机械毕业设计（论文）-计算器上盖注塑模具设计【全套图纸】 .doc

机械毕业设计（论文）-计算器上盖注塑模具设计【全套图纸】 .doc 第 I 页 计算器上盖注塑模具设计 摘要 塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一～因而注塑模具得到飞速发展～因此～研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大的意义。本设计题目是计算器上盖模具设计～介绍了注塑成型的基本原理～特别是单分型面注塑模具的结构与工作原理,详细介绍了注射模具浇注系统、成型零件和顶出系统的设计过程。浇注系统主要对浇口道、主流道和分流道进行了设计,成型零件主要对凹模结构和工作尺寸进行了设计和计算～并对两处侧抽芯机构进行了重点分析和设计～这里采用了成型斜顶杆和橡胶完成～并对脱模力进行了计算～然后对模具强度要求、锁模力、最大注射量等做了校核,最后使用SolidWorks软件对模具的零件进行实体造型～同时完成了注射插装式控制回路的PLC设计。 关键字:成型零件,浇注系统,导向机构,注塑模具 全套图纸，加15389376 第 II 页 Injection Mould Design of Calculator Cover Abstract The plastics industry is one of the fastest growing industrial branches in the world, so that the injection molds have rapid development, therefore, of molds reserchment about plastics production process and improve product quality have great significance. This topic is the calculator on the cover of the mould design, describes the basic principles of injection molding, especially single-parting molds structure and works; details the injection mold casting system, forming parts and ejection system design process. Casting system is mainly on gate road, mainstream road and branching channels design; prototyping part mainly on die structure and working size design and calculation, and two lateral pulling mechanism focused analysis and design, here is some oblique top rail and rubber, and stripping force computed, and on tooling strength requirements, clamping force, maximum volume and so do check; last use SolidWorks software on mould parts solid modeling, and completed the injection cartridge PLC control circuit design. Keywords:forming parts; ejection system; guiding-mechanism; injection molding 第 III 页 目 录 摘要............................................................................................................................................ I Abstract .................................................................................................................................... II 1绪论 ................................ ........................................................................................................1 1.1塑料模具在国民经济中的作用 ....................................................................................1 1.2塑料模具生产向信息化发展 ........................................................................................2 1.3注射成型 ........................................................................................................................2 1.4本次设计的目的 ............................................................................................................4 2塑件的工艺性分析 ............................................................................................................5 2.1制品的结构分析 ............................................................................................................5 2.2塑料成型特点 ................................................................................................................5 2.3塑件成型的工艺参数 ....................................................................................................6 2.4初选注塑机 ....................................................................................................................7 3成型零件的设计.................................................................................................................8 3.1成型零件应具备的性能 ................................................................................................8 3.2成型零件的结构设计 ....................................................................................................8 3.2.1凹模的结构设计 ..................................................................................................8 3.2.2抽芯机构的设计 ..................................................................................................9 3.2.3成型斜顶杆的设计 ............................................................................................ 10 3.3塑料制品在模具中的位置 .......................................................................................... 11 3.3.1一模两腔及其排列方式 .................................................................................... 12 3.3.2分型面的选择 .................................................................................................... 12 3.4成型零件的工作尺寸计算 .......................................................................................... 13 3.4.1型腔的尺寸计算 ................................................................................................ 13 3.4.2型芯/凸模的成型尺寸 ...................................................................................... 14 第 IV 页 3.4.3型芯中心到成型面距离 .................................................................................... 16 3.5成型壁厚和底板厚度计算 ......................................................................................... 16 3.5.1型腔侧壁厚度的计算 ........................................................................................ 17 3.5.2型腔底板厚度的计算 ........................................................................................ 17 4浇注系统的设计............................................................................................................... 19 4.1浇口的设计 .................................................................................................................. 19 4.2主流道的设计 .............................................................................................................. 20 4.3分流道的设计 .............................................................................................................. 20 4.4排气系统的设计 .......................................................................................................... 21 5脱模机构的设计............................................................................................................... 22 5.1脱模机构的构成与功能 .............................................................................................. 22 5.1.1脱出机构与取出机构的设计 ............................................................................ 22 5.2脱模力的计算 ............................................................................................................. 23 6导向机构的设计............................................................................................................... 26 6.1导向机构的作用 .......................................................................................................... 26 6.2导柱导向机构 .............................................................................................................. 26 6.3导柱在 模板 个人简介word模板免费下载关于员工迟到处罚通告模板康奈尔office模板下载康奈尔 笔记本 模板 下载软件方案模板免费下载 上的布置 .................................................................................................. 27 7冷却系统的设计............................................................................................................... 29 7.1冷却水道的设计原则 .................................................................................................. 29 7.2定模上冷却水道的设计 .............................................................................................. 29 7.3动模上冷却水道的设计 .............................................................................................. 30 8注塑模与注塑机的关系................................................................................................. 31 8.1最大注塑量的校核 ...................................................................................................... 31 8.2锁模力的校核 .............................................................................................................. 31 8.3最大注射压力的校核 .................................................................................................. 32 8.4注塑机安装模具部分的尺寸校核 .............................................................................. 32 8.4.1定位环的尺寸 .................................................................................................... 32 8.4.2模具厚度 ............................................................................................................ 33 8.4.3模具的外形尺寸 ................................................................................................ 33 8.5最大开模行程的校核 .................................................................................................. 33 9模具的经济性分析 .......................................................................................................... 34 10典型零件的实体造型 ................................................................................................... 36 10.1使用SolidWorks对零件进行实体造型 ................................ 36 11注射/预塑插装式控制回路的PLC设计....................................错误～未定义书签。 结束语 .......................................................................................................错误～未定义书签。 第 V 页 致谢 ............................................................................................................错误～未定义书签。 参考文献..................................................................................................错误～未定义书签。 第 1 页 1绪论 1.1塑料模具在国民经济中的作用 塑料制品在国民经济各个领域的应用非常广泛。绝大多数塑料制品都是用一定形式的模具生产的。出于塑料具有质量轻、强度高、耐腐蚀、绝缘性好、易着色、制件可加工成任意形状而且具有生产率高、价格低廉等特点，所以应用日趋广泛，年增长居四大工业材料之首。已经深入到国民经济的各个部门。 塑料工业是随着石油工业的发展应运而生的新兴工业，同时又是一个飞速发展的工业领域。从20世纪30年代前后开始研制至今，塑料作为一种新的工程材料不断被开发应用，到目前塑料工业已实现了产品系列化、生产工艺自动化，不断开拓出功能塑料的新领域。随着机械工业、电子工业、航空工业、仪器仪表工业和日用品工业的发展，塑件的需求量越来越大，质量要求也越来越高，这就要求成型塑料模具的开发、设计与制造水平也必须越来越高。因此，塑料模具设计水平的高低、制造能力的强弱及模具质量的优劣，都直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代，影响着各 ,1,种产品的质量、经济效益的增长以及整体工业水平的提高。 塑料模具在我国国民经济中的重要性，表现在国民经济的五大支柱产业——机械、电子、汽车、石油化工和建筑，都要求塑料模具的发展与之相适应，以满足五大支柱产业发展的需要。以汽车、摩托车行业模具市场为例，在工业发达国家，汽车、摩托车行业是模具的最大市场，其占整个模具市场的一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之—，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到明确。到20仍年，我国汽车年总需求量约300万辆，汽车基本车型将达到170种，更新车型和改装车型430种，而且汽车换型时间不断缩短，轿车一般3~4年，轻型车4~5年，其它车型6~8年。汽车换型时约有80,的模具需要更换，一个型号的汽车，所需模具达几千副，价值上亿元。据介绍(到2005年，我国生产的各类汽车模具只能满足规划需要量的50,左右。1997年我国摩托车产量超过1000万辆，居世界第一。这其中共有14种排量，80多个车型，1000多个型号，到2000年生产能力达到2万辆，每辆摩托车备模具近1000副，价值1000多万元。所有这些，体现了塑料模具在国民经 第 2 页 ,2,济中的重要性。 1.2塑料模具生产向信息化发展 塑料制品在人们的日常生活及现代工业生产领域中得到日益广泛的应用。随着塑料工业的发展，社会对塑料制品的需求愈来愈大，若要生产出较好的塑料制品，必须有先进实用的塑料模具，因此如何设计塑料模具就为有关专业工程技术人员所关注。 模具企业及其模具生产正在向信息化迅速发展。在信息社会中，作为一个高水平的现代模具企业，单单只是CAD/CAM的应用已远远不够。目前许多企业已经采用了CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等技术及其它先进制造技术和虚拟网络技术等，这些都是信息化的表现。向信息化方向发展这一趋向已成为行业共识。 随着塑料产品在家电、电子、机械等产品和日常用品中的越来越广泛应用，对塑料模具的设计和制造的要求也越来越高。传统的手工设计与制造方式早已满足不了生产发展的需要。CAD,CAM技术的发展正适应了这种客观实际的要求。 CAD/CAM技术可以显著提高塑料产品和塑料模具的设计制造效率，提高设计制造质量，减少试模修模时间，从而缩短从塑料产品设计、模具设计、模具制造到进行产品模塑生产的整个 ,3,周期。 1.3注射成型 塑料模具的分类方法很多，不同的塑料成型方法使用着原理和结构各不相同的塑料模具。按成型方法，可将塑料模具分为注射成型模具、压制成型模具、传递成型模具、挤出成型模具，中空吹塑成型模具，真空、压缩空气成型模具，铸塑模，泡沫塑料成型模具等。本文着重介绍注射成型模具。 注射成型的主要装置就是注塑成型机和注射成型模具。 ? 注塑成型机 注塑成型机可分为合模装置与注射装置。 合模装置主要作用是实现模具开闭以及顶出制品。合模装置可分为如图所示的连杆式和直接利用油压实行合模的直压式。 注射装置是使树脂材料受热融化后射入模具内的装置。如图所示从料头把树脂挤入料筒中，通过螺杆的转动将熔体输送至机筒的前端。在那个过程中，在加热器的作 第 3 页 用下加热使机筒内的树脂材料受热，在加热装置是作用下使树脂成为熔融状态，将相当于成型品及主流道，分流道的熔融树脂滞留于机筒的前端，螺杆的不断向前将材料射入模腔。当熔融树脂在模具内流动时，须控制螺杆的移动速度(射出速度)，并在树脂充满模腔后用压力(保压力)进行控制。当螺杆位置，注射压力达到一定值时可 ,4, 以将速度控制切换成压力控制。 ? 注射成型模具 注射成型模具又可称注射模、注塑模。注塑成型(Injection Molding)是指，受热融化的材料由高压射入模腔，经冷却固化后，得到成形品的方法。该方法适用于形状复杂部件的批量生产，是重要的加工方法之一。注射成型过程大致可分为以下6个阶段 ? 合模 ? 注射 ? 保压 ? 冷却 ? 开模 ? 制品取出 上述工艺反复进行，就可连续生产出制品。 第 4 页 注射成型不但能成型形状复杂、精度高的塑件，而且生产效率高，自动化程度高，主要用于热塑性塑料的成型，是热塑性塑料成型的一种主要方法，也可用于热固性塑料的成型。注射模在塑料模中占有很大的比例。 1.4本次设计的目的 本次的设计是我大学生涯的最后一次综合性的课程设计;其目的就是通过一定工程实践工作，将所学理论知识与工程实践相结合，培养我们的综合应用能力、独立思考能力和解决工程问题能力。通过毕业设计可以培养我查阅资料、 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计、参数确定、理论分析、设计计算分析及解决问题的能力，培养计算机绘图软件熟练使用能力及专业外语翻译能力。这次我的设计是模具设计，它是一项很复杂的工作，它要求我们在掌握理论知识的基础上要有更好的实践经验。设计一副好的模具，其中牵涉到许多的内容工艺，一套模具有多种工艺方案，在进行的比较中需要考虑的内容，很有针对性，对我来说是一次很好的锻炼机会，同时也为我今后的工作打下坚实的基础。 第 5 页 2塑件的工艺性分析 2.1制品的结构分析 图2.1为计算器上盖的塑件结构图。可以看出其结构比较简单，且属于小型制品。 ，0.12该塑件的主要技术难度为制作尺寸为内孔与塑件上部的凹槽，因为此两处都需,1.80 要进行侧抽才能制造出来。根据器材的要求，零件的表面精度无须太高。制品的精度等 级一般等级为4级。 图2.1 计算器上盖塑件图 2.2塑料成型特点 ABS的中文化学名为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，是一种高结晶聚合物，具有较好的综合性能, 较高的冲击强度, 良好的化学稳定性和电性能等特点，虽然流动性比 ,,HIPS差一点，但比PCC、PMMA、PC等材料好，并且柔韧性好，可在,40C,100C 第 6 页 之间长期使用。但在注塑生产中也要考虑到它不利的特性，即它属于聚合性塑料，熔点明显，一旦达到熔点，溶体粘度迅速下降。当温度超过一定限度或溶体受热时间过长，则会引起材料的分解。ABS的计算收缩率为0.4~0.7%，一般取其平均值为0.5%。 3常温下它的密度为1.05g/cm。 2.3塑件成型的工艺参数 表2.1塑料成型的工艺参数 塑料名称 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(共聚) 缩写 ABS 注射机类型 螺杆式 3密度(g/cm) 1.05 计算收缩率(%) 0.4~0.7 温度/? 80~85 预热 时间/h 2~3 后段 150~170 料筒温度 中段 165~180 /? 前段 180~200 喷嘴温度/? 170~180 50~80 模具温度/? 注射压力/MPa 60~100 注射时间 20~90 高压时间 0~5 成型时间/s 冷却时间 20~120 总周期 50~220 螺杆转速/(r/min) 30 适用注射机类型 螺杆式 第 7 页 2.4初选注塑机 根据塑料的品种、塑件的质量、模腔的数目等注射工艺，可以初步选型号为 SZ-200/1000的卧式注塑机。其主要的技术参数如表2.2所示: 表2.2 注塑机的主要技术参数 3210 理论注射容积/ cm 螺杆直径(mm) 42 注射速率(g/s) 110 注射压力(MPa) 150 塑化能力(g/s) 14 螺杆转速(r/min) 10 ,250 锁模力(kN) 1000 拉杆内间距(mm) 315315 ，移模行程/mm 300 模具厚度(mm) max 350 min 150 模板行程(mm) 300 模具定位孔直径(mm) 125 喷嘴球半径(mm) 15 本次选择的注塑机为初步选择，待在后续设计中在对本次注塑机进行校核，若参数 对于本模具不适合在另行选择。 第 8 页 3成型零件的设计 3.1成型零件应具备的性能 由于成型零件的质量直接影响到塑件的质量，且与高温高压的塑料熔体接触，所以必须具备以下性能: 1.具有足够的强度和刚度，以承受塑料熔体的高温和高压。 2.具有足够的硬度和耐磨性，以承受流料的摩擦和磨损。 3.具有良好的抛光性能和耐腐蚀性能。 4.零件的加工性能好，可淬性良好，热处理变形小。 5.成型部位须有足够的位置精度和尺寸精度。 3.2成型零件的结构设计 3.2.1凹模的结构设计 凹模也称阴模，它是成型塑件表面形状的主要零件。根据塑件成型的需要和加工与装配工艺要求，凹模有整体式和组合式两类。 整体式凹模的结构简单，成型的制品质量较好。但对形状复杂的凹模，其加工工艺性较差。因此。在先进的型腔加工机床尚未普遍应用之前，整体式凹模适用于小型且形状简单的塑料制品的成型。 组合式凹模指凹模由两个及以上零件组合而成。这种凹模改善了加工性，减少了处理变形，节约了模具钢，但装配调整较麻烦，有时塑件表面可能存在拼块的拼接线痕迹。因此，组合式凹模主要用于形状复杂的塑件的成型。 本设计采用的是组合式凹模，结构如图3.1所示 第 9 页 图3.1 凹模的结构 3.2.2抽芯机构的设计 (1)抽芯机构用于成型制品上的孔或其他凸起或凹陷结构，故其设计的合理性直接影响着的塑件的外形是否合格，从而影响它和其它零件的配合。抽芯机构有很多比如:弹簧抽芯机构、斜销抽芯机构、弯销抽芯机构、斜滑块抽芯机构、还有液压抽芯机构等等，本次设计采用斜滑块抽芯机构。它工作原理是将型芯固定在一滑块之上，楔形块固定在动模板上，当脱模时推板上移，带动楔形块上移，在橡胶的弹力作用下推动滑块，从而达到抽芯的目的。侧抽的具体结构如图3.2所示: 1—塑件 2—型芯 3—楔形块 第 10 页 图3.2 抽芯机构 (2)楔形块的斜度计算 推板行程与型芯长度的几何关系如图3.3所示 图3.3 b图中为型芯长度为2.4mm，为推板行程为30mm。 a 2.4a,tan,,,0.081 30b ,,arctan0.08,4.57,1 (3.1) ,取角为。 ,151 3.2.3成型斜顶杆的设计 (1)当塑件侧壁内表面出现凹、凸形状或塑件顶端内表面出现L型倒钩等情况时， 采用成型斜顶杆是非常有效的。 本次设计的成型斜顶杆如图3.4所示 第 11 页 1—塑件 2—成型斜顶杆 图3.4 成型斜顶杆 (2)成型斜顶杆的斜度计算 推板行程与凹槽宽度的几何关系如图3.5所示 图3.5 b图中c为型芯长度为1.8mm，为推板行程为30mm。 1.8c,tan,,,0.062 30b ,,arctan0.06,3.43,2 (3.2) ,取角为。 ,52 3.3塑料制品在模具中的位置 塑料制品在模具中的位置直接影响到模具结构的设计。注塑模具每一次注塑循环所 能成型的塑件数量是由模具的型腔数量决定的。型腔的数目及排列方式、分型面的位置 第 12 页 确定等决定了塑料制品在模具中的成型位置。 3.3.1一模两腔及其排列方式 根据塑件的结构特点及质量要求,该模具设计为1模2腔。另外根据经验，每增加一个型腔，塑件尺寸精度要降低4%，本设计要求大批大量生产，综合考虑，采用1模2腔更为合理。 模具型腔的排列方式通常有圆形、H形、直线及复合排列四种。为使塑件排列紧凑，节省钢材，与材料。本设计采用直线型排列方式。如图3.4所示。 图3.4 型腔的排列 3.3.2分型面的选择 分型面是模具中用来取出塑件和凝料的可分离的接触表面。分型面的选择在注塑模具设计中占有重要的地位，直接影响了塑件的质量、模具的整体结构、工艺操作的难易程度及模具的制造成本。 注射模的分型面指分开注射模取出塑件的界面，是其定模和动模的接触面或瓣合式注射模的瓣合面。 分型面的形状有平面式分型面、阶梯式分型面、曲面式分型面、斜面式分型面及综合式分型面。 考虑到本塑件零件特征，为了不影响塑件尺寸和形状，利于模具型腔内气体的排出，设计的分型面如图3.5所示 第 13 页 图3.5 分型面的确定 3.4成型零件的工作尺寸计算 成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用来成型塑件部位的尺寸。它主要有型腔和型芯的径向尺寸、型腔的深度和型芯的高度尺寸、型腔(型芯)与型腔(型芯)的位置尺寸等。在模具设计中，应根据塑件的尺寸、精度来确定模具成型零件的工作尺寸及精度。 影响塑件尺寸的因素: 1.成型收缩率的选择和成型收缩率波动引起的尺寸误差; 2.成型零件的制造误差; 3.成型零件脱模斜度引起的误差; 4.成型零件的组装误差; 5.成型零件磨损及化学腐蚀引起的误差; 6.成型零件的相对移动引起的误差，如合模时的误差、侧抽芯的移动误差等; 3.4.1型腔的尺寸计算 (1)型腔的内形(长和宽)尺寸 3，,cL,(L，LS,,)11110MSScp4 3，0.083,(110，110，0.5%,，0.5) 04 ，0.083,110.180 第 14 页 (3.3) 3，,cL,(L，LS,,)22220MSScp4 3，0.063 ,(69，69，0.5%,，0.38)04 ，0.063,69.060 (3.4) 式中 ——型腔的长度和宽度(mm); L,LM1M2 ——塑件外径基本尺寸(mm)，即塑件的实际外形尺寸; LS ——塑件公差; ,,,12 S ——塑件平均收缩率(%); cp ——模具成型尺寸设计公差，对于小型塑件一般取=/6。 ,,,ccs (2)型腔的深度尺寸 2,c，,(，,,)HhhSMSScp03 2，0.023 ,(6，6，0.5%,，0.14)03 ，0.023,5.990 (3.5) 式中——型腔深度尺寸(mm); HM h ——塑件高度基本尺寸(mm)，即塑件的实际高度尺寸。 s 3.4.2型芯/凸模的成型尺寸 (1)型芯径向尺寸 第 15 页 30D,(d，dS，,)s,scp,腔Z4 30 ,(1.8，1.8，0.5%，，0.12),0.044 0,1.90,0.04 (3.6) 式中 D——型腔的内形尺寸(mm); 腔 ——塑件外径基本尺寸(mm)，即塑件的实际外形尺寸; ds ——塑件公差; , S ——塑件平均收缩率(%); cp ——模具成型尺寸设计公差，对于小型塑件一般取=/3。 ,,,csZ (2)型芯/凸模的高度 20,(，，,)HhhSMSScp,1111,C3 20 ,(2.4，2.4，0.5%，，0.12),0.023 0,2.49,0.02 (3.7) 20,(，，,)HhhSMSScp,2222,C3 20 ,(4.5，4.5，0.5%，，0.14),0.0233 0,4.62,0.023 (3.8) 式中 ,——型芯/凸模的高度尺寸(mm); HHM1M2 h ——塑件高度基本尺寸(mm)，即塑件的实际高度尺寸。 s , ——塑件公差; S ——塑件平均收缩率(%); cp ,,, ——模具成型尺寸设计公差，对于小型塑件一般取=/6。 cc 第 16 页 (3)凸模的长度和宽度 30L,(L，LS，,)3333,MSScp,Z4 30 ,(106.8，106.8，0.5%，，0.5),0.044 0,107.71,0.04 (3.9) 30L,(L，LS，,)4444,MSScp,Z4 30 ,(65.8，65.8，0.5%，，0.38),0.134 0,66.41,0.13 (3.10) 式中 ——凸模的长度和宽度(mm); LM ——塑件内腔基本尺寸(mm)，即塑件的实际内腔尺寸; LS 3.4.3型芯中心到成型面距离 11,(，，,),LLLS,MSScpZ22 111,(65.8，65.8，0.5%，，0.38),，，0.38 223 ,66.32,0.063 (3.11) 式中 ——型芯中心到成型面距离(mm); LM L ——塑件基本尺寸(mm)，即塑件的实际尺寸; S 3.5成型壁厚和底板厚度计算 在塑料注射模的注射过程中，型腔从合模到注射保压过程中将受到高压的冲击力，因此模具型腔应该有足够的强度和刚度。型腔侧壁所受的压力应以型腔内所受最大压力为准，对于大型模具的型腔，由于型腔尺寸较大，常常由于刚度不足而弯曲变形，应按 第 17 页 刚度计算;对于小型模具的型腔，型腔常常在弯曲变形之前，其内应力已超过许用应力， 应按强度计算。 本设计的模具属于小型模具，所以按刚度计算。 3.5.1型腔侧壁厚度的计算 4cph3,tc Efmax 41.5，30，63 = 52.1，10，0.008 = 3.262 (3.12) 式中 -圆形型腔的侧壁厚度(mm) tc h-型腔高度 (mm) 44443l/h3，110/61 c-系数， c,,,1.5044442(l/h，48)2(110/6，48)1 5 E-弹性模量，一般取2.1×10MPa p-型腔压力(MPa),ABS的型腔压力为30MPa f-模具材料的许用变形量(mm) max ,=St (S-塑件收缩率(%);t-制品壁厚(mm)) p t本设计中为10mm，满足强度要求。 c 3.5.2型腔底板厚度的计算 ,4cpl23t, hEfmax 40.027，30，693 = 52.1，10，0.008 =22.192 第 18 页 (3.13) 式中 -型腔厚度(mm) th 4412(l/l)(110/69) c-系数， c',,,0.027441232[(l/l)，1]32[(110/69)，1] 5 E-弹性模量，一般取2.1×10MPa p-型腔压力(MPa),ABS的型腔压力为30MPa 本设计中取24mm，完全满足强度要求。 th 第 19 页 4浇注系统的设计 浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔入口为止的塑料流动通道。其作用是将塑料溶体顺利地充满型腔的各个部分，并在填充及保压过程中，将注射压力传递到型腔的各个部分，以获得外形清晰、内在质量优良的塑件。 4.1浇口的设计 浇口又称进料口或内流道。它是主流道、分流道与型腔之间的连接部分，即浇注系统的终端。一般这段很短的通道截面积很小，当熔融的塑料流在高压下通过浇口时，因为浇口的截面积很小，使塑料流速加快，而由于摩擦作用，又使塑料流的温度升高，黏度降低，提高了塑件的流动性，有利于充满型腔，因此它是浇注系统的关键部位。 本设计选择的浇口形式为潜伏浇口，潜伏浇口在一个制品上可以开设一个，也可以开设多个，本设计为一模两腔，故开设了两个浇口。潜伏浇口的特点是:熔融塑料流通过浇口时流速增高，加上摩擦力的作用，塑料流的温度升高，这样，能够获得外形清晰，表面光泽的塑件。另外潜伏浇口开模后点浇口可自动拉断，有利于自动化操作。去除浇口以后，塑件上留下的痕迹不明显，不会影响塑件表面的美观，其不足之处是:注射压力损失较大，对塑件成型不利，结构复杂，由于浇口附近流速过高，造成分子高度定向，增加局部应力，易发生开裂现象。 本设计的潜伏浇口位置及尺寸选择如图4.1所示: 图4.1 潜伏浇口的位置 第 20 页 4.2主流道的设计 主流道通常位于模具的中心，是塑料熔体的入口，其形状为圆锥形，便于熔融塑料的顺利流入，开模时又能使主流道的凝料顺利拔出。主流道的小端直径D=d，(0.5,1)mm,球面凹坑半径R= R，(0.5,1)，凹坑深度常取3,5mm，锥角=4?,8?，主,12 流道的长度L应尽可能地短，以降低压力损失。主流道内壁的表面粗糙度应在Ra=0.8m,以下。 由于主流道与高温塑料和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的浇口套，以便选用优质钢材单独加工和热处理，通常选T8A钢并进行淬硬处理。浇口套出料端面直径应尽量小，以减小模腔内部压力对其的反作用力。 主流道尺寸和浇口套的形式如图4.3所示: 1—注塑机喷嘴 2—浇口套 图4.2 主流道的设计尺寸 4.3分流道的设计 分流道是将熔融塑料从主流道中通过流道截面及其方向的变化，平稳进入单腔中的进料浇口或从主流道进入多腔模的各个型腔的浇口的通道，它是主流道与浇口的中间连接部分，起分流和转换方向的作用。通常分流道设置在分型面的成型区域内。 1. 分流道的截面设计 根据理论分析可以知道，在同等截面面积的情况下，正方形的周长最长，圆形最短。因此从增大穿热面积考虑，分流道的截面最好选择正方形;从减少散热面积考虑，分流道的截面宜采用圆形;从压力损失来考虑，由于同等端面积 第 21 页 时圆形的周边最短，故应选择圆形的。所以设计原则应该是具体问题具体分析，应该根据塑件的成型尺寸、塑件壁厚、塑件的形状、塑件的工艺特性、注射速率、分流道的长度等因素来定。所以根据本次设计的要求可以选择圆形，如图4.4所示，且选在定模板一侧。 图4.3 分流道的截面尺寸 2. 分流道的分布设计 分流道的布局取决于型腔的布局，型腔与分流道的布置原则是排列紧凑，缩小模具尺寸，分流道的长度应尽量短，锁模力应力求平衡。所以根据要求分流道的布置形式应选择为平衡式圆周分布。如图4.5所示 1—主流道 2—分流道 图4.4 分流道的分布 4.4排气系统的设计 塑料模具的注射过程是熔融塑料将型腔中的空气置换出来的过程，当塑料将型腔填充时，必须顺利地排放出型腔及浇注系统中的空气及塑料受热而产生的热空气，如果气体不能被顺利排出，塑件会由于填充不足而产生接缝或表面轮廓不完整等缺陷。 本设计采用分型面排气，即利用活动型环与定模板之间的配合间隙(一般间隙值为0.03,0.05)来将型腔中的气体顺利从分型面排出。 第 22 页 5脱模机构的设计 在注射成型的每一个循环中，塑件必须从模具的型腔及型芯中被脱出，这一完成塑件脱出的机构称为脱模机构或顶出机构。 脱模机构的设计原则: 尽可能使塑件留于动模一侧，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作，致使模具简单;应保证脱模时不损坏塑件，必须把脱模机构的脱模力作用在塑件能承受力较大的部位，如筋部、凸圆、壳体壁等处;应确保塑件在脱模时，尽可能使脱模力的分布均匀合理，使塑件不致因脱模力的作用而变形;脱模机构应尽可能简单、动作可靠;脱模时必须克服制品和塑料模之间的摩擦力，因此要求脱模机构中各有关脱模的零件应具有足够的强度，刚度和硬度。 5.1脱模机构的构成与功能 脱模机构的作用是先将塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离(称为脱出)，然后把从模具脱出的塑件和浇注系统凝料等从模内取出，即脱模动作分为脱出和取出两个步骤。脱模的动力来源可分为人工、机械、液压、气压等。脱出与取出动作之间，有时有明显的界限，有时则无。 5.1.1脱出机构与取出机构的设计 根据塑件本身的结构特点，选择推杆脱出机构。此种结构如图5.1所示。另外将推杆固定在推板之上，脱件时推板向上移动，带动推杆，从而将塑件推出。 图5.1推杆的结构 对于模具塑件成型之后取出机构的方式有两种: 第 23 页 (1)掉落取出:就是使塑件或浇注系统凝料等自动掉落取出的办法。取出的动作有时靠塑件或浇注系统等的自重，在脱出部件使其从模具脱出后自动掉落，而离开模具。取出动作有时依靠机械装置，在脱出部件使其从模具脱出呈悬挂状时，而将其刮落或掸 [2]落。有时依靠气吹装置，在脱出部件使其从模具脱出而呈悬挂状态时，将其吹落。 (2)非掉落取出:就是塑件和浇注系统凝料等从模具种被拿出。取出动作有时依靠人工，在脱出部件使其从模具脱出呈悬挂状时，将其取出而离开模具。有时则依靠机械手，在脱出部件使其从模具脱出呈悬挂状时，将其自动取出。 本次所设计的模具的取出方式为非掉落取出，在取出塑件时可根据生产环境、生产条件，而选择机械手取出或依靠人工。 5.2脱模力的计算 由于注射成型后，塑件在塑模内的冷却会对凸模产生包紧力，因此，在顶出脱模时必须克服塑件和凸模之间因包紧力而产生的磨擦阻力。 实践证明，塑件开始脱模的瞬间摩擦阻力最大，这时所需要的顶出脱模力也最大。因此最大的脱模力可按图5.2所示进行估算。即 图5.2 塑件脱模时的受力分析 根据公式 (5.1) FCLF,,100sin(0,,,cos)(N) 其中F为抽芯力即脱模力,C为型芯被塑料包紧部分的断面周长 L为型芯被塑料包紧部 第 24 页 分的长度，F为单位面积的包紧力，一般取7.85MPa~11.77MPa ;本次设计取F=10MPa00 即: ,C,2，2R ,,2，2，，0.9 ,0.011m 故 F,100CLF(cos,sin),,,0 ,, ,100，0.011，2.4，10，(0.2cos1,sin1) ,52.33kN 另外本模具中还应用了成型斜顶杆侧抽机构，图5.3 图5.3 塑件脱模时的受力分析 所以在计算脱模力时也应该对侧抽机构在脱模时的应力进行计算，即: C,2ab ,2，0.3，18 ,0.0108m 故 F,100CLF(cos,sin),,,0 ,,,100，0.0108，0.3，10，(0.2cos1,sin1) ,6.42kN 式中 F——抽芯力(脱模力),(KN); C——型芯被塑料包紧部分断面平均周长(mm); ——塑料对钢的摩擦系数，一般为0.2左右; , L——型芯被塑料包紧的长度(mm); F——单位面积的包紧力，一般可取7.85MPa~11.777MPa; 0 第 25 页 ——脱模斜度，由于一般都及较小(1?左右)，故cos?1; ,,, R——为制件包紧型芯处的半径; 第 26 页 6导向机构的设计 注射模的导向机构主要有导柱导套导向机构和截面定位两种类型。导柱导套导向机构用于动模和定模的开合模导向以及脱模机构的运动导向。 导向机构的设计原则: 导柱(导套)应对称分布在模具分型面的四周，其中心至模具外缘应有足够的距离;导柱(导套)的直径应根据模具尺寸来选定，并应保证有足够的抗弯强度;导柱固定端的直径和导套的外径应尽量相等，有利于配合加工，并保证了同轴度要求;导柱和导套应有足够的耐磨性;为了便于塑料制品脱模，导柱最好装在定模板上，但有时也装在动模板上，这要根据具体情况而定。 6.1导向机构的作用 每套塑料模具都要设有导向机构，在模具工作时，导向机构可以维持动模和定模正确合模，合模后保持型腔的正确形状。同时，导向机构可以引导动模按顺序合模，防止型芯在合模过程中损坏;并能承受一定的侧向力。 6.2导柱导向机构 导柱导向是指导柱与导套采用间隙配合，使导套在导柱上滑动，配合间隙一般采用H7/f6级配合，主要零件有导柱和导套。 1.导柱 本设计中采用的是无储油槽的导柱，其主要用于小型塑料模具中。具体结构如图6-1所示: 第 27 页 图6.1导柱的结构 2.导套 根据导柱的尺寸，选择的导套的结构和尺寸如图6.2所示:图中在导套的后端导一圆角，目的是为了使导柱顺利进入导套。 图6.2 导套的结构 6.3导柱在模板上的布置 本设计中采用4个导柱，且采用完全对称分布形式。具体分布情况如图6.3所示: 第 28 页 图6.3 导柱在模板上的布置 第 29 页 7冷却系统的设计 7.1冷却水道的设计原则 1.冷却水孔数量尽可能多，尺寸尽可能的大，这样可使温度分布均匀，其型腔表面温度变化不大。 2.冷却水孔至型腔表面距离尽量相等，当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔表面各处最好有相同的距离。一般水孔边离型腔的距离大于10mm，常为12,15mm. 3.浇口处要加强冷却。 4.降低入水与出水的温差，如果入水温度和出水温度差别太大时，使模具的温度分布不均，如果制品冷却速度不一样，就容易造成制品变形。 5.水道的设置应便于加工和清理，冷却水道要易于机械加工，便于清理。一般孔径设计为8,12mm。 7.2定模上冷却水道的设计 由于模具的型腔开在定模板上，故要根据实际情况对定模板进行冷却水路的设计，具体的开设位置如图7.1所示: 图7.1 定模板上冷却水路的设计 第 30 页 7.3动模上冷却水道的设计 该模具所制塑件是埋在动模固定板里的，并且为一模两件，因此采用分四条冷却水路对动模板型环及型芯进行冷却，由于模具在设计时以考虑到日后冷却的问题故在宽度方面有足够的空间在不穿过活动部件的前提下，设置四条直通水道，其具体走向如7.2图所示，水道与型腔的位置关系如7.3图所示 图7.2 动模上冷却水路的设计 图7.3水道与型腔位置关系示意图 第 31 页 8注塑模与注塑机的关系 注塑模需要安装在注射机上才能进行工作，两者应相互匹配，前面已经初选了注射机，下面进行其基本参数的校核。 8.1最大注塑量的校核 在设计模具时，为保证塑件的质量，应保证注射模内所需注射量在注射机实际的最大注射量的范围内。 公式如下: 80%? V/V×100% (8.1) 实公 式中 V——塑件所需注塑量(g)。 实 V——注塑机注塑量(g)。 公 3 3 计算得V=15.35cm，V=110cm，那么经代入公式计算可知15.35/110×100% 公实 = 13.9527.5%，小于80%，故符合要求。 8.2锁模力的校核 注射成形时，高压塑料熔体充满型腔时，会产生使模具沿分型面分开的胀模力。为了防止模具分型面被胀模力顶开，必须对模具施加足够的锁模力，否则在分型面处将产生溢料现象。因此模具设计时应使注射机的额定锁模力大于胀模力。即 FKpA, (8.2) 损注分锁 F式中 ——注塑机的额定锁模力(N); 锁 p ——塑件成型所需要的实际注射压力(MPa); 注 K ——注塑压力到达型腔的压力损失系数，一般取0.34~0.67; 损 A ——塑件及浇注系统等在分型面上的投影面积。 分 第 32 页 2由前面的数据可知:=1000kN，=0.67，=100MPa，通过粗算=7590 FpAKmm分损注锁 所以 1000kN0.67×100×7590=508.53 kN 符合要求。 , 8.3最大注射压力的校核 注射机的最大注射压力必须大于成形塑件所需要的注射压力。即 pp, (8.3) 公注 式中 p——注塑机的最大注射压力(MPa); 公 p ——塑件成型所需要的实际注射压力(MPa)。 注 pp对于SZ-200/1000型号的注塑机，=150，=100，则满足要求。 公注 8.4注塑机安装模具部分的尺寸校核 8.4.1定位环的尺寸 定位环是模体与注射机的定位装置，它保证浇口套与注射机的喷嘴对中定位，定位 HH1111环的外径应与注射机的定位孔间隙配合，其配合一般为，定位环厚度为8,或hb111110mm，即小于注射机定位孔的深度。如图8.1所示: 、 图8.1 定位环的尺寸 第 33 页 8.4.2模具厚度 模具的闭合厚度应在注射机允许的最大模具厚度和最小模具厚度之HHHmmaxmin间，即 H,H,H (8-4) minmmax 初选注塑机模具的最大、最小厚度分别为:=150 mm，=350，模具闭合时的HHminmax 厚度为300，所以满足要求。 8.4.3模具的外形尺寸 初选注射机的拉杆内间距为315×315mm，本设计的模具长度和宽度为300×220mm,所以满足要求。 8.5最大开模行程的校核 模具开模取出塑件所需要的开模距离必须小于注射机的最大开模行程。注射机最大开模行程的大小直接影响模具所能成形的塑料高度，太小时塑件无法从动模、定模之间取出。因此模具设计时必须进行注射机开模行程的校核，使其与模具的开模距离相适应。 对于单分型面模具所需要开模行程按下式校核: S?S=H+H +(5,10)mm (8.5) 12max S式中 —注射机的最大开模行程(mm); max S—模具所需开模距离(mm); H—型芯凸出动模固定板的距离(mm); 1 H—塑件制品高度(mm)。 2 S本设计中H为6mm,H为6mm,所以S为22mm,而为300mm。所以满足要求。 max12 第 34 页 9模具的经济性分析 随着科学的发展，从科学总体中产生出许多科学分支，逐渐形成了他们特有的研究对象和内容。现代科学技术发展的一个显著特点是各门学科相互交叉，形成许多为社会所需要的边缘学科。技术经济学就是由技术科学和经济科学相互交叉而形成和发展起来的一门新兴的学科。 那么所谓经济性，就是以最小的耗费取得最大的经济效果，也就是生产中的“最小最大”原则。在注塑模具生产中，保证质量产品质量，完成产品数量、品种 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 、劳动安全，环境保护的前提下，产品成本越低，说明企业经济效果越大。 为了进行经济分析，首先研究产品成本所包含的内容。模具的制造成本有:制造成本(费用)、材料费(原材料费和外购件费)、加工费(工人工资、设备折旧费和车间经费)、模具费。产品成本受产量的影响较大，在一定条件下，企业生产产品数量的增减，将会引成本中某些费用的变化，其结果使得成本发生波动。为此可将产品成本分为固定费用和变动两部分。固定费用是指在一定时期和一定产量范围内，它的总额不随产量变动而变动，它是维持生产能力而基本不变的费用。例如模具、设备折旧费，加工费中的固定工资部分和各种经费等。但是单位固定费用，也就是分摊在每个产品上固定费用却是可变的，即单位固定费用与产量成反比变化。变动费用是指它的总额随产量的增减而成比例增减，注塑件生产成本是由固定费和可变费这两部分组成的，所以只要设法降低固定费用和可变费用，都能使生产成本降低，利润增加。可见企业要提高经济效益，就要在降低成本上下功夫。降低产品成本，包括增产、节约两个方面。增产可降低产品成本中的固定费用，相对而地减少消耗，节约便能直接降低消耗，它们都是降低成本的重要途径。 降低成本的主要 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 有:一、小批量生产中的成本问题:可以通过降低成本中的固定费用来取得较好的经济效果，其中降低模具费是降低成本的有效措施。除工件质量要求严格，必须采用较高的正规模具外，一般情况下是采用工序口分散、结构简单、制造快速，而价格低廉的简易模具，用焊接、机械加工用钣金等方法制成。对外形尺寸小的工件，采用通用模、简单模，甚至钢丝钳、剪刀等工具生产;外形尺寸大的可采用剪床、 第 35 页 电动工具、火焰切割等方法。二、工艺合理化:工艺合理化是降低成本的有力手段，一 般在制定新产品工艺时进行。当产量发生变化，模具寿命短或因事故发生损坏时，由于更改产品设计而改变模具时，以及变形设备等生产条件变化时，要重新讨论(研究)产品工艺。由于工艺合理化能降低模具费、节约加工工时。降低材料费等，所以必然降低零件总成本。 总之，工业技术经济学在整个经济学领域里面，扮演的角色越来越重要。但是，研究技术与经济的关系，需要一定的方法，所以对于我们当代的理工科大学生，就应该在应用数学、系统工程和电子计算机等学科方向有所发展，这些都是技术经济学的形成和发展所必须的学科。 第 36 页 10典型零件的实体造型 在现代机械制造业中,模具工业已成为国民经济中的基础工业,许多新产品的开发和生产,在很大程度上依赖于模具制造技术,特别是在汽车、轻工、电子和航天等行业中尤显重要。模具制造能力的强弱和模具制造水平的高低,已经成为衡量一个国家机械制造技术水平的重要标志之一,直接影响着国民经济中许多部门的发展。模具CAD/CAM是在模具CAD和模具CAM分别发展的基础上发展起来的,它是计算机技术在模具生产中综合应用的一个新的飞跃。CAD/CAM技术的迅猛发展,软件、硬件水平的进一步完善,为模具工业提供了强有力的技术支持,为企业的产品设计、制造和生产水平的发展带来了质的飞跃,已经成为现代企业信息化、集成化、网络化的最优选择。 本专题就是对此次设计的动模板进行实体造型，所使用的软件是美国参数技术公司所开发的Pro/Engineer软件。 10.1使用SolidWorks对零件进行实体造型 使用SolidWorks进行实体造型的步骤大体只有三步，即: 1( 选择基准平面。 2( 选定基准平面后，选择草绘选项，进入草绘界面后将所要生成实体的按尺寸 进行绘制。 3( 完成草绘之后点击草绘工具栏下放的对号退出草绘界面，点击拉伸选项，在 界面，确定所要拉伸的方向、高度后选择左下角去除材料指令点击完成。 通过以上三步便可以将平面图形拉伸成为实体模型。 下面便概括的介绍下生成本次设计所设计的模具的典型零件——型腔垫板(图10.1)的实体生成过程。 第 37 页 图10.1 型腔垫板实体图 第一步:生成工件毛坯 本步所选择的基准平面为TOP平面，选择完基准平面之后单击“草绘”进入草绘界面，绘制一长300，宽204的矩形，如图10.2所示，退出草绘界面，单击“拉伸”选项，拉伸方向选择上方向，拉伸高度为30，单击“完成”。所生成的毛坯实体如图10.3所示: 图10.2 第 38 页 图10.3 第二步:生成模板凹槽 本步所选的基准平面为毛坯的上表面，进入草绘界面后，绘制出如图10.4所示的形状的密封曲线，退出草绘界面单击“拉伸切除”选项，拉伸方向向下，深度度为30点击完成第二次拉伸深度为5，然后生成如图10.5所示实体。 图10.4 第 39 页 图10.5