防护罩注塑模设计毕业设计

ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY 本科毕业设计说明书

防护罩注塑模设计

Design of Injection Mold of Hood

系（院）名称：机械工程学院

专业班级：材料成型及控制工程0X（X）班

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得安阳工学院及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：

指导教师签名：日期：

使用授权说明

本人完全了解安阳工学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：

目录

中文摘要、关键词 (1)

英文摘要、关键词 (2)

引言 (3)

第1章塑件工艺分析 (6)

1.1 塑件分析 (6)

1.1.1 塑件的二维图 (6)

1.1.2 塑件的工艺分析 (6)

1.2 原料性能与工艺参数 (6)

1.2.1 ABS的性能 (7)

1.2.2 ABS塑料的成型加工性能 (8)

1.2.3 ABS的注射成型工艺参数 (9)

2.1 估算塑件体积 (10)

2.2 选择注射机 (10)

2.3 模具结构方案确定 (11)

2.3.1 确定型腔数目及布局 (11)

2.3.2 选择分型面 (12)

第3章浇注系统的设计 (13)

3.1 流道设计 (13)

3.1.1 主流道设计 (13)

3.1.2 分流道设计 (13)

3.2 冷料井的设计 (15)

第4章成型零件的设计与计算 (16)

4.1 型腔的径向尺寸与深度 (17)

4.1.1 凹模尺寸计算 (17)

4.2 型芯的径向尺寸与深度 (18)

4.2.1 凸模尺寸的计算 (18)

4.2.2对于塑件48.4+1.2尺寸的凸模深度尺寸 (18)

4.3 模具型腔侧壁和底板厚度的计算 (18)

4.3.1 成型零件材料选择 (18)

4.3.2 对型腔厚度分别作强度和刚度计算 (19)

第5章合模导向机构设计 (19)

5.1 导向与定位机构设计 (19)

5.1.1 导向机构的功用 (19)

5.1.2 导向机构结构及设计 (19)

5.1.3 定位机构设计 (19)

5.1.4 导柱的设计 (19)

第6章脱模机构设计 (22)

6.1 脱模机构设计 (22)

6.1.1 设计原则 (22)

6.1.2 脱模机构设计 (22)

第7章侧向分型与抽芯机构的设计 (23)

7.1 侧向分型与抽芯机构的分类 (23)

7.2 抽芯力计算 (22)

7.3 抽芯距计算 (22)

7.4 斜导柱分型抽芯机构 (23)

7.4.1 斜导柱的设计 (23)

7.4.2 滑块、楔紧块与导滑槽的设计 (24)

第8章注塑机参数校核 (25)

8.1 最大注射压力的校核 (26)

8.2 最大注塑量校核 (26)

8.3 锁模力校核 (26)

8.4 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核 (26)

8.4.1 高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相适合 (27)

8.4.2 模具闭合高度校核 (27)

8.4.3 开模行程校核 (27)

第9章温度调节系统的设计 (28)

9.1 模具冷却系统的设计 (28)

9.2 模具加热系统的设计 (29)

第10章模具的工作行程 (30)

结论 (35)

致谢 (36)

参考文献 (35)

防护罩注塑模设计

摘要：本文介绍了防护罩模具的设计。同时还介绍了在设计注塑模时的技术、理论、方法以及其他相关知识。模具的设计是利用辅助设计软件AutoCAD进行设计的。绘制了模具装配图、型腔、型芯及重要零部件零件图。详细分析了塑件模具的设计过程，模具结构形式的确定、注塑机类型的选择、分型面的确定、浇注系统的设计、一些主要零件的设计包括导柱、导滑槽、楔紧块、滑块定位装置的设计、脱模结构的设计等。在设计过程中要注意一些细节问题，例如模架的选择要注意是两板式结构还是三板式结构，在浇注系统的设计中要考虑塑料的流动性，在选模架时，要注意与注塑机搭配关系。

关键词：注塑模设计防护罩

Design of Injection Mold of hood

Abstract：This paper introduces the design of plastic mold of hood. At the same time it also introduces the design of injection mold technology, the theory, method and other related knowledge. The design of the mold uses the auxiliary design software AutoCAD. Draw the mold assembly drawing, cavity, cores and important parts drawing. It details analysis of the plastics mold manufacturing process, the determination of mold structure forms, the selection of injection molding machine type, the determination of points of the type, the design of gating system, some of the main components of the design including guide pin, the chute, oblique tight piece, the slider positioning device design stripping structure design, etc. Some details should be pay attention to in the design, such as should pay attention to the choice of the formwork is two board type structure or three plate structure, it should be considered plastic liquidity in the design of gating system ,it should pay attention to the collocation relationship of injection molding machine in choosing formwork. Keywords：injection; mold design; hood

引言

1.设计目的和意义

由于防护罩对于保护重要零件有直接的影响。花费在防护罩设计和制造的时间不论是在改进现有产品或者开发新产品中，在生产周期中都占有较大的比重。本次防护罩的设计主要有以下意义：

(1)工艺性好。该防护罩的结构简单、合理。

(2)降低成本。结构简单，制造容易，降低了防护罩的制造成本。

(3)操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。

2.国内模具发展现状及趋势

我国模具工业近年来发展很快，据不完全统计，2003年我国模具生产厂点约有2万多家，从业人员约50多万人，2004年模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单充足，任务饱满，2004年模具产值530亿元。进口模具18.13亿美元，出口模具4.91亿美元，分别比2003年增长18%、32.4%和45.9%。进出口之比2004年为3.69:1，进出口相抵后的进净口达13.2亿美元，为净进口量较大的国家。

在2万多家生产厂点中，有一半以上是自产自用的。在模具企业中，产值过亿元的模具企业只有20多家，中型企业几十家，其余都是小型企业，多数只有几十名职工，百十万产值，自有资金有限，靠自我发展很困难。近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量增加，能力提高较快；“三资”及私营企业发展迅速；国企股份制改造步伐加快等。2004年模具行业还显现另外两个特点:

一是各地政府对模具工业的发展进一步关注。许多地方政府进一步认识到模具工业对发展制造业的重要意义，因此加强了模具工业园区的建设。已有的园区进一步扩大，如宁波余姚、宁海和苏州昆山等模具园区都有所扩大；新的模具工

业园区正在加紧建设，如大连、深圳市等已建立模具园区；另外沈阳、西安、成都、上海、宁波北仑、浙江黄岩等地都在积极筹备建立模具园区，以利带动地区模具及相关产业链乃至制造业的发展，有些高科园内模具企业已占有相当的份量，像天津高新区就有40多家模具企业。

二是外资及社会投资模具产业增长显著。许多地方加强了吸引外资及合资投入模具工业的工作，特别是在高新技术园区和工业园区，外资、合资模具企业进一步增加，如苏州昆山模具园区，60%以上是外资企业。大连模具园区到日本、韩国招商。而有些地区高科技园内模具企业已占有相当的份量，像天津高新区有40多家模具企业。由于汽车产业发展的拉动，社会投资模具产业有所加强，如五粮液集团投资5亿元建立汽车模具生产厂，比亚迪公司投资2亿元建立了北京汽车模具公司，等等。

落后和差距主要表现在下列几方面：

（1）总量供不应求、产品结构不够合理

其中中低档模具供过于求，中高档模具自配率严重不足，大量进口。国内模具总量中属大型、精密、复杂、长寿命模具的比例不足30%，国外在50%以上。

（2）企业组织结构都不够合理

我国模具生产厂点中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达60%左右，国外70%以上是商品模具；专业模具厂也大多数是“大而全”、“小而全”的组织形式，国外模具企业是“大而专”、“大而精”。2004年中国模协在德国访问时，从德国工、模具行业组织--德国机械制造商联合会（VDMA）工模具协会了解到，德国有模具企业约5000家。2003年德国模具产值达48亿欧元。其中（VDMA）会员模具企业有90家，这90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90%，可见其规模效益。

（3）工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低，技术结构、模具产品水平比国际重庆、水平低许多。而模具生产周期却要比国际水平长许多。

产品水平低主要表现在对后续使用模具制造制件的工艺（如冲压工艺）理解上，在模具设计上；在加工中精度、型腔表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度上等。现代模具行业是技术密集型、资金密集型的产业，由于模具行业是微利行业，因而总体来看模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少，至使科技进步的步

伐跟不上模具市场的需要。虽然国内许多企业已引进了不少国外先进设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等方面原因，引进设备不配套、设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低，开发能力较差，科研开发及技术攻关方面投入太少。不重视产品开发，在市场经济中常处于被动地位。

（4）技术人才严重不足，经济效益欠佳。随着时代的进步和技术的发展，能掌握和运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计异常短缺，高级钳工及企业管理人才也非常紧缺。我国模具企业技术人员比例低，水平也较低，我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，国外模具工业发达国家大多15～20万美元，有的达到25～30万美元。我国模具企业大都微利，缺乏后劲。

（5）与国际水平相比，模具企业的管理落后更甚于技术落后。技术落后易被发现，管理落后易被忽视。国内大多数模具企业还沿用过去作坊式管理模式，真正实现现代化企业管理的还不多。信息化、数字化管理在模具企业应用现在刚刚开始。

（6）专业化、标准化、商品化的程度低，协作差

由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，模具专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占40%左右，其余为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务。与国际水平相比要落后许多。

模具标准化水平低，模具标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，特别是对模具制造周期有很大影响。

近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。

据介绍，目前中国汽车模具潜在市场十分巨大。质量好的冲压模具在汽车整

车等行业供不应求；压铸模具在汽车零部件、装备制造业等行业需求激增；注塑模具在家用电器等行业发展潜力也很大。另外，特种模具也有较大的发展前景。

第1章塑件工艺分析

1.1 塑件分析

1.1.1 塑件的二维图

防护罩塑件图如图1.1所示：

图1.1 防护罩零件图

1.1.2 塑件工艺分析

防护罩选择的材料是丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物（ABS），该产品在使用过程中需要经常接触，为防止防护罩磨损因此塑件的厚度必须均匀，如果可能的话，应没有接触痕，不充分熔合的熔接痕易于形成薄弱的部位，所以要尽量避免。

1.2 原料性能与工艺参数

化学名称：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物

ABS为丙烯腈A、丁二烯B和苯乙烯S三种单体共聚而成的聚合物，简称ABS。每种单体都具有不，从形态上看，ABS是非结晶性材料。这就决定了ABS 材料的耐低温性、抗冲击性，外观特性，低蠕变性，优异的尺寸稳定性及易加工性等多种特性。且表面硬度高、耐化学性好，同时通过改变上述三种组分的比例，可改变ABS的各种性能，故ABS工程塑料具有广泛用途。合成的ABS有中冲击型、高冲击型、超高冲击型及耐热型四类。由于其具有韧、刚、硬的优点，应用范围已远远超过PS，成为一种独立的塑料品种。ABS既可用于普通塑料又可用于工程塑料。

1.2.1 ABS的性能

1.一般性能

ABS的外观为不透明呈象牙色的粒料，无毒、无味、吸水率低其制品可着成各种颜色，并具有90%的高光泽度。ABS的相对密度为1.05，ABS同其它材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS的氧指数为18.2，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，烧焦但不滴落，并发出特殊的肉桂味。

ABS是一种综合性能十分良好的树脂，在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度，热变形温度比PA、PVC高，尺寸稳定性好，收缩率在0.4%～0.7%范围内，若经玻纤增强后可以减少到0.2%～0.4%，而且绝少出现塑后收缩。其临界表面张力为34～38mN/cm。ABS熔体的流动性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，与POM和HIPS类似。ABS的流动特性属非牛顿流体，其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。

2.力学性能

ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用。即使ABS制品被破坏，也只能是拉伸破坏而不会是冲击破坏。ABS的耐磨性能优

良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。ABS的蠕变性比PSF及PC大，但比PA和POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。

3.热学性能

ABS属于无定形聚合物，无明显熔点；熔体粘度较高，流动性差；热稳定不太好，耐候性较差，紫外线可使变色；热变形温度为70～107℃，制品经退火处理后还可提高10℃左右。对温度，剪切速率都比较敏感；ABS在－40℃时仍能表现出一定的韧性，可在40℃到80℃的温度范围内长期使用。

4.电学性能

ABS的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。

1.2.2 ABS塑料的成型加工性能

ABS同PS一样是一种加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工方法加工。ABS具有良好的成型加工性，制品表面光洁度高，且具有良好的涂装性和染色性，可电镀成多种色泽。比热容较低，在模具中凝固较快，模塑周期短，制件尺寸稳定，表面光泽。

ABS的热稳定性好，不易出现热降解现象。ABS的吸水性较高，加工前应进行干燥处理。一般制品的干燥条件为80℃～85℃，2～4小时；对特殊要求的制品（如电镀），则需70℃～80℃，10～18小时。

ABS制品在加工中易产生内应力，如应力太大或制品对应力开裂绝对禁止，应进行退火处理，具体方法是制品置于70℃～80℃的热风循环干燥箱内2～4小时，再冷却到室温即可。

ABS可用注塑、挤出、压延、吸塑及吹塑等方法成型，并以注塑法最广，挤出法次之。

ABS工程塑料具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性，成型加工和机械加工较好。ABS树脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。

ABS工程塑料的缺点：热变形温度较低，可燃，耐候性较差。ABS的“阻

燃添加剂”对ABS塑料具有较好阻燃作用的主要有磷系、卤系有机物及某些无机化合物，其中无机阻燃剂在ABS中添加量需要达到40%以上才有较明显的效果，同时由于其添加量大，因此会严重损害ABS的物理力学性能。而磷系阻燃剂品种、数量较少，且多数又为液体和低熔点化合物，不适用于ABS的造粒加工工艺。因此，当前对于ABS的阻燃体系主要采用卤系阻燃剂，其中阻燃效果最好的为含溴有机化合物，如十溴联苯醚(DBDPO)、四溴双酚A等。ABS塑料的应用范围主要用于机械、电气、纺织、汽车和造船等工业。在ABS消费结构中主要是家用电器、机械配件、办公用品和用具等。同时ABS在通讯器材、商品器材、文教娱乐用品及建材的需求前景也十分看好。

壳体材料：广泛用于制造电话机、移动电话、电视机、收录机、复印机、传真机、洗衣机、电动工具、打字机键盘、厨房用品及儿童玩具的壳体。

机械配件：可用于制造齿轮、叶轮、轴承、把手、管材、管件、蓄电池槽等。

汽车配件：具体品种有方向盘、仪表盘、风扇叶片、挡泥板、仪表板、工具舱门、车轮盖、反光镜盒、手柄及扶手等。

其他制品：各类化工耐腐蚀管道、镀金制品、文具、仿木制品、头发烘干机、搅拌器、食品加工机、割草机、高尔夫球手推车以及喷气式雪撬车等。

1.2.3 ABS的注射成型工艺参数

查相关手册得到ABS（抗冲）塑件的成型工艺参数如表1.1所示：

表1.1 ABS工艺参数

注射机类型螺杆式

料筒温度℃料筒一区150～170

料筒二区180～190

料筒三区200～210 加热和干燥温度℃170～190

时间h3～5 喷嘴温度℃180～190

模具温度℃50～60

压力MPa注射压力60～100

保压压力40～60 成型时间S注射时间2～5

保压时间5～15

冷却时间5～15

总周期15～30 螺杆转速r/min30～60

后处理方法红外线烘箱

温度℃70

时间（h）0.3～1

第2章注塑设备选择

2.1 估算塑件体积

该产品大批量生产故设计的模具要有较高的注塑效率，浇注系统要能自动脱模，可采用点浇口自动脱模结构。由于生产大量，所以模具采用一模两腔结构，浇口形式采用点浇口。

该产品材料为ABS，查书《设计与制造实训》得知其密度为1.01～1.05cm3，

收缩率为0.4%～0.7%，计算出其平均密度为1.035cm 3，平均收缩率为0.55%。

通过计算得塑件体积为： 3847.9cm V =塑

塑件的质量： g M 15=塑

浇注系统体积： 39cm V =浇

浇注系统质量： g V M 1.8ρ==浇浇

故： 22.33cm V =总

故： g M 30=总

2.2选择注塑机

根据塑料制品的体积或质量选择注塑机，公式如下：

i i m nk km ≥

（2-1）

式中 i m —注塑成型塑件单件的质量或体积；

j m —浇注系统及飞边的质量或体积；

m —注射机的理论注射量；

k —注射机注射量的理论利用系数，一般取0.8；

n —型腔数。

由于在选择注射机时模具的尺寸还没有确定此时模具的浇注系统的质量还无法确定，一般根据经验估算，每个塑件所需浇注体积是塑件体积的0.2～1倍，因此公式可用以下公式初步选取注射机。

i i m nk km ≥

式中 1k —塑件成型的的质量系数，一般取1.2～2.0。

按塑件体积的0.6倍计，所以浇注系统的凝料体积为：

V=V×0.6=9.847×0.6×2=123cm

则：该模具一次注射所需塑料ABS ：

体积： V=9.847×2+12=303cm

质量： M=ρ×V=1.05×30=30.15g

查《模具设计与制造实训教程》书或查有关手册选定注塑机型号为

G54-S-200/400，参数如表2.1所示：

表2.1 注塑机的参数

螺杆直径/mm55mm

螺杆转速（r/min）16～48

cm200～400

理论注塑容量/3

注塑压力/MP109

拉杆空间/mm290×368

塑化能力(kg/h)35

锁模力/kN2540

最大注射面积/cm3645

最大开模行程/mm260

模具最小厚度/mm165

模具最大厚度/mm406

定位圈直径/mmφ125

喷嘴孔直径/mm 4

喷嘴球半径/mm SR18

顶出形式中心顶出

动、定模固定板尺寸532×634

机器外形尺寸1700×1400×1800

2.3 模具结构方案确定

塑件采用注射成型方法生产，为保证塑件表面质量，采用点浇口浇注系统形式，因此模具应为三板式注射模具结构。

2.3.1 确定型腔数目及布局

塑件形状简单，质量较小，生产批量件较大，所以应使用多型腔注射模具。

φ的圆孔，需要侧向抽芯，所以模具采用一模两腔，平考虑到塑件侧面有mm

10

衡式的型腔布局，这样的模具结构尺寸较小，制造方便，生产效率高，塑件成本较低。

图2.1 型腔布局

2.3.2 选择分型面

塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求，本塑件的分型面位置可有如下图两种。其中，图)

(a所示的分型面选择在轴线上，结果会使塑件表面留下分型面痕迹，影响塑件的表面质量，同时这种分型面也使侧向抽芯困难；图)

(b所示的分型面选择在塑件的下端面，这样选择使塑件外表面可以在整体凹模型腔内成型，塑件外表面光滑，同时侧向抽芯容易，因此选)

(b所示分型面位置。

（a）(b)

图2.2 分型面

第3章浇注系统的设计

普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。

在设计浇注系统前首先必须确定塑料的成形位置，该防护罩模具采用一模两

腔三板式结构，点浇口，顶出装置采用推板式结构。

3.1 流道设计

3.1.1 主流道设计

根据G54-S-200/400型注塑机喷嘴的有关尺寸

喷嘴前端孔径：d0=Ф4mm

喷嘴前端球面半径：R0=18mm

根据模具主流道与喷嘴的关系：

R=R0+（1～2）mm

（3-1）

D=d0+(0.5～1)mm

（3-2）取主流道的球面半径：R=19mm

取主流道的小端直径：d=Ф4.5mm

为了方便将凝料从主流道中拔出，将主流道设计为圆锥形式其斜度取1～30经换算得主流道大端直径D=Ф8mm，为了使料能顺利的进入分流道，可在主流道的出料端设计半径R=1.5mm的圆弧过渡。

3.1.2 分流道设计

分流道的形式和尺寸应根据塑件的体积，壁厚和形状的复杂程度来确定分流道的长度的。由于塑件的形状比较简单，ABS的流动性好，冲型能力比较好，因此可采取平衡分流道，便于加工。截面形半圆形，在流道设计中要减小压力损失，则希望流道的面积大。要减少传热损失，又希望流道的面积小。

分流道的尺寸：分流道直径/mm范围：3.8～7.5，选取D=7mm。

分流道表面粗糙度：分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度常取1.25～ ，这可增加对外层塑料熔体流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，以免带2.5m

入模腔，也有助于外层与心部的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热，增加流动性，形成绝热层，有利于保温。但表面不得凸凹不平，以免对分型不利。