模具毕业设计52仿指按摩器按摩杆注射成型模具设计说明书.docx

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模具毕业设计52仿指按摩器按摩杆注射成型模具设计说明书

学院

毕业设计（论文）

题目：

仿指按摩器按摩杆注射成型模具设计

系别：

理工系专业：

模具设计与制造

年级：

届学号：

姓名：

指导老师及职称：

教授

年6月10日

目录

摘要----------------------------------------------------------------------------------------------1

前言----------------------------------------------------------------------------------------------2

正文---------------------------------------------------------------3

一、制品的成型要求和注射工艺------------------------------------3

二、注射材料的成型特点以及相关参数------------------------------3

三、模具结构的分析----------------------------------------------4

四、型腔数量确定及排列方式--------------------------------------6

五、分型面的选择------------------------------------------------7

六、模具排气槽的设计------------------------------------------------------------------7

七、浇注系统形式和浇口的设计------------------------------------8

八、冷却系统的设计----------------------------------------------9

九、推出机构的设计----------------------------------------------9

十、侧向抽芯机构的设计------------------------------------------10

十一、成型零件工作尺寸的计算------------------------------------11

十二、注射机的选用与校核----------------------------------------12

参考资料-----------------------------------------------------------14

小结---------------------------------------------------------------15

前言

模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑料工业的迅速发展，以及塑料制品在航空、航天、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求也越来越高，传统的模具设计方法已无法适应当今的要求.与传统的模具设计相比，计算机辅助工程（CAE）技术无论是在提高生产率、保证产品质量方面，还是在降低成本、减轻劳动强度方面，都具有极大的优越性。

美国MOLDFLOW上市公司是专业从事注塑成型CAE软件和咨询公司，自1976年发行了世界上第一套流动分析软件以来，一直主导塑料成型CAE软件市场。

MOLDFLOW一直致力于帮助注塑厂商提高其产品设计和生产质量，MOLDFLOW的技术和服务提高了注塑产品的质量，缩短了开发周期，也降低了生产成本，MOLDFLOW已成为世界注塑CAE的技术领袖。

利用CAE技术，可以在模具加工前，在计算机上对整个注塑成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压和冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题并及时进行修改，而不是等到试模后再返修模具。

这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且在减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等方面，都有着重大的技术、经济意义。

塑料模具的设计不但要采用CAD技术，而且还要采用CAE技术，这是发展的必然趋势。

21世纪，塑料工业以以前所未有的速度高速发展。

塑料，在各个领域、各个行业乃至国民经济中已拥有举足轻重的不可替代的地位。

模具是工业生产的重要工艺装备。

由于用模具加工成形零部件，具有生产高效、质量好、节约原材料和能源、成本低等一系列优点，已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。

模具制造是一个生产周期要求紧迫，技术手段要求较高的复杂生产过程。

总之，模具具有结构复杂、型面复杂、精度要求高、使用的材料硬度高、制造周期短等特点。

应用数控加工进行模具的制造可以大幅提高加工精度，减少人工操作，提高加工效率，缩短模具制造周期。

同时，模具的数控加工具有一定典型性，并比普通产品的数控加工有更高的要求。

在模具的加工中，各种数控加工均有用到，应用最多的是数控铣及加工中心，数控线切割加工与数控电火花加工在模具数控加工中的应用也非常普遍，线切割主要应用在各种直壁的模具加工，如冲压加工中的凹凸模，注塑模中的镶块、滑块，电火花加工用的电极等。

对于硬度很高的模具零件，采用机加工办法无法加工，大多采用电火花加工，另外对于模具型腔的尖角、深腔部位、窄槽等也使用电火花加工。

而数控车床主要用于加工模具杆类标准件，以及回转体的模具型腔或型芯，如瓶体、盆类的注塑模具，轴类、盘类零件的锻模。

在模具加工中，数控钻床的应用也可以起到提高加工精度和缩短加工周期的作用。

模具应用广泛，现代制造业中的产品构件成形加工，几乎都需要使用模具来完成。

因此，凡制造业发达的国家，模具市场均极为广阔；凡模具发达国家，制造业也必定很发达和繁荣，也必定拥有国内、国外两个市场。

所以，模具产业是国家高新技术产业的重要组成部分，是重要的、宝贵的技术资源。

优化模具系统结构设计和型件的CAD/CAE/CAM，并使之趋于智能化，提高型件成形加工工艺和模具标准化水平，提高模具制造精度与质量，降低型件表面研磨、抛光作业量和制造周期；研究、应用针对各种类模具型件所采用的高性能、易切削的专用材料，以提高模具使用性能；为适应市场多样化和新产品试制，应用快速原型制造技术和快速制模技术，以快速制造成型冲模、塑料注射模或压铸模等，应当是未来5~20年的模具生产技术的发展趋势。

仿指按摩器按摩杆注射成型模具设计

唐国雄

阳江职业技术学院理工系，阳江529566

摘要

模具是一种技术密集、资金密集型产品，在我国国民经济中的地位也非常重要。

模具工业已被我国正式确定为基础产业，并在“十五”中列为重点扶持产业。

由于新技术、新材料、新工艺的不断发展，促使模具技术不断进步，对人才的知识、能力、素质的要求也在不断提高。

国民经济的高速发展对模具工业提出了愈来愈高的要求，促使模具技术迅速发展，作为生产各种塑料产品的重要工艺装备，模具已发展成为一门产业。

随着现代工业的发展，塑料在国民经济的各个部门发挥了愈来愈大的作用，而作为成型塑料产品的塑料模具，也得到了迅速的发展。

各种先进的模具制造技术和模具设计方法也层出不穷，极大的促进了模具工业的发展。

但是我国的模具技术水平和国外先进的模具技术水平还有一定的差距，所以我们要不懈努力，发愤图强，为我国模具工业的发展做出应有的贡献，为提高我国的综合国力而奋斗。

关键词：

模具技术、塑料、制品、参数、计算

正文

一．制品的成型要求和注射工艺

1、成型要求:

如下图所示：

1）该产品为仿指按摩器的零件之一按摩杆。

2）塑件表面要求质量好，不允许有毛刺，无斑点、条纹、凹痕、起泡、变色、熔接痕，变形。

3）此外还要求具有一定的表面光泽性、表面粗糙度较小

2.注射工艺

采用螺杆式注射机

1）注射前必须对材料的检验和预处理,否则塑料制品表面将出现斑纹，银丝和气泡等缺陷，甚至导致高分子在成型时产生降解，严重影响制品的质量。

干燥的处理可根据批量的不同而进行不同的方法,如:

红外线,烘箱,真空干燥等.其温度为80～85℃,时间为2～3小时.干燥后的塑料应马上使用,否则要加以妥善贮存,以防再受潮。

2）注射过程：

加入塑料→塑化→注射→保压→冷却→开模→动模后移→分型面打开→两边侧抽芯→塑件收缩包紧型芯→随动模开模脱离定模型腔→到达一定模距→顶针顶塑件脱离型芯→完成了一次脱件→动模前移→复位→侧型芯复位→分型闭合→复位杆带动推杆固定板使顶针复位。

料筒温度分别为前段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60～100MPa;成型时间分别为注射时间20～90s,高压时间0～5s,冷却时间20～120s,总时间50～220s;螺杆转速30r/min。

后处理用红外线灯,烘箱其温度70℃,时间2～4小时

二、注射材料的成型特点以及相关参数

1塑料名称：

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

2.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.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.

2）有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。

3）流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。

3成型特性：

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，同时模表面需增加排气位置。

4ABS的相关参数

密度：

1.02～1.16kg·dm-3　比体积：

0.86～0.98dm3·kg-1

收缩率：

0.4～0.7%　　熔点：

130～160℃

热变形温度：

83～108℃冲击强度（无缺口）：

261kJ·m-2

吸水性：

（24h）0.2～0.4ωp·cX100硬度（HB）：

9.7R121

三模具结构的分析

零件名：

1）拉圾钉；2）内六角螺钉;3）内六角螺钉;4）拉料杆；5）垫板；6）弹弓波球；7）内六角螺钉；8）动模座板；9）圆柱销；10）限位挡板；11）滑块；12）定模固定板；13）定位销；14）内六角螺钉；15）定位销；16）定模座板；17）定位圈；18销钉；19）浇口套；20）内六角螺钉；21）定模型腔板；22）斜导柱；23）动模型腔板；24）定位销；25）推料杆；26）模脚；27）推板固定板；28）推板；29）内六角螺钉；30）动模座板；31）复位杆；32）密封圈；33）水管接口；34）导套；35）导柱；36）塑料管；37）吊环;

1合模导向装置

合模导向装置是保证动模与定模或上模与下模合模时正确定位和导向重要件。

合模导向装置主要有导柱导向和锥面定位，这里采用导柱导向，主要零件是导柱（35）和导套（36）。

2支承零件

塑料模具的支承零件包括动模（或上模）座板、定模（下模）座板、动模（下模）板、定模（上模）板、支承板、垫块等。

塑料模的支承零件起装配、安装作用。

A．（或上模）座板和定模（下模）座板，它是动模（下模）板、定模（上模）板的基座，也是固定式塑料模具与成型设备连接的模板，因此，座板的轮廓尺寸和固定孔必须与成型设备上模具的安装板相适应，另外还必须具有足够的强度和刚度。

图示零件16、30。

B．动模（下模）板和定模（上模）板，它的作用是固定型芯、母模、导柱和导套等零件，所以俗称固定板，塑料模具种类及结构不同，固定板的工作条件也有所不同。

对于移动式压缩模，开查力作用在固定板上，因而固定板有足够的强度和刚度。

但不论那一种模具，为了确保型芯和母模等零件固定稳固，固定板应有足够的厚度。

图示零件8、12。

动、定模的选材：

是选用45号钢,

c支承板（垫板）是垫在固定板背面的模板。

它的作用是防止型芯，母模、导柱、导套等零件脱出，增强这些零件的稳定性并承受型芯和母模等传递来的成型压力。

支承板与固定板的连接通常用螺钉和销钉紧固，也有用铆接的。

支承板应有具有足够的强度和刚度，以承受压力而不过量变形。

图示零件5。

d垫块的主要作用是使动模支承板与动模座板之间形成用于推出运动的空间和调节模具总高度适应成型设备上模具安装空间对模具总高的要求，因此，垫块的高度应根据以上需要而定。

图示零件26。

3．侧滑块零件

塑料模具的侧滑块零件包括滑块、斜导柱等。

图示零件11和22.

斜导柱是固定在上模型芯上，采用了圆形的，因为加工方便，斜导柱斜角为22度

四．型腔数量确定及排列方式

因塑件体积质量较小，形状比较简单，生产批量大,所以采用多型腔模具。

考虑到模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计，选择型腔的数量为“一出四”即一模四腔多型腔模具。

型腔排列方式如下图所示

图

（1）

五．分型面的选择

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）分型面应选在塑件第二个阶级圆处。

2）便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。

3）保证塑件的精度要求。

4）满足塑件的外观质量要求。

5）便于模具加工制造。

6）对成型面积的影响。

7）对排气效果的影响。

8）对侧向抽芯的影响。

对于这个产品，在满足以上原则下，确立分型面设在按摩杆的中间以便于抽芯和排气。

如下图所示

图

（2）

六模具排气槽的设计

当塑料熔体充填型腔时，必须顺序地排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热而产生的气体。

如果气体不能被顺利排出，塑料会由于填充不足而出现气泡、接缝或表面轮廓不清等缺陷，甚至气体受压而产生高温，使塑料焦化。

特别是对大型塑件、容器类和精密塑件，排气槽将对它们的品质带来很大的影响，对于在高速成行中排气槽的作用更为重要。

我们的塑件并不是很大，而且不属于深型腔类零件，因此本方案设计在分型面之间、推杆预模板之间及活动型芯与模板之间的配合间隙进行排气，间隙值取0.04㎜。

七浇注系统形式和浇口的设计

浇注系统的设计原则：

1）浇口位置应尽量选择在分型面上，以便于模具加工及使用时浇口的清理；

2）浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使其流程为最短；

3）浇口的位置应保证塑料流入型腔时，对着型腔中宽敞、壁厚位置，以便于塑料的流入;

4）避免塑料在流入型腔时直冲型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能尽快的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件变形;

5）尽量避免使制件产生熔接痕,或使其熔接痕产生在之间不重要的位置;浇口位置及其塑料流入方向,应使塑料在流入型腔时,能沿着型腔平行方向均匀的流入,并有利于型腔内气体的排出;

1.主流道设计要点:

为便于凝料从主流道中拉出,主流道设成圆锥形,其锥度a=30,内壁粗糙度为Ra0.63,整个主流道都在衬套中。

为了减少料流转向时的阻力,在主流道与分流道接处有R为1.5mm的过渡。

2分流道的布置形式

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各个型腔。

由于此设计按摩器时一模四件的、流道布置形式采用非平衡式，侧浇口。

如下图

3.浇口的设计

由于本产品的材料为ABS，为热塑性塑料，流动性好，熔体粘度对剪切速度较敏感,又根据模具为一模四腔,以快速充满型腔。

一般首先凝固，凝固封闭后的浇口能防止熔料倒流，也便于浇口凝料与制品的分离.

八、冷却系统的设计

冷却形式的选择原则:

1）.在满足的冷却所需的传热面积和模具结构允许的前提下,冷却回路数量应尽量多,冷却通道孔径要尽量大.

2）布置合理,分布尽量与型腔轮廓相吻合.

3）减少进出水口温差,一般的制品温差应控制在5ºC.

4）便于加工清理,不能贮水,不能漏水,尽量避开熔接痕,

5）根据该制品的形状如图所示冷却形式的排列，取孔径为6mm,分别在上下型腔冷却.

九推出机构的设计

（1）推杆的设计

本模采用最简单的和最常用的的圆推杆,以垫板沉孔式固定.

工作原理:

开模时，靠注射机的机械推杆使脱模机构运动，推动塑件脱落。

推出机构的设计要求:

1）尽量使塑料制品留在动模上

2）保证制品不变形不损坏

3）保证制品外观良好

4）结构可靠

（2）复位杆的设计

本模采用圆柱复位杆,共为四枝分布在推杆固定板上，以垫板沉孔式固定.

工作原理:

在推出机构完成制品脱模后,为了继续注射成型,复位杆使推出机构回到原来注射成型的位置.

技术要求:

复位杆与模具板的间隙较大,一般为H7/h6,复位杆端面应低于分型面0.02～0.05mm的尺寸要求.

（3）拉料杆的设计

为了使主流道凝料能顺利地从主流道衬套中脱中脱出，

本模采用Z形将冷凝料钩住,与动模的配合为H7/k6

十、侧向抽芯机构的设计

因塑件上有内凹孔结构，并且贯穿塑件，它垂直于脱模方向，阻碍成型后塑件从模具中脱出。

因此，我们在这里给它设计侧向抽心，把塑件的内凹孔结构做成活动的滑块形式的侧型心，即侧抽心。

我们选用滑块导滑的斜滑块分型抽心机构,钢珠和限位挡板定位。

1．斜导柱的设计

作用:

在开模时将侧型芯与滑块从制品中抽出来;而在合模过程中使侧型芯与滑块顺利复位到成型位置.

S抽=14+（2～3）mm=16.5～17.5,采用16.5mm抽芯距,斜导柱角A取22º

Fy=PA=19.6x（5x14x4）x10-6=5488MPa

F=Fycosa（f-tga）/1+fsinacosa=5488cos2º（0.15-tg2º）/（1

+0.15sin2ºcos2º）

=610MPa

FQ=0.1x14x5=7mm2

Fk=（F+FQ）sinA/cosa-f1sinA

=（610+7）sin22º/cos22º

-f1sin22º=260MPa

FW=（F+FQ）/cosA-f1sinA

=（610+7）/cos22º-f1cos22º

=739MPa

L4=S抽/sinA=16.5/sin22º=44.07mm

H4=S抽ctgA=16.5/ctg22º=40.84mm

取D=15mm,L4=50mm.H4=44mm,进行校核

Mmax=FWL4=739x50=36950MPa

强度校核：

σmax=MMAX/W=36950/0.1D3<[σ]

D1=（MMAX/0.1[σ]）1/3=13.91mm

2.滑块与导槽的设计

1）侧型芯与滑块的连接形式：

为了便于加工和装配以及节省优质钢材，采用组合式滑块，将型芯连接在滑块上，用销钉固定。

2）滑块的导滑形式：

为了确保侧型芯可靠地抽出和复位，保证滑块在移动过程中平稳，无上下窜动和卡死现象，滑块与导滑槽采用整体式;配合一般采用H7/f7

3）滑块的定位设计:

滑块在开模过程中要运动一定距离,因此,要使滑块能够安全回位,必须给滑块安装定位装置,且定位装置必须灵活可靠,保证滑块在原位不动.本模采用弹簧钢球定位.该结构紧凑,加工便利,定位刚性好,使用这种钢珠定位,使模具在工作中的定位有较高的可靠性、准确性、灵活性等等。

3.楔紧块的设计

1）楔紧块的形式：

在制品注射过程中，侧型芯方向受到熔体的推力作用，这个力通过滑块传给斜导柱，受力后容易变形。

设置楔紧块，以压紧滑块，使滑块不致产生位移，从而保护斜导柱和保证滑块在成型时位置精度。

本模具采用整体式锁紧方式,结构刚性好。

2）楔紧块的楔角a:

一般a=A+（2º～3º）,本模采用a=25º

十一、成型零件工作尺寸的计算

1.查《塑料模塑成型技术》，表3-9未注公差尺寸等级选用MT5

2.查表3-10，根据不同的尺寸选用不同的公差值

3.由S=0.4%～0.7%,选择SCP=0.6%,δz=Δ/3

型腔的径向尺寸公式：

Lm=（Ls+LSSCP%-3/4Δ）0+δ

式中Scp—为平均收宿率δz—模具制造的公差

Δ—塑件的允许公差Lm—型腔的径向尺寸

Ls—塑件的最大尺寸

L1=（12.13+12.13x0.6%-3/4x0.18）0+0.18/3=12.070+0.06mm

L2=（13.48+13.48x0.6%-3/4x0.18）0+0.18/3=13.430+0.06mm

L3=（13.75+13.75x0.6%-3/4x0.1）0+0.1/3=13.760+0.03mm

L4=（6.52+6.52x0.6%-3/4x0.1）0+0.1/3=6.61490+0.03mm

型腔的深度尺寸公式：

Hm=（Hs+HsxScp%-2/3Δ）0+δ

式中Hm—型腔的深度尺寸Hs—塑件的最大尺寸

H1=（3+3x0.6%-2/3x0.12）0+0.12/3=2.9380+0.04

R1=（15+15x0.6%-2/3x0.1）0+0.1/3=15.0230+0.03mm

R2=（8+8x0.6%-2/3x0.1）0+0.1/3=7.980+0.03mm

型芯的径向尺寸公式：

lm=（ls+lSSCP%+3/4Δ）-&0

式中lm—型芯的径向尺寸ls—塑件的最大尺寸

lm=（14.14+14.14x0.6%+3/4x0.2）-&0=14.37-0.070mm

型芯的深度尺寸公式：

hm=（hs+hSSCP%+2/3Δ）-&0

式中hm—型芯的深度尺寸hs—塑件的最大尺寸

hm=（3+3x0.6%+2/3x0.14）-&0=3.11-0.050mm

十二．注射机的选用与校核

1．由于塑料尺寸较小，我们采用标准模架：

EAI-2025型腔布置采用多型腔，一模四件，因此在一个注射机成形周期内需注射入模具内的塑料熔体体积为：

仿指按摩器按摩杆体积V,经Pro/E模型分析计算得Vz＝2245mm3

V=n×Vz+Vj

n是模件数.n=4

Vz—单个塑件的体积

Vj—浇注系统的凝料和飞边所需的塑料溶液,一般Vj=（6%～30%）Vz,根据产品具体情况而定,还有其它计算方法

V=n×Vz+Vj=4x2245+20%×2245=9429mm3

根据手册,V≤0.8Vg（Vg是注射机额定的注射量）

Vg≥V/0.8则可查出注射机

Vg≥V/0.8=9429/0.8=11786.25mm3

可选用sz-60/40额定锁模力为400KN

选定注射机后对锁模力进行校核,因为要闭合后防止模具分型面被模腔压力顶开,所以注射机必须对模具施以足够的锁模力。

校核锁模力:

锁模力计算F=k×P×A

A—型腔和浇