朱伟毕业设计

　南 阳 理 工 学 院

　 本科生毕业设计（论文）

　学院（系）： 机 电 工 程 系

　专 业： 机械设计制造及其自动化

　学 生： 朱伟

　指导教师： 张 洪 峰（教授 ）

　完成日期 2009 年 5 月

　南阳理工学院本科生毕业设计（论文）

　底架注塑模具设计与制造

　The Chassis injection mold of design and manufacture

　总计：毕业设计（论文）21页

　表 格：1个

　插 图：7幅

　南 阳 理 工 学 院 本 科 毕 业 设 计（论文）

　底架注塑模具设计与制造

　The Chassis injection mold of design and manufacture

　学 院（系）： 机电工程系

　专 业： 机械设计制造及其自动化

　学 生 姓 名： 朱伟

　学 号：

　指 导 教 师（职称）： 张洪峰（教授）

　评 阅 教 师： 林红旗 2009年5月

　底架注塑模具设计与制造

　机械设计制造及其自动化 朱伟

　[摘 要]随着经济的增长，制造业良好的态势促进了我国塑料模具的发展。因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量具有重要意义。

　本课题介绍了底架注塑模具设计过程。考虑到塑件外观平整、光滑，不允许有较大浇口痕迹的因素，选用了侧浇口的形式。本文详细介绍了型腔数量与布局的确定，注塑机的选择，浇注系统的设计，侧向抽芯机构的设置，分型机构与推出机构的设计，模板及其标准件与非标准件的选择与设计，以及模具结构强度的计算及校核等方面。通过本课题的设计可以对底架注塑模具的设计提供依据，具有一定的理论意义及参考价值。

　[关键词]塑料模具；底架塑模；侧向抽芯

　The Chassis injection mold of design and manufacture

　Mechanical Design and Automation Major ZHU—Wei

　Abstract：With the economic growth, the manufacturing f good posture to promote the development of plastic molds in our country. Therefore ,Rsearch on the understanding of plastic injection mold production process and improve the quality of products is important.

　 This subject introduced the chassis injection mold of design process. Taking into account the Plastic parts appearance of formation, smooth, and not allowed to have more signs of the factors that runner, so Choose the form of a side gate. This paper described particularly how to determine the cavity quantity and layout of. The choice of injection molding machine , the design of Gating system, the settings of Core-pulling mechanism of lateral, the Design of typing mechanism and ejecting mechanism, the design and choices of Templates and standard parts and non-standard parts, As well as structural strength calculation of mold and checking, etc. Through the issue of the chassis design of injection mold design to provide abasis , it has a certain theoretical significance and reference value.

　Key words：Plastic Mold；Chassis mold；Lateral core pulling

　目 录

　1 前言 1

　1.1 本设计的目的、意义及指导思想 1

　1.2 本设计的主要内容及应达到的技术要求 1

　1.3 我国模具技术的现状及发展趋势 1

　2 注塑件的分析 1

　2.1 塑件材料特性 1

　2.2 塑件的成形工艺分析 2

　3 注塑成型的准备 3

　3.1　注塑机的选择 3

　3.2.2　锁模力的校核 4

　3.3　模具外形尺寸校核 5

　3.3.1　模具厚度校核 5

　3.3.2开模行程校核 5

　4.模具的设计 5

　4.1　分型面的确定 5

　4.2型腔数目的确定 6

　4.3 确定浇注系统 6

　4.3.1 主流道的设计 6

　4.3.2分流道的设计 6

　4.3.3　冷料穴的设计 6

　4.3.4浇口的设计 7

　4.4 侧向抽芯机构的设计 7

　4.5　导向与定位机构 8

　4.6　脱模力的计算 8

　4.7 推出机构 9

　4.8.成型零件结构设计 10

　4.8.1凹模尺寸的计算 10

　4.8.2 凸模工作尺寸的计算 11

　结 论 12

　参考文献 14

　致谢 15

　1 前言

　1.1 本设计的目的、意义及指导思想

　通过对底架注塑模具的设计与部分零件的制造和装配，掌握注射模具设计与制造的具体方法和步骤,充分认识到模具设计要与工厂的设施、技术水平、生产纲领相适应，并采取相应的措施以适应生产环境。培养和提高独立设计注射模具的能力及团队合作能力，为毕业后从事模具方面的生产、设计、管理工作做好技术准备。

　1.2 本设计的主要内容及应达到的技术要求

　（1）对塑件样品做工艺性分析。

　（2）绘制塑件零件图

　（3）设计绘制出全套注射模具图纸（包括模具装配图、各种非标准零件图）。

　（4）按照南阳理工学院毕业设计（论文）基本格式书写一份完整的设计说明书。

　（5) 部分设计资料生成电子文档。

　（6）完成部分零件的加工和装配。

　1.3 我国模具技术的现状及发展趋势

　随着经济的快速发展，制造业良好的发展态势有力的促进了我国塑料模具业的发展。国内市场对塑料模具的需求旺盛，加上国产模具在中低端产品发面具有较强的竞争力，国外用户采购我国模具的比列增大，工业发达国家将模具生产向我国转移呈加快的态势，由此促进了我国塑料模具工业的发展。

　虽然进几年我国塑料模具快速发展，都是与国外先进水平相比任然存在问题。发展不平衡，产品总体水平较低，工艺装备落后，组织协调能力差；大多数企业开发能力弱，创新能力明显不足；供需矛盾短期难以缓解；体制和人员问题的解决尚需时日。

　在这种情况下，我国塑料模具行业既要看到成绩又要重视落后，尽快提高塑料模具的水平。我国政府大力支持，制定部分优惠政策，通过政策引导加快行业的进步和发展。另外，模具企业要不断满足日益变化的市场需求，进一步深化改革，下功夫搞好科技进步与创新，坚持走新型工业化道路，将速度效益型的增长模式逐步转变到质量和水平效益型的轨道上来，我国的塑料模具行业必将得到又快又好地发展。

　2 注塑件的分析

　2.1 塑件材料特性

　ABS塑料（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）是在聚苯乙烯分子中导入了丙烯腈、丁二烯等异种单体后成为的改性共聚物，也可以改性聚苯乙烯，具有比聚苯乙烯更好的使用和工艺性能。ABS是一种常用的具有良好的综合力学性能的工程塑料。ABS为无定形料，一般不透明。ABS无毒、无味、成形塑件的表面有较好的光泽。ABS具有良好的机械强度，特别是抗冲击强度。ABS还具有一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电性能。ABD的缺点是耐热性不高，并且耐气候性较差，在紫外线作用下易变硬发脆。

　用ABS注射成形塑料制品时，由于其熔体黏度较高，所需的注射成形压力较高，因此塑件对型芯的包紧力较大的脱模斜度。另外熔体黏度较高，使ABS制品易产生熔接痕，所以模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力。ABS易吸水，成形加工前应进行干燥处理。在正常成形条件下，ABS制品的尺寸稳定性较好。

　查有关手册得到ABS塑料的成形工艺参数：

　密度:1.02～1.06g/cm；预热温度

　收缩率:0.4%～0.7%；

　预热温度:80℃～85℃， 预热时间 2～3h；

　料筒温度:后段150℃～170℃，中段165℃～180℃，前段180℃～200℃

　喷嘴温度:170℃～180℃；

　模具温度:50℃～80℃；

　注射压力:60～100MPa；

　成形时间:注射时间20～90 s，保压时间0～5s，冷却时间20～150 s。

　2.2 塑件的成形工艺分析

　塑料制件的结构工艺性是指塑件结构对成型工艺方法的适应性在塑料生产过程中,一方面成型会对塑件的结构,形状,尺寸精度等诸方面提出要求,以便降低模具结构的复杂程度和制造难度,保证生产出价廉物美的产品另一方面,模具设计者通过对给定塑件的结构工艺性进行分析,弄清塑件生产的难点,为模具设计和制造提供依据

　图 2-1 零件图

　各种塑件,不论是结构件还是板壁,根据使用要求具有一定的厚度,以保证其力学强度一般地说,在满足力学性能的前提下厚度不宜过厚,不仅可以节约原材料,降低生产成本,而且使塑件在模具内冷却或固化时间缩短,提高生产率其次可避免因过厚产生的凹陷,缩孔,夹心等质量上的缺陷该塑件属于中小型件,从图上看塑件边缘的壁厚均匀注塑3.1　注塑机的选择由公称注射量选定注射机

　由注射量选定注射机由PRO/E建模分析得（材料密度取cm）:

　cm

　塑件与浇注系统的总质量：M总=30.07g；

　流道凝料V=0.3V

　实际注射量为: V== 14.72cm；

　实际注射质量为M=1.43V=14.72×1.43=21.05g；

　根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则,0.8V≧ V

　V= V/0.8=14.72÷0.8=18.4cm；

　由锁模力选定注射机

　FF=AP=(2×21.03+120)P

　=160.06×25×10

　=4001.5（N）F--注射机的锁模力（N）A--塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和P--型腔压力，取P=MP；结合上面两项的计算，初步确定注塑机为表3-所示，查国产注射机主要技术参数表取,主要技术参数如下。3-1 国产注射机XS-ZY-125技术参数表

　特性 内容 特性 内容 结构类型 卧 拉杆内间距(mm) 理论注射容积（cm） 移模行程(mm) 螺杆(柱塞)直径(mm) 最大模具厚度(mm) 注射压(MP) 120 最小模具厚度(mm) 最大成型面积 320 合模方式 液压-机械 塑化能力(g/s) 模具定位孔直(mm) 拉杆空间 260x290 喷嘴半径(mm) 锁模力(KN) 喷嘴直径 3.2　注射机的校核

　3..1　最大注塑量的校核

　为确保塑件质量，注塑模一次成型的塑件质量（包括流道凝料质量）应在公称注塑量的35%75%范围内，最大可达80%，最小不小于10%。为了保证塑件质量，充分发挥设备的能力，选择范围通常在50%80%。V =14.72 cm；

　V＝125 cm；

　V/V=11.8% ，满足要求3.2.2　锁模力的校核在确定了型腔压力和分型面面积之后，可以按下式校核注塑机的额定锁模力：

　F＞K AP

　＞1.2××25×10

　＞ KN 满足要求

　式中：

　F――注塑机额定锁模力：KN； K――安全系数，通常取1.11.2，取K=1.23.3　模具外形尺寸校核注塑模外形尺寸应小于注塑机工作台面的有效尺寸模具长宽方向的尺寸要与注塑机拉杆间距相适应，模具至少有一个方向的尺寸能穿拉杆间的空间装在注塑机的工作台面上。

　3.模具厚度校核模具厚度必须满足下式：

　H H H250300 故满足要求。H—所设计的模具厚度 mm；H—注塑机所允许的最小模具厚度 mm；H—注塑机所允许的最大模具厚度mm。

　3.3.2开模行程校核4.1　分型面的确定型腔数目的确定注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素：（1）塑件的尺寸精度；

　（2）模具制造成本；（3）注塑成型的生产效益；（4）模具制造难度。

　确定浇注系统浇注系统包括主流道、分流道、浇口和冷料穴。浇注系统的设计应根据模具的类型、型腔的数目及布置、塑件的原料及尺寸等确定4.3.1 主流道的设计分流道的设计

　图4—1

　侧滑块侧向分型与抽芯机构是利用开模力通过斜导柱驱动侧滑块向模具两侧运动来完成抽芯的。滑块定位装置将滑块限制在抽芯终了的位置，以保证合膜时斜导柱能插入滑块的斜孔中，使滑块顺利复位。楔紧块用于在注射时锁紧滑块，防止侧型芯受到成形压力的作用时向外移动。滑块的材料选用T10A，此材料有较好的韧性，经淬火后有一定的硬度，但淬透性较差，淬火变形大，适用于制造各种形状简单的模具型芯和型腔。

　4.5　导向与定位机构4.6　脱模力的计算

　图4－2型芯的受力分析

　图4-2所示为塑件在脱模时的型芯的受力分析情况。由于推出力Ft 的作用，使塑件对型芯的总压力降低了Ftsin2α因此，推出时的摩擦力Fm为

　 Fm=(Fb- Ft sin2α) μ (4-1)

　式中：

　Fm—脱模时型芯受到的摩擦阻力，N；

　Fb—塑件对型芯的包紧力，N；

　μ—塑件对刚的摩擦系数，约0.1-0.3；

　Ft—脱模力（推出力），N。

　根据力矩平衡原理，可列出平衡方程式∑Fx = 0

　故： Fmcαs2α -Ft-Fbsin2α=0 (4-2)

　由式（4-3）和（4-4），经整理后得

　Ft=Fb(μcαs2α- sin2α)/(1+μc cαs2α sin2α) (4-3)

　因实际上摩擦系数μ较小，sin2α更小和cαs2也小于1，故忽略α

　μc cαs2 α sin2 α，上式简化为

　Ft=Fb(μcαs2 α - sin2 α)

　=Ap(μcαs2 α - sin2 α)

　=0.26×1.0×107×(0.2×cαs2 α - sin2 α)

　=433340Ｎ

　式中：A—塑件包络型芯的面积，m2

　P—塑件对型芯单位面积上的包紧。

　一般情况下，模外冷却的塑件，p取2.4×107-3.9×107 Pa; 模内冷却的塑件，p取0.8×107-1.2×107 Pa。

　4.7 推机构）））4.8.成型零件结构设计×宽80mm×高23mm

　凸模镶块尺寸长128mm×80宽40mm×高28mm

　凹模、凸模型芯均采用内六角螺钉与支承板固定。

　 4.8.1凹模尺寸的计算

　图4—5

　ABS的平均收缩率=0.55%,此工件的精度按未注公差MT5来确定.此塑件的精度较低,修正系数均按x=0.75来计算。

　型腔径向尺寸：模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差=/3；修正系数均取x=0.75。

　凹模纵向尺寸计算：50→50

　=[（1+）*L-x] 查表得=±0.5

　 =[（1+0.55%）*50-0.75*0.5]

　 =49.88

　横向尺寸计算：45→45 查表得=±0.32

　=[（1+）*L-x]

　 =[（1+0.55%）*45-0.75*0.32]

　=45.01

　型腔深度尺寸的计算：23→23 查表得=±0.16

　（H））*H-x]

　 =[（1+0.55%）*23-0.75*0.16]

　 =23.00

　4.8.2 凸模工作尺寸的计算→50

　=[（1+）*l+x]

　=[（1+0.55%）×50+0.75×0.5]

　 =49.90

　横向尺寸的计算：45→45

　=[（1+）*l+x]

　=[（1+0.55%）×45+0.75×0.32]

　 =45.01

　结 论

　经过将近四个月的努力，在指张导教师的悉心指导下，完成了本课题的设计任务。通过对本课题的设计，我对塑料模具有了更加的认识，同时锻炼了我的设计模具能力和绘图能力，明确了各种资料的查阅方法，增强了思考问题与解决问题的能力，培养了良好的自学习惯。

　本课是底架注塑模设计，分为三步进行。首先对注塑件进行分析与设计，先通过对塑件用途、外观、成型等综合因素的考虑选用ABS作为塑件材料，并利用CAD设计原始零件图，然后用三维绘图软件绘制零件实体，近而进行相关数据的收集，其中包括塑件的体积，分型面上的最大投影面积的测量，以计算注塑成型所需要的材料质量、体积；第二部分是对零件注塑成型前的分析，其中包括对注塑机的选择与校核，以及模具外形尺寸的校核；第三部分为模具设计部分，通过对零件形腔数量和布局的确定，浇注系统的设计，分型机构与推出机构的设计，模板及其标准件与非标准件的选择与设计，以及模具结构强度的计算及校核。最终利用CAD绘图软件绘制出模具装配图。由于水平有限，实际生产经验不足，设计中难免存在不合理之处，望老师与读者批评指教。

　参考文献

　[1] 张洪峰.塑料模具设计与制造.河南郑州：河南科学技术出版社，2006

　[2] 张荣清.模具设计与制造.北京：高等教育出版社，2001

　[3] 张荣清.塑料模具设计与制造.北京：高等教育出版社，2003

　[4] 屈华昌.塑料成型工艺与模具设计.北京：机械工业出版社，1996

　[5] 齐从谦.PEΑ/ENGINEER WILDFIRE2.0.北京：机械工业出版社2006

　[6] 李世兰.AutαCAD2000工程绘图训练.北京：高等教育出版社，2004

　[7] 蓝汝铭.机械制图.西安：西安电子科技大学出版社，2002

　致谢

　经过个月忙碌之后，设计最终完成，心理有一种说不出的设计过程中遇到许多的问题，在众多师友的帮助下予以解决。首先要感谢对我的指导和督促，大学生活至此划上了圆满的句号，在学这块土地上有众多莘莘学子辛勤的耕耘，在这块土地上我健康快乐的成长，我永远不会忘记可亲的同学，我永远记得这片土地。

　底架注塑模具设计与制造

　4