注塑模毕业设计塑料注塑模具设计带轮.docx
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注塑模毕业设计塑料注塑模具设计带轮
塑料注塑模具设计---带轮
中文摘要
摘要：
近年来，我国家电工业的高速发展对模具工业，尤其是塑料模具提出了越来越高的要求，2007年，塑料模具在整个模具行业中所占比例已上升到20%左右，据有关专家预测，在未来几年中，中国塑料模具工业还将持续保持年均增长速度达到10%以上的较高速度的发展。
国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大，其中发展重点为工程塑料模具。
明确了设计思路，确定了注射成型工艺过程并对各个具体部分进行了详细的计算和校核。
如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠，保证了与其他部件的配合。
最后用autoCAD绘制了一套模具装配图和零件图。
本课题通过对带轮的注射模具设计，巩固和深化了所学知识，取得了比较满意的效果，达到了预期的设计意图
关键词：
塑料模具，注射成型
Inrecentyears,China'shouseholdelectricalapplianceindustryinthedevelopmentofhigh-speedtoolingindustry,inparticulartheplasticmoldoftheever-increasingdemands.In2007,theplasticmoldindustryintheentireDiesharehasrisento20%Accordingtotheexpertspredictthatinthenextfewyears,Chinaplasticmoldindustrywillcontinuetomaintainanaverageannualgrowthrateof10%overthehighrateofdevelopment.Domesticmarkettoplasticmoldinjectionmoldgreatestdemand,whichfocusedonthedevelopmentofengineeringplasticsdie.Plasticinjectionmoldingmoldingisanimportantmethod,whichisprimarilyapplicabletothermoplasticplasticmolding,Moldingcanbeacomplexshapeofprecisionplasticparts.Definedthedesign,determinetheinjectionmoldingprocessaswellassomespecificdetailsofthecalculationandverification.ThedesignofsuchastructurecanbeusedtoensurereliableDieworktoensurethattheotherpartsofthetie.Finally,asetofautomappingmoldpartsandassemblyplans.Thesubjectofbeltinjectionmolddesign,andtoconsolidateanddeepenthelearning,hasbeenfairlysatisfiedwiththeresults,achieved
thedesireddesignintentKeywords:
plasticmold;injectionmolding;
前言
塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。
目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。
中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。
研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。
目前，全世界模具的年产值约为650亿美元，我国模具工业的产值在国际上排名位居第三位，仅次于日本和美国。
虽然近几年来，我国模具工业的技术水平已取得了很大的进步，但总体上与工业发达的国家相比仍有较大的差距。
纵观发达国家对模具工业的认识与重视，我们感受到制造理念陈旧则是我国模具工业发展滞后的直接原因。
模具技术水平的高低，决定着产品的质量、效益和新产品开发能力，它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志。
现代模具技术的发展，在很大程度上依赖于模具标准化、优质模具材料的研究、先进的设计与制造技术、专用的机床设备，更重要的是生产技术的管理等。
21世纪模具行业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化。
追求的目标是提高产品的质量及生产效率，缩短设计及制造周期，降低生产成本，最大限度地提高模具行业的应变能力，满足用户需要。
在科技发展中，人是第一因素，因此我们要特别注重人才的培养，实现产、学、研相结合，培养更多的模具人才，搞好技术创新，提高模具设计制造水平。
在制造中积极采用多媒体与虚拟现实技术，逐步走向网络化、智能化环境，实现模具企业的敏捷制造、动态联盟与系统集成。
我国模具工业一个完全信息化的、充满着朝气和希望而又实实在在的新时代即将到来。
第一章塑件的成形工艺性分析…………………………………………1
第二章模具结构形式的拟定……………………………………………5
第三章分型面位置的确定………………………………………………7
第四章浇注系统的形式和浇口的设计…………………………………9
第五章 模架的确定和标准件的选用……………………………………14
第六章合模导向机构的设计……………………………………………22
第七章脱模推出机构的设计……………………………………………24
第八章成型零件的设计…………………………………………………26
第九章排溢系统的设计…………………………………………………32
第十章模具材料的选择…………………………………………………33
第一章塑件的成形工艺性分析
一、塑件材料的选择及其结构分析
1、塑件（带轮）模型图：
图1-1塑件图
2、塑件材料的选择：
选用ABS（即丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物）。
3、色调：
黑色。
4、生产批量：
大批量。
5、塑件的结构与工艺性分析：
1）结构分析
塑件为壳体的上半部分，应有一定的结构强度，由于该塑件为带轮，因此对表面粗糙度要求不高。
2）工艺性分析
精度等级：
采用5级低精度
脱模斜度：
塑件外表面1°塑件内表面1°（脱模斜度不包括在塑件的公差范围内，塑件外形以型腔大端为准，塑件内形以型芯小端为准。
）
二、ABS的注射成型工艺
1、注射成型工艺过程
1）预烘干--→装入料斗--→预塑化--→注射装置准备注射--→注射--→保压--→冷却--→脱模--→塑件送下工序
2）清理模具、涂脱模剂--→合模--→注射
2、ABS的注射成型工艺参数（模具课程设计指导p160）
1）注射机：
螺杆式
2）螺杆转速（r/min）：
30——60（选30）
3）预热和干燥：
温度（°C）80——85
时间（h）2——3
4）密度（g/cm³）:
1.02——1.05
5）材料收缩率（℅）：
0.3——0.8
6）料筒温度（°C）：
后段150——170
中段165——180
前段180——200
7）喷嘴温度（°C）：
170——180
8）模具温度（°C）：
50——80
9）注射压力（MPa）：
60——100
10）成形时间（S）：
注射时间20——90
高压时间0——5
冷却时间20——120
总周期50——220
11）适应注射机类型：
螺杆、柱塞均可
12）后处理：
方法红外线灯、烘箱
温度（°C）80～85
时间（h）2——3
三、ABS性能分析
1、使用性能：
1）综合性能良好，冲击韧度、力学强度较高，且要低温下也不迅速下降。
2）耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化学性和电气性能良好。
3）水、无机盐、碱、酸对ABS几乎无影响。
4）尺寸稳定，易于成型和机械加工，与372有机玻璃的熔接性良好，经过调色可配成任何颜色，且可作双色成型塑件，且表面可镀铬。
2、成型性能：
1）无定型塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种确定成型方法及成型条件。
2）吸湿性强，含水量应小于0.3％，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。
3）流动性中等，溢边料0.04mm左右（流动性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。
4）比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高）。
料温对物性影响较大、料温过高易分解（分解温度为250°C左右比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高的塑件，模温宜取50——60°C，要求光泽及耐热型料宜取60——80°C。
注射压力应比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注塑机时料温为180——230°C，注射压力为100——140MPa，螺杆式注塑机则取160——220°C，70——100MPa为宜。
5）易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对斜流的阻力，模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。
摧出力过大或机械加工时塑件表面呈“白色”痕迹（但在热水中加热可消失）。
6）ABS在升温时粘度增高，塑料上的脱模斜度宜稍大，宜取1°以上。
7）在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。
3、ABS主要技术指标：
表1-1热物理性能
密度（g/cm³）
1.02—1．05
比热容（J·kg-1K-1）
1255—1674
导热系数
（W·m-1·K-1×10-2）
13.8—31.2
线膨胀系数
（10-5K-1）
5.8—8.6
滞流温度（°C）
130
表1-2力学性能
屈服强度（MPa）
50
抗拉强度（MPa）
38
断裂伸长率（﹪）
35
拉伸弹性模量（GPa）
1.8
抗弯强度（MPa）
80
弯曲弹性模量（GPa）
1.4
抗压强度（MPa）
53
抗剪强度（MPa）
24
冲击韧度
（简支梁式）
无缺口
261
布氏硬度
9.7R121
缺口
11
表1-3电气性能
表面电阻率（Ω）
1.2×1013
体积电阻率（Ω·m）
6.9×1014
击穿电压（KV/mm）
\
介电常数（106Hz）
3.04
介电损耗角正切（106Hz）
0.007
耐电弧性（s）
50—85
四、ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施：
主要缺陷：
缺料、气孔、飞边、出现熔接痕、塑件耐热性不高（连续工作温度为70°C左右热变形温度约为93°C）、耐气候性差（在紫外线作用下易变硬变脆）。
消除措施：
加大主流道、分流道、浇口、加大喷嘴、增大注射压力、提高模具预热温度。
五、注射机的选择
塑件的体积：
V=V1+V2+V3=n（63/2）
×4+n（80/2）
×6.5+n（88/2）
×3.5=66.395cm
ABS的密度为：
1.1kg/dm
塑件的质量为：
1.1kg/dm
×66.395cm
=73.035g
由塑件的质量查表（模具课程设计指导p166）可知道选XS—ZY—125型的注射机
第二章模具结构形式的拟定
一、确定型腔数量及排列方式
一般来说，精度要求高的小型塑件和中大型塑件优先采用一模一腔的结构；对于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度要求），形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。
型腔的数目可根据模型的大小情况而定。
该塑件对精度要求不高，为低精度塑件，再依据塑件的大小，采用一模一型的模具结构。
图2-1型腔结构
二、模具结构形式的确定
1．多型腔单分型面模具：
塑件外观质量要求不高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此结构。
2．多型腔多分型面模具：
塑件外观质量要求高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此结构。
该塑件外观质量要求不高，是尺寸精度要求较低的小型塑件，因此可采用多型腔单分型面的设计。
从塑件上容易看出模具的分型面位置、推出机构的设置以及浇口的位置。
分型面为单分型面垂直分型。
最常用的浇口形式有：
第一是侧浇口。
这种浇口形式注射工艺工人比较熟悉，在制造上加工比较方便，但不得因素是浇道流程长，热量损耗大，因此容易产生明显的拼料痕迹。
如果要得到改善，则需加大浇道尺寸，但随之浇道部份的回料增多。
其次塑料的进料口部分需去毛刺，这样既增加了去毛刺的工时，又损坏了周围的美观。
第二是点浇口。
塑料注射时，在点浇口以高速注入型腔，一部份动能转变为热能，因此塑料在会合时的热量损耗比侧浇口少，所以会合处熔合较好，熔接痕不太明显。
其缺点是塑件的正面将留下点烧口的痕迹，影响塑件的美观，并且为了取出点浇口的浇道剩料，型腔必须移动。
由于型腔重量较大，所以不方便移动。
第三种是综合上述两种浇口形式的优缺点，采用剪切浇口。
因为塑件侧壁距离横浇道较远，因直接在侧壁进料是很难实现的，因此又增设了工艺辅助浇口，从而使浇注系统进一步完善。
这种浇口形式主要有以下优点：
一是塑件表面无浇口痕迹，并且外表面无明显的熔接痕，所以外观质量较好。
二是浇口的位置和数量可视塑件的质量而增加、减少或改变浇口的位置、模具修改也比较方便。
三是在塑件顶出的同时，浇口剪断并脱落，可节省去毛刺工序，并有得于机床自动化。
从塑料流程尽量一致的原则出发，采用了两个剪切浇口处都设有顶杆，用以切断剪切浇口，其工艺辅助浇口可手工去除。
第三章分型面位置的确定
分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模。
一、分型面的形式
该塑件的模具只有一个分型面，垂直分型。
二、型面的设计原则
由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件的结构工艺性及精度、形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析。
选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则：
1．分型面应选在塑件外形最大轮廓处
2．确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模
3．保证塑件的精度
4．满足塑件的外观质量要求
5．便于模具制造加工
6．注意对在型面积的影响
7．对排气效果
8．对侧抽芯的影响
在实际设计中，不可能全部满足上述原则，一般应抓住主要矛盾，在此前提下确定合理的分型面。
三、分型面的确定
根据以上原则，可确定该模具的分型面如下图：
图3-1分型面
第四章浇注系统的形式和浇口的设计
浇注系统是指凝料熔体从注射机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内流经的通道。
浇注系统分为普通流道的浇注系统和热流道的浇注系统两大类。
浇注系统的设计是注射模具设计的一个很重要的环节，它对获得优良性能和理想外观的塑料制件以及最佳的成型效率有直接的影响。
该模具采用普通流道浇注系统，普通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。
一、浇注系统对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量的影响
1、对浇注系统进行整体设计时，一般应遵循如下基本原则：
1）了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动性。
2）采用尺量短的流程，以减少热量与压力损失。
3）浇注系统的设计应有利于良好的排气。
4）防止型芯变形和嵌件位移。
5）便于修整浇口以保证塑件外观质量。
6）浇注系统应结合型腔布局同时考虑。
7）动距离比和流动面积比的校核。
2、在设计浇注系统时应考虑下列有关因素：
1）塑料成型特性：
设计浇注系统应适应所用塑料的成型特性的要求，以保证塑件质量。
2） 模具成型塑件的型腔数：
设置浇注系统还应考虑到模具是一模一腔或一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。
3）塑件大小及形状：
根据塑件大小，形状壁厚，技术要求等因素，结合选择分型面同时考虑设置浇注系统的形式、进料口数量及位置，保证正常成型，还应注意防止流料直接冲击嵌件及细弱型芯受力不均以及应充分估计可能产生的质量弊病和部位等问题，从而采取相应的措施或留有修整的余地。
4） 塑件外观：
设置浇注系统时应考虑到去除、修整进料口方便，同时不影响塑件的外表美观。
5） 注射机安装模板的大小：
在塑件投影面积比较大时，设置浇注系统时应考虑到注射机模板大小是否允许，并应防止模具偏单边开设进料口，造成注射时受力不匀。
6） 成型效率：
在大量生产时设置浇注系统还应考虑到在保证成型质量的前提下尽量缩短流程，减少断面积以缩短填充及冷却时间，缩短成型周期，同时减少浇注系统损耗的塑料。
7） 冷料：
在注射间隔时间，喷嘴端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑件质量，故设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。
二、主流道的设计
主流道的形状和尺寸最先影响着塑料熔体的流动速度及填充时间，必须使熔体的温度降低和压力降最小，且不损害其把塑料熔体输送到最“远”位置的能力。
在卧式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，为使凝料能从其中顺利拔出，需设计成圆锥形，锥角为2°——6°。
1、主流道的尺寸
XS—ZY—125型的注射机喷嘴前端孔径：
d
=3mm
喷嘴前端球半径R
=12mm
定位孔直径
1）主流道小端直径
主流道小端直径d=注射机喷嘴直径+2～3
=d
+1～3取d=4（mm）。
2）主流道的球半径
主流道的球半径R=12+1～2取R=14（mm）。
3）球面配合高度
球面配合高度为H=（1/3～1/5）R=5（mm）。
4）主流道长度
主流道长度L，上标准模架及该模具结构，取L=55（mm）
5）主流道锥度
主流道锥角一般应在2°——6°，取α=4°，所以流道锥度为α/2=2°。
6）主流道大端直径
主流道大端直径D=d+2Ltg（α/２）（α=4°）≈7（mm）
7）主流道大端倒圆角
倒角D/8≈1（mm）
2、主流道衬套的形式
主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要冷热交换地反复接触，属易损件，对材料要求较高，因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的衬套式（俗称浇口套），以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理。
一般采用碳素工具钢如45、T8A、T10A等，热处理要求淬火53～57HRC。
主流道衬套应设置在模具对称中心位置上，并尽可能保证与相联接的注射机喷嘴同一轴心线。
主流道衬套的形式有两种：
一是主流道衬套与定位圈设计成整体式，一般用于小型模具；二是主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合在固定在模板上。
该模具尺寸较小，主流道衬套可以选用整体式。
设计出主流道衬套的尺寸如下图：
图4-1主流道的具体尺寸
五、浇口的设计
浇口是连接分流道与型腔之间的一段细流道，它是浇注系统的关键部分。
浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件质量影响很大。
浇口的主要作用是：
1）型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流；
2）易于切除浇口凝料；
3）对于多型腔的模具，用以平衡进料；
浇口的面积通常为分流道面积的0.03～0.09。
浇口的截面有矩形和圆形两种。
浇口长度约为0.5～2mm左右。
浇口的尺寸一般根据经验公式确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。
六、浇口的形式及特点
根据一模一件的原则，采用直浇口。
因为塑件侧壁距离横浇道较远，因直接在侧壁进料是很难实现的，因此又增设了工艺输助浇口，从而使浇注系统进一步完善。
这种浇口形式主要有以下优点：
一是塑件表面无浇口痕迹，并且外表面无明显的熔接痕，所以外观质量较好。
二是浇口的位置和数量可视塑件的质量而增加、减少或改变浇口的位置、模具修改也比较方便。
三是在塑件顶出的同时，浇口剪断并脱落，可节省去毛刺工序，并有得于机床自动化。
从塑料流程尽量一致的原则出发，采用了两个剪切浇口处都设有顶杆，用以切断剪切浇口，其工艺辅助浇口可手工去除。
1、浇口尺寸的确定
浇口结构尺寸可由经验公式，并由《塑料模具技术手册》之《轻工模具手册之一》中图3-31查得，浇口深度h=0.5～2.0
h=nt=0.8取h=1（mm）
式中h——浇口深度（mm）;
n——塑料系数，由塑料性质决定；
t——塑件壁厚（mm）.
浇口宽度b=1.5～5.0
取b=1.8（mm）
式中A——塑件型腔表面积。
浇口长度l=0.5～1.75
为了去除浇口方便，浇口长度l也可取0.7～2.5。
所以可取l=1.0（mm）
注：
其尺寸实际应用效果如何，应在试模中检验与改进。
2、浇口位置的选择
浇口位置的选择对塑件质量的影响极大。
选择浇口位置时应遵循如下原则：
1）避免塑件上产生缺陷；
2）浇口应开设在塑件截面最厚处；
3）有利于塑料熔体的流动；
4）的利于型腔的排气；
5）考虑塑件受力情况；
6）增加熔接痕牢度；
7）流动定向方位对塑件性能的影响；
8）浇口位置和数目对塑件变形的影响；
9）校核流动比；
10）防止型芯或嵌件挤压位移或变形。
此外，在选择浇口位置和形式时，还应考虑到浇口容易切除，痕迹不明显，不影响塑件外观质量，流动凝料少等因素。
第五章 模架的确定和标准件的选用
选择模架时尽可能选用标准模架，确定出标准模架的形式，规格及标准代号。
模架尺寸确定之后，对模具有关零件要进行必要的强度或刚度计算，以校核所选模架是否适当，尤其时对大型模具，这一点尤为重要。
标准件包括通用标准件及模具专用标准件两大类。
通用标准件如紧固件等。
模具专用标准件如定位圈、浇口套、推杆、推管、导柱、导套、模具专用弹簧、冷却及加热元件，顺序分型机构及精密定位用标准组件等。
模架上要有统一的基准，所有零件的基准应从这个基准推出，并在模具上打出相应的基准标记。
一般定模座板与定模固定板要用销钉定位；动、定模固定板之间通过导向零件定位；脱出固定板通过导向零件与动模或定模固定板定位；模具通过浇注套定位圈与注射机的中心定位孔定位；动模垫板与动模固定板不需要销钉精确定位；垫快不需要与动模固定板用销钉精确定位；顶出垫板不需与顶出固定板用销钉精确定位。
模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉；模具外表面尽量不要有突出部分；模具外表面应光洁，加涂防锈油。
两模板之间应有分模隙，即在装配、调试、维修过程中，可以方便地分开两块模板。
一、定模固定板（定模座板）（235
255，厚30mm）
主流道衬套固定孔与其为H7/m6过渡配合；
通过8个ø10的内六角螺钉与定模固定板连接；
定模垫板通常就是模具与注射机连接处的定模板。
二、型心固定板（255
170，厚25mm）
有一个型芯固定孔；
其导柱固定孔与导柱为H7/m6过渡配合。
三、动模板（
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