塑料模具毕业设计

华南理工大学毕业设计李成才目录1.绪论11.1国内模具的现状11.2国内模具的开展趋势21.3国外模具的现状和开展趋势32.塑件的工艺性分析52.1塑件的原材料分析52.2塑件的结构和尺寸精度及外表质量分析5结构分析5尺寸精度分析5外表质量分析62.3.计算塑件的体积和质量62.4.塑件注塑工艺参数确实定62.5.塑料成型设备的选取73.模具的结构设计83.1分型面选择83.2确定型腔的数目及排列方式8模腔数量确实定8型腔的排列方式93.3浇注系统设计103.3.1主流道设计10分流道设计10浇口设计10排气结构的设计11主流道衬套的选取113.4推出机构设计113.5成型零件结构设计13凸模的结构设计13凹模的结构设计134.模具加热与冷却系统的计算155.排气装置的设计166.模具闭合高度确定176.1计算模具的闭合高度：176.2．校核注塑机的开，合模空间17：模具合模时校核：17：模具开模时校核：177.塑机有关参数的校核187.1：模具合模时校核：187.2：模具开模时校核：187.3装配主要要求如下：198.绘制模具总装图和非标零件工作图21结束语22致谢23参考文献241.绪论模具工业是国民经济的重要根底工业之一。模具是工业生产中的根底工艺装备，是一种高附加值的高精密集型产品，也是高新技术产业化的重要领域，其技术水平的上下已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志。1.1国内模具的现状20世纪80年代以来，国民经济的高速开展对模具工业提出了越来越高的要求，同时为模具的开展提供了巨大的动力。这些年来，我国模具开展十分迅速，模具工业一直以15%左右的增长速度快速开展。振兴和开展中国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的根底工艺装备〞已经取得了共识。目前，中国有17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其他各类模具约占11%。近年来，中国模具工业企业的所有制成分也发生了变化。除了国有专业厂家外，还有集体企业、合资企业、独资企业和私营企业，他们都得到了迅速的开展。许多模具企业十分重视技术开展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业开展的重要动力。此外，许多研究机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。虽然说我国模具业开展迅速，但远远不能适应国民经济开展的需要。我国尚存在以下几方面的缺乏:第一，体制不顺，根底薄弱。“三资〞企业虽然已经对中国模具工业的开展起了积极的推动作用，私营企业近年来开展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业根底薄弱，因此，行业开展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。第二，开发能力较差，经济效益欠佳.我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合1万美元，国外模具工业兴旺国家大多是15～20万美元，有的高达25～30万美元，与之相对的是我国相当一局部模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。第三，工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低．虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。第四，专业化、标准化、商品化的程度低、协作差．由于长期以来受“大而全〞“小而全〞影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占45%左右，其馀为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、本钱有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。第五，模具材料及模具相关技术落后．模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及本钱，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。1.2国内模具的开展趋势巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整开展。虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速开展，但与国外工业兴旺国家相比仍存在较大差距，尚不能完全满足国民经济高速开展的需求。未来的十年，中国模具工业和技术的主要开展方向包括以下几方面:〔1〕模具日趋大型化；

〔2〕在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术；

〔3〕模具扫描及数字化系统；

〔4〕在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术；

〔5〕提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；

〔6〕开展优质模具材料和先进的外表处理技术；

〔7〕模具的精度将越来越高；

〔8〕模具研磨抛光将自动化、智能化；

〔9〕研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；

〔10〕开发新的成形工艺和模具。1.3国外模具的现状和开展趋势模具是工业生产关键的工艺装备，在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低本钱、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的上下，已成为衡量一个国家制造业水平上下的重要标志，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为600～650亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。

国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到50%以上；国外模具企业的组织形式是"大而专"、"大而精"。2004年中国模协在德国访问时，从德国工、模具行业组织--德国机械制造商联合会〔VDMA〕工模具协会了解到，德国有模具企业约5000家。2003年德国模具产值达48亿欧元。其中〔VDMA〕会员模具企业有90家，这90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90%，可见其规模效益。随着时代的进步和技术的开展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平高．故人均产值也较高．我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，而国外模具工业兴旺国家大多15～20万美元，有的到达25～30万美元。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上，而我国才到达45％．2.塑件的工艺性分析2.1塑件的原材料分析塑件的材料采用372有机玻璃，从使用性能上看，外表硬度不高、易擦毛、抗冲击性能低、成型流动性能差等缺点；由于该材料分子中含有脂基，具有一定的亲水性，料粒在高温下对水比拟敏感，当水分子超过极限时，在加工中PET分子量下降，制品带色、变脆。因此，在加工前必须对物料进行枯燥，其枯燥品度为150℃，4小时以上。可用空射法检验材料是否完全枯燥。从成型性能上看，该塑料具有很好的加工性，成型容易，收缩率较小，制件尺寸容易控制，但是其吸水性较大，易使成型后制件上产生气泡，银丝、斑纹等缺陷，因此应注意注塑前对原料的枯燥。另外，由于372有机玻璃的流动性较好，在成型时较容易。2.2塑件的结构和尺寸精度及外表质量分析2.2.1结构分析从零件图上分析，该零件总体形状为一个矩形小盖。在小盖侧壁上有四个缺口.因此,模具设计时型芯必须设计较为简单,该零件属于比拟简单的零件.2.2.2尺寸精度分析尺寸精度分析：该零件有些尺寸未注明公差，为提高经济效益，那么按未注明公差尺寸来处理，查得372有机玻璃材料的适用未注公差等级为MT5级，对应的模具相关零件的尺寸加工容易保证。从塑件的壁厚上来看,侧壁厚为1.4mm,底板厚为1mm，壁厚不均匀,符合372有机玻璃的最小壁厚原那么，在制件的转角处设计圆角，防止在此处出现缺陷，由于制件的尺寸较小，372有机玻璃的强度较大不需增设加强2.2.3外表质量分析该零件的外表没有过多的外表质量要求，故比拟容易实现。综上分析可以看出,注塑时在工艺控制得较好的情况下,零件的成型要求可以得到保证.2.3.计算塑件的体积和质量计算塑件的质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。计算塑件的体积：V=0.417cm计算塑件的质量：根据设计手册可查得372有机玻璃的密度为ρ=1.18g/,塑件质量：M=Vρ=0.417×1.18=0.49g采用一模两件的模具结构，考虑其外形尺寸，注塑时所需压力，初步选用注塑机XS—Z—30型。2.4.塑件注塑工艺参数确实定查相关文献资料，372有机玻璃塑料的成型工艺参数可作如下选择：〔试模时，可根据实际情况作适当调整〕注塑温度：包括料筒温度和喷嘴温度。筒温度：后段温度t1选用190℃；中段温度t2选用210℃前段温度t3选用230℃喷嘴温度：选用230℃；注塑压力：选用120Mpa;注塑时间：选用0.7s；保压压力：选用100Mpa;保压时间：选用5s；高压时间：3s;冷却时间：5s;后处理方法：采用红外线灯；烘箱等等；后处理温度：70℃；后处理时间：4h;说明：372有机玻璃具有较绳强的吸湿性，所以塑料应该在注塑前应该进行枯燥处理。2.5.塑料成型设备的选取根据计算及原材料的注射成型参数初选注塑机为XS-Z-30查材料知：螺杆直径/cmФ28mm注射容量/克：30克注射压力/MPa：120Mpa锁模力kN：250kN最大注射面积/㎝:90㎝模具厚度/mm：60～180mm模板行程/mm:160mm喷嘴球半径：12mm孔半径：4mm定位孔直径/㎜Ф653.模具的结构设计注塑模结构设计主要包括：分型面选择﹑模具型腔数目确实定﹑型腔的排列方式﹑冷却水道布局﹑浇口位置设置﹑模具工作零件的结构设计﹑推出机构的设计等内容。3.1分型面选择模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分型面选择原那么和塑件的成型要求来选择分型面。该塑件为双孔盖板，外表无特殊的要求，其分型面选择如以下图所示：图〔3〕分型面如下图取A-A向为分型面，不影响零件外观质量，抽芯在动模构简单。3.2确定型腔的数目及排列方式3.2.1模腔数量确实定塑件的生产属大批量生产，宜采用多型腔注塑模具，其型腔个数与注塑机的塑化能力，最大注射量以及合模力等参数有关，此外还受制件精度和生产的经济性等因素影响，有上述参数和因素可按以下方法确定模腔数量；按注射机的额定注塑量确定型腔数量NN<(0.8A-Aj)/A其中：A注塑机的额定注塑量Aj浇注系统注塑量N<(0.8A-Aj)/A=(0.8×30-0.35×0.49)/0.49=48.6从以上讨论可以看到模具的型腔个在这里可以选取的个数是2，4，6……48个，考虑的制件的取出和模具的开模等情况，以及模具的主流道长度最好小于60mm，以防止因为注塑压力的降低而带来的制件充型缺乏等缺陷。我们所设计的小盖注塑模具采用一模八腔的方案，即N=43.2.2型腔的排列方式图〔4〕型腔排列方式塑件在注塑时采用一模4腔,综合考虑浇注系统，模具结构的复杂程度因素采取如下图的型腔排列方式。3.3浇注系统设计3.3.1主流道设计根据XS-Z-30型注塑机喷嘴的有关尺寸喷嘴前端孔径：d0=Ф4mm喷嘴前端球面半径：R0=12mm根据模具主流道与喷嘴的关系：R=R0+〔1～2〕mmD=d0+(0.5～1)mm取主流道的球面半径：R=13mm取主流道的小端直径d=Ф4.5mm为了方便将凝料从主流道中拔出，将主流道设计为圆锥形式其斜度取1～3度经换算得主流道大端直径D=Ф8.5mm，为了使料能顺利的进入分流道，可在主流道的出料端设计半径r=10mm的圆弧过渡。3.3.2分流道设计分流道的形式和尺寸应根据塑件的体积，壁厚和形状的复杂程度来确定分流道的长度的。由于塑件的形状比拟简单，372有机玻璃的流动性较好，冲型能力好，因此可采取截面为半圆的分流道。根据主流道大端直径D=Ф8.5mm，那么圆形可选用R=6mm的半圆。分流道的尺寸：3.3.3浇口设计根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用点浇口较为理想。设计时考虑选择从塑件的外表进料，而且在模具结构上采取组合型腔整体型芯，塑件体积小对填充﹑排气不用过分考虑。故采用截面为矩形的侧浇口，查表初选尺寸为〔b×l×h〕1mm×0.8mm×0.6mm,试模时修正.3.3.4排气结构的设计本塑件外形简单,可以直接利用分型面及顶杆间隙进行排气,从而不需另设排气槽。〔372有机玻璃的最小不溢料间隙为0.03mm，间隙较小，再加上372有机玻璃的流动性较好，也不宜开排气槽.〕3.3.5主流道衬套的选取为了提高模具的寿命在模具与注塑机频繁接触的地方设计为可更换的主流道衬套形式，选取材料为T8A，热处理以后的硬度为53～57HRC，主流道衬套和定模的配合形式为H7/m6的过渡配合。图〔5〕主流道衬套3.4推出机构设计本塑件脱模斜度大，顶出阻力小，采用顶杆脱模机构。(1)顶杆的形式采用等圆截面顶杆，其尾部采用轴肩形式，顶杆材料为T8A，头部要淬火，硬度应到达40HRC以上，滑动配合局部外表粗糙度到达Ra0.63～1.25,顶杆的位置高在阻力大的地方。(2)顶杆的固定及配合顶杆与顶杆孔部为滑动配合，一般选H8/f8，其配合间隙兼有排气作用，但不应大于所用塑料的排气间隙，以防漏料。配合长度一般与顶杆直径的2～3倍，顶杆端面构成型腔的一局部，应精细抛光。(3)导向装置在顶出塑件时为了防止垫板和推杆固定板扭曲倾斜而折断杆，特别是对于长推杆，常设置导向零件。本模具不大，采用两个导柱定位，导柱与导向孔成导套的配合长度应小于10mm，导柱导套常用T8材料做成，淬火硬度为55～60HRC。图〔6〕导柱(4)复位装置脱模机构完成塑件顶出后，为进行下一个循环，必须回复到初始位置，才能合模进行下一次注塑成型。本模具采用复位杆复位，复位杆装在与固定顶杆同一的固定板上，且各个复位杆的长度必须一致，复位杆端面常低于模板平面0.02～0.05mm图〔7〕复位杆3.5成型零件结构设计3.5.1凸模的结构设计凸模主要是与凹模相结和构成模具的型腔,其结构形式如下图。查课本表4-8得成型零件工作外表上的斜角是0°20’.如图八图〔8〕成型零件工作尺寸凹模的结构设计因模具采用一模八件的结构形式,考虑加工的难易程度和材料的价值利用等因素,凹模采用组合式如图九所示。图〔9〕凹模型腔板该成型零件尺寸计算时均采用平均尺寸,平均收缩率,平均制造公差和平均磨损量来进行计算。有372有机玻璃的收缩率为s=0.6%,考虑到工厂模具制造的现有条件,模具制造公差ā。1、型腔和型心工作尺寸计算型腔,型心工作尺寸计算如下:〔１〕型腔的径向尺寸计算(Lm)0=[(1+S)Ls-XΔ]0模具成型零件的制造公差〔mm〕;Δ-塑料尺寸的公差〔mm〕；S-塑件的平均收收缩率；Ｌs-塑件的外形最大尺寸；Ｘ系数且Ｘ取０.５;(Lm)0=16.150+0.01〔２〕型腔深度尺寸计算(Hm)0=[〔1+S〕Hs-XΔ]0(Hm)0=5.20+0.03(3)型芯径向尺寸计算(Lm)=(1+S)Ls+XΔ(Lm)=13.95-0.030(4)型芯高度方向尺寸计算２．型腔的侧壁厚度和底板厚度尺寸计算Ｐm=36Mpa因为Pm<49Mpa依经验公式侧壁Tc=0.20L+17Tc=20.2mm型腔与型腔之间厚度tc>1\2Tctc=10.1mm底板厚度Ｔd=4.76mm4.模具加热与冷却系统的计算塑料在生产过程中由于需要对熔融的塑料流体进行冷却，塑料制件不能有太高的温度〔防止出模后制件发生翘曲，变形〕.在注射模具中溶体从200C,左右降低到80C左右，所释放的能量5％以辐射，对流的方式散发到大气中，其余95％由冷却介质带走，因此注射模的冷却时间只要取决与冷却系统的冷却效果。,如果忽略模具因空气对流，热辐射与注射机接触所散失的热量，假设塑料熔体在模内释放的热量，全部由冷却水带走。那么冷却系统设计可按下式进行计算：设该模具平均工作温度为80°，用20°的常温水作为模具的冷却介质，其出口温度为25°，产量为〔1分钟4模〕0.45Kg/h。1.求塑件在硬化时每小时释放的热量为Q1，查表得尼龙6GF30%成型时冷却应排除的热量Q1=627X103Kg/h。2.求冷却水的体积流量VV=WQ1/60Cρ(T1－T2)=0.22X10-3m3/min式中V-冷却水的体积流量〔m3/min〕；W-单位时间内注入模具内的塑料溶体的质量〔Kg/h〕；C-冷却水的比热容【J/(Kgk〕；ρ-冷却水的密度〔Kg/m3〕；T1-冷却水的出口温度〔C〕；T2-冷却水的进口温度〔C〕；温度调节对塑件的质量影响主要表现在以下几个方面：变形尺寸精度力学性能外表质量在选择模具温度时，应根据使用情况着重满足制件的质量要求。本塑件在注射成型时不要求有太高的模温,因而在模具上不设置加热系统、冷却系统。5.排气装置的设计因为该塑件较小，且排气通畅，其分弄面就可以使之排气良好，根据经验所得，所以不用再设排气装置。6.模具闭合高度确定在支撑板与固定零件的设计中根据经验确定：定模板厚度H1=16mm，型腔板型芯固定板厚度均为H2、H3=10mm，推件板厚度为H4=12.5mm，垫块厚度H5=25mm动模板厚度H6=10mm(考虑模具的抽芯距)如以下图所示：6.1计算模具的闭合高度：H=H1＋H2＋H3＋H4＋H5=140mm6.2．校核注塑机的开，合模空间：模具合模时校核：60mm<140mm<180mm〔模具符合注塑机的要求〕：模具开模时校核：60mm<140mm＋15mm<180mm〔模具符合注塑机的要求〕7.塑机有关参数的校核本模具的外形尺寸为125mm×125mm×140mm,XS-ZY-30型注塑机模板最大安装尺寸是160mm×180mm。由于上述计算的模具闭合高度为140mm，XS-ZY-30型注塑机的最小模具厚度为60mm，最大模具厚度为180mm7.1：模具合模时校核：60mm<140mm<180mm7.2：模具开模时校核：60mm<140mm＋15mm<180mm其中：15mm为模具的抽拔距经校核XS-ZY-130型注塑机能满足使用要求故可以采用。7.3装配主要要求如下：(1)模具上下平面的平行度偏差不大于0.05mm分模处要求密合。(2)推件时推杆与卸料板要保持同步。(3)上、下模型芯必须紧密接触。(4)装配时以分型面密合作为该模具的装配基准，装配顺序如下：(5)装配前按图检验主要工作零部件及其它零件尺寸。(6)镗导柱、导套孔。将定模板、动模板、型芯固定板叠合在一起，使分模面紧密接触并加紧，镗导柱、导套孔，在孔内压入工艺定位销后，加工侧面的垂直基准。(7)加工定模。用定模侧面的垂直基准确定定模上型芯中心的实际位置。(8)压入导柱、导套。将定模、板动模板、支撑板上分别压入导柱、导套，使其导向可靠，滑动灵活。〔9〕装配型芯。在定模和型芯固定板孔内压入型芯，用镙孔复印法和压销钉套法使型芯紧固在支撑板上，将其一起磨平。〔10〕通过型芯钻支撑板上的推杆孔。〔11〕通过支撑板钻推杆固定板上的孔。〔12〕在推杆固定板和支撑板和支撑板上加工限位螺钉和复位杆孔。组装垫块和支撑板。(13)加工定模座板。加工螺孔、销钉孔和导柱孔，并将浇口套、导柱套压入定模座板。(14)定模局部的装配。用平行夹头把它们加紧〔浇口套的浇道孔与镶块上的浇道口对中，在上面钻固定在注塑机上的孔，使其与注塑机相配合。(15)装配动模局部。修正推杆和复位杆的长度。(16)完成装配后进行试模，并校验入库。表7-1制件常见缺陷及解决方法:名称注塑机及成型条件问题模具或材料问题填充不满1注塑机的注塑能力不够2加料量不够3注塑压力太低4料温太底使塑料溶体流动不好5注塑速度太慢6注塑机喷嘴有异物阻塞1浇口平衡不好2模具温度太低3排气不良4流道浇口过小5浇口流道有异物阻塞6塑料原料流动性不好飞边1注塑压力太低2锁模力不够3加料量过大4料温过高5保压时间过长1模具配合面不严2成型期间塑料原料粘性太低8.绘制模具总装图和非标零件工作图该模具是一模四腔双分型面机定距拉板注塑模。注射完成后，模具翻开在弹簧3的作用下先从A处翻开，从面料把从注流道套里脱出。动模继续向后走，在2和5的作用下，模具在B分型处翻开，同时注塑机的顶杆作用于推板14从而作用于顶杆17将塑件从型芯7上脱离。复位时有复位杆进行复位，进行下一次注塑.图〔10〕装配图1-定模座板2-拉板3-弹簧4-导柱5-限位销6-型芯固定板7-型芯8-垫板9-复位杆10-垫块11-动模座板12-限位螺钉13-导套14-推板15-螺钉16-顶杆固定板17-顶杆18-导套19-定模板20-导柱21-定位环22-螺钉2