塑料注射成型模具设计程序.docx
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塑料注射成型模具设计程序
塑料成型模具毕业设计
时间：
四个月
一、设计目的
通过设计塑料注射成型模具，使大家对聚合物成型模具课有一个全面的了解，综合运用以前所学的理论知识，提高大家进行模具设计的能力。
二、设计步骤和要求
（一）接受任务书
在设计模具之前必须接受设计任务书，任务书是由所需制品一方提供的。
它是我们设计模具的原始资料和依据。
设计任务书一般由两部分组成：
1、产品图纸
这是需要制品一方提供的，以此来作为设计的依据。
有时没有产品图纸，只有使用一方提供的塑料样品。
这时就要根据样品进行测绘，按照机械制图的要求把产品图纸画出来。
有时使用一方提供的不是塑料样品，而是其它材料的样品，象金属、橡胶、陶瓷、玻璃等，这种情况就要根据塑料制品的成型工艺性来对样品进行产品设计和工艺设计，最后画出塑料制品图。
同时，使用一方还要提供产品所需的材料生产厂家等。
因为材料不一样，成型收缩率不同。
制品的颜色也要提供，如透明制品模具的光洁程度要高。
2、有完整的制品说明书及技术要求
在说明书中，要详细介绍制品的用途、使用环境、外观要求、制品的尺寸精度等内容，同时还要提供生产数量。
因为生产数量决定模具的使用寿命，如果生产批量小，可用次钢材或有色金属来作模具。
可缩短模具的制造周期，降低模具的成本。
如果要求生产批量大，就应该用优质钢材来做模具，以提高模具的使用寿命。
我们这次设计任务就是给大家一个塑料制品，根据制品的形状、尺寸、技术要求等设计出一套完整的塑料注射成型模具。
当我们拿到这个制品时，首先要做的工作就是：
1）绘制产品图
产品图是我们设计注射模具的根据，因此要严格按照机械制图的要求，对制品进行测绘，画出图纸，并标明制品的材料，图纸比例及制品的一些特殊要求。
像制品的生产批量、体积、重量、特殊的使用条件，与其它零件的配合等。
2）标注出全部的尺寸
自己测绘下来的产品图标注上全部的尺寸，塑料件的尺寸公差先在讲义P235上表3－2常用材料公差等级中选用一般精度来确定塑件的精度等级，对照P236上表3－3根据孔正轴负的原则来确定公差值。
在确定公差值时注意两种情况，一种是受模具活动部分影响的尺寸，一种是不受模具活动部分影响的尺寸。
3）模具全部用钢材制造，并且是大批量、自动化的生产制品。
（二）分析原始资料
作为模具设计人员来讲，当有了产品图，说明书，技术要求，生产批量等设计依据以后，还应该收集整理有关制件设计、成型工艺、成型设备、机械加工及特殊加工资料，以备设计模具时使用，另外还要对这些原始资料进行认真仔细的分析，一般从下面几个方面分析：
1、分析产品图
分析产品图，主要了解制品的用途，分析塑料制件的工艺性，尺寸精度等技术要求。
例如塑料制件在表面形状、颜色、透明度、使用性能方面的要求是什么，塑件的几何结构、斜度、嵌件等情况是否合理，熔接痕、缩孔等成型缺陷的允许程度，有无涂装、电镀、粘接、钻孔等后加工。
选择塑料制品尺寸精度最高的尺寸进行分析，看看成型公差是否低于塑料制品的公差，能否成型出合乎质量要求的塑料制品来。
此外还要了解塑料的塑化及成型工艺参数。
并且从塑件的尺寸精度，表面光洁程度等技术上来分析成型制品的可能性。
2、分析工艺资料
分析设计任务书所提出的成型方法、设备型号、材料规格、模具结构类型等要求是否恰当，能否落实。
成型材料应当满足塑料制品的各种要求，并具有良好的流动性、均匀性和各向同性、热稳定性等。
根据塑料制品的用途，成型材料应满足染色、镀金属的条件、装饰性能、弹性和塑性、透明性或者相反的反射性能、粘接性或者焊接性等要求。
3、熟悉一下工厂的实际情况
这里需要了解工厂成型设备的类型、型号、及具体规范、设备的新旧程度等、同时还要了解工厂的模具制造情况。
这里包括加工模具的设备情况和工人加工模具的能力。
对于工厂来讲，产品的成型能力和模具的加工能力差别很大，这些情况都需要模具设计人员掌握。
4、熟悉模具设计所需的参考资料
在模具的设计时所需的参考资料，象公差配合表、所用塑料材料的性能，各种数据，像收缩率、弹性模量、泊松比、摩擦系数等及所选用的计算公式的来源及公式的准确度等都要做到心中有数。
5、设计注射模具应注意的问题
设计注射模具时，值得讨论和注意的问题很多，现就其应特别注意的问题简叙如下：
1）合理的选择模具结构
根据塑料制品图纸及技术要求，研究和选择适当的成型方法及成型能力，结合工厂的机械加工情况，提出模具结构方案，并经充分进行讨论，以便设计模具结构合理，能够成型出保证质量要求的制品，并且模具操作方便安全，取出顺利可靠。
必要时可以根据模具设计和加工的需要，提出修改塑件图纸的要求。
2）正确地确定模具成型零件尺寸
模具成型零件的尺寸和表面粗糙度，对塑件的质量影响极大，必须特别注意。
计算成型零件尺寸时，一般采用平均收缩率。
对于高精度的制件，最好采用在成型材料及工艺条件、成型设备、进料口位置固定的情况下，按塑料制品几何形状在不同方向上测定的收缩率进行计算。
3）设计的模具应当制造方便
设计模具时，尽可能使设计的模具制造容易，价格便宜。
特别是对那些比较复杂的模具成型零件，必须考虑是采用的机械加工方法加工，还是采用特殊的加工方法加工。
若采用特殊的加工方法，那么加工之后怎样进行组装，这些问题在设计模具中一定要加以讨论和解决，同时还要考虑到试模后的修模，留有足够的修模余地。
4）尽是减少后加工
要充分地考虑制品设计特色，应能生产出满足尺寸精度要求的制品，减少不必要的后加工。
在允许的范围内，尽可能地由模具成型制品上的孔、槽、上凸、下凹部分等，避免在制件成型之后，再用其它加工方法去加工这些部分。
5）设计的模具应当效率高，使用安全可靠
设计的模具应能保证在短时间内填充固化。
推出装置要安全可靠，不致引起制件变形，破裂，而且去除浇道容易，成型效率高并能自动化地生产制品。
6）模具零件应当耐磨，耐用
模具零件的磨耗损失小，能长时间运转，故障少。
特别是像推杆一类的零件容易卡住，弯曲、折断，占模具故障的大部分。
因此在设计模具时应当写明这些零件的材料，加工方法等。
7）利用塑料的成型特性进行模具设计
除考虑塑料是否能满足机械强度、电气性能、耐热性、耐药品性、耐气候性等要求外，还应对塑料的成型特性充分了解，并在模具设计中加以利用，这也是为了得到优质制品必要措施之一。
（三）估算制品的体积和重量
这一项工作我们用天平称一下制品的重量就可以。
（四）确定成型方案
这里的第一项工作是：
1、选择成型设备
根据制品的重量，尺寸等数据来确定模具的外形尺寸及所需的设备。
有时会出现制品的外形尺寸大而重量并不重的情况。
有时也会出现制品很重，但外形尺寸很小，遇到这两种情况时就要全面考虑，合理的利用设备，提高生产率。
我们设计的是注射模具，就注射机而言，有卧式、立式、角式三种形式，注射量有大有小，如果是大型塑料厂，注射机很多，有挑选设备的情况，有时塑料厂很小，只有少数的几台设备，像125立方厘米，500立方厘米的注射机，这时设备就已经确定，没有选择的余地。
那么就要根据注射机上的工艺参数来对模具进行校核，像需要校核的有最大注射量、锁模力、注射压力、开模行程、模具最大厚度、最小厚度、推出装置及尺寸、喷嘴孔直径和喷嘴球面半径、浇口套定位环尺寸等。
这部分内容是讲义上第三章第二节的内容。
我们设计的模具选择成型设备必须是60立方厘米以上的卧式注射机。
2、确定模具的结构
确定模具结构主要考虑下面几个问题。
1）确定模具的型腔数
根据生产量、制品的重量和尺寸及选用设备的生产能力、模具的加工能力等来确定一模成型制品的个数。
如果制品生产量很大，精度要求低时，可一模多腔，像我们见到的一些制品，有时一模可达30－40腔。
如果制品的生产批量小，或者要求精度高时，一模最多不可超过4腔，精密级的塑件最好采用单腔模具。
2）确定模具的分型面
也就是选择制品的成型位置，根据制品的几何形状、塑料的流动性、模具加工、排气、脱模及成型操作、制品表面质量等因素确定模具的分型面，设计时参考讲义第二章第四节内容。
3）型腔布置
根据制品特点和型腔数来确定型腔的排列，像一模一腔的模具多采用中心进料，一模二腔的采用侧浇口，一模四腔的采用平衡式就H型和圆型两种进料形式。
一模多腔的排列形式更多，不论采用哪种排列形式，都必须达到注射平衡、料流同时充满型腔。
设计时参考讲义第二章第十节内容。
4）确定浇注系统及排气
浇注系统的位置、形状、尺寸的确定主要是根据制品的几何形状、尺寸大小、一模成型制品的腔数，分型面的位置、塑料的品种等等。
设计时参考讲义第二章第十节内容内容。
5）确定推出机构和抽芯机构
根据制品的几何形状、尺寸结构来选择推出机构的方式。
像薄壁容器、壳形制品可采用推件板推出制品。
像一些箱类制品适用于推杆脱模。
园形管状制品适用于推管推出等。
在设计推出机构时，制品有一个留模问题，一定要从模具的结构上保证制品在模具打开后留在有推出机构的一方。
此外还要考虑浇注系统凝料的推出。
记时计时参考讲义第二章第十二节内容。
6）考虑模具的温度控制
有的塑料在成型时需要低温模具，在模具上就必须设计冷却装置。
有的塑料需要高温模具，就必须在模具上设计加热装置。
设计时参考讲义第二章第十八节内容。
7）确定成型零件的结构形式
成型零件的结构形式我们介绍了好多种，在设计时根据型腔、型芯的结构形式选择一种就可以，并且在选用时要考虑一下机加工能力。
设计时参考讲义第二章第五节内容。
8）确定模具各零件的尺寸
根据计算及经验数据需要确定的模具尺寸有：
外形尺寸、成型零件的尺寸、导向零件的位置及尺寸、模板的厚度、抽芯机构各零件的尺寸、推出机构各零件的尺寸、形状及一些定位尺寸、装配尺寸等。
9）考虑安装零件
根据模具的重量要考虑安装零件，像大型模具为了安装方便，常在模具上设计吊钩等零件。
我们这次设计的模具尺寸都很小，不需要这一项。
10）校核模具与注射机有关的工艺参数
像最大注射量、型腔数、注射压力、锁模力、一些安装部位的尺寸等都需要进行校核。
接下来进行的是这部分内容参考讲义第0章第四节内容。
（五）绘制方案草图
最后的模具装配图是根据方案草图来绘制，这里按照1:
1的比例，画出一张较完整的方案草图，方案草图画得越完整，越正规，在计算机上绘制装配图及拆零件图时越容易。
（六）模具的计算
模具的理论计算主要用我们教材上的介绍过的公式，需要进行计算的有：
1、成型零件
根据制品上的尺寸精度要求，对模具上的成型零件工作部分要进行计算。
这部分内容参考讲义第二章第五节内容。
2、受力零件
对于受力零件根据受力大小进行强度和刚度的校核。
像型腔侧壁和底板等零件进行计算。
对于模具上的一些其它受力零件，像受力的螺钉，受力的弹簧等也都要进行计算。
这部分内容设计时参考讲义第二章第五节内容。
3、侧向分型抽芯机构
像我们用斜销抽芯机构时，就要对抽拔距，斜销的长度、直径、开模行程等进行计算。
这是讲义第二章第十三节内容。
4、加热冷却装置
对于需要用水冷却的模具需要进行结构设计。
对于加热的模具，要进行加热功率的计算及确定加热方式。
这部分内容设计时参考讲义第二章第十八节内容。
在画正式模具图纸以前需要做上面几项工作。
下面的工作就是
（七）绘制装配图
一付完整的模具图纸包括一张装配图和若干张零件图。
先讲一下对装配图的要求：
1、尽量采用1:
1的比例
因为1:
1的比例直观，可表现出各零件的相互位置，比例和尺寸。
2、模具在图上的位置
像选用卧式注射机，模具在装配图上主视图的位置应该是模具的工作位置，就是这样的
位置，但有时为方便起见，也这
样画主视图，画俯视图一般将定
模部分拿走，这样画好布置图纸。
3、包括全部的模具组成零件
在装配图上应该包括全部的模具组成零件。
像模具上的联接零件、定位零件、安装零件等要表示清楚。
还应画出各零件的相对位置，确定各零件的结构和相互间的装配关系。
4、模具上的所有联接螺钉都用内六角螺钉
5、标注必要的尺寸
像模具的总体外形尺寸（长、宽、高）、特征尺寸（定位环尺寸）、配合尺寸、模具和注射机的连接尺寸、各种极限尺寸等，都要在装配图上标注出来。
6、按顺时针方向将零件标号，填写明细表
明细表中的内容和格式说明书中已经给出。
7、标注必要的技术要求和使用说明
1）选用的机器型号
2）所需最小开模行程
3）推出机构的推出行程
4）浇口的形式、尺寸
5）与模具有关的附件规格、数量及工作程序
6）说明特殊机构的动作过程
7）模具安装平面与分型面方向不平度误差在厚度为200毫米内不大于0.05毫米。
8）合模后分型面的间隙要0.05毫米
导柱与分型面的垂直度不应0.04毫米。
模具尺寸在200毫米内。
9）导向孔距公差在正负0.02毫米。
装配图要求视图足够，布局合理。
（八）绘制零件图
零件图是由模具装配图上拆出来的，拆图的顺序是：
先内后外，先复杂后简单，先成型零件后结构零件。
在画零件图时注意：
1、比例适当
零件图可根据图纸将比例放大或缩小，要注意的是图纸视图选择要合理，布置要适当，投影要正确，符合加工位置。
为了使加工者容易看懂，便于装配，图形位置尽可能与总装图一致，图形要清晰。
2、尺寸标注完整、有序信、统一、集中
标注尺寸的顺序为：
先标注主要零件上的主要尺寸和出模斜度，再标注配合尺寸，然后标注全部尺寸。
在非主要零件图上先标注配合尺寸，再标注全部尺寸。
3、确定零件的加工精度
在零件图上标注出加工的尺寸精度值，制品图上的精度取11级，模具成型零件的尺寸精度取IT9级。
有配合部位的公差值按尺寸精度从手册中查出。
像导柱和导向孔的配合精度为，画导柱时按f7查公差值，孔按H7查公差值标在零件图上，没有尺寸精度要求的地方标注公称尺寸。
4、粗糙度
把应用最多的一种粗糙度标于图纸右上角，其它粗糙度值在零件图上分别标出。
5、填写明细表
在明细表中需要标注零件名称、零件图号、所用材料、图纸比例等。
在图纸上还要写出技术要求，像热处理后的硬度要求、表面处理、加工工艺要求，自由尺寸的加工精度及技术说明等都要正确填写。
装配图与零件图的绘制均应符合国家标准，图纸一律采用机械制图标准图框。
在完成装配图，零件图后，接下来的工作是：
（九）审定图纸、签名、标注日期
在完成结构总图及模具零件图设计之后，为了避免设计差错，必须逐项对图纸进行审核，自我审核的内容有
1、模具及零件与塑料制品图纸的关系
模具及模具零件的材质、硬度、尺寸精度、结构等是否符合制品图纸的要求。
2、制品性能方面
1）制品图 对照制品审核制品图纸上的制品形状、尺寸、精度，有无错误的地方，有无遗漏的尺寸。
2）塑料材料 审核塑料材料的流动性，制品上缩孔、熔接痕、裂口、脱模斜度等是否影响塑料制品的使用性能、尺寸精度、表面质量等方面的要求。
3）简化加工 审核图纸设计有无不足，是否注意做到，在不妨碍制品性能、造型等前提下尽是简化加工。
4）收缩率 审核成型材料的收缩率选择是否正确，是否考虑了后收缩。
3、成型设备选择方面
1）注射机 注射机的注射量、注射压力、锁模力是否足够。
还要审核喷嘴端面的圆弧半径、喷嘴孔直径、定位孔直径、注射机导杆的间距、开模行程、推出行程和推出机构是否适应。
2）模具 模具固定螺钉位置，定位环直径，浇口套上的圆弧半径、主流道直径，推出孔位置及大小，模具的尺寸和厚度等是否适当。
4、模具结构方面
1）分型面 分型面位置、加工精度及成型制品的外观等是否满足需要，会不会发生溢料，开模后是否能保证塑料制品留在有推出装置的模具一边。
2）浇注系统 浇注系统的审核包括
（1）选用的浇口是否适当。
（2）主流道和分流道的大小是否适当。
（3）浇口的位置和大小是否适当及排气系统的位置、大小、形状是否恰当。
3）脱模方式
（1）相对成型制品是否选择适当的推出方式。
包括推杆、推件板、推管、脱模板、推出机构的复位等。
（2）审核推杆、推管的大小、位置、数量是否合适，推件板会不会被型芯卡住，会不会擦伤成型零件或制品。
4）模具温控调节方面
（1）加热模具 加热模具要审核加热器容量是否足够，寿命是否适当。
（2）冷却模具 审核冷却介质的流动线路位置、大小、数量是否合适，冷却水是自来水还是制冷水，若是制冷水采用何种制冷装置。
5）分型抽芯机构
制品在侧向有侧凹或侧凸时需要设计侧向分型抽芯机构，这里要审核侧向分型抽芯机构设计得是否合理，所采用的结构与原理是否可靠、是否会引起抽芯与推出机构在复位时的干扰，滑动部分的耐磨措施，滑动型芯的定位等。
5、设计方面
1）总装图
（1）模具大小是否合理，模具是否具有合适的寿命。
（2）各零件的布置是否合适。
（3）组装图图面布置是否合适，有无遗漏零件和尺寸。
（4）零件的组装位置是否明确，配合性质是否明确标注。
（5）必要零件是否遗漏，总装图与零件图有无矛盾。
（6）标题栏和其它栏目是否填写，必要的技术说明是否得当。
2）零件图
（1）零件图号是否正确。
（2）零件名称是否适当，与装配图零件名称是否一致。
（3）件数是否填写正确。
（4）关键地方的精度、配合符号是否填写正确。
（5）成型制品要求过严精度的部位是否能够修正。
（6）是否有过高的精度要求。
（7）使用的材料与各零件的机能是否适应。
（8）是否要求进行必要的热处理和表面处理。
（9）一模多腔时型腔在加工时是否有编号。
6、复算主要零件
需要计算的零件，要重新计算，做到成型零件工作尺寸及配合尺寸，强度计算尺寸、冷却加热装置计算等数字正确无误，不要使生产者换算有关尺寸。
7、审核图纸
1）画法
（1）画法是否符合机械制图国家标准，机加工工人能否容易地看懂图纸。
（2）有无多余视图，必要处或关键处是否充分表达出来。
2）尺寸
检查全部零件图及总装图的视图布置，投影是否正确，有无错标、遗漏尺寸，检查尺寸数字是否在适当位置，公差标注是否合理，有无与总装图配合性质不符的地方。
8、加工工艺方面
在设计零件图时对零件的加工工艺也要予以考虑，需要审核的有：
1）加工方法 对各零件的加工方法及方式是否进行了研究，与加工方式相适应的结构，加工量或者装配方式是否进行了研究，可加工性如何，有无不合理之处。
2）特种加工 需要特种加工的零件标注是否完整与合理，与其它的现有零件关系是否明确。
3）装配工艺 装配图上是否标注了调整余量，有无吊环孔，有无便于装配、拆卸的撬杠槽、拆卸孔、牵引螺钉等零件。
4）其它事项 是否标注了应注意的其它事项，是否把淬火或其它原因造成的零件变形量控制在最小限度也要进行标注等。
以上审核虽然有繁琐之感，但可有效的避免疏忽和遗漏，可把差错减少到最低程度。
所以我们一定仔细认真地做好这一步工作。
审签之后，确定正确无误就可进行机械加工。
三、编写设计说明书
在设计说明书中，详细写出有关计算的整个过程，包括公式、数据、答案。
计算以我们课堂上讲的公式为准。
说明书用16开白纸书写。
说明书的内容有
1、前言
1）注塑行业基本现状及存在的主要问题；2）塑料模具工业现状及发展方向；3）注塑模具的发展展望；4）模具CAD/CAE/CAM技术；5）各种模拟技术及软件；6）产品介绍及设计题目、任务；7）选题依据及研究意义。
2、产品设计及材料选择
1）制品结构分析；2）制品技术要求；3）制品设计原则；4）材料技术指标；5）结构性能；6）材料的主要优缺点；7）材料加工与应用；8）材料的注塑成型工艺。
3、模具设计
1）设计题目；2）设计任务书；3）选择成型设备的依据；4）注塑机有关工艺参数的校核；5）分型面排气槽及的布置；6）型腔、型芯等成型零件的尺寸计算；7）浇注系统的设计及计算；8）成型零件的结构设计；9）合模导向机构的设计；10）脱模及抽芯机构的设计及计算；11）注塑模具的温度调节系统的设计及计算。
4、模具动作过程及结构特点
1）模具结构特点；2）模具动作过程。
5、其它技术说明
6、设计总结、体会、建议及课题展望等
7、参考资料
与设计有关的参考资料要进行资料编号，写出作者、书名、地点、出版社或杂志名、出版年月等。
在编写过程中要注意：
文字简明通顺，整齐清晰，计算正确完整，并要画出与设计计算有关的结构简图。
计算部分只要求列出公式、代入数据，求出结果即可，运算过程可以省略。
写好后一定要校对，最后装订成册。
四、整理资料、进行归档
把由设计模具开始到模具加工成功，制品检验合格为止，在此期间所产生的技术资料，例如：
各种原始资料，包括任务书、产品图、技术说明书、技术要求等。
模具资料，包括总装图、零件图、模具的设计说明书等。
各种记录，包括检验记录表、试模修模记录、图纸的更改记录、合格产品等按规定加以系统整理，装订、编号进行归档。
这样作似乎很麻烦，但是对以后我们修理模具，设计新的模具是很有用处的。
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