毕业设计（论文）-底座注塑模具设计.doc

湖北第二师范学院 1 hubei university of education 高等教育自学考试 毕业设计 题目题目 底座注塑模具设计 专业班级专业班级 模具设计与制造 0704 班 姓名姓名 指导教师姓名、职称指导教师姓名、职称 所属助学单位所属助学单位 湖北第二师范学院继教二部 20112011 年年 3 3 月月 2020 日日 湖北第二师范学院 2 目 录 摘摘 要要1 1 abstract.2 第一章第一章 拟定模具结构形式拟定模具结构形式.3 1.1 确定型腔数量及排列方式.3 1.2 模具结构形式的确定.3 第二章第二章 注射机型号的确定注射机型号的确定.4 第三章第三章 分型面位置的确定分型面位置的确定.4 第四章第四章 浇注系统形式和浇口的设计浇注系统形式和浇口的设计5 2.1. 主流道设计5 2.1.1 主流道尺寸.5 2.1.2 主流道衬套的形式.5 2.2. 分流道设计6 2.2.1 主分流道的形状及尺寸.6 2.2.2 副分流道的设计8 2.2.3 分流道的布置形式.9 2.3. 浇口的设计9 2.31 浇口的选用9 2.3.2 浇口位置的选择.10 2.4.冷料穴的设计.11 第五章第五章 成型零件的设计与加工工艺成型零件的设计与加工工艺12 3.1. 成型零件的结构设计.12 3.1.1 前模仁的设计12 3.1.2 行位 1 的设计14 3.1.3 后模仁的设计.22 结结 论论.27 参考文献参考文献.28 致致 谢谢 29 湖北第二师范学院 3 摘摘 要要 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。 本论文介绍了注塑成型的基本原理，特别是单分型面注射模具的结构与工 作原理，对于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。在笑验合格后，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 autopsy 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：生产工艺关键词：生产工艺 注射莫注射莫 成型零件成型零件 装配装配 塑料模具塑料模具 分型面分型面 湖北第二师范学院 4 abstract plastic in the world today is one of the fastest growing industrial categories, and rapid development of injection mold is one of the species, therefore, the injection mould for understanding the plastic production process and improve product quality has great significance. this paper introduces the basic principle of the injection molding, especially the single parting surface of injection mould structure and working principle for injection products, put forward the basic design principles, introduces in detail the cold runner gating system, injection mould temperature control system and ejection system design process and to mould strength requirement illustrated. design molding parts and reasonable design launch institutions. to design verification is mainly to the injection machine related important parameter verification, including mold closing thickness, mould installation size, mold cavity trip injection machine clamping force, etc. laughing after passing inspection for molding parts processing process, both to ensure that the formulation of the quality of plastic parts, and to give consideration to the economy. finally, is mold assembly link, including setting assembly steps, clear masters needing attention. through the design of injection mould, can have a preliminary understanding, noticed details in the design of die structure, working principle and understanding to autopsy learning through, can build a simple parts library, effectively improve the work efficiency. keyword: production process injection molding part assembly mutual plastic mold parting surface 湖北第二师范学院 5 第一章 拟定模具结构形式 1.1 确定型腔数量及排列方式 型腔的数量是由厂方给定，为“一出四”即一模四腔，他们已考虑了本产 品的生产批量（大批量生产）和自己的注射机型号。因此我们设计的模具为多 型腔的模具。 考虑到模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计，模具的型腔排列方 式如下图所示： 图 1-1 1.2 模具结构形式的确定 由于塑件外观质量要求高，尺寸精度要求一般，且装配精度要求高，因此 我们设计的模具采用多型腔多分型面。根据本塑件电动机绝缘胶架的结构，模 具将会采用三个分模面，三个分型面。 湖北第二师范学院 6 第二章 注射机型号的确定 一般工厂的塑胶部都拥有从小到大各种型号的注射机。中等型号的占大部 分，小型和大型的只占一小部分。所以我们不必过多的考虑注射机型号。 第三章 分型面位置的确定 如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于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，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一 般应遵循以下几项原则： 1) 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。 2) 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。 3) 保证塑件的精度要求。 4) 满足塑件的外观质量要求。 5) 便于模具加工制造。 6) 对成型面积的影响。 7) 对排气效果的影响。 8) 对侧向抽芯的影响。 其中最重要的是第 5）和第 2） 、第 8）点。为了便于模具加工制造，应尽 是选择平直分型面工易于加工的分型面。如下图所示，采用 aa 这样一个平直 的分型面，前模（即定模）做成平的就行了，胶位全部做在后模（即动模） ，大 简化了前模的加工。aa 分型面也是整个模具的主分模面。下图中虚线所示的 bb 和 cc 分型面是行位（即滑块）的分型面。这样选择行位分型面，有利 于线切割行位以及后模仁和后模镶件这些成型零件。分型面的选择应尽可能使 塑件在开模后留在后模一边，这样有助于后模设置的推出机构动作，在下图中， 从 aa 分型，了 bb 处的行位向左移开，cc 处的行位向右移开后，由于塑 件收缩会包在后模仁和后模镶件上，依靠注射机的顶出装置和模具的推出机构 推出塑件。 湖北第二师范学院 7 aa bc b c 图 1-2 第四章 浇注系统形式和浇口的设计 2.1 主流道设计 2.1.1 主流道尺寸 主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥 度的流动通道。主流道小端尺寸为 3.54mm。 2.1.2 主流道衬套的形式 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严， 因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式（俗称浇口套， 这边称唧咀） ，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。唧咀都是 标准件，只需去买就行了。常用唧咀分为有托唧咀和无托唧咀两种下图为前 者，有托唧咀用于配装定位圈。唧咀的规格有 12，16，20 等几种。 湖北第二师范学院 8 由于注射机的喷嘴半径为 20，所以唧咀的为 r21。 图 1-3 2.2 分流道设计 在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主 流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的 塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过 渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流 动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。 湖北第二师范学院 9 2.2.1 主分流道的形状及尺寸 主分流道是图（6）中水口板下水平的流道。 为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形 状一般为圆形梯形 u 形半圆形及矩形等，工程设计中常采用梯形截面加工工 艺性好，且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大，一般采用下面的经验公式 可确定其截面尺寸： （式 1） 4 2654 . 0 lmb （式 2）bh 3 2 式中b梯形大底边的宽度（mm） m塑件的重量（g） l分流道的长度（mm） h梯形的高度（mm） 梯形的侧面斜角 a 常取 50150，在应用式（式 1）时应注意它的适用范 围，即塑件厚度在 3.2mm 以下，重量小于 200g，且计算结果在 3.29.5mm 范围内才合理。 本电动机绝缘胶架的体积为 3221.7324mm3，质量大约 4g，分流道的长 度预计设计成 140mm 长，且有 4 个型腔，所以： 取 b 为 8mm3 . 714042654 . 0 4 4 b 取 h 为 5mm58 3 2 h 梯形小底边宽度取 6mm，其侧边与垂直于分型面的方向约成 100。另外 由于使用了水口板（即我们所说的定模板和中间板之间再加的一块板） ，分 流道必须做成梯形截面，便于分流道和主流道凝料脱模。 实际加工时实，常用两种截面尺寸的梯形流道，一种大型号，一各小型 号。如下图所示： 湖北第二师范学院 10 图 1-4 2.2.22.2.2 副分流道的设计副分流道的设计 副分流道即图（6）中的主分流道以下的两个土字形的流道 副分流道中竖直方向上有锥度的流道的锥度为单边 20，其最底部直径为 6mm，水平方向上下两层流道的直径为 4mm，这些都是根据经验取值，其 总长度为 38.15mm。 2.2.3 分流道的布置形式 分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的 布置形式，但应遵循两方面原则：即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸； 另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。 本模具的流道布置形式采用平衡式，如下图： 湖北第二师范学院 11 图 1-5 2.3 浇口的设计 浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注 系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺 寸对塑件性能和质量的影响很大。 2.3.1 浇口的选用 浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。我们将采用限制性浇口。限制 性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产 生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地充满型 腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多 型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封 闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。 从图(6)中可看出，我们采用的是侧浇口。侧浇口又称边缘浇口，国外 称之为标准浇口。侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体于型腔的侧面充模， 湖北第二师范学院 12 其截面形状多为矩形狭缝，调整其截面的厚度和宽度可以调节熔体充模时的 剪切速率及浇口封闭时间。这灯浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑 件的形状特征灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，普 遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强；但 有浇口痕迹存在，会形成熔接痕、缩孔、气孔等塑件缺陷，且注射压力损失 大，对深型腔塑件排气不便。 具体到这套模具，其浇口形式及尺寸如图（7）所示。浇口各部分尺寸 都是取的经验值。实际加工中，是先用圆形铣刀铣出直径为 4 的分流道， 再将材料进行热处理，然后做一个铜公（电极）去放电，用电火花打出这个 浇口来的。 图 1-6 2.3.2 浇口位置的选择 模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步 修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响 湖北第二师范学院 13 很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置 的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真 考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则： 9) 尽量缩短流动距离。 10)浇口应开设在塑件壁厚最大处。 11)必须尽量减少熔接痕。 12)应有利于型腔中气体排出。 13)考虑分子定向影响。 14)避免产生喷射和蠕动。 15)浇口处避免弯曲和受冲击载荷。 16)注意对外观质量的影响。 根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则，每个型腔设计两个进浇点 如图（8）和图（9）所示，进浇点 1 的分流道开在行位上，进浇点 2 的分流 道开在后模模仁上。 图 1-7 湖北第二师范学院 14 图 1-8 2.4 冷料穴的设计 在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔 体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内 约 1025mm 的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。 位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里温度相对较低的 冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道 延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射 间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。 冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处） ，其标 称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的 11.5 倍，最终要 保证冷料的体积小于冷料穴的体积，冷料穴有六种形式，常用的是端部为 z 字 形和拉料杆的形式，具体要根据塑料性能合理选用。本模具中的冷料穴的具体 位置和形状如图（6）中所示。实际上只要将分流道顺向延长一段距离就行了。 第五章 成型零件的设计与加工工艺 模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、 镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高 压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的 几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构 湖北第二师范学院 15 合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。 3.1 成型零件的结构设计 本套模具的成型零件包括前模仁，后模仁，两个行位，四个镶件。 由前面分析分型面的确定可知，成型零件总体上可分为前模仁平的，即 图（2）中 aa 分型面以上的部分，左边一个行位图（2）中 bb 分型面 以左的部分，右边一个行位图（2）中 cc 分型面以右的部分，后模仁 图（2）中 bb 分型面和 cc 分型面以下的部分这三大部分，另外在后模 仁上必须镶四个镶件上来碰穿前模仁，以形成电动机绝缘胶架中间部位的长方 形的孔。 3.1.1 前模仁的设计 前模仁总体上就是一长方体，底面是平的，其面积至少要能盖住四个型 腔，由于有四个型腔，模仁受的压力较大，据经验厚度需设计厚点，另外还 要考虑到固定前模仁的螺丝孔的位置、运水（冷却水道）的布置、两个分流 道孔、斜导柱从前模仁穿过的斜孔以及前模仁固定到前模框中的固定形式等。 设计前模仁的宽 160mm，厚 25mm，长 260mm。 最终设计结构如下图，上面对称有两条运水，因此在前模框上钻对应两 条运水的四个孔，也就是说，长型的水咀穿过这四个孔，再通过螺纹牙，锁 紧到前模仁上的。 湖北第二师范学院 16 图 1-9 3.1.2 行位 1 的设计 行位 1，即图（2）中 bb 分型面左边部分的成型零件。 其成型的关键部位的形状如下图虚线路径所示，即为行位成型部分的总 体截面形状。注意其尺寸是已经由产品图放过缩水的，即产品图放大（1+平 均缩水）的倍数。 湖北第二师范学院 17 图 1-10 整个行位截面形状设计成下图所示的样子，总长 120mm，总高 39mm，由 于我们设计的斜导柱的倾斜角 为 200，所以行位的锁紧角 +2030200+20220。 图 1-11 下图是上图从左边方向看过去的样子，即表达了行位长度方向的情况。 总长为 260mm，每边还有 5mm 是导向用的。左边是沙轮越程槽的放大图，宽 2mm，深 1mm，因为与此槽相邻的两个面都是要磨削加工的。图中两个圆是运 水的螺丝孔。 湖北第二师范学院 18 图 1-12 下图是行位中设置的冷却水道，运水孔的直径为 6，距行位的顶面 17mm，图中 1、2 处地方是要用铜料堵住的，运水的接口处是 的英制 “ 8 1 pt 内螺纹，用来接水咀（一种标准件，用来与外界冷却水相连接的象螺母一样 的东西） ，冷却水流的路径如图中的箭头所示。 湖北第二师范学院 19 图 1-13 下面开始设计此行位上成型型腔的形状与工作尺寸。首先设计绝缘胶架 上如下图所示的部分。下图是该部分的尺寸图，产品厚度为 0.6mm，放了 18的缩水后厚度为 0.6(1+0.018)0.61080.61mm，一般情况下精确到 小数点后两位即丝就可以了。成型型腔的工作尺寸就是产品图的尺寸再 乘以（1+平均缩水率） 。这是对于产品图上未注公差的尺寸而言。 湖北第二师范学院 20 图 1-14 下图是上图放大（1+0.018）倍后的图形，因此型腔上的凹槽的尺寸也 就跟下图是一模一样的。厚度方向也相应的为 0.61mm。 图 1-15 接下来设计下图所示的结构。产品图上这部分结构也没有公差要求，因 此只需考虑放缩水就行了。这部分结构凸中出来的，在行位上的相应位置就 要凹进去。 湖北第二师范学院 21 图 1-16 行位上这部分结构的最终结构如下图： 图 1-17 湖北第二师范学院 22 另外，行位上面定位的孔，由于定位珠是标准件，定位孔是随着定位珠 来的。其截面形状和尺寸如下图所示： 图 1-18 最后，还要设计斜导柱孔，因为斜导柱是选用的标准件，直径为 20， 而斜导柱孔要比斜导柱单边要大 50 丝，所以直径为 21，斜度为 200。 另外还要开流道，其尺寸前面已经介绍。 最终的形状如下图所示。更详细的情况请参见零件图纸。 湖北第二师范学院 23 图 1-19 下图是此部分结构在行位上的详细放大图。 其它方面如流道、定位孔、斜导柱孔等的形状与位置尺寸和行位 1 的完 全一样。最终设计的行位 2 的形状如下图所示。 湖北第二师范学院 24 图 1-20 3.1.3 后模仁的设计 后模仁，即图（2）中 bb 和 cc 分型面下面部分的成型零件。 其成型的关键部位的形状如下图粗线路径所示，即为行位成型部分的总 体截面形状。同样其尺寸是已经由产品图（即图中的粗线）放过缩水的，即 产品图放大（1+平均缩水）的倍数。 图 1-21 其整个截面总体尺寸如下图所示，中间凸出来的是成型部位。左边要与 图（12）所示的行位 1 相吻合，右边要与图（22）所示的行位 2 相吻合。 注意下图所示的结构也可以不这样做，即中心线左边的部分只做到 24.13，右边的部分做到 26.88mm，也就是说总体长度由图示的 132mm 变成 湖北第二师范学院 25 了 24.13+26.88=51.01mm。后模板上开的框也相应变窄。两条运水直接做到 模板上。这样做可以节约一部分模仁材料。但是由于所有的成型零件都要经 过热处理的，硬度达到 hrc4852，而模板是没有经热处理的。两个高硬度 的行位在模板上滑动，时间一长会将行位下的模板金属磨损掉，行位便会下 降，其后果不堪设想。所以后模仁两边要延伸出来一部分为好。这样便能保 证两行位与后模仁长期很好的吻合。 图 1-22 后模仁的长度方向的情况与总体尺寸如下图所示，其中两条运水直径为 6mm，6 个螺丝孔为 m10 用来将后模仁固定在后模框上，深度从底面上来 15mm。流道尺寸前面已论述，中间直径为 6mm，两边为 4mm。 图 1-23 下面将设计后模仁上用于成型的型腔部分。后模仁上要加工的成型型腔 的部分不多。首先须在后模仁上开一长方形的通孔，用于配后模仁的镶件上 湖北第二师范学院 26 来。至于开孔的路径在产品图中的具体位置如下图中粗虚线框所示，此虚线 框的大小也就是后模仁镶件的大小 图 1-24 上图的这个产品图是放过缩水的。但图中特意标注出来的尺寸，在产品 图中是有公差要求的，说明这里是要与别的零件相装配的，不能简单的放一 下缩水就行了的。在产品图中此尺寸为。这个尺寸为孔的尺寸， 10 . 0 00. 0 00.13 基准尺寸为 13，计算型腔工作尺寸时，一般取公差的上限或上下偏差值的 中值再加上基准尺寸后所得的值为新的基准尺寸，然后再将新的基准尺寸乘 以（1+缩水）从而得到型腔的工作尺寸。在这里，我们先取此尺寸公差的上 下偏差值的中值 0.05，再加上基准尺寸 13得 13.05，然后乘以 （1+0.018）等于 13.285即为后模仁上开孔尺寸或后模仁镶件尺寸。 在后模仁上还要加工出如下图所示胶位的型腔出来，这片胶位的位置就 在后模仁上开的镶件孔的两边。这部分尺寸没有公差要求，只需将产品图放 缩水就行了。 湖北第二师范学院 27 图 1-25 上述两部分结构设计完后，后模仁就变成了下图所示的样子。 图 1-26 湖北第二师范学院 28 最后要在后模仁上设计顶针孔的大小与位置，顶针就是脱模推出机构， 即将塑件从后模上顶出。如下图所示。图中八支顶针上下对称，直径都为 2。 图 1-27 最终设计的形状如下图所示： 图 1-28 湖北第二师范学院 29 结 论 大学四年的学习即将结束，毕业设计是其中最后一个实践环节，是对以前 所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采 用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。对于模具设计这个实践性非常强的 设计课题，我们进行了大量的实习。经过在福捷电子配件公司的生产实习，我 对于模具特别是塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富了各种模具的 结构和动作过程方面的知识。在指导老师的协助下和在工厂师傅的讲解下，明 确了模具的一般工作原理