保持架注塑模课程设计.doc

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1、模具是大批量生产同形产品的工具，是工业生产的主要工艺装备。模具工业 是国民经济的基础工业。采用模具生产零部件，具有生产效率高、质量好、成本 低、节约能源和原材料等一系列优点，已成为当代工业生产的重要手段和工艺发 展方向。现代工业品的发展和技术水平的提高， 很大程度上取决于模具工业的发 展水平。因此模具工业对国民经济和社会发展将起越来越大的作用。据统计，在家电、玩具等轻工行业，近90%的零件是靠模具生产的；在飞机、汽车、农机和无线电行业，这个比例也超过60%。例如飞机制造业，某型战斗机模具使用量超过三万套，其中主机八千套、发动机二千套、辅机二万套。 从产值看，20世纪80年代以来，美、日等工业发

2、达国家模具行业的产值已超过 机床行业，并且有继续增长的趋势。对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满 足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便； 从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型 面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制品的尺寸精度和形状精度以及制件 的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光 洁度、旗袍、凹痕、烧焦等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结 构对操作难易程度很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合

3、模过程 和取制件过程中的手工劳动，为此常采用自动开合模自动顶出机构， 在全自动生 产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少的三 项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型 设计起着重要的作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产品需求量很大，对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具 的不断向前发展。（一）设计任务书注射头，根据图一所示的塑件图设计一套注塑模。小批量生产；材料：尼龙。J9+0.21图i保持架零件图3 / 23目录目录1. 塑件成型工艺分析

4、 11.1. 塑件分析11.1.1. 外形尺寸分析 11.1.2. 精度等级分析 11.1.3. 脱模斜度11.2. 尼龙的性能分析 21.2.1. 基本性能21.3. 尼龙的注射成型过程及工艺参数 21.3.1. 注射成型过程 22. 模具结构形式的拟定 42.1 注射模的确定 42.1 分型面的确定 42.2.1 分型面的形式42.2.2 分型面的选择原则 42.2 型腔的布置 52.2.1 型腔数目的确定52.2.2 型腔的布置52.3 注射机型号的确定 62.3.1 注射量的计算62.3.2 注塑机的相关参数校核 73. 浇注系统的设计 83.1 主流道设计83.2 分流道设计 83.

5、3 冷料穴设计94. 成型零件的结构设计及计算 114.1 成型零部件工作尺寸计算 114.2 成型零件钢材的选用 135. 脱模机构设计 145.1 脱膜机构的分类 145.2 脱膜机构的设计原则 145.3 脱膜力的计算 146. 导向与定位机构的设计 166.1 导向机构的作用 166.2 导向机构的设计原则 167. 结论 178. 致谢 181.塑件成型工艺分析1.1. 塑件分析1.1.1. 外形尺寸分析该塑件壁厚不均，其外形尺寸:19 x 19X11，该塑件为块状零件，壁厚较 大，脱模斜度较大，该塑件无侧凹、侧孔等，不需要设计侧抽芯装置，模具结构 简单。1.1.2. 精度等级分析塑

6、件的精度等级为MT5属于中精度的塑件，未注公差尺寸均是按此等级 来取的。1.1.3. 脱模斜度由于塑件冷却后产生收缩会紧紧的包住模具型芯和型腔中凸出的部件分。 为 了使塑件易于从模具内脱出，设计时必须保证其内外壁具有足够的斜度， 以确保 塑件脱模，该斜度叫做脱模斜度。脱模斜度还没有比较精确的计算公式，目前仍依靠经验数据。脱模斜度与塑 料的品种、制品的形状及模具的结构等有关，一般情况下脱模斜度取 0.5°，最 小为15、20丶塑件脱模斜度的经验数据见表1按照表1选择型芯和凹模的统一脱模斜度为 45'。表1常用塑料的脱模斜度塑料名称脱模斜度凹模型芯聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯、氯酰

7、胺、氯化聚醚25'45'20'45'硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜35'40'30'50'聚苯乙烯、有机玻璃、 ABS聚甲醛35 '1 ° 30'30'40'热固性的塑料25'40'20'50'1.2.尼龙的性能分析1.2.1. 基本性能尼龙（Plyamide,简称尼龙PA）是由聚酰胺脂构成的塑料，可由二元股及二 元酸缩聚而得，也可由氨某酸脱水后形成的内酰胺通过开环聚合得。其分子链上 含酰胺基团（-NHCO-）.尼龙种类繁多，PA6,PA66.PA610,PA4

8、6等。，尼龙由于力 学性能优异，耐磨性，自润滑性好，价格便宜得到广泛应用。特别是加人增强材料 够其热性能大幅度提高而广泛用于功能零件中。尼龙主要特征如下：尼龙性能优异：尼龙具有良好的力学性能，拉伸强度，刚性，冲击强度，弯 曲强度，韧性等比较好，特别是加入玻纤，碳纤等增强材料后，其力学性能得到 提升，可以满足很多功能件的需要。耐化学药品性：尼龙具有良好的的耐化学稳定性及耐溶剂型。十分耐碱，耐弱酸，特别耐芳烃化合物及一般溶剂。加工性能：尼龙由于粘度低，流动性好，易成型加工，但由于尼龙易吸水， 加工前需干燥。耐疲劳性：尼龙耐疲劳性突出，多次反复曲折仍能保持原有机械强度。阻燃性，尼龙具有较好的阻燃性，

9、不易燃烧。耐磨性：尼龙具有较好的耐磨性，自润滑性好。热性能：尼龙熔融温度高特别是加入增强材料后，其热性能大幅度提高，热变 形性能可以达到250度的高温。由于尼龙的综合性能好，已广泛应用于轴承保持架材料。1.3. 尼龙的注射成型过程及工艺参数1.3.1. 注射成型过程1、成型前应进行充分的干燥。2、 注射过程 塑料原料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后, 由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和 冷却五个阶段。1.3.2注射工艺参数1、注射机：SZ-25/202、料筒温度C）:后段2202 / 23中段225前段2203、喷嘴温度（C）： 180200。4、

10、模具温度（C）： 5080。5、注射压力（Mpa： 100140。6 成型时间（s）: 50s （注射时间取10s，冷却时间30,保压时间10s）3 / 232模具结构形式的拟定2.1注射模的确定注射模按模具总体结构特征分类分 6种：1. 单分型面注射模2. 双分型面注射模3. 带有侧向分型与抽芯结构的注射模4. 机动脱螺纹的注射模5. 带有活动成型零件的注射模6. 无流道注射模该制品不需要侧向抽芯且只有一个分型面所以采用分型面注射模。2.1 分型面的确定2.2.1分型面的形式分型面按其位置与注射机开模运动方向的关系分类有：分型面垂直与注射机的开模运动方向，平行于开模方向，倾斜于开模方向。分型

11、面的形式与塑件的几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件等有关， 常见的形式有：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、阶梯分型面和平面、曲面 分型面。2.2.2分型面的选择原则1. 分型面的选择应便于塑件脱模并简化模结构。2. 分型面的选择应考虑塑件的技术要求。3. 分型面应尽量选择在不影响塑件外观位置，并使其产生的飞边易于清理 和修整。4. 分型面的选择应有利于排气。5. 分型面的选择应便于模具零件加工。6. 分型面选择应考虑注射机的技术参数。2.1.3本设计分型面的选择通过对塑件结构形式的分析，同时根据以上分型面的选择原则综合考虑， 决 定将分型面设置为零件的上表面，采用平行于开模方向的水平分型

12、面其位置如图 2所示。图2分型面设计2.2型腔的布置2.2.1型腔数目的确定为了使模具的生产效率与注射机相匹配， 提高生产效率和经济效益，并保证 塑件精度，设计时应合理确定型腔的数目。按注射机的最大注射量确定型腔个数 n根据计算型腔选为4个2.2.2型腔的布置型腔的布置要求塑料通过分流道同时到达浇口进入型腔如图32.3注射机型号的确定2.3.1注射量的计算(1) 注射量的计算 设计分析计算得塑件体积：V塑=3cm3塑件质量：m塑=p V塑=3X 1 3g式中p可取1.00g/cm3为了保证注射成型的正常运行，塑料制品连同浇道凝料及飞边在内的质量一般不 应超过注射机最大注射量的 80%，因此根据

13、以上计算量，初步选定公称注射量 2.5cm 3,表3是注射机型号SZ-25/20注射机：表3JM88-C/ES型注射机主要技术参数项目SZ-25/20理论注射容量/cm325螺杆直径/mm25注射压力/Mpa200锁模力/kN200移模行程/mm210模具厚度/mm最大110最小220232注塑机的相关参数校核1、注射压力校核根据注塑模具设计实用教程(张维合编著)可知，尼龙所需注射压力为60100Mpa在这里取Po=1OOMpa,该注射机的公称压力 P公=200Mpa, P公P。 所以，注射机压力合格。2、锁模力校核(1) 塑件在分型面上的投影面积 A:A=mm(2) 模具型腔内熔体的压力p：

14、P=0.4X 200= 80MPa(3) 计算锁模力F锁查表SZ-25/20,可得该注射机的公称锁模力 F锁=200KN , F锁F涨所以，注射机 锁模力合格。20 / 233. 浇注系统的设计3.1主流道设计主流道垂直于分型面，一般设计成圆锥形，其圆锥角一般为2°4°,流动性差可取3°6°,便于将冷凝料从主流道中拔出。内表面粗糙度为Ra0.63卩m为保证主流道与注射机喷嘴紧密接触，防止泄露，一般流道与喷嘴对接处 做成球面凹坑，其半径F2=R+（12）mm其小端直径di=2+ （0.5-1 ） mm凹坑深 度取35mm为减少溶体充模时的压力损失和塑料损耗

15、，应尽量缩短主流道的 长度，一般主流道的长度控制在 60mm以内。由于主流道的高温塑料熔体及注射 机喷嘴反复接触和碰撞，所以常将主流道设计成可拆卸的主流道衬套。（浇口套）。查表SZ-25/20,可得该注射机的浇口套尺寸如图 4喷嘴球半径 R=10mrp Ri=10+2=12mm58mm喷嘴口直径 d2=3mm，di= 3+1=4mm主流道长度图4浇口套3.2分流道设计分流道的截面形状有圆形、矩形、半圆形、U形、梯形等圆形和正方形的效 率最高。但正方形截面流道不利于冷凝料的推出，圆形的需开设在分型面两则， 且对应两部分必须吻合，加工困难。分流道的直径也可用经验公式计算如下：mm分流道直径为2mm

16、3.3冷料穴设计冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或者在分流道的末端。其作用是收集 熔体前锋的冷料，防止其进入型腔而影响塑件质量， 冷料穴有两种：一种是专门 用于收集储存冷凝料；领一种既有储存冷料又兼有拉出主流道冷凝料功能。冷料穴是根据浇注系统的需要来设置的，它即可设置在主流道的末端，也可 设置在分流道的转向处，甚至在型腔料流的末端，冷料穴必须设置在熔体流向的 转折处，并迎着上游料流方向。冷料穴的长度一般取流道直径的1.52倍。兼有拉料作用的冷料穴：1）带钩形头（Z字形）拉料杆冷料穴。不宜与实现 自动化。2）倒锥形和圆形冷料穴。宜与实现自动化。3）带球头（或菌形头）拉料杆冷料穴。4）带尖锥头拉

17、料杆和无拉料杆的冷料穴。前两种适用于推杆推出机构的模具，第三种是专用于推板推出机构，第四种可 靠性不如前三种。本方案采用推杆推出机构且不需要实现自动化因此采用带钩形 图拉料杆的冷料穴。浇口设计浇口是浇注系统的关键部分，它起着调节和控制料流速度、补料时间，防止 倒流及在很多型腔中平衡进料的作用。 浇口的形状、尺寸和进料位置对塑件的质 量影响很大，塑件的质量问题，如缺料、缩孔、白斑、熔接痕、翘曲等现象，常 常是由于浇口设计不合理而造成的。 因此，正确设计浇口，对保证塑件质量是一 个重要环节。对浇口总的设计要求是：要使熔料以较快进入并充满型腔，同时在型腔充满 适时冷却封闭。一般要求浇口截面小，长度短

18、，这样可以提高料流的剪切速率， 有利于充满型腔；同时有利于快速冷却封闭；且便于塑件与浇注系统冷凝料分离， 保证塑件的外观质量。在浇口设计时要数以下问题。浇口位置的选择：1）应避免引起熔体破裂。2）应有利于排气。3）浇口应设置在塑件最大壁厚处。4）有利于减少熔接痕和提高熔接痕强度。5）防止型芯变形。6）考虑塑件的收缩变形及分子取向。7）应考虑塑件的外观浇口类型的选择浇口的形式有很多，常见的形式有一下几种侧浇口重叠式浇口 扇形浇口 薄片浇口又称平缝式浇口直接浇口圆环形浇口 轮辐式浇口和爪形浇口点浇口 潜伏浇口浇口的形状简单，加工方便，通过改变浇口尺寸能有效调整充模时的剪切 速率和浇口冷凝时间，所以

19、侧浇口的应用非常广泛。特别是一模多腔的浇注系统， 使用这种浇口非常方便，同时去除注系统冷凝料比较方便。侧浇口一般开设在模具分型面上， 从塑件的边缘进料，故又称边缘交口。其 口截面形 般为矩形，浇口的深度h决定着浇口冷凝时间一般中小型塑件 h取 0.52mm；浇口宽度b 一般根据塑件的质量来决定，对于小型塑件常取b=1.5 5mm；浇口的长度L在结构强度允许的情况下以短为好。取 L0.52mm。该制件中型零件相对厚度较大 因此L=2mm h=2mm b=1mm4. 成型零件的结构设计及计算4.1成型零部件工作尺寸计算由于模具和塑料熔体或塑件之间产生摩擦磨损，工作零件尺寸会发生一定的变化，根据尺寸

20、的变化趋势可分为三类：A类：模具工作尺寸变大。模具工作尺寸标注形式:;塑件上与之对应的尺寸:B类：模具工作尺寸变小。模具工作尺寸标注形式:;塑件上与之对应的尺寸C类：工作尺寸不变。模具工作尺寸标注形式：；塑件上与之对应的尺寸。采用平均值计算法计算成型零件的工作尺寸时；根据磨损情况不同，可将工作尺寸分为两类，一类为径向尺寸，磨损属于两边磨损；一类为深度尺寸，为单 边磨损。A类尺寸中的径向尺寸计算公式为:A类尺寸中的深度尺寸计算公式为:B类尺寸中的径向尺寸计算公式为:B类尺寸中的深度尺寸计算公式为:C类尺寸的计算公式为:塑件材料为PA66 ；收缩率为0.7%-2.0%。平均收缩率为S=(0.7%+

21、2.0%)/2=1.35%=0.0135。塑件自由尺寸按 MT5取公差，模具制造公差取。标注尺寸和尺寸公差见表7-1，型腔和型芯工作尺寸见4表4标注尺寸和尺寸公差塑件标注尺寸塑件尺寸公差0.0420.36表7-2型腔和型芯的径向和轴向尺寸塑件尺寸计算公式型腔或者型芯工作尺寸型腔边长尺寸径径型芯径向尺寸型芯轴向尺寸型芯半径一型腔壁厚和底板厚度计算从刚度出发，型腔最小壁厚为:式中，型腔内熔体的压力80Mpa； E为弹性模量，钢材取2.1GPa；是允许变形量（mm），取0.04mm 带入式中得型腔壁厚取91mm本方案不需要型腔底板。4.2成型零件钢材的选用根据对成型零件的综合分析，该塑件的成型零件需

22、具有足够的耐磨性和良好 的抗疲劳性能，又因为该塑件为大批量生成，所以凹模材料选用P20.对于型芯而言由于开模时与塑件磨损严重，因此刚才选用高合金工具钢Cr12MoV5. 脱模机构设计5.1脱膜机构的分类1）推杆推出机构 该脱膜机构应用最为广泛、推出位置所受的限制最少的一 种顶出机构。2）推管推出机构 用于推出中心带孔的圆形塑件或有环形凸台的塑件。3）推件板推出机构 主要用于支撑面很小的壳类塑件。4）推块推出机构对于齿轮类或一些带有凸缘的制品，如采用推杆推出结构推出容易变形，而结构上又不允许采用推板推出时，可采用推块作为推出零件5.2脱膜机构的设计原则1）脱膜机构运动的动力一般来自于注射机的推出

23、机构，故脱膜机构一般设 置在注射模的动模内。2）脱膜机构应使塑件在顶出过程中不会变形损坏。3）脱膜机构应能保证塑件在开模过程中留在设置有顶出机构的动模内。4）脱膜机构应尽量简单可靠，有合适的推出距离。5）若塑件留在定模内，脱膜结构应设置在定模内。综上所述，本模具再用推块脱出机构。推块形状为制件下表面形状。5.3脱膜力的计算脱膜力是指将塑件从包紧的型芯上脱出是需要克服的阻力。 它主要包括由塑 件的收缩引起的塑件与型芯的摩擦阻力和大气压力。脱膜力的大小与塑件的厚薄 及其形状有关。厚壁和薄壁的圆形塑件和矩形的脱膜力计算公式：对于厚壁矩形塑件的脱膜力a、b是矩形型芯的断面尺寸a=b=7mm；E是塑料的

24、弹性模量，查表的1250Mpa；S是塑料平均收缩率塑件材料为PA66;收缩率为0.7%-2.0%。平均收缩率为S=(0.7%+2.0%)/2=1.35%=0.0135 ; l 是塑件对型芯的包容长度 mm l=5mm 是脱膜斜度取3°F是塑件与型芯之间的卩是塑料的泊松比取0.38;计算的ki=1/2。K2=1。A=0 摩擦因数，f=0.2.6. 导向与定位机构的设计6.1导向机构的作用注射模导向与定位机构，主要用于保证动模和定模两大部分或模内其他零件 之间的准确配合和可靠地分开，以避免模内各零件发生碰撞和干涉，并确保塑件 的形状和尺寸精度。导向机构的主要形式有导柱导向和锥面定位两种。

25、 前者在注 射模中应用极为广泛，但在注射成型大型、深腔、高精度塑件和薄壁容器及偏心 塑件时，为确保定位精度和定位强度，在使用前者的同时还经常配用后者。6.2导向机构的设计原则1在一幅模具中导柱一般为 2-4个，为了防止动定模装反，在使用四个导 柱时，可以设计成不对称式，或将导柱直径设计为不等的。2. 注射模导柱一般安装在动模上，导套安装在定模上，有时，也可以将导柱 安装在定模上，导套安装在动模上或在动模上做导向孔，用导柱直接导向。3. 导柱和导套距模板边缘应有足够的距离，以保证模板强度。4固定导柱的孔径与固定导套的孔径最好相等。这样容易保证两孔的同轴度和尺寸精度。5导柱的导引部分应做成追星或球

26、形，其高度应比型芯高。6导柱、导套的材料最好是用 20钢表面残炭淬火处理，这样表面硬度高、 耐磨、二心部软具有韧性。7导柱的结构主要有台阶式、铆合式和斜导柱三种。其中台阶式导柱一般用 于精度要求较高的模具，与导套配合使用，其配合形式特殊。二铆合式导柱只适 用于小型简单的模具结构；斜导柱用于侧向分型抽芯机构，一般在台肩上带有斜 角a,其斜度取决于斜导柱孔的倾斜角度。8导套的结构主要有直导套用于简单小型模具，而带凸肩导套用于精度较高 的模具，并与导柱配合使用。9.注射模的顶出机构为了确保推料及开模和合模的可能平稳性，对于精度要求较高的模具，一般都要设有导向机构，安装定模座上导套安装在顶杆固定板上，

27、 顶出机构的导柱导套配合形式。7. 结论课程设计即将结束，通过本次注射模具的毕业设计，可以说是对我们大 学所学知识的一个验收，同时在这个过程中也检验了我们对问题的处理能力。 从 接到设计任务书到论文最后的撰写，能够感觉到一定的成就感。我们把以前学过 的课程又重新回顾了一遍，是对我们所学知识的融会贯通和知识面进一步的加深 和拓宽的过程，学习到的知识远比课堂上学到的还要多、 还要实用。如果没有前 面两年的学习基础，怎么会能完成毕业设计，这就说明了知识是需要一个积累的 过程，知识的应用要求的是最终的积累结果。同时也证明了大学学习中凝聚了老 师们的心血和我们自己的努力。通过这次的模具设计，使我们对塑料

28、模具有了更深的了解，尤其是注射 模的定义、目的、分类、结构组成及工作原理。实际制作模具更是一项艰难的工 作，很多工作都是靠经验的不断积累， 有些东西是书本上是学不到的。 对于我们 这个初出茅庐的学生来说，设计过程中都遇到过许多困难，最终经过老师的帮助 和自身的努力我们都一一化解了，通过毕业设计虽然使我们得到了很大的收获， 但是对于我们初学者来说，查阅了大部分的资料，对于真正的模具设计来说还是 有限的，是欠缺的。通过这次毕业设计的过程中，培养了自己独立思考、解决问 题的能力，还有团队合作精神，为今后的工作和继续深造学习打下了良好的基础。通过课程设计虽然使我们得到了很大的收获， 但是对于我们初学者

29、来说，还 存在着很多不足之处，希望老师在审阅时，给予指正，帮助我们更好的进步。8. 致谢首先感谢本人的导师杨永顺教授老师， 她帮我仔细审阅了该设计的全部内 容并且提出了许多宝贵性建议。杨永顺教授渊博的知识，诚恳的为人，使我受 益匪浅，在做毕业设计的过程中，特别是遇到困难时，杨永顺教授给了我鼓励 和帮助，在这里我向她表示真诚的感谢！由于资质有限，很多知识掌握的不是很牢固，因此在设计中难免会遇到很多 难题，在有课程设计的经验基础上以及原老师的多次指导和同学们的热心帮助下， 我克服了一个又一个的难题，以至我的毕业设计日趋完善。毕业设计虽然很辛苦， 但是在设计中不断思考问题、研究问题咨询问题，一步步提

30、高了自己，一步步完善了自己。同时也汲取了更完整的 专业知识，锻炼了自己独立设计的能力，使我受益匪浅。我相信这些经验对我以 后的工作一定有很大的帮助，而且也锻炼了我吃苦耐劳的能力，这些都给我在这 个竞争的社会里生存提供了很大的帮助。感谢母校一一黄河科技学院的辛勤培育之恩！ 感谢材料专业给我提供的良 好学习及实践环境，使我学到了许多新的知识，掌握了一定的操作技能。最后，我非常庆幸在这四年的学习、生活中认识了很多可敬的老师和可亲 的同学，并感激师友的教诲和帮助！参考文献【1】 张维合.注塑模具设计实用教程M.北京：化学工业出 版社，2011.【2】张维合.注塑模具复杂结构100例M.北京：化学工业出版社，2009.【3】张维合.注塑模具设计实用手册M.北京：化学工业出版社，2010.【3】 叶久新，王群.塑料成型工艺及模具设计M.北京：机械工业 出版社，2007.【4】 张维合.塑料模设计手册编写组.塑料模设计手册（第二 版）M.北京：机械工业出版社，1999.