模具毕业设计论文14

湖南工业大学本科生毕业设计 I 本人工作于模具企业从事模具设计工作 现兼职代做 辅导模具毕业设计 帮助同学们安心工作 顺利毕业 联系 QQ 120126437 邮箱 YOUHENGJIN 126 COM 摘摘 要要 本文详细地阐述了气压瓶盖注射模具的设计过程 设计了注射模具中的各个 系统 如浇注系统 导向与定位机构 侧向分型与抽芯机构 并对塑料材料性能 进行了分析 根据塑件的产品数量要求 以及结构要求 该模具采用一模一腔 整个设计过程都是用Pro E软件进行参数化设计 尤其是对其中的MPA Moldflow Plastics Advisers 和EMX4 1插件的使用 使整个模具设计过程简单明了 利用 MPA软件进行模流分析 为模具设计和成型工艺的指定提供参照依据 使用Pro E 软件设计成型零件以及非标零件 从而进行全方面的参数化设计 即对模具进行 分模 生成元件 装配 试模 开模等设计 使用EMX4 1调用标准模架以及标准 件 从而完成模具的整体设计 同时应用Pro e可快捷的将三维图转化为二维工 程图 直接指导生产 针对塑件的特点 本模具设计了侧抽芯滑块机构 也构成 了本次模具设计的主要内容 关键词关键词 注射模 参数化设计 侧抽芯和滑块 气压瓶盖 本人工作于模具企业从事模具设计工作 现兼职代做 辅导模具毕业设计 帮助同学们安心工作 顺利毕业 联系 QQ 120126437 邮箱 YOUHENGJIN 126 COM PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 II ABSTRACT This article has elaborated the injection mould design of the Air pressure bottle cover Designed all system of the injecting mould and orientating institution side disparting modle and taking out core institution Besides analyzing material capabilities Considing the number of the production and fabric requiring the mould is one mould with one cavity That die is injection moule adhibiting three side cores The whole design processeses are all according to the foundation of the software of Pro E Particularly being to the usage of the MPA the Moldflow Plastics Advisers and EMX4 1 plug in make the whole die designprocess simplification understand Using MPA carries through model stream analysis for mould design and type technology to offer reference basis then using Pro E to carries out moulding parts and unstandarding parts according the whole Parameter melts to design namely carrying through dividing mould generation element and examination mould open mould In EMX we can load the standard component and standard parts at the same time we can use it turn from the picture of 3D for the picture of 2D immediacily instruct production Basising the characteristic of the mold the moule design Side core slide These things also constituted main contents of this die design Key words Injection mould Parameterization design Side core and slide mrvhsnidm Air pressure bottle cover PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 III PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 目录目录 第一章 前言 1 1 1 模具行业发展的现状 1 1 2 我国模具发展的现状 1 1 3 参数化技术慨述 2 1 4 选题目的以及意义 3 第二章 塑件成型工艺性分析 4 2 1 气压瓶盖三维模型及二维图 4 2 2 结构特征分析及成型工艺性分析 5 2 2 1 结构特征分析 5 2 2 2 成型工艺性分析 5 2 2 3 塑件材料的基本性能 5 2 2 4 塑料的成型收缩率 6 2 2 5 塑件材料的流动性 6 第三章 塑件成形工艺与设备 7 3 1 注塑成型工艺条件 7 3 1 1 温度 7 3 1 2 压力 7 3 1 3 时间 7 3 2 注射机型号的确定 9 3 2 1 由公称注射量选择注射机 9 3 2 2 由锁模力选择注射机 9 3 3 型腔数量以及注射机有关工艺参数的校核 10 3 3 1 型腔数量校核 10 3 3 2 最大注射量校核 10 3 3 3 锁模力的校核 11 3 3 4 注射压力校核 11 3 3 5 安装尺寸校核 12 3 3 6 开模行程校核 13 第四章 注射模具结构设计 15 4 1 型腔的确定 15 4 2 制品成型位置及分型面的选择 15 4 3 浇注系统设计 17 4 3 1 主流道设计 17 4 3 2 冷料穴的设计 19 4 3 3 分流道设计 19 4 3 4 浇口的位置 数量的确定 20 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 4 3 5 剪切速率的校核 23 4 3 6 排气系统设计 24 4 4 成型零部件设计 25 4 4 1 凹模结构设计与计算 25 4 4 2 型芯结构设计与尺寸计算 26 4 5 模架的选用 28 4 5 1 型腔侧壁以及底板厚度尺寸 28 4 5 2 模具高度尺寸的确定 29 4 6 导向与定位机构 30 4 7 脱模机构的设计 31 4 7 1 脱模力的计算 32 4 7 2 推杆脱模机构设计 33 4 8 侧向分型与抽芯机构设计 34 4 8 1 斜导柱的设计 35 4 8 2 滑块的设计 40 4 8 3 楔紧块的设计 42 4 8 4 斜导柱抽芯机构中的干涉现象 42 4 9 冷却系统设计 42 4 9 1 冷却系统的计算 43 4 9 2 冷却系统的设计原则 45 4 10 模具成型零部件材料的选择 46 4 11 装配总图 47 4 12 模具的装配过程 48 4 13 模具运动分析过程 49 第五章 试模 49 5 1 试模过程 49 5 2 试模过程中可能产生的缺陷 原因以及调整方法 49 5 3 试模过程记录 52 第六章 参数化设计 52 6 1 设计的大体流程如下 53 6 2 应用 Pro e 系统进行模具设计的流程 53 6 2 1 制品的造型 53 6 2 2 主要的分型面 53 6 2 3 浇注系统的设计 54 6 2 4 成型零件生成 55 6 2 5 调用标准模架 57 6 2 6 爆炸图 58 第七章 总结 59 参考文献 60 致谢 61 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 附录 61 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 1 第一章第一章 前言前言 1 1 模具行业发展的现状 模具行业是制造业中的一项基础产业 是技术成果转化的基础 同时本身又 是高新技术产业的重要领域 模具技术水平的高低 决定着产品的质量 效益和 新产品开发能力 它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志 目前 塑 料模具在整个模具行业中约占 30 左右 二十一世纪世界制造加工业的竞争更加 激烈 对注塑产品与模具的设计制造提出了新的挑战 产品需求的多样性要求塑 件设计的多品种 复杂化 市场的快速变化要求发展产品及模具的快速设计制造 技术 全球性的经济竞争要求尽可能地降低产品成本 提高产品质量 创新 精 密 复杂 高附加值已成为注塑产品的发展方向 必须寻求高效 可靠 敏捷 柔性的注塑产品与模具设计制造系统 当前 国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大 其中发展重点为工程塑料 模具 有关数据表明 目前仅汽车行业就需要各种塑料制品 36 万吨 电冰箱 洗 衣机和空调的年产量均超过 1000 万台 彩电的年产量已超过 3000 万台 到 2010 年 在建材行业 塑料门窗的普及率为 30 塑料管的普及率将达到 50 这些都 会导致对模具的需求量大幅度增长 近来我国模具工业发展迅速 目前已呈现出 市场广阔 产销两旺的局面 深圳周边及珠江三角洲地区是中国塑料模具工业最 为发达 科技含量最高的区域 预计有可能在 10 年内发展成为世界模具生产中 心 其次 浙江东部的余姚 宁海 黄岩温州等地区的塑料模具工业发展也非常 快 相当多的发达国家塑料模具企业移师中国 是国内塑料模具工业迅速发展 的重要原因之一 中国技术人才水平的提高和平均劳动力成本低都是吸引外资的 优势 这些是塑料模具市场迅速成长的重要因素所在 所以中国塑模市场的前景 一片辉煌 1 2 我国模具发展的现状 虽然近几年来 我国塑料模具无论是在数量上 还是在质量 技术和能力等 方面都有了很大发展 但总体上与工业发达的国家相比仍有较大的差距 例如 在总量供不应求的同时 一些低档塑料模具已供过于求 市场竞争激烈 一些技 术含量不太高的中档塑料模具也有一些趋向于供过于求 然而精密加工设备还很 少 一些大型 精密 复杂 长寿命的中高档塑料模具每年仍大量进口 许多先 进的技术如 技术的普及率还不高 我国塑料模具行业与 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 2 其发展需要和国外先进水平相比 还存在很多方面的问题 现在国外发达国家模 具标准化程度为 70 80 而我国只有 30 左右 如能广泛应用模具标准件 将会缩短模具设计制造周期 25 40 并可减少由于使用者自制模具件而造 成的工时浪费 现在应用模具 CAD CAM 技术设计模具已较为普遍 随着通用机 械 CAD CAM 技术的发展 塑料注射模 CAD CAM 已经不断的深化 从上世纪 60 年 代基于线框模型的CAD系统开始 到70年代以曲面造型为核心的CAD CAM系统 80 年代实体造型技术的成功应用 90 年代基于特徵的参数化实体 曲面造型技术 的完善 为塑料注射模采用 CAD CAE CAM 技术提供了可靠的保证 目前在国内外 巿场已涌现出一批成功应用于塑料注射模的 CAD CAE CAM 系统 而且通过推广使 用模具标准件 实现了部分资源共享 这样就大大减少模具设计的工作量和工作 时间 对于发展 CAD CAM 技术 提高模具的精密度有重要意义 因此 模具成 为国家重点鼓励与支持发展的技术和产品 现代模具是多学科知识集聚的高新技 术产业的一部分 是国民经济的装备产业 其技术 资金与劳动相对密集 1 3 参数化技术慨述 参数化技术是当前 CAD 技术重要的研究领域之一 通过改动图形某一部分或 某几部分的尺寸 自动完成对图形中相关部分的改动 从而实现尺寸对图形的驱 动 在设计过程中 系统自动地捕获用户的设计意图 并把各个设计对象以及对 象之间的关系记录下来 当用户修改图纸中的设计参数时 系统能够自动地更新 图纸 使图纸中反映用户设计意图的设计对象之间的关系依旧可以维持 参数化 设计技术以其强有力的草图设计 尺寸驱动修改图形功能 极大地改善了图形的 修改手段 提高了设计的柔性 在慨念设计 初始设计 产品建模及修改系列设 计 多方案比较 动态设计 实体造型 装配 公差分析与综合 机构仿真 优 化设计等领域发挥着越来越大的作用 并体现出很高的应用价值 能否实现参数 化目前已成为评价 CAD 系统优劣的重要技术指标 Pro ENGINEER 集合了零件设计 产品组合 模具开发 NC 加工 钣金件设 计 铸造件设计 自动量测 机构仿真 应力分析等功能于一体 是塑料模具实 现参数化的一个必备的软件 EMX Expert Moldbase Extension 是 PRO E 系统 中的一个外挂模块 专门用来建立各种标准模架及模具标准件和滑块 斜销等附 件 能够建立冷却水管 能够自动产生模具工程图和明细表 还可以模拟模具开 模过程进行动态仿真和干涉检查 并可将仿真结果输出成视频文件 是个功能非 常强大且使用非常方便的模具设计工具 本设计结构和模架设计是利用模架设计专家系统设计的 型腔和型芯设计可 以在 EMX 里设计 也可以事先在 PRO E 的制造模块里完成 本设计有一部分是在 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 3 EMX 里完成 在模架调入之后可以根据需要添加 删除各种模具零件 也可以修 改现成的标准件使之满足自身设计 完全的参数化设计 使用非常方便 Pro ENGINEER 参数化设计的特性 1 3D 实体模型除了可以将用户的设计思想以最真实的模型在计算机上表 现出来之外 借助于系统参数 还可以随时计算出产品的体积 面积 重心 重 量 惯性大小等 可极大的减少设计人员的计算时间 2 Pro ENGINEER 可随时由 3D 实体模型产生 2D 工程图 且可自动标示工 程图尺寸 不论在 3D 还是 2D 图形上作尺寸修正 其相关的 2D 图形或 3D 实体模 型均自动修改 同时组合 制造等相关设计也会自动修改 如此可确保数据的正 确性 并避免反复修正的耗时性 3 以特征作为设计的单位 可随时对特征做合理 不违反几何顺序调整 插入 删除 重新定义等修正动作 1 4 选题目的以及意义 毕业设计将总结专业基础和专业技术的学习成果 锻炼和开发学生的综合运 用能力 本课题要求跟据图纸以及任务书设计出结构优化的模具 该塑件为气压 瓶盖 它是配在气压瓶上用的一种盖子 由于是配用 批量不是很大 为中批量 生产 其结构有点复杂 有三个侧抽芯 因而该塑件的模具有一个典型结构 侧抽芯滑块机构 这个课题能充分体现专业知识 对模具设计能力有一定的锻炼 通过对气压瓶盖的注射模具的设计 可以巩固专业知识为以后从事本专业实 际工作和研究工作奠定了重要的思想基础 也同时具有一定的初步开发模具能 力 另外加深了对机械基础知识的应用 提高了整体的设计能力 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 4 第二章第二章 塑件成型工艺性分析塑件成型工艺性分析 2 1 气压瓶盖三维模型及二维图 图 2 1 气压瓶盖三维模型 A B A A B B 80 40 2 5 20 25 105 90 125 45 87 5 5 2 5 85 8 8 10 60 B A 材料 ABS 中批量生产 未注公差等级 IT4 图 2 2 气压瓶盖二维图 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 5 2 2 结构特征分析及成型工艺性分析 2 2 1 结构特征分析 该塑件为气压瓶盖 其二维图尺寸如图 2 2 所示 塑件的壁厚为 2 5mm 为 中批量生产 材料为 ABS 成型工艺性好 可以注射成型 2 2 2 成型工艺性分析 根据塑件的用途以及塑料的性质分析其表面质量 确定塑件的精度等级要求 为 IT4 其中塑件的表观缺陷是其特有的质量指标 包括缺料 溢料与飞边 凹陷与缩瘪 气孔 翘曲等 模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的决定性 因素 通常要比塑件高出一个等级 为了便于塑件从模腔中脱出或从塑件中抽出型芯 塑件设计时须考虑其内外 壁面应该有足够的脱模斜度 最小脱模斜度与塑料性能 塑件几何形状有关 该 塑件壁厚约为 2 5mm 大开口处有 5 的斜角 小开口处有 3 的倾角 这样足以 使型芯很容易抽出 为了容易使大的侧抽芯容易抽出可以查参考文献 1 中的表 2 19 脱模斜度 型芯 1 2 2 3 塑件材料的基本性能 本塑料制件采用 ABS 成型 密度为 1 02 至 1 16 g cm 3 全称为苯乙烯 丁二烯 丙烯腈共聚物 它是一种三元共聚物 拥有三种组元的共同性能 使 其具有 坚韧 质硬 刚性 的特点 ABS 树脂具有较高的的冲击韧性和力学强 度 尺寸稳定 耐化学性及电性能良好 而且有易成型和机加工的特点 此外 表面还可以镀铬 成为塑料涂金属的一种常用材料 它是一种无定形材料 吸湿 性强 其吸水率 24h 0 2 0 3 含水量应小于 0 3 必须充分干燥 要 求表面光泽的塑件要求长时间预热干燥 其拉伸弹性模量为 1800 2900MPa 弯曲强度 99 134MPa 与钢的摩擦因数为 0 21 在设计时候要注意浇注系统的 料流阻力小 浇口处外观不良 易发生熔接痕 要注意选择浇口位置 形式 顶 出力不宜过大 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 6 2 2 4 塑料的成型收缩率 塑件从模具中取出到冷却至室温会发生尺寸收缩 这种性能称收缩性 查参 考文献 1 中的表 2 16 该塑料的成型收缩率 0 4 0 7 由于收缩不仅与 树脂的热胀冷缩有关 还和各成型因素有关 所以将成型后塑件的收缩称成形收 缩 影响收缩的因素主要有 1 塑料品种 2 塑料特性 3 模具结构 4 成形工艺 这里取计算成型收缩率为 0 5 2 2 5 塑件材料的流动性 塑料在一定温度与压力下填充型腔的能力称为流动性 这是模具设计时必须 考虑的一个重要工艺参数 流动性大易造成溢料过多 填充型腔不密实 塑件组 织疏松 树脂 填料分头聚积 易粘模 脱模及清理困难 硬化过早等弊病 但 流动性小则填充不足 不易成形 成形压力大 所以选用塑料的流动性必须与塑 件要求 成型工艺及成形条件相适应 ABS 的流动特性属非牛顿流体 查参考资 料 2 可以知道ABS流动性中等 影响塑料流动性的因素一般有1 温度 2 压力 3 模具结构 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 7 第三章第三章 塑件成形工艺与设备塑件成形工艺与设备 3 1 注塑成型工艺条件 3 1 1 温度 注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度 喷嘴温度和模具温度等 喷嘴 温度通常略微低于料筒的最高温度 以防止熔料在直通式喷嘴口发生 流涎现 象 模具温度一般通过冷却系统来控制 为了保证制件有较高的形状和尺寸精 度 应避免制件脱模后发生较大的翘曲变形 模具温度必须低于塑料的热变形温 度 ABS塑料与温度的经验数据查参考资料 5 如表3 1所示 表3 1 温度的经验数据 料筒温度 后 段 中 段 前 段 喷嘴温度 模具温度 180 200 210 230 200 210 180 190 50 70 资料来源 陈志刚主编 塑料模具设计 北京 机械工业出版社 2003年2 月 第36页 3 1 2 压力 注射成型过程中的压力包括注射压力 保压力和背压力 注射压力用以克服 熔体从料筒向型腔流动的阻力 提供充模速度及对熔料进行压实等 保压力的大 小取决于模具对熔体的静水压力 与制件的形状 壁厚及材料有关 对于像 ABS 流动性一般的塑料 保压力应该小些 以避免产生飞边 保压力可取略低于注射 压力 背压力是指注塑机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压力 背压 力除了可驱除物料中的空气 提高熔体密实程度之外 还可以使熔体内压力增大 螺杆后退速度减小 塑化时的剪切作用增强 摩擦热量增大 塑化效果提高 根 据生产经验 背压的使用范围约为 3 4 27 5MPA 3 1 3 时间 完成一次注塑成型过程所需要的时间称为成型周期 包括注射时间 保压时 间 冷却时间 其他时间 开模 脱模 涂脱磨剂 安放嵌件和闭模等 在保 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 8 证塑件质量的前提下尽量减小成型周期的各段时间 以提高生产率 其中 最重 要的是注射时间和冷却时间 在实际生产中注射时间一般为 3 5 秒 保压时间 一般为 20 120 秒 冷却时间一般为 30 120 秒 这三个时间都是根据塑件的质 量来决定的 质量越大则相应的时间越长 确定成型周期的经验数值如表 3 2 所示 表3 2 成型周期与壁厚关系 制件壁厚 mm 成型周期 s 制件壁厚 mm 成型周期 s 0 5 10 2 5 35 1 0 15 3 0 45 1 5 22 3 5 65 2 0 28 4 0 85 资料来源 黄虹主编 塑料成型加工与模具 北京 化学工业出版社 2003 年 3 月 第 87 页 经过上面的经验数据和推荐值 可以初步确定成型工艺参数 因为各个推荐 值有差别 而且有的与实际注塑成型时的参数设置也不一致 结合两者的合理因 素 初定制品成型工艺参数如表 3 3 所示 表 3 3 制品成型工艺参数初步确定 内容 特性 内容 特性 注塑机类型 螺杆式 螺杆转速 r min 50 喷嘴形式 直通式 模具温度 50 喷嘴温度 175 后段温度 180 210 中段温度 210 230 前段温度 200 210 注射压力 MPa 80 保压力 MPa 60 注射时间 s 4 保压时间 s 25 冷却时间 s 25 其他时间 s 成型周期 s 60 成型收缩 0 5 预热干燥温度 80 95 预热干燥时间 h 4 5 资料来源 陈志刚主编 塑料模具设计 北京 机械工业出版社 2003 年 2 月 第 67 页 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 9 3 2 注射机型号的确定 注射模具是安装在注射机上使用的 在设计模具时 除了应掌握注射成型工 艺过程外 还应对所选用的注射机有关技术参数有全面了解 才能生产出合格的 塑料制件 注射机为塑料注射成型所用的主要设备 按其外形可分为立式 卧式 直角式三种 注射成型时注射模具安装在注射机的动模板和定模板上 由锁模装 置和模并锁紧 塑料在料筒内加热呈熔融状态 由注射装置将塑料熔体注入型腔 内 塑料制品固化冷却后由锁模装置开模 并由推出装置将制件推出 3 2 1 由公称注射量选择注射机 利用PRO E测量工具可以测得塑件体的体积为 V 94 204cm 3 取其密度为 1 1g cm 3 那么质量M 94 204cm3 1 1g cm3 103 62g 查参考文献 2 流道凝 量的体积一般取塑件体积0 5倍 由于该模具采用一模一腔 所以 实际注射量为 V实 1 5V 1 5 94 204 141 306 cm 3 实际注射质量为 M实 1 5M 1 5 103 62 155 43g 模具设计时 塑件成型所需的塑料熔体的总容量或质量需在注射机额定注射 80 内 由此可得注射机所需体积最小为 141 306 80 176 633cm 3 3 2 2 由锁模力选择注射机 塑料制件在分型面上的投影面积为 A1 3038 5mm 2 流道凝料 包括浇口 在 分型面上的上的投影面积 A2 A2 0 3A1 0 3 3038 5 911 55 mm 2 A分 A1 A2 3038 5 911 55 3950 05 mm 2 查参考文献 5 F锁 F胀 A分 P型 3 1 3950 05 mm 2 30MPa 3950 05 mm 2 30 106Pa 118 5 KN 式中 F 锁注射机的公称锁模力 N A分塑件和浇注系统在分型面上的投影面积 之和 P型为型腔内熔体压力 查参考文献 2 表5 1 取P 型 30MPa 结合上面两项的计算 查参考文献 5 中的表4 2 初步确定注塑机为 XS ZY 250 型注射机 该注射机的主要技术参数如下所示 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 10 表4 2 注射机XS ZY 250技术参数表 特性 内容 特性 内容 结构类型 卧式 拉杆内间距 mm 448 370 理论注射容积 cm 3 250 模板最大行程 mm 500 螺杆直径 mm f50 最大模具厚度 mm 350 注射压 MPa 130 最小模具厚度 mm 200 注射速率 g s 200 锁模形式 mm 液压 注射行程 mm 160 模具定位孔直径 mm 125 0 06 0 螺杆转速 r min 25 89 喷嘴球半径 mm 18 塑化能力 g s 喷嘴孔直径 mm f4 锁模力 KN 1800 模板尺寸 mm 598 520 资料来源 陈志刚主编 塑料模具设计 北京 机械工业出版社 2003 年 2 月 第 98 页 3 3 型腔数量以及注射机有关工艺参数的校核 3 3 1 型腔数量校核 为了使模具与注射机相匹配以提高生产率和经济性 并保证塑件精度 模具 设计前应合理的确定型腔数目 按注射机的最大注射量校核型腔数量 0 8 gj n VV n V 3 2 2 其中 g V 注射机最大注射量 3 cm j V 浇注系统凝料量 3 cm n V 单个塑件的容积 3 cm 通过上面 3 2 1 可知算单个塑件的质量为 103 62g 浇道凝料的质量为 51 81g 而凝料的容量和最小注射量应不小于注射机额定最大注射量的 20 故可得 n 1 43 所以型腔的数目取 n 1 3 3 2 最大注射量校核 为确保塑件质量 注塑模一次成型的塑件质量 包括流道凝料质量 应在公 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 11 称注塑量的 35 75 范围内 最大可达 80 最小不小于 10 为了保证塑件质 量 充分发挥设备的能力 选择范围通常在 50 80 V实 141 306 cm 3 V公 250 cm 3 V实 V公 100 141 306 250 100 56 52 可见注射量满足要求 3 3 3 锁模力的校核 当高压的塑料熔体充满型腔时 会产生一个沿注射机轴向方向的很大推力 其大小等于制品与浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和乘以型腔内塑料熔 体的平均压力 该推力应小于注射机的额定锁模力T合 否则在注射成型时会因锁 模不紧而发生溢边跑料现象 在确定了型腔压力和分型面面积之后 可以按参考文献 5 中的下式校核注塑 机的额定锁模力 F A分 P型 3 3 式中 F 注塑机额定锁模力 F 1800KN P型 为型腔内熔体压力 MPa 由 3 2 1 可知 P型 30MPa A分 P型 3950 05 mm 2 30MPa 118 5 KN P 式中 Pmax为注射机的最大注射压力 该注射机的Pmax为130MPa P为塑件成型时 所需要的注射压力 一般取P 40 200Mpa 制品成型时所需的注射压力一般很难 确定 它与塑料品种 注射机类型 喷嘴形式 制品形状的复杂程度以及浇注系 统等因素有关 在确定制品成型所需的注射压力时可利用类比法或参考各种塑料 的注射成型工艺参数等 ABS的成型注射压力在78 4MPa至150MPa的范围内 考虑 本塑件平均厚度为3mm 所以注射压力可P取为100Mpa 可见螺杆注射压力满足要 求 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 12 3 3 5 安装尺寸校核 3 3 5 1 喷嘴尺寸校核 为了使注塑模能够顺利地安装在注射机上并生产出合格的产品 在设计模 具时必须校核注射机上与模具安装有关的尺寸 因为不同型号和规格的注射机 其安装模具部分的形状和尺寸各不相同 一般情况下设计模具时应校核的部分包 括喷嘴尺寸 定位圈尺寸 最大模厚 最小模厚 模板上的螺孔尺寸等 这里先 对喷嘴尺寸进行校核 其他的校核需要在模具结构设计进行完以后进行校核 注射机喷嘴前端的球面半径r和孔径d与模具浇口套始端的球面半径R及小 孔径 D 应吻合 以避免高压塑料熔体从缝隙处溢出 它们一般应满足下列关系 1 2 Rrmm 0 5 1 Ddmm 如果R H1 H2时 开模行程应按下式校核 S Hc 5 10 mm 3 5 5 式中 S 注射机最大开模行程 mm 取500mm 见表4 2 H1 塑件推出行程 mm 取H1 25mm H2 包括浇注系统高度在内的塑件高度 塑件高度为45mm 浇道 凝料的高度为25mm 所以H2 45 25 70mm Hc 由4 8 1 4可知完成侧向抽芯距离所需要的开模距离 Hc 140 4mm 取Hc 145mm PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 14 Hc 145mm H1 H2 25 70 95mm 该模具满足上面的要求的条件 因此 Hmax 500 Hc 5 10 mm 3 6 155 mm 所以满足要求 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 15 第四章第四章 注射模具结构设计注射模具结构设计 4 1 型腔的确定 为了使模具与注射机相匹配以提高生产率和经济性 并保证塑件精度 模具 设计前应确定合理的型腔数目 由于本模具所要达到的生产批量为 5 万件 为中 批量生产 结合本塑件结构也较复杂 因此综合考虑本模具采用一模一腔比较合 理 4 2 制品成型位置及分型面的选择 在注塑过程中 打开模具用于取出塑件或浇注系统凝料的面 通称为分型面 常见的取出塑件的主分型面与开模方向垂直 分型面大多是平面 也有倾斜面 曲面或台阶面 分型面是决定模具机构形式的重要因素 分型面选择的是否合适 对塑件质量 模具制造与使用性能都有很大影响 它决定了模具的机构类型 是 模具设计中的一个重要环节 模具设计时应根据制品的结构形状 尺寸精度 浇注系统形式 推出方式 排气方式及制造工艺等多种因素 全面考虑 合理选 择 在选择分型面时一般应遵循以下原则 1 应便于塑件脱模和简化模具结构 选择分型面应尽可能使塑件开模时 留在动模 这样便于利用注射机锁模机构中的顶出装置带动塑件脱模机构工作 2 分型面应尽可能的选择在不影响外观的部位 并使其产生的溢料边易 于消除和修整 3 分型面的选择应有利于排气 4 分型面的选择应便于模具零件的加工 5 分型面的选择应考虑注射机的技术规格 分析该产品的结构 分型面可设计为以下几种位置 如图 4 2 所示 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 16 分型面方案 一 分型面方案 二 4 1 分型面的位置 比较两种分型方法 第一种分型方法塑件通过推出很容易从模具体中出 来 而且模具型腔设计起来简单 而第二种方法要把模具设计成有哈夫块的形 式 由于该模具有侧抽芯结构 这样模具设计起来就很困难 所以本设计采用 第一种分型方法 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 17 4 3 浇注系统设计 注射模的浇注系统是塑料熔体从注射机的喷嘴进入模具开始到型腔为止 所流经的通道 它的作用是将熔体平稳地引入模具型腔 并在填充和固化定型 过程中 将型腔内气体顺利排出 且将压力传递到型腔的各个部位 以获得组 织致密 外形清晰 表面光洁和尺寸稳定的塑件 因此 浇注系统设计的正确 与否直接关系到注射成型的效率和塑件质量 浇注系统是由主流道 分流道 浇口 冷料穴等组成 在设计模具浇注系 统时 首先考虑使得塑料熔体迅速填充型腔 减少压力与热量损失 其次 应 从经济上考虑 尽量减少由于流道产生的废料比例 最后 应容易修除制品上 的浇口痕迹 对浇注系统进行总体设计时 一般应遵守如下基本原则 1 了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动特性 2 采用尽量短的流程 以减小热量与压力损失 3 浇注系统设计应有利于良好的排气 4 防止型芯变形和嵌件位移 5 便于修整浇口以保证塑件外观质量 6 浇注系统应结合型腔布局同时考虑 7 流动距离比和流动面积比的校核 8 尽可能使塑件不进行或少进行后加工 成型周期短 效率高 9 大多数热塑性塑料熔体的假塑性行为 应予以充分考虑 4 3 1 主流道设计 主浇道即从注射机喷嘴开始到分流道为止的熔融塑料的流动通道 它与注 射机的喷嘴在同一轴线上 目前最为普遍的主流道结构 是以浇口套形式镶入 模板中 这种主流道适用于所有注射模具 为防止浇口套被注塑机喷嘴撞伤 应采取淬火处理使其具有一定硬度 主流道的基本尺寸通常取决于两个方面 第一个是使用的塑料种类 所成型制品的质量和壁厚 第二个是注射机喷嘴几 何参数与主浇道尺寸的关系 主流道设计时 其设计要点如下 1 一般主浇道设计成圆锥形 锥度为 28 48 以便凝料从流道内取出 查参 考文献 1 可得 ABS 的流动性良好 取 2 合适 内壁表面粗糙度 a R 小于 0 63 1 25 m 这里取0 5 a Rum 2 为防止主流道与喷嘴处溢料 主流道与喷嘴接触处紧密对接 主流道对接 处制成球形凹坑 其球面半径 1 1 2 RRmm 主流道的进口直径应根据注射 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 18 机的喷嘴孔直径确定 一般 1 0 5 1 DDmm 由 3 3 5 可知浇口套始端球面 半径20Rmm 喷嘴直径为4 5Dmm 所以主流道 球面半径 1 202 22Rmmmm 进口直径 1 4 50 5 5Dmmmm 凹坑深 h 取 3 5mm 这里取 h 5mm 由于主流道与塑料熔体及喷嘴反复接触和碰撞 因此常将主流道制成可拆卸的主 流道衬套 便于钢材的加工和热处理 通常将主流道衬套在淬火后嵌入模具中 这样在损坏时便于更换或修磨 材料选择 T10A 热处理后硬度为 53 57 HRC 称 套长度与定模板配合部分的厚度一致 浇口套与浇道板配合为 H7 m6 主流道衬套的具体结构如图 4 2 所示 d 5 R1 28 h 4 2 主流道衬套图示 3 为了减少料流转向过渡时的阻力 主流道与分流道结合处采用圆角过度 其圆角半径 r 1 3mm 所以取 r 2mm 4 在保证塑料良好成型的前提下 主流道长度 L 应尽量短 否则将增多 流道凝料 且增加压力损失 使塑料降温过多而影响注射成型 通常主流道长 度由模板厚度而定 一般取 L 60mm 由标准模架结合该模具的结构取 45Lmm 5 主流道大端直径 21 2 tan52 45 0 0357 85DDLamm 4 1 半锥角a为12 oo 取2a 取 2 8Dmm 6 为了使主流道与喷嘴和料筒对中 将定位环与主流道设计成组合结构 定位环与注射机定模固定板定位孔相配合 配合精度为H11 h11 定位环与定位 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 19 孔的配合长度本模具取 8 mm 浇口套总长L0 L h 2 45 8 2 55mm 4 3 2 冷料穴的设计 冷料穴的作用 贮存因两次注射间隔产生的冷料及熔体流动的前锋冷料 防 止熔体冷料进入型腔 设计要求 冷料穴底部成曲折的钩形或下陷的凹槽 使冷 料穴兼有分模时将主流道凝料从主流道衬套中拉出并滞留在动模一侧的作用 冷 料穴分为主流道冷料穴和分流道冷料穴 冷料穴的位置一般都设计在主流道或分 流道的末端 亦即塑料最先到达的部位 其作用是防止在注射时将冷料注入型腔 而使制品产生缺陷 在开模时 冷料穴又起到将主流道的凝料从浇口套中拉出的 作用 冷料穴的直径应大于主流道大端直径 本模具在主流道设有冷料穴 具体 见图 4 3 浇注系统截面图 图 4 3 浇注系统截面图 4 3 3 分流道设计 分流道为主流道和浇口之间的流动通道 一般开设在分型面上 起分流和转 向作用 分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置 分流道的设计应 尽可能短 以减少压力损失 热量损失和流道凝料 常用的分流道截面有圆形 梯形 U 形和六角形等 如下图 4 4 所示 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 20 4 4 常用流道截面形状 查参考资料 2 中表6 1可知 ABS塑料的分流道断面直径的推荐值为4 8 9 5mm 要减少流道内的压力损失 希望流道的截面积大 表面积小 以减小传 热损失 因此 可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率 其中圆形 和正方形的效率最高 但正方形的流道凝料脱模困难 所以一般是制成圆形流道 取断面直径为6mm 下面用经验公式做更精确确定 分流道熔体体积流量 qv V nt 200 4 2 25 cm 3 s 4 2 式中 qv 熔体体积流量 V 制件体积 通常可取 V 0 5 0 8 Vg Vg 为注射机的公称注 射量 可知 V 0 8 250 200cm 3 t 注射时间 由参考文献 2 表 6 2 可知 t 2s n 分流道个数 这里取 n 4 取剪切速率 6 10 2s 1 查参考文献 2 中的图 6 11 可知分流道的当量半径 Rn 5mm 所以浇道的断面直径可取为 6mm 4 3 4 浇口的位置 数量的确定 浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道 是浇注系统的关键部分 起着 调节控制料流速度 补料时间以及防止倒流等作用 浇口的类型很多 一般常见 的有侧浇口 点浇口 潜伏式浇口 扇形浇口 薄膜浇口等多种 根据其特性不 同使用在不同场合 一般情况浇口采用长度很短 0 5 2mm 而截面很狭窄的小 浇口 因此流动阻力很大 细微的变化都会对塑料熔体的充填产生很大的影响 浇口设计主要包括浇口的数目 位置形状和尺寸的设计 浇口的数目和位置主要 影响充填模式 而浇口的形状与尺寸主要影响熔体流动性质 浇口设计该保证提 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 21 供一个快速 均匀 平衡 单一方向流动的充填模式 另一方面应该避免射流 滞流 凹陷等现象的发生 浇口位置的选择将影响塑料件的填充行为 制品的最终尺寸 公差 收缩 行为 翘曲和机械性能水平 表面质量 外观 浇口的设计需要遵循以下基本设计原则 1 浇口的尺寸及位置选择应避免熔体破裂而产生喷射和蠕动 2 浇口的位置应有利于流动排气和补料 3 浇口位置应使流程最短 料流变向少 防止型芯变形 4 浇口位置及数量应有利于减少熔接痕和增加熔接强度 5 浇口的位置应考虑定位作用和对塑件性能的影响 6 浇口的位置应尽量开设在不影响塑件外观的部位 一方面应 通过分析 本模具的浇口设计为侧浇口 与点浇口的优势为这里可以用两板模 而点浇口要用三板模 简化模具结构 这里浇口的的断面形状设计为圆角梯形 其截面厚度h通常取浇口处壁厚的1 3 2 3 这里取h 1mm 其截面宽度b取 8h b 8mm 浇口长度取l 1mm 下面我就利用 Moldflow 分析零件的浇口位置 最佳浇口位置图 如下图 4 5 所示 蓝色区域为最佳位置 图4 5 最佳浇口区域 但是 这只是给出一个浇口范围 并没有确定浇口数量和具体的浇口位置 所以 我们继续进行下面的分析 由于采用一模一腔 同时又采用侧浇口 侧浇 口一般开设侧面并且表面要求不高的面上 所以采用方案如图 4 6 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 22 图4 6 最佳浇口位置 图4 7 冷却图 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 23 图4 8 分析气抛 4 3 5 剪切速率的校核 生产实践表明 当注射模主流道和分流道的剪切速率 R 5 10 2 5 103S 1 浇口的剪切速率 R 10 4 10 5S1 时 所成型的塑件质量最好 对一般热塑性塑料 将以上推荐的剪切速率值作为计算依据 可用以下经验公式表示 3 3 3 v n q R R 4 3 2 式中 v q 体积流量 3 cms 3 n R 浇注系统断面当量半径 cm 1 主流道剪切速率校核 0 8 100QQT 公主V 3 cms 4 4 2 式中 T 为注射时间 T 2 S 12 0 325 4 n dd R cm 4 5 2 式中 n R 主流道的平均当量截面半径 1 d 主流道小端直径 1 5d mm 2 d 主流道大端直径 2 8d mm 3 33 3 33 3 100 3 06 10 3 14 3 25 n Q R R 主 主 S 1 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 24 2 分流道剪切速率的校核 4 Q Q 主 分 25 cm 3 s n R 4 2mm 3 3 3 n Q R R 分 分 3 5 10 3 S1 3 浇口剪切速率的校核 R 当n 1mm Q浇 Q分 25 3 cms 4 3 3 3 2 7 10 n Q R R 浇 浇 S 1 从以上的计算结果看 流道与浇口剪切速率的值都落在合理的范围内 证明 流道与浇口的尺寸取值是合理的 4 3 6 排气系统设计 排气系统的作用是在注射过程中 将型腔中的气体有序而顺利的排出 以 免塑料件产生气泡 疏松等缺陷 如果排气不良有以下危害性 1 在塑件上形成气泡 银纹 云雾 接痕 使表面轮廓不清 2 严重时在塑件表面产生焦痕 3 降低冲模速度 影响成型周期 4 形成断续注射 降低生产效率 因此 及时有序的将气体排出是十分必要的 一般有以下几种排气方式 1 排气槽排气 2 分型面排气 3 拼镶件缝隙排气 4 推杆间隙排气 5 粉末烧结合金块排气 6 排气井排气 7 强制性排气 本塑件是小型塑件 结合塑件特点 可以采用分型面排气方式足以排气 因 而不采用排气槽排气 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 湖南工业大学本科生毕业设计 25 4 4 成型零部件设计 成型零部件的设计应在保证塑件质量要求的前提下 从便于加工 装配 使 用 维修等角度加以考虑 其中最重要的是凹模和凸模尺寸的设计 成型零部件 工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸 主要包括型腔和型芯 的径向尺寸及高度尺寸 及孔中心距等 本设计中采用平均值法计算 其中 塑 件的尺寸精度取 IT4 级精度 塑件