设计说明书衬套注射模具的设计

编号 XXXXXXXXXXXX 学院学院 X XX XX XX XX XX X 题 目衬套注射模具的设计 学生姓名XXXXX 学 号XXXXXX 院 系机电工程系 专 业模具设计与制造 班 级XXXXX 指导教师XXXXX 顾问教师XXXXX 二XXX 年 XX 月 摘 要 摘摘 要要 该论文设计了衬套的注塑模具。该论文首先从产品的材料工艺性和结构工 艺性出发，确定了产品的分型面，接着从该产品的生产要求与产品的各种工艺 性出发， 对模具模架的选择、浇注系统确定、模具成型零件的结构设计、脱模 推出系统与冷却系统的选择，还有注射机的选择及有关参数的校核，都有详细 的设计过程。针对衬套的具体结构，设计了该模具。设计产品虽然结构简单， 但产品较小，模具结构简单，内部的结构件相互约束，设计考虑因素较多。通 过模具设计表明该模具能达到衬套的质量和加工工艺要求。 关键词：关键词：衬套；注塑模具；工艺性； Abstract I A Abstractbstract This paper designed the injection mold bushing. Firstly, from the material process and the structure of the product process, determine the type of products, and a variety of craft from the production requirements of the product and the product of the mold casting system selection, structure design, molding parts. Stripping system and cooling system, and the choice of injection machine and check the parameters, a detailed design process. According to the specific structure of Bush, the mold design and product design. Although the structure is simple, but the product is small, the mold has the advantages of simple structure, the internal structure of mutual constraints, design considering more factors Through the mold design shows that the mold can achieve the quality of bushing and processing technology requirements. Keywords: bushing; injection mold;technology; 目 录 II 目目 录录 摘摘 要要I ABSTRACTII 第一章第一章 绪论绪论.1 1.1 塑料模的概述1 1.2 行业发展1 1.3 塑料模发展趋势2 第二章第二章 分析制品及材料工艺性分析制品及材料工艺性.3 2.1 塑件的模型建立3 2.2 制品的分析4 2.2.1 物理特性.4 2.2.2 模具设计工艺.4 2.2.3 注塑模工艺条件.4 2.2.4 塑件结构工艺性.5 2.2.5 选择分型面.5 第三章第三章 注塑机的确定注塑机的确定.6 3.1 确定型腔数目6 3.1.1 计算制品的体积和质量.6 3.1.2 初步选定注塑机.6 3.2 注塑机的校核7 3.2.1 注射机锁模力校核.7 3.2.2 注射机注射压力校核.7 3.2.3 注射机模具厚度校核.8 第四章第四章 模具结构分析模具结构分析.9 4.1 模架规格型号9 4.1.1 模架分类.9 4.1.2 模架的选用.9 4.1.3 托板的使用.10 4.1.4 方铁的设计.10 4.2 侧向抽芯的确定11 4.3 推出方式的确定11 4.3.1 推出方式概述.11 4.3.2 推出方式的选择.12 4.4 浇口的方式13 4.4.1 浇注系统概述.13 4.4.2 主流道设计.14 4.4.3 分流道设计.14 4.4.4 冷料穴和拉料杆的设计.16 4.4.5 浇口的设计.17 目 录 III 4.5 导向定位的形式17 4.5.1 导向定位的定义.17 4.5.2 导向系统的设计.17 第五章第五章 成型零件的设计成型零件的设计.20 5.1 模架大小的设计20 5.1.1 内模镶件设计.20 5.1.2 模架大小的确定.24 5.2 浇注系统设计24 5.2.1 主流道设计.24 5.2.2 分流道设计.25 5.2.2 浇口的设计.26 5.3 冷却系统的设计26 5.4 推杆的设计28 第六章第六章 装配图的设计装配图的设计.29 6.1 装配图要求及画法29 6.2 装配图尺寸的标注29 6.2 装配图30 总结与展望总结与展望.32 致致 谢谢.34 参考文献参考文献.35 0 第一章第一章 绪论绪论 1.1 塑料模的概述塑料模的概述 模具是用来成型物品的工具，这种工具有各种零件构成，不同的模具由不 同的零件构成。它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。 在冲裁、成形冲压、模锻、冷镦、挤压、粉末冶金件压制、压力铸造，以及工 程塑料、橡胶、陶瓷等制品的压塑或注塑的成形加工中，用以在外力作用下使 坯料成为有特定形状和尺寸的制件的工具。 注射成型：是先把塑料加入到注射机的加热料筒内，塑料受热熔融，在注 射机螺杆或柱塞的推动下，经喷嘴和模具浇注系统进入模具型腔，由于物理及 化学作用而硬化定型成为注塑制品。注射成型由具有注射、保压（冷却）和塑 件脱模过程所构成循环周期， ，因而注射成型具有周期性的特点。热塑性塑料注 射成型的成型周期短、生产效率高，熔料对模 具的磨损小，能大批量地成型形 状复杂、表面图案与标记清晰、尺寸精度高的塑件。 塑料摸是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握。当 塑料制品及其成形设备被确定后，塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具因 素约占 80%。由此可知，推动模具技术的进步应是不容缓的策略。尤其大型塑 料模的设计与制造水平，常棵标志一个国家工业化的发展程度。 1.2 行业发展行业发展 近年来，我国模具产销规模逐年攀升，2008-2012 年，我国模具的工业总产 值由 908.66 亿元增加至 1845.13 亿元，销售收入由 861.96 亿元增加至 1816.20 亿元。市场规模的持续扩大，显示了模具行业广阔的发展前景。虽然我国模具 总产量位居世界第三，但我国生产技术较其他国家落后许多。我国模具行业是 大而不强，模具总量中属大型、精密、复杂、长寿命模具的比例只有 30%左右， 国外在 50%以上。前瞻产业研究院监测数据显示，2012 年，我国模具产量达 2114.04 万吨，较上年增长 102.12%，增速也较上年大幅提高;而 2012 年，我国 模具工业总产值增长率为 9.81%，较上年的 18.82%有所下降。产量增速的提高 与产值增速的下降也反映了我国模具产品的附加值较低。 模具行业是一个需长期积累经验的行业，一个模具师傅起码要有 2 到 3 年 的实践经验，一个精通模具设计的工程师也要有 5 到 8 年的经验积累。但由于 传统教育对模具人才的培养不足和坚持学习到最后的人较少等原因，我国模具 人才的缺口很大。 第一章 绪论 1 当前，国内模具企业大多集中在中低档领域，技术水平和附加值偏低，而 一些高精密、高质量的模具制品仍依赖进口。对于行业来讲，提升技术含量， 走向高端，是未来的必然选择。同时，国际模具界巧妙借力于 IT 技术，以网络 提升效率、优化服务，这种做法也是值得效仿的方向。对于从业者来说，模具 业一直存在且不断扩大的人力资源缺口也是个人前景的莫大机遇。但细分来讲， 人力缺口同样以兼具国际眼光与实战经验的高端人才为主，而普通设计人员并 不缺乏，因此要大力发展被称为“百业之母”的模具行业，这就要求我们设计 者有着更高的水平。 1.3 塑料模发展趋势塑料模发展趋势 第一，智能化模具为主要代表的高效、精密、高性能模具的水平。 第二，不断缩短模具生产周期、提高模具使用寿命和稳定性。 第三，要不断提高数字化、信息化水平。实现 CAD/CAM/CAE/PDM 一体化， 并实现信息化管理。 第四，模具的自动化生产。 近年来，我国模具工业一直保持着快速发展的态势。未来，国内模具产品 将朝着更加精密、复杂，模具尺寸更大、制造周期更短的方面发展，模具制造 技术将更好的体现出信息化、数字化、精细化、高速化、自动化。 2 第二章第二章 分析制品及材料工艺性分析制品及材料工艺性 2.1 塑件的模型建立塑件的模型建立 衬套产品的 2D 与 3D 图，可见图 2-1 图和图 2-2。 图 2-1 衬套 2D 图 图 2-2 衬套 3D 图 第二章 分析制品及材料工艺性 3 2.2 制品的分析制品的分析 2.2.1 物理特性物理特性 结晶度高。 机械强度高、韧性好、耐疲劳、表面硬且光滑、摩擦系数小、耐磨、具 有自润滑性、耐热（100内可长期使用） 、耐腐蚀、制件重量轻、易染色、易 成型。冲击强度高（高过 ABS、POM、但比 PC 低） ，冲击强度随温度、湿度增 加而显著增加（吸水后其他强度如拉伸强度、硬度、刚度会有下降） 。 缺点主要有：热变形温度低，吸湿性大（加工前要充分干燥，加工后要 进行调湿处理） 、注塑技术要求较严、尺寸稳定性较差。 流动性好，容易充模成型，也易产生飞边，尼龙模具要有较充分的排气 措施。 2.2.2 模具设计工艺模具设计工艺 黏度低，流动性好，容易产生飞边，设计时应注意提高对分型面的加工 要求，以确保分型面的紧密贴合，但模具又必须有良好的排气系统。 浇口设计形式不限。 模具要求较高，以保重结晶度要求。 收缩率波动范围大，尺寸稳定性差，模温控制应灵敏可靠，设计模具时 应注意从结构方面防止制品出现缩孔，并能提高制品尺寸的稳定性。 2.2.3 注塑模工艺条件注塑模工艺条件 原料需充分干燥，温度 8090，时间 4 小时以上。 熔料黏度低，流动性极好，制品易出飞边，故压力取低一些。 料温控制 过高的料温易使塑件出现色变、质脆及银丝，而过低的料温 使材料很硬可能损伤模具及螺杆。料筒温度一般为 220280，不宜超过 300。 收缩率（0.8%2.1%） ，使塑件呈现出尺寸的不稳定。 模温控制 一般控制在 4090，模温直接影响尼龙结晶情况及性能表现， 模温高则结晶度大，刚性，硬度，耐磨性提高；模温低则柔韧性好，伸长率高， 收缩率小。 4 注射速度 高速注射，因为尼龙料熔点高，只有高速注射才能使顺利充 满型腔，高速注射是需要同时注意飞边产生及排气不良引致的外观问题。 2.2.4 塑件结构工艺性塑件结构工艺性 塑件壁厚基本均匀，基本在 1.5mm，注射成型时应不会发生填充不足现象， 因该塑件选择的材料易脱模所以脱模角可取小一些，脱模角一般选择范围在 ，该塑件选择脱模角为。该塑件几何形状较简单，没有侧向凹槽或 15 . 05 . 0 凸台，因此，模具设计时不必考虑侧向分型与抽芯机构。查塑料模具设计与 制造表 2-2 精度等级的选用，工件精度为 4 级，塑件尺寸公差根据国家标准 GB/T14486-2008塑料模塑件尺寸公差确定，尺寸公差查塑料模具设计与 制造查表 2-1，标注主要尺寸公差如下： 外形尺寸： 0 32 . 0 22 0 28 . 0 - 16 0 36 . 0 0 44. 0 212 、 内形尺寸： 24 . 0 0 13 2.2.5 5 选择分型面选择分型面 分型面是模具上用于取出塑件和浇注系统冷凝料的可分离的接触表面。 选择设计分型面的原则：分型面应选择在塑件断面轮廓最大的位置，以便 于顺利脱模，应尽可能使塑件在动定模分离后留在动模一侧，保证塑件的精度， 满足塑件外观的要求，便于模具的制造，减少成型面积，增强排气效果。 由于该塑件形状较简单，选择塑件断面轮廓最大位置为分型面，又由于 塑件底部最大轮廓处有圆角，并要在脱模后制品保留在后模，所以把分型面选 择最大轮廓处上表面，且产生飞边易处理，采用单分型面，见下图 2-3 分型面图 所示。 第二章 分析制品及材料工艺性 5 图 2-3 分型面图 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 6 第三章第三章 注塑机的确定注塑机的确定 3.1 确定型腔数目确定型腔数目 确定模具型腔数目的方法： （1）根据锁模力确定 （2）根据最大注射量确定 （3）根据塑件精度和经济性确定 本塑件主要根据（3）确定型腔数目，但根据设计要求该产品为大批量生产， 采用一模六件。 3.1.1 计算制品的体积和质量计算制品的体积和质量 根据 UG 画出来的三维模型图，得塑件体积 3 cm.5571V 尼龙 6 塑料的密度 3 0.897g/cm= 得一个塑件的质量为： g.41V=m 由于采用一模六件： 3 2 cm342 . 9 6557 . 1 V 一般情况下，浇注系统体积可根据主流道和分流道大小及布置情况进行估算， 这里浇注系统凝料体积取塑件体积 15%20% 3 11.21cm%2019.342=V）（ 浇 3.1.2 初步选定注塑机初步选定注塑机 根据计算的塑件体积和质量来初步确定注射剂的型号和规格，为了保证注射成 型的正常进行，结合生产实际，一次注射成型所需的塑料的总量宜为最大注射量的 80%。 V 注 = 11.21/0.814cm3 式中 V 注 注射机注射容量（cm3） ； 0.8 最大注射容量利用系数。 第三章 注塑机的确定 7 查阅塑料注射剂的技术规格表，可初步确定使用 XS-Z-22 型注射机其参数 见表 3-1 所示。 3.2 注塑机的校核注塑机的校核 3.2.1 注射机锁模力校核注射机锁模力校核 模具所需的最大锁模力应小于或等于注射机的额定锁模力。 P腔FP锁 式中 P腔 模具型腔压力，一般取 4050Mpa； F 塑件与浇注系统分型面上的投影面积（mm2） ； P锁 注射机额定锁模力（N） 。 在这个设计中 P腔 = 40 Mpa F = 2280.8mm2 P锁= 250 kN。 P腔F = 401062280.810-6 = 91.232(kN)20011.23412 根据该制品质量为 1.4g，则浇口高度选择 0.3mm、宽度 1mm、长度 0.5。 5.3 冷却系统的设计冷却系统的设计 模具温度的影响： 在整个成型周期中，冷却时间约占 80% 模具温度控制得好，熔体可以及时固化、开模及取出成型制品，缩短了成 型周期，提高了劳动生产率；反之不仅无法使模温下降，严重时模具甚至不得 不停下来休息，结果加长了模具注射周期，降低了模具的劳动生产率。 模具温度过高，成型收缩不均，脱模后制品变形大，容易造成溢料和粘模。 模具温度过低，则熔体流动性差，表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷。 为了避免以上的情况，冷却途径的采用冷却水管冷却。 冷却水孔直径的大小可结合表 5-6、5-7、5-8 经验表选择。 结合经验表可选择冷却水管直径可取 6mm。 冷却水孔的位置： 塑料熔体在填充时，一般浇口附近温度最高，因而要加强浇口附近的冷却， 且冷却水应从浇口附近开始向其他地方流。 冷却水到型腔的距离一般为 1015mm 较为合宜。 冷却水孔的直径为 D，则冷却水的中心距离应在 5D8D 之间。 第五章 成型零件的设计 29 冷却水管和其他结构孔之间的钢厚至少要 3mm，而对长冷却孔（L20d） 建议钢厚至少 5mm。 冷却水孔不宜太长，弯头不宜超过 5 个。 表 5-6 根据模具大小确定冷却管道直径 模宽/mm冷却管道直径/mm模宽/mm冷却管道直径/mm 200 以下5400500810 2003006大于 5001013 30040068 表 5-7 根据所用注射机的锁模力确定冷却管道直径 锁模力/t冷却管道直径/mm 10058 300810 5001012 500 以上1213 表 5-8 根据制品壁厚确定冷却管道直径 平均胶厚/mm冷却管道直径/mm 1.558 2610 41012 61013 结合制品易排位，因为该制品是“O”形分布的，冷却水道的位置不宜分布， 综合考虑，确定冷却水路见下图 5-5 所示。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 30 图 5-5 冷却水路的布置 5.4 推杆的设计推杆的设计 推杆位置的摆放： 推杆应布置在制品包紧力大的地方，布置顺序：角、四周、加强筋、 螺杆。 推杆不能太靠边，要保持 12mm 的钢厚。 推杆尽可能避免设置在高低面过渡的地方。 尽量避免在斜面上布置推杆。 推杆与撑住及冷却水管之间最少要保证有 35mm 的钢厚。 圆推杆大小及规格： 圆推杆直径尽量取大些，尽量避免使用 1.5mm 以下的推杆。 推杆过长或推杆细小时，要用有托推杆。 根据该制品的形状与排位，决定该制品的推杆直径选择 1.5mm（保证 12mm 的钢厚） ，每个制品使用三个推杆，放置在与制品同心半径为 9.5mm 的 圆上平均分布放置，见下图 5-6 所示。 第五章 成型零件的设计 31 图 5-6 推杆的布置 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 32 第六章第六章 装配图的设计装配图的设计 6.1 装配图要求及画法装配图要求及画法 为缩短缩短模具生产周期，需要设计人员在最短时间内提供满足各种需要 的图纸，这些图纸包括：装配图、零件图、模架开框图、制品图、推杆位置图 等。有时在绘制正式装配图之前，可以先绘制结构简图、排位图、上下模零件 草图，这些图可以用来订料，也常用来表达初步设计方案，再开始正式设计。 注塑模具装配图有很多规定的画法具体有以下几点： （1）模具装配图中，应有一个定模排位图，一个动模排位图及多个剖视图。 定模排位图和动模排位图都是采用国际中的拆卸画法，即画定模排位图时，假 设将动模拆离，画动模排位图时，假设将定模拆离。剖视图一般应包括横向、 纵向全剖视图各一个，及根据需要而作的局部剖视图，一般横向剖视图剖导柱， 螺钉，纵向剖视图剖复位杆，推杆板导柱，浇口，弹簧等。 （2）模图的摆放通常有两种方式，一种是：动模排位图在右，定模排位图 在左，纵向剖视图在定模和动模排位图中间，横向的剖视图还是在定模排位图 的下方。另外一种是：动模排位图在右，定模排位图左，纵向的剖视图在动模 右方，横向的剖视图在定模排位图的下方。 （3）由于模具结构复杂，除装配图外包括推杆位置图、冷却水位置图、零 件图等。这些图通常单独打印、所有图纸均采用比例 1:1 绘制，不得缩小或放大。 但打印时未必要 1:1，通常选“按图纸大小缩放” 。 （4）视图应整洁清晰。撑杆、推杆、复位杆、弹簧在图面上不可重叠在一 起，不可避免时可各画一半或干脆不画撑杆或推杆。也不可使图看起来过于空 旷，必要时应画多些撑杆或推杆使图纸看起来有内容。 （5）属于模架的零件只画一次即可。 6.2 装配图尺寸的标注装配图尺寸的标注 平面排位图中的定位尺寸标注 定、动模平面排位图中的定位尺寸均采用坐标标注法，标注前先将用户坐 标原点设置在模具的两条对称线的交点上。 在平面排位图上，应标注重要零部件的位置，如：各模板的的大小、导柱， 导套的位置、推板导柱的位置、顶板孔的位置、内模镶件上各螺孔的位置、装 配图上主要的螺孔位置等 第六章 装配图的设计 33 （2）剖视图中尺寸标注 在剖视图中都采用线性尺寸标注。要出零件图的只要标注一些重要外形尺 寸。在剖视图上要标注的主要尺寸有模具的外形尺寸、各板的厚度、定位圈的 大小，高度及螺孔的位置、内模镶件的厚度、导柱导套的长度及大小、顶棒孔 的直径等。 （3）模具图中的基准 模具图中通常有 3 个基准 a. 制品基准制品图纸的基准。制品中主要的尺寸都由制品设计基准开 始起标。 b. 模具基准一般以模架中心（对称线）作为装配基准。所有螺孔、冷 却水孔等标注要以底面为基准。 c. 工艺基准根据对零件加工、测量的要求而确定的基准。如镶件孔的 沉槽等标注要以底面为基准。 零件图中的尺寸基准应与装配图中尺寸基准一致，以防误差累积导致装 配困难。 当一模多腔时标注尺寸应以模具中心为标注尺寸基准。 6.2 装配图装配图 （1）模具的装配 各零件根据设计加工号后，进行模具的装配，在装配的过程中注意个板的 放置位置与基准还有螺丝孔的大小等，对于型腔镶件与型芯镶件要求紧密的放 入 A、B 板内，并使用红丹确定板与板之间是否紧密的配合，若没有紧密配个， 根据红丹的印记，对模具进行相应的修整，直至完全的配合在一起。 水路的位置处，根据图纸放置相应的铜塞，并保证无漏水现象（堵塞面放 水或冷却液，用气枪从另外一侧吹，无气泡产生） ，若有漏水现象重新堵塞。 装配完毕却认是否正确，保重试模的安全。 （2）试模 再次检验模具装配是否合格，并确定上下面板的外形尺寸，确保是否能够 放入注塑机内。检查完毕后将模具装上吊环（保重吊环一定要锁紧） ，挂在机器 上，使模具的定位环与注塑机的定位孔对准，后慢慢合拢注塑机跟模具，并检 验是否对准，确认对准后锁上各压板（一定要锁紧） 。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 34 接着以较低的速度与压力尝试注塑机上的模具是否能够顺利的完成开合模 的过程，确认可以后，在料斗内填塑料颗粒进行试模，不断的调节各参数直至 打出好的产品，记录参数，接着就可以投入生产。 装配与试模的检验可参照下图 6-1 装配图。 图 6-1 装配图 1底板；2方铁；3,6,15,16,19,23,27内六角螺丝；4推杆垫板；5推 杆固定板；7顶针；8拉杆；9公模板；10公模仁；11母模板；12母 模仁；13O 型圈；14顶板；17定位环；18唧嘴；20有托导套；21 导柱；22凸模镶件；24复位杆；25顶针板导柱；26顶针板导套 总结与展望 35 总结与展望总结与展望 转眼之间，近三年的大学生活就这样要结束了，这是我们大学之中最后一 个也是最重要的一个设计、一个阶段。毕业设计是考验我们大学这几年来的所 学，它要求我们将大学这四年来所学到的知识能够融会贯通、熟练应用，并要 求我们能够理论联系实际，培养我们的综合运用能力以及解决实际问题的能力。 对此我进行了以下总结。 一.总体情况 毕业设计是作为我在大学学习阶段的最后一个环节，是对所学基础知识和 专业知识的一种综合应用，是一种综合的再学习、再提高的过程，这一过程对 我的学习能力和独立工作能力也是一个培养，同时毕业设计的水平也反映了本 科教育的综合水平。 这次的毕业设计工作总体来说，时间较长，毕业设计内容也较充实，每个 同学都有各自重点深入的部分。因毕业设计的重要性，我们对毕业设计比较重 视，也没有因找工作而拖延进度的。设计期间，我们自觉独立进行设计，有问 题时在同学之间会进行讨论、争论，师生之间也常进行研讨，通过这种方式， 我觉得收获很大。为了顺利完成毕业设计，我主动走进图书馆查阅有关资料， 有效的提高了我的独立自学能力，也增加了我的学习主动性。我通过毕业设计， 感到自己应用基础知识及专业知识解决问题的能力有了很大的提高，以前所学 的许多课程觉得很零散，也不知道有什么用及怎么用，现在也都找到了用武之 地。 二.存在的问题 1资料缺乏 我们普遍感到图书馆参考资料不够或找不到想要的资料；在 多次查想要资料却查不到的情况下，感到有点心灰意冷，丧失了部分查资料的 主动性。 2、对专业知识的掌握不全 由于在以前所学专业基础知识的不全面，或 者理解有错误，在毕业设计过程中对自己所做课题用到有些设计规范及计算原 理等不清楚，更不清楚其它未用的有关知识，类似问题较多，这些不仅反映了 我们缺乏实际经验也反映出我们在专业知识的掌握上的不全面。 三.对毕业设计的感想 首先，做事情就要动起手来，不论是进行的计算，还是设计，不能一味的 想象。人，总有想不到的一些地方，做了，才会发现有不妥当的地方，才会有 更好的修改方法，才能把毕业设计做的更完美些；结构设计，毕业设计是对大 学几年来所学的总结运用，需要用到的知识很多也很广，很多也是零碎的知识 总结与展望 36 点。想只会有大体的轮廓概念而不会太具体，亲自去做了写了，才会留下痕迹， 不会的知 识点就会暴露出来。 毕业设计，涉及到的知识点多而且很广，不是在一本两本的参