毕业设计（论文）-拉头注塑模具设计.doc

编号 毕业设计（论文）题 目:拉头注塑模具设计学生姓名:学 号:院（系）:中德工程学院专业班级:模具1411指导教师:职 称: 年 月中文题目：拉头注塑模具设计 毕业设计（论文）共 页 图纸共 张 完成日期 答辩日期 摘 要本文主要介绍的是常见拉头注塑模具的设计方法。首先，分析了该零件的工艺特点，包括零件的材料性能、成型特性以及结构工艺性等，接着介绍了我对这个零件分型面的选择、型腔数目的确定和放置，重点介绍了模具的浇注系统和冷却系统以及注塑机设备的选择。本文论述的是拉头注塑模具设计，采用了龙记大水口两板模结构、一模四腔的型腔布方式，最后利用推杆将零件推出。关键词：材料性能；成型特性；浇注系统；冷料系统全套图纸加扣 3012250582目 录前 言11 拉头工艺性分析21.1 塑件及塑件的材料性能21.2 塑件的分析32 模具的结构形式52.1 分型面位置的确定52.1.1 型腔数量及排列方式52.1.2 模架的选择63 浇注系统的设计73.1浇注系统的选择73.2 浇口位置的选取73.3.浇注流道设计84 冷却系统的设计104.1 冷却回路的尺寸确定104.1.1 冷却回路的孔直径的确定104.1.2 冷却回路图形104.2 冷却回路的布置105 注塑机设备的选择115.1 零件的体积和质量计算115.1.1浇注凝固体积的计算115.1.2 选择注射机115.2 注塑机的相关参数的校核115.2.1 注射压力的校核115.2.2锁模力 及胀型 力的校核126 成型零件的设计136.1 型腔的 结构设计136.2型芯的结构设计146.3 模仁材料157顶出机构168模具总图17总 结18致 谢19附 录20参考文献21苏州健雄职业技术学院毕业设计（论文）前 言塑料模具，是塑料加工中和注塑机配套，利用型芯型腔间的间隙，注塑成完整结构和精确尺寸的工具。塑料模主要包括凹模组件和凹模组合卡板组成的具有可变型腔的凹模，由凹模组合基板、凸模组件、凸模组合卡板、型腔截断组件和侧截组合板组成的具有可变型芯的凸模。注塑模不同于冲压模，需要利用水路对注塑件进行降温，以防止塑件出现不均匀的收缩。在制造过程中，模具凸、凹模以及辅助系统之间的相互协调配合，可加工出不同形状、不同尺寸的系列塑件。现如今，塑料制品在日常生活中得到广泛的应用，注塑件凭借着优质、高产、低消耗和低成本等特点，应用的越来越广泛。我国在注塑模方面发展的越来越迅速，相信以后，塑件能够更好的为我们提供服务。本次题目是对拉头注塑件的设计，由于自身水平有限，设计过程中存在着一些不足和不完善的地方，恳请指正。1 拉头工艺性分析1.1 塑件及塑件的材料性能图1-1 拉头1. 材料名称：聚酰胺（PA）2. 生产纲领：大批量生产3. 尺寸精度：一般精度PA通称尼龙，是一种应用广泛的工程材料，易于加工。它的品种很多，有尼龙6、尼龙8、尼龙9、尼龙11、尼龙66等。其中，PA6和PA66应用较为广泛，两种材料的对比如下表所示。 表1-1 PA6与PA66的对比PA6及PA66物理性能对比对比项PA6PA66单位对比熔点215252PA66优于PA6热变形温度6875PA66优于PA6拉伸强度7580MpaPA66优于PA6压缩强度850105MpaPA66优于PA6弯曲强度12060-100MpaPA66优于PA6成型收缩率0.8-2.51.5-2.2%PA66成型收缩率区间小于PA6经过对比，得出PA66的性能优于PA6，所以，我选择了PA66.特点：尼龙的吸水能力较强，潮湿的尼龙材料制作成的零件表面会出现银丝，使产品的机械强度下降，所以加工前必须进行干燥处理。尼龙在受热时稳定性会变差，在对其进行干燥处理时难免会被氧化，最好采用真空干燥法；尼龙的熔融粘度低，流动性好，有利于制成强度特别高的薄壁塑件，但会有溢边的产生，故模具必须选用最小间隙；尼龙成型收缩率范围及收缩率大，方向性明显，易产生缩孔、凹痕、变形等缺陷，因此成型工艺条件应严格控制。1.2 塑件的分析（1）外形尺寸该塑件的厚度为2mm，外形尺寸不大，塑件的充型时间不长，适合注射成型，如图1-1所示。（2）精度等级因为各位置的精度不同，所以公差就各有不一。故按照实际公差进行计算。（3）脱模斜度各种材料的脱模斜度如表1-1所示。表2-1 塑料常用的脱模斜度塑料名称脱模斜度型腔型芯PE、PP、IPVC、PA、CPT、PC、PSF25452045PVC、PC、PSF35403050PS、PMMA、ABS、POM351303040PE、UF、MFOAP、EP25402050注：本表所列脱模斜度适于开模后塑件留在型芯上的情形。塑件在脱模时，由于本身的冷却收缩和表面对模具型面的粘附、摩擦等作用，使塑件脱模困难。或虽能脱模，但易引起零件损伤变形。所以塑件的型芯、型腔上，沿脱模方向均应设计足够的脱模斜度（）。根据上表的数据分析，我选用的脱模斜度是40.2 模具的结构形式2.1 分型面位置的确定由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件结构工艺性及尺寸精度、塑件的推出、嵌件的位置、排气等多种因素的影响、因此在选择分型面时应遵循以下的原则：1）在塑件外形最大轮廓处；2）利于塑件推出；3）不影响精度要求；4）不影响外观质量；5）方便模具的加工制造；6）利于排气。根据以上信息，分型面选在塑件的中间最好，有利于开模取件。如图2-1。图2-1 分型面2.1.1 型腔数量及排列方式（1）型腔数量的确定该塑件精度为一般精度，可大批量生产，采用一腔多模的结构形式。同时，根据型芯、型腔以及塑件尺寸的大小关系，和moldflow的分析报告，初步确定为一模四腔的结构形式。（2）型腔排列形式的确定一模多腔的模具尽可能使用平衡式的排列方式，并且浇注的浇口位置要对称。因为我选择的是一模四腔的排列形式，所以采用圆型对称的形式，如图2-2.图2-2 型腔排列形式2.1.2 模架的选择模架分为两板模和三板模两种类型，又称大水口和细水口。两板模和三板模中又有多种不同的类型。两板模是由A、B、C和I、H、T组合成的十二种不同的模架。其中A类是只有托板没有推板的模架，B类是推板、托板都有的模架，C类是托板、推板都没有的模架，D类是只有推板而没有托板的模架；I是指工字模，H是指直身模，T是指直身模加面板。根据以上的分析，所以我的选择如下。模胚类型：大水口 型号：CI 模胚规格：2525A板：50 B板：60 C板：80图2-3 模架3 浇注系统的设计3.1浇注系统的选择1）热流道浇注系统优点：注射周期较短、表面质量较好、浇口位置能灵活选择。缺点：模具结构更为复杂、模具成本更高、温度较难控制。2）冷流道浇注系统优点：结构简单、成本较低、塑料较稳定、颜色更改方便。缺点：注射周期长、产品质量相对于热流道较低。通过比较，热流道的制造出来的塑件质量最好，注射速度最快，但由于该塑件成本比较低，结构简单，表面质量要求不高，需要改变各种颜色，故选用冷流道浇注系统。3.2 浇口位置的选取塑件的型腔分析上已经选用了侧交口的一模四腔的设计，交口位置如图所示图3-1 浇注口示意图3.3.浇注流道设计浇注流道分为主流道和分流道两部分，可参考图3-1、3-2.图3-2流道图图3-3 浇口套示意图本次浇道的设计采用了常规的半圆形浇道，模具的分流道设计在塑件的分型面处。根据塑件的质量并查询相关资料与课本后得，如图3-3所示，该分流道直径可取3.5mm，长度取14mm。主流道直径可取4mm，长度取70mm.冷料穴的设计较为简单，因为其作用是为了防止塑件冷料流回型腔，对塑件成型造成影响，所以特将冷料穴设计在主流道的末端，放置在型芯板块上。并在底板上放置了一个勾料杆，利用勾料杆的作用将凝料从冷料穴中拉出。浇口为了方便以后改正，初步设计成宽1.2mm、高0.8mm的长方形形状。4 冷却系统的设计4.1 冷却回路的尺寸确定4.1.1 冷却回路的孔直径的确定确定冷却水孔的直径时应注意，水孔的直径不能大于14mm，如果大于这个数值，冷却水流难以成为湍急状态，会降低热交换率。一般水孔的直径可根据塑件的平均壁厚来确定。平均壁厚为2mm时，水孔直径可取810mm，平均壁厚24mm时，水孔直径可取1012mm，平均壁厚为46mm时，水孔直径可取1014mm.本次设计的塑件壁厚为2mm，而且选择的水孔直径是8mm，满足要求。4.1.2 冷却回路图形图4-1 型芯冷却回路图4.2 冷却回路的布置1）冷却水道水道的布置应尽量多，水道直径的选择应尽量大，可以最大化的使型芯表面的温度分布均匀，以防止塑件在制造过程中出现不规则的收缩。2)冷却水道的放置当塑件壁厚相差均匀时，冷却水道在型芯中的位置最好在中间，当不均匀时，型芯表面到水道孔边距离宜为1015mm。5 注塑机设备的选择5.1 零件的体积和质量计算由绘图工具UG测量得出，该塑件的单体体积为406.23mm3塑件的总体积V1=406.234=1624.92 mm3（一模四腔）塑件的总质量M1=V1=1.121.624921.82g（密度 1.121.15（g/cm3）5.1.1浇注凝固体积的计算查资料可得，该塑件的凝固废料要取塑件总体积的60%；即，浇注凝固体积V2=V160%=974.952 mm3于是，该塑件一次浇注所需的材料总体积和总质量分别为V=V1+V2=2599.872mm3M=V=1.122599.87229.12g 5.1.2 选择注射机根据计算得到，该模具一次注塑所需的材料总量为2.599cm3。同时根据以往经验，材料的总体积要与注塑机理论注射量的0.8倍相匹配，从而达到实际注塑的需求。因此此次注塑机的理论注射量 V=3.248cm3。所以我初步决定选用的注射机型号为XS-ZY-22，该注射机技术参数如下表5-1.表5-1 注射机技术参数一次注射量（cm3）20,30螺杆直径（mm）20,25注射压力（MPa）75,117注射方式双柱塞（双色）锁模力（kN)250最大注射面积（cm2）90最大开模行程（mm）160模具最大厚度（mm）180模具最大厚度（mm）60动定模板尺寸（mm）2502805.2 注塑机的相关参数的校核5.2.1 注射压力的校核PA所需要的注射压力p1=80130MPa（取85MPa），这种型号的注射压力p=75117MPa，安全系数k1=1.251.4(可取1.3）。 k1p1=1.385=110.5p校核通过。5.2.2锁模力 及胀型 力的校核塑件在分型面上的投影面积A1,经过UG测量后得: A1=125.59mm浇注系统的投影面积按照塑件的一半来计算，取A2=85mm，因此分型面上，塑料件和浇注系统所占的投影面积为： A=A14+A2=125.594+85=588mm模具型腔内胀型力F=AP=58837=21.754kN其中P为模具型腔平均压力值，一般取注射压力的0.20.4倍。根据这套模具的实际情况，取了37MPa。又依据上表5-1所得锁模力f=250kN,锁模力安全系数为k2=1.11.2(取1.2），那么 k2F=1.2F=1.221.754=26.1f校核通过。6 成型零件的设计6.1 型腔的 结构设计产品塑件的外表面是通过型腔进行成型，再依据该产品的外观要求，把型腔设计成镶块，做成一个单独件。最后将型腔固定在定模板上。如图6-1所示图6-1 型腔整体嵌入结构图6.2型芯的结构设计同型腔一样，动模上的型芯也会有一些留在外面，型芯的设计也如型腔一样，同样是整体嵌入式，整体嵌入在动模板中。其结构示意图如下。图6-2 型芯整体嵌入结构图6.3 模仁材料模具材料的选择会对产品的外观有很大影响，对于透明件和表面要求抛镜面的产品，可选用的材料有是S136、2316、718S、NAK80、PAK90、420，透明度较高的零件应选S136。故本次设计选用的是S136，并进行淬火。7顶出机构设计这套模具的顶出机构时，选用了顶杆和勾料针，在每个型芯中心部位各有一个顶杆，主浇道下方的冷料穴连接着勾料针。如图7-1、7-2所示，可以简化模具制造时的难度，并且能不影响塑件的取出。 图7-1 顶出机构图7-2 顶出机构8模具总图本套模具将采用UG三维图来展示它的结构。图8-1 模具总装配图总 结回想着自己从一开始学习模具这门课开始，就没有认真的去对待，导致自己的步伐一直都在别人后面，直到大三，才开始紧张起来，认真听讲，多学多练才慢慢赶上。自从老师提起毕业设计的时候，我就下定决心，一定要写一份让自己和老师都满意的论文，让自己的大学生涯不落下遗憾。一开始，我就想到了拉头这个注塑件，它的应用比较广泛，是生活中的必需品，结构也不算复杂，于是，我就开始着手准备。但是，才刚刚起步，就发现了不少问题，先是分型面的选择就把我难住了，因为这个零件的分型面有多种，我不知道哪种最好，正在纳闷的时候，老师告诉我们，有一种软件叫做moldflow，它是一种新型的零件模拟分析软件，可以帮助我们找到最佳的分型面，果然，很简单的就帮我找到了。分型面选择好了之后，型芯和型腔就好弄了许多，在选择点浇口还是测浇口上，我查阅了许多的资料，并进行了对比，最终选择了冷流道测浇口的方式。在整个模具的设计过程中，最难得莫过于流道的设计了，因为我的设计经验比较匮乏，弄了很长时间还是不行，便去求教了老师，在老师的悉心指导下，一个完整的流道就完成了。其他的在自己不懈的努力下，终于全部完成了。从塑件的材料性能分析，到分型面、注塑机、型芯型腔的选择，以及流道和推杆结构的设计，我看到了自己这么长时间的不足，认识到自己学习的片面性，但我同样在这段时间内不断改掉自己的缺点，学到了更多的知识，并能让我努力的认真的去完成这篇论文，我很高兴。致 谢时间如白驹过隙，一去不复返，大学三年的