仪表外壳塑料模设计毕业论文.doc

课课程程设设计计 题 目仪表外壳塑料模设计 摘要 本论文以仪表外壳塑件注射模具的设计为主线 依据模具的基本组成部 分 采取基础和设计技巧相结合 理论与实践相结合 图例与剖析相结合 模具设计与加工工艺相结合的方式 对仪表外壳塑料模结构设计中的关键之 处以及可能出现的问题和处理方式进行详细地剖析 同时 从模具的加工工 艺的角度出发 分析并提供便于加工的模具结构形式 使模具设计和加工更 加紧密的结合在一起 本论文在设计时广泛吸收了国内外各个领域成熟的经验和最新的参考资 料 并在模具的成型零部件等关键部位采用了国外的优质模具钢 摒弃了国 内的一些老牌号 为了顺应形势发展的需要 在技术上也有一定的创新 使 用了计算机辅助设计来绘图 像UG AUTOCAD 等 达到优化设计的目的 关键词关键词 源动力 塑料模 主线 目目 录录 摘摘 要要 I I 第一章第一章 塑料模具设计简介塑料模具设计简介 1 1 1 1 塑料模具技术的发展现状和趋势 1 1 2 塑料制件的设计原则 2 第二章第二章 仪表外壳仪表外壳成型工艺性分析成型工艺性分析 3 3 2 1 塑件结构分析 4 2 2 ABS 塑料注射成型特性 5 第三章第三章 设备的选择与确定设备的选择与确定 7 7 3 1 注射机型号的选取 8 3 2 模具参数的校核 9 3 3 锁模力的校核 11 3 4 模具厚度的校核 11 3 5 模具开模行程的校核 11 第四章第四章 模具的结构与分型面的选择模具的结构与分型面的选择 1313 4 1 分型面位置的确定 13 4 2 确定型腔数量及排列方式 14 第五章第五章 浇注系统形式和浇口的设计浇注系统形式和浇口的设计 1515 5 1 主流道的设计 15 5 2 分流道的设计 16 5 3 浇口的设计 18 5 4 浇注系统的平衡 19 5 5 冷料穴的设计 20 第六章第六章 成型零件的设计与加工工艺成型零件的设计与加工工艺 2121 6 1 成型零件的结构设计 21 第七章第七章 推出与复位机构的设计推出与复位机构的设计 2525 7 1 推出机构的设计 25 7 2 复位机构的设计 26 第八章第八章 冷却系统的设计冷却系统的设计 2727 8 1 冷却水道的开设原则 27 8 2 冷却水道形式及连通方式 27 第九章第九章 支承与连接零件的设计与选择支承与连接零件的设计与选择 2929 9 1 固定板 29 9 2 支承板和垫块 29 第十章第十章 总结与展望总结与展望 3131 致致 谢谢 3232 参考文献参考文献 3333 第一章第一章 塑料模具设计简介塑料模具设计简介 1 1 1 1 塑塑料料模模具具技技术术的的发发展展现现状状和和趋趋势势 模具生产技术是衡量一个国家制造工艺水平的重要标志之一 而塑料模 具在模具占有非常重要的地位 从总体上看 塑料注射模具的基本发展趋势是朝高效率 高精度 高寿 命方向发展 为了提高塑料制品生产效率 在模具结构上将向多型腔 自动 装卸料 节能省料方向发展 为了充分发挥注塑机的潜力 发展了多层多腔 模具 多工位多腔模具 热流道模具应用范围正在逐渐扩大 已发展应用于微型注射件 热敏 性材料的注射成型等等 以及多层多腔注射模 热流道装置已成为专门的商 业产品 测温控制系统的发展改善了注射件的尺寸精度和成型效率 冷却系统不 单对型腔进行冷却 对滑块 型芯都进行冷却 从而构成空间的立体冷却系 统 这些技术的应用 解决了注射成型中模温 模压 溢料等问题 使产品 的内应力分布趋于合理 减少了废品率 在设计方法上 用计算机模拟塑料成型时的料流速度 温度控制 流 动方式以及应力场的分布等 使模具达到最优的参数和结构选择 得到最佳 的浇注系统和冷却系统 减少反复试模的工作量 在加工技术上 机械与电子技术日益密切结合 更多地采用数控 数显 计算机控制 如采用数控铣床 光学曲线磨床 高精度电火花加工机床和紧 密镗床 数控雕刻机等高精度 高效率的加工设备 这使模具精度越来越多 地由设备来保证 减少了对人工技巧的依赖性 新型电加工工艺已发展成为一种与其他工艺相结合的复合加工工艺 实 现高层次的自动化是目前电火花加工的一个发展方向 喷雾电火花加工也是 新近发展起来的电火花加工技术 这种新加工方法 对改变电火花加工后材 料表面的金相属性有重要意义 在实际应用中有较大的价值 我国模具材料及应用技术较落后 塑料模具的设计 制造水平仅相当于 先进工业国家 70 年代中期的水平 热处理工艺还停留在采用普通热处理方 式 真空热处理工艺尚不完善 为使我国模具工业有较大发展 除加强加工 与检测设备的研究外 对材料及其处理工艺的研究也应得到足够的重视 1 1 2 2 塑塑料料制制件件的的设设计计原原则则 塑料制件主要是根据使用要求进行设计 要想获得优质的塑件 塑件本 身必须有良好的结构工艺性 这样不仅可使成型工艺得以顺利进行 而且能 得到最佳的经济效益 塑件的设计视塑料成型方法和塑料品种性能不同而有 所差异 塑件的设计原则是在保证使用性能 物理性能 力学性能 电气性能 耐化学腐蚀性能和耐热性能等前提下 尽量选用价格低廉和成型性能较好的 塑料 同时还应力求结构简单 壁厚均匀 成型方便 在设计塑件时 还应 考虑其模具的总体结构 使模具型腔易于制造 模具抽芯和推出机构简单 塑件形状有利于模具分型 排气 补缩和冷却 此外 在塑件成型后尽量不 再进行机械加工 在塑料制件时 应考虑以下几点 1 为了便于塑件从成型零件上顺利脱出 必须在塑件外表面沿脱模方 向设计足够的斜度 一般斜度取30 1 30 2 在满足制件结构各使用要求的条件下 尽可能用较小的壁厚 并且 同一塑件的壁厚应尽可能均匀一致 否则会因冷却和固化速度不均产生附加 应力 3 加强肋的布置应考虑到其方向尽量与熔体充模流动方向一致 以避 免熔体流动干扰 影响成型质量 4 制件的两相交平面之间尽可能以圆角过渡 避免因锐角而造成应 力集中 同时采用圆角过渡可增加塑件的美观程度和增加塑件的强度 5 孔与孔的中心距应大于孔径 两者中的小孔 的2 倍 孔中心 至边缘的距离为孔径的 3 倍 孔周边的壁厚要加大 其值比与之相装配件的 外径大 20 40 以避免收缩应力所造成的不良影响 6 为增加塑件螺纹的强度 防止最外圈螺纹可能产生的崩裂或变形 应使其始末端留出一定距离 当考虑螺纹螺距收缩率时 塑件与金属螺纹的 配合长度不能太长 一般不大于螺纹直径的1 5 倍 或 7 8 牙 第第二二章章 仪仪表表外外壳壳成成型型工工艺艺性性分分析析 2 2 1 1 仪仪表表外外壳壳结结构构分分析析 仪表外壳塑料件 为 ABS 材料 此内支架造型特殊 复杂 特点突出 在相 应的三维造型和模具设计上有一定的代表性和典型性 外观要较高 需要设计 人员通过 CAE 模拟找出最佳浇口位置 另外需和面壳装配 对相关尺寸的要求 严格 其壁厚为 2 0mm 其外形尺寸为 70 mm 50 mm 22mm 如图 2 1 2 2 所示 图 2 1 仪表外壳三维图 2 2 2 2 A AB BS S塑塑料料注注射射成成型型特特性性 本次产品采用 ABS ABS 树脂 丙烯腈 苯乙烯 丁二烯共聚物 ABS 是 Acrylonitrile Butadiene Styrene 的首字母缩写 是一种强度高 韧 性好 易于加工成型的热塑型高分子材料 ABS 树脂是丙烯腈 Acrylonitrile 1 3 丁二烯 Butadiene 苯乙烯 Styrene 三种 单体的接枝共聚物 它的分子式可以写为 C8H8 C4H6 C3H3N x 随着三 种成分比例的调整 树脂的物理性能会有一定的变化 1 3 丁二烯为 ABS 树脂提供低温延展性和抗冲击性 但是过多的丁二烯会降低树脂的硬度 光 泽及流动性 丙烯腈为 ABS 树脂提供硬度 耐热性 耐酸碱盐等化学腐蚀 的性质 苯乙烯为 ABS 树脂提供硬度 加工的流动性及产品表面的光洁度 ABS 树脂是微黄色固体 有一定的韧性 密度约为1 08 1 2 g cm3 它 抗酸 碱 盐的腐蚀能力比较强 也可在一定程度上耐受有机溶剂溶解 ABS 树脂可以在 40 100 的环境下表现正常 而且有很好的成型性 加 工出的产品表面光洁 易于染色和电镀 因此它可以被用于家电外壳 玩具 等日常用品 2 2 12 2 1 ABSABS 塑料特性塑料特性 ABS 树脂特性简述如下 1 一般性能 ABS 的外观为不透明呈象牙色的粒料 无毒 无味 吸水率低其制品可 着成各种颜色 并具有 90 的高光泽度 ABS 的相对密度为 1 05 ABS 同其 它材料的结合性好 易于表面印刷 涂层和镀层处理 ABS 的氧指数为 18 2 属易燃聚合物 火焰呈黄色 有黑烟 烧焦但不滴落 并发出特殊的 肉桂味 ABS 是一种综合性能十分良好的树脂 在比较宽广的温度范围内具有较 高的冲击强度和表面硬度 热变形温度比PA PVC 高 尺寸稳定性好 收 缩率在0 4 0 8 范围内 若经玻纤增强后可以减少到 0 2 0 4 而且 绝少出现塑后收缩 其临界表面张力为 34 38mN cm ABS 熔体的流动性比 PVC 和 PC 好 但比 PE PA 及 PS 差 与 POM 和 HIPS 类似 ABS 的流动特性属非牛顿流体 其熔体粘度与加工温度和剪切速 率都有关系 但对剪切速率更为敏感 2 力学性能 ABS 有优良的力学性能 其冲击强度极好 可以在极低的温度下使用 即使 ABS 制品被破坏 也只能是拉伸破坏而不会是冲击破坏 ABS 的耐磨 性能优良 尺寸稳定性好 又具有耐油性 可用于中等载荷和转速下的轴承 ABS 的蠕变性比 PSF 及 PC 大 但比 PA 和 POM 小 ABS 的弯曲强度和压缩强 度属塑料中较差的 ABS 的力学性能受温度的影响较大 3 热学性能 ABS 属于无定形聚合物 无明显熔点 熔体粘度较高 流动性差 热稳 定不太好 耐候性较差 紫外线可使变色 热变形温度为70 107 制 品经退火处理后还可提高 10 左右 对温度 剪切速率都比较敏感 ABS 在 40 时仍能表现出一定的韧性 可在 40 到80 的温度范围内长期 使用 4 电学性能 ABS 的电绝缘性较好 并且几乎不受温度 湿度和频率的影响 可在大 多数环境下使用 5 环境性能 ABS 不受水 无机盐 碱醇类和烃类溶剂及多种酸的影响 但可溶于酮 类 醛类及氯代烃 受冰乙酸 植物油等侵蚀会产生应力开裂 ABS 的耐 候性差 在紫外线的作用下易产生降解 置于户外半年后 冲击强度下降一 半 因此仪表外壳选用 ABS 材料 满足其使用性能 工作环境等 2 2 2 2 2 2 成成型型特特性性 塑件选用 ABS 塑料成型 ABS 是一种具有良好综合性能的工程塑料 它 具有良好的成型性 韧性 化学稳定性和良好的表面硬度 其抗拉强度可达 35 50Mpa ABS 粘度适中 流动性好 其制品的使用温度范围在 40 100 之间 这符合仪表外壳的使用温度范围 ABS 塑料具有一定的吸湿性 含水量为0 3 0 8 成型时会在制品 上产生斑痕 气泡等缺陷 因此 在注射成型之前要进行干燥处理 第第三三章章 设设备备的的选选择择与与确确定定 模具只有和合适的注射机相配 生产才能正常进行 从模具设计的角度 考虑 需要了解注射机技术规范的主要项目有 注射机的类型 最大注射量 最大注射压力 最大锁模力 模具安装尺寸及开模行程 3 3 1 1 注注射射机机型型号号的的选选取取 对于模具设计 必须首先选则合适的注塑机型号 以确定额定注射量 最大注射压力 最大锁模力 模具的安装尺寸及开模行程等技术规范后 才 能进行下面真正的模具设计 根据塑件的形状及尺寸 计算其在分型面上的投影面积和塑件以及浇注 系统的质量 计算所需锁模力 总注射物料量 然后初选设备 首先利用 UG 软件的分析工具中的投影面积功能对制品在分型面上的投 影面积进行计算与测量 在UG 软件里打开三维模型 利用分析测量功能对 制品的表面积 体积 质量进行分析与计算 1 计算塑件的体积 根据软件计算得出结果如下 塑件体积 V1 9563 66mm3 浇注系统的体积 V2 1551 52mm3 一次注射所需的塑料总体积为V V1 V2 11115 18mm3 2 计算塑件的质量 经查得 密度 P 1 05 10 6kg mm3 塑件的质量 M V P 0 010kg 10g 塑件与浇注系统总质量 M V P 0 0117kg 11 7g 3 选用注射机 对于侧抽芯注射模具来说 注射机选择方法相同前 只是在校核开模行 程时需特别注意 注射机活动模板的行程能满足取出塑件和浇注系统凝料外 还需满足侧向分型抽芯的要求 模具的侧向分型或侧芯利用注射机的开模动作 通过斜销 或齿轮齿条 等 分型抽芯机构来完成时 所需的开模行程应根据侧向分型或抽芯的抽拔 距离 塑件高度 推出距离 模具厚度等因素确定 如图所示的斜销侧向抽 芯机构 完成侧向抽芯距离S 所需的开模行程为 H4 则当 H4 H1 H2时 开模行程应按下式校核 S H4 5 10 mm 若 H4 H1 H2 开模行程校核同前 根据塑件的形状 取一模一件的模具结构 结合学校现有的成型设备 初步选取螺杆式注塑成型机 XS ZY 125 壳件注塑成型工艺卡片见表2 1 表 2 1 工艺参数 塑料名称ABS工艺参数 注射机螺杆式 料筒温度 后 中 前 180 200 210 230 200 210 喷嘴温度 180 190 温度 模具温度 50 70 压力注射压力 MPa 70 90 注射时间 S 3 5 保压时间 S 15 30 冷却时间 S 15 30 时间 总周期 S 40 70 螺杆转速 R MIN 30 收缩率 0 4 0 7 方法红外线灯 鼓风烘干 温度 70 后处理 时间 h 2 4 备注通用级 初选设备为 XS ZY 125 其主要技术规格如下表 3 1 所示 额定注射量 cm 125 模具最大厚度 mm 300 螺杆直径 mm 42 模具最小厚度 mm 200 注射压力 Mpa 120 动定模固定板尺寸 mm 428 458 注射行程 mm 115 拉杆空间 mm 260 290 注射时间 s 3 0 合模方式 液压 机械 螺杆转数 r min21 27 40 50液压泵流量 L min 100 12 注射方式螺杆式液压泵压力 Mpa 6 5 锁模力 KN 900 电动机功率 Kw 40 5 5 最大成型面积 mm 320 加热功率 Kw 11 最大开合模行程 mm 300 螺杆驱动功率 Kw 4 喷嘴圆弧半径 12 喷嘴孔直径 4 推出形式两侧推出 中心距为 230 mm 表 3 1 设备主要技术规格 3 3 2 2模模具具参参数数的的校校核核 3 3 2 2 1 1 注注射射量量的的校校核核 注塑生产中 注塑机每一个成型周期向模内注入的熔体或质量称为制品 的注塑量 其中包括模内浇注系统所用的熔体量 选择注射机时 必须保证 制品的注射量小于注射机允许的最大直射量 制品的注射量一般不超过注射 机最大注射量的 80 通过计算 塑件的体积 V1 9563 66mm3 浇注系统 的体积约为 V23260mm3 所以制品的注射量为 V V1 V2 V2 9563 66 326022386mm3 V22 4cm3小于注射机的最大注射量的80 即 V 22 4cm3 125 0 8 100cm3 3 3 2 2 2 2 模模架架的的选选择择 该模具的推出方式采用推件板推出 且在和模方向上只有一个分型面 根据型腔的排布方式 选用150 200 的 B 型模架 标准模架一经选定 就 可以到市场上购买到 根据上述分析 此模具是含推件板 直浇口类型的 所以选用 模架 B 1515 30 20 50 其中参数的含义是 15 15 模架的长和宽分别为 150mm 和 150mm 30 定模板 A 板 厚 30mm 20 动模板 B 板 厚 20mm 50 垫块 C 板 厚 50mm 该模架各模板以及相关尺寸如下 模架结构图如图 3 1 所示 图 3 1 模架的基本构造 模架各板厚尺寸 如表 3 2 所示 表 3 2 模架各板厚尺寸 上模座H1 定模板A动模板B支撑板H2垫块C下模座H3 323020505032 所以模具的总厚度为 32 30 20 50 50 32 214mm 在注塑机的装模行程 之内 3 3 2 2 3 3 注注射射压压力力的的校校核核 注射压力的校核是校验注塑机的最大注射压力能否满足制品成型的需要 注塑压力的大小与制品复杂程度 模具结构 塑料品种 注射速度 流动比 喷嘴及模具流道系统等因数有关 由于所选的塑料 ABS 的流动性好 易流动 其注射压力在 80 110MP 之间 其值在所选的注塑机的最大注射压力之内 3 33 3 锁模力的校核锁模力的校核 塑料熔体充满型腔时 会产生很大的压力FL 使模具沿分型面张开 该压力等于制品与浇注系统在分型面上的投影面积乘以型腔内熔体的压力 P1 P1取 30MP 该压力必须小于注射机的最大锁模力F 否则 在注射成 型过程中会因锁模不紧出现涨模溢料现象 为了保证注射成型过程时模腔能够可靠地锁闭 需满足 FL 0 8 0 9 F FL 30 25644 1000 769 3KN 可以计算得出 FL 769 3KN 0 9F 0 9 900 810KN 所以在成型过程中是完全锁紧的 3 43 4 模具厚度的校核模具厚度的校核 由于注射机的动模和定模固定板之间的距离都有一定的调节量 H 因 此 对安装使用的模具厚度有一定的限制 一般情况下 模具的实际厚度 Hm必须在注射机允许安装的最大模具厚度Hmax及最小模具厚度 Hmin之间 所选折射机的模具最大厚度Hmax为 300 mm 最小模具厚度 Hmin为 200 mm 本套模具的实际模具厚度Hm为 274 mm 此值在所选注射机的最大模具 厚度和最小模具厚度之间 因此 设计的模具厚度满足注射机对模具的合模 要求 3 3 5 5模模具具开开模模行行程程的的校校核核 当模具厚度确定后 开模行程S 的大小直接影响模具所能成型的制品高 度 因此 设计模具时必须校核它所需用的开模距离是否与注射机的开模行 程相适应 由于所选的注射机是带有液压 机械联合作用的锁模机构 开模行程由 连杆机构的冲程所确定 其最大值与冲程的调节量有关 而与模具厚度无关 其值不受模具厚度的影响 设计的模具的分型面为单分型面 因此 模具的 开模行程可以按下式来校核 S H1 H2 5 10 mm 式中 S 注射机最大开模行程 单位mm H1 推出距离 单位mm H2 包括浇注系统在内的塑件高度 单位mm 即 开模行程要求 S 30 86 10 126mm 因所选注射机的最大开模行程S 300mm 而模具的实际开模行程为 126mm 远小于注射机允许的最大开模行程 所以模具所需用的开模距离与 所选注射机的的开模行程相适应 综合上述可以得出 本套模具与所选注射机相互适应 模具的最大注射量 最大注射压力 最大锁模力 模具安装尺寸及开模行程等都在所选注射机的技 术规内 因此 所选注射机 XS ZY 125 能够满足本套模具设计的使用要求 第第四四章章 模模具具的的结结构构与与分分型型面面的的选选择择 分型面是决定模具结构形式的一个重要因素 分型面的类型 形状及位 置与模具的整体结构 浇注系统的设计 塑件的脱模和模具的制造工艺等有 关 不仅直接关系到模具结构的复杂程度 也关系到塑件的成型质量 4 4 1 1 分分型型面面位位置置的的确确定定 4 4 1 1 1 1 分分型型面面的的选选择择原原则则 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 镶件位置形状以及推出方式 模具制造 排气 操作工艺等 多种因素的影响 因此在分型面的选择时应综合分析比较 从几种方案中优 选出较为合理的方案 选择分型面时 应遵循以下几项基本原则 1 分型面应选在塑件外形最大轮廓处 塑件在动 定模的方位确定后 其分型面应选在塑件外形的最大轮廓处 否则塑件会无法从型腔中脱出 这是最基本的选择原则 2 分型机的选择应有利于塑件顺利脱模式 由于注射机的顶出装置在动模一侧 所以分型号的选择应尽可能使塑件 在开模后留在动模一侧 这样有助于在动模部分设置的推出机构工作 若在 定模内设置推出机构就会增加模具的复杂程度 3 分型面的选择应保证塑件的尺寸精度和表面质量 同轴度要求较高的塑件 选择分型面时最好把有同轴度要求的部分放置 在模具的同一侧 4 分型面的选择应有利于模具的加工 通常在模具设计中 选择平直分型面居多 便于模具的制造 应根据模 具的实际情况选择合理的分型面 5 分型面的选择应有利于排气 分型面的选择与浇注系统的设计应同时考虑 分型面应尽量设置在塑料 融体流动方向的末端 4 4 1 1 2 2 仪仪表表外外壳壳分分型型面面的的确确定定 该塑件塑件要求有良好的表观质量 表面不能飞边 溢料 并且为了避 免分模的接合痕迹留在塑件的表面而影响外观 塑件的四周都有圆角过渡 为了有利于开模 因此 模具的分型面设置如图4 1 所示 图 4 1 分型面的设置 4 4 2 2 型型芯芯型型腔腔结结构构的的确确定定 考虑模具零件的加工工艺性 型芯采取整体 直通式外形结构 其型如 图 4 2 所示 型腔采取组合式 如图4 3 所示 图 4 2 型腔排列方式 第五章第五章 浇注系统形式和浇口的设计浇注系统形式和浇口的设计 5 5 1 1主主流流道道的的设设计计 5 5 1 1 1 1主主流流道道的的尺尺寸寸 主流道是一端与注射机喷嘴相接触 另一端与分流道相连的一段带有锥 度的流动通道 根据所选的注射机喷嘴的尺寸 为了使熔融的塑料从喷嘴完 全进入主流道而不溢出 应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接 主流道对接 处设计成半球形凹坑 其半径R 注射机喷嘴半球半径R1 1 2mm 其小 端直径D 注射机喷嘴直径d 0 5 1mm 所以 其R 13mm D 4 6mm 5 5 1 1 2 2 主主流流道道衬衬套套的的形形式式 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 俗称浇口套 以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理 浇口套 都是标准件 只需去买就行了 常用浇口套分为A 型和 B 型两种 下图为后者 B 型用 于配装定位圈 浇口套的规格有 12 16 20 等几种 由于注射机的 喷嘴半径为 12mm 所以浇口套的 R 为 13mm 如图 5 1 所示 图 5 1 主流道衬套 主流道配合形式主流道衬套与定模板采用过渡配合H7 m6 所以其尺 寸直径为 20mm 5 5 1 1 3 3 主主流流道道衬衬套套的的固固定定 因为采用的 B 型浇口套 所以用定位圈配合固定在模具的面板上 定位 圈也是标准件 外径为 100mm 内径 35mm 具体固定形式如下图所示 图 5 2 衬套的固定 5 5 2 2浇浇口口的的设设计计 浇口亦称进料口 是连接分流道与型腔的通道 除直接浇口外 它是浇 注系统中截面最小的部分 但却是浇注系统的关键部分 浇口的位置 形状 及尺寸对塑件性能和质量的影响很大 5 5 2 2 1 1 浇浇口口的的选选用用 浇口可分为限制性和非限制性浇口两种 与非限制性浇口比较而言 对 料流速度 流量 方向等有一定限制的浇口称为限制性浇口 我们将采用的 是限制浇口 限制性浇口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 使其成为理想的流动状态 迅 速面均衡地充满型腔 另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性 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离的 作用 选择浇口位置时 需要根据塑件的结构与工艺特征和成型质量要求 并分 析塑料原材料的工艺特性与塑料熔体在模内的流动状态 成型的工艺条件 综 合进行考虑 因此 经综合考虑塑件的结构决定采用侧浇口形式 具体到这套 模具 其浇口形式及尺寸如图5 5 所示 图 5 5 浇口 5 5 3 3 2 2 浇浇口口位位置置的的选选择择 模具设计时 浇口的位置及尺寸要求比较严格 初步试模后还需进一步 修改浇口尺寸 无论采用何种浇口 其开设位置对塑件成型性能及质量影响 很大 因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节 同时浇口位置 的不同还影响模具结构 总之要使塑件具有良好的性能与外表 一定要认真 考虑浇口位置的选择 通常要考虑以下几项原则 1 尽量缩短流动距离 2 浇口应开设在塑件壁厚最大处 3 必须尽量减少熔接痕 4 应有利于型腔中气体排出 5 考虑分子定向影响 6 避免产生喷射和蠕动 7 浇口处避免弯曲和受冲击载荷 8 注意对外观质量的影响 5 5 4 4浇浇注注系系统统的的平平衡衡 对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式 设计应尽量保 证所有的型腔同时得到均一的充填和成型 一般在塑件形状及模具结构允许 的情况下 应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等 形状及截面 尺寸相同 型腔布局为平衡式 的形式 否则就需要通过调节浇口尺寸使各 浇口的流量及成型工艺条件达到一致 这就是浇注系统的平衡 显然 我们 设计的模具是平衡式的 即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等 形状 及截面尺寸都相同 5 5 5 5 冷冷料料穴穴的的设设计计 在完成一次注射循环的间隔 考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段 熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度 从喷嘴端部到注射机料筒 以内约 10 25mm 的深度有个温度逐渐升高的区域 这时才达到正常的塑料 熔体温度 位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳 如果这里温 度相对较低的冷料进入型腔 便会产生次品 为克服这一现象的影响 用一 个井穴将主流道延长以接收冷料 防止冷料进入浇注系统的流道和型腔 把 这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴 冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上 其标称直径与主流道大端直径 相同或略大一些 深度约为直径 1 1 5 倍 最终要保证冷料的体积小于冷料穴 的体积 冷料穴有六种形式 常用的是端部带 Z 字形拉料杆和倒锥形拉料杆的 形式 具体要根据塑料性能合理选用 本模具中的冷料穴为 Z 字形拉料杆 其 疑料推杆固定在推出固定板上 开模时靠 Z 字形起拉料作用 然后由推杆强制 推出 第六章第六章 成型零件的设计与加工工艺成型零件的设计与加工工艺 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 6 16 1 成型零件的结构设计成型零件的结构设计 本套模具的成型零件包括型腔 型芯 斜滑杆 型芯镶件 型腔即分型面上部分的成型零件 型腔总体上就是一长方体 底面是平的 其体积至少要能盖住两个塑件 由于有两个塑件 所受的压力较大 因此厚度 需设计厚点 针对该仪表外壳塑件的特点 型腔结构采用整体组合式的 将模 板用线切割机床 切割成贯通的模框 将矩形型腔镶块从背面嵌入模体 用台 肩紧固在模板上 将型腔用六角螺钉固定在定模底座上 采用这种结构 工艺 简单 易于保证配合精度 另外还要考虑到冷却水道的布置等 综合上述因素 设计型腔的长为 168mm 宽为 128mm 厚为 36mm 1 型腔设计的结构如图 6 1 所示 6 1 型腔 2 型腔的尺寸计算 本成型零件工作尺寸计算时均采用平均法计算 由课题已知得 成型该 塑件的 ABS 的收缩率 S 为 0 5 考虑到工厂模具制造的现有条件 模具制造 公差取 z 3 1 型腔的径向尺寸计算公式 1 S Ls 0 5 0 75 式中 z Lm 0 z 0 Lm 模具型腔径向基本尺寸 Ls 塑件外表面的径向基本尺寸 S 塑件的平均收缩率 塑件外表面径向基本尺寸的公差 由于 z 与 的关系随塑件的精度等级和尺寸大小的不同而变化 因此 在塑件尺寸较小 精度级别较高时 X 0 75 1 径向尺寸 L146mm 公差 MT3 0 9 z 3 0 3 Lm 1 005 146 0 75 0 9 146 055 z 0 3 0 0 2 径向尺寸 L168mm 公差 MT3 0 98 z 3 0 32 Lm 1 005 168 0 75 0 98 168 105 z 0 32 0 0 3 圆弧尺寸 R20 公差 MT3 0 44 z 3 0 14 R 1 005 20 0 75 0 44 19 77 z 0 14 0 0 2 型腔深度尺寸的计算 1 S Hs 2 3 z Hm 0 z 0 式中 06 Hm 模具型腔深度基本尺寸 Hs 塑件凸起部分高度基本尺寸 深度尺寸 20 公差 MT3 0 44 z 3 0 14 1 0 005 20 2 3 0 44 19 8mm z Hm 0 14 0 0 6 1 16 1 1 型芯的结构设计型芯的结构设计 本套模具的型芯结构宜采用整体镶入式结构 其整体结构如图 6 2 所示 将型芯安装在动模板的通孔中 另装支撑板 用通过渡配合将型芯固定 并夹 紧型芯 因型腔和型芯有同心度要求 利于塑件的成型及型芯镶件的固定 所 以可将型芯的底部做成与型腔相同的尺寸 动模板与定模板组合在一起加工 1 型芯的结构设计 型芯的结构如图 6 2 所示 图 6 2 型芯 2 型芯的径向尺寸计算 1 型芯的径向尺寸计算公式 Im 1 S ls 0 5 0 75 式 0 z 0 z 中 Im 模具型芯径向基本尺寸 Is 塑件内表面的径向基本尺寸 塑件内表面径向基本尺寸的公差 z 模具制造公差 1 径向尺寸 167mm 公差 MT5 1 6 z 3 0 53 lm 1 005 167 0 75 1 6 169 035 0 z 0 53 0 2 径向尺寸 145mm 公差 MT5 1 44 z 3 0 48 Im 1 005 167 0 75 1 44 168 915 0 z 0 48 0 3 圆弧尺寸 19 公差 MT5 0 44 z 3 0 15 r 1 005 19 0 75 0 44 19 425 0 z 0 15 0 2 型芯高度尺寸的计算 hm 1 S hs 0 75 0 z 0 z 式中 hm 模具型芯高度基本尺寸 hs 塑件孔或凹槽深度基本尺寸 1 高度尺寸 19 公差 MT5 0 44 z 3 0 15 hm 1 0 005 19 0 75 0 44 19 425 0 z 0 z 0 15 0 3 中心距尺寸计算 2 1 zz CsSCm 1 0 055 115 560 38 2 116 1380 19 模具中心距基本尺寸 m C 塑件中心距基本尺寸 S C 第七章第七章 推出与复位机构的设计推出与复位机构的设计 7 7 1 1 推推出出机机构构的的设设计计 注射成型每一循环中 塑件必须准确无误地从模具的型腔或型芯上脱出 完成脱出塑件的装置称为脱模机构 推出机构设计的合理性与可可靠性直接 影响到塑料制件的质量 因此 推出机构的设计是注射模设计的一个十分重 要的环节 1 推出脱模机构的设计原则 塑件推出是注射成型过程中的最后一个环节 根据制品的形状 复杂程 度和注射机推出结构形式设计合适的推出机构 其选用原则如下 1 推出机构应尽量设置在动模一侧 2 保证塑件不因推出而变形损坏好 3 机构简单 动作可靠 4 保证有良好的塑件外观 5 合模时的准确复位 2 塑件推出的基本方式 1 推杆推出 推杆推出是一种基本的 也是一常用的塑件推出方式 常用的推十形式 有圆形 矩形 阶梯形 2 推件板推出 对于轮廓封闭且周长较长的塑件 采用推件板推出机构 推件板推出部 分的形状根据塑件形状而定 3 气压推出 对于大型深型腔塑件 经常采用或辅助采用气压推出方式 本套模具的推出机构形式较为复杂 全部采用圆形推杆推出 在分型时 斜导柱与侧滑块以完成侧向抽芯与分型之后 受到注射机顶杆的作用 使得 带动推件杆向前运动推出塑件使塑件脱离型芯 3 塑件的推出机构 1 带肩的直通式推杆 如图7 1 所示 每个塑件由 4 根推杆推出 共有 8 根 2 推杆直径与模板上的推杆孔采用H8 f8 间隙配合 3 通常推杆装入模具后 其端面应与型腔底面平齐或高出开腔底面 0 05mm 0 10mm 4 推杆与推杆固定板 通常采用单边0 5mm 的间隙 这样可以降低 加工要求 又能在多推杆的的情况下 不因各板上的推杆孔加工误差引起的 轴线不一致而发生卡死现象 5 推杆直径为 10mm 材料选用 T8A 钢 推杆头部需进行淬火处理 硬度在 50 55HRC 表面粗糙度在 Ra1 6um 以下 图 7 1 推杆 7 7 2 2 复复位位机机构构的的设设计计 复位机构就是在模具闭合时顶出系统的各顶出元件恢复到原来设定的位置 如顶杆 顶管顶块等 他们的端部一般并不直接接触到定模的分型面上 所以 模具闭合时并不能驱动他们复位必须靠复位机构使其复位 7 2 17 2 1 复位机构基本形式 复位机构基本形式 复位杆复位最常用 制造简单 易于安装和调节 复位动作稳定可靠 得 到了广泛应用 与顶出元件可同时安装在固定板上 合模时定模分型面推动复 位杆并带动顶出系统同时复位 7 2 27 2 2 仪表外壳模具的复位机构 仪表外壳模具的复位机构 1 模具采用了 4 根直径为 8mm 长度 40mm 的复位杆 2 复位杆与动模的的配合精度为H8 f8 材料为 T8A 头部应淬硬 52 56HRC 3 在合模时 为了避免同定模板发生干扰而合模不严 安装时 复位杆 低于动模分型面 0 25 的距离 第八章第八章 冷却系统的设计冷却系统的设计 在注塑成型过程中 模具温度直接影响塑料的充填和塑件的定型 也直 接影响注射周期和塑件的质量 因此 通常必须进行模具的有效冷却 使模 具温度保持在一定的范围内 模具的冷却就是将注塑成型过程中产生的 并传导给模具的热量 尽可 能迅速 并最大程度地导出 以使塑件以较快的速度冷却固化 冷却的效 果直接决定着塑件的质量和注射效率 8 8 1 1冷冷却却水水道道的的开开设设原原则则 1 水道边离型腔的距离 一般保持在15 25mm 左右 距离太近冷 却不易均匀 太远则效率低 冷却水道的直径一般在 8 12 mm 之间 选取 在这次设计中冷却水道的直径取 8mm 2 水道通过镶块时 应考虑水道的密封问题 3 水孔管路应畅通无阻 4 水管接头的位置尽可能放置在不影响操作的一侧 5 冷却水孔管路最好不要开设在型腔塑料熔接的地方 以免影响制品的 强度 8 8 2 2冷冷却却水水道道形形式式及及连连通通方方式式 8 2 18 2 1 冷却介质冷却介质 由于水的热容量大 传热系数大 成本低 使用方便 冷却效果好等特点 冷却介质普遍采用水作冷却介质 因此 本套模具也采用水作为冷却介质 8 2 28 2 2 冷却水道的形式冷却水道的形式 本套模具采用沟道式冷却的冷却水道形式 它是直接在模具的模板上钻孔 通入冷却介质 其特点是冷却介质直接接触模体 传导热量 结构简单 冷却 效果较好 8 2 38 2 3 冷却水道的连通方式冷却水道的连通方式 综合考虑冷却水道的开设原则 冷却水道的形式及连通方式 第第九九章章 零零件件与与模模具具的的总总体体设设计计 注射模中的各种固定板 支承板 支承块以及模座等都称为支承零部件 将它们与合模导向机构和推料脱模机构等组装 便可组成注射模架 模架的 作用是用来安装和固定注射模中的各种功能机构 设计时各种支承零件必须 具有足够的强度和刚度 9 9 1 1固固定定板板 固定板在模具中起着固定成型零部件 合模导向机构及推出脱模机构等 各种结构功能的作用 如动 定模固定板 推件板 推出固定板等 固定板 在模具中的工作条件与结构形式和注射成型工艺条件有关 动 定模固定板 推出固定板采用 45 钢 9 9 2 2支支承承板板和和垫垫块块 支承板也叫垫板 对固定板上模具的各零件起着支承作用 垫板垫靠在 支承板和模座之间 形成推出脱模机构的运动空间 变更支承板和垫块的厚 度 可改变模具的封闭高度 以保证闭合高度和开模行程与注射机规格的匹 配 支承板应具有一定的强度和刚度 以免发生变形 引起注射成型时发生 溢料或制品偏差 9 9 3 3模模座座 与注射机相联的模具底板称为模座 模座是整个注射模中支承所有零部 件的底板 在注射成型过程中传递合模力并承受成型力 应具有足够的强度 和刚度 即应具有足够的厚度 不能低于13mm 本套模具的模座厚度为 32mm 达到了使用要求 9 9 4 4模模具具装装配配图图 模具装配图如 9 1 所示 模具装配图 1 定位圈 2 定模座板 3 定模板 4 型芯 5 动模板 6 螺钉 7 销钉 8 弹簧 9 垫块 10 螺钉 11 动模座板 12 推板 13 推杆固定板 14 支撑板 15 拉料杆 16 推板 17 主流道衬套 18 螺钉 图 9 1 模具装配图 第十章第十章 总结与展望总结与展望 通过本次毕业设计 系统的了解了塑料模的加工工艺 加工方法等方面的 知识 使以前理解并不透彻的地方这次弄明白 在这次的毕业设计里我深入的 接触了模具设计这部分过程 并和同组的成员一起研究分析了一大批模具设 计的成功例子 从分析塑料零件产品图 建立零件三维造型图 塑件的结构 工艺特点 进行模具设计 计算机绘制模具总装图和零件图 到制作修改论 文与最后的修改审查工作 在老师的细心指导下 我学到了很多知识 也增 长了不少见识 经过这次长达8 周的设计 我的制图能力得到了加强 计 算机绘图能力也进一步的得到了提高 此外 在模具设计方面 我学会了能 够充分认识模具的结构 充分考虑模具加工 安装的可能性和设计的优化性 在个人素质方面 我学会了在工作中不仅要多思 多问 多总结 而且要有 坚强的意志力 致致 谢谢 本毕业设计及学位论文是在我的导师刘永利的亲切关怀和悉心指导下完 成的 他严肃的科学态度 严谨的治学精神 精益求精的工作作风 深深地 感染和激励着我 在此谨向刘老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意 我还要感 谢在一起愉快的度过毕业论文小组的同学们 正是由于你们的帮助和支持 我才能克服一个一个的困难和疑惑 直至本文的顺利完成 同时也要感谢学院给我这次毕业设计的机会 并给我提供了毕业设计的 条件 通过本次毕业设计 使我增长了注射模的知识 同时掌握了 UG CAD 等软件的使用 更重要的是提高了认识新事物掌握新技术的能力 这些能力的提高对我以后的工作大有帮助 参参考考文文献献 1 张荣清 模具制造工艺 M 北京 高等教育出版社 2006 1 2 王文广 田宝善 田雁晨 塑料注射模具设计技巧与实例 M 北京 化学工业出版社 2004 3 王树勋 丁炜 UGNX4 注塑模具设计 M 北京 电子工业出版社 2007 4 屈华昌 塑料成型工艺与模具设计 M 北京 高等教育出版社 2007 5 申开智 塑料模具设计与制造 M 北京 化学工业出版社 2006 6 中国注塑网 塑料模具工业现状及发展方向 S 7 黄虹 塑料成型加工与模具 M 北京 化学工业出版社 2003 8 王文广 田宝善 田雁辰 塑料注塑模具设计技巧与设计 M 北京 化学工 业出版社 2004 年 9 黄晓燕 简明塑料成型工艺与模具 M 上海上海科学技术出版社 2006 10 M Deng A CAD CAE Integrated Injection Molding Design System J Int J Control 1990 52 6 320 374 袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀 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