044-儿童手表表壳注塑模具设计【含模具三维】
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毕业设计（论文）中期报告题目：电子石英表表盖注塑模具设计1.设计（论文）进展状况本设计已经完成以下内容：（1） 对于在开题报告中，老师对我总设计草图，开题报告中提出的相关问题，我修改了平面图、剖面图，通过指导老师的检查；完善了开题报告的内容和格式。（2） 根据相关规定、规范和原则，完成了塑件的材料选择及其工艺性的了解，成型方案的拟定和模架的选择，外文文献的翻译，塑件总装配图初步的绘制。具体完成情况如下：1.1 塑件原材料的分析图1 塑件图（1）该制品所用材料为 ABS 塑料，其是由三种单体聚合而成，故而它有三种单体的综合性能。ABS 塑料具有较高的冲击强度和表面硬度以及耐磨性，适合旋手柄的使用需求。另外，它具有化学稳定性和良好的节电性能，制品的尺寸稳定性好，表面光泽，可抛光和电镀。（2）ABS 塑料有较好的成型性能，它的流动性较好，成型收缩率较小，比热容较低，塑化和凝固效率高，利于制品的成型，但是 ABS 塑料的吸水性大，成型前必须干燥，干燥时采用负压沸腾干燥。1.2 分型面的选择分型面为定模和动模的分界面，每个塑件的分型面可能有一种，也可能有几种选择。合理的选择分型面是使塑件能完好的成型的先决条件。选择分型面应考虑以下几个原则：（1）分型面应选在制品最大截面处；（首要原则）（2）分型面的痕迹不影响制品的外观；（3）浇注系统，特别是浇口能合理安排；（4）有利于排气；（5）使推杆的痕迹不露在塑件的外观表面上；（6）使塑件开模后留在动模上，便于推出机构的设置；（7）尽可能满足使用要求且容易脱模；（8）尽量减小制品在合模方向上的投影面积，以减小所需的锁模力；（9）有利于简化模具结构，保证制品的尺寸精度；（10）长型芯置于开模方向上；开题报告中拟采用的表盖下表面为分型面，没有就考虑到表盖下表面有一倒角结构，这些会使分型面不整齐，所以换做上表面为分型面，如图所示图 2 分型面的选择1.3 浇口的设计浇口又叫进料口，是连接分流道与型腔的通道。它有两个功能：一是对塑料熔体流入型腔起着控制作用；另一个是当注射压力撤销后封锁型腔，使型腔中尚未固化的塑料不会倒流。常向的浇口形式有直接浇口，侧浇口，点式浇口，扇形浇口，圆盘式浇口，环形浇口等。根据浇口选用原则及塑件的特点为保证塑件表面质量及美观效果，采用侧浇口。1.4 型腔的排列方式的确定（1） 塑件尺寸精度（2） 模具制造成本（3） 注塑成形的生产效益（4） 制造难度本设计根据塑件结构的特点，考虑型腔布局方式，采用一模两腔的模具结构，这样比一模一腔模具的生产效率高，同时结构更为合理。图 3 型腔布局图1.5 利用 AutoCAD 软件绘制出装配草图，如图 4：图 4 装配草图2.存在问题及解决措施存在的问题：在本设计里涉及到了许多非标准件的选用，虽然之前接触过，但在综合考虑结构和经济等方面还有所欠缺。我会认真的参考资料积极地和同学讨论，向老师请教。还有就是软件画图存在问题不能完全按照计算结果画出相一致的图。解决措施：继续完善计，从图中改进，优化设计，以求更加准确。3.后期工作安排（1）对所确定的实施方案进行全面的、系统的设计与分析。（2）修改完善装配图。（3）撰写说明书，完成毕业设计的其余部分。（4）完成论文的录入排版，准备答辩。（5）毕业答辩，装订论文。指导教师签字：年 月 日本科毕业设计(论文) 题目：电子石英表表盖注塑模具设计01 绪论1.1选题的背景和意义塑料行业是20世纪发展最快的行业，也是21世纪最有前途的行业门类之一。塑料的发展直接导致了塑料模具的发展。在现代生产制造技术中，模具的使用很广泛，模具技术的水平在很大程度上反映了整个国民经济中的发展程度，随着塑料在机械，电子，国防，交通，建筑，通讯，农业，轻工和包装等各个行业的广泛应用，对塑料模具的需求量也日益增加，塑料模具在国民经济中的重要性也就越来越突出，上世纪90年代，我国塑料技术的发展进入了一个全新的阶段。随着塑料工业的发展，塑料制品在工业及日常生活中使用越来越大，因此对塑料模具设计人员的需求也在逐年的增加。同时对设计的人员的先进的设计思维、掌握较多先加工技术以及加工工艺也是非常必要的。作为学习模具专业的学生，我们有必须以提高自己的基础理论为前提，为促进我国工业提高标准化水平而做出自己的贡献。纵观世界经济的发展，模具工业在经济繁荣和经济萧条时代都不可或缺。经济发展较快时，产品畅销，自然要求模具能跟上；而经济发展滞缓期，产品不畅销，企业必然想法设法开发新产品，这同样会给模具带来强劲需求。因此，国内外行家都称现代模具工业是不衰的工业。模具毕业设计是模具专业最为重要的环节之一，同时它也是最后的一个关键教学环节。它是由学生过渡到生产的一步，由学校走向工厂的桥梁。是我们第一次系统地把所学理论应用在实际生产。通过此次的毕业设计制造的各个环节有了更加深入明确的了解从而培养和提高设计的能力。毕业设计的目的有两个，第一个目的是让我们掌握模具设计的基本技能，如绘图，计算，查阅设计资料和手册。熟悉国标和各种标准的能力，能够熟练运用CAD，Pro/E。进行绘图。第二个目的是了解和掌握模具设计与制造的工艺，从而独立的设计一般的塑料模具，为走出学校走向社会打下基础。本人设计的这副模具是闹钟后盖塑料成型模具,在设计过程中我是按照循序渐进的方法，严格按照设计要求去做，力求数据准确，结构合理，在保证合乎塑料件要求的同时，力求结构简单。但是由于本人的实践经验不足，因此考虑的问题可能有些地方不是很全面，设计中难免会出现错误，还望各位老师和同学指正。在此，我在这里衷心的感谢老师对我的指导和同学对我的帮助。361.2我国塑料模具的发展20世纪80年代前，很多模具是靠钳工用手打磨出来的；90年代，由于引入了数控加工机床、edm等较先进的设备，大大地提高了模具的生产工艺水品，生产周期及模具的品质也有了很大的缩短和改进。近年来，我国模具工业的技术水平取得了长足的发展。当前，国内已经能生产精度达2微米的精密多工位级进模，工位数最多已达160个，使用寿命12亿次，大型模具、精密塑料模具和部分汽车覆盖模具都已经达到了很高的水平，在模具工业总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其他各类模具约占11%。 我国模具工业从起步到飞跃发展, 历经了半个多世纪, 近几年来, 我国模具技术水平有了很大的发展和提高; 大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了一个新台阶, 模具质量及寿命明显提高, 模具交货期大大缩短。模具CAD/CAE/CAM技术广泛地得到应用, 并开发出了自主版权的模具CAD/CAE/CAM软件。电加工、数控加工在模具制造技术发展中发挥了重要作用。尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。1.3未来我国模具行业发展措施高新技术蓬勃发展的今天，为保证属高新技术产业的模具工业快速发展，模具行业中许多共性技术也必须共上一层楼，应不断开发和推广应用并积极应用高新技术。 主要措施如下：a. 开发拥有自主知识产权。适合于我国国情，具有较高水平的模具设计、加工及模具企业管理的软件，不断提高软件的智能化、集成化程度，并推广应用。b. 推广应用高速、高精加工技术并研制相应设备。高速高精加工包括高速高精切削加工和高速高精电加工及复合加工等。在未来15年左右的时间里，我国机床行业应向模具行业逐步提供适合于模具高速高精加工的相应设备，如有可能，建议开发拥有自主知识产权、精度能达到0.0001mm的高精度模具制造设备。c. 快速原型和快速经济模具制造新技术的进一步开发、提高和应用。d. 大力发展和推广信息化、数字化技术。例如：逆向工程、冰箱工程、敏捷制造技术的研发及推广应用;包括大型级别进模及高精度和搞复杂性的高技术含量的先进模具三维技术和制造技术的研发；包括冲压工艺设计系统、模具型面设计系统、成型分析系统、磨具结构系统、模具CAM系统和冲压专家咨询系统的车身磨具系统数字化设计制造系统的研发；模具的集成、柔性及自动加工技术和网络虚拟技术等。e. 磨具制造新工艺、新技术。模具制造的节能、节材技术，模具热处理、表面光整加工和表面处理新技术等。f. 高性能模具材料的研制、系列化及其正确选用4。 2 零件分析2.1零件的工艺分析2.1.1 设计塑件时必须考虑的几个方面的问题：a. 塑料的物理机械性能，如强度，刚性，弹性，吸水性等。b. 塑料的成型工艺性。c. 塑料成型所导致冲模流动，排气，补缩等。d. 塑件在成型后的收缩情况以及收缩率差异。e. 模具的总体结构，以及脱模的复杂程度。f. 模具零件的形状和制造工艺。塑件的设计主要包括塑件的形状，尺寸，精度，表面光洁度，壁厚，斜度，以及塑件上的加强筋等的设计。2.1.2 尺寸和精度：由于该塑件是不规则形状，尺寸和精度要求不是很高，所以经分析选择一般精度等级12级精度。2.1.3 塑件的形状： 图2.1 塑件图该塑件为圆形带有不规则轮廓，但在分模方向没有阻碍，容易模塑，所以采用单分型面，塑件外表面本身带有侧孔，需要用的外向侧抽芯。2.1.4 塑件的臂厚：塑件的壁厚对塑件的质量影响很大，壁厚过小，成型时流动阻力大，大型复杂制品就难以充满型腔，壁厚过大，不但造成原料的浪费，而且对热固性材料成型来说增加了压塑的时间，而且容易造成固化不完全，对热塑性材料来说就回增加冷却时间，所以初步估计为该塑件壁厚约为1.03.0mm。 2.2 塑件选材2.2.1零件的材料ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上百种不同品质的ABS材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。该塑件采用ABS树脂，起成型特点流动性中等，吸湿性打算，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件必须经过长时间的预热干燥，溢边值0.04毫米，高模温，但是料温过高容易分解，对精度的要求较高的塑件，模温适合取50-60摄氏度，对光泽，耐热塑件，模温取60-80摄氏度。注射压力高于聚苯乙烯。用螺杆式注射机成型时，料温为180-230摄氏度，注射压力也比较大。而且有很好的抗冲击强度和良好的机械强度以及一定的耐磨性。收缩率为0.4%-0.7%。质量密度为1.09克每立方厘米。 表2.1 ABS塑料主要性能指标名称单位数值密度(g/cm3)1.041.06熔 点130160热变形温度45N/cm6598弯曲强度Mpa80拉伸强度MPa3549拉伸弹性模量GPa1.8硬度HRR6286收缩率%0.40.8缺口冲击强度kJ/m21120弯曲弹性模量Gpa1.4压缩强度HRR6286体积电阻系数cm1013击穿电压Kv.mm-115介电常数60Hz塑件收缩率与模具尺寸的关系注塑件脱模后的尺寸要比模具零件的相应尺寸小。这是由于注塑成型过程中熔融塑料产生收缩造成的。成型塑件的收缩率是一个与多种因素有关的量。通常，塑料的收缩率是有生产厂家按照某一实验标准给定的成型工艺，经过实验后给出一个取值范围。实际过程中的成型工艺不可能完全与实验条件相同，因此，对具体的塑件，要根据其成型工艺选择收缩率范围内适当的值，一般是取塑件收缩率的平均值。在选择塑件收缩率值时要注意，厚壁塑件（壁厚在3mm以上）按给定收缩率范围的上限取值，而薄壁塑件（壁厚在1mm以下）按给定收缩绿范围的下限取值。成型收缩率与模具和塑件尺寸有下述关系式 (2.1) 式中，k为成型收缩率；为模具尺寸（mm）；为塑件尺寸（mm）。前人已经为我们总结了常用的塑料常用收缩率，对于生产性的塑件，实际已经证明，这些数据已经能够应付实际的生产要求了。即使对于精密塑件也给予了其它方面的补偿。故而，对于实际的生产只要按照经验数据就可以满足生产要求了。表2.2给出常见塑料的收缩率，以备查询：表 2.2常用塑料的收缩率塑料名称聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯聚苯乙烯聚碳酸脂尼龙ABS聚甲醛缩写PEPPPVCPSPSN6ABSPOM计算收缩率1.5-3.61.0-2.50.6-1.50.6-0.80.5-0.80.8-2.50.4-0.81.2-3.03 塑件的体积估算和注塑机型号的选择3.1 估算零件体积及质量根据Pro/e软件模型分析得:单个零件的体积为 V塑=5.75cm流道凝料V=0.5 V塑(流道凝料的体积(质量)是个未知数,根据手册取0.5 V塑来估算,塑件越大则比例可以取的越小)；由此初步确认此模具为一模两腔，即n=2，故所有的总体积为 V总=5.752+20.55.75=17.25cm3因为ABS的平均密度为p=1.05 g/ cm3则m全=pv （3.1） =1.0517.25 =18.11g 3.2注射机的类型和规格注射机的类型和规格有很多，按结构形式可分为机的类型和规格有很多，按结构形式可分为立式，卧式和直角式三类，国产卧式注射机一标准化和系列化。这三类不同的结构形式的注射机的特点如下：立式注射机的螺杆垂直装设，锁模装置推动动模板也沿垂直方向移动，优点是占地面积小，安装或拆卸小型模具很方便，容易在动模上安放嵌件，嵌件不容易倾斜或坠落。缺点是制品自模中顶出后不能靠重力下落，需要靠人工取出，有碍于全自动操作。此类是注射机注射量一般均在60克以下。卧式注射机是目前使用最广，产量最大的注射成型机，其注射柱塞与螺杆合模运动均沿水平方向布置，并且多数在一条线上（或相互平行。优点是机体比较低，容易加料和操作，制件顶出模具后可自动坠落，所以容易实现全自动操作，机床中心比较低，安装稳妥。其缺点是模具的安装比较麻烦，嵌件放入模具有倾斜或下落的可能，机床的占地面积大。具体特点有 ：a. 即使是大型机由于机身低，对于安置的厂房无高度限制。b. 产品可自动落下的场合，不需使用机械手也可实现自动成型。c. 由于机身低，供料方便，检修容易。d. 模具需通过吊车安装。e. 多台并列排列下，成型品容易由输送带收集包装。直角式注射机的注射螺杆或柱塞与合模运动方向相互垂直，这种注射机的重要优点是结构简单，便于自制，适合单件生产，中心不允许留有浇口痕迹的平面制件，同时长利用开模时丝杆的转动来拖动螺纹型芯或螺纹型环旋转，以便脱下塑件。缺点是机械传动无准确可靠的注射和保压压力和锁模力，模具受冲击震动比较大。根据注射机的最大注射量初步选择型号为XZA-YY60的注射机，注射量表示法是用注射机的注射容量（单位：cm3）表示注射机的规格，以标准螺杆注射时的80%理论注射量表示。XS-ZY中X表示成型、S表示塑料、Z表示注射、Y表示预塑式。 XZA-YY60的注射机其工艺参数如下：额定注射量 62mm 螺杆（柱塞）直径 35mm 注射压力 138.5Mpa 注射行程 80mm 注射方式 螺杆式 锁模力 440KN 模具最大厚度 250mm 模具最小厚度 150mm 顶出形式 两侧设有顶杆，机械顶出 拉杆空间 330x300mm3.3 注射机有关工艺参数的校对3.3.1最大注射量的校核注射机的最大注射量标志着注射机所能加工塑件的最大重量或体积，选择注射机时，必须保证塑件所需的注射量（包括浇注系统及飞边在内）小于注射机允许的最大注射量，一般占注射机最大注射量的80%以内。否则，就会使塑件成型不完整或内部组织疏松，塑件强度降低。当注射机的最大注射量以最大注射容积标定时，注射机的最大注射容积应等于或大于成型塑件所需塑料的体积即： (4.1)式中，注射机最大注射量（公称容积，cm3）取62；塑件所需塑料的体积（包括浇注系统凝料及飞边在内，cm3）；注射机最大注射量利用系数，一般取KL=0.8。因塑料的容积（体积）与其压缩率有关，故所需塑料的体积为： 式中，塑料的压缩率,查表得1.6 塑件的体积（包括浇注系统凝料及飞边在内，cm3），取17.25cm3； 代入上式得： 0.862=49.617.25cm3 经校核符合最大注射量要求。3.3.2 锁模力：A浇注塑料和塑件的最大投影面积:A=6358.52 =12717mm320cm2 符合要求;根据公式P腔AP机 A=63.4cm2P腔：F=263.4=126.8KN900KN。既型腔投影面积所需锁模力小于注射机的额定锁模力p。3.3.3 注射机压力的校核塑料成型压力p成p机p成=70140MPa120Mpa即：塑件的注射压力小于注射机额定压力。3.3.4 最小模具厚度与最大模具厚度校核安装模具的最大厚度和最小厚度均有限制，所设计的模具的总高度应在最大模厚与最小模厚之间，以外形设计尺寸须在注射机根（或二根拉杆之间），既：150H模250但此处H模=251，该注塑机型号不满足要求。故此选择注射机为XS-ZY-125，其工艺参数如下：表3.1 注塑机工艺参数注射机的工艺参数表额定注射量：125cm螺杆直径：42mm注射压力：120M Pa注射行程：115 mm合模力：KN900KN最大成型面积：320cm2最大开模行程：300mm模具最大厚度：300mm模具最小厚度：200mm 4 浇注系统的设计4.1 主流道衬套的设计在卧式注射机的模具中，主浇道应设计成垂直的分型面，为了使凝料从主流道拔出，故设计成圆锥形，要有2度到6度的锥角，内壁有8以上的光洁度，其小端直径常见为4mm-8mm，看制品重量和补料需要而定，但是小端直径应大于喷嘴直径约1mm，否则主流道中的凝料将无法顺利脱出，主流道的 长度由定模板厚度而定的。由于主流道要与高温的塑料和喷嘴反复的接触和碰撞，所以模具的主流道部分常设计成可以拆卸更换的主流道衬套，以便选用优质钢材进行加工和热处理，主流道与喷嘴接触处多作成半球形的凹坑，二者严密的配合，以避免高压以至塑料从缝隙处溢出。一般凹坑的半径R2应比R1大1-2毫米。主流道衬套大端的圆凸出定模端面5-10毫米，并与注射机定模板的定位孔成功配合，起定位环作用，所以设计成为图纸所示。图4.1 主浇道4.2 冷料井和拉料杆的设计卧式注射机用模具的冷料井，设立在主流道正对面的动模上，该模具采用带Z型头拉料杆的冷料井，分模时，就可以将该凝料从主流道中拉出，拉料杆的根部是固定在顶出板上的，所以在制件顶出时，冷料也一同被顶出。制造也方便。图4.2 冷料井4.3 分流道的设计该模具是一模两腔，所以要设计分流道，塑料沿分流道流动时，要求通过它尽快地充满型腔，从前两点出发，分流道应该短而粗，但是不能太粗，该模具采用半圆形断面分流道，因为这样分流道易与机械加工，分流道尺寸视该塑件的大小和塑料品种，注射速率，以及分流道长度而定，对多数塑料，分流道直径为5mm，该模具分流道的布置采用平衡式分布。见图 图4.3 分流道4.4 浇口的设计 浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道。它是整个浇注系统的关键的部位，也是最薄点。其形状、大小及位置应根据塑件大小、形状、壁厚、成型材料及塑件技术要求等进行而确定。浇口分限制性浇口和非限制性浇口，该塑件采用的是限制性浇口，它一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，有利于塑料进入，使其充满型腔。另一方面改善塑料熔体进入型腔的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分开的作用。此副模具，开模时，浇口即被自动切断，流道凝料自动脱落，模具采用二板式的结构。ABS具有良好的力学性能，它适用于采用侧浇式浇口，塑件从边缘进料，能够提高生产率，并去除浇口方便，有利于熔体流动和补缩口，有利于型腔内气体的排出，减少塑件熔接痕，增加熔接强度。它在推出时，由于浇口及分流道成一定角度，形成了能切断浇口切口，这一切口所形成的剪切力可以将浇口自动切断。浇口的位置的确定：图4.4 侧浇口5 成型零部件的设计5.1 分型面的确定由于塑件在型腔中的方位和形状，故采用单分型面。打开模具取出塑件或浇注系统的凝料的面，称之为分型面。分型面的设计它受到塑件的形状、壁厚、和外观、尺寸精度、及模具型腔的数目等诸多因素的影响。分型面设计：该模具采用的是单分型面的模具，其分型分面的设计原则就满足以下几项原则：a. 塑件的脱模；b. 保证的塑件的质量。该模具采用在最大圆周上，保证了塑件的外观；c. 便于磨具加工，该模具采用在圆周上分型，模具的型腔容易在电火上加上，型芯也易于加工； d. 对排气效果的影响； 该模具的分型面在开题报告中本想设计到塑件的下表面，可是在模具实际设计过程中碰到塑件一些倒角结构，所以最终将分型面的位置定在了塑件的上表面，如图所示，箭头所指为塑件中的倒角结构。5.2 排气槽的设计排气系统对确保制品成型质量起着重要的作用，排气方式一般有利用排气槽，利用型芯、镶件、推杆等的配合间隙，利用分型面上的间隙。a. 排气槽的主要作用：(1) 是在模具注胶时，排除模腔内的空气。(2) 是排除胶料在加热过程中产生的各种气体。b. 排气槽即为使模具型腔内的气体排出模具外面在模具上开设的气流通槽或孔，排气槽若设计不合理，将回产生如下弊病：(1) 增加熔体充模流动的阻力，使型腔无法被充满，导致制品棱边不清晰。(2) 在制品上呈现明显的流动痕和熔接痕，使制品的力学性能降低。(3) 滞留气体使制品产生银纹，气孔，剥层等表面质量缺陷。(4) 型腔内气体受到压缩后产生瞬时的局部高温，使熔体分解变色，甚至炭化烧焦。(5) 由于排气不良，降低了熔体的充模速度，延长了注射成形周期。当塑料熔体注入型腔时，如果型腔内原有气体不能顺利排出，就将在制品上形成气孔或其它制品缺陷，因此，设计型腔就一般要考虑排气的问题，但是该模具是采用分型面和嵌件的缝隙排气，故不特意开设排气槽。5.3 成型零件的结构设计成型零件主要包括型腔，型芯，各种形环的设计，由于型腔直接关系到塑件的质量，因此要求有足够的强度，刚度，硬度和耐磨性，还有要受塑料的挤压和料流的摩擦力，所以要求成型零件要有足够的精度和表面光洁度，一般光洁读在8以上，以保证所需的塑料产品的质量以及脱模方便。5.3.1 型腔的结构设计该模具是采用整体嵌入式型腔，在动模板上直接嵌入型腔。有利于局部采用耐磨材料和以后更换。图5.2 型腔5.3.2 型芯的结构设计型芯是用成型塑料内表面的零件。组合型芯注意一下几点：a. 小型芯尽量镶拼；b. 非圆型小型芯，装配部位宜做成圆形；c. 复杂型芯可将凸模做成数件再拼合。二者并没有严格的区分，该模具的型芯；比较分散，而且是一模两腔，所以该模具采用嵌入式的型芯。图5.3 型芯5.3.3 成型零件的尺寸计算 型腔直径按平均收缩率计算（单位：mm）因为ABS的收缩率为0.4%-0.7%，所以可知平均收缩率为0.55%。于是根据上列平均收缩率来计算下列成型零件的尺寸。型腔直径平均收缩率计算（单位=mm）：Scp=0.55%a. 型腔计算 43；40(Lm)0z=(1+Scp)Ls-1/40z (5.1)其中-代表塑件公差，一般取1/43/4，在这里取1/4。Lm1=43(1+0.55%-1/40.28) 0+0.28=43(1+0.0055-0.07) 0+0.28=43.20+0.28Lm2=40(1+0.55%-1/40.28) 0+0.28=40(1+0.0055-0.07) 0+0.28=40.40+0.28b. 型芯按平均收缩率计算 40；37(Lm)0z=(1+Scp)Ls+1/40z (5.2)=40(1+0.0055+1/40.24) 0.240 =40.2 0.240Lm=Ls+LsScp+1/4=37(1+0.0055+1/40.2) 0.20=37.20.20c. 型腔深度按平均收缩率计算 Hs=10Hm=Hs(1+Scp) 2/3 0z (5.3)=10(1+0.0055) 2/30.2 0+0.2=100+0.2d. 型芯深度按平均收缩率计算 Hs=8 （Hm）0z=(1+Scp)Hs2/30z (5.4)=8(1+0.0055)+2/30.18 0+0.18=8.2 由于此产品的外型要求不高，所以就没必要对型芯和型腔的尺寸进行公差校核，就按平均收缩率进行粗略计算。 6 合模导向机构的设计6.1导柱的设计导向机构对于塑料模具来说是必不可少的部件，因为在模具的闭合时要求有一定的方向和位置，所以必须有导向机构，导向机构主要有定位，导向，受一定的侧压力，一般的导柱所露出在分型面上的长度要比型芯高6-8毫米，以避免导柱型芯先进入型腔与其碰撞而损坏型腔和型芯。至于配合精度问题一般采用过度配合，导柱装入模板多用二级精度第二种过渡配合，该模具所采用的是如下图所示：硬度调节到HRC50-55，配合光洁度要求为7，图如下：图6.1 导柱6.2 导套的设计 为了使导柱进入导套比较顺利，在导套的前端倒一圆角，且导套孔为通孔，这样容易排气，材料用T8A，使其硬度应低于导柱硬度，这样就可以减少摩擦，以防止导柱或导套拉毛。导套的精度与配合，是采用二级精度过渡配合压入定模模板。样式见图纸。图6.2 导套导柱布置见下图箭头所指位置。图6.3 导柱导套布置7 塑件脱模机构的设计7.1 推出机构的设计使塑件从成型零件上脱出的机构称之为推出机构。本副模具是通过注塑机的合模机构，把力传给推板，然后通过固定板，再通过推杆把塑件推出的。推出零件常分为推件板、推杆、推管、成型推杆等。此副模具所设计的塑件是属于厚壁塑件，所以该模具采用推杆推出，这样有利于保证塑件的精度。此模具的设计也要满足一般推出机构的设计原则：塑件滞于动模一侧，这样有利于设计推出机构，以致于使模具结构简单、防止塑件变形、力求良好的塑个外观、结构可靠、脱模时工作可靠，运动平稳，制造方便，更换容易。脱模力的计算： Ft=Fb （7.1） Fb=Ap =12700x10-9x2x107 =254N其中Ft是脱模力，Fb是塑件对型芯的包紧力，P为塑件对型芯的单位面积的包紧力。模外冷却取P约为2.43.9x107Pa,模内冷却约取0.8x1.2x107Pa,由此式可以得到，当塑件越大，对型芯的包紧面也越大，因此脱模力也越大，在模内脱出所需的脱模力要少于模外脱出的脱模力。但模内脱模容易使塑件容易变形，因此该模选用模外脱模。此副模具采用简单推出机构。它需要设计推杆、推杆固定板、推板等的设计。 推杆的设计：此模具由于塑件是圆形件，各处的脱模力是一样的，为了各处平衡，设计推杆时应均匀布置推杆。这样使系统就显得比较平衡了，增加了推杆的寿命。推杆的直径的设计，其尺寸和结构如下图: 图7.1 推杆推杆在推推件板时，应具有足够的刚性，以承受推出力，条件充许的话，尽可以把推杆的直径设得大一点。经过仔细的推算，选推杆的直径为5，为了保持推杆在工作时具有一定的稳定性，把它进行校核。由公式:直径d=(L2Q/nE)1/4 (7.2) =1.5(81245/4x2.2x105)10取直径为5mm,已经足够了。进行强度校核： =4Q/(nx3.14d2)s (7.3) =4x45/(2x3.14x52) =180/402s说明它的强度是满足的。其中d是推杆直径，是安全系数，通常取1.5，L是推杆长度，Q是脱模阻力，E弹性模量，n是推杆的根数，s是推杆的屈服极限，推杆的材料选用T10A，淬火处理。推杆的固定形式，推杆直径与模板上的推杆孔采用H8/f8的间隙配合。推杆的工作端面的配合部分的表面粗糙度Ra为0.8。推件板的由一块与型芯按一定的配合精度相配合的模板，它是在塑件的周边端面上进行推出，因此，作用面积大，推出力大，且均匀，运动平稳，并且在塑件上没有推出痕迹。推件应与型芯呈锥面配合，这样可以降低运动磨擦，推件板与型芯的配合，以不产生溢料为准，否则推件板复位困难，并且有可能造成模具损坏。推件板复位后，推板与动模座板之间应有23mm的空隙。推件板的厚度计算：对于筒形或圆形，推件板受力状况可以简化为“圆环形平板周界到集中的载荷”。按强度计算可得厚度为：h=(K2Q/)1/2 (7.4) =(0.1x45/220)1/223，否则斜导柱无法带动滑块运动。e. 滑块完成抽芯运动后，仍停留在导滑槽内，留在导滑槽内的长度不应小于滑块全长的2/3，否则，滑块在开始复位时容易倾斜而损坏模具。f. 防止滑块和推出机构复位时的相互干涉，尽量不使推杆和活动型芯水平投影重合。g. 滑块设在定模的情况下，为保证塑料制品留在定模上，开模前必须先抽出侧向型芯，最好采取定向定距拉紧装置。8.2侧向分型与抽芯机构类型的确定由于表盖左右两侧壁上存在侧孔需要用到抽芯机构，在这里运用机动方式抽芯。驱动方式为斜导柱。该塑件的侧凹较浅,所需的抽芯距不大,侧凹的成型面积也不大,所以采用斜导柱侧抽芯足够.一般将主型芯和滑块位置设于动模，这样在脱模过程中，侧向分型时对塑件有限制侧向移动的作用，塑件不会黏附在滑块上，脱模比较顺利。斜导柱、滑块、导柱之间的相对位置以及脱模推出完成后的相对位置如图所示。 侧向抽芯机构8.3 抽芯距S侧型芯从成型位置到不妨碍塑件的脱模推出位置所移动的距离叫理论抽芯距，用S表示。为了安全起见，实际抽芯距离S通常比理论抽芯距离S大于13mm，即S = S+（13）mm 本次设计中S=5mm，所以S 取7mm符合要求。8.4 侧抽芯力的计算抽芯力的计算与脱模力的计算相同。对于侧向凸起较少的塑件抽芯力往往是比较小的，仅仅是克服塑件与侧形腔的粘附力和侧形腔滑块移动时的摩擦阻力。对于侧型芯的抽芯力往往采用如下公式进行计算： （5.18）式中：Fc为抽芯力；（N）c为型芯成型部分的平均周长；（m） h为侧型芯成型部分高度；（m） p为单位面积的包紧力，其值与塑件的几何形状及塑件的品种、成型工艺有关，一般情况下模内冷却的塑件p=(0.81.2)*107Pa,此处取p=1.2*107Pa.； 为侧型芯的脱模斜度；本塑件为0。 为塑料对金属的摩擦系数；一般 =0.150.2此处取为0.18。带入数据进过计算得出Fc=240.5N。5.11斜导柱的设计5.11.1斜导柱倾斜角度的确定倾斜角 不仅决定抽芯距离和斜导柱的长度，而且决定着斜导柱的受力状况。当倾斜角 增大时，斜导柱受力状况变坏，但为完成抽芯所需的开模行程可减少；反之，当倾斜角 减少时，斜导柱受力状况有所改善，可是开模行程却增加了，而且斜导柱长度也增加了，这会使模具厚度增加。因此，斜导柱倾斜角 过大或过小都是不好的，一般 取1020 ，最大不超过25 .本设计中选取 值为18。5.11.2斜导柱直径的的计算斜导柱材料取T8，热处理硬度为HRC45，表面粗糙度为0.8um，斜导柱与模板之间采用过渡配合H7/m6，与滑块上斜导柱孔采用间隙配合H7/n6。斜导柱的计算公式如下所示：式中 ：Hw为滑块受的脱模力作用线与斜导柱中心线的交点到斜导柱固定板的距离； Fc为抽芯力； 为斜导柱所用材料的许用弯曲应力；在本设计中Hw=15mm， Fc=240.5N，=140N/mm2,将数据带入公式计算得d=5.32m经过查表可选择导柱的直径为10mm。5.11.3斜导柱的总的长度的计算 （5.19）式中：d2 为斜导柱固定部分大端直径（）； h 为斜导柱固定板厚度（）； d 为斜导柱工作部分直径（）； s 为抽芯距（）； 为斜导柱倾斜的角度；在本设计中斜导柱大端的直径d2为13mm,斜导柱固定板的厚度h为60mm，斜导柱工作部分的直径d为10mm，抽芯距s为7mm,斜导柱倾斜角度 为18，将数值带入公式中经过计算得出斜导柱的总长度L=63mm。斜导柱的结构如图所示：8.4 滑块与导滑槽的组合及设计形式斜导柱驱动滑块是沿着导滑槽移动的，故对导滑槽提出如下要求：a、 滑块在导滑槽内运动要平稳；b、 为了不使滑块在运动中产生偏斜，其滑动部分要有足够的长度，一般为滑块宽度的一倍以上；c、 滑块在完成抽拔动作后，仍留在导滑槽内，其留下部分的长度不应小于滑块长度的2/3，否则，滑块在开始复位时容易发生偏斜，甚至损坏模具；d、 滑块与导滑槽间应上、下与左、右各有一对平面呈动配合，配合精度可选H7/g6或H7/h7，其余各面均应留有间隙10；基于以上要求，用耐磨块加以固定其结构及与滑块的配合如下图所示：导滑槽与斜滑块配合示意8 模架及标准件的选用8.1 确定模具的基本类型注射模具的分类方式很多，此处是介绍的按注射模具的整体结构分类所分的典型结构如下： 单分型面注射模、双分型面注射模、带有活动成型零件的模、侧向分型抽芯注射模、定模带有推出机构的注射模、自动卸螺纹的注射模、热流道注射模。8.2 模架的选择根据对塑件的综合分析，确定该模具是多分型面的模具，由GB/T12556.1-12556.2-1990塑料注射模中小型模架可选择CI型的模架，其基本结构如下：图5.10 模架CI型模具定模采用一块模板，动模采用一块模板，又叫两板模，大水口模架，适合侧浇口，采用斜导柱或定模侧抽芯的注射成形模具。由分型面分型面的选择而选择模具的导柱导套的安装方式，经过考虑分析，导柱导套选择选正装。根据所选择的模架的基本型可以选出对应的模板的厚度以及模具的外轮廓尺寸，经过计算可以知道该模具是一模两腔的模具，而型腔之间的距离在20-30mm之间把型腔排列成一模两腔可侧得长为160mm，宽为90mm，模架的长L=160+复位杆的直径+螺钉的直径+型腔壁厚300mm模架的宽W=90+复位杆的直径+型腔壁厚200mm，根据内模仁的尺寸，在计算完模架的长宽以后，还需要考虑其他螺丝导柱等零件对模架尺寸的影响，在设计中避免干涉。所以就取BL=250x300的模架，塑件的高度为9mm，塑件的全部胶位都留在定模部分，该模具型腔结构简单，型芯、型腔的固定是固定总高度的加30-50mm，B板的厚度取60mm，满足强度要求，A板为60mm，C板为80mm（C的选择应考虑推出机构的推出距离是否满足推出的高度）在本设计中，因为采用龙记的CI2323-A80-B70-C80标准模架，其标准模脚的高度为70mm，完全满足顶出要求。综上所述所选择的模架的型号为：LKM CI23230。9 模具冷却系统的设计在塑料注射成型中，注入模腔中熔体的温度一般在200300之间，为了保证正常生产，模具必须将这部分热量及时传递出去，使模具的温度始终控制在合理范围。模具中将这部分热量及时传出的结构就叫做冷却系统。注射模具的温度设计是否恰当，不仅影响塑件的质量，而且对生产效率、充模流动、固化定型都有重要影响。模具对塑件质量的影响主要体现在以下几个方面：a.改善成形性;b.成形收缩率; c.塑件变形; d.尺寸稳定性;e.力学性能;f.外观质量。当大批量的生产时，而且又要满足塑件的质量要求时，增多型腔是不现实的。这时提高生产率显得尤其重要了。而提高生产率又与模具温度的控制有密切关系。生产效率主要取决于冷却介质（一般是水）的热交换效果。因此缩短注射成形周期的冷却时间是提高生产效率的关键。根据牛顿冷却定律，冷却介质从模具带走的热量为： Q=AT (8.1) =8.2x4.45x10-2x40x6 =88J其中：是冷却管道孔壁与冷却介质间的传热系数；A冷却管道壁的传热面积；T模具与冷却介质温度之差值；冷却时间（s）。由上述式子可得，当需传递热量不变时，可通过以下三条途径来缩短冷却时间。a. 高传热系数 =（v）0.8/d0.2 (8.2) =7.5x(1x2)0.8/100.2 =8.2是冷却介质，是冷却介质在该温度下的密度，d是冷却管道直么，v是冷却介质的流速。由上式得，只有提高冷却介质的流速，便可达到传热系数。b. 高模具与冷却介质间的温差T T=Tw-T (8.3) =60-20 =40式中Tw是模具温度。T是冷却介质的温度。一般模温是一定，为了提高温差T，有利于缩短冷却时间。从而提高生产率。c. 增大冷却介质的传热面积A A=nx3.14dL (8.4) =4x3.14x10x355 =44588mm2L模具上一根冷却水孔的长度。d 是冷却通道的直径。n 是模具开设冷却通道孔数。显然，应在模具上开尽可能多的冷却通道，以增大传热面积，缩短冷却时间，达到提高生产生产效率。冷却时间的计算：影响冷却时间的因素有如下：a.模具材料;b.冷却介质温度和及流动状态;c.模塑材料;d.塑件壁厚;e.冷却回路的设计;f.模具温度。冷却时间指塑料熔体从充满型腔时起到可以取出塑件时止这一段时间。本副模具采用塑件截面内平均温度达到规定的脱模温度时，所需冷却时间的简化计算公式： =t2/(3.142k)In8(Tm-Tw)/3.142(Ts-Tw) (8.5) =12/3.1422.710-7In8(200-60)/3.142(80-60) =4s其中：式中是塑件所需冷却时间；t 是塑件的厚度t=1.5mm；k是塑件的热扩散率；k=2.7x10-7m2/s。Tm是塑料熔体温度；Ts塑件脱时的截面内平均温度；Tw是模具度,ABS料时模具温度为60。冷却水的进出口温差由下式校核： t1-t2=Gxi/9003.14x102Cv (8.6)冷却水道布置三维效果图10 模具的装配该模具以模板相邻侧面作为装配基准，磨削模板相邻两侧面成90度，然后以侧面为基准分别安装定模和动模上的其它零件。10.1 组件型腔和型芯与模板的装配根据这模具的结构采用埋入式型芯装配，固定板沉孔与型芯尾部为过度配合。固定板沉孔一般采用立铣加工，在修整配合部分时，应注意动模和定模的相对位置，修配不当则将使装配后的型芯不能与定模配合。埋入型芯还用螺钉紧固。型腔采用镶入法，在装配时，要选取装配基准，合理的确定其装配工艺，保证装配关系正确。装配好后还打上记号，便于以后的拆装。装配时的注意事项：a. 型腔和型芯与模板固定孔一般为H6/m6配合，如配合过紧，应进行修磨，否则在压入后模板变形，对于多型腔模具，还将影响个型芯间的尺寸精度。b. 装配前应检查，修磨影响装配的倾角为圆角或倒棱。c. 为了便于型芯和型腔镶入模板，并防止挤毛孔壁，压入端设计有导入圆角。d. 型芯和型腔压入模板时应保持垂直和平稳，在压入的过程中应边检查边压入。 10.2 推杆的装配要求a. 推杆的导向段与型腔推杆孔的配合间隙要正确合理，一般采用H8/f8配合，应注意防止间隙太大漏料。b. 推杆与推杆孔中往复运动平稳，无卡滞现象。c. 推杆与复位杆端应分别与型腔表面和分型面齐平。d. 推杆固定板的加工与装配为了保证制作的顺利脱模，各推出元件应运动灵活，复位可靠，推杆固定板与推板需要导向装配和复位支承，采用导柱导向结构。用复位杆复位，为了使推杆在推板孔中往复平稳，推杆在推杆孔中有所浮动，推杆与推杆孔的装配部分分每边流有0.5mm的间隙。所推杆固定的位置通过型腔镶块上的推杆孔配钻而得。当推杆数量较多时，装配应注意两个问题：第一，应将推杆与推杆孔进行选配，防止组装后，出现推杆动作不灵活、卡紧现象。第二，必须使个推杆端面与制件相吻合，推理不均匀，使制件脱模时变形。10.3 模具总装配程序 a. 确定装配基准b. 装配前要对零件进行测量，合格零件必须去磁并将零件擦洗干净。c. 调整个零件组合后的累积尺寸误差，如各模板的平行度要校验修磨，以保证模板组装密合，分型面处吻合面积不得小于80%，间隙不得超过溢料最小值，防止飞边。d. 装配中尽量保持原加工尺寸的基准面，以便总合模调整时检查。e. 组装导向系统，并保证开模，合模动作灵活，无松动和卡滞现象。f. 组装顶出系统。并调整好复位已经顶出位置等。g. 组装休整型心，保证配合面间隙达到要求。h. 组装冷却或加热系数，保证管路畅通，不漏水，法门动作灵活。j. 紧固所有螺钉。k. 试模：试模合格后打上模具标记，最后检查各种配件，附件，保证模具装配齐全。10.4 该模具的装配要求：a. 模具上下平面的平行度偏差不大于0.03mm，分型面处需密合。b. 顶件时顶杆必须保持同步，上下模芯必须紧密接触。10.5 模具的装配工艺a. 按图纸要求检查各零件尺寸。b. 修磨分型面的密合度。c. 将定模和动模板合在一起并用夹板夹紧，镗导柱，导套孔，在孔内压入工艺定位销后，加工侧面垂直基准。d. 利用定模的侧面垂直基准来确定定模上时间型腔中心，作为以后加工的基准，分别加工定模的型腔。e. 利用定模型腔的实际中心，加工型心固定型孔的切割穿线孔，并进行线切割型孔。f. 在定模和动模上分别压入导柱导套，并保持导向可靠，灵活。g. 过型心引钻，铰动模板上的顶杆孔。h. 过动模引钻顶杆固定板上的顶杆孔。j. 加工复位杆孔，并组装顶杆固定板。k. 组装模底板和动模板。l. 在定模板上加工导柱孔，并将浇口套压入定模板上。m. 装配定模部分。n. 装配动模部分并修正顶杆和复位杆长度
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