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07
防尘盖
注塑
模具设计
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07防尘盖注塑模具设计,07,防尘盖,注塑,模具设计
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1 绪论1 .1 前言随着中国当前的经济形势的日趋好转，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下，中国的制造业也日趋蓬勃发展，而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏1。在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接“模具就是黄金”，可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。1.2课程设计的意义本次课程设计的主要任务是防尘盖的注塑模具设计，也就是设计一副注塑模具来生产防尘盖的塑件产品，以实现自动化提高产量。针对防尘盖的具体结构，通过此次设计，使我对模具设计有了较深的认识。同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准、期刊等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（浇注系统、成型零部件、导向部分、推出机构、排气系统、模温调节系统）有了一定的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。1.3主要内容翻阅指导老师所发放的任务书中详细的任务量，现总结本次设计主要容如下：(1) 完成防尘盖二维图绘制(2) 完成防尘盖模具装配图(3) 根据绘制的模具型芯型腔零件图(4) 编写规定字数说明书2 塑件工艺分析2.1 塑件分析本次模具课程设计的塑料产品是防尘盖，在开始模具设计之前需要对塑件的结构进行大致分析，在这个基础上才能设计出合适的模具方案，此类塑料产品属于壁厚均匀的壳体，最大直径为46mm，高为12mm，该塑件外形简单，体积较小，根据任务书数据绘制出塑件二维图如图2.1所示；图2.1塑件二维图2.2 材料性能分析2.2.1 PE的基本性能与成型特点1、PE(聚乙烯)树脂的熔融粘度对温度的敏感性较低（与其它无定型树脂不同）。PE的注射温度虽然比PS稍高，但不能像PS那样有宽松的升温范围，不能用盲目升温的办法来降低其粘度，可用增加螺杆转速或注射压力的办法来提高其流动性。一般加工温度在190-235为宜。2、PE不宜在高温料筒内停留时间过长（应小于30分钟），否则易分解发黄。1、密度：0.93-0.95g/cm2、比容：0.860.98 cm/g3、吸水率（24h）：0.40.7%4、收缩率：1.24.0%5、熔点：130160C6、弯曲强度：80MPE7、冲击强度：无缺口261KJ/m，缺口11 KJ/m2.2.2PE的注射成型工艺参数注塑机类型:螺杆式喷嘴形式:通用式料筒一区150170料筒二区180190料筒三区200210喷嘴温度180190模具温度5070注塑压60100保压4060注塑时间25保压时间510冷却时间515周期1530后处理红外线烘箱温度(70)时间(0.31)3 注射机的初选3.1 塑件的质量与体积 通过软件分析单个塑件体积 ：V=3mm；查有关资料可知PE的密度为0.95g/mm ：则单件塑件重量M2.85g。模具成型的塑料制品和流道凝料总质量应小于注射机的额定注射量的80%，浇注系统凝料体积的初步估计浇注系统的凝料在设计前是不能确定准确的数值的，但可以根据经验按照塑件体积的0.21来计算。因为初步拟定的型腔数为一模2腔所以总体积为：32+（32）0.2=7.2cm3 3.2注塑机的选型根据以上每一生产周期的注射量和锁模力的计算值，初选SZA-YY60卧式注射机，其主要参数参考相关文献5如表4-3所示。表4-3 SZA-YY60注射机技术参数项目参数项目参数理论注射容积/cm362最大模具厚度/mm300螺杆直径/cm35最小模具厚度/mm150注射行程/mm80锁模力/kN440喷嘴口直径/mm3注射压力138.5喷嘴球直径/mm12最大成型面积/cm2160 394 分型面的选择及型腔排列4.1 分型面的选择 在选择分型面的位置时候必须提前了解分型面的选取原则，在书上查阅到分型面的主要选择原则：1)分型面应选在塑件外形最大轮廓处;2)使塑件在开模后留在动模上;3)分型面的痕迹不影响塑件的外观4)浇注系统,特别是浇口能合理的安排;5)使推杆痕迹不露在塑件外观表面上;6)使塑件易于脱模。分析塑件结构特点，此类外壳体类零件，通常都选在塑件截面最大的部位，即产品底部。如果选择其他位置，会在外壳表面留下分型线的痕迹，这是对外观件儿绝对不允许的，所以选则塑件下表面为分型面是非常合理的，这样既能满足分型面最大横截面积原则，又能不影响外观，分型面位置如图所指位置的平面所示。图4.1 分型面位置4.2 确定型腔的排列方式在确定型腔数目的时候，既要分析塑料产品的结构，又要考虑到它的精度即体积大小，所以准备将型腔数目定为一模两腔，本塑件在注射时采用一模两腔。在考虑型腔的排布的时候既要考虑到浇注系统浇道平衡又要考虑到后期方便布置侧抽机构，决定采用一字型排布，型腔排布4.3标准模架的选用国内许多厂家的模架已经标准化，注塑模模架国家标准小型模具模板尺寸为BL560mm900mm；可以参考GB/T125561990塑料注射模中小型模架及其技术条件，由于塑料模具的蓬勃发展，现在全国各地的部分地区形成了统一的标准，对注射模进行分类的时候有很多种方法，在这里主要说的分类方式就是按照整体结构来进行的。(1) 单分型面注射模、(2) 双分型面注射模、(3) 带有活动成型零件的模、(4) 侧向分型抽芯注射模、(5) 定模带有推出机构的注射模、(6) 自动卸螺纹的注射模、本次模具设计的采用单分型面两板模结构图如图：选用基本型CI型，模板周界尺寸250350 mm定模座板厚： 25mm定模板厚： A=65mm动模板厚: B=60 mm垫块厚度: C=100 mm动模座板厚： 25mm排气缝隙厚度为1mm模具厚度：H模=276mm根据以上计算，所选模架型号为龙记模架CI型CI-2535A65B60C100.5 浇注系统的设计浇注系统是引导塑料熔体从注塑机喷嘴到模具型腔为止的一种完整的输送管道。它具有传质、传压和传热的功能，对塑件质量具有决定性影响。浇注系统由：主流道、分流道、浇口、冷料穴组成。对浇注系统进行总体设计时，一般应遵循如下原则：a. 了解塑料的成型性能b. 尽量避免或减少产生熔接痕c. 有利于型腔中气体的排出d. 防止型心的变形和嵌件的位移e. 尽量采用较短的流程充满型腔5.1 主流道设计 主流道指由注射机喷嘴出口起到分流道入口止的一段流道，它是塑料熔体首先经过的通道，且与注塑机喷嘴在同一轴线。主流道、定位圈等的各项参数与注射机的规格密切相关，根据模具主流道与喷嘴的关系如下 R = R0 + (12)mm d = d0 + (0.51)mm 设计手根据册查得 SZA-YY60型注射机喷嘴有关尺寸如下：喷嘴前端孔径：d0=3mm喷嘴前端球面半径：R012mm所以可知 R =14mm，d =4mm。主流道的锥角通常为26，过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气，过小的锥角使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大。由于主流道要与高温塑料及喷嘴接触，为了方便维修更换，所以模具的主流道部分通常设计成可拆卸更换的主流道衬套，即浇口套。 5.2分流道的设计分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道，分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态。翻阅注塑模具设计实用教程教材第2版170页查阅常用分流道断面尺寸推荐如表所示：表1流道断面尺寸推荐值塑料名称分流道断面直径mm塑料名称分流道断面直径 mmPE，AS 聚乙烯尼龙类聚甲醛丙烯酸抗冲击丙烯酸醋酸纤维素聚丙烯异质同晶体 4.89.5 1.69.5 1.69.5 3.510 810 812.5 510 510 810聚苯乙烯软聚氯乙烯硬聚氯乙烯聚氨酯热塑性聚酯聚苯醚聚砜离子聚合物聚苯硫醚 3.510 3.510 6.516 6.58.0 3.58.0 6.510 6.510 2.410 6.513分流道的截面形状常用的分流道截面形状有全圆形、梯形、半圆形、矩形和U字型等。本设计中由于塑件排布比较紧凑,且准备采用圆形，根据推荐值，直径定为6m， 在型腔排布时，一般两个塑件间距在25-40mm之间，这也间接决定了分流道的长度，分流道长度为30mm。分流道设计如下图所示： 分主流道截面形状5.3 浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。浇口大致分为五种：1 直接浇口2 侧浇口3 点浇口4 潜伏浇口5 耳形浇口分析塑件使用要求和对表面质量的要求不高，决定采用侧浇口。侧浇口如下图所示：测浇口5.4冷料井设计本设计采用带Z型拉料杆。由于拉料杆头部的侧凹将主流道凝料钩住，分模是即可将凝料从主流道中拉出。拉料杆的根部固定在推出板上，在推出塑件时，冷料也一同被推出，取产品时向拉料钩的侧向稍微许动，即可脱钩将塑件连同浇注系统凝料一道取下。5.5 排气系统的设计排气槽是为使模具型腔中的气体排出而在模具上开设的通气槽或通气孔。排气是注射模具设计中一个重要的问题。在注射成型过程中,熔体注入型腔时,必须将型腔中的空气和从熔体中溢出的挥发性气体顺利排出型腔。注射模常用的排气方式有以下几种:用分型面排气;用型腔和模板的配合间隙排气;用侧型芯运动间隙排气;利用推杆运动间隙排气;开设排气槽。本模具为中小型模具,且分型面适宜,可以利用、的方式来排气,不必再设计其他排气装置。6 成型零部件的设计与计算构成塑料模具模腔的零件统称为成型零部件。成型零部件有凸模和凹模，亦称作型芯和型腔，在塑料熔融体通过射速机注塑到型腔内时，对型腔产生巨大的压力和冲击，21所以成型零部件不但要具有一定的结构、尺寸、精度，还应当具有较大的强度、刚度，以减少成型零部件的损坏甚至报废，延长模具寿命。6.1 型腔的设计型腔是塑件外表面的部件，也叫凹模，按结构不同可以分为组合式型腔和整体式型腔，然而组合式型腔会在生产塑料制品的时候留下缝痕迹，影响塑料制品的外观质量，所以对于外观件产品不常采用，所以放弃组合式结构而采用整体式型腔是较为合理的选择.型腔结构如图所示型腔6.2 型芯设计型芯用于成型塑料的内表面，又称凸模。结构也分为整体式和组合式两种。本次型芯结构也像型腔一样采用整体式，型芯结构如图所示型芯6.3 成型零件工作尺寸的计算由于按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量计算型芯型腔的尺寸有一定的误差（因为模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨损量大多凭经验决定），这里就只考虑塑料的收缩率计算模具盛开零部件的工作尺寸。通过以下计算公式，我们分别求得各个尺寸。目前,模具工作部分尺寸主要使用两种方法来计算,一个被称为平均法,另一种方法称为公差带。平均收缩更小的部分一般使用平均法。PE材料收缩率从0.3%提高到0.7%,其平均收缩率= 0.5%,考虑到工厂的现有条件模具加工制造,模具制造公差选择z =/ 5。防尘盖零件是一个普通类塑料制品MT5。腔体类尺寸磨损后增大，芯体类磨损后减小。若磨损后尺寸增大,则公式为 若磨损后尺寸变小,则公式为 (1) 型腔径向尺寸的计算公式 ： 公式中 -塑件的径向尺寸； -塑件的平均收缩率； -塑件的尺寸公差； -型腔模具 (2) 型腔深度尺寸的计算公式 公式中 -塑件的径向高度； -塑件的平均收缩率； -塑件的尺寸公差； -型腔模具公差(3) 型芯径向尺寸的计算公式 ： 公式中 -塑件的径向尺寸； -塑件的平均收缩率； -塑件的尺寸公差； -模具公差 (4) 型芯深度尺寸的计算公式 公式中 -塑件的径向高度； -塑件的平均收缩率； -塑件的尺寸公差； -模具公差 7 模具冷却系统的设计7.1冷却系统冷却系统不参与直接成型工作，它的作用仅仅是降温，但降温在塑料模中是一个很重要的工作，因为在流体进入容器之后的自然降温过程很缓慢，冷却系统能够加速这个过程，在快速制冷的情况下成品能够更加完美地成型，这也是顺利生产的必要措施，除此之外，除了塑料模内部容器，外部的辅助系统几乎都不是耐高温的，如果长时间处于一种高温工作环境，那么这些系统的使用寿命就会变得很短，为了防止这种情况出现，冷却系统的合理化设置是必须的。7.2 冷却系统的设计原则（1）为了保持冷却时的平衡，我们需要将定模和动模在冷却时分开进行。（2）确定的孔径大小以及位置的确定，普通的灌流器外座壁如果越厚，所形成的水流管道的孔径就要越大。（3）如果冷却水孔的数量增多，就会使得模具内部的温度的梯度减小，目的是为了让灌流器外座的冷却均匀。（4）模板和镶件之间形成的交界面是可以让冷却通道通过的，但是镶件与镶件之间形成的交界面是不可以通过的，这样做是为了不漏水。（5）浇注口的位置应该使得冷却的力度加强。（6）应降低进水与出水的温差。7.3冷却系统的简单计算7.3.1 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量W(1) 取注射周期t =t注+t冷+t脱=2.2+2.9+5.8=10.9s，则每小时注射次数为：N=330次7.3.2 确定单位质量的计时器底盖在凝固时所放出的热量(1) PE的单位热流量QS的值的范围在（310410）KJ/kg，可取QS=360KJ/kg(2) 计算冷却水的冷却流量qV设冷却水道入口的水温为2=22出口水温为1=25模具温度取60取水的密度=1000kg/m3 水的比热容c=4.187kJ/（kg.）(3) 确定冷却水路的直径d为使冷却水处于瑞流状态，取模具冷却水孔的直径d=6mm。(5) 冷却管壁与水交界面的膜转热系数平均水温为23.5时，查表12-45得=6.72(6)计算冷却水通道的导热总面积(7)计算模具冷却水管的总长度(8)设冷却水路根数为，设每条水路的长度为=102mm根据查询模具相关资料教材注塑模具设计实用教程第2版209页与经验得到冷却水道直径为6毫米。由水道排列满足冷却系统的设计原则，水管中心距在孔径的35倍，距离型腔表面是孔径的12倍，并且考虑到管子的壁厚和各个零件是否干涉的情况，最终水道分上下模仁。冷却水道结构如图所示冷却系统8 脱模机构的设计8.1 脱模机构在注射成型的每个循环中，都必须使塑件从模具型腔中或型芯上脱出，模具中这种脱出型件的机构称为推出机构（或脱模机构）。在设计塑件的推出机构的时候以下原则是不可忽视的。 (1)推出机构应近尽量设置在动模一侧。(2)保证塑件不因推出而变形损坏。(3)机构简单,动作可靠。(4)良好的塑件外观。(5)合模时的准确复位。8.2脱模力的计算冷却成型的塑件从模具型芯推出所需的力称为脱模力。其设计计算如下（Q）： 其中 -凸模在模具中被包的截面周长长度（cm）; -摩擦系数取； -脱模斜度； -被包处的高度尺寸大小（cm）; -塑件收缩单位面积上正压力，通常情况下可以取为8.0-12MPa； Q=7610.810（0.1cos1-sin1）=820.8 N 8.2脱模机构的选择常见的推出机构有推杆，推管，推板和推块，各个推出机构都有自己适合推出的产品结构。比如大型深腔薄壁类的产品适合推板推出，细长螺柱孔、圆筒形和环形制品适合推管推出，所以在选择推出结构的时候，首先要分析塑件的结构，塑件是壳类产品，里面结构不复杂，有足够的空间布置顶杆。本次设计的推出机构是采用推杆顶出塑件。 8.3 脱模机构的布置 为能使能够顺利顶出塑件，达到良好的退出效果。推出机构的合理分布必不可少，将5根顶杆分布如图所示，在依靠顶杆共同作用下顺利的顶出塑件。 顶杆布置8.4 推杆复位装置推出机构用可用多种方式复位，如弹簧复位，强制回位和回针复位，一般模具设计追求安全可靠，同时采用这三种方法。复位杆应对称布置，长取24根，长度与推杆相同。弹簧复位是一种简单复位方法，它具有先行复位功能，数跟弹簧装在动模板与推板之间，推出塑件时弹簧被压缩，当注射机的顶杆后退，弹簧即将推板推回。强制回位是有一根强制回位杆分别连接顶针固定板和注塑机的液压系统上，和模前由液压系统强制回位，回针是在分模面上有四根回位针，其固定在顶针固定板上，和模时先是回针和模面接触把顶针强制带回，避免顶针碰花模仁。其结构如下图所示复位结构9导向机构的设计9.1 导向、定位机构的主要功能导向机构是保证塑料注射模具的动模与定模合模时正确定位和导向的重要零件，通常采用导柱导向，主要零件包括导柱和导套。其具体作用有：（1）定位作用；（2）导向作用；（3）承载作用；（4）保持运动平稳作用；（5）锥面定位机构作用。9.2导向结构的总体设计（1） 导向零部件在进行分布的时候，是合理进行的，在这个模具的周围，还有在靠近边上的地方，它的中心点到这个模具的边上的距离都是可以满足需要的，这样一来模具的强度就达到要求了，避免有导柱还有导套在压入的时候出现形状的改变。（2） 按照模具的外部形状，还有具体的尺寸，一个模具配备的导柱有两个到四个。假如模具对于凹模还有凸模都有方位的一些需求的时候，那么使用的导柱直径都是不一样的，也可以是导柱的直径都是一样的，不过这两个导柱在安装的时候位置要错开来才可以。（3） 因为塑料产品一般都是在公模上面的，所以说要想产品脱离模具的时候便利一点，通常都是将导柱装在母模的上面。（4） 承屑槽应该安置在导柱还有导套的分型面的地面（5） 导柱的轴线应该跟导套的轴线，还有导向孔的轴线都是平行的。（6） 模具合起来的时候，要确保导向零部件先碰起来，防止公模首先到模腔的里面去，会将生产的零部件破坏。9.3导柱导套的设计常用的合模导向机构主要有两种形式，导柱导向和锥面定位，23本文注塑模具选用导柱导向机构，由于动、定模尺寸较大。本次导向结构采用常规的导柱导套。导柱的结构形式有两种：一种为单节式导柱，另一种为台阶式导柱。小型模具采用单节式导柱，大型模具采用台阶式导柱8。在导柱的工作部分上开设油槽，可以改善导向条件，减少摩擦,故导柱采用加油槽的阶梯式导柱。由于导柱已选定，由塑料模具设计与制造可查得与之相配的导套。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，采用带头导套形式。采用四个导柱作为导向，导柱导套材料选用GCr15，具有一定强度和耐磨性，4个导柱分布在四个角上，呈对称分布，其导向更为平稳，满足其使用性能要求。导柱与导套的配用如图4-9所示：导柱导套 10注射机参数的校核10.1 锁模力的校核由于塑料投影面积规则，通过三维软件分析获得投影面积=1696mm2。流道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积在模具设计前是个未知数，根据多型腔模的统计分析，大致是每个塑件在分型面上的投影面积的0.20.5倍,因此可用来进行估算，所以，=+=+0.35=3985.6mm2根据塑料模具设计师指南7表15.2-1常用塑料模腔平均压力可知一般制品平均压力为45；所以，锁模力=3985.645=179。查塑料模具设计向导9表13.1知， SZA-YY60型注射机最大锁模力F=440KN，而=179kN，故能满足。所以所选注塑机的锁模力符合要求。 10.2模具厚度的校核模具的厚度（闭合高度）必须满足下式： HminHmHmax注：Hm所设计的模具厚度，mm Hmin注塑机允许的最小模具厚度，mm Hmax注塑机允许的最大模具厚度，mm所允许的最小模具厚度Hmin=150m；所允许的最大模具厚度Hmax=300mm；即模具满足Hmin276mmHmax的安装条件。10.3开模行程的校核开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。经查资料注射机的最大开模行程300mm。 SH1+ H2+(510)mm=12+98+10 =120mm，其中H1为塑件脱模距离：H2凝料长度；满足要求。11 结论通过近一周的课程设计,我受益匪浅,在做课程设计的过程中,动手能力大为提高。经过这次课程设计,达到了预期的设计目的。在设计的过程中,首先对电话听筒盖的结构和成型工艺进行充分的分析,了解其整个成型过程,为模具设计提供参考数据,保证模具结构设计的合理性。塑件的材料可以有几种,在选择注射机时要充分考虑各种材料的特性,所以此设计中所选用的注射机对PE材料的比较适用。接着确定型腔的数量和分型面,针对本塑件设计成型零件的型腔和型芯,确定合理的浇注系统。然后设计模具的合模导向机构和推出机构。因为塑件结构性,所以在设计推出机构时,要保证不损害塑件的形状,并且能够使塑件顺利从动模型腔中脱出,保证塑件的成型,最后完成整个模具的设计。在设计实践中,更好的把专业课和实际以及软件应用结合起来,真正把专业课学好,巩固了所学的知识。为灵活运用所学的知识来解决生产的实际问题做好准备,为以后尽快适应工作打下坚实的基础。我们即将迈入社会,机遇和挑战无处不在。只要牢固掌握必备的专业知识和技能,在工作时会运用所学的知识,用发展的眼光去分析问题和解决问题,就会有所成,回报老师,回报学校,回报社会。致谢参考文献参考文献致谢1塑料成型工艺与模具设计M.钱泉森主编北京人民邮电出版社，2006年2塑料模具设计与制造实训教程M张景黎主编北京：化学工业出版社，2009.9 3塑料模具设计手册M谭雪松主编.北京：人民邮电出版社，2007.11 4模具设计与制造简明手册（第二版）M冯炳尧、韩泰荣、蒋文森编上海科学技术出版社，2008.8 5 完全精通Pro/ENGINEER野火5.0中文版模具设计高级应用M.林清安主编. 北京: 电子工业出版社， 2011.126注塑模设计要点与图例许鹤
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