1、 学号 ： 学院 毕业设计 （ 论 文） 题 目： 蝶形螺帽注射模设计 作 者 届 别 系 别 机械与电子工程系 专 业 机械设计制造及其自动化 指 导 老 师 职 称 完成 时间 2011.05 学院 毕业设计（论文） I 摘 要 本论文讨论了蝶形螺帽注射模具设计过程；介绍了注塑模成型工艺和注射模具的结构和工作原理。蝶形螺帽材料采用的是聚甲醛 POM。本设计对蝶形螺帽结构进行了工艺分析；确定了分型面、型腔数目、浇 注系统、脱模机构等；计算了成型零件的工作尺寸，设计螺纹型芯抽芯机构，选择了注射机；采用点浇口进料，二次分型脱模；这样设计出的结构可确保模具工作可靠与灵活；最后对注射机进行选择与校核
2、。用 PROE 和 CAD/CAM绘制了一套模具装配图和零件图。 关键词： 蝶形螺帽；推管；螺旋脱模；注射模；注射机 学院 毕业设计（论文） II ABSTRACT This paper discussed the injection mold design process of the butterfly nut.It also introduced the injection mold process and structure,and working principle of the injection mold.POM was chosen as the molding materia
3、l.This paper gave a process analysis to the structure of the butterfly nut,defining the parting surface,cavity number,gating system and so on. Then the size of the work of forming parts was calculated,the thread core core-pulling mechanism was designed,and injection machine was chosen.This mold used
4、 point gate,secondary sub-type to ensure works can work reliably and flexibly.Finally,this paper checked the technical parameters of the injection machine.And components Assembly drawing and part drawing were mapped with AUTOCAD and Pro/E. Keywords: Butterfly nut； Injection mold； Injection machine 学
5、院 毕业设计（论文） 共 24 页 第 III 页 目录 摘 要 . I ABSTRACT .II 目录 . III 1. 前言 . 1 1.1 模具工业在国民经济中的地位 . 1 1.2 目前我国模具工业的发展状况 . 2 1.3 我国模具 工业以后的发展方向 . 3 2. 蝶形螺帽注塑模具设计 . 5 2.1 塑料制品分析 . 5 2.2 塑料制品原材料的选择 . 6 2.3 制品的分型面的选择及型腔的排列方式 . 7 2.3.1 分型面的选择 . 7 2.3.2 型腔数目的确定及排列方式 . 8 2.4 浇注系统的设计 . 9 2.4.1 主流道的设计 . 9 2.4.2 分流道的设计
6、. 10 2.4.3 浇口的设计 . 11 2.4.4 冷料穴设计 . 11 2.5 导向机构的设计 . 12 2.6 脱模机构设计 . 13 2.7 成型零件结构设计 . 14 2.7.1 凹模的结构设计 . 14 2.7.2 凸模的结构设计 . 16 2.7.3 型腔厚度和底板厚度计算 . 18 3. 注射机的选用 . 19 3.1 注射机的选择 . 19 3.2 注射机的校核 . 20 3.2.1 注射压力的校核 . 20 3.2.2 锁模力的校核 . 20 3.2.3 开模行程的校核 . 21 3.2.4 安装部分相关尺寸的校核 . 21 3.2.5 模具外形尺寸校核（拉杆内间距） .
7、 21 4. 模具工作原理 . 22 学院 毕业设计（论文） 共 24 页 第 1 页 1. 前言 1.1 模具工业在国民经济中的地位 模具是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中， 60 80%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具 又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定
8、着产品的质量、效益和新产品的开发能力。从以下四个方面，可以看出模具工业在国民经济中的重要地位与作用 1： 第一，模具工业是高新技术产业的一个组成部分。例如：属于高新技术领域的集成电路的设计与制造，不能没有做引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模；计算机的机壳、接插件和许多元器件的制造，也必须有精密塑料模具和精密冲压模具；数字化电子产 品 (包括通讯产品 )的发展，没有精密模具也不行。不仅电子产品如此，在航天航空领域也离不开精密模具。例如：形状误差小于 0.1 0.3的空空导弹红外线接收器的非球面反射镜，就必须用高精度的塑料模具成形。因此可以说，许多高精度模具本身就是高新技术产业的一部分。
9、有些生产高精度模具的企业，已经被命名为“高新技术企业”。 第二，模具工业又是高新技术产业化的重要领域。用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，是推动模具工业技术进步的关键环节。 CAD CAE CAM 技术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的 设计制造技术发生了重大变革。模具的开发和制造水平的提高，还有赖于采用数控精密高效加工设备。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术等先进制造技术在模具工业中的应用，也要与电子信息等高新技术嫁接，实现高新技术产业化。 第三，模具工业是装备工业的一个组成部分。在 1998 年以前，许多人把机械工业当作一般的加工工业。 1998 年 11 月
10、召开的中央经济工作会议，首次明确提出了加大装备工业的开发力度，推进关键设备的国产化。将机械工业作为装备工业，把它同一般的加工工业区别开来，是对机械工业在国民经济中的地位与作用的重新定位。模 具作为基学院 毕业设计（论文） 共 24 页 第 2 页 础工艺装备，在装备工业中自然有其重要地位。因为国民经济各产业部门需要的装备，其零部件有很大一部分是用模具做出来的。 第四，模具工业地位之重要，还在于国民经济的五大支柱产业 机械、电子、汽车、石化、建筑，都要求模具工业的发展与之相适应。机械、电子、汽车工业需要大量的模具，特别是轿车大型覆盖件模具、电子产品的精密塑料模具和冲压模具，目前在质与量上都远不能
11、满足这些支柱产业发展的需要。这几年，我国每年要进口近 10 亿美元的模具。我国石化工业一年生产 500 多万吨聚乙烯、聚丙烯和其他合成树脂，很大一部分需要塑料 模具成形，做成制品，才能用于生产和生活的消费。生产建筑业用的地砖、墙砖和卫生洁具，需要大量的陶瓷模具 ;生产塑料管件和塑钢门窗，也需要大量的塑料模具成形。从五大支柱产业对模具的需求当中，也可以看到模具工业地位之重要 2。 1.2 目前我国模具工业的发展状况 我国模具工业近年来发展很快，据不完全统计， 2006 年我国模具生产厂点约有 3 万家左右，从业人员约 100 多万人，近年来，模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单充足，任
12、务饱满，增长在 20%以上。 2006 年模具销售额为 720 亿元。 2006 年进口模具 20.47 亿 美元，与上年基本持平， 比 2005 年减少 1.03%；出口总量为 10.41亿美元，比 2005 年增长 41.06%。出口首次突破 10 亿美元 3。 从地区分布来说，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区（模具规模已占全国总量的 70%左右）发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。 2006 年模具进口按地区分，进口最多的是江苏，其次为广东、上海和天津，都超过了 2 亿美元。江苏进口量 3.92 (亿美元 )，占总进口比例为 19.15%，上海进口量 2.52 (亿美元
13、)，占总进口比例为 12.35%，长三角地区的江 苏、上海、浙江、山东进口量就有 8.51(亿美元 )，占总进口比例为 41.58%2。 2006 年在模具出口最多的 10 个省市中， 广东、天津、浙江、江苏、上海、山东、福建、 辽宁、北京、安徽。 浙江、江苏、上海、山东、 安徽 分居第三位、四位、五位、六位、十位 4。 模具行业结构调整和体制改革步伐加快，我国模具制造水平有了很大的提高： 模具的 CAD/ CAM 已很普遍， CAE/CAPP 也在积极推广。如今我国生产的模具精度已达到微米级，与 20 年前相比，模具寿命提高了几十倍，模具生产周期缩短了约 3/4，模具的标准件使用覆盖 率从几
14、乎是零，达到 45%左右 2。我国模具总量虽然已位居日、美、之后，但设计制造水平在总体上要比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，也学院 毕业设计（论文） 共 24 页 第 3 页 与英国、加拿大、西班牙、葡萄牙、韩国、新加坡等有差距。 近年来， 模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量增加，能力提高较快；“三资”及私营企业发展迅速；国企股份制改造步伐加快等。 模具集群式生产基地的建设继“十五”之后仍为亮点之一。截止到 2006 年底，全国已有这种集群式生产基地 20 多个，其
15、中一半以上已形成一定规模 5。 行业领军企业已初步形成： 在国家大力支持下，经多年发展，模具行业逐步涌现出了一些行业领军企业。应企业要求， 2006 年，中国模具工业协会开展了“中国重点骨干模具企业”的授牌工作。至年底，已批准 50 个企业为“中国重点骨干模具企业”。这些企业大都是各类模具的领军企业。他们技术设备先进，技术力量强，产品质量优良，生产经营管理规范，生产水平、能力和发展情况明显好于一般模具企业，他们是模具行业的中坚力量。现将这 50家企业名单列于表四。其中 20 家企业， 是行业公认的领军企业，具有很好的发展前景。 品牌和技术进步得到进一步重视，高新技术企业队伍不断扩大。 由于模具
16、的从属性和对特殊用户的依赖性，品牌在模具行业长期不被重视。但是随着市场经济的发展，品牌效应已日显重要，“经营品牌”已成为企业一项很重要的工作。国此，模具行业品牌和技术进步在 2006 年受到越来越多企业的重视。据了解，全国已有 10 个左右的省、市级驰名（著名）商标和品牌，个别企业已在申报全国著名商标，更多的企业在 2006 年启动了品牌工作。除了企业品牌之外，集体品牌也显示出了其优越性。例如“某某模具”等。 随着质量管理工作的不断深入和环保的日显重要， 2006年又有一大批模具企业通过了 ISO9000的国际质量体系认证及 ISO14000环境管理认证。同时， 2006 年又增加了一大批高新
17、技术企业，包括国家级和省、市级。还有不少企业在2006 年建立了模具技术中心或研发中心，其中有一部分被当地有关部门认定为省、市级技术中心或研发中心。这些也都是技术进步的体现 6。 1.3 我国模具工业以后的发展方向 我国模具工业将向大型、精密、复合高效、复杂多功能和长寿命方向发展。我国模具产品日趋大型化，而且精度将越来越高。 10 年前 ，精密模具的精度一般为 5m，现在已达 2 3m7。不久， 1m 精度的模具将上市。随着零件微型化及精度要求的提高，学院 毕业设计（论文） 共 24 页 第 4 页 有些模具的加工精度公差就要求在 1m 以下，这就要求发展超精加工我国模具行业要进一步发展多功能
18、复合模具，一套多功能模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务 3。通过这种多功能的模具生产出来的不再是成批零件，而是成批的组件，如触头与支座的组件、各种微小电机、电器及仪表的铁芯组件等。多色和多材质塑料成形模具也将有较快发展。这种模具缩短了产品的生产周期，今后在不同领域将得到发 展和应用。 随着热流道技术的日渐推广应用，热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制件的原材料， 这项技术的应用在国外发展很快，已十分普遍。国内热流 模具也已经生产，有些企业已达 30%左右，但总的来看，比例太低，亟待发展。随着塑料成型工
19、艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型工艺的模具将随之发展。 模具行业中压铸模的比例将不断提高。随着车辆和电机等产品向轻量化方向发展，对压铸模的数量、寿命和复杂程度将提出越来越高的要求。随着以塑料代钢、以塑代 木的发展和产品零件的精度和复杂程度的不断提高，塑料模的比例将不断提高，其精度和复杂程度也将随着相应提高。 模具标准件的应用将日渐广泛，模具标准化及模具标准件的应用能极大地影响模具制造周期。使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。同时，快速经济模具的前景十分广阔。由于人们要求模具的生产周期越短越好，因此开发快速经济模具越来越引起人们的重视。例如研
20、制各种超塑性材料来制作模具；用环氧、聚酯或在其中填充金属、玻璃等增强物制作简易模具。这类模具制造工艺简单，精度易控制，收缩率较小， 价格便宜，寿命较高。还可用水泥塑料制作汽车覆盖件模具。中、低熔点合金模具，喷涂成型模具，电铸模，精铸模，层叠模，陶瓷吸塑模及光造型和使用热硬化橡胶快速制造低成本模具等快速经济模具将进一步发展。快速模架、快换冲头等也将日益发展。另外采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模装置技术也会得到发展和提高 8。 学院 毕业设计（论文） 共 24 页 第 5 页 2. 蝶形螺帽注塑模具设计 2.1 塑料制品分析 图 2-1、 2-2 为蝶形螺帽的三维图和二维平面图，
21、内孔有内螺纹，所以采用螺纹型芯抽芯机构。 图 2-1 蝶形螺帽三维图 381012188R42010M141.50.845R620材料 P O MR3图 2-2 蝶形螺帽的二维平面图 学院 毕业设计（论文） 共 24 页 第 6 页 2.2 塑料制品原材料的选择 此塑件的材料选择聚甲醛（ POM），此材料的性能特点是综合性能好，比强度，比刚度接近金属，化学稳定性好，但不耐酸。成型特点是热稳定性差，易分解，流动性好，注射时速度要快，注射压力不宜过高，凝固速度快，不待完全硬化即可取件。主要技术指标如下表 2-1 所示 9： 表 2-1 塑件材料的主要技术指标 特性 内容 特性 内容 密度 3/ d
22、mkg 收缩率 s 比体积 1/ kgdm 拉伸弹性模量 MPaE1 1.41 0.35.1 71.0 3105.2 弯强度 MPa1 熔点 C 硬度 HB 体积电阻系数 cmPv 104 200180 2.11 141087.1 在 PROE 的零件模板中，通过旋转和拉伸蝶形螺帽的实体模型，并用模具分析模型的体积和质量等。 制品的体积 = 33101804393.4 mm 制品的质量 = g8944194.5 曲面面积 = 231086936.2 mm 聚甲醛的成型工艺参数主要有： 表 2-2 POM 的成型工艺参数 特性 内容 特性 内容 料筒前段度 料筒中段度 料筒后段度 喷嘴温度 180190 C 170180 C 160170 C 170180 C 高压时间 冷却时间 总周期 模具温度 05s 2060s 50160s 90120C
