底座盖的注塑模设计.doc

河南职业技术学院

毕业设计（论文）

题 目 底座盖的注塑模设计

系（分院） 机械电子工程系
学生姓名 岳亚军
学 号 09116108
专业名称 模具设计与制造
指导教师 武同

2011年11月13日

河南职业技术学院机械电子工程系（分院）
毕业设计（论文）任务书
姓 名
岳亚军
专 业
模具设计与制造
班 级
0 9 3
毕业设计（论文）
题 目
底座盖的注塑模设计
毕业设计（论文）选题的目的与意义
通过对底座盖的成型工艺及模具设计的深入解析，增强了我的综合分析能力和实际应用能力，掌握了分析塑料成型工艺和注射模结构设计的基本技能，了解了塑料成型的主要特性和模具设计的方法及步骤，提高了工作之中应用基本知识解决生产实际问题的综合能力，并且使我懂得了严谨、科学、实事求是态度的重要性和必要性。
毕业设计（论文）的资料收集情况（含指定参考资料）
j史铁梁：《模具设计指导》，机械工业出版社，2003年8月；
k阎亚林：《塑料模具图册》，高等教育出版社，2009年12月；
l屈华昌：《塑料成型工艺与模具设计》，高等教育出版社，2006年7月；
m孙凤勤、阎亚林《冲压与塑压成型设备》，高等教育出版社，2003年12月；
n何冰强、高汉华：《塑料模具设计指导与资料汇编》，大连理工大学出版社，2009年7月。
毕业设计（论文）工作进度计划
2011年10月10号开题；
2011年10月18日前完成题目分析，资料收集列出提纲；
2011年11月14日前完成初稿，指导教师审查；
2011年月日前完成修改定稿打印；
2011年4月1日正式提交论文。
接受任务日期 2011年10 月 10 日

要求完成日期2011年 03月 01 日

学 生 签 名：

年 月 日
指导教师签名：

年 月 日
系（分院）
主任（院长）签名：

年 月 日

2

毕业设计（论文）指导教师评阅意见表
姓 名
岳亚军
学 号
09116108
性 别
男
专 业
模 具 设 计 与 制 造
班 级
0 9 3
毕业设计（论文）
题 目
底座盖的注塑模设计
评
阅
意
见

成绩

指导教师签字

年 月 日
毕业设计（论文）答辩意见表
姓 名
岳亚军
学 号
09116108
性 别
男
专 业
模具设计与制造
班 级
093
毕业设计（论文）
题 目
底座盖的注塑模设计
答辩时间

地 点

答辩
小组
成员
姓 名
职 称
学 历
从事专业
组 长

成 员

秘 书

答
辩
小
组
意
见

答 辩 成 绩：
答辩小组组长签名：

年 月 日
锁盖的注塑设计
岳亚军
摘要：注射模的设计主要包括：分型面的选择、型腔数目的确定及型腔的排列、浇注系统设计、型心、型腔结构的确定、推件方式、侧抽芯机构设计、 零件设计等内容。对塑件的成型工艺及模具设计的分析，使我更进一步的了解了塑料制品的特性以及塑料模具设计过程，也更深刻的体会到了“设计”这个词的含义，塑件形状简单或复杂并不能够影响你对设计的态度，都必须认真对待，严格遵循设计的特点，根据具体情况，结合生产实际条件，综合运用设计基本原理和正确的计算方法，来设计出出经济性好、结构合理的模具。

底座盖产品图如下图1和图2：
图1 图2
生产批量：大批量；
材料：PC；
未注公差取MT5级精度
一、塑件工艺性分析
塑件的工艺性分析包括塑件的原材料分析、塑件的尺寸精度分析、塑件表面质量和塑件的结构工艺分析。其具体分析如下：
1. 塑件使用特性
聚碳酸酯(PC)树脂是一种性能优良的热塑性工程塑料，具有突出的抗冲击能力，耐蠕变和尺寸稳定性好，耐热、吸水率低、无毒、介电性能优良，是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的产品，也是近年来增长速度最快的通用工程塑料。目前广泛应用于汽车、电子电气、建筑、办公设备、包装、运动器材、医疗保健等领域，随着改性研究的不断深入，正迅速拓展到航空航天、计算机、光盘等高科技领域。PC树脂的材料性能: PC（聚碳酸酯）是一种无色透明的工程塑料，具有极高的冲击强度，宽广的使用温度范围，良好的耐蠕变性、电绝缘性和尺寸稳定性、热稳定性、光泽度、抑制细菌特性、阻燃特性以及抗污染性、耐腐蚀性、耐磨性良好，但自润性差，有应力开裂倾向，高温易水解，且收缩率很低，一般为0.4%~0.7%。PC有很好的机械特性，但流动特性较差，因此这种材料的注塑过程较困难。在选用何种品质的PC材料时，要以产品的最终期望为基准。如果塑件要求有较高的抗冲击性，那么就使用低流动率的PC材料；反之，可以使用高流动率的PC材料，这样可以优化注塑过程。PC的最大特征是非晶型透明塑料，成型后的尺寸稳定性好，从低温到高温均能保持稳定的机械强度，它的拉伸与形变特性比较接近金属材料，存在着明显的弹性极限。
2.PC树脂的成型特性
①、无定形料，热稳定性好，成型温度范围宽，超过330℃时才呈现严重分解，分解时产生无毒、无腐蚀性气体，但流动性差。溢边值为0.06㎜左右，流动性对温度变化敏感，冷却速度快。
②、吸湿性小，但对水敏感，故加工前必须干燥处理，否则会出现“银丝”、气泡并使强度显著下降，成型时要求水分含量在0.02%以下
③、流变性接近牛顿性液体，表观黏度受温度的影响较大，受剪切速率的影响较小，相对分子质量的增大而增大。PC分子链中有苯环，所以分子链刚性大。
④、PC的抗蠕变性好，尺寸稳定性好；但内应力不易消除。成型时应严格控制成型条件，成型后塑件应退火处理。
⑤、冷却速度快，模具浇注系统应以粗、短为原则，宜设冷料穴，浇口易取大。模具易加热，应选用耐磨钢。
⑥、料筒清扫:(1)在PC树脂的成型温度下，加入清洗料(通用级聚苯乙烯或透苯)，连续射出二十至三十次。(2)将射台后退，连续将清洗料空射，直至射出的清洗料开始膨胀起泡。(3)将料筒温度重新设定到200至230℃。(4)继续将清洗料空射，直到清料熔胶温度达到260℃且外表看起来很干净透明。
3 . 塑件的结构工艺分析
①.从图纸上看该塑件外形为四方壳罩,外形无过渡有尖角,内形有过渡无尖角,壁厚均匀,整体对称。
②.塑件型腔不大有尺寸不等的孔，为使塑件顺利脱模可在塑件内部设1°—2°拔模斜度。
③.塑件精度要求不高，所有尺寸均为自由精度。
④.塑件表面没有特殊要求。一般情况下，外表面要求光洁，表面粗糙度Ra可以取0.8um，内表面可以取Ra3.2um。
⑤．塑件的生产类型为大批量生产，因此在模具设计中要提高塑件的生产率可采用多型腔、高寿命的模具，以便降低生产成本。
4、塑件的尺寸精度分析
该制件尺寸无特殊要求，所有尺寸均为自有尺寸，可按IT5级精度选择公差，查参考资料《公差与配合》得各尺寸公差。如表1所示为塑件上主要尺寸及其公差的要求：

表1 底座盖尺寸及其公差值
类别
塑件尺寸
尺寸公差

型腔
深度

10
-0.1
9
±0.14
径向

18
±0.19
35
±0.28
15
±0.19

型芯
径向

3.5
±0.12
12
±0.16
高度
10
-0.1

5、塑件的生产批量
大批量的生产中，由于注塑模具价格在整个生产费用中所占比例较小，提高生产率和模具寿命问题较突出，所以可以考虑使用自动化程度较高、结构复杂、精度寿命高的模具。可考虑采用快速脱模以及周期不易太长的模具，同时模具造价要适当控制。
二、 成型设备的选择与模具工艺规程编制
1、计算塑件的体积和重量
通过三维造型可获得该塑件体积V=4.27㎝³。PC的密度是1.2g／㎝³，所以单件质量w=pv=4.27×1.2=5.13g。
(过程略)
2、根据塑件本身的几何形状及生产批量确定型腔数量
根据批量要求，考虑到经济成本，生产效率及塑件几何形状和公差精度要求等因素采用一模四腔成型。
3、塑件的成型工艺参数
根据该塑件的特点和pc的成型特性，查参考资料《塑料成型工艺与模具设计》，初步确定塑件的注射成型工艺参数。试模时可根据实际情况作适当调整。
表2 塑件的注射成型工艺参数

工艺参数
内容
工艺参数
内容
预热和干燥
温度110～120℃

成型时间/s
注射时间
20～90s
时间8～12h
保压时间
0～5s

料筒温度/℃
后段
210～240
冷却时间
20～90s
中断
230～280
总周期
40～190
前段
240～285
螺杆转速/(r/min)
20～40
喷嘴温度/℃
240～250

后处理
方法
红外线灯、鼓风烘箱
模具温度/℃
90～110
温度/℃
100～110
注射压力/MPa
80～130
时间/h
8～12
4、注射机的选择及技术参数的确定
由于塑件采用注射成型加工，使用一模四件的模具结构因此可以计算出一次成型过程所用塑料量为：W=4w+w（废料）=4×5.13+5.13×20%=22g。根据以上一次注射量的分析以及考虑到塑件外形尺寸、塑件结构、生产批量、注射模具尺寸大小等因素。参考设计手册，初选JPH50型注射机（经校核JPH50注射机能满足锁模力、安装尺寸与开模行程等各各项要求）。如表3所示为所选注射机的主要技术参数。
表3 JPH50型注射机的主要技术参数
序号
主要技术参数项目
参数数值
1
理论注射量／cm3
122
2
注射压力/MPa
130
3
锁模力/KN
500
4
拉杆间距(mm×mm)
295×295
5
顶出行程mm
60
6
最小模具厚度/mm
150
7
最大开距/mm
530
8
喷嘴球半径/mm
R10
9
喷嘴孔直径/mm
¢10
10
定位孔直径/mm
¢100
5、制定塑件的注射成型工艺卡
表4 塑件成型工艺卡
（厂名）

塑件注射成型工艺卡
资料编号

共 页
第 页
塑件名称
底座盖
材料牌号
PC
设备型号
JPH50
装配图号

材料定额

每模件数
4件
零件图号

单件质量/g
5.13
工装号

材料干燥
设备

温度
110～120
时间
8～12h
料筒温度/℃
后段
210～240
中段
230～280
前段
240～285
喷嘴
240～250
模具温度/℃
90～110
时间/s
注射
20～90
保压
0～5
冷却
20～90
压力/MPa
注射压力
80～130
后处理
温度
红外线灯烘箱110℃
时间定额/min
辅助

时间
8～12h
单件

编制
校对
审核
组长
车间主任
检验组长
主管工程师

三、注射模的结构设计
注射模的结构设计主要包括:分型面的选择、模具型腔数目的确定、推件方式、推出机构设计、模具结构零件设计等内容
1、分型面的选择
在选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响外观质量以及成型后能顺利取出塑件，有两中选择方案。其一，选塑件上面作为分型面，如图3所示，选择这种方案，增加模具的结构复杂程度。其二，选塑件的下面作为分型面，如图4所示，采用这种方案，模具结构比较简单。所以，选塑件大端底面作为分型面作为分型面。

图3 图4
2、型腔数目的确定及型腔的排列
由于该塑件采用一模四腔成型，所以型腔对称布置在模具的上，这样有利于浇注系统的排列和模具的平衡
3、浇注系统的设计
⑴.主流道的设计
根据手册查得JPH50型注射机喷嘴的有观尺寸
喷嘴球半径r=10mm
喷嘴孔直径d=10mm
根据模具主流道与喷嘴的关系：
R=r+(1～2)mm
D=d+0.5mm
取主流道球面半径：R=12mm，主流道小端直径D=10.5mm
为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流到设计成圆锥形，其斜度为1-3°经换算得大端直径为12mm，
⑵.浇口设计
①、浇口形式的选择
由于塑件外观的要求质量要求较高，浇口的位置和大小应以不影响塑件外观质量为前提，同时也尽量使模具结构简单。根据该塑件的结构分析及分型面的位置，可选择的浇口形式有以下几种，潜伏式浇口、点浇口、直浇口。综合对塑件的成型性能、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。
②、进料位置的确定
根据塑件的外观质量要求以及型腔的安放方式，进料位置选择在塑件底面。
4、型芯、型腔结构的确定
⑴、型腔的设计 采用整体嵌入式凹模，放在定模板一侧，主要从节省优质模具钢材料，方便热处理、方便日后维修等方面的考虑。
⑵、型芯的设计
型芯结构采用整体式嵌入式凹模，结构牢固,又因为塑件结构简单,所以型芯也便于加工,同时节省优质模具钢材料，方便热处理、方便日后维修。

5、导向定位机构的设计
由于塑件基本对称且无单向侧压力，所以采用直导柱导向便可满足合模导向及闭模后的定位。
6、推出机构的设计
根据矩形壳罩的形状特点，其推出机构可采用推件板推出或推杆推出。其中推件板的推出结构可靠，顶出力均匀，不影响塑件外观质量，根据塑件形状特点和多腔特点可以考虑使用推件板。
7、冷却系统设计
采用冷却水冷却，凹模冷却水道采用环绕型腔布置的冷却回路。
8、标准模架的确定
综合考虑塑件一模四腔平衡布置、一次分型结构、型腔壁厚要求、塑件尺寸大小等因素，选取标准模板的尺寸150mm×150mm×30mm为直浇口B型模架。代号为1520。四、主要零部件的设计计算。
1.该塑件的成型零件尺寸均按平均值发计算，查手册ABS的收缩率为Scp=（0.4+0.7）%/2=0.55%=0.0055,根据塑件尺寸公差要求，模具制造公差取Δ/3，成型零件尺寸见下表5。

表5 成型零件尺寸
类别
塑件尺寸
计算公式
工作尺寸
型腔计算
深度

10-0.1
Hm=[(1+Scp)Hs-0.75△]+δ
9.98+0.03
9±0.14
8.76+0.13
径向

18±0.19
Lm=[(1+Scp)Ls-0.75△]+δz

17.81+0.13
35±0.28
34.77+0.19
15±0.19
14.8+0.13
型芯计算
径向

3.5±0.12
lm=[(1+Scp)Ls+0.75△]-δz

3.7-0.08
12±0.16
12.31-0.11
高度
10-0.1
hm=[(1+Scp)hs+0.75△]-δz
10.13-0.03
6±0.14
6.24-0.07
3±0.1
3.17-0.07
中心距计算
22±0.22
Cm=(1+Scp)Cs±δz/2
22.12±0.073
2.模具型腔壁厚的确定
塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应有足够的强度和刚度，本模具的凹模采用的是整体嵌入式，因此可以用整体式矩形型腔壁厚计算公式来确定型腔侧壁厚度S和底板厚度T。
（1） 型腔侧壁厚度S的计算
① 按刚度条件计算
S刚≧3√ cph4/E[δ]=2.38mm
式中c—由h/l决定的系数，查表得c=0.93
P—型腔内最大熔体压力，可取注射压力的25%～50%，p取50Mpa。
h—型腔深度，h=10mm。
E—模具钢的弹性模量，E取2.2×105 Mpa
[δ]—模具钢计算许用变形量，[δ]取23.6mm
② 按强度条件计算
S强≧√ 3ph²（1+Wa）/[σ]=7.26 mm

P—型腔内最大熔体压力，可取注射压力的25%～50%，p取50Mpa。
h—型腔深度，h=10mm。
W—抗弯截面系数，由h/l决定，W取0.108。
a— 型腔的边长比，取0.514。
[σ]—模具强度计算许用应力取300 Mpa。
（2）型腔底板厚度T的计算
①按刚度条件计算
T刚≧√ c‵pb4/E[δ]=0.167 mm
c‵—由型腔的边长比l/b决定的系数，取0.4974。
P—型腔内最大熔体压力，可取注射压力的25%～50%，p取50Mpa。
b—型腔宽度，b=18mm。
E—模具钢的弹性模量，E取2.2×105 Mpa
[δ]—模具钢计算许用变形量，[δ]取23.6mm
②按强度条件计算
T强≧√ a´pb²/E[σ]=5.18 mm
a´—由型腔长度与宽度之比l/b决定的系数，取0.4974
P—型腔内最大熔体压力，可取注射压力的25%～50%，p取50Mpa。
b—型腔宽度，b=18mm。
[σ]—模具强度计算许用应力取300 Mpa。
根据以上刚度、强度的计算，得出型腔的壁厚要求S≧7.26 mm;型腔的底板厚度T≧5.18 mm。

五、注射机有关参数的校核
（一）、闭模高度的确定和校核
1.闭模高度的确定 根据标准模架各模板尺寸及模具等设计的其他零件尺寸
模具的闭模高度：H=H=100+A+B+C=210mm。
2.模具安装部分的校核 该模具的外形尺寸为200mm×180mm查资料JPH50最大安装尺寸295 mm×295 mm，最大开距530mm, 故能满足模具安装要求。
由于JPH50型注射机所允许的最小模具厚度a=150mm，最大厚度b=300mm，a≤H≤b,所以，注射机JPH50满足模具安装要求。
3.开模行程的校核 经查资料JPH50型注射机的最大开模行程S=380mm，满足下式计算所需的出件要求
S>H1+H2+(5～10)=30mm
4.锁模力的校核
注射机锁模力的校核关系式为
F≧kpA
F—注射机锁模力。
k—压力损耗系数，一般取1.1～1.2
p—型腔内熔体的压力，本塑件取50Mpa
A—塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之和，本模具取1×10ˉ6m²
计算得kpA< F=500k N

综上所述，经验证，JPH50型注射机满足使用要球，故可以采用。根据校核结论，将JPH50填入模型工艺卡。
六、绘制模具装配图
该塑件的模具装配图如及明细表见附页。
结束语
该模具设计比较合理，实用、维修较方便，安全可靠，生产效率较高，周期安排合理，满足了企业对生产效率及模具使用寿命等的各项指标要求。从注射生产的结果看，该模具生产的塑件符合图纸技术要求，取得了较好的效果。
参考文献：
j成虹主编《冲压工艺与模具设计》，高等教育出版社，2006年。
k史铁梁：《模具设计指导》，机械工业出版社，2003年8月；
l阎亚林：《塑料模具图册》，高等教育出版社，2009年12月；
m屈华昌：《塑料成型工艺与模具设计》，高等教育出版社，2006年7月；
n孙凤勤、阎亚林《冲压与塑压成型设备》，高等教育出版社，2003年12月；
⑥冰强、高汉华《塑料模具设计指导与资料汇编》大连理工大学出版社，2009年七月。

模具装配图——标题栏及明细表

19
拉料杆
1
T10A
GB/T4169.4-2006外购
18
型腔
1
P20
淬火回火50～55HRC
17
型芯
1
P20
淬火回火50～55HRC
16
型芯固定板
1
45
正火183～235HB
15
螺钉M10
4
45
GB/T70.1-2008外购
14
推固板
1
45
正火183～235HB
13
螺钉M6
4
45
GB/T70.1-2008外购
12
下模座
1
Q235
正火183～235HB
11
推板
1
45
正火183～235HB
10
垫块
2
Q235
正火183～235HB
9
推杆
4
T10A
GB/T4169.4-2006外购
8
支撑板
1
45
正火183～235HB
7
导柱
4
T8A
GB/T70.1-2008外购
6
导套
4
T8A
GB/T70.1-2008外购
5
推件板
1
45
淬火28～32HRC
4
型腔固定板
1
45
正火183～235HB
3
上模座
1
Q235
正火183～235HB
2
浇口套
1
45
GB/T70.1-2008外购
1
螺钉M10
4
T8A
淬火53～57HRC
序号
名称
数量
材料
备注
底座盖的注塑模具
比例
1:1
PC
01
重量

共 张
设计
岳亚军
2010-11-12
河南职业技术学院
审核

目 录

第一章 总 论 1
1.1项目背景 1
1.2项目概况 3
1.3结论与建议 6
第二章 改造的意义和必要性 8
2.1 项目实施的背景 8
2.2 项目实施的意义和必要性 8
第三章 改造方案 12
3.1 技改前情况 12
3.2 改造方案 12
第四章 场址方案 14
4.1 场址所在位置现状 14
4.2 场址建设条件 14
第五章 技术方案、设备方案与工程方案 18
5.1 技术方案 18
5.2 主要设备方案 26
5.3 工程方案 28
第六章 主要原材料、燃料供应 29
6.1 主要原材料供应 29
6.2 燃料供应 29
第七章 总图运输与公用辅助工程 30
7.1 总图布置 30
7.2 公用辅助工程 31
第八章 节能篇 33
8.1 项目节能设计规范 33
8.2 建设项目能源消耗种类和数量分析 35
8.3 项目所在地能源供应状况分析 35
8.4 主要节能措施 36
8.5 节能效果分析 37
第九章 环境影响评价 38
9.1 厂址环境条件 38
9.2设计依据 38
9.3项目建设对环境的影响 38
9.4项目运营期对环境的影响 39
9.5 环境影响评价 40
第十章 劳动安全卫生与消防 41
10.1 设计依据 41
10.2安全卫生防范措施 41
10.3 消防设施 42
第十一章 组织机构与人力资源配置 44
11.1 组织机构 44
11.2 人力资源配置 44
第十二章 项目实施进度与项目招标 45
12.1 建设工期 45
12.2 项目实施进度表 45
12.3 项目招标 46
第十三章 投资估算与资金筹措 48
13.1项目总投资规模 48
13.2资金来源及投资使用方案 49
第十四章 财务分析 50
14.1 项目财务内部收益率、总投资收益率、投资回收期等指标的计算和评价 50
14.2 项目经济效益分析 52
第十五章 风险分析 56
第十六章 研究结论与建议 58
16.1 研究结论 58
16.2 建议 59

20