型小盖体注射模设计-说明书--本科毕业设计.doc

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毕业设计说明书

课题名称 小型盖体注射模设计

系 别 信息控制与制造系
专 业 计算机辅助设计与制造
班 级 xx
姓 名 xx
学 号 xx
指导教师 xx

起讫时间：　 年　月　 日～　年　月　日（共　8 周）

目录
摘要
1 工艺性分析： 5
1.1 制品原料（ABS）的工艺参数 5
1.2 塑件结构工艺性分析： 5
1.3 塑件尺寸精度分析· 6
1.4 塑件表面质量分析 6
1.5 计算塑件的体积： 6
2 型腔数目与位置排列 7
2.1 型腔数目： 7
2.2 型腔的位置排列 7
3 分型面的选择 8
4 浇注系统 9
4.1 浇注系统的组成 9
4.2 浇注系统的设计原则 9
4.3 初步设计主流道及分流道的形状和尺寸 9
5 型芯和型腔 10
5.1 型腔和型芯的设计考虑因素 10
5.2 型芯和型腔的形状和尺寸 10
5.2.1 确定型腔的工作尺寸 10
5.2.2 确定型芯的工作尺寸 11
5.3 型芯，型腔镶件尺寸设计 12
5.3.1 型腔镶件的尺寸设计 12
5.3.2 型芯镶件的尺寸设计 12
6 脱模斜度的确定 13
7 推出机构的设计 13
7.1 推件力的计算 13
7.2 确定顶出方式及顶杆位置 14
8 排气系统的设计 14
8.1 排气系统的作用 14
82 排气槽的设计原则 14
8.3 排气槽的尺寸设计 14
9 冷却装置设计 15
10 初选注射机 15
10.1 注射量的计算： 15
10.2 注射压力 16
10.3 锁模力 17
10.4 注射机的相关技术参数 17
11 选定标准模架 17
12 注射模结构总体设计 18
12.1 浇注系统零件设计 18
12.2 成型零件设计 19
12.3 机构支承零件设计 20
12.4 导向机构设计 21
12.5 推出机构设计 22
12.6 抽芯机构设计 23
13 模具总装 25
总结

摘要

本论文介绍了注射成型的基本原理，特别是单分型面注射模具的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则，详细介绍了冷流道注射模具浇注系统、温度调节系统和顶出系统的设计过程，并对模具强度要求做了说明。设计成型零部件以及设计合理的推出机构。对设计进行验证主要是对注射机的相关重要参数进行验证，包括模具闭合厚度、模具安装尺寸、模具开模行程、注射机的锁模力等。在校验合格后，进行成型零件加工工艺过程的制定，既要保证塑件的质量，又要兼顾经济性。
最后则是模具的装配环节，包括制定装配步骤、明确注意事项等。
通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理；通过对AutoCAD及UG的学习，可以建立较简单零件的零件库，从而有效的提高工作效率。

关键词：生产工艺 注射模 成型零件 装配 塑料模具 分型面

1 工艺性分析：
工艺性分析主要包括制品原料工艺参数、塑件结构工艺性分析、塑件尺寸精度分析和塑件表面质量分析几点：
1.1 制品原料（ABS）的工艺参数
ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物化学和物理特性 ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。
ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高 的抗冲击强度。
注塑模工艺条件
干燥处理：ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件 为80~90℃下最少干燥2小时。材料温度应保证小于0.1%。
熔化温度：210~280℃；建议温度：245℃。模具温度：25~70℃。（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）。
注射压力：500~1000bar。
制品的注塑材料首先选用ABS，在注塑成型过程中会产生收缩，因此在型腔设计中要把收缩率考虑进去，也可以通过有效的控制模具温度来调节收缩率。
1.2 塑件结构工艺性分析：
制品形状较简单，如下图所示。主要是均匀壁厚的注塑加工，塑件的高度为15mm，长28mm，宽15mm。模具的加工相对简单，尺寸精度一般。
1) 从图纸上分析，该塑件的外形为方形抽壳体。壁厚均匀，均为2mm，符合最小壁厚要求。
2) 塑件中存在Φ6（内孔为Φ4）的圆柱结构，模具设计需要用到顶管。
3) 塑件两侧均有两个Φ2的圆孔，塑件成型后无法直接取出，需考虑侧向抽芯机构。
4) 该注塑模具采用细水口点浇口模架。凹凸模形状相对简单，用整体形式将更方便凹凸模的加工。

1.3 塑件尺寸精度分析·
该塑件的未注明公差按MT5级公差要求，其余的公差要求按制件的图形所示公差要求
塑件的外形尺寸：、、等
孔尺寸：、、等
空心距尺寸：、等
1.4 塑件表面质量分析
该塑件表面质量没有什么高要求，粗糙度可取Ra3.2um,塑件的内部也不要较高的表面粗糙度要求，所以内外表面的粗糙度都取Ra3.2um。
1.5 计算塑件的体积：

计算得
查表可知塑料ABS的密度为1.02—1.05g/cm3（注射级密度为1.05g/cm3）
单件塑件的质量为
计算得
2 型腔数目与位置排列
2.1 型腔数目：
根据制品生产批量及经济性，通过对注塑机注射量及锁模力的计算。可按经济性确定型腔数：

式中 n —— 每副模具的型腔数
N —— 计划生产总塑件数
Y —— 单位小时模具加工费用（元/小时）
t —— 成型周期（min）
c —— 每个型腔模具加工费用（元）
由于型腔数目越多精度越低(每增加一个型腔，其尺寸精度可下降4%)。从满足精度要求出发，必须满足下式：

式中 L —— 塑件基本尺寸（mm）
δ—— 塑件尺寸公差（mm）
Δ —— 单腔时，塑件可能达到的尺寸公差（mm）
考虑到实际加工制造，从而采用一模二腔。
2.2 型腔的位置排列
型腔排列要紧凑，以免排列分散，浪费定、动模型腔优质钢材。如下图所示。

3 分型面的选择
分型面位置选择的总体原则，是能保证塑件的质量、便于塑件脱模及简化模具的结构，分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较具体可以从以下方面进行选择。
⑴、分型面应选在塑件外形最大轮廓处。
⑵、便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。
⑶、保证塑件的精度要求。
⑷、满足塑件的外观质量要求。
⑸、便于模具加工制造。
⑹、对成型面积的影响。
⑺、对排气效果的影响。
⑻、对侧向抽芯的影响。
该模具采用水平分型面，如下图所示：

4 浇注系统
4.1 浇注系统的组成
组成浇注系统的零件有：浇口套，定位圈，拉料杆，定模板。
浇注系统的组成部分：主流道，分流道，浇口，冷料穴。
4.2 浇注系统的设计原则
设计浇注系统时，必须遵守下述原则
1) 浇口要设计在不影响塑件外观质量的地方及部位。
2) 浇注系统应适应塑料的成型特征，以保证成型周期及塑件质量。
3) 浇注系统应根据型腔数的多少和分布确定。
4) 浇注系统应根据成型塑件的形状和尺寸确定。
5) 浇注系统应尽量采用短的流程，以减少热量和压力的损耗及节约原材料。
6) 浇注系统应有利于良好的排气，并防止型芯的变形及镶件的移位。
7) 浇注系统的确定要考虑注射机的安装尺寸，防止单边安装。
8) 浇注系统的设计，要考虑便于修整浇口，以保证塑件的质量。
4.3 初步设计主流道及分流道的形状和尺寸
主流道通常设计在浇口套中，为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥型，其锥角α为2ο-6ο，内壁粗糙度Ra取0.4um。小端直径d比注射机喷嘴直径大0.5—1mm。现取锥角α=4ο小端直径比喷嘴直径大1mm.考虑到模具的尺寸，初选注射机型号为：XS-Z-30,（可调整）。所以小端直径为d=3mm。
分流道采用梯形截面流道，梯形大底边宽度b=6mm.梯形高度h=3.5mm,侧面角度 α’=8ο。主流道与分流道的过渡圆角r=2mm。
为了能更方便地调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间。塑件采用侧面进料的搭接式侧浇口成型，其浇注系统如图所示 ，侧浇口的宽度b=2mm,深度t=0.5,长度l’=1mm。
冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中的前锋冷料，以免这些冷料进入型腔。主流道末端的冷料穴还有便于在该处设置拉料杆的功能。在模具分型时，注射凝料从定模浇口套中被拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统凝料一起推出模外。冷料穴的相关尺寸与拉料杆相关。
5 型芯和型腔
5.1 型腔和型芯的设计考虑因素
1) 要防止溢料：
当高压塑料熔体注入时，模具的型腔和型芯系统的某些配合面会产生足以溢料的间隙。为防止溢料，必须把间隙控制在最大不溢料的间隙内，ABS的允许间隙为0.05mm。
2) 保证制造精度：
要保证塑料注入时不产生过大的弹性变形，最大的弹性变形值可取制件允许公差的1/5，该制件的公差为0.2mm，因此允许弹性变形量为0.04mm。
3) 有利于拔模
拔模设计不只要设计适合的拔模角度，还要考虑到型腔变形量和制件冷却的收缩量。当型腔变形量大于制件冷却的收缩量时，制件的周边被型腔紧紧包住而难以脱模，强制顶出则会使制件划伤或损坏。因此型腔变形量应小于制件冷却的收缩量。
4) 型腔和型芯系统的设计必须使得制件留在动模上。
5.2 型芯和型腔的形状和尺寸
ABS的收缩率在0.3-0.8%，取0.5%。即S=0.5%
5.2.1 确定型腔的工作尺寸
1) 型腔的径向尺寸计算：
塑件的外型径向尺寸为
ABS塑件的精度采用一般精度等级4级，模具的最大磨损量取塑件公差的1/6。模具的制造公差mm；取。

2) 型腔的深度尺寸计算：
塑件的外型高度尺寸为
ABS塑件的精度采用一般精度等级4级，模具的最大磨损量取塑件公差的1/6。模具的制造公差mm；取。

5.2.2 确定型芯的工作尺寸
型芯的径向尺寸计算
塑件内型径向尺寸为
ABS塑件的精度采用一般精度等级4级，模具的最大磨损量取塑件公差的1/6。模具的制造公差mm；取。

型芯的深度尺寸计算
塑件内型深度尺寸为
ABS塑件的精度采用一般精度等级4级，模具的最大磨损量取塑件公差的1/6。模具的制造公差mm；取

5.3 型芯，型腔镶件尺寸设计
5.3.1 型腔镶件的尺寸设计
型腔镶件（如下图）的长度受浇注系统的长度影响，还要保证其刚度，取110mm。高度受零件高度影响，保证足够高度设计冷却系统。取35mm。宽度要考虑到侧抽芯的空间需求，取60mm。

5.3.2 型芯镶件的尺寸设计
型芯镶件（如下图）的长度和宽度与型腔的一致分别去110mm、60mm。厚度（不包括成型部分）为12mm。

6 脱模斜度的确定
在设计注射模成型零件时，为了使塑件成型后易于从模具型腔内脱模，在垂直分型面的定模与动模型腔和型芯工作面上，必须设计出脱模斜度。
脱模斜度的选取方法是：型腔的尺寸以大端为准。而斜度应从大端到小端尺寸进取：型芯正好相反，应以小端尺寸为准，斜度应从小端向大端方向进取。
在设计时，若没有特殊要求一般可取25’~1ο，在不影响塑件质量与精度的情况下，应尽量选取最大值。
查表可知：ABS塑料的型腔脱模斜度为，型芯的脱模斜度为。在该模具中，型腔和型芯的脱模斜度均取。
推出系统的设计
7 推出机构的设计
7.1 推件力的计算
推件力
式中 ——塑件包络型芯的面积（mm²）
——塑件对型芯单位面积上的包紧力，取
——脱模斜度
——大气压力
——塑件对钢的摩擦系数，约为
——制件垂直于脱模方向的投影面积（mm²）

7.2 确定顶出方式及顶杆位置
根据塑件的特点，确定在塑件的四个角上设置四根普通的圆顶杆，并在塑件中的Φ6（内孔为Φ4）的圆柱结构处采用顶管顶出的方法，如下图

8 排气系统的设计
8.1 排气系统的作用
排气系统的作用是将型腔中原有的空气及成型过程中产生的气体顺利地排出，以免塑件产生气泡。疏松等缺陷而影响成型及表面质量。
8.2 排气槽的设计原则
1) 排气槽尽量开设在分型面上
2) 排气槽应设在型腔最后充满的地方
3) 排气槽一般应开设在分型面动模一方
4) 排气槽的槽深一般可取0.025~0.1mm，槽宽去1.5~6mm，已不产生明显飞边为原则
5) 排气槽的位置与形式要预防溢料溅出伤人，最好不要面对操作者，采用折弯式结构
8.3 排气槽的尺寸设计
由于该注射模属于小型简单注射模，在分型面之间，推出机构与模板之间及活动型芯与模板之间的配合间隙，可进行排气。在分型面留有一定间隙进行排气，其间隙不能太大，一般为0.03~0.05mm，这里留有间隙为0.04mm
9 冷却装置设计
由于塑件的平均壁厚为2mm，塑件尺寸较小，确定水孔直径为8mm。
由于冷却水道的位置、结构形式、孔径、表面状态、水的流速、模具材料等很多因素都会影响模具的热量向冷却水传递，精确计算难道太大。实际生产中，通常都是根据模具的结构来确定冷却水道，通过调节水温、水速来满足要求。
该模具的冷却水道可设计在型腔镶块中，如下图

10 初选注射机
10.1 注射量的计算：
该塑件的单件重量：

粗略计算浇注系统的体积：

粗略计算浇注系统的重量：

总体积
总重量
聚苯乙烯的密度为，ABS塑料密度为。
满足注射量
式中 ——额定注射量（cm3）
——塑件与浇注系统凝料体积和（cm3）

或满足注射量
式中 ——额定注射量（g）
——塑件与浇注系统凝料体积和g）
——聚苯乙烯的密度（g/cm3）
——塑件采用塑料的密度（g/cm3）

10.2 注射压力
注射压力必须满足

查表得知ABS塑料成型时的注射压力
10.3 锁模力
锁模力必须满足

式中 ——塑料成型时型腔压力，ABS塑料的型腔压力
——浇注系统和塑件在分型面上的投影和（mm）
各型腔及浇注系统及各型腔在分型面上的投影面积：

根据以上分析、计算，查表可知，初选注射机型号为XS-Z-30。
10.4 注射机的相关技术参数
注射机XS-Z-30有关技术参数如下：
最大开合模行程S 160mm
模具最大厚度 180mm
模具最小厚度 60mm
喷嘴圆弧半径 12mm
喷嘴孔直径 2mm
动、定模板尺寸 250mm*280mm
拉杆空间 235mm

11 选定标准模架
根据以上的分析，计算以及型腔尺寸及位置尺寸可确定模架的结构形式和规格。查表选用：
（如下图）
定模板厚度：A=40mm
动模板厚度：B=25mm
垫板厚度：C=50mm
模具厚度：H=50+A+B+C=165mm
模具外形尺寸：

12 注射模结构总体设计
12.1 浇注系统零件设计
1. 浇口套（如右图）球面半径取R=14mm，深大取H=5mm，进料口直径d=3mm,出料口直径取6mm。采用T8A碳素工具钢，淬火处理HRC50-55.
2. 定位圈（如右图）的外径取100mm，厚度取15mm。用M6内六角螺钉固定，材料选用普通碳素结构钢A3，不需热处理。
3. 拉料杆(如下图)的直径由浇口套出料口直径确定，所以取拉料杆的直径与浇口套出料口的直径相等，即C=6mm。拉料杆上部选用Z字形结构。材料选用45#钢，淬火处理HRC40-45，表面粗糙度Ra1.6，与动模板的配合为H8/f8.。
4. 浇注系统的主流道由浇口套确定下来，而分流道和浇口直接在定模板和动模板中加工出来，按照分流道和浇口的设计尺寸加工出来。

12.2 成型零件设计
型腔有整体式和组合式两种结构，该模具为一模两腔模具，整体式加工困难，热处理不方便。可设计为组合式的整体嵌入式型腔（如下图）。加工效率高，拆装方便，可保证各个型腔的形状一致。
定模板的尺寸为

型芯设计为组合式的整体嵌入式型芯，保证型芯的强度，防止热处理变形，并且避免尖角与壁厚突变。如下图所示：
动模板的尺寸为

型腔和型芯对刚度和强度的要求都很高，所以对制造钢材的要求非常高，应选用一些优质钢材制做型腔和型芯，这里选用45号钢。淬火处理中温回火RHC45-50。

12.3 机构支承零件设计
支承板的尺寸为，如下图。材料采用A3钢材。

垫块的尺寸为，如下图。材料采用A3钢材

12.4 导向机构设计
导柱（如下图）高度45mm，直径为20mm,材料选用碳素工具钢T8A，淬火处理HRC45~48。
面粗糙度为Ra0.8。
导套选用抬肩导套（如下图），导向部分直径为20mm，高40mm，壁厚5mm,抬肩高度为5mm。材料选用碳素工具钢T8A，淬火处理HRC45~48。
面粗糙度为Ra0.8。

12.5 推出机构设计
1) 顶杆
顶杆的直径选2mm，采用圆柱形结构，长
度由板厚度和塑件的推出距离决定，取105mm。
顶杆选用优质碳素结构45号钢，淬火处理，低温回火，HRC45-50,表面粗糙度Ra1.6，与型芯的配合为间隙配合H8/g7。
2) 顶管
顶管的直径Φ6（内孔为Φ4），长度由模板厚度和塑件的推出距离决定，外管的长度为92mm，内部顶针长度为115mm。
顶杆选用优质碳素结构45号钢，淬火处理，
低温回火，HRC45-50,表面粗糙度Ra1.6，与型芯
的配合为间隙配合H8/g7。
3) 复位杆
复位杆的直径选8mm，采用圆柱形结构，
长度由厚度和塑件的推出距离决定，取92mm。
顶杆选用优质碳素结构45号钢，淬火处理，低温回火，HRC45-50,表面粗糙度Ra1.6，与型芯的配合为间隙配合H8/f8。
4) 推杆固定板
杆固定板的尺寸由模架尺寸和垫块决定，尺
寸为，如下图。材料采
用A3钢材。
5) 推板
板的尺寸由模架尺寸和垫块决定，与推杆固
定板尺寸一样为，如下
图。材料采用A3钢材。

12.6 抽芯机构设计
1) 抽芯机构成型部分的结构设计
型芯部分的尺寸只要决定于塑件，圆柱部分直径为2mm，高度为2mm，长方体部分主要是镶入滑块里，再用螺栓固定。
2) 滑块设计
滑块的各个尺寸如下图

13 模具总装

序号
名称
数量
材料
1
定模座板
1
45
2
内六角螺钉M10*45
4
45
3
定位圈
1
T8A
4
浇口套

1
T8A
5
内六角螺钉M4*20
4
45
6
限位销
4
45
7
定模板
1
45
8
水龙头
2
A3
9
动模板
1
45
10
支承板
1
45
11
垫块
2
A3
12
动模座板
1
45
13
长销钉
4
T8A
14
推板
1
45
15
推杆固定板
1
45
16
圆型芯
2
45
17
复位杆
2
45
18
普通圆柱销8*110
4
T8A
19
滑块
4
45
20
导套
4
T8A
21
导柱
4
T8A
22
型腔镶件
1
S136
23
型芯镶件
1
S136
24
限位销
4
45
25
内六角螺钉M10*100
4
45
26
螺塞
2
45
27
顶杆
8
T8A

结论
为期两个月的毕业设计即将结束，这也标志着大学生活已经拉开了帷幕。有紧张也有放纵，有不足也有收获。可以说这是我大学生活的一个缩影，回首起来，几许愁几许忧几许轻松顿然浮现在眼前。
每一次的设计中有烦琐的同时，也带来了不少的收获。
首先，是在心理上得到了一股自信与收获。记得以前，我们作过多次专业课相关的课程设计，但这次毕业设计在记忆中有别于以前的设计。之前所作的课程设计比如说温度计护套、减速器等等，所要解决的课题相对比较简单，而且跨学课，牵涉的其它方面的内容比较少、比较浅。而这次毕业设计就截然不同，它要解决的，不是单方面的内容，而是要解决一个错综复杂的整个模具系统的结构设计以及各个部件之间能够协调运做，能够制造出符合要求的产品的课题。所以说，毕业设计的完成是有挑战性的！通过这次设计，我对自己以后从事模具行业奠定了一定的基础，同时对所学的知识得到了很好的巩固！可以说是一次前所未有的收获。
其次，通过毕业设计，使我在对设计的展开、设计的规范性、查阅文献资料以及CAD制图等方面的能力有了很大提高，在这段时间里，使我对图形的绘制、尺寸的标注、材料的选择等都能比较熟练的操作和运用。通过我们学校的图书馆，使我能顺利以及方便的查阅各种文献资料、设计手册和设计规范，它在其中所起的作用乃是非同寻常的。在设计中遇到的一些问题，比如冷却水道的布置是比较困难的，我们用的是环形水道，但由于顶杆的干涉，在内部只能用直通式取而代之。特别是在怎样能够保证设计的可靠性，避免设计的模具发生干涉、碰撞等问题方面的问题，都是通过徐老师的指导和查阅各种设计手册、设计规范之下才能得到很好的克服。
当然，设计中也存在一些不足，比如对数据的分析与计算、三维造型、冷却水道的布置等方面，没有很好的深入研究，我相信在以后的工作中这些方面要好好的下点工夫，自己肯去学肯去实践，总相信有些奇迹会发生！
说到这里，应该说自己哪些方面有了成绩或是还学的不够，都有了一个认识。我想我们应该把这次毕业设计作为走上从事模具行业或是其他事业岗位的一个开端吧，我们要不断规划自己，激发自己的，发挥自己，让自己拓宽了视野，奋力潜行。在日后的生活中不要留给自己一丝的遗憾，要时刻提醒自己，让些许的不足鞭策自己前进！
总之，这次设计意义深远，也是刻骨铭心的。

参考文献
A：申开智主编. 塑料模具设计与制造. 化学工业出版社，2006．2
B：伍先明等编著. 塑料模具设计指导. 国防工业出版社. 2006.5
C：夏江梅主编. 塑料成型模具与设备. 机械工业出版社，2005． 4
D：李学锋主编.. 塑料模具设计及制造。机械工业出版社，2001.8
E：葛正浩编著．Pro/ENGINEER Wildfire2.0塑件及模具设计实例精解．机械工业出版社， 2006．8

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