塑料模设计论文

1、河南职业技术学院毕业设计（论文）题 目 系（分院） 机械电子工程系 学生姓名 张辉辉 学 号 09116115 专业名称 模具设计与制造 指导教师 刘校培 年 月 日 河南职业技术学院 系（分院）毕业设计（论文）任务书姓 名专 业班 级毕业设计（论文）题 目毕业设计（论文）选题的目的与意义毕业设计（论文）的资料收集情况（含指定参考资料）毕业设计（论文）工作进度计划接受任务日期 年 月 日要求完成日期 年 月 日学生签名： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日 系（分院）主任（院长）签名：年 月 日毕业设计（论文）指导教师评阅意见表姓 名学 号性 别专 业班 级毕业设计（论文）题 目评阅意见

2、成绩指导教师签字年 月 日毕业设计（论文）答辩意见表姓 名学 号性 别专 业班 级毕业设计（论文）题 目答辩时间地 点答辩小组成员姓 名职 称学 历从事专业组 长成 员秘 书答辩小组意见 答 辩 成 绩：答辩小组组长签名：年 月 日目 录中 文 摘 要1第1章 摡论21.1塑料工业的发展状况 31.2塑料模具基本概念 31.3塑料模具分类 3第2章 零件分析 42.1塑料成型工艺性分析 42.2注射机型号的选定 42.3型腔数量及注射机有关工艺参数的校核 5第3章 浇注系统形式和浇口的设计 83.1主流道的设计 83.2分流道的设计 93.3浇口的设计 103.4冷料穴的设计 11第4章 成型

3、零件的设计与模架标准件124.1成型零件的结构设计124.2成型零件工作尺寸的计算124.3标准模架零件的确定134.4编制零件序号134.5生成零件明细表14第5章 脱模顶出机构与冷却系统的设计145.1脱模顶出机构设计145.2冷却系统的设计15结论 16致谢 17参考文献 18摘要：本设计说明书主要叙述关于帽盖-C注塑模设计的过程。根据对塑件的使用性能和成型工艺分析，设计出一模四腔的塑料模具。本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是单分型面注射模具的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则；详细介绍了模具的结构，包括分型面的确定、温度调节系统和顶出系统的设计过程，并对模具强度要求做了

4、说明。本设计主要是通过使用与等软件完成装配图和零件图。通过本次毕业设计巩固了三年所学的模具专业知识，充分发挥了自己的主观能动性和创造性，从而提高了自己独立分析问题，解决问题的能力。关键词 ： 塑料模具；镶件；浇注系统；冷却系统；脱模机构第1章 概 论1.1塑料工业的发展状况塑料工业是一个新兴的工业领域，又是一个发展迅速的领域，目前塑料产品几乎已经进入了一切工业部门以及人们日常生活的各个领域。塑料因其本身材料易得、性能优越、加工方便而广泛应用于包装、日用品、农业、交通运输、电子、通讯、机械、化工、建材等各个领域，并显示出巨大的优越性和发展潜力。当今世界已经把一个国家的塑料消耗量和塑料工业水平，作

5、为衡量其工业发展水来的重要标志之一。塑料作为一种新的工程材料，不断开发与应用，加之成型工艺的不断成熟、完善与发展，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。随着工业塑料制件和日用塑料制件的品种和需求量的日益增加，产品更新换代越来越迅速，因此对塑料的品种、产量和质量都提出了越来越高的要求，从而对塑料成型技术的发展，以及塑料模具在数量、质量、精度和复杂程度等方面都提出了更高的要求，塑料模具的开发、设计与制造水平也必须越来越高。1.2塑料模具基本概念日常生活中到处可见塑料制品。日用品（如塑料饭碗、脸盆、水桶、手机外壳等）和经常接触的家用电器（如电视机、收录机、电脑等）产品外壳等

6、都是塑料制品。在工业设备中也经常看到塑料零件，那么这些塑料制品是怎样做成的呢？塑料是由从石油生产出来的合成树脂加入增塑剂、稳定剂、填料等物质而组成的，原料为小颗粒状或粉状。如果将这些小颗粒塑料加热熔化成液体，注入到一个具有所需产品形状的型腔中，待塑料冷却后取出，就得到了与型腔形状一样的塑件，这个具有型腔的部件称为模具，因为它专门用于制作塑料件（简称塑件），所以通常称为塑料模具。1.3塑料模具的分类塑料成型模具是保证塑件形状、尺寸、精度和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、塑件结构、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

7、不尽相同，现介绍下述几种常用的塑料模具：1.3.1按模塑方法分类：（1）注塑模 注塑模又称为注射模，是在注射机上采用注射工艺来成型塑件的模具。它主要用于热塑性塑件的成型，也可用于热固性塑件的成型。注塑成型在塑料制品成型中占有很大比重，世界上塑料成型模具的产量半数以上是注塑模具。（2）压缩模 压缩模具又称为压塑模或压模，这种模具的成型特点是将塑料直接加在敞开的模具型腔（加料室）内，然后合模，塑料在热和压力作用下呈熔融状态后，以一定压力充满型腔。这种模具主要用于热固性塑件的成型，其成型塑件在多用于电器开关的外壳和日常生活用品。（3）吹塑模 将挤出或注塑出来的尚处于塑化状态的管状坯料，趁热放到模具型

8、腔内，然后立即在其中心通以压缩空气，管状坯料膨胀而紧贴于模具型腔壁上，冷硬后即可得一中空制品。这种制品成型方法所用的模具叫吹塑模。除上面所列举的几种塑料模具外，还有压注模具、真空成型模具、泡沫塑料成型模具等。1.3.2按型腔数目分类（1）单型腔模具 这是在一副塑料模具中只有一个型腔，一个模具周期生产一个塑件的模具。这种模具与多型腔模具相比，结构简单，造价较低，但生产率低，往往不能充分发挥设备潜力。单型腔模具主要用于大型塑件和形状复杂或嵌件多的塑件的生产，或生产批量不大的场合。（2）多型腔模具 这是在一副塑料模具中有两个以上型腔，一个模塑周期能够同时生产两个以上塑件的模具。这种模具生产率高，但结

9、构复杂，造价较高。多型腔模具主要用于塑件较小、生产批量较大的场合。第二章 零件分析2.1塑料成型工艺性分析设计要求该塑件是一个帽盖-C，如图（11）所示，塑件生产数量为100000件。该塑件精度要求不高，可以采用一模多腔的形式，考虑到模具制造费用，设备运转费用低些，则采用型腔镶件、低抽苾的形式，定为一模四腔的模具形式。排列为双列直排，流道采用平衡式，浇口采用侧浇口。材料的成型特性1. 该塑件选用材料为：PS（聚苯乙烯）。（1）无色透明的玻璃状粒料，要充分干燥（材料预干燥0.5h以上）（2）流动性好，溢边值0.03mm（3）宜用高料温、高模温、低注塑压力成型（4）模具浇注系统对料流阻力较小，应注

10、意选择浇口的位置和形式（5）塑件易产生内应力，顶出应均匀，塑件需要后处理（6）通常成型条件下，壁厚熔料温度和模具温度对收缩率影响极小（7）浇口部分外观易受损害2.注塑模工艺条件:干燥处理：湿度应小于0.04%，建议干燥条件为90110，24小时。熔化温度： 230300。模具温度：30500。注射压力：取决于塑件。注射速度：尽可能地高。 2.2注射机型号的选定注射量的计算：(1)塑件质量、体积的计算：对此模型用Pro/E软件的分析得：塑件体积 塑件质量 m1= (2)浇注系统凝料体积的初步估算:按塑件体积的0.6倍计算,由于该模具采用一模4腔布置形式,所以浇注系统凝料体积为(3)该模具一次注射

11、所需塑料（PS）体积： 质量：注射机选定根据以上的计算结果初步选定注塑机型号为螺杆式注射机理论注射容积294拉杆内向距470400螺杆直径50移模行程400注射压力158最小模具厚度最大模具厚度180420注射速率260锁模形式双曲肘塑化能力34定位孔直径100螺杆转速10150喷嘴球半径20锁模力1600喷嘴口直径5表212.3型腔数量及注射机有关工艺参数的校核2.3.1型腔数量的校核：(1)按注射机的最大注射量校核型腔数量： (故右式符合要求)式中： K注射机最大注射量的利用系数，结晶型塑料一般取0.75； Mn注射机允许的最大注射量（g或cm³）； M1单个塑件的质量和体积（g

12、或cm³），取M1 15.07g； M2浇注系统所需塑件质量和体积(g或cm³)，取0.6x4M1=2.261g。2.3.2注射机工艺参数的校核（1）注射量校核 注射量以容积表示，最大注射容积为式中模具型腔和流道的最大容积（）； 指定型号与规格的注射机注射量容积（），该注射机为290 注射系数，一般取0.750.85，无定型塑件料可取0.85，结晶型塑料可取0.75。 若实际注射量过小，注射机的塑化能力得不到发挥，塑料在料筒中停留时间就会过长。所以最小注射量应大于理论最大注射量。故每次注射的实际注射量容积应满足，而56.88，符合要求。（2）锁模力校核锁模力是指注射机的锁模

13、机构对模具所施加的最大夹紧力。当高压的塑料熔体充满型腔时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。因此，注射机的锁模力必须大于该模的胀型力，即, 符合要求式中 型腔的平均压力，取； 锁模力安全系数，一般取1.11.2。（3） 最大注射压力校核 注射机的额定注射压力即为该机器的最高压力（见表21），应大于注射成型时所需调用的注射压力,即， 符合要求式中 安全系数，常取。 实际生产中，该塑件成型时所需注射压力为。2.3.3 安装尺寸校核（1）喷嘴尺寸 主流道的小端直径大于注射机喷嘴，通常为 +（ 对于该模具（见表11），取， 符合要求 主流道入口的凹球面半径应大于注射机喷嘴半径，通常为 大于该模具（见表

14、21），取， 符合要求（2）定位圈尺寸 注射机定位孔尺寸为100，定位圈尺寸取，两者之间呈较松动的间隙配合（，符合要求。（3） 最大与最小模具厚度 模具厚度应满足 << 式中 ，而该套模具厚度 ， 符合要求（4）开模行程和推出机构的校核 开模行程校核 式中 注射机动模板的开模行程，取； 塑件推出行程，取； 包括流道凝料在内的塑件高度，其值为 代值计算，符合要求（5） 模架尺寸与注射机拉杆内间距校核 该套模具模架的外形尺寸为，而注射机拉杆内间距为，因，符合要求。第3章 浇注系统形式和浇口的设计浇注系统的作用是将塑料熔体顺利地充满到型腔各处，以便获得外形轮廓清晰、内在质量优良的塑件。因

15、此要求充模速度快而有序，压力损失小，热量散失少，排气条件好，浇注系统凝料易于与塑件分离或切除，且在塑件上留下浇口痕迹小。设计时须遵循如下原则：（1） 型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象。（2） 型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸。（3） 系统流道应尽可能短，断面尺寸适当；尽量减小弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压力损失尽可能小。（4） 对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，即分流道尽可能采用平衡式布置。（5） 满足型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量。（6） 浇口位置要适当，尽量避免冲击嵌件的细小的型芯，防止型芯变

16、形，浇口的残痕不应影响塑件的外观。3.1主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴射出的熔体导入分留道或型腔中，主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。(1)主流道尺寸：A主流道小端直径： D=注射机喷嘴直径+（0.51）=3+0.5=3.5。B主流道球面半径： SRo=注射机喷嘴球头半径+（12）=12+1=13mm。C球面配合高度： h=3mm5mm。D主流道长度，由标准模架结合该模具的机构，取L=6.5+70=76.5mm。与主流道大端直径（半锥角为）取，取=6.5mm。 图31如下示：图31浇口套总长=70+26.5=96.5mm。主

17、流道锥角a一般在2°4°范围内选取，对黏度大的塑料，a可取3°6°。(2)主流道衬套的形式。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严格，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬道形式，以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理，一般采用碳素工具钢，如T8A、T10A等，热处理硬度为53HRC57HRC。主流道衬套和定位圈设计成整体式用于小型模具，中大型模具设计成分体式。主流道衬套的固定。图31主流道的剪切速率为=3.3qv/R³式中 qv模具的体积流量（cm³/s）;R主流道平均半径（cm）。主流道剪切速率

18、=5 x 10²s5 x 10s。3.2分流道的设计 分流道的布置形式 分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：一方面排列紧凑，缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短，锁模力力求平衡。该模具的流道布置形式采用平衡式。 分流道的长度 分流道长度应尽量短，且少弯折。该模具分流道的长度为： 分流道的形状、截面尺寸以及凝料体积 为了便于机械加工及凝料脱模，本设计的分流道设置在分型面上定模一侧，截面形状采用加工工艺性比较好的半圆形截面。半圆形截面对塑料熔体及流动阻力均不大，一般采用下面经验公式来确定截面尺寸，即 ; 式中 分流道的直径； 塑件的

19、质量，为； 单向分流道的长度，为； 注：上式的适用范围，即塑件厚度在下，质量小于，且的计算结果在范围内才合理。 由于，故在适用范围，不需自行设计。 分流道的表面粗糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较理想，因此分流道的内表面粗糙度并不要求很低，一般取,这样表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力，避免熔流表面滑移，使中心层具有较高的剪切速率，此处3.3 浇口的设计浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分，浇口的形状，数量，尺寸和位置对塑件的质量影响很大，浇口的主要作用有两个，一是塑料熔体流经的通道，二是浇口的适时凝固可控制

20、保压时间。浇口的类型有很多，有点浇口，侧浇口，直接浇口，潜伏式浇口等，各浇口的应用和尺寸按塑件的形状和尺寸而定，该模具采用侧浇口，其有以下特性:形状简单，去除浇口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保证； 试模时如发现不当，容易及时修改；能相对独立地控制填充速度及封闭时间； 对于壳体形塑件，流动充填效果较佳。 由于侧浇口的种类较多，现将常用的经验数据列于表31。表31 侧浇口的推荐尺寸塑件壁厚/侧浇口尺寸/点浇口直径浇口长度/深度宽度<0.800.501.01.00.82.40.51.50.82.40.81.32.43.21.52.22.43.33.26.42.22.43.36.41.03.

21、0注：源自参考文献1中的表63。 侧浇口尺寸：深度 宽度 长度 其尺寸实际应用效果如何，应在试模中检验与改进。3.4 冷料穴的设计冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。其作用是捕集料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量，开模时又能将主流道的凝料拉出。冷料井的直径宜大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。这模具的冷料穴设计是底部带有Z形推杆的冷料穴。如图3-2图32第4章 成型零件的设计与模架标准件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称为凹模（或型腔），构成塑件内部形状的成型零件称为凸模（或型芯）。由于凹、凸模件直接与高温、高

22、压的塑料接触，并且脱模时反复与塑件摩擦，应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。因此，应通过强度与刚度计算来确定型腔壁厚，尤其对于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能单纯凭经验来确定型腔壁厚和底板厚度。4.1 成型零件的结构设计本套模具的成型零件包括型腔镶件、4个型芯镶件。材料选用为T8A的塑料模具钢，这种钢适合于制造尺寸不大，受力较小且形状简单及防变形要求不高的塑料模具。零件需要经过淬火处理，提高钢的硬度和耐磨性结构设计请参考零件图。4.2成型零件工作尺寸的计

23、算塑件选用材料为：PS（聚苯乙烯），平均收缩率（Scp取0.5%），塑件的尺寸公差可依据SJ1372-78标准的4级精度选取。（源自参考文献1中的表111）。型腔的工作尺寸径向尺寸：深度尺寸：式中 塑件平均收缩率 塑件外径尺寸（取68）；塑件高度方向的公称尺寸（取28）； 修正系数（取，即0.75）； 塑件公差值 制造公差，取。型芯径向尺寸径向尺寸：深度尺寸：式中 塑件平均收缩率 塑件内径尺寸（取48）；塑件深度方向的公称尺寸（取28）； 修正系数（取，即0.75）； 塑件公差值 制造公差，取。4.3标准模架零件的确定标准模架的选用该塑件所用的标准模架是运用AutoCAD注塑模具设计专用模块L

24、Tools来挂的标准模架。采用市场上常用的龙记标准模架。模架型号为大水口的AI型（三板式模架），模架规格为3535，A板厚度设置为70，B板与垫板厚度均设置为45，A、B板间距为2，模脚高度为100，绘制回针（回程杆）、边针（导柱、导套）基准位，标注尺寸。标准模架零件（1）通过LTools模块下的模架插入标准模架的零件图。本模具标准模架零件图主要有上模码板（上模板）、A板、B板、垫板、左右C板（模脚）、顶针板、顶针底板。在生产现场设计中，尽可能选用标准模架，确定出标准模架的形式，规格及标准代号，这样能大大缩短模具制造周期，提高企业经济效益。4.4装配图零件序号如图4-3所示，用AutoCAD注

25、塑模具设计专用模块LTools下的零件编号NL，生成零件序号。图4-34.5生成零件明细表如图4-4所示，用AutoCAD注塑模具设计专用模块LTools下的写明细表AT，生成零件明细表。第5章 脱模顶出机构与冷却系统的设计5.1脱模顶出机构设计 注塑成型每一循环中，塑件必须从模具中凹、凸模上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也称出机构。设计原则脱模机构设计时须遵循以下原则：（1） 因为塑料收缩时抱紧凸模，所以顶出力的作用点应尽量靠近凸模；（2） 须出力应作用在塑件刚性和强度最大的部位，如加强肋、凸缘、厚壁等处，作用面积也尽可能大一些，以防止塑件变形的损坏；（3） 为保证良好的塑件外观，顶

26、出位置应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位；（4） 若顶出部位需设在塑件使用或装配的基面上时，为不影响塑件尺寸和使用，一般顶杆与塑件接触处凹进塑件0.1mm；否则塑件会出现凸起，影响基面的平整。顶出系统设计本模具采用顶针定出脱模。根据注塑件脱模力的大小分布，每个注塑件设计2根6的顶针，此外，在第3章冷料井设计的图3-2中可以看出，这是底部带有Z形推料杆的冷料穴，便于将主流道的凝拉出。所以当其被推出时，塑件和流道能自动坠落，易实现自动化操作。5.2冷却系统的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。即在注塑完成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（