手电筒注塑模具设计

XX学校

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毕业设计说明书

课题名称： 手电筒注塑模具设计

学生姓名 学 号 所在学院 专 业 班 级 指导教师

起讫时间： 年 月 日～ 年 月 日

XX学院毕业设计说明书 摘 要

根据塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，选择塑件制件尺寸。本模具采用一出二件，侧浇口进料，注射机采用海天80XB型号，设置冷却系统，CAD和PROE绘制二维总装图和零件图，选择模具合理的加工方法。附上说明书，系统地运用简要的文字，简明的示意图和和计算等分析塑件，从而作出合理的模具设计。

关键词：机械设计；模具设计；CAD绘制二维图；PROE绘制3D图，注射机的选择

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XX学院毕业设计说明书 目 录

摘 要 ......................................................................................................................... I 第1章 绪论 ............................................................................................................... 3

1.1 塑料简介 ................................................................................................................. 3 1.2 注塑成型及注塑模 ................................................................................................. 3 第2章 塑料材料分析 ............................................................................................... 6

2．1 塑料材料的基本特性 ................................................................................................. 6 2．2 塑件材料成型性能 ..................................................................................................... 6 2．3 塑件材料主要用途 ..................................................................................................... 7 第3章 塑件的工艺分析 ........................................................................................... 8

3．1 塑件的结构设计 ......................................................................................................... 8 3．2 塑件尺寸及精度 ......................................................................................................... 9 3．3 塑件表面粗糙度 ....................................................................................................... 10 3．4 塑件的体积和质量 ................................................................................................... 10 第4章 注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定 ......................................... 11

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4．1、注射成型工艺过程分析 ......................................................................................... 11 4．2 浇口种类的确定 ..................................................................................................... 12 4．3 型腔数目的确定 ....................................................................................................... 12 4．4 注射机的选择和校核 ............................................................................................. 12

4.4.1 注射量的校核 ..................................................................错误！未定义书签。 4.4.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核 ...............错误！未定义书签。 4．4．3、模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核 ...............错误！未定义书签。

第5章 注射模具结构设计 ..................................................... 错误！未定义书签。

5．1 分型面的设计 ............................................................................错误！未定义书签。 5．2 型腔的布局 ................................................................................错误！未定义书签。 5．3 浇注系统的设计 ........................................................................错误！未定义书签。

5．3．1 浇注系统组成 ..............................................................错误！未定义书签。 5．3．2 确定浇注系统的原则 ...................................................错误！未定义书签。 5．3．3 主流道的设计 ..............................................................错误！未定义书签。 5．3．4 分流道的设计 ..............................................................错误！未定义书签。 5．3．5 浇口的设计 ..................................................................错误！未定义书签。 5．3．6 冷料穴的设计 ..............................................................错误！未定义书签。

[7]

5．4 注射模成型零部件的设计 .....................................................错误！未定义书签。

5．4．1 成型零部件结构设计 ...................................................错误！未定义书签。 5．4．2 成型零部件工作尺寸的计算 .......................................错误！未定义书签。 5．5 排气结构设计 ............................................................................错误！未定义书签。

5.5.1 凹模宽度尺寸的计算 ........................................................错误！未定义书签。 5.5.2 凹模长度尺寸的计算 ........................................................错误！未定义书签。 5.5.3 凹模高度尺寸的计算 ........................................................错误！未定义书签。

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XX学院毕业设计说明书 5.5.4 凸模宽度尺寸的计算 ........................................................错误！未定义书签。 5.5.5 凸模长度的计算 ................................................................错误！未定义书签。 5.5.6凸模高度尺寸的计算 .........................................................错误！未定义书签。 5．6 脱模机构的设计 ........................................................................错误！未定义书签。

5．6．1 脱模机构的选用原则 ...................................................错误！未定义书签。 5．6．2 脱模机构类型的选择 ...................................................错误！未定义书签。 5．6．3 推杆机构具体设计.......................................................错误！未定义书签。 5．7 注射模温度调节系统 ................................................................错误！未定义书签。

5．7．1 温度调节对塑件质量的影响 .......................................错误！未定义书签。 5．9 模架及标准件的选用 ................................................................错误！未定义书签。

5．9．1 模架的选用 ..................................................................错误！未定义书签。 5.10.侧向抽芯机构类型选择 ............................................................................................... 14 液压油缸侧向抽芯机构设计 ............................................................................................... 14

第6章 模具材料的选用 ......................................................................................... 17

6．1 成型零件材料选用 ................................................................................................... 18 6．2 注射模用钢种 ........................................................................................................... 18 总结 ............................................................................................................................. 18 致谢 ............................................................................................................................. 20 参考文献 ..................................................................................................................... 21

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XX学院毕业设计说明书 第1章 绪论

模具制造是国家经济建设中的一项重要产业，振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经成为广大业内人士的共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%～80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。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。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域。 1.1 塑料简介

塑料是以树脂为主要成分的高分子材料，它在一定的温度和压力下具有流动性。可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状而不发生变化。塑料有很多优异性能，广泛应用于现代工业和日常生活，它具有密度小，质量轻，比强度高，绝缘性能好，介电损耗低，化学稳定性高，减摩耐磨性能好，减振隔音性能好等诸多优点。另外，许多塑料还具有防水、防潮、防透气、防辐射及耐瞬时烧蚀等特殊性能[1]。塑料以从代替部分金属、木材、皮革及无机材料发展成为各个部门不可缺少的一种化学材料，在国民经济中，塑料制作已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。 1.2 注塑成型及注塑模

将塑料成型为制品的生产方法很多，最常用的有注射，挤出，压缩，压注，压延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，几乎的有的热塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精度较高、易于实现全自动化生产等一系列优点。因此广泛用于塑料制件的生产中，其产口占目前塑料制件生产的30%左右。但注射成型的设备价格及模具制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑料件的生产。

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XX学院毕业设计说明书 塑件的壁厚是最重要的结构要素，是设计塑件时必须考虑的问题之一。塑件的壁厚对于注射成型生产具有极为重要的影响，它与注射充模时的熔体流动、固化定型时的冷却速度和时间、塑件的成型质量、塑件的原材料以及生产效率和生产成本密切相关。一般在满足使用要求的前提下，塑件的壁厚应尽量小。因为壁厚太大不仅会使原材料消耗增大，生产成本提高，更重要的是会延缓塑件在模内的冷却速度，使成型周期延长，另外还容易产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小则刚度差，在脱模、装配、使用中会发生变形，影响到塑件的使用和装配的准确性。选择壁厚时应力求塑件各处壁厚尽量均匀，以避免塑件出现不均匀收缩等成型缺陷。塑件壁厚一般在1～4mm，最常用的数值为2～3mm。该管连接件壁厚均匀，周边和底部壁厚均为3mm左右。（3）、塑件的圆角

为防止塑件转角处的应力集中，改善其成型加工过程中的充模特性，增加相应位置模具和塑件的力学角度，需要在塑件的转角处和内部联接处采用圆角过度。在无特殊要求时，塑件的各连接角处均有半径不小于0.5～1mm的圆角。一般外圆弧半径大于壁厚的0.5倍，内圆角半径应是壁厚的0.5倍。

该塑料件表面圆角半径和内部转弯处圆角为1mm。 （4）、孔

塑料制品上通常带有各种通孔和盲孔，原则上讲，这些孔均能用一定的型芯成型。但当孔太复杂时，会使熔体流动困难，模具加工难度增大，生产成本提高，困此在塑件上设计孔时，应尽量采用简单孔型。由于型芯对熔体有分流作用，所以在孔成型时周围易产生熔接痕，导致孔的强度降低，故设计孔时孔时孔间距和孔到塑件边缘的距离一般都尖大于孔径，孔的周边应增加壁厚，以保证塑件的强度和刚度。 3．2 塑件尺寸及精度

塑料制品外形尺寸的大小主要取决于塑料品种的流动性和注射机规格，在一定的设备和工艺条件下流动性好的塑料可以成型较大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比较小。从节约材料和能源的角度出发，只要能满足制品的使用要求，一般都应将制品的结构设计的尽量紧凑，以便使制品的外形尺寸玲珑

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XX学院毕业设计说明书 小巧些。该塑件的材料为ABS，流动性较好，适用于不同尺寸的制品。

塑件的尺寸精度直接影响模具结构的设计和模具的制造精度。为降低模具的加工难度和模具的制造成本，在满足塑件要求的前提下尽量把塑件的尺寸精度设计得低一些。由于塑料与金属的差异很大，所以不能按照金属零件的公关等级确定精度等级。根据我国目前的成型水平，塑件尺寸公差可以参照文献[2]表3-2塑件的尺寸与公关（SJ1372-1978）的塑料制件公差数值标准来确定。根

据任务书和图纸要求，本次产品尺寸均采用MT3级精度，未注采用MT5级精度。 3．3 塑件表面粗糙度

塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。这除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点来保证外，主要是取决于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般为Ra 0.02～1.25?m之间，模腔表壁的表面粗糙度应为塑件的1/2，即Ra 0.01～0.63?m。模具在使用过程中由于型腔磨损而使表面粗糙度不断增加，所以应随时给以抛光复原。

该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高许多，为Ra0.2?m，内部为0.4?m。

3．4 塑件的体积和质量

本次设计中，塑件的质量和体积采用3D测量，在PROE软件中，使用塑模部件验证功能，可以测得塑件的质量（ABS的密度为1.05g/cm3），即可以得出该塑件制品的质量为22.6克。

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XX学院毕业设计说明书 第4章 注射成型工艺方案及模具结构的分析和确

定

4．1、注射成型工艺过程分析[5]

根据塑件的结构、材料及质量，确定其成型工艺过程为：

第一步：为使注射过程顺利和保证产品质量，应对所用的设备和塑料作好以下准备工作。

（1）、成型前对原材料的预处理

根据注射成型对物料的要求，检验物料的含水量，外观色泽，颗粒情况并测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标，对原材料进行适当的预热干燥，ABS材料吸水率极低，成型前一般不必进行干燥处理。如有需要，可在70 ～ 80 ℃下干燥2～4 h。 （2）、料筒的清洗

在初用某种塑料或某一注射机之前，或者在生产中需要改变产品、更换原料、调换颜色或发现塑料中有分解现象时，都需要对注射机（主要是料筒）进行清洗或拆换。

柱塞式注射机料筒的清洗常比螺杆式注射机困难，因为柱塞式料筒内的存料量较大而不易对其转动，清洗时必须拆卸清洗或者采用专用料筒。对螺杆式通常是直接换料清洗，也可采用对空注射法清洗。 （3）、脱模剂的选用

脱模剂是使塑料制件容易从模具中脱出而敷在模具表面上的一种助剂。一般注射制件的脱模，主要依赖于合理的工艺条件与正确的模具设计。在和产上为了顺利脱模，常用的脱模剂有：硬脂酸锌，液体石蜡（白油），硅油，对ABS材料，可选用硬脂酸锌，因为此脱模剂除聚酰胺塑料外，一般塑料都可使用。

第二步: 注射成型过程

完整的注射过程表面上共包括加料、塑化、注射入模、稳压冷却和脱模几个步骤，但实际上是塑化成型与冷却两个过程。

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XX学院毕业设计说明书 第三步：制件的后处理

注射制件经脱模或机械加工后，常需要进行适当的后处理，目的是为了消除存在的内应力，以改善和提高制件的性能及尺寸稳定性。制件的后处理主要有退火和调湿处理。该塑料制件材料为ABS，就采用退火处理1～3小时。 4．2 浇口种类的确定

注射模的浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道。其作用是将塑料熔体充满型腔并使注射压力传递到各个部分。浇注系统设计的好坏对塑件性能、外观及成型难易程度影响很大。它由主流道、分流道、浇口及冷料穴组成。其中浇口的选择与设计恰当与否直接关系到制品能否完好的成型。

由于本设计中手电筒塑件外表面质量要求较高，所以选用侧浇口。侧浇口直接在中间的圆端面处进，手电筒组装后，浇口被遮挡起来。

侧浇口主流道需要设置钩针，分流道与产品相连，顶出产品包含流道连接在一起。

4．3 型腔数目的确定

因为本设计中采用侧浇口，且塑件的尺寸不大，为提高塑件成功概率，并从经济型的角度出发，节省生产成本和提高生产效率，采用一模二腔，进行加工生产。

4．4 注射机的选择和校核

由于采用一模二腔，需要至少注射量为22.6x2=45.2g，流道水口废料10g，总注塑量达到55.2g，再根据工艺参数（主要是注射压力），综合考虑各种因素，选定注射机为海天80XB。注射方式为螺杆式，其有关性能参数为： 海天HTF80XB

型号 参数 螺杆直径 mm 36 单位 80×B 12

XX学院毕业设计说明书 理论注射容量 注射重量PS 注射压力 注射行程 螺杆转速 料筒加热功率 锁模力 拉杆内间距(水平×垂直) 允许最大模具厚度 允许最小模具厚度 移模行程 移模开距(最大) 液压顶出行程 液压顶出力 液压顶出杆数量 油泵电动机功率 油箱容积 机器尺寸(长×宽×高) 机器重量 最小模具尺寸(长×宽)

cm3 g Mpa mm r/min KW KN mm mm mm mm mm mm KN PC KW l m t mm 124 113 183 122 0~220 5.7 800 365×365 360 150 310 670 100 33 5 11 200 4.3×1.25×1.8 3.22 240×240 此处省略NNNNNNNN字

需要完整版请联系QQ九九八七二一八四。

所以就取B?L=300x300的模架，塑件的高度为42.31mm，塑件的大部份胶位都留

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XX学院毕业设计说明书 本次塑料模具设计，全面考虑了塑料成型性能，模具结构特点，注射工艺参数，塑件表面粗糙度以及制造精度等，在理论分析和数据计算生产操作上论证该设计是合理可行的。并且，通过这次设计，我了解了注射模设计概况，熟悉了注射设备，基本掌握了注射成型的一般原理。

在设计和三维建模过程中也遇到了一些问题，通过对问题的探索与分析，最后得到圆满解决，更另深刻的知道了模具设计各个阶段的重要性和严谨性，达到了毕业设计的目的。 伴随经济建设，特别是汽车、机械、电子、日用制造等行业的飞速发展，对模具设计与制造的人才的需求与日俱增，模具设计制造，特别是注射模具的设计与制造将更为受到重视，并将会广泛应用到各个领域中，飞速发展。

相信这次设计中获得的经验及处理问题的能力将会对今后的学习和工作有所启示和帮助。

模具总装图

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XX学院毕业设计说明书

致谢

在本次毕业设计中，特别感谢XXX指导老师的指导和帮助，给予了我充分的信心和把

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XX学院毕业设计说明书 握，让我按时完成了本次设计。由于经验不足和对专业知识的了解不够透彻，在设计时常常遇到一些问题无法理解，老师则耐心而认真的加以指导帮助，让我学到了书本上学不到的知识，既增长了见识也充实了自己。

1．曹宏深 赵仲治主编 参考文献

塑料成型工艺及模具设计 北京机械工业出版社 1993

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XX学院毕业设计说明书 2．黄虹主编 塑料成型加工与模具 化学工业出版社2003年3月第一版 3．黄锐主编 塑料工程手册 下册 第四章节 机械工业出版社 4．宋卓颐 史勤芳 房双宽 赵永仙编着 塑料原料与助剂 科学技术文献出版社2003年9月第1版

5．黄锐主编 塑料成型工艺学 第二版 中国轻工业出版社 1997年5月第2版 6．塑料模设计手册（软件版） 机械工业出版社

7．王文广 田宝善 田雁晨 主编 塑料注射模具设计技巧与实例 化学工业出版社2004年1月第1版

8．田春年主编 塑料注射成型模具结构设计图册 北京 轻工业出版社 1998

8. Donggang Yao, Scaling Issues in Miniaturizaton of Injection Molded Parts Journal of Manufacturing Science and Engineering. November 2004, Vol.126/733 9. The Thickness Profile of Ultra-High Molecular Weight Polythene Films During Sequential Biaxial Drawing .Polymer Engineering and Science ,January 2003.Vol.43 ,

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