模具毕业设计说明书.docx

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模具毕业设计说明书

毕业论文（设计）

类型：

√毕业设计说明书□毕业论文

题目：

连接柱塑料模具设计

指导教师：

楚焱芳

学生姓名：

沙利伟

专业：

模具设计与制造

班级：

模具091

学号：

090103124

时间：

2012

年

4

月

摘要...................................................................4

绪论...................................................................5

一.塑件的工艺分析...............................................................................................................6

1.1塑件的工艺性分析......................................................................................................6

1.2材料特性....................................................................................................................7

1.3ps塑料成型性能...........................................................................................................8

1.4PS塑料用途..................................................................................................................9

二.模具的基本结构.............................................................................................................10

2.1确定型腔数目.............................................................................................................11

2.2分型面的确定............................................................................................................12

2.3浇注系统的选择........................................................................................................14

2.4模具排气槽设计........................................................................................................16

2.5推出方式的确定........................................................................................................17

2.6侧向分型与抽芯机构的设计....................................................................................19

2.7温度调节系统的确定...............................................................................................21

三.成型设备的选用与模塑工艺参数的编制....................................................................23

3.1计算塑件的体积质量...............................................................................................24

3.2注塑机的选用...........................................................................................................26

3.3塑件注射成型工艺参数..........................................................................................27

3.5型芯型腔工作部分尺寸的计算...............................................................................27

四.注射机有关工艺参数的校核........................................................................................28

4.1型腔数量的校核.......................................................................................................29

4.2最大注射量的校核...................................................................................................29

4.3锁模力的校核...........................................................................................................30

4.4最大注射压力的校核..............................................................................................30

4.5安装尺寸的校核......................................................................................................31

4.6开模行程和推出机构校核......................................................................................31

五.设计总结........................................................................................................................32

参考文献..............................................................................................................................33

英文资料........................................................................................................34

摘要

本次毕业设计课题是一个连接柱，成型较简单，模具结构也不复杂。

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。

本次设计以注塑连接柱模具为主线，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、Cimatron等技术，使用Word文档，力求达到减小劳动强度，提高工作效率的目的。

本次设计中得到了楚老师的指点。

同时也非常感谢南通职业大学各位老师的精心教诲。

由于实际经验和理论技术有限，设计的错误和不足之处在所难免，希望各位老师批评指正。

绪论

{一}【模具在加工工业中的地位】

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。

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、各向同异性、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，模具结构对操作难易程度影响很大。

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。

现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具设计是必不可少的三项重要因素，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。

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。

[二]【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。

[三]【设计在学习模具制造中的作用】

通过对模具专业的学习，掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要求，各种模具的结构特点及设计计算的方法，以达到能够独立设计一般模具的要求。

在模具制造方面，掌握一般机械加工的知识，金属材料的选择和热处理，了解模具结构的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺。

毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用，综合检验大学期间所学的知识。

一.塑件的工艺分析

1.1塑件工艺性分析

产品名称：

连接柱塑料模

产品材料：

PS

产品数量：

大批量生产

塑料工艺：

如图

塑件的三维造型以及尺寸

塑料要求：

塑料外侧便面光滑，塑料允许最大脱模斜度45’，塑件上不能出现缺料，溢料，飞边，凹陷，气孔。

熔接痕，翘曲收缩，尺寸不稳定现象。

制件为结构复杂，精度高的小型零件。

1.2PS塑料材料特性

聚苯乙烯是仅次于聚氯乙烯的第三大品种。

聚苯乙烯无色透明，无毒无味，落地时发出清脆的类似金属的声音，密度为1.054g/cm3.聚苯乙烯的力学性能与聚合方法，相对分子质量大小，定向度和杂质量有关。

相对分子质量越大，机械强度越高。

聚苯乙烯有优良的电性能（尤其是高频的绝缘性能）和一定的化学稳定性。

聚苯乙烯能耐碱，硫酸，磷酸，10%~30%的盐酸，稀醋酸及其它有机酸，但不耐硝酸及氧化剂的作用，对水，乙醇，汽油，植物油及各种盐溶液也有足够的耐蚀能力，能溶于苯，甲苯，四氯化碳，氯仿，酮类和脂肪类等。

聚苯乙烯的着色性能优良，哪呢过染成各种鲜艳的色彩。

聚苯乙烯耐热性低，热变形温度一般在70~90。

C。

所以只能在不高的温度下使用。

聚苯乙烯质地脆而硬，有较高的热膨胀系数，因此。

限制了它在在工程上的应用。

仅几十年来，由于有了改性聚苯乙烯和聚苯乙烯为基体的共聚物，这子啊一定程度上克服了聚苯乙烯的缺点，有保留了它的优点，从而扩大了它的用途。

1.3PS塑料成型性能

由于聚苯乙烯的流动性和成型性优良，顾成品率高，但易出现裂纹，所以成型塑件的脱模斜度不宜过小，且推出要均匀；由于热膨胀系数高，塑件中不宜有嵌件，否则会因两者的膨胀系数相差太大而导致开裂，且应注意塑件壁厚应均匀；宜用高料温，高模温，低注射压力成型并延长注射时间，宜防止缩孔及变形，降低应力；但料温过高。

则容易出现银丝；由于流动性好，模具设计中大多采用点浇口形式。

1.4PS塑料用途

聚苯乙烯在工业上可用制作仪表外壳，灯罩，化学仪器零件，透明模型等，在电气方面用于良好的绝缘材料，如接线盒和电池盒等，在日用品方面则广泛用于包装材料，各种容器和玩具等。

二.塑件成形工艺分析及方案

2.1确定型腔数目

单型腔模具其优点是塑件精度高，工艺参数易于控制；模具结构简单；模具制造成本低，周期短，但塑件成型的生产率低，塑料成本高。

其适用于塑件较大，精度要求较高或者小批量生产及试生产。

多型腔模具其塑料成型的生产效率高，塑件的成本底，但塑料的精度低，工业参数难以控制；模具结构复杂，模具制造成本高、周期长。

其适用大批量、长期生产的小型塑件。

塑件的形状比较复杂，质量比较小，生产批量比较大，且精度要求较高，所以应该采用多型腔注射模具。

考虑到塑件的表面质量，需要侧向抽芯机构，先抽内侧型芯，所以模具采用一模两腔，平衡布置。

这样模具的尺寸比较小，制造加工也比较方便，生产效率提高，塑件的成本也比较低。

其型腔分布如下：

2.2分型面的确定

分型面的设计原则：

1）分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处

2）分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模

3）分型面的选择应保证塑件的精度要求

4）分型面的选择应满足塑件的外观质量要求

5）分型面的选择要便于模具的加工制造

6）分型面的选择应有利于排气

除了上述这些基本原则以外，分型面的选择还要考虑到型腔在分型上投影面积的大小，以免接近或超过所选用的注射机的最大注射面积而可能产生溢流现象。

为了保证侧向型芯的放置及抽芯机构的动作顺利，应以浅的侧向凹孔或短的侧向凸台作为抽芯方向，而将较深的凹孔或较高的凸台放置在开模方向。

由于塑件的特殊性，考虑侧向抽芯且容易脱模分型面就如下选择：

2.3浇注系统的选择

1.浇注系统设计原则：

1）了解塑料的成型性能

2）尽量避免或减少产生熔接痕

3）有利于型腔中气体的排出

4）防止型芯的变形和嵌件的位移

5）尽量采用较短的流程充满型腔

6）流动距离比和流动面积比的校核（已知聚苯乙烯允许使用的最小流动比为（1~3x10-4）~（1~3x10-5）mm-1.

2.主浇道设计

浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。

包括主流道、分流道，浇口和冷料穴。

为了让主流道浇口凝料能从浇口套顺利拔出，主流道设计圆为锥形，锥角为6°，其小端直径d比注射机喷嘴直径大0.5～1mm,由于小端前面是球面,其深度内3～5㎜.注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合.因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大1～2㎜,其计算公式为:

dmin=R+（0.5～1）,R2=R1+（1～2）mm

dmin为小端最小允许值，R为小端球面半径值，R1为喷嘴球面半径，R2为主流道球面半径。

3.分流道的设计

1）分流道的形状与尺寸

分流道开设在动模分型面的两侧或任意一侧，其截面形状应尽量使其比表面积小，在温度高的塑料熔体和温度相对较低三维模具之间提供比较小的接触面积，以减少热量损失。

常用的分流道截面形式有圆形，梯形，U形，半圆形，以及矩形等几种形式。

梯形截面分流道的尺寸可按经验公式确定：

b=0.2564√m×4√L

h=2/3×b

式中b-梯形大底边宽度，mm。

m-塑件的质量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5.-10.底部已圆角相连。

适用范围为塑件壁厚在3.2mm以下，塑件质量小于200g，且计算结果在3.2~9.5mm范围内才合理。

2）浇口的设计：

浇口是连接分流道与型腔的熔体通道，浇口又有限制性浇口和非限制性浇口，其中，限制性浇口是整个浇径系统中截面尺寸最小的部位。

通过截面积的突然变化，提高注射压力和剪切速率，降低黏度，可较早固化，防止型腔熔体倒流，有利于分模。

针对本产品而言，采作侧浇口这种浇口的优点是：

减少了浇注系统塑料的消耗量，同时去除浇口容易，不留明显痕迹。

侧浇口的尺寸：

侧浇口的尺寸计算公式如下

B=（0.6~0.9）/30×AT=（0.6~0.9）￡

式中B——侧浇口的宽度，mm

A——塑件的外侧表面积，mm

T——侧浇口的厚度，mm

￡——浇口处塑件的壁厚，mm。

侧向浇口，对于中小型件，一般深度t=0.5~2.0mm（或取塑件壁厚的1/3~2/3），宽度b=1.5~5.0mm,浇口的长度l=0.7~2.0mm

2.4.模具排气槽的设计

为了使塑料熔体顺利充填模具型腔，必须将浇注系统和型腔内的空气以及塑料在成型过程中产生的低分子挥发气体顺利地排出模外。

如果型腔内因各种原因所产生的气体不能被排除干净，塑件上就会形成气泡、凹陷、熔接不牢，表面轮廓不清晰等缺陷，另外气体的存在还会产生反压力而降低充模速度，因此设计模具时必须考虑型腔的排气问题。

对于由于排气不畅而造成型腔布局充填困难时，除了设计排气系统外，有时还要考虑开设溢流槽，用于容纳冷料的同时也容纳一部分气体。

采用这种措施对于排气有时是十分有效的。

注射模通常采用以下三种方式排气：

1）利用配合间隙排气对于简单型腔的小型模具，可以利用推杆、活动型芯、活动镶件以及双支点固定的型芯端部与模板的配合间隙进行排气，这种类型的排气方式，其配合间隙不能超过0.04mm，一般为0.03～0.04mm，根据成型塑料的流动性好差而定。

（2）在分型面上开设排气槽分型面上开设排气槽是注射模排气的主要形式。

分型面上开设排气槽的形式的形式与尺寸如下图所示

3.5.1

图3.5.2

图3.5.1为离开型腔5～8mm后设计成开放的燕尾槽，以便排气顺利、通畅；

图3.5.2的形式是为了防止排气槽对着操作工作人注射时，熔料从排气槽喷出而引发人身事故，因此将排气槽设计成离型腔5～8mm后拐弯的形式，这样能降低熔料溢出的动能，同时在拐弯后再适当增加排气槽的深度。

查表6.5可知，聚丙烯（PP）在分型面上的排气槽的深度h为0.01～0.02mm，该塑件的排气槽的深度h取0.02mm.

（3）利用排气塞排气如果型腔最后充填的部位不在分型面上，而其附近又没有活动型芯或推杆，可在型腔深处镶入排气塞，如下图所示，排气塞上所开槽的深度为0.03～0.04mm，根据塑料流动性的不同进行选取。

图3.5.3利用排气塞排气

综合上述的三种形式的排气方式，该塑件选用图1所示的燕尾槽排气方式。

开设排气槽通常要遵循的原则是：

（1）排气槽最好开设在分型面上，因为分型面上因排气槽而产生的

飞边，易随塑件脱出。

（2）排气槽的排气口不能正对操作人员，以防熔料喷出而发生工伤

事故。

（3）排气槽最好开设在靠近嵌件和塑件最薄处，因为这样的部位最

容易形成熔接痕，宜排出气体，并排出部分冷料。

（4）排气槽的宽度可取1.5～6.0mm,该塑件取4mm，其深度以不大于所用塑料的溢边值为限，通常为0.02～0.04mm，该塑件取0.02mm。

本塑件的排气槽可以利用推杆于模仁配合间隙和镶件之间的配合间隙。

也还采用间隙排气的方法，利用了分型面及零件的配合间隙排气.

2.5.推出方式的确定

1）推出机构按动力来源分为以下几种形式：

手动推出机构，机动推出机构；液压和气动推出机分析：

<1>手动推出机构指当模具分开后，用人工操纵脱模机构使塑件脱出，它可分为模内手工推出和模外手工推出两种。

这类结构多用于形状复杂不能设置推出机构的模具或塑件结构简单、产量小的情况。

<2>机动推出机构依靠注射机的开模动作驱动模具上的推出机构，实现塑件自动脱模。

这类模具结构复杂，多用于生产批量大的情况。

<3>液压和气动推出机构一般是指在注射机或模具上设有专用液压或气动装置，将塑件通过模具上的推出机构推出模外或将塑件吹出模外。

经分析结合该塑件成型要求及现有设备选择其推出机构为机动推出机构。

推出机构设计要求：

对推出机构的要求要随塑件形状，结构的不同而变化①塑件留在动模②塑件在推出过程中不变形，不损坏③不损坏塑件的外观质量④分摸时应使推出机构正确复位⑤推出机构动作可靠⑥另外，要求推出机构自身要有足够的强度和刚度。

考虑塑件形状，结构简单，尺寸较小且壁厚较薄，使用推杆推出自由度较大，推出面积一般比较小，容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔的配合，且运动阻力小，损坏后也便于更换，推件板推出顶力均匀，运动平稳，但推出力大，容易使塑件变形，损坏塑件，再考虑模具成本，故采用推杆推出。

2）推出力的计算

塑件注射成型后在模内冷却定形，由于体积收缩，对型芯产生包紧力，塑件从模具中推出时，就必须先克服因包紧力而产生的摩擦力。

对底部无孔的筒、壳类塑料制件，脱模推出时还要克服大气压力。

型芯的成型端部，一般均要设计脱模斜度。

另外还必须明白，塑件刚开始脱模时，所需的脱模力最大，其后，推出力的作用仅仅为了克服推出机构移动的摩擦力。

推出时的摩擦力Fm为

Fm=（Fb-Ftsina）u

式中Fm——————脱模时型芯受到的摩擦阻力；

Fb——————塑件对型芯的包紧力；

Ft—