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机械毕业设计论文
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模具毕业设计50耳机注塑模具设计,机械毕业设计论文
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0 目 录 1 引言 . 1 2 塑件结构特点及模具材料的选择 . 1 2.1 模具材料的选择 . 1 2.2 塑件结构特点 . 2 3 模具结构设计 . 4 3.1 分型面和型腔数的确定 . 4 3.1.1 分型面选择原则 . 4 3.2 型腔数的确定 . 5 3.3 注射机的选择 . 6 3.3.1 注 射量的确定 . 6 3.3.2 额定锁模力的确定 . 6 3.3.3 额定注射压力的确定 . 6 3.4 浇注系统选定 . 6 4 成型零部件设计 . 9 4.1 型腔的设计 . 9 4.2 型芯设计 . 9 4.3 侧向分型抽芯机构设计 . 9 4.4 导向机构设计 . 10 4.4.1 斜导柱的设计 . 10 4.4.2 脱模距与斜导柱角度 a 的关系 . 10 4.4.3 斜导柱直径设计 . 10 4.5 脱模机构的设计 . 11 4.5.1 设计顶杆脱模 . 11 4.6 冷却系统的设计 . 12 4.6.1 冷却水孔的设计 . 12 4.6.2 排气槽的设计 . 13 5 模具结构及工作过程 . 14 6 结束语 . 17 致谢 . 18 参考文献： . 19 nts 1 1 引言 塑料件的模具结构设计，应充分考虑企业实际生产的具体要求。特别是小型塑件的模具设计受位置的限制，抽芯机构的选择 十分有限，这就产生了抽芯机构的设计与模具尺寸互相制约的问题，浇口位置的选择也会直接影响塑件的表面质量。下面通过一个实际耳机支架模具的设计对此进行分析。 2 塑件结构特点 及模具材料的选择 2.1 模具材料的选择 目前， 塑料 制品日益广泛地应用于日常生活，其中注射成型技术约占 80。注射成型因其一次成型、尺寸精确、可带嵌件、生产率高、易于实现现代化、后加工量少等特点广泛应用于汽车、建筑、家用电器、食品、医药等诸多领域。 塑料 模具 的选用，对于 塑料 工业生产能否收到好的经济效益非常关键，因此， 模具设计者了解 模具 材料的基本要求和选择恰当的材料相当必要。 塑料 模具 的工作条件与冷冲模不同，一般须在 150 C-200 C下进行工作，除了受到一定压力作用外，还要承受温度影响。现根据 塑料 成 型 模具 使用条件、加工方法的不同将 塑料 模具 用钢的基本性能要求大致归纳如下： 1 足够的表面硬度和耐磨性 塑料 模的硬度通常在 50-60HRC以下，经过热处理的 模具 应有足够的表面硬度，以保证 模具 有足够的刚度。 模具 在工作中由于 塑料 的填充和流动要承受较大的压应力和摩擦力，要求 模具 保持形状的精度和尺寸精度的稳定性，保证 模具 有足够的使用寿命。 模具 的耐磨性取决于钢材的化学成分和热处理硬度，因此提高模具 的硬度有利于提高其耐磨性。 2 优良的切削加工性 大多数 塑料 成型 模具 ，除 EMD加工外还需进行一定的切削加工和钳工修配。为延长切削刀具的使用寿命，提高切削性能，减少表面粗糙度， 塑料 模具 用钢的硬度必须适当。 3 良好的抛光性能 高品质的 塑料 制品，要求型腔表面的粗糙度值小。例如， 注塑 模型腔表面粗糙度值要求小于 Ra0.1 0.25的水平，光学面则要求 Ra=G （ 2） G=V件 r （ 3） C-注射机最大注射量 G-=成型塑件及浇注系统所需塑件的量 r-成型塑料的密度 3.3.2 额定锁模力 的确定 P锁 =P腔 *A/1000 （ 4） P锁 -锁模力 P腔 -型腔压力，取 40 50mpa A-浇道，进料口和塑件的投影面积 3.3.3 额定注射压力 的确定 P注 =P成 （ 5） P注 -选用的注射机最大的注射压力 P成 -=成形时需要的注射压力， 40 150mpa 根据配套及批量要 求，型腔材料应该采用碳素钢 S50C，型芯材料采用预加硬钢 NAK80，模架选用标准 FCI型模架。 3.4 浇注系统选定 浇注系统的设计，应考虑 进料均衡，多型腔模具应保证个腔的注塑压力始终保持一致，因此，流道的布置采用平衡进料的方式（图 2）。这样能使熔体流动均匀，填充迅速。分流道断面结构采用圆体结构，易于机械加工，且热量损失和流动阻力小。 浇口位置设置在靠近塑件连接销部分的一端，浇口形式若采用侧浇口，则有熔接不良，排气不畅，流程过长等缺陷。 现采用点浇口，则有以下 优点： a.有利于排气 b.点浇口尺寸较小，前 后端存在较大压力差，因而能有效地增大塑料熔体的nts 7 剪切速度并产生较大的剪切热，从而使熔体表现粘度下降，流动性增加，有利于填充。该塑件材料为 PBT，其表现粘度随剪切速率变化而改变的特性较为敏感，对其成型有利。 c.点浇口的小尺寸提高了塑件表面的光整度，减少了使用过程中的有可能产生划伤手，头等事故的可能性。 点浇口 处的结构如图 3所示， 1) 点浇口采用立式浇口系统 （ 1）选择进料口位置 料流沿对称分布，分别浇注左右耳机支架形式，这样能提高生产率，但进料口位置应注意去浇口后残留痕迹不影响塑件使用要求及外观。 （ 2）进料口的自动切断形式 为了提高生产率，缩短成型周期，节约成型材料和塑件去浇口等清理工时，在模具设计时应考虑尽可能自动切断进料口，以便成型操作和自动化成型，由此采用点状进料口的自动切断形式 ：采用 定模 固定板上浇道德侧凹孔拉住浇道，在开模时切断进料口，然后顶出浇道 nts 8 局部 1放大图 图 3 点浇口结构 1 d=注塑机喷嘴孔直径 +（ 0.5-1） mm 2 =2 -4 3 D浇道的宽度 4 H按具体情况选择，一般取 1 3mm 5 R=注塑机喷嘴的半径 +2 3mm 6 H=三分之二 7 c D 8 r按具体情况选择，一般取 1 3mm 9 L应尽量缩短，若 L值大，使塑件降温过多，损耗大，一般不超过 60mm 10 l不易过长或过短，一般取（ 1 2.5） D，并不易小于 8mm 2） 冷料穴 冷料穴用来储存在注塑间隔时期内由于喷嘴部分温度低而构成的所谓料渣，以及用它拉出凝固在浇口的塑料，由于耳机结构比较简单，采用一般的应用形式，沟槽形冷料穴即可。 3） 喷嘴 耳机注塑模设计采用井式喷嘴，这种喷嘴在注射期间其中心保持融化状态，nts 9 而接触模具的外层由于冷却成班凝固状态，起到绝热作用，使注塑机连续成形。 4 成型零部件设计 4.1 型腔的设计 采用标准模架，根据产品尺寸及模具布局形式选用 FC12535 A60 B70 C80。另外，由于采用点浇口形式，故需另加浇口板，其厚度选用 25mm。 由于动，定模型腔结构比较复杂，为降低模具制造成本，采用了整体嵌入式型芯嵌入模架。型芯采用材料进口的 NAK80，硬度 达 HRC40。 4.2 型芯设计 定模型芯采用整体嵌入式结构， 外形尺寸均为 225mm*120mm*33mm。均为采用单个加工，嵌入型腔板中。 4.3 侧向分型抽芯机构设计 侧向抽芯机构一般首先考虑斜倒拄在定模，滑块在动模的结构，并且采用斜导柱侧向分型抽芯机构，这样有利于简化模具结构该模具侧向抽芯部分的结构如图 4所示。 图 4 侧向抽芯部分结构示意图 1 右内抽芯滑块 2，右支架 3，右斜顶块 4，整体滑块 5，右支架 6，左斜顶架 7，左内抽芯滑块 （ 1） 为使模具整体结构紧凑合理，设计了一个整体滑块，将侧向滑块固定在nts 10 该滑块上，利用斜导柱同时对左右支架直径为 1.5mm的孔（图 1中，处）进行抽芯。经过充分考虑各项参数，斜导 柱倾斜角度最终 确定为 18 度，即达到了抽芯的目的，有确保了模具整体结构的合理性。 （ 2）塑件另一端内凹部分（图 1 中局部，部分处）的成型采用内侧抽芯机构。因为两塑件中间部分空间比较大，为合理利用模具材料，尽量降低生产成本，采用了这种结构，这是这套模具合理布局的关键所在。 （ 3）应为塑件尺寸比较小，考虑到采用整体滑块同时抽芯直径为 1.5mm孔时，可能造成塑件顶出时变形。为平衡抽芯时产生的作用力，在整体滑块另一侧设计了斜顶块结构（左右支架各一个）。 设计斜顶块结构，应该注意一下几个问题： 1） 产品在顶出过程中是 否会摆动。 2） 产品是否会随斜顶块顶出而变形，或无法从斜顶块上脱离。 3） 严格控制斜顶块顶出行程，检查顶出过程是否存在干涉问题。 4） 考虑斜顶块的稳定性。避免在实际生产过程中斜顶块复位不畅而导致卡死，以免撞伤型腔。 5） 斜顶块应等滑块 部件应考虑进行氧化处理，以增加其耐磨性。 由此将斜顶块固定在顶杆固定板上，顶出时 ，斜顶块随着固定块一起运动，斜顶块在向前运动的同时，也做侧向运动，达到抽芯的目的。 斜顶块与滑动导轨保持合理的配合间隙，保证侧抽芯能顺利抽出；斜顶块选用优质 合金材料，选用 NAK80材 料，并用进过调制处理的螺钉紧固在顶杆固定板上；通过对塑件结构的分析计算，决定采用斜顶块倾斜角为 18。这样既保证了侧向抽芯动作的顺利完成，又使模具工作顺畅，受力均匀。 4.4 导向机构设计 4.4.1 斜导柱的设计 斜角一般不大于 25，一般采用 15 到 20 4.4.2 脱模距与斜导柱角度 a 的关系 L=S/Sina=H*Sina/Cota （ 6） a-斜导柱斜角 S-脱模距为 S时斜导柱工作部分长度 H-脱模距为 S时所需开模行程 4.4.3 斜导柱直径设计 nts 11 （ 7） P2=P1/COSa=P3cosa （ 8） D-斜导柱直径 a弯 -抗弯强度 a-斜导柱斜角 H1-怕力点与 A点的垂直距离投影 该模具采用导柱和导套机构导向。因而采用标准模坯，导柱，导套的布置方式 均为标准布置。导柱和导套均应有足够的耐磨性，导柱材料为 T10A，淬硬到HRC5055， 数量为 4个，为了使导柱顺利进入导套内，导柱端做成锥形，导柱滑动部分的配合精度采用过渡配合 H80/r7，导柱固定部分的配合精度采用过盈配合 H8/s7。导套外径的配合采用过盈配合 H8/s7。 图 5导柱 4.5 脱模机构的设计 4.5.1 设计顶杆脱模 顶杆直径不易过细，应有足够的强度承受推力，一般采用直径为 5，顶杆尽nts 12 量使推出的塑件受力均匀，但不易和型心距离太近，以免影响凸模和凹模的强度。顶杆的断面装配后应比 型腔的平面高 0.05 0.1mm，由于塑件在进料口处的内部应力比较大易碎裂，所以在进料口出不易设顶杆，为了避免顶杆与侧抽芯机构冲突，顶杆尽量避开侧抽芯。 该模具塑件的顶出只要采用 10根 1mm 的顶杆顶出。为了保证塑件在出模过程中不倾斜 ,不变形 ,顶出机构应设计顶出导向装置 ,以保证顶出机构平稳。 图 6顶杆组合形式 上面介绍的斜顶块抽芯机构除完成抽芯任务外，还兼有顶出塑件的功能。因采用点浇口，对浇注系统凝料的脱模需在定模部分另增加一分型面，将其从主流面拉出。 4.6 冷却系统的设计 冷却系统 的设计对于成型小塑件的一模多腔模具来说是十分重要的。如果冷却不好或冷却不 均匀，必然导致收缩不均匀。为了使冷却效果好，在模具定模型腔板和动模型腔板内开设了水道，横向穿过这两块模板，这样使塑件各处冷却均匀，模具的模温均匀。 冷却装置的目的一是：防止塑件脱模变形；二是：缩短成型周期；三是：使结晶性塑件冷凝成形较低的结晶度，以得到柔软性，扰曲性，伸长率较好的塑件。在型腔型芯部位设置通水冷却水路，并通过调节冷却水的流量和流速控制模温， 4.6.1 冷却水孔的设计 水孔边离型芯距离一般取 15 25mm，距离太近则冷却不均 匀，太远则效率nts 13 低，水道直径一般在 8mm以上，水孔管路应畅通无阻，冷却水孔管路不要设在型腔和塑件溶接的地方，以免影响塑件的强度。 4.6.2 排气槽的设计 在塑料填充过程中，除了模具型腔内有空气外，还有塑料受热产生的气体，考虑排气式很重要的。 动定模冷却循环水道设计如图 5所示，冷却水道孔径采用 8mm 的钻头加工。 图 7 动模冷却循环水道示意图 nts 14 图 8 定模冷却循环水道 5 模具结构及工作过程 图 9为该塑件注射模具结构图（为清楚起见，有些细节没有画出）。 模具工作过程 : 开模时，首先有定距分 型机构定距分型，分型距离有定距拉杆控制， 以便取出浇注系统主流道凝料。继续开模，再有主分型面分型，斜滑块开始侧向抽芯，当模具开启到终点时，斜滑块侧向抽芯结束，在型芯包紧力的作用下，顶杆固定板推动斜顶块及顶杆同时向前运动，斜顶块及顶杆将塑件顶出。合模时，通过斜导柱 ，弹簧及回程杆将斜滑块复位退回，完成合模。合模结束再开始第二次工作循环。 nts 15 （ a） nts 16 （ b） 图 9 模具总装示意图 nts 17 （ a）动模结构示意图 （ b）定模结构示意 图 1，斜顶块 2，动模 3，整体滑块 4，锁紧块 5，外抽芯斜导柱 6，定模 7，螺钉 8，内抽芯滑块 9，内抽芯斜导柱 10，动模镶块 11，定模镶块 6 结束语 本次设计以耳机注塑设计为主线，综合了成型结构分析，模具结构设计，成型零部件设计，模具总的装配等一系列模具生产的所有过程。能很好的学习致用的效果。把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来，所谓学以致用。在设计中除使用传统方法外，同时引用了 CAD、 solidworks 等技术，使用Office 软件，力求达到减小劳动强度， 提高工作效率的目的。 该塑件结构特点决定了其模具结构必须采用侧向抽芯结构，而且不止一次采用侧向抽芯。而这个耳机的设计采用了内，外抽芯及斜顶块结构，不但解决了产品难出模的问题，而且合理利用了模具材料，降低了模具的生产成本。 本次设计中得到了牛老师的指点。同时也非常感谢河南科技学院各位老师的精心教诲。 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，希望各位老师批评指正。 nts 18 致谢 本论文的完成，得益于河南科技学院老师传授的知识，使本人有了完成论文所要求的知识积累，更得益于导 师 牛老师 从选题的确定、论文资料的收集、论文框架
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