套筒注射模的设计.docx

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套筒注射模的设计

新乡学院

2012届毕业设计

套筒注射模

论文作者姓名常永福__

所在院系：

机电工程学院_____

所学专业机械制造及自动化

指导老师：

张国智_

论文完成时间：

_2012年5月10日

目录

内容摘要…………………………………………………………………1

关键词……………………………………………………………………1

Abstract…………………………………………………………………1

Keyword…………………………………………………………………1

1.引言……………………………………………………………………2

1.1我国模具制造业的现状…………………………………………2

1.2本次课题设计（研究）的意义…………………………………3

2.注射模模具的设计……………………………………………………3

2.1工艺方案的确定……………………………………………………3

2.2塑件的工艺分析……………………………………………………4

2.3注射机的选择………………………………………………………4

2.4型腔数目的确定……………………………………………………4

2.5浇注系统的设计……………………………………………………4

2.5.1注流道的设计………………………………………………5

2.5.2分流道的设计………………………………………………5

2.6冷却穴的设计………………………………………………………5

3.成型零件的设计…………………………………………………………6

3.1凹模部分工作尺寸的计算…………………………………………6

3.2凸模部分工作尺寸的计算…………………………………………6

3.3模具的主要结构设计及加工方案……………………………………7

3.3.1凹模的加工方案………………………………………………7

3.3.2凸模的加工方案………………………………………………9

3.4推出机构的设计……………………………………………………10

3.5导柱的设计…………………………………………………………10

3.6导套的设计…………………………………………………………11

3.7限位螺钉的设计……………………………………………………12

3.8加热装置的设计……………………………………………………12

3.9排气孔的设计原则………………………………………………13

4.模具整体结构与工作原理……………………………………………13

5.注射机参数的选择及其校核…………………………………………14

5.1最大注射量的校核…………………………………………………14

5.2模具与注射机安装部分校核………………………………………14

5.3开模行程的校核……………………………………………………15

参考文献…………………………………………………………………16

致谢………………………………………………………………………17

内容摘要：

模具制造技术迅速发展，已经成为现代制造技术的重要组成部分。

如模具的CAD/CMD技术。

模具的激光快速成型技术，模具的精密成型技术，模具的超精密加工技术。

本设计介绍了一深腔筒形件注射模的设计与制造方法。

该注射模采用了一模两腔结构，为两次分型点浇口式。

关键词：

深腔筒形；　注射模具；　设计

Abstract:

Moldmanufacturingtechnologyisdevelopingrapidly,hasbecomeanimportantpartofmodernmanufacturingtechnology.SuchasmoldCAD/CMD.Moldlaserrapidprototypingtechnology,precisionmoldingtechnologymolds,ultra-precisionprocessingtechnology.Thisdesignintroducesadeepcavityofcylindricalinjectionmolddesignandmanufacturingmethods.Theinjectionmoldusingatwocavitymoldstructure,thetypeofgateforthetwopoints.

Keywords:

deepcavitycylindrical;injectionmolds；design

1.引言

1.1我国模具制造业现状

我国模具工业发展迅速，据资料统计，我国拥有18000家模具生产企业，年产值达与300亿元，模具工业已初具规模，加入WTO后，机械制造业转移，中已成为世界制造业大国，牵动了模具制造业质与量的高度需求。

抢抓新一轮世界产业结构调整和制造业加快转移的有利时机，在国民经济中占有重要地位的模具制造业得到了迅速发展。

统计显示，1996年至2001年，我国模具制造业年产值平均增长14%～15%；2002年，全国模具总产值突破330亿元人民币，位居世界第四位。

在模具产品中，有些产品已经接近或达到国际水平，在国家产业发展的政策引导下，预计在十五至十一五期间，模具需求量仍以15%的增长幅度递增，这将形成一个巨大的市场需求。

目前，我国的模具制造技术已从过去只能制造简单模具发展到可以制造大型、精密、复杂、长寿命的模具。

在模具冲压方面，我国设计和制造的电动机定转子硅钢片硬质合金多工位自动级进模等，都达到了国际同类模具产品的技术水平。

在塑料模具方面，能设计制造汽车保险杠及整体仪表盘大型注塑模、大型彩色电视机、洗衣机和电冰箱等精密、大型注射模。

我国模具制造技术在近年来的主要进步：

研究开发了几十种模具新钢种及硬质合金新材料，并采用了一些热处理新工艺，使模具寿命得到延长。

发展了一些多工位级进模和硬质合金模等新产品，并根据国内生产需要研制了一批精密塑料注射模。

研究开发了一些新技术和新工艺，如三维曲面数控仿形加工、模具表面抛光、表面皮纹加工以及皮纹碾制技术，模具钢的超塑性成型技术和各种快速制模技术等。

模具加工设备已得到较大的发展，国内已能批量生产精密坐标磨床、CNC铣床、加工中心、CNC电火花线切割机床以及高精度的电火花成形机床等，高速加工中心和五轴加工中心也开始进入市场。

模具计算机辅助设计和辅助制造（模具CAD/CAM）已在国内数十个单位得到开发应用。

虽然我国模具制造技术已得到很大发展，但仍然不能满足国民经济高速发展的需要，还需花费大量资金向国外进口一些模具，所以，我国模具制造业还需要进一步加大发展力度，争取早日达到世界模具发达国家的水平。

1.2本课题设计（研究）的意义

1）.通过本次系统的注射模具设计，回顾大学已学的专业知识，为即将步入社会，走上工作岗位的我们提供一次检验自己，完善自己的机会；

2）.通过在设计过程中对相关资料的查找，了解当前全国乃至全球的模具发展现状以及未了的发展前景，接触部分当前较为先进的成型技术；

3）.获得套筒注射模具设计的相关数据以及装配图，零件图等资料；

2.注射模模具的设计

2.1工艺方案确定

　套筒注射模的设计，塑件2-1如图所示，材料为ABS厚度为6mm图所示，试设计该零件的模具。

2-1塑件图

在此模具设计过程中，注意零件的厚度比较薄长度比较长，因而模具设计时考虑凸凹模的间隙，还需注意零件过渡处圆弧过渡（与毛坯材料厚度有关）。

另外该制件较小，设计模具时，考虑退模出料的安全与方便，加工该零件为一次成型，故模具的结构不宜复杂化，应优化合理，考虑经济效益。

由于该制件较简单，且毛坯为注射成型件，根据其工艺性分析，可确定该零件的加工方案为：

合模---注料---退模卸料。

在毛坯落料过程中还要注意毛坯的导向定位等因素。

2.2塑件的工艺分析

如图2-1所示，该零件要求工艺不高，要求材料为ABS，该材料成型温度在200-270℃之间，查阅资料可知其收缩率为0.4％-0.8％，计算其平均收缩率为:

％

=0.6％（2-1）

初步估算零件的体积为：

V=π×﹙18²-12²﹚×90+[π×18²-﹙π×12²+π×15²﹚×0.5

≈5.1331㎝²（2-2）

2.3注射机的选择

根据体积，初选注射机为：

XS-Z-500

查阅注射机使用说明书，得到参数如下：

注射剂的最大注射量：

500cm³锁模力：

3500KN

注射压力：

200／Mpa最小模具厚度：

300mm

最大模具厚度：

450mm模板形程：

500mm

注射机定位孔直径：

φ100mm注射机拉杆间距：

540mm×440mm

喷嘴孔直径:

φ4㎜弧嘴圆弧半径：

SR12㎜

合模方式：

液压—机械推出方式：

两侧推出

2.4型腔数目的确定

1）若采用一模一腔，此零件的外形尺寸不是多大，模架相对这个零件相对显然很大，这样就会造成设备的资源浪费，且不适合大批量生产，成本较高。

2）若采用一模多腔，生产效率高，资源利用率也高。

这里选用一模两腔，型腔对称分布于模具两侧，经过一次分流即可，适合批量生产。

2.5浇注系统的设计

根据塑件的外观形状，不允许在外圆周侧面留下有浇口痕迹，所以塑件采用点浇口进料。

为了保证进料充分在凸模内部加一加热装置。

2.5.1主流道的设计

进料口的直径d=d1+（0.5-1）mm,取d=4.8mm,球面的凹坑半径SR=SR1+（1-2）mm；可取SR=14mm；锥角α=2º-6º，可取α=4º。

采用碳钢T8，并加热热处理淬火到55HRC。

浇口套与定模板的配合采用H7/m6,浇口套与定位圈的配合采用H9/f9.如图3-1所示。

3-1浇口套和定位圈的配合图

2.5.2分流道的设计

根据选用的材料和性质，因为该零件的体积比较大，可选用圆形分流道形状采用梯形形状，上边取4mm下边取5mm，高取3mm。

为了保证与分流道接触的外层塑料熔体迅速冷却，形成绝热层，只有内部熔体平稳流动，保证粗糙度Ra=1.6µm。

此模具布置的形式为平衡式，分布形式如图3-2所示。

3-2分流道分布图

2.6冷却穴的设计

防止“冷料”注入型腔而影响成型塑件的质量，在开模时，将主流道凝料从定模浇口套中拉出，最后由推出机构将浇注系统凝料一起推出模外。

我们选用有拉料杆的冷却穴，在开模时起到拉凝料的作用，选用球头形。

3.成型零件的设计

3.1凹模部分工作尺寸计算

1）塑件中φ36的型腔计算

由国标GB/T1800.3-1998中m级查的36的公差值为±0.2

转化成标准标注形式：

（3-1）

可得：

=

=

（3-2）

2）塑件中120的型腔深度计算

由GB/T1800.3-1998中m级查的公差值为±0.2

转化成标准标注形式为：

（3-3）

可得：

（3-4）

3.2凸模部分工作尺寸计算

1）塑件中φ30的模具的径向尺寸计算

由国标GB/T1800.3-1999中m公差值为±0.1

转化成标准标注形式为：

（3-5）

可得：

（3-6）

塑件中φ24的模具径向计算

由GB/T1800.3-1998中m级查的公差值为±0.1

转化为标准标注形式为：

（3-7）

可得：

（3-8）

2）型芯高度计算

塑件中24的模具高度计算

由GB/T1800.3-1998中m级查的公差值为±0.1

转化为标准标注形式为：

（3-9）

可得：

（3-10）

塑件中90的模具高度计算

由GB/T1800.3-1998中m级查的值为：

可得：

（3-11）

3.3模具的主要结构设计及加工方案

3.3.1凹模的加工方案

因塑件尺寸精度要求较高，凹模采用整体镶嵌式结构，凹模镶块选用P20材料。

凹模型腔为圆形，为加工方便，凹模的镶块也为圆形，用台阶固定。

Ⅰ.确定加工案

根据零件图3-3所示可知，选用长200mm,直径为120mm的毛胚棒料。

确定工艺方案及加工路线。

对于短轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪定心卡盘装夹来完成加工。

其工步顺序如下：

⑴：

在普通车床上车两端面保证长度为155mm；

⑵：

先粗车再精车保证尺寸φ116、15、φ124和三个圆槽；

⑶：

然后主要的孔要求精度较高故选用在数控加工中心上进行加工；

⑷：

根据加工要求，选用三把刀具，T01为定心钻，T02为φ35钻，T03T04分别为φ36和φ40为铰刀；

同时把三把刀安装在刀库中，而且都对好刀，把它们的刀偏值输入相应的刀具参数中。

⑸：

确定工件坐标系：

确定以工件右端面在与轴心线的交点O为坐标原点，建立XYZ工件空间坐标系；

Ⅱ.编写程序：

程序如下：

程序名O0020

N01G90G94G80G15G49G40；

NO2T01M6；

N03G90G54X0Y0Z200M3S1000M8；（换1号刀转速1000r/min,切削液开）

N04G81Z-2R2F100；（切削进给，深度为2mm,R平面为2mm,进给率为100）

N05G80M9；

N06T02M6；

N07M3S200M8；（换2号刀，转速为200r/min）

N08G90G94G54X0Y0Z200；

N09G83Z-160R2Q5F50；（间歇进给，深度为160mm,R平面为2mm,每5mm抬一次刀，进给率为50）

N10G80M9；

N11T04M6；

N12M3S150M8；

N13G90G94G54X0Y0Z200；

N14G81Z-40F40；

N15G80M9；

N16T03M6；

N17M3S150M8；

N18G90G94G54X0Y0Z200；

N19G81Z-160F40；

N20G80M9；

N21M30；

%

3-3凹模

3.3.2凸模的加工方案

凸模采用局部镶嵌式结构，凸模的材料采用P20材料，用镶块固定。

如图3-4所示。

3-4凸模

Ⅰ.确定加工方案

根据零件图选用φ50长度为250的毛坯棒料，确定工艺方案及加工路线。

对于短轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪定心卡盘装夹来完成加工。

其工步顺序如下：

1、在普通车床上车两端面保证长度为204mm；

2、粗车φ28、φ44、φ40、φ30通经，留下4mm加工余量；

3、然后将φ44、φ40精车刀φ40φ35.9

4、由于零件接触零件部分要求同轴行较高，选用数控卧式车床加工，一次加工成型。

5、根据加工要求，选用两把刀具，T01为粗车刀，T02为精车刀，同时把两把刀安装在自动换刀刀架上，而且都对好刀，把它们的刀偏值输入相应的刀具参数中。

6、确定工件坐标系：

确定以工件右端面在与轴心线的交点O为坐标原点，建立XOZ工件坐标系。

Ⅱ.编写程序：

该工件加工程序如下：

程序名00088

N01T01M6

N02G90G94G54G00X13Z2M03S200M8（快速定位转速为200r/min）

N03G01Z-92.13F50（直线插补，进给率为50）

N04G00X14

N05G01X16Z-124F40

NO6G500

N07T02M6

N08G90G94G54G00X12.14Z2S150

N09G01Z-92.13F50

N10G00X13

N11G01X15.17Z-124F40

N12M30M9

%

③锁紧装置采用锁紧块。

3.4推出机构的设计

因为塑件为筒形零件，壁较薄，而且长度较长，尺寸精度要求比较高，决定选用推板推出方式推出板的厚度为30mm。

推出距离=凸模型芯沿脱模方向的最大尺寸=120mm

3.5导柱的设计

导柱应该有良好的耐磨性，内部坚硬而不易折断，因此采用20钢（表面渗碳加淬火处理）硬度为50-55HRC，导柱的固定部分的表面粗糙度Ra值为0.8mμm,导柱部分的表面粗糙度Ra取0.6μm。

导柱的长度由定模板和推出板厚度和推出零件的行程决定。

取导柱的长度为220mm，导柱R=10mm,取导柱的直径为37mm。

如图3-5所示。

3-5导柱

导柱固定端与模板之间采用H7/m6配合，导柱的导向部分采用H7/f7配合。

导柱的布置形式如图3-6所示。

3-6导柱分布图

3.6导套的设计

导套的壁厚取5mm，导套的长度为30mm,与模板配合的直径为30mm,,长度为5mm.导套的材料与导柱的材料相同也为P20。

如图3-7所示。

3-7导套

3.7限位螺钉的设计

限位螺钉也应该有良好的耐磨性，内部坚韧而不易折断，而不易变形。

因此采用20钢（表面渗碳加淬火处理）硬度为50-55HRC，限位螺钉用于最后一次开模时为防止推料板和整个模具体不脱落，一便再次加工。

长度由推板移动的距离而决定。

如图3-8所示

3-8限位螺钉

3.8加热装置的设计

经查表可知，ABS的成型温度为200-270℃，模具温度为40-80℃。

因为该零件体积比较大，尤其是长度比较长，在注射的过程中可能会出现凝固现象，而导致加工失败，为了保证能迅速充满整个型腔，必须有一加热装置，所以我们在凸模的内部装一加热装置，该装置有电阻丝绕成。

保持模具的温度均匀而平衡，补充散失的热量。

如图4-9所示。

3-9加热装置

3.9排气的设计原则

通常，选择排气槽的开设位置时，应考虑以下原则：

1）排气口不能正对操作者，以防意外事故；

2）排气孔最好设计在凸模上，一便模具的加工和清理方便；

3）开设在靠近嵌件和制件壁的最薄处，因为这样的部位最容易形成熔接痕；

4）高速注射薄壁型制件时，排气槽设在浇口附近，可以使气体连续排出；

本制件为深腔型腔，脱模时会形成真空状态从而形成很大的压力，使零件变形要引入引气系统

根据以上原则，本模具的排气孔设计在凹模上。

4.模具总结构及其工作原理

绘制模具装配图，如图4-1所示。

开模时，在弹簧9的作用下模具首先沿Ⅰ—Ⅰ分面分型，浇口被拉料杆8拉断。

当开模至一定的距离后，定位拉杆3拉动流道推板6，模具沿Ⅱ—Ⅱ分型面分型，浇口被流道板推板6从拉料杆8和浇口套上脱出幷自动落下。

继续开模，定距拉杆2使模具沿Ⅲ—Ⅲ分型面分型，制品留于动模一侧的型芯10上，推板14将制品从型芯10上推出。

在顶出时为防止制品与型芯处于真空状态，而使制品产生变形或损坏，进气阀用于消除真空状态，完成脱模过程。

合模时注射机顶出杆复位，顶杆固定板在复位杆的作用下回到初始状态，动、定模完全闭合回到成形位置，进入下一个工作循环。

从而进行批量生产。

4-1装配图

１：

导柱　２：

定距拉杆　３：

定距拉杆　４：

定模板　５：

分流道板　６：

流道推板

７：

限位螺钉　８：

拉料杆　９：

弹簧　１０：

型芯　１１：

进气阀　１２：

冷却镶件

１３：

限位螺钉　１４：

推件板

5.注射机参数的选择及其校核

5.1最大注射量的校核

通常，注射机一次的实际注射量应该小于等于注射机最大注射量的80％。

注射该塑件时一次的注射量大约为20㎝³

选用注射机为塑件生产车间最小注射机XS-ZY-500,一次最大注射量为500㎝³，满足20≦500×80％

所以选用的注射机满足要求

5.2模具与注射机安装部分的校核

①模具闭合高度的

由模具的实际高度为：

Hm=400mm

注射机的最小装模高度为：

Hmin=300mm

注射机的最大装模高度：

Hmax=450mm

即满足

Hmin+5≦Hm≦Hmax+5

所以模具满足注射机装备高度要求。

②模具的外形尺寸400mm×400mm，XS-ZY-125注射机的拉杆距离为540mm×440mm。

由此可知模具能装入注射机模板并固定。

5.3开模行程的校核

可知需要开模的距离为120+120+120+8+10=378mm

而模板的行程为500mm，

符合要求。

可知设计的模具可行。

参考文献

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重庆大学出版社，2006

[2]田光辉.模具设计与制造.北京：

北京大学出版社，2011

[3]邹吉权.公差配合与测量技术.重庆：

重庆大学出版社，2010

[4]李志刚.模具设计大典.中国机械工程学会，2005

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致谢

我即将踏入工作的岗位。

回想起三年的大学生涯，可谓是艰辛，但我觉得收获是风盛的。

通过长时间的努力，毕业设计终于可算是划上了一个句号了。

本次设计是一个全面性的设计，是对三年来对所有所学的知识的一次总结回顾。

使我所学的知识一次重新的整理、理论联系实际，为我以后在本行业的发展做了一个很好的准备。

在这次设计中对我所掌握的模具知识实际应用能力起到了检验的作用，通过设计知道自己的缺陷和不足。

在以后的工作中还要继续努力。

在这次设计中我始终结合计算机进行设计，提高我我对PRO/E、AUTOCAD等软件的应用能力。

通过本次设计我已经初步了解了工程设计人员的设计思想，掌握了模具的相关知识，已经能基本能独立完成一套模具的设计与制造。

本论文是在张国志老师的悉心教导下完成的。

再整个设计期间，得到了老师的认真指导和帮助。

张老师的指导使我学会了很多东西，将使我终身受益。

在这了表示诚挚的敬意和忠心的感谢。

同时感谢机电工程学院的老师这三年来对我的教导使我学会了不少的知识。

这次设计中还可能有不少的漏洞、错误，望各位老师不吝赐教。

最后，我感谢大学三年以来给过我帮助和关注的所有人，更加感谢给过我挫折的所有人。

你们用不同的方式给了我成长，也是你们促使我在走过的大学时光里一直努力，忠心的感谢你们！

最后感谢母校给与本人深造的机会！