1、大学本科生毕业设计（论文） 摘 要 本次毕业设计的课题为异形盒盖的注射成型模具设计，主要从塑件材料特性、成型性能及塑件的形状、型腔结构等多角度详细分析了塑件注塑加工工艺性。因需批量生产，且零件体积不大、结构简单，故采用“一模二件”的生产方式。再初步选择注塑机的型号和规格，分析塑件结构及生产方式宜采用双分型结构，对浇注系统、成型零部件、导向及定位机构、脱模机构、冷却系统、模架各部件零件都进行了相关的计算和选择。最后，在参照塑件的体积、重量等参数后对注塑机的相关主要参数进行校核，以判断所选的注塑机能否满足注塑要求。 关键词： 模具设计；一 模二件；双分型面；注塑机； 大学本科生毕业设计（论文） A
2、bstract This graduation projects topic for the plate-type products injection molding mold design, mainly from modelled the materials behavior, the formation performance and models multiple perspectives multianalyses and so on shape, die space structure to model the injection molding processing techn
3、ology capability. Because needs the volume production, and the components volume not big, the structure is simple, therefore uses “one mold two” production method. Chooses injection molding machines model and the specification initially again, the analysis models a structure and the production metho
4、d uses the duplex structure suitably, to the gating system, the formation spare part, the guidance and the detent mechanism, the mold emptier, the cooling system, the pould frame various parts components has carried on the related computation and the choice. Finally, after the reference models param
5、eters and so on volume, weight carries on the examination to injection molding machines related main parameter, whether judges the injection molding machine which elects to satisfy the injection Key word： mold design; Mold two; Duplex profile; Injection molding machine; 大学本科生毕业设计（论文） 目 录 摘 要 . 错误 !未
6、定义书签。 Abstract . 错误 !未定义书签。 引 言 . 错误 !未定义书签。 1.1 我国塑料模具工业的发展现状 . 错误 !未定义书签。 1.2 国际塑料模具工业的发展现状 . 错误 !未定义书签。 1.2.1 网络的 CAD CAE CAM 一体化系统结构初见端倪 . 错误 !未定义书签。 1.2.2 AM 软件日益深人人心并发挥越来越重要的作用 . 错误 !未定义书签。 1.2.3 AM 软件的智能化程度正在逐渐提 高 . 错误 !未定义书签。 1.2.4 设计与 3D 分析的重要性更加明确 . 错误 !未定义书签。 1.3 我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向 . 错误
7、 !未定义书签。 1.4 本次设计的目的 . 错误 !未定义书签。 第一章 注射成形的基本过程 . 错误 !未定义书签。 1.1 注射成形的原理 . 错误 !未定义书签。 1.2 注射成形的工艺过程 . 错误 !未定义书签。 1.2.1 成形前的准备 . 错误 !未定义书签。 1.2.2 注射成形过程 . 错误 !未定义书签。 1.2.3 塑件的后处理 . 错误 !未定义书签。 1.3 注射成形的工艺参数 . 错误 !未定义书签。 1.3.1 温度 . 错误 !未定义书签。 1.3.2 压力 . 错误 !未定义书签。 1.3.3 时间 . 错误 !未定义书签。 第二章 工艺分析 . 错误 !未
8、定义书签。 2.1 材料性能分 析 . 错误 !未定义书签。 2.1.1 塑件材料特性分析 . 错误 !未定义书签。 2.1.2 塑件材料成型性能 . 错误 !未定义书签。 2.2 注塑成型 工艺分析 . 错误 !未定义书签。 2.2.1 温度 . 错误 !未定义书签。 2.2.2 压力 . 错误 !未定义书签。 2.2.3 时间 . 错误 !未定义书签。 第三章 注塑机的选择 . 错误 !未定义书签。 3.1 注射量计算 . 错误 !未定义书签。 3.2 注射机选择 . 错误 !未定义书签。 3.3 注射机有关工艺参数校核 . 错误 !未定义书签。 3.3.1 最大注射量的校核 . 错误 !
9、未定义书签。 3.3.2 塑化能力的校核 . 错误 !未定义书签。 大学本科生毕业设计（论文） 3.3.3 开模行程的校核 . 错误 !未定义书签。 3.3.4 注射机定位孔与模具浇口套外圈配合的校核 . 错误 !未定义书签。 3.3.5 锁模力的校核 . 错误 !未定义书签。 3.3.6 注射压力的校核 . 错误 !未定义书签。 3.4 型腔及有关参数校核 . 错误 !未定义书签。 第四章 注塑成型模具设计 . 错误 !未定义书签。 4.1 确定型腔数目 . 错误 !未定义书签。 4.1.1 型腔数量的确定 . 错误 !未定义书签。 4.1.2 塑件尺寸精度 . 错误 !未定义书签。 4.1
10、.3 模具制造成本 . 错误 !未定义书签。 4.1.4 注塑成型的生产效益 . 错误 !未定义书签。 4.1.5 制造难度 . 错误 !未定义书签。 4.1.6 型腔的布局 . 错误 !未定义书签。 4.2 分型面选择 . 错误 !未定义书签。 4.3 浇注系统 . 错误 !未定义书签。 4 .3.1 主流道 . 错误 !未定义书签。 4.3.2 分流道 . 错误 !未定义书签。 4.3.3 浇口 . 错误 !未定义书签。 4.3.4 浇口套及定位环 . 错误 !未定义书签。 4.3.5 校核主流道的剪切速率 . 错误 !未定义书签。 4.3.6 冷料穴的设计和计算 . 错误 !未定义书签。
11、 4.4 成型零部件的结构设计及计算 . 错误 !未 定义书签。 4.4.1 成型零件结构设计 . 错误 !未定义书签。 4.4.2 成型零件工作尺寸的计算 . 错误 !未定义书签。 4.4.3 型腔壁厚的计算 . 错误 !未定义书签。 4.5 导向及定位机构 . 错误 !未定义书签。 4.5.1 导向机构的设计 . 错误 !未定义书签。 4.6 脱模机构 . 错误 !未定义书签。 4.6.1 脱模力计算 . 错误 !未定义书签。 4.6.2 脱模机构的选择与设计 . 错误 !未定义书签。 4.6.3 推出机构的导向 . 错误 !未定义书签。 4.6.4 推出机构的复位 . 错误 !未定义书签
12、。 4.7 冷却系统 . 错误 !未定义书签。 4.7.1 冷却系统的设计原则 . 错误 !未定义书签。 4.7.2 冷却回路的设计 . 错误 !未定义书签。 第五章 模架选择 . 错误 !未定义书签。 第六章 典型零件的制造加工工艺 . 错误 !未定义书签。 第八章 设计小结 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 大学本科生毕业设计（论文） 谢 辞 . 错误 !未定义书签。 附录 A 口字型塑件模具设计装配图（ 1 张） 附录 B 口字型塑件模具设计零件图（ 8 张） 大学本科生毕业设计（论文） - 1 - 引 言 1.1 我国塑料模具工业的发展现状 80 年代以来，
13、在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为 13%， 1999 年我国模具工业产值为 245 亿， 2003年模具进出口统计中，我国模具的出口总额为 2.52 亿美元 ,我国模具的出口总额 3 亿美元 ,进口额则达到 13 亿多美元 ,在进口模具中的塑料模具占到 50%左右 。可以看出，在塑料模具方面，我国与国外产品还存在较大差距。 在引进的塑料模具中，以科技含量较高的模具居多，如高精度模具、大型模具。热流道模具、气辅及高压注射成型模具等。现代塑料制品对表面光洁度、成型时间都提高了更高的要求，因而也推动了塑料模具的发展。以电视机塑料外壳模具为
14、例。其精度已由以前的 0.050.1mm 提高到 0.0050.01mm ,制造周期也由 8 个月缩短到了 2 个月 ,并且使用寿命也由过去可制 10 万 20 万件制品延长到了可 60 万件制品。从电视机外壳塑料模具的发展可以看到，高精密、长寿命、短周期、低成 本是模具的发展方向。目前我国使用覆盖率和使用量最大的模具标准件为冷冲模架、注塑模架和推杆管这三类产品。以注塑模架为例，目前全国总产值有 20 多亿元，按照需求，国内约需注塑模架 30 多亿元，而实际上国内市场并未达到这个规模，其中主要一个原因就是模具厂家观念旧，注塑模架自产配比例较高，外购很少。这样做厂家不仅重复制造本应标准化的购件，
15、延长了模具生产周期，又不利于维修。很多相关的模具标准件并没有相关的国家标准，因此制定模具构件的标准规范工作也是当务之急。 1.2 国际塑料模具工业的发展现状 美国 1991 年发表的“国家 关键技术报告”认为 :材料领域的进展几乎可以显著改进国民经济所有部门的产品性能 ,提高它们的竞争能力 ;因此把材料列为六大关键技术的首位。这是由于先进材料与制造技术是未来国民经济与国防力量发展的基础 ,是各种高、新技术成果转化为实用产品与商品的关键。当前各种新材料市场规模超过 1000 亿美元 ,预计到 2000 年将达 4000 亿美元。由新材料带动而产生的新产品新技术则是一个更大的市场。以上参展项目基本
16、上代表了当前国际和国内的先进水平和发展趋势，具体表现在如下五个方面。 1.2.1 网络的 CAD CAE CAM 一体化系统结构 初见端倪 随着计算机硬件与软件的进步以及工业部门的实际需求，国外许多著名计算机软件开发商已能按实际生产过程中的功能要求划分产品系列，在网络系统下实现了 CAD CAM大学本科生毕业设计（论文） - 2 - 的一体化。解决了传统混合型 CAD CAM 系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题，以便更能符合实际应用的自然过程。例如英国达尔康公司在原有软件 DUCT5的基础上，为适应最新软件发展及工业生产实际而在最近推出的 CAD/CAM 集成化系统Delcams Po
17、wer Solution，该系统覆盖了几何建模、逆问工程、工业设计、工程制图、仿真分析、快速 原型、数控编程、测量分析等领域。 1.2.2 AM 软件日益深人人心并发挥越来越重要的作用 在 90 年代，能进行复杂形体几何造型和 NC 加工的 CAD CAM 系统主要是在工作站上采用 UNIX操作系统开发和应用的，如美国的 Pro-E、 UG 、 CADDS 5 软件，法国的 CATIA、 EUCLID 软件和英国的 DUCT5 软件等。随着微机技术的突飞猛进、在 90年代后期，新一代的微机 CAD/CAM 软件，如 Solidworks、 Solid adae 崭露头角，深得用户的好评。这些微
18、机软件不仅在采用诸如 NURBS 曲面、三维参数化特 征造型等先进技术方面继承了工作站级 CAD CAM 软件的优点，而且在 Windows 风格、动态导航、特征树、面向对象等方面具有工作站级软件所不能比拟的优点。 1.2.3 AM 软件的智能化程度正在逐渐提高 由于在现阶段，模具设计和制造在很大程度上仍然依靠着模具设计与制造工程师的经验。仅凭 CAD CAM 软件有限的数值分析功能无法为用户提供完善和正确的设计结果，软件的智能化功能必不可少。面向制造、基于知识的智能化功能是衡量模具设计与制造软件先进性与实用性的重要标志之一。在模架的设计过程中实现了模架零件的全相关，并能 自动产生材料明细表和
19、供 NC加工的钻孔表格。在 NC 加工方面，实现了智能化的粗加工、加工参数的设定以及对整个加工过程进行加工结果的校验分析，这些具有智能化的功能可以显著地提高注塑模具的生产效率和产品质量。 1.2.4 设计与 3D 分析的重要性更加明确 在型腔模 CAD 中我国大多数企业仍然采用的是二维设计 （ 2D） ，即先将 3D 的产品图投影为若干二维视图后，再分别对各个视图的二维模具结构进行设计，这种沿袭传统手工设计的方式已越来越不适应现代化生产和集成化技术的要求。在本届模展上所展示的 Mold expert（ Cimatron 公司）、 Ps-mold（达尔康公司）以及 Space-E mold（日立
20、造船）均为采用 3D 设计的专业注塑模设计软件，它们在 3D 型腔和型芯设计的基础上采用交互方法进行 3D 的模架配置和 3D 的典型结构设计，其先进性十分明显。由于注塑模型腔复杂、镶件多，杆件和冷却水管布置纵横交错，用户在 3D 设计时经常由于显示屏幕小、构件多、视点变换少而感到眼花潦乱，这方面的缺点也正在克服之中。在注塑流动过程模拟软件方面，国内外长期使用的是基于中性层面的流动模拟软件。这种分析模式的最大缺点是需要用户从所生成的实体曲面几何模型 中交互提取中性层面，操作步骤繁琐，工作量巨大，在很大程度上妨碍了流动模拟软件的推广和普及。虽然澳大利大学本科生毕业设计（论文） - 3 - 亚 M
21、old flow 公司推出了中性层面自动生成工具 MF Midplane，但其覆盖范围不大。这次模展中展示了该公司基于实体几何模型的三维真实感流动模拟软件 Moldflow Advisers，从根本上摆脱了对中性层面的依赖，这种新一代的模拟软件定将获得用户的好评和广泛应用。美国 C-Cold 公司这次未参展，该公司也有类似的 3D 流动软件3DQuickfill。华中理工大学模具技术国家重点实验室展出了同类软件 HSC3D4 5F，已表明了我国在该项域也达到了国际当今的先进水平。 表 1.1 国内外塑料模具技术比较表 项目 国外 国内 注塑模型腔精度 0.005 0.01mm 0.02 0.0
22、5mm 型腔表面粗糙度 Ra0.01 0.05m Ra0.20m 非淬火钢模具寿命 10 60 万次 10 30 万次 淬火钢模具寿命 160 300 万次 50 100 万次 热流道模具使用率 80%以上 总体不足 10% 标准化程度 70 80% 小于 30% 中型塑料模生产周期 一个月左右 2 4 个月 在模具行业中的占有量 30 40% 25 30% 1.3 我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向 1） 提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。 2） 在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE 技术。基于网络的CAD/CAM/CAE 一体化系统结构初见端倪，
23、 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 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。气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体辅，而且其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。 4） 开发新的塑料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。 大学本科生毕业设计（论文） - 4 - 5） 提高塑料模标准化水平和标准件的使用率
24、。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规格品种。 6） 应用优质模具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。 7） 研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模 CAD/CAM 的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。 8） “十一五”期间我国塑料模具发展方向，塑料模具占模具总量近 40%，而这个比例仍不断上升。塑料模具中为汽车和家电配套的大型注塑模具，为集成电路配套的精密塑料模具，为电子信
25、息产业和机械及包装配套的多层、多腔、多材质、多色精密注塑模，为新型建材及节水农业配套的塑料异型材挤出模及管路和喷头模具等，目前虽然已有相当技术基 础并正在快速发展，但技术水平与国外仍有较大差距，每年进口达几亿美元，因此“十一五”期间应重点发展。 1.4 本次设计的目的 此次毕业设计给了我亲自动手的机会，于以后的工作、学习等都有很大的帮助，是大学四年学习的一个总结，中国的塑料模具制造工业的飞速发展是需要理论和实践相结合的，所以这次毕业设计的意义十分重大。目的是通过对该零件的注塑模工艺的设计，了解注塑模具的设计步骤， ABS 等材料的各项性能指标，工艺方案的选择，和侧向抽芯技术的掌握。 大学本科生
26、毕业设计（论文） - 5 - 第一章 注射成形的基本过程 注射成形又称注射模塑， 是热塑性塑料，是热塑性塑料制件的一种主要成形方法，除个别热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以用此方法成形。 注射成形可成形各种形状的塑料制件，它的特点是成形周期短，能一次成形外形复杂，尺寸精密，带有嵌件的塑料制件，且生产效率高，易于实现自动化生产，所以广泛用于塑料制件的生产及批量较小的塑料制件的生产。注射成形所用的设备式注射机，目前的注射机种类很多，但普遍采用的是柱塞式注射机和螺杆式注射机。 1.1 注射成形 的 原理 注射成形的原理是将颗粒状态成粉状塑料从注射机的料斗送进加热的料筒中，经过加热熔融塑化成为
27、粘流态熔体，在注射机柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过喷嘴注入模具型腔，经一定时间的保压冷却定型后可保持模具型腔所赋予的形状，然后开模分型获得成行塑件，这样就完成了一次注射工作循环。 1.2 注射成形 的 工艺过程 注射成形工艺过程包括：成形前的准备、注射成形过程以及塑件的后处理三个阶段。 1.2.1 成形前的准备 A 原料的预处理。包括原料的检验、着色和预热干燥等过程。 B嵌件的预热 。当嵌件为金属时，由于金属与塑料的膨胀与收缩率相差较大，故对嵌件进行预热，以避免嵌件周围塑料层强度下降而出现裂纹缺陷。对 小嵌件在模内易被塑料熔体加热，故可不需要预热。 C料筒的清洗，当改变产品，更换原料及颜色时均需清洗料筒，通常柱塞式料筒可拆卸清洗，而螺杆式料筒可采用对空注射法清洗。 D脱模剂的选用，塑料制件的脱模，主要依赖于合理的工艺条件和正确的模具设计，在生产上为顺利脱模，通常使用脱模剂。 1.2.2 注射成形过程 注射成形过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却、脱模等 几个步骤。 （ 1） 塑化 是指粉状或粉状得物料在料筒内加热熔融成粘流态并具有良好的可塑性的全过程，对塑化的要求是：塑料在进入模腔之前，既要达到规定的成形 温度，又要使熔体各点温度均匀一致，并能在规定时间内提供上述质量的足够熔融塑料，以保证生产连续顺利地进行。
