注塑模具着重对模具实现自动化生产的设计.doc

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1、沈阳理工大学应用技术学院毕业论文 摘 要本设计着重对模具实现自动化生产的设计，随着工业的发展，模具作为工艺装备在结构和功能上有很大改进，因为模具的结构决定了模具的功能，所以要设计一副能够高速开合模的模具，也就是说模具能够自断浇口并且自动取出凝料和制件。模具的结构决定了模具开发的成本和制造周期及操作的方便安全性。本模具型腔采用型腔和型芯相结合形成型腔的结构，便于制造和维护；型芯和型腔分别加工再配合一起，便于加工；定模板和定模座板采用导柱加限位拉杆的形式固定。动模板，垫块，动模座板采用螺钉加销钉固定，保证了相对位置准确，提高了加工精度。推出机构采用推杆和斜顶推出。采用点浇口，一模两腔如此设计出的结

2、构可确保模具工作运行可靠和产品大批量生产的要求。关键词：高速；自动；结构设计AbstractThis design focuses on the design of the mould realizing automation production, with the development of industry, mould as craft equipment in structure and function is a great improvement, because on the structure of mould of the mould function, so want

3、to design a pair of high speed switching to die of mold, that is mould can cut the gate and automatic take out and fabricated parts of the material. The structure of the die mould to the cost of development and manufacturing cycle and the convenience of operation safety.The mold cavity the cavity an

4、d cores formed combining cavity structure, easy to manufacture and maintenance; Cores and mold processing coupled with respectively together, facilitate processing; Set the template and the mold base plate adopts the guide column and limit the form of the levers of fixed. Move templates, spacers, mo

5、ving mold base plate adopts the screws and taper pin, and to ensure the relative position accurate, improve the machining accuracy. The push rod and launch institutions inclined top launched. At the gate, the two cavity design of structure can be so to ensure reliable operation and mould work produc

6、t the demand for mass production.Key Words：High speed; Automatic; Structure design目 录摘 要IAbstractII1 塑料制件尺寸及塑料的工艺性能分析11.1制件及其材料分析11.2 PE的成型工艺分析41.3 制件的结构工艺分析41.3.1尺寸精度41.3.2表面粗糙度41.3.3 倒扣处理52浇注系统和排溢系统的设计62.1塑件在模具中的位置62.1.1分型面设计62.2浇注系统的设计62.2.1主流道设计62.2.2分流道设计62.2.3浇口设计62.2.4冷料穴设计72.3排溢系统设计72.4顶出系统7

7、3 成型零件设计93.1成型零件的结构设计93.2 成型零件工件尺寸的计算93.2.1塑件的收缩率93.2.2塑件基本尺寸计算93.3模具型腔侧壁和底板厚度计算93.3.1侧壁厚(矩形整体式)93.3.2底板厚度104 选注射机，确定型腔数114.1根据塑件的形式估算其体积和重量114.2根据塑件的计算重量或体积，选择设备型号规格，确定型腔数目115 校核注射机有关工艺参数125.1注射量的校核125.2锁模力与注射压力的校核125.3模具厚度H与注射机闭合高度的校核125.4注射机开模行程应大于模具开模时取出塑件(包括浇注系统)136 注射机技术规格及特性147 模具结构总体图158 结 论

8、16致 谢17参考文献1851 塑料制件尺寸及塑料的工艺性能分析1.1制件及其材料分析图1.1方盒PE塑料即聚乙烯塑料，具有耐腐蚀性，电绝缘性（尤其高频绝缘性），低压乙烯适于制作耐腐蚀零件和绝缘零件；高压聚乙烯适于制作薄膜等；超高分子量聚乙烯适于制作减震，耐磨及传动零件。物料性能：耐腐蚀性，电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良，可以氯化，辐照改性，可用玻璃纤维增强。低压聚乙烯的熔点，刚性，硬度和强度较高，吸水性小，有良好的电性能和耐辐射性；高压聚乙烯的柔软性，伸长率，冲击强度和渗透性较好; 超高分子量聚乙烯冲击强度高，耐疲劳，耐磨。低压聚乙烯适于制作耐腐蚀零件和绝缘零件;高压聚乙烯适于制作薄膜等;超

9、高分子量聚乙烯适于制作减震，耐磨及传动零件。成型性能 ：1.结晶料，吸湿小，不须充分干燥，流动性极好流动性对压力敏感，成型时宜用高压注射，料温均匀，填充速度快，保压充分。不宜用直接浇口，以防收缩不均，内应力增大。注意选择浇口位置，防止产生缩孔和变形。2.收缩范围和收缩值大，方向性明显，易变形翘曲。冷却速度宜慢，模具设冷料穴，并有冷却系统。 3.加热时间不宜过长，否则会发生分解，灼伤。 4.软质塑件有较浅的侧凹槽时，可强行脱模。 5.可能发生融体破裂，不宜与有机溶剂接触，以防开裂。常用的有三大类，即：LDPE HDPE LLDPE 三种聚乙烯的单体是一样，只不过，在合成这些聚乙烯时，所采用的工艺

10、条件不一样，因此，才生成三种不同的聚乙烯品种，三种材料的性能有较大的差异。（1）LDPE简称LDPE俗称花料或筒料学名低密度聚乙烯高压聚乙烯英文名low density polyethylene 单体乙烯-是石油提炼中产生的一种气体本色聚乙烯本色是一种半透明白色腊状材料，比重比水轻，柔软而且有韧性，略能伸长，无毒，无味燃烧特征易燃，离火后能继续燃烧，火焰上端呈黄色，下端呈蓝色，燃烧时会熔溶，液体滴落，无黑烟冒出，同时，发出石腊燃烧时发出的气味。优点耐酸碱，耐有机溶剂，电绝缘性优良，低温时，仍能保持一定的韧性。缺点机械性能差，透气差，易变形，易老化，易发脆，易应力开裂，表面硬度低，易刮伤。难印刷

11、，印刷时，需进行表面放电处理，不能电镀，表面无光泽。用途用于挤出包装薄膜，被复薄膜，软管用于注塑低档日用品及外壳用于挤出吹塑容器注塑性能低分子量的聚乙烯，熔点为120，非常像石腊；一般的聚乙烯熔点为140，分解温度为300；注塑温度的可调区间较大，常用于其它原料的换料洗机用。注塑时，一般使用温度为170-220；因是烯烃类塑料，它不吸水，生产时，不需哄干，但为了产品质量，可用60温度烘干1hr，以排出浮水；聚乙烯的熔体粘度大，流长比小，薄壁制品可能缺胶，因此，浇口和流道相对较大；品易带静电，表面易吸尘埃。收缩率为16；溢边值为0.05mm（2）HDPE简称HDPE俗称硬性软胶学名高密度聚乙烯低

12、压聚乙烯英文名high density polyethylene单体乙烯-石油提炼中产生的一种气体本色高密度聚乙烯本色是一种不透明白色腊状材料，比重比水轻，柔软而且有韧性，但比LDPE 略硬，也略能伸长，无毒，无味燃烧特征易燃，离火后能继续燃烧，火焰上端呈黄色，下端呈蓝色，燃烧时会熔溶，有液体滴落，无黑烟冒出，同时，发出石腊燃烧时发出的气味优点耐酸碱，耐有机溶剂，电绝缘性优良，低温时，仍能保持一定的韧性。表面硬度，拉伸强度，刚性等机械强度都高于LDPE，接近于PP，比PP 韧，但表面光洁度不如PP缺点机械性能差，透气差，易变形，易老化，易发脆，脆性低于PP，易应力开裂，表面硬度低，易刮伤。难印

13、刷，印刷时，需进行表面放电处理，不能电镀，表面无光泽。用途用于挤出包装薄膜，绳索，编织袋，渔网，水管用于注塑低档日用品及外壳，非承载荷构件，胶箱，周转箱用于挤出吹塑容器，中空制品，瓶子注塑性能一般的HDPE 熔点为142，分解温度为300；注塑温度的可调区间较大。注塑时，一般使用温度为180-230；因是烯烃类塑料，它不吸水，生产时，不需哄干，但为了产品质量，可用60温度烘干1hr，以排出浮水；聚乙烯的熔体粘度大，流长比小，薄壁制品可能缺胶，因此，浇口和流道相对较大；制品易带静电，表面易吸尘埃。收缩率为16；溢边值为0.05mm（3）LLDPE简称LLDPE学名线型低密度聚乙烯低压低密度聚乙烯

14、单体乙烯-石油提炼中产生的一种气体本色线型高密度聚乙烯本色是一种不透明白色腊状材料，比重比水轻，柔软而且有韧性，但比LDPE 略硬，也略能伸长，无毒，无味燃烧特征易燃，离火后能继续燃烧，火焰上端呈黄色，下端呈蓝色，燃烧时会熔溶，有液体滴落，无黑烟冒出，同时，发出石腊燃烧时发出的气味LDPE HDPE LLDPE 三种材料的差别：LDPE 与HDPE 的差别主要是在密度上的差别，从而引起机械性能上的差别，一个刚硬，一个柔韧；LLDPE 与它们的差别，主要是在分子结构上，LLDPE 有较多的支链，因此，这种材料是即柔韧又刚硬。优点耐酸碱，耐有机溶剂，电绝缘性优良，低温时，仍能保持一定的韧性。表面硬

15、度，拉伸强度，刚性等机械强度都高于LDPE，但低于HDPE；LLDPE 的抗穿刺性是最好的，耐撕裂，特别适宜生产薄膜，生产出的薄膜比LDPE 薄，但强度高。缺点机械性能差，透气差，易变形，易老化，易发脆，脆性低于PP，易应力开裂，表面硬度低，易刮伤。难印刷，印刷时，需进行表面放电处理，不能电镀，表面无光泽。用途用于挤出包装薄膜，胶带，电缆；生产出的薄膜，也叫拟纸薄膜用于注塑低档日用品及外壳用于挤出吹塑容器，中空制品，瓶子注塑性能一般的LLDPE 熔点为170，分解温度为300；注塑温度的可调区间较大。注塑时，一般用温度为200-260；它的表观粘度大，流动性差，单独的LLDPE 难以注塑，因此

16、要加大注塑机的功率或加其它低分子量的塑料增加它的流动性；因是烯烃类塑料，它不吸水，生产时，不需哄干，但为了产品质量，可用60温度烘干1hr，以排出浮水；线型低密度聚乙烯的熔体粘度大，流长比小，流动性低于LDPE 和HDPE，薄壁制品可能缺胶，因此，浇口和流道相对较大；制品易带静电，表面易吸尘埃。收缩率为16；溢边值为0.05mm。1.2 PE的成型工艺分析PE的工艺特性：喷嘴温度 230250形式 直通式成型时间 50140s料筒温度 前段 230240中段 250280 后段 模具温度 80100注射压力（MPa） 80100保压力 （MPa） 4050保压时间（s） 2080冷却时间（s）

17、 20501.3 制件的结构工艺分析1.3.1尺寸精度由于该制件壁厚比较薄，表面积很大，所以要求模具的型腔和型芯的相对位置及各自的加工精度要高一点，尤其对合模时的导向精度，如果导向效果不好盒体会壁厚不均匀，时间一长会影响模具的使用的，所以在保证使用要求的前提下尽可能选用低精度等级，因此选用IT5。1.3.2表面粗糙度由于该塑件属于外观件，表面粗糙度Ra一般为0.20.8m。因此模具的型腔表面粗糙度应选为0.20.6m。需要钳工组精细抛光。1.3.3 倒扣处理在这个零件中有两处倒扣且在来零件的内侧，滑块显然不合适抽零件内部的倒扣，在这副模具中我采用斜顶内抽的形式解决零件上的倒扣问题。因为零件形状

18、的特殊性无法做较大的斜顶，只能做异形一体式的斜顶，材料选择NAK-80钢，导向机构选用镶块式的结构，活动交接部分因为是异形斜顶所以无法使用标准件，所以设计一个简易的滑座，如图所示：图1.2滑座图图1.3斜顶 图1.4内抽装配图2浇注系统和排溢系统的设计 2.1塑件在模具中的位置由于制件有内测倒扣，所以采用简易的斜顶机构成型，型芯因为有斜顶穿过较为复杂，根据该塑件的结构，为了保证制件的尺寸精度，和较好的注射工艺性，确定该件使用于一模二腔的点浇口，它具备制件浇口痕迹小，自断浇口易实现自动脱凝料可实现自动化生产等特点。2.1.1分型面设计设在塑料件外形尺寸最大处，因为该副模具所生产的 零件为盒类件从

19、上表分不太适合在盒体上表面分型。因为采用了点浇口的进胶形式，所以分型面设在盒体侧壁的底部，采用平直分型面符合零件成型条件。2.2浇注系统的设计2.2.1主流道设计 为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角为26，小端直径d比注射机喷嘴直径大0.51mm，由于小端的前面是球面，其深度35mm，主流道半径比喷嘴球面半径大12mm。为了把定模板中的凝料取出来，在动模浇口位置上方设置拉料销，如图所示：图2.1拉料销2.2.2分流道设计选用U型截面的分流道，底部直径为8mm。2.2.3浇口设计根据该塑件的结构形式，选取点浇口，因此塑件外表面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面

20、质量与美观效果。点浇口模具可以实现自断浇口及自动退凝料的功能，锥角取5。2.2.4冷料穴设计设计在主流道的末端，即主流道正对面的动模上(卧式或立式注射机)直径稍大于主流道大端直径，以利于冷料的流入。直角式注射机使用的模具冷料穴即为主流道的延长部分。2.3排溢系统设计利用配合间隙排气，斜顶与动模镶块之间的配合间隙，在分型面上开设排气槽。2.4顶出系统 因为制件属于比较浅的盒类零件顶出行程不大，加上有斜顶顶出，每个零件都有四个顶杆和两个斜顶。图2.2顶出系统163 成型零件设计3.1成型零件的结构设计凹模：型腔基本上由型芯和动模板构成了制件的型腔。3.2 成型零件工件尺寸的计算 3.2.1塑件的收

21、缩率 S=Smax+Smin/2=0.8%+0.3%/2=0.55% 3.2.2塑件基本尺寸计算1) 型腔尺寸38 Lm= (1+0.55%)38-0.750.2400.24/3=38.0100.08340-0.24 Lm= (1+0.55%)34-0.75.2400.24/3=33.990+0.032) 型芯尺寸80+0.14Lm= (1+0.55%)8+0.750.140-0.14/3 =8.1450-0.04630+0.12 Lm= (1+0.55%)3+0.750.120-0.12/3 =3.1050-0.043) 型芯高度尺寸310+0.24 Lm= (1+0.55%)31+0.50

22、.230-0.23/4 =31.240-0.083.3模具型腔侧壁和底板厚度计算3.3.1侧壁厚(矩形整体式)按刚度条件 S CPH14/E=11.31 取15 C由H1/l决定的系数 查表6.6 E钢的弹性模量 取2.06105MPa P型腔内熔体的压力 MPa 取50 允许变形量 102.2g。5.2锁模力与注射压力的校核锁模力可按式(4-9) 校核 FPm(nAz+Aj) 式中 Pm注射压力查手册知Pm=17MPa Az塑件在分型面上的投影面积 Aj浇注系统在分型面上的投影面积 F注射机额定锁模力 G54-S200/400型注射机额定锁模力为2540KN 投影面积计算: Az=67+30

23、.6+30.7+21.2+123=54.3cm2 Aj=/44+(14)=16.56cm2 代入(4-9) Pm*(2Az+Aj)=17(254.3+16.56)=2127.7KN4500KN5.3模具厚度H与注射机闭合高度的校核HminHHmax式中 Hmin注射机允许最小模厚(225mm) Hmax注射机允许最大模厚(300mm) 预选模架20 25，则模具的闭合高度为220mm。 因为225220300，所以能满足要求。5.4注射机开模行程应大于模具开模时取出塑件(包括浇注系统) 所需的开模距，即满足下式:SKH1+H2+(510)mm 式中SK注射机行程 SK =610mm H1脱模距

24、离(顶出距离) H1=65mm H2塑件高度+浇注系统高度 H2=115+103=218mm 则H1+H2+10=293610mm，所以能满足要求。 故注射机G54-S200/400满足条件。6 注射机技术规格及特性 型号 XS-ZY-125 螺杆(注塞)直径(毫米) 55 最大理论注射容量(厘米3) 200400 注射压力(公斤/厘米2) 109 锁模力(吨) 254 最大注射面积(厘米2) 645 最大模具厚度(毫米) 300 最小模具厚度(毫米) 200 注射方式 螺杆式 注射行程 （毫米） 160 喷嘴圆弧半径R 7 喷嘴孔直径d 4 合模方式 液压-机械 7 模具结构总体图模具结构总

25、体图如图7.1所示。图 7.1模具结构总体图致 谢我在这次设计过程中综合运用了所学的理论知识和生产知识，分析并计算了注射模具的各种工艺参数，培养了独立思考问题的能力，为以后的发展做了一次训练，对我来说是非常有意义的。此外，在设计中，在参考大量的资料，详细分析制件并考虑注射模具工艺及模具的基本设计方法的同时，也考虑了加工的工艺性和经济性，但是，由于缺乏设计和加工的经验，在设计过程中产生了一些错误，所遇问题由专业指导教师李雅老师一一给予了详细的解答，对此我表示最由衷的感谢。感谢学校能够为我们提供这次与生产接近的设计机会，使我们能够得到实际的锻炼，对以后走向社会信心倍增。再次感谢我的母校，感谢机械与运载学院所有无私帮助过我们的老师们，谢谢！ 王浩 2011年12月15日 参考文献1 方常善. 塑料模具标准手册. 沈阳工业学院，1996：111-4282 王芳、黄常善、史安娜. 塑料模具设计手册. 沈阳工业学院，1998：27-4313 塑料模具设计手册编写组. 塑料模具设计手册. 机械工业出版社，1996：83-1704 屈华昌. 塑料成型工艺与模具. 机械工业出版社.1997：52-1695 贾润礼、程志远. 实用注塑模设计手册. 中国轻工业出版社.7-5019-2785-5