有侧抽的注塑模毕业设计.docx

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有侧抽的注塑模毕业设计

编号：

注塑模设计

论文说明书

题目：

计算器盖注塑模设计

院（系）：

专业：

机械设计制造及自动化

学生姓名：

学号：

指导教师：

2010年1月12日

引言

近模具是工业生产的基础工艺装备，国民经济的五大支柱产业——机械、电子、汽车、石化、建筑都要求模具工业发展与之相适应。

模具因其生产效率高、产品质量好、材料消耗低、生产成本低而获得广泛应用，与其他加工制造业所无法比拟的。

从工业产品生产行业看，模具是现代工业，特别是汽车、摩托车、航空、仪表、仪器、医疗器械、电子通讯、兵器、家用电器、五金工具、日用品等工业必不可少的工艺装备。

据资料统计，利用模具制造的零件数量，在飞机、汽车、摩托车、拖拉机、电机、电器、仪器仪表等机电产品中占80%以上；在电脑、电视机、摄像机、照相机、录像机、传真机、电话及手机等电子产品中占85%以上；在电冰箱、洗衣机、空调、微波炉、吸尘器、电风扇、自行车、手表等轻工业产品中占90%以上；在了弹、枪支等兵器产品中占95%以上。

我国模具工业在政府十分重视及关怀下，并提出相应的优惠政策进行模具技术开发，在模具工业中大量采用先进技术和设备，努力提高模具设计和制造水平，取得显著的经济效益。

另外，从资料获悉，目前，美国、日本、德国等发达国家的模具总产值都已超过机床总产值。

模具技术的进步极大地促进了工业产品的生产发展，模具是“效益放大器”，用模具生产最终产品的价值将超过自身价格的几十倍乃至百倍及上千倍。

模具技术含量不断提高，属于高新技术产品的模具越来越多。

据了解，目前已被国家有关部门列入《中国高新技术产品出口目录》的已有四种模具。

其实已经有不少模具的技术含量超过了这四种模具，例如汽车零部件级进模具、精密多工位级进模具、轿车大型复杂覆盖件冲压模具、自动化汽车内饰件浇注模具、高强度板热压成型模具等。

随着高新技术的发展，越来越多的模具生产企业被各级政府有关部门认定为高新技术企业。

据中国模协初步统计，目前模具行业国家级高新技术企业有7家，省、市级高新技术企业已有近百家。

国际模具资本向我国转移的趋势十分明显，模具出口前景很好。

由于我国模具特别是中、低档模具在国际市场上存在着较大的价格优势，有的模具价格甚至只有国际市场的几分之一，再加上我国有较低廉的优质劳动力资源及较好的技术基础和基础配套设施，因此近年来外商在我国模具行业的投资额一年比一年大，到我国采购模具的跨国公司也越来越多。

（若想要CAD图可联系QQ847799784）

目录

引言II

1塑件分析2

1.1塑件结构2

1.2塑件成型工艺分析2

1.3材料ABS的注射成型过程及工艺参数3

1.3.1注射成型过程3

1.3.2材料ABS性能3

2.模具结构设计4

2.1分型面位置的确定4

2.2确定型腔数量及排列方式4

2.3模具结构形式的确定5

3.设计计算6

3.1注塑设备的选择6

3.1.1计算塑件体积6

3.1.2塑件质量计算6

3.2型腔壁厚和底板厚度计算8

3.3成型零件的工艺尺寸的计算8

3.3.1型腔的径向尺寸9

3.3.2型芯的径向尺寸10

3.3.3型腔深度和型芯高度尺寸的计算11

4浇注系统的设计11

4.1主流道设计12

4.1.1流道设计要点及计算12

4.2冷料井设计13

4.3分流道设计要点13

4.3.1分流道的长度13

5.模具冷却系统的设计14

5.1设计计算过程14

6排气及加热系统系统的设计16

6.1塑件可能出现的缺陷分析16

6.2排气系统的设计要点16

6.3加热系统16

7脱模机构的设计16

8模具的装配17

结论18

谢辞19

参考文献20

附录（工程图6张、工艺卡4 张）21.

摘要

本次的实训主要内容为计算器注塑模的设计。

首先获得产品部件的外型实体模型，进行分析,然后利用AUTO2006重画出二维图，用AutoCAD2006完成注塑模具非标准零件的零件图和模架的装配图。

设计塑件确定成型方法：

（采用注射法）。

编写成型工艺；选择成型设备：

成型设备的性能、规格、特点；设计模具结构方案；绘制模具装配图和零件图；编写模具制造工艺卡片；撰写课程设计报告等。

通过不断分析改进和修整，使设计达到要求，通过所有检验后，用AutoCAD2006完成注塑模具非标准零件的零件图和模架的装配图。

关键词：

注塑模，模具制造，制造工艺

Abstract

Themaincontentsofthetrainingforthecalculatorinjectionmolddesign.Firstsecureproductcomponentsexteriorsolidmodel,analyzed,thenuseAUTO2006re-tracingthe2dfigure,withAutoCAD2006completeinjectionmouldnon-standardpartsgraphandformworkofassemblydrawings.Designplasticpartstodeterminetheshapingmethod:

（usinginjections）.Writemoldingprocess,Choosemoldingequipment:

shapingequipmentperformance,specifications,characteristics,Designofdiestructurescheme,Drawmoldassemblydrawinganddetaildrawings,Writemouldmanufacturingprocesscard,Writingcoursedesignreportsetc.Throughcontinuousimprovementandtrimanalysis,makeadesignmeettherequirements,throughallinspectionaftercompletion,withAutoCAD2006injectionmouldnon-standardpartsgraphandformworkofassemblydrawings

Keywords：

Injectionmold,moulddesignandmanufacture,manufacturingprocess

1塑件分析

1.1塑件结构

塑件结构如图3-1所示

该零件尺寸中等大小，最大长度为100mm，最大高度6mm，最大宽度60mm，平均厚度2mm，根据各材料的注塑性能及加工使用性能，综合市场价格，选择材料为ABS。

1.2塑件成型工艺分析

1.结构分析

该塑件端部带有连接运动部分，两个连接运动部分分别在不同的型腔内成型，故在模具设计和制造上要有一定的定位措施和良好的加工工艺，以保证转动的顺畅和零件的使用寿命。

该塑件装配在计算器表面，对表面美观有一定要求，设计时要注意对外边面的处理。

2.成型工艺分析

精度等级：

采用一般精度。

脱模斜度：

该注塑零件壁厚约为1.8mm，其脱模斜度查参考文献有塑件内表面35′~1°，塑件外表面40′~1°20′。

由于该塑件没有特殊狭窄细小部位，所用塑料为ABS，流动性较好，而且，主要部分有较好的弧度，可顺势脱模，所以塑件外表面没有放脱模斜度。

同时，侧面采用滑块机构，脱模时，滑块抽去，两壁处脱模没有困难，所有也不放脱模斜度。

1.3材料ABS的注射成型过程及工艺参数

1.3.1注射成型过程

1.成型前的准备

对ABS的色泽、细度和均匀度进行检验。

由于ABS的吸水率大约为0.2%～0.8%，容易吸湿，成型前应进行充分的干燥，干燥至水分含量<0.3%。

干燥条件：

用烘箱以70～85℃烘2～4小时或用干燥料斗以80℃烘1～2小时。

2.注射过程

塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可以分为充模、压实、保压、倒流、和冷却4个阶段。

3.塑件的后处理

采用调湿处理，其热处理条件查参考文献中的表4-7由处理温度为70℃；保湿时间为2～4小时。

4.材料ABS的注塑成型参数

注射机：

螺杆式；

查《简明塑料模具设计手册》p54

螺杆转数（r/min）：

30；

料筒温度（℃）：

前段180～200；

中段165～180；

后段150～170；

喷嘴温度（℃）：

170～180；

模具温度（℃）：

50～80；

注射压力（MPa）：

70～100；

成型时间（s）：

注射20～60，保压0～3，冷却20～90，总周期50～220。

1.3.2材料ABS性能

1.物理性能

ABS树脂是一种共混物，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名Acrylonitrile-butadine-styrene（简称ABS），这三者的比例为20：

30：

50（熔点为175℃）。

只要改变其三者的比例、化合方法、颗粒的尺寸，便可以生产出一系列具有不同冲击强度、流动特性的品种，如把丁二烯的成份增加，则其冲击强度会得到提高，但是硬度和流动性就会降低，强度和耐热性变会减少。

ABS为浅黄色粒状或珠状不透明树脂，无毒、无味、吸水率低，具有良好的综合物理机械性能，如优良的电性能、耐磨性，尺寸稳定性、耐化学性和表面光泽等，且易于加工成型。

缺点是耐候性，耐热性差，且易燃。

2.成型性能

ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。

每种单体都具有不同特性：

丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。

从形态上看，ABS是非结晶性材料。

中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。

ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。

这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上上百种不同品质的ABS材料。

3.ABS的主要性能指标

密度ρ=1.2g/；

收缩率0.4～0.7%，取值0.5%.

4.ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施

主要缺陷：

溢料飞边、气泡、熔接痕、烧焦及黑纹、光泽不良；

消除措施：

增大注射压力、提高模具温度、加排气槽、充分预干燥。

2.模具结构设计

2.1分型面位置的确定

在塑件设计阶段，就应考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成型。

在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。

分型面的设计是否合理，对塑件质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都由很大影响。

因此，分型面的选择是注塑模具设计中的一个关键因素。

1.分型面的选择原则

（1）有利于保证塑件的外观质量；

（2）分型面应选择在塑件的最大截面处；

（3）尽可能使塑件留在动模一侧；

（4）有利于保证塑件的尺寸精度；

（5）尽可能满足塑件的使用要求；

（6）尽量减少塑件在合模方向上的投影面积；

（7）长型芯应置于开模方向；

（8）有利于排气；

（9）有利于简化模具结构。

2.2确定型腔数量及排列方式

当分型面确定之后，就需要考虑是采用单型腔模还是多型腔模。

一般来说，大中型塑件和精度要求高的小型塑件优先采用一模一腔的结构，但对于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度要求），形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。

故由此初步拟定采用一模两腔，如图所示。

2.3模具结构形式的确定

该模具外观质量一定的要求，从该塑件的外部特征可以看出塑件外形是圆弧形状在外侧有合盖用的弯向内的部分，只能采用侧向内抽成型。

侧向成型方法有多种形式：

斜导柱、斜导槽和弯销驱动侧线成型滑块成型及斜滑块侧向成型等方法。

本设计采用斜导柱侧向成型，初步拟定采用两腔单分型面的模具结构形式，如图

3.设计计算

3.1注塑设备的选择

3.1.1计算塑件体积

1估算塑件体积和质量：

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

3.1.2塑件质量计算

M=体积X密度=12679mm3X1.14g/cm3=13.16g,13.16+2X1.14=15.44g（预置浇道凝料为2cm3）

2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SZY-300

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：

1400KN

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：

SR12

3.注塑机的参数较核

注射容量和质量校核

由于以容量计算时

V总≤0.8V注

式中V注—注射机最大注射容量cm3；

V总—成型塑件与浇注系统体积总和cm3；

0.8—最大注射容量的利用系数。

∴V注≥V总/0.8=14.679/0.8=18.35cm3

所以注塑机符合注射容量和质量要求。

（2）合模力及注塑面积和型腔数的校核

合模力的大小必须满足下式：

Fs≥Fz=P（nAx+Aj）=PA

式中A—塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和

Ax—塑件型腔在模具分型面上的投影面积

Aj—塑件浇注系统在模具分型面上的投影面积

Fz—胀模力

Fs—合模力

P—模腔压力取75MPa

通过使用Pro/ENGINEER软件计算面功能自动得出A=6550mm2

由于Fs=1250KN≥75×6550mm2=491.25KN

（3）模具与注塑机安装部分相关尺寸校核

1）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

模具的长×宽为300×400mm〈注塑机拉杆的间距415×415mm）

故满足要求。

2）模具闭合高度校核

模具实际高度H模=270mm；

注塑机最小闭合厚度H最小=150mm即H模>H最小；

故满足要求。

3）开模行程校核

此处所选用的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）。

注塑机的开模行程应满足下式：

S机-（H模-H最小）>H1＋H2+（5～10）mm

因为S机-（H模-H最小）＝360-（280-220）=300mm

H1＋H2＋（5～10）＝30+60+10=90mm

即S机-（H模-H最小）>H1＋H2+（5～10）mm

故满足要求。

式中:

H1——推出距离，单位mm；

H2——包括浇注系统在内的塑件高度，单位mm；

S机——注塑机最大开模行程。

3.2型腔壁厚和底板厚度计算

根据教材《塑料成型工艺与模具设计》P158，公式

1侧壁厚度计算公式为：

S>=

因H1/L=6/100=0.06，根据《中国模具工程大典》

取c=1,

又因为：

P=75MPa,E=2.05X105MPa,[

]取0.05，

算得S=18.4mm

2型腔底板厚度计算公式：

根据教材《塑料成型工艺与模具设计》

（按刚度计算）:

L=100mm,b=60mm,E=2.06x105MPa,p=75MPa,取c’=0.025,[

]取0.05

算得h=13.5mm综合上述的计算结果，

故根据塑件选定模架为:

A3—250X315—F2—GB/T122556—1990，取A板=30mmB板=25mmD垫板=60mmH=30+25+60+70=185mm

3.3成型零件的工艺尺寸的计算

直接与塑料接触构成塑件形状的零件称为成型零件，其中构成塑件外形的成型零件成为凹模，构成塑件内部形状的成型零件成为凸模（型芯）。

由于凹、凸模件直接与高温、高压的塑料接触，并且脱模时反复与塑件摩擦，因此，要求凹、凸模件具有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及足够低的表面粗糙度，如果型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生翘曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸精度并影响脱模。

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。

由于计算器盖须与机配合，所以只有计算器的，内边缘的才起着配合决定性的作用，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

=0.5%

3.3.1型腔的径向尺寸

按教材《塑料成型工艺与模具设计》P158

计算公式：

（Lm）0+δ=[（1+

）Ls-（0.5～0.75）△]0+δ=[1.003×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按教材《塑料成型工艺与模具设计》P151取δz=1/3△，（有的书本取1/4～1/6△），代入数据得：

计算型腔的径向尺寸

当塑件尺寸：

Ls=20-0.06计算：

Lm=[1.003×Ls-0.75△]0+δ

=（1.003*2-0.75*0.06）0。

020

=1.96+0。

020;

Ls=600-0.19经计算：

Lm=[1.003×Ls-0.75△]0+δ

=（1.003*60-0.75*0.19）0+δ

=60.04+0.060;

Ls=1000-0.22经计算：

Lm=（1.003*100-0.75*0.22）0+δ

=100.14+0.070;

3.3.2型芯的径向尺寸

按教材《塑料成型工艺与模具设计》P151

计算公式：

=[1.003×

+0.75△]0-

其中

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，

为塑料的平均收缩率，δz为模具成型零件的制造公差按教材《塑料成型工艺与模具设计》P151取δz=1/3△，（有的书本取1/4～1/6△），代入数据得：

计算型芯的径向尺寸

当塑件尺寸：

Ls=4+0.0750，经计算，[1.003×

+0.75△]0-

=（1.003*4+0.75*0.06）0-

=4.06-0.0250

Ls=54+0.190,经计算[1.003×

+0.75△]0-

=（1.003*54+0.75*0.19）0-

=54.3-0.060

Ls=62+0.190，经计算[1.003×

+0.75△]0-

=（1.003*62+0.75*0.19）0-

=62.330-0.06

Ls=96+0.220，经计算[1.003×

+0.75△]0-

=（1.003*96+0.75*0.22）0-

=96.450-0.07

3.3.3型腔深度和型芯高度尺寸的计算

按《塑料成型工艺及模具设计》151中的公式进行计算

型腔径向尺寸：

型芯径向尺寸：

当塑件尺寸Hs=60-0.09时，经计算，得型腔深度

[（1+

）Hs-0.6△]

=（1.003*6-0.6*0.09）

=5.96+0.030

当塑件尺寸

=4+0.0750,经计算，得型芯高度

[（1+

）Hs+0.6△]0-

=（1.003*4+0.6*0.09）0-

=4.070-0.025

4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。

4.1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。

4.1.1流道设计要点及计算

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，

浇口套圆弧直径=SR喷嘴+（1～2）mm

主流道尺寸:

主流道小端直径D=注射机喷嘴直径+（0.5～1）

=3+（0.5～1），取D=4

主流道球面半径SR喷嘴=注射机喷嘴球头半径+（1～2）

=12+（1～2），取SR0=14

球面配合高度h=3～5mm，取h=3mm

主流道长度L=56mm

主流道大端直径D′=D+2Ltanα=4+2×56×tan2°=7.91，取D′=8mm（4-6）

浇口套总长LO=L+h+2=61mm

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，凹坑深度常取3～4mm。

在此模具中取浇口套圆弧直径=14mm。

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。

4.2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