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机械毕业设计论文
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模具毕业设计18电脑底座盖注塑模设计,机械毕业设计论文
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1 毕 业 设 计 题目 电脑 底座盖 注塑模设计 系别 机电工程系 专业 模具设计与制造 班级 模具 姓名 学号 指 导 教 师 日期 nts 2 设计任务书 设计题目 ： 电脑 底座 盖注塑模设计 设计要求 ： （ 1）模具图样的设计 1）了解制品工艺性 2）了解制品的批量 3）了解塑料制品所用的设备 （ 2）确定模具设计方案 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）确定模具型腔型芯的成形尺寸 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： 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）： nts 3 摘 要 本课题主要是针对 底座 盖的模具设计 , 电脑 底座盖 具有重量轻、易清洁、耐腐蚀老化、强度高、使用寿命长，制作方便、价格低廉 等特点。 通过对塑件 进行工艺 分析和比较 ,最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有 关参数的校核、都有详细的设计，同时并简单的编制了模具的加工工艺 ， 通过整个设计过程表明该模具能够达到 此塑件 要求的加工工艺 。 塑料制品具有原料来源丰富 ,价格低廉 ,性能优良等特点。它在电脑、手机、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯产品制造中具有不可替代的作用，应用极其广泛。注射成形是成形热塑件的主要方法，因此应用范围很广。 注射成形是把 塑料原料放入料筒中经过加热熔化，使之成为高黏度的流体，用柱塞或螺杆作为加压工具，使熔体通过喷嘴以较高压力注入模具的型腔中，经过冷却、凝固阶段，而后从模具中脱出，成为塑料制品。 依据产品的数量和塑料的工艺性能确定 塑件采用 注射成形法生产。该产品设计为大批量生产， 所以设计 的模具要有较高的注塑效率，浇注系统要能够自动脱模，此外为保证塑件表面质量采用点浇口，因此选用 单 分型面注射模，点浇口自动脱模结构。模具的 型腔采用 一模八腔平衡 布置，浇注系统采用点浇口成形，推出形式为 十六 推杆推出机构完成塑件的推出。由于塑件的工艺性能要 求注塑模中有冷却系统，因此在模具设计中也进行了设计。本次的设计中不仅参考了大量纸质文献，而且在互联网上查阅资料，设计过程比较完整。 关键词 ： 单分 型面注射模具 电脑 底座盖 点浇口 nts 4 目 录 摘 要 . . .3 前 言 . . 6 第 一 章 对塑料成型模具的认识 . 7 1.1 模具在加工工业中的地位 . 7 1.2 模具的发展趋势 . 7 1.3 设计在学习模具制造中的作用 . 9 第 二 章 原始资料分析 . 10 2.1 塑件的工艺分析 . 10 2.2 底座盖原料（ PC）的成型特性与工艺参数 . 10 2.3 塑件的结构工艺性 . 11 2.4 注射机的选择 . 12 第三章 分型面及浇注系统的设计 . 16 3.1 分型面的选择 . 16 3.2 浇注系统的设计 . 17 第四章 模具设计方案论证 . 23 4.1 型腔布置 . 23 4.2 成型零件的结构确定 . 23 4.3 导向定位机构设计 . 23 4.4 推出机构设计 . 24 4.5 冷却系统设计 24 4.6 模具加热系统的设计 . 25 4.7 温度调节系统的设计 . 25 第五章 主要零部件的设计计算 . 27 5.1 成型零件的成型尺寸 . 27 5.2 模具型腔壁厚的确定 . 28 5.3 推出机构的设计 . 28 5.4 标准模架的确定 . 28 第六章 成型设备的校核计算 . 30 6.1 锁模力的校核 . 30 6.2 安装尺寸的校 核 . 30 6.3 推出机构校核 . 30 6.4 开模行程的校核 . 30 第七章 模具的装配 32 nts 5 7.1 模具的装配顺序 32 7.2 模具的维护 33 设计总结 34 附录： 35 型芯三维视图 35 致 谢 37 参考文 献 38 nts 济源职业技术学院毕业设计 6 前 言 随着中国当前的经济形势的日趋好转，在 “ 实现中华民族的伟大复兴 ” 口号的倡引下， 中国的制造业也日趋蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“ 进入富裕的原动力 ” ，德国则冠之为 “ 金属加工业的帝王 ” ，在罗马尼亚则更为直接： “ 模具就是黄金 ” 。可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视，早在 1989 年 3 月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。 近年来，塑料模具的产量和水平发展 十分 迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所 占 比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。 本次毕业 设计的主要任务是 底座 盖注塑模具的设计。也就是设计一副注塑模具来生产 底座 盖塑件产品，以实现自动化提高产量。针对 底座 盖的具体结构，通过此次设计，使我对点浇口 单 分型面模具的设计有了较深的认识。同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准、期刊等，结合教材上的知识也对 注塑模具的组成结构（成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、排气系统、模温调节系统）有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验 。 本次设计中参考了很多网上资料。同时也有很多同学老师的帮忙 。由于实际经验和理论技术有限，设计的错误和不足之处在所难免，希望 任艳霞 老师批评指正。nts 济源职业技术学院毕业设计 7 第一章 塑料成型模具的认识 1.1 模具在加工工业中的地位 模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属 压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。 对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。 模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中， 模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。 现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上 能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展 。 1.2 模具的发展趋势 近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个方面： nts 济源职业技术学院毕业设计 8 （ 1） 提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。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 腔所致 。 （ 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（ 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（ 4）开发新的成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方（ 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的规格（ 6）应用优质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。 nts 济源职业技术学院毕业设计 9 （ 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 .。 1.3 设计在学习模具制造中的作用 通过对模具专业的学习，掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要求，各种模具的结构特点及设计计算的方法，以达到能够独立设计一般模具的要求。在模具制造方面，掌 握一般机械加工的知识，金属材料的选择和热处理，了解模具结构的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺。 毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用，综合检验大学期间所学的知识。 nts 济源职业技术学院毕业设计 10 第 2 章 原始资料分析 2.1 塑件的工艺分析 塑件成型工艺分析 如图 1.1所示： 图 1.1 电脑 底座盖 熟读塑件图样，在头脑中建立清晰的塑件三维形状， 电脑 底座盖 的形状简单，两边带有两个孔，在保证孔间距和孔的形状是给模具的加工带了很大的难度。外壳注塑材料首先选用 PC。我们必须很好多处理底座盖 壁厚的均匀，譬如在注塑成型过程中因为壁厚的不均匀造成了收缩率的不一致，这样就只能通过有效的控制模具温度来调节收缩率。 2.2 电脑 底座盖原料（ PC）的成型特性与工艺参数 PC化学名称聚碳酸酯，是一种高性能工程塑料，广泛应用于 AV 家电， OA机nts 济源职业技术学院毕业设计 11 器、汽 车标牌、显示器等产品之上。其优良的透明性能适于印刷加工之外，作为有高度耐热性能的功能材料，还能满足各种工业领域更高的规格要求。而且它是工程塑料片材，拥有多样的厚度，外观、色彩，可以生产出附加值更高的产品。 （ 1） 优良的耐热性能 热变形温度 135 ，适合设计规格 100 以上要求的高温部位。 （ 2） 优良的加工性能 可以进行印刷、冲孔、真空成形、胶合粘贴、弯曲等多样加工。 （ 3） 优良的透明性，总光通量达 90，拥有有机玻璃、 PVC数十倍的抗冲击性，可用于其它材料不适用的部位或者大面积要求的产品。 （ 4） 多彩的外观和色调，外观上，光面之外，还有中砂、哑光等；色调上有各种烟色。 (5)可以提供卷材、片材之外，还有与连续印刷、连续成形匹配的卷材。 收缩率： 0.4 0.7% 熔融温度： 230 275 成型温度： 138 160度 比重： 0.902 0.906 成型压力： 3.4 1.4Mpa 流比长： 100 200 结晶性：半结晶性 射速：高速注射 。 2.3 塑件的结构工艺性 2.3.1 塑件的尺寸精度分析 根据塑件的尺寸要求和使用要求可以判断出该塑件尺寸精度为一般精度 寸精度， 选择 MT5公差等级， 下表所列为塑件主要尺寸的公差要求 。 表 2.1 塑件主要尺寸的公差要求 部位 塑件标注尺寸 塑件尺寸公差 外形尺寸 35 0 - 0.56 18 0 - 0.38 15 0 - 0.38 10 0 +0.1 nts 济源职业技术学院毕业设计 12 9 028.0 内形尺寸 R1 +0.2 0 R3.5 4.200 10 8.200 12 +0.38 0 26 0.500 中心距 22 0.22 2.3.2 塑件的表面质量分析 该塑件要去外观光洁、色彩艳丽，不允许有成形斑点和熔接痕， 塑件表面粗糙度 无特殊要求 。 2.3.3 塑件的结构工艺性分析 （ 1） 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。 （ 2） 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。 （ 3） 为使塑件顺利脱模，可在塑件内部处增设 1 2的拔模斜度。 综上所述，该塑件可采用注射成型加工。 2.3.4 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。 2.4 注射机的选择 2.4.1 计算塑件体积和重量 gV=4141.7903mm3=41.418cm3 塑件的质量计算：查有关手册，取 PC的密度为 =1.03g/cm,所以塑件的质量为 M=V =41.418 1.2g/cm=49.7g。 nts 济源职业技术学院毕业设计 13 2.4.2 确定型腔数量 由于塑件的内孔有尺寸精度要求，不宜采用太多型腔 数目 ， 而该塑件的生产批量为大批 量生产，为尽量提高生存率，决定采用一模八 腔，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 。 2.4.3 确定注射成型的工艺参数 根据以上所计算的 结果 ，可选择设备型号、规格、确定型腔数。注射机的额定注射量为 Vb，每次的注射量不超过它的 80%，即 n=(0.8bV-jV)/gV式 中 n 型腔数； Vj 浇注系统的 体积 （ g） ； gV 塑件 体积 。 估算浇注系统的体积 Vj： 根据浇注系统初步方案进行估算 浇注系统体积。 jV=0.78 3cm 由于该塑件外形较小，且需要比较简单的抽芯机构，因此采用一模八腔，即n=8 则 Vb=(nVg+Vj)/0.8= 415.155 3cm 根据该塑件的结构特点和 PC 的成型性能，查有关资料初步确定塑件的注射成型 工艺参数，见 下 表 ： 表 2.2 塑件的注射成型工艺参数 内容 工艺参数 内容 预热 和 干燥 温度 80 90 成型时间 /s 注射时间 3 5 时间 2h 保压时间 15 30 料筒温度 / 后段 180 200 冷却时间 15 30 中段 210 230 总周期 40 70 前段 170 190 螺杆转速 30 60 nts 济源职业技术学院毕业设计 14 /（ r/min） 喷嘴温度 / 180 190 后处理 方法 红 外线灯烘箱 模具温度 / 60 80 温度 / 70 注射压力/MPa 70 90 时间 /h 2 4 2.4.4 确定模具温度及冷却方式 PC 为非半结晶型塑料，流动性中等，壁厚一般，因此在保证顺利脱模的前提下应尽量可能降低模温，以缩短冷却时间，从而提高生产率。所以模具应考虑采用适当的循环水冷却，成型模具温度控制在 60 80 。 2.4.5 确定成型设备 由于塑件采用注射成型加工，使用一模 八 腔分布，因此可计算出一次注射成型过程所用塑料量为 ： W=8w+w废料 =8X49.7+49.7 20%=407.54g。 根据以上一次注射量的分析以及考虑到塑件品种、塑件结构、生产批量及注射工艺参数、注射模具尺寸大小等因素，参考设计手册，初选 SX ZY-500 型 螺杆 式注射机。记录下 SX ZY-500型柱塞式注射机的主要技术参数，见 下表： 表 2.3 SX ZY-500型柱塞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 /cm 500 2 注射压力 /MPa 1040 3 锁模力 /kN 1400 4 动、定模模板最大安装尺寸 /（ mm mm） 620x520 5 最大模具厚度 /mm 450 6 最小模具厚度 /mm 300 7 最大开模行程 /mm 500 8 喷嘴前端球面半径 /mm 12 nts 济源职业技术学院毕业设计 15 9 喷嘴孔直径 /mm 4 10 定位圈直径 /mm 125 nts 济源职业技术学院毕业设计 16 第三章 分型面及浇注系统的设计 3.1 分型面的选择 塑料在模具型腔凝固形成塑件，为了将塑件取出来，必须将模具型腔打开，也就是必须将模具分成两部分，即定模和动模两大部分。定模和动模相接触的面称分型面。通常有以下原则： （ 1）分型面的选择有利于脱模：分型面应取在塑件尺寸的最大处。而且应使塑件流在动模部分，由于推出机构通常设置在动模 的一侧，将型芯设置在动模部分，塑件冷却收缩后包紧型芯，使塑件留在动模，这样有利脱模。如果塑件的壁厚较大，内孔较小或者有嵌件时，为了使塑件留在动模，一般应将凹模也设在动模一侧。拔模斜度小或塑件较高时，为了便于脱模，可将分型面选在塑件中间的部位，但此塑件外形有分型的痕迹。 （ 2）分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量和精度要求。 （ 3）分型面的选择应有利于成型零件的加工制造。 （ 4）分型面应有利于侧向抽芯，但是此模具无须侧向抽芯，此点可以不必考虑。 不论塑件的结构如何以及采用何种设计方法，都必须首先确定分型面 ，因为模具结构很大程度上取决于分型面的选择。该塑件为外壳，外形表面质量要求较高。在选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量、便于清除毛刺及飞边、有利于排除模具型腔内的气体、分模后塑件留在动模一侧及便于取出塑件等因素，分型面应选择在塑件外形轮廓的最大处，如图所示。 图 3.1 塑件剖视图 nts 济源职业技术学院毕业设计 17 3.2 浇注系统的设计 浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。在设计浇注系统之前必须确定塑件成型位置，可以才用一模八腔，浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要的环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如 外观，物理性能，尺寸精度）都 有直接的影响，设计时必须按如下原则： （ 1）型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而造成溢料现象。 （ 2）型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸。 （ 3）系统流道应尽可能短，断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大，太大则塑料耗费大）：尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压力损失尽可能小。 （ 4）对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，及分流道尽可能平衡布置。 （ 5）满足型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量。 （ 6）浇口位置要适当，尽量避免冲击嵌件和细小型芯，防止型芯变形浇口的残痕不应影响塑件的外观。 考虑到塑件的外观要求较高，以及一模八 腔的布置、 PC 对剪切速率较为敏感等因素，浇口采用分便加工修整、凝料去除容易且不会在塑件外壁留下痕迹的侧浇口，模具采用单分型面结构两板模，模具制造成本比较容易控制在合理的范围内。浇注系统的设计如图所示。 图 3.2 型腔的分布 nts 济源职业技术学院毕业设计 18 3.2.1 主流道和定位圈的设计 主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔，其形状为圆锥形，便于熔体顺利 的向前流动，开模时主流道凝料又能顺利拉出来，主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间，由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模上，而是将它单独设计成主流道套镶入定模板内。主流道套通常又高碳工具钢制造并热处理淬硬。 塑件外表面不许有浇口痕，又考虑取料顺利，对塑件与浇注系统联接处能自动减断。采用带直流道与分流道的潜伏式点浇口，为了方便于拉出流道中的凝料，将主流道设计成锥形 。 主流道与注射机的高温喷嘴反复接触碰撞，故应设计成独立可拆卸更换的浇口套，采用优质钢材制作，并经热处理提 高硬度，定位圈与浇口套分开设计，如图所示 ： 图 3.3 定位圈、交口套的设计 查资料得到 SZY-300 型注射机与喷嘴的有关尺寸：喷嘴前端球面半径 SR=12mm，喷嘴孔直径 d=4mm，定位圈直径为 125mm。 为保证模具主流道与喷嘴的紧密接触，避免溢料，主流道与喷嘴的关系为： SR=SR +(1 2),d=d +0.5。因此，取主流道球面半径 SR=14mm（取标准值），主流道的小端直径 d=4.5mm。 为了便于将凝料从主流道中拔出，应将主流道设计成圆锥形，其斜度为 24，计算其大端直径约为 10 mm； 为避免模内的高压塑料产生过大，取 D=25 mm;同时为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计 R2 的圆弧过渡；为补偿在注射机喷嘴冲击力作用下浇口套的变形，将浇口套的长度设计得比模板厚度短 0.02 mm；浇口套外圆盘轴肩转角半径 R宜大一些，取 R=3 mm，以免淬火开裂和nts 济源职业技术学院毕业设计 19 应力集中。 主流道的长度 L一般控制在 60mm 之内，可取 L=57mm。 定位圈是安装模具时做定位用的，查资料得 SZY-300型柱塞式注射机的定位圈直径为 125 mm，一般定位圈高出定模座板表面 5 10 mm. 由于浇口套与定位圈均属于注射模具 的通用件，所以设计者应尽量采用推荐尺寸的浇口套和定位圈。 3.2.2 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，圆形和正方形截面流道的比面积最小（流道表面积于体积之比值称为比表面积），塑料熔体的温度下降小，阻力小，流道的效率最高。但加工困难，而且正方形截面不易脱模，所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及 U形。 分流道设计要点： （ 1） .在保证足够的注塑压力使塑料熔体能顺利的充满型腔的前提下，分流道截面 积与长度尽量取小值，分流道转折处应以圆弧过度。 （ 2） .分流道较长时，在分流道的末端应开设冷料穴 。对于此模来说在分流道上 不须开设冷料穴 。 （ 3） .分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上，也可以同时开设在动，定模板上，合模后形成分流道截面形状。 （ 4） .分流道与浇口连接处应加工成斜面，并用圆弧过度。 分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置，从在输送熔料时减少压力损失，热量损失和减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短 。 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 PC的推荐断面直径为 4.5 9.5，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 应 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，由于采用的是潜伏式二级分流道对热损失及流动提出了较高的要求，采用圆形的分流道，为了保证外形无浇口痕，浇口前后两端形成较大的压力差，增加流速，得到外形清晰的制件，提高熔体冷凝速度，nts 济源职业技术学院毕业设计 20 保证熔融的塑料不回流，同时可隔断注射压力对 型腔内塑料的后续作用，冷却后快速切除。同时它的效果与 S浇注系统有同样的效果，有利于补塑。 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 4.8 9.5 mm，取 8mm，据此，该模具的分流道设计如图所示： 图 3.4 分流道的设计 3.2.3 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 0.5mm 2mm，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： （ 1） 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nts 济源职业技术学院毕业设计 21 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量都要注意到这些适当值。 （ 2） 浇口设置应有利于排气和补塑。 (3)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。 （ 4） 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。 （ 5） 浇口位置应避免侧面冲击细长型心或镶件。 因点口在脱开时会伤塑件的内表面在这里是可以的，考虑到点浇口有利浇注系统的废料和塑件的脱离，所以选取用点绕口 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。图 3.5 浇口的设计 nts 济源职业技术学院毕业设计 22 l=(0.4 0.6)+b/2,取 l=2 mm; 浇口深度 t=0.5 2.0 mm,取 t=1.0 mm; 浇口宽度 b=(0.6 0.9)A /30 mm,取 b=4 mm. 3.2.4 冷料穴的设计 冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是接受料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量，开模时又能将主流道的凝料拉出。冷料井的直径宜大于大端直径，长度约为主流道大端直径。 采用带 Z形头拉料杆的冷料穴，如图所示，将其设置在主流道的末端，既起到冷料穴的作用，又兼起开模分型时将凝料从主流道中拉出留在动模一侧，稍做侧向移动便可取出凝料的作用。 图 3.6 冷料穴的设计 3.2.5 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腔 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。 nts 济源职业技术学院毕业设计 23 第四章 模具设计方案论证 4.1 型腔布置 对于一模多件的模具型腔布置，在保证浇注系统分流道的流程短、模具结构紧凑、模具能正常工作的前提下 ，尽可能使模具型腔对称、均衡、取件方便。本模具采用一模八 腔，型腔平衡布置在型腔板两侧。 4.2 成型零件的结构确定 成型零件直接与高温高压的塑料接触，它的质量直接影响塑件的质量。该塑件的材料为 PC 工程材料，对表面粗糙度和精度的要求较高，因此要求成型零件有足够的强度、刚度、硬度和耐磨性，应选用优质模具钢制作，还应进行热处理一 般 使其具备 50 55HRC的硬度。 4.2.1 型腔设计 采用整体嵌入式凹模，放在定模板一侧，主要是从节省优质模具钢材料、方便热处理、方便日后的更换维修等方面考虑。 4.2.2 型芯设计 型芯结构设计也应用组合式，可节省贵重模具钢，减少加工工作量。成型塑件内壁的大型芯装在动模板上。 4.3 导向定位机构设计 导向合模机构对于塑料模具是必不可少的部分，因为模具在闭合时要求有一定的方向和位置，所以必须设有导向机构，导柱安装在动模一边或定模一边均可，通常导柱设在主型腔周围。 如图所示： 图 4.1 导柱、导套 的 设计 nts 济源职业技术学院毕业设计 24 导向机构的主要作用有：定位、导向和承受一定 侧压力。 定位作用： 为避免装配时方位搞错而损坏模具，并且在模具闭合后使型腔保持正确形状，不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均。 塑件在注入型腔过程中会产生单向侧压力，或由于注射机的精度限制，使导柱工作中承受一不定的导向作用。 动定模合模时，首先导向机构接触，引导动定模正确闭合，避免凸模或型芯先进入型腔，产生干涉而坏零件。由于注塑压力的各向性就会对导柱进行径向的剪力，导致导柱容易折断。对型芯和型腔改进后，其的配合可以进行定位。由于塑件基本对称且无单向侧压力，所以采用直导柱导向便可满足合模导向及闭模后的定位。 导柱要比主型芯高出 6 8 mm。 4.4 推出机构设计 根据矩形外壳的形状特点，其推出机构可采用推杆推出。其中推件板推出结构可靠、顶出力均匀，不影响塑件的外观质量，但制造困难，成本高；推杆推出结构简单，推出平稳可靠，虽然推出时会在塑件内部型腔留下顶出痕迹，但不影响塑件外观，所以采用推杆推出机构。 如图所示： 图 4.2 推杆 的 设计 4.5 冷却系统设计 nts 济源职业技术学院毕业设计 25 该模具的凹模冷却是在定模板上开出冷却水道，采用冷却水进行单向冷却型腔。 冷却通路的设计，设计如图所示： 图 4.3 冷却水道的 设计 4.6 模具加热系统的设计 因为 PC 要求的熔融温度为 200。而且流动性能为中性，同时在注射时模具温度要求为 50 70，所以该模具必须加热。模具加热方法包括：热水，热空气，热油及电加热等。由于电加热清洁、结构简单、可调节范围大，所以在该模具应用电加热。 4.7 温度调节系统的设计 在注射成型过程中，模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲变形、耐应力开裂性和表面质量等，并且对生产效率起到决定性的作用，在注射过程中，冷却时间占注射成型周期的约 80%，然而，由于各种塑料的性能和成型工艺要求 不同，模具温度的要求有尽相 同，因此，对模具冷却系统的设计及优化分析在一定程度上决定了塑件的质量和成本，模具温度直接影响到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件质量，而模具温度的高低取决于塑料结晶性，塑件尺寸与结构、性能要求以及其它工艺条件如熔料温度、注射速度、注射压力、模塑周期等。影响注射模冷却的因素很多，如塑件的形状和分型面的设计，冷却介质的种类、温度、流速、冷却管道的几何参数及空间布置，模具材料、熔体温度、塑件要求的顶出温度和模具温度，塑件和模具间的热循环交互作用等。 （ 1）低的模具温度可降低塑件的收缩率。 （ 2）模具温度均匀 、冷却时间短、注射速度快，可降低塑件的翘曲变形。 nts 济源职业技术学院毕业设计 26 （ 3）对结晶性聚合物，提高模具温度可使塑件尺寸稳定，避免后结晶现象，但是将导致成型周期延长和塑件发脆的缺陷。 （ 4）随着结晶型聚合物的结晶度的提高，塑件的耐应力开裂性降低，因此降低模具温度是有利的，但对于高粘度的无定型聚合物，由于其耐应力开裂性与塑料的内应力直接相关，因此提高模具温度和充模，减少补料时间是有利的。 （ 5）提高模具温度可以改善塑件的表面质量。 在注射成形过程中，模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率，根据塑料的要求，注射到模具内的塑料温度为 2000C 左右，而从模具中取出塑件的温度约为 600C，温度降低是由于模具通入冷却水，将温度带走了，普通的模具通入常温的水进行冷却，通过调节水的流量就可以调节模具的温度 因外壳使用的塑料是 PC，要求模温高，若模具温度过低则会影响塑料的流动性，增加剪切阻力，使塑件的内应力较大，甚至还出现冷流痕、银丝、注不满等缺陷。因此在注射开始时，为防止填充不足，充入温水或者模具加热。 总之，要做到优质、高效率生产，模具必须进行温度调节。 对温度调节系统的要求： （ 1） 确定加热或是冷却； （ 2） 模温均一，塑件各部分同时冷却 ； （ 3） 采用的模温，快速且大量通冷却水； nts 济源职业技术学院毕业设计 27 第五章 主要零部件的设计计算 5.1 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 PC 的收缩率为0.4% 0.7%，故平均收缩率 Scp=（ 0.4+0.7） %/2=0.55%， 根据塑件尺寸公差要求， 模具制造公差取 z =1/3，成型零件尺寸计算见 下 表 ： 表 5.1 成型零件尺寸计算 类别 名称 塑件尺寸 计算公式 工作尺寸 型腔 计算 型腔 径向 尺寸 35 0 - 0.56 Lm=（ 1+Scp） Ls-0.75 0+ z 34.77+0.187 0 180 -0.38 17.81+0.127 0 15 0 -0.38 14.8+0.127 0 型腔 深度 尺寸 10 0 -0.1 Lm=（ 1+ Scp） Ls-0.67 0+ z 9.99+0.033 0 9 0 -0.28 8.86+0.933 0 0.50 -0.18 0.38+0.06 0 型芯 计算 型芯 径向 尺寸 R1+0.2 0 Hm= （ 1+Scp） Hs+0.75 0R1.16 0 -0.067 R3.5+0.24 0 R3.7 0 -0.08 5+0.1 0 5.1 0 -
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