ABS上盖设计说明书 Microsoft Word 文档

目 录第一章 1. 前言3第二章 塑料成型工艺基础2.1 上盖的造型设计32.2 上盖塑料ABS的结构与工艺特性4第三章 塑件工艺性分析 3.1 工艺性分析53.2 注塑机的选择63.3 分型面的选择73.4 根据塑件本身的几何形状及生产批量确定型腔数目73.5 确定注射成型的工艺参数7第四章 浇注系统的设计4.1 普通浇注系统的设计8第五章 成型零部件的结构设计5.1 型腔的结构设计125.2 型芯结构的设计135.3 定位圈的设计145.4 成型零部件的工作尺寸的计算14第六章 结构零部件的设计6.1 注射模架的选择186.2 合模导向机构的设计18第七章 推出机构的设计7.1 推出机构设计原则197.2 推出机构的选择207.3 推出力的计算207.4 推出机构工作原理图20第八章 加热、冷却系统的设计8.1 冷却回路的尺寸确定218.2 冷却回路的布置22第九章 主要尺寸的校核9.1 模具厚度的校核229.2 开模行程的校核239.3 注射模具的工作原理装配图23第十章 心得体会23第十一章 参考文献24第一章 绪论前言 本课题是关于上盖的塑料注塑模具的设计，在正确分析塑件的结构，技术要求及企业的生产实际情况后进行塑件的注射模设计。分别对ABS的性能，塑件结构特点分析后，采用了侧浇口进行浇注，以及注射机的选用，分型面的选择，型腔数目的确定，成型零部件的结构设计以及相关的计算，并配有图例来加以说明。采用CADCAM,Proe软件对模具进行辅助设计、分析、绘图。其核心知识是塑料成型、材料成型技术基础、机械设计、塑料成型工艺、计算机辅助设计、模具CADCAM等。通过本次设计，对注射模具有一个初步完整的认识，通过实践和相应课程的设计，使我们对之前课程有一个总结，同时注意到设计中的一些细节问题，如制作的结构、成型零部件的尺寸计算，了解模具结构及工作原理；设计中对注射机相关重要参数进行验证，包括模具闭合厚度、模具安装尺寸、模具开模行程、注射机的锁模等。校核合格后，进行成型零件加工工艺过程的制定，既要保证塑件的质量，又要兼顾经济性。第二章 塑料成型工艺基础2.1.1造型设计如图所示。22上盖塑料ABS的结构与工艺特性ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种单体聚合而成的非结晶型的高聚物。它是在聚苯乙烯的基础上改性而发展起来的一种热塑性工程塑料。(1) ABS塑料的使用性能 由于ABS 是三种单体聚合而成，因此它具有三种组成物的综合性能。ABS塑料在一定的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度和耐磨性；它的热变形温度为100左右;还具有一定的化学稳定性和良好的介电性能；此外，它还有能于其他塑料和橡胶混溶等特性；其制品稳定性好，表面光泽，可以抛光和电镀。但ABS塑料耐热性并不高，乃低温和耐紫外线性能也不好。(2) ABS塑料成型性能 ABS塑料成型性能较好。它的流动性较好，成型收缩率小；ABS塑料比热容较低，在料筒中塑化效率较高，在模具中凝固也较快，模塑周期短。但ABS吸水性大，成型前必须充分干燥，表面要求光泽的制品应进行较长时间的干燥。 第三章 塑件工艺性分析 31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侧浇口。该浇口的分流道位于模具的分型面上。塑料熔体通过型腔的侧面注入型腔，因而塑件外表面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。32 注射机的选择3.2.1确定成型设备选用注射机时，通常是以某塑件（或模具）实际需要的注射量初选某一公称注射量的注射机型号，然后依次对该注射机型的公称注射压力、公称锁模力、模板行程以及模具安装部分的尺寸一一进行校核。以实际注射量初选某一公称注射量的注射机型号：为了保证正常的注射成型，模具每次需要的实际注射量应该小于某注射机的公称注射量，即：式子中，-实际塑件(包括浇注系统凝料)的总体积。按照图 2-3塑件所示由PRO/E分析，尺寸近似计算：塑件总体积： V 48cm3塑件总质量： M =481.05 g=50.4 g选用注射机为国产的注射机XS-ZY-125卧式注塑机螺杆式注射机的主要参数见表3-1:序号主 要 技 术 参 数参数数值1最大注射量/1252注射压力/MPa1203锁模力/kN9004最大成型面积/(mmmm)3205最大模具厚度/mm3006最小模具厚度/mm2007最大开模行程/mm3008动定模固定板尺寸/mm4284589喷嘴球头半径/mm1210定位圈直径/mm100 表3-13.2 .2注射压力的校核该项工作是校核所选注射机的公称压力能否满足塑件所成型时需要的注射压力，其值一般为，通常要求。我们这里选。3.2.3 锁模力的校核锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力，当高压的塑料熔体充填模腔时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。为此，注射机的额定锁模力必须大于该胀型力，即：-注射机的额定锁模力；查表知为：900KN-模具型腔内塑料熔体平均压力；一般为注射压力的倍，通常取。我们这里选。-塑料和浇注系统在分型面上的投影面积之和由PRO/e分析测量，可得投影面积为314 cm2，浇注系统的投影面积不超过176 cm2K-压力损耗系数一般取1.1-1.2故： 1.230106578.2610-5208.173KN而锁模力为900KN，大于208.173KN，符合要求。3.2.4开模行程的校核 注射机的开模行程是有限的，取出制品所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离，本模具为霜分型面注射模，所需开模行程为： 式中，-塑件推出距离； -包括浇注系统在内的高度； -注射机移动板最大行程； -所需要开模行程； -中间板与定模的分开距离计算得：H=38+65+100+40+5=248 cm2可知开模行程满足模具的要求。3.3分型面的选择不论塑件的结构如何以及采用何种设计方法都必须首先确定分型面，因为模具结构很大程度上取决于分型面的选择，为保证塑件能顺利分型，主分型面应首先考虑选择在塑件外形最大轮廓处，既保证了塑件的外观，且毛刺、飞边的清除也较容易。3.4根据塑件本身的几何形状及生产批量确定型腔数目由于塑件型腔较深且底壁上有孔和小圆柱，加上塑件有一般精度要求，外表面有高光洁度要求不易采用太多型腔数目所以考虑一模四腔，型腔平衡布置在型腔板两侧以方便浇口排列和模具的平衡。为了使模具与注射机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件的精度，模具设计时应确定型腔数目，其计算过程如下：设型腔数目为，制品总件数为，每一个型腔所需的模具费用为，与型腔无关的模具费用为，每小时注射成型的加工费用为，成型周期为，则：模具费用为，注塑成型费用为，总成型加工费用为，即为使总的成型加工费用最少，即令，则有：所以对于高精度制品，由于型腔模具难以使各型腔的成型条件均匀，故通常推荐型腔数目不超过4个，塑料件的精度为5级左右，以及模具制造成本、制造难度和生产效率的综合考虑，型腔数目初定为4腔.3.5确定注射成型的工艺参数根据该塑件的结构特点和ABS的成型性能，查有关资料初步确定塑件的注射成型工艺参数，见表32:工艺参数内 容工艺参数内 容预热和干燥温度85成型时间/s注射时间35时间4h保压时间1530料筒温度前段200210冷却时间1560中段210230总周期4070后段180200螺杆转速30-60注射时间喷嘴温度180190后处理方法烘箱模具温度5070温度70注射压力7090Mpa时间-表3-2第四章 浇注系统的设计41 普通浇注系统的设计4.1.1 普通浇注系统的组成及设计原则主浇道分浇道浇口4.1.2 主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处部分到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和冲模时间有较大的影响，因此必须使熔体的温度降和压力损失最小。为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角a为26，小端直径d比注射机喷嘴直径大0.51mm，一般d=2.55mm。由于小端的前面是球面，其深度为35mm，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大12mm。流道的表面粗糙度Ra0.8um。根据选用的 XS-ZY-125 型号注射机的相关尺寸得 ： 喷嘴前端孔径： d0=4mm喷嘴前端球面半径：R0=12mm根据模具主流道与喷嘴的关系：R=R0+(12)mm=13mmd=d0+(0.51)mm=5mm锥角为2060，取其值为30，经换算得主流道大端直径为7.6mm。浇口套的选择应根据注射机里的定位孔来选择，它与定位孔是过度配合，查表可知定位孔直径为100mm，所以浇口套的尺寸为100mm。4.1.3分流道的设计流道的截面形状会影响到塑料在浇道中的流动以及流道內部的熔融塑料的体积。此次选用半圆形截面。形状图如图42所示：1.半圆形截面 优点：流道形状效率较高，可达0.25D。缺点：增加制作费用及成本，稍不注意会造成流道交错而影响流动效率。 2.分流道的尺寸设计 流道的直径过大：不仅浪费材料, 而且冷却时间增长, 成型周期也随之增长, 造成成本上的浪费。流道的直径过小：材料的流动阻力大, 易造成充填不足, 或者必须增加射出压力才能充填。因此流道直径应适合产品的重量或投影面积流道长度宜短, 因为长的流道不但会造成压力损失,不利于生产性,同時也浪费材料；但过短, 产品的残余应力增大, 并且容易产生毛边。流道长度可以按如下经验公式计算:D分流道直徑mm W产品质量g L流道長度mm所以分流道的直径选取为6mm，长度一般取在830mm之间，不宜小于6mm，所以分流道长度取15mm。3.分流道的布置流道排列的原则：a尽可能使熔融塑料从主流道到各浇口的距离相等。b使型腔压力中心尽可能与注射机的中心重合。流道的布置要平衡，可以说自然平衡，如果自然没法平衡的话需要人工平衡。4.1.4 浇口的设计1、浇口：连接分流道和型腔的桥梁,是浇注系统中最薄弱最关键的环节。2、浇口作用：a熔料经狭小的浇口增速、增温，利于填充型腔。b注射保压补缩后浇口处首先凝固封闭型腔，减小塑件的变形和破裂。c狭小浇口便于浇道凝料与塑件分离，修整方便3.浇口的选用通常要考虑以下几项原则：a尽量缩短流动距离。b浇口应开设在塑件壁厚最大处。c必须尽量减少熔接痕。d应有利于型腔中气体排出。e考虑分子定向影响。f避免产生喷射和蠕动。g浇口处避免弯曲和受冲击载荷。h注意对外观质量的影响。综合塑料使用的浇口类型与选用原则这次设计选用侧浇口。浇口开在型芯一侧，开模时浇口自动切断。4.1.5球形拉料杆的设计拉料杆的常用形式上球形结构，其典型的结构形式如图43所示：拉料杆的材料为T8，进行热处理时头部硬度为HRC5055，配合部分粗糙度为Ra0.8um.4.1.6排气系统的设计排气不良容易引起塑件烧焦，短射、填充不足、脱模不良、阴影、气泡、色差、缩水、流纹、表面凹陷、不熔合等。适当地开设排气槽；可以大大降低注射压力、注射时间。保压时间以及锁模压力，使塑件成型由困难变为容易，从而提高生产效率，降低生产成本，降低机器的能量消耗。其设计往往主要靠实践经验，通过试模与修模再加以完善，此模我们利用模具零部件的配合间隙及分型面自然排气。排气间隙以不产生溢料为限，通常为0.030.05mm。利用配合间隙排气是最常见也是最经济的，更具有实用性。第五章 成型零部件的结构设计5.1 型腔的结构设计 凹模也就是所谓的型腔，是成型塑件外表面的主要零件，按结构不同可分为整体式和镶拼式。整体式凹模：其特点是牢固，不易变形，不会使塑件产生拼接线痕迹。但是由于整体式型腔加工困难热处理不方便，所以其常用于形状简单的中、小型模具上。 根据此次设计的要求与加工特点来看选用镶拼式凹模，其结构图如51所示： 凹模的材料选45钢，凹模热处理硬度达到5862HRC,表面需镀硌和抛光处理，型腔表面的粗糙度为Ra0.20.1um，配合面需要达到0.8um。5.2 型芯结构的设计主型芯的结构形式也分整体式和组合式，由于上盖的结构较简单所以选用整体式结构，加工方便，简化了结构。小型芯常单独制造，再嵌入模板中，最简单的是用过盈配合直接从模板上面压入，但是要在型芯下部铆接，主要是为了防止配合不紧密时被拔出的可能。其基本结构如图52所示: 5.3定位圈的设计为了使浇口套更好的安装在模具上，在注射过程中不会因为移动位置而使注射后的零件形状不稳定使用了定位圈。如图5-3: 图5-3 定位圈5.4 成型零部件的工作尺寸的计算5.4.1 计算成型零部件工作尺寸要考虑的因素（1）塑件的收缩率的波动塑件成型后的收缩率的变化与塑料的品种、塑件的形状、尺寸、壁厚、成型工艺条件、模具的结构等因素有关，塑料收缩率波动误差为：s=(Smax-Smin)Ls式中 s塑料收缩率波动误差； Smax塑料的最大收缩率；Smin塑料的最小收缩率；Ls塑件的基本尺寸。（2）模具成型零件的制造误差模具成型零件的制造精度愈低，塑件尺寸精度愈低，一般成型零件工作尺寸制造公差值取塑件公差的1/31/4。（3）模具成型零件的磨损脱模磨损是最主要的因素，磨损程度与塑料的品种和模具的材料及热处理有关，为简化计算，凡与脱模方向垂直的表面不考虑磨损，与脱模方向平行的表面应考虑磨损。对于中小型塑料件，最大磨损量可取塑件公差的1/6，对于大型塑件应取塑件公差的1/6以上。（4）模具安装配合误差模具成型零件装配误差以及在成型过程中成型零件配合间隙的变化，都会引起塑件尺寸的变化。综上所述塑件在成型过程中产生的尺寸误差应该是上述各种误差的总和，即：=z+c+s+j+a式中 塑件的成型误差；z模具成型零件制造误差；c模具成型零件的磨损引起的误差；s塑料收缩率波动引起的误差；j模具成型零件配合间隙变化误差；a模具装配误差。5.4.2 型腔和型芯相关尺寸的计算塑件成型后的收缩率与多种因素有关，通常按平均收缩率计算。*100% 参考文献ABS的收缩率是0.3%0.8%，它的平均收缩率是S=0.55%（1）型腔径向尺寸的计算因为塑件尺寸较小，精度级别高，c可取/6、z可取/3,此时，X取0.5。根据公式： LM=基本尺寸/mm 公差值/mm 计算54 0.40 LM = =（2）型芯径向尺寸的计算根据公式 M=基本尺寸/mm 公差值/mm 计算17.5 0 m= =17.6（3）型腔深度的尺寸计算在计算型腔深度和型芯高度尺寸时，由于型腔的底面或型芯的端面磨损很小，所以可以不考虑磨损量。根据公式 HM=以下x为2/3基本尺寸/mm 公差值/mm 计算 38 0.32 H1M=（4）型芯高度的尺寸计算根据公式 ： M=基本尺寸/mm 公差值/mm 计算 3 0.12 M= =（5）中心距的尺寸计算 塑件上的中心距基本尺寸Cs和模具上的中心距的基本尺寸Cm均为平均尺寸：Cm=(1+S)Cs标注制造公差后得： Cm=(1+S)Cs基本尺寸/mm 公差值/mm 计算27 0.40 Cm=(1+S)Cs =27.120.025.4.3 矩形型腔侧壁和底板厚度的确定由于型腔壁厚计算比较麻烦，所以根据参考文献可以得出，矩形型腔内壁短边长为54mm，所以凹模壁厚范围为1011mm，模套壁厚S2是2528mm，根据自己的设计来看，此次选用凹模厚度是10mm，模套壁厚是2