受弯曲或冲击载荷的部位设置浇口8)浇口位置的选择应注意塑件外观质量第四章 成型零部件的设计4.1成型零件的结构设计型腔由型腔镶块（共6件）形成，6个型腔镶块由型腔板固定。型芯由活动的定模型芯（7#）和动模型芯（11#）组成，共6套，形成调压螺母塑件两端的內形孔。钢制嵌件在合模前，装入活动和定模型芯上；合模后，由推管将其定位并固定。4.2型腔、型芯工作部位尺寸的计算4.2.1型芯工作尺寸的计算采用平均值计算法：查表6-4（第197页）1得ABS塑料的收缩率是0.3%0.8%。min=0.3% max=0.8%平均收缩率=（max+max） /2 =0.55%由5级精度及基本尺寸，查66页表3-82得=0.52mmz=(1/3 1/4)=1/3=0.17mm(z为制造公差)(M1) +0z =(1+s)Ls(0.50.75) +0z=（1+0.55%）X650.5X0.52 +00.1765.41 +00.17（mm）由5级精度及基本尺寸，查66页表3-82得=0.36mmz=(1/3 1/4)=1/3=0.12mm(z为制造公差)(M 2) +0z =(1+s)Ls(0.50.75) +0z=（1+0.55%）X300.5X0.36 +00.1230.16 +00.12（mm）由5级精度及基本尺寸, 查66页表3-82得=0.20 z=(1/3 1/4)=1/3X0.20=0.07（HM1） +0Z=(1+S)Hs-x +0z = (1+0.55%)6-0.5X0.20 +00.07 5.96+00.07（mm）由5级精度及基本尺寸, 查66页表3-82得=0.20 z=(1/3 1/4)=1/3X0.20=0.07（HM2） +0Z=(1+S)Hs-x +0z = (1+0.55%)8-0.5X0.20 +00.07 7.98+00.07（mm）由5级精度及基本尺寸, 查66页表3-82得=0.32 z=(1/3 1/4)=0.11（hM1） -0z =(1+S)Hs+x -0z = (1+0.55%)25.48+0.5X0.32 - 00.11 25.78- 00.11（mm）4.2.2（凸模）型芯工作尺寸的计算采用平均值计算上述尺寸：图6-2由5级精度及基本尺寸, 查66页表3-82得=0.46 z=(1/3 1/4)=1/3X0.46=0.15(M1) -0z =（1+s）s+(0.50.75) -0z =(1+0.55%)62+0.50.46 00.1562.98-00.15(mm)由5级精度及基本尺寸, 查66页表3-82得=0.16 z=(1/3 1/4)=1/3X0.16=0.05(M2) -0z =（1+s）s +(0.50.75) -0z =(1+0.55%)2+0.50.16 00.052.60-00.05(mm)由5级精度及基本尺寸, 查66页表3-82得=0.16 z=(1/3 1/4)=1/3X0.16=0.05(hM1) - 0z=（1+s）hs+X -0z =(1+0.55%)1+0.50.16 00.051.600-0.05(mm)由5级精度及基本尺寸, 查66页表3-82得=0.18 z=(1/3 1/4)=1/3X0.18=0.06(h M2) -0z =(1+0.55%)X4.52+0.5X0.18 -00.006 4.64- 00.006由5级精度及基本尺寸, 查66页表3-82得=0.22z=(1/3 1/4)=1/3X0.22=0.07(H M3) +0z =(1+0.55%)X12-0.5X0.22 +00.07 12.02+00.074.2.3型腔壁厚和底板厚度该模具为整体式圆形型腔，根据型腔内短边b=180 查160页5-172由经验值得壁厚S=35。C-由型腔边长l/b决定的系数，得200/180=1.1，查159页表5-152得C=0.0164。p-型腔内熔体的压力为50mpa，E-钢的弹性模量，取2.06x100000mpa，-不发生弹料的间隙值0.05取0.05。则有底板厚度的计算为：根据所选模架的支承板厚度为70mm43.7mm。故支承板强度符合要求。第五章 导向机构的设计模具导向机构采用导柱导套结构形式，导柱采用带头导柱，结构简单，加工方便。导套也采用带头导套，用于精度较高的场合。按国家标准形式选取导柱与导套的配合采用H7/f7，导套和导配孔的配合采用H7/r6。5.1导柱结构导柱装在定模部分，由定模座板和流道板来固定，因此导柱的结构形式如图5-1所示图5-15.2导套结构导套结构形式如图5-2图5-2D=35mm d1=30mm D2=20mmL=60mm L1=52mm S=8mm5.3导向机构布局图5-3第六章 推出机构的设计6.1 推管的设计推出机构由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位部件等组成。由于设置推杆位置的自由度大，因而推杆推出机构是最常用的推出机构。但对于管型塑件，为了使推出面积增大，受推力减小，宜采用推管推出机构，该注塑模采用推管推出机构。共设置6根推管（又称顶套）分别推6个塑件，推出时，由注塑机顶杆推模具的推板（顶板）。推板推推管，推管将塑件从动模型芯上推出。合模时，由复位杆使推管等推出机构复位。6.2复位杆图6-1D=20mm L=123mm s=4mm d=15mm6.3拉料杆开模时为将主流道和分流道冷料穴中的凝料勾住，使塑件保留在动模一侧，便于脱模。采用拉料杆拉料形式，在开模时，采用倒圆锥形的冷料穴，使浇道凝料从主流道衬套中拔出，在推出塑件时，由拉料杆将浇道凝料推出落下。拉料杆的结构形式如图6-2。图6-2D=10mm d=6mm l=6mm L=105.9mm6.4脱模力的计算应满足： 查公式5-58(第169页) 2得Ft=AP(cossin)A 塑件包容型芯的面积P 塑件对型芯的单位面积上的包紧力塑件对钢的摩擦系数型芯的脱模斜度对 P的取值为P=0.81.2107，取P=107；=0.10.3，取0.3；=2540，取30 ，再由UG软件测量则有 A=2284.5658 mm22284.57mm2 Ft=2284.5710-6107（0.3cos30-sin30）6792NFt总=67928N=54336N第七章 注塑机基本参数的校核7.1注射量的校核注射模内所需熔体总量必需在注塑机实际的最大注射量的范围即， nm1+m280%mnm1+m2=6X5.7+ 4.913748 cm3=39.1cm3125 cm3则注塑机的注射量满足要求。7.2锁模力校核塑件在模具分型面上的投影面积不能超过注射机允许使用的最大成型面积，否则将产生涨模溢料现象，必须满足公式4-52得 nA1+A2A其中A1-单个塑件的模具分型面上的投影面积A2-浇注系统在分型面上的投影面积A-注射机允许使用的最大成型面积为320cm2A1=18.31X52.4+3.14X102/2mm21116.44 mm2A2=(D1/2) 2+(D2/2) 2+L1H1+4(D2/2) 2+4L2 H2 =3.14X(8/2) 2+3.14X(6/2) 2+114X6+4X3.14X(6/2) 2+4X6X1 mm2899.56mm2nA1+A2=8x1116.44+899.56=9831 mm2320cm2所以可以满足要求。7.3注射压力的校核由于ABS在螺杆式注射机下所需要的注射压力为50-70Mpa而XS-ZY-125额定注射压力为120Mpa，则满足要求。7.4模具与注射机安装模具部分相关尺寸的校核7.4.1模具厚度H的校核由公式4-72得HminHHmax，则H=50+50+63+80=243mmHmin=200mm243mmHmax=300mm所以可以满足要求。7.4.2注射机最大开模行程Smax的校核由公式4-82得SmaxS=H1+H2+510mm 300S=30+15.58+510mm完全可以满足要求。第八章 模架的选用及模具结构草图8.1标准模架的选用根据模具的脱模方式，选用大水口模架；根据型腔尺寸、位置尺寸和凹模壁厚,分流道尺寸，主流道大端直径，以及由表7-1（第214页）1和表7-5（第222页）1查得资料分析可确定模架的结构形式和规格。从标准模架表中选取标准模架CI型2327：A板=60mm，B板=60mm，C板=70mm，模具高度=60+60+70+25+25+1=241mm。8.2模具结构草图图8-18.3注塑模总装图图8-2图8-3第九章 模具的结构特点和工作过程9.1模具的结构特点该模具只是考虑如何放置嵌件更为合理，放在动模端方便顶出，但制品流向不确定，需设反推装置，放置在定模端可免去防脱落机构，为防止塑料流入螺纹内和方便嵌件放置，虽也设置了活动型芯与弹簧的反推装置，但比型腔部分在定模端简单的多，浇道系统以倒锥冷料穴形式从主流道带出。9.2模具的工作过程开模后，活动型芯在弹簧的作用下前推，留在型腔镶件中的