喷墨打印机盒盖注塑模具设计【10张CAD图纸+PDF图】
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本科毕业设计(论文)题目：喷墨打印机盒盖注塑模具设计 系 别： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2013年05月II喷墨打印机盒盖注塑模具设计摘要本设计为打印机盒盖注塑模的设计。设计中采用一模一腔，浇口采用点胶口，分型面选在截面最大处，塑件成型后利用推杆将成型制品从动模上推出，回程时利用复位杆复位。设计中需要对塑件的尺寸进行计算，确定尺寸精度，然后进行注射机的初步选取。以及对注塑机的浇注系统、成型零件的结构、成型零件的尺寸、脱模推出机构、排气系统、温度调节系统进行了设计与计算。并且对注射机参数进行校核，包括模具闭合厚度、模具安装尺寸、模具开模行程、注射机的锁模力等。各个参数都满足要求后才能确定注射机的型号。在设计过程中，为了更清楚的表达模具的内部结构，因此附有动模镶块、定模镶块、定模推板的二维零件图和模具三维爆炸图。关键词：打印机盒盖；分型面；浇口；工艺分析 IInk jet printer cover injection mold designAbstractThis design is the design of injection mould for the cabinet. The design uses two mold cavity, type of the sprue is latent gate, the parting surface is chosen in the maximum section of the plastics. After plastics are molded， molding products are driven by putting from dynamic model,then using reset stem returned.In the design ,The need to calculate the size design, determine the size precision, the preliminary selection and the injection machine. And the injection molding machine of gating system, forming part of the structure, forming part of the size, mold release mechanism, exhaust system, temperature control system design and calculation. And to check the injection machine parameters, including the thickness of mold closing, mold installation size, mold opening stroke, the clamping force injection molding machine etc. All the parameters meet the requirements to determine the type of injection machine.In the design process, in order to express more clearly the internal structure of the mold, so a moving die insert, fixed die insert, the fixed mould push plate 2D part drawing and 3D map explosion.Keywords：Cabinet;Parting;surface;Runner;Process analysis 主要符号表 额定锁模力 模腔压力 安全系数 最小模具厚度 最大模具 塑件尺寸误差 塑料的最大收缩率 塑料的最小收缩率 塑件尺寸 塑料的平均收缩率 塑料的公差 模具制造公差 型腔许用变形量 型腔材料的弹性模量 型腔材料的需用压力 脱模斜度 摩擦系数 脱模力 推杆长度系数 总脱模力 应力 屈服极限III目 录1 绪论1 1.1 题目背景1 1.2 题目国内外相关研究情况1 1.2.1 国内研究的情况1 1.2.2 国外研究情况2 1.3中国与国外先进技术的差距2 1.4塑料模具发展走势22 产品分析4 2.1 塑件分析4 2.1.1结构分析4 2.1.2尺寸精度分析5 2.1.3 塑件厚度检测5 2.1.4 表面质量分析5 2.2 塑件材料选择6 2.2.1 物理性能6 2.2.2 ABS的主要性能指标6 2.2.3 ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施63 拟定模具结构形式及注射机的初步选择7 3.1 分型面位置的确定73.1.1模具的分型面73.1.2 分型面的确定7 3.2 塑件相关计算8 3.2.1塑件相关计算9 3.3 型腔数量的确定10 3.4 初步选择注塑机114 浇注系统的设计13 4.1浇注系统 134.1.1浇注系统的作用134.1.2 浇注系统布置13IV 4.2 浇注系统设计134.2.1 浇口套的设计134.2.2 浇注系统的设计164.2.3 分流道与浇口17 4.3 浇口设计18 4.3.1 浇口的类型18 4.3.2 浇口的位置 185 成型零件的工作尺寸计算20 5.1 成型零件工作尺寸的计算206 成型零件结构设计24 6.1 PRO/E中的模具模块设计24 6.1.1 凹模结构设计25 6.1.2 凸模结构设计257导向机构设计27 7.1导向机构27 7.1.1 导柱27 7.1.2 导套28 7.1.3 导柱与导套的配用29 7.1.4 导柱布置30 7.2 定位装置30 7.2.1 拉杆30 7.3 尼龙开闭器装置308 脱模推出机构的设计32 8.1 在设计脱模推出机构是应遵循下列原则32 8.2 脱模力的计算32 8.3 推出机构设计32 8.3.1 推杆布置32 8.3.2推杆结构及固定33 8.3.3 推杆强度交核33 8.4 拉料机构349 排气系统设计3610 温度调节系统设计37 10.1 对温度调节系统的要求37 10.2 冷却系统设计37III 10.2.1 冷却回路的布置37 10.2.1 设计原则37 10.2.2 冷却时间的确定38 10.3 模具冷却系统的计算3911 注塑机的校核40 11.1 最大注塑量的校核40 11.2 锁模力的校核 40 11.3 喷嘴尺寸校核40 11.4 定位圈尺寸校核41 11.5 模具外形尺寸校核41 11.6 模具厚度校核41 11.7 模具安装尺寸校核41 11.8 开模行程的校核4112 模具工作过程43 12.1 模具总体结构43 12.2 开合模动作4513 模具可行性分析46 13.1 本模具的特点46 13.2 市场效益及经济效益分析46结论 47致谢 48参考文献 49毕业设计（论文）知识产权声明 50毕业设计（论文）独创性声明 51附录52III毕业设计（论文）1 绪论1.1 题目背景近年来,我国塑料模具业发展相当快，目前，塑料模具在整个模具行业中约占30%左右，而在整个塑料模具市场以注塑模具需求量最大。随着模具制造行业的发展，许多企业开始追求提高产品质量及生产效率,缩短设计周期及制造周期,降低生产成本，最大限度地提高模具制造业的应变能力等目标。新兴的模具CAD技术很大程度上实现了企业的愿望。近年来，CAD技术的应用越来越普遍和深入, 大大缩短了模具设计周期, 提高了制模质量和复杂模具的制造能力。1.2题目国内外相关研究情况1.2.1 国内研究的情况80 年代以来,在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，在未来的模具市场中，塑料管件在模具总量中的比例还将逐步提高。经过半个世纪的发展，模具水平有了较大提高。在塑料管件模具方面已能生产19 万吨，上规模，高水平的企业越来越多，由于他的抗腐蚀、廉价等优秀品质，被应用于我国现代化建设的各个领域。精密塑料模具方面，已能生产医疗塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。所生产的这类塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.02mm0.05mm表面粗糙度Ra0.2m模具质量、寿命明显提高了。非淬火钢模寿命可达1030 万次。淬火钢模达501000 万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的50%80%相比，差距较大。在制造技术方面，CAD/CAM/CAE 技术的应用水平上了一个新台阶，陆续引进了相当数量的CAD/CAM 系统，如美国EDS 的UG、美国Parametric Technology 公司的Pro/Emgineer 软件等等。这些系统和软件的引进，实现了CAD/CAM 的集成，并能支持CAE 技术对成型过程，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM 技术的发展。1.2.2 国外研究情况 我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间、分厂自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%而国外在50%以上。2004年，我国模具进出口之比为3.7：1，进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元，为世界模具净进口量最大的国家。注塑成型是最大量生产塑料制品的一种成型方法。二十多年来，国外的注塑模CAD 技术发展相当迅速。70年代已开始应用计算机对熔融塑料在圆形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。80 年代初，人们成功采用有限元法分析三维型腔的流动过程，使设计人员可以依据理论分析并结合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改，以减少试模时间，提高模具质量。近十多年来。注塑模CAD 技术在不断进行理论和试验研究的同时，十分注意向实用化阶段发展，一些商品软件逐步推出，并在推广和实际应用中不断改进。1.3中国与国外先进技术的差距面对国外先进技术与高质量制品的挑战，中国塑模企业不仅要加快产业集群化，发挥规模效应，还要注重模具产业链的前端研发、人才建设和产业链后端的检测以及信息服务，尽快缩短技术、管理、工装水平与国际水准的差距。这是塑料模具企业在发展中必须解决的重要问题。并且也要注意当前整个工业生产的发展特点（产品品种多、更新快、市场竞争激烈）。为了适应用户对模具制造的短交货期、高精度、低成本的迫切要求，我们必须学习国外先进技术，改善我们操作和管理方面的各种问题。1.4塑料模具发展走势随着电子、信息等高新技术的不断发展，我国模具技术的发展呈现以下趋势。a. 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展 b. 模具制造向精密、高效、复合和多功能方向发展 c. 快速经济制模技术得到应用 d. 特种加工技术有了进一步的发展 e. 模具自动加工系统的研制和发展 f. 模具材料及表面处理技术发展迅速 g. 模具工业新工艺、新理念和新模式逐步得到了认同 另一方面，随着先进制造技术的不断发展和模具行业整体水平的提高，在模具行业出现 了一些新的设计、生产、管理理念与模式。主要有：适应模具单件生产特点的柔性制造技术；创造最佳管理和效益的精益生产；提高快速应变能力的并行工程、虚拟制造及全球敏捷制造、网络制造等新的生产模式；模具标准件的日渐广泛应用（模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，且还能提高模具的质量和降低模具制造成本）；广泛采用标准件、通用件的分工协作生产模式；适应可持续发展和环保要求的绿色设计与制造等。532 产品分析2.1塑件分析2.1.1 结构分析本次设计任务所提供的资料为塑件实体，如下图所示：图2.1 塑件草图 图2.2 零件的三维视图 1 图2.3 零件的三维视图2由零件实体模型及二维草图可知，该零件总体形状为非对称图形，零件的上表面有个大的伸出圆柱体，上方有个小通孔，在零件的两测也各有两个小孔，此外还有诸多突出小块，加强筋等等，并且有的结构对称布置。在模具设计时，两侧的小孔可以使用小型心对插成型，沉孔及伸出块位置也可使用小型心，总体看来，该零件属于较复杂程度。2.1.2尺寸精度分析该零件的重要尺寸精度为4级，其它尺寸精度为5-6级，属于中等精度，对应的模具相关零件尺寸加工可以保证。2.1.3塑件厚度检测塑件的厚度检测采用Pro/Engineer设计软件的模型分析功能自动完成，从塑件的壁厚上来看，壁厚的最大处为4mm左右，最小处小于2mm，壁厚差较大，但大多处在23mm的范围之内，并综合其材料性能，只要注意控制成型温度及冷却速度，零件的成型并不困难（如果条件允许，也可考虑修改其结构形式使壁厚趋向均匀）。2.1.4 表面质量分析 该零件的表面除要求没有凹陷，无毛刺，内部无缩孔，没有特别得表面质量要求，故比较容易实现。综以上分析可知，注射时在工艺参数控制较好的情况下，零件的成型质量很容易得到保证。2.2塑件材料选择2.2.1 物理性能ABS树脂是一种共混物，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名Acrylonitrile-butadine-styrene(简称ABS)，这三者的比例为20：30：50(熔点为175)。2.2.2 ABS的主要性能指标密度=1.2 g/；收缩率0.40.7%，取值0.55%.2.2.3 ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施主要缺陷：溢料飞边、气泡、熔接痕、烧焦及黑纹、光泽不良；消除措施：增大注射压力、提高模具温度、加排气槽、充分预干燥。3 拟定模具结构形式及注射机的初步选择3. 1分型面位置的确定3.1.1模具的分型面 模具上用来取出塑件和（或）浇注系统可分离和接触的表面称为分型面。分型面的选择应注意以下几点：分型面应选在塑件的最大截面处；不影响塑件外观质量，尤其是对外观有明确要求的塑件；有利于保证塑件的精度要求；利于浇注系统、排气系统、冷却系统的设置；便于塑件的脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边；尽量减少塑件在合模平面上的投影面积，以减少所需锁模力；型芯应置于开模方向。3.1.2分型面的确定 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图几种方案： 图3.1 分型面方案 图3.2 分型面方案 图3.3 分型面方案 方案一：方案一分型面的选择，考虑到零件为为非规则零件，要使零件置于动模中，又要使动模开模距离尽量小，这样的结构有利于塑件的脱模；考虑到塑件浇口的位置，方案一有利于浇口位置的确定；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。方案二和方案三不利于自动脱模，也影响了本身的美观。我们要减少这种不必要的浪费，建立节约经济。故选择分分型面方案一。3.2塑件相关计算3.2.1 塑件相关计算 图3.4 投影面积计算a.投影面积计算塑件在分型面上的投影面积可以通过PRO/ENGINEER的分析模块直接得出,如图31所示。由分析可得：注塑件投影面积S=5723mm2 b.体积及质量计算体积及质量的计算也利用PRO/ENGINEER的分析模块自动计算获得（塑件密度由塑料模设计手册表14查得：=1.2g/cm3），如图32所示： 图3.5 质量体积的计算故注塑件的体积为： V=19.18cm3 质量为： M=19.18x1.2g=23.016g（注：此处的塑件体积及质量都不包括浇注系统在内）当塑件的结构和所用的材料满足成型工艺的要求后，就需要考虑塑件的分型面位置，确定采用单型模腔还是多型模腔来进行生产，这样就初步确定模具的结构形式，为后续的设计计算提供依据。3.3 型腔数量的确定 为了使模具与注塑机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，设计模具时应确定型腔数目。本次设计中，虽然对于塑件精度要求一般，需求量中等，原则上可多腔模更为合适，可以提高生产效率，降低塑件的整体成本。但是该塑件的使用环境要求，塑件需要有比较强的抗压，抗拉和耐摩擦等力学性能，对塑件的质量要求较高，生产经验表明，每增加一个型腔，塑件的尺寸精度将降低4%，而在不同程度上对于塑件的整体质量会有较大的影响，因此需要慎重的考虑，使得在保证塑件质量的前提下，提高生产效率，降低成本。分析结论：大型薄壁塑件、深腔类塑件、需三向或者四向长距离抽芯塑件等，为保证塑件成型，通常采用一模一腔。而本次设计中，塑件在模具分型面上的投影面积相对较大，且塑件整体比较薄，最厚处仅为4mm，且塑件有比较多的筋，若选择一模多腔，不仅设计复杂，而且在生产实践中很可能影响到塑件的质量。故本次设计采用一模一腔。 图3.6 型腔的分布3.4 初步选择注塑机a. 由公称注射量选定注射机塑件的体积:V=19.18cm3塑件的质量：M=1.2x19.18=23.016g流道凝料V=0.6V(流道凝料的体积(质量)是个未知数，根据手册取0.V(0.5M)来估算，塑件越大则比例可以取的越小)；因为此为一模一腔结构。所以：实际注射量为： =V+0.V=19.18+0.619.18=30.69 ；实际注射质量为=1.6M=1.623.016=36.8g；根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则，即： （3.1） 式中注射机的最大注射量，3；制品的体积（包括制品、浇注系统及飞边在内），3；浇道及浇口凝料和飞边体积，3；个制品的体积，3； 型腔数；K注射机最大注射量的利用系数，取K=0.8。/K=36.8/0.8=46.033。 b. 由锁模力选定注射机 FK AP （3.2） 1.2(57.23+1.49)10235 246.62KN式中： F注塑机额定锁模力：1600KN； 模内压力（型腔内熔体的压力），本设计取35； 制品、流道、浇口在分型面上的投影面积之和，。 K-压力损失系数，随塑料品种、注射机类型、喷嘴阻力、流道阻力等因素变化，可在1.11.2范围内选取，在设计中取1.2；结合上面两项重要技术参数，初步确定注射机为XS-ZY100型，其主要技术参数如下：表1注射机参数注塑机型号XS-ZY-100额定注射量螺杆（柱塞）直径注射压力注射行程注射方式锁模力最大成型面积最大开合模行程模具最大厚度模具最小厚度喷嘴圆弧半径喷嘴孔直径顶出形式动、定模固定板尺寸拉杆空间合模方式液压泵流量压力电动机功率加热功率机器外形尺寸100cm385mm121Mpa260mm螺杆式1600KN1800cm2700mm550mm150mmR18mm7.5mm两点设有顶杆，机械顶出900X1000mm430610mm中心液压、两点机械顶杆200、18L/min614Mpa40KW14KW7670X1740X2380mm4 浇注系统的设计4.1 浇注系统 浇注系统是熔融塑料从注射机喷嘴到型腔的必经通道，它直接关系到成型的难易和塑件的质量，是注射模设计中的重要组成部分。4.1.1 浇注系统的作用 浇注系统的作用是使熔融塑料平稳、有序地填充到型腔中去，且把压力充分地传递到型腔的各个部位，以获得组织致密、外形清晰、美观的塑件。对浇注系统设计的具体要求是：a. 对模腔的填充迅速有序；b. 可同时充满各个型腔；c. 对热量和压力损失较小；d. 尽可能消耗较少的塑料；e. 能够使型腔顺利排气；f. 浇注道凝料容易与塑料分离或切除；g. 不会使冷料进入型腔；浇口痕迹对塑料外观影响很小。4.1.2 浇注系统布置在多模腔中，分流道的布置有平衡式和非平衡式两种类型，一般以平衡式为宜。 浇注系统无论是平衡或非平衡布置，型腔均应与模板中心对称。使型腔和流道的投影中心与注射机锁模力中心重合，避免注射时产生附加的倾侧力矩。4.2 浇注系统设计流道系统包括主流道、分流道以及结构设计。4.2.1 浇口套的设计 浇口套与定模部分装配后，必须与分模面有一定的间隙，其间隙大约为0.0050.15mm，因为该处受喷嘴压力的影响，在注射时会产生变形。主浇道的设计：主浇道与注射机喷嘴在同一轴心线上。在立式或卧式注射机用模具中，主流道垂直与分型面。其设计要点如下： a. 主流道一般设计成圆锥形，其锥角一般为，流动性差的可取，内壁表面粗糙度，以便于浇注系统凝料从其中顺利的拔出。 b. 为使塑料熔体完全进入主流道而不溢出，主流道与注射机喷嘴的对接处应做成球面凹坑。凹坑深度取。 c. 由于主流道要与高温塑料和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道衬套，衬套一般选用碳素工具钢，如T8A、T10A 等，热处理要求。主流道衬套的结构如下图4.1所示，其中图（a）结构是将定位圈与主流道衬套做成一体，常用于小型模具；图（b）用螺钉把定位圈与定模板连接，将主流道衬套压住，防止主流道衬套因受熔体的反压力而脱出；图（c）结构是在定位圈的下端面做出一凸台，利用注射机的固定板把定位圈和主流道衬套压住。主流道衬套与定模板的配合可采用。 10定模板 12定位圈 13浇口套 图4.1 主流道衬套的结构形式d. 为减少塑料熔体充模时的压力损失和塑料损耗，应尽量缩短主流道的长度，一般主流道的控制在60mm以内。为减少料流转向时的阻力，主流道的出口应做成圆角，圆角半径r=。主流道的出口端面应与定模分型面齐平，以免出现溢料。 本次设计的浇口套的二维图和三维图如下图4.2和图4.3所示： 图4.2 浇口套二维图 图4.3浇口套三维图主流道直径的经验公式为（4.1） 式中 主流道大头直径，mm； 流经主流道的熔体体积（包括各个型腔、各级分流道、主流道以及冷料穴的容积），mm； 因熔体材料而异的常数，查手册得PC的K=1.5。 取D=5.6mm。喷嘴孔径为5mm，喷嘴球面半径为15mm本次设计的定位圈的二维图和三维图下图4.2和图4.3所示： 图4.4定位圈三维图 图4.5 定位圈二维图 4.2.2 浇注系统的设计浇注系统的作用是将塑料熔体顺利地充满到型腔各处，以便获得外形轮廓清晰、内在质量优良的塑件。因此要求充模速度快而有序，压力损失少，排气条件好，浇注系统凝料易于与塑件分离或切除，且在塑件上留下浇口痕迹小。在设计浇注系统时，首先选择浇口的位置，流道及浇口位置的选择应遵循以下原则。a. 流道应尽量少弯折，表面粗糙度为R0.81.6。b. 应考虑到模具是一模1腔还是一模多腔，浇注系统应按型腔布局设计，尽量与模具中心线对称。c. 单型腔模具投影面积较大时，在设计浇注系统时，应避免在模具的单面开设浇口，不然会照成注射时模具的受力不均。d. 设计浇注系统时，应考虑去除浇口方便，修正浇口时在塑件上不留痕迹。e. 一腔多模时，应防止将大小悬殊的塑件放在同一副模具内。f. 在设计浇口时避免塑料熔体直接冲击直径型芯及嵌件，以免产生弯曲、折断或移位。g. 在满足成型排气良好的前提下，要选取最短的流程，这样可以缩短填充时间。h. 能顺利的引导塑件熔体填充各个部位，并在填充过程中不致产生塑料熔体涡流、紊流现，使型腔内的气体顺利排出模外。i. 在成批生产塑件时，在保证产品质量的前提下，要缩短冷却时间及成型周期。j. 若是主流道型浇口，因主流到处有收缩现象，若塑件在这个部位要求精度较高时，主流道应留有加工余量或修正余量。主流道是连接注塑机的喷嘴与分流道（或浇口）的一段通道，通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，有一定的锥度，目的是便于冷料的脱模，同时也改善料流的速度，因为要和注塑机相配，所以其尺寸与注塑机有关。本次设计的主流道衬套如下图，其主要参数： 锥角=6；内表面粗糙度Ra=0.63；小端直径D=d+(0.51)mm=8.5mm；主流道衬套始端的球面半径R=R+(12)mm=20mm；取主流道长度l=58mm；材料为碳素工具钢T8A。其中：d=6mm是注塑机的喷嘴口直径，R=18mm是注塑机的喷嘴球半径。4.2.3 分流道与浇口 这种浇口的特性: 它在单型腔模具中，塑料熔体直接流入型腔，因而压力损失少，进料速度快，成型比较容易，传递压力好，保压补缩作用强，模具结构简单紧凑，制造方便。圆环形浇口中间的锥形型芯起分流作用，进料均匀，在整个圆周上取得大致相同的流速，空气也容易顺序排除，无熔接缝。分流道截面形状有圆形、梯形、U形、半圆形及巨型等。流道长度宜短，因为长的流道不但会造成压力损失，不利于生产，同时也浪费材料；但过短，产品的残余应力增大，并且容易产生飞边。浇道的截面积越大，压力的损失越小；浇道的表面积越小，热量的损失越小。用浇道的截面积和表面积的比值来表示浇道的效率，效率越高，浇道的设计越合理。 对于壁厚小于4mm，重量在200g以下的塑件，可用下述经验公式确定分流道的直径（此时算出的分流道直径仅限于3.29.5mm）：(4.2) 式中 D为-分流道的直径，mm； W为-塑件的质量，g（此零件为23.016g）； L为-分流道的长度，mm（约为38mm）；所以D4mm。浇口尺寸的确定： 图4.6分流道与浇口的位置关系图4.7分流道侧视图 图4.8 分流道与浇口的位置关系俯视图4.3 浇口设计4.3.1 浇口的类型 综合考虑塑件的形状及材料表面的切料点，并且可以通过一次分型得出塑件，决定该模具的分流道设在定模型板上，采用半圆形流道，且浇口采用点浇口。本模具采用的点浇口，其优点是浇口形状简单，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。点浇口的缺点是产品表面有浇口瑕疵，须切断浇道。4.3.2 浇口的位置 浇口的位置对塑件的质量有极大的影响，浇口的位置选择时应遵循如下原则：a. 浇口应开设在塑件较厚的部位，以利于熔体流动，型腔的排气和塑料的补塑，避免塑件产生缩孔或表面凹陷； b. 浇口的设置应避免塑件表面产生熔接痕，影响塑件的外观；c. 浇口应设置在能使型腔的各个角落同时充满的位置；d. 浇口应设置在有利于排出型腔中的气体的位置；e. 浇口应设计在能避免塑件表面产生熔接痕的部位；f. 模具的型芯细小时，浇口设计应注意不能使熔融塑料直接冲击型芯，以免型芯被冲击变形。g. 浇口不要设置在塑件使用中的承受弯曲载荷和冲击载荷的部位。 图4.9 点浇口形状5 成型零件的工作尺寸计算模具中确定塑件几何形状和尺寸精度的零件称为成型零件。成型零件包括凹模、型芯、镶块、成形杆和成型环等。成型过程中成型零件受到塑料熔体的高压作用，料流的冲刷，脱模时与塑件间发生摩擦。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，此外还要求成型零件具有合理的结构和良好的加工工艺性，具有足够的强度、刚度和表面硬度。图5.1 型芯和型腔5.1 成型零件工作尺寸的计算 在计算成型零件工作尺寸时要用到塑料的平均收缩率S。平均收缩率S的计算用到公式 (5.1) 公式中-塑料的最大收缩率； -塑料的最小收缩率。a. 型腔径向尺寸的计算: (5.2) 其中，-塑件的最大尺寸； -塑件的平均收缩率； -塑件的公差； -型腔的上偏差， mm型腔的径向尺寸如下表5.1所示表5.1型腔的径向尺寸塑件基本尺寸L塑件的公差成型零件的上偏差型腔的工作尺寸160.280.09315.8780+0.093130.240.08012.8920+0.080110.240.08010.8810+0.08090.20.0678.9000+0.06780.20.0677.8940+0.067330.420.14032.8670+0.14070.20.0676.8890+0.06720.160.0531.8910+0.05330.160.0532.8970+0.05360.180.065.8980+0.060b. 型腔深度尺寸的计算: 其中,-塑件的最大高度；(5.3) -塑件的平均收缩率； -塑件的公差； -型腔的上偏差，型腔深度尺寸如下表5.2所示 mm表5.2 型腔深度尺寸塑件基本尺寸L塑件的公差成型零件的上偏差型腔深度尺寸60.180.0605.8860+0.060150.280.09314.8960+0.09317.50.280.09317.4100+0.09320.60.320.10720.50000.10770.200.0676.9050+0.067420.480.160419110+0.16049.30.480.16049.2510+0.160400.420.14039.9400+0.14080.20.0677.9110+0.0677.30.20.0677.2070+0.0673.10.180.0602.9970+0.06014.30.280.09314.1920+0.093 表（5-2）其中通过所计算的型腔公差与国家标准公差等级比较，型腔按IT10级制造。型腔的二维图和三维图如下图5.1和5.2所示。c. 型芯径向尺寸的计算: (5.4)其中，-塑件的最大尺寸； -塑件的平均收缩率； -塑件的公差； -型腔的上偏差，型芯的工作尺寸如下表5.3所示塑件基本尺寸L塑件的公差成型零件的上偏差型腔深度尺寸80.20.0678.1940-0.06720.160.0532.1310_0.053170.280.09317.3040_0.09340.180.0604.1570_0.06060.180.0606.1680_0.060140.240.08014.2570_0.080120.240.08012.2460_0.080210.320.10721.3560_0.107290.360.12029.4300_0.120310.420.14031.4860_0.140350.42014035.5080_0.14030.160.0533.1370_0.053230.320.10723.3670_0.107 表5.3型芯径向尺寸 mm d. 型芯高度尺寸的计算:(5.5)其中,-塑件的最大高度； -塑件的平均收缩率； -塑件的公差； -型腔的上偏差，型芯的深度尺寸如下表5.4所示： 表5.4型芯深度尺寸 mm 塑件基本尺寸L塑件的公差成型零件的上偏差型芯深度尺寸310.420.14031.45100.1403.90.180.0604.04100.06010.160.0531.11200.053130.240.08013.23200.080160.280.09316.27500.09350.180.0605.14800.06040.180.0604.14200.06070.200.0677.17200.06730.160.0533.12300.05320.160.0532.11800.05315.70.280.09315.97300.093180.280.09318.28600.093200.320.10720.32300.10710.50.240.08010.71800.0806.80.20.0676.97100.067330.420.14033.46200.140其中通过所计算的型腔公差与国家标准公差等级比较，型腔按IT10级制造。6 成型零件结构设计传统的成型零件设计方法一般为根据塑件结构及精度尺寸，并考虑塑料收缩率，计算出成型零件的工作尺寸，这种方法有以下几个缺点：a. 自由曲面的设计比较难；b. 曲面的尺寸不易表达清楚；c. 计算量大，设计效率低。 为了克服以上缺点，本次设计中采用了目前在模具设计制造行业具有领先地位的PRO/ENGINEER设计软件进行成型零部件的设计。6.1 PRO/E中的模具模块设计a.利用PRO/ENGINEER内置的模具设计模块进行设计一般有以下几步：(1) 在设计的塑件外层生成一个大小合理的胚料，胚料即以后生成的凹模凸模的大小；(2) 用parting surf命令设计出分模面（包括主分模面及侧型芯分模面）；b.模具开模动作模拟:在分模面设计完成之后，可由分模面和坯料自动生成模具体积快和型腔，并进一步生成模具模仁及浇注件。在此基础上，就可以对分模设计进行相应的检测，如倒勾检测、拔模斜度检测等等，并可简单的模拟模具开模动作。开模图如下所示： 图6.1开模6.1.1 凹模结构设计凹模是成型塑件外表面的部件，凹模按其结构不同可分为整体式和组合式两大类，而组合式又可分为嵌入式组合、镶拼式组合及瓣合式等。 a. 整体式凹模由一整块金属加工而成，其特点是牢固，不易变形，因此对于形状简单，容易制造或形状虽然比较复杂，但保可以采用仿形机等殊须加工方法加工的场合是适宜的。一般此类成型零件都是在淬硬后在进行加工，所以整体结构的模具采用电火花成型加工为主、铣削加工、磨削加工、电火花线切割为辅的加工方法，并且在先进的型腔加工机床还未普遍应用之前，整体式型腔一般只用在形状简单的小形塑件的成型。b. 组合式凹模组合式型腔是由两个以上零件组合而成的。这种型腔改善了加工工艺性，减少了热处理变形，节约了模具贵重材料，但结构较复杂，装配比较麻烦，塑件制品表面可能留有镶拼痕迹，组合后的型腔牢固性较差。因此，这种型腔主要用于形状复杂的塑料制品的成型。当塑件较小，形状较为复杂式，并且一模一腔成型时，采用嵌入式组合型腔是较为合理的选择，故此例选用的凹模形式即为整体镶嵌式，固定方式采用支撑板固定，其结构如图所示： 图6.2 定模6.1.2 凸模结构设计凸模设计的方法与凹模设计方法基本一样，由塑件的结构形式可知，凸模也采用局部镶嵌形式，考虑定模部分无支撑板，故镶块的固定形式不同于凹模镶块，而采用内六角圆柱螺钉固定： 图6.3 动模7 导向机构设计7.1导向机构导向机构对于塑料模具是必不可少的部件，因为模具在闭合时有一定的方向和位置，所以必须设有导向机构 导向机构的主要作用一般包括定位、导向、承受一定侧压等。在对导柱结构设计时，必须考虑以下要求：a.长度 导柱的长度必须比凸模端面要高出68毫米。以免导柱未导正方向而凸模先进入型腔与其相碰而损坏。b.形状 导柱的端部做成锥形或球形的先导部分，使导柱能顺利进入导柱孔。c.材料 导柱应具有硬而耐磨的表面、坚韧而不易折断的内芯，因此，多采用低碳钢经渗碳淬火处理。或碳素工具钢（T8、T10）经淬火处理硬度HRC5055，导柱滑动部位按需要可设油槽。e.光洁度 配合部分光洁度要求7级，此外，导柱的选择还应跟椐模架来确定。7.1.1 导柱本设计所选用的模座为点 AY 2530 A25 B40 SB63 (注点表示点浇口模座，AY表示模座系例2530表示模座的宽度及长度尺寸,A25表示上模板高度即母模板厚度B40表示下模板及公模板厚度SB63表示垫脚高度)，查使用模具技术手册，得导柱直径为30mm，结构选取带台肩导柱形式，导柱安装在定模座板，考虑其它模板厚度，确定其结构如图所示：图7.1 导柱二维图图7.2 导柱三维图7.1.2 导套结构：导套的选择应根据模板的厚度来确定，本设计在脱浇道板、中间板和动模板上各设置一导套，典型的导套可分为直导套合带头导套，直导套结构简单，加工方便，用于简单模具或导套后面没有垫板的场合，带头导套结构较复杂，用于精度较高的场合，本设计除分流道推板上的导套采用直导套外，其它均采用带头导套形式，其具体结构如图所示： 图7.3 导套二维图 图7.4导套三维图 图7.5 村套二维图 图7.6村套三维图其中导套的长度d为各模板厚度d0-23mm。材料：导套与导柱均采用T8制造，且导套硬度应低于导柱硬度，以减轻磨损，防止导柱或导套拉毛，导套固定部分合导滑部分的表面粗糙度选取。固定形式及配合精度：导套的固定采用侧面开环形槽，紧固螺钉固定，带头导套用H7/k6配合，无头导套采用H7/n6配合镶入模板。7.1.3 导柱与导套的配用由于模具的结构不同，选用的导柱和导套的配合形式也不同，本设计采用H7/f6配合,其结构如下图所示:图7.7 导柱导套配用形式7.1.4 导柱布置根据模具的形状的大小，在模具的空闲位置开设导柱孔和导套孔，常见的导柱有2至8不等，其布置原则必须保证定模只能按一个方向合模，本设计采用导柱设计四根。7.2 定位装置7.2.1 拉杆由于本设计为多分型面开模，在定模一侧设置了脱浇道板，即分流道推板，故必须设置拉杆，以便在浇注系统顺利脱模后，开始进行塑件的开模及顶出，拉杆的设计结构如图所示： 图7.8 拉杆拉杆和长度由各模板厚度及开模行程决定，拉杆长度：L拉杆=59mm,拉杆直径：D拉杆=16mm7.3 尼龙开闭器装置生产实践过程中，为了提高生产率，降低生产成本，往往采用三板式开模方式，实现主浇道的自动脱落。在主浇道自动脱落的过程中，就涉及到模具的开模顺序，通常情况下为“213”开模顺序。为了保证模具开模的顺序，使浇道顺利自动脱落，则利用锁模装置，使得流道板和面板及定模板先于定模板和动模板之前打开。在本次设计中，为了实现主浇道的自动脱落，我们同样选择锁模机构，选择结构较为简单，且生产实践中易于操作的“尼龙开闭器”。尼龙开闭器它通过增加定，动模板之间的开模阻力，实现顺序分模。如图7.9图7.9 尼龙开闭器装置毕业设计（论文）8 脱模推出机构的设计在注塑成型的每一个循环中，都必须使塑件从模具型腔中或型芯上脱出，模具上这种脱出塑件的机构称为脱模机构（或称推出、顶出机构）。8.1 在设计脱模推出机构是应遵循下列原则推出机构应尽量设置在动模一点。保证塑件不因推出而变形损坏。机构简单、动作可靠。推出塑件的位置应尽量设在塑件内部或隐形面和非装饰面上。合模时能正确复位。8.2脱模力的计算经过注射机的高压注射塑料在模具内冷却定型，此时塑料收缩将型芯包紧，这一包紧力是开模后塑件脱出时所必须克服的，此外还有不通孔带来的大气压力，塑料及型芯的粘附力，摩擦力及机构本身运动时所产生的摩擦阻力。开始脱模时的瞬时阻力最大，称为初始脱模力。脱模力的计算一般总是计算初始脱模力。塑件的脱模力计算公式如下所示 （8.1）式中 脱模力，N； 单位面积塑件对型芯的正力，Pa，一般取=（4.4811.76）MPa； 塑件包紧型芯的侧面积，； 塑件与模体刚才的摩擦系数，一般去=0.10.3； 脱模斜度，(0)代入公式得：F=108.3 推出机构设计8.3.1 推杆布置考虑塑件结构，本设计采用推杆推出机构，在每个塑件上布置直径大小不等的8根推杆，具体结构如图所示：图8.1 推杆布置8.3.2 推杆结构及固定从上图可知，该模具推杆截面尺寸较小，为加强其刚度，并且为方便固定，都为带台肩整体式结构，具体结构如图8-2所示，推杆的长度由推杆固定板、垫脚、支撑板及动模尺寸决定，有8根4推杆推出位置位于塑件曲面上，且大小相同的推杆长度也一致，其长度尺寸确定在PRO/ENGINEER设计软件中自动计算获得。8.3.3 推杆强度交核由塑料模设计手册公式593，圆形推杆直径： （8.2） 其中： d圆形推杆直径（cm）； 推杆长度系数0.7； l推杆长度（cm），这里取平均15cm； n推杆数，本设计为8； E推杆材料的弹性模量（N/cm2），刚的弹性模量为2.1107； Q总脱模力（N）。带入数据计算得： =0.04cm故推杆设计合理。图8.2 推杆二维图图8.3推杆三维图8.4拉料机构本模具采用的是点浇口自动脱料板结构形式，故应在分流道推板上设置浇道拉料杆，也称拉料钉，其结构如图所示： 图8.4 拉料钉查塑料模设计手册（第三版）表59.P150，取拉料杆直径为5，得拉料钉尺寸选择如下：图8.5 拉料钉尺寸D1=9D2=5 D3=2.5 D4=9.2 L1=25 L2=43 L3=3.8R1=19 排气系统设计塑料注塑模具的型腔，在熔融塑料填充过程中，除了模具型腔内有空气外，还有因塑料受热而产生的气体，尤其在高速注射成型产生的气体更多，排气系统对确保塑件成型质量起着重要的作用，排气方式有以下几种。利用排气槽。利用型芯、镶件、推甘等的配合间隙；利用分型面上的间隙。对于大中型、深型腔塑件为了防止塑件在顶出时造成真空而变形，需设进气装置。本次设计的模具不是大型模具，并且分型面位于熔体流动末端，可直接利用分型面间隙排气，不必专门设置排气槽和进气槽。图9.1 排气槽示意图 毕业设计（论文）10 温度调节系统设计10.1对温度调节系统的要求 a. 根据塑料的品种确定是对模具采用加热方式还是冷却方式； b. 希望模温均一，塑件各部同时冷却，以提高生产率和提高塑件质量； c. 采用低的模温，快速，大流量通水冷却效果一般比较好； d. 温度调节系统应尽可能做到结构简单，加工容易，成本低廉；e. 从成型温度和使用要求看，需要对该模具进行冷却，以提高生产率。10.2冷却系统设计10.2.1冷却回路的布置缩短成型周期有各种方法,而最有效的是制造冷却效果良好的模具,如果不能实现均一的快速的冷却,则会使制品内部产生应力而造成制品变形成形或开裂,所以我们必须根据制品的形状及壁厚设计,制造能实现均一的且高效的冷却回路.本设计由于采用整体嵌入式型腔，且型腔外形为矩形，故水道布置在模板上，其具体结构如图所示： 图10.1冷却水道注：冷却水孔打空后，应用堵头堵住不需要的通道。10.2.2冷却时间的确定在对冷却系统做计算之前，需要对某些数据取值，以便对以后的计算作出估算；取闭模时间3S，开模时间3S，顶出时间2S，冷却时间30S，保压时间20S，总周期为60S。其中冷却时间依塑料种类、塑件壁厚而异，一般用下式计算： t= （10.1）= 62/(3.1420.07)8/3.142(200-50)/(80-50) =73（S）式中：S塑件平均壁厚，S取6mm； 塑料热扩散系数(mm/s)，=0.07；T成型温度160-220，T取200；T平均脱模温度，T取80；T模具温度4080，T取50。由计算结果得冷却时间需要73 S，这么长的冷却时间显然是不现实的。本模具型芯中的冷却管道扩大为腔体，使冷却水在型芯的中空腔中流动，冷却效果大为增强。参照经验推荐值，冷却时间取30S即可。10.3模具冷却系统的计算本塑件在注射成型时不要求有太高的模温因而在模具上可不设加热系统,是否需要冷却系统可作如下设计计算。设定模具平均工作温度为60C，用常温20C的水作为模具冷却介质，其出口温度为25C，产量为（初算每1min1套）1.2kg/h。注射时间查表得，当塑件的壁厚为4mm时，得ts射注射时间：t=5s，则脱模时间t=10s则注射周期T= t tt=45s故得，每小时注射次数为：n=360045=80次单位时间内注入模具中的塑料熔体的质量：W=（Mm）n=（307）80=2960g=2.96kg式中M塑件的质量m浇注系统的塑胶质量n每小时注射次数根据入口时水温为20C，出水口温度为25C带入下式。根据体积流量的公式得： q=WQ/60c（1-2）=2.962.510(6010001)（25-20）=5.910m/minq：冷却水体积流量，m3/minG：单位时间注射入模具内的树脂质量，kg/hQ：单位时间内树脂在模具内释放的热量，J/kgC：冷却水的比热容，J/(kg.k)：冷却水的密度，kg/m31：冷却水出口处温度，25C2：冷却水入口处温度，20C由体积流量qv查设计手册可知所需的冷却水管直径为6mm。水流速v=0.42m/s式中d水管直径，mmq冷却水体积流量冷却水表面热传系数H取2.8810KJ/(.h.)冷却道总面积热 A=0.122A冷却回路总面积，W单位时间内注入模具中树脂的质量，kg/hh冷却水表面的热传系数=60-（25+20）/2=37.5冷却回路总长度 L=0.65m式中，L冷却回路总长度，mA冷却水道总面积，D冷却水管直径，m11 注塑机的校核11.1最大注塑量的校核为确保塑件质量，注塑模一次成型的塑件质量（包括流道凝料质量）应在公称注塑量的35%75%范围内，最大可达80%，最小不小于10%。为了保证塑件质量，充分发挥设备的能力，选择范围通常在50%80%。V =V+0.6V(0.6x19.18)= 30.688cm； 满足要求。11.2锁模力的校核 在确定了型腔压力和分型面面积之后，可以按下式校核注塑机的额定锁模力： FK AP （11.1） 1.2(57.23+1.49)10235246.62KN因此锁模力满足要求。式中 :F注塑机额定锁模力：1600KN；K安全系数，取K=1.2； 11.3喷嘴尺寸校核在实际生产过程中，模具的主流道衬套始端的球面半径R2取比注射机喷嘴球面半径R1大12 mm，主流道小端直径D取比注射机喷嘴直径d大0.51 mm，如图4所示，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模，所以，注射机喷嘴尺寸是标准，模具的制造以它为准则。图11.1 喷嘴与浇口套尺寸关系由于本次选择的注塑机喷嘴球直径为7.5mm，喷嘴口直径15mm。11.4定位圈尺寸校核模具安装在注塑机上必须使模具中心线与料筒、喷嘴的中心线相重合，定位圈与注塑机固定模板上的定位孔呈间隙配合（H8/e8）。定位圈的高度，对小型模具为8mm10mm，对大型模具为10mm15mm。此外，对中小型模具一般只在定位模板上设置定位圈，对大型模具可在动、定模板上同时设置定位圈。本次设计的模具只在定模板上设置定位圈，定位孔直径为100mm，定位圈的高度为15mm。11.5模具外形尺寸校核注塑模外形尺寸应小于注塑机工作台面的有效尺寸。模具长宽方向的尺寸要与注塑机拉杆间距相适应，模具至少有一个方向的尺寸能穿过拉杆间的空间装在注塑机的工作台面上。本书中拉杆内间距430610mm，模具外形尺寸设计为300350mm，满足要求。11.6模具厚度校核模具厚度必须满足下式：H H H150mm341mm550mm式中：H所设计的模具厚度 341mm； H注塑机所允许的最小模具厚度150 mm；H注塑机所允许的最大模具厚度550 mm；11.7模具安装尺寸校核注塑机的动模板，定模板台面上有许多不同间距的螺钉孔或“T”形槽，用于安装固定模具。模具固定安装方法有两种：螺钉固定，压板固定。采用螺钉直接固定时（大型模具常用这种方法），模具动，定模板上的螺孔及其间距，必须与注塑机模板台面上对应的螺孔一致；采用压板固定时（中，小模具多用这种方法），只要在模具的固定板附近有螺孔就行，有较大的灵活性。该模具外形尺寸为300350属中，小型模具，所以采用压板固定法。11.8开模行程的校核所选注射机为液压机械联合作用的合模机构的注射机，最大开模行程与模具厚度无关。它的行程大小由连杆机构的最大冲程来决定。本次设计开模距离需要增加取出浇注系统凝料时，定模座板与中间板的分离距离为a时，此时，开模行程可以用下式校核： （11.2）式中s注射机的最大开模行程，mm推出距离包括浇注系统凝料在内的塑件高度经计算，符合要要求。12 模具工作过程12.1模具总体结构到此基本完成了模具所有结构设计，其总体结构三维模型如下图所示：图12.1 模具总体结构 图12.2 模具三维爆炸图结构简图：图12.3 模具总体结构简图主视图1动模固定板 2方铁 3内六角螺钉 4顶针固定板 5顶针板 6动模板 7型芯 8型腔9定模板 10流道推板 11限位螺钉 12定模固定板 13定位环 14内六角螺钉 15浇口套16弹簧 17尼龙胶塞 18动模定位销 19顶板导柱 20顶板导套 图12.4 模具总体结构简图侧视图21顶针 22导柱 23导套1 24导套2 25村套 26拉杆 27无头螺钉 28内六角螺钉 29内六角螺钉 30复位杆 31复位弹簧 32垃圾钉12.2 开合模动作开模时,在预紧弹簧16的作用下，模具首先从分型面I分型，浇注系统由拉料钉从中间板拉出，留在定模一侧；开模进行到拉杆的台肩与中间板接触时，分型面II分型，浇注系统随脱浇道板从浇口套中脱出，模具开模完成；继续开模，当拉板碰到螺钉时，通过拉杆使脱浇道板11与定模座板分离，分型面III分型，到一定距离后，推板推动推杆，将塑件从动模中推出；合模时由导柱22导向，复位杆复位。 13 模具可行性分析13.1 本模具的特点 a. 模具的要求 本模具结构合理、紧凑，符合客户的生产要求；b. 模具所解决的问题 模具的设计不仅解决了一些形状复杂的塑胶零件无法加工成型的问题，还使得生产实现自动化，提高了生产效率，降低了生产成本，在精度方面也有一定的提高；c. 模具的加工方法 在制造的过程当中，采用线切割，放电，磨，铣等多种加工方法，减少生产周期。13.2 市场效益及经济效益分析首先，该产品的市场需求量很大，有着广阔的市场前景；其次，采用注塑成型不仅可以实现自动化生产，提高生产效率，节约劳动力，降低成本；最后，该产品的材料为ABS，吸水后可以降解，不会对人体和环境造成污染。综上所述，该设计方案是一个可行的经济合理的方案。结论毕业设计给了我们一个很好的学习机会,我搜集了大量的资料.在图书馆借阅数本关于注塑模设计方面的书. 这为我以后的设计工作打下了坚实的基础.在本次设计中，我设计了喷墨打印机盒盖注射模具设计，在进行设计与绘
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