毕 业 设 计.docx

毕 业 设 计.docx

《毕 业 设 计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕 业 设 计.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

毕业设计

毕业设计（论文）

题目滚轮注射模具的设计

姓名尚晓博

学号0841002533

所在学院机械工程学院

专业班级08模具（5）班

指导教师周细枝

日期2011年06月11日

摘要

随着社会的飞速发展,模具在生活中很常见，尤其是塑料模具，几乎是随处可见。

塑料的种类主要分有热固性塑料和热塑性塑料，随着人们生活水平的不段提高，塑料模具对生活的影响越来越大，塑料轻量化，高强度，颜色多样化，易于成形加工等特性，可提升产品的表面外观，满足消费者对创意性及美感的需求，产品的饰技术因此成为了非常重要的课题，创新表面生产技术逐步深入，能更好的让模具美学化和模具智能化更好的相互结合发产，从质变上改变我们的生活，意味着塑料模具技术的应用将渗透到社区的每一个家庭，塑料模具技术的发展和应用对社区生活的影响越来越大，随着CAD/CAM，RRO/E和UG等到软件的应用,塑料模具技术的发展和应用逐渐得到社会各界的重视。

关键词：

塑料模具，饰技术，美学化，智能化，模具设计。

Abstract

Withtherapiddevelopmentofsociety,themoldiscommoninlife,especiallytheplasticmold,almosteverywhere.Themaincategoriesofplasticsarethermosettingplasticsandthermoplasticsub-plastic,aspeoplenotofthestandardoflivingimproved,plasticmoldgrowingimpactonlife,plasticlightweight,highstrength,colorvariety,easymoldingprocessingcharacteristics,enhancethesurfaceappearanceoftheproducttomeetconsumerdemandforinnovativeandaesthetic,decorativeproducts,technologyhasthereforebecomeaveryimportantissue,innovativeproductiontechnology,thegradualdeepeningofthesurface,betteraestheticsofthemoldanddiesothatmoreintelligentmadeagoodcombinationofproduction,fromaqualitativechangeinourlives,meansthattheplasticmoldtechnologywillpermeateeveryfamilyinthecommunity,plasticmoldtechnologydevelopmentandapplicationoftheincreasinginfluenceofcommunitylife,withtheCAD/CAM,RRO/EandUGwaituntilthesoftwareapplication,plasticmoldtechnologydevelopmentandapplicationofgreatimportancetoallsectorsofsocietygradually.

Keywords:

plasticmold,decorativetechniques,aesthetics,intelligence,andmolddesign.

目录

摘要I

AbstractII

第1章引言1

1.1注射模具的发展概况1

1.2塑料模具发展的国内外现状

1.3塑料模具的特点

1.4塑料模具设计的要求及程序

1.5本文的主要研究工作

第2章零件的工艺性分析3

2.1材料的选择3

2.2产品工艺性与构分析3

第3章注射机的型号选择和校核8

第4章模具结构的分析与设计12

4.1总体结构9

4.2行腔数目及排布10

4.3分型面的选择和排气系统的确定9

4.3.1分型面的设计4

4.3.2排系统的设计4

4.3.3浇注系统的设计4

4.4成型零部件的工作尺寸的计算9

4.4.1成型零件的结构设计4

4.4.2成型零件的工作尺寸计算4

4.4.3模具型腔侧壁厚度和底版厚度的计算4

4.5导向机构的设计9

4.6脱模机构的设计9

4.7侧向分型与抽芯机构的确定9

4.8楔紧设计4

4.9滑块定位的设计4

4.10冷却系统设计9

4.10.1温度调节系统的设计原理4

4.10.2冷却水道回路的布置4

第5章全文总结12

参考文献13

致谢14

第1章引言

模具是汽车，电子，电器，航空，仪表，轻工，注塑，日用品等工业生产的重要工艺装备，模具工业是国民经济的基础工业。

没有模具，就没有高质量的产品，用模具加工的零件，具有生产率高，质量好，节约材料，成本低等一系列优点。

因此已经成为现代工业生产的重要手段和工艺发展方向。

因此，模具技术，特别是制造精密，复杂，大型模具的技术，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。

随着工业生产的迅速发展，注塑模具设计可以根据人们的具体要求进行产品的尺寸设计，设计一副能够生产所给塑件，结构合理，能保证制品的清度，表面质量的模具产品，最大程度的满足了用户的需求。

塑料模具工业在国民经济发产过程中发挥着越来越重要的作用。

1.1注射模具的发展概况

近年来，我国自主开发在塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华软件工程研究开发在CAXA系统，华中理工大学开发的注塑模HSC5。

0系统及软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况，而且价格低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。

1.2注塑模具设计国内外发展趋势

　　为了适应大规模成批生产塑料成型模具和缩短模具制造周期的需要，模具的标准化工作十分重要，目前我国模具标准化程度只达到了20%。

注射模方面关于模具零件，模具技术条件和标准模架等已经制定了一些国家标准标。

比如，2005年中国模具工业产值达到610亿元，增长率保持在25%的高水平，行业的生产能力约占世界的确10%，仅次于日本，美国而列世界第三。

我国注塑模具产品的质量和生产工艺水平，总体上比国际先进水平低许多，而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。

因此注塑模具设计成了我国当今社会发展必不可少的行业。

结论用户的需求。

因此当前的任务是重点研究开发热流道标准元件和模具温控标准装置；精密标准模架，精密导向系列；标准模板及模具标准件的先进技术和等向性标准化模块等社会发展必不可少的行业。

1.3塑料模具的特点

　　热塑性特塑料点注射模具的特点是由塑料原材料特性所决定的，最主要的有两点：

一是注射时塑料熔体的充模特性，二是模腔内塑料冷却固化时的收缩行为，这两点决定了注射模的塑料殊性和设计难度。

由于塑料熔体属于粘弹体，熔体流动过程粘度随剪切应力，剪切速率而变化，流动过程中大分子沿流动方向产生定向：

冷却固化过程中塑料的收缩率非常复杂，模腔内各部位，各方向收缩率不同，不同种类，牌号的塑料收缩率有很大差异。

基于上述特点，设计注塑模首先要充分了解所加的塑料原材料特性，指设计的模具合理适用，并可在设计中有效利用塑料特性，如点交口模具用于塑料铰链制品。

塑料注射成型模具主要用于成型热塑性特塑料制件，近年来在热固性塑料的成型中也得到了日趋广泛的应用，由于塑料注射成型模具的适用性比较广，而且用这种方法成型塑料制件的内在和外观质量均较好，生产效率特别高，所以塑料注射模具已日益引起人们的重视。

1.4注塑模具设计的要求及程序逻辑

1.4.1注塑模具的基本要求

（1）合理的选择模具结构

（2）正确地确定模具成型零件的塑料尺寸（3）设计的模具应当制造方便；（4）充分考虑塑件特色，尽量减少后加工；（5）设计的模具应当效率高，安全可靠；（6）模具零件应耐磨耐用；（7）模具结构要适应塑料的成型特性

1.4.2基本程序逻辑

（1）调研，消化原始材料；

（2）选择成行设备；（3）拟定模具结构方案；（4）方案的讨论与论证；（5）绘制模具的装备草图；（6）绘制模具的装备图；（7）绘制零件图；（8）编写设计说明书；

第2章零件的工艺性分析

2.1材料分类和性能

一，塑料的分类：

塑料有300余品种，常用的是40余种，名称是以所使有的合成树脂作为名称来称呼：

聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂、氧树脂,俗称：

电木（酚醛树脂）,有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲脂）,玻璃钢（热固性树脂用玻璃纤维增强）;英文名称：

尼龙（聚酰胺）PA聚乙烯PE。

分类为：

热固性塑料与热塑性塑料（按塑料的分子结构）

①热塑性塑料：

具有线型分子链成支架型结构加热变软，泠却固化不可逆的。

②热固性塑料：

具有网状分子链结构加热软化，固化后不可逆.

通用塑料：

指产量大，用途广。

价格低廉的一类塑料。

如：

聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，醛酚塑料，氨基塑料占塑料产量的60%

工程塑料：

指机械性能高，可替代金属而作工程材料的一类，尼龙，聚磷酸脂，聚甲醛，ABS

特种塑料：

隙氧树脂

二，塑料的工艺性

熔化温度；220～275℃，注意不要超过275℃。

模具温度：

40～8℃，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：

对于冷嘲热讽流道，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，所用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。

成型时间：

注射时间20s～60s

高压时间0s～3s

冷却时间20s～90s

总周期50s～160s

三，塑料的性能

1、质量轻，密度0.9~0.23g/cm^泡沫塑料0.189g/cm

2、比强度高：

是金属材料强度的1/10。

玻璃钢强度更高

3、化学稳定性好

4、电气绝缘性能优良

5、绝热性好

6、易成型加工性，比金属易

7、不足：

强度，刚度不如金属，不耐热。

100C以下热膨胀系数大，易蠕变，易老化。

四，热塑性塑料成型加工性能：

（1）吸湿性：

吸水的（ABS.尼龙，有机中玻璃）懦水的（聚乙烯）含水量大，易起泡，需干燥。

（2）塑料物态：

①玻璃态：

一般的塑料状态TG高于室温。

②高弹态：

温度商于TG，高聚物变得像橡胶那样柔软，有弹性。

③粘流态：

沾流化温度以上，高聚物相继出现塑料流动性与粘性液体流动区移，塑料成型加工就在材料的粘流态进引。

（3）流动性：

塑料在一定温度压力作用下，能够充分满模具型腔各部分的性能，称作流动性。

流动性差，注射成型时需较大的压力；流动性太好，容易发生流涎及造成制件溢边。

（4）流变性：

高聚物在外加作用下产生流动性与变形的性质叫流变性。

牛顿型流体与非牛顿型流体。

牛顿流体：

主要取决于（流变形为）剪切应力，剪切速率和绝对粘度，低分子化合物的液体或溶液流体属于牛顿流体。

大多数高聚物熔体在成型过程中表现为非牛顿流体。

（5）结晶性：

冷凝时能否结晶。

无定型塑料与结晶型塑料。

结晶型：

尼龙，聚丙烯，聚乙烯，无定型塑料：

ABS

（6）热敏性与水敏性。

（7）相熔性：

熔融状态下，两种塑料能否相熔到一起，不能则会分层，脱皮。

（8）应力开裂及熔体破裂。

（9）热性能及冷却速度。

（10）分子定向（取向）。

（11）收缩性。

（12）毒性，刺激性，腐蚀性。

五，热塑料制品设计原则

（1）尺寸，精度及表面精粗糙度

①尺寸

尺寸主要满足使用要求及安装要求，同时要考虑模具的加工制造，设备的性能，还要考虑塑料的流动性。

②精度

影响因素很多，有模具制造精度，塑料的成份和工艺条件等。

③表面粗糙度

由模具表面的粗糙度决定，故一般模具表面粗糙比制品要低一级，模具表面要进引研磨抛光，透过制品要求模具型腔与型芯的表面光洁度要一致Ra〈0.2um塑件圈上无公差要求的仍由尺寸，一般采用标准中的8级，对孔类尺寸可以标正公差，而轴类各件尺寸可以标负出差。

中心距尺寸可以棕正负公差，配合部分尺寸要高于非配合部分尺寸。

（2）脱模斜度

由于塑件在模腔内产生冷却收缩现象，使塑件紧抱模腔中的型芯和型腔中的凸出部分，使塑件取出困难，强行取出会导至塑件表面擦分，拉毛，为了方便脱模，塑件设计时必须考虑与脱模（及轴芯）方向平行的内、外表面，设计足够的脱模斜度，一般1°——1°30`。

一般型芯斜度要比型腔大，型芯长度及型腔深度越大，则斜度不减小。

（3）壁厚

根据塑件使用要求（强度，刚度）和制品结构特点及模具成型工艺的要求而定壁厚太小，强度及刚度不足，塑料填充困难壁厚太大，增加冷却时间，降低生产率，产生气泡，缩孔等。

要求壁厚尽可能均匀一致，否则由于冷却和固化速度不一样易产生内应力，引起塑件的变形及开裂。

（4）加强筋

设计原则：

①中间加强筋要低于外壁0.5mm以上，使支承面易于平直。

②应避免或减小塑料的局部聚积。

③筋的排例要顺着在型腔内的流动方向。

（5）支承面

塑件一般不以整个平面作为支承面，而取而代之以边框，底脚作支承面。

主要参

（6）圆角

要求塑件防有转角处都要以圆角（圆弧）过渡，因尖角容易应力集中。

塑件有圆角，有利于塑料的流动充模及塑件的顶出，塑件的外观好，有利于模具的强度及寿命。

（7）孔（槽）

塑件的孔三种成型加工方法：

①．模型直接模塑出来。

②．模塑成盲孔再钻孔通。

③．塑件成型后再钻孔。

先模塑出浅孔好。

a、模塑通孔要求孔径比（长度与孔径比）要小些，当孔径〈1.5MM，由于模芯易弯曲折断，不适于模塑模塑型芯的三种方式。

b、肓孔的深度：

h〈（3—5）dd〈1.5时，h〈3d

c、异形孔（槽）设计

塑件如有侧孔或凹槽，则需要活动块或抽芯机构"平行射成原则"确定塑件侧孔（槽）是否适合于脱模。

热塑性塑料中软而有弹性的，如聚乙烯，聚丙烯，聚甲醛导制品，内孔与外像浅的可强制脱模。

（8）螺纹

塑件中的螺纹可用模塑成型出来，或切削方法获得通常折装或受力大的，要采用金属螺纹嵌件来成型。

（9）嵌件

为了增加塑料制品整体或某一部位的强度与刚度，满足使用的要求，常在塑件体内设置金属嵌件。

由于装潢或某些特殊需要，塑料制品的表面常有文字图案。

①、标志

②、凹凸纹：

如把手，旋钮，手轮制品的固边，以增加摩擦力，凹凸纹要做成直纹，以便于脱模。

③、花纹：

凹凸纹，皮革纹，桔皮纹，纹浪纹，点格纹，菱形纹。

加工花纹方法：

电火花加工，照像化学磨蚀，雕刻冷挤压。

2.2注射成型模具基本结构及分类

一，基本结构,根据部分起作用不同分类:

（1）浇注系统

将塑料由注射机喷嘴引向型腔的通道称浇注系统，其由主流道，分流道，内浇口，冷料穴等结构组成，由零件的浇注套，拉料杆等组成。

（2）成型零件

是直接构成塑料件形状及尺寸的各种零件，由型芯（成型塑件内部形状），型腔（成型塑料外部形状），成型杆，镶块等构成。

（3）结构零件

构成零件结构的各种零件，在模具中起安装，导向，机构动作及调温等作用。

导向零件：

导柱，导套。

装配零件：

定位隙，定模底板，定模板，动模板，动模垫板，模脚

冷却加热系统

根据其运动特点均可分为两大部分：

定模部分：

一部份留于模具机座的定模板上，

动模部分：

随注射机动模板运动的部分

定模部分与动模部分闭合则可形成型腔与浇注系统

二，模具的分类

（1）按注射机类型分：

立式注射机，卧式注射机，直角式注射机上用的模具

（2）按注射模具的总体结构特征分：

①、单分型面模分流道位于分型面上，需切除流道凝料。

（模拟动画）

②、点浇口脱出模具（三板式模具）（模拟动画）

③、带横向轴芯的分型模具（模拟动画）

④、自动卸螺纹注射成型模具

第3章

注射机的型号选择和校核

一，注射成型原理与构成

1、注射成型是热塑性塑料成型的一种主要加工方法：

（1）、合模，加料，加热，塑化，挤压

（2）、注射，保压，冷却，固化，定型

（3）、螺杆嵌塑，脱模顶出

二，注射成型机的分类：

1、按用途：

热塑性塑料注射成型机，热固性塑料注射成型机

2、按外形：

立式，卧式，角式

3、按能力：

小型（〈50cm注射量，中型（50~1000cm^）大型〉1000cm^

4、按塑化分：

有塑化装置，有塑化装置

5、按操作：

手动，半回动，自动

6、按绕动：

机械绕动，液压绕动，机械液压绕动

三，注射成型的结构组成

1、注射紧绕：

料斗，塑化部件（料筒，螺杆，电热圈）喷嘴。

2、锁模紧绕：

实现模具的启闭，锁紧，塑件顶出。

3、传动操作控制紧绕。

四，注射机的型号，规格，基本参数

1、一般以注射量表示注射机的容量，Xs-ZY,25表示：

一次最大注射量为1-25CM^的倒式螺杆注射成型机.

2、基本参数：

公称注射量，合模压力，注射压力，注射速度，注射功率，塑化能力，合模与开模速率，机器盾隙次数，最大成型面积，模板尺寸，模板间距离，

3、根据塑件形状，估算体积

4、根据塑机技术规格，选取注塑机

5、注塑机的校核，主要校核型腔数目

第4章模具结构的设计与分析

4.1总体结构

由于制品深度较大，采用单分型面三板式结构，拉板用于分型时拉料和分配分流道。

用四根导柱导套组成导向部件来确保动模与定模合模时能正确对中；制件的外观有一定的要求可用潜顶针进胶来保证；侧向分型采用斜导柱滑快抽芯结构，中间的扣位用斜销脱模。

成型剖件由凹模和凸模组成，合模后便组成了模具的行腔，凹模和凸模固定板用螺钉从背部固定，以便于拆装更换，提高整个模具的寿命。

4.2行腔数目及排布

1、因为塑件体积较大，塑件精度和互换性要求高，又考虑到经济效益，因此采取一模二腔制。

2、模具型腔在模板上的排列式通常有圆形排列，h行排列，直线排列，及复合式排列等

3、型腔的排列要基于塑件的形状和大小来确定，型腔的布置和浇口的开设要力求对称，而且是用一模二腔的设计，这样可以防止模具承受偏载而产生溢斜现象，型腔排列宜紧凑，减轻模具重量，基于以上条件在这里选择h行排列

4.3分型面的选择和排气系统的确定浇注系统的设计

4.3.1分型面的设计

1、分型面：

分开模具能取出塑件的面，称作分型面，其它的面称作分离面或称分模面，注射模只有一个分型面。

分型面的方向尽量采用与注塑机开模是垂直方向，形状有平面，斜面，曲面。

选择分型面的位置时：

（1）分型面一般不取在装饰外表面或带圆弧的转角处

（2）使塑件留在动模一边，利于脱模

（3）将同心度要求高的同心部分放于分型面的同一侧，以保征同心度

（4）轴芯机构要考虑轴芯距离

（5）分型面作为主要排气面时，分型面设于料流的末端。

一般在分型面凹模一侧开设一条深0.025~0.1mm宽1.5~6mm的排气槽。

亦可以利用顶杆，型腔，型芯镶块排气分二，分型面的形式：

注射模有一个分型面，也有多个分型面，分型面的形状尽可能简单，以便于模具的制造和塑件的脱模。

分型面的位置主要有：

图4-1分型面的位置

图4-2分型面的形状

2．分型面的选择原则

（1）分型面应选择在塑件的最大轮廓处，这样能使塑件顺利脱模。

（2）一般模具的脱模机构设置在动模一侧，模具开模后塑件留在动模一边，利于脱模如图4-3所示

图4-3塑件在动模一侧

（3）分型面的选择要保证塑件的精度要求塑件光滑的一面不应该设计成分型面，以避免影向外观。

将同心度要求

（4）分型面的选择还应该考虑到模具的侧向抽拔距，由于模具侧向分型是由机械式分型机构来完成的，所以抽拔距都比较小，选择分型面应分型面的选择将抽芯或分型距离长的方向置于开合模的方向将小抽拔距作为侧向分型或抽芯。

（5）分型面作为主要的排气渠道，应将分型面设计在熔融料的流动末端，以利与模具型腔内气体的排出。

4.3.2排气系统的设计

从某种角度而言，注塑模也是一种置换装置，即塑料熔体注入模腔同时，必须置换出型腔内空气和从物料中逸出的挥发性气体，排气系统是注塑模具设计的重要组成部分。

由于塑件的体积比较大，且属于薄塑件，型腔不深，分型面较长，顶杆和小型芯有较多，故不需另外增设排气槽，利用分型面、顶杆以及小型芯等的配合间隙排气即可，其间隙约为0．03mm，试模后若排气不顺则可另外增设排气槽。

4.3.3浇注系统的设计

浇注系统是指模具中从注射机喷嘴接触处到型腔为止的塑料熔体的流动通道。

作用：

①、输送流体②、传递压力

1、浇注系统的组成及设计原则

（1）、组成：

由主流道，分流道，内浇口，冷料穴等结构组成。

（2）浇注系统的设计原则：

①考虑塑料的流动性，保征流体流动顺利，快，不紊乱。

②避免熔体正面冲出小直径型芯或脆弱的金属镶件。

③一模多腔时，防止大小相差悬殊的制件放一模内。

④进料口的位置和形状要结合塑件的形状和技术要求确定。

⑤流道的进程要短，以减少成型周期及减少废料。

2、主流道设计

指喷嘴口起折分流道入口处止的一段，与喷嘴在一轴线上，料流方向不改变。

（1）便于流道凝料从主流道衬套中拔出，主流道设计成圆锥形。

7-15锥角=2°~4°粗糙度Ra≤0.63与喷嘴对接处设计成半球形凹坑，球半径略大于喷嘴头半经。

（2）主流道要求耐高温和摩擦，要求设计成可拆卸的衬套，以便选用优质材料单独加工和热处理。

（3）衬套大端高出定模端面5~10mm，并与注射机定模板的定位孔成间隙配合，起定位隙作用。

（4）主流道衬套与塑料接触面较大时，由于腔体内反压力的作用使衬套易从模具中退出，可设计定住。

（5）直角式注射机中，主流道设计在分型面上，不需沿轴线上拔出凝料可设计成粗的圆柱形。

3、分流道设计

指塑料熔体从主流道进入多腔模各个型腔的通道，对熔体流动起分流