智能电动洁面仪壳体的注塑模具设计

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1、毕业设计摘 要本次毕业设计的课题是智能电动洁面仪壳体的注塑模具设计，其中主要利用的软件有PRO/E和AutoCAD。设计过程中主要包括了零件结构特点分析、零件材料的选择、浇注系统设计、冷却系统的设计及模架结构设计。这是一个把传统的模具设计制造模式和计算机绘图软件Pro/E结合在一起，最后利用AutoCAD绘制了该副模具的总体装配图和重要零件的零件图得过程。本次设计的中的塑料产品和塑料模具工业在当前国民经济中占据重要地位，在塑料制品的生产中，高质量的模具设计、先进的模具制造设备、合理的加工工艺、优质的模具材料和现代化的成型设备等都是成形优质塑件的重要条件。本产品的设计考虑到产品特点、生产经济效益

2、和设计质量。所设计的模具结构简单，机构运行可靠，所绘制的模具图纸对实际生产具有指导意义。本次设计分四章来阐述整个设计的分析思路和设计过程。关键字：注塑；PRO/E； AutoCADAbstractThe issue is the graduation housing injection mold design, the main use of the software has a PRO / E and AutoCAD. Design process includes analysis of structural characteristics of parts, spare parts ma

3、terial selection, design of gating system, cooling system design and structural design of mold. This is a mold of the traditional manufacturing model and computer graphics design software Pro / E combination, the last use of AutoCAD drawing of the die deputy general assembly drawings and part drawin

4、gs were important parts of the process. The design of plastic products and plastic mold industry occupies an important position in the national economy in the production of plastic products, high-quality mold design, mold manufacturing of advanced equipment, reasonable processing technology, high-qu

5、ality materials and mold molding equipment, modern high-quality plastic parts are forming an important condition. This product is designed taking into account the product characteristics, production cost and quality of design. The die structure design is simple, reliable institutions, the drawing di

6、e drawing on the actual production of guidance. The four chapters designed to illustrate the analysis of the design ideas and design process.Key word: injection ；PRO/E； AutoCAD目录1 绪论11.1 选题的依据及意义11.2 国内外研究现状及发展趋势12 壳体工艺性分析42.1 材料性能42.2 成型特性和条件52.3 结构工艺性52.4 零件体积及质量估算52.5 壳体注塑工艺参数的确定52.6 初选注射机的型号和规格6

7、3 壳体注塑模具的结构设计83.1 分型面的选择83.2 确定模具基本结构及模架的选定83.3 确定型腔的数量和布局93.4 浇注系统设计93.4.1 主流道设计93.4.2 分流道截面设计及布局103.4.3 浇口设计及位置选择113.4.4 冷料穴设计123.4.5 浇口套的设计133.5 注塑模成型零部件设计143.5.1 型腔、型芯结构设计143.5.2 成型零件工作尺寸计算143.6模架及标准件的选择163.6.1 模仁尺寸计算163.6.2 模架选择173.7 合模导向机构设计183.7.1 导向机构的总体设计193.7.2 导柱设计193.7.3 导套设计203.8 脱模机构设计

8、213.8.1 外斜顶出机构设计213.8.2 推杆顶出机构设计213.9 排气系统设计223.10 冷却系统设计224注射机相关参数校核244.1型腔数量的校核244.2注射机工艺参数的校核24设计总结30参考文献31致 谢32IV1 绪论1.1 选题的依据及意义随着现代制造技术的迅速发展、计算机技术的应用，在电子消费品产业中模具已经成为生产各种玩具不可缺少的重要工艺装备。特别是在塑料产品的生产过程中，塑料模具的应用及其广泛，在各类模具中的地位也越来越突出，成为各类模具设计、制造与研究中最具有代表意义的模具之一。而注塑模具已经成为制造塑料制造品的主要手段之一，且发展成为最有前景的模具之一。注

9、射成型是当今市场上最常用、最具前景的塑料成型方法之一，因此注塑模具作为塑料模的一种，就具有很大的市场需求量。所以我选壳体注塑模具设计作为我毕业设计的课题。本课题应用性强，涉及的知识面与知识点较多，如注塑成型、模具设计、三维造型、运动仿真以及二维三维软件的应用。通过本课题的设计，将会在下述基本能力上得到培养和锻炼（1）塑料件制品涉及及成型工艺的选择（2）一般塑料件制品成型模具的设计能力（3）塑料制品质量分析及工艺改进、塑料模具结构改进设计的能力（4）掌握模具设计常用的商业软件（proe5.0）及同实际设计的结合的能力（5）使自己在文档组织与检索方面的能力得到提高（6）掌握写论文的一般步骤及格式方

10、法，同时提高自己的学习、思考、解决问题的能力，因为注塑模具对我来说是一个新的领域。1.2 国内外研究现状及发展趋势近年来我国的模具技术有了很大的发展，在大型模具方面，已能生产大屏彩电注塑模具、大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具。机密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。在成型工艺方面，多材质塑料成行模、高效多色注塑模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新业取得了较大进展。气体辅助注射成形技术的使用更趋成熟。热流道模具开始推广，有些单位还采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。当前国内外用于注塑模具方面的先进技术主要有以下几种： （1

11、）热流道技术 它是通过加热的办法来保证流道和浇口的塑料保持熔融状态。由于在流道附近或中心设有加热棒和加热圈，从注塑机喷出口到浇口的整个流道都处于高温状态，使流道中的塑料保持熔融，停机后一般不需要打开流道取出凝料，再开机时只需加热流道到所需温度即可。这一技术在大批量生产塑件、原材料较贵和产品质量要求较高的情况下尤为适用。热流道注塑成型技术应用范围很广，基本上，适用于冷流道模具加工的塑料材料都可以使用热流道模具加工，许多产品如手机壳、按键、面板、尺寸要求精密的机芯部件等都是采用热流道技术成型。一个典型的热流道系统一般由如下几大部分组成：（1）热流道板（MANIFOLD）；（2）喷嘴（NOZZLE）

12、 ；（3）温度控制器；（4）辅助零件。(2) 气体辅助注射成形技术 它是向模腔中注入经准确计量的塑料熔体，在通过特殊的喷嘴向熔体中注入压缩气体，气体在熔体内沿阻力最小的方向前进，推动熔体充满型腔并对熔体进行保压，当气体的压力、注射时间合适的时候，则塑料会被压力气体压在型腔壁上，形成一个中空、完整的塑件，待塑料熔体冷却凝固后排去熔体内的气体，开模退出制品。气体辅助注射成形技术的关键就是怎么合理的把握注入熔融的塑料的时间与充人气体的时间的配合。气体辅助注射可以应用在除特别柔软的塑料以外的任何热塑性塑料和部分热固性塑料。应用气体辅助注塑成型技术，可以提高产品强度、刚度、精度，消除缩影，提高制品表面质

13、量；降低注射成型压力以减小产品成型应力和翘曲，解决大尺寸和壁厚差别较大产品的变形问题；简化浇注系统和模具设计，减少模具的重量减少塑件产品的重量，减少成型时间以降低成本和提高成型效率等。气体辅助成形周期可分为如下六个阶段：塑料熔体填充阶段、切换延迟时间、气体注射阶段、保压阶段、气体释放阶段、推出阶段。（3）共注射成形技术 它是使用两个或者两个以上注射系统的注塑机，将不同品种或者不同色泽的塑料同时或者先后注射进入同一模具内的成形方法。国内使用的多为双色注塑机。采用共注射成形方法生产塑料制品时，最重要的工艺参数是注射量、注射速度和模具温度1。反应注射成形技术 它是将两种或者两种以上既有化学反应活性的

14、液态塑料（单体）同时以一定压力输入到混合器内进行混合，在将均匀混合的液体迅速注入闭合的模具中，使其在型腔内发生聚合反应而固化，成为具有一定形状和尺寸的塑料制品通常这种成形过程称之为RIM。在制造方面，CAD/CAM/CAE技术的应用上了一个新台阶，一些企业引进CAD/CAM系统，并能支持CAE技术对成形过程进行分析。近年来我国自主开发的塑料膜CAD/CAM系统有了很大发展，如北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等。优化模具系统结构设计和型件的CAD/CAE/CAM，并使之趋于智能化，提高型件成形加工工艺和模具标准化水平，提高模具制造精度

15、与质量，降低型件表面研磨、抛光作业量和缩短制造周期；研究、应用针对各类模具型件所采用的高性能、易切削的专用材料，以提高模具使用性能；为适应市场多样化和个性化，应用快速原型制造技术和快速制模技术，以快速制造成塑料注塑模，缩短新产品试制周期。这些是未来520年注塑模具生产技术的总体发展趋势，具体表现在以下几个方面：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发展的一模多腔所致。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

16、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）推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究开发高压注

17、射成型工艺与模具也非常重要。4）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。5）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发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，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、降低成本；再次是要进一步增加标准件的规格品种。 6）应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。2 壳体工艺性分析2.1 材料性能图2.1所示为壳体立体图,材料为ABS，外观

18、黑色，精度等级一般（5级精度）。ABS为热塑性塑料，密度1.021.05g/cm3，抗拉强度3050MPa，抗弯强度4179MPa，拉伸弹性模量15872277MPa，弯曲弹性模量13802690MPa，收缩率0.3%0.8%2。该材料综合性能好，冲击强度高，尺寸稳定，易于成型，耐热和耐腐蚀性也较好，并具有良好的耐寒性。是目前产量最大、运用最广泛的一种塑料。图2.1 壳体立体图2.2 成型特性和条件其吸湿性强，塑料在成型前必须充分预热干燥（8090下至少干燥2小时），使其含水量小于0.3%。对于要求表面光泽的零件，塑料在成型前更应该进行长时间预热（8090下至少干燥3小时）。塑料加热温度对塑料

19、的质量影响较大，温度过高易于分解（分解温度270）,一般料筒温度为180260，建议温度245成型时宜采用较高的加热温度（对精度较高的塑件，模温宜取50-60，对高光泽耐热塑件，模温宜取60-80）和较高的注射压力（柱塞式注射机：料温180230，注射压力100140MPa；螺杆式注射机：温度160220，注射压力70100MPa）3。2.3 结构工艺性零件壁厚基本均匀，所有壁厚均大于塑件的最小壁厚1mm，借Moldflow软件分析可知注塑成型时不会发生填充不足现象。塑件为壳体类制件, 外表面质地一般,制件内表面有有4个孔，侧面开了个倒扣，总体尺寸较大。该制件虽较大，但结构相对简单，故采用二板

20、单分型结构，制造精度要求一般。2.4 零件体积及质量估算借助于proe5.0软件，直接测量出单个塑件的体V=111380mm3=111.38cm3，质量M=115.8g。浇注系统凝料按一个塑件体积的15%进行估算，则凝料体积V凝=111.3815%=1.67cm3。两个塑件和浇注系统凝料 总体积V总=224.5cm3，总质量M总=233.84g。2.5 壳体注塑工艺参数的确定查实用模具技术手册表12-10，确定ABS塑料的注射工艺参数如下4:注射机类型：螺杆式 螺杆转速：3060r/min 喷嘴形式：直通式 喷嘴温度：180190 料桶前端温度：200210 料桶中段温度：210230 料桶后

21、段温度：180200 模具温度：5070 注射压力：7090MPa保压力：5070MPa 注射时间：35s 保压时间：1530s 冷却时间：1530s 成型周期：4070s 以上参数在试模时可以做适当调整。2.6 初选注射机的型号和规格 注塑机的主要参数有公称注射量、注射压力、注射速度、塑化能力、锁模力、合模装置的基本尺寸、开合模速度、空循环时间等。这些参数是设计、制造、购买和使用注塑机的主要依据：(1)公称注塑量指在对空注射的情况下，注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注射量，反映了注塑机的加工能力。(2)注射压力为了克服熔料流经喷嘴，浇道和型腔时的流动阻力，螺杆(或柱

22、塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力。(3)注射速率为了使熔料及时充满型腔，除了必须有足够的注射压力外，熔料还必须有一定的流动速率，描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。这里从实际注射量在额定注射量的20%80%之间考虑，初选额定注射量在以上的卧式注射机SZ-500/2000注射机5。该设备的技术规范见表2.1。表2.1 SZ-500/2000注射机技术规范注射装置螺杆直径/mm55螺杆转速/（r）0180理论注射容量/cm3500额定注射压力/MPa150注射速率/（g）173塑化能力/（g）30.5锁模装置锁模力/KN2000拉杆间距(HV)/（）570570移

23、模行程/500模具小厚度/280模具最大厚度/500模具定位孔直径/mm160/mm喷嘴口直径/5喷嘴球半径/SR18顶出行程/450顶出力/KN1203 壳体注塑模具的结构设计3.1 分型面的选择模具上用以取出塑料制品和浇注系统凝料的可分离的解除表面，称为分型面，也可称为分模面。选择分型面的基本原则是：分型面应选择在塑件断面轮廓最大位置处，以便于顺利脱模，同时还应考虑以下几个因素6：1)分型面选择应便于塑料制件脱模和简化模具结构，为此，选择分型面应尽可能使塑料制件开模时留在动模。2）分型面应选择在不影响塑件外观质量的部位，使其产生的飞边易于清理和休整。3）分型面选择应有利于排气，为此应尽可能

24、使其分型面与流料末端重合。4）分型面选择应有利于零件的加工。5）分型面的选择应考虑注塑机的技术参数。注塑成型时所需要的锁模力是与塑件在合模方向的投影面积成正比，所以选择分型面时，应尽量选择塑件在垂直合模方向上投影面积较小的表面，以减少锁模力。3.2 确定模具基本结构及模架的选定模具的基本结构有两种：单分型面注塑模和双分型面注塑模。1）单分型面注塑模 是注塑模中最简单、应用最普及的一种模具，它以分型面为界将整个模具分为动模和定模两部分。一部分型腔在动模，一部分型腔在定模。主流道在定模，分流道开设在分型面上。开模后，制品和流道留在动模，制品和浇注系统凝料从同一分型面内取出，动模部分设有推出系统，开

25、模后将制品推离模具。2)双分型面注塑模 它从不同的分型面分别取出流道内的凝料和塑件，又称三板式注塑模具。与单分型面注塑模相比，三板式注塑模具增加了一个可移动的中间板（又名浇口板）。中间板适用于采用点浇口进料的单型腔和多型腔模具。在开模时由于定距拉杆的限制，中间板作定距离的分开，以便取出这两块板之间流道内的凝料，而利用推板或推杆将型芯上的塑件脱出。双分型面注塑模与单分型面注塑模的最大区别就是，双分型面注塑模在生产过程中浇注系统凝料和制品会自动切断分离，便于实现自动化生产，而单分型面的浇注系统凝料通常要人工切除，大大降低了生产效率。本课题壳体为大批大量生产，结构较为简单，要求制品精度一般，故而我选

26、择单分型面注塑模。3.3 确定型腔的数量和布局模具型腔的数量通常是客户或产品工程部根据产品的批量，但因为本制品适用于高校学生的毕业设计，故而型腔数量按注塑机，塑料制品的精度，塑料制品的大小，用料以及颜色的来确定的，型腔数量越多，制品的精度越低，经济性越差，成型工艺越复杂，并且保养和维修越困难，故障发生率越高。确定型腔数量的方法有：根据锁紧力确定，根据最大注塑量确定，根据塑件精度和经济性确定，本零件主要从精度考虑，该零件尺寸中等，为小批小量生产，因此采用一模一腔。3.4 浇注系统设计浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。其作用是将塑料熔体充满型腔并将注射压力充分传递到模腔的各个部位

27、，以获得组织致密、外形清晰、表面光洁和尺寸精确的塑料制件。浇注系统一般由主流道、分流道、浇口、冷料穴四部分组成。3.4.1 主流道设计主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部位开始，到飞流到为止的塑料熔体的流动通道。其直径直接影响到塑料熔体的流动速度和填充时间，直径过大，浇道容积增大，凝料多，增加了冷却时间，且易产生涡流或紊流，制件出现气孔。直径过小，则热量与压力损失大，成型困难。主流道的设计原则是：在保证塑料制件成型良好的前提下，尽量缩短主流道的长度，以使凝料少，压力和热量损失小。一般长度不大于60mm，主流道大端呈圆角过渡，以减小料流转向阻力。和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，具

28、有一顶的锥度，以便熔体的流动和开模时主流到凝料的顺利拔除。主流道尺寸（1）主流道的小端直径 D =注射机喷嘴直径+（0.51） =5+（0.51），取D=5.5mm 。（2）主流道的球面半径 SR =注射机喷嘴球头半径+（12） =18+（12），取SR=20mm 。（3）球面的配合高度 h =3mm5mm,取h=5mm（4）流道长度 L1 =65mm（5）主流道大端直径 D2 =D+2L=7.85 （半锥角 ） 浇口套总长 L0 =70mm3.4.2 分流道截面设计及布局分流道是连接主流道与浇口的熔体涌道，分流道起着分流和转向的作用。分流道设计要求：一是使流道尽快充满型腔，在流道内的压力损失

29、和热量损失小；二是将塑料熔体均衡的分配到各个型腔；三是回料量小。常用的流道截面形状有圆形、梯形、U行和六边形等，在设计中，要减少流道内的压力损失，就希望流道截面积大，要减少散热损失，又希望面积小，故可用流到的截面积与表面积之比来表示流道的效率，其比值越大，效率越高，各种流道截面积的效率见表3.2。表3.2 各种流道截面的效率从上表中可以看出，截面为圆形和正方形的分流道截面效率最大，应用效果应是最好的。但是圆形和正方形分流道工艺性较差。圆形分流道要求开设在分型面两侧，对称分布加工难度大。正方形分流道脱出分流道凝料的阻力大，若去斜度，实质上久变为了梯形分流道，从应用观点看，梯形分流道和U形分流道是

30、最佳选择。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。因为圆形流道界面形状的效率最高，故流道截面形状选为圆形。由其图2.212 确定流道圆形界面直径为6mm1。3.4.3 浇口设计及位置选择浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，是浇注系统的最后部分，其作用是使塑料以较快速度进入并充满型腔，它能很快冷却封闭，防止型腔内还没冷却的熔体倒流。由于外壳表面刻

31、有精美图案，表面成型质量要求较高，不能有浇口痕迹，且选用的是双分型面注塑模具，故选用点浇口比较合理，点浇口是典型的小截面浇口，有如下优点：对浇口的位置限制较小，可以比较自由的选择进料部位。有利于薄壁，长流程和表面带精细花纹图案的塑料件成型。降低塑件内的残余应力，特别是浇口附近。容易从塑件上自行截开，易实现脱模时塑件的自动坠落，并且看不出浇口痕迹。多型腔模具中，容易实现各型腔均衡进料。浇口位置选择应遵循以下几个原则： 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

32、到这些适当值。 浇口设置应有利于排气和补塑。 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，可避免缩孔凹痕产生。 浇口位置的设置应减少或避免生成熔接痕。熔接痕是充型时前端较冷的料流在型腔中的对接部位，它的存在会降低塑件的强度，所以设置浇口时应考虑料流的方向，浇口数量多，产生熔接痕的机会很多。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，熔接痕处强度低，会形成明显的接缝，如果浇

33、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。 浇口位置应避免侧面冲击细长型心或镶件。结合上述几个原则以及制品尺寸，为了保证产品外观表面质量，我选择潜伏式浇口进料。查塑料模具设计手册软件版关于为ABS推荐的潜伏式浇口尺寸如图3.3。图3.3 潜伏式浇口3.4.4 冷料穴设计 冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是去除料流前锋的“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。在外壳注塑模具设计中，采用底部带有拉料杆的冷料穴，这类冷料穴的底

34、部由一个拉料杆构成。拉料杆装在面板上，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穴。专用于推件板脱模机构中。塑料进入冷料穴后，紧包在拉料杆的球形头上，拉料杆固定在面板上，开模时将主流道凝料拉出定模，然后靠推板顶出塑 料制件时，强行将其从拉料杆上刮下脱模。 图3.4 冷料穴 冷料穴长度通常是流道直径d的1.52倍 。本设计是用钩形拉料杆的冷料穴 ，所以 d=6mm 取为4mm 取为5mm。3.4.5 浇口套的设计由于主流道要与高温塑料及喷嘴接触和碰撞，所以模具的主流道部分通常设计成拆卸更换的衬套，简称浇口套。浇口套的作用： 使模具安装时进入定位孔方便而在注塑机上很好的定位并与注塑机喷嘴

35、孔吻合，并能经受塑料的反压力，不致被推出模具。 作为浇注系统的主流道，将料筒的塑料过渡到模具内，保证料流有力畅通的到达型腔，在注射过程中不应有塑料溢出，同时保证主流道凝料脱出方便。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求比较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理，常采用碳素工具钢，如T8、T10等，热处理硬度为50HRC55HRC,浇口套如图3.5。图3.5 浇口套由于该模具主流道比较长，定位圈和衬套设计成分体式，依据GBT 4169.18-2006选择定位圈 定位圈结构尺寸如图3.6所示；定位圈和衬套的固

36、定形式如图3.7所示。图3.6 定位圈结构尺寸图3.7 1-内六角螺纹； 2-定位圈；3-定模座板；4-主流道衬3.5 注塑模成型零部件设计3.5.1 型腔、型芯结构设计型腔是指模具闭合时用来填充塑料成型制件的空间，按型腔的结构不同可将其分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四个结构形式。为提高模具刚度、强度，型腔和型芯均采用整体式结构。模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还

37、要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。3.5.2 成型零件工作尺寸计算成型零件中与塑料熔体接触并决定制品几个形状的尺寸称为工作尺寸。它包括型腔尺寸、型芯尺寸、和中心距尺寸。其中型腔尺寸可分为深度尺寸和径向尺寸，型芯尺寸可分为高度尺寸和径向尺寸。型腔尺寸属于包容尺寸，当型腔与塑料熔体或制品制件产生摩擦磨损后，该类尺寸具有增大的趋势。型芯尺寸

38、属于被包容尺寸，当凸模与塑料熔体或制品制件之间产生摩擦磨损后，该类尺寸具有缩小的趋势。中心距尺寸一般指成型零件上某些对称结构制件的距离，如孔间距、型芯间距、凹槽间距和凸块间距等，这类尺寸通常不受摩擦磨损的影响，因此可视为不变的尺寸。对于上述型腔、型芯和中心距三大类尺寸，可分别采用三种不同的方法进行设计计算。在计算之前，有必要对他们的标注形式及偏差分布做如下规定。制品的外形尺寸采用单向负偏差，名义尺寸为最大值，与制品外形尺寸相对应的型腔尺寸采用单向正偏差，名义尺寸为最小值。制品的内形尺寸采用单向正偏差，名义尺寸为最小值，与制品内形尺寸相对应的型芯尺寸采用单向负偏差，名义尺寸为最大值。制品和模具上

39、的中心距尺寸均采用双向等值正、负偏差，它们的基本尺寸均为平均值。目前，成型零件的工作尺寸主要用两种方法计算，一种称为平均值法，另一种称为公差带法。对平均收缩率较小的塑件一般采用平均值法。ABS材料的收缩率在0.3%0.8%，其平均收缩率。塑件尺寸公差按SJ1372-78标准中的5级精度成型。1圆柱型芯塑件尺寸差源参考塑料成型工艺与模具设计的塑件尺寸公差表3.1得： = （3.1）= （3.2）式中 SC塑料的平均收缩率，ABS为0.5%； 塑件外径尺寸； 修正系数1； 塑件尺寸公差，见上塑料尺寸公差值； 模具制造误差，其他误差忽略，当尺寸小于50mm时，；当塑件尺寸大于50mm 时，。 其余型

40、芯的工作部分的公差如下表类塑件尺寸制品公差计算公式工作尺寸型芯0.440.740.50.52型腔部分塑件尺寸差源参考塑料成型工艺与模具设计的塑件尺寸公差表3.1使用公式： （3.3）符号意思同上型腔的工作部分的公差如下表类塑件尺寸制品公差计算公式工作尺寸型腔1.140.50.743中心距部分心距类尺寸0.560.563.6模架及标准件的选择3.6.1 模仁尺寸计算当模具是多型腔设计时，型腔间的边界距离在25mm35mm之间。所以本模具型腔的边界距离选在30mm。最终前模模仁尺寸确定为280X390X50 后模模仁尺寸确定为280X390X45。3.6.2 模架选择依据前后模仁的尺寸，使用燕秀工

41、具箱的模架命令选取龙记模架CI-4555-A90-B120-C120模架主要零部件参数如下：1）定模座板（550mm x 550mm、厚为35mm）定模座板是模具与注射机连接固定 的板，材料为45钢。通过6个M16的内六角圆柱螺钉与定模固定板连接；定位圈通过2个M6的内六角圆柱螺钉与其连接；定模座板与浇口套为H8/f8配合7。2）定模板（450mm x 550mm，厚70mm）用于固定型芯、导套。固定板应有一定的厚度，并有足够强度，一般用45号钢，调质到230HB270HB。其上的导柱和导套一端采用H7/k6配合，另外一段采用H7/f7配合；定模板与浇口套采用H7/m6配合7。3）动模座板（5

42、50mm x550mm、厚为35mm）材料为45钢，其上的注射机顶孔为直径40 mm。4）动模板（450mmx 550mm，厚100mm）一般用45号钢，调质到230HB270HB，其上的导柱和导柱孔为H7/k6配合7。5）垫块(78mm x 550mm 高120mm)（1）主要作用在动模座板与支撑板之间形成推出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。（2）结构形式可以是平行垫块或拐角垫块，该模具采用平行垫块。（3）垫块材料垫块材料为Q235A，也可以用HT200、球墨铸铁等。该套模具采用Q235A制造。（4）垫块的高度h校核。 （3.4）符合要求。式中 推板厚度

43、，为25mm； 推杆固定板厚度，为30mm； 推出行程，为29.5mm； 推出行程余量，一般为3mm6mm，取3mm；6）推板（290mm x 550mm，厚度25mm）材料为45钢，其上的推板导孔与推板导柱采用H7/k6配合。用4个M12的内六角圆柱螺钉与推杆固定板固定。7）推杆固定板（290mm x 550mm，厚度30mm） 钢材为45钢。3.7 合模导向机构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，但更多的是安装在动模一侧，因为作为成形零件的主型芯一般都安装在动模一侧。导柱与主型芯安装在

44、同一侧，在合模时可以起保护作用。导向机构的作用是保证动、定模能够对准，使动模和定模上的成形表面在模具闭合后形成形状和尺寸准备的腔体。从而保证塑料件形状、壁厚和尺寸。导向机构出了其导向和定位的作用外，还可以增加承受侧压力的能力，保证模具运动平稳。采用标准模架，模架本身带有导向装置，按模架规格选取即可。3.7.1 导向机构的总体设计1）导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部分，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的精度，防止压入导柱和导套后变形。2）该导套采用4根导柱，其布置为等直径导柱不对称布置。3）导柱安装在支承板和模套上，导套安装在定模固定板上。4）为了保证分型面很好的接触

45、，导柱和导套在分型面处应只有承屑槽，在导柱孔口倒角。5）在合模时，保证导向零件首先接触，避免凸模先进入型腔，导致模具损坏。6）动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。依据国标GB4169.5-84结合标准模架选取即可，详细数据见模具工程图。3.7.2 导柱设计1）采用带头导柱，加油槽，如图3.10所示。2）导柱长度必须比凸模端面高度高出6mm8mm。3）为了使导柱能顺利地进入导向孔，导柱端部常做成圆锥形的先导部分。4）导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证有足够的抗弯强度。5）导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按H7/k6配合，导柱滑动部分按H7/f7或H8/f7间隙配合7。6）导柱工作部分

46、的表面粗糙度为0.2um。7）导柱应具有坚硬耐磨的表面、不易折断的内芯。多采用低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢T8A、T10A经淬火处理，硬度为50HRC以上或45钢经调质、表面淬火、低温回火、硬度为50HRC以上。图3.10 导柱3.7.3 导套设计导套与安装在另外一半模上的导柱相配合，用以确定动、定模的相对位置，以保证模具运动导向精度的圆套形零件。导套常用的结构形式有两种：直导套、带头导套。 1）采用带头导套，如图3.11所示。2）导套的端面应倒圆角，导柱孔最好做成通孔，利于排出孔内剩余空气。3）导套孔的的滑动部分按H8/f7 ，H7/f7的间隙配合，表面粗糙度为0.4um。导套外径与模板

47、一端采用H7/k6配合；另外一端采用H7/e7配合镶入模板。4）导套材料可用淬火钢或铜等耐磨材料制造，该模具中采用T8A。图3.11 导套依据国标GB4169.3-84结合标准模架选取即可，详细数据见模具工程图3.8 脱模机构设计3.8.1 外斜顶出机构设计图3.12 外斜顶D=4.2mm 由模架结构知H=60mm 取W=10mm (3.5)取N=8 其余参数详见斜顶工程图 3.8.2 推杆顶出机构设计1）脱模力计算脱模力是指将塑件从包紧的型芯上脱出所需克服的阻力F=AP(ucosa-sina)=5045.6X107X(0.2Xcos2-sin2)X10-6=50.45KNF脱模力A塑件包裹型

48、芯的面积。由proe5.0查得A=5045.6mm2P塑件对型芯单位面积包紧力。 一般为0.8X1071.2X107N之间U塑件对钢的摩擦系数.u取0.21a脱模斜度2）推杆设计该套模具的塑件采用推杆推出，推杆的形式为圆形。一个型腔的推杆数为6根。该套模具的塑件采用推杆推出，推杆的形式为圆形。推杆设计原则1）推杆应设置在脱模阻力大的地方。2）推杆应布置均匀。3）推杆应设在塑件强度、刚度较大的地方。4）推杆直接与模板上的推杆空采用H8/f8间隙配合。5）通常推杆装入模具后，其端面应与型腔地面平齐或高出型腔底面0.05mm0.10mm。6）推杆与推杆固定板，通常采用单边0.5mm的间隙，这样可以降

49、低加工要求，又能在多推杆的情况下，不因各板上的推杆孔加工误差引起轴线不一致而发生卡死现象。7）推杆的材料常用T8、T10碳素工具钢，热处理要求硬度50HRC以上，工作端配合部分的表面粗糙度为 u=0.8um。推杆直径计算公式式中 d推杆直径（mm）K安全系数。通常去K=1.52l推杆长度。依据模架与模具相关尺寸的l=150Q脱模力（N）n推杆根数E推杆材料的弹性模量（MPa）。查表的E=210000MPa带入相关数据的d=8.02mm查GBT 4169.1-2006 的d取10mm校核公式。带入数据的 小于T8钢的许用应力1886MPa。3.9 排气系统设计模板分型面上设置0.1mm深的排气槽

50、用于排气，而且在成型壳体内腔的型芯上设置了12根推杆，排气条件足够。3.10 冷却系统设计在塑料注射成型过程中，注入模腔中熔体的温度一般在200300之间，当制品从模具中取出时，温度一般在60左右，熔体释放出来的热量都传给了模具，为了保证模具正常工作，就必须对模具进行冷却，主要是用冷却水管进行冷却。在壳体注塑模具设计中，采用直径为8mm的冷却水管对模具进行冷却。冷却水管设计要点： 在允许的条件下，冷却水道距不型腔壁不宜太远，也不宜太近，一面影响冷却效果和模具的强度，通常在1220mm范围内。 型腔、型芯或应分别冷却，并应保证其冷却平衡。 水管连接处必须加密封圈密封，防止漏水。 冷却水道不应闯过

51、设有镶块或其接缝部位，以防漏水。 浇口部位是模具上最热的部位，应加强冷却，一般将冷却水的入口设在浇口处。详细数据见工程图。4注射机相关参数校核4.1型腔数量的校核型腔数量的校核（1）由注射机料筒塑化速率校核型腔数量 (4.1)6.221 符合要求式中 K注射机最大注射量的利用系数，非结晶型塑料一般取0.8； M注射机的额定塑化量，改注射机为19g/s； t成型周期，因塑件还比较大，壁厚，取60s; 两塑件的质量，由proe5.0的质量属性查的115.8X2g; 浇注系统的质量。由proe5.0的质量属性查的23g ;（2）按注射机的最大注射量校核型腔数量 (4.2) 符合要求。式中 注射机允许

52、的最大注射量。其他符号意义与取值同前。（3）按注射机的额定锁模力校核型腔数量锁模力校核公式：FKAPm (4.3)式中： F注射机的额定锁模力； A制品和流到在分型面上的投影面积之和(单位是立方厘米)； Pm型腔的平均计算压力（MPa）； K是安全系数，通常取1.11.2塑料熔体对型腔的成型压力是35MPa则KAPm=1.2X2.3903X35X2=334.6KN 符合要求。4.2注射机工艺参数的校核（1）注射量的校核 注射量以容积表示最大注射容积为： Vmax=0.85X335=287.5cm3 最少注射容积： Vmin=0.25XV=0.25X335=83.75cm3 而V=111.38X

53、2=222.76 符合要求。（2）锁模力的校核 前面计算过，符合要求。（3）最大注射压力的校核 注射机的额定注射压力即为该机器的最高压力 Pmax=145Mpa 应该大于注射成型所需调用的注射压力的 即 (4.4) 式中； 为7090MPa； 代入数据计算，符合要求。（4）安装尺寸的校核 最大与最小模具厚度 模具厚度H应满足 式中Hmin=280 Hmax=500 该套模具厚度H=70+100+120+35+35=360mm。 很明显，选择该注射机满足模具设计的要求。（5）开模行程校核 (4.5) 注射机动模板的开模行程，取500mm。 出行程取29.5mm； 包括流道凝料在内的塑件高度；交口

54、套长度为70mm进行校核则H2=70+510= 7580代值计算发现开模行程能满足。 设计总结注塑模具对我来说，是一个全新的领域，以前从没接触过，通过外壳注塑模具的设计，使我获益良多，首先，通过查阅注塑模具设计相关资料，基本掌握了模具设计的原理和基本过程，对注塑模具各个组成部分有了一定的感性认识。其次，增强了我独立思考问题、解决问题的能力，因为所有资料都要去自学，从中发现问题，然后再去想办法解决问题。这对即将踏入社会的我有很大的帮助。最后，认真学习了CAD、PROE5.0等绘图软件，并有了新的认识和提高，就画装配图时手画会不标准和效率低下，又去学习了模具设计的两个工具：燕秀工具箱和LTOOIS

55、工具箱，使画出的图更标准、美观。通过这次毕业设计，不但巩固了我的专业基础理论知识，而且增加了专业知识的宽度，为以后有可能从事这方面的工作打下了一定的理论和实践基础。这次毕业设计让我明白了，虽然对模具设计缺乏经验，只要时刻抱着不断学习，认真、负责、严谨的态度，相信自己能做好就一定可以做好。参考文献1 中国模具工程大典 第三卷：塑料与橡胶模具设计2 塑料模具技术手册编委会编塑料模具技术手册M北京：机械工 业出版社，1997 3 骆志斌主编.模具工实用技术手册M.南京：江苏科学技术出版社，2000.34 陈锡栋，周小玉主编实用模具技术手册M北京：机械工业出版社，2001.75 张国强.注塑模设计与生

56、产应用M.北京：化学工业出版社，20056 骆志高，陈嘉真.塑料成型工艺及模具设计M.北京：工业出版社，20097 石世铫.注射模具设计与制造300问M.北京：机械工业出版社，20108 塑料模设计手册编写组. 塑料模设计手册M. 北京：机械工业出版社，1994.9 屈华昌. 塑料成型工艺与模具设计M.北京: 机械工业出版社，1995.10 伍先明. 塑料模具设计指导M. 北京：国防工业出版社，2006.11 唐志玉. 模具设计师指南M. 北京：国防工业出版社，1999.12 模具制造手册编写组. 模具制造手册M. 北京：机械工业出版社,199613 马金骏. 塑料模具设计M. 北京：中国科学

57、技术出版社，1994.14 夏巨谌,李志刚.中国模具设计大典M. 北京：机械工业出版社，2002.15 张荣清. 模具制造工艺M. 北京：高等教育出版社，2006.16 Kang M,Park S. Computer Integrated Mold ManufacturingJ. Int J Computer Integrated Manufacturing,1995,5:229-239.17 Yau H T,Meno C H.Concurrent Process Planning for Finishing Milling and Dimensional Inspection of Scul

58、pture Surface in Die Mold Manufacturing J. Int J Product Research, 1993, 31(11): 2709-2725.18 LI Xiang, ZHOU Xiong-hui, RUAN Xue-yu Application of Injection Mold Collaborative Manufacturing System J. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2000, 35(4): 1391-1394.致 谢本论文是在老师的悉心指导下完成的。在整个学期的设计过程中，老师认真、负责的指导我们设计的每一个环节，他严谨的治学态度、渊博的理论知识、丰富的实践经验，不仅使我们学到了大量的理论知识，而且使我对待学术的态度都有了很大改变。总之，老师让我获益良多，在此特向老师表示衷心的感谢。此外，还要感谢寝室的室友和班上的同学，是他们在这个设计中给我提出了许多宝贵的建议和意见，并且给予了我很大的关心，鼓励和支持，在此谢谢他们。28