复读机后盖注射模的设计（三维建模CAD图纸）.pdf

前 前 言言 模具是工业生产中使用极为广泛的重要工艺装备 采用模具生 产制品及零件 具有市场效率高 节约原材料 成本低廉 保证质量 等一系列优点 是现代工业生产的重要手段和主要发展方向 塑料制 品已进入到人们生活的各个领域 电器的很大部分都采用塑料制品 塑料以其密度小 机械性能好等优点独领风骚 未来的世界必将是塑 料的世界 而模具是塑料工业的基石 本次毕业设计 在老师的精心指导下 通过对复读机后盖注射 模的设计 深入学习 proe 了 掌握了注射模具设计的一般方法 模 具制造的专用设备及注射机的工作原理 为今后工作打下了坚实的基 础 本次设计历时 5 周 进程如下 第一周 了解产品的注塑过程和 模具的制造方法 初步知道在设计过程中所需注意的问题 第二周 彻底弄清自己的具体工作 设计所要达到的要求 计算数据 确定每 个零件用什么材料 热处理 第三周 用 Proe 对产品进行开模 完 成三维造型 第四周 对各个零件出工程图 整理资料并编写设计说 明书 第五周 交指导教师审阅 并作修改 最后定稿 最后 由于水平有限 加之经验不足 疏漏和错误之处在所难 免 恳请各位老师指正 第一部分 第一部分 设计内容及设计目的 设计内容及设计目的 本次设计内容 本次设计内容 复读机后盖注射模具 对产品 图 1 设计一副注 射模具 图 1 本次设计的目的 本次设计的目的 1 掌握注射模设计的一般方法 2 了解注射机的工作原理 3 了解模具加工方法 4 进一步掌握设计的一般方法 熟练设计的一般过程 5 基本掌握 proe 和 cad 机械绘图软件 第二部分 第二部分 模具设计模具设计 1 产品工艺性分析 产品工艺性分析 1 1 材料性能材料性能 所设计产品采用的材料为 ABS 全称为丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共 聚物 英文名全称 Acrylonitrile butadiene styrene ABS 为热塑性材料 其密度为 1 03 1 07g cm 3 抗拉 强度 30 50Mpa 抗弯强度 41 76Mpa 收缩率为 0 3 0 8 常取 0 5 该材料综合性能好 冲击强度高 尺寸稳定 易于成型 耐热和耐腐蚀性能也较好 并有 良好的耐寒性 1 21 2 结构工艺性 结构工艺性 零件壁厚基本均匀 所有壁厚均大于塑件的最小壁厚 1 7mm 根 据 pro e 模拟分析 注射成型时不会发生填充不足现象 1 3 成型成型特性特性 1 其吸湿性强 塑料在成型前必须充分预热干燥 其含水量应小 于 0 3 2 流动性中等 溢边值 0 05mm 3 塑料的加热温度读塑件的质量影响较大 温度过高易于分解 分解温度为 250 成型是宜采用较高的加热温度 模温 50 80 和较高的注射压力 1 4 ABS 成型条件成型条件 注射机类型 柱塞式 螺杆均可 密度 1 03 1 05g cm 3 收缩率 0 003 0 008 预热 80 85 C 料筒温度 前段 150 170 C 中段 165 180 C 后段 180 200 C 喷嘴温度 170 180 C 模具温度 50 80 C 注射压力 60 100Mpa 成型时间 注射时间 20 90s 高压时间 0 5s 冷却时间 20 120s 总周期 50 220s 2 注射机的选择 注射机的选择 一个产品的质量为 21 克 根据以下公式 选择注射机的最大注射 量 KG 公 NG 件 G 废 式中 K 0 8 N 为型腔数量 G 公为注射机公称注射量 G 件为产品重量 G 废为各部分冷料的质量 由于根据设计要求和加工的经济性取 N 1 通过 proe 得到 G 废 5 628g G 公 21 5 628 1 25 33 285 g 也就是说注射机的注射量要大于 33 285 克 参照 模具设计与 制造简明手册 选择公称注射量为 60 3 的注射机 机型为 XZ 60 40 也就是说这台注射机的公称注射量为大约为 60 克 XZ 60 40 注射机参数如下 螺杆直径 30 理论注塑容量 60 3 注射压力 180Mpa 锁模力 400KN 模板行程 250mm 模具厚度 最大 250 最小 80 顶出行程 70 喷嘴 球半径 R10 孔直径 D3 定位孔直径 D800 0 06 顶出 中心孔 直径 D50 下面校核各部分参数 2 1 注射量 KG 公 0 8 60 48 g NG 件 G 废 1 21 5 628 33 285 g 很明显 KG 公 N G 件 G 废 符合条件 2 2 注射压力校核 P 公 180MPa 产品要求注射压力 P 注在 70 100MPa 之间 2 3 锁模力校核 F K PmA 式中 F 注射机额定锁模力 KN Pm 型腔的平均计算压力 MPa K 安全系数 取 1 1 1 2 A 塑件及浇注系统等在分型面上的投影面积 C 通过计算得 A 9492mm 2 94 8 C F 400KN K PmA 1 2 35 10 6 9492 10 6 398664N 所以 F K PmA 符合条件 2 4 模板安装尺寸 320 320 的最大安装尺寸完全可以安装 250 250 的模具 2 5 模具厚度 所设计的模具厚度为 245 小于模具的最大厚度 250mm 3 确定模具基本结构 确定模具基本结构 经分析 该零件为外壳类零件 要求外表面光滑 无明细痕迹 可 选用的浇口形式有重叠式浇口 点浇口和潜伏式浇口 点浇口去除浇 口留下的痕迹在制品外表面 产品为后盖可以接受 因此必须采用双 分型面注射模 又称为三板式注射模具 它增加了一个可移动的中间 板 又名浇口板 在开模时由于定距拉环的限制 中间板与定模座板 做定距离的分开 以便取出这两块板之间流道内的凝料 而利用推杆 将型芯上的塑件脱出 综上 选择一模二穴 单分型面 点浇口进料 推杆一次定出的注塑 模具 4 模具结构设计 模具结构设计 4 1 确定型腔数目及配置 本产品从最大注射量和经济性考虑 宜采用双型腔 该产品成 型面积较大 形状简单 为了使产品每个部分得到稳定相同的压力 因此应该让型腔与流道之间的距离尽可能短 使塑料熔体快速均匀充 满每个部分 使模具整体达到平衡稳定 4 2 选择分型面 为了塑件及浇注系统凝料的托模和安放插件的需要 将模具适当地方 分成两个或多个部分 这些可以分离部分的接触表面称之为分型面 为 了便于脱模 分型面应该设在塑件断面尺寸最大的地方 尽量不影响 制品的外观 根据该塑件的结构特征 主分型面设在塑件的下表面 垂直于开模方向 模具采用的是点浇口 具体情况见总装图 4 3 浇注系统设计 4 3 1 主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部位开 始 到分流道为止的塑料熔体的流道通道 由于选的是卧式注塑机 主流道垂直于分型面 大头并为倒锥形 锥角为 3 浇口套内为锥形 其锥角为 2 CAD Proe 图 4 3 2 浇口设计 浇口亦称进料口 是指连接料流入型腔前的最狭窄部分 也是浇注 系统中最短的一段 其尺寸狭小且短 目的是使料流入型腔前加速 便 于充满型腔 且利于封闭型腔口 防止熔体倒流 也便于成型后冷料于 塑件分离 连接主流道与型腔的通道 根据该产品的结构特点 采用 点浇口 如图 3 所示为点进料结构形式 又称点浇口 适用于成型腔壳类 零件 点浇口一般设在型腔底部这样排气顺畅 成型良好 由于进料 口小 故去浇口后残留余量小 塑件上不易留有痕迹 图 3 为了塑件熔体能快速地充满型腔 浇口表面粗糙度很小 一般 为 Ra0 4 以下 现取 Ra0 4 作为浇口的表面粗糙度 这样不致产生较大 的摩擦阻力 有利于充型 4 3 3 冷料穴 在每个注塑成型周期开始时 最前端的料接触低温模具后会将 温 变硬被称为冷料 4 3 4 定位圈 为保证模具主流道中心线与注塑机喷嘴中心线重合 注塑机固定模板上设有定位孔 模具的定模座板上应设有凸起的定位 圈 两者按 H9 h9 间隙配合 对于其高度 去 5mm CAD 图 PROE 图 4 3 4 排溢系统设计 排溢是指排出充模冷料中的前锋冷料和模具内的气体等 广义 的注射模排溢系统应包括浇注系统部分的排溢和成型部分的排溢 通 常指的排溢是指成型部分的排溢 模具充型过程程中 除了型腔内原有的空气外 还有塑料受热 或凝固而产生的低分子挥发气体 尤其是在高速注射成型时 必须考 虑如何将多余的气体排出模外 否则被压缩的气体产生高温引起塑件 局部炭化 或使塑件产生气泡的工艺缺陷 因此必要时可开设排气槽 等办法 但是对于 ABS 这种材料 排气间隙不得高于 0 0 5 该零件为小型零件 所以利用分型面间隙以及推杆之间的缝隙 排气即可 不必单独考虑排气方式 4 3 5 确定型腔 型芯的结构及固定方式 4 3 5 1 型芯 型腔的结构设计 为了便于热处理和节约优质钢 材 型芯和型腔都采用整体镶块式结构 另外 为便于制造 局部还 采用镶拼式结构 型腔的四根吊杆 型芯的两个吊块 以及电池盒的 吊块 4 3 5 2 固定方式 型芯采用螺钉固定方式固定 型芯固定在支 承板上 型腔固定在定模固定板上 两者采用过盈配合 型芯采用过盈配合 型腔与支撑板靠螺钉连接 4 3 6 确定顶出机构类型 顶出机构的结构的基本要求是使塑件在 顶出过程中不会损坏变形 本模具选用一次顶出机构 4 3 6 1 推杆数量及结构形式 根据推杆布置许可空间 制品设 16 根推杆 推杆采用 A 型推杆 其公称直径为 2mm 4 3 6 2 复位装置设计 顶出机构在完成塑件的顶出动作后 为了 进行下一步循环必须回到其初始位置 所以必须设置复位装置 此处 选用自动复位机构 4 3 6 3 顶出机构的导向 推杆一般装配在推板和顶杆固定板之 间 为了防止推杆变形或折断 必须在动模座板和支承板之间设置导 向机构 顶出机构的导向装置选用推板导柱和导套导向 导柱 导套 的公称直径为 16mm 4 3 6 4 拉料杆 如前面浇注系统所示 采用凹槽型拉料杆 公称 直径为 4mm 4 3 6 5 顶出距离 为了确保侧抽芯和顶出时塑件能完全脱离动 模 顶出距离不小于 45mm 4 3 6 7 型芯和型腔具体结构设计 4 3 6 7 1 型芯设计 1 型芯的尺寸计算 a 型芯的尺寸按以下公式计算 D 1 1 s d 1 x 0 式中 D 1 型芯外径尺寸 d 1 塑件内形尺寸 塑件公差 s 塑料平均收缩率 成形零件制造公差 取 2 4 3 6 7 2 型腔设计 1 型腔径向尺寸按以下公式计算 D 2 1 s d 2 x 0 式中 D 2 型腔的内形尺寸 d 2 塑件外形基本尺寸 塑件公差 s 塑料平均收缩率 成形零件制造公差 取 2 2 型腔深度尺寸按以下公式计算 M H 0 x s H H 式中 M H 型腔深度 H 塑件外形高度尺寸 塑件公差 s 塑料平均收缩率 成形零件制造公差 取 3 4 3 6 7 3 由于该产品不是透明的 所以型芯的表面粗糙度要求不 需那么高 一般取 Ra1 6 在机床上加工就可以直接投入使用 不需要 经过其它的特殊加工 考虑模具的修模以及型芯的磨损 在精度范围 内 型芯尺寸尽量取大值 而型腔则取大值 型腔的表面粗糟将决定 产品的外观 因此型腔的表面粗糙度则要求较高 一般取 Ra0 8 0 4 在本次设计中 型腔取 Ra0 8 4 X 综合修正系数 考虑塑料收缩率的偏差和波动 成型零 件的磨损等因素 塑件精度低 批量较小时 X 取 1 2 塑件精度高 批量比较大 X 取 3 4 根据设计要求取 X 为 0 5 4 3 6 8 型腔 型芯工作尺寸的计算 要计算型芯 型腔的工作尺寸 必先确定塑件的公差及模具的 制造公差 根据要求塑件精度取五级精度 根据塑料制件公差数值表 SJ1372 78 塑件在五级精度下 基本尺寸对应的尺寸公差如下 基本尺寸 公差 基本尺寸 公差 3 0 16 3 6 0 18 6 10 0 20 10 14 0 22 14 18 0 24 18 24 0 28 24 30 0 32 30 40 0 36 40 50 0 40 50 65 0 46 65 80 0 52 80 100 0 60 100 120 0 68 4 3 6 8 1 型腔 宽度方向 d 2 47 7 取s 0 5 以下收缩率都取 0 5 D 2 1 0 005 47 7 0 5 0 60 11 0 0 47 6835 11 0 0 长度方向 d2 55 D2 1 0 005 55 0 5 0 68 11 0 0 54 935 11 0 0 4 3 6 8 2 型腔深度 H 40 2 X 0 4 H M 1 0 005 40 2 0 4 0 18 41 12 06 0 0 4 3 6 8 3 型芯 1 宽度方向 d 1 1 47 7 D 1 1 1 0 005 47 7 0 5 0 60 48 2385 0 11 0 2 长度方向 d 2 1 55 D 2 1 1 0 005 55 0 5 0 68 55 615 0 06 0 4 3 6 9 型腔壁厚计算 型腔壁厚计算 4 3 6 9 1 型腔的强度及刚度要求 塑料模具型腔的侧壁和底壁厚度计算是模具设计中经常遇到的问 题 尤其对大型模具更为突出 目前常用的计算方法有按强度条件计 算和按刚度条件计算两类 但塑料模具要求既不许因强度不足而发生 明显变形 甚至破坏 也不许刚度不足而变形过大的情况 因此要求 对强度和刚度加以考虑 对于型腔主要受到的力是塑料熔体的压力 在塑料熔体的压力作用下 型腔将产生内应力及变形 如果型腔侧壁 和底壁厚度不够 当型腔中产生的内应力超过材料的许用应力时 型 腔发生强度破坏 与此同时 刚度不足则发生弹性变形 从而产生溢 料现象 将影响塑件成型质量 所以模具对强度和刚度都有要求 但是 实践证明 模具对强度和刚度的要求并非同时兼顾 对大 型腔 按刚度条件 对小型腔则按强度条件计算即可 在本设计中按 强度条件来计算 1 对长方形型腔壁厚和底板厚度的计算 a 型腔底板厚度 2 3 bL 4 p S B 式中 p 型腔内塑料熔体的压力 MPa 一般取 25 45MPa L 型腔侧壁边长 mm b 型腔宽度 mm B 凹模宽度 mm 材料的许用应力 一般取 100Mpa L 型腔侧壁长边尺寸 mm S 23 65mm 由于根据标准模架查得定模板的厚度为 25mm 综合各方面考虑 现确定定模板厚为 25mm 可以满足型腔的强度要求 b 确定型腔的壁厚 型腔宽度 镶拼式腔壁厚 40 9 40 50 9 10 50 60 10 11 60 70 11 12 70 80 12 13 80 90 13 14 90 100 14 15 100 120 15 17 120 140 17 19 140 160 19 21 4 3 6 10 导向机构的设计 导向机构的设计 注射模的导向机构与定位机构 主要用来保证动模与定模两大部 分或模内其它零件之间的准确配合和可靠地分开 以避免模内各零件 发生碰撞和干涉 并确保塑件的形状和尺寸精度 导向零件应合理地 均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位 其中心至模具边缘应有足 够的距离 以保证模具的强度 防止压入导柱和导套后发生变形 根 据模具的形状和大小 一副模具 一般使用 4 根导柱 在此设计中采用 了 8 根导柱 4 根在定模部分 四根在定模部分 由于模具的凸模与凹 模在装配时有方位要求 在设计时采用等直径不对称结构 加工定模部分的 4 个导柱 导套孔时 应将定模板 推流道板 动模板合在一起 一次性加工出来 以保证孔的同心度 然后再在定 模座板上加工沉头孔 动模部分导柱同理 本模具采用有导柱导套配合要求的导向机构 且在导柱导套上设 有油槽 便于润滑 使用寿命长 4 3 6 11 支承板 支撑板是垫在固定板后面的模板 他的作用是防止型芯或凸模 型 腔 导柱 导套等零件突出 增强这些零件的稳定性并承受型芯和型腔 等传来的成型压力 支撑板因具有足够的强度和刚度 以承受成型压力 他的强度和刚 度计算与型腔底板的计算方法相似 支撑板与固定板的连接方式 4 3 6 12 垫块 垫块的作用是使动模支撑板与动模座板间形成推出机构运动的 空间 或调接模具总高度以适应成型设备上磨具安装空间对模具总高 度的要求 CAD 图 Proe 图 所有垫块的高度应一致 否着由于负荷不均匀而造成动模板损坏 4 3 6 13 冷却系统设计冷却系统设计 因塑料的加热温度对塑件的质量影响较大 温度过高容易分解 成型时要控制模温在 50 80 考虑到模具的具体结构 安装冷却水通 道是一个既实惠又简单的解决方法 本模具比较复杂 零件较多 定模板已无空间放置冷却水管 因 此冷却回路从定模直通型腔 在定模和型腔的配合部位加入防漏圈 装配时应该注意 5 模具整体设计模具整体设计 模具的整体设计也就是模具的综合设计 依据塑件的性能要求 综合设计模具 以达到低成本 高效率 高效益的目的 而标准化设 计可降低成本 根据塑料注射模中小型模架 GB T 1255 6 12556 2 1990 选取定模板 动模板 定模座板 动模座板 垫块 顶杆固定 板 推板 导柱 导套 复位杆 浇口套 导柱 导套 顶杆 水嘴 定位销等标准件 塑件在脱模后应进行调湿处理 调湿处理是将刚脱模的制品放在 热水中 60 75 不仅可以隔绝空气进行防止氧化的退火处理 同时还可以加快达到吸湿平衡 一般处理 16 20min 该模具的总体结构如下图 6 所示 图 6 其中定模座板 动模座板厚度为 25mm 及定模板厚度都为 40mm 而动模板厚度取 20mm 动模支撑板 10mm 推板取 20mm 推杆固定 板取 16mm 支承板厚度取 30mm 垫块的高度取 80mm 可以保证产 品能顺利的脱模 根据以上选取 模具的厚度 H 246mm 250mm 符合要求 总 总 结结 经过这次毕业设计 我觉得自己学到了不少东西 归纳起来 主要有 以下几点 1 大学四年的时间都是在学习机械理论基础知识 并未真正 地去应用和实践 平时很少接触设计 加工 生产 但是在这次毕业 设计 我在指导老师的带领下多次深入工厂了解产品的注塑方法和模 具的加工过程 在参观学习中 发现了自己很多不足之处 我还体会 到了所学理论知识的重要性 知识掌握得越多 设计得就更全面 更 顺利 更好 2 了解进行一项设计必不可少的几个阶段 毕业设计能够从理论 设计和工程实践相结合 巩固基础知识与培养创新意识相结合 个人 作用和集体协作相结合等方面全面的培养学生的全面素质 我经过这 次系统的毕业设计 熟悉了对模具进行设计 生产的详细过程 这些 对我在将来的工作和学习当中都会有很大的帮助和启发 3 学会了怎样查阅资料和利用工具书 平时课堂上所学习的知 识不够全面 作为机械专业的学生 由于专业特点自己更要积极查阅 资料吸取别的在设计 加工中的宝贵经验 一个人不可能什么都学过 什么都懂 因此 当你在设计过程中需要用一些不曾学过的东西时 就要去有针对性地查找资料 然后加以吸收利用 以提高自己应用的 能力 而且还能增长自己见识 补充最新的专业知识 4 毕业设计对以前学过的理论知识起到了回顾作用 并对其加以 进一步的消化和巩固 对机械也有了整体性的认识 5 毕业设计培养了严肃认真和实事求是的科学态度 而且培养 了吃苦耐劳的精神以及相对应的工程意识 同学之间的友谊互助也充 分的在毕业设计当中体现出来了 使我培养了强烈的团队合作意识 参考文献 1 谭志玉编著 塑料挤塑模与注塑模优化设计 机械工业出版社 2000 年第二版 2 彭建生 吴成明 编著 简明模具工实用技术手册 机械工业出版社 2003 年第二版 3 彭建生编著 模具设计与加工速查手册 机械工业出版社 2005 年第二版 4 黄小龙 高宏编著 Auto CAD2006 机械制图 人民邮电出版社 2006 5 龙马工作室编 Pro E 完全自学手册 人民邮电出版社 2006 6 林慧国主编 模具材料应用手册 机械工业出版社 2004 年 7 杨占尧 编 注塑模具典型结构图例 化学工业出版社 2005 年第一版 8 谭建荣 张树有 陆国栋 编 图学基础教程 高等教育出版社 1999 年第一 版 9 寇世瑶主编 机械制图 航空工业出版社 2001 10 关兴举 杜智敏编