毕业设计（论文）任务书
附：勺子玩具的零件图
勺子零件图图1材料：ABS
大批量生产
摘要
模具是由机械零件构成的，它在适当的压力作用下将金属、塑料、陶瓷等材料加工成具有一定形状和用途的工件。
在塑料件广泛应用的今天，塑料模具就成了模具行业的重要组成部分。在加热、加压条件下塑料会具有可塑性，在常温下为柔韧固体。使用模具成型可以得到我们需要的塑件制品。
塑料工业是一门新兴的工业。从1910年生产酚醛塑料开始，塑料品种渐多，在生产技术和方法上都有显著的改进。虽然塑料工业发展只有很短的历史，但发展却十分迅速，1910年世界塑料产量只有2万t，到2012年产量已达到2.7亿t。目前塑料品种已有300多种，并且每年仍然在以10%左右的速度增长。
我国的塑料工业起步于20世纪50年代初期。中国塑料机械技术通过消化吸收国外先进制造技术，开发具有国际具有先进水平的产品，新产品新技术开发速度加快，进行重大创新，也取得了显著成绩。总之，塑料在开发研究与应用上都取得了显著成就。
本设计依据注射成型的基本原理，特别是注射模具的结构与工作原理，对注塑产品做出了详细的分析，让我们更直观更清楚的看到这副模具的内部结构。在结合了传统的机械设计后把CAD/CAM技术应用在注塑模具的设计上，在CAD系统实行了模型和注塑模具的设计。对浇注系统、成型零件、脱模机构、合模导向机构、温度调节系统、排气系统和部分零件的加工工艺做了完整的设计计算。
关键词
玩具勺子;ABS塑料;浇注系统;成型零部件;注塑模具
目录
摘要........................................................................................................................................................................................ III
1.我国塑料模具的研究现状及展望 (1)
2.塑件工艺分析 (3)
2.1.模具工艺规程的编制 (3)
2.1.1.制品的工艺性分析 (3)
2.1.2.模塑方法选择及工艺流程的确定 (4)
2.1.3.确定成型工艺 (4)
3.模具的具体结构形式 (5)
3.1分型面及型腔 (5)
3.2具体结构形式 (7)
3.2.1.中小型模架标准 (7)
4.注射设备选择 (9)
4.1模具所需塑料熔体注射量 (9)
4.2塑件和流道凝料，在分型面上的投影面积及所需锁模力 (9)
4.3选择注射机型号: (10)
4.4注射机有关参数的校核 (11)
4.4.1.注射压力的校核 (11)
4.4.2.模具闭合高度的校核 (11)
4.4.3.开模行程校核 (11)
4.4.4.推出机构的校核 (11)
4.4.5.模架尺寸与注射机拉杆内间距校核 (12)
5.浇注系统的设计 (13)
5.1主流道的作用 (13)
5.2主流道设计要点 (13)
5.3浇口设计 (15)
6.成型零件的设计与计算模架的确定 (16)
6.1.凹模的结构设计 (16)
6.1.1.整体式凹模结构 (16)
6.2.型芯的结构设计 (16)
6.3.塑件的公差 (16)
6.4型腔的径向尺寸与深度 (21)
6.5型芯的径向尺寸与深度 (22)
6.6模具型腔侧壁的确定 (22)
7.模架的确定 (23)
7.1.标准模架的选用要点 (23)
7.2支承零部件的设计 (23)
7.3合模导向机构的设计 (24)
7.3.1.导向机构的作用有以下 (24)
7.3.2.导柱结构的技术要求 (24)
7.3.3.导套技术要求 (25)
7.4推出机构的结构组成与分类 (25)
7.4.1.推出机构的结构组成 (25)
7.4.2.推出机构的分类 (25)
7.4.3.推出机构的设计要求 (25)
7.4.4.推出力的计算 (26)
7.5.排气槽的设计 (26)
7.6.其它零件的设计 (26)
参考文献 (27)
致谢 (28)
1.我国塑料模具的研究现状及展望
我国的塑料模具起步较晚，但发展很快，特别是近几年，无论在质量、技术和制造能力上都有很大的发展，取得了很大的成绩。按产值计算，目前我国塑料模具产值约占全部模具的3
1左右。2006年，在第十届中国国际模具技术和设备展览会上，温州市丰日模具厂的各类电器、开关、手机、汽配等注塑模具；精展精机有限公司的塑胶模具零配件；东莞精宝模具配件厂的各种精密模具零配件都显示了其强大的优势。CAD/CAE/CAM技术在塑料模的设计制造上应用已越来越普遍；气体辅助注射成型技术的使用更去趋成熟，不少企业已能在电视机外壳、洗衣机外壳、汽车饰件以及一些厚壁塑料件的模具上成功的运用气辅技术，一些厂家还使用CMOLD气辅软件，取得了良好效果；热流道技术更加广泛，近年来，热流道技术发展很快，热流道模具比例不断提高；精密、复杂、大型模具的制造水平有了很大提高；模具寿命不断提高。
塑料成型模具是应用得最为广泛的一类模具。近年来，我国塑料模行业有了长足的进步。在大型塑料模方面，已能自行生产34〃大屏幕彩电塑壳模具，6kg大容量洗衣机全套塑料模具及汽车保险杠和整体仪表板等的塑料模具。模具重量可达10-20吨。在精密塑料模具方面，能生产多型腔小模数齿轮模具和600腔塑封模具，还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等。在制造技术方面，首先是采用CAD/CAM技术，用计算机造型、编程并由数控机床加工已是主要手段，CAE 软件也得到应用。一般均采用内热式或外热式热流道装置。少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具，完全消除了制件的浇口痕迹。气体辅助注射技术已成功得到应用。在高效多色注射的应用和抽芯脱模机构的创新设计方面，也取得较大进展。在精度方面，塑件的尺寸精度可达IT6-7级，分型面接触间隙为0.02mm，模板的弹性变形为0.05mm，型面的表面粗糙度为Ra0.02-0.025μm。塑料模寿命已达100万次，但模具制造周期仍比国外长2-4倍，总体水平与国外比尚有较大差距。
近年来，塑料成型加工机械和成型模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命估整个模具产量中所占的比例越来越大。从模具设计和制造用度看，模具的发展趋势可归纳为以下几方面：
⑴加深理论研究
在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已由经验设计阶段逐渐向
理论计算设计方面发展。尤其是挤出机头的设计，这使挤出制品产量和质量都得到很大的提高。
⑵高效率、自动化
大量采用各种高效率、自动化的模具机构。如高效冷却以缩短成型周期；各种能可靠地自动脱出产品和流道凝料的脱模机构；热流道浇注系统注射模具等。高速自动化的塑料成型机械配合以先进的模具，对提高生产效率、降低成本起了很大的作用。
⑶大型、超小及高精度
由于塑料应用的扩大，塑料制件已应用到建筑、机械、电子、仪器等各工业领域。于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型码具，为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性且易加工、热变形小、导热性优异的制模材料。
⑷革新模具制造工艺
为了更新产品花色和适应小批量产品的生产要求，除大力发展高强度、高耐磨性的材料外，同时又重新简易制模工艺的研究。如采用低熔点有色金属合金浇铸或喷涂制模；经铝粉或铁粉填充的环氧树脂以及聚氨酯弹性体制模，这大大缩短了模具的制造周期，降低了成本。在模具制造工艺上，这缩短模具生产周期减少钳工手工操作的工作量，在模具制造工艺上做了许多改进工作，特别异形型腔的加工，采用了各种仿形机床、光控机床、数控机床、座标机床等。这不仅大大提供了机械加工的比重，而且提高了加工精度。采用精密铸造、冷挤压、电加工等新工艺技术使模具型加工发生了根本性的变革。
⑸标准化
开展模具标准化工作，使模板导柱等通用零件标准化、商品化，以适应大规模地成批地生产塑料模具。
⑹专业化
此外，以一些特殊的研制品，研究了各种特殊结构的模具，低发泡制品挤出机头，多层薄膜复合机头，双色注射模具等。模具标准化和专业化是缩短模具制造周期，降低模具成本和重要手段。
2.塑件工艺分析
2.1.模具工艺规程的编制
要求：该产品为ABS（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物）所生产的玩具勺子产品，按要求属于大批量生产。
2.1.1.制品的工艺性分析
对制品的原材料分析:ABS无毒、无味，外观呈象牙色半透明，或透明颗粒或粉状。密度为1.05~1.18g/cm3,收缩率为0.4%~0.9%,弹性模量值为0.2Gpa,泊松比值为0.394，吸湿性<1%，熔融温度217~237℃，热分解温度>250℃。原料的价格便宜，原料易得，常用于机械工业上制造零件。ABS还可用于制造各种玩具，电子产品的外壳。
制品的结构，尺寸精度与表面质量分析：从结构上来看该零件是一个玩具勺子零件，一端为勺子头部由直径为 50的半球体组成另一端为圆环形结构；该零件为轴对称结构。在勺子的下部有一个加强筋，用于增加手柄的强度！从图可以看出玩具勺子的最小壁厚为1.5mm。
勺子零件图图2.1
2.1.2.模塑方法选择及工艺流程的确定
由于ABS属于热塑性塑料，ABS适合热塑性成型加工的各种成型工艺，成型加工性好，如注塑、挤塑、吹塑、旋转成型、涂覆、发泡工艺、热成型等。由于现阶段只有注塑机在这里因，此我们选用注塑成型加工工艺！
成型特性（ABS）
①、ABS易吸水，使成型制品表面出现斑痕、云纹等缺陷。为此，成型加工前应进行干燥处理。
②、在正常条件下，壁厚熔料温度对收缩率影响极小。
③、要求制品精度高时，模具温度可控制在50~60℃；要求制品光泽和耐热时，应控制在60~80℃.
④、ABS比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。
⑤、ABS的表面黏度对剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大都采用点浇口形式。
2.1.
3.确定成型工艺
原料检验→预热干燥→添加着色剂→后处理喷涂
3.模具的具体结构形式
3.1分型面及型腔
分开模具取出塑件的面称为分型面;注射模有一个分型面或多个分型面，分型面的位置，一般垂直于开模方向。分型面的形状有平面和曲面等，但也有将分型面作倾斜的平面或弯折面，或曲面，这样的分型面虽加工难，但型腔制造和制品脱模较易。有合模对中锥面的分型面，分型面自然也是曲面。
选择分型面时，应考虑的基本原则：
⑴分型面应选在塑件外形最大轮廓处
当已经初步确定塑件的分型方向后分型面应选在塑件外形最大轮廓处，即通过该方向塑件的截面积最大，否则塑件无法从形腔中脱出。
⑵确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模
从制件的顶出考虑分型面要尽可能地使制件留在动模边，当制件的壁相当厚但内孔较小时，则对型芯的包紧力很小常不能确切判断制件中留在型芯上还是在凹模内。这时可将型芯和凹模的主要
部分都设在动模边，利用顶管脱模，当制件的孔内有管件（无螺纹连接）的金属嵌中时，则不会对型芯产生包紧力。
⑶保证制件的精度和外观要求
与分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求较高，或同轴度要求较高的外形或内孔，为保证其精度，应尽可能设置在同一半模具腔内。因分型面不可避免地要在制件中留下溢料痕迹或接合缝的痕迹，故分型面最好不选在制品光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处。
⑷分型面应使模具分割成便于加工的部件，以减少机械加工的困难。
⑸不妨碍制品脱模和抽芯。
在安排制件在型腔中的方位时，要尽量避免与开模运动相垂直方向的避侧凹或侧孔。
⑹有利于浇注系统的合理处置。
⑺尽可能与料流的末端重合，以利于排气。
由产品的零件图综合以上几条原则可确定分型面在塑件的下部面积最大处。即有利于模具的分型，有利于脱模且不会影响勺子的表面质量。
确定型腔数量及排列方式
该零件为较复杂的图形，不适合用一模一腔，应选用一模多腔！经多次验证，一模四腔最为合理。
模具型腔排布图3.1
模具型腔排布图3.2
如图3.2的排布则模具的型腔大小应该为
长279.4mm3279.4mm371mm=5529675.25 mm3。当如图3.3排布型腔时，模具宽
?
=
?高
的型腔大小应该为=??高宽长334mm 3180mm 371mm=4268520 mm 3。为节省材料，故选用第2种方案。 3.2 具体结构形式
标准中规定，中小型模架的周界尺寸范围≤560mm ×900mm ，还规定了其模架结构型式为品种型号。 3.2.1. 中小型模架标准 (1)基本型
共分为A1、 A2 、 A3 、 A4
标准模架 1A 型 标准模架 2A 型
标准模架 3A 型 标准模架 4A 型
该勺子工件是一个表面要求比较高的零件，为了不影响工件的表面质量，因而采用侧浇口形式。采用单分型面。为了节省材料，最大的利用材料，我选择了一模四腔，直线型排列，采用推件板推出形式。流道采用平衡式排列，浇口采用侧浇口形式，基本确定某采用中小型标准型A
.
1
4.
注射设备选择
4.1 模具所需塑料熔体注射量
通过Pro/E 对勺子零件进行进一步分析
V max =∑=n
i i V 1
+V 浇+V 飞
式中 V max ----模具中型腔和流道的最大容积（cm 3）； V i ------一个塑件的体积（cm 3）；
V 浇------浇注系统的体积（cm 3）（取0.2nv ，查资料得）； V 飞------飞边的体积（cm 3），一般可以忽略 n ---------模具型腔数目
由proe 建模质量分析的 塑件的体积：
V i ≈9.8360591e+03 mm 3=9836.0591mm 3=9.8360591cm 3
塑件的质量：
m 1=ρV i =1.1×9.836=10.8196g V max =47.21308368 cm 3≈47.2 cm 3
浇注系统凝料及塑件的质量：
M= 4m 1+ρV 浇=19.475332008 g≈51.94 g
由上述计算可知勺子的体积为9.8cm 3。浇注系统凝料及塑件的质量为51.94g
4.2 塑件和流道凝料，在分型面上的投影面积及所需锁模力
A=nA 1+A 2=4x4091.1825+0.35x4x4091.1825=22092.3855mm 2≈22092.39 mm 2
F s /F z =KAP 型 =1.2 x 22092.39 x25=662.77 KN
A -----塑件和流道凝料在分型面上的投影面积； A 1----单个塑料在分型面上的投影面积；
A 2------流道凝料在分型面上的投影面积，根据查资料取0.35n A ; K ------压力损耗系数，一般取1.1～1.3，此处K 取1.2 F s -----模具所需的锁模力
P
----塑料熔体对型腔的平均压力。对于一般黏度的制件，模具型腔压力为20～型
30MPa。此处P
取25MPa。
型
4.3选择注射机型号:
根据上面计算得到的M和Fm值来选择一种注射机，注射机的最大注射量（额定注射量G）和额定锁模力F应满足
G≥m/a= M/a=50.94 g/0.85=59.929411764705 g≈59.93g
式中a——注射系数，无定型塑料取0.85，
结晶型塑料取0.75。此处应取0.85.
=662.77 KN
F> F
s
分析以上数据在塑料成型工艺与模具结构书选择FL-120G型号注射机，其主要技术参数见下表：
表4.1 注射机主要技术参数
4.4注射机有关参数的校核4.4.1.注射压力的校核
P
max /KP
o
=1.33140= 182N
注射压力P
max
=210 N满足要求
P
max
---注射机的额定注射压力（MPa）；
P
o
---注射成型时的所需的注射压力（Mpa），该零件所需的注射压力为100～140 Mpa；K----安全系数，取1.25～1.4.
4.4.2.模具闭合高度的校核
H
min ≤H≤H
max
式中式中H
min =150mm, H
max
=360mm (见上表)
而该套模具厚度H=25+41+50+80+25=226mm，符合要求式中H——模具闭合高度（mm）
H
max ——注射剂允许安装的模具最大厚度（mm），H
max
= H
min
+L;
H
min
——注射剂允许安装的模具最小厚度（mm）；
L——注射机调节螺母的可调长度（mm）。
开模行程和推出机构的校核开模行程校核
4.4.3.开模行程校核
H≧H1+H2+(5～10)
式中H---------注射机动模板的开模行程（mm），取270mm
H1----------塑件推出行程（mm），取68.4mm
H2----------包括流道凝料在内的塑件高度（mm），取71mm 代值计算符合要求
4.4.4.推出机构的校核
该注塑机推出行程为80mm，大于H1=68.4mm，符合要求
4.4.
5.模架尺寸与注射机拉杆内间距校核
该套模具模架的外形尺寸为400mm×250mm，而注塑机拉杆内间距为410×370mm, 符合要求
表2.1 塑件的成型工艺参数确定
表2.2 主要性能指标
5.浇注系统的设计
5.1主流道的作用
主流道的模具，一般不用浇口套，而直接开设在定模板上。浇口套是注射机喷嘴在注射模具上的座垫，在注射时它承受很大的注射机喷嘴端部的压力同时由于浇口套末端通过流道浇口与型腔相连接，所以也承受模具型腔压力的反作用力。为了防止浇口套因喷嘴端部压力而被压入模具内，浇口套的结构上要增加台肩，并用螺钉紧固在模板上，这样亦可防止模腔压力的反作用力而把浇口套顶出。
5.2主流道设计要点
(1)浇口套的内孔（主流道）呈圆锥形，锥度2°～6°。若锥度过大会造成压力减弱，流速减慢，塑料形成涡流，熔体前进时易混进空气，产生气孔；锥度过小，会使阻力增大，热量损耗大，表面黏度上升，造成注射困难。
(2)浇口套进口的直径 d 应比注射机喷嘴孔直径d1大0.5～１mm。若等于或小于注射机喷嘴直径，在注射成型时会造成死角，并积存塑料，注射压力下降，塑料冷凝后，脱模困难。
(3)浇口套内孔出料口处（大端）应设计成圆角r，一般为0.5～3mm。
(4)浇口套与注射机喷在接触处球面的圆弧度必须吻合。设球面浇口套球面半径为SR，注射机球面半径为r，
其关系式如下：
＋(1～2)mm
SR＝SR
1
浇口套球面半径比注射机喷嘴球面半径大，接触时圆弧度吻合的好。
(5)浇口套长度（主流道长度）应尽量短，可以减少冷料回收量，减少压力损失和热量损失。
(6)浇口套锥度内壁表面粗糙度为Ra1.6～Ra0.8μm,保证料流顺利，易脱模。
(7)浇口套不能制成拼块结构，以免塑料进入接缝处，造成冷料脱模困难。
(8)浇口套的长度应与定模板厚度一致，它的端部不应凸出在分型面上，否则会造成合模困难，不严密，产生溢料，甚至压坏模具。
(9)浇口套部位是热量最集中的地方，为了保证注射工艺顺利进行和塑件质量，要考虑冷却措施。
根据所选注射机，则主流道小端尺寸为
①.主流道为圆锥形，其锥度?=3°，内壁表面粗糙度为Ra=0.8μm。
②.为防止主流道与喷嘴处溢料，主流道对接处设计成半球型的凹坑，其半径
SR=SR
1
+1.5mm=11.5mm，
其小端直径
d=d
1
+1mm=4mm
，主流道大端直径
D=d+2Ltana≈8.6 mm
（半锥角a为1°～2 °，取a=2 °）球面凹坑深取4mm。
③.为减小料流转向过渡时的阻力，主流道大端呈圆角过渡，其圆角半径为2mm。
④.主流道长度取66mm
主流道的凝料体积：
V
主=)
(
3
14
.3
2
2Rr
r
R
L+
+=)2
5
2
5(
66
3
14
.3
2
2?
+
+
?
?=2147.7mm3
⑤.主流道浇口套的形式：
主流道浇口套为标准件，可以选购。主流道小端入口处与注塑机喷嘴反复接触容易磨损，对材料要求较为严格，因而尽管小型注射模可以将主流道浇口套与定位圈设计成一个整体，但考虑上述因素通常仍然将其分开来设计，以便于拆卸和更换。同时也便于选用优质钢材进行单独加工热处理。此处采用T8A热处理，淬火表面硬度为50~55HRC。
⑵.分流道设计
分流道可开设在动、定模分型面的两侧或其中任意一侧。设计要求其截面形状应尽量使其比表面积（流道表面积与其体积之比）小，目的是在温度较高的塑料熔体和温度相对较低的模具之间提供较小的接触面积，以减小热量损失。分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等。
①.分流道的分部形式
在设计时应尽量减少流道内的压力损失，并尽可能的避免熔体温度降低，同时还要考虑减小分流道的容积和压力平衡，因此才用平衡式分流道。
②．分流道的长度
由于分流道设计简单，根据工件的结构设计，分流道单边长度取57mm。
③.分流道的直径