关 键 词：

塑料 注塑 成型 工艺 模具设计

资源描述：

以上为资料预览概图，下载文件后为压缩包资料文件。【清晰，无水印，可编辑】dwg后缀为cad图，doc后缀为word格式，需要请自助下载即可，有疑问可以咨询QQ 197216396 或 11970985

内容简介：

河南机电高等专科学校毕业设计说明书塑料套注塑模摘要：本设计的题目为：塑料套注塑模的结构与设计。通过对该零件模具的设计，进一步加强了设计者注塑模设计的基础知识，为设计更复杂的注塑模具做好了铺垫和吸取了更深刻的经验。本设计运用塑料成型工艺及模具设计的基础知识，首先分析了塑件的成分及性能要求，；然后利用UG软件计算了塑件的体积，便于选取注塑机；最后确定模具的设计参数、设计要点及推出装置的选取。本塑件结构相对简单，考虑到塑件的结构特点、模具的制造成本和加工的方便性，本模具设计成凸模和凹模的形状完全相同。关键词：注塑模、注塑机、凸模、凹模。Injection molding of the plastic sleeveAbstract：The text of design is Injection molding of the plastic sleeve. The designers foundation knowledge of the injection mould design is reinforced and is able to design more complex injection mould through the design.Through the foundation knowledge, firstly, the composion and the perfourmance of thr part is analyzed to choose the type of the gat advantagely.then the volume of the part got out by Unigraphics CAD/CAM NX4 to choose the injection molding machine; Lastly the character of the part is analyzed to determine the mould design parameter and design point and choose the ejection assembly.The sturcture of the part is simple on the whole,the core and the cavity of the mold should be designed to be the same to cut down the expense on the producting of them.Key words: Injection mould the injection-molding Machine core cavity目 录第1章绪论11.1国内模具的现状与发展趋势11.1.1国内模具的现状11.1.2国内模具的发展趋势21.2 国外模具的现状与发展趋势2第2章概 述42.1产品的工艺分析报告42.1.1 材料42.2 模具设计流程62.2.1 注射模人工设计流程分析62.2.2 注射模CAD流程72.2.3 人手设计与CAD设计的比较8第3章模具设计93.1 模具简介93.1.1塑料模具的分类93.1.2模具的组成103.1.3注塑模具的生产过程113.2 模具设计与参数计算113.2.1本塑件制品分析113.2.2注塑机的确定123.2.3注塑机参数校核133.3 浇注系统设计、关键零部件设计143.3.1 浇注系统的设计143.3.2 分型面的选择173.3.3 排气系统的设计183.3.4 成型零件的设计183.3.5 型腔的侧壁和底板厚度计算193.3.6 导向零件的设计193.3.7 脱模机构203.3.8、加热和冷却装置设计22第4章模具装配图24第5章结束语265.1 论文存在的问题265.2 问题解决设想26521气泡问题的改进方法26522浇口的选择和解决办法27533小结27致 谢28参考文献29第1章绪论1.1国内模具的现状与发展趋势1.1.1国内模具的现状我国模具近年来发展很快，据不完全统计，2003年我国模具生产厂点约有2万多家，从业人员约50多万人，2004年模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单充足，任务饱满，2004年模具产值530亿元。进口模具18.13亿 美元，出口模具4.91亿美元，分别比2003年增长18%、32.4%和45.9%。进出口之比2004年为3.69:1，进出口相抵后的进净口达13.2亿美元，为净进口量较大的国家。在2万多家生产厂点中，有一半以上是自产自用的。在模具企业中，产值过亿元的模具企业只有20多家，中型企业几十家，其余都是小型企业。 近年来， 模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；专业模具厂数量增加，能力提高较快；三资及私营企业发展迅速；国企股份制改造步伐加快等。虽然说我国模具业发展迅速，但远远不能适应国民经济发展的需要。低档模具过剩，高档模具供不应求，甚至有的依赖进口，因此，模具企业必须找准自己的弱点，尽快缩短与国外的差距。(1)体制不顺，基础薄弱“三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。 (2)才严重不足，科研开发及技术攻关方面投入太少模具行业是技术密集、资金密集的产业，随着时代进步和技术发展，能掌握和运用新技术的人才异常短缺，高级模具钳工及企业管理人才也非常紧缺。由于模具企业效益欠佳及对科研开发和技术攻关不够重视，因而总体来看模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少，民营企业贷款困难也影响许多企业的技术改造，致使科技进步不大。 (3)艺装备水平低，且配套性不好，利用率低虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。(4)业化、标准化、商品化的程度低、协作差 由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占45%左右，其馀为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。 (5)模具材料及模具相关技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。1.1.2国内模具的发展趋势巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面: (1).模具日趋大型化； (2).在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术； (3).模具扫描及数字化系统； (4).在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术； (5).提高模具标准化水平和模具标准件的使用率； (6).发展优质模具材料和先进的表面处理技术； (7).模具的精度将越来越高； (8).模具研磨抛光将自动化、智能化； (9).研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程； (10).开发新的成形工艺和模具。1.2 国外模具的现状与发展趋势模具是工业生产关键的工艺装备，在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中，6080的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为600650亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。 国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到50%以上；国外模具企业的组织形式是大而专、大而精。2004年中国模协在德国访问时，从德国工、模具行业组织-德国机械制造商联合会（VDMA）工模具协会了解到，德国有模具企业约5000家。2003年德国模具产值达48亿欧元。其中（VDMA）会员模具企业有90家，这90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90%，可见其规模效益。 随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高故人均产值也较高我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，而国外模具工业发达国家大多1520万美元，有的达到 2530万美元。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上，而我国才达到45本课题设计进度的安排如下：1.了解目前国内外注塑模具的发展现状，所用时间20天；2.确定加工方案，所用时间5天；3.模具的设计，所用时间30天；4.模具的调试所用时间5天第2章概 述2.1产品的工艺分析报告2.1.1 材料聚丙烯的典型应用范围:汽车工业（主要使用含金属添加剂的PP：挡泥板、通风管、风扇等），器械（洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等），日用消费品（草坪和园艺设备如剪草机和喷水器等）。通过查塑料成型加工与模具P73和P83以及工程塑料应用手册P196得到注塑条件为：注塑成型工艺条件:1.PP料从280附近会开始劣化，所以加热温度宜在270以下操作，其分子配向性很强，在低温成型时，易因分子配向而翘曲及扭曲，宜注意。 2.高压成形时须使用高压成型机。 3.退缩倾斜可能放大。流道、浇口须因应流动性设计。注意控制材料温度及型模度。 4.成形收缩率为0.35左右、加热温度180300、模具温度2080、料管温度220270、喷出料温度210280、射出压力4001000kg/cm2、最低操作温度200。 5.浇口设计必须注意成形品之黏着。成形品设计须防止发生凹陷及变形。成形收缩率约为0.81.5。 6.使用热风干燥干燥温度为6090、需时1小时、料管温度第一段为240250；第二段为190250；第三段为170230；第四段为150210；模具表面温度2060。 7.温度设定：射嘴200220、前段190215、中段190210、后段185200；螺杆转速120最大rpm、模具温度2070、射出压力7001800、保压极长3070、背压120200kg/cm2。 8.密度0.900.91g/cc，比重0.90.92线膨胀系数0.0000580.0001/，成型收缩率1.02.5，热变形温度5763（96110）。2.1.2 产品的工艺分析（1）产品的尺寸和表面质量塑件尺寸的大小受到塑料材料流动性好坏的制约，塑件尺寸越大，要求材料的流动性越好，流动性差的材料在模具型腔未充满前就已经固化或熔接不牢，导致制品缺陷和强度下降。由于受塑料流动性的影响，对流动性差的塑料或薄壁制件，在注射或压住成型时塑件的尺寸不能太大，以免塑料熔体充不满模具型腔或使产生的熔接痕强度过差，从而使塑件不能正常成型或对塑件的外观和强度产生影响。我们所设计的塑料套的尺寸较为合理（约104mm44mm19mm），然而塑料套壁厚比较小，对于注塑可能会增添一些难度，但是经过分析，都能达到要求。没有出现塑料熔体充不满模具型腔或使塑件不能正常成型的情况。其详细尺寸大小可见工程图。尺寸精度：塑料制件尺寸公差：塑件图上无公差要求的默认为8级精度，我们设计的塑料套所选塑件材料为PP。表2-1 精度等级选用推荐值：类别塑料品种建议采用的等级高精度 一般精度 低精度1PS345ABS聚甲苯丙烯酸甲脂PCPSU 聚砜PF氨基塑料30玻璃纤维增强塑料2聚酰胺6.66 610 9.10 10456氯化聚乙醚PVC硬3POM567PPPE低密度4PVC678PE高密度塑件的尺寸精度是指成型后所获得的塑件产品尺寸和图纸中尺寸的符合程度。一般而言，塑件尺寸精度是取决于塑料因材质和工艺条件引起的塑料收缩率范围大小，模具制造精度、型腔型芯的磨损程度以及工艺控制因素。而模具的某些结构特点又在相当大程度上影响塑件的尺寸精度。故而，塑件的精度应尽量选择的低些。对于本产品，图纸未注明尺寸精度，查表1-2，我们取IT7级精度。表面质量一般要求较高，在Ra0.8以上。（2）壁厚塑料制品的壁厚是最重要的结构要素，热塑性塑料制品的壁厚一般为2mm4mm，制品的最小壁厚与塑料材料的流动性有关。塑件的壁厚应根据塑件的使用要求，如强度，刚度，尺寸大小，电气性能及装配要求等确定。调节产品壁厚将决定材料的流动性能和制件模量。制品的壁厚太大，塑料在模具中需要冷却的时间越长，产品的生产周期也会延长。制品的壁厚太薄，刚性差，不耐压，在脱模、装配、使用中容易发生损伤及变形；另外，壁厚太薄，模腔中流道狭窄，流动阻力加大，造成填充不满，成型困难。制品的壁厚原则上要求一致，壁厚不均匀，成型时收缩会不均匀，产生缩孔和内部应力，以致发生变形或者开裂。因此，在没有特殊要求的情况下，尽量选择壁厚均匀。该产品图反映出，此塑料件最大壁厚为3.5mm，最小壁厚为2.0mm，壁厚均匀，在1mm4mm的推荐值之间。易于成型。(4)加强筋等防止变形的结构加强筋可定义为塑件上长的突起物，用来改善制品的强度和刚度。加强筋应设计得矮一些，多一些，深而狭窄的沟槽会给模具加工带来困难。高而厚会使加强筋所在处的壁厚不均，易形成缩孔和表面凹陷。加强筋的方向应与模压方向或模具的开模方向一致，便于脱模。在我们所设计的塑料套中，建模阶段就增加了不少加强筋，宽度一般都为3mm，高度为0.8mm左右。 （5）圆角塑料制品的内外表面的交接转折处，均应设计成圆角，可以避免因尖角引起的应力集中，改善制品的强度。转折处圆弧过渡可以减少塑料流动的阻力，改善制品的外观。塑件转角处的圆角半径通常不要小于0.51mm，在不影响塑件使用的前提下应尽量取大些，综合考虑以上的的各种因素后，选定所设计的塑件的圆角半径为0.5mm、1mm或2mm。（6）小结以上部分为我们所设计的塑料套的工艺分析，目的是为了使所设计的塑料套达到成型工艺的要求，使其所对应的模具结构简单合理。2.2 模具设计流程2.2.1 注射模人工设计流程分析尽管注射模的种类很多，但其人工设计流程及其内容一般可归纳为如图1.6所示。图2.1此次注射模具设计的人工设计流程可分为以下几个步骤：1要明确注射模的设计要求：即分析设计出来的注射模应保证注射成型的制件（塑料制品）符合图纸的形状与尺寸要求；模具结构简单，安装牢固，工作安全可靠，便于制造，价格低廉。2收集资料，分析制件的工艺性，如发现制件的工艺性差，则在不影响制件的使用性能的情况下，提出便于制件的修改意见，使制件设计、制件的工艺、注射模设计与制造生产，相互协调。本过程工作内容包括： （1）检查制件视图完备性、制件或样件的技术要求明确与否。并对制件的形状、尺寸大小、精度要求以及装配关系（制件的使用环境情况）等有全面的了解。（2）了解制件前后工序间的互相关系、各工序间必须相互保证的工艺要求。（3）掌握制件的生产性质（试制或批量或大量生产）。（4）制件材料。（5）制件的注射成型设备资源。（6）了解最大限度地提供各种模具标准件（厂标、部标、行业标准和国家、国际标准）的可能性（括资制和外购件）。3.确定制件分模面。4.收缩率确定。5.浇道系统设计与计算。6.冷却系统设计与计算。7.模具结构设计与分析计算。 8.确定模具设计图纸的绘制方法，并绘制模具的设计图纸。2.2.2 注射模CAD流程（图2.2）图2.2因此，在引用CAD方法时，对模具设计人员来说，首要的问题是选购什么样的CAD系统，选择什么样的CAD软件对他们的设计工作得到最有效计算机的支持。目前，在CAD软件市场上，可供设计人员选购的CAD软件大部分是通用型的CAD软件+外挂模块（如Pro/E+MB+EMX, Solidwork+MB+EMX）+设计人员。专用系统+设计人员。此次设计主要采用的是UG+设计人员的模式对本产品模具进行设计。主要步骤如下：1.通过UG对产品建模，将产品CAD模型装配产生参照模型，然后对参照模型添加工件。2.项目初始化：项目名称加载产品单位。3.确定：拔模方向收缩率。4.定义分型面。5.加载标准模架。6.加入推管。7.设计最后阶段：添加浇口添加流道冷却系统建腔装配图，出模具装配图、爆炸图和关键部件零件图以及报表。2.2.3 人手设计与CAD设计的比较随着市场竞争日趋激烈，传统的产品开发方式已不再适应企业对产品的时间、质量、成本的要求。因为传统手工绘图设计模式，很难用二维图纸去描绘三维空间机构运动和进行产品装配干涉检查等工作，因此其工作流程是按顺序进行的。很多时候是等模具做出来了，对产品进行试装配时才发现干涉或设计不合理等现象。在设计早期不能全面考虑下游过程的要求，从而使产品设计存在很多缺陷，造成设计修改工作量大，开发周期长，成本高。要提高制造业水平，必需要有先进的设计工具。随着计算机硬件性能的不断提高，加上三维软件造型功能的不断完善，CAD已完成从二维向三维质的飞跃，到了三维CAD的实用阶段。用三维CAD/CAM系统进行产品开发，从根本上改变了过去手工绘图，凭图纸组织整个生产过程的技术管理方式。设计构思的表达由二维图纸演变成能在计算机模拟显示零件三维实体模型的虚拟产品（虚拟样机），这是一种新的设计和生产技术管理体制，是提高企业竞争能力主要手段之一。第3章模具设计3.1 模具简介3.1.1塑料模具的分类塑料成型模具系保证塑件形状、尺寸、精度与表面质量的主要工具，是模塑工艺三大要素之一。根据塑料类型、塑料结构、生产批量、成型方法与加工设备的不同，采用各种不同形式的模具。塑料成型模具的种类繁多，分类方法不尽相同，常用的有以下几种分类方式：1按成型材料分（1）热固性塑料模:成型热固性塑料件时用的模具。（2）热塑性塑料模:成型热塑性塑料件时用的模具。2按成型工艺分（1）压缩模:用与压缩模塑工艺。它是借助加压和加热，使直接放入型腔内的塑料熔融并固化成型用的模具，该模具主要用与热固性塑料的成型，也可用于热塑性塑料。（2）压注模:用于压注模塑工艺。它是通过柱塞，使在加料腔内受热塑化熔融的热固性塑料，经浇注系统，压入被加热的闭和型腔，固化成型所用的模具，该模具主要用于热固性塑料的成型。（3）注射模:用于注射模塑工艺。它是由注射机的螺杆或活塞，使料筒内塑化熔融的塑料，经喷嘴、浇注系统注入型腔，固化成型所用的模具，该模具大多用于热塑性塑料的成型，也可用于热固性塑料。按成型工艺分，除了上述三种主要的塑料模外，还有吹塑成型模具，真空或压缩空气成型模具及低发泡塑料成型的发泡模具等。3按模具装卸方式分（1）移动式模具:又称作机外装卸式模具，是将成型中的辅助作业如装料、安装嵌件、合模、开模、卸件和清理模具等移动设备工作台面外进行的模具。移动式模具进行的机外操作均为手工操作，劳动强度大，模具重量受工人体力限制，生产效率低，同时，模具自然冷却，模具温度的变化对塑件质量有一定的影响。但模具结构简单，制造周期短，适合于成型批量小的中小型塑件，以及形状复杂，嵌件多、加料困难和带有螺纹等塑件。（2）固定式模具:又称机上装卸式模具。它是固定在设备工作台面上，模具的全部成型作业均在设备上进行的模具.这种模具重量不受工人体力限制，能够成型的塑件大小仅受设备能力的限制。根据设备类型和规格，可以成型不同生产批量和大小的塑件，可制成多腔模具，易实现自动化生产。设备利用率高，热能浪费小，成型温度波动不大，模具磨损小，使用寿命长，工人劳动强度低。但模具结构复杂，造价高，不能成型嵌件较多的塑件，更换产品时换模与调整都比较麻烦。4按型腔数目分（1）单型腔模具:这是一副模具只有一个型腔，一个模塑周期只生产一个塑件的模具，这种模具结构简单，造价较低，但生产率不高，设备潜力不能充分发挥，主要用于大型塑件和嵌件较多的塑件，或者批量不大的试制产品。（2）多型腔模具:一副模具具有两个以上型腔，一个模塑周期能同时生产两个以上塑件的模具，生产效率高，一般来说结构复杂，造价高。它主要用于塑件较小，生产批量较大的场合。3.1.2模具的组成1塑料模具的组成任何一幅塑料模具的基本结构可看成由动模（下模）和定模（上模）两部分组成，都可将其组成零件按其用途进行分类。设计模具时，可根据各类零件的用途和要求，在结构及几何参数的设计计算上找到共同的规律。塑料模的组成零件按其用途可分为成型零件与结构零件两大类：成型零件一般指与塑料接触的决定塑料形状和尺寸精度的零件，即构成型腔的零件。它是塑料模具的关键零件。结构零件一般指在模具中其安装、定位、导向、装配等作用的零件。根据作用功能的不同，塑料模零件可细分成九个部分，即成型零件，支承与固定零件、抽芯零件、导向零件、定位和限位零件、推出零件、冷却和加热零件、浇注系统或加料室等零件及模架等。下面我将重点介绍注塑模具的结构。2注塑模的结构组成注塑模的结构是根据所选用的注塑机的种类、塑件的结构特点及一次注塑成型塑件的数量所决定的。注塑模的结构形式很多，但每副注塑模都是由动模和定模两大部分组成、动模安装在注射机的移动模板上，定模安装在注射机的固定模板上。注射时动模与定模闭合构成型腔和浇注系统，开模时动模与定模分离以便取出塑件。根据模具中各零部件所起的作用，一般注射模又可细分为以下几个基本组成部分。（1）型腔它通常由凸模或型芯（成型塑件的内形）、凹模（成型塑件的外型）以及螺纹型芯、螺纹形环、镶件等组成。（2）浇注系统它是将熔融塑料由注射机喷嘴引向型腔的通道。通常，浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料穴4个部分组成。（3）导向机构它通常由导柱和导套（或导向孔组成），此外，对多腔或较大型注射模，其推出机构也设置有导向零件，以避免推板运动时发生偏移，造成推杆的弯曲和折断或顶坏塑件。（4）推出机构在开模过程中将塑件及浇注系统凝料推出或拉出的装置。（5）分型抽芯机构当塑件上有侧孔或侧凹时，开模推出塑件以前，必须先进行侧向分型，将侧型芯从塑件中抽出，方能顺利脱模，这个动作过程是又分型抽芯机构实现。（6）排气系统在注射过程中为将型腔内的空气以及塑料在受热和冷凝过程中产生的气体排除出去而开设的气流通道。排气系统通常是在分型面处开设排气槽，有的也可利用活动零件的配合间隙排气。（7）支承与紧固零件主要起装配、定位和连接的作用。包括动模和定模座板、型芯或凹模固定板、垫块、支撑板、定位圈、销钉和螺钉等。3.1.3注塑模具的生产过程对注塑模具制造大致可分为以下几个步骤：1塑料制品的工艺分析在模具设计之前，设计者应充分分析研究其塑料制件的工艺性是否符合注塑成型加工原理，需要与制品的设计者仔细协商，以达成共识，其中包括对制品的几何形状、尺寸精度以及外观要求，进行必要的讨论，尽量避免模具制造中不必要的复杂。2模具结构设计3确定模具材料和选择标准件关于模具材料的选用，设计人员在考虑制品精度和产量外，结合本企业加工及热处理的实际能力给予正确的选择。此外，为了减短制造周期，尽量选用现有标准件。4零件加工与模具组装模具的精确度除了在设计时给予最佳的结构与合理的公差配合之外，零件加工和模具组装是致关重要的。因此，加工精度与加工方法的选择在模具制造中占有绝对主导的地位。根据英国塑料协会（BPF）的成型件尺寸误差分配，可知：（1）模具的制造误差约1/3（2）模具磨损的误差约1/6（3）成型件收缩不均所产生的误差约1/3（4）预定收缩与实际收缩不一致所产生的误差约1/6总误差=（1）（2）（3）（4）5试模一副模具从设计开始到组装完毕，只不过完成其全部制造过程的70%-80%对于预定收缩与实际收缩不一致所产生的误差，脱模的顺利与否，冷却效果如何，尤其是浇口的尺寸，位置，型制对制件精度及外观的影响等问题，必须通过试模来检验，因此，试模是检验模具是否合格及选择最佳成型工艺不可缺少的步骤。3.2 模具设计与参数计算3.2.1本塑件制品分析1、产品要求：从对本产品进行的工艺分析中可以得知，所设计的塑件材料为PP，材料收缩率为：0.0100.025；经过比较我们选择了0.020。（参考塑料成型加工与模具P66）收缩的程度主要取决于塑料的品种和模具的温度。一般来说，提高模具温度可以使制品收缩率增大。由于模具的温度已经确定为4080，可见温度比较低，故选择0.020。进行模具设计时，产品的精度要求一般，选择一次注塑4个，采用对称布置。产品图：2计算制品的体积和重量：该产品为塑料套，材料采用聚丙烯（PP），查有关资料得知其综合密度为0.9038g/cm (前表)，收缩率为0.2%。使用ugnx软件对三维试题产品自动计算出产品的体积.下面是部分计算过程：通过计算塑件的体积为：V1 = 4.9601859cm3 ；塑件的重量：M1 =.V1=0.9038g/cm4.9601859 cm3 4.48301601642g ；浇注系统体积：V2 = 12.8415cm ；浇注系统重量：M2 =.V2=0.9038g/cm12.8415cm 11.6061477g ；故V总 = 4V1+V2 = 44.9601859 cm3 12.8415cm 32.6822436cm ；故M总 = V总32.6822436 cm0.9038 g/cm 29.538211g ；3.2.2注塑机的确定根据制品的体积和重量查塑料模具设计表53选定注塑机型号为：JPH150A。注塑机的参数如下：注塑机最大注塑量：186g 锁模力：1500KN注塑压力：194MPa 最小模厚：180mm模板行程：620mm 最大开距：800mm 顶出行程：80mm 注塑机定位孔直径： 125mm注塑机拉杆的间距：410410(mmmm)喷嘴球面半径：SR10mm 喷嘴前端孔径：3mm3.2.3注塑机参数校核1最大注塑量：注塑机的最大注塑量应大于制品的重量或体积（包括流道及浇口凝料飞边），通常注塑机的实际注塑量最好在注塑机的最大注塑量的80%。所以选用的注塑机最大注塑量应0.8M机M塑件+M浇式中： M机注塑机的最大注塑量，单位g。M塑件塑体的重量，单位g，塑件的重量：M1 =.V1=0.9038 g/cm4.960185 cm3 4.4830gM浇浇注系统重量，单位g。浇注系统重量：M2 =.V2=0.9038g/cm12.8415 cm 11.6061gM机(M塑件+M浇)/0.8上盖：M机(M塑件+M浇)/0.8(4.48304+11.6061)/0.8 =36.922625 g我们选定的注塑机注塑量为：186g，所以满足要求。2、锁模力校核：锁模力是注射机锁模装置施加于模具的最大夹紧力。锁模力的作用在于平衡和克服模腔压力产生的使模具沿分型面张开的力，保持模具紧密锁合，防止溢料。注射机锁摸力与模腔压力的关系可用下式表示：F0 KP模A F0注射机锁模力，单位：kN； K安全系数，一般取1.11.2；P模熔融型料在型腔内的压力，单位：Mpa。（038.91Mpa）；A塑件和浇注系统在分型面上的投影之和,单位：mm2（7800.6mm2；）；F锁KP模A上盖:F锁1.138.917800.61/1000333.87kN； 本人选定的注塑机为：1500kN，满足要求。3、模具与注塑机安装部分相关尺寸校核：（1）模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相适合。即模具长宽拉杆面积模具长宽为400400(mmmm)H最小，故满足要求4、开模行程校核：所选用的注塑机的最大行程与模具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机），故注塑机开模行程应满足下式：S机-（H模-H最小）H1+H2+（510）mm因为S机- (H模-H最小)620-（255-180）=545mmH1H2（510）30+70+10=115mm即 S机-（H模-H最小）H1+H2+（510）mm故满足要求H1推出距离，单位mm；H2包括浇注系统在内的塑件高度，单位mm；S机注塑机最大开模行程。3.3 浇注系统设计、关键零部件设计3.3.1 浇注系统的设计浇注系统是指模具中从注射机喷嘴接触处到型腔为止的塑料熔体的流动通道。作用：（1）输送流体；（2）传递压力。浇注系统的组成及设计原则组成：由主流道，分流道，浇口，冷料穴等结构组成。浇注系统的设计原则：（1）考虑塑料的流动性，保征流体流动顺利，快，不紊乱。（2）避免熔体正面冲出小直径型芯或脆弱的金属镶件。（3）一模多腔时，防止大小相差悬殊的制件放一模内。（4）进料口的位置和形状要结合塑件的形状和技术要求确定。（5）流道的进程要短，以减少成型周期及减少废料。2主流道设计主流道是塑料熔融体进入模具型腔时最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。其形状为圆锥形，便于熔体顺利地向前流动，开模时主流道凝料又能顺利地拉出来。由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模板上，而是将它单独设计成主流道衬套镶入定模板内。浇口套的选用：进料口直径：D=d+(0.51)mm=30.53.5mm式中d为注塑机喷嘴口直径。球面凹坑半径：R=r+(0.51)mm=10+0.510.5mm式中r为注塑机喷嘴球头半径。3冷料井设计冷料穴与拉料杆的设计常用的冷料穴及拉料杆形式有以下几种：带Z型头拉料杆的冷料穴 带球形头拉料杆的冷料穴 无拉料杆的冷料穴本设计由于带球形头拉料杆，冷料穴用的是带球形头拉料杆的冷料穴。4分流道设计指塑料熔体从主流道进入多腔模各个型腔的通道，对熔体流动起分流转向作用，要求熔体压力和热量在分流道中损失小。其原则如下：（1）分流道的截面形状圆形断面：比表面积小（流道表面积与其体积之比），热损失小，但加工制造难，直径 510mm梯形：加工较方便，其中h/D = 2/34/5 边斜度 515 u形：加工方便，h/R=5/4半圆形：h/R=0.9 （2）流道的断面尺寸要视塑件的大小，品种注射速度及分流道的长度而定。 一般分流道直经在56mm以下时，对流动性影响较大，当直经大于8mm 时，对流动性影响较小。（3）多腔模中，分流道的排布平衡式和非平衡式：平衡式：分流道的形状尺寸一致。非平衡式：靠近主流道浇口尺寸设计得大于远离主流道的浇口尺寸。分流道不能太细长，太细长，温度，压加体大会使离主流道较远的型腔难以充满。即使达到料流和填充平衡，但材料不相同，制品出来的尺寸和性能有差别，对要求高的制品不宜采用。非平衡式分布，分流道长度短 。如果分流道较长，可将分流道的尺寸头沿熔体前进方向稍征长作冷料穴，使冷料不至于进入型腔。分流道和型腔布置时，要使用塑件投影面积总重心与注塑机锁模力的作用线重合。根据以上原则对本制件进行了分流道设计：采用平衡式分布。分流道截面形状选较常用的梯形分流道截面形状。分流道的尺寸：分流道尺寸由塑料品种、塑件的大小及流道长度确定。5、浇口设计浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道，其截面积约为分流道的0.030.09，长度约为0.5mm2mm。浇口形式有直浇口、侧浇口、点浇口和潜伏性浇口等，通过分析可知选用侧浇口较为合理。侧浇口的端面为梯形，根据成型的需要，定尺寸如下：3.3.2 分型面的选择定模和动模相接触的面称为分型面，分型面的形状有平面、斜面、阶梯面和曲面等。结合分析塑件的形状，可知分型面为阶梯面，而为了有利于脱模，设置分型面时应使塑件留在动模的一侧。图3.3.3 排气系统的设计利用型芯、顶管、镶拼件等的间隙排气，具体结构见模具装配图。3.3.4 成型零件的设计直接与塑料接触构成塑件形状的零件称为成型零件，其中构成塑件外形的成型零件成为凹模，构成塑件内部形状的成型零件成为凸模（型芯）。由于凹、凸模件直接与高温、高压的塑料接触，并且脱模时反复与塑件摩擦，因此，要求凹、凸模件具有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及足够低的表面粗糙度。其结构见下图所示，尺寸图见工程附图： 3.3.5 型腔的侧壁和底板厚度计算通常模具设计中，型腔壁厚及支承板厚度不通过计算确定，而是凭经验确定。参考塑料模具设计中的经验数据表可以得知：型腔侧壁厚度S的经验值为：S0.2L+17=0.2100+1737mm支承板厚度h的经验数据：h0.12b0.1210012mm3.3.6 导向零件的设计作用：定位，导向及承受测压的作用 。类型：导柱导向，锥面导向及斜面导向等。采用的导向机构零件主要是FUTABA提供的模架中的标准件。导套 导柱3.3.7 脱模机构使塑件从模具上脱出来的机构称脱模机构或称顶出机构，脱模机构的动作方向与模具的开模方向是一致的。要求脱模时塑件不变形，不损坏，顶件位置位于制件不明显处。在本设计中采用顶管脱模机构。顶管脱模机构；一般用于脱模力小的腔类塑件。（1）顶管的导向配合部分较短。（2）筋部由于局部脱模力大，需加筋位。（3）顶出盘式的顶出。（4）顶管材料：45钢，T8或T10钢，HRC 50以上。（5）与顶管孔的配合 间隙配合。（6）顶管的固定形式。（7）顶管的结构形式。 顶管位置设置了4根顶管在产品外表面处，并不影响产品使用性能。其尺寸型号如下图3.3.8、加热和冷却装置设计加热装置设计：塑料模具的温度直接影响到塑件的成型质量和生产率。参考塑料模具设计表6-10 常用热塑料的模具温度表可以得知所选塑件材料聚丙烯的模具温度为：40C60C；模具温度在80C以下，所以可以不设置加热装置。冷却装置设计：为了缩短成型周期，需要对模具进行冷却，常用水对模具进行冷却，即在注塑完后通循环冷水到靠近型腔的零件上或型腔零件上的孔内，以便迅速使模具冷却。设计原则：（1）冷却水孔数量尽可能的多，孔径尽可能大；（2）冷却水孔至型腔表面的距离应尽可能相等；（3）浇口处要加强冷却；（4）冷却水孔道不应穿过镶块或其接缝部位，以防漏水；（5）冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处；（6）进出口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，通常应设在注塑机的背面；根据以上原则设计出模具的水流道。- 31 -河南机电高等专科学校毕业设计说明书第4章模具装配图第五章 模具设计的创新与特色总结第5章结束语模具设计的过程一般为：从客户那里接到塑料制品图(可能是二维的，也可能是三维的)，模具设计工程师根据产品的类型、特点以及形状考虑采用合适的结构进行设计，即采用什么样的模具结构可以成型出该塑料件。在此过程中，结构设计工程师还要根据制品的某些特定要求结合自己的经验选择流道类型、尺寸，浇口类型、数量、尺寸、位置并确定分流道的数量、尺寸等，以保证所设计的模具除了结构上合理外，在浇注和冷却系统方面也是可行的。 显然，模具设计对于结构设计工程师的要求是十分苛刻的。他不仅要具有结构设计的经验，还要具有成型材料、成型工艺方面的诸多知识，或者说，设计的成败在很大程度上依赖于模具设计者的经验。即使一个设计工程师具有很好的模具设计经验，但是他仍然面临许多新的问题，因为实际中的产品往往是千变万化的。有时候一个细微的变化或者特定的产品要求可能使得已有经验不可用，或者即使可用但在实际试模之前，也无法进行有效的验证。这导致了模具设计过程具有明显的设计修正再设计的特点。如何减少该过程中的循环次数，使初始设计应达到或者逼近合用的