关 键 词：

塑料 注塑 模具设计 分析 CAD 图纸 说明书 论文 毕业

资源描述：

油位塑料座注塑模具设计-模流分析-CAD图纸说明书论文毕业,塑料,注塑,模具设计,分析,CAD,图纸,说明书,论文,毕业

内容简介：

设计说明书题目：油位塑料座注塑模模具设计学院：专业：学生姓名： 学号：指导老师：2019年月3摘要注塑模具是机械专业与高分子材料专业共同交叉后延伸的一种工业类别，注塑模具既包含了机械专业所有的机械工程力学、机械制造工艺学，机械设计原理等。设计过程中涉及机械设计、塑料成型模型及成型工艺、高分子材料等资料。模具是工业的基石，在工业生产活动中有不可撼动的地位。本文针对“油位塑料座”注塑模具设计，首先选择并分析适合了这个塑件的高分子树脂材料，其次，分析了塑件的注塑成型工艺。结合塑件的实际结构特点与尺寸大小和精度要求。选择了合适的出模数量。针对整套模具的结构设计上面，本文采用了对应的成型系统来保证模具加工的可行性、浇注系统方面尽可能的贴合实际注塑生产工艺需求、冷却系统设计方面能够使得塑件的冷却更加均匀合理。根据GB国家标准，采用了龙记的标准模架系统，同时采用了其他的模具标准件，使得设计和制造更加的简单。首先，本文对油位塑料座的的结构特点、材料选用、材料性能及成型工艺特点进行分析，选择合适的塑料材料。其次，本文对油位塑料座的注塑模具的结构进行设计，设计内容主要包括分型面的设计、成型系统的设计、侧向抽芯系统的设计、定位机构的设计、合模导向及脱模机构的设计。最后，进行相关模具设计计算，其中包括脱模力、冷却系统参数、成型零件尺寸等的计算。关键词：底盒；塑料；注塑模具；校核；AbstractInjection mold is an industrial category that extends after the intersection of mechanical specialty and macromolecule material specialty. Injection mold includes all mechanical engineering mechanics, mechanical manufacturing technology and mechanical design principles of mechanical specialty. The design process involves mechanical design, plastic forming model and forming process, macromolecule materials and other information.Mold is the cornerstone of industry, and has an unshakable position in industrial production activities.Aiming at the design of injection mould for oil level plastic base, this paper firstly chooses and analyses the polymer resin material suitable for this plastic part, and secondly, analyses the injection molding process of the plastic part. Combined with the actual structure characteristics and size and accuracy requirements of plastic parts. The appropriate number of die is selected. In view of the structure design of the whole set of moulds, this paper adopts the corresponding forming system to ensure the feasibility of the moulding process, the pouring system as close as possible to the actual needs of injection moulding production process, and the cooling system design can make the cooling of the plastic parts more uniform and reasonable. According to GB national standard, Longji standard die base system is adopted, and other standard die parts are adopted, which makes the design and manufacture more simple.Firstly, the structure characteristics, material selection, material performance and forming process characteristics of the oil level plastic seat are analyzed, and the appropriate plastic material is selected.Secondly, the structure of injection mould for oil level plastic base is designed. The design includes parting surface design, forming system design, side core pulling system design, positioning mechanism design, clamping guidance and demoulding mechanism design.Finally, calculate the related mold design, including the calculation of ejection force, cooling system parameters, molding parts size etc.Key words: bottom box; plastic; injection mould; check;目 录摘要IAbstractII目 录III第一章 绪论11.1模具在加工工业中的地位11.2模具的发展趋势21.3注塑行业存在的问题31.4注塑模具的特点41.5国内模具的现状51.5.1塑料模具在国内外的发展情况61.5.2国内塑料具的发展方向71.6注塑模具生产制造原理81.7本次课题任务目标8第二章 原始资料分析92.1 塑件工艺分析92.2制品图样92.2.1尺寸及要求92.2.2根据制品尺寸几何形状进行分析102.3塑件的体积与质量12第三章 模具结构方案的确定143.1 出模数量与型腔布局143.2注射机选择143.3模具型腔数目的计算153.3.1计算原理153.3.2型腔数目确定163.4塑件胀型力与锁模力的校核163.5模架选择163.5.1模具外形尺寸校核173.5.2模具厚度校核173.5.3开模行程的校核18第四章 模具浇注系统的设计194.1 浇注系统的设计原则194.2 主流道设计204.3 分流道设计204.4 冷料穴的设计214.5 浇口设计21第五章 成型系统235.1型芯型腔的布局235.2成型零件尺寸及结构245.2.1聚甲醛的收缩率（S）245.2.2型芯尺寸及结构设计245.2.3型腔尺寸及结构设计255.2.4型腔结构255.3 成型钢材的选用265.4成型零件的强度校核275.4.1 刚度和强度校核要素275.4.2 型腔侧壁和底板厚度的计算28第六章 模具冷却系统306.1水路的布置形式306.2 冷却系统简单计算31第七章 其他结构设计327.1排气系统设计327.2推出机构设计327.2.1 脱模机构的选用原则327.2.2 脱模机构类型的选择327.2.3 推杆机构具体设计337.2.4 推出力的计算337.2.5确定顶出方式及推杆位置337.3合模导向机构的设计35第八章 模具装配图36结论37参考文献38致谢4041第一章 绪论1.1模具在加工工业中的地位注塑模具是机械制造行业与高分子材料行业的一个交叉领域，既包含了机械制造相关的制造工艺学，也包含了高分子材料的成型工艺学，注塑模具包含了注塑模具的制造和塑料产品的注塑生产。注塑模具是把融化的高分子材料经过充填、保压、冷却后凝固成型的制品生产出来。注塑模具在工业重占有非常重要的地位，现在人们的生活中与塑料制品密不可分，可以说没有塑料制品和注塑模具的话，人类社会至少要倒退上百年。注塑模具与机械工业是一种密不可分，相互关联的关系，生产注塑模具的机械工业设备中，很多都包含有塑料零件，注塑模具所生产制造出来的产品，其用于有可能也是用于对应的机械设备中的。模具是现代工业制造的技术之一，可以大批量或小批量生产，模具是近年来发展工业最快的行业之一。随着行业的发展，模具制造要求越来越高，精度也不断提高，运用也越来越多。模具运用之广，在我们的生活中以塑料代替钢材.木材以成为一种发展走势，如水杯.盆.螺丝，大道机器的底座.外壳等，模具的质料觉得着这些产品的质量。随着塑料模具的发展在制造方面的要求不断提高，设计出一个合理的产品往往能代替其他产品，加上电脑技术的提高，模具在各个制造行业较为突出，应用手段最常用.最有发展前景之一。在过去短短的几十年人类的生活方式发生了极大的变化，工业的迅速发展正不断地影响着我们的生活，所以工业的发展是人类进步的推进器，而模具是百业之母在工业发展中有着不可动摇的地位。在工业生产中大部分产品都需要模具来完成，无论是生活当中还是军事航天领域都离不开模具。所以模具工业很重要，它是其他工业的支柱。我国之所以能够在短短的时间内发展成为一个制造业大国，与模具行业在我国的迅猛发展有紧密的关系。目前我国的模具行业已经相对成熟，从模具设计到生产及一系列产业都在处于稳步的发展提升中，目前最主要的目标是向日本、德国等制造强国追赶，提升高精度高复杂模具研究开发能力，提高制造技术及制造精度，与现代智能化相结合，不断创新进步。1.2模具的发展趋势现今，伴随着社会经济发展的逐渐进步，工业化进程的逐渐提高，机械制造领域逐步的细分，高精度机床的出现，对模具市场的整体需求实现了不断的高速增长。近几年的发展状态呈现10-15%左右的增幅，随着快速的发展，模具企业也实现的较大的变化，专业模具企业包括了国有企业等大型企业，以及私营企业、合资企业、外资企业等相对较小的企业，其近年来模具企业密集区域主要分布在以“长三角”即浙江、江苏宁波，和“珠三角”即东莞、深圳、珠海一带，这两个区域代表了我国模具工业发展状态的最高技术水平区域。模具工业的发展现状是高中低技术性企业层次分明，逐步实现了模具领域的细分，比如电子电器模具企业，就专业生产该类制品的模具，如果是汽车仪表配件的，就专门生产汽车仪表类的零件，而家用日用品的企业又只生产日用品的制品，逐渐细分的领域，能够保证资源利用的最优化，同时发展自身优势来实现市场化进程的最大盈利。随着市场经济竞争的加剧、未来的发展方向逐渐向着高效率、高精度、高损耗方向发展。依然会存在大鱼吃小鱼、小鱼吃虾米的局面，小的模具制造企业如果不能及时的提高自身的设计与制造水平，那么将会面临关门倒闭或者是上游企业的吞并，随着国内技术的提高与改革开放，国外高精尖的精密机床逐渐进入国内，未来的发展仍然会在比较久的时间内依靠国外的进口精密设备来实现精密模具的加工发展，我们仍然要自主的去研究模具加工制造的精密设备和仪器，更多的提高自主设计制造能力和水平才是发展之路。塑料模具是以塑料为主要原料制造出得产品，是以后生产工艺的基础装备，随着制造业的创新发展，国家的需求.技术的提高塑料模具将成为国家发展的行业。塑料模具生产的产品给人们带来了实惠，其成本低.，不腐蚀，耐用，.塑性强，密度低的优点深受广大人民的依赖，随着技术要求的提高，塑料产品已进入我们的生活圈，成为我们生活的必须品了，塑料模具随着制造工艺的提高而不段发展。塑料模具具有成型快.质料稳定.机械制造程度高.成本低廉等优点，占模具行业总量的60%以上。通过对塑件产品的设计，能够熟练的掌握产品设计的全过程，能了解塑件材料的性能，结构特征，选择合适的模具制造，提高我们对产品设计的不同性能，结构现在合适的加工工艺。随着制造业的发展，塑制替代品越来越多，对塑制品的要求越来越高我国塑料模具发展至今有着巨大的变化，随着车子.家电.电子产品的更新换代，在以后的市场上塑料模具占模具总量的比例越来越高且快于其他模具行业。随着制造技术的改变，对模具的技术要求也有所提高，如今模具制造正朝着高速高精方向发展，对于模具制造企业来说，制造模具的周期越短，精度越高，在竞争中拥有更强的生命力。其次是模具的使用寿命长，对于注塑企业来讲生产统一塑件，模具的造价恒定，模具寿命越长，产出量越高，生产成本也就越低，在市场上的竞争也就越强。在就是模具设计的节能型，对于注塑企业，模具生产一次开模生产出的成品越多，废料越少即是最大限度的节约了材料成本。由于电脑软件技术的发展，新材料的挖掘使得塑料模具技术飞速提高，应用范围变得广泛，类型不断增多，创造的价值显而易见。我国的塑料模具在以后的发展方向：二维、三维技术奖广泛的应用在模具设计中，机械化.智能化.自动化技术将促使模具行业的不断发展。随着中国改革开放以及信息技术的进步，逐步发展为CAD/CAE/CAM一体化综合模式。1.3注塑行业存在的问题我国的注塑模具在设计与制造的环节和国外的发达国家相比较而言，还有一定的差距，一直在模仿德国、美国、日本等国家的制造经验。通过发达国家的实际经验学习，能够快速的弥补我国注塑行业的不足之处。1.供给不均匀我国的发展区域主要是珠三角和长三角区域、这里的技术比较前沿一些，相关的技术和资源、工艺装备方面，在这两个区域供给就比较方便，如果是其他地域的注塑模具，就会存在供给困难，这样就造成了沿海地带可以制造大型的、精密的、高强度、高寿命的模具，而其余地域的模具只能做一些低端的、粗糙的模具。非沿海地带的模具制造企业在技术和工艺生产装备上的提高更多的是依靠沿海地带和国外资源配给，这就造成了供给不均匀的现象。2.人才资源以及科研能力弱模具行业是技术性行业，对人才的需求非常高，一个好的模具设计工程师，在设计环节就能极大的节约制造成本，如何上加工制造更加简单，需要从设计的源头上着手，随着越来越多的高精密模具的诞生，对复合型人才的需求也就越大，不然需要高级的模具从业人员需要具备专业水平，还需要具备相关其余辅助知识与管理知识，而高级的模具钳工技术人才，也是企业装配调试环节重要的组成之一，人才资源的培养与技术攻关在我国都现在比较薄弱一些。其次，在科研能力上，我国制造业虽然一直在稳步的增长，但是与我国在高铁运输，工程基建上相比，明显跟不上科研技术的投入，科研能力较弱，如果能投大力投入科研经费和科研人才的培养，那么必然可以提高模具制造行业的人才综合水平。3.标准化和自动化程度低我国长时间需要依靠国外的一些精密标准件，以及自动生产线来实现模具的自动化生产。模具企业之间各自经营，没有形成一个整体的合作企业，每个企业都去开发适合自己企业的一些标准件，而没有一个行业去合作统筹实现整个行业的标准化进程，与国外的模具标准化自动化企业相比，差距非常大，比较难去完成大型精密模具的设计与制造任务，和国际ISO标准的模具制造企业有较大的差距，对整个模具制造周期与模具成本的控制也比较困难。因此标准化和自动化的技术必然会越来越多的应用在模具行业，也会加快我过自身在这一板块的输出能力。1.4注塑模具的特点注塑模具就是将原材料加热融化冷却成型的加工方法，可一次加工多个复杂紧密的产品，适合批量加工成型产品的制造，大大的减少劳动力和加工成本，是一种底成本高产出得加工方法。但在设计过程中是很复杂的，考虑的因素也很多，浇住系统在模具结构中是一个很重要的部分。对它的结构尺寸设计直接影响到材料在填充过程中的成型.外观.尺寸.质料.合格与否。在注塑模具设计过程中，在很多情况下都是凭着设计人员的知识和经验来明确浇住系统的结果尺寸的，然后在进行测试评价是否合格。由于现在社会的进步，制造业的发展，普片的加工方法已不能满足现代的市场要求了。随着科技的发展，电脑软件的应用，二维三维模具设计软件的创新，将给我们设计人员带来不少的便利。虽然设计出一幅注塑模具不是很困难的事，但是要考虑的因素也不少，不仅要考虑到材料的液态温度，冷却成型温度，以及塑料在模具内填充时的温度和注入后的流动周期。塑料进入到注塑模具后的温度变化过大，将会发生变形或者出现水质。模具的产品有点特殊，它是单一的，不同模具的结构大不相同，相同的模具几乎没有。模具一旦确定，一般来讲只能注塑生产一种塑件产品，若模具质量太差，生产出来的塑件质量也达不到要求。所以要求模具的质量好，成型尺寸的精度要求较高，结构技术性要强，投产后的使用寿命要长，故障停工周期要求要短。随着时代的进步双色注塑成型以出现在我们的生活中，它是将两种不同颜色的材料注入一个模具成型的方法，使得产品有两种不同颜色，并能够有规律的图案或无规律的花纹，以提高经济使用性和美观。注塑模具的温度控制和热传递性是生产制造的关键，控制模具的工作温度和保持模具的恒定温度可以把循环时间最少化，保证产品的稳定性。模具的温度还会影响产品的表面形状.流动性.收缩率.生产周期等。温度的过高或不足都会对材料产生不同的影响，温度过高会影响表面质量和流动性，但会延长冷却成型时间，温度不足时会降低模具内的收缩率增加脱模后的产品的收缩率。由于注塑模具的特殊性，在模具设计和制造过程中有着自身的特性：产品的形状是由型芯和型腔直接形成的，一些复杂的的表面和一些价格难度较大的外形和型腔盲孔或内成型表面加工，如果使用一般的加工方式，不只对员工的技术要求高，还对加工工具多时间长。现在对模具加工的质量要求高，还要求模具能够“疲劳工作”即一开机后一个月内不停运转，以削弱对加工成本的核算、提高盈利的要求。注塑模具的使用寿命长来提高生产率和降低成是很有必要的，但目前注塑模具的使用次数一般在40万次以上。紧密的模具增加刚度，模板的厚度，增加各类支持柱和元件，来预防模具在使用过程中受到压力产生变形。定出机构影响到产品的外形和尺寸精度，所以要选择合适的定出位置，使其受力均匀容易脱模。目前，绝大多数高精度模具是采用镶件或拼装式结构，这是要求模具零件的加工精度和可更换性的提高，对于企业而言也将大大缩短更换主要零件的时间周期。以及长期生产单一塑件或塑件结构变化小的企业，只需生产和塑件接触的成型零部件，和原有模具镶嵌或拼装即可实现生产，不但缩短制造周期还降低了模具制造成本，更快的抢占了市场资源。1.5国内模具的现状模具制造业在我国发展了已经半几百年了，但是之前的模具，仅仅是我们看到的翻沙模具，主要将熔融金属灌入其中，冷却后成型。其效率低，不安全，不能实现快速高质量的批量生产。当代模具是以金属材料为模板，将金属或塑料或其他高分子材料，通过加热灌入模具冷却成型，自动取出，一次成型过个成品，可以实现大批量生产。目前这种模具在我已经发展了40-50年之久，在许多方面都得到了很大的进步，模具作为“工业之母”是其他工业发展的基础，模具的发展情况会影响到许多产业的发展。我国作为一个制造大国，产品制造出口是国家经济很重要的组成部分，所以工业的发展与技术的提升对我国的发展非常重要，我国十分注重工业的发展，对于模具这一块更是投入了大量的人力物力，我国就生产模具的企业就有一万多家，从大型合资企业到小型工厂，主要分布于沿海地区，都为我们的生活还有各个行业的生产提供着保障。但行业是需要发展的，而且像模具这种重要的支柱产业就更不能落后，现在行业竞争激烈，而我国的模具行业虽然进步迅速但与日本、德国等发达国家还有着不小的距离，如果不进步那么就只有被淘汰，所以技术的研发与提升十分重要。我国模具行业主要存在的问题有：一，模具相对简单，结构相对落后，许多高紧密，复杂模具依赖进口，在国际市场上没有竞争力，我国每年进口模具就要上百亿美元。二，我国的技术相对于落后，设计开发人员接受培训不够全面，技术水平低，国外技术引进困难，靠自主研发周期很长。三，我国工艺水品本生较为落后，在产品材料还有加工上不能达到很高的水品。四，体系不够完善，管理落后。五，发展不均衡，各类模具发展速度相差大。1.5.1塑料模具在国内外的发展情况塑料模具是模具行业中的一个较大的分支。塑料成品与我们的日常生活息息相关，包括日常用品、通讯用品、交通运输、玩具等等的塑胶产品，以及绝大多数的塑料制品都可以通过塑料模具来完成。塑料模具在我国已经发展了大概两代人的时间，近年来我国在塑料模具上进步了很大，某些领域已近超过欧美日等发达国家，但总体来说，相对于国际上的水平还是有不小的差距，主要是技术上相对薄弱，自主开发能力较弱，发展不够均衡。目前我国在注塑成型模具上取得的成就较好，注塑成型模具多用于生产日常生活中的小型塑料件，包括了我们生活中的方方面面，对我们的生活有重要的作用。一套模具的好坏很大一部分上取决于设计的好坏，质量优秀的模具能够生产出高质量的产品。能实现节能减排，节省材料，以及节省废料的加工费用。实现全自动脱模，减少操作量，降低安全事故。节约故障停工周期，增加使用寿命等。对于模具的设计是十分有讲究的，如果达不到以上几点就没有市场竞争力，很有可能被淘汰。在十几年前中国还没有模具专业，国内在模具设计这一块的人才十分稀缺，因为如果想要设计好一套模具就必须掌握很多专业性的知识，这就需要花很多的时间去专研，实际操作中的经验对于模具的设计也是十分重要，所以模具的设计不仅仅是单纯的设计出产品，还需要与实际操作中的经验相结合，解决实际操作中存在的问题并不断改善产品本身质量。相对于早年的模具行业如今的技术以及各个方面已经非常完善，电脑的普及以及相对应的类似于CAD一系列绘图软件的出现给设计创造了很多的可能性，极大的提高了设计的效率，对于复杂性的东西在电脑上可以以三维的形式表示的更加清晰直观，式设计思路更加清晰，而且在电脑上还可以模拟真是的模具操作，可以及时发现设计中存在的问题。现在我国许多学校都开设了模具专业的课程，而且学习这一行的人也非常多，会不断的为模具设计与制造行业输入源源不断的动力。1.5.2国内塑料具的发展方向我国在塑料模具行业上虽然取得了不晓得进步，但和国外比技术还对落后，在许多方面技术不够成熟。我国是一个制造量很大国家，对于模具的需求量非常的大，而且种类繁多，几乎是满目琳琅。中国目前的模具技术和产能并不能满足国内市场的需求，每年都需要花大量的钱从国外引进模具，比如在吹塑模具这一块国内的技术是非常落后的，相应的这一系列的产品也需要依赖进口，而塑料在工业中有着十分重要的作用，我国应在这一方面不断努力，拉近与国外的差距。国内模具行业的发展在将来应该是：提高自主创新能力，提升产品精度，与智能化相结合，增加模具使用寿命，让模具各块都能够均衡的发展。就近年来的市场情况来看，国内塑料模具的发展比其他模具发展要更快一些，主要还是国民生活以及各方面的需求。中国出口模与国际市场相比还处于比较低端的现状，出口的大多为中低档模具，与国外的高精模具相比还很落后，所以今后的发展还需要多从技术和质量入手，建立自己的研发以及维护体系。模具是一个大范围产业，包含的知识范围也非常广泛，所以模具的学习与设计应该细分为几个类别，使模具的设计研发更加专业化，这样能够使得模具在各个方面的发展更加均衡，提高发展速度。1.6注塑模具生产制造原理注塑模具一般采用刚性材料来制备，注塑模具的制造环节，一般是采用刚性材料在对应的机床上进行加工的，机械工的机床包括有车床、铣床、数控CNC机床、EDM电火花机床、WEDM线切割机床、磨床、以及钳工装配、省模抛光环节。模具的制造精度根据产品的不同而采用不同的精度等级来制造，而随着精度等级的提高，必然的需要对机械机床的精度要求更好，一般精度等级的机床精度在0.02mm左右，而高精度的机床精度可以达到0.005mm左右。注塑模具的制造基本可以采用常用的机械加工机床来实现。注塑模具的生产一般采用的是注塑机来实现，注塑机的类型多种多样，吨位也不尽相同，对场地的要求也是各有千秋。目前主要有卧式、立式、双色注塑机等，根据注塑机的吨位的不同，对应的有小、中、大、超大型注塑机。注塑机的主要原理是通过把注塑模具安装在注塑机上，然后注塑机的料斗进料，经过注塑机的蜗杆旋转和加热融化，把高温高压下的融化原料注射进模具的腔体内，经过充填、保压、冷却后固化成型，分模后通过注塑机后面的顶棍把塑件顶出脱模，完成注塑生产。注塑生产质量稳定，生产效率高，能够实现大批量生产。1.7本次课题任务目标1.分析塑件结构，选择合适的材料，确定塑件生产工艺与方式。2.完成模具结构设计，重点设计浇注系统、成型系统、冷却系统、模架系统、顶出系统等。3.完成注塑模具结构计算校核，并满足实践生产需求。4.完成注塑模具的注塑机的选择与校核。第二章 原始资料分析2.1 塑件工艺分析根据已知塑件的结构分析，如下图2.1所示，采用三维建模完成塑件的模型绘制，该塑件的结构属于中等难度，该塑件尺寸适中，外观目测壁厚均匀，适合采用注塑模具生产和制造，塑件的生产批量为中等批量注塑成型生产，外形尺寸的精度等级可以采用一般精度等级。塑件整体外形呈现一个壳体形状，在塑件的侧壁上有两个小孔，这两个小孔需要抽芯机构才能实现成型和脱模，在设计的时候要重点注意。图2-1塑件三维模型图聚甲醛：POM是聚甲醛系塑料的简称，是大分子材料的一类塑料。由甲醛及其共聚物共同构成。物质性能POM拥有各种物理性能优异，抗弯，耐疲劳，耐磨等性能特备突出。其密度：1.425g/cm3成型收缩率：1.6-4.0%成型温度：80-1002.2制品图样2.2.1尺寸及要求油位塑料座注塑模模具设计2D制图，如图2-2图2-2塑件二维图2.2.2根据制品尺寸几何形状进行分析2.2.2.1尺寸及公差尺寸公差是根据使用要求而定，一般情况而言，由于制造过程中而定误差将会直接反应在成品的外观表面上。误差从来都不回消失，这个误差的正负就是被俗称的公差，也是符合数以亿计的机械行业参与者的认知和实际能够加工的能力的。公差越小越难加工，公差越大，成品质量越差。有时人们有特定的公差要求，就会进行相应的公差标注。有时没有详细标注，一般情况更加成品的功能、实用性等，指定相对应的的国家行业公差标准进行设计和加工。而本设计的塑件成品没有相应的公差要求，故按照国标SJ1372-78尺寸公差的8级按尺寸查表得到公差数据。一般来说，该等级能够满足大多数零件的公差要求。2.2.2.2塑料制品的形状此制品为油位塑料座注塑模模具设计方形制品，制品体积不大，如图2.2。图2-3 塑料制品的壁厚用计算机三维软件测量塑件三维塑件可以精确的得到塑件的相应数据，并且其时间比人手工测量要短得多，因此是大多数设计者都是采用计算机软件径向测量塑件的平均厚度。通过软件测算出此三维塑件的最大壁厚为4mm，平均壁厚为1.31mm。从图片颜色看，总体比较均匀总体呈黄褐色。总的来说塑件的壁厚是均匀的，几乎所有的塑胶材料都会因为冷却速度的不同而引起收缩不均匀，从而在制品内部产生内应力，最终在塑件成品上留下收缩痕迹。要解决该问题，只有在塑件设计的时候就必须要了首先考虑到因为塑件因材料工艺的特性而设置骨位。而本塑件没有骨位考虑，也不允许有多余的骨位设置。因此在之后模具设计时，只有要进行合理的冷却系统的设计和适应选择浇口来弥补这一问题。2.2.2.3脱模斜度一般来说，实际加工生产的塑件都是设计过脱模斜度的，其好处是减少塑件对模具的包裹力，实现无损脱模的简易、有效途径。本设计为脱离生产的设计，故不做拔模斜度的考量。2.2.2.4分型面的选择分型面一般指的是模具型芯和型腔之间随着动模和定模打开之后的面，分型面得到位置直接影响着塑件的结构形状，模具分型面的有时候还会开设排气槽，或者有滑块抽芯机构等。模具的分型面也是加工的基准面。分型面的设计原则可以按照如下几点综合考虑：1. 方便塑料产品的脱模：开模具打开时候，产品要尽可能的留在动模上面。2. 方便抽芯机构的实现，一般还要考虑模具上时候需要设计滑块抽芯机构。3. 保证塑料的外观和表面质量不受影响，特别是外观需要光滑或者是镜面的产品。4. 保证塑料产品的尺寸和精度的等级在合理的公差范围值之内。5. 尽可能的使得模具型腔内的空气通过分型面排出去。6. 考虑实际机械机床加工的便利性，让加工更简单。7. 分型面要考虑让模具的整体结构更加的精简和合理，8. 考虑模具整体的装配便利性，让装配技术人员简单的更换和维修。图2-4分型面的选择2.3塑件的体积与质量本次设计中采用的三维软件建模，通过三维软件的体积测量功能能够快速的实现塑件实体的体积测量，并计算出来单个塑件的质量，计算公式V=51.12cm，其质量可根据阿基米德原理推导出的质量公式计算出来：M=V带入上式易得：M=1.425*5.25=7.48g图2-5 塑件体积测量第三章 模具结构方案的确定3.1 出模数量与型腔布局为保证注塑模具与生产能力之间互相适应，提高生产能力和效率，以及保证合理的经济指标能力，注塑模具在设计的同时需要考虑模具的出模数量，一般有以下几种方法1. 结合经济指标确定型腔数量；2. 结合注塑机的额定注塑量来确定型腔数量；3. 结合注塑机的锁模力来确定型腔的数量；4. 结合塑件的精度等级来确定型腔数量；通过分析本次设计的塑件，该塑件尺寸不大，塑件结构难度为中等难度，精度等级要求一般，经济性要求合理，然后考虑后续的模具结构设计形式，注塑机的参数能综合性，本次设计采用一模二腔的结构形式，其型腔结构布局如下图所示。采用对称布局的结构形式，保证注塑充填的均匀性。图3-1 模具结构布局形式3.2注射机选择根据塑料制品的体积或质量，查寻国内最大的海天注塑机生产厂家提供的注塑机参数，可选定注塑机型号为HTF180XB注塑机的参数如下：HTF180XB注塑机参数型号单位80A80B80C参数螺杆直径mm343640理论注射容量cm3111124153注射重量PSg101113139注射压力Mpa206183149注射行程mm122螺杆转速r/min0220料筒加热功率KW5.7锁模力KN800拉杆内间距(水平垂直)mm365365允许最大模具厚度mm360允许最小模具厚度mm150移模行程mm310移模开距(最大)mm670液压顶出行程mm100液压顶出力KN33液压顶出杆数量PC5油泵电动机功率KW11油箱容积l200机器尺寸(长宽高)m4.31.251.8机器重量t3.22最小模具尺寸(长宽)mm2402403.3模具型腔数目的计算3.3.1计算原理通常进入到模具内的塑料体积要小于注塑机的额定理论注塑容量，如果进入模具内的所有塑料的体积大于注塑机的理论注射容量，将会造成塑件根本填充不满，塑件无法达到要求。通常注射机灌入模具的实际注射量为注射机最大注射量的80，即式中V实-制品实际所需注射量，单位cm3。Vmax-注射机最大注射量，单位cm3。查表3-1中最大注射量所以显然注塑机注射量是能够满足要求的。3.3.2型腔数目确定制品数目用n表示，利用下列公式进行计算，带入求得n=124/5.25=23.6通过计算可以设计型腔数量。考虑到模具排位，暂设计型腔数目为一模二腔。3.4塑件胀型力与锁模力的校核模具在设计建模完成之后，可以通过三维软件直接测量塑件和浇注系统的分型面投影面积A，然后根据下列公式进行校核，由三维建模可知=1027.185 。平均型腔压力根据注塑模具设计指导手册，取。根据经验胀型力应小于锁模力的80%，满足如下公式注塑机额定锁模力为800KN，显然锁模力远远大于塑件的胀型力。3.5模架选择根据制品尺寸大小及型腔数目，查表模具标准应用手册表6-15初步选用300*350模架具体结构如图3-2(a)、3-2(b)模架型号采用，使用标准模架，可以降低计算量，节约时间成本。 图3-2（a） 图3-2(b)3.5.1模具外形尺寸校核注塑模具的尺寸应小于注塑机哥林柱（又叫拉杆）的有效间距。 模具的长度和宽度的尺寸应该适合于注塑机的杆之间的距离。 模具的尺寸可以是至少一个方向，并且可以通过哥林柱之间的空间放置在注塑机的工作表面上。注塑机的拉杆间距为365x365mm，设计的模具宽度为300x350mm，因此模具尺寸符合要求。3.5.2模具厚度校核模具厚度（闭合高度）必须满足下式：式中此模具厚度H=380mm满足要求。3.5.3开模行程的校核注塑的工作的时候，不但要顶出塑件，还要把模具打开，让机械手或者人工可以取出塑件，模具开模行程通过以下方式计算：式中经以上代值计算，符合要求。第四章 模具浇注系统的设计浇注系统是原料从注塑机喷嘴出来以后一直到达模具型腔的这一段距离内产品的凝料，合理设计浇注系统是非常重要的，浇注系统一般分为普通流道和无流道两种，普通流道就是常见的冷流道，包括了主流道、分流道、浇口、冷料穴，这几个重要特点。如果是无流道系统，一般指的是采用了专门的热流道浇注系统，这类一般造价昂贵，结构复杂，在大型精密模具中才会应用。其浇口衬套和定位环的结构形式如图4-1所示。 图4-1 定位环及浇口衬套4.1 浇注系统的设计原则1.确定一个合适的流道截面类型，一般有圆形，梯形，半圆形等形状。2.根据材料自身的成型性能、以及塑件的结构形式，出模数量，来确定流道的尺寸大小，长度。3.主流道、分流道的尺寸长度应该尽可能的短，这样才能减少原材料的损耗，提高经济效益。4.浇注系统周边尽可能的不要设计冷却系统，避免浇注系统在进入型腔之前就过快的冷却。5.浇注系统要尽可能的设计冷料穴，让充填前端的冷却凝料不要进入模具型腔里面影响塑件的成型。6.浇口的设计要尽可能的保证充填的均匀，饱满，同时又要兼顾塑件的表面外观质量。7.浇口尽可能的设计在塑件的隐秘区域，而且要有利于区域浇口衬套，不能影响外观。8.流道的废料要尽可能的少。4.2 主流道设计主流道一般是从注塑机连接浇口衬套一直到分流道连接处截止的流道，也可以说是浇口衬套内的流道，一把从注塑机出来的凝料首先就要经过他，一般情况下主流道和模具的正中心呈现一个中心重合状态。浇口衬套与注塑机喷嘴需要满足如下图所示的关系式：D = d + (0.5 1) mm R1= R2 + (1 2) mm 图4-2 浇口衬套与注塑机配合关系本文设计喷嘴前段孔径d0=3mm，喷嘴圆弧半径R0=11mm。为了使凝料能够顺利拔出，主流道的小段直径d应稍大于喷嘴直径。d=d0+（0.51）=3.5mm主流道设计成圆锥形，主流道倾斜角度为1，主流道球面半径比喷嘴球面半径大12mm。这里取主流道球面半径R16mm，经测量主流道长度L取119.11mm。4.3 分流道设计凝料流过主流道之后，就要进入分流道了，分流道要求塑料原料尽可能快的进入模具型腔，温度的损失要尽可能的小，模具流道的表面要尽可能的抛光，让阻力小一些，同时为了提高注射的压力，此处的分流道应该比主流道略小。分流道的尺寸结合一般塑件的壁厚2-3mm，考虑塑件的实际结构情况，可以采用圆形截面的分流道，分流道的直径一般取值范围在3-10mm之间变动，如果材料的流动性比较好，分流道的尺寸还可以小一点，如果原材料的流动性比较差，那么就需要较大的分流道直径了。分流道的设计方面，应该尽可能的避免弯折或者转向，保证其射度不能过快的降低。本次设计中，采用了圆形截面的分流道，查表确定分流道尺寸取值为：D=4mm4.4 冷料穴的设计冷料穴是为了把充填前端的冷却较快的锋料储藏起来，避免进入模具型腔里面影响塑件质量的一个区域，一般设计在主流道的末端，下面设计有勾料针，把凝料拉出来，如果是分流道的长度比较长的时候，也会在分流道的末端设计一个冷料穴来储藏锋料。一般情况下，冷流道的直径取值范围在5-14mm之间，深度大概是6-10mm左右，如果是大型的模具，可能还会开设更大的冷料穴。冷料穴没有精度要求，只要能够储藏前端锋料即可冷料穴下部设计有勾料针，一般采用Z形勾料针，这种加工简单，使用方便。4.5 浇口设计浇口是浇注系统设计中最重要的一个位置了，浇口的位置以及结构形式，对塑料产品的影响非常大。浇口的类型有：直接式浇口；侧入式浇口；潜入式浇口；点式浇口；牛角式浇口等浇口类型。而本文制品比较方正，我们采用了潜入式浇口的形式，如图4-3所示 图4-3潜伏式交口第五章 成型系统型腔的结构布局要保证均匀，使得浇注充填流程距离，充填时间要相等，最好呈现矩形、线形、环形分布，本次设计中，采用的是旋转一百八十度的型腔布局方式，分型面的设计原则可以按照如下几点综合考虑：1. 方便塑料产品的脱模：开模具打开时候，产品要尽可能的留在动模上面。2. 方便抽芯机构的实现，一般还要考虑模具上时候需要设计滑块抽芯机构。3. 保证塑料的外观和表面质量不受影响，特别是外观需要光滑或者是镜面的产品。4. 保证塑料产品的尺寸和精度的等级在合理的公差范围值之内。5. 尽可能的使得模具型腔内的空气通过分型面排出去。6. 考虑实际机械机床加工的便利性，让加工更简单5.1型芯型腔的布局型腔布局为一模出二腔的结构形式，具体如图5-1所示 图5-1型腔排列方式图型芯的结构布置，具体如图5-2所示 图5-2型腔结构布局图5.2成型零件尺寸及结构5.2.1聚甲醛的收缩率（S）查塑料制品及其成型模具设计表0.1 Scp=(1.6+4.0)/2=2.8 (4-1) 5.2.2型芯尺寸及结构设计型芯径向尺寸计算利用公式根据塑件公差等级要求，我们参照SJ1372-78标准，5级精度，x=（0.75，0.25）制造公差=6，将数值代入计算：5.2.2.1型芯高度尺寸将数值代入计算由于本设计结构特征较多，这里就简单地只取一组特征进行计算。5.2.3型腔尺寸及结构设计5.2.3.1型腔径向尺寸型腔径向尺寸利用公式5.2.3.1型腔深度尺寸型腔深度尺寸利用公式将数值代入计算5.2.4型腔结构型腔结构简单，采用镶嵌式模具，这种结构对模具制造的精度要求较高，但是加工方便，可以同步加工，缩短制造工期。并且在模具投产过程中可以方便地更换核心零件（型芯、型腔），极大得缩短模具的空闲工时。若果是模具结构大致相同，只需要生产新模具的核心零件，将新的核心零件镶嵌到原有模具上去就可实现新产品的生产，这样讲极大的缩短模具的加工时间，抢占市场先机。同时节约了模具制造成本。5.3 成型钢材的选用成型零件的钢材一般需要选择专门的模具钢，需要具备几个重要的因素：1.钢材的机械加工性能要好，能够实现机床的快速切削，并且在加工以后的精度要高，不易变形。2.具备较好的省模抛光性能，一般情况下，模具要达到Ra0.8的表面粗糙度等级，已经是很光滑了，几乎等同于镜面了。如果是镜面高光模具，还需要达到Ra0.4mm的表面粗糙度。3.具备良好的强度和刚度，一般情况下，成型零件钢材的硬度需要达到38-42HRC左右的硬度，太软了容易承受不了注塑机压力而产生变形，如果是硬度过高，又会机械加工切削困难。4.具备较好的耐磨性和耐腐蚀性，对于某些塑料材料，在注塑成型的时候塑料材料自身具备一定的腐蚀性和，需要材料能够抵抗一定的腐蚀性，其次就是一些滑动工作零件需要长期的摩擦配合工作，所以需要具备一定的耐磨性能。综合以上几点钢材选择要求，本次设计中选择了牌号为718H钢材，这种模具钢材能够很好的适应本次设计的以及模具生产需求。718H的GB标准钢材的代号是3Cr2NiMo，这种钢材材质均匀，纯洁度好，抛光性能也不错，机械加工性能好。可以满足一般塑胶模具的成型零件需求。718H钢材如下图所示图5-3 718H模具钢材5.4成型零件的强度校核5.4.1 刚度和强度校核要素模具在加工产品的时候，这些产品对强度、刚度都有一定的要求，必须首先确保了模具的强度、刚度以后，生产出来的产品才符合要求。因为模具的外形有很多种，在进行计算的时候都不是一样的而且计算也是比较复杂的，在实际的生产里面，我们要通过经验来进行设计，然后要对强度进行校核，这样才可以对于我们的设计进行调整，经过这些过程以后，我们的模具才可以正常的进行工作。计算模具的强度的时候是很复杂的，通常我们计算的时候都是使用的简化的计算方法，在计算的时候使用的做法很保守，过程是：我们选择的受力结构是最差的，衡量一条铁链的强度是看它最差的那一扣就是这个道理，一旦模具最弱的那个强度点达不到，这个模具生产出的产品将会打不到要求，所以安全系数选择是比较大的。为了能够确保模具可以以稳定的状态的进行工作，这个时候我们不仅要确保模具整体性的强度达到要求，对于这个整体性的强度我们要进行校核。模具的整体性的强度指模具能够在受到注塑机的锁模力的压力条件下，模具各个结构能承受到的力不足以使模具钢材达到屈服。实际选择大小应该将尺寸计算出来，然后再进行调整。进行校核的时候，要对强度还有受力变弯的面进行计算，选择比较大的一个数值。5.4.2 型腔侧壁和底板厚度的计算在生产的塑料产品时，型腔内表面主要承受的是塑料熔体的胀型力力，此时就像一颗炸弹，如果型腔较薄，可能会被胀力胀破。因此必须计算这个胀型力作用在模具材料商的应力是否在改模具钢材本身的许用力以内。如果不进行侧壁厚度的计算和校核，万一造成安全事故，将无法挽回，因此设计时就必须对型腔进行强度和刚度进行计算和校核。本模具是采用的镶嵌式结构，模仁（型芯、型腔）的力学计算按组合式矩形凹模计算，结合设计塑件为外形较为规则，模具属于中小型模具，故按强度条件设计，然后按刚度条件来校核。5.4.2.1模仁侧壁厚度强度计算:按组合式凹模侧壁厚度以长边为计算对象式中：5.4.2.2模仁侧壁厚度刚度校核0式中本模具中，显然本模刚度能够满足要求。第六章 模具冷却系统注塑机首先通过把颗粒状的塑料原材料加热融化后加压注射到注塑模具的型腔里面，然后通过冷却液使熔料在模具的型腔里面冷却凝固后直到成型。这段时间是由熔融状态下的树脂原料和模具的温差共同实现的，一般情况下注射的原材料温度在200-300之间，而模具的温度一般情况下是人手可以轻微触摸的，在40-80之间，根据不同树胶材料的成型温度不同，需要对应的调节模具的温度，来加速冷却效应，缩短成型周期，并且需要保证这个冷却过程是均匀的逐步冷却过程的，不然过快或者过慢的冷却，都会导致塑件质量的不稳定或者瑕疵产品的产生。在做模架温度调节系统设计时候，首先需要材料的自身物理性能，可以通过查询材料物性表来获取材料的注射温度和模具温度，根据材料参数来进行一下调节：（1）、如果注塑成型的时候材料温度不够的情况下，需要增加模具的加热装置。（2）、如果成型塑件的壁厚过大的时候，为了防止收缩，最好考虑增加加热装置。（3）、如果成型温度超过材料要求的温度，就必须要增加模具冷却装置。（4）、一般情况下，在做热塑性材料成型时，都需要设计冷却系统，来缩短其生产周期，提高生产效率，快速降低模温。6.1水路的布置形式为了平衡调节模具温度，本设计采用环绕式冷却管道布置，型芯型腔各布置一条等直径的管道，这种管道简单可靠，容易加工，时间成本低。具体如下图6-1所示：图6-1水路布置6.2 冷却系统简单计算由于塑料模具中的温度大致为170度左右，一般需要进行冷却水的计算，但是经过全国大多数塑料模具设计的经验，一般塑料零件的冷却水系统可以不使用计算公式计算，直接采用8-16mm的环绕管道就可以获得非常满意的冷却效果，这样可以节省大量时间。一般根据进胶量的多少，大致估计采用哪种直径的管道。本次塑件质量较小，所以采用8mm直径的冷却水管道。第七章 其他结构设计7.1排气系统设计在模具的投产过程中，融料进入到模具的型腔以后，会对型腔内的空隙进行快速的填充并压缩，并且压力可可以达到上百兆帕，塑件内部具有较高的内应力。如果型腔内的空气无法排出的话，就会造成塑件的缺胶，困气等产品不良现象。本次设计中，结合塑件的结构形式，在模具的分型面自然排气就能够实现型腔空气的自动排出，另外还有顶杆的间隙也可以排出型腔内的空气，不需要独立开设排气槽就可以实现型腔的排气。7.2推出机构设计塑件在经过充填冷却成型收缩之后，会对型芯产生包裹力，包紧在型芯上面，需要采用顶出机构来脱模，通常情况下，脱模力指的是顶出机构的瞬时顶出作用力。脱模机构需要满足塑件的顶出要求。7.2.1 脱模机构的选用原则推出机构是注塑模具设计中的非要重要的一点，推出机构能够保证塑件的最后一步顺利脱模。在推出机构的设计上，需要遵循以下几个原则。推出顶出需要均匀的分布在塑件上面。推杆的局部应力不可以过于集中，以免造成顶白、顶穿塑件。推杆顶杆的自身强度要足够，在顶出的时候不能发生弯曲变形。顶出的时候，不能影响塑件的外观质量。顶出塑件之后，塑件不会因顶出而发生变形或者翘曲。7.2.2 脱模机构类型的选择脱模机构一般包含复位弹簧，顶杆。直接与塑件接触的是推杆推出机构或者斜顶顶出机构。本设计采用推杆推出机构使塑料零件脱模顺利。7.2.3 推杆机构具体设计（1）、推杆及斜顶布置综合模具设计顶出系统设计原则，结合塑件自身的结构特点来合理的设计顶杆，这些顶杆需要均匀的分布如下图所示。7.2.4 推出力的计算推件力计算公式如下：式中（）；查表ABC材料脱模斜度= 但是该塑件结构特征较多，无法进行准确的计算，经过之前塑件的质量和投影面积可以得出改塑件是非常小的。所以采用扁顶针才加强筋上顶出，扁顶针的布局是结合塑件的结构特征，大致对称的布局方式进行布局，这样设计更加合理。7.2.5确定顶出方式及推杆位置本次设计采用的顶杆顶出制品，顶杆表面的截面为圆形和矩形两种，对应型芯的加工采钻孔就能够实现机械加工，加工方式比较简单，顶杆用一般的车床和磨床即可加工出现。顶杆造价便宜，均分分布后顶出力均衡。本次设计的顶杆均匀的分布在塑件的四周侧壁上，完成塑件的脱模和顶出。其布置图如图7.1和图7.2所示。图7-1 脱模顶出机构设计图7-2 脱模顶出机构设计仰视图7.3合模导向机构的设计导向合模机构对于精密模具是必不可少的机构之一，因为模具在闭合时要求有恒定的方向和精确的位置定位，所以精密模具必须要设有导向机构。导柱安装在动模一边或定模一边均可，其高精度的导向，使得模具能够正常运行。导向机构的主要作用有：定位、导向和承受一定侧向胀力。定位作用：导向机构的设计的定位作用主要的高精度的定位点，导柱承载的是模具的核心零件，如果定位不准，有一定可能会照成模具合模时损坏型芯、型芯镶件、不能完全合模等，并且为考虑到避免模具的方向不能搞错，还设置了OS孔防止正反装配照成模具损坏。定位精准还会保持塑件的壁厚满足预定要求。热熔塑料在灌入型腔过程中会产生单向侧压力，或由于注射机的精度限制，使导柱工作中承受了塑料向分析面边缘扩张且垂直于导柱的胀力，减少模具核心部件的形变。导柱、导套零件如下：7-3导柱、导套第八章 模具装配图注塑模具设计二维装配图如下：图8-1模具设计二维图结论针对模具的设计也让我充分的了解到了模具中型腔 型芯等的主要零件的具体作用，其中还有就是这些部件的加工精度问题，因为在一个好的装配体中，零部件的加工精度直接影响着一个完整，从这次的毕业设计，我也知己参与了全程的设