毕业论文---计算器外壳模具设计说明书.docxVIP

北华航天工业学院计算器外壳模具设计说明书图示为一计算器外壳，材料为ABS塑料，精度为一般精度（4级精度），制品要求外观表面光泽，无杂色，无收缩痕迹，生产批量中等。图1 塑件图1.产品工艺性分析1.1材料性能 ABS为热塑性塑料，密度1.031.07g/ cm,抗拉强度4176MPa，抗拉伸模量15872277MPa，收缩率0.3%0.8%，常取0.5%。该材料力学性能好，即冲击强度高，尺寸稳定，易于成型，而耐热耐腐性能比较好，并有良好的耐寒性。1.2成型特性及条件 1）其吸湿性能强，塑料在成型前必须充分预热干燥，其含水量应小于0.3%，对于要求表面光泽的零件，塑料在成型前更应该进行长时间的预热干燥。2）塑料的加热温度对塑件的质量影响较大，温度过高易于分解（分解温度为230）。成型时易采用较高的加热温度（模温5080）和较高的注射压力。1.3结构工艺性 零件壁厚基本均匀，所有壁厚均大于塑件的最小壁厚0.8mm，注射成型时应不会发生填充不足的现象。1.4零件体积及质量估算1) 单个塑件 体积V=24.70 cm质量m=25.93g2) 两个塑件和浇注系统凝料 总体积V=55 cm,总质量m=58g2.注射机型号和规格从实际的注射量应在额定注射量的20%80%之间考虑，初选额定注射量在120以上的卧式注射成型机XS-ZY-125Z。该设备的技术成型规范见下表表1 SZ160/100主要技术参数结构形式卧式理论注射量/cm160螺杆直径/mm40注射压力/MPa150注射速率/gs105塑化能力/gs45螺杆转速r/min0220锁模力/KN1000拉杆内间距/mm345345移模行程/mm270最大模具厚度/mm300最小模具厚度/mm150模具定位孔直径/mm125喷嘴球半径/mmSR15喷嘴口孔径/mm43.确定模具基本结构经分析，该零件成型时必须采用侧向外抽芯，可能适合的模具结构有两种，即单分型面注射模和双分型面注射模。方案一 单分型面注射模 行腔在定模上主流道在定模一侧，分流道设在分型面上，开模后塑件连同流道内的凝料一起留在动模一侧，动模设有顶出机构，用以顶出塑件和流道内的凝料。可能的浇口形式有：直接浇口、侧浇口、扇形浇口、重叠式浇口和潜伏式浇口等。该模具采用的侧向抽芯机构，一般是斜导柱抽芯机构、斜滑块抽芯机构、弯销抽芯机构和斜导槽抽芯机构。方案二 双分型面注射模，从不同的分型面分别取出塑件和浇注系统凝料，与单分型面相比，增加了一个可移动的中间板（又称浇口板），中间板适用于采用点浇口进料的单型腔或多型腔模具。在开模时由于定距拉杆的限制，中间板与定模板坐定距离的分开，以便取出这两板之间的流道内的凝料，利于推杆将塑件脱出。脱模时还必须有顺序脱模，模具结构复杂。该零件是计算器外壳，要求表面光滑，无痕迹，可选用的浇口形式有重叠式浇口、点浇口和潜伏式浇口。其中潜伏式浇口留下的痕迹可选在制品的内侧，对制品的外观无任何影响，但浇口的制造较为复杂；点浇口去除浇口留下的痕迹在制品的外表面，对制品的外观有一定影响，而且必须采用结构复杂的三板模；重叠式浇口制造最为简单，去除浇口留下的痕迹在制品的端面，不影响制品的外观。该零件中等产量，每一件产品分摊的模具成本也比较多，要求模具结构简单费用低廉。综上，选择双分型面的注射模，重叠式浇口进料，采用斜导柱斜滑块均在定模，推件板一次推出。4.模具结构设计41确定型腔数目及配置 确定型腔数目的方法有：根据锁模力确定、根据最大注射量确定、根据塑件精度确定和经济性确定等。该零件主要从经济性确定，试制或小批量生产时，宜采取单型腔或少型腔，大批量时采用多型腔，该产品为中量生产，因此采用一模两腔。型腔的配置采用平衡浇注系统使型腔在同一时刻充满。平衡浇注系统的特点是：从分流道到浇口或型腔，其形状、长度尺寸、圆角、模壁的冷却条件完全相同。主流道、分流道、侧浇口布局如图：图2 主流道、分流道、侧浇口布局4.2选择分型面 选择分型面的原则：1) 分型面选在制品最大截面处，以便于脱模2）尽可能使制品留在动模一侧3）有利于保证制品的尺寸精度4）有利于保证制品的外观质量5）尽可能满足制品的使用要求 6）尽可能减少制品在合模方向上的投影面积，以减少所需的锁模力7）长型芯应置于开模方向8）有利于排气9）有利于简化模具结构10）在选择非平面分型面时，应有利于型腔加工和制品的脱模方便 根据该制品的特征，选定水平分型面，其位置设在塑件的截面尺寸最大处。该模具采用双分型面，分型面位置如图所示： 图3 分型面位置图4.3确定浇注系统尺寸 浇注系统的作用，是将塑料熔体顺利的充满到模腔深处，以获得外形轮廓清晰，内在质量优良的塑料制件。因此要求充模过程快而有序，压力损失小热量散失少，排气条件好，浇筑系统凝料易于与制品分离或切除。4.3.1浇注系统的组成无论用于何种类型的注塑机模具，其浇筑系统一般由四部分组成 主流道 指由注射机喷嘴出口起到分流道入口为止的一断流道。它使塑料熔体首要经过的通道，且与注塑机喷嘴在同一条轴线。 分流道 支柱流道末端至浇口的整个通道。分流道的功能是使熔体过渡和转向。单型腔模具中分流道是为了缩短流程。多型腔模具中分流道是为了分配物料，通常有一级分流道核二级分流道，甚至多级分流道组成。 浇口 指分流道末端与模腔入口之间狭窄且短小的一段通道。它的功能是使塑料熔体加快流速注入模腔内，并有序的填满型腔，且对补缩具有控制作用。 冷料穴 通常设置在主流道和分流道转弯处的末端。其功用为“捕捉”和储存熔料前锋的冷料。冷料穴也经常起拉钩凝料的作用。4.3.2浇注系统设计原则 浇注系统与塑件一起在分型面上，应由压降、流量和温度分布的均衡布置。 尽量缩短流程，以降低压力损失，缩短充模时间。 浇口位置的选择，应避免产生湍流和涡流，及喷射和蛇形流动，并有利于排气何补缩。 避免高压熔体对型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移。浇注系统凝料脱出方便可靠，易于塑件分离或切除整修容易。熔合缝位置须合理安排，必要时配置冷料穴或溢料槽。尽量减少浇注系统的用料量。浇注系统应达到所需精度和粗糙度，其中浇口须有IT8以上精度。4.3.3主流道小端直径D=注塑机喷嘴直径d（0.51)mm 取D=4.5mm凹球面半径R =喷嘴球半径R (12)mm 取R =13mm主流道锥角应取2 4 ，过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气；过小的锥角使脱模困难，冲模时熔体的流动阻力增大。取大端直径D =8mm主流道的内壁表面粗糙度应在R 0.8um以下，抛光时沿轴向进行主流道出口端应有圆角，其半径rD/8，取r=0.5mm浇口套常选T 钢制作，经淬火洛氏硬度为5055HRC4.3.4冷料穴 该模具采用倒锥形底部的冷料穴 6.3.5分流道 分流道是主流道与浇口之间的通道；一般当分型面为平面时，采用圆形截面的流道；当分型面不为平面时，考虑到加工困难，常采用梯形或半圆形截面流道；该模具采用圆形截面流道，分流道直径同主流道大端直径为8mm，长度L（12.5）D=10mm4.3.6浇口 浇口位置与数目对塑件质量的影响极大。选择浇口位置时应遵循如下原则： 避免引起熔体缺陷； 浇口应开设在塑件最大壁厚处； 有利于排气；有利于减少熔接痕和提高熔接痕强度；防止型芯变形及考虑塑件的外观；考虑塑件的收缩变形及分子取向。综上，该模具采用的浇口为重叠式浇口，浇口宽度b=2mm，长度h=0.8mm4.3.7定位环及浇口套 根据注射机定模板中心孔尺寸，选取定位环直径为100mm，浇口套公称直径为20mm4.4确定脱模方式 该模具采用推板顶出机构 1）、推件板 根据凸模加工推件板 2）、复位装置 采用复位杆复位机构 3）、定距零件 定距螺杆，为第一分型面的分开距离定距。 4）、顶出距离 为保证顶出时塑件能完全脱离动模，定出距离取H=17mm4.5确定成型零部件的结构及固定方式 1）、结构形式 为便于热处理、加工和节约优质模具钢，型芯采用镶块式结构，型腔采用整体式。 2）、固定方式 型芯通过型芯凸模固定板的方式固定。4.6排气系统 从某种角度而言，注塑模也是一种置换装置。即塑料熔体注入模腔同时，必须置换出型腔内空气和从物料中逸出的挥发性气体。排气系统的设计相当重要。 4.6.1排气不良的危害 增加熔体充模流动的阻力，是型腔充不满； 在制品上呈现明显可见的熔接缝，其力学性能降低； 滞留气体时塑件产生质量缺陷； 型腔内气体受到压缩后产生瞬时局部高温，使塑料熔体分解； 由于排气不良，降低了充模速度。4.6.2排气系统的设计方法 利用分型面排气是最好的方法，排气效果与分型面的接触精度有关； 对于大型模具，可以用镶拼的成型零件的缝隙排气； 利用顶杆与孔的配合间隙排气； 利用球状合金颗粒烧结块渗导排气； 在熔合缝位置开设冷料穴 因为该零件尺寸不大，一模两腔，所以利用分型面、推板与凸模的配合间隙及侧型芯运动间隙排气即可，不必单独考虑排气方式4.7温度调节系统 在注射成型过程中，模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲变形、耐应力开裂性和表面质量等，并且对生产效率起到决定性的作用，在注射过程中，冷却时间占注射成型周期的约80%，然而，由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具温度的要求有尽相同，因此，对模具冷却系统的设计及优化分析在一定程度上决定了塑件的质量和成本，模具温度直接影响到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件质量，而模具温度的高低取决于塑料结晶性，塑件尺寸与结构、性能要求以及其它工艺条件如熔料温度、注射速度、注射压力、模塑周期等。影响注射模冷却的因素很多，如塑件的形状和分型面的设计，冷却介质的种类、温度、流速、冷却管道的几何参数及空间布置，模具材料、熔体温度、塑件要求的顶出温度和模具温度，塑件和模具间的热循环交互作用等。（1） 低的模具温度可降低塑件的收缩率。（2） 模具温度均匀、冷却时间短、注射速度快，可降低塑件的翘曲变形。（3） 对结晶性聚合物，提高模具温度可使塑件尺寸稳定，避免后结晶现象，但是将导致成型周期延长和塑件发脆的缺陷。（4） 随着结晶型聚合物的结晶度的提高，塑件的耐应力开裂性降低，因此降低模具温度是有利的，但对于高粘度的无定型聚合物，由于其耐应力开裂性与塑料的内应力直接相关，因此提高模具温度和充模，减少补料时间是有利的。塑料的加热温度对塑件质量影响较大，温度过高塑料易分解，成型时应控制温度在6090，故应设置冷却水道4.7.1.求塑件每小时在模内释放的热量Q由公式 式中： 塑料的比热容KJ/(kg.) G结晶形塑料的熔化质量焓（KJ/kg） 塑料熔体的初始温度（塑料注塑温度）塑件在推出时的温度（模具温度）=1.884（21080）1.310=393.76KJ/kg4.7.2求冷却水的体积V由公式得 式中：V冷却介质的体积流量， W单位时间内注入模具中的塑料质量，kg/min Q塑件在凝固时放出的热量，kJ/kg 冷却介质的密度，kg/ C冷却介质的比热容， 冷却介质的出口温度， 冷却介质的入口温度，实际单位时间（min）内注塑成型2个塑件，共计质量58g =8510m/min查冷却水的稳定湍流速度与流量表得： 1）、冷却水孔直径 10mm 2）、冷却回路的形式 采用矩形回路4.8侧向分型与抽芯机构 前面已确定侧抽芯机构为斜导柱、滑块均固定在定模的斜导柱抽芯机构。4.8.1抽芯距的计算 S=S（23）mm 取S=3.5mm S为侧孔或侧凹的深度4.8.2斜导柱的倾斜角 斜导柱的倾斜角通常取1520，一般不大于25.考虑到抽芯距不大，这里取10。4.9成型零部件的相关计算 塑件的成型收缩率型腔工作尺寸制造偏差及磨损量均取平均值 取z=/3 x =3/4 s=0.014.9.1型腔尺寸计算 径向尺寸：A1：32 A2：92 A3：110 A4：150 A= （1s)Asx A1 = （1+0.01)32 3/40.2632.125 A2 =（1+0.01)92 3/40.44=92.59 A3 =（1+0.01)110 3/40.50=110.725 A4 =（1+0.01)150 3/40.62=151.035 深度尺寸：H1=15.5 H2=17.5 H=（1s)Hs2/3 H1=（1+0.01)15.5 2/30.20=15.522 H2=（1+0.01)17.5 2/30.20=17.5424.9.2型芯尺寸计算 径向尺寸：B1： 29 B2： 89 B3： 137 B4： 147 B=（1s)Bsx B1=（10.01)29-3/40.24=29.11 B2 =（10.01)89-3/40.44=89.56 B3 =（10.01)137-3/40.56=137.95 B4 =（10.01)147-3/40.62=148.003 型芯高度尺寸：h1：96 h2：98 h=（1s)hs2/3 h1=（1s)96-2/30.44=96.677 h2=（1s)98-2/30.44=98.687 4.10模板尺寸计算与选择本模具采用镶块式凸模，模板的长度、宽度选择最少应该保证型腔壁厚S。同时配合导柱、螺钉、限位钉等的安装。在满足注塑机拉杆内间距的范围内，尽量使模具的布排紧凑合理。所选各模板的尺寸如下面表：表2 模板尺寸表（）模板宽度长度高度材料定模座板4004002545钢，调质动模座板4004002545钢，调质动模板4003153245钢，调质 定模板4003154045钢，调质动模垫板4003155045钢，调质支撑块400568045钢，调质 4.10.1工艺参数校核 1）注射量校核 为保证注射成型的正常进行，塑料制品连同浇注系统凝料及飞边在内的质量一般不应超过注射机最大注射量的80%。 VVV 注射机最大注射容积V=128cm 注射机最小注射容积V=32cm 制品连同浇注系统凝料及飞边容积V=58cm故上式成立，注射量选择合适。 2）锁模力校核 模具锁模力必须大于涨模力，才能防止分型面上产生溢边，保证制品在深度方向的尺寸精度 锁模力的校核式：FKAP F 注射机的额定锁模力（KN） A 制品和流道在分型面上的投影面积之和（cm） P 型腔的平均压力，查表取P=25KN K 安全系数，通常取K=1.11.2 F=1000KN1.22531=910KN 故上式成立，锁模力选择合适。 3）最大注射压力校核 注射机的额定注射压力即为它的最高压力，应该大于注射机成型所需调用的注射压力P0，即KP0 K安全系数，通常取1.251.4，这里取K=1.4 =150MPa1.480=112MPa上式成立，注射压力选择合适。4.10.2安装参数校核 1）模具厚度校核 模具厚度，也称模具闭合高度，必须满足 注射机合模部件允许的最小模厚；注射机合模部件允许的最大模厚。150292300模具厚度校核合格。2） 喷嘴尺寸 注射机喷嘴头部的球面半径R应与模具主流道始端的球面半径R吻合，以避免高压塑料熔体从缝隙处溢出。一般R比R大（12)mm R=15mmR=13mm 故合理 3）定位圈尺寸 为了使模具主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线相重合，模具上定位圈必须与注射机定模板上的定位孔呈叫松动的间隙配合。 4.10.3开模行程和推出机构的校核 因为本模具为双分型面注射模具，则校核合格条件为HH1H2+ H3+510 H注射机动模板开模行程；H1塑件推出距离；H2塑件高度，H3第一分型面得分开距离计算得27017+17.5+10+20=64.5所以，开模行程校核合格。综上所述前面选择的SZ160/100型注塑机符合要求。 5.绘制模具总装配图和零件图 本模具的总装配图、零件图如图所示 本模具的工作原理；模具安装在注射机上，定模部分固定在注射机定模板上，动模部分固定在注射机的动模板上。合模后，注射机通过喷嘴将塑料熔料注入模具型腔，经保压、冷却后，塑件成型，开模时第一分型面先打开一段距离，完成侧向抽芯工作，然后从第二分型面打开，塑件留在动模，待模具打开后，通过推件板将塑件推出；合模时，第二分型面先闭合，后第一分型面闭合侧滑块复位。6 .注射模主要零件加工工艺规程的编制本模具的主要零件有：型腔板，型芯6.1 型腔板的加工工艺表3 型腔加工工艺表序号工序名称工序内容1下料切割钢板至尺寸405mm405mm43mm2热处理退火到180200HBS3刨刨六面到尺寸401mm401mm41mm4平磨磨六面到尺寸400.5mm400.5mm40.5mm5划线钳工划型孔、侧抽芯孔形状及其它孔的位置6数控铣以A面为基准铣型腔到要求，按图纸型腔深度为17mm粗铣型腔，达到要求7线切割线切割加工导滑槽，达到要求8钳钳工按图样钻49mm孔和46 mm的阶梯孔，26 mm和18mm的阶梯孔到要求, 12的通孔9热处理淬火到要求。10平磨磨六面到尺寸要求，与推板配磨，使本件与上固定板上下齐平，且使型腔深度到要求。11钳研型腔到Ra0.8，研浇口到Ra0.8。12钳钳工整修检验6.2型芯的加工工艺表4 型芯的加工工艺序号工序名称工序内容1下料切割钢板至尺寸160mm115mm95mm2热处理退火到180200HBS3刨刨六面到尺寸152.5mm110.5mm90mm4平磨磨六面到尺寸152mm110mm89.5mm5划线钳工划螺纹孔、销钉孔形状及其孔的位置6铣以A面为基准铣型芯到要求，长高为152mm和87.5和小端R0.5的圆角7热处理淬火到4050HRC8钳研芯面到Ra0.8，固定面到Ra3.2。9钳钳工整修检验设计总结经过三年的理论学习与实践锻炼，使我对模具设计与制造这门专业有了更深的认识，同时也使我具有一定的专业技能，毕业设计是一个重