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摘要
江陰職業(yè)技術學院
畢業(yè)設計
課 題：
樹脂螺絲注塑模具設計【帶三維】
專 題：
專 業(yè)：
模具設計與制造
學 生 姓 名：
班 級：
學 號：
指 導 教 師：
完 成 時 間：
2014年12月27日
樹脂螺絲注塑模具設計【帶三維】
摘要
隨著各種性能優(yōu)越的工程塑料的不斷發(fā)展，各種塑料制品工業(yè)，民用工業(yè)的需求增長，注射成型工藝越來越多地用于形成的各種產品制造領域的性能要求。與注塑模具設計，注塑機的應用質量直接影響生產效率的形成，產品的質量和成本。模具可以是一個很好的注射成型上百萬次，因為其較長的壽命，在另一方面，降低了塑件的成型和模具成本，作為一個結果，一個好的更換，維修少，從而提高生產效率。為了滿足日益增長的工業(yè)需求和人們生活需求的產品的需求，我們應繼續(xù)研究和開發(fā)，旨在提高注塑模具注塑模具的性能，以滿足各行各業(yè)的需求。
在本設計中，通過對兩個點的樹脂螺桿CAD模具的設計和使用的發(fā)展，包括凸、凹模的設計，介紹了機構設計，注射機的選擇和校核，澆注系統的設計，冷卻系統的設計，模具和其他工作的選擇。在本設計中，設計的關鍵零部件在沖頭的成型模具的設計、模具設計和澆注系統和冷卻系統。澆注系統是模具設計的靈魂和冷卻設計，澆注系統的設計直接影響成型質量和生產效率[ 1 ]。因此，澆注系統的設計是注塑模具設計工作的關鍵。同時，模具溫度對塑件的質量和生產效率也有直接的影響，對模具的凝固時間和收縮應力，模具溫度的控制直接影響，從而影響成型周期長度的模具和塑件的質量和表面粗糙度。的沖頭和模具尺寸，澆注系統和冷卻系統的設計重點和系統結構設計。通過本次設計，我們首先學習了解了我國塑料模具的現狀和發(fā)展狀況、注射模的基本結構和注射模成型工藝過程以及模具設計的基本原理。
關鍵詞：樹脂螺絲；注射模；設計；ABS
27
Resin screw injection mold design with 3D
Abstract
With the continuous development of engineering plastics with superior properties of different kinds, all kinds of plastic products industry, civil industry demand growth, performance requirements for field manufacture various products injection molding technology is more and more used in the formation of the. Design and application of injection mold, the quality of injection molding machine directly influences the formation of production efficiency, product quality and cost. Mold can be a very good injection molding millions of times, because of their longer life expectancy, on the other hand, reduces the cost of molding and mold plastic parts, as a result, a good replacement, repair and less, so as to improve production efficiency. In order to meet the growing needs of the industry and the needs of people's demand for the product, we should continue to research and development, aimed at improving the performance of injection mould injection mould, in order to meet the needs of all walks of life.
In this design, through the development of the design and use of resin screw CAD die on two sites, including convex and concave mold design, introduces the mechanism design, selection and checking of the injection machine, the design of gating system, cooling system design, mold and other work options. In this design, design of key parts design, in the mould of the punch die design and the gating system and cooling system. Casting mould design system is the soul and cooling design, the design of gating system directly influence the forming quality and production efficiency [1]. Therefore, the design of gating system is the key of injection mold design work. At the same time, mould temperature have a direct impact on the quality of plastic parts and production efficiency, solidification time and shrinkage stress of mold, mold temperature control of a direct impact, thus affecting the molding cycle length and the quality of plastic parts and surface roughness. The punch and the die size, focus on the design and the structure of the system design of gating system and cooling system. Through this design, we first learn to understand the current situation and development situation, plastic mold in China's basic structure and injection molding process of the injection mould and the basic principles of mold design.
Keywords: remote base, injection mold, design, ABS
第二章 樹脂螺絲塑料模工藝設計
目 錄
樹脂螺絲注塑模具設計【帶三維】 II
摘要 II
Resin screw injection mold design with 3D III
Abstract III
目 錄 1
第一章 緒 論 1
1.1蓬勃發(fā)展的模具工業(yè) 1
1.2塑料模具工業(yè)的現狀和技術的主要發(fā)展方向 1
第二章 樹脂螺絲塑料模工藝設計 3
2.1樹脂螺絲塑件的工藝分析 3
2.1.1塑料材料的性能及基本成型工藝參數 3
2.1.2樹脂螺絲塑料的選材 4
2.1.3 ABS材料成型特性 4
2.2注射成型基本過程 4
2.3樹脂螺絲的設計件 6
第三章 注射機的選擇和校核 8
3.1注射機規(guī)格的選擇 8
3.2注射機的校核 8
3.2.1注射機注射容量的校核 8
3.2.2注射機注射壓力的校核 9
3.2.3注射機鎖模力的校核 9
3.2.4注射機模具厚度校核注射機模具厚度校核 10
3.2.5注射機最大開模行程校核 10
3.3確定型腔數目和分模面的選擇 10
3.3.1確定型腔數目 10
3.3.2分模面的選擇 11
第四章 澆注系統和冷卻系統設計 12
4.1澆注系統設計 12
4.1.1主流道的設計 12
4.1.2分流道的設計 12
4.1.3澆口設計 13
4.1.4冷料穴和拉料桿設計 14
4.1.5澆注系統的平衡 14
4.2排氣系統的設計 14
4.3冷卻系統設計 14
4.3.1設計冷卻系統的必要性 15
4.3.2冷卻系統尺寸計算 16
第五章 其他零部件結構設計 17
5.1脫模機構設計 17
5.1.1脫模機構的分類 17
5.1.2脫模機構設計原則 17
5.2導向機構設計 17
5.2.1導向機構設計原則 17
5.2.2導柱的外形尺寸計算 18
5.2.3導向孔的設計 18
5.2.4導柱的數量和布置 19
5.3定位圈 19
5.3.1定位圈的定義 19
5.3.2導柱的數量和布置 19
5.4主流道襯套 19
5.5注射模具成型零件和模體的設計 19
5.5.1模具型腔的結構設計 20
5.5.2 注射模具成型零件的尺寸確定 20
5.6 注射模具的斜導柱側抽芯機構設計 22
第六章 繪制模具圖 25
6.1 CAD創(chuàng)建模具 25
6.2 繪制總裝配結構圖和部分零件圖 25
結 論 27
致 謝 28
參考文獻 29
第一章 緒 論
1.1蓬勃發(fā)展的模具工業(yè)
從第二十世紀到80年代初，工業(yè)發(fā)達國家的模具工業(yè)已從機床產業(yè)中分離出來，和一個獨立的工業(yè)部門的發(fā)展，其產值已超過機床工業(yè)的價值。在以下的發(fā)展模具技術，模具行業(yè)也被廣泛應用在汽車，航空，電子，電器的投資，儀器儀表，輕工，行業(yè)中塑料和其他日常必需品。在發(fā)達國家，人們認為，沒有死亡，沒有高質量的產品。和模具，享受到“關鍵”產業(yè)發(fā)展；“一個企業(yè)的心”；“富裕社會動態(tài)”等聲譽。改革開放以來，在中國模具工業(yè)的發(fā)展也很迅速。近年來，每年以15%的增長率快速發(fā)展。模具企業(yè)也如雨后春筍，蓬勃發(fā)展，迅速成長。
隨著模具工業(yè)規(guī)模的不斷擴大，中國的模具技術水平也有較大的提高可以大，責任，體現了現代模具精密模具的設計制造水平，模具零件的已達到國際先進水平。雖然中國模具工業(yè)有了長足的進步，一些模具已達到國際先進水平，但無論是數量和質量還不能滿足國內市場的需求，大型，精密，復雜模具每年仍需進口1000000000美元。為了降低模具工業(yè)與發(fā)達國家的差距，死在我國正朝著大型，精密，復雜模具的開發(fā)；加強模具標準件的應用；幾方面對CAD／CAM／CAE技術的推廣，大力發(fā)展。
1.2塑料模具工業(yè)的現狀和技術的主要發(fā)展方向
（1）現狀
近年來，國外的塑料模具的發(fā)展速度也迅速增長，在許多國家（日本，德國，瑞士，等）的塑料模具行業(yè)的發(fā)展比沖壓模具，塑料模具生產的經濟總量占整個模具行業(yè)1 / 2。大量的塑料模具生產國外主要采用一模多腔，多層模具和多層多腔，多站多腔和其他類型的模具，多層模具已發(fā)展到64×64腔，還開發(fā)了特殊的注射成型機的多層模具，每個塑料飲料瓶，杯一些鞋模具的使用多站多腔模具，多達32腔飲料瓶模具。日本和一些歐洲國家和美國的注塑模具生產的鋁，因為鋁的導熱系數比鋼，是鋼的三倍，注塑周期可縮短為25?~?30%，和模具的重量大大降低。
塑料模具的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，在我國起步比較晚，但是，發(fā)展很快，尤其是在最近幾年，無論在質量上有了很大的發(fā)展，技術和制造能力，取得了巨大的成就。中國30年的發(fā)展歷程，走過90年國外塑料模具的發(fā)展，現在有相當規(guī)模。1987我有塑料產量已達到2970000噸，在世界排名第五?，F在，中國的塑料工業(yè)已形成完整的具有相當規(guī)模，系統設計技術，塑料模具的設計與制造技術的CAD技術的發(fā)展和應用，caabs技術，具有相應的。塑料生產，成型，塑料機械及設備。模具&；模具工業(yè)和科學研究等，具有一定規(guī)模的發(fā)展。
（2）發(fā)展趨勢
隨著人類社會的不斷進步不斷發(fā)展和高新技術，人們對產品的要求越來越高，因此我們必須大力發(fā)展模具設計技術。也是塑料模具設計技術世界給予了高度的重視和關注，并投入大量的研究和開發(fā)。國際塑料模具的發(fā)展未來主要對以下幾個方面：
在模具設計和制造中全面推進CAD／CAM／CAE技術
CAD／CAM／CAE技術是模具技術發(fā)展中的一個重要里程碑證明了CAD／CAM／CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向。
注射模CAD實用
塑料模具模具流或C流軟件和塑料模具模具冷卻或C -酷軟件已商品化，邁向實用模具CAD方向。中國政府也十分重視注塑模具CAD的實踐過程。組織了一個“研究注塑模具的CAD / CAM / CAE集成系統的八五個“國家重點科技攻關項目“”。目前，美國的PSP公司以及專家系統，可以幫助模具設計者解決問題的專家知識的注塑模具。
塑料模具專用材料的研究與開發(fā)
目前，塑料模具鋼的種類有：基本型，預硬化和時效硬化型，熱處理淬火，馬氏體時效鋼模具及粉末冶金鋼。在“八五”期間，國家組織了許多鋼鐵廠單位塑料模具鋼特殊系列的研究和發(fā)展，這將進一步擴大和提高塑料模具鋼。
控制模具及塑料工程
密切配合機械技術和電子技術的發(fā)展，越來越多的使用數控加工方法，計算機程序控制的數字顯示，實現高層次，多工位加工，使塑膠模具的生產質量和效率的新飛躍。激光成形技術是在塑料模具型腔加工中取得了巨大的成功。
模具拋光自動化，智能化
模具表面加工是模具加工未能很好解決的難題之一。顯著的模具和工件表面質量的服務生活質量的模具表面的影響，我國仍處于手工研磨和拋光，不僅效率低（約占整個模具周期的1／3），工人勞動強度大，質量不穩(wěn)定，制約了我國模具處理到一個更高的水平。因此，在拋光的自動化，智能化是重要的發(fā)展趨勢。日本已開發(fā)的數控磨床，自動拋光可實現三維曲面模具。
第二章 樹脂螺絲塑料模工藝設計
2.1樹脂螺絲塑件的工藝分析
2.1.1塑料材料的性能及基本成型工藝參數
塑料是聚合物的高彈態(tài)正常溫度。它是基于樹脂（聚合物）為主要成分，添加各種添加劑可以改善加工性能和使用性能，在一定的溫度，壓力，溶劑效應，利用模具可成型為塑件必須的形狀和大小，可保持一類材料的形成正常的溫度和壓力下，品種，和不同的塑料有不同的表現。塑料普遍具有重量輕，密度小的優(yōu)點，比強度高，電，熱，聲和優(yōu)良的絕緣性能，耐腐蝕性強、耐磨性強的光學性能，優(yōu)良的。在許多方面的塑性成形工藝特點的性能，一些操作相關的一些特征，直接影響成型方法和工藝參數的選擇。熱塑性塑料的成型工藝參數，包括收縮特性，流動性，相容性，吸濕性和熱靈敏度和熱力學性質，結晶度和取向[1]
2.1.2樹脂螺絲塑料的選材
塑料材料是根據材料的選擇和使用，作為樹脂螺桿，他不需要一個很大的負載，其工作溫度不高，所以要求的耐熱性不高。根據要求和條件似乎使用范圍，結構材料，一般的塑料可以滿足他們的要求，所以選擇在材料樹脂螺桿材料。為塑料材料，一般的結構主要有高，低密度聚乙烯，聚丙烯，聚碳酸酯，有機玻璃，ABS，HIPS，玻璃纖維增強樹脂和環(huán)氧-丙烯酸酯共聚物丙烯晴等。但基于通過塑料件注射模具的設計，并根據在優(yōu)良的初步選擇注塑成型材料，低密度聚乙烯，聚丙烯，ABS，聚碳酸酯和其他四種材料作為原材料制造樹脂螺釘。
2.1.3 ABS材料成型特性
①無定形塑料，液體培養(yǎng)基中，吸濕性小，一般不需要很大程度上干，也可以得到塑件的表面質量更好。
②材料的溫度高，模溫高，原料分解>?270度的高溫，高精度要求的塑件，模具溫度應50-60度高光澤，高，耐熱塑料零件，模具溫度應60-80度。
③如果出現水印，需要提高物料的流動性，采取高模量和高的材料的溫度，溫度，或改變澆口位置的方法。
2.2注射成型基本過程
圖2.1. 注射成型基本過程
生產準備工作一般，為了使注塑生產的順利進行，確保產品質量，在生產前的預處理，滾筒洗衣機，預熱插入和選擇脫模劑的制備。
1，原材料的預處理
原料的預處理包括三個方面：一是檢查質量，成型材料的分析。這一部分包括測試材料的水分含量，外觀和顏色，無雜質，顆粒，并測試其熱穩(wěn)定性，流動性，收縮率指標。粉狀物料，在注塑之前還需要制成顆粒劑。二是，著色。根據塑件成型的部分項目需要時，成型材料中添加一個顏色或色劑材料，所需的顏色。粉狀或粒狀熱塑性塑料的著色，與直接法和間接法兩種方法實現。前者稱為著色的方法，它是天然的彩色塑料著色劑和簡單的混合細粉可直接用于成型，或其他然后用于成型塑化。該方法比較簡單，容易操作。與間接染色法相比是比較困難的，它需要被稱為“塑料粒子、彩色塑料顆粒高的顏料濃度色母比例稱重放入攪拌機，攪拌，然后發(fā)送到成型設備的使用。其步驟簡單，容易著色著色部分分散均勻，色澤鮮艷，無色素的粉塵污染，并能實現著色過程自動化。但是由于天然彩色塑料顆粒和簡單的混合，沒有混合功能或成型設備的混合功能差的需要，所以當形成顏色均勻性高的產品不需要為基礎的成型材料著色。三，預熱和干燥。材料的吸濕性和粘性的水阻力，預熱干燥按水分的要求允許的注射成型工藝，以在材料和揮發(fā)水分太多出去，成型后的產品出現，防止泡沫和裂紋缺陷，而且可以避免在注水時間的退化的發(fā)生。但是，吸濕性和粘性的水不結實的材料，如包裝儲存也不好的預熱和干燥。
2，清洗桶
如果你需要在塑料品種產量的變化，在熱分解或降解反應出現的時間形成過程中發(fā)現的材料和顏色更換或清洗更換，需要注射機料筒。通常，桶注塞式機存儲量大，必須拆卸和清洗機筒，螺桿機筒，可用于清潔空氣噴射的方法。
3，預熱插入
這一步是用一個塑料部件，主要用于插入，因為金屬和塑料收縮率不同，導致插入周圍的塑料易收縮應力和裂縫，為了防止這種現象的發(fā)生，在成形前可插入的預熱溫度，減少它融化的塑料在成型，避免或抑制插入周圍的塑性收縮應力和裂紋的發(fā)生。
4，脫模劑的選擇
常用的釋放劑，硬脂酸鋅，液體石蠟（白油）和硅油。除了硬脂酸鋅不能用于聚胺，三釋放劑一般使用塑料，特別是硅油脫模效果是最好的，只要模具應用時間，可長期釋放，但價格昂貴。硬脂酸鋅通常用于高溫模具和液體介質中使用低模具溫度石蠟。此外，不軟產品含有橡膠或透明使用脫模劑產品，否則會影響產品的透明度。加料：計量將粒料和粉料加入料斗，通過料斗進入注射機料筒，物料一般是在注射機的料筒中塑化。通過對塑化計量的計算設定好后，物料在設定的計量中塑化完全，即粒料和粉料變成塑料熔體后，注射模閉合，注射機注射充模。
注射成型，注射成型一般分為模流，壓力和流量的回補縮的三個階段。模流指的過程中熔體注射將塑化好進入模腔。在注射過程中，注射壓力是隨時間而變化的，流動的時期，噴射壓力和噴嘴處的壓力急劇上升，而腔（柵極端子）壓力接近于零，所以注射壓力主要是用來克服阻力，熔體在模腔中的思想。在填充過程中，熔體流入模腔，模腔壓力急劇上升，注入壓力和噴嘴的壓力也將增加到最大，然后停止變化，在注射壓力對熔體中扮演兩個角色的時候，一是要克服在模具型腔中的流動阻力的液體，兩一定程度的壓實融化。包裝料，包裝進料階段是指從熔體充滿型腔螺桿機筒內到目前為止重新開始。保壓壓力是指熔體的注射壓力，模腔繼續(xù)壓實過程，進給保持過程中，在冷卻腔注射機逐漸開始由于成型收縮率與美聯儲的行動出現熔體?；亓魇侵冈跈C筒柱塞或螺桿后退（即，除保壓后），熔體對回澆口和流道方向流動。
冷卻：冷卻從大門到產品發(fā)布，凍結時間整形的日期，這是注射成型過程的最后階段。需要注意的問題，在這個階段中模腔壓力，冷卻部分的密度，熔體在模和脫模條件等。
的后處理部分：產品從模具中出現，由于塑料成型過程中熔體的流動行為的影響的溫度和壓力是非常復雜的，再加上不均勻的熔體流動前沿和填充的范圍塊模具冷卻后率往往會出現一些不均勻的結晶，取向和收縮率的部分，導致產生相應的結晶，取向和收縮應力，除了脫模后變形導致實際的結果，也可能使機械零件
能量轉換的光學性能，和表面質量，甚至開裂，為了解決一系列的問題，我們必須在相應的后處理部分。
當注射過程完成后，我們將產品發(fā)布，放電，清洗模具，可總回筒重新塑化注射成型周期，開始循環(huán)。
2.3樹脂螺絲的設計件
該塑件經測量所得，其基本幾何值為：
密度：p=0.9g/cm3；
體積：V=21cm3；
質量：M=18.9g；
長度：L=150mm；
塑件平均寬度：B=60mm；
投水平投影面積：S=73.4cm2；
制件表面積：S=194.3cm2
江陰職業(yè)技術學院
第三章 注射機的選擇和校核
3.1注射機規(guī)格的選擇
注塑機是用于塑料注塑成型的主要設備，按其形態(tài)可分為立式，臥式，矩形型三種注射機。通過塑料在塑化筒在分可分為兩種，活塞式和螺桿式注塑機。
在這里，我們確定的初始注射機的規(guī)格通過腔的假設的數目。初步設計模腔個數為兩個，ABS材料的密度p為p=0.9g/cm3（0.9~0.91）。通過測量所得出塑件的體積（V）和質量（M）以及水平投影面積（S）分別為V=21cm3、M=18.9g、S=73.4cm2。一模設計兩個模腔，那么每次注射機的注射量必須大于：2M= 2×21cm3=42cm3。根據注射機的最大注射量初步選擇型號為XS?Z?60的注射機，其工藝參數如下：
螺桿直徑/mm：φ38
注射容量cm3：60
注射壓力/105Pa：122
鎖模力/10KN：500
最大成型面積/cm2：130
模板最大行程/mm：180
定位孔直徑/mm： 55mm
模具厚度/mm：（最大）：200（最?。?0
噴嘴：（球半徑/mm）：12（孔直徑/mm）：φ4
3.2注射機的校核
3.2.1注射機注射容量的校核
模具設計時，必須是得在一個注射成型周期內所需注射的塑件料溶體的容量或質量在注射機額定注射量的80%以內，且在一個注射成型周期內，需注射入模具內的塑料溶體的容量和質量，應為制件和澆注系統兩部分容量和質量之和，即V=nVn+Vj或M=nMn+Mj
式中：V（M）——一個成型周期內所需要注射的塑料容積和質量，cm3或g；
n—— 型腔數目；
Vn（Mn）——單個塑件的容量或質量，cm3或g；
Vj（Mj）——澆注系統凝料的容量和質量，cm3或g；
故應使0.8Vn+Vj≤0.8Vg或M=0.8Mn+Mj≤0.8Mg式中：Vg（Mg）——注射機額定注射量，cm3或g；將數據代入以上不等式（取其中之一的質量不等式來對注射量進行校核）得：M=nMn+Mj=2×18.9+5.5=43.3g≤0.8Mg=0.8×60=48g滿足要求上式中的：
Mj=M主流道+M橫澆道+M分流道+M澆口+M拉料鉤≈5.5g
材料ABS是非熱敏性材料，所以只需對其進行最大注射量即可，不必對其進行最小注射量的校核。
3.2.2注射機注射壓力的校核
注射壓力的校核是校驗注射機的最大注射壓力能否滿足制品的成型要求。只有在注射壓力，注射機的額定的一部分以最大注射壓力注射壓力的內部調整，注射壓力，注射機大于所需配件。注射壓力時所需的成型，隨著塑料品種的關系，注射機的類型，噴嘴的形狀，形狀零件的澆注系統和其它因素的復雜性?？勺⑸涞膲毫κ切枰鶕_定的塑料成型工藝參數數據建模。根據塑料成型工藝參數，注塑壓力表檢查ABS材料（70?~?120MPa）之間，額定注射壓力注射機的選用是119mpa，注射壓力之間設置，以滿足生產工藝的要求。
3.2.3注射機鎖模力的校核
當塑料熔體壓力腔，將產生一個沿軸向推力大的注塑機，大小的推力的鎖模力必須小于注射機，否則將溢流跑料現象鎖模不緊的注射成型中出現。型腔內塑料熔體的壓力（MPa）值可根據以下經驗公式算得：P=KPo
式中：P —— 型腔內塑料熔體的壓力 （MPa）
Po —— 注射壓力（MPa）
K —— 壓力損耗系數 0.2~0.4
將數據代入上式得：P=KPo=(0.2~0.4)×119MPa=23.8MPa~47.6MPa
在該次設計中，并基于ABS這種塑料上我們取型腔中熔體的平均壓力為：P=30MPa再由公式T=PS計算推力大小。
式中：T —— 塑料熔體在注射機軸向上的推力（MPa）
P —— 型腔內塑料熔體的壓力，在此我們取P=30MPa
S —— 制件與澆注系統在分型面上的投影面積（cm2）
將數據代入該公式得：T=PS=30MPa×73.4cm2≈220.2KN≤500KN滿足要求經校核合格。
3.2.4注射機模具厚度校核注射機模具厚度校核
最大的注塑機的規(guī)定的最小厚度是指模板關閉達到所需的夾緊力動態(tài)模板，模板之間的最大和最小距離后。因此，模具厚度的設計必須在模具的最大和最小厚度規(guī)定范圍內的注射機，否則將不可能獲得的夾緊力的規(guī)定，當模具厚度時，可以加墊。根據要求模具的厚度必須滿足Hmin
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