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1、 HUBEI UNIVERSITY OF EDUCATION高等教育自学考试毕业设计题目 底座注塑模具设计 专业班级 模具设计与制造 0704班 姓名 指导教师姓名、职称 所属助学单位 湖北第二师范学院继教二部 2011年3月20日目 录摘 要1ABSTRACT2第一章 拟定模具结构形式31.1 确定型腔数量及排列方式31.2 模具结构形式的确定3第二章 注射机型号的确定4第三章分型面位置的确定4第四章 浇注系统形式和浇口的设计52.1. 主流道设计.52.1.1主流道尺寸.52.1.2 主流道衬套的形式.52.2. 分流道设计.62.2.1主分流道的形状及尺寸.62.2.2 副分流道的设计.
2、82.2.3分流道的布置形式.92.3. 浇口的设计.92.3.1浇口的选用.92.3.2 浇口位置的选择.102.4.冷料穴的设计.11第五章 成型零件的设计与加工工艺.123.1. 成型零件的结构设计.123.1.1前模仁的设计.123.1.2 行位1的设计.143.1.3 后模仁的设计.22结论.27参考文献28致 谢. 29 摘 要 塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。 本论文介绍了注塑成型的基本原理，特别是单分型面注射模具的结构与工作原理，对于注塑产品提出了基本的设计原则，详细
3、介绍了冷流道注射模具浇注系统、温度调节系统和顶出系统的设计过程，并对模具强度要求做了说明。设计成型零部件以及设计合理的推出机构。对设计进行验证主要是对注射机的相关重要参数进行验证，包括模具闭合厚度、模具安装尺寸、模具开模行程注射机的锁模力等。在笑验合格后，进行成型零件加工工艺过程的制定，既要保证塑件的质量，又要兼顾经济性。最后则是模具的装配环节，包括制定装配步骤、明确注意事项等。通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理:通过对Autopsy的学习，可以建立较简单零件的零件库，从而有效的提高工作效率。 关键词：生产工艺 注射莫 成型零件 装配
4、 塑料模具 分型面 ABSTRACT Plastic in the world today is one of the fastest growing industrial categories, and rapid development of injection mold is one of the species, therefore, the injection mould for understanding the plastic production process and improve product quality has great significance. This p
5、aper introduces the basic principle of the injection molding, especially the single parting surface of injection mould structure and working principle for injection products, put forward the basic design principles, introduces in detail the cold runner gating system, injection mould temperature cont
6、rol system and ejection system design process and to mould strength requirement illustrated. Design molding parts and reasonable design launch institutions. To design verification is mainly to the injection machine related important parameter verification, including mold closing thickness, mould ins
7、tallation size, mold cavity trip injection machine clamping force, etc. Laughing after passing inspection for molding parts processing process, both to ensure that the formulation of the quality of plastic parts, and to give consideration to the economy. Finally, is mold assembly link, including set
8、ting assembly steps, clear masters needing attention.Through the design of injection mould, can have a preliminary understanding, noticed details in the design of die structure, working principle and understanding to Autopsy learning through, can build a simple parts library, effectively improve the
9、 work efficiency. Keyword: production process injection molding part assembly mutual plastic mold parting surface 第一章 拟定模具结构形式1.1 确定型腔数量及排列方式型腔的数量是由厂方给定，为“一出四”即一模四腔，他们已考虑了本产品的生产批量（大批量生产）和自己的注射机型号。因此我们设计的模具为多型腔的模具。考虑到模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计，模具的型腔排列方式如下图所示： 图 1-1 1.2模具结构形式的确定由于塑件外观质量要求高，尺寸精度要求一般，且装配精度要求高
10、，因此我们设计的模具采用多型腔多分型面。根据本塑件电动机绝缘胶架的结构，模具将会采用三个分模面，三个分型面。第二章 注射机型号的确定一般工厂的塑胶部都拥有从小到大各种型号的注射机。中等型号的占大部分，小型和大型的只占一小部分。所以我们不必过多的考虑注射机型号。第三章 分型面位置的确定如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：1) 分型面应选在塑件外形
11、最大轮廓处。2) 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。3) 保证塑件的精度要求。4) 满足塑件的外观质量要求。5) 便于模具加工制造。6) 对成型面积的影响。7) 对排气效果的影响。8) 对侧向抽芯的影响。其中最重要的是第5）和第2）、第8）点。为了便于模具加工制造，应尽是选择平直分型面工易于加工的分型面。如下图所示，采用AA这样一个平直的分型面，前模（即定模）做成平的就行了，胶位全部做在后模（即动模），大简化了前模的加工。AA分型面也是整个模具的主分模面。下图中虚线所示的BB和CC分型面是行位（即滑块）的分型面。这样选择行位分型面，有利于线切割行位以及后模仁和后模镶件这些成型零件
12、。分型面的选择应尽可能使塑件在开模后留在后模一边，这样有助于后模设置的推出机构动作，在下图中，从AA分型，了BB处的行位向左移开，CC处的行位向右移开后，由于塑件收缩会包在后模仁和后模镶件上，依靠注射机的顶出装置和模具的推出机构推出塑件。 图 1-2第四章 浇注系统形式和浇口的设计2.1主流道设计2.1.1主流道尺寸主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为3.54mm。2.1.2主流道衬套的形式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（俗称浇口套，这边称唧咀），以便有
13、效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。唧咀都是标准件，只需去买就行了。常用唧咀分为有托唧咀和无托唧咀两种下图为前者，有托唧咀用于配装定位圈。唧咀的规格有12，16，20等几种。由于注射机的喷嘴半径为20，所以唧咀的为R21。图 1-32.2分流道设计在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。2.2.1主分流道的形
14、状及尺寸主分流道是图（6）中水口板下水平的流道。为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形梯形U形半圆形及矩形等，工程设计中常采用梯形截面加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大，一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸：（式1）（式2）式中B梯形大底边的宽度（mm）m塑件的重量（g）L分流道的长度（mm）H梯形的高度（mm）梯形的侧面斜角a常取50150，在应用式（式1）时应注意它的适用范围，即塑件厚度在3.2mm以下，重量小于200g，且计算结果在3.29.5mm范围内才合理。本电动机绝缘胶架的体积为3221.7324mm3，质量大约4g，分流道的长度
15、预计设计成140mm长，且有4个型腔，所以：取B为8mm取H为5mm梯形小底边宽度取6mm，其侧边与垂直于分型面的方向约成100。另外由于使用了水口板（即我们所说的定模板和中间板之间再加的一块板），分流道必须做成梯形截面，便于分流道和主流道凝料脱模。实际加工时实，常用两种截面尺寸的梯形流道，一种大型号，一各小型号。如下图所示： 图 1-42.2.2副分流道的设计副分流道即图（6）中的主分流道以下的两个土字形的流道副分流道中竖直方向上有锥度的流道的锥度为单边20，其最底部直径为6mm，水平方向上下两层流道的直径为4mm，这些都是根据经验取值，其总长度为38.15mm。2.2.3分流道的布置形式分
16、流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。本模具的流道布置形式采用平衡式，如下图：图 1-52.3浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。2.3.1浇口的选用浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。我们将采用限制性浇口。限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地充
17、满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。从图(6)中可看出，我们采用的是侧浇口。侧浇口又称边缘浇口，国外称之为标准浇口。侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体于型腔的侧面充模，其截面形状多为矩形狭缝，调整其截面的厚度和宽度可以调节熔体充模时的剪切速率及浇口封闭时间。这灯浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强；但有浇口痕迹存
18、在，会形成熔接痕、缩孔、气孔等塑件缺陷，且注射压力损失大，对深型腔塑件排气不便。具体到这套模具，其浇口形式及尺寸如图（7）所示。浇口各部分尺寸都是取的经验值。实际加工中，是先用圆形铣刀铣出直径为4的分流道，再将材料进行热处理，然后做一个铜公（电极）去放电，用电火花打出这个浇口来的。 图 1-62.3.2浇口位置的选择模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通
19、常要考虑以下几项原则：9) 尽量缩短流动距离。10) 浇口应开设在塑件壁厚最大处。11) 必须尽量减少熔接痕。12) 应有利于型腔中气体排出。13) 考虑分子定向影响。14) 避免产生喷射和蠕动。15) 浇口处避免弯曲和受冲击载荷。16) 注意对外观质量的影响。根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则，每个型腔设计两个进浇点如图（8）和图（9）所示，进浇点1的分流道开在行位上，进浇点2的分流道开在后模模仁上。图 1-7 图 1-82.4冷料穴的设计在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约1025mm的深
20、度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里温度相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处），其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的11.5倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积，冷料穴有六种形式，常用的是端部为Z字形和拉料杆的形式，具体要根据塑料性能合理选用。本模具中的冷料穴的具体位置和形状如图（6）中所示。实际上
21、只要将分流道顺向延长一段距离就行了。第五章 成型零件的设计与加工工艺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，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。3.1成型零件的结构设计本套模具的成型零件包括前模仁，后模仁，两个行位，四个镶件。由前面分析分型面的确定可知，成型零件总体上可分为前模仁平的，即图（2）中AA分型面以上的部分，左边一个行位图（2）中BB分型面以左的部分，右
22、边一个行位图（2）中CC分型面以右的部分，后模仁图（2）中BB分型面和CC分型面以下的部分这三大部分，另外在后模仁上必须镶四个镶件上来碰穿前模仁，以形成电动机绝缘胶架中间部位的长方形的孔。3.1.1前模仁的设计前模仁总体上就是一长方体，底面是平的，其面积至少要能盖住四个型腔，由于有四个型腔，模仁受的压力较大，据经验厚度需设计厚点，另外还要考虑到固定前模仁的螺丝孔的位置、运水（冷却水道）的布置、两个分流道孔、斜导柱从前模仁穿过的斜孔以及前模仁固定到前模框中的固定形式等。设计前模仁的宽160mm，厚25mm，长260mm。最终设计结构如下图，上面对称有两条运水，因此在前模框上钻对应两条运水的四个孔
23、，也就是说，长型的水咀穿过这四个孔，再通过螺纹牙，锁紧到前模仁上的。图 1-93.1.2行位1的设计行位1，即图（2）中BB分型面左边部分的成型零件。其成型的关键部位的形状如下图虚线路径所示，即为行位成型部分的总体截面形状。注意其尺寸是已经由产品图放过缩水的，即产品图放大（1+平均缩水）的倍数。图 1-10整个行位截面形状设计成下图所示的样子，总长120mm，总高39mm，由于我们设计的斜导柱的倾斜角为200，所以行位的锁紧角+2030200+20220。图 1-11下图是上图从左边方向看过去的样子，即表达了行位长度方向的情况。总长为260mm，每边还有5mm是导向用的。左边是沙轮越程槽的放大
24、图，宽2mm，深1mm，因为与此槽相邻的两个面都是要磨削加工的。图中两个圆是运水的螺丝孔。图 1-12下图是行位中设置的冷却水道，运水孔的直径为6，距行位的顶面17mm，图中1、2处地方是要用铜料堵住的，运水的接口处是 的英制内螺纹，用来接水咀（一种标准件，用来与外界冷却水相连接的象螺母一样的东西），冷却水流的路径如图中的箭头所示。图 1-13下面开始设计此行位上成型型腔的形状与工作尺寸。首先设计绝缘胶架上如下图所示的部分。下图是该部分的尺寸图，产品厚度为0.6mm，放了18的缩水后厚度为0.6(1+0.018)0.61080.61mm，一般情况下精确到小数点后两位即丝就可以了。成型型腔的工作
25、尺寸就是产品图的尺寸再乘以（1+平均缩水率）。这是对于产品图上未注公差的尺寸而言。 图 1-14下图是上图放大（1+0.018）倍后的图形，因此型腔上的凹槽的尺寸也就跟下图是一模一样的。厚度方向也相应的为0.61mm。 图 1-15接下来设计下图所示的结构。产品图上这部分结构也没有公差要求，因此只需考虑放缩水就行了。这部分结构凸中出来的，在行位上的相应位置就要凹进去。 图 1-16行位上这部分结构的最终结构如下图： 图 1-17另外，行位上面定位的孔，由于定位珠是标准件，定位孔是随着定位珠来的。其截面形状和尺寸如下图所示：图 1-18最后，还要设计斜导柱孔，因为斜导柱是选用的标准件，直径为20
26、，而斜导柱孔要比斜导柱单边要大50丝，所以直径为21，斜度为200。另外还要开流道，其尺寸前面已经介绍。最终的形状如下图所示。更详细的情况请参见零件图纸。图 1-19下图是此部分结构在行位上的详细放大图。其它方面如流道、定位孔、斜导柱孔等的形状与位置尺寸和行位1的完全一样。最终设计的行位2的形状如下图所示。 图 1-203.1.3后模仁的设计后模仁，即图（2）中BB和CC分型面下面部分的成型零件。其成型的关键部位的形状如下图粗线路径所示，即为行位成型部分的总体截面形状。同样其尺寸是已经由产品图（即图中的粗线）放过缩水的，即产品图放大（1+平均缩水）的倍数。 图 1-21其整个截面总体尺寸如下图
27、所示，中间凸出来的是成型部位。左边要与图（12）所示的行位1相吻合，右边要与图（22）所示的行位2相吻合。注意下图所示的结构也可以不这样做，即中心线左边的部分只做到24.13，右边的部分做到26.88mm，也就是说总体长度由图示的132mm变成了24.13+26.88=51.01mm。后模板上开的框也相应变窄。两条运水直接做到模板上。这样做可以节约一部分模仁材料。但是由于所有的成型零件都要经过热处理的，硬度达到HRC4852，而模板是没有经热处理的。两个高硬度的行位在模板上滑动，时间一长会将行位下的模板金属磨损掉，行位便会下降，其后果不堪设想。所以后模仁两边要延伸出来一部分为好。这样便能保证两
28、行位与后模仁长期很好的吻合。 图 1-22后模仁的长度方向的情况与总体尺寸如下图所示，其中两条运水直径为6mm，6个螺丝孔为M10用来将后模仁固定在后模框上，深度从底面上来15mm。流道尺寸前面已论述，中间直径为6mm，两边为4mm。 图 1-23下面将设计后模仁上用于成型的型腔部分。后模仁上要加工的成型型腔的部分不多。首先须在后模仁上开一长方形的通孔，用于配后模仁的镶件上来。至于开孔的路径在产品图中的具体位置如下图中粗虚线框所示，此虚线框的大小也就是后模仁镶件的大小 图 1-24上图的这个产品图是放过缩水的。但图中特意标注出来的尺寸，在产品图中是有公差要求的，说明这里是要与别的零件相装配的，
29、不能简单的放一下缩水就行了的。在产品图中此尺寸为。这个尺寸为孔的尺寸，基准尺寸为13，计算型腔工作尺寸时，一般取公差的上限或上下偏差值的中值再加上基准尺寸后所得的值为新的基准尺寸，然后再将新的基准尺寸乘以（1+缩水）从而得到型腔的工作尺寸。在这里，我们先取此尺寸公差的上下偏差值的中值0.05，再加上基准尺寸13得13.05，然后乘以（1+0.018）等于13.285即为后模仁上开孔尺寸或后模仁镶件尺寸。在后模仁上还要加工出如下图所示胶位的型腔出来，这片胶位的位置就在后模仁上开的镶件孔的两边。这部分尺寸没有公差要求，只需将产品图放缩水就行了。 图 1-25上述两部分结构设计完后，后模仁就变成了下
30、图所示的样子。 图 1-26最后要在后模仁上设计顶针孔的大小与位置，顶针就是脱模推出机构，即将塑件从后模上顶出。如下图所示。图中八支顶针上下对称，直径都为2。图 1-27最终设计的形状如下图所示： 图 1-28结 论大学四年的学习即将结束，毕业设计是其中最后一个实践环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。对于模具设计这个实践性非常强的设计课题，我们进行了大量的实习。经过在福捷电子配件公司的生产实习，我对于模具特别是塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识。在指导老师的协助下和在
31、工厂师傅的讲解下，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。机械零件粗加工的75%和精加工的50%都将由模具成形来完成。因此模具被誉为“金属加工中的帝王” ，是“进入富裕社会的原动力” ，“模具就是黄金” 。 在设计的过程中，将有一定的困难，但有指导老师的悉心指导和自己的努力，相信会完满的完成毕业设计任务。由于学生水平有限，而且缺乏经验，设计中不妥之处在所难免，肯请各位老师指正。参考文献【1】 屈华昌. 塑料成型工艺与模具设计. 机械工业出版社，1995【2】 彭建声. 简明模具工实用技术手册. 机械工业出版社，1993【3】 唐志玉. 模具设计师指南. 国防工业出版社，1999【4】 塑料模
32、设计手册编写组. 塑料模设计手册. 机械工业出版社，1994【5】 贾润礼，程志远. 实用注塑模设计手册. 中国轻工业出版社，2000【6】 廖念钊. 互换性与技术测量. 中国计量出版社，1991【7】 黄毅宏. 模具制造工艺. 机械工业出版社，1999【8】 模具制造手册编写组. 模具制造手册. 机械工业出版社，1996【9】 冯炳尧，韩泰荣，蒋文生. 模具设计与制造简明手册. 上海科学技术出版社，1998【10】 赵如福. 金属机械加工工艺人员手册. 上海科学技术出版社，1990【11】 徐灏. 机械设计手册. 机械工业出版社，1991致 谢历经近三个月的毕业设计即将结束，敬请各位老师对我
33、的设计过程作最后检查。在这次毕业设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料，请教工厂中极具经验的模具设计人员和工人师傅以及各位老师有关模具方面的问题，特别是模具在实际中可能遇到的具体问题，使我在这短暂的时间里，对模具的认识有了一个质的飞跃。使我对塑料模具设计的各种成型方法，成型零件的设计，成型零件的加工工艺（如线切割、电火花加工、CNC电脑数控加工），主要工艺参数的计算，产品缺陷及其解决办法，模具的总体结构设计及零部件的设计等都有了进一步的理解和掌握。模具在当今社会生活中运用得非常广泛，掌握模具的设计方法对我们以后的工作和发展有着十分重要的意义。从陌生到开始接触，从了解到熟悉，这是每个人学习事物所必经的一般过程，我对模具的认识过程亦是如此。经过三个月的努力，我相信这次毕业设计一定能为四年的大学生涯划上一个圆满的句号，为将来的事业奠定坚实的基础。在这次设计过程中得到了现场设计人员、工人师傅和伍先明等老师以及许多同学的帮助，特别是伍先明老师的悉心指导，使我受益匪浅。在此，对关心和指导过我各位老师和帮助过我的同学表示衷心的感谢!
