本科生毕业设计（论文）说明书
学院机械工程学院
专业模具设计与制造
年级 08机电高级2班
姓名黄荣
指导教师伍超
2012年6月1日
（高等教育自学考试）
本科生毕业设计（论文）任务书
题目：塑料端盖的模具设计
职称教授
一、原始依据
本课题是自己所选的，来自日常生活中到处可见塑料制品。塑料制品占模具中的80%以上，所以对塑料模具的设计自目前对我们是非常重要的一门设计，学好本内容才可以对它进行基本的设计，也为今后设计复杂的塑料模具奠定良好的基础。
本人所设计的是一般的塑料端盖注塑模设计，在设计中附有大量的模具结构图和模具局部图，还有通过Pro/E软件画出它的三维立体图。文字大约有10000字，已详细地说明设计的全过程。但本人是初次设计，有很多的错误和不足，敬请谅解。
二、设计（研究）内容和要求
本课题主要是塑料成型件的设计，也就是塑料模的工艺方案分析及确定工艺计算，模具结构设计计算等内容。生产为了提高生产效率，因此在设计时要求力求结构简单，但是一定要保证其精度要求。
本设计的要求如下：
1．绘制出完整的装配图一张；
2．绘制出主要零件工件图至少四张；
3．编写设计说明书一份；
4．培养和训练设计能力（包括实际动手能力、查阅文献与撰写论文能力）；
5．严格按照设计要求去做，力求数据准确，结构合理，并在保证要求的前提下，力求结构简单。
指导教师（签字）
年月日
审题小组组长（签字）
年月日天津大学本科生毕业设计（论文）开题报告
摘要
塑料制品已在工业，农业，国防和日常生活中的方面得到广泛应用。特别是在电子业中则为突出。电子产品的外客大部分是塑料制品，产品性能的提高要求高素质的塑料模具和塑料性能。成型工艺和制品的设计。
塑料制品的成型方法很多。其主要用于是注射，挤出，压制，压铸和气压成型等和气压成型等。而注射模，挤出约占成型总数的60%以上。注射成型分为加料，熔融塑料，注射制件冷却和制件脱模等五个步骤。当然如利用电气控制，可实现半自动化或自动化作业。
塑料注射模主要用于热塑料制品的成型，已成功的用于成型热固塑性塑料制品，它是塑料制品生产中十分重要的工艺装置。注射模的基本组成是：定模机构、动模机构、浇注系统、导向装置、顶出机构、芯机构、冷却和加热装置、排气系统。
因注射模成型的广泛适用，正是我这个设计的根本出发点。
关键词：塑料制品；塑料注射模；注射；挤出；压制；压铸；
气压成型
目录
第一章前言 (1)
1.1模具工业在国民经济中的地位 (1)
1.2各种模具的分类和占有量 (2)
1.3我国模具工业的现状 (3)
第二章塑料的工艺分析 (4)
2.1塑件成型工艺性分析 (4)
2.2原料（ABS）的成型特性和工艺参数 (4)
2.2.1ABS塑料主要的性能指标 (4)
2.2.2ABS的注射成型工艺参数 (5)
第三章注塑设备的选择 (6)
3.1注射成型工艺条件 (6)
3.1.1模具所需塑料熔体注射量 (6)
3.1.2分型面上的投影面积及所需锁模力 (6)
3.2选择注射机 (6)
3.3模架的选定 (6)
3.4注射机的校核 (7)
3.4.1最大注射量的校核 (7)
3.4.2锁模力校核 (7)
3.4.3模具与注射机安装部分相关尺寸校核 (8)
第四章型腔布局与分型面设计 (9)
4.1型腔布局 (9)
4.2分型面的设计 (9)
第五章浇注系统的设计 (11)
5.1主流道的设计 (11)
5.2主流道衬套的固定 (11)
5.3分流道的设计 (12)
5.4浇口的设计 (13)
5.4.1浇口的选用 (13)
5.4.2浇口位置的选用 (13)
5.4.3浇注系统的平衡 (13)
5.4.4排气的设计 (14)
第六章成型零件的设计 (15)
6.1成型零件的结构设计 (15)
6.1.1凹模结构设计 (15)
6.1.2型芯结构设计 (16)
6.2成型零件工作尺寸计算 (16)
6.2.1外形尺寸 (17)
6.2.2内腔尺寸 (17)
第七章合模导向机构的设计 (19)
7.1导柱结构 (19)
7.2导套结构 (20)
第八章脱模机构的设计 (21)
8.1脱模机构的总体原则 (21)
8.2推杆设计 (21)
8.2.1推杆的形状 (21)
8.2.2推杆的位置和布局 (21)
8.3推件板设计的要点 (22)
第九章温度调节系统的设计 (23)
9.1模具冷却系统的设计 (23)
9.2模具加热系统的设计 (24)
第十章模具的装配 (25)
10.1模具的装配顺序 (25)
10.2开模过程分析 (26)
参考文献 (27)
外文资料
中文译文
致谢
第一章前言
光阴似梭，大学二年的学习一晃而过，为具体的检验这二年来的学习效果，综合检测理论在实际应用中的能力，除了平时的考试、实验测试外，更重要的是理论联系实际，即此次设计的课题为塑料端盖的注塑模具。
本次毕业设计课题来源于生活，应用广泛，但成型难度大，模具结构较为复杂，对模具工作人员是一个很好的考验。它能加强对塑料模具成型原理的理解，同时锻炼对塑料成型模具的设计和制造能力。
本次设计以注射塑料端盖模具为主线，综合了成型工艺分析，模具结构设计，最后到模具零件的加工方法，模具总的装配等一系列模具生产的所有过程。能很好的学习致用的效果。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来，所谓学以致用。在设计中除使用传统方法外，同时引用了CAD、Pro/E等技术，使用Office软件，力求达到减小劳动强度，提高工作效率的目的。
本次设计中得到了常林枫老师的指点，同时也非常感谢机械学院各位老师的精心教诲。
由于实际经验和理论技术有限，设计的错误和不足之处在所难免，希望各位老师批评指正。
1.1模具在加工工业中的地位
模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。
对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。
模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、
合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。
现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展。
1.2模具的发展趋势
近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个方面：
（1）加深理论研究
在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得产品的产量和质量都得到很大的提高。
（2）高效率、自动化
大量采用各种高效率、自动化的模具结构。高速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起了很大的作用。
（3）大型、超小型及高精度
由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。
（4）革新模具制造工艺
在模具制造工艺上，为缩短模具的制造周期，减少钳工的工作量，在模具加工工艺上作了很大的改进，特别是异形型腔的加工，采用了各种先进的机床，这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。
（5）标准化
开展标准化工作，不仅大大提高了生产模具的效率，而且改善了质量，降低了成本。
1.3设计在学习模具制造中的作用
通过对模具专业的学习，掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要求，各种模具的结构特点及设计计算的方法，以达到能够独立设计一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般机械加工的知识，塑料材料的选择和热处理，了解模具结构的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺。
毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用，综合检验大学期间所学的知识。
第二章塑料的工艺分析
2.1塑件元件图及技术要求
图1-1塑料端盖
技术要求：1.壁厚均匀；2.塑件不可以有裂纹和变形缺陷；3.脱模斜度3′～1o；4.未注圆角R1～R2。
2.2原料（ABS）的成型特性和工艺参数
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS树脂微黄色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合物具有优越的柔性，韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。因此ABS树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。同时具有吸湿性强，但原料要干燥，它的塑件尺寸稳定性好，塑件尽可能偏大的脱模斜度。
2.2.1ABS塑料主要的性能指标
密度 (g/ cm3) 1.03——1.05
收缩率 % 0.3~0.8
熔点℃ 130~160
热变形温度 45N/cm 65~98
弯曲强度 Mpa 80
拉伸强度 MPa 35~49
拉伸弹性模量 GPa 1.8
弯曲弹性模量 Gpa 1.4
压缩强度 Mpa 18~39
缺口冲击强度 kJ/㎡ 11~20
硬度 HR R62~86
体积电阻系数Ωcm 1013
击穿电压 Kv.mm-1 15
介电常数 60Hz 3.7
2.2.2ABS的注射成型工艺参数
注塑机类型螺杆式
喷嘴形式通用式
计算收缩率％ 0.3——0.8
预热温度℃ 80——85
时间 h 2——3
料筒后段℃ 150——170
料筒中段℃ 165——180
料筒前段℃ 180——200
喷嘴温度℃ 170——180
模具温度℃ 50——80
注塑压 MPa 60——100
保压 MPa 40——60
注塑时间 S 20——90
高压时间 S 0——5
冷却时间 S 20——120
周期 S 50——220
螺杆转速 r/min 30
后处理红外线烘灯鼓风烘箱
温度℃ 70
时间 S 2——4
第三章注塑设备的选择
3.1注射成型工艺条件
3.1.1模具所需塑料熔体注射量
该产品材料为ABS，查书本得知其密度为 1.03-1.05g/m3，收缩率为0.3%-0.8%，计算其平均密度为1.04 g/m3，平均收缩率为0.55﹪。
一幅模具所需塑料的体积：
V= n V1 + V2 =1.6nV1=166 cm3
式中V1——单个塑件的体积；
V2——浇注系统的体积（在学校设计时V2=0.6 nV1）；
n——初步设定的型腔数量（取4）。
质量M=ρV=43.2g。
3.1.2分型面上的投影面积及所需锁模力
塑件和流道凝料在分型面上的投影面积：
A= n A1 + A2 =1.35nA1=306.3cm2
式中A1——单个塑件在分型面上的投影面积；
A2——流道凝料在分型面上的投影面积。
所需锁模力：
F m=(n A1 + A2) P型=1072.05KN
式中P型——塑料熔体对型腔的平均压力（取35MPa）。
3.2选择注射机
根据塑料制品的体积或质量，查书可选定注塑机型号为SZ-500/200。
3.3模架的选定
根据塑件选定模架为：S2030—B—I—35—35—70。见图3.1：
图3-1塑件模架
3.4注射机的校核
3.4.1最大注射量的校核
注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量最好是注塑机的最大注塑量的80%。所以选用的注塑机最大注塑量应满足：
0.8 V机≥ V塑＋V浇
式中V机——注塑机的最大注塑量，416cm3
V塑——塑件的体积，该产品V塑＝83cm3
V浇——浇注系统体积，该产品V浇＝50cm3
故 V机≥166cm3
选定的注塑机的注射容积为179cm3，满足要求。
3.4.2锁模力校核
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满型腔时，会沿锁模力方向产生一个很大的帐型力。因此，注射机的锁模力必须大于该模的帐型力，即
F≥k0AP塑
式中P塑——型腔的平均压力；
k0 ——锁模力安全系数，一般取k0＝1.1~1.2，本设计取1.2；
F——注塑机的额定锁模力。
故F≥k0AP塑＝1286.46KN，
选定的注塑机的压力为2000KN，满足要求。
3.4.3模具与注射机安装部分相关尺寸校核
A 模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相合适
模具长×模具宽<拉杆面积
B模具闭合高度校核
H min——注塑机允许最小模厚=130mm
H max——注塑机允许最大模厚=220mm
H——模具闭合高度=180mm
故满足H max＞H＞H min。
（1）开模行程校核
注塑机的最大行程与模具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机），故注塑机的开模行程应满足下式：
S机————注塑机最大开模行程，230mm;
H1———顶出距离，16mm；
H2————包括浇注系统在内的塑件高度，52mm;
S机－(H模－H min)＞H1＋H2＋(5～10)
因为本模具的浇注系统和塑件的特殊关系，浇注系统和塑件的高度就已经包括了顶出距离。
故：
230－(180－130)＞62＋(5～10)
满足条件。
第四章型腔布局与分型面设计
4.1型腔的布局
考虑到模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计，模具的型腔排列方式如图4-1所示：
图3-1型腔图
4.2分型面的设计
分型面位置选择的总体原则，是能保证塑件的质量、便于塑件脱模及简化模具的结构，分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较具体可以从以下方面进行选择。
1.分型面应选在塑件外形最大轮廓处。
2.便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。
3.保证塑件的精度要求。
4.满足塑件的外观质量要求。
5.便于模具加工制造。
6.对成型面积的影响。
7.对排气效果的影响。
8.对侧向抽芯的影响。
图4-2塑件分型面