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1 目 錄 第一章 產(chǎn)品技術要求和工藝分析 2 1 1 產(chǎn)品技術要求 3 1 1 1 產(chǎn)品設計圖 3 1 1 2 產(chǎn)品技術要求 3 2 2 塑件的工藝分析 3 2 2 1 尺寸和精度 3 2 2 2 常用熱塑性塑料成型特點 4 2 3 塑件材料性能 4 2 4 制件成型工藝性能 4 3 3 成型零件的工作尺寸計算 5 第二章 擬定成型方案及動作原理 7 2 1 分型面位置的確定 8 2 2 導柱 導套的設計 9 2 3 澆注系統(tǒng)的設計 9 2 3 1 主流道設計 10 2 3 2 分流道設計 11 2 3 3 分流道的布置形 式 12 2 3 4 澆口設計 15 第三章 模架及注塑機的選擇及成型零件設計 18 2 3 1 注塑機的選擇 15 3 1 1 外殼體積的計算 15 3 1 2 外殼質(zhì)量的計算 15 3 1 3 塑料注射機參數(shù) 16 3 1 4 選標準模架 17 3 2 注塑機相關參數(shù)的校核 18 3 2 1 注塑壓力的校核 18 3 2 2 鎖模力的校核 18 3 2 2 模具與注塑機裝模部位相關尺寸的校核 19 第四章 推出機構設計 19 4 1 推出機構的設計原理 19 4 2 推出機構 19 4 3 推出機構的結構設計要求 20 4 4 推出力的計算 22 4 5 推出機構的結構特點 24 4 6 冷卻系統(tǒng)的設計 25 4 7 裝配圖 27 參文獻 30 設 計 過 程 3 此畢業(yè)設計工件名稱為充電器外殼件 材料為 ABS 收縮率為 0 4 0 6 一 產(chǎn)品技術要求和工藝分析 1 1 產(chǎn)品技術要求 1 1 1 產(chǎn)品設計圖 1 產(chǎn)品圖 1 1 2 產(chǎn)品技術要求 塑料零件的材料為 ABS 其工件要求無氣泡 殘缺 表面有較高的光潔度 無雜質(zhì) 性能可靠 2 2 塑件的工藝分析 2 2 1尺寸和精度 尺寸 塑件尺寸的大小受到塑料材料流動性好壞的制約 塑件尺寸越大 要求材料的流動性越好 流動性差的材料在模具型腔未充滿前就已經(jīng)固化或熔 接不牢 導致制品缺陷和強度下降 4 尺寸精度 影響塑件制品尺寸精度的因素是比較復雜的 如模具各部分的 制造精度 塑料收縮率 成型工藝及模具加工表面質(zhì)量等等 本次設計是外殼 的模具設計 精度采用的是 IT12 2 2 2 常用熱塑性塑料成型特點 雖然吸水性好 但高溫時對水分比較敏感 會出現(xiàn)銀絲 氣泡及強度下降 現(xiàn)象 所以加工前必須進行干燥處理 而且最好采用真空干燥法 熔融溫度高 熔體黏度大 流動性差 所以成型時要求有較高的溫度和壓力 熔體黏度對溫 度十分敏感 一般采用提高溫度的方法來增加熔融塑料的流動性 2 3 塑件材料性能 此外殼是采用 ABS注塑成的 查相關手冊可知其特性 2 4工藝性分析 2 4 1該工件尺寸適中 一般精度要求為一模四腔 并要求不對其進行后 加工 2 4 2為滿足制品表面質(zhì)量及嵌件的定位精度 采用二板模側口進膠 2 4 3為了加工方便和模具裝配方便 采用整體結構 2 4 4由于工件要求采用一模四腔如圖所示 5 2 4 5按工件圖紙經(jīng)三維造型得 Vs 7 02L 查表 6 1塑料 ABS密度為 1 02 1 08g cm 單件塑料重量 m v 1 06 7 02 7 44g 3 成型零件的工作尺寸計算 影響塑件尺寸精度的因素較為復雜 主要存在以下幾方面 1 零件的制造公差 2 設計時所估計的收縮率和實際收縮率之間的差異和生產(chǎn)制品時收縮 率波動 3 模具使用過程中的磨損 以上三方面的影響表述如下 1 制造誤差 z a i a 0 45 0 001D 其中 D 被加工零件的尺寸 可被視為被加工模具零件的成型尺寸 z 成型零件的制造公差值 i 公差單位 a 精度系數(shù) 對模具制造最常用的精度等級 2 成型收縮率波動影響 其中 塑件成型收縮率 LM 模具成型尺寸 LS 塑件對應尺寸 3 型腔磨損對尺寸的影響 為簡便計算 凡與脫模方向垂直的面不考慮磨損量 與脫模方向平行的面 才考慮磨損 考慮磨損主要從模具的使用壽命來選定 磨損值隨產(chǎn)量的增 加而增大 此外 還應考慮塑料對鋼材的磨損情況 同時還應考慮模具材 料的耐模性及熱處理情況 型腔表面是否鍍鉻 氮化等 有資料介紹 中 小型模具的最大磨損量可取塑件總誤差的 1 6 常取 0 02 0 05mm 而對 于大的模具則應取 1 6以下 但實際上對于聚烯烴 如像 PP 尼龍等塑 料來說對模具的磨損是很小的 對小型塑件來說 成型零件磨損量對塑件 的總誤差有一定的影響 而對于大的塑件來說影響很小 在以上理論基礎上 下面按平均收縮率來計算成型尺寸 根據(jù)所給數(shù)據(jù) ABS 的收縮率為 Scq 0 5 考慮到實際的模具制造條件 和工件的實際要求 成型零件是公差等級取 IT12級 6 1 制件尺寸轉換 1 軸類尺寸 基軸制 公差上限為零 公差等于下偏差 外殼外徑尺寸 1 74 0 0 18 mm 74 18 0 0 18 mm 外殼外徑尺寸 2 25 0 0 25 mm 25 25 0 0 21 mm 外殼高度尺寸 1 34 0 090 mm 34 090 0 0 18 mm 外殼高度尺寸 2 22 0 075 mm 22 075 0 0 15 mm 2 外殼型腔徑向尺寸 1 74 0 0 18 mm 74 18 0 0 18 mm LM1 L S LSScp 3 4 0 z 74 18 74 18 0 5 3 4 0 18 0 0 06 74 4150 0 06 mm 2 25 0 0 25 mm 25 21 0 0 25 mm LM2 L S LSScp 3 4 0 z 25 21 25 21 0 5 3 4 0 25 0 0 062 25 14850 0 062 mm 3 外殼型腔高度尺寸 1 34 0 090 mm 34 090 0 0 18 mm HM1 H S HSScp 2 3 0 z 34 090 34 090 0 5 2 3 0 18 0 0 06 34 055450 0 06 mm 2 22 0 075 mm 22 075 0 0 15 mm HM2 H S HSScp 2 3 0 z 22 075 22 075 0 5 2 3 0 15 0 0 05 22 0203750 0 05 mm LS 塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸 mm HS 塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸 mm 塑件公差 z 模具制造公差 一般取 1 3 1 4 外殼其余局部尺寸按照收縮率相應地縮放 7 二 擬定成型方案及動作原理 2 1 分型面位置的確定 如何確定分型面 需要考慮的因素比較復雜 由于分型面受到塑件在 模具中的成型位置 澆注系統(tǒng)設計 塑件的結構工藝性及精度 嵌件位置 形狀以及推出方法 模具的制造 排氣 操作工藝等多種因素的影響 因 此在選擇分型面時應綜合分析比較 從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案 選擇分型面時一般應遵循以下幾項原則 a 分型面應選在之間外形最大輪廓處 即選在制件的截面積最大處 否 則制件不能從型腔中取出 這是一個首要原則 因為我們設置分型面的目的 就是為了能夠順利 從型腔中脫出制品 根據(jù)這個原則 分型面應首選在塑料制品最大的輪廓 線上 最好在一個平面上 而且此平面與開模方向垂直 分型的整個廓形 應呈縮小趨勢 不應有影響脫模的凹凸形狀 以免影響脫模 b 分型面的選擇應盡可能使制件在開模后留在推出機構一側 以便于制 件順利脫模 推出機構一般設在動模一側 c 盡量避免側向抽芯 塑料注射模具 應盡可能避免采用側向抽芯 因為側向抽芯模具結構復雜 并 且直接影響塑件尺寸 配合的精度 且耗時耗財 制造成本顯著增加 故在萬 不得己的情況下才能使用 d 應保證制件精度要求 e 使型腔深度最淺 模具型腔深度的大小對模具結構與制造有如下三方面的影響 1 目前模具型腔的加工多采用電火花成型加工 型腔越深加工時間越長 影響 模具生產(chǎn)周期 同時增加生產(chǎn)成本 2 模具型腔深度影響著模具的厚度 型腔越深 動 定模越厚 一方面加工比 較困難 另一方面各種注射機對模具的最大厚度都有一定的限制 故型腔深度 不宜過大 3 型腔深度越深 在相同起模斜度時 同一尺寸上下兩端實際尺寸差值越大 如圖 2 若要控制規(guī)定的尺寸公差 就要減小脫模斜度 而導致塑件脫模困難 8 因此在選擇分型面時應盡可能使型腔深度最淺 f 應考慮外觀要求 不要在制件的重要表面開設分型面 還應考慮在分型面處所產(chǎn)生的飛翅是否 容易清除 g 使分型面容易加工 分型面精度是整個模具精度的重要部分 力求平面度和動 定模配合面的平 行度在公差范圍內(nèi) 因此 分型面應是平面且與脫模方向垂直 從而使加工精 度得到保證 如選擇分型面是斜面或曲面 加工的難度增大 并且精度得不到 保證 易造成溢料飛邊現(xiàn)象 h 有利于模具的制造 i 有利于排氣 分型面應盡量使塑料熔體的料流末端重合 從而有利于排氣 對中 小型 塑件因型腔較小 空氣量不多 可借助分型面的縫隙排氣 j 應考慮成型面積的影響 制件在分型面上投影面積越大 所需的鎖模力越大 設備也越大 所以 應盡量減小制件在合模分型面上的投影面積 綜上所述 選擇注射模分型面影響的因素很多 總的要求是順利脫模 保 證塑件技術要求 模具結構簡單制造容易 當選定一個分型面方案后 可能會 存在某些缺點 再針對存在的問題采取其他措施彌補 以選擇接近理想的分型 面的位置如下圖所示 藍色與黃色中間即為分型面 9 2 2 導柱 導套的設計 導柱與導套的配合形式有多種 1 帶頭導柱與模板導向孔直接配合 2 帶頭導柱與帶頭導套配合 3 帶頭導柱與直接導套配合 4 有肩導柱與直導套配合 5 有肩導柱與帶頭導套配合 6 導柱與導套分別固定在兩塊模板中配合 本設計采用的如下圖所示 2 3 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)是指從注塑機噴嘴進入模具開始 到型腔入口為止的那一段流道 普通模具的澆注系統(tǒng)由主流道 分流道 澆口 冷料井幾部分組成 2 3 1 主流道設計 主流道與注射機噴嘴在同一軸心線上 熔體在主流道中并不改變流動方向 主流道的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響 因此 設計時必須使熔體的熱量損失和壓力損失最小 1 由于主流道要與高溫塑料和注塑機噴嘴反復接觸和碰撞 通常不直接開在 定模板上 而是將它單獨設計成主流道襯套鑲入定模板內(nèi) 主流道斷面一般為 圓形 為了讓主流道凝料能順利地從澆口套中拔出 主流道設計成圓錐形 其 錐角 為2 6 小端直徑 D比注射機噴嘴直徑大0 5 1mm 由于小端的前 面是球面 其深度為3 5 mm 注射機噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合 10 因此 要求主流道球面半徑R比噴嘴球面半徑r大0 5 1 mm 主流道的長度應盡 量短 以減少壓力損失 其長度值一般不超過70 mm 2 主流道襯套的形式 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 俗稱澆口套 這邊稱唧咀 以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工 和熱處理 唧咀都是標準件 只需去買就行了 常用唧咀分為有托唧 咀和無托唧咀兩種下圖為前者 有托唧咀用于配裝定位圈 唧咀的規(guī) 格有 12 16 20 等幾種 由于注射機的噴嘴半徑為10 所以唧咀的為 R11 澆口套的選用 進料口直徑 D d 0 5 1 mm 3 1 4mm 式中 d為注塑機噴嘴口直徑 球面凹坑半徑 R r 0 5 1 mm 10 1 11mm 式中 r為注塑機噴嘴球頭半徑 因此本次設計選用 2 D 4 mm 深度為 3 mm 主流道球面半徑 R 11mm 主流道的長度為 70mm 3 主流道襯套的固定 因為采用的有托唧咀 所以用定位圈配合固定在模具的面板上 定位圈也 是標準件 外徑為 100mm 內(nèi)徑 36mm 具體固定形式如下圖所示 11 2 3 2 分流道設計 在多型腔或單型腔多澆口 塑件尺寸大 時應設置分流道 分流道是指主 流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道 它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的 塑料由主流道流入型腔前 通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過 渡段 因此分流道設計應滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài) 并在流 動過程中壓力損失盡可能小 能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔 分流道的作用是改變?nèi)垠w流向 使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個型腔 設計時應注意盡量減少流動過程中的熱量損失與壓力損失 分流道開設在動 定模分型面的兩側或任意一側 其截面形狀應盡量使其 比表面積 流道表面積與其體積之比 小 在溫度較高的塑料熔體和溫度相對 較低的模具之間提供較小的接觸面積 以減少熱量損失 常用的分流道截面有 圓形 梯形 U 形 半圓形及矩形等幾種形式 圓形截面的比表面積最小 但 需開設在分型面的兩側 在制造時一定要注意模板上兩部分形狀對中吻合 分流道截面尺寸視塑料品種 制件尺寸 成型工藝條件以及流道的長度等 因素來確定 通常圓形截面分流道直徑為 2 10 mm 對流動性較差的聚碳酸酯 12 聚砜等分流道直徑可大至 10 mm 對于大多數(shù)塑料 分流道截面直徑常取 5 6 mm 根據(jù)型腔在分型面上的排布情況 分流道的長度要盡可能短 且彎折少 以便減少壓力損失和熱量損失 節(jié)約塑料原材料和減少能耗 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻 只有內(nèi)部的熔體流動狀態(tài) 比較理想 因此 分流道表面粗糙度要求不能太低 一般 Ra取 1 6 m左右 這可增加對外層塑料熔體的流動阻力 使外層塑料冷卻皮層固定 形成絕熱層 實際加工時 用銑床銑出流道后 少為省一下模 省掉加工紋理就行了 省模 制造模具的一道很重要的工序 一般配備了專業(yè)的省模女工 即用打 磨機 沙紙 油石等打磨工具將模具型腔表面磨光 磨亮 降低型腔表面粗糙 度 本次設計選用 圓形截面分流道 分流道截面直徑為 6 mm 分流道長度為 60 14 mm Ra 3 2 m 2 3 3 分流道的布置形式 分流道在分型面上的布置與前面所述型腔排列密切相關 有多種不同的布 置形式 但應遵循兩方面原則 即一方面排列緊湊 縮小模具板面尺寸 另一 方面流程盡量短 鎖模力力求平衡 本模具的流道布置形式采用平衡式 如下圖 2 3 4 澆口設計 澆口亦稱進料口 是連接分流道與型腔的通道 除直接澆口外 它是澆注 13 系統(tǒng)中截面最小的部分 但卻是澆注系統(tǒng)的關鍵部分 澆口的位置 形狀及尺 寸對塑件性能和質(zhì)量的影響很大 1 澆口的選用 澆口可分為限制性和非限制性澆口兩種 我們將采用限制性澆口 限制性 澆口一方面通過截面積的突然變化 使分流道輸送來的塑料熔體的流速產(chǎn)生加 速度 提高剪切速率 使其成為理想的流動狀態(tài) 迅速面均衡地充滿型腔 另 一方面改善塑料熔體進入型腔時的流動特性 調(diào)節(jié)澆口尺寸 可使多型腔同時 充滿 可控制填充時間 冷卻時間及塑件表面質(zhì)量 同時還起著封閉型腔防止 塑料熔體倒流 并便于澆口凝料與塑件分離的作用 我們采用的是側澆口 側澆口又稱邊緣澆口 國外稱之為標準澆口 側澆 口一般開設在分型面上 塑料熔體于型腔的側面充模 其截面形狀多為矩形狹 縫 調(diào)整其截面的厚度和寬度可以調(diào)節(jié)熔體充模時的剪切速率及澆口封閉時間 這燈澆口加工容易 修整方便 并且可以根據(jù)塑件的形狀特征靈活地選擇進料位置 因此它是廣泛 使用的一種澆口形式 普遍使用于中小型塑件的多型腔模具 且對各種塑料的 成型適應性均較強 但有澆口痕跡存在 會形成熔接痕 縮孔 氣孔等塑件缺 陷 且注射壓力損失大 對深型腔塑件排氣不便 具體到這套模具 其澆口形式及尺寸如下圖所示 澆口各部分尺寸都是取 的經(jīng)驗值 實際加工中 是先用圓形銑刀銑出直徑為 6的分流道 再將材料進 行熱處理 然后做一個銅公 電極 去放電 用電火花打出這個澆口來的 2 澆口位置的選擇 14 模具設計時 澆口的位置及尺寸要求比較嚴格 初步試模后還需要進一步 修改澆口尺寸 無論采用何種澆口 其開設位置對塑件成型性能及質(zhì)量影響很 大 因此 合理選擇澆口的開設位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié) 同時澆口位置的不 同還影響模具結構 總之 要使塑件具有良好的性能與外表 一定要認真考慮 澆口位置的選擇 通?？紤]以下幾項原則 1 在設計澆口位置時 必要時應進行流動比的校核 即熔體流程長度與厚度之 比的校核 2 澆口開設的位置應有利于熔體流動和補縮 3 交口位置應設在熔體流動時能量損失最小的部位 并有利于型腔內(nèi)氣體的排 出 4 澆口位置的選擇要避免制件變形 5 澆口位置應避免塑料制件產(chǎn)生熔接痕 6 防止料流將型芯或嵌件擠壓變形 根據(jù)本塑件的特性 綜合考慮以上幾項原則 該零件的進澆口設在 紅色面上進膠 3 澆注系統(tǒng)的平衡 15 對于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式 設計應盡量保證 所有的型腔同時得到均一的充填和成型 一般在塑件形狀及模具結構允許的情 況下 應將從主流道到各個型腔的分流道設計成長度相等 形狀及截面尺寸相 同 型腔布局為平衡式 的形式 否則就需要通過調(diào)節(jié)澆口尺寸使各澆口的流 量及成型工藝條件達到一致 這就是澆注系統(tǒng)的平 衡 顯然 我們設計的模具是平衡式的 即從主流道到各個型腔的分流道的長 度相等 形狀及截面尺寸都相同 4 冷料穴的設計 在完成一次注射循環(huán)的間隔 考慮到注射機噴嘴和主流道入口這一小段熔 體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度 從噴嘴端部到注射機料筒以內(nèi) 約 10 25mm 的深度有個溫度逐漸升高的區(qū)域 這時才達到正常的塑料熔體溫 度 位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動性能及成型性能不佳 如果這里溫度相對較 低的冷料進入型腔 便會產(chǎn)生次品 為克服這一現(xiàn)象的影響 用一個井穴將主 流道延長以接收冷料 防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔 把這一用來容納 注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴 冷料穴一般開設在主流道對面的動 模板上 也即塑料流動的轉向處 其標稱直徑與主流道大端直徑相同或略大 一些 深度約為直徑的 1 1 5 倍 最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積 冷料穴有六種形式 常用的是端部為 Z 字形和拉料桿的形式 具體要根據(jù)塑料 性能合理選用 實際上只要將分流道順向延長一段距離就行了 選用底部帶有 推桿的的冷料井 倒錐孔冷料井的底部由一根推桿組成 推桿裝于推桿固定板上 因此它常 與推桿或推管脫模機構連用 5 排氣系統(tǒng)的設計 由于本模具屬小型模具 可利用型芯 頂桿 鑲拼件 分型面等的間隙排 氣 三 選用模架 3 1型腔強度和剛度計算 為了方便加工和熱處理其型腔為鑲拼結 構 因為型腔為整體式 因此型腔的強度和剛度按型腔為整體式進行計算 由 16 于壁厚計算較麻煩也可參考經(jīng)驗數(shù)據(jù) 查 模具設計指導 型腔側壁厚 s 26mm 3 1 1初選注射機 注射量 該料制件單件重 m 7 44g 澆注系統(tǒng)重量計算大致為 m v 3 5 3 5 3 14 114 1 06 5g 則注射機注塑量 m V 0 8 17 0 8 18 5g m機 額定注射量 m塑 塑件與澆注系統(tǒng)凝料重量和 3 注射壓力 P 注 P 成型 查表 6 5 ABS塑料成型時的注射壓力 P成型 70 140Mpa 4 鎖模力 鎖模力 PF 式中 P 塑料成型時型腔壓力 pp 塑料型腔壓力 P 30Mpa F 澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和 各型腔及澆注系統(tǒng)及各型腔在分型面上的投影面積 F 3 14 7 3 20 6 3 14 57 8 11004 mm PF 33 4 11004 N 367 KN 根據(jù)以上分析 計算 查表 6 24初選注射機型號為 XS ZY 125 注射機 XS ZY 125有關技術參數(shù)如下 3 2 塑料注射機參數(shù) 查 注塑模設計手冊 軟件版 熱塑性塑料注射機型號和主要技術規(guī)格 根據(jù)計算所得的總體積和質(zhì)量可初選 XS ZY 125機 塑料注射機參數(shù)的規(guī)格 如下表 1 型號 XS ZY 125 螺桿 柱塞 直徑 mm 30 42 45 17 最大理論注射容量 cm 3 104 125 146 注射壓力 N 2 12000 14600 11900 10400 鎖模力 KN 1000 900 最大注射面積 cm 2 300 320 最大模具厚度 H mm 350 最小模具厚度 H1 mm 200 145 10 模板最大距離 L0 mm 600 模板行程 L1 mm 375 300 噴嘴圓弧半徑 R mm 10 噴嘴孔徑 d mm 4 噴嘴移動距離 mm 210 表 1 3 3選標準模架 根據(jù)以上分析計算以及型腔尺寸及位置尺寸可確定模架的結構形式和規(guī)格 查 表 7 1 7 3 由于制品形狀及設計結構原因標準模架 所以采用標準模架 定模座板 mm 25 A板 mm 70 B板 mm 110 模腳 mm 80 動模座板 mm 25 模具厚度 H 25 70 110 80 25 310mm 模具外形尺寸 350 320 310mm 3 4 校核注塑機 注射量 鎖模力 注射壓力 模具厚度的校核 由于在初選注 射機和選用模架時是根據(jù)以上的技術參數(shù)及計算壁厚等因素所選 用的 所以注射量 鎖模力 注射壓力 模具厚度不必進行校核 已符合所選注射機要求 開模行程校核 注射機最大開模行程 S 18 S h 件 h 澆 a 5 10 mm 式中 h 件 塑料制品高度 mm h澆 澆注系統(tǒng)高度 mm 2 h件 2 h 澆 5 10 2 6 2 100 10 222 mm 均滿足要求 模具在注射機上的安裝 從模架外形尺寸看小于注射機拉桿空 間采用壓板固定模具 所以選注射機規(guī)格滿足要求 3 5 模具與注塑機裝模部位相關尺寸的校核 各種型號的注塑機安裝部位的形狀尺寸各不相同 設計模具 時應校核的主要項目有 噴嘴尺寸 定位圈尺寸 最大模厚 最 小模厚 模板的平面尺寸和模具安裝用螺釘位置尺寸等 現(xiàn)校核 如下 a 噴嘴直徑 主流道始端口徑 6 mm 噴嘴孔徑 d 4 mm 合乎要 求 b 定位孔與定位圈的尺寸校核 定位圈直徑 100mm 125mm 合 乎要求 c 最大模具厚度 H與最小模具厚度 H1的校核 模具厚度為 310 mm 在 200 350 之間 符合要求 到此 注塑機的各項相關工藝參數(shù)均已校核通過 3 6推出結構設計 1 推件力計算 F Ap ucos sin qA1 A 2 Rh 3 14 16 77 24 3880 mm Ft 3880 1 2 10 0 3cos3 08 sin3 08 10 0 09 3 14 28 9N 410N 1 確定頂出方式 由于產(chǎn)品外表面要求無頂桿痕 所以采 19 取頂桿推出 四 推出機構設計 4 1 推出機構的設計原理 在注射成型的每個周期中 將塑料制件及澆注系統(tǒng)凝料從模具中脫出的機 構稱為推出機構 也稱為頂出機構或脫模機構 推出機構的動作通常是由安裝 在注塑機上的機械頂桿或液壓缸的活塞桿來完成的 4 2 推出機構 4 2 1推出機構的結構組成 推出機構一般由推出 復位和導向零件組成 如 圖所示 1 推桿 2 打料桿 3 彈簧 4 推桿固定板 5 推板 6 支撐釘 1 在圖中 推出部件由推桿和打料桿組成 它們固定在推桿固定板 4和推 板 5之間 兩板用螺釘固定連接 注射機的頂出力作用在推板上 2 為了使推桿回到原來的位置 就要設計復位裝置 本圖設計利用壓縮彈 簧的回復力使推出機構復位 其復位先于合模動作完成 使用彈簧復位結構簡 單 但必須注意彈簧要有足夠的彈力 如彈簧失效 要及時更換 3 支承釘 6有兩個作用 一是使推板與動模座板之間形成間隙 以保證平 面度和清除廢料及雜物 多用于壓縮壓注模機構中 另一作用是通過調(diào)節(jié)支 承釘?shù)暮穸葋碚{(diào)節(jié)推桿的位置及推出距離 4 3 推出機構的結構設計要求 20 1 制件留在動模上 2 制件在推出過程中不變形 不損壞 3 不損壞制件的外觀質(zhì)量 4 合模時應使推出機構正確復位 5 推出機構動作可靠 6 要求推出機構本身要有足夠的強度和剛度 4 4 推出力的計算 在注塑動作結束后 制件在模內(nèi)冷卻定型 由于體積收縮 對型芯產(chǎn)生包緊力 當其從模具中推出時 就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦力 對于不帶通孔的 筒 殼類塑料制件 脫模推出時還需克服大氣壓力 制件在脫模時型芯的受力 分析情況如圖所示 開模脫模時所需的脫模力最大 其后推出力的作用僅僅是 為了克服推出機構移動的摩擦力 所以計算脫模力的時候 總是計算剛開始脫 模時的初始脫模力 由于推出力 Ft的作用 使制件對型芯的總壓力 制件收縮引起 降低了 Ftsin 因此 推出時的摩擦力 Fm為 Fm Fb Ftsin 式中 F m 脫模時型芯受到摩擦力 N Fb 制件對型芯的包緊力 N Ft 脫模力 推出力 N 脫模斜度 制件對鋼的摩擦因數(shù) 約為 0 1 0 3 根據(jù)力的平衡的原理 可列出平衡方程式 F t 0 故 F mcos F t Fbsin 0 經(jīng)整理后得 F t Fb cos sin 1 cos sin 因?qū)嶋H上摩擦因數(shù) 較小 sin 更小 cos 也小于 1 故忽略 cos sin 上式簡化為 Ft Fb cos sin Ap cos sin 式中 A 制件包絡型芯的面積 m 2 21 p 制件對型芯單位面積上的包緊力 一般情況下 模外冷卻的制件 p取 2 4 107 3 9 10 7 Pa 模內(nèi)冷卻的制件 p 取 0 8 107 1 2 10 7 Pa 本套模具的脫模力計算為 型腔脫模力 p 為 1 107 為 0 2 為 40 型芯脫模力 p 為 3 107 為 0 2 為 50 型腔 F t 165N 型芯 F t 375N 從上式可以看出 脫模力的大小與制件壁厚 垂直于脫模方向制件的投影面 積 型芯長度 塑料的收縮率 脫模斜度有關 同時也與塑料和鋼 型芯材料 之間的摩擦因數(shù)有關 另外 還與型芯數(shù)目有關 實際上 影響脫模力的因素 很多 在計算公式中不能一一反映 以上公式只能做大概分析和估算 4 5 推出機構的結構特點 1 推出機構的導向與復位 1 推出機構的導向裝置 推出機構在注塑機工作時 每開合模一次 就往復 運動一次 除了推桿 推管和復位桿與模板的滑動配合以外 其余部分均處于 浮動狀態(tài) 推桿固定板與推桿的重量不應作用在推桿上 而應由導向零件來支 承 為了保證制件順利脫模 各個推出部件運動靈活以及推出元件的可靠復位 防止推桿在推出過程中出現(xiàn)歪斜和扭曲現(xiàn)象 必須有導向裝置配合使用 2 推出機構的復位機構 推出機構在開模推出制件后 為下一次的注射成型 做準備 還必須使推出機構復位 以便恢復完整的模腔 這就必須設計復位裝 置 復位裝置的類型有復位桿復位裝置和彈簧復位裝置 復位桿復位 使推出機構復位最簡單 最常用的方法是在推桿固定板上安 裝復位桿 復位桿為圓形截面 每副模具一般設置 4根復位桿 其位置應對稱設在推 桿固定板的四周 以便推出機構在合模時能平穩(wěn)復位 彈簧復位 利用壓縮彈簧的回復力使推出機構復位 其復位先于合模動作 之前完成 使用彈簧復位結構簡單 但必須注意彈簧要有足夠的彈力 如彈簧失效 要及時更換 22 本套模具使用的是復位桿復位 2 一次推出機構 1 推桿推出機構 推桿推出機構是推出機構中最簡單 最常見的一種形式 由 于設置推桿的自由度較大 而且推桿截面大部分為圓形 容易達到推桿與模板 或型芯上推桿孔的配合精度 推桿推出的運動阻力小 推出動作靈活可靠 損 壞后也便于更換 因此在生產(chǎn)中廣泛的應用 但由于推桿的推出面積一般比較小 容易引起較大的局部應力而頂穿制件或使 制件變形 所以推桿推出機構很少用于脫模斜度阻力大的管類或箱類制件 推桿的基本形狀 如圖所示 開模脫模時所需的脫模力最大 其后推出力的作用僅僅是為了克服推出機構移 動的摩擦力 所以計算脫模力的時候 總是計算剛開始脫模時的初始脫模力 由于推出力 Ft的作用 使制件對型芯的總壓力 制件收縮引起 降低了 Ftsin 因此 推出時的摩擦力 Fm為 Fm Fb Ftsin 式中 F m 脫模時型芯受到摩擦力 N Fb 制件對型芯的包緊力 N Ft 脫模力 推出力 N 脫模斜度 制件對鋼的摩擦因數(shù) 約為 0 1 0 3 23 根據(jù)力的平衡的原理 可列出平衡方程式 F t 0 故 F mcos F t Fbsin 0 經(jīng)整理后得 F t Fb cos sin 1 cos sin 因?qū)嶋H上摩擦因數(shù) 較小 sin 更小 cos 也小于 1 故忽略 cos sin 上式簡化為 Ft Fb cos sin Ap cos sin 式中 A 制件包絡型芯的面積 m 2 p 制件對型芯單位面積上的包緊力 一般情況下 模外冷卻的制件 p取 2 4 107 3 9 10 7 Pa 模內(nèi)冷卻的制件 p 取 0 8 107 1 2 10 7 Pa 本套模具的脫模力計算為 型腔脫模力 p 為 1 107 為 0 2 為 40 型芯脫模力 p 為 3 107 為 0 2 為 50 型腔 F t 165N 型芯 F t 375N 從上式可以看出 脫模力的大小與制件壁厚 垂直于脫模方向制件的投影面 積 型芯長度 塑料的收縮率 脫模斜度有關 同時也與塑料和鋼 型芯材料 之間的摩擦因數(shù)有關 另外 還與型芯數(shù)目有關 實際上 影響脫模力的因素 很多 在計算公式中不能一一反映 以上公式只能做大概分析和估算 4 6 推出機構的結構特點 1 推出機構的導向與復位 1 推出機構的導向裝置 推出機構在注塑機工作時 每開合模一次 就往復 運動一次 除了推桿 推管和復位桿與模板的滑動配合以外 其余部分均處于 浮動狀態(tài) 推桿固定板與推桿的重量不應作用在推桿上 而應由導向零件來支 承 為了保證制件順利脫模 各個推出部件運動靈活以及推出元件的可靠復位 防止推桿在推出過程中出現(xiàn)歪斜和扭曲現(xiàn)象 必須有導向裝置配合使用 2 推出機構的復位機構 推出機構在開模推出制件后 為下一次的注射成型 做準備 還必須使推出機構復位 以便恢復完整的模腔 這就必須設計復位裝 置 復位裝置的類型有復位桿復位裝置和彈簧復位裝置 復位桿復位 使推出機構復位最簡單 最常用的方法是在推桿固定板上安 24 裝復位桿 復位桿為圓形截面 每副模具一般設置 4根復位桿 其位置應對稱設在推 桿固定板的四周 以便推出機構在合模時能平穩(wěn)復位 彈簧復位 利用壓縮彈簧的回復力使推出機構復位 其復位先于合模動作 之前完成 使用彈簧復位結構簡單 但必須注意彈簧要有足夠的彈力 如彈簧失效 要及時更換 本套模具使用的是復位桿復位 2 一次推出機構 1 推桿推出機構 推桿推出機構是推出機構中最簡單 最常見的一種形式 由 于設置推桿的自由度較大 而且推桿截面大部分為圓形 容易達到推桿與模板 或型芯上推桿孔的配合精度 推桿推出的運動阻力小 推出動作靈活可靠 損 壞后也便于更換 因此在生產(chǎn)中廣泛的應用 但由于推桿的推出面積一般比較小 容易引起較大的局部應力而頂穿制件或使 制件變形 所以推桿推出機構很少用于脫模斜度阻力大的管類或箱類制件 推桿的基本形狀 如圖所示 a 直通式推桿 尾部采用臺肩固定 是最常用的形式 b 階梯式推桿 由于工作部分較細 故在其后部加粗以提高剛度 一般在直徑 d小于 2 5 3 mm 時采用 c 頂盤式推桿 這種推桿加工起來比較困難 裝配時也與其他推桿不同 需從 動模型芯插入 端部用螺釘固定在推桿固定板上 適合于深筒形制件的推出 這套模具選用的是直通式推桿 如圖 25 1 型腔結構特點 1 整體式型腔 它是在整塊金屬模板上加工而成的 其特點是牢固 不易變形 不會使制件 產(chǎn)生拼接痕跡 但是由于整體式型腔加工不方便 熱處理不方便 所以其常用 于形狀簡單的中 小型模具中 2 組合式型腔 組合式型腔由兩個以上的零件組合而成 按組合方式不同有以下幾種結構 形式 整體嵌入式型腔 局部鑲嵌式型腔 底部鑲拼式型腔 四壁拼合式型腔 這套模具所選用的是整體嵌入式型腔 其特點是小型制件在采用多型 腔模具成型時 各單個型腔采用機械加工 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 證各個型腔的形狀尺寸一致 2 型芯結構特點 1 主型芯的結構 1 整體式主型芯 其結構牢固 但不便加工 消耗模具材料多 主要用于工藝實驗或小型模 具上的形狀簡單的型芯 2 鑲拼組合式主型芯 為了加工方便 形狀復雜的型芯往往采用鑲拼組合式結構 這種結構是將 26 型芯單獨加工后 再鑲入模板中 設計和制造鑲拼組合式主型芯時 必須注意結構合理 應保證型芯和鑲塊 的強度 防止熱處理時變形 而且應避免尖角和壁厚突變 在設計型芯結構時 應注意塑料的溢料飛翅不應該影響脫模取件 2 小型芯的結構 小型芯用來成型制件上的小孔或槽 小型芯單獨制造后 在嵌入模板中 這套模具所選用的是鑲拼組合式主型芯 5 冷卻系統(tǒng)設計 5 1 冷卻系統(tǒng)的設計 冷卻水孔開設原則 1 孔至型腔表面的距離應相等 一般保持15 20mm 2 水孔直徑一般取直徑8 12mm 孔距最好小于孔直徑的5倍 3 加 型環(huán) 防止漏水 4 冷卻水孔的數(shù)量應可能多 直徑盡可能大 5 水孔接頭應設在不影響操作的一側 6 水空不宜排布螺釘?shù)恼戏?7 水孔頂針 型芯孔 螺釘孔等不宜太近 一般 5mm 8 水路應便于加工 9 冷卻水路一般不宜設在型腔內(nèi)塑料熔接的地方 以免影響塑件強度 冷卻水孔開設目的 1 防止塑件在脫模時發(fā)生變形 2 縮短成型周期 3 提高塑件質(zhì)量 4 控制模溫 冷卻大型滑動件 避免卡死 27 由于制品薄壁厚比較薄 模具較小確定水孔直徑為 8mm 在型芯上所用直通 式水管泠卻裝置 6 裝配圖 28 29 畢業(yè)設計小結 畢業(yè)設計很快就要結束了 在做畢業(yè)設計的過程中 我漸漸的 認識到了做畢業(yè)設計的重要性 畢業(yè)設計是每一位合格的大學生必須經(jīng)過的一個課程 也是學 校對我們在校幾年的一個考驗 是一個具有特殊意義的教學方式 在做畢業(yè)設計的過程中 不僅僅考驗了我們的繪圖軟件的熟練運用 更重要的是我們對 模具設計過程的認識 思路的清晰度 相關知識 的熟練應用 材料的選用 加工工藝的確定方案 通過了這次畢業(yè)設計 培養(yǎng)了我對模具審計過程的正確設計思 路 同事加強了我對學到知識的靈活應用 對綜合知識的應用能力 這次我的設計是注塑模 零件對我來說有點復雜 在繪制零件 圖的時間就遇到點困難 幸好在設計的過程中得到了指導老師的正 確指導 使我在設計的過程中少走了很多彎路 大大加快了我的設 計進度 通過老師的精心講解 讓我在知識的運用上也有了很大的 進步 使我對知識的綜合應用能力得到了很大的提升 本次畢業(yè)設計 是對我四年來學到知識的一次考察 而我也在 這次設計中慢慢的學到了更多的知識 雖然我的設計中存在了一些問題 還有些地方?jīng)]有運用的合理 但是通過這次設計過程 我對模具的設計過程有了一個新的認識 自己的知識應用能力有了更大的提高 在以后的不斷努力中 我會 不斷的積累知識和工作經(jīng)驗 不斷的完善自己 使自己得到最大的 30 發(fā)展 感謝各位老師的正確指導 參考文獻 1 沖壓工藝與模具設計 高等教育出版社 2006 2 模具工實用技術手冊 江蘇科學技術出版社 2000 3 模具材料及表面熱處理 機械工業(yè)出版社 2008 4 模具制造技術 機械工業(yè)出版社 2007 5 塑料模塑成型技術 機械工業(yè)出版社 2000 6 塑料模成型工藝與模具設計 高等教育出版社 2007 7 模具設計指導 機械工業(yè)出版社 2003 8 模具制造工藝學 機械工藝出版社 2008 9 公差配合與測量技術 機械重工業(yè)出版社 2007 1 目 錄 第一章 產(chǎn)品技術要求和工藝分析 2 1 1 產(chǎn)品技術要求 3 1 1 1 產(chǎn)品設計圖 3 1 1 2 產(chǎn)品技術要求 3 2 2 塑件的工藝分析 3 2 2 1 尺寸和精度 3 2 2 2 常用熱塑性塑料成型特點 4 2 3 塑件材料性能 4 2 4 制件成型工藝性能 4 3 3 成型零件的工作尺寸計算 5 第二章 擬定成型方案及動作原理 7 2 1 分型面位置的確定 8 2 2 導柱 導套的設計 9 2 3 澆注系統(tǒng)的設計 9 2 3 1 主流道設計 10 2 3 2 分流道設計 11 2 3 3 分流道的布置形 式 12 2 3 4 澆口設計 15 第三章 模架及注塑機的選擇及成型零件設計 18 2 3 1 注塑機的選擇 15 3 1 1 外殼體積的計算 15 3 1 2 外殼質(zhì)量的計算 15 3 1 3 塑料注射機參數(shù) 16 3 1 4 選標準模架 17 3 2 注塑機相關參數(shù)的校核 18 3 2 1 注塑壓力的校核 18 3 2 2 鎖模力的校核 18 3 2 2 模具與注塑機裝模部位相關尺寸的校核 19 第四章 推出機構設計 19 4 1 推出機構的設計原理 19 4 2 推出機構 19 4 3 推出機構的結構設計要求 20 4 4 推出力的計算 22 4 5 推出機構的結構特點 24 4 6 冷卻系統(tǒng)的設計 25 4 7 裝配圖 27 參文獻 30