强烈推荐毕业论文说明书压圈模具设计.docx
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强烈推荐毕业论文说明书压圈模具设计
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课程设计说明书
压圈模具设计
摘要3
绪论4
一压圈塑件的工艺分析6
1分析塑件制品原材料工艺性6
2塑件成型工艺参数确定7
二注射机型号的初步确定8
1塑件体积的确定8
2计算塑件的质量8
3初步选择注射机的型号与规格9
三分型面的设计9
四浇注系统的设计11
1主流道的设计11
2浇口的设计12
3冷却系统的设计13
4冷料穴的设计13
5排气系统的设计13
五成型零件的结构设计计算14
1型腔尺寸计算15
2型芯尺寸计算17
六模架的选择、导向与定位机构的设计18
1模架的选择18
2导向与定位机构的设计20
七脱模机构的设计20
八注射机工艺参数的校核21
1最大注射量校核21
2锁模力校核22
3模具与注射机安装部分相关尺寸校核22
4模具闭合高度校核22
5模具行程校核22
九模具的工作原理23
十模具总装图及模具的装配、试模24
1模具总装图及模具的装配24
2模具的安装试模25
结束语26
参考文献27
摘要
本次设计是针对压圈的模具设计，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。
本说明书从产品结构工艺性，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。
该产品设计为大批量生产，故设计的模具要有较高的注塑效率，因而浇注系统要能够自动脱模，此外为塑件采用轮辐式浇口，因此选用单分型面注射模，浇口和塑件一起从模具中脱落的人工取出的结构。
模具的型腔采用一模一腔平衡布置，浇注系统采用轮辐式浇口成形，推出形式为四推杆推出机构完成塑件的推出。
由于塑件的工艺性能要求注塑模中有冷却系统，因此在模具设计中也进行了设计。
同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册等，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。
关键词：
塑料压圈单分型面一模一腔注射模具轮辐式浇口尼龙1010
绪论
模具的重要意义：
模具是工业生产中使用极为广泛的基础工艺装备，是工业发展的基石，被人称为“工业之母”和“磁力工业”。
在汽车、电机、仪表、电器、电子、通信、家电和轻工行业中，60%~80%的零件都要依据模具成型，并且随着近年来这些行业的迅速发展，产品生产中对模具的要求越来越高，模具结构也越来越复杂。
模具生产技术的高低，已经成为衡量一个国家的产品制造水平的重要标志。
模具是制造业的重要基础装备，是工业化国家实现产品批量生产和新产品研发所不可缺少的工具。
用模具生产制品所表现出来的高效率、低消耗、高一致性、高精度和高复杂程度是其他任何制造方法所不及的。
换句话说，没有高水平的模具就不会有高水平的工业产品。
模具业是否强盛也反映出一个国家工业的强弱。
塑料制品和注射成形在模具业的重要地位：
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占比例越来越大。
注射成形是成形热塑件的主要方法，因此应用范围很广。
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，而后从模具中脱出，成为塑料制品。
塑料制品具有原料来源丰富，价格低廉，性能优良等特点。
它在电脑、手机、汽车、电子、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯产品制造中具有不可替代的作用，应用极其广泛。
塑料注射成形工艺的最大特点是复制，能够复制出所需任意数量的可直接使用或稍作处理即可使用的制品，是一种适宜大批量生产的工艺。
虽然在设备上投入较大，但是可以生产制品的数量非常大，实属一种经济快捷的生产方式，因此得到广泛的应用和快速的发展。
模具在我国的发展历程：
我国的模具工业是19世纪末20世纪初随着军火和钟表业引进的压力机发展起来的。
从20世纪50年代初，模具多采用作坊式生产，凭工人经验，用简单的加工手段进行制造。
在以后的几十年中，随着国民经济的大规模发展，模具工业进步很快。
当时我国大量引进苏联的图纸、设备和先进经验，其水平不低于当时工业发达的国家。
直到20世纪70年代末，由于错过了世界经济发展的大浪潮，我国的模具业没有跟上世界发展到步伐。
20世纪80年代末，伴随家电、轻工业、汽车生产线模具的大量进口和模具国产化的呼声日益高涨，我国先后引进了一批现代化的模具加工机床。
在此基础上，参照已有的进口模具，我国成功地复制了一批代替品，如汽车覆盖件模具等。
模具的国产化虽然使我国模具制造水平逐渐赶上国际先进水平，但计算机应用方面仍然存在很大差距。
前景展望：
我国进入实施国民经济和社会发展的第十一个五年规划期，模具工业的发展也将进入一个关键时期。
在这一时期，模具行业的主要任务是，在党中央关于把我国建设成为创新型国家的战略思想指引下，进一步推进改革，调整结构，开拓市场，苦练内功，提升水平，使我国模具工业在整体上再上一个新台阶。
不断提升模具制造水平，振兴我国装备制造业，为实现把我国建设成为制造业强国的宏伟目标而奋斗。
本次设计塑料注射模具的主要工作内容：
本次设计以单分型面注射模具为主，主要内容包括所设计塑件的说明书、注塑机的选用、塑料注射模具设计、三张零件图和一张装配图（图幅A1）的绘制。
一压圈塑件的工艺分析
图为压圈塑件零件图（制品单mm），材料采用PA1010尼龙。
1分析塑件制品原材料工艺性
（1）塑件原材料分析
产品名称：
PA压圈
化学名称：
尼龙1010
塑件材料特性：
尼龙（简称PA）是指由聚酰胺类树脂构成的塑料。
尼龙类工程塑料外观上都呈现为角质、韧性、表层光亮、白色（或乳白色）或微黄色、透明或半透明的结晶性树脂，它容易被著成任一种颜色。
塑件材料成形性能：
PA不随受热温度的升高而逐渐软化，而是在一个靠近熔点现流动。
PA的机械性能中如抗拉抗压强度随温度和吸湿量而改变，所以水相对是PA的增塑剂，加入玻纤后，其抗拉抗压强度可提高2倍左右，耐温能力也相应提高，PA本身的耐磨能力非常高，所以可在无润滑下不停操作，如想得到特別的润滑效果，可在PA中加入硫化物。
塑件材料物理性能：
密度：
收缩率：
0.5%~4.0%
吸水率：
100%
材料力学性能：
拉伸强度：
＞60．0MPa
弯曲强度：
90.0MPa
缺口冲击强度：
塑件质量的估算：
该产品材料为PA1010由上得知其密度为，收缩率为0.5%~4.0%，计算出PA1010的平均密度为1.045gcm3,平均收缩率为2.25%。
可根据塑件形状进行人工几何计算得到压圈的体积。
将该压圈分为三部分进行体积的计算：
则总的体积
即塑件的体积
塑件的重量
式中：
——塑料密度
塑件要求：
塑件不允许有较大的浇口痕迹，边沿无飞边或较少易清理。
2塑件成形工艺参数确定
（1）PA1010成形的工艺参数如下：
表1PA1010成形的工艺参数表
工艺参数
内容
工艺参数
内容
预热和干燥
温度12~16℃
成型时间s
注射时间
20~90
时间4h
保压时间
0~5
料筒温度℃
后段
190~210
冷却时间
20~120
中段
200~220
总周期
45~220
前段
210~230
螺杆转速（rmin）
48
喷嘴温度℃
220~210
后处理
方法
油、水、盐
模具温度℃
40~80
温度16℃
90~100
注射压力MPa
40~100
时间h
4
（2）分析制品的结构，尺寸精度，表面质量及设计时应考虑的问题：
、结构分析。
从塑料制品图可见，该制品结构简单，轮廓尺寸大小为高21mm直径23mm,属结构较简单的小型零件。
、尺寸精度分析。
有图可知，未注公差尺寸，采用标准MT6级精度公差。
从制品厚度上来看，制品平均壁厚为3.5mm，较均匀，有利于零件的成型。
、表面质量分析，该零件表面质量要求不高，注射时只要控制好相应的各项工艺参数，比较容易达到要求。
、合理使用稳定剂、润滑剂等各种添加剂改善PA1010工艺性能和制品使用性能，成形预热。
、流道和浇口的设计应考虑尽量减少阻力。
二．注射机型号的初步拟定
1塑件体积的确定
V=9.5，投影面积S=845.46。
2.计算塑件的质量
根据塑料，查得PA1010的密度：
1.04~1.05g，所以ρ=1.05g，根据塑件形状及尺寸，采用一模一腔的模具结构。
故单件制品的质量为m=1.05×9.510.0g
3.初步选择注射机的型号与规格
根据计算的制品体积及质量来确定主设计的型号和规格，为了保证注射成型的正常进行，根据生产经验，一次注射成型所需塑料的总量宜为最大注射量的80%，即：
式中：
——注射机最大注射量（g或）
——制品成型时所需的塑料总量（g或）
该制品总体积（含浇注系统）：
总质量：
产品的重量为14g因在生产中，实际注射射量应在额定注射量的80%以内，所以应该选择额定注射量在17.5g以上的机型。
所以根据国内常用的注塑机型，我们初步选用XS—ZY—125，相关参数见下表：
表2XS—ZY—125 型注射机的主要参数表
额定注射量
125cm3
锁模力
900KN
螺杆（柱塞）直径
42mm
最大成型面积
320
注射压力
120MPa
最大开模行程
300mm
注射行程
115mm
模具最大厚度
300mm
注射方式
螺杆式
模具最小厚度
200mm
喷嘴圆弧半径
12mm
动定模固定板尺寸
428458mm
喷嘴孔直径
4mm
拉杆空间
260290mm
三．分型面的设计
分型面溢料是塑料注射模的突出问题。
因此要求减少接触面积，增加接触压力，以改善塑料溢边问题。
选择分型面时的考虑方向：
分型面一般不取在装饰外表面或带圆弧的转角处；
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；
轴芯机构要考虑轴芯距离；
分型面作为主要排气面时，分型面设于料流的末端；
塑件开模后留在动模上；
分型面的痕迹不影响塑件的外观；
浇注系统和浇口的合理安排；
推杆的痕迹不露在塑件的外观上；
使塑件易于脱模。
分型面位置选择的总体原则，是能保证塑件的质量、便于塑件脱模及简化模具的结构，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。
因为该塑件是圆桶状不易采用直接浇口注射，所以采用轮辐式浇口，采用单型面，分型面选为产品最大轮廓处，如下图：
四．浇注系统的设计
1主流道设计
主流道为注塑机的喷嘴到型腔之间的进料通道。
熔体从喷嘴中以一定的动能喷出。
由于熔体在料筒内已被压缩,此时流入模的空腔内,其体积必然要增大,流速也略为减小。
在卧式或立式注射机用模具中，为了便于流道凝料的脱出，主流道设计成锥形，其锥角a=1°~3°，内壁粗糙度Ra等于0.4um，球面凹坑半径比喷嘴球头直径大（0.5~1mm），小端直径D应大于机床喷嘴直径d约0.5~1mm，通常D取1mm。
主流道长度有定模板厚度确定。
主流道是一端与注射机喷嘴相接触，可看作是喷嘴的通道在模具中的延续，另一端与型腔相连的一段带有锥度的流动通道。
由于注射机喷嘴孔直径为Φ4mm，喷嘴前端球面半径为Φ12mm，根据模具主流道与喷嘴的关系，可取主流道球面半径为13mm，小端直径为Φ4.5mm，经换算主流道大端直径为Φ8.5mm，为了使溶料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径为5mm的圆弧过渡。
主流道断面尺寸：
主流道设在定模板上，并且位于模具的中心，与注射机喷喷嘴在同一轴线上，如下图：
2浇口设计
浇口不仅对塑件熔体的流动性和充模特征有关，而且与塑件的成形质量有着密切的关系。
浇口位置的选择：
尽量缩短流动距离，保证熔料能迅速地充满型腔。
浇口开在塑件壁厚处，且应减少熔痕，有利于型腔气体的排出。
所以，塑件的浇口选择在压圈较厚边6mm处，由于塑件所填充塑料多，这样可以提高充模速度。
模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸。
无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。
总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择。
通常要考虑以下几项原则：
尽量缩短流动距离；
浇口应开设在塑件壁厚最大处；
必须尽量减少熔接痕；
应有利于型腔中气体排出；
考虑分子定向影响；
避免产生喷射和蠕动；
浇口处避免弯曲和受冲击载荷；
注意对外观质量的影响；
根据以上的条件，选用轮辐式口，如下图
3冷却系统的设计：
由于制品的平均厚度为3.5mm，制品尺寸有较小，确定冷却水孔直径为6mmm.此模具在定模板上均开设单层式冷却回路形式，分别对定模进行水冷却，而动模部分由于凹模侧滑块，可以不设冷却水道，塑件同样能及时冷却，冷却水路布置如下图虚线所示：
4.冷料穴的设计：
为防止注射机喷嘴处的冷料头和最先进入模具的低温熔体进入型腔，影响制品质量，此模具中，在主流道下方设置了冷料穴。
5.排气系统的设计:
排气槽的作用主要有两点。
一是在注射熔融物料时，排除模腔内的空气；二是排除物料在加热过程中产生的各种气体。
越是薄壁制品，越是远离浇口的部位，排气槽的开设就显得尤为重要。
另外对于小型件或精密零件也要重视排气槽的开设，因为它除了能避免制品表面灼伤和注射量不足外，还可以消除制品的各种缺陷，减少模具污染等。
一般来说，若以最高的注射速率注射熔料，在制品上却未留下焦斑，就可以认为模腔内的排气是充分的。
适当地开设排气槽；可以大大降低注射压力、注射时间。
保压时间以及锁模压力，使塑件成型由困难变为容易，从而提高生产效率，降低生产成本，降低机器的能量消耗。
其设计往往主要靠实践经验，通过试模与修模再加以完善，由于塑件的尺寸适中，为薄壳型塑件，模具型腔空间较小，排气量不大，故此模我们利用模具零部件的配合间隙及分型面自然排气，不必单独设计排气系统。
五．成型零件的结构设计计算
模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。
成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。
因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。
设计成型零件时为了降低模具加工难度和制造成本，在满足塑件使用的前提下，采用较低的尺寸精度。
同时还应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。
为了计算简便，规定：
（1）塑件的公差：
塑件的公差规定按单向极限制，制品外轮廓尺寸公差取负值“”，制品叫做腔尺寸公差取正值“”，若制品上原有公差的标注方法与上不符，则应按以上规定进行转换。
（2）模具制造公差：
实践证明，模具制造公差可取塑件公差的~，即δz=（~），而且按成型加工过程中的增减趋向取“+”、“-”符号，型腔尺寸不断增大，则取“+δz”,型芯尺寸不断减小则取“-δz”，
（3）模具的磨损量：
实践证明，对于一般的中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差的，对于大型塑件则取以下。
另外对于型腔底面（或型芯端面），因为脱模方向垂直，故磨损量δc=0。
（4）塑件的收缩率：
塑件成型后的收缩率与多种因素有关，通常按平均收缩率计算。
查表得PA塑料的收缩率为0.5%~4.0%。
取2.25%。
（5）模具在分型面上的合模间隙：
由于注射压力及模具分型面平面度的影响，会导致动模、定模注射时存在着一定的间隙。
一般当模具分型的平面度较高、表面粗糙度较低时，塑件产生的飞边也小。
飞边厚度一般应小于是0.02~0.1mm。
为了降低模具加工难度和制造成本，在满足塑件使用的前提下，采用较低的尺寸精度。
塑件精度等级与塑料品种有关，根据塑料的收缩率的变化不同，塑料的公差精度分为高精度、一般精度、低精度三种。
表3PA1010建议采用精度等级表
塑料品种
建议采用精度等级
高精度
一般精度
低精度
PA10101
4
5
6
由塑件的工作环境知道工件的精度要求不高，所以精度等级选择一般精度MT6，模具制造公差，统一取塑件尺寸公差的13,由于PA1010的收缩率范围是0.5%~4.0%，因此计算中取其平均收缩率2.25%。
1型腔尺寸计算:
（1）型腔径向尺寸计算：
对于塑件，塑件尺寸公差取0.70。
式中：
——凹模的径向基本尺寸
——模具制造公差，取
——塑料的平均收缩率
——塑件外表面的径向基本尺寸
——塑件外表面径向基本尺寸
=30.87
对于塑件,塑件尺寸公差取。
=（36.5646-0.57）
=35.99
对于塑件，可看出塑件公差为0.05mm。
=（40.9511-0.0375）
=40.9136
（2）型腔深度尺寸计算:
对于塑件厚台肩6mm,塑件尺寸公差取0.44。
式中:
——凹模深度基本尺寸
——塑件凸起部分的高度基本尺寸
——模具制造公差
x——修正系数，x=~，针对该塑件取。
——塑件的平均收缩率
——塑件凸起部分的高度基本尺寸
=（6.5849-0.15）
=6.43
对于塑件薄台肩3mm，塑件尺寸公差取0.40.
=（3.4765-0.13）
=3.34
2型芯尺寸计算
（1）型芯径向尺寸计算：
对于塑件尺寸的模具设计，塑件尺寸公差取0.64。
式中——凸模径向基本尺寸
——塑件内表面的径向基本尺寸
——模具制造公差
——塑件的平均收缩率
——塑件凸起部分的高度基本尺寸
=（24.1719+0.48）
=24.65
对于塑件尺寸，塑件尺寸公差取0.10。
=（12.37225+0.075）
=12.45
（2）型芯高度尺寸的计算：
式中——型芯参与成型部分的高度基本尺寸；
——模具制造公差；
——塑件的平均收缩率；
——塑件孔或凹槽深度基本尺寸的公差；
X——修正系数，x=~，针对本产品取；
——塑件孔或凹槽深度基本尺寸。
正对本次设计要用到的尺寸是18mm，该尺寸公差取0.58.
=（18.99805+0.19333）
=19.19
六．模架的选择、导向与定位机构的设计
1模架的选择
（1）模架结构
注射模标准：
我国目前标准化注射模零件的国家标准有12个；另外还制订了塑料注射模具的标准模架，分《中小型模架》（GBT12556.1—90）和《大型模架》（GBT12555.1—90）两种。
《中小型模架》标准中规定，模架的周界尺寸范围为：
≤560mmx900mm，并规定模架的形式为品种型号，即基本型，A1、A2、A3和A4四个品种。
其四种模架的组成、功能及用途见下表：
表4注射模标准模架种类
型号
组成、功能及用途
A1型
定模采用两块模板，动模采用一块模板，与推杆推件机构
组成模架，适用于立式和卧式注射机。
A2型
动、定模均采用两块模板，与推件机构组成模架，适用于立式和卧式注射机，可用于带有斜导柱侧向抽芯的模具，
也可用于斜滑块侧向分型的模具
A3型
定模采用两块模板，动模采用一块模板，它们中间设置了一块推件板，用于推件板件的模具，适用于立式和卧式注
射机。
A4型
动、定模均采用两块模板，它们中间设置了一块推件板，
用于推件板件的模具，适用于立式和卧式注射机。
根据以上四种模架的组成，功能及用途可以看出，A2型模型适用于本次模具的设计。
（2）模架周界尺寸选择
中小型模架的周界尺寸参数、规格有：
100×L、125×L、160×L、180×L、200×L、250×L、315×L、355×L、400×L、450×L和500×L等模架规格。
根据模具型腔布置可以选用的模架规格为：
模具结构为单分型面注射模采用拉杆和限位螺钉，控制分型面的打开距离，其开距应在左右，方便取出制件，周界尺寸180mm×250mm，上、下模板的厚度为24mm，定模板厚度为20mm，动模板厚度为50mm，垫板厚度为32mm，支承板厚度为63mm。
（3）塑料注射模具技术要求
塑料注射模具应优先按GBT12555.1—90和GB4169.1—11选用标准模架和标准件。
模具成形零件材料和热处理要求，优先按下表5内容选用：
表5模具成形零件优先选用材料和热处理硬度
零件名称
模具材料
热处理硬度
牌号
标准号
HBS
HRC
型腔、型芯定模镶件、动模镶件、活动镶件
45
GB699
216—260
40—45
4Cr
GB3077
216—260
40—45
40CrNiMOA
GB3077
216—260
40—45
3Cr2Mo
GB1299
预硬状态
35—45
4Cr5MoSiV1
GB1299
246—280
45—55
3Cr13
GB1220
246—280
45—55
2导向与定位机构的设计
（1）注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。
导柱导向机构用于动定模之间的开合模导向脱模机构的远动导向，锥面定位机构用于动定模之间的精密对中定位。
（2）导向机构的设计原则：
a．导向零件应合理均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位；
b．根据模具的形状和大小，一副模具一般需要2~3个导柱；
c．为了便于塑料制品脱模，导柱通常安装于定模或动模；
d．当上模板与下模板采用合模并加工时，导柱装配处直径应与导套外径相等；
e．为保证分型面很好地接触，导柱和导套在分型面处应制有承屑槽，一般都是削去一个面，或在导套的孔口倒角；
f．各导柱，导套（导向孔）的轴线应保证平行，否则将影响合模的准确性，甚至损坏导向零件。
导向机构由导柱及导套等组成。
在模具各类机构中都可能设置导向机构，以保证各类机构在工作过程中定位、定向。
导向机构主要有导销和导柱导套两种形式。
因为导销主要用于移动式小型压模，不符合设计要求，根据制件。
选择带头导柱，由于塑件属中型模具，采用导柱导套形式的导向机构。
七．脱模机构的设计
塑件在模腔中成形后，便可以从模具中取下，但在塑件取下以前，模具必须完成一个将塑件从模腔中推出的动作，模具上完成这一动作机构称为脱模推出机构。
推出机构的组成：
第一部分是直接作用在塑件上将塑件推出的零件；第二部分是用来固定推出零件的零件，有推杆固定板、推板等；第三部分是用作推出零件推出动作的导向及和模时推迟推出零件复位的零件。
推出机构应使塑件脱模时不发生变形或损伤塑件的外观；推力的分布依脱模
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