塑料模具毕业设计Word下载.docx
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中文摘要………………………………………………………………3
第一章
对塑料成型模具的认识…………………………………………6
1.1模具的开展趋势…………………………………………………6
1.2设计在学习模具制造中的作用……………………………………6
第二章
原始资料分析…………………………………………………7
2.1
塑件的工艺分析………………………………………………7
2.2
底座盖原料〔PC〕的成型特性与工艺参数………………………7
2.3塑件的结构工艺性……………………………………………9
2.4注射机的选择……………………………………………………10
第三章
分型面及浇注系统的设计………………………………………12
3.1
分型面的选择…………………………………………………12
3.2
浇注系统的设计………………………………………………12
第四章模具设计方案论证……………………………………………17
4.1型腔的布置…………………………………………………17
4.2成型零件的结构确定…………………………………………17
4.3导向定位机构设计……………………………………………17
4.4推出机构的设计………………………………………………18
5.2模具型腔壁厚确实定……………………………………………19
5.3推出机构的设计…………………………………………………20
5.4标准模架确实定………………………………………………20
第六章成型设备的校核计算…………………………………………22
6.1锁模力的校核…………………………………………………22
6.2安装尺寸的校核………………………………………………22
6.3推出机构的校核………………………………………………22
6.4开模行程的校核………………………………………………22
第七章模具的装配………………………………………………23
7.1模具的装配顺序………………………………………………23
设计总结……………………………………………………………24
致谢………………………………………………………………25
参考文献……………………………………………………………26
第1章
对塑料成型模具的认识
1.1模具的开展趋势
近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。
从模具设计和制造角度来看，模具的开展趋势可分为以下几个方面：
低了本钱。
（1）提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。
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开展的一模多腔所致
〔2〕.在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。
CAD/CAM技术已开展成为一项比拟成熟的共性技术，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。
〔3〕开发新的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。
〔4〕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开展，为提高模具质量和降低模具制造本钱，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、降低本钱；
再次是要进一步增加标准件的规格品种。
〔5〕应用优质材料和先进的外表处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。
1.2设计在学习模具制造中的作用
通过对模具专业的学习，掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要求，各种模具的结构特点及设计计算的方法，以到达能够独立设计一般模具的要求。
在模具制造方面，掌握一般机械加工的知识，金属材料的选择和热处理，了解模具结构的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺。
毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用，综合检验大学期间所学的知识。
第2章
原始资料分析
塑件成型工艺分析如图1.1所示：
图1.1塑料盖
熟读塑件图样，在头脑中建立清晰的塑件三维形状，塑料盖的形状简单，两边带有两个槽。
外壳注塑材料首先选用ABS。
我们必须很好多处理底座盖壁厚的均匀，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。
2.2塑料盖原料〔ABS〕的成型特性与工艺参数
1一般性能
ABS的外观为不透明呈象牙色的粒料，无毒、无味、吸水率低其制品可着成各种颜色，并具有90%的高光泽度。
ABS的相对密度为1.05，ABS同其它材料的结合性好，易于外表印刷、涂层和镀层处理。
ABS的氧指数为18.2，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，烧焦但不滴落，并发出特殊的肉桂味。
ABS是一种综合性能十分良好的树脂，在比拟宽广的温度范围内具有较高的冲击强度和外表硬度，热变形温度比PA、PVC高，尺寸稳定性好，收缩率在0.4%～0.8%范围内，假设经玻纤增强后可以减少到0.2%～0.4%，而且绝少出现塑后收缩。
其临界外表张力为34—38mN/cm。
ABS熔体的流动性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，与POM和HIPS类似。
ABS的流动特性属非牛顿流体，其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。
2力学性能
ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用。
即使ABS制品被破坏，也只能是拉伸破坏而不会是冲击破坏。
ABS的耐磨性能优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。
ABS的蠕变性比PSF及PC大，但比PA和POM小。
ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。
ABS的力学性能受温度的影响较大。
3热学性能
ABS属于无定形聚合物，无明显熔点；
熔体粘度较高，流动性差，耐候性较差，紫外线可使变色；
热变形温度为70—107℃〔85左右〕，制品经退火处理后还可提高10℃左右。
对温度，剪切速率都比拟敏感；
ABS在－40℃时仍能表现出一定的韧性，可在-40℃到85℃的温度范围内长期使用。
热分解温度270以上
4电学性能
ABS的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。
5环境性能
ABS不受水、无机盐、碱醇类和烃类溶剂及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。
ABS的耐候性差，在紫外线的作用下易产生降解，置于户外半年后，冲击强度下降一半。
注塑模工艺条件:
注射温度：
180～270℃〔适宜加工温度范围220～250〕；
〔注塞式机，炉温维持在180～230；
螺杆机，炉温维持在160～220〕
模具温度：
一般模温65～85℃，生产具有较大投影面积制件时，定模温度要求70～80，动模温度要求50～60.〔模具温度将影响塑件光洁度，温度较低那么导致光洁度较低〕。
注射压力：
采用较高的注射压力。
注射速度：
中高速度。
料量控制：
每次注射量仅达标准注射量的75%
ABS典型注射工艺条件
工艺参数通用型高耐热型阻燃型
后部180-200190-200170-190
料筒温度中部210-230220-240200-220
前部200-210200-220190-200
喷嘴温度180-190190-200180～190
注射压力MPa70～9085～12060～100
螺杆转速〔r/min〕30～6030～6020～50
模具温度50～7060～8550～70
〔1〕塑件的尺寸精度分析
该塑件需标注公差的尺寸有Φ55,10属于一般精度要求，其他尺寸均为未标注公差的为自由尺寸，可按MT5查取有关尺寸公差。
下表所列为塑件主要尺寸的公差要求。
塑件主要尺寸的公差要求
部位
塑件标注尺寸
塑件尺寸公差
外形尺寸
Φ55
Φ5
内形尺寸
15
10
8
〔2〕塑件的外表质量分析
该塑件外观光洁，塑件外表粗糙度无特殊要求。
〔3〕塑件的结构工艺性分析
①从图纸上看，该塑件的外形为圆形壳，壁厚均匀，且符合壁厚要求。
②由于该塑件无侧孔和内凸，所以不用考虑侧向分型抽芯装置。
③为使塑件顺利脱模，可在塑件内部处增设1°
～2°
的拔模斜度。
综上所述，该塑件可采用注射成型加工。
（4）塑件的生产批量
该塑件的生产类型是大批量生产，因此在模具设计中要提高塑件的生产率，倾向于采用多型腔、高寿命、自动脱模模具，以便降低生产本钱。
塑件体积：
V塑=cm³
塑件质量：
m塑=ρV塑=x1.02=g
式中ρ³
（2）浇注系统凝料的体积初步估算浇注系统的凝料在设计之前是不确定值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.2~1倍来估算。
V总=V塑〔1+0.2〕x2=cm³
（3）选择注塑机总质量V总=V塑〔1+0.2〕x2=cm³
并结合式子那么有：
V总/0.8=/0.8=cm³
。
.
Vj—浇注系统的体积〔g〕；
—塑件体积。
估算浇注系统的体积Vj：
根据浇注系统初步方案进行估算浇注系统体积。
由于该塑件外形较小，且需要比拟简单的抽芯机构，因此采用一模八腔，即n=8
那么Vb=（nVg+Vj）/0.8=
注射压力校核查表可知，HIPS所需要的注射压力为80∽110Mp,这里取p0=100Mp,该注射机的公称注射压力P公150Mp表SZ-160/100型注射机主要技术参数
理论注射量/cm³
160
移模行程/mm
325
螺杆柱塞直径/mm
40
最大模具厚度/mm
300
V注射压力/Mp
150
最小模具厚度/mm
200
-1
105
锁模形式
双曲肘
45
模具定位孔的直径/mm
125
0~200
喷嘴球直径/mm
12
锁模力/km
1000
喷嘴口孔径/mm
3
拉杆内间距/mm
345x345
〔4〕确定模具温度及冷却方式
ABS流动性中等，壁厚一般，因此在保证顺利脱模的前提下应尽量可能降低模温，以缩短冷却时间，从而提高生产率。
所以模具应考虑采用适当的循环水冷却，成型模具温度控制在38～80℃。
第三章分型面及浇注系统的设计
塑料在模具型腔凝固形成塑件，为了将塑件取出来，必须将模具型腔翻开，也就是必须将模具分成两局部，即定模和动模两大局部。
定模和动模相接触的面称分型面。
通常有以下原那么：
〔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局部，由于推出机构通常设置在动模的一侧，将型芯设置在动模局部，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。
不管塑件的结构如何以及采用何种设计方法，都必须首先确定分型面，因为模具结构很大程度上取决于分型面的选择。
该塑件为外壳，外形外表质量要求较高。
在选择分型面时，根据分型面的选择原那么，考虑不影响塑件的外观质量、便于去除毛刺及飞边、有利于排除模具型腔内的气体、分模后塑件留在动模一侧及便于取出塑件等因素，分型面应选择在塑件外形轮廓的最大处，如下图。
3.2浇注系统的设计
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，可以才用一模一腔，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那么：
〔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〔太小那么压力及热量损失大，太大那么塑料消耗大〕：
尽量减少弯折，外表粗糙度要低，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个型腔的深处及角落，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，尽量防止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。
〔1〕主流道和定位圈的设计
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，开模时主流道凝料又能顺利拉出来，主流道的尺寸直接影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。
塑件外外表不许有浇口痕，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
主流道与注射机的高温喷嘴反复接触碰撞，故应设计成独立可拆卸更换的浇口套，采用优质钢材制作，并经热处理提高硬度，定位圈与浇口套分开设计，如下图：
浇口套的材料选用T10A钢，要求热处理后硬度到达43～48HRC。
其尺寸应根据XS-Z-30注射机配套的定位圈尺寸及定模座板的厚度进行确定，浇口套与定模座板之间的配合采用H7/m
由于浇口套与定位圈均属于注射模具的通用件，所以设计者应尽量采用推荐尺寸的浇口套和定位圈。
〔3〕浇口的设计
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局部。
其主要作用是：
型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流。
浇口位置的选择：
<
1>
浇口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>
浇口设置应有利于排气和补塑。
3>
浇口位置的选择要防止塑件变形。
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的熔接痕，而采用点浇口，有利于排气，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，可防止缩孔、凹痕产生。
4>
浇口位置应防止侧面冲击细长型心或镶件。
因点口在脱开时会伤塑件的内外表在这里是可以的，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
8=mm
式中，t是塑件的壁厚，这里t=3mm;
n塑件成型系数，对于ABS其系数为n=0.7.
工厂设计时，浇口深度常常先取小值，故此处浇口深度为1mm.
（2）j计算浇口宽度B=2.4cm。
（4）冷料穴的设计
冷料穴位于主流道的正对面的动模板上，其作用就是收集熔体前锋的冷料，防止
冷料进入模具型腔而影响制品的质量。
本设计仅有主流道冷料穴。
由于该塑件表
面要求没有印痕，采用脱模板推出塑件，故采用与球头形拉料杆匹配的冷料穴。
开模是，利用凝料对球头的包紧力使凝料从主流道衬套中脱出。
〔5〕排气系统的设计
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。
否那么，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。
第四章模具设计方案论证
4.1型腔布置
对于一模一件的模具型腔布置，在保证浇注系统分流道的流程短、模具结构紧凑、模具能正常工作的前提下，尽可能使模具型腔对称、均衡、取件方便。
本模具采用一模一腔，型腔平衡布置在型腔板中间。
成型零件直接与高温高压的塑料接触，它的质量直接影响塑件的质量。
该塑件的材料为ABS工程材料，对外表粗糙度和精度的要求较高，因此要求成型零件有足够的强度、刚度、硬度和耐磨性，应选用优质模具钢制作，还应进行热处理一般使其具备50～55HRC的硬度。
（1）型腔设计
采用整体嵌入式凹模，放在定模板一侧，主要是从节省优质模具钢材料、方便热处理、方便日后的更换维修等方面考虑。
（2）型芯设计
型芯结构设计也应用组合式，可节省贵重模具钢，减少加工工作量。
成型塑件内壁的大型芯装在动模板上。
4.3导向定位机构设计
导向合模机构对于塑料模具是必不可少的局部，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。
如下图：
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：
为防止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。
根据矩形外壳的形状特点，其推出机构可采用推杆推出。
其中推件板推出结构可靠、顶出力均匀，不影响塑件的外观质量，但制造困难，本钱高；
推杆推出结构简单，推出平稳可靠，虽然推出时会在塑件内部型腔留下顶出痕迹，但不影响塑件外观，所以采用推杆推出机构。
第五章主要零部件的设计计算
所谓工作尺寸是零件上直接用以成型塑件局部尺寸，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。
该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算，查有关手册得ABS的收缩率为，根据塑件尺寸公差要求，模具制造公差取δz=1/3Δ，成型零件尺寸计算见下表：
类别
名称
塑件尺寸
计算公式
工作尺寸
型腔计算
型腔的径向尺寸
55
Δ]0+
z
54.77+0.1870
14.81+0.1270
+0.1270
型腔的深度尺寸
8
Lm=[〔1+ScpΔ]0+
7.99+0.0330
型芯计算
型芯的径向尺寸
Hm=Δ]
Φ+0.1270
型芯的高度尺寸
6+0.280
Δ]
9+0.280
+0.280
如果是利用计算公式的话比拟烦琐，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，外表需要耐磨，淬火变型要小，但不需要耐腐蚀性，因为PC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。
塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应有足够的强度和刚度，本模具的凹模采用的是整体嵌入式，因此采用经验数据法查表9-26，依据短边长度b=18mm查参考手册得该型腔侧壁厚厚度S为12mm和型腔底板厚度T为15mm。
采用推管推出机构，由于该塑件的脱模力不是太大，推管的布置空间足够，所以无须用繁琐的计算方法确定推管的尺寸大小，可以根据经验选取d=3mm的国际推管，注意保证推出距离略大于型芯的突出长度2～3mm，即推出距离大于17mm。
综合考虑本塑件采用一模一腔平衡布置、侧浇口一次分型结构、型腔的壁厚要求、塑件尺寸大小、冷却水道的布置等多项因素，估算型腔模板的概略尺寸，查表8-1选取标准模板的尺寸为300x300mmx25mm和300x300mmx25mm选取标准模架A3040—25x25x90（GB/T12555-2006）。
如下图
第六章成型设备的校核计算
锁模力是指注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力。
注射机锁模力的校核关系为F≥kpA
式中F---注射机锁模力，查参考设计手册得SX—ZY-500型柱塞式
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