水箱盖注塑模具设计【全套含有CAD图纸三维建模】
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水箱
注塑
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I摘要本次课题的主要研究水箱盖注塑模具的设计，该塑件选用 ABS 为注塑的材料。该套模具的设计首先要明确设计的大纲与思路，要了解各种塑料的性能与应用领域，并能准确选取材料。本次课题主要从塑件的选材、成型、模具的结构设计、各个机构部分的尺寸设计、模具的尺寸计算、注塑机的选择等方面进行分析设计。根据本次课题设计一套加工水箱盖的模具，从而实现加工生产自动化提高生产力，大批量生产。关键词：水箱盖；ABS；尺寸计算；分析设计。目 录前言 .11.塑件分析 .21.1 外形精度分析 .21.2 精度等级分析 .22.塑件成型分析 .32.1 成型工艺分析 .32.2 选材 .32.3 成型工艺参数选取 .33.模具成型与结构设计 .43.1 型腔设计 .43.2 分型面设计 .43.3 浇注系统的设计 .53.3.1 浇口的选取与确定 .53.3.2 主流道、分流道设计 .53.4 复位杆设计 .53.5 推出机构设计 .63.6 排气系统设计 .63.7 运水系统设计 .74.模具尺寸设计与注塑机选取 .84.1 模架的选取 .84.2 抽芯、斜顶机构尺寸计算 .94.2.1 抽芯机构尺寸计算 .94.2.2 斜顶设计 .10II4.3 型芯、型腔尺寸计算 .104.3.1 型腔尺寸设计 .104.3.2 型芯尺寸设计 .114.4 注塑机的选取 .124.4.1 注射量的确定 .124.4.2 注塑机选择 .134.4.3 锁模力校核 .134.4.4 开模行程校核 .145.模具图绘制 .15结论 .16致谢 .17附录 .18参考文献 .19 0前言近年来，随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，塑料制品的范围也在不断扩大，如：家用电器、仪器仪表，建筑器材，汽车工业、日用五金等众多领域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。中国作为一个发展中大国，处处离不开高效率的模具生产加工。而塑料产品更是与我们的生活息息相关，生活中的各种塑料产品都离不开注塑模的加工制造。塑料产品因为加工方便，成本低，应用广泛等特点逐渐被大众使用，同时也渐渐替代了一些成本高的金属产品。所以我国更应该加强塑料制造业的发展，努力实现科技创新，从而带动中国的经济发展，争取把中国打造成工业强国。 11.塑件分析该塑件为水箱盖，作为水箱上表面的盖子使用，如图 1-1 所示。图 1-1 塑件 2D 图1.1 外形精度分析由塑件外形及功能可知该塑件表面质量要求不高，其内表面要求光洁无划痕、无气泡、无起皱，外表面粗糙度可取 Ra6.3。侧孔与内凸表面光洁无毛刺。1.2 精度等级分析该塑件要求大批量生产，且精度等级取 MT7级，精度要求较低，因此取材料 ABS，便于批量生产，注塑成型。 22.塑件成型分析2.1 成型工艺分析该塑件外形为矩形四边带圆角，上表面中间有通孔，侧边小圆孔，内边有凸台，尺寸要求较低，壁厚 2mm，侧边小孔壁厚为 1mm，适合注塑成型。2.2 选材该塑件的材料选用 ABS，其抗冲击性、耐热性、耐低温性能优良，另外还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽度好的特点，便于注塑成型。该产品为大批量生产，故成型方式可选用注塑成型。2.3 成型工艺参数选取成型工艺参数可参照表 2-1。表 2-1 成型工艺参数表名称 规格注塑机类型 螺杆式转速 30-60r/min喷嘴温度 180-190料筒温度前料筒温度中料筒温度后200-210210-230180-200模具温度 50-70注射机压力 70-90MPA保压压力 50-70MPA注射时间保压时间冷却时间3-5s15-30s15-30s总周期 40-70s 33.模具成型与结构设计3.1 型腔设计从塑件外形可以看出塑件侧边有小孔，且精度较高，内边有凸台，所以采用侧抽芯、斜顶的方法注塑成型。塑件内表面精度要求较高，且内外表面均要求光洁无划痕、毛刺。综上所述可知该套模具应选择一模一穴，型腔布局如图 3-2 所示。图 3-1 型腔布局 3D 图3.2 分型面设计根据产品图可分析出该塑件的分型面应选取在塑件最大截面处、便于模具的加工制造，故选取塑件产品的下表面，这样有助于产品的成型与取件，并且能够保证其表面质量，如下图 3-2 所示。图 3-2 分型面 3D 图 43.3 浇注系统的设计3.3.1 浇口的选取与确定该塑件是一模一穴且上表面有直径为 18mm 的通孔，因此浇口位置应放在通孔的边缘，并选取矩形浇口，浇口尺寸为 1.2mm1.2mm1mm。如图 3-3 所示。3.3.2 主流道、分流道设计从塑件结构可得知，主流道应垂直于塑件上表面，并布置在模具的中心位置。分流道选用圆形道与塑件平行并垂直于主流道，圆形道直径为 4mm，长度为 14mm。如下图 3-3、图 3-4 所示，摆放的位置如图 3-5 所示。图 3-3 浇注系统 3D 图 图 3-4 浇注系统 2D 图3.4 复位杆设计由于考虑到模具开模后仍能回到原来位置，应在本套模具中增加复位机构。复位机构的零件包括复位杆与弹簧，并采用压肩式固定方式固定复位杆，四角对称布置，具体设计见下图 3-5 所示。图 3-5 复位机构 3D 图 53.5 推出机构设计本塑件外形为矩形，为使塑件能均匀受力推出，故选取推件杆直径为 6mm，长度为顶针板到塑件的高度为 56mm。推件杆位置选择应在脱模阻力大的位置，便于塑件均匀受力推出，布置如下图 3-6、图 3-7 所示。图 3-6 推出机构 3D 图 图 3-7 推出机构 2D 图3.6 排气系统设计该塑件在成型过程中，要先排出型腔内原有空气与成型时塑件受热产生的气体，若不能及时排出，可能造成因填充不足导致表面有气泡产生、表面轮廓起皱等状况。 设计排气系统还是有必要的。由于该塑件形状较小且模具也较小，因此型腔的排气可以靠分型面与型芯的间隙来进行排气或者通过顶针与型芯的配合间隙排气。 63.7 运水系统设计ABS 属于中等粘度材料，其成型温度与模具温度分别为 200和 50-80，所以模具温度初步选定为 50，用常温水对模具进行冷却。型芯与型腔的内部略微复杂，故选用环绕式水路，如图 3-8、图 3-9 所示，并在冷却水槽周围设计上密封圈，对水路的运行进行有效地密封。图 3-8 水路 3D 图 图 3-9 水路 2D 图 74.模具尺寸设计与注塑机选取4.1 模架的选取根据 UG 分析得出塑件最大投影面积 S=3603mm。根据表 4-1 与图 4-1 可确定出模架的基本尺寸。表 4-1 普通塑件模具模架与镶块大小表（经验数据表）图 4-1 模架与镶块尺寸确定图由上表可得出： 8A=45 B=25 C=40 H=40 D=25 E=25结合表 4.1-1 与图 4.1-1 最终确定模架尺寸大小如下：上模座板 25020025A 板 20020040B 板 20020040C 板 2007038下模座板 250200254.2 抽芯、斜顶机构尺寸计算4.2.1 抽芯机构尺寸计算从塑件外形可以看出该塑件侧边有小孔，这时需要给模具设计一个抽芯机构，便于塑件更好的成型。由于塑件侧孔尺寸较小，所以抽芯的镶块与滑块连在一起设计加工完成，具体设计尺寸图如图 4-4 所示。图 4-4 滑块 2D 图 94.2.2 斜顶设计由于塑件的内表面有凸台，不方便一次注塑成型，所以还要再添加一个斜顶从而便于内凸的成型。根据斜顶的运动方向，可行空间确定斜度，斜顶角度一般不超过 12，这里我取 8。同时要注意斜顶的运动方向，避免挂斜顶。具体设计尺寸如图 4-5 所示。图 4-5 斜顶 2D 图4.3 型芯、型腔尺寸计算4.3.1 型腔尺寸设计该套模具为中小型模具，在设计型腔尺寸时应使用中小型的模具型腔计算公式。型腔的内表面是与塑件外表面相贴合，所以尺寸标注时应采用正公差标注，计算设计尺寸可由以下公式得出。 203 4mxxCDLLS式中 L m型腔基本尺寸塑件平均尺寸SCD 塑件平均收缩率X 修正系数型腔的深度尺寸也可以经过公式算得 10203mxxCDHS式中 H m型腔深度尺寸SCD 塑件平均收缩率SCD 塑件平均收缩率实际生产中，我们常按照塑件进行收缩缩放得到型面，型腔外形结构尺寸按照强度公式计算，这里我们取经验值，如图 4-2 所示。图 4-2 型腔图4.3.2 型芯尺寸设计型芯尺寸与型腔的设计大同小异，型芯的外表面与塑件内表面贴合，且精度要求较高，标注的公差尺寸采用负公差。由公式： 203 4mxxCDLlS可得出型芯的外形尺寸。再由公式： 11203mxCDhhS得出型芯的高度尺寸。实际生产中，我们常按照塑件进行收缩缩放得到型面，型腔外形结构尺寸按照强度公式计算，这里我们取经验值，如图 4-3 所示。图 4-3 型芯图4.4 注塑机的选取4.4.1 注射量的确定该塑件是一模一穴，通过 UG 分析计算得出塑件单个体积 V=10cm查阅相关资料得出 ABS 密度为 =1.01g/cm，所以注射量m=V=10cm1.01g/cm=10.1g 124.4.2 注塑机选择经计算得出注射量为 10.1g，所以从表 4-2 可选取 XS-ZS-22 型号注塑机。4-2 国产注射机部分主要技术参数表型号 XS-ZS-22 XS-Z-30 XS-Z-60 XS-ZY-125G54-S-200/400SZY-300 XS-ZY-500一次注射量/cm 20，30 30 60 125 200-400 320 500螺杆直径/mm 20，25 28 38 42 55 60 65注射压力/Mpa 75，117 119 122 119 109 77.5 104注射方式 双柱塞 柱塞式 柱塞式 螺杆式 螺杆式 螺杆式 螺杆式锁模力 /KN 250 250 500 900 2540 1400最大注射面积/cm 90 90 130 320 645 1000最大开合模行程/mm 160 160 180 300 260 340 500模具最大厚度/mm 180 180 200 300 406 355 450模具最小厚度/mm 60 60 70 200 165 130 3004.4.3 锁模力校核由于高压塑料溶体充满型腔时会产生一个沿注射机轴向的很大推力，这个力应小于注射机的公称锁模力，否则会产生溢料的现象。锁模力大小与投影面积、型腔内的压力有关。由公式F 锁 PA 分式中 F 锁 注射机公称锁模力P 型腔压力A 分 塑件和浇注系统在分型面上的垂直投影面积用 UG 分析得出 A 分 =3603mm，查阅相关资料得 ABS 型腔压力 P =60Mpa所以 PA 分 =3603mm60Mpa=216KN由表 4-2 得锁模力 F 锁 =250KN， 即 F 锁 PA 分故锁模力符合要求。 134.4.4 开模行程校核开模行程 S 指模具开合过程中动模固定版的移动距离。注射机的开模行程是有限制的，制品从模具中取出时所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离，否则制品无法从模具中取出，因此要进行开模行程的校核。由公式 H C H 1 + H2 则 SH m + H1 + H2 +（5-10）mm式中 S注射机的最大开模行程H1塑料脱模距离H2包括流道凝料在内的塑件高度HC抽芯距Hm塑件的厚度代入上式得 160mm100mm，故开模行程符合设计要求。 145.模具图绘制图 5-1 模具总装配图该模具采用大水口，无垫板，无推件板，型芯、型腔用螺钉锁紧，侧浇口，一模一件，推件杆推件，复位杆复位，拉料杆采用 Z 字形式。工作原理：合模时，在导柱 13 和导套 12 的导向作用下，注射机的合模系统带动动模部分向前移动，使模具闭合，并提供足够的锁模力锁紧模具。在注射液压缸的作用下，塑料溶体通过注射机喷嘴经过模具浇注系统进入型腔，待溶体充满型腔并经过保压、补缩和冷却定型后开模；开模时，注射机合模系统带动动模向后移动，模具从动模和定模分型面分开，塑料包在凸模 15 上随动模一起后移，同时拉料杆 17 将浇注系统主流道主流道凝料从浇口套中拉出，开模行程结束，注射机液压顶杆推出底针板 2，推出机构开始工作，推件杆 16 和拉料杆 17 分别将塑件及浇注系统凝料从凸模 15 和冷料穴推出，至此完成一次注射过程。合模时，复位杆使推出机构复位，模具准备下一次注射。 15结论作为一名即将毕业踏入社会工作的应届毕业生，通过这次毕业设计论文的编写与2D、3D 图的绘制，让我对塑料模具的认识更加清晰明确，同时也能熟练的操作运用Caxa、AotoCAD、UG 等绘图软件。本次设计对我来说也是一次突破性的历程，自己独立编写，独立完成要保证质量的同时也要保证查重率，相对于以往的随便设计增加了些许难度，当然这样也就更具有挑战性，才能让自己知道自己的水平在哪个高度，从而发现自己的不足，让自己有前行的动力。在这样反反复复的编写与修改下，自己也在不断的进步，虽说进步的空间比较小，但是也会感到开心，因为又学会并掌握了一项新技能。成长是一个不断学习，不断总结归纳，不断完善的过程，这样才能丰富、充实自己，才能更好地运用自己的知识与才能去做好每一件事，哪怕只是一件小事，都要认真对待。本次设计让我知道过程的重要性，不管
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