带密封槽管接头塑料模具的设计毕业论文.doc

目 录 1 绪论 2 1 1 课题来源与意义 3 1 2 设计目的任务和要求 3 1 3 注塑模具的发展现状 4 2 塑件的材料及工艺性能 7 2 1 塑件的材料与性能 7 2 2 塑件的工艺分析 8 2 3 主要用途及加工成型特点 10 3 成型零部件及注塑机的确定与工艺参数 11 3 1 塑件的总质量计算 11 3 2 型芯和型腔的尺寸计算 12 3 3 注射机类型的确定 13 3 4 注塑机工艺参数校核 14 4 模具结构的设计 16 4 1 型腔的数目与分布 16 4 2 分型面的设计 17 4 3 浇注系统的设计 18 4 4 主流道的设计 19 4 5 分流道的设计 20 4 6 浇口的设计 22 4 7 冷料穴和拉料杆的设计 23 4 8 导向机构的设计 24 4 9 推出机构的设计 25 5 模具的总体设计与装配 26 5 1 模具的总装剖面 26 5 2 装配要点 27 结 论 28 致 谢 28 1 1 绪论绪论 模具是一种技术密集 资金密集型产品 在我国国民经济的地位也非常重要 模具工业已被我国正式确定为基础产业 并在 十五 中列为重点扶持产业 由于 新技术 新材料 新工艺的不断发展 促使模具技术不断进步 对人才的知识 能 力 素质的要求也在不断提高 为了明确本方向的培养目标 我们对长江三角洲 特别是常州周边地区模具企业进行了比较广泛的社会调查 调查结果表明 用人单 位要求毕业生有较高的思想品质和道德修养 爱岗敬业和较好的与人协调共事能力 要求毕业生基础理论扎实 着重基本技能的掌握和再学习能力 要求毕业生熟练掌 握外语 有一定的计算机软件应用和开发能力 根据调查结果分析 我们把模具专 业人才培养的规格定位于 面向各类型企业 培养爱岗敬业 具备机械及各类模具 设计与制造基础知识 具有较强的再学习能力和创造能力 能在模具生产第一线从 事模具设计制造 技术开发 应用研究和经营销售的应用型工程技术和管理人才 现代模具工业有 不衰亡工业 之称 世界模具市场总体上供不应求 市场需 求量维持在 700 亿至 850 亿美元 同时 我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机 遇 近几年 我国模具产业总产值保持 15 的年增长率 2009 年我国模具进出口总 额为 38 07 亿美元 其中进口总额为 19 64 亿美元 另外 电子和通讯产品对模 具的需求也非常大 在发达国家往往占到模具市场总量的 20 之多 目前 中国 17000 多个模具生产厂点 从业人数约 50 多万 1999 年已达 245 亿元人民币中国 模具工业总产值 工业总产值中企业自产自用的约占三分之二 作为商品销售的约 占三分之一 在模具工业的总产值中 冲压模具约占 50 塑料模具约占 33 压 铸模具约占 6 其它各类模具约占 11 模具的发展是体现一个国家现代化水平高低的一个重要标志 就我国而言 经过了这几十年曲折的发展 模具行业也初具规模 从当初只能靠进口到现在部分 进口已经跨了一大步 但还有一些精密的冲模自己还不能生产只能通过进口来满足 生产需要 随着各种加工工艺和多种设计软件的应用使的模具的应用和设计更为方 便 随着信息产业的不断发展 模具的设计和制造也越来越趋近于国际化 现在模 具的计算机辅助设计和制造 CAD CAM 技术的研究和应用 大大提搞了模具设计和制造的效率 减短了生产周期 采 用模具 CAD CAM 技术 还可提高模具质量 大大减少设计和制造人员的重复劳动 使设计者有可能把精力用在创新和开发上 尤其是 pro E 和 UG 等软件的应用更进 一步推动了模具产业的发展 数控技术的发展使模具工作零件的加工趋进于自动 化 电火花和线切割技术的广泛应用也对模具行业起到了飞越发展 模具的标准化 程度在国内外现在也比较明显 特别是对一些通用件的使用应用的越来越多 其大 大的提高了它们的互换性 加强了各个地区的合作 对整个模具的行业水平的提高 也起到了重要的作用 通过带密封槽管接头塑料模具的设计 使我在下述基本能力上得到培养和锻炼 塑料制品的设计及成型工艺的选择 一般塑料制品成型模具的设计能力 塑 料制品的质量分析及工艺改进 塑料模具结构改进设计的能力 了解模具设计的 常用商业软件以及同实际设计的结合 1 11 1 课题来源与意义课题来源与意义 随着社会生产力的发展 人们意识的提高 使我们国家模具技术的发展进入了 一个新的阶段 模具主要分为冷冲模 塑料模 橡胶模 压铸模 失蜡模等 塑料 工业是新兴的工业 目前塑料制件几乎已经进入一切工业部门以及人民日常生活的 各个领域 塑料工业有是一个飞速发展的工业领域 塑料制件之所以能够在工业生 产中得到广泛应用 是由于它们本身具有的一系列特殊优点所决定的 塑料密度小 质量轻 比强度高 绝缘性能好 介电损耗低 化学稳定性高 良好的耐腐蚀性 此外 塑料的减振和隔音性能也好 许多塑料还有透光性能和绝热性能以及防水 防透气和防辐射等特殊性能 因此 塑料已成为各行各业不可缺少的一种重要材料 观察车间时出于自己的兴趣爱好 对塑料零件如何成型产生了浓厚的兴趣 现 在决定以此为课题 进行一套塑料模具的设计 本套模具是一副注塑模 是利用 AUTO CAD2008 软件进行设计模具和零件的 1 21 2 设计目的任务和要求设计目的任务和要求 模具设计是模具专业的一个重要的环节 通过这个环节能够达到几点 具体运用和巩固所学课程及课程的一些理论知识 了解设计模具的一般方法和 步骤 训练设计模具的能力 为以后进行的设计工作打下基础 能够熟练的运用一些有关参考资料 手册 图册 规范等 查阅 塑料模国家 标准 掌握模具设计方面所必须的基本知识 1 31 3 注塑模具的发展现状注塑模具的发展现状 我国塑料模工业从起步到现在 历经半个多世纪 有了很大发展 模具水平有了 较大提高 在大型模具方面已能生产 48 英寸大屏幕彩电塑壳注射模具 6 5kg 大容 量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具 精密塑料模具方 面 已能生产照相机塑料件模具 多型腔小模数齿轮模具及塑封模具 如天津津荣 天和机电有限公司和烟台北极星 I K 模具有限公司制造的多腔 VCD 和 DVD 齿轮模具 所 生产的这类齿轮塑件的尺寸精度 同轴度 跳动等要求都达到了国外同类产品的水 平 而且还采用最新的齿轮设计软件 纠正了由于成型收缩造成的齿形误差 达到了 标准渐开线齿形要求 还能生产厚度仅为 0 08mm 的一模两腔的航空杯模具和难度 较高的塑料门窗挤出模等等 注塑模型腔制造精度可达 0 02 0 05mm 表面粗糙度 Ra0 2 m 模具质量 寿命明显提高了 非淬火钢模寿命可达 10 30 万次 淬火钢模 达 50 1000 万次 交货期较以前缩短 但和国外相比仍有较大差距 具体数据见表一 成型工艺方面 多材质塑料成型模 高效多色注射模 镶件互换结构和抽芯脱 模机构的创新设计方面也取得较大进展 气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟 如青岛海信模具有限公司 天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在 29 34 英寸 电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术 一些厂家还使用了 C MOLD 气 辅软件 取得较好的效果 如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及 技术 热流道模具开始推广 有的厂采用率达 20 以上 一般采用内热式或外热式热 流道装置 少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置 少数单位采 用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具 但总体上热流道的采用率达不到 10 与国外的 50 80 相比 差距较大 在制造技术方面 CAD CAM CAE 技术的应用水平上了一个新台阶 以生产家用电 器的企业为代表 陆续引进了相当数量的 CAD CAM 系统 如美国 EDS 的 UG 美国 Parametric Technology 公司的 Pro Emgineer 美国 CV 公司的 CADS5 英国 Deltacam 公司的 DOCT5 日本 HZS 公司的 CRADE 以色列公司的 Cimatron 美国 AC Tech 公司的 C Mold 及澳大利亚 Moldflow 公司的 MPA 塑模分析软件等等 这些 系统和软件的引进 虽花费了大量资金 但在我国模具行业中 实现了 CAD CAM 的集 成 并能支持 CAE 技术对成型过程 如充模和冷却等进行计算机模拟 取得了一定的 技术经济效益 促进和推动了我国模具 CAD CAM 技术的发展 近年来 我国自主开发 的塑料模 CAD CAM 系统有了很大发展 主要有北航华正软件工程研究所开发的 CAXA 系统 华中理工大学开发的注塑模 HSC5 0 系统及 CAE 软件等 这些软件具有适应国 内模具的具体情况 能在微机上应用且价格较低等特点 为进一步普及模具 CAD CAM 技术创造了良好条件 主要的发展方向为 1 提高大型 精密 复杂 长寿命模具的设计制造水平及比例 这是由于 塑料模成型的制品日渐大型化 复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的 一模多控所致 2 在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD CAM CAE 技术 CAD CAM 技术已 发展成为一项比较成熟的共性技术 近年来模具 CAD CAM 技术的硬件与软件价格已 降低到中小企业普遍可以接受的程度 为其进一步普及创造了良好的条件 基于网络 的 CAD CAM CAE 一体化系统结构初见端倪 其将解决传统混合型 CAD CAM 系统无法 满足实际生产过程分工协作要求的问题 CAD CAM 软件的智能化程度将逐步提高 塑 料制件及模具的 3D 设计与成型过程的 3D 分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越 重要的作用 3 推广应用热流道技术 气辅注射成型技术和高压注射成型技术 采用热 流道技术的模具可提高制件的生产率和质量 并能大幅度节省塑料制件的原材料和 节约能源 所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革 制订热流道元器件的国 家标准 积极生产价廉高质量的元器件 是发展热流道模具的关键 气体辅助注射成 型可在保证产品质量的前提下 大幅度降低成本 目前在汽车和家电行业中正逐步 推广使用 气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和 控制 而且其常用于较复杂的大型制品 模具设计和控制的难度较大 因此 开发气体 辅助成型流动分析软件 显得十分重要 另一方面为了确保塑料件精度 继续研究发 展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常重要 4 开发新的塑料成型工艺和快速经济模具 以适应多品种 少批量的生产 方式 5 提高塑料模标准化水平和标准件的使用率 我国模具标准件水平和模具 标准化程度仍较低 与国外差距甚大 在一定程度上制约着我国模具工业的发展 为 提高模具质量和降低模具制造成本 模具标准件的应用要大力推广 为此 首先要制 订统一的国家标准 并严格按标准生产 其次要逐步形成规模生产 提高商品化程度 提高标准件质量 降低成本 再次是要进一步增加标准件规格品种 6 应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得 十分必要 7 研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程 采用三坐标测量仪或三坐 标扫描仪实现逆向工程是塑料模 CAD CAM 的关键技术之一 研究和应用多样 调整 廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提 2 2 塑件的材料及工艺性能塑件的材料及工艺性能 塑料是以合成树脂为主要成分 加入适量的添加剂组成的 合成树脂是有低分子化合物经聚合反映所获得的高分子化合物 如聚乙烯 聚 氯乙烯 酚醛树脂等 塑料中的树脂含量为 40 100 添加剂包括填充剂 含量 20 50 增塑剂 稳定剂 0 3 0 5 润滑剂 1 着色剂 0 01 0 02 和固化剂等 塑料的工艺特性 收缩性 Ss a b b 100 Sj c b 100 Ss 实际收缩率 Sj 计算收缩率 a 模具或塑件在成型温度的尺寸 b 塑件在温室时的尺寸 c 模具在温室时的尺寸 影响塑件成型收缩的主要因素 塑件种类 塑件结构 模具结构 成型工艺 条件 影响流动性的主要因素 温度 压力 模具结构 2 12 1 塑件的材料与性能塑件的材料与性能 该零件材料选择 PE 聚乙烯 聚乙烯为热塑性塑料 聚乙烯塑料是塑料工业中产量最大的品种 按聚合时采 用的压力不同可分为高压 中压和低压三种 低压聚乙烯的分子链支链较少 相对 分子质量 结晶度和密度较高 鼓又称告密度聚乙烯 所以低压聚乙烯比较硬 耐磨 耐蚀 耐热及绝缘性较好 高压聚乙烯分子带有许多支链 因而相对分子质 量较小 结晶度和密度较低 故称低密度聚乙烯 且具有较好的柔软性 耐冲击 性及透明性 聚乙烯无毒 无味 呈乳白色 密度为 0 91 0 96g cm3 收缩率为 1 5 3 5 为结晶型塑料 聚乙烯有一定的机械强度 但和其他塑料相比其他机械强度低 表 面硬度差 聚乙烯的绝缘性能优异 常温下聚乙烯不溶于任何一种已知的溶剂 并 耐稀硫酸 稀硝酸和任何浓度的其他酸以及各种浓度的碱 盐溶液 聚乙烯有高度 的耐水性 长期接触水其性能可保持不变 聚乙烯透水气性能较差 而透氧气和二 氧化碳以及许多有机物质蒸汽的性能好 聚乙烯在热 光 氧气的作用下会产生老 化和变脆 一般高压聚乙烯的使用温度约在 80 左右 低压聚乙烯为 100 左右 聚乙烯能耐寒 在 60 时仍有较好的机械性能 70 时仍有一定的柔软性 2 22 2 塑件的工艺分析塑件的工艺分析 塑件的工艺性就是塑件对成型加工的适应性 塑件工艺性的好坏主要取决于塑 件设计 在设计塑件时不仅要满足使用要求 而且要符合成型工艺特点 并尽可能 简化模具结构 这样 不仅能保证成型工艺顺利实施 提高产品质量 又能提高生 产率 降低成本 在设计塑件时 必须考虑以下一些因素 1 成型方法 2 塑料的成型工艺性能 3 塑料的使用性能 4 模具结构及加工工艺性 塑料工艺性设计的主要内容包括 尺寸 精度 表面质量 结构形状 螺纹 齿轮 嵌件等 塑件的内外表面形状应尽可能保证有利于成型 由于侧抽芯或瓣合凹模或凸模 不但使模具结构复杂 制造成本高 而且还会在分型面上留下飞边 增加塑件的修 整量 因此 塑件设计时应尽可能避免侧向凹凸 如果有侧向凹凸 模具设计时应 在保证塑件使用要求的前提下 适当改变塑件的结构 以简化模具结构 塑件内侧 凹较浅并允许带有圆角时 则可以用整体凸模采取强制脱模的方法使塑件从凸模上 脱下 但此时塑件在脱模温度下应具有足够的弹性 以使塑件在强制脱模时不会变 形 塑件外侧凹凸也可以强制脱模 但是多数情况下塑件的侧向凹凸不可能强制脱 模 此时应采用侧向分型抽芯机构的模具 塑件的壁厚对塑件质量有很大的影响 壁厚过小成型时流动阻力大 大型复杂 塑件就难以充满型腔 塑件壁厚的最小尺寸应满足以下方面要求 具有足够的强度 和刚度 脱模时能经受推出机构的推出力而不变形 能承受装配时的紧固力 塑件 最小壁厚值随塑料品种和塑件大小不同而异 壁厚过大 不但造成原料的浪费 而 且对热固性塑料成型来说增加了模压成型时间 并且造成固化不完全 对热塑性塑 料则增加了冷却时间 降低了生产率 另外也影响产品质量 如产生气泡 缩孔 凹陷等缺陷 塑料模具的分类方法有很多 按照塑料制件的成型方法不同可以分为以下几类 注塑模 压缩模 压注模 挤出模 气动成型模 该塑件是一个轴套 其零件图如下图所示 本塑件的材料采用 PE 聚乙烯 技术要求 1 材料PE 2 去飞边 3 倒角C1 图 2 1 制件图 本模具是采用的注塑模具 又称为注塑模 塑料注射成型是在金属压铸成型原 理的基础上发展起来的 首先将粒状或粉状的塑料原料加入到注塑机的料桶中 经 过加热熔融成粘流态 然后在螺杆或柱塞的推动下 熔融塑料以一定的流速通过料 筒前端的喷嘴射入闭合的模具型腔中 经过一定的保压 塑料在模内冷却 硬化定 型 接着打开模具 从模内脱出成型的塑件 据统计 注射模的产量占世界塑料成 型模具产量的一半以上 注射塑料模具的结构构成 包括 1 成型部分 2 浇注系统 3 推出机构 4 冷却 加热机构 5 导向机构 6 分型抽芯机构 7 排气系统 8 支承零部件 本模具为套筒注射模具 由以下零部件组成 动模固定板 内六角圆柱头螺钉 定模固定板 定模板 浇口套 导柱 导套 动模板 型芯 型芯固定板 垫板 顶杆板 顶杆 拉料杆 推板 套筒注射模具采用了直流道侧浇口 一次推杆推出机构 其工作原理如下 合模时 在导柱和导套的导向定位下 动模和定模闭合 型腔由定模板上的凹 模与动模板和型芯组成 并由注射机提供的锁模力锁紧 然后注射机开始工作 塑 料熔体经定模上的浇注系统进入型腔 待熔体充满型腔并经过保压 补缩和冷却定 型后开模 开模时 注射机合模系统带动动模后退 模具从动模和定模分型面分开 塑件在拉料杆的作用下留在动模型芯上 动模继续后退 当移动一段距离后 注射 机顶杆接触推板 推出机构开始工作 推板推杆推动动模板将塑件顶出 至此完成 一次注射过程 合模时 推出机构靠推杆上的弹簧实现初复位在由注射机合模完成 最终复位并准备下一次注射 2 32 3 主要用途及加工成型特点主要用途及加工成型特点 低压聚乙烯可用于制造塑料管 塑料板 塑料绳以及承载力不高的零件 如齿 轮 轴承等 高压聚乙烯常用于制造塑料薄膜 软管 塑料瓶以及电气工业的绝缘 零件和包覆电缆等 聚乙烯成型时 在流动方向与垂直方向上的收缩差异较大 注射方向的收缩率 大于垂直方向的收缩率 易产生变形 并使塑件浇口周围部位的 脆性增加 聚乙 烯收缩率的绝对值较大 成型收缩率也较大 易产生缩孔 冷却速度慢 必须充分 冷却 且冷却速度要均匀 质软易脱模 塑件有浅的侧凹时可强行脱模 3 3 成型零部件及注塑机的确定与工艺参数成型零部件及注塑机的确定与工艺参数 注射模具是安装在注塑机上使用的 在设计模具是 除了应掌握注塑成型工艺 过程外 还应对所选用注射机的有关参数有全面的了解 以保证设计的模具与使用 的注射机相适应 注射机是产生热塑性塑料制件的主要设备 近年来在成型热固性塑料塑件中也 得到应用 注射机按外形分立式 卧式 角式三种 注射机有合模系统与注射系统组成 在工作时 模具安装在移动模板及固定 模板上 由合模系统合模并将模具锁紧 注射系统将塑料原料送到料筒中加热到塑 化温度 将熔融的塑料注入模具 注射机设有电加热和水冷却系统以调节模具温度 塑料在模具中成型后冷却到一定温度时开模 并由推出机构将塑件推出 这里采用的是卧式注射机 这类注射机重心低 稳定 操作维修方便 塑件推 出后可自行下落 便于实现自动化产生 3 13 1 塑件的总质量计算塑件的总质量计算 1 注塑模内的塑件及浇注系统凝料的总容量 容积或质量 应在注射 机额定注射量的80 以内 即 n 0 8 SVjVgV 式中 单个塑件的容积 或质量 g SV 3 cm n 模具的型腔数目 浇注系统和飞边所需塑料的容积 或质量 g jV 3 cm 注射机额定注射量 或g 查模具设计手册 gV 3 cm 10630 78 4 1 1014 3 20514 3 151214 3 8 91514 3 2222 s V 10 63 3 mm 3 cm 2222 339 2868115 114 3 254414 3 cmmmVj n 4 10 6 3 43g SVjV 经计算得塑件质量的总和为 43g 3 23 2 型芯和型腔的尺寸计算型芯和型腔的尺寸计算 1 型芯径向尺寸的计算 公式 m L 0 z 0 75 0 1 z s Ls 模具零件常温下实际尺寸 mm m L 尺寸偏差 z 塑料的平均收缩率s 塑件常温下的实际尺寸 mm s L 塑件公差 01 025 15 3 0 0 0 0 s 尺寸 4 0 0 2 20 7 204 075 0 01 0 1 2 20 m L 13 0 34 0 3 z 尺寸 4 0 0 10 4 104 075 0 01 0 1 10 m L 13 0 34 0 3 z 2 型腔径向尺寸的计算 公式 m L z 0 0 75 0 1 z s Ls 尺寸 30 11 0 25 0 30 25 0 75 0 01 0 1 30 m L 08 0 325 0 3 z 尺寸 24 34 4 0 0 24 4 075 0 01 0 1 4 24 m L 13 0 34 0 3 z 3 型芯轴向尺寸的计算 公式 0 0 75 0 1 zz sm hsh 模具零件常温下实际尺寸 mm m h 尺寸偏差 z 塑料的平均收缩率s 塑件常温下的实际尺寸 mm s h 塑件公差 尺寸 24 94 0 43 0 8 24 43 0 75 0 01 0 1 37 24 m h 14 0 343 0 3 z 尺寸 4 78 0 25 0 8 4 25 0 75 0 01 0 1 55 4 m h 08 0 325 0 3 z 4 型腔轴向尺寸的计算 公式 z z sm HsH 0 0 75 0 1 尺寸 10 09 0 25 0 8 9 25 0 75 0 01 0 1 8 9 m h 08 0 325 0 3 z 3 33 3 注射机类型的确定注射机类型的确定 一般工厂的塑胶部都拥有从小到大各种型号的注射机 中等型号的占大部分 小型和大型的只占一小部分 所以不必过多的考虑注射机型号 主要由厂方提供注 射机型号 具体到这套模具 由于是毕业设计 故注射机型号要自行确定 根据标 准注射机查得采用如下型号的注射机 型号 XS Z 60 注射量 60g 锁模力 500kN 模板大小 330 440 模板最大行程 180 模具厚度 最大 200 最小 70 拉杆空间 190 x300 推出位置 中心孔径推出 经核对 注射机的最大注射量60g 注塑所需量43g 模具的闭合厚度为 184mm 即 70 mm 184 mm 200 mm 所以能满足要求 经查表知 XS Z 60XS Z 60 型热塑性塑料注射机的模板行程为 180mm 大于设计模具的 最大开距 因此 该注射机可达到设计要求之用 3 43 4 注塑机工艺参数校核注塑机工艺参数校核 1 型腔数量的校核 pA pAF n p1 注塑机的额定锁模力 N p F A 单个塑件在模具分型面上的投影面积 2 mm 浇注系统在模具分型面上的投影面积 1 A 2 mm p 塑料熔体对芯腔的成型压力 N 4 8 5 70680 96 32080500000 n 故合理 2 锁模力的校核 pz FAnApF 1 熔融塑料在分型面上的涨开力 N z F NFz232380 514 3 1514 3 4 80 22 NFp500000 故合理 pz FF 3 开模行程校核 单分型面开模行程校核公式 10 21 HHs 推出距离 脱模距离 mm 1 H 包括浇注系统在内的塑件高度 mm 2 H S 注塑机最大开模行程 mm 28 57 10 95mm s 170mm 180mm 故合理 4 4 模具结构的设计模具结构的设计 4 14 1 型腔的数目与分布型腔的数目与分布 型腔的数目有两种方法来确定 一种是确定注塑机的型号 在根据注塑机的技 术参数和塑件的技术经济要求 计算出要求选取的型腔数目 另一种方法是先根据 生产效率的要求和制件的精度要求确定型腔的数目 然后再选择注塑机或对现有注 塑机进行校核 我可根据第一种方法来计算型腔数 pA pAF n p1 注塑机的额定锁模力 N p F P 塑料熔体在型腔中的成型压力 Mpa 即为的注射压力 0 0 80 浇注系统在分型面积上的投影面积 1 A 2 mm A 单个塑件在分型面上的投影面积 2 mm 查表 500000N p 80Mpa p F 1 A 22 96 32012814 3 mm A 22 5 7061514 3 mm 4 8 5 70680 96 32080500000 n 经计算得到模具型腔数为 8 腔 由于本产品属于大批量生产和制件模具都比较简单且 PE 流动性好 但制件是 有一定的精度的 经验证明多增加一个型腔精度将降底 4 成型高精度塑件时型腔 不宜过多通常不超过 4 腔 所以采用一模四腔 考虑到模具成型零件和模具结构以及出模方式的设计 模具型腔的布置和流道 布局及浇口位置的设计如下图所示 图 4 1 型腔的分布图 型腔的排布特点 是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度 截面形状与尺寸均对 应相同 可实现各型腔均匀进料和达到同时充满型腔的目的 4 24 2 分型面的设计分型面的设计 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置 浇注系统的设计 塑件的结构工艺 性及精度 形状以及摧出方法 模具的制造 排气 操作工艺等多种因素的影响 因此在选择分型面时应综合分析 选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则 分型面应选在塑件外形最大轮廓处 确定有利的留模方式 便于塑件顺利脱模 保证塑件的精度 满足塑件的外观质量要求 便于模具制造加工 注意对在型面积的影响 对排气效果 对侧抽芯的影响 在实际设计中 不可能全部满足上述原则 一般应抓住主要矛盾 在此前提下确 定合理的分型面 该塑件的模具只有一个分型面 垂直分型 如下图所示 图 4 2 分型面的位置 4 34 3 浇注系统的设计浇注系统的设计 浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道 其由主流 道 分流道 浇口及冷料穴组成 本模具设计采用直浇口 直浇口的优点在于 塑 料直接从主流道流入型腔的顶部 其特点是排气顺畅 流量大 对浇注系统进行设计时 一般应遵循如下基本原则 1 了解塑料的成型性能 注射成型时注射机料筒中的塑料已成熔融状态 粘流态 因此了解被成型的塑料熔体的流动特性及温度 剪切速率对黏度的影 响等显得十分重要 设计的浇注系统一定要适应于所用塑料的成型性能 以保证成 型塑件的质量 2 尽量避免或减少产生熔接痕 在选择浇口位置时 应避免熔接痕的产 生 熔体流动时应尽量减少分流次数 有分流必然有汇合 熔体汇合之处必有产生 熔接痕 尤其是在流程长 温度低时 这对塑件熔接强度的影响很大 3 有利于型腔中气体的排出 浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔 的各个部分 使浇注系统及型腔中原有的气体能有序的排出 避免充填过程中产生 涡流 也避免因气体积存而引起凹陷 气泡 烧焦等塑件的成型缺陷 4 防止型芯的变形和嵌件的位移 浇注系统设计时应尽量避免塑料熔体 直接冲击细小型芯和嵌件 以防止熔体的冲击力使细小型芯变形和位移 5 尽量采用较短的流程充满型腔 选择合理的浇口位置 对以较大的模 具型腔 一定要力求以较短的流程充满型腔 是塑料熔体的压力损失和热量损失减 小到最低限度 以保持较理想的流动状态和有效地传递最终压力 保证塑件良好的 成型质量 为此 选择合理的浇口位置 减少流道的折弯 提高流道的表面粗糙度 这样就可以缩短充填时间 避免因流程长 压力和热量损失大而引起的型腔充填不 满等成型缺陷 6 流动距离比和流动面积比的校核 对于大型或壁厚较薄的塑料制件 塑料熔体有可能因其流动距离过长或流动阻力太大而无法充满整个型腔 为此 在 模具设计过程中除了考虑采用较短的流程外 还应对其注射成型时的流动距离比或 流动面积比进行校核这样可避免型腔充填不足的发生 流动距离比是指塑料熔体在模具中进行最长距离流动时 其截面厚度相同的各 段料流通道及割断模腔的长度及其对应截面厚度之笔的总和 4 44 4 主流道的设计主流道的设计 是指浇注系统中从注塑机喷嘴与模具接触处开始分流道为止的塑料熔体的流动 通道 是熔体最先流经模具的部分 它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模 时间有较大的影响 因此 必须使容体的温度降和压力损失最小 主流道设计成圆 锥形 其锥角为 2 到 6 度 小端直径 d 比注射机喷嘴直径大 0 5 1 注射机喷 由于 小端的前面是球面 其深度为 3 5 mm 注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且 贴合 因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径 R12mm 大 1 2mm 流道的表面粗 糙度 Ra 0 8um 浇口套一般采用碳素工具钢如 T8A T10A 等材料制造 热处理淬 火硬度 53 57HRC 采用碳素工具钢 T10A 直径为 16mm 锥角 4 度 流道的表面粗糙度 Ra 0 8um 图 4 3 主浇口与喷嘴 1 注射机喷嘴 2 浇口套 4 54 5 分流道的设计分流道的设计 分留道是指主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道 分流道的作用 是改变熔体流向 使其以平稳的流态均衡地分配到各个型腔 设计时应注意尽量减 少流动过程中的热量损失和压力损失 4 5 1 分流道的截面形状 选择分流道的形状时应综合考虑塑料的注射成型 需要和加工的难易程度 通常 从减少压力损失和热量散失考虑 采用圆形截面分 流道最好 从便于加工考虑 宜采用梯形 U 形或半圆形分流道截面 4 5 2 分流道的布置 在多型腔注射模具中分流道的布置有平衡式和非平衡 式两种 一般以平衡式布置为佳 所谓平衡式布置就是各分流道的长度 截面形状 和尺寸都是对应相同的 这种布置可以达到各型腔能均衡得进料 同时充满各型腔 在加工平衡式布置的分流道时 应特别注意各对应部位尺寸的一致性 否则达不到 一致进料的目的 一般来说 其截面尺寸和长度误差以在 1 以内为宜 4 5 3 分流道设计及制造要点 设计分流道时 除了要正确选择分流道的截 面形状和布置形式外 还应注意以下几点 1 圆形截面分流道的长度短 塑件尺寸小时取较小值 否则取较大值 其 他截面形状的分流道尺寸 可根据与圆形截面分流道的比表面积相等的条件确定 分流道长度一般在 8 30 之间 也可根据型腔数量和布置取得更长一些 但不宜 小于 8 否则会给修剪带来困难 2 分流道的表面不必很光滑 起表面粗糙度值一般为 1 6 即可 这样流道 内流料的外层流速较低 容易冷却而形成固定表面层 有利于流道的保温 3 分流道与浇口处的连接应光滑过渡 以利于熔体的流动及填充 4 在考虑型腔与分流道布置时 最好使塑件和流道在分型面上总投影面积 的几何中心与锁模力的中心相重合 这对于锁模的可靠性和锁模机构受力的均匀性 都是有利的 而且还可以防止发生溢料现象 5 当分流道较长时 其末端应设置冷料穴 以防止冷料头堵塞浇口或进入 型腔而影响塑件质量 分流道截面积大小应与制模车间所备有的铣刀尺寸相一致 即针对分流道直径 规定的标准尺寸配备铣刀 在生产中 U 形和梯形截面的流道应用较多 复杂的分 流道还需要 采用数控机床加工 本模具分流道截面形状采用半圆形截面 直径范围为 2 10mm 但 PE 流动性较 好 这里直径取 3mm 计算次浇口的尺寸 长 L 0 7 2mm 宽 b A 30 9 06 0 A 为塑体外表面积 A 3 14x30 x9 8 3 14x24x15 998 52 b 0 9mm 2 mm 图 4 4 分流道简图 图 4 5 浇注系统 1 浇口套 2 主浇口 3 主流道 4 次浇口 5 次流道 6 拉料杆 4 64 6 浇口的设计浇口的设计 浇口亦称进料口 是连接分流道与型腔的熔体通道 浇口的设计与位置的选择 恰当与否 直接关系到塑件能否被完好的高质量的注射成型 此模具是用的侧浇口 侧浇口国外称为标准浇口 侧浇口一般开分型面上 塑 料熔体从内侧或外侧充填模具型腔 其截面形状多为矩形 扁槽 改变浇口的宽 度与厚度可以调节熔体的剪切速率及浇口的冻结时间 这类浇口可以根据塑件的形 状特征选择其位置 加工和修整方便 因此它是应用较广泛的一种浇口形式 普遍 用于中小型塑件的多型腔模具 且对各种塑料的成型适应性较强 由于浇口截面小 减少了浇注系统塑料的消耗量 同时去除浇口容易 且不留明显痕迹 但这种浇口 成型的塑件往往有熔接痕存在 且注射压力损失较大 对深型腔件排气不利 浇口位置的选择 1 尽量缩短流动距离 浇口位置的选择应保证迅速和均匀的充填模具型腔 尽量缩短熔体的流动距离 这对大型塑件更为重要 2 避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷 小的浇口如果正对这一个宽度和 厚度较大的型腔 则熔体经过浇口时 由于受到很大的剪切应力 将产生喷射熔体 断裂现象 要克服这种现象 可适当地加大浇口的截面尺寸 或采用冲击型浇口 浇口对着大型芯等 避免熔体破裂现象的产生 3 浇口应开设在塑件壁厚处 当塑件厚度相差较大时 若将浇口开设在 壁薄处 这是塑料熔体进入型腔后 不但流动阻力大 而且还易冷却 形象熔体的 流动距离 难以保证充满整个型腔 从收缩角度考虑 塑件壁厚处往往是熔体最晚 固化的地方 如果浇口开设在壁薄处 那壁厚的地方因熔体收缩就会形成表面凹陷 或缩孔 为了保证塑件熔体顺利充满型腔 使注塑压力得到有效的传递 而在熔体 液态收缩时又能得到充分的补缩 一般浇口的位置应开设在塑件壁厚处 4 考虑分子定向的影响 塑料熔体在充填模具型腔期间 会在其流动方 向上出现聚合物分子和填料的取向 由于垂直于流向之处的强度和应力开裂倾向是 有差别的 往往垂直于流向的方位强度低 容易产生应力开裂 所以在选择浇口位 置时 应充分注意这一点 5 减少溶接痕提高熔接强度 由于浇口位置的原因 塑料熔体充填型腔时 会造成两股或两股以上的熔体料流的汇合 在汇合之处 料流前端是气体且温度最 低 所以在塑件上就会形成熔接痕 熔接痕部位塑件的熔接强度会降低 也会影响 塑件外观 在成型玻璃纤维增强塑料制件时这种想象尤其严重 如无特殊需要最好 不要开设一个以上的浇口 以免增加熔接痕 采用直接浇口 它是属于非限制性型浇口 塑料熔体由主浇道直接进入型腔 因而具有流动阻力小 流动路程短及补缩时间长等特点 这种形式的浇口截面大 去除浇口较困难 去除后会留有较大的浇口痕迹 只适用于单型腔模具 为了减小 与塑件接触处的浇口面积 防止该处产生缩孔 变形 等缺陷 选用较小锥度的主 流锥角 为 2 4 度 还应尽量减小定模板和定模座板的厚度 浇口开设的位置对塑件的成型性能及成型质量影响都很大 因此 合理的选择 浇口的开设位置是提高塑件质量的一个重要设计环节 另外 浇口位置的不同也会 影响模具的结构 选择浇口位置时 需要根据塑件的结构与工艺特性和成型的质量 要求并分析塑料原材料的工艺特性与塑料熔体在模内的流动状态 成型的工艺条件 进行综合考虑 4 74 7 冷料穴和拉料杆的设计冷料穴和拉料杆的设计 冷料穴是浇注系统的结构之一 其作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料 以免这些冷料注入型腔 这些冷料既影响熔体的充填速度 又影响成型塑件的质量 本模具一次注塑量较少故冷料穴设置在主流道 分流道距离较短故不设计 这样可 使主流道拉料杆的作用充分体现 即前锋冷料直接沾付拉料杆上 分模时主流凝料 从定模浇口套中被拉出 最后由推出机构将其推出模外 主流道的拉料杆有两种形 式 一种是推杆形式的拉料杆 其固定在推杆固定板上 Z 字形拉料杆典型的结构 是最常用的一种形式 工作时依靠 Z 字形钩将主流道凝料拉出浇口 推出后由于钩 子的方向性而不能自动脱落 需人工取出 另一种拉料杆是仅适于推件板脱模的拉 料杆 其典型的形式是球字头拉料杆 固定在动模板上 它是靠头部凹下去的部分 将主流道从浇口套中拉出来 然后在推件板推出时 将主流道凝料从拉料杆的头部 强制推出 4 84 8 导向机构的设计导向机构的设计 导向零件主要包括导柱 导套 主要是对定模和动模起导向作用 本套模 具结构比较简单 在动定模之间设计了用于导向和定位的直导柱 为保证推板的推 动方向也设计了导柱导向 导柱导套用 T8A 制造 在适当部位加导套 以便磨损后 可以更换导套 而不用更换定模板 另外为了防止导柱从模板中脱出来 在导柱凸 台底部用支承板压住 导柱结构的技术要求 长度 导柱导向部分的长度应比凸模断面的高度高出 8 15mm 以免出现导柱未 导正方向而型心先进入型腔的情况 形状 前端做成锥台或半球形 以使导柱顺利地进入导向孔 材料 具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯 T8A T10A 数量及布置 合理均匀布置在模具分型面的四周 导柱中心至模具边缘应有足 够的距离 保证模具强度 配合精度 一般用 H7 m6 或 H7 k6 的过渡配合 导柱的导向部分采用 H7 f7 或 H8 f7 的间隙配合 导套结构的技术要求 形状 为使导柱顺利进入导套 导套的前端应倒圆角 材料 可用与导柱相同的材料或铜合金等耐磨材料 固定形式及配合精度 用 H7 r6 过盈配合 防止开模时导套被拉出 可以用止 动螺钉紧固 4 94 9 推出机构的设计推出机构的设计 注射成型后的塑料制件及浇注系统的凝料从模具中脱出的机构称为推出机构 推出机构的动作通常是由安装在注射机上的顶杆或液压缸完成的 推出机构一般由推出 复位和导向三大部件组成 推出机构按其推出动作的动力来源可分为手动推出机构 机动推出机构和液压 与气动推出机构等 它还可以按照模具结构特征可分为一次推出机构 定模推出机 构 二次推出机构 浇注系统推出机构 带螺纹推出机构等等 推出机构的设计要求如下 1 设计推出机构时应尽量使塑件流在动模一侧 2 塑件在推出过程中不发生变形和损坏 3 不损坏塑件的外观质量 4 合模是应使推出机构正确复位 5 推出机构应动作可靠 这里用的推件板推出机构 由于塑件壁薄 用推件板推出 这样有利于塑件推 出 保证塑件推出的外形不变形 本模具采用的是一次推出机构 主要有推板 顶 板 推板固定板 推件板 动作时 注射机的顶杆 推动推板固定板带动顶杆推动 推件板 然后把塑件从凸模中推出 5 5 模具的总体设计与装配模具的总体设计与装配 5 15 1 模具的总装剖面模具的总装剖面 图 5 1 模具总装图 闭模高度 5 25 2 装配要点装配要点 塑料模具种类比较多 即使同一类模具 由于成形塑料种类不同 开头和精度 要求不同 装配方法也不尽相同 因此在组装前应仔细研究分析总装图 零件图 了解各零件的作用 特点及其技术要求 确定装配基准 通过装配 最后全达到产 品的各项质量指标 模具制作精度和使用过程的各项技术要求 1 装配基准 装配基准可大致分为 1 以塑料模中的主要工作零件如型芯 型腔和镶快等作为装配的基准件 模具 的其他零件都装配基准件进行配制和装配 2 以导柱 导套或模具的模板侧基面为装配基准面进行修整和装配 2 模具装配精度 模具装配精度包括 1 各零部件的相互之间精度 如距离尺寸精度 同轴度 平行度 垂直度 2 相对运动精度 如传动精度 直线运动和回转运动精度 3 配合精度和接触精度 如配合间隙 过盈量接触状况等 4 塑料成形件的壁厚大小 新制模具时 成形件壁厚应偏于尺寸的下限 3 修配原则 1 修配脱模斜度 原则上型腔应保证大端尺寸在制件尺寸公差范围内 2 带隅角处圆角半径 型腔应偏小 型芯应偏大 3 当模具既有水平分型面又有垂直分型面时修整时应使垂直分型面接触时水平 分型面稍稍留有间隙 4 对于用斜面合模的模具 斜面密合后 分型面处应留有 0 02 0 03mm 的间 隙 5 修配表面的圆弧与直线连接要平滑 表面不允许有凹痕 锉削纹路应与开模 方向一致 结结 论论 通过本次塑料模具的设计 我们把以前学过的课程又重新回顾了一次 并且有 了更深刻的了解 同时也得到了很好的巩固 但是我们只是理论上的巩固 只是一 个步行的起点 在此以前 我们根本不了解模具的设计 只是印象上有个形象意识 通过这次 的模具设计 使我们对模具有了一定的了解 知道了模具定义 分类 结构组成 模具的发展 未来的动向 它在工业现代化建设中占有举足轻重的地位 通过这次设计 使我们得到了很大的收获 这与老师的耐心指导是分不开的 但是由于我们是初学者 虽然查阅了很大一部分的资料 但对于真正的模具设计来 说是有限的 是欠缺的 毕业设计已经接近尾声 从一开始的对塑料模具一知半解到能在老师的帮助下 设计出一套简单的注塑模具 我不仅学到了关于注射模具方面的知识 更主要的是 提高了我的设计能力 发现 分析 解决问题的能力 以及创新能力 这次毕业设计是在老师的悉心关怀和细心指导下完成的 老师有着扎实的专业 知识和丰富的现场经验 给我的学习和生活以很大的帮助 在此向老师表示衷心的 感谢并致以崇高的敬意 感谢设计过程给了我帮助的同学和其他老师 感谢审阅的 答辩老师 致致 谢谢 经过半年的忙碌和工作 本次毕业设计已经接近尾声 由于经验的匮乏 难免 有许多考虑不周全的地方 如果没有导师的督促 指导以及一起工作的同学们的支 持 想要完成这个设计是难以想象的 在这里首先要感谢我的导师许正清 许老师平日里工作繁多 但在我做毕业 设计的每个阶段 从外出实习到查阅资料 设计草案的确定和修改 中期检查 后 期详细设计 装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导 我的设计较为复杂烦 琐 但是老师仍然细心地纠正图纸中的错误 除了老师的专业水平外 他的治学严 谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样 并将积极影响我今后的学习和工作 然后还要感谢大学三年来所有的老师 为我们打下机械专业知识的基础 同 时还要感谢所有的同学们 正是因为有了你们的支持和鼓励 此次毕业设计才会如 此顺利 其次 我要感谢我的家人 他们给予了我无私的奉献 对我的学习给予了大力 的支持 使我有学习的机会 让我有机会学习我的在专业知识 最后感谢那些关心我 爱护我 帮助我的老师 家人 朋友们 参 考 文 献 1 屈华昌 塑料成型工艺与模具设计 北京 高等教育出版社 2001 2 杨占尧 王高平 塑料注射模结构与设计 北京 高等教育出版社 2008 3 姜敏凤 工程材料及热成型工艺第二版 北京 高等教育出版社 2006 4 杨占尧 冲压模具图册 北京 高等教育出版社 2008 5 桑永 塑料材料与配方 北京 化学工业出版社 2004 6 原红玲 冲压工艺与模具设计 北京 机械工艺出版社 2007 7 黄云清 公差配合与测量技术 北京 机械工业出版社 2001 8 张荣清 模具设计与制造 北京 高等教育出版社 2008 9 栾学刚 机械设计基础第二版 北京 高等教育出版社 2006 10 齐卫东 塑料模具设计与制造 北京 高等教育出版社 2004 11 刘建超 冲压模具设计与制造 北京 高等教育出版社 2004 12 郭建良 模具制造工艺学 北京 高等教育出版社 2002 袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈