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第 1 頁 前 言 一 本次設計的任務 本次的設計是大學生涯的最后一次綜合性的課程設計 是我們對大學三年 所學專業(yè)理論知識和技能的一次綜合性訓練 模具設計是一項很復雜的工作 它要求我們在掌握理論知識的基礎上要有更好的實踐經(jīng)驗 設計一副好的模具 其中牽涉到許多的內容工藝 一套模具有多種工藝方案 在進行的比較中需要 考慮的內容包括對塑件成型工藝的分析 如何確定分型面 型腔數(shù)目以及選擇 注射機型號 確定模具的總體結構 型腔 型芯的結構 同時還考慮了模具制 造工藝的可行性以及模具制造的經(jīng)濟性 澆注系統(tǒng)的設計 確定澆口形式及位 置大小 確定主流道 分流道和冷料穴的形式及尺寸 脫模機構的設計 脫模 力的計算 模架的確定 側向分型及抽芯機構的設計 導向機構的設計 冷卻 系統(tǒng)的設計 二 設計要求 1 在設計過程中要理論聯(lián)系實際 扎實的掌握理論基礎知識 以便 靈活應用解決實際問題 第 2 頁 2 在設計過程中要不斷地修改 擬定幾種方案以便進行比較 在保 證塑件使用要求和外觀精度的基礎上盡量采用簡單的模具結構 3 在設計過程中要不斷地查取有關的設計資料 在努力采用以前的 模具結構的基礎上要進行大膽 穩(wěn)重的修改 以便設計出有新穎的模具 4 設計中遇到的問題要多與指導老師交流 要合理 認真 獨立地 完成 5 設計中應盡量采用標準件 這樣就可以減少模具的制造難度 任務書 一設計課題 本次畢業(yè)設計的題目是 手機的塑件注射模 技術要求 1 制件無縮癟 氣泡等缺陷 2 本件與底殼配合 3 材料為 ABS 第 3 頁 二 課題設計要求 1 測量及繪制塑件圖 要求用 PRO 或 UG 進行產(chǎn)品的造型 2 分析塑件結構 確定模具總體結構方案 3 繪制型腔 型心分模圖 三維造型 4 模具總裝配圖的裝配方案 5 非標準零件圖 6 編制型腔 型心等成型零件的制造工藝 7 模具的裝配方案說明 8 設計說明書 第 4 頁 摘 要 本次畢計業(yè)設的題目是 手機上殼的塑件注射模 本次設計主要是通過對 塑件的形狀 尺寸及其精度的要求來進行注射成型工藝的可行性分析 塑件的 成型工藝性主要包括塑件的壁厚 斜度和圓角以及是否有抽芯機構 通過以上 的分析來確定模具分型面 型腔數(shù)目 澆口形式 位置大小 其中最重要的是 確定型芯和型腔的結構 例如是采用整體式還是鑲拼式 以及它們的定位和固 緊方式 此外還分析了模具受力 脫模機構的設計 合模導向機構的設計 冷 卻系統(tǒng)的設計等 最后繪制完整的模具裝配總圖和主要的模具零件土及編制成 型零部件的制造加工工藝過程卡片 關鍵詞 分型面 澆口 型腔 型芯 鑲塊 脫摸力 潛伏澆口 Abstract This graduate that design is The movetelephone that shout the Battery door injects the mold This design primarily passeses to piece viability assessment for request for of shape size and its accuracy coming proceeding injecting type craft the piece the wall for of type craft primarily including the piece is thick slope and circle angle and whether to have core pulling or not mechanism Pass the above analysis to come the certain molding tool cent the type the surface type the number gate the form place the size The among them and most important is a certain type core and the construction of the type for example adopt the whole the type of type still and their fixed position and tight way of In addition and still analyzed the molding tool to suffer force 第 5 頁 mold that design that the design of the pattern draw mechanism match the design etc to lead to the mechanism cooling system Finally draw the production that complete molding tool assemble the general drawing sum the soil and establishment of prinipal molding tool parts type zero the parts process the craft process the card Key phrase parting line the gate cavity core mold insert ejection force submarinegate 概 論 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)各部門發(fā)展的重要基 礎之一 塑料模具是指用于成型塑料制件的模具 它是型腔模的一種類型 模 具設計水平的高低 加工設備的好壞 制造力量的強弱模具質量的優(yōu)劣 直接 影響著許多新產(chǎn)品的開發(fā)和老產(chǎn)品的更新?lián)Q代 影響著產(chǎn)品質量和經(jīng)濟效益的 提高 在現(xiàn)代塑料制件的生產(chǎn)中 采用合理的加工工藝 高效設備 先進的模具 塑料成型技術的發(fā)展趨勢是 一 模具的標準化 1 為了適應大規(guī)模成批生產(chǎn)塑料成型模具和縮短模具制造周期的需要 模 具的標準化工作十分重要 二 模具加工技術的革新 1 為了提高加工精度 縮短模具制造周期 塑料模成型零件加工廣泛應用 第 6 頁 仿行加工 電加工 數(shù)控加工及微機控制加工等先進技術 并使用坐標鏜 坐 標磨和三坐標測量儀等精密加工與測量設備 三 各種新材料的研制和應用 1 模具材料影響模具加工成本使用壽命和塑件成型質量等 四 CAD CAM CAE 技術的應用 第一章 塑件分析 參看產(chǎn)品零件圖如 圖 1 本零件為手機的外殼的上蓋 主要形狀為長方并帶圓弧形 上面為曲面 有多個長方形并帶有側抽心 兩個伸出尾腳 內表面的精度要求一般 表面精 度要求較高 同時需要涂漆 由于是采用上下蓋配合而成 從而避免了側向凹 凸 盡量簡化模具結構 從而避免在尖角處產(chǎn)生應力集中或在脫摸過程中由于 第 7 頁 成型內應力而開裂 綜合以上各點分析 采用一模一件 第二章 塑件材料的成型特性與工藝參數(shù) 本章著重介紹塑料成型的工藝特點以及塑件的工藝要求 塑件結構設計方 面的知識 為后面幾章的模具設計奠定了基礎 對零件的分析得塑件材料取 ABS 丙烯腈 丁二 苯乙烯共聚物 第一節(jié) 塑件材料的特性 ABS 是由丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚而成的 這三種組分的各自特性 使 ABS 具有良好的性能 ABS 無毒 無味 呈微黃色 成型的塑件有較好的光澤 密度為 1 02 1 05g cm ABS 有極好的抗沖擊強度 且再低溫下也不迅速下降 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)定性和電器 性能 ABS 在機械工業(yè)上用來制造齒輪 泵葉輪 軸承 把手 管道 電機外 殼 儀表殼 儀器盤 水箱外殼等 ABS 還用來制作水表殼 紡織器材 電 器零件 文教用品 玩具 電子琴及收錄機殼體 食品包裝容器 農(nóng)藥噴霧器 及家具等 第二節(jié) 成型特性 ABS 在升溫是粘度增高 所以成型壓力較高 塑料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 易產(chǎn)生熔接痕 模具設計是應注意 第 8 頁 盡量減小澆注系統(tǒng)對料流的阻力 在正常的成型條件下 壁厚 熔料溫度及收 縮率影響極小 要求塑件精度高時 模具溫度可控制在 50 60 要求塑件 光澤和耐熱時 應控制在 60 80 第三節(jié) 工藝參數(shù) 塑料性能 ABS 苯乙 烯共聚 塑料性能 ABS 苯乙 烯共聚 屈服強度 Mpa 50 玻璃化溫度 拉伸強度 Mpa 38 熔點 粘流溫度 130 160 斷裂伸長率 35 90 108 拉伸彈性模量 Gpa 1 8 熱變形溫度 45 N c m 108 N cm 83 103 彎曲強度 Mpa 80 線膨脹系數(shù) 10 5 7 0 彎曲彈性模量 Gpa 1 4 比熱容 J kg K 1470 261 熱導率 W m K 0 263簡支架沖擊 強度 kJ m 無缺口 缺口 11 燃燒性 cm min 慢 第 9 頁 布氏硬度 HBS 9 7 R121 體積電阻 cm 6 9 10 密度 g cm 1 02 1 16 擊穿電壓 Kv mm 比體積 cm g 1 02 1 16 成型收縮率 0 3 0 8 拉伸模量 E 10 1 91 1 98吸水性 24h 長時間 0 2 0 4 泊松比 0 38 透明度或透光率 不透明 與鋼的摩擦因子 f 0 20 0 25 ABS 注射參數(shù) 注射類型 螺桿式 螺桿轉速 30 60r min 噴嘴類型 形式 直通式 溫度 180 190 料筒溫度 前段 200 210 中段 210 230 后段 180 200 模具溫度 50 70 注射壓力 70 90 MPa 保壓力 50 70 MPa 注射時間 3 5 S 保壓時間 15 30 S 冷卻時間 15 30 S 成型周期 40 70 S 第四節(jié) 塑料制件的結構工藝性 要想獲得合格的塑料制件 除選擇合理的塑件材料外 還必須考慮塑件 的結構工藝性 塑件的 結構工藝性與模具設計有直接關系 只有塑件設計滿 第 10 頁 足成型工藝要求 才能設計出合理的模具結構 一 尺寸及精度 塑件尺寸的大小取決于塑料的流動性 在注射成型華中 薄壁塑件的尺寸 不能設計的過大 塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸的符合程度 及所 獲得塑件尺寸的準確度 根據(jù)本次設計的要求 結合表 3 9 參一 初步選定該零件的三個表面的 精度分別為 4 5 6 級 二 表面粗糙度 塑件的外觀要求越高 表面粗糙度應越低 一般模具表面粗糙度 要比塑 件的要求低 1 2 級 塑件的表面粗糙度一般為 Ra 0 8 0 2 m 三 形狀 塑件的內外表面形狀應盡可能保證有利于成型 四 斜度 為了便于從塑件中抽出型心或從型腔中脫出塑件 防止脫模時拉傷塑件 在設計時必須使塑件內外表面沿脫模方向留有足夠的斜度 由于本次設計所選 材料為 ABS 內外面均取拔模斜度為 8 五 壁厚 塑件的壁厚對塑件的質量有很大的影響 塑件壁厚盡可能均勻 本次設計 的壁厚非均勻 盡量保證兩側均勻 且滿足塑件的最小壁厚 六 圓角 塑件除了使用上要求采用尖角外 其余所有轉角處均應盡可能采用圓角 過渡 第 11 頁 第五節(jié) 塑件在模具中的位置 一 型腔數(shù)量及排列方式 塑件的設計已完成 根據(jù)塑件品種 形狀及尺寸分析 塑件的材料 形狀 尺寸于澆口的位置和形狀有關 同時也對分型面和脫模位置有影響 此外質量 控制要求 塑件的成本 注射機技術規(guī)范對型腔均有影響 本次設計初步選定 型腔數(shù)目為 1 個 二 分型面的設計 1 分型面設在零件開口最大輪廓處 2 分型面設在零件 開口處以使塑件開模以后留在動模 便于順利脫模 3 在分型面上設有 1 左右的拔模斜度 可以保證塑件外觀質量和塑件 精度要求 第三章 設備的選擇 第一節(jié) 最大注射量 塑件成型所需注射量應小于或等于所選的注射機的注射量 一 本次設計確定了型腔數(shù)目為 n 1 然后根據(jù)生產(chǎn)條件 如注射機的有關 技術規(guī)范進行校核選取 據(jù) 5 1 n KMp M 1 M 第 12 頁 公式中 K 注射機最大注射量的利用系數(shù) 一般 K 0 8 Mp 注射機最大注射量 3 或 g M1 澆注系統(tǒng)所需塑料的 3 或 g M 單個塑件的體積或質量 3 或 g n 型腔數(shù)目為 n 1 本次設計采用 PRO E 進行三維造型 利用實體測量和計算得 M 3 734cm 3 所以 1 0 8M p 2 3 734 3 734 Mp 37 34cm 3 由 塑料成型工藝與模具設計 表 4 2 初步選定注射機為 XS Z 30 第二節(jié) 注射量的校核 1 按注射機的額定塑化量進行校核 nm KM t 3600 m1 參 1 4 4 式中 K 注射機最大注射量的利用系數(shù) 一般取 0 8 M 注射機的額定塑化量 g h 或 cm3 h T 成型周期 s M1 澆注系統(tǒng)所需塑料質量或體積 g 或 cm3 M 單個塑件的質量或體積 g 或 cm3 N 型腔的數(shù)量 第 13 頁 1 KM t 3600 m 1 m 5 4 經(jīng)校核 注射機的選取符合型腔數(shù)要求 第三節(jié) 塑件在分型面上的最大注射量與鎖模力的校核 1 最大注射量的校核 nm m1 Km p 式中 mp 注射機允許的最大注射量 g 或 cm3 1 3 734 7 46 0 8 9 35 30 經(jīng)校核 注射機的注射量滿足塑件成型要求 2 鎖模力的校核 Fz p n A A 1 F 參 1 4 6 A2 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 A1 單個塑件在模具分型面上的投影面積 F 注射機額定鎖模力 P 塑料熔體對型腔成型壓力 其大小一般為注射壓力的 80 經(jīng)校核 注射機額定鎖模力已足夠 不會發(fā)生漲模溢料的現(xiàn)象 第四節(jié) 注射壓力的校核 塑件材料為 ABS 注射壓力一般為 70 90KN 取 85KN 而注射機額定 壓力為 119 KN 注射機最大注射壓力能滿足塑件成型的要求 第 14 頁 第五節(jié) 開模行程的校核 S H 1 H2 5 10 H1 推出距離 mm H2 包括澆注系統(tǒng)凝料在內的塑件高度 mm S 5 40 10 55 mm 而 XZ S 30 的最大開模距離為 160mm 故開模距離滿足要求 第六節(jié) 注射機的技術規(guī)格 見表 額定注射量 30 3 螺桿直徑 20 注射壓力 119MPa 注射行程 130 注射時間 3 螺桿轉速 30 60r min 注射方式 注塞式 鎖模力 250kN 最大成型面 積 90 2 最大開 合 模行程 160 模具最大厚 度 180 模具最小厚 度 60 動 定模固 250 280 拉桿空間 540 440 第 15 頁 定板尺寸 圓弧 半徑 12 模板行程 160 噴嘴 孔直 徑 2 頂出形式 四側設有頂桿 機械頂出 拉桿空間 2350 頂出兩側孔 距 850 合模方式 液壓 機 械 液壓泵流量 50L min 液壓泵壓力 6 5 MPa 電動機功率 5 5 kW 螺桿驅動功 率 1 7 kW 加熱功率 2 7kW 機器外形尺 寸 2340 850 1460 第 16 頁 第四章分型面與澆注系統(tǒng)的設計 第一節(jié) 分型面的設計 模根據(jù)塑件的形狀和尺寸 本模具采用曲面分型面有一下優(yōu)點和符合設計基本 原則 1 分型面在塑件外形最大輪廓處 2 便于塑件順利脫模 3 保證塑件的精度要求 4 滿足塑件的外觀要求 5 便于模具加工制造 6 減少塑件在合模分型面上的投影面積 可靠鎖模避免漲模溢料現(xiàn)象 7 有利于排氣 保證抽芯機構順利抽芯 第二節(jié) 主流道的設計 主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具相接觸的部位開始到分流道為止 的塑料熔體的流動通道 在臥式注射機上使用的模具中 主流道垂直于分型面 為使凝料能從其中 第 17 頁 順利拔出 需設計成圓錐形 錐角為 2 6 表面粗糙度為 Ra 0 8 m 主流道的尺寸為 d 注射機噴嘴直徑 1 2 1 3mm SR 噴嘴球面直徑 2 12 1 14mm h 3 5mm L 60mm D 10mm a 3 如圖 主流道的澆口套與定位圈設計成整體式 并且澆口套與模板的配合采用 H7 m6 的過渡配合 澆口套與定位圈采用 H9 f9 的配合 圖表 第 18 頁 H9 f 由于所設置的模具為一模 1 件 應設置對稱的分流道 分流道是指主流 道末斷與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道 所選分流道為圓形分流道 寬 為 2mm 第 19 頁 第三節(jié) 分流道的設計 由于所設置的模具為一模 1 件 應設置對稱的分流道 分流道是指主流道末斷與澆 口之間這一段塑料熔體的流動通道 所選分流道為圓形分流道 寬為 2mm 第四節(jié) 澆口形式的選擇 澆口是連接分流道與型腔的一段細短通道 它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分 澆 口形狀 數(shù)量 尺寸和位置對塑件 的質量影響很大 澆口主要有兩個作用 一是塑料熔體流徑的通道 二是澆口的適時凝固可控制保壓時間 由于塑件的 外觀質量要求較高 所以澆口本身設在模具內的隱蔽處的點澆口 塑料熔體通 過型腔側面斜向注入型腔 因而塑件外表不受損傷 不致因澆口痕跡而影響塑 件的表面質量及美觀效果 第五節(jié) 排溢系統(tǒng)的設計 當塑料熔體填充型腔時 如果型腔內的氣體因各種原因不被排除干凈的話 一方面將會在塑件上形成氣泡 接縫 表面輪廓不清等成型缺陷 另一方面氣 第 20 頁 體受壓 體積縮小而產(chǎn)生高溫會導致塑件局部表面炭化 同時積存的氣體還會 產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度 因此設計型腔時必須考慮排氣問題 此塑件可以利用拉料桿 推件桿等利用間隙排氣 第五章 成型零件工作部分尺寸的計算 第一節(jié) 成型零件的結構設計 凹模是成型塑件外表面的主要零件 本次設計采用組合式型腔 并采用整體嵌 入式凹模 小型塑件用多型腔模具成型時 各單個凹模采用機械洗 鏜 磨加工 冷擠壓 電加工等方法加工制成 然后壓入模板中 這種結構加 工效率高 裝拆方便 可以保證各個型腔形狀 尺寸一致 凸模和型心均是成型塑件內表面的零件 凸模又稱主型芯 在一般模具中 采用將型芯單獨加工 在鑲入模板中 為了便于加工 形狀復雜的型芯往往采 用鑲拼式結構 小型芯成型塑件上的小孔或槽 小型芯單獨制造 在嵌入模板中 第 21 頁 第二節(jié) 成型工作零件的工作尺寸 計算成型零部件工作尺寸要考慮的要素 1 塑件的收縮率波動 s S max S min L s 0 8 0 3 60 30 式中 s 塑料收縮率波動誤差 Smax 塑料的最大收縮率 Smin 塑料的最小收縮率 L S 塑件的基本尺寸 2 模具成型零件的制造誤差 模具成型零件的制造精度是影響塑件尺寸精度的重要因素 之一 模具零件的制造精度愈低 塑件尺寸精度也愈低 一般 成型零件工件尺寸制造值取公差值 1 3 1 4 或 IT7 IT8 級作 為制造公差值 3 模具成型零件的磨損 4 模具的安裝配合誤差 z c s j a 式中 塑件的成型誤差 z 模具成型零件的制造誤差 為 s 3 c 模具成型零件的磨損引起的誤差 為 s 6 s 塑料收縮率波動引起的誤差 j 模具成型零件配合間隙變化誤差 a 模具裝配誤差 第 22 頁 計算模具成型零件的最基本的公式為 LM 1 S L S 式中 L M 模具成型零件在常溫下的實際尺寸 LS 塑件在常溫下的實際尺寸 S 塑件的計算收縮率 計算塑料的平均收縮率為 S S max Smin 100 2 0 8 0 3 100 2 0 55 型腔和型心徑向尺寸的計算 成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用來構成塑件的尺寸 主要有型腔 和型芯的徑向尺寸 型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸 型芯和型腔的位置尺 寸等 1 型腔和型芯的徑向尺寸 1 型腔徑向尺寸 由于 z與 c的關系隨塑件的精度等級和尺寸大小的不同而變化 因此式中 前的系數(shù) x 在塑料件尺寸較大精度級別較底時 z 和 c可忽略不計 則 x 0 5 當塑件制件尺寸較小 精度級別較 時 c可取 6 z可取 3 x 0 75 則式為 LM z 1 S cp L S 0 5 0 75 z LM凹模徑向尺寸 mm LS 塑件徑向公稱尺寸 mm Scp 塑料的平均收縮率 第 23 頁 塑件公差值 mm z 凹模制造公差 mm 查表得 ABS 的收縮率為 0 3 0 8 則塑料的平均收縮率 Scp 0 55 型腔的徑向尺寸 實踐證明 成型零件的制造公差約占塑件總公差的 1 3 1 4 因此在確定成型零件工作尺寸公差值時可取塑件公差的 1 3 1 4 為了保持較高精度選 1 3 由于外表面精度較高 1 0 27 mm 2 0 24 mm 3 0 12 mm 4 0 10 mm 5 0 08mm 6 0 05mm z 1 0 25 0 27 0 07 mm z 2 0 25 0 24 0 06 mm z 3 0 25 0 12 0 03 mm z 4 0 25 0 10 0 025 mm z 5 0 25 0 08 0 02 mm z 6 0 25 0 05 0 013 mm 則 L M1 z 1 S cp L 1 3 4 z 1 0 55 58 47 3 4 0 27 0 07 58 59 0 07mm LM2 z 1 S cp L S 3 4 z 1 0 55 41 8 3 4 0 24 0 06 41 89 0 06mm 同理 LM3 z 6 03 0 03mm LM4 z 3 72 0 025mm LM5 z 2 88 0 020mm 第 24 頁 LM6 z 0 6 0 010mm RM7 z 1 51 0 013mm LM8 z 4 23 0 23mm LM9 z 3 92 0 23mm L M10 z 3 41 0 23mm LM11 z 4 23 0 23mm L M12 z 0 8 0 10mm 二 型芯的徑向尺寸 同樣運用平均收縮率法 LM z 1 S cp L S 0 5 0 75 z LM 型芯徑向尺寸 mm z 型芯徑向制造公差 mm 其余符號同上 由于內表面精度一般 1 0 46 mm 2 0 39 mm 3 0 33 mm 4 0 27 mm 5 0 22mm 6 0 18mm 6 0 14mm 由 z 1 3 得 z 1 1 3 0 46 0 15 mm z 2 1 3 0 39 0 13 mm z 3 1 3 0 33 0 11 mm z 4 1 3 0 27 0 09 mm z 5 1 3 0 22 0 07 mm z 6 1 3 0 18 0 06 mm z 7 1 3 0 14 0 047 則 L M1 z 1 S cp L S 1 2 z 1 0 55 59 97 1 2 0 46 0 15 60 53 0 15mm 第 25 頁 LM2 z 1 S cp L S 1 2 z 1 0 55 41 8 1 2 0 39 0 13 43 98 0 0 13mm LM3 z 1 S cp L S 1 2 z 1 0 55 39 2 1 2 0 39 0 13 41 37 0 13 mm 三 中心距尺寸 塑件上凸臺之間 凹槽之間或凸臺到凹槽的中心線之間的距離稱為中心距 該類尺寸屬于定位尺寸 由于模具上中心距尺寸和塑件中心距公差都是雙向等 植公差 同時磨損的結果不會使中心距尺寸發(fā)生變化 在計算中心距尺寸時不 必考慮磨損量 m 1 s Cs 1 0 55 2 5 2 51mm 標注上制造公差后得 C m z 1 s Cs z 2 四 型腔深度和型芯高度尺寸的計算 同樣運用平均收縮率法 型心高度公式 h M z 1 S cp h S x z 由 h 3 6mm 取 IT3 精度時 0 06 mm 由 z 0 5 得 z 0 03 mm hM1 z 1 S cp h S x z 1 0 55 3 6 0 5 0 06 0 03 第 26 頁 3 65 0 03 hM1 z 1 S cp h S x z 1 0 55 2 1 0 5 0 06 0 03 2 14 0 03 型腔深度公式 H M z 1 S cp H S x z 由 H 5mm 取 IT3 精度時 0 06 mm 由 z 0 5 得 z 0 03 mm 則 H M1 z 1 S cp h s 0 5 z 1 0 55 5 0 5 0 06 0 03 4 995 0 03 mm HM2 z 1 S cp h s 0 5 z 1 0 55 1 8 0 5 0 06 0 03 1 779 0 03 mm 第三節(jié) 成型零部件的強度與剛度計算 一 進行成型零部件強度 剛度計算時考慮的要素 塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用 應具有足夠的強度和剛 度 如果型腔側壁和底版厚度過小 可能因強度不足而產(chǎn)生塑料變性甚至破壞 也可能因為剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形 導致 溢料和出現(xiàn)飛邊 降低塑件尺寸 第 27 頁 精度并影響順利脫模 1 塑件成型過程中不產(chǎn)生溢料 粘度特性 塑料品種 允許變形值 中粘度塑料 ABS 0 05 2 保證塑件的尺寸精度 塑件尺寸 經(jīng)驗公式 10 50 i 3 1 i 50 200 i 5 1 i 3 保證塑件順利脫模 tS 1 4 0 8 0 0112 式中 保證塑件順利脫模的型腔允許彈性變形量 t 塑件壁厚 mm S 塑件的收縮率 二 型腔的側壁和底板厚度的計算 1 組合式矩形型腔側壁厚度的計算 對于小尺寸的模具型腔 在發(fā)生大的彈性變形前 其內應力往往超過了模 具材料的許多應力 因此 強度不夠是主要矛盾 設計型腔側壁厚應以強度為 準 max pH l4 32Ehs3 6 19 第 28 頁 s 12 7mm 設允許最大變形量為 max 其壁厚按剛度條件的計算式為 s 6 20 32 41 HElP s 12 7mm 2 組合式矩形型腔底板厚度的計算 按強度條件 型腔底板厚度計算式為 h 如 圖 15 BLbP43 2 式中 h 矩形底板的厚度 mm B 底板總寬度 mm L 雙支腳間距 mm P 型腔內塑料熔體壓力 MPa 模具材料的許用應力 MPa 圖 15 h 25 mm 第六章 模架組合的選擇 根據(jù)注射機固定模板尺寸和各項工藝參數(shù) 以及塑件尺寸形狀凸凹模尺寸 的計算 注射模架由定模和動模均 由兩快模板組成 推桿推出塑件 選取基 第 29 頁 本型要點 1 模架厚度 H 和注射機的閉合距離 L 它們的關系為 Lmin H L max 2 開模定行程與 動模分開的間距與頂出塑件所需行程之間的尺寸關 系 3 選用的模架在注射機上安裝 4 選用模架應符合塑件及其成型工藝的技術要求 5 經(jīng)計算考慮選模架 250 L 的 A1 型 第七章 合模導向機構的設計 導向機構是保證動定?；蛏舷履：夏r 正確定位和導向的零件 合模導 向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種形式 通常采用導柱導向定位 第 30 頁 導向機構在模具閉合過程中保證動定模位置正確 保證型腔的形狀和尺寸 精確 同時起了定位作用 便于裝配和調整 合模時 首先是導向零件接觸 引導動定模準確閉合 避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞 此外 導向機 構還承受一定的側向壓力 保證了模具的正常工作 導柱導向機構的主要零件是導柱和導套 一 導柱 1 導柱的結構形式 1 63 2其 余 2 導柱的結構和技術要求 導柱的導向部分的長度應比凸模端面高出 8 12mm 以避免出現(xiàn)導柱未 導正方向而型芯先進入型腔 第 31 頁 導柱前端應作成錐臺或半球形 以使導柱順利地進入導向孔 導柱應合理均勻在模具分型面的四周 導柱中心至模具邊緣應足夠的距離 以保證模具強度 導柱既可以設在動模一側 也可以設置在定模一側 在不防礙脫模取件的 條件下 導柱通常設在型芯高出分型面較多的一側 二 導套 1 導套的結構形式 導套的結構和技術要求 為使導柱順利的進入導套 在導套的前端應倒圓角 導柱孔最好作成通孔 以利于排除孔內空氣及廢料殘渣 第 32 頁 第八章 推出與復位機構的設計 塑件在從模具上取下以前 還有一個從模具的成型零件上脫出的過程 使 塑件從成型零件上脫出來的機構稱為推出機構 推出機構的動作是通過裝在注 射機合模機構上的頂桿或液壓缸來完成的 第一節(jié) 推出機構的組成 推出機構主要由推出零件 推出零件固定板和推板 推出機構的導向與復 位零件等組成 推出機構中 凡直接與塑件相接觸 并將塑件推出型腔或型芯 的零件稱為推出零件 本次設計采用推桿推出機構 第二節(jié) 推出機構的設計原則 1 推出機構應盡量設置在動模一側 由于推出機構的動作是通過裝在注 射機合模機構上的頂桿來驅動的 所以一般情況下 推出機構設在動模一側 2 保證塑件不因推出而變形損壞 為了保證塑件在推出過程中不變形 不損壞 設計時要仔細分析塑件對模具的包緊力和粘附力的大小 合理的選擇 推出方式及推出位置 從而使塑件受力均勻 不變形 不損壞 3 機構簡單動作可靠 推出機構應使推出動作可靠 靈活 制造方便 機構本身要有足夠的強度 剛度和硬度 以承受推出過程中的各種力的作用 確保塑件順利脫模 4 合模時的正確復位 設計推出機構時 還必須考慮合模時機構的正確復 位 并保證不與其他模具零件相干涉 二 脫模力的計算 第 33 頁 注射成型后 塑件在模具內冷卻定型 由于體積的收縮 對型芯產(chǎn)生包緊 力 塑件要從模腔中脫出 就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦阻力 一般而論 塑料制件剛開始脫模時 所需克服的阻力最大 即所需的脫模力最大 Fm Fb Ftsin a 8 1 式中 F 故 F mcos a Ft Fb sin a 0 8 2 由式 8 1 和 8 2 經(jīng)整理后得 Ft Fb cos a sin a 1 cos a sin a 因實際上摩擦系數(shù) 較小 sin a 更小 cos a 也小于 1 故忽略 cos a sin a 式 8 3 簡化為 Ft Fb cos a sin a 8 4 Ap cos a sin a A 塑件包容型芯的面積 P 塑件對型芯的單位面積上的包緊力 一般情況下 模外冷卻的塑件 P 取 2 4 3 9 10 Pa 模內冷卻的塑件 P 取 0 8 1 2 10 Pa Ft 60 41 8 10 4 1 0 107 0 2 cos 1 sin 1 2 1 0 106 Pa 第三節(jié) 簡單推出機構 簡單推出機構包括推桿推出機構 推管推出機構 推件板推出機構 活動 鑲塊及凹模推出機構 多元推出機構等等 第 34 頁 一 推桿推出機構 由于推桿位置的 2 推桿應設置在脫模力大的地方 型芯周圍塑件對型芯包緊力很大 所以可在型芯外側塑件的端面上設置推桿 也可在型芯靠近側壁處設推桿 3 推桿應設在塑件強度較大處 推桿不宜設在塑件薄壁處 盡可能 設在塑件壁厚 凸緣 加強肋處 2 推桿的直徑 推桿在推出塑件時 應具有足夠的剛性 以承受推出 力 為此 推桿的直徑不宜太小 3 推桿的形狀 9048 四 推出機構的導向和復位 第 35 頁 為了保證推出機構在工作中靈活 平穩(wěn) 每次合模后 推出元件能回到原 來的位置 通常還需要設計推出機構的導向與復位裝置 導向零件復位桿 其位置盡量設置在推桿固定板的四周以便推出機構合模 時復位平穩(wěn) 復位桿端面與所在動模分型面平齊 2 復位桿的形狀 其 余 0 832 第九章 側向分型與抽芯機構設計 當注射成型的塑件與開合模方向不同的內側或外側有孔 凹穴或凸臺時 模具上成型該處的零件必須制成可側向移動的 以便在塑件脫模推出之前 先 將側向成型零件抽 出然后再把塑件從模內推出 否則就無法脫模 帶動側向 第 36 頁 成型零件作側向分型抽芯和復位的整個機構稱為側向分型與抽芯機構 根據(jù)動 力來源的不同 側向分型與抽芯機構一般可分為機動 液壓 液動 或氣動以 及手動等三大類 由于塑件包緊在側向型芯或粘附在側向型腔上 因此在各種類型 的側向分型與抽芯機構中 側向分型與抽芯時必然會遇到抽拔的阻力 側向分 型與抽芯的力或稱抽拔力一定要大于抽 式中 S 塑件上側凹 側孔的深度或側向凸臺的高度 S 抽芯距 S1 3 4 3 6 4 mm S2 0 9 3 3 9 mm S3 1 14 3 4 14 mm 1 斜導柱設計 圖 8 斜 導 柱 的 形 狀 斜導柱的形狀如圖 8 所示 其工作端的端部可以設計成錐臺形或半球形 由于半球形車制時比較困難 所以我們設計成錐臺形 為了避免端部錐臺也參 與側抽芯 導致滑塊停留位置不符合原設計計算要求 所以斜角 大于斜導柱 傾斜角 我們取 斜導柱的材料選用 T10 碳素鋼 熱處理硬度 3 第 37 頁 HRC 60 表面粗糙度 斜導柱與其固定的模板之間采用過渡配合mRa 8 0 由于斜導柱在工作過程中主要用來驅動側滑塊作往復運動 側滑塊6 7mH 運動的平穩(wěn)性右導滑槽與滑塊之間的配合精度保證 而合模是的最終準確位置 由楔緊塊決定 因此 為了保證運動的靈活性 滑塊上斜導孔與斜導柱之間可 以采用較松的間隙配合 1 bH 4 斜 導 柱 傾 斜 角 的 確 定 斜導柱軸向與開模方向之間的夾角稱為斜導柱的傾斜角 它是決定 斜導柱抽芯機構工作效果的重要參數(shù) 的大小對斜導柱的有效工作長度 抽 芯距和受力狀況等起著決定性的影響 一般斜導柱的傾斜角 a 取 22 33 比 較理想 一般在設計時取 a 25 最長用的是 12 a 22 在這種情況下 楔緊塊的楔緊角 a a 2 3 由公式 sctgH L in 式中 斜導 以下圖 8 是斜導柱抽芯時的受力圖 第 38 頁 圖 8 斜導柱工作長度與抽芯距關系及受力圖 從圖中可知 a Ftwcos 第 39 頁 式中 側抽芯時斜導柱所受的彎曲力 wF 側抽芯時的脫模力 其大小等于抽芯力 t cF 側抽芯時所需的開模力 k 由以上公式可知 a 增大 L 和 H 減少 有利于減小模具尺寸 但 Fw 和 Fk 增大 影響斜導柱和模具的查表的方法來確定斜導柱的直徑 由上面的計算 知道 F w 12 8KN a 22o 所以根據(jù) 塑料成型工藝與模具設計 表 9 1 查得 Fw 和 Hw 以及 a 在表 9 2 中查得斜導柱的直徑 d 12mm 6 斜導柱的長度計算 由 塑料成型工藝與模具設計 書中公式 9 4 得 斜導柱的總長為 mstgdhtgdLLz 10 5in2cos254321 式中 斜導柱總長度 z 斜導柱固定部分大端直徑 2d h 斜導柱固定板厚度 Lg L2 l 0 5 1 mm h cos a d1 tg a 2 0 5 1 mm 9 5 式中 Lg 斜導柱安裝固定部分的尺寸 d1 斜導柱固定部分直徑 Lg 23mm 7 斜滑塊的設計 斜滑塊是斜導柱側面分型抽芯機構中的一個重要零件部件 它上面安裝有 第 40 頁 側向型芯或側向成型塊 注射成型時塑件尺寸的準確性和移動的可靠性都需要 它的運動精度保證 滑塊的結構可分整體式和組合式 在滑塊上直徑制出側向型腔的結構稱整 體式 分開加工稱組合式 在本次設計中采用整體式結構 一般情況下 成型滑塊在側向分型抽芯和 復位過程中 要求其必須沿一定的方向平穩(wěn)地往復移動 這一過程是在導滑槽 內完成的 根據(jù)型芯大小 形狀和要求不同 有的采取 T 形槽或燕尾槽 但本 設計側抽芯的滑塊和小型芯設計在鑲在型腔上的方塊型芯中滑動 上下不能移 動 只有前后滑動 因此無求 一般情況下 整體式導滑槽常在動模板或定模 板上直接加工出來 常用的材料為 45 鋼 根據(jù)本塑件的特征 采用 T 形槽導滑的形式 采取在定模板上直接加工 出 選用材料為 45 鋼 為了便于加工和防止熱處理變形 所以調質至 30HRC 后在銑削成形 蓋板材料用 T10 綱 硬度要求 HRC 50 導滑槽與滑塊部分采 用 H8 f8 間隙配合 配合部分的表面要求比較高 表面粗糙度應 Ra 0 8 導滑槽與滑塊還要保持一定的配合長度 因為滑塊完成抽撥動作后 其滑 動部分仍應全部或有部分的長度留在導滑槽內 滑塊的滑動配合長度要大于滑 塊寬度的 1 5 倍 而保留在導滑槽內的 長度不應小于導滑配合長度的 2 3 否 則 滑塊開始復位時容易偏斜 甚至損壞模具 9 楔緊塊設計 在注射成型過程中 側向成型零件受到熔融塑料很大的推力作用 這個 力通過滑塊傳給斜導柱 而一般的斜導柱為一細長桿件 受力后容易變形 導 致滑塊后移 因此本設計中須設置楔緊塊 以便在合模后鎖住滑塊 承受熔融 塑料給予側向成型零件的推力 為了保證斜面在合模時壓緊滑塊 而在開模時 第 41 頁 又能迅速脫離滑塊 以避免楔緊塊影響斜導柱對滑塊的驅動 因此常取楔緊角 2 3 取 23 由于滑塊所承受的側向壓力比較大 所以楔緊塊用 H7 m6 配合整體鑲入 模板中 10 滑塊定位裝置設計 滑塊定位裝置在開模過程中用來保證滑塊停留在剛脫離斜導柱的位置 不再 發(fā)生任何移動 以避免合模時斜導柱不能準確地插進滑塊的斜導孔內 造成模 具損壞 在此我采用了內六角螺釘和彈簧定位 因為這樣更利以維修 第十章 冷卻系統(tǒng)的設計 一 在設計冷卻系統(tǒng)時 應注意以下原則 1 冷卻水道應盡量多 截面尺寸應盡量大 2 冷卻水道至型腔表面距離應盡量相等 此塑件壁厚相等 所以冷卻水 道到型腔表面距離相免塑料的熔融部位 以免產(chǎn)生熔接痕 并且還要易于清理 冷卻水道孔徑取 10 mm 總結 經(jīng)過一個月的時間 我完成了畢業(yè)設計 在這短短的一個月內 我學到了 很多東西 可說是受益非淺 雖說是短短的一個月 但我認為通過實踐所得比 第 42 頁 從書本上學到的東西要有價值的多 通過畢業(yè)設計使我真正做到了理論聯(lián)系實 際 在老師耐心 認真的教導下 使我獨立地完成了這次畢業(yè)設計 在此設計 中我還學會了如何 致 謝 在本次設計過程中 我得到了老師們的指導和幫助 在研究過程中 同學們給了我很多獨特的見解和幫助 使我有了很大的進步 在此本人一 并表示誠摯的 衷心的感謝 前 言 1 一 本次設計的任務 1 二 設計要求 1 任務書 2 一設計課題 2 二 課題設計要求 3 摘 要 4 概 論 5 第一章 塑件分析 6 第二章 塑件材料的成型特性與工藝參數(shù) 7 第一節(jié) 塑件材料的特性 7 第二節(jié) 成型特性 7 第三節(jié) 工藝參數(shù) 8 第四節(jié) 塑料制件的結構工藝性 9 第五節(jié) 塑件在模具中的位置 10 第三章 設備的選擇 11 第一節(jié) 最大注射量 11 第二節(jié) 注射量的校核 12 第三節(jié) 塑件在分型面上的最大注射量與鎖模力的校核 12 2 鎖模力的校核 13 第四節(jié) 注射壓力的校核 13 第五節(jié) 開模行程的校核 13 第六節(jié) 注射機的技術規(guī)格 14 第 43 頁 第四章分型面與澆注系統(tǒng)的設計 15 第一節(jié) 分型面的設計 15 第二節(jié) 主流道的設計 16 第三節(jié) 分流道的設計 18 第四節(jié) 澆口形式的選擇 18 第五節(jié) 排溢系統(tǒng)的設計 19 第五章 成型零件工作部分尺寸的計算 19 第一節(jié) 成型零件的結構設計 19 第二節(jié) 成型工作零件的工作尺寸 20 第三節(jié) 成型零部件的強度與剛度計算 25 第六章 模架組合的選擇 27 第八章 推出與復位機構的設計 31 第一節(jié) 推出機構的組成 31 第二節(jié) 推出機構的設計原則 31 第三節(jié) 簡單推出機構 32 第九章 側向分型與抽芯機構設計 34 第十章 冷卻系統(tǒng)的設計 40 總結 40 致 謝 41 參 考 文 獻 42 參 考 文 獻 1 屈華昌 主編 塑料成型工藝與模具設計 北京 機械工業(yè)出版社 2000 2 賈潤禮 程志遠 主編 實用注射模設計手冊 北京 中國輕工業(yè)出版社 第 44 頁 2000 3 馮炳蕘 韓泰榮 蔣文森 主編 模具設計與制造簡明手冊 上海 上?？茖W技術出版社 1998 第 45 頁