鼠標外殼注塑模具設計,鼠標,外殼,注塑,模具設計 1 摘 要 近幾年國家振興機械行業(yè) 與機械相關的各個行業(yè)都越來越重視 CAD CAM 技術 不僅是因為 CAD CAM 技術已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術 同時還因 為塑料制品及模具的 3D 設計與成型過程中 3D 分析正在塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越 重要的作用 在本次畢業(yè)設計中 通過運用三維實體造型高端軟件 Pro Engineer 簡 稱 Pro E 對 鼠標外殼 外形進行 3D 造型 同時也設計其塑料外殼注塑模的 3D 模型 還根據(jù)所設計的模具尺寸選擇安裝相應的模架 最終生成了直觀的結(jié)構(gòu)設計 圖 此外還利用 CAD 繪制了模具裝配圖以及各種成型零件圖 這是第一次利用繪 圖軟件對整套模具進行設計 對所學知識進行了全面鞏固 意義重大 關鍵詞 殼體 注塑模 實體造型 模具 模架 AutoCAD 2 Abstract In recent years the revitalization of national machinery industry various industries and machinery related pay more and more attention not only because of CAD CAM technology CAD CAM technology has become a relativelymature technology but also because of 3D design and molding process of plastic products and mould in 3D in plastic mold industry plays a more and more important effect In this paper by using the 3D solid modeling of high end software Pro Engineer Pro E 3D on the other mouse cover appearance the 3D model also design the plastic shell mold also according to the design of the mold size selection of the installation of the corresponding mold and ultimately generate a structure design diagram in addition CAD is also used to draw the mold assembly drawing and parts drawing molding This is the first time to use the drawing software to design a complete set of moulds It is of great significance to the comprehensive consolidation of the knowledge Key words shell injection mold solid modeling mold mold frame AutoCAD 3 目 錄 摘要 1 1 緒論 5 2鼠標外殼設計及其成型工藝的分析 4 2 1 塑件分析 4 2 2 塑料的選材及性能分析 4 2 3 ABS 塑料的注射過程及工藝 5 2 4 ABS 的主要缺陷及消除措施 5 3 鼠標外殼模具設計方案 5 3 1 分型面方案的優(yōu)化確定 5 3 2 型腔數(shù)量以及排列方式確定 6 4 模具設計與對比創(chuàng)新 7 4 1 注塑機選型 7 4 2 模具澆注系統(tǒng)設計和澆口的設計 8 4 3 成型零件工作尺寸的設計和計算 10 4 4 模架的確定和標準件的選用 12 4 5 合模導向機構(gòu)和定位機構(gòu) 13 4 6 脫模推出機構(gòu)的設計 15 4 7 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設計 16 4 8 排氣系統(tǒng)設計 16 4 9 冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設計 17 4 10 模具材料例表 18 5 模具裝配 28 5 1 塑料模具裝配的技術要求 29 5 2 塑料模具裝配過程 32 4 總 結(jié) 33 參考文獻 34 致 謝 35 5 1 緒論 近年來 我國塑料模具制造水平已有較大提高 大型塑料模具已能生產(chǎn)單套重量 達到 50t 以上的注塑模 制件精度很高的小模數(shù)齒輪模具及達到高光學要求的車燈 模具等也已能生產(chǎn) 多腔塑料模具已能生產(chǎn)一模 7800 腔的塑封模 高速模具方面已 能生產(chǎn)擠出速度達 6m min 以上的高速塑料異型材擠出模具及主型材雙腔共擠 雙 色共擠 軟硬共擠 后共擠 再生料共擠出和低發(fā)泡鋼塑共擠等各種模具 在生產(chǎn) 手段上 模具企業(yè)設備數(shù)控化率已有較大提高 CAD CAE CAM 技術得應用面已大 為擴展 高速加工及 RP RT 等先進技術的采用已越來越多 模具標準件使用覆蓋率 及模具商品化率都有較大幅度的提高 熱流道模具的比例也有較大提高 1 1 模具生產(chǎn)的重要性 模具生產(chǎn)水平的高低已成為衡量一個國家產(chǎn)品水平高低的重要標志 因為模具 在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量 效益 和新產(chǎn)品的開發(fā)能力 隨著我國加入 WTO 我國模具工業(yè)的發(fā)展將面臨新的機遇和挑戰(zhàn) 我國的模具工業(yè)的發(fā)展 日益受到人們的重視和關注 模具式工業(yè)生產(chǎn)的基 礎工藝裝備 也已經(jīng)取得了共識 在電子 汽車 電機 電器 儀器 儀表 家電 和通信等產(chǎn)品中 60 80 的部件都要依靠模具成型 用模具生產(chǎn)制件所具備的 高精度 高復雜程度 高一致性 高生產(chǎn)效率和低消耗 是其它加工制造方法所不 能比擬的 模具又是 效率放大器 用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品價值 往往是模具自身 價值的幾十倍 上百倍 目前全世界模具年產(chǎn)值約為 1000 億美元 日 美等工業(yè)發(fā) 達國家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過機床工業(yè) 近幾年 我國模具工業(yè)一直以每年 15 左 右的增長速度發(fā)展 2009 年 我國模具總產(chǎn)值超過 800 億元人民幣 1 2 我國塑料模具技術現(xiàn)狀 1 塑料模 今年來 我國塑料模有很大的進步 在大型塑料模方面 已能生產(chǎn) 34 英寸大 屏幕彩電塑殼模具 6kg 大容量洗衣機全套塑料模具及汽車保險桿和整體儀表板等 塑料模具 在精密塑料模具方面 已能生產(chǎn)多型腔小模數(shù)齒輪模具和 600 腔塑封模 具 還能生產(chǎn)厚度僅為 0 08mm 的 1 模 2 腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出 模等 內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置得以采用 少數(shù)單位采用了具有世界先進水平的 高難度針閥式熱流道模具 完全消除了制件的澆口痕跡 氣體輔助注射技術已成功 6 得到應用 在精度方面 塑料模具制造精度可達 0 02 0 05mm 國外可達 0 005 0 01mm 分型面接觸間隙為 0 02mm 模板的彈性變形為 0 05mm 型面的表面粗 糙度值為 Ra0 2 0 25 g 塑料模具壽命已達 100 萬次 國外可達 300 萬次 模具 制造周期仍比國外長 2 4 倍 這些標志著模具總體水平的參數(shù)指標與國外相比尚有 較大差距 2 模具 CAD CAE CAM 模具 CAD CAE CAM 技術是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關鍵技術 能顯著縮短模具 設計與制造周期 降低生產(chǎn)成本 提高生產(chǎn)質(zhì)量 它使技術人員能借助于計算機對 產(chǎn)品 模具結(jié)構(gòu) 成形工藝 數(shù)控加工及成本等進行設計和優(yōu)化 以生產(chǎn)家用電器 的企業(yè)為代表 陸續(xù)引僅了相當數(shù)量的 CAD CAM 系統(tǒng) 實現(xiàn)了 CAD CAM 集成 并采 用了 CAE 技術對成型過程進行計算機模擬等 數(shù)控加工的使用率也越來越高 取得 了一定的經(jīng)濟效益 促進和推動了我國模具 CAD CAE CAM 技術的發(fā)展 近年來 我國自開發(fā)的有上海交大的沖裁模 CAD CAM 系統(tǒng) 北京北航海爾軟件 有限公司的 CAXA 系列軟件 吉林金網(wǎng)絡模具工程研究中心的沖壓 CAD CAE CAM 系統(tǒng) 等 為進一步普及模具 CAD CAM 技術創(chuàng)造了良好條件 目前我國計算機輔助技術軟 件開發(fā) 尚處于較低水平 需要知識和經(jīng)驗的積累 3 模具標準件 模具標準件對縮短模具制造周期 提高質(zhì)量 降低成本 能起很大作用 因此 模具標準件越來越廣泛地應得到采用 模具標準件主要有冷沖模架 塑料模架 推 桿和彈簧等 新型彈性元件如氮氣彈簧亦已在推廣應用中 4 模具材料與熱處理 模具材料的質(zhì)量 性能 品種和供貨是否及時 對模具的質(zhì)量和使用壽命以及 經(jīng)濟效益有著直接的重大影響 近年來 國內(nèi)一些模具鋼生產(chǎn)企業(yè)已相繼建成和引 進了一些先進工藝設備 使國內(nèi)模具鋼品種規(guī)格不合理狀況有所改善 模具鋼質(zhì)量 有較大程度的提高 但國產(chǎn)模具鋼鋼種不全 不成系列 多品種 精料化 制品化 等方面尚待解決 另外 還需要研究適應玻璃 陶瓷 耐火磚和地磚等成型模具用 材料系列 模具熱處理使關系能否充分保證模具鋼性能的關鍵環(huán)節(jié) 國內(nèi)大部分企業(yè)在模 具淬火時仍采用鹽熔爐或電爐加熱 由于模具熱處理工藝執(zhí)行不嚴 處理質(zhì)量不高 而且不穩(wěn)定 直接影響模具使用壽命和質(zhì)量 近年來 真空熱處理爐開始廣泛用于 模具制造 1 3 模具技術的發(fā)展趨勢 1 模具 CAD CAE CAM 正向集成化 三維化 智能化和網(wǎng)絡化發(fā)展 7 1 模具軟件功能集成化 模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全 同時個功能模塊采用同 一數(shù)據(jù)模型 以實現(xiàn)信息的綜合管理與共享 從而支持模具設計 制造 裝配 檢 驗 測試及生產(chǎn)管理的全過程 達到實現(xiàn)最佳效益的目的 如英國 Deleam 公司的系 列化軟件就包括了曲面 實體幾何造型 復雜形體工程制圖 工業(yè)設計高級渲染 塑 料模設計專家系統(tǒng) 逆向工程系統(tǒng)及復雜形體在線測量系統(tǒng)等 集成化程度高的軟 件還包括 Pro E UG 和 CATIA 等 2 模具設計 分析及制造的三維化 傳統(tǒng)的二維模具結(jié)構(gòu)設計已越來越不適應現(xiàn)代化生產(chǎn)和集成化技術要求 模具 設計 分析 制造的三維化 無紙化要求新一代模具軟件以立體的 直觀的感覺來 設計模具 所采用的三維數(shù)字化模型能方便地用于產(chǎn)品的 CAE 分析 模具可制造性 評價和數(shù)控加工 成形過程模擬及信息的管理與共享 如 Pro E UG 和 CATIA 等軟件 具備參數(shù)化 基于特征 全相關等特點 從而使模具并行工程成為可能 另外 Cimatran 公司的 Moldexpert Deleam 公司的 Ps mold 及日立造船的 Space E mold 均是 3D 專業(yè)注射模設計軟件 可進行交互式 3D 型腔 型芯設計 模架配置及典型 結(jié)構(gòu)設計 澳大利亞 Moldflow 公司的三維真實感流動模擬軟件 Moldflow Advisers 已經(jīng)受到用戶廣泛的好評和應用 面向制造 基于知識的智能化功能是衡量模具軟 件先進性和實用性的重要標志之一 如 Cimatron 公司的注射模專家軟件能根據(jù)脫模 方向自動產(chǎn)生分型線和分型面 生成與制品相對應的型芯和型腔 實現(xiàn)模架零件的 全相關 自動產(chǎn)生材料明細表和供 NC 加工的鉆孔表格 并能進行智能化加工參數(shù)設 定 加工結(jié)果校驗等 3 模具軟件應用的網(wǎng)絡化趨勢 隨著模具在企業(yè)競爭 合作 生產(chǎn)和管理等方面的全球化 國際化 以及計算 機軟硬技術的迅速發(fā)展 模具軟件應用的網(wǎng)絡化的發(fā)展趨勢是使 CAD CAE CAM 技術 跨地區(qū) 跨企業(yè) 跨院所在整個行業(yè)中推廣 實現(xiàn)技術資源的重新整合 使虛擬設 計 敏捷制造技術成為可能 美國在其 21 世紀制造企業(yè)戰(zhàn)略 中指出 到 2006 年要實現(xiàn)汽車工業(yè)敏捷生產(chǎn) 虛擬工程方案 使汽車開發(fā)周期從 40 個月縮短到 4 個 月 2 模具檢測和加工設備向精密 高效和多功能方向發(fā)展 1 模具向著精密 復雜 大型的方向發(fā)展 對檢測設備的要求越來越高 8 目前國內(nèi)廠家使用較多的有意大利 美國 日本等國的高精度三坐標測量機 并具 有數(shù)字化掃描功能 實現(xiàn)了從測量實物 建立數(shù)學模型 輸出工程圖紙 模具制造全過 程 成功實現(xiàn)了逆向工程的開發(fā)和應用 2 數(shù)控電火花加工機床 日本沙迪克公司采用直線電機伺服器驅(qū)動的 AQ325L AQ550LIS WEDM 具有驅(qū)動 反應快 傳動及定位精度高 熱變形小等優(yōu)點 瑞士夏米爾公司的 NCEDM 具有 P E3 自適應控制 PCE 能量控制及自動編程專家系統(tǒng) 另外有些 EDM 還采用混粉加工工 藝 微精加工脈沖電源及模糊控制 FC 等技術 3 高速銑削機床 HSM 銑削加工是型腔模具加工的重要手段 而高速銑削具有工件溫升低 切削力小 加工平穩(wěn) 加工質(zhì)量好 加工效率高 為普通銑削加工的 5 10 倍 及可加工硬材料 270 度 對精度較高的塑件 模 溫宜取 50 60 度 對高光澤 耐熱塑件 模溫宜取 60 80 度 3 如需解決夾水紋 需提高材料的流動性 采取高料溫 高模溫 或者改變?nèi)胨?等方法 4 如成形耐熱級或阻燃級材料 生產(chǎn) 3 7 天后模具表面會殘存塑料分解物 導致模 具表面發(fā)亮 需對模具及時進行清理 同時模具表面需增加排氣位置 2 3 ABS 塑料的注射過程及工藝 2 3 1 注射成型過程 1 成型前準備 對 ABS 進行干燥 ABS 是吸水的塑料 于室溫下 24 小時可吸收 0 2 0 35 水分 雖然這種水分不至于對機械性能構(gòu)成重大影響 但注塑時若濕度 超過 0 2 塑料表面會受大的影響 所以對 ABS 進行成型加工時 一定要事先干 燥 而且干燥后的水分含量應小于 0 2 ABS 的干燥方法 常壓熱風干燥 80 85 2 4 小時 真空熱風干燥 80 1 2 小時 2 注射過程 塑料在注射機內(nèi)經(jīng)過加熱 塑化達到流動狀態(tài)后 由模具的澆注系統(tǒng) 進入模具型腔成型 起過程可分為充模 壓實 保壓 倒流 和冷卻 5 個階段 2 4 殘余應力引起的龜裂 13 殘余應力主要由于以下三種情況 即充填過剩 脫模推出和金屬鑲嵌件造成的 作 為在充填過剩的情況下產(chǎn)生的龜裂 其解決方法主要可在以下幾方面入手 1 由于直澆口壓力損失最小 所以 如果龜裂最主要產(chǎn)生在直澆口附近 則可考慮 改用多點分布點澆口 側(cè)澆口及柄形澆口方式 2 在保證樹脂不分解 不劣化的前提下 適當提高樹脂溫度可以降低熔融粘度 提高流動性 同時也可以降低注射壓力 以減小應力 3 一般情況下 模溫較低時容易產(chǎn)生應力 應適當提高溫度 但當注射速度較 高時 即使模溫低一些 也可減低應力的產(chǎn)生 4 注射和保壓時間過長也會產(chǎn)生應力 將其適當縮短或進行 Th 次保壓切換效 果較好 iY 白化現(xiàn)象最主要發(fā)生在 ABS 樹脂制品的推出部分 脫模效果不佳是其主要原因 可 采用降低注射壓力 加大脫模斜度 增加推桿的數(shù)量或面積 減小模具表面粗糙度 值等方法改善 當然 噴脫模劑也是一種方法 但應注意不要對后續(xù)工序 如燙印 涂裝等產(chǎn)生不良影響 OhB 6J 3 鼠標外殼模具設計方案 3 1 分型面方案的優(yōu)化確定 分型面是模具上用來取出塑件和澆注系統(tǒng)料可分離的接觸面稱為分型面 分型面的選 擇對模具設計方式影響最大 分型面設計是否合理對塑件質(zhì)量和模具復雜程度具有很 大的影響 基本上是一種分型面對應著一種模具設計方案 所以分型面的選擇決定 著模具總體的設計方案 3 1 1 分型面的選擇原則 3 1 使分型面容易加工 2 保證塑料制品能夠脫模 3 盡量避免側(cè)向抽芯 4 使側(cè)向抽芯盡量短 5 有利于排氣 14 6 有利于保證塑件的外觀質(zhì)量 7 盡量減少塑件在合模方向的投影面積 9 盡可能使塑件留在動模一側(cè) 8 盡可能滿足塑件的使用要求 10 有利于簡化模具結(jié)構(gòu) 11 長型芯應置于開模方向 綜上所述 由于該塑件曲面多 分型面不可能在一個平面上 為了順利脫模 分型面采 用如下模具結(jié)構(gòu) 只需要斜頂出模 加工成本經(jīng)濟 塑件成型精度可靠 圖 3 1 分型面形式與位置 3 2 型腔數(shù)量以及排列方式確定 圖 3 2 型腔排列方式 15 4 模具設計與對比創(chuàng)新 4 1 注塑機選型 注射機是安裝在注射機上使用的設備 因此設計注射模應該詳細了解注射機的技術 規(guī)范 才能設計出符合要求的模具 注射機規(guī)格的確定主要是根據(jù)塑件的的大小及型腔的模具和排列方式 在確定模具 結(jié)構(gòu)形式及初步估算外形尺寸的前提下 設計人員應對模具所需的注射量 鎖模力 注射壓力 拉桿間距 最大和最小模具厚度 推出形式 推出位置 推出行程 開 模距離進行計算 根據(jù)這些參數(shù)選擇一臺和模具相匹配的注射機 倘若用戶自己提 供型號和規(guī)格 設計人員必須對其進行校核 若不能滿足要求 則必須自己調(diào)整或 與用戶取得商量調(diào)整 4 1 2 型腔數(shù)量的校核及注射機有關工藝參數(shù)的校核 6 1 型腔數(shù)量的校核 1 由注射機料筒塑化速率校核型腔數(shù)量 210 861 0435 2KMtmn 4 1 t 取 60s 符合要求 式中 K 注射機最大注射量的利用系數(shù) 非結(jié)晶型塑料一般取 0 8 M 注射機的額定塑化量 改注射機為 16 8g s T 成型周期 因塑件還比較大 壁厚 取 30s m1 單個塑件的質(zhì)量 取 106 3g m2 澆注系統(tǒng)的質(zhì)量 取 1 04g 2 按注射機的最大注射量校核型腔數(shù)量 210 841 2 45nKm 符合要求 16 式中 Nm 注射機允許的最大注射量 該注射機為 140g 其他符號意義與取值同前 3 按注射機的額定鎖模力校核型腔數(shù)量 殼體正反兩面產(chǎn)生的脹模力由內(nèi)模殼抵消 左右兩行位壓力由導柱和前模板的斜面 抵消 取這兩處力的一半為正壓力 21286 730 8Am 分型面合模處的作用面積 2208Am 塑料熔體對型腔的成型壓力是 61aMP 一般是注射壓力的 30 65 取平均壓力為 3 1865 0412P 型 a 4 2 1201 3 872 FnA 型 4 3 符合要求 2 注射機工藝參數(shù)的校核 1 注射量的校核 注射量以容積表示最大注射容積為 3max0 85149Vvcm 最少注射容積 3in 2cmiax 而 398 5Vc 符合要求 2 鎖模力的校核 前面計算過 符合要求 3 最大注射壓力的校核 注射機的額定注射壓力即為該機器的最高壓力 max126PM 應該大于注射成型所需調(diào)用的注射壓力的 0P 即ax0 k 17 式中 1 254k 0P 為 70 90 aM 代入數(shù)據(jù)計算 符合要求 3 安裝尺寸的校核 最大與最小模具厚度 模具厚度 H 應滿足 minaxH 式中 minax150 30 該套模具厚度 H 25 60 70 80 25 260mm 很明顯 選擇該注射機能滿足模具設計的要求 4 開模行程校核 12 50 Hm 注射機動模板的開模行程 取 270mm 見表 4 2 1 塑件推出行程取 22mm 2 為包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度 代值計算發(fā)現(xiàn)開模行程能滿足 4 2 模具澆注系統(tǒng)設計和澆口的設計 澆注系統(tǒng)是引導凝料熔體從注射機噴嘴到模具型腔的進料通道 具有傳質(zhì) 傳壓和 傳熱的功能 4 2 1 主流道的設計 4 主流道是連接注射機的噴嘴與分流道的一段通道 通常和注射機噴嘴在同一軸線上 斷面為圓形 具有一頂?shù)腻F度 以便熔體的流動和開模時主流到凝料的順利拔除 1 主流道尺寸和澆口的設計 18 1 主流道的小端直徑 D 注射機噴嘴直徑 0 5 1 3 0 5 1 取 D 3 5mm 2 主流道的球面半徑 SR 注射機噴嘴球頭半徑 1 2 15 1 2 取 SR 16mm 3 球面的配合高度 35hm 取 h 3mm 4 主流道的長度 取 L 22 43 5 65 5mm 主流道大端直徑 2tan6 4DL 半錐角 1 取 5 8Dm 澆口套總長 0 537 5hmm 2 澆口套的設計 主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸 屬易損件 對材料要求比較嚴 因而模 具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套 以便有效的選用優(yōu) 質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理 常采用碳素工具鋼 如 T8A T10A 等 熱處理硬 度為 50HRC 55HRC 如圖 4 1 所示 圖 4 1 主流道襯套 3 定位圈的設計與固定 由于該模具主流道比較長 定位圈和襯套設計成分體式 注射機定位孔尺寸為 0 125 定位圈尺寸取 0 2415 兩者之間呈較松的間隙配合 定位圈結(jié)構(gòu)尺寸如圖 4 2 所示 定位圈和襯套的固定形式如圖 4 3 所示 19 圖 4 2 定位圈 4 2 2 澆口和流道的設計優(yōu)化 選擇點進膠 如圖 4 4 塑料熔體直接流入型腔 因而壓力損失小 進料速度快 成 型比較容易 另外傳遞壓力好 保壓補縮作用強 圖 4 4 點澆口和流道的設置形式 4 3 成型零件工作尺寸的設計和計算 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件 包括凹模 型芯 鑲塊 成 型桿和成型環(huán)等 成型零件工作時 直接與塑料接觸 塑料熔體的高壓 料流的沖 刷 脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦 因此 20 成型零件要求有正確的幾何形狀 較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度 此外 成 型零件還要求結(jié)構(gòu)合理 有較高的強度 剛度及較好的耐磨性能 設計成型零件時 應根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求 確定型腔的總體結(jié) 構(gòu) 選擇分型面和澆口位置 確定脫模方式 排氣部位等 然后根據(jù)成型零件的加 工 熱處理 裝配等要求進行成型零件結(jié)構(gòu)設計 計算成型零件的工作尺寸 對關 鍵的成型零件進行強度和剛度校核 工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分的尺寸 主要有型腔和型芯的徑向尺 寸 型腔深度和型芯高度尺寸和中心距尺寸等 ABS 的成型收縮率為 0 4 0 7 所以平均收縮率取 s 0 55 塑件尺寸公差按 SJ1372 78 標準中的 5 級精度成型 4 3 1 動模部分的型芯與型腔 鼠標外殼前部兩小孔用絲筒成型并頂出 絲筒針的前部設置 1 度脫模角度 方便加 工和替換 1 長方體型芯 見圖 4 7 圖 4 7 長方體型芯 1 采用臺肩固定的形式 下底面用模珂與動模壓緊 2 塑件的尺寸公差源自 塑料成型工藝與模具設計 的塑件公差數(shù)值表 塑件尺寸 0 4125sl 0 8295sl 0 461sh 0 46125s 21 0 0011 254 1 5 2 7 Msldx 0 022 258 2 198 947sll 011 6 1 Sh 0 022 258 2 5217 3Mx 式中 s 塑料的平均收縮率 ABS 為 0 55 sd 塑件外徑尺寸 取 25 64mm x 修正系數(shù) 取 0 75 塑件尺寸公差 見上塑料尺寸公差值 模具制造誤差 其他誤差忽略 當尺寸小于 50mm 時 4 當塑件尺 寸大于 50mm 時 5 2 動模模仁 見圖 4 8 圖 4 8 動模型腔 1 模仁為鑲?cè)胧?通過沉頭螺釘固定在動模板上 2 尺寸計算 塑件的尺寸公差源自 塑料成型工藝與模具設計 的塑件公差數(shù)值 表 3 1 01 527sL 02 861s 01 395H 02 3145 210 00 7 69Msx 4 5 258 22 7 0 0 510 1 5 9 sH 22 0 250 520 1 1 5 4 7 138MsHx 式中各符號同前 4 3 2 型腔零件剛度和強度校核 由于塑件成型部分采用模仁 再從模板上開框把模仁鑲?cè)?用螺絲吃緊 成型部分 離模仁有滿足條件的規(guī)定距離 20 25mm 而模仁離模板四周也有滿足條件的規(guī)定 距離 所以成型時型腔零件完全滿足強度和剛度的要求 在這里就不一一校核 在 動模板上 由于成型壓力很大部分垂直壓在其上 底部為了節(jié)約材料不打算采用支 撐板 4 4 模架的確定和標準件的選用 根據(jù)前面型腔的布局以及互相位置尺寸 再根據(jù)成型零件尺寸結(jié)合標準模架 選用 結(jié)構(gòu)形式為 CI2335 60 70 80 01 S 即采用數(shù)量為 1 的工字標準模架 1 定模座板 280mm x 350mm 厚為 25mm 定模座板是模具與注射機連接固定的板 材料為 45 鋼 通過 4 個 M12 的內(nèi)六角圓柱螺釘與定模固定板連接 定位圈通過 2 個 M8 的內(nèi)六角 圓柱螺釘與其連接 定模座板與澆口套為 H8 f8 配合 7 2 定模板 230mm x 350mm 厚 60mm 用于固定型芯 導套 固定板應有一定的厚度 并有足夠強度 一般用 45 號鋼 調(diào) 質(zhì)到 230HB 270HB 其上的導柱和導套一端采用 H7 k6 配合 另外一段采用 H7 f7 配合 定模板與澆口套采用 H7 m6 配合 7 3 動模座板 280mm x350mm 厚為 25mm 材料為 45 鋼 其上的注射機頂孔為直徑 40 mm 4 動模板 230mm x 350mm 厚 70mm 行位滑塊通過矩形導滑槽在模套中滑動 以完成側(cè)向分型和合模復位 材料為 45 鋼 其上的導柱和導柱孔為 H7 k6 配合 7 5 墊塊 43mm x 350mm 厚 80mm 1 主要作用 23 在動模座板與支撐板之間形成推出機構(gòu)的動作空間 或是調(diào)節(jié)模具的總厚度 以適 應注射機的模具安裝厚度要求 2 結(jié)構(gòu)形式 可以是平行墊塊或拐角墊塊 該模具采用平行墊塊 3 墊塊材料 墊塊材料為 Q235A 也可以用 HT200 球墨鑄鐵等 改套模具采用 Q235A 制造 6 推板 140mm x 350mm 厚度 15mm 材料為 45 鋼 其上的推板導套孔與推板導套采用 H7 k6 配合 用 M6 的內(nèi)六角圓柱 螺釘與推桿固定板固定 7 推桿固定板 140mm x 350mm 厚度 20mm 鋼材為 45 鋼 其上的推板導套孔與推板導套采用 H7 f9 配合 7 模架如圖 4 8 所示 圖 4 8 模架 4 5 合模導向機構(gòu)和定位機構(gòu) 采用標準模架 模架本身帶有導向裝置 按模架規(guī)格選取即可 4 5 1 導向機構(gòu)的總體設計 1 導向零件應合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部分 其中心至模具邊緣 24 應有足夠的距離 以保證模具的精度 防止壓入導柱和導套后變形 2 該導套采用 4 根導柱 其布置為等直徑導柱不對稱布置 3 導柱安裝在支承板和模套上 導套安裝在定模固定板上 4 為了保證分型面很好的接觸 導柱和導套在分型面處應只有承屑槽 在導柱孔口 倒角 5 在合模時 保證導向零件首先接觸 避免凸模先進入型腔 導致模具損壞 6 動定模板采用合并加工時 可確保同軸度要求 4 5 2 導柱設計 1 采用帶頭導柱 加油槽 如圖 4 1 所示 2 導柱長度必須比凸模端面高度高出 6mm 8mm 3 為了使導柱能順利地進入導向孔 導柱端部常做成圓錐形的先導部分 4 導柱的直徑應根據(jù)模具尺寸來確定 應保證有足夠的抗彎強度 5 導柱的安裝形式 導柱固定部分與模板按 H7 k6 配合 導柱滑動部分按 H7 f7 或 H8 f7 間隙配合 7 6 導柱工作部分的表面粗糙度為 0 2um 7 導柱應具有堅硬耐磨的表面 不易折斷的內(nèi)芯 多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理或 碳素工具鋼 T8A T10A 經(jīng)淬火處理 硬度為 50HRC 以上或 45 鋼經(jīng)調(diào)質(zhì) 表面淬 火 低溫回火 硬度為 50HRC 以上 圖 4 9 導柱 25 4 5 3 導套設計 導套與安裝在另外一半模上的導柱相配合 用以確定動 定模的相對位置 以保證 模具運動導向精度的圓套形零件 導套常用的結(jié)構(gòu)形式有兩種 直導套 帶頭導套 1 采用帶頭導套 如圖 4 10 所示 2 導套的端面應倒圓角 導柱孔最好做成通孔 利于排出孔內(nèi)剩余空氣 3 導套孔的的滑動部分按 H8 f7 H7 f7 的間隙配合 表面粗糙度為 0 4um 導套外徑與模板一端采用 H7 k6 配合 另外一端采用 H7 e7 配合鑲?cè)肽０?4 導套材料可用淬火鋼或銅等耐磨材料制造 該模具中采用 T8A 圖 4 10 導套 4 6 脫模推出機構(gòu)的設計 注射成型每一循環(huán)中 塑件必須準確無誤地從模具的凹模中或型芯上脫出 完成脫 出塑件的裝置稱為脫模機構(gòu) 也常稱為推出機構(gòu) 4 6 1 脫模推出機構(gòu)的設計原則 8 塑件推出 頂出 是注射成型過程中的最后一個環(huán)節(jié) 推出質(zhì)量的好壞將最后決定 塑件的質(zhì)量 因此 塑件的推出是不可忽視的 應遵循以下原則 1 推出機構(gòu)應近盡量設置在動模一側(cè) 2 保證塑件不因推出而變形損壞 3 機構(gòu)簡單 動作可靠 4 良好的塑件外觀 26 5 合模時的準確復位 4 6 2 塑件的推出機構(gòu) 該套模具的塑件采用推桿推出 推桿的形式為圓形 1 推桿如圖 4 11 所示 共 4 根推桿 圖 4 11 帶肩圓筒推桿 2 推桿應設置在脫模阻力大的地方 3 推桿應布置均勻 4 推桿應設在塑件強度 剛度較大的地方 5 推桿直接與模板上的推桿空采用 H8 f8 間隙配合 6 通常推桿裝入模具后 其端面應與型腔地面平齊或高出型腔底面 0 05mm 0 10mm 7 推桿與推桿固定板 通常采用單邊 0 5mm 的間隙 這樣可以降低加工要求 又 能在多推桿的情況下 不因各板上的推桿孔加工誤差引起軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn) 象 8 推桿的材料常用 T8 T10 碳素工具鋼 熱處理要求硬度 50HRC 以上 工作端配 合部分的表面粗糙度為 u 0 8um 4 7 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設計 9 當在注射成型的塑件上與開合模方向不同的內(nèi)側(cè)或外側(cè)有孔 凹穴或凸臺時 塑件 就不能直接由推桿等推出機構(gòu)推出脫模 此時 模具上成型該處的零件必須制成可 側(cè)向移動的活動型芯 以便在塑件脫模推出之前 先將側(cè)向成型零件抽出 然后在 把塑件從模內(nèi)推出 否則就無法脫模 4 7 2 斜頂?shù)脑O計 27 斜頂設置在動模 有足夠的強度 斜導柱頂端用模珂和定模板固定并磨到和定模板平 在開模時能隨驅(qū)使滑塊沿動模 板上的導滑槽滑動 斜頂傾斜角為 5 度 斜頂相對位置以及脫模推出完成后的相對位置如圖 4 12 所示 需要側(cè)抽芯的距離是 1 5mm 斜頂頂出塑件的抽芯距離 遠大于 1 5mm 所以抽芯距離滿足要求 塑件能正常取出 圖 4 12 斜頂分型與抽芯分析 4 8 排氣系統(tǒng)設計 模板分型面上設置 1mm 深的排氣槽用于排氣 而且在成型殼體內(nèi)腔的型芯上設置了 6 根推桿 排氣條件足夠 4 9 冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設計 10 28 4 9 1 加熱系統(tǒng) 該套模具的模溫要求在 70 C 以下 又是小型模具 所以無需設置加熱裝置 4 9 2 冷卻系統(tǒng) ABS 塑料注射到模具內(nèi)的塑料溫度為 180 190 C 左右 而塑料固化后 從模具型腔中取出時其溫度在 60 以下 熱塑性塑料在注射成型后 須對模具進 行有效的冷卻 使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具 以使塑料可靠冷卻定型并可迅 速脫模 ABS 的成型溫度和模具溫度分別為 180 C 190 50 C 70 用常溫水對 模具進行冷卻 1 冷卻介質(zhì) 冷卻介質(zhì)有冷卻水和壓縮空氣 但用冷卻水比較多 因為冷卻水熱容量大 傳熱系 數(shù)大 成本低 用水冷卻 即使在模具型腔周圍或者內(nèi)部開設冷卻水道 2 冷卻系統(tǒng)的簡略計算 如果忽略模具因空氣對流 熱輻射以及與注射機接觸所散發(fā)的熱量 不考慮模具金 屬材料的熱阻 可對模具冷卻系統(tǒng)進行初步的簡略計算 1 求塑料固化時每分鐘釋放的熱量 Q 查表得 ABS 單位質(zhì)量放出的熱量 2170 kJg 故210 710 49QWkgjkgj 式中 W 單位時間內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量 kj min 模具每分鐘注射 1 次 2 冷卻水的體積流量 33127 490 581min 018 2 v kjqPC 4 7 式中 冷卻水的密度 為 3 g 1 冷卻水出口溫度 取 25 C 2 冷卻水進口溫度 取 20 C 冷卻水的比熱容 為 4 187 kjg 3 冷卻管道的直徑 為使冷卻水處于湍流狀態(tài) 查資料取 d 6mm 29 4 冷卻水在管道內(nèi)的流速 32240 581 0 3 6 vqmsd 4 8 5 冷卻水管道水孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù) 查參考文獻中的表取 f 7 22 水溫為 25 C 時 因此0 832 3 61679 vhfkjhd 4 9 6 冷卻管道的總傳熱面積 2420 0845 6101679 QAmh 4 10 7 模具上應開設的冷卻水孔數(shù) 45 1023 4 8 ndl 孔 4 11 式中 l 模珂長度 為 150mm 4 9 3 冷卻裝置布置方案的確定 我們在上下模仁上各開設兩條水道 用于冷卻塑件的兩側(cè)面 這樣才能使塑件各個 方面都能得到冷卻 防止了受熱不均勻?qū)е碌穆N首 從裝配圖上可查看 冷卻水路 示意圖 4 10 模具材料例表 表 4 7 該模具的選材及熱處理見表 零件名稱 材料牌號 熱處理 硬度 說明 模仁 718H 預硬化 36HRC 38HRC 保證加工后獲得較高的形 狀和尺寸精度 易于拋光 圓柱型芯 Cr12MoV 淬火 58HRC 62HRC 淬透性好 熱處理變形小 30 耐磨性好 斜導柱 T7A 淬火 52HRC 55HRC 動模型芯 718H 淬火 42HRC 54HRC 保證加工后獲得較高的形 狀和尺寸精度 沿脫模方向 拋光 動定模座板 45 調(diào)質(zhì) 230HB 270HB 墊塊 Q235 調(diào)質(zhì) 230HB 270HB 支撐柱 S50C 調(diào)質(zhì) 225HB 240HB 推板固定板 45 調(diào)質(zhì) 230HB 270HB 主流道襯套 T10A 淬火 50HRC 55HRC 導柱導套 T10A 淬火 54HRC 58HRC 定位圈 45 調(diào)質(zhì) 230HB 270HB 復位桿 45 淬火 43HRC 48HRC 31 5 模具裝配 5 1 塑料模具裝配的技術要求 塑料模具種類較多 結(jié)構(gòu)差異很大 裝配的具體內(nèi)容與要求也不同 一般注射 壓 縮和擠出模具結(jié)構(gòu)相對復雜 裝配環(huán)節(jié)多 工藝難度大 其他類型的塑料模具結(jié)構(gòu) 較為簡單 無論哪種類型的模具 為保證成形制品的質(zhì)量 都應具有一定的技術要 求 1 模具裝配后各分型面應貼合嚴密 主要分型面的間隙應小于 0 05mm 在模具適當?shù)?平衡位置應裝有吊環(huán)或起吊孔 模具的外形尺寸 閉合高度 安裝固定及定位尺寸 推出方式 開模行程等均應符合設計圖樣要求 并與所使用的設備條件相匹配 模 具應有標記 各模板應打印順序編號及加工與裝配時使用的基準標記 2 導向或定位精度應滿足設計要求 動 定模開合運動平穩(wěn) 導向準確 無卡阻 咬死或刮傷現(xiàn)象 安裝精定位元件的模具時 應保證定位精度 可靠 且不得與導 柱 導套發(fā)生干涉 3 成型零件的形狀與尺寸精度及表面粗糙度應符合設計圖樣要求 表面不得有碰傷 劃痕 裂紋 銹蝕等缺陷 拋光方向應與脫模方向一致 成形表面的文字 圖案與 脫模方向一致 活動成形零件或鑲件應定位可靠 配合間隙適當 活動靈活 不產(chǎn) 生溢料 4 澆注系統(tǒng)表面光滑 尺寸與表面粗糙度符合設計要求 5 推出機構(gòu)應運動靈活 工作平穩(wěn) 可靠 推出元件不應承受側(cè)向力 既不允許放 生溢料 也不得有卡阻現(xiàn)象 6 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)應運動靈活 平穩(wěn) 斜導柱不應承受側(cè)向力 滑塊鎖挈應固 定可靠 工作時不得產(chǎn)生變形 7 模具加熱元件應安裝可靠 絕緣安全 無破損 能達到設定溫度要求 模具冷卻 水道應通暢 無堵塞 連接部位密封可靠 5 2 塑料模具裝配過程 塑料模的總裝過程因模具結(jié)構(gòu)的不同而不同 但其主要的總裝配順序不變 具體如下 1 確定裝配基準 32 2 安裝導柱導套和型芯 型腔并使間隙均勻 3 安裝側(cè)抽芯機構(gòu)和推出機構(gòu)等 4 其他零件的裝配 5 檢驗 試模 下面以裝配圖上的編號為準 裝配時以導柱 導套為基準件 裝配過程如下 5 2 1 裝配動模部分 1 裝配模仁 型芯 先把圓柱型芯 12 和長方塊型芯 09 壓入動模仁 16 使 09 和 11 的底部與 16 持 平 并高出 12 有 0 01 0 02mm 的間隙 以防止型芯松動 再把動模仁 16 放入動模 板并壓平 用穿過動模板的內(nèi)六角螺絲把模珂吃緊在動模板上 2 裝配推出機構(gòu) 推板放在動模固定板上 將推桿套裝在固定板上推桿孔內(nèi)并穿入型芯固定板的推桿 孔內(nèi) 在套裝到推板導柱上 使推板和推桿固定板重合 在推桿固定板板螺孔內(nèi)涂 紅丹粉 將螺釘孔復印到推板上 然后 取下推板固定板 在推板上鉆孔攻絲后 重新合攏并擰緊螺釘固定 裝配后 進行滑動配合檢查 經(jīng)調(diào)整使其滑動靈活 無 卡阻現(xiàn)象 最后 將卸料板拆下 把推板放到最大極限位置 檢查推桿在型芯固定 板上平面露出的長度 將其修磨到與型芯固定板上平面平齊或低 0 02mm 5 2 2 裝配定模部分 總裝配前澆口套 導套都已裝配結(jié)束并經(jīng)驗合格 裝配時 將定模板套在導 柱上并與已裝澆口套的定模座板合攏 找正位置 用平行夾頭夾緊 以定模座板上 的螺釘孔定位 對定模板鉆錐窩 然后拆開 在定模板上鉆孔 攻絲后重新合攏 用螺釘擰緊固定 最后鉆 鉸定位銷釘孔打入定位銷釘 經(jīng)以上裝配后 要檢查定模板和澆口套的澆道錐孔是否對正 如果在接逢處有 錯位 需要進行鉸削修整 使其光滑一致 33 總 結(jié) 本次畢業(yè)設計是我們大學四年所學知識做的一次總測驗 是鍛煉也是檢驗自己四年 來所學并掌握運用知識的能力 是我們高等院校學生的最后的學習環(huán)節(jié) 通過這次 設計 我學到了許多原來未能學到的東西 對過去沒有掌握的知識得到了更進一步 鞏固 獨立思考 綜合運用所掌握理論知識的能力得到很大的提高 學會了從生產(chǎn) 實際出發(fā) 針對實際課題解決實際問題 掌握了綜合使用各種設計手冊 圖冊 資 料的方法 提高了電腦繪圖水平 也是為我們即將參加工作所做的必要準備 打下 基礎 更是我們四年機械設計制造及其自動化專業(yè)知識的一次綜合 本次設計也暴露了我們不少的缺點和問題 對于所學知識還沒有做到仔細 認真消 化 許多方面還是只有一個大概的認識 沒有深入探討 對實際事物沒有深刻得了 解 沒有做到理論聯(lián)系實際 沒有達到對所學的知識熟練運用的水平 這也從一個 側(cè)面反映出我們設計經(jīng)驗不足 思維不夠開拓 不夠靈活 從而是我得出一個結(jié)論 無論是現(xiàn)在還是以后走上工作崗位 還是再深造 都應該虛心向老師和前輩們學習 從而不斷完善自我 提高自我水平 34 參考文獻 1 翁其金主編 沖壓工藝與沖模設計 北京 機械工業(yè)出版社 2005 2 于就泗 齊發(fā)主編 機械工程材料 大連 大連理工大學 2003 3 李光耀 淺談現(xiàn)代模具的設計與制造 J CAD CAM 與制造業(yè)信息化 2005 年 01 期 17 19 4 華玉培 李恒權 冷沖壓及模具設計 M 山東 山東科學技術出版社 1990 5 徐政坤 沖壓模具設計與制造 M 北京 化學工業(yè)出版社 2003 10 6 模具實用技術叢書編委會 沖模設計應用實例 M 北京機械工業(yè)出版社 2005 1 7 中國模具設計大典編委會 中國模具設計大典 M 江西 江西科學技術出版 社 2003 5 8 周大雋等 沖模結(jié)構(gòu)設計要領與范例 M 北京 機械工業(yè)出版社 2005 11 9 鄭家賢 沖壓工藝與模具設計實用技術 M 北京 機械工業(yè)出版社 2005 1 10 魏崢 牟林 SolidWorks2004 冷沖模設計實訓練教程 M 北京 電子工業(yè)出版 社 2005 11 王新華等 沖模結(jié)構(gòu)圖冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2003 12 楊玉英 實用沖壓工藝及模具設計手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2005 13 萬戰(zhàn)勝 沖壓工藝及模具設計 M 北京 中國鐵道出版社 1995 14 蔡春源 簡明機械零件手冊 M 北京 冶金工業(yè)出版社 1996 15 王芳 冷沖壓模具設計指導 M 北京 機械工業(yè)出版社 1998 16 周玲 主編 沖模設計實例講解 北京 化學工業(yè)出版社 35 致 謝 回想四年的學習生活 在這里我獲得了知識 學會了學習 也懂得了如何利用學到 的知識去為社會做貢獻 而這些都是我辛勤的老師教予我的 在此 對所有在學習上 生活上給過我?guī)椭睦蠋煴硎局孕牡母兄x 感謝您們孜孜不倦的教導 感謝您們教 會了我如何學習 如何做人 如何做事 本次設計即將完成 我的心情卻無法平靜 從開始進入課題到論文的順利完成 有 多少可敬的師長 同學 朋友給了我無言的幫助 在這里請接受我誠摯的謝意 在這里首先要感謝我的指導老師 指導老師平日里工作繁多 但在我做畢業(yè)設計的 每個階段從課題的選擇 論文的撰寫到中期檢查 后期詳細設計 裝配草圖等整個 過程中都給予了我悉心的指導 我的設計較為復雜煩瑣 但是老師仍然細心地糾正 圖紙中的錯誤 從他的身上 我學習到的不僅僅是專業(yè)知識 更重要的是他淵博的 學術知識 嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度 認真負責的工作態(tài)度和待人以誠的寬廣胸懷 使我受 益匪淺 必將對我以后的學習和工作產(chǎn)生巨大的影響 在此向他致以誠摯的謝意 其次要感謝同組同學給我?guī)椭椭С?在設計中遇到的困難 他們會熱心的給我排憂解 難 遇到不能解決的問題 大家一起討論 然后還要感謝我的母校對我的大力栽培 感謝大學四年來所有的老師 為我們打下機 械專業(yè)知識的基礎 正是因為有了這些專業(yè)知識此次畢業(yè)設計才會順利完成 最后感謝我的父母 他們辛勤地工作才讓我有機會坐在這里享受教育 他們豁達的性 格也影響著我從容面對人生