迷你音響的結構設計及外殼的模具設計
23頁 10000字數(shù)+論文說明書+9張CAD圖紙【詳情如下】
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迷你型音箱注塑模具裝配圖.dwg
迷你音響的結構設計及外殼的模具設計說明書.doc
摘 要
本文主要是以迷你音箱為基礎，通過測量產品的尺寸，對迷你音箱進行建模，并對該塑件的模具進行設計，包括塑件成品的設計、工藝參數(shù)的分析與計算、工作部分的設計、模具結構的設計和加工方案的制定，注射成型是塑料成型的一種重要方法，它主要適用于熱塑性的成型可以一次成型形狀復雜的精密塑件，本次設計就是將迷你音箱作為設計模型，將注塑模具的相關知識作為依據(jù)，闡述塑料注塑模具的整體設計過程。
本文重點介紹了迷你音箱的注射模設計，主要運用UG及其AUTOCAD制圖軟件來完成整個設計工作，從中學習到了許多的模具設計的知識和對在校所學知識的深化，設計的整個過程實現(xiàn)了低成本，高效率，有利于提高模具的生產效率和節(jié)約了生產成本，并大大縮短了生產的周期。
關鍵詞：塑料模具； 模具設計； 生產周期
Abstract
Plastic molding products are plastic as the main structural material.The processing of products.referred to as the plastic parts.plastic molding products arewidely used.especially in the electronic instrument electrical equipment,communication tools ,etc to obtain a large number of applications.such as all kinds ofstress are shell stents structure decoration.Based process equipment as the main production of plastic products of plastic mold .occupies an important positionin national economy mould technology has also become to measure a national product manufacture level of important symbol.Injection molding plastic molding isan important method .
it is mainly suitable for thermoplastic molding .and canbea UG and AUTOCAD complicated shape of precision plastic forming parts is Moldflow Adviser 7.1 the adsl surface hella a design model .This paper will be injection mold related knowledge as thebasis.the overall design process of plasticinjection mould are expounded.
Keywords：Plastic mold；injection molding； the parting surface
目 錄
第一章 前言 1
1.1 塑性模具的國內外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1
1.2 塑料模具工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向 1
1.3 模具設計流程 2
第二章 塑件工藝性分析 2
2.1 材料分析 3
2.1.1 功能設計 3
2.1.2 材料選擇 4
2.1.3 塑件的尺寸精度及表面質量 5
2.2 結構分析 5
2.2.1 尺寸精度 6
2.2.2 結構設計 6
2.2.3 表面粗糙度 7
2.2.4 壁厚 8
2.2.5 斜度 9
第三章 模具結構設計 10
3.1 澆口的確定 10
3.2 主流道的設計 11
3.3 分流道的設計 11
3.4 冷卻穴 11
3.5型腔數(shù)目的確定 12
3.6分型面的確定 12
3.7 選擇注射機 13
3.8 模具材料的確定 13
3.9 成型零件結構設計 13
3.10模架的選用 13
3.11 導向機構的設計 14
3.12推出機構的設計 15
3.13溫度調節(jié)系統(tǒng)設計 16
3.13.1溫度調節(jié)對塑件質量的影響 16
3.13.2對溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求 16
3.13.3冷卻系統(tǒng)設計 17
第四章 成型零部件的設計 17
4.1 成型零部件的結構設計 18
4.2 成型零部件工作尺寸計算 19
4.3 成型零部件的強度與剛度計算 19
4.4 注射機的校核 20
第五章 模具總裝設計 20
5.1模具裝配及加工要求 20
5.2模具工作原理 20
謝辭 21
參考文獻 22
第一章 前 言
1.1塑性模具的國內外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
由于塑料具有很多優(yōu)良的性能和特點，近年來它在各領域得到了越來越廣泛的應用。作為塑料制造業(yè)的支柱產業(yè)——塑料模具的設計與制造也得到了空前的發(fā)展，特別是作為塑料必備成型工具的塑料注塑模具，由于它成型效率高，易成型形狀復雜的制品，并科實現(xiàn)自動化生產，得到迅速的法子，在我國其發(fā)展速度之快、需求量之大是前所未有的。
未來國內外塑性模具的制造技術和成型技術有如下發(fā)展趨勢：
1)在模具設計制造中廣泛應用CAD/CAE/CAM技術；
2)高速銑削加工將得到更廣泛地應用；
3)在塑料模具中推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型和高壓注射成型技術；
4)提高模具標準化水平和模具標準件的使用率；
5)研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程；
6)虛擬技術將得到發(fā)展；
7)模具自動加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展。
1.2 塑料模具工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向
80年代以來,在國家產業(yè)政策和與之配套的一系列國家經濟政策的支持和引導下,我國模具工業(yè)發(fā)展迅速,年均增速均為13%,1999年我國模具工業(yè)產值為245億,至2004年我國模具總產值為450億元,其中塑料模約占30%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。
成型工藝方面,多材質塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新設計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。
近年來,國內已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼,如:45、3Cr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等,對模具的質量和使用壽命有著直接的重大的影響,但總體使用量仍較少。塑料模標準模架、標準推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應用,并且出現(xiàn)了一些國產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和商品化程度一般在30%以下,和國外先進工業(yè)國家已達到70%-80%相比,仍有很大差距。
致 謝
在最近的一段時間的畢業(yè)設計，使我們充分把握的設計方法和步驟，不僅復習所學的知識，而且還獲得新的經驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設計進度。本文所設計的是迷你音箱注塑模設計，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設，讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設計完成了老師和同學的幫助下，在大學研究的最后，感謝幫助過我的老師和同學，是大家的幫助才使我的論文得以通過。
參考文獻
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畢業(yè)設計（論文）說明書 題目：迷你音響的結構設計及外殼的模具設計 系 名 機械工程系 專 業(yè) 學 號 學生姓名 指導教師 職 稱 2016 年 1 月 29 日 I 摘 要 本文主要是以迷你音箱為基礎，通過測量產品的尺寸，對迷你音箱進行建模，并對該塑件的模具進行設計，包括塑件成品的設計、工藝參數(shù)的分析與計算、工作部分的設計、模具結構的設計和加工方案的制定，注射成型是塑料成型的一種重要方法，它主要適用于熱塑性的成型可以一次成型形狀復雜的精密塑件，本次設計就是將迷你音箱作為設計模型，將注塑模具的相關知識作為依據(jù)，闡述塑料注塑模具的整體設計過程 。 本文重點介紹了迷你音箱的注射模設計，主要運用 圖軟件來完成整個設計工作，從中學習到了許多的模具設計的知識和對在校所學知識的深化，設計的整個過程實現(xiàn)了低成本，高效率，有利于提高模具的生產效率和節(jié)約了生產成本，并大大縮短了生產的周期。 關鍵詞： 塑料模具； 模具設計； 生產周期 as of to as in to a of as as of of an to a of it is G of .1 a be as of 錄 第一章 前 言 ................................................ 1 性模具的國內外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 ....................... 1 料模具工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向 ........................... 1 具設計流程 ......................................... 2 第二章 塑件工藝性分析 ..................................... 2 料分析 ............................................. 3 能設計 ......................................... 3 料選擇 ......................................... 4 件 的尺寸精度及表面質量 ......................... 5 構分析 ............................................. 5 寸精度 ......................................... 6 構設計 ......................................... 6 面粗糙度 ....................................... 7 厚 ............................................. 8 度 ............................................. 9 第三章 模具結構設計 ...................................... 6 口的確定 ........................................... 9 流道的設計 ........................................ 10 流道的設計 ........................................ 10 卻穴 ............................... 錯誤 !未定義書簽。 腔數(shù) 目的確定 ....................................... 7 型面的確定 ......................................... 7 擇注射機 ........................................... 6 具材料的確定 ....................................... 9 型零件結構設計 .................................... 10 .......................... 錯誤 !未定義書簽。 向機構的設計 ...................... 錯誤 !未定義書簽。 計 ...................... 錯誤 !未定義書簽。 ................................... 16 度調節(jié)對塑件質量的影響 ...................... 16 溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求 .......................... 16 卻系統(tǒng)設計 .................................. 17 第四章 成型零部件的設計 .................................. 17 型零部件的結構設計 .............................. 18 型零部件工作尺寸計算 ............................ 19 型零部件的強度 與剛度計算 .......................... 19 射機的校核 ........................................ 20 第五章 模具總裝設計 ...................................... 14 具裝配及加工要求 .................................. 20 具工作原理 ........................................ 20 謝辭 ...................................................... 21 參考文獻 .................................................. 22 1 第一章 前 言 性模具的國內外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 由于塑料具有很多優(yōu)良的性能和特點，近年來它在各領域得到了越來越廣泛的應用。作為塑料制造業(yè)的支柱產業(yè) —— 塑料模具的設計與制造也得到了空前的發(fā)展，特別是作為塑料必備成型工具的塑料注塑模具，由于它成型效率高，易成型形狀復雜的制品，并科實現(xiàn)自動化生產，得到迅速的法子，在我國其發(fā)展速度之快、需求量之大是前所未有的。 未來國內外塑性模具的制造技術和成型技術有如下發(fā)展趨勢： 1)在模具設計制造中廣泛應用 術； 2)高速銑削加工將得到更廣泛地應用； 3)在塑料模具中推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型和高壓注射成型技術； 4)提高模具標準化水平和模具標準件的使用率； 5)研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程； 6)虛擬技術將得到發(fā)展； 7)模具自動加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展。 料模具工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向 80年代以來 ,在國家產業(yè)政策和與之配套的一系列國家經濟政策的支持和引導下 ,我國模具工業(yè)發(fā)展迅速 ,年均增速均為 13%,1999年我國模具工業(yè)產值為 245億 ,至 2004年我國模具總產值 為 450億元 ,其中塑料模約占 30%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。 成型工藝方面 ,多材質塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新設計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。 近年來 ,國內已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼 ,如 :45、 3MⅠ、 ,對模具的質量和使用壽命有著直接的重大的影響 ,但總體使用量仍較少。塑料模標準模架、標準推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應用 ,并且出現(xiàn)了一些國產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和商品化程 度一般在 30%以下 ,和國外先進工業(yè)國家已達到 70%比 ,仍有很大差距。 2 表 1 國內外塑料模具技術比較表 項 目 國 外 國 內 注塑模型腔精度 腔表面粗糙度 m 非淬火鋼模具壽命 10～ 60 萬次 10～ 30 萬次 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% 中型塑料模生產周期 一個月左右 2～ 4 個月 在模具行業(yè)中的占有量 30～ 40% 25～ 30% 據(jù)有關方面預測 ,模具市場的總體趨熱是平穩(wěn)向上的 ,在未來的模具市場中 ,塑料模具的發(fā)展速度將高于其它模具 ,在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展 ,對塑料模具提出越來越高的要求是正常的 ,因此 ,精密、大型、復雜、長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時 ,由于近年來進口模具中 ,精密、大型、復雜、長壽命模具占多數(shù) ,所以 ,從減少進口、提高國產化率角度出發(fā) ,這類高檔模具在市場上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展 ,使各種異型材擠出模具、 料管材管接頭模具成為模具市場新的經濟增長點 ,高速公路的迅速發(fā)展 ,對汽車輪胎也提出了更高要求 ,因此子午線橡膠輪胎模具 ,特別是活絡模的發(fā)展速度也將高于總平均水平 ;以塑代木 ,以塑代金屬使塑料模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量巨大 ;家用電器行業(yè)在“十一五”期間將有較大發(fā)展 ,特別是電冰箱、空調器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大 ;而電子及通訊產品方面 ,除了彩電等音像產品外 ,筆記本電腦和網(wǎng)機頂盒將有較大發(fā)展 ,這些都是塑料模具市場的增長點。 具設計流程 通過對模具專業(yè)的學習，掌握了常用材料在成型過 程中對模具的工藝要求，掌握模具的結構特點及設計計算的方法，以達到能夠獨立設計一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機械加工的知識，金屬材料的選擇和熱處理，結合模具結構的特點，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。畢業(yè)設計能夠對以上各方面的要求加以靈活運用，綜合檢驗大學期間所學的知識。 3 第二章 塑件工藝性分析 料分析 能設計 功能設計是要求塑件應具有滿足使用目的功能 ,并達到一定的技術指標 你音箱 ,承受外力的幾率不大 ,如沖擊載荷 ,振動 ,摩擦等情況比較少 ;塑 件的工作溫度是室溫 ,這使得在材料選擇時對熱變形溫度 ,脆化溫度 ,分解溫度的要求降低 ;作為一種日用品 ,生產批量應該是中批中量或大批大量生產 ,這樣 ,就必須考慮生產成本和模具壽命 ,在材料的選擇時要綜合各種因素。 該塑件的產品圖如下圖 2示： 圖 2件圖 料選擇 通常選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求 ,以及原材料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù) 要考慮的主要是材料的力學性能 ,如屈服應力 ,彈 性模量 ,彎曲強度 ,表面硬度等 日常生活用品，沒有什么特別的要求，因此主要從容易成型方面選擇材料。 五大合成樹脂之一，其抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學藥品性及電氣性能優(yōu)良，還具有易加工、制品尺寸穩(wěn)定、表面光澤性好等特點，容易涂裝、著色，還可以進行表面噴鍍金屬、電 鍍、焊接、熱壓和粘接等二次加工，廣泛應用于機械、汽車、電子電器、儀器儀表、紡織和建筑等工業(yè)領域，是一種用途極廣的熱塑性工程塑料。 脂是目前產量最大，應用最廣泛的聚合物，它將 ，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學性能。 程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗化 學藥品性、染色性，成型加工和機械加工較好。 脂耐水、無機鹽、堿和酸類，不溶于大部分醇 類和烴類溶劑，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烴中。 具體有點有以 下 6 點： 械強度高；抗沖擊能力強，低溫時也不會迅速下降；缺口敏感性較好；抗蠕 變性好，溫度升高時也不會迅速下降；有一定的表面硬度，抗抓傷；耐磨性好，摩擦系數(shù)低； 溫度、濕度、頻率變化影 響??； 40℃； 、鹽、油、水； 刷、電鍍等方法對制品進行表面裝飾； 寬的成型工藝范圍。 件的尺寸精度及表面質量 構分析 寸精度 影響制品精度的因素較多。首先是模具的制造精度和模具的磨損量，其次是成型工藝條件的變化所引起的塑料收縮率的波動。另外，成型后的時效率變化和模具結構形狀對尺寸精度也有一定的影響。因此，對塑料制品的精度要求不能太高，應在保證使用功能的條件下，盡可能選擇低精度等級。 該 產 品 零 件 圖 所 有 尺 寸 為 未 注 公 差 尺 寸 ， 根 據(jù) 國 家 推 薦 標 準（ 14486定的 精度選取作為塑料制品的尺寸公差等級。已注尺寸公差等級也在 圍內。所以該產品注射成型能夠達到此精度要求。表 2表只取了在產品尺寸范圍內的數(shù)據(jù)。 密度ｇ／㎝ 3 1. 注射機類型 螺桿式 5 16 比容㎝ 3／ｇ 熱 干燥 度℃ 80～ 95 吸水率％ 間ｈ 4～ 5 糾縮率％ 簡 溫度 ℃ 后 段 150～ 170 熔點℃ 130～ 160 中段 165～ 180 熱變形 溫度℃ 0～ 108 前段 180～ 200 3～ 103 噴嘴溫度℃ 170～ 180 抗拉屈服強度 0 模具溫度℃ 50～ 80 拉伸彈性模量 103 注射壓力 60～ 100 彎曲強度 80 成 型 時 間 S 高壓時間 0～ 5 硬度 壓時間 15～ 30 后 處 理 方法 紅外線燈、烘箱 冷卻時間 15～ 30 溫度℃ 70 成型周 期 40～ 70 時間ｈ 2～ 4 螺桿轉速ｒ / 結構設計 塑料制件的結構工藝性是指塑件結構對成型工藝方法的適應性。在塑料生產過程中 ,一方面成型會對塑件的結構 ,形狀 ,尺寸精度等諸方面提出要求 ,以便降低模具結構的復雜程度和制造難度 ,保證生產出價廉物美的產品 ;另一方面 ,模具設計者通過對給定塑件的結構工藝性進行分析 ,弄清塑件生產的難點 ,為模具設計和制造提供依據(jù)。 面粗糙度 塑件的表面粗糙度，除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤，波紋等疵點外，主要 的由模具的表面的粗糙度決定。塑件的表觀缺陷是其特有的質量指標，包括缺料，溢料與飛邊，凹陷與縮癟，氣孔，翹曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的決定性因素，通常要比塑件高出一個等級。由于該制品為一般日常生活用品，對表面粗糙度要求不高，m。 6 厚 塑料制品的壁厚對制品的質量有至關重要的影響。壁厚過厚，不但用料多，容易產生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷，而且冷卻時間長生產效率低；壁厚過薄，成型困難，流動阻力大。在此主要 是分析壁厚對成型的影響，所以只驗證產品在脫模頂出時保證不變形。所以本次產品的壁厚值能滿足工藝要求。 度 由于塑件成型時冷卻過程中產生收縮 ,使其緊箍在凸?；蛐托旧?,為了便于脫模 ,防止因脫模力過大而拉壞塑件或使其表面受損 ,與脫模方向平行的塑件。 第三章 模具結構設計 口的確定 的流動性好 ,可適用于各種澆口 ,為了不影響外觀 ,確定使用潛伏澆口 。 流道設計 主流道是一端與注塑機噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有有錐度的流動通道。根據(jù)注塑機型號設計主流道尺寸，具體尺寸 詳見圖紙。 由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復接觸和碰撞，所以主流道部分常設計成可拆卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質的鋼材單獨加工和熱處理。澆口套結構設計如圖 示采用兩顆 20L 螺釘固定。由注塑機確定 澆口套 的尺寸，如 下 圖所示。 圖 4流道設計 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設計應 7 盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料 。分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形， U 形和六角形。澆道的截面積越大，壓力的損失就越大；澆道的表面積越小，熱量的損失就越少。用澆道的截面積和表面積的比值來表示澆道的效率，效率越高，澆道的設計越合理。考慮熱量損失和澆道加工性能等因素，選擇圓形截面的分澆道。具體詳見圖 示。 圖 料穴 冷料井一般位于主流道對面的動模板上，或處于分流道末端，其作用是存放料流前端的冷料，防止冷料進入型腔而形成冷接縫，此外，開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出，冷料井的尺寸，宜稍大于主流道大端的直徑，長度約為主流道大端直徑。該模具的冷料井設計錐形的冷料井。冷料井如圖 示： 腔數(shù)目的確定 注塑模的型腔數(shù)目 ,可以是一模一腔 ,也可以是一模多腔 ,在型腔數(shù)目的確定時主要考慮以下幾個有關因素： （ 1） 塑件的尺寸精度 ； （ 2）模具制造成本； （ 3）注塑成型的生產效益； （ 4）模具制造難度。 考慮到該塑件 是一般日用品，根據(jù)生產批量和經濟因素，初步確定該模具為一模兩腔。 型面的確定 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設計、塑件結構工藝性及尺寸精度、嵌件的位置、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，應遵循以下幾項的設計原則： 1）分型面應選擇在塑件外形最大輪廓處 2）分型面的選擇應有利于塑件的順利脫模 3）分型面的選擇應保證塑件的精度要求 4）分型面的選擇應滿足塑件的外觀質量要求 5）分型面的選擇要便于模具的加工制造 8 6）分型面的選擇應有利于排氣 除了以上 這些基本原則以外，分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上的投影面積的大小。為了保證側向型芯的位置的放置及抽芯機構的動作順利，應以淺的側向凹孔或短的側向凸臺作為抽芯方向，而將較深的凹孔或較高的凸臺放置在開合模方向。 分型面具體位置如下圖所示： 擇注射機 根據(jù) 算塑件的體積和澆注系統(tǒng)的體積，計算出型腔的數(shù)目，最后預選一個注射機。 選用 00 型臥式注射機，其有關參數(shù)為： 額定注射量 200/400 3； 注射壓力 109 鎖模力 2540 最大注射面積 645 2； 模具厚度 165 ～ 406 最大開合模行程 260 噴嘴圓弧半徑 18 噴嘴孔直徑 4 拉桿間距： 290× 368 9 具材料的確定 現(xiàn)有模具模架已經標準化 ,所以在模具材料的選擇時主要是根據(jù)制品的特性和使用要求選擇合理的型腔和 型芯材料 是關系到模具質量的前提條件 ,如果選材不當，則所有的精密加工所投入的工時 ,設備費用將浪費。 在選擇模具鋼時 ,首先必須考慮材料的使用性能和工藝性能 ,從使用性能考慮 :硬度是主要指標之一 ,模具在高應力作用下欲保持尺寸不變 ,必須有足夠的硬度 ,當承受沖擊載荷時還要考慮折斷 ,崩刃問題 ,所以韌性也是一重要指標 ,耐磨性是決定模具壽命的重要因素。從工藝性能考慮 :要熱加工工藝好 ,加工溫度范圍寬 ,冷加工性能如切削 ,銑削 ,拋光等加工性能好 ,此外還要考慮淬透性和淬硬性 ,熱處理變形和氧化脫碳等性能 濟考慮 ,要求材料來源廣 ,價格低。 模仁的材料為 45鋼。 45鋼屬優(yōu)質碳素塑料模具鋼，與普通優(yōu)質 45碳素鋼相比，其鋼中硫，磷含量低，鋼材純度好。制造小型塑料模具，用調質處理可獲得較高的硬度和較好的強韌性。 45 鋼的優(yōu)點是價格便宜，切削加工性好，淬火后具有較高的硬度，調質處理后具有良好的強韌性和一定的耐磨性，被廣泛用于制造中、低擋的塑料模具。 材料預備熱處理： 斷后退火；⑵高溫回火；⑶正火 推薦回火規(guī)范：回火溫度為 500~560 C。 ，空冷，硬度為 25~33 型零件結構設計 所謂成型零件是模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件，它包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，承受塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑件間還發(fā)生磨擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結構合理，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。 設計成型零件時，應根據(jù)塑料的特性和塑件的結構及使用要求，確定型腔的總體結構，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行成型零件結構設計，計算成型零件的工作尺寸， 對關鍵的成型零件進行強度和剛度校核。以下是成型零件的結構設計。 我們知道，型芯和鑲件主要是用來成型迷你音箱內部結構的成型零部件，通過分析這個產品，我們知道，其內部凸臺較多，所以我們可以選擇把凸臺做成較大的鑲件來減少模具鋼的使用率，從而進一步來節(jié)省原材料，降低成本。 根據(jù)產品特征，為了便于加工制造，型腔采用整體鑲嵌式，型腔靠用 8顆 0 × 40L 螺釘固定于型腔板 。 圖 芯 架的選用 注射模標準模架共有兩個國家標準：一是使用于模板尺寸 B× L≤ 56000中小型模架（ 1990）；二是使用于模板尺寸 B× L 為 6306302502000大型模架（ 1990），本次設計選擇中小型龍記模架。 根據(jù)制件的尺寸分析，本制件的成型型腔屬于較大尺寸，所以應按剛度來計算，而型腔采用的是整體嵌入式，根據(jù)型腔的材料和經驗，型腔的壁厚為55～ 160套壁厚 3～ 50 由此按經驗參考標準模架，選取標準模架為 B/T 4架參 數(shù)表 名稱 材料 尺 寸（ 上模座板 45鋼 30015 上模板墊板 45鋼 300× 270× 15 動模固定板 45鋼 300× 270× 20 下模座板 45鋼 300× 270× 25 向機構的設計 注射模的導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種類型。導柱導向機構用于動、定模之間的開合模導向和脫模機構的運動導向。錐面定位機構用于動、定模之間的精密對中定位。 11 出機構的設計 注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準確無誤地從模具的凹模或型芯上脫出，完成脫出塑件的裝 置稱為脫模機構，也稱頂出機構。 度調節(jié)系統(tǒng)設計 在注塑成型過程中，模具的溫度直接影響到塑件成型的質量和生產效率。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具的溫度要求也不同。流動性差的塑料如 ，要求模具溫度高，溫度過低會影響塑料的流動，增大流動剪切力，使塑件內應力增大，出現(xiàn)冷流痕，銀絲，注不滿等缺陷。普通的模具通入常溫的水進行冷卻，通過調節(jié)水的流量就可以調節(jié)模具的溫度，為了縮短成型周期，還可以把常溫的水降低溫度后再通入模內，可以提高成型效率。對于高熔點，流動性差的塑料，流動距離長 的制件，為了防止填充不足，有時也在水管中通入溫水把模具加熱。由前面分析可知道 48℃，模具溫度為 。 度調節(jié)對塑件質量的影響 ⑴采用較低的模溫可以減小塑料制件的成型收縮率； ⑵模溫均勻，冷卻時間短，注射速度快可以減少塑件的變形 ⑶對塑件表面粗糙度影響最大的除型腔表面加工質量外就是模具溫度，提高模溫能大大改善塑件的表面狀態(tài)； 溫度對塑件質量的影響有相互矛盾的地方，設計時要根據(jù)材料特性和使用要求偏重于主要要求。 溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求 ⑴根據(jù)塑料的 品種確定是對模具采用加熱方式還是冷卻方式； ⑵希望模溫均一，塑件各部同時冷卻，以提高生產率和提高塑件質量； ⑶采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好； ⑷溫度調節(jié)系統(tǒng)應盡可能做到結構簡單，加工容易，成本低廉； 卻系統(tǒng)設計 由 ⑷分析得出，需要給模具設計冷卻系統(tǒng)，重點在上部球形面和直流道。 ⑴設計原則 ①盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡； ②冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越好； 12 ③盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經驗表 明，冷卻水管中心距 卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為 小不要小于 10。 ④澆口處加強冷卻，冷卻水從澆口處進入最佳； ⑤應降低進水和出水的溫差，進出水溫差一般不超過 5℃ ⑥冷卻水的開設方向以不影響操作為好，對于矩形模具，通常沿寬度方向開設水孔。 ⑦合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機構發(fā)生干涉。 該塑件屬于中等深度的塑件，又由于前面分析可以知道，在塑件外面和直流道處需要重點冷卻。因此在型芯型腔都設置了兩層冷卻水線。根據(jù)冷卻水線設計原則， 由公式： .0 ??? ?????????????? 求得，? 根據(jù)模具的材料，所以冷卻水道選擇 2 根， 冷卻水道的直徑均為 6 ㎜。 具體冷卻水道的分布如下圖所示： 第四章 成型零部件的設計 13 型零部件的結構設計 成型零部件是注塑模具設計中起到決定因素的一部分，產品的外觀，綜合力學性能，精度，表面光潔度等等方面都是依靠成型零部件的精度來控制的，例如型腔、型芯、凹模板，墊板等等都屬于成型零部件，在注塑模的設計中，成型零部件 的作用非常重要，把握好成型零部件之間的配合，精度等等因素是決定一副模具好與壞的根本所在，其中，成型零部件的設計主要包括以下幾個方面： 腔結構設計 根據(jù)課題我們知道，型腔的結構形式就決定了迷你音箱的結構形式，通過分析迷你音箱這個產品，我們可以選擇整體鑲入式型腔，因為整體鑲入式型腔可以有效地節(jié)約成型零部件的制作成本，并且其力學性能滿足工況要求，更換方便快捷。 芯及鑲件結構設計 我們知道，型芯和鑲件主要是用來成型 迷你音箱 內部結構的成型零部件，通過分析 迷你音箱 這個產品，我 們知道，其內部凸臺較多，所以我們可以選擇把凸臺做成較大的鑲件來減少模具鋼的使用率，從而進一步來節(jié)省原材料，降低成本。 成型零部件工作尺寸計算 型零部件性能 成型由于成型零件直接與高溫高壓的塑料熔體接觸，它必須有以一些性能： 1、必須具有足夠的強度、剛度，以承受塑料熔體的高壓； 2、有足夠的硬度和耐磨性，以承受料流的摩擦和磨損； 3、通常進行熱處理，使其硬度達到 上； 4、切削加工性能好，熱處理變形小，可淬性良好； 5、熔焊性能要好 ,以便修理； 腔、型 芯工作部位尺寸計算 經查有關資料可知 均收縮率為 : S=（ 。 型腔工作部位的尺寸： 型腔徑向尺寸 ? ?0 01 L ?? ?? ? ? ? ? ?????=（ 1+腔深度尺寸 ? ?0 01 H ?? ?? ? ? ? ? ?????=（ 1+14 型芯徑向尺寸 ? ? 00 1z l? ?? ?? ? ? ? ?????=（ 1+芯高度尺寸 ? ? 00 1z h? ?? ?? ? ? ? ?????=（ 1+心距尺寸 / 2 ( 1 ) / 2m z s C??? ? ? ?=（ 1+中 L— 塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸（ l— 塑件內型徑向基本尺寸的最小尺寸（ H— 塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（ h— 塑件內型徑向基本尺寸的最小尺寸（ C— 塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（ x— 修正系數(shù)，取 — 塑件公差（ ? — 模具制造公差，?。?1/3～ 1/4）△。 各工作部位尺寸計算結果詳見相應零件圖紙所標明 成型零部件的強度與剛度計算 為了方便加工和熱處理，其型芯整體鑲嵌式，型腔為整體鑲嵌式。因此，型腔的強度和剛度按型腔整體式計算。由于型腔壁厚計算比較麻煩，也可參考經驗推薦數(shù)據(jù)。 （ 1） 保證塑件順利脫模 [δ ]〈 中 [δ ]— 保證塑件順利脫模的型腔允許彈性變形量； t — 塑件壁 厚， S— 塑件的收縮率。 射機的校核 根據(jù)生產經驗，注射機的最大注射量是其額定注射量的 80%。所以，一個周期內所需的塑料溶體的總量必須在注射機的額定注射量的 80%以內。 =60 見注塑機參數(shù)表） 80%=60× 8 校驗合格。 第五章 模具總裝設計 具裝配及加工要求 模具精度是影響塑料成型件精度的重要因素之一，為了保證模具精度，塑 15 料模具制造時應達到以下技術要求： a、組成塑料模具的所有零件，在材料加工精度和熱處理質量等方面均應符合相應圖樣的要求。 b、組成模架的零件應達到規(guī)定的加工要求， 裝配成套的模架應活動自如，并達到規(guī)定的平行度和垂直度要求 c、模具的功能必須達到設計要求 d、為了鑒別塑料成型件的質量，裝配好的模具必須在生產條件下試模，并根據(jù)試模存在問題進行修整，直至試出合格的成型件為止。 具工作原理 (1)開模過程：注塑機開模時，移動板帶動動模部分向遠離定模部分的方向移動，模具由分型面分型，塑件由于拉料桿和型芯的作用，連同流道內的凝料隨動模移動，當注射機的頂桿接觸到模具的推板的時候，推板帶動推桿將塑件和凝料推出，進而完全脫離模具。 (2)合模過程：注塑機合模時，移動 板帶動動模部分向靠近定模部分的方向移動，在復位桿的作用下，使推板帶動推桿和拉料桿向遠離定模部分移動，當模具完全閉合后，脫模機構也已經復位。 (3)模具工作原理：開模時，動模部分向后移，這時塑件包在型芯上隨動模繼續(xù)后移，直至注射機頂桿與模具推板接觸，推出機構開始工作，同時斜頂作用于內側抽芯滑塊，完成內側抽芯動作，推桿將塑件從型芯上推出。合模時，復位桿使推出機構復位！ 16 模具三維裝配圖 17 致 謝 在最近的一段時間的畢業(yè)設計，使我們充分把握的設計方法和步驟，不僅復習所學的知識，而且還獲得新 的經驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設計進度。本文所設計的是迷你音箱注塑模設計，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設，讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設計完成了老師和同學的幫助下，在大學研究的最后，感謝幫助過我的老師和同學，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 18 參考文獻 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塑料模具； 模具設計； 生產周期 as of to as in to a of as as of of an to a of it is G of .1 a be as of 錄 第一章 前 言 ................................................ 1 性模具的國內外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 ....................... 1 料模具工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向 ........................... 1 具設計流程 ......................................... 2 第二章 塑件工藝性分析 ..................................... 2 料分析 ............................................. 3 能設計 ......................................... 3 料選擇 ......................................... 4 件 的尺寸精度及表面質量 ......................... 5 構分析 ............................................. 5 寸精度 ......................................... 6 構設計 ......................................... 6 面粗糙度 ....................................... 7 厚 ............................................. 8 度 ............................................. 9 第三章 模具結構設計 ...................................... 6 口的確定 ........................................... 9 流道的設計 ........................................ 10 流道的設計 ........................................ 10 卻穴 ............................... 錯誤 !未定義書簽。 腔數(shù) 目的確定 ....................................... 7 型面的確定 ......................................... 7 擇注射機 ........................................... 6 具材料的確定 ....................................... 9 型零件結構設計 .................................... 10 .......................... 錯誤 !未定義書簽。 向機構的設計 ...................... 錯誤 !未定義書簽。 計 ...................... 錯誤 !未定義書簽。 ................................... 16 度調節(jié)對塑件質量的影響 ...................... 16 溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求 .......................... 16 卻系統(tǒng)設計 .................................. 17 第四章 成型零部件的設計 .................................. 17 型零部件的結構設計 .............................. 18 型零部件工作尺寸計算 ............................ 19 型零部件的強度 與剛度計算 .......................... 19 射機的校核 ........................................ 20 第五章 模具總裝設計 ...................................... 14 具裝配及加工要求 .................................. 20 具工作原理 ........................................ 20 謝辭 ...................................................... 21 參考文獻 .................................................. 22 1 第一章 前 言 性模具的國內外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 由于塑料具有很多優(yōu)良的性能和特點，近年來它在各領域得到了越來越廣泛的應用。作為塑料制造業(yè)的支柱產業(yè) —— 塑料模具的設計與制造也得到了空前的發(fā)展，特別是作為塑料必備成型工具的塑料注塑模具，由于它成型效率高，易成型形狀復雜的制品，并科實現(xiàn)自動化生產，得到迅速的法子，在我國其發(fā)展速度之快、需求量之大是前所未有的。 未來國內外塑性模具的制造技術和成型技術有如下發(fā)展趨勢： 1)在模具設計制造中廣泛應用 術； 2)高速銑削加工將得到更廣泛地應用； 3)在塑料模具中推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型和高壓注射成型技術； 4)提高模具標準化水平和模具標準件的使用率； 5)研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程； 6)虛擬技術將得到發(fā)展； 7)模具自動加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展。 料模具工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向 80年代以來 ,在國家產業(yè)政策和與之配套的一系列國家經濟政策的支持和引導下 ,我國模具工業(yè)發(fā)展迅速 ,年均增速均為 13%,1999年我國模具工業(yè)產值為 245億 ,至 2004年我國模具總產值 為 450億元 ,其中塑料模約占 30%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。 成型工藝方面 ,多材質塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新設計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。 近年來 ,國內已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼 ,如 :45、 3MⅠ、 ,對模具的質量和使用壽命有著直接的重大的影響 ,但總體使用量仍較少。塑料模標準模架、標準推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應用 ,并且出現(xiàn)了一些國產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和商品化程 度一般在 30%以下 ,和國外先進工業(yè)國家已達到 70%比 ,仍有很大差距。 2 表 1 國內外塑料模具技術比較表 項 目 國 外 國 內 注塑模型腔精度 腔表面粗糙度 m 非淬火鋼模具壽命 10～ 60 萬次 10～ 30 萬次 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% 中型塑料模生產周期 一個月左右 2～ 4 個月 在模具行業(yè)中的占有量 30～ 40% 25～ 30% 據(jù)有關方面預測 ,模具市場的總體趨熱是平穩(wěn)向上的 ,在未來的模具市場中 ,塑料模具的發(fā)展速度將高于其它模具 ,在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展 ,對塑料模具提出越來越高的要求是正常的 ,因此 ,精密、大型、復雜、長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時 ,由于近年來進口模具中 ,精密、大型、復雜、長壽命模具占多數(shù) ,所以 ,從減少進口、提高國產化率角度出發(fā) ,這類高檔模具在市場上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展 ,使各種異型材擠出模具、 料管材管接頭模具成為模具市場新的經濟增長點 ,高速公路的迅速發(fā)展 ,對汽車輪胎也提出了更高要求 ,因此子午線橡膠輪胎模具 ,特別是活絡模的發(fā)展速度也將高于總平均水平 ;以塑代木 ,以塑代金屬使塑料模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量巨大 ;家用電器行業(yè)在“十一五”期間將有較大發(fā)展 ,特別是電冰箱、空調器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大 ;而電子及通訊產品方面 ,除了彩電等音像產品外 ,筆記本電腦和網(wǎng)機頂盒將有較大發(fā)展 ,這些都是塑料模具市場的增長點。 具設計流程 通過對模具專業(yè)的學習，掌握了常用材料在成型過 程中對模具的工藝要求，掌握模具的結構特點及設計計算的方法，以達到能夠獨立設計一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機械加工的知識，金屬材料的選擇和熱處理，結合模具結構的特點，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。畢業(yè)設計能夠對以上各方面的要求加以靈活運用，綜合檢驗大學期間所學的知識。 3 第二章 塑件工藝性分析 料分析 能設計 功能設計是要求塑件應具有滿足使用目的功能 ,并達到一定的技術指標 你音箱 ,承受外力的幾率不大 ,如沖擊載荷 ,振動 ,摩擦等情況比較少 ;塑 件的工作溫度是室溫 ,這使得在材料選擇時對熱變形溫度 ,脆化溫度 ,分解溫度的要求降低 ;作為一種日用品 ,生產批量應該是中批中量或大批大量生產 ,這樣 ,就必須考慮生產成本和模具壽命 ,在材料的選擇時要綜合各種因素。 該塑件的產品圖如下圖 2示： 圖 2件圖 料選擇 通常選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求 ,以及原材料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù) 要考慮的主要是材料的力學性能 ,如屈服應力 ,彈 性模量 ,彎曲強度 ,表面硬度等 日常生活用品，沒有什么特別的要求，因此主要從容易成型方面選擇材料。 五大合成樹脂之一，其抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學藥品性及電氣性能優(yōu)良，還具有易加工、制品尺寸穩(wěn)定、表面光澤性好等特點，容易涂裝、著色，還可以進行表面噴鍍金屬、電 鍍、焊接、熱壓和粘接等二次加工，廣泛應用于機械、汽車、電子電器、儀器儀表、紡織和建筑等工業(yè)領域，是一種用途極廣的熱塑性工程塑料。 脂是目前產量最大，應用最廣泛的聚合物，它將 ，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學性能。 程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗化 學藥品性、染色性，成型加工和機械加工較好。 脂耐水、無機鹽、堿和酸類，不溶于大部分醇 類和烴類溶劑，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烴中。 具體有點有以 下 6 點： 械強度高；抗沖擊能力強，低溫時也不會迅速下降；缺口敏感性較好；抗蠕 變性好，溫度升高時也不會迅速下降；有一定的表面硬度，抗抓傷；耐磨性好，摩擦系數(shù)低； 溫度、濕度、頻率變化影 響??； 40℃； 、鹽、油、水； 刷、電鍍等方法對制品進行表面裝飾； 寬的成型工藝范圍。 件的尺寸精度及表面質量 構分析 寸精度 影響制品精度的因素較多。首先是模具的制造精度和模具的磨損量，其次是成型工藝條件的變化所引起的塑料收縮率的波動。另外，成型后的時效率變化和模具結構形狀對尺寸精度也有一定的影響。因此，對塑料制品的精度要求不能太高，應在保證使用功能的條件下，盡可能選擇低精度等級。 該 產 品 零 件 圖 所 有 尺 寸 為 未 注 公 差 尺 寸 ， 根 據(jù) 國 家 推 薦 標 準（ 14486定的 精度選取作為塑料制品的尺寸公差等級。已注尺寸公差等級也在 圍內。所以該產品注射成型能夠達到此精度要求。表 2表只取了在產品尺寸范圍內的數(shù)據(jù)。 密度ｇ／㎝ 3 1. 注射機類型 螺桿式 5 16 比容㎝ 3／ｇ 熱 干燥 度℃ 80～ 95 吸水率％ 間ｈ 4～ 5 糾縮率％ 簡 溫度 ℃ 后 段 150～ 170 熔點℃ 130～ 160 中段 165～ 180 熱變形 溫度℃ 0～ 108 前段 180～ 200 3～ 103 噴嘴溫度℃ 170～ 180 抗拉屈服強度 0 模具溫度℃ 50～ 80 拉伸彈性模量 103 注射壓力 60～ 100 彎曲強度 80 成 型 時 間 S 高壓時間 0～ 5 硬度 壓時間 15～ 30 后 處 理 方法 紅外線燈、烘箱 冷卻時間 15～ 30 溫度℃ 70 成型周 期 40～ 70 時間ｈ 2～ 4 螺桿轉速ｒ / 結構設計 塑料制件的結構工藝性是指塑件結構對成型工藝方法的適應性。在塑料生產過程中 ,一方面成型會對塑件的結構 ,形狀 ,尺寸精度等諸方面提出要求 ,以便降低模具結構的復雜程度和制造難度 ,保證生產出價廉物美的產品 ;另一方面 ,模具設計者通過對給定塑件的結構工藝性進行分析 ,弄清塑件生產的難點 ,為模具設計和制造提供依據(jù)。 面粗糙度 塑件的表面粗糙度，除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤，波紋等疵點外，主要 的由模具的表面的粗糙度決定。塑件的表觀缺陷是其特有的質量指標，包括缺料，溢料與飛邊，凹陷與縮癟，氣孔，翹曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的決定性因素，通常要比塑件高出一個等級。由于該制品為一般日常生活用品，對表面粗糙度要求不高，m。 6 厚 塑料制品的壁厚對制品的質量有至關重要的影響。壁厚過厚，不但用料多，容易產生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷，而且冷卻時間長生產效率低；壁厚過薄，成型困難，流動阻力大。在此主要 是分析壁厚對成型的影響，所以只驗證產品在脫模頂出時保證不變形。所以本次產品的壁厚值能滿足工藝要求。 度 由于塑件成型時冷卻過程中產生收縮 ,使其緊箍在凸模或型芯上 ,為了便于脫模 ,防止因脫模力過大而拉壞塑件或使其表面受損 ,與脫模方向平行的塑件。 第三章 模具結構設計 口的確定 的流動性好 ,可適用于各種澆口 ,為了不影響外觀 ,確定使用潛伏澆口 。 流道設計 主流道是一端與注塑機噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有有錐度的流動通道。根據(jù)注塑機型號設計主流道尺寸，具體尺寸 詳見圖紙。 由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復接觸和碰撞，所以主流道部分常設計成可拆卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質的鋼材單獨加工和熱處理。澆口套結構設計如圖 示采用兩顆 20L 螺釘固定。由注塑機確定 澆口套 的尺寸，如 下 圖所示。 圖 4流道設計 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設計應 7 盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料 。分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形， U 形和六角形。澆道的截面積越大，壓力的損失就越大；澆道的表面積越小，熱量的損失就越少。用澆道的截面積和表面積的比值來表示澆道的效率，效率越高，澆道的設計越合理?？紤]熱量損失和澆道加工性能等因素，選擇圓形截面的分澆道。具體詳見圖 示。 圖 料穴 冷料井一般位于主流道對面的動模板上，或處于分流道末端，其作用是存放料流前端的冷料，防止冷料進入型腔而形成冷接縫，此外，開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出，冷料井的尺寸，宜稍大于主流道大端的直徑，長度約為主流道大端直徑。該模具的冷料井設計錐形的冷料井。冷料井如圖 示： 腔數(shù)目的確定 注塑模的型腔數(shù)目 ,可以是一模一腔 ,也可以是一模多腔 ,在型腔數(shù)目的確定時主要考慮以下幾個有關因素： （ 1） 塑件的尺寸精度 ； （ 2）模具制造成本； （ 3）注塑成型的生產效益； （ 4）模具制造難度。 考慮到該塑件 是一般日用品，根據(jù)生產批量和經濟因素，初步確定該模具為一模兩腔。 型面的確定 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設計、塑件結構工藝性及尺寸精度、嵌件的位置、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，應遵循以下幾項的設計原則： 1）分型面應選擇在塑件外形最大輪廓處 2）分型面的選擇應有利于塑件的順利脫模 3）分型面的選擇應保證塑件的精度要求 4）分型面的選擇應滿足塑件的外觀質量要求 5）分型面的選擇要便于模具的加工制造 8 6）分型面的選擇應有利于排氣 除了以上 這些基本原則以外，分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上的投影面積的大小。為了保證側向型芯的位置的放置及抽芯機構的動作順利，應以淺的側向凹孔或短的側向凸臺作為抽芯方向，而將較深的凹孔或較高的凸臺放置在開合模方向。 分型面具體位置如下圖所示： 擇注射機 根據(jù) 算塑件的體積和澆注系統(tǒng)的體積，計算出型腔的數(shù)目，最后預選一個注射機。 選用 00 型臥式注射機，其有關參數(shù)為： 額定注射量 200/400 3； 注射壓力 109 鎖模力 2540 最大注射面積 645 2； 模具厚度 165 ～ 406 最大開合模行程 260 噴嘴圓弧半徑 18 噴嘴孔直徑 4 拉桿間距： 290× 368 9 具材料的確定 現(xiàn)有模具模架已經標準化 ,所以在模具材料的選擇時主要是根據(jù)制品的特性和使用要求選擇合理的型腔和 型芯材料 是關系到模具質量的前提條件 ,如果選材不當，則所有的精密加工所投入的工時 ,設備費用將浪費。 在選擇模具鋼時 ,首先必須考慮材料的使用性能和工藝性能 ,從使用性能考慮 :硬度是主要指標之一 ,模具在高應力作用下欲保持尺寸不變 ,必須有足夠的硬度 ,當承受沖擊載荷時還要考慮折斷 ,崩刃問題 ,所以韌性也是一重要指標 ,耐磨性是決定模具壽命的重要因素。從工藝性能考慮 :要熱加工工藝好 ,加工溫度范圍寬 ,冷加工性能如切削 ,銑削 ,拋光等加工性能好 ,此外還要考慮淬透性和淬硬性 ,熱處理變形和氧化脫碳等性能 濟考慮 ,要求材料來源廣 ,價格低。 模仁的材料為 45鋼。 45鋼屬優(yōu)質碳素塑料模具鋼，與普通優(yōu)質 45碳素鋼相比，其鋼中硫，磷含量低，鋼材純度好。制造小型塑料模具，用調質處理可獲得較高的硬度和較好的強韌性。 45 鋼的優(yōu)點是價格便宜，切削加工性好，淬火后具有較高的硬度，調質處理后具有良好的強韌性和一定的耐磨性，被廣泛用于制造中、低擋的塑料模具。 材料預備熱處理： 斷后退火；⑵高溫回火；⑶正火 推薦回火規(guī)范：回火溫度為 500~560 C。 ，空冷，硬度為 25~33 型零件結構設計 所謂成型零件是模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件，它包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，承受塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑件間還發(fā)生磨擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結構合理，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。 設計成型零件時，應根據(jù)塑料的特性和塑件的結構及使用要求，確定型腔的總體結構，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行成型零件結構設計，計算成型零件的工作尺寸， 對關鍵的成型零件進行強度和剛度校核。以下是成型零件的結構設計。 我們知道，型芯和鑲件主要是用來成型迷你音箱內部結構的成型零部件，通過分析這個產品，我們知道，其內部凸臺較多，所以我們可以選擇把凸臺做成較大的鑲件來減少模具鋼的使用率，從而進一步來節(jié)省原材料，降低成本。 根據(jù)產品特征，為了便于加工制造，型腔采用整體鑲嵌式，型腔靠用 8顆 0 × 40L 螺釘固定于型腔板 。 圖 芯 架的選用 注射模標準模架共有兩個國家標準：一是使用于模板尺寸 B× L≤ 56000中小型模架（ 1990）；二是使用于模板尺寸 B× L 為 6306302502000大型模架（ 1990），本次設計選擇中小型龍記模架。 根據(jù)制件的尺寸分析，本制件的成型型腔屬于較大尺寸，所以應按剛度來計算，而型腔采用的是整體嵌入式，根據(jù)型腔的材料和經驗，型腔的壁厚為55～ 160套壁厚 3～ 50 由此按經驗參考標準模架，選取標準模架為 B/T 4架參 數(shù)表 名稱 材料 尺 寸（ 上模座板 45鋼 30015 上模板墊板 45鋼 300× 270× 15 動模固定板 45鋼 300× 270× 20 下模座板 45鋼 300× 270× 25 向機構的設計 注射模的導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種類型。導柱導向機構用于動、定模之間的開合模導向和脫模機構的運動導向。錐面定位機構用于動、定模之間的精密對中定位。 11 出機構的設計 注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準確無誤地從模具的凹?；蛐托旧厦摮?，完成脫出塑件的裝 置稱為脫模機構，也稱頂出機構。 度調節(jié)系統(tǒng)設計 在注塑成型過程中，模具的溫度直接影響到塑件成型的質量和生產效率。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具的溫度要求也不同。流動性差的塑料如 ，要求模具溫度高，溫度過低會影響塑料的流動，增大流動剪切力，使塑件內應力增大，出現(xiàn)冷流痕，銀絲，注不滿等缺陷。普通的模具通入常溫的水進行冷卻，通過調節(jié)水的流量就可以調節(jié)模具的溫度，為了縮短成型周期，還可以把常溫的水降低溫度后再通入模內，可以提高成型效率。對于高熔點，流動性差的塑料，流動距離長 的制件，為了防止填充不足，有時也在水管中通入溫水把模具加熱。由前面分析可知道 48℃，模具溫度為 。 度調節(jié)對塑件質量的影響 ⑴采用較低的模溫可以減小塑料制件的成型收縮率； ⑵模溫均勻，冷卻時間短，注射速度快可以減少塑件的變形 ⑶對塑件表面粗糙度影響最大的除型腔表面加工質量外就是模具溫度，提高模溫能大大改善塑件的表面狀態(tài)； 溫度對塑件質量的影響有相互矛盾的地方，設計時要根據(jù)材料特性和使用要求偏重于主要要求。 溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求 ⑴根據(jù)塑料的 品種確定是對模具采用加熱方式還是冷卻方式； ⑵希望模溫均一，塑件各部同時冷卻，以提高生產率和提高塑件質量； ⑶采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好； ⑷溫度調節(jié)系統(tǒng)應盡可能做到結構簡單，加工容易，成本低廉； 卻系統(tǒng)設計 由 ⑷分析得出，需要給模具設計冷卻系統(tǒng)，重點在上部球形面和直流道。 ⑴設計原則 ①盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡； ②冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越好； 12 ③盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經驗表 明，冷卻水管中心距 卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為 小不要小于 10。 ④澆口處加強冷卻，冷卻水從澆口處進入最佳； ⑤應降低進水和出水的溫差，進出水溫差一般不超過 5℃ ⑥冷卻水的開設方向以不影響操作為好，對于矩形模具，通常沿寬度方向開設水孔。 ⑦合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機構發(fā)生干涉。 該塑件屬于中等深度的塑件，又由于前面分析可以知道，在塑件外面和直流道處需要重點冷卻。因此在型芯型腔都設置了兩層冷卻水線。根據(jù)冷卻水線設計原則， 由公式： .0 ??? ?????????????? 求得，? 根據(jù)模具的材料，所以冷卻水道選擇 2 根， 冷卻水道的直徑均為 6 ㎜。 具體冷卻水道的分布如下圖所示： 第四章 成型零部件的設計 13 型零部件的結構設計 成型零部件是注塑模具設計中起到決定因素的一部分，產品的外觀，綜合力學性能，精度，表面光潔度等等方面都是依靠成型零部件的精度來控制的，例如型腔、型芯、凹模板，墊板等等都屬于成型零部件，在注塑模的設計中，成型零部件 的作用非常重要，把握好成型零部件之間的配合，精度等等因素是決定一副模具好與壞的根本所在，其中，成型零部件的設計主要包括以下幾個方面： 腔結構設計 根據(jù)課題我們知道，型腔的結構形式就決定了迷你音箱的結構形式，通過分析迷你音箱這個產品，我們可以選擇整體鑲入式型腔，因為整體鑲入式型腔可以有效地節(jié)約成型零部件的制作成本，并且其力學性能滿足工況要求，更換方便快捷。 芯及鑲件結構設計 我們知道，型芯和鑲件主要是用來成型 迷你音箱 內部結構的成型零部件，通過分析 迷你音箱 這個產品，我 們知道，其內部凸臺較多，所以我們可以選擇把凸臺做成較大的鑲件來減少模具鋼的使用率，從而進一步來節(jié)省原材料，降低成本。 成型零部件工作尺寸計算 型零部件性能 成型由于成型零件直接與高溫高壓的塑料熔體接觸，它必須有以一些性能： 1、必須具有足夠的強度、剛度，以承受塑料熔體的高壓； 2、有足夠的硬度和耐磨性，以承受料流的摩擦和磨損； 3、通常進行熱處理，使其硬度達到 上； 4、切削加工性能好，熱處理變形小，可淬性良好； 5、熔焊性能要好 ,以便修理； 腔、型 芯工作部位尺寸計算 經查有關資料可知 均收縮率為 : S=（ 。 型腔工作部位的尺寸： 型腔徑向尺寸 ? ?0 01 L ?? ?? ? ? ? ? ?????=（ 1+腔深度尺寸 ? ?0 01 H ?? ?? ? ? ? ? ?????=（ 1+14 型芯徑向尺寸 ? ? 00 1z l? ?? ?? ? ? ? ?????=（ 1+芯高度尺寸 ? ? 00 1z h? ?? ?? ? ? ? ?????=（ 1+心距尺寸 / 2 ( 1 ) / 2m z s C??? ? ? ?=（ 1+中 L— 塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸（ l— 塑件內型徑向基本尺寸的最小尺寸（ H— 塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（ h— 塑件內型徑向基本尺寸的最小尺寸（ C— 塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（ x— 修正系數(shù)，取 — 塑件公差（ ? — 模具制造公差，?。?1/3～ 1/4）△。 各工作部位尺寸計算結果詳見相應零件圖紙所標明 成型零部件的強度與剛度計算 為了方便加工和熱處理，其型芯整體鑲嵌式，型腔為整體鑲嵌式。因此，型腔的強度和剛度按型腔整體式計算。由于型腔壁厚計算比較麻煩，也可參考經驗推薦數(shù)據(jù)。 （ 1） 保證塑件順利脫模 [δ ]〈 中 [δ ]— 保證塑件順利脫模的型腔允許彈性變形量； t — 塑件壁 厚， S— 塑件的收縮率。 射機的校核 根據(jù)生產經驗，注射機的最大注射量是其額定注射量的 80%。所以，一個周期內所需的塑料溶體的總量必須在注射機的額定注射量的 80%以內。 =60 見注塑機參數(shù)表） 80%=60× 8 校驗合格。 第五章 模具總裝設計 具裝配及加工要求 模具精度是影響塑料成型件精度的重要因素之一，為了保證模具精度，塑 15 料模具制造時應達到以下技術要求： a、組成塑料模具的所有零件，在材料加工精度和熱處理質量等方面均應符合相應圖樣的要求。 b、組成模架的零件應達到規(guī)定的加工要求， 裝配成套的模架應活動自如，并達到規(guī)定的平行度和垂直度要求 c、模具的功能必須達到設計要求 d、為了鑒別塑料成型件的質量，裝配好的模具必須在生產條件下試模，并根據(jù)試模存在問題進行修整，直至試出合格的成型件為止。 具工作原理 (1)開模過程：注塑機開模時，移動板帶動動模部分向遠離定模部分的方向移動，模具由分型面分型，塑件由于拉料桿和型芯的作用，連同流道內的凝料隨動模移動，當注射機的頂桿接觸到模具的推板的時候，推板帶動推桿將塑件和凝料推出，進而完全脫離模具。 (2)合模過程：注塑機合模時，移動 板帶動動模部分向靠近定模部分的方向移動，在復位桿的作用下，使推板帶動推桿和拉料桿向遠離定模部分移動，當模具完全閉合后，脫模機構也已經復位。 (3)模具工作原理：開模時，動模部分向后移，這時塑件包在型芯上隨動模繼續(xù)后移，直至注射機頂桿與模具推板接觸，推出機構開始工作，同時斜頂作用于內側抽芯滑塊，完成內側抽芯動作，推桿將塑件從型芯上推出。合模時，復位桿使推出機構復位！ 16 模具三維裝配圖 17 致 謝 在最近的一段時間的畢業(yè)設計，使我們充分把握的設計方法和步驟，不僅復習所學的知識，而且還獲得新 的經驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設計進度。本文所設計的是迷你音箱注塑模設計，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設，讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設計完成了老師和同學的幫助下，在大學研究的最后，感謝幫助過我的老師和同學，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 18 參考文獻 [1]塑料模設計手冊編寫組編著 （第 2版） 械工業(yè)出版社， 2002 [2]模具實用技術叢書編委會 . 塑料模具設計制造與應用實例 械工業(yè)出版社， 2002 [3]王文廣，田寶善，田雁晨 北京：化學工業(yè)出版社， 2004 [4]唐志玉 北京：國防工業(yè)出版社， 1999 [5]馬金駿 北京：中國科學技術出版社， 1994 [6]賈潤禮，程志遠 北京：中國輕工業(yè)出版社， 2000 [7]黃毅宏，李明輝 北京：機械工業(yè)出版社， 2007 [8]王永平 . 注塑模具設計經驗點評 械工業(yè)出版社， 2004 [9]宋滿倉，黃銀國，趙丹陽 . 注塑模具設計與制造實戰(zhàn) 械工業(yè)出版社， 10]李秦蕊 . 塑料模具設計 北工業(yè)大學出版社， 2006 [11]高濟 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