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-毕业设计（论文）-螺丝盒的注塑模设计-第 12 页 螺丝盒的注塑模设计 引言随着我国经济实力的飞速发展，模具在人们的生活中和经济发展中也起到了举足轻重的作用，特别是工业的快速发展，使得模具有了它的用武之地，无论是在精密制造业，还是重工业中，它都是不可或缺，更是不可忽视的，模具的好坏与精确度直接影响了产品的质量与成效。最近的几年里，人们对它的精密度要求更加高，当然高科技也使得模具更为专业化，自动化，它的质量越来越好，寿命也更长，模具行业的发展有着不可估量的美好前景。本人本次的毕业设计，主要是对螺丝盒注塑模的设计与探究，通过翻查资料和网上搜查，加上运用在学校所学的相关专业知识，我对注塑模具的几个方面有了更深一步的探究，了解模具，掌握模具，进而便于我们能更好的运用模具，使得模具能够为更多的人服务。关键词：注塑模 注射成型 螺丝盒 UG ABS 目录引言1一、螺丝盒的工艺分析2（一）制件成型的工艺分析3 (二) 制件成型的工艺参数分析4二、成型部件工作尺寸的计算4（一）型腔尺寸计算4 （二）型芯尺寸计算5三、模具基本结构设计6（一）注塑模具的基本结构6（二）选择注塑模具的分型面7（三）型腔数目的确定8（四）推出机构的设计10（五）浇注系统的设计11四、注塑机和模架的选择13（一）注塑机的选择13（二）模架的选择14五、有关注射机的工艺参数校核15（一）检查注塑机的最大注射量15（二）检查注塑机的锁模力15（三）开模行程校核16六、模具冷却系统的设计17 模具冷却系统计算17七、模具总装图及模具的装配、试模18（一）模具总装图及模具装配18（二）模具的安装试模18八、总结19参考文献20致 谢21一、螺丝盒的工艺分析（一）制件成型工艺分析 如图1-1为螺丝盒的3D制件图,1-2制件的二维图， 单位mm 图1-1制件3D图 图1-2制件二维图 (1)产品名称： 螺丝盒(2)产品材料： ABS 材料特性：ABS树脂是五大合成树脂之一，在国际中有着广泛普遍的运用。良好的物理性能和机械性能是ABS所兼备的。这种材料不管是在抗冲击或者是耐热还是耐低温等方面都具有良好的特性。ABS这种材料可以进行多次加工，比较好修复。所以ABS能够被多个领域所运用，与人类生活密切相关的各大制造业和服务业都可以看到它的身影，因此它被誉为适用多领域的工程塑料。(3)材料成型性能有着良好工艺特性的ABS，温度在270以下便能成型。成型的温度太高，它的成分就会被破坏，就会导致材料出现分解现象。在成型的过程中，ABS的热稳定性特别好和它选择范围很大，这两个特点可以让它不太容易分解以及降解。它的流动性与注射温度以及压力有着密不可分的关系，注塑压力产生的变化对它来说也比较敏感。所以要想使它成型的过程顺利完成，首先就要解决它的注塑压力，从此入手，进一步降低它的熔体粘度，借此提高它的充填性能，因为组成成分有多样，所以吸水及粘附水的性能也各有所异，表面粘附水和吸水率一般在0.20.5%左右，但有时也会达到0.30.8%之间。所以要得到高质量的产品，需要在成型前为原料作干燥处理，使得其含水量下降到0,1%以下。这样便可以杜绝汽包，拉丝等问题，当然ABS塑料也有许多缺点，这里就不一一列出，就算这样，它也是很好的材料，可用来制作装饰板材和装饰配件，可制作家电，汽车配件，生活用具等常见用品。 (4)螺丝盒的量：成批生产(5)二维图尺寸：上面1-2所示 (6)制件的色泽：黑色(7)制件件材料的物理性能ABS它的密度在1.051.10g/cm3之间，它的塑料收缩一般为0.40.6%之间，多少摄氏度能使它变形一般而言在86-106之间。可支撑的强度大约是50MPa，能支撑的强度大概是80MPa。它的拉伸弹性模量是5.16.1GPa，有着很好的抗压强度大概为96MPa。(8)计算出平均密度为0.92g/cm3；平均收缩率为0.5%.螺丝盒的体积可以依照上面运用UG进行计算而得出。体积: V85061.9mm³质量: mV89.8g (二) 塑件成形的工艺参数分析 1、ABS成型的工艺参数(1)注射机：螺杆式  (2)螺杆转速：30r/min(3)料筒温度：后段150170°C             中段165180°C            前段180200°C (4) 预热温度：8085°C (5) 预热时间：23h (6) 喷嘴温度：170180°C (7) 模具温度：5080°C (8) 注射压力：60100MPa(9)  保压压力：5070MPa (10) 注射时间：2090 S (11) 高压时间：05 S (12) 冷却时间：20120 S (13) 总周期：50220 S 2.关于ABS设计时应考虑的问题 (1)非结晶形塑料，吸湿性强，要充分干燥； (2)一般的流动性，溢边值为：0.04mm； (3)料筒和模具的温度以及注塑压力都应该要高一些。 (4)浇口的位置要适中，脱模斜度最好大于20。二、 成型部件工作尺寸的计算（一） 计算凹模尺寸1.径向尺寸计算（见图1-2）： -模具型腔径向基本尺寸；-是指平均收缩率；（ABS收缩率是0.40.7%，故=(0.4+0.7)%/2=0.55%，同下。） -产品表面的径向尺寸；-改善系数，。要求精度低时选小值，否则相反。-塑件外表面径向基本尺寸的公差； -制造模具的公差，大约是塑件公差的1/3。=(1+0.0055)*143-0.5*1=143.28=(1+0.0055)*147-0.5*1=147.30=(1+0.0055)*113-0.5*1=113.12=(1+0.0055)*117-0.5*1=117.142.高度尺寸计算：-凹模深度尺寸；-同上；-同上；-同上-同上；-同上。=(1+0.0055)*47-0.3*1=46.95=(1+0.0055)*55-0.3*1=55.00=(1+0.0055)*6-0.3*1=5.733（二）计算凹模尺寸1.径向尺寸计算（见图1-2）：（1）凹模尺寸的公式:-凹模径向的尺寸；-同上；-同上；-同上-同上；-同上。=(1+0.0055)*109+0.5*1=110.09=(1+0.0055)*113+0.5*1=114.12=(1+0.0055)*143+0.5*1=144.28=(1+0.0055)*139+0.5*1=140.262.型芯高度尺寸计算：-凹模高度的尺寸；-同上；-同上；-同上-同上；-同上。=(1+0.0055)*51+0.5*1=51.78 =(1+0.0055)*45+0.5*1=45.74 =(1+0.0055)*6+0.5*1=6.533三、模具基本结构设计（一）塑料模具的基本结构塑料模具有好多种，所以可以依照每种零件的作用和要求来设计模具。成型零件和结构零件是塑料模具的主要组成部分。成型零件：与熔料接触影响制件尺寸的零部件。结构零件：起到定位、安装、导向等作用的零部件。（二）选择分型面1.分型面可分为三种一是水平的分型面，二是垂直的分型面，三是水平和垂直都有的（图3-1所示）。 图31分型面类型2.分型面的选择分型面受多种因素的影响。比如：浇口的位置、成型的位置、嵌件的位置还有排气等。所以在选择分型面的时候要合理。一般来说，选择分型面的原则是以下几点：制件尽可能完美，有利于脱模、结构不要复杂。如： (1)分型面应该取在制件的最大投影面积处，有利于制件脱模成功。 (2)保证制件的精度。 (3)外观要达到客户要求。 (4)使用不能收影响。比如说一些产品上的毛刺、拉伤、烧伤等应该不影响产品的使用。 (5)有利于简化模具结构。侧向抽芯能避免就避免。(6)有利于排气。 (7)选择分型面时方面模具的因素有很多种，但总而言之，能保证制件的外观，能顺利脱模，便于加工就好。当你选定一个分型面后，缺点是在所难免的，再针对存在的问题采取其他弥补措施，来达到自己想要的那种。综上所述螺丝盒的分型面选择像3-2展示的那样： 图3-2 分型面（三）确定型腔的数量确定型腔的数量要注意一下几个环节：(1)产品尺寸与设备之间的联系；(2)满足客户所需要的精度； （3)模具的结构竟可能简单；(4生产多少个产品；(5)降低模的制造成本。通过仔细的观察计算，本次设计的螺丝盒应采用一模一腔的结构形式比较合适。 图3-3型芯图 图3-4型腔图（四）推出机构的设计 制件在模具中成型之后要取出来，但在制件取下来之前，模具要将制件从模具上推出来，在模具上完成这一推出动作的机构称为推出机构。1、 脱模机构的设计原则 （1）动模一侧留有制件，模具开模后制件和浇口凝料应在动模一侧，方便注塑机通过推杆装置使其顺利脱模。（2）保证塑件不变形损坏。（3）保证良好的塑件外观。（4）机构简单动作可靠（5）合模时正确复位本次设计的制件采用了推杆脱模机构。该种机构比较简单，而且比较常用，它的优点主要有：制作简单、方便更换、推出效果较好。制件与推杆直接接粗，开模后将塑件推出。2、推件力的计算推件力 Ft=Ap()+qA1式中 A 塑件包果型芯的面积（mm2）； p 塑件对型芯单位面积上的包紧力，p取0.8×1071.2×107Pa； q 大气压力0.09MPa; 塑件对钢的摩擦系数，约为0.10.3； A1 制件和脱模方向的投影相垂直（mm2）。 A4924.79 mm2Ft=4924.79×1.2×107（0.3cos40、+sin40、）/106+0.09×17×15N=17025.45N(2)选择顶杆位置 根据产品的特点以及上面得出的结论，在它的四个角上及靠边的中间设置六根普通的圆顶杆，如图3-5所示： 图3-5顶杆示意图（五）浇注系统的设计该系统由主、分流道、浇口、冷料穴构成。本次设计根据需求而选择直浇口，因为最好不要影响螺丝盒的美观所以不设冷料穴。一般情况下，主流道可当做直浇口使用，它一端连接注塑机喷嘴，另一端连接与分流道衔接的塑料的通道。1.浇注系统的设计原则设计浇注系统时应注意以下几点：(1)适应塑料成型的工艺性能(2)有利于腔内气体排出(3)劲量不要是熔体塑料冲击小型芯或者是嵌件(4)避免制件变形(5)好去除浇口不会影响产品(6)需要填充均匀 2.直浇口即主流道的设计主流道为注塑机的喷嘴到型腔之间的进料通道。设计主流道应该考虑的问题： (1) 好取出浇口，所以应该设计成圆锥形的。(2) 主流道必须耐得住高温，经得住摩擦，必须是可拆卸的衬套，(3) 一般衬套其中较大的一边要超出定模的端面0.5mm到1mm,而且要起定位的作用。查文献可得到主流道的计算方法： D为大头直径V为塑料熔料的体积K代表因熔体材料而异的常数如表中所示。计算出D=70mm塑料种类PSPE/PPPAPCABSK值2.5 451.52.1主流道衬套为标准件，可以购买。主流道小的一端要与喷嘴经常接粗，容易磨损。对喷嘴的材料比较严格，因而即使一些小的注塑模具把主流道跟定位圈设计成一个整体部分，但是因为上述原因我们应该把他们分开来设计，以便于拆卸更换。如图3-6所示： 图3-6主流道加示意图 因为是直接浇口，上面我们说过，一般而言主流道可以当做直接浇口使用。所以，本次设计主流道就是直浇口。四、注塑机及模架的选择（一）注塑机的选择1.一次性注射塑料的体积因为一次性注塑的体积是产品的体积加上浇口凝料的体积。而浇口凝料可以看做是产品体积大小的百分之四十。，我设计的螺丝盒是一模一腔，所以计算的凝料的体积=34024.4 mm³产品的体积=85061.9mm³，总体积约为119.08cm32.确定注塑机(1)注射量： 注塑机的注射量应该小于注塑机的总量的百分之八十经过计算得出注塑机的注射量为119.08/0.80=148.85cm3(2)注射压力： ABS成型时注塑机所需要的注射压力一般是八十到一百二之间。(3)锁模力：P锁模力pFp=30Mpa F是浇口凝料和产品投影在分型面上的面积（mm2）由UG进行面分析得F=7183.2mm2 PF=30×7183.2 N=215.496kN通过以上的计算，我们选择注塑机的规格为XS-ZY-500XS-ZY-500的规格参数为：注射量为500cm3，螺杆直径约65mm，注射压力约104MPa，注射距离为200mm，锁模力为3500kN，模板最大距离为500mm，模具最大厚度为450mm，模具最小厚度为300mm，喷嘴圆弧半径为18mm。（二） 模架的选择经过上面的分析和计算的到结论。 查表选用：FCI-3535-A100-B50-C100 定模板厚度： A = 100mm 动模板厚度： B = 50mm 方铁厚度： C = 100mm 模具厚度： H模 = 61+A+B +C = （61+100+50+100）mm =311mm 模具外形尺寸：350mm×350mm×311mm 图4-1 模架的选择五、注射机的有关工艺参数校核（一）最大注射量校核它应超过制件的重量或体积，一般的注塑量应约为其最大的四分之一到五分之四之间。 所以我们知道 上面计算得到体积大约为85.06cm3 机床最大注射量的四分之一约是125cm3 机床最大注射量的五分之四约400cm3 所以我们发现它是符要求的。（二）检查锁模力 我们假设浇口在分型面上的面积用A2代替，在模具设计前不知道它是多少，经过对多型模腔的统计和研究，A2约是A1的五分之一到二分之一倍，我这次设计选A2是A1的0.35倍。用UG可以得到A1的值为7183.2mm²，然后我们通过计算得到凝料和制件在分型面上的总投影面积大概是9697.32。 计算锁模力的公式为(A1+A2)p<F这里的P通常取注射力的百分之八十所以得到P的值大约为83.2Mp。8320000×0.000969=8062N<3500000N计算得出它的锁模力也满足要求。（三）检查开模行程机器打开的距离一定要在模具打开后拿出制件的距离之上。 LL1+L2+s+（5到10）L为机床打开的最大运动距离,单位mm。L1是顶出制件的距离，单位mm。L2是制件的总高,单位mm。 S取出浇口所必要的距离。单位：mm L=L1+L2+(5到10)=70+55+50+7=182mm以上得出它的开模行程是符合的。六、模具冷却系统的设计在制件的注塑过程中，模具的问题影响制件的质量，并且对生产的效率起到决定的作用，因此，必须采用模具温度调节系统对模具的温度进行适当的控制。冷却系统是指模具中设计水管通道，它与外界水源连接，根据要求连成一个或者多个回路的水路。 模具的冷却系统有两个方面的作用： 会使高温熔体冷却定型时放出的热量消失。 把模具的温度控制在想要的范围之内。较多热量会影响塑件的质量，同时也会影响其合适的冷却时间，所以为保证这些不受影响，我们就需要在模板上加设冷却水的管道。如图6-1所示： 图6-1 添加冷却水管的图示 我的这次设计因为采用是一整腔的形式，也是公司自己用的螺丝盒精度要求也不是很高，简单实用就行。所以采用此种冷却方式。七、模具总装图及模具的装配、试模（一）模具总装图及模具装配 图7-1 总装图 （二）进行安装试模1、试模安装检查后的模具进行试模。1） 加入材料 材料要与之前的材料吻合，材料在加入前一般要进行干燥处理。2） 调整设备 按照工艺要求调整设备的工艺参数等。3） 试模 一般采取手动操作直至其能打出合格的样品。2、检验试模是检验模具结构是否合理的重要途径。同样能检验出顾客对样品的满意程度。试模的时候若一直不合格，就必须要不厌其烦的修改，这个过程不仅需要耐心，更需要精湛的专业知识。修改到直至达到顾客满意的程度，然后交付使用。 图7-2如图7-2是脱模后没有去除浇口凝料的结构样式。 八、总结模具行业博大精深，其中的奥妙不是可以用语言就可以简单描述的，它带给人类的不仅仅是生活上的方便，更重要的是它推动了人类文明的进步。学在其中，才会感受到它的魅力无穷。跨出校门前的毕业设计是对我专业知识的考核，更是一次难得的学习和探索机会，自己觉得本次的毕业设计还算合格，当然这些都离不开我的指导老师许萍老师的悉心指导，还有我的同学，特别是我们的论文讨论小组的成员们也给了我很大的帮助。通过这次毕业设计，我对在学校所学知识进行了比较完善的总结，更得到了很多的经验与教训。而且在完成过程中我也学到了不少东西，使得自己的专业知识更上一层楼我相信自己在以后的职业生涯中会把在学校没有学到的东西完善努力把这个专业研究的更好，将这个职业做的更好，为自己也为家人更要为社会贡献出自己的一份力。加油！加油！再加！ 参考文献1屈华昌塑料成型工艺与模具设计北京：机械工业出版社，2001.45-1982李学峰.塑料模具设计与制造,北京：机械工业出版社，2010.103-1833钱可强.机械制图.北京：高等教育出版社.2003.6 4塑料模具设计手册.模具手册第二版，1994.66-825许发樾.模具结构设计.北京：机械工业出版社.2003.10