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1、毕 业 论 文球形塑料包装盒题 目 院机电与信息工程分院 系 模具设计与制造专 业 姓 名 指导教师 2007年5月 1 日目 录引言1毕业设计任务书2毕业设计说明书3 一、设计题目3二、设计过程3（1） 塑件的分析及塑件的成型工艺性能3（2） PP的成型条件4（3） 塑件的质量与体积计算5（4） 分型面的选择5（5） 型腔数目的确定与排列形式5（6） 注射机的选择7（7） 浇注系统的设计8（8） 成型部分的尺寸设计15（9） 零件的加工工艺17（10） 模具加工工艺流程18（11） 冷却系统的设计20（12） 导向结构的设计22（13） 脱模机构的设计24（14） 模架的选择25（15） 压
2、力机的校核26（16） 参考文献27设计体会28引 言 本设机为机械类塑料注射模具设计说明书，是根据塑料模具设计手册上的设计过程及相关工艺编写的。本说明书的内容包括：毕业设计任务书，毕业设计说明书，毕业设计体会，参考文献等。编写本说明书时，力求符合设计步骤，详细说明了塑料注射模具设计方法，以及各种参数的具体计算方法，如塑件的成型工艺，塑料脱模机构的设计。本说明书在编写过程中，得到张蓉老师和相关同学的大力支持和热情的帮助，在此谨以致谢。由于本人设计水平有限，在设计过程中难免有错误之处，敬请各位老师批评指正。 设计者：刘建峰 年5月毕业设计任务书一、设计目的 综合运用在学校所学的理论知识和技能，设
3、计球形塑料包装盒，使学生熟悉设计开发模具的流程，培养学生的独立思考能力，检验学生的学习效果和动手能力，提高学生的工程实践能力，为将来实际工作打下坚实的基础。二、设计内容 1、绘制产品零件图 2、绘制模具装配图 3、绘制整套模具零件图（标准见除外） 4、编写设计说明书三、设计要求 1、模具结构设计合理，工艺性好。设计计算准确，参数选用合理。 2、模具绘图布局合理，视图完整、清晰，各项内容符合规范。 3、模具装配图采用CAD绘制并打印。（0号图纸打印） 4、绘制全套模具零件图，标准件除外。（模架选择标准的也要出图） 5、设计说明书内容完整，分析透彻，语言流畅，参考资料应注明出处，字数在20000，
4、左右，统一采用A4纸、5号宋体打印。图量一般要求为2张半0号。毕业设计说明书第一部分 设计题目： 球型包装盒 材料： 聚丙烯（PP）第二部分 设计过程一、塑件的分析及塑料成型工艺性能1、 塑件工艺性能分析1） 塑件的尺寸较小，精度等级一般，性能要求一般，为大批量生产，采用一模四腔来提高生产率，塑件壁薄，对制品不进行二次加工。2） 浇口采用侧浇口，适用于一模四腔，大大提高生产率，浇口截面为矩形。3） 为了方便加工和热处理，型腔与型芯部分采用镶拼结构。2、 材料的成型工艺性能1） 塑件采用pp，pp的主要工艺性能有： 性能特点：化学稳定性较好，耐寒性参，光、氧作用下易降解，机械性能比聚乙烯好，有良
5、好的高频绝缘性，不受温度影响，但低温变脆，不耐磨，易老化。 成型特点：成型时收缩大，成型性能好，易变形翘曲，尺寸稳定性好，柔软性好，有“铰链”特性。 模具设计的注意事项：因有“铰链”特性，注意浇口位置设计；防收缩，变形；收缩率为1.3% 1.7% 使用温度：10 主要用途：板、片、透明薄膜、绳、绝缘零件、汽车零件、阀门配件、日用品、耐腐蚀零件，制作一般机械零件。3、 聚丙烯的主要注塑成型条件密 度： （） 比体积： 吸水率： 收缩率： S 熔 点： t（C） 热变形温度： t（C） 抗拉屈服强度： （） 抗弯强度： （） 冲击韧度： 硬 度： HB 体积电阻系数： （） 击穿强度： 模具温度：
6、 t（C） 二、PP（聚丙烯）的成型条件 注射机类型： 螺杆式 预热和干燥： 温度 80100 时间 12 料筒温度 后段 160180中段 180200前段 200220 模具温度 8090 注射压力 70100 成型时间 注射时间 2060 高压时间 03 冷却时间 2090 总周期 50160 螺杆转速 48三、塑件的质量与体积计算V= 四、分型面的选择1、 分型面的形成与塑件几何形状，脱模方法，模具类型及排气条件，浇口形式等有关，常见的形式有水平分型面，垂直分型面，斜分型面，阶段分型面，曲线分型面。2、 分型面的选择原则1） 便于塑件脱模 在开模时尽量使用塑件留在动模内； 应有利于侧面
7、分型和抽芯； 应合理安排塑件在型腔中的方位。2） 考虑和保证塑件尺寸的外观不遭损坏3） 尽力保证塑件尺寸的精度要求 （如 同心度等）4） 有利于排气5） 尽量使模具加工方便五、型腔数目的确定与排列形式 为了使模具与注射机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目。常用的方法有四种：（1） 根据经济性确定型腔数目；（2） 根据注射机的额定锁模力确定型腔数目；（3） 根据注射机的最大注射量确定型腔数目；（4） 根据制品精度确定型腔数目。 本设计采用根据注射机的最大注射量确定型腔数目的方法来确定。 注射机的最大注射量（g） 单个制品的质量（g） 浇注系统的质量（
8、g） 由于本塑件精度一般，故设计型腔数目为4个多型腔在模板上排列形式通常有圆形、H形、直线形及复合形。在设计时应注意以下几点：（1） 尽可能采用平衡式排列，确保制品质量的均一和稳定；（2） 型腔布置与浇口开设部位应力应求对称，以便防止模具承受偏载而产生镒料现象。（3） 尽量使型腔排列得紧凑，以便减小模具的外形尺寸。 根据以上几点，型腔排列形式如图所示：六、注射机的选择注射机额定注射量每次注射量不超过最大注射量的80%，即 式中 n 型腔数 浇注系统重量（g） 塑件重量（g） 注射机额定注射量（g） 浇注系统体积，根据浇注系统初步设计方案进行计算： 则 取4 = 从计算结果，并根据塑件注射机技术
9、规格，查塑件制品成型及模具设计教材附录E，选用 XS-Z60型注射机主要技术参数如下： 标称注射量： 60 螺杆（柱塞）直径: 38 注射压力: 122 注射行程: 170 注射方式: 柱塞式合模力: N 最大成型面积: 130模板最大行程: 180模具最大厚度: 200模具最小厚度: 70模板尺寸: 300440拉杆空间: 190300合模方式: 液压-机械推出形式: 中心推出电动机功率: 11定位圈尺寸: 机器外形尺寸: 3.610.851.55七、浇注系统的设计浇注系统是指模具中从注射机喷嘴起到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道，或是在此通道内冷凝的固体塑料。浇注系统一般可分为普通浇注系统
10、和无流道浇注系统两类。普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。本设计采用普通浇注系统。 浇注系统设计原则：浇注系统设计是指注射模设计的一个重要环节，它对注射成型周期和塑件质量（如外观、物理性能、尺寸精度等）都有直接影响，设计时必须遵循以下原则： 结合型腔布局考虑，应考虑以下三点：a. 尽可能采用平衡式布置，以便设置平衡式分流道。b. 型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载产生溢料现象。c. 型腔排列要尽可能紧凑，以减少模具外形尺寸。 热量及压力损失要小，为此浇注系统流程要尽量短，断面尺寸尽可能大，尽量减少弯折，表面粗糙度要底。 确保均衡进料，尽可能使塑料熔体在同一时
11、间内进入各个型腔的深处及角落，即分道尽可能采用平衡式布置。 塑料耗量要少，在满足各型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量要小，以减少塑料的耗量。 消除冷料：浇注系统应能捕集温度较低的“冷料”，防止其进入型腔，影响塑件的质量。 排气良好：浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔各个角落，使型腔的气体能顺利排出。 防止塑件出现缺陷 ： 避免熔体出现充填不足或塑件出现气孔、缩孔、残余应力、翘曲变形或尺寸偏差过大以及塑料流将嵌件冲压位移或变形等各种成型不良现象。 塑件外观质量 ：根据塑件大小、形状及技术要求，做到去除修整浇口方便，浇口痕迹无损塑件的美观和使用。 生产效率：尽可能使塑件不进行或少进行后加工，成
12、形周期短，效率高。 塑料熔体流体特性：大多数热塑性塑料熔体的假塑性行为，以充分利用。 如图所示：主流道浇口动模板冷料穴分流道型腔板定模板1、主流道的设计 主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度，如上图。 其主要设计要点为：（1） 主流道圆锥角，对流动性参的塑料可取，内壁粗糙度为。（2） 主流道大端呈圆角，半径，以减小料流转向过渡时的阻力。（3） 在模具结构允许的情况下，主流道应尽可能短，一般小于，过长则会影响熔体的顺利充型。（4） 对小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式，但在大多数情况下是主流道衬套和定位圈设计成两个零件，然后配
13、合固定在模板上，主流道衬套与定模座板采用过渡配合，与定位圈的配合采用间隙配合。（5） 主流道衬套一般选用制造，热处理强度为。 主流道主要参数如下： 主流道圆锥角 内壁粗糙度 主流道大端半径 主流道长度 L = 49 主流道衬套材料 其浇道衬套孔要与衬套配合，在粗加工后，留单边0.20.5mm的余量，热处理后采用慢走丝割出即可。 综上所述，定模型芯加工工艺如下： 开料：开出长宽高为31531532的毛坯。 磨基准：按照零件图基准方位在平面磨床上磨出基准面，同时磨平各面，留0.10.3mm单边余量。 按照图样在铣床上钻螺纹孔，运水孔。 在数控铣床上采用铣刀铣出两条浇道和铣出分流道，同时按照图样要求
14、铣出四个型腔的形状，留单边余量0.20.5mm。 送热处理车间进行热处理：淬火使其表面硬度达到5660HRC。 按照图样要求加工型芯表面，保证型芯的平行度，垂直度，要求型芯磨光后六面见光。 电火花放电：a）工件准备：模块材料为718S钢，铣、磨按图纸要求加工成型，热处理5660HRC后，六面见光，保证平行度及垂直度。 b）电极制作：电极材料为紫铜，最好选用铜钨合金。 c）校正、装夹、安装合格。用慢走丝割出浇口衬套孔，镶嵌孔。对成型面进行研磨达到图样表面粗糙度的技术要求。十、模具加工工艺流程 1、根据零件结构和制造工艺，模架的基本组成零件有两种：导柱、导套等回转零件；模板等平板零件。导柱、导套的
15、加工主要是内、外圆柱面的加工，平板内零件的制造过程主要进行平面加工和孔隙加工，它们在模具中起定位的导向作用，保证凹凸模在工作时具有正确的相对位置，除了要保证导柱，导套配合表面尺寸形状精度外，还应该保证导柱、导套各自配合面之间的同轴度要求。导柱、导套一般采用低碳钢进行渗碳、淬火处理，也可选用碳素工具钢T10淬火处理，淬火处理硬度5862HRC。根据分析，导柱、导套加工工艺过程如下： 备料粗车、半精车内外圆柱表面热处理研磨导柱中心孔粗磨、精磨配合表面研磨导柱、导套重要配合表面。 （1）凸模加工工艺过程如下： 下料锻造退火粗加工精磨基面准面划线工作型面半精加工淬火、回火磨削修研。（2）凹模加工工艺过
16、程如下：下料锻造退火粗加工精磨基面准面划线型孔半精加工型孔精加工淬火、回火精磨（研磨）（3）模架的装配： 导柱、导套与模板之间一般采用过盈配合，装配时可采用手动压力机将导柱压入动模板的导柱孔，复位机构的装配复位杆与固定板一般采用过渡配合。模架的装配比较简单，主要是用螺钉将装有导套的定模板连接起来。（4）模具表面强化处理工艺特点及应用： 渗碳处理：渗碳处理是向模具零件表面渗入氮原子的过程。模具渗氮前应加工到尺寸精度和表面粗糙度，最好是经过试模确认完全合格后再进行渗氮处理根据模具的技术要求分别采用以下两种工艺路线： 精密模具：备料锻造退火或回火调质半加工装配试模渗氮研磨抛光装配 一般模具：备料粗加
17、工调质精加工渗氮研磨装配（5）、总装的技术要求 a、装配后的模具安装表面的平行误差不大于0.05； b、模具闭合后分型面应均密合； c、导柱、导套滑动灵活，推件时推杆和卸料板动作一致； d、合模后动模部分和定模部分的型芯必须紧密接触（6）、试模： 模具在装配完成之后，在交付生产时试模，其目的是检查模具在设计制造上是否存在缺陷，若有，则排除，对模具成型工艺条件进行试验以有利于模具成型工艺的确定和提高十一、冷却系统的设计 在设计冷却通道时，应遵循以下原则：（1） 冷却水孔尽可能多、孔径尽可能大；（2） 尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡；（3） 尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等当塑件壁厚均
18、匀时，冷却水孔与型腔表面的距离应处处相等；（4） 强化浇口处的冷却；（5） 应降低进水与出水的温差；（6） 冷却水孔应避免设在塑件熔接痕处；（7） 合理选择冷却水道的形式；（8） 合理确定冷却水管接头位置；（9） 冷却系统的水道尽量避免与模具上其他结构（如推杆、小型芯孔等）发生干涉现象，设计时要通盘考虑；（10） 冷却水管进出接头应埋入模板内，以免模具在搬运过程中造成损坏。注塑模温对塑料熔体的流动、固化定型、生产率以及塑件的形状和尺寸精度有着直接的影响。注射成型时，不同的塑料对模温有着不同的要求，控制适宜的模温来保证塑料熔体具有最佳的流动性，易于充满型腔，并使塑件脱模后的收缩、翘曲变形小，形状
19、与尺寸稳定，具有较高的物理力学性能以及较高的表面质量。通过调节温度与控制系统可收到如下效果：（1） 改善成型性能：可以使模塑温度保持是适应于塑料的规格温度，以改善成型性能；（2） 稳定尺寸精度：如果塑模温度发生变化，则塑料的收缩率也会有很大的变动，尤其对结果性塑件，因此，若塑模温度保持一定，收缩率也就得到稳定，塑件的尺寸精度自然就稳定了；（3） 减少塑件变形：提高塑件精度；（4） 改善塑件表面质量：消除外观缺陷，合理的模温可提高塑件的外观质量和降低表面粗糙度。冷却系统的计算：模具为中小型，可用下面的方法简单计算，如下： 1、计算单位时间内从型腔中散发出的总热量（Q总=Q1）：1）计算每次需要的
20、注射量（Kg或cm） G=G件+G浇 =14.8x10 -3 +0.72x1.05 =0.77Kg2）确定生产周期（s） t=t注 + t冷 + t脱 =50s（式中数值查表得）3）求使用的塑料单位热流量Qs（Kj/Kg）查表得ABS单位热流量 310400 Kj/Kg4）求每小时需要注射的次数 N=3600/50 =72次 5）求每小时的注射量（Kg/h） W=N.G =72x0.77 图15 =55.44 Kg/h6）求从型腔内发出的总热量（Kj/h） Q总=Q1=N.G.Qs=W.Qs=55.44 x 350=19404 Kj/h2、求冷水的体积流量（m/min） V=q.v=Q/60
21、/ 1.C1（T出 T进）式中，为密度 10Kg/m，C1为水的比热熔 C1=4.187J/（Kg.），T出为水管出口设定温度，T进为水管进口设定温度，Q为凹模带走的热量（Kj/h）取T=T进-T出=5 q.v=1/3 x 19404/60 / 10x4.187x5 =5x10 -3 m/min 3、求冷却水管的直径d（mm） 查表 得 d=8mm 4、求冷却水的平均流速（m/s）； 查表 得 Vmin=1.66m/s5、计算凹模上应设冷却管的总长度（m），由于传热面积A=dL。所以：L=A/d =0.298m=298mm6、求凹模所需冷却管根数 N=L/B=490/1603 以上为模具冷却系
22、统计算过程，由于模具下模板结构复杂，不好设置冷却管道，因此冷却管道只设在上模板中。表5冷却水管直径d（mm）最低流速v（m/s）冷却水体积流量v（m/min）81.665.0 x 10 -3101.326.2 x 10 -3121.107.4 x 10 -3150.879.2 x 10 -3200.6612.4 x 10 -3由于制品平均壁厚为2.0mm，制品尺寸又较小，其循环回路如下： 十二、导向机构的设计 为了保证注射模准确合模与开模，在注射模中必须设置导向机构。导向机构的作用是导向、定位以及承受一定的侧向压力。 本设计采用导柱导向机构设计导柱和导套时应注意以下几点：（1） 导柱应合理地均
23、匀布置在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具的强度。（2） 导柱的长度应比型芯（凸模）端面的高度高出68mm，以免型芯进入凹模时与凹模相碰而损坏。（3） 导柱和导套应有足够的耐磨度和强度，常采用低碳钢经渗碳0.50.8mm，淬火4855HRC,也可采用T8A碳素工具钢，经淬火处理。（4） 为了使导柱能顺利地进入导套，导柱端部应做成锥形或半球形，导套前端要倒角。 （5） 导柱设在动模一侧可以保护型芯不受损伤，而设在定模一侧则便于顺利脱模取出塑件，因此可根据需要而决定装配方式。 （6） 一般导柱滑动部分的配合形式按H8/f8，导柱和导套固定部分配合按H7/k6，导套外径的
24、配合按H7/k6。 （7） 除了动模、定模之间设导柱、导套外，一般还在动模座板与推板之间设置导柱和导套，以保证推出机构的正常运动。（8） 导柱的直径应根据模具大小而决定，可参考标准模架数据选取。导柱与导套的结构图如下：导柱与导套在模板上的分布图如下：十三、脱模机构的设计 在注射成型的每一循环中，都必须使塑件从模具型腔中或型芯上脱出，模具中这种脱出塑件的机构称为脱出机构（或称推出机构、顶出机构）。 设计脱模机构时，应遵循以下原则：（1） 结构可靠：机械的运动准确、可靠、灵活，并有足够的刚度和强度。（2） 保证塑件不变形、不损坏。（3） 保证塑件外观良好。（4） 尽量使塑件留在动模一边，以便借助于
25、开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。 根据以上原则，在模具上设计顶杆的大小与位置，顶杆就是脱模推出机构，即将塑件从型芯上顶出。顶杆见零件图，顶出时受力均衡，直径都为。 顶出行程计算： 式中 所需顶出行程 型芯成型高度 e 顶出行程富裕量（mm） =15+5=20（mm）所需开模行程计算 式中 开模行程（mm） 塑件及浇注系统在开模方向上的总投影高度（mm） 动定模型芯突出分型面的高度总和（mm） e 取件及取出浇注系统凝料的开模行程富裕量（mm） 推杆机构如图：十四、模架的选择 根据所选设计的定模型腔的尺寸和设计所需，选用型号，315L（1）系列的模架。其主要参数如下： 凹模板厚度 A=32mm
26、 脱模板厚度 B=32mm 垫块厚度 C= 80mm 垫块宽度 B= 45mm 模具的闭合厚度 H= 290mm 定模座板厚 H= 32mm 动模座板厚 H=32mm 推杆固定板 =12.5mm 推 板 =16mm 模板 宽 B=315mm L=315mm 座板 宽 B=365mm L=365mm 推板长度 B=213mm 导柱 = 32mm 导套 = 42mm推杆 = 4mm十五、压力机的校核（1）最大注射量的校核式中 注射机公称质量注射量 注射机最大注射量的利用系数，取0.8 塑件的质量 浇注系统等废料的质量塑件质量5.72g，浇注系统质量3.63g则每次注射所需塑料量为45.72+3.6
27、3=26.51g 注射机的最大注射量600.8=48g26.51g，故能满足要求。（2）锁模力与注射压力的校核 锁模力可按校核式中 p模具型腔内塑料熔体平均压力（），一般为注射压力的0.30.65倍，通常为2040。 取25 A塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和（cm） F注射机额定锁模力（N） 投影面积计算 估算： =7259.68+180+50.24+8 =7497.92mm=7.50cm代入上式得 F=257.50=187.5（KN） 由于F=500KN 故满足（3）注射机开模行程的校核式中 注射机行程（SK=170mm） 脱模距离（顶出距离） 塑件高度+浇注系统高度 则 +10=5
28、2+17+10=79mm170mm 故能满足要求十六、参考文献塑料制品成型及模具设计 湖南科学技术出版社 叶久新 王群 主编 2004.7塑料模具技术手册 塑料模具技术手册编委会编 1997.6几何量公差与检测 上海科学技术出版社 甘永立 主编 2004.7画法几何及机械制图 重庆大学出版社 贺光谊 唐之清 1994.6设计体会 毕业设计是对大学三年所学知识与能力的综合应用和检测，是每一个合格的大学生的比经工程，也是一个重要的实践性教学环节。本次毕业设计，不仅培养了我们正确的设计思想，同时也让我们掌握了工程设计的一般程序和方法，以及锻炼了我们综合运用知识的能力。在本次设计过程中，我们大量阅读了各种技术资料及手册，不仅认真探讨了模具设计领域内的各种问题，而且对塑料零件的性能等问题进行了研究。因此，本次设计不仅加深了自己对专业所学知识的理解和认识，进一步提高了我们的绘图能力。在本次毕业设计中，张蓉老师给了我们耐心的指导，并在设计中及时给予我们解答疑难，让我在本次毕业设计中知识能力得到了一个质的飞跃，这对我们将来都会产生深远影响。并且，在设计过程中还得到了其他老师和各组同学的热忱帮助，在此表示感谢！由于本人知识有限，实际经验不足，因此设计中难免还存在着或多或少的不足之处，敬请各位老师批评指正，本人将不胜感激。 毕业设计：刘建峰 年5月