本科毕业设计论文--脸盆注塑模具设计.doc

摘要 本文介绍了注射模具的特点及发展趋势，叙述了塑料塑料盆注射模具设计与计算的详细过程，介绍了该塑件的成型工艺、注射模具的结构特点与工作过程, 阐述了在注射模设计中应注意的事项。在对塑料塑料盆的模具设计过程中，本设计主要设计要点如下：塑件的设计比较的合理；分型面的选择有利于塑件成型；脱模机构的设计不但结构简单，而且脱模动作稳定可靠；进浇口的选择不影响塑件外观，而且保证塑件充填均匀；冷却水道的设计使模具效率达到最高，保证塑件质量要求；在设计的过程中借用分析软件如CAD等使设计更合理、更有效；大量使用标准件，使模具制作成本大大降低；本模具设计最关键的一点就是设计已达到实际生产的要求。关键词：塑料塑料盆，注射模，分型面，侧抽芯，脱模机构。abstract The characteristics and developments of injection mould were introduced in this paper. The designing and calculating of injection mould for the back of electronic clock were stated in detail. The forming process of the product and the structure characteristics as well as working process of the injection mould were introduced .The points must be paid attention to in the design of the injection mould for the part with lifters were stated. In the process of the designing of the injection mould for electronic clock receiver, people should pay attention to several suggestions: the plastic should be designed as reasonable as possible. The selection of the sub-type parts are beneficial to mold the parts of plastic. The design of the structure of drawing of pattern is not only simple but also the movement should be stable and reliable. The selection of Jin runner should ensure to fill the plastic equally under the prerequisite of not influencing the appearance of the plastic. The design of cooling penstock should make the rate of production reach to the topmost, and ensure any influence to do nothing to the equality of the plastic. Meanwhile, in the process of designing ,we can use analysis soft, such as CAM, to make the design been more reasonable and efficient. Making full use of large amounts of standard pieces will reduce the cost of mold plastic facture. The key point of the design of mold plastic have reached the request of the real production.Keywords: Plasticinjection mould,plastic basin,the parting surface,the side core pulling,demoulding mechanism.目录摘要1ABSTRACT2目录3前 言51.塑料模具的现状及展望61.1模具工业在国民生产中的作用61.2塑料模具工业的现状61.3塑料模具工业的发展趋势72.塑件的成型工艺分析82.2 塑料盆材料的选用82.3 产品的结构分析82.4塑件的成型工艺参数93.成型设备的选用113.1确定注射成型的工艺参数113.2确定模具温度及冷却方式124.模具结构形式的确定144.1确定型腔数目及排列方式154.2注射模分型面的选择154.2.1分型面的形式164.2.2分型面的选择原则165.浇注系统的设计185.1 浇注系统设计原则185.2 主流道的设计185.3 分流道的设计195.4 浇口的设计205.5 冷料穴的设计206.成型零部件的工作尺寸的计算2161影响尺寸和精度的因素2162零件钢材的选用2163工件工作尺寸计算2164模架的选择226.5 型腔侧壁厚度计底板厚度的计算237.导向机构的设计248.推出机构和复位机构的设计258.1脱模力的计算258.2 脱模机构设计原则258.3推杆的设计279结构零部件的设计2891型腔的设计2892型心设计2810模具冷却系统的设计3011.注射机有关参数的校核31111锁模力的校核31112安装尺寸的校核31113开模行程的校核31结论33致谢34参考文献1全套CAD图纸+ 197216396前 言随着社会的发展，人们对生活产品的要求也越来越广。其中包括种类丰富的塑料产品，例如：一些电器材料、厨房用具、生活用品。不但种类多而且小形状多样。注塑模具设计可以根据人们的具体要求进行产品的尺寸设计，最大程度的满足了用户的需求。因此注塑模具设计成了当今社会发展必不可缺少的行业。目前世界上塑料的体积产量已经赶上和超过了钢铁，成为当前人类使用的第一大类材料。我国的塑料工业正在飞速发展，塑料制品的应用已经深入到国民经济的各个部门，塑料制品与模具设计是塑料工程中的重要组成部分，是塑料工业中不可缺少的环节。塑料成型模具是成型塑料制品的工具。从2003年我国模具进口的海关统计资料可知,塑料模具占据了模具进口总量的57%,而注塑成型模具在整个塑料模具中占有很大的比例.注塑成型模具设计的好坏,决定着注塑成型制件的质量优劣及成品率高低,也就是说,是否能加工出优质价廉的塑料制件,在很大程度上要靠注塑成型模具设计的合理性和先进性来保证.现代塑料制件生产中,合理的注塑成型工艺,先进的注塑成型模具及高精度,高效率的注塑设备是当代塑料成型加工中必不可少的三个重要因素,缺一将一事无成.本文以塑料塑料盆为例，介绍了注塑模具设计流程，该流程包括工艺分析，选择注塑机，确定成型方案，最后对该注塑机进行必要的工艺参数校核。下面就对该实例进行详细论述。1.塑料模具的现状及展望我国在过去几十年里，由于模具行业一直为引起重视，模具的发展收到了一定的阻碍。导致发展缓慢。自从改革开放以来，塑料成型、冲压模具等先进的生产技术在大批量的生产中具有显著的优势。模具行业得到迅速的发展。随着现代工业技术进步，塑料成型产品在工业、农业和日常生活等各个领域的应用越来越广泛，显著提高了我们的生活质量。原有的生产技术已经不能满足人们对新产品的需要。很多产品必须采用模具生产。在现阶段，模具行业，进一步推进改革，调整结构，开拓市场，苦练内功，提升水平，使我国模具工业在整体上再上一个新台阶。不断提升模具制造水平，振兴我国装备制造业，为实现把我国建设成为制造业强国的宏伟目标而奋斗。 1.1模具工业在国民生产中的作用模具制造在工业生产中的地位越来越重要。模具生产的突出优势：高复杂程度、高一致性、高精度、高生产率和低耗能、低耗材。符合国家节能减排的给、要求。现代模具业已成为资金密集型和技术密集型的产业，它与高新技术已成为相互依托的关系，一方面模具直接为高新技术产业化服务的不可缺少的装备，另一方面模具本身又大量采用高新技术，因此模具制造已成为高新技术产业的重要组成部分。通过模具成形零件的快速、优质、低耗、环保体现了国家可持续发展的战略和科学发展观。因此，模具产业的发展对国民经济的贡献是巨大的。1.2塑料模具工业的现状在长达半个世纪，我国塑料模具行业从起步到现在成熟的技术，有了突飞猛进的发展，生产水平取得显著的提高。在大型的电视机模具方面、精密塑料模具方面以及多型腔小模数齿轮模具及塑封模具都取得了显著的成果。在尺寸精度、同轴度、跳动等方面的要求都达到了国外同类产品的水平。但是很多方面和国外相比仍有较大差距。1.3塑料模具工业的发展趋势塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔。在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。开发新的成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。 塑料盆产品的性能及用途塑料盆是目前我们日常生活中常用的塑料容器。塑料盆的原料为通用塑料，塑料盆的性能满足制造成本低、耐用、抗腐蚀能力强不与酸、碱反应、良好的绝缘体。塑料盆常用于生活用品。高质量的塑料产品也用于餐饮、医疗器械等。耐腐蚀的塑料盆也用于化工容器。2.塑件的成型工艺分析2.2 塑料盆材料的选用市面上普通塑料盆的原料为通用塑料，一般是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。即聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)及丙烯青丁二烯苯乙烯共聚合物（ABS），它们都是热塑性塑料。本课题选用聚丙烯(PP)。2.3 产品的结构分析塑件的3d图，如图2-1所示，制件外表面要求美观。图2-1 塑料塑料盆1.结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解. 2.流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔.凹痕,变形. 3.冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度.料温低方向方向性明显.低温高压时尤其明显,模具温度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,留痕,90度以上易发生翘曲变形 4.塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中.特定条件下容易分解 常见制品：盆、桶、家具、薄膜、编织袋、瓶盖、汽车保险杠等。 聚丙烯也包括丙烯与少量乙烯的共聚物在内。PP粒料为本色、圆柱状颗粒，颗粒光洁，粒子的尺寸 在任意方向上为2mm5mm，无臭无毒，无机械杂质。本品以高纯度丙烯为主要原料，乙烯为共聚单体，采用高活性催化剂在6280及低于 4.0MPa的压力下经气相反应生产聚丙烯粉料，再经干燥、混炼、挤压、造粒、筛分、均化成聚丙烯颗粒。密度为0.90 g/cm30.91g/cm3，是通用塑料中最轻的一种。聚丙烯树脂具有优良的机械性能和耐热性能，使用温度范围-30140。同时具有优良的电 绝缘性能和化学稳定性，几乎不吸水，与绝大多数化学品接触不发生作用。本品耐腐蚀，抗张强度30MPa，强度、刚性和透明性都比聚乙烯好；缺点是耐低温冲 击性差，较易老化，但可分别通过改性和添加抗氧剂予以克服。与发烟硫酸、发烟硝酸、铬酸溶液、卤素、苯、四氯化碳、氯仿等接触有腐蚀作用。可用作工程塑 料，适用于制电视机、收音机塑料盆、电器绝缘材料、防腐管道、板材、贮槽等，也用于生产扁丝、纤维、包装薄膜等。因此，对于本产品，PP料是用来做塑料塑料盆的最佳原料。2.4塑件的成型工艺参数（1）塑件的尺寸精度分析此零件尺寸精度按照MT5计算。（2）塑件的表面质量分析 该塑件表面要求较高，用推板推出（3）脱模角度分析该注塑零件壁厚约为2mm，其脱模斜度查参考文献中的有塑件内表面351，塑件外表面40120。由于该塑件结构采用哈夫结构，脱模方向为水平方向，并且所用塑料为PP，流动性较好，而且，主要部分有较好的弧度，可顺势脱模，所以塑件外表面没有放脱模斜度。（4）塑件的生产批量塑件的生产类型对注射模具结构、注射模具材料使用均有重要的影响。在大批量生产中，由于注射模具价格在整个生产费用中所占的比例较小，提高生产率注射模具寿命问题比较突出，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。如果是小批量生产，则应尽量采用结构简单、制造容易的注射模具，以降低注射模具的成本。该塑件产量达10万件，生产类型属于大批量生产，可以考虑采用一模1腔、快速脱模以及成型周期不宜太长的模具，同时模具造价适当控制。3.成型设备的选用计算塑件体积和重量通过估算可获得产品质量约为225g。根据塑件本身的几何尺寸形状及生产批量确定型腔数目由于该塑件尺寸有一般精度要求，不宜采用太多型腔数目，所以考虑采用一模1腔，型腔平衡布置在型腔板侧，以方便浇口排列和模具的平衡。如图3.1确定注射成型的工艺参数根据该塑件的结构特点和PP的成型性能，查有关资料初步确定塑件的注射成型工艺参数，见表2-3。工艺参数内 容工艺参数内 容预热和干燥温度8090成型时间/s注射时间2090时间 2 h保压时间05料筒温度/后段150170冷却时间20120中段165180总周期50220前段180200螺杆转速/(r/min)30 r/min喷嘴温度/170180后处理方法红外线灯烘箱模具温度/5080温度/70注射压力/MPa6001000时间/h24表2-33.2确定模具温度及冷却方式PP为非结晶型塑料，流动性中等，壁厚一般，因此在保证顺利脱模的前提下应尽可能降低模温，以缩短冷却时间，从而提高生产率。所以模具应考虑采用适当的循环水冷却，成型模具温度控制在60-80.确定成型设备由于塑件采用注射成型加工，使用一模1腔，因此可计算出一次注射成型过程所用塑料量为：W=2+=230g.根据以上一次注射量的分析以及考虑到塑料品种、塑件结构、生产批量及注射工艺参数、注射模具尺寸大小等因素，参考塑料模具设计与制造P69表2-8，初选XS-ZY-125型柱塞式注射机。记录下XS-ZY-125型螺杆式注射机的主要参数，见表2-4.序号主要技术参数项目参数数值1额定注射量/cm12502注射压力/MPa12003锁模力/KN9004动、定模模板最大安装尺寸/(mmmm)7288585最大模具厚度/mm6006最小模具厚度/mm2007最大开合模行程/mm3008喷嘴前端球面半径/mm129喷嘴孔直径/mm410定位圈直径/mm100表2-44.模具结构形式的确定由于制品结构有侧凹结构和外观要求较严，采用推板推出，用四根导柱导套组成导向部件来确保动模与定模合模时能正确对中；进胶可以从型腔上直接进胶，因为此产品壁厚2mm，可以用直接浇口进胶；成型部件由凹模和模板整体式，凸模与下模板镶嵌式，由于镶件比较长，避免在成型中损坏，所以在另外一端，也要进行定位，增加它的刚度和强度，合模后便组成了模具的行腔，凸模固定板用螺钉从背部固定，以便于拆装更换，提高整个模具的寿命。总体结构如图-所示。图4-1 模具结构图4.1确定型腔数目及排列方式模具型腔在模板上的排列方式通常有圆形排列、h行排列、直线排列、及复合式排列等。型腔的排列要基于塑件的形状和大小来确定，型腔的布置和浇口的开设要力求对称，而且是用一模1腔的设计，这样可以防止模具承受偏载而产生溢料现象，型腔排列宜紧凑，减轻模具重量，基于以上条件在这里选择1行排4.2注射模分型面的选择模具上用以取出塑件和凝料的可分离的接触面称为分型面。分型的设计将影响到塑件的质量，模具的整体结构。4.2.1分型面的形式注射模有一个分型面，也有多个分型面，分型面的形状应尽可能简单，以便于模具的制造和塑件的脱模。分型面的位置主要有如图4-3所示，分型面的形状如图4-4所示。图4-3 分型面的位置图4-4 分型面的形状4.2.2分型面的选择原则 分型面应选择在塑件的最大轮廓处，这样能使塑件顺利脱模。 一般模具的脱模机构设置在动模一侧，模具开模后塑件在应该停留在动模一侧，以便塑件脱出。如图4-5所示： 分型面的选择要保证塑件的精度要求塑件光滑的一面不应该设计成分型面，以避免影响外观。 分型面的选择还应该考虑到模具的侧向抽拔距，由于模具侧向分型是由机械式分型机构来完成的，所以抽拔距都比较小，选择分型面应将抽芯或分型距离长的方向置于开合模的方向将小抽拔距作为侧向分型或抽芯。 分型面作为主要的排气渠道，应将分型面设计在熔融料的流动末端，以利与模具型腔内气体的排出。方案1是把哈夫结构放在后模上，这样模具结构紧凑和简单，降低模具成本，模具运动平方案2是把哈夫结构放在前模上，这样模具结构增大难度，增加模具成本，不利于浇注系统和其他结构的建立。综上所述，方案1最好的。5.浇注系统的设计5.1 浇注系统设计原则浇注系统的选择是模具设计的一个重要环节。设计前首先对塑件的采用的材何形料和几状，机床设可能产生的缺陷，以及填充料等做一全面的分析。分型面的选择与浇注系统有密切关系。一般浇注系统色设计根据以下几个原则一、能顺利的引导塑件注入到行腔各个部位且在填充过程中不致产生涡流或紊乱，使型腔内气体能顺利排出二、应选择最短流程以缩短填充时间三、尽量避免直接撞击型芯嵌件四、应尽量减少弯折，有较高光洁度五对于一模多腔时应尽量与模板中心对称五、进料口位置与形状应结合塑件的形状和技术而确定六、浇注系统的容积应取最小值还有对与一模多种产品是应考虑把误差最小的放一个模具内，对与有要求的产品要多方位的考虑交口的成行方式。主流道与注射机的高温喷嘴反复接触碰撞，故应设计成独立可拆卸更换的浇口套，采用优质钢材制作，并经热处理提高硬度，定位圈与浇口套分开设计。5.2 主流道的设计查资料得到XS-ZY-125型柱塞式注射机与喷嘴有关尺寸：喷嘴前端球面半径SR=12mm，喷嘴孔直径d=4mm，定位圈直径为100毫米。为保证模具主流道与喷嘴的紧密接触，避免溢料，主流道与喷嘴的关系为：SR=SR+(1-2),d= d+0.5。因此，取主流道球面半径SR=14mm(取标准值)，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，应将主流道设计成圆锥形，其斜度24，取2，计算其大端直径约为10mm;为避免模内的高压塑料产生过大的反压力，配合段直径D不宜过大，取D=25mm;同时为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计R2的圆弧过渡；为补偿在注射机喷嘴冲击力作用下浇口套的变形，将浇口套的长度设计得比模板厚度短0.02mm;浇口套外圆盘轴肩转角半径R宜大一些，取R=3mm,以免淬火开裂和应力集。 定位圈是安装在模具时做定位用的，一般定位圈高出定模座板表面5-10mm.取10mm。图4-7 主浇道 5.3 分流道的设计分流道横截面形状有很多种：圆形、梯形、六边形、圆角梯形、等。在各种截面中，圆形截面是使用最为广泛的，本设计就采用了圆形截面这样的分流道使用效率高，在分流道中流过塑料熔体的流量相同的情况下，其分流道内的表面积最小，减小注射过程中的散热面积，减少压力损失。对应的缺点就是加工难度较大。不能采用加工中心端面铣刀铣削，一般采用电火花加工。考虑到模具型腔的分布情况，为使注射压力在各个型腔较为相近，保持相同的注射压力。5.4 浇口的设计浇口是连接分流道和型腔之间的通道。它的位置、形状和尺寸对产品塑件的成型有较大的影响。它的设计包括了形状、尺寸的确定和位置的选择。优点：（1）冷却时间短，从而缩短成型周期，提高生产效率。（2）易去除浇注系统凝料而不影响塑件外观。（3）可根据塑件形状特点灵活多样选择浇口位置。（4）浇口在分型面上且形状简单故易加工，且可随时调整尺寸，使各型腔浇注平衡。交口应按要求迅速冷却封闭，防止型腔内还未冷却的熔体回流。浇口截面尺寸要小、长度要短，这样才能增大料流速度，快速冷却封闭。交口采用侧浇口，由经验公式h=nt, h=1.5mm5.5 冷料穴的设计从某种角度而言，注塑模也是一种置换装置。即塑料熔体注入模腔同时，必须置换出型腔内空气和从物料中逸出的挥发性气体。排气系统是注塑模具设计的重要组成部分。由于塑件的体积较大，且属于薄壁件，型腔不深，分型面较长，顶杆和小型芯有较多，故不需另外增设排气槽，利用分型面、顶杆以及小型芯等的配合间隙排气即可，其间隙约为0.03mm，试模后若排气不顺则可另外增设排气槽。6.成型零部件的工作尺寸的计算61影响尺寸和精度的因素1、行收缩率 塑件的尺寸变化范围是。2、具成行零件的制造误差应在IT7-IT8之间.模具的成行零件最大磨损应取塑件公差的1/6以下。62零件钢材的选用选用钢种时，应按塑件制品生产批量、塑料品种及塑件精度与表面质量要求来确定。对本设计来说，凹模和凸模均采用S55C，热处理到HRC44-46,型芯与镶件采用的T8钢料，其他零件用日本的SKD61钢料，热处理到HRC54-58。63工件工作尺寸计算 该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算，查有关尺寸手册得PP的收缩率为0.3%-0.8%，故平均收缩率S=（0.3+0.8）%/2=0.55%=0.0055，根据塑件尺寸公差要求，模具制造公差取=/3,成型零件尺寸计算见表 类 别模具零件名称塑件尺寸计 算 公 式工作尺寸型腔计算型腔143L= （1+S）L-0.75 +z143 类 别模具零件名称塑件尺寸计 算 公 式工作尺寸型芯计算型芯129L= （1+S）L-0.75 +z12964模架的选择模架的选取应综合考虑型腔的大小与布置、浇口形式、凸凹模结构形式、推出机构形式、合模导向机构等方面，尽量选用标准模架。在本次设计中，模具设计成一模1腔，用直接式浇口，利用哈夫结构。另外，采用推板推出。综合以上分析，查相关手册GBT12556，初步确定选用型号为50-50系列的标准模架： 6.5 型腔侧壁厚度计底板厚度的计算型腔内壁承受熔融塑料的巨大压力,这就要求型腔有一定的强度和刚度.因采用整体式型腔,又因塑件质量体积都比较小所以只按强度计算. 因a/lkpA式中 F注射机锁模力，查塑料模设计手册附录表得XS-ZY-125型螺杆式注射机的锁模力为900KN； k压力损耗系数，一般取1.11.2； p型腔内熔体的压力，本塑件p=30MPa； A塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之和，本模具A=0.3210-2m2。故代入公式得：kpA=1.2301060.3210-2=115.2KNH1+H2+(510)式中 S注射机的最大开模行程，查塑件模设计手册附录得XS-ZY-125型螺杆式注射机的最大开模行程S=300； H1塑件脱模所需的推出距离，该塑件的脱模推出距离为20； H2塑件高度，该塑件的高度为28。计算得：H1+ H2+(510) S=300以上分析证明，XS-ZY-125型螺杆，故可以采用。结论本次塑料模具设计，全面考虑了塑料成型性能，模具结构特点，注射工艺参数，塑件表面粗糙度以及制造精度等，在理论分析和数据计算生产操作上论证该设计是合理可行的。并且，通过这次设计，我了解了注射模设计概况，熟悉了注射设备，基本掌握了注射成型的一般原理。在设计和三维建模过程中也遇到了一些问题，通过对问题的探索与分析，最后得到圆满解决，更另深刻的知道了模具设计各个阶段的重要性和严谨性，达到了毕业设计的目的。伴随经济建设，特别是汽车、机械、电子、日用制造等行业的飞速发展，对模具设计与制造的人才的需求与日俱增，模具设计制造，特别是注射模具的设计与制造将更为受到重视，并将会广泛应用到各个领域中，飞速发展。相信这次设计中获得的经验及处理问题的能力将会对今后的学习和工作有所启示和帮助。32致谢致谢本次毕业设计是在导的精心指导之下完成的，在我毕业设计过程中的指导和帮助，给予了我充分的信心和把握，让我按时完成了本次设计。由于经验不足和对专业知识的了解不够透彻，在设计时常常遇到一些问题无法理解，老师则耐心而认真的加以指导帮助，让我学到了书本上学不到的知识，既增长了见识也充实了自己。首先，感谢老师的悉心指导，在我毕业设计和论文的整个完成过程中都凝聚着老师的智慧和心血，你给了我热心关怀和谆谆教诲。从毕业设计的选题开始到设计完成，中间过程中我遇到了很多的困难，老师的大力支持和精心的指导使我能够及时地调整好状态，投入到正常的设计中去，按时的完成进度要求，并最终完成了课题，顺利完成了设计的基本要求。您的教诲对我来说是一笔非常宝贵的财富，不但对于我现在的毕业设计，也对我将来走上工作岗位都有着极大的鼓励和帮助。这些都使我在各