插板底座注塑模具设计与制造毕业设计说明书.docx

1、插板底座注塑模具设计与制造毕业设计说明书毕业论文声明本人郑重声明：1此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。2本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。3若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发

2、现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。学位论文作者（签名）： 年 月 关于毕业论文使用授权的声明本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定

3、。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者

4、部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到中国学位论文全文数据库进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。论文作者签名： 日期：指导教师签名： 日期：永城职业学院毕业设计题 目： 插板底座 注塑模具的设计与制作 Socket plate injection mold design and manufacture 专 业： 模具设计与制造 院（系）： 机电工程系 2012年 10 月 14日摘要本论文的主要内容为插板底

5、座的注塑模设计，首先根据需要选择材料，然后根据产品的外形用Pro/E4.0进行建模获得产品部件模型，之后对产品进行模架选择然后用EMX4.1对模架进行装载。接下来就是对型芯的数控程序的生成，利用Master cam对型芯进行加工，然后导出数控程序。最后，用CAD绘制注塑模具非标准零件的零件图以及模架的装配图出图。【关键词】注塑模、Pro/ENGINEER4.0、AutoCAD2008 Master camAbstractThe main content of this paper for board base of injection mold design，First choose acco

6、rding to need materials，Then according to the appearance of product with Pro/E4.0 modeling for product component model ，After product die carrier choice then use EMX4.1 to die carrier for loading 。Next is the core of the generation of nc program ，Use Master CAM to core process, and then derived CNC

7、program. Finally, with CAD drawing injection mold non standard parts of the part drawing and the mould frame assembly drawing the diagram. 【Key words】Injection mold, Pro/ENGINEER4.0, EMX4.1, AutoCAD20081前言随着塑料工业的迅速发展，对塑料模具设计和制造技术的要求也越来越高，传统的塑料模具设计及制造技术已经无法适应当今的要求。在注塑产品的开发过程中，模具的设计和制造决定了塑料件的最终质量和成本。而

8、Pro/E在注塑模具设计中的应用，为高质量模具的设计和制造提供了一条途径，使当前模具设计及制造技术呈现出新的特征，大大提高模具的制造效率和质量。这对提高新产品开发速度作用十分的突出。在现在工业生产中，模具是重要的工艺装配之一，它在铸造、锻造、塑料、冲压、粉末冶金，陶瓷制品等生活生产行业中得到广泛应用。由于采用模具能提高生产效率、节约材料、降低成本，并且可以保证一定的加工质量要求，所以，汽车、飞机、拖拉机电器、仪表、玩具和日常用品等产品的零部件很多都采用模具加工。随着工业科学技术的工业产品的品种和数量不断增加，产品的改性换代加快，对产品质量、外观不断提出新的要求，对模具质量的要求也越来高，因此，

9、模具设计与制造技术在国民经济中的地位是显而易见的。2塑件的结构及工艺分析2.1 塑件结构分析 制件的总体形状为长方体结构零件，如图1示： 图11. 制件总体结构为长方体薄壳类产品，基本尺寸为180mm51mm15mm，厚度为2mm，一段有一个基本尺寸为30mm10mm，厚度为30mm的长方体螺钉固定凸台，螺钉孔直径为5mm.4mm，其中5圆台向下凹1mm，另一端有一直径为8mm，12mm，和15mm厚度为2mm，长为4mm半圆形线孔，其侧有一长方体25mm9mm的凹台，向下凹3mm，厚度为2mm，盒盖四周各有一个直径为8mm，高为8mm和长直径为6mm，高为2mm，相接的圆柱凸台其厚为2mm，

10、盒盖内部两侧各有4个长为5mm，高为12mm，厚为2mm的三角形加强筋，内部有两个高12mm5mm2mm厚的圆柱孔。制件具体分析如下：塑件的尺寸精度该塑件的要求具有中等精度，外表无瑕疵，美观，性能可靠，重要的尺寸有180mm，51mm，15mm，查表3-11可知精度为MT3级，次重要尺寸乳30mm，10mm等，精度为MT5级标注。塑件的表面粗糙度查表3-3可知，ABS注射成型时，表面粗糙的范围为Ra0.2 -32um，而该表面粗糙应较为高，取为Ra0.4um。脱模斜度查表3-4可知，材料为ABS的塑件，其型腔脱模斜度一般为40-120，型芯脱模斜度为40-120。而该塑件为长方体结构，故型腔脱

11、模斜度为1，型芯脱模斜度为1。壁厚塑件整体厚度为2mm。加强筋因该塑件长度较大，且为薄壁塑件，强度不足，需设计加强筋。圆角该塑件内、外表面及四周各有圆角，有利于塑件的成型。侧孔和凸台该塑件一端螺钉定位凸台有两个定位孔，另一端有线孔，其端有一长方形凹块。金属嵌件该塑件无金属嵌件。螺纹、自攻螺纹孔该塑件的凸凹孔和侧孔皆无螺纹。铰链该塑件无铰链结构。文字、符号及标记通过上述分析，该塑件结构属于中等复杂结构，结构工艺性合理，不需对塑件的结构进行修改，塑件尺寸中等，对应的模具尺寸加工容易保证，注射时在工艺参数控制的较好的情况下，塑件的成型要求可以得到保证。2.2 塑件制品的工艺分析2.2.1 分析制件材

12、料物理性能ABS树脂是一种共混物，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名Acrylonitrile-butadine-styrene(简称ABS)，这三者的比例为20：30：50(熔点为175)。ABS为浅黄色粒状或珠状不透明树脂，无毒、无味、吸水率低，具有良好的综合物理机械性能，如优良的电性能、耐磨性，尺寸稳定性、耐化学性和表面光泽等，且易于加工成型。缺点是耐候性，耐热性差，且易燃。2.2.2 分析塑料成型性能ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。ABS

13、在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度，热变形温度比PA、PVC高，尺寸稳定性好，收缩率在0.4%0.8%范围内，若经玻纤增强后可以减少到0.2%0.4%，而且绝少出现塑后收缩。ABS具有良好的成型加工性，制品表面光洁度高，且具有良好的涂装性和染色性，可电镀成多种色泽。ABS尚具有良好的配混性，可与多种树脂配混成合金(共混物)，如PC/ABS、ABS/PC、ABS/PVC、PA/ABS、PBT/ABS等，使之具有新的性能和新的应用领域，ABS若与MMA掺混可制成透明ABS，透光率可达80%。ABS是吸水的塑料，于室温下，24小时可吸收0.2%0.35%水分，虽然这种水分不至于对机械性能构成重

14、大影响，但注塑时若湿度超过0.2%，塑料表面会受大的影响，所以对ABS进行成型加工时，一定要事先干燥，而且干燥后的水分含量应小于0.2%。2.2.3 ABS的成型工艺特点熔融温度高，需要高料温、高压注射成型；模具流道的阻力应小，模具要加热；塑件易产生内应力，原料要干燥，顶出力要均匀，塑件需要后处理。2.2.4 结论 本制品为插板底座，要求耐高温，强度和韧性较好，耐磨、耐腐蚀，中等精度，美观、性能可靠。使用ABS材料，产品的使用性能基本满足要求，但在成型时，要注意选择合理的成型工艺及成型前的干燥处理。3确定成型方式及成型工艺流程3.1 塑件成型方式所生产制品选择ABS工程塑料,属于热塑性塑料，制

15、品需要大批量生产。虽然注射成型模具结构较为复杂，成本较高，但生产周期短、效率高，容易实现自动化生产，大批量生产模具成本对于单件制品成本影响不大。而压缩成型、压注成型主要用于生产热固性塑件和小批量生产热塑性塑料；挤出成型主要用以成型具有恒定截面形状的连续型材；气动成型用于生产中空的塑料瓶、罐、盒、箱类塑件。所以该制件应选择注射成型。3.2 注射成型工艺过程的确定一个完整的注射成型工艺过程包括成型前准备、注射过程及塑件后处理3个过程。成型前的准备。 a、对ABS原料进行外观检验：检查原料的色泽、粒度均匀等，要求色泽均匀、细度均匀度。b、生产开始如需要改变塑料品种、调换颜色，或发现成型过程中出现了热

16、分解或降解反应，则应对注射机料筒进行清洗。c、为了使塑料制件容易从模具内脱出，模具型腔或模具型芯还需要涂上脱模剂，根据生产现场实际条件选用硬脂酸锌、液体石蜡或硅油等。注射过程一般包括：加料、塑化、充模、保压补缩、冷却定型和脱模等步骤。塑件后处理。ABS 易产生应力集中，严格控制成型条件，采用以下退火处理工艺。a、烘箱把产品放入红外线烘箱里，用烘箱以8085烘24小时。4确定成型工艺参数并编制成型工艺卡片采用螺杆式塑料注射机，螺杆转速为3060 r/min。材料预干燥0.5h以上。2. 温度料筒前端：150170，料筒中部：180190，料筒后端：200210，喷嘴：180190，模具：5070

17、。3. 压力注射压力：60100MPa，保压压力：4060 MPa。4. 时间（成型周期）注射时间：25s，保压时间：510s，冷却时间：515s，成型周期：1530s。5. 后处理方法：红外线烘箱，温度;7090，时间：0.31h。1该制件的注射成型工艺卡片见下表表1表1 开关注射成型工艺卡片 塑料注射成型工艺卡片资料编号车间共 1 页第 1 页零件名称插座底板材料定额设备型号SYS-30装配图号材料牌号ABS每模制件数1件零件图号单件质量9.45g工装号材料干燥设备红外线烘箱温度（）7090时间（h）0.31料筒温度()料筒一区150170料筒二区180190料筒三区200210喷嘴（）1

18、80190模具温度（）5070时间（s）注射（s）25保压（s）510冷却（s）515 压力（MPa）注射压力60100保压压力4060塑化压力24后处理温度 ()红外线烘箱7090时间额定（min）辅助（min）0.5时间（min）0.31单件（min）12检验编制校对审核组长车间主任检验组长编制5模具设计5.1 确定成型工艺设备规格初选注射机规格通常依据注射机允许的最大注射量、锁模力及塑件外观尺寸等因素确定。习惯上依据其中一个设计依据，其余都作为校核依据。5.1.1 依据最大注射量初选设备通常保证制品所需要注射量小于或等于注射机允许的最大注射量的80%，否则就会造成制品的形状不完整、内部组

19、织疏松或制品强度下降等缺陷；而过小，注射机利用率偏低，浪费电能，而且塑料长时间处于高温状态可导致塑料分解和变质，因此，应注意注射机能处理的最小注射量，最小注射量通常应大于额定注射量的20%。 单个塑件体积。V=9（cm） 单个塑件质量。M=Vp=9.45 (g)由于塑件尺寸太小，生产中通常选用一模两腔，加上凝料的质量（初步估算约为8g）。 塑件成型每次需要注射量。M+8=18(g) 根据注射量，查表选择SYS -30型号的立式注射机，满足注射量小于或等于注射机允许的最大注射量的80%。 设备参数见下表2。1注射机主要技术参数（表2）项目设备参数额定注射量（cm）30螺杆直径（mm）28注射压力

20、（Mpa）157锁模力（kN）500最大开合模行程（mm）80最大模厚（mm）200最小模厚（mm）70喷嘴圆弧半径（mm）12喷嘴孔直径（mm）35.2 型腔数目的确定型腔数目是根据有锁模力、最大注射量、制件的精度要求、经济性等来确定的。本设计中考虑到该塑件的形状，为了经济性，采用一模一腔。模具的型腔数，根据注射机最大注射量确定型腔数目n.n=1式中： k-注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8； mp- 注射机最大注射量，g; m1 -浇注系统凝料量，g; m-单个塑件的质量，g.考虑到工件简单体积中等，原材料为ABS塑料，为使模具制造费用、设备运转费用低一些，经济效益高一些，采用一模一

21、腔的模具形式。如图2所示。图25.3 分型面设计分型面的选择很重要，它对塑件的质量、操作难易、模具结构及制造影响很大。在选择分型面时一般应考虑以下因素。(1) 分型面应取在塑件尺寸的最大处，有利于脱模。(2) 使塑件留在动模部分，这是由于推出机构通常设在动模一边，将型芯设在动模部分，塑件冷却收缩后包紧型芯，使塑件留在动模边。(3) 有利于保证塑件的外观精度和精度要求。(4) 模具结构简单，使用方便，制造容易。(5) 成型效率及成型操作。(6) 分型面应该有利于排气。分型面选择如图3所示。图35.4 浇注系统设计5.4.1 主流道设计根据之前计算结果，可得SYS-30型号的立式注射机的有关尺寸。

22、喷嘴球半径：R=12mm，喷嘴孔直径：d=3mm。根据模具主流道与喷嘴的关系：R=13mm，d=3.5mm。取主流道球面半径：R=13mm。取主流道的小端直径：d=4.5mm为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，如右图所示，其锥角=26，表面粗糙度Ra0.4um，抛光时沿轴向进行，以便于浇注系统凝料其 中顺利拔出。同时为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计r=2mm的圆弧过渡。 5.4.2浇口设计浇口形式的选择。由于该塑件外观质量要求较高，浇口的位置和大小应以不影响塑件的外观质量为前提。同时，也应尽量使模具结构更简单。根据对塑件结构的分析及已确定的分型面的位置，综合对塑件成

23、型性能、浇口和模具结构的分析比较，确定成型该塑件的模具采用侧浇口形式。进料位置的确定。由于塑件的外观质量要求较高，浇口位置和大小以不影响塑件外观质量为前提，尽量使模具结构简单，根据对塑料成型性能，浇口和模具结构的分析比较，确定成型该塑件的模具采用点浇口。浇口尺寸的确定。查表6-3可知点浇口尺寸要求，依次设计浇口尺寸点浇口尺寸。5.4.3冷料穴设计冷料穴有“Z”形、球头形、菌头形和倒锥形等，其中“Z”字形拉料杆冷料穴，应用较普遍，其，但当塑件被推出以后做侧向移动时不能采用，而带球头形、菌头形拉料杆的冷料穴，其拉料杆固定在型芯固定板上，凝料在推件板推出塑件的同时从拉料杆上强制脱出。一般用于推件板脱

24、模的注射模中。该塑件包紧力不大，无须用推件板；而分流锥形拉料杆靠塑件收缩的包紧力将主流“Z”字形拉料杆的冷料穴。 5.4.4 排气和引气系统设计由于塑件整体较薄，排气量较小，同时，采用点浇口模具结构，属于中型模具，最后充满的地方位于分型面，因此可利用分型面进行排气，当然推杆与模板的配合间隙也能起到排气的作用。其配合间隙不能超过0.04mm,一般为0.030.04mm。该塑件开模及脱模过程中不会形成真空负压现象，因此不需要设计引气系统。5.5 成型零件的设计直接与塑料接触确定塑件形状的零件称为成型零件，包括凹模和凸模（或型芯）。在本次设计中主要包括由型腔，型芯组成的成型零件。型芯如图4所示. 图

25、45.5.1 采用的形式(1) 型腔用于成型塑件的外表面，该塑件分型面设在接近下表面处，结构比较简单，所以型腔设计成整体式的。(2) 型芯用于成型制件的内部结构，型芯结构较复杂，因此需要设计成整体式型芯，可节省体积、降低加工难度。5.5.2 成型零件工作尺寸的计算型腔和型芯径向尺寸的计算型腔径向尺寸的计算：由于z、c与的关系随塑件的精度等级和尺寸大小的不同而变化，因此式中前的系数X在塑料件尺寸较大，精度级别较低时z和c可 忽略不计，则X=0.5；当塑件尺寸较小、精度级别较高时，c可取、z可取，此时，X=0.75，塑件的基本尺寸Ls是最大尺寸，其公差为负偏差。1800.6 =1.2 z =0.4

26、 (Lm1)=（1+-S ）Ls-(0.50.75) =（1+0.0065)180（0.751.3） =180.20600.42 =0.84 z =0.28 (Lm2)=（1+-S ）Ls-(0.50.75) =（1+0.0065)60（0.750.84） =59.76150.38 =0.76 z =0.25 (lm3) =（1+0.0065)15+（0.750.76） =15.6720 =0.21 z =0.07(lm4)=（1+-S ）ls+(0.50.75) =（1+0.0065)20+（0.751.5）=20.24型腔深度和型芯高度尺寸的计算150.29 =0.58 z =0.19型腔

27、深度(Hm)=（1+-S ）Hs-X =（1+0.0065 ）15-0.750.58 =14.46200.22 =0.44 z =0.15型芯高度(lm)=（1+-S ）hs+x =（1+0.009)22+（0.750.44） =22.53中心距尺寸的计算因为：Cm=（1+-S ）Cs所以:标注制造公差后的：Cmz=（1+-S ）Csz 900.53 =1.06 z=0.35Cm=（1+-S ）Csz =（1+0.0065)900.35 =90.560.1755.6 冷却系统设计5.6.1 冷却水体积流量查表9-1成型PC塑料的模具平均工作温度为235，用常温20的水作为模具冷却介质，其出口温

28、度为60，每次注射质量m=0.20g，注射周期 30s 。查表9-2，取ABS注射成型固化时单位质量放出去热量h=3.510冷却水的体积流量计算如下：V=nmh/60pCp(t1t2) 1式中：V 所需冷却水的体积，m/min； m 包括浇注系统在内的每次注入模具的塑料质量； n 每小时注射次数； p 冷却水在使用状态下的密度，1000kg/m； Cp 冷却水的比热容，4187J/（kg） t1 冷却水出口温度， t2 冷却水入口温度， h从熔融状态的塑料进入型腔时的温度到塑料冷却脱模温度为止，塑料所放出的热焓量。代入上式得：V=5.01Om/min5.6.2 冷却管道直径的确定根据冷却水体积

29、流量V查表931可初步确定冷却管道的直径。从表中可以看出，生产该塑件所需的冷却水体积流量V很小，在设计时可以不考虑冷却系统设计。所以冷却贿赂所需的总表面积、冷却回路的总长度等无需计算。但该塑件生产批量大，为了降低冷却时间，缩短成型周期，根据生产率，可以在模板上设计几根冷却水管，以便于在生产中灵活调整和控制。因此查表9-3经验表格，初步确定冷却管道直径为8 mm.。因此，开关成型模具冷却系统的冷却水道直径取 8mm 。5.6.3 冷却系统结构型腔冷却水道结构。型腔的冷却是由定模板上的两条8 mm的冷却水道完成的，如图5所示。图55.7 导向机构的设计导向机构是保证动模与定模或上模与下模合模时正确定位和导向的重要零件。其主要零件是导柱和导套。5.7.1 导向机构的主要作用(1) 定位作用，为避免模具在装配时，因方向搞错而损坏成型零件，并在模具闭合后，使型腔在工作过程中能保持正确的形状和位置，确保塑件壁厚的均匀性。(2) 导向作用，在动模向定模闭合行进中，导向机构应首先接触、引导动模、定模沿准确的方向和位置闭合，避免凸模偏离型腔而发生事故。(3) 承受一定的侧压力，高压塑件熔体注入型腔时，会产生单向侧压力。或者由于型腔侧面不对称、模具重心与分型面成型的几何中心不一致会产生较大的侧