托架注塑成型工艺及模具设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计（论文） 题 目 名 称： 托架 注塑成型工艺及模具设计 学 院（部）： 专 业： 学 生 姓 名： 班 级： 学号 指导教师姓名： 职称 职称 最终评定成绩： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 随着各种性能优越的工程塑料的不断开发，工业、民业的各种塑料制品需要的不断增长，注塑工艺越来越多地用于制造领域成形各种性能要求的制品。而注塑模具的设计质量、注塑机应用等直接影响成形制品的生产效率、质量及成本。一副好的注射模具可成型上百万次，由于其寿命的延长，从另一方面降低了塑件的成型成本，并且好的模具由于更换，检修少，从而提高了其生产效率。为了满足日益发展的工业的要求和民需生活品的需要，我们应不断的研究开发，设计出能提高注射模性能的注射模，以满足各行各业的需要。 在本设计中，通过运用 托架 进行一模二穴的设计开发，其中包括凸、凹模的设计、推出机构的设计、注射机的选择与校核、浇注系统的设计、冷却系统的设计、模架的选择等各项工作。在本设计中，设计的重点在成型零部件即凸、凹模的设计和浇注系统、冷却系统的设计。其中浇注系统和冷 却系统的设计是一副模具的设计灵魂，浇注系统的设计直接影响着塑件的成型质量和生产效率 1。因此，对浇注系统的设计是注射模具设计的重点工作。而与此同时，模具的温度对塑件的质量和生产效率也着直接的影响，模具温度的控制直接影响着模具的凝固时间和收缩内应力，从而影响模具的成型周期长短和塑件质量好坏，及其表面粗糙度等。在本设计中着重设计了凸、凹模尺寸、浇注系统和冷却系统的尺寸及其系统结构。通过本次设计，我们首先学习了解了我国塑料模具的现状和发展状况、注射模的基本结构和注射模成型工艺过程以及模具设计的基本原理。 关键词： 塑模；工艺 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of to to is in of of by a on of be a of of on of as a of a In to of of we to of in to of of In AD in a on of of of In on of is of is of a 1. of is of of At of a of of in we to of in of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘 要 . 录 . 1 章 绪 论 . 1 . 1 . 1 第 2 章 塑件的工艺分析 . 3 . 4 件的原材料分析 . 4 聚甲醛的注塑工艺参数 . 5 . 5 构分析 . 5 寸精度分析 . 5 面质量分析 . 5 积和质量 . 6 第 3 章 注射机的选择及校核 . 7 注射机的选择 . 7 型腔数目的确定及校核 . 8 锁模力的校核 . 9 开模行程的校核 . 9 第 4 章 浇注系统的设计 . 10 分型面的选择 . 10 主流道的设计 .浇口设计 . 12 剪切速率的校核 . 12 主流道剪切速率校核 . 13 浇口剪切速率的校核 . 13 第 5 章 成型零部件设计 . 14 型腔和型芯工作尺寸计算 . 14 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 型腔侧壁厚度计算 . 15 第 6 章 合模导向机构设计 . 17 第 7 章 温度调节系统设计 . 18 对温度调节系统的要求 . 18 冷却系统设计 . 18 设计原则 . 18 冷却时间的确定 . 18 塑料熔体释放的热量 . 19 高温喷嘴向模具的接触传热 . 19 注射模通过自然冷却传导走的热量 . 20 冷却系统的计算 . 21 凹模冷却系统的计算 . 21 第 8 章 抽芯系统的设计 . 23 斜导柱设计 . 23 滑槽的设计 . 26 楔紧设计 . 26 滑块定位设计 . 27 弹簧设计计算 . 27 第 9 章 模具工作原理说明 . 28 结 论 . 29 参 考文献 . 30 致 谢 . 31 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第 1 章 绪 论 从 20世纪 80年代初开始，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。在随后随着模具技术的不断发展，模具工业也被广泛的被投用于汽车、电子、电器、航空、仪表、轻工、塑料以及日用品等工业部门中 。在发达国家人们认为，没有模具，就没有高质量的产品。并且模具享有“发展工业的一把钥匙”；“一个企业的心脏”；“富裕社会的一种动力”等之美誉。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。模具企业也如雨后春笋，迅速萌生，蓬勃发展。 随着模具工业规模的不断扩大，我国的模具技术水平也有较大的提高已能制造体现现代模具设计制造水平的大型、负责、精密的模具，部分模具达到了国际先进水平。虽然我国模具工业有了长足的进步，部分模具已经到达了国际先进水平，但是无论是数量上还是在质量上仍满 足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10 多亿美元的大型、精密、复杂模具。为了缩小与发达国家的模具行业的差距，我国的模具正积极的向着开发大型、精密、复杂模具；加强模具标准件的应用；推广 （ 1）现状 近年来国外塑料模的发展速度也迅速增长，在诸多国家中（日本、德国、瑞士等）其塑料模工业的发展都高于了冲压模，塑料模生产的经济经额占据了整个模具产业的 1/2。国外大量生产的塑料模主要采用多腔模、多层模和多层多腔、多工位多腔等类型 模具，多层模已发展到 64 64 腔，还研制了多层模专用的注射成形机，各试饮料塑料瓶、杯子几鞋模多采用多工位多腔模，饮料瓶模多达 32 腔。日本和欧美一些国家用铝材制作注塑模，由于铝导热性比钢好，是钢的三倍，注射周期可缩短 2530%，并且模具重量也大为减轻。 塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的 ,在我国 ,起步较晚 ,但发展很快 ,特别是最近几年，无论在质量、技术和制造能力上都有很大发展 ,取得了很大成绩。我国在塑料模的发展中用 30年的时间就走过了国外 90年的发展历程，现已具备相当规模。在 1987 年我过塑料产量已达 297 万吨，位居世界第 5 位。如今我国塑料产业已形成了相当规模的完整体系，塑料模的设计技术、制造技术、 术、 术已有相应的设计和开发应用。塑料的生产，成型加工，塑料机械设备。模具工业以及科研等，都已发展都了一定规模。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 （ 2）发展趋势 随着人类社会的不断进步和高新技术的不断发展，人们对产品的要求越来越高，这就促使了我们必须大力研发模具设计技术。世界各国对塑料模设计技术也给予了高度的重视和关注并投入重金进行研究和开发。在国际上塑料模具未来的发展主要向着以下几方面进行： 在模具设计制造中全面推广 术是模具技术发展的一个重要里程碑，实践证明， 术是模具设计制造的发展方向。 注射模 塑料模 射模 向实用化方向迈进。我国政府对注射模 门组织了“八五”国家重点技术攻关项目“注射模 目前，美国 司的 家系统，能帮助模具设计人员用专家的知识解决 注射模的问题。 塑料模专用材料研究和开发 目前，塑料模钢拥有的类型有：基本型、预硬化型、时效硬化型、热处理硬化型、马氏体时效钢和粉末冶金模具钢等钢种。在“八五”期间，国家也组织了诸多钢铁厂单位大力研究和开发塑料模专用系列钢，这将进一步扩大和完善塑料模钢材。 塑料模加工程控化 机械技术与电子技术的密切结合，日益更多地采用数控数显、计算机程序控制的加工方法，实现高层次、多工位加工，使塑料模在质量上、效率上产生一个新的飞跃。激光成型技术也在塑料模腔加工中取得了巨大成功。 模具研磨抛光自动化、智能化 模具表面 的光整加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响 ,我国目前仍以手工研磨抛光为主 ,不仅效率低（约占整个模具周期的 1/3),且工人劳动强度大 ,质量不稳定 ,制约了我国模具加工向更高层次发展。因此 ,研究抛光自动化、智能化是重要的发展趋势。日本已研制了数控研磨机 ,可实现三维曲面模具的自动化研磨抛光。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 第 2 章 塑件的工艺分析 该塑件是 托架 产品，其零件图如图所示。本塑件的材料采用 聚甲醛 ，生产类型为大批量生产。 图 1 托架 图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 件的原材料分析 该材料为聚甲醛 聚甲醛是一种没有侧链，高密度，高结晶性的 线性聚合物 ，具有优异的综合性能。 聚甲醛是一种表面光滑，有光泽的硬而致密的材料，淡黄或白色，可在 温度范围内长期使用。它的耐磨性和自润滑性也比绝大多数 工程塑料 优越，又有良好的耐油，耐过氧化物性能。很不耐酸，不耐 强碱 和不耐太阳光紫外线的辐射。 聚甲醛的 拉伸强度 达 70吸水性 小，尺寸稳定，有光泽，这些性能都比尼龙好，聚甲醛为高度结晶的树脂，在 热塑性树脂 中是最坚韧的。具抗热强度， 弯曲强度 ，耐疲劳性强度均高，耐磨性和电性能优良。 聚甲醛的分子结构式为毛 一种没有侧链的高密度、高结晶性的线型聚合物。由于 此聚甲醛链轴方向的填充密度大。与聚乙烯相比，聚甲醛的碳氧键短，内聚能密度高，密度大。 按其分子链中化学结构的不同，可分为均聚甲醛和共聚甲醛两种。两者的重要区别是：均聚甲醛密度、结晶度、熔点都高， 但热稳定性差，加工温度范围窄（约 10 ），对酸碱稳定性略低；而共聚甲醛密度、结晶度、熔点、强度都较低，但热稳定性好，不易分解，加工温度范围宽（约 50 ），对酸碱稳定性较好。是具有优异的综合性能的工程塑料。有良好的物理、机 械和化学性能，尤其是有优异的耐摩擦性能。俗称赛钢或夺钢，为第三大通用 塑料。 适于制作减磨耐磨零件 ,传动零件 ,以及化工 ,仪表等零件。 聚甲醛分子链的柔顺性大，链的结构规整性高，因而结晶度高，结晶能力强。均聚甲醛的结晶度为75%一 85 %，共聚甲醛为 70%一 75 %，即使快速淬火，结晶度也能达到 65%以上。完全非晶态的聚甲醛只有在一 100 时才能得到。 高密度和高结晶度是聚甲醛具有优良胜能的主要原因，如硬度大和模量高，尺寸稳定性好，耐疲劳性突出，不易被化学介质腐蚀等。尽管聚甲醛分子链中 有一定的极性，但 由于高密度和高结晶度束缚了偶极矩的运动，从而使其仍具有良好的电绝缘性能和介电性能。 聚甲醛端基中含有半缩醛结构。当加热至 100 左右时，可从其端基的半缩醛处逐渐解聚，因此其耐热性较低。当加热到 170 左右时，可从分子链的任何一处发生自动氧化反应而放出甲醛，甲醛在高温有氧时会被氧化成为甲酸，甲酸对聚甲醛的降解反应有自动加速催化作用，因此 常在均聚甲醛树脂中加人热稳定剂、抗氧化剂、甲醛吸收剂等，以满足成形加工的需要。由于共聚甲醛分子链中含有一定量的 可以阻止聚甲醛分子链的 氧化降解，因而共聚甲醛比均 聚甲醛的热稳定性能要好得多。但是无论是均聚甲醛还是共聚甲醛，在加工和应用时应充分重视其热稳定性和热氧稳定差的缺点。 注塑工艺参数 料筒温度 喂料区 3050(50) 区 1 160250(200) 区 2 200300(220) 区 3 220300(240) 区 4 220300(240) 区 5 220300(240) 喷嘴 220300(240) 比重 点 175C 伸强度（屈服） 70长率（屈服） 15% （断裂） 15% 冲击强度 （无缺口） 108KJ/带缺口） 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 均聚甲醛 的合成一般以甲醛的水溶液在酸的存在下缩合聚合。得到 聚合度 为 100以上的 后将其加热分解成甲醛气体，经精制和脱水后，通常利用部分 预聚合 的方法纯化单体，然后通入含少量 引发剂 的干燥 溶剂 中进行聚合。因为水的存在，使分子量显著降低。引发剂可用 路易斯酸 或碱等。但大多用 叔胺 进行负离子加成聚合，反应如下：聚甲醛的端基为半缩醛（ 当温度高于 100 时 ，端基易断裂，一般需经端基处理使之稳定化。稳定化处理后可耐热到 230 。 多聚甲醛 可在 170 200 的温度下加工，如注射、挤出、吹塑等。主要用作工程塑料，用于汽车、机械部件等。 一种坚韧有弹性的材料，即使在低温下仍有很好的抗蠕变特性、几何稳定性和抗冲击特性。有 均聚物 材料也有 共聚物 材料。 均聚物 材料具有很好的延展强度、抗疲劳强度，但不易于加工。共聚物材料有很好的 热稳定性 、 化学稳定性 并且易于加工。无论 均聚物 材料还是共聚物材料，都是结晶性材料并且不易吸收水分。 缩率 ，可高达到 2%对于各种不同的增强型材料有不同的 收缩率 。 聚甲醛 的注塑工艺参数 1、注塑机类型： 螺杆式 7、保压力 50702、喷嘴形式 直通式 8、注射时间 35s 3 、螺杆转速（ r/ 3060 9、保压时间 1530s 4、喷嘴温度 180190 C 10、模具温度 5070 5、成型温度 C 料筒： 前 200210 中 210230 后 180200 11、冷却时间 1530s 6、注射压力 7090 12、成型周期 4070s 构分析 从零件图上分析， 该零件总体形状为 长 形 。在凸台上 ,孔对称分布 ,因 此 ,模具设计 ,该零件属于中等复杂程度 . 寸精度分析 从塑件的壁厚上来看 ,壁厚最大处为 3厚均匀 ,，在制件的转角处设计圆角，防止在此处出现缺陷，由于制件的尺尺寸中等。 面质量分析 该零件的表面除要求没有缺陷毛刺，内部不得有杂质外，没有什么特别的表面质量要求，故比较容易实现。 综上分析可以看出 ,注塑时在工艺控制得较好的情况下 ,零件的成型要求可以得到买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 保证 . 计算塑件的质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。 计算塑件的体积： V=单个） 计算塑件的质量：根据设计手册可查得 = 塑件质量： M= 19g(通过 3 采用一模两件的模具结构，考虑其外形尺寸，注塑时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注塑机 125型。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 第 3 章 注射机的选择及校核 注射机的选择 设计模具时，应详细地了解注射机的技术规范，才能设计出合乎要求的模具，应了解 的技术规范有：注射机的最大注射量、最大注射压力、最大锁模力、最大成型面积、模具最大厚度和最小厚度、最大开模行程以及机床模板安装模具的螺钉孔的位置和尺寸。 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 ,注塑成型过程所需要的时间称为装置所能达到的最大注射量 ,反映了注塑机的加工能力。 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。 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所示。 表 1注射速率 注射量/125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000 注射速率/ 125 200 333 570 890 1330 1600 2000 注射时间/S 1 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 . 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 . 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 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 . 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 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 . 选择螺杆式注塑机的型 号为： 主要技术参数如下： 表 2注射机参数 注塑机型号 定注射量 500杆（柱塞）直径 85射压力 121射行程 260射方式 螺杆式 锁模力 4500大成型面积 1800大开合模行程 700具最大厚度 700具最小厚度 300嘴圆弧半径 嘴孔直径 出形式 两侧设有顶杆，机械顶出 动、定模固定板尺寸 900杆空间 650合模方式 中心 液压、 两侧 机械 顶杆 液压泵 流量 200、 18L/力 614动机功率 40热功率 14器外形尺寸 7670型腔数目的确定及校核 根据市场经济及生产效率的要求，本模具采用一模 2腔型腔结构，即型腔数目 2n 。因型腔数量与注射机的塑化速率、最大注射量及锁模量等参数有关，因此有任何一个参数都可以校核型腔的数量。一般根据注射机料筒 塑化速率确定型腔数量 n ； p 1买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 式中 K 注射机最大注射量的利用系数，一般取 注射机最大注塑量， g； 1m 浇注系统所需塑料质量， g ； m 单个塑件的质量， g 。 式中1m 、 m 也可以为注射机最在注射体积（ 浇 注系统凝料体积（ 单个塑件的体积（ 故取 2n 满足我们设计要求。 锁模力的校核 注射成型时，塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素，其数值越大，需要的锁模力也就越大。注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢料现象，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模离，即： )( 1 （式中符号同前） 式中 A 为单个塑件在分型面上的投影面积， 1A 为浇注系统在分型面上的投影与型腔不重叠部分的面积， 注塑机的额定销模力 ,N。 开模行程的校核 注射机开模行程是有限的 ，开模行程应该满足分开模具取出塑件的需要。因此，塑料注射成型机的最大开模距离必须大于取出塑件所需的开幕距离。为了保证开模后既能取出塑件又能取出流道内的凝料，对于双分型面注射模具，需要满足下式： 10521 4 式中 S 模具开模行程； 1H 推出距离（脱模距离 ） 2H 塑件高度； （ a 定模板与中间板之间的分开距离。 则 10521 29100于注射机最大开合模行程，故满足要求。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 第 4 章 浇注系统的设计 浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。该模具采用普通流道浇注系统，包括主流到，分流道、冷料穴 ，浇口。 浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观、物理性能、尺寸精度等）都有直接影响，故设计时要使型腔布置和浇口开始部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象，而浇口的位置也要适当，尽量避免冲击嵌件和细小的型芯，防止型芯变形，浇口的残痕不影响塑件的外观。概括说来，需要注意以下问题： 保证制品外观质量； 分型面的选择 分型面是模具结构中的基准面，选择模具分型面时通常考虑如下有关问题： 1根据塑件的某些技术要求，确定成型零件在动模和定模上的配置； 2塑件的生产批量； 3结合塑件的流动性确定浇注系统的形式和位置； 4型腔的溢流和排气条件； 5模具加工的工艺性。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 主流道的设计 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分。在卧式注射机上主流道垂直于分型面，为使凝料能顺利拔出，设计成圆锥形， 主流道通常设计在主流道衬套 （ 浇口套）中，为了方便注射，主流道始端的球面必须比注射机的喷嘴圆弧半径大 1 2止主流道口部积存凝料而影响脱模，1其中， 浇口套 主流道大端 直径 。如果 达一定程度浇口套 容 易从模体中弹出。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 浇口设计 浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道，浇口是连接分流道与型腔的通道，它是浇注系统最关键的部分，它的形状、尺寸、位置对塑件的质量有着很大的影响。它的作用主要有以下两个：一是作为塑料熔体的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。 常用的浇口形式有直接浇口、侧胶口、侧胶口、轮辐浇口、潜伏浇口等。由于不同的浇口形式对塑料熔体的充型特性、成型质量及塑件的性能会产生不同的影响。而各种塑 料因其性能的差异对于不同的浇口形式也会有不同的适应性。 在模具设计时，浇口位置及尺寸要求比较严格，它一般根据下述几项原则来参考： 尽量缩短流动距离； 浇口应开设在塑件壁最厚处； 必须尽量减少或避免熔接