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1、塑料香炉模具大学本科方案设计书模具是一种技术密集，资金密集型产品，在我国国民经济中的地位也非常重要。模具工业已被我国正式确定为基础产业，并在”十五”中列为重点扶持产业。由于新技术，新材料，新工艺的不断发展，促使模具技术不断提高。塑料产品从设计到成型生产是一个十分复杂的过程，它包括塑料制品设计，模具结构设计，模具加工制造和塑件生产等几个重要方面。他需要产品设计师，模具加工工艺师及熟练操作工人协同努力来完成。它是一个设计，修改，不断优化的过程。传统的手工设计已越来越难满足市场激烈的竞争需要，主要表现在以下几个方面：(1)制品的设计：基于特征的三维造型软件为设计者提供了方便的设计平台，而且制品的质量

2、，体积等各种物理参数为后续的模具设计和分析打下了很好的基础。(2)分析：利用有限分析软件可以对制品的强度，应力等进行分析，改善制品的结构设。(3)结构设计：根据塑料制品的形状,大小,精度,工艺要求和生产批量，模具设计软件会提供相应的设计步骤，参数选择，计算公式以及标准模架等，最后给出全套模具结构设计图。大专三年学习即将结束，毕业设计是其中最后一个环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。聚乙烯（PE）香炉注塑模设计【摘要】本文对香炉的技术要求和工艺结构进行了分析，确定了工艺方案及模具形式。而且对香炉进行了相关数据的分析与计算, 根据分析结果选注塑机和注塑工艺，从而确定聚乙烯香炉设

3、计思路及方案，最后在设计过程中运用Pro/E、Auto CAD、UG软件进行注塑模结构设计与计算并绘制出模具总装图以及部分非标准图形。从而得出完整的理论设计结果,为今后工程设计打下了基础。关键词：聚乙烯香炉，注塑模，设计, 型芯, 型腔目 录前言摘要第1章 编制塑件成型工艺卡5第2章 塑件成型工艺分析 62.1 基本特点 62.2塑件材料成型性能 62.3零件的工艺性分析 62.4 塑件成型工艺参数的确定 6第3章 成型设备的选择及校核 63.1注射机的初选 63.1.1计算塑件的体积 63.1.2计算塑件的质量 73.1.3选用注射机 73.2注射机的终选 73.2.1模具注射量的校核 73

4、.2.2模具注射压力的校核 73.2.3锁模力的校核 73.2.4开模行程的校核 83.2.5型腔数目的确定 8第4章 分型面选择及浇注系统的设计 94.1分型面的选择 94.2浇注系统的设计 94.2.1主流道的设计 94.2.2浇口的设计 10第5章 导向机构的设计 105.1动定模之间的导向机构设计 105.2推出机构的导向机构设计 11第6章 冷却和排气系统的设计 116.1冷却系统的设计 116.2排气系统的设计 12第7章 成型零件的设计 137.1型芯和型腔的结构和固定方式 137.2成型零件工作尺寸计算 137.3模具型腔壁厚的确定 147.4标准模架的确定 147.5模具闭合

5、高度的确定 147.6模具闭合高度的校核 147.7模具安装部分的校核 15第8章 模具工作过程 15结 束 语 17参考文献 18第1章 编制塑件成型工艺卡1.编制塑件成型工艺卡塑 件 名 称香炉塑件草图材 料 牌 号PE-HD单 件 重 量33.216g成型设备型号S-ZY-300每 模 件 数1成型工艺参数材料干燥干燥设备名称烘箱温度 /7080时间 /h12模具温度 /3060保压 /s1530冷却 /s1530保压 /MPa5080后 处 理温度 /时间 /min编制日期审核日期2012.12.82012.12.8第2章 塑件成型工艺分析2.1 基本特点3 PE-HD(高密度聚乙烯)

6、的特点(1)化学和物理特性 PE-HD的高结晶度导致了它的高密度，抗张力强度，高温扭曲温度，粘性以及化学稳定性。PE-HD比PE-LD有更强的抗渗透性。PE-HD的抗冲击强度较低。PH-HD的特性主要由密度和分子量分布所控制。适用于注塑模的PE-HD分子量分布很窄。密度为0.91- 0.925g/cm3，该材料的流动特性很好，MFR为0.1到28之间。分子量越高，PH-LD的流动特性越差，但是有更好的抗冲击强度。PE-LD是半结晶材料，成型后收缩率较高，在1.5%到4%之间。PE-HD很容易发生环境应力开裂现象。可以通过使用很低流动特性的材料以减小内部应力，从而减轻开裂现象。PE-HD当温度高

7、于60时很容易在烃类溶剂中溶解，但其抗溶解性比PE-LD还要好一些。(2)典型应用范围 电冰箱容器、存储容器、家用厨具、密封盖等。2.2塑件材料成型性能3 结晶料、吸湿性小，流动性极好，溢边值0.02mm左右，流动性对压力变化敏感，可能发生熔融破裂，与有机溶剂接触可发生开裂。收缩率范围大，收缩值大、方向性明显，易变形、翘曲，结晶度及模具冷却条件对收缩率影响大，应控制模温，保持冷却均匀。2.3零件的工艺性分析 制件的最大尺寸为160mm，属于中小型制件，比较适合采用一模一腔的模具结构。由于制件外观制造要求，浇口应该选取在香炉的底部。为了保证香炉的壁厚一致，模具设计成4根导柱的形式；并且还要对顶出

8、板和顶杆固定板进行导向。2.4 塑件成型工艺参数的确定2表6-5 塑件成型工艺参数。密度0.91-0.96gcm3模具温度90-110收缩率0.15 %-0.35%注射压力110-140Mpa溢边值0.02mm注射时间0-5s注射压力85-120/Mpa保压时间20-80s喷嘴温度190-200冷却时间20-50s料筒温度前段200-220、中段220-240、后段190-200第3章 成型设备的选择及校核3.1注射机的初选3.1.1计算塑件的体积1根据制件的三维模型，利用三维软件(CAD）直接求得塑件的体积为V1=34.6 cm3,其中浇注系统凝料体积为V2=2308mm3故一次注射所需的塑

9、件的总体积为V=67.8163cm3。3.1.2计算塑件的质量3取PE的平均密度为:=0.935g/cm3,则塑件的质量为: M1=v1=0.935X34.632.351(g)浇注系统凝料质量为:M2=v2=0.935X2.32.15 (g)塑件和浇注系统凝料总质量为:M=M1+M2=32.351+2.15=34.501(g)3.1.3选用注射机3根据总体积即初步选取SZY-300型螺杆式注射机。表6-24注射机的主要参数理论注射量320cm3注射压力 77.5Mpa注射行程150mm锁模力1500KN最大成型面积90mm最大开模行程340mm喷嘴圆弧球半径12mm模具最小厚度285mm模具最

10、大厚度355cm3动，定模固定板尺寸620mmX520mm3.2注射机的终选3.2.1模具注射量的校核3注射量的校核公式是： nm+m1Kmp 式中：n-型腔数目 mp-注射机允许的最大注射量g或cm3 m-单个塑件的质量或体积g或cm3 m1 -浇注系统凝料及飞边质量或体积g或cm3 k-注射机最大注射量利用系数，一般K=0.8如上所述，塑件及浇注的总体积V=67.815cm3（飞边体积相对特小，可忽略不计）。Kmp=0.8332.16=265.73cm3 nm+m1=67.815265.73即nm+m1Kmp 满足条件3.2.2模具注射压力的校核3注射压力校核公式： PmaxP Pmax-

11、为注射机最大注射压力(MPa) Pmax=119MPaP-为塑件成型时所需注射压力(MPa)，一般取P=40-120MPa如上所述：PmaxP 满足要求3.2.3锁模力的校核3 锁模力的校核公式： Fs=P(nA+A1)FpFs-高压塑料熔体产生的胀模力（N）Fp-注射机的公称锁模力（N）n-模具型腔数目 A-单个塑件在分型面上的投影面积mm2A1-浇注系统在分型面上的投影面积mm2P-型腔内熔体压力 取P=40MP分别计算A和A1的数值：A=r2=3.14802=20096mm2主流道截面直径取D1=5mm，D2=7mm所以主流道在分型面上的投影面积A2=(D 22)2=3.143.52=3

12、8.465mm2。一般主流道长度L不超过60mm。因为采用点浇口，且没有分流道，所以浇注系统在分型面上的投影面积A1=A2=38.465mm2代入以上数据得：Fs=P(nA+A1)=4020096+38.465 =80544N805KN1500KN即：Fs= P(nA+A1)10h。浇口长l=(0.5-2)mm。第5章 导向机构的设计5.1动定模之间的导向机构设计2香炉模具必须要保证其位置精度高，只有这样才可以生产出壁厚均匀的香炉。所以要采用4根导柱导向。由于该模具采用两次分模，所以要在导柱上设置限位孔。同时导套的相应位置也应设置小孔。具体模具结构如图4所示。 图4 动定模之间的导向机构5.2

13、推出机构的导向机构设计2为了确保香炉底部的壁厚均匀，使顶杆的顶出过程平稳，顶杆不至于弯曲或卡死，应用导向机构，具体形式如图5所示。这种导向机构是采用两根导柱的，安装在中心线上，并对动定模其支承作用。第6章 冷却和排气系统的设计6.1冷却系统的设计3香炉是一种较大的中小型塑料制件。该制件的壁厚较小，并且分布均匀，对该塑件的冷却造成了不便。仅仅通过定模板上的冷却水管，不能使制件均匀冷却，并且冷却速度较慢。可以在动模板上的型芯中做香炉的内部冷却系统，来改善其冷却系统的不足。图5 推出机构的导向机构为了使模具冷却更快，且制件的不同部位冷却速度相等，必须采用较为复杂的冷却系统。该冷却系统可以分成两部分。

14、一部分是凹模型腔板上的冷却系统。该部分是环绕凹模型腔一周的一个正方形的教浇道，具体如图6所示。另一部分是动模板和型芯上的冷却系统，是由动模板的两条与分型面平行的水道、与上述平面上的水道垂直相交的两条短水道和型芯上的环形凹槽以及橡胶垫片等组成。水道的直径都是10mm，水道的外端口上都有螺纹，螺纹大径为12mm，螺纹深30mm，并且安装有水嘴、水管和水塞。水嘴规格为M12。6.2排气系统的设计3型腔内气体的来源，除了型腔内原有的气体外还有因塑料受热或凝固而产生的低分子挥发气体，塑件熔体向注射模型腔填充过程中，尤其是高速注射成型和和热固性塑料注射成型时，必须把这些气体顺序推出，排气槽一般设在型腔最后

15、被充满的地方。由于塑件的布局和设计是型腔由动、定模两部分组成，且采用点浇口，则排气槽开设在分型面上，由于分型面上因排气槽而产生的飞边，易随塑件脱出，而且还方便设计与加工，降低了设计与加工要求（此排气槽深度为0.03mm）。 图 6 冷却系统第7章 成型零件的设计7.1型芯和型腔的结构和固定方式3型芯采用镶块式结构，其优点为：1 有利于温度控制，冷却充分；2 零件更换方便；缩短模具制造周期。型腔和型芯固定方式：采用台肩固定，其优点为：加工方便；减少安装过程中出现的偏差7.2成型零件工作尺寸计算3 2因为PE得收缩率为0.91%-0.96%，所以平均收缩率为： Scp=（0.91-0.96）2=0

16、.935%=0.00935根据塑件尺寸公差的要求：模具的制造公差去z=3成型零件尺寸的计算如表7所示 表7 成型零件尺寸的计算塑件尺寸 计算公式型芯或型腔的工作尺寸径向尺寸型腔径向尺寸 LM= 159.545 LM= 80.89 LM= 65.68型芯径向尺寸M= 142.58轴 向 尺 寸型腔轴向尺寸HM= 84.46HM= 14.81HM= 22.57型芯轴向尺寸M=59.577.3模具型腔壁厚的确定2采用经验数据法，查阅设计手册中的相关数据，得该型腔的推荐壁厚为60mm。7.4标准模架的确定2 本塑件采用点浇口注射成型，根据模具结构形式，型腔数目，塑件尺寸等因素。查资料知基本型模架组合尺

17、寸选择标准模架的型号为C型3540-202550 GB/T 12555-2006.7.5模具闭合高度的确定2 组成模具闭合高度的模板及其他零件的尺寸有关： 定模座板：H4=35mm 型腔板A=100mm型芯固定板B=63mm 垫块C=125mm 动模座板H1=30mm则该模具闭合高度为：H= H4+A+B+C+H1=35+100+63+125+30=353mm7.6模具闭合高度的校核2由于SZY-300型塑料注射机所允许的模具最小厚度为285mm模具最大厚度为355mm，因计算得模具闭合高度为305mm，所以模具闭合高度满足HminHHmax的安装要求。7.7模具安装部分的校核2该模具的外形最

18、大部分尺寸为450mm500mm, SZY-300型塑料注射机模具最大安装尺寸为625mm520mm，故能满足模具安装的要求。第8章 模具工作过程2由于香炉注射模是采用两次分模的塑料模具，所以该模具的动作原理较为复杂。当模具被注射后，制件得到冷却一段时间后，动模板和凹模型腔板2都在动模板23的带动下，开始离开定模板1，此时制件与浇口断开；当凹模型腔板2上限程螺钉12阻挡住限位板13的继续运动时，这时凹模型腔板2与定模板1之间存在最大间距，可以取出浇注系统凝料。由于凹模型腔板2是由导柱9上的凹槽与弹簧11顶压的滚珠10配合，实现其与动模板的同步运动；因导柱9受到的牵引力远远大于弹簧11通过滚珠1

19、0带给它的阻力，滚珠10将会被挤出导柱9上的凹槽，从而凹模型腔板2将静止下来，然而，动模板15将继续向下运动，这时模具型腔里的塑料制件将同动模一起运动。这就是该塑料模具注射过程中的开模过程。当动模板行走完行程时，由注射机的顶出机构推动模具的顶出板22，带出顶杆26和頂料片3，使制件脱离动模板和型芯14.当顶出达到最大值时，就可以取出制件。这便是该塑料模具注射过程中的脱模过程。接下来，顶杆26、頂料片3等部件的复位，动模底板23带动动模板开始向定模运动，先和凹模型腔板2吻合，继续前进将会使凹模型腔板2和动模板1相吻合。这便是该塑料模具注射过程中的合模。合模之后，注射机将会注射塑料，进行下一个注射

20、过程。（如图8所示） 图8 香炉注射模具结构 1-定模座板2-型腔板 3-弹簧 4-顶料片 5定位圈 6-内六角螺钉 7-浇口套 8-导套 9-导柱 10-限位钉 11-定距拉 12-型芯 13-型芯固定板14-内六角螺钉 15-垫块 16-复位杆 17-顶杆固定板18-顶出版 19-导套 20-导柱 21-顶杆 22-内六角螺钉23-内六角螺钉24-圆柱销 25-内六角螺钉 26-圆柱销 27动模座板结 束 语 时至今日，几个礼拜的毕业设计终于可以画上一个句号了，但是现在回想起来做毕业设计的整个过程，颇有心得，其中有苦也有甜，不过乐趣尽在其中呀！没有接受任务以前觉得毕业设计只是对这几年来所学

21、知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面、太偏激了。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。下面我对整个毕业设计的过程做一下简单的总结。 第一，接到任务以后进行选题。选题是毕业设计的开端，选择恰当的、感兴趣的题目，这对于整个毕业设计是否能够顺利进行关系极大。好比走路，这开始的第一步是具有决定意义的，第一步迈向何方，需要慎重考虑。否则，就可能走许多弯路、费许多周折，甚至南辕北辙，难以到达目的地。因此，选题时一定要考虑好了。 第二，题目确定后就是找资料了。查资料是做毕业设计的前期准备工作，好的开端就相当于成功了一半，到图书馆、书店、资料室去虽说是

22、比较原始的方式，但也有可取之处的。总之，不管通过哪种方式查的资料都是有利用价值的，要一一记录下来以备后用。 第三，通过上面的过程，已经积累了不少资料，对所选的题目也大概有了一些了解，这一步就是在这样一个基础上，综合已有的资料来更透彻的分析题目。 第四，有了研究方向，就应该动手实现了。其实以前的三步都是为这一步作的铺垫。一步步地做下去之后，你会发现要做出来并不难，只不过每每做一会儿会发现一处错误要修改，就这样在不断的修改，再修改。 总之，由于本次是初次设计及设计手册等质料不完全具备等原因，以致在部分机构的设计上有一定的难度，但对整个注射模设计有了一定的基础，在此基础上希望能在以后的设计当中水平有

23、所提高。 参考文献1.塑料成型工艺与模具设计 主编：张秀玲 黄红军 中南大学出版社，2008.2.塑料成型工艺与模具设计学习指导主编 孙玲 北京理工大学，2004.3.邱葭菲主编.模具材料及表面处理. 湖南大学出版社，2000.4.姚云英主编.公差配合与技术测量基础.北京：机械工业出版社，2000.5.金大鹰主编.机械制图.北京：机械工业出版社，2004.6. 催忠圻主编.金属学与热处理.北京：机械工业出版社，20007. 谭海林 陈勇主编.模具制造工艺学.长沙：中南大学出版社，20068. 廖念钊 莫雨松等主编.互换性与技术测量.北京：中国计量出版社，20009. 张定华主编.工程力学.北京：高等教育出版社，200010.梁耀能主编.工程材料及加工工程.北京：机械工业出版社，2001