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1、大学本科生毕业设计目 录第一章 前 言- 1 -1.1 塑料注射模具简介- 1 -1.2 模具的发展趋势- 1 -1.3本设计的目的- 2 -1.4设计意义- 2 -第二章 塑件结构分析与材料的选择- 3 -2.1 塑件设计要求及其成型工艺分析- 3 -2.2塑件结构和形状的设计- 3 -2.3塑件材料选择- 3 -2.4成型方法及其工艺的选择- 4 -第三章 选择注射机及相关参数的校核- 6 -3.1 概述- 6 -3.2 型腔数量及排列方式选择- 6 -3.3 注射机选型- 6 -3.3.1注射量计算- 6 -3.3.2选取注射机- 8 -3.3.3型腔数量及注射机有关参数的校核- 8 -
2、3.3.4 注射机工艺参数的校核- 9 -第四章 模具设计- 11 -4.1分型面位置和形式的确定- 11 -4.2浇注系统设计- 11 -4.2.1主流道的设计- 11 -4.2.2分流道的设计- 12 -4.2.3浇口的设计- 14 -4.2.4浇注系统的平衡- 14 -4.3模具成型零、部件结构设计和计算- 17 -4.3.1成型零件的尺寸计算- 17 -4.3.2成型零件的创建- 18 -4.4模架的确定和标准件的选用- 25 -4.4.1定模座板- 25 -4.4.2定模板- 25 -4.4.3动模板- 25 -4.4.4支撑板- 26 -4.4.5垫块- 26 -4.4.6动模座板
3、- 26 -4.4.7推板- 26 -4.4.8推杆固定板- 27 -4.5合模导向结构的设计- 27 -4.5.1导柱与导套设计- 27 -4.6脱模推出机构的设计- 28 -4.6.1浇注系统凝料脱出机构- 28 -4.6.2塑件的推出机构- 29 -4.7脱模力- 29 -4.7.1脱模力的计算- 29 -4.7.2脱模力的校核- 31 -4.7.3推杆接触应力的校核- 31 -4.8型腔零件强度、刚度的校核- 31 -4.8.1模仁侧壁厚度强度计算- 31 -4.8.2组合凹模（模仁）侧壁长边刚度校核- 32 -4.8.3底板厚度计算- 32 -4.9侧向分型和合模机构的设计- 33
4、-4.10排气系统的设计- 34 -4.11温度调节系统的设计- 35 -4.11.1加热系统- 35 -4.11.2冷却系统和冷却介质- 35 -4.11.3冷却系统的简略计算- 35 -4.11.4冷却装置的设置- 37 -4.12注射机安装尺寸的校核- 37 -4.12.1最大与最小模具厚度校核- 37 -4.12.2开模行程校核- 37 -4.12.3模架尺寸与注射机拉杆内间距校核- 38 -4.13成型零件的制造工艺- 38 -4.14动模座板的数控程序设计- 41 -4.15 模具的工作过程- 42 -第五章 总 结- 43 -参 考 文 献- 44 -致 谢- 45 -ii第一章
5、 前 言1.1 塑料注射模具简介模具工业是国民经济的基础工业，被称为“工业之母”。21世纪模具制造行业的基本特征是高度集成化智能化、柔性化、和网络化，追求的目标是提高产品质量及生产效率，缩短设计及制造周期，降低生产成本，最大限度地提高模具制造业的应变能力，满足用户需求。近年来我国的模具事业也在不断地飞速向前发展。注射成型也称为注塑成型，其基本原理就是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成型物料从注射机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段保压冷却定型时间后，开启模
6、具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制品。它与挤出和压延成型方法相比，注射成型可以用来生产空间几何形状非常复杂的塑料制品，而挤出和压延则主要用来成型截面尺寸一定长度连续的二维塑料制品。将注射成型与压缩和压注成型相比，它又具有应用面大、成型周期短、生产效率高、模具工作条件可以得到改善，以及制品精度高和生产条件比较好、生产操作容易实现机械化等多方面的优势。在中空吹塑成型中，注射成型还常常被用来生产吹塑所用的型坯。1.2 模具的发展趋势近年来，随着科学技术的进步以及塑件质量的提高，塑料模塑成型技术正向高精度、高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的方向发展。具体表现在以下几个方面。 1)塑
7、料成型理论研究的发展对塑料充模过程中的流变行为研究不断深入；对注射成型的流变理论有了更进一步探讨；对挤出成型已初步建立起数学模型。 2)新的成型方法不断出现在实验、研究的基础上，热流道浇注系统实际应用更为广泛；热固性塑料注射成型技术更为完善；气体辅助注射成型技术得到实际应用。 3)塑件更趋向精密化、微型化以及大型化据资料介绍，德国已研制出注射量只有0.1g的微型注射机，用于生产0.05g的塑件；我国也研制出.5g的注射机，用于生产0.1g的手表轴塑件；另外，法国已拥有注射量达到170kg的超大型注射机。 4)开发新的模具材料如采用粉末冶金及喷射成型工艺制作出硬制合金、陶瓷及复合材料。 5)模具
8、表面强化热处理新技术应用近年来，我国研制的镜面塑料模具以及美国的21以及日本的55钢，就是在低级材料中加入Ni、Cr、Al、Cu、Ti等合金元素后，经过毛坯淬火与回火处理，使其硬度HRC，然后加工成型，再进行时效处理，使模具硬度上升到HRC，大大提高了模具的使用寿命1.3本设计的目的 .检验理论知识掌握情况，将理论与实践结合。 .步掌握进行模具设计的方法、过程，为将来走向工作岗位进行科技开发工作和撰写科研论文打下基础。 .培养自己的动手能力、创新能力、计算机运用能力。1.4设计意义 1.对于模具的设计可以从选材到设计到成型有一个完整的了解和初步的掌握。以及进一步的熟练掌握AutoCAD、Pro
9、E相关设计软件。 .锻炼自己的独立思考能力和创造能力，为更好更快的适应工作作准备。第二章 塑件结构分析与材料的选择2.1 塑件设计要求及其成型工艺分析 图1.1 塑件三维图 最大几何尺寸： 使用环境：1080 电气性能：电绝缘性好 精度要求：一般（4级） 外观要求：外表纯黑色且光泽性好，无成型缺陷。 其他要求：具有一定的机械强度。 根据上述要求可归纳产品设计要求塑件需具有良好的电绝缘性和一定的机械强度，并且还应具有良好的流动性，以满足成性要求。2.2塑件结构和形状的设计 根据塑件，用Pro/E 5.0软件进行塑件的三维建模。三维实体模型更加直观的表现了产品造型，可以从各个角度对模型进行观察，软
10、件可以测量并且可以根据三维模型数据使用Pro/E的CAE分析模块塑料顾问进行熔体的充模仿真，可以验证模具结构的正确性，还可以进行拔模检测。塑件如图1.1所示。2.3塑件材料选择根据产品的要求，及比较初选的几种塑件的各个性能，最终选定为ABS，其综合性能优异，具有较高的力学性能，流动性能好，易于成型；成型收缩率小，理论计算收缩率为0.006；溢料值为左右；比热容较低，在模具中凝固较快，模塑周期短。制件尺寸稳定，表面光亮。2.4成型方法及其工艺的选择根据塑件所选用的材料为ABS，根据塑件的外形特征和使用要求，选择最佳的成型方法就是注射成型。 1）成型工艺分析 （1）外观要求 此塑件为壳体类塑件，外
11、形有矩形和圆，较复杂。要求表面平整光滑，无翘曲，皱折，裂纹等缺陷，防止产生熔接痕。 （2）等级精度 此塑件对精度要求不高，表面采用一般精度三级（参考文献1中表23）。 （3）脱模斜度 该塑件平均厚度约为2mm，其脱模斜度在35135。ABS的流动性为中等，为是注射充型流畅，其脱模斜度为.2）注射成型工艺过程及工艺参数：混料干燥螺杆塑化充模保压冷却脱模塑件后处理 （1）ABS塑料的干燥ABS 的吸湿性和对水分的敏感性较大，在加工前要进行充分的干燥和预热。不单能消除水气造成的制品表面烟花状气泡带，而且还有助于塑料的塑化，减少制品表面色斑和云纹。ABS 原料要控制水分在0.3%以下。注射前的干燥条件
12、为：干冬季节，干燥温度为7580，干燥时间为23h.夏季雨水天要在8090下干燥4h8h。表面要求光泽的塑料须长时间预热干燥达8h16h。在此，由于塑件属批量件，要求自动化程度高实现连续化生产选用烘干料斗并装备热风料斗干燥器，以免干燥好的ABS在料斗中再度吸潮。 （2）注射成型时各段温度ABS塑料非牛顿性较强，在熔化过程温度升高时，其粘度降低较大，但一旦达到成型温度（适宜加工温度范围，如200230），如果继续盲目升温，必将导致耐热性不太高的ABS的热降解反而使熔融粘度增大，注射更困难，塑件的机械性能也下降。 ABS温度相关工艺参数：料筒温度：（C） 后段 150170 中段 165180 前
13、段 180220 喷嘴温度（C）：170180 模具温度（C）：5080 （3）注射压力 ABS注射时要采用较高的注射压力，考虑本塑件不大，结构不算很复杂，厚度适中，可以采用较低的注射压力。注射过程中，浇口封闭瞬间型腔内的压力大小决定了塑件的表面质量及银丝状缺陷的程度。压力过小，塑件收缩大，与型腔表面脱离接触的机会大，制件表面容易雾化。压力过大，塑件与型腔表面摩擦作用强烈，容易造成黏膜。对于螺杆式注射机一般取70MPa100MPa。 （4）注射速度ABS 采用中等注射速度效果较好。当注射速度过快时，塑料容易分解，甚至烧焦，从而在制品上出现熔接缝，光洁度差，及浇口附近的物料发红等缺陷。但在生产薄
14、制品或复杂制品时，还是要保证。 （5）模具温度ABS比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗击冲击和中抗型树脂，料温更宜取高），料温对物性影响较大、料温过高易分解（分解温度为250左右，与在料筒中间停留时间长短有关，比聚苯乙烯易分析），对要求精度较高塑料模温宜取5060,要求光泽及耐热型料宜取6080。电器盒座属中小型制件，形状比较规则，故不用考虑专门对模具加热。 （6）料量控制注射机注射ABS塑料时，其每次注射量仅达标准折射量的80%。为了提高塑件质量及尺寸稳定，表面光泽、色调的均匀，注射量选为标定注射量的50%为宜。通常要确保注射机生产条件及参数有一个很宽的范围，使大多数的产品和生产能力要求包含于这范围内，并且在调整去顶这范围的过彻骨时尽量按常规的工艺流程，这种生产条件范围越大，生产过程越稳定，使注射产品越不容易受到生产条件的改变而产生明显的质量降低。第三章 选择注射机及相关参数的校核3.1 概述 在对塑件进行材料选取、零件工艺性分析、成型工艺过程分析和工艺参数大致选定的基础上，根据塑件批量大小和精度要求就可确定型腔数量和排列方式，根据模具所需注射量就可以确定注射机的型号及安装尺寸的确定。3.2 型腔数量及排列方式选择此塑件，形状不是很复杂，尺寸小，精度要求也一般，且为批量生产，但塑件三个抽芯，且抽芯距离较长，同时考虑生产效率与经济效益，初步议定为一模
