闹钟后盖注塑模设计Word文档格式.docx
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讲师
电子科技大学
2009年02月10日
毕业设计（论文）进度计划表
日期
工作内容
执行情况
指导教师
签字
09年2月8日至
2月15日
选题
良好
09年2月16日至
3月1日
论文提纲写作
09年3月2日至3月31日
初稿写作
09年4月1日至
4月20日
二稿写作
09年4月21日至
4月30日
定稿并上交论文的电子文档
09年5月1日至
5月10日
做好论文答辩准备
教师对进度计划实施情况总评
签名
年月日
本表作评定学生平时成绩的依据之一。
电子科技大学毕业设计（论文）中期检查记录表
学生填写
毕业设计（论文）题目:
学生姓名:
陈磊
学号：
机械设计制造及自动化
层次:
专升本
教学中心名称:
电子科技大学网络教育重庆学习中心
指导教师姓名及职称:
樊磊讲师
教师指导毕业设计（论文）时间及地点:
电子科技大学网络教育重庆学习中心
检查
教师填写
毕业设计（论文）题目工作量
饱满
一般
√
不够
毕业设计（论文）题目难度
大
适中
√
毕业设计（论文）题目涉及知识点
丰富
比较丰富
较少
毕业设计（论文）题目价值
很有价值
价值不大
学生是否按计划进度独立完成工作任务
是
学生毕业设计（论文）工作进度填写情况
较好
学生出勤情况及出勤的考核办法
学生与指导教师见面接受指导次数
6次
学生工作态度
认真
较差
教师毕业设计（论文）指导日志是否齐全
其他检查内容：
存在问题及采取措施:
检查教师签字:
年月日
教学中心意见:
学院审核意见（加盖公章）:
年月日
年月日
摘要
本次毕业设计课题来源于生活，应用广泛，但成型难度大，模具结构较为复杂，对模具工作人员是一个很好的考验。
它能加强对塑料模具成型原理的理解，同时锻炼对塑料成型模具的设计和制造能力。
本次设计以注射闹钟后盖模具为主线，综合了成型工艺分析，模具结构设计，最后到模具零件的加工方法，模具总的装配等一系列模具生产的所有过程。
能很好的学习致用的效果。
在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。
把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来，所谓学以致用。
在设计中除使用传统方法外，同时引用了CAD、Pro/E等技术，使用Office软件，力求达到减小劳动强度，提高工作效率的目的。
模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。
在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。
例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。
现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。
关键词塑件成型工艺尺寸模具装配
Abstract
Thegraduationprojecttopicsfromthelifeofawiderangeofapplications,buttheshapeisverydifficult,morecomplicatedmoldstructure,thestaffofthemoldisaverygoodtest.Plasticmoldthatitcanstrengthentheunderstandingoftheprinciplesforming,atthesametimetrainingontheplasticmolddesignandmanufacturingcapabilities.
Thealarmclockdesignedtoinjectionmoldtherearcoverthemainline,anintegratedanalysisofthemoldingprocess,molddesign,thefinalpartstothemoldprocess,moldassembly,suchasthetotalnumberofalltheprocessofmoldproduction.Goodlearningexperiencetopracticalresults.Inthedesignofthemoldatthesametimesumsupthepast,thegeneralmethodofmolddesign,steps,molddesignusedintheformula,data,structureandmoldcomponents.Thebasisofpreviouslylearnedcoursetointegratethedesignoftheintegratedapplicationofthem,theso-calledpractical.Inthedesign,inadditiontotheuseoftraditionalmethods,alsocitedtheCAD,Pro/E,suchastechnology,theuseofOfficesoftware,toachievetoreducelaborintensityandimproveworkingefficiency.
KEYWORD：
PlasticMoldingMoldassemblysize
第一章绪言
第一节模具在加工工业中的地位
对模具的全面要求是：
能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。
以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；
从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。
模具影响着制品的质量。
首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。
其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。
在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。
另外模具对制品的成本也有影响。
当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。
高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。
由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。
因此促进模具的不断向前发展
第二节模具的发展趋势
近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。
从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个方面：
（1）加深理论研究
在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得产品的产量和质量都得到很大的提高。
（2）高效率、自动化
大量采用各种高效率、自动化的模具结构。
高速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起了很大的作用。
（3）大型、超小型及高精度
由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要
求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。
（4）革新模具制造工艺
在模具制造工艺上，为缩短模具的制造周期，减少钳工的工作量，在模具加工工艺上作了很大的改进，特别是异形型腔的加工，采用了各种先进的机床，这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。
（5）标准化
开展标准化工作，不仅大大提高了生产模具的效率，而且改善了质量，降低了成本。
第二章塑件的工艺分析
第一节塑件成型工艺分析
闹钟后盖的形状较复杂，带有很多不同形状的孔，在保证孔间距和孔的形状是给模具的加工带了很大的难度。
闹钟后盖的注塑材料首先选用ABS，闹钟的后盖绝大部分的决定了闹钟的重心的位置的所在。
所以我们必须很好多处理后盖壁厚的均匀，譬如在注塑成型过程中因为壁厚的不均匀造成了收缩率的不一致，这样就只能通过有效的控制模具温度来调节收缩率。
由于闹钟后盖的主体作用是起固定作用，它的内部结构就相应的给注塑带来了一定的难度。
主要是它螺钉孔的壁厚相对壁厚有一定的差距，势必会在注塑的时候到来很大的牛顿减力，造成塑件填充不满的缺陷，可以考虑采用双浇口，但应用了Pro/E的塑料顾问对其进行模仿CAE的注塑之后，发现会给闹钟后盖的表面带来更多的熔接痕和气孔。
也可以利用模具的可靠的精度来定位，但是这样的话成本太高，而且易造成模具损坏。
因为考虑到凹凸模形状的复杂，用整体形式是不利于损坏后的维修，适当的使用嵌件就可以解决这些问题，但不能利用过多的嵌件，不然的话就会造成型腔的强度与刚度不够。
第二节闹钟后盖原料的成型特性与工艺参数
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS树脂微黄色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。
丙烯腈使聚合物耐油，耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合物具有优越的柔性，韧性；
苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。
因此ABS树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。
同时具有吸湿性强，但原料要干燥，它的塑件尺寸稳定性好，塑件尽可能偏大的脱模斜度。
ABS塑料主要的性能指标：
密度（Kg.dm-3）1.13——1.14
收缩率%0.3~0.8
熔点℃130~160
热变形温度45N/cm65~98
弯曲强度Mpa80
拉伸强度MPa35~49
拉伸弹性模量GPa1.8
弯曲弹性模量Gpa1.4
压缩强度Mpa18~39
缺口冲击强度kJ/㎡11~20
硬度HRR62~86
体积电阻系数Ωcm1013
击穿电压Kv.mm-115
介电常数60Hz3.7
ABS的注射成型工艺参数:
注塑机类型：
螺杆式
喷嘴形式：
通用式
料筒一区150——170
料筒二区180——190
料筒三区200——210
喷嘴温度180——190
模具温度50——70
注塑压60——100
保压40——60
注塑时间2——5
保压时间5——10
冷却时间5——15
周期15——30
后处理红外线烘箱
温度（70）
时间（0.3——1）
由为重要的是因为目前原油价格的下降，导致ABS的市场价格大幅度的下跌。
第三节注塑设备的选择
一、估算塑件体积
该产品材料为ABS，查书本得知其密度为1.13-1.14g/cm3，收缩率为，计算其平均密度为1.135g/cm3，平均收缩率为0.55﹪。
使用PRO/E软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图形浇道凝料和塑件的体积。
另预置浇道凝料为2cm3因此估算塑件体积为9cm3。
二，选择注射机
根据塑料制品的体积或质量，查书可选定注塑机型号为SZ-40/25.
注塑机的参数如下：
注塑机最大注塑量：
40cm3
注塑压力：
200/Mpa
注塑速率：
50（g/s）
塑化能力：
20（Kg/h）
锁模力：
2500KN
注塑机拉行间距：
250×
250mm
顶出行程：
55mm
最小模厚：
130mm
最大模厚：
220mm
模板行程：
230mm
注塑机定位孔直径：
55mm
喷嘴球半径：
SR10
三、模架的选定
根据塑件选定模架为：
S2030—B—I—35—35—70。
见图2.1：
图2-1塑件的模架
第四节最大注射压力的校核
闹钟后盖的原料为ABS，所需注射为60-100MPa，而所选注射机压力为200MPa，所以注射压力符合要求。
注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量最好是注塑机的最大注塑量的80%。
所以选用的注塑机最大注塑量应满足：
0.8V机≥V塑＋V浇
式中V机————注塑机的最大注塑量，40cm3
V塑————塑件的体积，该产品V塑＝18cm3
V浇————浇注系统体积，该产品V浇＝2cm3
故V机≥（18+4）cm3
2.4.2锁模力校核
F锁﹥pA
式中p————熔融型料在型腔内的压力，该产品
A————塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和，经计算A=4641mm3
F锁————注塑机的额定锁模力。
故F锁＞pA=200Mpa×
4641mm3
选定的注塑机的压力为2500KN，满足要求。
2.4.3模具与注塑机安装部分相关尺寸校核
A模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相合适
模具长×
模具宽<
拉杆面积
B模具闭合高度校核
Hmin————注塑机允许最小模厚=130mm
Hmax————注塑机允许最大模厚=220mm
H——————模具闭合高度=180mm
故满足Hmax＞H＞Hmin。
注塑机的最大行程与模具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机），故注塑机的开模行程应满足下式：
S机————注塑机最大开模行程，230mm;
H1———顶出距离，16mm；
H2————包括浇注系统在内的塑件高度，52mm;
S机－（H模－Hmin）＞H1＋H2＋（5～10）
因为本模具的浇注系统和塑件的特殊关系，浇注系统和塑件的高度就已经包括了顶出距离。
故：
230－（180－130）＞62＋（5～10）
满足条件
第三章塑料件的工艺尺寸的计算
所谓工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸。
（包括矩形和异形型芯的长和宽），型腔深度和型芯高度和尺寸。
由于闹钟后盖须与前盖配合，所以只有闹钟后盖的边缘的榫才起着配合决定性的作用，还有闹钟后盖与电池盖的配合，故需要计算相对于榫和铰链的凹，凸模的尺寸，凹，凸模型腔尺寸则直接按产品尺寸确定。
因ABS的成型收缩率为0.4～0.7%,所以平均收缩率取S=0.5%
第一节型腔的径向尺寸
（LM）0+δ=[（1+S）Ls-（0.5～0.75）△]0+δ=[1.008×
Ls-0.75△]0+δ
其中LM为型腔的基本尺寸公差值为正偏差，Ls塑件的基本尺寸。
塑件公差△为负偏差，S为塑料的平均收缩率，δz为模具成型零件的制造公差取1/4～1/6△，模具型腔按六级精度制造，根据型腔的尺寸，代入数据得：
（一）、Ls=81mm.经计算得：
LM=79.440+0.32mm;
（二）、Ls=1mm.经计算得：
LM=0.79550+0.07mm;
（三）、Ls=5.5mm.经计算得：
LM=5.3250+0.085mm;
（四）、Ls=1.8mm.经计算得：
LM=1.5990+0.07mm;
（五）、Ls=10mm.经计算得：
LM=9.780+0.1mm;
（六）、Ls=7mm.经计算得：
LM=6.750+0.1mm;
（七）、Ls=2mm.经计算得：
LM=1.8060+0.07mm;
（八）、Ls=3mm.经计算得：
LM=2.8140+0.07mm;
（九）、Ls=4mm.经计算得：
LM=3.7770+0.085mm;
（十）、Ls=6mm.经计算得：
LM=5.7930+0.085mm;
（十一）、Ls=8mm.经计算得：
LM=7.7640+0.0.1mm;
（十二）、Ls=16mm.经计算得：
LM=15.7230+0.14mm;
（十三）、Ls=12mm.经计算得：
LM=11.7960+0.01mm
第二节型芯的计算
一、芯径向尺寸的计算：
LM=[（1+S）Ls+3/4△]-?
其各字母的含义与前相同，型芯按六级精度制造，根据型芯的基本尺寸，代入数据得：
（一）、Ls=81mm经计算得：
LM=82.4050-0.32mm;
（二）、Ls=1mm经计算得：
LM=1.2150-0.07mm;
（三）、Ls=5.5mm经计算得：
LM=5.7450-0.085mm;
（四）、Ls=1.8mm经计算得：
LM=2.0190-0.07mm;
二、型芯高度尺寸的计算：
HM=[（1+S）Hs+3/4△]-?
0,按六级精度制造
Hs=15mm经计算得：
HM=15.4870-0.13mm;
三、[模具型腔壁厚的计算]
如果是利用计算公式的话比较烦琐，且不能保证在生产中的精确性，我们可以根据书中的经验值来取的。
成型零件材料选择。
为实现高性能的目的；
选用模具材料应具有高耐磨性，高耐蚀睡，良好的稳定性和良好的导热性。
必须具有一定的强度，表面需要耐磨，淬火变型要小，但不需要耐腐蚀性，因为ABS没有腐蚀性。
可以采用Cr12，经过调质，淬火加低温回火，正火。
HRC≥55。
可以去型腔壁厚为：
0.20L+17=33。
第三节浇注系统的设计
普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。
在设计浇注系统之前必须确定塑件成型位置，可以才用一模两腔，浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要的环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观，物理性能，尺寸精度）都有直接的影响，设计时必须按如下原则：
（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造成溢料现象。
（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（太小则压力及热量损失大，太大则塑料耗费大）：
尽量减少弯折，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，及分流道尽可能平衡布置。
（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，尽量避免冲击嵌件和细小型芯，防止型芯变形浇口的残痕不应影响塑件的外观。
一、主流道设计
主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔，其形状为圆锥形，便于熔体顺利的向前流动，开模时主流道凝料又能顺利拉出来，主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间，由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模上，而是将它单独设计成主流道套镶入定模板内。
主流道套通常又高碳工具钢制造并热处理淬硬。
塑件外表面不许有浇口痕，又考虑取料顺利，对塑件与浇注系统联接处能自动减断。
采用带直流道与分流道的潜伏式点浇口，为了方便于拉出流道中的凝料，将主流道设计成锥形，锥度为3，内表面的粗糙度为Ra0.8微米,孔径为0.5毫米。
（1）为便于从主流道中拉出浇注系统的凝料以及考虑塑料熔体的膨胀，主流道设计成圆锥形，因ABS的流动性为中性，故其锥度取3度，过大会造成流速减慢，易成涡流，内壁粗糙度为R0.8um。
（2）主流道大端呈圆角，其半径取r=1～3mm,以减少流速转向过渡的阻力，r=1.5mm.
（3）在保证塑件成形良好的情况下，主流道的长度应尽量短，否则会使主流道的凝料增多，且增加压力损失，使塑料熔体降温过多影响注射成形
（4）为使熔融塑料完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接，主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径为r2=r1+（1～2）,其小端直径D=d+（0.5～1）,凹坑深度常取3～4mm。
在此模具中取r2=11～12mm。
（5）由于主流道要与高温高压的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道衬套，以便选用优质钢材单独加工和热处理，其大端兼作定位环，圆盘凸出定模端面的长度H=5～10mm。
同时因该闹钟后盖采用ABS，需加热，所以在主流道处采用电加热以提高料温。
二、冷料井设计
冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是接受料流前锋的“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大端直径，长度约为主流道大端直径。
基于本次设计的模具，可采用底部带有拉料杆的冷料井，这类冷料井的底部由一个拉料杆构成。
拉料杆装于型芯固定板上，因此它不能随脱模机构运动。
利用球头形的拉料杆配合冷料井。
三、分流道设计
分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开在分型面上，起分流和转向的作用。
分流道截面的形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等，圆形和正方形截面流道的比面积最小（流道表面积于体积之比值称为比表面积），塑料熔体的温度下降小，阻力小，流道的效率最高。
但加工困难，而且正方形截面不易脱模，所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及U形。
（1）在保证足够的
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