注塑模设计论文.docx

1、注塑模设计论文(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)优秀论文 审核通过未经允许 切勿外传你如果认识从前的我，也许会原谅现在的我。音乐盒注塑模毕业设计论文(湖南农业大学工学院长沙 410128)摘 要：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能力本次设计以注射音乐盒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

2、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在设计中除使用传统方法外同时引用了CAD、ProE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关键词：收缩率、注塑、分流道、浇口、脱模、装配、开模1 前 言自二00七年初参加湖南农业大学工学院全日制自学本科模具设计与制造专业的学习至今已有两年时间在这两年里所有任课老师尽心尽力不厌其烦的谆谆教诲使我受益匪浅为我的学业进步付出了艰辛的汗水大学生活和学习即将结束毕业设计作为大学生活的最后一环设计水平既代表着我的大学学习质量又表现出我在模具设计与制造专业的潜力它是大学知识的综合运用是大学生活的真实检验在认真听取和学习模具

3、设计与制造专业的相关课程后我已经能够初步熟练掌握机械制图、机械原理、机械设计等专业基础方面知识对于机械加工、制造工艺等有了比较全面、系统的了解达到了当初参加自修模具设计与制造专业的预定目标在进行毕业设计的过程当中遇到了一些困难但在老师的悉心指导和自己的不懈努力下我坚持完成了毕业设计的任务由于学生的水平有限经验不足设计中存在不妥之处再所难免恳请各位老师给予斧正学琟定会尽力完善设计争取尽善尽美2 塑件的工艺分析2.1 【塑件成型工艺分析】音乐盒的形状较复杂带有很多不同形状的孔在保菁孔间距和孔的形状是给模具的加巡带了往大的难度音乐盒的注塑材料首先选用ABS音乐盒绝大部分的决定了音乐盒的重心的位置的所

4、在所以我们必须很好多处理后盖壁厚的均匀譬如在注塑成型过程中因为壁厚的不均匀造成了收缩率的不一致这样就只能通过有效的控制模具温度来调节收缩率由于音乐盒的主体作用是起固定作用（它的内部结构就相应的给注塑带来了一定的难度主要是它螺钉孔的壁厚相对壁厚有一定的差距势必会在注塑的时候到来很大的牛顿减力造成塑件填充不满的缺陷可以考虑采用双浇口但应用了ProE的塑料顾问对其进行模仿CAE的注塑之后发现会给音乐盒的表面带来更多的熔接痕和气孔也可以利用模具的可靠的精度来定位但是这样的话成本太高而且易造成模具损坏因为考虑到凹凸模形状的复杂用整体形式是不利于损坏后的维修适当的使用嵌件就可以解决这些问题但不能利用过多的

5、嵌件不然的话就会造成型腔的强度与刚度不够2.2 【音乐盒原料（ABS）的成型特性与工艺参数】丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS树脂微黄色或白色不透明是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物丙烯腈使聚合物耐油耐热耐化学腐蚀丁二烯使聚合物具有优越的柔性韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性因此ABS树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能同时具有吸湿性强但原料要干燥它的塑件尺寸稳定性好塑件尽可能偏大的脱模斜度2.2.1 ABS塑料主要的性能指标：密度 (Kg.dm-3) 1.13-1.14收缩率 % 0.30.8熔 点 130160热变形温度 45Ncm 6598弯曲强度 Mpa 80拉伸强度 MPa

6、3549拉伸弹性模量 GPa 1.8弯曲弹性模量 Gpa 1.4压缩强度 Mpa 1839缺口冲击强度 kJ 1120硬 度 HR R 6286体积电阻系数 cm 1013 击穿电压 Kv.mm-1 15 介电常数 60Hz 3.72.2.2 ABS的注射成型工艺参数: 注塑机类型：螺杆式喷嘴形式： 通用式 模具温度 50-70保 压 40-60注塑时间 2-5保压时间 5-10冷却时间 5-15周 期 15-30后 处 理 红外线烘箱 温 度 （70） 时 间 （0.3-1）3 注塑设备的选择3.1 【估算塑件体积】估算塑件体积和质量：该产品材料为ABS查书本得知其密度为1.13-1.14g

7、cm3计算其平均密度为1.135 gcm3平均收缩率为0.55使用PROE软件画出三维实体图软件能自动计算出所画图形浇道凝料和塑件的体积另预置浇道凝料为2 cm3因此估算塑件体积为9 cm33.2 【选择注射机】根据塑料制品的体积或质量查书可选定注塑机型号为SZ-4025.注塑机的参数如下：注塑机最大注塑量：40cm3 注塑压力：200Mpa 注塑速率：50(gs)塑化能力：20(Kg-注塑机允许最小模厚=130mmHmax-注塑机允许最大模厚=220mmH-模具闭合高度=180mm故满足HmaxHHmin（1）开模行程校核注塑机的最大行程与模具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机）故注塑机的开

8、模行程应满足下式：S机-注塑机最大开模行程230mm;H1-顶出距离16mm；H2-包括浇注系统在内的塑件高度52mm;S机(H模Hmin)H1H2(510)因为本模具的浇注系统和塑件的特殊关系浇注系统和塑件的高度就已经包括了顶出距离故： 230(180130)62(510)满足条件 4 塑料件的工艺尺寸的计算 所谓工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分尺寸主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形和异形型芯的长和宽）型腔深度和型芯高度和尺寸由于音乐盒的后盖须与前盖配合所以只有音乐盒后盖的边缘的榫才起着配合决定性的作用还有音乐盒后盖与电池盖的配合故需要计算相对于榫和铰链的凹凸模的尺寸凹凸模型腔尺寸则直

9、接按产品尺寸确定因 ABS的成型收缩率为0.40.7%所以平均收缩率取S=0.5%4.1 型腔的径向尺寸（LM）0+=（1+S）Ls-(0.50.75) 0+=1.008Ls-0.75 0+ 其中LM为型腔的基本尺寸公差值为正偏差Ls塑件的基本尺寸塑件公差为负偏差S为塑料的平均收缩率z为模具成型零件的制造公差取1416模具型腔按六级精度制造根据型腔的尺寸代入数据得：（一）、 Ls=81mm . 经计算得：LM=79.440+0.32mm;(二)、 Ls=1mm . 经计算得：LM=0.79550+0.07mm;(三)、 Ls=5.5mm . 经计算得：LM=5.3250+0.085mm;(四)

10、、 Ls=1.8mm . 经计算得：LM=1.5990+0.07mm;(五)、 Ls=10mm . 经计算得：LM=9.780+0.1mm;(六)、 Ls=7mm . 经计算得：LM=6.750+0.1mm;(七)、 Ls=2mm . 经计算得：LM=1.8060+0.07mm;(八)、 Ls=3mm . 经计算得：LM=2.8140+0.07mm;(九)、 Ls=4mm . 经计算得：LM=3.7770+0.085mm;(十)、 Ls=6mm . 经计算得：LM=5.7930+0.085mm;(十一)、 Ls=8mm . 经计算得：LM=7.7640+0.0.1mm;(十二)、 Ls=16m

11、m . 经计算得：LM=15.7230+0.14mm;(十三)、 Ls=12mm . 经计算得：LM=11.7960+0.01mm4.2 型芯的计算4.2.1 芯径向尺寸的计算：LM=（1+S）Ls+34-0其各字母的含义与前相同型芯按六级精度制造根据型芯的基本尺寸代入数据得：（1）Ls=81mm 经计算得：LM=82.4050-0.32mm;（2）Ls=1mm 经计算得：LM=1.2150-0.07mm;（3）Ls=5.5mm 经计算得：LM=5.7450-0.085mm;（4）Ls=1.8mm 经计算得：LM=2.0190-0.07mm;（5）Ls=10mm 经计算得：LM=10.480-

12、0.1mm（6）Ls=7mm 经计算得：LM=7.4080-0.1mm;（7）Ls=2mm 经计算得：LM=2.2260-0.07mm;（8）Ls=3mm 经计算得：LM=3.2340-0.07mm;（9）Ls=4mm 经计算得：LM=4.2770-0.085mm;（10）Ls=6mm 经计算得：LM=6.3030-0.1mm;（11）Ls=8mm 经计算得：LM=8.3640-0.1mm;（12）Ls=16mm 经计算得：LM=16.5330-0.14mm;（13）Ls=12mm 经计算得：LM=12.3960-0.1mm;4.2.2 型芯高度尺寸的计算：HM=（1+S）Hs+34 -0按六

13、级精度制造 Hs=15mm 经计算得： HM=15.4870-0.13mm;4.3 模具型腔壁厚的计算 如果是利用计算公式的话比较烦琐且不能保证在生产中的精确性我们可以根据书中的经验值来取的成型零件材料选择为实现高性能的目的；选用模具材料应具有高耐磨性高耐蚀睡良好的稳定性和良好的导热性必须具有一定的强度表面需要耐磨淬火变型要小但不需要耐腐蚀性因为ABS没有腐蚀性可以采用Cr12经过调质淬火加低温回火正火HRC55可以去型腔壁厚为：0.20L+17=335 浇注系统的设计普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成在设计浇注系统之前必须确定塑件成型位置可以才用一模两腔浇注系统的设计是注塑模具设

14、计的一个重要的环节它对注塑成型周期和塑件质量（如外观物理性能尺寸精度）都有直接的影响设计时必须按如下原则：（1）型腔布置和浇口开设部位力求对称防止模具承受偏载而造成溢料现象（2）型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸（3）系统流道应尽可能短断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大太大则塑料耗费大）：尽量减少弯折表面粗糙度要低以使热量及压力损失尽可能小（4）对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各丢型腔璄深处及角落及分流道尽可能平衡布置（5）满足型腔充满的前提下浇注系统容积尽量小以减少塑料的耗量（6）浇口位置要适当尽量避免冲击嵌件和细小型芯防止型芯变形浇口的残痕不应影响塑件的外观5.1 【主

15、流道设计】主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔其形状为圆锥形便于熔体顺利的向前流动开模懶主流道凝料又能頺利拉出来主流道的尺寸直接坱响到塑料熔体的流动速度和充模时间由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞通常不直接开在定模上而是将它单独设计成主流道套镶入定模板内主流道套通常又高碳工具钢制造并热处理淬硬塑件外表面不许有浇口痕又考虑取料顺利对塑件与浇注系统联接处能自动减断采用带直流道与分流道的潜伏式点浇口为了方便于拉出流道中的凝料将主流道设计成锥形锥度为3内表面的粗糙度为Ra0.8微米孔径为0.5毫米主流道的设计要点如下：（1）为便于从主流

16、道中拉出浇注系统的凝料以及考虑塑料熔体的膨胀主流道设计成圆锥形因ABS的流动性为中性故其锥度取3度过大会造成流速减慢易成涡流内壁粗糙度为R0.8um（2）主流道大端呈圆角其半径取r=13mm以减少流速转向过渡的阻力r=1.5mm.（3）在保证塑件成形良好的情况下主流道的长度应尽量短否则会使主流道的凝料增多且增加压力损失使塑料熔体降温过多影响注射成形（1）为使熔融塑料完全进入主流道而不溢出应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接主流道对接处设计成半球形凹坑其半径为r2=r1+(12)其小端直径D=d+(0.51)凹坑深度常取34mm在此模具中取r2=1112mm（2）由于主流道要与高温高压的塑料熔体和喷

17、嘴反复接触和碰撞所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道衬套以便选用优质钢材单独加工和热处理其大端兼作定位环圆盘凸出定模端面的长度H=510mm同时因该闹钟后盖采用ABS需加热所以在主流道处采用电加热以提高料温5.2 【冷料井设计】冷料井位于主流道正对面的动模板上或处于分流道末端其作用是接受料流前锋的冷料防止冷料进入型腔而影响塑件质量开模时又能将主流道的凝料拉出冷料井的直径宜大于大端直径长度约为主流道大端直径基于本次设计的模具可采用底部带有拉料杆的冷料井这类冷料井的底部由一个拉料杆构成拉料杆装于型芯固定板上因此它不能随脱模机构运动利用球头形的拉料杆配合冷料井5.3 【分流道设计】分流道是主流道与浇

18、口之间的通道一般开在分型面上起分流和转向的作用分流道截面的形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等圆形和正方形截面流道的比面积最小（流道表面积于体积之比值称为比表面积）塑料熔体的温度下降小阻力小流道的效率最高但加工困难而且正方形截面不易脱模所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及U形5.3.1 分流道设计要点：（1）在保证足够的注塑压力使塑料熔体能顺利的充满型腔的前提下分流道截面积与长度尽量取小值分流道转折处应以圆弧过度（2）分流道较长时在分流道的末端应开设冷料井对于此模来说在分流道上不须开设冷料井（3）分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上也可以同时开设在动定模板上合模后形成分

19、流道截面形状（4）分流道与浇口连接处应加工成斜面并用圆弧过度5.3.2 分流道的长度分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置从在输送熔料时减少压力损失热量损失和减少浇道凝料的要求出发应力求缩短5.3.3 分流道的断面分流道的断面尺寸应根据塑件的成形的体积塑件的壁厚塑件的形状和所用塑料的工艺性能注射速率和分流道长度等因素来确定因ABS的推荐断面直径为4.59.5(查表4-2)部分塑件常用断面尺寸推荐范围分流道要减小压力损失希望流道的截面积大表面积小以减小传热损失同时因考虑加工的方便性分流道应考虑出料的流畅性和制造方便熔融料的热量损失小流动阻力小比表面和小等问题由于采用的是潜伏式二级分流

20、道对热损失及流动提出了较高的要求采用圆形的份流道为了保证外形无浇口痕浇口前后两端形成较大的压力差增加流速得到外形清晰的制件提高熔体冷凝速度保证熔融的塑料不回流同时可隔断注射压力对型腔内塑料的后续作用冷却后快速切除同时它的效果与S浇注系统有同样的效果有利于补塑5.3.4 分流道的布局 在多型腔模具中分流道的布置中有平衡和非平衡两种根据本模具的要求我们选取平衡式也就是指分流道到各型腔浇口的长度断面形状尺寸都相同的布置形式它要求各对应部位的尺寸相等这种布置可实现均衡送料和同时充满型腔的目的是成型的塑件力学性能基本一致而且在此模具中不会造成份流道过长的缺点5.4 【浇口选择】浇口又称进料口是连接分流道

21、与型腔之间的一段细短流道（除直接浇口外）它是浇注系统的关键部分其主要作用是：（1）型腔充满后熔体在浇口处首先凝结防止其倒流（2）易于在浇口切除浇注系统的凝料浇口截面积约为分流道截面积的0.030.09浇口的长度约为0.5mm2mm浇口具体尺寸一般根据经验确定取其下限值然后在试模是逐步纠正当塑料熔体通过浇勣时剪切速率增高同时熔体的内磨檫加剧使料流的温度升高粘度降低提高了流动性能有利于充型但浇口尺寸过小会使压力损失增大凝料加快补缡困难甚至形成喷射现象影响塑件质量浇口位置的选择：（1）浇厣位置应使填充型腔的流程最短这样的结构使压力损失最小易保证料流充满整个型腔同时流动比的允许值随塑料熔体的性质温度注

22、塑压力等的不同而变化所以我们在考虑塑件的质量都要注意到这些适当值?（2）浇口设置应有利于抒气和补塑（3）浇口位置的选择要避免塑件变形采侧浇口在进料时顶部形成闭气腔在塑件顶部常留下明显犄熔接痕而采用点浇口攉利于排气整件质量较好?但是塑件壁厚相差较大浇口开在薄壁处不合理；而设在厚壁处有利于补缩可避免缩孔、凹痕产甙（4）浇?位置的设置?减少或避免生成熔接畕熐接痕是充型时前端讃冷的料流嘨型腔中的对接部位它瘄存在?降低塑件的强度所以设置?口时应考虑料流的方向浇口数量多产生熔接痕瘄机会很多流程不长时应尽量采用一个浇口以减少熔接痕的数量对于大多数框形塑件浇口位置使料流的流程过长熔接处料温过低熔接痕处强度佊?

23、会形成明显的接缝如果浇口位置使料流的流程短熔接处强度高为了提高熔接痕处强度可在熔接处增设溢溜槽是冷料进入溢溜槽筒形塑件采用环行浇口无熔接痕而轮辐式浇口会使熔接痕产生（5）浇口位置应避免侧面冲击细长型心或镶件因点口在脱开时会伤塑件的内表面在这里是可以的考虑到点浇口有利浇注系统的废料和塑件的脱离所以选取用点绕口分流道与浇口的连接在利用了ProE的塑料顾问对其进行模仿CAE的注塑之后选择了更具优势的浇口由于音乐盒的侧内壁与音乐盒芯存在一定的空隙所以即使是在脱模的时候流在一定的浇口痕也不会影响装配浇口套见图5.1：图5.1浇口套6 分型面的选择与排气系统的设计6.1 【分型面的选择】塑料在模具型腔凝固

24、形成塑件为了将塑件取出来必须将模具型腔打开也就是必须将模具分成两部分即定模和动模两大部分定模和动模相接触的面称分型面通常有以下原则：（1）分型面的选择有利于脱模：分型面应取在塑件尺寸的最大处而且应使塑件流在动模部分由于推出机构通常设置在动模的一侧将型芯设置在动模部分塑件冷却收缩后包紧型芯使塑件留在动模这样有利脱模如果塑件的壁厚较大内孔较小或者有嵌件时为了使塑件留在动模一般应将凹模也设在动模一侧拔模斜度小或塑件较高时为了便于脱模可将分型面选在塑件中间的部位但此塑件外形有分型的痕迹（2）分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量和精度要求（3）分型面的选择应有利于成型零件的加工制造（4）分型面应有利于

25、侧向抽芯但是此模具无须侧向抽芯此点可以不必考虑6.2 【排气糟的设计】塑料熔体在填充模具的型腔过程中同时要排出型强及流道原有的空气除此以外塑料熔体会产生微量的分解气体这些气体必须及时排出否则被压缩的空气产生高温会引起塑件局部碳化烧焦或塑件产生气泡或使塑件熔接不良引起强度下降甚至充模不满因该模具为小型模具且分型面适宜可利用分型面排气所以无需设计排气槽 7 合模导向机构的设计导向合模机构对于塑料模具是必不可少的部分因为模具在闭合时要求有一定的方向和位置所以必须设有导向机构导柱安装在动模一边或定模一边均可通常导柱设在主型腔周围导向机构的主要作用有：定位、导向和承受一定侧压力定位作用：为避免装配时方位

26、搞错而损坏模具并且在模具闭合后使型腔保持正确形状不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均塑件在注入型腔过程中会产生单向侧压力或由于注射机的精度限制使导柱工作中承受一不定的导向作用动定模合模时首先导向机构接触引导动定模正确闭合避免凸模或型芯先进入型腔产生干涉而坏零件由于注塑压力的各向性就会对导柱进行径向的剪力导致导柱容易折断对型芯和型腔改进后其的配合可以进行定位导柱、导套零件如下： 图7.1 导柱 图7.2 导套8 脱模机构的设计在对音乐盒塑件进行脱模是必须遵循以下原则：1、因为塑料收缩是抱紧凸模所以顶出力的作用点应尽量靠近凸模因为塑件的壁厚的关系我们可以利用推板2、顶出力应作用在塑件刚性和强度最大

27、的部位如加强筋壁厚等处作用面积尽可能大一些以防止塑件变形和损坏3、为了保证良好的塑件外观顶出位置应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位将顶杆设计在塑件的内部型腔4、若顶出部位需设在塑件使用或装配的基准面上时对不影响塑件尺寸和使用一般顶杆与塑件接触处凹进塑件0.1mm；否则塑件会出现凸起影响基面的平整由于音乐盒为薄壁圆筒形塑件用顶管、推板脱模机构和为了缩短顶杆与型芯配合长度以减少磨擦可以将顶管配合孔的后半段直径减少一般减少3-5mm.这是最常用的一种脱模机构这些顶杆一般只起顶出作用有时根据塑件的需要顶杆还可以参加塑件的成型这时可以将顶杆做成与塑件某一部分相同形状或作为型芯顶杆多用T8AV、

28、T10A材料头部淬火硬度达50HRC以上表面粗糙度取Ra值小于0.8微米和顶杆孔呈H8f8配合 温度调节系统的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有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决定了塑件的质量和成本模具温度直接影响到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件质量而模具温度的高低取决于塑料结晶性塑件尺寸与结构、性能要求以及其它工艺条件如熔料温度、注射速度、注射压力、模塑周期等影响注射模冷却的因素很多如塑件的形状和分型面的