電源盒注射模具設計【說明書+CAD】

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湖南工學院（籌） 畢業(yè)設計（論文）任務書 題 目 塑料蓋注射模設計 起 止 時 間 2006年3月—2006年6月 學 生 姓 名 朱小升 專 業(yè) 班 級 模具0305 學 號 20030526 指 導 老 師 張 蓉 教研室主任 張 蓉 系 主 任 黃耀忠 2006年5月27日 湖南工學院畢業(yè)設計 計 算 內 容 說 明 目 錄 一、塑件分析及注塑機選定————————————— 2-6 二、模具設計 1、主流道設計—————————————————— 7-8 2、定模設計 —————————————————— 8-11 3、支撐板設計——————————————————11-12 4、排溢系統(tǒng)設計——————————————————12 5、推出機構設計———————————————— 14-14 6、合模機構導向機構設計————————————15-16 7、內型腔設計計算——————————————— 16-22 8、推桿設計———————————————————— 22 9、溫控系統(tǒng)設計———————————————— 23-24 10、設計小結———————————————————— 25 11、參考資料 ——————————————————— 26 共 26 頁 第 1 頁 南工學院畢業(yè)設計 計 算 內 容 說 明 電源盒注射模設計 塑件圖如下 ： 該塑件選用塑料為ABS. ABS中文名：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 英文名：Acrylinitrile-Butadiene-Styrene。 基本特性： 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具有良好的綜合力學性能。丙烯腈使ABS有良好的耐腐蝕性及表面硬度，丁二烯使ABS堅韌，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。 共 26 頁 第 2 頁 湖南工學院畢業(yè)設計 計 算 內 容 說 明 ABS無毒、無味，呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤，密度在1.02~1.05g/cm3,其收縮率為0.3~0.8%。ABS 吸濕性很強，成型前需要充分干燥，要求含水量小于0.3%。流動性一般，溢料間隙約在0.04mm。ABS有極好的抗沖擊強度，且在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)定性和電氣性能。水、無機鹽、堿、酸類對ABS幾乎無影響，在酮、醛、酯、氯代烴中會溶解或形成乳濁液，不溶于部分醇類及烴類溶劑，但于烴長期接觸會軟化溶脹，ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化學藥品的侵蝕會硬氣放映開裂。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經過調色可陪成任何顏色。其缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70℃左右，熱變形溫度約為93℃左右。耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。 成型特點： ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大；易產生熔接痕，模具設計時應注意盡量減小澆注系統(tǒng)對料流的陰力；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50~60oC，要求塑件光澤和耐熱時，應控制在60~80 oC。用柱塞式注射機成型時， 料溫180~230℃注射機壓力（1000~1400）×105P 共 26 頁 第 3 頁 湖南工學院畢業(yè)設計 計 算 內 容 說 明 2、 塑件體積 V=40×40×9—38×38×8—π×22×4+0.5×15×17=3690.26 材料ABS δ1=0.100% δ2=0.200% ∴δ=0.15% 比 重： 1.03~1.07 拉伸強度： 27.6~55.2 剛 度： 1.38~3.45 擴 展 率： 0.27 m3/s 導熱系數(shù)： 0.293 w/ mk 比 熱 容： C=1.047 J/ kg..k 密 度： ρ=1050 kg/ m2 塑件質量： m=ρv=1050×103×3690.26×10-9=3.875 g 3、模具用鋼 選用45# 熱處理正火 規(guī)格φ25 ［δb］≤600 ［σs］≤355 HRC［HB］ (149~127) E=204000 熱導入率 1949.8 w/m.k 參見《塑 料成型工藝與模具設計》表3-1 P55 共 26 頁 第 4 頁 湖南工學院畢業(yè)設計 計 算 內 容 說 明 4、 塑料冷卻時間 水冷：40℃ φ=9.28 5、 型腔確定 塑料為熱塑性，為了使模具簡單，采用推板+頂針+推出，為提高效率采用一模四腔非平衡式布排 6、注射機確定，假設工廠具有此設備，根據(jù)所需注射量采用 XS—ZS—22型柱塞式注射機 參數(shù)如下： 額定注射量： 200 cm3 柱塞 直徑： 20×2 mm 注射 壓力： 117MPa 注射 行程： 130 mm 注射 時間： 0.5s 合 模 力： 250KN 鎖 模 力： 250KN 最大成型面積： 90 cm2 最大開模行程： 160 mm 模具最大厚度： 150 mm 注射機型 號參見《塑 料成型工藝與模具設計》表4-1 P100 共 26 頁 第 5 頁 湖南工學院畢業(yè)設計 計 算 內 容 說 明 模具最小厚度： 60 mm 動定模固定板尺寸： 250×250 mm 拉料 空間： 235 合模 方式： 液壓 7、模具厚度確定 Hmin＜H＜Hmax 繪制圖 校核 H=155 符合 8、開模距確定 Smax≥S=H1+H2+5~10=35+9=50 mm 共 26 頁 第 6 頁 湖南工學院畢業(yè)設計 計 算 內 容 說 明 二 模具設計 1、主流道設計 澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。 澆注系統(tǒng)的設計應保證塑件熔體的流動平穩(wěn)、流程應盡量短、防止型芯變形、整修應方便、防止制品變形和翹曲、應與塑件材料品種相適用、冷料穴設計合理、盡量減少塑料的消耗。 根據(jù)塑件的形狀采用推桿推出。由于采用復式點澆口，雙分型面，分流道采用半圓形截面，分流道開設在中間板上，在定模固定板上采用澆口套, 不設置冷料穴和拉料桿。 圖 共 26 頁 第 7 頁 湖南工學院畢業(yè)設計 計 算 內 容 說 明 W=（117.9×404/32.2×0.4×106×0.2）1/3=4.814 mm 型腔冷卻計算： A=GΔi/［3600φ（1000v）0.8/d0.2（TW—TG）（m2）］ 水管直徑為φ10 長： 180 mm 查表 φ值： 4 熱 焰： 300000 J/kg 模具溫度： 60℃ 冷卻水溫取天然水： 20℃ 流速為： 5×10-5 m/s 冷卻水總熱面積： A=0.75㎡ 所需 水管長度： L=GΔi/3600πφ（1000vd）0.8（TW×TQ）m 2、定模設計 a 確定型腔數(shù) 考慮效率初步采用一模四腔 確定鎖模力，成型面積校核 塑件整件表面積： 4×S=4×40×40 mm2 x面積： S`=S+S流=4×100+5768 =6168 mm2 共 26 頁 第 8 頁 湖南工學院畢業(yè)設計 計 算 內 容 說 明 取6200 mm2 小于90 cm2 又注射量校核 單個塑件體積： V=2610.07 cm3 V1=4×2610.07=10440.14 V= V1rV流=4×100×2+10440.14+π×4×35 =11810.1＜20 cm3 故可取 b、確定定模厚度 條件： 1、 制件壁厚在滿足結構和成型工藝條件下要求均勻一致 2、 結構，強度適當 3、 脫模強度 4、 承受沖擊力均勻分布 5、 防止金屬嵌件裂紋 6、 孔嵌件出現(xiàn)焊接處能得到加強 7、 防止薄壁處的熔接痕 8、 防止壁厚處縮孔 9、 防止刃口狀部位以及薄壁處的充填不足 共 26 頁 第 9 頁 湖南工學院畢業(yè)設計 計 算 內 容 說 明 c、強度計算 W=（DL4/32EZ8）1/3 B—板厚 L—內寬 P—壓力 D—腔深 E—模量 Z—變形 W—側壁厚度 動模板采用： 180×180 mm 符合溫度校核水管長： 0.18 m 共 26 頁 第 10 頁 湖南工學院畢業(yè)設計 計 算 內 容 說 明 20 180 15 56 180 20 70 6 x ? 10 4 x ? 12 3、支撐板設計 1、 板厚校核： W= （5PBD4/32E7Z）1/3 B= 38㎜ P= 117Mp B= 45＃（204000） T= 180㎜ D= 120 Z= 0.1㎜ 共 26 頁 第 11頁 湖南工學院畢業(yè)設計 計 算 內 容 說 明 得： W= 15.447㎜ 取 20㎜ （見上頁標意圖） 4、 排溢系統(tǒng)設計 1）、利用配合間隙排氣，其間隙均為： 0.03~0.05㎜ 2）、分流道端部開設冷料穴來容納前鋒冷料以保證塑料件質量 3）、由于強行脫模，本模具不開設拉料桿 5、推出機構設計 為了擴大同壓面積，采用推板推出 推板上開有導柱孔，銷孔，型芯裝配孔和排氣系統(tǒng)機構 1、 推板開在動模側 2、 采用平板使其受力均勻 3、 設計四根推桿將推板推出，推桿分布均勻，使其受力均勻 4、 合模由推板復位，正確復位 脫模力計算 ΣFx=0 共 26 頁 第 12 頁 湖南工學院畢業(yè)設計 計 算 內 容 說 明 Ft+FbSinα=FCosα Fb——塑件對型芯的包緊力； F——脫模時型芯所受的摩擦力 Ft——脫模力； Α——型芯的脫模斜度。 又 F=Fbμ 于是 Ft=Ap（μCosα—Sinα） 而包緊力為包容型芯的面積與單位面積上包緊力之積，即： Fb=Ap 由此 可得： Ft=Ap(μcosα-sinα) 式中：μ——為塑料對鋼的摩擦系數(shù)，約為0.1~0.3； A——為塑件包容型芯的總面積； P——為塑件對型芯的單位面積上的包緊力，在一般情況下，模外冷卻的塑件p取2.4~3.9×107Pa;模內冷卻的塑件p約取0.8~1.2×107Pa。 所以:經計算，A=0.75㎡ ,μ取0.2,p取2.5×107Pa,取α=45′。 Ft=7500×10-6×2.5×107(0.2×cos45′-sin45′) =605.176×107Pa 共 26 頁 第 13 頁 湖南工學院畢業(yè)設計 計 算 內 容 說 明 (推板) 共26 頁 第 14頁 湖南工學院畢業(yè)設計 計 算 內 容 說 明 6、 合模導向機構設計 導柱導向機構是保證動定?；蛏舷履：夏r，正確定位和導向的零件。 一、 導柱導向機構的作用： 1、 定位件用：模具閉合后，保證動定?；蛏舷履Ｎ恢谜_，保證型腔的形狀和尺寸精確，在模具的裝配過程中也起定位作用，便于裝配和調整。 2、 導向作用：合模時，首先是導向零件接觸，引導動定?；蛏舷履蚀_閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。 3、 承受一定的側向壓力。 導柱導套的選擇： 一般在注射模中，動、定模之間的導柱既可設置在動模一側，也可設置在定模一側，視具體情況而定，通常設置在型芯凸出分型面最長的那一側。而雙分型的注射模，為了中間板在工作過程中的支承和導向，所以在定模一側一定要設置導柱。 導柱、導套盡量采用標準結構 定位采用定位銷φ10 導柱：采用φ10 φ12 如下圖示： 共 26 頁 第 15頁 湖南工學院畢業(yè)設計 計 算 內 容 說 明 7、內型腔設計計算 1、產生偏差的原因： ①．塑料的成型收縮　　　成型收縮引起制品產生尺寸偏差的原因有：預定收縮率（設計算成型零部件工作尺寸所用的收縮率）與制品實際收縮率之間的誤差；成型過程中，收縮率可能在其最大值和最小值之間發(fā)生的波動。 σs=(Smax-Smin)×制品尺寸 σs——成型收縮率波動引起的制品的尺寸偏差。 Smax、Smin —分別是制品的最大收縮率和最小收縮率。 　　　　　　　　　 ②．成型零部件的制造偏差　　工作尺寸的制造偏差包括加工偏差和裝配偏差。 ③．成型零部件的磨損 共 26 頁 第 16 頁 湖南工學院畢業(yè)設計 計 算 內 容 說 明 取X=0.5 δz=Δ/3 ABS收縮率 δ1=0.20% δ2=0.10% ∴δ=0.150% Lm+δz=[（1+ˉ s）（s-xΔ）ˉ ] 0+δz LM1=[（1+0.15%）×38—0.5Δ] 0+δz =36.2460+0.17 LM0-δz=[（1+0.15%）×40+0.5×Δ] 0-δz HM0+δz=[（1+0.15%）×8 – 0.5×Δ] 0+δz =8.400+0.17 HM0-δz =[（1+0.15%）×9+0.5×Δ] 0-δz =9.41750-0.17 Cm±δz/2 =（1+0.15%）×24±δz/2 =24.13±0.085 Cm±δz/2 =（1+0.15%）×15±δz/2 =14.245±0.085 收縮率見《塑料成型工藝與 模具設計》 附錄B 計算參考 《塑料成型工藝與 模具設計》 第五章第三節(jié) P151 共 26 頁 第 17 頁 湖南工學院畢業(yè)設計 計 算 內 容 說 明 （動模） 共 26 頁 第 18 頁 湖南工學院畢業(yè)設計 計 算 內 容 說 明 ABS屬中粘度塑料 δ≤0.05 塑料尺寸 40屬于10~50中 δ=40/[3（1+Δi）] 取中等 δ=0.2613（1+0.26） =0.069 取 0.07 共 26 頁 第 19頁 湖南工學院畢業(yè)設計 計 算 內 容 說 明 2、成型零件的強度、剛度計算 注射模在其工作過程需要承受多種外力，如注射壓力、保壓力、合模力和脫模力等。如果外力過大，注射模及其成型零部件將會產生塑性變形或斷裂破壞，或產生較大的彈性彎曲變形，引起成型零部件在它們的對接面或貼合面處出現(xiàn)較大的間隙，由此而發(fā)生溢料及飛邊現(xiàn)象，從而導致整個模具失效或無法達到技術質量要求。因此，在模具設計時，成型零部件的強度和剛度計算和校核是必不可少的。 一般來說，凹模型腔的側壁厚度和底部的厚度可以利用強度計算決定，但凸模和型芯通常都是由制品內形或制品上的孔型決定，設計時只能對它們進行強度校核。 因在設計時采用的是鑲嵌式圓形型腔。因此，計算參考公式如下： 側壁： 按強度計算： 按剛度計算： 計算參考 《塑料成型工藝與 模具設計》 第五章第三節(jié) P153 共26 頁 第 20 頁 湖南工學院畢業(yè)設計 計 算 內 容 說 明 按剛度計算： 凸模、型芯計算公式： 按強度計算： 按剛度計算： 由公式分別計算出相應的值為： 按強度計算得：tc=19.43mm th=34.23mm r=32.68mm 按剛度計算得：tc=4.53mm th=21.45mm r=19.32mm 參數(shù)符號的意義和單位： Pm 模腔壓力（MPa）取值范圍50~70； E 材料的彈性模量（MPa）查得2.06×105； σp 材料的許用應力（MPa）查得176.5； u 材料的泊松比 查表得0.025； 共 26 頁 第 21 頁 湖南工學院畢業(yè)設計 計 算 內 容 說 明 δp 成型零部件的許用變形量（mm）查得0.05； 采用材料為3Gr2W8V，淬火中溫回火，≥ 46HRC。 8、推桿設計 采用4根φ12推桿（如下圖） 擋釘采用 d=φ8 共 26 頁 第 22 頁 湖南工學院畢業(yè)設計 計 算 內 容 說 明 9、溫控系統(tǒng)設計 基本原則：熔體熱量95%由冷卻介質（水）帶走，冷卻時間占成型周期的2/3。 注射模冷卻系統(tǒng)設計原則： 1.冷卻水道應盡量多、截面尺寸應盡量大 型腔表面的溫度與冷卻水道的數(shù)量、截面尺寸及冷卻水的溫度有關。 2．冷卻水道至型腔表面距離應盡量相等 當塑件壁厚均勻時，冷卻水道到型腔表面最好距離相等，但是當塑件不均勻時，厚的地方冷卻水道到型腔表面的距離應近一些，間距也可適當小一些。一般水道孔邊至型腔表面的距離應大于10mm，常用12~15mm. 3．澆口處加強冷卻 塑料熔體充填型腔時，澆口附近溫度最高，距澆口越遠溫度就越低，因此澆口附近應加強冷卻，通常將冷卻水道的入口處設置在澆口附近，使?jié)部诟浇哪＞咴谳^低溫度下冷卻，而遠離澆口部分的模具在經過一定程度熱交換后的溫水作用下冷卻。 4．冷卻水道出、入口溫差應盡量小 如果冷卻水道較長，則冷卻水出、入口的溫差就比較大，易使模溫不均勻，所以在設計時應引起注意。 冷卻水道的總長度的計算可公式： Lw=Aw/π 參考《塑料成型工藝與 模具設計》 第五章第七節(jié) P226 共26 頁 第 23頁 湖南工學院畢業(yè)設計 計 算 內 容 說 明 Lw 冷卻水道總長度 Aw 熱傳導面積 Dw 冷卻水道直徑 根據(jù)模具結構要求，冷卻水道長度 5．冷卻水道應沿著塑料收縮的方向設置 聚乙烯的收縮率大，水道應盡量沿著收縮方向設置。 冷卻水道的設計必須盡量避免接近塑件的熔接部位，以免產生熔接痕，降低塑件強度；冷卻水道要易于加工清理一般水道孔徑為10mm左右，不小于8mm。根據(jù)此套模具結構，采用孔徑為8mm的冷卻水道。 冷卻系統(tǒng)的結構設計： 中等深度的塑件，采用點澆口進料的中等深度的殼形塑件，在凹模底部附近采用與型腔表面等距離鉆孔的形式。 共 26 頁 第 24 頁 湖南工學院畢業(yè)設計 計 算 內 容 說 明 10、設計小結 通過這次系統(tǒng)的注射模的設計，我更進一步的了解了注射模的結構及各工作零部件的設計原則和設計要點，了解了注射模具設計的一般程序。 進行塑料產品的模具設計首先要對成型制品進行分析，再考慮澆注系統(tǒng)、型腔的分布、導向推出機構等后續(xù)工作。通過制品的零件圖就可以了解制品的設計要求。對形態(tài)復雜和精度要求較高的制品，有必要了解制品的使用目的、外觀及裝配要求，以便從塑料品種的流動性、收縮率，透明性和制品的機械強度、尺寸公差、表面粗糙度、嵌件形式等各方面考慮注射成型工藝的可行性和經濟性。模具的結構設計要求經濟合理，認真掌握各種注射模具的設計的普遍的規(guī)律，可以縮短模具設計周期，提高模具設計的水平。 共 26 頁 第 25頁 湖南工學院畢業(yè)設計 計 算 內 容 說 明 11、參考資料： [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，1995 [2]黃毅宏、李明輝主編模具制造工藝.北京：機械工業(yè)出版社，1999.6 [3]《塑料模設計手冊》編寫組編著.塑料模設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2002.7 [4] 李紹林，馬長福主編.實用模具技術手冊.上海：上海科學技術文獻出版社，2000.6 [5] 王樹勛主編.注塑模具設計與制造實用技術.廣州：華南理工大學出版社，1996.1 [6] 李紹林主編.塑料·橡膠成型模具設計手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，2000.9 共 26 頁 第 26頁