一次性注射器塞杆注塑模具设计.doc

XX 职业技术学院职业技术学院 毕毕 业业 设设 计计 题目 注射器推杆的模具设计与制造 系别 机电系 专业 模具设计与制造 班级 XXXXXXXXXXXXX 姓名 XXXXXXX 学号 指导教师 日期 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 I 设计任务书 设计题目 设计题目 注射器推杆的模具设计与制造 设计要求 设计要求 1 1 分析塑件分析塑件 1 了解制品工艺性 2 了解制品的批量 3 了解塑料制品的用途 2 2 确定模具设计的方案确定模具设计的方案 1 确定模具所用的材料 2 确定模具设计的基本结构 3 确定模具选用的标准件型号 4 确定模具型腔的成形尺寸 5 进行注塑机的强度 刚度校核及冷却系统的排布 6 完成模具图样的设计图纸 设计进度要求 设计进度要求 第一周 查找资料确定题目 第二周 理清设计思路列出提纲初步完成论文撰写 第三周 绘制设计所用图纸 第四周 进一步完善论文 第五周 清查 核对数据 第六周 校正论文格式 复查论文内容 第七周 完成撰写上缴指导教师审核并打印 指导教师 签名 指导教师 签名 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 II 摘摘 要要 本次设计的题目是 注射器推杆的模具设计与制造 设计内容是从零件 的工艺分析开始的 根据工艺要求来确定设计的大体思路 开始是零件的材料 选择 接下是成型参数 密度 收缩率的确定 模具种类与模具设计的关系 塑件的尺寸精度与结构 注射机的选择 模具设计有关尺寸的计算 主要是型 腔的尺寸计算 注塑机参数的校核 模具结构设计 模具冷却 加热系统计算 模具总装图及模具的装配 试模等内容 其中模具结构设计是这次设计的主要内容 其内容包含了模具的分型面选 择 主流道及分流道的设计与布局 推出机构导向机构等一系列模具的重要零 部件的设计加工方法和加工注意要点 这样更有利于加工人员的一线操作 使 其通俗易懂加工方便 本次设计不仅让我熟悉了课本所学的知识 而且让我做 到所学的运用到实践当中 更让我了解了塑料模具设计的全过程和加工实践的 各种要点 关键词 塑模 型腔 注射器推杆 潜伏式浇口 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 III 目 录 摘 要 II 1 塑件工艺分析 1 1 1 塑件的设计要求 1 1 2 塑件的材料特征及选用 1 1 3 塑件材料的确定 3 1 4 塑料的收缩率及密度确定 3 1 5 塑件的成型要求 4 2 塑件的尺寸精度与结构 5 3 注射机及模架的选用 6 3 1 注射机的选用 6 3 2 模架的选用 6 4 浇注系统的设计 8 4 1 主流道 主流道衬套及定位圈的设计 8 4 2 模具型腔数的确定 排列和流道布局 9 4 3 分流道的形状及尺寸 10 4 4 浇口的形状及其位置选择 11 5 塑件分型面及型腔尺寸的计算 13 5 1 制品成型位置及分型面的选择 13 5 2 型腔工作尺寸计算 13 6 模具结构设计 17 6 1 推出机构设计 17 6 2 拉料杆的形式选择 18 6 3 模具排气槽设计 19 7 注塑机参数校核 20 7 1 最大注射量的校核 20 7 2 锁模力校核 20 7 3 模具闭合高度校核 21 7 4 开模行程校核 21 8 模具冷却系统计算 22 8 1 冷却回路的设计 22 8 2 冷却回路的总长度的计算 23 8 3 冷却水体积流量的计算 24 9 模具总装图及模具的装配 试模 26 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 IV 9 1 模具总装图及模具的装配 26 9 2 模具的安装试模 26 致 谢 29 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 1 1 塑件工艺分析 1 11 1 塑件的设计要求塑件的设计要求 该塑件适用于 5一次性医用注射器推杆 零件外形如图 1 1 该产品ml 尺寸精度和表面粗糙度要求为一般精度 但在加工制造过程中要求各部分有一 定配合精度关系 产品为大批量生产 因此设计的模具要有较高的注塑效率 浇注系统要能自动脱模 浇口设计成潜伏式 使塑件的外表面不受损伤 充模 效果好 如图 1 1 所示 图 1 1 塑件图 塑件整体尺寸 如图 1 1 所示 通过计算得塑件面积为 18 36 2 cm 1 21 2 塑件的材料特征及选用塑件的材料特征及选用 1 聚乙烯 PE 基本特征 聚乙烯塑料为无毒 无味 呈白色或乳白色柔软 半透明的大 理石状颗粒料 密度为 0 91 0 96 为结晶型塑料 聚乙烯吸水性小 且 3 cm g 介电性能与温度 湿度无关 因此聚乙烯是最理想的高频电绝缘材料 主要用途 低压聚乙烯可用于制造塑料管 塑料板 塑料绳以及承载不高 的零件 如齿轮 轴承等 中压聚乙烯最适宜的成形方法有高速吹塑成形 可 制造瓶类 包装用薄膜以及各种注射成形制品 也可用在电线 电缆上面 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电缆 外皮等 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 2 成形特点 成型时 在流动方向与垂直方向的收缩率差异大容 注射方向 的收缩率大与垂直方向的收缩率 易变形 翘曲 并使塑件浇口周围部位的脆 性增加 应控制模温 保持冷却均匀 稳定 流动性好且对压力变化敏感 宜用于高压注射 料 温均匀 填充速度快 保压充分 冷却速度慢 因此必须充分冷却 模具应设 有冷却系统 质软易脱模 塑件有浅的侧凹槽时可强行脱模 2 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 ABS 基本特征 是三种单体的共聚物 价格便宜 原料易得 是目前产量ABS 最大 应用最广泛的工程塑料之一 无毒 无味呈微黄色或白色不透明粒ABS 料 成形的塑件有较好的光泽 密度为 1 02 1 0 是由于三种组分 3 cm g ABS 组成的 故它有三种成分的综合力学性能 而每一组分有在其中起着固有的作 用丙烯腈使具有良好的表面硬度 耐热性及化学腐蚀性 丁二烯使坚ABSABS 韧 苯乙烯使它具有优良的成形加工性和着色性能 主要用途 在机械工业上用来制造齿轮 泵叶轮 轴承 把手 管道 ABS 仪表 水箱外壳等 汽车工业上用其制造汽车挡泥板 扳手 热空气调节导管 加热器等 还可用 ABS 夹层板制作小轿车车身 纺织器材 电器零件 文教体 育用品 玩具 电子琴及收录机壳体 食品包装容器 农药 喷雾器等 成形特点 易吸水使成形塑件表面出现斑痕 云纹等缺陷 为此成形ABS 加工前应进行干燥处理 在正常的成形条件下 壁厚熔料 温度对收缩率影响 极小 要求塑件精度高时 模具温度可控制 50 度和 60 度之间 要求塑件光泽 和耐热时应控制在 60 度和 80 度之间 比热容低塑化效率高 凝固性也快 ABS 故成形周期短 的表现黏度对剪切速度的依赖性很强 因此模具设计中大ABS 都采用浇口形式 3 聚丙烯 PP 基本特征 聚丙烯无色 无味 无毒 外观似聚乙烯 但比聚乙烯更透明 更轻 密度为 0 90 0 91 它不吸水 光泽好 易着色 聚丙烯具有聚 3 cm g 乙烯的所有优良性能 如卓越的介电性能 耐水性 化学性能稳定 宜于成形 加工等 还具有聚乙烯所没有的许多性能 可制做铰链 有教高的抗弯曲疲劳 强度 如 盖和本体合一的各种容器 经过 7x10 次开闭弯折未产生损坏和断 7 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 3 裂现象 但其在氧 热 光的作用下极易解聚 老化 所以必须加入防老化剂 主要用途 聚丙烯可用于制作各种机械零件如法兰 接头 泵叶轮 汽车 零件 可作为水 蒸汽 各种酸碱等的输送管道 化工容器和其他设备的衬里 表面涂层 可制造盖和本体合一的箱壳 各种绝缘零件 并用于医药工业中 成形特点 成形收缩范围及收缩率大 易发生缩孔 凹痕 变形 方向性 强 流动性极好 易于成形 热容量大 注射成形必须设计能充分进行冷却的 冷却回路 注意控制成形温度 料温低时方向性明显 尤其是低温 高压时更 明显 聚丙烯成形的适宜模温为 80 度左右 不可低于 50 度 否则会造成成形 塑件表面光泽差 产生熔接痕等缺陷 温度过高会产生翘曲或变形 1 31 3 塑件材料的确定塑件材料的确定 综上以上三种材料特征 用途 和成形特点看 其各种塑料具有各自的特 殊性能 但考虑到箱体扣的工作环境以及所受的力的大小来看 其在工作过程 中需要频繁的开合 所以综上各种塑料的性能来考虑 PP 具有以上工作环境所 需的性能 为此确定使用材料为 PP 1 41 4 塑料的收缩率及密度确定塑料的收缩率及密度确定 表 1 1 材料性能参数 材料 代号 密度 kg m 3 收缩率 模具温度 C 0 注射压力 注 P Mpa 最大不溢料 间隙 mm PE940 9601 5 3 660 7060 1000 02 PP900 9101 0 2 580 9070 1000 03 ABS 1030 10700 3 0 850 8060 1000 04 PVC 13800 6 1 530 6080 1300 03 由表 1 1 可知聚丙烯 的收缩率 由聚丙烯 的pp5 2 0 1pp 成形特点可知其成形收缩率范围及收缩率 确定其收缩率值为 密度取为 75 1 100 2 5 20 1 9 0 3 cm g XXXXXXXXXX 学院毕业设计 4 1 51 5 塑件的成型要求塑件的成型要求 化学性能稳定 宜于成形加工等 塑件表面要求无飞边和缩孔现象 查文献得成形工艺参数 模具温度 40 80C 0 C 0 喷嘴温度 170 190C 0 C 0 料筒温度 前段温度 180 200C 0 C 0 中段温度 200 220C 0 C 0 后段温度 160 1700C 0 C 0 注射压力 70 120Mpa 注射机类型 螺杆式 保压压力 50 60 Mpa 喷嘴形式 直通式 注射时间 0 5s 保压时间 20 60s 冷却时间 15 50s 成形周期 40 1200s XXXXXXXXXX 学院毕业设计 5 2 塑件的尺寸精度与结构 在满足塑件使用的前提下 用较低的尺寸公差等级 可以降低模具加工难 度和制造成本 本塑件脱模时不受模具活动部分影响 公差等级取 A 部分 在 进行模具设计时可根据表 2 1 列出的与本塑件有关的尺寸精度等级参数进行计 算 表 2 1 与塑件有关的尺寸精度等级参数 精度等级 MT1AMT2AMT3AMT4AMT5AMT6AMT7A 基本尺寸 mm 公差数值 mm 0 30 070 100 120 160 200 260 38 3 60 080 220 140 180 240 320 48 6 100 090 140 160 200 280 380 58 10 140 100 180 200 280 380 540 78 14 180 110 180 200 280 380 540 78 50 650 200 300 400 560 741 101 54 65 800 230 340 460 640 861 281 80 80 1000 260 380 520 720 861 281 80 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 6 3 注射机及模架的选用 3 13 1 注射机的选用注射机的选用 用天平称出塑件的质量为 根据聚丙烯的密度可以求出体积 g2 3 22 2 9 0 2 cm m V 2 估算浇注系统总凝料约为 3 5 5 cm 3 该模具为一模十六腔 所以一次注射的总体积为 3 cm02 415 522 2 16 总 V 4 注射机的最大注射范围 25 0 02 41 8 0 02 41 max V 即 3 max 3 08 164275 51cmVcm 5 有以上数据可选择注射机 XS ZY 125 型 其性能参数如下 额定注射量 3 125cm 注射压力 Mpa120 锁模力 KN900 最大注射面积 2 320cm 最大开模行程 mm300 模具最大厚度 mm300 模具最小厚度 mm200 拉杆间距 mm290260 喷嘴直径 mm4 喷嘴圆弧半径 mm12 3 23 2 模架的选用模架的选用 我国目前标准化注射模零件的国家标准有 12 个 另外还制订了塑料注射模 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 7 具的标准模架 分 中小型模架 GB T12556 1 90 和 大型模架 GB T12555 1 90 两种 中小型模架 标准中规定 模架的周界尺寸范围 560 x900 并规定模架的形式为品种型号 基本型 A1 A2 A3 A4 四 mmmm 个品种 表 3 1 四种模架的组成 功能及用途 型号组成 功能及用途 A1 型 定模采用两块模板 动模采用一块模板 与推杆推件机构组成模架 适用于立 式和卧式注射机 A2 型 动 定模均采用两块模板 与推件机构组成模架 适用于立式和卧式注射机 可用于带有斜导柱侧向抽芯的模具 也可用于斜滑块侧向分型的模具 A3 型 定模采用两块模板 动模采用一块模板 它们中间设置了一块推件板 用于推 件板件的模具 适用于立式和卧式注射机 A4 型 动 定模均采用两块模板 它们中间设置了一块推件板 用于推件板件的模具 适用于立式和卧式注射机 根据以上四种模架的组成 功能及用途可以看出 A2 型模型适用于本次模 具的设计 固选用 A2 模架 中小型模架的周界尺寸参数规格有 100 125 160 180 LLL 200 250 315 355 400 450 和 500 等模LLLLLLLL 架规格 根据模具型腔布置可以选用的模架规格为 A2 315400 15 F1 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 8 4 浇注系统的设计 4 14 1 主流道 主流道衬套及定位圈的设计主流道 主流道衬套及定位圈的设计 定位圈是使浇口套和注射机喷嘴孔对准定位所用 定位圈直径 D 为与注射 机定位配合直径 应按选用注射机的定位孔直径确定 直径 D 一般比注射机定 位孔直径小 0 1 0 3 以便装模 定位圈采用 45 号钢或 Q275 钢 用六角mm 螺钉固定在模板上时 一般用两个以上的 M6 M8 的内六角螺钉 这里选用定位 圈与浇口套为一体 压配于定模板内 主流道设在定模板上 并且位于模具的中心 与注射机喷嘴在同一轴线上 其为一圆锥孔 其小头对准注射机的喷嘴 因喷嘴外形为球面 所以主流道小 孔端的外形应为一凹陷的球面 为了配合紧密 防止溢料 凹球面的半径应比 喷嘴的球面半径略大 mm2 1 主流道衬套的材料常用 T8A 制造 热处理后硬度为 50 55HRC 主流道衬 套与定模板采用 H7 m6 的过渡配合 主流道衬套与定位圈采用 H9 f9 的过渡配 合 由于受型腔或分流道的反压力作用 主流道衬套会产生轴向定位移动 所 以主流道衬套的轴向定位要可靠 本模具的主流道衬套如图 4 1 主流道设计应注意的问题 1 便于流道凝料从主流道衬套中拔出 主流道设计成圆锥形 锥角 粗糙度与喷嘴对接处设计成半球形凹坑 球半径略大于喷嘴 4 2 63 0 Ra 头半径 2 主流道要求耐高温和摩擦 要求设计成可拆卸的衬套 以便选 用优 质材料单独加工和热处理 3 衬套大端高出定模端面 并与注射机定模板的定位孔成间 mm10 5 隙配合 起定位隙作用 4 主流道衬套与塑料接触面较大时 由于腔体内反压力的作用使衬套 易从模具中退出 可设计定住 5 直角式注射机中 主流道设计在分型面上 不需沿轴线上拔出凝料 可设计成粗的圆柱形 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 9 2 2 70 5 9 886Dtg 2 ldtg 2 4 mm 图 4 1 主流道衬套图 4 24 2 模具型腔数的确定 排列和流道布局模具型腔数的确定 排列和流道布局 根据设计需要和生产效率的要求可知 为满足塑件的使用要求 在同一次 的注射成型中 一次成型塑件的个数为十六个 也就是采用一模十六腔的生产 方式 型腔的排列根据模具的形状及尺寸排列如图 4 2 所示 图 4 2 型腔排列图 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 10 浇注系统的作用就是将熔融状态的塑料均匀 迅速地输入型腔 使型腔内 气体及时排出 利用分型面排气 并且将注射压力传递到型腔的各个部分 从 而得到组织紧密的制品 4 34 3 分流道的形状及尺寸分流道的形状及尺寸 分流道的截面形状有 圆形 梯形 形 半圆形 矩形 分流道的长度U 短 弯折少能减少压力损失和热量损失 分流道的表面粗糙度为 mmRa6 1 如表 4 1 列出了部分分流道截面形状和特征比较 表 4 1 分流道截面形状和特征比较 特征 截面形状 热量损失加工性能流动阻力效果 圆形小较难小最佳 梯形较小易较小良 矩形大易大不良 通过以上截面形状的对比 显然圆形截面形状效果最佳 但其加工较难 为此选用梯形截面形状 多腔模中 分流道的排布有平衡式和非平衡式 平衡式 各个型腔中物料状态参数 P T 几乎一致 但分流长度大 转 向多 不易加工 而且分流道容纳物料多 用料量大 非平衡式 分流长度小 转向少 易加工 而且分流道容纳物料少 用料 量少 但各个型腔中物料状态参数 P T 不一致 综上所述分流道采用梯形截面非平衡式排布 分流道计算经验公式 Lmb 4 2654 0 bh 3 2 式中 b 梯形大底边宽度 L 分流的长度 mmmm m 塑件的质量 h 梯形的高度 gmm 故 mmb78 5 2001622654 0 4 mmh85 3 78 5 3 2 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 11 如图 4 3 所示 梯形分流道的侧面斜角常取 5o 10o 此取斜角为 8o 底部以圆角相连的非平衡式排布分流道 图 4 3 梯形分流道截面尺寸图 4 44 4 浇口的形状及其位置选择浇口的形状及其位置选择 浇口的主要作用是控制料流速度和料流状态 常用的截面形状有圆形和矩 形 流口不仅与塑件熔体的流动性和充模特征有关 而且与塑件的成形质量有 着密切的关系 因此浇口的形式与塑料品种要相互适应 根据各种浇口的特征 比较可以看出潜伏式浇口的各种优越性能适合本塑件 潜伏式浇口的分流道位 于模具的分型面上 而浇口却开设在模具的隐蔽处 塑件熔体通过型腔的侧面 或推杆的端面进入型腔 因而塑件外表面不受损伤 不致因浇口痕迹而影响塑 件的表面质量与美观效果 潜伏式浇口的直径计算公式 42 20 0 14 0 Ad 式中 潜伏式浇口的直径 dmm 塑件在浇口处的壁厚 mm 型腔表面积A 故 mmd1 19180 12 0 42 浇口位置的选择 浇口的位置与塑件的质量有直接影响 在确定浇口位置时 应考虑以下几点 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 12 1 熔体在型腔内流动时 其能量损失最小 2 有效地排出腔内的气体 3 型腔内如有成型孔的型芯时 浇口应避免冲击小型芯 并且应考虑 到熔体的压力损失 4 型腔如有金属嵌件时 浇口应远离嵌件 以免冲击嵌件 尽量缩短流动距离 保证熔料能迅速地充满型腔 浇口开在塑件壁厚处 且应减少熔痕 有利于型腔气体的排出 为了更好的脱模 塑件的浇口选择在 注射器推杆的底部 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 13 5 塑件分型面及型腔尺寸的计算 5 15 1 制品成型位置及分型面的选择制品成型位置及分型面的选择 选择分型面时应考虑以下问题 1 选在塑件外形最大轮廓处 塑件在动 定模的方位确定后 其分型 面应选在塑件外形最大轮廓处 否则塑件会无法从型腔中脱出 2 有利于塑件的顺利脱模 由于注射机的顶出装置在动模一侧 因此 选择在使塑件开模后留在动模一侧 同时也有利于设置推出机构 3 保证塑件的精度要求 4 满足塑件的外观质量要求 5 分型面的选择要便于模具的加工制造 6 有利于气体的排出 根据以上的分型面的选择原则 本塑件的分型面选择在塑件的中间 这样 有利于型腔的加工和成形 而塑件的整体将在脱模后留在动模一侧 分型面上 不允许有孔穴或凹坑 表面硬度在 HRC30 以上 如图 5 1 所示 图 5 1 塑件的分型面 5 25 2 型腔工作尺寸计算型腔工作尺寸计算 塑件在模具型腔中直接成型 其尺寸直接影响塑件的质量 因此工件的型 腔尺寸应做到在保证工件的质量的前提下有足够的加工余量 由于医用注射器 的推杆不需要型芯 即塑件的成型是利用定模板型腔和动模板型腔的共同作用 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 14 塑件又是上下对称的 所以只需要计算型腔的工作尺寸 模具型腔的各个尺寸如图 5 2 所示 图 5 2 模具型腔的各个尺寸 医用注射器的外形比较小 所选取的公差不能太大 平均收缩率75 0 为 1 75 根据表 2 1 的公差进型腔的各项尺寸计算 5 2 15 2 1 型腔径向尺寸计算型腔径向尺寸计算 z z SLL 010 75 0 1 式中 塑件形状尺寸 1 L 塑件的平均收缩率 S 塑件的尺寸公差 模具制造公差 取塑件尺寸公差的 Z 31 对于塑件的整体长度 公差取为 MTA4 mmL88 72 0 mmL 24 0 0 24 0 0 24 0 0 135 8972 0 75 088 75 11 对于 L1 长度的计算 公差取为 MT5A 28 0 mmL 093 0 0 093 0 0 093 0 01 965 9 28 0 75 0 10 75 1 1 对于 L2 长度的计算 公差取为 MT4A 64 0 mmL 19 0 0 19 0 0 19 0 02 45 5356 0 75 0 53 75 1 1 对于 L3 长度的计算 公差取为 MT4A 64 0 mmL 21 0 0 21 0 0 21 0 03 85 7664 075 0 76 75 1 1 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 15 对于 L4 长度的计算 公差取为 MT6A 26 0 mmL 087 0 0 087 0 0 087 0 04 84 1 26 0 75 0 2 75 1 1 对于 L5 长度的计算 公差取为 MT6A 26 0 mmL 087 0 0 087 0 0 087 0 05 823 0 26 0 75 0 1 75 1 1 对于 L6 长度的计算 公差取为 MT6A 26 0 mmL 087 0 0 087 0 0 087 0 06 86 2 26 0 75 0 3 75 1 1 5 2 25 2 2 型腔深度尺寸计算型腔深度尺寸计算 0 1 3 2 1SHH S 对于深度 H1 的计算 公差取为 MTA4 18 0 07 0 0 07 0 0 07 0 01 51 7 18 0 3 2 75 1 15 7 H 对于深度 H2 的计算 公差取为 MTA4 18 0 06 0 0 06 0 0 06 0 02 96 3 18 0 3 2 75 1 14 H 对于深度 H3 的计算 公差取为 MTA3 12 0 06 0 0 06 0 0 04 0 03 43 0 12 0 3 2 75 1 15 0 H 对于深度 H4 的计算 公差取为 MTA4 18 0 06 0 0 06 0 0 06 0 04 49 5 18 0 3 2 75 1 15 5 H 对于深度 H5 的计算 公差取为 MTA4 16 0 053 0 0 053 0 0 053 0 05 40 1 16 0 3 2 75 1 15 1 H 对于深度 H6 的计算 公差取为 MTA4 16 0 053 0 0 053 0 0 053 0 06 49 5 16 0 3 2 75 1 13 H 型腔外形及尺寸如图 5 3 所示 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 16 图 5 3 模具型腔外形及尺寸 本模具的型腔是用销钉把七块板组合起来的组合式模具型腔 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 17 6 模具结构设计 6 16 1 推出机构设计推出机构设计 推出机构一般由推出 导向 复位三大部件组成 其设计要求如下 1 设计推出机构时应尽量使塑件留在动模一侧 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 合模时应使推出机构正确复位 5 推出机构应动作可靠 6 1 16 1 1 合模导向机构的设计合模导向机构的设计 当模具闭合后就构成了型腔 为了保证模具闭合时能够准确定位 需设计 合模导向机构 合模导向机构在模具中的作用 一是定位作用 模具每次合拢 时 都有一个唯一的准确方位 从而保证型腔的正确形状 同时为了正确装配 模具四组导柱 导套有一组和其他的不对称 保证只有一个方向的准确定位 二是导向作用 引导定模 动模准确闭合 三是承受一定的侧压力 在成行过 程中承受单向侧压力 导向机构主要由导柱 导套组成 如图 6 1 所示 图 6 1 导柱 导套配合形式图 6 1 26 1 2 推出机构的设计推出机构的设计 推出机构有一次推出机构 二次推出机构和定 动模双向顺序推出机构 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 18 它主要有三部分组成 第一部分是直接作用在塑件上将塑件推出的零件 第二 部分是用来固定推出零件的零件 有推杆固定板 推板等 第三部分是用作推 出零件推出动作的导向及和模时推迟推出零件复位的零件 结合实际情况本塑 件采用一次推出机构 它是开模后在动模一侧用一次推出动作完成塑件的推出 这就要求推出时有足够大的脱模力还不使塑件发生变形或损伤塑件的外观 复 位时动作准确可靠 脱模力可用下式计算 coscos 1 APF 式中 脱模力 单位 N 1 F 脱模斜度 单位 该模具为 45 塑件包络型芯上的面积 单位为 该模具为 Am 24 1018 9m 塑件对钢的摩擦系数 通常取为 取为 0 2 3 0 1 0 塑件在单位面积上的包紧力 模外冷却时P 取为PaP 77 102 1 108 0 Pa 7 100 1 故 NF 374 1 1069 1 75 0 sin75 0 cos2 0100 11018 9 经计算顶杆的直径为时 可以达到所要求的强度 mm5 2 6 1 36 1 3 复位机构的设计复位机构的设计 为了使推出元件合模后能回到原来的位置 在设计时应考虑推出机构的复 位 推出机构中常用的复位零件有复位杆和弹簧 对于本模具的形式和结构的 综合考虑 选用复位杆机构 6 26 2 拉料杆的形式选择拉料杆的形式选择 拉料杆可分为球形拉料杆 z 形拉料杆和薄片式拉料杆 根据对各种拉料 杆的对比分析和对本模具成型特点考虑用 z 形拉料杆 如图 6 2 所示 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 19 图 6 2 拉料杆外形及尺寸 6 36 3 模具排气槽设计模具排气槽设计 当塑料熔体充填模具型腔时 必须将浇注系统和型腔内的空气以及塑料在 成型过程中产生的低分子挥发气体顺利地排出模外 如果气体不能被排除干净 塑件上就会形成气泡 产生熔接不牢 表面轮廓不清及充填不满等成型缺陷 另外气体的存在还会造成反压力而降低冲模速度 应粗设计模具事时必须考虑 型腔的排气问题 注射模具通常采用以下四种排气方式 1 利用配合间隙排气 2 在分型面上开设排气槽 3 利用排气塞排气 4 负压水路排气 通过对模具型腔的研究 利用配合间隙排气的方式是最适合本模具的排气 方式 分型面的间隙值定位为 的最大不溢料间隙为 mm03 0 PPmm03 0 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 20 7 注塑机参数校核 7 17 1 最大注射量的校核最大注射量的校核 最大注射量是指注射机一次注射塑料的最大容量 应大于制品的重量或体 积 包括流道及流口凝料和飞边 通常注塑机的实际注塑量最好在注塑机最大 注塑量的 80 1 塑件的体积 有公式得 V m 3 22 2 9 0 2 cm m V 2 估算系统凝料 对于本模具而言 系统凝料估计约为 3 5 5 cm 3 确定注射的总体积 本模具为一模十六腔 所以总体积为 3 cm02 415 522 2 16 总 V 4 最大注射范围 25 0 02 41 8 0 02 41 max V 5 确定注射机的类型 XY ZY 125 型注射机 7 27 2 锁模力校核锁模力校核 由公式 APPF m 1 0 锁 熔融型料在型腔内的压力 70 100 80 选取型腔内 m PMpa 压力的平均值为 85 所以 计算得MpaMpa68 塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和 计算为 2 Am91 8c 注塑机的额定锁模力 锁 F XXXXXXXXXX 学院毕业设计 21 故 锁 FAP模1 024 624 8 91681 0 KN 所以选定的注塑机为 900 满足条件KN 7 37 3 模具闭合高度校核模具闭合高度校核 模具实际厚度 注塑机最小闭合厚度 最大闭mm228H 模 mmH200 min 合高度 即 mmH300 max minmax HHH 模 故满足要求 7 47 4 开模行程校核开模行程校核 所选的注塑机的最大行程与模具厚度无关 故注塑机的开模行程应满足下 式 10 5 21 HHS mm 式中 H1 推出距离 单位 mm H2 包括浇注系统在内的塑件高度 单位 mm S 注射机最大开模行程 满足要求 mmmmHH260 5 58105 54310 5 21 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 22 8 模具冷却系统计算 8 18 1 冷却回路的设计冷却回路的设计 冷却回路的设计应做到回路系统内流动的介质能充分吸收成形塑件所传导 的热量 使模具成形表面的温度稳定地保持在所需的温度范围内 并且要做到使 冷却介质在回路系统内流动畅通 无滞留部位 一般水孔的直径可根据塑件的平均壁厚来确定 平均壁厚为时 水孔 mm2 直径可取 塑件壁厚为 2mm 取冷却水通道直径 d 10mmmm10 8 冷却回路所需的总面积计算 冷却回路所需总表面积可按下式计算 WM Mq A 3600 式中 冷却回路总表面积 A 2 m 单位时间内注入模具中树脂的质量 M h kg 单位质量树脂在模具内释放的热量 值可查表 q Kg J q 冷却水的表面传热系数 Km W 2 模具成形表面的温度 M C 0 冷却水的平均温度 W C 0 PP 成形时放出的热量 Kg J q 5 104 故 25303600 10435 2 5 A 冷却水的表面传热系数可用下式计算 2 0 8 0 d 式中 冷却水的表面传热系数 Km W 2 冷却水在该温度下的密度 3 m Kg XXXXXXXXXX 学院毕业设计 23 冷却水的流速 s m 冷却水孔直径 dm 与冷却水温度有关的物理系数 其值查表 8 1 表 8 1 水的值与其温度的关系 平均水 温 5101520253035404556 值 6 166 607 067 507 958 408 849 289 6610 05 故 83 1040 10 14 0 1000 95 7 2 0 8 0 Km W 2 所以 2 5 05024 0 253083 10403600 10435 2 mA 8 28 2 冷却回路的总长度的计冷却回路的总长度的计算算 冷却回路总长度可用下式计算 d A L 1000 式中 冷却回路总长度 Lm 冷却回路总表面积 A 2 m 冷却水孔直径 dmm 故 mL59 1 1014 3 05 0 1000 确定冷却水孔的直径时应注意 无论多大的模具 水孔的直径不能大于 否则冷却水难以成为湍流状态 以致降低热交换效率 一般水孔的直mm10 径可根据塑件的平均壁厚来确定 平均壁厚为 2时 水孔直径可取mm 本模具取 10 所以由模具的长度可知需要排布 4 根水道才满mm10 8mm 足冷却水道长度要求 如图 8 1 为本模具的冷却水道排布图 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 24 图 8 1 冷却水道排布图 8 38 3 冷却水体积流量的计算冷却水体积流量的计算 塑料树脂传给模具的热量与自然对流散发到空气中的模具热量 辐射散发 到空气中的模具热量及模具传给注射机热量的差值 即为用冷却水扩散的模具 热量 假如塑料树脂在模内释放的热量全部由冷却水传导的话 即忽略其他传 热因素 那么模具所需的冷却水体积流量则可 由下式计算 21 60 c Mq qV 式中 冷却水体积流量 v q min 3 m 单位时间注射入模具内的树脂质量 M h kg 单位质量树脂在模具内释放的热量 q Kg J 冷却水比热容 c KKg J 冷却水的密度 3 m Kg 冷却水出口处温度 1 C 0 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 25 冷却水入口处温度 2 C 0 min 296 0 25451000102 460 109 553 2 3 3 5 m qV 当注射成形工艺要求模具温度在 80以上时 模具必需有加热装置 由C 0 于 PP 注射成形工艺要求模具温度在 40 80 因此模具中不用设置加热装置C 0 即可满足需要 由于计算麻烦不方便 设计时可以考虑经验值 由表 8 2 可查得冷却水体 积流量值 表 8 2 冷却水流速与水孔直径的关系 冷却水通道直径 d mm最底流速 v m s 冷却水体积流量 V min 3 m 81 66 5 0 3 10 101 32 6 2 3 10 121 10 7 4 3 10 150 87 9 2 3 10 200 66 12 4 3 10 250 53 15 5 3 10 300 44 18 7 3 10 查表得最底流速 v 1 32 m s 冷却水体积流量 V 6 2 3 10 min 3 m XXXXXXXXXX 学院毕业设计 26 9 9 模具总装图及模具的装配 试模模具总装图及模具的装配 试模 9 19 1 模具总装图及模具的装配模具总装图及模具的装配 图 9 1 模具装配图 模具总装图的技术要求内容 1 对于模具某些系统的性能要求 2 对模具装配工艺的要求 例如模具装配后分型面的贴合面的贴合间隙应 不大于模具上 下面的平行度要求 并指出由装配决定的尺寸和对该尺mm03 0 寸的要求 3 模具使用 装拆方法 4 防氧化处理 模具编号 刻字 标记 油封 保管等要求 5 有关试模及检验方面的要求 9 29 2 模具的安装试模模具的安装试模 9 2 19 2 1 试模前的准备试模前的准备 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 27 试模前要对模具及试模用的设进行检验 模具的闭合高度 安装与注射机 的各个配合尺寸 推出形式 开模距 模具工作要求等符合所选设备的技术条 件 检查模具各个滑动零件配合间隙适当 无卡住及紧涩现象 活动要灵活 可靠 起止位置的定位要准确 各镶嵌件 紧固件要牢固 无松动现象 各种 水管接头 阀门 附件 备件要齐全 对于试模设备也要进行全面检查 即对 设备的油路 水路 电路 机械运动部位 各操纵件和显示信号要检查 调整 使之处于正常运转状态 9 2 29 2 2 模具的安装及调试模具的安装及调试 模具的安装是指将模具从制造地点运至注塑机所在地 并安装在指定注射 机的全过程 模具安装到注射机上要注意以下几个问题 1 模具的安装方位要满足设计图样的要求 2 模具中有侧向滑动机构时 尽量使其运动方向为水平方向 3 当模具长度与宽度尺寸相差较大时 应尽可能使较长的边与水平方向平 行 4 模具带有液压油路接头 气路接头 热流道元件接线板时 尽可能放置 在非操作一侧 以免操作不方便 模具在注射机上的固定多采用螺钉 压板的形式 一般每侧采用 4 8 块 压板 对称布置 模具安装于注射机上之后 要进行空循环调整 其目的在于检验模具上各 运动机构是否可靠 灵活 定位装置是否有效作用 要注意以下几个方面 1 合模后分型面不得有间隙 要有足够的合模力 2 活动型芯 推出及导向部位运动及滑动要平稳 无干涉现象 定位要正 确 可靠 3 开模时 推出要平稳 保证将塑件及浇注系统凝料推出模具 4 冷却水要畅通 不漏水 阀门控制正常 9 2 39 2 3 试模试模 将模具安装在注射机上 选用合格的原料 根据推荐的工艺参数调整好注 射机 采用手动操作 开始注射时 首先采用低压 低温和较长的时间条件下 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 28 成形 如果型腔未充满 则增加注射时的压力 在提高压力无效的时 可以适 当提高温度条件 试模注射出样件 试模过程中 应进行详细记录 将结果填 入试模记录卡 并保留试模的样件 9 2 49 2 4 修模修模 虽然是在选定成型材料 成型设备时 在预想的工艺条件下进行模具设计 但是人们的认识往往是不完善的 因此必须在模具加工完成以后 进行试模试 验 看成型的制件质量如何 发现总是以后 进行排除错误性的修模 塑件出现不良现象的种类居多 原因也很复杂 有模具方面的原因 也有 工艺条件方面的原因 二者往往交只在一起 在修模前 应当根据塑件出现的 不良现象的实际情况 进行细致地分析研究 找出造成塑件缺陷的原因后提出 补救方法 因为成型条件容易改变 所以一般的做法是先变更成型条件 当变 更成型条件不能解决问题时 才考虑修理模具 修理模具更应慎重 没有十分把握不可轻举妄动 其原因是一旦变更了模具条 件 就不能再作大的改造和恢复原状 9 2 59 2 5 检验检验 通过试模可以检验出模具结构是否合理 所提供的样件是否符合用户的要 求 模具能否完成批量生产 针对试模中发现的问题 针对试模中发现的问题 对模具进行修改 调整 再试模 使模具和生产的样件满足客户的要求 试模 合格的模具 应清理干净 涂防锈油入库保存 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 29 致 谢 此次毕业设计的顺利完成 我十分感谢陈英老师给我的大力指导 她严谨细 致治学态度 一丝不苟的工作作风 渊博的学术知识 和蔼大度的风范在我的 心中留下了深深的印象 她循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启 迪 我们对任老师耐心细致的讲解 给我们提供相关的材料表示大力的感谢 老师不仅从一开始就非常关注我们的设计 而且在她很忙的情况下还帮我们指导 我 们对此衷心的感谢 在此 对陈老师以及三年当中对我进行教育的各位老师 表示我最真诚 的尊敬和最诚挚的感谢 我的毕业设计在选题及设计过程中得到陈老师的悉心 指导 陈老师也多次询问我设计的进程 并为我指点迷津 帮助我开拓设计思 路 陈老师严谨求实的态度 踏踏实实的精神 不仅授我以文 而且教我做人 虽然仅仅几个月的时间 却使我受益匪浅 并向本文所参考的文献的作者们表示我最真诚的谢意 向在百忙之中评阅本方案并提出宝贵意见的各位评委老师表示最诚挚的谢意 同时向所有关心 帮助和支持我的老师和同学表示衷心的感谢 祝他们工作顺 利 万事如意 由于本人的学识水平 时间和精力有限 文中肯定有许多不尽人意和不完善 之处 我将在以后的工作 学习中不断以思考和完善 最后向三年来教过我 帮助我的所有老师和关心我的同学表示我最真诚的 谢意 谢谢你们 XXXXX 2008 10 XXXXXXXXXX 学院毕业设计 30 参考文献 1 阎亚林 塑料模具图册 高等教育出版社 2004 2 屈华昌 塑料成形工艺与模具设计 高等教育出版社 2007 3 曹宏深 塑料成形工艺与模具设计 机械工业出版社 1993 4 王以华 现代模塑成型手册 上海交通大学出版社 1993 5 李基洪 注塑成型技术问答 机械工业出版社 2004 6 张国强 注塑模具设计与生产应用 化学工业出版社 2005 7 胡亚民 塑料模具的设计与制造问答 机械工业出版社 2006 8 洪慎章 实用注塑成型及模具设计 机械工业出版社 2006 9 张秀棉 塑料模设计手册 机械工业出版社 1994 10 陈锡栋 周小玉 实用模具技术手册 机械工业出版社 2002 10 30 17 12 C620 轴拨杆的工艺规程及钻 2 16 孔的钻床夹具设计 09 21 13 39 CA6140 车床拨叉零件的机械加工工艺规程及夹具设计 831003 08 30 15 37 CPU 风扇后盖的注塑模具设计 09 20 16 19 GDC956160 工业对辊成型机设计 08 30 15 45 LS 型螺旋输送机的设计 10 07 23 43 LS 型螺旋输送机设计 09 20 16 23 P 90B 型耙斗式装载机设计 09 08 20 17 PE10 自行车无级变速器设计 10 07 09 23 话机机座下壳模具的设计与制造 09 08 20 20 T108 吨自卸车拐轴的断裂原因分析及优化设计 09 21 13 39 X Y 型数控铣床工作台的设计 09 08 20 25 YD5141SYZ 后压缩式垃圾车的上装箱体设计 10 07 09 20 ZH1115W 柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及左主轴箱设计 09 21 15 34 ZXT 06 型多臂机凸轮轴加工工艺及工装设计 10 30 16 04 三孔连杆零件的工艺规程及钻 35H6 孔的夹具设计 08 30 17 57 三层货运电梯曳引机及传动系统设计 10 29 14 08 上盖的工工艺规程及钻 6 4 5 孔的夹具设计 10 04 13 45 五吨单头液压放料机的设计 10 04 13 44 五吨单头液压放料机设计 09 09 23 40 仪表外壳塑料模设计 09 08 20 57 传动盖冲压工艺制定及冲