外壳塑料零件模具设计说明书.doc

毕毕业业设设计计 题 目外壳塑料零件模具设计外壳塑料零件模具设计 学生姓名胡向阳 学 号201420130213 系 部机电工程系 专 业模具设计与制造 班 级13 模具二班 指导教师罗正斌 二零一五年十二月 目 录 II 目目 录录 摘摘 要要 I 第一章第一章 绪论绪论 1 1 1 中国模具发展现状 1 1 2 塑料模具的发展水平与市场趋势 1 1 3 十一五 期间发展展望 2 第二章第二章 外外壳型塑料件设计任务壳型塑料件设计任务 3 2 1 外壳型零件图 3 2 2 设计要求 3 第三章第三章 零件的工艺性分析与工艺方案确定零件的工艺性分析与工艺方案确定 4 3 13 1 分析零件工艺性分析零件工艺性 4 3 1 1 塑件选用材料分析及工艺特性 4 3 1 2 分析塑件的结构工艺性 5 3 2 确定工艺方案 5 3 2 1 拟定模具结构形式 5 3 2 2 分型面的确定 6 第四章第四章 塑料模具的设计塑料模具的设计 7 4 1 确定注射机的型号 7 4 1 1 塑件体积计算 7 4 1 2 注射机型号的确定 8 4 1 3 注射量的校核 8 4 1 4 锁模力的校核 8 4 1 5 开模行程校核 9 4 2 模架设计 9 4 2 1 型腔数目的确定模架尺寸 9 4 2 2 型腔尺寸的分析 9 4 3 模具结构与设计 10 4 3 1 主流道 分流道设计 10 4 3 2 分流道的布置 11 4 3 3 冷料穴和拉料杆的设计 11 4 4 支撑零部件的设计 12 4 4 1 支承板设计 12 4 4 2 垫块设计 12 4 4 3 定模座板 动模座板的设计 12 4 5 成型零部件设计 12 4 5 1 成型零件工作尺寸的计算 12 4 5 2 成型零部件的强度与刚度计算 15 4 6 推出机构设计 16 4 6 1 采用推杆推出 16 目 录 III 4 6 2 推杆位置的选择 16 4 7 合模导向机构设计 16 4 7 1 导柱的设计 16 4 7 2 推杆的设计 17 4 7 3 复位杆的设计 17 4 8 温度调节系统 18 第五章第五章 总结与展望总结与展望 19 致致 谢谢 20 第一章 绪论 1 摘摘 要要 随着现代工业发展的需要 塑料制品在工业 农业和日常生活等各个领域 的应用越来越广泛 质量要求也越来越高 在塑料制品的生产中 高质量的模 具设计 先进的模具制造设备 合理的加工工艺 优质的模具材料和现代化的 成型设备等都是成形优质塑件的重要条件 本设计通过对壳型塑料件工艺的正确分析 完成一副一模两腔的塑料模具 设计 详细地完成模具成型零件包括垫块 复位杆 浇口套 拉料杆 上模座 推板等的设计 重要零件的工艺参数的选择与计算 推出机构与浇注系统以及 其它结构的设计过程 并对产品的制作过程作了介绍 娄底职业技术学院毕业设计说明书 2 第一章第一章 绪论绪论 1 1 中国模具发展现状 中国的塑料模具虽然在数量 质量 技术等方面都有了很大进步 但与国 民经济发展需求 世界先进水平相比 差距仍很大 一些大型 精密 复杂 长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口 目前国内一些中 低档塑料模具 供过于求 市场竞争激烈 近几年 国产塑料模具国内市场满足率一直不足 74 其中大型 精密 长 寿命模具满足率更低 估计不足 60 同时 工业发达国家的模具正在加速向中 国转移 国际采购越来越多 国际市场前景看好 市场需求旺盛 生产发展一 时还难以跟上 供不应求的局面还将持续一段时间 1 2 塑料模具的发展水平与市场趋势 近年来 中国塑料模具制造水平已有较大提高 大型塑料模具已能生产单 套重量达到 50t 以上的注塑模 精密塑料模具的精度已达到 2 m 制件精度很 高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产 多腔塑料模 具已能生产一模 7800 腔的塑封模 高速模具方面已能生产挤出速度达 6m min 以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤 双色共挤 软硬共挤 后 共挤 再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具 在生产手段上 模具企业 设备数控化率已有较大提高 CAD CAE CAM 技术的应用面已大为扩展 高速加工 及 RP RT 等先进技术的采用已越来越多 模具标准件使用覆盖率及模具商品化 率都有较大幅度的提高 热流道模具的比例也有较大提高 另外 三资企业的 蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高 有些企 业已实现信息化管理和全数字化无图制造 模具的制造正在从过去主要依靠钳工的技艺转变为主要依靠技术 这不仅 是生产手段的转变 也是生产方式的转变和观念的上升 这一趋势使得模具的 标准化程度不断提高 模具精度越来越高 生产周期越来越短 钳工比例越来 越低 最终促进了模具工业整体水平不断提高 中国模具行业目前已有 10 多个 国家级高新技术企业 约 200 个省市级高新技术企业 与此趋势相适应 生产 模具的主要骨干力量从技艺型人才逐渐转变为技术型人才是必然要求 当然 目前及相当长一段时间内 技艺型人才仍十分重要 因为模具毕竟难以完全摆 脱对技艺的依靠 第一章 绪论 3 发达工业国家的模具正加速向中国转移 其表现方式为 一是迁厂 二是 投资 三是采购 中国的模具企业应抓住机遇 借用并学习国外先进技术 加 快自己的发展步伐 1 3 十一五 期间发展展望 展望未来 下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广 1 超大型 超精密 长寿命 高效模具将得到发展 2 多种材质 多种颜色 多层多腔 多种成型方法一体化的模具将得到发 展 3 为各种快速经济模具 特别是与快速成型技术相结合的 RP RT 技术将得 到快速发展 4 模具设计 加工及各种管理将向数字化 信息化方向发展 CAD CAE CAM CAPP 及 PDM PLM ERP 等将向智慧化 集成化和网络化方向发展 5 更高速 更高精度 更加智慧化的各种模具加工设备将进一步得到发展 和推广应用 6 更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展 随之将产生一些 特殊的和更为先进的加工方法 7 各种模具型腔表面处理技术 如涂覆 修补 研磨和抛光等新工艺也会 不断得到发展 8 逆向工程 并行工程 复合加工乃至虚拟技术将进一步得到发展 9 热流道技术将会迅速发展 气辅和其它注射成型工艺及模具也将会有所 发展 10 模具标准化程度将不断提高 11 在可持续发展和绿色产品被日益重视的今天 绿色模具 的概念已逐 渐被提到议事日程上来 零件的工艺性分析与工艺方案确定 4 第二章第二章 毕业设计任务毕业设计任务 外壳塑件的模具设计外壳塑件的模具设计 2 1外壳塑件的模具设计 外壳型零件如图 2 1 所示 图 2 1 外壳型零件 1 塑件材料为 ABS 平均收缩率为 0 75 2 5 万件 3 未注公差取 MT5 级精度 娄底职业技术学院毕业设计论文 5 第三章第三章 零件的工艺性分析与工艺方案确定零件的工艺性分析与工艺方案确定 3 1分析零件工艺性分析零件工艺性 图 3 外壳型零件 图 3 1 所示零件为壳型零件 对外观面的要求较高 且在装配时所需要的尺 寸要求也较高 对内部面的要求一般 尺寸也一般 对照客户给出的塑件产品图 分析产品要求后选取材料 通过了解产品的 用途 可以知道 它对耐老化 抗纵向弯曲强度和耐磨性等要求较高 而且还 必须具有良好的回弹性 抗切割性 所制成的成品外观光洁度 平滑度也具有 很高的要求 3 1 1 塑件选用材料分析及工艺特性 该材料为丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 ABS 基本特征 ABS 是由丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚而成的 这三种组分各 自的特性 使 ABS 具有良好的综合力学性能 丙烯腈使 ABS 有良好的耐化学腐 蚀及表面硬度 丁二烯使 ABS 坚韧 苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能 ABS 无毒 无味 呈微黄色 成型的塑料有较的光泽 密度为 0 9 0 23g cm ABS 有极好的抗冲击强度 且在低温下也在不迅速下降 ABS 有良好的机 零件的工艺性分析与工艺方案确定 6 械强度和一定的耐磨性 耐寒性 耐油性 耐水性 化学稳定性和电气性能 水 无机盐类对 ABS 几乎无影响 但在酮 醛 酯 中会溶解或形成乳浊液 ABS 不溶于大部分醇类 ABS 塑料表面受冰醋酸 植物油等化学药品引起开裂 ABS 有一定的硬度和尺寸稳定性 易于成型加工 经过调色可配成任何颜色 ABS 的缺点就是耐热性不高 连续工作温度为 70 左右 热变形温度 93 左右 且耐气候性差 在紫外线作用先易变硬发脆 塑料件性能 1 力学性能 屈服强度为 50Mpa 拉伸强度 38 Mpa 断裂 伸长率 35 拉伸弹性模量 1 8 弯曲弹性模量 1 4 弯曲强度 80Mpa 布氏硬 度 9 7HBS 密度 1 02 1 16g cm3 比体积 1 02 1 16 吸水性 0 2 0 4 熔 点 130 160 3 1 2 分析塑件的结构工艺性 塑件相对一般塑料件较大 其整体结构简单 尺寸测量方便 符合一般塑 件的设计要求 主要设计特征是内外抽芯机构 3 2 确定工艺方案 3 2 1 拟定模具结构形式 1 一模两腔 由于该产品为大批量生产 所以产用多型腔模具更为适合 可以提高生产 效率 降低塑件的整体成本 型腔数量的确定 一种方法是首先确定注射机的型号 根据注射机的技术 参数和塑件的技术经济要求 另一种方法是根据生产效率的要求和制件的精度 要求确定型腔的数目 按注射机的最大注射量确定型腔的数目 n kmp m1 m k 注射机的最大注射量的利用系数 一般取 0 8 mp 注射机最大注射量 g m1 浇注系统凝料量 g m 单个塑件的质量 g 经过计算和壳型零件的分析而确认 型腔的分布 由于型腔的排布与浇注系统密切相关的 所以在模具设计时 应该综合加以考虑 型腔的排布应使每个型腔都能通过浇注系统从总压力中均 等地分得所需要的足够压力 以保证塑料熔体能同时均匀的充填每个型腔 所 以用平衡式布置 娄底职业技术学院毕业设计论文 7 2 模具结构形式的确定 根据产品的要求和模具成本的计算等 决定用阴影曲面做分型面 采用合 理的模具结构进行设计 3 2 2 分型面的确定 选择分型面时 应有几项基本原则 1 分型面应选在塑件外形最大轮廓处 2 分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模 3 分型面的选择应满足塑件的外观面的要求 4 分型面的选择应要便于模具的加工制造 5 分型面的选择应有利于排气 最终采用阴影曲面做分形面 复合以上五点要求 娄底职业技术学院毕业设计论文 8 第四章第四章 塑料模具的设计塑料模具的设计 4 1 确定注射机的型号 根据塑料件的体积及主流道 分流道的容量来确定注射机的型号 图 4 1 壳型零件 4 1 1 塑件体积计算 根据 ProE Wildfire4 0 自带的测量工具测得该塑件的体积是 47 123cm3 塑件重量为 GS V r 47 123x1 2g 57g 式中 r 为塑料容重 ABS 的容种 r 1 2g cm3 根据塑件的计算重量或体积 选择设备型号规格 确定型腔数当未限定设备时 须考虑以下因素 机额定注射量 GB 每次注射量不超过最大注射量的 80 即 n 0 8GB Gj GS 式中 n 型腔数 Gj 浇注系统重量 g GS 塑件重量 g GB 注射机额定射量 g 浇注系统估算结果 第四章 塑料模具的设计 9 Vj 6 2x 0 5 2 2 12x 0 2 2 2 2x9x 0 2 2 2 1 85cm3 设 n 2 则得 GB nGS Gj 0 8 2x57 1 85x1 2 0 8g 145 28g 从计算结果 并根据塑料注射机技术规格表查表 还根据塑件精度 因为该 塑件精度一般 故采用一模两腔 即 n 2 所以生产批量该塑件属大批量生产 故选了一模两腔 4 1 2 注射机型号的确定 根据塑件注射量大小故选择注射机额定注射量 125 3 型号为 XS ZY 125 注射机的规格和性能 额定注射量 125cm3 注塞直径 42mm 注射压力 120Mpa 注射方式 螺杆式 锁模力 900KN 最大开合模行程 300mm 模具最大厚度 300mm 喷嘴孔圆弧半径 12mm 喷嘴孔的直径 4mm 4 1 3 注射量的校核 根据塑件注射量大小来选择额定注量 最大注射量的校核公式 nm m1 kmp 2 25 4 15 0 8 125 其中 n 型腔的数量 k 注射量最大注射量系数取 0 8 m 单个塑件体积 mp 注射机最大注射量 m1 浇注系统所需塑料体积 4 1 4 锁模力的校核 锁模力的校核公式 Fz P nA A1 Fp 120 80 2 8 103 0 26 7mm b 按钢度条件计算型腔底板厚度 h c pb4 E 1 3 式中 c 由型腔边长比 1 b 决定的系数 查表取值为 0 01251 b 塑件短边长度为 42 3mm 其它同上 h 0 0251x100 x42 34 2 06x105x0 07 1 3 13 174mm 由于是一模两腔 故底版厚 28mm 总板厚 30mm 通过对定模型腔的侧壁厚和板厚的尺寸计算 故选用模架 300 x294x230 其导柱 等件皆从模架中选取 c 型腔尺寸计算 1 塑件的平均收缩率计算 S Smax Smin 2 05 0 8 2 0 65 2 各尺寸计算由型腔径向尺寸计算公式 Lm 0 0z z 1 S Ls x 0 0z z 因塑件精度要求不高 故取 第四章 塑料模具的设计 15 x 0 5 得 40 0z 1 0 65 x40 0 5x0 0 38 00 38 5 40 278 00 076 36 0z 1 0 65 x36 0 5x0 28 00 28 5 36 1525 00 056 68 0z 1 0 65 x68 0 5x0 28 00 28 5 68 1265 00 056 46 0 0z z 1 0 65 x46 0 5x0 44 00 44 5 46 3195 00 088 由型腔深度公式 Hm 0 0z z 1 S Hs x 0 0z z 得 5 0 0z z 1 0 65 x200 0 5x0 74 00 74 5 200 93 00 148 d 型芯尺寸计算 1 塑件的平均收缩率 及精度要求和型腔一致 即 S 0 65 x 0 5 2 各尺寸的计算由型芯径向尺寸计算公式 Lm 0z 1 S Ls x 0z 36 0z 1 0 65 x36 0 5x0 38 0 038 5 36 6255 o0 076 46 0z 1 0 65 x46 0 5x0 5 0 05 5 46 991 o0 1 100 z 1 0 4 10 0 75 0 28 0 0 093 10 398 0 0 093 40 z 1 0 4 4 0 75 0 12 0 0 04 R4 102 0 0 04 50 z 1 0 4 5 0 75 0 12 0 0 046 5 574 0 0 046 由型芯深度公式 Hm 0z 1 S Hs x 0z 28 0z 1 0 65 x28 0 5x0 12 0 012 5 28 57625 o0 024 4 5 2 成型零部件的强度与刚度计算 整体式矩形型腔结构与组合式型腔相比刚性大 底板与侧壁为一整体 这 样型腔底部不会出现溢料间隙 所以在计算型腔时 变形量的控制主要是为了 保证塑件尺寸精度和顺利脱模 1 体式矩形型腔侧壁和底板厚度计算 整体式矩形型腔侧壁厚度计算 娄底职业技术学院毕业设计论文 16 1 按刚度条件计算 S 25 CPH14 E 1 3 0 57 30 424 2 06 105 0 04 1 3 5 56 合格 式中 C 由 H1 l 决定的系数 查 塑料成型工艺与模具设计 表 6 6 p 型腔内容体的压力 50MPa E 钢的弹性模量 2 06 105Mpa 允许变形量 mm 2 按强度条件计算侧壁厚度 S 25 PL4 1 Wa 2 1 2 30 1174 1 0 197 2 160 1 2 10 52 合格 式中 Wa 抗弯截面系数 见 塑料成型工艺与模具设计 表 6 6 许用应力 160Mpa a 矩形成型型腔的边长比 a b l 2 整体式矩形型腔底板厚度的计算 1 按刚度条件计算 h 21 C Pb4 E 1 3 0 0251 30 75 2 06 0 04 1 3 10 4 合格 式中 c 由型腔边长比 l b 决定的系数 查 塑料成型工艺与模具设计 表 6 7 2 按强度条件计算底板厚度 整体式矩形型腔底板的最大应力发生在短边 与侧壁交界处 按强度条件 底板厚度的计算为 h 21 a Pb2 1 2 0 4256 50 452 160 1 2 16 41 合格 式中 a 由模脚 垫块 之间距离和型腔短边长度 l 所决定的系数 查 塑 料成型工艺与模具设计 表 6 8 4 6 推出机构设计 4 6 1 采用推杆推出 截面成圆形 在推杆固定板上的孔应为 d 1mm 推杆台肩部分常为 d 5mm 推杆工作部分与模板或型芯上推杆孔的配合常采用 H8 f 的间隙配合 视推杆直 径的大小与不同的塑件品种而定 推杆的材料采用 T8A 热处理要求 HRC50 54 推杆工作端配合部分的粗糙度 Ra 取 0 8 m 第四章 塑料模具的设计 17 圆形推杆直径的 d 6 4 6 2 推杆位置的选择 1 推杆的位置应选择在脱模阻力最大的地方 2 塑件各处的推模阻力相等时需均匀布置 以保证塑件推出时受力均匀 塑件 推出平稳和不变形 应考虑推杆本身的强度和刚度 4 7 合模导向机构设计 4 7 1 导柱的设计 用于动模与定模间或推出机构零件的定位与导向 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出 8 12mm 以免出现导柱末导正方向 而型芯先进入型腔的情况 导柱为国家标准 GB4169 4 84 带头导柱的规格 导柱的材料为 T8A 淬硬到 HRC50 55 尺寸如图 4 5 所示 图 4 5 导柱 4 7 2 推杆的设计 1 推杆的形状采用直通式推杆 尾部采用台肩固定 2 推杆的工作端面形状采用圆形 娄底职业技术学院毕业设计论文 18 3 推杆的材料采用 T8A 热处理要求 HRC50 55 推杆工作端配合部分的粗糙度 Ra 取 0 63 m 4 尺寸如图 4 6 所示 图 4 6 推杆 4 7 3 复位杆的设计 复位杆的形式及尺寸如图 4 7 材料 T8A 图 4 7 复位杆 4 8 温度调节系统 冷却水道的布置应做到回路系统内流动的介质能充分吸收成型塑件所传导 的热量 使模具成型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 1 冷却水道应尽量多 截面尺寸应尽量大 2 冷却水道离模具型腔表面的距离一般取 10 15mm 3 冷却水道出入口的布置 4 冷却水道应沿着塑料收缩方向设置 第四章 塑料模具的设计 19 5 冷却水道的布置应避开塑件易产生熔接痕的部位及避开导柱孔 螺钉孔 销 钉孔 经综合考虑在定模板设置两条直通式 2 8 的冷却水道 其水嘴如图 4 8 图 4 8 冷水道水嘴 娄底职业技术学院毕业设计论文 20 第五章第五章 总结与展望总结