1、邵阳学院毕业设计（论文） 1 前 言 光阴似梭，大学三年的学习一晃而过，为具体的检验这三年来的学习效果，综合检测理论在实际应用中的能力，除了平时的考试、实验测试外，更重要的是理论联系实际，即此次设计的课题为闹钟后盖的注塑模具。 本次毕业设计课题来源于生活，应用广泛，但成型难度大，模具结构较为复杂，对模具工作人员是一个很好的考验。它能加强对塑料模具成型原理的理解，同时锻炼对塑料成型模具的设计和制造能力。 本次设计以注射闹钟后盖模具为主线，综合了成型工艺分析，模具结构设计，最后到模具零件的加工方法，模具总的装配等一系列模具生产的所有过程 。能很好的学习致用的效果。在设计该模具的同时总结了以往模具设
2、计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来，所谓学以致用。在设计中除使用传统方法外，同时引用了 CAD、 Pro/E等技术，使用 Office 软件，力求达到减小劳动强度，提高工作效率的目的。 本次设计中得到了戴老师的指点。同时也非常感谢邵阳学院各位老师的精心教诲。 由于实际经验和理论技术有限，设计的错误和不足之处在所难免，希望各位老师批评指正。 邵阳学院毕业设计（论文） 2 目 录 前言 . 1 绪论 2 1 塑料的工艺分析 4 1.1 塑件成形工艺分析 4 1.2 闹钟后盖原料（ ABS）的成型特性与工艺参数 4 2
3、注塑设备的选择 7 2.1 估算塑件体积 7 2.2 选择注射机 7 2.3 模架的选定 7 2.4 最大注射压力的校核 8 3 塑料件的工艺尺寸的计算 10 3.1 型腔的径向尺寸 10 3.2 型芯的计算 10 3.3 模具型腔壁厚的计算 11 4 浇注系统的设计 12 4.1 主流道的设计 12 4.2 冷料井的设计 13 4.3 分流道的设计 13 4.4 浇口的选择 14 5 分型面的选择与排气系统的设计 17 5.1 分型面的选择 17 邵阳学院毕业设计（论文） 3 5.2 排气槽的设计 17 6 合模导向机构的设计 18 7 脱模机构的设计 20 8 温度调节系统的设计 21 8
4、.1 模具冷却系统的设计 22 8.2 模具加热系统的设计 22 9 模具的装配 23 9.1 模具的装配顺序 23 9.2 开模过程分析 24 设计总结 25 参考资料 26 致 谢 27 绪 论 一 【 模具在加工工业中的地位 】 模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。 邵阳学院毕业设计（论文） 4 对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模 具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制
5、造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。 模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机 构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大
6、，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。 现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要 求。因此促进模具的不断向前发展 二 【 模具的发展趋势 】 近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个
7、方面： （ 1） 加深理论研究 在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得产品的产量和质量都得到很大的提高。 （ 2） 高效率、自动化 大量采用各种高效率、自动化的模具结构。高速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起 了很大的作用。 （ 3） 大型、超小型及高精度 由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。 邵阳学院毕业设计（论文） 5 （ 4） 革新模具制造工艺 在模具制造工艺上
8、，为缩短模具的制造周期，减少钳工的工作量，在模具加工工艺上作了很大的改进，特别是异形型腔的加工，采用了各种先进的机床，这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。 （ 5） 标准化 开展标准化工作，不仅大大提高了生产模具的效率，而且改善了质量，降低了成本。 三 【设计在学习模具制造中的作用】 通过对模具专业的学习，掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要求，各种模具的结构特点及设计计算的方法，以达到能够独立设计一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般机械加工的知识，金属材料的选择和热处理，了解模具结构的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺。 毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运
9、用，综合检验大学期间所学的知识。 1 塑件的工艺分析 1.1 【塑件成型工艺分析 】 如图 1.1 所示： 邵阳学院毕业设计（论文） 6 图 1.1 闹钟后盖 闹钟后盖的形状较复杂，带有很多不同形状的孔，在保证孔间距和孔的形状是给模具的加工带了很大的难度。闹钟后盖的注塑材料首先选用 ABS，闹钟的后盖绝大部分的决定了闹钟的重心的位置的所在。所以我们必须很好多处理后盖壁厚的均匀，譬如在注塑成型过程中因为壁厚的不均匀造成了收缩率的不一致，这样就只能通过有效的控制模具温度来调节收缩率。由于闹钟后盖的主体作用是起固定作用，它的内部结构就相应的给注塑带来了一定的难度。主要 是它螺钉孔的壁厚相对壁厚有一定
10、的差距，势必会在注塑的时候到来很大的牛顿减力，造成塑件填充不满的缺陷，可以考虑采用双浇口，但应用了 Pro/E 的塑料顾问对其进行模仿 CAE 的注塑之后，发现会给闹钟后盖的表面带来更多的熔接痕和气孔。也可以利用模具的可靠的精度来定位，但是这样的话成本太高，而且易造成模具损坏。因为考虑到凹凸模形状的复杂，用整体形式是不利于损坏后的维修，适当的使用嵌件就可以解决这些问题，但不能利用过多的嵌件，不然的话就会造成型腔的强度与刚度不够。 1.2 【闹钟后盖原料（ ABS）的成型特性与工艺参数 】 丙烯腈 -丁二烯 -苯乙烯共聚物 ABS 树脂微黄色或白色不透明，是丙烯腈 -丁二烯 -苯乙烯共聚物。丙烯
11、腈使聚合物耐油，耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合物具有优越的柔性，韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。因此 ABS 树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。同时具有吸湿性强，但原料要干燥，它的塑件尺寸稳定性好，塑件尽可能偏大的脱模斜度。 1.2.1 ABS 塑料主要的性能指标： 邵阳学院毕业设计（论文） 7 密度 (Kg.dm-3) 1.13 1.14 收缩率 % 0.30.8 熔 点 130160 热变形温度 45N/cm 6598 弯曲强度 Mpa 80 拉伸强度 MPa 3549 拉伸弹性模量 GPa 1.8 弯曲弹性模量 Gpa 1.4 压缩强度 Mpa 1839 缺口冲击强度
12、 kJ/ 1120 硬 度 HR R6286 体积电阻系数 cm 1013 击穿电压 Kv.mm-1 15 介电常数 60Hz3.7 1.2.2 ABS 的注射成型工艺参数 : 注塑机类型：螺杆式 喷嘴形式： 通用式 料筒一区 150 170 料筒二区 180 190 料筒三区 200 210 喷嘴温度 180 190 模具温度 50 70 注塑压 60 100 保压 40 60 注塑时间 2 5 保压时间 5 10 冷却时间 5 15 邵阳学院毕业设计（论文） 8 周期 15 30 后处理 红外线烘箱 温度（ 70） 时间（ 0.3 1） 由为重要的是因为目前原油价格的下降，导致 ABS 的
13、市场价格大幅度的下跌。 邵阳学院毕业设计（论文） 9 2 注塑设备的选择 2.1 【 估算塑件体积】 估算塑件体积和质量： 该产品材料为 ABS，查书本得知其密度为 1.13-1.14g/cm3，收缩率为，计算其平均密度为 1.135 g/cm3，平均收缩率为 0.55。 使用 PRO/E 软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图形浇道凝料和塑件的体积。 另预置浇道凝料为 2 cm3因此估算塑件体积为 9 cm3。 2.2 【 选择注射机】 根据塑料制品的体积或质量，查书可选定注塑机型号为 SZ-40/25. 注塑机的参数如下： 注塑机最大注塑量： 40cm3 注塑压力： 200/Mpa 注
14、塑速率： 50(g/s) 塑化能力： 20(Kg/h) 锁模力： 2500KN 注塑机拉行间距： 250 250mm 顶出行程： 55mm 最小模厚： 130mm 最大模厚： 220mm 模板行程： 230mm 注塑机定位孔直径： 55 mm 喷嘴球半径： SR10 2.3 【 模架的选定】 邵阳学院毕业设计（论文） 10 根据塑件选定模架为： S2030 B I 35 35 70。见图 2.1： 图 2.1 塑件的模架 2.4 【 最大注射压力的校核】 闹钟后盖的原料为 ABS，所需注射为 60-100MPa，而所选注射机压力为 200 MPa，所以注射压力符合要求。 2.4.1 最大注塑量的校核 注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇 口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量最好是注塑机的最大注塑量的 80%。所以选用的注塑机最大注塑量应满足： 0.8 V 机 V 塑 V 浇 式中 V 机 注塑机的最大注塑量， 40cm3 V 塑 塑件的体积，该产品 V 塑 18cm3 V 浇 浇注系统体积，该产品 V 浇 2cm3 故 V 机 （ 18+4） cm3 2.4.2 锁模力校核 F 锁 pA 式中 p 熔融型料在型腔内的压力，该产品
