毕业设计（论文）-普通罩壳塑料模设计（全套图纸）.doc

全套CAD图纸，联系153893706毕业设计题目 普通罩壳塑料模设计说明书 专业 模具设计与制造 班级学号学生姓名 指导教师 2006 年 5 月22 日 湖北课程设计计 算 内 容说 明目 录一、 塑件工艺分析(1) 二、 模具结构的设计 (4)三、塑件尺寸分析(6)四、分型面的选择 (8) 五、型腔数目的确定与排形式 (9)六、浇注系统的设计 (10)七、注射机的选择与参数校核（16）八、排气系统的设计(18)九、成形零件的结构设计 (19)十、导向机构的设计 (23)十一、脱模机构的设计（24）十二、冷却系统的设计与计算了(27)十三、设计小结 (28)十四、参考文献 (28) 共 28 页 第 1 页 湖北课程设计计 算 内 容说 明第一章 塑料工艺分析ABS：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物一、基本性能ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料。三种单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上百种不同品质的ABS材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。适于制作一般机械零件、减摩耐磨零件，专动零件和电信结构零件。二、成形特性：1无定形料，其品种牌号很多，各品种的机电性能及成形特性也各有差异，应按品种确定成形方法及成形条件。2吸湿性强，含水量应小于0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应长时间干燥。3流动性中等，溢边料0.04mm左右（流动性比聚苯乙烯，AS差，但是比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。 4比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高），料温对物性影响较大、料温过高易分解（分解温度在250左右，比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高塑件模具温度宜取5060，要求光泽及耐热型塑件宜取6080，注射压力应比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注射机时料温为180230，注射压力为100140MPa，螺杆式注射机则取160220，70100MPa为宜。ABS物理性能： 密度： 1.021.16 g/cm3比体积： 0.860.98 cm3/g吸水率： 0.20.4%ABS热性能：熔点： 130160熔融指数： 200负荷50N,喷嘴2.09 0.410.82g/10min维卡针入度； 71122马丁耐热： 63 共 28 页 第 1 页 湖北课程设计计 算 内 容说 明热变形温度： 90108(45N/cm2) 83103(180N/cm2)线膨胀系数： 7.010-5/计算收缩率； 0.40.7%比热容： 1470 J/ (kg . K)燃烧性： 慢热导率： 0.263 W/ (m . k)ABS力学性能： 屈服强度： 50MPa抗拉强度： 38MPa 断裂伸长率： 35% 拉伸强性模量： 1.8GPa 抗弯强度： 80MPa 弯曲弹性模量： 1.4GPa 抗压强度： 53MPa 抗剪强度： 24MPa 冲击韧度：无缺口 261 k / Jm2 有缺口 11 k / Jm2 布氏硬度： 9.7HBS ABS的成形条件：注射成形机类型： 螺杆式密度： 1.031.07 g/cm3计算收缩率： 0.30.8% 预热温度： 8085 oC预热时间： 4h料筒温度：前段 180200oC 中段 165180 oC后段 150170oC喷嘴温度： 170180oC模具温度： 5080 oC注射压力： 60100MPa成形时间：注射时间 2090 S 高压时间 05 S 冷却时间 20120 S 总周期 50220 S 螺杆转速： 30r/min 适用注射机类型： 螺杆、柱塞均可 共 28 页 第 2 页 湖北课程设计计 算 内 容说 明 后处理：方法 红外线灯、烘箱 温度 70 时间 4h说明：该成形条件为加工通用级ABS料时所用，苯乙烯-丙烯腈共聚物（即AS）成形条件与上相似。 共 28 页 第 3 页 湖北课程设计计 算 内 容说 明第二章 模具结构的设计注射模的结构由注射机的类型和塑件的复杂程度及模具内的型腔数目所决定。在进行注射模设计时应考虑如下事项：1. 分析塑件结构及其技术要求塑件的结构决定了模具结构的复杂程度，塑件的技术要求（如尺寸精度、表面粗糙度等）决定了模具制造及成型工艺的难易，因此对于不符合塑料注射成型特殊要求、不合理的结构形状等，应对塑件的设计进行改进。2. 了解注射机的技术规格注射机的技术规格制约了模具的尺寸和所能成型塑件的范围。3. 了解塑料的加工性能和工艺性能。主要有：塑料的熔体流动行为，能达到的最大流动距离比；分析流道和型腔各处的流动阻力，模腔内原有空气的导出；塑料在模具内可能的结晶、取向及其导致的内应力；塑料的冷却收缩和补缩；塑料对模具温度的要求等。4. 考虑模具的结构与制造。主要解决以下问题：正确选择分型面和进料三陵及型腔的排布；模腔的组成及模具零件的强度、刚度和模具型腔尺寸精度，如何保证塑件的尺寸精度和外观质量；采用何种脱模机构和抽芯或分型机构，将塑件取出模外；模具总体结构和零件形状应力求简单合理，容易加工制造；合理选择模具材料；模具的热量损耗，冷却水用量以及塑件生产效率等。根据以上四点的设计事项考虑，我将注射模设计成多分型面模具。与单分型面相比，在动模与定模之间增加了一个可移动的浇口板和定模座板与浇口板之间增加了一个凝料推板。这样的设计可以将塑件和浇注系统凝料从两个不同的分型面自由脱落下来。定距拉杆式多分型面注射模：图2 1所示， 开模时，第一分型面是在凹模与推料板之间的分模，即图示为A-A，它们之间的距离是由定拉杆为确定的，当它们停止下为时，就是推料板与定模座板之间的分模，即图示B-B，它们之间的行程是由定距拉杆来确定，这时的浇口、主流道、分流道中的凝料就会自动的脱落下来。而最后分型的就是凹模与推件板，图示C-C，动模部分继续移动力时，在推杆的作用下，脱模板将塑件推离凸模。而完成整个的脱模过成。 共 28 页 第 4 页 湖北课程设计计 算 内 容说 明 图2 1 模具结构图 共 28 页 第 5 页 湖北课程设计计 算 内 容说 明第三章 塑件尺寸分析 图2 1塑件塑件的工作条件对精度要求较高，根据ABS的性能可选择其塑件的精度等级为4级精度。得塑件的体积为：V塑=4.72cm3塑件的质量为：W塑 =V塑r塑=4.96(g) 一脱模斜度为了便于塑件从型腔中脱出，或从塑件中抽出型心，塑件设计时必须考虑其内外壁面应有足够的脱模斜度。最小脱模斜度与塑料性能、塑件几何形状有关。查表各取型芯型腔的脱模斜度为1。脱模斜度的取向根据塑件的内外形尺寸而定：塑件内孔，以型芯小端为准，尺寸符合图样要求，斜度由扩大方向取得；塑件外型，以型腔大端为准，尺寸符合图样要求，斜度由缩小方向取得，一般情况下，脱模斜度不包括在塑件的公差范围内。因开模后塑件要求留在型芯上，则塑件外表面的脱模斜度应大于内表面的脱模斜度。 二塑件壁厚塑件壁厚受使用要求、塑料性能、塑件几何尺寸与形状以及成型工艺等众多因素的制约。塑件各部壁厚应尽可能取均匀一致，切忌突变与截面厚薄悬殊的设计。塑件壁厚一般在16mm范围内，常用值为23mm，现我所使用的塑件壁厚度为1.5mm。所常用值范畴。查阅塑料成型工艺与模具设计P67表3-9） 共 28 页 第 6 页 湖北课程设计计 算 内 容说 明三塑件尺寸公差像大多数加工过程一样，模塑成形的塑料制件将有一偏离公称尺寸的范围，通称为公差。公差范围越窄，塑件尺寸精度越高。精度的高低取决于成形过程所使用材料。影响塑件尺寸公差精度的因素甚多且十分的复杂，但主要有以下因素。1 材料的影响2 模具的因素的影响3 使用因素的影响4 设计因素的影响5 工艺因素的影响2.塑件公差影响塑件尺寸公差的因素极其复杂，这就给合理确定塑件公差带来困难。通常借助于模塑件尺寸公差标准，作为确定其尺寸精度等级的依据。我现根据理力争SJ1372-78标准选择ABS塑件的精度等级为四级精度（一般精度）。后根据SJ1372-78公差数值表查塑件尺寸的公差值，公差值如上图2 1所示。 共 28 页 第 7 页 湖北课程设计计 算 内 容说 明第四章 分型面的选择分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。一副模具根据需在可能有一个或两相以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以与合模方向平行或倾斜。一分型面的选择。分型面的形式与塑件的几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件、浇口形式等有关。便于塑件脱模 在开模时尽量使塑件留在动模内。 应有利于侧面分型和抽芯。 应合理安排塑件在型腔中的方位。考虑和保证塑件的外观不遭损坏。尽量保证塑件尺寸的精度要求。有利于排气。尽量使模具加工主便。根据塑件的结构我选择的分型面如图所示： 共 28 页 第 8 页 湖北课程设计计 算 内 容说 明第五章 型腔数目的确定与排列形式一型腔数目的确定为了使模具与注射机的行产能力相匹，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目。根据制品精度确定型腔数目。根据经验，在模具中每增加一个型腔制品尺寸精度要降低4%。设模具中的型腔数目为n，制品的基本尺寸为L（mm），塑件的尺寸公差为，单型腔模具注塑生产时可能产生的尺寸误差为s%(ABS为0.05%)，则有塑件尺寸精度的表达式为：Ls+（N-1）Ls4%简化后可得型腔数目为:n（2500/sL）-24对于高精度制品,由于多型腔模具难为使各型腔的成型条件均匀一致,故通常推荐型腔数目不超过4个。而我所制造的塑件精度等级为3级精度，是高精度的塑件，根据高精度塑件推荐型腔数目不超过4个的原则，最终确定型腔数目为一模四腔。二确定型腔的排列多型腔在模板上的排列形式通常有圆形、H形、直线形及复合形等，在设计时应注意以下几点：尽可能采用平衡式排列，确保制品质量的均一和稳定。型腔布置与浇口开设部位应力求对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料现象。尽量使型腔排列得紧凑，以便减小模具的外形尺寸。型腔的布置如下图所示： 共 28 页 第 9 页 湖北课程设计计 算 内 容说 明第六章 浇注系统的设计一浇注系统的组成普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成，如图4-4所示。 图41浇注系统的组成 1-型芯 2-推件板 3-型腔板 4-型腔 5-推料板 6-定模座板 7-浇口 8-分流道 9-主流道补套 10-注流道二浇注系统各部件设计1主流道设计主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度（图4-1），常用塑料主流道推荐值见（表4-1）其主要设计要点力：主流道圆锥角a=26,对流动性关节的塑料可取36，内壁粗糙度R00.63m。主流道大端呈圆角，半径r=13mm，以减小煽动流转向过渡时的阻力。在模具结构允许的情况下，主流道应尽可能短，一般小于60mm，过长则会影响熔体的顺利充型。 共 28 页 第 10 页 湖北课程设计计 算 内 容说 明对小型模具可将主流衬套与定位圈设计成整体式，如图4-2所示。主流道衬套与定模座板采用H7/m6过渡配合。主流道衬套一般选用T8、T10制造，热处理强度为5256HRC。表4-1 常用塑料的直浇口尺寸塑件质量m150聚苯乙烯80100100120120150ABS80110100130130150聚甲醛85100100120120150P。=Pc/k=30/0.25=120MPa (180MPa)即P。 P公 注射压力适合。 二锁模力的校核：锁模力是注射机的锁模机构对模具所施的最大夹紧力，其注射机的额定锁模力必须大于该胀型力，即：F锁F胀=A分P型 共 28 页 第 16 页 湖北课程设计计 算 内 容说 明A分=3600+1248=4848mm2F锁F胀=A分P型 =484835=189.7kN 通过计算模具的胀模力小于注射机的额定锁模力 ，所以锁模力适合要求。即（F胀F锁）。三开模行程校核我开模行程是指从模具中取出塑件所需要的最小开合模距离，用H表示，它必须小于注射机移动模板的最大行程S。开模行程与模具厚度无关。对于多分型面注射模，如图51所示其开模行程为：S机H=H1+H2+A1+A2+(510) =28+23.5+5+52+35 =143.5mm 1动模 2推件板 3凹模板 4推料板 5定模座板 图51 多分型面模具分行程 共 28 页 第 17 页 湖北课程设计计 算 内 容说 明第八章 排气系统的设计在注射成型过程中，模具内除了型腔和浇注系统中原有的空气外，还有塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体，这些气体若不能顺利排出，则可能因充填时气体被压缩而产生高温，引起塑件局部炭化烧焦，或使塑料熔接不良而引起缺陷。注射的排气方式，大多数情况下是利用模具分型面或配合间隙自然排气，只在特殊情况下采用开设排气槽的方式。而现在塑件注入点在塑件底部，又没可供排气的推杆，所以我利用模具分型面之间的配合间隙自然排气。如图6 1 所示： 图6 1 用分模面的间隙排气 共 28 页 第 18 页 湖北课程设计计 算 内 容说 明第九章 成型零件结构设计 塑件在成型加工过程中，用来充填塑料熔体以成型制品的空间被称为型腔。而构成这个型腔的零件叫做成型零件，通常包括凹模、凸模、小型芯、螺纹型芯或型环等到。由于这些成型零件直接与高温、高压的塑料熔体接触，并且脱模时反复与塑件摩擦，因此要求它有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性和较低的表面粗糙度。同时还应该考虑零件的加工性及模具的制造成本。一凹模的结构设计凹模又称阴模，它是成型塑件外轮廓的零件。根据需要有以下几种结构形式：1 整体式凹模2 组合式凹模3 根据塑件的结构，选用的是整体式凹模它是由一整块金属材料（也称定模板或凹模板）直接加工而成。其特点是为非穿通式模体，强度好，不易变形。但由于加工困难，故只适用于小型且形状简单的塑件成型。此时可省去定模座板，如图7 1所示。图7 1 整体式凹模二凸模的结构设计凸模（即型芯）是成型塑件内表面的成型零件，通常可分为整体式和组合式两种类型。1 组合式凸模组合式凸模又分整体式和镶件组合式。整体装配式凸模：它是将凸模单独加工后与动模板进行装配而成，其组合的方式也有多种，如图7 2所示。 共 28 页 第 19 页 湖北课程设计计 算 内 容说 明 (a) (b) (c)图7 2整体装配式凸模根据上图所示装配的方法中，选择图7 2中的（c）三成型零件工作尺寸计算1 成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成塑件的尺寸，它通常包括凹模和凸模的径向尺寸（包括矩形和异形零件的长和宽）、凹模和凸模的高度尺寸及位置（中心距）尺寸等。 塑件的公差：塑件的公差规定按单向极限制，制口外轮廓尺寸公差取负值“”，制口内腔尺寸差取值“+”，若制品上原有公差的标注方法与上不符，则应按以上规定进行转换。而制品孔中心距尺寸公差按对称分布原则计算，即“/2”。模具制造公差：实践证明，模具制造公差可取塑件公差的1/31/6，即2=（1/31/6），而且按成型加工过程中的增减趋向取“+”、“” 符号，型腔尺寸不断增大，则取“+z”，型芯尺寸不断减小则取“z”，中心距尺寸取“z/2”。模具的磨损量：实践证明，对于一般的中小塑件，最大磨损量可取塑件公差的1/6，即C=1/6，对于大型塑件则取/6以下。另外对于型腔底面（或型芯端面），因与脱模方向垂真，故磨损量C=0。塑件的收缩率：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。S=(Smax+Smin)/2模具在分型面上的合模间隙。收于注射压力及模具分型面平度的影响，会导致动模、定模注射时存在着一定的间隙：由于注射压力及模具分型面平面 共 28 页 第 20 页 湖北课程设计计 算 内 容说 明度较高、表面粗糙度较低时，塑件产生的飞边也小。飞边厚度一般度应小于0.020.1mm。2 成形零件的尺寸计算一般情况下，影响成型零件及塑料公差的主要因素是模具制造公差S、模具磨损量C以及塑件的收缩率S这三项。成型零件工作尺寸计算方法一般有两种：一种是平均值法，即按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量进行计算；另一种是按极限收缩率、极限制造公差和磨损量进行计算。前一种计算方法简便，但不适用于精度塑件的模具设计，后一种计算方法能保证所成型的塑件在规定的公差范围内，但计算比较复杂。所以相比之下我选择了前一种计算方法。本产品为ABS制品，属于大批量生产的小型塑件，预定的收缩率的最大值和最小值分别取0.4%和0.7。平均收缩率s 为0.55%,此产品采用4级精度，属于一般精度制品。因此，凸凹模径向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造与作用修正系数x取值可在0.50.75的范围之间，凸凹模各处工作尺寸的制造公差，因一般机械加工的型腔和型芯的制造公差可达到ITIT级，综合参考，相关计算具体如下型腔尺寸的计算(Lm )0+z = (1+ s )LM1s - 0.50+z = (1+0.55%)36- 0.50.260 +0.26/3 =36.04 0+0.09mm (Hm) 0+z = (1+ s )HMS-0.5 0+z = (1+0.55%)23.5-0.50.240+0.08 =23.50+0.1 mm型芯尺寸的计算： (lm1) 0-z =(1+ s )lm1+0.5 0-z = (1+0.55%)34.5+0.50.25 0-0.25/3 =34.5 0-0.083 共 28 页 第 21 页 湖北课程设计计 算 内 容说 明(Lm2) 0-z =(1+ s )Lms+0.5 0-z = (1+0.55%)33+0.50.25 0-0.25/3=33.24 0-0.083 (hm1) 0-z =(1+ s )lm1s+0.5 0-z = (1+0.55%)22-0.50.22 0-0.22/3 =22.23 0-0.07(hm2) 0-z =(1+ s )hms+0.5 0-z = (1+0.55%)20-0.50.21 0-0.21/3 =20.22 0-0.07 共 28 页 第 22 页 湖北课程设计计 算 内 容说 明第十章 导向机构的设计导向机构是为了保证注射模准确合模和开模，在注射模中必须设置导向机构。导向机构的作用是导向、定位以及承受一定的侧向压力。我所采用是导柱导向1 导柱导向机构 模具导柱导向机构如图81所示，图中所示为导柱、导套结构，适用于精度要求高、生产批量大的模具。当对于小批生产的简单模具，可不采用导套，直接与模体间隙配合。同时在设计导柱和导套时还应注意以下几点： 导柱应合理的均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具的强度。 导柱的长度应比型芯端面高出68mm（图81），以免型芯进入凹模时与凹模相碰而损坏。 导柱和导套应有足够的耐磨度和强度，常采用20#低碳钢经渗碳0.50.8 mm,淬火4855HRC,也可用T8A碳素工具钢,经淬火处理。为了使导