防护罩模具注塑设计防护罩模具注塑设计

　 防尘塑料帽的模具设计与制造

　中文摘要

　随着现代工业发展的需要，塑料制品在工业、农业和日常生活等各个领域的应用越来越广泛，质量要求也越来越高。在塑料制品的生产中，高质量的模具设计、先进的模具制造设备、合理的加工工艺、优质的模具材料和现代化的成形设备等都是成形优质塑料的重要条件。

　特别是近年来，随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，塑料制品的应用范围也在不断扩大，如：家用电器、仪器仪表，建筑器材，汽车工业、日用五金等众多领域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属件。工业产品和日用产品塑料化的趋势不断上升。在工业生产中，用各种压力机和装在压力机上的专用工具，通过压力把金属或非金属材料制出所需要形状的零件或制品，这种专用工具统称模具。

　模具在国民经济中所占据的地位日益显著，可以说人类的衣、食、住、行，没有拿一方面离得开模具。模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备，属于高新技术产品。作为基础工业，模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用，在国际上称为“工业之母”。随着我国国民经济的迅速发展，作为工业品基础的模具工业，也得到了蓬勃发展，已成为国民经济建设中的重要产业。模具工业不但在国民经济中占据重要地位，在世界市场上也是独树一帜。世界模具市场总体上供不应求，市场需求在600到650亿美元。如今，模具工业的发展甚至已经超过了新兴的电子工业。

　模具按制造的产品分类，可以分为塑料模具（又分为注塑模具、铸压模具和吹塑模具）、冲压模具、铸造模具、橡胶模具和玻璃模具等。其中，尤以注塑模具和冲压模具用途广、技术成熟、占据的比重大。本文以防尘塑料帽的模具设计为例，详细论述塑料的工艺特性、ABS塑料的工艺参数、型腔和型芯的结构形式、模具的机构设计、模架的选择原则，力求做到理论联系实际和反映国内外先进水平。

　关键词：塑料特性、型芯和型腔结构、模具结构、标准模架

　Shields mold design and manufacture

　English Abstract

　With modern industrial development needs in the plastics industry, agriculture and daily life, and other fields of application become wider, and more high-quality requirements. Plastic products in the production of high-quality die design, advanced mold manufacturing equipment and reasonable processing, high-quality materials and modern mould forming equipment are forming an important condition for high quality plastics.

　 Especially in recent years, with the rapid development of the plastics industry, and GM and engineering plastics in areas such as strength and accuracy of the continuous enhancement of the scope of the application of plastic products is growing, such as: household appliances, instrumentation, construction equipment, automotive industry , the daily hardware, and many other fields, the proportion of plastic products is rapidly increasing. A rational design of plastic parts can often replace more than traditional metal pieces. Industrial products and plastic products daily and the trend is rising. In the industrial production and various press installed in the press and on the special instruments, through pressure on the metal or non-metallic materials produced by the need to shape parts or products, such special instruments collectively die.

　 Die in the national economy in the occupied status is increasingly significant, it can be said of human clothing, food, housing, transportation, not with one hand Chideikai die. Die those in the machinery, automotive, electronics, telecommunications, household appliances, and other industrial products based process equipment, high-tech products are. As basic industries, the quality of molds, precision, life on other industrial development plays an important role in the international community as "the mother of industry." With the rapid development of China's national economy, as the basis of industrial tooling industry, has also been vigorous development of the national economy has become an important industry in the building. Tooling industry in the national economy not only occupy an important position in the world market is also unique. World Die overall market demand, the market demand in the 600 to 65 billion US dollars. Today, the development of mould industry has exceeded even the emerging electronics industry.

　 Die by manufacturing the product category, can be divided into plastic molds (also divided into injection mold, pressure die casting and blow mould

　), stamping dies, die casting, rubber molds and mold, and other glass. Among them, especially injection molds and stamping die-use, technological maturity, which hold the majority. This paper shields to prevent the mold design for example, discussed in detail the process of plastic, ABS plastics processing parameters, cavity and core structural forms Die Design, mode-choice principles, and strive to do with reality and theory reflect the advanced level both at home and abroad.

　 Key words: plastic characteristics of core and cavity structure, die structure, the standard mold base

　目 录

　前言----------------------------------------------------------------------1

　第一章 塑料成型工艺--------------------------------------------------4

　 1. 1 塑件的成型工艺分析------------------------------------------------4

　1. 2 ABS塑料的材料特性-------------------------------------------------4

　1. 3 ABS塑料的成型特性-------------------------------------------------5

　1. 4 ABS塑料的成型工艺参数---------------------------------------------5

　第二章 设计方案及参数的确定----------------------------------------7

　2. 1 注射机的选用------------------------------------------------------7

　2. 2 型腔数目和分布----------------------------------------------------8

　2. 3 选择分型面--------------------------------------------------------9

　第三章 模具的结构设计-----------------------------------------------10

　3. 1 确定型腔和型芯的结构形式-----------------------------------------10

　3. 2 浇注系统设计-----------------------------------------------------12

　3. 3 机构的设计-------------------------------------------------------16

　3. 4 注射模标准模架的设计---------------------------------------------21

　3. 5 注射模排气系统的设计---------------------------------------------25

　第四章 注射模的设计结果参数---------------------------------------27

　小结和致谢--------------------------------------------------------------33

　参考文献----------------------------------------------------------------35

　模具装配图和零件图

　前言

　随着现代工业发展的需要,塑料制品在工业,农业和日常生活等各个领域的应用越来越广泛,质量要求也越来越高.在塑料制品和生产中,高质量的模具设计先进的模具制造设备,合理的加工工艺,优质的模具材料和现代化的成型设备等都是成型优质塑料的重要条件.

　塑料模具技术的发展日新月异,在现代工业中的应用十分广泛,塑料模具种类很多,按照塑料之间的不同分类方法可分为:注射模,压注模,挤出模,气动成型模等.注塑模又可称注射成型,是热塑性塑料制品生产的一种重要的方法.除了少数塑料制品外,几乎所有的热塑料制品都可以用注射成型的方法生产塑料制品.注射塑料不仅用天塑料的成型.而且也成功的应用于热固性.塑料的成型,模具以特定的形状,通过一定的方式,因此应延长模具的使用寿命,尽量缩短模具的制造周期,来降低生产成本.

　近年来，我国的模具工业一直以每年13%左右的增长速度快速发展，据预测，我国模具行业在“十五”期间的增长速度将达到13%--15%。模具钢的需求量也将以每年12%的速度递增，全国年需求量约70万吨左右，而国产模具钢的品种只占现有国外模具钢品种的60%，每年进口模具钢约6万吨。我国每年进口模具约占市场总量的20%左右，已超过10亿美元，其中塑料及橡胶模具占全部进口模具50%以上；冲压模具占全部进口模具约40%。由此可见我国模具工业的发展潜力是巨大的。

　虽然近几年来，我国模具工业的技术水平已取得了很大的进步，但总体上与工业发达的国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备还很少，许多先进的技术如CAD/CAE/CAM技术的普及率还不高，特别是大型、精密、复杂和长寿命模具远远不能满足国民经济各行业发展的需要。

　纵观发达国家对模具工业的认识与重视，我们感受到制造理念陈旧则是我国模具工业发展滞后的直接原因。模具技术水平的高低，决定着产品的质量、效益和新产品开发能力，它已成为衡量一个国家制造业水平高底的重要标志。因此，模具是国家重点鼓励与支持发展的技术和产品，现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分，是国民经济的装备产业，其技术、资金与劳动相对密集。目前，我国模具工业的当务之急是加快技术进步，调整产品结构，增加高档模具的比重，质中求效益，提高模具的国产化程度，减少对进口模具的依赖。

　现代模具的技术发展，在很大程度上依赖模具标准化、优质模具材料的研究、先进的设计与制造技术、专用的机床设备，更重要的是生产技术的管理等。21世纪模具行业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化。追求的目标是提高产品的质量及生产效率，缩短设计及制造周期，降低生产成本，最大限度地提高模具行业的应变能力，满足用户需要。

　可见，未来我国模具工业和技术的主要发展方向将是：

　——大力普及、广泛应用CAD/CAE/CAM的技术，逐步走向集成化。现代模具设计制造

　不仅应强调信息的集成，更应该强调技术、人和管理的集成。

　——提高大型、精密、复杂与长寿命模具的设计与制造技术，逐步减少模具的进口量。

　——在塑料注射成型模具中，积极应用热流道，推广气辅和水辅注射成型，以及高压注射成型技术，满足产品的成型需要。

　——提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。模具标准件是模具基础，其大量应用可缩短模具设计制造周期，同时也显著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具质量。我国模具商品化、标准化率均低于30%，而先进国家均高于70%，每年我们要从国外进口相当数量的模具标准件，其费用约占年模具进口额的3%--8%。

　——发展快速制造成型和快速制造模具，即快速成型制造技术，迅速制造出产品的原型与模具，降低成本推向市场。

　——积极研究与开发模具的抛光技术、设备与材料，满足特殊产品的需要。

　——推广应用高速铣削、超精度加工和复杂加工技术与工艺，满足模具制造的需要。

　——开发优质模具材料和先进的表面处理技术，提高模具的可靠性。

　——研究和应用模具的高速测量技术、逆向工程于并行工程，最大限度地提高模具的开发效率与成功率。

　——开发新的成型工艺与模具，以满足未来的多学科多功能综合产品开发设计技术。

　在科技发展中，人是第一因素，因此我们要特别注重人才的培养，实现产、学、研相结合，培养更多的模具人才，搞好技术创新，提高模具设计制造水平。在制造中积极采用媒体与虚拟现实技术，逐步走向网络化、智能化环境，实现模具企业的敏捷制造、动态联盟与系统集成。

　模具是工业生产中的重要工艺装备，模具工业是国民经济各部门发展的重要基础之一，模具设计水平的高低，加工设备的好坏，制造能力的强弱，模具质量的优劣，直接影响着许多新老产品的开发和老产品的更新换代。影响着产品质量和经济效益的提高。工业先进的发达国家，其模具工业的年产值早已超过机床行业的产值。

　美国工业界认为：“模具工业是美国工业的基石”；

　日本模具协会认为：“模具是促进社会繁荣富裕的动力”；

　国际模具专家认为：“模具是金属加工业的帝王”。

　难怪模具工业赢得了“不衰亡工业”之称。在对模具、模具产品、模具工业有了比较全面的认识之后，我们可以得出一个很明确的认识：在科技飞速发展的今天，模具作为一个高科技产业对国民经济、人们生活和国防建设都起着极其重要的作用。我国的模具工业在近年来得到了长足的发展，但是总体上和国际先进水平比起来还存在较大的差距。我国经济的高速发展给模具工业的发展提供了一个广阔的空间的巨大的发展潜力。选择了模具设计的毕业论文对我现在的学习和将来的工作都有极其重要的意义。

　模具在国民经济中所占据的地位日益显著，可以说人类的衣、食、住、行，没有拿一方面离得开模具。模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备，属于高新技术产品。作为基础工业，模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用，在国际上称为“工业之母”。随着我国国民经济的迅速发展，作为工业品基础的模具工业，也得到了蓬勃发展，已成为国民经济建设中的重要产业。模具工业不但在国民经济中占据重要地位，在世界市场上也是独树一帜。世界模具市场总体上供不应求，市场需求在600到650亿美元。如今，模具工业的发展甚至已经超过了新兴的电子工业

　塑料制品以其密度小,质量轻的优点在工业的应用日渐普遍.模具的设计与制造日渐重要塑料模具可以满足塑料制品的加工工艺要求和使用要求,可以很好的降低塑料制品的生产成本.为了满足各种工业产品的使用要求.塑料模具成型技术正朝着密集化,微型化和超大型化等方面发展.塑件的质量要靠模具的正确结构和模具成型塑件的正确形状,精确尺寸及较低的表面粗糙来保征.合格的塑料制品首先取决于模具的设计和制造的质量,其次取决于合理的成型工艺.

　本次设计的模具用ABS塑料制品的生产制造,ABS是由三种成份组成,故它有三种成份的综合力学性能,而每一种成份又在其中起着固有的作用,ABS具有良好的表面硬度,耐热性及耐化学腐蚀性,坚韧,优良的成型加工性和着色性能.ABS塑料在加热中软化并熔融,成为可流动的粘稠液体.以成型为一定形状,冷却后保持以成型的形状.如果再次加热,又可以软化溶体,可再次成型为一定形状的制品,可反复多次利用.

　通过这次毕业设计,使我三年以来学到和知识,得到了初步的实践,并且从中学到了很多以前并未涉及的知识.在设计期间,王雅红副教授和院系其它领导,花费了大量的时间和心血给我们讲解设计中的难点和易错点,特别是王雅红副教授给予了无微不至的帮助得指导,在此深表感谢!

　由于本人知识储备的不足和经验的缺乏,免在设计中存在不足之处,恳请老师给予批评指正,在此不胜感谢

　第一章 塑料成型工艺

　1．2 塑件的成型工艺分析

　产品名称：防尘塑料帽

　产品材料：ABS(抗冲)

　产品数量：大批量生产

　产品要求：塑件表面外观光滑，质量好，塑件允许最大脱模斜度为0.5度

　产品尺寸：如图 1—1 所示

　图1—1

　在proe中建模，如图 1—2 所示：

　塑件质量：14.73g

　塑件体积：14.3cm3

　塑件成型投影面积：15.2平方厘米塑件的结构特点：塑件结构简单，尺寸适中，属薄壳类塑件。为提高生产率，可采用一模多穴式型腔；塑件侧向没有孔和槽，模具不需要设计侧分型与抽芯机构。根据塑件特征，选用浇注系统为侧浇口的单分型面多型腔注射模，采用侧浇口基本不影响塑件外观。

　1. 2 ABS塑料的材料特性

　图1—2

　 ABS是一种新型工程塑料。具有综合的优良性能(坚固、坚韧、坚硬)，价格便宜，原料易得，是目前产量最大、应用最广的一种工程塑料。

　ABS是微黄色或白色不透明粒料，无毒、无味。

　 ABS是在聚苯乙烯中导入丙烯，丁二烯等异种单体后成为改性共聚物形成，具有良好的综合力学性能。在机械性能方面，ABS具有质硬、坚韧、刚性好。有一定化学稳定性和良好的介电性能。它还有很好的成型加工性能以及能与其他塑料和橡胶相混熔的特点。ABS塑料的表面可以电镀。

　 ABS树脂的缺点是耐热性不高，耐低温性不好，而且不耐燃、不透明，耐气候性不好，特别是耐紫外线性能不好。

　1.2 ABS塑料的成型特性

　 1)、使用ABS塑料成型塑件时，由于溶体的黏度值较高，注射成形的压力值高，所以塑件对型芯的包紧力较大，为便脱模，塑件应采用较大的脱模斜度；

　 2)、ABS塑料的溶体黏度高，制品易产生熔接痕，设计模具时应减少浇注系统对料流的阻力，流道长度短一些；

　 3)、ABS塑料吸湿性强，易吸水，成型前应进行干燥处理；

　 4)、在正常成型条件下，ABS塑件的尺寸稳定性好。

　1.3 ABS塑料的成型工艺参数

　 ABS塑料的成型工艺参数如表2—1所示：

　表2—1

　参数 取值范围 选取数值 密度ρ 1.02～1.05g/cm3 1.03g/cm3 收缩率S 0.3%～0.8% 0.5% 温度/℃ 喷嘴 180-190 180 料筒 210-230 220 模具 50-70 60 压力MPa 注射 70-90 80 保压 50-70 60 时间/S 注射 3-5 3 保压 15-30 20 冷却 15-30 25 总计 40-70 48

　第二章 设计方案及参数的确定

　2.1注射机的选用

　根据塑件的大小和实际中常用的注射机，注射端盖塑件选用XS-YZ-125型螺杆式注射机。其主要参数如下：

　额定注射量－－－ 125

　注射压力－－－－ 120MPa

　锁 模 力－－－－ 900KN

　最大成型面积－－320

　最大开模行程－－300mm

　最大模具厚度－－ 300mm

　最小模具厚度－－200mm

　喷嘴圆弧半径－－ 12mm

　喷嘴孔直径－－－ Φ4mm

　模板尺寸－－－－428mm X 528mm

　拉杆空间－－－－260mm X 290mm

　定位孔直径：Φ100+0.054

　注射机的顶出方式：

　 机械式顶杆顶出。

　 两根顶杆设在两侧。

　模板面上螺纹孔M16 X 25共36个

　注射机的参数校核

　1）、最大注射量的校核

　 注射机的额定注射量为125cm3

　 塑件体积：14.3cm3，每次成型4个塑件。

　 假设浇道凝料为20cm3。

　 实际注射量＝14.3X4 + 20 = 77.2cm3 < 125 X 80% =100cm3

　2）、注射压力的校核

　 ABS塑料的注射压力为70～90MPa, 取80MPa;

　 SX-ZY-125注射机的注射压力为 120 MPa

　注射机的注射压力满足要求。

　3）、锁模力的校核

　 注射机的锁模力为 900KN；

　 ABS塑料的注射压力为70～90MPa, 取80MPa;

　 单个塑件在分型面上的投影面积为15.2;

　 浇道凝料为20;

　 注射时模具的膨胀力＝ (15.2 X 4 + 20) X 80

　 = 652.8 KN < 900 KN

　锁模力满足要求。

　 图3—21

　图3—22

　动模板设计尺寸为：250 × 160 × 50 mm. 材料为A3钢。

　3)、设计动模垫板

　如图3—23所示：

　图3—23

　动模垫板设计尺寸为：250 X 160 X 30 mm. 材料为A3钢。

　4)、设计定模板

　如图3—24所示：

　图3—24

　定模板的设计尺寸为：

　250×160× 40 mm. 材料为碳素工具钢淬火处理中温回火HRC45-50。

　5)、设计定模座板

　如图3—25所示：

　图3—25

　定模座板设计尺寸为：250 × 160 × 25 mm. 材料为A3钢。

　6)、设计动模垫块

　如图3—26所示：

　图3—26

　动模垫块设计尺寸为：250 X 67.9X 100 mm. 材料为A3钢。

　7)、选择动模部分和定模部分的紧固螺钉

　如图3—27所示：

　图3—27

　定模部分的紧固螺钉选用M12×40的内六角螺钉，共8个。

　动模部分的紧固螺钉选用M12×130的内六角螺钉，共6个；另外M12×40的内六角螺钉2个 。

　3. 5 注射模排气系统的设计

　如图3—28所示：

　图3—28

　由于塑件的尺寸适中，为薄壳型塑件，模具型腔空间较小，排气量不大。另外模具的推杆较多，形成的排气通道较多，所以可利用推杆与模板间的缝隙排气。

　第四章 注射模的设计结果参数

　1)、 模具外形尺寸(长×宽×厚）：

　 400×400×220mm

　 2)、定位圈尺寸：100mm

　 3)、模具开模距离：

　 80 ＋ 2×30 ＋ 20 ＝ 180mm

　 4)、塑件推出距离：23 + 5 = 28mm

　 5)、成型周期：48 + 24 = 72 s

　 6)、模具固定压板螺钉：M16×25mm

　小结和致谢

　经过将近三个月的毕业设计，个人对模具有了进一步的了解。我们曾经学过《塑料模具设计与制造》这门专业课，在这次设计中，大部分的知识来源都是这门课上所学的，由于对这门课比较熟悉，再加上指导老师王雅红副教授的认真指导和耐心教诲下，使我能比较顺利的完成这次的毕业设计。

　个人认为，日常生活中处处可见模具产品，比如塑料盆，水笔，水杯等等，都与生活息息相关，这次设计的防尘塑料帽，是计算机的一个零件，虽然形状比较小，但结构比较复杂，所用的型心结构形状比较新奇，在这次的设计中遇到了很多的困难，很多的选择。模具中的很多的组件并不是唯一的。选用这种，经计算可以；选用另外的形状，经计算也可以。就这样的反反复复的实验，一遍一遍的计算，反而使我学过的知识得到了巩固和提高。使自己对模具的种类，注塑机的型号有了更深的认识。

　通过这次的毕业设计，使我三年中学到的知识都有了用武之地。CAD，PRO/E，液压等等，另外还从中领会很多书本外的知识，得到了宝贵的经验。一个题目的设计，不仅需要扎实的专业知识，协作精神同样重要。我们设计是在小组成员的讨论中，以及王雅红副教授的指导下有条不紊的进行的。

　毕业设计完成了，但从中得到的感悟和体会，将会永远伴随我的人生。通过对这次毕业设计中所遇到的一些困难和实际问题的解决，我对今后工作中所遇到的挫折有了适应性的磨练，对自己分析问题，解决问题的能力也有所提高，为自己今后的人生目标有了更现实的定位，使我今后的努力和学习有了更明确的方向。本次设计也是对以前所学知识的一次大检查，是一次难得的理论和实践相结合的锻炼机会。通过该设计，我对注塑模具系统的工作原理与过程有了更深刻的体会和掌握，让我在大学三年所学到的知识综合运用起来总而言之，我学到了很多，积累了一定的经验，实践了所学的知识，同时也培养了自己的团队精神。我相信，从中的所得，将使我终身受益，为我以后的工作打下坚实的基础。

　由于本人知识疏浅和经验的欠缺，难免在设计中有不足之处，恳请各位老师给予批评指正，在此不胜感激！

　参考文献

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　屈华昌. 塑料成型工艺与模具设计.北京：机械工业出版社，1996

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　王先奎. 机械制造工艺学.上海：上海交通大学出版社，2004

　洛阳理工学院机械课程设计论文

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　洛阳理工学院机械课程设计论文

　洛阳理工学院机械课程设计论文

　第一章 塑料成型工艺

　第二章 设计方案及参数的确定

　第三章 模具的结构设计

　洛阳理工学院机械课程设计论文