塑料模具毕业设计.docx

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塑料模具毕业设计

前言

模具课程设计是完成塑料模具的设计和CAD、UG、PRO-E软件等相关专业课程学习之后，一个重要的综合环节，在设计之前，要具备机械制图、公差与技术测量、机械原理及零件、金属工艺学、模具材料及热处理、模具制造工艺、塑料成型工艺及模具设计等方面的基础知识和专业知识，同时要了解塑件的成型工艺和生产过程，熟悉各种塑料模具的典型机构。

课程设计主要目的是：

（1）综合运用塑料模具设计、机械制图、公差与测量技术等方面的知识，分析和解决塑料模具设计过程中遇到的问题，近一步加深对所学的知识理解和解决相关不懂的问题。

（2）通过设计实践，逐步树立正确的设计思路，增强创新意识，基本掌握塑料模具设计的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力。

（3）通过计算绘图和运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，进行模具设计的技能训练，真正的懂模具和会做模具。

为此后的模具设计及其机械设计打下良好的基础。

设计要求：

1.绘制该零件的模具总装图。

2.绘制塑件的测绘零件图。

3.编写毕业设计说明书。

摘要

当今社会的进步和发展，使原有的商品已经不能满足人们对物质的需求，然而有些商品的制造必须依靠模具才能够生产加工出来。

因此，模具的发展与人们的生活关系越来越紧密。

我们利用模具加工各种的工件，以便来满足人们的需要，模具的发展给我们带来了新的生活，新的时代。

因此这次我们的毕业设计要求设计一副模具以便检验自己所学模具有关方面的知识是否牢固。

由于产品的材料和工艺特性不同，生产用的设备也各异，模具种类繁多，但用的最为广泛的大约有以下几种：

冷冲压模、塑料成型模、锻造模、精密铸造模、粉末冶金模、橡胶成型模、玻璃成型模等。

其中以冷冲压模、塑料模的技术要求和复杂程度较高。

随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产正呈现多品种、少批量，复杂、大型、精密，更新换代速度快的变化特点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。

为适应市场变化，随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术转变。

在本次毕业设计中利用计算机辅助设计（CAD）、UG绘制模具主要工作零件图和模具的总装配图，运用了CAXA工艺图表、MoldFolw等软件进行分析。

是一次对所学知识的全面总结和运用，是巩固和加深各种理论知识灵活运用的实践过程。

在这次设计中根据所给题目的要求，首先对塑件进行了分析，分析该零件的尺寸精度得出用一般精度的模具即可满足塑件精度的要求，再从塑件的形状、尺寸标注及生产批量等情况看，选择加工方案。

根据对塑件的综合分析，在这次设计中我们主要介绍的是塑件工艺分析、塑件工艺性分析、注塑模具的设计、模具装配图等。

希望能够灵活运用所学的专业知识和技能，圆满完成此次的毕业设计。

一、塑件工艺分析…………………………………………………………………………1

二、塑件工艺性分析……………………………………………………………………2

三、注射设备的选择及注塑工艺分析……………………………………………3

四、注塑模具的设计……………………………………………………………………4

五、塑件的制图和模具建立…………………………………………………………5

六、影响成型零件尺寸的因素…………………………………………………………6

七、参考文献…………………………………………………………………………………7

八、设计总结………………………………………………………………………8

设计题目

塑件名称:

灯罩后壳  

材   料:

ABS

塑件图

塑件的尺寸

长

70

宽

31

小槽宽

2

短长

54

中心高

16

中心小边高

5

小孔距

32

筋板距

24

筋板厚

1.5

小槽距

4

筋板长

12

小槽长

8

内宽

29

一、塑件工艺分析

（1）塑料品种：

ABS,热塑性塑料。

（2）结构特点：

线性结构非结晶性。

（3）使用温度：

小于70摄氏度ABS的热变形温度为93到118摄氏度，制品经退火处理后还可以提高10摄氏度左右。

ABS在-40摄氏度时仍能表现出一定的韧性，可在-40～100摄氏度的温度范围内使用。

（4）化学稳定性：

较好，ABS不受水、无机盐、碱及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代劲中，受冰乙酸、植物油等侵入会产生应力开裂。

ABS的忍耐性差，在紫外线的作用下易产生降解；于户外半年后，冲击强度下降一半。

（5）性能特点:

机械强度较好，有一定耐磨性但耐热性差，吸水性较大。

ABS在一定温度范围内具有良好的抗冲击强度和表面硬度，有较好的尺寸稳定性、一定的耐化学药品性和良好的电气绝缘性ABS的流动性非牛顿流体，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。

成型特点:

成型性能很好，成型前原料要干燥。

一般制品的干燥条件温度范围为80～85摄氏度，时间24h;对特殊要求的制品（如电镀）的干燥条件温度范围为70～80摄氏度，时间10～18h。

ABS制品在加工中容易产生内应力，内应力的大小可通过侵入冰乙酸检查；如应力太大和制品对应力开裂绝对禁止，应进行退火处理。

具体条件为放于70～80摄氏度的热风循环干燥箱内2～4h，再冷却至室温即可。

总结

1、具有良好的刚性、硬度和加工流动性，而且具有高韧性特点，可以注塑、挤出或热成型。

2、抗冲性、隔音性、耐划痕性、耐热性好。

3、容易加工，加工尺寸稳定性好和表面光泽好，容易涂装、着色、还可以进行喷涂金属、电镀、焊接和粘接等二次加工性能。

4、易产生内应力，应进行退火处理。

塑件壁不宜太厚，避免有尖角、缺口和金属嵌件造成应力集中，脱模斜度取1摄氏度。

5、融洽温度高且熔体粘度大，对于大于200g的塑件应用螺杆式注射机成型，喷嘴易用敞开式延伸喷嘴，并加热，严格控制模具的温度。

一般在70~120摄氏度为好，模具应用耐模刚并淬火。

6、水敏性强，加工前必须干燥处理，否则会出现银丝、气泡及强度显著下降。

二、塑件工艺性分析——尺寸（表面粗糙度）

塑件名：

灯罩外壳材料：

ABS

尺寸

项目

序号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

图纸尺寸

Φ4

4

32

8

24

12

16

31

2

精度等级

MT3

MT3

MT3

MT3

MT3

MT5

MT5

MT5

MT3

重要性

重要

重要

重要

重要

重要

重要

重要

是否合理

（1）塑件工艺性分析——形状。

塑件名：

灯罩外壳材料：

ABS

形状项目

1

2

3

4

5

6

外侧凸凹

内侧凸凹

壁厚均匀性

壁厚值

外脱模斜度

内脱模斜度

数量或数值

2mm

是否合理

合理

改进意见

形状项目

7

8

9

10

11

12

支撑面

加强筋

最小孔距

最小通孔

外最小圆角

内最小圆角

数量或数值

1

R2

R1

是否合理

不合理

不合理

不合理

改进意见

（2）塑件的结构分析

从零件图上分析，该零件整体尺寸70×31×16,外部形状为近似一个椭圆形，中间为一个高16mm凹槽，塑件侧面有2个为Ø2通孔和4个小槽长为8mm，壁厚为2mm,最大壁厚为2mm,最小筋板厚度为1.5mm,其它局部都是比较均匀的厚度。

有侧抽芯机构，故该零件属于中等复杂程度。

未标注公差尺寸取MT5。

（3）表面质量分析

该塑件外形美观、色泽鲜艳，外表面没有缺陷、飞边及斑点，表面粗糙度Ra0.8um,除此没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。

三、注射设备的选择及注塑工艺分析

——

（1）工艺参数校核

塑件名：

灯罩外壳塑件材料：

ABS附表1

项目

单件塑件

多件塑件

浇到凝料

汇总

塑件数目

1

体积计算

Pro-e

计算数据

体积

2390mm3

重量

0.00246kg

投影面积

1780.04mm2

锁模力

57673.296N

40Mp=400kg/cm2

（2）注射机额定锁模力（F锁）计算

项目

分型面投影面（A）

模腔内平均压力（q）

计算式

计算式数值列表

计算结果

1780.04mm2

32.4

32.4*1780.04

57673.296N

注射模是安装在注射机上的，因此在设计注射模具时应该对注射机有关技术规范进行必要的了解，以便设计出符合要求的模具，同时选定合适的注射机型号。

从模具设计角度考虑，需要了解注射机的主要技术规范。

在设计模具时，最好查阅注射机生产厂家提供的有关“注射机使用说明书”上标明的技术规范，。

因为即使同一规格的注射机，生产厂家不同，其技术规格也略

（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注射压力、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。

以实际注射量初选某一公称注射量的注射机型号；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：

（4）选择注射剂（所选注射剂的主要的参数）

注射机型号规格：

SYS-10XS-Z-60立式螺杆式注射机）

主要参数

最大注射量

额定注射压力

额定锁模力

拉杆间距

最大模厚

10g

150Mp

150KN

180mm

主要参数

最小模厚

定位圈直径

喷嘴球半径

推杆数量

推杆直径

100mm

100mm

R12

注射机型号规格：

XS-Z-30（卧式螺杆式注射机）附表2

主要参数

最大注射量

额定注射压力

Mp

额定锁模力

N

横拉杆间距

mm

最大模厚

mm

30cm3

119

25*104

180

主要参数

最小模厚

mm

定位圈直径

mm

喷嘴球半径

mm

推杆数量

喷嘴孔半径

mm

60

63.5

R12

4

由Pro-e分析/体测量，可得塑料盒的体积为2390mm3，考虑到设计为一模一腔，加上浇注系统的冷凝料，查阅塑料模设计手册的国产注射机技术规范及特性，我们最终选择选择XS—Z—30.其最大理论注射容量为30cm3，注射压力为119MPa，锁模力为250KN，最大注射面积为130cm2.模具高度在（70~200）mm，最大开模行程180mm。

喷嘴圆弧半径为12mm，喷嘴孔直径为4mm。

（见附表1、附表2）

（5）灯罩后壳注射成型工艺卡片

塑件名称：

灯罩外壳塑料材料：

ABS

预热和干燥

温度t/℃90～110

成型时间（s）

注射时间

2～5

时间τ/h2～3

保压时间

5～10

料筒温度℃

料筒一区

150～170

冷却时间

5～15

料筒二区

180～190

总周期

50～220

料筒三区

200～210

螺杆转速n/（r·min-1）

30

喷嘴温度/℃

180～190

后处理

方法

红外线灯、烤箱

模具温度/℃

60～80

温度℃

70～90

注射压力

60～100

时间（h）

2～4

表3型腔内熔体的平均压力

制品特点

平均压力p/MPa

举例

容易成型的制品

24.5

PE、PP、PS等壁厚均匀的日用品、容器等。

一般制品

29.4

在较高的温度下、成型薄壁容器类制品

中等粘度的塑料和精度要求的制品

34.2

ABS、PMMA等精度要求较高的工程结构件、如：

壳体、齿轮等。

高粘度塑料、高精度、难于充模的制品

39.2

用于机器零件上高精度的齿轮或凸轮等。

（6）注射压力的校核

该项工作是校核所选注射机的公称压力P能否满足塑件所成型时需要的注射压力P0，其值一般为（70～150）MPa，通常要求P>P0。

我们这里选80MPa。

（7）锁模力的校核

锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力，当高压的塑料熔

体充填模腔时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。

为此，注射机的额定锁模力必须大于该胀型力，即：

F锁

F胀=A分×P型

F锁—注射机的额定锁模力（N）；

P分—模具型腔内塑料熔体平均压力（MPa）；

型腔内熔体压力的大小及其分布与很多因素有关，如塑料流动性、注射机类型、喷嘴形式、模具流道阻力、注射压力、熔体温度、模具温度、注射速度、塑料制品壁厚与形状、流程长度和保压力时间等。

可用型腔内熔体平均压力来校核，见表3可知：

熔体经过注射机的喷嘴核模具的浇注系统后，其压力损失很大，型腔的平均成型压力通常只有注射压力的0.2～0.4一般为注射压力的（0.3～0.65）倍，通常取（20～40）MPa。

故我们这里选P型=32.4MPa。

A分—塑料和浇注系统在分型面上的投影面积之和（mm2）

由Pro-e分析/面测量，可得投影面积为1780.04mm2，浇注系统的投影面积不超过10cm2

∴F锁

F胀=A分×P型

=200×80×32.4=4.21×105（N）

而锁模力为500KN，大于421KN，符合要求。

四、注塑模具的设计

接下来，首先面临的问题就是对灯罩后盖结构认识，看基本的视图，了解基本的信息，通过自己现有的知识，初步进行塑料模具的结构分析，获取现有任务的基本信息得知塑料是ABS,一模一腔。

这样可以看出其实这套模具还是比较简单的。

我们的设计思路如下：

4.1分型面的确定及型腔的确定

（1）首先要了解什么是分型面：

分型面其实就是动模和定模结合与分离面，简单的说就是便于成型与动模和定模分离，那么什么样的分型面才是最合适的呢？

通过书本和老师的讲解，最合适的分型面就是塑件的最大截面处，为什么这样说呢？

可根据以下的几项基本原则可以知道：

A.便于塑件的脱模（尽可能在开模时让塑件留在动模内，这样便于取出塑件）。

B.考虑塑件的外观。

C.保证塑件的尺寸精度的要求。

D.有利于防止溢料和飞边在塑件的部位。

E.有利于排气。

F.考虑塑件的斜度对塑件的尺寸的影响。

G.尽量使成型零件便于加工。

综合以上的考虑，最后塑件的分型面选择在对称中心的面上，这样的分型面也满足了加工要求。

也能好的加工。

（2）型腔的确定

为了使模具与注射机的生产能力的匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件体精度，模具设计时应确定型腔数目，常用的方法有四种：

a）、根据经济性能确定型腔数目；b）、根据注射机的额定锁模力确定型腔数目；c）、根据注射机的最大注射量确定型腔数目；d）、根据制品精度确定型腔数目。

我们这里选用a），其计算过程如下：

我们设型腔数目为n，制品总件数为N，每一个型腔所需的模具费用为C1，与型腔无关的模具费用为C０，每小时注射制品成型的加工费用为y（元／h），成型周期为t（min），则：

模具费用为

（元），

注塑成型费用为

（元），

总成型加工费用为

，即

为使总的成型加工费用最少，即令

＝０，则有：

所以n＝

。

对于高精度制品，由于型腔模具难以使各型腔的成型条件均匀，故通常推荐型腔数目不超过４个，塑料件的精度为5级左右，以及模具制造成本、制造难度和生产效率的综合考虑，型腔数目初定为1腔，排布形式根据浇口位置进行的布局。

（3）由于本塑件注射时采用一模一件，该模具需要四个型腔和两个小孔，综合考虑浇注系统，料流长度等因素，模具的型腔排列方式应该满足侧浇口的位置，便于模具脱模和侧抽型。

这种排列最大的优点是熔料进入型腔后到另一端的流料流程较短，相对于ABS塑料流动性不是很好，可以再较短时间内完成型腔。

若采用平衡式的排列方式，因为模具结构简单，此模具需要侧抽芯机构，这样排列会造成模具总体尺寸增大，加大模具的复杂程度和加工的难易程度!

4.2基本模架的确定

首先是初步确定了了塑件的基本尺寸，然后根据塑件的基本尺寸查阅相应的模架手册和计算。

具体如下：

该塑件为薄壳类塑件，一模一腔，采用侧浇口，因此可以选用A1--A4单分型面模架，为降低成本，我们将型芯设置成镶嵌式，镶件型芯底部需要支撑板，查注射模具设计与制造，查表8.1可知：

A2模架可以满足要求。

（1）A2模架有以下结构特征：

定模和动模均采用两块模板，有支撑板，设置时推杆推出制品的机构组成模架。

还用于立式和卧式注射机，用于直浇道，采用斜导柱侧向抽芯，单型腔成型，其分型面可在合模上，也可设置斜滑块垂直分型脱模式机构的注射模。

（2）确定型腔压力侧壁厚度和支承板厚度：

型腔压力的大小与注射压力与流道结构、塑件结构等因素有关。

为了生产出合格的产品，型腔内熔体的平均压力，查表6.3得，ABS塑料注射成型，型腔平均压力为32.4Mpa。

该塑件型腔布置采用一模一腔排列、型腔立分型面上次投影尺寸为70x31mm,即长度L=70mm,根据表8.3中确立模板侧壁厚度经验公式有：

S=0.20L+17=（0.20x70+17）mm=52mm

式中.S-模板的侧壁厚度mm

L-型腔在分型面上的投影长度mm

查表8.4.由于b=31mm<102mmm,所以支承板厚度为

h=（0.12-0.13）L≈（3.72-4.03）mm

故可以作为模具规格选定的参数依据。

型腔模板的长度L=70+52=122mm

型腔模板的宽度N=31+31=62mm

综上所述：

模板周界尺寸B×L为130mm×80mm,查手册可知GB/T12325-1990作为标准模架。

最终选取230×270×272（计算出的数据取接近标准模架并修整）。

A2型模架

（3）模仁的确定

表4模仁单边长度值

L（mm）

L＜50

50＜L＜100

100＜L＜200

L＞200

L1（mm）

20～25

25～30

30～40

40～65

模仁长度为：

L+2L1

表5模仁单边宽度值

W（mm）

W＜50

50＜W＜100

100＜W＜200

W＞200

W1（mm）

20～25

25～30

30～40

40～65

模仁宽度为：

W+2W1

表6模仁高度值

H（mm）

H＜50

50＜H＜100

H＞100

H1（mm）

（1.3～2）H

2H

（2～2.5）H

H2（mm）

1.5H

1.5H

1.5H

（最小值不小于25mm）

表7模穴

H、W

A

MW

MWS

ML

MLS

<120.120

25-30

50

75

75

120

120.120-

200.200

30-35

80

100

100

140

200.200-

350.350

40-45

100

120

120

150

大于350

50

120

150

150

150

1模仁外形尺寸

L塑件的总长

W塑件的总宽

H塑件的总高

L1模仁单边长度值

W1模仁单边宽度值

H1定模仁高度值

H2动模仁高度值

故由表表4、表5、表6、可知：

模仁长度为：

模仁宽度为：

定模仁高度为：

动模仁高度为：

（故这里动模仁高度为：

25mm）

MLS.有滑块机构模板长度方向距模仁距离。

（MLS=120、A=28）

MWS.有滑块机构模板宽度方向距模仁距离。

（MWS=75）

同时我们查模具手册可知：

DC.一般侧浇口流道间模穴距离（由于我们采用的整体式的模仁）

故DC=30

公模仁与公模板厚度尺寸确定

A.公模板厚度、D.模板加强厚度B.模仁在公模板内深度

A=70D=40B>30

母模仁与母模板厚度尺寸确定

C.产品最深处距离模仁底部保证15mm

E.模仁加强厚度

F.模板加强厚度

E=25F=25

4.3凹模的结构设计

通过学习我们知道了凹模的基本结构一般都分以下几种方式。

A.整体式凹模

凹模的结构简单牢固，强度高，成型塑件质量好。

可是对于形状相对复杂的凹模，那么它的加工工艺性较差，而且凹模受损维修也很困难，因此在先进的型腔加工机床尚未应用和普通之前，整体式凹模仅仅适用于小型且形状简单的塑件的成型。

B.整体嵌入式凹模

适用于小型塑件，并且是多型腔塑料模具成型。

在结构上凹模的形状、尺寸一致性好，这样就更换方便，并且凹模的外形通常是采用带有台阶的圆柱形，从模板的下面嵌入，如果是旋转体，则要考虑用防转销来定位。

C.局部镶嵌式凹模

为了加工和容易更换凹模中易受损的部位，那通常的办法就是把磨损部位做成镶件，然后嵌入模体。

D.拼块式组合凹模

组合的目的不仅为了机械加工、抛光、研磨和热处理的需要，更重要的是这种结构能够满足大型塑件的成型凸凹形的需要，其优点简单化了复杂凹模的加工的工艺减少了热处理的变形，也有利于排气，便于模具的维修同时也节约成本。

综上所述：

通过以上的方案相比较，再结合我们塑件的尺寸、用途、塑件的表面质量以及加工的可靠性与实用性等。

我们采用B.C这两种凹模的结构设计方案。

图b

4.4型芯的结构设计

型芯分类主要有两种：

整体式和组合式。

整体式：

就是表示型芯与模板以为整体，并结构牢固，成型的塑件质量较好，但是消耗贵重模具钢多，浪费资源，而且不便于加工，所以其主要于形状简单的型芯。

组合式：

对复杂形状的型芯，如果采用整体式，加工困难，而采用拼块组合，可简化加工工艺，但是在设计和制造这类型芯时，必须注意提高拼块的加工和热处理加工工艺性拼接必须牢靠严密。

综上分析可知：

我们知道在大端采用的是推管推出的形式，要考虑推管得固定形式以及配合方式，同时能够准确的推出塑件。

最终把入子变长并且固定在动模座板上，这样可以完成了成型，也完成了塑件的推出。

所以我们确定用组合式以及台阶式的型芯来进行固定。

这样加工方便，节约成本。

达到加工工艺的效果。

4.5推件方式的确定

我们知道的推件方式有：

推管推出、推杆推出、推板推出。

选用推件方式遵循的原则：

A.结构可靠

B.保证塑件不变形不损坏

C.保证塑件的外观良好

D.尽量使塑件留在动模一边

（1）推杆推出机构

其实就是脱模机构中最常见的一种形式，由于推杆加工简单，更换方便，滑动阻力小，脱模效果好，并且设置的位置自由度偏大，因而广泛使用，缺点是推杆与塑件接触面积小，容易引起应力集中，从而可能损坏塑件或者使塑件变形。

因而不易用于斜度小和脱模阻力大的管型和箱型件的推出。

（2）推管推出机构

主要用于