漏斗注塑模具设计毕业设计

塑料注射模具设计

摘要本文主要从实用型、简单型的角度出发进行注射模设计。此注射模在设计上满足其性能要求，适应工作条件、工作可靠，力求其结构简单、尺寸紧凑、成本低、生产效率好和操作维修方便等。

本文设计的是单分型面注射模，这是注射模中最常用的一种。此模具对生产效率、设备占用情况、模具的使用寿命提出了较高的要求，用于塑件表面质量较高的生产中。

本设计从模具的初步设计包括：（1）明确设计任务，收集有关资料；（2）注射工艺分析及工艺方案制定；（3）确定模块尺寸（4）确定注射模类型及结构形式（5）注射工艺计算及设计等各个方面展开设计计算的，在满足设计要求的前提下，并且进行优化，使的各零件既满足载荷要求，又使得其尺寸最小，所占空间也大大减少，并且节约大量制造成本，在使用过程中也真正体现了实用性。

summary

This article mainly from the practical and simple type Angle carries on the injection mould design. This injection mould design on the meet its performance requirements, adapt to the working conditions and reliable work, and strive to its simple structure, compact size, low cost, production efficiency good and convenient operation and maintenance, etc.

In this paper the design is the single parting surface injection mould, this is the most common injection mould. The mold production efficiency, equipment to occupy, the service life of die put forward higher request, used in plastic parts surface quality high production.

This design from the preliminary design of the mould include: (1) clear design task and collect relevant material; (2) injection process analysis and process project establishment; (3) sure module size (4) sure injection mould type and structure form (5) injection process calculation and design, and other aspects of the design and calculation, meet the design requirements, and the premise of optimized, so that all parts of not only satisfy requirements, and also to make its load of minimum size, the space also decrease greatly, and save a large number of manufacturing cost, in use process also really reflect the practical.

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

本人完全了解大学关于收集、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。

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学位论文原创性声明

本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

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学位论文版权使用授权书

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涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日

导师签名：日期：年月日

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：（签名）单位：（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：（签名）单位：（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：（签名）

年月日

目录

前言----------------------------------------------------------------------------------------3 第一章塑料制件的分析---------------------------------------------------------------4 第二章初步确定注塑机型号---------------------------------------------------------4 第三章模具结构设计------------------------------------------------------------------6

3.1 选择分型面----------------------------------------------------------------------6

3.2 确定型腔的布局----------------------------------------------------------------7

3.3 浇注系统设计-------------------------------------------------------------------7

3.4 脱膜机构设计------------------------------------------------------------------10

3.5 冷却系统设计------------------------------------------------------------------13

3.6 排气系统设计------------------------------------------------------------------14

3.7 成型零件结构设计------------------------------------------------------------15

3.8 确定标准模架型号与规格---------------------------------------------------16

3.9 模具材料的选用---------------------------------------------------------------17

3.10 绘制模具的结构草图-------------------------------------------------------17 第四章模具的设计计算--------------------------------------------------------------17

4.1 成型零件工作尺寸的计算---------------------------------------------------17

4.2 型腔侧壁厚度和底板厚度计算---------------------------------------------20

4.3 注射机与模具有关参数及尺寸的校核------------------------------------22 第五章绘制模具总装图--------------------------------------------------------------24 结论---------------------------------------------------------------------------------------24 致谢辞---------------------------------------------------------------------------------25

参考文献---------------------------------------------------------------------------------25

前言

国民经济的高速发展对模具工业提出了愈来愈高的要求，促使模具技术迅速发展，作为生产各种工业产品和民用产品的重要工艺装备，模具已发展成为一门产业。20世纪80年代以来，中国模具工业的发展十分迅速。近20年来，产值以每年15%左右的速度增长。2010年我国模具工业消费额约11120亿人民币。在模具工业的总产值约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。

目前，从事模具技术研究的机构和院校已达3000余家。华中科技大学模具技术国家重点实验室、上海交通大学模具CAD国家工程研究中心等，在模具CAD/CAE/CAM技术、精冲模CAD软件、模具的电加工和数控加工技术、快速成行和快速制模技术、新型模具材料等方面都取得了显著的进步和多项的成果。

中国模具发展前景将十分广阔。模具行业的发展趋势：

(1)模具市场全球化，模具生产周期进一步缩短；

(2)模具CAD/CAM向集成化、智能化和网络化发展。

本书的主要内容为塑料注射模设计。对于塑件变形的基本概念、注射机设备、注射常用的材料以及其它注射工艺及其模具也作了概要的介绍。

图—1

第一章塑料制件的工艺性分析

图—1塑料制件图

1) 制件质量为18.35g，材料为PE，收缩率为1.5%~5.0%，平均收缩率为3.25%,体积20cm3，密度为0.910~0.925g/cm3，平均密度为0.9175g/cm3。

2) 该塑件尺寸较小，未注精度等级，为降低成本推荐一模多腔，并对制件进行后加工。

3) 为满足制品的要求和提高成型效率采用轮辐式浇口。

4）为了方便加工、热处理和降低制造成本，型腔与型芯部分采用拼镶结构。第二章初步确定注射机型号

根据制品的生产批量及尺寸精度的要求，采用单型腔模，即一模一腔。

模具设计时，必须使制品所需注射的塑料容积或质量在注射机额定注射量的85%以内。

在一个注射成型周期内，需注射入模具内的塑料溶体的容量或质量，应为制品和浇注系统两部分容量或质量之和，即

W=nWz+Wj≤Wg

式中：

W—一个成型周期内所需注射的塑料质量（g）；

Wz—单个制品的质量（g）；

Wj—浇注系统冷凝料和飞边所需的塑料质量（g）；为制品质量的10%；

Wg—注射机额定注射量；

W=１x18.35+18.35x10%=20.185g；

根据计算结果，并查阅塑料注塑机技术规格表和PE材料注射成型的工艺参数，初步确定选用SZA-YY60型注射机。

PE注射成型的工艺参数

注射机类型：螺杆式

螺杆转数：30~60r/min

喷嘴形式：关式

喷嘴温度：170~180°C

料筒温度：均化端：170~210°C压缩段：160~170°C加料端：130~140°C

模具温度：40~70°C

注射压力：40~80MPa

预塑背压：0.1~2.0MPa

保压压力：50~70MPa

注射时间：3~5s

保压时间：20~30s

冷却时间：20~30s

成型周期：50~70s

SZA-YY60注射机的主要技术参数一次注射量：62cm3

螺杆直径：Ф35mm

注射压力：138.5MPa

注射方式：螺杆式

锁模力：440kN

最大注射面积：160cm2

最大开（合）模行程：mm

模具最大厚度：250mm

模具最小厚度：150mm

拉杆空间：330x300

定位圈尺寸：Ф100mm

推出形式：中心推出

第三章模具结构设计

3.1选择分型面

分型的位置直接影响模具使用、制造及塑件质量。根据分型面的选择原则：1）分型面应选择在塑件外形轮廓最大处2）分型面的选择应有利于塑件的留模方式，便于塑件顺利脱膜3）保证塑件的精度要求4）满足塑件外观的要求5）便于模具的制造6）减小成型面积7）增强排气效果。制件留在动模上，分型面选择如下图所示。

图—2分型面选择

3.2确定型腔的布局

本塑件在注射时采用一模一腔的模具结构。因为是回转体零件，所以型腔置于模具中心位置上。另外塑件为空心管状形式，故采用轮辐式浇口形式。其浇口的典型尺寸为：深h=0.5~1.5mm，宽b=1.6~6.4mm，长L=1~2mm。如下图所示。图—3轮辐式浇口

3.3浇注系统设计

3.3.1、主流道设计

在卧式或立式注射机使用的模具中，主流道一般垂直于模具分型面。其设计要点如下：

1）为了便于拉出流道中的冷凝料，通常将主流道设计成圆锥形，锥角α为2°~6°，内壁粗糙值Ra为0.08μm。

2) 圆锥孔小头直径D为4~8mm，但必须比注射喷嘴d大0.5~1mm。

3) 主流道的长度由定模板的厚度来确定，一般不大于60mm。

根据XS-ZY-125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=12mm

根据模具主流道与喷嘴的关系：

R=R0+（1～2）mm

D=d0+(0.5～1)mm

取主流道的球面半径：R=13mm

取主流道的小端直径: d=Ф4.5mm

如下图所示。

图—4主流道衬套

3.3.2、分流道设计

1）分流道的形状

分流道连接主流道和浇口，其主要作用是在压力损失最小的条件下，将来自主流道的熔料以较快的速度送至浇口进行充模。同时，在保证充满型腔的条件下。要求分流道容积要小，以减少回收的冷凝料。所以分流道截面要大小适宜。分流道截面形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等。根据塑件的实际情况，这里选用半圆形为分流道截面。如下图所示。

图—5分流道截面形状

2）分流道的尺寸

分流道尺寸根据塑料品种、塑件的大小及流道长度确定。对于重量在200g 以下、壁厚在3mm以下的塑件可用下面的经验公式计算分流道的直径。

D=0.2654M1/2L1/4

式中：

D—分流道的直径（mm）；

M—塑件的质量（g）；

L—分流道的长度（mm）。

D=0.2654×16.391/2×61/4=1.6mm

根据经验值，分流道直径取3mm

3.3.3、冷料井和拉料杆设计

注射机喷嘴前端要和温度较低的模具接触，所以喷嘴前端部位的熔融料温度也较低，在注射模具时应防止这部分材料（冷料）进入型腔，否则将影响塑件质量。为此，在主流道的末端开设冷料井，使这部分冷料停留在此处。当分流道较长时，料流的前端又会产生新的冷料，最好在分流道的末端也开设冷料井。冷料井内的冷凝料和整个浇注系统的冷凝料是连成一体的，利用冷凝井的冷凝料脱出整个浇注系统的形式有拉料杆脱料式和推板脱料式两种类型。根据制件的成型要求、脱膜要求和浇口布置形式，本制件采用拉料杆脱料式。如下图所示。

图—6冷料井与拉料杆形式

3.4、脱膜机构设计

3.4.1、推出机构设计

制品成型后，由于其体积的收缩，对型芯产生包紧力，制品要从型芯中脱出，就必须克服因包紧力而产生的摩擦阻力。对于不带同孔的壳体类制品，脱膜时还要克服大气压力。所以为了克服塑件因冷却收缩产生的包紧力，方便脱膜，塑件内外表面在脱膜方向应设计一定的脱膜斜度。塑件上脱膜斜度的大小与塑件的性质、收缩率、摩擦系数、塑件壁厚及几何形状有关。查表得脱膜斜度为型腔35′~1°30′型芯30′~40′。

(1) 推件力的计算

推件力F=AxP

式中：

A—塑件包络型芯的面积（mm2）;

p—塑件对型芯单位面积上的包紧力，p取0.8×107~1.2×107MPa;

a—脱膜斜度;

q—大气压力0.09MPa；

μ—塑件对钢的摩擦系数，μ约为0.1~0.3；

A1—制件垂直于脱膜方向的投影面积（mm2）。

A≈1658.76+188.49≈1846.49mm2

Ft=1846.49×1.2×107(0.3cos40′-sin40′)/106+0.09×1649.34=6355N=6.3kN

(2) 确定顶出方式及顶杆位置

推出方式选用推杆推出，推杆设计时应注意以下事项：

1）推杆直径不宜过细，以防顶出时受力弯曲。

2）在成型孔旁边设置推杆孔时，两孔壁不能靠的很近，否则成型压力将使孔壁变形。

3）推杆应尽量设置在塑件脱膜阻力大的部位。如果各处阻力相同时，推杆应均匀对称设置，使塑件在脱膜时受力均匀。

4）推杆在塑件上留下的痕迹，应尽量不影响塑件的外观。所以应尽可能地设置在制件的非主要表面，而且推杆端面应和型腔在同一表面，或比型腔的平面高0.1mm，但不可低于型腔表面，否则塑件平面上有凸出点，可能会影响使用。

根据上述条件及本模具的实际情况，推杆数量选用4根。如图7所示。

推杆与动模板推杆孔的配合一般为H8/f7,配合长度约为推杆直径的1.5~2倍。推杆与推杆固定板径向应留有0.5mm的间隙。

图—7顶出方式及顶杆位置

（3）推出直径的确定

根据压杆稳定公式，可得推杆直径的公式：

式中：d—推杆的最小直径（mm）；

k—安全系数，一般为1.5；

L—推杆的长度（mm）;

n—推杆的数目;

F—脱膜力（N）；

E—钢材的弹性模量。

推杆的直径：= =3.73mm

推杆直径确定后，还应进行强度校核，其公式为

式中：—推杆所受的应力（MPa）；

—推杆材料的许用应力（MPa）。

强度校核：

根据上述条件，推杆直径选用4mm。