自動斷澆口支架注射模設計,自動,澆口,支架,注射,設計
2009屆畢業(yè)設計（論文）課題任務書
系：機械工程系 專業(yè)：機械制造與自動化
指導教師
王致堅
學生姓名
夏友
課題名稱
自動斷澆口支架注射模設計
內容及任務
一.設計塑件
二.設計任務
1．選定制品的成型工藝；
2．完成制品的模具設計圖紙；
3．選定模具材料及熱處理技術要求，并制訂主要工作零件的熱處理和加工制造工藝路線；
4．撰寫設計說明書。
擬達到的要求或技術指標
1、按要求裝訂說明書并附帶圖紙（圖紙量不少于2.5張），
2、設計說明書（不少于30頁、字數(shù)不得少于10000字），
3、相關論文英文翻譯。
進度安排
起止日期
工作內容
備注
第 3 周至第4 周
第4 周至第 5 周
第5 周至第 6 周
第 6 周至第 7 周
第7 周至第 8 周
第8 周至第 9 周
第9 周至第10 周
第10周至第11 周
第11 周至第 12 周
在圖書館及上網搜集相關的資料
針對課題進行畢業(yè)設計設計及調研
集中實習
擬訂設計任務書
模具結構的總體設計
繪制裝配圖和零件圖
編寫設計說明書
準備答辯工作
答辯
主要參考資料
[1] 陳萬林編著,塑料模具設計與制作教程,北京希望電子出版社, 2000
[2] 陳錫棟 周小玉主編,實用模具技術手冊,機械工業(yè)出版社, 2003
[3] 黃健求主編,模具制造,機械工業(yè)出版社, 2002
[4] 國家標準總局編,塑料模國家標準,中國標準出版社,1999
[5] 黃毅宏編,模具制造工藝學,機械工業(yè)出版社,1996
[6]王孝培編,塑料成型工藝及模具簡明手冊,機械工業(yè)出版社,2000
[7] 彭建聲主編,模具技術問答,機械工業(yè)出版社,2003
教研室
意見
年 月 日
系主管領導意見
年 月 日
2009屆畢業(yè)設計說明書
自動斷澆口支架注射模設計
系 、 部 機械工程系
學生姓名： 夏 友
指導教師： 王致堅 職稱 副教授
專 業(yè)： 機械制造及自動化專業(yè)
班 級： 機制0608
完成時間： 2009-5-3
摘 要
塑料工業(yè)是當今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類，因此，研究注塑模具對了解塑料產品的生產過程和提高產品質量有很大意義。
本設計首先說明了塑料工業(yè)的重要地位和當今注塑模具的現(xiàn)狀，隨著經濟的發(fā)展，塑料工業(yè)將繼續(xù)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢。其次介紹了注塑件的一般設計原則，對塑件的特征如倒圓角、加強筋等做了說明，從實際來看，幾乎所有的注塑件都遵循這些原則。在做好注塑成型的準備工作之后，接著介紹了模具設計的內容，冷流道注塑模具無外乎包括四大系統(tǒng)：澆注系統(tǒng)、溫度調節(jié)系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)和機構系統(tǒng)（其實也可以歸為頂出系統(tǒng)，該系統(tǒng)如斜導柱、滑塊和開閉器等）。在澆注系統(tǒng)的設計中根據(jù)經驗公式取流道橫截面形狀，確定澆口尺寸，對流道剪切速率進行校核；溫度調節(jié)系統(tǒng)說明了設計的一般步驟，確定冷卻時間，計算體積流量等；頂出系統(tǒng)著重說明了推桿，推管的安裝要求，并進行強度校核；該模具屬于簡單脫模機構，無滑塊抽芯機構，也無開模先后順序的要求，做完這些工作之后，該模具的設計到此結束。
關鍵詞：注塑；瓶蓋；模具
ABSTRACT
plastic industry is in the world grows now one of quickest industry classes, but casts the mold is development quick type, 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; Introduced in detail the cold flow channel injection evil spirit mold pours the system, the temperature control system and goes against the system the design process, and has given the explanation to the mold intensity request; Finally introduced now in the world the most popular three dimensional CAD/CAM system standard software PRO/ENGNEER's PROGRAM module, and led the wrap to the guide pillar to carry on the parametrization design.Through this design, may to cast the mold to have a preliminary understanding, notes in the design certain detail question, understands the mold structure and the principle of work; Through to the PROGRAM study, may establish the simple components the components storehouse, thus effective enhancement working efficiency.
Key word: Injection；Cap；Mold
目 錄
1成型工藝擬定及選用設備 3
1.1制品成型工藝的分析。 4
1.2成型工藝規(guī)程的擬定。 4
1.2.1 ABS 塑料的成型特性：（查表1—5，塑料模設計手冊，機工版） 4
1.2.2成型工藝規(guī)程： 4
1.2.3成型設備的類型、型號及技術參數(shù)選擇。 5
(1) 估算制件的體積、重量以及正面投影面積： 5
2模具結構設計 7
2.1模具類型及結構形式的確定。 7
2.2制件分型面的確定。 7
2.3型腔數(shù)目的確定和排列。 8
2.4 確定澆注系統(tǒng)的位置和類型。 8
2.5 型腔零件的結構設計。 8
2.5.1 成型零件工作尺寸的計算。 8
2.5.2 成型零件的結構設計 10
2.6動模部分的支承板設計 12
2.7模具結構零件設計 13
2.7.1導柱、導套的設計 13
2.7.2抽芯機構設計 16
2.7.3脫模機構設計： 17
2.7.4澆口套的設計 20
3模具溫度調節(jié)系統(tǒng)設計 21
3.1冷卻系統(tǒng)的設計 22
3.1.1冷卻水管道的設計計算： 22
3.1.2冷卻水管道的布置. 24
4模具總體尺寸的確定 24
4.1模具總厚度設計 24
4.2模具外型輪廓尺寸校核 25
4.3模具安裝槽的校核： 25
4.4鎖模力的校核： 25
5典型工作零件的熱處理及加工工藝的制訂 25
5.1定模板。 25
5.2主型芯。 26
6本設計在實用過程中可能存在的問題及解決辦法 26
7畢業(yè)設計小結 26
8主要參考文獻 27
致 謝 28
1成型工藝擬定及選用設備
1.1制品成型工藝的分析。
①該制品屬蓋殼類塑件，形狀結構較簡單，壁厚均勻；因塑件的尺寸精度和外形精度要求較高。故可選用收縮率較小的常用塑料 ABS。
②．根據(jù)制件的表面質量要求高、壁厚中等及 ABS塑料成型流動性差的特點，可選中心點澆口，以保證塑件壁厚均勻。表面無明顯澆口痕跡。
③．為了防止制件在頂出時不變形，采用推板+推桿+推管的組合方式將制件頂出。
④．因制件的側形狀簡單，尺寸較小，抽芯距離不大，抽芯力小等特點，故采用彈簧側抽芯機構。
⑤．該制件的技術要求及所選用的塑料成型特性，宜采用注射成型的方式成型。
1.2成型工藝規(guī)程的擬定。
1.2.1 ABS 塑料的成型特性：（查表1—5，塑料模設計手冊，機工版）
①無定形塑料，其品種牌號很多，各種的機電性能及成型特性也各有差異。應按品種確定成形方法及成形條件。
②吸濕性強，含水量應小于0.3%，必須充分干燥。要求表面光澤的塑件應要求長時間預熱干燥。
③流動性中等，溢邊料0.04毫米左右。（流動性比聚苯乙烯，AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好。）
④比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫，模溫。
⑤模具設計時要注意澆注系統(tǒng)對料六阻力小，進料口出外觀不良，易發(fā)生熔接痕，應注意選擇進料口位置，形式，頂出力過大或機械加工時塑料表面呈現(xiàn)“白色”痕跡，脫模斜度宜取2°以上。
1.2.2成型工藝規(guī)程：
①注射成形機類型：螺桿式。
②料筒溫度：
前段： 180～200℃
中段： 165～180℃
后段： 150～170℃
③預熱：溫度 80～85℃
時間 2～3小時。
④．噴咀溫度： 180℃～190℃
⑤．模具溫度： 50 ～80 ℃
⑥．注射壓力： 100 ～ 140 ℃
⑦．成型時間： ａ.注射時間：20—90秒
ｂ.高壓時間：0—5秒
ｃ.冷卻時間：20—150秒。
說明：塑料成型的料筒溫度、模具溫度、保壓時間的控制對于制品的成型質量是非常重要的，實踐中必須根據(jù)多次試模，不斷調整成型工藝參數(shù)，以達到制件的生產要求的工藝參數(shù)。
1.2.3成型設備的類型、型號及技術參數(shù)選擇。
(1) 估算制件的體積、重量以及正面投影面積：
ａ.體積 V體：
V1=3.14×4.4×0.3-3.14×4.0 ×4.0×0.3
=3.16 cm3
V2=3.14×（4×4-3.7×3.7）
=14.5 cm3
V3=3.14×3.7×3.7×0.3
=12.9 cm3
V4=3.14×2.1（0.7×07-0.4×0.4）
=2.17 cm3
V5=3.14×0.33×2
=0.17 cm3
V6=V1+V2+V3+V4-V5
=3.2+14.5+12.9+2.17-0.17
=32.6 cm3
ｂ.塑件重量G：
查表1—4（塑料設計手冊，機工版）得ABS的比重：
1.05g /cm3
G = PV
=1.05×32.6
= 34 克
ｃ.正面投影面積 F投：
F投 = 3.14×404×4.4
=60.8 cm2
①成型設備選擇。
ａ.容量V注的計算：
由公式： 0.8V注≥V件 得：
V注 = V件／0.8
= 32.6／0.8
=40.7 cm3
ｂ.根據(jù)初步估算的注射容量，查表8（塑料模設計手冊）得到預選注塑機的類型、型號及技術參數(shù)：
XS—ZY—60型注塑機技術規(guī)范及特性
名稱
數(shù)值
名稱
數(shù)值
螺桿直徑（毫米）
38
最大模具厚度（毫米）
200
最注射容量（立方厘米）
60
最小模具厚度（毫米）
70
模力（噸）
50
模具板最大距離L0（毫米）
380
注射壓力（公斤/立方厘米）
1220
模板行程L1（毫米）
180
最大注射面積（平方厘米）
130
噴嘴圓弧半徑R（毫米）
12
2模具結構設計
2.1模具類型及結構形式的確定。
根據(jù)制件的基本結構，為滿足已擬定好的成型工藝，即使于澆注系統(tǒng)的廢料取出、側孔的成型抽心要求。故該模具可選定雙分型面注射模。
2.2制件分型面的確定。
便于塑件的取出及有利于側向抽心，應采用如圖所示的分型面。
即Ⅰ--Ⅰ分型面：
3 - 1圖
2.3型腔數(shù)目的確定和排列。
因該制件的年產量只有1萬件，批量不大，精度要求較高，故宜采用將型腔排在模具中心部位。
2.4 確定澆注系統(tǒng)的位置和類型。
根據(jù)所選用塑料成型特性和模具類型，為保證制件的成型和質量，采用中心點澆口形式，如3—1圖所示。
2.5 型腔零件的結構設計。
2.5.1 成型零件工作尺寸的計算。
根據(jù)制件圖所給的尺寸，所選塑料的收縮率，脫模斜度等有關數(shù)據(jù)進行計算。取脫模斜度 2°，ABS塑料的收縮率： S =0.6%.
(1)型腔尺寸計算：
① φ88-0.20尺寸變換為：φ88.1-0.30
L1 =[Ls(HS)-3/4△]+δ2
=[88.1（1+0.6%）-3/4×0.30]＋（0.3×1/4）
=88.4+0.075
② φ80-0.10
L2 =[80（1+0.6%）-3/4×0.10]+（0.10×1/4）
=80.4+0.025
③ φ14.1
L3 =[Ls(1+S)-3/4△]+δ2
=[14.1（1+0.6%）-3×0.1/4]+（1/4×0.2）=14.1+0.05
④ 20－0.10
H4 =[Hs(1+s)-2/3Δ]+δ2
=[20（1+0.6%）-2/3×0.1]+（0.1×1/4）=20.06+0.075
⑤ 21－0.10
H5=[Hs(1+s)-2/3Δ]+δ2
=[21（1+0.6%）-2/3×0.1]+（0.1×1/4）
=21.08+0.025
(2)型芯尺寸的計算。
① φ74+0.10
l1=[ ls(1+s)+3/4Δ]—δ2
=[74（1+0.6%）+3/4×0.10]－（1/4×0.10）
=74.5-0.025
② φ8變換為φ7.9+0.2
l2=[ls(1+s)+3/4Δ]－δ2
=[7.9（1+0.6%）+3/4×0.2]+（1/4×0.2）
=8.1-0.05
③ φ6變換為φ5.9+0.2
l3=[ls(1+s)+3/4Δ]－δ2
=[5.9（1+0.6%）+3/4×0.2]－（1/4×0.2）
=6.1-0.05
④ 17－0.10變換為 16.9+0.20
h4=[hs(1+s)+2/3Δ]－δ2
=[16.9（1+0.6%）+2/3×0.20]－（1/4×0.20）
=17.1-0.05
⑤ 21－0.10 變換為：20.9+0.20
h5=[hs(1+s)+2/3Δ]－δ2
=[20.9（1+0.6%）+2/3×0.20]－（1/4×0.20）
=21.1-0.05
⑥ 3 變換為：2.9+0.20
h6=[hs(1+s)+2/3Δ]－δ2
=[2.9（1+0.6%）+2/3×0.2]－（1/4×0.20）
=3.05-0.05
(3)中心距尺寸的計算：
① 40±0.10 尺寸
C1=[Cs(1+S)]±d2/2
=[40（1+0.6%）]±0.2/2×4
=40.2±0.025
② 10尺寸 變成10±0.10
C2=[Cs(1+S)]±d/2
=[10(1+0.6%)]±0.2/2×4
=10.06±0.025
2.5.2 成型零件的結構設計
(1) 凹模結構設計
α.根據(jù)制件的結構簡單，屬小型制件，再根據(jù)初步選定的模具類型，簡化模具結構，故將凹模設計成整體形成，如圖所示：
b.凹模的外形尺寸
根據(jù)所選注塑模機的拉桿距離190×230 mm ，再考慮到整個模具的結構，將凹模的外形尺寸定為：長 × 寬× 高：180×180×30 mm ，如圖3-2所示：
(2)型芯結構設計
根據(jù)制件的結構，從便于加工，節(jié)省貴重材料，塑件的頂出脫模等方面考慮，本模具的主型芯采用組合形成，
如圖所示：固定方式采用軸肩加上銷釘?shù)姆绞健?
(3)動模板的結構設計
α.動模板的設計依據(jù)
因該模具的主型芯設計組合形成，故動模板也就是動模套模板，動模板一般受拉伸，彎曲，壓縮三種應力，變形后會影響型腔的尺寸精度。因此，在考慮，套模尺寸時，應兼顧模具結構厚度與注塑成型中的工藝固素，故將該板設計成厚度為30mm ，長，寬設計成與定模板一樣。
b.模板的結構形成如下圖所示：
2.6動模部分的支承板設計
（1）根據(jù)塑件的投影面積60.8cm2 ，參考教材（機工版）P101查5-9表，支承板的厚度可選為：高=25 mm 。
（2）支承板簡圖:
.
動、定模的座板設計
根據(jù)動模，定模板的外形尺寸,考慮到模具在注塑機，
上的安裝,動、定模座板可選擇為：長×寬×高:80×230×20
2.7模具結構零件設計
2.7.1導柱、導套的設計
(1)導柱的布置：（由手冊4.P514.表2-6-11）
布置位置,如圖所示:
((2)導柱的結構形式（由手冊1.P220，表5-57）
選階梯形式導柱，四根，如圖：
尺寸規(guī)格表
公稱直徑d
d1
d1固定孔
公差
D
H
L2
R
W
L1
尺寸
公差
尺寸
公差
16
-0.02
-0.04
24
+0.027
+0.009
+0.027
28
4
5
2
2.5
16
(3)導套的布置與導柱相同
結構形式.（由手冊，P221，表5-58，5-59）選I型
導套。如圖：
尺寸規(guī)格表：
公稱直徑d
d1
d1固定孔
公差
D
H
L2
R
W
L1
尺寸
公差
尺寸
公差
16
0
+0.019
24
+0.023
+0.009
+0.03
32
5
28
2.5
2.5
18
2.7.2抽芯機構設計
(1)抽芯力計算：由手冊1，P33公式5-27，
Q抽=Ahq(μcosa-sina)
=π×0.6×0.3×100(0.2cos0.5-sin0.5)
=15.32 kg
(2)抽芯機構形式
采用彈簧，斜鍥滑塊抽芯
α示意圖
b.鎖緊塊設計
如圖所示：
(3)抽芯距離計算：
抽芯距：S=3+2=5
2.7.3脫模機構設計：
根據(jù)制件的結構特點；為了防止制件脫模變形，采用推板+推管+推桿的結構形式，如圖
所示：
脫模機構采用: 推板+推管+推桿結構
(1)推桿的結構設計
從加工方便，結構簡單，使模具緊湊等方面出發(fā)，將其設計成如圖所示的形式：
(2)推管的設計.
ａ.推管的結構形式(由手冊、機工板，P231表5-59)
選擇Ⅱ形式推管。如圖所示：
b.尺寸規(guī)格表：
公稱尺寸
尺寸
D1
D2
D3
H
L1
尺寸
公差
尺寸
公差
8
+0.016
14
-0.016
-0.043
18
12
22
5
3
(3)推桿的設計。
ａ.結構形式(由手冊、機板、P228、表 5-65)
選?、裥蛨A頂桿形式，如圖：
b.尺寸規(guī)格表：
公稱尺寸d
D
與推桿配合的孔
尺寸
公差
尺寸
公差
d孔公差
長度L1尺寸
8
-0.015
-0.055
12
-0.1
-0.2
+0.030
15
(4)推桿固定板設計
ａ外形尺寸的確定根據(jù)前面所確定的支承板的外形尺寸及 推桿固定板動模座板尺寸的確定。再綜合考慮其它一些 因素。將其外形尺寸定為：125× 125× 10
b結構形式：如圖所示：
2.7.4澆口套的設計
(1)澆口套形式的確定
根據(jù)前面所確定的澆注系統(tǒng)類型，既中心點澆口形式，由手冊P223查表5-61得澆口套形式為：整體式，如圖：
(2)澆口套的尺寸，如下
d
與d配合的孔公差
D
R
L
L1
d
尺寸
配合公差
35
+0.027
+0.009
+0.027
55
12
30
20
4
3模具溫度調節(jié)系統(tǒng)設計
因制件屬小型零件，且模具較小，且ABS塑料要求模具度在40oC左右，故可不設加熱裝置.
3.1冷卻系統(tǒng)的設計
3.1.1冷卻水管道的設計計算：
(1)求塑件每次注射的容量G
G =（1+0.15）G件
=1.15×34
=39.1（克）
①查表獲塑件的單位熱流量Q1（KJ/kg）
ABS
PP
CDPE
HDPE
PVC
3.1-4.0×102
5.9 ×102
5.9-6.9×102
6.9-8.0
1.6-3.6×102
ABS可取4.0 ×10× 10KJ/kg
②設開模時間t開=7s，注射時間t1=5s,冷卻
時間t2=8s,則生產周期為t=20s,由此得
每小時注射次數(shù)為：
N=3600/20=180次/小時
③代入下式得出單位時間內型腔總熱量
Q=N ×G× Q1
=180× 39.1× 4 ×102
=2.82×106（J/h）
④由簡便公式求得冷卻水體積流量
qv =Q/РC1（Q1-Q2）
式中：р-冷卻水密度。103千克每立方米
C1-4187
Q1-出水溫度（取25攝氏度）
Q2-進水溫度（取18攝氏度）
故：qv=(2.87×106/60)/103×4.87×(25-18)≈0.16×10-2(m3/min)
⑤查表得冷卻水管直徑d 和水的流速v.
⑥水管直徑:d=8mm
水管直徑ｄ
V1(m/s)
Qv(m3/min)
8
1.66
5.0×10-3
10
1.32
6.2×10-3
12
1.10
7.4×10-3
15
0.87
9.2×10-3
由表選得ｄ=8ｍｍ,v=1.66(m/s)
⑦ 求冷卻水在管內的流速V.
由式(8-11)有:
V = 4qv/πd2
=4×0.16×10-2/3.14×(8/1000)2×60
=0.54(m/s)
⑧ 求冷卻管道孔壁與冷卻介質的傳熱膜系數(shù)ｋ.
查表8-5得ｆ=7.22(水溫為30℃時)
由式8.2有:
ｋ=4.87ｆ(pv)0.8/d0.2
=1.21×107 (j/m2*h*℃)
⑨ 求冷卻水管的總傳熱面積A.
由公式8-10有:式中Q2-模具平均溫度取40℃.
傳熱面積:
A = 60Q1/R[Q2(Q1+Q2)/2]
=60×2.86×10⒍/60/[1.21×107(40-(25+18)/2)]
=0.0128m2
⑩ 求模具上應開設的冷卻管的孔數(shù)n.
由式8-12
n = A / πdL
=0.0128/(3.14×0.008×0.18)
=2.45(孔)
⑾ 由 v=0.54m/min為計算速度,流速很慢,故調整流速,
按表有: 取 v′=1.0m/min
重新計算有:
n=1.6根
取 n=2 根.
3.1.2冷卻水管道的布置.
布置方案如圖:
4模具總體尺寸的確定
4.1模具總厚度設計
(1)模具總厚度=定模座板H1+流道推板H2+定模板厚H3
+動模板厚H4+墊塊厚H5+動模座板厚H6
即:Hm=H1+H2+H3+H4+H5+H6
=10+10+30+30+25+72
=177(m m)
(2)校核:
因所選注塑機的最大開模距離為300mm最小開模距離為200mm.
故:Hmin
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