按摩器上盖注射模设计

毕业设计说明书 论文 作作 者者 黄洁 学学 号 号 06010102 学院学院 系系 机械工程学院 专专 业业 机械工程及自动化 题题 目目 按摩器上盖注射模设计 指导者 指导者 评阅者 评阅者 2010 年 6 月 张跃讲师 毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 中中文文摘摘要要 本论文根据工程实际的需要完成按摩器上盖的注射模具设计 在设计中采用 ABS 塑料注射而成型 成型方式为一模两腔 首先 该论文具体分析了产品的工 艺性 确定了所采用塑料的工艺参数和所采用的成型设备 其次 确定了模具制 作的总体方案 分析并解决了模具的总体结构和各工作部分的具体结构 并进行 了一些必要的尺寸计算和强度的校核 与此同时 该论文还对分型面 浇注系统 和脱模机构进行了分析设计 最后完成了模具工程图设计 关键词 注射模 成型 工艺性 设计 毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 外外文文摘摘要要 TitleTitle The Design of Plastic Injection Mould of Anmoqi AbstractAbstract This paper had accomplished the design of plastic injection mould of anmoqi s top ABS injection is used to take shape in the design the formation way is one mould two cavity At first this paper had analyzed the product s technology capability concretely had determined the plastic parameter and the formation requirement The second it had determined the whole program of the mould had analyzed and solved the mould s overall structure even the each structure s details also had carried on some essential size calculation and strength check At the same time this paper also had analyzed on parting surface gating system and the stripping institutions At last it had completed the design of mould engineering graphics Keywords Injection mould Formation Technology capability Design 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 页 共 页 目 录 1 绪论 1 1 1 塑料模具的应用与发展状况 1 1 2 CAD CAM CAE 在塑料模具中的应用 1 2 模具设计方案的比较与确定 3 2 1 分型面方案的优化设计 3 2 2 型腔的数量 4 2 3 型腔的分布 4 2 4 浇口的选择 4 3 按摩器上盖的设计及成型工艺分析 6 3 1 塑件的分析 6 3 2 塑料的选材及性能分析 6 3 3 ABS 塑料的注射过程及工艺 7 3 4 ABS 的主要缺陷及消除措施 8 4 模具的详细设计 10 4 1 注射机选型 10 4 2 模具浇注系统设计和浇口的设计 12 4 3 成型零件工作尺寸的设计和计算 15 4 4 模架的确定和标准件的选用 19 4 5 合模导向机构和定位机构 21 4 6 脱模推出机构的设计 23 4 7 冷却系统的设计 25 4 8 模具材料例表 25 5 模具装配及工作过程 27 5 1 塑料模具装配的技术要求 27 5 2 塑料模具装配过程 27 5 3 模具工作过程 28 结束语 29 致 谢 30 参 考 文 献 31 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 0 页 共 31 页 1 1 绪论绪论 1 11 1 塑料模具的应用与发展状况塑料模具的应用与发展状况 近年来 我国塑料模具发展迅速 目前 塑料模具在整个模具行业中所占的比重 约为 30 在模具进出口中的比例高达 50 70 随着中国机械 汽车 家电 电 子信息和建筑建材等国民经济支柱产业的迅速发展 这一比例还将持续提高 塑料 模具已经形成了巨大的产业链 从上游的原辅助材料工业和加工 检测设备到下游 的机械 汽车 摩托车 家电 建筑建材等几大应用产业 塑料模具发展一片生机 1 塑料模具生产出来的产品的质量及水平大大提高 那是因为模具企业运用了多方 面的生产技术 可大致归纳如下 1 CAD CAM 技术在行业中得到基本普及 2 CAE 技术及 CAD CAE CAM 一体化技术在部分企业中应用 3 PDM CAPP ERP 等信息化技术在部分骨干企业中应应用 4 RP RT 高速加工 复合加工 逆向工程 并行工程 虚拟网络等技术在 少数企业开始应用 1 21 2 CAD CAM CAE 在塑料模具中的应用在塑料模具中的应用 随着塑料产品在家电 电子等产品和日常用品中的越来越广泛应用 对塑料模具 的设计和制造的要求也越来越高 传统的手工设计与制造方式早已满足不了生产发 展的需要 CAD CAM CAE 的发展正适应了这种客观实际要求 CAD CAM CAE 可 以显著提高塑料产品和塑料模具的设计制造效率 提高设计制造质量 减少试模修 模时间 从而缩短从塑料产品设计 模具设计 模具制造到进行产品模塑生产的整 个周期 1 2 1 塑料模具 CAD CAD 是设计人员和计算机的有机结合 发挥各自特长的新型设计方法 即设计 人员在设计过程中 充分发挥计算机的强大运算功能 信息存储与快速查找的能力 完成信息管理 数值计算 分析模拟 优化设计和绘图等任务 而设计人员集中精 力进行有效的创造性思维 从而更好地完成从设计方案的提出 评价 分析模拟与 修改到具体设计实施的全过程 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 1 页 共 31 页 CAD 的发展大致经过 电子图板系统 二维计算机绘图技术 曲面造型系统 实体造型技术 参数化技术和变量化技术 电子图板系统是用传统的三视图方法来 表达零件 以图纸为媒介进行技术交流 曲面造型系统是开发者在二维绘图系统的 基础上 采用贝赛尔算法 推出三维曲面造型系统 它是 CAD 的第一次革命 实体 造型技术可准确表达零件的质量 重心 惯性距等特征 它的普及应用标志着 CAD 的发展史上的第二次革命 代表着未来 CAD 的发展方向 参数化技术是一种比无约 束自由制造更新颖更好的算法 它的特点是 基于特征 全尺寸约束 全数据相关 尺寸驱动设计修改 参数化技术的应用主导了 CAD 发展史上的第三次革命 由于 全尺寸约束 这一硬性规定干扰和制约了设计者的创造力及想象力 在设计中关 键形体的拓扑关系发生改变 失去了某些约束的特征就会造成系统数据混乱 因而 提出了以参数化技术为蓝本的更先进的实体造型 变量化技术 2 1 2 2 塑料模具 CAE CAE 即计算机辅助工程技术 它的出现是计算机辅助设计 计算机辅助制造 CAD CAM 技术向纵深方向发展的要求 一般 M 为一个包含数值计算技术 数据 库 计算机图形学 工程分析与仿真等在内的一个综合性软件系统 其核心技术是 工程问题的模型化和数值实现方法 就塑料模具计算机辅助工程技术而言 它主要 是利用高分子流变学 传热学 数值计算方法和计算机图形学等基本理论 对塑料 成型过程进行数值模拟 在模具制造之前就可以形象 直观地在计算机屏幕上模拟 实际成型过程 预测模具设计和成型条件对产品的影响 发现可能出现的缺陷 为 判断模具设计和成型条件是否合理提供科学的依据 3 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 2 页 共 31 页 2 2 模具设计方案的比较与确定模具设计方案的比较与确定 2 12 1 分型面方案的优化设计分型面方案的优化设计 分型面是模具上用来取出塑件和浇注系统料可分离的接触面称为分型面 分型面 的选择对模具设计方式影响最大 分型面设计是否合理对塑件质量和模具复杂程度具 有很大的影响 基本上是一种分型面对应着一种模具设计方案 所以分型面的选择 决定着模具总体的设计方案 2 1 1 分型面的选择原则 1 保证塑料制品能够脱模 2 使分型面容易加工 3 尽量避免侧向抽芯 4 使侧向抽芯尽量短 5 有利于排气 6 有利于保证塑件的外观质量 7 尽可能使塑件留在动模一侧 8 尽可能满足塑件的使用要求 9 尽量减少塑件在合模方向的投影面积 10 长型芯应置于开模方向 11 有利于简化模具结构 4 2 1 2 分型面的选择方案 1 分型面选择方案一 如图 2 1 所示 开模的时候在塑件底部偏上外形最大 轮廓处 A A 面分开 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 3 页 共 31 页 图 2 1 分型面示意图 2 分型面选择方案二 如图 2 2 所示 开模的时候在塑件底下的外形最大轮 廓处 A A 面分开 图 2 2 分型面示意图 根据工程和生产实际分析 分型面采用方案一是比较好的 虽然分型面选在此处 容易造成飞边现象 但是控制好注塑压力的话 还是可以改善的 方案二中分型面 的选择是错误的 因为这样的分型根本就不能实现脱模过程 塑件将无法脱出 2 22 2 型腔的数量型腔的数量 一次注射只能产生一件产品的模具称为单型腔注射模 如果一副模具一次注射生 产两件或两件以上的塑料产品 则这样的模具称为多型腔注射模 由于本次设计的 塑件是应用于大批量生产的零件 考虑到提高生产效率和降低成本等原因 根据设 计要求 采用一模两腔 2 32 3 型腔的分布型腔的分布 对于多型腔模具 由于型腔的排布与浇注系统密切相关 所以在模具设计时应综 合考虑 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的足够压 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 4 页 共 31 页 力 以保证塑料熔体能同时均匀充满每一个型腔 从而使各个型腔的塑件内在质量 均一稳定 由于从主流道到各型腔浇口的分流道的长度和截面形状对应相同 所以 我的设计拟采用并列式 2 42 4 浇口的选择浇口的选择 浇口是连接分流道和型腔的桥梁 是整个浇注系统的最薄点 其形状和安放位置 应根据实际需要来确定 浇口的形式不仅对塑料熔体的流动性 充模特性和成型质量有较大的影响 而且 熔体通过浇口时的摩擦及通过浇口后产生的取向和结晶应力 还将直接影响塑料制 件的物理性能 甚至化学性能 浇口对制件的这些影响常常由浇口自身附近的翘曲 或龟裂表现出来 而且因为塑料品种之间性能的不同而差异很大 由于本设计采用 的是 ABS 塑料 通过查表可得 初选侧浇口设计 5 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 5 页 共 31 页 3 3 按摩器上盖的设计及成型工艺分析按摩器上盖的设计及成型工艺分析 3 13 1 塑件的分析塑件的分析 如图 3 1 所示是按摩器上盖零件 图 3 1 按摩座上盖零件 3 1 1 结构分析 该塑件为薄壁类零件 且壁厚均匀 上座盖本身就有一定的深度 表面光滑 在 模具设计和制造上要有良好的加工工艺 确保成型零件具有一定的光洁度 3 1 2 成型工艺分析 采用精度等级 6 级 大量生产 该塑件壁厚为 2 5mm 壁厚均匀 塑件成型性能良好 3 23 2 塑料的选材及性能分析塑料的选材及性能分析 该零件用于按摩座 力学性能要好 而且是工业产品设计 要容易加工成型与修 饰且大量生产要考虑成本问题 综合研究最佳材料选 ABS 3 2 1 性能特征 1 力学性能和热性能均好 硬度高 表面易镀金属 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 6 页 共 31 页 2 耐疲劳和抗应力开裂 冲击强度高 3 耐酸碱等化学性腐蚀 4 价格较低 5 容易加工成型与修饰 6 3 2 2 成型性能 1 无定形料 其品种牌号很多 各品种的性能及成型特性也各有差异 应按 品种确定成型方法和成型条件 2 吸湿性强 含水量应小于 0 3 质量分数 必须充分干燥 要求表面光 泽的塑件应要求长时间预热干燥 3 流动性中等 溢边料 0 04mm 左右 流动性比聚苯乙烯差 但比聚碳酸酯 聚氯乙烯好 4 比聚苯乙烯加工困难 宜取高料温 模温 对耐热 高抗冲击和中抗冲击 型树脂 料温更宜取高些 料温对物性影响较大 料温过高易分解 分解温度为 250 左右 比聚苯乙烯易分解 对要求精度较高塑件模温宜取 50 60 要 求光泽及耐热型料宜取 60 80 注射压力应比加工聚苯乙烯稍高 一般用柱塞 式注塑机时料温为 180 230 注射压力为 100Mpa 140Mpa 螺杆式注塑机则 取 160 220 70Mpa 100Mpa 为宜 5 模具设计时要注意浇注系统选择进料口位置 形式 推出力过大或机械加 工时塑件表面呈现 白色 痕迹 但在热水中加热可消失 脱模斜度宜取 6 2 3 2 3 ABS 的主要性能指标 表 3 1 所示为 ABS 的一些技术指标 6 表 3 1 ABS 的技术指标 密度 kg dm 3 熔点 t 抗拉屈服强度 Mpa b 弯曲强度 Mpa w 冲击韧度冲击韧度 kJ m 2 无缺 无缺 n 口口 1 02 1 16130 160 5080 100 200 热变形温度 t 收缩率 s 硬度 HB 伸长率 冲击韧度 kJ m 2 缺口 n 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 7 页 共 31 页 90 1080 4 0 7 9 73511 3 33 3 ABS 塑料的注射过程及工艺塑料的注射过程及工艺 3 3 1 注射成型过程 1 成型前准备 对 ABS 进行干燥 ABS 是一个吸湿性较好的塑料 干燥条 件一般在干燥箱中干燥 温度为 85 96 时间 4h 5h 2 注射过程 塑料在注射机内经过加热 塑化达到流动状态后 由模具的浇 注系统进入模具型腔成型 其过程可分为充模 压实 保压 和冷却 4 个阶段 3 3 2 ABS 的注射工艺参数 1 螺杆类别 标准螺杆 直通式喷嘴 2 螺杆转速 r min 30 3 注射机料筒温度 前段 180 200 中段 165 180 后段 150 170 4 喷嘴温度 220 240 5 模具温度 50 80 6 注射压力 60Mpa 100Mpa 7 注射速度 高速注射 8 保压压力 40Mpa 60Mpa 9 成型时间 注射时间 2s 5s 保压时间 5s 10s 冷却时间 5s 15s 总周期 15s 30s 10 后处理 脱模后将塑件放在 70 左右的红外线烘箱中干燥 0 3h 1h 3 43 4 ABS 的主要缺陷及消除措施的主要缺陷及消除措施 3 4 1 残余应力与龟裂 残余应力主要由于以下三种情况 即充填过剩 脱模推出和金属镶嵌件造成的 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 8 页 共 31 页 作为在充填过剩的情况下产生的龟裂 其解决方法主要可在以下几方面入手 1 由于直浇口压力损失最小 所以 如果龟裂最主要产生在直浇口附近 则 可考虑改用多点分布点浇口 侧浇口及柄形浇口方式 2 在保证树脂不分解 不劣化的前提下 适当提高树脂温度可以降低熔融粘 度 提高流动性 同时也可以降低注射压力 以减小应力 3 一般情况下 模温较低时容易产生应力 应适当提高温度 但当注射速度 较高时 即使模温低一些 也可减低应力的产生 4 注射和保压时间过长也会产生应力 将其适当缩短或进行 Th 次保压切换效 果较好 3 4 2 熔接痕 熔接痕是由于来自不同方向的熔融树脂前端部分被冷却 在结合处未能完全融合 而产生的 一般情况下 主要影响外观 对涂装 电镀产生影响 严重时 对制品 强度产生影响 特别是在纤维增强树脂时 尤为严重 可参考以下几项予以改善 l 调整成型条件 提高流动性 如提高树脂温度 提高模具温度 提高注射 压力及速度等 2 增设排气槽 在熔接痕的产生处设置推出杆也有利于排气 3 尽量减少脱模剂的使用 4 设置工艺溢料并作为熔接痕的产生处 成型后再予以切断去除 5 若仅影响外观 则可改变烧四位置 以改变熔接痕的位置 或者将熔接痕 产生的部位处理为暗光泽面等 予以修饰 3 4 3 飞边 飞边又称溢边 毛刺 披锋等 大多发生在摸具的分合位置上 导致该缺陷的主 要原因有 1 模具分型而精度差 模具分型面上粘有凸出异物 活动模板变形曲翘等 所以模具要保证一定的精度 2 模具设计和人料配置不合理 一是在不影响制件完整性前提下 流道应设 置在质量对称中心上 避免出现偏向性流动 二是塑料在熔融状态下具有很高的流 动性和贯穿能力 容易进入活动的或固定的缝隙 要求模具的设计制造精度较高 3 注射机的锁模力不足 注射成型时 由于机械上的缺陷 致使真正的锁模 力不足或不恒定 也会产生飞边 另一方面由于模具本身平行度不好 也会导致锁 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 9 页 共 31 页 模不紧密而产生飞边 所以要选用适合的注射机以保证锁模力 4 注射工艺条件差 一是塑料充模状态过分剧烈 二是加料量调得不准确 所以从料斗进入料筒的料量应维持一致 7 4 4 模具的详细设计模具的详细设计 4 14 1 注射机选型注射机选型 注射机是塑料注射成型所用的设备 一副注射模只能安装在与其相适应的注射机 上使用 因此设计注射模应该详细了解注射机的技术规范 以保证模具安装在注射 机上能正常工作 符合零件加工工艺的要求 注射机规格的确定主要是根据塑件的的大小及型腔的模具和排列方式 在确定模 具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下 设计人员应对模具所需的注射量 锁模 力 注射压力 拉杆间距 最大和最小模具厚度 推出形式 推出位置 推出行程 开模距离进行计算 根据这些参数就可以选择一台和模具相匹配的注射机 8 4 1 1 注射量计算 该产品材料为 ABS 根据 设计与制造实训 查得其密度为 1 02 g cm 3 1 16g cm 3收缩率为 0 4 0 7 计算其平均密度为 1 09 g cm 3 平均收缩率 为 0 55 通过计算得 塑件体积为 48 3cm3 塑 V 塑件的质量 300g 塑 M 浇注系统体积 0 85cm3 浇 V 浇注系统质量 0 93g 浇 M 故得总体积和总质量为 49 15cm3 300 93g 总 V 总 M 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 10 页 共 31 页 4 1 2 注射机型号的选定 注塑成型设备主要是用来成型塑料制件 所以注塑成型设备俗称注塑机 其主 要由合模装置 注塑装置 液压传动系统和电器控制系统组成 根据以上的计算 并且结合所设计模具的一些相关要求 选定型号为 XS ZY 125 型卧式注射机 其主要技术参数见表 4 1 9 表 4 1 XS ZY 125 型注射机主要技术参 螺杆直径 mm 注射行程 mm 额定注射量 cm3 注射速度 g s 喷嘴直径 mm 额定注射压 力 Mpa 锁模力锁模力 KN 42115125724116900 拉杆内间距 mm 最大模具厚 度 mm 最小模具厚 度 mm 顶出杆根 数 喷嘴圆弧半 径 mm 顶出中心孔 直径 mm 开模行程 mm 260290 30020011230300 4 1 3 注射机有关工艺参数的校核 1 注射量的校核 最大注射容积 125cm3 大 V 最小注射容积 25cm3 小 V 符合要求 大 V 总 V 小 V 2 锁模力的校核 合模力为注射机和模装置用于夹紧模具的力 所选注射机的合模力必须大于由 于高压熔体注入模腔而产生的胀模力 此胀模力等于塑件和流道系统在分型面上的 投影面积与型腔压力的乘积 即 1000 ApF 腔锁 4 1 式中 合模力 kN 锁 F 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 11 页 共 31 页 型腔压力 Mpa 一般取 20Mpa 50Mpa 腔 p 塑件及流道系统在分型面上的投影面积 mm2 A 取 ABS 的 40MPa 腔 p mm2 A16800280105 kN 6721000 16800401000 Ap腔 所以 所选的注射机合模力672kN 锁 F 3 最大注射压力的校核 注射机的额定注射压力即为该机器的最高压力 Mpa120 max P 应该大于注射成型所需调用的注射压力的即 max P 0 P max0 Pk P 4 2 式中 1 251 4k 为 30Mpa 50Mpa 0 P 代入数据计算 符合要求 4 安装尺寸的校核 模具厚度应满足 H minmax HHH 式中该套模具厚度 25 40 60 80 25 230 mm 满足模具设计的要求 H 5 开模行程校核 开模取出塑件所需的开模距离必须小于注射机的最大开模行程 10 5 21 HHS 4 3 式中 注射机的最大开模行程 mm S 塑件脱出距离 mm 1 H 包括流道凝料在内的塑件高度 mm 2 H 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 12 页 共 31 页 40 49 89 mm S 21 HH 注射机的开模行程为 300mm 因此满足设计要求 4 24 2 模具浇注系统设计和浇口的设计模具浇注系统设计和浇口的设计 4 2 1 主流道的设计 主流道是连接注射机的喷嘴与分流道的一段通道 通常和注射机喷嘴在同一轴 线上 断面为圆形 具有一定的锥度 以便熔体的流动和开模时主流到凝料的顺利 拔除 1 主流道尺寸设计 a 主流道的小端直径 注射机喷嘴直径 0 5 1 D 4 0 5 1 取mm 5 D b 主流道的球面半径 注射机喷嘴球头半径 1 2 SR 12 1 2 取mm 13 SR c 主流道的长度 取 mm 401525 L d 主流道大端直径 mm 半锥角 4 6 D 1 2 浇口套的设计 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触 属易损件 对材料要求比较严 因而 模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套 以便有效的选用 优质钢材单独进行加工和热处理 常采用碳素工具钢 如 T8A T10A 等 热处理硬 度为 50HRC 55HRC 如图 4 1 所示 图 4 1 主流道衬套 3 定位圈的设计与固定 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 13 页 共 31 页 由于该模具主流道比较长 定位圈和衬套设计成分体式 定位圈结构尺寸如图 4 2 所示 定位圈和衬套的固定形式如图 4 3 所示 图 4 2 定位圈 1 内六角螺钉 2 定位圈 3 主流道衬套 4 定模座板 5 定模板 图 4 3 主道衬套的固定形式 4 2 2 浇口的设计优化 根据设计的零件 浇口位置有两种选择方案 1 如图 4 4 所示 塑料熔体通过点浇口注入型腔 浇口残留痕迹小 易取得 浇注系统的平衡 但浇口面积小 流动阻力大 只宜用于成型流动性好的塑料 成本 也较高 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 14 页 共 31 页 图 4 4 浇口和流道的设置形式 2 如图 4 5 所示 塑料熔体通过底部的侧浇口注入型腔 侧浇口形状简单 加 工容易 适应性较强 加工成本也较低 图 4 5 浇口和流道的设置形式 通过 moldflow MPI 分析 分析获得了最佳浇口位置 如图 4 6 所示 理论上最 佳浇口应该设置在图示蓝色区域 但是考虑到产品的外观质量 最终选择侧浇口 10 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 15 页 共 31 页 图 4 6 最佳浇口位置 4 34 3 成型零件工作尺寸的设计和计算成型零件工作尺寸的设计和计算 模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件 包括型腔 型芯 镶块 导柱和拉料杆等 成型零件工作时 直接与塑料接触 塑料熔体的高压 料流的冲 刷 脱模时与塑件间还发生摩擦 因此 成型零件要求有正确的几何形状 较高的 尺寸精度和较低的表面粗糙度 此外 成型零件还要求结构合理 有较高的强度 刚度及较好的耐磨性能 设计成型零件时 应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求 确定型腔的总 体结构 选择分型面和浇口位置 确定脱模方式 排气部位等 然后根据成型零件 的加工 热处理 装配等要求进行成型零件结构设计 计算成型零件的工作尺寸 对关键的成型零件进行强度和刚度校核 工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分的尺寸 主要有型腔和型芯的径向尺 寸 型腔深度和型芯高度尺寸和中心距尺寸等 11 ABS 的成型收缩率为 0 4 0 7 所以平均收缩率取 0 55 s 塑件尺寸公差按 SJ1372 78 标准中的 6 级精度成型 4 3 1 型芯与型腔 1 采用整体式型腔结构 整体式型腔是由整块金属加工而成的 其特点是牢靠 不易变形 不会使塑件产 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 16 页 共 31 页 生拼接线痕迹 但是由于整体式型腔加工困难 热处理不方便 所以常用于形状简 单的中 小型模具上 而本设计采用的是整体嵌入式型腔 如图 4 7 所示 它主要 用于成形小型塑件 而且是多型腔的模具 各单个型腔采用机加工 冷挤压 电加 工等方法制成 然后压入模板 这种结构加工效率高 拆装方便 可以保证各个型 腔的形状尺寸一致 图 4 7 型腔 a 型腔的径向尺寸计算公式 z z s LS M L 0 0 1 4 4 式中 塑料的平均收缩率S 塑件的外形最大尺寸 s L 系数 尺寸大 精度低的塑件 尺寸小 精度高的塑件 5 0 75 0 塑件尺寸的公差 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 17 页 共 31 页 根据公式计算得型腔的径向尺寸mm 008 0 0 95 105 M L b 型腔的深度计算公式 z z sM HSH 00 1 4 5 式中 塑件的高度最大尺寸 的取值范围在 之间 当尺寸大 精度 s H 2 1 3 1 要求低的塑件取小值 反之 取大值 塑料的平均收缩率S 塑件尺寸的公差 根据公式计算得到型腔的深度尺寸mm 008 0 0 80 20 M H 2 组合式型芯 成形零件内表面的零件称型芯 主要有主型芯 小型芯等 对于简单的容器 如壳 罩 盖之类的塑件 成形其主要部件内表面的零件称主型芯 而将成形其他 小孔的型芯称为小型芯或成形杆 由于塑件的内部存在复杂的部位 如果要一次性 成形的话 对加工很困难 所以本设计的型芯主要采用组合式结构 如图 4 8 所示 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 18 页 共 31 页 图 4 8 型芯 a 型芯的径向尺寸计算公式 0 0 1 z z s lS M l 4 6 式中 塑件的内形最小尺寸 s l 塑料的平均收缩率S 塑件尺寸的公差 系数 尺寸大 精度低的塑件 尺寸小 精度高的塑件 5 0 75 0 根据公式计算得到型芯的径向尺寸mm 0 008 0 47 100 M l b 型芯高度的计算公式 0 0 3 1 2 1 1 z z s hS M h 4 7 式中 塑件的内形深度的最小尺寸 s h 塑料的平均收缩率S 塑件尺寸的公差 根据公式计算得到型芯的高度尺寸mm 0 008 0 90 14 M h 4 3 2 型腔零件刚度和强度校核 由于塑件成型部分采用组合式型芯 再放入模板 成型各部分满足规定的距离 所以成型时型腔零件完全满足强度和刚度的要求 在这里就不一一校核 4 44 4 模架的确定和标准件的选用模架的确定和标准件的选用 根据前面型腔的布局 再根据成型零件尺寸结合标准模架 选用基本型为 A1 型 的标准模架 12 1 定模座板 300mm 350mm 厚为 25mm 定模座板是模具与注射机连接固定的板 材料为 45 钢 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 19 页 共 31 页 通过 6 个 M14 的内六角圆柱螺钉和直径为 5mm 的销钉与定模板连接 定位圈 通过 2 个 M8 的内六角圆柱螺钉与其连接 定模座板与浇口套为 H7 m6 配合 2 定模板 250mm 350mm 厚 40mm 用于固定型芯 固定板应有一定的厚度 并有足够强度 一般用 45 号钢 调质 到 230HB 270HB 其上的导柱和导套采用 H7 f6 配合 定模板与浇口套采用 H7 m6 配合 3 动模座板 300mm 350mm 厚为 25mm 材料为 45 钢 其上的注射机顶孔为直径 34 mm 4 动模板 250mm 350mm 厚 60mm 材料为 45 钢 5 垫块 48mm 350mm 厚 80mm a 主要作用 在动模座板与动模板之间形成推出机构的动作空间 或是调节模具的总厚度 以适应注射机的模具安装厚度要求 b 结构形式 可以是平行垫块或拐角垫块 该模具采用平行垫块 c 垫块材料 垫块材料为 Q235 也可以用 HT200 球墨铸铁等 这里采用 Q235 制造 d 垫块的高度 h 校核 20 15 40 75 mm h 1 h 2 hs 式中 推板厚度 为 20mm 1 h 推杆固定板厚度 为 15mm 2 h 推出行程 为 40mm s 所以符合设计要求 6 推板 150mm 340mm 厚度 20mm 材料为 45 钢 其上的推板与推杆采用 H7 f6 配合 用 M8 的内六角圆柱螺钉与 推杆固定板固定 7 推杆固定板 120mm 300mm 厚度 20mm 材料为 45 钢 用 M8 的内六角圆柱螺钉与推板固定 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 20 页 共 31 页 模架如图 4 9 所示 模架的三维造型图及爆炸图如图 4 10 和图 4 11 所示 1 动模座板 2 推板 3 导套 4 导柱 5 复位杆 6 动模板 7 型芯 8 定模板 9 型腔 10 定模座板 11 定位圈 12 浇口套 13 连接销钉 14 内六角螺钉 15 导柱 16 小型芯 17 导套 18 拉料杆 19 垫块 20 内六角螺钉 21 推杆固定板 22 内六角螺钉 图 4 9 模架 图 4 10 模架三维造型 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 21 页 共 31 页 图 4 11 爆炸图 4 54 5 合模导向机构和定位机构合模导向机构和定位机构 4 5 1 导向机构的总体设计 1 导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部分 其中心至模 具边缘应有足够的距离 以保证模具的精度 防止压入导柱和导套后变形 2 该导套采用 4 根导柱 其布置为等直径导柱对称布置 3 导柱安装在定模板上 导套安装在动模板上 4 在合模时 保证导向零件首先接触 避免凸模先进入型腔 导致模具损坏 5 动定模板采用合并加工时 可确保同轴度要求 13 4 5 2 导柱设计 1 采用带头导柱 如图 4 12 所示 2 为了使导柱能顺利地进入导向孔 导柱端部常做成一定锥度的先导部分 3 导柱的直径应根据模具尺寸来确定 应保证有足够的抗弯强度 4 导柱与导套的安装采用倒装结构 导柱滑动部分按 H7 f6 配合 5 导柱工作部分的表面粗糙度为 0 8 m 6 导柱应具有坚硬耐磨的表面 不易折断的内芯 多采用低碳钢经渗碳淬火 处理或碳素工具钢 T8A T10A 经淬火处理 硬度为 50HRC 以上或 45 钢经调质 表 面淬火 低温回火 硬度为 50HRC 以上 该模具采用 T10A 13 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 22 页 共 31 页 图 4 12 导柱 4 5 3 导套设计 导套与安装在另外一半模上的导柱相配合 用以确定动 定模的相对位置 以 保证模具运动导向精度的圆套形零件 导套常用的结构形式有两种 直导套 带头 导套 1 采用带头导套 如图 4 13 所示 2 导柱孔最好做成通孔 利于排出孔内剩余空气 3 导套孔的的滑动部分按 H7 f6 配合 表面粗糙度为 0 8 m 导套外径与模 板一端采用 H7 m6 配合 4 导套材料可用淬火钢或铜等耐磨材料制造 该模具中采用 T10A 13 图 4 13 导套 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 23 页 共 31 页 4 64 6 脱模推出机构的设计脱模推出机构的设计 注射成型每一循环中 塑件必须准确无误地从模具的凹模中或型芯上脱出 完成 脱出塑件的装置称为脱模机构 也常称为推出机构 4 6 1 脱模推出机构的设计原则 塑件推出 顶出 是注射成型过程中的最后一个环节 推出质量的好坏将最后 决定塑件的质量 因此 塑件的推出是不可忽视的 应遵循以下原则 1 推出机构应近尽量设置在动模一侧 2 保证塑件不因推出而变形损坏 3 机构简单 动作可靠 4 良好的塑件外观 5 合模时的准确复位 14 4 6 2 塑件的推出机构 该套模具的塑件采用推杆推出 推杆固定在推杆固定板上 方便推杆的推出 推杆固定板如图 4 14 所示 分别用 a b 表示注视和俯视图 推杆如图 4 15 所示 图 4 14 a 推杆固定板主视图 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 24 页 共 31 页 图 4 14 b 推杆固定板俯视图 图 4 15 推杆 4 74 7 冷却系统的设计冷却系统的设计 4 7 1 加热系统 该套模具的模温要求在 50 80 所以应采用加热装置 一般采用电加热事 先进行预热 4 7 2 冷却系统 在模具的动定模板中 打通了冷却水道 便于模具的降温 如图 4 16 所示为模 具的冷却系统 塑件表面会呈现 白色 痕迹 但在热水中加热可消失 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 25 页 共 31 页 图 4 16 冷却水道 4 84 8 模具材料例表模具材料例表 模具的使用寿命除取决于模具的结构及其使用与维护情况外 最根本的问题是 制模材料的基本性能是否和模具的加工要求与使用条件相适应 因此 根据模具的 结构和使用情况 应该合理地选择塑料成型模具的材料 模具材料的基本性能有很多要求 为了延长切削刀具的使用寿命 提高切削性 能 减小表面粗糙度值 模具材料应具有优良的切削加工性 为了获得高品质的塑 料制件 要求型腔的表面粗糙度值要小 所以模具材料必须具有良好的抛光性能 足够的耐磨性和表面硬度是模具材料的基本性能 有的塑件需要承受较大的成型压 力 所以 要求模具材料具有足够的强韧性 对于成形零件形状复杂的注塑模的材 料 应当具有较高的导热性 使得其在热处理时变形小 对于一些要求比较高的塑 件 还应该考虑到材料具有良好的耐蚀性和良好的图案刻蚀性 根据以上的基本性能的参考 本设计的模具零件材料及热处理如下表 4 2 所示 表 4 2 该模具的选材及热处理 零件名称材料牌 号 热处 理 硬度说明说明 型腔40Cr淬火58HRC 62HRC淬透性好 热处理变形小 耐磨性好 型芯40Cr淬火58HRC 62HRC淬透性好 热处理变形小 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 26 页 共 31 页 耐磨性好 动定模座 板 45调质230HBW 270HBW保证强度和刚度 垫块Q235调质230HBW 270HBW保证强度和刚度 推板固定 板 45调质230HBW 270HBW保证强度和刚度 主流道衬 套 T8A淬火50HRC 55HRC保证耐磨性 导柱导套T10A淬火52HRC 56HRC保证强度和耐磨性 推板导柱 导套 T10A淬火52HRC 56HRC保证强度和耐磨性 定位圈45调质230HBW 270HBW保证强度和刚度 推杆T8A淬火54HRC 58HRC保证强度和耐磨性 推板45调质230HBW 270HBW保证强度和刚度 5 5 模具装配及工作过程模具装配及工作过程 5 15 1 塑料模具装配的技术要求塑料模具装配的技术要求 塑料模具种类较多 结构差异很大 装配的具体内容与要求也不同 一般注射 压缩和挤出模具结构相对复杂 装配环节多 工艺难度大 其他类型的塑料模具结 构较为简单 无论哪种类型的模具 为保证成形制品的质量 都应具有一定的技术 要求 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 27 页 共 31 页 1 模具装配后各分型面应贴合严密 主要分型面的间隙应小于 0 05mm 在模 具适当的平衡位置应装有吊环或起吊孔 模具的外形尺寸 闭合高度 安装固定及 定位尺寸 推出方式 开模行程等均应符合设计图样要求 并与所使用的设备条件 相匹配 模具应有标记 各模板应打印顺序编号及加工与装配时使用的基准标记 2 导向或定位精度应满足设计要求 动 定模开合运动平稳 导向准确 无 卡阻 咬死或刮伤现象 安装精定位元件的模具时 应保证定位精度可靠 且不得 与导柱 导套发生干涉 3 成型零件的形状与尺寸精度及表面粗糙度应符合设计图样要求 表面不得 有碰伤 划痕 裂纹 锈蚀等缺陷 抛光方向应与脱模方向一致 成形表面的文字 图案与脱模方向一致 活动成形零件或镶件应定位可靠 配合间隙适当 活动灵活 不产生溢料 4 浇注系统表面光滑 尺寸与表面粗糙度符合设计要求 5 推出机构应运动灵活 工作平稳 可靠 推出元件不应承受侧向力 既不 允许放生溢料 也不得有卡阻现象 6 模具加热元件应安装可靠 绝缘安全 无破损 能达到设定温度要求 模 具冷却水道应通畅 无堵塞 连接部位密封可靠 15 5 25 2 塑料模具装配过程塑料模具装配过程 塑料模具的总装过程因模具结构的不同而不同 但其主要的总装配顺序不变 具 体如下 1 确定装配基准 2 安装导柱 导套和型芯 型腔并使间隙均匀 3 安装侧抽芯机构 本设计未采用侧抽芯机构 和推出机构等 4 其他零件的装配 5 检验 试模 15 5 35 3 模具工作过程模具工作过程 模具装配试模完毕之后 模具进入正式工作状态 其基本工作过程如下 1 对塑料 ABS 进行烘干 并装入料斗 2 清理模具型芯 型腔 并喷上脱模剂 进行适当的预热 3 合模 锁紧模具 本本科科毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 第 28 页 共 31 页 4 对塑料进行预