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1、崩出N玄大挈毕业设计（论文）题目滚轮注射模具的设计姓名尚晓博学号0841002533所在学院机械工程学院专业班级08模具（5）班指导老师周细枝日期2011年06月11日随着社会的飞速发展，模具在生活中很常见，尤其是塑料模具，几乎是随处可见。塑料的种类主要分有热固性塑料和热塑性塑料，随着人们生活水平的不段提高，塑料模具对生活的影响越来越大，塑料轻量化，高强度，颜色多样化，易于成形加工等特性，可提升产品的表面外观，满意消费者对创意性及美感的需求，产品的饰技术因此成为了特别重要的课题，创新表面生产技术逐步深化，能更好的让模具美学化和模具智能化更好的相互结合发产，从质变上变更我们的生活，意味着塑料模具
2、技术的应用将渗透到社区的每一个家庭，塑料模具技术的发展和应用对社区生活的影响越来越大,随着CDCAM,RRO/E和UG等到软件的应用，塑料模具技术的发展和应用渐渐得到社会各界的重视。关键词：塑料模具，饰技术，美学化，智能化，模具设计。AbstractWiththerapiddevelopmentofsociety,themoldiscommoninlife,especiallytheplasticmold,almosteverywhere.Themaincategoriesofplasticsarethermosettingplasticsandthermoplasticsub-plastic
3、,aspeoplenotofthestandardoflivingimproved,plasticmoldgrowingimpactonlife,plasticlightweight,highstrength,colorvariety,easymoldingprocessingcharacteristics,enhancethesurfaceappearanceoftheproducttomeetconsumerdemandforinnovativeandaesthetic,decorativeproducts,technologyhasthereforebecomeaveryimportan
4、tissue,innovativeproductiontechnology,thegradualdeepeningofthesurface,betteraestheticsofthemoldanddiesothatmoreintelligentmadeagoodcombinationofproduction,fromaqualitativechangeinourlives,meansthattheplasticmoldtechnologywillpermeateeveryfamilyinthecommunity,plasticmoldtechnologydevelopmentandapplic
5、ationoftheincreasinginfluenceofcommunitylife,withtheCAD/CAM,RRO/EandUGwaituntilthesoftwareapplication,plasticmoldtechnologydevelopmentandapplicationofgreatimportancetoallsectorsofsocietygradually.Keywords：plasticmold,decorativetechniques,aesthetics,intelligence,andmolddesign.摘要IAbstractI第1章引言11.l注射模
6、具庙金屋服笳二二二二二二二二11.2塑料模具发展的国内外现状1.3塑料模具的特点1.4塑料模具设计的要求及程序1.5本文的主要探讨工作第2章零件的工艺性分析32.1 材料的选择32.2 产品工艺性与构分析3第3章注射机的型号选择和校核8第4章模具结构的分析与设计124.1 总体结构94.2 行腔数目及排布104.3 3分型面的选择和排气系统的确定94.3.1分型面的设计44.3.2排系统的设计44.3.3浇注系统的设计44.4成型零部件的工作尺寸的计算94.4.1成型零件的结构设计44.4.2成型零件的工作尺寸计算44.4.3模具型腔侧壁厚度和底版厚度的计算44.5导向机构的设计94.6脱模机
7、构的设计94.7侧向分型与抽芯机构的确定94.8楔紧设计44.9滑块定位的设计44.10冷却系统设计94.10.1温度调整系统的设计原理44.10.2冷却水道回路的布置4第5章全文总结12参考文献13致谢错误!未定义书签。第1章引言模具是汽车，电子，电器，航空，仪表，轻工，注塑，日用品等工业生产的重要工艺装备，模具工业是国民经济的基础工业。没有模具，就没有高质量的产品，用模具加工的零件,具有生产率高，质量好，节约材料，成本低等一系列优点。因此已经成为现代工业生产的重要手段和工艺发展方向。因此,模具技术，特殊是制造精密，困难，大型模具的技术，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标记之一。随着工业
8、生产的快速发展，注塑模具设计可以依据人们的详细要求进行产品的尺寸设计，设计一副能够生产所给塑件，结构合理，能保证制品的清度，表面质量的模具产品，最大程度的满意了用户的需求。塑料模具工业在国民经济发产过程中发挥着越来越重要的作用。1.1 注射模具的发展概况近年来，我国自主开发在塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华软件工程探讨开发在CAXA系统，华中理工高校开发的注塑模HSC5o0系统及软件等，这些软件具有适应国内模具的详细状况，而且价格低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创建了良好条件。1.2 注塑模具设计国内外发展趋势为了适应大规模成批生产塑料成型模具和缩短模具制造周期的
9、须要，模具的标准化工作特别重要，目前我国模具标准化程度只达到了20%。注射模方面关于模具零件，模具技术条件和标准模架等已经制定了一些国家标准标。比如，2005年中国模具工业产值达到610亿元，增长率保持在25%的高水平，行业的生产实力约占世界的确10%,仅次于日本，美国而列世界第三。我国注塑模具产品的质量和生产工艺水平，总体上比国际先进水平低很多，而模具生产周期却要比国际先进水平长很多。因此注塑模具设计成了我国当今社会发展必不行少的行业。结论用户的需求。因此当前的任务是重点探讨开发热流道标准元件和模具温控标准装置；精密标准模架，精密导向系列；标准模板及模具标准件的先进技术和等向性标准化模块等社
10、会发展必不行少的行业。1.3 塑料模具的特点热塑性特塑料点注射模具的特点是由塑料原材料特性所确定的，最主要的有两点：一是注射时塑料熔体的充模特性,二是模腔内塑料冷却固化时的收缩行为，这两点确定了注射模的塑料殊性和设计难度。由于塑料熔体属于粘弹体，熔体流淌过程粘度随剪切应力，剪切速率而变更，流淌过程中大分子沿流淌方向产生定向：冷却固化过程中塑料的收缩率特别困难,模腔内各部位，各方向收缩率不同，不同种类，牌号的塑料收缩率有很大差异。基于上述特点，设计注塑模首先要充分了解所加的塑料原材料特性，指设计的模具合理适用，并可在设计中有效利用塑料特性，如点交口模具用于塑料较链制品。塑料注射成型模具主要用于成
11、型热塑性特塑料制件，近年来在热固性塑料的成型中也得到了日趋广泛的应用，由于塑料注射成型模具的适用性比较广，而且用这种方法成型塑料制件的内在和外观质量均较好，生产效率特殊高，所以塑料注射模具已日益引起人们的重视。1.4 注塑模具设计的要求及程序逻辑注塑模具的基本要求（1） 合理的选择模具结构（2） 正确地确定模具成型零件的塑料尺寸（3） 设计的模具应当制造便利；（4） 充分考虑塑件特色，尽量削减后加工;（5） 设计的模具应当效率高，平安牢靠；（6） ）模具零件应耐磨耐用；（7） 模具结构要适应塑料的成型特性基本程序逻辑（1） 调研，消化原始材料；（2） 选择成行设备；（3） 拟定模具结构方案；（
12、4） 方案的探讨与论证；（5）绘制模具的装备草图；（6）绘制模具的装备图；（7）绘制零件图；（8）编写设计说明书；第2章零件的工艺性分析2.1材料分类和性能一，塑料的分类：塑料有300余品种，常用的是40余种，名称是以所使有的合成树脂作为名称来称呼：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂、氧树脂,俗称：电木（酚醛树脂），有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲脂），玻璃钢（热固性树脂用玻璃纤维增加）；英文名称:尼龙（聚酰胺）PA聚乙烯PEo分类为：热固性塑料与热塑性塑料（按塑料的分子结构）热塑性塑料：具有线型分子链成支架型结构加热变软，泠却固化不行逆的。热固性塑料：具有网状分子链结构加热软化，固化后不行逆.通用塑
13、料：指产量大，用途广。价格低廉的一类塑料。如：聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，醛酚塑料，氨基塑料占塑料产量的60%工程塑料：指机械性能高，可替代金属而作工程材料的一类，尼龙，聚磷酸脂，聚甲醛，ABS特种塑料：隙氧树脂二，塑料的工艺性熔化温度；220275oC,留意不要超过275。模具温度：408,建议运用50,结晶程度主要由模具温度确定。注射压力：可大到1800bar.注射速度：通常，运用高速注塑可以使压力减小到最小，假如制品表面出现了缺陷，那么应运用较高温度下的低速注塑。流道和浇口：对于冷嘲热讽流道,典型的流道直径范围是47mm,建议运用通体为圆形的注入口和流道，所用类型的浇口都可以运用
14、，典型的浇口直径范围是11.5mm,但也可以运用小到O.7mm的浇口，对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半：最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍，PP材料完全可以运用热流道系统。成型时间：注射时间20s60s高压时间0s3s冷却时间20s90s总周期50s160s三，塑料的性能1、质量轻，密度0.90.23gc泡沫塑料0.189gCm2、比强度高：是金属材料强度的1/10o玻璃钢强度更高3、化学稳定性好4、电气绝缘性能优良5、绝热性好6、易成型加工性，比金属易7、不足：强度，刚度不如金属，不耐热。100C以下热膨胀系数大，易蠕变，易老化。四，热塑性塑料成型加工性能:（1）吸湿性：吸水的（AB
15、S.尼龙，有机中玻璃）懦水的（聚乙烯）含水量大，易起泡，需干燥。（2）塑料物态：玻璃态：一般的塑料状态TG高于室温。 高弹态：温度商于TG,高聚物变得像橡胶那样松软，有弹性。 粘流态：沾流化温度以上，高聚物相继出现塑料流淌性与粘性液体流淌区移，塑料成型加工就在材料的粘流态进引O（3）流淌性：塑料在肯定温度压力作用下，能够充分满模具型腔各部分的性能，称作流淌性。流淌性差，注射成型时需较大的压力；流淌性太好，简洁发生流涎及造成制件溢边。（4）流变性：高聚物在外加作用下产生流淌性与变形的性质叫流变性。牛顿型流体与非牛顿型流体。牛顿流体：主要取决于（流变形为）剪切应力，剪切速率和肯定粘度，低分子化合物
16、的液体或溶液流体属于牛顿流体。大多数高聚物熔体在成型过程中表现为非牛顿流体。(5) 结晶性：冷凝时能否结晶。无定型塑料与结晶型塑料。结晶型：尼龙，聚丙烯，聚乙烯，无定型塑料：ABS(6) 热敏性与水敏性。(7) 相熔性：熔融状态下，两种塑料能否相熔到一起，不能则会分层，脱皮。(8) 应力开裂及熔体裂开。(9) 热性能及冷却速度。(10) 分子定向(取向)。(11)收缩性。(12)毒性，刺激性，腐蚀性。五，热塑料制品设计原则(I)尺寸，精度及表面精粗糙度尺寸尺寸主要满意运用要求及安装要求，同时要考虑模具的加工制造，设备的性能，还要考虑塑料的流淌性。精度影响因素很多，有模具制造精度，塑料的成份和工
17、艺条件等。表面粗糙度由模具表面的粗糙度确定，故一般模具表面粗糙比制品要低一级，模具表面要进引研磨抛光，透过制品要求模具型腔与型芯的表面光滑度要一样Ra0.2um塑件圈上无公差要求的仍由尺寸，一般采纳标准中的8级，对孔类尺寸可以标正公差，而轴类各件尺寸可以标负出差。中心距尺寸可以棕正负公差，协作部分尺寸要高于非协作部分尺寸。(2) 脱模斜度由于塑件在模腔内产生冷却收缩现象，使塑件紧抱模腔中的型芯和型腔中的凸出部分，使塑件取出困难，强行取出会导至塑件表面擦分，拉毛，为了便利脱模，塑件设计时必需考虑与脱模(及轴芯)方向平行的内、外表面，设计足够的脱模斜度，一般1。一一130。一般型芯斜度要比型腔大，
18、型芯长度及型腔深度越大，则斜度不减小。(3) 壁厚依据塑件运用要求(强度，刚度)和制品结构特点及模具成型工艺的要求而定壁厚太小，强度及刚度不足，塑料填充困难壁厚太大，增加冷却时间，降低生产率，产生气泡，缩孔等。要求壁厚尽可能匀称一样，否则由于冷却和固化速度不一样易产生内应力，引起塑件的变形及开裂。(4)加强筋设计原则：中间加强筋要低于外壁0.5mm以上，使支承面易于平直。应避开或减小塑料的局部聚积。筋的排例要顺着在型腔内的流淌方向。（5）支承面塑件一般不以整个平面作为支承面，而取而代之以边框，底脚作支承面。主要参（6）圆角要求塑件防有转角处都要以圆角（圆弧）过渡，因尖角简洁应力集中。塑件有圆角
19、，有利于塑料的流淌充模及塑件的顶出，塑件的外观好，有利于模具的强度及寿命。（7）孔（槽）塑件的孔三种成型加工方法： .模型干脆模塑出来。 .模塑成盲孔再钻孔通。 .塑件成型后再钻孔。先模塑出浅孔好。a、模塑通孔要求孔径比（长度与孔径比）要小些，当孔径1.5MM,由于模芯易弯曲折断，不适于模塑模塑型芯的三种方式。b、肓孔的深度：h（35）dd1.5时，h题冷料穴与拉料杆的设计带Z型头拉料杆的冷料穴带球形头拉料杆的冷料穴无拉料杆的冷料穴4.4成型零部件的设计及计算1.型腔结构形式(1) .整体式结构，(2) .整体嵌入式，(3) .局部苒镶式，(4) .四壁合拼式，2.型芯的结构形式成型零件的结构
20、设计适用于形态简洁加工简洁的型腔。可节约模具材料，降低成本。用于局部加工较难时的状况。用于尺寸较大，易热处理变形的模具。(1) .整体式，形态简洁时，型芯与模板做成一体。(2) .组合式，从节约材料动身，即利用轴盾和底板连接(3) .小型芯单独性加工后再嵌入模板中。(4) .非圆形小型芯，把安装部分做成圆形，易于加工，而成形部分做成异形，用轴盾连接。(5) .困难型芯的组合方式。成型零件的工作尺寸计算一，工作尺寸1 .工作尺寸指成型零件上干脆用来成型塑件的尺寸。(1)型芯型腔的径向尺寸(2)型芯的高度尺寸(3)型腔的深度尺寸(4)中心距尺寸2 .影响塑件尺寸的因素：(1)成型零件本身制造公差(
21、2)运用过程中的磨损(3)收缩率的波动3 .详细的尺寸计算：(1)径向尺寸计算 .型腔1.型腔：H型腔： .型芯1.型芯二H型芯二 .中心腔：其中：a制件的尺寸标注形式肯定要转化成上图的形式bc以上计算是按平均收缩率计算公式进料的d对于精度要求达到6级以上的制品，模具尺寸计算结果需保留两位小数，6级精度以下，只保留一位即可。二，成型零件的刚度，强度较核1当型腔全被充溢的瞬间，内压力达极大值。2大尺寸型腔，刚度不足是主要问题，以刚度较核为主。3小尺寸型腔以强度不足为主要冲突，以强度较核为主。4凹模强度较核公式。三,其它协助构件协助构件是指起安装，导向，装配，冷却，加热及机构动作等作用的零件1导向
22、零件作用：定位，导向及承受测压的作用。类型：导柱导向，锥面导向及斜面导向等。导柱导向机构的设计：(1)导柱：由导柱导套或导向孔结构组成。要求导柱比凸模高出6-8cmo导柱端问好成锥形或半球形。导柱表面具有较好的耐磨性，芯部坚韧而不易折断。与模板装配过渡协作。导柱与模板的连接方式。(2)导套：导套前端侧角尺。导套硬度比导柱低。导套与模板协作面的粗糙度。导套与模板的连接固定方式。导孔：适于小批量生产的模具，要求的精度不高。(3).锥面，斜面导向定位机构。对于大型，深腔，精度要求不高，特殊是薄壁容器，偏芯塑件。由于压力大，引起型芯腔的偏芯，导柱难以承受，可采纳锥面定位。2、装配固定零件：（1） .固
23、定板，用以固定型芯，型腔，导柱，导套，拉料杆等固定安装用的，要求有肯定的强度和厚度。型芯与固定板的连接方法有三种：a.台阶孔固定法，适用于中小型凸模的安装固定。b.汽孔固定法，适用于中型凸模的安装固定。c.平面固定法，适用于大型凸模。（2） .垫板。作用：防止型芯，导柱，拉料杆等从固定板上脱出，并承受压力。要求：具有较高的平引度和硬度。（3） .支承件：（模脚之类零件）作用：构成顶出机构的运动空间，调整模具总厚度，安装固定的作用。3、冷却，加热零件：模具的温度干脆影响到塑件的成型质量及生产率，一般用电加热器进行加热，水冷却.（1） .冷却装置：冷却水孔，一般距型腔不要小于IOMM,（2） .加
24、热装置：电加热，蒸气加热，热水加热4. 5导向机构的设计一，导向零件作用：定位，导向及承受测压的作用。类型：导柱导向，锥面导向及斜面导向等。1 .导柱导向机构的设计：导柱：由导柱导套或导向孔结构组成。要求导柱比凸模高出6-8cmo导柱端问好成锥形或半球形。导柱表面具有较好的耐磨性，芯部坚韧而不易折断。与模板装配过渡协作。导柱与模板的连接方式。2,导套导向机构的设计：导套前端侧角尺。导套硬度比导柱低。导套与模板协作面的粗糙度。导套与模板的连接固定方式。导孔：适于小批量生产的模具，要求的精度不高。3.锥面，斜面导向定位机构。对于大型，深腔，精度要求不高，特殊是薄壁容器，偏芯塑件。由于压力大，引起型
25、芯腔的偏芯，导柱难以承受，可采纳锥面定位。二，装配固定零件固定板，用以固定型芯，型腔，导柱，导套，拉料杆等固定安装用的，要求有肯定的强度和厚度。1、型芯与固定板的连接方法有三种：(1) .台阶孔固定法，适用于中小型凸模的安装固定。(2) .汽孔固定法，适用于中型凸模的安装固定。(3) .平面固定法，适用于大型凸模。2 .垫板。作用：防止型芯，导柱，拉料杆等从固定板上脱出，并承受压力。要求：具有较高的平引度和硬度。3 .支承件：(模脚之类零件)作用：构成顶出机构的运动空间，调整模具总厚度，安装固定的作用。,冷却，加热零件模具的温度干脆影响到塑件的成型质量及生产率，一般用电加热器进行加热，水冷却.
26、1.冷却装置：冷却水孔，一般距型腔不要小于IOMM,2,加热装置：电加热，蒸气加热，热水加热4.6 脱模机构的设计一，脱模机构的作用机构用于把塑件从型芯或型腔内脱出。由于外壳壳阻力最大的地方在侧面因此应把位置设在侧面，离侧面约2-3mm.与型芯和型腔的协作定定为H8h7,协作间隙可参考塑件不溢出间隙值，协作长度为20,顶秆端面和型芯的平面在同一平面上。二，脱模力的计算脱模力是塑件从动模边的主型芯上分别时所需施加的外力，通常包过型芯包紧力，真空析力，粘附力和脱模机构本着的运动阻力。对大多数的塑件来说，对脱模力的精确计算和测量较为困难，因此，只能通过简洁的估算法对简上脱模力进行分析计算。4.7 侧
27、向分型与抽芯机构的确定一，分型形式的确定1、浇注系统抽芯距离的确定和抽芯力的计算公式：抽芯距s=sl+l2mm抽芯力Fc=ChPucosa-sina二，滑块的设计滑块是斜导柱侧向分型抽芯机构中的一重要零部件，它上面安装有侧向型芯式侧向型芯块,注射成形时塑件尺寸的精确和移动的牢靠性都须要靠它的运动精度保证，滑块的结构形态应依据详细塑件和模具结构进行设计可分为整体式和组合式在这里采纳整体式图4-4所示图4-4滑块的结构形态三，滑槽的设计滑块在侧面对分型抽芯和复位过程中，必需肯定的方向平稳的往复移动这过程是在导滑槽内完成的，滑块与乐块的协作形式采纳T形槽导滑其协作采纳H8/F7间隙协作材料选用T12
28、硬度HRC52o其结构形式如图4-5所示，其协作长度1.=l.5B（塑件宽度）这里导槽可在动模上干脆加工出来。图4-5滑块与导滑槽的协作形式4.8楔紧设计1、楔紧块的形式在注射过程侧向成形零件，受到溶融塑料导柱为一组长杆件受力后简洁变形导致滑块后移因此必需设计楔紧块，以便在合模后锁住滑块，承受熔融塑料赐予侧向成形零件的推力，楔紧块与模具的连接形式如图4-6所示。图4-6滑楔紧块与滑块的连接形式2、楔紧角的选择楔紧角的选择块的工作部分是斜面，一般W比大一些,=+(23),动模侧倾斜b角度时，a=a+(2o-3o)=a-+(23)4.9滑块定位设计滑块定位装置在开模过程中来保证滑块停留在刚刚脱离斜
29、导柱的位置在发生移动以避开合模时斜导柱不能精确的插入滑块的斜导孔造成模具的损坏，在滑块后退行程内加上O.5mm的地方锁上一个直径为5的螺钉限位。4.10冷却系统的设计温度调整系统的设计原则注射模的温度对塑料熔体的充模流淌，固化定型，生产效率及塑件的形态和尺寸精度都有很重要的影响，注射模中设置温度调整系统的目的，就是要通过限制模具温度，使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产率，因此,在此次设计中，对听筒的上下壳进行温度调整系统的设计是必要的，在设计旱综合考虑以下选用原则：1.冷却水道尽量多，截而尺寸应尽量大；2 .冷却水道至型腔表面距离应尽量相等；3 .中处加强冷却；4 .冷却水道出入口温差尽
30、量小；5 .冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置。止匕外，冷却水道的设计还必需尽量避开接近塑件的熔接部位，以免产生熔接痕，降低塑件强度：冷却水道要易于加工清理，一般水道口径为6mm或8mmm左右；冷却水道的设计要防止冷却的泄露，凡是易漏的部位要加密封圈等。冷却水道回路的布置分析此模具，因为凹模采纳的是整体嵌入式的，且凹模较窄长，型腔较浅，而且塑件体积也较小，故对冷却系统要求不是很高，综上所述，冷却水道设置成单层的即可，依据凹模壁厚，设计水道孔径为6mm,对至嵌入式凹模，须要留意凹模与模板间的冷却水道泄漏和管道加上精度，故此设计中采纳延长接头，穿过模具干脆连在嵌入凹模。结论通过对塑料滚轮模具的设计，
31、使我们对常用塑料的成型过程有了进一步的了解,初步驾驭了塑料成型模具设计过程和计算方法,对于设计模具有了新的相识。在设计过程中，我们充分利用了各种资源和方式，查阅了有关教程，在反复的思索中加深对各种理论学问的理解，在设计初期充分利用AUtOCAD软件,，使我们大大的提高了工作效率。我们以计算机为手段，利用模具UG软件等工具设计模具。UG软件可干脆调用标准模架尺寸，金属材料数据库及加工参数，通过几何造型及图形变换可得到模板及模腔与型芯形态尺寸快速完成模具设计。至谢(1)时间过得很块，一下子就要毕业了，回顾这段时间，每天劳碌在设计当中使我感觉很充溢，并且巩固和加强了自己的专业学问，几个月来周细枝老师
32、为我们的设计花费了很多心血，从最初的方案确定到最终的完成设计,周老师赐予了我悉心的指导，并亲自给我们讲解难点，怀疑这使我特别感动。经过多次修正，我最终完成整个设计。周老师以自个严谨的治学看法，广深的专业学问和丰富的试验阅历为我树立了良好的榜样，使我明白在以后的工作中应当具备踏实严谨的作风和勤奋好学的看法，这将使我终身受益。在此，谨向周老师致以崇高的敬意和深深的感谢。(2)当然，由于设计者本人水平的限制，阅历的欠缺，考虑不够周全等，本次设计肯定还存在这样或那样的缺陷和漏洞，须要我在今后的工作实践中不断改进和提高,恳请各位老师指责和指正。考虑塑最终，再次向本次设计中全部关切，帮助过我的老师和同学表示诚心的感谢。尚晓博2010年06月11日
