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江蘇財經職業(yè)技術學院 綜合畢業(yè)實踐說明書 論文 標 題 海爾冰箱蛋盒塑料模設計 系 別 機械與電子工程系 專 業(yè) 09 模具 2 班 學 號 0911103207 姓 名 高 潔 指導老師 何玉林 2012 年 6 月 20 日 I 摘 要 隨著現代工業(yè)發(fā)展的需要 塑料制品在工業(yè) 農業(yè)和日常生活等各個領域的應用 越來越廣泛 質量要求也越來越高 在塑料制品的生產中 高質量的模具設計 先進 的模具制造設備 合理的加工工藝 優(yōu)質的模具材料和現代化的成型設備等都是成形 優(yōu)質塑件的重要條件 在日常生活中可以見到各種各樣的塑料制品 他豐富了我們的 生活也方便了人們 例如水杯 瓶子等等 我們甚至說已經離不開塑料制品了 塑料 的普及帶動了塑料模具的發(fā)展 隨著工業(yè)的繼續(xù)發(fā)展 塑料制品一定會在工業(yè) 農業(yè) 日常甚或中發(fā)揮越來越重要的作用 本課題的設計任務是一個海爾冰箱蛋盒塑料模 這類塑件隨處可見用于生活中所 以比較熟悉 我將對其進行模具開發(fā) 包括對這個任務制作的一系列詳細過程 涉及 塑件的工藝分析 塑件的體積和重量 塑件工藝參數的確定 注塑模具的設計 成型 零件的結構設計等 并運用 CAD UG 等制作模具的裝配圖以及各個零件圖 關鍵詞 注塑模具設計 結構設計 一模四穴 平衡式 點澆口 II 目 錄 摘 要 I 目 錄 II 前 言 V 1 緒 論 1 1 1 模具在加工工業(yè)中的地位 1 1 2 塑料成型技術的發(fā)展趨勢 1 1 3 設計在學習模具制造中的作用 2 2 塑件的工藝分析 3 2 1 塑件成型工藝分析 3 2 2 原料的成型特性與工藝參數 3 2 3 塑件的結構分析 4 2 4 塑件尺寸精度的分析 4 2 5 表面質量的分析 5 3 注塑設備的選擇 6 3 1 估算塑件體積 6 3 2 選擇注射機 6 4 型腔數的確定 8 4 1 分型面的選擇 8 4 2 型腔數的確定 8 4 3 確定型腔的排列方式 8 5 標準模架的選擇 10 6 澆注系統(tǒng)的設計 11 6 1 主流道的設計 11 6 1 1 主流道的尺寸 11 6 1 2 主流道襯套的形式 12 6 2 分流道的設計 13 III 6 2 1 分流道的形狀及尺寸 13 6 2 2 分流道的長度 14 6 2 3 分流道的表面粗糙度 14 6 2 4 分流道在分型面上的布置形式 14 6 3 澆口的設計 14 6 3 1 澆口類型的選擇 15 6 3 2 澆口位置的選擇 15 6 3 3 澆口的尺寸的確定 16 6 4 冷料穴設計 16 6 4 1 主流道冷料穴 16 6 4 2 分流道的冷料穴 17 7 排溢系統(tǒng)的設計 18 8 成型零件的設計 19 8 1 成型零件的結構設計 19 8 1 1 凹模 19 8 1 2 凸模和型芯 19 8 2 成型零件的工作尺寸 19 8 2 1 平均收縮率 19 8 2 2 型腔尺寸計算 19 8 2 3 型芯尺寸計算 20 8 2 4 型芯之間的中心距 21 8 2 5 模具型腔側壁和底板厚度的計算 21 9 合模導向機構設計 21 9 1 導柱的設計 21 9 2 導套的設計 22 10 推出機構設計 23 11 各項參數校核 23 11 1 型腔數量的確定和校核 23 11 2 注射量校核 23 IV 11 3 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力校核 24 11 4 模具與注射機安裝模具部分相關尺寸的校核 24 11 5 開模行程的校核 25 12 模具總裝圖 26 結束語 27 致謝 28 參考文獻 29 V 前 言 塑料成型工藝與模具設計 的學習即將結束 課程設計是其中最后一個環(huán)節(jié) 是 對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗 隨著我國經濟的迅速發(fā)展 采 用模具的生產技術得到愈來愈廣泛的應用 在完成本課程的學習之后 我熟練地掌握了模具設計 注塑原理等專業(yè)方面的知 識 對塑料成型工藝有了一個系統(tǒng) 全面的理解 達到了學習的目的 經過上學期在 幾家單位的生產實習與及本學期針對理論知識的系統(tǒng)學習 我對于注塑模具的設計步 驟有了一個全新的認識 豐富了各種模具的結構和動作過程方面的知識 而對于模具 的制造工藝更是實現了零的突破 在指導老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下 同時 在現場查閱了很多相關資料并親手拆裝了一些典型的模具實體 明確了模具的一般工 作原理 制造 加工工藝 并在圖書館借閱了許多相關手冊和書籍 設計中 將充分 利用和查閱各種資料 并與同學進行充分討論 盡最大努力搞好本次畢業(yè)設計 在設計的過程中 將有一定的困難 但有指導老師的悉心指導和自己的努力 相 信會完滿的完成畢業(yè)設計任務 由于學生水平有限 而且缺乏經驗 設計中不妥之處 在所難免 肯請各位老師指正 1 1 緒 論 1 1 模具在加工工業(yè)中的地位 模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具 在各種材料加 工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具 例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具 金屬壓 力加工使用的鍛壓模具 冷壓模具等各種模具 對模具的全面要求是 能生產出在尺寸精度 外觀 物理性能等各方面都滿足使 用要求的公有制制品 以模具使用的角度 要求高效率 自動化操作簡便 從模具制 造的角度 要求結構合理 制造容易 成本低廉 模具影響著制品的質量 首先 模具型腔的形狀 尺寸 表面光潔度 分型面 進澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性 能 機械性能 電性能 內應力大小 各向同性性 外觀質量 表面光潔度 氣泡 凹痕 燒焦 銀紋等都有十分重要的影響 其次 在加工過程中 模具結構對操作難 以程度影響很大 在大批量生產塑料制品時 應盡量減少開模 合模的過程和取制件 過程中的手工勞動 為此 常采用自動開合模自動頂出機構 在全自動生產時還要保 證制品能自動從模具中脫落 另外模具對制品的成本也有影響 當批量不大時 模具 的費用在制件上的成本所占的比例將會很大 這時應盡可能的采用結構合理而簡單的 模具 以降低成本 現代生產中 合理的加工工藝 高效的設備 先進的模具是必不可少是三項重要 因素 尤其是模具對實現材料加工工藝要求 塑料制件的使用要求和造型設計起著重 要的作用 高效的全自動設備也只有裝上能自動化生產的模具才有可能發(fā)揮其作用 產品的生產和更新都是以模具的制造和更新為前提的 由于制件品種和產量需求很大 對模具也提出了越來越高的要求 因此促進模具的不斷向前發(fā)展 1 2 塑料成型技術的發(fā)展趨勢 近年來 模具增長十分迅速 高效率 自動化 大型 微型 精密 高壽命的模 具在整個模具產量中所占的比重越來越大 從模具設計和制造角度來看 模具的發(fā)展 趨勢可分為以下幾個方面 1 加深理論研究 在模具設計中 對工藝原理的研究越來越深入 模具設計已經有經驗設計階段 逐漸向理論技術設計各方面發(fā)展 使得產品的產量和質量都得到很大的提高 2 2 高效率 自動化 大量采用各種高效率 自動化的模具結構 高速自動化的成型機械配合以先進的 模具 對提高產品質量 提高生產率 降低成本起了很大的作用 3 塑料制件的精密化 微型化和超大型化 由于產品應用的擴大 于是出現了各種大型 精密和高壽命的成型模具 為了滿 足這些要求 研制了各種高強度 高硬度 高耐磨性能且易加工 熱處理變形小 導 熱性優(yōu)異的制模材料 4 新材料 新技術 新工藝的研制 開發(fā)和運用 隨著塑料成型技術的不斷發(fā)展 模具新材料 模具加工新技術和模具新工藝方面 的開發(fā)已成為當前工業(yè)生產和科研的主要任務之一 十多年來 國內外塑料成型行業(yè) 在改進和提高模具設計與制造方面投入了大量資金和研究力量 取得了許多成果 5 模具標準化 為了適應大規(guī)模成批生產塑料成型模具和縮短模具制造周期的需要 模具的標 準化工作十分重要 目前我國模具標準化程度只達到 20 1 3 設計在學習模具制造中的作用 通過對模具專業(yè)的學習 掌握了常用材料在各種成型過程中對模具的工藝要求 各種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 了解模具結構的 特點 根據不同情況選用模具加工新工藝 課程設計能夠對以上各方面的要求加以靈活運用 綜合檢驗學習期間所學的知識 3 2 塑件的工藝分析 2 1 塑件成型工藝分析 塑件名稱 冰箱蛋盒 生產批量 大批量 塑件材料 聚苯乙烯 PS 未注公差取 MT4 級精度 圖 1 海爾冰箱蛋盒零件圖 塑件外形尺寸 160 0 92 95 0 60 22 0 28 7 0 2 內形尺寸 20 0 28 孔尺寸 7 0 20 孔心距尺寸 95 0 60 2 2 原料的成型特性與工藝參數 塑件的材料采用聚苯乙烯 PS 屬熱塑性塑料 該塑料具有如下的成型特性 4 1 無定形料 吸水率低 不易分解 相對分子量越大 機械強度越高 有優(yōu)良的 電性能和一定的化學穩(wěn)定性 耐熱性低 熱變形溫度在70 80 只能在不高的溫度下 使用 2 透明度高 剛度大 玻璃化溫度高 性脆 3 有較高的熱膨脹系數 不宜有嵌件 否則會因兩者的熱膨脹系數相差太大而導 致開裂 塑件壁厚應均勻 4 流 動 性 和 成 型 性 優(yōu) 良 成 品 率 高 但 易 出 現 裂 紋 成 型 塑 件 的 脫 模 斜 度 不 宜 過 小 但 頂 出 要 均 勻 5 宜用高料溫 高模溫 低注射壓力成型并延長注射時間 并防止縮孔及變形 降低內應力 但料溫過高 容易出現銀絲 6 因流動性好 模具設計中大多采用點澆口形式 2 3 塑件的結構分析 1 苯乙烯的一般制件壁厚為 2 25 2 60mm 從圖紙上分析 該制件壁厚均勻 且 符合最小壁厚要求 2 塑件型腔較大 有尺寸不等的孔 如 7 8 20 21 它們均符合最小孔 徑要求 3 因為聚苯乙烯熱穩(wěn)定性好 對壓力敏感 固化溫度和熱變形溫度高 比熱容較 小 對熱流道澆注系統(tǒng)適應性強 所以設計模具時要設計成熱流道澆注系統(tǒng) 結論 綜上所述 該塑件可采用注射成型加工 2 4 塑件尺寸精度的分析 該塑件要求外形美觀 無色透明 外表面沒有斑點及熔接痕 因為塑件原材料為 聚苯乙烯 所以表面采用一般精度等級 4 級 該塑件為透明塑件 要求型腔與型芯的 表面粗糙度相同 粗糙度可取 Ra0 3 m 5 2 5 表面質量的分析 該塑件要求無缺膠 臟污 無拉傷 拉裂 中心圈破裂 無銀絲 允許有小黑點 1 2 個 無氣泡 氣紋 無明顯熔接痕 表面無擦傷 修傷 無手印 指紋 無明顯色 差 6 3 注塑設備的選擇 3 1 估算塑件體積 通過 UG 得到塑件的凈重為 W 135g 查資料得聚苯乙烯的密度為 1 054g cm3 所 以塑件的體積 V W 135g 1 054g c 3 128 08cm3 3 2 選擇注射機 1 根據塑件形狀及尺寸采用一模 4 件的模具結構 根據生產經驗 注塑機的最大注射 量是其允許最大注射量 額定注射量 的 80 考慮外形尺寸及注射時所需的壓力情 況 參考模具設計手冊初選螺桿式注射機 XS ZY 1000 該注塑機的各參數如下表所示 螺桿直徑 mm 85 鎖模力 KN 4500 頂出行程 mm 190 注射容量 cm3 1000 移模行程 mm 700 頂出力 KN 95 注射重量 g 910 拉桿間距 mm 650 550 定位孔徑 mm 150 注射壓力 MPa 118 最大模厚 mm 700 噴嘴移出量 mm 30 注射速率 g s 1 303 最小模厚 mm 300 噴嘴球半徑 mm 18 塑化能力 kg h 1 125 合模方式 液壓 系統(tǒng)壓力 Mpa 13 6 注射方式 螺桿式 電動機功率 KW 64 加熱功率 KW 16 5 外形尺寸 L W H m m m 7 7 1 8 2 4 重量 t 20 2 塑件的注射工藝參數的確定 根據情況 聚苯乙烯的成型工藝參數可作如下選擇 在試模時可根據實際情況作適 當的調整 7 注射溫度 包括料筒溫度和噴嘴溫度 料筒溫度 1區(qū) 選用210 2區(qū) 選用220 3區(qū) 選用190 4區(qū) 選用180 噴嘴溫度 選用55 注射壓力 選用55MP 注射時間 選用4 2s 保壓時間 選用0 5s 保壓 35Mpa 冷卻時間 選用10 3s 總周期 25 5s 8 4 型腔數的確定 4 1 分型面的選擇 分型面的形式由塑料的具體情況而定 但大體上有平面式分型面 階梯式分型面 斜面式分型面 曲面式分型面 綜合式分型面 分型面是分開模具 取出制品的面 注射模具有一個分型面和多個分型面的模具 分型面的形狀有平面 曲面等 分型面設計的是否恰當 直接關系到模具制造 制件 質量的 一般分型面與注射機開模方向相垂直的平面 根據分型面選擇原則 本設計采用如圖所示分型面 A A A 圖 2 分型面 4 2 型腔數的確定 型腔數的確定有多種方法 本題采用注射機的最大注射量來確定它的數目 其公式 如下 12mKnN 式中 注射機允許的最大注射量 cm3 單個制品的體積 cm31 澆注系統(tǒng)所需塑料的總體積 cm3 一般取塑件體積的0 6 2 K 注塑機最大注塑量的利用率 一般取 0 8 計算 n 0 8 1000 0 6 128 08 128 08 5 64 由以上的計算可知 可采用一模四腔的模具結構 4 3 確定型腔的排列方式 本塑件在注射時采用一模4件 即模具需要四個型腔 綜合考慮澆注系統(tǒng) 模具結 構的復雜程度等因素 擬采用下圖所示的型腔排列方式 9 圖3 型腔排列方式 10 5 標準模架的選擇 1 塑件采用點澆口注射成型 一模 4 件 根據其結構形式 采用雙分型 面結構 圖 4 雙分型面注射模 2 為使?jié)沧⑾到y(tǒng)中的塑料在圣餐過程中一直保持熔融狀態(tài) 本設計采用加熱流道設 計 由于是多型腔加熱流道 在這里采用內加熱式 將加熱器安裝在流道中央部位 流道中的塑料熔體阻止加熱器直接向分流板或模具本身散熱 所以能大幅度降低加熱 能量損失并相應提高加熱效率 11 6 澆注系統(tǒng)的設計 6 1 主流道的設計 主流道是塑料熔體進入模具型腔時經過的部分 它將注射機的噴嘴注出的塑料熔 體導入分流道或型腔 其形狀為圓錐形 便于熔體順利地向前流動 開模時主流道凝 料又能順利拉出來 主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動速度和填充時間 由于 主流道要與高溫塑料和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 6 1 1 主流道的尺寸 圖5 主流道 1 半錐角 一般在2 6 內選取 主流道帶錐度是為了在模具打開時使主流道凝 料容易脫離定模 本設計選取錐度為 4 2 主流道徑向尺寸的小端 與噴嘴連接的一端 直徑 d 應大于噴嘴口 孔徑0d 0 5 1 0 當主流道與噴嘴同軸度有偏差時 可以防止主流道凝料不易從定模一側拉 下來 D 0 5 1 0d 3 0 5 3 5 3 凹球面半徑 應比噴嘴球徑 大 1 2 可以 保證注射過程中噴嘴與模具2RR 12 緊密接觸 防止兩球面之間產生間隙而使容體充入這間隙中 妨礙主流道凝料順利從 定模上拉出 2Rm 1 18 1 19mm 4 主流道內壁的表面粗糙度 在 0 8um 以下 主流道的長度 L 一般根據模板a 的厚度而定 為了減少壓力損失和物料損耗 應盡可能減少主流道的長度 一般控制 在 60mm 以內 此處取 L 55mm 5 主流道大端直徑 D d 2Ltg 2 3 5 2 tg 4 2 3 501mm 6 1 2 主流道襯套的形式 將主流道開設在一個專用零件主流道襯套上而不是直接加工在定模板上的方法較 好 因為主流道的表面粗糙度和硬度要求一般都比定模板高 可以選用較好的鋼材 損壞后也容易更換 一般選用T8或T10制作 淬火硬度為50 55HRC 襯套的形式如 下圖 圖6 主流道襯套 13 6 2 分流道的設計 分流道是指主流道與模具型腔澆口之間的一段流道 用于一模多腔和一腔多澆口 用于較大或形狀復雜的塑料件 的情況 將從主流道流來的容體分配至各個型腔或 同一型腔各處 起著對容體的分流和轉向作用 6 2 1 分流道的形狀及尺寸 分流道截面形狀可以是圓形 半圓形 矩形梯形和U 形等 如下圖所視 圓形和 正方形截面流道的比表面積最小 流道表面積與體積之比值稱為比表面積 塑料容體 的溫度下少 阻力亦小 流道的效率最高 但加工較困難 而且正方形截面不易脫模 圓形分流道要求開設在分形面兩側 對稱 分布加工難度大 所以實際生產中常用截 面形狀為梯形 半圓形及U形 圖7 分流道截面形式 本設計選用分流道截面為梯形的截面形式 如下圖 圖 8 梯形截面形式 分流道的尺寸由塑料品種 塑件的大小和流道的長短確定 一般采用下面的經驗公 式可確定其截面尺寸 14 B 4265 0Lm H 2B 3 式中 B 梯形的大底邊寬度 mm m 塑件質量 g L 分流道的長度 mm H 梯形高度 此式計算 B 0 2654 8 3460135 H 5 5 6 2 2 分流道的長度 分流道要盡可能短 且少彎折 便于注射成型過程中最經濟的使用原料和注塑機能 耗 減少壓力損失和熱量損失 6 2 3 分流道的表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻 只有中心部位的塑料熔體的流動 狀態(tài)較為理想 因而分流道的內表面粗糙度 并不要求很低 一般取1 6 左右即可 aRm 這樣表面稍不光滑 有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定 從而與中心部位的熔體之 間產生一定的速度差 以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱 6 2 4 分流道在分型面上的布置形式 在多型腔模具中分流道的布置中有平衡式和非平衡式 平衡式布置是指分流道到 各型腔澆口的長度 斷面形狀 尺寸都相等的布置形式 它要求各對應部分的尺寸相 等 這種布置可實現均衡送料和同時充滿型腔的目的 使成型的塑件力學性能基本一 致 但是這種布置使分流道較長 本設計中采用平衡式 X 形布置 6 3 澆口的設計 澆口亦稱進料口 是連接分流道與型腔之間的一段細短通道 除了直接澆口外 它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分 當塑料熔體通過澆口時 剪切速率增高 同時熔體的內摩擦加劇 使料流的溫度 升高 黏度降低 提高流動性能 有利于充型 但是澆口尺寸過小會使壓力增大 凝 15 料加快 補縮困難 甚至形成噴射現象 影響塑件質量 6 3 1 澆口類型的選擇 點澆口前后兩端存在較大的壓力差 能有效地增大塑料熔體的剪切速率并產生較 大的剪切熱 從而導致熔體的表觀粘度下降 流動性增加 利于填充 因而對于薄壁 塑件等表觀粘度剪切速率變化而敏感改變的塑料成型有利 采用點澆口成型塑件 去除澆口后殘留地痕跡小 易取得澆注系統(tǒng)的平衡 也利 于自動化操作 本設計采用點澆口的結構形式 6 3 2 澆口位置的選擇 澆口的位置選擇 應遵循如下原則 1 避免制件上產生噴射等缺陷 盡量縮短流動距離 2 澆口應開設在塑件截面最厚處 3 有利于塑件熔體流動 4 有利于型腔排氣 5 考慮塑件使用時的載荷狀況 6 減少或避免塑件的熔接痕 7 考慮分子取向對塑件性能的影響 8 考慮澆口位置和數目對塑件成型尺寸的影響 9 防止將型芯或嵌件擠歪變形 下圖為本設計塑所選的澆口位置 圖 9 澆口位置 16 6 3 3 澆口的尺寸的確定 點澆口的截面為圓形 直徑d一般在0 8 2 0mm范圍內選取 常用直徑是 0 8 1 5mm 點澆口直徑也可用下面的經驗公式計算 42 0 1 Ad 式中d 點澆口直徑mm 塑件在澆口處的壁厚 A 型腔表面積 計算得 d 2 0mm 6 4 冷料穴設計 冷料穴位于主流道正對面的動模板上 或處于分流道末端 其作用是捕集料流前 鋒的 冷料 防止 冷料 進入型腔而影響塑件質量 開模時又能將主流道的凝料拉出 冷料穴的直徑應大于主流道大端直徑 長度約為主流道大端直徑 6 4 1 主流道冷料穴 17 圖 10 常用冷料穴與拉料桿形式 1 主流道 2 冷料穴 3 拉料桿 4 推桿 5 脫模板 6 推塊 a Z 形推料桿的冷料穴 b 倒錐孔冷料穴 c 圓環(huán)槽冷料穴 d 圓頭形冷料穴 e 菌 頭形冷料穴 f 圓錐頭形冷料穴 圖 a c 是底部帶推桿的冷料穴 d f 是底部帶拉料桿的冷料穴 本設計采用圖 b 倒錐孔冷料穴 6 4 2 分流道的冷料穴 本設計的分流道的冷料穴是在端部加長了 3mm 約 1 5 而作為分流道的冷料nd 穴 18 7 排溢系統(tǒng)的設計 塑料熔體在填充模具的型腔過程中同時要排出型腔及流道原有的空氣 除此之外 塑料熔體會產生微量的分解氣體 這些氣體必須及時排出 否則 被壓縮的氣體會產 生高溫 會引起塑件局部炭化燒焦 或使塑件產生氣泡 或使塑件熔接不良而引起強 度下降 甚至充填不滿等 一般有以下幾種排氣方式 1 排氣槽排氣 對于大中型塑件的模具 通常在分型面上的凹模一邊開設排氣槽 排氣槽的位置 以處于熔體流動末端好 聚苯乙烯分型面上的排氣槽深度 h 0 02mm 2 分型面排氣 對于小型模具可利用分型面間隙排氣 但分型面必須位于熔體流動末端 3 利用型心 頂桿 鑲拼件等的間隙排氣 19 8 成型零件的設計 直接與塑料接觸構成塑件形狀的零件稱為成型零件 其中構成塑料外形的成型零 件稱為凹模 構成塑件內部形狀的成型零件稱為凸模 或型芯 由于凹 凸模件直接 與高溫 高壓的塑料接觸 并且在脫模時反復與塑料摩擦 因此 要求凹 凸模件具 有足夠的強度 剛度 硬度 耐磨性 耐腐蝕性以及足夠低的表面粗糙度 8 1 成型零件的結構設計 8 1 1 凹模 因為組合式凹模簡化了復雜凹模的加工工藝 減少了熱處理變形 拼合處有間隙 利于排氣 便于模具檢修 節(jié)省貴重模具鋼等優(yōu)點 所以本設計采用組合式凹模 同 時為了保證組合式型腔尺寸精度和裝配的牢固 減少塑件上的鑲拼痕跡 對于鑲塊的 尺寸 形狀位置公差要求較高 組合結構必須牢靠 鑲塊的機械加工性能要好 8 1 2 凸模和型芯 凸模和型芯都是成型塑件內表面的零件 凸模一般是指成型塑件中較大的 主要 內形零件 型芯一般是指成型塑件上較小控槽的零件 為此 本設計采取最常用的設 計方法 即通孔凸肩式 該種設計中 凸模用的臺肩和模板連接 再用墊板螺釘緊固 連接牢固可靠 小型芯結構 小型芯是用于成型塑件上的小孔和槽 小型芯單獨制造 再鑲嵌到 模板中 本設計中 因蛋盒塑件上有孔就需要這樣的小型芯 8 2 成型零件的工作尺寸 8 2 1 平均收縮率 S Smax Smin 2 0 7 8 2 2 型腔尺寸計算 1 根 據 公 式 凹 模 的 內 形 尺 寸 D ds dsQcp 3 4 s s 3 5 式 中 D 腔 型 腔 內 形 尺 寸 mm ds 為 塑 件 外 徑 基 本 尺 寸 mm 即 塑 件 的 實 際 外 形 尺 寸 s 為 塑 件 公 差 成 型 零 件 精 度 等 級 取 4 級 Qcp 為 塑 料 平 均 收 縮 率 此 處 取 0 7 所 以 型 腔 尺 寸 如 下 20 L1 160 160 0 007 3 4 0 14 0 14 3 161 1 0 04 0mm H2 95 95 0 007 3 4 0 14 0 14 3 95 6 0 04 0mm 2 型腔的深度尺寸 型 腔 深 度 的 尺 寸 計 算 H Hs HsQcp 2 3 s s 3 式 中 h 腔 凸 模 型 芯 高 度 尺 寸 mm Hs 為 塑 件 內 形 深 度 基 本 尺 寸 mm 即 塑 件 的 實 際 內 形 深 度 尺 寸 s Qcp x m 含 義 如 1 式 中 H1 22 22 0 007 2 3 0 14 0 14 3 22 1 0 04 0 003mm 8 2 3 型芯尺寸計算 1 型芯徑向尺寸的計算 根據公式 d 凸 Ds DsQcp s s 3 式 中 d 凸 凸 模 型 芯 外 形 尺 寸 mm Ds 為 塑 件 內 形 基 本 尺 寸 mm 即 塑 件 的 實 際 內 形 尺 寸 s Qcp x m 含 義 如 1 式 中 由 于 該 塑 料 的 收 縮 率 不 大 為 0 7 故 只 需 在 型 腔 尺 寸 比 較 大 的 考 慮 其 收 縮 率 在 尺 寸 小 的 地 方 不 用 考 慮 由 收 縮 率 引 起 的 尺 寸 偏 差 所 以 型 芯 的 尺 寸 如 下 大 孔 r1 21 21 0 007 3 4 0 14 0 64 3 21 2 0 005 0 218mm 小 孔 r2 8 8 0 007 3 4 0 14 0 64 3 8 1 0 005 0 218mm 型 芯 L1 157 157 0 007 3 4 0 14 0 14 3 157 1 0 04 0mm H2 92 92 0 007 3 4 0 14 0 14 3 92 3 0 04 0mm 2 型 芯 的 深 度 尺 寸 計 算 H 芯 Hs HsQcp 2 3 s s 3 式 中 h 腔 凸 模 型 芯 高 度 尺 寸 mm Hs 為 塑 件 內 形 深 度 基 本 尺 寸 mm 即 塑 件 的 實 際 內 形 深 度 尺 寸 s Qcp x m 含 義 如 1 式 中 H 芯 118 118 0 007 2 3 0 14 0 56 3 117 38 0 003 0 190mm 21 8 2 4 型芯之間的中心距 通孔中心距尺寸的計算 L1 950 950 0 007 3 4 0 14 0 14 3 950 2 0 04 0mm 8 2 5 模具型腔側壁和底板厚度的計算 塑料模具型腔在成型過程中收到熔體的高壓作用 應具有足夠的強度和剛度 型 腔側壁和底板厚度過小 可能因強度不夠而產生塑性變形甚至破壞 也可能因剛度不 足而產生撓曲變形 導致溢料和出現飛邊 降低塑件尺寸精度并影響順利脫模 模具 型腔壁厚的計算 應以最大壓力為準 根據型腔壁厚的剛度公式得到型腔最小壁厚 7mm 43 CpahE 根據地板厚度的剛度公式得到底板最小厚度 7mm 43 bH 9 合模導向機構設計 9 1 導柱的設計 導柱可以安裝在動模一側 也可以安裝在定模一側 但更多的是安裝在動模一側 因為作為成型零件的主型芯一般都安裝在動模一側 導柱和主型芯安裝在同一側 在 合模時起到保護作用 1 導柱的布置方式 導柱應均勻分布在模具分型面的四周 導柱中心至模具外緣應有足夠的距離 常 取導柱中心到模具邊緣距離為導柱直徑的 1 1 5 倍 以保證模具強度 2 導柱的尺寸長度 導柱的長度應比型芯端面的高度高出 8 12 以免出現導柱未導正方向而型腔m 進入凹模時與凹模相碰撞而損壞 3 導柱材料的選用 導柱應具有足夠的耐用磨度和強度 常采用 鋼經滲碳淬火處理或 鋼經20T810 淬火處理 硬度為 導柱和導套配合部分表面粗糙度為 50 HRCRa 4m 固定部分的表面粗糙度為 a 8m 4 導柱的形狀 22 為了使導柱能順利進入導套 導柱端部應作成錐臺形或半球形 導柱的基本結構 形式有兩種 一種是除了安裝部分的凸肩外其余部分直徑相同 稱為帶頭導柱 另一 種是除安裝部分的凸肩外安裝用的配合部分直徑比外伸工作部分直徑大 稱為帶肩導 柱 5 配合精度 導柱固定端與模板之間一般采用 H7 m6 或 H7 k6 過渡配合 導柱的導向部分通常 采用 H7 f7 或 H8 f7 的間隙配合 9 2 導套的設計 導向孔可帶導套 也可以不帶導套 帶導套的導向孔用于生產批量大或導向精度 高的模具 無論是帶導套還是不帶導套的導向孔 都不應設計為盲孔 盲孔會增加模 具閉合時的阻力 并使模具不能緊密閉合 帶導套的模具應采用階帶肩導柱 1 導套的形狀 導套的結構形式也有兩種 一種是帶有軸向定位臺階 稱為帶頭導套 另一種是 不帶軸向定位臺階 稱為直導套 本設計采用的是帶頭導套 2 導套的尺寸 導套的壁厚一般為 由內孔大小來決定 導套孔工作部分的長度取決于3 10m 含導套的模板厚度 一般是孔徑的 倍 導套的前端應倒角 倒角半徑為 5 1 2m 3 導套的安裝方法 帶頭導套安裝需要墊板 裝入模板后加蓋墊板即可 直導套用于模板后面不帶墊 板的結構 為防止在使用時被拔出 可采用如下幾種方法固定 a 導套外圓柱加工出凹槽 用螺釘固定 b 導套外圓柱面局部磨出一小平面 用螺釘固定 c 導套側向開一小孔 用螺釘固定 d 采用鉚接的方法 23 10 推出機構設計 在注射成型的每一循環(huán)中 都必須使塑件從模具型腔中或型心上脫出 模具中這 種推出塑件的機構稱為脫模機構 本設計采用如圖所示方式脫模 1 主 流 道 推 桿 2定模 板 3二 次 分 流 道 4定 模 座 板 5分 流道 斜 孔 6分 流 道 7主 流 道 8彈 簧 9限 位 螺 釘 圖 11 脫模方式 11 各項參數校核 11 1 型腔數量的確定和校核 按注塑機的最大注射量確定型腔數量 n KmN m2 m1 其中 m1 135g m2 100g k 取 0 8 經查資料 注塑機最大注射量 mN 910g 則 KmN m2 m1 4 6 該模具中 n 4 4 6 故模具型腔數量與所選注塑機相匹配 滿足要求 11 2 注射量校核 根據生產經驗 注射機的最大注射量是其允許最大注射量的 80 由此有 nm1 m2 80 m 其中 n 4 m1 135g m2 105g m 910g 則上式為 4 135 105 645g 0 8 910 728g 故模具型腔能充滿 滿足要求 24 11 3 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力校核 如果塑件在模具分型面上的投影面積超過了注塑機允許使用的最大成型面積 則 成型過程中將會出現漲模溢料現象 因此 設計注塑模式必須滿足以下面關系 nA1 A2 A 其中 n 4 A1 為單個塑件在模具分型面上的投影面積 經計算得 A1 15200mm 2 A2 為澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積 經計算得 A2 58 1mm 查資料得2 A 690 x790 545100mm 則上式成立 2 4 15200 58 1 60858 1mm A 545100mm22 故成型過程中不會出現漲模溢料現象 滿足要求 為可靠地鎖模 不使成型過程中出現溢料現象 應使塑料熔體對型腔的成型壓力 與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注塑機額定鎖模力 型腔壓 力 Pc 可按下式粗略計算 Pc kP Mpa 式 中 Pc 為 型 腔 壓 力 Mpa P 為 注 射 壓 力 Mpa K 為 壓 力 損 耗 系 數 通 常 在 0 25 0 5 范 圍 內 選 取 所 以 Pc KP 0 3 118 35 4Mpa 型 腔 壓 力 決 定 后 可 按 下 式 校 核 注 塑 機 的 額 定 鎖 模 力 T KpcA 式 中 T 為 注 塑 機 的 額 定 鎖 模 力 4500KN A 為 塑 件 和 流 道 系 統(tǒng) 在 分 形 面 上 的 投 影 面 積 60858 1mm2 K 為 安 全 系 數 通 常 取 1 1 1 2 KpcA 1 1 35 4 60858 1 13988 7N 267KN 所 以 T 4500 KpcA 成 立 即 該 注 塑 機 的 鎖 模 力 符 合 要 求 11 4 模具與注射機安裝模具部分相關尺寸的校核 該模具的外形尺寸為 450mm 200mm XS ZY 1000 型注塑機模板最大安裝 尺寸為 690mm 790mm 故能滿足模具安裝要求 25 XS ZY 1000 型注塑機所允許模具的最小厚度為 Hmin 300mm 最大厚度為 Hmax 700mm 模具厚度 H 必須滿足 Hmin H204 即 該 注 塑 機 的 開 模 行 程 符 合 要 求 由以上對各參數的效核可知該注塑機 XS ZY 1000 型 符合要求 26 12 模具總裝圖 高 潔姓 名班 級 學 號專 業(yè)09模 具 2 模 具 設 計 與 制 造1307江 蘇 財 經 職 業(yè) 技 術 學 院材 料比 例 圖 號成 績 圖 12 總裝圖 27 結束語 通過對塑料蛋盒塑料成型模具的設計 對常用塑料在成型過程中對模具的工藝要 求有了更深一層的理解 掌握了塑料成型模具的結構特點及設計計算方法 通過老師 介紹方法 對獨立設計模具具有了一次新的鍛煉 在設計過程充分利用了各種可以利用的方式 同時在反復的思考中不斷深化對各 種理論知識的理解 在設計的后一階段充分利用 CAD 軟件就是一例 以計算機為手 段 專用模具分析設計軟件為工具設計模具 模具 CAD 技術是模具傳統(tǒng)設計方式的革命 大大提高了設計效率 尤其是系列化 或類似注射模具設計效率更為提高 總之 通過畢業(yè)設計的又一次鍛煉完全清楚 充分利用 CAD 技術進行設計 在模 具符合使要求的前提下盡量降低成本 同時在實際中不斷的積累經驗 以設計出價廉 物美的模具 28 致謝 經過這幾個月的畢業(yè)設計忙碌之后 設計最終完成 心理有一種說不出的輕松 設計過程中遇到許多的問題 在眾多師友的幫助下予以解決 首先要感謝老師對我的 指導和督促 老師給我指出了正確的設計方向 使我加深了對知識的理解 同時也避 免了在設計過程中少走彎路 老師的督促使我一直把畢業(yè)設計放在心理 保證按質按 量的完成 要感謝等同學的支持與幫助 在繁忙的日子中給了我勇氣 使身處工作崗 位的我能夠平心將畢業(yè)設計循序漸進地進行 還要感謝那些把借閱證讓我借書的同學 使得我方便地查閱資料 按時完成畢業(yè)設計 誠心地感謝我的同學 朋友一直來對我 學習的支持和奉獻 我所有的學習成果都源于他們的理解與支持 所有的成績和榮譽 也應屬于他們擁有 大學生活至此劃上了圓滿的句號 在江蘇財經職業(yè)技術學院這塊土地上有眾多莘 莘學子辛勤的耕耘 在這塊土地上我健康快樂的成長 不曾忘可親的老師 同學 朋 友 這片土地 29 參考文獻 1 屈華昌 塑料成型工藝與模具設計 機械工業(yè)出版社 1996 2 彭建聲 簡明模具工實用技術手冊 機械工業(yè)出版社 1993 3 塑料模設計手冊 編寫組 塑料模設計手冊 機械工業(yè)出版社 1994 4 黃毅宏 模具制造工藝 機械工業(yè)出版社 1999 5 模具制造手冊編寫組 模具制造手冊 機械工業(yè)出版社 1996 6 徐灝 機械設計手冊 機械工業(yè)出版社 1991 7 王孝培 塑料成型工藝及模具簡明手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2000 56 67 8 萬林 實用塑料注射模設計與制造 M 北京 機械工業(yè)出版社 2000 45 65 9 黨根茂 模具設計與制造 M 西安 西安電子科技大學出版社 1995 34 52 10 邱建新 李發(fā)根等 模具工業(yè)發(fā)展趨勢綜述 CAD CAM 與制造業(yè)信息化 11 夏巨諶等編著 中國模具設計大典 M 機械工業(yè)出版社 2003 12 閻亞林主編 塑料模具圖冊 M 北京 高等教育出版社 2004 13 許發(fā)樾 模具標準應用手冊 北京 機械工業(yè)出版社 1994 14 李學軍 模具常用機械設計 北京 機械工業(yè)出版社 2003