1、摘要 摘 要 根据塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，选择塑件制件尺寸。本模具采用一模二件，侧浇口进料，注射机采用 海天 110XB型号，设置冷却系统， CAD绘制二维总装图和零件图，选择模具合理的加工方法。附上说明书，系统地运用简要的文字，简明的示意图和和计算等分析塑件 ,等分析塑件，从而做出合理的模具设计。 通过对制品各项性能参数的分析，制定成型方案。阐述模具设计的一般步骤：分析原始资料、确定成型方案、选择成型设备、确定模具结构、确定模具的型腔数、确定模具的分型面、型腔布置、浇注系 统及排气、推出机构和抽芯机构、成型零件的结构形式、确定模具各零件的结构尺寸
2、、安装零件并校核有关的工艺参数、绘制草图、审核图纸，最后完成整套设计方案。现代社会 模具工业是制造业中的一项基础产业 ，它的发展对社会进步，经济增长有着重要的意义。 关键词： 机械设计； 模具设计； CAD绘制二维图；注射机摘要 ABSTRACT According to the request of plastic products, understand the use of moulding one, analyze that moulds technical requirements such as the craft of one, size precision,etc., choo
3、se to mould one and make a size. This mould adopts two for a mould, runner of side is fed, the injecting machine adopts Haitian 110XB type, set up the cooling system, CAD draws the two-dimentional assembly picture and part picture, chooses the rational preparation method of mould. Enclose manual, us
4、e brief characters systematically, concise sketch map and calculate, analyze, mould piece, thas make rational mold design design.Through an analysis of products every performance parameter, make the shaping scheme. Explain the general step of mold design: Analyze the firsthand information, confirm t
5、he shaping scheme, choose the apparatus of shaping, confirm the mould Keyword: Machinery is designed; Mold design; CAD draws 第一章 绪论 目 录 摘 要 . I 第一章 绪论 .3 1.1 塑料简介 . 3 1.2 注塑成型及注塑模 . 3 第二章 塑料材料分析 .5 2 1 塑料材料的基本特性 . 5 2 2 塑件材料成型性能 . 5 2 3 塑件材料主要用途 . 6 第三章 塑件的工艺分析 .7 3 1 塑件的结构设计 . 7 3 2 塑件尺寸及精度 . 8 3 3
6、 塑件表面粗糙度 . 8 3 4 塑件的体积和质量 . 9 第四章 注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定 .10 4 1 注射成型工艺过程分析 5. 10 4 2 浇口种类的确定 . 10 4 3 型腔数目的确定 . 11 4 4 注射机的选择和校核 . 11 4.4.1 注射量的校核 . 11 4.4.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核 . 12 4.4.3 模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核 . 13 第五章 注射模具结构设计 .14 5 1 分型面的设计 . 14 5 2 型腔的布局 . 14 5 3 浇注系统的设计 . 15 5 3 1 浇注系统组成 . 15 5 3 2
7、确定浇注系统的原则 . 15 5 3 3 主流道的设计 . 16 5 3 4 分流道的设计 . 17 5 3 5 浇口的设计 . 17 5 3 6 冷料穴的设计 . 18 5 4 注射模成型零部件的设计 7. 18 5 4 1 成型零部件结构设计 . 18 5 4 2 成型零部件工作尺寸的计算 . 19 5 5 排气结构设计 . 20 5 6 脱模机构的设计 . 20 第一章 绪论 5 6 1 脱模机构的选用原则 . 20 5 6 2 脱模机构类型的选择 . 21 5 6 3 推杆机构具体设计 . 21 5 7 注射模温度调节系统 . 21 5 7 1 温度调节对塑件质量的影响 . 22 5
8、8 2 冷却系统之设计规则 . 22 5 9 模架及标准件的选用 . 23 5 9 1 模架的选用 . 23 第六章 模具材料的选用 .25 6 1 成型零件材料选用 . 25 6 2 注射模用钢种 . 25 总结 .256 致谢 .277 参考文献 .287 第一章 绪论 3 第 1 章 绪论 模具制造是国家经济建设中的一项重要产业，振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经成为广大业内人士的共识。在 电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中， 60% 80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一
9、致性、高生产率和低消耗，是其它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。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域。 1.1 塑料简介 塑料是以树脂为主要成分的高分子材料，它在一定的温度和压力下具有流动性。可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固 化后保持其既得形状而不发生变化。塑料有很多优异性能，广泛应用于现代工业和日常生活，它具有密度小，质量轻，比强度高，绝缘性能好，介电损耗低，化学稳定性高，减摩耐磨性能好，减振隔音性能好等诸多优点。另外，许多塑料还具有防水、防潮
10、、防透气、防辐射及耐瞬时烧蚀等特殊性能 1。塑料以从代替部分金属、木材、皮革及无机材料发展成为各个部门不可缺少的一种化学材料，在国民经济中，塑料制作已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。 1.2 注塑成型及注塑模 将塑料成型为制品的生产方法很多，最常用的有注射，挤出，压缩，压注，压延和吹塑 等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，几乎的有的热塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精度较高、易于实现全自动化生产等一系列优点。因此广泛用于塑料制件的生产中，其产口占目前塑料制件生产的 30%左右。但注射成型的设备价格及模具制造费用较高，不适合
11、单件及批量较小的塑料件的生产。 要了解注射成型和注射模，首先得了解注射机的一些基本知识，注射机是注射成型的主要设备，依靠该设备将粒状塑料通过高压加热等工序进行注射。 注射机为热塑性或热固性塑料注射成型所用的 主要设备，按其外形可分为立式、卧式、直角式三种，由注射装置、锁模装置、脱模装置，模板机架系统等组成。 注射成型是根据金属压铸成型原理发展而来的，其基本原理是利用塑料的可挤压性和可模塑性。首先将松散的粒状或粉状成型物料从注射机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通第一章 绪论 4 过料筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过
12、一段保压冷却定型时间后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制品。 注射成型生产中使用的模具叫注射模，它是实现注射成型生产的 工艺装备。 注射模的种类很多，其结构与塑料品种、塑件的复杂程度和注射机的种类等很多因素有关，其基本结构都是由动模和定模两大部分组成的。定模部分安装在注射机的固定板上，动模部分安装在注射机的移动模板上，在注射成型过程中它随注射机上的合模系统运动。注射成型时动模部分与定模部分由导柱导向而闭合。一般注射模由成型零部件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、加热和冷却系统、排气系统及支承零部件组成 2 。 注射模、塑料原材料和注射机通过注射成型工艺
13、联系在一起。注射成型工艺的核心问题就是采用一切措施 以得到塑化良好的塑料熔体，并把它注射到型腔中去，在控制条件下冷却定型，使塑件达到所要求的质量。注射机和模具结构确定以后，注射成型工艺条件的选择与控制便是决定成型质量的主要因素。 注射成型有三大工艺条件，即：温度、压力、时间。在成型过程中，尤其是精密制品的成型，要确立一组最佳的成型条件决非易事，因为影响成型条件的因素太多，有制品形状、模具结构、注射装备、原材料、电压波动及环境温度等。 塑料模具的设计不但要采用 CAD 技术，而且还要采用计算机辅助工程（ CAE）技术。这是发展的必然趋势。注塑成型分两个阶段，即开发 /设计阶段（包括产品设计、模具
14、设计和模具制造）和生产阶段（包括购买材料、试模和成型）。 传统的注塑方法是在正式生产前，由于设计人员凭经验与直觉设计模具，模具装配完毕后，通常需要几次试模，发现问题后，不仅需要重新设置工艺参数，甚至还需要修改塑料制品和模具设计，这势必增加生产成本，延长产品开发周期。 目前国际市场上主要流行的，运用范围最广的注射模流动模拟分析软件有澳大利亚的 MOLDFLOW、美国的 CFLOW、华中科技大学的 H-FLOW 等。其中 MOLDFLOW 软件包括三个部分： MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS （产品优化顾问，简称 MPA）， MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT
15、（注射成型模拟分析，简称 MPI）， MOLDFLOW PLASTICS XPERT （注射成型过程控制专家，简称 MPX）。 采用 CAE 技术，可以完全代替试模， CAE 技术提供了从制品设计到生产的完整解决方案，在模具制造加工之前，在计算机上对整个注射成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题，及时修改制件和模 具设计，而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等，都有着重大的技术经济意义。 第一章
16、绪论 5 第 2 章 塑料材料分析 2 1 塑料材料的基本特性 ABS 是由丙烯、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成的。这三种 组分的各自特性，使ABS 具有良好的综合理学性能。丙烯腈使 ABS 有良好的耐腐蚀性、耐热性及表面硬度，丁二烯使 ABS 坚韧，苯乙烯使 ABS 有良好的加工性和染色性能。 ABS 价格便宜原料易得，是目前产量最大、应用范围最广的工程塑料之一。是一种良好的热塑性塑料。 ABS 无毒，无气味，呈微黄色，成型的塑料有较好的光泽，、不透明，密度为1.02-1.05 3cmg 。既有较好的抗冲击强度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化学稳定性和电 气性能。水、无机盐、碱、酸
17、类对 ABS 几乎没有影响， ABS 不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀，在酮，醛，酯，氯代烃中会溶解或形成乳浊液。 ABS 表面受冰醋酸，植物油等化学药品的侵蚀时会引起应力开裂， ABS 有一定的硬度，他的热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等高，尺寸稳定性较好，易于成型加工，经过调色配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为 70C左右，热变形温度约为 93C 耐气候性差，在紫外线作用下 ABS 易变硬发脆。 ABS 的性能指标： 密度 1.02 1.05（ 3dmKg ），收缩率 %8.03.0 ，熔点 C160130 ，弯曲强度 80Mpa，拉伸强度 35 4
18、9Mpa，拉伸弹性模量 1.8Gpa，弯曲弹性模量 1.4Gpa，压缩强度 18 39Mpa，缺口冲击强度 11 20 2mkJ ，硬度 62 86HRR，体积电阻系 数 cm1310 ，收缩率 0000 8.04.0 范围内。 ABS的热变形温度为 93 118，制品经退火处理后还可提高 10左右。 ABS 在 -40时仍能表现出一定的韧性，可在 -40 100的温度范围内使用。 2 2 塑件材料成型性能 ABS 易吸水，使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。因此，成型加工前应进行干燥处理； ABS在升温时黏度增高，黏度对剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大都采用侧浇口形式，成型压力较高，塑
19、件上的脱模斜度宜稍大；易产生熔接痕，模具设计时应该注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响及小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在50 60C0 ，要求塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在 60 80C0 。 ABS比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。 第一章 绪论 6 2 3 塑件材料主要用途 ABS在机械工业上用来制造盒盖、泵业轮、轴承、把手、管道、管连接件、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等，汽车工业上用 ABS 制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管等，还可用 ABS 夹层板 制小轿车车身。 ABS 还可用来制造水表壳，纺织器材，电器零件、玩具、
20、电子琴及收录机壳体、食品包装容器，农药喷雾器及家具等。 第一章 绪论 7 第 3 章 塑件的工艺分析 在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量要进行仔细研究和分析，只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。 盒盖如图所示，具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结构简单，生产量大，要求较低的模具成本，成型容易，精度要求不高。 图（ 1） 3D 视图 3 1 塑件的结构设计 （ 1）、脱模 斜度 由于注射制品在冷却过程中产生收缩，因此它在脱模前会紧紧的包住模具型芯或型腔中突出的部分。为了便于脱模，防止因脱模力过大拉伤制品表面，与脱模方向平行的制品内外表面应具有一
21、定的脱模斜度。脱模斜度的大小与制品形状、壁厚及收缩率有关。斜度过小，不仅会使制品尺寸困难，而且易使制品表面损伤或破裂，斜度过大时，虽然脱模方便，但会影响制品尺寸精度，并浪费原材料。通常塑件的脱模斜度约取 0.51.5 ，根据文献 1，塑件材料 ABS 的型腔脱模斜度为 0.35/ 1 30/ ，型芯脱模斜度为 30/ 1 （ 2）、塑件的壁厚 塑件的壁厚是最重要的结构要素，是设计塑件时必须考虑的问题之一。塑件的壁厚对于注射成型生产具有极为重要的影响，它与注射充模时的熔体流动、固化定型时的冷却速度和时间、塑件的成型质量、塑件的原材料以及生产效率和生产成本密切相关。第一章 绪论 8 一般在满足使用
22、要求的前提下，塑件的壁厚应尽量小。 因为壁厚太大不仅会使原材料消耗增大，生产成本提高，更重要的是会延缓塑件在模内的冷却速度，使成型周期延长，另外还容易产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小则刚度差，在脱模、装配、使用中会发生变形，影响到塑件的使用和装配的准确性。选择壁厚时应力求塑件各处壁厚尽量均匀，以避免塑件出现不均匀收缩等成型缺陷。塑件壁厚一般在 1 4mm ，最常用的数值为 2 3mm。该塑件壁厚均匀，周边和底部壁厚均为 2.5mm 左右。（ 3）、塑件的圆角 为防止塑件转角处的应力集中，改善其成型加工过程中的充模特性，增加相应位置模具和塑件的力学角度，需要在塑件的转角处和内部联接处采
23、用圆角过度。在无特殊要求时，塑件的各连接角处均有半径不小于 0.5 1mm的圆角。一般外圆弧半径大于壁厚的 0.5 倍，内圆角半径应是壁厚的 0.5 倍。 该塑料件表面圆角半径和内部转弯处圆角较大。 （ 4）、孔 塑料制品上通常带有各种通孔和盲孔，原则上讲，这些孔均能用一定的型芯成型。但当孔太复杂时，会使熔体流动困 难，模具加工难度增大，生产成本提高，困此在塑件上设计孔时，应尽量采用简单孔型。由于型芯对熔体有分流作用，所以在孔成型时周围易产生熔接痕，导致孔的强度降低，故设计孔时孔时孔间距和孔到塑件边缘的距离一般都尖大于孔径，孔的周边应增加壁厚，以保证塑件的强度和刚度。 3 2 塑件尺寸及精度
24、塑料制品外形尺寸的大小主要取决于塑料品种的流动性和注射机规格，在一定的设备和工艺条件下流动性好的塑料可以成型较大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比较小。从节约材料和能源的角度出发，只要能满足制品的使用要求，一般都应将制品的结构 设计的尽量紧凑，以便使制品的外形尺寸玲珑小巧些。该塑件的材料为 ABS，流动性较好，适用于不同尺寸的制品。 塑件的尺寸精度直接影响模具结构的设计和模具的制造精度。为降低模具的加工难度和模具的制造成本，在满足塑件要求的前提下尽量把塑件的尺寸精度设计得低一些。由于塑料与金属的差异很大，所以不能按照金属零件的公关等级确定精度等级。根据我国目前的成型水平，塑件尺寸公差可以参照文献 2表 3-2 塑件的尺寸与公关（ SJ1372-1978）的塑料制件公差数值标准来确定。根据任务书和图纸要求，本次产品尺寸均采用 MT3 级精度， 未注采用 MT5 级精度。 3 3 塑件表面粗糙度 塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。这除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、
