毕业设计带螺纹壳体注射模设计课程设计.docx

1、毕业设计带螺纹壳体注射模设计课程设计题 目带螺纹壳体注射模设计学生姓名学 号系 部机电工程系专 业模具设计与制造班 级指导教师顾问教师二一O年六摘 要本设计是带螺蚊壳体的模具设计。此产品的材料为PP塑料，有利于提高制品的强度，采用一模两腔的布局方法。从模具设计的一般步骤开始，首先分析工件的工艺性，然后制定出多种加工方案并比较各个方案之间的区别与各自的特点，然后从中选择出最理想的加工方案。为了节省成本，在螺纹部采分用斜导柱-滑块。制造容易，价格低，且精度符合要求。通过以下的计算和设计，此设计是可行的，并可以用于实际生产当中。关键词：螺纹 、侧抽芯 、滑块 、成本目 录摘 要 I目 录 II第一章

2、 绪论 11.1中国模具行业概况 11.2国外模具业发展现状 11.3发展展望 2第二章 塑件的工艺分析 32.1工艺性分析 32.2带螺蚊壳体的材料特性 32.3塑件的结构工艺性 42.3.1塑件的尺寸精度分析 42.3.2塑件表面质量分析 4第三章 注射设备的选择和注射成型工艺 53.1 计算塑件体积和质量 53.2型腔数目及注射机的确定 53.3 注塑机分类 63.4 注射机的选择方法 63.5 注塑机的选择结果 63.6最大注射量的校核 73.7 注射成型工艺 83.7.1 成型前的准备工作 83.7.2 注射成型过程 8第四章 分型面选择和浇注系统的设计 104.1分型面的选择 10

3、4.2浇注系统设计 104.2.1主流道设计 104.2.2浇口的设计 11第五章 模具设计的方案论证 125.1确定型腔布置 125.2成型零件的结构 125.3冷却系统的设计论证 125.4推出机构的确定 125.4.1推件力的计算 125.4.2确定顶出方式和顶杆位置 135.4排气装置的设计 135.5合模导向机构的设计 13第六章 主要零件的设计计算 156.1成型零件的成型尺寸计算 156.2模具型腔壁厚的确定 156.3模具型腔模板总体尺寸的确定 156.4成型部分的尺寸设计 156.4.1型腔的内径计算 156.4.2型腔深度尺寸计算 166.4.3型芯的内径计算 166.4.

4、4型芯深度尺寸计算 176.4.5型芯尺寸设计 176.4.6成型中心矩尺寸 17第七章 塑料注射机有关参数的校核 187.1标准模架的选用 187.2开模行程校核 187.3模具闭合高度的校核 187.4模具安装部分校核 187. 5模具安装部分校核 187.6注射压力的校核 197.7注射机锁模力校核 197.8模具在注射机上的安装 19第八章 总结与展望 20结 论 21致 谢 22参考文献 23第一章 绪论1.1中国模具行业概况作为与产品质量关系密切的模具行业，中国仍然存在大而不强的问题。业内专家罗百辉呼吁，中国模具行业应该加快数字化、信息化步伐，着力提升精细化设计和精加工能力。中国模

5、具工业协会提供的数据显示：进入21世纪以来，中国模具销售额以年平均20%左右的速度增长，2008年中国模具产品销售额约950亿元。中国 模具生产厂、点达到了约3万家，从业人员近100万人。根据海关统计资料，2008年，中国模具进出口总量为39.26亿美元，其中进口总量为20.04 亿美元，出口总量为19.22亿美元。近些年来，中国模具的设计和制造水平有了很大提高，计算机辅助技术、高速加工技术、热流道技术、气辅技术、逆向工程等新技术得到广泛应用。据罗百辉了解，目前中国已能生产的最大模具单套重量已超过100吨。精度达到2微米的多工位级进模，寿命可达3亿冲次以上。一些企业生产的多工位级进 模已可在2

6、000次/分的高速冲床上使用。在大型塑料模具方面，中国已能生产43英寸大屏幕彩电和65英寸背投式电视的塑壳模具、10公斤大容量洗衣机全 套塑料件模具以及汽车保险杠、整体仪表板等塑料模具等。在精密塑料模具方面，中国已能生产绝大部分照相机和手机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及精度达5微米的7800腔塑封模具等。在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模、汽车后桥齿轮箱压铸模以及汽车发动机壳体的铸造模等。在汽车覆盖件模具方面，国内已能生产中档新型轿车的覆盖件模具。子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出成形模、精铸或树脂快速成形拉延模等，也已达到相当高的水平，制造出来的模具

7、可与进口模具媲美。1.2国外模具业发展现状美国现有约7000家模具企业，90%以上为少于50人的小型企业。由于工业化的高度发展，美国模具业早已成为成熟的高技术产业，处于世界前列。美 国模具钢已实现标准化生产供应，模具设计制造普遍应用CAD/CAE/CAM技术，加工工艺、检验检测配套了先进设备，大型、复杂、精密、长寿命、高性能 模具的发展达到领先水平。但自上世纪90年代以来美国经济面临后工业化时代的大调整、大变革，也面对强大的国际竞争来自成本压力、时间压力和竞争压力。目前，日本的模具制造技术仍处于世界领先地位。据日本通产省工业统计，日本共有模具生产厂约10000家，其中20人以下的占91%以上，

8、即日本模具业以 中小企业为主，主要靠专业化分工，完成高质量的模具设计、加工。由于日本的专业化分工做得好，中小模具企业的整体制造水平高，使“日本制造”的模具成为一 种品牌、优质的象征。近年来，日本塑料模具、粉末冶金模具、压铸模具增长明显，冲压模具和锻造模具则相对呈减少趋势。据罗百辉了解，日本模具目前面临五大 课题缩短交货期、降低制造成本、提高模具质量和精度、劳动力不足以及迎接亚洲各国的挑战。针对此况，日本许多模具厂家都在积极扩大设备投资。在加工方 面，大量采用无人看管的加工单元，或者通过计算机进行联机控制。在设计制造部门几乎都采用CAD/CAE/CAM技术，进行动作仿真分析、DNC（直接数 字控

9、制）加工。模具的技术开发主要向高精度、高速度、长寿命、复杂、大型、一体化和高性能诸方面发展。1.3发展展望展望未来，下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广。 （1）超大型、超精密、长寿命、高效模具将得到发展。（2）多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。 （3）为各种快速经济模具，特别是与快速成型技术相结合的RP/RT技术将得到快速发展。 （4）模具设计、加工及各种管理将向数字化、信息化方向发展CAD/CAE/CAM/ CAPP及PDM/PLM/ERP等将向智慧化、集成化和网络化方向发展。 （5）更高速、更高精度、更加智慧化的各种模具加工设备将进一步得到发

10、展和推广应用。（6）更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之将产生一些特殊的和更为先进的加工方法。（7）各种模具型腔表面处理技术，如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。（8）逆向工程、并行工程、复合加工乃至虚拟技术将进一步得到发展。（9）热流道技术将会迅速发展，气辅和其它注射成型工艺及模具也将会有所发展。（10）模具标准化程度将不断提高。（11）在可持续发展和绿色产品被日益重视的今天，“绿色模具”的概念已逐渐被提到议事日程上来。第二章 塑件的工艺分析2.1工艺性分析图2-1带螺蚊壳体零件图零件名称：带螺蚊壳体材料：PP技术要求：1.未注倒角R1工件精度5级2.2带螺蚊壳

11、体的材料特性（1）塑料成型特性聚丙烯无色、无味、无毒。外观似聚乙烯，但比聚乙烯更透明更轻。密度仅为0.900.91g/cm.它不吸水，光泽好，易着色。屈服强度、抗压、抗压强度和硬度及弹性比聚乙烯好。定向拉伸后聚丙烯可制作铰链，有特别高的曲疲劳强度。如用聚丙烯注射成型一体铰链（盖和本体合一的各种容器），经过7*10次开闭弯折未产生损坏和断裂现象。聚丙烯熔点为164170，耐热性好，能在100以上的温度下进行消毒灭菌。其低温使用温度达-15，低于-35时会脆裂。聚丙烯的高频绝缘性能好。因不吸水，绝缘性能不受湿温的影响。但在氧、热、光的作用下极易解聚、老化，所以必须加入防老化剂。（2）主要用途聚丙烯

12、可用作各种机械零件如法兰、接头、泵叶轮、汽车零件和自行车零件。作水、蒸汽、各种酸碱等的输送管道，化工容器和其他设备的衬里、表面涂层。制造盖和本体合一的箱壳，各种绝缘零件，并用于医药工业中。(3)成型特性1、成型收缩范围大，易发生缩孔、凹痕及变形。2、聚丙烯热容量大，注射成型模具必须设计能充分进行冷却的冷却回路。3、聚丙烯成型的适宜模温为80左右，不可低于50，否则会造成成型塑件表面光泽差或产生接痕等缺陷。温度过高会产生翘曲现象。2.3塑件的结构工艺性2.3.1塑件的尺寸精度分析该塑件尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，可按MT5查取公差，其主要尺寸要求如表2.1所示。表2.1 塑件上主要

13、尺寸按MT5级精度的公差要求 塑件标注尺寸塑件尺寸公差塑件标注尺寸塑件尺寸公差外形尺寸30300-1.54内形尺寸21210+0.3225250-0.5022220+0.32660+0.202.3.2塑件表面质量分析该塑件没有提出特殊要求，通常，一般情况下外表面要求光洁，表面粗糙度可以取到Ra=0.8um，没有特殊要求时塑件内表面粗糙度可取到Ra=3.2um。第三章 注射设备的选择和注射成型工艺3.1 计算塑件体积和质量由图2-1可知，塑件的体积计算：经计算得到塑件的体积为（计算过程略） V4.337 cm塑件的质量计算：查有关手册，取塑料PP的密度为 =0.91g/cm3所以，塑件的质量为:

14、 m=v =4.337x0.913.95(g)3.2型腔数目及注射机的确定 型腔数目的确定主要参考以下几点 来确定（1）、根据经济性确定型腔数目:根据总成型加工费用最小的原则,并忽略准备时间试生产原材料费用,仅考虑模具加工费和塑件成型加工费（2）、根据注射机的额定锁模力确定型腔数目,当成型大型平板制件时常用这种方法（3）、根据注射机的最大注射量确定型腔数目,根据经验,在磨具中每增加一个型腔,制品尺寸精度要降低4%,对于高精度制品,由于多型腔模具难以使各型腔的成型条件一致,故推荐型腔数目不超过4个（4）由于此塑件较小，在确定型腔时，可以考虑用多腔的结构，为保证塑件质量和精度，暂定2个。（5）注射

15、机额定注射量mg 每次注射量不超过最大注射量的80，即n=（0.8mgmj）/mz式中 n 型腔数mj 浇注系统重量（g）mz 塑件重量(g)mg 注射机额定注射量(g)浇注系统体积Vj,根据浇注系统初步设计方案进行估算。M=v=0.3 cm0.91g/cm=0.273(g)设n=2则得mg=(mz+mj)/0.8=(23.950.273)/0.8g=10.22 g由于采用一模二腔的方案，故其注射总体积及质量为二个塑件的体积与质量。由注射机的最大注射量公式得K利G公G件+G废G公 注射机的公称质量注射量K利 注射机最大注射量的利用系数，取0.8G件 塑件质量G废 浇注系统等废料的质量则 0.8

16、G公（23.950.273）/0.8=10.223.3 注塑机分类塑料注射机(全称塑料注射成型机）发展很快,种类日益增多，分类的方法也不一样。 按注射容量的大小，可分为小型注射机、中型注射机和大型注射机。 按机型外表特征，可分为卧式注射机、立式注射机、角式注射机和多模式（即转盘式）注射机。 按塑化方式和注射方式，可分为柱塞式注射机、螺杆式注射机和螺杆预塑柱塞式注射机。 按用途，可分为多用途注射机和专门用途注射机。专门用途注射机又分为热固型、排气式、发泡、多色、转盘式和玻璃纤维增强塑料注射机。 按螺杆形式分类，可分为单螺杆预塑化式注射机、螺杆复合式注射机、斜角螺杆式注射机、平角螺杆式注射机、直角

17、螺杆式注射机、连续式注射机、三阶螺杆式注射机与多级柱塞式注射机等。3.4 注射机的选择方法 注射量。根据塑件的尺寸和材料计算出塑件的最大质量，再加上浇注系统塑料的质量mj,即为一次注射到模具内所需的塑料量，考虑到注射系数，应增大25%左右。因为注射剂的注射量是以聚苯乙烯为标准的，因此若加工其他材料的塑料制品，应根据其密度换算成聚苯乙烯料的质量，在根据型腔数N来选择注射量，即： Mmax=(N+mj)1.25注射压力。不同尺寸和形状的塑料制品，以及不同的塑料品种，所需的注射压力是不同的。应根据塑料的注射成型工艺来确定塑件的注射压力，所选则的塑料珠设计的最大注射压力应能满足该制品的成型需要。合模力

18、。注射成型时，熔体在模具型腔内的压力很高，作用在分型面上的压力也很大，易使模具沿分型面胀开。首先应根据加工条件，确定模腔压力，作用在分型面上力的大小等于塑件和浇注系统在分型面上投影面积之和乘以型腔内熔体的压力。所选的塑料注射机的额定合模力应大于作用在分型面上的力。3.5 注塑机的选择结果选择SZ60/40型注塑机。 图样详细参数如下：图3-1 注塑机表3.11 SZ60/40注塑机技术参数参数部分SZ60/401螺杆直径Mm382额定注射量Cm3603注射时间S2.94最大成型面积Cm21307注射压力Mpa1228螺杆转速rpm9锁模力KN50010开模行程Mm18011拉杆空间Mm190x

19、30012最大模厚Mm28013最小模厚Mm16014注射行程Mm17015合模力KN50016喷嘴前端球半径Mm1517喷嘴孔直径Mm3.53.6最大注射量的校核最大注塑量是指注塑机一次注塑机的最大容量。前面已经用UG软件分析出了PP塑件的重量为3.95(g)，体积为4.337 cm3。规定螺杆式注射机一次能注射的量为注塑机的最大注射量，本次选取的注塑机的最大注塑体积为48 cm3，最大注塑量为43.68g,这些数据都是注塑机本身决定的。初步计算出流道内的凝料体积为2.34 cm3，重量为2.475g，以下为注塑机注射量的校核过程： V塑 0.8 V注 式中 ： V注为注塑机最大注塑容量，c

20、m3 ; V塑成型塑件与浇注系统体积的和，cm3; 0.8为最大注塑容量的利用系数。 本次模具设计中，计算如下： V塑 V模2V流 4.337x2 cm32.34 cm3 11.014 cm3式中， V模为单个成型速降的体积，由于本模一模两腔；V流为教主系统的体积所以 0.8 V注 V塑 11.014 cm3 而注塑机的注塑容量为48 cm3 ，所以注塑机的注塑容量合符要求。3.7 注射成型工艺注射成型工艺包括成型前的准备、注塑成型过程和塑件的后处理三个阶段。3.7.1 成型前的准备工作为了保证注射成型的正常进行和保证塑件的质量，在注射前应做一定的准备工作，如对塑件原料进行外观检测，即检查原料

21、的光泽、细度及均匀度等，必要是还要对塑件进行工艺性能测试；由于PP吸湿性较强，我们还要在成型前进行成分的预热干燥，除去物料中过多水分和挥发物，以防成型后塑件出现水泡和花纹等缺陷。3.7.2 注射成型过程完整的注射成型过程包括加料、塑化、充模、保压、倒流、冷却和脱模几个阶段： 1、加料 将塑料加入注射机漏斗中，由螺杆的旋转将物料带入料筒加热； 2、塑化 成型塑料在注射机料桶内经过加热、混料等作用以后，由松散的粉末颗粒转变为熔融状态，并具有良好的可塑性； 3、充模 塑化好的塑料熔体在注射机的螺杆推进作用下，以一定得压力和速度经过喷嘴和模具的浇注系统进入并充满模具型腔； 4、保压 充模结束后，在注射

22、机螺杆推动下，熔体仍然保持进行补料，使料筒中的熔料继续进入型腔，以补充型腔中塑料的收缩，从而成型出形状完整、质地致密的塑件； 5、倒流 保压结束后，螺杆后退，型腔中的熔料压力解除，这时，型腔中的熔料压力将比浇口的前方压力高，如果此时浇口尚未冻结，型腔中的熔料就会通过浇口流行浇注系统，使塑料产生收缩、变形及质地疏松等缺陷； 6、冷却 塑件在模内的冷却过程是指从浇口出的素来哦熔体完全冻结时起到塑件将从模具型腔内推出为止的全部过程。在此阶段，补流和倒流不再进行，型腔内的塑料将继续冷却、硬化和定型； 7、脱模 塑件冷却到一定的温度，即可开模，在顶出机构的作用下将塑件推出模外。第四章 分型面选择和浇注系

23、统的设计4.1分型面的选择分型面选择及浇注系统饿设计（1）分型面的选择该塑件为带螺蚊壳体注射模设计，外形表面质量要求较高。并且螺纹处有镶块，再选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量，便于清除毛刺及飞边，有利于排除模具型腔内的气体，分模后塑件留在定模一侧，便于取出塑件等因素，分型面应选择在塑件外形轮廓的最大处，如图4-1 图4-1 分型面如图4-1，标出了一个分型面，为上下分型和左右分型，上下分型为推出机构推出塑件分型，左右分型为人工取出镶块。部分分型面有重合的部分已经用黑色的线条代替。在分型的时候先上下分型在左右分型。4.2浇注系统设计 4.2.1主流道设计根据相关资料，

24、查得SZ60/40型塑料注射机喷嘴的有关尺寸为：图4-2 主流道 采用一模二腔，须设定分流道；采用分体式，浇口套材料选用优质钢T8A，淬火处理。为了便于凝料的拔出，主流道设计为锥孔，内壁Ra为0.63um,锥角为5，其小端直径D1=D2+（0.51）=3.5+0.5=4，主流道大侧面圆角R=3mm，浇口套大端高出定模端面H=510mm，起定位作用，与注射机定模板的定位孔呈间隙配合，衬口套球面半径Sr=SR+(12),取Sr=16mm，定位环外径D取50mm，厚度取10mm。为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度取4，同时为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计r=5mm

25、的圆弧过渡。主流道衬套采用可拆卸更换的浇口套，浇口套的形状及尺寸设计采用推荐尺寸的常用浇口套；为了能与塑料注射机的定位圈相配合，采用外加定位环的方式，这样不仅减小了浇口套的总体尺寸，还避免了浇口套在使用中的磨损。流道及平衡布置：分流道是进料通道，采用U形侧面，其分流道加工较容易，热量损失和流动阻力均不大，是最常用形式，分流道侧面尺寸视塑件尺寸、塑料品种、注射速率以及分流道长度而定；分流道侧面尺寸应满足良好的压力传递和保证合理的填充时间，U形侧面分流道深度h=2r(r为圆弧半径)，h=24=8mm,斜度取6，分流道长度Lf通常取830mm，分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度通常取Ra1.25Ra

26、2.5um。4.2.2浇口的设计浇口的设计与塑料性能、塑件形状、侧面尺寸、模具结构及注射工艺参数等有关，要是熔料以比较快的速度进入并充满型腔，同时在充满后能适时冷却封闭。因此浇口的侧面要小，长度要短这样可增大料流的速度，快速冷却封闭，且便于塑件与浇口凝料分离，不留明显的浇口痕迹，保证塑件的外观质量、浇口位置，形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。（1）浇口的选用浇口可分为限制性和非限制性浇口两种，限制性浇口一方面通过侧面的突变，使其成为理想的流动状态，迅速而均衡地充满型腔；另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时起

27、着封闭型腔，防止塑料熔体倒流。我们采用的是60口，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，也可用于单型腔模具或表面不允许有较大痕迹的塑件。浇口各部分尺寸取的都是经验值，L=0.32mm d=0.71.2 = 615。探针浇口的优点是浇口自动去除缺点是回料高，模具使用费用高。 第五章 模具设计的方案论证5.1确定型腔布置塑件形状较简单、质量较小，所以应使用多型腔注射模具。考虑到塑件有内螺纹。需侧向抽螺纹，所以模具采用一模二腔，平衡式型腔布置，这样模具结构尺寸较小，制造加工方便，生产效率高塑件成本低。型腔布置如图5-1所示。 图5-1 型腔布置5.2成型零件的结构由于塑件有一部分为螺纹，为了制造容易和节

28、省成本，在螺纹部分用镶块，镶块随塑件一同推出，然后取出塑件。这样免除了侧抽芯，制造容易，价格低，且精度符合要求。5.3冷却系统的设计论证由于制件是PP材料塑件的注射模具,由于制品平均厚度只有2毫米，制品尺寸较小，所以都不必增加冷却和加热装置 5.4推出机构的确定5.4.1推件力的计算推件力 式中 A塑件包络型芯的面积（） 塑件对型芯面积上的包紧力，取0.81.2Pa; 脱模斜度； 大气压力0.09Mpa; 塑件对刚的摩擦系数，约为0.10.3； 制件垂直于脱模方向的投影面积（）。A123.1422=12.56130N5.4.2确定顶出方式和顶杆位置 普通的圆形顶杆按GB4169.11984选用

29、，均可满足顶杆刚度要求。查表选用6113型号的圆形顶杆4根。由于制件较小，推出机构可以不设置导向装置。推杆设计要点如下：（1）推杆应设在塑件能承力较大的部位，尽量使推出的塑件受力均匀，但不宜与型芯或镶件距离过近，以免影响凸、凹模强度。（2）推杆直径不宜过细，要有足够的强度承受推力，一般取2.512mm。对3mm以下的推杆宜用阶梯式，即推杆下部增粗。（3）推杆装配后不应有轴向窜动，其端面应高出型腔或镶件平面0.050.1mm。（4）塑件浇口处尽量不设推杆，以防该处内应力大而碎裂。（5）推杆的布置应避开冷却水道和侧抽芯，以免推杆和抽芯机构发生干扰。如果无法避开侧抽芯，则应设置先复位机构。5.4排气

30、装置的设计型腔得浇注系统产生的气泡常分布在与浇口对应的位置；熔体中水分蒸发产生的气泡呈不规则分布；熔体分解产生的气泡主要分布在厚壁部分。可据此判断气泡来源。排气方式很多：利用分型面排气；利用型芯与模板的配合间隙排气；利用推杆或侧型芯的间隙排气；开设排气槽。由于两个制品的尺寸比较小，利用分型面和推杆的配合间隙排气即可。5.5合模导向机构的设计合模导向机构的设计导向合模机构对于塑料模具是必不可少的部分，因为模具在闭合时要求有一定的方向和位置，所以必须设有导向机构，导柱安装在动模一边或定模一边均可，通常导柱设在主型腔周围。导向机构的主要作用有：定位、导向和承受一定侧压力。定位作用：为避免装配时方位搞错而损坏模具，并且在模具闭合后使型腔保持正确形状，不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均。塑件在注入型腔过程中会产生单向侧压力，或由于注射机的精度限制，使导柱工作中承受一不定的导向