盖罩塑料成型工艺及模具设计【全套含CAD图纸、说明书】
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全套含CAD图纸、说明书
塑料
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罩塑料成型工艺及模具设计摘 要：本设计题目为罩的注塑模设计，体现了壳体类塑料零件的设计要求、内容及方向，有一定的设计意义。通过对该零件模具的设计，进一步加强了设计者注塑模设计的基础知识，为设计更复杂的注塑模具做好了铺垫和吸取了更深刻的经验。系统介绍了塑件的成形工艺及模具成型结构对塑件质量的影响分析，浇注系统的设计，模具成型部分和总装结构的设计。介绍了罩注塑模具设计时要注意的要点，并较多的考虑了模具结构的调整性、易更换性及模具成本。从控制制件尺寸精度出发，对罩注塑模的各主要尺寸进行了理论计算，以确定各工作零件的尺寸，从模具设计到零部件的加工工艺以及装配工艺等进行详细的阐述，并应用CAD进行各重要零件的设计。本塑件属于外壳体类零件，形状简单，无侧抽芯结构，相对应的模具结构也不复杂。关键词：工艺分析；塑件成型；浇注系统；模具结构；The plastic forming and die designing of coverAbstract：The requirement, content and direction of the design of the shell plastic parts are embodied on this injection mould design of the plastic parts of encloser. The designers foundation knowledge of the injection mould design is reinforced and is able to design more complex injection mould through the design. The molding process of plastic parts, the effect analysis to plastic parts quality caused by molding structure, as well as the casting system design, partial and general design of mold moulding introduced respectively. The critical points of mold for plastic design are introduced, and the adjustable character of molding structure、exchange character as well as the molding costs are all considered farther. Starting from controlling dimensional accuracy, the carry the cover to the main dimensions of injection molding are carried out so as to determine the size of different parts, the molding design and the process of parts as well as assembling process and etc of injection molding are stated in details.The part is a plastic part of head cover, and has the simple shape,no need to draw the core out of the side wall,for the modle,has the simple structure,too.Key words：process analysis； plastic parts moulding； casting system； molding structure； 1 绪 论塑料模是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握，当塑件制品及其成型设备确定以后，影响塑件质量及生产效率的因素，模具约占80%，大型塑料模的设计技术与制造水平，常可标志一个国家工业化的发展程度。近年来，我国塑料模具制造水平已有较大提高，无论是在数量上还是在质量，技术和能力等方面都有了很大的进步，但与国民经济发展的需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档的塑料模具每年仍需大量进口，在总量供不应求的情况下，一些低档塑料模具却供大于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。经过近几年的发展，塑料模具的开发、创新和企业管理等方面已显示一些新的发展趋势，先综合如下：（1）在模具的质量、交货周期、价格、服务四要素中，已有越来越多的用户将交货周期放在首位，要求模具公司尽快交货，这将成为一种趋势。（2）大力提高开发能力，将开发工作尽量往前推，直至介入到模具用户的产品开发中去，甚至在尚无明确用户对象之前进行开发（这需要在有较大把握和敢冒一定风险的情况下进行），变被动为主动，目前，电视机和显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件等已采用这种方法，手机和电话机模具开发也在尝试，青岛海尔模具公司等企业的“你给我一个概念，我还你一个产品”的站式服务模式以及浙江陶氏模具集团有限公司等主动开发的办法已被越来越多的企业所接受，这也是今后的一种发展趋向。（3）随着模具企业设计和加工水平的提高，模具的制造正在从过去主要依靠钳工的技艺而转变为主要依靠技术，从某种意义上说：“模具是一种工艺品”的概念已被“模具是一种高新技术产品”所代替，模具“上下模单配成套”的概念正在被“只装不配”的概念所替代，模具正从长期以来主要依靠技艺而变为今后主要依靠技术，这不仅时一种生产手段的转变，更重要的也是一种生产方式的转变和观念的上升。（4）模具企业及其模具生产正在向信息化迅速发展，21世纪，信息越来越多，信息技术越来越先进发达，信息已于人们的生产和生活休戚相关，在信息社会中，作为一个高水平的现代模具企业，单单只是CAD/CAM的应用已远远不够。目前许多企业已经采用的CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等先进制造技术和虚拟网络技术都是信息化的表现，向信息化方向发展这一趋势已被行业所共识。（5）随着人类社会的不断进步，模具必然会向着更广泛的领域个更高水平发展，现在，能把握机遇，开拓市场，不断发现新的增长点的模具企业和能生产高技术含量模具企业的生产任务充足，利润水平和职工收入都很高。（6）发达工业国家的模具正加速向我国转移，其表现方式为：一是迁厂，二是投资，三是采购，近年来这一趋向更加明显，我国的模具企业应该抓住机遇，借用并学习国外先进的技术，加快自己的发展步伐。综合我国的现实状况，在当今的现实下，我们要认清楚自己的缺点，发现自己的不足，同时发挥自己具备的长处，使我国的模具事业在世界的领域取得更进一步的发展。 2注塑模具设计名称：罩材料：灰色改性聚苯乙烯生产批量：大批量未注公差：按MT5级精度取 图一 塑件图下面是制件的3D效果图图二 塑件三维效果图 图三 塑件三维效果图2.1塑件的工艺性分析2.1.1塑料的性能 聚苯乙烯的化学性能良好，能耐碱，硫酸，磷酸，但不耐硝酸和氧化剂的腐蚀，对水，乙醇，汽油，植物油以及各种盐溶液也有足够的耐腐蚀能力，但是耐热性低，只能在不是太高的温度下使用。透明性良好，透光率很高。本制件采用了改性聚苯乙烯，改性聚苯乙烯标写为hips,克服了聚苯乙烯在注射成型时候的缺陷，如提高了其自身的耐热性，降低了它的脆性，这样制件在成型时就不容易出现微裂纹，大大扩大了聚苯乙烯的用途，使其更适用于塑料注塑成型生产。2.1.2 塑件成型工艺参数的确定查相关手册得到改性聚苯乙烯塑件成型的工艺参数融化温度：180280密度：1.05g/cm收缩率：0.40.7预热温度：5570预热时间：12h喷嘴及前料筒温度：170220料筒中段温度：200260料筒后段温度：160250模具温度：6080注射压力：4070Mpa注射时间：03s保压时间：1540s冷却时间：1530s成型时间：4090s塑件成型后应该在红外线灯或者鼓风箱内，于70恒温处理24h.2.2模具结构方案及模架的选择2.2.1 模具的基本结构塑件采用注射成型生产，采用侧浇口注射系统形式，模具选用两板式注射模具结构，2.2.1.1 确定型腔数目及布置本塑件形状简单，生产批量为大批量，所以最好采用多腔模注射模具，经过分析各种情况，决定采用一模两腔，平衡式的型腔布置形式，这样模具结构尺寸较小，制造加工较为方便，生产效率高，生产成本较低，型腔布置如下图所示： 图四 型腔布置图 2.2.1.2 选择分型面塑件分型面的选择应该保证塑件质量要求，本实例中分型面的位置如下图所示，图a的分型面选在制件的中部，结果会使塑件表面留下分型面的痕迹，影响塑件表面的质量，这种分型面也会增加模具的制造难度。图b所示的分型面选择在塑件的下端面，这样的选择使塑件外表面可以在整体凹模型腔内成型，塑件外表面成型光滑，保证了塑件的表面质量，也使得脱模方便. 因此在选择分型面时应综合分析比较具体可以从以下方面进行选择：a) 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。b) 保证塑件的精度要求。c) 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。d) 满足塑件的外观质量要求。e) 便于模具加工制造。f) 对成型面积的影响。g) 对排气效果的影响。h) 对侧向抽芯的影响。综合各种情况，选择图b所示的分型面位置。 图五 (a) 图五 (b) 2.2.1.3 确定浇注系统浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。我们将采用限制性浇口。限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。 塑件采用侧浇口形式，侧浇口一般开在分型面上，塑料熔体从侧面充型，起截面形状多为矩形狭缝，改变截面宽度和高度可以调整熔融塑料充模时的切变速率及浇口上的冻结时间，在侧浇口进入或者连接型腔的部位，应成圆角以防劈裂，侧浇口的优点是可以根据制件的形状特点灵活的选择浇口的位置，而不像其它浇口那样位置经常受到限制。侧浇口计算的经验公式如下：b=(0.60.9)/30t=(0.60.9)式中：b侧浇口宽度 mmA 塑件的外侧表面积 mmt侧浇口厚度mm 浇口处塑件壁厚mm本塑件属于中小型塑件，厚度t=0.5mm,浇口长度l=2mm,分流道截面采用半圆形截面流，主流道为圆锥形，上端直径与注射机喷嘴相互配合，下端直径为8 图六 分流道形状与尺寸 图七 主流道及侧浇口尺寸浇口位置的选择模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：1) 尽量缩短流动距离。2) 浇口应开设在塑件壁厚最大处。3) 必须尽量减少熔接痕。4) 应有利于型腔中气体排出。5) 考虑分子定向影响。6) 避免产生喷射和蠕动。7) 浇口处避免弯曲和受冲击载荷。8) 注意对外观质量的影响这里我们选在制件的侧面。可以方便进料。2.2.1.4成型零件结构设计凹模采用整体嵌入式，嵌入的凹模，用低碳合金钢，渗碳淬火后抛光，为了防止嵌入件的松动，要用防脱螺钉锁紧。凹模上要镶上两个台阶形小凸模，用螺纹固定方法紧固在型腔底部.大凸模采用整体嵌入式，加工好后镶在凸模固定板上，也用紧固螺钉固定防止松动，两个小凸模分开加工，一端加工成螺纹形式与型腔底部的螺纹孔配合，加工好后将2个小凸模旋入型腔底部加工好的螺纹孔中。采用这种结构的凸模，凹模在损坏后可以更换新的，而不需要更换整套模具，提高了模具的寿命，另外采用整体式凸凹模结构牢固，塑件成型质量好，模具制造简单。2.2.1.5确定推出方式推出机构的设计原则1） 机构尽量简单可靠，推出机构的运动要准确、可靠、灵活、无卡死现象，机构本身要有足够的刚度和强度。2） 保证制品不因推出而变形损坏，这是对推出机构最基本的要求。3） 推出力的分布要尽量靠近型芯（因型芯处包紧力最大），且推出面积应该尽可能大，以防零件被推坏。4） 推出脱模行程应该恰当合理，保证制品可靠脱模，5） 若推出部位需要设在塑件使用或装配的基准面上时，为不影响塑件尺寸和使用，一般使推杆与塑件接触部位处凹进塑件0.1mm左右，而推杆端面则应高于基准面，否则塑件表面会出现凸起影响基准面的平整和外观。由于塑件表面积较大，对塑件内壁又没有特殊的要求，因此采用推杆推出方式，用推杆推出的优点是推出阻力小。为防止塑件在推出时出现微变形，可以适当的增加推杆数量，使得推出力均匀，平稳，推出可靠。推杆采用轴肩垫板连接，推杆与固定板间应留一定间隙，装配时推杆轴线可做少许移动，以保证推杆与型芯固定板上的推杆孔之间的同心度，钻孔时采用配加工的方法。推杆与推杆孔间为滑动配合，一般选H7/f6的间隙配合，其配合间隙有排气作用，但不应大于塑料的排气间隙，以防漏料，配合长度一般为推杆直径的23倍。复位装置采用复位杆复位。2.2.1.6 确定排气方式不需特别设计复杂的排气方式，利用分型面间隙和推杆间隙排气即可。2.2.1.7确定模具温度调节系统在注射模具中温度系统调节的目的，是通过控制模具温度，是注射成型具有良好的制品质量和生产效率，注射模具温度的调节是采用加热和冷却的方式来实现的，模具加热的方法有蒸汽加热，热油热水加热及电加热等，最常用的是电加热法。冷却方法则采用温水冷却，冷却水强力冷却或空气冷却等，最常用的是温水冷却。注射成型时，模具应保持合适的温度，方能使成型正常进行，在保证成型的情况下，要尽量使模具温度保持在允许低温的状态，以缩短成型周期。控制模具温度也是稳定制品形状尺寸精度的主要方法之一，因为模温变化会使塑料的收缩率有较大的波动，模腔形状尺寸所控制的尺寸就得不到保证。如果模具温度控制不适当，就会造成制品应力增加和集中，从而影响制品的使用性能，另外塑件上常出现冷料斑，光泽不良，熔料流痕等缺陷，对模具温度进行合理的调节，可以有效防止此类缺陷的产生。聚苯乙烯属于粘度低，流动性好的塑料，只需对模具用温水进行冷却，并通过调节水的流量来控制模具温度，下图是凹模的冷却回路图 图八 凹模冷却回路形式 图九 凹模冷却回路效果图2.2.2 模具结构方案采用两板式注射模具，动定模分型面的打开距离应该大于20mm,以便推出塑件。2.2.3 选择标准模架选用组合形式为直浇口基本型A型的标准模架。模具的外形尺寸为350mm300mm250mm,结构如下图： 图十 模架图1 动模座板；2垫板；3推杆固定板；4复位杆；5支撑板；6导柱；7导套；8定模座板；9内六角螺钉；10定模板；11动模板；12-内六角螺钉；13推板；14内六角螺钉。2.3选择成型设备并校核有关参数：2.3.1注射机的选用 选用SZ-2501250型卧式注射机，其有关参数为：理论注射量：270cm注射压力：160Mpa锁模力：1250KN装模高度：150550mm最大开模行程：360mm喷嘴圆弧半径：15mm喷嘴孔直径：4mm拉料杆间距：4154152.3.2 注射机有关参数的校核2.3.2.1模具闭合高度的确定和校核模具闭合高度的确定。根据标准模架各模板尺寸及模具设计的其它零件尺寸定模座板 H=25mm型腔固定板 H=50mm型芯固定板 H=35mm支撑板 H=45mm垫板 H=70mm动模座板 H=25mm模具的闭合高度：H= H+ H+ H+ H+ H+ H =25mm+50mm+35mm+45mm+70mm+25mm =250mm所选用注射机的装模高度为150550mm，可以知道，设计的模具与注射机在高度上不存在冲突。2.3.2.2模具安装部分校核该模具外形尺寸为350mm300mm250mm，SZ-2501250型卧式注射机模板的最大安装尺寸为415415，故可以满足模具的安装要求，SZ-2501250型卧式注射机所允许模具最小厚度为H=165mm,最大厚度H=406mm，模具的闭合高度满足 HHH2.3.2.3开模行程的校核SZ-2501250型卧式注射机最大开模行程为S=360mm,而模具闭合高度H=250mm，而制件高度为h=7mm，所以开模行程足够。另外经校核，注射机最大注射量，注射压力，锁模力等参数均满足使用要求，故可用。2.4模具设计的有关计算取灰色改性聚苯乙烯的收缩率为0.5，取=13，塑件未注公差按MT5级精度公差选取，因而各尺寸为：62 ，43 ，59 ，40 ，3 ，5.5 ，7 ，2 ，5 ，5.5, R1.5, R2, R4， R3. 图十一 型腔 小型芯 图十二 型芯成型零件工作尺寸的计算2.4.1 型腔内形尺寸D=L= =61.82L= =42.79R= =2.882.4.2 型芯外形尺寸d=d= =3.15r= =1.64r= =2.14r= =4.18d= =5.69l= =59.79l= =40.572.4.3 型腔深度尺寸H=H= =6.852.4.4 型芯高度尺寸h=h= =2.14h= =5.19h= =5.692.4.5 中心尺寸b=/2b=0.1/6 =52.260.022.5模具总装配图 图十三 模具总装配图1.内六角螺栓； 2.动模座板； 3.垫板； 4.推杆固定板；5.拉料杆； 6.支撑板 7.复位杆； 8.型芯固定板； 9.型腔固定板；10.定模座板； 11. 内六角螺栓； 12.定位环； 13.浇口套；14.内六角螺栓；15. 内六角螺栓； 16.导套； 17.型腔；18.小型芯；19.冷却水道； 20型芯； 21.导柱； 22. 内六角螺栓；23.推杆；24. 内六角螺栓； 25.推板.3工 艺 加 工小型芯加工工艺过程序号工序名称工序内容1 备料 棒料2 锻造长15mm，两端为4.5，中间为7的台阶轴 3 热处理退火 4 车两端车至3.5，中段为6的轴，两端部分一端长5mm，另一端长6mm，中间部分长3mm5 淬火淬火硬度为5055HRC 6 粗磨两端磨至3，3.1，中间部分为5.6，其中3.1一端长5.3mm，3一端长5mm，中间部分为2.2mm 7攻丝将3，长度为5mm的一端攻为M3的螺纹 8 精磨将3.1磨至3，5.6磨至5，各段长度均达到图纸的要求型腔板加工工艺过程序号工序名称工序内容1备料棒料2锻造105mm85mm30mm 3热处理退火 4 铣铣六面尺寸至103mm83mm28mm，铣出型腔为60mm40mm，四周圆角为R2 5 粗磨磨六平面，尺寸为101mm81mm26mm，磨型腔至61mm42mm，四周圆角为R2.5 6钳工划线以上下平面及一对相互垂直的侧面为基准划中心线 7 钻孔钻两个2深5的孔 8 淬火热处理的硬度为4045HRC 9 粗磨磨六平面至100mm80mm25mm，型腔为61mm42mm，圆角为R2.7 10精磨精磨型腔至61.5mm42.5mm，圆角为R2.8 11抛光至设计图纸要求4设 计 总 结经过20多天的时间，毕业设计终于画上了句号。在自己的努力和指导老师的指导下，我很认真的完成了这次设计任务，在设计的过程中难免出现一些纰漏以及不恰当的方案，但是对我的学习和工作还是起到了很大的帮助，通过这次毕业设计，我对模具设计有了更深一步的了解，通过查找课本和借阅相关资料，使我的知识面有了更大的扩展，具体的感受如下：1、学到了产品设计的方法，产品设计过程是创造性劳动的过程，产品的设计应按科学程序进行，一般包括课题调研、拟定设计方案，总体设计，零部件设计、技术资料整理、产品试制、改进设计等过程，一个产品须经过多次改进，才能完善和成熟。2、提高了综合应用各门知识的能力。本次课程设计不仅仅单纯的运用了冲压模具的相关知识，同时还涉及模具制造和模具材料等相关学科，几乎把所学的专业课程知识全部覆盖，通过本次课程设计我不仅重温了所有相关的专业课程，还提高了综合应用各门课程的能力。3、巩固了计算机绘图能力。以前用CAD绘图，仅仅是知道主要指令的操作，通过这次绘图大量的图样，更加熟悉了机械制图中常用指令的操作方法，用简便快速方法画出完整正确的零件图样。4、提高了收集资料和查阅手册的能力。收集资料是做课程设计的前期准备工作，资料是否全面、可靠，关系到整个课程设计的进程。查阅手册是设计过程中随时要做的事情。只有广泛收集有用的资料才能设计出比较好的产品。5、培养了严谨的科学作风。科学工作来不得半点虚假，在设计过程中每一个结构、零件、材料、尺寸、公差都反映在图纸上，每一个错误都会造成经济损失，因此，在设计过程中必须要有高度的责任心，要有严肃认真的工作态度。6.在设计模具时，运用了UG模具设计软件。是当今世界上先进的，也是最流行的模具设计软件之一，在许多国家许多大公司都得到了广泛的运用，覆盖了从概念设计，功能分析，工程分析，加工制造，到产品发布的全过程，在模具，航空，汽车，机械，电气电子等各工业领域的应用非常普遍，特别是模具行业，从造型，到模具的设计，再到输出图纸，一气呵成，大大减小了模具设
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