水杯提带连扣注塑模具说明书毕业设计.docx

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水杯提带连扣注塑模具说明书毕业设计

摘　　要

模具是工业生产用的重要的工艺装备，在现代工业生产中，60%～90%的工业产品需要使用模具，模具工业以成为工业发展的基础，许多新产品的研制与开发很大程度上依赖于模具的生产，因此，研究和发展模具技术，提高模具水平，对促进国民经济的发展有着特别重要的意义。

本论文主要论述了材料为ABS的小尺寸、一般精度的提带连接扣注射模的设计方法。

论文首先介绍了塑料成型基础及塑料注射成型的工艺过程；其次通过对注塑加工方法及提带连接扣进行综合工艺分析，确定了提带连接扣注射模的设计方案，即该模具采用一模四腔、侧抽芯的设计方案。

然后针对该方案进行了重点论述，主要包括侧抽芯的塑件及其注塑模的设计过程、注塑模主要零部件的设计要点等。

其中注塑模主要设计的重点包括：

侧抽芯设计、零件结构设计、模具分型面的选择、型腔数目的确定、浇注系统的设计、滑块的设计、注射机的强度校核等。

最后论文针对提带连接扣塑件的成型工艺方法以及其模具采用侧抽芯生产的可行性进行了论证。

关键词：

提带连接扣；注塑模；侧抽芯；分型面；注射机。

Abstract

Moldisanimportantsetupinmodernindustry.Inmanufacturingindustry,60～90percentofproductsutilizemold.Moldingindustryaessentialfactorofindustrydevelopment.Anumberofnewproducts’developmentsconsiderablydependonmoldmaking.Therefore,itissignificantfornationaleconomytoresearchandimprovemoldtechnology.

Thedissertationintroducesthedesignofinjectionplasticmoldforthebuttonlinkedbelt.themoldmadebyABSissmallsizeandcommonprecision.Firstly,Thedissertationmainlyexplainsthedesigningprocessofthemold.Secondly,Thedissertationanalysesshapingcraftanddevisestheshapingstrategy.Themoldadoptsonemoldandfour-cavitiesandsidepull.Thedissertationgivesfullyanalysistothemakingprocess.Thirdly,thedissertationfocusesontheanalysisofthedesignofinjectionplasticmoldsforthebuttonlinkedbelt,including:

sidepulldesign;structuralpartdesign;decisionofpartingplane;assuranceofcavitynumber;designofgatingsystem;designofslidingblock;strengthverification,etc.Lastly,thedissertationdemonstratesthefeasibilityofthedesign.

KeyWords：

thebuttonlinkedbeltinjectionplasticmoldsidepull

Partedplaneinjectionmachine

目　　录

摘　　要I

AbstractI

绪论-1-

1塑料基础知识4

1.1树脂4

1.2高分子聚合物4

1.3聚合物分子结构4

1.4塑料的组成4

2塑料注射成型工艺6

2.1注射成型原理与成型工艺过程6

2.2侧向抽芯注射成型模具结构简介8

3提带连接扣注射模的设计10

3.1型腔数量的确定与成型工艺规程的编制10

3.1.1型腔数量的确定10

3.1.2成型工艺规程的编制10

3.2注射模的结构设计13

3.2.1设计方案应确定的主要内容13

3.3分型面的选择13

3.3.1分型面的确定要点13

3.4浇注系统的设计15

3.4.1浇注系统设计要点15

3.4.2主流道的设计16

3.4.3分流道的设计17

3.4.4浇口的设计17

3.5侧向分型与抽芯机构的设计与计算18

3.5.1斜导柱抽芯结构设计的要点与注意事项18

3.5.2抽芯力的估算与斜导柱直径的计算19

3.5.3抽芯距和斜导柱的长度计算20

3.5.4抽芯机构的设计计算21

3.6型芯与型腔的定位与导向结构23

3.7滑块（哈夫块）与导槽设计23

3.8成型模的设计24

3.8.1成型模的结构24

3.8.2成型模尺寸的计算25

3.9模具的加热和冷却系统的设计和计算31

3.10推出与复位机构32

3.10.1推杆的校核32

3.11模具闭合高度的确定33

3.12注射机有关参数的校核33

3.13此模具的工作原理34

3.14模具的装配与模具的调试35

3.14.1模具的装配35

3.14.2模具的调试37

结论36

致谢38

参考文献39

附录A备料清单41

附录B标准件清单42

绪论

模具是工业生产用的重要工艺装备，在现代工业生产中，60%～90%的工业产品需要使用模具，模具工业以成为工业发展的基础，许多新产品的研制与开发很大程度上依赖于模具的生产，特别是汽车、计算机、轻工、电子、航空等行业尤为突出。

而作为制造业基础的机械行业，根据国际生产技术协会的预测，21世纪机械制造业零件，其粗加工的75%和精加工的50%都将依靠模具完成，因此模具工业已经成为国民经济的重要基础。

不论经济繁荣时期还是经济萧条时期模具工业都不可或缺。

经济发展快产品畅销，自然要求模具能跟上；而经济发展滞缓时期，产品不畅销，企业必然千方百计开发新产品，同样对模具带来强劲要求。

因此，模具工业被称为经久不衰的工业。

目前，世界模具市场仍供不应求。

因此，研究和发展模具技术，提高模具水平，对促进国民经济的发展有着特别重要的意义。

1塑料成型工业在生产中的重要地位

塑料成型所用的模具称为塑料成型模，是用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一种类型。

目前，塑料制件几乎已经进入了一切工业部门以及人民日常生活的各个领域。

塑料作为一种新的工程材料，不断的开发与应用，加之成型工艺的不断的成熟、完善与发展，极大的促进了塑料制件成型方法的研究与应用和塑料成型模具的开发与制造。

随着工业塑料制件和日用塑料制件的品种和需求量的增加，这些产品的更新换代周期越来越短，因此，对塑料的品种、产量和质量提出了越来越高的要求。

这就要求塑料模具的开发、设计与制造水平也必须越来越高。

现代塑料成型生产中，塑料制件的质量与塑料模具、塑料成型设备和塑件的成型工艺密切相关。

在这三项要素中，塑料成型模具的质量最为关键，它的功能是双重的:

赋予塑料熔体所期望的形状、性能、质量；冷却并推出制件。

模具是决定最终产品性能、规格、形状及尺寸精度的载体，塑料成型模具是使塑料体现塑料成型设备高效率、高性能和合理先进塑料成型工艺的具体实施者，也是新产品开发的重要环节。

由此可见，周而复始的获得符合技术质量要求和质量稳定的塑件，塑料成型模具是成败的关键。

2塑料成型技术的发展趋势

一副好的注射模具可成型上百万次，这与模具的设计、模具材料及模具的制造有很大的关系。

从模具的设计、制造及模具的材料等方面考虑，塑料成型可以归纳为以下几个方面：

1）模具的标准化；2）模具的理论研究；3）塑料制件的精密化、微型化和超大化等；4）新材料、新技术、新工艺的研制、开发和应用；5）CADCAMCAE技术的应用。

3塑料模具的分类

塑料模具的分类方法很多，按照塑料制件的成型方法不同可分为以下几类：

（1）注射模

注射模又称注塑模。

首先将粒状或粉状塑料原料加入到注射机料筒中，经过加热熔融成粘流态，然后在柱塞或螺杆的推动下，一定的流速通过料筒前端的喷嘴和模具的浇注系统注入闭合的模具型腔中，经过一定的时间后，塑料在模内硬化定型，接着打开模具，从模内脱出成型的塑件。

注射模主要用于热塑性制件的成型。

（2）压缩模

压缩模又叫压塑模。

压缩成型是塑料制件成型方法中较早的一种。

首先将预热过的塑料原料直接加入敞开的、经加热的模具型腔内，然后和模，塑料在热和压力的作用下呈熔融流动状态，然后由化学反应或物里反应，使塑料逐渐硬化成型。

多用于热固性塑料制件。

（3）压注模

压注模又称传递模。

压注模的加料室与型腔由浇注系统连接。

首先将预热过的原料加入预热的加料室，然后通过压柱向加料室内的的塑料施加压力，塑料在高温高压下熔融并通过浇注系统进入型腔，最后发生化学交联反应逐渐硬化定型。

其主要用于热固性塑料制件的成型。

（4）挤出模

挤出模又称挤出几头。

挤出成型是利用挤出机筒内的螺杆旋转加压的方式，连续的将塑化好的，熔融的状态的成型物料从挤出机的机筒中挤出，然后通过牵引装置将塑件脱出，并同时进行冷处理。

（5）气动成型模

气动成型模包括中空吹塑成型模、真空成型模和压缩空气成型模等。

气动成型是指利用气体作为动力介质成型塑料制件的模具。

与其他模具相比较，气动成型模具结构最为简单，只有热塑性塑料才能采用气动成型。

除了上述介绍的几种常用的塑料成型模具成型模具外，还有浇铸成型模、泡沫塑料成型模和滚塑模等。

在这些塑料模中，注射模所占的比例是相当高的，本文所设计的提带连接扣，材料为ABS，采用的就是注射模，并且模具采用了斜导柱侧向抽芯技术。

提带连接扣零件虽然不大，但其中模具型腔的加工有一定的难度。

本人通过查阅大量资料进行了模具设计，并提出了模具中关键零件的加工方案，完成了从模具设计到加工成成品的全过程。

鉴于本人经验有限，本设计中难免存在不当和错误之出，恳请阅读者批评指正，本人将虚心接受并不断地加以改进。

1塑料基础知识

塑料是一大类庞杂的合成材料，由于制造工艺和用途不同，导致塑料制件的形状复杂多变。

塑料的应用几乎涉及各行各业，塑料之所以用途如此广泛是因为：

1、塑料一般比较轻，普通塑料的密度一般仅0.9～0.23g之间；2、大多数塑料具有良好的绝缘性；3、塑料柔顺富有弹性，当受到外界机械冲击等机械波时，材料内部产生粘弹内耗，将机械能转换成热能，因此塑料具有减震消声性能；4、塑料还具有耐腐蚀性，不同的塑料有完全不同的耐腐蚀能力，大多数塑料在一般的酸、碱、盐类介质中都具有良好的耐腐蚀性能；5、有些塑料还具有透光性，成型的塑料制件可以是透明或半透明的，甚至有些塑料在特殊的情况下可以代替玻璃。

此外，塑料还有很多其他优良性能，如价格低廉等，因此塑料已成了人们生产和生活中不可缺少的部分。

1.1树脂

树脂是天然的树脂与合成树脂的总称。

树木的分泌物如松香、橡胶等；石油的附产物如沥青等皆为天然树脂。

参照天然树脂的分子结构和天然树脂的特性，用人工合成的树脂称为和合成树脂。

1.2高分子聚合物

高分子聚合物的特点为：

1、含原子数量多，有几十万个。

2、高分子聚合物的相对分子质量比一般的分子化合物的相对质量高的多。

3、高分子的分子长度比一般分子的长度长的多，前者为6.8m,而后者只有0.0005m。

1.3聚合物分子结构

聚合物的分子结构一般包括三种：

1、线型结构；2、支链型结构；3、网状体结构；

1.4塑料的组成

1.塑料的定义

塑料是以高分子合成树脂为主要原料加上旨在改善和提高其性能的各种添加剂制成的合成材料。

这种合成材料在一定温度和压力下可塑化成型，成为具有一定的形状和尺寸精度的能在常温下保持不变的材料。

2.塑料的组成

塑料由合成树脂、各种添加剂如填充剂、增塑剂、润滑剂、稳定剂、着色剂和固化剂等共同组成。

树脂决定着塑料的性质和类别，是塑料中最主要的原料。

填充剂有增量作用，可以减少合成树脂的比例，还能改善塑料的性能；增塑剂可改善塑料的成型性能，降低塑料的刚性和脆性；稳定剂可抑制和防止塑料降解；着色剂主要装饰美化作用，但同时还可提高塑料对光和热的稳定性和耐候性。

3.常用热塑性塑料的成型工艺特性

常用热塑性塑料的成型工艺特性主要包括：

1、流动性；2、收缩性；3、相容性；4、吸湿性；5、热敏性；6、结晶性。

2塑料注射成型工艺

2.1注射成型原理与成型工艺过程

如图2-1所示，料斗1中的塑料落入已被加热的料筒8和螺杆9之间后，被旋转的螺杆推送到喷嘴6的一端，在液压缸活塞10的推动下，通过螺杆将其推送，在此过程中已被预加热的塑料在摩擦力及剪切力的作用下预塑为熔融状态，成为具有良好的可塑性和流动性的塑料粘流体，因此可顺利射入正对喷嘴且已完全密合的成型模具之中，并经由模具的浇注系统流入并充满铸型型腔，再经保压冷却，固化定型后打开铸模，取出制件，即可完成注射成型工艺的一次浇注过程。

塑料在浇注的过程中，应注意保压的作用，应使铸件在压力下成型，这样一方面可防止模具中的熔融塑料的逆向倒流，造成塑料制品表面缺料而报废；二可补充型腔内的塑料因冷却收缩而不足之需要，即补缩，防止制品出现凹陷、皱纹、缺料等成型缺陷。

在图1中，图1（a）为合模、注射成型示意图；图1（b）为保压、预塑和冷却定型示意图；图1（c）为开模和制品脱模示意图。

聚上述塑料的成型工艺过程可作为一个不断重复循环的工艺过程，即可应用于塑料制品的批量及大量生产，每一件塑料制品的最终注射成型均须经过这样的一次循环过程，即：

合模注射成型保压之后预塑冷却之后定型开模取出制件四个工序。

注射成型工艺过程循环示意图如图2所示。

图1螺杆式注射机注射成型图

Figure1Screwofinjectionmoldingmachine

1—料斗；2—螺杆传动装置；3—注射液压缸；4—传动系统

5—加热器；6—喷嘴；7—模具；8—料筒；9—螺杆；10—活塞

2.2侧向抽芯注射成型模具结构简介

浇注模具一般由定模和动模两大部分组成。

一般情况下，定、动模是按铸型的分型面来划分的。

如在立式浇注机上进行浇注时，在分型面上方，固定在注射机固定模板上固定不动的半模称为定模；而在其下部分是固定在注射机的移动模板上，随移动模板的运动而前推或后移，从而实现与定模合模或开模状态，此半模称为动模；在卧式浇注机上，左半模通常设计为定模，右半模设计为动模。

浇注模具的组成，按其功能结构来划分，一般包括8个部分：

1、成型部分；2、侧面分型与抽芯部分；3、浇注部分；4、导向与定位部分；5、推出与复位部分；6、固定模板与支撑紧固部分；7、冷却与加热部分；8、排溢部分。

（1）成型部分：

包括定模型芯，定模型腔板，动模型芯和动模型腔镶套。

动、定模型腔镶套的成型面是制品外表面形状的复制，而动、定模型芯的成型面则是制品内表面形状的复制。

因此，制品的结构形状，尺寸精度以及各部结构的相互位置精度、表面质量，完全由上述各成型件来成型和保证。

（2）侧面分型与抽芯部分：

包括侧型芯以及限位装置、弹簧等零件。

侧型芯用以成型制品侧面的孔或凹和凸，是正面分型无法成型的部分，要借助斜导柱、弹簧等其他构件的相互配合才能成型。

制品侧面部分的这些孔、凹或凸出部分完全由这些侧面的零件来成型和保证其质量要求。

（3）浇注部分：

由包括浇口套和动模镶套固定板上的中心冷料穴和分流道以及动模型腔镶件上的浇口共同组成，是引导从注射机喷嘴射入的熔融塑料顺利的进入并充满各型腔的通道。

（4）导向及定位部分：

主要包括导柱和导套，同时也包括定位圈，限位板和压板。

导柱和导套是保证动、定模合模后，动、定模的型腔和型芯能够对正，保证其同轴，免于发生错位，造成制品报废。

导柱、导套属间隙配合。

（5）推出与复位机构部分：

包括推杆、拉杆、推杆固定板、推板和复位杆。

推杆是用以将冷却固化定型后的成型制品在开模后平稳的推出型腔。

拉料杆是在开模后将浇口套中的主流道凝料拉住，令其从浇口套的小端出断开留在动模，以便在推出制品时，连同凝料一起推离模具，为下一循环的进料、储料、输送，准备其空间。

复位杆是将已完成推出制品和浇口凝料的推杆、拉料杆、连同推杆固定板和推板一起，一同推回原来的合模位置，以便下一循环的再次推出。

（6）固定板与支承、紧固件：

这一部分是模架的主体。

包括各板件和二块垫块，以及螺杆件和螺钉。

（7）冷却部分：

包括动、定模的冷却水道，密封圈和进水口，水口的管接头。

其主要作用是调节模具温度，保证成型质量和提高效率。

（8）排溢部分是指排气和溢料部分，是保证铸件质量、防止产生铸造缺陷的重要组成部分。

3提带连接扣注射模的设计

3.1型腔数量的确定与成型工艺规程的编制

3.1.1型腔数量的确定

1.按注射机注射容量计算确定

n≤（K-）

（1）

式中:

n----铸型型腔数；K----最大注射量的利用系数，一般取：

0.8；

----注射机最大注射量，单位：

g；

----单件制品的质量，单位：

g；

----浇注系统凝料的质量，单位：

g。

2.按注射机的额定锁模力计算确定

n≤（F-PA）PA

（2）

式中:

n----铸型型腔数；

F----注射机的额定锁模力，单位：

N；

P----单位面积所需的锁模力，单位：

Mpa；

A----单件制品在模具分型面上的投影面积，单位：

㎜；

A----浇注系统在模具分型面上的投影面积，单位：

㎜。

3.确定型腔数目应考虑的问题

（1）当制件质量较小、精度要求较低时，铸型适宜选于多型腔结构；

（2）当制件复杂或精度要求较高时，采用多型腔铸型设计，铸型制造困难、铸件

一致性较差，因此铸型宜采用单型腔结构；

（3）在大批量生产中，铸型采用多型腔结构可大大提高生产效率。

3.1.2成型工艺规程的编制

1.塑件的工艺性分析

（1）塑件原材料分析

提带连接扣塑件的材料采用ABS，属热塑性塑料。

从使用性能上看该塑料是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚的高聚物，丙烯腈使ABS具有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，丙乙烯使它有良好的加工性和染色性，因此ABS具有良好的力学性能，是一种优良的工程塑料。

ABS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。

他无毒、无味，易燃烧、无自息性，几乎不受酸、碱、盐及水和无机化合物的影响，溶于醛、酯等中，不溶于大部分的醇类。

密度为1.02～1.05g。

ABS具有较高的强度、硬度和高的冲击韧性，且在低温下以上性能也不会迅速下降；同时ABS具有一定的耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电绝缘性。

ABS制件的硬度和尺寸稳定性较高，并易于成型加工，易于着色。

此外，ABS的热稳定性差，热变形温度为93℃，脆化温度为-27℃，使用温度范围为-40℃～100℃，而且在紫外线的作用下容易降解，从而导致制件变硬变脆。

综上由于ABS具有良好的成型性和综合力学性能，易表面电镀，因此被广泛应用于家用电器，箱包、仪表盘、齿轮、管道及教体育用品、玩具及食品包装容器等生活用品。

ABS从成型性能看，属非结晶型塑料、吸湿性强、要充分干燥；流动性中等；浇注时适宜用高料温、较高的注射压力；模具的浇注系统对料流的阻力较小，但应注意浇口的位置和形式。

脱模斜度一般取30′～1°；收缩率为0.3％～0.7％；熔点为130℃～160℃。

（2）塑件的结构及加工精度分析

①结构分析：

图3-1为提带连接扣塑件零件图，分析该零件图，零件的总体形状为台阶圆柱形；在顶部有一SR50mm的球面；在下部分有Φ8mm的中空体，且有一贯穿的4mm×10mm的槽；在Φ12mm的圆柱面上有两层凸耳，外径为Φ15mm。

根据此结构，提带连接扣的模具设计必须设置侧向分型抽芯机构，该模具设计属于中等难度。

图3提带连接扣零件图

Figure3carryconnectionbuckle

②尺寸精度分析：

该零件的重要尺寸如：

Φmm、Φmm、Φmm等精度为5级（SJ1372—78）。

尺寸精度中等，对应模具相关零件的尺寸精度通过合理的加工工艺可以保证。

分析提带连接扣塑件的壁厚，最大厚度为3.5mm，最小为2mm，壁厚差为1.5mm；零件壁厚总体较均匀，对铸件的成型不会造成太的影响。

③表面质量的分析：

提带连接扣塑件的零件的表面除要求没有缺陷、毛刺及零件的上球面无浇注点外，无其他的特别表面质量要求，故比较容易保证。

综上分析可以看出，提带连接扣塑件在浇注时，只要较好的控制工艺参数，零件的加工要求均可以得到保证。

2.计算塑件的体积和质量

计算塑件的质量是为了合理选用注射机及确定铸型型腔的数目。

经计算塑件的体积约为：

V=954.5。

根据《模具设计手册》查得ABS的密度约为：

ρ=1.02～1.05g。

据此，计算塑件的质量W为：

W=Vρ=102.2g≈102g。

根据计算得出的制件的质量，其浇注模具采用一模四件的模具结构比较合理。

根据制件的外形尺寸、注射时所需的压力等，初步选用注射机的型号为：

PD-118型。

3.塑件工艺参数的确定

根据《模具设计手册》及有关热塑模具设计的相关资料，ABS浇注时的成型工艺参数可作如下选择：

1、成型温度为260℃～290℃；2、注射压力为70～90Mpa。

必须说明的是，上述参数在试模时可根据实际情况作适当的调整。

3.2注射模的结构设计

注射模的结构设计主要包括：

分型面的选择、模具型腔数目的确定及型腔的排列方式和冷却水道以及浇口位置、模具工作零件的结构设计、侧向分型和抽芯机构的设计、制件推出机构的设计等内容。

3.2.1设计方案应确定的主要内容

提带连接扣模具的设计方案的拟定，应重点确定以下主要内容:

（1）确定铸模的分型面，有侧抽芯的模具应充分考虑合理选用抽芯机构；

（2）确定型腔数及排列形式以及型腔型芯的结构；

（3）确定浇、冒口位置、浇注系统的结构；

（4）确定铸件合理的冷却系统；

（5）确定导向元件和定位元件的结构；

（6）确定合理的铸件的推出结构及铸型的复位结构；

（7）确定模架的大小及相关标准件的选定；

（8）选定注射机型号规格。

总成型方案的确定：

从塑件的结构形状分析，因零件的下部分有Φmm与Φmm形成的凸耳，在成型时无法采用垂直分型进行成型，须采用侧抽芯哈夫块式成型方式及推杆脱模方式，即用一根推杆推在塑件的中心部位，推杆固定在推杆固定板与推板之间，由注射机的顶出系统推动，使推杆运动实现脱模动作，并用复位杆复位。

3.3分型面的选择

分型面对制品表面质量，尺寸精度和形位精度，脱模，型腔型芯结构和排气以及进料浇口和模具制造都有着直接影响。

因此在选择和确定分型面时，应全面分析，比较和考虑，选定较为有利的方案。

3.3.1分型面的确定要点

1.分型面的确定要点

1）分形面应选在制品的最大外形尺寸处，否则，制品无法脱模。

同时分形面还应

选在能使制件留在动模上的结构，这样有利于脱模；

2）分形面不能影响制件外观----尤其是对表面质量有要求的制件；

3）分形面应便于浇口进料，利于