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接觸器座模具設計說明書 1 JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY 本 科 畢 業(yè) 論 文 設 計 題目 接觸器座注射模設計 學 院 工學院 姓 名 楊累 學 號 20101156 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 年 級 2010 級 指導教師 蔣育華 職 稱 高級實驗師 二 0一四 年 五月 接觸器座模具設計說明書 2 摘 要 塑料成型產品是塑料材料的加工產品為主要結構 也稱為塑料零件 塑料部 件 塑料成型產品廣泛應用 尤其是在電子儀器 機電設備 通信工具 生活用 品 等 獲得大量的應用 各種受力不大的殼體 結構 裝飾 等 用于各種塑 料異型材 板和門窗 塑料中空容器與塑料制品和各種各樣的生活用塑料制品等 塑料零件以塑料成型加工為主要加工方法 塑料成型各種塑料原材料 粉 粒狀 熔化或分散 塑化的要求或加熱熔融塑料的狀態(tài) 在一定的壓力下 要求形 狀模具或填充到模具型腔形狀 等待冷卻定型后 獲得所需的形狀和大小幾個塑 料零件生產過程 其特點是生產的產品形狀尺寸很穩(wěn)定 可實現連續(xù)生產 一模 多件 生產效率高 常用的塑料注射成型工藝有注塑成型 壓縮成型 吹塑等 注塑是一種主要 塑料模塑成型方法 注塑技術出現了許多新工藝方法 如熱固性塑料注射成型 排氣注射成型 反應注射成型以及各種塑料注塑 關鍵詞 塑料制件 注塑成型 接觸器座模具設計說明書 3 Abstract Times New Roman Plastic molding products are widely used especially in electronics electrical equipment communication tools daily necessities such as a large number of applications Such as the big shell frame base structural parts decorative parts All kinds of plastic pipe used in construction metal plate and profile doors and Windows Hollow plastic containers and plastic products such as life The Main processing plastic processing methods of plastic parts Plastic molding is the various types of plastic raw materials powder granular melting or spread of plastics melt or heat conform to the requirements of the country under a certain pressure after shape mould requirement or request mold filled cavity stereotype is the shape size quantity after cooling requirements of plastic parts production process properties Stability in the shape of production on the size of products can realize continuous production more than one mode of production high productivity Common plastic molding process is injection molding compression molding blow molding injection molding is a main forming method Injection molding technology has a lot of new technical methods such as material non condensate injection flow thermosetting plastic injection molding exhaust injection molding reaction injection molding and the total number of all kinds of plastic injection molding Key words Times New Roman Plastic parts Injection molding 接觸器座模具設計說明書 4 目 錄 摘要 2 前言 5 1 設計課題及設計目的 6 1 1 設計內容 6 1 2 設計目的 6 2 模具設計 7 2 1 產品工藝性分析 7 2 2 注射機的選擇 8 2 3 確定模具基本結構 10 2 4 模具結構設計 10 2 5 模具整體設計 16 總結 19 參考文獻 20 致謝 21 接觸器座模具設計說明書 5 前 言 模具是一種廣泛應用于工業(yè)生產的設備 采用模具生產的產品和部件 具有 市場效率高 節(jié)省原材料 低成本 確保質量等一系列的優(yōu)點 是現代工業(yè)生產 的重要手段和主要發(fā)展方向 塑料制品已經進入人們的生活的各個領域 設備是 塑料制品的重要組成部分 塑料 其密度小 機械性能好 未來的世界將是世界塑 料和模具是塑料工業(yè)的基礎 模具都發(fā)展地非常迅速 高效率 自動化 大型 小型 精度高 模具在模具生產的生活中所占比例越來越大 在現代生產中 合 理的加工工藝 高效的設備 先進的模具是必不可少的 三個重要的因素 尤其 是模具對實現材料加工工藝要求 塑料部件的使用和造型設計起著重要的作用 高效自動設備也只能放在自動生產模具可能會發(fā)揮作用 產品的生產和更新都是 以模具的制造和更新為前提的 因為產品種類和生產需求很大 對模具也提出了 越來越高的要求 從而促進模具持續(xù)發(fā)展 本次畢業(yè)設計 在蔣育華老師的細心指導下 通過接觸器座注塑模具設計 深入研究證明 掌握了注塑模具設計的一般方法 模具制造的特殊設備和注射機 的工作原理 為未來的工作奠定了堅實的基礎 最后 由于水平有限 經驗不足 難免疏漏和錯誤 懇請各位老師給予指正 接觸器座模具設計說明書 6 1 設計內容及設計目的 1 1 本次設計內容 接觸器座注射模 具 對產品 圖 1 設計一副注射模具 圖 1 1 2 本次設計的目的 1 1 1 掌握注射模設計的一般方法 1 1 2 了解注射機的工作原理 1 1 3 了解模具加工方法 1 1 4 進一步掌握設計的一般方法 熟練設計的一般過程 1 1 5 基本掌握 proe和 cad機械繪圖軟件 接觸器座模具設計說明書 7 2 模具設計 2 1 產品工藝性分析 2 1 1 材料性能 所設計的零件以 ABS為原材料 ABS 又稱為丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 英文全名 Acrylonitrile butadiene styrene ABS 是熱塑性材料 其密度 1 03 1 03克 立方厘米 抗拉強度為 30 50 mpa 抗彎強度為 41 76 mpa 收縮 率為 0 3 0 8 一般取 0 5 材料綜合性能好 沖擊強度高 尺寸穩(wěn)定 容易成 型 耐熱性和耐蝕性也更好 并有良好的耐寒性 2 1 2 結構工藝性 零件壁厚基本均勻 根據 pro e模擬分析 注射成型時不會發(fā)生填充不足現象 2 1 3 成型特性 1 其吸濕性強 塑料在成型前必須充分預熱干燥 其含水量應小于 0 3 2 流動性中等 溢邊值 0 04mm 3 塑料的加熱溫度讀塑件的質量影響較大 溫度過高易于分解 分解溫 度為 250 成型是宜采用較高的加熱溫度 模溫 50 80 和較高的 注射壓力 2 1 4 ABS 成型條件 注射機類型 柱塞式 螺桿均可 密度 1 03 1 05g cm 3 收縮率 0 003 0 008 接觸器座模具設計說明書 8 預熱 80 85 C 料筒溫度 前段 150 170 C 中段 165 180 C 后段 180 200 C 噴嘴溫度 170 180 C 模具溫度 50 80 C 注射壓力 60 100Mpa 成型時間 注射時間 20 90s 高壓時間 0 5s 冷卻時間 20 120s 總周期 50 220s 2 2 注射機的選擇 一個產品的質量為 3 5克 根據以下公式 選擇注射機的最大注射量 K G 公 NG 件 G 廢 式中 K 0 8 N為型腔數量 G 公 為注射機公稱注射量 G 件 為產品重量 G 廢 為各部分冷料的質量 由于根據設計要求和加工的經濟性取 N 6 通過 proe得到 G 廢 5 628g G 公 6 3 5 5 628 1 25 33 285 g 也就是說注射機的注射量要大于 33 285克 參照 模具設計與制造簡明 手冊 選擇公稱注射量為 60 3的注射機 機型為 XZ 60 40 也就是說這 臺注射機的公稱注射量為大約為 60克 XZ 60 40注射機參數如下 接觸器座模具設計說明書 9 螺桿直徑 30 理論注塑容量 60 3 注射壓力 180Mpa 鎖模力 400KN 模板行程 350mm 模具厚度 最大 350 最小 80 頂出行程 70 噴嘴 球半徑 R10 孔直徑 D3 定位孔直徑 D80 0 0 06 頂出 中心孔 直徑 D50 2 3 下面校核各部分參數 2 3 1 注射量 KG 公 0 8 60 48 g NG 件 G 廢 1 21 5 628 33 285 g 很明顯 KG 公 N G 件 G 廢 符合條件 2 3 2 注射壓力校核 P公 180MPa 產品要求注射壓力 P注在 70 100MPa之間 2 3 3 鎖模力校核 F K P mA 式中 F 注射機額定鎖模力 KN Pm 型腔的平均計算壓力 MPa K 安全系數 取 1 1 1 2 接觸器座模具設計說明書 10 A 塑件及澆注系統(tǒng)等在分型面上的投影面積 C 通過計算得 A 9247mm2 F 400KN K PmA 1 2 35 106 9247 106 398664N 所以 F K PmA 符合條件 2 3 4 模板安裝尺寸 320 320的最大安裝尺寸完全可以安裝 296 296的模具 2 3 5 模具厚度 所設計的模具厚度為 304 小于模具的最大厚度 250mm 2 4 確定模具基本結構 經分析 成型部分不用使用側抽芯 但該零件的結構復雜 對零件上的各個部分零 件位置精度較高 綜合考慮各個方面的因素 選用的澆口形式為側澆口 2 5 模具結構設計 2 5 1 確定型腔數目及配置 從這個產品的最大注射量和經濟性考慮 宜采用多型腔 考慮各種因素 模具 設計成一模六腔的形式 該產品的結構比較復雜 為了使產品每一部分得到相同 的壓力 所以應該讓型腔和流道之間的距離盡可能短 使塑料熔體快速充滿每個 部分 使模具總體達到平衡與穩(wěn)定 2 5 2 選擇分型面 合模是凹模和凸模相接觸的表面稱為分型面 為了便于脫模 分型面應設于斷 面尺寸最大的位置 且盡量不影響產品的外觀 根據結構特點的分型面位于塑料 零件下表面 垂直于開模的方向 2 5 3 澆注系統(tǒng)設計 1 主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴接觸部分和模具 直到分流道的塑料 熔體流動通道 由于選擇臥式注塑機 主流道垂直于分型面 澆口套內孔為錐形 錐 角為 2 接觸器座模具設計說明書 11 2 澆口設計 澆口亦稱進料口 是連接主流道與型腔的通道 根據該產品的結構特點 采用 側澆口 為了能使塑料熔體快速充型 澆口表面粗糙度要很小 一般為 Ra0 4以下 現取 Ra0 4為澆口的表面粗糙度 這樣不會產生較大的摩擦阻力 有利于充型 3 冷料穴 本模具將冷料穴設置在拉料桿孔處 這樣有利于簡化模具的結構 4 定位圈及澆口套 根據注射機定模板中心孔尺寸 選取定位圈直徑為 100mm 澆口套公稱直徑為 50mm 其它尺寸根據相關情況選定 2 5 4 排溢系統(tǒng)設計 排溢是指排出冷料中的前鋒冷料和模具中的氣體 等 廣義排溢系統(tǒng)應該 包括注塑模具的澆注系統(tǒng)部分排溢和成型部分的排溢 通常指排溢是指成型部 分的排溢 模具充型過程中 除了原有的腔內空氣外 還有塑料加熱或凝固的低分子揮 發(fā)氣體 特別是在高速注射成型 必須考慮如何將多余的氣體排出 否則壓縮氣體 產生高溫引起塑件局部碳化 或產生氣泡的工藝缺陷 因此必要時要開設排氣槽 等 但對 ABS這種材料 排氣間隙不得高于 0 05 該零件為小型零件 所以可以利用分型面間隙和推桿間的縫隙排氣 不必單 獨考慮排氣方式 2 5 5 確定型腔 型芯的結構 1 型芯 型腔的結構設計 為了便于模具的制造及安裝 型芯和型腔都采用一 體式的結構 2 5 6 確定頂出機構類型 頂出機構類型結構的基本要求是在頂出過程中不會 損傷塑性 本套模具選擇一次頂出機構 1 推桿數量和結構形式 根據推桿許可空間 共設置了 36推桿 推桿采用 A型推 桿 公稱直徑 2 5毫米 2 復位裝置設計 頂出機構完成塑料頂出操作之后 在接下來的周期必須回到原來 接觸器座模具設計說明書 12 的位置 所以你必須設復位裝置 這里選擇用復位桿復位 3 拉料桿 如前面澆注系統(tǒng)所示 采用槽式拉桿 公稱直徑為 8毫米 4 頂出距離 為確保脫模塑料部件可以完全的脫離動模推出距離應不小于 30毫 米 2 5 7 型芯和型腔具體結構設計 2 5 7 1 型芯設計 1 型芯的尺寸計算 a 型芯的尺寸按以下公式計算 D 1 d x 1s10 式中 D 型芯外徑尺寸 d 塑件內形尺寸1 塑件公差 塑料平均收縮率s 成形零件制造公差 取 2 2 5 7 2 型腔設計 1 型腔徑向尺寸按以下公式計算 D 1 d x 2s2 0 式中 D 型腔的內形尺寸 d 塑件外形基本尺寸2 塑件公差 塑料平均收縮率s 成形零件制造公差 取 2 2 型腔深度尺寸按以下公式計算 MH 0 xs 式中 型腔深度 塑件外形高度尺寸 塑件公差 接觸器座模具設計說明書 13 塑料平均收縮率s 成形零件制造公差 取 3 2 5 7 3 因為產品是不透明的 所以型芯的表面粗糙度不需要那么高 一般采 取 Ra1 6 在機床上加工好后 就可以直接投入使用 不需要其他特殊處理 考 慮到模具的修磨合型芯的磨損 在精度的范圍內 型芯的尺寸盡可能的去最大值 而型腔去最小值 型腔的表面粗糙度將決定產品的外觀 所以對型腔表面粗糙度 的要求較高 一般采取 Ra0 8 0 4 在本設計中 采用 Ra0 8 2 5 7 4 X 綜合修正系數 考慮塑性收縮的偏差率和波動性 成型零件磨損等 因素 塑件精度低 批量較小時 X 取 0 5 精度高 批量大 X 取 0 75 根據設 計要求取 X為 0 5 2 5 8 型腔 型芯工作尺寸的計算 要計算型芯 型腔的工作尺寸 必先確定塑件的公差及模具的制造公差 根據要求塑件精度取五級精度 根據塑料制件公差數值表 SJ1372 78 塑件 在五級精度下 基本尺寸對應的尺寸公差如下 基本尺寸 公差 基本尺寸 公差 3 0 16 3 6 0 18 6 10 0 20 10 14 0 22 14 18 0 24 18 24 0 28 24 30 0 32 30 40 0 36 40 50 0 40 50 65 0 46 65 80 0 52 80 100 0 60 100 120 0 68 由于零件的結構太過于復雜 所以就通過結合零件尺寸和上表所列的數據 來確定型芯和型腔的尺寸 2 5 9 型腔壁厚計算 接觸器座模具設計說明書 14 2 5 9 1 型腔的強度及剛度要求 塑料模具型腔壁和底部壁厚計算式模具設計中經常遇到的問題 尤其是對于 大型模具更為突出 常見的方法有按強度條件和剛度條件計算兩個類 但塑料模 具要求不允許有明顯的變形和剛度不足 甚至破壞 也不允許剛度不足和變形太大 所 以要把強度和剛度的要求考慮在內 對型腔的力很大程度上是由塑料熔體壓力的 組成 型腔在塑料熔體的壓力影響下會產生內部應力和變形 如果腔壁和底部壁 厚是不夠的 當型腔的應力超過材料的許用應力和強度時 模具就會發(fā)生故障 同時 應剛度不足而發(fā)生彈性變形 導致溢料現象 將影響塑料零件成型的質量 因 此 模具對強度和剛度都有要求 但是 實踐證明 模具對強度和剛度的要求并非同時兼顧 對大型腔 按剛 度條件 對小型腔則按強度條件計算即可 在本設計中按強度條件來計算 1 對長方形型腔壁厚和底板厚度的計算 a 型腔底板厚度 23bL4pSB 式中 型腔內塑料熔體的壓力 MPa 一般取 25 45MPa L 型腔側壁邊長 mm b 型腔寬度 mm B 凹模寬度 mm 材料的許用應力 一般取 100Mpa 型腔側壁長邊尺寸 mm L 23 65mmS 由于根據標準模架查得定模板的厚度為 25mm 綜合各方面考慮 現確定定 模板厚為 25mm 可以滿足型腔的強度要求 b 確定型腔的壁厚 型腔寬度 鑲拼式腔壁厚 接觸器座模具設計說明書 15 40 9 40 50 9 10 50 60 10 11 60 70 11 12 70 80 12 13 80 90 13 14 90 100 14 15 100 120 15 17 120 140 17 19 140 160 19 21 2 5 10 導向機構的設計 注塑模具的導向裝置和定位機構 主要用于確保動模與定模兩大部分準確 可靠地分開 以避免碰撞和干涉 并確保塑料零件的形狀和尺寸精度 導向部分應 該相當均勻分布在模具或接近周圍的邊緣 其中心至模具邊緣應該要有足夠的距 離 以保證模具的強度 以防止壓人導柱和導套后導致變形 根據模具的形狀和 大小 一副模具一般使用 4根導柱 采用等直徑的不對稱結構設計 模具上的導柱孔 導套孔應該使用配做的加工方式 確?？椎耐S度 然后 在定模板上加工埋頭孔 動模部分導柱同理 本模具采用有導柱導套配合要求的導向機構 且在導柱導套上設有油槽 便于潤滑 使用壽命長 2 5 11 冷卻系統(tǒng)設計 塑料的加熱溫度影響塑料零件的質量 高溫過高容易分解 因此成型溫度控 制在 50 80 考慮到模具的具體結構 安裝冷卻水通道是一個經濟和簡單的解 決方案 2 6 模具整體設計 接觸器座模具設計說明書 16 模具的整體設計也就是模具綜合設計 根據塑料的性能需求 綜合設計模具 達到低成本 高效率和高效益的目的 用標準化設計方式可以降低成本 根據中 小型塑料注射模模組 GB T 1255 6 12556 2 1990 年 選擇定模板 動模板 定模座板 動模座板 墊塊塊 推板 推桿固定板 導柱 導套 復位桿 澆口套 頂針 水嘴 定位銷及其他標準件 塑料零件在脫模后應進行調濕處理 調濕處理是指將剛脫模的零件放入熱水 中 60 75 這樣不僅可以切斷空氣以防止氧化退火處理 還可以加快吸濕平 衡 一般處理 16 20分鐘 模具的整體結構可參閱總裝圖 可見定模座板 動模座板 定模板厚度分別 是 36毫米 56 毫米 27 毫米 而動模板厚度取 66 推板取 17mm 推桿固定板取 12mm 襯板厚度取 36mm 墊塊的高度取 76mm 可以保證產品能順利的脫模 根據以上選取 模具的厚度 H 304mm 350mm 符合要求 接觸器座模具設計說明書 17 總 結 經過這次畢業(yè)設計 我覺得自己學到了不少東西 歸納起來 主要有以下幾點 1 大學四年的時間一直在學習基本的機械理論知識 并沒有過多的應用和實踐 很少接觸設計 加工 生產 但在這個畢業(yè)設計 我在指導老師的指導下反復了 解工廠產品注射成型方法和加工過程 在訪問研究 發(fā)現自己很多的缺點 我也 意識到理論知識的重要性 更多的知識 旨在更全面 更順利 2 理解了進行設計不可或缺的幾個階段 畢業(yè)設計從理論設計和工程實踐 鞏固 基礎知識 培養(yǎng)創(chuàng)新意識 個人和集體協(xié)作相結合的結合方面 全面訓練學生的綜 合素質 我通過了畢業(yè)設計系統(tǒng)的了解了模具設計 生產過程的細節(jié) 這些對我 將來的工作和學習將是很大的幫助 3 學會了如何檢查數據和使用參考書 平時學習的知識不全面 作為機械專業(yè)的 學生 由于自己要學習其他的專業(yè)特點 一個人不可能什么都明白 什么都懂 因 此 當你在設計的過程中時常會遇到從來沒有學過的東西 需要去有針對性的搜索 信息 然后試圖吸收 提高自己應用的能力 還可以增長自我的見識 了解最新的專 業(yè)知識 4 畢業(yè)設計對回顧已學的知識發(fā)揮了重要作用 并進一步消化和鞏固 對整體認 識也有很大的幫助 5畢業(yè)設計培養(yǎng)了我們實事求是的科學態(tài)度 培養(yǎng)了我們吃苦耐勞的精神 努力工 作 和相互合作的意識 增進了同學之間的友誼 開發(fā)了一個強烈的團隊合作意識 接觸器座模具設計說明書 18 參考文獻 1 譚志玉編著 塑料擠塑模與注塑模優(yōu)化設計 機械工業(yè)出版社 2000 年第二版 2 彭建生 吳成明 編著 簡明模具工實用技術手冊 機械工業(yè)出版社 2003 年第二版 3 彭建生編著 模具設計與加工速查手冊 機械工業(yè)出版社 2005 年第二版 4 黃小龍 高宏編著 Auto CAD2006 機械制圖 人民郵電出版社 2006 5 龍馬工作室編 Pro E 完全自學手冊 人民郵電出版社 2006 6 林慧國主編 模具材料應用手冊 機械工業(yè)出版社 2004 年 7 楊占堯 編 注塑模具典型結構圖例 化學工業(yè)出版社 2005 年第一版 8 譚建榮 張樹有 陸國棟 編 圖學基礎教程 高等教育出版社 1999 年第一版 9 寇世瑤主編 機械制圖 航空工業(yè)出版社 2001 10 關興舉 杜智敏編 Pro ENGINEER 塑料模具設計 人民郵電出版社 2007 11 金滌塵 宋放之主編 現代模具制造技術 機械工業(yè)出版社 2001 12 楊明忠 朱家誠主編 機械設計 武漢理工大學出版社 2006 13 曾志新主編 機械制造基礎 武漢理工大學出版社 2007 14 彭建生 秦曉剛 模具技術問答 機械工業(yè)出版社 2003 年第二版 15 劉彩英編 塑料模設計手冊 機械工業(yè)出版社 2000 年第二版 16 王勻主編 Pro e Wildfire 模具設計 機械工業(yè)出版社 2005 17 齊曉杰主編 塑料成型工藝與模具設計 機械工業(yè)出版社 2005 接觸器座模具設計說明書 19 致謝 這次畢業(yè)設計是在蔣育華老師的精心指導下完成的 在整個學習和做論文的過程中 蔣老師對我們悉心指導和嚴格要求 為我們創(chuàng)造了良好的學習氛圍 他嚴謹的治學態(tài)度 高尚的敬業(yè)精神和淵博的學識 給我留下了深刻的印象 對我產生了巨大的影響 使我不 僅掌握了更多的理論知識 而且在分析問題 解決問題的能力上有了很大的提高 在設計過程中 一方面我深感自己知識的貧乏和平時鍛煉的重要性 深刻領會到實 踐與理論的差異性 另一方面 通過這次獨立的設計 深深體會到理論與實踐的有機結合 是學習和掌握知識的重要途徑 面對工作我們應該有強大的學習努力 大學只是我們一個 學習的一個天堂 在整個畢業(yè)設計過程中 使我提高了獨立思考問題和解決實際問題的能 力 我通過各種方式收集 查找相關資料 發(fā)現了自己很多地方的不足 提高了對模具設 計的興趣 更加堅定了自己的選擇 在此過程中我刻苦努力 虛心請教 不放過任何難點 與疑問 設計中的很多問題都親自前往車間看產品相關設備和工人的實踐操作 這使我忘 不了指導老師對我的多層次的認真的技術指導和真誠幫助 在此 我再次向他致以我最真 誠的敬意和衷心的感謝 與此同時 班集體給了我極大的幫助 與人交流與人分享其樂無窮 在這次設計中 和同學們互相學習共同提高 在此我要向班上的每一位同學致謝 是你們給了我學習的動 力和探索的興趣 最后 我要感謝機械行業(yè)的前輩們 是你們不斷的摸索和高超的智慧總結出來的經 驗給我夯實了學習的基礎 在此表示忠心的感謝 接觸器座模具設計說明書 20