手表托架注射模具设计本科毕业论文.doc

摘 要
本文的主要任务是注塑模具结构设计，内容包括塑料模具的工作原理及应用，塑件分析，模具的各零件设计以及总体设计。
大致的设计思路如下：通过所给塑件的具体分析，确定注塑机；根据所选的注塑机来确定型腔数量和布局；注塑模具的关键是分型面的设计，这关系到产品质量和模具的设计；浇注系统设计包括主流道设计、分流道设计、浇口设计和冷料穴设计；排溢系统设计保证填充效果；成型零件设计计算，保证产品质量和模具的加工制造；导向机构、定出机构、复位机构必须合理；冷却系统设计控制模具温度，影响塑件成型质量。

关键词：
Auto CAD,PROE, 塑料，注射模，注射机。

Injection mold design of watches bracket

The main task of this paper is the structural design of injection molds, including plastic mold of the working principle and application of analysis of plastic parts, mold design and the overall design of the parts.
Rough design ideas are as follows: through the plastic parts to the specific analysis of injection molding machine; according to the selected cavity injection molding machine to determine the number and layout; injection mold is the key to the design surface, it relates to product quality and mold design; gating system design including the design of the mainstream, separate design, gate design and the design of cold-feed points; row overflow filling system design to ensure results; molding part design terms, to ensure product quality and mold manufacturing; oriented institutions, for institutions, reset must be reasonable; cooling system designed to control mold temperature, affecting the quality of molding plastic parts.

Key Words:
Auto CAD,PROE, Plastic, Plastic injection mold, Plastic injection.

14

目 录
前 言 5
1 设计内容 6
2 设计目的 6
3.塑件成型的基本过程 7
4 塑件制品分析 8
5 型腔数量及排列方式 10
6 注射机的选用与校核 11
6.1注塑机的选择 11
6.2注射机的校核 11
6.2.1注射量的校核 11
6.2.2锁模力的校核 12
6.2.3 注射机安装模具部分的尺寸校核 12
7 分型面的确定 13
8 浇注系统设计 14
8.1浇注系统的基本概念 14
8.1.1浇注系统的组成 14
8.1.2浇注系统的作用 14
8.1.3浇注系统设计时要考虑的问题 14
8.2主流道设计 14
8.3 分流道设计 15
8.4浇口的设计 17
8.5 冷料穴的设计 17
9排溢系统的设计 18
10 成形零件的设计 19
10.1 成形零件应具备的性能 19
10.2型芯和型腔的结构形式设计 19
10.2.1型腔结构设计 19
10.2.2型芯结构设计 19
10.3成形零件的工作尺寸设计 19
10.4型腔侧壁和底板厚度的计算 21
11 导向机构设计 23
11.1 导向机构的作用 23
11.2 结构设计 23
12 脱模机构与复位机构设计 24
12.1.脱模机构 24
12.2 脱模机构设计原则 24
12.3 脱模机构的结构设计 25
12.4 顶料机构的设计 25
12.5复位机构设计 25
13 冷却系统的设计 26
13.1 冷却水孔的设计原则 26
13.2 冷却系统的计算 26
14 模具的整体设计 28
结 束 语 29
致 谢 31
参考文献 32

前 言
模具是工业生产的主要工艺设备，是国民经济的基础工业，在生产和生活中发挥着越来越重要的作用。当前，模具工业表现出强劲的发展趋势：模具日趋大型化，模具的精度将越来越高，多功能复合模具将进一步发展，热流道技术推广应用，塑料成型工艺改进和发展，模具标准件应用广泛，快速经济模具前景广阔。
随着工业飞速发展，带来了塑料工业的迅猛发展，石油工业的发展又为塑料工业插上了腾飞的翅膀。塑料制品已进入到人们生活的各个领域，几乎所有的电器都有塑料制品，比如电器罩、电器壳等；还有各式各样的饮料瓶等，可以说人们的生活越来越离不开塑料制品了，带给了我们很大的好处。塑料以其密度小，机械性能好等优点，发展规模将逐步壮大。而模具是塑料工业的基石，必将具有广阔的发展前景。
本次毕业设计，就瞄准这一发展前景，在杨红飞老师的精心指导下，通过对手表托架注射模的设计，深入学习了Pro/E、CAD等制图软件，掌握了注射模具设计的一般方法，注射剂的工作原理及模具制造的专用设备，为今后的工作打下了坚实的基础
本次设计历时一个月，期间的工作如下:首先，在指导老师的带领下去工厂参观学习，了解产品的注塑过程和模具的制造方法，对注射模有了较为整体的思想；进而，弄清自己的具体任务，设计所要达到的要求，确定了提纲以及工作流程，通过各种相关书籍的学习、工具书的查阅以及数据的计算，初步拟好了论文，确定了各个零件的结构和参数；再而，运用制图软件，画出零件图，组装图，整理资料并正式编写设计说明书；最后，交由指导老师审阅，并作相关修改，确定最终图纸及论文。
由于水平有限，加上经验不足，疏漏和错误在所难免，在此恳请各位老师原谅，并给予指正，谢谢！

1 设计内容
根据所给的手表托架零件图，设计一副合理的注塑模。如下图所示：

2 设计目的
1 掌握注射模设计的一般方法；
2 了解注射机的工作原理；
3 了解模具的加工方法；
4进一步掌握设计的一般方法，熟练设计的一般过程。

3.塑件成型的基本过程
注射成型是把塑料原料（一般为经过造粒、染色、加入添加剂等处理后的颗粒料）放入料筒中，经过加热熔化，使之成为高粘度的流体——成为“熔体”，用柱塞或螺杆作为加压工具，使熔体通过喷嘴以较高的压力（约为25～80Mpa）注入模具的型腔中，经过冷却、凝固阶段，而后从模具中脱出，成为塑料制品。
注射成型的全过程可以分为：
（1）塑化过程 现代的注射机基本上是采用螺杆式的塑化装置。塑料原料（成为“物料” ）自送料斗以定容方式送入料筒。通过料筒的电加热和料筒内螺杆旋转的摩擦热使物料熔化，达到一定的温度后即开始注射。注射动作是由螺杆的推进完成的。
（2）充模过程 熔体自注射机的喷嘴喷出后，进入模具的型腔，把型腔内的空气排出，并充满型腔，然后升压到一定的压力，使熔体的密度增加，充实型腔的各部位。
充模过程是注射成形中最主要的过程。由于塑料熔体的流动是非牛顿流动，而且粘度很大，所以在充模过程中的压力损耗、粘度变化，多股汇流等现象，左右着塑件的质量。因此充模过程的关键问题——浇注系统的设计就成为注射模设计过程的重点。现代的设计方法已经御用了CAD/CAE等计算机技术以解决浇注系统设计中疑难问题。
（3）冷却凝固过程 热塑件塑料的注射成形过程是热交换的过程。即：
塑化————注射充模————固化成型
加热————理论上绝热————散热
热交换效果的好坏决定塑件的质量，包括外表质量和内在质量。因此，模具设计时，散热交换也要充分考虑，在现代的设计方法中也采用了计算机辅助设计来解决问题。
（4）脱模过程 塑件在型腔内固化后，必须采用机械的方式把它从型腔内取出，这个动作有脱模机构来完成。不合理的脱模机构对塑件的质量影响很大，但塑件的几何形状是千变万化的必须采用最有效和最好的脱模方式。因此，脱模机构的设计也是注射模具设计的一个主要环节，由于标准化的推广，许多标准化的脱模机构零部件也有商品供应。
由（1）到（4）形成了一个循环。每一次循环，就完成了一次成形，成形一个乃至数十个塑件。

4 塑件制品分析
本塑料制件是手表托架，形状如图所示：

图4-1
它是由两个半圆和一个矩形组成，中间挖空，矩形的一边切开，半圆的一边加两个矩形凸块，形状并不复杂。
塑料制件的设计主要根据使用要求进行，由于塑料有特殊的物理性能，在设计塑件时必须考虑以下几个方面的因素：
1. 塑料的物理性能，如强度、刚性、韧性、吸水性以及对力的敏感性；
2. 塑料的成型工艺性，如流动性；
3. 塑料形状应有利于充模流动、排气、补缩，同时能适应高效冷却硬化（热塑性塑料制品）或快速受热固化（热固性塑料制品）；
4. 塑件在成型后收缩情况及各向收缩率差异；
5. 模具的总体结构，特别是抽心与脱出塑件的复杂程度；
6. 模具零件的形状及其制造工艺。
综合考虑以上的因素，本塑件采用ABS（一种丙烯晴—丁二烯—苯乙烯聚合物，英文全称为：Acrylonitrile-butadiene-styrene）作为原料。
ABS由丙烯晴，丁二烯，苯乙烯共聚而成这三种组分的各自特性，使ABS具有良好的综合力学性能。丙烯晴使ABS有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好的加工型和染色性能。
ABS的特点：无毒，无味，呈微黄色，冲击韧性较好，机械强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电性能良好；易于成型和机械加工，其成型塑件有较好的光泽。
成型收缩率为：0.3%～0.7%，
吸湿性为：0.05%～0.06%
密度为：1.03～1.07g/
其成型特性有：

却水流量和流速来控制模温，从而达到冷却的目的，注射出合格的塑件。
13.1 冷却水孔的设计原则
（1）冷却水孔的数量应尽可能的多，孔径尽可能的大，冷却水道之间的中心距约为水孔直径的3～5倍，水孔直径一般在8mm以上，这样有利于温度的均匀分布；
（2）冷却水孔至型腔表面的距离应尽可能相等，一般为12～15mm范围，距离太近则冷却不易均匀，太远则效率低；
（3）浇口处加强冷却，普通熔融塑料充填型腔的时候，浇口处温度最高；
（4）冷却水孔道不应穿过镶块或其接缝部位，以防止漏水；
（5）冷却管路一般不宜设在型腔内塑料熔接的地方，以免影响塑件强度；
（6）水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧。
13.2 冷却系统的计算
在此设计中，每次所要注射的量为39.74g，由此可以根据公式得到折射一次所放出的热量：
式中：Q——熔融塑料所放出的热量（J）；
G——每次注射的塑料量（包括浇注系统在内，kg）；
H焓——塑料从熔融状态进入型腔的温度到塑件冷却后的脱模温度的焓之差；查表可得，为200.
Q=39.74×200=7948（J）
冷却时所需的冷却水量,公式如下：

式中：M1——通过模具的冷却水质量（Kg）；
T1——熔融塑料进入模腔的温度 （℃），T1=120℃；
T2——制品脱模温度（℃），T2=60℃；
T3——出水温度 （℃），T3=40℃；
T4——进水温度（℃），T4=20℃；
C——塑料的比热容 （J/Kg﹒℃） c=1759；
——导热系数 （J/m﹒℃），=829；
N——每小时的注射次数，n=40.
所以:

根据冷却水处于满流状态下的流速与水管直径的关系，确定模具冷却水管直径D：

式中：——管道内冷却水的流速 （m/s） =0.6m/s;
——水的密度 () =1000.
所以： （mm）
根据上面计算的孔直径值，这里我直接在动模板和定模板上钻通孔，上下各4根水线，并呈对称分布，在孔的端口钻螺纹，与相应尺寸的接口联结，从而达到通水冷却的目的。

14 模具的整体设计
模具整体设计也就是模架的设计。随着现代工业的发展，模体设计已接近标准化，可以从市场上购买相应的模体。标准模体一般包括定模板、动模板、垫块、顶出固定板、顶板、导柱、导套、复位杆等。标准模架有12种结构，15876种规格。在本次设计中，有些零件可以直接在模架生产厂家购买，然后，在相应的零件上做相应的加工；有些零件则可以直接在标准件生产厂家购买，如各种螺钉，定位圈，浇口套等，而且由于标准件的互换性，针对易磨损的元件，我们可以多够几份以备急用。
通过查《模具设计手册》，可以选择型号为3030-AI-40-30-90的模架，各项尺寸参数如下：定模板座和动模板座的长为350mm宽为300mm厚为30mm；定模板和动模板的长为300mm，宽为300mm，厚度分别为40mm，30mm；支撑板厚度为45mm，垫块高度为90mm，推板厚度为25mm，顶杆固定板厚度为20mm。

总装图1

总装图2

总装分解图结 束 语

经过这次毕业设计，我觉得自己学到了很多东西，归纳起来，主要有以下几点：
1、大学四年的时间都是在学习专业理论知识，虽说做过好几门课程设计，但并没有像这次设计一样系统的应用和实践。平时很少接触设计、生产、加工，但是在这次毕业设计过程中，我在知道老师的带领下多次深入工厂了解塑件的注塑方法和原理，模具的工作过程和加工。
2、了解了进行一项设计必不可少的几个阶段。毕业设计能够从理论设计和工程实践相结合、巩固基础知识与培养创新意识相结合、个人作用和集体协作相结合等方面全面的培养学生的素质。
3、学会了更好的查阅资料和利用工具书。平时在课堂上学习的知识不可能全面，作为机制专业的学生，由于专业特点，一项设计很复杂并且需要各个课程的结合应用，因此需要不断的有针对性的查阅资料、工具书。
4、通过毕业设计对以前的理论知识起到了回顾的作用，并对其进一步的加以消化和巩固，更加全面和系统。
5、毕业设计培养了我们严肃认真和实事求是的态度，吃苦耐劳的精神，以及严谨的意识，同学之间的互相帮助在设计中也充分的体现出来了。

致 谢

这次设计终于顺利地完成了，期间有很多人给予我很大的指导和帮助，在此特别要感谢我的导师杨红飞和蔡金平，以及同组的其他同学。还有我要感谢我大学四年的各科任课老师，是他们的教导，我才能很好地完成学业，完成此次设计。同学之间的互相帮助，是我宝贵的财富，我要感谢他们四年来对我的关心和帮助。最后，我感谢各位评委老师，你们辛苦了！

参考文献

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［13］野火论坛，。