多用工作灯后盖模具设计与制造毕业论文.doc

目录第一章 塑件的工艺分析31.1 任务要求41.2原料（ABS）的成型特性和工艺参数41.3塑件的结构工艺性6第二章 注塑设备的选择72.1注射成型工艺条件72.2选择注射机72.3模架的选定8第三章 型腔布局与分型面设计93.1塑件在型腔中的布局93.2分型面的选择9第四章 浇注系统的设计104.1主流道设计104.2分流道的设计114.3浇口的设计124.4排气系统的设计14第五章 主要零部件的设计计算145.1型芯、型腔结构的确定155.2推件方式的选择155.3成型零件的成型尺寸165.4模具成型零件壁厚的确定17第六章 注射机的校核186.1最大注射量的校核186.2锁模力的校核186.3模具与注射机安装部分相关尺寸校核186.4推出装置的校核19设计总结20参考文献21 第一章 塑件的工艺分析 1.1 任务要求 按照图1的要求，进行多用工作灯后盖塑件造型及注射模具型腔、型芯零件设计。 材料：ABS，收缩率0.5%，尺寸精度MT7，大批量生产。1.2原料（ABS）的成型特性和工艺参数 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 ABS 树脂微黄或白色不透明，是丙烯腈-丁 二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合物具有优越的柔性，韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。因此 ABS 树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。同时具有吸湿性强，但原料要干燥，它的塑件尺寸稳定性好，塑件尽可能偏大的脱模斜度。 1.2.1ABS 塑料主要的性能指标 密度 (g/ cm 3 ) 1.031.05 收缩率 % 0.30.8 熔 点 130160 热变形温度 45N/cm 6598 弯曲强度 8 拉伸强度 3549 拉伸弹性模量 1.8 弯曲弹性模量 1.4 压缩强度 1839 缺口67强度 1120 硬 度 HR R6286 体积电阻系数 1013 7:电压 15; 电常数 60Hz 3.71.2.2ABS 的注射成型工艺参数 注射机类型 螺杆式 喷嘴形式 通用式 计算收缩率 % 0.5 预热温度 8085 时间 h 23 料筒后段 150170 料筒中段 165180 料筒前段 180200 喷嘴温度 170180 模具温度 5080 注塑压 60100 保压 4060 注塑时间 S 2090 高压时间 S 05 冷却时间 S 20120 周期 S 50220 螺杆转速 30 后处理 红外线烘灯鼓风烘箱 温度 70 时间 S 24 1.3塑件的结构工艺性1.3.1塑件的尺寸精度分析该塑件的尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，按MT7级精度查取公差，塑件上主要尺寸的公差要求见下表：尺寸尺寸公差外形尺寸8060R1028内形尺寸765610R82151.3.2塑件的表面质量分析该塑件表面没有特殊要求。一般情况下，外表面要求光洁，表面粗糙度Ra可以取0.8m没有特殊要求的塑件内表面粗糙度Ra可取3.2m。1.3.3塑件的结构工艺性分析从图纸上看，该塑件的外形为四方壳，壁厚均匀，且符合最小壁厚要求。由于该塑件无侧孔和内凸，所以不用考虑侧向分型抽芯装置。 为使塑件顺利脱模，可在塑件内部处增设12的拔模斜度。 综上所述，该塑件可采用注射成型加工。 1.3.4塑件的生产批量该塑件的生产类型是大批量生产，因此在模具设计中要提高塑件的生产率，倾向于采用多型腔、高寿命、自动脱模模具，以便降低生产成本。第二章 注塑设备的选择2.1注射成型工艺条件2.1.1模具所需塑料熔体注射量该产品材料为ABS，查书本得知其密度为1.03-1.05，收缩率为0.5%，计算其平均密度为1.04.一副模具所需塑料体积： 式中单个塑件的体积（由计算得单个塑件体积为15.3） 浇注系统的体积（在学校设计时） n初步设定的型腔数量（取2） 质量2.1.2 分型面上的投影面积及所需锁模力 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积： 式中单个塑件在分型面上的投影面积； 流道凝料在分型面上的投影面积（分流道暂定为半圆形直径为8mm，长度为60mm)。 所需锁模力： 式中塑料熔体对型腔的平均压力（由查表得ABS对型腔的压力为30MPa）2.2选择注射机采用一模两件的模具结构，考虑其外形尺寸、塑料品种、生产批量及注射工艺参数等因素，参考设计手册初步选用注射机为XS-ZY-125。记录下XS-ZY-125型螺杆式注射机的主要技术参数。序号主要技术参数项目参数数值1最大注射量1252注射压力1193锁模力9004动、定模板最大安装尺寸5最大模具厚度3006最小模具厚度2007最大开模行程3008最大成型面积3209注射行程11510螺杆转速29、43、56、69、83、1012.3模架的选定综合塑件采用一模两腔平衡布置型腔的壁厚要求、塑件尺寸大小、冷却水道的布置等多项因素，估算型腔模板的概略尺寸，选定模架为标准模架:A22525A60B50C80。模架BLH为：300mm250mm255mm。第三章 型腔布局与分型面设计3.1塑件在型腔中的布局 本设计中的塑件结构简单。而该塑件的生产批量为大批量生产，为尽量提高生产率，决定采用一模两件的模具结构，型腔平衡布置在型腔板两侧，这样有利于浇注系统的排列和模具的平衡。其排列方式如下图所示：3.2分型面的选择该塑件为工作灯后盖，分型面位置选择的总体原则，是能保证塑件的质量、便于塑件脱模及简化模具的结构，分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、推出方法、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比较具体可以从以下方面进行选择。 1.分型面应选在塑件外形最大轮廓处。 2.便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。 3.保证塑件的精度要求。 4.满足塑件的外观质量要求。5.便于模具加工制造。 6.对成型面积的影响。 7.对排气效果的影响。分型面如下图所示： 第四章 浇注系统的设计 4.1主流道设计 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到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，必须使熔体的温度和压力损失最小根据手册查得XS-ZY-250型注射机喷嘴的有关尺寸:喷嘴球半径:R =10mm喷嘴孔直径:d =4.1.1主流道的尺寸 主流道通常设计在浇口套中，为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角为，流道表面粗糙度，小端直径比注射机喷嘴直径大0.51mm。现取锥角a=，小端直径比喷嘴直径大。浇口套一般采用碳素工具钢材料制造，热处理淬火硬度5055HRC。由于小端的前面是球面，其深度为(现取为)，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大。浇口套与模板间配合采用的过渡配合 主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为5mm。图4-1主流道设计图4.1.2主流道衬套的固定 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。常用浇口套分为浇口套、定位圈整体式和浇口套与定位圈单独分开两种(下图为后者)，由于注射机的喷嘴球半径为10mm，因为采用的为分开式,所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈的外径为125mm，内径40mm。具体固定形式如下图所示： 4.2分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开在分型面上，起分流和转向的作用。分流道截面的形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等。分流道的断面尺寸应根据塑件的成形的体积，塑件的壁厚，塑件的形状和所用塑料的工艺性能，注射速率和分流道长度等因素来确定。因ABS的推荐断面直径为4.59.5，部分塑件常用断面尺寸推荐范围。分流道要减小压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，同时因考虑加工的方便性。分流道应考虑出料的流畅性和制造方便，熔融料的热量损失小，流动阻力小，比表面和小等问题。本塑件采用U形断面的分流道，在一块模板上，切削容易实现，且比表面积不大，推荐直径为4.89.5 mm，取8mm，据此，该模具的分流道设计如图4.3浇口的设计浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道（除直接浇口外），它是浇注系统的关键部分。其主要作用是：型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流。易于在浇口切除浇注系统的凝料。浇口截面积约为分流道截面积的0.030.09，浇口的长度约为0.5mm2mm，浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模是逐步纠正。当塑料熔体通过浇口时，剪切速率增高，同时熔体的内磨檫加剧，使料流的温度升高，粘度降低，提高了流动性能，有利于充型。但浇口尺寸过小会使压力损失增大，凝料加快，补缩困难，甚至形成喷射现象，影响塑件质量。浇口位置的选择：浇口位置应使填充型腔的流程最短。这样的结构使压力损失最小，易保证料流充满整个型腔，同时流动比的允许值随塑料熔体的性质，温度，注塑压力等的不同而变化，所以我们在考虑塑件的质都要注意到这些适当值。浇口设置应有利于排气和补塑。浇口位置的选择要避免塑件变形。采侧浇口在进料时顶部形成闭气腔，在塑件顶部常留下明显的熔接痕，而采用点浇口，有利于排气，整件质量较好，但是塑件壁厚相差较大，浇口开在薄壁处不合理；而设在厚壁处，有利于补缩，可避免缩孔、凹痕产生。浇口位置的设置应减少或避免生成熔接痕。熔接痕是充型时前端较冷的料流在型腔中的对接部位，它的存在会降低塑件的强度，所以设置浇口时应考虑料流的方向，浇口数量多，产生熔接痕的机会很多。流程不长时应尽量采用一个浇口，以减少熔接痕的数量。对于大多数框形塑件，浇口位置使料流的流程过长，熔接处料温过低，熔接痕处强度低，会形成明显的接缝，如果浇口位置使料流的流程短，熔接处强度高。为了提高熔接痕处强度，可在熔接处增设溢溜槽，是冷料进入溢溜槽。筒形塑件采用环行浇口无熔接痕，而轮辐式浇口会使熔接痕产生。根据塑件的外观要求及型腔分布情况，选用如图所示的点浇口。从塑件的底侧中部进料，去除凝料时不会在塑件的外壁留下浇口痕迹，不影响塑件的外观。l=(0.40.6)+b/2,取l=2 mm;浇口深度t=0.52.0 mm,取t=1.0 mm;浇口宽度b=(0.60.9)A /30 mm,取b=4 mm. 4.4排气系统的设计 塑料熔体在填充模具的型腔过程中同时要排出型强及流道原有的空气，除此以外，塑料熔体会产生微量的分解气体。这些气体必须及时排出。否则，被压缩的空气产生高温，会引起塑件局部碳化烧焦，或塑件产生气泡，或使塑件熔接不良引起强度下降，甚至充模不满。因该模具为小型模具，且分型面适宜，可利用分型面排气，所以无需设计排气槽。第五章 主要零部件的设计计算5.1型芯、型腔结构的确定5.1.1模具的型腔采用整体式 整体式型腔是直接加工在型腔板上的，有较高的强度和刚度，使用中不易发生变形。由于该塑件尺寸较小，最大处也只有80mm，且形状简单，型腔加工容易实现，故采用整体式结构。5.1.2模具的型芯采用组合镶嵌式 型芯采用组合镶嵌式，可节省贵重模具钢，减少加工量，便于机加工和热处理，修理更换方便，同时也有利于型芯冷却和排气。成型塑件的内壁的大型芯和的小型芯组合装在动模板上。 5.2推件方式的选择 根据塑件的形状特点,模具型芯在动模部分.开模后,塑件留在动模的型芯上,并包裹着中间的型芯,其推出机构可选择推杆推出和推板推出。推杆推出简单,推出平稳可靠,但由于该塑件的壁厚较薄,塑件在型芯上的包紧力较大，推杆容易将塑件推破；若采用推板推出就能推塑件外围部分,有较大的脱模力，故采用推板推出机构。从以上分析得出:该塑件可采用推板推出机构,推板的位置设置如下:5.3成型零件的成型尺寸所谓工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸。（包括矩形和异形型芯的长和宽），型腔深度和型芯高度和尺寸。该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算，查有关手册得ABS的收缩率为0.5%，塑件尺寸公差要求为MT7，模具制造公差取z =1/3，成型零件尺寸计算见下表：类别名称塑件尺寸计算公式工作尺寸型腔计算型腔的径向尺寸型腔的深度尺寸 型芯计算型芯的径向尺寸型芯的高度尺寸中心距5.4模具成型零件壁厚的确定 如果是利用计算公式的话比较烦琐，且不能保证在生产中的精确性，我们可以根据书中的经验值来取的。 塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应有足够的强度和刚度，本模具的型芯采用的是镶嵌式，因此采用经验数据法，依据短边长度b=60mm查参考手册得该型腔侧壁厚厚度S为35mm和型腔底板厚度T为25mm。成型零件材料选择,为实现高性能的目的；选用模具材料应具有高耐磨性，高耐蚀性，良好的稳定性和良好的导热性。必须具有一定的强度，表面需要耐磨，淬火变型要小。可以采用CrWMn，经过淬火加低温回火，硬度可以达到HRC55。第六章 注射机的校核6.1最大注射量的校核注射机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边），通常注射机的实际注塑量最好是注射机的注塑量的80%，所以选用的注射机最大注塑量应满足: 式中注射机的最注塑量， 塑件的体积 浇注系统的体积故选定的注射机的注塑容积为125，满足要求。6.2锁模力的校核 锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力。当高压的熟料熔体充满型腔时，会沿锁模力产生一个很大的胀型力。因此，注射机的锁模力必须大于该模的胀型力，即 式中P型腔内熔体的压力，本塑件；k压力损耗系数，这里取1.2；A塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之和，本模具。计算得 选定的注射机的压力为900kN，满足要求。 6.3模具与注射机安装部分相关尺寸校核该模具的外形尺寸为:, XS-ZY-125型注射机模板最大安装尺寸为敞开式,故能满足模具的安装要求。由于XS-ZY-250型注射机所允许模具的最小厚度为,最大厚度,即模具闭合高度满足的安装条件.所以, XS-ZY-250型注射机满足模具安装要求.(1)模具开模行程校核 经查资料注射机XS-ZY-125型的最大开模行程,满足下式计算所需的出件要求:=28+25+30+50+8=141mm综上:根据计算及经验d得出结论XS-ZY-125型注射机能够满足使用要求。6.4推出装置的校核 塑件的实际推出距离44mm（20+10）mm 所以