机械毕业设计（论文）-报警器盒盖注射模具设计【全套图纸】 .doc

jiangxi agricultural university本 科 毕 业 论 文（设 计）题目：报警器盒盖注射模具设计 学 院： 工 学 院 姓 名： 学 号： 专 业： 机械设计制造及其自动化 年 级： 机制 1004 指导教师： 职 称： 高级实验师 二0一四 年 五 月 报警器盒盖注射模具设计报警器盒盖的注射模设计摘要：本文是关于报警器盒盖模具的设计，在正确分析塑件工艺特点和abs材料的性能后，采用了直接浇口形式进行浇注。详细介绍了对凸模，凹模，浇注系统，脱模机构，选择标准零件，设计非标件的设计过程。涉及模具结构、强度、寿命计算及熔融塑料在模具中流动预测等复杂的工程运算问题。本课题主要运用 pro/engineer 5.0及其emx7.0模块和auto cad2008来完成整个设计工作,在整个过程中综合运用了专业基础、专业课知识设计，其核心知识是塑料成型模具、材料成型技术基础、机械设计、塑料成型工艺、计算机辅助设计、模具cad等。关键词：模具设计;报警器盒盖;pro/engineer 5.0;emx7.0、塑件全套图纸，加153893706the design of alarm shell injection moldabstract: this paper is about the design of alarm shell injection mold, in the correct analysis of plastics technology characteristics and abs material performance, using drop gate form to pouring. it is about concave die, gating system, mold emptier, choose standard parts, the process of design non-standard parts. this paper is about the mould structure, strength, life calculation and molten plastic in the mold of prediction on the flow complicated engineering computation problem. this subject mainly use pro/e 5.0 and emx7.0 module and auto cad2008 to complete the whole design work, in the whole process of the comprehensive use of professional basis, professional class design knowledge, its core knowledge is the plastic molding mould, material molding technology base, mechanical design, plastic injection molding process, computer aided design, mould cad, etc. keywords: die design; alarm shell; pro/e 5.0; emx7.0, plastics目录1绪论11.1前言11.2 设计内容及设计目的21.2.1设计内容：报警器盒盖的注射模具设计21.2.2设计的目的：32确定塑料件的有关参数及注射机选择42.1塑件特性分析42.1.1 abs塑料的材料特性42.1.2 abs塑料的成型工艺参数42.2注射机的选择53型腔的排布84分型面的确定95浇注系统和排溢系统设计105.1主流道设计105.2分流道设计115.3浇口设计115.4排溢系统116型腔、型芯设计126.1设计型芯和型腔的结构形式126.2模具型腔侧壁和底板厚度计算126.2.1整体式矩形型腔厚度计算126.2.2型腔、型芯工作尺寸的计算126.3型腔壁厚计算137模架的设计167.2脱模与复位机构设计177.3冷却系统设计178整体设计199总结致谢 21参考文献221绪论1.1前言现在中国经济形势越来越好，咱们中国的制造业也在不断的加速发展。如今，很多人都认为模具制造业已经成为一个国家制造水平体现的重要标志。模具制造业不仅能促进工业产品的飞速发展，还能提高工业产品的质量。而且模具制造业能给我们带来巨大的经济效益，现在已经引起很多人的重视。在日本，模具被称做“进入富裕的原动力”，德国更说是“金属加工业的帝王”，而在罗马尼亚更为直接：“模具就是黄金”。所以说模具工业给我们带来很大的经济效益。现在我国对模具工业的发展也非常重视了，早在1989年3月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。 最近这些年，塑料模具的产量和水平发展相当快速，效率越来越高、更多的实现自动化生产、生产规模也越来越大、产品的使用寿命越来越长、精密模具在模具产量中所战比例也越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。 这次课程设计的主要任务是报警器盒盖的注射模具的设计。就是设计一副注射模具来生产报警器盒盖的塑件产品，以实现自动化生产来提高生产产量。针对报警器盒盖的具体结构，通过此次设计，让我对直接浇口模具的设计有了比较深的认识。同时，在设计的过程中，通过查阅大量资料、手册、标准、期刊等，并结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、排气系统、模温调节系统）有了系统的认识，拓宽了我的视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。1.2 设计内容及设计目的1.2.1设计内容：报警器盒盖的注射模具设计一：报警器盒盖的成型工艺参数和成型条件。包括成型温度、成型压力、成型保持时间和成型的条件的选择。二：报警器盒盖设计的工艺性要求。主要两个方面：1、外壳几何形状的要素。如：孔，支撑面，壁厚，加强筋，与圆角设计等。 2、外壳的尺度精度。包括影响外壳尺度精度的因素和外壳的尺度公差。三：本模具型腔的设计与计算。主要包括型腔的数量、分型面的确定、成型零部件结构形式、动模与定模工作尺寸的计算。四：本模具零件强度的设计与校核。确定模具型腔时，应保证使其在高压熔体的作用下具有足够的刚度和强度，但模具也不会太笨重。五：注射机的选择。九个方面需要考虑：1、注射量的校核。2、合模力的校核。3、注射压力的校核。4、模具高度与注射机闭合高度关系校核。5、开模行程。6、推出装置的校核。7、模具外型与注射机拉杆间距的关系。8、定位孔的直径。9、喷嘴前端孔径和球面半径。六：本模具设计采用的标准。包括中小型模架标准和零件标准。七：本模具构件设计及标准。需要四个方面的设计：1、模具构件设计与标准。构件包括导向副，定位零件和支撑件，其设计与标准查表。2、模具附加机构设计与标准。3、浇注系统的设计。4、加热与冷却系统的设计。图1-1报警器盒盖1.2.2设计的目的：学习注射模设计的一般方法。了解模具加工方法。进一步掌握设计的一般方法，精通设计的一般过程。2确定塑料件的有关参数及注射机选择2.1塑件特性分析所设计产品为报警器盒盖，使用的材料为abs(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)该材料的综合性能较好，耐化学性、电性能良好，具有超强的易加工性、外观特性、低蠕变性、优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。该报警器盒盖产品（图1-1）的体积为5.836103mm3质量为6.13g（都是通过pro e软件分析模型得出的），查阅塑料模具设计手册得知该材料密度为1.05gcm3，收缩率为0.5%。由于该塑件形状较为简单，其表面没有复杂的曲面，型芯不需要镶件结构。2.1.1 abs塑料的材料特性1)、使用abs塑料成型塑件时，由于溶体的黏度值较高，注射成形的压力值高，所以塑件对型芯的包紧力较大，为了便于脱模，塑件应采用较大的脱模斜度。 2)、abs塑料的溶体黏度高，制品容易出现熔接痕，设计模具时应减少浇注系统对材料的流动阻力，流道长度应尽量短。 3)、abs塑料吸湿性强，所以成型前应进行干燥处理。4)、在正常成型条件下，abs塑件的尺寸稳定性好。2.1.2 abs塑料的成型工艺参数 abs塑料的成型工艺参数如表21所示：表21 abs塑料的成型工艺参数参数取值范围选取数值密度1.021.05g/cm1.05g/cm收缩率s0.3%0.8%0.5%温度/喷嘴180-190180料筒210-230220模具50-7060压力mpa注射70-9080保压50-7060时间/s注射3-53保压15-3020冷却15-3025总计40-70482.2注射机的选择该产品的质量为6.13克,根据以下公式，选择注射机的最大注射量：k g公ng件+g废公式中 k=0.8 n为型腔数量 g公为注射机公称注射量g件为产品重量g废为各部分冷料的质量 由于n=1，通过pro e得到g废=1.2g得g公（16.13+1.2）1.25=9.16（g）也就是说注射机的注射量要大于9.16克。参照模具设计与制造简明手册选择公称注射量为20-303的注射机，机型为xs-zs-22。xs-zs-22注射机参数如下：螺杆直径： 25理论注射容量：20-303注射压力：75mpa锁模力：250kn模具厚度： 最大180 最小60注射行程：130喷嘴圆弧半径 12mm孔直径2mm顶出形式：机械顶出合模方式：液压机械动定模固定板尺寸：250x280注射量kg公 =0.820=16 (g) ng件+g废=6.131+1.2 =7.33(g)很明显 kg公n g件+g废，符合条件注射压力校核p公=75mpa产品要求注射压力p注在7090mpa之间所以满足锁模力校核 f锁=k损p注a分式中 f锁注射机额定锁模力（n）p注塑件所须的实际注射压力（pa）k损注射压力达到型腔的压力损失系数，一般取0.340.67a分塑件及浇注系统等在分型面上的投影面积通过计算得a分=7350mm2=0.007350f锁=250knk损p注a分=0.4801060. 007350=235.2kn所以f锁k损p注a分，符合条件模板安装尺寸250x280的最大安装尺寸可以安装250x250的模具厚度所设计的模具厚度为105，小于模具的最大厚度180mm，大于模具的最小厚度60mm开模行程校核sh+h+a+（510） s注塑机最大开模行程（mm） h塑件脱模距离h包括浇注系统在内的塑件高度已知s=160，h=16，h=20，a取20，明显符合条件。3型腔的排布本次设计采用一模一腔。具体排布见下图2。图3-1 型腔排布4分型面的确定设计分型面模具上用来取出塑件和凝料的可分离的接触表面称为分型面。分型面的设计在注射模的设计中占有相当重要的位置，分型面的设计是否合理直接影响塑件的质量、模具的具体结构、工艺操作的难易程度和模具的制造成本。分型面的形式 注塑模具有的只有一个分型面，有的有多个分型面，分型面的形状应该尽可能简单，以便于模具制造和塑件的脱模，此模具只有一个分型面。分型面的形状 主要有曲面，平面，斜面，阶梯面等等。选择分型面的一般原则 选择分型面时一般要遵循以下几项原则：为了便于塑件开模，分型面一般使塑件在开模时留在动模一侧，且分型面应选在塑件外形的最大轮廓处。选择分型面时，应尽量只采用一个分型面并且与开模方向垂直，还要尽量避免侧向抽芯与侧向分型。分型面的选择应有利于防止溢料。如果塑件在分型面上的投影面积接近于注射机的最大面积，那就有可能会产生溢料。分型面的选择应该有利于排气。所以，一般分型面都是和熔体流动的末端重合的。总结：该产品为了能顺利的出模，使塑件能留在动模一侧，分型面就设置在该产品的中间曲面上，如图4-1。 图4-1 分型面5浇注系统和排溢系统设计5.1主流道设计 主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部位开始，到分流道为止的塑料熔体的流道通道。主流道位于模具的中心，由于选的是卧式注塑机，主流道垂直于分型面。为使凝料能从其中顺利拔出，把其设计成圆锥形，锥角为1其表面粗糙度为ra1.6图5-1 主流道设计图5.2分流道设计 由于该产品结构较简单，这里采用的是直接浇口，所以没有分流道设计。5.3浇口设计浇口亦称进料口，本模具采用的是直接浇口。浇口处的尺寸确定，因为产品尺寸比较小，所需要的塑件熔体比较少，所以选择浇口深b=3mm， 为了使塑件熔体能快速的充满型腔，浇口表面粗糙度要很小，一般取ra0.4以下,现取ra0.4作为浇口的表面粗糙度。这样不致产生较大的摩擦阻力，这样有利于充型。5.4排溢系统排溢是指将充模冷料中的前锋冷料和模具内的气体排出来。广义上的注射模排溢系统应包括浇注系统部分的排溢和成型部分的排溢。通常指的排溢是指成型部分的排溢。模具排气的主要形式有1、利用配合间隙排气;2、利用分型面排气；3、利用粉末烧结合金块排气。模具充型过程程中，除了要考虑型腔内原有的空气，和塑料受热或凝固而产生的低分子挥发气体以外，特别要考虑的是在高速注射成型时，如何将多余的气体排出模外，否则被压缩的气体产生高温而引起塑件局部炭化，或使塑件产生气泡的工艺缺陷。然而，因为本次要做的塑件体积比较的小，所以要排出的气体体积比较小，并且分型面位于熔体流动的末端所以这里采用分型面排气。6型腔、型芯设计6.1设计型芯和型腔的结构形式型腔结构设计：这里采用的是一模一腔。这种结构形式具有以下优点：加工效率高，减少装配难度，可节约优质钢材，减少加工量 6.2模具型腔侧壁和底板厚度计算6.2.1型腔厚度的计算 由以上公式经计算符合要求。于该产品不是透明的，所以型芯的表面粗糙度要求不需要那么高。一般取ra1.6,在机床上加工就可以直接使用，不需要经过其它的特殊加工。考虑模具的修模以及型芯的磨损，在精度范围内，型芯尺寸尽量取大值。而型腔则取小值，型腔的表面粗糟将决定产品的外观，因此型腔的表面粗糙度则要求较高，一般取ra1.60.4。在本次设计中，型腔取r1.6。4 x综合修正系数（考虑塑料收缩率的偏差和波动，成型零件的磨损等因素），塑件精度低、批量较小时，x取1/2；塑件精度高、批量比较大，x取3/4，所以此次设计取x为0.5。6.2.2型腔、型芯工作尺寸的计算要计算型芯、型腔的工作尺寸，必先确定塑件的公差及模具的制造公差。根据要求塑件精度取五级精度。根据塑料制件公差数值表（sj137278）塑件在五级精度下，基本尺寸对应的尺寸公差如下：由于此塑件是报警器盒盖所以对尺寸精度要求不是很高，所以计算时只需考虑塑料的收缩率。所以，型腔：l=57；取=0.5%型腔深度：h=17 ; x=0.4 表6-1 塑料制件公差数值表基本尺寸 mm精度等级12345678公差数值 mm30.040.060.080.120.160.220.320.483 60.050.070.080.140.180.280.350.566 100.060.080.100.160.200.320.400.6110 140.070.090.120.180.220.360.440.721 4 180.080.100.120.200.240.400.480.8018 240.090.110.140.220.280.440.560.8824 300.100.120.160.240.320.480.640.9630 400.110.130.180.260.360.520.721.040 500.120.140.200.280.400.5.60.801.250 650.130.160.220.320.460.640.921.465 800.140.190.260.380.520.761.01.680 1000.160.220.300.440.600.881.21.8100 1200.180.250.340.500.681.01.42.0120 1400.280.380.560.761.11.52.2140 1600.310.420.620.841.21.72.4160 1800.340.460.680.921.41.82.7180 2000.370.500.741.01.52.03.06.3型腔壁厚计算1.型腔的强度及刚度要求在本设计中按强度条件计算：对矩形定模底板厚度：h=b式中h整体式矩形底板厚度（mm）p型腔内半径（mm）b材料弯曲许用应力。材料为45#钢，取100mpa矩形板短边与长边长度之比，即b/l经计算符合强度要求由于型芯为一凸台结构，现确定型芯为20mm。可以满足型芯的强度要求。表6-2 确定型腔的壁厚腔内壁直径2r整体式型腔壁厚s=rr 40 204050255060306070357080408090459010050100120551201406014016065如未用淬硬钢，应乘以系数1.21.5由于在生产中，两型腔同时充满塑料熔体，受到大小相等的压力，形成作用力与反作用力。现取型腔中心到定模板的中心的距离为20mm是可以满足型腔的强度要求。 7模架的设计7.1导向机构的设计导向机构主要包括导套、导柱，主要作用是在动模与定模合模时保证型芯与型腔的精确定位。导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后发生变形。根据模具的形状和大小，一副模具一般采用2到4根导柱。在此设计中采用了4根导柱。图7-1 带头导套7.2脱模与复位机构设计脱模机构设计塑件冷却后由于有少量的收缩，塑件会紧抱在型芯上。所以我们必须设计推出机构将塑件顶出，推出机构设计时我们考虑的是要使塑件各部分受力均匀，在此设计中我们是利用推杆把产品推出。结合产品的精度要求，在加工推杆时其强度足够，光滑，采用调质hb230270，（如图7-2）。图7-2 顶杆复位机构设计顶针顶出塑件后，必须回到顶出前的初始位置，才能进行下一循环的工作。本模具采用的是复位杆回程。7.3冷却系统设计冷却系统对产品成型周期有很大的关系，对产品质量也有比较大的影响,所以要对模具的冷却系统加以计算，使之有利于成型要求。考虑到模具的具体结构，安装冷却水通道是一个既实惠又简单的解决方法。在此设计中，每次所要注射的量只有7.33g，由此可以得到注射一次所放出的热量：q=gh焓式中q熔融塑料所放出的热量（j）；g每次注射的塑料量（包括浇注系统在内，）；h焓塑料从熔融状态进入型腔的温度到塑件冷却后的脱模温度的焓之差；q=0.00733x1470x(190-60)1400.7 (j/h)由此可以看出该每次所放出来的热量是很少的，模具本身就可以散发出。但为了防止型