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洛 陽 理 工 學 院 畢 業(yè) 設 計 論 文 題目 淋浴噴頭支架塑料注射模具設計 姓 名 李文博 學 號 系 部 國際教育學院 專 業(yè) 機械設計與制造 指導教師 常家東 2014 年 5 月 26 日 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 I 支 承 塊 注 塑 模 具 設 計 摘 要 本次設計是塑料注塑模具設計 注塑成型塑件為支承塊 其中的設計內(nèi)容有 零件的工藝性編制 塑件的工藝性分析 塑件的體積和質(zhì)量計算及注射機參數(shù)的 確定 結構設計 分型面選擇 型腔數(shù)確定 澆口設計 側(cè)向分型抽芯機構設計 推出及復位機構方式確定 型芯 型腔尺寸計算 模具加熱和冷卻系統(tǒng)計算 模 具閉合高度確定 注射機有關參數(shù)的校核 塑件尺寸較小 采用一模兩腔 單分型面注射結構 把分型面選擇在塑件水 平投影最大的截面上 推件裝置采用推板 推出平穩(wěn)可靠 推出時不會在塑件上 留下頂出痕跡 并采用斜導柱側(cè)向分型機構 如此設計出的結構可確保模具工作運用可靠 最后對模具結構與注射機的匹 配進行了校核 并用 autoCAD 繪制了一套模具裝配圖和零件圖 關鍵詞 注塑成型 支承塊 結構設計 CAD 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 II Design the injection mould of the support block ABSTRACT This design is plastic injection mold design plastic injection mold molding plastics is for supporting piece The design contents are parts of technology establishment technology Analysis of part The computation of volume and quality of part Injection machine parameter is determined structural design the choice of parting surface the determine of cavity number the design of the gate and the core pulling mechanism calculating the size Cores cavity the calculation mould heating and cooling system The mold closed highly determined Injection machine related parameter examination Plastics has the smaller dimension use a two cavity single parting surface injection structure choose the parting surface in plastic parts on the biggest section level umbriferous use push structure running calmly and safely Launched in plastic parts won t leave ejection trace due to the plastics side has holes so we must adopt slanted guide pillar core pulling mechanism The design of such a structure can be used to ensure reliable Die work to ensure that the other parts of the tie Finally has carried on the examination to the mold structure and the injection machine match KEY WORDS injection moulding supporting piece the structural design Computer Aided Design 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 III 目 錄 第 1 章 緒論 1 1 1 國際國內(nèi)塑料成型模具發(fā)展概況 1 1 2 我國模具設計技術今后發(fā)展 3 1 3 畢業(yè)設計主要內(nèi)容及任務 4 第 2 章 塑料制件的工藝性分析及工藝結構設計 5 2 1 成型塑料制件結構工藝性分析 5 2 2 確定成型工藝參數(shù) 8 第 3 章注塑模的結構設計 11 3 1 分型面的選擇 11 3 2 型腔數(shù)目的確定及型腔的排列 11 3 3 澆注系統(tǒng)方案設計 13 3 4 型芯型腔結構設計 15 3 5 脫模機構設計 15 3 6 模架選取 17 第 4 章 注塑模具設計的有關尺寸計算 19 4 1 成型零件尺寸計算 19 4 1 1 脫模機構尺寸計算 20 4 1 2 楔緊塊的形式 21 4 2 注塑機有關參數(shù)的校核 22 4 2 1 模具安裝部分的校核 22 4 2 2 模具開模行程校核 23 第 5 章 模溫調(diào)節(jié)與冷卻系統(tǒng)的設計與計算 24 5 1 注射模冷卻系統(tǒng)設計的原則 24 5 2 塑料模具的熱平衡計算 24 結 論 28 謝 辭 29 參考文獻 30 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 1 第 1 章 緒論 1 1 國際國內(nèi)塑料成型模具發(fā)展概況 80 年代以來 在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引 導下 我國模具工業(yè)發(fā)展迅速 年均增速為 13 2003 年我國模具工業(yè)產(chǎn)值為 375 億 至 2007 年我國模具總產(chǎn)值約為 525 億元 其中塑料模約 35 左右 在未 來的模具市場中 塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高 我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在 歷經(jīng)半個多世紀 有了很大發(fā)展 模具水平 有了較大提高 在大型模具方面已能生產(chǎn) 48 英寸大屏幕彩電塑殼注射模具 6 5Kg 大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表盤等塑料模具 精 密塑料模具方面 已能生產(chǎn)照相機塑料件模具 多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模 具 如天津津榮天和機電有限公司和煙臺北極星模具有限公司制造多腔 VCD 和 DVD 齒輪模具 所生產(chǎn)的這類齒輪塑件的尺寸精度 同軸度 跳動等要求都達到 了國外同類產(chǎn)品的水平 而且還采用最新的齒輪設計軟件 糾正了由于成型收縮 造成齒形誤差 達到了標準漸開線齒形要求 還能生產(chǎn)厚度僅為 0 08mm 的一模 兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等 注塑模型腔制造精度可達 0 02mm 0 05mm 表面粗糙度 Ra0 2 m 模具質(zhì)量 壽命明顯提高了 非淬火鋼 模壽命可達 10 30 萬次 淬火鋼模達 50 1000 萬次 交貨期較以前縮短 但和 國外相比仍有較大差距 具體數(shù)據(jù)見表 1 1 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 2 表 1 1 國內(nèi)外塑料模具技術比較表 項目 國外 國內(nèi) 注塑模型腔精度 0 005 0 01mm 0 02 0 05mm 型腔表面粗糙度 Ra0 01 0 05 m Ra0 20 m 淬火鋼模具壽命 160 300 萬次 50 100 萬次 熱流道模具使用率 80 以上 總體不足 10 標準化程度 70 80 小于 30 在模具行業(yè)占有量 30 40 25 30 成型工藝方面 多材質(zhì)塑料成型模 高效多色注射模 鑲件互換結構和抽芯 脫模機構的創(chuàng)新方面也取得較大進展 氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟 如青島海信模具有限公司 天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在 29 34 英 寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術 一些廠家還使用了 C MOLD 氣輔軟件 取得較好的效果 如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成 型設備及技術 熱流道模具開始推廣 有的廠采用率達 20 以上 一般采用內(nèi)熱 式或外熱式熱流道裝置 少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道 模具 但總體上熱流道的采用率達不到 10 與國外的 50 80 相比 差距較大 在制造技術方面 CAD CAM CAE 技術的應用水平上了一個新臺階 以生產(chǎn)家 用電器的企業(yè)為代表 陸續(xù)引進了相當數(shù)量的 CAD CAM 系統(tǒng) 如美國 EDS 的 UG 美國 Parametric Technology 公司的 Pro Emgineer 美國 CV 公司的 CADS5 英國 Deltacam 公司的 DOCT5 日本 HZS 公司的 CRADE 以色列公司的 Cimatron 美國 AC Tech 公司的 C Mold 及澳大利亞 Moldflow 公司的 MPA 塑模分 析軟件等等 這些系統(tǒng)和軟件的引進 雖花費了大量資金 但在我國模具行業(yè)中 實現(xiàn)了 CAD CAM 的集成 并能支持 CAE 技術對成型過程 如充模和冷卻等進行計 算機模擬 取得了一定的技術經(jīng)濟效益 促進和推動了我國模具 CAD CAM 技術的 發(fā)展 近年來 我國自主開發(fā)的塑料模 CAD CAM 系統(tǒng)有了很大發(fā)展 主要有北航 華正軟件工程研究所開發(fā)的 CAXA 系統(tǒng) 華中科技開發(fā)的注塑模 HSC5 0 系統(tǒng)及 CAE 軟件等 這些軟件具有適應國內(nèi)模具的具體情況 能在微機上應用且價格低 等特點 為進一步普及模具 CAD CAM 技術創(chuàng)造了良好條件 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 3 近年來 國內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼 如 P20 3Gr2Mo PMS SM SM 等 對模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大影 響 但總體使用量仍較少 塑料模具標準模架 標準推桿和彈簧等越來越廣泛得 到應用 并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件 但目前我國模具標準 化程度的商品化程度一般在 30 以下 和國外先進工業(yè)國家已達到 70 80 相比 仍有差距 1 2 我國模具設計技術今后發(fā)展 1 提高大型 精密 復雜 長壽命模具的設計水平及比例 這是由于塑料 模成型的制品日漸大型化 復雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一 模多腔所致 2 在塑料模設計制造中全面推廣應用 CAD CAM CAE 技術 CAD CAM 技術已 發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術 近年來模具 CAD CAM 技術的硬件與軟件價格 已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度 為其進一步普及創(chuàng)造良好的條件 基于 網(wǎng)絡的 CAD CAM CAE 一體化系統(tǒng)結構初見端倪 其將解決傳統(tǒng)混合型 CAD CAM 系 統(tǒng)無法滿足實際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題 CAD CAM 軟件的智能化程度將逐 步提高 塑料制件及模具的 3D 設計與成型過程的 3D 分析將在我國塑料模具工業(yè) 中發(fā)揮越來越重要的作用 3 推廣應用熱流道技術 氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術 采用 熱流道技術的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量 并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材 料和節(jié)約能源 所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革 制訂熱流道元器 件的國家標準 積極生產(chǎn)價廉高質(zhì)量的元器件 是發(fā)展熱流道模具的關鍵 氣體 輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下 大幅度降低成本 目前在汽車和家電 行業(yè)中正逐步推廣使用 氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝 參數(shù)需要確定和控制 而且常用于較復雜的大型制品 模具設計和控制的難度較 大 因此 開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件 顯得十分重要 另一方面為了確保 塑料件精度 繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要 4 開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟模具 以適應多品種 少批量的生產(chǎn)方 式 5 提高塑料模標準化水平和標準件的使用率 我國模具標準件水平和模 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 4 具標準化程度仍較低 與國外差距甚大 在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā) 展 為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本 模具標準件的應用要大力推廣 為此 首先要制訂統(tǒng)一的國家標準 并嚴格按標準生產(chǎn) 其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn) 提 高商品化程度 提高標準件質(zhì)量 降低成本 再次是要進一步增加標準件的規(guī)格 品種 6 應用優(yōu)質(zhì)材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十 分必要 7 研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程 采用三坐標測量儀或三 坐標掃描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模 CAD CAM 的關鍵技術之一 研究和應用多樣 調(diào)整 廉價的檢測設備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提 1 3 畢業(yè)設計主要內(nèi)容及任務 1 消化塑料制件圖 了解制件的用途 分析塑料制件的工藝性 尺寸精 度等技術要求 2 消化工藝資料 分析工藝任務書所提出的成型方法 設備型號 模具 結構類型等要求是否恰當 能否落實 成型材料應當滿足塑料制件的強度要求 具有好的流動性 均勻性和各向同性 熱穩(wěn)定性 根據(jù)塑料制件的用途 成型材 料應滿足染色 鍍金屬的條件 裝飾性能 必要的彈性和塑性 透明性或者相反 的反射性能 膠接性或者焊接性等要求 選擇理想的模具結構在于確定必需的成 型設備 理想的型腔數(shù) 在絕對可靠的條件下能使模具本身的工作滿足該塑料制 件的工藝技術和生產(chǎn)經(jīng)濟的要求 對塑料制件的工藝技術要求是要保證塑料制件 的幾何形狀 表面光潔度和尺寸精度 生產(chǎn)經(jīng)濟要求是要使塑料制件的成本低 生產(chǎn)效率高 模具能連續(xù)地工作 使用壽命長 節(jié)省勞動力 3 選擇設備 根據(jù)成型設備的種類來進行模具設計 因此必須熟知各種 成型設備的規(guī)格和性能特點 例如對于注射機來說 應當了解以下內(nèi)容 注射容 量 鎖模壓力 注射壓力 模具安裝尺寸 頂出裝置及尺寸 噴嘴孔直徑及噴嘴 球面半徑 澆口套定位圈尺寸 模具最大厚度和最小厚度 模板行程等 具體見 相關參數(shù) 要初步估計模具外形尺寸 判斷模具能否在所選的注射機上安裝和使 用 4 利用 AutoCAD 和 pro e 完成模具圖的繪制 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 5 第 2 章 塑料制件的工藝性分析及工藝結構設計 2 1 成型塑料制件結構工藝性分析 塑料制件主要根據(jù)使用要求進行設計 除考慮充分發(fā)揮所用塑料的性能特點 外 還應考慮塑件的結構工藝性 塑件結構工藝性的主要內(nèi)容包括塑件的尺寸和精 度 表面粗糙度 形狀 壁厚 斜度 加強筋 支承面 圓角 孔 螺紋 嵌件 鉸鏈 標記 符 號和文字 零件圖見圖 2 1 據(jù)所給零件的結構 本設計從以下幾方面對其分析 圖 2 1 塑件圖 結構分析 從零件圖分析 該零件總體結構為塊形 比較簡單 在上下方向 有兩個同軸的孔直徑為 6mm 并且中間有斷面 因此 模具設計時必須設置側(cè)向 抽芯機構 該零件結構屬中等難度 尺寸精度分析 查表得 PP 塑料的一般精度為 4 級 由圖可知 塑件的重要 尺寸有四個分別為 6 0 18 0 6 0 18 0 8 0 18 0 4 5 0 18 0 查表可知該零件的尺寸精度中等偏上 對應的模具相關零件的尺寸加工可以保證 從塑件厚來看 最大處為 16 5mm 最小處為 3mm 總的來講塑件壁厚變化比 較均勻 有利于零件成型 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 6 表面質(zhì)量分析 對于 PP 塑料 流動性中等 采用高溫高壓注射 澆注系統(tǒng) 對于料流阻力小 能夠達到中等以上表面粗糙度要求 而該零件沒有特別的表面 質(zhì)量要求 故比較容易成型 塑件壁厚分析 塑件壁厚的設計與塑件原料的性能 塑件結構 成型條件 塑件的質(zhì)量及其使用要求都有密切的聯(lián)系 壁厚過小 會造成充填阻力增大 特 別對于大型件 復雜制件將難于成型 塑件的厚度的最小尺寸應滿足以下要求 滿足塑件結構和使用性能要求下取小壁厚 能承受推出機構等的沖擊和振動 制品 連接緊固處 嵌件埋入處等具有足夠的厚度 保證貯存 搬運過程中強度所需的 壁厚 滿足成型時熔體充模所需的壁厚 塑料制件規(guī)定有最小壁厚值 表 2 1 為 熱塑性塑件最小壁厚及常用壁厚推薦值 表 2 1 熱塑性塑件最小壁厚及常用壁厚推薦值 塑料類型 制件流程 50mm 的最小壁 厚 mm 一般制件的壁厚 mm 大型制件的壁厚 mm 聚丙烯 pp 0 85 2 45 2 75 2 4 3 2 脫模斜度分析 當塑件成型后因塑料收縮而包緊型芯 若塑件外形較復雜時 塑件的多個面與型芯緊貼 從而脫模阻力較大 為防止脫模時塑件的表面被檫傷 和推頂變形 需設脫模斜度 一般來說 塑件高度在 25mm 以下者可不考慮脫模斜度 但是 如果塑件結 構復雜 即使脫模高度僅幾毫米 也必須認真設計脫模斜度 斜度作用 便于塑件脫模 防止脫模時擦傷塑件 須在塑件內(nèi)外表面脫 模方向上留有足夠的斜度 在模具上稱為脫模斜度 脫模斜度選取 取決于塑件的形狀 壁厚及塑料的收縮率 一般取 30 1 30 塑件脫模斜度的選取應遵循以下原則 1 塑料的收縮率大 壁厚 斜度應取偏大值 反之取偏小值 2 塑件結構比較復雜 脫模阻力就比較大 應選用較大的脫模斜度 3 當塑件高度不大 一般小于 2mm 時 可以不設斜度 對型芯長或深 型腔的塑件 斜度取偏小值 但通常為了便于脫模 在滿足制件的使用和尺寸公 差要求的前提下可將斜度值取大些 4 一般情況下 塑件外表面的斜度取值可比內(nèi)表面的小些 有時也根據(jù) 塑件的預留位置 留于凹?；蛲鼓Ｉ?來確定制件內(nèi)外表面的斜度 5 熱固性塑料的收縮率一般較熱塑性塑料的小一些 故脫模斜度也相應 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 7 取小一些 一般情況下 脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內(nèi) 綜合以上的原則 由于 塑件高度不是很大 收縮率一般 本設計中采用 30 的脫模斜度 表面粗糙度分析 塑料制件的表面粗糙度 除了在成型時從工藝上盡可能避 免冷疤 云紋等癡點外 主要取決于模具成型零件的表面粗糙度 一般模具的表 面粗糙度值要比塑件的低 1 2 級 塑料制件的表面粗糙度 Ra 值一般為 1 6 0 2um 在模具使用中 由于型腔磨損而使表面粗糙度值不斷加大 應隨時 給以拋光復原 非配合表面和隱蔽面可取較大的表面粗糙度值 除塑件外表面有 特殊要求以外 一般型腔的表面粗糙度值要低于型芯的 此外 塑件的表面粗糙 度與塑料的品種有關 一般 型腔表面粗糙度要求達到 0 2 0 4mm 本次設計的 為支承塊注塑模設計 對表面的要求一般 并且屬于塊體 所以粗糙度選擇 0 4mm 塑件的結構工藝性 由圖可知該支承塊塑件后部的壁厚為 16 5mm 側(cè)壁壁厚為 3mm 所以該塑 件的頸部的壁厚設計為 3mm 滿足壁厚的變化 PP 材料能夠滿足充模流動要求 考慮制件壁厚不均 為防止變形 應強化冷卻 模具溫度取下限值 延長冷卻時 間 從模具總體結構考慮 塑件為骨架主體需設置側(cè)向抽芯機構 增加剛性 減小變形的結構分析 多數(shù)塑料的彈性模量和強度較低 受力時 易變形甚至破壞 可采用加強筋來提高塑料制品的強度和剛度 由于模具屬于塊 狀 可以不用考慮 因此不需要加強筋增加剛度和強度 圓角設計 在塑件設計過程中 為了避免應力集中 提高塑件強度 改善 塑件的流動情況及便于脫模 在塑件的各面或內(nèi)部連接處 應采用圓弧過渡 尤 其對增強塑料更有利于填充型腔 另外 塑件上的圓角對于模具制造和機械加工 及提高模具強度 也是不可少的 在塑件結構上無特殊要求時 塑件的各連接處 均應有半徑不小于 0 5 1mm 的圓角 塑件的材料 所用塑料的加工性能和工藝性能如表 2 2 所示 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 8 表 2 2 聚丙烯 PP 的性能表 項目 數(shù)據(jù) 使用溫度 小于 164 熱性好 最低使用溫度可達 15 在 低于 35 時會脆裂 化學穩(wěn)定性 聚丙烯的高頻絕緣性能好 而且由于不吸水 絕緣 性能不受溫度的影響 聚丙烯在氧 熱 光的作用下極 易解聚 老化 必須加入防老化劑 具有較好的抗化學 藥品侵蝕性 能耐 80 以下的無機酸 堿液等浸泡 性能特點 密度 0 90 0 91 無色 無味 無毒 由于在熔點 下有較好的流動性 成型性能好 成型制件的表面光澤 染色效果 外傷痕留等方面都優(yōu)于聚乙烯 是通用塑料 中耐熱最高的一種 抗拉強度大 屈服強度高 有較高 的彎曲疲勞壽命 耐刮性 耐磨性也比較好 剛性不足 防火安全性差 耐候性差 收縮率 1 0 成型特點 1 結晶料 吸濕性小 易發(fā)生融體破裂 長期與熱金 屬接觸易分解 2 流動性好 但收縮范圍及收縮值大 易發(fā)生縮孔 凹痕 變形 3 冷卻速度快 澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應緩慢散熱 料 溫低溫高壓時容易取向 模具溫度低于 50 度時 塑件不光 滑 易產(chǎn)生熔接不良 流痕 90 度以上易發(fā)生翹曲變形 4 塑料壁厚須均勻 避免缺膠 尖角 以防應力集中 結論 聚丙烯熱容量大 注射成型模具必須設計能充分進行冷 卻的冷卻回路 聚丙烯成型的適宜模具溫度為 80 左右 否則會造成成型塑件表明光澤差或產(chǎn)生熔接痕等缺陷 且溫度過高會產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 9 2 2 確定成型工藝參數(shù) 注塑成型工藝參數(shù)的確定 查附表得出工藝成型參數(shù)數(shù)見下表 2 3 試模時可根據(jù)實際情況作適當調(diào)整 表 2 3 注塑成型工藝參數(shù) 注射時間 20 90 預熱和干燥 不需預熱和干燥 保壓時間 0 5 后段 150 170 冷卻時間 20 120 中段 180 200 成型時間 s 總周期 50 220料筒溫度 前段 200 220 噴嘴溫度 170 180 方法 紅外線燈 模具溫度 50 80 溫度 鼓風烘箱 60 70 聚 丙 烯 注射壓力 MPa 60 100 后處理 時間 h 2 4 注塑機的選擇 根據(jù)計算 初步選擇注塑機規(guī)格如下 注塑機規(guī)格 XS Z 60 主要參數(shù)見表 2 4 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 10 表 2 4 XS Z 60 型注塑機的主要參數(shù) 注塑機型號 XS Z 60 額定注射量 cm 3 60 螺桿 柱塞 直徑 mm 38 注射壓力 Mpa 122 注射行程 mm 170 注射方式 柱塞式 鎖模力 KN 500 最大成型面積 cm 3 130 最大開合模行程 mm 180 模具最大厚度 mm 200 模具最小厚度 mm 70 噴嘴圓弧半徑 mm 12 噴嘴孔直徑 mm 4 頂出形式 兩側(cè)設有頂桿 機械頂出 動 定模固定板尺寸 mm 330 440 合模方式 液壓 機械 流量 L min 70 12 液壓泵 壓力 Mpa 6 5 電動機功率 KW 11 加熱功率 KW 2 7 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 11 機器外形尺寸 mm 3610 850 1550 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 12 第 3 章注塑模的結構設計 3 1 分型面的選擇 分型面的位置要有利于模具加工 排氣 脫模及成型操作 塑料制件的表面 質(zhì)量等 外表質(zhì)量 分型面最好不選在制品光亮平滑的外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處 方便脫模 制件留在動模邊 從制件的推出裝置設置方便考慮 包緊力大的 芯 應設在動模邊而將凹模放在定模邊包緊力小且不能確切判斷留向的將型芯和凹模 的主要部分都設在動模邊對型芯無包緊力 對凹模粘附力較大的 將粘附力較大 的設在動模邊同心度要求 要求同心的部分放在模具分型面的同一側(cè) 排氣 當 分型面作為主要排氣面時 料流的末端應在分型面上以利排氣 綜合各方面考慮選擇分型面在最大截面處 見圖 3 1 圖 3 1 分型面 3 2 型腔數(shù)目的確定及型腔的排列 通過以下幾個方面計算型腔的數(shù)目 1 注射機的注射量 設注射機的公稱注射量為 G cm 單個制品的體積 V cm 流道口的體積3 3 為 C cm 則最大的型腔數(shù)目為 3 3 1 VCn 1 生產(chǎn)過程中每次實際注射量為公稱注射量的 0 7 倍 現(xiàn)取 0 7G 進行計算 同樣流道口和澆道口的總體積是未知量 取 C 0 6V 故 取57 219 06 1702 Gn 2 n 2 制品精度 根據(jù)經(jīng)驗 在模具中每增加一個型腔 制品的尺寸精度要降低 4 該制品中 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 13 能決定制品精度的一個典型尺寸 Lz mm 該尺寸公差為 x 采用單型腔時 該制 品能達到的尺寸公差為 對無定型材料 pp 取 0 05 0 07 則最大型 腔數(shù)目為 1 02 1 0 2 ZzLxn 24650 zLX 3 2 由于該制品有兩個孔具有較高精度要求 對于高精度制品 通常取 42 n 3 經(jīng)濟性考慮 設計劃生產(chǎn)的制品總量為 N 模具的型腔數(shù)目為 則模具的費用為4n C 為制造每一個模具所需的費用 為模具費用中與型腔數(shù)目無關 140Cn 0C 的部分 注射機每小時的生產(chǎn)費用為 Y 元 注射周期為 t s 若忽略準備時間和 試模時原料費用 則總的成型加工費用 元 為 3 3 1404 26 CntNX 若使用的成形加工費用 X 最小 即令 則解上式有 4 nd 3 4 360tYn 從以上討論可以看到 模具的型腔數(shù)目必須取 的最小值 其中 僅供1n23n 參考 但綜合考慮注射機的成本較高和塑件的經(jīng)濟性 取 n 2 根據(jù)計算結果和塑料注射機的技術規(guī)格 采用 XS Z 60 注射機 一模兩腔生 產(chǎn)塑件 塑件的形腔排列如下圖 3 2 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 14 圖 3 2 塑件排列 3 3 澆注系統(tǒng)方案設計 主流道設計 XS Z 60 型注射機噴嘴的有關尺寸 噴嘴球面半徑 12mm r 噴嘴孔直徑 4mm1d 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關系 mm 3 2 rR1 得出 15mm m5 d 3 3mm 7mmH 澆口設計 澆口位置選擇應注意以下幾點 應有利于充模流動 排氣和補料 減小制品翹曲變形 澆口位置與分子取向關系 注塑成型時的噴射現(xiàn)象與澆口位置和尺寸的關系 減少熔接痕 增加熔接牢度 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 15 澆口位置應防止料流將型芯或鑲件技歪變形 常用塑料可以選用的澆口形式如下表 3 1 表 3 1 常用塑料可以選用的澆口形式 塑件 名 稱 測 澆 口 點 澆 口 潛 伏 澆 口 扇 形 澆 口 平 縫 澆 口 環(huán) 形 澆 口 輻 射 澆 口 爪 澆 口 凸 耳 澆 口 多 級 澆 口 直 接 澆 口 平 縫 隙 澆 口 多 重 澆 口 聚乙 烯 聚丙 烯 聚苯 乙烯 AS ABS 尼龍 聚甲 醛 根據(jù)分析塑件 考慮脫模的方便 由于塑件對表面質(zhì)量有一定的要求 所以 最終選用側(cè)澆口 綜上所述 澆注系統(tǒng)設計最終如下圖 3 3 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 16 圖 3 3 澆注系統(tǒng)設計 3 4 型芯型腔結構設計 在模具設計中型芯 型腔可采用整體式或組合式結構 但是由于該塑件成塊狀 最大長度達 38mm 且形狀較簡單 由于需要抽芯 需要上下兩個型芯 分別為圓柱形 單獨加工 加工和熱處理都較簡單 由于需要推板 型腔采用組合式 底部依靠推板成型 冷卻管道設置在上模 3 5 脫模機構設計 1 脫模機構的方案選擇 模具型腔在動模部分 開模后 塑件留在動模部分 推出機構可采用推板推出或推桿推出 推板推出結構可靠 頂出力均勻 不影響塑件的外觀質(zhì)量 推板制造簡單 推桿推出結構簡單 推出平穩(wěn)可靠 推出時會在塑件上留下頂出痕跡 影 響塑件外觀質(zhì)量 所以選用推板推出機構 但是由于塑件側(cè)有孔 所以我們必須采用推板加 斜導柱外側(cè)抽心機構 2 斜導柱的傾斜角 的選擇 在斜導柱側(cè)向分型與抽芯機構中 斜導柱與開模方向的夾角稱為斜導柱的傾 斜角 它是決定斜導柱抽芯機構中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 受力狀況等起直接的重要影響 通過受力分析與理論計 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 17 算可知 斜導柱的傾斜角 取 22 33 比較理想 一般設計時取 最常 o o25 用的是 綜合考慮 取 oo21 18 3 脫模力的計算 脫模力 由兩部分組成 eQ 3 5 bceQ 式中 脫模力 e 塑件包緊力 c 克服真空所增加的脫模力 bQ 計算見下表 3 2 表 3 2 脫模力的計算 計算公式 已知參數(shù) 計算結果 脫 模 力 的 計 算 QcuthkEf 12 0 1Abb E 1500MPa f 0 5 t 6mm h 6mm 0 02 0 43 fk cosin1 30 19 3KNeQcB 公式字母代表含義如下 脫模力 KN E 塑料彈性模量 eQ 收縮率 mm mm t 塑件壁厚 mm h 包容凸模的長度 mm f 塑料與鋼的摩擦系數(shù) 塑料的柏松比 脫模修正系數(shù) 拔模斜度 Ab 塑件最大投影面ufk 積 4 側(cè)向抽芯力計算 QcuthkEf 12 3 6 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 18 0 1Ab 3 7 bQ 0 46KNecB 5 斜導柱直徑計算 3 8 WLFM 式中 斜導柱所受彎矩 WM 斜導柱所受彎曲力 F 斜導柱彎曲力臂 L 由材料力學的知識可知 3 9 WM 式中 斜導柱所用材料的許用彎曲應力 W 抗彎截面系數(shù) 斜導柱的截面為圓形 其抗彎截面系數(shù)為 3 10 331 02d 由上式可推導出斜導柱的直徑為 3 11 33cos 1 0 WCWHFLd 式中 側(cè)型芯滑塊受到脫模力的作用線與斜導柱中心線交點到斜導柱固WH 定板的距離 由于計算比較復雜 為了方便 用查表的方法確定斜導柱的直徑 先已求得 側(cè)向抽芯力 0 46KN 和選定的斜導柱傾斜角 在表中查出最大彎曲力 cFeQ WF 然后根據(jù) 和 以及斜導柱傾斜角 的數(shù)值在表中查出斜導柱的直徑 查出W d 得 取 15mm d 3 6 模架選取 由于型芯的高度太高 其開模行程較大 如果選用標準模架 那么在標準模 架中要使用很厚的墊塊 而且也要選很大的模架才能滿足要求 那樣既浪費材料 又增加成本 所以只選用了部分標準模架的標準件 如動模固定板 其它基本尺寸如下表 3 3 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 19 表 3 3 模架的基本參數(shù) 項目 數(shù)據(jù) mm 定模板 17 定模固定板 17 動模板 45 墊板 23 定位圈 8 下型芯固定板 11 推板 28 導柱 22 墊塊 51 模具的總高 193 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 20 第 4 章 注塑模具設計的有關尺寸計算 4 1 成型零件尺寸計算 查有關手冊得 PP 的收縮率為 S 1 0 2 5 故平均收縮率為 S 2 5 1 0 2 0 75 0 0075 根據(jù)塑件尺寸公差要求 模具的制造公差取 3 Z 型腔徑向尺寸 mm mL 型腔深度尺寸 mm H 型芯徑向尺寸 mm l 型芯高度尺寸 mm mh 模具制造偏差 mm Z 平均收縮率 mm mm S 模具磨損量C 磨損嚴重時 2C 磨損輕微時 5 8 不考慮磨損時 去掉各式中的 C 型腔成型尺寸計算見表 4 1 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 21 表 4 1 型腔成型尺寸計算 已知 平均收縮率 0 0075 模具的制造公差取 3 修正系數(shù) X 0 5SZ 類別 模具零件名稱 塑件尺寸 計算公式 計算結果 38 38 21 0 23 23 1 15 15 1 08 7 7 1 6 型腔徑向 尺寸計算 5 5 L 1 S L X m0z z 5 5 05 型腔尺寸 計算 型腔深度 尺寸計算 16 5 16 6 06 型芯徑向 尺寸計算 6 6 1 06 型芯尺 寸計算 型芯高度 尺寸計算 6 06 1 4 1 1 脫模機構尺寸計算 抽芯距的計算 S L 2 3 12 3 15mm 4 1 斜導柱長度計算 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 22 圖 4 1 斜導柱的長度 斜導柱長度計算 具體見圖 4 1 4 2 10 6 4321 LL 10 6 sin2tacostan 抽dhD 式中 斜導柱總長度 斜導柱固定部分大端直徑 取 18mm 斜導柱固定板厚度 取 17mm h 斜導柱工作部分的直徑 取 15mm d 側(cè)向抽芯距 抽s 計算得 82mmL 4 1 2 楔緊塊的形式 閉模后 斜銷不能使滑塊完全復位 且斜銷也不能承受熔體施于滑塊的側(cè)向 推力 為此須設置楔緊塊 圖 4 2 所示為幾種常用的楔緊塊形式 可根據(jù)滑塊的 的形狀和受力大小選用 楔緊塊的楔角 應大于斜銷的斜角 通常取 3 2 根據(jù)模具的設計選用圖 a 的形式 加工方便 楔緊塊 取 20 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 23 圖 4 2 楔緊塊的形式 4 2 注塑機有關參數(shù)的校核 4 2 1 模具安裝部分的校核 1 噴嘴尺寸校核 注塑機噴嘴球面半徑 R0 12mm R 15mm 故合格 注塑機噴嘴孔直徑 4mm72KN 結論 所選注塑機的鎖模力滿足要求 3 拉桿間距 安裝螺孔尺寸校核 模具重量較重用螺釘固定 模具的外形尺寸應小于注射機的拉桿間距 以保 證模具能安裝到注射機工作臺面上 該模具的外形尺寸為 246mm 296mm XS ZY 60 型注射機模板最大安裝尺寸 為 330mm 440mm 故能滿足模具安裝要求 4 2 2 模具開模行程校核 1 模具閉合厚度 模具總厚度應在最大厚度與最小厚度之間 5 2 maxHmin 模具閉合厚度 H 閉 193mm 所選壓力機的模具最大厚度 H 200mm 模具最小厚度 H 70mm maxminH 故滿足要求 2 對雙分型面注射模 所需開模行程為 H H H1 H2 5 10 mm 5 3 機S 式中 a 中間板與定模的分開距離 mm 180mm H 16 5 47 5 68 5mm機 而側(cè)分型抽芯距不會過大增加開模式距離 注射機的開模行程足夠 經(jīng)驗證 XS Z 60 型注射機能滿足使用要求 故可以采用 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 25 第 5 章 模溫調(diào)節(jié)與冷卻系統(tǒng)的設計與計算 5 1 注射模冷卻系統(tǒng)設計的原則 設計冷卻系統(tǒng)需要考慮模具的結構 塑件的尺寸和壁厚 鑲塊的位置 熔接 痕的產(chǎn)生位置等 1 塑件厚度均勻 冷卻通道至型腔表面的距離相等 亦即冷卻通道的排 列與型腔的形狀相吻合 塑件壁厚處冷卻通道應靠近型腔 間距要小以加強冷卻 一般冷卻通道與型腔表面的距離大于 10mm 為冷卻通道直徑的 1 2 倍 2 在模具結構允許的前提下 冷卻通道的孔徑盡量大 冷卻回路的數(shù)量 盡量多 以保證冷卻均勻 3 為防止漏水 鑲塊與鑲塊的拼接處不應設置冷卻通道 并注意水道穿 過型芯 型腔與模板接縫處時的密封以及水管與水嘴連接處的密封 同時水管接 頭部位設置在不影響操作的方向 通常在注射機的北面 4 澆口處應加強冷卻 由于澆口附近溫度最高 通常可使冷卻水先流經(jīng) 澆口附近 再流向澆口遠端 5 降低入水與出水的溫度差 避免模具表面冷卻不均勻 6 冷卻通道要避免接近塑件熔接痕的生產(chǎn)位置 以免降低塑件的強度 7 冷卻通道內(nèi)不應有存水和產(chǎn)生回流的部位 應避免過大的壓力降 冷 卻 通道直徑的選擇要易于加工清理 一般為 6 12mm 考慮 到模具的結構 本次設計將冷卻水道開設在定模上 取 8mm 5 2 塑料模具的熱平衡計算 制品重量由 pro e 分析得 9 17g 0 00917kg 查塑料模技術手冊 16 表可知 350Kj kg 塑件的成型周期為 55s 那么i 3600 50 72 n 分析可知 0 02 n 1 44 gmKpgmK 將數(shù)據(jù)代入計算得 50 5 1 piinQ hJ 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 26 式中 塑料熔體每小時冷卻固化所放出的熱量 inQhKJ 每千克塑料熔體凝固時放出熱含量 590 i i g 每小時注射次數(shù) 72 n 每次注射的塑料用量 0 02 gmgm 每小時注射的塑料量 1 44 p pK 注射時間 5s 冷卻時間 20s 開模取制件 15s 得注塑周期時間為 20s 由模具總裝圖可得 模具四側(cè)面積 0 296 0 0 188 0 196 0 188 F 2 0 185 2m 合模面積 0 196 0 296 0 058 再由設定的 和 得開模率為 F2m 0 35 故得散熱面積 F 0 14 0 12 0 35 0 18 設模具平均溫度為 45 2mt 室溫為 20 0t 代入下列公式可得 通過自然冷卻傳走的熱量 5 2 120 mQcaFt 式中 熱傳遞系數(shù)1a 為模具平均溫度 2mt 為室溫 0 傳熱系數(shù)1 75 2045 1021 tAm 模具散熱表面積 F 由輻射散發(fā)的熱量 5 3 4420737320 8 101mRttQF 式中 模具平均溫度 2mt 室溫 02 輻射率 一般加工表面取 0 8 由注塑機工作臺面?zhèn)髯叩臒崃?5 4 02 L6 3QtFm 式中 模具平均溫度 2mt 室溫 0t 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 27 傳熱系數(shù) 普通鋼 140 2 WmA 模具散熱表面積 F 冷卻水所帶走的熱量 按公式 6 5 計算 10215 5 5 LRCinout QQ hKJ 式中 冷卻水每小時從模具帶走的熱量 冷卻水用量的計算 5 6 10 piMT M 每一次注射所需的單位時間用水量 kg s l s 由冷卻系統(tǒng)傳去的熱功 W 1Q 水的定壓比熱 J kg k 20 4183pCpC 水之入口溫度 0T 水之出口溫度 1 參數(shù)設置 1500 418W 4178J kg k 25 20 1QhKJp0T1 計算結果 M 0 049 kg s 1 s 用水量 流量 校核 所計算出的用水量 流量 與表 5 1 校核 如大于允許值時 應加大孔徑 表 5 1 冷卻水管直徑與冷卻水速度的關系表 水管直徑 mm 最低流速 m s 流量 m 3 min 流量 l min 8 1 66 0 005 5 10 1 32 0 0062 6 2 12 1 1 0 0074 7 4 15 0 87 0 0092 9 2 20 0 66 0 0124 12 4 25 0 53 0 0155 15 5 30 0 44 0 0187 18 7 M 0 049 kg s 1 s 5L min 即 采用直徑為 8mm 的冷卻水道能滿足要求 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 28 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 29 結 論 當接到任務以后進行選題 選題是畢業(yè)設計的開端 選擇恰當?shù)?感興趣的 題目 這對于整個畢業(yè)設計是否能夠順利進行關系極大 結合自己今后的工作方 向和興趣所在 選取了塑料模具設計 在題目難度上 考慮到在專業(yè)知識掌握的 情況 選取了支承塊注塑模具設計 1 本文結合塑性成型的原理 對注塑件進行工藝分析和工藝結構分析 并通過適當?shù)挠嬎?選擇出了合適的工藝成型參數(shù) 同時并進行注塑機的初步選 擇 2 針對注塑件是尺寸小 屬于塊狀結構 設計時采用一模兩腔的注塑模 結構 把分型面選擇在塑件水平投影最大的截面上 推件裝置采用推板 推出平 穩(wěn)可靠 推出時不會在塑件上留下頂出痕跡 并采用斜導柱側(cè)向分型機構 注塑模具設計是一種經(jīng)驗性很強的生產(chǎn)方式 所以在設計的過程中難免出現(xiàn) 很多不足之處 例如選擇脫模斜度 結構設計等對經(jīng)驗要求較高的參數(shù)設計方面 可能設計的不太恰當 我會繼續(xù)結合實際生產(chǎn)進行修正完善 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 30 謝 辭 到現(xiàn)在 經(jīng)過二個月的畢業(yè)設計終于可以畫上一個句號了 但是現(xiàn)在回想起 來做畢業(yè)設計的整個過程 頗有心得 其中有苦也有甜 不過樂趣盡在其中 從 中也學到了不少知識 尤其是注塑模具設計方面的 本篇論文雖然凝聚著自己的汗水 但卻不是個人智慧的產(chǎn)品 沒有導師的指 引和贈予 沒有父母和朋友的幫助和支持 我在大學的學術成長肯定會大打折扣 當我打完畢業(yè)論文的最后一個字符 涌上心頭的不是長途跋涉后抵達終點的欣喜 而是源自心底的誠摯謝意 我首先要感謝我的指導教師常老師 對我的構思以及 論文的內(nèi)容不厭其煩的進行多次指導和悉心指點 使我在完成論文的同時也深受 啟發(fā)和教育 本次設計就這樣一步一步的完成了 在這次設計中 我也學到了許多注塑模 具設計方面的知識 以及查找資料的能力 自己獨立完成一份設計后的心情是十 分自豪的 因為自己從中學到了知識 同時也提高了自己的動手能力和團結協(xié)作 意識 這對我們今后走上工作崗位是非常重要的 再次由衷感謝指導的各位老師對我的指導和教誨 我也在努力的積蓄著力量 盡自己的微薄之力回報母校的培育之情 爭取使自己的人生對社會產(chǎn)生些許積極 的價值 洛陽理工學院畢業(yè)設計 論文 31 參考文獻 1 吳生緒 塑料成型模具設計手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2008 2 許鶴峰 陳言秋 注塑模具設計要點與圖例 M 北京 化學工業(yè)出版社 2002 3 3 宋滿倉 注塑模具設計 M 電子工業(yè)出版社 2010 4 冉成新 塑料模具結構 M 武漢 華中科技大學出版社 2009 5 吳宗澤 羅圣國 機械設計課程設計手冊 M 北京 高等教育出版社 1999 6 劉鴻文 材料力學 M 北京 高等教育出版社 2004 7 黃曉燕 模具 CAD CAM 實用教程 M 北京 清華大學出版社 2004 8 中國機械工業(yè)教育協(xié)會組編 塑料模設計與制造 M 北京 機械工業(yè)出版 社 2001 9 甘永立 幾何量公差與檢測 M 上海 上海科學技術出版社 2004 10 李德群 唐志玉 中國模具設計大典 M 南昌 江西科學技術出版社 2003 11 許發(fā)越 實用模具設計與制造手冊 M 北京 機械工業(yè)版社 2001 12 張峰 楊林峰 電冰箱氣輔注塑模 J 模具制造 2006 9 44 46 13 Edward S Wilks 工業(yè)聚合物手冊 M 北京 化學工業(yè)出版社 2006 14 張曉輝 李積山 用四桿機構推件的微齒輪注塑模 J 模具制造 2007 6 49 51 15 葉長青 斜銷和斜推桿六向內(nèi)外抽芯注塑模 J 塑料科技 2007 9 86 89 16 J Mehnen T Michelitsch Evolu