衬垫外壳注射模的设计.docx

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衬垫外壳注射模的设计

前言

毕业设计是对大学四年所学知识与能力的综合应用和检测，是每一个合格的大学生的必经过程，也是一个重要的实践性教学环节。

本次毕业设计，不仅培养了我们正确的设计思想；也同时让我们掌握了工程设计的一般程序和方法，以及锻炼了我们综合运用知识的能力。

在本次设计过程中，我们大量阅读了各种技术资料及手册，不仅认真探讨了工艺规程及专用夹具设计领域内的各种问题，而且对塑料零件的性能有所了解。

因此，本次设计不仅加深了自己对专业所学知识的的理解和认识，而且也对自己知识面进行了拓宽。

此外，本次设计在绘图过程中，使用了AUTOCAD绘图软件，这些都不同程度地使我们学到了更多的知识，进一步提高了我们绘图的能力。

在本次毕业设计中，我得到易教授的指导，并在设计中及时的给我解答疑难，让我在本次毕业设计中得到了自己能力的长进和知识上的一次飞跃，这对我的将来都会有深远的影响。

并且，在设计过程中还有其他老师和同组同学的热忱帮助，在此表示感谢！

由于本人知识有限，实践经验不足，因此我的设计还存在着很多的不足之处，敬请各位老师指正，本人将不胜感激！

摘要

随着中国工业不断地发展，模具行业也显得越来越重要，塑料模所占的比例也越来越大。

本设计进行了衬垫的注塑模设计，对零件结构进行了工艺分析。

根据零件的结构和生产批量以及零件精度，选取一模一腔的标准模架，采用单分型面，采用的浇注系统是从塑件的中央环形处向两侧浇注，主流道从模具中央直下，分流道在动模型芯上。

选择了注射机，计算了成型零部件的尺寸。

根据零件所采用的材料成型特点，采用冷却水管对模具进行降温。

由于零件的尺寸比较小，利用模具顶出杆与顶出孔的配合间隙，顶块和脱模板与型芯的配合间隙等来排气。

采用侧浇口。

利用直导柱导向，推杆顶料。

由于抽芯距离较短，为了使模具结构简单，采用斜导柱侧抽芯方式，并对模具的材料进行了选择。

如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠。

最后对模具结构与注射机的匹配进行了校核。

关键词：

分型面；模具结构；工艺参数；浇注系统；注射机

ABSTRACT

WithChina'sindustriescontinuetodevelopanddieindustryisalsobecomingincreasinglyimportant,theproportionofplasticmoldisalsogrowing.Thedesignofthelinerinjectionmolddesign,partsofthestructureanalysisfortheprocess.Accordingtopartsofthestructureandproductionvolumeandprecisionparts,selectamodeofacavity-modestandard,single-faceandThesystemispouringfromtheplasticpartsofthecentralringtothesidepouringDepartment,themainstreammoldRoadfromtheCentralPavilion,Roaddiversionmovingonthecoremodel.Choosetheinjectionmachine,computingthesizeofthemoldingparts.Underthepartsusedinthemoldingcharacteristics,therightmoldcoolingpipesforcooling.Aspartofarelativelysmallsize,useofdieoutthetopbarandheadoutoftheholewithGap,fromthetopblockandcoretemplateandtheotherwithspacetoexhaust.Theadoptionofsidegate.Directuseofderivative-oriented,puttingthematerial.Asthecorepullingshorterdistances,inordertoenableDiesimplestructure,usingbevel-sidecore-pulling,alsomoldthematerialofchoice.Thedesignofsuchastructurecanbeusedtoensurereliabledie.Finally,theinjectionmoldstructureandthematchingmachinewascalibrated.

Keywords:

partingsurface；mouldstructure；processparameters；gatingsystem；injectionmoldingmachin

摘要

abstract

英文文献

1概论

1.1课题背景及意义

此次设计的课题为衬垫注塑模具设计。

所用的材料是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，它是一种热塑性塑料，其主要特点是：

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；容易产生熔接痕，模具设计时应尽量减少浇注对料流的应力；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，模具温度可以控制在50～60℃。

该课题的主要设计意义在于掌握注塑模设计的大体思路，懂得如何着手分析和考虑问题，能自己独立的设计出一套完整的模子，且能将它应用于实际生产。

1.2本课题及相关领域的国内外现状及发展

1.2.1我国塑料模具工业的发展现状

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2000年我国模具总产值预计为260-270亿元，其中塑料模约占30%左右。

在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。

我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。

在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。

如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。

1.2.2我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向

、提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。

这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。

、在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。

CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造了良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。

、推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。

采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。

制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。

气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。

目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。

气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且其常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。

另一方面为了确保塑料件精度，继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常重要。

、开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。

以适应多品种、少批量的生产方式。

、提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。

我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。

为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产、提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种。

、应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。

、研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。

采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。

研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。

1.2.3国外的注塑模的发展情况

随着全球经济的发展，新的技术革命不断取得新的进展和突破，技术的飞跃发展已经成为动世界经济增长的重要因素。

市场经济的不断发展，促使工业产品越来越向多品种、小批量、高质量、低成本的方向发展，为了保持和加强产品在市场上的竞争力，产品的开发周期、生产周期越来越短，于是对制造各种产品的关键工艺装备—模具的要求越来越苛刻。

一方面企业为追求规模效益，使得模具向着高速、精密、长寿命方向发展；另一方面企业为了满足多品种、小批量、产品更新换代快、赢得市场的需要，要求模具向着制造周期短、成本低的快速经济的方向发展。

计算机、激光、电子、新材料、新技术的发展，使得快速经济制模技术如虎添翼，应用范围不断扩大，类型不断增多，创造的经济效益和社会效益越来越显著。

1.3注塑模设计的有关介绍

1.3.1注塑模基本组成

注塑模具由动模和定模两部分组成，动模安装在注射成型机的移动模板上，定模安装在注射成型机的固定模板上。

在注射成型时动模与定模闭合构成浇注系统和型腔，开模时动模和定模分离以便取出塑料制品。

模具的结构虽然由于塑料品种和性能、塑料制品的形状和结构以及注射机的类型等不同而可能千变万化，但是基本结构是一致的。

模具主要由浇注系统、调温系统、成型零件和结构零件组成。

其中浇注系统和成型零件是与塑料直接接触部分，并随塑料和制品而变化，是塑模中最复杂，变化最大，要求加工光洁度和精度最高的部分。

浇注系统是指塑料从射嘴进入型腔前的流道部分，包括主流道、冷料穴、分流道和浇口等。

成型零件是指构成制品形状的各种零件，包括动模、定模和型腔、型芯、成型杆以及排气口等。

㈠浇注系统

浇注系统又称流道系统，它是将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔的一组进料通道，通常由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。

它直接关系到塑料制品的成型质量和生产效率。

1.主流道

它是模具中连接注射机射嘴至分流道或型腔的一段通道。

主流道顶部呈凹形以便与喷嘴衔接。

主流道进口直径应略大于喷嘴直径（0．8mm）以避免溢料，并防止两者因衔接不准而发生的堵截。

进口直径根据制品大小而定，一般为4～8mm。

主流道直径应向内扩大呈3°到5°的角度，以便流道赘物的脱模。

2.冷料穴

它是设在主流道末端的一个空穴，用以捕集射嘴端部两次注射之间所产生的冷料，从而防止分流道或浇口的堵塞。

如果冷料一旦混入型腔，则所制制品中就容易产生内应力。

冷料穴的直径约8～l0mm，深度为6mm。

为了便于脱模，其底部常由脱模杆承担。

脱模杆的顶部宜设计成曲折钩形或设下陷沟槽，以便脱模时能顺利拉出主流道赘物。

3.分流道

它是多槽模中连接主流道和各个型腔的通道。

为使熔料以等速度充满各型腔，分流道在塑模上的排列应成对称和等距离分布。

分流道截面的形状和尺寸对塑料熔体的流动、制品脱模和模具制造的难易都有影响。

如果按相等料量的流动来说，则以圆形截面的流道阻力最小。

但因圆柱形流道的比表面小，对分流道赘物的冷却不利，而且这种分流道必须开设在两半模上，既费工又易对准。

因此，经常采用的是梯形或半圆形截面的分流道，且开设在带有脱模杆的一半模具上。

流道表面必须抛光以减少流动阻力提供较快的充模速度。

流道的尺寸决定于塑料品种，制品的尺寸和厚度。

对大多数热塑性塑料来说，分流道截面宽度均不超过8m，特大的可达10～12m，特小的2～3m。

在满足需要的前提下应尽量减小截面积，以免增加分流道赘物和延长冷却时间。

4.浇口

它是接通主流道（或分流道）与型腔的通道。

通道的截面积可以与主流道（或分流道）相等，但通常都是缩小的。

所以它是整个流道系统中截面积最小的部分。

浇口的形状和尺寸对制品质量影响很大。

浇口的作用是：

A、控制料流速度：

B、在注射中可因存于这部分的熔料早凝而防止倒流：

C、使通过的熔料受到较强的剪切而升高温度，从而降低表观粘度以提高流动性：

D、便于制品与流道系统分离。

浇口形状、尺寸和位置的设计取决于塑料的性质、制品的大小和结构。

一般浇口的截面形状为矩形或圆形，截面积宜小而长度宜短，这不仅基于上述作用，还因为小浇口变大较容易，而大浇口缩小则很困难。

浇口位置一般应选在制品最厚而又不影响外观的地方。

浇口尺寸的设计应考虑到塑料熔体的性质。

型腔它是模具中成型塑料制品的空间。

用作构成型腔的组件统称为成型零件。

各个成型零件常有专用名称。

构成制品外形的成型零件称为凹模（又称阴模），构成制品内部形状的成型零件（如孔、槽等）的称为型芯或凸模（又称阳模）。

置以及脱模方式。

最后则按控制品尺寸进行各零件的设计及确定各零件之间的组合方式。

塑料熔体进入型腔时具有很高的压力，故成型零件要进行合理地选材及强度和刚度的校核。

为保证塑料制品表面的光洁美观和容易脱模，凡与塑料接触的表面，其粗糙度Ra>0.32um，设计成型零件时首先要根据塑料的性能、制品的几何形状、尺寸公差和使用要求来确定型腔的总体结构。

其次是根据确定的结构选择分型面、浇口和排气孔的位

㈡调温系统

为了满足注射工艺对模具温度的要求，需要有调温系统对模具的温度进行调节。

对于热塑性塑料用注塑模，主要是设计冷却系统使模具冷却。

模具冷却的常用办法是在模具内开设冷却水通道，利用循环流动的冷却水带走模具的热量；模具的加热除可利用冷却水通道热水或蒸汽外，还可在模具内部和周围安装电加热元件。

㈢成型部件

成型部件由型芯和凹模组成。

型芯形成制品的内表面，凹模形成制品的外表面形状。

合模后型芯和型腔便构成了模具的型腔。

按工艺和制造要求，有时型芯和凹模由若干拼块组合而成，有时做成整体，仅在易损坏、难加工的部位采用镶件。

排气口它是在模具中开设的一种槽形出气口，用以排出原有的及熔料带入的气体。

熔料注入型腔时，原存于型腔内的空气以及由熔体带入的气体必须在料流的尽头通过排气口向模外排出，否则将会使制品带有气孔、接触不良、充模不满，甚至积存空气因受压缩产生高温而将制品烧伤。

一般情况下，排气孔既可设在型腔内熔料流动的尽头，也可设在塑模的分型面上。

后者是在凹模一侧开设深0.03～0.2mm，宽1.5～6mm的浅槽。

注射中，排气孔不会有很多熔料渗出，因为熔料会在该处冷却固化将通道堵死。

排气口的开设位置切勿对着操作人员，以防熔料意外喷出伤人。

此外，亦可利用顶出杆与顶出孔的配合间隙，顶块和脱模板与型芯的配合间隙等来排气。

㈣结构零件

它是指构成模具结构的各种零件，包括：

导向、脱模、抽芯以及分型的各种零件。

如前后夹板、前后扣模板、承压板、承压柱、导向柱、脱模板、脱模杆及回程杆等。

A.导向部件

为了确保动模和定模在合模时能准确对中，在模具中必须设置导向部件。

在注塑模中通常采用四组导柱与导套来组成导向不见，有时还需在动模和定模上分别设置互相吻合的内、外锥面来辅助定位。

B.推出机构

在开模过程中，需要有推出机构将塑料制品及其在流道内的凝料推出或拉出。

推出固定板和推板用以夹持推杆。

在推杆中一般还固定有复位杆，复位杆在动、定模合模时使推板复位。

C.侧抽芯机构

有些带有侧凹或侧孔地塑料制品，在被推出以前必须先进行侧向分型，抽出侧向型芯后方能顺利脱模，此时需要在模具中设置侧抽芯机构。

D.标准模架

为了减少繁重的模具设计和制造工作量，注塑模大多采用了标准模架。

1.3.2注射模的设计程序

A.研究分析产品零件图纸，掌握塑件的用途、使用和外观要求、装配精度及确定所允许的浇口及飞边位置，并要了解塑料品种及其成形的工艺性。

B.选择注射机规格、型号。

C.按塑件生产批量、注射机的规格和塑件大小，确定出一模可出几个塑件及位置布置方案。

D.确定模具结构方案。

在确定时，可构思几种模具结构形式，进行分析比较，最后确定一种容易制造、便于操作、确保成型塑件质量的模具结构。

E.核定以下几个注射工艺参数。

i.根据塑件大小以及所确定的一模多件状况，核定注射机的容量是否合适。

ii.计算型腔压力，核定注射机锁模力。

iii.选择与注射机工作台面相适应的标准模架规格，核定模架是否能容纳所定的一模多腔的塑件数量，并考虑模架的安装及固定方法。

iv.经上述计算和核定后，若不合适，应给以重新确定模具结构方案。

v.选择推件机构，推出机构一定要设计得合理，不能使塑件变形，并要核对注射机的开模距能否取出塑件及推出方式。

vi.在注射机上的定位方法，包括定位直径，喷嘴孔直径及喷嘴定位直径等。

F.绘制模具总装配图。

i.画出模具中心线及模具主视及侧视图外形线。

确定支模与定模的分型面，确保塑件留在动模一侧。

ii.画出塑件位置及动模、定模型芯、流道和浇口位置。

iii.在动模投影面上出塑像件位置、动模芯、流道、冷却水道、布置导向孔、复位杆孔、推杆孔及固定螺钉和销钉孔位置，并在主视图上表示各零件的零的装配关系，必要时要加剖面剖视图。

有抽芯机构时，要同时出。

iv.填写标题栏及技术要求。

G.对模具各部位进行必要的强度及刚度计算和核对，不行时，应给以修订或加强。

H.画出各零件图，如成型零件的成形尺寸要进行必要的计算，并标出公差，表面质量及技术要求。

I.校对\审核并进行必要的个性。

J.完成设计、制图、校对或审核签字后，可进行描图复印。

2塑件的分析

该塑件选用塑料为ABS

ABS中文名：

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物

英文名：

Acrylinitrile-Butadiene-Styrene

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1.02～1.05g/cm

，其收缩率为0.3～0.8%。

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有极好的抗冲击强弃，且有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、化学稳定性和电气性能。

2.1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；容易产生熔接痕，模具设计时应尽量减少浇注对料流的应力；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，模具温度可以控制在50∽60℃。

2.2综合性能：

比重：

1.02～1.16g/cm

。

比容：

0.86～0.98g/cm

熔点：

130～160℃。

压缩比：

1.84～2.30

热变形温度：

1.88MPa----48℃0.46MPa----60～82℃抗拉屈服强度:

22～39MPa

拉伸弹性模量：

0.84～0.95GPa

弯曲强度：

25～40MPa

弯曲弹性模量：

1.1～1.4GPa

压缩强度：

225MPa

疲劳强度：

11Mpa（107周）

脆化温度：

-70℃

2.3ABS的注射工艺参数：

注射机类型：

螺杆式

螺杆转速：

30～60（r/min）

喷嘴形式：

直通式

喷嘴温度：

180～190℃

料筒温度：

前段200～210℃

中段210～230℃

后段180～200℃

模具温度：

50～70℃

注射压力：

0～90Mpa

保压力：

50～70Mpa

注射时间：

3～5s

保压时间：

15～30s

冷却时间：

15～30s

成型周期：

40～70s

塑件图如页所示：

图1塑件图

图2塑件图

塑件的工作条件对精度要求一般，根据ABS的性能可选择其塑件的精度等级为4等级（查阅《塑料成型工艺与模具设计》P66表3-9）。

经计算的塑件的面积为：

得塑件的体积为

塑件的质量为

…………………………………

（1）

3型腔数目的决定及排布

已知的体积V塑或质量W塑，又因为此产品属中批量生产的中型塑件，但制件尺寸、精度、表面粗糙度一般，综合考虑生产率和生产成本及产品质量等各种因素，以及注射机的型号选择，初步确定采用一模一腔排布,分流道直径可选1.5～9.5mm。

由塑件的外形尺寸和机械加工的因素，确定采用侧浇口，根椐塑件的材料及尺寸，浇口直径可选1.4～1.8mm。

排布图如下图示：

图3型腔数目及排布图

4分型面的选择

塑件冷却时会因为收缩作用而包覆在凸模上，故从塑件脱模件精度要求和角度考虑，应有利于塑件滞留在动模一侧，以便于脱模，而且不影响塑件的质量和外观形状，以及尺寸精度。

分型如下图

图4分型面图

5选取模架及确定模架总体尺寸与结构形式

根据塑件整体尺寸和型腔数目及考虑两侧抽芯机构所需的空间，选取标准模架。

其总体尺寸与结构形式如下图：

图5模架

6浇注系统的初步估计

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。

浇注系统的设计应保证塑件熔体的流动平稳、流程应尽量短、防止型芯变形、整修应方便、防止制品变形和翘曲、应与塑件材料品种相适用、冷料穴设计合理、尽量减少塑料的消耗。

根据塑件的形状采用推杆推出。

由于采用侧浇口，从塑件的中央环形处向两侧浇注，单分型面，分流道采用半圆形截面，分流道开设在动模型芯上，主流道从模具中心直下，在定模座板与定模型芯中采用主流道衬套，设置拉料杆和倒锥形冷料穴。

图6浇注系统图

根据塑件的外形尺寸和质量等决定影响因素，初步取值如下：

d=4mmD=5mmR=15mmh=2.31mmd1=1mm

H1=5mmH2=1mml=18mmL=44mma=2。

初步估算浇注系统的体积：

V浇=1.5∽2cm3。

其质量约为：

W浇=V浇×r塑≈2g。

S=（n×W塑+W浇）/0.8……………………………………………………

（2）

=（1×31.6+2）/0.8

=42g

V总=V浇+V塑=2+15.345=17.345cm3………………………………………（3）

7注射机的型号和规格

结合所选标准模架的总体尺寸为320×300×225mm及浇注系统与塑件所需的总注射量为17.345cm3，选择用注射机型号为：

XS-ZY-125。

注射机的技术规格如下:

型号：

XS-ZY-125

额定注射量（cm3）：

125

螺杆直径（mm）：

42

注射压力