长方形挂钩注塑模具设计.docx
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长方形挂钩注塑模具设计
江阴职业技术学院
毕业设计
课题：
长方形挂钩注塑模具设计
专题：
专业：
模具设计与制造
学生姓名：
班级：
学号：
指导教师：
完成时间：
2014年12月27日
摘要
塑料在工业快速发展，提出了质量好，加工精度高，开发周期短等注塑模具的设计和生产的要求越来越高，能够适应这种需求已成为模具制造企业发展的关键因素。
模具技术是一个综合性的机械工程，计算机应用，自动控制学科整合，数控技术等学科作为一个整体。
在本文中，根据长方形挂钩注塑模具结构设计合理，包括零部件设计成型，浇注系统设计，脱模机构的设计，冷却系统设计等。
根据分析情况，设计了一套塑料注射模具，并对模具以及主要零件进行了CAD绘图。
关键字：
注射模具，浇注系统，脱模机构，冷却系统
Abstract
Therapiddevelopmentofplasticsindustrypresentedgoodquality,highprecision,shortdevelopmentcycle,suchasinjectionmolddesignandproductionrequirementsarehigh,abletoadapttothisdemandhasbecomeakeyfactorinthedevelopmentofmoldmanufacturingenterprises.MoldTechnologyisacomprehensivemechanicalengineering,computerapplication,automaticcontrolsubjectsintegration,digitaltechnologyandotherdisciplinesasawhole.
Inthispaper,basedontherectangularhookreasonableinjectionmolddesign,componentdesign,includingmolding,castingsystemdesign,designejectionmechanism,thecoolingsystemdesign.Accordingtotheanalysis,thedesignofasetofplasticinjectionmold,andthemoldandthemainpartsoftheCADdrawing.
KeyWords:
Ejectionmechanismofinjectionmould,,Gatingsystem,Coolingsystem
1引言
模具是工业生产技术和设备的基础，模具技术已成为衡量一个国家制造业的重要标志水平的措施。
多品种的模具产品，主要集中在冲压模具，塑料模具和压铸模具的基础。
在中国的模具工业产值，占冲压模具，塑料模具，33％，6％，压铸模具的50％，其他类型的模具占11％。
表面模具产品的应用非常广泛，汽车，摩托车零部件，电视机，电冰箱，洗衣机，空调，轮胎等工业产品和塑料制品都需要模具成型。
模具产品具有高精度，高复杂性，高一致性，高生产率和低能量供应，引起重视各界对国家经济。
模具起着国民经济[1]重要的作用。
1.1国内国外模具技术发展的研究现状
1.1.1国外模具技术发展及目前水平
模具是工业产品生产的基础上，模具技术已成为衡量一个国家制造业的重要标志水平的措施。
西方国家为了适应各种工业产品，更新快，竞争激烈的市场形势，生产周期的加强短，精度高，寿命长，模具产品的研究和开发成本在过去十年的低，日本，美国和其他发达国家的国外先进的模具技术水平的代表一直是该国的快速发展，主要表现在以下几个方面：
（1）在模具的设计和制造已经被广泛地应用于的CAD/CAM/CAE技术。
模具CAD/CAM/CAE技术是计算机辅助设计，计算机辅助制造，计算机辅助分析技术。
这一技术的应用可以大大提高模具设计，制造的标准和分析测试水平的水平。
以缩短生产周期，提高产品质量和精度，降低产品成本的目的。
模具生产的一次革命。
目前，国外已普遍采用的技术。
中国目前有许多这种技术的企业应用的，但在一般情况下，应用表面不是很常见的。
（2）快速原型（RPM）的技术已被广泛应用。
RPM是激光，光学扫描，先进的新材料，计算机，该技术的高科技数控综合应用放弃制造业变革的传统加工方法是一大突破。
与传统的机械加工相比，这种技术的模制应用具有周期短，成本低，精度高，寿命长的优点，是一类模具制造技术更显著总体经济效益。
该技术已在汽车，航空航天，家电，船舶，医疗等行业得到广泛应用。
国外大公司如通用汽车，福特汽车，法拉利，丰田，麦道公司等公司都在积极利用这一技术在产品的设计和制造。
在中国，一些公司都集中在使用RPM技术模具设计与制造的模具产品，并收到了良好的效果。
但是，大多数企业并没有使用该技术。
（3）模具标准化程度高。
模具模具标准化包括产品标准，材料标准，加工标准和标准的模具。
应用模具及模具标准件的标准化可以极大地影响模具制造周期。
使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低产品成本。
因此，高度的模具发达国家，一般约80％的标准化的，而模具业务的标准化程度还比较低，一般在35％左右。
（4）模具发展迅速敏捷制造系统。
敏捷制造是受市场变化和客户个性化的需求为导向，动态变化的竞争环境中不可预知的生存和谋求发展的能力;竞争是一个新的操作系统，它不局限于一个企业，还可以通过虚拟企业组织生产，使企业可以重新设计和开发由激进组织，整合新技术制造业，信息，管理等领域的新的营销策略实现敏捷制造。
目前，先进的模具敏捷制造的快速发展的国家。
这也是中国的模具行业，近期的发展目标。
此外，高速铣削技术，超精加工及复合加工技术，热流道技术在先进国家得到了很好的应用。
这些先进技术的应用，大大提高了模具产品在这些国家的质量，准确性。
缩短生产周期，提高经济效益，提高产品的竞争力。
1.1.2国外模具技术发展及目前水平
近年来，中国的模具技术已取得的进展显著，有了很大的提高。
大型，精密，复杂，高效，寿命的模具，并在一个新的台阶长。
大型，复杂模具在汽车覆盖件模具为中国的主要汽车模具企业的代表，已能生产一些汽车覆盖件模具，反映制造技术水平高，多工位级进模的覆盖面大大增加，从电机，电器铁芯片模具，扩展到接插件，电子枪零件，空调器散热片等家电零件模具。
塑料模具已能生产34英寸和48英寸的大屏幕背投电视电视塑壳模具，6.5公斤容量洗衣机全套塑料模具及汽车保险缸和整体仪表板等塑料模具的。
塑料模具热流道技术的成熟度，气体辅助注塑技术已经开始应用。
压铸件方面已能生产整个扶梯梯级压铸模以及汽车变速箱的汽车压铸模具，模具质量后，模具寿命提高显著，模具的交货时间缩短。
模具CAD/CAM/CAE技术应用越来越广泛的应用，并具有自主版权的模具CAD/CAM/CAE软件的开发。
更广泛地使用模具标准件品种已经扩大。
高品质模具钢的应用有很大的进步，但还不足以面对广泛的应用。
国内钢材模具钢失败，不是一个系列，各种精美的材料，产品，所以要解决。
生产的模具及模具标准件的标准化有了很大的提高，但标准化程度总体仍然偏低，标准的生产规模并不大，物种尚待开发，质量有待提高，模具修复技术也有所提升，除了电刷外模修复，以及各种脉冲焊机，修复更好的引进和开发。
1.2技术发展趋势[2]
当前，我国工业生产的特点是产品品种多，更新快和市场竞争激烈。
模具技术的发展应该与这些要求相适应。
1.2.1在模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE技术
模具CAD/CAM/CAE技术的一个飞跃模具技术的发展，整体PCAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟。
由于模具CAD/CAM技术已经发展成为一个比较成熟的共性技术，近年来，模具CAD/CAM技术的硬件和软件的价格已经降低的范围内，中小企业普遍接受。
1.2.2快速原型制造（RPM）及相关技术的发展会更好
快速原型技术是基于形成一个想法新颖离散/堆积，根据该部件的CAD模型快速自动化复杂的三维固体（模型）和制造。
约1/4的PRM技术可用于直接或间接地，模具制造，从概念来设计制造的模具，仅需要对常规的加工方法的1/3和成本的时间。
1.2.3高速铣将得到更广泛的使用
国外高速铣削主轴高达40kr/分钟〜600kr/min的速度，快速进给速度可以达到30〜80米/分钟，高达2.5克加速度，时间的刀可提高到1〜2秒。
极大地改善表面粗糙度Ra≤lμm，采用高速铣削能缩短模具制造周期，降低产品成本的处理效率和可用性。
1.2.4模具的高速扫描和数字化系统将得到更好的利用
高速扫描机和模具扫描系统，它提供了从模型或实物，以所需要的模型，大大降低了模具的制造周期的发展的许多功能的期望的扫描过程中，以及一些快速扫描系统可以快速安装在现有的数控铣床和加工中心。
达3米/分的高速扫描仪的扫描速度。
1.2.5超精加工及复合加工将得到发展
随着精度和模具的大型，超精密加工技术，在lμm和收藏家，化学，超声波，激光技术集成与复合加工方向发展将得到发展。
两种或两种以上的复合加工技术在模具制造在未来双方的技术特点也有广阔的前景。
1.2.6热流道技术将被推广
由于模具热流道技术的结果可以提高生产率和质量的部分，各部分可大幅节省原材料和能源节约。
国外热流道技术发展迅速，塑料模具不得不花一半的热流道技术，有的厂甚至超过80％，近年来已开始推广使用国产，但总体还没有达到10％。
1.2.7模具将继续加大标准化程度
模具是提高标准化程度，用我们的模具标准件覆盖率估计已达到35％。
发达国家一般在80％，为了适应模具行业的发展，标准化必然会加强模具，模具将进一步提高标准化程度，模具标准件的生产和销售也将问世。
1.3塑料注射模具的设计步骤[3～5]
1.3.1塑件的工艺性分析
流程分析1.3.1塑料件
（1）本文是一个长方形的塑料注塑模具设计挂钩。
首先观察塑料矩形挂钩和映射，大尺寸的估计，没有特殊的要求，采取IT7级精度检查尺寸公差。
（2）塑料结构分析处理：
（A）非核心及其它塑料件，塑料件，结构简单，良好的成型性能;
（B）外的塑料部分，一怒之下打字容易释放;
（C）的从塑料结构，设置了一个副表面。
（3）在光滑的塑料表面要求无裂纹，由Ra3.2要求没有明确的粗糙度。
1.3.2矩形塑料挂钩材料的选择
在0.83的范围内的塑料材料，以2.2的相对密度，在许多材料，比木材相当的密度仅略高。
并且在各种材料，塑料材料具有最高的强度，比特铝合金甚至更高。
塑料还具有良好的绝缘，防震，隔热，隔音性能。
玻璃和陶瓷材料后的耐腐蚀性。
并具有优异的加工性能的塑料材料。
选择ABS长方形塑料钩材料。
它具有以下优点：
好
（1）整体性能，冲击韧性，机械强度高，不希望在低温下迅速下降;
（2）耐磨损性，耐寒性，耐水性，耐化学性和优良的电性能;
（3）水，无机盐，碱，酸，对ABS的几乎没有影响;
（4）尺寸稳定性好，易成型和加工。
1.3.3绘制模具装配草图
模具装配图装配图的设计应该开始启动，取决于塑件的情况下，经过慎重考虑，比较了初始条件确定各部分的结构，满足技术的塑料零件和模具工艺的合理要求。
下面是组件的草图应考虑几个重要部分：
（1）选择成型设备。
取决于塑件的情况下，注射机选择，以适应和模具设计。
有两个重要参数成型设备。
一种理论注塑容量，另一种是最大投影面积。
根据这两个参数，可以选择适当的成型设备。
（2）确定的浇口位置的形式和结构。
模具设计的一个重要部分是，以确定栅极套筒的位置。
浇注口的位置是，以确保迅速和均匀的注入的关键，因此，我们必须确保不受损坏的前提下塑料表面，并确定了形状，尺寸和方法排气门浇道和流道冷料等的位置，这样，当注射材质光滑，易成型，铸造塑料容易清除。
（3），以确定分割的位置和结构。
分型面是塑料的部件拆下的接触面和浇注系统分离的时候。
在正常情况下要根据塑料，尺寸精度要求的几何形状进行设计，考虑到其栅极的形式，剥离的方法，位置，并插入排气，除去毛刺，便于加工和其他因素的影响，考虑到。
（4）确定的主要结构部件的尺寸。
最初由上面的问题识别，可以勾勒出模体的轮廓，然后应决定了复位导向柱导向机构和喷射系统和所需的结构重置的形式和安装位置，以及对各种组合连接部分形成，并且必须支持板，该支持块及类似物。
（5），以确定侧泵送机构。
作为赫夫分割的结果，根据具体尺寸和塑件的结构选择合适的侧泵送机构的。
（6），以确定该组织的顶部。
固定模和可动模脱模后，边的拉还完成了抽芯动作。
落在动模塑料件，并在垂直平面已被完全清除的障碍，以平行的方向，由于重力，该塑料部件可以自由地脱落。
弹射机制亚军塞弹出。
建筑安装方法（7）成型零件。
便于塑料成型的塑料部件，直接影响加工质量。
成形位置，作出合理的选择塑造的现有设备条件下的结构，基本满足技术需求，易于加工，易于修改维护和更换。
（8），以确定的温度调整方法。
温度直接影响的模制塑料件，质量等的大小，每个模具必须设计中，温度控制部，以达到更好的冷却效果，冷却回路应具有良好的布局，诸如冷却回路的位置，尺寸和形状，并留下足够的空间用于安装前的冷却水的。
1.3.4对零件进行造型设计并绘制工程图
装配草图绘制完成后，就应开始对各零件做详细的造型设计。
工程图尽量按1：
1的比例画出，因为这样比较直观，容易发现问题，如果需要放大或缩小，必须严格按比例画出。
按制图规划，正确标出尺寸、公差、行位公差其表面粗糙度等。
最后，在模具组装和装配图，书写设计规格。
其主要部件绘制完成，自查草图批准的集会。
这个问题已经存在了充分暴露，校正后修订的说明明确的官方数字，标志着模具的机身尺寸和模具的定位和安装尺寸的轮廓。
1.4课程任务要求
本主题链接到注塑模具塑料长方形设计。
映射塑件的要求，完成其三维CAD设计。
长方形的塑料注塑成型挂钩需要两腔模具，并自动取消塞。
的注塑模具装配设计方案完成后，所有的零件设计图纸，模具零件CAD三维设计，并完成了注塑模具的制造工艺设计。
2方案分析与设计
塑料长方形挂钩塑料挂钩是一个简单的矩形结构部件，重点是外部结构的设计。
根据塑料部件的结构特点，模具需要霍夫脱模成型结构。
根据信息找到各个方面，初步确定由坡道或自动滑动拉断的两种方法。
尽管后者可以在模制的外面来实现，但结构复杂，考虑到在矩形塑料钩一般不用于连接强度高，有一定的装饰效果，精度要求不太高。
一怒之下与外界离别不能完成成型，同时自动弹出，一举两得。
经过比较，霍夫打字机制来实现我的设计理念。
具体方案如图2.1所示。
开模时，模具沿Ⅰ-Ⅰ面开始分型，动模后退，带动两侧哈夫块向两侧移动，当达到开模距离时，由于长方形挂钩在前由于重力作用塑件自动脱落，达到自动脱件目的。
图2.1装配图
3塑料长方形挂钩注射模的详细设计
3.1塑料注射成型机的选择
3.1.1注塑机简介
1956年制造出世界上第一台往复螺杆式注塑机，这是注塑成型工艺技术的一大突破，目前注塑机加工的塑料量是塑料产量的30%；注塑机的产量占整个塑料机械产量的50%，成为塑料成型设备制造业中增长最快，产量最多的机种之一。
注塑机的分类方式很多，目前尚未形成完全统一标准的分类方法，常用的有：
（1）按设备外形特征分类：
卧式、立式、直角式、多工位注塑机；
（2）按加工能力分类：
超小型、小型、中型、大型和超大型注塑机。
此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类，但日常生活中用的较少。
3.1.2注塑机基本参数
注塑机的主要参数有注射压力、注射速度、公称注射量、锁模力、塑化能力、合模装置的基本尺寸、开合模速度和空循环时间等。
（1）注射压力。
为了克服熔料流经喷嘴、浇道和型腔时的流动阻力，螺杆（或柱塞）对熔料必须施加足够的压力，我们将这种压力称为注射压力。
（2）注射速率。
为了使熔料及时充满型腔，除了必须有足够的注射压力外，熔料还必须有一定的流动速率，描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。
（3）公称注塑量。
指在对空注射的情况下，注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注射量，反映了注塑机的加工能力。
（4）锁模力。
注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力，在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开。
（5）塑化能力。
单位时间内所能塑化的物料量。
若塑化能力高而机器的空循环时间长，则不能发挥塑化装置的能力，反之则会加长成型周期。
（6）合模装置的基本尺寸。
包括模板尺寸、拉杆空间、模板间最大开距、动模板的行程、模具最大厚度与最小厚度等。
（7）开合模速度。
为使模具闭合时平稳，及开模、推出制件时不使塑料制件损坏，要求模板在整个行程中的速度要合理，即合模时从快到慢,开模时由慢到快。
（8）空循环时间。
在没有塑化、注射保压、冷却、取出制件等动作的情况下，完成一次循环所需的时间。
3.1.3注射成型机的计算[6]
（1）注射容量
注射容量以注射机注射ABS时在对空注射条件下，注射机螺杆或柱塞做一次最大行程所能达到的最大容量。
注射容量是选择注射机的重要参数，它在一定程度上反映了注射机的注射能力，标志着注射机能成型最大体积的塑料制品。
确定了单个塑件的体积和模孔数量就可以大体上计算出多模塑件的总体积，再加上浇注系统中主流道、分流道、浇口、冷井的体积，即是一模塑料的总体积Vm。
根据公式：
Vm≤0.8Vz
式中Vm—成型零件与浇注系统体积总和，cm3；
Vz—注射机最大注射容量，cm3。
塑件体积估算：
Vm=
=
=
=
cm3
式中
—长方形挂钩半径，mm；
—长方形挂钩估计半径，mm；
—浇口套小端半径，mm；
—浇口套大端半径，mm；
—分流道直径，mm；
—长方形挂钩长度，mm；
—长方形挂钩厚度，mm；
—主流道长度，mm；
—分流道长度，mm。
（2）最大成型面积
最大注射面积是指塑料在模具在分型面上所允许成型的最大投影面积，也就是说在模具设计时，布局在模具分型面上的塑件及浇注系统的投影面积S。
根据公式：
S=
=
=18.84cm2
式中S—塑料在模具分型面上允许成型的投影面积；
R—长方形挂钩估计半径，mm；
—分流道直径，mm；
—分流道长度，mm。
（3）模具的闭合高度
注射机动压板的最大的行程和压板间最大和最小间距是一个固定的参数。
它决定着所能安装的模具的闭合高度。
对于所用的注射机来说，注射模的闭合高度必须符合以下公式：
Hmin≤H≤Hmax
式中Hmin—注射机允许的最小厚度，mm；
H—注射机的实际闭合高度，mm；
Hmax—注射机允许的最大厚度，mm；
H=
=182mm；
（4）定位环和浇口套
定位环是将定模部分装入注射机定压板的定位对中位置，应与注射机的定位孔采取动配合的连接形式，以保证模具体对中。
由于此模具较小，于是把定位环与浇口套做成一体的。
（5）模具的截面尺寸
可安装的注射模具外形最大尺寸取决于注射机的压板尺寸和拉杆的间距，因为此注射模的最长的边不应超过压板尺寸，而模具的最短边应小于拉杆间距，才能将注射模装入注射机，并应留有固定模体的压紧空间。
（6）模具的顶出
注射机的顶出装置通常有中心顶杆顶出、两侧顶杆顶出以及液压顶出几种形式。
应在动模座板与注射机顶出位置相对的位置上，设置稍大于注射机顶杆的通孔，以便于注射机顶杆通过。
综合考虑上述条件，注射机选择型号SYS-30。
如表3.1所示：
表3.1SYS-30注射机技术参数表
特性
内容
特性
内容
结构类型
卧式
最大注射面积（cm
）
130
理论注射容积（cm
）
30
最小模具厚度（mm）
70
螺杆（柱塞）直径（mm）
28
最大模具厚度（mm）
200
注射压力（MP
）
157
喷嘴圆弧半径（mm）
18
锁模力（KN）
500
喷嘴孔径（mm）
3
3.2注射模具分型面的选择
模具上用以取出塑件及浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面。
分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动充填及塑件的脱模，因此，分型面的选择是注射模设计的一个关键内容。
3.2.1分型面的基本形式[7]
分型面的形式由塑料的具体情况而定，但大体上有平面分型面、阶梯分型面、倾斜分型面、曲面分型面和瓣合分型面。
3.2.2分型面选择的原则
分型面选择的基本原则有：
（1）有利于塑件脱模和简化模具结构；
（2）有利于保证塑件质量和尺寸精度；
（3）有利于侧向抽芯；
（4）有利于防止溢料；
（5）有利于排气；
（6）有利于成型零件的加工。
3.2.3塑件分型面的选择
按照塑件结构，可以有两种分型面方案，如图3.1所示：
方案1 方案2
图3.1分型面
根据分型面选择原则，综合比较两个方案，选定方案1为最终方案。
方案1开模后塑件全部留在动模侧，符合分型面设计原则，简化了模具结构，且缩短了流道，节约材料，提高经济效益。
3.3注射模具浇注系统的设计[8～10]
3.3.1注射模具浇注系统的组成
模具的浇注系统包括：
主流道、分流道、浇口及冷料穴，它是将熔融的塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所经的通道。
在设计浇注系统之前必须确定塑件成型位置，可以采用一模多腔，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）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；
（4）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；
（5）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；
（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；
（7）合理设计冷料穴。
1-主流道；2-分流道；3-浇口；4-冷料穴；5-塑件
图3.2注射浇注系统的组成
3.3.2注射模具主流道的设计
（1）主流道的设计
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。
主流道的设计遵循以下几点原则：
（a）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通常主流道进口端凹坑的球面半径SR要比喷嘴球面半径SR大1mm～2mm，凹入深度约4mm～5mm，为了补偿主流道与喷嘴的对中误差，主流道进口端的直径D应比喷嘴出口直径d大0.5mm～1mm；
（b）主流道出口端呈过渡圆弧，其半径取r=1mm～3mm,以减少流速转向过渡的阻力；
（c）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
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