塑料架注射模具设计.doc

目录
中英文摘要………………………………………………………1
绪论…………………………………………………………………2
第一章 塑料成型的基本过程……………………………………………5
第二章 塑料制件的设计…………………………………………………6
第一节 塑料制品分析……………………………………………6
第二节 注射机的选择与校核……………………………………7
一，注射机的选择……………………………………………..7
二，注射机的校核……………………………………………. 8
第三节 浇注系统的设计……………………………………… . .9
一，浇口套的设计………………………………………… ….9
二，流道设计………………………………………………9
三，流道布置………………………………………………… .9
四，浇口设计……………………………………………….....10
五，排气系统………………………………………………….10
第四节 模架的选取与合模导向系统的设计.. ………………….10
一，模架的选择…………………………………………….....10
二，确定模板尺寸………………………………………….....11
三，合模导向机构的设计………………………………….....12
第五节 成型零件的设计……………………………………… ..13
一，分型面的选择…………………………………………….13
二，成型零件的结构设计………………………………… ....14
第六节 冷却系统的计算………………………………………. .17
第三章 CAD/CAM……………………………………………………….18
第一节 模腔的设计………………………………………………18
第二节 型腔的加工………………………………………… ..….20
第四章 总结………………………………………………………………21
参考文献…………………………………………………………………..22
附：英文翻译
中英文摘要

摘要：
本文分为两大部分，第一部分是机械结构设计，内容包括塑料注塑模具的工作原理及应用，设计准则以及产品的简介。塑料注塑模的设计计算，包括模具结构设计，注射机的选用，浇注系统设计等方面。第二部分是介绍CAD/CAM在模具上的应用，包括CAXA制造工程师，CAXA实体设计，AutoCAD。亲，由于某些原因，没有上传完整的毕业设计（完整的应包括毕业设计说明书、相关图纸CAD/PROE、中英文文献及翻译等），此文档也稍微删除了一部分内容（目录及某些关键内容）如需要的朋友，请联系我的Q&Q:2215891151，数万篇现成设计及另有的高端团队绝对可满足您的需要

关键词：
CAD/CAM，塑料，注塑模，注塑机

Abstract:
In this paper,it is diveded into two parts.The first part is about the design of the structure of the mold.It is including the working theory and application of a plastic injection mold,the design princible,and the introducing of production.The design calculation of the plastic mold is including the design of the mold,the selecting of plastic injection mold machine,and the pour system design etc.The second part is about the application of the CAD/CAM in plastic injection mold.It include the software of CAXA AutoCAD and so no.
Key Words:
CAD/CAM, Plastic, Plastic injection mold, plastic injection mold machine.

绪论

一， 料成型模具及其在塑料成型加工工业中的地位。
模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品 工具。在各种材料加工工业中广泛地使用着各种模具，例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具，金属压力加工使用的锻压模具，冷压模具及成型陶瓷，玻璃等制品使用的各种模具。
成型塑料制品的模具叫做塑料模具。
对塑料模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度，外观，物理性能等各方面的均能满足使用要求的优质制品。以模具使用的角度，要求高效率，自动化，操作简便，以模具的制造的角度，要求结构合理，制造容易，成本低廉。
塑料模具影响制品的质量，首先，模具型腔的型状尺寸，表面光洁度，分型面，进浇和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能，机械性能，电性能，内应力大小，各向同性能，外观质量，表面光洁度，气泡，凹痕，烧焦，银纹等都有十分重要的影响。其次，在塑料加工过程中，模具结构对操作难易程度影响很大。在大批量生产塑料制品时应尽量减少开模，合模和取制件过程中的手工劳动，为此常尽用自动开合模和自动顶出结构。在全自动生产时还能自动从模具上脱落。另外，模具对塑料制品的成本也有相当的影响。除简易模具外，一般来说制模费是十分昂贵的，一副优良的注射模具可生产制品百万件以上，压制模具约能生产二十五万件以上。当批量不大时，模具费用在制件成本中所占的比例将会很大，这时应尽可能地采用结构合理而且简单的模具，以降低成本。
现代塑料制品生产中，合理的加工工艺，高效的设备，先进的模具是必不可少的三项重要因素，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求，塑料制件使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动的设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用。产品是生产和更新都是以模具制造和更新为前提的。由于工业塑件和日用塑料制品的品种和产量需求量很大，对塑件模具也提出了越来越高的要求，因此促使塑料模具生产不断向前发展。
二， 料成型模具发展趋势
近年来，塑料成型加工机械和成型模具增长十分迅速，高效率，自动化，大型，微型，精密，高寿命的模具在整个模具生产中的比例越来越大。从模具设计和制造技术角度来看，模具发展趋势可归纳为以下几方面：
（1）加深理论研究。 在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已由经验设计阶段逐渐向理论计算设计方面发展，尤其是挤出机头设计，这使挤出制品的产量和质量都得到很大的提高。
（2）高效率，自动化。 大量采用各种高效率，自动化的模具结构，如高效冷却系统以缩短成型周期；各种恩能够可靠的自动脱出产品和流道凝料的脱模结构；热流道浇注系统注射模具等。高速自动化的塑料成型机械配合以先进的模具，对提高生产效率，降低成本起了很大的作用。
（3）大型，超小型及高精度。 由于模具应用的扩大，塑料制件已经应用到建筑，机械，电子，仪器，仪表等各个工业领域，于是出现了各种大型，精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了各种高强度，高硬度，高耐磨性能且易加工，热处理变形小，导热性优异的制模材料。
（4）革新模具制造工艺。 为了更新产品花色和适用小批量产品的生产的要求，除大力发展高强度，高耐磨性的材料外，同时又重视简易制模工艺的研究；如采用底熔点有色金属合金浇铸或喷涂制模；以铝粉或铁粉填充的环氧树脂以及聚氨脂弹性体制模，这大大缩短了模具制造周期，降低了成本。
在模具制造工艺上，为了缩短模具生产周期，减少钳工等手工操作的工作量，在模具加工工艺上做了许多改进，特别是异形型腔的加工，采用了各种防形机床，光控机床，数控机床等。这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。
采用精密铸造，冷挤压，电加工等新工艺新技术使模具型腔加工发生了根本性的变革。
（5）标准化。 开展模具标准化工作，使模板导柱等通用零件标准化，商品化，以适应大规模地成批地生产塑料成型模具。
此外，对一些特殊制品，研究了各种特殊结构的模具，底发泡制品挤出机头，多层薄模复合机头，双色注射模具等。
三， 料成型模具的分类。
不同的塑料成型方法使用着原理和结构特点各不相同的塑料成型模具。按照成型加工方法的不同，可将塑料成型模具分为以下几类：
a) 压制成型模具。
压制成型模具简称压模。将塑料原料直接加在敞开的模具型腔内，再将模具闭合，塑料在热和压力作用下成为流动状态并充满型腔，然后由于化学或物理变化使塑料硬化定型，这种成型方法叫压制成型。这种成型方法所用的模具叫压制成型模具。压制成型模具多用于成型热固性材料。也有用于成型热塑性材料的。另外还有不加热的冷压成型压制模具，用于成型聚四氟乙烯胚件。
b) 压铸成型模具
压铸成型模具又称传递成型模具。将塑料原料加如预热的加料室，然后向压柱施加压力，塑料在高温高压不熔融并通过模具的浇注系统，进入型腔，逐渐硬化成型，这种塑料成型方法叫压铸成型，这种成型方法所用的模具。压铸模具多用于热固性材料的成型。
c) 注射成型模具
塑料先加在注射机的加热料间内，塑料受热熔融，在注射机的螺杆或活塞推动下，经喷嘴和模具的浇注系统进入模腔，塑料在模具型腔内硬化定型，这就是注射成型的简单过程。注射成型所用的模具叫注射模具，注射模具主要用于热塑性塑料制品的成型，但近年来也越来越多的用于热固性塑料成型，注射成型在塑料制件成型占很大的比重，世界塑料成型模具产量中约半数以上是注射模具。
d) 挤出成型模具。
挤出成型模具又称机头。使处于粘流状态的塑料在高温高压下通过具有特定断面形状的口模，然后在较底温度下定型，以生产具有所需断面形状的连续型材的成型方法叫挤出成型。用于塑料挤出成型的模具叫挤出成型模具。
e) 中空制品吹塑成型模具。
将挤出或注射出来的尚处于塑化状态的管状坯料，冷热放到模具成型腔内，立即在管状坯料的中心通以压缩空气，管坯膨胀面紧贴于模具型壁上，冷硬后即可得到一中空制品。此种制品成型方法所用的模具叫中空制品吹塑模具。
f) 真空或压缩空气成型模具。
真空或压缩空气成型模具为一单独的阴模或阳模。将预先制成的塑料片周边紧压在模具周边上，使加热软化，然后再在紧靠模具的一面抽真空，或在其后面充以压缩空气，使塑料片仅贴到模具上，冷却定型即可得到制品，这样的成型方法，模具受力较小，要求不高，甚至可用非金属材料制作。
除了上面所例举到的几种塑料模具外，尚有泡末塑料成型模具，玻璃纤维增强塑料成型模具等等。

第一章 塑料成型的基本过程
注塑成型是把塑料原料（一般经过造粒，染色，添加剂等处理之后的颗粒）放入料间当中，经过加热熔化使之成为高粘度的流体——溶体用柱塞或螺杆作为加压工具，使得溶体通过喷嘴以较高的压力（约20~85mpa），溶入模具的型腔中，经过冷却，凝固阶段，而后从模具中脱出，成为塑料制品。
注塑成型的全过程分为：
（1），塑化过程：现代式的注射机基本上采用螺杆式的塑化设备，塑料原粒（称为物料）自从送料头以定容方式送入料筒，通过料筒外的电加热装置和料筒内的螺杆旋转所产生的摩擦热，使物理融化达到一定温度后即可注射。注射动作是由螺杆的推进来完成的。
（2），充模过程：溶体自注射机的喷嘴喷出来后，进入模具的型腔内，将型腔内的空气排出，并充满型腔，然后升到一定的压力，使溶体的密度增加，充实型腔是每一角落。
充模过程是注射成型的最主要过程，由于塑料溶体的流动是非牛顿流动，而且粘度很大，所以在压力损耗，粘度变化，多般汇流等现象，左右塑件的质量，因此充模过程的关键问题——浇注系统的设计就成为注射模具设计过程中的重点，现代的设计方法已经运用了计算机辅助设计以解决浇注系统设计中疑难问题。
（3），冷却凝固过程：热塑性塑料的注射成型过程是热交换过程即：
塑化——注射充模——固化成型
加热——理论上绝热——散热
热交换效果的好坏决定了塑件的质量，包括外表质量和内在质量，因此，模具设计时，散热交换也要充分考虑，在现代的设计方法中也采用了计算机辅助设计来解决问题。
（4），脱模过程：塑件在型腔内固化后，必须采用机械的方式把它从型腔内取出，这个动作由脱模机构来完成就，不合理的脱模机构对塑件的质量影响很大，但塑件的几何形状是千变万化的，必须采用最有效和最好的脱模方式，因此，脱模机构的设计也是注射模具设计中的一个主要环节，由于标准化的推广，许多标准化的脱模机构零部件也有商品供应。
由（1）到（4）形成了一个循环，就完成了一次成型一个乃至数十个塑件。

第二章 塑料制件的设计

第一节 塑料制品分析
本塑料制件是塑料架，形状,尺寸如图2-1所示

图2-1
塑料制件的设计主要根据使用要求进行，由于塑料有其特殊的物理性能，在设计塑件时必须考虑以下几方面的因素：
（1） 塑料的物理性能，如强度，刚性，韧性，弹性，吸水性以及对应力的敏感性。
（2） 塑料的成型工艺性，如流动性。
（3） 塑料形状应有利于充模流动，排气，补缩，同时能适应高效冷却硬化（热塑性塑料制品）或快速受热固化（热固性塑料制品）
（4） 塑件在成型后收缩情况及各向收缩率差异。
（5） 模具的总体结构，特别是抽心与脱出塑件的复杂程度。
（6） 模具零件的形状机器制造工艺。
综合考虑以上的因素，本塑件采用改性PS做为材料。
改性PS（高抗冲型聚苯乙烯）是在聚苯乙烯的基础上增添聚丁二稀），其耐冲击性较通用型提高5~10倍，失去透明性，呈乳白色。

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第八节 温度调节系统的设计
模具的温度直接影响到塑件的成型质量和生产效率.所以模具上需要添加温度调节系统以达到理想的温度要求.温度调节系统根据不同的情况分为两种:一种是冷却系统;另一种是加热系统.
加热系统:
由于塑件材料为电木,电木的熔融粘度高,流动性差的塑料,所以在工作中,需要对模具进行加热.如果模具温度过低,则会影响塑料的流动性,产生较大的流动剪切力,使塑件的内应力较大,甚至还会出现冷流痕,银丝,注不满等缺陷.尤其是当冷模刚刚开始注模时,这种情况更为明显.但是.模温也不能过高,否则要延长冷却时间,且塑件脱模后易发生变形,当模温在80℃以下时,模具上无需设置加热装置,可利用熔融塑料的余热使模具升温,达到要求的工艺温度.由于电木的熔点高于80℃.因此,该模具需要加热装置.电热棒是一种常用的加热装置,因其加热时电热丝与外界空气隔绝,不易氧化,使用寿命长,烧坏后便于更换和使用中比较安全等优点.这里选用加热措施以达到读对模具加热动能.
加热棒的插孔位置,应考虑塑件的顶出位置,同时要尽量对称,等距,靠边及对顶杆的布置做适当的调整.因此,加热棒的插孔位置应设在模板的空隙地方,如图所示

冷却系统:
在注射过程中，模具的温度直接影响制品的质量和注射周期。对于一些开模温度较底的塑料由于模具不断被注入熔融塑料，模温升高，单靠模具自身散热已不能满足其保持较底的温度，因此，必须加入冷却系统，模具的热量是由辐射传热，对流散热，向模板的传热和与注射喷嘴接触的传热等很多因素综合作用的结果，现仅考虑冷却介质在管内强制对流的散热，而忽略其他传热因素。假设由熔融塑料放出的热量全部传给模具，其热量为：

式中：Q——单位时间内除去的总热量（J/min）
n——每小时的注射次数；
m——每次注入模具的塑料质量（包括浇注系统）（Kg）
——塑料成型时放出的热溶量（由《塑料模具设计》表3-19可查得）
所以：

冷却时所需的冷却水量：

式中：M1——通过模具的冷却水质量 （Kg）
T1——熔融塑料进入模腔的温度 （℃） T1=120℃
T2——制品脱模温度 （℃） T2=60℃
T3——出水温度 （℃） T3=40℃
T4——进水温度 （℃） T4=20℃
C——塑料的比热容 （J/Kg.℃） C=1759 J/Kg.℃
——导热系数 （J/m.℃） =829
所以：

根据冷却水处于满流状态下的流速与水管直径的关系。确定模具冷却水管直径d

式中：
——管道内冷却水的流速 =1m/s
——水的密度 （Kg/m3） =103Kg/m3
所以：

第三章 CAD/CAM
第一节 模型的设计
此次设计使用了设计软件“CAXA 制造工程师XP”，结合了“CAXA实体设计”一起使用。试图的修改和更正在“AutoCAD2002”上完成。
要实现在CAXA上分模生成模腔，首先应根据零件尺寸构造出零件的3D图，如图

图3-1

第二节 型腔的加工
本次任务是在CAXA上实现型腔（凹模）的粗精加工，生成数控走刀轨迹和NC代码。待加工的型腔如图:

首先是粗洗模腔，选择“轨迹生成”——“等高粗加工”
输入相关参数，参数的确定是根据所用机床的性质，零件的形状，尺寸和材料等。输入之后确定，系统就自动生成了刀具的轨迹。下一步就要进行精加工了，选择“轨迹生成”——“等高精加工”
输入相关参数确定，系统自动生成等高精加工的刀具轨迹。然后还要实行钻孔，同样选择“轨迹生成”——“钻孔”，输入相关参数，跳出来后捕捉需要钻孔的圆心，系统就会自动完成轨迹的生成了。完后还可以实行仿镇加工，加工完后可以看到所完成加工的零件的具体形状，这样可以检查是否达到理想的效果，若没有，则需再做进一步修改参数等。若达到了要求，则可以在“后置处理”选择“生成G代码”则系统可以自动生成NC代码，以文本格式保存即可。

第四章 总结

毕业设计是大学教学的最后也是最重要的环节，是对我们学习的总结和考查，通过这次毕业设计，温新和巩固了已学的知识，提高了我们的综合应用能力，使我们树立起理论联系实际的作风和严谨的科学态度与正确的设计方法。
为了尽快的熟悉注射模的设计，做好毕业设计，只能尽量多的翻阅质料，在此过程中，培养了我的自学能力和不怕困难的作风。在绘图和设计的过程中使用到了AutoCAD,CAXA等设计软件，使我进一步熟悉了这些软件的具体应用。在设计过程中，使我对模具有了更进一步的认识，整个设计过程，也是对各种数据的计算与校核，这在某种意义上使自己对各方面的协调能力有了较大的提高，这个设计的难点就是在CAM方面，CAM是比较灵活和要求高的工序。对于我们这些还没有实践经验的学生做起来就非常困难了。
在本次设计过程中，得益于赵跃文老师的精心培训和指导，他在百忙中，仍不忘对我们提出的问题一一解答，在此表示衷心的感谢！

参考文献

1.《塑料模具设计》
机械工业出版社
2.《模具标准应用手册》
机械工业出版社
3.《实用塑料注射模设计与制造》
机械工业出版社
4.《模具设计与制造简明手册》
上海科技出版社
5.《注射成型模具设计108例》
中国轻工业出版社
6.《机械零件设计手册》
冶金工业出版社
7.《机械设计手册》
化学工业出版社
8.《模具技术》
上海交通大学出版社
9.《CAXA制造工程师ＸＰ用户手册》
北京北航海尔软件有限公司
10.CAXA三维电子图板使用案例教程
机械工业出版社

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