毕业论文塑料盖板注塑模具设计.docx
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毕业论文塑料盖板注塑模具设计
毕业设计（论文）
题目：
塑料盖板注塑模具设计
院（系）：
机电工程系
专业：
机械制造与自动化
姓名：
学号：
指导教师：
二〇一三年二月二十六日
毕业设计（论文）任务书
学生姓名
学号
专业
机械制造与自动化
院（系）
机电工程系
毕业设计（论文）题目
塑料盖板注塑模具设计
任务与要求
完成时间段
年月日至年月日共周
指导教师单位
唐仁奎
职称
讲师
院（系）审核意见
毕业设计（论文）进度计划表
日期
工作内容
执行情况
指导教师
签字
教师对进度计划
实施情况总评
签名
年月日
本表作评定学生平时成绩的依据之一
毕业设计（论文）中期检查记录表
学生填写
毕业设计（论文）题目:
学生姓名:
学号：
专业：
指导教师姓名:
职称:
检查
教师填写
毕业设计（论文）题目工作量
饱满
一般
不够
毕业设计（论文）题目难度
大
适中
不够
毕业设计（论文）题目涉及知识点
丰富
比较丰富
较少
毕业设计（论文）题目价值
很有价值
一般
价值不大
学生是否按计划进度独立完成工作任务
学生毕业设计（论文）工作进度填写情况
指导次数
学生工作态度
认真
一般
较差
其他检查内容：
存在问题及采取措施:
检查教师签字:
年月日
院（系）意见
（加盖公章）:
年月日
摘要
本文分析了塑料连接盖板的成型特点，设计了一副含有双分型面的，采用定距螺钉和弹簧进行二次分型并且采用型芯嵌块所组成凸模结构的点浇口注射模具。
该模具的关键是解决型芯镶块结构和点浇口浇注系统凝料的自动推出问题，以及在实现这个功能的情况下，如何使模具有效而可靠的运动。
在这里，用到了顺序分型的方法，即在第一分型面完成的情况下，再分第二分型面等等，有严格的先后关系。
在制造方面，运用了数控技术，采用了先进的线切割、电火花加工技术，提高了加工精度和加工效率。
关键词：
塑料连接盖板注射模具双分型面设计与制造
Abstract
ThispaperanalysetheformingcharacteristicofthePlasticconnectioncover.Designainjectionmouldwhichhastwo-partingsurfaces、Adoptingthescrewandspringfromthesecondarytypeanduseofcoresembeddedblockstructureconsistingofpunchpointgateinjectionmold.Thekeyofthismouldistosolvetheproblemthetypeofmoldcoreinsertsgatestructureandhowtomaketherunnersystemcoldstuffautomatismout,andinthiscase,howtomakethemouldmovementeffectiveandreliable.Here,withaorderpartingmethod,namelywhenthefirstpartingsurfacewasdone,thenthesecondbegintowork.Hasarigidprccedencerelationgship.Inmanufacture,bytheexerciseofnumericalcontroltechnique,adoptadvancedstrungincise、sparkerosiontechnique,advancingworkingaccuracyandworkingefficiency.
KEYWORD：
plasticconnectioncoveinjectionmouldTwo-partingsurfacedesignandmanufacture
第一章绪言
第一节模具制造业的发展
随着工业的发展，工业产品的品种和数量不断增加。
换型不断加快。
使模具的需要补断增加。
而对模具的质量要求越来越高。
模具技术在国民经济中的作用越来越显得更为重要。
模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。
中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。
直到20世纪80年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。
近年，不仅国有模具企业有了很大发展，三资企业、乡镇（个体）模具企业的发展也相当迅速。
虽然中国模具工业发展迅速，但与需求相比，显然供不应求，其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。
由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面，中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距，因此，每年需要大量进口模具。
中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。
结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。
近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。
从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。
目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。
第二章塑料件的产品分析
第一节产品结构工艺分析
本次毕业设计的题目是塑料连接盖板的注塑模具的设计，其产品的三维图如图所示。
图产品的三维图
一、塑料的分析
塑料连接盖板的材料是ABS塑料，其工艺参数见表1，ABS塑料在工程上应用非常广泛，它由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的聚合物，共聚使ABS塑料具有良好的综合力学性能。
ABS塑料外观为粒状或粉状，呈浅象牙色，不透明但成型的塑料件有较好的光泽。
它无毒、无味、易燃烧、无自熄性，密度为～1.2g/cm⒊。
ABS塑料具有较高的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降；具有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性和化学稳定性和电气性能。
ABS几乎不受酸、碱、盐及水和无机化合物的影响，容于酮、醛、脂、氯代烃中，不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。
ABS塑料表面不可接触冰醋酸、植物油等化学药品，否则会引起应力开裂。
此外ABS塑料的热稳定性差，使用的温度范围为-40～100℃,其耐侯性也较差，紫外线作用下容易降解，从而会导致制件变硬变脆。
ABS塑料具有良好的成型性和综合力学性能，因此用途广泛，在机械工业上来制造水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库、冰箱衬里、管道、电机外壳、仪器壳、齿轮、泵叶轮、轴承和把手等。
ABS在汽车工业上的用途也日趋增加，用ABS塑料可制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管、加热管等，还有的用ABS塑料夹板制作小轿车等。
此外，ABS塑料还可以来制作水表壳，纺织器材、家用电器外壳、文体教育用品、玩具、电子琴及收录机壳体、食物包装容器、农药喷雾器及家具等。
材料
ABS
注塑机类型
螺杆式
螺杆转速
30～60
密度（g/㎝3
）
～
计算收缩率（%）
～
预热
温度（0c）
80～85
时间（h）
2～3
料筒温度（0C）
后段
150～170
中段
165～180
前段
180～200
喷嘴
形式
直通式
温度（0c）
180～190
模具温度（0C）
50～70
注射压力（MPa）
70～90
保压力（MPa）
50～70
成型时间（s）
注射时间
20～90
高压时间
0～5
冷却时间
20～120
总周期
50～220
适用注塑机类型
螺杆式、柱塞式均可
表1塑料的成型工艺参数
二、塑料件的工艺分析
塑料连接盖板的内外表面的形状并不简单，其侧面有很多圆弧较为复杂，在制造型芯是有一定的难度，加工时需要设置合理的刀具路径，由于侧面的圆弧宽度较窄，深度较深，而且不在同一个方向上。
所以型芯需要采用型芯镶嵌的方式，使圆弧槽在型芯的边缘上，以便有利于加工。
三、脱模斜度的确定
由于制品冷却后产生收缩时会紧紧包在凸模上，或由于黏附作用而紧贴在型腔内。
为了便于脱模，防止制品表面在脱模时划伤、擦毛等，在制品设计时应考虑其表面在合理的脱模斜度。
本设计中ABS的脱模斜度取°
第二节塑料产品的测绘
经测绘，零件的产品简图见图
图零件的产品图
续图零件的产品图
第三章成型设备的选用
第一节注塑机的选择
对于模具设计，必须首先选则合适的注塑机型号，以确定额定注射量、最大注射压力、最大锁模力、模具的安装尺寸及开模行程等技术规范后，才能进行下面真正的模具设计。
根据塑件的形状及尺寸，计算其在分型面上的投影面积和塑件以及浇注系统的质量，计算所需锁模力、总注射物料量，然后才能初选设备。
由于制品的外观由许多圆弧槽组成，形状复杂，首先利用UG软件的分析功能对制品的体积和在分型面上的投影面积进行计算与测量。
在Pro/E软件里打开三维模型，利用其质量属性分析对表面积、体积、质量进行分析与计算。
根据软件计算得出结果如下：
塑件在分型面上的投影面积：
塑件体积：
塑件密度：
所以塑件的质量：
根据任务书的要求，该塑件采用点浇口形式，并且采用一模一腔的形式，加上浇注系统及冷凝料材料，总的注射量
取
。
所以初选设备为SZ-100/60其主要技术规格见表：
表型号SZ-100/60为的注塑机参数
项目
参数
结构形式
卧式
注射方式
螺杆式
额定注射量（cm3）
100
螺杆直径（mm）
35
注射压力/MP
150
注塑速率（g/s）
85
螺杆转速（r/min）
20~200
锁模力（KN）
600
模板行程/mm
300
拉杆内间距（mm）
320×320
最大模具厚度（mm）
300
最小模具厚度（mm）
170
锁模形式
双曲肘
模具定位孔直径（㎜）
125
喷嘴球半径（㎜）
SR10
喷嘴孔径（㎜）
4
液压泵电动机功率/KW
11
第二节模架的选择
通过塑件的分析，以及注塑机的技术规格要求，选用龙记模胚2330，该模架各模板以及相关尺寸见图、表和表：
细水口
PW（mm）
直身模（H）
230
工字模（I）
280
图龙记模胚2330示意图
表THICKNESSTABLE厚度表
A、B板
ERP面板
EP底板
25
30
35
40
50
60
70
15
20
表龙记模胚2330各板尺寸
TP面板
BP底板
RP水口推板
ST推板
SP托板
SB方快
30
25
20
20
35
80
TP=30㎜；RP=20㎜；A=60㎜；B=35㎜；SP=35㎜；SB=80㎜；BP=25㎜，所以模具的总厚度为：
30+60+35+35+80+25=265mm，在注塑机的装模行程之内。
第三节模具参数的校核
一、注射量的校核:
要求注射量不超过注射机的最大注射量，在注塑生产中，注塑机每一个成型周期向模具腔内注入的塑料熔体体积或质量称为塑件的注射量，其中包括浇注系统内所存留的塑料熔体体积，选择注塑机时，必须保证塑件的注射量小于注塑机的最大注射量的（80～85）%，最小注射量不小于注塑机注射量的20%，根据式
式中Mmax-----注塑机最大注射量/mm3；
Mi-----浇注系统凝料的质量或体积/mm3；
m-----单个制件质量或体积/mm3；
n-----型腔数目/个；
k-----注射机最大注射量利用系数，一般取。
×
+≈42.41g。
故：
注射机注射量满足要求。
二、注射压力的校核
塑料成型所需要的注射压力是由塑料品种、注射机类型、喷嘴形式、塑件形状以及浇注系统的压力损失等因素决定的。
注射压力的校核是检验注射机的最大注射压力能否满足制品的成型要求。
所选的塑料原料为ABS，制件结构合理，流体流动性能好，其注射压力在（70～100）Mpa之间，其值在所选的注射机成型范围之内，故能满足要求。
三、锁模力的校核
注射时塑料熔体充满型腔的时候，存在较大的压力，它会使模具从分型面涨开，该压力等于塑件和浇注系统在分型面上不重合的投影面积之和乘以型腔的压力，它应小于注射机的最大锁模力，才能使注射时不发生溢料和涨模现象。
为了保证注射成型过程当中型腔能够可靠的锁闭，必须满足：
故：
注射机锁模力满足要求。
四、安装部分尺寸校核
（1）模具厚度校核
由于注射机的动模和定模固定板之间的距离都有一定的调节量
H，因此，对安装使用的模具厚度有一定的限制，一般情况下，模具的实际厚度H必须在注射机允许安装的最大模具厚度和最小模具厚度之间。
所选用的注射机的模具最大厚度Hmax为300mm，最小模具厚度Hmin为170mm。
所设计的模具总厚度为265mm，此值在所选注射机的最大模具厚度和最小模具厚度之间。
因此，设计的模具厚度满足注射机对模具的合模要求。
（2）模具的长度和宽度校核
本副模具采用压板紧固的方式，将模具的固定板安放在压板外侧附近就能够固定，模具为龙记2330型模坯，模架为280×300㎜，注射机的装夹空间为：
320×320mm，因此所设计的模具在注射机的装夹范围内，满足要求。
（3）浇口套球面尺寸
设计的模具时，浇口套内主流道始端的球面必须比注射机球面半径略大一些,即R比r大1～2mm；主流道的小端直径要比喷嘴直径略大，即D比d大～1mm。
设计中R取14mm（r=12mm），D取5mm（d=4mm）。
（4）拉杆空间校核
本次设计所选用的是SZ-100/60型注射机，其动模固定板上的拉杆及安装螺钉孔位置如图所示，动模固定板尺寸是428
458，本次设计的模具的长
宽=280
300，而拉杆的最大空间是320
320，而真正的安装空间是远远大于这个数值的，故此模具安装在次注射机上空间没有问题。
图SZ-100/60注射机动模固定板示意图
（5）模具开模行程的校核
注射机的开模行程是受合模机构限制的，注射机的最大开模行程必须大于脱模距离，否则塑件无法从模具中取出。
XS-ZY-125型注射机的合模形式为液压-机械式式，其最大开模行程不受模具厚度的影响。
对于具有侧向抽芯机构的注射模具，校核公式为：
S
H1+H2+（5～10）mm
式中S-----注射机最大开模行程/mm；
H1-----推出距离/mm；
H2-----包括浇注系统在内的塑件高度/mm。
即，开模行程要求：
S
25+124+（5～10）mm=154～159mm
而注射机最大开合模行程为300mm，实际合模行程为86mm，所以模具所需要的开模距离与注射机的最大开合模行程相适应。
综上分析，本副模具与所选的注射机完全相互适应，模具的最大注射量、最大注射压力、最大锁模力、模具安装尺寸及开模行程都在所选的注射机技术规格之内。
第四章注射成型方案分析
第一节分型面及其选择
模具分型面的选择设计，主要是根据塑料件的结构，精度要求，浇注系统的形式，排气方式，脱模形式及模具的制造工艺等各种因数，进行全面考虑，做出合理的选择。
分型面选择设计合理与否，直接影响塑件质量，模具结构，是决定模具结构形式的一个重要因素，因此，分型面的选择是注射模具设计中的一个关键。
通常模具的分型面与注射机的开模方向垂直。
开模时将注射后的冷却固化的塑件及浇注凝料从模体中顶出并取下（或自动落下），再将模腔内的杂物清除，或将嵌件或活动型芯安放于模腔内。
但有时采用侧向抽芯机构或取出点浇口的凝料往往需要从几个方面进行数次分型。
塑料连接盖板是采用点浇口注射成型的，需要两个分型面。
其中塑料连接盖板的主分型面取在其开口的一端，即中间板和动模板之间的一个面上；而另外的次分型面在定模座板和中间板之间的面，其目的是为了取出主流道中的冷凝料。
由于本塑料件侧面没有凹孔和土台，所以没有侧向分型。
第二节浇注系统的分析
注射模浇注系统是将注塑机料筒中的熔融塑料从喷嘴高压喷出后，稳定而顺畅地充入并同时充满型腔的各个空间的通道。
它在充模及塑件固化过程中还将注射压力平衡的传递到型腔的各个部位，以获得填充殷实、完整、质量良好的塑件。
塑料连接盖板根据要求模具采用一模一件，采用点浇口进料。
从塑料连接盖板的形状和使用要求上看，由于模具是外壳形状，考虑到模具安装的注塑机的推出机构在动模，型腔就要设计在定模，以便能顺利的推出塑件，那点浇口设计在塑件的外表面，但由于是点浇口，痕迹很小，不会影响塑件的外形质量。
采用点浇口进料，且是一模一件，浇注系统没有分流道和冷料穴。
浇口位置就直接设计在塑件上表面的中心。
第五章模具结构设计
第一节浇注系统的设计
浇注系统是指模具中由注塑机到型腔之间的进料通道。
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。
浇注系统的设计是模具设计的一个重要环节，设计合理与否对塑件的性能、尺寸、质量及模具结构、塑件的利用率等有较大的影响。
对浇注系统进行设计时，一般应遵循以下基本原则：
1）结合型腔布局的考虑，尽可能采用平衡式分流道布置。
2）尽量缩短熔体的流动距离，以便降低压力的损失、缩短充模时间。
因此，浇注系统的长度应尽可能的短，断面尺寸合理，应尽量减少流道的弯折。
3）浇口尺寸、位置和数量的选择十分关键，应有利于熔体流动，避免产生湍流，涡流、喷射和蛇形流动，并有利于排气和补缩。
4）避免高压熔体对模具型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移的产生。
5）浇注系统的凝料方向应方便可靠，凝料应易于和制品分离或者易于切除和修整。
6）熔接痕部位与浇口尺寸，数量及位置有直接的关系，设计浇注系统时也优先考虑到了熔接痕的部位，形态以及对制品质量的影响。
7）尽量减少因开设浇注系统而造成的塑料凝料用量的增加。
8）浇注系统的模具工作表面应达到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中浇口应有IT8以上的精度要求。
9）设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。
10）应尽可能使主流道中心与模板中心重合，若无法重合也应该使两者的偏离距离尽可能缩小。
一、主流道的设计
主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注塑机的喷嘴注射出的熔体导入分流道中。
其形状为圆锥形，主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。
由于主流道要与高温熔体及注塑机喷嘴反复接触，所以在注射模中主流道部分做成可拆卸更换的浇口套。
为了使主流道的料顺利进入，小端直径比注塑机喷嘴直径d稍大一点，注塑机的喷嘴球面直径为4mm，故主流道的小端的直径既浇口套的小端直径设计为
D=d+1=4+1=5㎜
主流道入口的凹坑球面半径R2也应该大于注塑机喷嘴球头半径R1，通常为
R2=R1+（1～2）㎜=10+2=12㎜
端面凹球面的深度一般为3～5mm，在这设计为L=5mm
主流道的半锥角
通常为
～
。
过小则容易产生脱模困难，还会使充模时容体的流动阻力过大。
过大的锥角则容易产生湍流或者涡流，卷入空气。
但对流动性较差的塑料可取的大些。
由于主流道较长，
取
=
主流道内壁的表面粗糙度应该在
以下，抛光时沿轴向进行。
主流道的长度L，一般按模板厚度确定。
为了减少熔体充模时的压力损失和物料的损耗，应尽可能的缩短主流道的长度，一般控制在60㎜以内。
根据模板的厚度，主流道只是有40㎜，主流道的大端半径为
D=5+tg
40=取D=
8mm
浇口套使用的材料的通常为T8或者T10A钢，经淬火到硬度为50～54HRC。
此次设计的浇口套没有定位圈，用挡板来代替，以螺钉的形式固定在中间板上。
其中，浇口套一端长度只穿过中间板，另一端只穿过挡板，挡板安放在定模座板里，在挡板中做斜度为15的斜面固定，定模座板中开一个和浇口套一样要求的流道，其小端的截面直径比浇口套大端直径大1㎜，塑料连接盖板的浇口套考虑到凝料的自动推出，把它设计成在大端设计成两个圆耳凹槽，见图所示。
图浇口套
二、浇口的设计
浇口是连接流道和型腔之间的一段细短通道。
一般这段很短的通道截面很小，当熔融的塑料在高压下通过浇口时，因为浇口的截面积很小，使塑料流速加快，而由于摩擦的作用，又使塑料的温度升高，黏度降低，提高了塑料的流动性，有利于充满型腔。
因为它是浇注系统的关键部位，所以，浇口的位置及其形状、尺寸的设计的正确与否直接决定着塑件质量、注射效果、注射效率。
一般来说，注射塑件出现的缺陷，如缺料、缩孔、融接痕、翘曲变形也往往是浇口设计不当造成的。
除直接浇口外他们的作用如以下几点：
（1）熔体充模后，首先在浇口去凝固，当注射机螺杆抽回时可防止熔体向流道回流。
（2）熔体在流经狭窄的浇口时会产生摩擦热，使熔体温度升高，有助于充模。
（3）易于切除浇口尾料。
在本副模具中，使用点浇口进料，浇口的基本尺寸按照经验,浇口直径范围为d=～1.5mm，浇口长度范围为l=～2mm，浇口斜度范围为
=6
～15
。
本副模具的浇口直径设计为1mm,浇口长度设计为1.2mm,浇口斜度设计为10
。
浇口位置与基本尺寸见图所示。
图点浇口
第二节成型零件部件的设计
模具合模后，在动模板与定模板之间的某些零部件组成一个能填充塑料熔体的模具型腔，模具型腔的形状的与尺寸就决定了塑料制件的形状与尺寸。
构成模具型腔的所有零部件称为成型零部件。
一、成型零部件的结构设计
成形零件是决定塑件几何形状和尺寸的零件。
它是模具的主要部分，主要包括凹模、凸模及镶件、成型杆和成型环等。
凹模亦称型腔，是成型塑件外表面的主要零件；凸模亦称型芯，是成型塑件内表面的零件，而成型其他小孔的型芯称为小型芯或成型杆。
凹、凸模按结构不同主要可分整体式和组合式两种结构形式。
1）整体式的凹模和凸模是指直接在整块模板上加工出凹、凸形状的结构形式。
其特点是牢固、不易变形，不会使塑件产生拼接线痕迹。
但是加工困难，热处理不方便，整体式凸模还有消耗模具钢多、浪费材料等缺点。
所以整体式凹、凸模结构常用于形状简单的单个型腔中、小型模具或工艺试验模具。
2）组合式凹模、凸模结构是指由两个或两个以上的零件组合而成的凹模或凸模。
按组合方式的不同，可分为整体嵌入式、局部镶嵌式和四壁拼合式等形式。
，整体嵌入式多用于小型塑件多型腔的成型，使的各个型腔和型芯可以单独加工，通过
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