湘潭技师学院.doc

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1、 湘潭技师学院 毕业设计 (论文) 题目: 盒盖塑件注射模具设计 姓名 丁俊 学号 专业 模具设计与制造 年级 08级 指导教师 陈芬陶 林新春 赫达国 完成时间 2011.112011.12 摘 要本课题主要是针对盒盖的模具设计,通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计，同时并简单的编制了模具的加工工艺。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。根据题目设计的主要任务是盒盖注塑模具的设计。也就是设计一副注塑模具来生产盒盖

2、塑件产品，以实现自动化提高产量。针对盒盖的具体结构，该模具是点浇口的双分型面注射模具。由于塑件内侧有四个小凸台，直接顶出，固采用斜推杆的结构形式。其优点在于简化机构，使模具外形缩小，大大降低了模具的制造成本。通过模具设计表明该模具能达到盒盖的质量和加工工艺要求。目录摘 要1Pick to2序言41.1当前模具设计发展趋势41.2本次模具课程设计的任务42塑件成型工艺性分析52.1塑件的分析52.2ABS的性能分析,注射过程及工艺参数63.初选注塑机规格73.1注射机型号的确定74分型面和型腔数目选择84.1分型面位置的选择和确定84.2型腔数目的确定95浇注系统的设计105.1主流道的设计11

3、5.2浇口的设计126型腔型芯设计136.1成型零件的结构设计146.2 型芯和型腔的加工工艺卡、工序卡167模架的确定187.1模架的选择187.2模架各尺寸的校核208导向与脱模机构的设计218.1导向定位机构的设计219温度调节与排气系统的设计229.1温度调节系统设计239.2排气系统设计24结论25参考文献26致谢27序言1.1当前模具设计发展趋势随着中国当前的经济形势的日趋好转，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下，中国的制造业也日趋蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国

4、的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接：“模具就是黄金”。可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。1.2本次模具课程设计的任务本次课程设

5、计的主要任务是盒盖注塑模具的设计。也就是设计一副注塑模具来生产盒盖塑件产品，以实现自动化提高产量。针对盒盖的具体结构，通过此次设计，使我对点浇口双分型面模具的设计有了较深的认识。同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准、期刊等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、排气系统、模温调节系统）有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。2塑件成型工艺性分析 2.1塑件的分析（1）外形尺寸与精度等级 盒盖整体尺寸70.6mm51.6mm外部由长方形体并倒角形成，内部由一长方形腔但有两个宽度为6*1.2*1.2mm

6、长方形凸台构成，盒盖属于外部配件，表面精度要求较高，尺寸精度要求不高。（2）脱模斜度 该塑件材料为ABS，选择该塑件上型芯和凹模的统一脱模斜度为30。（3）该塑件尺寸较大且要求塑件表面精度等级较高，无凹痕。采用点浇口流道的双分型面型腔注射模可以保证其表面精度。2.2ABS的性能分析,注射成型过程及工艺参数 ABS塑料化学名称：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物英文名称:Acrylonitrile Butadiene Styrene比重:1.021.05克/立方厘米 收缩率:0.3-0.8成型温度：200-240 干燥条件：80-90 2小时特点：1、综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好

7、.2、与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理.3、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。4、流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。用途：适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件.成型特性：1.无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度,3小时.2.宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为；270度).对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度.3、如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。4、如成形耐热

8、级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。ABS塑料最大的缺点就是质量重、导热性能欠佳。注塑模工艺条件:干燥处理：ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为8090下最少干燥2小时。材料温度应保证小于0.1%。熔化温度：210280；建议温度：245。模具温度：2570。（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）。注射压力：5001000bar。注射速度：中高速度。3.初选注塑机规格3.1注射机型号的确定（1）盒盖体积 根据塑件的三维模型，利用三维软件直接可查询到可得出盒盖体积V

9、盒=5385 mm3（2）盒盖质量 查常用热塑性塑料主要技术指标可知ABS的密度为1.021.05g/cm3，这里取1.05g/cm3，计算可得盒盖的质量M盒=5.385 cm31.05g/cm35.65425g.（3）浇注系统凝料体积的初步估算 根据经验按照塑件体积0.21倍计算，由于本设计流道简单且较长，因此浇注系统凝料按塑件体积的1倍计算，故一次注入模具型腔的塑料熔体总体积V总=V盒（1+1）=5.65425211.30cm3（4）选择注射机 根据第三步计算出的一次注入模具型腔的塑件总体积V总=11.30cm3，可得V总/0.814cm3注射机的选择注射机为塑料注射成型所用的主要设备,按

10、其外行可分为立式，卧式，直角式。卧式注射机的注射装置和定模板在设备的同一侧，而锁模装置，动模板，推出机构均设置在另一侧。这是注射机最普通，最主要的一种形式。他的主要特点是机体较矮，容易操作加料，制件推出后能自动落下，便于实现自动化操作，缺点是设备占地面积大，模具安装比较麻烦。注射量是注射机每次注射塑料的最大体积或质量。注射机的公称最大注射量，通常是用聚苯乙烯标定的。所以在使用其他塑料时，柱塞式注射机的最大公称量应根据塑料的密度进行转换。一般，注射机的利用率为8085。所以根据本产品的特点，注射机初步定为： 卧式XS-Z-30主要技术规格如下：注射压力：119MPa 锁模力：250 KN额定注射

11、量：30cm3 最大开合模行程：160mm模具最大厚度：180mm 模具最小厚度：60mm喷嘴孔直径：2 mm 喷嘴圆弧半径：12 mm4分型面和型腔数目选择4.1分型面位置的选择和确定分形面的选择原则：1.为便于塑件成形后脱模，分型面应使塑件在开模时留在有脱模机构的一边，通常是在动模的一侧；2当塑件内有嵌件时，由于嵌件极少的收缩会造成塑件在这一位置粘附在型腔内，因此型腔应设计在动模部分而不应该在定模部分；3.为了便于模具的加工，应考虑斜分型面要比直分型面的型腔部分容易加工；4.选择分型面时，应尽量只采用一个与开模方向垂直的分型面，并尽量避免侧向抽芯与侧向分型，如果塑件有侧凹或侧孔必须采用侧向

12、分型或抽芯时，应使侧抽芯型芯尽可能安放在动模上，而避免定模部分抽芯；5对于有同轴度要求的塑件，模具设计时尽可能将型腔设计在同一个型面上；6选择分型面时，应选在不影响塑件外观和塑件飞边容易修整的部位，一保证塑件的质量；7.分型面的选择应有利于防止溢料，当塑件在分型面上的投影面积接近于注射机最大注射面积时，就有可能产生溢料；8.分型面的选择应有利于排气，即分型面应尽可能设在塑件流动的末端，以利于排气；9.对于塑件较高，脱模斜度又小的塑件，分型面宜选在中间部位，尽管型腔设在动、定模两侧，但易于脱模且不产生飞边。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以

13、及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，考虑到要保证塑料制品能够脱模，使型腔深度最浅，使塑件外形美观，容易清理和有利于排气等问题，本塑件要求外侧表面光滑，下端外沿无浇口痕迹，综上所述，最终确定分型面如下图图 4-1-1和图4-1-2所示。图4-1-1 分型面图 4-1-2 分型线4.2型腔数目的确定对于设计的盒盖，由于其内形状虽然规则但较复杂，但总体比较简单。30万的就订单，属于中批量生产，而且产品对尺寸的要求不是很高。故宜采用三板模细水口点浇口系统。故在安排型腔时，采用一模四腔的形式，以方便提高工作效率。5浇注系统的设计5.1主流道的设计（1

14、）主流道尺寸 1）主流道长度：根据模架的实际尺寸确定主流道是长度，其中面板厚度为50mm，流道推板的厚度为35mm。但为保证定位圈的安装便捷和定位效果，所以设计定位圈嵌入面板5mm，如图5-1所示。所以定位圈和主流道也相对面板表面下沉5mm。所以本次设计初取80mm进行设计图 5-1 主流道的位置及其长度2）主流道小端直径：D2=D1+(0.51)mm，一般情况下，D2=3.54.5mm其中D1为注塑机喷嘴口直径。XS-ZY-500注塑机喷嘴孔直径（mm）可取3、5、6、8。所以这里取D1=5mm.所以D2=5+1=6mm3）主流道大端直径：d=d+2L主tan=6mm，式中=2d=注射机喷嘴

15、尺寸+（0.51）mm=（6+1）mm=7mm4）主流道球面半径：SRo=注射机喷嘴球头半径+（12）mm=（18+2）mm=20mm5）球面的配合高度：h=（1/32/5）Rmm=7.2mm主流道浇口套形式 主流道衬套为标准件可选购。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。对材料的要求较严格，因而将主流道浇口套与定位圈分开设计，以便于拆卸更换。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。设计中常采用碳素工具钢（T8A或T10A），热处理淬火表面硬度为5055HRC，如图图5-1所示。图5-1浇口套5.2浇口的设计由于该塑件是外观要求较高的盒类塑件，且塑件材料为聚乙烯，流动性极好，为了能

16、获得外形清晰，表面光泽的塑料制品，所以采取点浇口，根据模具设计P205 表7-1的浇口尺寸推荐表得之：PE材料工件在工件壁厚1.5的情况下浇口尺寸范围为0.5mm0.6mm。所以这里取0.6mm。浇口结构和布局形式如图 5-2-1和图 5-2-2所示。图5-2-1浇口数据设定图5-2-2浇口布置图6型腔型芯设计6.1成型零件的结构设计（1）凹模的结构设计 凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模的结构不同可将其分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四种。根据对塑件的结构分析，本设计中由于采用一模四腔，所以采用整体式凹模，由4个（2）型腔壁厚、长度等尺寸的确定 根据模具设计与制造简明手册（第二版

17、）P497中的经验曲线，如下图 6-1-1和6-1-2得。因为工件总体形状是个圆柱体，而另两个边被截掉，所以型腔的两个面是圆形，可根据图 6-1-1 和加工便利，取其型腔壁厚度整数，所以a=25mm。另两个边类似于矩形的两边，可根据图 6-1-2 得a=30mm。根据模具设计与加工速查手册第五章；塑料注塑模设计P579得：矩形整体式型腔底部厚度t=侧壁后t=。因为侧壁厚度取t=25mm，所以底部厚度t=25mm。图 6-1-1 矩形整体式型腔壁厚经验曲线图图 6-1-2 圆形凹模最小壁厚经验曲线图6-1-3 毛胚尺寸的确定图 6-1-3 毛胚厚度的确定（3）凸模的结构设计（型芯） 凸模是成型塑

18、件内表面的成型零件，通常可分为组合式和整体式两种。鉴于盒盖的特殊结构，盒盖注塑模具的成型零件包括：动模型芯、斜推杆。（4）成型零件钢材的选用 根据对成型塑件的综合分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性和良好的抗疲劳性能，同时考虑它的机械加工性能和抛光性能，所以凹模钢材选用P20，对于动模型芯而言，由于脱模时与塑件磨损严重，因此钢材选用高合金工具钢Cr12MoV，斜推杆磨损也比较严重，因此也采用Cr12MoV 6.2 型芯和型腔的加工工艺卡、工序卡7模架的确定7.1模架的选择由于成形零件采用一模四腔，所以确定选用模架为型号 DC型（WL=400400mm），如下图 7-1-1和图 7

19、-1-2所示：图7-1-1 模架各部件名称 图 7-1-2 标注模架的选择各模板尺寸的确定：（1）A板是定模型腔板，按模架标准板厚度取40mm+35mm=75mm（2）B板是型芯固定板，按模架标准板厚取30mm+25mm=65mm（3）C垫块尺寸=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+（510）mm，初步选定为120mm综上所述，模架外形尺寸：宽长高=400mm400mm375mm7.2模架各尺寸的校核根据所选的注射机来校核模具设计的尺寸（1）模具平面尺寸230mm300mm235mm235mm（拉杆间距），校核合格 （2）模具高度尺寸215mm，200mm215mm300mm（模具的最大厚度和

20、最小厚度），校核合格（3）模具的开模行程S=H1+H2+a+(510)mm=40+10.2+50+（510）=105.2110.2mm300mm（模板最大行程），校核合格式中，S注塑机最大开模行程,mm H1塑件脱模（推出距离）距离，mm H2塑件高度，包括浇注系统在内，mm a 取出凝料所需要的最短距离，mm8导向与脱模机构的设计8.1导向定位机构的设计注射模的导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。按作用分为模外定位和模内定模外定位是通过定位圈使模具的浇口套能与注射机喷嘴精确定位；而模内定位机构则通过导柱导套进行合模定位，锥面定位则用于动、定模之间的精确定位。因为本塑件为

21、小型塑件，小批量生产，所以采用带头直通式导柱，配导套。导柱的材料选用低碳钢（20钢），渗碳淬火，硬度为5055HRC,具体配合见装配图。8.2脱模推出机构的设计 塑件四侧有内凹，采用斜推杆抽出。开模时，注射机拉动动模后退，当模具推板与注射机顶杆接触时，迫使推板向前运动，斜推杆向内移动抽出塑件，模具继续后退时，推出塑件。闭模时，由复位杆使斜推杆复位。（1）脱模力的计算所以认为是薄壁塑件，所以脱模力的计算式为（2）校核推出机构作用在塑件上的单位压应力推出面积推出应力 （抗压强度）合格9温度调节与排气系统的设计9.1温度调节系统设计由于冷却水道的位置、结构形式、表面状况、水的流速、模具的材料等很多因

22、素都会影响模具的热量向冷却水传递，精确计算比较困难。实际生产中，通常都是根据模具的结构来确定冷水水路，通过调节水温、水速来满足要求。查表得聚乙烯成型时所需的模具温度3060，此处设模具的温度为40（1）冷却水的体积流量（2）冷却水管直径由于塑件壁厚为1mm，冷却水管直径d=8mm即可（3）冷却水在管道内的流速大于最低流速1.66m/min，达到湍流状态，所以管道直径选用合理（4）冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数查表得f=7.22（水温为30时），因此（5）冷却管道的总传热面积 （6）模具上应开设的冷却水孔数（参考模具设计师（注塑模）单元3-冷却系统设计 P119P146）9.2排气系统设计

23、本模具属于小型模具，而且模具的斜顶较多（每个型腔4个）。所以可以直接利用利用斜推杆，模板，型芯之间的间隙作为排气系统，其间隙为0.03到0.05mm。完全能够满足排气需要。结论通过此次模具设计，使我的专业知识更加系统化，完善化。在设计中我熟练掌握了查阅有关的技术标准和规范，也培养了我综合考虑结构、工艺性、经济性以及标准化等的能力，巩固了过去所学的知识，已掌握了注射模具设计的基本流程，也锻炼了我的动手能力和对于工程技术的严谨性。总之，通过这次尝试使我的专业水平更上一层楼，为以后的工作与深造打下了坚实的基础。虽然在这其中，我们遇到了很多难以解决的问题，但经过全组组员的努力，最终将他们一一克服。我们

24、相信只要不断的努力就能取得更好的成绩。我们遇到的一个难点是型腔型芯的设计，在询问了老师，通过了缜密的计算，最终确定了方案。这一次的成功使得我们对这一课程设计的信心大增，在后来的设计中不断攻破难题，最终完成了这次的作业。我觉得这次的设计不但让我对课本知识有了更加深入的理解，更重要的是它磨砺了我的性格，对我以后的发展带来不少的好处，使我真正明白了实践出真知的道理。参考文献主要参考文献： 1 沈言锦主编,2 黄虹主编 塑料成型加工与模具 北京：化学工业出版社，2003年3月3 伍先明，王群编 塑料模具设计指导 北京：国防工业出版社，2006年5月4 李会武，范兴国编塑料模具技术手册 北京：机械工业出

25、版社，2002年5 陈志刚主编塑料模具设计北京：机械工业出版社，2003年2月6 刘鸿文主编材料力学第四版 北京：高等教育出版社 2004年7 杨峰主编. 模具设计 .北京：人民邮电出版社，20038 王伯平主编. 互换性与测量技术基础. 北京：机械工业出版社，20029 王巍主编. 机械制图. 北京：高等教育出版社，2003年7月10 周斌兴主编.塑料模具设计与制造实训教程.北京:国防工业出版社,200611 冉新成主编.塑料成型模具.北京:化学工业出版社,2004年7月12 李维主编.模具设计师（注塑模）. 中国劳动社会保障出版社，2009致谢完成这次毕业设计，将代表着我们的大学生涯就要结束了，这段时间感谢同组的同学和班里同学的帮助，也要感谢我们的毕业设计指导老师陈芬桃老师,贺达国老师,和这三年来教导我的各位老师们。这次的设计是经过3个多月的努力和期间反反复复修改、完善中完成。我们同组的同学有过互相讨论，在有分歧的时候也有过激烈的讨论，那些都是我们美好的回忆，在设计过程中也得了李成老师的细心细致让我感受到了从事模具设计的人必须有的严谨和认真，一点点错误就会造成产品严重问题。也要感谢全班的同学，这三年来和大家共处的大学生涯也是我的美好回忆。 湘潭技师学院学院丁俊2011年11月