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防落垫圈的塑料模具设计（全套含CAD图纸）,垫圈,塑料,模具设计,全套,CAD,图纸
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任务书一、课题来源、目标及意义在实习期间见到的注塑零件多种多样，垫圈是在诸多地方都可以用到的零件，通过一段时间的观察，决定选用防落垫圈作为此次的毕业设计。要对塑料零件进行工艺分析，对模具结构的设计要有清晰的思路。为了更好的巩固三年所学的知识，为了更好的了解注塑模，我决定进行一次塑料模具的设计。这样能使我更好的理解注塑模设计的全过程，能更好的结合实习所学的知识发现注塑模具设计与制造过程中的疑难。二、毕业设计（论文）内容及要求本次防落垫圈的塑料模具设计先对塑料零件进行工艺性分析，并制定合适的工艺方案。文章是以对塑料模具的选材原则及设计步骤进行分析的过程。通过对塑料零件外形轮廓尺寸和零件成型尺寸的分析及计算，然后再分别计算型芯型腔的尺寸，将得到的尺寸进行更进一步的运算，得到定模、动模的尺寸，确定分型面，确定模具的型腔数目和排布。调用标准模架以及确定浇注系统和温度调节系统的设计方案。确定收缩率的大小与注塑压力的大小。最后运用AutoCAD、UG等绘图软件进行对塑料模具的设计及修改。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1毕业设计辅导，学生进行相关准备工作，选题并审批2教师下发任务书，学生完成开题报告，教师审核3学生上交开题报告，开始设计。教师指导4学生完成毕业设计，并上报周记5次，教师指导5学生提交毕业设计材料（电子稿与纸质稿)6毕业设计答辩四、参考书及参考文献1 刘元义.塑料模具设计.清华大学出版社，2014.2 朱光力，万金保，李柏青，周建安，洪建明，袁子良 .塑料模具设计（第3版）. 清华大学出版社，2014.3 罗晓晔. 塑料模具设计与项目实践. 科学出版社，2015.4 唐健 刘铮 唐驰.计算机辅助塑料模具设计UG NX .清华大学出版社，2013.5 夏建生. 塑料成型工艺和三维模具设计. 电子工业出版社，2015.6 邱言龙塑料模具实用技术手册中国电力出版社，20157 周丹薇塑料成型工艺及模具设计机械工业出版社，20158 欧阳德祥塑料成型工艺与模具结构机械工业出版社，20149 刘彦国塑料成型工艺与模具设计(第3版)人民邮电出版社，201410 邱言龙塑料件成型工艺拟定与模具设计电子工业出版社，2013指导教师（签字）: 院（系）主任（签字）: 开题报告一、课题来源、选题依据、课题研究目的、应用价值课题来源于生活中常见到的一些塑料零件，通过对垫圈的观察，选择防落垫圈进行设计，防落垫圈尺寸虽然不大，但是由于零件的成型结构形式与普通垫圈较为不同，所以浇注系统的设计要求与一般的浇注系统不同，可以进行一模一腔的设计，能更好更快的锻炼设计思维方式。1）通过本次设计可以对我三年所学知识进行一次综合运用。2）能了解并熟悉注塑模设计整个过程，培养了我独立解决问题和创造能力。并锻炼了我调查研究、收集资料和查阅文献的能力。3）在设计中还涉及到很多计算机软件的应用，如office中的word和Excel，并锻炼了我UG和AutoCAD等绘图软件的能力。掌握了这些知识与技能，为我以后能更好的从事模具设计奠定了基础。二、课题研究的基本思路、研究的关键问题和研究手段（途径）先对塑件制品进行零件的分析，确定好塑件材料然后进一步分析材料与成型工艺。研究关键问题：选择塑件材料、对塑件的结构进行设计（冷却系统、分型面的选择、浇注系统的设计、浇口的选择、推出机构的选择等）并运用查阅有关型腔设计的一些资料，得到一些与型芯型腔的相关内容，对型芯型腔尺寸的设计进行了计算、验算等及设计图的绘制以及注塑机的选择。难点：塑件分型面的选择、推出机构的选定以及浇注系统的设计和对注射机以及型芯型腔和动模定模的相关尺寸计算。前期准备工作：认真熟悉设计任务书，参加了毕业实习，查阅并收集相关文献资料，在网络上观看一些关于塑料模具设计的工艺流程，仔细参考并阅读一些设计实例,画出零件的装配图和各零部件的零件图。三、论文的主体框架和主要内容概述主体框架：设计注塑模具首先要对零件进行分析包括塑料件的设计与选材、塑料件的尺寸与精度、塑料件的表面质量；再根据注塑成型的工作原理制定注塑工艺方案，以制定好的工艺方案设计去准备的一个工艺过程，设计模具之前要做成型前的准备并制定注塑成型过程，根据零件的特性确定型腔数，如何排布以及分型面的确定。在设定成型零件时，要考虑到它的外形轮廓尺寸设计和成型零件的外形结构，在计算零件的尺寸的同时，要查表得知零件的脱模斜度和塑料件的壁厚，最后成型零件的尺寸计算。当成型零件的尺寸确定时，要根据零件尺寸查表计算出型芯型腔的尺寸，再根据型芯型腔的尺寸计算出动模、定模的尺寸，根据所得出的尺寸，对标准注塑模架的选取，当模架选择正确时，根据零件的形状特性选用点浇口的设计和拉料杆的设计及浇注系统的凝料的推出机构，最后要对零件的温度调节系统进行设计包括模具加热系统设计和冷却系统设计。内容：根据对零件材料的分析和对零件的结构工艺分析，确定零件的成型结构和成型方式。对垫圈的分型面确定并计算型芯型腔的尺寸，对浇注系统和推出机构的设计，最后对于温度调节系统的确定。运用型芯型腔的尺寸计算动模、定模的尺寸，最后选择模架。并且运用了ug与AutoCAD完成了模具图纸的绘制。四、论文工作进度与安排起讫日期工作内容达到要求1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2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3学生上交开题报告，开始设计。教师指导。开题报告审核完成，并已开始设计4学生完成毕业设计，并上报周记5次，教师指导。毕业设计最终稿完成5学生提交毕业设计材料（电子稿与纸质稿）材料上交完成6毕业设计答辩五、指导教师意见 指导教师：年 月 日六、所在专业负责人审查意见 专业负责人：年 月 日七、参考文献阅读清单（要求8篇以上）序号题 目（及作者）出处（书籍及出版社、期刊名及期刊卷期号等）1刘元义.塑料模具设计清华大学出版社2罗晓晔. 塑料模具设计与项目实践科学出版社3唐健 刘铮 唐驰.计算机辅助塑料模具设计UG NX清华大学出版社4夏建生. 塑料成型工艺和三维模具设计电子工业出版社5邱言龙塑料模具实用技术手册中国电力出版社6周丹薇塑料成型工艺及模具设计机械工业出版社7欧阳德祥塑料成型工艺与模具结构机械工业出版社8刘彦国塑料成型工艺与模具设计(第3版)人民邮电出版社9邱言龙塑料件成型工艺拟定与模具设计电子工业出版社摘要本次防落垫圈的塑料模具设计主要运用了CAD、UG等绘图软件进行对模具的设计修改。文章是以对塑料模具的设计步骤及选材原则进行分析的过程。通过对塑料零件进行零件分析及零件外形轮廓尺寸的计算，然后再计算型芯型腔的尺寸，将得到的尺寸进行更进一步的运算，得到定模、动模的尺寸，确定分型面，确定模具的型腔数目和排布。调用标准模架以及设计浇注系统和温度调节系统。进行成型尺寸的计算及收缩率大小的确定。再对模具进行试模，对模具进行修配。关键词：零件分析；成型尺寸的计算；确定型腔数；标准模架；浇注系统；温度调节系统 目 录前 言11 零件分析：21.1 塑料件的设计21.2 塑料件的选材21.3 塑料件的尺寸与精度21.4 塑料件的表面质量32 注塑成型的工作原理43 注塑成型的工艺过程53.1 成型前的准备53.2 注塑成型过程54 选择注塑模具结构65 双分型面注塑模的结构设计75.1 确定型腔数75.2 分型面的设计76 成型零件的设计96.1 设计成型零件的外形结构96.1.1 零件的脱模斜度96.1.2 塑料件的壁厚106.2 成型零件的尺寸的计算107 设计合模导向机构128 标准注塑模架的选取138.1 模架的主要组成零件138.2 选择模架的步骤149 浇注系统的设计159.1 设计注意事项159.2 点浇口的设计159.3 拉料杆的设计1610 浇注系统的凝料的推出机构1711 设计注塑模具的温度控制系统1811.1 模具温度控制系统对于注塑模具的重要性1811.2 模具温度控制系统的基本要求1811.3 设计模具温度控制系统1811.3.1 模具加热系统设计1811.3.2 冷却系统设计1912 结论20致 谢21参考文献22前 言20世纪90年代之后，大量外资企业涌入国内，我国的模具制造工业随即得到了飞速的发展，现仅有的国家标准根本无法满足模具企业的要求。为了适应现代生产制造业对于注塑模具的发展的需求，有的企业选择采用美国的DME标准，有的企业选用了欧洲的HASCO标准，还有的企业则是自己请国外的专家为企业进行专门的规程编制。国家标准、DME和HASCO等标准主要是对注塑模中常用的零件的规格型号进行规范化和标准化，不尽相同的是，企业自己编纂设计的标准和规范比较侧重于模具的结构和设计的流程及内容。利用CAD、UG等绘图软件为塑料模具的设计提供准确的数据，以便于模具的设计修改整合，以提高模具的生产质量、大大缩短了模具的生产周期性、降低了模具的生产的成本。防落垫圈的注塑模具设计是作为此次设计的主题，通过对垫圈的结构进行分析、对模具型芯型腔的结构设计和计算。先用UG对垫圈进行零件的草图绘制，再画出垫圈的三维图，对成型零件进行分型，再根据所得型芯型腔的尺寸计算出模具框架尺寸，在UG中调出适合并适用的模架，再对零件进行开框处理，根据零件的排布进行浇注系统的设计，根据垫圈的浇注成型方式，确定推出机构的选择与设计方式，再根据零件本身的特性，对模具的温度调节系统进行设计，考虑到模具需要分型设计要控制推出距离，在塑料模具上导入一些标准件（开闭器，定距拉杆），当防落垫圈完成塑料模具设计时，在立体图中可以清晰的表达出零件的位置，然后用AutoCAD软件对装配图与主要的零部件进行绘图解析，最后书写论文，以对此次设计的说明。这次的设计，由于缺乏真正的设计经验，在完成毕业设计的过程中遇到了很多的疑问，但是通过老师的指导和同学们的讨论以及去图书馆查阅资料，解决了不少的问题。希望能通过完成这次的设计，以对三年所学的知识做一个汇集，同时也希望这份设计是合格的。1 零件分析：1.1 塑料件的设计在防落垫圈的设计过程中，除了需要满足塑料零件的实用要求之外，还要考虑塑料零件的结构工艺性，防落垫圈有良好的工艺性，比较容易成型，生产过程能获得良好的效率和效益。防落垫圈这种塑料零件的设计原则是在保证垫圈的使用性能、物理性能、力学性能、耐热性能的前提下，尽量选择价格低廉和成型性能良好的塑料，同时还应尽量选择结构简单、壁厚均匀、成型方便的塑料。在设计时，还应该考虑模具的总体结构，使型腔容易制造，推出抽芯机构简单。选择的塑料零件应该有利于模具的分型、排气、补缩和冷却。并且，在塑料零件成型后尽量不需要再进行机加工。1.2 塑料件的选材所选的零件为防落垫圈，材料为尼龙（PA66），PA66在聚酰胺材料中有较高的熔点。是一种半晶体材料。尼龙在较高温度下也能保持较强的强度和刚度。PA66的粘性比较低，所以流动性很好。这个性质可以用来加工很薄的元件。根据所选出的零件在性能和尺寸精度等方面的要求如下：力学性能要求，主要有强度、刚性、任性、弹性以及对于应力的敏感性；物理性能要求，就是要求塑料对使用的周围环境温度变化的适应性、精加工和外观的美观程度；化学性能要求，塑料对接触物（水、溶剂、药品）的耐性以及使用上的安全性等；塑件尺寸精度要求，如收缩率的大小及各项收缩率的差异。1.3 塑料件的尺寸与精度这里的尺寸是指塑料件的总体外形尺寸，塑料零件的外形尺寸总体取决于塑料品种的流动性。PA66流动性很好，但收缩率波动较大，但是如果加入玻璃纤维添加剂可以降低收缩率。通常塑料件的尺寸精度比机械加工的尺寸精度要难控制，尺寸精度也受到很多因素的影响：塑料件成型模具的制造精度和使用过程的磨损；塑料收缩率的波动；变化的成型工艺条件；塑件的形状、飞边的厚度的波动、脱模斜度以及塑件成型后的尺寸变化等。尺寸精度还与塑料品种有关，尼龙66收缩率为1.4-1.8%，所以它的成品尺寸的精度要求也较低。1.4 塑料件的表面质量塑料零件的表面质量包括表面粗糙度和表观质量。塑料零件的表面粗糙度与型腔及型芯接触的表面的粗糙度有关，现在，注塑成型零件的表面粗糙度通常在Ra0.021.25之间，模具型腔的表面粗糙度应为塑料零件的1/2。图1-1 零件三维实体图2 注塑成型的工作原理注塑成型是塑料制品的一种主要成型方法。注塑成型的主要步骤是将颗粒状或粉状塑料从注塑机的料斗送进加热的料筒中。图2-1 注塑模具三维实体图3 注塑成型的工艺过程3.1 成型前的准备为了确保注塑成型的过程顺利的完成及保证成品的产品质量，需要提前做好原材料的检验和预处理、料筒的清洗、加料等准备工作。模具保持温度：建议应该在80。对于壁厚较薄的塑料件，如果模具的正常温度低于40，则塑料件的结晶程度会随着时间而改变，应该对垫圈进行退火处理。并且要对模具进行预热处理。 注射速度：高速。 流道和浇口：由于尼龙的凝固时间很短，所以浇口的位置显得非常重要。浇口最小直径不要小于0.5*t（这里t为塑件厚度，t=8mm）。如果使用热流道，浇口尺寸应比使用常规流道小一些，因为热流道能够阻止材料过早的凝固成型。3.2 注塑成型过程垫圈的注塑成型过程包括加料、塑化、注塑、保压、冷却定型、脱模等步骤，其中关键的是塑化、注塑、冷却定型。并且要对模具进行合模和锁紧，保证成型时有足够的力使模具锁紧。开模的时候，必须要等成型垫圈冷却定型之后，再开模并取出成型的塑料零件。但是由于零件在成型过程中会有许多的问题，要继续对零件进行加工处理（退火处理和调湿处理）。4 选择注塑模具结构根据想要设计的防落垫圈零件，来选取模具结构。双分型面注射模具有两个分型面，双分型面注射模是在定模部分增加了一块水口板，也叫三板模。双分型面注射模常用于点浇口进料的单型腔或多型腔的注射模具。开模时，模具在定距拉杆的作用下，分型面I-I分开，在拉料杆的作用下将点浇口拉出定模，动模与定模继续分离，限位螺钉被拉动后，带动水口板运动，使II-II面分型。在限位螺钉和定距拉杆的作用下水口板达到最大行程，当分模的力大于开闭器所能承受的最大阻力时，开闭器分开，III-III面分型。由于垫圈的结构特殊，所以采用三板模。图4-1 模具结构图5 双分型面注塑模的结构设计5.1 确定型腔数模具设计前应合理而经济的确定模具的型腔数目，由于防落垫圈的整体形状较为特殊，所以定为一次生产一个零件，有利于确保零件注塑进料的稳定，模具采用单型腔注射的方式。5.2 分型面的设计塑料件为防落垫圈，分型面的选择应该有利于脱模，在零件的最大外形轮廓尺寸处，最好的是分型时让成型的塑料件尽可能的留在动模上，这样可以利用推出机构来推出零件，如果留在定模上则会增加模具的复杂程度，从而使模具复杂化。所以，零件的型芯部分一直是在动模部分。选择分型面的时候，一般要有利于塑料件的表面质量和精度等级。选择分型面一般应有利于模具的结构变得简单和零件的制造加工成型。选择分型时抽芯机构应该与开模方向一致。图5-1 分型面的三维图计算型芯型腔尺寸：1）型腔的径向尺寸 2）型芯的径向尺寸其中：模具型腔或型芯在室温下的尺寸;制品在室温下的尺寸;平均收缩率； 制品公差；成行零件的制造公差。3) 型腔的深度 4）型芯的高度 式中：-型腔深度或型芯高度； -制品在室温下的尺寸；-平均收缩率；-制品公差；-成型零件的制造公差,一般取。根据以上尺寸，可以计算出型腔长度类工作尺寸：型芯径向尺寸：L=110mm型芯高度尺寸：L=45mm型腔径向尺寸：L=110mm型腔高度尺寸：L=32mm6 成型零件的设计6.1 设计成型零件的外形结构6.1.1 零件的脱模斜度塑料零件冷却收缩后，在脱模前会粘附在型芯上，或者会黏在定模型腔内，因此，为了保证塑料零件能够顺利脱模，因此设计时必须要在垫圈的内外表面脱模方向加上脱模斜度。为了不影响塑料件装配，斜度取向原则是：内孔以小端为基准，斜度由扩大便于取出方向取得；外形以大端为基准，斜度由缩小方向得到，由于所选取的塑料件的材料为尼龙（PA66），所以根据下表得出模具型芯型腔的脱模斜度。表6-1 脱模斜度塑料名称脱模斜度型腔型芯PE、PP、IPVC、PA、CPT、PC、PSF25452045PVC、PC、PSF35403050PS、PMMA、ABS、POM351303040PF、UF、MF、OAP、EP254020506.1.2 塑料件的壁厚垫圈的壁厚取决于垫圈的使用要求，同时与垫圈的加工工艺要求有关，在使用上，要求壁厚要有足够的强度和刚度；脱模时能承受紧固力以及在运输过程中不会变形损坏。除了壁厚须均匀之外，塑料零件壁厚还必须符合材料的成型要求。表6-2 材料壁厚6.2 成型零件的尺寸的计算模具的型芯、型腔形状由塑料件图镜射而成，它的成型尺寸则是由塑料件尺寸加脱模斜度及平均收缩率而得到，成型尺寸计算法：Ss=( Smax - Smix)LsSmax塑料的最大收缩率;Smix塑料的最小收缩率;Ls塑料的名义尺寸。图6-1 零件草图表6-3 产品投影面积7 设计合模导向机构导柱导向机构的设计包括：导柱和导套的形状、导柱和导向孔的配合形式以及导柱的数量和布置等。导向孔最好是通孔，导套前端应倒有圆角，导套孔的滑动部分按照H8f8间隙配合，导套外径按照H7m6过度配合，导柱导套配合部分的粗糙度为Ra=0.8m。同时要采用一些方式防止导柱从安装孔中脱出。图7-1 导向机构8 标准注塑模架的选取8.1 模架的主要组成零件模架的重要组成零部件有：定模座板、定模板、动模板、推杆、中间板、拉料杆、动模座板、支承板、垫板、垫块等，这些零件主要起装配、定位和安装作用。模架的选择主要是根据确定型腔模板的周边尺寸，模板的厚度主要由型腔的深度确定。图8-1 模架选择草图8.2 选择模架的步骤先确定模架的组合方式，确定零件垫圈的壁厚，计算型芯型腔的尺寸，计算动定摸的结构尺寸，修正动定模板的周界尺寸，再确定模板厚度尺寸，选择模架大小，检验所选择的模架的是否适用。图8-2模架选择实体图表8-2定模动模尺寸经验值表定模板：动模板：跟据定模与动模的尺寸选取模架：模架如图8-2所示：9 浇注系统的设计9.1 设计注意事项双分型面注塑模选用的浇口一般是点浇口，截面积比较小，通道直径就只有0.51.5mm。浇口太小，则不易加工；浇口太大，浇口不太容易自动拉断，而且就是拉断之后会影响塑料件的表面质量。II-II分型面要注意保证浇注系统凝料能够顺利取出S=S1+(35)mmS1-浇注系统凝料在合模方向上的长度。9.2 点浇口的设计点浇口是一种进料口尺寸很小的特殊形式的直接浇口，又称针点式浇口，是非常典型的限制型浇口。能提高塑件质量，缩短成型周期，提高生产效率，有利于浇口与成型件的自动分离，便于实现塑料零件生产的自动化过程，实现型腔进料平衡，改善了零件的质量，可以自由的选择浇口所在的位置。点浇口直径可以由经验公示估算：d=ncd-点浇口直径，mm；A-型腔的表面积，及塑料件外表面面积，mm；n-塑件材料系数，c-塑件壁厚系数。表9-1 塑料零件的壁厚塑件壁厚t/mm0.7511.251.51.7522.252.5c0.7180.200.2300.2420.2720.2940.3090.326图9-1 点浇口三维图9.3 拉料杆的设计如图9-1所示为推杆脱模机构配合使用的拉料杆的形式，此类拉料杆装在水口板上，即开模时，点浇口的浇注系统凝料由冷料穴带动离开定模部分，随后在开模过程中把凝料拉出模外。10 浇注系统的凝料的推出机构塑料模具的设计原则是使塑件滞留于动模板，让模具结构更加简单，正确的分析脱模力的大小，合理的选用推出方式，从而使塑料件平稳的脱模；按照推出机构的结构特征分类时，选用推杆推出，尽量选择垫圈隐蔽的地方进行脱模，尽量不损坏零件良好的表面。并且选择机动推出机构，是依靠注塑机的开模运动所带动模具推出机构运动，对浇注系统和垫圈的分型。在零件脱模阻力越大的地方，推杆布置得就应该越密集。利用拉料杆断点浇口凝料：模具首先进行从面I-I和面II-II分型，在拉料杆的作用下，分型面分型，使浇注系统凝料与防落垫圈切断并留在定模的一边，等定距拉杆分开至一定距离后，定模板接触到限位拉杆的突肩，带动流道推杆从面III-III面分型，塑件随着动模板移动脱离定模板，最后在推杆的作用下将塑件推出。如图10-1和图4-1所示。图10-1 推出方式三维图11 设计注塑模具的温度控制系统11.1 模具温度控制系统对于注塑模具的重要性模具温度过低使熔体的流动性变差，制品轮廓不清晰甚至注不满型腔或形成熔接痕，制品表面不光泽，缺陷多，脱模困难，制品变形大；由于尼龙是一种半晶体材料，它的熔点比较高，建议模具应提前预热温度应该保持在80左右，当塑料件要求模具成型温度大于等于80时，必须先对模具进行预热，并且，塑料零件较厚的部位要重点冷却。11.2 模具温度控制系统的基本要求能使型腔和型芯的温度保持在规定的范围之内，并尽量保持模具各处的温度平衡，尽量不要出现过冷现象、局部过热，根据塑料的品种、成型方法的不同正确的调节模具温度。11.3 设计模具温度控制系统11.3.1 模具加热系统设计注塑模具成型工艺要求模具温度在80以上时，模具中必须添加加热系统装置，这套模具主要采用电热棒加热，电热棒是一种标准的加热元件，它由具有一定功率的电阻丝带有耐热绝缘材料的金属密封管组成，使用时只需要插入模板上的加热孔就可以。其特点是使用和安装方便。11.3.2 冷却系统设计图11-1 冷却水路三维图图11-2 冷却水路三维图如图所示，这些三维图可以直观的表达冷却系统的结构以及水路在动模、定模板上的设计方式及水路结构。冷却水路是温度调节系统中必不可少的一部分，由于防落垫圈的注塑模具加工时受零件的材料限制，必须对模具进行预热，使模具温度达到80，但是，当注塑结束后，在零件注塑成型的过程中，模具也必须进行冷却处理，才能保证塑件的冷却，也是维护模具的生命周期和使用年限的一种方式。12 结论在设计注塑模具的过程中，可以涉及到对塑料零件的选取，对选取的材料进行零件分析，以及对于防落垫圈的材料进行分析，便于解析材料的各种性能性质、材料的收缩率或者材料在何种状态下会发生冷却凝固等各种各样的问题需要去考虑并且解决以及成型零件的外形轮廓尺寸计算，当计算完零件的成型尺寸时，要考虑垫圈是否可以进行批量生产，是一模多腔还是一模一腔，要对型腔数目进行设计，并且要有良好的排版。并且要根据零件的排布，进行恰当的计算，选择尺寸合适的型芯型腔，再利用得到的型芯型腔的尺寸，根据估算的经验值和查表得知的数值，计算出定模板和动模板以及水口板的尺寸，再根据得到的这些数值进行模架的选取，合理的模架选取的数值应当大于所计算出的数值，再对浇注系统的设定和推出方式的选取以及温度调节系统的确定。当然，此次设计的防落垫圈塑料模具当然是一模一腔，由于垫圈的结构不同于其他垫圈，其结构形式有些特殊，浇注方式选择点浇口，所以决定模具形式为双分型面单型腔式注塑模。防落垫圈的浇注系统选择的是点浇口，当分型面分开时，拉料杆拉动浇注系统末端，使浇注系统凝料与防落垫圈分离，等待分离到定距拉杆最大距离时，定模与动模完全分型，这时，推出机构平稳的将零件推出，使垫圈与型芯分离，得到成型零件。致 谢在大学三年的岁月里，在诸多老师的尊尊教诲中，这些话语仿若还是如昨天的事情。漫长而又短暂的三年里，在健雄学院，在中德工程学院，在模具设计与制造的专业里，很多老师担任我们专业课程老师，在机械图样的识别与绘制课程中，老师为我们详细的讲解了怎样去看图，怎样用不同的线型不同视角的图将整个图清晰明了的表现出来，学会怎样制图与怎样识图，甚至，我们的绘图课程是与同时所学的软件遥相呼应，息息相关，这些课程为我们日后学习更好、更专业的技术做准备。在大一的时候，我们学会了很多的基础知识，在以后的的学习过程中，我们学会了零件草绘，机械制造规划和机械工程基础，学会了如何制定工序工艺卡片，学会各种齿轮的传动和凸轮的设计。在气液传动的课程中，我们学会如何选用气缸和液压缸，在短暂的大三一学期里，我学到了有关于塑料模设计的很多相关知识和模具生产成本和质量估算的一些计算模具成本的方式，在这短暂而又长久的三年里，我将以我学到的所有知识来丰富我的毕业设计，诠释着如何将知识学以致用的方式。此次的设计论文，包含着所学到的理论与实践的知识，从各个方面学习的知识，都将在此刻被一一的诠释。感谢这三年来所有陪伴着我稀奇学习的老师和同学们，他们给予了我很多帮助，不仅是在学习理论知识上，在实践方面也是不遗余力的帮忙，使我的大学生活也格外的顺利。参考文献1 刘元义.塑料模具设计.清华大学出版社，2014.2 朱光力，万金保，李柏青，周建安，洪建明，袁子良 .塑料模具设计（第3版）. 清华大学出版社，2014.3 罗晓晔. 塑料模具设计与项目实践. 科学出版社，2015.4 唐健 刘铮 唐驰.计算机辅助塑料模具设计UG NX .清华大学出版社，2013.5 夏建生. 塑料成型工艺和三维模具设计. 电子工业出版社，2015.6 邱言龙塑料模具实用技术手册中国电力出版社，20157 周丹薇塑料成型工艺及模具设计机械工业出版社，20158 欧阳德祥塑料成型工艺与模具结构机械工业出版社，20149 刘彦国塑料成型工艺与模具设计(第3版)人民邮电出版社，201410 邱言龙塑料件成型工艺拟定与模具设计电子工业出版社，2013附录21 2016 届学生毕业设计（论文）选题审批表姓 名选题教师姓 名学 号专业技术职 务高级中级初级院（系）专 业申报课题名称防落垫圈的塑料模具设计课题类别设计论文其它课题来源生产实践科研实验室建设自拟课题简介由于现在的注塑零件多种多样，并且垫圈却是在诸多地方都可以用到的零件，通过一段时间的观察，决定选用防落垫圈作为此次的毕业设计。对塑料零件进行工艺分析，首先阐述了设计模具的重要性，然后对模具结构的设计要有清晰的思路，其次要考虑模具的设计是否经济。希望自己运用这两年所学的知识能够设计出一套合格的模具，以此能够锻炼自己的思维能力。设计（论文）要求（包括应具备的条件）通过对防落垫圈的工艺性进行分析，制定适合的设计方案，熟悉其成型特点。书写论文时，论文格式正确条理清晰，使用UG和AutoCAD等绘图软件绘制图纸，图纸的要求规范并能将零件完全表达出来。课题预计工作量大小大适中小课题预计难易程度难一般易是否是新拟课题是否所在项目团队主任审定意见：负责人（签名）：年 月 日注：1.该表作为学生毕业设计（论文）课题申报时专用,由选题教师填写,经所在专业有关人员讨论,负责人签名后生效；2.该表的填写针对1名学生毕业设计（论文）时选择使用,如同一课题由2名及2名以上同学选择,应在申报课题的名称上加以区别(加副标题),并且在设计(论文)要求一栏中加以体现；3.课题简介一栏主要指研究设计该课题的背景介绍及目的、主要内容、意义；4.“设计（论文）要求（包括应具备的条件）”一栏：主要指本课题技术方面的要求，而“条件”指从事该课题必须具备的基本条件（如仪器设备、场地、文献资料等）；5.课题一旦被学生选定，此表须放在学生“毕业设计（论文）材料袋”中存档。包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396摘要本次防落垫圈的塑料模具设计主要运用了CAD、UG等绘图软件进行对模具的设计修改。文章是以对塑料模具的设计步骤及选材原则进行分析的过程。通过对塑料零件进行零件分析及零件外形轮廓尺寸的计算，然后再计算型芯型腔的尺寸，将得到的尺寸进行更进一步的运算，得到定模、动模的尺寸，确定分型面，确定模具的型腔数目和排布。调用标准模架以及设计浇注系统和温度调节系统。进行成型尺寸的计算及收缩率大小的确定。再对模具进行试模，对模具进行修配。关键词：零件分析；成型尺寸的计算；确定型腔数；标准模架；浇注系统；温度调节系统 目 录前 言11 零件分析：21.1 塑料件的设计21.2 塑料件的选材21.3 塑料件的尺寸与精度21.4 塑料件的表面质量32 注塑成型的工作原理43 注塑成型的工艺过程53.1 成型前的准备53.2 注塑成型过程54 选择注塑模具结构65 双分型面注塑模的结构设计75.1 确定型腔数75.2 分型面的设计76 成型零件的设计96.1 设计成型零件的外形结构96.1.1 零件的脱模斜度96.1.2 塑料件的壁厚106.2 成型零件的尺寸的计算107 设计合模导向机构128 标准注塑模架的选取138.1 模架的主要组成零件138.2 选择模架的步骤149 浇注系统的设计159.1 设计注意事项159.2 点浇口的设计159.3 拉料杆的设计1610 浇注系统的凝料的推出机构1711 设计注塑模具的温度控制系统1811.1 模具温度控制系统对于注塑模具的重要性1811.2 模具温度控制系统的基本要求1811.3 设计模具温度控制系统1811.3.1 模具加热系统设计1811.3.2 冷却系统设计1912 结论20致 谢21参考文献22前 言20世纪90年代之后，大量外资企业涌入国内，我国的模具制造工业随即得到了飞速的发展，现仅有的国家标准根本无法满足模具企业的要求。为了适应现代生产制造业对于注塑模具的发展的需求，有的企业选择采用美国的DME标准，有的企业选用了欧洲的HASCO标准，还有的企业则是自己请国外的专家为企业进行专门的规程编制。国家标准、DME和HASCO等标准主要是对注塑模中常用的零件的规格型号进行规范化和标准化，不尽相同的是，企业自己编纂设计的标准和规范比较侧重于模具的结构和设计的流程及内容。利用CAD、UG等绘图软件为塑料模具的设计提供准确的数据，以便于模具的设计修改整合，以提高模具的生产质量、大大缩短了模具的生产周期性、降低了模具的生产的成本。防落垫圈的注塑模具设计是作为此次设计的主题，通过对垫圈的结构进行分析、对模具型芯型腔的结构设计和计算。先用UG对垫圈进行零件的草图绘制，再画出垫圈的三维图，对成型零件进行分型，再根据所得型芯型腔的尺寸计算出模具框架尺寸，在UG中调出适合并适用的模架，再对零件进行开框处理，根据零件的排布进行浇注系统的设计，根据垫圈的浇注成型方式，确定推出机构的选择与设计方式，再根据零件本身的特性，对模具的温度调节系统进行设计，考虑到模具需要分型设计要控制推出距离，在塑料模具上导入一些标准件（开闭器，定距拉杆），当防落垫圈完成塑料模具设计时，在立体图中可以清晰的表达出零件的位置，然后用AutoCAD软件对装配图与主要的零部件进行绘图解析，最后书写论文，以对此次设计的说明。这次的设计，由于缺乏真正的设计经验，在完成毕业设计的过程中遇到了很多的疑问，但是通过老师的指导和同学们的讨论以及去图书馆查阅资料，解决了不少的问题。希望能通过完成这次的设计，以对三年所学的知识做一个汇集，同时也希望这份设计是合格的。1 零件分析：1.1 塑料件的设计在防落垫圈的设计过程中，除了需要满足塑料零件的实用要求之外，还要考虑塑料零件的结构工艺性，防落垫圈有良好的工艺性，比较容易成型，生产过程能获得良好的效率和效益。防落垫圈这种塑料零件的设计原则是在保证垫圈的使用性能、物理性能、力学性能、耐热性能的前提下，尽量选择价格低廉和成型性能良好的塑料，同时还应尽量选择结构简单、壁厚均匀、成型方便的塑料。在设计时，还应该考虑模具的总体结构，使型腔容易制造，推出抽芯机构简单。选择的塑料零件应该有利于模具的分型、排气、补缩和冷却。并且，在塑料零件成型后尽量不需要再进行机加工。1.2 塑料件的选材所选的零件为防落垫圈，材料为尼龙（PA66），PA66在聚酰胺材料中有较高的熔点。是一种半晶体材料。尼龙在较高温度下也能保持较强的强度和刚度。PA66的粘性比较低，所以流动性很好。这个性质可以用来加工很薄的元件。根据所选出的零件在性能和尺寸精度等方面的要求如下：力学性能要求，主要有强度、刚性、任性、弹性以及对于应力的敏感性；物理性能要求，就是要求塑料对使用的周围环境温度变化的适应性、精加工和外观的美观程度；化学性能要求，塑料对接触物（水、溶剂、药品）的耐性以及使用上的安全性等；塑件尺寸精度要求，如收缩率的大小及各项收缩率的差异。1.3 塑料件的尺寸与精度这里的尺寸是指塑料件的总体外形尺寸，塑料零件的外形尺寸总体取决于塑料品种的流动性。PA66流动性很好，但收缩率波动较大，但是如果加入玻璃纤维添加剂可以降低收缩率。通常塑料件的尺寸精度比机械加工的尺寸精度要难控制，尺寸精度也受到很多因素的影响：塑料件成型模具的制造精度和使用过程的磨损；塑料收缩率的波动；变化的成型工艺条件；塑件的形状、飞边的厚度的波动、脱模斜度以及塑件成型后的尺寸变化等。尺寸精度还与塑料品种有关，尼龙66收缩率为1.4-1.8%，所以它的成品尺寸的精度要求也较低。1.4 塑料件的表面质量塑料零件的表面质量包括表面粗糙度和表观质量。塑料零件的表面粗糙度与型腔及型芯接触的表面的粗糙度有关，现在，注塑成型零件的表面粗糙度通常在Ra0.021.25之间，模具型腔的表面粗糙度应为塑料零件的1/2。图1-1 零件三维实体图2 注塑成型的工作原理注塑成型是塑料制品的一种主要成型方法。注塑成型的主要步骤是将颗粒状或粉状塑料从注塑机的料斗送进加热的料筒中。图2-1 注塑模具三维实体图3 注塑成型的工艺过程3.1 成型前的准备为了确保注塑成型的过程顺利的完成及保证成品的产品质量，需要提前做好原材料的检验和预处理、料筒的清洗、加料等准备工作。模具保持温度：建议应该在80。对于壁厚较薄的塑料件，如果模具的正常温度低于40，则塑料件的结晶程度会随着时间而改变，应该对垫圈进行退火处理。并且要对模具进行预热处理。 注射速度：高速。 流道和浇口：由于尼龙的凝固时间很短，所以浇口的位置显得非常重要。浇口最小直径不要小于0.5*t（这里t为塑件厚度，t=8mm）。如果使用热流道，浇口尺寸应比使用常规流道小一些，因为热流道能够阻止材料过早的凝固成型。3.2 注塑成型过程垫圈的注塑成型过程包括加料、塑化、注塑、保压、冷却定型、脱模等步骤，其中关键的是塑化、注塑、冷却定型。并且要对模具进行合模和锁紧，保证成型时有足够的力使模具锁紧。开模的时候，必须要等成型垫圈冷却定型之后，再开模并取出成型的塑料零件。但是由于零件在成型过程中会有许多的问题，要继续对零件进行加工处理（退火处理和调湿处理）。4 选择注塑模具结构根据想要设计的防落垫圈零件，来选取模具结构。双分型面注射模具有两个分型面，双分型面注射模是在定模部分增加了一块水口板，也叫三板模。双分型面注射模常用于点浇口进料的单型腔或多型腔的注射模具。开模时，模具在定距拉杆的作用下，分型面I-I分开，在拉料杆的作用下将点浇口拉出定模，动模与定模继续分离，限位螺钉被拉动后，带动水口板运动，使II-II面分型。在限位螺钉和定距拉杆的作用下水口板达到最大行程，当分模的力大于开闭器所能承受的最大阻力时，开闭器分开，III-III面分型。由于垫圈的结构特殊，所以采用三板模。图4-1 模具结构图5 双分型面注塑模的结构设计5.1 确定型腔数模具设计前应合理而经济的确定模具的型腔数目，由于防落垫圈的整体形状较为特殊，所以定为一次生产一个零件，有利于确保零件注塑进料的稳定，模具采用单型腔注射的方式。5.2 分型面的设计塑料件为防落垫圈，分型面的选择应该有利于脱模，在零件的最大外形轮廓尺寸处，最好的是分型时让成型的塑料件尽可能的留在动模上，这样可以利用推出机构来推出零件，如果留在定模上则会增加模具的复杂程度，从而使模具复杂化。所以，零件的型芯部分一直是在动模部分。选择分型面的时候，一般要有利于塑料件的表面质量和精度等级。选择分型面一般应有利于模具的结构变得简单和零件的制造加工成型。选择分型时抽芯机构应该与开模方向一致。图5-1 分型面的三维图计算型芯型腔尺寸：1）型腔的径向尺寸 2）型芯的径向尺寸其中：模具型腔或型芯在室温下的尺寸;制品在室温下的尺寸;平均收缩率； 制品公差；成行零件的制造公差。3) 型腔的深度 4）型芯的高度 式中：-型腔深度或型芯高度； -制品在室温下的尺寸；-平均收缩率；-制品公差；-成型零件的制造公差,一般取。根据以上尺寸，可以计算出型腔长度类工作尺寸：型芯径向尺寸：L=110mm型芯高度尺寸：L=45mm型腔径向尺寸：L=110mm型腔高度尺寸：L=32mm6 成型零件的设计6.1 设计成型零件的外形结构6.1.1 零件的脱模斜度塑料零件冷却收缩后，在脱模前会粘附在型芯上，或者会黏在定模型腔内，因此，为了保证塑料零件能够顺利脱模，因此设计时必须要在垫圈的内外表面脱模方向加上脱模斜度。为了不影响塑料件装配，斜度取向原则是：内孔以小端为基准，斜度由扩大便于取出方向取得；外形以大端为基准，斜度由缩小方向得到，由于所选取的塑料件的材料为尼龙（PA66），所以根据下表得出模具型芯型腔的脱模斜度。表6-1 脱模斜度塑料名称脱模斜度型腔型芯PE、PP、IPVC、PA、CPT、PC、PSF25452045PVC、PC、PSF35403050PS、PMMA、ABS、POM351303040PF、UF、MF、OAP、EP254020506.1.2 塑料件的壁厚垫圈的壁厚取决于垫圈的使用要求，同时与垫圈的加工工艺要求有关，在使用上，要求壁厚要有足够的强度和刚度；脱模时能承受紧固力以及在运输过程中不会变形损坏。除了壁厚须均匀之外，塑料零件壁厚还必须符合材料的成型要求。表6-2 材料壁厚6.2 成型零件的尺寸的计算模具的型芯、型腔形状由塑料件图镜射而成，它的成型尺寸则是由塑料件尺寸加脱模斜度及平均收缩率而得到，成型尺寸计算法：Ss=( Smax - Smix)LsSmax塑料的最大收缩率;Smix塑料的最小收缩率;Ls塑料的名义尺寸。图6-1 零件草图表6-3 产品投影面积7 设计合模导向机构导柱导向机构的设计包括：导柱和导套的形状、导柱和导向孔的配合形式以及导柱的数量和布置等。导向孔最好是通孔，导套前端应倒有圆角，导套孔的滑动部分按照H8f8间隙配合，导套外径按照H7m6过度配合，导柱导套配合部分的粗糙度为Ra=0.8m。同时要采用一些方式防止导柱从安装孔中脱出。图7-1 导向机构8 标准注塑模架的选取8.1 模架的主要组成零件模架的重要组成零部件有：定模座板、定模板、动模板、推杆、中间板、拉料杆、动模座板、支承板、垫板、垫块等，这些零件主要起装配、定位和安装作用。模架的选择主要是根据确定型腔模板的周边尺寸，模板的厚度主要由型腔的深度确定。图8-1 模架选择草图8.2 选择模架的步骤先确定模架的组合方式，确定零件垫圈的壁厚，计算型芯型腔的尺寸，计算动定摸的结构尺寸，修正动定模板的周界尺寸，再确定模板厚度尺寸，选择模架大小，检验所选择的模架的是否适用。图8-2模架选择实体图表8-2定模动模尺寸经验值表定模板：动模板：跟据定模与动模的尺寸选取模架：模架如图8-2所示：9 浇注系统的设计9.1 设计注意事项双分型面注塑模选用的浇口一般是点浇口，截面积比较小，通道直径就只有0.51.5mm。浇口太小，则不易加工；浇口太大，浇口不太容易自动拉断，而且就是拉断之后会影响塑料件的表面质量。II-II分型面要注意保证浇注系统凝料能够顺利取出S=S1+(35)mmS1-浇注系统凝料在合模方向上的长度。9.2 点浇口的设计点浇口是一种进料口尺寸很小的特殊形式的直接浇口，又称针点式浇口，是非常典型的限制型浇口。能提高塑件质量，缩短成型周期，提高生产效率，有利于浇口与成型件的自动分离，便于实现塑料零件生产的自动化过程，实现型腔进料平衡，改善了零件的质量，可以自由的选择浇口所在的位置。点浇口直径可以由经验公示估算：d=ncd-点浇口直径，mm；A-型腔的表面积，及塑料件外表面面积，mm；n-塑件材料系数，c-塑件壁厚系数。表9-1 塑料零件的壁厚塑件壁厚t/mm0.7511.251.51.7522.252.5c0.7180.200.2300.2420.2720.2940.3090.326图9-1 点浇口三维图9.3 拉料杆的设计如图9-1所示为推杆脱模机构配合使用的拉料杆的形式，此类拉料杆装在水口板上，即开模时，点浇口的浇注系统凝料由冷料穴带动离开定模部分，随后在开模过程中把凝料拉出模外。10 浇注系统的凝料的推出机构塑料模具的设计原则是使塑件滞留于动模板，让模具结构更加简单，正确的分析脱模力的大小，合理的选用推出方式，从而使塑料件平稳的脱模；按照推出机构的结构特征分类时，选用推杆推出，尽量选择垫圈隐蔽的地方进行脱模，尽量不损坏零件良好的表面。并且选择机动推出机构，是依靠注塑机的开模运动所带动模具推出机构运动，对浇注系统和垫圈的分型。在零件脱模阻力越大的地方，推杆布置得就应该越密集。利用拉料杆断点浇口凝料：模具首先进行从面I-I和面II-II分型，在拉料杆的作用下，分型面分型，使浇注系统凝料与防落垫圈切断并留在定模的一边，等定距拉杆分开至一定距离后，定模板接触到限位拉杆的突肩，带动流道推杆从面III-III面分型，塑件随着动模板移动脱离定模板，最后在推杆的作用下将塑件推出。如图10-1和图4-1所示。图10-1 推出方式三维图11 设计注塑模具的温度控制系统11.1 模具温度控制系统对于注塑模具的重要性模具温度过低使熔体的流动性变差，制品轮廓不清晰甚至注不满型腔或形成熔接痕，制品表面不光泽，缺陷多，脱模困难，制品变形大；由于尼龙是一种半晶体材料，它的熔点比较高，建议模具应提前预热温度应该保持在80左右，当塑料件要求模具成型温度大于等于80时，必须先对模具进行预热，并且
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