毕业设计（论文）-动片瓷件的注塑模具设计.doc

编号 毕业设计（论文）题 目:动片瓷件的模具设计学生姓名:学 号:院（系）:中德工程学院专业班级:模具设计与制造1413指导教师:职 称:2017 年 5 月中文题目：动片瓷件的模具设计 毕业设计（论文）共 18 页 图纸共 3 张 完成日期 2017.5 答辩日期 2017.5.13摘 要动片瓷件是典型的注塑件，根据计算结果和选用的标准模架，可以判定此模具可以采用标准模架；为了保证制件的顺利取件，模具必须有足够的高度，才能取下制件；此模具设计需要运用NX8.5、AutoCAD 2012等常用软件，对动片瓷件的结构分析，制件尺寸的合理性进行设计，文章涉及到动片瓷件的工艺分析、结构设计及相关的计算、模具加热和冷却系统等内容。关键词：注塑件；动片瓷件；加热冷却全套图纸加扣 3012250582目 录前 言11 塑件成型工艺分析21.1 动片瓷件的结构设计21.1.1 动片瓷件零件图纸21.1.2 动片瓷件零件尺寸介绍21.2 动片瓷件材料选择及成型加工性能21.2.1 塑件的材料选择21.2.2 ABS的成型加工性能31.3塑件工艺性分析31.3.1 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析31.3.2 结构分析31.3.3 尺寸精度及表面质量分析32型腔数目和分布52.1 塑件在模具中型腔数目及分布52.1.1 型腔数目的确定52.1.2 型腔的分布53 浇注系统设计63.1 主流道、分流道、浇口设计63.1.1 主流道设计63.1.2 分流道设计63.1.3 浇口设计73.2 成型零件结构设计73.3 推出机构设计83.3.1 推出机构的设计原理及零件图83.3.2 推出机构的导向与复位94 模具加热与冷却系统设计104.1 加热系统设计104.2 冷却系统设计104.2.1 冷却回路尺寸的确定104.2.2 冷却回路的布置105 模架的选择116 注塑机的选择126.1模具闭合高度126.2注塑机参数127 模具总装图及零件工作图137.1模具总装图137.2模具零件图14总 结16致 谢17参考文献18苏州健雄职业技术学院毕业设计（论文）前 言塑料模是用于塑料成型的模具，按照成型原理可以分为注塑模、压缩模、传递模几类，而我们平常最常用的就是注塑模。塑料工业是世界上增长最快的工业之一。生活中塑料制成的零件也是数不胜数，最常见的就要数水杯，水杯是直接接触人体的，所以对其制作的原材料和方法要严格要求，不能偷工减料，造成不必要的后果。儿童玩具也是塑料制品的大需求，市场上的儿童玩具百分之九十几都是塑料制成的，比如玩具车，水枪，积木等等都是塑料制成的，所以对其生产安全和质量要严格把控，不能对儿童造成伤害。塑料有着一系列金属所不及的优点，诸如：重量轻、耐腐蚀、电气绝缘性好、易于造型、生产效率高与成本低廉等。同时存在很多缺点，比如抗压性不如金属强，同时它的抗热性和抗静电性也低于金属制品。但随着高分子合成技术、材料改性技术及成型工艺的进步，愈来愈多的具有优异性能的塑料高分子材料不断涌现，从而促使塑料工业飞跃发展。近年来，我国汽车行业的销售量突飞猛进，标志着我国人民消费水平的上升，汽车制造业前景一片大好，伴随着汽车行业的快速发展，我国的模具工业也取得了较好的发展，其中塑料模具占其它模具的总比达百分之三十，可以预计，在未来的模具行业中，塑料模具占的比重会越来越大。模具行业正以每年百分之二十的速度快速增长，不仅提高了模具的品质，同时也为整个模具行业提升了技术水平。“十二五”期间我国模具行业有了很大的发展，特别是电冰箱、空调等塑料零配件需求很大，所以塑料模具在其期间有了一个质的发展。“十三五”未来发展，我国将进行经济转型，纵观当前全国的经济转型，无论是南方还是北方，都把科技放在了突出位置。因此，中国当前经济转型的实质就是用现代科技改造传统产业，发展高新技术产业，提高经济发展中的高科技含量。提高科技含量，使得生产出来的东西含金量更高，也更具有竞争。目前我国的模具中，进口模具占大多数，进口模具普遍具有精密高、体型大、复杂、耐用等特点，国产的很难做到这一步，为了减少进口量，提高国产的角度出发，“十三五”期间会提高国产模具的科技含量，这样会减少对进口的依赖，减少大量资本的流失。别人的终究是别人的，自己有才是真的强。 1 塑件成型工艺分析1.1 动片瓷件的结构设计1.1.1 动片瓷件零件图纸图1-1 动片瓷件表1-1 产品介绍 产品名称材料厚度生产方式产品作用动片瓷件ABS4注塑配合件1.1.2 动片瓷件零件尺寸介绍从零件图上看得出，该零件形状像个圆盘，最外直径为18mm，中间有个通孔，孔直径为3.1mm，零件高度为4mm，从零件图上可以看出不是很复杂，因为是圆形的，所以受力面积大，不易变形，有较好的抗压力。1.2 动片瓷件材料选择及成型加工性能1.2.1 塑件的材料选择塑件的材料为ABS树脂，这种材料通常被称为超不碎胶，具有很强的塑性，其抗冲性、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，而该动片瓷件正是需要这种属性的材料，可以使加工出来的零件更具抗压力，从而使塑件的使用寿命更长，更加符合节约资源的号召；该动片瓷件因为是和其它零件搭配起来使用的，所以对其尺寸的要求较高，而ABS恰恰具有制品尺寸稳定的性质；动片瓷件的工作环境处于长时间的旋转和摩擦中，会产生热量，所以对材料的耐热性有着较高的要求。1.2.2 ABS的成型加工性能（1）流动性：融化状态下ABS的黏度随着温度的增高而降低，所以，要在融化状态下降低黏度来提高流动性。（2）吸湿性：ABS吸湿性较大，加工之前应保证湿度在0.1%以下。如果材料是暴露在空气中储存，建议要在85C热空气中干燥45小时。如果材料是在密闭容器中储存，那么经过3小时温度平衡即可直接使用。（3）环境性：ABS不受水、无机盐、碱醇类和烃类溶剂及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。（4）电学性：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。1.3塑件工艺性分析1.3.1 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析1.3.2 结构分析该动片瓷件形状像个圆盘，中间有个通孔，周围是一个深2mm，长6mm的圆形凹槽，其设计最初的原理就是与其他零件相互配合使用，里面的凹槽可以配合在其尺寸范围内的所有零件，通过凹槽的平面进行旋转，从而达到动片瓷件的真正目的。1.3.3 尺寸精度及表面质量分析因为塑件本身就是以塑料为原材料，对其尺寸没有太大的要求，所有尺寸只要不超过设计的范围就没有太大的影响，尺寸精度方面大可不必太操心，因为模架的大小是确定好的，从模架里面出来的塑件也是确定的，所以尺寸精度一般在中等即可。该动片瓷件是要与其他零件贴合使用的，所以对其表面质量要求较高，表面精度要求达到MT2，这样才可以与其他零件相配合，更好地旋转而不易产生较大的摩擦。表面质量越高，塑件的波动性越小、对零件的制造误差也会越小、对其成型零件的磨损程度也越小，与其他零件配合的间隙尺寸也越小。由上面的分析，得出结论：动片瓷件无论在工艺分析还是注塑条件都符合采用注塑模具生产要求。 2型腔数目和分布2.1 塑件在模具中型腔数目及分布2.1.1 型腔数目的确定可以根据注射机的锁模力来确定型腔的数目n，N（Fp-PA1）/pA其中：Fp是注射机的锁模力，N1000KN;P是塑料在型腔中融化的成形圧力MPa80A1浇筑系统在分型面上的投影与型腔不重叠的部分面积170 mmA单个塑件在分型面上的投影， 5800 mm所以根据上面的公式可以得出：N（100000-80*170）/80*5800N2.12所以我采用一模两腔的设计。2.1.2 型腔的分布型腔是成型塑件外表面的工作零件，其结构可以分为整体式和组合式两种，本次设计采用的是组合式型腔，对外表面复杂的零件有助于其脱模，还方便磨损后更换新的。型腔分布如图：图2-1 型腔分布图3 浇注系统设计3.1 主流道、分流道、浇口设计3.1.1 主流道设计主流道的孔径大小要根据注射机的型号来确定最大孔径，我选择的注射机型号为XS_ZY_125，其一次性注射量为125mm，喷嘴球头直径为12mm,喷嘴孔直径为4mm，根据模具主流道与喷嘴的关系式得出： R=R0+（12）mmD=d0+（0.51)mm根据上面的关系式可以取R=13，d=4.5一般为了能将凝料主流道中取出来，主流道设计成圆锥式，斜度取2，所以主流道最大直径D取8.5mm。3.1.2 分流道设计分流道的设计应该保证溶体以最短的路径、最小的热量和压力损失、快速注入模具型腔为基础，分流道的截面形状有圆形、梯形、U形、半圆形等形状，鉴于我塑件材料选择的是ABS,为了保证它的流动性好，冲型能力好，我采用圆形的分流道，根据上面主流道最大直径为8.5mm，分流道的最大直径可以选择5mm，有着注射时间短，效率高，不易堵塞流道的好处。下面是该分流道局部放大图:分流道图3-1 分流道图3.1.3 浇口设计浇口就是模具中流最末端、最接近型腔的那一小部分，是塑料熔液进入型腔的端口。根据我塑件成型要求和型腔排序方式来判断，采用侧交口的浇注方式较为理想。因为考虑到该零件两边的表面质量要保证，所以在侧边进行填充，浇口处采用圆形的截面设计，由于这段很细，所以最后脱模的过程中很容易将塑件与浇口处的材料弄断，不会出现拿不下来的情况。在分流道的设计中，最大分流道直径为5mm，所以浇口端的尺寸一般不大于分流道尺寸的12mm，所以浇口尺寸最大取6mm。3.2 成型零件结构设计成型零件主要是指构成模具型腔的零件，有凹模、型芯、各种成型杆和成型环。凹模的各个尺寸如图3-2所示：图3-2 凹模部分零件尺寸图凹模材料选用T8A, 硬度在50HRC以上。根据分流道与浇口的设计要求，分流道与浇口设在凹模型腔上，其结构见图3-2所示。凹模尺寸根据矩形凹模最小壁厚手册得知，此塑件的成型压力小于30MPA，尺寸见图3-2-1所示。图3-3 凹模尺寸图3.3 推出机构设计3.3.1 推出机构的设计原理及零件图推出机构由推出、复位、导向三个机构组成。推出机构是将塑件从模具型腔中脱离出来，简称推出机构。因为该零件表面有个凹槽，可直接供推出杆使用，所以采用推杆推出机构。具体形状看下图：推杆图3-4 推出机构3.3.2 推出机构的导向与复位推出机构的导向一般采用推板导柱与推板导套，但该零件需要的推杆数量不是太多，所以利用复位杆作为推出机构的导向，导向与复位一体，这样减少了该难度，也降低了制造的成本。当模具合模，材料填充进型芯型腔里面，经过冷却系统冷却，稳定成型，推杆机构将其顶出，由机械手取出或由人工取出。推杆导出的塑件图如下图3-3-1所示。推杆推杆图3-5 导向与复位图4 模具加热与冷却系统设计4.1 加热系统设计加热系统是对原料本身进行加热，ABS材料的熔融温度在200240，所以必须对其进行加热让其融化，我采用电加热的方法将其融化，电加热清洁，无垃圾产生，不会产生废水之类的污染环境的物质，而且可调控，所以电加热是很好的加热系统。4.2 冷却系统设计4.2.1 冷却回路尺寸的确定由于型芯、型腔上每处的热量不同，回路结构受到的热量也不同，水路在进入与出口受到的热量也会有很大的差别，为了使冷却达到最佳效果，我选定冷却回路的孔径为10mm水道。4.2.2 冷却回路的布置1）冷水路应该尽量的多，截面尺寸要尽量大。2）水路出入口的布置要使出入口温差小，尽可能的多设计水路。3）还有一点重要的地方，是冷水路的布置要尽量避开塑件易产生熔接痕的地方。该冷水路回路采用的是平面式回路，受热面积大，能够充分的带走塑件充填成型后的热量，使塑件充填后快速冷却下来，使得生产效率有较快的提高。5 模架的选择模架是指由模板、导柱、导套和复位杆等零件组成。我选者的模架是采用标准规定的模架，通过龙记标准模胚调出来使用，但要考虑到注塑零件的大小和模胚的尺寸是否合理，我设计的塑件模成型部分尺寸大小为110,60,32的长方体，所以采用的龙记标准模胚的型号为CI,模胚规格为2530，A板大小为60，B板大小为70，C板大小为80，AB板间距为0，垃圾钉高度为5的标准模架。采用CI2530这样的大型模架，为了使后面的水路设计更加方便，也更具合理性。6 注塑机的选择6.1模具闭合高度安装模具的高度应满足： HminHHmax设计模具高度为H总=237mm由于XS-ZY-60型注射机所允许模具的最小厚度为Hmin180mm，最大厚度为Hmax为200mm,所以，模具闭合高度不能满足安装要求。改选XS-ZY-125型，最大装模高度Hmax=300mm，最小装模高度Hmin=200mmH总=237mm介于二者之间，满足模具厚度安装要求。6.2注塑机参数在注射生产中，注塑机在每一个成型周期内模内注入熔融质量为塑件的注塑量M,塑件的注塑量M必须小于或等于注射机的实际注塑量。由注塑机料筒塑化速率校核型腔数量n，n3600M2/M1，n2（符合要求）式中K注塑机最大注塑量的利用系数，一般取0.8 M注塑机的额定塑化量（gh） T成型周期 M2浇注系统所需塑料质量和体积（g） M1单个制品的质量和体积（g）7 模具总装图及零件工作图7.1模具总装图图7-1 总装图7.2模具零件图图7-2 型芯图7-3 型腔总 结这次设计中我充分体验到设计的不易，从选择零件，零件的用途，零件的选材，到材料的成型加工工艺，塑件的结构和尺寸精度及表面质量的分析，再到注射机的选择，确定模架，型腔的数目和分布，再到浇注系统的设计，最后设计模具的加热和冷却系统，每一项都要认真的仔细的考虑，比如模架的选择，选大了对模架本身就是一种浪费，选小了，后面的水路不太好做，所以在选择模架方面花了很大力气，也许是我不熟悉注射机方面的因素。在设计主流道与分流道的方面也遇到了很大的困难，主流道是塑件融料的必要通道，运输融料的主流道直径大小要考虑到不能堵塞流道，分流道的端口处是采用圆形还是矩形截面的设计，分流道的直径是否能够快速填充，而不会造成填充不均匀等问题，这些都是要考虑的问题。设计中遇到的最大问题就要属于经验不足，遇到一些选择方面的东西，比如材料，模架方面，不知道如何选择才好，材料种类那么多，如何选择适合自己设计要求的材料，还要符合塑件成型后不易变形，抗压力性能好的特点，实属不易，最后经过查找相关资料，询问相关老师选择了ABS，符合我的设计要求。模架方面也是，要选择龙记的还是水口的，三板模还是两板模，不知道选择什么模架的好，最后查阅了书上的模架选用方案，选用了龙记C1 2530的模架，符合我后面设计的水路布置，模架的大小适中，布置合理，充填效果好，不易堵塞浇口。大学三年过得真快，就要去实习找工作了，其实也很向往找工作的日子，不必再向父母要钱了，大学三年学到了很多，从大一青涩的小伙子，到现在较为成熟的青年，是一个蜕变的过程。随着毕业日子的慢慢来到，毕业设计也即将完成，经过几周的熬夜奋斗，终于完成了。一开始以为设计很好做，但做下来才发现需要考虑的东西太多，自己学的这点东西还远远不够，设计中有很多的不足需要改进。通过这次设计，明白学习是一个需要长期积累的过程，以后不管在哪都要静下心来