毕业论文-开关盒面板塑料注射模具设计

定制全套设计，选择圆梦设计 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 设计 (论文 )题目 ： 开关盒面板塑料注射模具设计 学生姓名： 指导教师： 二级学院： 专 业： 机械制造与设计及其自动化 班 级： 械设计制造及其自动化（专转本） 学 号： 提交日期： 辩日期： 陵科技学院学士学位论文 摘要 I 目 录 摘 要 . . 绪 论 . 1 2 任务分析 . 3 料结构分析 . 3 料性能分析 . 3 具总体结构分析 . 4 3 模具结构形式的确定 . 6 型面位置的确定 . 6 腔数量和排位方式的确定 . 6 具结构形式的初步确定 . 7 4 注射机型号的确定 . 8 射 量的计算 . 8 注系统凝料体积的初步估算 . 8 择注射机 . 8 5 浇注系统的设计 . 10 流道的设计 . 10 流道的设计 . 11 口的设计 . 12 流道剪切速率的校核 . 13 料穴的设计及计算 . 14 6 成型零件的结构设计及计算 . 15 型零件的结构设计 . 15 型零件钢材的选用 . 15 型零件工作尺寸的计算 . 15 型零件尺寸及动模垫板厚度的确定 . 18 7 模架的确定及标准件的选用 . 20 金陵科技学院学士学位论文 摘要 脱模推出机构的设计 . 21 9 侧向分型与抽芯机构的设计 . 23 芯距的确定 . 23 角的确定 . 23 顶尺寸的确定 . 24 滑结构的确定 . 25 10 排气系统的设计 . 26 11 温度调节系统的设计 . 27 12 安装尺寸的校核 . 29 参考文献 . 30 致谢 . 31 金陵科技学院学士学位论文 摘要 关盒面板塑料注塑模具设计 摘 要 本毕业设计的主要任务是开关面板塑料注射模具的设计。从外观上看 ,该塑件属于常见电器元件的面板 ,其美观实用是必不可少的设计要求 ,而作为模具设计 ,应充分考虑到这一点 ,所以在模具的设计和加工上 要考虑到塑件的外形质量。而从塑件本身看，其结构特点是需要侧向分型抽芯，且是内抽芯机构，所以很显然是需要斜顶机构。 而在设计时，首先应从设计计算着手，一步一步地进行模具各个重要部件及模架的设计计算，通过一系列计算从而获得足够的设计参数。然后再根据所算设参数，在 对模具进行表达，最后再对模具进行复查以及出零件图等工作。 关键词： 塑料注射模具 ； 内抽芯 ； 电器元件 ； 斜顶 ； 陵科技学院学士学位论文 V he of is of is as so to of is by is so it In by a of to to AD of 陵科技学院学士学位论文 第 1 章 绪论 1 1 绪 论 塑料模具是生产塑件的重要工艺装备，它以其特定的形状通过一定的方式是原料成型。各种塑料成型方法对应着不同模具工艺和原理、结构特点各不相同的塑料模具。目前，塑料模具占模具总量近 40%，这个比例还在不断上升，其中注射成型是塑料加工中最普遍采用的方法，注射成型的工艺装备注射模具在质量精度、制造周期以及注射成型过程中的生产效率等方面水平的高低，直接影响塑件的质量、产量、成本级产品的更新，也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。近年来，随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料零件在强度和精度方面的不断扩大，在家 用电器、仪器仪表、建筑器材、汽车工业、日用五金等众多领域，塑件所占的比例愈来愈短，用户对塑件的质量要求愈来愈高，因而对塑料模具和模具加工方法不断地提出新德任务和越来越高的要求，促使塑料模具设计和制造技术不断向前发展，推动着塑料工业生产告诉发展。可以说，模具设计与制造水平标志着一个国家工业化发展的程度。 塑料模塑成型工艺及塑料模技术的发展与整个塑料工业的发是分不开的。随着塑料产量的提高和品种的增多以及应用范围的扩大，促进了塑料成型工艺、塑料成型设备和塑料模具的不断发展。塑料成型模具是塑料模塑成型关键的工艺装备 。这是因为在现代塑料制品生产中，正确的加工工艺、高效率的设备、先进的模具是影响塑料制品生产的三大重要因素，而塑料模对塑料模塑工艺的实现，保证塑料制品的形状、尺寸及公差起着极重要的作用，高效率全自动的设备只有配备了适应自动化生产的塑料模才可能发挥其效能；产品的更新也是以模具的制造和更新为前提。目前，对塑料制品的品种、质量和产量的要求愈来愈高，因而对塑料模的需求也愈来愈迫切。可见塑料模在模具工业中是极其重要，塑料模成型发展动向： 动化 ； 型，高精度 ； 经济模具 ； 近两年，我国模具技术有了很大的提高，生产的模具有些已接近或达到国际水平。 近年来，我国模具技术的发展进步主要表现在： 金陵科技学院学士学位论文 第 1 章 绪论 2 结硬质合金等新材料，并采用了一些新的热处理工艺，延长了模具的使用寿命。 根据国内生产需要研制了一批精密塑料注射模。 技术和新工艺，如三维曲面数控、仿形加工；模具表面抛光、表面皮纹加工及皮纹辊制造技术；模具钢的超塑性成形技术和各种快速制模技术等。 综上所述，近年来我国模具技术有了长足的进步，但与国外先进技术相比还存一定的差距。在“十五”期间，我们要锐意进取，共同努力，把我国的模具技术水平推上一个新的台阶。金陵科技学院学士学位论文 第 2 章 任务分析 3 2 任务分析 本套塑料注塑模具设计要成形的塑件三视图如图 1所示： 塑件名称：开关盒面板； 塑件材料： 塑件功用：以装配的形式装配到电器开关盒上，以起到保护和美观的作用； 塑件尺寸及要求：见塑件图。 料结构分析 通过对塑件二维工程图的初步观察，该塑件较为典型。在一般家用开关上都能见到，而结构上很显然有四个卡口位，需要进行四个斜顶机构才可顺利脱模。 而细节上，该塑件最明显的特征便是四个卡扣和。如果采用直接分型，不能将塑件分出来，所以这直接加大了模具的复杂程度。而其他细节，如开关盒表面质量，要求光滑，无明显缺陷。 料性能分析 塑料名称： 烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 ) 比重： /立方厘米 导热系数： 0m*k) 图 陵科技学院学士学位论文 第 2 章 任务分析 4 成型收缩率： 摩擦系数： 度（烙氏）： 108115 泊桑比： 伸强度： 裂伸长率： 520% 冲击强度： 变形温度： 85106 摄氏度 连续最高温度： 65 摄氏度 参阅资料得到 成型性能： 非结晶形塑料，吸水性强，要充分干燥 流动性中等，溢边值为： 高料温，高模温注射压力较高 模具浇注系统对料 流阻力要小，应该注 意选择浇口的位置和形式 应对措施 易吸水，成型加工前应对其进行干燥处理。 严格控制型腔型心等成型零部件 的加工、装配精度。 使用相对的螺杆式注射机，在条件需要的情况下给模具预热。 查资料：模具使用侧浇口，主流道为圆形，分流道为圆形，用来减小摩擦力以及方便加工，设计合适的浇口位置。 查资料： 脱模斜度的推荐值及其他参数。 40 分 1 度 20 分 35 分 1 度 具总体结构分析 从上面对塑件的初步分析，模具设计的最大难点就是采用一定的机构，从而卡扣位能够正确成形及顺利脱模。所以，侧向内抽芯机构是本套模具设计的重点。 内抽则常采用斜顶机构来进行侧向分型抽芯，无论从结构还 是外观上，本套模具都属于常见模具，故本套模具也考虑采用常见内抽芯机构：斜顶。 浇口则采用一般侧浇口，在保证模具成型质量的基础上尽量简化模具结构，降低制造成本。 另外，推出也是比较麻烦的问题。因为本套模具，就塑件结构来看，并没有留下足够的推出空间，而且又是斜顶机构，故推板也不能使用，所以推出机构则采用传统的顶针推出机构，尽量多用小顶针，以达到较好的推出效果。 金陵科技学院学士学位论文 第 2 章 任务分析 5 在此基础上，在 进行二维排位，以初步论证模具的可行性。其排位结果如图 示。 从结果上初步分析，模具的可行性还是很高的，模仁尺寸也在合 理范围内。图 件在 二维排位结果 金陵科技学院学士学位论文 第 3 章 模具结构形式的确定 6 3 模具结构形式的确定 本套模具存在方案不确定的主要为内抽芯机构的实现。可以采用传统的斜顶机构进行分型抽芯，也可以采用斜销斜滑块机构来进行分型抽芯。 型面位置的确定 通过对塑件结构形式的分析可得，主分型面选在端盖面积最大且便于开模时取出塑件的底平面 ，如图 腔数量和排位方式的确定 因塑件尺寸大小适中，再参考在 的排位情况而采用一模两腔，其型腔中心距地确定见图 道采用对称平衡式布局使型腔进料平衡，如图 图 腔数量的排列布置 图 分型面的 选择 金陵科技学院学士学位论文 第 3 章 模具结构形式的确定 7 具结构形式的初步确定 由上面分析 可知，本模具设计为一模两腔，对称式平衡布置型腔，所以选用推杆推出方式。浇注系统设计时，浇口采用侧浇口 ,流道采用对称平衡式，采用圆形流道，且分别在动定模仁上。由综合分析可以确定，采用两板式单分型面模架的注塑模。 金陵科技学院学士学位论文 第 4 章 注射机型号的确定 8 4 注射机型号的确定 射量的计算 通过 塑件的尺寸初步估算塑件体积，将塑件四周及突起部分的体积折算到中间缺少的部分，可将塑件近似看成一块平板，厚度 t=2 则有： 塑件体积： V 塑 =8013440件质量： m 塑 = V 塑 =000=g) 式中根据前面塑料性能的分析，选 注系统凝料体积的初步估算 由于浇注系统凝料在设计在前不能非常确定准确数值，但是可以根据经验按照塑件体积的 1 倍来进行估算。因为设计采用两个型腔模具，所以流道适中，因此，此浇注系统凝料按塑件体积 来估算，所以此模具型腔塑料熔体得总体积（即浇注系统的凝料和 2 个塑件体积之和）为： V 总 = =7632择注射机 根据以上计算得出在注射模具型腔过程中注入的塑料的总体 积为 V 总 =此，查参考文献 1 表 13分国产塑料注射成型机技术参数，初步选择公称注射量为 250 注射机（考虑塑件平面面积较大，故模架较大）。 表 3射机主要技术参数 螺杆直径 /0 锁模力 /800 理论注射容量 /50 移模行程 /00 注射重量 /g 230 拉杆内间距 /48射速率 /(g/s) 101 最大模厚 /50 注射压力 /30 最小模厚 /00 塑化能力 /(g/s) 出力 /3 螺杆转速 /175 顶出杆根数 5 模具定位孔直径 /25 (1)注射机压力的校核。 注射压力为 70110里近似取 80陵科技学院学士学位论文 第 4 章 注射机型号的确定 9 该注射机的公称注射压力 p 公 =130射机压力按安全系数 里取 ： 040，故可视为薄壁，薄壁圆筒类塑件脱模力的通用计算公式为 12中 脱模系数，即在脱模温度下塑件与型芯表面之间的静摩擦因数，它受高分子熔体经高压在钢表面固化中黏附的影响，这里取 塑料的线性膨胀系数（ 1/C），这里取 E 在脱模温度下塑料的抗拉弹性模量（ 这里取 塑料的软化温度（ C），这里取 100； 脱模时塑件温度（ C），这里取 60； t 塑件的壁厚（ h 型芯脱模方向的高度（ K 脱模斜度系数，这里取 1。 金陵科技学院学士学位论文 第 8 章 脱模推出机构的设计 22 （所有参数见参考文献 1表 2 故 00 80 3220b = 0.1 322N 故 n( = 2 x (22) = 推杆接触面积 A 总推 = /4 x（ 4 x 62） +/4 接触应力 = = = 26考文献 1表2 因此塑件不会产生顶白现象。顶出机构如图 示。 图 出机构 金陵科技学院学士学位论文 第 9 章 侧向分型与抽芯机构的设计 23 9 侧向分型与抽芯机构的设计 当塑件具有开模方向不同的内侧孔，外侧孔或侧凹时，除极少数情况可以强制脱胎换骨模外，一 般都必须将成型侧孔或侧凹的零件做成可动的结构，在塑件脱模前，先将其抽出，然后再从型腔中和型芯上脱模完成侧向活动型芯抽芯和复位机构就叫侧向抽芯机构。 侧向分型与抽芯机构按其动力夹源可分为手动、机动、气动或液压三类。 由于本设计中脱模力较小，可以直接采用机动侧向分型抽芯，这样操作方便，生产效率也能够提高，便于实现自动化生产。机动的主要开有：斜导柱分型抽芯、弯销分型抽芯、斜滑块分型抽芯等不同的形式，本设计中采用斜顶侧向分型机构。 芯距的确定 如图 示，塑件卡口深度为 据经验，抽芯 距为 角的确定 为了降低塑件推出距离，取斜顶斜角为 10，如图 示。 图 芯距 金陵科技学院学士学位论文 第 9 章 侧向分型与抽芯机构的设计 24 顶尺寸的确定 斜顶机构的尺寸均采用经验值，厚度取 7宽度则与卡扣宽度保持一致，即 4放大后为 与模仁配合采用 H7/隙配合。如图 图 角的确定 图 顶尺寸的确定 金陵科技学院学士学位论文 第 9 章 侧向分型与抽芯机构的设计 25 滑结构的确定 导滑采用斜顶座。通过导滑槽和圆柱销对斜顶进行导滑和定位，如图 具体尺寸根据经验值确定即可。其与推杆固定板的配合为 H8/ 图 滑方式的确定 金陵科技学院学士学位论文 第 10 章 排气系统的设计 26 10 排气系统的设计 该模具的排气系统设计为： 用动定模仁配合的缝隙来排气。 故在该套模具中不需要特别设置排气装置，只要通过各结合面的微小缝隙便可实现较好的排气性能。 金陵科技学院学士学位论文 第 11 章 温度调节系统的设计 27 11 温度调节系统的设计 注射模具设计温度调节系统的目的就是要通过控制模具温度，使注射成形具有良好的产品质量和较高的生产率。 由于该套模具模温要求在 80C 左右，而该模具又属于中小型模具。因此，无需设置加热装置。 一般 注射到模具内的塑料温度为 200C 左右，而塑件固化后从模具型腔取出时其温度为 60C 以下。热塑性塑料在注射成形后，必须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽快地传给模具，以使塑料可靠冷却定型并可迅速脱模。 由于水的热容量大，成本低，传热系数大，故该模具采用常温水进行冷却。 如果忽略模具因空气对流、热辐射以及与注射机接触所散发的热量，不考虑模具金属材料的热阻，可对模具冷却系统进行初步简略计算，也可根据经验进行选取。 查参考文献 1表 4使冷却水处于湍流状态，取 d = 6 为了获得较好的冷却效果，使模具的模温均匀，考虑采用多条冷却管路，而再根据模具的结构及尺寸限制，初步分析，在定模部分，使用两条对称布置的冷却水路，而在动模部分使用六条对称布置的冷却水路。 结构上，为了增大冷却面积，尽量降低冷却水的温升，从而实现均匀冷却，所以，冷却管路采用“几”型结构，在与各结合面初采用 O 型圈或铜塞进行密封，以避免冷却水的外溢。 冷却水路的布置及结构见图 金陵科技学院学士学位论文 第 11 章 温度调节系统的设计 28 图 却水路的布置 金陵科技学院学士学位论 文 第 12 章 安装尺寸的校核 29 12 安装尺寸的校核 本模具经过理论计算及结构设计，确定了模具的各个尺寸，尤其是外形尺寸对模具能否安装上注射机使用至关重要。 应满足 H中 350 200 而该模具整个厚度 H =251合要求。 开模行程 H 为 H = a + （ 510） S 式中 S 注射机移动模板的最大行程 (取 500 塑件推出距离（脱模距离） (取 5 a 取出浇注系统凝料必须的长度 (取 85 代入计算为 H = 5 + 85 + (5 10) 95100500合要求。 推出距离不长，符合要求。 本模具的最终尺寸是： 长 x 宽 x 高 = 300 x 350 x 251注射机的安装尺寸是： 长 x 宽 x 高 = 44800350)具尺寸小于安装尺寸，故该模具外形尺寸符合要求。 金陵科技学院学士学位论文 参考文献 30 参考文献 1 伍先明，张蓉，杨军，周志冰 二版）：国防工业出版社， 2010. 2 李学锋 北京：高等教育出版社，