儿童面具零件的塑胶模具设计毕业设计说明书

儿童面具零件的塑胶模具设计所属系部：机电工程系专业：模具设计与制造班级：姓名：学号：指导老师：提交时间：

目录TOC\o"1-8"\h\z\u第1章设计模具产品和工艺分析 5（1）产品说明 5（2）模具成品尺寸分析 7（3）ABS塑料分析 7（4）塑件的尺寸精度分析 8（5）塑件的表面质量分析 8（6）塑件结构工艺性分析 8第2章确定成型设备选择与相关工艺参数 9（1）注塑机的初步选择 9（2）塑件模成型工艺参数的确定 10第3章模具结构分析 11（1）模具分型面设计 11（2）型腔数目的确定及型腔的排列 11（3）流道系统设计 12（4）型芯、型腔结构的确定 13（5）冷却系统设计 13（6）推出方式的选择 14（7）排气孔设定 14（8）模具顶针设计 14（9）其他说明 15第4章注塑模的尺寸计算 16第5章导向机构选择 18第6章开模及其细节 19（1）锁模力 19（2）试模要求 20（3）模具安装部分的校核 20第7章模流分析 22第8章模具拆模设计 24第9章模具零件加工及其图纸 27总装图及其加工图纸 28设计总结 32致谢 33参考文献 34

前言当前，我国面临发达国家的技术优势和发展中国家价格优势的双重压力。工业发达国家模具企业凭借其技术优势和实力，在中高档模具方面具有竞争优势，随着他们逐步进入我国，对我国的模具工业形成了巨大挑战；印度、泰国及东欧一些国家，近年来模具工业发展也很快，而且其模具的价格也具有很强的竞争优势，我国模具行业的成本和价格优势会逐步削弱并最终消失。罗百辉指出，中国模具企业必须在技术、管理和人才培训方面下功夫，积极引进国外先进的制造具模技术，提升高端模具产品开发能力，调整模具产品结构，不断提高我国模具产品的国际竞争力。虽然近几年模具出口增幅大于进口增幅，但所增加的绝对量仍是进口大于出口，致使模具外贸逆差逐年增大。这一状况在2006年已得到改善，逆差略有减少。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%。80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为245亿，至2002年我国模具总产值约为360亿元，其中塑料模约30%左右。以上数据近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或柱塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。本次课程设计的主要任务是塑料零件注塑模具的设计，也就是设计一副注塑模具来生产该塑件产品，以实现自动化提高产量。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、侧抽机构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核都有详细的设计，同时并简单的编制了模具的加工工艺。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。根据题目设计的主要任务是该塑件注塑模具的设计，也就是设计一副注塑模具来生产塑件产品，以实现自动化提高产量本课题主要是针对该塑件的注塑模具设计,该塑件材料为丙烯晴-丁二烯-苯。通过此次设计，使我点浇口双分型面模具的设计有了较深刻的认识；同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。

第1章设计模具产品和工艺分析（1）产品说明本产品主要用于儿童面具类玩具零件，成本低廉、能大规模的生产，下列为其图样。零件名称：面具零件材料：ABS一、确定设计任务，收集有关资料：1、确定设计的任务、内容、要求和步骤，制定设计工作进度计划2、利用pore软件和CAD软件作图，并标好尺寸3、查阅、收集有关的设计参考资料4、了解所设计零件的用途、结构、性能，在整个产品中装配关系、技术要求、生产批量5、确定车间要准备的材料6、模具制造技能和设备条件及可采用的模具标准情况二、工艺性分析分析塑胶件的工艺性包括技术和经济两方面，在技术方面，根据产品图纸，只要分析塑胶件的形状特点、尺寸大小、尺寸标注方法、精度要求、表面质量和材料性能等因素，是否符合模塑工艺要求；在经济方面，主要根据塑胶件的生产批量分析产品成本，阐明采用注射生产可取得的经济效益。1、塑胶件的形状和尺寸：塑胶件的形状和尺寸不同，对模塑工艺要求也不同。2、塑胶件的尺寸精度和外观要求：塑胶件的尺寸精度和外观要求与模塑工艺方法、模具结构型式及制造精度等有关。3、生产批量生产批量的大小，直接影响模具的结构型式，一般大批量生产时，可选用一模多腔来提高生产率；小批量生产时，可采用单型腔模具等进行生产来降低模具的制造费用。4、其它方面在对塑胶件进行工艺分析时，除了考虑上诉因素外，还应分析塑胶件的厚度、塑料成型性能及模塑生产常见的制品缺陷问题对模塑工艺的影响。三、确定成型方案及模具型式：根据对塑胶零件的形状、尺寸、精度及表面质量要求的分析结果，确定所需的，模塑成型方案，制品的后加工、分型面的选择、型腔的数目和排列、成型零件的结构、浇注系统等。四、工艺计算和设计1、注射量计算：2、浇注系统设计计算：3、成型零件工作尺寸计算：4、模具冷却与加热系统计算：5、注射压力、锁模力和安装尺寸校核：五、进行模具结构设计：1、确定凹模尺寸：2、选择模架并确定其他模具零件的主要参数；在确定模架结构形式和定模、动模板的尺寸后，可根据定模、动模板的尺寸，从《塑料模国家标准》GB/T12555-1990和GB/T12556-1990中确定模架规格。待模架规格确定后即可确定主要塑模零件的规格参数。再查阅有关零件图表，就可以画装配图了。六、画装配图一般先画上主视图，再画侧视图和其他视图。由于注射机大多为卧式的，故注射模也常按安装位置画成卧式，画主视图最好从分型面开始向左右两个方向画比较方便。1、主视图：绘制模具工作位置的剖面图2、侧视图：一般情况下绘制定模部分视图3、俯视图、局部剖视图等4、列出零件明细表，注明材质和数量，凡标准件须注明规格5、技术要求及说明，包括所选注射机设备型号，所选用的标准模架型号，模具闭合高度，模具间隙及其它要求。七、绘制各非标准零件图零件图上应注明全部尺寸、公差与配合、行位公差、表面粗糙度、所用材料、热处理方法及其它要求八、编写技术文件（2）模具成品尺寸分析成品材料ABS塑料，大批量生产。尺寸没特殊要求，无斜顶、无设计滑块要求，拟采用两板模模具结构，采用半封闭的浇注系统，动模和定模均采用水循环的冷却系统，采用顶出杆的顶出系统。良好的尺寸稳定性在注塑成型时，注塑模具型腔的温度要达到300℃以上。为此，最好选用经适当回火处理的工具钢（热处理钢）。否则会引起材料微观结构的改变，从而造成注塑模具尺寸的变化。无热处理要求以实际要求为主。（3）ABS塑料分析ABS树脂检测-成分分析ABS树脂（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物，是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。结构ABS树脂是丙烯腈（Acrylonitrile）、1,3-丁二烯（Butadiene）、苯乙烯（Styrene）三种单体的接枝共聚物。它的分子式可以写为(C8H8·C4H6·C3H3N)x，但实际上往往是含丁二烯的接枝共聚物与丙烯腈-苯乙烯共聚物的混合物，其中，丙烯占15%~35%，丁二烯占5%~30%，苯乙烯占40%~60%，最常见的比例是A:B:S=20:30:50，此时AB8树脂熔点为175℃。随着三种成分比例的调整，树脂的物理性能会有一定的变化：1,3-丁二烯为ABS树脂提供低温延展性和抗冲击性，但是过多的丁二烯会降低树脂的硬度、光泽及流动性；丙烯腈为ABS树脂提供硬度、耐热性、耐酸碱盐等化学腐蚀的性质；苯乙烯为ABS树脂提供硬度、加工的流动性及产品表面的光洁度。性质ABS树脂是微黄色固体，有一定的韧性，密度约为1.04~1.06g/cm3。它抗酸、碱、盐的腐蚀能力比较强，也可在一定程度上耐受有机溶剂溶解。ABS树脂可以在-25℃~60℃的环境下表现正常，而且有很好的成型性，加工出的产品表面光洁，易于染色和电镀。（4）塑件的尺寸精度分析该塑件尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，可按MT5查公差，其主要尺寸公差标注如下（单位mm）：塑件外形尺寸：QUOTEQUOTEQUOTEQUOTE内形尺寸：QUOTEQUOTEQUOTEQUOTEQUOTEQUOTEQUOTEQUOTEQUOTEQUOTEQUOTEQUOTEQUOTEQUOTEQUOTE孔尺寸：QUOTE（5）塑件的表面质量分析该塑件要求外表面没有斑点及熔接痕，粗糙度可取。而塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。（6）塑件结构工艺性分析该塑件形状比较规范没特殊工艺要求。其中间一个直径为10的孔无拔模要求。

第2章确定成型设备选择与相关工艺参数（1）计算塑件的体积=1.3523345脳=13523.345=13.523345（2）注塑机的初步选择塑件成型所需的注射总量应小于所选注塑机的注射容量.注射容量以容积(QUOTE)表示时,塑件体积(包括浇注系统)应小于注塑机的注塑容量,其关系是:QUOTEQUOTEQUOTE式中-塑件与浇注系统的体积(QUOTEcm3cm3)

QUOTE-注射机注射容量(QUOTEcm3cm3)0.8-最大注射容量利用系数根据塑件的原材料分析,查相关手册得知该塑件的原材料所需的注射压力为QUOTE,由于塑件的尺寸中等,所以选择较小的注射压力QUOTE模具所需的注射压力应小于或等于注射机的额定注射压力,其关系按下式:式中QUOTE塑件成型是所需的压力(Mpa)QUOTE所选注射机的额定注射压力模具所需的最大锁模力应小于或等于注射机的额定锁模力,其关系式如下:QUOTEQUOTE式中QUOTE模具型腔压力,取40MpaQUOTE注射机额定锁模力(N)F塑件与浇注系统在分型面上的投影面积(注塑机图（2）塑件模成型工艺参数的确定

工艺参数规格工艺参数规格预热和干燥温度t/℃:80-95

成型时间/s注射时间0-3时间t/h:4-5保压时间10-25

料筒温度t/℃后段150-170冷却时间15-30中段175-185总周期40-70前段185-200螺杆转速n/(min)30-60喷嘴温度t/℃175-185

后处理方法红外线灯烘箱模具温度t/℃50-80温度t/℃80注射压力p/Mpa120-140时间/h2-4

第3章模具结构分析（1）模具分型面设计分型面是指两者在闭和状态时能接触的部分，也是将工件或模具零件分割成模具体积块的分割面，具有更广泛的意义。分型面的设计直接影响着产品质量、模具结构和操作的难易程度，是模具设计成败的关键因素之一。确定分型面时应遵循以下原则：(1)应使模具结构尽量简单。如避免或减少侧向分型，采用异型分型面减少动、定模的修配以降低加工难度等。(2)有利于塑件的顺利脱模。如开模后尽量使塑件留在动模边以利用注塑机上的顶出机构，避免侧向长距离抽芯以减小模具尺寸等。(3)保证产品的尺寸精度。如尽量把有尺寸精度要求的部分设在同一模块上以减小制造和装配误差等。(4)不影响产品的外观质量。在分型面处不可避免地出现飞边，因此应避免在外观光滑面上设计分型面。(5)保证型腔的顺利排气。如分型面尽可能与最后充填满的型腔表壁重合，以利于型腔排气。分型面（2）型腔数目的确定及型腔的排列此模具比较适合一模两穴，能加快模具生产效率（3）流道系统设计，流道如图模具流道设计的基本原则也称作主浇道、注道或竖浇道，是指自射出机射嘴与模具主流道衬套接触的部分起算，至分流道为止的流道。此部分是熔融塑料进入模具后最先流经的部分。流道截面积要够大流程要短。尽量避免流道弯折及突然改变流向(以圆弧角改变方向)。流道加工时表面粗糙度要低。多点进浇可以降低压力降及所需射压，但会有缝合线问题。一模多穴(Multi-Cavity)充填时，流道要平衡，尽量使塑料同时填满每一个模穴，以保证各模穴成型品的品质一致性。分流道尽量采用自然平衡式的布置方式(Naturally-BalancedLayout)。无法自然平衡时采用人工平衡法平衡流道。此模具为一点进胶可以按模具大小及其图形规划来设计适合一点进胶。（4）型芯、型腔结构的确定整体式型腔是直接在一整块材料上加工而成的凹模即为整体式凹模,其特点是牢固,不易变形,有较高的强度和刚度,成型的塑件表面不会有模具接缝痕迹.当塑件结构简单时,制作整体式凹模比较容易,塑件形状复杂时,整体式凹模的加工工艺性较差,需要采用电火花、电铸等特殊加工手段,制作周期较长且费用较高,零件尺寸较大时加工和热处理都较困难,消耗贵重模具钢多.整体式结构适用于形状简单的中小型塑件.

整体嵌入式型腔是将凹模做为整体式,再嵌入模具的模板内,它在单腔和多腔模具中均可应用.这种凹模结构的好处是:加工单个型腔的凹模方便,同时零件的热处理变形比在一块材料上制作多个型腔的小。节省贵重钢材.根据工作性质,凹模和固定板可分别采用不同的材料制作。易于维修更换.采取镶嵌式安装形式便于更换失效了的凹模,儿不影响生产进行。各型腔凹模单独加工利于缩短制模周期。（5）冷却系统设计在注射成型过程中，模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲变形、耐应力开裂性和表面质量等，并且对生产效率起到决定性的作用，在注射过程中，冷却时间占注射成型周期的约80％，然而，由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具温度的要求也不尽相同。因此，对模具冷却系统的设计及优化分析在一定程度上也决定了塑件的质量和生产成本冷却系统图（6）推出方式的选择根据塑件的形状特点模具开模后，塑件留在型芯。其推出机构可采用推板出或推杆推出。其中，推板推出结构可靠，顶出力均匀，不影响塑件的外光质量。但塑件有圆弧过渡，推板制造困难；推杆推出结构简单，推出稳定可靠，推出时会在塑件上下顶出痕迹，但塑件使用时并不影响外观。因此该塑件采用推杆推机构。（7）排气孔设定当塑料熔体充填型腔时，必须顺利地排出型腔内的空气及塑料受热产生的气体。如果气体不能被顺利地排出，塑件会由于充填不足而出现气泡、接缝或表面轮廓不清等缺点；甚至因气体受压产生高温，使塑料焦化。本设计是利用配合间隙排气的方法，即利用分型面之间、推出机构与凹凸模之间及镶件与凸凹模的配合间隙进行排气。（8）模具顶针设计顶针亦可叫推杆、镶针、中针、托针等，有时候车床用的顶尖也被叫做顶针。顶针的用途：1）在塑胶模具中，将产品从模具上分离下来，也是最常用的；2）硬质合金顶针如钨钢顶针等，则可以用来通较长较细的孔；3）顶针也叫顶尖那是装配在车床或磨床上，用来支持工件并使工件围绕它转动的头部圆锥形金属圆棒，但是与塑胶模具配件的顶针是完全不一样的东西；4）.塑胶模具顶针也可用于模具里面,它可以起到稳固作用,被叫做镶针。塑胶模具顶针的种类有：扁顶针、圆顶针、托针、标准顶针、非标准顶。顶针常用在模具中，将工件从模具上分离下来的；使用合金材质制造的顶针，可以用来通较长较细的孔；顶针应用于车床或磨床上支持工件并使工件围绕顶针转动；顶针也可以作为模具镶针,用于模具里面,起到稳固作用。模具顶针排列位置（9）其他说明此模具结构模具规划，其他未注明结构，为标准结构，无斜顶，滑块。标准结构不一一注明。

第5章导向机构选择导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式。导向机构在模具中可以起到定位作用、导向作用和承受侧向压力。由于该塑件的结构相对简单，所以用直径为20mm和25mm的各两个导柱不等大小的对称布置。为了提高导柱的耐磨性，采用T8碳素钢，经淬火处理HRC48-55，其配合部分的表面粗糙度为Ra1.6以上。

第6章开模及其细节（1）锁模力当高压的塑料熔体充满模具型腔时，会产生使模具分型面涨开的力，这个力的大小等于塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和乘以型腔的压力，它应小于注射剂的额定锁模力pF，才能保证注射时不发生溢料现象。（2）试模要求通过试模塑件上常会出现各种弊病，为此必须进行原因分析，排除故障。造成次废品的原因很多，有时是单一的，但经常是多个方面综合的原因。需按成型条件，成型设备，模具结构及制造精度，塑件结构及形状等因素逐个分析找出其中主要矛盾，然后再采取调节成型条件，修整模具等方法加以解决。首先，在初次试模中我们常遇到的问题是根本得不到完整的样件。常因塑件被粘附于模腔内，或型芯上，甚至因流道粘着制品被损坏。这是试模首先应当解决的问题。（3）模具安装部分的校核该模具的外形尺寸为:,型注射机模板最大安装尺寸为,故能满足模具的安装要求.

由于XY-ZY-250型注射机所允许模具的最小厚度为,最大厚度,即模具闭合高度满足的安装条件.

所以,XY-ZY-250型注射机满足模具安装要求清除模板与模具配合表面上的一切灰尘污物，选择好固定模板的紧固件。将所安装的模具与所使用的注塑机进行检查、核对，确认无误。将安装所用的标准件，工、夹、量具分明别类，放在工作台上显眼之处。检查熔料人料口衬套与模板定位孔及定位圈的装配位置是否正确。导柱与导向套的合模定位是否正确，滑动配合状态应轻快自如。采用低压、慢速合模，同时仔细观察各零件的工作位置是否正确。合模后，用压板固定模具，压板分布应均匀，螺栓压紧点分布要合理，螺母加力时要对角线同时拧紧，并逐步增加拧紧力。慢速开模，调整顶出杆位置，注意顶出杆的固定板与动模底板间，应留5mm的间隙。

第7章模流分析通过电脑完成注塑成型的模拟仿真，模拟模具注塑的过程，得出一些数据结果，通过这些结果对模具的方案可行性进行评估，完善模具设计方案及产品设计方案填充分析填充分析用来预测制件、塑料材料以及相关工艺参数设置下的填充行为。填充分析结果主要用于查看制件的填充行为是否合理、填充是否平衡、能否完成对制件的完全填充等。用户可以根据动态的填充结果来查看填充阶段的熔体流动行为，判断填充流动行为是否合理下图为填充分析气泡产生的原因：1、不平衡充填：当几条流动路径的充填末端围绕并压缩气泡时发生。如上图图中，两条流动较快的流动路径在产品一角与流动较慢的流动路径相遇,形成被压缩的气泡。2、赛马场效应:此效应的原理类同上。3、滞流:下面的例子中顶面比较薄，两侧面较厚，这样就会在前面的中间部分形成一个被压缩的空气包。在充填末端气体排放不充分。如何改善：气孔主要的产生原因是几个充填末端围绕并压缩气泡所致，平衡流动是解决气孔的关键﹕1.采用导流或阻流l2.改变产品肉厚l3.改变进浇位置l假如气泡仍旧存在，我们应该把它们赶到易排除或是能利用顶出机构排除的部位。

第8章模具拆模设计模具拆模设计是分别出来前模与后模，方便加工与制造，模具前模模具后模模具拆模图模具设计前要进行产品的模具型腔设计，方便加工与以后的设计，拆模设计能够清楚认识到设计中要注意的问题成型零部件是指构成模具型腔的零件,而型腔是模具上直接用以成型塑料制品的部分。成型...型芯固定及深型腔导向对齐的设计实例合理安装型芯的重要性。直接与塑料接触构成塑件形状的零件称为型腔，其中构成塑件外形的成型零件称为凹模，构成塑件内部形状的成型零件称为凸模(或型芯)。在进行成型零件的结构设计时，首先应根据塑料的性能和塑件的形状、尺寸及其他使用要求，确定型腔的总体结构、浇注系统及浇口位置、分型面、脱模方式等，然后根据塑件的形状、尺寸和成型零件的加工及装配工艺要求，进行成型零件的结构设计和尺寸计算。型腔有两层含义。一是指合模时，用来填充塑料、成形塑件的空间(即模具型腔)，如图1所示；二是指凹模中成形塑件的内腔(即凹模型腔)，可以根据模具设计和制作的需要，创建单一型腔或多型腔模具布局形式。在创建模具型腔时，可以根据模具设计和制造需要，来创建一模一腔和一模多腔。在创建多腔模具时既可利用参照零件布局功能阵列参照模型，也可装配几个全部从同一个原始设计模型创建的参照模型。此模具为一模两穴，在顶级组件中使用“模具布局”应用程序并将每个型腔都作为单独的模具模型进行装配。这种技术最适于每个型腔都使用单独的型芯与型腔对的模具。在这种模型结构中，既可对顶级组件，也可对每个型腔子组件进行操作。在顶级组件中，使用“模具布局”应用程序，可创建型腔布局，然后添加模具基体和模具专用特征。在顶级组件中，使用标准组件选项，可设计完整的多型腔模具(添加元件、特征等)。在每个型腔子组件中，使用“模具”或“铸造”模式，可设计该型腔的特征(创建分型面、分割等)。模具的拆模设计就是能跟好的做出一个产品或者说是设计出一个跟好的东西，在设计中是必不可分的一个成分，这个模具型腔的设计中要先设计模具的收缩率大部分模具通用的收缩率是0.005，然后进行模具的型腔的尺寸设计，尺寸要按产品的大小进行合适的设计部能过大过小，大小要适中，在进行模具分型面设计，在进行流道的设计，流道的进胶点很重要，在进行的是冷却系统的设计，在进行模具的分割，铸模，最后是开模。我