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塑料模具毕业设计论文

塑料模具毕业设计论文

——塑料模具设计及零件加工工艺编制

摘要 本课题主要是针对机听筒下壳的模具设计,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机听筒下壳注塑模具的设计。

也就是设计一副注塑模具来生产机听筒下壳塑件产品，以实现自动化提高产量。

针对机听筒下壳的具体结构，该模具是点浇口的双分型面注射模具。

由于塑件内侧有四个小凸台，无法设置斜导柱，固采用活动镶件的结构形式。

其优点在于简化机构，使模具外形缩小，大大降低了模具的制造成本。

通过模具设计表明该模具能达到机听筒下壳的质量和加工工艺要求。

关键词 塑料模具 机听筒下壳 模具 

Abstract  Thistopicmainlyaimedatthemolddesignofplasticphone.Through theanalysisandparisonoftheplasticproduct,theplasticmoldwasdesigned.Thistopiccamefromthetechnologycapabilityofproduct,thestructureofthemoldembarks,thepourssystem,theinjectionmoldingsystemandtherelatedparameterexamination, themoldtookshapethepartialstructures,theagainstsystem,thecoolingsystemallhadthedetaileddesign,atthesametime,theprocessingcraftofthemoldweresimplyestablished.Throughtheentireprocessofthedesignindicatedthismoldcanachievetheprocessingcraftwhichtheplasticlidrequested.

Keywords  plasticmold theplasticphonemold 

引言………………………………………………………………………………………3

一、产品技术要求和工艺要求…………………………………………………………4

1.1产品技术求……………………………………………………………………………4

1.2塑件的工艺性分析……………………………………………………………………5

1.3塑件材质工艺性分析…………………………………………………………………5

1.4成型工艺性……………………………………………………………………………6

二、拟定成型方案及动作原理…………………………………………………………7

2.1分型面位置的确定……………………………………………………………………7

2.2成型方案的列出………………………………………………………………………8

2.3成型方案的选定………………………………………………………………………9

2.4模具结构图分析………………………………………………………………………10

2.5模具动作原理及结构特点……………………………………………………………10

2.6浇注系统的设计………………………………………………………………………10

三、注塑机的选择及成型零件的设计……………………………………………………11

3.1、注塑机的选择…………………………………………………………………………12

3.2、注塑机相关参数的校核………………………………………………………………13

3.3 模具成型部分的结构设计……………………………………………………………14

四脱模机构设计…………………………………………………………………………18

4.1双分型面机构设计……………………………………………………………………18

4.2．型芯的结构设计……………………………………………………………………19

4.3 推出机构的设计……………………………………………………………………19

4.4、冷却系统的设计………………………………………………………………………20

4.5成型零件的加工工艺…………………………………………………………………20

4.6模具的安装调试及维护………………………………………………………………22

五 结论……………………………………………………………………………………23

致谢词………………………………………………………………………………………23

参考文献……………………………………………………………………………………24

引言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。

  本次毕业设计的主要任务是机听筒下壳注塑模具的设计。

也就是设计一副注塑模具来生产机听筒下壳塑件产品，以实现自动化提高产量。

针对机听筒下壳的具体结构，通过此次设计，使我对推杆式潜伏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。

一、产品技术要求和工艺分析

1.1产品的技术要求

1.1.1产品设计图见图

（1）图

（2）图（3）

图

（1）机听筒下壳3D图俯视图

图

（2）机听筒下壳3D图仰视图

图（3）机听筒下壳2D图

1.1.2产品技术要求

听筒下壳塑件，材料为笨乙烯—丁二烯—丙烯晴共聚体（ABS）,塑件形状复杂，厚度不均匀。

由于要与听筒上壳配合安装，塑件尺寸精度要求较高，表面不允许出现任何质量缺陷及浇口、脱模痕迹。

1.2塑件的工艺性分析

1.2.1塑件结构工艺性分析

听筒下壳塑件在长度方向上内外均需侧抽芯，需要分别采用合适的侧抽芯机构。

塑件敞口端面不规则，给模具加工造成困难，型腔相应部位应采用镶块结构，以减小加工难度。

1.2.2塑件工艺性分析

（1）该塑件尺寸较大且要求塑件表面精度等级较高，无浇口痕迹。

采用推杆潜伏式内浇口流道的双分型面型腔注射模可以保证其表面精度。

成型后相应杆内浇口凝料头需人工从塑件上去除。

（2）该塑件为大批量生产，且塑件的形状较复杂。

为了加工和热处理，降低成本，该塑件采用活动镶件的结构，简化结构，降低模具的成本。

（3）该塑件在长度方向上内外均需侧抽芯，由于抽芯距离较小，为使模具结构简单，侧凹位可采用弹簧侧抽芯机构，其内部的侧凹位采用楔紧块滑块机构。

1.3塑件材质工艺性分析

听筒下壳塑件是采用工程塑料ABS，属热塑性塑料，具有韧、硬、刚性均衡的优良力学性能，绝缘性好，耐化学腐蚀性好、尺寸稳定性、表面光泽性好，易涂装和着色，但耐热性不好耐候性较差。

是一种无定型塑料，吸湿性强，含水量应小于0.3％，必须充分干燥，流动性中等，溢边值0.04mm左右，成型此材料的温度不宜太高，模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置和形式。

其成型收缩率较小（一般为0.3～0.8），模具中凝固较快，成型周期短，可在柱塞式或螺杆式注射机上成型。

材料密度约为1.03g/㎝～1.07g/㎝。

1.4成型工艺性

查《塑料模具设计指导》P.190表13-3常用塑料注射成型工艺参数：

 预热和干燥温度：

80-85℃，时间：

2-3小时；料筒温度：

后段150-170℃，中段：

165-180℃，前段180-200℃；模具温度：

50-80℃；注射压力：

60-100公斤力/cm2㎡；成型时间：

注射时间20-90秒，保压时间0-5秒，冷却时间20-120秒，总周期50-220秒；螺杆转速：

30转/分；后处理：

方法红外线灯、烘箱，温度70℃，时间2～4h

二、拟定成型方案及动作原理

根据制件的成型工艺，可以确定听筒下壳采用注射成型，下面分步骤来确定模具结构方案。

2.1分型面位置的确定

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：

a）保证塑料制品能够脱模

这是一个首要原则，因为我们设置分型面的目的，就是为了能够顺利从型腔中脱出制品。

根据这个原则，分型面应首选在塑料制品最大的轮廓线上，最好在一个平面上，而且此平面与开模方向垂直。

分型的整个廓形应呈缩小趋势，不应有影响脱模的凹凸形状，以免影响脱模。

b）使型腔深度最浅

模具型腔深度的大小对模具结构与制造有如下三方面的影响：

1）目前模具型腔的加工多采用电火花成型加工，型腔越深加工时间越长，影响模具生产周期，同时增加生产成本。

2）模具型腔深度影响着模具的厚度。

型腔越深，动、定模越厚。

一方面加工比较困难；另一方面各种注射机对模具的最大厚度都有一定的限制，故型腔深度不宜过大。

3）型腔深度越深，在相同起模斜度时，同一尺寸上下两端实际尺寸差值越大，如图2。

若要控制规定的尺寸公差，就要减小脱模斜度，而导致塑件脱模困难。

因此在选择分型面时应尽可能使型腔深度最浅。

c）使塑件外形美观，容易清理

尽管塑料模具配合非常精密，但塑件脱模后，在分型面的位置都会留有一圈毛边，我们称之为飞边。

即使这些毛边脱模后立即割除，但仍会在塑件上留下痕迹，影响塑件外观，故分型面应避免设在塑件光滑表面上，如图3的分型面a位置，塑件割除毛边后，在塑件光滑表面留下痕迹；图3的分型面b处于截面变化的位置上，虽然割除毛边后仍有痕迹，但看起来不明显，故应选择后者.

d）尽量避免侧向抽芯

塑料注射模具，应尽可能避免采用侧向抽芯，因为侧向抽芯模具结构复杂，并且直接影响塑件尺寸、配合的精度，且耗时耗财，制造成本显著增加，故在万不得己的情况下才能使用.

e）使分型面容易加工

分型面精度是整个模具精度的重要部分，力求平面度和动、定模配合面的平行度在公差X围内。

因此，分型面应是平面且与脱模方向垂直，从而使加工精度得到保证。

如选择分型面是斜面或曲面，加工的难度增大，并且精度得不到保证，易造成溢料飞边现象。

g）使侧向抽芯尽量短

抽芯越短，斜抽移动的距离越短，一方面能减少动、定模的厚度，减少塑件尺寸误差；另一方面有利于脱模，保证塑件制品精度。

h）有利于排气

对中、小型塑件因型腔较小，空气量不多，可借助分型面的缝隙排气。

因此，选择分型面时应有利于排气。

按此原则，分型面应设在注射时熔融塑料最后到达的位置，而且不把型腔封闭

综上所述，选择注射模分型面影响的因素很多，总的要求是顺利脱模，保证塑件技术要求，模具结构简单制造容易。

当选定一个分型面方案后，可能会存在某些缺点，再针对存在的问题采取其他措施弥补，以选择接近理想的分型面。

2.2成型方案的列出

根据前塑件的结构分析，为了满足听筒下壳的质量要求和便于成型，选择上下壳装配的接合面为分型面，该分型面为曲面，型腔数为一模两腔，采用的排列方式为如图（4）所示，

对于设计听筒下壳注塑模具，有以下三个成型方案可供选择：

2.2.1方案一

（1）分型面：

A-A为第一分型面；B-B为第二分型面，动模型心和活动镶件形成内部形状，定模型心形成外部形状；分型面位置见图5；

（2）型腔布置：

采用一模两腔，见图5；

（3）浇注系统：

推杆潜伏式浇口，见图5；

（4）排  气：

分型面排气；

（5）模温调节：

自然冷却；

（6）抽芯机构：

弹性侧向滑块抽芯，

（7）脱模机构：

顶杆推出机构,推B-B面。

图（5）

2.2.2方案二

（1）分型面：

如图3，A-A为第一分型面；B-B为第二分型面；

（2）型腔布置：

，采用一模两腔；见图6

（3）浇注系统：

侧面直接进浇，见图6；

（4）排  气：

分型面排气；

（5）模温调节：

自然冷却；

（6）抽芯机构：

弹簧侧向斜滑块抽芯和弯销内侧抽芯

（7）脱模机构：

推杆和推管推出机构

图（6）

2.3 成型方案的选定

对比两个成型方案，最终选定方案一。

这是因为：

（1）方案一的弹簧侧向滑块抽芯机构比方案二的弹簧侧向斜滑块机构动作较稳定，加工较方便，同时弯销内侧抽芯容易出现延迟或被卡住。

（2）方案一采用推杆潜伏式浇口较方案二的侧面进浇，塑件的表面质量更好。

综上所述，最终确定的成型方案为方案一

2.4模具结构图分析如图（7）

图（7）

2.5模具动作原理及结构特点

2.5.1动作原理

经过注塑、保压和塑件定型后开模。

开模时，因为尼龙套的锁模作用，分型面一先打开，楔紧块向上滑动，内侧抽芯滑块在弹簧的作用下完成内侧抽芯，同时流道凝料脱出浇口套一段距离。

拉杆限位后，

分型面结束，开模力将锁模器拉开，分型面

打开，由于塑件对动模的包紧力大于对定模的包紧力，塑件和流道凝料脱出定模型腔和浇口套留于动模。

开模结束后，注射机推杆通过推板推动推杆和浇口推杆推出塑件，切断内浇口，脱料杆推出流道凝料，同时弹簧的X力使侧抽滑块向两边移动，实现侧抽芯。

塑件和凝料被推离动模后自行脱落，取出制件。

合模前，注射机推杆退回。

合模时，因分型面

有锁模器阻力作用，分型面

先闭合，楔紧块使滑块复位，进而分型面

闭合，侧滑块复位，同时复位杆使推出机构复位。

2.5.2结构特点

成型部分：

由动模型芯7、活动镶件18和滑块17来形成塑件产品的内部结构，由定模板型腔10来形成塑件产品的外部结构。

浇注系统：

采用冷流道潜伏式浇口结构，脱落浇注系统凝料需一定开模行程。

注塑机暂停工作时，需要对冷流道凝料进行清除。

脱模机构：

机听筒下壳的内部是一个不规则的形状，因此只能采用顶针顶出，Z形拉料杆将浇口套内部的凝料拉出。

复位机构：

在合模的过程中，在复位弹簧的作用下，从而带动复位杆推使杆固定板3和推板2复位。

冷却系统：

此注塑模因塑件结构较复杂，但厚度较薄，故设置了二个环形的冷却水道。

导向机构：

此注塑模中的导向部分主要有两种：

一是动、定模之间的导柱导套，二是定模座板和动模板之间的定距拉杆16。

排气系统：

分型面排气。

2.6浇注系统的设计

浇注系统可分为普通浇注系统和热流道浇注系统两大类。

浇注系统控制着塑件成型过程中充模和补料两个重要阶段，对塑件质量关系极大。

浇注系统是指从注塑机喷嘴进入模具开始，到型腔入口为止的那一段流道。

普通模具的浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料井几部分组成。

2.6.1主流道的设计

  主流道与喷嘴的接触处多作成半球形的凹坑。

二者应严密接触以避免高压塑料的溢出，凹坑球半径比喷嘴球头半径大1-2mm；主流道小端直径应比喷嘴孔直径约大0.5-1mm，常取Ф4-8mm，视制品大小及补料要求决定。

大端直径应比分流道深度大1.5mm以上，其锥角不宜过大，一般取2°～6°。

2.6.2浇口设计

  浇口的形式众多，通常都有边缘浇口、扇形浇口、平缝浇口、圆环浇口、轮辐浇口、点浇口、潜伏式浇口、护耳浇口、直浇口等。

鉴于听筒下壳的具体结构，选择潜伏式浇口。

对于设计的听筒下壳，由于其内形状较复杂，属于大批量生产，有前模滑块故宜采用双分型面潜伏式浇口。

故在安排型腔时，最好采用一模两腔的形式，以方便节约产品的成本，简化机构。

设计的听筒下壳注塑模具的浇注系统结构分布及尺寸如下图8所示

  图8点浇口示意图

因采用潜伏式浇口浇注系统，所以在其中的两根顶杆上要开设流道进浇口。

三注塑机的选择及成型零件的设计

3.1、注塑机的选择本次设计与实际在工厂中的设计有所不同。

工厂中的注塑机是已有固定的，模具设计人员通常都是根据车间内的注塑机来确定最大的之间产量，即是说厂中的注塑机选择是有限的。

而在本次设计中，我们选择注塑即的原则则是按我们想象中的产品产量和实际的塑件形状来选择任何一款注塑机，最后校核能满足使用要求即可。

这样同样也可以达到训练的目的。

3.1.1机听筒下壳体积的计算

根据塑件的三维模型，利用三维软件直接可查询到可得出盒盖体积

V盒盖=63.2cm3

3.1.2机听筒下壳质量的计算

查《模具设计与制造简明手册》P.276.表2-2常用热塑性塑料主要技术指标可知ABS的密度为1.03g/cm3~1.07g/cm3,计算可得机听筒下壳的质量

机听筒下壳W（件）=63.2cm3×1.07g/cm3≈67.624g.

一般情况下，对普通二板式注射模具，其浇注系统体积可根据主流道和分流道大小及布置情况进行估算。

这里取浇注系统体积为V（浇）=15cm3.，则浇注系统的重量为

W（浇）=V（浇）Xp=15cm3X1.07g/cm3≈16g3.1.3 初步确定成型设备的型号及规格

根据计算的制件体积和重量来确定成型设备的型号及规格。

在确定注射机规格时，首先必须满足一次注射模塑周期内所需塑料的总量小于所选注塑机的最大注射量。

因为如果注射机最大注射量小于制件质量，就会造成制件形状不完整或内部组织疏松、强度下降。

而注射量过大时，则注塑机利用率降低，造成浪费。

因此，为了保证正常的注射成型，根据生产经验，一次注射成型所需塑料的总重量宜为注射机最大注射量的80%，即

W（总）≤80%W（机）或W（机）≥80%W（总）/80%

式中：

W（机）为注射机实际的最大注射量（cm3或g）

W（总）为制件成型时所需要的塑料总量（cm3或g）

机听筒下壳及浇注系统的总质量为W（总）=2W（件）+W（浇）=151.248塑料注射机参数

查《模具设计与制造简明手册》P.103.表2-33热塑性塑料注射机型号和主要技术规格，根据

（2）计算所得的总体积和质量可初选XS-ZY-250机。

塑料注射机参数的规格如下表-1

螺杆（柱塞）直径（mm）  65 

喷嘴  球半径（mm） 18

注射容量（cm3或g）  30、20    孔直径（mm）  4

注射压力（/MPa）  130 

顶出  中心及两侧推出

锁模力（/kN）  1800   

最大注射面积（cm2）  500    

模具厚度（mm）  最 大  350 最小200

拉杆空间（mm）  448X370    

定位孔直径（mm）  Ф150+0.06

3.1.4选标准模架

 根据制件结构分析及模具结构的要求，可以初步确定标准模架组合的型号与规格。

3.1.4.1确定标准模架的型号。

由于模具有固定在定模部分的侧向抽芯机构，所以定模部分的两块模板之间应能相对运动，由定模部分的分型抽芯机构首先进行抽芯运动，然后再动、定模之间分型。

这就要求采用定模座板未设紧固螺钉的标准模架组合，在国标中，此类模架为派生型模架组合，暂无标准模架可供。

这里选用企业标准中“龙记五金XX”的模架，型号为GCI如图所示。

3.1.4.2确定标准模架的规格。

标准模架的规格是根据制件尺寸、模具型腔数及排列来决定的。

确定如下。

（1）根据制件的尺寸大小以及模具型腔排列形式，先确定动、定模镶块的尺寸。

一般情况下，动、定模镶块的尺寸比制件外形尺寸大30~80，制件外形尺寸越大，镶块尺寸与制件外形尺寸的差值也应选得越大。

这里根据制件的外形尺寸和型腔排列情况，选取动、定模镶块外形尺寸为190mmX274mm

（2）根据动定模镶块的外形尺寸，查阅（龙记五金XX）标准模架的产品目录。

可以确定模架的平面尺寸为350mmX400mm

（3）标准模架动、定模板厚度是根据镶块的厚度及镶拼结构形式确定的，这里根据镶拼结构取模板厚度为80mm

根据以上分析，可以初步确定标准模架型号为GCI3450，AB板厚度为80mm

如图9所示

图（9）

3.2、注塑机相关参数的校核

3.2.1注塑压力的校核查《模具设计与制造简明手册》P47表3-1常用热塑性塑料注射成型工艺参数

注射压力 80MPa<115MPa（选择的注塑机实际注射压力），合乎要求。

3.2.2锁模力的校核锁模力是指当高压熔体充满模具型腔时，会在型腔内产生一个很大的力，力图使模具分型面涨开，其值等于塑件和流道系统在分型面上总的投影面积乘以型腔内塑料压力。

作用在这个面上的力应小于注塑机的额定锁模力F.即

F（锁）≥P（模）A

F（锁）≥P（注）A

式中，F（锁）——注射机的最大锁模力（KN）,查得XS-ZY-250型注射机最大锁模力为1800KN

P（模）——模内平均压力（KPa），对ABS塑料，一般取P（模）=35MPa;P（注）——注射压力（MPa）;

K——压力损耗系数，一般取1/3~2/3

A——制件及浇注系统在分型面上的投影面积（cm2）,经计算投影面积约为218cm2。

则P（模）A=（35X21800）N=763000N=763KN

由于F（锁）=1800KN，故满足F（锁）≥P（锁）A

同时根据P（模）=Kp注，则P（注）=P（模）/K,取K=1/3,P（模）=35MPa,得P（注）=105MPa。

查手册得知，XS-ZY-250型注射机额定注射压力为130MPa,故能满足ABS塑料成型的注射压力要求。

3.2.3、模具与注塑机装模部位相关尺寸的校核各种型号的注塑机安装部位的形状尺寸各不相同。

设计模具时应校核的主要项目有：

喷嘴尺寸、定位圈尺寸、最大模厚、最小模厚、模板的平面尺寸和模具安装用螺钉位置尺寸等。

现校核如下：

a）、喷嘴直径：

主流道始端口径3mm>喷嘴孔直径2mm;合乎要求

b）、定位孔与定位圈的尺寸校核：

定位圈直径100mm<125mm；合乎要求；

c）、最大模厚与最小模厚的校核：

从模具装配图中可以看出:

模具厚度为335合乎要求。

d）、模板平面尺寸和模具安装用螺钉位置尺寸校核：

  动模座板和定模座板的尺寸均是：

400mm×400mm，均小于注塑机四根棱柱之间的尺寸值，合乎要求。

3.2.4、开模行程和塑件推出距离的校核注塑机开模时的行程是有限的，取出制件所需要的开模距离必须小于注塑机的最大开模距离。

开模距离可分为两类情况校核：

一是注塑机最大