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1 畢業(yè)設計說明書 題目：筆記本開關(guān)鍵注射模設計 系(部)：XXXXXXX 專業(yè)：XXXXXXXXX 姓名：XXX 學號：XXXXXXXX 班級：XXXXXXX 指導教師：XXXXX 完成時間：X 年 X 月 X 日 2 引 言 本說明書為機械塑料注射模具設計說明書，是根據(jù)塑料模具手 冊，上的設計過程及相關(guān)工藝編寫的。本說明書的內(nèi)容包括：目錄、 畢業(yè)設計指導書、畢業(yè)設計說明書、畢業(yè)設計體會、參考文獻等。 編寫本說明書時，力求符合設計步驟，詳細說明了塑料注射模 具設計方法，以及各種參數(shù)的具體計算方法，如塑件的成型工藝、 塑料脫模機構(gòu)的設計。 本說明書在編寫過程中，得到老師、同學和工作中師傅們的大 力支持和熱情幫助，在此謹以致意。 由于本人設計水平有限，在設計過程中難免有錯誤之處，敬請 各位老師批評指正。 設計者： XXX Xxxx.xx 3 目 錄 封面.....................................................1 引言.....................................................2 任務書......................................................................................................5 一、塑料的工藝性設計..........................................................................5 (1)、注塑模工藝條件.....................................................................5 (2)、塑件的成型性能...................................................................6 1、塑件工藝分析.........................................................................6 二、注射機的型號和規(guī)格選擇及校核..........................................7 1、注射機主要參數(shù)校核..................................................................7 2、開模行程的校核............................................................................7 三、分型面設計與型腔布局............................................................. 7 (1)、分型面的設計........................................................................7 (2)、型腔數(shù)目的確定.....................................................................7 (3)、型腔的布局............................................................................7 四、 澆注系統(tǒng)設計..........................................................................9 (1)、主流道設計............................................................................9 (2)、主流道襯套的固定................................................................ 10 (3)、分流道的設計.......................................................................11 4 (4)、澆口的設計......................................................................13 五、成型零件的設計.......................................................................................15 (1)、成型零件的結(jié)構(gòu)設計..............................................................16 1、凹模結(jié)構(gòu)設計.............................................................................16 2、型芯結(jié)構(gòu)設計.............................................................................16 六、 導柱導向機構(gòu)的設計.......................................................................21 七、脫模機構(gòu)的設計.........................................................................................23 (1)、脫模機構(gòu)的設計的總體原則....................................................23 (2)、推桿設計....................................................................................24 1、推桿的形狀 .................................................................................24 2、推桿的位置與布局.......................................................................24 3、斜銷機構(gòu)的設計.................................................... 25 8、模架的選擇.....................................................................................27 9、模具開模動作過程.........................................................................28 詳細備料單.........................................................................................29 2D、3D、MOLDFLOW 圖. .................................................................................33 設計感言..................................................................................................................35 參考文獻..................................................................................................................36 5 塑料模具畢業(yè)設計任務書 主要任務:設計出成形此零件的注射模一副 要求:獨立完成模具結(jié)構(gòu)設計,模具零部件的設計任務 完成的主要形式:制件的 3D、2D 圖，一副注射模裝配圖 （3D、2D）,若干模具零件圖（3D、2D）,一本設計說明書. （完成 工藝計算、模具零件的設計、開模動作、模流分析、典型零件的加 工工藝規(guī)程等。 ） 6 （筆記本上的開關(guān)鍵 CAD 圖） 一、塑料的工藝分析 材料名稱:PC+ABS 成型收縮率:PC+ABS 3.5% 7 (1)、注塑模工藝條件: 。 熔化溫度：230280 ，對于增強品種為250280 。 模具溫度：7590 。模具溫度很顯著地影響結(jié)晶度，而結(jié)晶度又影 響著塑件的。對機械特性。對于結(jié)構(gòu)部件來說結(jié)晶度很重要，因此 建議模具溫度為7590 于薄壁的，流程較長的塑件也建議施用較高 的模具溫度。增大模具溫度可以提高塑件的強度和剛度，但卻降低 了韌性。 注射壓力：一般在7501250bar之間（取決于材料和產(chǎn)品設計） 。 注射速度：高速（對增強型材料要稍微降低） 。 流道和澆口:由于這個塑件上面是外觀面，因此澆口的位置非常重要。 選用一點潛伏式進膠，澆口孔徑1mm 使用冷流道。 8 1、塑件工藝分析 （筆記本上的開關(guān)鍵 3D 圖） 9 1）結(jié)構(gòu)分析: 該塑件外形凹凸不平，要求外觀面咬花，表面粗糙度可取a1.6,塑 件的內(nèi)部沒有較高的要求所以型腔的設計與制造需要有精密的定 位措施和良好的加工工藝，以保證其達到精度要求 2）成型工藝分析: (1) 脫模斜度: 該塑件的壁厚約為 1.52.3mm 脫模斜度的大小主要取決于塑件的收縮率,塑件的形狀、壁厚及塑件 的部位等因素。因此該塑件的拔模斜度是 3 度減膠拔模。 脫模斜度的選擇原則: 當塑件有特殊要求或精度要求較高時，應選取小的脫模斜度。 高度不大的塑件也可以不要脫模斜度。 收縮率大的塑件應取大的脫模斜度。 塑件形狀復雜、不易脫模的，應取大的脫模斜度。 塑件上的凸起或加強筋單邊應有 45的斜度。 側(cè)壁帶皮革花紋的應有 46。 而該塑件不高且外壁精度要求相當高，所以脫模斜度應選小斜度。 PA6 的流動性很好，又加了 10%石墨有利于脫模，所以綜上，塑 件外壁不設脫模斜度，這樣有利于尺寸精度的保證。而內(nèi)表面取 小的斜度 25。 10 2)塑件的體積和質(zhì)量: 根據(jù)圖樣尺寸，利用畫圖軟件建立塑件三維模型，經(jīng)分析得： 塑件體積：V 塑 3125.2mm 3 塑件質(zhì)量: m 塑 V 塑 3.125g 3）注射機型號的確定: 注射機型號的初步確定，主要是根據(jù)塑件的體積、質(zhì)量以及數(shù)量 來確定的，據(jù)以上可知，塑件的體積在上面已計算過。 塑件體積：V 塑 3125.2mm 3 塑件質(zhì)量: m 塑 V 塑 3.125g 采用一模四腔，按預選型腔數(shù)來選擇注射機。 模具所需塑料熔體注射量：mnm 塑 +m2或 VnV 塑 +V2 n初步選定的型腔數(shù) m/V一副模具所需塑料的質(zhì)量或體積 m2/ V2澆注系統(tǒng)的質(zhì)量或體積 首先 m2/ V2是未知數(shù)，據(jù)經(jīng)驗可知，流動性好的塑料澆注系統(tǒng)凝料 的質(zhì)量或體積為塑件的 15%20%，而流動性不好的塑料則是塑件的 20%100%。PA6 為流動性好的塑料，我們設計時一般按塑件的 0.6 倍計算，所以 m1.6nm 塑 或 V1.6nV 塑 由此可知，模具注射一次的注射熔料為 V1.6nV 塑 1.643125.220001.28mm 3 m1.6nm 塑 1.643.12520g 11 選擇注射機型號： 注射機的最大注射量 G （G ） （m/V 為一次注射所需的熔體質(zhì)mV 量或體積） 為注射系數(shù)，無定型塑料為 0.85，結(jié)晶型塑料為 0.75。 PC=ABS 為結(jié)晶型塑料，取 0.75。 所以注射機最大注射量 G = =10373.8026 310.37 3m75.0328 二、注射機的型號和規(guī)格選擇及校核 根據(jù)以上計算，初步選定注射機型號為 XS-ZY-125。該型號注射機 為國產(chǎn)注射機。 注射機 XS-ZY-125 的技術(shù)參數(shù)如下 12 104,106,125 30,42,45 150 300 200 260360 160 10 40 1.8 螺 桿 9105 360 300液 壓 -機 械 兩 側(cè) 推 出 (230)11 球 半 徑 /mm 12孔 半 徑 /mm 4 100 3.340.751.55 合 模 力 /N 最 大 成 型 面 積 /cm2模 板 最 大 行 程 /mm 注 射 行 程 /mm 螺 桿 轉(zhuǎn) 速 (r/min) 注 射 時 間 /s 注 射 方 式 定 位 圈 尺 寸 /mm 機 器 外 形 尺 寸 /m注 :該 注 射 機 由 上 海 塑 料 機 械 廠 生 產(chǎn) 。 合 模 方 式推 出 方 式 及 兩 側(cè) 推 時 中 心 距 /mm 電 動 機 功 率 /kw 噴 嘴 注 射 機 XS-ZY-125的 技 術(shù) 參 數(shù) 模 板 最 大 厚 度 /mm 模 板 最 小 厚 度 /mm 拉 桿 空 間 /mm 標 稱 注 射 量 /cm3 螺 桿 直 徑 /mm 注 射 壓 力 /Mpa 模具結(jié)構(gòu)形式及注射機的初步確定 （1）注射機主要參數(shù)校核： 1）最大注射量：注射機的最大注射量是指注射機螺桿或柱塞以最 大注射行程時，一次所能達到的塑料注射量。 =V=1251215.6810 -3151.9gmaxM Mr maxM 2）瑣模力： 塑料溶體在注射壓力下充入模腔，經(jīng)過注射機噴嘴核模具澆注系統(tǒng) 時雖有壓力損失，進入芯腔時仍有較高的壓力，模腔沿分型面處就 會產(chǎn)生很大的是模具漲開力。注射機的瑣模機構(gòu)應該提供足夠的瑣 13 緊力，使動、定模兩部分在注射過程中保持緊密結(jié)合。 在注射充模時，分型面張開的總力不能超過這一額定瑣模力， FPA型 A=2238.9 2m MpaKPP 4.716.019型 F2238.971.4=159857.46N=159.857KN 對注射機有關(guān)安裝尺寸的校核 可安裝的模具厚度 maxminHHm 3）開模行程校核校： 由于注射機是采用機械式和液壓聯(lián)合起作用，開模行程不受模具安 裝厚度的影響，移動模板的后移距離就是開模的行程。 S=17 (mm) 14 三、分型面設計與型腔布局 分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸 表面。一副模具根據(jù)需要可能有一個或兩個以上的分型面，分 型面可以是垂直于合模方向，也可以與合模方向平行或傾斜， 我們在這里選用與合模方向傾斜。 (1)模具分型面的選擇原則： 分型面應選在塑件最大截面處。 不影響塑件外觀質(zhì)量，尤其是對外觀質(zhì)量有明確要求的塑件 更應注意。 有利于保證塑件的精度要求。 有利于模具的加工，特別是型腔的加工。 （盡可能使模具結(jié) 構(gòu)簡便） 有利于澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設置。 便于塑件的脫模，盡量使塑件開模時留在動模一側(cè)。 盡量減小塑件在合模平面上的投影面積，以減小所需鎖模力。 便于嵌件的安裝。 長型芯應置于開模方向。 15 為了能夠更好的把塑件從型芯上取出，我們要采用推桿推出. 分型面的開設如圖:（如圖一：） （如圖一：） (2)、型腔數(shù)目的確定 型腔數(shù)目的確定，應根據(jù)塑件的幾何形狀及尺寸、質(zhì)量、批量大小、交 貨長短、注射能力、模具成本等要求來綜合考慮。 根據(jù)注射機的額定鎖模力 F 的要求來確定型腔數(shù)目 n ，即 n 12pA 式中 F注射機額定鎖模力（ N） P型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力（MPa） A1、A 2分別為澆注系統(tǒng)和單個塑件在模具分型面上的投影面積 （mm 2） 大多數(shù)小型件常用多型腔注射模，面高精度塑件的型腔數(shù)原則上不超過 4 個， 生產(chǎn)中如果交貨允許，我們根據(jù)上述公式估算，采用一模 2 腔 （3） 、型腔的布局 考慮到模具成型零件和抽芯結(jié)構(gòu)以及出模方式的設計，模具的型腔 排列方式如下圖所示： 16 四、澆注系統(tǒng)設計 一.澆注系統(tǒng)和澆口的設計 澆注系統(tǒng)是引導塑料熔體從注射機噴嘴到模具型腔的進料通 道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，對塑件質(zhì)量影響很大。它分為 普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。 設計澆注系統(tǒng)時，應將流道設計的盡量少彎折，表面粗糙度 Ra 值 為 0.8m1.6m。 設計澆注系統(tǒng)應遵循以下基本原則: 17 I 適應塑料的工藝性; II 排氣良好; III 流程要短; V 避免料流直沖型芯或嵌件; VI 防止塑件變形; VII 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積應盡量小,容積也應盡量少, 這樣既能減少塑料耗量,又能減少所需鎖模力. (1)主流道的設計 主流道是指連接噴嘴與分流道的塑料熔體通道。一般情況下我 們選擇垂直主流道。主流道通常有一定錐度，小端尺寸 d 應與所選 注射機相匹配。注射機噴嘴尺寸為 4mm。 d=注射機噴嘴的尺寸+（0.51）mm 取 d=5mm. 主流道長度 L 一般情況下取小于 60mm 主流道球面半徑 SR0=注射機噴嘴球頭半徑+（12）mm, 錐角 一般在 24范圍內(nèi)選??；在此 取 4在此模具 中取 SR0=12mm。 主流道襯套的形式 主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易磨損件，對材 料要求高，因而模具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套 形式，即澆口套，以便有效地選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨加工和熱處理。材 料常采用 T8A 或 T10A，熱處理硬度為 50HRC55HRC。 注射襯套形式如下： 18 （注射襯套都是標準件，只需去買就行了。注射襯套的規(guī)格有 12，16，20 等幾種。 ） (2)冷料井的設計 1)主流道冷料井的設計 應將主流道中的凝料拉出，所以冷料井直徑應稍大于主流道大 端直徑。深度約為直徑的 11.5 倍，最終要保證冷料的體積小于冷 料井的體積。冷料井有 6 種形式，而常用的是端部帶 Z 字形拉料桿 的形式該模具就可采用這種形式的冷料井。如圖： 1 定位圈 2 定模座板 3 冷料穴 4 拉料桿 19 2) 分流道冷料井的設計 對于熱塑性塑料注射模來說，模具溫度對塑料熔體都是冷卻的， 在分流道中流動的前鋒塑料熔體溫度都不太高，這股前鋒冷料若進 入型腔，對塑件質(zhì)量有一定影響，特別是對于薄壁塑件或精度要求 高的塑件，所以分流道需設計冷料井。而一般的分流道冷料井都是 將分流道稍微超出下級分流道。 (3)分流道的設計 分流道在分型面上的布置與前面所述型腔排列密切相關(guān)，有多 種不同有布置形式，但應遵循以下兩個原則：一是排列緊湊、縮小 模具板面尺寸；二是流程盡量短，鎖模力力求平衡。該模具采用平 衡式。 分流道的形狀及尺寸 為了方便加工以及凝料脫落，分流道多數(shù)設在分型面上，分流 道截面形狀一般為圓形、梯形或矩形，而工程上一般選用梯形截面， 因為其加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失、流動阻力較小。為 了減少流道內(nèi)的壓力損失和傳熱損失，提高效率，我們這里就選用 圓形分流道，如圖： 20 分流道截面形式 因為圓形截面分流道的效率是分流道中效率最高的，固選它。 但對于壁厚小于 3mm，質(zhì)量在 200g 以下的塑料，也可用梯形. 用此經(jīng)驗公式確定梯形下底： D=0.2654 4Lm M=17.2 g L=40+40+45=125mm D 取 4mm H 取 3mm R 取 0.75mm （4）澆口的設計 澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。澆口的設 計與與位置的選擇恰當與否，直接關(guān)系到塑件能否被完好地高質(zhì)量 地注射成型。因此澆口位置的選擇應注意以下幾個方面： ：澆口的位置應該設在制品的壁厚處，使塑料由壁厚流向壁 薄，并保持澆口至型腔各處流程一致； ：防止?jié)部谔幃a(chǎn)生噴射而在充填過程中產(chǎn)生蛇星流 ：盡量縮短流動距離； ：考慮分子定向的影響； 21 ：減少熔接痕，提高熔接強度； 此外還要注意到實際塑件型腔的排氣問題以及塑件外觀的質(zhì)量問題。 按澆口的類型澆口可分為：直澆口，中心澆口，側(cè)澆口，環(huán) 形澆口，輪輻式澆口，爪形澆口，點澆口，潛伏澆口。根據(jù)對塑件 以及圖紙的由分析得出：本塑件所用的澆口為點澆口。 點澆口的特征如下： 澆口位置能夠自由選定，不受限制； 剪切速率高，能使流程比增大，但剪切速率過高時，澆口附 近易引起熔；體破裂、白化； 可用于熱澆道 澆口附近變形小； 加工比較難。 多點進料或多腔時容易進行平衡； 澆口必須用三板模切斷； 此塑件用的是潛伏式進膠，其形式如下圖所示: 22 尺寸按上面標注的尺寸做 五、成型零件的設計 1、凹模的結(jié)構(gòu)形式： 凹模又稱母模，它是成型塑件外輪廓的零件。根據(jù)需要有以下幾種結(jié)構(gòu)形 式：整體式凹模、組合式凹模、拼塊組合式凹模，我們的產(chǎn)品屬于小型制件， 從各方面分析我們可選用組合式凹模其結(jié)構(gòu)如圖所示： 23 二、凸模的結(jié)構(gòu)設計 1、凸模的結(jié)構(gòu)形式： 凸模（即公模）是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通?？煞菫檎w式和組合 式兩種類型。我們根據(jù)凹模的結(jié)構(gòu)形式選擇組合式凸模整體裝配式凸模， 它是將凸模單獨加工后與動模板進行裝配而成，如圖所示： 上面凹模 下面凸模 24 六、導柱導向機構(gòu)的設計 為了保證注射模準確合模和開模，在注射模中必須設置導向機 構(gòu)。導向機構(gòu)的作用是導向、定位以及承受一定的側(cè)向壓力。 導向機構(gòu)的形式主要有導柱導向和錐面定位兩種，我們這里選 取導柱導向機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖： 我們在設計此機構(gòu)的同時還應注意以下幾點： 、導柱應合理地均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具外緣 應有足夠的距離，以保證模具的強度。 、導柱的長度應比型芯（凸模）端面的高度高出 68mm，以免型 芯進入凹模時與凹模相碰而損壞。 、導柱和導套應有足夠的耐磨度和強度。 、為了使導柱能順利地進入導套、導柱端部應做成錐形或半球形， 導套的前端也應該倒角。 25 、導柱的設置應根據(jù)需要而決定裝配方式。 、一般導柱滑動部分的配合形式按 H8/f8，導柱和導套固定部分 配合按 H7/k6，導套外徑的配合按 H7/k6。 、一般應在動模座板與推板之間設置導柱和導套，以保證推出機 構(gòu)的正常運動。 、導柱的直徑應根據(jù)模具大小而決定，可參考準模架數(shù)據(jù)選取。 七.脫模機構(gòu)的設計 1、何為脫模機構(gòu) 在注射成型的每一循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔中或型芯 上脫出，模具中這種出塑件的機構(gòu)稱為脫模機構(gòu)。 2、脫模機構(gòu)的分類及選用 脫模機構(gòu)的分類分多，我們采用的是混合分類中的一種：推桿 一次脫模機構(gòu)，因為此機構(gòu)是最簡單、最為常用的一種，具有制造 簡單、更換方便、推出效果好等優(yōu)點，在生產(chǎn)實踐中比較實用和直 觀。所謂一次脫模就是指在脫模過程中，推桿就需要一次動作，就 能完成塑件脫模的機構(gòu)。它通常包括推桿脫模機構(gòu)、推管脫模機構(gòu)、 脫模板脫模機構(gòu)、推塊脫模機構(gòu)、多元聯(lián)合脫模機構(gòu)和氣動脫模機 構(gòu)等。 3、脫模機構(gòu)的設計原則 設計脫模機構(gòu)時，應遵循以下原則： 26 （1）結(jié)構(gòu)可靠：機械的運動準確、可靠、靈活，并有足夠的剛 度和強度。 （2）保證塑件不變形、不損壞。 （3）保證塑件外觀良好。 （4）盡量使塑件留在動模一邊，以便借助于開模力驅(qū)動脫模裝 置，完成脫模動作。 4、推桿的結(jié)構(gòu)形式及形狀 因制品的幾何形狀及型腔結(jié)構(gòu)等的不同，所用推桿的截面形狀 也不盡相同，常用推桿的截面形狀為圓形。推桿又可分為普通推桿 與成型推桿兩種，我們這里選用方銷。其結(jié)構(gòu)形式見圖: 5、方銷的固定方式見圖: 27 在頂出板上偷孔 6、斜銷機構(gòu)的設計 由于塑件側(cè)凹較淺，所需的抽芯距不大，但側(cè)凹的成型面較大， 因而需較大的抽芯力時，可采用斜銷機構(gòu)進行輔助頂出，它是利用 推出機構(gòu)的推力驅(qū)動斜銷運動。 28 八.模架的選擇 模架選用 180*200 的。模具定模均采用兩塊模板，設置推出機構(gòu)。 適用于直接澆口，采用斜導柱側(cè)抽芯的注射成型模具。 29 九、模具開模動作過程 先公母模分開，然后頂出板推動方銷和斜銷 頂出塑件，取出成品后，頂出板先帶動方銷和 斜銷回位，然后公母模合模 30 塑料成型工藝卡片 資料編號車間 塑料成型工藝卡片 共 1 頁 第 1 頁 零件名稱 開關(guān)鍵 零件圖號 QMZT-01 裝配圖號 材料牌號 PC+ABS 材料定額 設備型號 XS-ZY-125 每模件數(shù) 2 單件質(zhì)量 3.125g 工裝號 設備 烘箱 溫度/ 90110材料干燥 時間/h 812 后段/ 190210 中段/ 200220 前段/ 210230 料筒溫度 噴嘴/ 200210 模具溫度/:85 注射壓力 /Mpa 70160壓力 背壓/Mpa 注射/s 2050 保壓/s 05 時間 冷卻/s 2040 輔助/min 溫度/ 120時間定額 單件/min 后處理 時間/min 15 31 斜銷圖 公模仁圖 母模仁圖 32 裝配圖 （其他視圖有提供 3D 和 2D 圖檔，可供參考） 33 詳細備料單 34 MOLDFLOW 填充時間 填充溫度 35 填充壓力 結(jié)合線 36 設計感言 當拿到畢業(yè)課題的那天，就開始在想，這模具怎么辦，心里沒 有一點兒底，一片空白，經(jīng)過大量的查閱資料，與動手畫圖后，才 找到點信心。 幾次給老師的查閱，和聊天中，了解了設計的流程，怎么樣去 完成任務書，和在設計中要注意的問題與解決方案，比如，成型零 件的結(jié)構(gòu)設計中，凹模采用組合式可以簡化復雜的機加工藝，有利 于模具成型零件的熱處理和模具的修復；圖紙的明細表中應有零件 的材料、規(guī)格、數(shù)量、備注等一些內(nèi)容；開模次序的確定,并采用相 應機構(gòu)來確保這種開模次序的實現(xiàn)。 人生只有在慢慢的進步過程中才會長大，假如你不做這個設計， 從而現(xiàn)在收獲還是從零開始，或許哪天自己真真踏上這設計的旅程， 肯定來不急后悔。在這我忠心感謝老師的指導和同學的熱情幫助。 37 參考資料 1、 塑料模具設計制造與應用實例模具實用技術(shù)叢書編委員編機械工業(yè)出版 社 2、 塑料模具設計卜建新主編，中國輕工業(yè)出版社 3、 塑料模具設計申樹義、高濟編，機械工業(yè)出版社 4、 塑料模具設計手冊 塑料模具技術(shù)手冊編委會，編機械工業(yè)出版社 5、 塑料制品成型及模具設計葉久新、王群主編，湖南科學技術(shù)出版社 6、 注塑模具結(jié)構(gòu)設計李錦標、易鈴棋、郭雪梅編著，清華大學出版社