塑料骨架注塑模具设计

毕业设计（论文）题目：塑料骨架注塑模具设计 姓 名学 院专 业指导教师摘 要该塑料骨架总体形状为回转体，整体尺寸很小，需要大批量生产，为了提高生产率，降低成本，故采用模具成批注射生产。因该塑件有凹槽，所以模具必须采用左右开模，利用二根斜导柱上下开模带动斜滑块左右移动 ，由二块相同的斜滑块组成型腔，采用推板推出机构，完成分模后由推板顶出塑件。该模具采用普通浇注系统，由于二型腔模，必须设置分流道，用潜伏式浇口形式从零件内部进料，利用分型面间隙排气，该分型面位于熔体流动的末端利用分型面间隙排气。本模具采用楔紧块与定模板制成一体的整体式结构，牢固可靠性大。利用导滑条导滑。选用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ ABS 塑料）为骨架的材料。关键词：斜导柱 斜滑块 浇注系统 目 录前 言 .0第一章 塑件工艺分析 .11.1、塑件的原始材料分析 .11.2、塑件的结构、尺寸精度及表面质量分析 .21.2.1、结构分析 .21.2.2、尺寸精度分析 .21.2.3、表面质量分析 .21.3、 明确塑件生产批量 .21.4、估算塑件的体积和重量 .21.5、分析塑件的成型工艺参数 .3第二章 确定模具结构方案 .52.1、脱模原理 .52.2、确定型腔数量及布局形式 .52.3、选择分型面 .72.4、确定浇注系统与排气系统 .72.4.1、浇注系统形式 .72.4.2、主流道设计 .72.4.3、分流道设计 .82.4.3.1、分流道的形状和尺寸 .82.4.3.2、分流道的表面粗糙度 .82.4.4、浇口的设计 .82.4.5、排气系统 .82.5、选择推出方式 .9第三章 模具设计的有关计算 .103.1、型芯和型腔工作尺寸的计算 .103.2、侧壁厚度与推板厚度的计算 .113.2.1、侧壁厚度 .113.2.2、推板厚度 .113.3、斜导柱等侧抽芯有关计算 .113.3.1、斜导柱的设计与计算 .113.3.2、斜滑块（型腔）的设计 .133.3.3、楔紧块的设计 .133.3.4、导滑条的设计 .143.4、冷却与加热系统 .14第四章 选择模架 .164.1、初选注射机 .164.1.1、浇注系统重量 .164.1.2、注射压力 .174.2、选标准模架 .18第五章 校核注射机 .195.1、注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核 .195.2、开模行程的校核 .195.3、模具在注射机上的安装 .19第六章 推出机构的设计与校核 .206.1、推件力的计算 .206.2、推杆的设计 .206.2.1、推杆的直径计算 .206.2.2、推杆压力校核 .216.3、推板强度校核 .21参考文献 .22结束语 .23前 言本次毕业设计是为了让我们更清楚地去了解模具设计以及生产的过程，为我们即将走上工作岗位的毕业生打基础，最后，让我们在可以自己设计出模具，可以基本通过理论达到生产要求。模具的广泛应用给传统的制造业的生产方式，产品结构带来了深刻的变化。也给传统的机械，机电专业的人才带来新的机遇和挑战。随着我国综合国力的进一步加强和加入世贸组织。我国经济全面与国际接轨，并逐步成为全球制造中心，我国企业广泛应用现代化数控技术参与国际竞争。模具技术是制造实现自动化，是提高产品质量，提高劳动生产率不可少的物资手段。此业设计让我们毕业生更好的熟悉模具设计流程，确定加工工艺，学会分析零件为走上工作岗位打下基础。模具生产技术水平的高低不仅是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，而且在很大程度上决定着这个国家的产品质量、效益及新产品开发能力。 我国目前的模具开发制造水平比国际先进水平至少相差 10 年，特别是大型、精密、复杂、长寿命模具的产需矛盾十分突出，已成为严重制约我国制造业发展的瓶颈。 模具是工业的基础工艺装备，在电讯、汽车、摩托车、电机、电器、仪器、家电、建材等产品中，80%以上都要依靠模具成形，用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产力和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。 随着我国工业的不断发展，对模具提出越来越高的要求，因此，精密、大型、复杂、长寿命模具的需求发展将高于总量发展速度。 据业内人士分析，未来我国模具发展趋包括 10 个方面： 一、模具日趋大型化。 二、模具的精度将越来越高。10 年前精密模具的精度一般为 5 微米，现已达到2-3 微米，1 微米精度的模具也将上市。 三、多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，对钢材的性能要求越来越高。 四、热流道模具在塑料模具中的比重也将逐渐提高。 五、随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注塑成型等工艺的模具也将随之发展。 六、标准件的应用将日益广泛。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，还能提高模具的质量和降低模具制造成本。 七、快速经济模具的前景十分广阔。 八、随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高。同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。 九、以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，塑料模具的比例将不断增大。由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对塑料模具的要求也越来越高。十、模具技术含量将不断提高。 河北工程大学 2013 届毕业设计（论文）1第一章 塑件工艺分析1.1、塑件的原始材料分析 该材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS 塑料），骨架塑件如图 1：图 1 骨架塑件ABS 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成，收缩率为 0.3%0.8% 。ABS 无毒、无味、呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽。从使用性能上看，该塑料具有极好的抗冲击强度，有良好的机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。从成型性能上看，该塑料在升温时粘度增高，所以成型压力较高，故塑件上的脱模斜度宜稍大；ABS 易吸水，成型加工前应进行干燥处理；ABS 易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。在要求塑件精度高时，模具温度可控制在 5060 ，而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在 6080。 河北工程大学 2013 届毕业设计（论文）21.2、塑件的结构、尺寸精度及表面质量分析1.2.1、结构分析从零件图上分析，该零件总体形状为回转体，在一个直径为 38 高为 17m的圆柱中间有一个直径为 16 高为 11 和一个直径为 19 高为 6mm的台阶孔，然后留壁厚为 1.5 。该塑件有凹槽，因此，模具设计时必须设置侧向分型抽心机构，该零件属于中等复杂程度。1.2.2、尺寸精度分析该塑件所有尺寸的精度为 IT4 级，对塑件的尺寸精度要求不高，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。从塑件的壁厚上来看，该塑件的所有壁厚均匀，都为 1.5 ，有利于塑件的成m型。1.2.3、表面质量分析对该塑件表面没有什么要求，故比较容易实现。综合以上分析，注射时在工艺参数控制的好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。1.3、 明确塑件生产批量该塑件要求大批量生产。1.4、估算塑件的体积和重量按照图 2 塑件各部分体积近似计算： 河北工程大学 2013 届毕业设计（论文）33218.97014.3Vm总1 .6.5322 451.6)1-(93.4m 80.2. V324 1.5683.1故塑件的体积为： 33cm 4.0406.21.5-80.-4.70.-9.V 塑件重量为 g 416v GS式中 为塑料密度(ABS 的密度 )307.1.cm图 2 塑件各部分体积1.5、分析塑件的成型工艺参数干燥处理：ABS 材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为 8090C 下最少干燥 2 小时。材料温度应保证小于 0.1%。 熔化温度：210280；建议温度：245。 模具温度：2570。 （模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁 河北工程大学 2013 届毕业设计（论文）4度较低） 。 注射压力：5070MPa。 注射速度：中高速度。根据塑件形状及尺寸采用一模二件的模具结构，考虑外形尺寸及注射时所需的压力情况，参考模具设计手册初选螺杆式注射机：XSZ60。 河北工程大学 2013 届毕业设计（论文）5第二章 确定模具结构方案2.1、脱模原理制品为骨架。该模具采用斜导柱抽心机构来实现垂直分型动作。锁紧锲与定模板做成整体，确保凹模滑块 14 的定位锁紧。工作原理模具分流道与侧浇口开设在垂直分型面 IIII 上，并由骨架凸翼腔底进料。开模时，II 分型面分型，斜导柱 3 带动凹模滑块 14 做 IIII 垂直分型面分型。最后，由推板 4 推出塑件制品。如图 3：图 3 模具结构原理图2.2、确定型腔数量及布局形式该塑件在注射时采用一模二件，即模具需要二个型腔。综合考虑浇注系统， 河北工程大学 2013 届毕业设计（论文）6模具结构的复杂程度等因素拟采取图 4 所示的型腔排列方式。 河北工程大学 2013 届毕业设计（论文）72.3、选择分型面确定分型面位置如图 5：图 5 分型面位置2.4、确定浇注系统与排气系统2.4.1、浇注系统形式采用普通浇注系统，由于二型腔模，必须设置分流道，用潜伏式浇口形式从零件内部进料，利用分型面间隙排气。2.4.2、主流道设计根据塑料模具设计手册初步得 XSZ60 型注射机喷嘴的有关尺寸：喷嘴前端孔径： ；m 4d0喷嘴前端球面半径： ； 12R根据模具主流道与喷嘴的关系：)(0m 1.5d取主流道球面半径： ； 3R 河北工程大学 2013 届毕业设计（论文）8取主流道的小端直径 ；m 5d为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为，取 ，经换算得主流道大端直径为 。624 m8D2.4.3、分流道设计2.4.3.1、分流道的形状和尺寸分流道的形状和尺寸应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速度、分流道的长度等因数来确定。本塑件的形状不复杂，熔料填充型腔比较容易。根据型腔的排列方式可知分流道的形状长度较短，为了便于加工起见，选用截面形状为半圆形分流道，查表 5-40(塑料模具设计手册)得 。m 2.5R2.4.3.2、分流道的表面粗糙度由于分流道与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有内部的熔体流动状态比较理想，因此分流道表面粗糙度要求不太低，一般 Ra取 左右，这可增加m1.6对外层塑料熔体的阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层。2.4.4、浇口的设计根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用潜伏式浇口较为理想，如图6。设计时在模具结构上采取瓣合式型腔，潜伏式浇口的锥角取 。201图 6 潜伏式浇口示意图 河北工程大学 2013 届毕业设计（论文）9查表 5-45(塑料模具设计手册)选尺寸为直径 ,试模时修正。m 12.4.5、排气系统该模具为小型模具，可利用分型面间隙排气，该分型面位于熔体流动的末端。2.5、选择推出方式该塑件为簿壁塑件，综合各个因素，选定为推板推出机构，如图7。为了防止推板刮伤凸模，推板内孔应比凸模成型部分大 外，将凸m 25 0.模和推板的配合做成锥面，以防止因推板偏心而出现飞边，其单边斜度 10左右为易。图7 顶出方式 河北工程大学 2013 届毕业设计（论文）10第三章 模具设计的有关计算3.1、型芯和型腔工作尺寸的计算查表塑料模设计手册表 1-4 塑料ABS收缩率：0.3%0.8%。平均收缩率： 0.5%.8)/2.30(S计算如下表：类别 尺寸类型 塑件尺寸 计算公式型腔或型芯的工作尺寸38 087.1322 3.096219 7.418径向尺寸的计算1.5ZZSMLL0043)1()( 0.28 53.09476 7.型腔的计算深度尺寸的计算1.5ZZSMH0032)1()( 04.3116 067.219 3.19径向尺寸的计算1.50043)1()( ZZSMLL04.6型芯的计算深度尺寸的计算6 07.13 河北工程大学 2013 届毕业设计（论文）1111 0032)1()( ZZSMhh06.18型芯中心距尺寸 60 ZL533.2、侧壁厚度与推板厚度的计算3.2.1、侧壁厚度该型腔为组合式。因此，型腔的强度和刚度按组合式进行计算。由于型腔壁厚计算比较麻烦，也可以参考经验推荐数据。查塑料成型工艺与模具设计表6.10型腔侧壁厚表，取 。mS203.2.2、推板厚度347.0EprH其中查， ， 可取制品轴向尺寸公差的 1/10，取MPa51.2，p 由表 4.1 取 。m03.30354.1.287Hc63.3、斜导柱等侧抽芯有关计算3.3.1、斜导柱的设计与计算斜导柱的倾斜角 取 。5.2则脱模力的计算为： )k(1m(2fLSErFt 河北工程大学 2013 届毕业设计（论文）12脱模力（推出力）（ ）tFN塑料弹性模量（ ，ABS塑料取 ）E2cm2510.2cmN塑料的平均成型收缩率（ ）S包容凸模的长度（ ）Lc塑料与刚的摩擦系数（ABS塑料取0.2）f塑料的帕松比（取0.3）mrtk2塑料平均壁厚( )tc圆柱半径( )r )2.0(187.530(1.9.tF（ ）7.3N查塑料成型工艺与模具设计表9.1 取 。KNFw10再查表9.2 得 md16在斜导柱的设计中斜导柱采用了理论上最佳的斜角： ，直径取 。5.2m16先计算抽心距： rRS)32(2抽其中： 塑件的大圆盘半径塑件的最小的腰部外圆半径 )32(5.912抽S46m然后在CAD里根据抽心距算出斜导柱的长度，如图8： 河北工程大学 2013 届毕业设计（论文）13图 8 斜导柱长度的计算其强度校核： cos抽弯 F其中：斜导柱所受的弯曲力（ ）弯 N抽拔力（ ）抽F斜导柱的斜角N8.150.2cos973抽弯，所以斜导柱强度合格。wF弯3.3.2、斜滑块（型腔）的设计斜滑块设计如图9： 河北工程大学 2013 届毕业设计（论文）14图9 斜滑块3.3.3、楔紧块的设计本模具采用楔紧块与定模板制成一体的整体式结构。如图10图10 楔紧块3.3.4、导滑条的设计导滑条的设计如图11： 河北工程大学 2013 届毕业设计（论文）15图11 导滑条斜滑块的导滑长度不能太短，一般应保证滑块在完成抽拔动作后，留在导滑条中的长度不小于有效长度的 ，经计算，该滑块在完成抽拔动作后留在导32滑条中的长度为 ，总的有效长度为 ，所以导滑条的长度足够。m5.47m5.63.4、冷却与加热系统本塑件在注射成型时不要求有太高的模温，所以在模具上可不设加热系统。是否需要冷却系统可作如下计算设定模具平均工作温度为 50，用常温 20的水作为模具冷却介质，其出口温度为 30，产量为（初选每二分钟一套） hkg257.0。故冷却水体积流量：)(6021TcMqV式中：冷却水体积流量，（ ）min3单位时间注射人模具内的树脂质量，（ ）hkg单位时间内树脂在模具内释放的热量，（ ，ABS 为q J）J/kg1043 5冷却水的比热容，（ ）cJ冷却水的密度，（ ）3m冷却水出口处温度，（）1T 河北工程大学 2013 届毕业设计（论文）16冷却水进口处温度，（）2T)203(10.4605735Vmin1.查表可知所需的冷却水道直径非常小。由上述计算可知，因为模具每分钟所需的冷却水体积流量很小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式冷却模具即可。 河北工程大学 2013 届毕业设计（论文）17第四章 选择模架为了方便加工热处理，其型腔镶块可分为两部分。如图12：图12 型腔镶块4.1、初选注射机4.1.1、浇注系统重量单件塑件重量 gMs284.注射机额定注射量 Gb，每次注射量不超过最大注射量的 80%即 sj0.8n式中 型腔数浇注系统重量( )jGg塑件重量( )s注射机额定注射量( )b g浇注系统估算结果： 河北工程大学 2013 届毕业设计（论文）18321 57.m40).(3V28.6323 .471533j cm 2.06 068.60.7.V浇注系统重量 g 2.91.2.Gj 设 则得：n0.8jsbg14.3924总质量： gM1满足注射量： 8.0塑 件机 V式中 额定注射( )机V3cm-塑件与浇注系统凝料体积和（ ）塑 件 3cm3625.18.01.c塑 件机或满足注射量 .塑 件机 MgM5178.04.塑 件机4.1.2、注射压力 成 型注 P查塑料模具设计手则表 1-8 ABS塑料成型时的注射压力Mpa28106成 型锁模力： 河北工程大学 2013 届毕业设计（论文）19pFP锁式中塑料成型时型腔压力ABS塑料的型腔压力，取 Mpa30浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和分型腔及浇住引流及型F腔在分型面上的投影面积221874.36m387.)210(285KNp566.743根据以上分析与计算,根据塑料注射机技术规格表4.2塑料成型工艺与模具设计选用XSZ60型注射机。注射机XSZ60有关技术参数如下:模具锁模力： 400KN模板最大开合模行程 180 m模具最大厚度 200模具最小厚度 70喷嘴圆弧半径 12喷嘴孔直径 4动、定模板尺寸 330 440拉杆空间 300 m4.2、选标准模架根据以上分析计算型腔尺寸及斜导柱位置尺寸可确定模架的结构形式和规格。查塑料成型工艺与模具设计表 7-4 选用：A4型(GB/T12556-90)定模底板厚： 20 m定模板厚： A=32 滑块厚度： 17 推板厚度: 16 动模板厚: B=25 动模垫板厚： 32 垫块厚度: C=50 m下模座厚： 20 模具厚度：H模=A+B+C+20+16+32+20=195 m模具外形尺寸： 160200195 河北工程大学 2013 届毕业设计（论文）20第五章 校核注射机5.1、注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核由于在初选注射机和标准模架时是根据以上四个技术参数及计算壁厚等因素选用的，所以注射量、锁模力、注射压力、模具厚度不必进行校核，已符合所选注射机要求。5.2、开模行程的校核 注射机最大行程S)105(2浇件 h式中塑料制品高度(mm)；件浇注系统高度(mm)。浇h m841072)105(2浇件S=184mm 84mm故满足要求。5.3、模具在注射机上的安装 从标准模架外形尺寸看小于注射机拉杆空间，并采用压板固定模具，所以选注射机规格满足要求。 河北工程大学 2013 届毕业设计（论文）21第六章 推出机构的设计与校核6.1、推件力的计算 )k(1m(2fLSErFt 脱模力（推出力）（ ）t N塑料弹性模量（ ，ABS塑料取 ）E2c2510.2cmN塑料的平均成型收缩率（ ）Sm包容凸模的长度（ ）Lc塑料与刚的摩擦系数（ABS塑料取0.2）f塑料的帕松比（取0.3）mrtk2塑料平均壁厚( )tc圆柱半径( )r )2.0(187.530(1.9.tF（ ）7.3N6.2、推杆的设计6.2.1、推杆的直径计算 查塑料模设计手册之二