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塑料 注塑模具設(shè)計 專業(yè)名稱 作者 指導(dǎo)教師 摘要 塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一 而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類 因此 研究 注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義 本設(shè)計介紹了注射成型的基本原理 特別是單分型面注射模具的結(jié)構(gòu)與工作原理 對注塑產(chǎn)品提出了 基本的設(shè)計原則 詳細(xì)介紹了冷流道注射模具澆注系統(tǒng) 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設(shè)計過程 并對模具 強(qiáng)度要求做了說明 最后介紹了當(dāng)今世界上最為普及的三維 CAD CAM 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)軟件 PRO ENGNEER 的 PROGRAM 模塊 對導(dǎo)柱和導(dǎo)套進(jìn)行了參數(shù)化設(shè)計 通過本設(shè)計 可以對注塑模具有一個初步的認(rèn)識 注意到設(shè)計中的某些細(xì)節(jié)問題 了解模具結(jié)構(gòu)及工 作原理 通過對 PROGRAM 的學(xué)習(xí) 可以建立較簡單零件的零件庫 從而有效的提高工作效率 關(guān)鍵詞 塑料模具 參數(shù)化 鑲件 分型面 The plastic injection modle design of heart shape lampe The major Machine design Manufacturing and Automation Author ZhangJianhua Tutor LeePengnan Abstract plastic industry is in the world grows now one of quickest industry classes but casts the mold is development quick type therefore the research casts the mold to understand the plastic product the production process and improves the product quality to have the very big significance This design introduced the injection takes shape the basic principle specially single is divided the profile to inject the mold the structure and the principle of work to cast the product to propose the basic principle of design Introduced in detail the cold flow channel injection evil spirit mold pours the system the temperature control system and goes against the system the design process and has given the explanation to the mold intensity request Finally introduced now in the world the most popular three dimensional CAD CAM system standard software PRO ENGNEER s PROGRAM module and led the wrap to the guide pillar to carry on the parametrization design Through this design may to cast the mold to have a preliminary understanding notes in the design certain detail question understands the mold structure and the principle of work Through to the PROGRAM study may establish the simple components the components storehouse thus effective enhancement working efficiency Key word The plastic mold the parametrization inlays divides the profile 畢業(yè)設(shè)計說明書 1 畢業(yè)設(shè)計 論文 課題名稱 吊扇開關(guān)盒 ABS 模具設(shè)計 系 別 專 業(yè) 模具設(shè)計與制造 班 級 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 2 年 月 日 前 言 4 畢業(yè)設(shè)計說明書 2 一 概述 5 1 1 塑料工業(yè)簡介 5 1 2 我國塑料模現(xiàn)狀 6 1 3 塑料模發(fā)展趨勢 7 二 塑件材料的選擇 8 2 1 一般塑料的組成 8 2 2 吊扇開關(guān)盒 ABS 材料的選擇 8 2 3 聚氯乙烯的性能 9 三 塑件結(jié)構(gòu) 尺寸及精度 10 3 1 尺寸精度 10 3 2 脫模斜度 10 3 3 壁厚 10 3 4 表面粗糙度 10 四 注射機(jī)的選擇及校核 12 4 1 鎖模力的校核 13 4 2 注射壓力的校核 13 4 3 其它尺寸校核 14 五 成型總體方案 14 5 1 塑件性能分析 14 5 2 注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計 15 六 成型部份設(shè)計 15 6 1 型腔數(shù)的確定 16 6 2 分型面的設(shè)計 16 6 3 一般凹模機(jī)構(gòu)設(shè)計 16 6 4 一般凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計 17 6 5 型腔壁厚計算 17 6 6 成型工作尺寸計算及脫模斜度的計算 17 6 7 成型表面要求 19 6 8 成型材料及材性要求 19 七 澆注系統(tǒng)設(shè)計 19 7 1 主流道設(shè)計 19 7 2 分流道設(shè)計 20 7 3 澆口設(shè)計 21 7 4 冷料穴和拉料桿設(shè)計 22 八 推出機(jī)構(gòu)設(shè)置 23 8 1 推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成 23 8 2 推桿推出機(jī)構(gòu) 23 8 3 推出機(jī)構(gòu)中附屬零部件 23 九 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計 25 9 1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 25 9 2 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 25 十 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)計 26 10 1 冷卻裝置設(shè)計要點(diǎn) 26 10 2 冷卻水道的形式 27 畢業(yè)設(shè)計說明書 3 10 3 冷卻管傳熱面積計算式為 27 總結(jié) 29 參考文獻(xiàn) 29 前 言 畢業(yè)設(shè)計說明書 4 科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展 使各種產(chǎn)品的更新速度不斷加快特別是消費(fèi)類電 子產(chǎn)品 新產(chǎn)品更新速度之快更是難以想象 像手機(jī)除功外 漂亮的外觀更 是吸引眾多消費(fèi)者眼球的原因之一 更是追求時尚年青人所追求的目標(biāo) 本次設(shè)計采用傳統(tǒng)計算 軟件設(shè)計相結(jié)的方法 設(shè)計開始采用傳統(tǒng)方法對有 關(guān)參數(shù)進(jìn)行計算同時結(jié)構(gòu)實際情況初步選擇注射機(jī) 模架 選出合適的澆口 位置和分型面 利用 CAD 設(shè)計出型芯 型腔 道流及重要的模具零件 用 PRO E 外掛軟件 EMX 調(diào)用模架 頂桿及螺釘?shù)攘慵?隨著生活水平的不斷提高 人們對消費(fèi)品的要求也越來越高 吊扇開關(guān) 盒 ABS 是我們生活中所用吊扇不可缺少的一部分 它作為一種小商品 在市 場上的需求空間非常大 因此人們對吊扇開關(guān)盒 ABS 的要求也越來越高 它 的質(zhì)量以及表面粗糙度是我們不容忽視的一個主要方面 我這次設(shè)計的吊扇 開關(guān)盒 ABS 模具采用一次成性 用推桿推出制件 從而保證吊扇開關(guān)盒 ABS 的整體性 一 概述 1 1 塑料工業(yè)簡介 塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一 自從聚氯乙烯塑料問 畢業(yè)設(shè)計說明書 5 世以來 隨著高分子化學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及高分子合成技術(shù) 材料改進(jìn)技術(shù)的 進(jìn)步 愈來愈多的具有優(yōu)異性能的高分子材料不斷涌現(xiàn) 從而促進(jìn)塑料工業(yè) 的發(fā)展 模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的制品的工藝裝備或 工具 它屬于型腔模的范疇 通常情況下 塑件質(zhì)量的優(yōu)劣及生產(chǎn)效率的高 低 其模具的因素占 80 然而模具的質(zhì)量的好壞又直接與模具的設(shè)計與制 造有很大關(guān)系 隨著國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的各個部門對塑件的品種和產(chǎn)量需求越來 越大 產(chǎn)品更新?lián)Q代周期越來越短 用戶對塑件的質(zhì)量要求也越高 因而模 具制造與設(shè)計的周期和質(zhì)量要求也相應(yīng)提高 同時也正是這樣促進(jìn)了塑料模 具設(shè)計于制造技術(shù)不斷向前發(fā)展 就目前的形式看 可以說 模具技術(shù) 特 別是設(shè)計與制造大型 精密 長壽命的模具技術(shù) 便成為衡量一個國家機(jī)械 制造水平的重要標(biāo)志 按制品所采用的原料不同 成型方法不同 一般將模具分為塑料模具 金屬沖壓模具 金屬壓鑄模具 橡膠模具 玻璃模具等 因人們?nèi)粘Ｉ钏?用的制品和各種機(jī)械零件 在成型中多數(shù)是通過模具來制成品 就中國就有 比較遠(yuǎn)大的市場 所以模具制造業(yè)已成為一個大行業(yè) 在高分子材料加工領(lǐng)域中 用于塑料制品成形的模具 稱為塑料成形模具 簡稱塑料模 塑料模具的設(shè)計是模具制造中的關(guān)鍵工作 通過合理設(shè)計制造出來的模 具不僅能順利地成型高質(zhì)量的塑件 還能簡化模具的加工過程和實施塑件的 高效率生產(chǎn) 從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本和提高附加價值的目的 塑料模的優(yōu)化 設(shè)計 是當(dāng)代高分子材料加工領(lǐng)域中的重大課題 塑料制品已在工業(yè) 農(nóng)業(yè) 國防和日常生活等方面獲得廣泛應(yīng)用 為了 生產(chǎn)這些塑料制品必須設(shè)計相應(yīng)的塑料模具 在塑料材料 制品設(shè)計及加工 工藝確定以后 塑料模具設(shè)計對制品質(zhì)量與產(chǎn)量 就決定性的影響 首先 模腔形狀 流道尺寸 表面粗糙度 分型面 進(jìn)澆與排氣位置選擇 脫模方 式以及定型方法的確定等 均對制品 或型材 尺寸精度形狀精度以及塑件 的物理性能 內(nèi)應(yīng)力大小 表觀質(zhì)量與內(nèi)在質(zhì)量等 起著十分重要的影響 其次 在塑件加工過程中 塑料模結(jié)構(gòu)的合理性 對操作的難易程度 具有 畢業(yè)設(shè)計說明書 6 重要的影響 再次 塑料模對塑件成本也有相當(dāng)大的影響 除簡易模外 一 般來說制模費(fèi)用是十分昂貴的 大型塑料模更是如此 現(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中 合理的加工工藝 高效的設(shè)備和先進(jìn)的模具 被 譽(yù)為塑料制品成型技術(shù)的 三大支柱 尤其是加工工藝要求 塑件使用要求 塑件外觀要求 起著無可替代的作用 高效全自動化設(shè)備 也只有裝上能自 動化生產(chǎn)的模具 才能發(fā)揮其應(yīng)有的效能 此外 塑件生產(chǎn)與更新均以模具 制造和更新為前提 塑料模是塑料制品生產(chǎn)的基礎(chǔ)之深刻含意 正日益為人們理解和掌握 當(dāng)塑料制品及其成形設(shè)備被確定后 由此可知 推動模具技術(shù)的進(jìn)步應(yīng)是不 容緩的策略 尤其大型塑料模的設(shè)計與制造水平 常標(biāo)志一個國家工業(yè)化的 發(fā)展程度 1 2 我國塑料?，F(xiàn)狀 塑料模是現(xiàn)代塑料工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備 塑料模工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì) 的基礎(chǔ)工業(yè) 用塑料模生產(chǎn)成型零件的主要優(yōu)點(diǎn)是制造簡 材料利用率高 生產(chǎn)率高 產(chǎn)品的尺寸規(guī)格一致 特別是對大批量生產(chǎn)的機(jī)電產(chǎn)品 更能獲 得價廉物美的經(jīng)濟(jì)效果 在模具方面 我國模具總量雖已位居世界第三 但設(shè)計制造水平總體上 比德 美 日 法 意等發(fā)達(dá)國家落后許多 模具商品化和標(biāo)準(zhǔn)化程度比國 際水平低許多 在模具價格方面 我國比發(fā)達(dá)國家低許多 約為發(fā)達(dá)國家的 1 3 1 5 工業(yè)發(fā)達(dá)國家將模具向我國轉(zhuǎn)移的趨勢進(jìn)一步明朗化 隨著我國改革開放步伐的進(jìn)一步加快 我國正逐步成為全球制造業(yè)的基 地 特別是加入 WTO 后 作為制造業(yè)基礎(chǔ)的模具行業(yè)近年來得到了迅速發(fā) 展 塑料模的設(shè)計 制造技術(shù) CAD 技術(shù) CAPP 技術(shù) 已有相當(dāng)規(guī)模的 確開發(fā)和應(yīng)用 在設(shè)計技術(shù)和制造技術(shù)上與發(fā)達(dá)國家和地區(qū)差距較大 在模 具材料方面 專用塑料模具鋼品種少 規(guī)格不全質(zhì)量尚不穩(wěn)定 模具標(biāo)準(zhǔn)化 程度不高 系列化 商品化尚待規(guī)?；?CAD CAE Flow Cool 軟件等應(yīng)用 比例不高 獨(dú)立的模具工廠少 專業(yè)與柔性化相結(jié)合尚無規(guī)劃 企業(yè)大而全 居多 多屬勞動密集型企業(yè) 因此 我國要從一個制造業(yè)大國發(fā)展成為一個 畢業(yè)設(shè)計說明書 7 制造業(yè)強(qiáng)國 必須要振興和發(fā)展我國的模具工業(yè) 努力提高模具工業(yè)的整體 技術(shù)水平 提高模具設(shè)計與制造水平 提高國際競爭能力 1 3 塑料模發(fā)展趨勢 塑料作為現(xiàn)代四大工業(yè)基礎(chǔ)材料之一 越來越廣泛地在各行各業(yè)應(yīng)用 其中注塑成型在塑料的各種成型工藝中所占的比例也越來越大 隨著社會的 經(jīng)濟(jì)技術(shù)不段向前發(fā)展 對注塑成型的制品質(zhì)量和精度要求都有不同程度的 提高 塑料制品的造型和精度直接與模具設(shè)計和制造有關(guān)系 對注塑制品的 要求就是對模具的要求 由于計算技術(shù)和數(shù)控加工迅速發(fā)展 使得 CAD CAM 逐漸取代了過去 塑料模的設(shè)計與制造技術(shù) 使傳統(tǒng)的設(shè)計制造方法及組織生產(chǎn)的模式發(fā)生了 深刻變化 塑料模 CAD CAM 的發(fā)展不僅可以提高塑料模質(zhì)量 減少塑料 模的設(shè)計與制造工時 縮短塑料模生產(chǎn)周期 加快塑件生產(chǎn)和產(chǎn)品的更新?lián)Q 代 而且更主要的是能滿足當(dāng)前用戶對塑料模行業(yè)提出的 質(zhì)量高 交貨快 價格低 的要求 塑料模以后的發(fā)展主要有以下幾方面 1 注射模 CAD 實用化 2 擠塑模 CAD 的開發(fā) 3 壓模 CAD 的開發(fā) 4 塑料專用鋼材系列化 畢業(yè)設(shè)計說明書 8 二 塑件材料的選擇 2 1 一般塑料的組成 塑料是指以有機(jī)合成樹脂為主要組成的材料 合成樹脂中加入添加劑后 可獲得改性品種 塑料的組成如下 1 合成樹脂 2 填料或增強(qiáng)材料 3 固化劑 4 增塑劑 5 穩(wěn)定劑 6 潤滑劑 7 著色劑 8 阻燃劑 2 2 吊扇開關(guān)盒 ABS 材料的選擇 塑料制件的設(shè)計主要根據(jù)使用要求進(jìn)行 由于塑料有著特殊的物理性能 在 設(shè)計塑件時必須考慮以下幾方面的因素 1 塑料的物理性能 如強(qiáng)度 剛度 韌性 彈性 吸水性以及對應(yīng)力敏 感性 2 塑料的成型工藝性 如流動性 填充性 3 塑件形狀應(yīng)有利于充模流動 排氣 補(bǔ)縮等 4 塑件成型后收縮情況及收縮率的大小 5 模具的總體結(jié)構(gòu) 特別是抽芯與脫出塑件的復(fù)雜程度 6 模具零件的形狀及其制造工藝 該塑件材料選用 PVC 聚氯乙烯 PVC 有良好的耐化學(xué)腐蝕及表面硬度 有良好的加工性和染色性能 畢業(yè)設(shè)計說明書 9 2 3 聚氯乙烯的性能 聚氯乙烯 PVC 是一種耐寒而不耐熱的材料 1 聚氯乙烯的使用性能 聚氯乙烯其主要特性如下 有較好的抗拉 抗彎抗壓和沖擊性能 質(zhì)輕 在低溫下仍保持其機(jī)械性能 2 聚氯乙烯的成型性能 聚氯乙烯在成型溫度下容易分解放出氯化氫 因此 在成型時 必須加 入穩(wěn)定劑和潤滑劑 并嚴(yán)格控制溫度及熔料的滯留時間 不能用一般的柱塞 式注射機(jī)成型成型機(jī)成型聚氯乙烯塑料 因為聚氯乙烯耐熱性和導(dǎo)熱性不好 而用柱塞式注射機(jī)需將料筒內(nèi)的物料溫度加到 166 193 這會引起聚氯乙 烯分解 所以 應(yīng)采用帶預(yù)塑化裝置的螺桿式注射機(jī)注射成型 模具澆注系 統(tǒng)也應(yīng)粗短 進(jìn)料口截面 宜大 模具應(yīng)有冷卻裝置 3 聚氯乙烯的主要技術(shù)指標(biāo) 密 度 1 35 1 6g cm3 拉伸強(qiáng)度 40 60Mpa 彎曲強(qiáng)度 80 110Mpa 硬 度 80 100HRB 收 縮 率 0 001 0 005 cm cm 斷裂伸長率 40 80 4 聚氯乙烯的成型工藝參數(shù) 注射機(jī)類型 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速 20 30r min 噴嘴形式 直通式 噴嘴溫度 150 170 料筒溫度 170 190 前段 165 180 中段 160 170 后段 畢業(yè)設(shè)計說明書 10 模具溫度 30 60 注射壓力 80 130Mpa 保壓力 40 60Mpa 注射時間 2 5s 保壓時間 15 40s 冷卻時間 15 40s 成型周期 40 90s 三 塑件結(jié)構(gòu) 尺寸及精度 3 1 尺寸精度 塑件尺寸精度主要取決于塑料收縮率的波動和模具制造誤差 由于吊扇開關(guān)盒 ABS 所需的精度不高 故只采用一般精度即可 聚氯乙 烯一般采用 6 級精度 3 2 脫模斜度 脫模斜度的大小與塑件的形狀 壁厚及收縮率有關(guān) 一般取 30 1 3 3 壁厚 由于塑件為中型塑件 其壁厚為 2mm 3 4 表面粗糙度 該塑件的表面粗糙度為 Ra0 02 1 28 m 模腔的表面粗糙度為 0 01 0 63 m 畢業(yè)設(shè)計說明書 11 3 5 模架的選擇 采用雙分型面模具 選用 P3 型標(biāo)準(zhǔn)模架 畢業(yè)設(shè)計說明書 12 四 注射機(jī)的選擇及校核 粗略計算注塑的總體積為 47 32cm3 根據(jù)塑件的實際結(jié)構(gòu)尺寸及成型要求 以及注射機(jī)的各參數(shù) 現(xiàn)選用 XS ZY 125 的注射機(jī)可滿足注塑量和注射壓力的要求 其各項參數(shù)如下 結(jié)構(gòu)形式 臥式 公稱注塑量 125cm2 注射壓力 120Mpa 注射行程 115mm 鎖模力 900kN 模板最大行程 300mm 模具厚度 最大 300mm 最小 200mm 模板尺寸 315 250mm 鎖模方式 液壓 機(jī)械 電動機(jī)功率 11kw 拉桿空間 260 290mm 噴嘴球徑 SR12mm 噴嘴孔徑 4 最大注射量的校核 設(shè)計模具時 應(yīng)使成型制品每次所需的注射總量小于注射機(jī)的最大注射量即 maxG 通常 要求注射成型時的總重量應(yīng)是注射機(jī)最大注射量的 80 以下 即 ax80 對于螺桿式注射機(jī) 其最大注射量是以螺桿一次注射的最大推進(jìn)容積 V 表 示 它與塑料的品種無關(guān) 對于 SZY 300 查得最大注射量為 V max 210 4cm3 根據(jù)公式 8 3 6 可得 0 V 注件 畢業(yè)設(shè)計說明書 13 式中 塑件與澆注系統(tǒng)的體積 V件 3cm 注射機(jī)的注射容量 注 3c 0 8 最大注射量利用系數(shù) 由計算可得 47 32cm3V件 因為 47 32 80 125 所以滿足要求 4 1 鎖模力的校核 鎖模力是在成型時鎖緊模具的最大力 用于實現(xiàn)動定模的緊密閉合 保證塑 料制品的尺寸 盡量減少分型面處的溢邊厚度和確保操作者的人身安全 成 型時 高壓熔融塑料在分型面上顯現(xiàn)的漲力應(yīng)小于鎖模力 10AKPFC 8 5 6 查得 F 3500KN 由計算得 A 746 4cm2 K 取 1 2 由表 8 2 6 查得型腔平均壓力 PC 30Mpa 可得 10 APC KN04 2687104 7632 因為 2687 04KN 3500KN 所以 10 KFC 4 2 注射壓力的校核 注射機(jī)的最大注射壓力為 102MPa 大于成形制品所需的 100MPa 注射壓力 4 4 模具在注射機(jī)上的安裝尺寸 模具的長 寬尺寸與注射機(jī)模板尺寸和拉桿間距相適應(yīng) 模具主澆道中 心線與料筒 噴嘴的中心線相一致 模具上的定位 環(huán)與 模板上的定位孔之 畢業(yè)設(shè)計說明書 14 間采用動配合 噴嘴頭的凹球面半徑 Rp 噴嘴孔徑 dn 與主澆道襯套的孔徑 dp 之間保持如下關(guān)系 Rp Rn 1 0 2 8 6 6 dp dn 0 5 所以可得 Rp 12 1 0 2 14 4mm dp 5 0 5 5 5 4 3 其它尺寸校核 模具厚度 1 模具閉合厚度必須滿足 Hmin Hm Hmax 由于 200 28079 21mm 五 成型總體方案 5 1 塑件性能分析 制品外形較為簡單 為了使模具結(jié)構(gòu)簡單 將分型面開設(shè)在塑件外形輪 畢業(yè)設(shè)計說明書 15 廓最大的地方 為不影響其外表 應(yīng)該選用澆口痕跡小的針點(diǎn)式澆口 5 2 注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計 1 注射模澆注系統(tǒng)設(shè)計 澆注系統(tǒng)的正確選擇是保證塑件外表美觀的重要因素 采用一個點(diǎn)澆口 澆 口痕跡小 同時 澆口可自動拉斷 有利于自動化 點(diǎn)澆口必須設(shè)置在盒底 起到美觀的作用在注射過程中 在點(diǎn)澆口處塑料剪切速率高 使塑料的溫度 升高 塑料的熔接痕跡小 2 注射模型腔的設(shè)計 對于塑料模的型腔設(shè)計常用的有兩種方式 一種是整體式型腔 另一種是組 合式型腔 整體式型腔結(jié)構(gòu)簡單 牢固不易變形 由于塑件外形較簡單 故 采用整體式型腔可降低成本 3 模具的型芯設(shè)計 采用整體式的型芯 如圖 4 模具側(cè)抽芯的設(shè)計 由于制品比較簡單頂桿 所以能直接利用推桿將制件推出 六 成型部份設(shè)計 塑料制件在模具中的位置直接影響到模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 型腔的數(shù)目及排列 方式 分型面的位置確定等決定了塑料制件在模具中的成型位置 畢業(yè)設(shè)計說明書 16 單型腔模具特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡單 制造成本低 周期短 塑件精度高 工藝 參數(shù)易于控制 但塑料成型的生產(chǎn)率低 塑件成本高 適用于塑件較大 精 度要求高或者小批量生產(chǎn)及試生產(chǎn) 模具型腔的數(shù)量是根據(jù)注射機(jī)的最大注射量 鎖模力以及產(chǎn)品的精度要 求 生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性來確定的 6 1 型腔數(shù)的確定 根據(jù)所用注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù) n k 利 G 公 G 廢 G 件 n 型腔數(shù) k 利 注射機(jī)公稱注射量的利用系數(shù) G 廢 澆注系統(tǒng)及飛邊等的塑料質(zhì)量 G 件 一個型腔中塑料質(zhì)量 n 0 65 320 27 394 7 2 45 由于 n 3 故取 n 2 6 2 分型面的設(shè)計 分型面的設(shè)計原則 1 分型面應(yīng)選擇在塑件外形的最大輪廓處 才能使塑件從模具中順利地 脫模 2 分型面的選擇應(yīng)有利于塑件的脫模 3 分型面的選擇要保證塑件的精度要求 光滑的表面不應(yīng)設(shè)計成分型面 以避免影響外面質(zhì)量 要求同軸度的部份要放到分型面的同一側(cè) 以保證同 軸度要求 4 分型面作為主要排氣渠道 應(yīng)將分型面設(shè)計在熔融塑料的流動走未端 有利于型腔內(nèi)氣體排出 6 3 一般凹模機(jī)構(gòu)設(shè)計 由于型腔的形狀簡單 采用整體式凹模 整體式凹模分類 1 完全整體式凹模 畢業(yè)設(shè)計說明書 17 它由整塊金屬材料直接加工而成 這種形式的凹模結(jié)構(gòu)簡單 牢固可靠 不 易變形 成型的塑件質(zhì)量較好 但塑件形狀復(fù)雜時 采用一般機(jī)械加工方法 制造型腔比較困難 因此 它運(yùn)用于形狀簡單的塑件 2 整體嵌入式凹模 它將完全整體式凹模變成整體式凹模塊直接嵌入到固定板中 或先嵌入到模 框 ?？蛟偾度氲焦潭ò逯械男问?6 4 一般凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計 可分整體式凸模和組合式凸模 雖然塑件的內(nèi)形比較簡單 故采用整體式凸模 可簡化加工工藝 這種凸模的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)牢固 但不便于加工 主要用于工藝試驗或小型模具 上的形狀簡單的型芯 6 5 型腔壁厚計算 常用的方法有按強(qiáng)度條件計算和按剛度條件計算兩類 型腔強(qiáng)度不足則 發(fā)生強(qiáng)度破壞 剛度不足則發(fā)生過大的強(qiáng)性變形 從而產(chǎn)生溢料和影響塑件 尺寸及成型精度 可見模具對強(qiáng)度和剛度都有要求 由于制品的尺寸較大 剛度不足是主要問題 故采用剛度計算 要考慮 以下幾個方面 1 要防止溢料 2 應(yīng)保證塑件精度 3 要利于脫模 壁厚計算 由表 4 1 7 3 型腔底壁厚度 的經(jīng)驗公式得nt 0 11 0 12 bnt 0 12 100 12mm 型腔側(cè)壁厚度 的經(jīng)驗公式得ct 0 20 l 17ct 0 20 166 17 36 6mm 6 6 成型工作尺寸計算及脫模斜度的計算 畢業(yè)設(shè)計說明書 18 1 型腔內(nèi)形尺寸的計算 Ls Lm 29 0 48 0 76 0 76 0 830 0 88 920 0 88 44 0 56 0 50 0 56 0 60 0 64 0 1000 0 88 R800 0 76 Lm 0 0 16 1 0 01 29 0 75 0 48 29 65 0 0 16 Lm 0 0 25 1 0 01 76 0 75 0 76 77 33 0 0 25 Lm 0 25 0 1 0 01 83 0 75 0 88 84 49 0 25 0 Lm 0 25 0 1 0 01 92 0 75 0 88 93 58 0 25 0 Lm 0 0 18 1 0 01 44 0 75 0 56 45 10 0 18 Lm 0 0 18 1 0 01 50 0 75 0 56 50 920 0 56 Lm 0 0 21 1 0 01 60 0 75 0 64 61 080 0 21 Lm 0 25 0 1 0 01 100 0 75 0 88 101 66 0 25 0 Lm 0 25 0 1 0 01 80 0 75 0 76 R81 37 0 25 0 2 型芯外形尺寸 Ls Lm 166 1 36 0 320 0 52 57 0 64 0 1000 0 88 R930 0 88 R670 0 76 Lm 0 0 45 1 0 01 166 0 75 1 36 168 68 0 0 45 Lm 0 17 0 1 0 01 32 0 75 0 52 32 17 0 17 0 Lm 0 0 25 1 0 01 57 0 75 0 64 58 050 0 25 Lm 0 25 0 1 0 01 100 0 75 0 88 101 66 0 25 0 Lm 0 25 0 1 0 01 93 0 75 0 88 R94 59 0 25 0 Lm 0 25 0 1 0 01 67 0 75 0 76 R68 24 0 25 0 畢業(yè)設(shè)計說明書 19 3 型芯高度尺寸 Ls Lm 13 0 36 0 8 0 32 0 60 0 28 91 0 88 0 Lm 0 0 12 1 0 01 13 0 75 0 36 13 4 0 0 12 Lm 0 0 1 1 0 01 8 0 75 0 32 8 320 0 1 Lm 0 09 0 1 0 01 6 0 75 0 28 8 32 0 09 0 Lm 0 3 0 1 0 01 91 0 75 0 88 92 570 0 3 4 中心距 Ls Lm 20 0 44 Cm 0 22 1 0 01 20 0 22 21 01 0 22 6 7 成型表面要求 由于塑件的表面要求不高所以成型表面的表面粗糙度可取 Ra1 6 0 4 6 8 成型材料及材性要求 成型零件所用材料要求其有一定的拋光性能 強(qiáng)度 韌性和一定的硬度和耐 磨性 耐熱性 耐腐蝕性 使用壽命等 綜合考慮 采用 45 鋼可滿足模具的要求 硬度為 55HRC 七 澆注系統(tǒng)設(shè)計 7 1 主流道設(shè)計 主流道軸線一般位于模具中心線上 與注射機(jī)噴嘴軸線重合 型腔也以此軸 線為中心對稱布置 在臥式和立式注射機(jī)注射模中 主流道軸線垂直于分型 面 主流道 斷面形狀為圓形 設(shè)計要點(diǎn) 畢業(yè)設(shè)計說明書 20 1 為便于凝料從直流道中拔出 主流道設(shè)計成賀錐形 其錐角 9 對流動性差的塑料取 3 6 內(nèi)壁表面粗糙度 Ra 小于 0 63 1 25 主流道進(jìn)口端直徑應(yīng)根據(jù)注射機(jī)噴嘴孔徑確定 噴嘴軸線和m 注流道軸線對中 為補(bǔ)償對中誤差并解決凝料的脫模問題 主流道進(jìn)口端直 徑應(yīng)比噴嘴大 0 5 1mm 主流道進(jìn)口端與噴嘴頭部接觸為弧面接觸定位 如 圖 主流道進(jìn)口端凹下的球面半徑 比噴嘴球面半徑大 1 2mm 凹下深度約 3 5mm 取錐角 9 內(nèi)壁表面粗糙度為 Ra 1 25 由表 4 6 2 查得 m 主流道進(jìn)口端直徑 D1 6mm 主流道出口端直徑 D2 9mm 由表 4 2 2 查得 噴嘴球徑為 SR12mm 噴嘴孔徑為 5mm 由此可得主流道進(jìn)口端凹下的球面半徑 R2 12 1 13mm 凹下深度為 4mm 主流道與分流道結(jié)合處采用圓角過渡 其半徑 R 為 1 3mm 以減小 料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力 取半徑為 2mm 3 在保證塑件成型良好的前提下 主流道的長度 L 盡量短 為了減小 壓力損失及廢料 一般主流道貌岸然長度 L 不超過 60mm 應(yīng)視模板的厚度 水道的開設(shè)等腰三角形具體情況而定 4 設(shè)置主流道襯套 由于主澆道要與高溫塑料和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞 容易損壞 所以不將主流 道貌岸然直接開在模板上 而將它單獨(dú)設(shè)在一個主流道貌岸然襯套中 可使 易損壞的主流道單獨(dú)選用優(yōu)質(zhì)鋼材 延長模具使用壽命和損壞后便于更換和 修磨 通常將淬火后的主流道的襯套嵌入模具中 主流道襯套的形式如圖所示 使用時用固定在定模上的定位環(huán)壓 住襯套大端臺階 再用 2 4 個 M6 M8 的螺釘固定到模座板上 畢業(yè)設(shè)計說明書 21 采用 T8A 類優(yōu)質(zhì)鋼材 熱處理后硬度為 53 57HRC 襯套長度與定模板配 合部份的厚度一致 但主流道出口處的端面不得突出貢獻(xiàn)分型 面 襯 套與定模板間的配合采用 H7 m6 7 2 分流道設(shè)計 1 分流道的形狀 分流道的形狀尺寸主要取決于塑件的體積 壁厚 形狀以及所加工塑料的種 類 注射速度 分流道長度等 過小會降低單位時間內(nèi)輸送的塑料量 并使 填充時間延長 塑料出現(xiàn)缺料 波紋等缺陷 過大 不僅積存空氣增多 塑 件容易產(chǎn)生氣泡 而且增大塑料耗量 處長冷卻時間 由于聚氯乙稀的流動性好 故直徑可取小些 初取 7 5mm 圖為主流道分流 道的截面圖 2 流道的布置形式 根據(jù)型腔的布局 采用平衡式布置 其主要特點(diǎn)是 從主流道到各個型腔的 分流道 其長度斷面形狀及尺寸均相等 以達(dá)到各個型腔能同時均衡進(jìn)料的 目的 入圖 畢業(yè)設(shè)計說明書 22 7 3 澆口設(shè)計 1 澆口的斷面設(shè)計 澆口的斷面形狀為圓形 澆口斷面積與分流道面積之比為 0 03 0 09 澆口長 度約為 0 5 2mm 澆口的表面粗糙度不能高于 Ra0 4 否則易產(chǎn)生磨擦阻力 2 澆口位置的選擇 制件是一個大尺寸橢圓盒 考慮到美觀把澆口設(shè)置在盒低部分 3 澆口的形式 采用點(diǎn)澆口 其特點(diǎn)是 它是一種尺寸很小截面為圓形的直接澆口的特殊形 式 開模時 澆口可以自動拉斷 利于自動化操作 澆口去除后殘留痕跡小 但注射壓力損失大 收截大 塑件易變形 澆口尺寸太小時 料流易產(chǎn)生 噴射 對塑件不利 其適用于成型熔體粘度隨剪切速率提高而明顯降低的塑 料和粘度較低塑料 對成型流動性差及熱敏性塑料 平薄易變形及形狀復(fù)雜 的塑件不利 其結(jié)構(gòu)如圖所示 畢業(yè)設(shè)計說明書 23 7 4 冷料穴和拉料桿設(shè)計 冷料穴高在主流道的末端 且開在主澆道對面的動模板上 直徑稍大于主澆 道直徑 便于冷料的進(jìn)入 由于分流道較長 故將分流道的盡頭沿料流方向 稍作處長 八 推出機(jī)構(gòu)設(shè)置 8 1 推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成 推出機(jī)構(gòu)主要零件有 復(fù)位桿 推桿固定板 推桿推板 推桿 支承釘 澆 道推桿 導(dǎo)套 導(dǎo)柱等 由于采用點(diǎn)澆口的形式故可不設(shè)澆道推桿 8 2 推桿推出機(jī)構(gòu) 推桿推出機(jī)構(gòu)是最簡單 最常用的一種形式 推桿的截面形狀圓形截面 加 工 更換方便 脫模效果好 1 推桿的形狀 由于其長度較大 采用的推桿 如圖 畢業(yè)設(shè)計說明書 24 2 推桿的尺寸及固定形式 由于推桿要有足夠的強(qiáng)度承受推力 其直徑一般為 2 5 12mm 結(jié)構(gòu)臺肩 與推桿直徑約差 4 6mm 推桿與推桿孔間采用間隙配合 H8 h8 配合部分的 表面粗糙度為 Ra0 8 m 在裝配推桿時 應(yīng)使推桿端面和型腔平面在同一平 面上 或比型腔平面高 0 05 0 1mm 以免影響塑件制品的使用 用推桿固 定板將推桿固定在推桿推板上 如圖所示 推桿的直徑可比固定過孔的直徑 小 0 5 1mm 推桿的材料多為 45 鋼 T8A 推桿頭部需淬火處理 硬度大于 50HRC 表 面粗糙度在 Ra1 6 m 以下 較好的表面質(zhì)量可防止推桿與孔咬死 并延長 使用壽命 這里選用 T8A 硬度為 55HRC 表面粗糙度 Ra 1 25 m 8 3 推出機(jī)構(gòu)中附屬零部件 1 推板 由推桿固定板和墊板組成 用 45 鋼 最好經(jīng)調(diào)質(zhì)處理 查得推板的厚度為 20mm 推桿固定板的厚度為 25mm 2 推出導(dǎo)向零件 為防止墊板和推桿固定板扭曲傾斜而折斷推桿 常設(shè)導(dǎo)向零件 導(dǎo)柱一般不 應(yīng)少于兩個 大型模具要有 4 個 這里用 4 個 由于模具較大 還要裝配導(dǎo) 套 以延長導(dǎo)向零件的壽命及使用穩(wěn)固可靠 常用 T8A 淬火 HRC55 導(dǎo) 套也可用 T8A 做成 3 復(fù)位桿 其作用是將已經(jīng)完成頂出塑件的頂桿回復(fù)到注射成型時的原始位置 必須裝 在固定頂桿的同一固定板上 而且各個復(fù)位桿的長度必須一致 且復(fù)位桿端 面常低于模板平面 0 02 0 05mm 4 頂桿的直徑 長度計算 根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式計算頂桿直徑 畢業(yè)設(shè)計說明書 25 4 12 nEFLd 式中 安全系數(shù) 取 1 5 L 頂桿長度 n 頂桿數(shù)目 md10437585 4 12 8 4 所需脫模力的計算 矩環(huán)形的斷面制品的脫模力的計算公式 AKtgfSEQlF1 01cos22 S 1 8 10 3m E 1400MPa Q 2 15 l 104 2 10 3m f 0 2 5 0 43 K2 1 009 A 746 4 10 4m2 N3 75 104 76 009 143 52 cos2 15 208 12 363 tgF 畢業(yè)設(shè)計說明書 26 九 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計 9 1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 在模具工作時 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以維持動模和定模的正確合模 合模后保持型腔 的正確形狀 同時 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以引導(dǎo)動模按順序合模 防止型芯在合模過 程中損壞 并能承受一定的側(cè)向力 對三板式結(jié)構(gòu)的模具 導(dǎo)柱可承受卸料 板和定模型腔板的重載荷作用 對型腔較大 較深的模具和壁厚較薄的模具 在模具中不僅要設(shè)計 導(dǎo)柱導(dǎo) 向 還要在動模和定模之間增設(shè)錐面定位機(jī)構(gòu)來滿足模具精度要求 9 2 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 配合間隙一般采用 H7 h6 級配合 主要零件有導(dǎo)柱和導(dǎo)套 1 導(dǎo)柱 采用有肩導(dǎo)柱 為減小導(dǎo)柱導(dǎo)套的磨擦 在導(dǎo)柱上開設(shè)油槽 2 導(dǎo)套 形狀 為使導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套比較順利 在導(dǎo)套的前端倒一圓角 b 材料 可用淬火鋼或銅等耐磨材料制造 但其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱硬度 這 樣可以改善磨擦 以防止導(dǎo)柱和導(dǎo)套拉毛 c 導(dǎo)套的精度與配合 采用 型帶頭導(dǎo)套 為可靠起見 再用止動螺釘堅 固 采用在導(dǎo)套的側(cè)面加工 一個平面切口 用螺釘固定的方法 本塑件在注射成型機(jī)時不要求有太高的模溫因而在模具上可不設(shè)加熱系 統(tǒng) 是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設(shè)計算計 設(shè)定模具平均工作溫度為 用常溫 的水作為模具冷卻介質(zhì) 其60 C 20 出口溫度為 30 畢業(yè)設(shè)計說明書 27 十 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)計 注射成型時 模具溫度直接影響塑料的填充和塑料制品的質(zhì)量 也影響注射 周期 因此 在使用模具時 必須對模具進(jìn)行有效的冷卻 使模具溫度保持 在一定范圍內(nèi) 由于聚內(nèi)烯要求的模溫較低 因此 必須加冷卻機(jī)構(gòu) 使模溫保持在 c 5 10 1 冷卻裝置設(shè)計要點(diǎn) 采用水冷的方式進(jìn)行冷卻 即在模具型腔周圍和型芯內(nèi)可設(shè)冷卻水通道 使 水在其中循環(huán) 帶走熱量 維持所需模溫 根據(jù)模具的特點(diǎn) 靈活設(shè)置冷卻 裝置 其設(shè)計要點(diǎn)是 1 冷卻水?dāng)?shù)量愈多 對制品冷卻也愈均勻 2 水孔與型腔表面 各處最好有相同的距離 水孔邊距型腔的距離常 用 12 15mm 3 對熱量聚積大 溫度上升高的部位應(yīng)加強(qiáng)冷卻 如澆口附近 4 進(jìn)水管直徑的選擇應(yīng)使水流速度不超過冷卻水道的水流速度 避免 產(chǎn)生過大的壓力降 冷卻水道直徑一般不小于 9mm 常用 9 12mm 5 凹 凸模應(yīng)分別冷卻 并保證其冷卻平衡 當(dāng)成型大型制品或薄壁 制品時 為在制品上取得大致相同的冷卻速度 在料流末端冷卻水道可排列 稀一些 6 冷卻水道不應(yīng)穿過設(shè)有鑲塊或其接縫部位 水道連接必須密封以免 漏水 7 復(fù)式冷卻循環(huán)應(yīng)并聯(lián)而不應(yīng)串聯(lián) 8 進(jìn)出口冷卻水溫著差不應(yīng)過大 以免造成模具表面冷卻不均 10 2 冷卻水道的形式 根據(jù)塑料制品的形狀及其所需冷卻溫度的要求 結(jié)合冷卻裝置的設(shè)計要求 對冷卻水道的布局進(jìn)行合理的設(shè)計 由于材料 收縮率較大 應(yīng)沿其收縮方 畢業(yè)設(shè)計說明書 28 向設(shè)置冷卻水道 可抑制收縮 防止變形 塑件屬薄壁塑件 水道開設(shè)在型 腔上 可采用豎向排列 由于塑件屬于淺型腔件 這里選用型腔冷卻水路 能較好地對制件進(jìn)行冷卻 冷卻計算 1 結(jié)晶型塑料最大中心層溫度達(dá)到固熔點(diǎn)時所需的冷卻時間 查表 3 1 得 PVC 的冷卻時間在 15 40s 之間 這里取 30s 2 冷卻水量及冷卻水道計算 假設(shè)由熔融塑料放出的熱量全部傳給模具 其熱量為 8 81 hJTcmnQ 104 1058926 7331 冷卻時所需的冷卻水量 8 82 iTCP M 011kg 6327461 根據(jù)冷卻水處干湍流狀態(tài)下的流速 v 與水管道直徑 d 的關(guān)系 確定模具冷卻 水管道直徑 dmM810 263413 10 3 冷卻管傳熱面積計算式為 8 84TR MA 1 畢業(yè)設(shè)計說明書 29 cmJdfR 2 08 032 8 0 84119741 6205 7 A 在模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻水管孔數(shù) 45 018 236 ldn 畢業(yè)設(shè)計說明書 30 總結(jié) 這次的畢業(yè)設(shè)計課題是 吊扇開關(guān)盒 ABS 的成型模具設(shè)計 這次的設(shè)計過 程 涉及因素眾多 工作量大 其間 通過閱讀有關(guān)方面的書籍 使我對模 具設(shè)計的全過程有了一定的了解 經(jīng)過每一步的設(shè)計 更讓我不斷加深對模 具的工作原理及其結(jié)構(gòu)設(shè)計的認(rèn)識 同時對自己設(shè)計能力進(jìn)行了一次全面的 檢驗和提升 通過這次模具設(shè)計 我查閱了眾多的資料 豐富了自己的知識 積累了寶貴的設(shè)計經(jīng)驗 獲得了一定的產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)能力 能承擔(dān)一定的 設(shè)計開發(fā)工作 同時也在此過程中發(fā)現(xiàn)自己存在許多的知識缺陷 參考文獻(xiàn) 1 精通 PRO E 中文野火版模具設(shè)計篇 李軍主編 北京 中國青 年出版社 2004 2 模具 CAD CAM 實用教程 黃曉燕主編 北京 清華大學(xué)出版 社 2004 9 3 模具設(shè)計 PRO ENGINEER Wildfire 中文版實例詳解 何滿才編著 北京 人民郵電出版社 2005 5 4 塑料模設(shè)計與制造 中國機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會組編 北京 機(jī)械 工業(yè)出版社 2001 8 5 模具設(shè)計與制造簡明手冊 馮炳堯 韓泰榮 蔣文森編 上海 科 學(xué)技術(shù)出版社 1999 10 6 中國模具設(shè)計大典電子版 機(jī)械工業(yè)出版社 7 塑料模具設(shè)計與制作教程 北京希望電子出版社 2000 年第 1 版 8 注塑模設(shè)計 西北工業(yè)大學(xué)出版社 1995 年第 1 版