塑料模具的论文

1、塑料模具毕业论文1.1 课题背景模具是工业生产的根底工艺装备,以其生产制件所表现的高精度、高复杂程度、 高一致性、高生产效率和低耗能耗材,越来越引起国民经济各产业部门的重视.国外 将模具比喻为“工业之母、“金钥匙、“进入富裕社会的原动力.日、美等工业发 达国家模具的产值早已超过了机床工业的产值. 模具技术已成为衡量一个国家产品制 造水平的重要标志之一.模具技术是精密成形技术中的一项关键技术.模具既直接为 高新技术产业化效劳,又大量采用高新技术,如 CAD/CAE/CAM ,新工艺、新材料, 各类先进制造技术及装备等,模具工业已成为高新技术产业的重要组成局部.由于模 具在各行业中应用日益广泛,我

2、国模具总量又供不应求,因此模具已成为许多工业产 品开展的“瓶颈.日前,我国模具行业的生产企业和职工总数在世界上的排名已跃居第一,生产销量排名世界第三.但是,由于创新水平弱,行业关键技术难以突破,使得我国模具行 业长期以来面临着 低端竞争、高端进口 的为难局面.据了解,在我国目前的模具企 业中,产值过亿的企业只有 20多家,中型企业几十家,其余都是小型企业,多数只 有几十名职工,百十万元产值,很多企业依然采用传统的作坊式的治理方式.技术水 平落后,生产效率低,这使得我国几乎所有的模具企业都只能生产中低档的模具产品, 而高中档产品只能大量进口.2022年,由美国次债危机引发的国际金融危机并没有随着

3、各国政府救市方案的 实施而缓解,反而开始扩散到实体经济,并逐渐蔓延到世界的各个角落、各个行业, 并有可能进而向经济危机转化.受全球金融危机的影响,中国经济出现了增速放缓的 现象,加上本钱上升、效益下滑等因素,已影响到局部企业的投资意愿和水平,进而 对消费增长构成制约.1.2 我国塑料模具的开展现状装备制造业在2022年的迅速开展,尤其是汽车和电子电器产品的高速增长,为 模具工业的开展营造了良好的市场环境.虽然统计数据尚未出来,但根据产需两旺、 持续高速运行的开展态势分析,模具行业 2022年的开展速度要高于上年的18%可 望到达20%；上.预计我国模具产品全年销售额可超过 860亿元,其中模具

4、出口增幅 有望超过25%到达13亿美元.除了开展速度继续提升外,我国模具行业在 2022年还呈现出三大亮点：一是模具向大型、精密、复杂方向开展成果突出,如已生产出了单套重量到达100吨的巨型模具及型腔精度到达0.5 pm的超精模具和能与2500次/分高速冲床相 匹配的精密多工位级进模等；模具专业化和标准化程度得到进一步提升； 行业结构进 一步改善,如产品结构和进出口结构正在不断趋向合理化等, 行业正在形成一个以数 字化和信息化为主要内容的技术改造热潮,开展后劲充足等.二是行业骨干队伍正快速形成,集群式生产方式得到进一步开展,劳动生产率不 断提升.继2022年之后,全国的模具城得到了进一步开展.

5、模具城的产出要比上年 增长25犯上.模具行业全员劳动生产率比上年有 10犯上的提升.三是国际合作进一步开展,中国模具正在加速融入世界,因而也为中国模具今后 的进一步开展创造了更为有利的条件. 无论是出展出访还是来展来访,中国模具行业 2022年国际合作方面的活动都要比往年更丰富,参与的企业数和人数更多,成效更 加显著.在中国模具工业2022年可喜的开展中也有隐忧.隐忧之一是生产模具的原材料、人工等本钱费用不断上涨,2022年又比上年涨了 20%E右,致使模具企业利润空间进一步受挤压,利润率进一步下降,有些企业已 出现亏损,显得难以为继.隐忧之二是模具人才,特别是高技能、高水平人才全行业缺乏,这

6、已制约了模具 行业的进一步开展.由于总数量的供不应求,高层次人才的正常流动现在已变得有一 些不正常了,用人单位的用人本钱也显著增加.同时,人才素质也亟待提升.隐忧之三是在模具行业国内外市场前景良好和现有企业大多利好的情况下,模具行业固定资产投入年复一年不断攀升, 尤其是外资和民间投资更为踊跃投入, 致使某 些领域已呈饱和之势和低水平的重复.大量投资的结果虽然对促进模具工业的开展有 好处,但也预示着企业今后的竞争更为剧烈.隐忧之四是中国模具行业总体创新水平薄弱, 综合水平仍比国外先进水平落后许 多,这对今后开展非常不利.总体落后的主要表现是我国模具在结构、精度、效能、 寿命及生产周期等方面以及从

7、业人员综合素质与水平和全员劳动生产率等方面与国 际先进水平相比有着较大差距.业内普遍认为,在国家宏观调控下,国民经济开展仍将保持高速增长,国内外模 具市场继续看好.1.3 我国塑料模具的主要开展方向模具方面,中国经济的持续高速开展,为模具工业的开展提供了广阔的空间. 模 具行业在今后的开展中,首先要更加注意其产品结构的战略性调整, 使结构复杂、精 密度高的高档模具得到更快的开展.我们的模具行业要紧紧地跟着市场的需求来发 展.没有产品的需求、产品的更新换代,就没有模具行业的技术进步,也就没有模具 产品的上规模、上档次.模具技术水平的上下,在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发水平.在塑

8、料模工业开展上,我国今后可能将扶植以下的开展方向：1、提升大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例.这是由于塑料 模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而开展的一模多 腔所致.2、在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CA技术.CAD/CA瞰术已开展 成为一项比拟成熟的共性技术,近年来模具CAD/CAMfc术的硬件与软件价格已降低到 中小企业普遍可以接受的程度,为其进一步普及创造了良好的条件；基于网络的 CAD/CAM/CAE体化系统结构初见端倪,其将解决传统混合型CAD/CA陈统无法满足 实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CA顺件的智能化程度将逐

9、步提升.3、推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术.采用热流道 技术的模具可提升制件的生产率和质量,并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能 源,所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革.制订热流道元器件的国家标准, 积极生产价廉高质量的元器件,是开展热流道模具的关键.气体辅助注射成型可在保 证产品质量的前提下,大幅度降低本钱.4、提升塑料模标准化水平和标准件的使用率.我国模具标准件水平和模具标准 化程度仍较低,与国外差距甚大,在一定程度上制约着我国模具工业的开展,为提升模具质量和降低模具制造本钱,模具标准件的应用要大力推广.5、研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程.采用三坐标

10、测量仪或三坐标扫 描仪实现逆向工程是塑料模 CAD/CAMJ关键技术之一.研究和应用多样、调整、廉价 的检测设备是实现逆向工程的必要前提.2塑料接线盒盒体注塑模具设计2.1 塑件工艺性分析2.1.1 塑料产品的分析塑件如图1所示,该塑件是接线盒盒体,主要用于 线和 机的连接, 使电话机保持畅通的连接.在此塑件中保持 线相接的主要是两个铜制嵌件,如图 2 所示,嵌件上有两个螺钉的螺纹孔, 线和 线可以用螺钉固定,利用嵌件的导 电性进行连接.制件的中间有一个 M14X2勺螺纹孔,主要是和接线盒盒盖进行连接.接线盒两侧是进线处,用来引接 线.整个塑件尺寸较小,结构较为简单、壁厚均匀,要求大批量生产,

11、材料选用 ABS材料！ AES图1帮胖图利用I-DEAS软件,根据零件图纸绘制出三维图形,如图 出所示：3 图中螺纹结构未画图3塑件三维图利用I-DEAS软件中的三转二功能,将上图的3D塑件转成相应的轴测图,如图4所示:52.1.2 塑件材料的性能分析塑件材料选用ABS ABS塑料的化学名称为丙烯月青-丁二烯-苯乙烯共聚物, 比重：1.05g/cm 3,成型收缩率:0.30.7%.ABS树脂是目前产量最大,应用最广 泛的聚合物.ABS工程塑料具有优良的综合性能,有极好的冲击强度、尺寸稳定 性好、电性能,成型加工和机械加工较好.其成型温度：200240C,枯燥条件：8090 C,工作温度：50

12、70 C,主要特点有综合性能较好 ,冲击强度较高,化学稳定性.经查资料ABS塑料的注射成型工艺典型值如下表：ABS塑料的注射成型工艺典型值料筒温度/ C :前段210250中段200240后段180220喷嘴温度/ C： 160165模具温度/ C:5080注射压力/MPa:70100保压压力/MPa： 6080保压时间/s : 1530冷却时间/s : 1530注塑机类型：螺杆式喷嘴形式：直逋式2.1.3 塑件的结构和尺寸精度及外表质量分析从零件图上可以看出,零件尺寸未标注公差,有螺纹结构,塑料螺纹在成型过 程中,由于螺距容易变化,因此,一般塑料螺纹的螺距不应小于0.7mm注射成型螺纹直径不

13、得小于2mm为增加塑件螺纹的强度,预防最外圈螺纹可能产生的崩裂或变 形,应使其始末端不得忽然开始和结束, 须留有一定的过渡段,经查手册塑件内螺纹 的详细结构如图5所示；塑件外表质量无特殊要求,一般注塑可到达要求.整个塑件 尺寸较小,结构较为简单、壁厚均匀,塑件的材料为ABS,查相关资料ABS塑件未标注公差的尺寸按MT5a标注；塑件内有铜制嵌件,嵌件的位置在模具中的放置实现容01La35014图5塑件内螺纹的具体结构为了克服塑料冷却收缩紧紧包裹于型芯或其它凸起局部便于从成型零件上顺利脱出塑件,须在塑件内外外表沿脱模方向设计有足够的斜度,塑件的斜度大小与塑料的收缩率、塑件的形状、结构、壁厚、深度及

14、成型工艺条件都有一定的关系.当模具 的型腔较浅时,也可不加脱模斜度.2.2 注塑模分型面确实定2.2.1 型腔数目确实定型腔数目确实定,应根据塑件的几何形状及尺寸、质量要求、批量大小、交货期 长短、注射机水平、模具本钱等要求来综合考虑.由于注塑机型号还未选择,就根据 几何形状及尺寸、质量要求、批量大小等因素确定型腔数目.分析：由于塑件最大轮廓尺寸为 58mm属于小型零件,而且塑件中有螺纹结构, 型腔数目过多会增加模具结构的复杂性,而假设采用单型腔模的结构,不能满足大批量生产的要求,所以采用一出二的方案,即两个型腔.2.2.2 型腔的布局多型腔的总体布局可分为平衡式和非平衡式,由于型腔数目为2,

15、所以很显然采用平衡式的布局,如图6所示：图6型腔的布局图7型腔的布局三维图2.2.3 分型面的设计在塑料注射模制造过程中,会遇到分型面确定的问题,不同塑件的分型面选择是 有区别的,受到许多因素的制约.在选择分型面时应抓住主要矛盾,放弃次要因素. 有些塑件的分型面的选择简单明确并且唯一；有些塑件那么有许多方案可供选择.针对 本次毕业设计,可按以下原那么来确定：保证塑料制品能够脱模、使塑件外形美观、使 分型面容易加工、使塑件留在动模内.综上所述,选择注射模分型面影响的因素很多, 根本要求是顺利脱模,保证塑件 技术要求,模具结构简单制造容易.中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

16、问题采取其他举措弥补, 以选择接近理想的分型面.因此,本次设计选 择的分型面如图8 红线为分型面的位置所示：图8塑件分型面2.3 初选注射成型设备型号注塑机是生产热塑性塑料制件的主要设备,按其外形可分为立式、卧式、角式三 种.应用较多的是卧式注塑机,各种注塑机尽管外形不同,但根本上都是由合模锁模 系统与注射系统组成.注塑机的主要参数应包括注射、合模、综合性能等三个方面.注塑加工时所需注 射压力与塑件品种、塑件的形状及尺寸、注塑机类型、喷嘴及模具流道阻力等因素有 关.选择的注塑机的注射压力必须大于成型制品所需的注射压力nV塑件V浇注V额定 根据注塑机的额定注射量选择注塑机型号,注射机的额定注射量

17、应满足:0.8式中V额定一一注射机额定注射量cm3;V塑件单个塑件的容量cm3;V浇注浇注系统凝料的容量cm3;n 一 一型腔个数.在I-DEAS中求的单个塑料制品的体积约为 10561.1mm3,取11cm3,型腔个数 为2,由于该塑件中有螺纹结构,所以成型该塑件的模具应具有脱螺纹机构,从而使 得冷料穴的空间相对与其他无脱螺纹装置的要大,因此预估浇注系统凝料及冷料体积为塑件体积的50%.nV 塑件 V 浇注=2 11 °.5 11 =34.375 cm30.80.8即所选用的注塑机额定注射量至少要大于等于34.375cm3.根据注塑量可选用XS-Z-60,但由于其注射方式是柱塞式,

18、不符合ABS塑料的成型注射工艺一一螺杆式,因此另选注塑机型号为XS-ZY-125,该注射机的主要参数如F锁模下表：额定注射量：125 cm3注射行程：115mm注塑压力：120MPa最大装模厚：300mm注射时间：1.6s取大成型回积：320 cm取大成型回积：320 cm锁模力：900KN喷嘴孔直径：4 mm动定模固定板尺寸：425X 458mm喷嘴圆弧半径：12mm最小装模厚：200mm最大开模行程：300mm顶出行程:0110 mmXS-ZY-125型号注塑机的技术参数校核所选注塑机的锁模力:A P式中F锁模一一注射机额定锁模力,N;A一一塑料与浇注系统在分型面上的投影面积,mm2P-一

19、型腔内塑料熔体的压力,其大小一般为注射压力的80%,MPa, ABS的注射压力为70100 MPa,所以P取80MPa.2A r2 X 2.5=3.14 X 58 X 2.5=6601.85 mm22AX P=6601.85X 80=529968N 530KNF 锁模 900 KN A P 530KN所以所选注塑机的锁模力满足要求.2.4普通浇注系统的设计2.4.1主流道设计主流道是一端与注射机喷嘴相接触,另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动 通道.主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触,属易损件,对材料要求较严,因而 模具主流道局部常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式,以便有效的选用优质钢材单

20、图9主流道的形状结构1主流道设计成圆锥形,其锥角常取 2 4 ,流动差的塑料可取3 6 , 流道壁外表粗糙度取Ra0.63 m,且加工时应沿流道轴抛光.2主流道始端球面凹坑半径 R2比注塑机喷嘴球半径 R大1 2 mm球面凹坑 深度3 5 mm主流道始端入口直径 d 2比注塑机喷嘴直径大 0.5 1 mm 一般 d2 =2.5 5mm.3主流道末端呈圆角过渡,圆角半径r=13mm.4主流道长度L宜小于60mmM圭,最长不宜超过95mm5主流道常开设在可拆卸的主流道衬套上；不同主流道衬套的结构与装配 形式如图10所示,其材料常用T8A或T10A,热处理淬火硬度5055HRC.a)c)d)b)图1

21、0主流道衬套的结构与装配形式本次毕业设计中采用图10中c的结构形式,主流道衬套在模具上的固定应 考虑到与定位环或定位圈的配合.定位环的作用是保证主流道中央与注塑机 喷嘴中央一致,实现快速装模、调模,预防注塑机喷嘴受损及熔料注射时产生溢 料、漏料等现象.定位圈与主流道衬套的配合为 H9/f9 ,如图12所示.结合以上原那么,确定主流道相关尺寸 R2=14mnX注塑机喷口f圆弧半径12mm, d2 =4.5mm注塑机口嘴直径4mm,圆角半径r=1mm球面凹坑深度取3mm其余尺寸查手册,结构如图11所示:图11 浇口套图12定位圈与主流道衬套的配合2.4.2分流道的设计分流道是指主流道末端与浇口之间

22、这一段塑料熔体的流动通道.它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前,通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态 的过渡段.因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态,并在流动过程中压力损失尽可能小,能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔.1为了便于加工及凝料脱模,分流道大多设置在分型面上,分流道截面形状一般为圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等,如图13所示.在流道设计中要减少在 流道内的压力损失,那么希望流道的截面积大；要减少传热损失,有希望流道的外表积 小,因此可用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率, 该比值大那么流道的效率图13 常见的分流道截面形状2分流道的截面尺寸根据实践

23、经验,局部塑料的分流道圆形直径推荐尺寸如下表:10局部塑料的分流道直径经验值塑料名称分流道直径/mm塑料名称分流道直径/mmPE、PA1.610PPO、PSU、PUR6.410POM、SPVC、PS3.210PMMA7.510PC、PP、ABS、AS、CA4.810耐冲击PMMA、HPVC8.016对于非圆形流道,由上表中查得的数值 D作为当量直径来确定其截面尺寸.假设 采用U形截面,那么Hi=0.513D,斜度 =510 ;假设采用梯形截面,那么B=1.307D, H=0.817D,侧面斜度 =510 .由于塑件的材料是 ABS,所以其圆形分流道直径取 4.810mm,假设采用梯形截 面,那

24、么相关尺寸为 B=1.307D=6.2713.07mm, H=0.817D=4.18088.17mm.为了力口 工方便,采用矩形截面,由于矩形截面的尺寸无固定公式, 又由于矩形与梯形的形状 类似,所以在此套用梯形截面尺寸的计算公式,计算后取矩形截面的长为6mm,宽为 4mm.(3)分流道的外表粗糙度分流道内外表粗糙度并不要求很低,保持适当的粗糙程度有利于接触流道表壁的 冷凝塑料皮层的形成并可靠固定,从而有利于减少热量损失、保持塑料熔体理想的熔 融质量与流动状态.通常分流道内外表粗糙度常取Ra0.8 m,当分流道截面尺寸较大时可采用Ra 1.6 m o(4)分流道与浇口的连接在分流道与浇口的连接

25、处应逐渐光滑过渡,如图14椭圆框内所示.图14分流道与浇口的连接处2.4.3浇口的设计浇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局部,浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响 很大,本次设计采用侧浇口.侧浇口国外称为标准浇口.侧浇口 一般开设在分型面上,塑料熔体从内侧或外侧 充填模具型腔,具截面形状多为矩形(扁槽),改变浇口的宽度与厚度可以调节熔体 的剪切速率及浇口的冻结时间. 这类浇口可以根据塑件的形状特征选择其位置,加工和修整方便,因此它是应用较广泛的一种浇口形式, 普遍用于中小型塑件的多型腔模11具,且对各种塑料的成型适应性均较

26、强图15侧浇口形式图15中,图a为分流道、浇口与塑件在分型面同一侧的形式；图b为分流道和浇口与塑件在分型面两侧的形式, 浇口搭接在塑件上；图c为分流道和浇口与塑件在 分型面两侧的形式,浇口搭接在分流道上.有搭接形式的侧浇口是塑件端面进料的侧 浇口.设计时选择侧向进料还是端面进料,要根据塑件的使用要求而定.侧浇口尺寸计算的经验公式如下：一 0.6 0.9、Ab=30t= 0.6 0.9式中b侧浇口的宽度,mm；A塑件的外侧外表积,mm2t侧浇口的厚度,mm；浇口处塑件的壁厚,mm.本次毕业设计中,由于塑件结构特殊,考虑到塑件的成型工艺,采用如图b所示的浇口形式,即分流道和浇口与塑件在分型面两侧的

27、形式, 浇口搭接在塑件上.利 用I-DEAS软件中的测量功能,查的塑件的外侧外表积为 A=4688.03mm2 ,塑件的平1 2 3 一一均壁厚t=-=2mm,浇口处塑件的壁厚为2mm,所以,0.6 0.9A 0.6 - 0.9 4688.03b= 1.37 2.05mm , 取 2mm.3030t= 0.6 - 0.9= 0.6 0.9 X 2=1.2 1.8 mm,取 1.5mm.b211= 0.6 - 0.9- = 0.6 - 0.9 一 =1.61.9mm,为了加工方便,取 2mm.22l 一般取值为23mm,取3mm.三维图如图16所示.12图16 分流道和浇口的三维图2.4.4冷料

28、穴的设计冷料穴也称冷料井,其作用是捕集熔体前锋“冷料,预防相对过冷料堵塞浇口 或进入模腔后而影响塑件质量；当开模时利用冷料穴的结构,将主流道凝料拉出.冷 料穴分主流道冷料穴和分流道冷料穴.本次设计的模具结构中只有主流道冷料穴.主流道冷料穴一般设在主流道对面的定模板上, 其直径略大于主流道直径,长度 约等于主流道直径.由于本次模具中冷料穴要设置螺纹拉料杆, 因此冷料穴的空间比 普通的冷料穴要大的多,其空间尺寸主要根据螺纹拉料杆的螺纹局部来设置, 具体结 构由螺纹拉料杆确定.2.5 排气方案的设计2.5.1 注射成型排气不良的后果在注射成型过程中,需要排除的气体有因枯燥不良而存在于熔体中的水汽、模

29、腔内空气、原料中易挥发物质的挥发气、材料降聚分解气等.如果不能可靠地将上述气 体排出模腔,将导致以下后果：或残留于制品内部形成气泡,或积存于熔料与模腔表壁之间导致制品外表内凹； 增加熔体充型阻力,导致模腔填充不全、保压不充分、注射压力增大,熔体充模速率 降低；熔接质量差,制品上明显的熔接痕甚至熔接缝裂纹,塑件力学性能下降；塑件表层受压气体易导致塑件外表出现银纹、云雾、分层剥落等,外表质量差；模腔 内被压缩的气体将伴随温度升高,可能使气穴或气泡周围的塑料发生局部降解变色或 烧焦.2.5.2 排气举措注塑模排气系统应保证排气顺畅、 有序,其设计往往主要靠实践经验,通过试模13 与修模再加以完善.在

30、注射成型过程中,本设计中模具的排气方式：用模具零部件的配合间隙及分型 面自然排气.利用模具分型面的贴合间隙排气,利用推出零件与模板导滑孔之间的配 合间隙排气,利用成型零件、成型镶件等的配合间隙排气.本设计中塑件的尺寸并不大,利用螺纹型芯与轴套的配合H8/f8间隙、轴套与型腔的配合H8/f8 间隙排气.这样不但使模具结构简单,而且排气效果也很好. 如图17所示：图17模具的排气方式2.6 成型零部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,包括凹模型腔、型芯、 镶块、成型杆和成型环等.成型零件工作时,直接与塑料接触,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

31、件要求有正确的几何形状,较 高的尺寸精度和较低的外表粗糙度,止匕外,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,所以选用 20Cr,并渗碳淬火,硬度大于55HRC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,选择分型面和浇口位置,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、装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.2.6.1 成型零部件结构的设计成型零部件决定了塑件的几何形状和尺寸,通常包括凹模、型芯、镶块、成型 杆和成型环等.凹模的结构设计凹模亦称型腔,是成型塑件外外表的主要

32、零件,按结构不同可分为整体式和组 合式两种结构形式.本次设计中采用组合式结构,组合式凹模结构是指型腔是由两个14以上的零部件组合而成的.按组合方式不同,组合式凹模结构可分为整体嵌入式、 局 部镶嵌式、底部镶拼式、侧壁镶拼式和四壁拼合式等形式.综合考虑后,采用整体嵌 入式凹模结构.整体嵌入式凹模如下列图所示.小型塑件在采用多型腔模具成型时,各单个型腔采用机械加工、冷挤压、电加工等方法加工制成,然后压入模板中.这种结构加工效率高,装拆方便,可以保证各个型腔的形状一致.其根本形式如图19所示:图18常见的成型零件的固定方式本次设计中,凹模型腔的形式属于图18中左下角图的情况,所以采用左下角图 所示的

33、凹模结构形式,结构如图19所示.图19型腔三维图凸模的结构设计由于型芯和凹模的结构十分类似,所以选用的结构形式和凹模的结构形式一样, 采用整体嵌入式,如图20所示.15图20凸模三维图螺纹成型零件的结构设计螺纹直接成型的方法有：(1)采用螺纹成型零件(型芯或螺纹型环)在成型之后将塑件旋下,该方法在 模具结构上需配有旋转驱动装置.多见于成型内螺纹.(2)采用瓣合模成型,生产效率高,但常带有飞边.多见于外螺纹或分段内螺 纹的成型.(3)对于要求不高且用软塑料成型的螺纹,可通过强制脱模来成型.这时,螺 牙断面最好设计得浅一些,且呈圆形或梯形断面.本次设计中的塑件内有内螺纹,因此采用第一种方案,采用螺

34、纹型芯,成型之后 将塑件旋下,如图21所示：图21螺纹型芯的三维图2.6.2 成型零部件工作尺寸的计算所谓成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接构成型腔腔体部位的尺寸,其直接对应塑件的形状与尺寸.工作尺寸主要包括型腔径向、深度；型芯径向、高度,型芯 间位置尺寸等.影响塑件精度的因素主要有成型零件制造公差、成型收缩率、型腔和 成型零件的磨损等,鉴于影响塑件尺寸精度的因素多且复杂, 塑件本身精度也难以达 到高精度,为了计算方便,规定：1)塑件上的轴类尺寸以其最大值为公称尺寸,公差为单向负偏差；塑件上孔类尺寸 以其最小尺寸为公称尺寸,公差为单向正偏差.2)模具凹模类尺寸取其最小值为公称尺寸,公差为单向

35、正偏差；模具型芯类尺寸以 其最大尺寸为根本尺寸,公差为单向负偏差.3)塑件及模具成型零件上中央距类尺寸,其公差为双向对称分布.本次毕业设计中,塑料件的材料是 ABS该塑件有以下尺寸：SR4 SR5 9、 8、4、1、8、6、54、4、12、14、18、22、SR(4+1)、SR (5+1)、58、11、10、50、17、25、2、12、20、28,还有螺纹尺寸M14X2通过查手册螺纹的大径为14、中径12.701、小径 11.835.其中 A类尺寸有 SR4 SR5 8、 4、8、 54、 12、 14、 18、22、SR(4+1)、SR (5+1)、58、50、17、25、2、12、20、2

36、8、螺纹大径16为 14、中径 12.701、小径 11.835, B类尺寸有 6、9、1、11、4、10 (A类尺寸是指塑件上不受成型零件移动的影响的尺寸,B类尺寸是指塑件上受成型零件移动的影响的尺寸).皆O-H:S4 0EdTOL.摩.加土.25a昭图22加公差之后的塑件零件图由于尺寸未注公差,查资料得知AB训件未注公差的尺寸按 MT旅标注,并根据A、B类尺寸查手册将以上尺寸加公差如下,标注如图22所示：A 类尺寸：SR4 0.12、SR5 0.12、8 0.14、4 0.12、8 0.24、54 0.37、12 0.16、 14 0.16、 18 0.19、 22 0.22、SR(4+1

37、) 0.12、SR (5+1)0.12、58 0.37、50 0.32、17 0.19、25 0.25、2 0.1、12 0.16、20 0.22、28 0.25、14 0.02、12.7010.015、11.835 0.02.B 类尺寸：6 0.22、9 0.24、1 0.2、11 0.26、4 0.22、10 0.26将塑件上尺寸分类如下：孔类尺寸：SR4 0.12、SR5 0.12、9 0.24、 8 0.14、 4 0.12、1 0.2 > 8 0.24、6 0.22、54 0.37、4 0.22 (其中横向尺寸有：SR4 0.12、SR5 0.12、178 0.14、4 0.1

38、2、54 0.37,其余为纵向尺寸)轴类尺寸：12 0.16、14 0.16、18 0.19、22 0.22、SR (4+1)0.12、SR (5+1)0.12、58 0.37、11 0.26、10 0.26、50 0.32 (其中横向尺寸有： 12 0.16、 14 0.16、18 0.19、 22 0.22、SR( 4+1)0.12、SR (5+1)0.12、58 0.37、50 0.32 ,其余为纵向尺寸)中央距尺寸：17 0.19、25 0.25、2 0.1、12 0.16、20 0.22、28 0.25 螺纹尺寸：大径 14 0.02、中径 12.701 0.015、小径 11.83

39、5 0.02对以上各尺寸按“入体原那么标注,处理后的数据如下:孔类尺寸：轴类尺寸：SR3.880.24、SR4.8800.24、8.76 00.48、7.86 00.28、3.88 00.24、0.87.76 00.48 、5.78 00.4453.63 00.743.89 00.4412.16 00.32、14.16 00.32、18.19 00.38、22.22 °.44、SR5.1200.24、SR6.1200.24、58.37 °.74、11.26 00.52-0.52、10.26 00.52 >50.32 00.64中央距尺寸：17 0.19、250.25、

40、20.1、12 0.16、20 0.22、28 0.25螺纹尺寸:大径1400.04、中径12.701 00.03、小径1 1.835 0 0.041 .计算成型零件凹模类尺寸对于横向尺寸对于纵向尺寸2 .计算成型零件型芯类尺寸对于横向尺寸对于纵向尺寸LmHmLmHmSCpScpScpHsLSHs3 .中央距工作尺寸计算Scp Cs式中L m、Cm、Hm成型零彳工作尺寸mm;Scp 塑料平均收缩率, ABS的平均收缩率为0.5%;Ls、Cs、Hs 塑件根本尺寸mm；塑件公差值mm；18成型零件制造公差mm,其值取/6 /3.当成型大型 塑件时,取偏下限；当成型小塑件或采用组合式型芯与凹 模,取

41、偏上限.4 .螺纹型芯的计算方法如下大径：dm =:1Scp ds大0中m中径：dm =:1Scp ds 中0中m小径：d m小=:1Scp dszJ0中m螺距：Lm =1Scp Lsm2式中d m大、dm中、dm小螺纹型芯的大径、中径、和小径的根本尺寸mrjn；d、dm中、dm塑料上螺孔的大径、中径、和小径的根本尺寸mrjh；Scp 塑料的平均收缩率为；中一一塑料内螺纹中径公差mm,可按金属螺纹公差标准之 最低精度取值；m 螺纹型芯或型环中径制造公差 mm, 一般取塑料螺纹中 径公差1/5 1/4中；Lm一一螺纹型芯或型环的螺距mm；Ls 塑件上螺纹的螺距mm,对型芯而言是指内螺纹螺距,对型

42、环是指螺纹螺距.1计算成型零件凹模类尺寸对于横向尺寸1)对于横向尺寸12.16-0.32 L14.16-0.32 L18.19-0.38 L22.22-0.44 LSR5.12-0.24 LLm= 1m1= 1 0.5%m2= 1 0.5%m3= 1 0.5%m4= 1 0.5%m5= 1 0.5%-3 z 一 1Scp Ls , z取一4040.323丁12.160.32=11.98 0 mm400.323丁14.16 0.32=13.99 0 mm400.383418.19 - 0.38=17.996 0 mm400.443422.22 0.44=220mm400.24345.12 3 0

43、.24=4.97 0 mm4019SR6.12-0.24 L58.37-0.74 L50.32-0.64 L对于纵向尺寸11.26-0.52 H10.26-0.52 Hm6= 1 0.5% 6.12 34m7= 1 0.5%58.37 -4m8= 1 0.5%50.32 -4m2 = 10.24440.24=5.97 0006 mm00.7440.74=58.107 00.185mm00.64丁0.64=50.09 00.16mm0. 一 2Hm= 1 Scp Hs 30.5%0.5%11.2610.2623230.520.52=10.97 00 mm00.520.52=9.96 0 . mm

44、02计算成型零件型芯类尺寸对于横向尺寸ScpLSSR3.88+0.240.5%3.88SR4.88+0.24m 100.5%4.883.88+0.24m11 =0.5%3.887.86 +0.28m120.5%7.8653.63+0.74m130.5%353.63 4对于纵向尺寸Hm8.76+0.48 H m30.5% 8.7600.240=4.08 0 06 mm0.244 z00.240.24 Z00.24=5.08 00.06mm0.280.741Scp Hs0.24丁 Z0=4.08 0.06 mm=8.11 0007 mm0.28 Z0=54.453 00185 mm0.744 z3

45、 0.480.48丁=9.12 00.12mm200.8+0.4 H7.76+0.48 H5.78+0.44 H3.89+0.44 H3中央距m4= 1 0.5%m5= 1 0.5%m6= 1 0.5%m7= 1 0.5%作尺寸计算0.80.4=1.07 0dmm0.407.76 2 0.48=8.12 00 12 mm30482_ . 05.78 0.44=6.1 0011mm30.4402_ 03.89 0.44=4.2 0011mm30.44丁Cm = 1Scp Cs17 0.19 C m1= 1 0.5%250.25Cm2=10.5%2 0.1 C m3= 1 0.5%120.16Cm

46、4=10.5%200.22Cm5=10.5%280.25Cm6=10.5%17 038 =17.085 0.048mm 824 竺=25.125 0.063mm 82 02 =2.01 0.025mm80.3212 =12.06 0.04mm80.44 八八20- =20.1 0.055mm828 "=28.14 0.063mm 80014 0.03 0.33 =14.37 0.006 mm512.701 0.0300.33 =12.795 00.006 mm511.835 0.0300.33 =11.924 00.006 mm54螺纹型芯的计算m取1中5大径：*大=1Scp ds大

47、中 ° = 1 0.5%m中径：dm= 1Scpds中中 0= 10.5%mm小径：drM、= 1Scpdsj、中0= 10.5%m螺距：Lm= 1 Scp Ls-=120.5% 20.03-=2.01 0.003mm102.6.3 型腔侧壁厚度的计算组合式圆形型腔侧壁和底板厚度的计算,组合式圆形型腔按结构及受力状况如下图所示:21图23组合式型腔结构及受力状况按刚度条件计算,侧壁和型腔底配合处间隙值为：rpE22Rr22Rr式中P 型腔内单位面积熔体压力,P=2045Map取30Map型腔材料泊桑比,碳钢取 0.25, mmE型腔材料拉伸弹性,K量,钢弹性模量取 2.06 105M

48、PaR型腔外壁半径,mm r 型腔内壁半径,mm应使 max ,那么 s=R-r r - rp- 1已1所以：s=R-r_5 d 2.06 105 0.05 1 0.25 29 X 29_0一2.1 105 0.0529 301 =2.567mm按强度条件计算壁厚为:s R r r . 12p取 355MPas=R-r 29X355355 2 301 =2.81329mm为了方便型腔工作零件加工时装夹以及减小变形,取s=10mm2组合式圆形型腔底板厚度即本设计中的支承板的计算 组合式圆形型腔底板固定在圆环形的模上,并假定模脚的内半径等于型腔内半径,这样底板可视作周边简支的圆板,最大变形发生在板

49、中央.按刚度条件计算,型腔底板厚为：h 3：0.74E, E所以h3 0.7430 2942.1 105 0.05=11.435mm22按强度条件计算,型腔底板厚为：h1.22pr21所以h1.22 30 292355=9.312mm因此凹模型腔的底厚只要大于或等于 11.435mm即可,为了缩短模具的制造周期,其 厚度采用标准值,取20mm2.6.4 嵌件在模具中的固定方案设计嵌件在模具内的定位应可靠,为预防嵌件在成型过程中受高压高速的塑料流冲击 而可能发生位移或变形,同时,也预防塑料挤入嵌件上预留的孔或螺纹中影响其使用, 安放在模具内的嵌件必须定位可靠.在注射成型过程中,塑料的压力会使嵌件

50、发生位 移或变形,所以在嵌件设计时,无论杆形或环形嵌件,其高度不宜超过其定位局部直 径的两倍.本设计中,嵌件的形状为薄壁形,直接利用其两个螺纹孔定位,如图 24 和图25所示,由嵌件定位器将其固定.图24嵌件在模具中的位置图25 嵌件的固定方式2.7 脱模机构设计2.7.1 脱模方案确实定本次毕业设计中塑件带有螺纹结构,因此应设计脱螺纹的机构来实现塑件的脱 模.带螺纹塑件的脱模方法主要有强制脱螺纹、机动或手动旋转脱螺纹、侧向瓣 合式非旋转脱螺纹.在这里选用螺纹塑件的旋转脱模, 具条件是：有能保证塑件与螺 纹型芯或型环之间可保持相对的螺旋运动机构.具体设计上应做到：首先塑件上必须 带有止转结构；

51、其次模具应能为脱模机构中提供旋转运动. 此次设计中模具螺纹塑件 的旋转脱模：开模过程中,借助开模运动,带动齿轮转动,并通过齿轮轴、锥齿轮、 圆柱齿轮,最终带动螺纹型芯和螺纹拉料杆旋转, 实现螺纹型芯从塑件中脱出及拉出 浇注系统系统凝料,完成塑件与浇注系统凝料的同步脱模.本次毕业设计中塑件的螺纹结构属于纵向结构,因此采用如上方案：开模力旋转完成塑件脱纵向螺纹.脱模机构的具体结构如图 26所示,在开模过程中,借助开模运动,由 齿条带动齿轮转动,并通过齿轮轴、锥齿轮传动、圆柱齿轮传动,最终带动螺纹型芯 和螺纹拉料杆旋转,实现螺纹型芯从塑件中脱出及拉出浇注系统系统凝料,23与浇注系统凝料的同步脱模,脱

52、模机构中螺纹拉料杆的螺纹与螺纹型芯上的螺纹旋向 应相反,塑件上的螺纹旋向为右旋,这拉料杆上为左旋,螺距成比例与拉料杆和螺纹型芯的转速比成反比图26脱模机构的结构2.7.2 脱模力旋转扭矩的计算塑件在冷却时,将包紧型芯,产生包紧力：包紧力的大小,与塑件的收缩率、塑 件的壁厚和形状及大小所形成的塑件刚度,塑件对型芯和型腔外表的粗糙度及加工纹 向等因素所形成的摩擦阻力、塑件材料及其对型芯及型腔的粘附力、以及注射压力、 开模时间、脱模斜度等都有关系.对于不通孔壳形塑件脱模时,还须克服大气压力. 但在计算和确定脱模力时,一般只考虑主要因素,进行近似计算,并使确定的脱模力 大于上述诸因素所形成的阻力. 此

53、阻力在开模的瞬间最大,所以,计算的脱模力为初 始脱模力.对于旋转脱螺纹机构,那么应计算其旋转脱螺纹所需的扭矩,方法如下：根据塑件上螺纹对应局部的几何尺寸,分为薄壁螺纹塑件与厚壁螺纹塑件；当螺 纹部位的壁厚t与螺纹中径dm之比t/dm 0.05时,称为薄壁螺纹塑件,反之称为厚 壁螺纹塑件.对于薄壁螺纹塑件的旋转脱模,其所需最小扭矩 N - mm的经验计算式如下：4 EScptrLfM min 二Scos对于厚壁螺纹塑件的旋转脱模,其所需最小扭矩 N - mm的经验计算式如下： 2_4 EScpr Lf Mmin= J5 cos式中：E 塑料的拉伸弹性模量,MPa,查表得知ABS塑料的弹性模量为1.91 1.98MPa,取 1.98MPa；Scp 塑料的成型收缩率,取0.5%;mm；t 塑件上螺纹局部的平均壁厚, mm； 螺纹型芯或型环的中半径,24L 螺纹型芯或型环的螺纹长度,mm；f 塑料与型腔材料钢材之间的摩擦系数,查表f=0.20.25,取0.25;S螺距,mm；螺纹开角,；厚壁螺纹塑件无量纲因子；其取值为： 对于外螺