毕业设计（论文）盖圈注塑模设计（含全套CAD图纸）

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1、全日制普通本科生毕业论文盖圈注塑模设计THE DESIGN OF INJECTION MOLD FOR THE COVER CIRCLE由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，CAD，PROE图纸等，联系153893706 学生姓名： 学 号： 21 年级专业及班级：2008级机械设计制造及其自动化 指导老师及职称： 学 部：理工学部提交日期：2012年5月目 录 摘要1 关键词1 1 前言2 1.1 塑料模的功能2 1.2 我国塑料模的现状2 1.3 塑料模发展趋势3 2 产品分析3 2.1 塑件分析3 2.1.1 结构分析3 2.1.2 尺寸精度分析4 2.1.3 塑件厚度检测4

2、2.1.4 工艺性分析4 2.2 塑件的原材料分析5 2.2.1 ABS的基本特性5 2.2.2 成型特性53 拟定型腔布局7 3.1 分型面位置的确定7 3.2 型腔数目的确定8 3.3 型腔的布局8 4 塑件相关计算及注塑机的选择9 4.1 塑件相关计算9 4.1.1 投影面积计算9 4.1.2 体积及重量计算10 4.1.3 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力11 4.1.4 注塑工艺参数确定12 4.2 注射机选择及注射工艺参数确定12 4.3 型腔数量及注射机有关工艺参数的校核13 4.3.1 型腔数量的校核13 4.3.2 注射机工艺与安装参数的校核13 5 浇注系统的

3、设计13 5.1 总体设计14 5.2 主流道设计15 5.3 分流道设计16 5.4 进料口设计16 5.5 冷料穴设计17 6 模架的确定及标准件的选用17 6.1 模架17 7 成型零部件设计18 7.1 成型零件的材料选择19 7.2 成型零件结构设计19 7.3 成型零件工作尺寸计算19 7.3.1 凹模径向尺寸的计算19 7.3.2 凹模深度尺寸的计算20 7.3.3 型芯径向尺寸的计算21 7.3.4 型芯高度的计算21 8 合模导向机构设计21 8.1 导向机构21 8.2 导向零件的设计原则22 8.3 导套的设计23 9 脱模机构设计24 9.1 脱模装置24 9.1.1

4、推出机构的设计原则24 9.1.2 顶杆的布置24 9.1.3 推件力的计算25 9.1.4 推杆的设计26 10 加热及排气系统25 10.1 加热系统26 10.2 模具加热装置的要求和计算27 10.2.1 对模具电加热要求27 10.2.2 模具加热装置的计算28 10.3 冷却系统的设计28 10.4 成型周期计算28 10.5 排气机构28 11 注射模具选材29 11.1 塑料模具成型零件（型腔 型芯）的选材29 11.2 模板零件的选材30 11.3 浇注系统零件的选材30 11.4 导向零件的选材30 11.5 推出机构零件的选材31 11.6 顶出机构零件的选材31 11.

5、7 该套模具所用材料的性能比较31 12 结论32 参考文献32 致谢33 附录33盖圈注塑模设计摘 要：随着塑料工业的发展，塑料制品已深入到国民经济的各个部门中，特别是在办公用品、照相器材、汽车、仪器仪表、机械航空、交通、建材产品、日用品以及家用电器行业中的零件塑料化的趋势不断加强，并且陆续出现以塑代金属的全塑产品。本设计介绍了盖圈注塑模的设计与制造方法，应用CAD/CAE/CAM技术，提高了模具的使用寿命和制造技术。根据产品零件图，使用PRO/E软件进行零件的分析，分型面的选择，成型零件的设计。关键词：注塑成型；盖圈；PRO/EThe Design of Injection Mold fo

6、r the Cover CircleAbstract:With the development of plastic industry, plastic products has expanded in all sectors of the national economy, particularly in office supplies, photographic equipment, automobilies, instrumentation, machinery, aviation, transportation communication, building materials pro

7、ducts, daily necessities and household appliances industries plastic parts of the growing trend, and come to shape metal behalf of the entire integrated products.This design introduced the design and the manufacture method of injects mold for the cover circle. Using the CAD/CAM /CAE technology, prov

8、e on the service life of the mould and manufacturing technologies . With PRO/ENGINEER, carried out the catity, to choice parting surf, design the shaped parts.Key Words:plastics shaping；cover circle；PRO/E1 前言1.1 塑料模的功能 模具是利用其特定形状去成型具有一定型状和尺寸的制品的工具，按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般将模具分为塑料模具，金属冲压模具，金属压铸模具，橡胶模具，玻璃

9、模具等。因人们日常生活所用的制品和各种机械零件，在成型中多数是通过模具来制成品，所以模具制造业已成为一个大行业。在高分子材料加工领域中,用于塑料制品成形的模具,称为塑料成形模具,简称塑料模.塑料模优化设计,是当代高分子材料加工领域中的重大课题。 塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活等方面获得广泛应用。为了生产这些塑料制品必须设计相应的塑料模具。在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后，塑料模具设计对制品质量与产量，就决定性的影响。首先，模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品（或型材）尺寸精度形状精度以及塑件的物理性能、内应力大小、表观

10、质量与内在质量等，起着十分重要的影响。其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的合理性，对操作的难易程度，具有重要的影响。再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模外，一般来说制模费用是十分昂贵的，大型塑料模更是如此。 现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备和先进的模具，被誉为塑料制品成型技术的“三大支柱”。尤其是加工工艺要求、塑件使用要求、塑件外观要求，起着无可替代的作用。高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的效能。此外，塑件生产与更新均以模具制造和更新为前提。塑料摸是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握。当塑料制品及其成形设备被确定后，塑件

11、质量的优劣及生产效率的高低，模具因素约占80%。由此可知，推动模具技术的进步应是不容缓的策略。尤其大型塑料模的设计与制造水平，常棵标志一个国家工业化的发展程度。1.2 我国塑料模的现状 在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的1/31/5，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。我国塑料模的发展迅速。塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相当规模的确开发和应用。在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料

12、方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高，系列化商品化尚待规模化；CAD、CAE、Flow Cool软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密集型企业。因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的。1.3 塑料模发展趋势（1） 注射模CAD实用化；（2） 挤塑模CAD的开发； （3） 塑料专用钢材系列化； （4） 塑料模CAD/CAE/CAM集成化；（5） 塑料模标准化。我国塑料模的发展迅速。塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相当规模的确开发和应用。在设计技术和制造技术上与发达国

13、家和地区差距较大，在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高，系列化、商品化尚待规模化；CAD、CAE、Flow Cool软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密集型企业。因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的1。2 产品分析2.1 塑件分析2.1.1 结构分析 该塑件为一塑料盖圈，如下图所示图1 塑件CAD图 Fig1 Plastic parts CAD drawing 由零件的CAD二维草图可知，塑件形状较为简单，在中心旋转方向上有三个卡扣，结构分布均匀对称。零件总体轮廓尺寸为3

14、0mm30mm8mm，总体看来，结构较为简单，故选用一般精度等级：IT6级。2.1.2 尺寸精度分析该零件的重要尺寸精度为6级，其他尺寸精度为7-8级，属于中等精度，对应的模具相关零件尺寸加工可以保证。2.1.3 塑件厚度检测此处已删除腔板在工作时应力最大的部位。导柱和导向孔中心至模板边缘应具有足够的距离，以保证模具强度和导向刚度。（6）导向装置必须有良好的工艺性。如果固定导柱的孔径与固定导套的孔径相等，便于加工，则有利于保证同轴度和尺寸精度。（7）导向装置必须具有良好的导向性能。为了使导向装置具有良好的导向性能，除了必须按上述原则以外，还应注意导向零件的结构及制造要求。图10 带肩导柱和带头

15、导柱Fig10 The column and take the lead with shoulder guide post8.3 导套的设计（1）结构形式。采用带头导套，导套的固定孔与导柱的固定孔可以同时钻，再分别扩孔。（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）导套孔的滑动部分按H8/f7或H7/f7的间隙配合，表面粗糙度为Ra0.4um。导套外径按H7/m6或H7/k6配合镶如模板。（4）导套材料可用淬火钢或铜等耐磨材料制作，但其硬度应低于导柱的硬度，这样可以改善摩擦，以防止导柱或导套拉毛。导套如图所示： 图11 导套Fig11 Guide set9 脱模机构

16、设计9.1 脱模装置在注射成型的每一循环中，塑件必须由模具型腔中脱出，脱出塑件的机构称为脱模机构或顶出机。脱模机构由顶杆、顶杆固定板、顶出板、回程杆、拉料杆、回程弹簧组成，其中，勾料杆的作用是使浇注系统自动脱离塑件，并从模具中顺利脱落，顶杆用来顶制品，顶出固定板，用来固定顶杆，回程杆，利用回程弹簧起复位导向作用10。9.1.1 推出机构的设计原则（1）塑件滞留于动模便，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作，致使模具结构简单。（2）防止塑件变形或损坏，正确分析塑件对模腔的粘附力的大小及其所在部位，有针对性地选择合适的脱模装置，使推出重心与脱模阻力中心相重合。由于塑料收缩时包紧型芯，因此推出

17、力作用点应尽量靠近型芯，同时推出应施与塑件刚性和强度最大的部位，作用面积也应尽可能大一些，以防塑件变形或损坏。（3）力求良好的塑件外观，在选择顶出位置时，应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位。（4）结构合理可靠，脱模机构应工作可靠，运动灵活，制造方便，更换容易且具有足够的刚度和强度。从塑件结构考虑，本设计采用的顶出机构是顶杆顶出机构。由于设置推杆位置的自由度较大因而推杆推出机构是常用的推出机构，常被用来推出各种塑件。推杆推出机构的特点：推杆加工简单，更换方便，脱模效果好。常用的推杆形式有圆形、矩形、D形。其中圆形结构简单，应用最广。推杆直径d与型腔部分推杆孔一般为采用H7/e7H8/f

18、8的间隙配合，配合部分应保证D-d=46毫米；轴肩厚约46毫米。9.1.2 顶杆的布置顶杆加工简单，更换方便，脱模效果好。根据塑件的形状特点，模具型腔在定模部分，型芯在动模部分。其推出机构可采用推杆推出机构、推杆推出机构结构简单，推出平稳可靠，虽然推出时会在塑件上留下顶出痕迹，但塑件底部装配后使用时不影响外观，设立数个推杆平衡布置，既达到了推出塑件的目的，又降低了加工成本。本设计采用推杆推出机构，推杆截面为圆形，推杆推出动作灵活可靠，推杆损坏后也便于更换。推杆的位置选择在脱模阻力最大的地方，塑件各处的脱模阻力相同时需均匀布置，以保证塑件推出时受力均匀，塑件推出平稳和不变形。根据推杆本身的刚度和

19、强度要求，采用两根推杆推出。推杆装入模具后，起端面还应与型腔底面平齐或高出型腔0.051cm11。9.1.3 推件力的计算对于一般塑件和通孔壳形塑件，按下式计算，并确定其脱模力Q12：Q=Lhp(fcos-sin)式中 L型芯或凸模被包紧部分的断面周长（cm）； h被包紧部分的深度（cm）； p由塑件收缩率产生的单位面积上的正压力，一般取7.811.8MPa； f摩擦系数，一般取0.10.2； 脱模斜度（）；所以 L=102.362=204.72mm； H=10.2mm Q=204.7210.211（0.2cos0.5-sin0.5） =2.216（KN)9.1.4 推杆的设计 （1）推杆的强

20、度计算 查塑料模设计手册可得： d圆形推杆直径cm推杆长度系数0.7l推杆长度cmn推杆数量E推杆材料的弹性模量N/cm（钢的弹性模量E=2.110N/cm）Q总脱模力 所以取d=4mm。 （2）推杆压力校核 查塑料模设计手册可得：其中 取320N/mm； ，所以推杆应力合格，硬度为HRC5065。10 加热、冷却及排气系统设计10.1 加热系统在注射成型过程中，模具的温度直接影响到塑件成型的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型的性能和工艺要求不同，模具的温度也要求不同。一般注射到模具内的塑料温度在60度以下。当注射成型加工工艺要求模具温度在90以上时，模具中必须设置加热装置。模具的加热方

21、式有很多，如热水、热油、水蒸汽、或天然气加热和电加热等。目前普遍采用的是电加热温度调节系统，电加热有电阻加热和工频感应加热，前者应用广泛，后者应用较少。如果加热介质采用各种流体，那么其设计方法类似于冷却水道的设计。本设计采用电热棒直接加热的方法。电热棒是一种标准的加热元件，它是由具有一定功率的电热丝和带有耐热绝缘材料的金属密封管组成，使用时根据需要的加热功率选用电热棒的型号和数量，然后将其插入模板上的加热孔内通电即可。电热棒的特点是加热和安装都很方便13。 本设计采用的是电热棒加热方式，其具体结构如下图所示：图12 电热棒加热装置Fig12 Electric heating bar heati

22、ng device10.2 模具加热装置的要求和计算10.2.1 对模具电加热的要求（1）电热元件功率应适当，不宜过小也不宜过大，过小，模具不能加热到并保持规定的温度；过大，即使采用温度调节器仍难以使模温保持稳定。这是由于电热元件附近温度比模具型腔的温度高得多，即使电热元件断电，其周围积聚的大量热仍继续传到型腔，使型腔继续保持高温。（2）合理布置电热元件，使模温趋于均匀。（3）注意模具温度的调节，保持模温的均匀和稳定。加热板中央和边缘可采用两个调节器。主要加热组的电功率占总电功率的2/3以上，它处于连续不断的加热状态，但只能维持稍低与规定的模具温度，当辅助加热组也接通时，才能使模具达到规定的温

23、度。电加热装置清洁、简单、便于安装、维修和使用，温度调节容易，可调节温度范围大，易于实现自动控制。但升温较慢，不能在模具中换轮地加热和冷却，有“加热后效”现象14。10.2.2 模具加热装置的计算先计算模具加热所需的电功率： P=gM式中 P电功率，（W）； M模具质量。（Kg）； g每千克模具加热到成型温度时所需的电功率，（W/Kg）。查表可得，中小型模具装置g可以取35W/Kg。 可求得P=358.6=301W总的电功率确定之后，可根据电热板的尺寸确定电热棒的数量，进而计算每根电热棒的功率。本设计电热棒采用并联法，则： P=P/n式中 P每根电热棒的功率，W； n电热棒的根数。在该模具中采

24、用4根电热棒并联，故n=4，则可以求得P=301/4=75.25W，根据P查表选择电热棒的长度为80mm这一类型15。10.3 冷却系统设计在注射成型过程中，模具的温度直接影响到塑件成型的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型的性能和工艺要求不同，模具的温度也要求不同。一般注射到模具内的塑料温度在60度以下。温度降低是通入循环冷却剂，将热量带走，模具冷却剂常用水，此外还有压缩空气，冷冻水冷却，而水冷却最为普通，使水子其中循环，带走热量，维持所需的模温，水的热容量大，成本低。设定模具平均工作温度为90，用常温22的水作为模具冷却介质，其出口温度为25，取水的密度=1000kg/，水的比热容c=

25、4.187KJ/（kg.），则根据公式可得：16查表可得ABS的单位流量Q为3710J/kg；q= = /min=0.00549/min当q=0.00549/min时，查表可知，取模具冷却水孔直径d=0.008m。10.4 成型周期计算注射成型周期一般用下式计算：T=Ti+Tn+Tc+Tr(s)式中 Ti冲模时间，查表可得，取Ti=0.5s； Tn保压时间，取20s； Tc冷却时间； Tr其余时间，包括脱模区间及开闭模时间，取Tr=40s。代入数据计算得：T=80.5s17。10.5 排气机构当塑料熔体注入型腔时，如果型腔内原有的气体、蒸汽不能顺利地排出，将在制品上形成气孔、接缝、表面轮廓不能

26、完全充满型腔，同时还会因气体被压缩而产生焦痕，而且型腔内气体被压缩产生的反气压会降低充模速度，影响注塑周期和产品质量。排气机构的设置，一般有如下几种方法：（1） 用分型面排气；（2） 利用推杆排气；（3） 利用镶件排气；（4） 利用烧结合金排气。 本方案设计在分型面之间、推杆预模板之间及活动型芯与模板之间的配合间隙进行排气，间隙值取0.04mm18。11 注射模具选材11.1 塑料模具成型零件（型腔、型芯）的选材19表3 模具材料特性Table3 Die material characteristics零件名称材料牌号热处理方法硬度说明型腔45调质216260HB用于形状简单、要求不高的型腔、

27、型芯形状简单的小型芯、型腔淬火4348HRCT8A、T10A淬火5458HRC型芯CrWMn淬火5058HRC用于形状复杂、要求热处理变形小的型腔、型芯或镶件40Cr4Cr5MoSiV20CrMnMo渗碳20CrMnTi淬火11.2 模板零件的选材表4 模板零件的选材Table4 Template parts of material selection零件名称材料牌号热处理方法硬度垫板（支承板）45淬火4048HRC动、定模板45调质230270HB动、定模座板固定板45调质230270HBQ235A垫板45、Q235A推件板T8A、T10A淬火5458HRC45调质230270HB11.3

28、浇注系统零件的选材 主流道衬套 T8A、T10A 淬火 5357HRC11.4 导向零件的选材表5 向导零件的选材Table5 The wizard parts selection零件名称材料牌号热处理方法硬度导柱T8A、T10A淬火5055HRC20渗碳、淬火5660HRC导套T8A、T10A淬火5055HRC推板导柱T8A、T10A淬火5055HRC推板导套11.5 推出机构零件的选材表6 推出机构零件的选材Table6 Mechanism parts out of selection零件名称材料牌号热处理方法硬度推杆T8A、T10A淬火5458HRC推板454348HRCB推块、复位杆4

29、54348HRC推杆固定板45、Q23511.6 其他零件20（1）定位圈 45钢（2）各类销 35钢 热处理后硬度2838HRC（3）各螺钉 45钢 淬火 硬度4348HRC（4）弹 簧 65Mn11.7 该套模具所用材料的性能比较21表7 材料的性能比较Table7 Material performance comparison钢号切削加工性淬透性淬火不变形性耐磨性耐热性Q235优差差45优差差中差T8A优差差中差续表7T10A良差差良差40Cr良优优优良12 结论本次毕业设计是我们在大学学习的最后一门课程，也是相当重要的一个阶段，是我们对以往所学知识的一次综合运用。它的整个设计过程是反映

30、我们对大学四年所学知识运用程度的较好体现。而且也是我们继续学习的一个基础，同时是对以后走上工作岗位的一次实习。在这次毕业设计中，本人不仅对所做的盖圈注塑模具设计有了一定的了解，更为重要的是对塑料工业以及模具设计制造技术有了更深的认识。在模具设计过程当中，不仅对模具的各项参数进行了深入了解，而且对模具的各项机构进行了仔细的分型和选用。同时，在设计过程中，本人还运用了PTO/E对模具模块进行了设计，运用了CAD制作了模具的装配图和部分零件图，本人的制图能力和模具分型能力得到了较大的提升。最后，由于本人水平和经验有限，加上时间仓促，设计中难免有很多错误和不足之处，希望老师们给予指正。参考文献1屈华昌

31、主编.塑料成型工艺与模具设计M.北京：高等教育出版社， 2011:65-87.2叶久新主编.塑料模具设计指导M.北京：北京理工大学出版社， 2009:36-45.3蒋昌华主编.塑料成型工艺与模具设计M.北京：北京理工大学出版 社，2010:107-122.4许洪斌，樊泽兴等编著.塑料注射成型工艺及模具M.北京：化学工业 出版社，2006:121-144.5李勇编著.塑料注塑模具经典结构180例M.北京：机械工业出版社， 2009:67-98.6骆志高，陈嘉真主编.塑料成型工艺及模具设计M.北京：机械工业出版社， 2009:74-77.7黄虹主编.塑料成型加工与模具M.北京：化学工业出版社，20

32、03:23-64.8贾润礼，程志远主编.实用注塑模设计手册M.北京：中国轻工业出版 社，2000:113-141.9吴宗泽，罗圣国主编.机械设计课程设计手册M.北京：高等教育出版 社，2001:202-224.10张克惠编著.注塑模设计M.西安：西北工业大学出版社，1995:55-82.11李秦蕊主编.塑料模具设计M.西安：西北工业大学出版社，1997:21-34.12张留成主编.高分子材料导论M.北京：化学工业出版社，1993:42-55.13邹立谦主编.塑料制品设计M.北京：机械工业出版社，1993:176-193.14王善勤，刘萍，柳宗媛著.塑料注射成型工艺与设计M.北京：机械工业出版

33、社，1997:69-81.15宋玉恒主编.塑料注射模具实用手册M.北京：航空工业出版社，1994:36-48.16唐志玉等主编.塑料制品设计指南M.北京：国防工业出版社，1997:85-86.17王文俊主编.实用塑料成型工艺M.北京：国防工业出版社，1999:71-73.18李海梅，审长雨主编.注塑成型及模具设计实用技术M.北京：化学工业出版 社，2002:196-203.19凌绳，王秀芬，吴友平编著.聚合物材料M.北京：中国轻工业出版 社，2000:232-244.20R A Harris, R J M Hague, and P M Dickens.Crystallinity control

34、 in parts produced from stereolithography injection mould tooling.Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part L: Journal of Materials Design and ApplicationsM.217: 269 - 276.21Natti S. Rao Guenter Schumacher.Optimization of Cooling Systems in Injection Molds by an Easily Applicable

35、Analytical Model.Journal of Reinforced Plastics and CompositesM.2002: 451 - 459.致 谢本次的毕业从开题到答辩，经历了数月。在设计过程中，有自己会的和不会的，同时遇到了许多的困难和问题，但在吴彬老师和同学们的帮助下，这些问题都得到了满意的答案。在毕业设计即将完成之际，首先要向我的指导老师吴彬老师致以最诚挚的感谢。在设计过程中，吴彬老师给了我很大的帮助，我遇到的问题都会细心的指导我，同时给了我很大的启发。吴彬老师不仅在学业上给了我帮助，同时在做人处事方面，孜孜不倦，认真负责，给我留下了很深的印象。与此同时，还要感谢在模具设计方面给我指导的其他老师，感谢曾经帮助过我和关心我的同学们，在和同学们的交流和探讨中，我们在各方面都得到了较大提高。最后，本人向各位老师和同学致以深深的谢意!附录附录1：附录2：附录3：附录4：附录5：附录6：附录7：- 19 -