拉线盘注射工艺分析及模具设计毕业设计论文

1、摘要 1关键词 11前言 21.1 研究意义 21.2 国内外研究现状 21.3 发展方向 32塑料的工艺性分析 32.1 塑件的原材料分析 32.2 制件分析 32.2.1 塑件的结构分析 32.2.2 塑件尺寸精度的分析 32.2.3 表面质量分析 42.3 塑件的体积重量 42.4 塑件的注射工艺参数的定 53型腔数的确定及浇注系统的设计 63.1 分型面的选择 63.2 型腔数的确定 73.3 型腔排列方式的确定 73.4 设计浇注系统 73.4.1 设计主流道 73.4.2 设计浇口道 83.4.3 设计浇口 84 设计侧抽芯机构 94.1 确定斜导柱倾斜角 104.2 计算斜导柱的

2、长度 10拉线盘注射工艺分析及模具设计学生：廖知航指导老师：陈文凯(湖南农业大学东方科技学院，长沙410128)摘 要:注射成型是热塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形状复杂的精密塑件。本 设计进行了一款拉线盘的注塑模设计，对零件结构进行了工艺分析。确定了分型面、浇注系统等， 选择了注射机，计算了成型零部件的尺寸。采用侧浇口。利用直导柱导向，推杆顶料，斜顶杆完成脱模及内抽芯方式并对模具的材料进行了选择。如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠。最 后对模具结构与注射机的匹配进行了校核。并用autoCAD绘制了一套模具装配图和零件图。关键词：注射工艺；注射模具；工艺分析；Design of

3、Cable Set Mold and Its Process Analysis of InjectionStude nt:Liao Zhiha ng Tutor:Che n Wen kai(College of Orie nt Scie nee &Tech nology,Hu nan Agricultural Un iversity,Cha ngsha 410128,Ch in a)Abstract: Injeetion molding is one of the main molding methods for thermo plasties, and it can once-formed

4、delicate plastic members with sophisticated shape. This paper discussed the design of plastic injecti on mould of the upper cover of the cable set mold., and the process an alysis of the parts structures.The author determ ined the parting surfaces and the gat ing system etc,choosed the inject ionmol

5、ding machine， calculated the sizes of the molding parts. Side gate and hydraulic inner action was used, straight pillar and puncher was used for guiding and conveying the materials. The author also choosed the materials of the mould. The structure desig ned in such way can en sure the reliable runni

6、ng of the mould. Finally, the author checked the match between the mould structure and the injection molding machine. And the author also drew a set of mold assembling chart and parts chart using autoCAD software.Key words: Process of injection;injection mold;Analysis of process;丄、八1前言1.1研究意义模具工业是当今

7、世界上产值增长最快的工业门类，而作为模具一大组成部分塑料成 型工业，也有着不可低估的作用，塑料成型工业是新兴的工业，并随着石油工业的发 展应运而生。目前，塑料制件几乎进入了一切工业部门以及人民日常生产生活的各个 领域。特别是在办公用品、照相器材、汽车、仪器仪表、航空、交通、轻工、通信、 建材用品、日用品以及家用电器行业中的零件塑料化的趋势不断加强，并且陆续出现 以塑料代金属的全塑品。随着国民经济领域的各个部门对塑料品种和产量需求愈来愈大，产品更新换代周期 愈来愈短、用户对塑件的质量要求愈来愈高，因而对模具设计和制造的周期和质量提 出了更高的要求，这就促使塑料模具设计制造技术不断向前发展，从而也

8、推动了塑料 工业以及机械加工工业的高速发展。可以说模具技术，特别是设计制造大型、精密、 长寿命的模具技术，便成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志。目前，世界模具 市场仍然供不应求。近几年世界模具市场总量已经超过 700亿美元，其中美国、日本、 法国、瑞士等过一年出口模具约占本国总产值的1/3。因此，研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义1L1.2国内外研究现状我国塑料模工业从起步到现在，经历半个世纪，有了很大的发展，模具水平有较大 提高。在大型模具方面已能生产48寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机 全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等

9、塑料模具；精密塑料模具方向，已能生 产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台 北极星I.K模具有限公司制造的多腔 VCD和 DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的 尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的生产水平，并且采用最新的 齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿轮误差，达到了标准渐开线齿形要求。 还能生产厚度仅为0.08的一模两腔的航空杯模和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注 塑模型腔制造精度可达0.02-0.05mm,表面粗糙Ra0.2um模具质量、寿命明显提高了， 非淬火钢模寿命可达10-30万次，淬火钢模达50-1000万次，交货期较以前

10、缩短2 L 1.3发展方向随着科学技术的高速发展，高新科技在模具生产领域的应用越来越广。特别是在市 场的激烈竞争中，企业的产品开发和更新越来越快。甚至每年要生产多个品牌的产品，投放市场，参加竞争。因此，与之配套的模具也不例外，而大部分产品百分之八十以 上的零部件需要模具加工，这样一来，模具的需求量成倍增加，其生产周期愈来愈短。 而模具生产，是多品种小批量生产，乃至单间生产。其特点是品种多样化；生产工程 多样化；生产能力复杂化。为解决这一问题，首先要普及CAD技术，再者要提高其应用软件的档次，例如从AutoCAD为主流逐步发展到以Pro/E、UGH、CATIA等大型工程 软件为主。这样所有的装配

11、过程以及运用的干涉。都在计算机上模拟进行，提高了产 品的开发速度，降低了成本。利用现代的 CAD/CAM/CA技术，才是模具经济、快捷的 开发制造技术，也是其发展方向。2塑料的工艺性分析2.1塑件的原材料分析塑件的材料采用丙烯-丁二烯-丙乙烯（ABS）,属热塑性塑料，该塑料具有如下的 成型特性：1）吸湿性大、不易分解。2）力学性能和热性能都好，硬度高，表面易镀金属。3）耐酸碱等化学腐蚀。4）耐疲劳和抗应力开裂，冲击强度高。5）加工成型容易。6）要注意防止出现气泡、银丝、熔接痕及滞料分解、混入杂质。2.2制件分析2.2.1塑件的结构分析该零件的总体形状为圆形，壁厚较为均匀，最大圆处有两处要求开槽

12、，需要用到 两个半圆的侧抽芯，且其内环部有四处圆孔，并有四处凹缘，总体结构比价复杂，需 要用到的型芯、型腔比较难以加工。2.2.2塑件尺寸精度的分析该零件尺寸均为自由公差，由以上的分析可见，该零件的尺寸精度属偏下，对应模 具相关零件尺寸的加工可以保证，从塑件的厚度上来看，较为均匀。2.2.3表面质量分析该零件的表面要求无凹坑等缺陷外，表面无其他特别要求，故比较容易实现。综 上分析可以看出，注射时在工艺参数控制的较好的情况下，零件的成型要求可以得到 保证。制作图如下：图1制件图Fig 1Comp onent figure2.3塑件的体积重量计算塑件的质量是为了选用注射机及确定模具型腔数。.3制品

13、质量：用PRO三维软件分析V=16530mm根据手册查得ABS勺密度为p =1.02-1.16 g/cm3,选取p =1.1 g/cm 3故单件塑件制品质量为 W=p16g。根据计算的制品体积及质量来确定注射机的型号和规格。为了保证注射成型的正常进行，根据生产经验，一次注射所需要的塑料总量宜为最大注射量的80%即 W 80%WV或W三W0.8式中：W2注射机最大注射量（cm3或g）W 1制品成型时所需的塑料总量（cm或g）。根据注射机所需的压力和塑件的重量以及其他的要求，可初选注射机为XS-Z-60型注塑成型机，该注塑机的各参数如下所示 3:表1注射机参数Table 1Inject machi

14、 ne paramete理论注射量/cm3 60开模行程/mm 200螺杆直径/mm38模具最大厚度/mm200注射压力/MPa120模具最小厚度/mm70锁模力KN500喷嘴孔直径/mm4拉杆间距/mm260喷嘴圆弧半斤/mm122.4塑件的注射工艺参数的确定根据情况，ABS的成型工艺参数可作如下的选择，在试模时可根据实际情况作适当 的调整。料筒温度：后段温度t3：选用200E中段温度t2：选用220E前段温度t1：选用210C喷嘴温度：选用200 C模具温度：选用70 C注射压力：一般可选80-120MPa之间，考虑到制作件较薄可选较大值，此处选取100MPa注射时间：选用3s保压时间：选

15、用20s保压：选用55MPa冷却时间：选用20s总周期：50s3型腔数的确定及浇注系统的设计3.1分型面的选择分型面的确定，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面收到塑件在模具中的成型 位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺及精度、嵌件位置以及推出方法、模具的制造、 排气、操作工艺等多方面因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较、选择较 为合理的方案。选择分型面时，一般应遵循以下原则：1. 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。2. 分型面的应选择有利于塑件顺利脱模，并尽量使塑件开模后留在动模一边。3. 分型面的选择应保证塑件的尺寸精度和表面质量。4. 分型面的选择应有利于模具加工。5. 分型面的选择应

16、有利于排气。6. 应使侧抽芯行程较短。综合以上几条原则，分清主次。为了便于模具加工制造，应尽可能选择平直分型面加工, 同时需要考虑到抽芯问题，故零件可以采用如下图分型面设计制造：3.2型腔数的确定型腔数可以通过多种方法确定，但是此次设计要采用一模两腔的设计，并且注射机的注射量要保证满足要求，故选用以下方法确定4Lnm g 三 kg（ 1）kmn -mj0.8汉60-8.265n=2.4m16.530现取n=2式中：n：型腔数m：单个塑件体积mj:浇注系统凝料mn：注射机最大注射量k:注射机最大注射量利用系数，k取0.8mj： 般为制件质量的0.2-1.0倍，取0.53.3型腔排列方式的确定根据

17、型腔布置的注意事项，本塑件在注射时采用一模两腔，故采用对称式布局3.4设计浇注系统毕业设计设封面合计冰图计说明率纸总汇此毕业设计已通过答辩,详细计第,主整说明书和全世设计图纸,-请联系扣扣： ;3.4.1设计主流道hs塑件孔或凹槽深度尺寸x 修正系数，此处取0.5由式(9)得h2.5适=0 +0.005 卜 2.5 +0.5X 0.12 Li =2.570.04 =(1+0.005 卜6+0.5 汉0.1200.04 = 6.09；04h2-$=11+0.0052+0.5 7.12?)0.04 =2.0700.04h2.5 小型芯被切的圆柱高度h6 哈夫块的高度h2 大型芯凸起部分的高度5.3

18、计算型腔侧壁厚度和底板厚度5.3.1计算型腔侧壁厚度根据矩形整体式型腔的侧壁计算公式式中S _3CPH：.E 1 侧壁厚度(10)mm15P型腔压力（MPa,取55C 由Hi/I决定系数，取0.93E 模具材料的弹性模量（MPa，取2.1X105- 1刚度条件，取0.05将上述各式带入公式得=1168S冲0.935仔馆_ 2.1 1（f 0.055.3.2计算底板厚度由底板厚度公式(11)馆亠 0.56（Ph4/E代入上述的数值可得：hS _ 4.00mm根据计算可得型腔侧壁厚度应该大于 11.68mm底板厚度应大于4mm根据前面计 算出的型腔和型芯条件可选择标准模架，根据塑料注射模中小型模架

19、及技术条件（GB/T12556-90）,根据模板的参数确定导柱、导套、垫块等的有关尺寸11 L6设计与设计推出机构推出机构一般由推出、复位和导向等三大元件组成。凡是与塑件直接接触并将从模 具型腔中或型芯上推出脱模的兀件，称为推出兀件。常见的推出兀件有推杆，推管，推 出板，成型推杆等。推出机构进行推出动作后满载下次注射前必须复位，复位元件是为 了使推出机构能回复到塑件被推出时的位置而设置的。导向元件是对推出机构进行导 向，使其在推出和复位工作过程中运动平稳无卡死现象，同时对于推板和推杆固定板等零件起支撑作用。6.1设计推出机构（一）推出机构应尽量设置在动模一侧，由于推出机构的动作时通过装在注射机

20、合模机 构上的顶杆来驱动的，所以在一般情况，推出机构设在动模一侧。正因为如此，在分型 面设计时应该尽量注意，开模后使塑件能留在动模一侧。（二）保证塑件不因推出而变形损坏，为了保证塑件在推出过程中不会变形、 损坏设计 时应该仔细分析塑件对模具的包紧力和粘附力的大小，选择合理的推出方式及推出位 置。推出点应该作用在制品刚性好的部位，如凸缘、壳型制品的壁缘处，尽量避免推出 点作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如壳体型制件及筒型制件多采用推板 推出。从而使塑件受力均匀、不变形、不损坏。（三）机构简单动作可靠，推出机构应使推出动作可靠、灵活、制造方便，机构本身要 有足够的刚度、硬度和强度，以承受

21、推出过程中各种力的作用，确保塑件顺利脱模。 根据上述原则，考虑到本设计中零件的特点，推杆的设置以及布置采用如下的形式图6推杆的设计Fig 6 The set of putter6.2计算推出力塑件注射时成型后在模内冷却定型由于体积收缩对型芯产生包紧力，塑件从模具中推出时，必须先克服因包紧力而产生的摩擦力，由公式Ft 二 APl cos： -sin：（ 12）式中Ft脱模力的大小P 塑件对型芯单位面积上的包紧力，此处取 1 107PaA塑件包络型芯的侧面积（mm 脱模斜度，此处取1 J 塑件对钢的摩擦系数取 J =0.2将上述数据带入可得Ft =4018 10-6 1.0 107 0.2 cos

22、1 -sin1j=8036N6.3计算推杆直径推杆推出塑件是应该有足够的稳定性，其受力状态可简化为一端固定、一端为铰链(13)(14)的压杆稳定模型，根据压杆稳定公式推导推杆直径的计算公式为: （L2Fi 4d =K 1 （nE丿推杆的强度校核公式为i仆f、n 二S式中d推杆直径K 安全系数，常取1.5L推杆长度（mr）L=104Ft 脱模力（N）, Ft=8036NE 推杆材料的弹性模量，E=2.1 105 n 推杆的根数，n -12矢推杆材料的屈服点（MPa，6s=900将上述数值带入公式（13）可得d =3.65mm 取整为 d = 4mm将上述数值带入公式（14）可得d _ 3.25m

23、m由此可得推杆的直径为4mm符合要求1217温度调节系统7.1模具冷却装置的选择及其要求模具的温度直接影响到塑件成型的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺不同对模具的温度要求也不同。有的模具仅需要设计冷却系统，适用于要求模具温度 较低（一般小于80E）的塑料，如如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、 ABS等;而对于要求 模具温度较高的塑料（如聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚等），或模具较大散热面积广等情况， 其模具不仅需要设计冷却系统，还需要设置加热系统以便在注射之前进行模具加热。本次设计仅需要设计冷却系统。模具的冷却方法有水冷却、空气冷却和油冷却。因为水的 热容量大，传热系数大，成本低，且低于室温的水

24、容易取得，所以冷却水普遍使用。用 水冷却即在模具型腔周围或型腔内开设冷却水通道，利用循环水将热量带走。冷却装置的设计要考虑以下几点13 ：（1）冷却水孔的数量越多，孔径越大，对塑件冷却也就越均匀。（2） 冷却水道距模腔表面的距离 S;当塑件壁厚均匀时，S宜相等；当壁厚不均 匀时，壁越厚，S越小；水道距型腔壁的距离应8伽,常取812伽,;水道间的中心 距一般取水道直径的35倍。(3) 浇口出要加强冷却，冷却水道口应开设在浇口附近，出口应远离浇口，并 要求在模具上应有出入水口标记。(4) 冷却水道的布置应使出入水口温差尽量小，一般取58(5) 冷却水道方向应尽量沿着塑件收缩的方向布置。(6) 冷却

25、水通道要避免接近塑件的熔接痕部位。(7) 应保证冷却水道不发生泄露，密封性好。(8) 冷却水道应避免与模具结构的其它部件发生干涉。(9) 冷却水道的布置应便于制造和清理，水管接头应尽量位于模具的同一侧， 并设在注塑机的背面，以便于生产操作。8注射机与模具各参数的校核8.1校核锁模力由公式F - KAP(15)式中 F 注射机的额定锁模力(KN，F=500KNA制件和流道在分型面上的投影面积和(mm2) A二5440mm2P 型腔的平均压力(MPa，取55MPaK 安全系数，通常取 K =1.2将上述数值带入公式(15)得KAP =1.2 5440 10-6 55 106 =359KN 岂 F8

26、.2校核注射压力由公式Pmax - KP( 16)式中Pmax 注射机的额定注射压力(MP3 Pmax =122p 成型时所需的注射压力(MPa p=100K 安全系数，取1.1将上述数值带入式中可得Pmax - KP =110MPa8.3校核模具的参数模具各板的厚度如下H1上模座 20mmH 2凹模板 50mmH3凸模板 30mmH4垫块 60mmH5下模座20mmH6推杆固定板10mmH 7推杆推板 10mm模具的封闭高度 HH2 H3 H4 H5 =20 50 20 60 20 = 170mm由XS-Z-60型注射机可知其所许的最大模具厚度为 200mm最小模具厚度为70mn,最大开模行

27、程为200mm可知模具的封闭高度H满足注射机的要求，其开模距为 50mn左右也满足注射机的要求 由此可知，初选的注射机是符合要求的，因此注射机确定为XS-Z-60。9主要模具零件加工工艺过程表2小型芯加工工艺过程Table 2 The process ing craft of the small punch mold序号工序名工序内容1备料锻件（退火状态）2平端面径向夹紧，平一端面3粗车径向夹紧，粗车外圆，分别得到尺寸 9.1mm 6.2mm 3.1mm4铣径向夹紧，铣对称平面，达到尺寸 4.12mm5半精铣径向夹紧，铣对称平面，达到尺寸 4,09mm6半精车径向夹紧，半精车外圆，分别得到尺寸

28、 9.05mm, 6.15mm, 3.09mm人工修整7热处理淬火，使硬度达到58-62HRC8磨磨外圆，达到尺寸 9mm 6.10mm 3.08mm9钳人工修整表3主型芯加工工艺过程Table 3 The process ing craft of the importa nt punch mold序号工序名工序内容1备料锻件（退火状态）2平端面径向夹紧，平一端端面3钻孔径向夹紧，钻孔 16mm4扩孔径向夹紧，扩孔 16.15mm5粗车径向夹紧，粗车外圆得到 73mm, 66mm6半精车径向夹紧，半精车外圆得到 72.5mm， 65.5mm7热处理淬火使硬度达到58-62HRC8磨磨外圆得至V

29、 72.43mm， 65,39mm9线切割得到成型形状和尺寸10清洗去油与去屑11钳人工修整参考文献1 王树勋，朱亚林典型模具结构图册M.广州：华南理工出版社，2005:15-18.2 叶久新，王群.塑料模具制品成型及模具设计M.长沙：湖南科技出版社，2005:32-34.3 朱栋.塑料注塑模分型面的确定J.机械制造与研究，2006:26-28.4 陈志刚.塑料模具设计M.北京：机械工业出版社，2003:44-48.黄虹.塑料加工业模具M.北京：化学工业出版社，2003:76-80.彭志，周勇.CAD/CAM 技术在模具概念设计中的应用M.上海：科技出版社，2004:28-30.7 黄锐.塑料成型模具M.北京：中国轻工业出版社，1996:66-70.8 于华.注射模具设计技术M.北京：机械工业出版社，2002:50-55.9 李及仁.模具设计与制作M.西安：西安电子科技大学出版社，2001:29-31.10 冯炳晓.模具设计与制造简明手册M.北京：人民邮电出版社， 2001:88-