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毕业设计说明书
摘要
注塑模亦称注射模，其成型原理是将塑料从注塑机的料斗送进加热的料筒中，经过加热熔化呈流动状态后，在柱塞和螺杆的推动下，熔融塑料被压缩并向前移动，进而通过料筒前的喷嘴以很快的速度注入温度较低的闭合模腔之中，充满型腔的熔料在受压的情况下，经冷却固化后即可保持模具腔所赋予的形状，然后开模分型获得成型塑件。
这样在操作上完成了一个周期的生产过程。
通常，一个成型周期从几秒钟到几分钟不等，时间的长短取决于塑件的大小、形状和厚度、模具的结构、注射机的类型及塑料的品种和成型工艺条件等因素。
本设计是塑料制件仪表板左下挡板的模具设计.通过4章的介绍整个设计过程，仪表板注射模主要研究的是注射模具的结构设计及分析，运用CAD、PRO-E等绘图软件进行结构的设计，包括热塑性塑料的各项工艺特性、注射机的选用、分型面的选择、浇注系统的选择、模架等的选择，以及进行了型腔、型芯的尺寸计算等模具相关设计,大大缩短模具的设计制造周期,提高制模质量。
关键词：
仪表板左下档板模具设计，CAD，PRO-E，提高质量。
目 录
第1章前言
1.1概述……………………………………………………………………………1
第2章塑件成型工艺分析
2.1塑件成型工艺性分析…………………………………………………………2
2.2型腔数量和排列方式…………………………………………………………3
2.3模具结构形式的确定…………………………………………………………4
2.4注射机型号的选定……………………………………………………………4
2.5分型面位置的确定……………………………………………………………5
第3章浇注系统的设计
3.2.1分流道的形状及尺寸………………………………………………………………9
4.2.2型芯的设计………………………………………………………………………17
4.2.3侧型芯的设计……………………………………………………………………18
第5章模架的确定
5.1各模板尺寸的确定……………………………………………………………19
第6章其它结构设计
6.1排气槽的设计…………………………………………………………………20
6.2脱模推出机构的设计…………………………………………………………20
6.3温度调节系统的设计…………………………………………………………20
第7章结论与展望
7.1结论……………………………………………………………………………22
7.2进一步工作的方向……………………………………………………………22
致谢……………………………………………………………………………………………23
参考文献………………………………………………………………………………………24
工艺卡…………………………………………………………………………………………25
第1章前言
1.1概述
塑料是以树脂为主要成分的高分子化合物，在一定温度和压力下具有可塑性，可以利用模具成型为一定几何形状和尺寸的塑料制件。
塑料具有绝缘性的优点，用做手柄是理想的材料。
同时，塑料件由于其本身的强度不够，所以在塑料件中嵌入铁嵌件，可以提高它的强度，又可以利用塑料的绝缘性，两者想结合做出内嵌件手柄，可以满足工业中的使用要求。
我国塑料模工业从起步到现在,历经半个多世纪,有了很大发展,模具水平有了较大提高。
在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具;精密塑料模具方面,已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。
如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齿轮模具,所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平,而且还采用最新的齿轮设计软件,纠正了由于成型收缩造成的齿形误差,达到了标准渐开线齿形要求。
还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。
注塑模型腔制造精度可达0.02～0.05mm,表面粗糙度Ra0.2μm,模具质量、寿命明显提高了,非淬火钢模寿命可达10～30万次,淬火钢模达50～1000万次,交货期较以前缩短,但和国外相比仍有较大差距。
近年来，塑料成型加工机械和成型模具增长十分迅速，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。
从模具设计和制造技术角度来看，模具的发展趋势可归纳为：
加深理论研究，高效率、自动化，大型、超小型及高精度，革新模具制造工艺，标准化。
对于一些特殊制品
通过本次毕业设计，对塑料模具有了基本的了解。
通过毕业设计，基本知晓了塑料分型、拔模和侧抽芯机构应该注意的一系列问题，如何去克服由于这方面引出的问题和导致塑料件的失效形式，加以改正。
本次设计最主要的是侧抽芯滑块的应用，由于本塑件的结构特殊性，因此使用滑块机构，并在滑块加工成型（使用线切割加工可以达到要求）。
应用三角函数计算出移动距离和左右滑动距离的关系，使其达到理想的状态。
第2章塑件成型工艺分析
2.1塑件成型工艺性分析
该塑料仪表板左下档板的材料是ABS。
ABS塑料
化学名称：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物
英文名称:
AcrylonitrileButadieneStyrene
比重:
1.05克/立方厘米成型收缩率:
0.4-0.7%
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.
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树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将PS，SAN，BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。
ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。
ABS工程塑料一般是不透明的，外观呈浅象牙色、无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性，燃烧缓慢，火焰呈黄色，有黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊的肉桂气味，但无熔融滴落现象。
ABS工程塑料具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性，成型加工和机械加工较好。
ABS树脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。
ABS工程塑料的缺点：
热变形温度较低，可燃，耐候性较差。
图2-1塑件图
2.2型腔数量和排列方式
由于此制品零件较大，又在结构上属于矩形，故在保证锁模力的要求之下，应该为“一出一”即一模一腔，因此我们设计的模具为单型腔的模具。
我们选用500T的注塑机。
考虑到模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计，模具的型腔排列方式如下图所示：
图2-2排列图
2.3模具结构形式的确定
由于塑件外观质量要求高，尺寸精度要求一般，且装配精度要求高，因此此模具将会采用两个斜划块的外侧抽芯，一个分型面。
2.4注射机型号的选定
根据PROE三维分析,已知制品的体积为
。
仪表板材料为ABS，查文献
（1）P42得知ABS的密度为
，ABS特性是无毒、无味，呈微黄色，成型的塑料有较好光泽……查文献取得ABS的收缩率是0.5%。
计算模具的型腔体积为
通过查得ABS的密度，再根据实际生产的经验总结，为注满型腔，为防止产生塑印和缩孔，增加塑料制件的饱满度和所需要的力学性能，选择注满型腔应该选择的塑料密度为
已知ABS实际生产密度为
，制品形成型腔体积
求制品的重量为：
已知制品的重量为105.525g，又由于此模具为一出一设计，故实际生产制品在型腔中的重量为105.525g。
再加上浇注系统，由于此模具为一出一设计，浇注系统总重量估计为塑件的0.6倍，所以注射量为
。
因此选择XS-ZY-500型注射机，具体规格查文献得
表2-1设备各个参数
型号
项目
XS-ZY-500
额定折射量
500
镙杆（柱塞）直径
Mm
65
注射压力
Mpa
145
注射行程
Mm
200
折射时间
S
2.7
镙杆转速
r/min
20、50、32、38、42、63、80
注射方式
螺杆式
锁模力
KN
3500
最大成型面积
1000
最大开（合）模行程
Mm
500
模具最大厚度
Mm
450
模具最小厚度
Mm
300
动、定模固定板尺寸
Mm
700×850
拉杆空间
Mm
540×440
合模方式
液压-机械
液压泵流量
L/min
200、25
液压泵压力
Mpa
6.5
电动机功率
KW
22
镙杆驱动功率
KW
7.5
加热功率
KW
14
机器外形尺寸
Mm
定位孔直径
Mm
顶出中心孔径
Mm
喷嘴球半径
Mm
喷嘴孔直径
Mm
3、5、6、8
注射机有关参数的校核：
（1）由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数N。
n
（
-
）/m=（0.8
500
1.005-63）/105=3.2
n>1，型腔数校核合格。
式中k--注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8；
--注射机允许的最大注射量，g或
；
--浇注系统所需塑料质量，g；
m--单个塑件的质量，g。
（2）锁模力校核。
P（nA+
）=70
80%
1.2
228
140=2145.024KN,
式中（ABS型取70MPa,A=228×140=3760）
而Fp=3500KN，锁模力合格。
2.5分型面位置的确定
如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。
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，从几种方案中优选出较为合理的方案。
选择分型面时一般应遵循以下几项原则：
1、分型面应选在塑件外形最大轮廓处，否则塑件无法在型腔中脱出。
2、确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模。
3、保证塑件的精度要求，为保证其精度，应尽可能设置在同一半模具型腔内。
4、满足塑件的外观质量要求，选择分型面时应避免对塑件的外观质量产生不利的影响，同时需要考虑分型处所产生的飞边是否容易修整清除。
5、便于模具加工制造应尽量选择平直分型面或易于加工的分型面。
6、对成型面积的影响，注射机一般都规定其相应模具所允许使用的最大成型面积几额定锁模力，为了可靠的锁模以避免涨模溢料现象，选择分型面时应尽量减少塑件（型腔）在合模分型面上投影面积，以保证可靠的锁模力。
7、排气效果，分型面应尽量与型腔充填时塑料熔体的料流末端所在的型腔内壁表面重合。
8、对侧向抽芯的影响，尽量把侧向抽芯机构设置在动模一侧。
本次由于手把的结构特殊性，因此不能使用抽芯机构，但必须解决制品凹槽的问题，因此选用斜顶杆机构。
此斜顶杆同时具备了顶出和抽芯的功能，把斜顶杆和顶杆一起安装在动模部位。
实现模具顶出抽芯的用途。
本次设计的时候分型面全部按照上述8个注意方面进行分型。
模具的总体结构都可以达到要求，
图2-3分型面
第3章浇注系统的设计
3.1主流道设计
浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷却穴等四部分组成。
浇注系统的作用有：
1、将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输送到型腔，同时使型腔内的气体能及时顺利排出；2、在塑料熔体填充及凝固的过程中，将注射压力有效地传递到型腔的各个部位，以获得形状完整、内外在质量优良的塑料制件。
浇注系统应注意的几个基本原则：
1、了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动特性，一方便设计相应的浇注系统。
2、采用尽量短的流程，以减少热量与压力损失减少流道的弯折，能够缩短填充时间；3、浇注系统设计应有利于良好的排气，使制件获得良好的成型质量。
4、防止型芯变形和嵌件位移；5、便于修整浇口以保证塑件外观质量，浇口应开设在次要隐蔽的地方；6、浇注系统应结合型腔布局同时考虑。
流动距离比和流动面积的校合，按照以下公式
流动距离比
流动面积比
根据实际生产，ABS的流动性能可以达到要求，远远满足要求。
3.1.1主流道尺寸
主流道尺寸
根据所选注射机，则主流道小端尺寸为
d=注射机喷嘴尺寸+（0.5-1）=3+1=4mm
主流道球面半径为
SR=喷嘴球面半径+（1-2）=18+1=19mm
3.1.2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，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式（俗称浇口套），以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。
浇口套都是标准件，常用浇口套分为有托浇口套和无托浇口套两种，下图为前者，有托浇口套用于配装定位圈。
浇口套的规格有Φ12，Φ16，Φ20等几种。
由于注射机的喷嘴半径为18，所以浇口套的为R19。
图3-1浇口套
3.1.3主流道衬套的固定
因为采用的有托浇口套，所以用定位圈配合固定在模具的上模座上。
定位圈也是标准件，外径为Φ100mm，内径Φ35mm。
具体固定形式如下图所示：
图3-2寸套的固定
3.2分流道设计
在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。
它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。
因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到型腔。
3.2.1分流道的形状及尺寸
主分流道是图（6）中水口板下水平的流道。
为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形梯形U形半圆形及矩形等，工程设计中常采用梯形截面加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大，一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸：
（式1）
（式2）
式中B―梯形大底边的宽度（mm）
m―塑件的重量（g）
L―分流道的长度（mm）
H―梯形的高度（mm）
梯形的侧面斜角a常取50－150，在应用式（式1）时应注意它的适用范围，即塑件厚度在3.2mm以下，重量小于200g，且计算结果在3.2－9.5mm范围内才合理。
本塑料仪表板左下档板的体积为100000mm3，质量大约102g，分流道的长度预计设计成15mm长，且有1个型腔，所以：
代入得：
B=6mm
取H为4mm
梯形小底边宽度取6mm，其侧边与垂直于分型面的方向约成100。
另外由于使用了水口板（即我们所说的定模板和中间板之间再加的一块板），分流道必须做成梯形截面，便于分流道和主流道凝料脱模。
实际加工时实，常用两种截面尺寸的梯形流道，一种大型号，一各小型号。
如下图所示：
图3-3流道
3.2.2分流道长度
分流道要尽可能短，且少弯折，便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力损失和热量损失。
将分流道设计成直的，总长15mm。
3.2.3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为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6μm左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。
实际加工时，用铣床铣出流道后，少为省一下模，省掉加工纹理就行了。
（省模：
制造模具的一道很重要的工序，一般配备了专业的省模女工，即用打磨机，沙纸，油石等打磨工具将模具型腔表面磨光，磨亮，降低型腔表面粗糙度。
）
3.2.4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：
即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。
本模具的流道布置形式采用平衡式，如下图：
图3-4流道布置
3.3浇口的设计
浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。
3.3.1浇口的选用
浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。
我们将采用限制性浇口。
限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。
从图3-4中可看出，我们采用的是侧浇口。
侧浇口又称边缘浇口，国外称之为标准浇口。
侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体于型腔的侧面充模，其截面形状多为矩形狭缝，调整其截面的厚度和宽度可以调节熔体充模时的剪切速率及浇口封闭时间。
这灯浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强；但有浇口痕迹存在，会形成熔接痕、缩孔、气孔等塑件缺陷，且注射压力损失大，对深型腔塑件排气不便。
具体到这套模具，其浇口形式及尺寸如图3-5所示。
浇口各部分尺寸都是取的经验值。
实际加工中，是先用圆锥形铣刀铣出大端直径为Φ6，小端直径为Φ4的分流道，再将材料进行热处理，然后做一个铜公（电极）去放电，用电火花打出这个浇口来的。
图3-5浇口
3.3.2浇口位置的选择
模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。
总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：
1）尽量缩短流动距离。
2）浇口应开设在塑件壁厚最大处。
3）必须尽量减少熔接痕。
4）应有利于型腔中气体排出。
5）考虑分子定向影响。
6）避免产生喷射和蠕动。
7）浇口处避免弯曲和受冲击载荷。
8）注意对外观质量的影响。
根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则，每个型腔设计一个进浇点,又根据模流分析，最佳浇口如图3-6、3-7所示:
图3-6模流分析图1
图3-7模流分析图2
图3-8浇口位置图
3.4浇注系统的平衡
对于大型塑件的注射模具己广泛使用一模一腔的形式，设计应尽量保证型腔同时得到均一的充填和成型。
一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。
显然，我们设计的模具是平衡式的，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同。
3.5冷料穴的设计
在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约10－25mm的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。
位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里温度相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。
为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。
冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处），其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的1－1.5倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积，冷料穴有六种形式，常用的是端部为Z字形和拉料杆的形式，具体要根据塑料性能合理选用。
本模具中的冷料穴的具体位置和形状如图3-9中所示。
实际上就是在主流道的端部用Z字型的拉料杆。
图3-9拉料杆
第4章成型零件的设计
模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。
成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。
因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。
设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。
4.1成型零件的结构设计及尺寸计算
本套模具的成型零件包括定模板，型芯，和两个侧型芯。
此塑件的材料为ABS，由表，查得Smax=0.8%,Smin=0.3%,得平均收缩率Scp=（Smax+Smin）/2=0.55%。
塑件取5级精度。
尺寸的计算：
4.1.1定模板尺寸计算
Lm+0&z=[（1+s）*Ls-（0.5-0.75）△]+0&z
S
X取0.75
228=[（1+0.006）×228-0.75×2.1]=227.793+00.7
140=[（1+0.006）×140-0.75×1.28]=139.88+00.427
75=[（1+0.006）×75-0.75×0.86]=74.805+00.28
62=[（1+0.006）×62-0.75×0.74]=61.817+00.247
50=[（1+0.006）×50-0.75×0.74]=49.745+00.247
20=[（1+0.006）×20-0.75×0.44]=19.79+00.147
28=[（1+0.006）×28-0.75×0.5]=27.793+00.17
162=[（1+0.006）×162-0.75×1.6]=161.772+00.53
30=[（1+0.006）×30-0.75×0.56]=29.76+00.19
4.1.2型芯的尺寸计算
（lm）-0&z[（1+S）×Ls+0.75×△]-0&z
136=[（1+0.006）×136+0.75×1.28]=139.776-00.427
224＝[（1+0.006）×224+0.75×1.92]=22
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