整流罩注塑模具设计【一模两腔】【说明书+CAD】
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整流罩注塑模具设计【一模两腔】【说明书+CAD】,一模两腔,整流,注塑,模具设计,说明书,CAD
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河南机电高等专科学校材料工程系毕业设计说明书第一章、模具工艺规程的编制 该塑件是一个整流罩，其零件图如图（1）所示。本塑件采用的材料是尼龙66，生产类型为大批量生产。 1.1 塑件的工艺性分析1.1.1塑件的原材料分析. 塑件的材料采用尼龙66，属于热塑性料。从使用性能上看，该塑料具有很高的机械性能、软化点高、耐热、摩擦系数低、耐磨损、自润滑性、吸震性和消音性、耐油、耐弱酸、耐碱和一般溶剂、电绝缘性好、有自熄性、无毒、无臭、耐侯性好等优点，是理想的绝缘材料。从成型性能上看，该塑料吸水性小、熔体的流动性好，容易成型，但收缩率大。另外，该塑料熔融粘度低，容易产生飞边，易吸潮，塑件尺寸变化较大。一模多件时，应注意使浇口厚度均匀化，成型时排除的热量多，模具上应设计冷却均匀的冷却回路，熔融状态的尼龙热稳定性较差，易发生降解，使塑件性能下降。因此，不允许尼龙在高温料筒内停留时间过长。1.1.2 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析1.1.2.1 结构分析。从零件图上分析，该零件总体形状按投影方向为圆形。整流罩内有高约10的同心圆孔凸台，即直径为的圆孔。因此，模具设计时必须设置推管顶出装置及推板装置。1.1.2.2 尺寸精度分析。该零件重要尺寸，如，等尺寸精度为MT2级（GB/T14486-1993）。次重要尺寸如、等的尺寸精度为MT3级（GB/T14486-1993）。由以上尺寸分析可知，该塑件的尺寸精度中等偏上，对应的模具相关零件尺寸加工可以保证。从塑件的壁厚上来看，其壁厚均为2，比较均匀，有利于零件的成型。1.1.3塑件表面质量分析 该零件的表面除要求没有毛刺、缺陷、内部不得有导电杂质外，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。综上分析可以看出，注塑是在工艺参数控制的较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。1.2 模具型腔数和注塑机的选定根据设计任务书的要求和尼龙的性能及其可承受的注塑压力，此模具采用一模两腔的模具结构。考虑其外形尺寸、注塑时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注塑机为XSZ125A型。1.3塑件注塑工艺参数的确定查找相关文献和参考工厂实际应用的情况，尼龙66的成型工艺参数可作如下选择：（试模时，可根据实际情况作适当调整） 注塑温度：包括料筒温度和喷嘴温度。 料筒温度：230280； 后段温度选用 中段温度选用240； 前段温度选用260； 喷嘴温度：250260；选用250； 模具温度：110120；选用100； 注塑压力：70130；选用100（相当于注塑机表压35）； 注塑时间：2060s；选用30； 保 压：选用72（相当于注塑机表压25）； 保压时间：选用10； 冷却时间：2060s；选用30。 总 周 期：50130s 选用90s。第二章、注塑模的结构设计注塑模结构设计主要包括：分型面选择、模具型腔数目的确定、型腔的排列方式、冷却水道布局、浇口位置设置、模具工作零件的结构设计、推出结构的设计等内容。2.1分型面选择模具设计中，选择分型面位置的基本原则是应将分型面开设在制件断面轮廓最大的部位，以便顺利脱模，此外还应该根据制件的使用要求和几何形状及结构特点加以综合考虑。 由于该塑件的尺寸形状和分型面选择的基本原则，该塑件的分型面选择应使制件在开模后留在动模内，因为脱模机构一般都在动模部分，否则会使脱模困难，模具结构复杂。因此，制品在模具中的位置设计时应遵循以下基本要求：2.1.1制品或制品组件的正视图，应尽量相对于注射机的轴线对称分布，以便于成型。2.1.2制品的方位应便于脱模，开模后制品应留在动模部分，这样便于利用成型设备脱模。2.1.3当用模具的互相垂直的活动成型零件成型孔、槽、凸台时，制品的位置应着眼于使成型零件的水平位移最简单，使抽芯操作方便。2.1.4如果制品的安置有两个方案，两者的分型面不相同又互相垂直，那么应该选择其中能使制品在成型设备工作台安装平面上的投影面积为最小的方案。2.1.5长度较长的管类制品，如果将它的长轴安置在模具开模方向，而不能开模可取出制品的；或是管接头类制品，要求两个平面开模的，应将制品的长轴安装在与模具开模相垂直的方向。2.1.6如果是自动旋出螺纹制品或螺纹型芯的模具，对制品的布置有专门要求。2.1.7最后制品位置的选定，应结合浇注系统的浇口部位，冷却系统和加热系统的布置，以及制品的商品外观要求等综合考虑。选择分型面的原则是：塑件脱出方便、模具结构简单、型腔排气顺利、确保塑件质量、无损塑件外观、设备利用合理。故选如图2所示的分型面方式较为合理。 2.2确定型腔的排列方式本塑件在注塑时采用一模两腔，即模具需要两个型腔。综合考虑浇注系统，模具结构的复杂程度等因素拟采取图3所示的型腔排列方式。 2.3浇注系统设计2.3.1主流道设计。根据设计手册查得XSZ125A型注塑机喷嘴有关尺寸：喷嘴前端孔径：;喷嘴前端球面半径：;根据模具主流道与喷嘴的关系： 取主流道球面半径；取主流道的小端直径。为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为13，经换算得主流道大端直径。为了使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径为r=5 mm的圆弧过渡。2.3.2 分流道设计。分流道的形状及尺寸，应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注塑速率、分流道长度等因素来确定。本塑件的形状不是太复杂，熔料填充型比较容易。根据型腔的排列方式可知分流道的长度比较短，为了便于加工起见，选用截面形状为半圆形的分流道，查表得R=4mm。2.3.3 浇口设计。根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为理想。如果选用点浇口注射时，产生的注射力会对型心产生冲击，造成一些填充时的负面影响。而且在模具结构上采取镶拼式型腔、型心，有利于填充、排气。故采用截面为矩形的侧浇口，查表6-6初选尺寸为（），试模时修正。2.3.4 主流道衬套设计。由于注塑成型时主流道与高温塑料熔体和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，所以一般都不将主流道直接开在定模上，而是将它单独开设在一个嵌套中，然后将此套在嵌入定模内，该嵌套就是主流道衬套。采用主流道衬套以后，不仅对主流道的加工和热处理以及衬套本身的选材等工作带来很大方便，而且在主流道损坏后也便于修磨或更换。设计主流道衬套时应注意以下事项：2.3.4.1 对于小型注塑模，可将主流道衬套与定位环设计成一个整体，但在多数情况下均分开设计。2.3.4.2 主流道衬套应选用优质钢材（如等），热处理后硬度为。2.3.4.3 衬套的长度应与定模配合部分的厚度一致，主流道出口处的端面不得突出在分型面上，否则不仅会造成溢料，而且还会压坏模具。2.3.4.4 衬套与定模之间的配合采用。根据以上要求衬套的结构形式如零件图03所示2.4成型零件结构设计.4.1凹模的结构设计。凹模是成型塑件外表面的成型零件。凹模的基本结构可分为整体式、整体嵌入式和组合式。本例中凹模采用一模两件的结构形式，考虑加工的难易程度和材料的价值利用等因素，凹模拟采用整体嵌入式结构，它适用于小型塑件的多型腔模。将多个一致性好的整体凹模，嵌入到凹模固定板中，凹模可用低碳钢或低碳合金钢，用一个冲模冷挤成多个，在渗碳淬火后抛光。也可用电铸法成型凹模型腔，即使用一般机加工方法加工各凹模，由于容易测量，也能保证一致性。整体嵌入式凹模结构能节约优质模具钢，嵌入模板后有足够强度与刚度，使用可靠且置换方便。整体嵌入式凹模装在固定模板中，要防止嵌入件松动和旋转。要有防脱吊紧螺钉和防转销钉，其结构形式如图4所示。2.4.2凸模和型芯结构设计。凸模和型芯都是用来成型塑料制品的内表面的成型零件。凸模也称主性芯，用来成型塑件整体的内部形状。小型芯也称成型杆，用来成型塑件的局部孔或槽。其主要形式有组合式凸模、圆柱型芯结构、异形型芯结构和镶拼型芯结构。其结构形式如图5所示。该结构采用节省了优质模具钢，便于机加工和热处理，也便于动模和定模对准。而图5为轴肩连接，牢固可靠。2.4.3 成型零件刚才选用。成型零件材料选用要求如下：2.4.3.1机械加工性能良好2.4.3.2抛光性能良好2.4.3.3耐磨性和抗疲劳性能好2.4.3.4具有耐腐性能 2.4.3.5选用钢种时应按塑料制品生产批量，塑料物料品种及塑件精度与表面质量要求确定。 第三章、模具设计的有关计算本例中成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算。3.1成型尺寸的有关计算。查实用模具技术手册表（162）表得尼龙66的收缩率为S=0.7%1%，故平均收缩率为Scp=（ 0.7 + 1 ）%/2=0.85%，考虑到工厂模具制造的现有条件，模具制造公差取=/3。3.1.1型腔的径向尺寸的计算 =（+ 3/4）已知 = mm、 =0.85%、=0.22、=/3=0.07。所以 D = 。型腔的最小基本尺寸。 塑件的最大基本尺寸。塑件的平均收缩率 。塑件的允许公差制造公差，按塑件公差的1/31/6选取。3.1.2 型腔深度尺寸的计算 = （+ S 2/3）已知 =400.11所以 型腔深度尺寸为 = 型腔深度的最小基本尺寸 塑件高度的基本尺寸3.1.3凸模径向尺寸的计算 已知 所以 凸模的最大基本尺寸 塑件的最小基本尺寸3.1.4型芯径向尺寸的计算 已知 所以 型芯的最大基本尺寸塑件的最小基本尺寸3.1.5凸模高度尺寸计算已知 所以 凸模高度的最大尺寸塑件深度的最小尺寸3.1.6型芯的高度尺寸计算已知 所以 3.1.7型芯中心距或成型孔尺寸的计算已知 所以 3.2圆形型腔的壁厚计算3.2.1 型腔的强度及刚度要求，强度计算的条件是满足各种受力状态下的许用应力，刚度计算的条件则由于模具特殊性，可以从以下几方面加以考虑：3.2.1.1 要防止溢料。模具型腔的某些配合面当高压塑料熔体注入时，会产生足以溢料的间隙。为了使型腔不致因模具弹性变形而发生溢料，此时应根据不同塑料的最大不溢料间隙来确定其刚度条件。塑料尼龙66其允许间隙为。3.2.1.2 应保证塑件精度。塑件均有尺寸要求，尤其是精度要求高的小型塑件，这就要求模具型腔有很好的刚性，即塑料注入时不产生过大的弹性变形，最大弹性变形值可取塑件允许公差的1/5，常见中小型塑件公差为（非自由尺寸），因此允许弹性变形量为，可按塑件大小和精度等级选取。3.2.1.3要有利于脱模。当变形量大于塑件冷却值时，塑件的周边将被型腔紧紧包住而难以脱模，强制顶出则易使塑件划伤或损伤，因此型腔允许弹性变形量应小于塑件的收缩值。但是，一般说来塑料的收缩率较大，故多数情况下，当满足上述两项要求时已能满足本项要求。3.2.2 镶嵌式圆形型腔的计算3.2.2.1 刚度计算 已知 所以 许用变形量（mm）型腔内单位工作压力（）弹性模数（）型腔外半径（mm）型腔内半径（mm）泊桑比，取0.253.2.2.2 强度计算 已知 所以 许用应力 型腔内单位工作压力（）3.3塑件脱模机构设计3.3.1塑件的脱模机构也是模具设计中一个重要的环节，塑件成型后的取出完全是有模具的脱模机构来实现的。如果一个模具没有一个完善的脱模机构，则无法完成整个塑件的加工。根据该塑件的形状和尺寸，把该塑件成型后留于动模中，应利用注射机动模上的顶杆或液压活塞顶出制品。其顶出机构如图6所示。当注射完成后取出制件时，利用顶管顶出塑件。根据此脱模结构选择此种脱模结构是有利于简化模具结构，便于脱模，使模具结构更加简单，降低制造复杂程度。 3.3.2脱模力的计算 已知 所以 型芯或凸模被包紧部分的断面周长（） 被包紧部分的深度（） 由塑件收缩率产生的单位面积上的正压力，一般取 0.1 脱模斜度3.4拉料杆的选择根据设计要求，本塑件的顶出机构采用的是推管顶出，综合考虑各种拉料杆的作用和特点。本模具中采用型拉料杆，该型拉料杆适用于所有热塑性塑料。并且该拉料杆安装在顶出元件的固定板上，与顶出元件的运动是同步的，在顶出塑件的同时，顶出废料。其结构如装配图中21所示。第四章、模具加热与冷却系统的计算4.1 经过查询有关资料知，本塑件在注射成型时，需要的模温是100。因此，在注射成型前，需要对模具进行加热。以利于该塑件注射成型，但为了缩短成型周期，提高经济效益，在成型后需要对模具进行冷却。根据这些因素，可对模具开设加热和冷却系统。加热系统设计中，其形式有电加热 、蒸汽或过热水加热、煤气及天然气加热。综合考虑这几种加热形式的优点和缺点，对于本塑件的加热形式应采用过热水加热。因为蒸汽在模具内容易过早冷凝，而得不到及时排除，此时积聚冷凝水的地方温度偏低。电加热升温缓慢，并有加热后效现象，不能在模具中交替地加热和冷却。煤气和天然气加热模具，可充分利用我国能源，大力降低加热成本，但温度不易控制准确，劳动条件较差，而且煤气或天然气的燃烧产物还会造成空气污染。而用过热水加热就防止了蒸汽加热的缺陷，并且过热水加热还可以在不同机台上根据不同产品方便地调节温度，即在过热水中渗入温度较低的水或冷却水调温，这时模具与车间中央设备里的水温无关。4.2 冷却系统设计中，具有以下需要遵守的原则：4.2.1 在保证模具材料有足够的机械强度的前提下，冷却水道尽可能设置在靠近型腔（型芯）表面。4.2.2 在保证模具材料有足够的机械强度的前提下，冷却水道应安排得尽可能紧密。4.2.3 冷却水道的直径优先采用大于8mm，并且各个水道的直径应尽量相同，避免由于水道直径不同而造成的冷却液流速不均。4.2.4 对于中、大型模具，由于冷却水道很长，会造成较大的温度梯度变化，导致在冷却水道末端（出口处）温度上升很高，从而影响冷却效果。从均匀冷却的方案考虑，对冷却液在出，入口处的温差，一般希望控制在5以下，而精密成型模具、多型腔模具的出、入口温差则要控制在23以下，冷却水道长度在1.21.5m以下。4.2.5 冷却液在模具中的流速，以尽可能高一些为好，但就其流动状态来说以湍流为佳。4.2.6 制品较厚的部位应特别加强冷却。4.2.7 充分考虑所用的模具材料的热传导率。 冷却水道在模具中的位置如装配图00-08中所示。4.3 冷却时间的计算塑料在模具内的冷却时间，通常是指塑料熔体从充满型腔时起到可以开模取出塑件为止这一段时间，可以开模取出塑件的时间，常以塑件已充分固化，且具有一定的强度和刚度为准。 已知， 所以，6.25 式中 塑件所需冷却时间（）； 塑件壁厚（）； 塑件的热扩散率（）； 塑料熔体温度（）； 模具温度（）； 塑料的热变形温度（）。第五章、模具闭合高度的确定 5.1模具闭合高度的确定在支承板和固定零件的设计中，根据塑件的尺寸和相关文献资料以及注塑机的规格确定： 定模固定板（）： 动模固定板（）： 定 模 板（）： 动 模 板（）： 支 承 板（）： 推 板 ： 根据推出行程和推出机构的结构尺寸确定垫块 垫 块（）：因而模具的闭合高度为： 本模具的外形尺寸为，型注塑机模板最大安装尺寸为，故能满足模具的安装要求。 由上述计算模具的闭合高度，型注塑机所允许模具的最小高度为，最大高度为，即模具满足的安装条件。 经查资料显示型注塑机的最大开模行程，满足式顶出塑件要求。 经验证：型注塑机能满足要求。第六章、绘制模具总装图和非标准零件工作图 本模具的总装图如图00-08所示。非标准零件图如图（ 01、02、03、04、05、06 07 ）所示。 本模具的工作原理：模具安装在注塑机上，定模部分固定在注塑机的定模板上，动模固定在注塑机的动模板上。合模后，注塑机通过喷嘴将熔料经流道注入型腔，经保压，冷却后塑件成型。开模时动模部分随动模板一起运动渐渐将分型面打开，当分型面打开到时，动模运动停止，在注塑机顶出装置作用下，推动推管运动将塑件顶出。合模时，随着分型面的闭合，复位杆将对推管进行复位。模具装配时要达到到的技术要求如图所示。其技术标准是依据或者是所得。第七章、注塑模主要零件加工工艺规程的编制 7.1在此仅对上凹模镶块，下固定板的加工工艺进行分析。7.1.1上凹模镶块。上凹模镶块加工工艺过程见表7-1所示。 表7-1 上凹模镶块加工工艺过程序号工序名称工序内容1下料2热处理 退火至180200HBS3平磨磨凹模镶块上下两个平面，并保证上下平面与侧面的垂直度0.02mm4数控铣以图01所示上平面为基准铣型腔，直径，圆弧达到要求，深度到42 mm5钳研光型腔及浇口流道6热处理淬火至要求7平磨磨达到要求8成型磨磨到要求。9钳将本件压入上固定板10平磨与上固定板配磨，使本件与上固定板上下齐平，且是型腔深度达到要求11钳研型腔到微米，研浇口到微米7.1.2下固定板。固定板如图（ 06 ）所示，其加工工艺过程见表7-2。 表7-2 下固定板加工工艺过程序号工序名称工序内容1下料切割钢板至尺寸2刨刨六面至尺寸3热处理调质至尺寸4平磨磨六面至尺寸保证上下平面和侧面垂直，垂直度5钳1. 划线以侧面为基准划各孔位中心线；2. 钻穿线孔6铣翻面铣柱台；与上固定板配镜孔到要求；7钳与下垫板配合加工，钻螺纹底孔，并攻丝到要求；8铣铣四个长圆孔到要求结论 自从1932年德国人发明了世界上第一台塑料注射机开始，人们就已从事了塑料注射成型模具的研究和开发应用，至今已有60多年的历史。如今已进入用计算机辅助设计的阶段，但是塑料在注射中的流动状态在模具成型过程的变化情况，确定属于一项高分子流变学范畴。曾经有人这样形容塑料熔体进入模具中就像进入了神秘的“黑盒子”，看不见，摸不着，由于塑料本身的特性，目前要找到合适的理论公式来正确的描述它，是非常困难的。在我没有接触到这门课程的时候，我还怀疑过它的难易程度，通过此次塑料注射模设计，才使我对塑料注射模有了个全新的认识。以前，我对着一副模具图纸或一套模具形体。我总以为它的构成是模具设计者随意设计成的，是一件很简单的事情，不需要耗费什么精力的。可是，经过这次塑料注射模设计，我才意识到以前一直在犯这样一个错误。一套模具的设计从开始到结束都是根据现在市场需要所决定的。就此次整流罩塑料注射模设计来说，任何一个模具设计者不可能凭空想象就能做出整套模具的，还可以让它正常工作。一套模具的设计，除了选材外，还要根据塑件的材料，工艺性能以及尺寸精度等来确定设计那种模具，以及该模具适合于那种型号的注塑机。从这次模具设计来看，我的收获是不小的，至少它让我了解到模具设计所需要考虑的各种因素。就像绪论我所提到的一句话“塑料制品是目标，塑料注射模是实现目标的一种手段”。所以不能“孤立地为模具而只考虑模具”，应从系统工程角度出发，把塑料注射模作为塑料注射成型加工系统中的一个环节，这样在设计和制造塑料注射模时，就应把这个系统中的其它环节作为塑料注射模设计与制造的考虑因素。对于这次塑料注射模设计来说，取的什么成果不敢说，但是至少我对其设计的内容和步骤有了充分了认识，可以使我以后
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