带侧台方套管模具设计【毕业论文+CAD图纸全套】

摘 要 为了熟练掌握模具制造这个占机械行业很大份额的行业的知识，对方套管注塑的模具进行了设计。这个设计又是对四年来所学机械方面知识的一次综合运用的机会，所以相对的重要。通过老师的指导下与在图书馆、网络自学了很多模具方面的知识，了解到模具技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 方套管模具是注塑模具中比较典型的模具当然也有它自身的特点。典型在于它是方柱形，内有贯通的圆形孔，形状比较规则，相对比较对称；它的特点在于柱子的长度相比于截面的圆直径比较大，所轴向长度很大，而且他的一个面上有圆柱凸台且有通孔。所以在设计时必须考虑测抽芯，哈呋分型的设计等很多问题。 在设计过程中，主要对模具的型芯、型腔、浇注系统、导向系统和脱模系统进行了精密的计算和合理的选择。设计中主要运用了 和 件，根据制件的零件图绘制了模具的各个零件图和装配图。 关键字： 模具；机械； ； n to a of of is a to of of a of so of in a of of a of of a an to a of is a in of It is by of is of is it is by of is of a a So in u In of a a of of E AD to of of of E; 录 第一章 塑件成型工艺分析 . 4 件结构分析 . 4 件材料分析 . 5 射机的选择 . 5 第二章 拟定模具结构形式 . 8 具分型面的确定 . 8 腔数量和排列方式的确定 . 9 第三章 浇注系统的设计 . 10 流道的设计 . 10 流道的设计 . 11 料穴的设计 . 11 口的设计 . 12 第四章 成型零部件设计 . 13 型零件的结构设计 . 13 型零件的钢材选用 . 13 型零件工作尺寸的计算 . 13 第五章 模架的确定与模板校核 . 15 架的确定 . 15 板各尺寸的校核 . 15 第六章 排气系统的设计 . 16 第七章 脱模推出机构设计 . 17 杆位置的设置 . 17 杆形状及固定形式 . 17 模力的计算 . 17 推出零件尺寸的确定 . 18 核推出机构作用在塑件上的单位压应力 . 19 第八章 冷却系统设计 . 20 却介质 . 20 却系统的简单计算 . 20 第九章 导向与定位结构的设计 . 22 谢辞 . 23 参考文献 . 24 1 第一章 2 3 4 塑件成型工艺分析 件结构分析 所给课题为带侧台方套管，该塑料制件外形看似简单，但在设计这套模具时，需要同时考虑主型芯过长并且存在着侧抽芯这些问题，故有一定难度。本设计的塑件壁厚为 2合注塑成型。精度等级按实际公差计算，由于是哈呋分型所以无需设计脱模斜度，当分型时塑件因凸台的存在，开模后制品挂在成型凸台的哈呋上，再由侧向脱模机构使制品完全脱模。塑件的三维图与二维图。见图 1 5 图 1件材料分析 （ 1）使用性能 综合性能好，冲击强度，力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电气性能良好；易于成型和机械加工， 其表面可镀铬，适合制作一般机械零件，减摩零件，传动零件和结构零件。 （ 2）成型性能 据参考文献 1知， 料呈淡黄色不透明，非结晶塑料， 无定型聚合物，无明显熔点，熔融流动温度不太高，在 160190范围具有充分的流动性，而且热稳定性较好，在约 285时才出现分解现象，因此具有较广的加工温度。 在成型之前要对其进行干燥处理。 （ 3） 要性能指标如表 1 1 所示。 表 1射机的选择 注塑是 设计模具时，为了生产出合格的塑料制件，除了应掌握注塑成型工艺过程外，还应对所选用的注塑机的有关技术参数进行全面的了解。注塑机是塑料注塑成型所用的主要设备。注塑成型时模具安装在注塑机的动模密度 / 曲模量 / 1400 压缩强度 / 53 洁净度 /% 80 95 拉伸强度 / 38 剪切强度 / 20 36 屈服强度 / 50 拉伸模量 / 1400 抗弯强度 / 80 熔融温度 / 160 190 弯曲强度 / 25 40 比热容 /J/ 1470 6 板上，通过注塑机的液压锁模机构使动模具处于合模状态。这就需要较核该模具所需要的锁模力。是否在注塑机允许范围内。另外模具的开模行程和最大闭和高度都应该通过较核。经分析，本设计适应采用螺杆卧式注塑机。其螺杆式注塑机的工艺参数如下表 1 表 1材料所需的注塑机工艺参数 根据以上的注塑机的工艺参数以及注塑量、注塑压力等各方面要求先初步选用注塑机的主要技术参数如下表 1 根据参考文献 1知，以注塑机注射能力为基础，每次在注射量不超过注塑机最大注射量的 80%，按公式计算模具的型腔数： n=(中： G 注塑机的最大注塑量（ g）； 单个塑件的质量（ g）； 浇注系统质量（ g）。 n=（ 具型腔个数选一模四腔。 表 1注塑机类型 喷嘴形式 喷嘴温度 / 料筒温度 / 螺杆式注塑机 通式 180190 前段 中段 后段 200210 210230 180200 模具温度/ 注射压力 / 压力 / 射时间 /s 5070 7090 5070 35 保压时间 /s 冷却时间 /s 成型周期 /s 成型温度 / 1530 1530 4070 160190 注塑机型号 论注塑量 / 00 注塑压力 /40 锁模力 /1050 螺杆直径 / 65 开模行程 /00 7 最大注射面积 / 000 最大模具厚度 /50 最小模具厚度 /00 喷嘴球半径 /8 喷嘴孔直径 /出两侧中心孔径 /50 推出两侧孔径 /出两侧孔距 /30 8 第二章 拟定模具结构形式 具分型面的确定 分型面是分开模具取出塑件的面，是模具动、定模的分界面。分型面的选择受到塑料件的结构形状，壁厚，尺寸精度，嵌件的形状及其位置，塑料件在模具中成型的位置，脱模的方法，浇注系统的形式及位置，模具的类型，排气的方式，模具加工制造的工艺甚至成型设备结构等因素的影响，一般选择分型面是要考虑以下几点： 模时，塑料件应尽可能的留在动模之中，但本设计中，考虑到经济性以及模具的紧凑性，故将主型芯设计在定模一侧。分型面的选择应有利于侧面分型与抽芯；要有利于合理安排塑料件在模具中的方位，即型腔的方位； 以满足其使用，配合要求 及飞边修出的难易程度 根据本设计中的塑料件的结构特点以及设计要求，结合分型面选择原则等因素，本设计属于型腔完全在哈呋一侧，故分型面如图 2 图 29 腔数量和排列方式的确定 本设计通过计算为一模四件，故型腔数量为一模四腔。 型腔的排列涉及模具的尺寸，浇注系统的平衡，抽芯机构的设计，模温调节系统的设计及模具在开模时的受力平衡等问题，因此在设计中应根据各方面情况进行综合考虑，并在设计中进行必要的修改，以达到完善的结果。本设计中，由于制件是带侧孔的方套管，加之要求一模四件，并且结合浇注系统的合理性为了简化模具结构和均衡进料，故采 取单排列式 10 第三章 浇注系统的设计 流道的设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，他将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和冲模时间。另外，由于其与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。 （ 1）主流道长度：小型模具 0次设计中初取 50 （ 2）主流道小端直径： d=注射机喷嘴尺寸 +（ ） 3+= （ 3）主流道大端直径： d2=d+2 8中 =4。 （ 4） 射机喷嘴球头半径 +(12) 14+2） =16 33222 R n 主流道衬套为标准件可选购。主流道小端入口处与入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。对材料的要求较严格，因而尽量小型注射模可以将主流道浇口套与定位圈设计成一个整体，但考虑上述因素通常仍然将其分开来设计，以便于拆卸更换。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。设计中常采用碳素工具钢（ 热处理淬火表面硬度为 5055结构如下图 3 图 311 流道的设计 分流道的设计应能使塑料熔体的流向得到平稳的转换，并且能够充分的充满型腔；要保证各型腔之间的距离恰 当，以保证排布冷却水道，螺钉等，并有足够的截面积承受注塑力，同时还要尽量缩短流道的长度，降低浇注系统的凝料重量，是温度降和压力降尽可能的低。并且型腔和浇注系统的投影面积的重心应尽量接近注塑机的锁模力的中心。 分流道的布置：在多型腔注射模具中，分流道的设置形式分为平衡式和非平衡式两种，一般以平衡式设置布局为佳，这样可以达到各型腔能够均衡的充填熔体，并且同时充满各个型腔。平衡式是指主流道到各个型腔的分流道，其长度，形状，断面尺寸都对应相等，因此可以获得较高的制件精度，本设计中由于情况特殊，综合所有因素考虑，只要 采取中心对称式排布的方式才最合理。 分流道截面形状：实际设计中所采用的分流道断面形状有圆形，半圆形，矩形和梯形， U 形。 U 形流动效率低于圆形与正六角形，但加工容易，又比圆形与正方形流道容易脱模，故本设计中采用 根据 4个型腔的结构设计， 取 150 因为该塑件的质量 m=以分流道的当量直径为 m= 本设计采用 流道的截面尺寸 D=以 R 取 （ 1）分流道的长度 L=150 2=300（ 2）分流道截面积 =（ 3）凝料体积 V=200 850 3 分流道的表面粗糙度要求不是很高，一般取 处取 外脱模斜度在 5 10之间，这里的脱模斜度为 5。 料穴的设计 在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约 10 25时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里温度相对较低的冷料进入型腔，便会产 12 生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将分流道延长以接收冷料 ，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。冷料穴位于分流道所在的动模板上，其作用是收集熔体前锋的冷料，防止进入型腔而影响塑件的质量。分流道冷料穴如图 3 图 3口的设计 该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一模四腔注射，为便于调整充模时间的剪切速率和封闭时间，因此采用点矩形浇口，有 5的脱模斜度，其截面形状简单，易于加工，便于试模后的修正，且开设在哈呋上，从哈呋型腔的边缘进料。 侧浇口尺寸的确定 : H=2= B= 9 8 A 一般取 L= 13 第四章 成型零部件设计 型零件的结构设计 （ 1）凹模的结构设计 凹模是用来成型制品外表面的模具零件，其结构与制品的形状、尺寸、使用要求、生产批量及模具的加工方法等有关，常用的结构形式有整体式、嵌入式、组合式和镶拼组合式四种类型。根据对塑件的结构分析本设计中采用组合式凹模，其特点是结构简单，牢固可靠，不容易变形，成型出来的制品表面不会有镶拼接缝的溢料痕迹，还有助于减少注射模中成型零部件的数量，便并于脱模。 （ 2）凸模的结构设计 凸模是用来成型制品内表面的模具零件，常用的结构形式有整体式和组合式两种类型由于凹、凸模件具有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及足够 低的表面粗糙度。如果凹凸模都采用整体式，优点是加工成本低，但是常用模架的模板材料为中碳钢，用作凹、凸模，使用寿命短，若选用好材料的模板制作整体的凹凸模，则制造成本较高。综合考虑以上因素，凸模采用整体嵌入式。这样既保证了模具的使用寿命，又不浪费价格昂贵的材料，并且损坏后，维修、更换方便。 型零件的钢材选用 根据对成型塑件的综合分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性能，同时考虑它的机械加工性能和抛光性能。又因为 该塑件为大批量生产，所以构成成型腔的组合式凹模采用 45 钢。对于凸模来说，由于脱模时与塑件磨损严重，因此钢材也选用 45钢。钢材淬火处理，硬度为 4348 型零件工作尺寸的计算 型腔和型芯径向尺寸的计算。根据塑料模具成型手册：已知塑料件尺寸为 取 1/23/4,本设计中取 =磨损量为 z = /6 。 z 平均收缩率为 设计中取 型腔的径向尺寸为 平均值计算方法可得下式： （ 1）主型腔径向尺寸计算为： 30 5 PL （ 2）侧型腔径向尺寸计算为： 20 5 PL （ 3）主型芯的径向尺寸计算为：已知塑料件的尺寸为 26 z （ 4）侧型心径向尺寸计算为： 16 l 3 1 14 （ 5）主型腔深度尺寸计算为： 50 00 0 5 z （ 6）主型芯高度尺寸计算为： 150 PM z （ 7）侧型腔深度尺寸计算为： 5 z （ 8）侧型芯高度尺寸计算为： PM z 15 第五章 模架的确定与模板校核 架的确定 根据本设计中模具的总体结构：动模两板块，一个槽块，采用推杆脱模机构，因此选用 是由于槽块厚度较大，需要厂家另行定做，其余部分均按标准选择模架。 根据模具各部分的设计以及型腔的安排，本设计中型腔是直线分布的，故模架的长度要满足型腔排列的总长，由于每个型腔的径向尺寸不大，故宽度方面没有太大的要求，只要足够大于型腔的径向尺寸即可；综合考虑各方向的因素，本设计中最终决定选用尺寸选择模架序号为 8号 15315 系列模具。 撑块厚度的确定 由于标准模架大致已经选定，故按照标准选取动模座板的尺寸为 25 动模板的厚度，即标准模架中 据塑料成型模具设计手册选取2 槽块，及本设计中的中 间板，由于该板做成了槽块，长度要求很大，故需要厂家另行订制作，在本设计中，为满足长度需求，动模板 50 本设计中，由于分型的距离很小，所以对垫块 设计中垫块 垫块高度 00 其余尺寸如顶板的厚度按标准模架为 25杆固定板厚度相应为 20 剩余零件尺寸也均按标准模架选用。 板各尺寸的校核 315 315345杆间距 ) 合 格 15350小 )41550大 ) 合格 s=6525模行程 ) 合格。 16 第六章 排气系统的设计 当塑料熔体填充型腔时，必须顺序排出型腔及浇注系统内空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。如果型腔内因各种原因而产生的气体不被排干净，一方面将会在塑件上产生气泡，接缝表面轮廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦，同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度，因此设计型腔时必须考虑排气问题。通常排气方式有以下几种： 1用分型面排气 2用型芯和模板配合间隙排气 3利用顶杆间隙排气 4用侧型芯运动间隙排气 5开排气槽 本设计属于中小型注塑模具，结合制件本身特点，前四种排气方式都可以在本设计中应用到，故采用分型面和推杆制件与侧型芯以及顶杆孔之间的间隙排气。 17 第七章 脱模推出机构设计 本课题中，在模具设计总方案决定了该设计中的脱模机构的类型，由于最终塑料制件留在侧型芯中，故脱模机构为一个主推带动侧推的装置。 推出装置的设计原则必须满足： 推出装置的设计，必须使其工作可靠、配合合理、动作灵活、制造方便、更换容易、机构本身要具有足够的刚度和强度，足以克服脱模阻力。 损坏： 故必 须正确分析塑料件在成形之后对于型腔的附着力的大小和所在位置，以便合理的选择推出方式以及确定合理的推出点，使之布置均匀合理，本课题中，最终塑料制件留在侧型芯中，故必须分析计算出塑料因收缩对侧型芯的包裹力，推出装置要大于这个包裹力才能将制件从侧型芯上推出，并且应该合理安排推杆的数量，分布方式。 设计推出机构时，要求推出塑料件的位置要尽量的选择在塑件的内部或者是对塑料件表观无大的影响的端面等部位 结合这些原则和本课题中塑料制件的特点，加之推杆零件结构简单、加工、装配及更换方便，滑动阻力 较小，使用效果好，设置布局自由度大，故选择推杆推出机构。 杆位置的设置 结合本课题的方案图，则推杆应设置在脱模力大的地方，侧型芯周围塑料件对型芯的包紧力很大，所以可以在型芯外侧塑料件的端面上设置推杆，本设计初步采用平均每个制件采用两根推杆的平衡推出布置 杆形状及固定形式 综合分析， A 型推杆结构简单而且应用广泛，故采用 A 型推杆，尾部采用台肩式结构，台肩的直径 D 与推杆的直径约差 4 6杆直径 d 与模板上相应的推杆孔采用 H8/8/杆固定端与推杆固定板之间通常采用单 边为 样设计既可以降低加工要求，又能在多推杆结构情况下，不因为由于各板上的推杆孔的加工误差引起的轴线不一致而导致阻滞或卡死现象，本设计中推杆采用处理硬度要求为 50 55作端配合部分的表面粗糙度要低于 m 。 模力的计算 由于圆形孔为通孔，故脱模力即为制件对侧型芯的包紧的脱模阻力，在脱模力计算中，将 =r/t 10的制品视为薄壁制品，反之，视为厚壁制品。 t 制品的壁厚 2（ 18 r 型芯的平均半径 8（ =r/t=8/2=4 10,故本设计中为厚壁制品 本设计中侧型芯为厚壁圆形，故制品对型芯包紧的脱模阻力计算公式如下： 21 )1() 式中： E 塑料的拉伸弹性模量（ ,为 设计中 E= 塑料的平均收缩率， S 为（ ，本设计中取 S= 被包型芯长度（ ,本设计中 L=7mm f 制品与钢材表面之间的静摩擦系数， 型芯的脱模斜度，取 0 塑料的泊松比， 取 1 是由和 决定的无因次数 s 22 21 K 厚壁制件的计算系数，其计算公式为： 1c S t ( )t 21 故侧抽芯的脱模力为 4=推出零件尺寸的确定 侧顶杆直径的确定：根据欧拉公式，可得推杆直径 d（ 公式： 412式中： d 推杆的最小直径， mm k 安全系数，可取 k= 侧顶杆的长度， L=33 脱模力， F=n 推杆数目 ,n=8 E 钢材的弹性模量， 0E 19 得 d=综合考虑，最终采用 8根直径为 8 同上得出主推杆的的脱模力 S t ( )t 21 推杆直径的确定：根据压杆稳定公式，可得推杆直径 d（ 公式： 412式中： d 推杆的最小直径， 安全系数，可取 K= 推杆的长度， L=128 脱模力， F=1662N n 推杆数目 ,n=4 E 钢材的弹性模量， 52 0E M P a d=故取推杆直径为 d=15核推出机构作用在塑件上的单位压应力 推出面积 84 2 = 884 2 =推出应力 A F= 合格 20 第八章 冷却系统设计 模具的冷却系统的设计关系到塑料制件质量以及生产效率，合理的冷却系统能改善塑料成型，减少塑件应力的变形，改善塑料外观质量，提高塑料物理性能及提高生产效率。冷却系统的计算很麻烦，在此只进行简单的计算。设计时忽略磨具因空气对流，辐射以及与注射接触所散发的热量，按单位时间内塑料溶体凝固时所放出的热量应等于冷却水所带走的热量。 却介质 成型温度计模具温度分别为 200和 50 80。所以磨具温度初步选定为 50，用常温水队模具进行冷却。 却系统的简单计算 w （ 1）塑料制品的体积 5.1 塑分主 （ 2）塑料制品的质量 m= 3）塑件壁厚为 2以查表知 t 冷 =注射时间 t 注 =4s，脱模时间为 18s，则注射周期： t=t 注 +18=此得每小时的注射次数：N=（ 3600/=85次。 （ 4）单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量： W=5=h s，查表知 单位热流量 310400） kj/可取 70kj/冷却入水口的水温 2=22，出水到的水温为 1=25，取水的密度 =1000kg/m3，水的比热容 c= ）。则根据公式得 2160/ 370/（ 60 1000 25 3m /d 当 m /了使冷却水处于湍流状态，取模具冷却水孔的直径 d= V=4 60 2d ） =s 21 h 因为平均水温为 查表知f=有 ). 0 0(42 =370/(10000 (50-(22+25)/2)= 17 4 1 x 设每条水管的根数 l=315冷却水路的根数为X=L/l=15= 本设计中由于塑件的总长太长，要使制件冷却均匀，且满足模架要求，最终决定采用单个哈呋三条总共六条直径为 10冷却水道直线形布置，以保证制件均匀冷却。冷却水道布置如下图 8 图 822 第九章 导向与定位结构的设计 导向机构对于模具是必不可少的部件，因为模具在闭合时要求有一定的方向和位置，所以必须有导向机构。导向机构只要起导向、定位作用，并且承受一定的侧压力，导向机构的类型有导柱导向和锥面定位两种形式。 当采用标准模架时，因模架本身带有导向装置，故可以采用标准模架本身自带的导柱，本设计中采用 A 型导柱，型导套，导柱导套数量为四个，导柱的直径为 32柱前端做成锥台形，为了使材料具有坚硬而耐磨的表面，韧而不易折断的心部，因而本设计中选用 淬火处理，硬度为 56 60柱的固定部分的表面粗糙度为 而导向部分的表面粗糙度为 其中导柱固定部分与模板之间通常采用 H7/导柱的导向部分与相应导套采用 H7/间隙配合方式。 23 谢 辞 三个月的毕业设计如白驹过隙，转瞬即逝。回首这些日子里，我收获了非常多，尽管在毕业设计中，我也苦恼过、迷茫过，但是通过自己不断地努力，还有老师的帮助，同学和家人的鼓励，我依旧顺利的完成了自己的毕业设计 。虽然毕业设计并没有想象中的完美，其中还是有很多问题和瑕疵，但是有时候做一件事情，不能太在乎结果，而是要重视其中的过程，因为毕业设计的结束并不是最终的结果，整个过程中我们学习到的知识，才是真正最有价值的东西。 感谢我的毕设老师林盛老师，在他的悉心指