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本科论文

论文题目

电器端子板注射模具设计

论文摘要

摘要：

熟悉注射模具设计的一般流程，掌握注射模具的结构特点及设计计算方法，能用计算机编制相应的工程计算、分析和优化的程序并进行塑料产品三维造型及设计出其模具；分析了塑料保护盖的结构特点及其成型材料的成型特征,介绍了如何设计该塑件的注射模具结构,着重介绍了抽芯机构的设计计算；设计的全过程都在计算机上进行，所用的绘图软件有PRO\E4.0和AutoCAD2007,用MicrosoftWord2003完成了说明书的整理；对以前所学相关课程有了一个全面的了解，自己的知识和技能也得到了提高。

Abstract:

Acquaintthegeneralflowofinjectionmoulddesign;Knowthestructurecharacteristicsandthedesigncalculatingofinjectionmould;Canusecomputertoworkouttheprocessofwhichrelevanttheengineeringcalculate,engineeringanalyzeandengineeringoptimize,andputup3Dsculpttotheplasticproduct,moreoverdesignthemouldofit.Thestructurecharacteristicsandtheformingcharacteristicsoftheformingmaterialoftheprotectivecapwereanalyzed;Howtodesignthestructureoftheinjectionmouldwereintroduced;Thedesigncore-pullingsystemwerestatedindetail.Thewholedesignprocessweregoingalongincomputer,theplotsoftwarehadusedarePRO\E4.0andAutoCAD2007,achievedtheilluminatebookonMicrosoftWord2003.Comprehensiveknowallthemutualitycourseshavelearntbefore,knowledgeandskillhaveimprovedtoo.

前言

模具是工业生产中使用极为广泛的基础装备。

在汽车、电机、仪表、电器、电子、通信、家电和轻工等行业中，60%-80%的零件都要依靠模具成形，并且随着近年来这些行业的迅速发展，对模具的要求越来越迫切，精度要求越来越高，结构要求也越来越复杂。

用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产效率和低消耗，是其他加工方法所不能比拟的。

模具生产技术的高低，已成为衡量一个国家产品的制造水平的重要标志。

基于这一情况，我想在这方面致力发展。

并以此列提纲，进行展开。

本课题主要是针对机壳的注塑模具设计,该塑料件为无毒ABS材料，是日常生活中常见的一种塑件产品。

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塑料桶注塑模具的设计，也就是设计一副注塑模具来生产塑件产品，以实现自动化提高产量。

针对塑件的具体结构，该模具是点浇口的双分型面注射模具。

 毕业设计是在修完所有大学课程之后的最后一个环节。

本次设计的课题是塑料机壳的注射模具设计，它是对以前所学课程的一个总结。

对于一个模具专业的毕业生来说，对塑料模的设计已经有了一个大概的了解。

此次毕业设计，培养了我综合运用多学科理论、知识和技能，以解决较复杂的工程实际问题的能力，主要包括设计、实验研究方案的分析论证，原理综述，方案方法的拟定等。

它培养了我树立正确的设计思想，勇于实践、勇于探索和开拓创新的精神，掌握现代设计方法，适应社会对人才培养的需要。

毕业设计这一教学环节使我独立承担实际任务的全面训练，通过独立完成毕业设计任务的全过程，培养了我的实践工作能力。

另外，本次毕业设计还必须具备一定的计算机应用的能力，在毕业设计过程中都应结合毕业设计课题利用计算机编制相应的工程计算、分析和优化的程序，如利用PRO\E4.0三维绘图软件进行塑件的3D造型、塑件的分模及其模具标准件的导出、工程图的设计及将其导入AutoCAD2007软件进行修改和绘制等。

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。

 本次课程设计的主要任务是塑料桶注塑模具的设计。

也就是设计一副注塑模具来生产塑料桶塑件产品，以实现自动化提高产量。

针对桶盖的具体结构，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。

本次毕业设计得到了广大老师和同学的帮助，在此表示感谢！

由于实践经验的缺少，设计过程中的错误在所难免，望老师和同学们批评指正。

正文

第一章塑料模的设计程序

1.1原始资料的分析

在着手进行模具结构设计之前，首先应收集和整理有关塑件设计成型工艺成型设备及模具加工等方面的资料，并作必要的分析。

1.明确塑件的设计要求认真消化塑件的设计图，明确塑件的设计要求，分析塑件的结构形状尺寸精度表面质量嵌件形式及其他技术要求对成型工艺的适应性能，了解塑件材料的使用性能和成型性能，对形状复杂和精度要求较高的塑件。

还要了解塑件在产品中的作用外观及装配等要求。

2.明确塑件的生产批量塑件的生产批量与模具结构关系很大。

大批量生产时，应在保证塑件质量的前提下，尽量采用一模多腔或高速自动化生产，以缩短生产周期，提高生产效率。

3.估算塑件的体积和重量估算塑件的体积和重量的目的是为了选用成型设备，提高设备利用率。

4.分析塑件的成型工艺资料主要分析成型工艺资料所提高的成型设备模具结构类型及模具温度成型压力成型时间等是否恰当，能否实现。

5.了解工厂的现场生产条件

1.2确定模具的结构方案

1.确定型腔数量及排列方式根据塑件的几何结构特点尺寸精度要求，批量大小，模具制造难易，模具成本及成型设备等确定型腔数量及其排列方式。

2.选择分型面分型面的位置要有利于模具加工排气脱模及成型操作，有利于保证塑件的精度和表面质量。

3.确定浇注系统和排气系统包括浇注系统的类型，主流道分流道浇口及冷料穴的形状和位置;排气的方式排气的位置。

4.选择推出方式根据塑件的形状特点和质量要求，确定塑件推出的方式及推出位置，推出零件的结构，浇注系统凝料的推出位置。

5.确定塑件侧凹部分的处理方式根据带侧凹或侧孔塑件的结构特点和批量大小，确定模具的侧向分型与抽芯方式。

6.确定模具的加热或冷却方式根据塑件的成型工艺要求和结构特点，确定加热元件的安装部位或冷却通道的形状和位置。

7.确定成型零件和主要结构形式

1.3模具设计有关计算

1.型腔和型芯工作尺寸的计算。

2.型腔侧壁和动模垫板厚度的计算。

3.斜销等侧面分型与抽芯的计算。

4.模具冷却或加热系统的有关计算。

1.4绘制模具结构图

1.5绘制模具总装图和非标准零件工作图

1.6全面审核后投产制造。

第二章原始资料的分析

该塑件是装在电器上的一个机壳，其零件图如下所示，本塑件的材料采用的是ABS塑料。

生产类型为小批量生产。

图2—1端子板零件图

2.1塑件的工艺性分析：

（1）塑料的原材料分析塑件的材料为PA，是线性结晶性材料，属于热塑性塑料。

从使用性能上看，该塑件抗拉强度好，有很好的机械强度和刚度，耐磨损性较好。

吸水性强，硬度高。

是理想的接头材料，从成型性能上看，吸水强需要干燥处理，粘度较低，流动性较好。

模具对结晶度影响很大，而结晶性影响塑件的机械特性。

要防止流延，和溢料，制品易产生变形等缺陷。

因此，在成型时应注意控制成型温度浇注系统应叫缓慢散热，冷却速度不宜过快。

表2—1常用塑料的密度

密度/（g/cm3）

材料

密度/（g/cm3）

材料

0.8

硅橡腔（可用二氧化硅填充到1。

25）

1．19~1．35

增塑聚氯乙烯（大约含有40%增塑剂）

0.83

聚甲基戊烯

1．20~1．22

聚碳酸酯（双酚A型）

0．85~0．91

聚丙烯

1．20~1．26

交联聚氨酯

0．89~0．93

高压（低密度）聚乙烯

1．26~1．28

苯酚甲醛树脂（未填充）

0．91~0．92

1-聚丁烯

1．26~1．31

聚乙烯醇

0．9~0．93

聚异丁烯

1．25~1．35

乙酸纤维素

0．92~1．00

天然橡胶

1．30~1．41

苯酚甲醛树脂（填充有机材料：

纸，织物）

0．92~0．98

低压（高密度）聚乙烯

1．30~1．40

聚氟乙烯

1．01~1．04

尼龙12

1．34~1．40

赛璐珞

1．03~1．05

尼龙11

1．38~1．41

聚对苯二甲酸乙二醇酯

1．04~1．06

（ABS）

1．38~1．50

硬质PVC

1．04~1．08

聚苯乙烯

1．41~1．43

1．05~1．07

聚苯醚

1．47~1．52

脲-三聚氰胺树脂（加有有机填料）

1．06~1．10

苯乙烯-丙烯腈共聚物

1．47~1．55

氯化聚氯乙烯

1．07~1．09

尼龙610

1．50~2．00

酚醛塑料和氨基塑料（加有无机填料）

1．12~1．15

尼龙6

1．70~1．80

聚偏二氟乙烯

1．13~1．16

尼龙66

1．80~2．30

聚酯和环氧树脂（加有玻璃纤维）

1．10~1．40

环氧树脂，不饱和聚酯树脂

1．86~1．88

聚偏二氯乙烯

1．14~1．17

聚丙烯腈

2．10~2．20

聚三氟-氯乙烯

1．15~1．25

乙酰丁酸纤维素

2．10~2．30

聚四氟乙烯

1．161．20

聚甲基丙烯酸甲酯

1．17~1．20

聚乙酸乙烯酯

1．18~1．24

丙酸纤维素

注塑模工艺

干燥处理：

如果储存适当则不需要干燥处理。

熔化温度：

220~275℃，注意不要超过275℃。

模具温度：

40~80℃，建议使用50℃。

结晶程度主要由模具温度决定。

注射压力：

可大到1800bar。

注射速度：

通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。

如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。

流道和浇口：

对于冷流道，典型的流道直径范围是4~7mm。

建议使用通体为圆形的注入口和流道。

所有类型的浇口都可以使用。

典型的浇口直径范围是1~1.5mm，但也可以使用小到0.7mm的浇口。

对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。

PP材料完全可以使用热流道系统。

1）塑料的原材料分析

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。

2）塑件的结构分析

塑件的尺寸

塑件尺寸的大小受制于以下因素：

a）             取决于用户的使用要求。

b）             受制于塑件的流动性。

c）             受制于塑料熔体在流动充填过程中所受到的结构阻力。

2、塑件尺寸公差标准

a）             影响塑件尺寸精度的因素主要有：

塑料材料的收缩率及其波动。

b）             塑件结构的复杂程度。

c）             模具因素（含模具制造、模具磨损及寿命、模具的装配、模具的合模及模具设计的不合理所可能带来的形位误差等）。

d）             成型工艺因素（模塑成型的温度T、压力p、时间t及取向、结晶、成型后处理等）。

e）             成型设备的控制精度等。

其中，塑件尺寸精度主要取决于塑料收缩率的波动及模具制造误差。

题中没有公差值，则我们按未注公差的尺寸许偏差计算，查表取MT5。

（2）塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析

1）结构分析从零件图上分析，该零件总体形状为园头的长方形，在宽度方向的两侧有一个高为8.8MM,长为19.5MM的方孔。

在宽度方向的一侧有三个凸耳，在另一侧有一个凸耳。

在产品上有一个13毫米的孔和10个10毫米的孔。

有一个17.5*15.5的一个方孔。

在长度的一侧有一个梯形孔和一个不规则的孔。

因此，在模具设计时必须设置侧向分型抽芯机构，该零件属于中等复杂程度。

3）尺寸精度分析该零件的重要尺寸为正负0.2㎜，尺寸精度为5---6级，由以上分析可见该零件的尺寸精度为中等，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。

4）表面质量分析

塑件的表面质量包括塑件缺陷、表面光泽性与表面粗糙度，其与模塑成型工艺、塑料的品种、模具成型零件的表面粗糙度、模具的磨损程度等相关。

模具型腔的表面粗糙度通常应比塑件对应部位的表面粗糙度在数值上要低1-2级。

该零件的内表面除要求没有缺陷毛刺，其他没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。

综上所诉，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。

2.2计算塑件的体积和重量计算塑件的重量的为了选用注射机及确定模具型腔数。

计算塑件的体积：

V=30MM3.

计算塑件的重量：

根据设计手册可查得ABS的密度为1.4KG\DM-3.

故塑件的重量为：

W=VP=30*1.4*10-3=42克

第三章拟定模具结构形式

3.1确定型腔数量及排列方式

. 注射模可设计成一模一腔也可设计成一模多腔。

其数目的确定要从以下几个方面考虑：

     .注塑产品的尺寸及结构的复杂性

     .塑件的尺寸精度—型腔越多，精度也相对降低。

这不仅由于型腔加工精度产差，也由于熔体在模具内流动不均所致。

     .制造难度—多腔模比单腔模的难度大。

     .制造成本—多腔模高于单腔模，但不是简单的倍数关系。

从塑单件成本中所占的费用比例来看比单腔模低。

     .注塑成型的生产效益。

从表面上看，多腔模比单腔模高的多，单多腔模所使用的注射极大，每一注射循环期长而维持费用高。

型腔数目的确定

型腔数目的确定，应根据塑件的几何形状及尺寸、质量、批量大小、交货长短、注射能力、模具成本等要求来综合考虑。

根据注射机的额定锁模力F的要求来确定型腔数目n，即

            n

式中 F——注射机额定锁模力（N）

P——型腔内塑料熔体的平均压力（MPa）

A1、A2——分别为浇注系统和单个塑件在模具分型面上的投影面积（mm2）

大多数小型件常用多型腔注射模，面高精度塑件的型腔数原则上不超过4个，生产中如果交货允许，根据以上几方面，一般小尺寸及结构简单的模具适合一模多腔。

本塑件在注射时采用一模两件，即模具需要两个型腔。

综合考虑浇注系统，模具结构的复杂程度，成本等因素现拟定采用图1---2所示的型腔排列方式。

图3—1型腔的排列

3.2模具结构形式的确定

模具结构形式主要包括:

分型面选择水平分型面，模具型腔数目为一模两腔，需要采用斜抽芯机构，推出机构选用斜顶的方式。

见下图

图3—2模具结构图

第四章注射机型号的确定

4.1注射成型机定义　

　　注射成型机（简称注射机或注塑机）是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。

注射成型是通过注塑机和模具来实现的。

注射成型机的类型有:

立式、卧式、全电式，但是无论那种注塑机，其基本功能有两个

（1）加热塑料，使其达到熔化状态

（2）对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。

4.2工作原理和模式

　　注射成型机的工作原理与打针用的注射器相似，它是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。

　　注射成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：

定量加料—熔融塑化—施压注射—充模冷却—启模取件。

取出塑件后又再闭模，进行下一个循环。

　　注射成型机操作项目：

注塑机操作项目包括控制键盘操作、电器控制系统操作和液压系统操作三个方面。

分别进行注射过程动作、加料动作、注射压力、注射速度、顶出型式的选择，料筒各段温度的监控，注射压力和背压压力的调节等。

　　一般螺杆式注塑机的成型工艺过程是：

首先将粒状或粉状塑料加入机筒内，并通过螺杆的旋转和机筒外壁加热使塑料成为熔融状态，然后机器进行合模和注射座前移，使喷嘴贴紧模具的浇口道，接着向注射缸通人压力油，使螺杆向前推进，从而以很高的压力和较快的速度将熔料注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间和压力保持（又称保压）、冷却，使其固化成型，便可开模取出制品（保压的目的是防止模腔中熔料的反流、向模腔内补充物料，以及保证制品具有一定的密度和尺寸公差）。

注射成型的基本要求是塑化、注射和成型。

塑化是实现和保证成型制品质量的前提，而为满足成型的要求，注射必须保证有足够的压力和速度。

同时，由于注射压力很高，相应地在模腔中产生很高的压力（模腔内的平均压力一般在20~45MPa之间），因此必须有足够大的合模力。

由此可见，注射装置和合模装置是注塑机的关键部件。

　　对塑料制品的评价主要有三个方面，第一是外观质量，包括完整性、颜色、光泽等；第二是尺寸和相对位置间的准确性；第三是与用途相应的物理性能、化学性能、电性能等。

这些质量要求又根据制品使用场合的不同，要求的尺度也不同。

制品的缺陷主要在于模具的设计、制造精度和磨损程度等方面。

但事实上，塑料加工厂的技术人员往往苦于面对用工艺手段来弥补模具缺陷带来的问题而成效不大的困难局面。

　　生产过程中工艺的调节是提高制品质量和产量的必要途径。

由于注塑周期本身很短，如果工艺条件掌握不好,废品就会源源不绝。

在调整工艺时最好一次只改变一个条件，多观察几回，如果压力、温度、时间统统一起调的话，很易造成混乱和误解，出了问题也不知道是何道理。

调整工艺的措施、手段是多方面的。

例如：

解决制品注不满的问题就有十多个可能的解决途径，要选择出解决问题症结的一、二个主要方案，才能真正解决问题。

此外，还应注意解决方案中的辨证关系。

比如：

制品出现了凹陷，有时要提高料温，有时要降低料温；有时要增加料量，有时要减少料量。

要承认逆向措施的解决问题的可行性。

4.3分类及特点

注射成型机按照注射装置和锁模装置的排列方式，可分为立式、卧式和立卧复合式。

其各自的特点如下：

（一）立式注塑机的特点：

　　1、注射装置和锁模装置処于同一垂直中心线上，且模具是沿上下方向开闭。

其占地面积只有卧式机的约一半，因此，换算成占地面积生产性约有二倍左右。

　　2、容易实现嵌件成型。

因为模具表面朝上，嵌件放入定位容易。

采用下模板固定、上模板可动的机种，拉带输送装置与机械手相组合的话，可容易地实现全自动嵌件成型。

　　3、模具的重量由水平模板支承作上下开闭动作，不会发生类似卧式机的由于模具重力引起的前倒，使得模板无法开闭的现象。

有利于持久性保持机械和模具的精度。

　　4、通过简单的机械手可取出各个塑件型腔，有利于精密成型。

　　5、一般锁模装置周围为开开放式，容易配置各类自动化装置，适应于复杂、精巧产品的自动成型。

　　6、拉带输输送装置容易实现串过模具中间安装，便于实现成型自动生产。

　　7、容易保证模具内树脂流动性及模具温度分布的一致性。

　　8、配备有旋转台面、移动台面及倾斜台面等形式，容易实现嵌件成型、模内组合成型。

　　9、小批量试生产时，模具构造简单成本低，且便于卸装。

　　10、经受了多次地震的考验，立式机由于重心低，相对卧式机抗震性更好。

（二）卧式注塑机的特点：

　　1、即是大型机由于机身低，对于安置的厂房无高度限制。

　　2、产品可自动落下的场合，不需使用机械手也可实现自动成型。

　　3、由于机身低，供料方便，检修容易。

　　4、模具需通过吊车安装。

　　5、多台