游戏机上盖外壳模型的注塑模具设计与数控加工-[机械毕业设计论文A3332]
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游戏机
外壳
模型
注塑
模具设计
数控
加工
机械
毕业设计
论文
a3332
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份。45页，15000字。
任务书一份。
PPT答辩一份。
UG只有模芯部分。
图纸共9张，如下所示
A1-模具装配图.dwg
A2-模胚图.dwg
A3-B板.dwg
A3-前模.dwg
A3-型腔.dwg
A3-型芯.dwg
A3-底板图.dwg
A3-游戏机上盖.dwg
A4-小零件.dwg
- 内容简介：
-
第 1 页 业综合实践报告 目 ： 盖子 模型的模具设计与数控加工 (系 别： 机 械 工 程 系 班 级： 13 模具 41 学生姓名： 骆俊威 学 号： 1310440 指导老师 ： 黄丽 完成日期： 第 2 页 毕业综合实践（设计）课题 盖子 模型的模具设计与数控加工 一、课题背景（ 包括目的、意义、专业知识的应用和职业岗位能力需要） ： 毕业综合实践是培养学生综合运用所学的基础理论、 基本知识、基本技能及分析与解决实际问题能力的一个重要环节，是三 年中各教学环节的继续深化和检验。通过毕业综合实践，能够提高学生独立工作能力及分析解决工程实际问题的能力，是学生走向技术工作岗位的一次“实践训练”。 二、课题工作内容 与预期结果 （具体工作内容，主要解决的问题、解决方案，预期结果）： 学生应完成以下任务 （ 1） 自行设计草图，要求考虑可行性。 （ 2） 用相关机械软件进行三维造型，并对其表面流线进行设计修改，直至效果最佳为止。 （ 3） 利用相关软件进行模具结构设计，完成各个系统的参数及造型设计，并将整个过程形成 （ 4）定具体结构的加工方法； （ 5） 用相关仿真软件进行仿真加工，再进行实体加工；（若未能进行实体加工，需说明具体情况） 完成毕业 综合实践 时要求学生提交以下资料： （一）编写毕业设计说明书 说明书内容包括： 1封面（自己设计）、目录、任务书（即本毕业设计任务指导书）； 2杯的测绘原始草图及经设计后的机械图样（均按机械制图标准）； 3杯的三维造型图样； 4杯的模具结构设计过程； 加工工艺卡； 6、仿真加工截图； 7 杯 的数控加工程序 （截取程序的头、尾两部分，中间可省略） 8总结（指出本设计与加工中的优缺点）。 （二 ） 加工完成的杯 的型芯、型腔 （三）模具设计的 件 。 第 3 页 三、 毕业综合实践（设计）工作计划 时间段 工 作 内 容 第一至第 三 周 第 四 至第九周 第十至第十 一周 第十 二 周 分析题目要求，搜集原始资料 初步完成该模具的基本设计以及说明书的编写 修改设计说明书及图纸，完成毕业设计定稿 毕业答辩 起止工作时间 2015 年 3 月 9 日 预计答辩时间 5 月 30 日 指导教师意见： 签名： 年 月 日 毕业答辩 设计 题目：游戏机上盖 设 计 者：駱俊威 班 级： 13模具 4班 指导 老师：黄丽 12其他零 部件 13校核 14主要零 件加工工艺 15装配图 16总结 1成型工艺 性分析 2模流分析 3模具结构 的拟定 4注射机的 选择 5浇注系统与 排气系统 6成型零件 的设计 7导向机构 8推出机构 9复位机构 10冷却 系统 11标准模 架 设计步骤 设计步骤 塑件的三维图 成型工艺性分析 材料的选择 ： 根据塑胶的使用要求，选用 文全称为：丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物，英文全称为： 结构分析 ： 塑件为游戏机的前盖，具有一定的结构强度要求，壳的四周共有四个凸台，凸台内还有小孔，对于这种结构，顶出采用推管推出，如果不用推管推出采用顶针直接顶针，可能会造成小孔顶变形。游戏机壳的上表面的粗糙度要求较高，需对模具的表面进行特殊处理 ,该塑件的拔模角度为 1，无需再设脱模斜度，即拔模角度与脱模角度相同。 模流分析 用 过分析发现问题以及更改注塑工艺参数，来达到注塑过程最优化，为我们设计以及制作模具提供方便。下图是最佳浇口与填充时间的分析。 注射模结构的拟定 选择 分型面 分型的位置直接影响模具使用，制造及塑件质量。保证工件的表面精度要求、简化模具设计，以及便于脱模等要求 ，分型面选择如左图： 模腔数目 由于 该塑件的精度比较高 ,且是属于 大 批量生产的，综合考虑，为了提 高塑件的精度以及结合模具结构制 造，初步拟定为一模两腔。 排位设计 排位设计要求产品在内模里以最佳效果的形式进行放置，要考虑进胶的位置，分型面的因互，更重要的一点，是与制品的外形大小，深度成比例。 产品到模仁边的距离： 离为 30左右，成品之间的距离是 15有镶呵，则为 25左右，成品间有流道的至少 15品之间的距离，当不是平面分型时，注意每个单独的产品需要 8 离为 35一件钢件出多个小产品，其间的距离应12品尺寸在 200*150的，离模仁边不得少于 35 别注意，这只是一个参考值，实际中，得与产品的大小，深度呈比例，加以修正。 2排位时的注意点： 模二穴，模仁可以分为二件，为了保证平衡流道，采用沿模心旋转的方式。加工同样的二个工件。 模多穴，得注意 量的简单，可以选择平移的方式。 依据 以上设计原则，成品间与流道之间的距离选择 20品到模仁边的距离选择为 30 2注射机的选择 (1)塑件的投影面积：利用 =(2)计算塑件的体积：利用 V =1717 2=34 (3)计算塑件的重量：根据设计手册查得 =, 则塑件的质量为 W= V =17 =4)浇注系统冷凝料体积的初步估算： 由于浇注系统的冷凝料在设计之前不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑料件体积的 倍来估算，由于本次采用的流道简单，但塑件体积较大，因此按 为 3 。 注射机的选择 (5)所需塑料总体积 故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积（即浇注系统的凝料和 1个塑件体积之和）为 34+2、注射机型号的确定 (1)根据塑件的体积初步选定用海天 00的 (2) 00（ 卧式）型注塑机的主要技术规格如下表 3 。 浇注系统与排气系统的设计 一 、浇注 系统 为了 方便将凝料从主流道中拔出， 将 主流 道设计为圆锥形式，主流道的 表面 粗糙度 值 m。主流道 长 度 能够 实 现成 型的条件下尽量短，以减少压力 损 失和 塑料耗量。通常 0 本 次设计 L=85于型腔比较厚 ， 加上 型腔开设了直径为 8 所以 60。 主流道 如右图 ： 3 。 浇注系统与排气系统 分 流道的形式和尺寸应根据塑件的体积，壁厚和形状的复杂程度来确定分流道的长度的。，为了方便加工，分流道截面形状用圆形，根据分流道直径推荐值 塑件体积较小，故取分流道直径 ,6流道表面不要求太光洁，表面粗糙度取 可增加对外层塑料熔体流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定。 根据 上面的 塑件的最佳浇口在游戏机上盖的中间位置，根据分析有三种浇口的方案： 方案 一：采用点浇口，其主要优点是使塑料熔体在宽度方向上的流动得到更均匀，塑件的的内应力较小 ，还可以避免流纹及定向效应所带来得不良影响，适合成型横向尺寸较大的薄片状塑件及平面面积较大的扁平塑件，缺点是浇口痕迹较明显且除去困难。 3 。 浇注系统与排气系统 方案 二：采用“香蕉型”潜伏浇口，“香蕉型”潜伏浇口具有点浇口的一切优点，并可避免浇口设在制品表面导致的浇口痕迹对制品外观的影响，采用了曲线隧道的结构形式，应用更加灵活，缺点是注射压力损失大，加工比较困难。 方案 三：采用侧浇口，侧浇口是应用最多的一种，浇口形状简单，尺寸容易准确控制。通常用于除聚碳酸脂外的所有塑胶材料。缺点是产品表面有浇口瑕疵，须切断浇道。 由于 本次设计的塑件在表面的外观要求较高，但是侧面允许有浇注痕迹，故方案三行，方案一与方案二的特点基本相同，但是方案二加工困难，成本高。故选取方案三为最佳。 3 。 浇注系统与排气系统 4、冷料穴的 设计 (1)主流道冷料穴的设计 主流 道冷料井设计成带有拉料杆杆的冷料井，底部由一根拉料杆组成，拉料杆杆装于推杆固定板上，与拉料杆脱模机构连用。冷料井的孔设计成倒于将主流道凝料拉出。当其被推出时，塑件和流料凝道能自动坠落，易于实现自动化操作。 二 、排气系统 本 次设计的模具可由顶杆、芯杆，推管、分型面间隙排气，无需另外设计排气系统。 3 。 成型零件的设计 由于 零件形状不是太复杂，为了方便加工以及凸凹模以后的更换，凸凹模的设计均采用整体嵌入式制造，并用四个 左图为 型腔 ，右型 芯。 3 。 成型零件的设计 3 。 导向机构 在实际生产中，模具设计通常购买标准模架，其中包括了导柱导套，导向机构包括导套和导柱，根据模架的尺寸结构选用 25的导柱，然后选用相对应的导套，其结构如下图。 3 。 推出机构 该 塑件的上端有四处凸台与孔，推管推出机构，适用场合：环形、筒形或带孔塑件的推出。 优点 ：推管以环形周边接触塑件，故推顶力量均匀，塑件不易变形，不会留下明显的推出痕迹。 特点 ：与推杆相同，只是推管中间有一固定型芯。故在该处设计推管推出。 组合形式 采用 型芯固定在动模底板上，型芯长，制造和装配较麻 烦，但结构可靠，适用于推出行程不大的场合。 3 。 推出机构 直径为 批量生产如果做成整体式，在大量的生产中容易被磨损，易损坏，所以考虑做推管，磨损了可以直接更换。 3 。 推出机构 尺寸配合 内径与型芯配合：小直径 直径 推管与型芯的配合长度：比推出行程 5 推管与模板的配合长度： (2)D； 扩孔：推管扩孔 d+l，模板扩孔 。 其他位置设计成普通顶针，其直径 为 3与 6，所有顶针均用购买 标准规 格 ，再根据实际情况加工出所需要 的 形状 。 3 。 复位机构 为了 保证推出机构在工作过程中灵活、平稳，每次合模后推出元件能回到原来的位置，通常需要设计复位机构，本次设计利用复位杆复位，买标准模架时已有复位杆，无需要自行设计。 3 。 冷却系统 塑料 模具的温度直接影响到塑件的成型质量和生产率，为了塑料成型周期，需要对模具进行冷却，在注射、保压完成后带走塑件从熔融到模具所释放的热量，冷却形式一般是在型腔、型芯等部位合理的设置水路。 注射 模具的温度变化是一个多样化的，各局部温度的变化有明显的不同，冷却水道的位置、水道的结构形式、孔径、塑料、水的流速，模具材料等因素都会影响模具的热量的传递，故冷却系统的精确计算比较困难。在实际的生产中，往往根据经验来确定冷却水孔的大小，再通过调节冷却水流量及流速来达到控制模温。 冷却系统的设计原则： a、冷却水道应尽可量多、截面尺寸应尽量大； b、冷却水道至型腔表面距离应尽量相等； c、浇口处加强冷却； d、冷却水道出、入口温差应尽量小； e、冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置； f、冷却水道的设计还必须尽量避免接近塑件的熔接部位； 本次设计采用常用的循环冷却水路，因为该制品的尺寸较小以及制件的壁厚为 所以水孔的直径设计 为 8据上面的模流分析可知该模具的水路设计是比较合理 的。 3 。 析 1 3 。 析 2 3 。 析 3 3 。 比较 以上三种水路设计方案，从加工难易程度，冷却效果，翘曲变形程度考虑，这里选择， 图 3的 水路设计方案。因为“井”字形水路，加工容易，冷却效果好。 3 。 冷却系统 3 。 型芯冷却系统 3 。 型腔冷却系统 3 。 标准模架 3 。 根据以上的分析、计算并考 虑腔的尺寸、模架的寿命以及刚度的影响等，选用龙记大水口标准模架 结构如下图。 定模板厚度： 65模板厚度： 60 垫块厚度： 90模座板厚度： 25 定模板厚度： 25板固定板厚度： 20 推板厚度： 25他零部件的设计 一、定位圈的 结构 二 、拉料杆的结构 3 。 校核 一、最大注射量的校核 二、塑件在分型面上的投影面积与锁模力校 三、模具厚度 四、开模行程校核 3 。 主要零件加工 工艺 一、型芯 3 。 主要零件加工工艺 一 、型腔 3 。 总装配图 3 。 致 谢 经过 一个月的时间我终于将此次的毕业设计完成了。在这一个多月的时间里，我基本上晚晚都在做这毕业设计，即使每天都很累，但是觉得过的很充实，也过的很有价值。通过此次毕业设计，我将 大学二年来 所学到的知识再次的综合运用起来。加深了我对模具设计过程的系统认识，同时也提高了软件的运用能力，增长了自己的知识。 在 这里我要感谢我的指导老师 黄丽，周老师每周基本上都会与我们一起交流、一起讨论、帮我查找设计中的错误以及提供一些设计的建议等等，当我遇到问题解决不了时，每次问到周老师时，他都会耐心的详细的解答，是他指引了我帮助了我，这才使我的毕业设计能够顺利的完成。然后我要感谢暑假期间认识的模具师傅们，是他们让我学到了很多学校学不到的东西，也让我知道了实际生产中模具的制作流程以及加工工艺等等，虽然是短短的一个月，但是那段时间真的是让我受益匪浅。最后我要感谢所有在大学期间传授知识的老师们，是你们细心的教导，让我掌握了扎实的模具设计理论基础。 由于 本人的水平有限、时间仓促，设计中难免有错误和欠妥之处，在此希望各位老师同学们给予批评指正。 3 。 参考文献 1屈华昌 塑料模具设计 M机械工业出版社 1993. 2屈华昌主编 第二版 )M机械工业出版社 2007. 3陆宁 M轻工业出版社 2000. 4夏巨谌 中国模具设计大典（电子版） . 5王卫兵主编 M清华大学出版社 。 谢谢 3 。 3 。 3 。 1 业综合实践报告 目 ： 盖子 模型的模具设计与数控加工 (系 别： 机 械 工 程 系 班 级： 13 模具 41 学生姓名： 骆俊威 学 号： 1310440 指导老师 ： 黄丽 完成日期： 2 1、毕业综合实践报告一律用国际标准 297210印。页边距为：上边距 20边距 20边距 20边距 15 2、文字图形一律从左至右横写横排。文字一律通栏编辑，使用规范的简化汉字。除非必要，不使用繁体字。忌用异体字、复合字及其他不规范的汉字。 3、综合实践报告各部分的编排式样及字体字号： （ 1）目录：项目名称用 3号黑体，顶部居中；内容用小 4号仿宋。 （ 2）内容提要及关键词：标题 3号黑体，顶部居中，上下各空一行；内容用 5号宋体，每段起首空两格，回行顶格。关键词三个字用 4 号黑体，内容用 5 号黑体；关键词通常不超过 5个，词间空一格。 （ 3）正文文字：另起页，综合实践报告标题用 3 号黑体，顶部居中排列，上下各空一行；正文文字一般用小 4号宋体，每段起首空两格，回行顶格， （ 4）正文文中标题： 一级标题，标题序号为“一、”， 4号黑体，独占行，末尾不加标点； 二级标题，标题序号为“”，与正文字 体字号相同，独占行，末尾不加标点； 三级以下标题，三、四、五级标题序号分别为“ 1、”、“ (1)”和“”，与正文字体字号相同，可根据标题的长短确定是否独占行。若独占行，则末尾不使用标点，否则，标题后必须加句号。每级标题的下一级标题应各自连续编号。 （ 5）注释：项目名称用 4号黑体。正文中加注之处右上角加数码，形式为“”或“ (1)”， 注文按序号统一放到正文后排印，字体用 5号宋体。引用著作时，注文的顺序为：作者、书名、出版单位、出版时间、页码，中间用逗号分隔；引用文章时，注文的顺序为：作者、文章标题、刊物名、 期数，中间用逗号分隔。 （ 6）参考文献：项目名称用 4号黑体，在正文或注释后排印，字体用 5号宋体，参考文献内容，具体编排方式同注释。 4、全文排印连续页码，单面印时页码位于右下角。 3 目 录 摘要 6 一、绪论 7 (一 ) 我国模具的发展现状 7 (二 ) 模具工业的发展趋势 8 (三 ) 塑料模具的分类 9 二、塑料的成型工艺性分析 9 (一 ) 塑料材料的选择及其结构分析 9 9 9 9 10 (二 ) 注射成型工艺及性能分析 10 10 2 注射成型工艺参数 10 (三 ) 性能分析 10 10 11 11 三、塑件的模流分析 12 (一 ) 最佳浇口地位置 12 (二 )充填和流动分析 12 1. 填充时间 12 2. 速度 /压力切换点 13 14 4. 体积收缩率 14 5. 溶解痕位置 15 6. 压力分布情况 16 7. 冷却通道设计原则 17 4 (三 ) 冷却分析 18 18 18 3 产品平均温度 19 19 20 (四 ) 翘曲（ 析结果 20 21 四、模具结构的拟定及注塑机的选择 21 (一 )分型面的选择 21 21 22 (二 )型腔数量及排列方式 22 22 22 (三 )注塑机的选择 24 24 24 五、 浇注系统与排气系统的设计 25 (一 )浇注系统设计 25 25 26 26 4 冷料井的设计 27 (二 )排气系统设计 28 六、成型零件的设计 28 (一 )成型零件的结构设计 28 (二 )成型零件工作尺寸的计算 29 29 2 计算 31 5 (三 )模具型腔侧壁和底板厚度的计算 33 33 33 七、导向机构的设计 33 (一 )导柱导套 34 八、推出机构的设计 34 (一 )脱模力的计算 34 (二 )推出方式的选择 36 (三 )尺寸配合 36 (三 )芯杆 与推管 图 36 九、复位机构 37 十、冷却系统 38 十 一 、标准模架 38 十二、其他零部件的设计 39 (一 )定位圈的设计 39 (二 )拉料杆的设计 40 十三、塑料注射机的校核 40 (一 )最大注射量的校核 40 (二 )塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核 40 (三 )与注射机闭合高度的校核 41 (四 )开模行程校核 42 十四、主要零件的加工工艺 42 (一 )型芯的加工工艺 42 (二 )型腔的加工工艺 43 十五 模具总装图及零件图 44 (一 )型芯的数控加工截图与 G 代码 45 (二 )型腔 的数控加工截图与 G 代码 48 致谢 51 参考文献 52 6 摘要 随着科学计算的不断进步和工业生产的迅速发展，模具技术也在不断地革新和发展，如今的模具也正朝着 体化技术发展，利用 大大增加模具的可靠性，减少修模过程，提高了模具设计的一次成功率。 本次设计的是游戏机 上壳的注塑模设计，模具的设计过程主要是利用 模。再用运用 壳模流分析，确定最佳浇口、模拟充模过程、优化模具的设计。然后确定模具的设计思路，确定注射成型过程以及各个零部件的计算和校 核，并利用 及燕秀工具箱出模具的总装配图和零件图，最后是编制主要零部件的加工工艺，利用 术进行零件的加工。通过研究该模具的设计过程，进一步的体现了 关键词 模流分析 最佳浇口 注射成型 7 综合实践报告 一、绪论 (一 ) 我国模具的发展现状 模具是工业生产的基础工艺装备 , 被称为“工业之母”。 75%的粗加工工业产品零件、 50%的精加工零件由模具成型 , 绝大部分塑料制品也由模具成型。作为国民经济的基础工业 , 模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业 , 应用范围十分广泛。模具技术水平的高低 , 在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力 , 因此模具工业的发展水平标志着一个国家工业水平及产品开发能力。 这些年来 , 中国模具工业一直以 15%左右的增长速度快速发展 , 年模具生产总量仅次于日、美之后位居世界第三位。但目前我国模具生产厂点多数是自产自用的工模具车间 ( 分厂 ) , 商品化模具仅占 1/3 左右。从模具市场来看 , 国内模具生产仍供不 应求 , 约 20%左右靠进口 , 特别是精密、大型、复杂和长寿命的高档模具进口比例高达 40%。由此可见 , 虽然我国模具总量目前已达到相当规模 ,模具水平也有很大提高 , 但在模具产品水平和生产工艺水平总体上要比德、美、日、法、意等发达国家至少落后十年 , 主要表现在模具精度、寿命、复杂程度、设计、加工、工艺装备等方面与发达国家有较大的差距。国内模具的使用寿命只有国外发达国家的 1/2 至1/10, 甚至更短 , 模具生产周期却比国际先进水平长许多。此外 , 模具的标准化、专业化、商品化程度低 , 模具材料及模具相关技术比较落 后 , 也是造成与国外先进水平差距大的重要原因。体化先进技术已经在国内部分模具企业得到应用 , 但要得到推广和普及仍很困难。 (二 ) 模具工业的发展趋势 术在模具设计与制造中的广泛应用 经过多年的推广应用，模具设计“软件化”和模具制造“数控化”正在我国模具企业中成为现实，采用 术是模具生产的一次革命，是模具 技术发展的一个显著特点，引用模具 具设计借助计算机完成传统设计中的各个环节的工作，大部分设计与制造信息由系统直接传送，提高了模 具精度以及加工周期。 对于具有形状复杂的曲面塑料制件，为了缩短研制周期，在现代制造模具技术中，可以不急于直接加工出难以测量和加工的模具凹模和凸模，而是采用快速原型制造技术，先制造出于实物相同的样品，看该样品是否满足设计要求和工艺要求，然后在开发模具。 8 模具材料的选用在模具的设计与制造中是一个涉及到模具加工工艺、模具使用寿命、塑料制件成型质量和加工成本等的重要问题。正确和先进的热处理技术可以充分发挥模具材料的潜力， 可以延长模具的使用寿命，保证模具和机械设备的高精度 。 模具的标注化的水平在某种意义上体现了某个国家模具工业发展的水平，采用标准模架和使用标准零件，可以满足大批量制造模具和缩短模具制造周期的需要。 密化与大型化 为了满足塑料制件在各种工业产品中的使用要求，塑料成型技术正朝着复杂化、精密化与大型化方向发展，大型塑料件和精密塑料件的成型，除了必须研制开发或引进大型和精密的成型设备外，更需要采用先进的模具 术来设计与制 造模具。 6 模具工业信息化 采用信息技术可以带动和提升模具工业的制造技术水平，推动模具工业技术的进步。 (三 ) 塑料模具的分类 塑料模具分类的方法有很多，下面介绍几种常见的分类， 1 按成型材料分，可以分为： (1)热固性塑料膜：热固性塑料膜是指 塑料在熔融温度以下保持固态下的一类成型方法，如一些塑料包装容器生产的真空成型、压缩空气成型和吹塑成型等。此外还有液态成型方式，如铸塑成型、搪塑和蘸浸成型法等 。 (2)热塑性塑料膜：热塑性是指 把塑料加热至熔点以上，使之处于熔融态进行成型加工的 方式，属于此种成型方法的模塑工艺主要有注射成型、压塑（缩）成型、挤出成型等 分为： (1)压缩模： 压缩成型方法是根据塑料特性，将模具加热至成型温度（一般在 103 180 ），然后将计量好的压塑粉放入模具型腔和加料室，闭合模具，塑料在高热、高压作用下呈软化粘流，经一定时间后固化定型，成为所需制品形状。 (2)压铸模： 压注成型与压缩成型不同的是设有单独的加料室，成型前模具先闭合，塑料在加料室内完成预热呈粘流态，在压力作用下高速挤入模具型腔，硬化成型。压缩模具也用来成型某些特殊的热塑性塑料如难以熔融的热塑性塑料（如聚四氟乙烯）毛坯（冷压成型）、光学性能很高的树脂镜片、轻微发泡的硝酸纤维素汽车方向盘等。 (3)注射模： 它主要是热塑性塑料件产品生产中应用最为普遍的一种成型模具，塑料注射成型模具对应的加工设备是塑料注射成型机，塑料首先在注射机底加热料筒内受热熔融，然后在注射9 机的螺杆或柱塞推动下，经注射机喷嘴和模具的浇注系统进入模 具型腔，塑料冷却硬化成型，脱模得到制 品。 (4)挤出模： 是用来成型生产连续形状的塑料产品的一类模具，又叫挤出成型机头，广泛用于管材、棒材、单丝、板材、薄膜、电线电缆包覆层、异型材等的加工。与其对应的生产设备是塑料挤出机，其原理是固态塑料在加热和挤出机的螺杆旋转加压条件下熔融、塑化，通过特定形状的口模而制成截面与口模形状相同的连续塑料制品。 二、塑料的成型工艺性分析 (一 ) 塑料材料的选择及其结构分析 图 2次设计的 游戏机 上壳的塑件模型图如图 2 根据塑胶的使用要求，选用 料，中文全称为：丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物，英文全称为： 塑 件 为 游戏机 的前盖，具有一定的结构强度要求，壳的 四周共有四个凸台，凸台内还有小孔，对于这种结构，顶出采用推管推出，如果不用推管推出采用顶针直接顶针， 可能会造成小孔顶变形。 游戏机壳的上表面的粗糙度要求较高，需对模具的表面进行特殊处理 ,该塑件的拔模角度为 1，无需再设脱模斜度，即拔模角度与脱模角度相同。 10 该塑件 通过螺丝与 上下壳的配合属于 一般 精度的配合 ， 所以采用 度 。 (二 ) (1)预烘干加料塑化注射保压冷却脱模塑件送下工序（塑件后处理） (2)清理模具、涂脱模剂 模 射 2 (1)注射机：螺杆式 (2)螺杆转速（ r/ 30 60（选 30） (3)预热和干燥：温度（ C） 80 85 时间 (h) 2 3 (4)密度（ g/ : 5)材料收缩率（）： 6)料筒温度（ C）：前段 200 210 中段 210 230 后段 180 200 (7)喷嘴温度（ C）： 180 190 (8)模具温度（ C）： 50 70 (9)注射压力（ ： 70 90 (10)保压力（ :50 70 (11)成型时间（ S）： 注射时间 3 5 保压时间 15 30 冷却时间 15 30 成型周期 40 70 (12)适应注射机类型：螺杆、柱塞均可 (13)后处理：方法 红外线灯、烘箱 温度（ C） 70 时间（ h） 2 4 (三 ) 1. 基本特性 11 由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的，这三种组分的各自特点，使 烯晴使 有良好的耐化学腐蚀及表面硬度，丁二烯使 韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能 毒、无味，呈微黄色，成型的塑料件有较好的关泽。密度为 g/ ， 在低温下也不迅速下降。有有良好的力学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、盐、碱、酸类对其几乎 无影响，在酮、醛、脂氯代烃中会溶解或形成乳混浊液。不溶与大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀， 物油等化学药品的侵蚀会引起应力的开裂。 于成型加工。经过调色可以配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度 70 度左右，热变形温度约为 93 度左右，耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。 2 主要用途 广泛用来制造电视机、收音机的外壳、水箱外壳、轴承、管道、玩具、旋钮、电话机壳、话筒、把手、铰链、塑料铭牌等 (1)无定型塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种确定成型方法及成型条件。 (2)吸湿性强，含水量应小于 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 右（流动性比聚苯乙烯、 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）。料温对物性影响较大、料温过高易分解（分解温度为 250 对要求精度较高的塑件，模温宜取 50 60 C，要求光泽及耐热型料宜取 60 80 C。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 C，注射压力为 100 140 杆式注塑机则取 160 220 C， 70 100 (5)易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对斜流的阻力，模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。摧出力过大或机械加工时塑件表面呈“白色”痕迹（但在热水中加热可消失）。 (6)升温时粘度增高，塑料上的脱模斜度宜稍大，宜取 1 以上。 (7)在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。 3、塑件的模流分析 用 件进行模拟整个注塑过程，通过分析发现问题以及更改注塑工艺参数，来达到注塑过程最优化，为我们设计以及制作模具提供方便。 以下运用 件对 游戏机 上壳的模流分析，其结果如下： (一 ) 最佳浇口地位置 图 3蓝色为最佳浇口位置，根据浇口优化结果，我们可知道最佳浇口在中间附近。如上图 3 (二 )1. 填充时间 图 33 如图 3示， 在 游戏机上盖 在 间内完成熔料的充填，从充填时间上看，熔料到 型腔最远处要 属于正常范围。 2. 速度 /压力切换点 图 3 3 3未调整工艺参数前的 V/P 切换时压力图，图 3调整工艺参数后 V/P 切换压力14 图，未调整工艺参数前，为 V/P 切换时压力 且有出现压力为 0情况，模型填充效果不好，调整工艺参数后 V/P 切换时压力 压力明显 降低 了，模型充填效果明显改善。 图 3穴的产生直接破坏了产品的外观质量，因此，应尽量避免，如图 3戏机 上壳的气穴主要出现在 四个螺丝的位置 以红色圈圈表示。 可以利用芯杆与推管 间隙排气，模型边缘为分型面处，也可以排气，按键部位需适当增加推杆，以便于利用其间隙将按键部位的气体排出 。 4. 体积收缩率 图 35 如图 3示，游戏机 上壳的体积收缩率达到 体积收缩率偏大，产品的变形比较明显，因此注塑时需适当的增加注塑压力来减小体积收缩。 5. 溶解痕位置 图 3接痕的存在不但影响产品外观而且有与熔接痕的存在 导致产品强度降低，容易断裂， 结果图像上看，熔接痕主要是出现游戏机按键部 ，由于按键主要受力位置，比较危险，故在注塑时可以适 当的提高熔料的温度或模具温度，以减少熔接痕。 图 3力分布情况显示充填完毕，模腔及流道上的压力分布，由图 3知该塑件在进料口处16 压力最大为 (三 ) 图 3 3 37 比较以上三种水路设计方案，从加工难易程度，冷却效果，翘曲 变形程 度考虑，这里选择 ， 图 3因为 “ 井 ” 字形水路， 加工容易，冷却效果好 。 冷却通道设计原则 冷却水孔相对位置尺寸 d=(8 12) L 101=(1 2)d 3 5)d 模具结构允许，冷却孔尽量大、多，使冷却更均匀。 由于塑件不大，故选择直接为 8的冷却水路， L 10=10路图 18 (四 ) 1. 产品上表面温度 图 3品上表面温度显示的是产品与模具接触面的温度分布，该制品的表面温度为 图3 19 图 3品最高温度显示了冷却结果后制品的最高温度，如图 3游戏机盖子 上端。 制品经过冷却后，最高温度应该低于顶出温度，做过程设置中，顶出温度设置为 85C ，显然冷却效果比较理想，水路设计较合理。 图 3图 3品平均温度为 20 图 3路冷却介质温度显示了冷却周期结束时计算出的冷却系统中冷却介质的温度，冷却中冷却液的温度分析结果如图 3示，回路冷却介质升温为 般情况下要求升温小于3 度 C。故满足要求。 4 冷 凝时间 如图 3 凝时间指的是从成型周期开始到制品完全冷却低于顶出温度所需要的时间，该制品的泠凝时间为 图 3示 。 (五 ) 翘曲（ 分析结果 21 图 3品在成型过程中由于冷却不均，收缩不均，分子配向性效应等原因可导致翘曲，若制品出现严重翘曲，将严重影响使用性能，该制品总的翘曲变形，如图 3示，由图可以清晰地看到模型总体翘曲变形结果为 生变形较严重的地方是 游戏机上盖 两端，但总体上变形量在可接受范围。 四、模具结构形式拟定及注塑机的选择 (一 )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、操作工艺等多钟因素的影响，因此在选择分析面时应综合分析比较、选择分型面一般要遵循以下几项基本原则： a、分型面应选在塑件外形最大轮廓处 b、确定有利的留模方式，便于塑件的顺利脱模 c、保证塑件的精度要求 d、便于模具的加工制造 f、对成型面积的影响 g、有利于提高排气效果 h、对侧向抽芯的影响 在实际设计中，不可能全部满足上述原则，一般应抓住主要矛盾，在此前提下确定合理的22 分型面。 为保证工件的表面精度要求 、 简化模具设计， 以及便于脱模 等要求，把主分型面设计成 如图 4 4二 )型腔数量 与单型腔模具相比，一模两腔模具具有如下优点： (1)能大幅度提升注塑产品产能提升，据个人经验，一般都能提升 60能（相对于一模一腔模具）减低生产成本，提高生产效率； (2)工艺参数易于控制； (3)模具的结构简单紧凑 (4)因产品结构问题（诸如塑胶件结构较小等原因），设计 一模两腔 出于产品注塑时，能够顺利走胶，改善 注塑件 品质等。 由于该塑件的精度不高 ,且是属于大批量生产的，综合考虑，为了提高塑件的精度以及结合模具结构制造，初步拟定为一 模两腔。 排位设计 排位设计要求产品在内模里以最佳效果的形式进行放置，要考虑进胶的位置，分型面的因互，更重要的一点，是与制品的外形大小，深度成比例。 23 产品到模仁边的距离： 离为 30左右，成品之间的距离是 15有镶呵，则为 25左右，成品间有流道的至少 15品之间的距离，当不是平面分型时，注意每个单独的产品需要 8 离为 35一件钢件出多个小产品，其间的距离应 12品尺寸在 200*150的，离模仁边不得少于 35 C 定模仁大小的时候，特别注意，这只是一个参考值，实际中，得与产品的大小，深度呈比例，加以修正。 2排位时的注意点： 模二穴，模仁可以分为二件，为了保证平衡流道，采用沿模心旋转的方式。加工同样的二个工件。 模多穴，得注意 量的简单，可以选择平移的方式。 依据以上设计原则， 成品 间与流道之间的距离选择 20产品到模仁边的距离 选择为 30 排位图 24 (三 ) 注塑机的选择 除了模具的结构、类型和一些基本参数和尺寸外，模具的型腔数、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面积、成型时需要的合模力、注射压力、模具的厚度、安装固定尺寸以及开模行程等都与注射机的有关性能参数密节相关，如果两者不相匹配，则模具无法使用，为此，必须对两者之间有关数据进行较核，并通过较核来设计模具与选择注射机型号。 (1)塑件的投影面积：利用 =(2)计算塑件的体积：利用 17172=34 (3)计算塑件的重量：根据设计手册查得 , 则塑件的质量为 W= =17 =4)浇注系统冷凝料体积的初步估算： 由于浇注系统的冷凝料在设计之前不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑料件体积的 倍来估算，由于本次采用的流道简单，但塑件体积较大 ，因此按 来计算， (5)所需塑料总体积 故 一次注入模具型腔塑料熔体的总体积（即浇注系统的凝料和 1 个塑件体积之和）为 V 总 = 34+2、注射机型号的确定 (1)根据塑件的体积初步选定用海天 00的 (2) 00（卧式）型注塑机的主要技术规格如下表 4 表 4定注射容积 ( 121 螺杆 (柱塞 )直径 (32 注射压力 (249 顶出行程 (100 合模力 (900 拉杆空间 (360 360 移模行程 (320 模具最大厚度 (380 模具最小厚度 (150 锁模形式 双曲肘 模具定位孔直径 ( 100 喷嘴球半径 (嘴口孔径 ( 2 模板尺寸 (460 460 五、浇注系统与排气系统的设计 (一 )浇注系统的设计 浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内流经过的通道，浇注系统的设计时注射模具设计的一个很重要的环节，他对获得优良性能和理想外观的塑料制件以及最佳的成型效率有直接的影响，普通的流道浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。其设计原则如下： a、要适应塑料的成型性能 b、要能保证塑件的质量 c、尽量避免出现熔接痕 d、浇注系统设计应有利于良好的排气 e、采用尽量短的流程 f、 防止型芯的变形和嵌件的位移 1主流道的设计 为了方便将凝料从主流道中拔出，将主流道设计为圆锥形式，主流道的表面粗糙度值 于等于 m。 主流道长度 L 根据定模座板厚度确定，在能够实现成型的条件下尽量短，以减少压力损失和塑料耗量。通常 0本次设计 L=85于型腔比较厚，加上型腔开设了直径为 8以 0。 (1) d=注射剂喷嘴直径 +（ ） =2+1=32) 26 嘴球面半径 +（ 13） =14+2=163) 图 5 分流道的设计 分流道的形式和尺寸应根据塑件的体积，壁厚和形状的复杂程度来确定分流道的长度的。，为了方便加工，分流道截面形状用圆形，根据分流道直径推荐值 塑件体积较小，故取分流道直径 ,6流道表面不要求太光洁，表面粗糙度取 可增加对外层塑料熔体流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定 。 3 浇口的设计 根据上面的 流分析可知，该塑件的最佳浇口在游戏机上盖 的中间位置，根据分析有三种浇口的 方案： 方案一 ： 采用点浇口，其主要优点是使塑料熔体在宽度方向上的流动得到更均匀，塑件的的内应力较小 ，还可以避免流纹及定向效应所带来得不良影响，适合成型横向尺寸较大的薄片 状塑件及平面面积较大的扁平塑件，缺点是浇口痕迹较明显且除去困难。 方案二：采用“香蕉型”潜伏浇口，“香蕉型”潜伏 浇口具有点浇口的一切优点，并可避27 免浇口设在制品表面导致的浇口痕迹对制品外观的影响，采用了曲线隧道的结构形式，应用更加灵活，缺点是注射压力损失大，加工比较困难。 方案三： 采用 侧浇口，侧浇口是应用最多的一种，浇口形状简单，尺寸容易准确控制。通常用于除 聚碳酸脂 外的所有塑胶材料。缺点是产品表面有浇口瑕疵，须切断浇道。 由于本次设计的塑件在表面的外观要求 较高，但是侧面允许有浇注痕迹，故方案三行，方案一与方案二 的特点基本相同，但是方案二加工困难，成本高。故选取方案三为最佳。 该浇口的结构如图 5 图 5口 侧 浇口的可以是 矩形，一般尺寸： l=2t 2 b= 根据以上推荐值初选尺寸为： (试模时根据实际情况调节 )l=2t=1b=3 4、冷料穴的设计 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 25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井（冷料穴）。 (1)主流道冷料穴的设计 主流道冷料井设计成带有拉料杆杆的冷料井，底部由一根拉料杆组成，拉料杆杆装于推杆固定板上，与拉料杆脱模机构连用。冷料井的孔设计成倒 Z 形，便于将主流道凝料拉出。当其28 被推出时，塑件和流料 凝道能自动坠落，易于实现自动化操作。 主流道的冷料穴设计如图 5位置所示。 5二 )排气系统的设计 型腔内气体的来源主要有两方面，一方面是型腔里面原有的气体，另一方面试因塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体，塑料溶体向注射模型腔填充过程中，必须要考虑把这些气体顺利排出，否则，塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及充填缺料，同时气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦等成型缺陷。 本次设计的模具可由顶杆、芯 杆，推管 、分型面间隙 排气 ，无需另外设计排气系统。 六、成型零件的设计 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、成型杆和成型坏等。成型零件工作时，直接与塑料接触，承受塑料熔体的高压，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，确定分型面和浇口位置，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、转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。 (一 )成型零件的结构设计 由于零件形状不是太复杂，为了方便加工以及凸凹模以后的更换，凸凹模的设计均采用整体嵌入式制造，并用 四个 图 6腔 ，图 6 29 图 6 图 6二 )成型零件工作尺寸的计算 (1)型腔部分的尺寸计算公式 型腔径向尺寸 计算公式如下： (1+S ) 中： S 表示塑料的平均收缩率 表示塑件的基本尺寸 表示塑件尺寸公差 z 表示模具成型零件制造公差，通常取 /3 型腔深度尺寸 计算公式如下： (1+S ) 中： S 表示塑料的平均收缩率 表示塑件的基本尺寸 表示塑件尺寸公差 z 表示模具成型零件制造公差，通常取 /3 当制件的尺寸较大，精度级别较低时式中取 塑
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