塑料仪表盖注塑模具设计正文

JIUJIANG UNIVERSITY

毕 业 设 计

题 目 塑料仪表盖I注塑模具设计 英文题目Injection Mold Design of the Plastic Meter CoverI

院 系 机械与材料工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名 夏茂龙 年 级 2007（机A0732） 指导教师 满 达 虎

二 零 一一 年 六 月

摘 要

论文对塑件的成型工艺进行了可行性分析，介绍了该仪表盖零件的模具设计流程，给出了模具结构与设计要点，同时对注塑机的各项参数进行严格校核以及模具相关结构的重要参数进行分析。综合多方面因素进行分析、比较，在多种可行性设计方案中选择最优设计方案，以实现产品的顺利顶出，保证产品的自动化生产，节省材料，提高生产效率。

【关键词】注塑模具；抽芯机构；分型面

Abstract

The thesis mainly introduced the mold design process of the meter

caver-parts, given the mold structure of the injection mold and the mold design essentials. Meanwhile to the injection parameters strict checking and mold structure correlative analysis of the important parameters. Comprehensive many sided element analysis and comparison, in a variety of feasibility design to choose the optimum design of products, in order to realize the smooth ejection, assure product automation production, saving material and improve production efficiency.

【Key words】Injection mold; core-pulling mechanism; parting surface

目 录

前言 ........................................................................ 1 第一章 概论 ................................................................ 2 1.1模具在工业生产中的地位 .............................................. 2 1.2 代模具制造中的新技术 ................................................ 3 1.3 我国的模具工业的现状 ................................................ 5 1.4 我国的模具行业的发展趋势 ............................................ 5 第二章 塑料罩的结构设计 ................................. 错误！未定义书签。 2.1 设计要求 .............................................................. 8 2.2 塑件成型工艺的可行性分析及修改说明 ................................ 8

2.2.1 产品精度分析 ....................................................... 8 2.2.2 脱模斜度设计 ....................................................... 8 2.2.3 塑件壁厚分析 ....................................................... 9 2.2.4 圆角设计 .......................................................... 11

2.3 修正后的产品图 ...................................................... 12 第三章 模具结构设计 ...................................................... 12 3.1 分型面位置的确定 .................................................... 12 3.2 型腔数量和排列方式的确定 .......................................... 13

3.2.1 型腔数量的确定 ................................................... 13 3.2.2 产品布局 ......................................................... 13

3.3 脱模机构方案的确定 ................................................. 13

3.3.1 脱模机构的设计原则 ............................................... 13 3.3.2 脱模机构的可行方案设计 ........................................... 14

3.4 侧型芯与滑块的设计 ................................................. 17

3.4.1 侧型芯设计 ....................................................... 17 3.4.2 滑块设计 ......................................................... 17

第四章 注塑机型号的选择 ................................................. 18 4.1 注塑成型工艺简介 .................................................... 18 4.2 注塑成型工艺条件 .................................................... 19 4.3 按预选型腔数选择注塑机 ............................................. 20

4.3.1 注塑机的初步选择原则 ............................................. 20 4.3.2 注塑机型号的选择 ................................................. 22 4.3.3 注塑机参数校核 ................................................... 23

第五章 模具设计 .......................................................... 25 5.1 模架的选择 .......................................................... 25

5.1.2 模架尺寸的确定 ................................................... 26 5.1.3 注塑机的再次校核与确定 ........................................... 26

5.2 浇系统的设计 ........................................................ 26

5.2.1 主流道设计 ....................................................... 27 5.2.2 分流道设计 ....................................................... 28 5.2.3 浇口设计 ......................................................... 30 5.2.4 冷料井设计 ....................................................... 31

5.3 脱模力计算 .......................................................... 32

5.3.1 正压力计算 ....................................................... 32 5.3.2 包紧力计算 ....................................................... 32 5.3.3 脱模力计算 ....................................................... 33

5.4 推杆设计 ............................................................. 34

5.4.1 推杆尺寸计算 ..................................................... 34 5.4.2 推杆的固定形式 ................................................... 34

5.5 支承板板厚设计 ...................................................... 35 5.6 排气系统设计 ........................................................ 35 5.7 冷却系统设计 ........................................................ 36

5.7.1 温度调节对塑件质量的影响 ......................................... 36 5.7.2 温度调节系统的要求 ............................................... 36 5.7.3 冷却系统设计 ..................................................... 36

（1）、激光快速成型技术(RPM)发展讯速，我国已达到国际水平，并逐步实现商品化。世界上已经商业化的快速成形工艺主要有SLA(立体光刻)、LOM(分层分体制造)、SLS(选择性激光烧结)、3D-P(三维印刷)。

清华大学最先引进了美国3D公司的SLA250(立体光刻或称光敏树脂激光固化)设备与技术并进行开发研究，经几年努力，多次改进，完善、推出了“M-RPMS-型多功能快速原型制造系统”(拥有分层实体制造-SSM、熔融挤压成型-MEM)，这是我国自主知识产权的世界唯一拥有两种快速成形工艺的系统(国家专利)，具有较好的性能价格比。

（2）、无模多点成形技术是用高度可调的冲头群体代替传统模具进行板材曲面成形的又一先进制造技术，无模多点成形系统以CAD/CAM/CAT技术为主要手段，快速经济地实现三维曲面的自动成形。吉林工大承担了有关无模成形的国家重点科技攻关项目，已自主设计并制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备。我国这项技术与美国的麻省理工学院、日本东京大学、日本东京工业大学相比，在理论研究和实际应用方面均处领先地位，目前正向着推广应用方面发展。 （3）树脂冲压模具首次在国产轿车的试制中得到成功应用。一汽模具制造有限公司设计制造了12套树脂模具用于全新小红旗轿车的改型试制，这12套模具分别是行李箱、发动机罩、前后左右翼子板等大型复杂内外覆盖件的拉延模具，其主要特点是模具型面以CAD/CAM加工的主模型为基准，采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形，凸凹模间隙采用进口专用蜡片准确控制，模具的尺寸精度高，制造周期可缩短二分之一至三分之二，制造费用可节省1000万元左右(12套模具)。为我国轿车试制和小批量生产开辟了一条新途径，属国内首创。瑞士汽巴精化有关专家认为可达90年代国际水平。

（4）现场化的模具检测技术精密模具的发展对测量的要求越来越高。精密的三坐标测量机，长期以来受环境的限制，很少在生产现场使用。新一代三座标测量机基本上都具有温度补偿及采用抗振材料，改善防尘措施，提高环境适应性和使用可靠性，使其能方便地安装在车间使用，以实现测量现场化的特点。

1.3 我国的模具工业的现状

我国模具工业起步晚，底子薄，与工业发达国家相比有很大的差距，但在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发迅速。据统计，我国（未包括香港、台湾、澳门）现有模具生产厂近2万家，从业人员约50万人，―九五‖期间的年增长率为13%，2000年总产值为270亿元，占世界总量的5%。但从总体上看，自产自用占主导地位，商品化模具仅为1/3左右，国内模具生产仍供不应求，特别是精密、大型、复杂、长寿命模具，仍主要依赖进口。目前，就整个模具市场来看，进口模具约占市场总量的20%左右，其中，中高档模具进口比例达40%。因此，近年来我国模具发展的重点放在精密、

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大型、复杂、长寿命模具上，并取得了可喜的成绩，模具进口量下降，模具技术和水平也有长足的进步。

目前，我国的模具正处在告诉增长时期，尤其是塑料模具近年来发展相当快，2002年已猛增到140亿元左右。当前国内塑料模具市场以塑料模具需求量最大，其中发展重点为工程塑料模具，这是与工程塑料的快速发展分不开的。预测塑料建材件模具需求量将增长较快。 但是，我们国家的模具产业并不是完美的。虽然我国模具总量目前已达到相当规模，模具水平也有很大提高，但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家许多。当前存在的问题和差距主要表现在以下几方面： (1) 总量供不应求

国内模具自配率只有70%左右。其中低档模具供过于求，中高档模具自配率只有50%左右。

(2) 企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构均不合理

我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。2004年，模具进出口之比为3.7﹕1，进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元，为世界模具净进口量最大的国家。

(3) 模具产品水平大大低于国际水平，生产周期却高于国际水平

产品水平低主要表现在模具的精度、型腔表面粗糙度、寿命及结构等方面。 (4) 开发能力较差，经济效益欠佳

我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合1万美元，国外模具工业发达国家大多是15～20万美元，有的高达25～30万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。

造成上述差距的原因很多，除了历史上模具作为产品长期未得到应有的重视，以及多数国有企业机制不能适应市场经济之外，还有下列几个原因： ① 国家对模具工业的政策支持力度还不够

虽然国家已经明确颁布了模具行业的产业政策，但配套政策少，执行力度弱。目前享受模具产品增值税的企业全国只有185家，大多数企业仍旧税负过重。模具企业进行技术改造引进设备要缴纳相当数量的税金，影响技术进步，而且民营企业贷款十分困难。 ② 人才严重不足，科研开发及技术攻关投入太少

模具行业是技术、资金、劳动密集的产业，随着时代的进步和技术的发展，掌握并且熟练运用新技术的人才异常短缺，高级模具钳工及企业管理人才也非常紧张。由于模具企业效

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益欠佳及对科研开发和技术攻关重视不够，科研单位和大专院校的眼睛盯着创收，导致模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少，致使模具技术发展步伐不大，进展不快。 ③ 工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低

近年来我国机床行业进步较快，已能提供比较成套的高精度加工设备，但与国外装备相比，仍有较大差距。虽然国内许多企业已引进许多国外先进设备，但总体的装备水平比国外许多企业低很多。由于体制和资金等方面的原因，引进设备不配套，设备与附件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较妥善的解决。 ④ 专业化、标准化、商品化程度低，协作能力差

由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，模具专业化水平低，专业分工不细致，商品化程度低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占40﹪左右，其余为自产自用。模具企业之间协作不畅，难以完成较大规模的模具成套任务。模具标准化水平低，模具标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，特别是对模具制造周期有很大影响。 ⑤ 模具材料及模具相关技术落后

模具材料性能、质量和品种问题往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢材相比有较大差距。塑料、板材、设备性能差，也直接影响模具水平的提高。

1.4 我国模具行业的发展趋势[1]

1模具日趋化。

2模具的精度将越来越高。10年前精密模具的精度一般为5微米，现已达到2-3微米。1微米精度的模具也将上市。 3多功能复合模具将进一步发展。

4热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高。

5随着塑料成型工艺的不段发展与改进，气辅模具及适应高压注塑成型等工艺的模具也将随之发展。

6标准件的应用将日益广泛。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，还能提高模具的质量和就降低模具制造成本。 7快速经济模具的前景十分广阔。

8随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高。同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。

9以塑代钢、以塑代木的进程一步加快，塑料模具的比例将不断增大。由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对塑料模具的要求也越来越高。

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10模具技术含量将不断提高。

第二章 仪表盖的结构设计

2.1 设计要求

图2-1

表2-1 单位：mm

材 料 POM

尺寸序号 A 110 B 70 C 65 D 75 E 105 F 13 G 10 H 90 2.2 塑件成型工艺的可行性分析及修改说明

产品的可行性分析主要包括：产品尺寸精度分析；脱模斜度检测；塑件厚度及其均匀性检测；圆角设计。

塑件的修正：对于塑件的精度、壁厚、拔模斜度、圆角等不合理之处加以更正说明，在不影响使用的前提下提出合理可行性的更正措施，以利于工业生产。 `2.2.1 产品精度分析

注塑用材料为POM，查主要技术指标知：POM的收缩率为?s?0.4~0.7。 查表2-1-3[3]知：当?s?0~1时，塑件能得到的高精度为MT2 级，一般精度为MT3级，未注公差为MT5级。所给要求未标注公差等级，按MT5级计算，各尺寸都符合要求。 2.2.2 脱模斜度设计

由于注塑件在开模冷却时会产生收缩，对型芯产生一个包紧力，所给标准塑件没有设置脱模斜度，使得塑件脱模困难，过大的推出力推出时易拉坏插伤塑件。在不影响塑件使用的前提下，为了便于塑件脱模，在塑件的内外表面沿脱模方向设计一定的脱模斜度。

表2-2 单边脱模斜度推荐值[3]

脱模高度\\mm ABS >18~30 >30~50 >50~80 ?'115 1?45' 1?30' 塑件内外表面的脱模高度为60mm，凸台的高度为25mm，所以脱模斜度分

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?'别取115和1?45'。

在模具模型下进行拔模检测结果如图2-2所示：

图2-2

分析：内表面全为负角，外表面全为正角，可正常拔模。 2.2.3 塑件壁厚分析 塑件壁厚对质量的影响[3]：

壁厚过小：成型时流动阻力大，熔体难以充满型腔；

壁厚过大：易产生气泡、缩孔、翘曲等缺陷；增加冷却时间，降低生产效率。

表2-3 ABS的建议壁厚值[3] 单位：mm 最大壁厚 3.18 常用壁厚 2.3 最小壁厚 0.76 厚度检测结果如图2-3 至 图2-8所示：

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