对讲机外壳注射模设计 模具设计及制作专业毕业设计 毕业论文.doc

摘摘 要要 本文详细介绍了 interphone 注射模具的设计 基于 PRO E 建模 在完成塑件结构分 析后 确定采用一模一腔 点浇口进料的三板式模具 根据基体尺寸 模架从标准模架 库中调用 针对塑件两侧有侧凹 特优化设计了斜顶机构 并对该机构的加工工艺 使 用效果进行了阐述 同时 本文对浇注系统 成型零件 脱模机构 斜顶杆侧抽芯机构 合模导向机构 温度调节系统 排气系统和部分零件的加工工艺也做了完整的设计计算 关键词 关键词 注射模 侧浇口 斜顶杆机构 Abstract This text has introduced the design of the interphone injection mould in detail Because of PRO E modeling after analyzing the structure of the interphone confirms using a cavity point gate and three plate a mould according to the matrices size the mould shelf was choosed from the 3D mold base standard library There were concaves in both sides of moulding so optimizing design the angle ejector maching and furthermore the producing technics the appliation affects are discessed in detail At the same time in this text the feedsysterm shaping part drawing of patterns organization Organization of ejection force shut mould lead organization temperature control system exhaust system and the technology analyse of some workparts were designed and calculated totally Key words injection mould point gate angle ejector machine 目目 录录 摘摘 要要 1 ABSTRACT 2 目目 录录 3 前前 言言 5 第第 1 章章 塑件材料分析塑件材料分析 7 1 1 基本特性 7 1 2 成型特点 7 1 3 主要技术指标 7 1 4 ABS 的注射工艺参数 7 第第 2 章章 型腔数目的决定及排布型腔数目的决定及排布 10 第第 3 章章 分型面的选择分型面的选择 12 第第 4 章章 浇注系统的设计浇注系统的设计 13 4 1 主浇道设计 13 4 2 分流道设计 15 4 3 冷料穴的设计 15 4 4 浇口的设计 16 4 4 1 位置选择原则 16 4 4 2 浇口剪切速率的校核 16 第第 5 章章 注射机的型号和规格的确定注射机的型号和规格的确定 18 第第 6 章章 成型零部件的工作尺寸计算成型零部件的工作尺寸计算 19 6 1 凸模径向尺寸计算 19 6 2 凸模高度尺寸计算 20 6 3 凹模径向尺寸的计算 21 6 4 凹模型腔深度尺寸的计算 22 6 5 定模型芯加工工艺卡 23 第第 7 章章 模架的确定和标准件的选用模架的确定和标准件的选用 25 7 1 定模座板 25 7 2 定模固定板 25 7 3 动模固定板 25 7 4 动模垫板 25 7 5 垫块 25 7 6 动模座板 26 第第 8 章章 导柱导向机构的设计导柱导向机构的设计 27 8 1 导柱导向机构的作用 27 8 2 导柱导套的选择 27 第第 9 章章 排气槽的设计排气槽的设计 29 第第 10 章章 推出机构的设计推出机构的设计 30 10 1 选用原则 30 10 2 推出机构的分类 30 10 3 推出机构的组成 30 10 4 脱模力的计算 30 10 5 抽芯机构设计 31 第第 11 章章 温控系统设计温控系统设计 34 11 1 模温对塑件质量的影响 34 11 2 模温对生产效率的影响 34 11 3 加热系统 35 11 4 冷却系统 35 11 4 1 冷却介质 35 11 4 2 冷却装置的理论计算 35 11 4 3 冷却装置的结构形式 36 第第 12 章章 模具零部件材料选择模具零部件材料选择 37 12 1 塑料模选用钢材的原则 37 12 2 模具的选材及热处理要求 37 第第 13 章章 模具工作过程模具工作过程 38 第第 14 章章 注射模与注射机的关系注射模与注射机的关系 40 14 1 注射压力的校核 40 14 2 锁模力的校核 40 14 3 开模行程与推出机构的校核 40 14 4 安装部分相关尺寸校核 40 设计小结设计小结 42 致致 谢谢 43 参考文献参考文献 44 前前 言言 一 一 概述概述 模具工业是国民经济的基础工业 被成为 工业之母 而塑料模具又是整个模具 行业中的一枝独秀 发展极为迅速 自从 1927 年聚氯乙烯塑料问世以来 随着高分子 化学技术的发展以及高分子合成技术 材料改性技术的进步 愈来愈多的具有优异性能 的高分子材料不断涌现 从而促使塑料工业飞跃发展 在现代化工业生产中 69 90 的工业产品需要使用模具加工 模具工业已成为工 业发展的基础 许多新产品的开发和生产在很大程度上都依赖于模具生产 特别是汽车 轻工 电子 航空等行业尤为突出 我国自改革开放以来 塑料工业发展很快 表现在 不仅塑料增加而且其品种更为增多 其产量已上升到居世界第四位 由此可见 塑料工 业已在我国国民经济的各个部门中发挥了愈来愈大的作用 在模具方面 我国模具总量虽已位居世界第三 但设计制造水平总体上比德 美 日 法 意等发达国家落后许多 模具商品化和标准化程度比国际水平低许多 在模具 价格方面 我国比发达国家低许多 约为发达国家的 1 3 1 5 工业发达国家将模具向 我国转移的趋势进一步明朗化 我国塑料模的发展迅速 塑料模的设计 制造技术 CAD 技术 CAPP 技术 已有 相当规模的确开发和应用 在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大 在模 具材料方面 专用塑料模具钢品种少 规格不全质量尚不稳定 模具标准化程度不高 系列化商品化尚待规模化 CAD CAE Flow Cool 软件等应用比例不高 独立的模具 工厂少 专业与柔性化相结合尚无规划 企业大而全居多 多属劳动密集型企业 因此 努力提高模具设计与制造水平 提高国际竞争能力 是刻不容缓的 近年来 随着科学技术的进步以及对塑件质量要求的提高 塑料模塑成型技术正向 高精度 高效率 自动化 大型 微型 精密 高寿命的方向发展 具体表现在以下几 个方面 1 塑料成型理论研究的进展 2 新的成型方法不断涌现 3 塑件更趋向精密化 微型化及超大型化 4 开发出新型模具材料 5 模具表面强化热处理新技术应用 6 模具 CAD CAM CAE 技术发展迅速 7 模具大量采用标准化 在工业发达的国家 模具工业已经从机床工业中分离出来 并发展成为一个独立的 工业部门 而且其产值已经超过机床工业的产值 目前国内模具行业的基本情况是 随 着轻工业及汽车制造业的迅速发展 模具设计制造日渐受到人们广泛关注 已形成一个 行业 但是我国模具行业缺乏技术人员 存在品种少 精度低 制造周期长 寿命短 供不应求的状况 一些大型 精密 复杂的模具还不能自行制造 需要每年花几百万 上 千万美元从国外进口 制约了工业的发展 所以在我国大力发展模具行业势在必行 二 本课题的研究内容 要求 目的及意义二 本课题的研究内容 要求 目的及意义 本次对讲机外壳注塑模具设计采用 Pro e 辅助设计 运用 CAD 技术能有效地对整个 设计制造过程预测评估通过计算机数据模拟和仿真技术来完善模具结构 再现能力强 整体水平容易控制 能够迅速获得样品 有利于争取定单 赢得客户 同时节省大量的 模具试制材料费用 减少模具返修率 缩短生产周期 大大降低了模具成本 1 本课题的研究内容及基本要求 1 独立拟定斜齿轮塑件的成型工艺 正确选用成型设备 2 合理地选择模具结构 根据塑件图及技术要求 提出模具结构方案 并使其 结构合理 质量可靠 操作方便 必要时可根据模具设计和加工的要求 提出修改塑件 图纸的要求 3 正确的确定模具成型零件的形状和尺寸 4 所设计的模具应当制造方便 造价便宜 5 充分考虑塑件设计特色 尽量减少后加工 6 设计的模具应当效率高 安全可靠 如要求浇注系统充型快 冷却系统效果 好 脱模机构灵活可靠 自动化程度高 7 要求模具零件耐磨 耐用 使用寿命长 2 本课题的研究目的及意义 1 熟悉拟定塑料成型工艺和模具设计原则 步骤和方法 2 学会查阅有关技术文献 手册和资料 3 培养分析问题和解决问题的能力 第第 1 章章 塑件材料分析塑件材料分析 该塑件选用塑料为 ABS ABS 中文名 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物英文名 Acrylinitrile Butadiene Styrene 1 1 基本特性基本特性 ABS 是由丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚而成的 这三种组分的各自特性 使 ABS 具有良好的综合力学性能 丙烯腈使 ABS 有良好的耐腐蚀性及表面硬度 丁二烯使 ABS 坚韧 苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能 ABS 无毒 无味 呈微黄色 成型的塑件有较好的光泽 密度在 1 02 1 05g cm3 其 收缩率为 0 3 0 8 ABS 吸湿性很强 成型前需要充分干燥 要求含水量小于 0 3 流动性一般 溢料间隙约在 0 04mm ABS 有极好的抗冲击强度 且在低温下也不迅速 下降 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 水 无机盐 碱 酸类对 ABS 几乎无影响 在酮 醛 酯 氯代烃中会溶解 或形成乳浊液 不溶于部分醇类及烃类溶剂 但于烃长期接触会软化溶胀 ABS 塑料表 面受冰醋酸 植物油等化学药品的侵蚀会硬气放映开裂 ABS 有一定的硬度和尺寸稳定 性 易于成型加工 经过调色可陪成任何颜色 其缺点是耐热性不高 连续工作温度为 70 左右 热变形温度约为 93 左右 耐气候性差 在紫外线作用下易变硬发脆 1 2 成型特点成型特点 ABS在升温时粘度增高 所以成型压力较高 塑料上的脱模斜度宜稍大 易产生熔 接痕 模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阴力 在正常的成型条件下 壁厚 熔料温度及收缩率影响极小 要求塑件精度高时 模具温度可控制在50 60oC 要求塑 件光泽和耐热时 应控制在60 80 oC 1 3 主要技术指标主要技术指标 比重 1 02 1 16g cm3 比容 0 86 0 98cm3 g 吸水性 0 2 0 4 24h 熔点 130 160oC 热变形温度 4 6 105Pa 130 160oC 18 5 105Pa 90 108oC 抗拉屈服强度 105Pa 500 拉伸强度模量 1 8 104 Mpa 弯曲强度 800 105Pa 1 4 ABS 的注射工艺参数的注射工艺参数 注射机类型 螺杆式 螺杆转速 30 60 r min 喷嘴形式 直通式 喷嘴温度 190 200oC 料筒温度 前 200 210oC 中 210 230oC 后 180 200oC 模温 50 80oC 注射压力 70 120Mpa 保压力 50 70Mpa 注射时间 s 3 5 保压时间 s 15 30 冷却时间 s 15 30 成型周期 s 40 70 塑件图1 1 塑件立体图1 2 塑件的工作条件对精度要求较低 根据ABS的性能可选择其塑件的精度等级为5级 精度 经计算得塑件的曲面面积为 S塑 321 13cm2 得塑件的体积为 V塑 34 59cm3 塑件的质量为 W塑 V塑 r塑 35 62 g 第第 2 章章 型腔数目的决定及排布型腔数目的决定及排布 型腔数目的确定主要参考以下几点来确定 1 塑件制品的批量和交货期 以及塑料制件的成本 该制品是大批量生产 若采 用多型腔可提高生产效率 但根据生产经验在模具每增加一个型腔 制品尺寸精度要降 低4 2 所选用注射机的技术规则 因为上面只进行了结构及工艺成型的分析 还没确 定注射机 也可暂时不予考虑 3 质量控制要求 制品属于精度不高 对质量要求比较高且制品较小 因此可设 成一模四腔 以保证质量要求 4 成型的塑件品种与塑件的形状尺寸 该制品有内螺纹 为了提高生产效率采用 自动脱螺纹的齿轮传动机构 因而模具结构较复杂 根据品种和形状尺寸特点及要求 设置成一模四腔注射成型 本次设计根据制件的结构特点 形状尺寸 产品批量 模具制造难易及其寿命 成 本高低再加上设计和加工制造的复杂性 综合考虑 一般来说 精度要求高的小型塑 件和中大型塑件优先采用一模一腔的结构 对于精度要求不高的小型塑件 没有配合精 度要求 形状简单 又是大批量生产时 若采用多型腔模具可提供独特的优越条件 使生产效率大为提高 多型腔模具设计的重要问题之一就是浇注系统的布置方式 由于型腔的排布与浇注 系统布置密切相关 因二型腔的排布在多型腔模具设计中应加以综合考虑 应使每个型 腔都通过浇注系统从总压力中均等地分得所需的足够的压力 以保证塑料熔体同时均匀 地充满每个型腔 使各型腔的塑件内在质量均一稳定 多型腔在模板上排列形式通常有平衡式和非平衡式两种 平衡式其特点是从主流道 到各型腔浇口的分流道的长度 截面形状及均对应相同 可实现均衡进料和同时充满型 腔的目的 而非平衡式的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度不相等 因而不 利于均衡进料 但可以缩短流道的总长度 为达到同时充满型腔的目的 各浇口的截面 尺寸要制作得不相同 因此在设计时要注意以下几点 尽可能采用平衡式排列 确保制品质量的均一和稳定 型腔布置与浇口开设部位应力求对称 以便防止模具承受偏载而产生溢料现象 尽量使排列的紧凑 以便减少模具的外形尺寸 通过软件分析得到体积V塑和质量W塑 又因为此产品属大批量生产的塑件 属于 仪表外壳 精度要求比较高 且单件加工生产综合考虑生产率和生产成本等各种因素 以及注射机的型号选择 确定采用一模一腔排布 由塑件的外形尺寸和机械加工的因素 确定采用大水口单型腔生产 2 1 型腔数目布局图2 2 第第 3 章章 分型面的选择分型面的选择 分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面 分型面的形式 与塑件的几何形状 脱模方法 模具类型及排气条件浇口形式有关 制品成型的分型面 不仅影响到制品的脱模困难程度及美观程度 还影响成型零件的加工工艺性 另外合适 的分型面位置还有利于模具加工 排气 脱模 提高塑件的表面质量及方便工艺操作等 1 分型面的位置应开设在塑件截面尺寸最大的部位 便于脱模和加工型腔 2 分型面应使模具分割成便于加工的部件 以减少机械加工的困难 以使得模具 零件易于加工 3 分型面的选择应有利于保证塑件尺寸精度要求 4 分型面应尽可能选择在不影响塑件外观的部位 而且在分型面处所产生的飞边 应容易修整加工 从而有利于保证塑件的外观质量 5 应满足塑件的使用要求 即从使用的角度避免脱模斜度 推杆及浇口痕迹等工 艺缺陷影响塑件功能 6 为便于塑件脱模 应尽可能使塑件在开模时留在下模或动模部分 易于设置和 制造简便易行的脱模机构 若塑件有侧孔时 应尽可能地将侧型芯设在动模部分 避免 定模抽芯 7 考虑锁模力 分型面的选择应尽可能减少塑件在分型面上的投影面积 8 考虑侧向抽拔距 一般机械分型面抽芯机构的侧向抽拔距都较小 因此选择的 分型面应使抽拔距离尽量短 9 尽量方便浇注系统的布置 10 为了有利于气体的排出 分型面应尽可能与料流的末端重合 11 考虑注塑机的技术规格 是模板间距大小合适 12 选择分型面时根据塑件的使用要求和所用塑料 要考虑飞边在塑件上的部位 13 选择分型面时 应考虑减小由于脱模斜度造成塑件的大小端尺寸差异 总而言之 分型面形状应尽可能的简单 以便于模具的制造和塑件的脱模 综合考 虑以上的设计原则 结合该塑件的特性 其分型面的选择如图 如下图 分型面示图 3 1 第第 4 章章 浇注系统的设计浇注系统的设计 浇注系统是指模具中从注射机喷嘴起到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道 它包 括主流道 分流道 浇口及冷料穴 设计时应该遵循以下原则 1 排气良好 2 流程要短 3 避免料流直冲型芯或嵌件 4 要求热量及压力损失最小 5 修整方便 保证塑件外观质量 6 防止塑件变形 浇注系统设计要结合型腔布局同时考虑 7 了解塑料的成型特性 8 塑料耗量要少 应利于消除冷料 9 型腔布置和浇口开设部位力求对称 防止模具承受偏载而产生溢料现象 10 尽可能选用平衡式分流道 4 1 主浇道设计主浇道设计 主流道通常位于模具的中心 是塑料熔体的入口 为了便于熔融塑料在注射时能顺 利的流入 开模时又能使冷却后的主流道凝料从主浇道中顺利地拔出 主浇道的形状设 计成圆锥形 内壁必须光滑 表面光洁度一般应有 8 主流道一般是由浇口套构成 浇口套的作用 1 与注射机喷嘴孔吻合 将料筒内的塑料过渡到模具内 2 使模具在注射机上很好的定位 3 作为浇注系统的主浇道 主浇道的一端通常设计成带凸台的圆盘 其高度为 5 10 mm 并与注射机的固定模 板的定位孔成间隙配合 浇口套的球形凹坑深度常取 3 5 mm 1 根据所选注射机 则主流道小端尺寸为 d 注射机喷嘴尺寸 0 5 1 3 0 0 5 3 5mm 主流道球面半径为 SR 喷嘴尺寸半径 1 2 12 1 13mm 2 主流道衬套形式 本设计虽然是小型模具 但为了仅于加工和缩短主流道长度衬套和定位圈还是设计 成分体式 主流道长度取 45mm 约等于定模板的厚度见 下图 所示 材料采用 T10 制 造热处理强度为 52 56HRC 主流道衬套图 4 1 主流道圆锥角 可取 30 60 内壁粗糙度为 Ra 0 63um 主流道大端呈圆角 半径 r 1 3MM 以减小料流转向过渡时的阻力 在模具结构允许的情况下 主流道应尽量可能短 一般小于 60MM 过长则会影响 熔体的顺利充型 主流道衬套与定模座板采用 H7 m6 配合 与定位圈的配合采用 H9 f9 间隙配合 3 定位圈如下图所示 材料选用 45 钢 定位圈示意图 4 2 4 2 分流道设计分流道设计 主流道与浇口之间的通道称为分流道 采用直接浇道的模具可以省去分浇道 但在 多型腔模具中分流道是必不可少的 常见的分流道的截面形式有圆形 半圆形 梯形 U 形 正方形和正六角形 从分流道设计的要点出发 即应尽可能的使流动阻力减小 各型腔能够均衡进料 设计原则如下 1 尽可能减小熔体的流动阻力 所以 在保证足够的注塑压力使塑料熔体顺利充 满型腔的前提下 分流道的截面积与长度尽量取小值 2 分流道转折处应以圆弧过渡 3 表面粗糙度要求以 a 为佳 4 分流道较长 所以将分流道的端部沿料流前进方向延长 作为分流道冷料井 以储存前锋冷料 其长度为分流道直径的 倍 根据型腔的布置 可知分流道采用平衡式布置 采用半圆形均布 既可满足良好的 压力传递和保持理想的填充状态 使塑件熔体尽快地经分流道均衡的分配到各个型腔又 便于制造加工 以保证精度 分流道的形状裁面尺寸以及凝料体积 即 B 0 2654 m1 2 L1 4 0 2654 481 2 451 4 6mm 式中制件 m 制件质量 L 分流道长度 分流道 L1 裁面形状如下图所示 分流道的形状裁面尺寸图 4 3 5 分流道的表面粗糙度 分流道的表面粗糙度 Ra 并不要很高 一般取 0 8um 1 6um 在此取 1 6um 4 3 冷料穴的设计冷料穴的设计 冷料穴一般位于主流道对面的动模板上 其作用就是存放料流前峰的 冷料 防止 形状及裁面尺寸为了便于机械加工及凝料脱模 本设计的分流道设置在分型面定模 一侧 截面形状采用半圆形截面 一般采用下面的经验公式来确定裁面尺寸 冷料 进入型腔而形成冷接缝 冷料穴的直径尺寸宜稍大于主流道大端的直径 该模 具取 10mm 深度约为主流道大端直径的 3 4 约为 6mm 如 下图 所示 鉴于制件采用 推板 推杆共同推出 并采用 Z 形拉料杆 冷料穴 4 4 4 4 浇口的设计浇口的设计 浇口是连接分流道与型腔之间的一条通道 它是浇注系统的关键部分 浇口的形状 位置和尺寸对塑件的质量影响很大 4 4 1 位置选择原则位置选择原则 浇口应该能使型胶各个角度问时充满的位置 浇口应没在制品壁厚较厚的部位 以利用可补缩 浇口位置选择应有利于型腔中气体的排除 浇口位置应选择能避免制品产生 熔合纹的部位 对于带组长型芯的模具 宜采用中心吹部进料方式 以避免急型芯受冲击变 形 浇口应没在不影响制品外观的部位 根据以是原则 以及制件的工艺分析采用如上图的半圆形测浇口 其中 h nt 0 7 1 5 1 05 1 L 浇口长度 为了去除方便取 L 1 5MM 考虑浇口推荐值取 h 1mm 式中 n 塑件系数 pom n 0 7 f 塑件型厚 mm 平均略为 1 5 4 4 2 浇口剪切速率的校核浇口剪切速率的校核 由点浇口剪切的经验公式得 r kq R3 4 4 533 1 824s 1 105s 1 剪切速率校核合格 初步估算浇注系统的体积 V 浇 3 4cm3 其质量约为 W 浇 V 浇 r 塑 3 03 4 12g S n W 塑 W 浇 0 8 45 50g 所以 选择用注射机型号为 XS Z 60 第第 5 章章 注射机的型号和规格的确定注射机的型号和规格的确定 注射机的技术规格 型 号 SZ 160 额定注射量 cm3 160g 螺杆直径 mm 35 注射压力 MPa 127 注射行程 mm 305 注射时间 s 2 9 注射方式 螺杆式 合模力 kN 600 合 模 方 式 肘杆 最大开 合 模行程 mm 350 模具最大厚度 mm 400 模具最小厚度 mm 200 模板最大距离 mm 340 最大开模行程 mm 180 喷嘴圆弧 mm 12 喷嘴孔径 mm 3 拉杆空间 mm 345 345 电动机功率 kw 15 第第 6 章章 成型零部件的工作尺寸计算成型零部件的工作尺寸计算 成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用来构成素件的尺寸 主要有型腔和型芯的 径向尺寸 包括矩形和异形零件的长和宽 型强的深度尺寸和型芯的高度尺寸 型芯 和型芯之间的位置尺寸等 任何塑料制件都有一定的几何形状和尺寸的要求 如在使用 中有配合要求的尺寸 则竟的要求较高 在模具设计时 应根据素件的是尺寸精度等级 确定模具成型零件的工作尺寸及精度等级 影响素件尺寸精度的因素相当复杂 这些影 响因数应作为确定成型零件工作尺寸的依据 影响素件尺寸精度的主要因素及原因如下 塑料的成型收缩 成型收缩引起制品产生尺寸偏差的原因 有 预定收缩率 设计算成型零部件工作尺寸所用的收缩率 与制品实际收缩率之 间的误差 成型过程中 收缩率可能在其最大值和最小值之间发生的波动 s Smax Smin 制品尺寸 s 成型收缩率波动引起的制品的尺寸偏差 Smax Smin 分别是制品的最大收缩率和最小收缩率 按照一般的要求 塑料收缩率波动所引起的误差应小于塑件公差的 1 3 成型零部件的制造偏差 模具成型零件的制造精度是影响素件尺寸竟的的重要 因素之一 成型零件加工精度愈低 成型零件加工精度愈低 成型塑件的尺寸精度也愈 低 时间证明 成型零件的制造总公差的 1 3 1 4 因此在确定成型零件工作尺寸公差 值时可取塑件公差的 1 3 1 4 或取 IT7 8 级作为模具制造公差 工作尺寸的制造偏差包 括加工偏差和装配偏差 成型零部件的磨损 模具在使用过程中 由于塑料熔体流动的冲刷 脱模时与 塑件的摩檫 成型过程中可能产生的腐蚀气体的锈蚀 以及由于上述原因造成的成型零 件表面粗糙度提高而重新打磨抛光等 均造成了成型零件尺寸的变化 这种变化称为成 型零件的磨损 磨损的结果是型腔变大 型芯尺寸变小 磨损大小还与塑件的品种和模 具材料及热处理有关 上述诸因素中脱模时塑件成型零件的摩檫磨损是主要的 为简化 计算起见 凡与脱模方向垂直的成型零件表面 可以不考虑磨损 与脱模方向平行的成 型零件表面 应考虑磨损 本产品为抗冲 制品 属于大批量生产的小型塑件 预定的收缩率的最大 值和最小值分别取 8 和 3 此产品采用 级精度 属于低精度制品 因此 凸 凹模径向尺寸 高度尺寸及深度尺寸的制造与作用修正系数 x 取值可在 0 5 0 75 的范围 之间 凸凹模各处工作尺寸的制造公差 因一般机械加工的型腔和型芯的制造公差可达 到 IT IT 级 综合参考 相关计算具体如下 6 1 凸模径向尺寸计算凸模径向尺寸计算 lm1 1 S ls1 x 30 1 0 55 60 1 2 0 74 0 74 30 60 7 0 250mm x 取值范围为 0 5 0 75 该处均取 0 5 塑件的尺寸公差 查塑件公差表 取 0 74 模具成型零件制造误差 这里取 3 lm2 1 S ls2 x 30 1 0 55 53 1 2 0 74 0 74 30 53 7 0 250mm x 取值范围为 0 5 0 75 该处均取 0 5 塑件的尺寸公差 查塑件公差表 取 0 74 模具成型零件制造误差 这里取 3 lm3 1 S ls2 x 30 1 0 55 120 1 2 1 14 1 14 30 120 73 0 380mm x 取值范围为 0 5 0 75 该处均取 0 5 塑件的尺寸公差 查塑件公差表 取 0 74 模具成型零件制造误差 这里取 3 lm4 1 S ls2 x 30 1 0 55 123 1 2 1 28 1 28 30 124 3 0 420mm x 取值范围为 0 5 0 75 该处均取 0 5 塑件的尺寸公差 查塑件公差表 取 1 28 模具成型零件制造误差 这里取 3 6 2 凸模高度尺寸计算凸模高度尺寸计算 hm1 1 S hs1 x 30 1 0 55 27 1 2 0 5 0 5 30 27 4 0 170mm x 取值范围为 0 5 0 75 该处均取 0 5 塑件的尺寸公差 查塑件公差表 取 0 5 模具成型零件制造误差 这里取 3 hm2 1 S hs2 x 30 1 0 55 19 1 2 0 44 0 44 30 19 3 0 150mm x 取值范围为 0 5 0 75 该处均取 0 5 塑件的尺寸公差 查塑件公差表 取 0 44 模具成型零件制造误差 这里取 3 hm3 1 S hs1 x 30 1 0 55 10 1 2 0 28 0 28 30 10 2 0 090mm x 取值范围为 0 5 0 75 该处均取 0 5 塑件的尺寸公差 查塑件公差表 取 0 28 模具成型零件制造误差 这里取 3 6 3 凹模径向尺寸的计算凹模径向尺寸的计算 LM1 1 S s1 x 3 1 0 55 125 1 2 1 28 01 28 3 125 050 0 43mm 式中 S 塑料的平均收缩率 S Smax Smin 2 0 03 0 08 2 0 55 x 取值范围为 0 5 0 75 该处均取 0 5 塑件的尺寸公差 查塑件公差表 取 1 28 模具成型零件制造误差 这里取 3 LM2 1 S s2 x 3 1 0 55 65 1 2 0 86 00 86 3 64 90 0 29mm x 取值范围为 0 5 0 75 该处均取 0 5 塑件的尺寸公差 查塑件公差表 取 0 86 模具成型零件制造误差 这里取 3 LM3 1 S s2 x 3 1 0 55 29 1 2 0 25 00 25 3 290 0 08mm x 取值范围为 0 5 0 75 该处均取 0 5 塑件的尺寸公差 查塑件公差表 取 0 25 模具成型零件制造误差 这里取 3 LM4 1 S s2 x 3 1 0 55 35 1 2 0 56 00 86 3 34 90 0 17mm x 取值范围为 0 5 0 75 该处均取 0 5 塑件的尺寸公差 查塑件公差表 取 0 56 模具成型零件制造误差 这里取 3 LM5 1 S s2 x 3 1 0 55 23 1 2 0 44 00 44 3 22 90 0 15mm x 取值范围为 0 5 0 75 该处均取 0 5 塑件的尺寸公差 查塑件公差表 取 0 44 模具成型零件制造误差 这里取 3 LM6 1 S s2 x 3 1 0 55 39 1 2 0 56 00 56 3 38 90 0 19mm x 取值范围为 0 5 0 75 该处均取 0 5 塑件的尺寸公差 查塑件公差表 取 0 56 模具成型零件制造误差 这里取 3 LM7 1 S s2 x 3 1 0 55 45 1 2 0 64 00 64 3 44 90 0 21mm x 取值范围为 0 5 0 75 该处均取 0 5 塑件的尺寸公差 查塑件公差表 取 0 64 模具成型零件制造误差 这里取 3 6 4 凹模型腔深度尺寸的计算凹模型腔深度尺寸的计算 HM1 1 S Hs1 x 3 1 0 55 30 1 2 0 5 00 5 3 29 90 0 17mm x 取值范围为 0 5 0 75 该处均取 0 5 塑件的尺寸公差 查塑件公差表 取 0 5 模具成型零件制造误差 这里取 3 HM2 1 S Hs2 x 3 1 0 55 22 1 2 0 44 00 44 3 21 90 0 15mm x 取值范围为 0 5 0 75 该处均取 0 5 塑件的尺寸公差 查塑件公差表 取 0 44 模具成型零件制造误差 这里取 3 对称分布 对称分布 凸模工作尺寸计算图6 1 对称分布 对称分布 凹模工作尺寸计算图 6 2 6 5 定模型芯加工工艺卡定模型芯加工工艺卡 定模型芯图 6 3 镶件 定模型心 结构 尺寸与加工工艺镶件 定模型心 结构 尺寸与加工工艺 序号名称加工内容设备 1 下料准备 24 55mm 的圆钢坯料 2 车削平端面 打中心孔车床 C6136 3 车削粗车大头外圆及端面 至 23mm 车床 C6136 4 车削粗车小头外圆及端面 分别至 15 5 7 5 3 5 46 5mm 车床 C6136 5 车削精车小头外圆及端面 分别至 15 7 3 46mm 车床 C6136 6 车削精车大头端面及外圆 至 22mm 车床 C6136 7 热处理淬火 表面硬度达 54 58HRC 8 磨削精磨小头两外圆 7 3 及小端面至图纸要求 MQ1350A 9 最后检验 第第 7 章章 模架的确定和标准件的选用模架的确定和标准件的选用 以上内容确定之后 便根据所定内容设计模架 在学校作设计时 模架部分要自行 设计 在生产现场设计中 尽可能选用标准模架 确定出标准模架的形式 规格及标准 代号 模架尺寸确定之后 对模具有关零件要进行必要的强度或刚度计算 以校核所选模 架是否适当 尤其时对大型模具 这一点尤为重要 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸 再结合标准模架 可选用 A4 型标准模架 315 L 其中 L 取 315mm 可符合要求 模架上要有统一的基准 所有零件的基准应从这个基准推出 并在模具上打出相应 的基准标记 一般定模座板与定模固定板要用销钉定位 动 定模固定板之间通过导向 零件定位 脱出固定板通过导向零件与动模或定模固定板定位 模具通过浇注套定位圈 与注射机的中心定位孔定位 动模垫板与动模固定板不需要销钉精确定位 垫块不需要 与动模固定板用销钉精确定位 顶出垫板不需与顶出固定板用销钉精确定位 模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉 模具外表面尽量不要有突出部分 模具外 表面应光洁 加涂防锈油 7 1 定模座板定模座板 315 400 厚 25mm 通过 6 个 16 的内六角螺钉与定模固定板连接 定模垫板通常就是模具与注射机连接处的定模板 7 2 定模固定板定模固定板 315 315 厚 50mm 用于固定型腔 凹模 导套 为了保证凸模或其它零件固 定稳固 固定板应有一定的厚度 并有足够的强度 一般用 45 钢或 Q235A 制成 这里 为 45 钢 最好调质 230 270HB 导套孔与导套为 H7 m6 或 H7 k6 配和 主流道衬套与固定孔为 H7 m6 过渡配合 型芯与其孔为 H7 m6 过渡配合 7 3 动模固定板动模固定板 315 315 厚 50mm 上面的型芯为分体式 其导柱固定孔与导柱为 H7 m6 过渡配合 其瓣合模推杆孔与推杆为单边间隙 0 5mm 7 4 动模垫板动模垫板 又称支承板 315 315 厚 50mm 垫板是盖在固定板上面或垫在固定板下面的 平板 它的作用是防止型腔 型芯 导柱或顶杆等脱出固定板 并承受型腔 型芯或顶 杆等的压力 因此它要具有较高的平行度和硬度 一般采用 45 钢 经热处理 235HB 或 50 钢 40Cr 40MnB 等调质 235HB 或结构钢 Q235 Q275 还起到了支承板的作用 其要承受成型压力导致的模板弯曲应力 7 5 垫块垫块 1 主要作用 在动模座板与动模垫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 2 结构型式 可以是平行垫块 也可以是拐角垫块 该模具采用平行垫块 3 垫块一般用中碳钢制造 也可用 Q235A 制造 或用 HT200 球墨铸铁等 4 垫块的高度计算 h垫块 h限钉 h顶垫 h顶固 s顶 5 25 20 35 5 90 mm 式中 顶出行程的富裕量 一般为 3 6mm 以免顶出板顶到动模垫板 模具厚度为 328mm 5 模具组装时 应注意左右两垫块高度一致 否则由于负荷不均匀会造成动模 板损坏 7 6 动模座板动模座板 其注射机顶杆孔为 8 5mm 400 315 厚 25mm 其上的推板导柱孔与导柱采用 H7 m6 配合 第第 8 章章 导柱导向机构的设计导柱导向机构的设计 导柱导向机构是保证动定模或上下模合模时 正确定位和导向的零件 8 1 导柱导向机构的作用导柱导向机构的作用 1 定位件用 模具闭合后 2 保证动定模和推板或上下模位置正确 3 保证型腔的形状和尺寸精确 4 在模具的装配过程中也起定位作用 5 便于装配和调整 6 导向作用 合模时 首先是导向零件接触 引导动定模或上下模准确闭合 避 免型芯先进入型腔造成成型零件损坏 7 承受一定的侧向压力 8 2 导柱导套的选择导柱导套的选择 导柱导套结约形式及尺寸图 8 1 其材料采用 20 钢经渗碳淬火处理 硬度为 50 55HRC 导柱 导套固定部分表面 粗糙度 Ra 为 08 m 导向部分表面粗糙度 Ra 为 0 8 0 4 m 具体尺寸如上图所示 导 柱 导套用 H7 r6 配合镶入模板 布局图如下 导柱布局图8 2 第第 9 章章 排气槽的设计排气槽的设计 本塑件采用的是侧浇口向型腔顶部倾斜 塑件熔体先充满型腔顶部 然后充满周边 下部 这样型腔顶部不会造成憋气现象 气体会沿着分型面和型芯与推板之间的周向间 隙向外排出 因此 本设计不需要开设排气槽 第第 10 章章 推出机构的设计推出机构的设计 10 1 选用原则选用原则 在设计推出机构时 必须根据制品的形状复杂程度和注射机推出机构的形式 采用 不同类型的脱模机构 推出机构的选用原则 1 使制品脱模后致变形 推力分布均匀 推力面应尽可能大 并靠近型芯 2 制品在推出时不能造成碎裂 推力应设在制品能承受较大力的地方 3 尽量不损伤制品的外观 4 推出机构应动作可靠 运动灵活 制造方便 配换容易 10 2 推出机构的分类推出机构的分类 1 按推出零件的类别分类 1 推杆推出脱模 2 推管推出脱模 3 推件板推出脱模 4 复合推出脱模 2 按脱模动作分类 1 一次推出脱模 2 二次推出脱模 3 动定模双向推出脱模 4 带螺纹制品脱模 10 3 推出机构的组成推出机构的组成 推出机构由推出零件 推出零件固定板和推板 推出机构的导向与复位部件组成 即推件板 推件板紧固螺钉 推板固定板 顶板导柱 顶板导套以及推板紧固螺钉 10 4 脱模力的计算脱模力的计算 根据力平衡原理 列出平衡方程式 Fx 0 Ft Fbsin Fcos Fb 塑件对型芯的包紧力 F 脱模时型芯所受的摩擦力 Ft 脱模力 型芯的脱模斜度 又 F Fb 于是 Ft Fb cos sin 而包紧力为包容型芯的面积与单位面积上包紧力之积 即 Fb Ap 由此可得 Ft Ap cos sin 式中 为塑料对钢的摩擦系数 约为 0 1 0 3 A 为塑件包容型芯的总面积 p 为塑件对型芯的单位面积上的包紧力 在一般情况下 模外冷却的塑件 p 取 2 4 3 9 107Pa 模内冷却的塑件 p 约取 0 8 1 2 107Pa 所以 经计算 A 321 13mm2 取 0 25 p 取 1 107Pa 取 45 Ft 475 04 10 6 1 107 0 25 cos45 sin45 760 72N 因此 脱模力的大小随塑件包容型芯的面积增加而增大 随脱模斜度的增加而减小 由于影响脱模力大小的因素很多 如推出机构本身运动时的摩擦阻力 塑料与钢材间的 粘附力 大气压力及成型工艺条件的波动等等 因此要考虑到所有因素的影响较困难 而且也只能是个近似值 用推件板推出机构中 为了减少推件板与型芯的摩擦 在推件板与型芯间留 0 20 0 25mm 的间隙 并用锥面配合 民防止推件因偏心而溢料 复位零件 由于推杆端面与推件板接触 可以起到复位杆的作用 因此 可以不必再另外设置 复位杆 另外 设计顶板导柱可以对顶板起导向作用 防止顶板因受力不均而偏斜 影 响正常的顶出和复位 10 5 抽芯机构设计抽芯机构设计 由于该零件包含两个内侧抽芯 和一个外侧抽芯 具体图形如装配图所示 侧向型芯或者侧向成型模腔从成型位置到不防碍素件的脱模推出位置所移动的距离 称为抽芯 用 S 表示 为了安全起见 侧向抽芯距离通常比塑件上的侧孔 侧凹的深度 或侧向凸台的高度大 2 3mm 但在某些特殊的情况下 当侧型芯或侧型腔从塑件中虽 已脱出 但在还可能防碍塑件脱模时 就不能简单地使用这种方法确定抽芯距离 抽芯力的计算同脱模力计算相同 对于侧向凸起较少的塑件的抽芯力的塑件的抽芯 力比较小的 仅仅是克服塑件与侧型腔的黏附力和侧型腔滑块移动时的摩擦阻力 对于 侧型芯的抽芯力 往往采取如下的公式进行估算 F chp cosa sina 式中 Fc 抽芯力 N c 侧型芯成型部分的截面平均周长 m h 侧型芯成型部分的高度 m p 塑件对侧型芯的收缩应力 其值与塑件的集合形状及塑件的品种成型 工艺有关 一般情况下模内冷却的塑件 p 0 8 1 2 107pa 塑料在热状态时对钢的摩擦系数 一般为 0 15 0 20 a 侧型芯的脱模斜度或斜角 侧滑块10 1 抽芯的距离及角度于上图所示 斜导柱倾斜的角度为 15 度 斜紧块的角度为 17 度 正 好在开模的时候两个不会产生干涉 抽芯的距离为 3 92mm 导柱离开滑块时的行程是 20 10 并且定位销刚好设计在 20 1 的位置 结构符合要求 此制件还有个特殊的位置就是内侧抽芯部位 如下图 内侧抽芯图 10 2 斜顶的倾斜角度为 7 度 开模行程为 40mm 斜顶走到相交的位置为制件以上 90 2mm 的地方 所以不会产生干涉 具体位置见装配图 第第 11 章章 温控系统设计温控系统设计 无论何种塑料进行注塑成型 均会有一个比较合适的温度范围 在此温度范围内 塑料熔体的流动性好 容易充满型腔 塑料脱模后收缩和翘曲变形小 形状与尺寸稳定 力学性能以及表面质量也比较高 为了使模温能控制在一个合理的范围内 必须设计模 具温度的调节系统 因为塑料注射模温调节能力 不仅影响到塑件质量 而且也决定着 生产效率 实际上模温设计恰当与否 直接关系到生产成本与经济效益 11 1 模温对塑件质量的影响模温对塑件质量的影响 1 改善成形性 每一种塑料都有其湿度的成形模温 在生产过程中若能始终维持 相适应的模温则其成形性可得到改善 若模温过低 会降低塑件熔体流动性 使塑件轮 廓不清 甚至充模不满 模温过高 会使塑件脱模时和脱模后发生变形 使其形状和尺 寸精度降低 2 成形收缩率 利用模温调节系统保持模温恒定 能有效减少塑料成型收缩的波 动 提高塑件的合格率 采用允许的的模温 有利于减少塑料的成形收缩率 从而提高 塑件的尺寸精度 并可缩短成形周期 提高生产率 3 塑件变形 模具型芯与型腔温差过大 会使塑件收缩不均匀 导致塑件翘曲变形 尤以壁厚不均和形状复杂的塑件为甚 需采用合适的冷却回路 确保模温均匀 消除塑 件翘曲变形 4 尺寸稳定性 对于结晶性塑料 使用高模温有利于结晶过程的进行 避免在存放 和使用过程中 尺寸发生变形 对于柔性塑料 如聚烯烃等 采用低模温有利用塑件尺 寸稳定 5 力学性能 适当的模温 可使塑件力学性能大为改善 例如 过低模温 会使 塑件内应力增大 或产生明显的熔接痕 对于粘性大的刚性塑料 使用高模温 可使其 应力开裂大大的降低 6 外观质量 适当提高模具温度能有效地改善塑件的外观质量 过低模温会使塑件 轮廓不清 产生明显的银丝 云纹等缺陷 表面无光泽或粗糙度增加等 11 2 模温对生产效率的影响模温对生产效率的影响 就注射成形过程讲 可把模具看成为热交换器 塑料熔体凝固时释放出的热量中约 有 5 以辐射 对流的方式散发到大气中 其余 95 由模具的冷却介质 一般是水 带 走 因此模具的生产效率主要取决于冷却介质的热交换效果 据统计 模具的冷却时间 约占整个注射成形周期的 2 3 至 4 5 因此缩短注射成形周期内的冷却时间是提高生产 效率的关键 故在设计过程中冷却时间应适当控制 模具温度是否合适 均一与稳定对塑料熔体的充模流动 固化定型 生产效率及塑 件的形状 外观 尺寸精度都有重要的影响 对于精度不高 流动性差的 POM 其成型温度为 180 220 模具温度为 60 120 可见模具温度与成型温度相差不大 采用自然空冷 刚开始生产时由于模具 是冷的 可采用材料预热的方法以提高材料的流动性 注射模设计温度调节系统的目的 就是要通过控制模具温度 使注射成型具有良好 的产品质量和较高的生产率 11 3 加热系统加热系统 由于该套模具的模温要求在 50 80 C 无需设置加热装置 11 4 冷却系统冷却系统 一般注射到模具内塑料温度为 200 C 左右 而塑件固化后从模具型腔中取出时其 温度在 60 C 左右 热塑性塑料在注射成型后 必须对模具进行有效的冷却 使熔融塑 料的热量尽快地传给模具 以使塑料可靠冷却定型并可迅速脱模 对于粘度低 流动性好的塑料 例如 聚乙烯 聚丙烯 聚苯乙烯 尼龙 66 等 因为成型工艺要求模温都不太高 所以常用常温水对模具进行冷却 ABS 的成型温度和模具温度分别为 190 200 C 50 80 C 11 4