注塑模设计论文.docx

注塑模设计论文.docx

《注塑模设计论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《注塑模设计论文.docx（58页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

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

2.2.1ABS塑料主要的性能指标：

　　密度（Kg.dm-3）1.13--1.14

　　收缩率%0.3~0.8

　　熔点℃130~160

　　热变形温度45Ncm65~98

　　弯曲强度Mpa80

　　拉伸强度MPa35~49

　　拉伸弹性模量GPa1.8

　　弯曲弹性模量Gpa1.4

　　压缩强度Mpa18~39

　　缺口冲击强度kJ㎡11~20

　　硬度HRR62~86

　　体积电阻系数Ωcm1013

　　击穿电压Kv.mm-115

介电常数60Hz3.7

2.2.2ABS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1.13-1.14gcm3

计算其平均密度为1.135gcm3

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2cm3因此估算塑件体积为9cm3

3.2【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=130mm

　　Hmax----注塑机允许最大模厚=220mm

　　H------模具闭合高度=180mm

　　故满足Hmax＞H＞Hmin

（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）＞H1＋H2＋（5～10）

　　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－（180－130）＞62＋（5～10）

　　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

凸模型腔尺寸则直接按产品尺寸确定

因ABS的成型收缩率为0.4～0.7%

所以平均收缩率取S=0.5%

4.1[型腔的径向尺寸]

　　（LM）0+δ=[（1+S）Ls-（0.5～0.75）△]0+δ=[1.008×Ls-0.75△]0+δ

　　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

δz为模具成型零件的制造公差取14～16△

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）、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=16mm.经计算得：

LM=15.7230+0.14mm;

　　（十三）、Ls=12mm.经计算得：

LM=11.7960+0.01mm

4.2[型芯的计算]

4.2.1芯径向尺寸的计算：

　　LM=[（1+S）Ls+34△]-ó0

　　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=10.480-0.1mm

　　（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△]-ó0

按六级精度制造

　　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

HRC≥55

可以去型腔壁厚为：

0.20L+17=33

5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=1～3mm

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+（1～2）

其小端直径D=d+（0.5～1）

凹坑深度常取3～4mm

在此模具中取r2=11～12mm

（2）由于主流道要与高温高压的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞

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=5～10mm

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4.5～9.5（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0.03～0.09

浇口的长度约为0.5mm～2mm

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?

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、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