368 wk外殼注塑模實體設計過程

368 wk外殼注塑模實體設計過程,wk,外殼,注塑,實體,設計,過程,進程 湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計題目 外殼塑模設計說明書 專業(yè) 模具制造與設計 班級 03 級模 2班 學生姓名 劉 延 學號 2003103211 指導教師 錢 書 琨 2006 年 5 月 26 日 共 21頁 第 1頁畢業(yè)設計（論文）內容及要求：一、設計內容：1、繪制產品零件圖。2、繪制模具裝配圖。3、繪制整套模具零件圖（標準件除外） 。4、編寫設計說明書。二、生產綱領：中批量生產制件精度達 IT4級三、設計要求：1、模具結構設計合理，工藝性好。設計計算正確，參數(shù)選用合理。2、模具繪圖布局合理，視圖完整、清晰，各項內容符合規(guī)范。3、模具裝配圖采用 CAD 繪制并打印成 0 號圖紙，要求完成圖紙量為折合 0 號圖紙不低于 2 張。 4、設計說明書內容詳盡，版面合理，計算數(shù)據(jù)準確無誤，字跡工整；插圖清晰；說明書必須全部打印，字數(shù)盡量能達兩萬字，同時上交電子文檔。四、設計時間：200 年 1 月 11 日~2006 年 5 月 30 日。指導老師： 2004 年 11 月 28 日 目 錄一、 塑件的分析 …………………………………………… (2) 二、 形腔數(shù)目的決定及排布………………………………… (5)三、 分型面的選擇…………………………………………… (6)四、 選取模架及確定模架總體尺寸與結構形式……… (7)五、 澆注系統(tǒng)的設計………………………………………… (8)六、 注射機的型號和規(guī)格校核…………………………… (9)七、 成型零部件的工作尺寸計算………………………… (10)八、 導柱導向機構的設計………………………………… (12)九、 側向抽芯機構的設計………… ……… ………(13)十、 推出機構的設計 …………………………………… (15)十一、 溫控系統(tǒng)的設計 ………………………………… (17)十二、模具的結構分析及動作原理…………………….. (18)十三、注射機參數(shù)的較核及模具總體結構的修正………(19)十四、設計小結 ………………………………………… (20)十五、參考文獻 ………………………………………… (21)共 21頁 第 2頁第一部分 塑件的分析該塑件選用塑料為 ABSABS中文名：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物英文名：Acrylinitrile-Butadiene-Styrene基本特性：無毒無味，呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤，密度在 1.02~1.05g/cm ，其3收縮率為 0.3~0.8%。ABS 吸濕性很強，成型前需要充分干燥，要求含水量小于0.3%。流動性一般，溢料間隙約在 0.04mm。ABS 有極好的抗沖擊強棄，且有低溫下也不迅速下降。有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、化學穩(wěn)定性和電氣性能。成型特點：ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大；容易產生熔接痕，模具設計時應盡量減少澆注對料流的應力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。要求塑件精度高時，模具溫度可以控制在 50~60℃。綜合性能：比重：1.02~1.16 g/cm 。比容：0.86~0.98 g/cm3 3熔點 130~160℃。壓縮比： 1.84~2.30 熱變形溫度： 1.88MPa---- 48 oC 0.46MPa---- 60~82oC 抗拉屈服強度: 22~39 MPa拉伸彈性模量： 0.84~0.95GPa彎曲強度： 25~40MPa彎曲彈性模量： 1.1~1.4 GPa壓縮強度： 225 MPa疲勞強度： 11 Mpa（10 7周）共 21頁 第 3頁脆化溫度： -70保壓時間： 15~30S冷卻時間： 15~30s 成型周期： 40~70s塑件圖如頁所示：共 21頁 第 4頁ABS的注射工藝參數(shù)：注射機類型： 螺桿式螺桿轉速： 30~60（r/min）噴嘴形式： 直通式噴嘴溫度： 180~190 oC料筒溫度：前段 200~210 oC 中段 210~230 oC后段 180~200 oC模具溫度： 50~70 oC注射壓力： 70~90Mpa保壓力： 50~70Mpa注射時間： 3~5S塑件的工作條件對精度要求一般，根據(jù) ABS的性能可選擇其塑件的精度等級為 4等級（查閱《塑料成型工藝與模具設計》P66 表 3-9） 。經(jīng)計算的塑件的面積為：S =3972.21mm1塑 2得塑件的體積為： 32.6CMV?塑塑件的質量為： ).(57.gW?塑塑塑 ?已知的體積 V 塑 或質量 W 塑 ，又因為此產品屬中批量生產的中型塑件，但制件尺寸、精度、表面粗糙度一般，綜合考慮生產率和生產成本及產品質量等各種因素，以及注射機的型號選擇，初步確定采用一模一腔排布,分流道直徑可選1.5~9.5mm。由塑件的外形尺寸和機械加工的因素，確定采用側澆口，根椐塑件的材料及尺寸，澆口直徑可選 1.4~1.8mm。排布圖如下圖示：共 21頁 第 5頁第二部分 型腔數(shù)目的決定及排布 型腔數(shù)目及排布圖第三部分 分型面的選擇塑件冷卻時會因為收縮作用而包覆在凸模上，故從塑件脫模件精度要角度考慮，應有利于塑件滯留在動模一側，以便于脫模，而且不影響塑件的質量和外觀形狀，以及尺寸精度。分型如下圖共 21頁 第 6頁 分型面圖第四部分 選取模架及確定模架總體尺寸與結構形式根據(jù)塑件整體尺寸和型腔數(shù)目及考慮兩側抽芯機構所需的空間，選取標準模架其總體尺寸與結構形式如下圖：共 21頁 第 7頁根據(jù)塑件的形狀采用推桿推出。由于采用側澆口，從塑件的中央環(huán)形處向兩側澆注，單分型面，分流道采用半圓形截面，分流道開設在動模型芯上，主流道從模具中心直下，在定模座板與定模型芯中采用主流道襯套，設置拉料桿和倒錐形冷料穴。澆注系統(tǒng)圖第五部分 澆注系統(tǒng)的初步估計澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。澆注系統(tǒng)的設計應保證塑件熔體的流動平穩(wěn)、流程應盡量短、防止型芯變形、整修應方便、防止制品變形和翹曲、應與塑件材料品種相適用、冷料穴設計合理、盡量減少塑料的消耗。根據(jù)塑件的外形尺寸和質量等決定影響因素，初步取值如下：d=4mm D=5mm R=15mm h=2.31mm d1=1mmH1=5mm H2=1mm l=18mm L=44mm a=2。 初步估算澆注系統(tǒng)的體積，V 澆 =1.5~2cm3。其質量約為：W 澆 =V 澆 ×r 塑 ≈2g。 共 21頁 第 8頁S=(n×W 塑 + W 澆 ) /0.8=(1×31.6+2)/0.8=42gV 總 = V 澆 +V 塑 =2+15.345=17.345 cm3第六部分 注射機的型號和規(guī)格結合所選標準模架的總體尺寸為 320×300×225mm 及澆注系統(tǒng)與塑件所需的總注射量為 17.345 cm3，選擇用注射機型號為：XS-ZY-125 。注射機的技術規(guī)格如下:型號： XS-ZY-125額定注射量(cm 3)： 125螺桿直徑(mm)： 42注射壓力 (MPa)： 120注射行程（mm）： 115注射時間（s）： 1.6螺桿轉速（r/min） 29注射方式： 螺桿式合模力 kN）： 900最大成型面積（cm 2） 320最大開（合）模行程（mm）： 300模具最大厚度（mm）： 300模具最小厚度（mm）： 200拉桿空間（mm）： 260×290動、定模固定板尺寸（mm）： 428×458合模方式： 液壓-機械電動機功率（kw）： 1螺桿驅動功率（kw）： 4共 21頁 第 9頁加熱功率（kw） 5機器外形尺寸（mm） 3340×750×1550③．成型零部件的磨損２、本產品為 ABS制品，屬于中批量生產的中型塑件，預定的收縮率的最大值和最小值分別取 0.8%和 0.3％。平均收縮率 為 0.55%,此產品采用 4級精度，屬于一般精度制品。因此，凸凹模徑向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造與作用修正系數(shù) x取值可在 0.5~0.75的范圍之間，凸凹模各處工作尺寸的制造公差，因一般機械加工的型腔和型芯的制造公差可達到 IT７～IT８級，綜合參考，相關計算具體如下：第七部分 成型零部件的工作尺寸計算1、產生偏差的原因：①．塑料的成型收縮　　　成型收縮引起制品產生尺寸偏差的原因有：預定收縮率（設計算成型零部件工作尺寸所用的收縮率）與制品實際收縮率之間的誤差；成型過程中，收縮率可能在其最大值和最小值之間發(fā)生的波動。σ s=(Smax-Smin)×制品尺寸σ s ——成型收縮率波動引起的制品的尺寸偏差。Smax、S min——分別是制品的最大收縮率和最小收縮率。 　　　　　　　　?、冢尚土悴考闹圃炱睢　」ぷ鞒叽绲闹圃炱畎庸て詈脱b配偏差。 共 21頁 第 10頁定模型芯圖 A中：(LM1)0-δz =[(1+ sˉ )LM1S+0.75×Δ] 0-δz= [ (1+0.55%)×36+0.5×0.26]0-0.26/3= 39.3930-0.09 mm(HM1)0-δz =[(1+ sˉ )HM1S+0.75×Δ] 0-δz= [(1+0.55%)×23+0.75×0.22]0-0.22/3= 23.2920-0.07 mm動模型芯圖 B中：(LM1)0-δz =[(1+ sˉ )LM1S+0.75×Δ] 0-δz= [ (1+0.55%)×36+0.5×0.26]0-0.26/3= 39.3930-0.09 mm型腔圖 C中：(LM3 )0+δz =[ (1+ sˉ )LM3s - 0.5×Δ] 0+δz=[ (1+0.55%)×114- 0.75×0.5] 0 +0.5/3= 114.2520+0.17mm(LM4)0-δz =[(1+ sˉ )LM4S+0.75×Δ] 0-δz= [ (1+0.55%)×108+0.5×0.75]0-0.5/3= 108.9690-0.17 mm(HM3) 0+δz =[ (1+ sˉ )HMSs-0.75×Δ] 0+δz=[ (1+0.55%)×15-0.75×0.14]0+0.14/3=14.97750+0.05 mm(HM4) 0+δz =[ (1+ sˉ )HM4s-0.75×Δ] 0+δz =[ (1+0.55%)×9-0.75×0.16]0+0.16/3=8.92950+0.05 mm型腔圖 D中：(LM5 )0+δz =[ (1+ sˉ )LM5s - 0.75×Δ] 0+δz=[ (1+0.55%)×8- 0.75×0.16] 0 +0.16/3= 7.9240+0.05mm共 21頁 第 11頁(LM6 )0+δz =[ (1+ sˉ )LM6s - 0.75×Δ] 0+δz=[ (1+0.55%)×44- 0.75×0.28] 0 +0.28/3= 44.0320+0.09mm3、 成型零件的強度、剛度分析注射模在其工作過程中需要承受多種外力，如注射壓力、保壓力、合模力和脫模力等。如果外力過大，注射模及其成型零部件將會產生塑性變形或斷裂破壞，或產生較大的彈性彎曲形變，引起成型零部件在他們的對接面或粘合面處出現(xiàn)較大的間隙，由此而引發(fā)溢料及飛邊現(xiàn)象，從而導致整個模具失效或無法達到技術質量要求。因此，在模具設計時，成型零件的強度和剛度計算和校核是必不可少的。一般來說，凹模型腔的惻壁厚度和底部厚度可以利用強度計算決定，并且凹模和型心通常都是由制品內形成或制品上的孔決定，設計時應該對他們進行強度校核，但是，由于在設計時采用的是凸肩式矩形型腔鑲嵌在動模板中，動模板有足夠的厚度和強度保護型腔，據(jù)經(jīng)驗可知，此模具的型腔在澆注成型時是不可能被破壞的，故無需對型腔進行側壁和底板厚度的計算與較核。此型腔側壁厚取經(jīng)驗值即可。第八部分 導柱導向機構的設計導柱導向機構是保證動定?；蛏舷履：夏r，正確定位和導向的零件。一、 導柱導向機構的作用：1、 定位件用：模具閉合后，保證動定模或上下模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸精確，在模具的裝配過程中也起定位作用，便于裝配和調整。2、 導向作用：合模時，首先是導向零件接觸，引導動定?；蛏舷履蚀_閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。3、 承受一定的側向壓力。共 21頁 第 12頁導柱導套的選擇：導柱導套結構形式及尺寸如下圖：其材料采用 20鋼淬火處理，硬度為 50~55 HRC。導柱、導套固定部分表面粗糙度 Ra為 0.8 ，導向部分表面粗糙度 Ra為 0.8~0.4 ，具體尺寸如上m?m?圖所示。定端與模板間用 H7/m6或 H7/k6的過渡配合,導向部分通常采用 H7/f7或 H8/f7的間隙配合。布局形式如又圖所示：第九部分 側向抽芯機構的設計根據(jù)塑件結構的要求，兩側有各有一個孔，所以在模具兩側均設有側向抽芯機構，側向抽芯的兩根斜導柱在動模板上呈左右對稱分布。 導柱斜導柱結構圖 ：共 21頁 第 13頁1確定抽芯距離：塑件孔壁厚為 3mm所以 S=3+（2~3）mm 取 5mm2由于塑件壁厚較小抽芯滑塊移動距離小，所以設計斜導柱設計為 15°長度得保證滑快不脫離導柱，也不能高于動模板，影響注射機安裝3長 度 設 計 ： 由 公 式 計 算 的L=L1+L2+L3+L4+L5=d2/2*tga+h/cosa+d/2*tga+s/sina+5~10mm=60.6mm4：滑塊和導槽的設計；有模具的結構圖可一看出滑塊和側型芯是分開做的，并且通過銷釘連接成組合式 這樣，側抽芯可有車床加工圓形，制造精度高?；瑝K和導槽采用組合式。由于抽芯距離較短所以長度只要符合滑塊在開模的定位即可。共 21頁 第 14頁第十部分 推出機構的設計1、 推出機構的組成推出機構由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機構的導向與復位部件組成。即推件板、推件板緊固螺釘、推板固定板、推桿墊板、頂板導柱、頂板導套以及推板緊固螺釘。2、 設計原則：a、 推出機構應盡量設在動模一側；b、 保證塑件不因推出而變形損壞；c、 機構簡單動作可靠；d、合模時的正確復位。3、脫模力的計算：根據(jù)力平衡原理，列出平衡方程式：∑F x=0Ft+Fbsinα=FcosαFb 塑件對型芯的包緊力；F 脫模時型芯所受的摩擦力；Ft 脫模力；α 型芯的脫模斜度。又： F=F bμ于是 F t=Fb(μcosα-sinα)而包緊力為包容型芯的面積與單位面積上包緊力之積，即：F b=Ap由此可得：F t=Ap(μcosα-sinα)式中： μ 為塑料對鋼的摩擦系數(shù)，約為 0.1~0.3；A為塑件包容型芯的總面積；p為塑件對型芯的單位面積上的包緊力，在一般情況下，模外冷卻的塑共 21頁 第 15頁件 p取 2.4~3.9×107Pa;模內冷卻的塑件 p約取 0.8~1.2×107Pa。 所以:經(jīng)計算，A=791.28mm 2 ,μ 取 0.25,p取 1×107Pa,取 α=45 ′ 。Ft=615.44×10-6×1×107(0.25×cos45′ -sin45′ )=1976.39N。因此，脫模力的大小隨塑件包容型芯的面積增加而增大，隨脫模斜度的增加而減小。由于影響脫模力大小的因素很多，如推出機構本身運動時的摩擦阻力、塑料與鋼材間的粘附力、大氣壓力及成型工藝條件的波動等等，因此要考慮到所有因素的影響較困難，而且也只能是個近似值。4、 用推桿推出機構中，為了減少推桿與型腔的摩擦，在推桿與型腔間留0.20~0.25mm的間隙，并用錐面配合，防止推件因偏心而溢料。5、 推桿的布置及結構形式如下圖所示：復位零件：因為推桿頂面直接成型塑件表面，要求完好無損，為避免其頂面受損，故合模時需采用復位桿先與定模板接觸進行復位。其布置形式如下圖所示：共 21頁 第 16頁6、 排氣系統(tǒng)：當塑料熔體填充型腔時,必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內的空氣及塑料受熱或凝固產生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內因各種原因而產生的氣體不被排除干凈,一方面將會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產生高溫會導致塑件局部碳化或燒焦（褐色斑紋） ，同時積存的氣體還會產生反向壓力而降低充模速度，因此設計型腔時必須考慮排氣問題。有時在注射成型過程中，為保證型腔充填量的均勻合適及增加塑料熔體匯合處的熔接強度，還需在塑料最后充填到的型腔部位開設溢流槽以容納余料，也可容納一定量的氣體。通常中小型模具的簡單型腔，可利用推桿、活動型芯以及雙支點的固定型芯端部與模板的配合間隙進行排氣，其間隙為 0.03~0.05mm。1.冷卻水道應盡量多、截面尺寸應盡量大 型腔表面的溫度與冷卻水道的數(shù)量、截面尺寸及冷卻水的溫度有關。2．冷卻水道至型腔表面距離應盡量相等 當塑件壁厚均勻時，冷卻水道到型腔表面最好距離相等，但是當塑件不均勻時，厚的地方冷卻水道到型腔表面的距離應近一些，間距也可適當小一些。一般水道孔邊至型腔表面的距離應大于 10mm，常用 12~15mm.3．澆口處加強冷卻 塑料熔體充填型腔時，澆口附近溫度最高，距澆口越遠溫度就越低，因此澆口附近應加強冷卻，通常將冷卻水道的入口處設置在澆口附近，使?jié)部诟浇哪＞咴谳^低溫度下冷卻，而遠離澆口部分的模具在經(jīng)過一定程度熱交換后的溫水作用下冷卻。 共 21頁 第 17頁4．冷卻水道出、入口溫差應盡量小 如果冷卻水道較長，則冷卻水出、入口的溫差就比較大，易使模溫不均勻，所以在設計時應引起注意。冷卻水道的總長度的計算可公式：Lw=Aw/πLw——冷卻水道總長度 Aw——熱傳導面積 Dw——冷卻水道直徑根據(jù)模具結構要求，冷卻水道長度5．冷卻水道應沿著塑料收縮的方向設置 聚乙烯的收縮率大，水道應盡量沿著收縮方向設置。第十一部分 溫控系統(tǒng)設計基本原則：熔體熱量 95%由冷卻介質（水）帶走，冷卻時間占成型周期的2/3。注射模冷卻系統(tǒng)設計原則：6．冷卻水道不應穿過鑲塊或其接縫部位,以防漏水7．進出口水管接頭的位置應盡可能設在模具的同一側,通常應設在注塑機的背面冷卻水道的設計必須盡量避免接近塑件的熔接部位，以免產生熔接痕，降低塑件強度；冷卻水道要易于加工清理一般水道孔徑為 10mm左右，不小于8mm。根據(jù)此套模具結構，采用孔徑為 8mm的冷卻水道。按照以上原則，此模具的冷卻水道只能開設在定模板上，呈左右對稱分布，冷卻系統(tǒng)的結構設計如圖：第十二部分 模具的結構分析及動作原理1. 此模具不設加料腔，設有澆注系統(tǒng)，熔體通過澆注系統(tǒng)充滿型腔。2. 塑料熔體進入澆注系統(tǒng)之前，模具已經(jīng)閉合，在注塑過程當中需根據(jù)塑共 21頁 第 18頁料特性，在模具中設冷卻系統(tǒng)。 3. 該模具采用單分型面注射模，型腔設在動模，型芯分定模型芯和動模型芯兩個，塑件兩側孔均設有滑塊側抽芯機構，其主流道設在定模一側，從模具中央直下到動模型芯處，分流道設在動模型芯上，由主流道末端沿塑件長度方向兩側延伸對稱開設，開模后塑料制品連同流道凝塑一起留在動模上，動模一側設有推桿推出機構，用以推出制品及流道凝料4. 注射模具生產適應性強，生產率高，容易產生自動化。5. 注射模一般是機動的，結構一般較復雜，因而周期較長，成本較高。 第十三部分 注射機參數(shù)的較核及模具總體結構的修正本模具選用的是注射機XS-Z-60型號：由于本模具是一模一腔；故由前面的計算知道 型腔，注射量，投影面積和鎖模力，注射壓力均滿足要求 .本模具的外形尺寸為：220mmX160mmX195mm.XS-ZY-125型號的注射機模板最大安裝尺寸為428mmX458mm,故能滿足安裝要求。 由圖可知本模具的閉合高度為 H=225mm，XS-ZY-125 型號的注射機所容許模具的最小厚度 Hmin=200mm,最大厚度 Hmax=300mm,機模具滿足 HminH制料+H推+（5—10）=54+25+10=89mm綜合上述：XS-Z-60型號注射機能滿足使用要求故：該模具結構無需修正，各尺寸均保持原樣不變。 第十四部分 設計總結為期半個月的畢業(yè)設計終于熬出了頭，此時此刻，一種如釋重負的輕松感我似乎有點不太習慣，但捧著自己辛勤的結晶，心中的苦楚與酸澀早已被濃濃的成就感所融化回想起設計的日日夜夜，一點共 21頁 第 20頁一線都記憶猶新。通過這次設計，我由衷的感慨，做為一名模具設計者真不簡單。自始自終，從計算到出圖，再到修正，使我對模具結構原理，及其成型工藝都掌握得十分清楚，使我對選材，熱處理及精度公差等又有了更深的認識。通過這次設計，我懂得，不僅要把模具設計好，而且要知道根據(jù)實際生產條件，同時考慮經(jīng)濟與效益，以最低的成本，設計最合乎要求的模具，贏得最多的效益?？傊?，這次畢業(yè)設計是我人生道路的開始，我將沿設計之路矢志不移的走下去，刻苦鉆研，奮力拼搏，爭取早日成為模具工程師，實現(xiàn)自己的人生價值。第十五部分 參考文獻6. 李紹林主編.塑料·橡膠成型模具設計手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，2000.9.7.塑料模具技術手冊/《塑料模具技術手冊》編委會編. 北京：機械工業(yè)出版社，1997.6.共 21頁 第 21頁1. 屈華昌主編.塑料成型工藝與模具設計.北京：機械工業(yè)出版社，19952. 黃毅宏、李明輝主編模具制造工藝.北京：機械工業(yè)出版社，1999.6 .3. 《塑料模設計手冊》編寫組編著.塑料模設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2002.7.4. 李紹林，馬長福主編.實用模具技術手冊.上海：上?？茖W技術文獻出版社，2000.6.5. 王樹勛主編.注塑模具設計與制造實用技術.廣州：華南理工大學出版社，1996.1.湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計題目 外殼塑模設計說明書 專業(yè) 模具制造與設計 班級 03 級模 2班 學生姓名 劉 延 學號 2003103211 指導教師 錢 書 琨 2006 年 5 月 26 日 共 21頁 第 1頁畢業(yè)設計（論文）內容及要求：一、設計內容：1、繪制產品零件圖。2、繪制模具裝配圖。3、繪制整套模具零件圖（標準件除外） 。4、編寫設計說明書。二、生產綱領：中批量生產制件精度達 IT4級三、設計要求：1、模具結構設計合理，工藝性好。設計計算正確，參數(shù)選用合理。2、模具繪圖布局合理，視圖完整、清晰，各項內容符合規(guī)范。3、模具裝配圖采用 CAD 繪制并打印成 0 號圖紙，要求完成圖紙量為折合 0 號圖紙不低于 2 張。 4、設計說明書內容詳盡，版面合理，計算數(shù)據(jù)準確無誤，字跡工整；插圖清晰；說明書必須全部打印，字數(shù)盡量能達兩萬字，同時上交電子文檔。四、設計時間：200 年 1 月 11 日~2006 年 5 月 30 日。指導老師： 2004 年 11 月 28 日 目 錄一、 塑件的分析 …………………………………………… (2) 二、 形腔數(shù)目的決定及排布………………………………… (5)三、 分型面的選擇…………………………………………… (6)四、 選取模架及確定模架總體尺寸與結構形式……… (7)五、 澆注系統(tǒng)的設計………………………………………… (8)六、 注射機的型號和規(guī)格校核…………………………… (9)七、 成型零部件的工作尺寸計算………………………… (10)八、 導柱導向機構的設計………………………………… (12)九、 側向抽芯機構的設計………… ……… ………(13)十、 推出機構的設計 …………………………………… (15)十一、 溫控系統(tǒng)的設計 ………………………………… (17)十二、模具的結構分析及動作原理…………………….. (18)十三、注射機參數(shù)的較核及模具總體結構的修正………(19)十四、設計小結 ………………………………………… (20)十五、參考文獻 ………………………………………… (21)共 21頁 第 2頁第一部分 塑件的分析該塑件選用塑料為 ABSABS中文名：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物英文名：Acrylinitrile-Butadiene-Styrene基本特性：無毒無味，呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤，密度在 1.02~1.05g/cm ，其3收縮率為 0.3~0.8%。ABS 吸濕性很強，成型前需要充分干燥，要求含水量小于0.3%。流動性一般，溢料間隙約在 0.04mm。ABS 有極好的抗沖擊強棄，且有低溫下也不迅速下降。有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、化學穩(wěn)定性和電氣性能。成型特點：ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大；容易產生熔接痕，模具設計時應盡量減少澆注對料流的應力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。要求塑件精度高時，模具溫度可以控制在 50~60℃。綜合性能：比重：1.02~1.16 g/cm 。比容：0.86~0.98 g/cm3 3熔點 130~160℃。壓縮比： 1.84~2.30 熱變形溫度： 1.88MPa---- 48 oC 0.46MPa---- 60~82oC 抗拉屈服強度: 22~39 MPa拉伸彈性模量： 0.84~0.95GPa彎曲強度： 25~40MPa彎曲彈性模量： 1.1~1.4 GPa壓縮強度： 225 MPa疲勞強度： 11 Mpa（10 7周）共 21頁 第 3頁脆化溫度： -70保壓時間： 15~30S冷卻時間： 15~30s 成型周期： 40~70s塑件圖如頁所示：共 21頁 第 4頁ABS的注射工藝參數(shù)：注射機類型： 螺桿式螺桿轉速： 30~60（r/min）噴嘴形式： 直通式噴嘴溫度： 180~190 oC料筒溫度：前段 200~210 oC 中段 210~230 oC后段 180~200 oC模具溫度： 50~70 oC注射壓力： 70~90Mpa保壓力： 50~70Mpa注射時間： 3~5S塑件的工作條件對精度要求一般，根據(jù) ABS的性能可選擇其塑件的精度等級為 4等級（查閱《塑料成型工藝與模具設計》P66 表 3-9） 。經(jīng)計算的塑件的面積為：S =3972.21mm1塑 2得塑件的體積為： 32.6CMV?塑塑件的質量為： ).(57.gW?塑塑塑 ?已知的體積 V 塑 或質量 W 塑 ，又因為此產品屬中批量生產的中型塑件，但制件尺寸、精度、表面粗糙度一般，綜合考慮生產率和生產成本及產品質量等各種因素，以及注射機的型號選擇，初步確定采用一模一腔排布,分流道直徑可選1.5~9.5mm。由塑件的外形尺寸和機械加工的因素，確定采用側澆口，根椐塑件的材料及尺寸，澆口直徑可選 1.4~1.8mm。排布圖如下圖示：共 21頁 第 5頁第二部分 型腔數(shù)目的決定及排布 型腔數(shù)目及排布圖第三部分 分型面的選擇塑件冷卻時會因為收縮作用而包覆在凸模上，故從塑件脫模件精度要角度考慮，應有利于塑件滯留在動模一側，以便于脫模，而且不影響塑件的質量和外觀形狀，以及尺寸精度。分型如下圖共 21頁 第 6頁 分型面圖第四部分 選取模架及確定模架總體尺寸與結構形式根據(jù)塑件整體尺寸和型腔數(shù)目及考慮兩側抽芯機構所需的空間，選取標準模架其總體尺寸與結構形式如下圖：共 21頁 第 7頁根據(jù)塑件的形狀采用推桿推出。由于采用側澆口，從塑件的中央環(huán)形處向兩側澆注，單分型面，分流道采用半圓形截面，分流道開設在動模型芯上，主流道從模具中心直下，在定模座板與定模型芯中采用主流道襯套，設置拉料桿和倒錐形冷料穴。澆注系統(tǒng)圖第五部分 澆注系統(tǒng)的初步估計澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。澆注系統(tǒng)的設計應保證塑件熔體的流動平穩(wěn)、流程應盡量短、防止型芯變形、整修應方便、防止制品變形和翹曲、應與塑件材料品種相適用、冷料穴設計合理、盡量減少塑料的消耗。根據(jù)塑件的外形尺寸和質量等決定影響因素，初步取值如下：d=4mm D=5mm R=15mm h=2.31mm d1=1mmH1=5mm H2=1mm l=18mm L=44mm a=2。 初步估算澆注系統(tǒng)的體積，V 澆 =1.5~2cm3。其質量約為：W 澆 =V 澆 ×r 塑 ≈2g。 共 21頁 第 8頁S=(n×W 塑 + W 澆 ) /0.8=(1×31.6+2)/0.8=42gV 總 = V 澆 +V 塑 =2+15.345=17.345 cm3第六部分 注射機的型號和規(guī)格結合所選標準模架的總體尺寸為 320×300×225mm 及澆注系統(tǒng)與塑件所需的總注射量為 17.345 cm3，選擇用注射機型號為：XS-ZY-125 。注射機的技術規(guī)格如下:型號： XS-ZY-125額定注射量(cm 3)： 125螺桿直徑(mm)： 42注射壓力 (MPa)： 120注射行程（mm）： 115注射時間（s）： 1.6螺桿轉速（r/min） 29注射方式： 螺桿式合模力 kN）： 900最大成型面積（cm 2） 320最大開（合）模行程（mm）： 300模具最大厚度（mm）： 300模具最小厚度（mm）： 200拉桿空間（mm）： 260×290動、定模固定板尺寸（mm）： 428×458合模方式： 液壓-機械電動機功率（kw）： 1螺桿驅動功率（kw）： 4共 21頁 第 9頁加熱功率（kw） 5機器外形尺寸（mm） 3340×750×1550③．成型零部件的磨損２、本產品為 ABS制品，屬于中批量生產的中型塑件，預定的收縮率的最大值和最小值分別取 0.8%和 0.3％。平均收縮率 為 0.55%,此產品采用 4級精度，屬于一般精度制品。因此，凸凹模徑向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造與作用修正系數(shù) x取值可在 0.5~0.75的范圍之間，凸凹模各處工作尺寸的制造公差，因一般機械加工的型腔和型芯的制造公差可達到 IT７～IT８級，綜合參考，相關計算具體如下：第七部分 成型零部件的工作尺寸計算1、產生偏差的原因：①．塑料的成型收縮　　　成型收縮引起制品產生尺寸偏差的原因有：預定收縮率（設計算成型零部件工作尺寸所用的收縮率）與制品實際收縮率之間的誤差；成型過程中，收縮率可能在其最大值和最小值之間發(fā)生的波動。σ s=(Smax-Smin)×制品尺寸σ s ——成型收縮率波動引起的制品的尺寸偏差。Smax、S min——分別是制品的最大收縮率和最小收縮率。 　　　　　　　　　②．成型零部件的制造偏差　　工作尺寸的制造偏差包括加工偏差和裝配偏差。 共 21頁 第 10頁定模型芯圖 A中：(LM1)0-δz =[(1+ sˉ )LM1S+0.75×Δ] 0-δz= [ (1+0.55%)×36+0.5×0.26]0-0.26/3= 39.3930-0.09 mm(HM1)0-δz =[(1+ sˉ )HM1S+0.75×Δ] 0-δz= [(1+0.55%)×23+0.75×0.22]0-0.22/3= 23.2920-0.07 mm動模型芯圖 B中：(LM1)0-δz =[(1+ sˉ )LM1S+0.75×Δ] 0-δz= [ (1+0.55%)×36+0.5×0.26]0-0.26/3= 39.3930-0.09 mm型腔圖 C中：(LM3 )0+δz =[ (1+ sˉ )LM3s - 0.5×Δ] 0+δz=[ (1+0.55%)×114- 0.75×0.5] 0 +0.5/3= 114.2520+0.17mm(LM4)0-δz =[(1+ sˉ )LM4S+0.75×Δ] 0-δz= [ (1+0.55%)×108+0.5×0.75]0-0.5/3= 108.9690-0.17 mm(HM3) 0+δz =[ (1+ sˉ )HMSs-0.75×Δ] 0+δz=[ (1+0.55%)×15-0.75×0.14]0+0.14/3=14.97750+0.05 mm(HM4) 0+δz =[ (1+ sˉ )HM4s-0.75×Δ] 0+δz =[ (1+0.55%)×9-0.75×0.16]0+0.16/3=8.92950+0.05 mm型腔圖 D中：(LM5 )0+δz =[ (1+ sˉ )LM5s - 0.75×Δ] 0+δz=[ (1+0.55%)×8- 0.75×0.16] 0 +0.16/3= 7.9240+0.05mm共 21頁 第 11頁(LM6 )0+δz =[ (1+ sˉ )LM6s - 0.75×Δ] 0+δz=[ (1+0.55%)×44- 0.75×0.28] 0 +0.28/3= 44.0320+0.09mm3、 成型零件的強度、剛度分析注射模在其工作過程中需要承受多種外力，如注射壓力、保壓力、合模力和脫模力等。如果外力過大，注射模及其成型零部件將會產生塑性變形或斷裂破壞，或產生較大的彈性彎曲形變，引起成型零部件在他們的對接面或粘合面處出現(xiàn)較大的間隙，由此而引發(fā)溢料及飛邊現(xiàn)象，從而導致整個模具失效或無法達到技術質量要求。因此，在模具設計時，成型零件的強度和剛度計算和校核是必不可少的。一般來說，凹模型腔的惻壁厚度和底部厚度可以利用強度計算決定，并且凹模和型心通常都是由制品內形成或制品上的孔決定，設計時應該對他們進行強度校核，但是，由于在設計時采用的是凸肩式矩形型腔鑲嵌在動模板中，動模板有足夠的厚度和強度保護型腔，據(jù)經(jīng)驗可知，此模具的型腔在澆注成型時是不可能被破壞的，故無需對型腔進行側壁和底板厚度的計算與較核。此型腔側壁厚取經(jīng)驗值即可。第八部分 導柱導向機構的設計導柱導向機構是保證動定?；蛏舷履：夏r，正確定位和導向的零件。一、 導柱導向機構的作用：1、 定位件用：模具閉合后，保證動定?；蛏舷履Ｎ恢谜_，保證型腔的形狀和尺寸精確，在模具的裝配過程中也起定位作用，便于裝配和調整。2、 導向作用：合模時，首先是導向零件接觸，引導動定模或上下模準確閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。3、 承受一定的側向壓力。共 21頁 第 12頁導柱導套的選擇：導柱導套結構形式及尺寸如下圖：其材料采用 20鋼淬火處理，硬度為 50~55 HRC。導柱、導套固定部分表面粗糙度 Ra為 0.8 ，導向部分表面粗糙度 Ra為 0.8~0.4 ，具體尺寸如上m?m?圖所示。定端與模板間用 H7/m6或 H7/k6的過渡配合,導向部分通常采用 H7/f7或 H8/f7的間隙配合。布局形式如又圖所示：第九部分 側向抽芯機構的設計根據(jù)塑件結構的要求，兩側有各有一個孔，所以在模具兩側均設有側向抽芯機構，側向抽芯的兩根斜導柱在動模板上呈左右對稱分布。 導柱斜導柱結構圖 ：共 21頁 第 13頁1確定抽芯距離：塑件孔壁厚為 3mm所以 S=3+（2~3）mm 取 5mm2由于塑件壁厚較小抽芯滑塊移動距離小，所以設計斜導柱設計為 15°長度得保證滑快不脫離導柱，也不能高于動模板，影響注射機安裝3長 度 設 計 ： 由 公 式 計 算 的L=L1+L2+L3+L4+L5=d2/2*tga+h/cosa+d/2*tga+s/sina+5~10mm=60.6mm4：滑塊和導槽的設計；有模具的結構圖可一看出滑塊和側型芯是分開做的，并且通過銷釘連接成組合式 這樣，側抽芯可有車床加工圓形，制造精度高。滑塊和導槽采用組合式。由于抽芯距離較短所以長度只要符合滑塊在開模的定位即可。共 21頁 第 14頁第十部分 推出機構的設計1、 推出機構的組成推出機構由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機構的導向與復位部件組成。即推件板、推件板緊固螺釘、推板固定板、推桿墊板、頂板導柱、頂板導套以及推板緊固螺釘。2、 設計原則：a、 推出機構應盡量設在動模一側；b、 保證塑件不因推出而變形損壞；c、 機構簡單動作可靠；d、合模時的正確復位。3、脫模力的計算：根據(jù)力平衡原理，列出平衡方程式：∑F x=0Ft+Fbsinα=FcosαFb 塑件對型芯的包緊力；F 脫模時型芯所受的摩擦力；Ft 脫模力；α 型芯的脫模斜度。又： F=F bμ于是 F t=Fb(μcosα-sinα)而包緊力為包容型芯的面積與單位面積上包緊力之積，即：F b=Ap由此可得：F t=Ap(μcosα-sinα)式中： μ 為塑料對鋼的摩擦系數(shù)，約為 0.1~0.3；A為塑件包容型芯的總面積；p為塑件對型芯的單位面積上的包緊力，在一般情況下，模外冷卻的塑共 21頁 第 15頁件 p取 2.4~3.9×107Pa;模內冷卻的塑件 p約取 0.8~1.2×107Pa。 所以:經(jīng)計算，A=791.28mm 2 ,μ 取 0.25,p取 1×107Pa,取 α=45 ′ 。Ft=615.44×10-6×1×107(0.25×cos45′ -sin45′ )=1976.39N。因此，脫模力的大小隨塑件包容型芯的面積增加而增大，隨脫模斜度的增加而減小。由于影響脫模力大小的因素很多，如推出機構本身運動時的摩擦阻力、塑料與鋼材間的粘附力、大氣壓力及成型工藝條件的波動等等，因此要考慮到所有因素的影響較困難，而且也只能是個近似值。4、 用推桿推出機構中，為了減少推桿與型腔的摩擦，在推桿與型腔間留0.20~0.25mm的間隙，并用錐面配合，防止推件因偏心而溢料。5、 推桿的布置及結構形式如下圖所示：復位零件：因為推桿頂面直接成型塑件表面，要求完好無損，為避免其頂面受損，故合模時需采用復位桿先與定模板接觸進行復位。其布置形式如下圖所示：共 21頁 第 16頁6、 排氣系統(tǒng)：當塑料熔體填充型腔時,必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內的空氣及塑料受熱或凝固產生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內因各種原因而產生的氣體不被排除干凈,一方面將會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產生高溫會導致塑件局部碳化或燒焦（褐色斑紋） ，同時積存的氣體還會產生反向壓力而降低充模速度，因此設計型腔時必須考慮排氣問題。有時在注射成型過程中，為保證型腔充填量的均勻合適及增加塑料熔體匯合處的熔接強度，還需在塑料最后充填到的型腔部位開設溢流槽以容納余料，也可容納一定量的氣體。通常中小型模具的簡單型腔，可利用推桿、活動型芯以及雙支點的固定型芯端部與模板的配合間隙進行排氣，其間隙為 0.03~0.05mm。1.冷卻水道應盡量多、截面尺寸應盡量大 型腔表面的溫度與冷卻水道的數(shù)量、截面尺寸及冷卻水的溫度有關。2．冷卻水道至型腔表面距離應盡量相等 當塑件壁厚均勻時，冷卻水道到型腔表面最好距離相等，但是當塑件不均勻時，厚的地方冷卻水道到型腔表面的距離應近一些，間距也可適當小一些。一般水道孔邊至型腔表面的距離應大于 10mm，常用 12~15mm.3．澆口處加強冷卻 塑料熔體充填型腔時，澆口附近溫度最高，距澆口越遠溫度就越低，因此澆口附近應加強冷卻，通常將冷卻水道的入口處設置在澆口附近，使?jié)部诟浇哪＞咴谳^低溫度下冷卻，而遠離澆口部分的模具在經(jīng)過一定程度熱交換后的溫水作用下冷卻。 共 21頁 第 17頁4．冷卻水道出、入口溫差應盡量小 如果冷卻水道較長，則冷卻水出、入口的溫差就比較大，易使模溫不均勻，所以在設計時應引起注意。冷卻水道的總長度的計算可公式：Lw=Aw/πLw——冷卻水道總長度 Aw——熱傳導面積 Dw——冷卻水道直徑根據(jù)模具結構要求，冷卻水道長度5．冷卻水道應沿著塑料收縮的方向設置 聚乙烯的收縮率大，水道應盡量沿著收縮方向設置。第十一部分 溫控系統(tǒng)設計基本原則：熔體熱量 95%由冷卻介質（水）帶走，冷卻時間占成型周期的2/3。注射模冷卻系統(tǒng)設計原則：6．冷卻水道不應穿過鑲塊或其接縫部位,以防漏水7．進出口水管接頭的位置應盡可能設在模具的同一側,通常應設在注塑機的背面冷卻水道的設計必須盡量避免接近塑件的熔接部位，以免產生熔接痕，降低塑件強度；冷卻水道要易于加工清理一般水道孔徑為 10mm左右，不小于8mm。根據(jù)此套模具結構，采用孔徑為 8mm的冷卻水道。按照以上原則，此模具的冷卻水道只能開設在定模板上，呈左右對稱分布，冷卻系統(tǒng)的結構設計如圖：第十二部分 模具的結構分析及動作原理1. 此模具不設加料腔，設有澆注系統(tǒng)，熔體通過澆注系統(tǒng)充滿型腔。2. 塑料熔體進入澆注系統(tǒng)之前，模具已經(jīng)閉合，在注塑過程當中需根據(jù)塑共 21頁 第 18頁料特性，在模具中設冷卻系統(tǒng)。 3. 該模具采用單分型面注射模，型腔設在動模，型芯分定模型芯和動模型芯兩個，塑件兩側孔均設有滑塊側抽芯機構，其主流道設在定模一側，從模具中央直下到動模型芯處，分流道設在動模型芯上，由主流道末端沿塑件長度方向兩側延伸對稱開設，開模后塑料制品連同流道凝塑一起留在動模上，動模一側設有推桿推出機構，用以推出制品及流道凝料4. 注射模具生產適應性強，生產率高，容易產生自動化。5. 注射模一般是機動的，結構一般較復雜，因而周期較長，成本較高。 第十三部分 注射機參數(shù)的較核及模具總體結構的修正本模具選用的是注射機XS-Z-60型號：由于本模具是一模一腔；故由前面的計算知道 型腔，注射量，投影面積和鎖模力，注射壓力均滿足要求 .本模具的外形尺寸為：220mmX160mmX195mm.XS-ZY-125型號的注射機模板最大安裝尺寸為428mmX458mm,故能滿足安裝要求。 由圖可知本模具的閉合高度為 H=225mm，XS-ZY-125 型號的注射機所容許模具的最小厚度 Hmin=200mm,最大厚度 Hmax=300mm,機模具滿足 HminH制料+H推+（5—10）=54+25+10=89mm綜合上述：XS-Z-60型號注射機能滿足使用要求故：該模具結構無需修正，各尺寸均保持原樣不變。 第十四部分 設計總結為期半個月的畢業(yè)設計終于熬出了頭，此時此刻，一種如釋重負的輕松感我似乎有點不太習慣，但捧著自己辛勤的結晶，心中的苦楚與酸澀早已被濃濃的成就感所融化回想起設計的日日夜夜，一點共 21頁 第 20頁一線都記憶猶新。通過這次設計，我由衷的感慨，做為一名模具設計者真不簡單。自始自終，從計算到出圖，再到修正，使我對模具結構原理，及其成型工藝都掌握得十分清楚，使我對選材，熱處理及精度公差等又有了更深的認識。通過這次設計，我懂得，不僅要把模具設計好，而且要知道根據(jù)實際生產條件，同時考慮經(jīng)濟與效益，以最低的成本，設計最合乎要求的模具，贏得最多的效益?？傊@次畢業(yè)設計是我人生道路的開始，我將沿設計之路矢志不移的走下去，刻苦鉆研，奮力拼搏，爭取早日成為模具工程師，實現(xiàn)自己的人生價值。第十五部分 參考文獻6. 李紹林主編.塑料·橡膠成型模具設計手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，2000.9.7.塑料模具技術手冊/《塑料模具技術手冊》編委會編. 北京：機械工業(yè)出版社，1997.6.共 21頁 第 21頁1. 屈華昌主編.塑料成型工藝與模具設計.北京：機械工業(yè)出版社，19952. 黃毅宏、李明輝主編模具制造工藝.北京：機械工業(yè)出版社，1999.6 .3. 《塑料模設計手冊》編寫組編著.塑料模設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2002.7.4. 李紹林，馬長福主編.實用模具技術手冊.上海：上海科學技術文獻出版社，2000.6.5. 王樹勛主編.注塑模具設計與制造實用技術.廣州：華南理工大學出版社，1996.1.