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第 1 頁 共 35 頁 目 錄 前言 4 任務書 5 老板轉(zhuǎn)椅底支架注塑射模設計 5 摘要 7 第一章 塑料件的特性分析 8 1 產(chǎn)品性能分析 8 2 產(chǎn)品工藝性與結(jié)構(gòu)分析 9 3 塑件工藝分析 11 第二章 模具結(jié)構(gòu)設計 11 1 型腔數(shù)目及排列方式 11 2 分型面的設計 12 3 注射機的選定 13 4 主流道的設計 14 5 分流道的設計 15 6 澆口位置的選擇 18 7 冷料穴和拉料桿的設計 18 8 排氣系統(tǒng)的設計 19 9 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 19 第三章 成型零件的設計與計算 20 1 成型零件的設計 20 2 模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計算 23 3 模架的選用 27 第四章 合模導向機構(gòu)的設計 27 第 2 頁 共 35 頁 1 導向機構(gòu)的作用 27 2 導柱導向機構(gòu) 27 第五章 推出機構(gòu)的設計 30 1 推出機構(gòu)的設計原則 30 2 脫模力的計算 31 3 簡單推出機構(gòu) 31 第六章 注 射 機 相 關(guān) 參 數(shù) 的 校 核 38 1 注射壓力的校核 38 2 鎖模力的校核及型腔數(shù)的確定 39 3 模具閉和高度的校核 39 4 開模行程的校核 40 5 模具安裝尺寸的校核 40 6 安裝螺孔尺寸 40 第七章 設 計 總 結(jié) 41 第八章 致謝 44 附錄 45 參考文獻 48 第 3 頁 共 35 頁 前言 畢業(yè)設計是在修完所有課程之后 我們走向社會之前一次綜合性設計 本 次設計的課題是老板轉(zhuǎn)椅底支架注塑模設計 是對以前所學課程的一個總結(jié) 在此次設計中 主要用到所學的注射模設計 以及機械設計等方面的知識 著重說明了一副注射模的一般流程 即注射成型的分析 注射機的選擇及相關(guān) 參數(shù)的校核 模具的結(jié)構(gòu)設計 注射模具設計的有關(guān)計算 模具總體尺寸的確 定與結(jié)構(gòu)草圖的繪制 模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件工作圖的繪制 全面審核投產(chǎn)制 造等 其中模具結(jié)構(gòu)的設計既是重點又是難點 主要包括成型位置的及分型面 的選擇 模具型腔數(shù)的確定及型腔的排列和流道布局和澆口位置的選擇 模具 工作零件的結(jié)構(gòu)設計 側(cè)面分型及抽芯機構(gòu)的設計 推出機構(gòu)的設計 拉料桿 的形式選擇 排氣方式設計等 通過本次畢業(yè)設計 使我懂得如何查閱相關(guān)資 料以及怎樣解決在實際工作中遇到的實際問題 這為我們以后更好的從事模具 行業(yè)打下了良好的基礎 本次畢業(yè)設計中得到了廣大老師和同學的幫助 在此我一一表示誠摯的感 謝 由于本人缺乏實踐經(jīng)驗 水平有限 且時間又倉促 設計過程中難免有錯 誤和欠妥之處 懇請各位老師和同學指正批評 編 者 2007 年 5 月 3 日 任務書 老板轉(zhuǎn)椅底支架注塑射模設計 如圖所示 該塑件為老板轉(zhuǎn)椅底支架 材料采用 ABS 要求其表面制造光 滑度較高 其作用是用于支撐轉(zhuǎn)椅受到的重力 第 4 頁 共 35 頁 設計任務要求 1 產(chǎn)品材料 ABS 2 中型批量生產(chǎn) 要求表面制造光滑度較高 配合位置精度和尺寸要求 高 3 產(chǎn)品式樣已經(jīng)三維測點造型 4 要求設計模具能自動脫模 5 模具壽命 10 萬模 設計任務圖紙要求 1 裝配總圖 A0 或 A1 一張 2 零件圖及非標件圖 A2 A3 A4 數(shù)張 3 模具設計具體說明書 字數(shù) 10000 左右 一份 摘要 在綜合分析塑件結(jié)構(gòu) 使用要求 成型質(zhì)量和模具制造成本的基礎上 介紹結(jié)構(gòu)簡單 形狀規(guī)則的塑件成型 采用側(cè)澆口進料單分型推桿頂出機構(gòu) 使塑件能一次成型 設計了相應的頂塊頂出的注射模 并介紹了模具的工作過 程 關(guān)鍵詞 注射模 頂塊頂出機構(gòu) 第 5 頁 共 35 頁 Abstract Based on the comprehensive analysis on the plastic part s strcture service require ment moulding quality and mouding quality and mould manu facturing cost Acorresponding injection mould of internal side core pulling was designed By adopting the mulit direction and multi combination core pulling acorresponding injection mould of interal side core pulling was designed the working process of the mould was in troduced Key words Injection mould Medialcoe pulling 第一章 塑料件的特性分析 1 產(chǎn)品性能分析 該塑件為老板轉(zhuǎn)椅底支架 它要與另外部件匹配使用 要使中心孔與老板 轉(zhuǎn)椅主柱配合承受較大的壓力 所以從塑件的使用性能上分析 必須具備有一 定的綜合機械性能 包括良好的機械強度 一定的彈性和耐油性 耐水性 耐 磨性 化學穩(wěn)定性和電絕緣性能 符合以上性能的有多種塑料材料 從材料的 來源以及材料的成本和調(diào)配顏色來看 ABS比較合適 ABS是目前世界上應用最 廣泛的材料 它來源廣 成本底 符合該塑件成型的特性 因此制作該塑件選 第 6 頁 共 35 頁 用ABS材料 以下是ABS的主要參數(shù) 表一 ABS的主要技術(shù)指標 密度 比溶 吸水率 收縮率 熱變形 溫度 1 02 1 05 0 8 0 98 0 2 0 4 130 160 0 3 0 8 83 103 抗拉強度 拉伸彈性 模量 彎曲強度 沖擊強度 體積 50Mpa 1 8X107 80Mpa 11HB 9 7HB 6 9X10 表二 ABS的注射工藝參數(shù) 注射機類型 螺桿轉(zhuǎn)數(shù) 噴嘴形式 噴嘴溫度 螺桿式 50 70 直通式 180 190 料筒的溫度 模具溫度 注射壓力 保壓力 190 200 200 220170 190 50 70 60 90Mpa 30 60 Mpa 注射時間 保壓時間 冷卻時間 成型周期 3 5 S 15 30 S 10 30 S 30 70 ABS無毒 無味 呈微黃色 成型的塑料件有較好的光澤 密度為1 02 1 05g ABS有極好的抗沖擊強度 且在低溫下也不迅速下降 有良好的3cm 機械強度和一定的耐磨性 耐寒性 耐油性 耐水性 化學穩(wěn)定性和電絕緣性 能 ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性 易于成型加工 經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏 色 其缺點是耐熱性不高 連續(xù)工作溫度為70度左右 熱變形溫度約為90度左 右 耐氣候差 在紫外線作用下易變硬發(fā)脆 其成型特點 ABS在升溫時黏度 增高 所以成型壓力較高 塑料上的脫模斜度稍大 ABS易吸水 成型前加工 要進行干燥處理 易產(chǎn)生熔接痕 模具設計時應注意盡量減小澆注系統(tǒng)對料流 的阻力 在正常的成型條件下 壁厚 溶料溫度及收縮率影響極小 表三 ABS成型收縮率 拉伸模量 泊松比與剛的摩擦因素 塑料名稱 成型收縮率 拉伸模量 E 103Mpa 泊松比U 與剛的摩擦系數(shù) f PE 1 5 3 5 0 212 0 98 0 49 0 23 0 5 PP 0 4 3 0 1 6 6 2 0 43 0 49 0 51 PS 0 2 0 8 1 4 8 9 0 38 0 45 0 75 第 7 頁 共 35 頁 ABS 0 1 0 7 1 91 1 98 0 38 0 20 0 25 2 產(chǎn)品工藝性與結(jié)構(gòu)分析 1 尺寸的精度 表四 塑件的尺寸公差推薦值參考 模具設計與制造手冊 的精度等級 材料 高精度 一般精度 低精度 ABS 3 4 5 該塑件由于不接納其它裝配尺寸 其精度不必太高 故選用一般精度 IT8 其公差參考教材 塑料成型工藝與模具設 計 2 粗糙度 作為老板轉(zhuǎn)椅底支架 外表面要求外觀美觀 光澤度也要求好 塑件表面 的粗糙度要比模具型芯低 塑件模具表面的粗糙度可取Ra 0 8 模具型芯 的表面粗糙度取Ra 0 2 3 斜度 脫模斜度取決于塑件的形狀 壁厚及塑料的收縮率 一般 取 塑件要有足夠的強度和剛度 才能經(jīng)受推件桿的推力而不使塑5 10 件變形 該產(chǎn)品壁厚3mm 加強筋 2mm 表五 塑料種類 制件流程最小壁厚 一般制件壁厚 大型制件壁厚 塑料 ABS 0 75 1 75 2 6 2 4 3 2 3 塑件工藝分析 第 8 頁 共 35 頁 本塑件外形中等 形狀簡單 尺寸精度比較中等 壁厚均為3 mm 加強筋 2mm 材料是ABS收縮率取0 05 用UG軟件計算塑件近似體積為V 3339 826 ABS的密度為1 02 1 05 g 故單件凈重約為1 05V 3 5kg 塑件外形cm3cm 長530 38139 mm 寬510 17642mm 局部最高點70 63977 mm 由于塑件底部有加強筋 寬2mm 為了以后方便修模 降低制作成本 所以采用大面積分型 局部采用 凸模 凹模鑲塊嵌入 因塑件成規(guī)則的五角形 加強筋比較深又薄 所以要采 用鑲塊嵌入頂出 不能做成整體的凸模 第二章 模具結(jié)構(gòu)設計 1 型腔數(shù)目的確定 由于該塑件尺寸比較大 而且成規(guī)則的五角形 只能采用一模一腔生產(chǎn)模 具可保證塑件的表面的粗糙度和質(zhì)量 又能達到制件的最佳的技術(shù)經(jīng)濟性 2 分型面的設計 分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素 它與模具的整體結(jié)構(gòu)和模具的制 造工藝有密切的關(guān)系 并且直接影響到塑料熔體的流動充填特性及塑件的脫模 因此分型面的選擇是注塑模具設計中的一個關(guān)鍵選擇分型面應遵循以下幾項基 本原則 a 分型面應選在塑件外形最大輪廓處 b 確定有利的留模方式 便于塑件順利脫模 c 保證塑件的精度要求 d 滿足塑件外觀質(zhì)量的要求 e 便于模具的加工與制造 f 對成型面積的影響 g 排氣的效果的考慮 h 對側(cè)向抽芯的影響 注射模一般的有一個分型面 有的有兩個分型面 分型面的形狀分為 第 9 頁 共 35 頁 平直分型面 傾斜分型面 階梯分型面 曲面分型面 復合分型面 在這里 考慮到塑件分型面選在塑件外形最大輪廓處 要保證有利的留模方式 要便 于塑件順利脫模 保證塑件的精度要求 便于模具加工 采用平直分型面加 曲面分型面 如圖 3 注射機的選定 以鎖模力為技術(shù)參數(shù) 必須大于模具在開模方向的投影面積上的總注射 力 P PB x KC x KS式中 P 型腔內(nèi)注射壓力 Mpa PB 基本壓力 Mpa KC 材料系數(shù) ABS材料取KC 1 15 KS 塑料復雜系數(shù) KS 1 1 5 PB與塑件平均壁厚T 進澆口流程長度L的流程比L T有關(guān) 本塑件 T 3mm 在這里側(cè)向進料側(cè)澆口 估算L 150mm 故L T 50 PB 32MPa 由于 該塑件簡單 取KS 1 則 P 32 1 15 1 36 8 MPa 鎖模力為 F 1 5 P A 0 1式中 F 所需的鎖模力 KN P 型腔內(nèi)注射壓力 第 10 頁 共 35 頁 A 塑件投影面積 A 660 510 336600 F 1 5 36 8 336600 0 1 1858 032 KN 所以選用臥式XS ZY 125 型號國產(chǎn)注射機 其主要技術(shù)參 數(shù)如下 XS ZY 125型注射機技術(shù)參數(shù) 球半徑 毫米 12 螺桿 柱塞 直 徑 毫米 42 噴嘴 孔直徑 毫米 4 注射容量 厘米 或克 125 定位孔直徑 毫米 100 中心孔徑 毫米 孔徑 毫米 22 注射壓力 1190 頂出 兩 側(cè) 孔距 毫米 230 最大 300 鎖模力 10 450 模具厚度 毫米 最小 200 最大注射面積 厘米 320 模板厚度 毫米 300 4 主流道的設計 主流道的設計參考教材 塑料成型工藝與模具設計 P114表5 2主流的部 分尺寸 第 11 頁 共 35 頁 查教材 塑料成型工藝與模具設計 P103表4 2常用熱塑性塑料注射機型 號和主要技術(shù)規(guī)格XS ZY 125 噴嘴球半徑 12 主流道小端直徑 5 則主流道小端直徑d 5 1 6 球面配合高度h取10 主流道錐角 取3 0 主流道球面直徑SR 12 8 20 L和D還待定 因為定模板厚度和動模底板總長為43 5 所以澆口套 L 44mm 經(jīng)計算d 2 1 3mm 5 分流道的設計 1 分流道的長度和斷面尺寸 分流道的斷面尺寸根據(jù)塑件的成型體積 塑件的壁厚 塑件形狀 第 12 頁 共 35 頁 所用塑料的工藝性能 注射速率和分流道的長度等因素確定 該 塑件壁厚為3mm 質(zhì)量為3 5Kg 所以 b 0 2654 4mLA 式中 m 單件塑件是質(zhì)量 g m 3 5Kg L 分流道的長度 mm 取為48mm 由上式計算得 b 1 14 取b 4 為了便于加工分流道的斷面做成半圓型 其中 R 6mm L 48mm 分流道的布置如圖 2 澆口的設計 因為該塑件是用一模一件型腔模 而且塑件表面粗糙度要求 較高 分流道開在成型鑲件的頭端 才用側(cè)澆口 如上圖所示 參考 塑料成型工藝與模具設計 P118側(cè)澆口形式的推薦尺寸 t 0 5 2 0 b 1 5 5 0mm l 0 7 2 0mm b 側(cè)澆口的寬度 第 13 頁 共 35 頁 A 塑件的外側(cè)表面積 2 t 側(cè)澆口的厚度 l 側(cè)澆口的厚度 先計算A值 A 200 60 12000 2 故 b 0 6 0 9 A 1 2 30 0 6 0 9 109 30 2 18 3 27 再對照上面給定的推薦值b取3 t取2 0 l取2 6 澆口位置的選擇 澆口的形式很多 但無論采取什么形式的澆口 其開設的位置對塑件的成 型性能及成型質(zhì)量影響都很大 在模具設計時 澆口位置及尺寸要求比較嚴格 它一般根據(jù)下述幾項原則來參考 a 盡量縮短流動距離 b 澆口應開設在塑件壁最厚處 c 避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷 d 考慮分子定向的影響 e 減少或避免熔接痕提高熔接強度 f 應有利于型腔中氣體的排除 g 不在承受彎曲或沖擊載荷的部位設置澆口 h 澆口位置的選擇應注意塑件外觀質(zhì)量 綜合以上原則和塑件形狀及技術(shù)要求決定將澆口設置在塑件內(nèi)表面偏一邊處 采用兩點進料 7 冷料穴和拉料桿的設計 第 14 頁 共 35 頁 冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料 以免這些冷料注入 行腔 為了使料流的流動性更好 在模具內(nèi)溫度更均勻 故在主流道對面的動 模板上開設冷料穴 其標稱直徑與主流道大端直徑相同 不選用拉料桿 它開 模后通常用手工取出冷料 8 排氣系統(tǒng)的設計 當塑料溶體填充型腔時 必須將型腔內(nèi)和澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱 或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體順利排出模外 如果型腔內(nèi)因各種因素沒有將產(chǎn) 生的氣體排除干凈 塑件就會形成氣泡 接縫 表面輪廓不清及填充缺料的成 型缺陷 另外氣體受壓 體積縮小會產(chǎn)生高溫將導致素件局部碳化或燒焦 同 時積存的氣體還會產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度 因此必須考慮排氣問題 注 射模成型時排氣通常用如下三種方式進行 a 利用配合間隙排氣 b 在分型面上開設排氣槽排氣 c 利用排氣塞排氣 本塑件可以利用配合間隙排氣 不必專門開設排氣系統(tǒng) 如果試模中認為 必須開設 可在分型面上開設排氣槽 9 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 無論什么塑料進行注射成型 均有一個比較適宜的模具溫度范圍 在此模 具溫度范圍內(nèi) 塑料熔體的流動性好 容易充滿型腔 塑件脫模后收縮和翹曲 變形小 形狀與尺寸穩(wěn)定 力學性能以及表面質(zhì)量較高 為了使模溫控制在一 理想的范圍內(nèi) 現(xiàn)設計一模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 由于本次設計的塑料 ABS 黏度和 流動性一般 模溫為 50 80 故無須設計加熱系統(tǒng) 只需設計冷卻系統(tǒng)以 確保合理的模溫 常用的冷卻方法有水冷卻 空氣冷卻和油冷卻 本設計采用 第 15 頁 共 35 頁 水冷卻 經(jīng)濟實惠 1 冷卻系統(tǒng)的設計原則與常見冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 冷卻系統(tǒng)的設計原則為 a 冷卻水道應盡量多 b 冷卻水道至型腔表面距離應盡量相等 c 澆口出加強冷卻 d 冷卻水道 入口溫差應盡量小 e 冷卻水道應沿著塑料收縮的方向設置 此外 冷卻水道的設計還必須盡量避免接近塑件的溶接部位以免產(chǎn)生溶接 痕 降低塑件強度 2 冷卻系統(tǒng)機構(gòu)的確定 塑件的形狀是變化萬千的 因此對于不同的塑件 冷卻水道的位置形狀 也不一樣 本塑件為淺型腔塑件 淺型腔塑件最困難的是凸模的冷卻 本塑件 凸模結(jié)構(gòu)復雜 由好多拼塊組成 很難設置冷卻水道 因此要加強凹模冷卻 凹模設置直通冷卻水道 如圖 第三章 成型零件的設計與計算 成型零件決定塑件的幾何行狀和尺寸 成型零件工作時 直接與塑料接 第 16 頁 共 35 頁 觸 承受塑料熔體的高壓 料流的沖刷 脫模時與塑料間還發(fā)生摩擦 因此 成型零件要求有正確幾何形狀 較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度 此外 成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理 有較高強度 剛度及較好的耐磨性能 1 成型零件的設計 為了提高零件的加工效率 裝拆方便 保證型腔形狀 采用整體形式 凸 模采用整體中嵌入式凸模結(jié)構(gòu) 凸模鑲塊與凸模板間的配合用 6 7mH 影響成型 零件的尺寸因素有 1 塑件的收縮率 其值為 s S max Smin L s 式中 s 塑料收縮率波動所引起的塑件尺寸誤差 Smax 塑料的最大收縮率 Smin 塑料的最小收縮率 Ls 塑件的基本尺寸 2 模具成型零件的制造誤差 參考 塑料成型工藝與模具設計 P所列出的經(jīng)驗值 成型零件的制造公 差約占塑件總公差的 3 1 4 或取IT7 IT8級作為模具制造公差 模具成型零件 制造公差用 z表示 這里取 z 0 05收縮率的波動引起塑件尺寸誤差隨塑件 的尺寸增大而增大 在計算成型零件時 所用到的收縮率均用平均收縮率來表 示 S 100 maxin2 式中 S 塑件的平均收縮率 Smax 塑料的最大收縮率 Smin 塑料的最小收縮率 第 17 頁 共 35 頁 第一類尺寸 型腔尺寸的計算 計算公式參考教材P151式 5 18 1 S LS 0 5 0 75 Lm0z 0z 式中 表示塑料的平均收縮率 S 0 55 LS 表示塑件的基本尺寸 表示塑件尺寸的公差 Z 取 3 當制件的尺寸較大 精度級別較底時式中取0 5 當精度級別較高時式中 取0 75 本塑件為殼體配件其精度要求不高 故在本設計中取0 5 33 9尺寸的計算 查教材P66表3 8該尺寸的公差為 1 56 利用公式 L M 1 S LS 0 75 0z 0z 1 0 55 33 9 0 75 1 6 53 33 9 mm0 53 第二類型芯尺寸的計算 1 尺寸為65 5的計算 查教材P66表3 18該尺寸的公差為 1 6 利用公式 Lm 0 z 1 S LS 0 75 0 z 1 0 55 65 5 0 75 1 6 0 53 65 5 mm0 53 2 尺寸為25的計算 查教材P66表3 18該尺寸的公差為 1 08 利用公式 Lm 0 z 1 S LS 0 75 0 z 1 0 55 25 0 75 1 08 0 36 第 18 頁 共 35 頁 25 mm0 36 2 模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計算 塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用 應具有足夠的強度和剛 度 如果型腔側(cè)壁和底版厚度過小 可能因硬度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞 也可能因剛度不足產(chǎn)生翹曲變形導致溢料和出現(xiàn)飛邊 降低塑件尺寸精度和順 利脫模 因此 應通過強度和剛度計算來確定型腔壁厚 模具型腔壁厚的計算 以最大壓力為準 而最大壓力是在注射時 熔體 充滿型腔的瞬間產(chǎn)生的 隨著塑料的冷卻和澆口的凍結(jié) 型腔內(nèi)的壓力逐漸降 低 在開模時接近常壓 理論分析和生產(chǎn)實踐表明 大尺寸的模具型腔 剛度 不足是主要矛盾 型腔壁厚應以滿足剛度條件為準 由于本模具采用 一模一 件 結(jié)構(gòu) 總體尺寸不是很大 故應以型腔的壁厚的剛度為準 剛度計算條件一般從下面三個方面來考慮 1 模具成型過程中不發(fā)生溢料 2 保證塑件尺寸精度 3 保證塑件順利脫模 在一般情況下 因塑料的收縮率較大 型腔的彈性變形量不會超過塑料冷 卻時的收縮值 因此 型腔的剛度要求主要是由不溢料和塑件精度來決定 當 塑件某一尺寸同時有幾項要求時 以最苛刻的條件作為剛度設計的依據(jù) 對于本塑件可以簡化為整體式矩形型腔進行近似計算 1 矩形型腔的結(jié)構(gòu)尺寸計算 在本模具設計中采用了整體矩形型腔 整體矩形型腔的結(jié)構(gòu)簡圖如下 第 19 頁 共 35 頁 圖 6 因本模具的型腔大體上似矩形 并且其l40 50 25 30 50 60 30 35 60 70 35 42 由于采用一模一腔的設計 分流道和澆口總長度為148mm 型腔厚度取 80mm 所以型腔的外形尺寸 700 700 80mm 2 底板厚度的計算 第 20 頁 共 35 頁 整體式矩形型芯的底板 如果后部沒有支承板 直接支承在模腳上 中間是懸空的 底板可以看成是周邊固定的受均勻載荷的矩形板 由于溶 體的壓力 板中心將產(chǎn)生最大的變形量 按剛度條件 型腔底板厚度為 34 Epbch 式中 由型腔邊長比 決定的系數(shù) cl 型腔內(nèi)溶體的壓力 pMPa 型腔短邊長 bm 鋼的彈性模量 取 E5106 2 允許變形量 取 0 05 mm 經(jīng)計算得 l b 1 4 查表得 0 0226 p 50MPa b 80mm c 所以 60 34mm 354340 16 20 Epbh 由于考慮到這是近似計算 為匹配標準模架 取 h 62mm 3 模架的選用 根據(jù)型芯 型腔的尺寸 因此選用的模架外形尺寸為 A 250 315的 模架 根據(jù)模架選用的推件板 推件固定板取30mm 第四章 合模導向機構(gòu)的設計 導向機構(gòu)的保證動摸或上下模合模時正確定位和導向的零件 合模導向機 構(gòu)主要有導柱導向和錐面定位兩種形式 在這里我采用導柱導向的形式和三點 第 21 頁 共 35 頁 小錐面的形式 1 導向機構(gòu)的作用 1 定位作用 模具閉合后 保證定模或上下模的位置的正確 保 證型腔形狀和尺寸的精度 導向機構(gòu)在模具裝配過程中也起定 位作用 便于裝配和調(diào)整 2 導向作用 合模時首先是導向零件接觸 引導動定模上下模準 確閉合 避免型心先進入型腔造成成型零件的損壞 3 承受一定的側(cè)向壓力 承受塑料溶體在充型過程中產(chǎn)生單向 側(cè)壓力和動模板自身的重力 2 導柱導向機構(gòu) 一 導柱 1 導柱的結(jié)構(gòu) 其結(jié)構(gòu)采用如下圖所示的結(jié)構(gòu) 2 導柱結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求 1 長度 導柱導向部分長度 62 20 80 122mm 第 22 頁 共 35 頁 直徑 由于模架250 315型 選用比較大 參考塑料注 射 模中小型模架標準的尺寸組合 選用 導柱d40 122 35 實用注塑模設計手冊 2 形狀 導柱前端做倒角 3 材料 導柱應具有硬而耐磨的表面 堅韌而不易折斷的內(nèi)心 因此采用 T10A鋼經(jīng)淬火熱處理 硬度應達到50 55HRC 導柱固定部分表面粗糙度為 Ra0 8 導向部分為Ra0 4 4 數(shù)量布置 導柱均勻分布在模具四周如下圖所示 5 配合精度 導柱固定端與模板之間采用H7 m6的過度配合 導柱的導 向部分采用H7 f7的間隙配合 二 導套 1 導套的結(jié)構(gòu)形式 導套的典型結(jié)構(gòu)如圖所示 第 23 頁 共 35 頁 D 圖 9 此類型導套為直導套 結(jié)構(gòu)簡單 加工方便 適用于簡單模具或?qū)?套后面沒有墊板的場合 2 導套結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求 1 形狀 為使導柱順利進入導套 在導套的前端倒圓角 導柱孔最好做成 通孔 以利于排出孔內(nèi)空氣及殘渣廢料 如模板較厚 導柱孔必須作成盲孔時 可在盲孔的側(cè)面打一小孔排氣 2 材料 導套用與導柱相同的材料或銅合金等耐磨材料制造 其硬度一 搬應低與導柱硬度 以減輕磨損 防止導柱和導套拉毛 導套固定部分和 導滑部分的表面粗糙度一般為 Ra0 8 因此選用 導套d 60 62的導套 GB 4619 3 84 材料T8A 固定形式和配合精度 采用H7 r6配合鑲?cè)肽０?參考 實用注塑模設計手冊 第五章 推出機構(gòu)的設計 1 推出機構(gòu)的設計原則 第 24 頁 共 35 頁 塑件在從模具上取下以前 還有一個從模具的成型零件上脫出的過程 使塑 件從成型零件上脫出的機構(gòu)稱為推出機構(gòu) 它包括以下幾個部分 脫模力的計 算 推出機構(gòu) 復位機構(gòu)等的機構(gòu)形式 安裝定位 尺寸配合以及某些機構(gòu)所 需的強度 剛度或穩(wěn)性校核 在設計此機構(gòu)時 應遵守以下幾個原則 1 推出機構(gòu)應盡量設置在動模一側(cè) 2 保證塑件不因推出而變形損壞 3 機構(gòu)簡單動作可靠 4 良好的塑件外觀 5 合模時的正確復位 2 脫模力的計算 注射成型后 塑件在模具內(nèi)冷卻定型 由于體積的收宿 對型心產(chǎn)生包 緊力 塑件要從模腔中脫出 就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦阻力 對于不 帶通孔的殼體類塑件 脫模時還要克服大氣壓力 一般而論 塑料制件剛開始 脫模時 所需克服的阻力最大 即所需的脫模力最大 根據(jù)力平衡原理 列出 平衡方程式 F Ap cosa sina 式中 塑料對鋼的摩檫系數(shù) 約為 0 1 0 3 A 塑件包容型芯的面積 P 塑件對型芯的單位面積上的包緊力 這里取 P 3 107Mpa 3 簡單推出機構(gòu) 1 推出機構(gòu)一般包括推桿推出機構(gòu) 推管推出機構(gòu) 推件板推出機構(gòu) 活動鑲塊及凹模推出機構(gòu) 多元綜合推出機構(gòu)等 第 25 頁 共 35 頁 考慮到本塑件的結(jié)構(gòu)形狀 推件板推出機構(gòu)易使塑件產(chǎn)生變形且易產(chǎn)生毛 刺 因此確定用活動鑲塊推出機構(gòu)和推管推出機構(gòu)的組合 推桿推出機構(gòu)和活動鑲塊推出機構(gòu)是最常見 而且也是應用最為廣泛的 活動鑲塊的截面形狀根據(jù)塑件的成型面形式而定 推管的頭部同時也是成型部 分 由于本塑件的脫模力相對來說較大 故在塑件的每個腳支內(nèi)表面布 置 兩 個 活 動 鑲 塊 中 間 用 推管即成型又起推出作用 2 活 動 鑲 塊 用 螺 釘 與 推桿連接 推桿的直徑為 36和 24 尾部采用臺肩 的形式 臺肩的直徑D與推桿的直徑約差4 6mm的簡單結(jié)構(gòu) 采用GB1298 86 參考 實用注射塑設計手冊 3 推桿的材料采用T8A碳素鋼 熱處理要求HRC 50 工作端配合部分表面粗 糙度Ra 0 8 4 推 出 機 構(gòu) 的 導 向 與 復 位 為 了 保 證 推 出 機 構(gòu) 在 工 作 過 程 中 靈 活 平 穩(wěn) 每 次 合 模 后 推 出 機 構(gòu) 應 能 回 到 原 來 的 位 置 所 以 需 要 設 計 推 出 機 構(gòu) 的 導 向 與 復 位 裝 置 推 出 機 構(gòu) 包 括 導 向 零 件 和 復 位 零 件 導 向 零 件 由 推 板 導 柱 與 推 板 導 套 所 組 成 本 次 設 計 采 取 導 柱 與 導 套 相 配 合 的 形 式 導 套 在 頂 桿 固 定 板 和 副 板 之 間 導 柱 在 支 持 板 上 與 下 模 座 螺 絲 連 接 因 這 樣 導 柱 除 了 起 到 向 作 用 外 還 能 支 承 著 動 模 支 承 板 這 樣 改 善 了 支 承 板 的 受 力 狀 況 提 高 了 支 承 板 的 剛 性 復 位 零 件 一 般 有 復 位 桿 復 位 和 彈 簧 復 位 兩 種 形 式 本 次 設 計 同 時 采 用 復 位 桿 復 位 和 彈 簧 復 位 兩 種 形 式 圓 形 截 面 設 置 四 根 位 置 設 在 推 桿 固 定 板 的 四 周 這 樣 可 使 推 出 機 構(gòu) 合 模 時 復 位 平 穩(wěn) 復 位 桿 端 面 與 所 在 動 模 分 型 面 上 平 齊 推 出 機 構(gòu) 推 出 后 復 位 桿 高 出 分 型 面 第 26 頁 共 35 頁 其 高 度 即 為 推 出 距 離 的 大 小 合 模 時 復 位 桿 在 彈 簧 力 的 作 用 下 先 復 位 同 時 帶 動 推 件 機 構(gòu) 復 位 第六章 注 射 機 相 關(guān) 參 數(shù) 的 校 核 在前面已經(jīng)確定了模具的結(jié)構(gòu) 類型和一些基本的參數(shù)尺寸 如模具 的型腔的個數(shù) 需用的注射量 塑件在分型面上的投影面積 成型時所需的合 模力 注射壓力 模具的厚度 安裝固定尺寸以及開模行程等 這些數(shù)據(jù)都與 注射機的有關(guān)性能參數(shù)密切相關(guān) 如果兩者不相匹配 則模具無法使用 為此 必須對兩者之間有關(guān)的數(shù)據(jù)進行校核以滿足要求 1 注射壓力的校核 注射成型機的最大注射壓力應稍大于塑料制品的成型所需的注射壓力 即 P0 P 式中 P 0 注射成型機的最大注射壓力 P 塑料制品成型時所需的注射壓力 查有關(guān)手冊可知 P0 130 Mpa P 70 90 Mpa 所以 P0 130 P 80 成立 即注射壓力滿足要求 2 鎖模力的校核 鎖模力的校核 鎖模力又稱合模力 是指注射成型機的合模裝置對模具 所施加的最大夾緊力 為了避免塑料注射機成型時由于受到注射壓力的作用而 使模具沿分型面而脹開 注射成型機的鎖模力可按下式核算 F0 P 模 A 分 100 或 F 0 K 1P A 分 100 式中 F 0 注射成型機的公稱鎖模力 N 第 27 頁 共 35 頁 P 模 模內(nèi)壓力 型腔內(nèi)熔體壓力 Mpa K1 壓力損耗系數(shù) K 1 2 3 A 分 塑料制品在及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和 所以有 F0 1800000 35 2 11 87 6 54 100 1217090 所以 F0 P 模 A 分 100 成立 故所選注射機的鎖模力也符合要求 3 模具閉和高度的校核 模具閉和高度應該滿足以下關(guān)系 H minHax 式中 H 模具閉合高度 Hmin 注射成型機模具最小厚度 Hmax 注射成型機模具最大厚度 Hmin 250 H 299 H max 350 所以所選注射機的模具閉合高度滿足要求 4 開模行程的校核 開模行程 S 是 合模行程 指模具開合過程中動模固定板的移動距離 它 的大小直接影響模具所能成型的塑件高度 當模具需要利用開模動作完成側(cè)向 抽芯動作時 開模行程的校核還應考慮為完成抽芯動作所需增加的開模行程 次模具沒有側(cè)向抽芯動作 故開模行程按下式來校核 Smax S H 1 H2 即有 S 350 34 0 84 10 128 因而所選注射機的開模行程也符合要求 5 模具安裝尺寸的校核 不同型號的注射機其安裝模具部位的形狀和尺寸各不相同 設計模具時 第 28 頁 共 35 頁 應對其相關(guān)尺寸加以校核 以保證模具順利安裝 需校核的主要內(nèi)容有噴嘴尺 寸 定位圈 模具的最大厚度與最小厚度及安裝螺釘孔等 1 噴嘴尺寸 因為澆注系統(tǒng)的主流倒的尺寸是根據(jù)噴嘴尺寸而設計的 所 以此尺寸一定滿足條件 祥見澆注系統(tǒng)設計 2 定位圈尺寸 此同上 因為定位圈是隨著噴嘴尺寸而變化的相應的改變 故必滿足要求 6 安裝螺孔尺寸 我們采用用螺釘直接固定的方法 但要注意動 定模部分的底板尺寸與注 射機對應模板上所開設的螺孔的尺寸和位置相適應 由于在設計的時候是用 CAD 軟件 ug 進行分型得出的結(jié)果 取的是標準數(shù)值 顯然滿足要求 至此已經(jīng)校核完了注射機的相關(guān)工藝參數(shù) 即所選用的注射機符合要求 第七章 設 計 總 結(jié) 本 次 畢 業(yè) 設 計 的 課 題 是 老板轉(zhuǎn)椅底支架注塑模設計 是 在 修 完 大 學 所 有 課 程 之 后 進 行 的 一 次 綜 合 性 設 計 是 對 以 前 所 學 知 識 的 一 次 全 面 性 檢 查 在 這 次 畢 業(yè) 設 計 的 過 程 中 我 充 分 利 用 了 所 學 知 識 查 閱 了 大 量 的 參 考 書 目 盡 量 將 自 己 所 學 的 知 識 與 設 計 有 機 的 結(jié) 合 起 來 懂 得 了 如 何 來 設 計 塑 件 的 注 射 模 具 的 一 般 流 程 即 注 射 成 型 制 品 的 分 析 注 射 機 的 選 擇 及 相 關(guān) 參 數(shù) 的 校 核 模 具 的 結(jié) 構(gòu) 設 計 注 射 模 具 設 計 的 有 關(guān) 計 算 模 具 總 體 尺 寸 的 確 定 與 結(jié) 構(gòu) 草 圖 的 繪 制 模 具 結(jié) 構(gòu) 總 裝 圖 和 零 件 工 作 圖 的 繪 制 全 面 審 核 投 產(chǎn) 制 造 等 其 中 模 具 結(jié) 構(gòu) 的 設 計 既 是 重 點 又 是 難 點 主 要 包 括 制 品 成 型 位 置 的 及 分 型 面 的 選 擇 模 具 型 腔 數(shù) 的 確 定 及 型 腔 的 排 列 和 流 道 布 局 和 澆 口 位 置 的 選 擇 模 具 工 作 零 件 的 結(jié) 構(gòu) 設 計 側(cè) 面 分 第 29 頁 共 35 頁 型 及 抽 芯 機 構(gòu) 的 設 計 推 出 機 構(gòu) 的 設 計 拉 料 桿 的 形 式 選 擇 排 氣 方 式 設 計 等 經(jīng)過兩個多月的時間 畢業(yè)設計終于可算是劃上了一個句號 本次設計是 一個全面性的設計 是對大學課程的一個總結(jié) 本次畢業(yè)設計我翻閱了大量的 參考書 鞏固了以往所學的機械制圖 公差與配合 制造工藝等相關(guān)知識 對 機械課程和知識起到了穿針引線的作用 使我對大學所學的全部知識進行一次 整理 為我即將踏入社會做了一個很好的準備 更重要的是 通過本次畢業(yè)設 計對我們所掌握的模具知識實際應用能力起到了檢驗的作用 通過系統(tǒng)設計 知道自己的不足和缺陷 在設計過程中我始終結(jié)合計算機進行設計 從零件的造型 模具的分模到 二維工程圖的轉(zhuǎn)化都使用 UG AutoCAD 軟件 提高了我們對 UG AutoCAD 等軟 件的應用能力 通過了本次設計我們已初步了解了工程技術(shù)人員的設計思想 掌握了模具設計的相關(guān)知識 為以后能獨立完成一套模具設計與制造打下基礎 在設計中 通過查閱網(wǎng)絡資料 向在外面工作師傅請教 最大可能地了解 實際生產(chǎn)中注塑模具的實際設計和制造情況 在設計中廣泛采用標準件 設計 參數(shù)的選擇不局限于課本和老資料 而是根據(jù)實際情況來選擇和使用 課本的 數(shù)據(jù)取值相對比較保守 如推桿固定板安裝推桿的孔單邊間隙在課本中推薦值 是 0 5 而實際情況是單邊取 0 05 即用現(xiàn)有的加工方法 是很容易達到 這個精度要求的 在設計中我得到最大的收獲是 1 提高查閱參考資料的能力 能在不同的參數(shù)推薦值中選擇適合本設計 的最佳值和方法 2 繼續(xù)鞏固各種基礎知識 比如材料力學 機械制圖 公差與配合 加 第 30 頁 共 35 頁 工工藝等 并學會較靈活應用 為設計機械模具打好基礎 3 學會使用各種專業(yè)工程軟件來輔助設計 在本次設計中就是用 UG 軟件 來輔助設計的 這樣不但可以提高設計效率 更重要的是可以領(lǐng)會別人的設計 思想和設計所要關(guān)注的問題等 4 協(xié)調(diào)小組成員之間的工作 在零件有配合的地方共同討論協(xié)調(diào) 設計 遇到難題一起想辦法解決 培養(yǎng)了團隊精神 5 加深了對模具行業(yè)的了解 通過上網(wǎng)查閱 可以知道模具在國內(nèi)外的 最新發(fā)展 解決某個問題的多中思路和最優(yōu)方案等 通過設計 也發(fā)現(xiàn)自己的很多不足和有待提高的知識 主要表現(xiàn)在 1 各門基礎課知識掌握的不夠扎實 運用起來不夠熟練 2 實際工作能力還有待提高 設計與社會上的實際生產(chǎn)還有很大差距 3 專業(yè)軟件的使用能力 包括熟練度和使用的廣度 還需要再提高一個 層次 總之 我認為 這次畢業(yè)設計雖然還有不少的缺陷和錯誤 但就是因為發(fā) 現(xiàn)了這些不足 才使自己通過這次設計學到更多的知識 把自己的工作能力提 高到一個更高的層次 追求無止境 我相信我的努力將使我不斷的進步 第八章 致謝 感謝母校給我這個在大學學習的機會 在大學里不僅學到了大學課程里 的知識 更重要的是學會了怎么去做一個有理性和成熟的人 感謝大學的時間里所有對我授過課和指導過我的老師 感謝廣大同學的 熱心幫助 第 31 頁 共 35 頁 附錄 實體三維附圖 第 32 頁 共 35 頁 第 33 頁 共 35 頁 第 34 頁 共 35 頁 第 35 頁 共 35 頁 參考文獻 1 屈華昌主編 塑料成型工藝與模具設計 機械工業(yè)出版 社 1996 2 李云程主編 模具制造工藝學 機械工業(yè)出版社 2001 3 周開勤主編 機械零件手冊 高等教育出版社 2001 4 范有發(fā)主編 沖壓與塑料成型設備 機械工業(yè)出版社2001 5 許德珠主編 機械工程材料 高等教育出版社 1991 6 屈華昌 伍建國主編 塑料模設計 機械工業(yè)出版社1993 7 張承琦主編 塑料成型工藝學 輕工業(yè)出版社 1983 8 趙波 龔勉 浦維達主編 UG CAD實用教程 清化大學出版社1993 9 馮炳堯主編 模具設計與制造簡明手冊 上?？梢姵霭嫔?1985 10 許鶴峰 陳言秋主編 注塑模具設計要點與圖例 化學工業(yè)出版社 1982 11 常芳娥 堅增運主編 注壓成型模具設計結(jié)構(gòu)實例 西北工業(yè)大學出版社 2006 12 王樹損 吳裕農(nóng) 朱亞林 江唯健 梅伶主編 典型模具結(jié)構(gòu)圖冊 華 南理工大學出版社 2005