模具课程设计说明书(塑料罩子).doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除各专业全套优秀毕业设计图纸1设计目的：通过塑料成型模具课程设计，强化学生课堂上学习到的塑料注射模具的知识，加深学生对注射模具动作原理的理解，培养学生独立设计注射模具的能力，使学生熟练掌握AutoCAD等绘图软件的应用，为学生以后的毕业设计和从事相关工作打下良好的基础。2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：自行设计一个符合要求的塑料制件以及成型该制件的注射模具。（1）对塑料制件的要求：塑件形状应有利于成型时充模、排气、补缩，同时能使塑料制品达到高效、均匀冷却，具有一定的力学性能及使用价值；设计塑料制件时应明确指出塑件的尺寸精度、粗糙度、斜度、圆角、螺纹、侧孔、嵌件等；成型该塑件的注射模具必须满足下列条件之一：成型模具应具有侧向抽芯机构；：成型模具应具有自动脱螺纹机构；：成型模具应具有点浇口凝料的自动脱出、顺序脱模、二级脱模等较为复杂的机构。（2）对成型模具的要求： 所设计的模具能够高效地生产出外观和性能均符合使用要求的制品，模具结构合理，动作灵活，能够满足在使用时连续生产、高效率、自动化、操作简便的要求。3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等：本次课程设计的工作内容包括以下几个部分：塑料制件图纸一张，要求标注尺寸公差、粗糙度、技术要求以及所用原材料；注射模具装配图（零号图纸）一张；注射模具零件图至少四张，包括型腔零件图、型芯零件图、模板的零件图、杆件的零件图；注射模具结构计算说明书一本。注：以上各项内容均要求打印。 4主要参考文献：1 申开智.塑料成型模具.北京：中国轻工业出版社，20032 宋玉恒.塑料注射模具设计实用手册.北京：航空工业出版社，19953 H.盖斯特罗.注射模设计108例.北京：国防工业出版社，20024 贾润礼.实用注塑模设计手册.北京：中国轻工业出版社，20005设计成果形式及要求：本次课程设计的设计成果以模具设计图纸和模具设计说明书的形式提交。6工作计划及进度：2015年1月19日1月20日 塑料制件设计2015年1月21日1月22日 模具结构计算及草图设计2015年1月23日1月25日 模具装配图的绘制2015年1月26日1月28日 模具零件图的绘制2015年1月29日 模具设计计算说明书的撰写2015年1月30日 答辩和成绩考核系主任审查意见： 签字： 2015年1月30日 摘 要本设计首先对塑料防护罩塑件制品的结构进行分析，应用Pro/E软件对塑件进行三维建模，分析得到塑件的体积和质量，从而选择注塑机。接着通过对浇注系统、成型零部件、合模导向和定位机构、脱模系统及温度调节系统的设计依次完成本课题的设计任务。根据注塑工艺要求，为了使模具实现自动脱模，本文重点阐述了脱模过程中侧向抽芯机构的设计要点和工作原理。该模具一模两腔，两次分型，利用机床开模力，通过斜导柱改变运动方向完成侧向抽芯分型动作，合模时利用合模力使其复位。模具整体结构简单，具有工作可靠，操作方便，劳动强度低，生产效率高等优点。关键词：防护罩，注塑机，侧向抽芯 目 录1.引言 .11.1 我国模具的现状.11.2 国内模具行业的发展态势.12.塑件的分析.32.1 塑件的用途.32.2 塑件的分析.33.塑料材料的成型特性与工艺参数.43.1 塑件原材料的选择.43.2 原材料成型特性与工艺参数.44. 注射机的选择 .64.1注射机的选用 .64.2注塑压力的校核 .64.3 锁模力的校核 .64.4 开模行程的校核 .75. 浇注系统的设计 .85.1 分型面的选择 .85.2 主流道设计 .85.3 浇口的设计 .95.4 浇口套的设计 .106. 成型零部件的设计.106.1 型腔尺寸计算.116.1.1 型腔的径向尺寸计算.116.1.2 型芯的径向尺寸计算.126.1.3 型腔深度尺寸计算.126.1.4 型芯高度尺寸计算.127. 合模导向机构的设计.137.1 导柱的设计.13 7.2 导套的设计.137.3 导柱与导套的配合使用 .137.4 导柱位置的布置.148. 侧抽芯机构的设计 .158.1 抽芯机构的设计 .158.2 斜导柱倾斜角的确定.158.3 斜导柱长度的计算.169. 温度调节系统的设计.179.1 冷却水质的确定.179.2 型腔的冷却水道的设计.179.3 型芯的冷却水道的设计.1810 设计说明.1911 模具的安装试模.2011.1 试模前的准备.2011.2 模具的安装与调试.2011.3 试模.2111.4 检验.2112 设计小结.22参考文献.23 精品文档1.引言1.1 我国模具的现状模具工业2000年以来以每年20的速度在增长，“十一五”期间，产销两旺，产量、质量和水平进一步提高，特别是汽车制造业和IT制造业的发展，拉动了模具档次的提高，精良的模具制造装备为模具技术水平的提升提供了保障。可以看出，中国模具业正经历“黄金发展阶段”，今后一段时期仍将保持持续快速增长。 据了解，全国现有模具生产企业3万余家，从业人员约100万人，2007年销售额870亿元，出口14亿美元，出口最多的省、市是广东、浙江、江苏和上海。 近年来，模具行业产品结构调整加快，以大型、精密、复杂、长寿命模具为代表的技术含量较高模具的发展速度高于行业总体发展速度，占模具总量的35左右。2007年模具出口增幅达35.73，逆差进一步下降，进出口模具结构趋于合理，国产模具替代进口模具已成气候。1.2 国内模具行业的发展态势近年来，模具行业结构调整步伐加快，主要表现为大型、精密、复杂、长寿命模具和模具标准件发展速度高于行业的总体发展速度;塑料模和压铸模比例增大;面向市场的专业模具厂商数量及能力增加较快。中国汽车模具公司今后的发展方向，应该注重产品结构的调整和定位，进一步提升模具的制造技术水平，占领结构复杂、精密度高、技术含量高的高档模具市场。 据宇博智业市场研究中心了解，随着改革开放政策的不断深入，国家有关部门对模具工业的重视和支持，加上模具行业协会等社会组织的宣传和促进，使浙江的模具工业得到更为迅速的发展，模具市场规模在全国名列前矛。十二五期间，模具市场总的趋势平稳向上。目前国内市场对中高档模具的需求量很大，但要求国产模具必须在质量、交货期等方面满足用户的需求。而且，家电、汽车、塑料制品行业对模具需求最大。国际市场方面：近年来，工业发达国家的人工费用增加，其正向发展中国家特别是东南亚国家转移。其国内以生产高、精模具为主，人工劳动投入量大的模具依靠进口解决。因此，中低档的模具国际市场潜力十分巨大。只要国产模具的质量能够有提高，交货期能够保证，模具出口的前景是十分乐观的。此外，国际市场对架及模具标准件的需求量也很大。目前，我国只有对架有少量出口。虽然我国模具生产总量虽然已位居世界第三，行业内不乏一些总体水平比较优良的企业制造商，但是目前国内模具行业特点是制造商工艺条件参差不齐、差距很大。相当一部分为私营企业或个体户，受资金、场地、技术、信息交流等诸多因素的局限，一部分制造商是依靠传统设备和手工制造完成，只能生产一些中、低档模具，很难引进先进的制模技术及先进的制模设备。这就造成了中低档模具市场竞争加剧。有些模具企业为了揽活，不惜互相降低价格，而低价格必然影响产品质量，结果是坑了用户，误了同行，也害了自己。从中国模具行业市场前景分析与投资发展规划研究报告了解今后模具产业发展的重点是既能满足大量需要，又有较高技术含量，特别是目前国内尚不能自给、需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具，另外由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势，出口前景好的模具产品也将成为发展的重点。追溯到10年前，精密模具的精度一般为5微米，随着时间的推移，模具的精度将会越来越高。现在已达到23微米，不久1微米精度的模具将上市。这要求超精加工。模具产业将日趋大型化。这是由于模具成型的零件日渐大型化和高生产效率要求而发展的一模多腔所造成的。模具行业多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，对钢材的性能要求也越来越高。尤其是家居五金行业需要不断发展和创新，行业对于家居五金需求越来越大，家居五金行业呈现出不一样的变化。不少家具五金件生产商无形地把两者分隔开，装饰五金件不注重功能开发，功能五金件对其装饰性开发研究不足，两者之间发生脱节。模具行业是我国五金产业的重要组成部分，十二五时期是我国妥善应对国内外发展环境重大变化、加快实现全面建设小康社会目标的关键时期，也是我国模具制造行业健康发展的关键时期，国内外环境不确定因素虽然很多，但我国经济发展仍在高速增长期内，我国模具在国际模具市场上的比较优势仍旧存在，国内模具市场预期也继续看好，模具行业发展呈现大趋势。2.塑件分析2.1 塑件的用途本产品为一个典型的塑料防护罩制品，用于一些小型按钮上。 2.2 塑件的分析图2 塑件图产品名称：防护罩产品材料：ABS产品数量：较大批量生产塑件尺寸：如图1所示塑件重量：15克塑件颜色：红色塑件要求：塑件外侧表面光滑，下端外沿不允许有浇口痕迹。塑件允许最大脱模斜度0.5本产品主要通过注塑模成型制造，由于模具较为简单，而且生产批量大，可采用一模二腔。塑件简单采用整体型腔，侧孔使用滑块成型。3.塑料材料的成型特性与工艺参数3.1 塑件原材料的选择 本产品采用ABS塑料料进行制造。 材料主要性能参数如表3.1所示：表3.1 ABS的主要性能参数名称参数洛氏硬度/HRM玻纤含量(体积分数)抗拉强度/MPa断后伸长率抗压强度/MPa抗弯强度/MPa冲击韧性/()拉伸弹性模量/GPa压缩模量/GPa弯曲模量/GPa密度/()线性膨胀系数 859820%72903%96961202.33.95.16.15.54.55.51.181031.221032.110-53.2 原材料成型特性与工艺参数ABS有如下加工特点：1.无定型塑料，其品种很多，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要求长时间预热干燥。3.流动性中等，溢边料0.04 mm左右（流动性比聚苯乙烯，AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。4.比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（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（分解温度为250左右，比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高塑件，模温宜取5060，要求光泽及耐热型料宜取6080。注射压力应比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注塑机时料温为180230，注射压力为100140 MPa，螺杆式注塑机则取160220，70100 MPa为宜。5.模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。推出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色”痕迹（但在热水中加热可消失）。脱模斜度宜取2以上。 材料的成型工艺参数如表3.2所示：表3.2 ABS注射成型工艺参数名称参数收缩率预热温度/C预热时间/h料筒温度(前段)/C料筒温度(中段)/C料筒温度(后段)/C喷嘴温度/C模具温度/C注射压力/MPa注射时间/s保压时间/s冷却时间/s 0.3-0.8 % 808523180200165180150170170180508060100209005201204.注射机的选择4.1注射机的选用通过估算，得到塑件体积18cm3根据上述依据以及塑件的形状大小可初步选用卧式注射机，进一步估计其注射容量，可选用卧式注射机：G54-S200/400型；其主要参数如下表4.1所示表4.1 注射机的主要参数项目参数理论注射量/cm3注射压力/MPa锁模力/kN最大注射面积/cm2模具厚度/mm喷嘴圆弧半径/mm喷嘴孔直径/mm拉杆间距/mm最大开合模行程/mm200 109 2540 645 165406 18 42903682604.2 注射压力的校核ABS所需要的注射压力，取该注射机的公称注射压力，注射压力安全系数，取。那么,所以，注射机的注射压力合格。4.3 锁模力的校核塑件在分型面上的投影面积流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A浇，在模具设计前是个未知数，根据多型腔模的统计分析，A浇是每个塑件在分型面上的投影面积A塑的0.2倍-0.5倍，可取0.2A塑来进行估算，所以 （式4.1）故模具型腔内的胀型力 （式4.2）其中，是型腔的平均计算压力值，通常取注射压力的20%-40%，范围大致在16-32MPa。因ABS粘度较大。所以应取较大值32MPa。从表4.1可知F锁=2540kN，锁模力安全系数为，取1.1。有 （式4.3）所以，注射机的锁模力合格。4.4 开模行程的校核注射机动压板的最大的形成和压板间最大和最小间距是一个固定的参数。它决定着所能安装的模具的闭合高度，对于所用的注射机来说，注射模的闭合高度必须符合下列的要求： （式4.4）式中 S开模行程，mm； H1塑件高度(包括浇注系统)，mm； H2塑件顶出距离，mm； （式4.5）注射机的最大开模行程为260mm，所以符合要求。5.浇注系统的设计5.1 分型面的选择 塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求，本实例中塑件的分型面有多种选择，如图5.1所示。图5.1（a）的分型面选择在轴线上，这种选择会使塑件表面留下分型面痕迹，影响塑件表面质量。同时这种分型面也使侧向抽芯困难；图5.1（b）的分型面选择在下端面，这样的选择使塑件的外表面可以在整体凹模型腔内成型，塑件大部分外表面光滑，仅在侧向抽芯处留有分型面痕迹。同时侧向抽芯容易，而且塑件脱模方便。因此塑件选择如图5.1（b）所示的分型面。 （a） (b) 图5.1 分型面的位置5.2 主流道的设计5.2.1 主流道尺寸 长度：中小型模具L应尽量小于60mm，可初选50mm。 根据所选注射剂，则主流道小端直径为： （式5.1） 大端直径为 （式5.2）其中，取 球面半径 （式5.3） 球面配合高度 （式5.4）5.2.2 主流道衬套形式 如下图5.2 图5.2 主流道衬套 主流道衬套一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等材料制造，本设计选用T10A，淬火处理，其硬度我HRC6064。5.3 浇口的设计 塑件采用点浇口成型，其浇注系统如图5.3所示。点浇口直径为0.8mm，点浇口长度为1mm，头部球R1.52 mm。分流道采用半圆截面流道，其半径R为3 3.5mm。主流道为圆锥形，锥角为6，上部直径与注射机喷嘴相配合，下部直径6 8 mm。 图5.3 点浇口浇注系统5.4 浇口套的设计一般情况下。将主流道衬套与定位环分开设计，与主流道衬套相配合，对于本次模具。采用如下图所示的浇口套。 图5.4 浇口套与主流道衬套的装配6.成型零部件的设计 模具的成型尺寸是指型腔、型芯上直接用来成型塑件部位的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔和型芯的深度或高度尺寸，中心距尺寸等。在设计模具时根据制品的尺寸和精度要求来确定成型零件的相应的尺寸和精度等级，给出正确的公差值。模具的成型尺寸的计算方法有按平均收缩率计算和按极限条件计算两大类，本计采用平均收缩率来计算。塑件的尺寸如图2所示，已知ABS的平均收缩率为0.6%，塑件未标注公差尺寸采用MT6。6.1型腔尺寸计算6.1.1 型腔的径向尺寸计算模具最大磨损量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x=0.75。根据脱模斜度的计算公式：1）40+0.26 40.26-0.26 （式6.1）2）R25+0.94 R25.94-0.94 （式6.2）6.1.2 型芯的径向尺寸计算模具最大磨损量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x=0.75。1）36.8+0.26 36.8+0.26 （式6.3）2）10+0.52 10+0.52 （式6.4）6.1.3 型腔深度尺寸计算模具最大磨损量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x=0.5。1）50+1.2 51.2-1.2 （式6.5）2）45+1.2 46.2-1.2 （式6.6）6.1.4型芯高度尺寸计算模具最大磨损量取塑件公差的1 / 6；模具的制造公差z = /3；取x=0.5。1）48.4+1.2 48.4+1.2 （式6.7）2）15+0.68 15+0.68 （式6.8）7.合模导向机构的设计塑料模具闭合时为了保证型腔形状和尺寸的准确性，应按一定的方向和位置合模，所以必须设有导向定位季候。因为本塑件不属于大型、深腔、高精度塑件，故不比选用锥面定位机构，选用导柱与导向孔定位机构即可。7.1导柱的设计按经验，导柱直径d与模板宽度B之比为0.060.1，模板宽度B为250mm，取比值为0.08，得,长度取216mm，端部带倒角，导向段不必开设油槽。公差配合：安装段与模板间采用过渡配合H7/k6，导向段与导向孔间采用间隙配合H7/f6；粗糙度：导向段表面用0.8m。导柱应由硬而耐磨的表面，坚韧而不已折断的芯部，可采用T8A，淬火处理，表面硬度HRC5055，且采用有肩导柱，查阅课本，按照国家导柱典型尺寸，设计其结构与尺寸如图7.1所示： 图7.1 导柱7.2 导套的设计导套的材料可用耐磨材料，采用碳素工具钢20好热轧圆钢，渗碳0.81.2mm，淬火，表面硬度HRC5660。查阅课本，按国家标准导套标准尺寸，设计其结构与尺寸。7.3 导柱与导套的配合使用将上诉所选导柱与导套配合使用，即按安装工序嵌入配合即可。7.4 导柱位置的布置 导柱位置最好保证模具的动定模只按一个方向合模，放置在装配或合模时因方位搞错而使型腔损坏，又因为模具内部还有若干定位拉杆，故设计为两根直径相同的的导柱对称布置，如图7.2所示： 图7.2 导柱位置的布置8.侧抽芯机构的设计 由于制品有一个侧孔，需要在一侧抽芯，同时塑件体积不大，故用一个滑块来进行抽芯，这样设计较为紧凑，抽芯稳定可靠，摩擦阻力小。8.1 抽芯机构的设计 塑件的侧面有10mm的圆孔，因此模具应有侧向抽芯机构，由于抽出距离较短，抽出力较小，所以采用斜导柱、滑块抽芯机构。斜导柱装在定模板上，滑块装在推件板上。滑块的尺寸异界结构如下图8.1所示。 图8.1 滑块结构及尺寸8.2 斜导柱倾斜角的确定斜导柱轴向与开模方向的夹角称为斜导柱的倾斜角，它是决定斜导柱抽芯机构工作效果的重要参数。的大小对斜导柱的有效工作长度、抽芯距和受力状况等起着决定性的影响。 （式8.1） （式8.2）式中 L斜导柱的工作长度； s抽芯距； 斜导柱的倾斜角； H与抽芯距s对应的开模距。8.3 斜导柱的长度计算 斜导柱的工作长度与抽芯距有关。 当侧型芯滑块抽芯方向与开合模方向垂直时，斜导柱的工作长度如式8.1。 当滑块外侧向动模一侧或向定模一侧倾斜角度后，斜导柱的工作长度L（或称有效长度）为： （式8.3）斜导柱的总长度与抽芯距、斜导柱的直径和倾斜角以及斜导柱固定板厚度等有关。斜导柱的总长为： （式8.4）式中 Lz斜导柱总长度； d2斜导柱固定部分大端直径； h斜导柱固定板厚度； d斜导柱工作部分直径； s抽芯距。 9.温度调节系统的设计塑料注塑成型是将熔融状态的塑料向模腔内高雅注射，气候这些熔料在模腔中冷却到塑料变形温度下固化成型。在塑料固化成型过程中，由熔融状态冷却到固化状态是有熔料变形温度和模具的温度差来实现的，而且一般来说，模具温度应在塑料热变形温度一下才能达到迅速固化成型的目的。但是模具的温度既不能过高也不能过低。模具温度过高会造成溢料，脱模困难，并使模具固化时间延长，延长注射成型周期，降低生产效率；模温过低则会影响注射熔料的流动性，使塑料盈利增大，并可能出现熔接痕及缺料等制品缺陷，影响塑件质量。模具温度不均匀会使塑件变形，以及收缩率偏差等诸多问题影响塑件的质量。为此，控制模具温度是塑件注射成型中的重要环节。由于塑料防护罩为薄壁零件，且零件体积较小，热传递的热量也不是很大。所以冷却水道设置导柱固定板上，两个进水口和两个出水口，便可以满足要求。设计时忽略模具因空气对流、辐射以及与注射机接触所散发的热量，按单位时间内塑料熔体凝固时所放出的热量应等于冷却水所带走的热量。9.1 冷却水质的确定 ABS属于流动性较差的材料。其成型温度和模具温度分别是150200和5080，热变形温度为8085，所以模具温度初步定为65，可用常温水对模具进行冷却。9.2 型腔的冷却水道的设计型腔的冷却是由在定模板（中间板）上的两条10mm的冷却水道完成，如图9.1所示。 图9.1 定模板冷却水道9.3 型芯的冷却水道的设计型芯的冷却如图8所示，在型芯内部开有16mm的冷却水孔，中间用隔水板2隔开，冷却水由支承板5上的10mm冷却水孔进入，沿着隔水板的一侧上升到型芯的上部，翻过隔水板，流入另一侧，再流回支承板上的冷却水孔。然后继续冷却第二个型芯，最后由支承板上的冷却水孔流出模具。型芯1与支承板5之间用密封圈3密封。 图8 型芯的冷却水道 1型芯 2档水板 3密封圈 4动模板（型芯固定板） 5支承板 10.设计说明本设计的装配图如图10.1所示： 图10.1 装配图 本设计模具采用滑块式侧抽芯机构，模具结构紧凑，抽芯稳定可靠，能满足制造产品的需要。 动作原理：开模时，因为没有了锁模力，20动模板，21定模板打开，是为本设计选择的分型面，同时在36弹簧的作用下，13上模板与16脱出板也打开。上模板与脱出板在22限位拉杆作用下定距限位。动模板打开，6滑块压碶向上挪开，斜导柱将滑块往左移。顶针在机器作用上向上顶，将制品顶出下型芯。同时在刚开模的时候。在2浇口针的作用下，主流道以及分流道里冷凝料被向上带出上型芯，之后在弹簧的作用下凝料与主流道分离。合模时，顶针复位杆与推板先将顶针复位，然后滑块靠近，锁死，注塑。11.模具的安装试模试模是模具制造中的一个重要环节，试模中的修改、补充和调整是对于模具设计的补充。11.1 试模前的准备试模前要对模具及试模用的设备进行检验。模具的闭合高度，安装与、于注射机的各个配合尺寸、推出形式、开模距、模具工作要求等要符合所选设备的技术条件。检查模具各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，起止位置的定位要正确。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。11.2 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射机所在地，并安装在指定注射机的全过程。模具安装在注射机上要注意以下方面：1）模具的安装方位要满足设计图样的要求。2）模具中有侧向滑动结构时，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