1、1目录引言 2第一章 总体方案确定 51.1 塑件分析 .51.2 分型面位置的确定 .51.3 确定型腔数量和排列方式 .61.3.1 型腔数量的确定 61.3.2 型腔排列形式的确定 61.4 确定模具结构形式 .71.5 确定成型工艺 .71.6 确定注射机型号 .81.6.1 利用 UG 进行体积的计算 81.6.2. 锁模力的计算 .81.6.3 注射机的选择 91.6.4 注射机有关参数的校核 9第二章 浇注系统的设计 102.1 主流道设计 .102.1.1 主流道尺寸 102.1.2 主流道衬套形式 102.2 分流道设计 .112.2.1 分流道的布置形式 112.2.2 分
2、流道长度 112.2.3 分流道的形状、截面尺寸 122.2.4 分流道表面粗糙度 122.3 浇口设计 .122.4 冷料穴和拉料杆设计 .12第三章 冷却及排气系统设计 133.1 冷却系统设计 .133.2 排气系统设计 .14第四章 成型零件设计 144.1 成型零件结构设计 .144.2 成型零件尺寸计算 .154.3 成型零件钢材的选用 .18第五章 模架的确定和标准件的选用 185.1 模架的选择 .185.2 校核注射机 .19结论 19致谢 20参考文献 202引言近年来工业产品塑料化的趋势不断上升。注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法，其中最主要之一的注塑模具已经很广泛的采
3、用。它在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效率等方面水平的高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代，同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。注塑模具与其它机械行业想比，有以下三个特点：第一，模具不能像其它机械那样可作为基本定型的商品随时都可以在机电市场上买到。模具制造不可能形成批量生产，即模具是单件生产的，其寿命越长，重复加工的可能性越小。因此，模具的制造成本较高。第二，因为注塑模具是为产品中的塑料制品而订制的，作为产品，除质量、价格等因素之外，很重要的一点就是需要尽快地投放市场，所以对于为塑料制品而特殊定订制的模具来说，其制造周期一定要短。第三，模具制造是一项技术
4、性很强的工作，其加工过程集中了机械制造中先进技术的部分精华与钳工技术的手工技巧，因此要求模具工人具有较高的文化技术水平，特别是对企业来说要求培养“全能工人”，使其适应多工种的要求，这种技术工人对模具单件生产方式组织均衡生产是非常重要的。综上所述，模具制造 存在成本高，要求制造周期短，技术性强等特点，目前，随着科学技术的不断发展和计算机的应用，这些问题得到了很大的改善。随着各种性能优越的工程塑料不断开发，注塑工艺越来越多地被各个制造领域用以成型各种性能要求的制品。要高质量、经济地生产出注塑制品，必须综合考虑成型树脂、注塑模具及注塑机的问题，注塑模具的设计质量直接影响成型制品的生产效率、质量及成本
5、。注塑模具在注射制品成型中起着极其重要的作用，除了塑料制品的表面质量、成型精度完全由模具决定之外，塑料制品的内在质量、成型效率也受模具左右，所以如何高质量、简明、快捷、规范化地设计注塑模具，成为发挥注塑成型工艺的优越性，扩大注塑制品的首要问题。我国模具工业从起步到飞跃发展，历经了半个多世纪，近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具水平有了较大提高。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。模具质量、模具寿命明显提高；模具交货期较前缩短。模具 CAD/CAM/CAE 技术相当广泛地得到应用，并开发出了自主版权的模具3CAD/CAE 软件。塑料模是应用最广泛的一类模具。近年来，我国塑料模有长
6、足的进步。在制造技术方面，首先是采用 CAD/CAM 技术，用计算机造型、编程并由数控机床加工已是主要手段，CAE 软件也得到应用。4第一章 总体方案确定图 1-1 肥皂盒1.1 塑件分析该塑件是一个肥皂盒的上、下盖，如图 1-1 所示 ，该塑件结构简单，上、下盖外轮阔均为长方形（长 60mm、宽 30mm、高 12mm） ，两端为半圆形（半径为15mm） ，口部均有相配合的台阶，且下盖有三个长方形（长 16mm、宽 4mm、 ）两端为半圆形（半径 4mm） 。尺寸精度为 MT6 级，尺寸精度不高，无特殊要求，壁厚为 1.5mm，属于薄壁塑件，生产批量大。塑件材料为聚甲醛（POM） ，成型工艺
7、性较好，可以注射成型。1.2 分型面位置的确定根据塑件结构形式，最大底面为底平面，故分型面应选在底面处，为了满足制品的要求决定采用侧浇口。分型面位置如图 1-2 所示。5图 1-2 分型面位置1.3 确定型腔数量和排列方式1.3.1 型腔数量的确定该塑件为小型制品，尺寸精度不高。可以采用一模多腔的形式。考虑到模具制造成本和生产效率，初定为一模两腔的模具形式。1.3.2 型腔排列形式的确定该塑件为规则图形型腔采用如图 1-3 所示两行两列的矩形排列式。图 1-3 模具型腔排列方式1.4 确定模具结构形式该塑件为小型制品，尺寸精度不高。采用 UG 分析后，下盖的体积为3.366cm3，上盖的体积为
8、 3.639cm3。本模具的结构形式为单分型面的两板模。采用一模两腔，顶杆推出，流道采用平衡式，浇口采用侧浇口。为了缩短成型周期，提高生产率，保证塑件质量，动定模均开设冷却水道。总体模具结构如图所示。6图 1-4 模具结构1.5 确定成型工艺本塑件的材料为聚甲醛（POM） ，是一种高熔点、高结晶性的热塑性塑料。聚甲醛的吸水性比较差，成型前不必进行干燥，制品尺寸稳定性好，可以制造较精密的零件。聚甲醛可以采用一般热塑性塑料的成型方法生产制品，可以采用注射成型。聚甲醛（POM）特征见表 1-1：表 1-1 聚甲醛（POM）注射成型的工艺参数序号 项目 聚丙烯（PP）1 喷嘴温度/ 1701802 料
9、筒温度/ 1701903 模具温度/ 901204 注射压力 MPa 801305 保压力 MPa 30-506 注射时间 S 257 保压时间 S 20808 冷却时间 S 20609 成型周期 S 5015071.6 确定注射机型号1.6.1 利用 UG 进行体积的计算经过三维软件 UG 建模分析，可知肥皂盒下盖体积 V13.366cm 3，肥皂盒上盖体积 V23.639cm 3。V=V 1+V2=7cm3。按经验公式算得：V 总=1.67cm37=11.69cm3。查得聚甲醛的密度为 1.41g/cm3。故所需塑料质量为1.41g/cm11.69cm3=16.48g。1.6.2. 锁模力
10、的计算通过计算，可知肥皂盒上盖在分型面上的投影面积约为：S 1=1606.5mm2,肥皂盒下盖在分型面上的投影面积约为：S 2=1606.5mm2 S=S1+S2=3213mm2。按经验公式计算得：1.353213=4337.55mm 2。又聚甲醛（POM）成型时型腔的平均压力为 35MPa（经验值） 。故所需锁模力为：F m=4337.55mm235MPa=151.8KN。1.6.3 注射机的选择根据以上计算决定选用 XS-Z-125 注射机，其主要技术参数见下表：表 1-4 XS-ZY-125 注射机主要技术参数1.6.4 注射机有关参数的校核（1） 最大注射量的校核为了保证正常的注射成型
11、，注射机的最大注射量因稍大于制品的质量或体积(包括流道凝料)。通常注射机的实际注射量最好在注射机的最大注射量的 80%以内。XSZY125 注射机润许的最大注射量为 125cm3。利用系数取 0.80.8125=100cm3 11.69cm3 100cm3 ，最大注射量符合要求。理论注射容量/cm 3 125 锁模力/KN 900螺杆直径/mm 42 拉杆内间距/mm 290260注射压力/MPa 119 移模行程/mm 300注射时间/s 1.6 最大模厚/mm 300注射方式 螺杆式 最小模厚/mm 200喷嘴球半径/mm 12 定位圈尺寸/mm 100锁模方式 液压机械 喷嘴孔直径/mm
12、 48（2） 注射压力的校核安全系数取 1.3，注射压力根据经验值取 80MPa。1.380MPa=104MPa 104MPa119MPa 注射压力的校核合格。（3） 锁模力的校核安全系数取 1.2，1.2151.81KN=182.16KN 182.16KN900KN 锁模力校核合格。9第二章 浇注系统的设计2.1 主流道设计2.1.1 主流道尺寸根据所选注射机，则主流道小端尺寸为:d = 注射机喷嘴尺寸 + （0.51）mm= 4+1 = 5mm主流道球面半径为:SR = 喷嘴球面半径 + （12）mm= 12+ 1 = 13mm2.1.2 主流道衬套形式本设计虽然是小型模具，但为了便于加工
13、和缩短主流道长度，浇口套和定位圈还是设计成分体式，主流道设计成圆锥形，锥角取 5o,内壁粗糙度 Ra 取0.4，浇口套如图 2-1 所示，材料采用 T10A 钢，热处理淬火回火后表面硬度为50HRC55HRC 。图 2-1 浇口套2.2 分流道设计2.2.1 分流道的布置形式分流道应满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快的经分流道均匀的分配到各个型腔。本模具采用一模两腔的平衡式结构形式（如图 2-2 所示） 。10图 2-2 分流道的布置形式2.2.2 分流道长度分流道只有一级，考虑到浇口的位置，取总长为 27mm。2.2.3 分流道的形状、截面尺寸为了便于机械加工及凝料脱模，
14、分流道的截面形状采用加工性能较好的梯形流道。改良型梯形截面分流道的直径可根据塑料的流动性等因素确定，根据经验，分流道的直径一般取 212mm，比主流道的大端小 12mm。本模具分流道大端直径取 4mm,小端和浇口尺寸相一致。2.2.4 分流道表面粗糙度分流道的表面粗糙度 Ra 并不要求很低，一般取 0.8um 1.6um 即可，在此取 1.6um。2.3 浇口设计塑件结构较简单，表面质量无特殊要求，故选择采用侧浇口。侧浇口一般开设在模具的分型面上，从制品侧边缘进料。它能方便的调整浇口尺寸，控制剪切速率和浇口封闭时间，是被广泛采用的一种浇口形式。本模具侧浇口的截面形状采用矩形，尺寸为 2mm3m
15、m0.8mm。2.4 冷料穴和拉料杆设计本模具只有一级分流道，流程较短，故只在主流道末端设置冷料穴。冷料穴设置在主流道正面的动模板上，直径取 8mm，长度取 10mm。 11拉料杆采用钩形拉料杆，直径取 8mm。拉料杆固定在推杆固定板上，开模时随着动定模分开，将主流道凝料从主流道衬套中拉出。在制品被推出的同时，冷料穴也被推出。图 2-3 Z 形拉料杆的冷料穴12第三章 冷却及排气系统设计3.1 冷却系统设计一般注射到模具内的塑料温度在 200o左右，而塑件固化后从模具型腔中取出时其温度在 60o以下。热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效地冷却，使熔融塑料的热量尽快的传给模具，以使可靠冷却
16、定型并可迅速脱模。对于流动性好的塑料，因为成型工艺要求模温都不太高，所以 常用常温水对模具进行冷却。由于冷却水道的位置、结构形式、孔径、表面形状，水的流速、模具材料等很多因素都会影响模具的热淋想冷却水道传递，精确计算比较困难，实际生产中，通常都是根据模具的结构确定冷却水路，通过调节水温、水速来满足要求。本塑件除口部外壁厚均为 1.5mm,口部壁厚约为 0.75mm，制品总体尺寸较小，在动、定模板上及型芯、腔镶件上设置冷却系统。考虑到冷却水道的密封性及可加工性，故冷却水道应从动、定模板上进入型芯、腔镶件上，沿镶件四周开设冷却水道，水管直径取 8mm。如图 3-1 所示:图 3-1 型芯、腔镶件上
17、冷却水路3.2 排气系统设计由于制品尺寸相对较小，排气量很小，利用分型面及型芯间的配合间隙排气即可，因此不需要单独开设排气槽或增设引起装置.13第四章 成型零件设计4.1 成型零件结构设计由前文可知，本模具采用一模两腔、侧浇口的成型方案。型腔和型芯均采用镶嵌结构。（1）型腔 塑件表面光滑，无其它特殊结构，塑件外形尺寸为60mm30mm12mm，考虑到一模两腔及浇注系统和结构零件的设置,型腔镶件尺寸取 120mm100mm,深度根据模架进行选择。（2）型芯 与型腔相一致，型芯的尺寸也取 120mm100mm。4.2 成型零件尺寸计算该塑件的材料是一种收缩范围较大的塑料，因此成型零件的尺寸应按平均
18、发计算。查表得聚甲醛（POM）的收缩率为 1.5-3.0%，故其平均收缩率为Scp=1/2（1.5%+3.0%）=2.25%根据塑件尺寸公差的要求，模具的制造公差取 z=/3;肥皂盒上盖的型腔的径向尺寸（以尺寸 30mm 为例进行计算）为Lm=(1+Scp)Ls-3/4 0+z=(1+0.0225)x30-3/4x0.480+0.16=30.320+0.16表 4-1 成型零件的尺寸计算尺寸部位塑件尺寸计算公式及过程 计算结果上盖上盖型腔尺寸600-0.64 Lm=(1+Scp)Ls-3/4 0+z=(1+0.0225)x60-3/4x0.640+ 0.2160.870+0.2114300-0
19、.48 Lm=(1+Scp)Ls-3/4 0+z=(1+0.0225)x30-3/4x0.480+ 0.2130.320+0.16型腔高度尺寸120-0.36 Hm=(1+Scp)Hs-2/3 0+z=(1+0.0225)x12-2/3x0.36 0+0.1212.030+0.1258.50+0.64 lm=(1+Scp)ls+3/4 0-z=(1+0.0225)x58.5+3/4x0.64 0-0.1260.290-0.32570+0.64 lm=(1+Scp)ls+3/4 0-z=(1+0.0225)x57+3/4x0.64 0-0.1258.760-0.3228.50+0.48 lm=(
20、1+Scp)ls+3/4 0-z=(1+0.0225)x28.5+3/4x0.48 0-0.1629.50-0.16 型芯尺寸270+0.48 lm=(1+Scp)ls+3/4 0-z=(1+0.0225)x27+3/4x0.48 0-0.1627.970-0.1610.50+0.36 hm=(1+Scp)hs+2/3 0-z=(1+0.0225)x10.5+2/3x0.36 0-0.1211.060-0.12型芯高度尺寸1.50+0.24 hm=(1+Scp)hs+2/3 0-z=(1+0.0225)x1.5+2/3x0.24 0-0.081.690-008600-0.64 Lm=(1+Sc
21、p)Ls-3/4 0+z=(1+0.0225)x60-3/4x0.640+ 0.2160.870+0.21下盖 型腔尺寸58.50-0.64 Lm=(1+Scp)Ls-3/4 0+z=(1+0.0225)x58.5-59.340+0.21153/4x0.640+ 0.21300-0.48 Lm=(1+Scp)Ls-3/4 0+z=(1+0.0225)x30-3/4x0.480+ 0.1630.320+0.1628.50-0.48 Lm=(1+Scp)Ls-3/4 0+z=(1+0.0225)x28.5-3/4x0.480+ 0.1628.780+0.161.50-0.24 Hm=(1+Scp)
22、Hs-2/3 0+z=(1+0.0225)x1.5-2/3x0.24 0+0.081.370+0.08型腔高度尺寸120-0.36 Hm=(1+Scp)Hs-2/3 0+z=(1+0.0225)x12-2/3x0.36 0+0.1212.030+0.12570+0.64 lm=(1+Scp)ls+3/4 0-z=(1+0.0225)x57+3/4x0.64 0-0.1258.760-0.32270+0.48 lm=(1+Scp)ls+3/4 0-z=(1+0.0225)x27+3/4x0.48 0-0.1627.970-0.16型芯尺寸160+0.48 lm=(1+Scp)ls+3/4 0-z
23、=(1+0.0225)x16+3/4x0.48 0-0.1316.720-0.16120+0.36 lm=(1+Scp)ls+3/4 0-z=(1+0.0225)x12+3/4x0.36 0-0.1212.540-0.12型芯高度尺寸10.50+0.36 hm=(1+Scp)hs+2/3 0-z=(1+0.0225)x10.5+2/3x0.36 0-0.1211.060-0.12164.3 成型零件钢材的选用该塑件是大批量生产，成型零件所选用的钢材耐磨性及抗疲劳性能应该良好，机械加工性能和抛光性能也应良好。因此决定采用硬度比较好的模具钢Cr12MoV，淬火后表面硬度为 5055HRC。40+0
24、.36 hm=(1+Scp)hs+2/3 0-z=(1+0.0225)x4+2/3x0.36 0-0.124.330-0.12120.22 Cm=Cs+CsScp%z/2=12+12x0.02250.0712.270.07型芯中心距尺寸60.18 Cm=Cs+CsScp%z/2=6+6x0.02250.036.140.0317第五章 模架的确定和标准件的选用5.1 模架的选择根据型腔的布局可看出采用一模两腔两个镶件，镶件的尺寸为120mm100mm 又查表可得此种矩形型腔侧壁厚度 10-11mm。再考虑到导柱、导套及连接螺钉布置应占得位置和采用的推出机构等各方面的问题，确定选用版面为 250m
25、m250mm，结构为 A1的模架，定模座板厚度取 25mm，动模座板厚度均取 35mm，下面确定各模板的尺寸：1.A 板尺寸A 板是型腔固定板，塑件高度 12，在模板上还要开设冷却水道，冷却水道离型腔应有一定的距离，因此 A 板厚度取 50mm。2.B 板尺寸B 板是凸模（型芯）固定板，在模板上需开设冷却水道，所以 B 板取40mm。3.C 板块尺寸垫块 = 推出行程 + 推板厚度 + 推杆固定板厚度 + （510）= 12+ 10+16 +（510）=43 48mm，查设计手册，垫块厚度 C 取 63。从选定模架可知，模架外形尺寸为：长宽高=250mm250mm203mm5.2 校核注射机模
26、具平面尺寸 250mm250mm290mm260mm（拉杆间距） ，合格；模具高度203mm,200mm 203mm 300mm 合格；模具开模所需行程 = 10.5（型芯高度）+ 12（塑件高度）+85（凝料高度）+（510）= （112.5117.5）300mm（注射机开模行程） ，合格；其他各参数在前面校核均合格，所以本模具所选注射机完全满足使用要求。18结论本文的目的是综合运用所学的知识来完成肥皂盒注塑模具的设计，增强我们分析、解决实际问题的能力。围绕这个目的，主要完成了一下几个方面的工作。1、设计的基础是熟练应用 Auto-CAD 等工程软件进行产品、模具的设计，为此在设计之前我已经
27、学习并熟练掌握了 Auto CAD 软件。2、在设计过程中，本着合理，优化设计的思想。通过分析比较，本模具采用了一模两腔的型腔结构，这样兼顾了塑件的精度要求和产品的生产率。浇口选用了侧浇口，推出机构采用了推杆，既保证了塑件的顺利脱模。3、模具的整体结构紧凑，小巧，节约了成本，型腔、型芯材料选用Cr12MoV,虽然本设计已顺利完成，但在模具技术，金属材料的飞速发展的今天。本课题还可以在很多方面进行改进和提高如：1、设计更为合理的多型腔的型腔分布，提高产品生产率。2、选用更加优质的型芯、型腔材料，提高成型部件的使用率。3、设计出更先进的模具结构，提高生产的自动化程度。致谢在这期间上，指导老师对我的
28、设计帮助非常大，指出了我在设计上的不足之处，让我在之后的设计上面做了许多改进。他们严谨的治学态度、认真负责19的精神对我使我终身受益；另外我的同学也对我有很大的启迪，感谢我的老师和同学。参考文献1 陆建军主编.模具 CAD/CAM 应用M.(第 1 版).北京:机械工业出版社,2010.92 陈晓勇主编.典型注射模设计M.2010.63 史铁良主编.模具设计指导M.(第 1 版).北京:机械工业出版社,2009.65 夏巨谌总主编.中国模具设计大典（数据库. 电子版）M.6 邹继强主编.塑料模具设计参考资料汇编M.北京：清华大学出版社,2005.97 塑料模具设计手册编写组.塑料模具设计手册M.北京：机械工业出版社，20028 康俊远主编.模具材料与表面处理M，北京：北京理工大学出版社，2007.69 模具设计与制造技术教育丛书编委会 编.模具常用机构设计M北京:机械工业出版社，2003.8 要的 594634683
