毕业设计（论文）-复印机支架的注塑模具设计

摘要本设计是复印机支架的注塑模具设计，塑料模是一门新兴工业越来越广泛的在各行各业中应用。本课题设计了复印机支架的整个过程，通过对塑件的工艺分析确定了一模两腔的基本方案。叙述了模具成型零件包括型腔、型芯等设计，重要零件的工艺参数的选择与计算，浇注系统、冷却系统以及其它结构的设计过程，模架的选择原则。并利用PRO/E对设计完成的塑料模具进行了塑料流动分析。介绍了我国当前模具技术的发展状况以及AUTOCAD在模具上的应用，其内容包括塑料注塑模具的工作原理及应用，设计准则。塑料注塑模的设计计算，包括模具结构设计，注塑机的选用，浇注系统的设计，动、定模，浇注系统，脱模机构，顶出机构，冷却系统等设计等方面。如此设计出的结构可确保模具工作运行可靠。关键词：注射模；侧浇口；顶杆推出机构；PRO/E及AUTOCAD全套图 纸加扣 3346389411或3012250582AbstractDie by manufacturing the product category, can be divided into plastic molds (also divided into ection mold, presse die casting and blow mould), stamping dies, die casting, rubber moland mold, and other glass. Among them, especially injection molds and stamping die-use, tnolal maturity,ich hold the majority.A set of mould with one le and one ces had beensigned oh the correct analysis of the technology of a toyS top crust in the graduate designThe desn and mning teology ss of its mog part iuding the concave moulding plate、the protrelding pthe moveing mould plate、the fix mould plate、the moing seat，the choice and calculation of technology parameters of the importent part，the dgn process of extrusion outfit，injecystem and oteup were specified in detail，mode-choice principles .The plastic material flowalysis was also doneng Plastic Aisor of ProE .Key words: injeetion mould；the side gate；putting out instiontions；PRO/E；CAD目录一 绪 论41.1 塑料简介41.2 注射模发展状况41.3 注射模的分类4二 塑件工艺分析42.1设计内容42.2 塑件结构分析52.3 塑件材料选取及介绍52.4注射机的选用及参数校核62.4.1注射机选用条件62.4.2注射机参数校核6三 设计方案确定73.1确定型腔数和排列方式及分型面选择83.2 浇注系统设计93.2.2分流道的设计93.2.3浇口的设计103.2.4 拉料管的设计113.2.5定位圈的设计113.3 推出机构设计113.4 导向复位机构设计12 3.5 冷却系统设计123.6 排气系统设计13第四章 模具成型零部件设计144.1 凸模凹模结构分析144.1.1凹模结构设计144.1.2 型芯的结构设计144.3 凸模凹模成型尺寸计算144.4 模具强度校核15第五章 注射模标准模架选取15 5.1 选择模架型号155.2 模架及其零件外形尺寸16第六章 模具总体结构分析196.1模具装配196.2 注射模工作原理20结论22参考文献23一 绪 论1.1 塑料简介塑料是以树脂为主要成分，在一定温度和压力下塑造成一定形状，并在常温下能保持既定形状的高分材料，它大多采用合成树脂。在一定温度和压力下，塑料具有可塑性，可以利用模具将其成型为具有一定几何形状和尺寸精度的塑料制件。塑料密度小、质量轻、耐好，此外塑料还具有透光性能和绝热性能以及防水、防透气和防辐射等特殊性能，因此它能够在工业生产中得到广泛应用。塑料作为一种新的工程材料，其不断被开发与应用，加之成型工艺的不断成熟与发展，极大地促进了塑料成型方法的研究与应用和塑料成型模具的开发与制造。1.2 注射模发展状况模具是工业生产中的重要工艺装备，模具工业是国以经济各部门发展的重要基础之一。塑料模是指用于成件的模具，模的一种,利用CAE技术，可以在模具加工前，在计程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压和冷却情况，以及制力分布、分取向分布翘曲变形等情况，以尽并及时，而不是等再这不传统模具设计方 法的一次突破，而且在减模报废、提和方面，都有着重大的技术、经济意义在国外，70年代末期CAD技术就大量的应用械工业是在模具设计和制造部门。1.3 注射模的分类注射模是保证塑件形状，尺寸，精度和表面质量的主要工具，是塑模三大要素之一。注射模的结构形式多样分类方法很多。按照塑料制件的成型方法不同可以分为以下几类。(1) 注射模 (2) 压注模 (3) 挤出模 (4) 压缩模 按注射成型工艺可分：注射模 射模 低发泡注射模和射模。按注分为卧有以下几种典型的结构:（1）单分型面注射模。(2) 双分型面注射模。（3）斜销侧向抽芯注射模。 二 塑件工艺分析2.1设计内容课题:复印机支架注射模设计(图一) （零件实物图一） （零件二维图一）内容：1. 编写设计说明书。 2. 测绘塑件绘制塑件图。3. 绘制手表托架塑料模具的零件及装配图要求: 1了解塑料成型过程中的物理、化学变化及塑料的组成、分类极其性能。2了解塑料成型的基本原理和工艺特点，正确分析成型工艺对模具的要求。2.2 塑件结构分析 （图二）（1）由（图二）可以看出，该塑件结构形状具一般对称性，结构总体相对简单。在塑件上有几个垂直孔，这部分由型腔镶件成型即可，其余部分由凹模与凸模直接注射成型。(2)该的工有寸，塑件的精度，塑件的表面质量。尺寸件的总体规格而不是壁厚，孔径等结构尺寸。（3）塑件的几何形状有:塑件的形状，塑件的壁厚，塑件的脱模斜度及塑件的圆角与孔等，设置了塑件的脱模斜度为12.3 塑件材料选取及介绍塑料成型原料的选取应该综合考虑多方面因素，应充分了解制品的用途、特性、设计参数及要求，通过分析，比较可选用聚丙烯（PP）作为些制品的材料。下面将对PP加以介绍：1基本特性 聚丙烯无味，无毒，无色。外观似聚乙烯，但比聚乙烯更透明更轻。密度为0.90.91g/3。它水，光泽好，易着色。2主要用途 聚丙烯可用于各种机械零件如法兰、汽车零件和自行车零件；可作水、蒸汽、各种酸的输送管道。3成型特点 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进行冷却的冷却回路；聚丙烯成型的适宜模温为80左右。根据的几何形状，尺寸精度，塑件壁厚，工艺特性及材料性质因此可确定设置复印机支架的注射工艺参数如表2-1表2-1 打印机支架的工艺参数材料脱模斜度尺寸精度壁厚圆角(mm)收缩率PP1IT68mmR0.5R10.5%2.4注射机的选用及参数校核2.4.1注射机选用条件注射模具是安装在注射机上的。计注射模时，必须注射机的处注射模与注射机系，才能设计出合乎要求的模具。该产品的材料为PP，查手册可知其密度0.900.91g/cm，收缩率为： 1.o%2.5%，计算出其平均密度为0.90g/cm，平均收缩率为2。用Pro/Enginee软件计算出塑件的体积为1.64 mm3。质量为147.9g。从实际注射量在额定注射量的20%80%之间考虑，初选额定量在1003的卧式注射成型SZ-100/800。根据塑件的体积与质量，查注塑模设计与制造应用一书中附录部分国产注射机技术规格，最终选定注射机型号为：SZ-100/800，其参数如表2-2所示：表2-2 SZ-100/800的参数项目项目注射型号螺杆式理论注射容量175螺杆直径40mm注射压力182MPa注射速率85g/s喷嘴口孔径2mm螺杆转速0200r/min锁模力800KN拉杆内间距320320模板行程270mm最大模具厚度300mm最小模具厚度170mm模板最大开程570mm喷嘴球半径SR102.4.2注射机参数校核因为所选的注射机必须能够正常工作，且符合所设计的模具的要求。（1）注射最大量的校核为了保证正常的注射成型，注射机的最大注射量应稍大于塑件的质量或者体积。通常注射机的实际注射量最好在注射机的最大注射量的80%以内。因此，当塑料注射成型机最大注射量以最大注射容积标定时，按下式校核: 0.8 V V+ V (2-1) V机注塑机的最大注塑量V塑件塑件的体积， V浇浇注系统体积， 本次设计采用 Pro/Engineer 软件辅助设计，塑件经由该软件分析，得出体积为1.64103mm3 ，浇注系统的体积为6.3102 mm3 。代入式( 2-1 )可得：V （V+ V）/0.8=(21.640.63)/0.8=4.89 cm3 故 0.8V机V塑件+V浇 因此注射机的最大注射量满足要求。() 注射压力的校核注射压力的校核是核定注射机的额定注射压力是否大于成型时所需的注射压力，其目的是校核注射机的最大注射压力能否满足塑件成型的需要。即需满足：（0.75 0.9） PP (2-2) P 注射机额定最大注射压力 MpaP模具成型时所需的注射压力 Mpa根据塑料模具技术手册提供的经验数据，PP熔体需注射压力在70120Mpa范围内。代入式( 22 )计算得：（0.75 0.9）180=127.5120 Mpa因此符合标准(3) 锁模力的校核当高压的塑模具型时，会分型的力，这个力的大小等和统在分的投影和乘以型腔的压力即：FzP(nAA1)Fp （2-3） 式中Fz 熔融塑料在分型面上的涨开力，N； n 型腔数量； A 单个塑件在模具分型面上的投影面积，mm2； A1 浇注系统在模具分型面上的投影面积，mm2； P 塑料熔体对型腔的成型压力，其大小一般是注射压力的80%。由软件测得浇注系统在分型面上的投影面积为:137 mm2,单个塑件在模具分型面上的投影面积为:515.38 mm2。由于PP的注射压力为70120MPa，在这里取最大值120 MPa。代入式（23）得：P=1200.896 MPaFzP(nAA1)96(2515.38137)112.1 KNFp =800 KN 因此符合标准。 (4)开模行程的校核塑件从模具中取出时所需的开模距须小于注射机的最大开模距离，否则塑件无法从模具中取出。因此注的开模行程应满足下式：SHHHm(510)mm (2-4)式中H 推出距离 mm；Hm 模具实际厚度 mm；H 包括浇注系统在内的塑件高度 mm；S 注塑机最大开模行程 mm。其中H=12mm H=52mm Hm =185mm 代入上式得HHHm(510)=125218510259S270mm 因此符合要求。 第三章 注射模设计方案分析确定3.1确定型腔数和排列方式及分型面选择由于此塑件体积小，如果采用单型腔模具，虽以保证制品的质量，但不适合大批量生产1综合以上因素，本制品采用一两腔的多型腔模具。模具的型腔排列方 图3-1（1）分型面不仅应选择在制品有影响的位置，而必须考能比的清生地边。同时，还应避免分产生飞边。分型面一般选择在塑件的尺寸的最大处。（2）分型面的选择应有利于脱模。否则，模具结构便会变得比较复杂，通常分型面的应尽制品在开模留在动模一侧。（3）分型面不影响制品状和尺寸精度。（4）分型面量与最后溶体的型腔表面重合，以利于排气。综合以上各因素，得分型面如图3-2所示： 3.2 浇注系统设计浇注系统是塑料熔体自注射机的喷嘴射出后，到进入模具型腔以前所流经的一段路程的总称。普通浇注系统由主流道、分流道、冷料穴和浇口组成。浇注系统的设计原则：1. 选择在不影件外观的部位。2. 浇口应不影件的使用性能。3. 应尽量避免产生喷射和蠕动现象。3.2.1主流道的设计为了使模具安装在注射机上，其道中心线应与嘴中心线重合，料和注塑机喷嘴反复撞，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。浇口套常用T10钢材制作，并淬火处理到洛氏硬度50-55HRC，浇口套的设计尺寸如图3-3所示： 图3-33.2.2分流道的设计分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流型腔之前，并且流动过程中压力损失及热量损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。分流道开设在动模分型面的两侧或任意一侧，其截面形状应尽量使其在本设计中的分流道如图3-4所示： 图3-43.2.3浇口的设计浇口的位置与塑料的质量有直接影响。在确定进料口位置时，应考虑以下几点： （1）浇口的位置应使填充型腔的流程最短（2）浇口设置应有利于排气和补缩（3）浇口的要避免塑变形（4）浇口位置的设置应减少或避免产生熔接痕（5）浇口的位冲击细长的型芯或镶件浇口的结构形式较多，按结构形式和特点、常用的浇口可分成以下几种形式2另外，这于单型腔模具。直，塑料和浇注力均匀。 当筒类或壳类塑件的底部中心或腔底面中心部位流不易点，使排气通畅。这样的浇口形式，使塑件和浇注力均匀。 当塑件的底部中心或接近于中心的部位有通孔时，这型的的一种特殊形式，为非限制性型浇口；反之 侧浇口一般开设在分型塑件的底部中心或接面上，塑料熔体从内侧或外侧充满模具型腔改变浇的冻结时间。件的形状特征选择其位置，加工和修整方便，因此它是应用较广泛的一种浇口形式，普遍用于中小型塑件设计模表3-1 部分塑料所适应的浇口形式 浇口形式塑料种类直接浇口侧浇口平缝浇口点浇口潜伏浇口环形浇口硬聚氯乙烯（PVC）聚乙烯（PE）聚丙烯(PP)聚碳酸脂(PC)聚苯乙烯(PS)橡胶改性苯乙烯聚酰胺(PA)聚四醛(POM)丙烯脯-苯乙烯ABS丙烯酸酯 综合对比以上几种浇口形式，并根据本次设计塑件选用的材料，及制品的使用环32.4 拉料管的设计为了使主流从主流道衬套中脱出冷料穴兼有开模一边的作用，根据拉料的具体结构如图3-5所示： 图3-5 拉料管的示意图3.2.5定位圈的设计为了使模具主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线相重合，模具定模板上凸出的定位圈应与注射机固定模板上的定位孔呈较松动的间隙配合。 图3-6定位圈3.3 推出机构设计注射模的推出机构有推杆、推管、推件板三种形式。注射成型后的塑料制件及称机上顶杆或液压缸完成的。注射模的构有推杆、推管、推件板三种形式。，机构简单可靠，又因为零大，为防止零件变形，故在本设计当中，通过具体分析后，采用了顶杆更换方便，滑动阻力小，脱模效果好，设置的度大，且容易实现标准化。整个脱模过括开模、推出机构复位等过程。 图3-73.4 导向复位机构设计 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滑动配合以外，其余部分均处于浮动状态。推，但是必须注意弹力要足够，一旦弹簧失效，要及时更换。其设在本模具设计当中，采用了弹簧复位机构，将弹簧直推杆复位,设计效果如图3-8所示 图3-83.5 冷却系统设计为了缩短成型周期，需模具进行冷却。即在注塑零件上或型腔零件上的孔内，以便迅速使模具冷却。冷却水孔的设计原则：1） 冷却水孔的数量应尽可能的中心线与型腔（通常1215c水孔直径的35倍。2） 冷却的相等。3） 浇口处要加强冷却。4） 冷却水部位，以防止漏水。 表3-2 塑件壁厚与冷却时间的关系制件厚度（mm）冷却时间 （s）ABSPAHDPELDPEPPPSPVC0.51.81.81.00.81.82.53.02.33.01.82.11.02.93.84.53.54.52.93.31.34.15.36.24.96.24.14.61.55.77.08.06.68.05.76.31.87.48.910.08.410.07.48.12.09.311.212.510.612.59.310.12.311.513.414.712.814.711.512.3根据上表可查的，本塑件材料为PP，壁厚为1.5mm，故冷却时间为8s。3.6 排气系统设计当塑料熔体充具型腔时，必须将浇注系统内的空气以及塑料在成型程中产生的低分子挥气体顺利地排出模外型腔各种原因产生的气体不能被排除干净，塑会产生熔接不牢、填不满型缺陷，另外的存在还会产生反压力而降低充模速度具时必须考虑排气问题。于排气不畅而造成型腔局部充填表困难时，除了设计排气系统外，还可以考虑开设溢流槽，用于在容纳冷料的同时也容纳一部分气体有时种措施是十分有效的。注射模通常以如下三种方式排气：(1) 利用配合间隙排气 对的小可以利杆、活动芯、活件以支点部与模板的隙进行排气。这型的排气配合间隙不能超一般为0性性能的好差而定。(2) 在分型面上开设排气槽 分型面上开设排气槽是注射模排气的主要形式。(3) 利用排气塞排气 充填的部位不在分型面上，而其附近又没有活动型芯或推杆，可以在型腔深处镶入排气塞，排气塞可以用烧结金属块(2) 排气槽设在塑料流末端。(3) 应设在主分型面凹模一侧：便于加和修整。若气起边，容脱模。在本模具是设计中，并不需要另开设排气槽，利用分型面和型芯、型腔镶件分型面之间的间隙、以顶杆与模板的隙进行排气。第四章 模具成型零部件设计4.1 凸模凹模结构分析4.1.1凹模结构设计凹模亦称型腔，是成型塑件外表面的主要零件，按结构不同可分为整体式和组合式两种结构形模结构是在属模板上加工而成的，不会产生拼接线痕迹。但是由于整体式型困难热处理不方便于形状简单的中、小型模具上。组合式凹模结构 是指型腔两个以上的零部件组合而成的。按组合方式不同，组在设计过程中可以用三维软件直接设计生成凹模，它的具体形状结构如图3-3所示。 图4-1 凹模设计示意图4.1.2 型芯的结构设计成型塑件内表面的零件称凸模或型芯，其主要小型芯、螺纹型芯和螺纹型环等。对于结塑件，成型其分内表面的零件称主型或凸模，而成型其他小孔的型芯称为小型芯或成型杆。本次设计的塑件并不是很复杂，所以选择整体镶入结构的凸模最为合适。应用Pro/Engineer软件设计的整体凸模如图3-4所示： 图4-2 凸模示意图 4.3 凸模凹模成型尺寸计算凹模的工作尺寸，由于塑件的尺寸不均匀，所以应该取最大的尺寸作为计算对象，我们取54.57-0.64来计算，根据公式1：L模具=L塑件(1+K)-(3/4)+ （4-1）其中L塑件塑件外形最大尺寸； K塑件的平均收缩率；所以：L模具=54.57(1+0.5%)-(3/4)0.64+0.16 =54.36+0.16对于塑件高度最大H=11.86-0.16尺寸的模具尺寸，因为H模具=H塑料（1+k）-2/3+ (4-2)公式中 H塑料塑件高度方向的最大尺寸。凸模的工作尺寸，对于塑件48.2+0。64来计算，根据公式：对于塑件H=11.860.64尺寸，根据公式：h模具=h塑料（1+k）+2/3+ (4-3） 由于在此设计当中，塑件的其他尺寸并没有精度要求,则模具型腔可直接按制品有关尺寸加工制作。4.4 模具强度校核a.长方形型腔壁厚计算：整体型腔结构的型腔壁厚h可按下式计算： （4-4）式中P型腔压力，一般取250450（/2）；a型腔深度();E弹性模数,钢取2.1106 (/2);第五章 注射模标准模架选取5.1 选择模架型号选用标准模架应设计的内容： 1) 选择标准模架型号；2) 确定模架的长度和宽度；3) 确定模架的厚度4) 设计动定模板和座板。本设计中选取标准模架型号为S45050， 其结构示意图为5-1所示：该模架的的参数为：315 mm x 250mm x 210 mm图5-1 S4050模架示意图5.2 模架及其零件外形尺寸1 动模座板结构 图5-2尺寸参数：动模座板设计尺寸为 315 mm x 250 mm x 25 mm，材料为45号钢2 动模板结构尺寸参数：动模板设计尺寸为: 250 mm x 250 mm x 32 mm，材料为45号钢3 定模座板结构尺寸参数：定模座板设计尺寸为: 315 mm x 250 mm x 25 mm，材料为45号钢4 定模扳结构尺寸参数：定模板设计尺寸为: 250 mm x 250 mm x 25 mm，材料为45号钢 5垫块结构垫块设计尺寸为：50mm x 250mm x 63mm ， 材料为45号6推杆固定板的结构尺寸为：148 mm x 250 x 16mm，材料为45钢7 推板的设计推板的设计尺寸为：148 x 20 mm x 20m ，材料为45钢第六章 模具总体结构分析6.1模具装配模具的整体设计图如图6-1图6-1模整体图模具由以下部份组成：成零部件，机构，浇注系统，推出机构，加热和冷却系统，排气系统，要保证生产出合格的产品，各组成部份都应满足设计的技术要求。为了保证塑件的质量与寿命要求，各组成部分应满足以下技术要求：成型部位及分型面：型面粗糙度及尺寸形状，型空间尺寸，脱模斜度必须达到设计的要求；整，棱边清晰；镶件组合等量要求，固定结合部分配合严密，不得有间隙；凹凸模组合后应保持间隙一致，塑件同一表面由上下模或两半模成型时错位围内。顶出系统：顶出时轻松，顶出行程满足要求，各顶出件无晃动，窜动；顶出杆等在塑件上残留；复位可装配正确，一般型面0.0mm。导向系统：导柱，导套垂直度为1，导套内外滑动灵活，无死现象；保证导向各置；导柱，导套轴模板公差为1:0.浇注系统：主浇道，分浇道，进料口的尺寸、形状、糙度等均应符合要求；流，接，无死角，缝隙，坑；浇口套流道，加工粗糙度，加应有利于塑料流动；不得有与注射横喷嘴R吻合的侧坑，进料端口孔不得有影响脱锥具各零工应保要求，导柱、导套应保证同轴度要求；加工导柱，导套孔时应同时加工，以保证同轴度要求，其它有同轴度要求的孔时加工的方法。模具在装配时应保证各零件的置精度，模具上、下平面的平行度误差不大于0.05；相邻零件或相邻单元之间的配合与连接均需按装配工艺确定的装配基6.2 注射模工作原理本套模具采用一次分模构，模架为