放大器壳盖注塑模设计

放大器壳盖注塑模设计 绪 论 模具是一种以特定形状，通过一定方式能使原材料成形的专用工艺装备。利 用模具成型零件的方法，实质上是一种少切削、无切削、多工序重合的生产方法， 采用模具成型的工艺代替传统的切削加工工艺，可以提高生产效率，保证零件质 量，节约材料，降低生产成本，从而取得较高的经济效益。因此，模具成型方法 在现代工业的主要部门，如机械、电子、轻工、交通和国防工业中得到极其广泛 的应用。由此可见，利用模具生产零件的方法已成为工业上进行成批或大批生产 的主要技术手段，她对于保 证制品质量，缩短试制周期，进而争先占领市场，以 及产品更新换代和新产品开发都有决定性意义。因此德国把模具称为“金属加工 中的帝王” 把模具工业视为： 关键工业” 美国把模具称为“美国工业的基石” 把模具工业视为“不可估量其力量的工业” 日本把模具说成是“促进社会富裕繁 荣的动力” 把模具工业视为“整个工业发展的秘密” 由于模具工业的重要性， 模具成型工艺在我国各个部门得到了广泛的应用，使得模具行业的产值已经大大 超过机床产业的产值。这一情况充分说明在国民经济蓬勃发展的过程中，模具工 业正逐渐明 显地成为技术、经济和国力发展的关键。 我国的模具工业发展大今天经历了一个艰辛的历程。 解放前，由于我国工业基础薄弱，模具使用得很少，即使使用，模具也都是 由个体的模具作坊制作的。模具结构简单，精度很低，模具形式多为冲压模，根 本谈不上有什么模具工业。 解放后，由于经济恢复的需要，在人民政府的组织下发展了模具工业，在技 术上取得了明显的进步：冲模的结构由单工序模向复合模发展，并可生产少量的 级进模；因此在加工精度和加工效率上都迈出了一大步。改革开放后，模具工业 在我国的发展如虎添翼，各种模具像 雨后春笋般的发展，无论从模具结构的复杂 程度，还是从模具的精度上都在国际有一定的水准，模具行业得到的发展和所取 得的成就是有目共赌的，在此不用赘述。我国是模具制造的大国，但还不是强国。 在今后要在尽可能短的时间内赶上世界先进水平，还应从以下几个方面采取措施： 1进行专业化、标准化生产。 要使模具技术高速度发展，国外的经验表明：实现专业化、标准化生产是关 键。要实现模具专业化生产，前提是要模具标准化。有了模具的各项的标准，才 可能采用专用的先进生产设备和技术，建立专门的机械化和自动化的生产线 ，才 可能采用高精度的、专用的质量检测手段，从而实现提高模具质量、缩短生产周 期、降低制造成本的目的。 2采用先进的制造技术。 3研制和发展模具用材料。 模具材料是影响模具寿命、质量、生产效率和生产成本的重要方面，没有充 足的、高质量的、品种系列齐全的模具用材料，模具工业要赶上世界先进水平只 能是纸上谈兵。 4进一步推广应用 随着计算机技术的发展，计算机已应用到国民经济的各个部门，其中也包括 模具工业。模具 模具生产全盘自动化的根本措施，也是模具 生产的重 大技术革命。 5加强模具技术人才的开发。 为了顺应当前高职高专的教育发展形式、人才培养目标和积极响应学校教育 教学环节，本着提高自己专业素养和职业技能的原则，本着对工作认真严谨，求 真务实的态度，现将完成“灭火器注塑模”这一课题的毕业设计。这一次的毕业 设计是大学阶段的最后一次技能练习，也是即将踏向社会，走向工作岗位的一张 入场券。因此，也可以说这次毕业设计是为我们就业所打开的一扇窗户。它所要 用到的知识是各个专业知识的大熔炉，通过它，可以将以前所学的分散的知识点 进行整合和归 于系统化，通过它，可以加深对所学课程的印象，通过它，可以温 故而知新。再次，通过这次模具设计将使我产生一种很深的认识，那就是模具设 计必须尽可能标准化。因此，在工作过程中，提高了我查阅各种手册和标准的能 力，这对以后的实际工作是大有裨益的。本课题的设计是塑料模具，其目的和应 该具备的能力有：看懂图纸并能够表达视图，了解塑料的性能，了解成型设备以 及能够选择，熟悉掌握注塑件结构与模具的关系，熟悉模具结构。这是完成本课 题设计所应具备的最基本的技能。设计程序为：接受任务书；调研、消化原始材 料；选 择成型设备；在设计模具之前，首先要选择好成型设备，这就需要了解各 种成型设备的规格、性能和特点。然后是拟订模具结构方案，包括塑件成型、型 腔布置、选择分型面、确定浇注系统、选择脱模方式、模温调节、确定主要零件 的结构与尺寸、支承与联结；接着是方案的讨论与论证；绘制模具装配草图及装 配图；绘制零件图；编写设计说明书；最后是模具制造、试模与图纸修改。 第 1 章 模塑工艺规程的编制 该塑件是放大器壳盖，其零件图如下所示。本塑件的材料采用 产类型 为大批量生产。 件的工艺性分析 图 1 塑件图 塑件的原材料分析 塑件的材料采用 于热塑性塑料。 使用性能上看， 塑料具有刚性好、 耐热性强、化学稳定性较好等优点，机械性能比聚乙烯好，是理想的绝缘材料； 从成型性能上看，熔料的流动性较好，容易成型，成型性能较好，但收缩率大。 另外，该塑料在成型时易产生变形、缩孔等缺陷，成型温度低时，方向性明显， 易产生内应力。因此，在成型时应注意控制成型温度，冷却速度不宜过快。 塑件的结构和尺寸精度及表 面质量分析 。 (1) 结构分析 。 从零件图上看，该零件总体形状为长方体，内部有 T 型槽， 在高度方向上有一小凸台，因此，模具设计时必须设置侧向斜导柱抽芯机构。该 制件属于中等复杂程度。 (2) 尺寸精度分析。 该零件重要尺寸，如 118 0 尺寸精度为 （ 14486 由以上分析可见，该零件的尺寸精度中等，对应个模具的相 关的零件的尺寸加工可以得到保证。从塑件的壁厚来看，壁厚最大处为 3小 处为 2制件的基本尺寸为 2以说制件的壁厚较均匀，零件的成型不是 很困难。 (3) 表面质量分析。 该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺、内部不得有缩 孔外，没有其他特别的表面质量要求，故比较容易得到保证。 综合上述分析可以看出，注塑成型时，在工艺参数控制得较好的情况下，零 件的成型且生产出合格制件的要求可以得到保证。 算塑件的体积和质量 计算塑件的体积和质量是为了选用注塑机及注塑成型参数。 计算塑件的体积： V=25104（过程略） 3 计算塑件的质量：根据设计手册 查得 密度为 ，现取密 度为 。 故塑件的质量为： W= v=25104 10 =采用一模二腔的模具结构，考虑其外形尺寸、注塑时所需压力等情况，初步 选用注塑机为 。 塑件注塑工艺参数的确定 查手册可知， 成型工艺参数可做如下选择，试模时，应根据实际情况作 适当调整。 注射温度：包括料筒温度和喷嘴温度。 料筒温度：后段温度 t 1 选用 200 ； 中段温度 t 2 选用 220； 前段温度 t 3 选用 240； 喷嘴温度：选用 200； 注射压力：选用 150 保 压：选用 100 保压时间：选用 10s; 3 3 冷却时间：选用 30s。 第 2 章 注塑模的结构设计 注塑模的结构设计主要包括：分型面的选择，模具型腔数目的确定，型腔的 排列方式，冷却水道的布置，浇口位置设置，模具工作零件和结构设计，侧向分 型与抽芯机构设计，推出机构的设计等内容。 型面的选择 模具设计 中，分型面的选择很关键，它在很大程度上决定了模具的结构。 应根据分型面选择原则和塑件的成型要求来确定分型面。 分型面的选择应遵循以下原则： 1） 制品或制品组件（含嵌件）的正视图应尽量相对于注塑机的轴线对称 分布，以便成型。 2） 制品的方位应便于脱模，开模后制品应留在动模部分，这样便于利用 成型设备脱模。 3） 当用模具的互相垂直的活动成型零件成型孔、槽、凸台时，制品的位 置应该选择其中能使制品在成型设备工作台安装平面上的投影面积为最小的方 案。 4） 长度较长 的管类制品，如果将它的长轴安置在模具开模方向，而不能 开模和取出制品的；或是管接头类制品，要求两个方向开模的，应将管接头的长 轴安置在与模具的开模相垂直的方向。这样可以减少模具厚度，便于开模和取出 制品。但必须设置抽芯机构。 5） 如果是自动旋出螺纹制品或螺纹型芯的模具，对制品的布置有专门的 要求。 6） 最后制品位置的选定，应结合浇口位置，温调系统布置以及制品的外 观要求等综合考虑。 综合以上要求，放大器壳盖的分型面选如图 2 所示即可降低模具的复杂程， 减少模具的加工难度又 便于成型后出件，故选这种方案较为合理。 定型腔的排列方式 本塑件采用一模二件。即模具需要两个型腔。综合考虑浇注系统，模具结构 复杂程度。拟采用如图 3 所示的型腔排列方式，生产出合格的制件容易得到保证。 2 3 浇注系 统设计 图 2 分型面的选择 (1) 主流道设计 。 根据设计手册查得 注塑机喷嘴的有关尺寸： 喷嘴前端孔径： d 0 = 4喷嘴前端球面半径： R 0= 18根据模具主流道与喷嘴的关系： R=R 0 +(1 2)D=d 0 +(1)现取主流道的小端直径 d= 取主流道球面半径 R=19 0 0 为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其锥度为2 4 ， 现取 2，经换算得主流道大端直径为 D= 10此，该模具的浇注系统是主流 道式的浇注系统，没有分流道，故无须设计分流道。 (2) 浇口设计 。 根据塑件的成型要求及制件的特点，该塑件采用圆环形的浇口较为理想。查 表初选环形浇口长度为 试模时修正。 抽芯机构设计 本塑件基本为长方体，塑件中间部分有 T 型槽和内壁有一个小凸台 ,它们均垂 直于脱模方向，阻碍成型后塑件从模具中脱出。因此，成型零件时必须做成活动 的型芯，即作成滑块。本副模具采用斜导柱滑块侧向抽芯机构。侧向抽芯时必须 考虑内壁上的小凸台 ,小凸台会阻碍侧向 T 型槽抽芯。经考虑分析凸台很小可以采 用强制抽芯机构。故该抽芯机构采用斜导柱侧向抽芯。 确定抽芯距 抽芯距一般应大于成型孔（或凸台）的深度，另外考虑到 抽芯时的安全，另 加 3 5抽芯安全系数，因此可取抽芯距 S 抽 =75 定斜导柱倾角 斜导柱的倾角是抽芯机构的主要技术数据之一，它与抽拔力及抽芯距离有 直接关系。一般取 =15 25 ,本模具选取 =20 。 定斜导柱的尺寸 斜导柱的直径取决于抽拔力及其抽拔角度，可按设计资料的有关公式进行计 算。本副模具经验估值，取斜导柱的直径 D=25后可以修正。斜导柱的长度应 据抽拔距、固定端模板的厚度、斜导柱的直径及斜角大小确 定。 根据公式 L=2+4+由于上模板即型腔板的尺寸尚未确定 ,即 确定 ,故暂选 0果该设 计 中 变则在修正 L 的长度，取 D=25得 L=301程略 ) 块和导滑槽设计 (1) 滑块与型腔板的连接方式设计 。 本模具的侧向抽芯机构主要是用于成型 零件的 T 型槽，由于侧向 T 型槽的尺寸较大，考虑到型腔板的强度及装配问题， 采用整体式结构，型腔板与滑块的连接采用镶嵌方式。 (2) 滑块的导滑方式 。 本 模具为使之结构紧凑，降低模具装配复杂程度，拟 采用整体式滑块和整体式导向槽的形式。 (3) 滑块的导滑长度和定位装置设计 。 本副模具由于侧抽芯距较长，故将动 模板上的导滑槽设计成通的 ,这样一则便于“ T”型槽的加工 ,二则滑块的成型部分 抽出后仍有大部分保留在导滑槽之中 ,确保了其复位安全 ,从而有效的缩减了模具 和体积 ,圆柱销 9 的设置目的是为了保证加工和装配的两滑块在中心线上。 型零件结构设计 腔的结构设计 本副模具模具采用的是一模二腔的结构形式，考虑到加工 的难易程度，材料 的利用价值和塑件的精度等因素，型腔拟采用整体式结构。其结构如装配图所示。 根据本副模具浇口与主流道的设计要求，浇口设在型芯与浇口套之间，即两 者的间隙，其结构为环形带。 芯的结构设计 型芯主要是与型腔相结合构成塑件的内形。其结构拟采用整体式结构，型芯 镶嵌在滑块上 ,其结构如装配图所示。 第 3 章 模具设计的有关计算 模具中成型零件工作尺寸计算时，均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造 公差和平均磨损量来进行计算。 查手册得 收缩率为 S= ,故平均收缩率为 Sc p =,考虑 到模具制造的现有条件及制造的使用要求，现模具制造的公差取 z = /3 。 腔和型芯工作尺寸计算 型塑件的型腔部分尺寸计算 （ 1） 72 属于未注公差尺寸，取未注公差等级 ，则允许偏差为 （ 14486制品尺寸为 72 0 52 腔内表面尺寸： L =(L +L S ) M 0 / 3 =(72+72 =0 0 （ 2） 130 属于未注公差取 ，则允许偏差为 14486 故制品尺寸为 130 0 76 ，对应型腔尺寸： L =(L + L S ) M 0 / 3 =（ 130+130 0 = 0 （ 3） 10 属于未注公差取 ，则允许偏差为 14486 故 尺寸为 10 0 2 应型腔尺寸： M 0 =（ 10+10 0 / 3 7 / 3 5 / 3 H =（ H +H S ) / 3 0 芯部分尺寸计算 （ 1） 126 为未注公差取 ，则允许偏差为 14486 则 尺寸为： 126 0 L=(L+ L S ) / 3 0 / 3 =(3+3 =0 25 0 6 0 （ 2） 6 未注公差取 ，则允许偏差为 14486 则尺寸为 ： H=(H+ H S +2/3 ) / 3 0 8 / 3 =0 07 （ 3） 尺寸为 118 0 分的型芯计算，则 0 L=(L+ L S +3/4 ) / 3 =0 0. 2 现将模具工作零件的尺寸制成表格 1。 腔板的 三维尺 寸确定 型腔板厚度计算 该型腔板的厚度包括两部分组成，一部分是塑件的高度，另一部分是浇口套 埋入型腔板的厚度。故该型腔板的厚度较大，现拟确定该厚度为 L=60算过 程略，若有不确，以后修正。 7 = 6 0 0 =（ 6+6 +2/3 腔板长宽尺寸计算 型腔板的长宽尺寸即是厚度尺寸。型腔板厚度计算是模具设计中的重要问题，目 前常的方法有按强度条件计算和按刚度条件计算两大类。因为实际的模具要求既 不允许因强度不足而明显变形，甚至破坏，也不允许因刚度不足而发生过大变形。 目前许多单位都是凭经验确定。在此，考虑到实际状况，因本副模具的型腔板是 整体式的，结构中等复杂，其中间有一个成型制件的异形孔，有与斜导柱相配合 的孔，侧壁有与滑块相配合的孔。如此复杂的端面形状，很难对此型腔板的强度 和刚度进行计算及校核。初定尺 寸如下： 长度方向： L=280算过程及数字意义略。 宽度方向： L=210算过程及数字意义略。 至此，必须考虑型腔板的周界尺寸和动模板的周界尺寸一致。动模板的型号 为 25031580B/因此，将型腔板的长度尺寸改为 315度尺寸改为 250度尺寸 63 表 腔、型芯的工作尺寸 的 2 型芯 类 别 序 号 模具零件名称 塑件尺寸 计算公式 型腔或型芯（滑 块）的工作尺寸 型 72 0 52 L =( ) 0 / 3 0 7 腔 的 1 型腔板 130 0 76 L=(L+ L ) / 3 0 0 5 计 算 10 0 2 H=( ) 0 / 3 10 0 7 型 芯 126 0 6L=( +3/4 ) 0 0 25 0 计 算 6 H=( +2/3 ) 0 6 118 0 2 0 ( +3/4 ) 0 / 3 0. 2 第 4 章 模具加热及冷却系统的计算 本塑件在注塑成型时不要求有太高的温度，仅在螺杆中的加热及剪切热 就能够满足注射成型要求，另一方面，能不用加热系统就尽量不用，因为， 设置加热系统使得模具的复杂程度提高及模具成本增加，综合上述原因，该 模具不设加热系统。根据成型塑件的特点，模具的平均工作温度在 40左右。 因此，根据经验判定，模具工作温度在 80以下的，需要设置冷却系统。设 置冷却系统能改善成型条件，稳定制品的形位尺寸精度 ，改善制品的物理、 机械性能以及提高制品的表面质量。最重要的是能够缩短成型周期，提高生 产效率。本副模具设置二对冷却水管，型腔板上布置两对，见装配图。 第 5 章 模具闭合高度及注塑机有关参数的校核 具闭合高度 本副模具的闭合高度是定模板 (型腔板 )、滑块、动模板及动模脚的和。现根 据经验确定，动模脚的厚度为 120模板的厚度选 80 因此模具的闭合高度为： H=H 1 +H 2 +H 3 +H 4 =63+40 +80+120 =303其 中： H 1 H 2 H 3 H 4 塑机有关参数的校核 本副模具的外形尺寸为 250 315303注塑机的模最大安 装尺寸为 448370能满足模具的安装要求。 由上述计算得模具的闭合高度为 注塑机所允许模具的。 经查资料， X 注塑机的最大开模行程 S=500 验证， X 型注塑机能满足使用要求，故可采用。 最小厚度 H =200大厚度 H =350满足模具的安装条件。 H H H 配 第 6 章 模具的装配、试模与维修 塑料模的装配顺序可有两种：一种是当动、定模合模后有正确的配合要求， 互相间易于对中时，以其主要工作零件如型芯、型腔和镶件等作为装配基准，在 动、定模之间对中后才加导柱、导套。另一种是当塑料件结构形状使型芯、型腔 在合模后很难找正相对位置，或在模具中设有斜滑块机构时，通常要先安装好导 柱、导套作为模具的装配基准。 塑料模装配的主要内容如下： (1) 型芯的装配。 将型芯装入固定板的方法与其连接方式有关。型芯与 固定板通常采用过度配合，或采用埋入式，对于大面积的型芯，一般是用螺钉、 销钉直接与固定板连接。此外，在热固性塑料压模中，型芯与固定板常用螺纹连 接方式。 (2) 型腔的装配。 除了形状简单的塑料模外，为了便于加工和保证加工 精度，塑料模的型腔部分均采用镶嵌或拼块形式。 (3) 导柱、导套的装配 。 为了保证导向作用，动、定模的导柱、导套孔 距精度应控制在 内。因此，必须使用坐标镗床对动、定 模镗孔。在缺少 坐标镗床的情况下， 普遍采用的方法是将动、 模合在一起 用工艺定位销钉）， 在车床、铣床或镗床上进行镗孔。对于淬硬模板上的导柱、导套孔，可用坐标磨 床磨孔。将导柱、导套压入动、定模板后，要求保持导柱的垂直度，并使开模和 合模时导柱、导套间滑动自如。 模 (1) 试模前，必须对设备的油路、水路以及电路进行检查，并按规定保养 设备，做好开机前的准备。 (2) 原料应该合格。根据推荐的工艺参数将料筒和喷嘴加热。资料上介绍 的料筒和喷嘴温度只是 一个大致范围，还应根据条件试调。判断料筒和喷嘴温度 是否合适的最好办法，是在喷嘴和主流道脱开的情况下，用较低的注射压力，使 塑料自喷嘴中缓慢地流出，以观察料流。如果没有缺块、气泡、银丝、变色，而 是光滑明亮，即说明料筒和喷嘴温度是比较合适的，这时就可以开始试模。 (3) 在开始试模时，原则上选择在低压、低压和较长时间条件下成型，然 后按压力、时间、温度这样的先后顺序变动。最好不要同时变动两个或三个工艺 参数，以便分析和判断情况。压力变化的影响，马上就可从制件上反映出来，所 以如果制件充 不满，通常首先是增加注射压力。当大幅度增加注射压力仍无显著 效果时，才考虑变动时间和温度。延长时间实质上是使塑料在料筒内的受热时间 加长，注射几次后仍然未充满，最后才提高料筒温度。但料筒温度的哂纳感升以 及塑料温度达到平衡需要一定的时间，一般约 15右，不是马上就可以从制 件上反映出来，所以不能一下子把料筒温度升得太高，以免塑料过热甚至发生降 解。 (1) 注射成型时可用高速和低速两种工艺。一般在制件薄壁而面积大时，采 用高速注射，而壁厚面积小时采用低速注射，在高速和低速都能充满型 腔的情况 下，除玻璃纤维增强塑料外，均宜采用低速注射。 (2) 对黏度高和热稳定性差的塑料，采用较慢的螺杆转速和略低的背压加热 和预塑，而黏度低和热稳定性好的塑料可采用较快的螺杆转速和略高的背压。在 喷嘴温度合适的条情况下，采用喷嘴固定的形式可提高生产率。但当喷嘴温度太 低或太高时，需要采用每成型周期向后移动喷嘴的形式（喷嘴温度低时，由于后 加料时喷嘴离开模具，减少了散热，故可使喷嘴温度升高；而喷嘴温度太高时， 后加料时可挤出一些过热的塑料）。 在试模过程中应作详细记录，并将结果填入试模记 录卡，注明模具是否合格。 如需返修，则应提出返修意见。在记录卡中应摘录成型工艺条件及操作注意要点， 最好能附上加工出的制件，以供参考。 试模后，将模具清理干净，涂上防锈油，然后分别入库或返修。 模具的维修 模具在使用过程中，会产生的磨损或不正常的的破坏。不正常的磨损绝大多 数是由于操作不当引起的，例如制件脱不下时用手锤重力敲击而使型芯弯曲。总 的来说，大致有以下几种情况： (1) 型芯或导向柱碰弯。 (2) 型腔局部损坏，大部分仍是好的。 (3) 由于型腔材料 硬度太低或制件精度太差，模具使用一段时间后分型面不 严密，以致溢边太厚，影响制件质量。 在 这些 情况 下， 并不需 要将 整个 模具报 废，只 需局 部修 复即可 。局 部 修 复 由 专门 的 模 具工 进 行 。 修复 以 前 应研 究 模 具图 样 以 了解 模 具 结 构 、 材 料 和 热处 理 状 态。 对 于 零 件损 坏 的 ，将 坏 的 拆下 ， 另 外换 上 一 个 新 的 装上。型腔打缺的，若为经热处理硬化时，可用铜焊或镶嵌的方法来修复。 第 7 章 主要零件加工工艺规 程的编制 表 腔板加工工艺过程 序号 工序名称 工 序 内 容 1 下料 200250 2 锻料 锻至尺寸 26033085 3 热处理 退火至 180 200 4 刨六面 刨六面尺寸至 25232082 5 磨六面 磨六面至尺寸 25031580保证四个侧面对上下底面的垂 直度。6 划线 划出导柱孔、水嘴孔和限位拉杆孔的位置中心线。 7 线切割 加工出导柱孔、水嘴孔和限位拉杆孔 。 8 热处理 淬火、回火并检查硬度。 9 数控铣 铣出型腔，并保证外形尺寸。 10 平磨 磨上下平面及角尺面。 11 热处理 淬火至要求。 12 成型磨 磨型腔尺寸至于要求尺寸，保证公差及粗糙度要求。 13 研磨 研磨型腔并与型芯相配。 14 平磨 与动模板配磨，使上下齐平，使型腔深度达到要求。 15 研磨 研磨导柱孔及限位拉杆孔，保证配合要求。 16 精研 精研量为 善粗糙度并达到间隙要求。 表 模板加工工艺工艺 序 号 工序名 称 工 序 内 容 1 下料 2 锻 锻至 32025585 热处理 退火至 180 200 4 平磨 磨六面至尺寸 5 钳 以两个互相垂直的侧面为基准划各孔位中心线。 6 线切割 7 铣 固定销孔，导柱孔。 8