模具设计毕业论文

1、开封大学毕业论文 题 目 玩具车轮模具设计 学 院 机电工程学院 专 业 模具设计与制造 班 级 09模具（2）班 学 号 学生姓名 导师姓名 目 录前言4一、零件工艺性分析5二、浇注系统设计7三、导向机构设计10四、脱模机构设计12五、成型零件的设计与计算14六、模具调节温度设计19七、注塑机有关参数的校核21八、绘制模具总装图22结 论23参考文献24前 言本说明书是相机外壳注塑模设计的详细设计过程，包括分析说明与计算过程。说明书有四部分组成，主要阐述了设计过程的全过程，包括塑件的工艺性能分析，注射成型模具设计、模具与注射机的关系、注射成型零部件设计与计算、模具成型零部件的设计与计算，试模

2、与模具的维修。在经过阅读大量书籍的基础上，详细的阐述了模具设计的个过程，并绘制了一定的零件图和装配图！同时，由于照相机上壳设计在工业产品设计中是一类比较典型的操作型产品的设计涉及到多方面因素，如何设计出有特点，符合大规模生产要求，同时又要充分满足使用要求保护照相机使用寿命和外观美，是照相机上壳中必须考虑的问题。因此本次设计是对毕业生在大学三年中所学知识的一次全面的素质与能力的综合检验。同时，学会准确运用技术标准和资料，培养了认真负责、踏实细致的工作作风和严谨的工作态度，强化了质量意识和时间观念，从而形成了从业的基本职业素质。值此之际，向对本次设计提出宝贵意见的老师和同学们致以衷心的感谢！由于水

3、平有限，如有错误之处，请求各位老师指正。模具设计实例一、塑件工艺性分析：如图所示，该塑件是一个照相机外壳，成型材料POM，批量生产，塑件的原材料和各种工艺成分分析如下。 1.1：塑件的原材料分析 塑件的原材料分析，如下表所示：塑件名称结构特点使用度温化学稳定性性能特点成型特点聚甲醛线性结构结晶度170190/较好比较稳定综合性能良好强度刚度好抗冲击，耐疲劳，蠕动性能较好，减磨耐磨性较好，吸水少，尺寸稳定性好易流动成型，但熔融或凝固速度快，料温稍低于熔融温度，即发生结晶，流动性下降，吸温性低，一般无需干燥处理结论该塑件有较好的工艺性能，适宜注塑成型，不需要干燥处理1.2：塑件的尺寸精度分析影响模

4、具尺寸精度的因素十分复杂，主要有模具制造的精度，模制时由于工艺条件的变化引起成型收缩率的波动，由于磨损会造成模具尺寸在不断的变化，在满足使用的情况下尽可能选用较低精度，本次设计的是找相机外壳，属于小型零件，为自由尺寸，可按MT4级精度查取公差值。1.3塑件的表面质量分析：该塑件表面质量要求较高，外表美观，表面光滑无斑点，因此表面粗糙度可取Ra1.5。而塑件内部没有较高的粗糙度要求。1.4塑件的结构工艺性分析：1）、此塑件的外形为方形体，壁厚为3，壁厚均匀2）、塑件型腔较大，总体尺寸合适3）、塑件成型性能良好，但侧壁有圆形孔，需考虑侧抽芯装置。结论：该塑件采用成型加工。二、塑件注射成型工艺参数的

5、确定2.1塑件的注射成型工艺参数：根据该塑件的结构特点和得成型性能，查相关手册得到聚甲醛的成型工艺参数：塑料名称缩写密度g/cm注射机型类型计算缩率（%）预热温度/时间/h聚甲醛pom1.14柱塞式1.23.0100 23料筒温度喷嘴温度/模具温度/注射压力/Mpa螺杆转速（r/min）后 段中段前段170-18080100 701202040170180170-190170-190成型时间/s后处理说明注射时间保压时间冷却周期总周期方法温度时间min25h1550 206050150油浴退火气浴退火1401504060min2.2计算塑件的体积根据塑件的三维模型，利用三维软件可直接查询塑件的

6、体积为V件=17898.1379 mm 计算的塑件的质量查手册取密度p=1.14g/cm故塑件的重量为：=17.8981.03g=18.4g。2.3注射机的选用选用注射机时，通常是以某塑件（或模具）实际需要的注射量和注射压力初选某一公称注射量的注射机型号，然后依次对该机型的公称锁模力、模板行程以及模具安装部分的尺寸一一进行校核。为了保证正常的注射成型，模具每次需要的实际注射量应该小于某注射机的公称注射量，即：式子中，实际塑件（包括浇注系统凝料）的总体积（）。 为了保证注射成型，注射机的注射压力要大于注射时需要的压力。查表得PP的注射压力为70120Mpa 取70Mpa查阅塑料模设计手册的国产注

7、射机技术规范及特性，可以选择XSZY125XS-Z-22 型注射机的主要参数如下表所示主要技术参数项目参数数值主要技术参数项目参数数值最大注射量/ cm3 125最大模具厚度/mm300螺杆直径/mm42动、定模固定板尺寸/mm428458注射压力/Mpa120最小模具厚度/mm200注射行程/mm115中心孔径/mm100注射方式螺杆式最大开模行程/mm300锁模力/KN900喷嘴孔直径/mm4三、浇注系统设计3.1：浇注系统的作用浇注系统是指塑料熔体从注塑机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内流经的通道。其作用是：将熔体平稳地引进型腔；将压力传输到型腔的各部位，使塑料制品组织致密，减小变形。浇注

8、系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等组成。3.2：浇注系统的设计原则 了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动特性； 采用最短的流程，以减少热量与压力损失； 浇注系统应有利于良好的排气； 防止型芯变形和嵌件位移； 便于修整浇口以保证塑件外观质量； 浇注系统应结合型腔布局同时考虑； 流动距离比和流动面积比的校核；3.3：分型面选择制品在模具中的位置，直接影响到模具结构的复杂程度，模具分型面的确定，浇口的设置，制品尺寸精度和质量等。因此，开始制定模具方案时，首先必须正确考虑制品在其中的位置；然后再考虑具体的生产条件（包括模具制造的），生产的批量所需的机械化和自动化程度等其他设计问题。选择分型面的原则

9、是：脱出塑件方便、模具结构简单、型腔排气顺利、确保塑件质量,无损塑件外观、设备利用合理。所以，模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。故选用下图所示的分型方式较为合理。这样有利于成型后，塑件的脱模。3.4：确定型腔的排列方式本塑件在注塑时采用一模2件，即模具需要2个型腔，如下图：3.5：主流道设计直浇口式主浇道呈截锥体,主浇道入口直径d应大于注射机喷嘴直径1左右。主浇道入口的凹坑球面半径R应大于注射机喷嘴球头半径约2-3。锥孔壁粗糙度Ra0.8,主流道锥角为2-4过大的锥角会产生湍流或涡流,卷入空气。根据设计手册查得XS-ZY-12

10、5型注塑机喷嘴的有关尺寸：喷嘴前端孔径：0=4mm； 喷嘴前端球面半径：0 = 12mm； 根据模具主流道与喷嘴的关系 R = RO +（12）mm d = d0 +（0.51）mm取主流道球面半径R = 13mm；取主流道的小端直径d =4.5mm。经换算得主流道大端直径D=8.5mm；可在主流道出料端设计半径r=2mm的圆弧过渡。浇口套尺寸及形状如下图所示：3.6：分流道设计分流道的形状及尺寸，应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率、分流道长度因素来确定。本塑件形状不算太复杂，熔料填充型腔比较容易。根据型腔的排列方式可知分流道的长度较短，为了方便加工起见，选用截面形状为梯形的分流

11、道，截面尺寸如下图：3.7：浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。在注塑模设计中常用的浇口形式有如下几种：直接浇口、矩形侧浇口、扇形浇口、平缝浇口、环形浇口、盘形浇口、轮辐浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏浇口和护耳浇口等。它的设计应注意以下原则： 尽量缩短流动距离。 浇口应开设在塑件壁厚最大处。 必须尽量减少熔接痕。 应有利于型腔中气体排出。 考虑分子定向影响。 避免产生喷射和蠕动。 浇口处避免弯曲和受冲击载荷。 注意对外观质量的影响。综合以上浇口的设计原则和分析产

12、品的需要，我们采用侧浇口，在侧浇口进入或连接型腔的部位，应用圆角以防劈裂。故侧浇口选取如下图：3.8：排气系统的设计塑料熔体注入模腔的同时,必须置换出型腔内空气和从物料中逸出的挥发性气体,排气系统是注塑模设计的重要组成部分。排气不良有很多危害:增加熔体充模流动的阻力,使型腔不能充满,会使塑件棱边不清；在制品上呈现明显可见的流动痕和熔合缝,其力学性能降低；滞留气体使塑件产生银纹,气孔,剥层等表面缺陷；型腔内气体受到压缩后产生高温,使塑件局部炭化或烧焦；常用的排气系统设计方法:在分型面上开设排气槽排气利用配合间隙排气利用排气塞排气强制性排气。本模具可采用分型面排气。四、脱模机构设计4.1：推出机构

13、设计原则1 推出机构应尽量设置在动模一侧；2 塑件在推出过程中不发生变形和损坏；3 良好的塑件外观；4 合模时应使推出机构正确复位；5 推出机构简单动作可靠；4.2：脱模力的计算塑件注射成型后，塑件在模内冷却定形，由于体积收缩，对型芯产生包紧力，当其从模具中推出时，就必须克服因包紧力而产生的摩擦力。一般而论，塑料制件刚开始脱模时，所需克服的阻力最大，即所需的脱模力最大，脱模力计算如下： 本模具采用一模2腔，因此总的脱模力为：4.3：推出机构设计推杆布置原则： 推杆应设在脱模阻力大的地方； 推杆应均匀布置； 推杆应设在塑件强度刚度较大处；根据塑件尺寸，该塑件采用推杆推出形式。推杆形状如图所示：由

14、该模具结构确定推管的数量为12。4.4：推管的固定采用推杆固定板和螺钉固定方式，如下图所示：4.5：推出机构导向设计为了保证推出机构在工作过程中灵活、平稳，每次合模后，推出元件能回到原来的位置，通常还需要设计推出机构的导向与复位装置。1 导柱及导套的尺寸及形状分别如下图所示： 推板导柱2导柱的固定形式如下图：五、成型零件的设计与计算成型零件工作尺寸计算时采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算。 查表得工程塑料（ABS）的收缩率为Q=0.3%-0.8%，故平均收缩率为Qcp=(0.3+0.8)%/2=0.55%。 尺寸精度为5级，查表1-4得各尺寸公差为：； ；5.1：型腔

15、和型芯工作尺寸计算公式按平均收缩率计算模具成型零件工作尺寸 型腔径向尺寸 ； 型芯径向尺寸 ； 型腔深度尺寸 ； 型芯高度尺寸 ；5.2：型芯尺寸的计算；5.3：型腔尺寸的计算；5.4：凹模型腔侧壁计算塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料和出现飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚。如果型腔刚度不够，在熔体高压作用下会产生过大的弹性变形，当变形量超过塑件收缩值时，塑件周边将被型腔紧紧包住而难以脱模，强制顶出易使塑件划伤

16、或破裂，因此型腔的允许弹性变形量应小于塑件壁厚的收缩值，即：s=1凹模侧壁计算： 按强度计算： 故 ： ；按刚度计算： ；2底板厚度计算： 按刚度计算： ；按强度计算： ；由刚度和强度计算公式得,模板结构尺寸S和T应取刚度和强度计算值中的大值。综上记得长度方向上s=15 厚度方向上h=12单型腔板尺寸BLH=8011034 两型腔板尺寸BLH=16011032；按标准取标准模板BLH=25026045 GB/T 4169.81984；凹模零件图如下图所示：5.5：型芯的结构设计如下图所示： 5.5：板料的选择垫 块 尺寸：BLH=4025080 GB/T 4169.61984；定模座尺寸：BL

17、H=30025030 GB/T 4169.81984；动模座尺寸：BLH=30025030 GB/T 4169.81984；凹模板尺寸：BLH=26025045 GB/T 4169.81984；动模板尺寸：BLH=26025030 GB/T 4169.81984；支承板尺寸：BLH=26025040 GB/T 4169.81984；推板尺寸 ：BLH=11820014 GB/T 4169.81984；推杆固定板：BLH=11820016 GB/T 4169.81984；5.6：模具闭合高度的确定5.7：模架的选择模架是注射模的骨架和基体，通过它将模具的各个部分有机地联系成为一个整体。标准模架一

18、般有定模座板、定模板、动模板、动模支撑板、垫块、动模座板、推杆固定板、推板、导柱、导套及复位杆等组成。模架的精度将直接决定着模具的精度和质量，一般对于模架生产要保证的工艺条件有：模架四周的垂直度、板件的平行度、板件平面度与侧面的垂直度、导柱导套与模板配合的松紧程度、相对运动板件间的开合自如程度，另外，还有整套模架的外观，如表面粗糙度、倒角等。标准模架的实施和采用，是实现模具CAD/CAM的基础，从而可大大缩短生产周期，降低模具制造成本，提高模具性能和质量。本模架选择如下图所示：六、侧向分型和抽芯机构的设计1、侧向分型和抽芯机构长用来成型塑件上的外侧凸起、凹槽和孔以及壳体的内侧局部凸起和不通孔，

19、根据塑件结构选择常用的斜导柱和侧向滑块抽芯。2、斜导柱抽芯结构的设计：（1）抽拔力计算：只计算抽拔力大的一侧（及全部为长透气的一侧），代入数据得=178.2N（2）、抽芯距计算（3）、斜导柱弯曲力计算：该模具侧抽芯的抽拔方向和开模方向垂直，滑块受力，代入数据得：N=956.2 N（4）、斜导柱界面尺寸确定：斜导柱优先选用圆形截面，因为圆形制造方便，装配容易，应用广泛。圆形截面斜导柱直径，代入数据得，d=9.78mm 取d=10mm（5）、斜导柱长度及开模行程计算：代入数据得L=72.4mm，可查表得L=75mm，=（1） 斜导柱与滑块斜孔的配合（2） 为保证开模瞬间又一很小的空程，使塑件在活动

20、型芯为抽出之前获得松动，斜导柱和斜孔应有0.25到0.5mm的单边间隙（3） 滑块设计滑块的导滑长度L应大于宽度B的1.3倍，滑块完成抽芯之后，应继续留在滑槽内，不小于全长的2/3.初取L=62mm,B=45mm,导滑槽长70mm，而抽芯距为5mm，可以保证运行平稳。（9）、滑块的定位装置和压紧装置如装配图所示。七、模具调节温度设计7.1：由于塑料件的壁厚均为2mm，塑料件尺寸又不大，确定水孔直径为8mm。冷却系统的计算很麻烦，在此只进行简单的计算。设计时忽略模具因空气对流、辐射以及注射机接触所散发的热量，按单位时间内塑料熔体凝固时所放出的热量应等于冷却水所带走的热量。由于冷冷却水道的位置、结

21、构形式、孔径、表面状态、水的流速、模具材料等很多因素都会影响模具的热量向冷却水传递，精确计算比较困难。成离型腔的上开设处冷却水流道，在大型芯上邻近分型面处开2处冷却水流道。如装配图所示。7.2：冷却时间的确定在注射过程中，塑件的冷却时间，通常是指塑料熔体从充满模具型腔起到可以开模取出塑件时止的这一段时间。这一时间制品已充分固化定型而且具有一定的强度和刚度为准，这段冷却时间一般约占整个注射生产周期的80%。因为我们所需要的塑件比较薄，固用此公式： 式中，a 塑料热扩散系数 ； S 制品壁厚 （mm）；现我们根据已知条件知道ABS的TS=260，TM=60，TE=100，而塑件的厚度为2mm：7.

22、3：冷却系统设计原则、尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡；、冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越均匀；、尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等；、浇口处加强冷却；、应降低进水与出水的温差；、合理选择冷却水道的形式；7.4：冷却系统的结构形式根据塑料制品形状及其所需的冷却效果，冷却回路可分为直通式、圆周式、多级式、螺旋线式、喷射式、隔板式等，同时还可以互相配合，构成各种冷却回路。其基本形式有六种，我们这里选用的是简单流道式。简单流道式即通过在模具上直接打孔，并通过以冷却水而进行冷却，是生产中最常用的一种形式，布局如下图所示：7.5：冷却系统的计算由塑料成型工艺及模具设计查阅可得，

23、POM的单位质量成型时放出的热量为300KJ400KJ/Kg。放出热量为218.4/1000350KJ=12.88KJ其中，1/3的热量被凹模带走，2/3由型芯带去。八、注塑机有关参数的校核本模具的外形尺寸为300mm250mm255mm。XS-ZY-125型注塑机模板最大安装尺寸为428mm458mm，故能满足模具的安装要求。由上述计算模具的闭合高度H=207mm，XS-ZY-125型注塑机所允许模具的最小厚度H min=200mm，最大厚度H max=300mm，即模具满足 H min H H max 的安装条件。经查资料XS-ZY-125型注塑机的最大开模行程S =300mm， 对于单分型面模具注