毕业设计（论文）-点钞盒底座注射模具设计（完整图纸） .doc

cad图纸，联系153893706点钞盒底座注射模具设计摘 要：本文是一个关于点钞盒底座注射模具的结构设计，鉴于其模塑制件的使用寿命及性能要求，本设计主要从模具制造结构简单及模具制造成本最低等出发，制品材料选用质优价廉的低密度聚乙烯材料。其制品可采用注塑成型。点钞盒底座的难点在于让点钞盒底座在分型时处于动模一端及底部连接孔成型问题，还有塑件在合模时如何保证合模的精度。该模具采用了手动嵌件设计解决中间连接孔成型的问题。设计适当的脱模斜度让底座留在动模一侧。关键词：点钞盒底座、注射模具结构、嵌件、动模板、定模板、模塑制件abstract: this design is about an article named money-counted case base, which can be manufactured by injection molding. considering the life span and the propertiesrequirements of the molded part, its advisable to design the mold construction in the way of simplicity and the low cost, so it is easy to choose low density polyethylene (ldpe). the problem is how to let the article be in the moving platen and the base connecting caves in molded by manual attached part, as well as how to ensure the accuracy of joining the two molds. most important, the appropriate decline of it is left in the part of the moving platen. key words: money-counted case base /injection mold construction /attached part /moving platen /stationary platen1前 言1.1 ldpe及模塑制品简介低密度聚乙烯（ldpe）是高压下乙烯自由基聚合而获得的热塑性塑料。ldpe是树脂中的聚乙烯家族中最老的成员，二十世纪四十年代早期就作为电线包皮第一次商业生产。ldpe综合了一些良好的性能：透明、化学惰性、密封能力好，易于成型加工。这决定了ldpe是当今高分子工业中最广泛使用的材料之一。ldpe级别可以满足大部分热塑性成型加工技术的要求。包括：薄膜吹制、薄膜铸制、挤压贴胶、电线电缆贴胶、注射成型、吹塑成型。模塑。在聚乙烯树脂家族的竞争中，吹塑成型与注射成型使用常规ldpe已经相对稳定。ldpe树脂由于它的抗曲挠性和加工特性而被用于模塑成型。树脂熔融指数范围为0.52.0克10分钟，密度变化范围 0.9180.922克立方厘米。ldpe模塑应用于制作要求挤压性能的医用和日用消费瓶以及封密件。根据以上材料的性能特点及点钞盒的一般使用寿命及性能要求，我们完全可以选用ldpe作为模塑材料。1.2 成型模具简介塑料注射模成型所用的模具即称为注射成型模具，简称注射模。注射模区别于其它塑料模具的特点是，模具先由注射机合模机构闭合紧密，然后由注射机注射装置将高温高压的塑料熔体注入模具型腔内，经冷却或固化定型后，开模取出塑件。因此注射模能一次成型出外形复杂、尺寸精确或带有嵌件的塑料制件。本设计是一个关于点钞盒底座注射模具的设计方案。目前关于点钞盒底座的成型有很多种不同的设计，本设计不一定是最好的。本设计旨在提供一种点钞盒底座成型难点的解决方案，起到一个抛砖引玉的作用。恳请老师对本设计中存在的不足之处提出批评和指正。制件分析与方案设计.1制件分析本制件为点钞盒底座。其特征是：点钞盒底座有两个凹腔，中间有连接孔；其连接孔的尺寸为4x4的长方体形腔。制件的壁厚为2mm.综合分析所给平面图的如图2.1制件尺寸所示及2.2制件实体图例：2.1制件尺寸图2.制件实体图例2.2 材料的选择此模具作为一个一般的办公用品，一般不要求严格的精度和成型工艺，为了减低成本，方便加工，采用常用的材料pe。如下表2-2-1所示性 能 名 称详 细 内 容物 理 性 能0.910.94g/cm3收 缩 率1.53.6%熔 点10812638热变形温度(45n/cm2)3849力 学 性 能拉 伸 强 度816mpa拉 伸 弹 性 模 量270mpa击 穿 强 度1840kvmm伸 长 度90800%冲 击 强 度不断硬 度hrc50工 艺 参 数模 具 温 度3555预 热 温 度7080中 段 温 度170200后 段 温 度140160注 射 压 力60100mpa塑 化 形 式螺杆式、柱塞式喷 嘴 形 式通用式表2-2-1 ldpe性能2.3模具方案设计考虑到制件的特殊性，其点钞盒底座必须能够很好的成型出来，而且必须保证铰链不能断。为此，本设计采用了如下图2.3所示的模具。图2.3 方案设计示意图模具采用两板版式结构，浇口设在点钞盒底座上周围突出的地方能掩饰的位置，用拉料杆（4）拉断，脱料板将浇注料脱下。点钞盒底座在模具中处于定模上，这给脱模带来一定难度，随着模具的开启，在拉料杆的作用下，点浇口被拉断，同时小芯杆被抽出，长定距螺钉(14)达限定位置时，脱动脱料板(8)使动模分型，将浇注料脱下，当定距螺钉(6)限位后，在将点钞盒底座推向动模端的同时，由于杠杆机构的间隙点钞盒底座被芯套松动，为点钞盒底座的最后脱模带来了方便。完全开模后，推杆固定板杆(7)推动顶杆(2)前移将制品顶出。3 注射成型工艺参数的选择及校核为了顺利的实现制定的注塑成型工艺，得到良好的塑料制品，成型工艺参数的选择是关键的。注射成型的主要工艺参数是温度，压力和时间。3.1 制件实体数据分析制件在auto cad中的分析数据如下：体积v：29873.42立方毫米 分型面投影面积s：5177.19平方毫米，单个塑件的质量m：v=（29.8730.93）g= 27.78 g制件实体在auto cad中的分析数据如下：实 体体 积29873.4277质 心x: 340.3270y: 184.0402z: 13.7030惯 性 矩x: 340.3270y: 184.0402z: 13.7030惯 性 积xy: 1871095005.5613yz: 75810397.3686zx: 139295325.5306旋 转 半 径x: 186.5726y: 341.3653z: 388.3959主力矩与质心的 x-y-z 方向i: 22428208.9426 沿 1.0000 -0.0009 -0.0017j: 15522318.3709 沿 0.0009 0.9997 0.0248k: 34607000.9542 沿 0.0016 -0.0248 0.9997表3-1 制件实体在auto cad中的数据分析3.2选用的注射机参数型 号sz100/800理 论 注 射 量v140 cm3螺 杆 直 径d45mm注 射 压 力110mpa塑 化 能 力42kg/h锁 模 力800kn模 板 行 程270mm模 具 最 大 厚 度300mm模 具 最 小 厚 度170mm喷 嘴 球 头 半 径sr10模 具 定 位 孔 直 径100h8顶 出 力-顶 出 行 程100mm螺 杆 转 速-提 供 单 位上海塑料机械厂表3-2 注射机参数3.3 注射机相关参数校核3.3.1 型腔数量的确定和校核1按注射机的最大注射量确定型腔数量：m=va=1400.70.93=91.14g v注射机的最大注射量 a注塑系数m=85%m=0.8491.14=76.56gn=m/q=76.56/28.082个2按注射机的塑化能力计算型腔数量：n=100g/6qx=10042/6(28.08+5) 29个 g是塑化能力kg/h q是一个塑件和浇注系统中塑料之和 g x是每分钟的注塑次数3按注射机的锁模力计算型腔数量：n=10ff/ap=91.51100/51.771502个f防止飞边出现的安全系数 取1.5f最大锁模力knp最大 最大注射压力 mpaa制品的投影面积4综合上述因素确定型腔数目：n=minn,n,n=min3,5,2=2个3.3.2 注射量的校核模具型腔能否充满与注射机允许的最大注射量密切相关，应保证注射模内所需熔体总量在注射机实际的最大注射量范围内。注射机的最大注射量是其允许最大注射量(额定注射量)的80%，因此：公式：n v1+ v280%vg 【n型腔数v1制件体积v2浇注系统体积vg注射机允许的最大注射量(g或cm3)】。计算：n=2 v1 =29.87cm v2 =4.22 cm vg =160cm32（29.87+4.22）14080%注射量校核合格3.3.3锁模力校核注射成型时模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢料现象，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小与注射机额定锁模力，即：公式：pm(nas+aj)f pm-塑料熔体对型腔的成型压力(mpa)；f-注射机的额定锁模力(n)。n型腔数as，aj分别为制件和浇注系统在分型面上的垂直投影面积计算：as =5177.19 mm2 aj =405 mm2 n=2 pm =110 mpa110(25177.19+405)=108534900n=1075.9kn1100kn校核合格。3.3.4开模行程的校核开模行程s(合模行程)是模具开合过程中动模固定板的移动距离，它的大小直接影响模具所能成型的塑件高度。因此：公式：h1+h2+a+(510)smax a-取浇注系统凝料必须的长度(mm)；h1-推出距离(脱模距离)(mm)；h2-包括浇注系统凝料在内的塑件高度(mm)。计算：h1+h2+a+(510)=300+25325校核合格。3.3.5注射压力的校核公式： pzpch pz 注射机最大注射压力， pch成型塑件的注射压力(3.4) 计算： pz =110 mpa pch =95 mpa该注射机的最大注射压力能满足该塑件成型的需要。3.3.6模具厚度与注射机闭合长度的关系校核该套模具厚度hm为285.0mm，该注射机允许的最小模厚hmin为170mm，允许的最大模厚hmax为300mm。hminhmhmax (3.5) 校核合格4 注射系统设计浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内流经的通道。普通流道浇注系统一般有主流道，分流道，浇口和冷料穴等4部分组成。4.1主流道的设计主流道是从浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部位开始，到分留道为止的塑料熔体的流动通道。属于从热的塑料熔体到相对较冷的模具的一段过度的流动长度，因此它的形状和尺寸最先影响着塑料熔体的流送速度及填充时间，必须使熔体的温度降和压力降最小，而且不损害其把塑料输送到最“远”位置的能力。主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度，压力的塑料如同要冷热交替地反复接触，属易损件，对塑料的要求较高，因而模具的主流道部分设计成可拆卸更换的流道衬套式(浇口套)，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。4.1.1尺寸计算：主流道小端直径d=注射机喷嘴直径+(0.51)=7.5mm主流道球面半径sr=喷嘴球面半径+(12)=20mm球面配合高度h=11.5mm主流道锥角=4主流道长度l=50mm流道衬套式(浇口套)如上图所示4.2 分流道的设计分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过度段，因此要求设计的分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地流经分流道充满型腔，并且流动过程中压力损失及热量尽可能小，能将塑料熔体均衡的分配到各个型腔。（如右图所示）4.2.1分流道的形式(1)圆形截面分流道 其优点是表面积与体积之比值为最小，在容积相同的分流道中圆形截面分流道的塑料与模具接触的面积最小，因此其压力损失及温度损失小，有利于塑料的流动及压力传递，其缺点是圆形截面分流道必须在动、定模上分别设计两个半圆形，因此给模具加工带来一定难度。(2)抛物面截面(u形截面) 其截面的形状接近于圆形截面，同时此种截面的分流道只在模具一面加工。但缺点是与圆形截面相比，热损失较大，流道废料较多。(3)梯形截面 此种截面是抛物线形截面的变形，与以上两种截面相比，其热损失较大，但便于分流道的加工及刀具的选择。考虑到ldpe流动性好，冷却速度快，浇注系统及冷却系统散热应适度，料温低，取向性明显。因而，这里选择梯形截面分流道。查表得到ldpe的圆形截面分流道直径为 d=2.6mm。a. 圆形截面b.u形截面c.梯形截面图4. 分流道截面形式4.3 流动比计算为了使型腔能完全充满，在设计浇口位置和确定大型制品浇口数量时，必须要考虑流动比，因为型腔厚度较薄，流动距离过长时，不但流动阻力增大，塑料在流动过程中还会因温度降低而不能充满型腔，这时只有增加制品厚度或改变浇口位置。实践证明最大流动比是由流动通道的最大流动长度与流动通道厚度之比来确定的，也就是说型腔厚度增大时最大流动距离相应增长。当浇注系统和型腔的各段断面尺寸均不相同时，流动必应按下式进行计算：流动比 (4.3.1)式中 li流路各段长度，mm i流路各段厚度，mm计算：流动比=106.62查表得到ldpe在68.6mpa时，流动比为200240，本模具的流动比106.62240，故流动比满足要求，型腔可以充满。4.4浇口设计浇口直接与塑件相连，把塑料熔体引入型腔。浇口是浇注系统的关键的部位，浇口的形状和尺寸对塑件质量影响很大，浇口在大多数情况下是整个断面尺寸最小的部分，对充模流动起着控制作用，成型后制品和浇注系统从浇口处分离，因此其尺寸又影响后加工工作量的大小和塑件的外观。本设计采用点浇口，浇口形式如图4.4所示：图4.4 浇口形式5 成型零件的设计5.1 成型零件设计简述注塑模成型零件工作尺寸，是指这些零件上直接成型塑件的型腔尺寸。由于塑件在高压和熔融温度下充模成型，并在模具温度下冷却固化，最终在室温下进行尺寸监测和使用。因此，塑件制品的形状和尺寸精度的获得，必须考虑物料的成型收缩率等众多因素的影响。由于塑件尺寸类型的多样性，及其成型收缩的方向性和收缩率的不稳定性，以及塑件和金属模的制造公差，因此成型零件工作尺寸的计算，一直是注塑加工中的重大课题。一般来说计算成型零件尺寸有两种方法：一种是按平均收缩率计算，另一种是按公差带计算。本设计采用第一种方法，它可以简捷地计算成型零件工作尺寸，是国内应用最广泛的方法。5.2 成型零件计算具体计算公式见表5-2-1：（用进似计算法确定）尺寸类型实用计算公式编 号备注型腔径向尺寸(5.1)无型芯径向尺寸(5.2)型腔深度尺寸(5.3)型腔易修浅为+，型芯易修短 为型芯高度尺寸(5.4)中心距尺寸（5.5）无表5-2-1 成型零件计算公式在型腔和型芯的径向尺寸计算时，=、=、=、其中 型腔径向尺寸型芯径向尺寸型腔深度尺寸型芯高度尺寸平均收缩率塑件尺寸公差模具尺寸公差ldpe的最大收缩率=3.6%，最小收缩率=1.5%，因而其平均收缩率=(+)/2=(3.6%+1.5%)/2=2.55%本设计成型零件尺寸示意图如图5.2.1所示：5.2.1-a定模板5.2.1-b 动模板图5.1成型零件尺寸示意图(1)动模上型芯1尺寸计算：、(2)型芯2尺寸计算 (3两型芯中心距尺寸计算：(4)动模上凹模尺寸计算： (5)动模上凹模深度尺寸计算：5.3 型腔构件力学计算塑件最厚部位断面中心层温度达到热变形温度以下所需时间简化计算公式为： (5.3.1)式中 塑件所需冷却时间，s 塑件厚度，mm 塑料热扩散率，m2/s 塑料熔体温度， 塑料热变形温度， 模具温度， 查表取 =6.7 106m2/s， =115 ， =45 ， =40 =12.2 s5.3.1 冷却参数计算(1)塑件每小时在模内释放的热量 (j) (5.3.2)式中 单位时间内注入模具的塑料质量，这里约15kg/h 塑料成型时在模具内释放的热焓量，j/kg=12650=7800kj(2)冷却水体积流量计算 (5.3.3)式中 冷却水体积流量， 冷却水的比热容，j/kgk 冷却水的密度，kg/m3 冷却水出口温度， 冷却水进口温度， = (3)求冷却水孔径 根据体积流量，由表查找，取冷却水孔径mm。(4)求冷却水在孔内的流速 =1.12 m/s (5.3.4) (5)求冷却水壁和冷却水间的传热系数 (5.3.5)式中 与冷却水温度有关的物理系数，查表得到25 时，水的=7.95。 =4963 w/m2k(6)冷却水孔总传热面积 (5.3.6)式中 冷却水平均温度， 求得a=0.0324 m2(7)求冷却水孔总长 =0.63m(8)求模具上应开的冷却水孔数 n = (5.3.8)式中 每根水孔的长度(单位：m) n =2.52孔(9)冷却水流动状态校核当平均水温为22.5 时，由图查得，水的运动粘度 m2/s。 =1.2 (5.3.9)故冷却水属稳定湍流状态，冷却效果良好。(10)冷却水进出口温差校核 =5 (5.3.10) 与原设定值一致。5.3.2 冷却回路设计由前面计算得到冷却孔数3，孔径12mm。其分布示意图如图5.3.2.1所示：力构件。在注射周期中，注射模的工作状态可视为型腔压力高达100mpa 的耐高压容器。因此，对其进行强度和刚度的计算和校核是必不可少的。(1)强度计算：整体式圆筒形型腔侧壁厚度： 2p (5.3.2.1)整体式圆筒形型腔底板厚度： (5.3.2.2) s型腔壁厚 (mm) r型腔内半径(mm) p模腔内最大的熔体压力(n/mm2)，一般为3050n/ mm2 模具强度计算的许用压力(n/mm2) t型腔底板厚度(mm)计算： 最大 r=28mm p=50 n/mm2 =300 n/mm2 6.29 9.94(2)刚度计算整体式圆筒型腔侧壁厚度： (5.3.2.3)整体式圆筒形型腔底板厚度： (5.3.2.4) h-型腔深度(mm) -模具刚度计算许用变形量(n/m2)计算：p=50 h=33.48 e=2.2 r=21.315 = = =23.475m0.0235mm s=16.77 4.06本设计中的型腔侧壁厚度最薄处为25.04mm，动模板型腔底板厚度为27.45，故型腔构件力学要求满足。6合模导向机构的设计保持正确的形状和所有由动定模构成的尺寸的精度。导向机构保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向。6.1导 柱6.1.1 导柱的直径和长度导柱的直径一般在1365mm之间，而且导柱无论是固定段的直径还是导向段的直径的形位公差与尺寸之间的关系应遵循包容原则。导柱的长度可以根据使用要求调节。6.2导柱的形状导柱的端部做成了锥形，锥形头高度取与其相邻圆柱直径的 ，前端倒了角，使起能顺利进入导向孔。6.2.1 导柱的配合公差一般来说，安装段与模板间采用过渡配合h7/k6，导向段和导向孔间采用动配合h7/f7。本设计安装段与模板间采用过渡配合h7/m6，导向段和导向孔采用h7/g6配合。6.2.2 粗糙度 固定段表面用ra0.8 m，导向段表面用ra0.4 m。6.2.3 导柱的材料导柱应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的芯部，因此在本设计中所选导柱的材料为20#钢，渗碳0.50.8，淬硬5660hrc。7 脱模机构设计7.1 脱模力计算将塑件从型芯上脱出，是注射成型的最后环节。为使脱模可靠，不损坏制件和模具，进而实现自动脱模，就必须计算脱模力作为注塑模脱模机构的设计依据。脱模力是注塑件通常从动模边的主型芯上分离时所需施加的外力。它包括型芯包紧力、真空吸力、粘附力和脱模机构本