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胶带垫圈的注塑模设计摘 要文章主要写了对于胶带垫圈的分析与制作。我按着一般注塑模的制作过程，首先运用UG、CAD等软件对于胶带垫圈的零件外形、零件尺寸进行分析与确定。然后根据分析所得的数据对模具型腔与型芯、模具浇注系统，塑料模的模架等进行选择。然后设计推出机构与冷却系统，最后模具的图纸绘制等等。关键词：胶带垫圈；UG；冷却；型腔；型芯浇注系统目 录前 言11 工艺分析21.1 塑件分析21.1.1 脱模斜度21.1.2 外观要求31.2材料分析31.2.1 聚丙烯（pp）的基本特性和用途31.2.2 成型31.2.3聚丙烯（PP）注射成型工艺32 模具模架结构形式的选择42.1 分型面42.2型腔数量的分布42.2.1影响型腔数量的主要因素42.2.2 型腔布局原则52.3 模架的选用63注塑机的选择83.1零件质量和体积的测算83.2选择注塑机84 浇注系统的设计94.1 浇注口位置的选择94.2主流道和分流道的设计95 顶出机构116 冷却系统的设计13总 结13致 谢14参考文献15前 言自从20世纪90年代以来，我国虽然在塑料模具设计与制造方面取得了显著的进步。但是对于模具的标准化程度和应用水平与工业发达国家相比还存在很大的差距。尤其是对于现代模具设计与制造技术能力的塑料模上面的人才有着很大的空缺。由于塑料种类和加工方法很多,塑料成型机和塑料制品的结构 尺寸又不一样。所以,塑料模具的种类和结构也是多种多样的。随着塑料工业的迅速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高,塑料制品的应用范围也在不断扩大。塑料模具是一种生产塑料制品的工具。他一般由动模和定模两部分组成,动模安装在注射成型机的移动模板上,定模安装在注射成型机的固定模板上。注塑时模具装夹在注塑机上,熔融的塑料先注入成型模腔内,并在模腔内冷却和定型。然后动模和和定模分开,经由顶出系统将制品从模腔顶出离开模具,最后模具再闭合进行下一次注塑,整个模具的注塑过程是循环进行的。塑料模包括注塑模、压注模、传递模、挤出模、中空吹塑模、热成型模具等。此次设计是在学习了两年多的模具设计的知识的基础上进行设计的，是将书本上面的知识与实践相结合，争取设计出一个相对而言比较合理的塑料模具，能够将理论和实践充分的结合在一起。该注塑模机构套用了龙记的大水口CI模板，整体结构简单，运水冷却系统布置对称，且易于安装，受力均匀。这次毕业设计包括两个部分。第一个部分是模具机械设计，包括注塑机的选用、浇注系统的设计与选择、动模与定模的构架选用、脱模顶出机构、冷却系统设计。而第二部分就包括绘图软件的应用，通过UG和CAD等软件来完成模具的三维制图和二维制图。在本次设计中，接受了老师的指导。同时也很感谢健雄学院的各位导师的教诲。这次的说明书是自己在经过三年的学习后、在与同学们的探讨中和老师的指导下完成的，因为自己在模具这个行业中缺乏实践经验和专业知识，所以在设计过程中难免出现很多不足之处，敬请谅解，并恳请得到斧正。1 工艺分析1.1 塑件分析 图1-1 胶带垫圈塑件材料为聚丙烯（PP）塑料胶带垫圈，制造要求是可以大批量生产。外形尺度为如图所示塑料件壁厚为1mm，如图1-1。1.1.1 脱模斜度根据资料得聚丙烯(PP)的成型收缩率为1.02.5,脱模斜度型腔为2545,型芯脱模斜度为2045。选择塑件的内侧脱模斜度为30，外表面脱模斜度为35。 表1-1常用塑料的脱模斜度 塑料名称 脱模斜度凹模型芯聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯、氯酰胺、氯化聚醚25 4520 45硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜35 4030 50聚苯乙烯、有机玻璃、ABS、聚甲醛35 13030 40热固性的塑料25 4020 501.1.2 外观要求胶带垫圈要求尺寸基本正确,表面光洁无毛刺、缺口,浇口可以设计在在侧面。1.2材料分析1.2.1 聚丙烯（pp）的基本特性和用途胶带垫圈的材料选用的是聚丙烯（PP），聚丙烯的比重仅0.90.91g/cm3。 。机械性能方面，如屈服强度、抗拉强度、压缩强度、硬度等均优于低压聚乙烯。聚丙烯的耐热性、刚性较好，可在100的温度下使用,如果不受外力,即使温度升高到150也不会变形。但是耐磨性不够高;成型收缩率大(通常在2左右);低温呈脆性;室外老化性差。聚丙烯可用作各种机械零件,如接头、泵叶轮、法兰、汽车自行车零件等1.2.2 成型聚丙烯成型收缩范围大,易发生缩孔,凹痕及变形;聚丙烯热容量大,注射成型模具必须设计能充分冷却的回路;聚丙烯适宜成型的温度为80所以模具温度应保持在80左右,温度过低会造成制品表面光泽差，易产生熔接痕等缺陷。温度过高会产生翘曲现象。1.2.3聚丙烯（PP）注射成型工艺注塑机：螺杆式螺杆转速 （r/min)：3060喷嘴：直通式、170190料筒温度 （t/）：前段180200、中段200220、后段160170模具温度 （t/）：4080注射压力 （M/Pa）：70130时间 （s）：保压时间2050、注射时间05、保压时间2060、冷却时间1550、成型周期40120。2 模具模架结构形式的选择2.1 分型面分型面是开模后取出塑件的那个平面，而注塑模可以存在一个或者多个分型面。根据此次塑件外形，我选择了一个分型面。单分型面塑料模具被称为二板式注塑模，是注塑模中一种很普遍的结构形式。在选择分型面有以下几种要求：分型面应该选择应当符合脱模的基本要求,就是塑料件能从模仁内取出，分模面位置应设在胶件脱模方向最大的投影边缘部位。保证塑件质量精度和外观要求,分模线不影响胶件外观,分模面应尽量不要破坏胶件光滑的外表面。分型面选择能有利于模具的加工。合理安排浇注系统,特别是浇口位置。综上所述，我选择的分型面如图2-1图2-1分型面2.2型腔数量的分布2.2.1 影响型腔数量的主要因素制品重量 (包括浇注系统凝料)与注塑机的额定注塑量(各型腔塑料制品总量+浇注系统凝料)注塑机额定注塑量*80(用于校核)。注意;算出来的数值不能四舍五入,只能向大取整数。1) 由注塑机的额定锁模力确定:各产品(包括凝料)在分型面上的投影面积*型腔平均压力注塑机额定锁模力*80(用于校核)。注意:型腔平均压力需要查表2-1塑料形状和精度不同时可选用的型腔压力得到2) 塑料件的生产批量是根据客户提供的生产批量，决定型腔的个数。3) 每增加一个腔，其成型制品的尺寸精度就下降5%4) 模具中型腔的数量越多，其制造费用越高，制造难度也越大，模具质量很难保证。5) 型腔数量增多后，分流道长度必然增加，这样会导致注射压力及熔体热量会有很大的损失。型腔数量越多，故障发生率就越高而任何一腔出了问题，都必须立即修理，否则将会破坏模具原有的压力平衡和温度平衡。表2-2:型料形状和精度不同时可选用的型腔压力。条件型腔平均压力/MPa举例易于成型的制品25聚乙烯、聚苯乙烯等厚壁均匀用品、容器类普通制品30薄壁容器类高粘度、高精度制品35ABS、聚甲醛等机械零件、高精度制品粘度和精度特别高制品40高精度的机械零件2.2.2 型腔布局原则保证模具的压力和温度平衡。型腔压力分为两个部分，一是指平行于开模方向的轴向压力；二是指垂直于开幕方向的侧向压力。保证模具的压力和温度平衡，可采用将制品堆成排位或对角排位。A对称排位一模一件，制品形状完全对称或近似对称一模出多件，制品相同，腔数位双数一模出多件，制品不同，腔数均为双数。B对角排位一模出两件，制品相同，但制品不对称，俗称鸳鸯模；一模出两件，制品大小形状不同；一模出多腔（两腔以上），各腔大小形状不同，尽量采用较大的和较大的对角摆放，较小的和较小的对角摆放。一模多腔中，相同制品要从相同的位置进胶。目的就是保证各制品收缩率一致，使其具有互换性。进料平衡原则是指熔体在基本相同的条件下，同时充满各型腔，以保证制品的精度。采用平衡式。主流到到各型腔的分流道长度相等。适用于制品相同或近似。按大制品靠近主流道、小制品远离主流道排位，再调整流道、浇口尺寸。适用于各制品不同或差异较大。注意;当各种大小制品质量之比大于8时，应同客户协商调整。浇注系统的分流道越短，流道凝料越少，模具排气负担越轻，熔体在分流道内的压力和温度损失越少，成型周期也越短。口译通过计算流程比，检查是否满足注射工艺要求。成型零件的尺寸越小，模架的尺寸就越小，模具的制造成本就越低，与之匹配的注射机就越小。小型的注射剂运转费用低，且运转数度快。综上所述：因为我做的胶带垫圈的尺寸以及结构简单,尺寸精度要求不是太高,制作简单而且单个利润很低,所以需要大批量制造,所以我选择了一模六腔，布局如下图2-3. 图2-3型腔布局图2.3 模架的选用根据上面的论述，选择模架型号为龙记大水口模架CI类型，如图2-3所示。A板厚 50mm，B板厚60mm，C板厚80mm。 图2-3 龙记大水口模架 3注塑机的选择3.1零件质量和体积的测算由UG建模测量得，单个塑件体积为995.78mm3 注塑件总体积V1=995.786=5974.68mm3 (一模六穴，有六个塑件）注塑件总质量M1=V1=0.95.97468=5.377212g (密度（g/cm3） 0.9-0.91)并且在计算浇注系统中的凝固的废料时，查资料得，取塑件总体积的60%： 浇注凝固体积V2=V160%=9957.8mm3该模具一次浇注所需要的材料（PP）总体积和总质量 V=V1+V2=15932.48mm3 M=V=0.915932.48=14.339232-g3.2选择注塑机根据上面的计算每次注塑的材料总量15.932cm3，同时由参考资料得实际注塑量符合注塑机理论注射量的0.8倍。同时由moldflow验证选择的聚丙烯材料选用的注塑机应该选择螺杆式。验证算出注塑机的理论注射量为 V=19.95，所以我初步决定选用注射机型号为XS-ZY-125，该注射机技术参数如下表3-1所示表3-1注射机参数一次注射量（cm3）125螺杆直径（mm）42注射压力（MPa）119注射 方式螺杆式锁模力（kN)900最大注射面积（cm2）320最大开模行程（mm）300模具最大厚度（mm）300模具最大厚度（mm）200动定模板尺寸（mm）420450 4 浇注系统的设计4.1 浇注口位置的选择注塑件的浇注口可以设计在侧边，且在上面第二章中，型腔为一模六穴的结构。所以我设计的产品浇注口如图4-1所示。图4-1 浇注口示意图4.2主流道和分流道的设计主流道的截面形状一般为圆形，有正圆锥行主流道和倒圆锥形主流道两种形式。正圆锥形主流道的对面可设置拉料钩，将主流道凝料拉出。由于热固性塑料塑性差，截面尺寸不宜太小，否则会使料流的阻力增大，不容易充满型腔，造成欠压。倒圆锥形主流道常于端面锲形槽的压柱配合使用，开模时，主流道与加料室中的残余废料由压柱带出便于清理，这种流道即可用于一模多腔，又可用于单型腔模具或同一塑件有几个浇口的模具。主流道分流道可参考图4-2流道示意图：图4-2流道示意图5 顶出机构我选择的推杆为圆形推杆，因为圆形推杆和圆形顶杆孔都易于加工。每个型芯部分都有两个圆形推杆，斜对角放置。斜对角放置推杆有利于防止推出塑件时由于塑件没有完全冷却硬化，推出塑件时推出力集中于一侧受力不平衡，而导致塑件上面有过分的推出痕迹。而导致塑件变形，也破坏了塑件的表面的光洁。推出塑件时推出机构在塑件的中间的扇形部位厚度约为2mm此处塑件的刚度硬度都优与塑件的外壁。推杆的直径为3mm，高度为115mm。而此模胚的推出行程至少在20mm大于参考文献上所说的推杆推出塑件510mm。推杆底部为直径是5mm，高度是3mm。如图5-1和5-2所示： 图5-1顶出机构 图5-2顶出机构示意图6 冷却系统的设计。因为我选用的材料是聚丙烯PP，而聚丙烯成型的适宜温度为80。因此我采用常温水来对模具进行冷却。型腔和型芯的成型表面都为正方形，而且模仁设计为一模六穴结构。所以我选择参数调节循环型冷却水路，循环水路的水道距离塑件比较近而且水路的尺寸截面比较大为6mm。足够使型芯或型腔的表面温度趋于均匀，可以有效防止塑件的不均匀收缩。我做的塑件壁厚均匀，冷却水道距离型腔表面的距离最近的为10mm，符合参考数据所说的一般水道孔边道型腔表面距离为1015mm。刚开始我设计的冷却水道有的在型芯的下面阻碍了推出机构的运动，所以我将冷却水道的距离往外便宜了几毫米使之偏离型芯。冷却水路设计时沿着塑料的收缩方向设置，浇注塑料是塑料向着内部不收缩，塑料也是可以从型芯和型腔中央的流过，而冷却水道设计在塑料流过的下面将近3mm所以不担心会产生熔接痕。型腔和型芯的冷却回路如下列图所示5-1所示： 图5-1冷却回路 总 结毕业设计已然临近结束 ，因此我们班也已经要面临分开。但这也是必然的结果，因为学校只是我们人生中的一个驿站，并不是人生的终点。而我们终究要出去，到社会的大舞台去锻炼。我们在学校里面我们在专业上，总是以老师的标准要求自己。就算有是什么不懂的，或者是感觉有什么矛盾的地方，我们也并没有刨根问底。因为没这个必要，只要有数量，质量并不重要。所以最后一次了我们应该好好的锻炼一下自己，鞭策自己，因为这是我们三年学习成果的体现，它展现了我的整个大学生涯。这段时间由于我们的所有事情都得自己做，所以每一个尺寸以及每一个标注都得考虑，而就这段时间我所遇到的困难，更多的就是感觉自己对于专业知识上的不足，还有实践经验的缺失。在设计的过程中还要不断地向老师求教一些课上所讲的内容，去查阅相关文献上的一些数据拓展一下注塑模的相关知识，感觉写作说明书的整个进度相较于其他同学都是比较慢的。大三刚开学我们要做冲压模的时候我们总是要来回修改，并没有统一的思路，没有统筹思考我们是因该先做什么后做什么。总是在做到下面设计的时候，才会想到前面有东西做对或者是没有做，然后又回过头去再重新修改。而在这些来来回回的修改中我也得到了一些哲理，做事要统筹先制定计划，不能立刻就做。如果这样的话会导致前后不能衔接。而且做事要严谨，因为可能是你前期的一个小小的不严谨，从而导致后面所做的一系列的工作都是无用功。还有坚持，不管我们如何认真与严谨，因为我们实际操作与实践经验的缺乏。我们在设计过程中总会难免遇到前后矛盾的内容，所以我们需要不断地来回修改直到内容大致符合要求为止。不能够遇到困难就退缩，一定要迎难而上，或许你的下一个想法就是正确的做法。从开始塑料件的尺寸确定、材料分析到分型面的选择、注射机的选择再浇道的排布、成型零件的设计以及最后模具的总的装配。每一次都需我们不断地来回使用UG和CAD软件。每次在做的过程中，让我更多的认识到了自己知识和经验的缺乏。虽然我也在很努力去搜集更多更权威的资料，更加用心的去编写去完善这篇设计论文，但还是有许多的不足之处，希望评委老师能不吝赐教，让我能更多的认知到自己的不足，让我能学习到更多。这次设计让我能深刻地认识到自己专业知识匮乏所带来的影响，在模具以及以后的工作中我要不断的完善自己，使自己更加优秀。同时我也要感谢这十几天里老师的指导，和同学的帮助让我有信心能顺利完成此次设计，为大学三年画上一个完美的句号。致 谢最后感谢这十多天以来给予我指导的老师，感谢那些帮助我的那些朋友和同学，正因为有你们的帮助我才能顺利的完成此次设计。没有你们的帮助，我是不可能做到比现在这样更好的。谢谢！附录1.图1-1 胶带垫圈2.表1-1 常用塑料的脱模斜度3.2图2-1 分型面4.表2-2型料形状和精度不同时可选用的型腔压力。5.图2-3 型腔布局图6.图2-3 龙记大水口模架7.表表3-1 注射机参数8.图4-1 浇注口示意图9.图4-2 流道示意图10.图5-1 顶出机构11.图5-2 顶出机构示意图12.图5-1 冷却回路参考文献1 欧麦嘉，周泽宇。 现代注塑模设计与制造。 北京：电子工业出版社，2007。2 陈志刚。 塑料成型工艺及模具设计。 北京：机械工业出版社，2007。3 申开智。 塑料成型模具。 北京：中国轻工业出版社，2005。4 邹继强。 塑料制品及其成型模具设计。 北京：清华大学出版社，2005。5 洪慎章。 实用注塑成型及模具设计。 北京：机械工业出版社，2006。6 宋玉恒塑料注塑模具设计手册北京：航空工业出版社，19947 王孝培塑料成型工艺及模具简明手册北京：机械工业出版社，20008 高佩福实用模具制造技术北京：中国轻工业出版社，19999 王树勋注塑模设计广州：华南理工大学出版社，200510 储建忠塑料模设计基础及项目实践浙江大学出版社，201517一、课题来源、目标及意义胶带是学校中很常见的学习用品，虽然胶带垫圈的单个产品利润率很低但因为需求量大所以总利润也非常可观。而且胶带垫圈注塑成型精度要求不高，比较适合作为模具毕业生的研究项目。研究该项目主要是为了更好的去学习胶带垫圈注塑模具设计的过程熟悉和熟练运用一些软件，比如用UG画三维图和导出二维图、CAD绘二维图等。通过此次毕业设计，学生将对注塑模有更进一步的了解。对于本次设计，学生将综合运用所学知识，完成零件结构尺寸分析，材料的选用与工艺分析、模具结构设计、型芯与型腔尺寸的确定、冷却回路设计、绘制主要零件的零件图、模具装配图的绘制等。在以后的设计模具时，学生就知道如何设计一套完整合理的模具。二、毕业设计（论文）内容及要求此次设计将通过对塑件的分析与计算，合理选择模具结构，并对各个参数进行验证，设计出一副合理，经济、适用的胶带垫圈注塑模具。本次设计对于学生的能力有很大的提高，意义蛮大，熟悉型芯与型腔尺寸的确定；绘制模仁等主要零件的零件图；选择推出方式与冷却回路；根据锁模力，注射量等选择注塑机；模具装配图的绘制。三、毕业设计（论文）进程安排序号设计（论文）各阶段名称计划时间毕业设计辅导，学生进行相关准备工作，选题并审批。 年11 月15日 前教师下发任务书，学生完成开题报告，教师审核。 年11 月28日 前学生上交开题报告，开始设计。教师指导 年11 月29日至 年12 月12日学生完成毕业设计，并上报周记5次，教师指导 年12 月12日至 年3月1日 学生提交毕业设计材料（电子稿与纸质稿）。 年3 月3日前毕业设计答辩。 年 月 日四、参考书及参考文献【1】欧麦嘉，周泽宇。 现代注塑模设计与制造。 北京：电子工业出版社，2007。【2】陈志刚。 塑料成型工艺及模具设计。 北京：机械工业出版社，2007。【3】申开智。 塑料成型模具。 北京：中国轻工业出版社，2005。【4】邹继强。 塑料制品及其成型模具设计。 北京：清华大学出版社，2005。【5】洪慎章。 实用注塑成型及模具设计。 北京：机械工业出版社，2006。【6】王鹏驹，张杰.塑料模具设计师手册.北京：机械工业出版社，2008【7】王孝培塑料成型工艺及模具简明手册北京：机械工业出版社，2000【8】冯爱新.塑料模具工程师手册.北京：机械工业出版社，2009【9】王树勋注塑模设计广州：华南理工大学出版社，2005【10】储建忠塑料模设计基础及项目实践浙江大学出版社，2015指导教师（签字）: 院（系）主任（签字）: 一、课题来源、选题依据、课题研究目的、应用价值胶带是学校中很常见的学习用品，虽然胶带垫圈的单个产品利润率很低但因为需求量大所以总利润也非常可观。而且胶带垫圈注塑成型精度要求不高，比较适合作为模具毕业生的研究项目。研究该项目主要是为了更好的去学习胶带垫圈注塑模具设计的过程熟悉和熟练运用一些软件，比如用UG画三维图和导出二维图、CAD绘二维图等。通过此次毕业设计，学生将对注塑模有更进一步的了解。对于本次设计，学生将综合运用所学知识，完成零件结构尺寸分析，材料的选用与工艺分析、模具结构设计、型芯与型腔尺寸的确定、冷却回路设计、绘制主要零件的零件图、模具装配图的绘制等。在以后的设计模具时，学生就知道如何设计一套完整合理的模具。二、课题研究的基本思路、研究的关键问题和研究手段（途径）（小4号宋体，22磅行距）对于胶带垫圈的设计而言，我们首先要考虑我们所设计的塑料件是否符合制造要求，然后运用模具注塑成型工艺及模具设计的基础知识，分析塑料件的性能要求，选择出符合该制件的材料。之后型芯型腔尺寸的确定、绘制主要零件的零件图、模具装配图的绘制等。再此期间，我们将遇到很多问题，其中要研究的关键问题主要有塑料件材料的选用；塑料件的公差等级；注塑机的选择。还有一些细节方面，也是我们此次设计中将遇到的的问题。比如绘制零件图时，要考虑型芯型腔精度、尺寸。 通过老师对塑料模相关知识的讲解和翻阅很多有关冲压模具设计的书籍、文献，我们会对上述的关键问题逐一解决。三、论文的主体框架和主要内容概述想要设计出一套完美的设计，必须掌握本设计塑料成型工艺及模具设计的基础知识，设计一套完整的塑料模设计一般按以下的步骤来完成： 1、塑料件分析：1）功能分析2）塑件成型分析2、成型工艺分析：1）塑件的选材3、模具结构设计：1）分型面的选择 2）型腔的布局3）浇注系统的设计4）推出机构的设计5）模架类型的选择6）冷却系统的设计7）排气系统设计8）型芯型腔结构设计9）侧抽芯结构设计10)模具草图绘制11）模具工作原理4、模具尺寸计算与注塑机选择：1）型芯型腔结构尺寸计算 2）模具机构尺寸计算3）侧抽芯尺寸的计算4）注塑量的计算5）锁模力的计算6）注塑机的选择7）其他尺寸计算8）注塑机校核5、模具图纸的绘制：1）模具装配图的绘制）2）零件图的绘制以上5点基本上包括了设计一套模具所需的步骤和要求。同时，在之后的设计过程中，我们将通过查阅大量资料、手册、标准等，结合教材上的知识也对塑料模具的组成结构（浇注系统、顶料方式）有了系统的认识。四、论文工作进度与安排起讫日期工作内容达到要求毕业设计辅导，学生进行相关准备工作，选题并审批。选题审批完成教师下发任务书，学生完成开题报告，教师审核。完成开题报告学生提交开题报告并开始设计，教师指导。开题报告审核完成，并已开始设计老师指导，学生更改并定稿。毕业设计最终稿完成提交毕业设计材料（电子稿与纸质稿）。材料上交完成毕业设计答辩。五、指导教师意见（应详细写出对学生开题准备工作、课题的思路和研究方向、论文的主体内容框架的指导性意见）（小4号宋体，