塑料多格盒注射模设计【毕业论文答辩资料】

需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 摘要 塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。 本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是多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；利用 统标准软件对模具进行参数化设计。并根据塑件得特殊性添加了气动脱模装置和限位拉杆装置来使模具结构更加合理，工作更加可靠。 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；通过绘图使自己对 图软件有了更好的掌握。 关键词：塑料模具；参数化；分型面； 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 he in of is of so in is of in is a of of is of in of to to is a of of to by on AD a 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 目录 摘要 . I . 1 章 绪论 . 1 具工业在国民经济中的地位 . 1 国模具工业的现状 . 2 料模具的现状及发展趋势 . 3 章小结 . 4 第 2 章 塑件成型工艺性分析 . 5 品分析 . 5 料材料成型特性与工艺参数 . 6 件的注射工艺参数的确定 . 8 的成型收缩及尺寸精度 . 9 射成型工艺过程 . 9 章小结 . 9 第 3 章 注塑机的选择 . 10 射机的选择 . 10 塑机简介 . 10 塑机基本参数 . 11 腔的配置 . 12 件的参数计算 . 15 射压力的校核 . 15 模力校核 . 16 架的初选与校核 . 16 章小结 . 18 第 4 章 模具设计 . 19 注系统的设计原则 . 19 道的设计 . 20 流道的设计 . 20 料穴的设计 . 21 需要购买对应 纸 咨询 14951605 - 流道的设计 . 21 口套的设计 . 21 口的选择 . 22 型面的设计 . 23 定型腔的排列方式 . 24 气槽的设计 . 25 料杆 . 25 向机构的设计 . 26 向机构的作用 . 26 向机构的设计 . 26 设计导套和导柱须注意的事项 . 27 柱与导套 . 28 模机构设计 . 28 定推出机构 . 28 动脱模 . 30 道凝料的推出 . 31 章小结 . 31 第 5 章 成型零件设计与计算 . 32 模结构设计 . 32 模结构设计 . 32 模尺寸的计算 . 33 模径向尺寸的计算 . 33 模深度尺寸的计算 . 34 模尺寸的计算 . 35 模径向尺寸的计算 . 35 模高度尺寸的计算 . 36 腔侧壁以及底板厚度尺寸 . 37 腔侧壁厚度计算 . 37 板厚度计算 . 38 章小结 . 38 第 6 章 模具温度调节系统设计 . 39 度调节对塑件质量的影响 . 39 温度调节系统的要求 . 39 需要购买对应 纸 咨询 14951605 - V - 却系统设计原则 . 39 章小结 . 40 结论 . 41 致谢 . 42 参考文献 . 43 附录 . 44 需要购买对应 纸 咨询 14951605 - 需要购买对应 纸 咨询 14951605 - 需要购买对应 纸 咨询 14951605 - 需要购买对应 纸 咨询 14951605 - 1 - 第 1章 绪论 模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。 具工业在国民经济中的地位 模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。 模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在 1989 年 3 月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一 位。 模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中 6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。 模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展 重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005 年将达到 170 种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有 80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有 14 种排量80 多个车型， 1000 多个型号。单辆摩托车约有零件 2000 种，共计 5000 多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需 1000 副模具，总价值为 1000 多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 - 2 - 目前世界模具市场 供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。 国模具工业的现状 自 20 世纪 80 年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。 20 世纪 90 年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在 1990 年仅 60 亿元人民币， 1994 年 增长到 130 亿元人民币，1999 年已达到 245 亿元人民币， 2000 年增至 260270 亿元人民币。今后预计每年仍会以 10%15%的速度快速增长。 目前，我国 17000 多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的 “模具之乡 ”和最具发展活力的地区之一。在广东， 一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。 在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。其中，冲压模具约占 50%（中国台湾： 40%），塑料模具约占 33%（中国台湾： 48%），压铸模具约占 6（中国台湾： 5%），其他各类模具约占 11（中国台湾： 7%）。 中国台湾模具产业的成长，分为萌芽期 （ 19611981），成长期（ 19811991），成熟期（ 19912001）三个阶段。 萌芽期，工业产品生产设备与技术的不断改进。由于纺织，电子，电气，电机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如热处理产业等）逐年增加。在此阶段的模具包括：一般民生用品模具，铸造用模具，锻造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具需要购买对应 纸 咨询 14951605 - 3 - 等。 1981 年 1991 年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显，自 1982 年起，台湾地区就将模具产 业纳入 “策略性工业适用范围 ”，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外销策略，全力发展整体经济。随着民生工业，机械五金业，汽机车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，逐渐形成台湾模具工业两大主流。从 1985 年起，模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等术，所以台湾模具业接触 术的时间相当早。 成熟期，在国际化，自由化和国际分工的潮流下， 1994 年， 1998 年，由台湾地区政府委托金属中心执行 “工业用模具技术研究与发展五年计划 ”与“工业用模具技术应用与发展计划 ”，以协助业界突破发展瓶颈，并支持产业升级，朝向开发高附加值与进口依赖高的模具。 1997 年 11 月间台湾凭借模具产业的实力，获得世界模具协会（ 同获准入会，正式成为世界模具协会会员，。整体而言，台湾模具产业在这一阶段的发展，随着机械性能，加工技术，检测能力的提升，以及计算机辅助设计，台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电，五金业和汽机车运输工具业，提升到计算机与电子，通信与光电等精密模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型塑料射出及精密锻造等模具。 20 世纪 80 年代 开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以 15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。 中国塑料模工业从起步到现 在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产 48（约 122屏幕彩电塑壳注射模具， 容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体需要购买对应 纸 咨询 14951605 - 4 - 仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具 术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。 尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到 国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10 多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。 密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。 用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件 的应用必将日渐广泛。 术；模具 术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具 术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。 短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。 章小结 本章调查了模具在国民经济中的地位和我国模具技术和模具工业的现状及发展 趋势，分析了模具工业与国外技术的差距。以及如何来缩小差距。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 - 5 - 第 2章 塑件成型工艺性分析 品分析 1 制件 如图 2示。 图 2塑料多格盒二维零件图 图 2料多格盒三维零件图 需要购买对应 纸 咨询 14951605 - 6 - 该塑件为多格盒而且深度较大，因此不方便脱模，因此需要在凸模上添加进气口，这样在脱模时能保证腔内腔外大气压强一致，脱模板能方便脱下塑件。也是因为塑件为多格，因此要考虑填充时进料得速度和是否能均匀填充，同时还要不影响塑件外观，这样我们应选用多点浇口，通过对塑件材料、形状及外形尺寸的 观察分析和设计方案制定。 料材料成型特性与工艺参数 此次材料是采用 塑成的。查相关手册可知 :丙烯 英文名称 :分子式 :n 简称 : 由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。有等规物、无规物和间规物三种构型，工业产品以等规物为主要成分。聚丙烯也包括丙烯与少量乙烯的共聚物在内。通常为半透明无色固体，无臭无毒。由于结构规整而高度结晶化 ,故熔点高达 167 ,耐热 ,制品可用蒸汽消毒是其突出优点。密度 最轻的通用塑料。耐腐蚀 ,抗张强 度 30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。特点：无毒、无味，密度小， 强度 、刚度、硬度耐热性均优于低压 聚乙烯 ,可在 100 度左右使用 绝缘 性不受湿度影响 ,但低温时变脆、不耐磨、易老化 耐腐蚀零件和绝缘零件 。常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。 材料聚丙烯的成型特性 ： 吸湿性小 ,易发生融体破裂 ,长期与热 金属 接触易分解 . 但收缩范围及 收缩值大 ,易发生缩孔 变形 . 浇注系统及冷却系统应缓慢散热 ,并注意控制成型温度 模具温度低于 50 度时 ,塑件不光滑 ,易产生熔接不良 ,流痕 ,90 度以上易发生翘曲变形 避免缺胶 ,尖角 ,以防应力集中 . 下表 2绍了聚丙烯（ 某些性能。 表 2热塑性材料的某些性能 材料名称 拉伸弹性模量压缩比 成型收缩率 /% 与钢的摩擦因数 泊松比 需要购买对应 纸 咨询 14951605 - 7 - /乙烯 40950 丙烯 1001600 机玻璃 苯乙烯共聚 3160 3500 氯乙烯 硬4004200 苯乙烯 20%30%） 28003500 14003100 3200 冲型 耐热型 30%） 1900 1800 1800 甲醛 充 2800 碳酸脂 20%30%） 1440 31204000 要购买对应 纸 咨询 14951605 - 8 - 尼龙 30%） 1800 8700 龙 30%） 2600 龙 30%） 12502880 60201260 0 件的注射工艺参数的确定 注射成型工艺参数 : 注塑机类型： 螺杆式 喷嘴形式： 直通式 料筒一区 / 180200 料筒二区 / 200220 料筒三区 / 160170 喷嘴温度 / 170190 模具温度 / 4080 注塑压 力 / 70120 注塑时间 /s 05 保压时间 /s 2060 冷却时间 /s 1550 成型周期 /s 40120 干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。 熔化温度： 220275C，注意不要超过 275C。 模具温度： 4080C，建议使用 50C。结晶程度主要由模具温度决定。注射压 力：可大到 1800 需要购买对应 纸 咨询 14951605 - 9 - 注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。 流道和浇口：对于冷流道，典型的流道直径范围是 47议使用通体为圆形的注入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是 1也可以使用小到 浇口。对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。 料完全可以使用热流道系统。 的成型收缩及尺寸精度 塑料制件从模具中取出发生尺寸收缩的特性称为塑 料的收缩性。因为塑料制件的收缩率不仅于塑料本身的热胀冷缩性质有关，而且还与模具结构及成型工艺条件有关，故将塑料制件的收缩称为成型收缩。 由于塑料多格盒壁厚较薄，因此对模具的精度要求较高。初选精度等级为 6级。查表得聚丙烯的成型收缩率为 射成型工艺过程 装入料斗 预塑化 注射装置准备注射 注射 保压 冷却 脱模 塑件送下工序 脱模剂 合模 注射 章小结 本章主要介绍了本设计使用的材料聚丙烯的基本特性、主要用途与其成型 特点；通过分析聚丙烯材料的特性及工艺参数，确定了本设计提供塑件的壁厚和表面质量。使用 图软件绘制出塑料多格盒的二维图形；又使用 三维绘图软件绘制出塑料多格盒的三维图形，知道了此塑件的体积与质量，为以后的设计奠定了基础。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 - 10 - 第 3章 注塑机的选择 1956年制造出世界上第一台往复螺杆式注塑机 ,这是注塑成型工艺技术的一大突破 ,目前注塑机加工的塑料量是塑料产量的 30%;注塑机的产量占整个塑料机械产量的 50%产量最多的机种之一。 塑机简介 根 据塑料注射成型过程 ,一般可将注射机分为以下几个部分 : （ 1） 注射装置 （ 2） 合模装置 （ 3） 液压传动和电器控制 随着现代电子技术的飞速发展 ,注射机控制系统升级换代很快。微型计算机控制的注射机已较常见。其控制系统由 储器、显示器等组成，并有初始化和调试、注射和模具动作、压力和速度控制、数字 路和诊断等功能软件。 注塑机的分类方式很多 ,目前尚未形成完全统一标准的分类方法。常用的说法有 : （ 1）按设备外形特征分类 : 卧式 ,立式 ,直角式 ,多工位注塑机； （ 2）按加工能力分类 : 超小型 ,小型 ,中型 ,大型和超大型注塑 机。 此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类 ,但日常生活中用的较少。注射机为塑料注射成型所用的主要设备，图 3 需要购买对应 纸 咨询 14951605 - 11 - 图 3卧式注射机外形 12345678910注射成型时注射模具安装在注射机的动模板和定模板上，由锁模装置合模并锁紧，塑料在料筒内加热呈熔融状态，由注射装置将塑料熔体注入型腔内，塑料制品固化冷却后由锁模装置开模，并由推出装置将制件推出 。 塑机基本参数 注塑机的主要参数有公称注射量 ,注射压力 ,注射速度 ,塑化能力 ,锁模力 ,合模装置的基本尺寸 ,开合模速度 ,空循环时间等 制造 ,购买和使用注塑机的主要依据。 (1)公称注塑量 指在对空注射的情况下 ,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时 ,注射装置所能达到的最大注射量 ,反映了注塑机的加工能力。 (2)注射压力为了克服熔料流经喷嘴 ,浇道和型腔时的流动阻力 ,螺杆 (或柱塞 )对熔料必须施加足够的压力 ,我们将这种压力称为注射压力。 (3)注射速率 为了使熔料及时充满型腔 ,除了必须有足够的注射压力 外 ,熔料还必须有一定的流动速率 ,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。 常用的注射速率如表 3 表 3射量与注射时间的关系 注射量 /125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000 需要购买对应 纸 咨询 14951605 - 12 - 注射速率 /Cm/s 125 200 333 570 890 1330 1600 2000 注射时 /s 1 5 (4)塑化能力 单位时间内所能塑化的 物料量 若塑化能力高而机器的空循环时间长 ,则不能发挥塑化装置的能力 ,反之则会加长成型周期。 (5)锁模力 注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力 ,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开。 (6)合模装置的基本尺寸 包括模板尺寸 ,拉杆空间 ,模板间最大开距 ,动模板的行程 ,模具最大厚度与最小厚度等。这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围。 (7)开合模速度 为使模具闭合时平稳 ,以及开模 ,推出制件时不使塑料制件损坏 ,要求模板在整个行程中的速度要合理 ,即合模时从 快到慢 ,开模时由慢到快在到停。 (8)空循环时间 在没有塑化 ,注射保压 ,冷却 ,取出制件等动作的情况下 ,完成一次循环所需的时间。 腔的配置 型腔的配置决定了模具结构总体方案的设计。一但型腔布置完成，浇注系统走向和类型便确定。冷却系统和脱模机构在配置型腔时也必须统筹考虑。若冷却通道布置与推杆孔、螺孔发生冲突时要在型腔配置中进行协调。当型腔、浇注系统、冷却系统、脱模机构的初步位置确定后，模板的外行尺寸也基本确定。 多型腔在模具上通常采用圆形排列、 H 形排列、直线形排列以及复合排列等，在设计时应注意如下 几点： (1)尽可能采用平衡式排列，以便构成平衡式浇注系统，确保塑件质量的均一稳定。 (2)型腔布置和浇口开设部位应力求对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料现象，如图 3b）的布局就比 3a）的布局合理。 (3)尽量使型腔排列得紧凑一些，以便减小模具的外形尺寸。如图 3（ b）的布局优于图（ a）布局，因为图（ b）的模板总面积小，可需要购买对应 纸 咨询 14951605 - 13 - 节省钢材，减轻模具质量。 (4)型腔的圆形排列所占的模板尺寸大，虽有利于浇注系统的平衡，但加工麻烦，除圆形制品和一些高精度制品外，在一般情况下常用直线排列和H 形排列 ，从平衡的角度来看应尽量选择 H 形排列，从平衡的角度来看应尽量选择 H 形排列，如图 3b）、（ c）的布局比（ a）要好。 （ a） （ b） 图 3型腔的布置力求对称 （ a） （ b） 图 3型腔的布置力求紧凑 需要购买对应 纸 咨询 14951605 - 14 - 图 3一模十六腔的几种排列方案 注塑模的型腔数目 ,可以是一模一腔 ,也可以是一模多腔 ,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素： （ 1） 塑件的尺寸精度 ； （ 2）模具制造成本； （ 3）注塑成型的生产效益； （ 4）模具制造难度。 型腔数的确定有多种方法，本题采用注射机的注射量来确定它的数目。其公式如下： V (3式中 G注射机的实际公称注射量 /单个制品的体积 /浇道和浇口的总体积 /产中每次实际注射量应为公称注射量 G 的（ ，行计算。每件制品所需浇注系统的体积为制品体积的（ 1）倍，现取 C 行计算。 由公式（ 3， V/V = 一个，根据制件的最后要求，最后确定模具为一模一腔的模具结构。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 - 15 - 件的参数计算