塑料模具毕业设计论文.pdf

湖南电子科技职业学院 只要有付出，就会有回报。 湖南电子科技职业学院毕业设计湖南电子科技职业学院毕业设计 塑料仪表盖模具设计 姓姓名：名： 夏夏 祖祖 华华 学学号：号：200732107009200732107009 班班级：级：MG30707MG30707 指导老师：叶久新教授指导老师：叶久新教授 湖南湖南长沙长沙 20105 湖南电子科技职业学院 只要有付出，就会有回报。 前前言言 模具被称为“百业之母” 。的确，模具是工业生产中最基础和最具有源头意 义的一环，无论在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中，60% 80%的零部件都依靠模具孕育而来。作为制造业的上游部分，模具对产品质量、 效益的决定作用会在工业流程的洪波中成倍放大，远远超出人们的想象。因此， 要说模具决定着一个国家制造业的国际竞争力，半点都不夸张。 二十多年来，我国模具工业发展迅猛，至近几年尤显疾劲。 “十五”期间， 模具业年均增速达20%。2005年，中国模具市场容量已近800亿元人民币，市场规 模仅次于日本和美国。据专家预测， “十一五”期间，中国模具业市场份额更将 达到1200亿元。如此惊人的宏大体量带来了灿烂机遇，与之对应的前提是我们的 整体技术水平必须大幅提升。 当前，国内模具企业大多集中在中低档领域，技术水平和附加值偏低，而 一些高精密、高质量的模具制品仍依赖进口。对于行业来讲，提升技术含量，走 向高端，是未来的必然选择。同时，国际模具界巧妙借力于 IT 技术，以网络提 升效率、优化服务，这种做法也是值得效仿的方向。对于从业者来说，模具业一 直存在且不断扩大的人力资源缺口也是个人前景的莫大机遇。但细分来讲，人力 缺口同样以兼具国际眼光与实战经验的高端人才为主，而普通设计人员并不缺 乏，因此要大力发展被称为“百业之母”的模具行业，这就要求我们设计者有着 更高的水平。 湖南电子科技职业学院 只要有付出，就会有回报。 目目录录 一 塑料课程设计 1 二 塑件成型的工艺性分析. . . .2 1.塑件的分析. . . . 2 2.ABS 的质量分析 . . .2 3.ABS 注射成型过程及工艺参数 . . . . 2 三 拟定模具的结构形式. . . .3 1.分型面位置的确定. . 3 2.型腔数量和排列方式的确定 .3 3.注射机型号的确定. . 4 四 注射系统的设计 . . .6 1.主流道的设计 7 2.分流道的设计. . 7 3.浇口的设计 . 9 4.校核主流道的剪切速率. . 9 5.冷料穴的设计及计算. 10 五 成型零零件的结构设计及计算. . . 10 1.成型零件的结构设计. 10 2.成型零件钢材的选用 10 3.成型零件工作尺寸的计算 10 4成型零件尺寸及动模垫块厚度的计算.10 六 模架的确定及校核 .11 1 各模板尺寸的确定 12 2.模架各尺寸的校核.12 七 排气槽的设计 12 八 脱模推出机构的设计 . . 13 1.推出方式的确定. 13 2.脱模力的计算. 13 湖南电子科技职业学院 只要有付出，就会有回报。 3.校核推出机构作用在塑件上的单位压力. 13 九 冷冷却系统的设计（冷冷却介质） . . . 13 1.冷却介质 13 2.冷却系统的简单计算13 3.凹模嵌件和型芯冷却水道的设计 14 十 导向也定位结构的设计 . . .15 十一 总装图和零零件图的绘制 . 15 十二 参考文献. . 15 十三 设计小结. . 16 湖南电子科技职业学院 只要有付出，就会有回报。 1 一 塑料课程设计 本设计记为一塑料圆盖，如图 1 所示 塑件的质量要求不允许有裂纹和变形缺陷的； 脱模斜度 1130； 未注圆角 R2-3, 塑件材料为 ABS ，生产为大批量，塑件公差按模具设计要求进行转换。 图 1 二 塑件成型的工艺性分析 1.塑件的分析 （1）外形尺寸 该塑件的厚度 3mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不太长，适合于注射成 型，如图 1 所示。 （2）精度等级 每个尺寸的公差不一样，有的属于一般精度，有点属于高精度，就按实际公差进 行计算。 （3）脱模斜度 ABS 属无定型塑料， 成型收缩率较小参考表 3-1 选择该塑件上型芯和凹模的统一 斜度为 1 表表 1-1常用塑件的脱模斜度常用塑件的脱模斜度- 塑料名称脱模斜度 凹模型心 聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯、聚酰胺、氯 化聚醚 25452545 硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜35453050 聚苯乙烯有机玻璃 ABS 聚甲醛351303040 热固性塑料25402050 2.ABS 的质量分析 （1）使用性能 综合性能好，冲击强度，力学强度较高，尺寸稳定，耐化学稳定性，电气性能好， 易于成型和机械加工，其表面可镀锘，是和制作一般机械零件，减震零件，传动 零件核结构零件。 湖南电子科技职业学院 只要有付出，就会有回报。 2 （2）成型性能 无定型塑料。其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品 种稳定成型方法及成型条件。 吸湿性好。水的质量分数应小于 0.3，必须充分干燥，要求表面光择地塑件 应要求长时间预热干燥。 流动性中等。溢边料 0.04mm 左右。 模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置，进料方式。当推出力过大或 机械加工时塑件表面易呈现白色痕迹。 （3）ABS 的主要性能指标（3）ABS 的主要性能指标 表表 1-21-2ABSABS 的性能指标的性能指标 密度/（gcm 3 ） 1.021.05屈服强度/MPa50 比体积/（cm 3g1 ） 0.860.98拉伸强度/MPa38 吸水率/0.20.4拉伸弹性模量/MPa 1.410 3 熔点/130160抗弯强度/MPa80 计算收缩率/%0.30.8拉压强度/MPa53 比热容/J(kg) 1 1470弯曲弹性模量/MPa 1.410 3 3.ABS 注射成型过程及工艺参数 （1）注射成型过程 成行前准备。对 ABS 的色泽 粒度和均匀度等进行检验，由于 ABS 吸水性较 大，成型前应进行充分的干燥。 注射过程。塑件在注射机料筒内经过加热 塑化带到流到状态后，由模具的教 主系统进入模具型腔成型。 其过程可分为冲模 压实 保压 倒流和冷却 5 个过程。 塑件的后处理。处理的介质为空气和水，处理温度为 6075，处理时间为 1620s （2）注射工艺参数 注射机：螺杆式，螺杆转速为 30r/min 料筒温度（） ：后段 150170；中段 165180；前段 180200。 喷嘴温度（） ：170180。 模具温度（） ：5080。 注射压力（Mpa） ：60100。 成型时间（s） ：30（注射时间取 1.4，冷却时间 20.6，辅助时间 8） 。 三 拟定模具的结构形式 1.分型面位定置的确 通过对塑件结构的形式的分析， 分型面应选在端盖截面积最大且利于开模取出塑 件的低平面上，其位置如下图 2 湖南电子科技职业学院 只要有付出，就会有回报。 3 图 2 2. 行腔数量和排列方式的确定 （1）型腔数量的确定 该塑件的精度要求一般在 23 级之间， 且为大批量生产， 可采取一模多腔的结构 形式。同时，考虑到塑件尺寸 模具结构尺寸的大小关系，以及制造费用和各种 成本费等因素，初步定为一模两腔结构形式。 （2）型腔排列形式的确定 多型腔模具尽可能采用平衡式排列位置， 且力求紧凑， 并与浇口开设的部位对称。 由于该设计选择的是一模两腔，故采用直线对称排列，如图 3 图 3 （3）模具结构形式的确定 从上面的分析可知，本模具设计为一模两腔，呈直线对称排列，根据塑件结构形 状，推出机构拟采用脱模板推出的推出机形式。浇注系统设计时，流道采用对称 平衡式，浇口采用侧浇口，且开设在分型面上。因此，定模部分不需要单独开设 分型面取出凝料，动模部分需要添加型芯固定板 支撑板和脱模板。由以上综合 分析可确定选用带脱模板的单分型面注射模。 3 注射机型号的确定 （1）. 注射量的计算 通过三维软件设计分析计算得 塑件体积V 塑=51.68cm3 湖南电子科技职业学院 只要有付出，就会有回报。 4 塑件质量m 塑= V塑=34.1051.02=52.7g 式中，参考表 3-2,可取 1.02g/cm 3 (2)浇注系统凝料体积的初步估算 浇注系统的凝料在设计之前不能确定准确的数值， 但是可以根据经验按照塑件体 积的 0.2-1 倍来估算。由于本次采用的流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料 按塑件的体积的 0.2 倍来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为 V 总=V塑（1+0.2）2=34.1051.22 cm3=124.032cm3 （3）选择注射机 根据第二步计算得出的注入模具型腔的塑件总体积V 总=124.032cm 2， 以公 式 （V 公=V总/0.8）则有V总=81.85/0.8cm 3=155.04cm3。 根据以上的计算， 初步选定注射量为 160cm 3，注射机型号为 J54-S-200/400 卧式注射机，其主要 技术参数见表 1-3 表表 1-31-3注射机主要技术参数注射机主要技术参数 标称注射模/ 3 200400注射行程式/mm325 螺杆（柱射）直径/mm55最大模具厚度/mm406 注射压力/MPa150最小模具厚度/mm165 螺杆转速/（rmin 1 ） 105模具最大行程/mm260 电动机功率/kw11 定位圈尺寸/mm125喷嘴球半径/mm12 合模力/kN2540喷嘴口直径/mm3 拉杆内间距/mm345345最大成形面积cm3360 注射方式螺杆式合模方式液压-机械 推出形式(两侧推出中心距 /mm) 两侧推出（230） (4)注射机的相关参数的校核 注射压力校核。查表 3-4（塑料模设计指导书 P28）可知，ABS 所需注射压力 为 80110MPa，这里取 P0=100MPa,该注射机的公称注射压力 P 公=150MPa，注 射压力安全系数 K1=1.251.4,这里取 K1=1.3 则 K1P0=1.3100=13010， 所以， 此处视为薄壁圆筒塑件， 根据脱模力的计算公式得： F1=23.14tESLcos&(f-tan&)/(1-u)K2+0.1A =23.1441.81030.005536cos1（0.45-tan1） (1-0.3) (1+0.45sin1cos1) +0.15495N=6037.4N 式中 F脱模力 E塑料的弹性模量 S塑料成型的平均收缩率 T塑件的壁厚 L被包型芯的长度 U塑料的泊松比 &脱模斜度 F塑料与钢材之间的摩擦因数 R型芯的平均半径 A塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积 K1=2q2/（cos2&+2qcos&） K2=1+fsin&cos& 3.校核推出机构作用在塑件上的单位压力 （1） 推出面积 A1=/4（852-67.442）=2101.3mm 2 (2 )推出应力 &=1.2F/A=1.26037.4/2101.3=3.45Mpa 53Mpa(抗压强度)，合 格。 湖南电子科技职业学院 只要有付出，就会有回报。 14 九 冷冷却系统的设计（冷冷却介质） 1.冷却介质 ABS 属于中等粘度材料，其成型温度及模具温度为 200C 和 50-80C， 所以，模具温度初步选定为 50C，用常温水碓模具进行冷却。 2.冷却系统的简单计算 （1） 单位时间内注入模具中的塑件熔体的总质量 W 塑料制品的体积 V=V主+V分+nV 塑=(1.92+2.56+254.08)cm3=124.032cm3 塑件制品的质量 M=Vp=112.641.02g=52.7g 塑料制品的壁厚为 3mm，可以查得 T T冷 冷= =20.4S，取注射时间 T T 注注=1.6S,脱模时间 T T脱脱=8S,则注射周期：T=20+1.6+8=29.6S。由此得每 小时注射次数： N=（3600/29.6）=121 次。 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量: W=Nm=12152.7g/h=6.377Kg/h （2） 确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量 Q 查表得 ABS 的单位热流量 Q 的值的范围在 310400kJ/Kg,故可 取： Q=370 kJ/Kg。 （3） 计算冷却水的体积流量 Qv 设冷却水道入水口的水温为 a2=22C，出水口的水温为 a2=25 C，水的密度 p=1000Kg/m3，水的比热容 C=4.817KJ，则根据公式可 得： QV=WQ/60PC(a1-a2)=6.377370/6010004.187(25-22) =0.00313m3/min （4） 确定冷却水路的直径 d 当 QV=0.00587m3/min 时，查表可知，为了使冷却水处于湍流状 态，取模具冷却水孔的直径 D=0.01m。 （5） 冷却水在管内的速度 V V=4 QV/603.14D2=（40.00313）/（603.140.012） =0.665m/s （6） 求冷却水管壁与水交界面的模传热系数 h 因为平均水温为 23.50C，查表得 f=6.7，则有： H=4.178f(pv)0.8/D0.2=（4.1786.7(10000.665)0.8）/0.010.2 =1.5104KJ/(m2h0C) (7)计算冷却水道的导热总面积 A A=WQ/h= （6.377370）/( 1.610 4 （50- （25-22） /2） )=0.003041m2 (8)计算模具所需冷却水管的总长度 L L=A/3.14d=0.003041/（3.140.01）=0.097m=97mm (9)冷却水路的根数 x X=L/l1 由于上述计算可以看去，一条冷却水道对于模具来说显然是不合适的，因此就根 湖南电子科技职业学院 只要有付出，就会有回报。 15 据具体情况来加以修改，为了提高生产效率，凹模和凸模都要充分冷却。 3.凹模嵌件和型芯冷却水道的设计 型芯冷却系统的计算与凹模冷却系统的计算方法基本上是一样的，因此不再 重复，冷却水道布置如图 7。尤其要指出型芯的冷却方式，考虑到推杆的推去方 式， 设计时型芯的下部分采用冷却流道的隔片式，凹模嵌件采用冷却水道进行冷 却，如图 6。 十 导向与定位结构的设计 注射模的导向机构用于动，定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向， 按作用分为模外定位和模内定位。 模外定位是通过定位圈使模具的浇口套能与注 射机喷嘴精确定位；而模内定位机构侧通过导柱导套进行合模定位，本模具所成 型的塑件比较简单，模具定位精度要求不是很高，因此可采用模架本身所带的定 位结构。 十一 总装图和零件图的绘制 经过上述一系列计算和绘图，将设计结果用总装图来表示模具的结构，如后 图所示，零件图可有总装图来拆