线框骨架注塑模设计说明书1

1、前 言毕业设计是把所学的基本知识和最后一个学期的实践经验相互 结合并加以归纳和总结。由于实际工作经验不足，在设计中有许方面太理论化，在实际生产中难以实现或价格太昂贵是再所难免，但会把此次设计当作是一次生产从多方面加以考虑并严格对待。随着塑料工业的飞速发展和通用塑料与工程塑料在强度和精度方的不为断提高塑料帛品的应用范围也在不断地扩大，如家用电器，仪器仪表，建筑器才，汽车工业，日用五金等众多领域塑料帛品所占的比利正在迅速增加。由于在工业产品中，一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统的金属结构件，加上利用工程塑料特有的性质，可以一次成型非常复杂的形状。注塑成型是塑料加工中量普遍采用的方法。该方法适用

2、于全部热塑性料和部热固性塑料，产得的数量之大是其它方法望尘莫及的，由于注塑成型加工不仅产量多，而且适用于多种原料，能够成批，连续地生产，并且具有固定的尺寸，可以实现生产自动化，高速化，因此有极高的经济效益。作为注塑成型加工的主要工具这一注塑料模具，在质量，精度，制造周期以及注塑成型过程中的生产效率等方面水平高低，直接影响产品的质量，产量，成本及产品的更新换代，同时也决定着企业在市场竟争中反应能力和速度。在现代工业生产中，模具已经成为生产各种工业产品不可缺少的重要工艺装备。它在国民经济中占有越来越多重要的地位，发展前景十分广阔。模具毕业设计是工科类学校机械专业最重要的教学环节，它是学生对所学课程

3、的理论和生产实际的综合运用。 毕业设计的主要目的有两个: 一、让学生掌握模具设计的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料与手册，熟悉标准和规范等能力,能够熟练运用CAD等绘图应用软件进行模具设计；二、在了解工艺基本知识的基础上掌握模具设计的一般方法和步骤,了解模具的工艺加工过程，从而能够设计一般的模具。 我设计的是一副塑料注射模，通过这次设计， 对于一般塑模的结构特点和开模原理有了比较深刻的认识。在本次毕业模具设计过程中,我得到了老师的精心指导和同学大力帮助,在此，我一并致以衷心的感谢。 由于我理论水平和实践经验有限,对模具的不全面了解，再加上设计水平有限,在设计过程中，错误和不妥之处在所难免，

4、希望各位老师批评指正,以便在今后的学习工作中吸取教训,本人十分感谢。注塑模具设计与制造零件名称：线框骨架生产批量：大批量材 料：PVC（硬聚氯已稀）要求设计此工艺为注塑模零件三视图 壁厚：1.5mm三维立体图第一章 塑件分析 第1.1节塑料的材料PVC（硬聚氯已稀）成型性能及工艺本塑件为一般常生活用品，其机械性能一般。但是，该塑件要求有多种花色 因此原材料应该具有优异的着色性能。热稳定性差，成型温度范围比较窄(170C190C)1.1.1.无定形材料，吸湿性小，流动性差；为提高流动性，防止发生气泡，塑料可预先干燥， 模具浇注系统宜粗短，浇口截面宜大，不得有死角。塑料对模具有腐蚀作用，模具型腔表

5、面进行处理（镀硌）。采用螺杆式注射机及直通喷嘴，以防死角滞料，滞料时必须及时消除。密度 1.351.45收缩率 %0.61.0吸水性 %（24h）0.070.4 注射机类型螺杆式 预热干燥 料筒温度（C）后段中段前段160 170165180170190模具温度（C）3060注射压力（10P）8001300 成型时间（s）注射时间高压时间保压时间冷却时间总周期156005210155040130螺杆转速（）28常用塑料品种中，有好的着色性能的塑料有：聚苯乙稀（PVC）和聚甲基丙稀酸甲酯（PMMA）。其中聚甲基丙稀酸甲酯俗称有机玻璃，有好的抗冲击、耐震性以及电绝缘、着色性能。但其成本较聚苯乙稀高

6、，并能够溶于有机溶剂，受无机酸的腐蚀，而且塑件作为闹钟的配件，决定了其成本不能太高，另外从其用途上分析，也无须有机玻璃那样好的抗冲击性和耐震性。聚苯乙稀（PVC）为无色透明的玻璃状粒料，透明度高达88%92%，仅次于有机玻璃，而且有优异的着色性能，非常好的尺寸稳定性，更重要的是有有机玻璃没有的耐化学腐蚀性能。虽然其制品有较大的脆性，但加入橡胶后可使抗冲击性能提高510倍且不影响其着色性能。价格上比有机玻璃便宜的多。以上是从使用性能上对有机玻璃和聚苯乙稀的比较，下面从成型工艺上来分析。聚苯乙稀的流动性好，成型过程中宜用高料温、高模温、低的注塑压力成型。而且聚苯乙稀为无定型料，吸湿性小，不易分解，

7、可用各种形式的浇口进行注塑成型。有机玻璃的流动性中等偏差，成型过程中宜用高的注塑压力成型，成型中不能混入影响透明度的异物，防止分解，且要控制料温和模温，对模具的要求也较高，模具浇注系统应光洁，对流料的阻力要小，脱模斜度要大，排气不好还会出现气泡、银丝、熔接痕等。通过对聚苯乙稀和有机玻璃在使用性能、成型工艺性能以及模具制造的难易程度等方面的分析、比较，选用聚苯乙稀是最合理的。第1.2节 产品分析制品设计要求 图（11）和图（12）分别为线框骨架三维立体图和二维工程图，该产品饶上铜线后，用于电器产品上，起变压或互感作用，产品精度及表面粗造度要求不高：该塑件的外型为矩形，外轮廓有对称的凹槽结构，塑件

8、内部为一个正方形，塑件壁厚较均匀，外部凸起均为圆角过渡。型腔较浅，塑件无加强筋及镶件。 图（11） 图（12）1.2.2明确制品批量及模具的结构设计 该产品的体积很小，大批量生产，故设计的模具要有较高的注塑效率，浇道系统和制件要能自动脱模。因此采用三板式一模两腔的结构；由于塑件是硬聚氯乙烯，不能采用点浇口， 1.2.3尺寸精度一般而言，日常用品的尺寸精度都不要求太高，而且产品零件图上未标公差，对于尺寸精度可按7级精度来制造模具。表面粗糙度该线框骨架的用途不要求零件外部有好的粗糙度和光泽。模具的粗糙度等级一般比零件高12级。模具成型部分的表面粗糙度不应小于Ra0.8,考虑到经济性，模具成型部分的

9、表面粗糙度按Ra0.8来制造。第1.3节 塑件的体积和质量产品材料为聚氯乙稀，查手册得知其密度为1.351.45g/cm3,收缩率为0.6%1.0%，计算出其平均密度为1.4g/cm3，平均收缩率为0.008，塑件体积计算如下：使用UG或者Pro/E软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图形的体积，也可以根据形状进行手动几何计算得到插板的体积。通过计算得塑件的体积 V塑 = 2.02 cm3 （计算过程略）塑件的质量 M塑 = V塑 =1.4 × 2.02×2 = 5。66 g式中 塑料密度，g/cm3 。浇注系统体积 V = 8.4 cm3浇注系统质量 M浇 = V浇

10、= 8.4 × 1.4 = 11.76g故 V总 = V塑 + V浇 =2.02 ×2 +8.4= 12.42 cm3 故 M总 = M塑 + M浇 = 5.66 +11.76=17.42 g 第二章成型方案的确定注塑机的选用 表（1-2）线框骨架零件工艺方案分析 可选方案方案分析结果分型面A-A面为水平分型，B-B面为垂直分型面，哈拂结构选只有一个A-A面为水平分型，孔的成型则要用侧抽芯机构，模具结构复杂，制造成本高 型腔布局一模两件模具大小适中，适合于中等批量选一模一件生产效率底，不容易安排浇注系统浇注系统侧浇口进料侧浇口进料，模具结构简单，浇口容易去除，不影响塑件外观

11、选点浇口进料塑件质量好，但模具结构复杂，需采用三板两开模具结构推出机构推杆顶两个哈拂块，哈拂块沿斜槽运动并张开，来实现塑件的推出运动选根据一次注射塑件的总质量和总体积M=36.4g，V总=34.25cm3以及注射机注射系数0.8。得到，最小要选用43cm3的注塑机。查表（53）后，选择型注塑机SZ60/40型。其主要性能如下：注塑机最大注塑量：60cm3 锁模力：400KN 注塑机压力：180MPa最小模厚：150mm 模板行程：250mm 注塑机定位孔直径：80mm喷嘴前端孔径：2mm 喷嘴球面半径：10mm 注塑机拉杆的间距：220×300mm 顶出行程：70 mm第三章 模具型

12、腔数的确定该产品为大量生产，因此，在质量有保证的前提下，模具要有高的注塑效率，尽量采用一模多腔。通过零件图纸，我们看到，零件成型较复杂：两侧均有侧抽芯，一模一腔生产效率低下，一模多腔大大的增加了设计难度和制造成本。一模两腔对称方式成型在设计和制造上都较为合理。零件外观要求较高，可采用针点式浇口。第三章 模具设计的有关计算1.模具设计的有关计算成型零件的工作尺寸是指凹模与凸模直接构成塑件的尺寸，凹凸模的尺寸精度直接影响塑件的精度。（1）由于塑料热胀冷缩的原因，成型冷却后的塑件尺寸小与模具型腔的尺寸。（2）它直接影响塑件的尺寸公差。通常饿制造公差取塑件公差的1/31/6，表面粗糙度取为0.80.4

13、um.(3)凹凸模使用过程以及修复会使得凸模尺寸变小。因此，成型大型塑件时收缩率对塑件尺寸影响较大，而成型小塑件时，制造公差与磨损量对塑件的尺寸影响较大。常用塑件的收缩率通常在百分之几到千分之几之间。具体塑料的收缩率参见有关手册。工作尺寸只要有型腔和型芯的径向尺寸、中心距等。任何塑件制品都有一定的尺寸要求，影响塑件尺寸精度的因素较为复杂，主要存在以下几方面：（1）、零件的制造公差；（2）、设计时所估计的收缩率和实际收缩率之间的差异和生产制品时收缩率波动；（3）、模具使用过程中的磨损。以上三方面的影响表述如下：（1）、制造误差：z=a·i=a(0.45+0.001D)其中，D 被加工零

14、件的尺寸，可被视为被加工模具零件的成型尺寸； z 成型零件的制造公差值； i 公差单位；a 精度系数，对模具制造最常用的精度等级。（2）、成型收缩率波动影响：其中， 塑件成型收缩率；LM 模具成型尺寸；LS 塑件对应尺寸。（3）型腔磨损对尺寸的影响：为简便计算，凡与脱模方向垂直的面不考虑磨损量，与脱模方向平行的面才考虑磨损。考虑磨损主要从模具的使用寿命来选定，磨损值随产量的增加而增大；此外，还应考虑塑料对钢材的磨损情况；同时还应考虑模具材料的耐模性及热处理情况，型腔表面是否镀铬、氮化等。有资料介绍，中小型模具的最大磨损量可取塑件总误差的1/6（常取0.02-0.05mm），而对于大的模具则应取

15、1/6以下。但实际上对于聚烯烃（如像PP）、尼龙等塑料来说对模具的磨损是很小的，对小型塑件来说，成型零件磨损量对塑件的总误差有一定的影响，而对于大的塑件来说影响很小。在以上理论基础上，下面按平均收缩率来计算成型尺寸：（1）、型腔径向尺寸的计算：查得 聚氯乙烯（PVC）的收缩率为S=（0.61.0）%,所以，取收缩率为：S8%。考虑到实际的模具制造条件和工件的实际要求，成型零件是公差等级取IT6级。a)、动模型芯的主要尺寸计算：根据模具型心和型腔来计算尺寸。如图（1-4）所示:为了统一计算基准，按照一般习惯，规定型腔（孔）的最小尺寸为名义尺寸DM，零件的尺寸LS, 模具的制造公差为Z =/4。型

16、腔尺寸图 形腔内形尺寸：Dm =(D + D*S-/2-Z) +z0 =（32.02+32.02*4%-0.8/2-0.30/2）0+0.1 =32.76-0.003+0.005b) 其余局部尺寸按照收缩率相应地缩放。c)、活动型芯的主要尺寸计算; 如图（1-5）所示:活动型芯的主要尺寸图径向： Lc =(Lc + Lc·Scp2/3) =（38.23+38.23×2%2/3×0.13）, =38.9,长度方向：La =(La + La·Scp3/4), =（40+40×2%3/4×0.13）=40.7其余局部尺寸按照收缩率相应地缩放

17、。 第三章模架结构的选择311模架是模具的主体，由动模地板、动模板、定模座板、支承板、垫块等基本零件组成。对本次设计的模具，根据塑件的基本尺寸，查资料可得，模架采用简化大水口标准模架。根据所进行的计算，参照龙记标准，选用型号为：GAI3028-22-60-76，其结构如下图所示： 311标准件的选用 螺钉顶杆导拄导套等的选用，零件模形如下图所示，具体尺寸见总装配图。 导柱 螺丝 顶杆311型腔壁厚、底板厚度的选用根据经验以及相似的列子，选取厚度如下：型腔侧壁：S=49mm。支撑板厚由经验数据取 H=36mm型心2固定板厚：H取7.6m第五章 冷却系统的确定由于聚苯乙稀熔化温度为180280度，

18、模具温度应控制在4050度的范围内，且注射速度要快，因此工作时要冷却。第5.1节 冷却水口直径的确定：水口的直径可根据制品的平均壁厚用经验数值来确定。塑件的平均厚度为1.5mm，冷却水口直径为810mm，取直径为10mm.第5.2节 冷却回路的开设：由于型心较小，加工运水口不方便。因此水口开设在型腔上，沿塑件表面开设。水口与水口之间的中心距为40mm，主流道左右各开一个，水口离型腔表面为10mm。具体的位置见装配图。第六章 浇注系统的设计 流道系统主要由主浇道、分流道、冷料穴、浇口等组成。第6.1节 主浇道的设计 主浇道是喷嘴熔融状的塑料进入模具型腔时的首段通道，其形状和尺寸直接影响塑料流动速

19、度及填充时间，主浇道呈圆锥形，其锥度为2°4°。小端直径小于喷嘴直径的0.5 1mm以便补偿与喷嘴对中的误差。主浇道内孔粗糙度一般在Ra0.8um左右。因该模具尺寸较小，且一模两腔，塑件尺寸精度要求不高，故主浇道的形式采用直浇口式，其简图为： 注塑模主浇道衬套选用D X L为38 X27（mm），为避免浇道衬套在工作过程中压力过大，应力集中而被损坏，故R1一般取3 5mm的倒角，在安装时距A板0.2 0.5mm左右。材料选用T8A，热处理淬火、退火后硬度达HRC49.5 53.其尺寸结构图为:第6.2节 分流道的设计分流道是熔融状的塑料由主浇道流入型腔的过渡段,它能使塑料熔

20、料平稳地转换流向注入型腔.其浇道长度取13.6 ,因其塑件较小,且采用一两腔,故分流道的布置形式采用对称式。这样可以使分浇流道及其进料的长度、形状、断面尺寸均相等。保证各型腔同时进料和充满型腔。因该塑件为PVC料，查表1-22常用的塑料流道直径（模具制造设计手册）可取该分浇流道的直径取3mm,查表1-21分流道截面状取为U型。第6.3节 冷料穴的设计冷料穴用于储存喷嘴前端的冷料和注射间隔时产生冷料头，防止冷料进入型腔而影响塑件质量，该模具采用推杆脱模的形式，而且结构比较简单，可取冷料穴的形式为方形式。第6.4节 浇口的设计 浇口是连接分流道和型腔之间的一段进料通道，其作用是使用塑料熔体迅速充填

21、型腔，同时还起着封闭型腔、防止熔料倒流的作用。浇口形式的选择：因该塑件对外表观的质量要求较高且采用侧浇口。侧浇口（是一种尺寸很小的浇口，物料通过时有很高的剪切速率，适用于表观粘度随剪切速率变化而明显改变的塑料熔体和粘度较低的塑件熔体，而且侧浇口熔痕较小、强度较低，故容易在开模时实现自动切断）。侧浇口与制件相接处采用圆弧过渡，使侧浇口拉断时不致损伤制件，在与浇口相接的分流道下部设制圆弧R，其R 为2.5mm，以增加此处截面积，减少塑料的冷却速度，有利于补料以达到更好的效果,侧浇口如图（1-6）所示：注意：浇道不必精修很光，一般Ra为0.8左右，因为料的外层流动要小些好，但不能有凸起和凹入，以免分

22、型和脱模不良，浇道转折处应光滑过渡，不能有尖角，以保证熔料充满型腔。第6.5节 塑件上浇口开设部位的设计 浇口的开设位置对制件质量影响很大，所以在确定浇口位置时应对物料在流道和型腔中流动情况，填充顺序冷却补料等因素作全面的考虑： 该制件的外形尺寸较小，型腔的宽度和厚度也都较小，所以在选择尺寸较小侧浇口时，当高速的塑料流过时，受到很高的剪切应力时，也很难产生喷射和蛇形流等熔体断裂现象。开设在塑件的上侧 表面上,这样可以使进入型腔的塑料顺利流入，又可减低加工成本。第七章 模具结构的设计第7.1节 第7.2节 哈拂块及其导滑机构的设计哈拂块如图（1-5）所示：型芯滑块与导滑槽之间采用H8/g7(或H

23、8/h8)配合，但配合间隙随导滑部位的宽度增大而增大。由于本模具型芯滑块的导滑部位的宽度较大，采用锥面定位结构，这样可以有效地减小导滑宽度，以及导滑间隙，从而避免制品精度出现较大的波动。模具的型心采用圆形底，型腔主要由加工中心作出来。采用哈拂结构，镶块开有燕尾槽，便于与型腔固定板的连接。具体结构见图纸。第7.3节 顶出机构的设定塑件由顶杆和侧向抽芯机构共同推出。考虑到推出力的均匀以及顶出过程精确、平稳，设有6条对称顶针。具体结构见图纸。第7.4节 其它结构设计7.4.1底板上加了垃圾钉，进行排废料。7.4.2加了撑头，辅助方铁进行支撑。详细结构见图纸。第八章 模具总体尺寸的初步确定，选购模架第

24、8.1节 各板尺寸确定811型腔壁厚、底板厚度的选用根据经验以及相似的列子，选取厚度如下：型腔侧壁：S=49mm；支撑板厚由经验数据取 H=36mm；型心2固定板厚：H取7.68.1.1 A板尺寸确定A板上只固定型心2，根据以前的计算，取A板板厚为22mm.8.1.2 B板尺寸确定B板放置哈拂块，为便于固定型心开有托位，其板厚为：H=8+60=68mm，取H=70mm，型芯1的固定板厚为8mm.托板厚取H=28.5mm，型心1固定板的厚取H=8mm.顶杆板厚度确定：顶杆固定板厚 S=12mm 顶杆垫板厚 S=20mm 动定面模板厚：动定面模板厚均取27mm，宽方向比A、B板大58mm， 长方向

25、与A、B一样大大。8.1.7 A、B板长宽尺寸：理论长度方向尺寸：L1=3×S =3×38=114mm理论宽度方向尺寸：L2=2.5×S=2.5 ×38=95mm.根据所进行的计算，参照龙记标准.A/B板的尺寸取为296×218mm。第8.3节 各尺寸的修正、确定根据所选用的模架尺寸，修正各零部件，修正后的结构见零件图。第九章 模具材料的选用 选择模具零件的材料应按其用途而定，对成型零件和用料应考虑如下因至素：（1）要承受在高温高压下长期工作，因此应有足够的机械强度、耐疲劳性能及耐热性。（2）用于成批大量生产的模具应具有足够的耐磨性，并应有良好

26、的热处理性能，对形状复杂的零件及易变形的零件则还应要求材料在热处理时变形小。（3）对于成型零件尺寸精度要求较高，应考虑使用尺寸稳定性好的材料。（4）模具钢材的选料要便于加工，易抛光。因调质钢属于中碳钢或中碳合金钢，其热处理为调质，即淬火后进行高温回火，也可在调质后进行表面淬火，以获得不但具有高强度及高韧性的心部组织，而且有较高的硬高和耐磨性的表面组织，比较适用于制造精度要求不高的中小型模具。因此成型零件的材料选用T8，由于塑料的材料PVC（硬聚氯已稀）具有腐蚀性，应对成型零件进行渡铬， 具体的加工工艺过程见工艺卡。第十章 注射机参数的校核第10.1节 最大注塑量的校核4选择注射机 注射机的类型

27、和规格很多，按结构形式可分为立式、卧室和直式，这三类不同结构类型的注射成型机的特点如下： 立式注塑机的注射柱塞（或螺杆）垂直与装设，锁模装置推动模板也沿垂直方向移动，优点是占地面积小，安装或拆卸小型模具很方便。容易在动模上（上模）安放嵌件，嵌件不易倾斜或坠落，缺点是制品自模具中顶出后不能靠重力下落，需要人工取出，有碍于全自动操作。此类注射机注射量一般约为60g以下。 卧室注塑机是目前使用最广、产量最大的注射成型机，其注射柱塞与螺杆合摸运动均沿水平方向布置，并且多数在一条线上优点是机体较低，容易加料和操纵，制件顶出模具后可自动坠落，顾容易实现全自动操作，机床重心较低安装较稳，缺点是模具是在模具安

28、装比较麻烦，嵌件放入模具有倾斜或下落的可能，机床的占地面积大。 直角式注塑机的注射螺杆或柱塞与合模运动方向相互垂直，这种注射机的主要优点是结构简单、便于自制，适于单件生产，中心不容许留有浇口痕迹的平面制件，同时常利于开木时丝杆的转动来拖动螺纹型心或螺纹型环旋转，以便脱下塑件，缺点是机械传动，无准确可靠的注射和保压及锁模力，模具受冲击震动较大。有上面所知塑件的材料的性能，采用卧室螺杆式注射机及直通喷嘴，以防死角滞料，滞料时必须及时消除。 根据公式：0.8（21） 得=/0.8=15g根据注射塑件的体积，并查塑件模具设计手册，初选择卧室JPH50-A型塑件注射机。注塑机的参数如下：注塑机最大注塑量

29、 (67g)73锁模力400KN注塑压力214MP最小模厚150mm 模板行程 380mm注塑机定位直径100mm喷嘴前端孔径3mm喷嘴球面半径32 6注塑机的校核如下：（1）最大注塑量的校核0.8 =0.8×67×0.905 g/=48.5g+=17.42g此处选定的注塑机注塑量为67g，所以满足要求。（2）注塑压力的校核注塑压力的校核是校验注塑机的最大注射压力能不能满足制品成型时的需要，制品成型时所需的注射压力是由注射机类型，喷嘴形式、塑料流动性、浇注系统和型腔的流动阻力等因素决定的。合格的注塑机注射压力应该要满足塑件成型时所要的最大注射压力应该要满足制件成型时所需的组

30、大注射压力应该小于或等于注射机的额定注射压力。其关系按模具设计与制造简明手册 注塑机SZ25/20注射压力为200Pa由塑模设计手册查得PP注射压力为MPa . 200MPa>8001300Pa 所以注射压力符合要求。（3）锁模力的校核 当高压的塑料熔体充满型腔时 ，会产生一个很大的力，使模具沿分型面涨开，其值等于制件和浇口在分型面投影面积之和乘以型腔内塑件压力，否则在注射时回因为锁模力不足产生严重的溢边跑边跑料现象。模具所需的最大琐模力按 >A 式中熔融型料在型腔内的压力（60Mpa100 Mpa） A塑料和浇注系统在分型面上的投影面积之和()注塑机的额定锁模力 KN故：求塑件和

31、浇口系统的总投影面积 （塑件） =×-×=×-×=3733 （浇口及浇道系统）=L×D+ L× =6×8+13.8×=181.12 =+=3733+181.12=3914 P取最大0.0013 MPa F=3914×0.0013=5.0882KN 则 F 所以模力满足要求（4）开模行程的校核 S=H1+H2+510 =42.1+17×2+8 =84.1mm校核：注塑机模板行程L1=380mm因为S<L1所以：开模行程满足要求。（5）最大模具厚度和最小模具厚度的校核： 各种规格的注塑机，可安装模具的最大厚度和最小厚度均有限