毕业设计_注塑模具设计

1、目录1.摘要 41.1模具加工工业的地位51.2模具的发展趋势51.3设计在学习模具制造中的作用62塑件成型工艺性分析72.1塑件分析72.1.2脱模斜度7 2.2PA66工程塑料的性能分析82.3 PA66的注射成型过程及工艺参数8 2.3.1 注射过程82.3.2 注射工艺参数82.3.3 拟定模具的结构形式和初选注塑机824 分型面位置的确定82.4.1 型腔数量和排位方式的确定92.5 注射机型号的确定92.5.1 注射量的计算92.5.2 浇注系统凝料体积的初步计算92.5.3 选择注射机102.5.4 注射机有关参数的校核103、浇注系统的设计113.1 主流道设计113.1.1

2、主流道尺寸113.1.2 主流道的凝料体积113.1.3 主流道当量半径113.1.4 主流道浇口套的形式113.2 分流道设计123.2.1 分流道布置形式123.2.2 分流道的长度123.2.3 分流道的当量直径123.2.4 分流道的截面形状133.2.5 分流道界面尺寸133.2.6 凝料体积133.2.7 校核剪切速143.2.8 分流道的表面粗糙度和脱模斜度144.浇口的设计144.1侧浇口尺寸的确定144.2 效核主流道的剪切速率154.3 计算主流道的体积流量154.4 计算主流道的剪切速154.5 冷料穴的设计及计算165.成型零件的结构设计及计算165.1 成型零件的结构

3、设计165.1.1 凹模的机构设计165.1.2 凹模的结构设计（型芯）165.2 成型零件钢材的选用165.3.1凹模径向尺寸的计算 塑件外部径向尺寸的转换165.3.2 凹模深度尺寸的计算 塑件高度方向尺寸转换175.3.3 型芯径向尺寸计算 塑件内部径向尺寸的转换175.4 成型零件尺寸的计算185.4.1 凹模侧壁厚度的计算185.4.2型腔底板厚度计算186.脱模推出机构的设计196.1脱模力的计算196.2 推出方式的确定206.2.1 推出面积206.2.2 杆推出应力207. 模架的确定.207.1 各模板尺寸确定217.1.1 A板尺寸 217.1.2 B板尺寸217.1.3

4、 C板(垫块)尺寸217.1.4 板尺寸217.2 模架尺寸的校核228. 排气槽和冷却系统的设计228.1 排气槽的设计228.2 冷却系统的设计228.2.1 冷却介质228.2.2 冷却系统的简单计算22结束语24参考文献25致谢26摘要光阴似梭，大学三年的学习一晃而过，为具体的检验这三年来的学习效果，综合检测理论在实际应用中的能力，除了平时的考试、实验测试外，更重要的是理论联系实际，即此次设计的课题为分离盘的注塑模具。本次毕业设计课题来源于生活，应用广泛，但成型难度大，模具结构较为复杂，对模具工作人员是一个很好的考验。它能加强对塑料模具成型原理的理解，同时锻炼对塑料成型模具的设计和制造

5、能力。本次设计以注射分离盘模具为主线，综合了成型工艺分析，模具结构设计，最后到模具零件的加工方法，模具总的装配等一系列模具生产的所有过程。能很好的学习致用的效果。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来，所谓学以致用。在设计中除使用传统方法外，同时引用了CAD、Pro/E等技术，使用Office软件，力求达到减小劳动强度，提高工作效率的目的。本次设计中得到了王绪然老师的指导，同时也非常感谢机电工程各位老师的精心教诲。由于实际经验和理论技术有限，设计的错误和不足之处在所难免，希望各位老师批

6、评指正。关键词：塑料制品；塑料注射模；注射；挤出；型腔；型芯；推出机构 1.1模具加工工业在中的地位模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精

7、度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的

8、使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展。1.2模具的发展趋势近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个方面：（1） 加深理论研究在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得产品的产量和质量都得到很大的提高。（2） 高效率、自动化大

9、量采用各种高效率、自动化的模具结构。高速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起了很大的作用。（3） 大型、超小型及高精度由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。（4） 革新模具制造工艺 在模具制造工艺上，为缩短模具的制造周期，减少钳工的工作量，在模具加工工艺上作了很大的改进，特别是异形型腔的加工，采用了各种先进的机床，这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。（5） 标准化 开展标准化工作，不仅大大提高了生产模具的效率，而且改善

10、了质量，降低了成本。1.3设计在学习模具制造中的作用通过对模具专业的学习，掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要求，各种模具的结构特点及设计计算的方法，以达到能够独立设计一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般机械加工的知识，塑料材料的选择和热处理，了解模具结构的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺。毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用，综合检验大学期间所学的知识。2.塑件成型工艺性分析2.1塑件分析2.1.1外形尺寸 该塑件壁厚为10mm15mm,塑件外形尺寸不大。塑料熔体流程不太长，塑件材料为热塑性塑料，适合注射成型。2.1.2脱模斜度 pa66的成型性能良好，成型收缩率较小。

11、2.2 Pa66工程塑料的性能分析 PA66又称尼龙66；nylon 66，缩写 NY66。 化学式：-NH（CH2）6NHCO(CH2)4COn 性状 半透明或不透明乳白色结晶形聚合物，具有可塑性。密度115gcm3。熔点252。脆化温度-30。热分解温度大于350。 连续耐热80-120,平衡吸水率25。能耐酸、碱、大多数无机盐水溶液、卤代 零件图烷、烃类、酯类、酮类等腐蚀，但易溶于苯酚、甲酸等极性溶剂。具有优良的耐磨性、自润滑性，机械强度较高。但吸水性较大，因而尺寸稳定性较差。 外观 白包或带黄色颗粒状 密度（g/cm3） 110-114 拉伸强度(MPa) 60. 0-800 洛氏硬度

12、 118 冲击强度（kJ/m2） 60-100 静弯曲强度 (MPa) 1 00-120 马丁耐热() 50-60 介电常数 163 广泛用于制造机械、汽车、化学与电气装置的零件，如齿轮、滚子、滑轮、辊轴、泵体中叶轮、风扇叶片、高压密封围、阀座、垫片、衬套、各种把手、支撑架、电线包层等。亦可制成薄膜用作包装材料。此外，还可用于制作医疗器械、体育用品、日用品等。2.3 pa66的注射成型过程及工艺参数 2.3.1 注射过程。塑料在注塑机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后,由模具的浇注系统进入模具的型腔,其过程可分为充模、压实、保压、 倒流和冷却五个阶段。2.3.2 注射工艺参数 注塑机：螺杆式，

13、螺杆 转数为28rmin. 料筒温度t：前段170190； 中段165185；后段160170。 模具温度t：3060. 注射压力pma：80130. 成型时间s：注射时间：1560：高压时间：05：冷却时间：1560：总周期：40130。2.3.3 拟定模具的结构形式和初选注塑机24 分型面位置的确定如图(1)所示； 分型面图(1)2.4.1 型腔数量和排位方式的确定；如图(2)所示；图(2)2.5 注射机型号的确定2.5.1 注射量的计算如下PRO/E图PRO/E图塑件体积:V = 3.14×5²×33.14×4.5²×13.14

14、×0.5²×2×3167.205³塑件质量:m ×V167.205×1.15192.26g.式中表9-6取1.15g³ 2.5.2浇注系统凝料体积的初步计算V1.3n V1.3×4×167.205869.466³2.5.3 选择注射机V V0.8869.4660.81086.8325³。初步选择公称注射量为2000³注射机型号为SZY2000卧式注塑机其主要技术参数见表 12 表1-2注射机主要技术参数理论注射容量/cm32000锁模力/kn6000螺杆直径/mm1

15、20拉杆内间距/mm760X700注射压力/MPa90-115移模行程/mm750注射速率/(g/s) 最大模厚/mm890塑化能力/(kg/s)75最小模厚/mm500螺杆转速/(r/min)20 200定位孔直径/mm125喷嘴球半径/mm20喷嘴孔直径/mm7.5锁模方式液压-机械2.5.4 注射机有关参数的校核 a）注塑机压力校核PA66所需要注射压力为80 MPa 130MPa. 这里取100MPa。该注射机的公称注射压力P150 MPa。注射压力安全系数p1.3×100P。所以注塑机压力合格。b）锁模力校核。 塑件在分型面上的投影面积 A =3.14×5

16、8;7850mm² A= 0.2 A A n(A + A) = 37680mm ³。 模具型腔内的胀型力F胀 AP 37680×351318.800KN。P模是型腔的平均计算压力值。P是面积型腔内的压力，通常取注射压力的2040，大致范围为160 MPa520 MPa。对于黏度较大的精度较高的塑料制品应取较大值。故P取35 0MPa。由表1-2可知该注塑机的公称锁模力F6000KN,锁模力的安全系数为1.11.2取1.2, F1.2F1318.800×1.2F. 所以注射机锁模力满足要求。3、浇注系统的设计3.1 主流道设计3.1.1 主流道尺寸 主流道

17、的长度 一般由模具的结构确定，对于模具L应尽量小于60mm，本次设计中初取60mm计算。 主流道小端直径 d=注射机喷嘴尺寸+（0.51）mm=8.5mm. 主流道大端的直径 D=d+2L =4.5+2×4011mm. 主流道球面半径 SR=注射机喷嘴球头半径+（12）mm=20+2=22. 球面的配合高度 h=2mm.3.1.2 主流道的凝料体积V主=L主（R²+r²+R主r主）=60×（6²+3²+6×3）×3.145=2336.16mm³.3.1.3 主流道当量半径 （6+3）/24.5mm3.1.

18、4 主流道浇口套的形式主流道村套为标准件可选购。其浇口结构形式如图(3)所示;图（3） 3.2 分流道设计3.2.1 分流道布置形式如图（4）所示：图（4）3.2.2 分流道的长度根据四个型腔的结构设计,分流道长度适中,如图（4）所示3.2.3 分流道的当量直径 流过一级分流道塑料的质量：塑=3.14×7.5×7.5×15×1.15=3046g塑件的壁厚为3mm5mm，按参考文献1图2-3的经验曲线查得=4.7，在根据单向分流道长度140mm，查参考文献1图2-5查得修正系数=1.02，则分流道直径经修正后为：4.7945mm3.2.4 分流道的截面形状

19、本设计采用梯形截面，其加工工艺性好，且塑件熔体的热量散失、流动阻力均不大。3.2.5 分流道界面尺寸求得3.579mm，所以取上底宽度为B=6mm (为了便于选择刀具)，底面圆角的半径，梯形高度取H= =4mm，设下底宽度为，梯形面积应满足如下关系式。代值计算得b=3.813mm，考虑到梯形底部圆弧对面积的减小及脱模斜度等因素，取b=4.5mm。通过计算梯形斜度=10.6º，基本符合要求，如图（5）所示：图（5）3.2.6 凝料体积 分流道的长度为：分=(140+7.5+75) ×2=445 分流道截面积： 分= ×4=21mm 凝料体积： 分=分·分=

20、445×21=9345mm=9.345cm³.考虑到圆弧的影响取分=9.4mm。3.2.7 校核剪切速率 (确定注射时间:根据参考文献1表2-3可知，t=16s。 计算分流道体积流量： 分 分+塑= 9.4/2+167.205×216=25.6cm³.剪切速率： 分分分=3.3×12.1743.14×2.5³×=0.82×10³该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率在之间，所以分流道内熔体的剪切速率合格。3.2.8 分流道的表面粗糙度和脱模斜度分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般

21、取即可，此处取。另外其脱模斜度在之间，通过上述计算脱模斜度为，脱模斜度足够。34该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一模四腔注射，为便于调整充模是的剪切速率和封闭时间，因此采用侧浇口。其界面形状简单，易于加工，便于试模后修正，且开设在分型面上，从型腔的边缘进料。4.侧浇口尺寸的确定(1) 计算侧浇口的深度:，可得侧浇口的深度计算公式为式中，是塑件壁厚，这里=3；是塑料成型系数，对于PVC,其成型系数。为了便于今后试模发现问题进行修模处理，PVC浇口厚度为，故此处浇口深度取。(2) 计算侧浇口的宽度:可得侧浇口的宽度的计算公式为：B0.9×30=1.7172mm式中

22、，为塑料成型系数，对于PVC取0.9;A为凹模内表面积。(3) 计算侧浇口的长度:可取测浇口的长度浇=0.75mm。4.1 侧浇口剪切速率的校核(1) 确定注射时间: 根据参考文献1表2-3，可取t=16s；(2) 计算浇口的体积流量: q=Vt=25.616=1.6cm². (3) 计算浇口的剪切速率:对于矩形浇口得：浇，则浇 3.3×5.540.101³=1.3×2×剪切速率合格，式中为矩形浇口的当量半径，即=1.1该矩形侧浇口的剪切速率比较大，首先把浇口面积适当做小一点，通过试模根据塑件成型情况来调整。4.2 效核主流道的剪切速率上面分别

23、求出塑件的体积、主流道的体积、分流道的体积（浇口的体积大小可以忽略不计）以及主流到的当量半径，这样就可以效核主流道熔体的剪切速率。4.3 计算主流道的体积流量主=(主+分+ n塑)= (2.336+9.4+869.466)16=55.079cm³. 4.4 计算主流道的剪切速率主主主=3.3×55.0793.14×4.5³×=635.5主流道的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率之间,主流道的剪切速率合格。4.5 冷料穴的设计及计算冷料穴位于主流道 正对面的动模板上，其作用主要是储料熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型而影响制品的表面质量。本设

24、计既有主流道冷料穴又有分流道冷料穴。由于该塑件表面要求没有印痕，采用脱模板推出塑件，故采用与球头形拉料杆匹配的冷料穴。开模时，利用凝料对球头的抱紧力使凝料从主流道衬套中脱出。5 成型零件的结构设计及计算5.1 成型零件的结构设计5.1.1 凹模的机构设计凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模结构的不同可将其分为整体式、整体嵌入式、组合式和拼式四种。根据对塑件的结构分析，本设计中采用整体式凹模5.1.2 凹模的结构设计（型芯）凸模是成型塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。该塑件采用整体式型芯，因塑件的包紧力较大，所以设在动模部分。5.2 成型零件钢材的选用根据对成型塑件的

25、综合分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性，同时考虑它的机械加工性能和抛光性能。又因为该塑件为大批量生产，所以构成型腔的嵌入式凹模钢材选用P20。对于成型塑件内表面的型芯来说，由于脱模时与塑件的磨损严重，因此钢材选用P20钢，进行渗氮处理。5.3成型零件工作尺寸的计算5.3.1凹模径向尺寸的计算 塑件外部径向尺寸的转换:= ，相应的塑件制造公差1=0.52；=（1+0.008）×1000.75×0.52 =100.138 = mm校核 ： 0.9-0.6%×100+0.033=0.52 (等式成立)式中，是塑件的平均收缩率，查参考文献1

26、表9-6可得PVC的收缩率为0.6%1.0%，所以其平均收缩率, 是系数，可知是0.75；分别是塑件上相应尺寸的公差（下同）；z1、是塑件上相应尺寸制造公差，对于中小型塑件取/6（下同）；c1是磨损量，取/6（下同）5.3.2 凹模深度尺寸的计算 塑件高度方向尺寸转换:=20±0.1=，相应的塑件制造公差=0.2；=校核 ： (0.90.6) ×20+0.033=0.0930.2 （等式成立）5.3.3 型芯径向尺寸计算 塑件内部径向尺寸的转换:Ls1=，相应的塑件制造公差=0.52 mm；Ls2=，相应的塑件制造公差=0.2 mm。=(1+0.008)x90+0.75x0

27、.2=mm校核： (0.90.6)% ×30+0.033+0.033=0.1560.2 （等式成立）=校核： (0.90.6) ×26+0.033+0.033=0.1440.2 （等式成立）5.3.4型芯高度尺寸计算 塑件内腔高度尺寸转换:hs1=100.1mm=9.9，相应的塑件制造公差=0.2 mm；，相应的塑件制造公差=0.2 mm。=校核： (0.90.6) ×9.9+0.033=0.07470.2 （等式成立） = 校核;(090.6) ×16.9+0.033=0.05070.2 （等式成立）5.4 成型零件尺寸的计算5.4.1 凹模侧壁厚度的

28、计算凹模侧壁厚度与型腔内压强及凹模的深度有关，其厚度查参考文献2表3.7 的强度公式计算: =5.4.2型腔底板厚度计算。其地面厚度强度计算公式查参考文献2表3.7。=式中的型腔压力（MPa）；为材料的许用应力（MPa）,P20的许用应力为180 MPa；为凹模型腔内孔的半径；为凹模型腔侧壁的计算厚度（mm）；为凹模型腔底部的计算厚度（mm）。6 脱模推出机构的设计6.1 脱模力的计算本塑件结构简单可采用推件板推出或推杆推出或推荐板加推杆的综合推出方式，根据脱模力计算来决定。主型芯脱模力 因为，所以此处视为特厚壁圆筒塑件，根据参考文献3式表5-57脱模力为=+0.1A=1515.58564+1

29、01.736=1617.32N型芯脱模力， 因为，所以此处视为厚壁圆筒塑件，根据参考文献3式表5-57脱模力为=+0.1A=1619.633536+101.736=1721.3695N式中 E塑料的拉伸弹性模量（）； S塑料成型的平均收缩率（； t塑件的壁厚mm; L被包型芯长度mm; 塑料的泊松比； 脱模斜度°； f塑料与钢材之间的摩擦因数； r型芯的平均半径mm; A塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积mm² 由和决定的无因次数，=； 由f和 决定的无因次数，=1+。 总脱模力 F=1617.32+1721.37=3338.69N6.2 推出方式的确定6.2.1 推出

30、面积 设直径10mm的圆柱杆设置16根，那么推出面积为6.2.2 杆推出应力 根据查参考文献1表2-12取许用应力=14MPa合格上述计算，应力小于材料的许用应力，所以采用推杆推出。7 模架的确定根据模具型腔布局的中心距可以求出型腔所占平面尺寸为，利用经验公式进行计算，即，查参考文献17-4得520，因此需采用的模架。考虑到是采用的推杆推出方式，可确定选用直浇口A型模架，得及各板的厚度尺寸。7.1 各模板尺寸确定7.1.1 A板尺寸 A板是定模型腔板，塑件高度为30mm，考虑到模板上还要开设冷却水道，还需留出足够的距离，故A板厚度取100mm。7.1.2 B板尺寸 B板是型芯固定板，按模架标准

31、厚度取100mm。7.1.3 C板(垫块)尺寸垫块H1=160mm7.1.4 板尺寸 是动模垫板厚度，按模架标准厚度取40mm。经上述尺寸计算，模架尺寸已经确定，标记为：CI-2730-A60-B80-C80。7.2 模架尺寸的校核根据所选注射机来校核模具设计的尺寸。模具平面尺寸（拉杆间距），校核合格。模具高度尺寸，（模具的最小厚度和最大厚度）,校核合格。模具的开模行程，校核合格。8 排气槽和冷却系统的设计8.1 排气槽的设计该塑件由于采用侧浇口进料熔体经塑料下方的台阶向上充满行腔，每个型芯上有两根推杆，其配合间隙可作为气体排出方式，不会再顶部产生憋气现象。同时，底面的气 体会沿着分型面、型芯

32、和推荐板之间的间隙向外排出。8.2 冷却系统的设计8.2.1 冷却介质PA66属于流动性差的材料，其成型温度及模具温度分别为和，热变形温度为。所以模具温度初步选定为，用常温水对模具进行冷却。 8.2.2 冷却系统的简单计算(1) 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量塑料制品的体积:= 主+分+n塑=3.046/1.15+9.345+4×167.205=680.82塑件制品的质量:=680.821.15=782.9430.783塑件壁厚为10mm，查参考文献1表13-2得冷=30s。取注射时间注=16s，脱模时间脱=7.4s，则注射周期：=冷+注+脱=55s。由此得每小时注射次数=65次。单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量：=65×0.783=50.895/h(2)确定单位质量的塑件在凝固时所放出来的热量查参考文献4表9-5直接可知PVC的单位热流量的值的范围在（160360）之间，故可取。(3) 计算冷