注塑模具设计毕业论文Word格式文档下载.docx
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1.3.1本课题的内容 9
1.3.2基本要求 9
2.零件材料分析 11
2.1零件的材料及材料的特性 11
2.1.1ABS塑料的特点 11
2.1.2ABS的技术指标 11
2.1.3ABS注射成形工艺参数 11
3.方案的论证 13
3.1.1注射成型的原理 13
3.1.2热塑性注射成型工艺过程 13
3.2注射模具的基本组成 14
3.2.1基本组成 14
3.3方案的论证和初步确定 14
4.注射成型机的选择 16
4.1估算零件体积及质量 16
4.1.1估算零件体积 16
4.2选择注射机及注射机的主要参数 16
4.2.1选择注射机 16
4.3注塑机的校核 17
4.3.1注射基本压力校核 17
4.3.2锁模力的校核 17
4.3.3安装部分相关尺寸的校核 17
4.3.4模具厚度校核 17
4.3.5开模行程的校核 18
5.浇注系统的设计 19
5.1浇注系统的作用 19
5.2浇注系统设计的设计原则 19
5.3浇注系统的组成 19
5.4主流道设计 19
5.5冷料井设计 20
5.6分流道设计 20
5.6.1分流道的布置形式 20
5.6.2分流道长度 20
5.6.3分流道截面形状 21
5.6.4分流道的截面尺寸 21
5.4浇口设计 21
6.成型零件设计 22
6.1分型面的设计 22
6.1.1分型面的分类及选择原则 22
6.1.2分型面的确定 22
图6.1塑件图 22
6.3成型零件结构设计 23
6.3.1成型零件具备的性能 23
6.3.2凹模结构设计 24
6.3.3凸模的结构设计 24
6.3.4影响塑件尺寸和精度的因素 24
7.导向机构设计 25
7.1导向机构的作用和设计原则 25
7.1.1导向机构的作用 25
7.1.2导向机构的设计原则 25
7.2导柱、导套设计 25
7.2.1导柱的设计 25
图7.1导柱 26
7.2.2导套设计 26
8.脱模机构的设计 27
8.1脱模机构的设计原则 27
8.2顶出机构的确定 27
8.3脱模力的计算 27
8.4简单脱模机构 28
8.4.1顶杆脱模机构的设计要点 28
8.4.2顶杆的形状 29
8.5复位装置 29
9.抽芯机构设计 31
9.1抽芯机构的概述 31
9.2抽芯机构的设计 31
9.3滑块+斜导柱的侧向抽芯机构 31
9.3.1斜导柱外侧抽芯机构 31
9.3.1.1斜导柱外侧抽芯机构设计原则 32
9.3.1.2斜导柱的设计 32
9.3.1.3滑块的设计 33
9.3.1.4锁紧块的设计 33
10.温度调节系统设计 34
10.1温度调节系统的作用 34
10.1.1温度调节系统的要求 34
10.1.2温度调节系统对塑件质量的影响 34
10.2冷却系统的机构 34
11.塑料模具用钢 35
11.1注塑模材料应具备的要求 35
11.2模具材料选用的一般原则 35
11.3本模具所选钢材及热处理 35
12.模具装配图 37
12.1模具装配二维图 37
13.模具可行性和环保分析 39
13.1本模具的特点 39
13.2市场效益及经济效益分析 39
13.3环保分析 39
14.总结 40
致谢 41
参考文献 42
毕业设计（论文）知识产权声明 44
毕业设计（论文）独创性声明 45
主要符号表
公称压力注射压力
最大注射量收缩率
体积流量锁紧块的斜角
模具最大闭合高度斜导柱倾斜角
模具最小闭合高度α斜导柱倾斜角
开模行程
最大收缩率模具制造公差
模具制造公差模具磨损量
传热膜系数斜导柱直径
材料的许用应力导滑槽施加的压力
抽芯距塑件对型芯产生的单位正压力
流道中各段流程的厚度塑件包紧型芯的侧面积
模具型腔的总热量为脱模板中心允许的最大变形量
L斜导柱的有效工作长度结晶型塑料溶解潜热
导滑槽与滑块之间的摩擦阻力斜导柱与滑块之间的摩擦阻力
塑料脱模温度抽拔阻力
流道中各段流程的长度
12
1.绪论
1.1前言
近年来，塑料制品在工业、电器、医药、交通运输等行业的应用越来越广泛，是材料工业中发展最快的领域之一。
塑料广泛应用得益于它自身的性能与特点，首先塑料的质量轻，密度小，这使得在相同体积下与其他金属制品相比较，塑料制品的重量就要比金属材料制品的重量轻得多。
第二得益于塑料比强度高，能够更大程度满足设计需要。
塑料注射模具是生产塑料制品的一种工具，也是赋予塑料制品精准尺寸和完整结构的工具。
用塑料注射模具生产的零件，具有生产率高、质量好、成本低等一系列优点。
因此塑料注塑模具发展水平的高低，是一个国家机械水平的重要标尺。
1.2模具发展现状及国内外发展方向
塑料制品是采用塑料为主要原料加工而成的生活用品，工业用品的统称塑料的出现给人类带来了极大地便利，由于其有成本低廉、抗腐蚀能力强、可塑性强、还可用于制备燃料油和燃料气，降低原油消耗等无可替代的优点，自发明之日起就广受欢迎，随着加工工艺的进步和技术的突破，塑料制品渗透进我们生活的方方面面，成为最重要的必需品[1]。
塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的。
近年来，人们对各种设备和用品轻量化及美观和手感的要求越来越高，这就为塑料制品提供了更为广阔的市场塑料制品要发展，必然要求塑料模具随之发展[2]。
注塑成型时将融化的塑料由高压射入模具，经冷却凝固，得到塑料制品的一种加工形式。
它具有成型率高、塑件质量稳定、自动化程度高、成本低等优点，在塑料生产中占十分重要的地位。
注塑模具时注塑成型的一种重要工艺装备，其在注塑成型中处于核心地位。
据统计。
注塑模具在整个模具的总量中占50%以上[3]。
通过对塑料制品的注塑模具的设计，能够熟悉和掌握塑料制品的设计全过程，能够根据塑件材料的不同性能，不同的结构特点，选择适合的模具结构，使我们在塑件结构设计，塑料成型工艺分析等方面有综合提升，为以后从事模具相关工作奠定基础[4]。
大型注塑、精密注塑和薄壁注塑是当前存在的三种主要的注塑形式，由于其注塑工艺的小同，对模具的要求也小同[5]。
随着工业技术的快速发展，“以塑代钢”的零件在电子、电信、医疗、汽车、仪表等行业的应用越来越多,对塑料制品的品质要求也越来越高[6]。
我国的塑料模具工业从起步到现在，历时半个世纪之久，有了很大发展，模具水平有了较大提高[7]。
近年来，随着汽车，家电，电子通讯设备的迅猛发展，在未来的模具市场中，塑料模具占总模具的比例将逐步提高，且发展将会快于其他模具[8]。
先进
西安工业大学毕业设计（论文）
制造技术的出现正急剧改变着模具业的产品结构和生产过程，对模具的要求越来越苛刻[9]。
现如今，模具正向着两个方向发展:
高速、精密、长寿命;
短周期、低成本、高产出[10]。
计算机技术、软件技术、新材料、新技术的发展使得快速经济制模技术如虎添翼，应用范围不断扩大，类型不断增多，创造的经济效益和社会效益越来越显著[11]。
我国注塑模具未来的发展趋势:
CAD/CAM/CAE技术将广泛应用于注塑模具设计；
热流道模具在注塑模具中的比重将逐渐提高；
专用和优质模具材料将不断推陈出新,智能化、自动化研磨抛光将得到应用;
模具标准化程度将不断提高[12]。
国外注塑成型技术在向多工位，高效率，自动化，连续化，低成本方向发展。
因此，模具向高精度复杂，多功能的方向发展[13]。
目前，欧洲模具业已经能感受到来自中国同行所带来的影响和压力，预计到2018年，中国将一跃成为全球最大的模具制造业基地之一。
据相关研究部门调查得知，欧洲模具设计和生产的时间要分别比中国快44%和61%左右，但中国模具设计和生产的成本却只有欧洲同行的91%，因为中国的劳动力成本低廉，对部分国外客户有着很强的吸引力。
同时，欧洲及世界各国之间的模具竞争也相应加剧，像德国近两年半内的模具整体价格就下降了25%左右。
据统计,前些年全球58%的模具是由德国等西欧国家生产，中国等亚洲国家的比例只占到1%，但今后东欧国家的模具将会有较大幅度的增长，而亚洲国家的生产比例将提高至22%左右[14]。
据统计日本一万多家模具企业中生产塑料模和冲压模的各40%左右;
韩国模具专业厂中生产塑料模的占43.9%生产冲压模的占44.8%。
在塑料模具中由于注塑模具能够一次成型形状复杂、尺寸精确的制品适用于高效率、大批量的自动化生产方式使其在塑料模中的占用量超过了5%[15]。
1.3本课题的内容和基本要求
1.3.1本课题的内容
1.根据塑件进行测绘，画出二维及三维零件图且进行结构分析；
2.确定分型面，型腔数目、浇注系统；
初步拟订模具结构方案；
3.选择设备、确定有关工艺参数；
4.方案论证,型腔等结构设计，强度等计算；
5.绘制模具装配图及零件图；
6.应用Pro/E或其他三维绘图软件做出模具三维结构图。
1.3.2基本要求
（1）绘图要求（用AutoCAD和Pro/E软件或其他相应软件）
测绘塑料零件图（二维及三维图）；
模具动模、定模镶块等主要型腔零件图及模具总装配图（二维及三维图）；
（2）根据所设计的模具，编写说明书，具体内容如下：
（编写格式和装订要求按教务处统一规定）
分析塑料件的材料、形状、结构对注塑成型的影响；
分析所采用模具结构方案，着重分析难点（侧抽型、型腔、哈佛模、点浇口、二次顶出机构等）；
分析所有分型面，选出最佳分型面；
确定哪些面有脱模斜度，确定各种配合的形式并说明理由；
分析浇口位置、浇口形式及所采用的理由并说明所采用推顶装置设置的位置及其理由；
对该设计方案各部分应作环保、经济技术分析；
对所选注射机进行校核；
说明该模具的开合模动作过程；
注：
（以上说明均要有相应的插图）
（3）计算下列尺寸
有关成型零件工作尺寸的计算;
斜导柱长度及抽拔力的计算；
成型型腔壁厚、动模垫板厚度校核计算;
冷却水道面积计算；
（4）对设计中典型零件编制工艺规程过程卡（至少2个零件每个零件10道以上的工序）；
（5）外文资料翻译2000英文字符左右（原文第一作者为非中国人的PDF文件格式）
（6）生产批量：
50万件；
2.零件材料分析
2.1零件的材料及材料的特性
该接线端子的材料是ABS塑料
2.1.1ABS塑料的特点
ABS是丙烯腈-丁二苯-苯乙烯共聚物的缩写。
它的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。
ABS制品强度高、刚度好，硬度、耐冲击性、制品表面光泽性好，耐磨性好。
有优良的成型加工性，尺寸稳定性，电镀性能好。
用途广泛，在机械行业用来制造齿轮、泵叶轮、把手、管道、电机外壳等；
在汽车工业ABS制造汽车仪表板，工具舱门，车轮盖，反光镜盒等，还可以用ABS夹层制造小轿车车身，还可以制造水表壳，电气零件等。
2.1.2ABS的技术指标
密度1.02-1.16g/cm3
比体积0.86-0.98cm/g
吸水性0.2-0.4%
收缩率0.4-0.7%
熔点130-160°
C
热变形温度90-108°
抗拉屈服强度830-1030Pa
拉伸弹性模强5000Pa
弯曲强度180Pa
硬度9.7HBS
2.1.3ABS注射成形工艺参数
注射机类型：
螺杆式·
螺杆转速：
30-60r/min
料筒温度：
后段150-157°
中段165-180°
前段180-200°
喷嘴温度：
170-180°
预热温度：
80-85°
模具温度：
50-80°
注射压力：
70-100Pa
注射时间：
20-90s
高压时间：
0-5s
冷却时间：
20-120s
2.1塑件图
3.方案的论证
3.1ABS注射成型的原理及工艺过程
3.1.1注射成型的原理
利用塑料的可挤压性和可模塑性，将粉状成型物料或松散的颗粒从注射机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为黏流态熔体，在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段保压冷却定型时间后，开启模具便可从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制件。
3.1.2热塑性注射成型工艺过程
注射成型工艺过程包括成型前的准备、注射过程和制品的后处理。
（1）成型前的准备
①原料外观的检验和工艺性能的测定；
②物料的预热和干燥；
③嵌块的预热；
④料筒的清洗；
⑤脱模剂的选择。
（2）注射过程
注塑过程可简写为：
加料→塑化→注射→保压→冷却→脱模。
①加热、预塑化螺杆在传动系统的驱动下，将来自料斗的塑料向前输送，压实，在料筒外加热器、螺杆和机筒的剪切、摩擦的混合作用下，塑料逐渐熔融，在料筒的头部已积累了一定量的熔融塑料，在熔体的压力下，螺杆缓慢后退。
②合模和锁紧锁模机构推动模板及安装在动模板上的模具动模部分与定模板上的模具定模部分合模并锁紧，以保证成型时可提供足够的夹紧力使模具锁紧。
③注塑装置前移当合模完成后，整个料筒迁移，使注射机喷嘴与模具主流道口完全贴合。
④注射、保压在锁模和喷嘴完全贴合模具以后，注射液压缸进入高压油，推动螺杆相对料筒前移，将积聚在料筒的头部的熔体以足够压力注入模具的型腔，因温度降低而使塑料体积产生收缩，为保证塑料制品的致密性、尺寸精度和力学性能，需对模具型腔内的熔体保持一定的压力，以补充熔体。
⑤卸压当模具浇口处的熔体冻结时，即可卸压。
同时熔体在型腔内冷却固化
47
成为塑料制品。
⑥开展、推出塑料制品模具型腔内的塑料制品经过冷却定性后，锁模机构开模，并且推出模具内的塑料制品。
（3）塑件后处理
塑件在成型过程中，由于塑化不均匀或由于塑料在型腔中的结晶、定向、以及冷却不均匀而造成塑件各部分收缩不一致，或因其他原因使塑件内部不可避免地存在一些内应力而导致在使用过程中变形或开裂。
因此，应该设法消除掉。
消除的方法有退火处理和调湿处理。
（1）退火处理
①退火处理的目的 a.消除或降低塑料制品成型后的残余应力；
b.降低塑料制品的硬度，提高塑料制品的韧度；
②退火工具烘箱或液体介质（如热水、热油等）；
③退火温度塑料制品使用温度加10-20℃.或塑料制品变形温度减10-20℃。
④退火时间退火时间与塑料制品壁厚有关，通常可按每毫米厚度约需半小时的原则估算。
（2）调湿处理
①调湿目的调湿处理主要是针对吸湿性很强，且易氧化的尼龙类制品，用于消除内应力打到吸湿平衡，以稳定尺寸。
②调湿介质一般为沸水或醋酸钾溶液（沸点为121℃）。
③调湿温度100-120℃。
④调试时间保湿时间与壁厚无关，通常为2-9h。
3.2注射模具的基本组成
3.2.1基本组成
a.成型零件
b.排气系统
c.结构件
d.侧向抽芯机构
e.温度调节系统
f.脱模系统
g.导向定位系统
3.3方案的论证和初步确定
a、第一种采用斜导柱和滑块同在动模一侧，利用斜导柱实现斜抽芯，由于滑块始终不脱离斜导柱，结构比较简单。
适用于抽拔力不大，抽芯距不长的情况。
b、第二种采用三板式结构，斜导柱安装在定模型板上，利用斜滑块六面抽芯机构成型塑件六个滚珠凹槽。
利用弹簧分型实现第一个分型面的打开，定距拉杆实现第二个分型的打开，利用推板顶出机构顶出塑件、实现脱模。
本模具采用第一种方案。
4.注射成型机的选择
4.1估算零件体积及质量
4.1.1估算零件体积
a.计算零件的体积
由天平称得塑件质量为
v塑=m塑ρ=3.72g1.05gcm3=3.8cm3（3-1）
加上飞边及流道损失，选浇口及流道损失
=4
=+=3.8cm3+4cm3=7.8cm3（3-2）
在加工过程中考虑到塑料的利用率，取利用系数=0.8
故注射成型最大注射量应大于或等于即:
≥=7.8cm3/0.8=9.43cm3（3-3）
4.2选择注射机及注射机的主要参数
4.2.1选择注射机
根据注射容积初选注射机型号为HTF86/TJ
表4.1注射机参数
螺杆直径/mm
36
模板最大行程/mm
310
注射压力/Mpa
183
模具最大厚度/mm
360
锁模力/kN
860
模具最小厚度/mm
150
理论注射量/cm3
147
拉杆空间（长×
宽）/mm
360360
4.3注塑机的校核
4.3.1注射基本压力校核
校核所选注塑机的注射压力能否满足塑件成型时所需要的注射压力。
即:
。
查得ABS的注射压力56-176；
根据所选注塑机的公称压力为183；
满足要求
4.3.2锁模力的校核
当高压的塑料熔体充填模腔时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力，即胀型力。
胀型力大小等于塑料制品和浇注系统在分型面上的投影面积之和乘以型腔的压强，它应小于注射剂的额定锁模力，通常取额定锁模力的80%左右，以保证不出现溢料的现象。
即：
F锁≥F胀0.8=A分×
P型（3-4）
两腔总的投影面积为：
=27×
65=1755mm2
由于通常为20～40所以取=40
计算其所需锁模力为：
F锁≥F胀0.8=2.279×
104N
4.3.3安装部分相关尺寸的校核
为了使注塑模能顺利地安装在注射机上并生产出合格的塑料制品，在选用注射机时，还必须校核注射机与模具安装有关的尺寸。
模具的宽度必须小于注射机拉杆间距，即，这样模具才能进入注射机。
360mm350mm，满足要求。
4.3.4模具厚度校核
模具厚度必须满足下式：
Hmin≤H≤Hmax
式中H—模具闭合厚度，mm；
—注塑机所允许的最小模具厚度，150mm；
—注塑机所允许的最大模具厚度，360mm；
根据结构草图，初选的模具厚度为300mm。
则满足要求。
4.3.5开模行程的校核
选用注射机时，应使注射机动模板的开模行程与模具的开模行程相适应。
开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。
对于单分型面的注塑模具，其开模行程按下式效核
S≥H1+H2+5~10mm（3-5）
式中S—注塑加工机最大开模行程（移动模板台面行程），mm;
H1—塑件脱模距离，此模具中为40mm;
H2—包括流道凝料在内的塑件高度，此模具中为50mm,
S=40+50+10=100mm
图4.2二板模开模行程
由于动板模的开模行程310mm大于最小开模行程10
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