飞镖羽注射模设计-模具设计与制造大学论文.doc

毕 业 论 文
题目：飞镖羽注射模

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学院(系)：
机电工程系
专业：
模具设计与制造
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毕业论文诚信声明
本人郑重声明：
所呈交的毕业论文《飞镖羽注射模设计》是本人指导老师的指导下，独立写作的结果。论文中所引用是他人的无论以何种方式发布的文字，都已标注。本声明的法律结果由本人自己承担。
毕业论文作者签名： 日期:2011.04.26

绪论
模具是现代工业生产的基础工艺装备，在国民经济中占重要地位。在电子、汽车、 电机、仪表、家电和通讯等产品中，60%~80%的零件都要依靠模具成型。用模具生件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗。是其他加工法法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的
质量，效益和新产品的开发能力。
模具工业是国民经济的基础产业，模具工业的发展标志着一个国家工业水
平及产品的开发能力，汽车工业中新车型的开发与批量生产，家电工业及日用品工业的产品开发都与模具行业的发展息息相关，模具技术的应用为我国模具行业的发展起到了重要的推动作用。模具技术已成为技术发展中最具活力、创造效益最高的应用领域。同时，模具工业也是普及、应用最成熟的行业之一。模具不是批量生产的产品。它具有单件生产和对特定用户的依赖特性。就模具行业来说，引进国外先进技术，不能采用通常的引进产品许可证和技术转让等方式，而主要是引进已经商品化了的CAD/CAM/CAE软件和精密加工设备等。新兴的模具CAD技术很大程度上实现了企业的愿望。近年来，CAD技术的应用越来越普遍和深入，大大缩短了模具设计周期，提高了制模质量和复杂模的制造能力。

塑料注射成型工艺的最大特点就是复制，能够复制所需要的直接或间接使用的制品，是一种适宜大批量生产的工艺。模具是塑料成型加工的一种重要的工艺装备。模具生产的最终产品的价值往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。特别是在塑料产品的生产过程中，塑料模具的应用极其广泛，在各类模具中的地位也越来越突出，成为各类模具设计，制造与研究中最具有代表意义的模具之一。而注射模已经成为制造塑料制造品的主要手段之一，且发展成为最有前景的模具之一。注射成型是当今市场上最常用、最具前景的塑料成型方法之一，因此注射模具作为塑料模的一种，就具有很大的发展前景。

注射成型作为一种重要的加工方法，在家电行业、汽车工业、机械工业等都有广泛应用，而且生产的制件具有高精度、复杂度高、生产率高和消耗低的特点。在注射成型工艺中，涉及设备和原材料状况、制品设计、工艺条件等多种因素，模具是与这些因素紧密相连的关键环节，模具结构的合理性和质量的好坏直接影响到制品的质量以及整个工艺过程的效率和效益。

本节主要讲述的是塑料飞镖羽的模具设计的总过程以及型芯和型腔加工的工艺等。

目 录

（一）成型工艺规程的编制
1.1. 塑件的原材料分析
1.2. 计算塑件的体积和质量
1.3.塑件注射工艺参数的确定
（二） 注射模的结构设计
2.1. 分型面选择
2.2. 确定型腔的排列方式
2.3.浇注系统设计
2.4.抽芯机构设计
2.5.腔和型芯工作尺寸计算
(三）模具设计的有关计算
3.1型腔和型芯工作尺寸计算
3.2. 型腔侧壁厚度和底板厚度计算
（四）模具加热和冷却系统的计算
（五）模具闭合高度的确定
(六）注射机有关参数的校核
(七）绘制模具总装图和非标准零件工作图
（八）致谢
（九）参考文献
（十）附录：本模具结构特点

（一） 成型工艺规程的编制
1.塑件工艺性分析
1)塑件的原材料分析
塑件的材料采用聚丙烯，属热塑性塑料。从使用性能上看，该塑料刚度好，耐水、耐热塑性，其介电性能与温度和频率无关，是理想的绝缘材料；从成型性能上看，该塑料吸水性好小，熔料的流动性好，成型容易，但收缩率大。另外，该塑料成型时易产生缩孔、凹痕、变形等缺陷，成型温度低时，方向性明显，凝固速度较快，易产生内应力。因此，在成型时应注意控制成型温度，浇注系统应较缓慢散热，冷却速度不宜过快。
2)塑件的结构和尺寸精度、表面质量的分析
①　 结构分析。从零件图上分析，该零件总体形状为飞镖，总长为90mm,该零件有四片羽翼，高为15mm,长为45mm,四片羽翼相互对称排布，飞镖的头部为螺纹，因此，模具设计时必须设置侧抽芯机构，该零件属于中等复杂程度。
②　 尺寸精度分析。该零件在尺寸精度上为一般尺寸精度，无特殊要求，由此，对应的模具相关零件的尺寸可以保证。
从塑件的壁厚上来看，壁厚最大处为5mm,最小壁厚处为1.5mm,壁厚差为3.5mm,较均匀，有利于零件的成型。
③　 表面质量的分析。该零件的表面除要求没有毛刺外，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。
综上分析看出，注塑时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。
3）计算塑件的体积和质量

计算塑件的质量是为了选用注射机及确定型腔数目。经计算，塑件的体积

为V=7500mm3;根据设计手册可查的聚丙烯的密度为p=0.9g/cm3故塑件的质量为

w=vp=6.75g。

采用一模两件的模具结构，考虑其外形尺寸、注射时所需压力和工厂现有

设备等,初选用注射机为XS-Z-30型。

4）塑件注射工艺参数定的确定
根据设计手册并参考工厂实际用的情况，聚丙烯的成型工艺参数可作如

下选择：成型温度为170~1900C;注射压力为80MPa左右。

必须说明的是，上述工艺参数再试模时需作适当调整。

（二）注射模的结构设计
注射模结构设计主要包括：分型面选择、模具型腔数目的确定及型腔的

排列方式和冷却水道布局、浇注系统形式、浇口位置、模具工作零件的结构设计、

抽芯机构的设计、推出机构的设计等内容。

1）分型面选择
模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。设计时应根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。该塑件为飞镖，无配合部分，

表面质量无特殊要求，选用水平分型方式既可降低模具的复杂程度，减少模具加

工难度，又便于成型后的脱模。故选用水平方式分型比较合理。

2）确定型腔的排列方式
本塑件在注射时采用一模两件，即模具需要两个型腔。综合考虑浇注

系统、模具结构的复杂程度等因素宜采取横向对称排列方式。这种排列方式的最

大优点是便于设置抽芯机构，其缺点是熔料进入型腔到另一端的熔料流程较长，

但因该塑件较小，故对成型没有太大的影响。

若采用竖向排列方式，显然料流长度较短，但抽芯机构布置则相当困难，

势必会成倍增大模具结构的复杂程度。

3）浇注系统设计
(1)主流道设计。根据设计手册查的XS-Z-30型注射机喷嘴的有关尺寸。喷嘴

前端孔径为d1=2mm;喷嘴前端球面半径SR1=12mm。

根据模具主流道与喷嘴SR=SR1+（1~2）mm及d=d1+(0.5~1)mm,取主

流道球面半径SR=13mm,小端直径d=4.5mm。

为了便于将凝料从主料道中拔出，将主流道设计成圆锥形其斜度为

10~30，经换算得主流道大端直径D=8.5mm。为了使熔料顺利进入分流道，可在

主流道出料端设计半径r=5mm的圆弧过渡。

（2）分流道设计。分流道的形状及尺寸，应根据塑件的体积、壁厚、形状复

杂程度、注射速率、分流道长度等因素来确定。本塑件的形状不算太复杂，熔料

填充型腔比较容易。根据型腔的排列方式可知分流道的长度较短，为了便于加工

起见，选用截面形状为半圆形分流道，取R=4mm。

（3）浇口设计。根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为理

想。选择壁厚为5mm处进料，料由厚处往薄处流，而且将其设在分型面上有利

于填充和排气。采用截面为圆形的侧浇口，初选尺寸为2mm*5mm,试模时修正。
4）抽芯机构设计
本例的塑件有四片羽翼，其中两个羽翼垂直分型面方向，另两个羽翼平

行分型面方向，垂直分型面的两个羽翼会阻碍成型后塑件从模具脱出。因此成型

的四片羽翼的零件必须做成活动的型芯，即须设置侧分型机构。

本模具采用4个各900的哈夫模块（斜滑块）侧分型抽芯机构。

（1）确定抽芯距。抽芯距一般应大于成零件的深度，本例中塑件的四片羽

翼的厚度为1.5mm,高为15mm。另加3mm~5mm的抽芯安全系数，可取抽芯距S抽

=18mm。

（2）滑块与侧型芯的连接方式设计。本例中侧抽芯机构主要用于成型零件

的四个斜滑块。由于其尺寸较小，考虑到型芯强度和装配问题，采用整体式

结构。

(3)滑块的导滑方式。本例中为使模具结构紧凑，降低模具复杂程度，拟

采用整体式滑块和整体导向槽的形式。为提高滑块的导向精度，装配时可对导向

槽或滑块采用配磨的装配方法。

(4)滑块的导滑方式和定位装置设计。各个滑块端头都焊有截面为平行四

边形的导块，每个导块伸到对应导板的平行四边形孔内，开模时，利用T形

拉杆拉动导块在导板的平行四边形孔内移动，完成侧分型动作。由于导块始

终在导板的平行四边形孔内移动，故不需要设置定位装置。弹簧在本例中起

两个作用，一是，侧分型作用，二是，辅助定位作用。

5）成型零件结构设计
（1）凹模的结构设计。本例中模具采用一模两件的结构形式，考虑加工难

易程度和材料的价值利用等因素，凹模采用镶嵌式结构。由四个侧滑块组成。

（2）凸模结构设计。本模具结构中不需设置凸模结构。

(三）模具零件的有关尺寸计算
成型零件的工作尺寸的计算方法有以下两类:一类是按平均收缩

率、平均制造公差和平均磨损量进行计算；另一类是按极限收缩率、极限制造公

差和极限磨损量进行计算。前一种计算方法简便易行，但预留偏移量有不当之处，

对设计高精度塑件的模具不利；后一种计算方法是以保证所成型的塑件全部在规

定的公差带内为出发点，通过验算能发现所假设条件是否正确，以便及时修正，

但计算比较繁琐。

本例中成型零件工作尺寸采用平均法计算。查表并经计算得聚丙

烯平均收缩率为Scp=2.0%，考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取

δz=△/3。

1）型腔径向尺寸计算
( 1）型腔径向尺寸

已知在规定条件下的平均收缩率Scp,塑件尺寸Ls0-△,磨损量δc,则塑件的平

均尺寸为Ls-△/3,则型腔的平均尺寸为Lm+δz，型腔的磨损量为δc/6时，

型腔的平均尺寸Lm=Ls+Ls*Scp-3/4*△=10mm

型腔深度和型芯高度尺寸
(2)型腔深度尺寸
已知规定条件下的平均收缩率Scp,塑件的尺寸Hs0-△,由于型腔的底面和型

芯的端面磨损很小，所以可以不考虑磨损量δc,则有

Hm=[Hs+Hs*Scp-(1/2—2/3)△]+δz0 =85mm

2）型腔侧壁厚度和底板厚度计算

塑料模型腔壁厚及底板厚度的计算是模具设计中经常遇到的重要问题，

尤其在大型模具设计中这种问题更为突出。目前许多单位都凭经验决定，但常因

估计不准确而造成模具报废或材料浪费。为此，建立科学的计算方法非常必要。

目前常用的计算方法有按强度和按刚度条件计算两大类，但实际的塑料模具却要

求既不允许因强度不足而发生明显变形，甚至破坏，也不允许因刚度不足而发生

过大变形。因此在模具设计中要求对强度及刚度加以合理考虑。

本例中因是小型塑件，强度不足则是主要矛盾，故按强度条件计算型腔

壁厚和底板厚度。

(1)型腔侧壁厚度计算

凹模为整体式型腔，根据整体式侧壁厚度计算公式，有

=20mm

（2）底板厚度的计算

根据整体式型腔底板的厚度计算公式，有
=24mm

(四）模具加热系统和冷却系统的计算

本塑件在注射成型时不要求有太高的模具温度，因而在模具上不需要设

置加热系统。可计算来确定是否需要冷却系统，设模具平均温度为400C，用常温

200C的水作为模具的冷却介质，其出口温度为300C,单位时间注射量m每小时为
0.26kg/h

塑件在硬化时每小时释放的热量为h=59*104J/kg,冷却水的体积流量V有公式

的：=0.61*104m3/min

有上述计算可知，因为模具每分钟所需的冷却体积流量较小，故可不设冷却系统，

依靠空冷的方式冷却模具即可。

（五）模具闭合高度的确定
定模座板H1=62mm;动模座板H2=62mm;因而模具的闭合高

度H=H1+H2=124mm

(六）注射机有关参数的校核

本模具的外形尺寸为364mm*174mm*124mm。XS-Z-30型注射机模板最

大的安装尺寸为250mm*280mm,故能满足模具的安装要求。

XS-Z-30型注射机所允许模具的最小厚度为Hmin=60mm,最大厚度

Hmax=180mm,既满足模具的Hmin<H<Hmax安装条件。

经查资料XS-Z-30型注射机的最大开模行程S=160mm,由于侧抽芯距较

短，不会过大增加开模距离，注射机的开模行程足够。

经验证，XS-Z-30型注射机能够满足使用要求，故可采用。
（七）绘制模具总装图和零件工作图
本模具的总装图及部分零件工作图，如附件所示。

本模具的工作原理：开模时，动模向下移动，带动动模上的4个导块

和固定在动模上的T形拉杆均向下移动。当T形拉杆碰到定模上的4个导块时，

带动导块沿导板的两个料孔向下。使定模哈夫向下向模外移动。此时，弹簧亦起

同样的作用；此时，动模中的导块也碰到固定在定模上的T形拉杆，拉杆使4

个导块沿导板的斜孔向上向模外移动，此时，弹簧亦起同样的作用；完成4个哈

夫的侧分型后，用手从模具中取出塑件和浇道凝料。合模时，动模向上移动，当

动模的2个哈夫碰到定模的2个哈夫时，推动四个哈夫合模复位。。此时，各弹

簧亦起复位作用。

（八)致谢

致谢

经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的
毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督
促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。 在
这里首先要感谢我的导师陈老师。陈老师平日里工作繁多，但在我做毕业设
计的每个阶段，从外出实习到查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后
期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂
烦琐，但是陈老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩陈老师的专业水平外，
他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的
学习和工作。 其次要感谢和我一起作毕业设计的同学，他们在本次设计中勤奋
工作，克服了许多困难来完成此次毕业设计，并承担了相应部分的工作量。如果
没有他们的努力工作，此次设计的完成将变得非常困难。然后还要感谢大学所有
的老师，为我打下坚实的机械专业知识的基础；同时还要感谢所有的同学
们，正是因为有了你们的支持和鼓励。此次毕业设计才会顺利完成。 最后感谢
南昌理工学院大学四年来对我的大力栽培！感谢专家教授在百忙中对本论文进行
答辩！

（九）参考文献
参考文献
[1] 塑料模塑工艺与塑料模具设计[M]。北京：机械工业出版社，2001
[2] 塑料成型工艺及模具设计[M]。北京：高等教育出版社，2005
[3] 塑料模具设计[M]。北京：机械工业出版社，2007
[4] 《模具设计手册》编写组。塑料模设计手册[M]。北京：机械工业出版社，
2001
[5] 《塑料模具设计手册》编委会编。塑料模具设计手册。北京：机械工业出版
社，1997
[6] (日)村上宗雄等编。最新塑料模具手册。王旭，黄伟民译。上海：上海科技

文献出版社，1995

[7]李得群，唐志玉编。中国模具设计大典：第2卷轻工模具设计。南昌：江西

科学出版社，2003

[8]宋玉恒主编。塑料模具设计实用手册。北京：航空工业出版社，1996

[9]李琴蕊主编。塑料模具设计。第2版。西安：西北工业大学出版社，1991

[10]黄锐主编，塑料成型工艺学。北京：中国轻工业出版社，1997

（十）附录 本模具结构的特点
(1) 一模两件。对称布置，侧浇口从飞镖头部中心进料，单分型面注射模

(2) 采用4个900的哈夫模块（斜滑块）侧抽芯机构；完成飞镖尾部翼翅和头部螺

纹的侧分型抽芯。4个哈夫模块的左右两端头各焊一个导块（共8个导块），8

个导块穿在导板的斜孔中。当8个导块在导板的8个斜孔中移动时，可带动4

个哈夫模块向模外运动，完成侧分型

（3）不需要设置推出机构，亦无复位机构