机械毕业设计（论文）-保护罩的注塑模具设计【全套图纸】 .pdf

761- 2 保护罩模具结构设计 设计者：蔡金祥 指导老师：张小甫 第 1 页 共 16 页 目录目录 一、一、 引言引言2 二、塑件工艺分析二、塑件工艺分析3 三、确定型腔数目三、确定型腔数目4 四、成型零部件的设计四、成型零部件的设计5 五、浇注系统的设计五、浇注系统的设计7 六、结构零部件的设计六、结构零部件的设计10 七、推出机构设计七、推出机构设计11 八、冷却系统和排气系统的设计八、冷却系统和排气系统的设计12 九、选择注射机型号九、选择注射机型号13 十、结束语十、结束语15 十一、参考文献十一、参考文献16 761- 2 保护罩模具结构设计 设计者：蔡金祥 指导老师：张小甫 第 2 页 共 16 页 【摘要摘要】叙述了 761-2 保护罩注塑成型工艺及模具结构；为了保证上盖表面光滑的要求， 浇口采用潜伏式浇口；进行一模八腔注射。 关键词关键词 : 保护罩 潜伏式浇口 注射成型 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 一、引言一、引言 模具是工业生产中的重要工艺装备，模具工业是国民经济各部门发展的重要基础之一。 随着机械工业、电子工业、航空工业、仪器仪表工业和日常用品工业的发展，塑料成 型制件的需求量越来越多，质量要求也越来越高，这就是要求成型塑件的模具的开发、设计 与制造的水平也必须越来越高。因此，模具设计水平的高高低、模具制造能力的强弱以及模 具质量的优劣，都直接影响着各种产品的质量、经济效益的真长以及整体工业水平的提高。 综上所叙，塑料成型工业在基础工业中的地位和对国民经济的影响显得日益重要。 i. general mould is important technology equipment in the industry manufacture; mould industry is the important basis of the development of the department of national economy. with the development of mechanical industry, electron industry, aviation industry, meter and instrument industry and the daily article industry, the need of the plastic molding product is more and more larger, the requirement 761- 2 保护罩模具结构设计 设计者：蔡金祥 指导老师：张小甫 第 3 页 共 16 页 of quality is more and more higher, so the level of the exploitation, design and manufacture of plastic molding product is more and more advanced. the quality of the all product, the increase of the economy benefit and the improvement of the whole industry level lies on the high and low level of mould design and the capacity of the mould manufacture and the good and bad quality. summarizablely, the plastic molding industry is more and more important in the station of the basic industry and national economy. 二、塑件工艺分析二、塑件工艺分析 2.1 分析塑件使用材料的种类及工艺特征 该塑件材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（abs）具有良好 的综合力学性能，丙烯腈使 abs 有良好的耐化学腐蚀及表面硬度，丁二烯使 abs 坚韧，苯 乙烯使它有良好的加工性能和染色性能。 abs 无毒、 无味、 呈微黄色， 成型条件的塑件由较好的光泽。 密度为 1.021.05g/cm 3。 abs 有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。abs 有良好的机械强度和一定的耐磨 性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱和酸类对 abs 几 乎无影响， 但在酮、 醛、 氯代烃中会溶解或形成乳浊液。 abs 不溶于大部分醇类及烃类溶剂， 但与烃长期接触会软化溶胀。abs 塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力 开裂。abs 有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，经过调色可配成任何颜色。abs 的 缺点是耐热性不高，连续工作温度 70c 左右，热变形温度为 93c 左右，且耐气候性差， 在紫外线作用下易变硬发脆。 根据 abs 中三种组分之间的比例不同，其性能也略有差异，从而适应各种不同的应用 要求。根据应用要求的不同，abs 可分为超高冲击型、高冲击型、中冲击型、低冲击型和耐 热型等。 成型特点：abs 在升温时粘度增高，所以成型压力较高，故塑件上的脱模斜度宜稍大； abs 易吸水，成型加工前应进行干燥处理；abs 易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少 浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下。壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。在要 求塑件精度高时，模具温度可控制在 5060c，而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度 761- 2 保护罩模具结构设计 设计者：蔡金祥 指导老师：张小甫 第 4 页 共 16 页 应控制在 6080c。 2.2 分析塑件的结构工艺性 该塑件尺寸较小，整体结构较简单，不带有曲面特征。结构特征符合塑件的设计要求。 根据塑件的工作要求和表面特征，故选一般精度：4 级。 2.3 工艺性分析 为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用潜伏式浇口，这种浇口的分流道为 于模具的分型面上而浇口却斜向开设在模具的隐蔽处。方便加工和热处理，型芯部分采用 拼镶结构。 三、确定型腔数目三、确定型腔数目 3.1 初步确定型腔数目 根据塑件的结构及尺寸精度要求采用一模八腔。 3.2 计算塑件体积 按照图 1 塑料件图所示尺寸近似计算： 塑件体积 22222 222 2222222 11111 16.7515.513.714.55.251 (16.751214.2512) 22222 111 (14.2512)(1.752.11.052.1) 222 1 (16.7515.5 13.714.55.2516.7512 14.2512 1.752.1 1.052.1) 2 1 673. 2 vxxxxxxxx xxxxx xxxxxx x =+ + =+ = 3 3 77 1057.82 1.058 mm cm = = 3.3 计算单件塑件重量 塑件重量 ms=1.058 cm 3x1.05g/ cm3=1.11g 3.4 浇道体积 222 1 192.540104 2 vr xr xr xx=+ 图1 761- 2 保护罩模具结构设计 设计者：蔡金祥 指导老师：张小甫 第 5 页 共 16 页 866.25360360v=+ 3 4.98vcm= 3.5 浇道质量 33 4.981.05 /5.23mcm xg cmg= 3.6 总体积 333 4.981.058813.444vcmcm xcm=+= 3.7 总质量 1.1185.2314.11mgxgg=+= 四、成型零部件的设计四、成型零部件的设计 4.1 型腔、型芯工作尺寸计算 pc 塑料的收缩率是 0.3%0.8%。 平均收缩率 s=(0.3%+0.8%)/2=0.55% 型腔径向尺寸 lm + 0 z =(1+s)l s-x + 0 z 型腔深度尺寸 hm + 0 z =(1+s)h s-x + 0 z 型芯径向尺寸 lm- 0 z=(1+s)ls-x - 0 z 型芯高度尺寸 hm- 0 z =(1+s) hs+x - 0 z 中心距尺寸 cmz/2=(1+s)csz/2 式中 ls 塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸（mm） ； ls 塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm） ； hs 塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm） ； hs 塑件内型深度基本尺寸的最小尺寸（mm） ； cs 塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（mm） ； x 修正系数，取 0.50.75； 塑件公差（mm） ； z 模具制造公差，取（1/31/4） 。 4.1.1 型腔尺寸计算 尺寸 公差值/mm 计算 761- 2 保护罩模具结构设计 设计者：蔡金祥 指导老师：张小甫 第 6 页 共 16 页 33.5 0.26 lm + 0 z =(1+0.55%)x33.5-0.75x0.26 0 +0.087=33.489 0 +0.087 28.4 0.24 lm + 0 z =(1+0.55%)x28.4-0.75x0.24 0 +0.08=28.376 0 +0.08 3.5 0.14 lm + 0 z =(1+0.55%)x3.5-0.75x0.14 0 +0.047=3.444 0 +0.047 2.5 0.12 lm + 0 z =(1+0.55%)x2.5-2/3x0.12 0 +0.04=2.434 0 +0.025 15.5 0.20 lm + 0 z =(1+0.55%)x15.5-2/3x0.20 0 +0.067=15.425 0 +0.067 17.6 0.20 lm + 0 z =(1+0.55%)x17.6-2/3x0.20 0 +0.067=17.537 0 +0.047 4.1.2 型芯尺寸计算 尺寸 公差值/mm 计算 28.5 0.24 lm- 0 z =(1+0.55%)x28.5+0.75x0.2 0 -0.08=28.807 0 -0.08 27.4 0.24 lm- 0 z =(1+0.55%)x27.4+0.75x0.24 0 -0.08=27.701 0 -0.08 10.5 0.18 lm- 0 z =(1+0.55%)x10.5+0.75x0.18 0 -0.06=10.693 0 -0.06 2.2 0.12 lm- 0 z =(1+0.55%)x2.2+0.75x0.12 0 -0.04=2.302 0 -0.04 1.4 0.10 lm- 0 z =(1+0.55%)x1.4+0.75x0.10 0 -0.033=1.483 0 -0.033 1 0.10 lm- 0 z =(1+0.55%)x1+0.75x0.10 0 -0.033=1.081 0 -0.033 14.5 0.20 lm- 0 z =(1+0.55%)x14.5+2/3x0.20 0 -0.077=14.713 0 -0.077 17.6 0.20 lm- 0 z =(1+0.55%)x17.6+2/3x0.20 0 -0.077=17.830 0 -0.077 各个工作部位尺寸计算结果如上所示。 通常， 制品中 1mm 和小于 1mm 并带有大于 0.05mm 公差的部位以及 3mm 和小于 3mm 并带有大于 0.10mm 公差部位不需要进行收缩计算。 4.2 成型零部件的强度与刚度计算 整体式圆型型腔侧壁厚度的计算： 按刚度条件计算 s 4 1 3 ph e = 4 3 5 30 14.5 2.06 100.05 x xx =5.81mm 按强度条件计算 h 1 2 r p =4.50mm 整体式圆型型腔底板厚度的计算： 按刚度条件计算 h 4 30.56 pr e =3.43mm 按强度条件计算 s 2 0.87 pr =5.87mm 式中 s 圆形型腔侧壁厚度(mm) ； 761- 2 保护罩模具结构设计 设计者：蔡金祥 指导老师：张小甫 第 7 页 共 16 页 p 型腔内熔体的压力(mpa) p=30mpa； h1 承受熔体压力的侧壁高度(mm) h1=14.5mm； r 型腔内壁半径(mm) r=16.75mm； e 钢的弹性模量，取 2.06x10 5mpa ； 允许的变形量(mm) =0.05mm； 型腔材料许用拉应力 =160mpa； 表 4.1 常用塑料注射时所选用型腔压力/mpa 塑料品种 高压聚 乙烯 (pe) 低压聚 乙烯(pe) ps as abs pom pc 型腔压力 1015 20 1520 30 30 35 40 五、浇注系统的设计五、浇注系统的设计 5.1 确定分型面的位置 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、 浇口系统设计、 塑件结构工艺及尺寸精度、 塑件的推出、排气等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较。该塑件需要 侧抽芯，所以根据其特点及表面质量要求，采用平直分型，如图 2 所示。 图2 5.2 确定浇口形式及位置 为了提高成型效率，并避开制品光滑区域采用潜伏式浇口。浇口尺寸与位置如图 2 所 示。 761- 2 保护罩模具结构设计 设计者：蔡金祥 指导老师：张小甫 第 8 页 共 16 页 浇口直径可以根据经验公式计算 d=(0.140.20)( 2a)1/4a 式中 d 浇口直径(mm) ； 塑件在浇口处的壁厚(mm) ； a 型腔表面积(mm 2) 。 d=(0.140.20)2 2 x(72x40+72x8x2+40x8x2) 1/4mm1mm 5.3 型腔位置的排布 该件采用一模八腔的结构形式， 浇注系统的设计也采用从主流道到各个型腔分流道的 形状及尺寸相同的设计，即型腔平衡式布置的形式，如图 3 所示。 5.4 初步设计主流道及分流道形状和尺寸 主流道设计成圆锥型，其锥角 2 o6o，取 3 o，内壁粗糙度 ra 取 0.4m。 分流道截面设计成 u 型截面，加工较易，且热量损失与压力损失均不大，为常用形式。 u 型截面分流道的直径可根据塑件的流动性等因素确定， 该塑料采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 (abs)，流动性为中等，所以选 u 型截面。u 形截面分流道的宽度 d 可在 510mm 内选，半径 r=0.5d ，深度 h=1.25r 。根据经验分流道的直径 d 可取 6mm ，半径 r 取 3mm ，深度 h 取 4mm 。 761- 2 保护罩模具结构设计 设计者：蔡金祥 指导老师：张小甫 第 9 页 共 16 页 图4 根据型腔在分型面上的排布情况可分为一次分流道和二次分流道。设计参数、尺寸如 图 4 所示。 根据以上设计参数校核流动比 =li/ti 式中 流动距离比 ； li 模具中各段料流通道各段模腔的长度(mm) ； ti 模具中各段流通道及各段模腔的截面厚度(mm) 。 =48/6+1/0.5+26/6+184/6+33.7/0.6 = 101.2 因为影响流动比的因素主要是塑料的流动性，查表得 abs 允许流动比=13090，所 以 ，因此主流道与分流道的设计满足模具型腔填充要求。 5.5 冷料穴和拉料杆的设计 761- 2 保护罩模具结构设计 设计者：蔡金祥 指导老师：张小甫 第 10 页 共 16 页 图5 主 流 道 冷料穴 冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前 锋冷料， 以 免这些冷料注入型腔。这些冷料既影响容体充填的速度，又影 响成型塑件的质量。主流道末端的冷料穴除了上述功能外，还 有便于在该处设置主流道拉料杆的功能。该模具冷料穴的设置 如图 5 所示。 拉料杆的作用是注射结束模具分型时，将主流凝料从定模 浇口套中拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统冷料一起推出模外。该塑件表 面光滑无刮痕等缺陷，如果采用自动脱落，塑件脱落表面相互碰撞将造成表面刮痕等缺陷， 因此该模具采用 z 字形拉料杆，如图 6 所示。工作时依靠 z 字形钩将主流道凝料拉出浇口 套，推出后由于钩子的方向性而不能自动脱落，需要人工取出。 六、结构零部件的设计六、结构零部件的设计 6.1 支承板设计 支承板的作用是承受成型是塑料熔体对动模模型腔的作用力，以防止型腔底部产生过 大的挠曲变形或防止主型芯脱出型芯固定板。支承板需要有较高的平行度和必要的硬度和 强度。 支承板的厚度计算 h5pbl 4/32eb1/3 761- 2 保护罩模具结构设计 设计者：蔡金祥 指导老师：张小甫 第 11 页 共 16 页 式中 h 支承板的厚度(mm) ； p 承受的注射压力(mpa) ； l 支承板跨度(mm) ； b 支承板受力的宽度(mm)； e 刚的弹性模量，取 2.06x10 5mpa ； 允许的变形量(mm) ； h5x30x134.8x544/32x2.06x105x190x0.051/3 mm14.0025 mm 由上面所计算的数值可知支承板厚度14.0025mm ,取 15mm。 该模具支承板取 160x250x20 gb/t4169.81984 6.2 选用模架 根据塑件图样及技术要求，型腔投影面积的周界尺寸及型腔壁厚强度和刚度计算后的 尺寸和抽芯机构所站的尺寸，以确定模架的规格；该模具采用基本型 a2 型，模板周界尺寸 250x250mm ，定模板 190x240x32mm ，动模板 200x240x 25mm ，支承板 190x240x 15mm ， 定模座板 200x250x15 ，动模座板 200x250x15 mm gb/t12556.11990 ，如图 7 所示。 6.3 垫块的设计 垫块的作用是支承动模成型部分并形成推出机构运动空间的零件。其中相关尺寸根据 模架以及推出高度而定，取 240x25x50 gb/t4169.61984。 6.4 合模导向机构的设计 合模导向机构是保证动、定模和模时，正确地定位和导向的零件，承受一定的侧压力。 该模具导柱为带头导柱20x50x25 gb/t4169.41984，导柱的材料为 t8，淬硬到 hrc5055 ； 该模具导套为直导套20x32 gb/t4169.21984， 导套的材料为 t8， 淬硬到 hrc5055 。 761- 2 保护罩模具结构设计 设计者：蔡金祥 指导老师：张小甫 第 12 页 共 16 页 图7 七、推出机构设计七、推出机构设计 7.1 推出力的计算 推出力的作用是克服推出机构移动的摩擦力。 ft=ap(cos a sin a)+ qa1 式中 a 塑件包络在型芯的面积(mm 2) ； a1 制件垂直与脱模方向的投影面积(mm 2) ； p 塑件对型芯单位面积上的包紧力，p 取 0.8 x 10 71.2x107pa； 塑件对钢的摩擦系数，取 0.10.3； a 脱模斜度； ft 脱模力(推出力)； q 大气压力 0.09mpa 。 a1/2(29x+23.8x)x13=1177.648 mm2 a1(33.7/2)2 x=891.51665 mm2 ft=1177.648x1.2x10x 0.3cos100- sin100+0.09x891.51665 =1801.4368n 7.2 确定推出方式及推杆位置 根据制品机构特点，确定在制品的八个角上设置八根普通的圆顶杆，如图 8 所示。对 761- 2 保护罩模具结构设计 设计者：蔡金祥 指导老师：张小甫 第 13 页 共 16 页 于流道的固化塑料也设置推杆，如图 8 所示 普通的圆推杆按 gb/t4169.1 1984 选用，均可满足推杆刚度要求。 查表，选用3mmx100mm 型号的圆形 推杆 12 根，选用6mmx86.5mm 型号的圆 形推杆 4 根，拉料杆6mmx56 型号的 1 根。 八、 冷却系统和排气系统的设计八、 冷却系统和排气系统的设计 8.1 冷却回路尺寸的确定及 布置 由于冷却水道的位置、结构形式、孔径、表面状态、水的流速、模具材料 等很多因素都会影响模具的冷却， 因此用塑件的平均壁厚来确定水孔直径。 塑件 平均壁厚为 0.66mm ，尺寸较小，确定水孔直径为 6mm 。通过调节水温、水速 来满足要求。 由于 abs 型时要求模温在 6080， 因此在定模板上设置两条6mm 冷却 水道，冷却水路布置如图 9 所示。 图 9 8.2 排气系统的设计 761- 2 保护罩模具结构设计 设计者：蔡金祥 指导老师：张小甫 第 14 页 共 16 页 该速件尺寸较小，材料为聚碳酸脂(pc)，pc 材料不发生溢料间隙值为 0.060.08mm 。利用分型面和推杆、复位杆的配合间隙排气即可。 九、选择注射机型号九、选择注射机型号 9.1 初步确定注射机型号 9.1.1 根据塑件注射量大小来选择额定注射量 塑件重量 ms1.16g 根据图 4 可计算出 浇注系统体积 3 4.42vcm= 浇注系统重量 3 4.42 1.18 /5.22mxg cmg= 总重量 1.1685.2214.5mgxgg=+= 根据塑件的计算重量或体积，选择设备型号规格，确定型腔数当未限定设备时，须考 虑以下因素： 机额定注射量 gb，每次注射量不超过最大注射量的 80% 即 n=(0.8gb- gj)/gs 式中 n型腔数 gj浇注系统重量（g） gs塑件重量（g） gb注射机额定注射量（g） 估算浇注系统的体积 vj 的结果： vj =5.22g 设 n=8 则得： gb=（ngs+gj）/0.8 =(81.16+5.22)/0.8g =18.125g 9.1.2 根据锁模力来选择 fz=p(na+a1)fp 式中 fz 熔融塑件分型面上的涨开力(n) ； p 塑件熔体对型腔的成型压力，其大小为注射压力的 80% ； a 单个塑件在模具上的投影面积(mm 2) ； a1 浇注系统在模具上的投影面积(mm 2) 。 fz=40mpax (2x72x40+2x6x36.5) mm 2=247920n=247.920kn pc 塑料所需注塑机注射压力为 88.2mpa ；模具总高为 167m