毕业论文(毕业设计)机械专业模具设计(注射模)

1、ABSTRACTHere to enter the need to turn over a source of plastic materials, low price, quality and performance characteristics. it is in computers and mobile phones, cars and electrical and electronics, instruments, appliance and products manufacturing is an alternative to the role of the most widely

2、 used. an injection is a thermoplastic - concrete shape of the main method, the scope of application is very large.Been shaping the plastic materials in rolls of the material being heated, which has become a highly fluid bolts, or as the pressure of tools, the melted by regulated by a high pressure

3、injection mould of form, after a cooling and solidify, and thendiefrom the adjustment, as of plastic.The product is of daily use of plastic bottle, and with high practicability. the product design for mass production, the design molds to have high molding efficiency, the system can automatically rel

4、ease, in addition to ensure the quality of the surface forms a side gate and therefore use single cent for the injection, the side gate automatically release the structure of the type. the machine mold is a choice of a module four chambers structure, the system uses the side gate to push out of shap

5、e, form a board with the agency to complete the forms of the launch of the process.Key words: injection;side gate;a core.1 绪论中国塑料模具工业发展现状从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些技术含量高的大型、 精密、复杂、长寿命模具，并大力开发国际市场，发展出口模具。随着中国塑 料工业，特别是工程塑料的高速发展，可以预见，中国塑料模具的发展速度仍 将继续高于模具工业的整体发展速度，未来几年年增长率仍将保持20%左右的水平。整体来看，中国塑料模具无论是在数量上，还是在

6、质量、技术和能力等 方面都有很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很 大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在 总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一 些技术含量不太高的中档塑料模 . 整体来看， 中塑料模具无论在数量上， 还是在 质量、技术和能力等方面都有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先 进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、寿命的中高档塑料模具每 年仍需大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市 场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。加入 WTO

7、 ，给塑料模具产业带来了巨大的挑战，同时带来更多的机会。由 于中国塑料模具以中低档产品为主，产品价格优势明显，有些甚至只有国外产 品价格的1/51/3，加入 WTO后，国外同类产品对国内冲击不大，而中国中低 档模具的出口量则加大；在高精模具方面，加入 WTO 前本来就主要依靠进口， 加入 WTO 后，不仅为高精尖产品的进口带来了更多的便利，同时还促使更多外 资来中国建厂，带来国外先进的模具技术和管理经验，对培养中国的专业模具 才起到了推动作用。 2006 年，中国塑料模具总产值约 300 多亿元人民币，其中 出口额约 58 亿元人民币。根据海关统计资料， 2006 年中国共进口塑料模具约 10

8、 亿美元， 约合 83 亿元人民币。 由此可以得出， 除自产自用外， 市场销售方面， 2006 年中国塑料模具总需求约为 313 亿元人民币，国产模具总供给约为 230 亿 元人民币，市场满足率为 73.5%。进口的塑料模具中，最多的是为汽车配套的各 种装饰件模具、为家电配套的各种塑壳模具、为通信及办公设备配套的各种注 塑模具、为建材配套的挤塑模具以及为电子工业配套的各种塑封模具等。出口 的塑料模具以中低档产品居多。由于中国塑料模具价格较低，在国际市场中有 较强的竞争力，所以进一步扩大出口的前景很好，近几年出口年均增长50%以 上就是一个很好的证明。虽然近几年模具出口增幅大于进口增幅，但所增加

9、的 绝对量仍是进口大于出口，致使模具外贸逆差逐年增大。一状况在 2006 年已得 到改善，逆差略有减少。中国塑料模具的发展市场模具外贸逆差增大主要有两方面原因：一是国民经济持续高速发展，特别 是汽车产业的高速发展带来了对模具旺盛需求，有些高档模具国内的确生产不 了，只好进口；但也确实有一些模具国内可以生产，也在进口。这与中国现行 的关税政策及项目审批制度有关。二是对模具出口鼓励不够。现在模具与其它 机电产品一样，出口退税率只有 13% ，而未达 17% 。从市场情况来看，塑料模 具生产企业应重点发展那些技术含量高的大型、精密、复杂、长寿命模具，并 大力开发国际市场，发展出口模具。随着中国塑料工

10、业，特别是工程塑料的高 速发展，可以预见，中国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发 展速度，未来几年年增长率仍将保持 20%左右的水平。2 塑件的分析塑件的使用要求耐用，耐磨，可以承受较大的冲击力，不易摔坏；好看，有光泽，表面较 光滑；化学性质稳定，可以耐高温（一般低于100C）,耐化学腐蚀。塑件的材料选择及其材料的介绍根据塑件的用途及其使用要求，选用 ABS 塑料。ABS 的介绍名称中文名：丙烯腈 -丁二烯-苯乙烯共聚物英文名： Acrylonitrile-Butadiene-Styrene copolymer基本特性无毒无味，呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽，密度在1.021.0

11、5g/cm3,其收缩率为 0.30.8% 。 ABS 吸湿性很强，成型前需要充分干燥，要求含水量小 于 0.3%。流动性一般，溢料间隙约在 0.04mm 。 ABS 有极好的抗冲击强度，且 在低温下也不迅速下降。有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、 耐水性、化学稳定性和电气性能。成型特点ABS 在升温时粘度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大； 易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阴力；在正常的 成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温 度可控制在 5060C，要求塑件光泽和耐热时，应控制在6080。主要技术指标比容： 0.8

12、60.98cm 3/g。熔点： 130160oC吸水性： 0.20.4% (24h)热变形温度：4.6 x 105Pa- 90108 C 18.0 x 105Pa- 83103 C屈服强度 : 50MPa拉伸弹性模量： 1.8GPa抗弯强度： 80MPa ABS 注射工艺参数注射机类型：螺杆式 TOC o 1-5 h z 螺杆转速( r/min )：3060喷嘴形式：直通式喷嘴温度(C)：180190料筒温度( C)：前 200210中 210230 后 180200模温( C)：5070注射压力(MPa)：7090保压力( MPa)：5070注射时间 (s)：35保压时间 (s)：1530冷

13、却时间 (s)：1530成型周期 (s)：4070塑件的形状及尺寸塑件的工作条件对精度要求较低，根据 ABS 的性能可选择其塑件的精度等 级为 5 级精度。经计算得塑件的底面积为：S塑=530.66mm 2得塑件的体积为：V塑=2.49cm3塑件的质量为：W塑=V塑x r塑=2.62(g)。见图2-1所示。5宓甩 0OJEOI菩婪帀严11P &0.0A图2-1塑件图3行腔数目的决定及排布已知的体积 V塑或质量 W塑，又因为此产品属大批量生产的小型塑件, 综合考虑生产率和生产成本等各种因素，初步确定采用一模四腔对称性排布。 排布图如2-2所示：_厂I图2-2型腔数目及排布图4 注射机的初步选择注

14、射量的计算Q=4 X 2.62=10.48 (g)注射机的初步选择XS-ZY-125 型注射机XS-ZY-125 型注射机的主要参数 额定注射量 (cm3)： 125 螺杆直径 (mm) ： 42 注射压力 (MPa)：120 注射行程 (mm) ： 115 注射时间 (s)：1.5 注射方式：螺杆式 合模力 kn： 900 最大注射面积 (cm2)： 320 最大开(合)模行程 (mm) ： 300 模具最大厚度 (mm) ： 300 模具最小厚度 (mm) ： 200 喷嘴圆弧半径 (mm) ： 12 喷嘴孔径 (mm) ： 45 浇注系统的设计浇注系统的设计是注射模设计的一个重要环节，它

15、对注射成形周期和塑件 质量(如外观，物理性能，尺寸精度等)都直接影响。5.1 浇注系统设计原则结合型腔布局考虑； 热量及压力损失要小； 确定均衡进料； 塑料耗量要少； 消除冷料； 排气良好。5.2浇注系统的组成普通流道浇注系统一般由主流道，分流道，浇口和冷料穴等四部分组成。5.3浇注系统的设计根据该塑件体积，可得体积流率 Q= (4X2.49) /1.66.55cm3/s,取主流道中 熔体流动rs=5 X 103s-1,由r-Q-Rn关系曲线图，可得 Rn=4.50mm,故得主流道大端 尺寸D=2Rn=9. mm，小端尺寸由注射机喷嘴尺寸，取d=4mm,SR=12+2=14mm 如图5-1所示

16、。Il 1 I图5-1浇口套图为使四浇口能同时进料，各分流道按平衡式布置，故熔体在各分流道中的 流速，为使分流道易于加工和顶出凝料系统容易，采用设在模具一边的梯形形 分流道。梯形大底边宽度：B=0.2654 X 4.83 X 3.9=5梯形高度：H=0.67 X B=3.35为了塑件表面质量及其美观采用侧浇浇口，其尺寸d=0.15 X 6.7=1底部设计成带有球头形拉料杆的冷料穴，目的是捕集料流前锋的“冷料” 防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量。该模具浇注系统的尺寸如图 5-2所示：图5-2模具浇注系统图6分型面与排气槽设计分型面为定模与动模的分界面。合理地选择分型面是使塑件能完好的成形 的先

17、决条件。6.1分型面的选择原则使塑件在开模后留在有动模上；分型面的痕迹不影响塑件的外观； 浇注系统，特别是浇口能合理的安排； 使推杆痕迹不露在塑件外观表面上； 使塑件易于脱模。6.2分型面的设计如图6-1所示：图6-1分型面图6.3排气槽的设计当塑料熔体填充型腔时，必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热 或凝固产生的低分子挥发气体。如果型腔内因各种原因而产生的气体不被排除 干净，一方面将会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及充填缺料等成型缺 陷，另一方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦（褐 色斑纹），同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度，因此设计型腔时 必须

18、考虑排气问题。有时在注射成型过程中，为保证型腔充填量的均匀合适及 增加塑料熔体汇合处的熔接强度，还需在塑料最后充填到的型腔部位开设溢流 槽以容纳余料，也可容纳一定量的气体。通常中小型模具的简单型腔，可利用推杆、活动型芯以及双支点的固定型 芯端部与模板的配合间隙进行排气，其间隙为0.030.05mm。7成型零件的设计7.1成型零件的结构设计凹模采用整体凹模凸模由于塑件带有螺纹，为了简化模具的加工工艺，凸模设计成活动镶 块的形式，活动镶块的固定方式如图7-1所示：图7-1活动镶块的固定方式7.2成型零件工作尺寸的计算 成型收缩引起制品产生尺寸偏差的原因有：预定收缩率(设计算成型 零部件工作尺寸所用

19、的收缩率)与制品实际收缩率之间的误差；成型过程中， 收缩率可能在其最大值和最小值之间发生的波动。(T s=(Smax-Smin ) X 制品尺寸C s成型收缩率波动引起的制品的尺寸偏差。Smax、Smin分别是制品的最大收缩率和最小收缩率。成型零部件的制造偏差：工作尺寸的制造偏差包括加工偏差和装配偏差。成型零部件的磨损成型零件工作尺寸的计算本产品为抗冲 ABS制品，属于大批量生产的小型塑件，预定的收缩率的最 大值和最小值分别取0.6%和0 .3 %。此产品采用5级精度，属于低精度制品。因此，凸凹模径向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造与作用修正系数x取值可在0.50.75的范围之间，凸凹模各处工作

20、尺寸的制造公差，因一般机械加工的 型腔和型芯的制造公差可达到IT 7IT 8级，综合参考，相关计算具体如下：型腔径向尺寸的计算LM1 =(1+(S max+Smin)/2) L S-0.5 Z0=(1+0.45%) X 26-0.5 X 0+0/30=37.4 mmLm2=(1+(S max+Smin)/2) L S2-0.5 彳。= (1+0.45%)x10.2-0.5 X 0.20+0030=14.78+0.030 mm型腔深度尺寸的计算图 7-3 : HM1=(1+(S max+Smin)/2)Hs 1-0.5 + Z0+ s Z0= (1+0.45%) X 8.5-0.5 X 0=12

21、.325 mm图 7-2 H M2 =(1+(S max+Smin)/2)Hs l-0.5 + Z0 = (1+0.45%) X4.5-0.5X0.15 +0.050 =6.45 +0.050 mm型芯径向尺寸的计算lM1 =(1+(S max+Smin )/2)lS l+0.5 s Z= (1+0.45%) X 6.99+0.5X 0.400-0.15/=10.330-005 mmlM2 =(1+(S max+Smin )/2)lS l+0.5 s Z= (1+0.45%) X 6.05+0.5X 0.400-0.15/=8.970-005 mm型深度向尺寸的计算hM =(1+(S max+

22、Smin )/2)hSl+0.5 - s Z= (1+0.45%) X4+0.5X 0.150-0.15/3=5.8750-0.08 mmCms z/2 =(1+045%)X 15sz/2=21.750.075 mm图7-2图7-3计算螺纹型芯的工作尺寸：螺纹型芯大径：（dM大）0- S z=（1+ s Jds大+ 中0- S z螺纹型芯中径：（dM中）0- S z=（1+ s Jds中+ 中0- S z螺纹型芯小径：（dM小）0- S z=（1+ s Jds小+ 中0- S zdM大，dM中，dM小分别为螺纹型芯的大，中，小径；ds大, ds中, ds小分别为塑件内螺纹大，中，小径基本尺寸;

23、中塑件螺纹中径公差；S z螺纹型芯的中径制造公差，其值取厶/5。则（dM 大）0-S z =（1+0.45%） X 20+0.15 0-0.03=29.15-0.03（dM 中）-S z =（1+0.45%） X 19.7+0.15 0-0.03=28.715-0.03（dM 小）0-S z =（1+0.45%） X 19.4+0.15 0-0.03=28.280-0.037.3成型零件的强度、刚度计算注射模在其工作过程需要承受多种外力，如注射压力、保压力、合模力和 脱模力等。如果外力过大，注射模及其成型零部件将会产生塑性变形或断裂破 坏，或产生较大的弹性弯曲变形，引起成型零部件在它们的对接面

24、或贴合面处 出现较大的间隙，由此而发生溢料及飞边现象，从而导致整个模具失效或无法 达到技术质量要求。因此，在模具设计时，成型零部件的强度和刚度计算和较 核是必不可少的。一般来说，凹模型腔的侧壁厚度和底部的厚度可以利用强度计算决定，但 凸模和型芯通常都是由制品内形或制品上的孔型决定，设计时只能对它们进行 强度校核。因在设计时采用的是整体式圆形型腔。因此，计算参考公式如下:侧壁： 按强度计算:tctcr(pp 2 pm1)按刚度计算:底部：按刚度计算:rP mE p(u1)1)rP m(u1)th0.1758Pmr凸模、型芯计算公式：按强度计算：r2L按刚度计算：3 PmL4rE p由公式分别计算

25、出相应的值为：按强度计算得：tc=4.5mm th=6.1mm r=7mm按刚度计算得：tc=1.18mmth=0.79mmr=1.65mm参数符号的意义和单位：Pm模腔压力（MPa）E 材料的弹性模量（ MPa）查得2.06 X05;材料的许用应力（MPa）查得176.5;u 材料的泊松比查表得0. 25;成型零部件的许用变形量（ mm）查得0.05;采用材料为45,调质，支00HBS8导向机构的设计导柱导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。8.1导柱导向机构的作用定位作用模具闭合后，保证动定模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确，在模具的装配过程中也起定位作用，便

26、于装配和调整。导向作用合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。承受一定的侧向压力8.2导柱导套的选择导柱导套结构形式及尺寸如图8-1所示：其材料采用 T8A经淬火处理，硬度为 5055HRC。导柱、导套固定部分表 面粗糙度Ra为08 pm，导向部分表面粗糙度 Ra为0.80.4阿。具体尺寸如上图 所示。导柱、导套用 H7/k6配合镶入模板。导柱的布置采用等径导柱不对称布置，如图 8-2所示：图8-2导柱的布置形式9推出机构的设计9.1推出机构的组成推出机构由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导 向与复位部件组成。即推件板、推件板紧固螺

27、钉、推板固定板、推杆垫板、 顶板导柱、顶板导套以及推板紧固螺钉。9.2推出机构设计的原则推出机构应尽量设在动模一侧；保证塑件不因推出而变形损坏；机构简单动作可靠；合模时的正确复位。9.3推出机构的设计此塑件带有螺纹，它的型芯是设计成活动镶块的形式，所以可以利用活动 镶块来推塑件，开模时，塑件和镶块一起脱模，在模外，用手将塑件旋出。 9.4复位零件利用弹簧的弹力使推出机构复位。10冷却系统设计10.1注射模冷却系统设计原则2/3。熔体热量95%由冷却介质（水）带走，冷却时间占成型周期的冷却系统从模具中带走热量：Q=KA Tt/3600 （J）;A冷却介质传热面积（m2）: A= n dL。d冷却

28、管道直径（m）;L冷却管长度（m）;K冷却管壁与介质间的传热膜系数 J/ （ m2hC）K=0.032x w/d(vd / )0.8( gC/ w)4冷却水的平均导热系数（w（/mk）；f与冷却介质温度有关的物理系数；g重力加速度（m/s2）;v冷却介质在管中流速（m/s）;P冷却介质在该温度下的密度kg/m3，水在30 T时取为0.996 x103kg/m3。冷却管直径; T模温与冷却介质的平均温差C）;t冷却时间，见表 10-1所示;表10-1水温与f关系o平均水温 C202530354045f6.456.847.227.607.988.3110.2冷却管尺寸忽略其他散热，冷却介质流量V=WQ 1 / (C1C1 (t1 -t2)(m 3/min)；介质比热 J/kg.0 C，水为4.187x10 3;W单位时间内注入模具中塑料重量（kg/min ）;Q1塑料熔体的单位热量（J/kg）;冷却介质密度（kg/ m 3），水为103 kg/ m。表 10-2直径(mm)流速(m/s)流量(m /min)81.665.0 x103101.3236.2 x10121.1037.4 x10150.8739.2 x10200.66