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第 1 頁 共 16 頁 目錄 一 引言 2 二 塑件工藝分析 3 三 確定型腔數(shù)目 4 四 成型零部件的設計 5 五 澆注系統(tǒng)的設計 7 六 結(jié)構(gòu)零部件的設計 10 七 推出機構(gòu)設計 11 八 冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設計 12 九 選擇注射機型號 13 十 結(jié)束語 15 十一 參考文獻 16 第 2 頁 共 16 頁 摘要 敘述了 761 2 保護罩注塑成型工藝及模具結(jié)構(gòu) 為了保證上蓋表面光滑的要求 澆口采用潛伏式澆口 進行一模八腔注射 關鍵詞 插座面板 潛伏式澆口 注射成型 一 引言 模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟各部門發(fā)展的重要基礎之一 隨著機械工業(yè) 電子工業(yè) 航空工業(yè) 儀器儀表工業(yè)和日常用品工業(yè)的發(fā)展 塑料成 型制件的需求量越來越多 質(zhì)量要求也越來越高 這就是要求成型塑件的模具的開發(fā) 設 計與制造的水平也必須越來越高 因此 模具設計水平的高高低 模具制造能力的強弱以 及模具質(zhì)量的優(yōu)劣 都直接影響著各種產(chǎn)品的質(zhì)量 經(jīng)濟效益的真長以及整體工業(yè)水平的 提高 綜上所敘 塑料成型工業(yè)在基礎工業(yè)中的地位和對國民經(jīng)濟的影響顯得日益重要 I General Mould is important technology equipment in the industry manufacture mould industry is the important basis of the development of the department of national economy With the development of mechanical industry electron industry aviation industry meter and instrument industry and the daily article industry the need of the plastic molding product is more and more larger the requirement of quality is more and more higher so the level of the exploitation design and manufacture of plastic molding product is more and more advanced The quality of the all product the increase of the economy benefit and the improvement of the whole industry level lies on the high and low level of mould design and the capacity of the mould manufacture and the good and bad quality Summarizablely the plastic molding industry is more and more important in the station of the basic industry and national economy 第 3 頁 共 16 頁 二 塑件工藝分析 2 1 分析塑件使用材料的種類及工藝特征 該塑件材料為丙烯腈 丁二烯 苯乙烯 ABS 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯 ABS 具有良好 的綜合力學性能 丙烯腈使 ABS 有良好的耐化學腐蝕及表面硬度 丁二烯使 ABS 堅韌 苯 乙烯使它有良好的加工性能和染色性能 ABS 無毒 無味 呈微黃色 成型條件的塑件由較好的光澤 密度為 1 02 1 05g cm3 ABS 有極好的抗沖擊強度 且在低溫下也不迅速下降 ABS 有良好的機械強度 和一定的耐磨性 耐寒性 耐油性 耐水性 化學穩(wěn)定性和電氣性能 水 無機鹽 堿和 酸類對 ABS 幾乎無影響 但在酮 醛 氯代烴中會溶解或形成乳濁液 ABS 不溶于大部分 醇類及烴類溶劑 但與烴長期接觸會軟化溶脹 ABS 塑料表面受冰醋酸 植物油等化學藥 品的侵蝕會引起應力開裂 ABS 有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性 易于成型加工 經(jīng)過調(diào)色可 配成任何顏色 ABS 的缺點是耐熱性不高 連續(xù)工作溫度 70 C 左右 熱變形溫度為 93 C 左右 且耐氣候性差 在紫外線作用下易變硬發(fā)脆 根據(jù) ABS 中三種組分之間的比例不同 其性能也略有差異 從而適應各種不同的應用 要求 根據(jù)應用要求的不同 ABS 可分為超高沖擊型 高沖擊型 中沖擊型 低沖擊型和 耐熱型等 成型特點 ABS 在升溫時粘度增高 所以成型壓力較高 故塑件上的脫模斜度宜稍大 ABS 易吸水 成型加工前應進行干燥處理 ABS 易產(chǎn)生熔接痕 模具設計時應注意盡量減 少澆注系統(tǒng)對料流的阻力 在正常的成型條件下 壁厚 熔料溫度對收縮率影響極小 在 要求塑件精度高時 模具溫度可控制在 50 60 C 而在強調(diào)塑件光澤和耐熱時 模具溫 度應控制在 60 80 C 2 2 分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性 該塑件尺寸較小 整體結(jié)構(gòu)較簡單 不帶有曲面特征 結(jié)構(gòu)特征符合塑件的設計要求 根據(jù)塑件的工作要求和表面特征 故選一般精度 4 級 2 3 工藝性分析 為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用潛伏式澆口 這種澆口的分流道為 于模具的分型面上而澆口卻斜向開設在模具的隱蔽處 方便加工和熱處理 型芯部分采用 第 4 頁 共 16 頁 拼鑲結(jié)構(gòu) 三 確定型腔數(shù)目 3 1 初步確定型腔數(shù)目 根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)及尺寸精度要求采用一模八腔 3 2 計算塑件體積 按照圖 1 塑料件圖所示尺寸近似計算 塑件體積 2222222222221116 75 3 74 5 6 754 5 11 4 0 16 74 1 10 673VXXXXX 105 8mc 3 3 計算單件塑件重量 塑件重量 m s 1 058 cm3X1 05g cm3 1 11g 3 4 澆道體積 22219 54014VRXRX 86 364cm 3 5 澆道質(zhì)量 33 981 05 2Xgcg 3 6 總體積 3334 81 Vcmcm 圖 第 5 頁 共 16 頁 3 7 總質(zhì)量1 85 2314 mgXg 四 成型零部件的設計 4 1 型腔 型芯工作尺寸計算 PC 塑料的收縮率是 0 3 0 8 平均收縮率 S 0 3 0 8 2 0 55 型腔徑向尺寸 L m 0 z 1 S LS x 0 z 型腔深度尺寸 H m 0 z 1 S Hs x 0 z 型芯徑向尺寸 l m 0 z 1 S lS x 0 z 型芯高度尺寸 h m 0 z 1 S hS x 0 z 中心距尺寸 C m z 2 1 S CS z 2 式中 L S 塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸 mm lS 塑件內(nèi)型徑向基本尺寸的最小尺寸 mm HS 塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸 mm hS 塑件內(nèi)型深度基本尺寸的最小尺寸 mm CS 塑件中心距基本尺寸的平均尺寸 mm X 修正系數(shù) 取 0 5 0 75 塑件公差 mm Z 模具制造公差 取 1 3 1 4 4 1 1 型腔尺寸計算 尺寸 公差值 mm 計算 33 5 0 26 Lm 0 z 1 0 55 X33 5 0 75X0 26 0 0 087 33 4890 0 087 28 4 0 24 Lm 0 z 1 0 55 X28 4 0 75X0 24 0 0 08 28 3760 0 08 3 5 0 14 Lm 0 z 1 0 55 X3 5 0 75X0 14 0 0 047 3 4440 0 047 2 5 0 12 Lm 0 z 1 0 55 X2 5 2 3X0 12 0 0 04 2 4340 0 025 15 5 0 20 Lm 0 z 1 0 55 X15 5 2 3X0 20 0 0 067 15 4250 0 067 17 6 0 20 Lm 0 z 1 0 55 X17 6 2 3X0 20 0 0 067 17 5370 0 047 4 1 2 型芯尺寸計算 第 6 頁 共 16 頁 尺寸 公差值 mm 計算 28 5 0 24 lm 0 z 1 0 55 X28 5 0 75X0 2 0 0 08 28 8070 0 08 27 4 0 24 lm 0 z 1 0 55 X27 4 0 75X0 24 0 0 08 27 7010 0 08 10 5 0 18 lm 0 z 1 0 55 X10 5 0 75X0 18 0 0 06 10 6930 0 06 2 2 0 12 lm 0 z 1 0 55 X2 2 0 75X0 12 0 0 04 2 3020 0 04 1 4 0 10 lm 0 z 1 0 55 X1 4 0 75X0 10 0 0 033 1 4830 0 033 1 0 10 lm 0 z 1 0 55 X1 0 75X0 10 0 0 033 1 0810 0 033 14 5 0 20 lm 0 z 1 0 55 X14 5 2 3X0 20 0 0 077 14 7130 0 077 17 6 0 20 lm 0 z 1 0 55 X17 6 2 3X0 20 0 0 077 17 8300 0 077 各個工作部位尺寸計算結(jié)果如上所示 通常 制品中 1mm 和小于 1mm 并帶有大于 0 05mm 公差的部位以及 3mm 和小于 3mm 并帶有大于 0 10mm 公差部位不需要進行收縮計算 4 2 成型零部件的強度與剛度計算 整體式圓型型腔側(cè)壁厚度的計算 按剛度條件計算 s 5 81mm 413phE 43501 2 6X 按強度條件計算 h 4 50mmr 整體式圓型型腔底板厚度的計算 按剛度條件計算 h 3 43mm 430 56prE 按強度條件計算 s 5 87mm 2 87 式中 s 圓形型腔側(cè)壁厚度 mm p 型腔內(nèi)熔體的壓力 MPa p 30Mpa h1 承受熔體壓力的側(cè)壁高度 mm h1 14 5mm r 型腔內(nèi)壁半徑 mm r 16 75mm E 鋼的彈性模量 取 2 06X105Mpa 允許的變形量 mm 0 05mm 型腔材料許用拉應力 160Mpa 第 7 頁 共 16 頁 表 4 1 常用塑料注射時所選用型腔壓力 MPa 塑料品種 高壓聚 乙烯 PE 低壓聚 乙烯 PE PS AS ABS POM PC 型腔壓力 10 15 20 15 20 30 30 35 40 五 澆注系統(tǒng)的設計 5 1 確定分型面的位置 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置 澆口系統(tǒng)設計 塑件結(jié)構(gòu)工藝及尺寸精 度 塑件的推出 排氣等多種因素的影響 因此在選擇分型面時應綜合分析比較 該塑件 需要側(cè)抽芯 所以根據(jù)其特點及表面質(zhì)量要求 采用平直分型 如圖 2 所示 圖 5 2 確定澆口形式及位置 為了提高成型效率 并避開制品光滑區(qū)域采用潛伏式澆口 澆口尺寸與位置如圖 2 所 示 澆口直徑可以根據(jù)經(jīng)驗公式計算 d 0 14 0 20 2A 1 4A 式中 d 澆口直徑 mm 塑件在澆口處的壁厚 mm A 型腔表面積 mm 2 d 0 14 0 20 22 X 72X40 72X8X2 40X8X2 1 4mm 1mm 第 8 頁 共 16 頁 5 3 型腔位置的排布 該件采用一模八腔的結(jié)構(gòu)形式 澆注系統(tǒng)的設計也采用從主流道到各個型腔分流道 的形狀及尺寸相同的設計 即型腔平衡式布置的形式 如圖 3 所示 5 4 初步設計主流道及分流道形狀和尺寸 主流道設計成圓錐型 其錐角 2o 6o 取 3 o 內(nèi)壁粗糙度 Ra 取 0 4 m 分流道截面設計成 U 型截面 加工較易 且熱量損失與壓力損失均不大 為常用形式 U 型截面分流道的直徑可根據(jù)塑件的流動性等因素確定 該塑料采用丙烯腈 丁二烯 苯乙 烯 ABS 流動性為中等 所以選 U 型截面 U 形截面分流道的寬度 d 可在 5 10mm 內(nèi)選 半徑 R 0 5d 深度 h 1 25R 根據(jù)經(jīng)驗分流道的直徑 d 可取 6mm 半徑 R 取 3mm 深 度 h 取 4mm 圖 4 根據(jù)型腔在分型面上的排布情況可分為一次分流道和二次分流道 設計參數(shù) 尺寸如 圖 4 所示 第 9 頁 共 16 頁 根據(jù)以上設計參數(shù)校核流動比 L i ti 式中 流動距離比 Li 模具中各段料流通道各段模腔的長度 mm ti 模具中各段流通道及各段模腔的截面厚度 mm 48 6 1 0 5 26 6 184 6 33 7 0 6 101 2 因為影響流動比的因素主要是塑料的流動性 查表得 ABS 允許流動比 130 90 所以 因此主流道與分流道的設計滿足模具型腔填充要求 5 5 冷料穴和拉料桿的設計 圖 5主流道 冷 料 穴 冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前 鋒冷料 以免這些冷料注入型腔 這些冷料既影響容體充填的速度 又 影響成型塑件的質(zhì)量 主流道末端的冷料穴除了上述功能外 還有便于在該處設置主流道拉料桿的功能 該模具冷料穴的設 置如圖 5 所示 拉料桿的作用是注射結(jié)束模具分型時 將主流凝料從定模澆口套中拉出 最后推出機 構(gòu)開始工作 將塑件和澆注系統(tǒng)冷料一起推出模外 該塑件表面光滑無刮痕等缺陷 如果 采用自動脫落 塑件脫落表面相互碰撞將造成表面刮痕等缺陷 因此該模具采用 Z 字形拉 第 10 頁 共 16 頁 料桿 如圖 6 所示 工作時依靠 Z 字形鉤將主流道凝料拉出澆口套 推出后由于鉤子的方 向性而不能自動脫落 需要人工取出 六 結(jié)構(gòu)零部件的設計 6 1 支承板設計 支承板的作用是承受成型是塑料熔體對動模模型腔的作用力 以防止型腔底部產(chǎn)生過 大的撓曲變形或防止主型芯脫出型芯固定板 支承板需要有較高的平行度和必要的硬度和 強度 支承板的厚度計算 h 5pbL 4 32EB 1 3 式中 h 支承板的厚度 mm p 承受的注射壓力 MPa L 支承板跨度 mm b 支承板受力的寬度 mm E 剛的彈性模量 取 2 06X105Mpa 允許的變形量 mm h 5X30X134 8X54 4 32X2 06X105X190X0 05 1 3 mm 14 0025 mm 由上面所計算的數(shù)值可知支承板厚度 14 0025mm 取 15mm 該模具支承板取 160X250X20 GB T4169 8 1984 6 2 選用模架 根據(jù)塑件圖樣及技術要求 型腔投影面積的周界尺寸及型腔壁厚強度和剛度計算后的 尺寸和抽芯機構(gòu)所站的尺寸 以確定模架的規(guī)格 該模具采用基本型 A2 型 模板周界尺 寸 250X250mm 定模板 190X240X32mm 動模板 200X240X 25mm 支承板 190X240X 15mm 定模座板 200X250X15 動模座板 200X250X15 mm GB T12556 1 1990 如圖 7 所 示 6 3 墊塊的設計 墊塊的作用是支承動模成型部分并形成推出機構(gòu)運動空間的零件 其中相關尺寸根據(jù) 模架以及推出高度而定 取 240X25X50 GB T4169 6 1984 6 4 合模導向機構(gòu)的設計 第 11 頁 共 16 頁 合模導向機構(gòu)是保證動 定模和模時 正確地定位和導向的零件 承受一定的側(cè)壓力 該模具導柱為帶頭導柱 20X50X25 GB T4169 4 1984 導柱的材料為 T8 淬硬到 HRC50 55 該模具導套為直導套 20X32 GB T4169 2 1984 導套的材料為 T8 淬硬到 HRC50 55 圖 7 七 推出機構(gòu)設計 7 1 推出力的計算 推出力的作用是克服推出機構(gòu)移動的摩擦力 Ft Ap cos a sin a qA 1 式中 A 塑件包絡在型芯的面積 mm 2 A1 制件垂直與脫模方向的投影面積 mm 2 p 塑件對型芯單位面積上的包緊力 p 取 0 8 X 107 1 2X107Pa 塑件對鋼的摩擦系數(shù) 取 0 1 0 3 a 脫模斜度 Ft 脫模力 推出力 q 大氣壓力 0 09Mpa A 1 2 29X 23 8X X13 1177 648 mm 2 第 12 頁 共 16 頁 A1 33 7 2 2 X 891 51665 mm 2 Ft 1177 648X1 2X10X 0 3cos100 sin100 0 09X891 51665 1801 4368N 7 2 確定推出方式及推桿位置 根據(jù)制品機構(gòu)特點 確定在制品的八個角上設置八根普通的圓頂桿 如圖 8 所示 對 于流道的固化塑料也設置推桿 如圖 8 所 示 普通的圓推桿按 GB T4169 1 1984 選用 均可滿足推桿剛度要求 查表 選用 3mmX100mm 型號的圓 形推桿 12 根 選用 6mmX86 5mm 型號的 圓形推桿 4 根 拉料桿 6mmX56 型 號的 1 根 八 冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設計 8 1 冷卻回路尺寸的確定及布置 由于冷卻水道的位置 結(jié)構(gòu)形式 孔徑 表面狀態(tài) 水的流速 模具材料 等很多因素都會影響模具的冷卻 因此用塑件的平均壁厚來確定水孔直徑 塑 件平均壁厚為 0 66mm 尺寸較小 確定水孔直徑為 6mm 通過調(diào)節(jié)水溫 水速來滿足要求 由于 ABS 型時要求模溫在 60 80 因此在定模板上設置兩條 6mm 冷 卻水道 冷卻水路布置如圖 9 所示 第 13 頁 共 16 頁 圖 9 8 2 排氣系統(tǒng)的設計 該速件尺寸較小 材料為聚碳酸脂 PC PC 材料不發(fā)生溢料間隙值為 0 06 0 08mm 利用分型面和推桿 復位桿的配合間隙排氣即可 九 選擇注射機型號 9 1 初步確定注射機型號 9 1 1 根據(jù)塑件注射量大小來選擇額定注射量 塑件重量 m s 1 16g 根據(jù)圖 4 可計算出 澆注系統(tǒng)體積 3 2Vc 澆注系統(tǒng)重量 3 4218 5 2Xgcmg 總重量 6 4m 根據(jù)塑件的計算重量或體積 選擇設備型號規(guī)格 確定型腔數(shù)當未限定設備時 須 考慮以下因素 機額定注射量 GB 每次注射量不超過最大注射量的 80 即 n 0 8GB Gj GS 式中 n 型腔數(shù) Gj 澆注系統(tǒng)重量 g GS 塑件重量 g GB 注射機額定注射量 g 估算澆注系統(tǒng)的體積 Vj 的結(jié)果 Vj 5 22g 第 14 頁 共 16 頁 設 n 8 則得 GB nG S Gj 0 8 8 1 16 5 22 0 8g 18 125g 9 1 2 根據(jù)鎖模力來選擇 Fz p nA A1 Fp 式中 F z 熔融塑件分型面上的漲開力 N p 塑件熔體對型腔的成型壓力 其大小為注射壓力的 80 A 單個塑件在模具上的投影面積 mm 2 A1 澆注系統(tǒng)在模具上的投影面積 mm 2 Fz 40MPaX 2X72X40 2X6X36 5 mm2 247920N 247 920kN PC 塑料所需注塑機注射壓力為 88 2Mpa 模具總高為 167mm 根據(jù)以上分析 計算 查 塑料成型工藝與模具設計 表 4 2 初選注射機型號為 XZ 40 32 注射機 XZ 40 32 有關技術參數(shù)如下 注射壓力 Mpa 150 鎖模力 kN 320 最大開合模行程 S mm 160 模具最大厚度 mm 160 模具最小厚度 mm 130 噴嘴圓弧半徑 mm 10 噴嘴孔直徑 mm 3 拉桿空間 mm 205 9 2 校核注射機 9 2 1 注射量 鎖模力 注射壓力 模具厚度的校核 由于在初選注射機時是根據(jù)以上幾個技術參數(shù)選用的 所以在這里不用在進行校核 已符合所選注射機要求 9 2 2 開模行程的校核 注射機最大開模行程 S H 1 H2 5 10 mm 式中 S 注射機最大開模行程 mm H1 推出距離 脫模距離 mm 第 15 頁 共 16 頁 H2 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度 mm H1 H2 5 10 8 8 55 10 mm 81 mm 注射機最大開模行程 S 為 180mm 故滿足要求 9 2 3 模具在注射機上的安裝 從設計的模架外形尺寸看 該模具可以采用壓板固定方式 所以所選注射機安裝尺寸 規(guī)格滿足要求 十 結(jié)束語 通過這一個多月來的課程設計工作 不僅是對我這三年來學習的總結(jié)和回顧 同時也 讓我深深的明白了自身的諸多不足之處 這也是今后在社會上學習的一種動力 我將會不 斷地學習 不斷地充實自己 由于時間和自身能力有限 設計難免會存在著不足之處 懇 請各位老師給予指正 在此 感謝張小甫指導老師和巴西 ZM S A 公司工程師 Sidnei 對我在這個畢業(yè)設計 中的指導 第 16 頁 共 16 頁 十一 參考文獻 1 屈華昌主編 塑料成型工藝與模具設計 北京 高等教育出版社 2001 2 李澄 吳天生 聞百橋主編 機械制圖 北京 高等教育出版社 1997 3 史鐵梁主編 模具設計指導 北京 機械工業(yè)出版社 2003 4 許發(fā)樾主編 實用模具設計與制造手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2002 5 吳兆祥主編 模具材料及表面處理 北京 機械工業(yè)出版社 2000 6 陳于萍主編 互換性與測量技術基礎 北京 機械工業(yè)出版社 2001