接水盒注射成型工艺及模具设计-注塑模具【一模两腔】【版本2】【含5张CAD图纸+PDF图】
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一模两腔
版本2
接水盒
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接水盒注射成型工艺及模具设计摘 要： 此设计题目为一个冰箱的接水盒，此塑件在技术要求方面要求不高，所以模具设计的精度也不需要太高。通过对不同设计方案的对比。最终确定设计方案为：（1）分型面选在零件高度为5的地方。（2）模具设计为一模两腔式的制件布局。（3）模具浇口采直浇口，使模具容易分型。（4）模具的推件机构采用推杆推出。（5）模具的型芯和型腔都设计为整体式。由于设计能力有限，设计过程中有还存有许多不足之处：模具的选材、材料的利用率等，这些因素都影响模具整体的经济性。此方案不一定为最佳方案，但经过精确的计算和校核，此套模具能够加工出所需要的合格制件，再加上制件的精度要求不是很高，所以此模具可以投入生产使用。关键词：分型面，型腔布局，顶出机构I DESIGN PROCESS AND MOID INJECTION MOLDING WATER BOX ABSTRACT：This design topic is a box of collected water. The plastics are not requested very strict in technique .Based on different projects I choose the later project: First, the parting surface is choose at a high degree of 5mm .Second,there are two mold cavities in this mold .Third,the gate of mold choose pin-point gate ,for this the mold should have to increase one parting surface .Forth,the ejector equipments of the mold is choose ejector plate.Because my ability of design is limited ,the design still contains many places to be corrected ,such as choose the material of the mold 、the utilization of the material these factors will influence the economic of the mold .So this project is mot the best one,but after calculation and check figures accurately.This mold can make out qualified products and be used in factory.KEY WORDS: parting surface，ejector equipment，mold cavity目 录绪 论1第1章 零件结构工艺性分析31.1零件结构工艺性分析31.2零件材料性分析31.3塑件表面质量分析51.4塑件注塑工艺参数的分析5第2章 注塑模的结构设计72.1分型面的选择72.2模具型腔的排列方式82.3注塑机的初选82.4浇注系统设计92.5抽芯机构设计102.6斜销的设计112.7滑块与导滑槽设计152.8推出机构的设计162.9拉料杆的设计182.10导柱的设计182.11导套的设计192.12冷却水道的设计19第3章 模具设计的有关计算213.1模具安装的配合公差213.2型腔侧壁厚度和底板厚度计算223.3模具闭合高度的确定233.4注塑机的校核23第4章 模具的安装与调试244.1模具的安装244.2模具的调整244.3试模25总 结27致谢28参考文献29接水盒注射成型工艺及模具设计绪 论1、.国内方面： 模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具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。中国经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。近10年来，中国模具工业的一直以每年15%左右的增长速度快速发展。但与发达国家相比，中国模具工业无论在技术上，还是在管理上，都存在较大差距。特别在大型、精密、复杂、长寿命模具技术上，差距尤为明显。中国每年需要大量进口此类模具，在模具产品结构上，中低档模具相对过剩，市场竞争加剧价格偏低，降低了许多模具企业的效益。而中高档模具能力不足。模具的开发能力较弱，技术人才严重不足，科研开发和技术攻关投入少。 由于近年市场需求的强大拉动，中国模具工业高速发展，市场广阔，产销两旺。2003年我国模具产值达到450亿元人民币以上，约折合50多亿美元，按模具总量排名，中国紧随日本、美国其后，位居世界第三。 中国模具行业的现状： 模具是涵盖了各种用于金属和非金属成形的特殊装备，在我国被分为10大类、46小类。1996年至2002年间，中国模具制造业的产值年平均增长14%左右，2003年增长25%左右，广东、江苏、浙江、山东等模具发达地区的增长在25%以上。近两年，我国的模具技术有了很大的提高，生产的模具有些已接近或达到国际水平。2003年模具出口3.368亿美元，比上年增长在33.5%，形势喜人。 总的来看，我国技术含量低的模具已供过于求，市场利润空间狭小，而技术含量较高的中、高档模具还远不能适应国民经济发展的需要，精密、复杂的冲压模具和塑料模具、轿车覆盖件模具、电子接插件等电子产品模具等高档模具仍有很大一部分依靠进口。 近五年来，我国平均每年进口模具约11.2亿美元，2003年就进口了近13.7亿美元的模具，这还未包括随设备和生产线作为附件带进来的模具。 中国现有模具企业超过2万家，从业人数50多万人。中国的模具生产目前主要集中在华南和华东，大约占了全国模具制造业产值和销售额的三分之二，每年平均增长在20%左右。 2、国外方面： 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，模具进出口之比为3.71，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。 1接水盒注射成型工艺及模具设计第1章 零件结构工艺性分析1.1 零件结构工艺性分析图 1-1该塑件为接水盒，主要是用于用户在使用过程中不小心漏下的水，故其机械性能要求是一般的。从零件结构图上分析，零件大体形状成盒装，塑件厚度为5mm。由于零件外部侧壁上有一凹槽与脱模方向是垂直的，不能强制性脱模，此时应采用侧向抽芯的模具较合适。1.2 零件材料性分析由于塑件材料（ABS）为热塑性，零件的壁厚比较薄容易注塑成型。ABS是由（丙烯晴 - 丁二烯 - 苯乙烯）三元共聚物，具有较好的综合性能，每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料,ABS塑料是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体采用乳液、本体或悬浮聚合法生产，使其具有三种单体的优越性能和可模塑性，在一定的温度和压力下注射到模具型腔，产生流动变形，获得型腔形状，保压冷却后顶出成塑料产品。聚合物的分子一般呈链状结构，线型分子链和支链型分子认为是热塑性塑料，可反复加热冷却加工，而经过加热多个分子发生交联反应，连结成网状的体型分子结构的塑料通常是一此次性的，不能重复注射加工，也就是所说的热固性塑料。既然是链状结构，那塑料的在加工时收缩的方向也是跟聚合物的分子链在应力作用下取向性及冷却收缩有关，在流动方向上的收缩要比其垂直方向上的收缩多。产品收缩也同制品的形状、浇口、热胀冷缩、温度、保压时间及内应力等因素有关。通常书上提供的收缩率范围较广，在实际应用中所考虑的是产品的壁厚、结构及确定注塑时温度压力的大小和取向性。一般产品如果没有芯子支撑，收缩相应要大些。塑料注塑模具基本分为静模和动模。在注塑机的注射头一边的带浇口套的为静模，静模一般有浇口套、靠板、模板组成，简单模具（特别是静模没有芯子的模具）也可以不使用靠板，直接用厚一点的模板就可以了。浇口套一般为标准件，除非特殊原因，不建议取消。浇口套的使用有利于安装模具、更换方便，不用自己抛光。有些特殊模具浇口套可用钻出来或用锥度线割割成。部分模具必须静模脱模时，还得加上静模脱模机构。动模的结构一般为动模板、动模靠板、脱模机构以及模脚和装机固定板。脱模机构中除了脱料杆，还有回位杆，部分模具还要增加弹簧以实现例如自动脱模等功能。还有导柱、冷却水孔、流道等也是不可少的模具的基本结构。当然，斜导模具还有斜导盒、斜导柱等。当为一产品设计模具时，首先要设定模具的基本结构尺寸以备料，来加快模具制造的速度。复杂产品应先绘制好产品图，再定好模具的尺寸。现在的模具基本上要进行热处理，加高模具的硬度，提高模具使用寿命。在热处理前，先对模板进行初步加工：钻好导柱孔、回位孔（动模）、型腔孔、螺丝孔、浇口套孔（静模）、拉料孔（动模）、冷却水孔等，铣好流道、型腔，有些模具还应铣好斜导盒等。现在的普通精密模具的模板一般用Cr12、Cr12Mov和一些专业模具钢,Cr12等硬度不能太高，在HRC60度时经常开裂，模板的常用硬度一般为HRC55度左右。芯子的硬度可在HRC58以上。如果材料为3Cr2W8v，制造后再氮化处理表面硬度，硬度应为HRC58以上，氮化层应越厚越好。浇口直接关系到塑件的美观，浇口设计不好的话，容易产生缺陷。在没有任何阻挡的情况下很容易产生蛇型流。对于要求高的产品，还应设计溢流和排气。溢流处可以用顶杆，不要在模板上留有溢流飞边，才不至于影响模具寿命。ABS材料还具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。ABS的流动性介于PS与PC之间，其流动性与注射温度和压力都有关系，其中注射压力的影响稍大，因此成型时常采用较高的注射压力以降低熔体粘度，提高充模性能。ABS在升温时温度增加。所以成型压力高，塑件上的脱模斜度易较大，ABS易吸水，吸水率大约为0.2%-0.8%，对于本级别的ABS，加工前用烘箱以80-85烘2-4小时或用干燥料斗以80烘1-2小时。后用注塑成型来生产制件。无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度,3小时.宜取高料温,高模温,但料温易1.366mm,推杆直径校核满足要求。3.8.2推杆的固定形式及装配要求推杆是和固定板联接固定在一起的，其与推板的联接情况见下图3-8所示。图 3-82.9拉料杆的设计根据需要不但在主流道的末端，且在各流道的转向的位置，甚至在型腔的末端开幕设冷料穴。冷却穴应设置在熔体，流动方向的转折位置，并迎着上游的流体方向。由于模具采用的是推杆推出机构，应采用Z形的拉料杆。Z形的拉料杆的Z型部分伸到冷料井内，被料井中的凝料包围，如图3-9所示。动、定模打开时将主流道凝料拉向动模一侧，顶出行程中，推杆将塑件从主型芯上脱下的同时也将主流道凝料从Z型圆杆上脱下。这里应该注意，Z形拉料杆应安装在顶杆固定板上，而不是型芯固定板上。图 3-92.10导柱的设计导柱安装在动模一侧，因为主型芯在动模一侧，导柱与主型芯安装在同一侧，在合模时可起保护作用。此设计采用无肩阶梯导柱，在工作部分设有储油槽。这样可以储存润滑油延长润滑时间。导套安装孔可以和导柱安装孔采用同一尺寸，一次加工而成，保证了严格的同轴。导柱的形式如下图3-10采用标准导柱（GB/T 4169.4-1984）： 图3-10导柱的直径尺寸随模具分型面处模板外形尺寸而定，导柱的尺寸应能保保证位于动、定模两侧的型腔和型芯开始闭合前导柱已经进入导孔的长度不小于导柱直径。初选（d=16）。2.11导套的设计导向孔可以带有导套，也可以不带导套，带导套的导向孔用于生产批量大或导向精度高的模具。无论带导套或不带导套的导向孔，都不应设计为盲孔，盲孔会增加模具闭合时的阻力，并使模具不能紧密闭合。经分析零件，要求的精度不高产品的生产批量为大批量生产，所以可以不必设计导套，只设计一个和导柱匹配的导向孔即可。2.12冷却水道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1025mm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道路称为冷料水道。冷却水道一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处），其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的11.5倍，最终要保证冷料的体积小于冷料水道的体积，冷料水道有六种形式，常用的是端部为井字形和拉料杆的形式，具体要根据塑料性能合理选用。本模具中的冷却水道的具体位置和形状按实际执行，实际上只要将分流道顺向延长一段距离就行了。冷却水道的直径一般应优先采用大于8mm并且各个水道的直径应尽量相同，避免因水道直径不同而造成冷却液流速不均。故直径取10mm。第3章 模具设计的有关计算此设计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计算。3. 1 模具安装的配合公差 查表得ABS的平均收缩率为S=（0.40.7）%故平均收缩率为 Scp=（）%=0.55% 考虑到工厂模具制造的现有条件，具的制造公差取：/3 （-塑件的尺寸公差）。模具安装的配合公差是上述误差的总和即： 式中： -塑件的成型误差（mm） -塑件收缩率波动而引起的塑件尺寸误差（mm） -模具成型零件制造公差（mm） -模具成型零件最大磨损量（mm）表4-1成型零件尺寸计算型腔尺寸计算基本尺寸计算公式型腔尺寸备注656054.9225型芯尺寸计算5050253.2型腔侧壁厚度和底板厚度计算成型零部件的壁厚计算一般常用用于计算法和查表法，但计算法比较复杂且繁琐，而计算法结果却与经验数据比较接近，因此，在进行模具设计时，一般采用经验数据或查有关表格。塑料模具的侧壁和底壁厚度的计算是模具设计中经常遇到的问题。当前在生产中一般都是按照经验来决定，但是常常因估计不准而造成了模具的报废和材料的浪费。目前的常用计算方法有按强度条件计算和按照刚度条件计算两大类，但是实际的塑料模具却要、要求既不允许因刚度不足而发生明显的变化，甚至破坏，也不允许因刚度不足而发生过大变形。因此，要求对刚度和强度加以合理考虑。在注塑成型过程中，型腔所受到的力有塑料熔体的压力、合模时的压力、开模时的拉力等，其中最重要的是塑料熔体的压力。在塑料熔体的压力下，型腔将产生内应力而变形。如果型腔侧壁和底壁厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型腔材料的的许用应力时，型腔即发生强度破坏。与此同时，刚度不足则发生过大的弹性变形，从而产生溢料和影响塑件尺寸以及成型精度，也可能导致脱模困难。可见模具对强度和刚度都有要求。但是，理论分析和实践证明，模具对强度和刚度要求并非同时兼顾。特别是本次设计中，该塑件属于小尺寸型腔类型，刚度不足不是主要问题，应按强度条件计算，强度计算的条件是满足个中状态下的许用应力。为了防止在注射时由于高压的注射，型腔的一些配合面发生了弹性变形而产生间隙导致溢料，再根据了ABS材料允许的最大不溢料间隙0.05mm来确定刚度条件。再就是为了保证塑件的精度，要求型腔有很好的刚性，在注射时不会产生过大的弹性变形，一般允许弹性变形值根据经验取0.025-0.05mm。还有为了有利于脱模，型腔的允许弹性变形量应小于之间的收缩值。(2)型腔壁厚计算单型腔侧壁厚度的经验公式：（型腔压力）。带入数据最终算得型腔侧壁厚度=35mm。 底壁厚取：7mm3.3模具闭合高度的确定经查询有设计手册和塑件尺寸分析确定有关尺寸如下：定模座板：=30厚；型腔板厚：=45；推件板厚：=15；型芯固定板厚： =30；支承板厚：=25；塾块厚：=60动模座板厚：=30 。 因而模具的闭合高度： =30+45+15+30+25+60+30 =235而型注塑成型机的最大模具厚度, 最小模具厚度,满足安装要求：。模具闭合高度的校核满足要求。3.4注塑机的校核注射量的校核塑料制品的体积或是质量不能超过所选注塑机的一次最大注射量，一般注射机的额定注射量利用率控制在以下，用公式表示为： 制品的体积或质量； 注射几额定注射体积或质量。综上所述，塑件及浇注系统的总体积为远小于注塑机的理论注射量，将数据代入公式得：, 故满足要求。第4章 模具的安装与调试4.1 模具的安装4.1.1 定模的安装形式与联接定模的安装主要通过模具上的定位环与注塑机定模板上的定位孔配合对准定心，使定模痤板紧紧地贴在注射机的定模板上，然后利用螺钉、压板、塾块将定模部分安装、压紧、固定牢。4.1.2 动模的安装形式与联接动模的安装一般是在定模的安装后及时进行的，这是由于塑料注射模在使用安装前，定、动模常由导向装置对中闭合在一起存放的关系。使用时通过吊环等将整套模具吊起使定模先安装压紧后再调整注射机的动模板，使其与模具的动模座板底面贴合，其安装联接方法与定模的安装联接方法相似。4.2模具的调整4.2.1定、动模合模与开模距离的调整 不同型号和规格的注射机，具有不同的能满足模具闭合使在求的最大（）最小（）机床闭合距离。因此，为了使模具能安装到所用的注塑机上，模具的闭合高度（）必须在该注射机许可闭合距离之内： 符合如下关系式： 式中： 模具的闭合高度（） 注射机的最小闭合距离（） 注射机的最大闭合距离（）模具的外形尺寸为，而注塑成型机拉杆内间距为，故能满足安装要求。4.2.2顶出距离的调整顶出距离，又称脱模距离。通常等于模具型芯的高度。但必须为取出制件，注射机的开模行程，应大于取出制件所需的开模距离。顶出制件所需的开模行程与模具结构有关。此套模具采用的是：双分型面、点浇口、推件板脱模的三板模具。开模行程按下式计算： 式中： 型芯固定板与推件板之间的距离（）； 推件板与型腔之间的距离（）； 三板的流道分型距离，为取出浇注系统而留出空间（）。4.2.3浇口套位置的调整注射模具装在注射机上时，通常使用的定位方式借助浇口套凸台外圆与注射机定模板上的中心孔配合确定模具的正确位置。 喷嘴与浇口套的对应部分的配合：R=r+（0.10.2）D=d+(0.51)4.3试模确认升温后，合模时必须确认塑料的温度已上升至设定温度，再次确认没有漏水情况。确认管的所有温度，阀、水管接口的堵塞，或因排管失误引起的介质不流出，都应加以注意。升温途中必须尽量关闭模具，特别在设定温度时，如果在模具打开的状态下长时间放置的话，由于固定侧、可动侧产生温度差，有时造成模具不能关闭。合模力要设定所需的最低限度的设定压力。保压尽量小一些，标准是5%左右。当由于弹簧的反弹力而不能关闭模具时，必须尽量设定为最低，模具接触位置尽可能不要增加，因为有时会造成模具损坏。射出速度设定得低一些，（最大射出速度的2030%左右）。保压时间将保压设定为10%，保压时间设定为40秒。在保压时间中，由于射出时的惯性，有的成形机螺杆会前进。因为如果为样的话，会不明确真正的计量完成的位置。保压速度设定为0%为了保压工程中不让螺杆前进。总 结这次设计虽然是在学校中，但是也有工厂设计人员的那种体会。开始的时候不知从何处下着手去做，通过不停的查阅资料，从一些中借鉴例子，逐渐入了门，开始适应了。接下来就是按着正确定的思路去做了。通过毕业设计，明白了自己在以前的学习当中还存在很多不足之处，像模具的选材、材料的合理利用等地方还不能很好地把握。这次设计正如一面镜子使自己看到了自己的不足，有待于以后学习。但整个设计总体而言还是使自己真正了解了设计一套简单模具的过程，明白了设计过程中所应该注意到的一些步骤和所应该注意到的问题。这次设计使所学的专业知识得到了具体的练习，
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