毕业设计（论文）-空气清新剂盒子注塑模具设计（全套图纸三维）.doc

III 湖湖 南南 涉涉 外外 经经 济济 学学 院院 本科毕业论文（设计）本科毕业论文（设计） 题目题目空气清新剂盒子注塑模设计空气清新剂盒子注塑模设计 作者作者 学院学院 机械工程学院机械工程学院 专业专业料成型与控制工程料成型与控制工程 学号学号 指导指导 教师教师 二一四年十二月二十一日 III 湖南涉外经济学院本科毕业论文（设计）诚信声明 本人声明：所呈交的本科毕业论文（设计） ，是本人在指导老 师的指导下，独立开展工作所取得的成果，成果不存在知识产权 争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人 或集体已经发表或创作过的作品成果。对本文工作做出重要贡献 的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 本科毕业论文（设计）作者签名：（手写） 二O一四年十二月二十一日（打印） III 摘摘 要要 本次设计就是将空气清新剂盒子作为设计模型，将注塑模具的相关知识作为依据， 阐述塑料注塑模具的整体设计过程。 该毕业设计的内容是空气清新剂盒子的注塑模具，材料为 POM，根据其结构形状 特点以及通过对空气清新剂盒子成型工艺的正确分析，确定型腔的总体布局，选择分 型面，确定脱模方式，设计浇注系统等；同时本文对注塑模具进行简要介绍，对注塑 模具中的主要零件进行设计计算，在设计过程中着重考虑其生产实际中的经济性和合 理性。 关键词关键词：注塑模具；注射成型；分型面 全套图纸，加全套图纸，加 153893706153893706 III POMtract This design is the air refreshing agent box as a design model, the injection mold related knowledge as the basis, elaborated the whole design process of plastic injection mould. The content of graduation design is the injection mold of air refreshing agent box, the material is POM, according to the structure characteristics and the correct analysis of the air refreshing agent box molding process, to determine the overall layout of the cavity, the choice of parting surface, gating system design to determine the stripping method, etc.; at the same time this paper gives a brief introduction about the injection mould, the main parts of injection mold design and calculation, in the design process focuses on the actual production in the economy and rationality. Keywords：The plastic mold；the parametrization;；divides the profile； III 目目 录录 诚诚信信申申明明.I 摘摘要要.II POMtract.III 第一章第一章 绪论绪论.1 1.1 模具介绍 .3 1.2 模具在加工工业中的地位 .3 1.3 模具的发展趋势 .3 第二章第二章 该塑件材料分析和工艺性分析该塑件材料分析和工艺性分析.4 2.1 材料分析 .6 2.2 工艺分析 .8 2.2.1 尺寸及精度.11 2.2.2 表面粗糙度.12 2.2.3 形状.12 2.2.4 斜度.13 第第三三章章 拟定成型工艺拟定成型工艺.14 3.1 制件成型方法.15 3.2 制件的成型参数.15 3.3 确定型腔数目.17 III 3.3.1 计算制品的体积和重量.18 3.3.2 型腔数目的确定主要参考以下几点来确定.18 3.3.3 模具型腔数目的确定.19 第第四四章章 浇注系统的设计浇注系统的设计.19 4.1 制件在模具中的位置 . 16 4.1.1 型腔的布置. 16 4.1.2 分型面的选择. 17 4.2 确定浇口形式及位置 . 17 4.3 主流道的设计 . 17 4.4 流道的设计 . 17 4.5 冷料穴的设计 . 16 第五章第五章 成型零部件的设计成型零部件的设计.25 5.1 成型零部件的结构设计 .25 5.2 成型零部件工作尺寸计算 .25 5.3 成型零部件的强度与刚度计算 .26 第六章第六章 结构零部件的设计结构零部件的设计.27 6.1 选用标准注射模架 .27 6.2 定模板与动模板的设计 .28 第七章第七章 推出机构的设计推出机构的设计.28 第八章第八章 抽芯机构设计抽芯机构设计.29 第九章第九章 温度调节系统设计温度调节系统设计.29 第十章第十章 排气系统设计排气系统设计.29 第十一章第十一章 注塑机参数校核注塑机参数校核.29 11.1 最大注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核 .30 11.2 开模行程的校核 .30 11.3 模具与注射机安装相关部分尺寸校核 .31 第十二章第十二章 绘制图纸并编写技术文件绘制图纸并编写技术文件.31 12.1 绘制各非标准零件图纸.32 12.2 编写加工工艺和装配技术.32 12.3 加工要求 .32 III 12.4 装配要求 .32 结论结论.32 参考文献参考文献.33 致致 谢谢.34 第一章第一章 绪论绪论 1.11.1 模具介绍模具介绍 当今社会，模具工业无所不在，各种各样的的产品都需要模具来生产，因为使用 模具生产，可以大大地提高生产效率和制造成本，同时，产品的加工精度等等都能够 得到保证。在各个行业应用模具的场合非常广泛，例如飞机，轮船，以及一个机械零 部件等各个领域都有用到。人类社会工业的发展离不开模具这样一个重要的生产工具。 随着社会的进步，工业的发展，模具工业同样会日新月异，随着时间的推移，相信会 迎来一个新的革新时期。 1.21.2 模具在加工工业中的地位模具在加工工业中的地位 在当今社会，工业越来越发达，模具产业也在不断地飞速发展着，随着科技的发 展，模具工业的进步，模具在当今工业化大生产中起到了越来越重要的作用。因为有 了模具，使工业产品的加工精度和效率得到了保障，大大减少了人工繁杂的劳动强度， 提高了工业的发展进程。 1.31.3 模具的发展趋势模具的发展趋势 随着工业的发展，模具工业也在飞速发展着，针对当今社会的工业发展状况，模 具的发展主要体现在一下几个方面： (1)模具的加工与制造的自动化程度将会继续提高。 (2)结构零部件的材料的制造费用将会慢慢下降，同时加工结构零部件的设备的精度将 会提高很多。 (3)模具的样式将会越来越多，从单工序模具到复合模具，一次性成型复杂工件的模具 III 将会越来越多地被应用和生产。 (4)热流道模具在模具工业中的位置和作用将会越来越突出，应用的领域也将会越来越 广泛。 (5)工业的发展将会引领高压铸模具也不断地发展，模具生产工艺和加工工艺也会逐渐 走向自动化。 (6)模具的结构领部件将会更多地利用标准零件来代替非标零部件，这样就增加了模具 之间的互换性。同时，也可以更好地保证模具加工出来的产品的精度，维修和使用也 更加方便快捷。 III (7)随着社会的发展和工业的进步，车辆的不断增多，所以压铸模具，冲压模具也将会 越来越普遍地应用到各个生产加工领域。从单工序模到复合模的过渡是模具发展的必 然趋势。 III 第二章第二章 该塑件材料分析和工艺性分析该塑件材料分析和工艺性分析 2.12.1 材料分析材料分析 空气清新剂盒子的零件图如下图所示，该塑件的材料为 POM，我们知道，POM 材料的表面光泽度较好，且没有毒，颜色呈淡黄色，没有气味，非常适合成为人们日 常需要经常接触到的产品的材料。从相关资料可知，POM 材料轻盈，密度小，所以操 作起来很方便，不费力，随着模具工业的发展，POM 材料在模具产品的制造中占有不 可替代的地位。相信不久的将来，塑料工业的发展也会带来 POM 材料的进一步发展， 包括它的力学性能，表面光泽度等等各个方面。 图 2-1 产品图 2.22.2 工艺分析工艺分析 本次设计的工件是 空气清新剂盒子，根据图 2-1，我们可以知道，该塑件比较复 杂，所以我们要尽可能保证设计出的模具能够注塑出无裂痕，划伤，缺陷等等因素的 合适的产品出来。 2.2.12.2.1 尺寸及精度尺寸及精度 从零件图可知，空气清新剂盒子不大，材料为 POM，密度较小，所以采用一般精 度等级来制造该产品，具体的技术指标和工艺参数件一下表格： 表表 2.1 POM 主主要要技技术术指指标标和和工工艺艺参参数数 密度 31.021.16注射机类型螺杆式 比容 30.860.98预热度8095 III 吸水率0.20.4干燥时间45 纠缩率0.40.7后段150170 熔点 130160中段165180 0.45MPa90108 料简 温度 前段180200热变形 温度 1.8MPa83103喷嘴温度 170180 抗拉屈服强度MPa50模具温度 5080 拉伸弹性模量MPa1.8103注射压力 MP60100 弯曲强度 MP80高压时间05 硬度 HB9.7保压时间1530 方法红外线灯、 烘箱 冷却时间1530 温度 70 成 型 时 间 S 成型周期4070 后 处 理 时间24螺杆转速 /min0.40.7 2.2.22.2.2 表面粗糙度表面粗糙度 塑件的外观要求越高，表面粗糙度应越低。一般模具表面粗糙度,要比塑件的要求 低 12 级。塑件的表面粗糙度一般为 Ra 0.80.2m。 2.2.32.2.3 形状形状 产品外形尺寸为 6643。塑件的内外表面形状应尽可能保证有利于成型。 2.2.42.2.4 斜度斜度 为了便于从塑件中抽出型心或从型腔中脱出塑件，防止脱模时拉伤塑件，在设计 时必须使塑件内外表面沿脱模方向留有足够的斜度。POM 在升温时粘度增高，所以成 型压力较高，故塑件上的脱模斜度宜稍大，要有足够的脱模斜度防止顶角。5 。 III 第第 3 章章 拟定成型工艺拟定成型工艺 3.13.1 制件成型方法制件成型方法 根据工件的特征以及所使用的材料，我们选择注射成型来加工这个产品。 3.23.2 制件的成型参数制件的成型参数 根据制品结构特点及选定的原料 POM，可拟定如下工艺参数 塑料名称： POM 密度（g/cm）：1.021.05 计算收缩率（%）：0.5 模具温度（）： 5060 注射压力（MPa）：60100 适应注射机类型：柱塞式 料筒温度 喷嘴温度 / 模具温度 / 注射压力 /MPa 注射机类 型 后/中/前/ 18019 0 50707090螺杆式 1501 70 1801902002 10 成 型 时 间螺杆转数（r/min） 注射时间 /s 保压时间 /s 冷却时间 /s 成型周期 /s 3551551515403060 后 处 理 方 法温度/时间/ h 红外线烤箱700.31 原材料应干燥 0.5h 以 3.33.3 确定型腔数目确定型腔数目 3.3.13.3.1 计算制品的体积和重量计算制品的体积和重量 通过三维制图 UG 软件测量得: 单件塑件投影面积 S=5541.262 ；单件塑件体 V=19381.673 查有关资料可知 POM 的密度为 1.021.05g/cm3 则单件塑件重量 m=20.06g III 3.3.23.3.2 模具型腔数目的确定模具型腔数目的确定 1）由于该工件较小，然后考虑到注射机的成型锁模力，我们采用一模两腔的设计 思路来设计该模具。 2）同时考虑到注射机的额定注射量以及产品的制作精度，模具的型腔数不能太多， 所以在这里综合以上因素，决定采用一模两腔来制作该产品，故模具的型腔数目为两 个。 3.3.33.3.3 模具型腔数目的确定模具型腔数目的确定 一模两腔的模具所需要的锁模力和注射量都在注射机额定的范围内，且制作出来 的产品精度比较容易控制，外形不易变形，所以采用一模两腔来制作加工空气清新剂 盒子这个产品。 第第 4 4 章章 浇注系统的设计浇注系统的设计 4.14.1 制件在模具中的位置制件在模具中的位置 4.1.14.1.1 型腔的布置型腔的布置 主要考虑制件在分型后能保留在动模上以便脱模，并结合制件的结构特征应将型 腔设置在定模侧，型芯设置在动模侧。 4.1.24.1.2 分型面的选择分型面的选择 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件结构工艺性及 尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排气等多种因素的影响，因此在选择分型面时 应综合分析，应遵循以下几项的设计原则： 1）分型面应选择在塑件外形最大轮廓处 2）分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模 3）分型面的选择应保证塑件的精度要求 4）分型面的选择应满足塑件的外观质量要求 5）分型面的选择要便于模具的加工制造 6）分型面的选择应有利于排气 从以上几条分型原则可知，我们应该选择最大的投影面积来作为分型面，同时还 要考虑到模具所制造出来产品的加工精度以及外形尺寸，本次设计的是空气清新剂盒 子，通过该工件的零件图可知，我们选择空气清新剂盒子最大的投影面作为分型面， 其中分型线如图 41 黄色和红色相交线所示。 III 4.24.2 确定浇口形式及位置确定浇口形式及位置 对浇注系统进行设计时，一般应遵循如下基本原则： （1）了解塑料的成型性能 （2）尽量避免或减少熔接痕 （3）有利于型腔中气体排出 （4）防止型芯的变形和嵌件的位移 （5）尽量采用较短的流程充满型腔 （6）流动距离比和流动面积比的校核 为了提高成型效率和综合考虑以上的基本设计原则并结合制件质量要求，本模具 应采用潜伏浇口，由产品底部进料。浇口位置如图 42 所示 浇口直径可以根据经验公式计算 d=（0.140.20） 24 A 式中 d浇口直径（mm） 塑件在浇口处的壁厚（mm） A型腔的表面积2 d=（0.140.20）20303.81.0mm 24 1.5 (浇口直径也可根据经验值取 d=1.0mm) 浇口锥角取 0 30 浇口倾斜角取 0 15 III 图 42 流道设计 4.34.3 主流道的设计主流道的设计 主流道是连接注射机喷嘴与流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上， 断面为圆形，带有一定锥度 1）主流道设计成圆锥型，其锥角为 16，内壁粗糙度 Ra 取 0.4um III 2）主流道大端成圆角，半径 r=13mm，以减小料转向过度时的阻力 3）在模具结构允许的情况下，主流道尽可能短，一般小于 100mm，过长则会影 响流体的顺利充型 4）对于小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式，但在大多数情况下将主 流道衬套与定位圈设计成两个零件，主流道衬套与定模板采用 H7/m6 过度配合与定位 圈的配合采用 H9/f9 间隙配合 根据系统工况，我们决定使模具与浇口套的配合公差为 H9/f9 的配合。定位圈在 模具安装调试时应插入注射机定模板的定位孔内，用于模具与注射机的安装定位。定 位圈外径比注射机定模板上的定位孔径小 0.2mm 以下。浇口套与模板的配合为 H7/m6 4.44.4 流道设计流道设计 流道设计时应注意尽量减少流动过程中的热量损失与压力损失。 4.4.14.4.1 流道的形状与尺寸流道的形状与尺寸 该注塑模的流道的形状与尺寸和所需要注塑产品的大小有直接关系，如果需要加 工出来的产品很大的话，流道的截面就要大，相反地，如果需要注塑出来的产品很小 的话，流道的截面就要窄，可以说，流道的大小与产品的大小，以及注射机的注射量， 锁模力等等各个方面都有着密切的关系。这需要根据产品的具体形状尺寸来确定。 4.4.24.4.2 流道的长度流道的长度 具体尺寸根据型腔的太小而定 4.4.34.4.3 流道的表面粗糙度流道的表面粗糙度 流道是注塑模具中影响到产品外观以及结构的重要因素，可以说流道系统的设计 的好与坏直接关系到该模具加工出来的产品的好与坏，所以设计出合理的流道是一个 优秀模具必须具备的。设计流道的过程中，需要考虑到流道的散热性能，以及塑料的 流动性能等等多方面的因素。 4.4.44.4.4 流道在分型面的布置形式流道在分型面的布置形式 流道在分型面的布置形式如上图 4-2 III 根据以上设计参数校核流动比 / ii L t 式中 流动比距离 Li模具中各段料流通道及各段型腔的长度（mm） ti模具中各段料流通道及各段型腔的截面厚度（mm） =60/3.5+37/5+4.5/5+2/2+140/2=98mm 3 因为影响流动比的因素主要是塑料的流动性，POM 塑料的流动性为中等，经查有 关资料可知 POM 允许的流动比=210110，所以 4.54.5 冷料穴设计冷料穴设计 通常情况下，冷料穴位于该注塑模的动模板上面，这样更近地接近工件，当塑料 被注射进型腔后，冷料穴就开始发挥作用了，可以使注塑出的塑件很快冷却，从而起 到了冷却塑件，保证其力学性能的作用。流道冷料穴当流道较长时，可将流道的尽头 沿料流前进方向延长作为流道冷料穴，以贮存前锋冷料，其长度为流道直径的 1.52 倍。 本模具采用 Z 形拉料杆，具体设计的图 4-3 所示。 图 4-5 拉料杆 第五章第五章 成型零部件的设计成型零部件的设计 5.15.1 成型零部件的结构设计成型零部件的结构设计 成型零部件是注塑模具设计中起到决定因素的一部分，产品的外观，综合力学性 能，精度，表面光洁度等等方面都是依靠成型零部件的精度来控制的，例如型腔、型 III 芯、凹模板，垫板等等都属于成型零部件，在注塑模的设计中，成型零部件的作用非 常重要，把握好成型零部件之间的配合，精度等等因素是决定一副模具好与坏的根本 所在，其中，成型零部件的设计主要包括以下几个方面： 5.1.15.1.1 型腔结构设计型腔结构设计 根据课题我们知道，型腔的结构形式就决定了空气清新剂盒子外部的结构形式， 通过分析空气清新剂盒子这个产品，我们可以选择整体镶入式型腔，因为整体镶入式 型腔可以有效地节约成型零部件的制作成本，并且其力学性能满足工况要求，更换方 便快捷。 5.1.25.1.2 型芯及镶件结构设计型芯及镶件结构设计 我们知道，型芯和镶件主要是用来成型空气清新剂盒子内部结构的成型零部件，通 过分析空气清新剂盒子这个产品，我们知道，其内部凸台较多，所以我们可以选择把 凸台做成较大的镶件来减少模具钢的使用率，从而进一步来节省原材料，降低成本。 5.25.2 成型零部件工作尺寸计算成型零部件工作尺寸计算 5.2.15.2.1 成型零部件性能成型零部件性能 成型由于成型零件直接与高温高压的塑料熔体接触，它必须有以一些性能： 1、必须具有足够的强度、刚度，以承受塑料熔体的高压； 2、有足够的硬度和耐磨性，以承受料流的摩擦和磨损； 3、通常进行热处理，使其硬度达到 HRC45。 。以上； 4、切削加工性能好，热处理变形小，可淬性良好； 5、熔焊性能要好,以便修理； 5.2.25.2.2 型腔、型芯工作部位尺寸计算型腔、型芯工作部位尺寸计算 经查有关资料可知 POM 塑料的收缩率是 0.3%0.8% 平均收缩率为: S=（0.3%+0.8%）/2=0.55% III 型腔工作部位的尺寸： 型腔径向尺寸 0 0 1 z z ms LS L 型腔深度尺寸 0 0 1 z z ms HS H 型芯径向尺寸 0 0 1 z z ms lS l 型芯高度尺寸 0 0 1 z z ms hS h 中心距尺寸 /2(1)/2 mzsz CS C 式中 L塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸（mm） l塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm） H塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm） h塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm） C塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（mm） x修正系数，取 0.50.75 塑件公差（mm） 模具制造公差，取（1/31/4）。 各工作部位尺寸计算结果详见相应零件图纸所标明 5.35.3 成型零部件的强度与刚度计算成型零部件的强度与刚度计算 为了方便加工和热处理，其型芯整体镶嵌式，型腔为整体镶嵌式。因此，型腔的 强度和刚度按型腔整体式计算。由于型腔壁厚计算比较麻烦，也可参考经验推荐数据。 5.3.15.3.1 强度、刚度计算强度、刚度计算 设计好一套模具，必须考虑到它的强度和刚度方面，因为模具是在高温下面作业 的，并且高压，所以校核各个结构零部件的强度和刚度是必须的。只有这样，才能更 好地使模具应用的时间长，使用方便，维修少。 （1）塑件成型过程中不产生溢料 粘度特性塑料品种允许变形值 中粘度塑料POM0.05 （2）保证塑件的尺寸精度 塑件尺寸经验公式 1050i/3(1+i) 50200i/5(1+i) III （3）保证塑件顺利脱模 tS=1.40.8%=0.0112 式中 保证塑件顺利脱模的型腔允许弹性变形量； t 塑件壁厚，mm; S塑件的收缩率。 5.3.25.3.2 型腔的侧壁和底板厚度的计算型腔的侧壁和底板厚度的计算 组合式矩形型腔侧壁厚度的计算 对于小尺寸的模具型腔，在发生大的弹性变形前，其内应力往往超过了模具材料 的许多应力，因此，强度不够是主要矛盾，设计型腔侧壁厚应以强度为准。 max= pHl4/32Ehs3 s=12.7mm 设允许最大变形量为 max，其壁厚按刚度条件的计算式为： s= 32 4 1 HE lHP s=25mm （2）组合式矩形型腔底板厚度的计算 按强度条件，型腔底板厚度计算式为： h= B LbP 4 3 2 式中：h矩形底板的厚度 （mm） B底板总宽度 （mm） L双支脚间距 （mm） P型腔内塑料熔体压力 （MPa） 模具材料的许用应力 （MPa） h25 mm 第六章第六章 结构零部件的设计结构零部件的设计 6.16.1 选用标准注射模架选用标准注射模架 6.1.16.1.1 初选注射机初选注射机 III 1）注射量：该塑料制件单件重量 m=20.06g 浇注系统重量的计算可以根据浇注系统尺寸先计算浇注系统的体积 V= 1.888 3 cm 粗略计算浇注系统重量为 1.8881.0351.95g jj mV 总体积 V塑件=（19.38+1.95）=21.33 3 cm 总重量 M=21.331.03522.08g 聚苯乙烯的密度为 1.054g/cm3 ，POM 的密度为 1.021.05g/ 3 cm 满足注射量 V机V塑件/0.80 式中 V机额定注射量（） 3 cm V塑件塑件与浇注系统凝料体积和（） 3 cm 26.66 21.33 0.800.8 V 塑件3 cm 或满足注射量 M机M塑件 12 /(0.8) 式中 M机额定注射量（g） M塑件塑件与浇注系统凝料的重量和（g） 聚苯乙烯的密度（g/cm3） 1 塑件采用塑料的密度（g/cm3） 2 g 2 1 22.08 1.035 27.1 0.81.054 0.8 M 塑件 2）注射压力： P注P成型 经查有关资料可知 POM 塑料成型时的注射压力 P成型=7090MPa 3）锁模力： P锁模力1.3pF 式中 p塑料成型时型腔的压力，POM 塑料的型腔压力 p=30MPa F浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和（） 2 mm 各型腔及浇注系统及各型腔在分型面上的投影面积 F=5541.26 2 mm III PF=1.3305541.26=216109.14K 根据以上的分析、计算，查相关资料初选注射机型号为：XS-Z-30,其有关技术参 数如下： 理论注射容量（cm） 30 螺杆直径（mm） 48 注射压力（MPa） 319 注射行程（） 330 注射方式 注塞式 锁模力（KN） 650 拉杆内向距（mm） 550 移模行程（mm） 200 最大模具厚度（mm） 600 最小模具厚度（mm） 250 喷嘴圆弧半径（mm） 12 喷嘴孔直径（mm） 3.5 最大开合模行程（mm） 160 动、定模板尺寸（） 320301 拉杆空间（） 435 6.1.26.1.2 选标准模架选标准模架 根据以上分析、计算以及型腔尺寸及位置可确定模架的结构形式和规格。通过调 用 Auto CAD 的燕秀工具箱模架选用。 定模板厚度：A=25 动模板厚度：B=40 垫块厚度： C=61 模具厚度： H 模=282 模具外形尺寸：320301 282 6.26.2 定模板与动模板的设计定模板与动模板的设计 本模具的模架是 Auto CAD 的燕秀工具箱调出拉，已经设计好动定各模板的相关 参数。具体看图 6-1 模架参数 III 第七