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1 隔弧板的注射成型工艺与模具设计隔弧板的注射成型工艺与模具设计隔弧板的注射成型工艺与模具设计隔弧板的注射成型工艺与模具设计 学生：肖献 指导老师：宋斌 (张家界航空工业职业技术学院 427000) 摘要摘要摘要摘要：模具毕业设计是学生完成模具专业的课程后， 运用所学的基础知识和基本技能， 在老师的指导下进行的一次全面的成型工艺、模具设计、模具制造工艺的实践性训练，是对 所学知识的一次全面总结， 是模具设计与制造专业毕业前重要的实践环节。 此模具设计是结 合给定的零件的特点及工厂实际设计的适合大批量生产的塑料注射模具，具有实际生产能 力。 关键词关键词关键词关键词：毕业设计、注射模、隔弧板塑料模具设计 1 1 1 1 前 言前 言前 言前 言 作为二十一世纪的大学生，综合方面的素质越来越显得重要，特别要从事模 具专业， 毕业设计是培养综合运用所学理论知识和技能解决实际问题的一个重要 环节，这是对我们大学阶段智力的一次总检验。更是我们受到集中培养和综合设 计能力，科研能力，创新能力的一次难得的机会。 毕业设计的主要目的有两个：一，让学生掌握查阅资料与手册的能力，能够 熟练运用 CAD 进行模具设计；二，掌握模具设计方法和步骤，了解模具的工艺过 程。 本次毕业设计的课题是设计题目：隔弧板（BS10-S105），该塑件比较复杂。 在设计过程中，本人通过了参考实际产品，了解注射成形的特点；在设计过程中 查了很多资料。 2 塑件零件图分析 2.1 零件的功用与经济性分析 隔弧板应用于电器配件，成本较高，但生产批量为中批，采用注射模成型经 济性较好。 2 2.2 塑件工艺性分析 2.2.1 塑料原材料分析 材料 ABS，它是以丙烯晴、丁二烯和苯乙烯聚合而成的塑料，ABS 树脂是五 大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优 良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色，还 可以进行表面喷镀金属、 电镀、 焊接、 热压和粘接等二次加工， 广泛应用于机械、 汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性 工程塑料。ABS 树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将 PS，SAN，BS 的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。ABS 是丙 烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A 代表丙烯腈，B 代表丁二烯，S 代表苯 乙烯。 一般性能 ABS 外观为不透明呈象牙色粒料， 其制品可着成五颜六色， 并具有高光泽度。 ABS 相对密度为 1.05 左右，吸水率低。ABS 同其他材料的结合性好，易于表面印 刷、涂层和镀层处理。ABS 的氧指数为 1820，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有 黑烟，并发出特殊的肉桂味。 力学性能 ABS 有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；ABS 的耐磨性优良， 尺寸稳定性好， 又具有耐油性， 可用于中等载荷和转速下的轴承。 ABS 的耐蠕变性比 PSF 及 PC 大，但比 PA 及 POM 小。ABS 的弯曲强度和压缩强度 属塑料中较差的。ABS 的力学性能受温度的影响较大。 热学性能 ABS 的热变形温度为 93118，制品经退火处理后还可提高 10左右。ABS 在-40时仍能表现出一定的韧性，可在-40100的温度范围内使用。 电学性能 ABS 的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数 环境下使用。 环境性能 ABS 不受水、无机盐、碱及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃中， 3 受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。ABS 的耐候性差，在紫外光的作用下 易产生降解；于户外半年后，冲击强度下降一半。 ABS 塑料的加工性能 ABS 同 PS 一样是一种加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工方法加 工。 ABS 的熔体流动性比 PVC 和 PC 好，但比 PE、PA 及 PS 差，与 POM 和 HIPS 类似；ABS 的流动特性属非牛顿流体；其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关 系，但对剪切速率更为敏感。 ABS 的热稳定性好，不易出现降解现象。ABS 的吸 水率较高，加工前应进行干燥处理。一般制品的干燥条件为温度 8085，时间 24h； 对特殊要求的制品(如电镀)的干燥条件为温度 7080， 时间 1818h。 ABS 制品在加工中易产生内应力，内应力的大小可通过浸入冰乙酸中检验；如应力太 大和制品对应力开裂绝对禁止，应进行退火处理，具体条件为放于 7080的热 风循环干燥箱内 24h，再冷却至室温即可。 2.2.2 塑件尺寸分析 塑件为圆形件，最大直径为 84mm，最小直径为 9mm，最小壁厚为 1.5mm， 在使用时，该壁厚满足使用的强度、刚度要求，但塑件一侧的壁厚最厚为 17mm， 可能增加了塑件的冷却时间以及塑件成型后的变形程度，在设计模具时，注意模 具的模温控制，塑件上大部分尺寸都标注有尺寸公差，有一部分未注公差尺寸分 别为50，8，R2，32, ,7，查教科书表 21 未注公差按照 MT5 级精度制造， 得到公差如下： 0 64. 0_ 50， 28. 0 0 8+，R 0 20. 0_ 2, 28. 0 28. 0_ 32+ ， 28. 0 0 7+. 2.2.3 塑件表面质量分析 塑件表面无粗糙度要求。无其它严格要求，按照表 2-3，塑件.表面粗糙度 最低可取 Ra=1.6，塑件的表面粗糙度主要由模具成型零件表面粗糙度决定，因 此模具成型零件一般比塑件表面粗糙度高一级，即 Ra=0.8。这种粗糙度在一般 的注射成型中比较容易达到要求。 2.2.4 塑件结构工艺性分析 塑件整体外形为圆形，中心有一阶梯孔，上表面有9 和8 的盲孔各一个， 侧边有异性槽，无测孔，不需要设计侧抽芯，模具结构大大降低，但由于9 的 盲孔和阶梯孔的抽芯方向不一致，所以最好将模具动定模都设计型芯，经过塑件 结构工艺性分析，适合注射成型，模具复杂程度一般。 4 3 塑料成型工艺规程编制 3.1 计算塑件体积和质量 塑料的收缩率查教科书附录 B 得 Scp=0.20.8 取 Scp=0.6 计算塑件体积如下： V总-V1-V2-V3-V4-V5=66333-17001-443-6000-1789-1988=39112mm 3 塑件的质量 m=CV 查表 5-1 其中=1.05g/ c m 3 则 m=39.1121.05=41g 3.2 初选成型设备 根据 V=39.112cm 3 查附录 C 初选取注射机 XS-Z-60. 3.3 模塑工艺规程的编制 （见塑料成型工艺卡片） 4 塑料模具结构设计 4.1 分型面的选择 （1）分型面的选择有利于脱模：分型面应取在塑件尺寸的最大处。而且应 使塑件流在动模部分，由于推出机构通常设置在动模的一侧，将型芯设置在动模 部分，塑件冷却收缩后包紧型芯，使塑件留在动模，这样有利脱模。如果塑件的 壁厚较大，内孔较小或者有嵌件时，为了使塑件留在动模，一般应将凹模也设在 动模一侧。拔模斜度小或塑件较高时，为了便于脱模，可将分型面选在塑件中间 的部位，但此塑件外形有分型的痕迹。 （2）分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量和精度要求。 （3）分型面的选择应有利于成型零件的加工制造。 根据塑件结构，模具上下都有型芯，该模具选择分型面在塑件最上端开模方 便，塑件飞边在塑件转角处，不影响塑件表面质量，分型面示意图如下： 5 分型面 4.2 型腔数目的确定及型腔的排列 塑件直径为 84，尺寸较大，生产批量为中批量，综合考虑各种情况，选择 一摸一腔的模具结构。 塑件中心在模具正中心， 模具型腔也较容易加工， 开模时， 塑件在包紧力作用下，留在动模一侧。最后由推出机构推出塑件。 4.3 浇注系统设计 4.3.1 主流道的设计 根据所选择的注射机，其喷嘴球经 SR=10，浇口套的球经应大于 SR 值，所 以选择浇口套 SR=12mm。在燕秀工具箱中选择浇口套 SBA 型，规格 12 4.3.2 分流道的设计 分流道是塑件流过浇注系统的中间位置，必须保证要有一定的流量。以增大 浇口的流速， 该塑件的体积较大， 查书表 5-6 轮辐式浇口， 这样去除浇口较方便， 采用半圆形分流道，截面直径为 R4 4.3.3 浇口的设计 根据上面分流道排列方式为轮辐式设计方式，浇口采用矩形截面浇口，浇口 的尺寸为 111 分流道与浇口示意图如下： 6 1 1 R1 4 1 分流道和浇口形式 4.4 型芯、型腔结构的确定 型芯结构简单，采用组合式，与模板采用不同的材料分开制造，可以节省模 具钢， 连接牢固可靠， 型芯的材料选用 T10A 常用模具材料， 处理硬度为 45-50HRC。 型芯表面粗糙度， 其中的成型部分为 0.1m， 配合部分为 0.8m， 其余为 3.2m， 成型部位镀硌，厚度为 0.015mm,其前要进行刨光处理。 型腔整体式结构，结构简单，制造方便，强度高，型塑件质量好，型腔也采 用 T10A 钢，热处理 45-50HRC，表面粗糙度为 Ra=0.1m，与大阶梯型芯配合表 面 Ra=0.8，其余为 Ra=3.2。 4.5 推件方式的选择 该塑件表面质量无特殊要求，采用推杆推出机构恩呢刚满足模具工作要求， 模具采用推杆推出，推杆数量 4 个，选用直径为 6 的标准推杆. 5 模具主要零部件的设计计算 5.1 成型零件的尺寸计算 Scp%=0.6% 取工作零件制造公差的 7 塑件尺寸 公式 结果 2 . 0 0 4 hm=(hs+hsScp%+2/3) 0 0.2 0 07. 0 36. 4 2 . 0 2 . 0 5+ hm=(hs+hsScp%+2/3) 0 0.4 5.49 0 07. 0 1 . 0 1 . 0 9+ hm=(hs+hsScp%+2/3) 0 0.2 0 16. 0 29. 9 型 芯 高度 28. 0 0 7+ hm=(hs+hsScp%+2/3) 0 0.3 7.47 0 09. 0 3 . 0 0 24+ lm=(hs+hsScp%+2/3) 0 0.3 0 1 . 0 34.24 0 64. 0_ 50 lm=(ls+lsScp%+2/3) 0 0.64 0 21. 0 727.50 0 5 . 0 39R lm=(ls+lsScp%+2/3) 0 0.5 0 16. 0 36.39 2 . 0 2 . 0 15+ lm=(ls+lsScp%+2/3) 0 0.4 0 16. 0 56.15 28. 0 0 8+ lm=(ls+lsScp%+2/3) 0 0.28 0 09. 0 52. 8 1 . 09 lm=(ls+lsScp%+2/3) 0 0.2 0 07. 0 29. 9 型 芯 经向 R 0 20. 0_ 2 lm=(ls+lsScp%+2/3) 0 0.2 0 07. 0 13. 2 28. 0 28. 0_ 32+ Cm=(Cs+CsScp%)/2 0.56 09. 047.32 中 心 距 2 . 034 Cm=(Cs+CsScp%)/2 0.4 06. 04 .34 23. 0 7 . 0 84+ Lm=(Ls+LsScp%-2/3) 0 0.93 09. 0 0 54.84 + 凹 模 经向 28. 0 28. 0_ 32+ Lm=(Ls+LsScp%-2/3) 0 0.56 18. 0 0 1 .32 + 凹 模 深度 1 . 013 Hm=(Hs+HsScp%-2/3) 0 0.2 07. 0 0 05.13 + 5.2 模具型腔壁厚及型腔模板总体尺寸的确定 凹模的内径为 84， 查表 3-12 选取圆形凹模壁厚的经验数据 Tc=45,则凹模板 长 L=83+45+45=174 塑料的厚度为 12. 8 凹模底部厚度 c t= p pmr 4 3 Pm= 15004 421223 2 =10.3 Pm=122MPa r=42 p=1500MPa 因此，凹模板尺寸为 17417422.3 查资料选取标准值为 18018030 5.3 标准模架的选择 根据塑件成型方案，模架上有定模板，动模板，动模板垫板，一次选择为标 准模架 AI，根据凹模板规格选择尺寸为 180180190 的标准模架尺寸。 其中，A 板：18018030 B 板：18018030 C 板高度：60 垃圾钉 高度：5 AB 板间隙为：0 模架标记：1818 180180190 6 模具图样的绘制及成型设备校核 6.1 模具装配图的绘制 M6X20L M5X20L 9 6.2 模具零件图的绘制 （见零件图） 6.3 成型设备技术参数的校核 6.3.1 标称注射量的校核 KVgVn=Vz+Vj K=0.8 n=1 Vz=40 Vj=5 KVg=600.8=48 V=141+5=46 KVgV 满足要求 6.3.2 注射压力的校核 PgP Pg=122MPa P=100MPa Pg=122P=100 满足要求 10 6.3.3 合模力的校核 FgKFz=KAfPm Fg=50 4 10N K=1.1 Af=3.144242=5538 2 m 2 m Pm=500000243672=KFz 满足要求。 6.34 开模行程的校核 S 1 H 2 H+5mm S=170 H 1=15 H2=72 S=17092 满足要求 7 塑料模具制造 7.1 模具制造技术经济性分析 模具选用的标准模架 AI1818 其需要加工的零件比较少， 主要加工 3 个型芯， 以及大型腔的加工，型芯分为两种类型，一种是固型，一种是异型，圆形的可以 采用车床加工，异形型芯采用铣削加工后再使用成型磨床磨外形，型腔采用铣床 削去，留少许雨量点火花加工，费用比较适中模具装配比较简单，钳工工作量不 大，总的来说模具成本不高，其费主要在购买标准模架。 7.2 模具主要零件的加工工艺编制 7.2.1 型腔 型腔上需要固定两个型芯，采用线切割加工，配合表面精度较高，型腔采用 铣床粗加工，再采用点火花精加工。工艺编制见模具零件工艺规程。 7.2.2 型芯 型芯全部采用台肩式固定方式，因此对于圆形型芯采用数控车加工，异行型 芯采用铣削加工，最后采用磨削加工，达到尺寸要求和表面粗糙精度要求。工艺 编程见模具零件加工工艺规程。 7.3 模具装配工艺编制 7.3.1 定模的装配工艺 将浇口套，定位圈以及定模板上的型芯压装，导套压装，将定模板与定模座 板上螺钉拧紧。 7.3.2 动模的装配工艺 动模部分的型芯压装到动模板上，装上推出机构再将动模板，垫板以及推出 机构一起用长螺钉紧固在动模座板以及垫块上。 11 1 装配型芯 1 和 型芯 3 按图纸将型芯 1 和型芯 2 与动模板进行压装入式装配， 并且调整修磨型芯高度， 到达要求。 2 配套推杆孔 通过定模固定板配钻推杆固定板上的推杆孔。 3 装配推杆 将将推杆，拉料杆装入推杆固定板，推板叠合，并用螺钉紧固，并将推出机构 整体装入动模。 4 装配型芯 2 何 浇口套 按照图纸要求将型芯 2 与定模板进行压入式装配，并且调整修磨型芯高度，到达 要求。并装入浇口套。 5 定模装配 将上工序装配 好的定模板部分与定模座板用螺钉紧固，再装上定位圈。 6 总装 将工序 3 装好的动模部分与工序 5 装好的定模部分，以及标准模架上的垫块， 定模座板等一起用螺钉紧固。 8 模具的工作原理与使用维护 模具安装到注射机上，模具闭合，注射塑料到模具型腔保压，冷却，模具打 开，塑料在包紧力的作用下留在动模一侧，由 4 个推杆将塑件推出，塑件在重力 的作用下自由脱落，模具闭合，定模板的作用力将复位杆推动，将动模推出机构 复位，完成一次注射成型。 9 9 9 9 结论结论结论结论 将近两个月的毕业设计马上就结束了， 这次毕业设计是我在这三年来的一次 总结性的综合设计， 是全面检验和考察大学三年来所学知识的实际应用水平与能 力的一个重要的手段。 这次毕业设计是我的一个重要学习机会，在解决问题的过程中，温故了以前 的知识， 更深刻的理解了更多的设计要点， 这是与没有搞过独立设计不能比拟的， 通过每天的查阅资料、计算分析，使自己所学的知识得到了系统的巩固。其中我 也明白了知识的价值，当知识被用时，知识就是力量。 通过一副模具的设计，才懂得了知识是建立实践中的，它需要一丝不苟的精 神。 而不能不运用知识， 就在于我们是否真正的学好了知识的检验。 每完成一步， 都交与专业课老师进行检查， 以便及