毕业设计论文格式模板（左）

分 类 号 密 级 宁 宁波大红鹰学院 毕业设计 论文 ABS 指示灯外壳的注射模设计与制造 所在学院机电学院 专 业机械设计制造及其自动化 班 级08 机自 班 姓 名 学 号 指导老师左桂兰 年 月 日 诚诚 信信 承承 诺诺 我谨在此承诺 本人所写的毕业论文 XXXXXXXX 均系本人 独立完成 没有抄袭行为 凡涉及其他作者的观点和材料 均作了注 释 若有不实 后果由本人承担 承承诺诺人 人 签签名 名 年年 月月 日日 I 摘 要 全文针对 ABS 指示灯外壳的注射模具设计与制造等问题 进行认真的分析和计算 包括产品技术要求及工艺分析 成型方案的选择 成型零件的设计与计算 脱模机构 导向合模机构 温度系统设计等内容 针对壳体的整体尺寸较小 型腔较深 外壁有 4 个小孔等较复杂 通过不周方案比较选择了潜伏式浇口的浇注系统结构形式和斜杆导 滑的斜滑块抽芯机构作为脱模机构 其优点是制造简单 模具结构简化 关键词 注射模 设计 制造 加工工艺 II Abstract The abstract in English goes here Abstract in English and that in Chinese presented on the previous page should agree Key Words Key words in English go here and should be separated by a comma but no comma is allowed after the last key word III 目 录 摘 要 I Abstract II 目 录 III 第 1 章 产品技术要求及工艺分析 1 1 1 产品技术要求 1 1 2 制件的工艺性分析 1 1 2 1 塑件的原材料分析 1 1 2 2 塑件的尺寸精度分析 2 1 2 3 塑件表面质量分析 3 1 2 4 塑件结构工艺性分析 3 第 2 章 成型方案的确定 4 2 1 分型面的选择 4 2 2 型腔数目的确定及布置 5 2 2 1 型腔数目的确定 5 2 2 2 型腔的布置形式 5 2 3 抽芯装置形式的确定 7 2 4 初步确定使用注射机的型号 8 2 5 浇注系统的设计 11 2 5 1 主流道的设计 11 2 5 2 分流道的设计 13 2 5 3 浇口的设计 14 2 5 4 冷料穴的设计 16 第 3 章 成型零件的设计与计算 18 3 1 概述 18 3 1 1 型腔的结构设计 18 3 1 2 型芯的结构设计 19 3 1 3 斜杆导滑的斜滑块抽芯机构设计 20 IV 3 2 成型零件工作尺寸的计算 22 3 2 1 内容 1 23 3 2 2 型芯工作尺寸的计算 24 第 4 章 脱模机构的设计 25 第 5 章 导向合模机构的设计 27 5 1 导柱合模机构的设计 27 5 2 锥面精定位机构的设计 28 第 6 章 模具温度控制系统的设计 30 第 7 章 注射机参数的校核 32 总结与展望 33 参考文献 34 致 谢 35 第 1 章 产品技术要求及工艺分析 1 第 1 章 产品技术要求及工艺分析 1 1 产品技术要求 塑料是一种新型工程材料 发展速度迅猛 塑料的加工和成型工艺也越来越得到 重视 其中注射成型是最常用的塑料零件成型方法 生活用品的塑料模具占了很大比 例 该课题的主要任务是设计一副指示灯外壳的注射模具 塑料制件的材料 ABS 丙 烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 塑料制件的用途 属于工业用塑件 塑料制件的生产批 量 30 万件 中小批量 塑料制件的尺寸要求 标出的公差尺寸等级为 MT3 级 未 注公差等级按照 MT4 查取公差 塑件内外表面没有特别的要求 正文 小四号宋体 1 5 倍行距 段前段后 0 行 首行缩 进 2 字符 1 2 制件的工艺性分析 1 2 1 塑件的原材料分析 ABS 是丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 外观上是淡黄色非晶态树脂 不透明 密度 与苯乙烯基本相同 ABS 具有良好的综合物理力学性能 耐热 耐腐 耐油 耐磨 尺寸稳定 加工性能优良 它具有三种单体所赋予的优点 其中丙烯腈赋予材料良好 的刚性 硬度 耐油耐腐 良好的着色性和电镀性 丁二烯赋予材料良好的韧性 耐 寒性 苯乙烯赋予材料刚性 硬度 光泽性和良好的加工流动性 改变三组分的比例 可以调节材料的性能 ABS 的注射成型工艺参数见表 1 1 表 1 1 注射成形机螺杆式 预热 干燥温度 80 85 时间 2 3h 料筒温度 后段 150 170 中段 165 180 前段 180 200 喷嘴温度 170 180 模具温度 50 80 宁波大红鹰学院毕业设计 论文 2 注射压力60 100MPa 成形时间 注射时间 20 90 秒 高压时间 0 5 秒 冷却时间 20 120 秒 总周期 50 220 秒 螺杆转速30r min 适用注射机类型螺杆 柱塞均可 后处理 方法 红外线灯 烘箱 温度 70 时间 2 4h 说明该成形条件为加工通用级 ABS 料时所用 ABS 的成型性能 1 无定性料 流动性中等 比聚苯乙烯 AS 差 但是比聚碳酸酯 聚氯乙烯 好 溢边值为 0 04 毫米左右 2 吸湿性强 必须充分干燥 表面要求光泽的塑件须经过长时间的预热干燥 3 成型时宜取高料温 高模温 但是料温过高 分解温度为 250 对精度较 高的塑件 模温宜取 50 60 对光泽 耐热塑件 模温宜取 60 80 注射压力高于 聚苯乙烯 用柱塞式注射机成型时 料温为 180 230 注射压力为 1000 1400 105 帕 用螺杆式注射机成型时 料温为 160 220 注射压力为 700 1000 105 帕 结论 设计题目所给塑件材料合理 1 2 2 塑件的尺寸精度分析 该塑件的尺寸精度无特殊要求 塑件所标注的公差等级为 MT3 级 对 ABS 塑件属 于一般精度 未注尺寸公差等级取 MT4 级 其主要尺寸公差标注如下 单位均为 mm 塑件外形尺寸 23 4 R12 9 38 7 28 8 3 3 3 6 8 4 塑件内 第 1 章 产品技术要求及工艺分析 3 形尺寸 21 10 8 塑件孔尺寸 2 2 塑件孔心距尺寸 33 8 结论 尺寸标注合理 公差等级 MT3 MT4 级对 ABS 而言属于一般精度 模具制 造和成型都比较容易 1 2 3 塑件表面质量分析 该塑件为工业用壳体不属于日用品 对其表面质量没有特别的要求 粗糙度可取 Ra3 2um 塑件内部也不需要较高的表面粗糙度要求 所以内外表面的粗糙度都取 Ra3 2um 1 2 4 塑件结构工艺性分析 1 从图纸上分析 该塑件的外形为桶形回转体 壁厚均匀 都为 1 2mm 符合 最小壁厚要求 2 塑件整体尺寸较小 型腔较深 且底部有异形孔 底面边缘带有 R0 6 倒圆 桶形口处伸出了 4 个成一定角度的台阶 3 台阶上方伸出了 4 个瓦形结 构 在每片瓦形上有 1 个直径为 2 2 的孔 孔分布在桶形圆筒壁上 因此 塑件不易取 出 需要考虑侧向抽芯装置 且抽芯方向为四个方向 综上分析 塑件工艺性合理 材料确定合理 尺寸精度 表面质量能够在注射成型中得到保证 但是由于圆筒表面 有 4 个侧孔 需要在 4 个方向设置抽芯装置 在一定程度上使模具结构变得比较复杂 但是总体上模具制造可以实现 4 第 2 章 成型方案的确定 2 1 分型面的选择 如何确定分型面 需要考虑的因素比较复杂 由于分型面受到塑件在模具中的成 型位置 浇注系统设计 塑件的结构工艺性及精度 嵌件位置形状以及推出方法 模 具的制造 排气 操作工艺等多种因素的影响 因此在选择分型面时应综合分析比较 从几种方案中优选出较为合理的方案 选择注射模分型面影响的因素很多 总的要求 是顺利脱模 保证塑件技术要求 模具结构简单制造容易 当选定一个分型面方案后 可能会存在某些缺点 再针对存在的问题采取其他措施弥补 以选择接近理想的分型 面 该塑件分型面选择有如下几种方案 如图 2 1 图 2 1 方案一 A A 分型面的选择 使型芯在动模一侧 考虑到塑件本身的结构侧孔在 第 2 章 成型方案的确定 5 下方 侧抽芯装置也在动模一侧 塑件冷却收缩后包紧型芯 使塑件留在动模一侧 这样的结构有利于塑件的脱模 因为推出机构通常设置在动模一侧 也有利于塑件中 侧孔的成型 也为侧抽机构在动模具一侧使模具结构得到了一定的简化 把塑件上 4 个侧耳台阶的成型放在了型腔上 使侧耳台阶的相对位置精度得到了保证 成型时产 生的飞边在塑件的径向边缘处 由于塑件属于工业用 产生的飞边不会影响塑件的使 用 由于属于小型塑件 型腔较小 空气量很少 可借助分型面的缝隙排气 方案二 B B 分型面的选择 使型芯在定模 考虑到塑件本身的结构侧孔此时在上 方 侧抽芯装置便在定模一侧 塑件冷却收缩后包紧型芯 此时塑件便留在了定模 这是我们不希望看到的 因为此种情况的出现增加了塑件的脱模难度 使我们不得不 考虑辅助脱模机构 侧抽芯装置在定模一侧使模具的结构在一定程度上变的更加复杂 方案三 C C 分型面的选择和 A A 的类似 只是把 4 个侧耳台阶的一部分放在了 动模一次来成型 此种情况侧耳台阶的 45 倒角和侧耳台阶不在同侧 不利于侧耳台阶 的成型 方案四 D D 分型面的选择和 B B C C 的类似 综上所述 通过对上面四种方案的比较 A A 分型面的选择符合分型面选择的各 项基本要求 模具结构得到了简化 有利于模具的制造 减少了模具的制造成本 提 高了经济性 最终选定方案一所表示的 A A 面作为塑件的分型面 2 2 型腔数目的确定及布置 2 2 1 型腔数目的确定 影响型腔数目因素较多且错综复杂 应统筹兼顾 避免片面性的错误 通过第 1 章对塑件工艺性的分析 塑件存在 4 个互成一定角度的侧孔 需要从 4 个方 向抽芯 使模具结构比较复杂 但是由于塑件总体尺寸比较小 精度要求不高 都属 于一般精度要求 生产批量为中小批量 经过对影响模具型腔数目因素的综合考虑 确定型腔数目为一模两腔的结构形式 2 2 2 型腔的布置形式 布置型腔和浇注系统的工作几乎需要同时进行 型腔的布置形式要考虑各型腔制 件要有一定的间隔 使型腔具有足够的强度和刚度 型腔之间还要考虑设置冷却装置 6 这会增长流道 当模具带有侧向分型抽芯机构时 型腔布置会受到限制 塑件的要求 对浇注系统类型及分布也会产生限制 所以说影响型腔布置形式的因素也错综复杂 应该统筹兼顾 避免片面的去考虑某一个方面的因素而忽略了其他因素 塑件的 4 个侧孔分布在圆周互成一定角度的方向上 其型腔的分布形式有以下几 种 如图 2 2 a b 图 2 2 第 2 章 成型方案的确定 7 如图采用对称分布 保证了模具的平衡性 考虑到成型侧孔的抽芯装置的相互干 涩 后面抽芯装置形式中具体阐述 选择图 2 2 a 的型腔布置形式较为合理 2 3 抽芯装置形式的确定 塑件侧壁上的 4 个孔的成型需要设计侧抽芯装置 这 4 个侧孔的孔径大小均为 2 2 属于较小尺寸 抽芯距为塑件侧壁厚度 1 2mm 抽芯距特别小 抽拔力也很小 由于孔的位置比较特别分别在四个瓦形的 耳朵 上 如图 2 3 图 2 3 考虑塑件结构的特殊性 侧向分型抽芯机构初定三种方案以供选择 方案一 斜 销分型抽芯机构 方案二 斜杆导滑的斜滑块外侧抽芯机构 方案三 弹簧抽芯机构 以下是对三种方案的分析 方案一 如图 2 3 所示 通过对塑件工艺性的分析 瓦形 耳朵 的厚度等于壁厚 高度不到 10mm 如果采用斜销分型抽芯机构 由于模具采用一模两腔的结构形式 那么这副模具就要分别在不同的 8 个方向上放置滑块和安装斜销 且滑块的高度也会 受到限制 滑块的导滑及固定形式又成了一个问题 随之带来的问题还有 推出机构 的形式 需要单独设计推出的形式避免在分型时和滑块发生干涩 这样使的模具的结 构变得越来越复杂 方案二 由于强度受到限制 斜杆导滑的斜滑块抽芯机构多用于抽拔力不大的场 合 考虑塑件本身的结构瓦形 耳朵 处可由滑块直接成型 由于塑件的尺寸比较小 滑块和斜杆连接同时可以起到推杆的作用 开模时随着斜杆滑块的运动 抽芯和塑件 8 脱模同时进行 又因为塑件型腔本身比较深 没有必要完全将塑件推出型芯 当塑件 被推出型芯 2 3 时 可由工人师傅手动将塑件取出 这样的结构避免了单独设计推出 机构 使模具的结构形式得到了简化 方案三 此种方案适用于抽拔力不大的时候 弹簧抽芯机构可以使模具结构紧凑 但是弹簧有失效问题 因此此方案适用于生产批量小的模具 如果采用此种方案那么 需要在不同的方向设置 8 个这样的弹簧 模具的结构并没有得到简化 相反由于塑件 属于中小批量生产 弹簧失效问题的存在影响了抽芯动作的可靠性 综上所述 通过对三种方案的分析得出 方案二最为合理 模具的分型抽芯动作 能够得到保证 且模具的结构相对得到了简化 最终选定斜杆导滑的斜滑块外侧抽芯 机构的形式 2 4 初步确定使用注射机的型号 注射模是安装在注射机上的 因此在设计注射模具时应该对注射机有关技术规范 进行必要的了解 以便设计出符合要求的模具 同时选定合适的注射机型号 本次设计与实际在工厂中的设计有所不同 工厂中的注塑机是已有固定的 模具 设计人员通常都是根据车间内的注塑机来确定最大的制件产量 即是说厂中的注塑机 选择是有限的 而在本次设计中 我们选择注塑即的原则是按我们想象中的产品产量 和实际的塑件形状来选择任何一款注塑机 最后校核能满足使用要求即可 分别从注 塑容量 注射压力和锁模力三个方面的要求来初选注塑机 通过 UG 建立塑件三维模型 计算出塑件实际体积为 3180mm3 如图 2 5 浇注 系统凝料约为 2500mm3 第 2 章 成型方案的确定 9 图 2 4 塑件成型所需的注射总量应小于所选注塑机的注射容量 注射容量以容积 表示 时 塑件体积 包括浇注系统 应小于注塑机的注塑容量 其关系是 式中 塑件与浇注系统的体积总和 注射机的注射容量 参见注射机技术规格 0 8 最大注射容量利用系数 按照上式计算 因为模具结构为一模两腔所以 3 180 2 2 500 9 结论 注塑机的注塑容量应该大于 塑件成型所需要的注塑压力应小于或等于注射机的额定注塑压力 其关系是 10 式中 塑件成型时所需要的注射压力 105 帕 其值参见表 1 1 所选注射机的额定注射压力 105 帕 参见注射机技术规格 由表 1 1 知塑件原材料 ABS 所需的注塑压力为 60 100MPa 由于模具分流道比较 长 壁厚较薄 形状比较复杂 选择比较大的注塑压力 80MPa 按照上式计算 80MPa 结论 注塑机的注塑压力应该大于 80MPa 模具所需的最大锁模力应该小于或等于注射机的额定锁模力 其关系是 式中 模具型腔压力 一般取 400 500 105 帕 塑件与浇注系统在分型面上的投影面积总和 mm2 注塑机的额定锁模力 件注射机技术规格 模具型腔压力取 45 MPa 计算塑件和浇注系统在分型面的的投影面积总和约为 1600mm2为按照上式计算 1600 45 72000N 72KN 结论 注塑机的锁模力应该大于 72KN 综上所述 初选注塑机的要求只要能满足以上三点就是适合的 考虑到塑件的结 构 塑件型腔比较深 导致模具厚度比较厚 参考设计手册初定注塑机型号为 XS ZY 125 型热塑性塑料注射机 XS ZY 125 型热塑性塑料注射机的主要技术规格见表 2 1 螺杆直径 42mm 注射容量125cm3 注射压力119MPa 锁模力900KN 最大注射面积320cm2 模具高度 最大 300mm 最小 200mm 模板行程300mm 第 2 章 成型方案的确定 11 喷嘴 球半径 R12mm 孔直径 4mm 定位孔直径 100mm 顶出 两侧 孔径 22mm 孔距 230mm 2 5 浇注系统的设计 2 5 1 主流道的设计 主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位 它将注塑机喷嘴注出的塑料 熔体导入分流道或型腔 其形状为圆锥形 便于熔体顺利的向前流动 开模时主流道 凝料又能顺利拉出来 主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间 由 于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞 通常不直接开在定模上 而是 将它单独设计成主流道套 如图 2 5 镶入定模板内 主流道套通常用性能好的材料制 造并热处理淬硬 主流道与喷嘴的接触处应做成半球形的凹坑 二者应严密接触以避免高压塑料的 溢出 凹坑球半径比喷嘴球头半径大 1 2mm 主流道小端直径应比喷嘴孔直径约大 0 5 1mm 常取 4 8mm 视制品大小及补料要求决定 主流道的锥角不宜过大 一般 取 2 6 由初选注塑机知喷嘴球头半径为 R12mm 孔直径为 4mm 所以浇口套的结构形 式如图 2 5 其固定形式如图 2 6 由初选注塑机知定位孔直径为 100 所以定位圈的大小也 就为 100 12 图 2 5 图 2 6 第 2 章 成型方案的确定 13 2 5 2 分流道的设计 分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道 它是浇注系统中 熔融状态的塑料由主流道流入型腔前 通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态 的过渡段 因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态 并在流动 过程中压力损失尽可能小 能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔 分流道的断面形状有圆形 U 形 梯形和矩形等 如图 2 7 所示 由计算得知 在 同等断面积的条件下 正方形的周边最长 圆形最短 因此 从散热面积考虑 热塑 性塑料注塑模分流道的断面形状宜采用圆形 从压力损耗考虑 圆形断面流道的料流 阻力小 压力损耗也小 而从加工方便出发 常用 U 形 半圆形 梯形断面 图 2 7 针对本塑件考虑到分流道比较长 有较高的压力损失 可采用半圆形分流道 从 便于加工的方面考虑 也应采用截面形状为半圆形的分流道 查手册 选择 R 3mm 由于 分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却 只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为 理想 因面分流道的内表面粗糙度 Ra 并不要求很高 一般取 1 6 m 左右既可 这样表 面稍不光滑 有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定 从而与中心部位的熔体之间产生 一定的速度差 以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热 分流道截面尺寸如 图 2 8 14 图 2 8 2 5 3 浇口的设计 浇口的形式众多 通常都有直接浇口 侧浇口 扇形浇口 薄片浇口 环形浇口 轮辐浇口 爪形浇口 护耳浇口 点浇口 潜伏式浇口等 当塑料熔体通过浇口时 剪切速率增高 同时熔体的内磨檫加剧 使料流的温度 升高 粘度降低 提高了流动性能 有利于充型 但浇口尺寸过小会使压力损失增大 凝料加快 补缩困难 甚至形成喷射现象 影响塑件质量 针对本壳体的结构初选点浇口 侧浇口 潜伏式浇口 方案一 点浇口是一种断面尺寸很小的浇口 当物料通过时会产生很高的剪切速 率 这对于表观粘度随剪切速率变化而明显变化的塑料熔体和粘度较低的塑料熔体是 适用的 点浇口在开模时容易自行切断 并且在塑件上留下的残痕极小 不易觉察 故无需修剪浇口的工序 点浇口的另一个显著的优点是 它很容易向模腔多点进料 浇口的位置选择灵活 对于单腔模和多腔模均适用 因此点浇口能够实现模具自动化 生产 生产效率高 该塑件采用点浇口的进浇形式可以在开模时自动切断浇口 塑件为中小批量生产 可以提高模具的自动化能力 从而提高生产效率 但是具体到塑件的结构为型腔比较 深的壳体 如果采用点浇口如图 2 9 那么模具结构就为三板式双分型面的结构 而本 身塑件的型腔就比较深 采用这种方案不利于塑件的脱模 和浇注系统凝料的脱出 使模具在厚度方向的尺寸变得很大 不宜采用这种方案 第 2 章 成型方案的确定 15 图 2 9 方案二 侧浇口一般开在分型面上 由塑件侧面进料 侧浇口宜取矩形形状 它 能够方便的调节剪切速率 充模流量速率 流动状态和浇口封闭的时间 并可以灵活 的选择塑件的进浇位置 广泛使用于多腔模中 侧浇口有调节剪切速率 灵活选择塑件进浇位置等的优点 但是浇注系统凝料和 塑件相连如图 2 10 需要增加切除浇口的工序 不利于模具的自动化生产 图 2 10 16 方案三 潜伏式浇口由点浇口演变而来 所不同的是采用潜伏浇口只需要两板式 的单分型面模具 而采用点浇口则需要三板式的双分型面模具 潜伏式浇口也是小尺 寸浇口 达到的效果与点浇口类似 却使模具结构简化 潜伏式浇口是点浇口的变身 它集点浇口的优点 更重要的是它不需要三板式的 双分型面模具 使模具的结构简化 在开模的时候能够自动切断浇口如图 2 12 避免 了单独设置切除浇口的工序 使模具的自动化得到了提高 从而生产效率高 图 2 11 综上所述 选择方案三 潜伏式浇口的进浇形式 2 5 4 冷料穴的设计 冷料穴一般设在主流道的末端 在动模或下模一侧 当分流道较长时 在分流道 的末端也应该开设冷料穴 冷料穴的容积视具体需要而定 主流道末端冷料穴的结构 常常与拉料形式相集合 因为采用的是潜伏式浇口的进浇方式 浇注系统凝料需要设计拉料机构拉出 考 虑塑件分流道比较长 开模时潜伏式浇口靠型腔自动拉断 这时有可能会使浇注系统 凝料留在定模 为了确保浇注系统凝料在开模的时候能够留在动模一侧 在分流道的 末端加设拉料机构 同时考虑潜伏式浇口进浇部分能够在开模的时候顺利从型腔镶块 中脱出 需要让分流道末端的凝料在开模方向上有一定的扰动 所以增设的拉料机构 第 2 章 成型方案的确定 17 不应该太靠近分流道的末端 增设的拉料穴同时起到了分流道末端冷料穴的作用 在设计中我们把冷料穴的结构和拉料的形式相结合 从而使模具在开模时将浇注 系统凝料留在动模一侧 在开模过程中将浇注系统凝料定出动模 冷料穴的形式多种多样 在设计中采用带倒锥形的冷料穴形式 这种带有拉料作 用的冷料穴又叫做拉料穴 同时在冷料穴的下方设置推杆 以便将凝料强行从中推出 这种结构设计简单 制造方便 其机构简图如图 2 12 图 2 12 18 第 3 章 成型零件的设计与计算 3 1 概述 模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件 包括凹模 型芯 镶块 成型杆和成型环等 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 3 1 1 型腔的结构设计 型腔是成型塑件外表面的零件 其结构可分为整体式 整体嵌入式 局部镶嵌式 大面积镶嵌组合式和四壁拼合的组合式五种 整体嵌入式型腔是将凹模做为整体式 再嵌入模具的模板内 它在单腔和多腔模 具中均可应用 这种凹模结构的好处是 1 加工单个型腔的凹模方便 同时零件的热处理变形比较小 2 节省贵重钢材 凹模和固定板可分别采用不同的材料制作 3 易于维修更换 采取镶嵌式安装形式便于更换失效了的凹模 考虑塑件为回转体 尺寸较小 秉着加工单个型腔的凹模比较方便 节省贵重金 属 易于维修更换的原则 设计采用整体嵌入式凹模的结构形式 这种结构有多种安装形式 由于塑件类似回转体 整体式凹模为圆形结构 由于 塑件的结构 整体式凹模的安装需要设计防转结构 设计中采用台阶固定加平键防转 的形式如图 3 1 第 3 章成型零件的设计与计算 19 图 3 1 3 1 2 型芯的结构设计 型芯是用来成型塑件内表面的零件 它也有整体式和镶拼组合式 形状简单的主 型芯和模板可以作成整体 从加工与维修方便 节省贵重金属等考虑 多采用镶拼式 由于镶拼式型芯有以上这些优点 设计中采用镶拼式的型芯 考虑型芯有防转要 求 同样采用台阶固定加平键防转的结构如图 3 2 图 3 2 3 1 3 斜杆导滑的斜滑块抽芯机构设计 型芯是用来成型塑件内表面的零件 它也有整体式和镶拼组合式 形状简单的主 型 考虑塑件的抽芯距为 1 2mm 斜杆在推出过程中边把塑件推出边实现抽芯动作 斜杆的斜度取得太大会使塑件在推出很短距离的时候就完全实现了抽芯动作 塑件不 能继续靠斜杆滑块推出 如果斜杆角度取的太小 抽芯距离的安全性不能得到保证 20 取 3 4 5 进行对比 最终取 4 的方案最为合适如图 3 3 采取斜杆角度为 4 为了让抽芯动作有足够的安全性 和塑件能够顺利脱模 取 推出距离为 40mm 那么根据计算知 L tan4 40 2 8mm L 为抽芯距加安全距离 这样的设计 因为塑件需要的抽芯距离为 1 2 那么塑件的实际推出就离 H 等于 H H 18mm 图 3 3 此时塑件实际推出的距离为 18mm 如图 3 4 到这个位置之后塑件不能再被继续推 出 需要由工人师傅将塑件取下 由于塑件壁薄 这样有利于塑件不会在掉落的过程 中被破坏 第 3 章成型零件的设计与计算 21 图 3 4 剩下还有 22mm 的推出距离是为了保证抽芯动作的安全性考虑的 其结构形式如 图 3 5 图 3 5 22 3 2 成型零件工作尺寸的计算 成型零件工作尺寸的计算方法有以下两类 一类基于平均收缩率 另一类基于公 差带 前者计算方法具有简单易行的优点 但是预留修模余量有不当之处 对设计高 精度塑件的模具不利 后者计算方法是以保证所成型的塑件全部在规定的公差带内为 出发点 通过验算能发现所假设条件是否正确 以便及时修正 但是计算比较烦琐 本次设计由于塑件的精度要求并不高 所有计算均按照基于平均收缩率的方法计算 查相关手册知 ABS 的收缩率为 0 4 0 7 故平均收缩率为模塑收缩率 即 0 6 塑件所注公差尺寸的公差等级为 MT3 级 对 ABS 塑件属于一般精度 未注公差尺 寸的公差等级为 MT4 级 模具的制造公差取 z 4 单位均为 mm 型腔和型芯成型尺寸计算公式件表 3 1 尺寸类型 计算公式备注 型腔内径 型芯外径 型腔深度 型芯深度 中心距 中心边距 塑件基本尺寸 模塑收缩率 系数 考虑模具制造误差 塑件的尺寸公差 系数 修正系数 模具制造公差 允许磨损量 3 2 1 内容 1 型腔径向尺寸的计算 23 4 23 4 23 4 0 006 0 24 第 3 章成型零件的设计与计算 23 23 4 6 6 6 0 006 0 14 5 9 R12 9 12 9 12 9 0 006 0 18 R12 8 8 4 8 4 8 4 0 006 0 16 8 3 3 3 3 3 3 3 0 006 0 18 3 2 型腔高度尺寸的计算 28 8 28 8 28 8 0 006 0 36 28 7 3 3 3 0 006 0 12 2 9 9 3 9 3 9 3 0 006 0 2 9 2 3 2 2 型芯工作尺寸的计算 型芯径向尺寸的计算 21 21 21 0 06 0 24 21 3 24 10 8 10 8 10 8 0 006 0 24 11 2 2 2 2 2 2 0 006 0 12 2 3 型芯高度尺寸的计算 36 9 36 9 36 9 0 006 0 32 37 3 中心边距的计算 5 5 5 0 006 0 03 5 第 4 章 脱模机构的设计 25 第 4 章 脱模机构的设计 推出机构又称脱模机构 其作用是将塑件制品及其浇注系统凝料从型芯上或者凹 模内推出来 塑件的推出由斜杆导滑的斜滑块抽芯机构在抽芯过程中完成 考虑到斜杆的强度 需要让推板 推杆固定板和浇注系统凝料推杆先行复位 由于斜杆导滑的斜滑块抽芯 机构的结构形式 在此设置复位杆是不能保证先行复位的 所以设计弹簧导销先行复 位机构如图 4 1 图 4 1 为了防止在推出过程中推板和浇注系统凝料推杆固定板歪斜和扭曲而折断浇注系 统凝料推杆或发生运动卡滞现象 需要要推出机构中设置导向装置如图 4 2 26 图 4 2 为了让推出机构运动平稳 避免铁屑等咋物造成推板复位不可靠等 在推出机构 中设置了限位装置 在推板下方定模座板上设置 6 颗限位挡钉 在浇注系统凝料推杆 固定板上方支撑板上设置 4 个限位挡块 如图 4 3 图 4 3 第 5 章 导向合模机构的设计 27 第 5 章 导向合模机构的设计 5 1 导柱合模机构的设计 导向合模机构对于塑料模具是必不可少的部分 因为模具在闭合时要求有一定的 方向和位置 所以必须设有导向机构 导柱安装在动模一边或定模一边均可 通常导 柱设在主型腔周围 导向机构的主要作用有 定位 导向和承受一定侧压力 导柱的分布有多种形式 为了实现合模方向唯一性的原则 导柱分布的位置通常 采用两种办法 其一 对称分布 变动其中一根导柱的直径 其二 非对称分布 导 柱直径相同 但是其中一根导柱的位置呈非对称分布 设计中采用第二中分布形式如 图 5 1 图 5 1 动 定模合时 首先是合模机构中导柱导向孔配合接触 引导动 定模正确合拢 避免型芯或凸模先行进入凹模型腔内 以保证不损坏成型零件 所以导柱的长度要比 型芯高 6 8mm 如图 5 2 导柱分为固定部分和导向部分 固定部分采用 H7 k6 过 渡配合 导向部分采用 H7 f7 间隙配合 如图 5 3 28 图 5 2 图 5 3 5 2 锥面精定位机构的设计 导柱合模机构的导柱与导向孔之间存在间隙 因而不可避免地使模具的对合精度 下降 成型大型 深腔 薄壁和高精度塑件时 动 定模间应该采用较高的合模精度 对于大型薄壁容器若动定合模偏心就会引起壁厚不均 所以应该同时采用锥面定位 锥面定位要求锥形部位的贴合面不得少于 80 故其特点为 1 消除了配合间隙误差 使对合精度提高 2 在型腔的 x y 方向上均设置锥面定位件 不仅定位可靠 同时锥面的互锁作 用使型腔侧壁强度和刚度得到了增强 提高了模具安全性 第 5 章 导向合模机构的设计 29 考虑该塑件为薄壁零件且型腔比较深 所以增设了锥面精定位装置 其结构形式 如图 5 4 图 5 4 30 第 6 章 模具温度控制系统的设计 在注射成型过程中 模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率 翘曲变形 耐应 力开裂性和表面质量等 并且对生产效率起到决定性的作用 在注射过程中 冷却时 间占注射成型周期的约 80 然而 由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同 模具 温度的要求也不相同 因此 对模具冷却系统的设计及优化分析在一定程度上决定了 塑件的质量和成本 模具温度直接影响到塑料的充模 塑件的定型 模塑的周期和塑 件质量 而模具温度的高低取决于塑料结晶性 塑件尺寸与结构 性能要求以及其它 工艺条件如熔料温度 注射速度 注射压力 模塑周期等 影响注射模冷却的因素很 多 如塑件的形状和分型面的设计 冷却介质的种类 温度 流速 冷却管道的几何 参数及空间布置 模具材料 熔体温度 塑件要求的顶出温度和模具温度 塑件和模 具间的热循环交互作用等 在注射成形过程中 模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率 根据塑料 的要求 注射到模具内的塑料温度为 2000C 左右 而从模具中取出塑件的温度约为 600C 温度降低是由于模具通入冷却水 将温度带走了 普通的模具通入常温的水进 行冷却 通过调节水的流量就可以调节模具的温度 因壳体使用的材料是 ABS 要求模温高 若模具温度过低则会影响塑料的流动性 增加剪切阻力 使塑件的内应力较大 甚至还出现冷流痕 银丝 注不满等缺陷 因 此在注射开始时 为防止填充不足 充入温水或者模具加热 总之 要做到优质 高效率生产 模具必须进行温度调节 成型塑件的型腔 型芯采用的是整体嵌入式 这种结构 模具的冷却形式分为型 腔和型芯的冷却 针对型腔 采用将冷却水道直接开设在型腔镶件上 针对型芯 采 用隔板式的冷却装置如图 6 1 第 5 章 导向合模机构的设计 31 图 6 1 32 第 7 章 注射机参数的校核 在第 2 章初选注塑机型号为 XS ZY 125 型热塑性塑料注射机 参照手册选择标准模架 根据模具各个部分的设计最终得出整幅模具的尺寸为 单位 mm 定模座板 315 250 25 定模板 315 200 45 动模板 315 200 30 支撑板 315 200 30 推杆固定板 315 114 12 退板 315 114 14 垫块 315 40 80 动模座板 315 250 25 模具的闭合厚度应在注射机动 定模板的最大闭合高度和最小闭合高度之间 其 关系按下式校核 H 最小 H 模具 H 最大 式中 H 最小 注射机所允许的最小模具厚度 mm 见注塑机技术规格 表 2 1 H 模具 模具闭合高度 mm H 最大 注射机所允许的最大模具厚度 mm 见注射机技术规格 由上式计算 根据表 2 1 知 200 235 300 结论 模具的闭合厚度符合注射机的要求 塑件所需要的开模具距离应小于注塑机的最大开模行程 其关系按下式校核 H1 H2 5 S 式中 H1 脱模距离 顶出距离 mm H2 塑件高度 包括浇注系统 mm S 注射机模板行程 mm 见注射机技术规格 由上式计算 根据表 2 1 知 40 80 5 300 结论 模具符合注射机最大开模行程要求 总结与展望 33 综上所诉 初选 XS ZY 125 型注射机符合模具设计的各项要求 最终确定选用该 型号注射机 总结与展望 在设计过程充分利用了各种可以利用的方式 同时在反复的思考中不断深化对各 种理论知识的理解 在设计的后一阶段充分利用 CAD UG 软件就是一例 新的工具的 利用 大大的提高了工作效率 针对壳体的具体结构 通过对壳体塑料成型模具的设计 使我对潜伏式浇口单分 型面模具的设计有了较深的认识 对常用塑料在成型过程中对模具的工艺要求有了更 深一层的理解 掌握了塑料成型模具的结构特点及设计计算方法 同时 在设计过程 中 通过查阅大量资料 手册 标准 期刊等 结合教材上的知识也对注塑模具的组 成结构 成型零部件 浇注系统 导向部分 推出机构 排气系统 模温调节系统 有了系统的认识 拓宽了视野 丰富了知识 为将来独立完成模具设计积累了一定的 经验 34 参考文献 1 阎亚林 塑料模具图册 M 北京 高等教育出版社 2004 2 冯炳尧 模具设计与制造简明手册 M 上海 上海科学技术出版社 2008 3 蒋继宏 注塑模具典型结构100例 M 北京 中国轻工业出版 2001 4 陈于萍 互换性与测量技术 M 北京 高等教育出版社 2005 5 冯炳尧 现代应用文写作 M 北京 中国商业出版社 1993 致 谢 35 致 谢 本论文是在导师 XXX 的悉心指导下完成的 正文 小四号宋体 1 5 倍行距 段前段后 0 行 首行 缩进 2 字符 附页 36 装配图 附 录 37 01 动模座板 03 推板 附页 38 04 推杆固定板 附 录 39 签字 日期 模具名称 ABS 指示灯外壳注射模 页数 编制 模具编号 2 加工件名称 定模镶件 毛胚尺寸 校审 加工件图号 20 材料名称 合金工具钢 件数 批准 材料牌号 CrWMn2 工序 工序名称 机床设备名称 工序内容 夹具名称 备注或工序简图 01 备料 锯床 砂轮切机 棒料 考虑锻造烧损 直尺 02 锻造 锻成 65mm 120mm 03 热处理 热处理炉 退火 04 车削 数控车床 车断面保证长度 115mm 车外圆 55mm 到长度 50mm 车外圆 45mm 到尺寸 40 5mm 车两组 42mm 密封槽到尺寸要求 车螺旋槽到要求尺寸 镗 23 4mm 孔到尺寸 23mm 深 29mm 镗 R0 6mm 倒角到尺寸 附页 40 在 50mm 处切断 05 磨销 外圆磨床 以小断面为基准 磨大断面到尺寸 45 8mm 磨 53 外圆到尺寸 48 7mm 06 热处理 热处理炉 淬火 回火 50 55HRC 07 去磁 附 录 41 签字 日期 模具名称 ABS 指示灯外壳注射模 页数 编制 模具编号 1 加工件名称 型芯 毛胚尺寸 校审 加工件图号 22 材料名称 合金工具钢 件数 批准 材料牌号 CrWMn2 工序 工序名称 机床设备名称 工序内容 夹具名称 备注或工序简图 01 备料 锯床 砂轮切机 棒料 考虑锻造烧损 直尺 02 锻造 锻成 35mm 70mm 03 热处理 热处理炉 退火 04 车削 数控车床 外圆定位 粗车断面和外圆以及退刀槽 钻断面中心孔 镗出密封圈安装槽 05 车削 数控车床 半精车 精车断面以及各外圆面留 0 3mm 精加工余量 千分尺 06 铣削 数控铣床 铣出大端台阶侧面 铣小短台阶面留 0 3mm 精加工余量 机用平口钳 附页 42 07 热处理 热处理炉 淬火 回火 50 55HRC 08 研磨 研磨中心孔 外圆定位研磨中心定位孔 研磨膏 09 磨削 磨外圆 中心孔定位精磨各外圆到图纸要求尺寸 千分尺 10 磨削 外圆磨床 以圆柱面为基准 磨削断面及上端面 1 2mm 台阶到图纸要求尺寸 11 研磨 抛光 研磨型芯外圆柱面成型部分 研磨膏 12 检验 按照图纸要求检验零件各尺寸是否达到 要求 专业检验员 13 入库 清洗 喷涂防锈润滑油后分类用塑料薄 膜包装后入库 编制 签字 日期 模具名称 ABS 指示灯外壳注射模 页数 附 录 43 模具编号 2 加工件名称 定模板 毛胚尺寸 校审 加工件图号 29 材料名称 碳素结构钢 件数 批准 材料牌号 451 工序 工序名称 机床设备名