模具毕业设计89验钞机配件3的注塑模具设计论文Word文件下载.docx
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本论文便是以典型的塑料制品的注塑模具的设计为主题，按步骤介绍了我在设计中地思路与计算。
实际中的模具是一个无法批量生产并且需要反复修补的产品，生产中的经验占了相当大的成分。
作为我第一次的设计我只能以勤补拙，多查找相关的资料，多请教指导老师，多下工厂观看实际中模具的工作情况。
虽然现在整体模具的理论水平不高但是我同时坚信模具行业必将并且正在走向理论成熟的一天，所以我们绝不能放弃对理论数据的分析而一味的遵循经验数字。
这是我大学的句号性工作，我希望句号是圆的但是我知道我的水平还很有限，我在该行业的路才刚刚开始，我会不断的学习，让我的水平不断提高，为振兴我国的塑料加工行业而奋斗。
本毕业设计课题的任务、要求、技术难点及要达到的预期效果如下：
首先，要了解整个模具行业近十年来设计的发展概况以及应用水平，特别是注塑模具设计的先进技术和方法。
其次，应熟练掌握Pro/E应用软件，还要了解目前应用较为广泛的其他应用软件。
再次，必须对成型材料的成型特性有足够的了解，并应该学会应用CAE软件进行测试分析；
最重要的是掌握注塑模具的设计特点和结构特点。
我要解决的主要问题是设计出一套完整的验钞机配件的注塑模具（特别是结构设计），最后需要利用Pro/E软件绘出验钞机配件注塑模具的一个装配图，还有凸、凹模的零件。
为了解决这些问题，我必须首先明确注塑模具的设计流程，并作出详细的工作进度计划，在其间应了解各种软件的应用，特别要熟练掌握Pro/E软件；
掌握注塑模具的设计程序、规范及结构特点；
了解模具的标准件，以提高模具设计效率，减少设计周期。
还应掌握零件尺寸和公差与零件的设计的几何要求关系，因为在设计模具时，必须根据制件的尺寸和精度要求来确定相应的成型零件的尺寸和精度等级，得到零件的工作尺寸；
模具的制作是在高温进行的，所以应了解模具的各种材料属性（要求其综合性能良好，冲击韧性，力学强度较好，尺寸稳定，耐化学性、电化学性能良好），特别是它的收缩率。
所有这些资料必须通过图书馆查找期刊文献、会议文献以及专业书籍得到，所以还要熟练的资料的检索。
第二章：
制件设计
2.1制品材料性能
本制品要求以ABS为材料，下面对其成型特性进行分析。
1：
ABS由苯乙烯-丁二烯-丙烯腈三种物质共聚而成，因此，兼有三种物质各自的特性，其综合性能良好，冲击韧性，力学强度较好，尺寸稳定，耐化学性、电化学性能良好，易于成型和机械加工与372有机玻璃的熔接性良好，可做双色成型塑料，各表面可镀铬。
2：
收缩率0.4%--0.7%本制品取0.5%
密度1.03—1.07（g/cm3）本制品取1.05（g/cm3）
塑件体积1.7（cm3）
总体积4.1（cm3）
3：
脱模斜度对于脆性材料，一般都应取脱模斜度，ABS属于脆性，因此其推荐脱模斜度为：
型腔：
40’--1°
20’该模具选取1°
，型芯：
35’--1°
本制品取50’，脱模斜度的取向根据塑件内外形尺寸而定，塑件内孔以型芯小端为准，尺寸符合图样要求，斜度由扩大方向取得，塑件外形以型腔（凹模）大端为准，尺寸符合图样要求，斜度由缩小方向取得，一般情况下，脱模斜度不包括在塑件的公差范围内。
2.2成型参数
注射机螺杆式
预热温度：
80—85（℃）
时间：
2—3（s）
料筒温度后段：
150—170（℃）
中段：
165—180（℃）
喷嘴温度170—180（℃）
模温75—85（℃）
成型压力100—130（MP）
成型时间注射：
20—90（s）
保压：
20—25（s）
冷却：
20—120（s）
周期：
50—220（s）
螺杆转速30（r/min）
2.3成型特性
1：
不定型料，牌号多，本制件采用GE公司产品。
2：
吸湿性强，含水量小于0.3%，须干燥。
3：
流动性中等，溢边料0.04mm。
4：
宜采用高料温低模温，ABS流动性能好，而且塑化温度较低，建议熔体模具入口温度250℃左右，此外，由于制件厚度较大（8mm），要适当延长保压时间，使补料充分，使不产生缩坑等表面质量缺陷，并可减少体收缩率。
该制品形状比较小，结构简单，宜采用两板式模架，模具结构为一模二腔。
锁模力大小适中，熔体入口温度180℃，模具温度80℃，充模时间7s，保压时间6s，充填保压切换点98%。
2.4制件外形设计
制品外行如图2-1所示，设计中除应按制品外形尺寸、精度要求进行设计外，应考虑效率与后期模具设计及加工。
根据该制品的结构特点，现将设计中应注意的要点总结如下：
最大外观尺寸53mmx24mmx12mm，其余尺寸通过测量实体获得，ABS属于中等流动性的材料，故塑件壁厚应稍大一些，否则，尚未充满时，
前端已形成冷接痕，因此，本制品厚度取8mm。
Proe是功能相当强大的三维设计
软件，本次设计从制件设计到模具设计、工程图生成，全都应用该软件，在应用的过程中遇到了很多的困难，同时，在解决困难的图2-1制件图
过程中也总结了一些经验，设计的整个过程，以及一些体会将在文章的最后作详细阐述。
第三章：
标准件的选择
模具的标准化对于生产中提高效率、改善生产环节有着很重要的作用，近年来在模具行业，特别是塑料模具行业，标准件的大量运用使生产更趋于标准化、简单化，同时，对于生产安全和高效起到很重要的作用，还有利于模具的国际交流和组织模具出口，打入国际市场。
在我国一般采用1984年2月27日由国家标准批准公布的标准，共11种通用零件，在这里，我们只介绍模架的选用，其他的零件在以后的章节中介绍。
3.1标准模架的选取
模架是设计制造塑料注射模的基础部件，其他部件的设计与制造均依赖于它，选择模架要根据制品的尺寸及大小，同时考虑注射机的参数，本次设计因参照生产实例，工厂中多采用香港龙记公司的模架，因此，本次设计也选用该公司产品，其模架标记为：
SC型，外观尺寸185×
180×
150如图3-1所示
图3-1模架
第四章注射机的选择
根据制件质量1.89克，总的注塑质量为4.38克，ABS的性能及第一部分分析，选用注射机为：
SZ-25/20注射机，其参数如表４－１
表４－１注射机参数
理论注射量 （ｃｍ３）
25
螺杆直径 （ｍｍ）
注射压力 （ＭＰａ）
200
注射速率 （ｇ/s）
35
螺杆转速 （r/min）
0—220
模板行程 （ｍｍ）
210
锁模力 （ＫＮ）
拉杆内间距（H×
V）（ｍｍ）
242×
187
模具最大，最小壁厚（ｍｍ）
220 110
模具定位孔直径 （ｍｍ）
55
喷嘴球半径 （ｍｍ）
SR12
下面对注射机各项参数进行校核：
４.１：
最大注射量校核
对于螺杆式注射机，其最大注射能力通常通过以螺杆再料筒内最大推进容积表示，因此，最大注射量就是该体积的塑料熔体在料筒内的温度及压力下的重量。
最大注射量用下式计算：
Ｇｍａｘ＝Ｍ×
Ｄ×
Ｃ （ｇ） （４－１）
式中：
Ｍ―――注射机规定注射容积 （ｃｍ３）
Ｄ―――注射塑料在常温下的比重 （ｇ／ｃｍ３）
Ｃ―――料筒温度下塑料体积膨胀率的校正系数,
对于非结晶塑料取０.９３
根据表４－１及表２－１数据，代入公式４－１得
Ｇｍａｘ＝25×
1.05×
0.93＝24.4
又制件重量为：
Ｇ1＝1.89ｇ，Ｇ2＝流道总质量为1.6ｇ
所以，Ｇｍａｘ＞2×
Ｇ1＋Ｇ2=4.38 该项指标符合要求
４.２：
注射压力较核
ABS为中等流动性材料，且制件较小，所以注射压力应取得稍小一些，经分析得到，注射压力应选取80Mp，因为上述结果以充分考虑塑料从喷嘴到型腔过程中的压力降，由上表得知注射机的最大压力为200Mpa，完全符合要求。
４.３：
锁模力校核
在高压的塑料熔体充满型腔的时候，会产生一个很大的力，使模具沿分型面涨开，产生溢边跑料现象，因此，采用下式对锁模力进行校核：
F＞P×
A （４－２）
其中：
F——注射机额定锁模力 （Ｎ）
A——塑件和浇注系统在分型面上的投影之和 （ｍ２）
P——熔融塑料在型腔内的压力 （Ｐａ）
上式中，A小于等于制件的外观尺寸乘以2，取为2.54×
e-3
P用下式求得：
P＝Q×
k （４－３）
Q——料筒内注射机施于塑料上的压力 （Ｐａ）
ｋ——损耗系数，一般取１／３——２／３，本制品取1／３
将Q＝2×
e8 ｋ＝1/3代入式４－３得：
P＝6.67×
e7
然后将前面各数值代入式４－２右端，得：
6.67×
e7×
2.54×
e-3＝1.7×
e5
又：
F＝2.5×
e5＞1.7×
故该项指标同样符合要求。
４.４模具与注射机安装部分相关尺寸较核
注射机喷嘴头的球面半径同与其相接触的模具主流道始端的球面半径必须吻合，或前者大于后者，在本模具中，前者为SR12，后者为SR11，符合要求。
同时，为了使模具主流道与注射机喷嘴的中心线相重合，注射机固定板上设有定位圈，定位孔与定位圈之间呈松动的动配合。
各种注射机，可安装模具的最大厚度和最小厚度要介于注射机最大模厚和最小模厚之间，前面已经提到模架外形185×
150，完全符合要求。
动模与定模的模脚尺寸应与注射机移动模板和固定模板上的螺钉的大小和布置尺寸相适合，以便紧固在相应的模板上。
４.５开模行程与顶出装置较核
各种注射机的开模行程是有限制的，取出制件所需要的开模距离必须小于注射机的最大开模距离，本次采用的注射机，其最大开模行程与模厚无关，因此，对于单分型面的注射模，采用下式进行校核：
Ｓ＞＝Ｈ１＋Ｈ２＋１０ （ｍｍ） （４－４）
Ｈ１——脱模距离（顶出距离） （ｍｍ）
Ｈ２——制件高度，包括浇注系统在内 （ｍｍ）
Ｓ——注射机最大开模行程 （ｍｍ）
已知：
Ｈ１＝15，Ｈ２＝60，Ｓ＝160
所以：
15＋60＋10＜160，符合要求
第五章浇注系统设计
5．1概述
浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道，浇注系统由主流道、分流道、进料浇口和冷料穴组成。
浇注系统设计要点：
[3]
（1）浇注系统力求距型腔距离近、一致，并且首先进入制品的厚避部位、不宜直冲型芯（尤其是细小型芯）镶嵌件；
应避免产生熔接痕，利于排气。
（2）其位置力求在分型面上，便于加工并易于快速、均匀、平稳地充满型腔；
主流道入口应在模具中心位置；
（3）有利于制品的外观，并易于清除。
当产生矛盾无法处理时，可以协商修改制品结构。
（4）对大型制品和功能性制品，力求用模拟软件分析充填过程，以保证制品的内在质量和尺寸精度的要求。
（5）大批量制品，浇注系统应自动脱落并自动与制品分离，以利实现自动化生产；
（6）还应考虑到制品的后续工序，利于后续工序的加工、装配、工序间运送和管理，必要时设计辅助流道，将制品联为一体。
根据以上设计要点本制品设计采用普通浇注系统。
5.2主流道设计
主流道是连接注射机喷嘴与分流道的塑料熔体通道，熔融塑料进入模具时首先经过它，它与注射机喷嘴在同一轴线上，物料在主流道中并不改变方向，主流道截面为圆形，为了使凝料从主流道中拔出，设计成圆锥型，主流道锥度一般为2°
—4°
，粘度大的也可以为3°
—6°
，大端直径3mm,小端直径2mm，大于喷嘴1mm符合要求，否则，主流道中凝料将无法顺利脱出，或因喷嘴与主流道对中稍有偏离而妨碍塑料顺畅流动，主流道长度由模板决定，本次设计中，取为43.2mm。
由于主流道要与高温的塑料和喷嘴反复接触和碰撞，所以，模具的主流道部分设计成可拆卸的主流道衬套即浇口套，如图5-1所示，注意，浇口套与喷嘴接触处作成半球形的凹坑，二者应严密配合，以避免高压的塑料从缝隙处溢出。
（a）浇口套在定模中的布置（b）浇口套三维图
图5-1浇口套
冷却道和顶料杆的设计：
模具的冷却道设在上下型腔所在的动定模板上，直径稍大于主流道大端直径，以利于冷料流入，因为本塑件体积较小，所以冷却道设计为直通式，分模时顶料杆将凝料从主流道里顶出，，故制件顶出时，冷料也一同被顶出，即可将制件连同浇注系统凝料一道取下。
5．3分流道设计
分流道是主流道与浇口之间的连接通道，一般开设在分型面上，温度与模具温度相同，具有分流和转向的作用。
多型腔的模具一定设置分流道。
1.分流道的长度和断面尺寸：
分流道长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置，从输送熔体时的减少压力损失和热量损失及减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。
根据下述经验公式确定分流道的直径。
D=0.2654
式中W————流经分流道的塑料量（g）
L————分流道长度（mm）
D————分流道直径（mm）
对于粘度较大的塑料，按上式算出的D值乘以1.20—1.25的系数。
本模具分流道的直径为Ø
4mm
2.分流道的布置如图5-2所示：
图5-2分流道布置
3.分流道与浇口的连接：
分流道与浇口的连接处应加工成斜面，并用圆弧过渡，有利于塑料熔体的流动及填充。
由于这种分流道易于机械加工，且热量损失和阻力损失均不太大，故为最常用形式。
5．4浇口设计
浇口的形状和尺寸对制件质量影响很大，浇口在一般情况下是整个流道中截面最小的部分，同时，对于非牛顿行为明显的塑料熔体，浇口尺寸增大时，再一定剪切速率范围内，不能明显的提高充模速率，要改善充模流动必须大幅度的增大浇口尺寸，在特殊情况下，小而短的浇口由于摩擦生热引起物料粘度进一步降低，甚至比尺寸较大的浇口易充满薄壁型腔。
侧浇口又称边缘浇口，一般开设在分型面上，从塑件的外侧面进料，如图5-2所示，侧浇口是典型的矩形截面浇口，能方便的调整充模时的减切速率和浇口封闭时间，因此也称之为标准浇口。
侧浇口的特点是浇口截面形状简单，加工方便；
能对浇口尺寸进行精密加工；
交口位置选择比较灵活，以便改善充模状况；
去除浇口方便，痕迹小。
侧浇口特别适用于两板式多型腔模具，但是塑件容易形成熔接痕、缩孔、凹陷等缺陷，注射压力损失较大，对于壳体型塑件会排气不良。
因此，根据本制品的特点，其潜侧浇口末端为矩形式浇口，侧浇口处矩形长、宽、高为1.5mm、0.5mm、0.1mm。
5．5塑件上浇口开设部位的选择
避免熔体破裂，为避免这一缺陷，令浇口正对着型腔壁，使高速流改变流向，降低速率，均匀填充。
从有利于流动、排气、补缩的角度考虑，当制件壁厚相差较大时，应该将浇口开设在截面最厚处，如果开在最薄处，则物料进入型腔后，不但流动阻力大，而且容易冷却，这都会影响物料的流动距离，同时浇口位置应有利于排气，因此，在远离浇口的本制品因有13根顶杆，可以用顶杆的间隙进行排气，同时，由于型腔通道阻力不一致，塑料熔体首先充满阻力最小的空间，因此，最后充满的不一定是在离浇口最远的地方，而往往是制件最薄处，因此，再这些地方应加强排气。
第六章成型零部件设计
型腔是模具上直接用以成型制品的部分，成型零件是指构成模具型腔的零件，通常包括凹模、凸模、成型杆、成型环等，设计时首先根据塑料性能、制品的使用要求确定型腔的总体结构、进浇口、分型面、排气部位、脱模方式等，然后根据制件尺寸，计算成型零件的构成和其它细节尺寸，以及机加工工艺要求等，此外，由于塑料熔体有很高的压力，因此，还应该对关键成型零件进行强度和刚度校核。
6.1分型面的设计
分型面的选择应注意以下几方面的因素：
[10]
塑料在型腔中的方位，一般采用一个与注射机开模方向相垂直的分型面，特殊的采用较多的分型面，应设法避免侧向分型和抽芯机构，因此，在安排制件在型腔中的方位时，要尽量避免与开模方向相垂直方向有侧凹或侧孔。
分型面形状，一般分型面是与注射机开模方向相垂直的平面，但也有将分型面作成倾斜的平面或弯折面或曲面，这种平面虽加工困难，但型腔制造和制品脱模比较容易，有和模对中锥面的分型面也是曲面。
分型面位置，除开设在制件端面轮廓最大的地方才能使制件顺利的从型腔中脱出外，还应考虑以下几点：
（1）：
因为分型面不可避免的要在制件上留下溢料痕迹，故分型面最好不选在制品光亮平滑的外表面和带圆弧的转角处。
（2）：
从制件的顶出考虑，分型面要尽可能的留在动模。
（3）：
从保证制品各部分同心度出发，同心度高的塑件，取分模面时最好把要求同心的部分方在一侧。
（4）：
有侧凹或侧孔的制件，当采用自动侧向分型抽型机构时，除了液压抽芯能够获得较大的侧向抽拔距离外，一般分型抽芯机构侧向抽拔距离都较小。
取分型面时，应首先考虑将侧芯和分型距离长的放在动、定模开模的方向，而将短的一边作为侧向分型抽芯。
同样，投影面积大的分型面应作为主分型面，对于有顶出机构的模具，采用动模边侧向分型抽芯，模具结构简单，抽拔距较长，故选分型面时应优先考虑把制件的侧孔或侧凹放在动模边。
6.2排气槽的设计
当塑料熔体注入型腔时，如果型腔内原有气体、蒸汽不能顺利的排出，将在制品上形成气孔、接逢、表面轮廓不清，不能完全充满型腔，同时还会因气体被压缩而产生高温灼伤制件，使之产生焦痕，而且型腔内气体被压缩产生的反压力会降低充模速度，影响注射周期和产品质量,因此设计时必须开排气槽。
排气槽设在塑料流的末端，一般开设在分型面凹模一侧，槽深取0.25—0.1mm，宽1.5—6mm，以塑料不进入排气槽为度，此外，还可以利用顶出杆和顶出孔的配合间隙逸气，还可用活动型芯和型芯孔配合间隙排气，排气间隙取0.3—0.05mm。
本制件不须另开设排气槽，主要利用大量的顶杆配合间隙和分型面的间隙进行排气。
6.3成型零件结构设计
构成型腔的零件统称为成型零件，它主要包括凹模、凸模、型芯、镶块、各种成型环、各种成型杆。
由于型腔直接与高温高压的塑料相接触，它的质量直接关系到制件质量，因此，要求它有足够的刚度、强度、硬度和耐磨性，以承受塑料的挤压力和料流的摩擦力和足够的精度和表面光洁度，光洁度要求▽8以上，以保证塑料制件的表面光洁亮美观、容易脱模。
一般来说，成型零件要进行热处理，使其具有Hgc40以上的硬度。
本制品上、下型腔（如图6-3）、型芯（如图6-4）加工较困难，因此型腔用整体镶拼式的结构。
图6-3型腔图6-4型芯。
6.4成型零件尺寸的影响因素
所谓工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要包括型腔和型芯的径向尺寸，深度尺寸。
任何塑料制品都有一定的尺寸要求，在使用和安装中有配合要求的塑料制品，其尺寸精度要求较高。
在设计模具时，必须根据制件的尺寸和精度要求来确定相应的成型零件的尺寸和精度等级，影响塑料制品精度的因素较复杂，可以用下面的公式来说明：
δ=δz+δc+δs+δj+δa（6-1）
δ—塑料成型公差
δz-成型制造公差
δc-型腔在使用过程中的总摩擦
δs-塑料收缩率波动引起的塑料尺寸变化
δj-可动成型零件因配合间隙变化而引起的制件尺寸变化值
δa-固定成型零件因安装误差引起制件尺寸的变化值
下面对主要的三个因素，δz，δc，δs进行介绍。
成型零件制造公差的影响
它直接影响制件尺寸，用Δz来表示，它与制件尺寸关系：
Δz=c
（6-2）
Δz—成型零件制造公差值（mm）
Lm—成型零件制造公差（mm）
c---常数，由加工精度等级确定
实践表明模具制造公差占塑料总公差的三分之一左右，因此再确定成型零件尺寸时取塑件总公差的1/3。
型腔成型零件磨损
塑料在型腔中的流动或塑件脱模时与型腔壁摩擦，都会产生零件磨损。
在加工过程中成型零件不均匀磨损，使表面光洁度降低，其中，脱模上主要的，因此，凡是与脱模方向垂直的面不考虑磨损，与脱模方向平行的才考虑，磨损量根据模具寿命选取，对于，我所设计的大型制件最大磨损量应取总公差的1/6以
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