塑料盒蓋注塑模具設計（含CAD圖紙源文件、UG模型）

塑料盒蓋注塑模具設計（含CAD圖紙源文件、UG模型）,塑料,盒蓋,注塑,模具設計,cad,圖紙,源文件,ug,模型 摘 要塑料工業(yè)是當今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類。因此研究注塑模具對了解塑料產品的生產過程和提高產品質量有很大意義。本設計介紹了注射成型的基本原理，特別是側向分型與抽芯機構的結構與工作原理，并對注塑產品提出了基本的設計原則。詳細介紹了注射模具的材料及工藝分析，澆注系統(tǒng)、主要零部件、側向分型與抽芯機構、推出機構、溫度調節(jié)系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設計過程，并對模具各參數(shù)選取和校核做相應說明。本設計利用UG、Auto CAD對導柱、導套及各標準件和標準模架進行了參數(shù)化設計。關鍵詞：塑料模具；參數(shù)化；鑲件；分型面；成型40設計說明書目 錄摘 要IIIPEtractIV目 錄V第1章 緒論7第2章 塑件材料與工藝分析92.1 塑件材料的特性92.2 成型特性92.3 工藝參數(shù)92.4 塑料制件的結構工藝性102.4.1尺寸及精度102.4.2表面粗糙度102.4.3形狀112.4.4斜度112.4.5壁厚112.4.6圓角11第3章 擬定成型工藝123.1制件成型方法123.2制件的成型參數(shù)123.3確定型腔數(shù)目123.3.1計算制品的體積和重量123.3.2 確定型腔數(shù)133.4塑件在模具中的位置133.4.1型腔的布置133.42分型面的選擇13第4章 澆注系統(tǒng)的設計154.1 確定澆口形式及位置154.2 流道、澆口套、定位圈的設計154.3 冷料穴設計16第5章 成型零部件的設計185.1成型零部件的結構設計185.1.1 型腔結構設計185.1.2 型芯結構設計195.2 成型零部件工作尺寸計算195.2.1 成型零部件性能195.2.2 型腔、型芯工作部位尺寸計算195.3 成型零部件的強度與剛度計算205.3.1 強度、剛度計算205.3.2 型腔的側壁和底板厚度的計算21第6章 結構零部件的設計226.1 選用標準注射模架226.1.1初選注射機22 6.1.2選標準模架236.2 定模板與動模板的設計246.3 合模導向機構的設計24第7章 推出機構的設計26第8章 抽芯機構設計27第9章 溫度調節(jié)系統(tǒng)設計29第10章 排氣系統(tǒng)設計31第11章 注塑機參數(shù)校核3211.1 最大注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核3211.2 開模行程的校核3211.3 模具與注射機安裝相關部分尺寸校核32第12章 繪制圖紙并編寫技術文件3312.1繪制各非標準零件圖紙3312.2編寫加工工藝和裝配技術3612.21 加工要求3612.22 模具成型件的加工工藝37總 結38參考文獻39致 謝40第1章 緒論在工業(yè)產品中，一個設計合理的塑料件往往能代替多個傳統(tǒng)金屬結構件，加上利用工程塑料特有的性質，可以一次成型非常復雜的形狀，并且還能設計成卡裝結構，所帶來的效果是明顯的，因此，近年來工業(yè)產品塑料化的趨勢不斷上升。注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法，其中最主要之一的注塑模具已經很廣泛的采用。它在質量、精度、制造周期以及注塑成型過程中的生產效率等方面水平的高低，直接影響產品的質量、產量、成本及產品的更新?lián)Q代，同時也決定著企業(yè)在市場競爭中的反應能力和速度。注塑模具與其它機械行業(yè)想比，有以下三個特點：第一，模具不能像其它機械那樣可作為基本定型的商品隨時都可以在機電市場上買到。模具制造不可能形成批量生產，即模具是單件生產的，其壽命越長，重復加工的可能性越小。因此，模具的制造成本較高。第二，因為注塑模具是為產品中的塑料制品而訂制的，作為產品，除質量、價格等因素之外，很重要的一點就是需要盡快地投放市場，所以對于為塑料制品而特殊定訂制的模具來說，其制造周期一定要短。第三，模具制造是一項技術性很強的工作，其加工過程集中了機械制造中先進技術的部分精華與鉗工技術的手工技巧，因此要求模具工人具有較高的文化技術水平，特別是對企業(yè)來說要求培養(yǎng)“全能工人”，使其適應多工種的要求，這種技術工人對模具單件生產方式組織均衡生產是非常重要的。綜上所述，模具制造 存在成本高，要求制造周期短，技術性強等特點，目前，隨著科學技術的不斷發(fā)展和計算機的應用，這些問題得到了很大的改善。注塑模具的特點：a)塑料的加熱、塑化是在高溫料筒內進行，而不是在模具內進行，因而模具不設加料腔，而設澆注系統(tǒng)，熔體通過澆注系統(tǒng)充滿型腔。澆注系統(tǒng)對注塑模來說至關重要。 b)塑料熔體進入型腔之前，模具已經閉合。在注塑過程中需根據(jù)塑料特性，在模具中設加熱或冷卻系統(tǒng)。c)注塑模生產適應性強，既可注塑小型制品，也可注塑大型制品；既可注塑簡單制品，也可注塑復雜制品，生產率高，容易實現(xiàn)自動化。d)注塑模一般是機動的，結構一般較復雜，因而制造周期較長，成本較高。注塑模具的應用在當今的時代會越來越廣的，它的特點使得它的用處越來越寬，涉及的范圍也大了。模具表面的光整加工是模具加工中未能很好解決的難題之一。模具表面的質量對模具使用壽命、制件外觀質量等方面均有較大的影響，我國目前仍以手工研磨拋光為主(約占整個模具周期的l/3)，不僅效率低，且工人勞動強度大，質量不穩(wěn)定，制約了我國模具加工向更高層次發(fā)展。因此，研究拋光自動化、智能化是重要的發(fā)展趨勢。日本已研制了數(shù)控研磨機，可實現(xiàn)三維曲面模具的自動化研磨拋光。國外在模具生產中，計算機輔助設計與輔助制造(CAD/CAM)技術已得到十分成功的應用。三維造型和型腔的數(shù)控加工都是由計算機輔助軟件完成的，它大幅度的縮短了模具的生產周期，提高工作效率。德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達國家在模具設計制造領域仍處于國際領先水平，他們的一些先進的模具方面的技術被許多發(fā)展中國家，甚至是其它發(fā)達國家學習采用。亞洲以日本和韓國模具技術水平最高，其它國家與之還有較大的差距，不過他們也正在以驚人的速度發(fā)展著，國家之間的交流會使之發(fā)展更快。本課題是關于盒蓋的注塑模具設計。要求運用所學知識,能很好的對注塑模具進行設計.達到熟練的掌握注塑模具的設計知識,并能對注塑模具設計有更高層次的認識的目的。該課題的設計要求通過基于現(xiàn)代CAD技術的注塑模設計,在設計過程中掌握模具設計的一般規(guī)律,對于運用現(xiàn)代CAD技術進行模具設計進行研究和應用,完成塑料齒輪注塑模具設計. 所設計塑料齒輪模具要能滿足模具工作狀態(tài)的質量要求,使用時安全可靠,便于維修,在注塑成型時要有較短的成型周期,成型后有較長的使用壽命,具有合理的模具制造工藝性.選擇注塑模型腔進行加工分析,用數(shù)控加工進行編程加工。本課題要解決的主要問題是盒蓋注塑模具工藝方案的擬定和設計。注塑模具設計總體思路如圖1-1所示 本課題要達到的預期效果：a.外觀及尺寸均符合要求，未出現(xiàn)溢邊、縮坑等缺陷；b.結構合理；c.結構簡單，加工簡便；d.頂出動作平穩(wěn)、可靠。第2章 塑件材料與工藝分析本章著重介紹塑料成型的工藝特點以及塑件的工藝要求，塑件結構設計方面的知識。為后面幾章的模具設計奠定了基礎。對零件的分析得塑件材料取PE。2.1 塑件材料的特性化學名稱：聚乙烯簡稱PE，比重:0.94-0.96克/立方厘米，成型收縮率:1.5-3.6% ，成型溫度：140-220 。聚乙烯無臭，無毒，手感似蠟，具有優(yōu)良的耐低溫性能(最低使用溫度可達-70-100)，化學穩(wěn)定性好，能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕(不耐具有氧化性質的酸)，常溫下不溶于一般溶劑，吸水性小，但由于其為線性分子可緩慢溶于某些有機溶劑，且不發(fā)生溶脹，電絕緣性能優(yōu)良；但聚乙烯對于環(huán)境應力(化學與機械作用)是很敏感的，耐熱老化性差。聚乙烯的性質因品種而異，主要取決于分子結構和密度。 特點：耐腐蝕性,電絕緣性(尤其高頻絕緣性)優(yōu)良,可以氯化,化學交聯(lián)、輻照交聯(lián)改性,可用玻璃纖維增強。壓聚乙烯的熔點,剛性,硬度和強度較高,吸水性小,有良好的電性能和耐輻射性；聚乙烯的柔軟性,伸長率,沖擊強度和滲透性較好；高分子量聚乙烯沖擊強度高,耐疲勞,耐磨. 低壓聚乙烯適于制作耐腐蝕零件和絕緣零件;高壓聚乙烯適于制作薄膜等；高分子量聚乙烯適于制作減震,耐磨及傳動零件。2.2 成型特性 1.結晶料，吸濕小，不須充分干燥，流動性極好流動性對壓力敏感，成型時宜用高壓注射，料溫均勻，填充速度快,保壓充分。宜用直接澆口，以防收縮不均，內應力增大。注意選擇澆口位置，防止產生縮孔和變形。 2.收縮范圍和收縮值大，方向性明顯,易變形翹曲.冷卻速度宜慢，模具設冷料穴，并有冷卻系統(tǒng)。3.加熱時間不宜過長，否則會發(fā)生分解。4.軟質塑件有較淺的側凹槽時，可強行脫模。5.可能發(fā)生融體破裂，不宜與有機溶劑接觸，以防開裂。2.3 工藝參數(shù)模具設計方面澆口開設位置應該避開塑件的重要表面，以不影響塑件的使用、外觀及后加工工作量。注塑工藝條件 注射機類型：柱塞式。 料筒溫度：170200（前期）140160（后期） 模具溫度：3045 注射壓力：60100Mpa 注射時間：05s 保壓時間：1560s 冷卻時間：1560s 成型周期：40140s2.4 塑料制件的結構工藝性 該制件為盒蓋如圖2-1所示，制件要求有良好的尺寸精度和機械性能，對表面的質量要求較高，無熔接痕，表面平整光滑，盡可能避免冷疤、云紋、縮孔、凹痕等缺陷。 圖2-1 產品圖正面圖2-1 產品圖背面2.4.1尺寸及精度影響塑件尺寸精度的因素： A、模具制造的精度，約為1/3。 B、成型時工藝條件的變化，約為1/3。 C、模具磨損及收縮率的波動。具體來說，對于小尺寸制品，模具制造誤差對尺寸精度影響最大；而大尺寸制品則收縮波動為主要。該塑件尺寸不大，一般精度等級。塑件尺寸的精度取決于塑料的流動性。在注射成型華中，薄壁塑件的尺寸不能設計的過大。塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產品圖中尺寸的符合程度，及所獲得塑件尺寸的準確度。2.4.2表面粗糙度塑件的外觀要求越高，表面粗糙度應越低。一般模具表面粗糙度,要比塑件的要求低12級。一般，型腔表面粗糙度要求達Ra 0.40.2m；透明制品型腔和型芯粗糙度一致；非透明制品的隱蔽面可取較大粗糙度，即型芯表面相對型腔表面略為粗糙。塑件的表面粗糙度一般為Ra 0.80.2m。2.4.3形狀塑件的內外表面形狀應盡可能保證有利于成型。2.4.4斜度當塑件成型后因塑料收縮而包緊型芯，若塑件外形較復雜時，塑件的多個面與型芯緊貼，從而脫模阻力較大。為防止脫模時塑件的表面被檫傷和推頂變形，需設脫模斜度。脫模斜度的選擇原則：熱塑性塑料件脫模斜度取0.53.0。熱固性酚醛壓塑件取0.51.0。 塑件內孔的脫模斜度以小端為準，符合圖樣要求，斜度由擴大方向得到；外形以大端為準，符合圖樣要求，斜度由縮小方向得到。 塑料收縮率大，塑件壁厚大則脫模斜度取大些。對塑件高度或深度較大的尺寸，應取較小的脫模斜度。2.4.5壁厚就設計原則來說要求同一塑件各處的壁厚均勻一致，否則制品成型收縮不均，易產生內應力，導致制品開裂、變形。塑件的壁厚對塑件的質量有很大的影響，塑件壁厚盡可能均勻。塑件的最小壁厚應滿足的條件： （1）保證塑件的使用時的強度和剛度。 （2）使塑料熔體充滿整個型腔。 塑件壁厚過小，則塑料充模流動的阻力很大，對于形狀復雜或大型塑件成型較困難。塑件壁厚過大，則不但浪費塑料原料，而且還給成型帶來困難，尤其降低了塑件的生產率，還給塑件帶來內部氣孔、外部凹陷等缺陷。 所以正確設計塑件的壁厚非常重要。壁厚取值應當合理。本次設計的壁厚比較均勻。平均壁厚為0.92mm，最大壁厚為1.29mm。塑件盡量保證兩側均勻，且滿足塑件的最小壁厚。2.4.6圓角塑件除了必須要保留的尖角外，凡轉角處應采用圓弧過渡。一般即使取0.5也可以增加塑件的強度。塑件設計成圓角的作用： 避免產生應力集中。 提高了塑件強度。 利于塑料的充模流動。 塑件對應模具型腔部位設計成圓角，可以使模具在淬火和使用時不致因應力集中而開裂，提高模具的堅固性。第3章 擬定成型工藝3.1制件成型方法熱塑性塑料指定采用注射成型，本設計選用熱塑性塑料PE，可用注射成型。3.2制件的成型參數(shù) 根據(jù)制品結構特點及選定的原料PE，可擬定如下工藝參數(shù)塑料名稱： PE密度（g/cm）：0.940.96 計算收縮率（%）：1.02 模具溫度（）： 5060 注射壓力（MPa）：60100 適應注射機類型：柱塞式表3. 1 PE主要技術指標和工藝參數(shù)料筒溫度噴嘴溫度 /模具溫度 /注射壓力 /MPa注射機類型后/中/前/18019050707090螺桿式150170180190200210成 型 時 間螺桿轉數(shù)（r/min）注射時間/s保壓時間/s冷卻時間/s成型周期/s3551551515403060后 處 理備 注方 法溫度/時間/ h 紅外線烤箱700.31原材料應干燥0.5h以上3.3確定型腔數(shù)目 3.3.1計算制品的體積和重量 通過三維制圖UG軟件測量得: 單件塑件投影面積 S=32852； 單件塑件體積V=48863； 查有關資料可知PE的密度為0.940.96g/cm3 則單件塑件重量m= 8.62g 3.3.2 確定型腔數(shù)型腔數(shù)目的確定主要參考以下幾點來確定1）根據(jù)經濟性確定型腔數(shù)目和總成型加工費用最小的原則,并略準備時間試生產原材料費用,僅考慮模具加工費和塑件成型加工費2）根據(jù)注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)目,當成型大型平板制件時常用這種方法3）根據(jù)注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目,根據(jù)經驗,每加一個型腔制品尺寸精度要降低4%,對于高精度制品,由于多型腔模具難以保證各型腔的成型條件一致,故推薦型腔數(shù)目不超過4個。根據(jù)本產品的生產批量及產品復雜程度等綜合可慮采用一模兩腔由于一模兩腔模具具有塑料制件的形狀和尺寸一致性比較好，成型工藝條件容易控制，模具結構簡單緊湊、模具制造成本低、制造周期短等特點，并結盒蓋的產量要求，所以采用一模兩腔模具。3.4塑件在模具中的位置3.4.1型腔的布置由于型腔的布置與澆注系統(tǒng)布置密切相關,因而型腔的排布在多型腔模具設計中應加以綜合考慮。型腔的排布應使每個型腔澆口處有足夠壓力,以保證塑料熔體同時均勻地充滿型腔，使各型腔的塑件內在質量均一穩(wěn)定,這就要求型腔與主澆道之間的距離盡可能最短,同時采用平衡的澆道和合理的澆口尺寸以及均勻的冷卻等。合理的排布可以避免塑件尺寸的差異、應力形成和脫模困難等問題。主要考慮制件在分型后能保留在動模上以便脫模，并結合制件的結構特征應將型腔設置在定模側，型芯設置在動模側。本設計是一模兩腔，為合理的設計澆注系統(tǒng)和容易脫模，型腔的布局如圖3-1所示：圖3-13.42分型面的選擇由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設計、塑件結構工藝性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排氣等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析，應遵循以下幾項的設計原則：1）分型面應選擇在塑件外形最大輪廓處2）分型面的選擇應有利于塑件的順利脫模3）分型面的選擇應保證塑件的精度要求4）分型面的選擇應滿足塑件的外觀質量要求5）分型面的選擇要便于模具的加工制造6）分型面的選擇應有利于排氣除了以上這些基本原則以外，分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上的投影面積的大小。為了保證側向型芯的位置的放置及抽芯機構的動作順利，應以淺的側向凹孔或短的側向凸臺作為抽芯方向，而將較深的凹孔或較高的凸臺放置在開合模方向。 綜合考慮以上的設計原則并結合該塑件的結構特點和質量要求，應采用塑件外形最大輪廓處作為分形面。如圖3-2紅實線所示。圖3-2分型線設計說明書第4章 澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)的作用就是將熔融狀態(tài)的塑料均勻、迅速地輸入型腔，使型腔內體及時排出；并且將注射壓力傳遞到型腔的各個部位，從而得到組織緊密的制品。澆注系統(tǒng)通常由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成。4.1 確定澆口形式及位置 澆口是澆道與型腔之間最短的一段距離，能夠增加和控制塑料進入型腔的流速并封閉裝填在型腔內的塑料。澆口位置的選擇對制品的質量顯得尤為重要，澆口選擇的遵循原則是：a.塑件能量的損失最?。籦.澆口的位置應使進入行腔的塑料能順利的排出模腔內的空氣，進入型腔的塑料不要立即封閉排氣系；c.澆口的位置要避免造成收縮變形和塑件的熔接痕;；d.拼鑲結構的模具，澆口的位置不能使流動的塑料沖擊鑲件，但也不能離澆口太遠，否則塑料流到鑲件附近時變冷熔接不好；e.澆口的位置及大小要考慮對型芯的影響。避免塑料直接正面沖擊型芯；f.外觀要求高的塑件則澆口不允許設置在分型面上，同時要考慮清理簡便，不損壞塑件。根據(jù)本設計的具體情況，采用側澆口澆注系統(tǒng)。側澆口設計參數(shù)如圖4-1所示。本模具流道布置采用平衡式分流道，即從主流道到各個型腔的分流道的長度相等形狀及截面尺寸都相同。采用這種形式，是為了減小進料口附近的收縮對齒輪精度的影響。進料口均勻在塑件端面，不會影響外觀。 圖4-14.2 流道、澆口套、定位圈的設計主流道是注射機噴嘴與主流道的一段通道，通常和注塑機的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，帶有一定的錐度。A. d=注射機噴嘴孔直徑+（0.51） 取d=3.5mmB. 主流道斜度=24 取=2C. 分流道直徑D 取D=4mmD. 澆口套弧面R=注射機噴嘴球面半徑+（12）mm 取R=11mmE . 分流道應盡量縮短，L值按具體情況確定，不宜過長或過短，要8mm。本設計L長初定24mm。澆口套材料常用T10A制造，熱處理后硬度為5055HRC。澆口套與定模板采用H7/m6的過渡配合，澆口套與定位圈采用的H9/f9間隙配合。由于受型腔或分流道的反壓力作用，澆口套會產生軸向移動，所以澆口套的軸向定位要可靠。采用兩顆M520螺釘固定于定模板。根據(jù)上述經驗和計算本設計的澆口套及定位圈形式如圖4-2、圖4-3所示： 圖4-2 澆口套 圖4-3 定位圈4.3 冷料穴設計噴嘴與低溫的模具相接觸，使噴嘴前端有一小段冷料；當分流道較長時，前鋒塑料長時間的在低溫的模具中流動，溫度較低。這些冷料如果進入型腔，在制作上形成冷接縫（熔接痕），嚴重的造成充填困難。也可能在進入澆口時就將澆口堵塞。所以必須設置冷料穴。冷料穴的作用是儲存冷料；保證開模后主流道和分流道能留在動模板上，以便從模具中推出。冷料穴位于主流道正對面的動模板上，或處于分流道末端。其作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒的“冷料”，以避免這些冷料注入型腔而影響塑件質量；還有便于在流道處設置主流道拉料桿的功能。開模時又可以將主流道的冷凝料拉出，冷料穴直徑宜稍大于主流道大端直徑，長度約為主流道大端直徑。分流道冷料穴當分流道較長時，可將分流道的盡頭沿料流前進方向延長作為分流道冷料穴，以貯存前鋒冷料，其長度為分流道直徑的1.52倍。 本模具采用Z形拉料桿，具體設計的圖4-4所示。 圖4-4本模具澆注系統(tǒng)如圖4-5所示：圖4-5澆注系統(tǒng) 第5章 成型零部件的設計構成塑料模具模腔的零件統(tǒng)稱成型零部件。成型零件工作時，直接與塑料熔體接觸，承受熔體料流的高壓沖刷、脫模摩擦等，因此，成型零件不僅要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，而且還要求有合理的結構，較高強度、剛度及較好的耐磨性。設計塑模的成型零件時，應根據(jù)塑件的塑料性能、使用要求、幾何結構，并結合分型面和澆口位置的選擇、脫模方式和排氣位置的考慮來確定型腔的總體結構。也就是說，根據(jù)塑件的尺寸，汁算成型零件型腔的尺寸，確定型腔的組合方式，確定成型零件的機加工、熱處理、裝配等要求，還要對關鍵的部位進行強度和剛度校核。5.1成型零部件的結構設計 所謂成型零件是模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件，它包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。按結構不同可分為整體式和組合式兩種結構形式。整體式凹模結構它是在整塊金屬模板上加工而成的，其特點是牢固、不易變形，不會使塑件產生拼接線痕跡。但是由于整體式型腔加工困難，熱處理不方便，所以其常用于形狀簡單的中、小型模具上。組合式凹模結構是指型腔是由兩個以上的零部件組合而成的。按組合方式不同，組合式凹模結?？煞譃檎w嵌入式、局部鑲嵌式、底部鑲拼式、側壁鑲拼式和四壁拼合式等形式。整體嵌入式凹模最常用的形式。小型塑件在采用多型腔模具成型時，各單個型腔采用機械加工、冷擠壓、電加工等方法加工制成，然后壓入模板中。這種結構加工效率高，裝拆方便，可以保證各個型腔的形狀尺寸致。 5.1.1 型腔結構設計型腔是成型塑件外表面的成型零件。分析產品，其外部結構簡單，考慮各方面因素，采用整體嵌入式型腔，它能節(jié)約優(yōu)質模具鋼，嵌入模板后有足夠的強度與剛度，使用可靠且置換方便。型腔采用4個M8螺釘固定于定模板，如圖5-1所示：圖5-1 型腔5.1.2 型芯結構設計型芯是用來成型塑料制品的內表面的成型零件。對于塑料殼體來說，它們的結構有所不同，因此其型芯結構也不同。型芯用4個M8螺釘固定于動模板，如圖5-2所示：圖5-2 型芯5.2 成型零部件工作尺寸計算5.2.1 成型零部件性能成型由于成型零件直接與高溫高壓的塑料熔體接觸，它必須有以一些性能:1） 必須具有足夠的強度、剛度，以承受塑料熔體的高壓；2） 有足夠的硬度和耐磨性，以承受料流的摩擦和磨損；3） 通常進行熱處理，使其硬度達到HRC45以上；4） 對于成型會產生腐濁性氣體的塑料還應選擇耐腐濁的合金鋼理；5） 材料的拋光性能好，表面應該光滑美觀。表面粗造度應在Ra0.4以下；6） 切削加工性能好，熱處理變形小，可淬性良好；7） 熔焊性能要好,以便修理；8） 成型部位應須有足夠的尺寸精度?？最惲慵镠8H10，軸類零件為 h7h10。5.2.2 型腔、型芯工作部位尺寸計算經查有關資料可知PE塑料的收縮率是1.24.0%本設計取收縮率為: S=1.2% 型腔工作部位的尺寸： 型腔徑向尺寸 型腔深度尺寸 型芯徑向尺寸 型芯高度尺寸 中心距尺寸 式中： L塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸（mm）l塑件內型徑向基本尺寸的最小尺寸（mm）H塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm）h塑件內型徑向基本尺寸的最小尺寸（mm）C塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（mm）x修正系數(shù)，取0.50.75塑件公差（mm） 模具制造公差，取（1/31/4）。各工作部位尺寸計算結果詳見相應零件圖紙所標明通常，制品中1mm和小于1mm并帶有大于0.05mm公差的部位以及2mm和小于2mm并帶有大于0.1mm公差的部位不需要進行收縮率計算。5.3 成型零部件的強度與剛度計算為了方便加工和熱處理，其型芯整體鑲嵌式，型腔為整體鑲嵌式。因此，型腔的強度和剛度按型腔整體式計算。由于型腔壁厚計算比較麻煩，也可參考經驗推薦數(shù)據(jù)。5.3.1 強度、剛度計算 進行成型零部件強度、剛度計算時考慮的要素：塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應具有足夠的強度和剛度，如果型腔側壁和底版厚度過小，可能因強度不足而產生塑料變性甚至破壞，也可能因為剛度不足而產生撓曲變形，導致溢料和出現(xiàn)飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。（1） 塑件成型過程中不產生溢料粘度特性塑料品種允許變形值 中粘度塑料PE0.05（2） 保證塑件的尺寸精度塑件尺寸經驗公式1050i/3(1+i)50200i/5(1+i)（3） 保證塑件順利脫模tS=1.40.8%=0.0112式中： 保證塑件順利脫模的型腔允許彈性變形量； t 塑件壁厚，mm；S塑件的收縮率。5.3.2 型腔的側壁和底板厚度的計算（1） 組合式矩形型腔側壁厚度的計算對于小尺寸的模具型腔，在發(fā)生大的彈性變形前，其內應力往往超過了模具材料的許多應力，因此，強度不夠是主要矛盾，設計型腔側壁厚應以強度為準。max= pHl4/32Ehs3 s=12.7mm設允許最大變形量為max，其壁厚按剛度條件的計算式為：s= s=25mm（2）組合式矩形型腔底板厚度的計算按強度條件，型腔底板厚度計算式為： h= 式中：h矩形底板的厚度 （mm） B底板總寬度 （mm） L雙支腳間距 （mm） P型腔內塑料熔體壓力 （MPa） 模具材料的許用應力 （MPa） h25 mm 第6章 結構零部件的設計6.1 選用標準注射模架6.1.1初選注射機1）注射量：該塑料制件單件重量m=4.69g 澆注系統(tǒng)重量的計算可以根據(jù)澆注系統(tǒng)尺寸先計算澆注系統(tǒng)的體積 V= 1.785粗略計算澆注系統(tǒng)重量為 1.7850.961.7g總體積 V塑件=（4.8862+1.785）=11.557總重量 M=11.5570.96=11.09g聚苯乙烯的密度為1.054g/cm3 ，PE的密度為0.96g/滿足注射量 V機V塑件/0.80式中 ： V機額定注射量（） V塑件塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和（）= 14.446滿足注射量 M機M塑件式中： M機額定注射量（g） M塑件塑件與澆注系統(tǒng)凝料的重量和（g） 聚苯乙烯的密度（g/cm3） 塑件采用塑料的密度（g/cm3） g2）注射壓力： P注P成型經查有關資料可知PE塑料成型時的注射壓力P成型=7090MPa3）鎖模力： P鎖模力pF式中p塑料成型時型腔的壓力，PE塑料的型腔壓力p=30MPa F澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和（）各型腔及澆注系統(tǒng)及各型腔在分型面上的投影面積 F=32852=6570 PF=306570=197.1KN根據(jù)以上的分析、計算，查相關資料初選注射機型號為：XS-Z-30,其有關技術參數(shù)如下： 理論注射容量（cm） 30 螺桿直徑（mm） 48 注射壓力（MPa） 319 注射行程（） 330 注射方式 注塞式 鎖模力（KN） 650 拉桿內向距（mm） 550 移模行程（mm） 200 最大模具厚度（mm） 380 最小模具厚度（mm） 160 噴嘴圓弧半徑（mm） 12 噴嘴孔直徑（mm） 3.5 最大開合模行程（mm） 160 動、定模板尺寸（） 630580 拉桿空間（） 4356.1.2選標準模架根據(jù)以上分析、計算以及型腔尺寸及位置可確定模架的結構形式和規(guī)格。通過調用Auto CAD的燕秀工具箱模架選用，如圖6-1所示圖6-1 模架參數(shù)定模板厚度：A=70 動模板厚度：B=80 墊塊厚度： C=80 模具厚度：H模=291模具外形尺寸：250300 291 6.2 定模板與動模板的設計本模具的模架是Auto CAD的燕秀工具箱調出拉，已經設計好動定各模板的相關參數(shù)。具體看圖6-1 模架參數(shù)6.3 合模導向機構的設計導向零件用來確定動、定模(或上、下模)的相對位置,并保證模具運動的方向精度.導向零件包括導柱、導套、導板等。導柱與導套的功能是為動模與定模（包括頂出板與動模板）在相對運動時導向。導向零件應盡量布置在靠近模具模板的邊緣出,以便于較寬松和較方便的安置模具成型零件和溫度調節(jié)系統(tǒng)根據(jù)具體模具結構，導柱的固定位置可以根據(jù)不同的需要設置在不同的模板上。一般的模具設計時盡量的將導柱的固定設置在定模板上。導向機構是保證動定?；蛏舷履：夏r，正確定位和導向的零件。在此次設計中我采用了導柱導向定位。它有如下功能： 定位作用：模具閉合后，保證動定?；蛏舷履Ｎ徽_，保證型腔的形狀和尺寸精確；導向機構在模具裝配過程中也起了定位作用，便于裝配和調整。 導向作用：合模時，首先是導向零件接觸，引導動定?；蛏舷履蚀_閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。 承受一定的側向壓力：塑料熔體在充型過程中可能產生單向側壓力，或者由于成型設備精度低的影響，使導柱承受了一定的側向壓力，以保證模具的正常工作。在設計中，導柱導向部分的長度應比凸模端面的高度高出812，在此次設計中取10，以避免出現(xiàn)導柱未導正方向而型芯先進入型腔。導柱的前端做成錐臺形，以使導柱順利地進入導向孔。所選的導柱導套材料為SUJ2鋼，硬度為5961。導柱中心到模具邊緣距離通常為導柱直徑的11.5倍，在此次設計中取1倍。其它一些參數(shù)值如圖6-2和圖6-4所示。導柱固定端與模板之間采用76的過渡配合；導柱的導向部分采用77配合。其詳細情況可參看模架結構圖。圖6-3導柱 圖6-4導套第7章 推出機構的設計注射成型后的塑料制件及澆注系統(tǒng)的凝料從模具中脫出的機構稱為推出機構。推出機構的動作通常是由安裝在注射機上的頂針或液壓缸完成的。推出機構一般由推出、復位、導向三大部件組成。推出機構的設計要求： (1)設計推出機構時應盡量使塑件留于動模一側 由于推出機構的動作是通過注射機的動模一側的頂桿或液壓缸來驅動的，所以，在一般情況下，模具的推出機構設在動模一側。正是由于這種原因，在考慮塑件在模具中的位置和分型面的選擇時，應盡量能使模具分型后塑件留在動模一側，這就要求動模部分所設置的型芯被塑件包絡的側面積之和要比定模部分的多。 (2)塑件在推出過程中不發(fā)生變形和損壞 為了使塑件在推出過程中不發(fā)生變形和損壞，設計模具時應仔細進行塑件對模具包緊力和粘附力大小的分析與計算，合理地選擇推出的方式、推出的位置、推出零件的數(shù)量和推出面積等。 (3)不損壞塑件的外觀質量 對于外觀質量要求較高的塑件，塑件的外部表面盡量不選作推出位置，即推出塑件的位置盡量設在塑件內部。對于塑件內外表面均不允許存在推出痕跡時，應改變推出機構的形式或設置專為推出使用的工藝塑料塊，在推出后再將工藝塑料塊與塑件分離。 (4)合模時應使推出機構正確復位 設計推出機構時，應考慮合模時推出機構的復位，在斜導桿和斜導柱側向抽芯及其他特殊的情況下，還應考慮推出機構的先復位問題等。 (5)推出機構應動作可靠 推出機構在推出與復位的過程中，結構應盡量簡單，動作可靠、靈活，制造容易。根據(jù)以上設計原則并結合制件的形狀，本模具采用斜頂頂出，利用中托司導向。頂出方式及位置如圖7-1所示： 圖7-1 頂出機構第8章 抽芯機構設計將型芯從成型位置抽至不妨礙塑件脫模的位置，型芯或滑塊所移動的距離稱為抽芯距。一般來說，抽芯距等于脫模行程加1.5mm5mm的安全距離。測得脫模行程最大為1.2mm?？扇〕樾揪酁?.5mm。斜頂內抽芯機構：使用場合：常用于內側凹凸結構的抽芯。能用斜定不用內行。工作原理：將頂出運動分解為側向抽芯運動。設計時注意事項：（1）要保證復位可靠；（2）斜頂上端面應比后模鑲件底0.050.1MM；（3）斜頂?shù)男苯且话銥?15，常用510 ；（4）側向移動時不能與膠件內的結構發(fā)生干涉；（5）當斜頂上端面的一部分為碰穿位時,推出時不應碰到另一側膠位；（6）斜頂?shù)墓潭ǚ绞揭妶D。內側抽芯機構由斜頂頂出。斜頂角度計算由Auto CAD的燕秀工具箱斜頂角度計算器計算，如下圖8-1所示，抽芯機構如8-2所示。抽芯斜頂具體尺寸詳見零件圖。圖8-1 圖8-2斜頂結構第9章 溫度調節(jié)系統(tǒng)設計冷卻系統(tǒng)在模具設計中是很重要的一部分，冷卻水道的布置對成品的質量尤為重要，下表是模具溫度對成品的影響。 表9-1不正常模溫對塑件質量的影響模具溫度塑件質量情況現(xiàn)象 過高 縮孔在壁厚部分，易冷卻地方先硬化，未冷卻的地方先收縮，而產生縮坑。模具溫度過高易產生縮孔溢料因為模具具有間隙，當溫度過高，型腔內塑料粘度低，流動大，易從縫隙溢料不均勻變形各部位冷卻不均，造成收縮不一致，產生變形 過低填充不良溫度過低，型腔內塑料粘度高難流動，填充不均熔接焊兩股料流匯合時，由于模溫低，產生不能完全熔合而出現(xiàn)類似毛發(fā)狀的細紋線表面不光澤出現(xiàn)表面不十分有光澤的情況溫度調整不的當 機械性能不良當模溫過高或過低時，對部分塑料，結晶不良造成機械性能不良由上表可以知道冷卻水道的位置取決于制品的形狀和不同的壁厚。原則上冷卻水道應設置在塑料向模具熱傳導困難的地方,根據(jù)冷卻系統(tǒng)的設計原則,冷卻水道應圍繞模具所成型的制品,且盡量排列均勻一致。設計冷卻水道需考慮如下因素：a.模具的結構形式，對冷卻系統(tǒng)設計直接有關；b.模具的大小和冷卻面積；c. 塑件熔接痕位置；d. 水孔邊離型腔的距離一般保持在1025mm，距離太近則冷卻不易均勻，太遠則效率降低。水孔以直徑一般在6mm上，根據(jù)模具大小決定；e.水孔管路應暢通無阻；f.水管接頭的位置應放在盡可能不影響操作的一側；g.冷卻水孔管路最好不開在型腔塑料溶接的地方，以免影響塑件強度。手機后蓋注射成型模具的冷卻分為兩部分，一部分是定模側的冷卻，另一部分是動模側的冷卻。a. 定模側冷卻水道結構。定模側的冷卻是四條6mm的冷卻水道完成的，如圖9-1所示。2動模側冷卻水道結構。 型芯冷卻由型芯板上兩條6mm的冷卻水道完成，型芯的冷卻如圖9-2所示。圖9-1 定模冷卻圖9-2 動模冷卻第10章 排氣系統(tǒng)設計 適當?shù)亻_設排氣槽；可以大大降低注射壓力、注射時間。保壓時間以及鎖模壓力，使塑件成型由困難變?yōu)槿菀?，從而提高生產效率，降低生產成本，降低機器的能量消耗。10.1排氣的作用 排氣的作用主要有兩點。一是在注射熔融物料時，排除模腔內的空氣；二是排除物料在加熱過程中產生的各種氣體。越是薄壁制品，越是遠離澆口的部位，排氣槽的開設就顯得尤為重要。另外對于小型件或精密零件也要重視排氣槽的開設，因為它除了能避免制品表面灼傷和注射量不足外，還可以消除制品的各種缺陷，減少模具污染等。那么，模腔的排氣怎樣才算充分呢？一般來說，若以最高的注射速率注射熔料，在制品上卻未留下焦斑，就可以認為模腔內的排氣是充分的。10.2排氣方式 模腔排氣的方法很多，但每一種方法均須保證：排氣槽在排氣的同時，其尺寸設計應能防止物料溢進槽內；其次還要防止堵塞。因此從模腔內表面向模腔體外緣方向測量，長612mm以上的排氣槽部分，槽高度要放大約0.250.4mm。另外,排氣槽數(shù)量太多是有害的。因為如果作用在模腔分型面未開排氣槽部分的鎖模壓力很大，容易引起模腔材料冷流或裂開，這是很危險的。除了在分型面上對模腔排氣外，還可以通過在澆注系統(tǒng)的料流末端位置設排氣槽，以及沿頂出桿四周留出間隙的方式達到排氣的目的。因為排氣槽開的深度、寬度以及位置的選擇；如果不適當，產生的飛邊毛刺，將影響制品的美觀和精度。因此上述間隙的大小以防止頂出桿四周出現(xiàn)飛邊為限。這里應特別注意的是：齒輪這樣的制件在排氣時，可能連最微小的飛邊也是不希望有的。這一類制件最好采用以下方式排氣：徹底清除流道內氣體；用粒度為200的碳化硅磨料對分型面配合表面進行噴丸處理。另外，在澆注系統(tǒng)料流末端開設排氣槽主要是指分流道末端位置的排氣槽，其寬度應等于分流道的寬度，高度視材料而異。10.3排氣設計方法 對于復雜幾何形狀的產品模具，排氣槽的開設；最好在幾次試模后再去斷定。而模具結構設計中的整體結構形式，其最大缺點就是排氣不良。對整體模腔模芯有以下幾種排氣方法：利用型腔的槽或嵌件被人部位；利用側面的嵌件接縫；局部制成螺旋形狀；在縱向位置上裝上帶槽的板條心開工藝孔；當排氣極困難時采用鑲拼結構等、如果有些模具的死角不易開排氣槽，首先應在不影響產品外觀及精度的情況下適當把模具改為鑲拼加工，這樣不僅有利于加工排氣清有時還可以改善原有的加工難度和便于維修。10.4熱固性塑料成型時的排氣槽設計 熱固性材料的排氣比熱塑性材料更為重要。首先在澆口前面的分流道都應排氣。排氣槽寬度應等于分流道寬度，高度為0.12mm。模腔的四周都應排氣，各排氣槽應相隔25mm，寬度為6.5mm，高度為0.0750.16mm，視物料流動世而定。較軟的材料應取較低的值。頂出桿應盡量放大，而且在大多數(shù)場合，頂出桿圓柱面上應磨出34個高0.05mm的平面，磨痕方向應沿頂出桿長度方向。磨削應用粒度較細的砂輪進行。頂出桿端面應當磨出0.12mm的倒角，這樣若有飛邊形成時，就會粘附在制件上。第11章 注塑機參數(shù)校核11.1 最大注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核由于在初選注射機和選用標準模架時是根據(jù)以上的四個技術參數(shù)及計算壁厚等因素選用的，所以注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度不必進行校核，已經符合所選注射機要求。11.2 開模行程的校核注射機最大的開模行程S Sh件+h澆+（510）=87.6160式中 h件 塑料制品高度（mm） h澆澆注系統(tǒng)高度故滿足要求。11.3 模具與注射機安裝相關部分尺寸校核 從標準模架外形尺寸看小于注射機拉桿空間，并采用壓板固定模具，所以所選注射機規(guī)格滿足要求。第12章 繪制圖紙并編寫技術文件12.1繪制各非標準零件圖紙裝配圖是模具裝配的主要依據(jù),其要求為：盡可能按1:1比例繪制，并應符合機械制圖國家標準。繪制時先由型腔開始繪制，主視圖與其它視圖同時畫出。為了更好地表達模具中成型塑件的形狀、澆口位置等，在模具總裝圖的俯視圖上，可將上模（或定模）拿掉，而只畫出下模（或動模）部分的俯視圖。模具總裝圖應包括全部組成零件，要求投影正確，輪廓清晰。按順序將全部零件的序號編出，并填寫零件明細表，標注技術要求和使用說明，標注模具的必要尺寸。步驟：1）首先畫出模具中心線及模具主視圖及側視圖外形線。確定動模與定模的分型面，確保塑件留在動模一側。畫出塑件位置及定模、動模型芯。畫出流道及澆口。2）在動模投影平面上畫出塑件位置，并在主視圖上表示各零件之間的裝配關系。3）畫出所有零件的引線，并順序標出零件序號。4）填寫標題欄、明細表內容，包括件號、名稱、材料、件數(shù)及標準件規(guī)格、數(shù)量等。5）編寫技術要求，包括裝配要求及試模要求。注明注射機規(guī)格及標準模架代號。附本模具的工作原理：開模時，動模部分向后移，這時塑件包在型芯上隨動模繼續(xù)后移，直至注射機頂桿與模具推板接觸，推出機構開始工作，此時斜頂作用于內側抽芯滑塊，完成內側抽芯動作，推桿將塑件從型芯上推出。合模時，復位桿使推出機構復位。模具裝配圖定模圖動模圖12.2編寫加工工藝和裝配技術模具精度是影響塑料成型件精度的重要因素之一，為了保證模具精度，塑料模具制造時應達到以下技術要求：a、組成塑料模具的所有零件，在材料加工精度和熱處理質量等方面均應符合相應圖樣的要求。b、組成模架的零件應達到規(guī)定的加工要求，裝配成套的模架應活動自如，并達到規(guī)定的平行度和垂直度要求c、模具的功能必須達到設計要求d、為了鑒別塑料成型件的質量，裝配好的模具必須在生產條件下試模，并根據(jù)試模存在問題進行修整，直至試出合格的成型件為止。12.21 加工要求本設計采用數(shù)控成形銑削和電火花加工，前者為塑料注射模具成型件加工的主要工藝方法，特別是高速銑削工藝、45軸聯(lián)動加工工藝的應用。已成為成型件現(xiàn)代加工工藝的主要方法和工藝類型。電火花成形加工是用于成型件經過成形銑削后的精密加工，以降低型面粗糙度參數(shù)，減少研磨、拋光工作量。工藝過程如下：1)成型件制造工藝過程和順序；2)成型件成形加工，包括孔系加工，溝槽和平面加工等；3)成型件熱處理工藝，包括淬火、氮化工藝以及表面強化工藝等；4)成型件型面的精飾加工，包括塑料模型腔皮紋加工、拋光與研磨加工等。12.22 模具成型件的加工工藝1) 粗加工工序 粗加工為精加工的預加工工序，也可作為精度、表面粗糙度和質量要求不高，作為非配合面的最終加工。2) 精加工工序 一般可作為最終加工工序，注射模具的凹凸模的成形銑削可達IT810、表面粗糙度可達Ra1.60.8um；電火花加工電極損耗可以達0.02%0.1%、表面粗糙度可達Ra0.31.25um。3) 精飾加工工序 一般在熱處理后進行，其工藝內容包括研磨、拋光皮紋加工等。即從模具凹凸模型面上去除極小余量，使工件最終達到形狀、尺寸及其精度和表面粗糙度要求。表12-1模具成型件常用加工工藝組合模具類別加工工序加工工藝配置1加工工藝配置2成型模凸、凹模加工工藝組合粗加工普通立銑成形銑CNC加工中心成形加工精加工普通立銑成形銑CNC加工中心成形加工研磨 拋光手工機械研、拋手工機械研、拋現(xiàn)選擇模具中典型的零件分析其加工工藝：板類零件的加工工藝分析：銑六個面精銑六個面鉆孔擴孔攻絲磨精度要求高的部位型腔的加工工藝分析：銑六個面精銑六個面數(shù)控銑削凹模鉆孔擴孔電脈沖加工凹模磨上下表面和導柱孔精磨凹模軸類零件的加工工藝分析：銑兩端面車表面達到圖樣要求磨表面。 總 結大學學習即將結束，畢業(yè)設計是其中最后一個環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技 能的綜合運用和檢驗。在完成大學所有課程學習和課程、生產實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械 設計、機械原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理 解，達到了學習的目的。對于模具設計這個實踐性非常強的設計課題，我進行了大量的文獻查閱和建模 學習。在這次畢業(yè)設計中通過參考、查閱各種有關模具方面的資料，請教工廠中極具經驗的模具設計人員和工人師傅以及各位老師有關模具方面的問題，特別是模具在實際中可能遇到的具體問題，使我在短時 間里，對模具的認識有了一個質的飛躍。使我對塑料模具設計的各種成型方法，成型零件的設計，成型 零件的加工工藝（如線切割、電火花加工、CNC 電腦數(shù)控加工），主要工藝參數(shù)的計算，產品缺陷及 其解決辦法，模具的總體結構設計及零部件的設計等都有了進一步的理解和掌握。模具在當今社會生活 中運用得非常廣泛，掌握模具的設計方法對我們以后的工作和發(fā)展有著十分重要的意義。從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個人學習事物所必經的一般過程，我對模具的認識過程 亦是如此。經過半年的學習和努力，我相信這次畢業(yè)設計一定能為大學生涯劃上一個圓滿的句號，為將來的事業(yè)奠定堅實的基礎。敬請各位老師對我的設計過程作最后檢查1 沖壓與塑料成型設備；程燕軍 柳舟通（主編）2 塑料成型工藝與模具設計；劉彥國（編著）3 模具制造技術；張信群 王雁彬（主編）4AutoCAD 2008 機械繪圖；陳靜（主編）.5 機械制圖基礎；田晶（主編）6工程材料成型與應用；王毓敏（主編）.7機械工程基礎；喬西銘（主編.8冷沖壓工藝及模具設計；魏崢（主編）9模具設計技能培訓AutoCAD；吳柳機 張木青 彭智晶 黃廣力（主編）.10 先進制造工藝技術；李長河 丁玉成（主編）.11UG模具設計實訓教程；李軍（主編）