注塑模具毕业设计

（学校名称）毕业论文

题目：天线盖上盖模具设计

系别：

专业：

学号：

姓名：

指导老师：

2009年12月30日

前言

毕业设计是在修完所有课程之后，我们走向社会之前的一次综合性设计。在此次设计中，主要用到所学的注射模设计，以及机械设计等方面的知识。着重说明了一副注射模的一般流程，即注射成型的分析、注射机的选择及相关参数校核、模具的结构设计、注射模具设计的有关计算、模具总体尺寸的确定与结构草图的绘制、模具结构总装图和零件工作图的绘制、全面审核投产制造等。其中模具结构的设计既是重点又是难点，主要包括成型位置的及分型面的选择，模具型腔数的确定及型腔的排列和流道布局和浇口位置的选择，模具工作零件的结构设计，侧面分型及抽芯机构的设计，推出机构的设计，拉料杆的形式选择，排气方式设计等。通过本次毕业设计，使我更加了解模具设计的含义，以及懂得如何查阅相关资料和怎样解决在实际工作中遇到的实际问题，这为我们以后从事模具职业打下了良好的基础。

在这个过程中，我学到了许多书本上学不到的知识，将理论知识运用到实际中去，进一步理解了注射模的结构、设计以及生产。

在完成大学三年的课程学习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。对于模具设计这个实践性非常强的设计课题，我们进行了大量的实训。经过一个月的毕业设计实训，我对于模具特别是塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识，而对于模具的制造工艺更是实现了零的突破。在指导老师的协助和讲解下，同时在图书馆借阅了许多相关手册和书籍，设计中，我将充分利用和查阅各种资料，并与同学进行充分讨论，尽最大努力搞好本次毕业设计。

在设计的过程中，将有一定的困难，但有指导老师的悉心指导和自己的努力，相信会完满的完成毕业设计任务。由于学生水平有限，而且缺乏经验，设计中不妥之处在所难免，肯请各位老师指正。

摘要

塑料工业是一门新兴产业，自塑料问世后几十年，塑料来源丰富，制作方便及成本低廉、金属零件塑料化的发展很快，在机械电子、国防、交通、通讯、建筑、农业、轻工业和日常生活用品等行业中都得到了广泛的应用，对塑料模具要求量增加。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有很大意义。

本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是单分型面注射模具的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则；通过对绕流板支架工艺的正确分析，设计了一副一模两腔的塑料模具。详细地叙述了模具成型零件包括前模板、前模仁、后模板、后模仁、后模镶件、斜导柱、滑块等的设计与加工工艺过程，重要零件的工艺参数的选择与计算，推出机构与浇注系统以及其它结构的设计过程，综合地处理好产品外观要求与浇口位置及脱模方式之间的问题，并对试模与产品缺陷作了介绍。

关键词：模具设计、常用塑料

Abstract

Plastics industry is an emerging industry, since several decades after the advent of plastic, plastic source of rich, convenient and low-cost production, plastic and metal parts of the developed rapidly, in machinery and electronics, defense, transportation, communication, construction, agriculture, light industry and daily necessities, such as industry, have been widely used on the plastic mold requested increase. Therefore, the research casts the mold to understand the plastic product the production process and improves the product quality to have the very big significance.

This design introduced the injection takes shape the basic principle, specially single is divided the profile to inject the mold the structure and the principle of work, to cast the product to propose the basic principle of design; A set of mould with one module and two cavities has been designed through he flow around the right boards sent technology analysis. The design and machining technology process of its molding part including the front molding plate、front mould kernel、back mould plate、back mould kernel、back mould set piece、incline guide pin、slide steatite etc, and the choice and calculation of technology parameters of the impotent part, the design process of extrusion outfit, inject system and other makeup are specified in detail; integrated approach to the appearance of a good product demand and gate location and the way the problems between Remolding, Test and product have been introduced.

Key Words: Mold Design and Manufacturing、Conventional Plastic Materials

目录

前言 (Ⅰ)

摘要 (Ⅱ)

ABSTRACT (Ⅲ)

目录 (Ⅳ)

第一章模具结构形式的拟定 (1)

1.1型腔数量的分析 (1)

1.2模具厚度 (1)

1.3模具的长度与宽度 (1)

1.4收缩率 (2)

1.5模具温度调节系统 (2)

1.6温度调节对塑件质量的影响 (2)

1.7温度调节对生产力的影响 (2)

第二章确定注射机型号 (3)

第三章分型面位置的确定 (4)

第四章主流道和浇口的设计 (5)

4.1 主流道尺寸的确定方 (5)

4.2主流道衬套的固定 (6)

4.3分流道布置形式设计 (6)

4.4 浇口的设计 (7)

第五章成型零件的设计 (10)

5.1 成型零件 (10)

第六章前模仁的加工工艺 (11)

6.1订材料、开料 (11)

6.2热处理前的加工 (11)

6.3热处理后的加工 (11)

第七章滑块的加工工艺 (12)

7.1订材料、开料 (12)

7.2热处理前加工 (12)

7.3热处理后的加工 (12)

第八章脱模系统 (15)

8.1顶出机构 (15)

8.2推出脱模机构 (15)

结束语 (16)

参考文献 (17)

第一章 模具结构形式的拟定

1.1型腔数量的分析

对于一个塑件的模具设计的第一步骤就是型腔数目的确定。单型腔模具的优点是：塑件精度高；工艺参数易于控制；模具结构简单；模具制造成本低，周期短。缺点是：塑件成型的生产率低、成本高。单型腔模具适用于塑件较大，精度要求较高或者小批量及试生产。

多型腔模具的优点是：塑件成型的生产率高，成本低。缺点是：塑件精度低；工艺参数难以控制。模具结构复杂；模具制造成本高，周期长。多型腔模具适用于大批量、长期生产的小塑件。

根据塑件的精度：根据经验，在模具中每增加一个型腔，塑件的尺寸精度就要降低4%。

确定型腔数目的方法如下：

考虑到塑件的技术要求，本设计采用根据注射量方法确定型腔数目。即：

12)/m m (0.8G n -=

式中，G —注塑机的最大注射量（200g ）

1m —单个塑件的重量（25g ）

2m —浇注系统的重量（14.9g ）

但根据产品结构和尺寸形状来看，该模具可以为一模二腔。根据需要和后续加工的要求我们确定为平行于塑件的最大尺寸方向，中心分布。

1.2模具厚度

在模具设计时应使模具的总厚度位于注塑机可安装模具的最大模厚和最小模厚之间.同时应校核模具的外形尺寸,使得模具能从注塑机拉杆之间装入.

模具闭合后的厚度（闭合厚度）Hm 应在注塑机允许的最大模具厚度Hmax 和最小模具厚度Hmin 之间，即 :

max m min H H H ≤≤

式中: max H -最大模具厚度

min H -最小模具厚度

m H -模具闭合高度

1.3模具的长度与宽度

模具外形尺寸要与注塑机拉杆间距相适应，校核其安装时能否穿过拉杆空间在动、定模固定板上固定。模具在注塑机动、定模固定板上安装的方式有两种：用螺钉直接固定（大型注塑模多用此法）和用螺钉、压板固定（中、小型模具多用此法）。采用第一种方法时，动、定模座板上的螺钉孔尺寸及间距应与注塑机对应模板上所开设的螺孔相适应（注塑机动、定模安装板上开着许多不同间距的螺钉孔，只要保证与其中一组相适应即可）;若采用后一种方法，灵活性大，只需在模具动、定模固定板附近有螺孔就行。

1.4收缩率

前人已经为我们总结了常用的塑料常用收缩率，对于生产性的塑件，实际已经证明，这些数据已经能够应付实际的生产要求了。即使对于精密塑件也给予了其它方面的补偿。故而，对于实际的生产只要按照经验数据就可以满足生产要求了。表（1-1）给出常见塑料的收缩率，以备查询：

常用塑料的收缩率

塑料名称聚乙

烯

聚丙

烯

聚氯乙

烯

聚苯乙

烯

聚碳酸

脂

尼龙ABS 聚甲醛

缩写PE PP PVC PS PS N6 ABS POM

计算收缩率1.5-3

.6

1.0-

2.5 0.6-1.5 0.6-0.8 0.5-0.8 0.8-2.5 0.3-0.8 1.2-

3.0

表(1-1)

第二章确定注射机型号

注塑机是用于给模具进料的机器，注塑机的种类很多，不同的模具根据其本身的各个因素以及产品的要求选择不同型号的注塑机。

注塑机的选用包括两方面的内容：一是确定注塑机的型号，是塑件、塑料、注塑模及注射工艺等所需要求的注塑机的规格参数在所选注塑机的规格参数范围之内；二是调整注塑机的技术参数至所需要的参数。根据塑料的品种、塑件的结构、成型方法、生产批量、现有设备及注射工艺等进行选择。

本制品采用卧式注塑机低压注射。选用G54-S200/400螺杆式注塑机。

其技术规格为：

1．螺杆直径55mm

2．注射容量（理论）400 cm3

3．注射重量（PS）482g

4．注射压力109MPa

5．注射速率2000g/s

6．塑化能力（PS）31g/s

7．注射行程160mm

8．螺杆转速16/28/48r/min

9．料筒加热功率10KW

10．锁模力2540KN

11．拉杆内间距（水平X垂直）290X368mm

12．允许最大模具厚度406mm

13．允许最小模具厚度165mm

14．移模行程666mm

15．模板最大开距260mm

16．油泵电机功率18.5KW

17．油箱容积456L

18．机器尺寸（长X宽X高） 4.7X1.44X1.8m

19．最小模具尺寸（长X宽）532X634mm

23．定位圈直径φ125mm

24．喷嘴前端孔径φ4mm

25．喷嘴前端球面半径R18

26．螺杆与机箱径向间隙<=0.03mm

27．冷却系统效率：连续运转一小时，油温不超过56℃

第三章分型面位置的确定

分型面是模具上下模座分开是的面，确定模具的分型面是设计模具时的最重要的环节。确定模具分型面时，必须对产品和该产品的模具进行综合分析。

模具上用以取出制品和浇注系统凝料的。可分离的接触表面称之为分型面。如何确定分型面，需要考虑很多因素。确定分型面一般应遵循以下几项原则：

1.分型面应选择在制品的最大截面处；

2.尽可能使制品留在动模一侧；

3.有利于保证制品的尺寸精度；

4.有利于保证制品的外观质量；

5.尽可能满足制品的使用要求；

6.尽量减小制品在合模方向上的投影面积；

7.长型芯应置于开模方向；

8.有利于排气；

9.有利于简化模具结构；

10.在选择非平面分型面时，应有利于型腔加工和制品的脱模方便。

第四章主流道和浇口的设计

浇注系统是产品的材料浇注进模具的通道，一般有主流道，分流道，其中分流道可根据模具的要求设计或不设计。浇口是浇注系统的重要一部分，浇口的设计对产品的质量影响很到。浇口的种类很多，在设计模具时要考虑到浇口的设计方式，设计位置。

4.1主流道尺寸的确定方式

主流道通常位于模具中心塑料熔体入口处，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或是型腔。由于主流道要与高温塑料熔体及注塑机喷嘴反复接触，所以在注塑模中主流道部分常设计成可以拆卸更换的主流道衬套。在卧式或立式注塑机上使用的注塑模中，主流道垂直于模具分型面。

为了使塑料熔体按顺序的向前流动，开模时塑料凝料能从主流道中顺利的拔出，需将主流道设计成圆锥形，具有2°～4°的锥角，内壁有Ra0.8 以下的表面粗糙度，抛光时应沿轴向进行，其结构如图4-5。若沿圆周进行抛光，产生侧向凹凸面，使主流道凝料难以拔出。同时浇口套与注塑机喷嘴接触平凡，为防止撞伤，应采取淬火处理使其具有较高的硬度（48HRC～52HRC）。

在直角式注塑机上使用的模具中，因主流道开设在分型面上，故不需要沿轴线方向拔出主流道内的凝料，主流道可以设计成等粗的圆柱形。主流道的基本尺寸通常取决于两个双方面：

第一个方面是所使用的塑料种类，所成型的制品质量和壁厚大小。其表如表(4-1)

/mm R/mm

制品质量/g D

1

0～20 3 0.5

20～40 4 1

40～150 5 1

150～300 6 2

300～500 8 2

500～1500 10 2

表(4-1)

第二个方面，注塑机喷嘴的几何参数与主浇道尺寸的关系，如图：（4-1）

热塑性塑料的主流道衬套与注塑机喷嘴的尺寸：主流道始端直径φB=φA+（0.5～1）mm，球面凹坑半径 mm，半锥角a为，尽可能缩短长度L（小于60mm为佳）。

浇口套注塑机喷咀

～

咀

浇～

～

图(4-1)

4.2主流道衬套的固定

下图（4-2）为套模具采用的定位圈固定形式Φ100mm，内径Φ50mm。

图（4-2）

4.3分流道布置形式设计

下图（4-3）为本模具的流道布置形式

图（4-3）

4.4浇口的设计

浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键组成部分。浇口的形状、位置和尺寸对制品的质量影响很大。浇口的作用主要有以下几点：

1. 熔体充模后，首先在浇口处凝固，当注塑机螺杆抽回时可防止熔体向流道回流。

2. 熔体在流经狭窄的浇口时产生的摩擦热，使熔体升温，有助于充模。

3. 易于切除浇口尾料，二次加工方便。

4.对于多型腔模具，用以平衡进料；对于多浇口单型腔模具，用于控制熔接痕的位置。

浇口的截面积通常为分流道的截面面积的0.03%～0.09%。浇口截面积通常有矩形和圆形两种。浇口长度约为0.5～2mm左右。浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。

在注塑模具中常用的浇口形式有如下几种：直接浇口、点浇口、潜伏式浇口、侧浇口、重叠式浇口、扇形浇口、平缝式浇口、盘形浇口、圆环形浇口、轮辐式浇口与爪形浇口、护耳浇口。

浇口开设的位置对制品的质量影响很大，在确定浇口的位置时应注意以下几点：

1. 浇口应设在能使型腔各个角落都可以同时填满的位置。

2. 浇口应设置在制品壁厚较厚的部位，使熔体从厚断面流向薄断面，以利于补料。

3. 浇口的部位应选在易于排除型腔内空气的位置。

4. 浇口的位置应选在能避免制品表面产生熔合纹的部位。当无法避免产生熔合纹的产生时，浇口位置的选择应考虑到熔合纹产生的部位是否合适。

5. 浇口的设置应避免引起熔体断裂的现象。

6. 浇口应设置在不影响制品外观的部位。

7. 不要在制品中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位设置浇口，一般制品浇口附近的强度较差。

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。

浇口的选用，设计模具时要考虑好选用哪种浇口，不同的浇口特点不同，浇口按流动形式可分为：非限制浇口和限制浇口。

4.4.1浇口的选用

浇口的分类和特色

流动形式浇口的种类优点缺点适用﹐其它

非限制浇口直接浇口 1. 流动性佳

2. 构造简单

3. 适用树脂

范围广1. 无法取多

数个

2. 浇口须后

加工

3. 加工痕迹

大

4. 浇口的粗

细会影响

成形周期

5. 因残留应

力,板状物

会翘曲

1. 大型及深的容器

类

2. 成形机喷嘴径受

限者

3. 合流形浇口

限制浇口侧浇口

(SIDE) 1. 残留应力

低

2. 浇口尺寸

正确(矩形断

面)

1.流动阻抗

性大

1. 取多数个,多点

浇口

2. 成形品显目的地

方,必须避开

重迭浇口(OVER LAP) 1.浇口外观

不显目

1.浇口加工

必须注意

1. 侧浇口的一种

2. 具有某些凹片浇

口的特性

凹片(TAB) 1. 具再可塑 1.流动阻抗 1.PVC,PMMA,ABS(其

化能力

2. 残留应力

小

稍大中一种)有效

扇形(FAN) 1. 流动性好

2. 流动面积

广,平均

3. 因浇口之

配向性低1.浇口加工

稍费工时

1.宽大平之板状成

形品

图盘形薄膜 1. 流动性佳

2. 圆形成形

品精度良好1.浇口需后

加工

1.圆盘,圆筒品(齿

轮等)

针点式 1. 具可塑化

能力

2. 浇口可自

行切断

3. 浇口痕迹

小1. 流动阻抗

大

2. 易过热

3. 模具构造

复杂

4. 树脂滞留

(冷浇道)

5. 有无法适

用之树脂

1. 取多数个,多点

浇口

2. 板模构造,无浇

道模

潜伏式(与针点浇口

同)1. 流动阻抗

大

2. 加工麻烦

(精修面)

1. 侧浇口之自动化

2. 注意2次注道之

落下

表(4-2)

图（5-1）

第五章成型零件的设计

5.1 滑块的设计

本产品为一模一出，产品表面比较简单，一幅模具只要设计两个对称的滑块。由于是一模一腔，所以设计了两个滑块，一边一个。本套模具的滑块是靠斜导柱来脱离的。一个滑块两根斜导柱，一共有四根。

第六章前模仁的加工工艺

前模仁内腔面为本产品的表面成型面，因此对前模仁的设计的选材，精度等要求很高。提高前模仁的精度可以通过热处理和热处理后的加工，如抛光。

6.1订材料、开料

由前面前模仁的结构设计可知，前模仁就是一个长方体。其设计尺寸为260×160×25，而订材料时的尺寸每边必须大约留3㎜的余量，订料的尺寸为263×163×28，市场上的材料厚度尺寸是有系列的，正好有厚度为28㎜的料。材料到了后，就要进行开料既开粗，开粗的最终尺寸仍然单边要留20丝的余量，因为材料热处理后会有少量变形，余量是留给最后精磨的，即260.4×160.4×25.4。开粗既用开粗的铣床铣掉材料的表层，再到平面磨床上将材料粗磨成长方体。

6.2热处理前的加工

这里所说的热处理，其作用就是要提高材料的硬度，即将原来的HRC31～35，淬硬到HRC48～52。这种热处理具体采用的是什么方式，这是热处理厂的专利，别人不知道，据说是真空油淬，且这种热处理后的材料变形量相当小。反正只要告诉热处理厂材料要求的硬度就行了，热处理完后他们会测试材料的硬度是否达到了要求。

由于热处理后材料的硬度达到了HRC48～52，普通的刀具再也加工不动了。因此热处理前加工一些精度要求不高的地方，如螺丝孔、运水、流道等。

在前模仁最终设计结构图中的所有结构，包括6个M10的内螺纹，两条φ6的运水，4个运水螺纹牙，4个斜导柱孔，2个锥形的分流道孔，这些都是热处理前要加工的。其中的个斜导柱孔必须和前模框装配好后，再一起钻φ20㎜大的斜孔，钻好就要把斜导柱配进去。它们的配合必须是紧配合，绝对不能有松动，一有松动，斜导柱十有八九会断。

6.3热处理后的加工

前模仁热处理后，只要将它精磨到数，配一下框就行了。由于前模板上开的框在此之前已开好，所以要将热处理后的前模仁的四周磨小，再配到前模框中去。因为前模仁是平的，所以它相对于模板的位置精度可以不要求很高

第七章滑块的加工工艺

滑块为产品成型零件的一部分，其涉及到产品表面精度所以设计滑块时要考虑滑块的加工工艺。滑快的加工和上模仁的加工一样，也要热处理，然后在精加工。精加工的方式一般有线切割，电火花和抛精磨。

7.1订材料、开料

滑块的设计尺寸为270×120×39，所以订料尺寸为273×123×42，开料尺寸为270.4×120.4×39.4。

7.2热处理前加工

滑块热处理前的加工不多，只钻一下运水，攻好运水螺纹牙，钻好斜导柱孔就行了。钻运水孔时注意，由于滑块有270长，即使用加长钻头也不可能一次钻通，所以必须分别从两头对钻，从而开通一条长运水。

7.3热处理后的加工

热处理过后就不能用一般的刀具加工了，且用刀具加工的精度低。所以只能用以下三种方式加工：一是线切割，二是打火花（即电火花加工），三是精磨。用上述三种方式加工的精度很高。模具中精度要求高的地方如分型面、成型型腔等基本上都是用的这几种方式进行加工的。

第一步，首先要用线切割割出两侧用于滑块导向的地方，正真要加工的地方如下图（7-1）中的粗实线所示，钼丝的走刀路径如下图中虚线所示，即线走外面。粗实线的两头必须要将钼丝的走刀路径延长大约3㎜，不然将会割出一个错误的形状出来。另外虽然我们只需要割图中的粗实线，但画图时一定要画出一个闭合回路，不然不能生成数控程序。

线切割是用电脑控制的，其中用的软件是AUTOP V4.0。我们在AutoCAD中画好要线割的图形，再另存为DXF文件，然后用一个转换程序将DXF文件转换成DAT文件，这种文件能在AUTOP中打开，打开后就可以在这个软件里指定加工路线，尖点圆弧半径，火花位等参数，然后就可自动生成数控程序。这程序即可直接通过本软件传给线切割机，马上进行加工，也可保存到磁盘中，保存的文件称3B文件。

第二步，线割下图（7-3）所示的图形。同样图中粗实线是我们需要的形状，外围虚线为钼丝的走刀路线，在起点处也要偏移出去3㎜。图中39.1的尺寸要注意，

设计尺寸是39㎜，多留了10个丝的余量，它是用于当两个滑块和后模仁都加工完，全部装到后模板上，即两个滑块合上去压到后模仁上，再把整个后模放到平面磨床上，把两个滑块磨平，因为前模仁是平的。

第八章脱模系统

脱模系统是模具进料产品成型后，产品脱离模具的系统，其主要是有顶杆，和推出脱模机构组成。其中推出脱模机构的选用要考虑很因素，其选用直接影响到产品的质量的精度。

8.1顶出机构

该塑料产品可用推杆推出产品,当动模板和定模板分开时，在斜导柱的作用下，定模板左右分开一定距离，然后在推杆的作用下，把塑件一下推出，达到顶出物件的目的。

8.2推出脱模机构

1.推出脱模机构的选用原则：

设计推出脱模机构，必须根据制品的形状，复杂程度和注塑机推出机构形式选取。采用何种不同类型的推出脱模机构，其选用原则如下：

1.使制品脱模后不致变形，推力分布均匀，推力面尽可能大，并靠近型芯。

2.制品在推出时不能造成碎裂，推力应设在制品能承受较大力的地方，如肋部、凸缘、壳体壁等处。

3.尽量不损伤制品的外观。

4.推出机构应动作可靠，运动灵活，制造方便，配换容易。

2.推杆材料：

推杆的材料多为45钢、T8或T10碳素工具钢，推杆头部需淬火处理，硬度大于50HRC，表面粗糙度在Ra1.6μm以下，较好的表面质量可防止推杆与孔咬死，并延长使用寿命。在存放推杆时，为防止有害气体及介质的侵蚀，应涂上二硫化钼。

3.推杆的导向：

对于含有数量较多并且顶出较细小的顶管顶出机构，以及大面积的推板顶出机构来讲，防止顶出机构的歪斜和扭曲是非常重要的，不然会造成细小顶管的变形甚至折断，推板与型芯间的磨损擦伤，为了避免以上现象的发生，要求在脱模机构导向的同时还起到支撑中间垫板的作用，防止中间垫板的弯曲。由于本模具中的顶出杆比较多，必须设计导向系统，即有导柱和导套。