模具毕业设计——电位器盒注塑模具设计剖析

0                    电位器盒注塑模具设计 声  明 本人所呈交的电位器盒模具设计，是我在指导教师的指导和查阅相关著作下独立进行分析研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名：            　    日期：  2014年3月20日    摘要 本课是针对企业生产的普通电位器盒的模具加工设计,通过对产品的结构、形状和材料的分析,最终设计出能投入生产的一副简单的注塑模具。本课题首先是从产品的结构分析出发，然后设计模具浇注系统、分型面、模具成型工艺系统、推出系统和冷却排气系统，同时并简单的编制了模具的加工工艺。本课题最主要任务就是设计出满足产品要求的一副注塑模具，来实现该产品自动化大批量地生产。希望通过全部的设计过程来说明该注塑模具是有可行性的并且是满足该产品的所有加工质量要求的。 【关键词】：注塑模具  产品结构  产品要求 目录 引言.............................................................................................................................................1 一、塑件成型设备.....................................................................................................................2 （一）成型设备校核.................................................................................................................2 二、塑件成型工艺分析.............................................................................................................2 （一）塑件产品成型特征.........................................................................................................2 （二） 塑件的结构工艺性.........................................................................................................3 三、分型面和浇注系统的设计..................................................................................................4 （一）分型面的设计..................................................................................................................4 （二）浇注系统的设计.............................................................................................................5 四、成型零件结构的设计...........................................................................................................7 （一）型腔结构设计................................................................................................................7（二）型芯结构设计.................................................................................................................8 五、导向机构与推出机构的结构设计.....................................................................................8 （一）导向机构.........................................................................................................................9 （二）推出机构.........................................................................................................................9 六、冷却机构与排气系统的设计.............................................................................................9 （一）冷却机构    ..................................................................................................................9 （二）排气系统.......................................................................................................................10 七、开模合模过程...................................................................................................................10 八、模具装配图..................................................................................................,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,.11 总结...........................................................................................................................................12 参考文献...................................................................................................................................13 谢词...........................................................................................................................................14 引言 塑料制品的许多优良特点是不言而喻的，所以也被广泛地应用。更让人惊喜的是，随着现代塑料成形工艺的进一步提高，塑料成型模具的再发展战略也逐步得到实施。随着生产技术进一步地提高，电器类的模具应用也变得越来越普遍，所以相关企业现在面临的重要问题是如何更好地开发和利用电位器盒模具，来实现大规模生产。本人所在的实习单位是一家专门制造各种塑料产品的公司，其中电位器盒是最主要的产品，所以选了电位器盒注塑模具来作为我的毕业设计课题。 我运用了学校学的UG和CAD辅助设计软件来更好地完成对电位器盒的结构分析和模具设计。分析了该产品结构形状等所有加工工艺特点，简述了该注塑模具的各个部分选用和装配。 一、塑件成型设备 （一）成型设备校核计算 1.注射量的校核 公式：（0.8~0.85）W公≥W注 W公：注射机的公称注射量。单位：cm3 W注：浇注系统中的塑料和所有型腔内塑料体积量之和。单位：cm3 已知浇注系统和所有型腔塑料的总体积为74.14cm3，所以远远小于注射机理论注射量634cm3 所以是满足该注塑机的要求。 2.注射压力的校核 公式：Ρmax≥K′P0 Ρmax——额定注射压力（注塑机）  单位：MPa p0——所需要的注射压力(注射成型时)    单位：MPa K′——安全系数 将数据代入公式得：K′p0=1.3×90=117（MPa）≤Ρmax=150 MPa故满足要求。 3.锁模力的校核 公式：F≥KAPm F——额定锁模力（注塑机）    单位：KN                A——流道、塑件在该模具分型面上投影面积总和  单位：cm2    Pm——型腔的平均压力        单位：MPa                K——安全系数              通常K取1.1～1.2        将数据代入公式得：KApm=1.15×25×11.304=324.99（kN）F=3500kN＞324.99KN 故满足要求。 二、塑件成型工艺的分析 （一）塑件产品成型特征 图2-1产品三维图 图2-1该塑件材料为聚苯乙烯（PS）。PS的电器性能、光学性能和着色性都是比较不错的且易于被加工成型。所以，PS成为了现在最新型材料，而被广泛运用于各行各业。聚苯乙烯（PS）是通用热塑性塑料品种。玻璃化温度为80℃～90℃，密度为1.054g/ cm3，熔融状态下温度为240℃，电阻率1020～1022Ω/cm。导热系数为30℃时是0.116瓦/(米·开)。通常情况下PS是非晶态无规则聚合物，但容易导致开裂。 塑件工艺性分析：该塑件外壳为矩形，各个面圆滑连接，没有连接痕迹。而PS流动性较好，能够运用于大型薄壁制品，成型时注射压力是70MP到130MP，高压力会导致残余应力增加；注射速度应适当快些，但应防止出现飞边；由于吸湿性小，所以原料是不有必要干燥处理的；又因为它热膨胀系数大，所以容易产生开裂。 该塑件的外形轮廓简单，各面壁厚比较均匀，底面上有4个小孔和2个大孔。因为该塑件结构比较简单，所以采用的是单分型面的注塑模具设计特点。 (二)塑件的结构工艺性 图2-2塑件图 1.塑件的精度分析 看图2-2该产品的尺寸精度不高且没有什么特殊的要求。PS可采取建议精度5级，按MT5精度来查取公差 。塑件上主要尺寸的公差见表2-3。 表2-3   塑件标注尺寸 塑件尺寸公差 外形尺寸 58 0-0.74 97 0-1.0 30 0-0.5 2.5 0-0.2 内形尺寸 45 0+0.64 84 0+1.0 孔尺寸 3 ±0.10 6.5 ±0.14 孔间距尺寸 36 ±0.28 9 ±0.14       2.塑件的表面质量分析 （1） 因为该产品是电器盒外壳，所以表面必须明亮干净、色彩均匀，绝对不能够出现斑点、坑坑洼洼和熔接痕迹，Ra为0.4μm，其它没有什么特殊要求。 （2）该塑件的要求表面没有缺陷、毛刺，因为电位器盒要经常与人的手接触，所以表面必须光滑，最好自然形成圆角 3.塑件的结构工艺分析 （1）从图2-1上来看可以知道该产品的外形轮廓为矩形，各面圆滑连接，且产品各面的薄壁厚度均匀，因此该产品是完全符合最小壁厚要求的。 （2）圆角的校核：R    Rmin＞1／3·t=0.83              在产品底部有两个尺寸不同的孔，大孔为φ6.5有2个、小孔为φ3有4个，它们均符合最小孔径的要求。 综上所述，该产品符合注射成型加工的全部要求。 三、分型面和浇注系统的设计 （一）分型面的设计 1.分型面的选择 分型面的选择应遵循以下要求: （1）分型面必须放在在塑件外形的最大轮廓处。 （2）要满足塑件的外观质量要求：分型面尽量不要选择在塑件光滑的外表面，避免影响了塑件的外观。 （3）应有利于塑件顺利脱模：脱模机构通常是在动模一侧的，使塑件能够留在动模一侧。 （4）应有利于空气和废气的排放。 （5）分型面的数目和形状：理论上是只使用一个与模具开模方向相互垂直的分型面。 图3-1 该塑件模具分型面如图3-1。 （二）浇注系统的设计 因为该产品的外观要求较高，所以表面上是不可以出现斑点和熔接痕，不然就是报废了。而壳体塑件是矩形，适合中心点浇口进料。圆弧相连接浇口和塑件，避免去除浇口时，损害到塑件。 （1）主流道的设计 图3-2 该塑件主流道如图3-2 把主流道设计成圆锥形是为了让主流道中凝料能顺利地从浇口套中拔出来，而小端的直径d设计的应比注射机喷嘴的直径D大0.5mm。因为小端的前面形状为球面，所以凹下的深度约为3mm。由于注射机喷嘴的球面是与模具相贴合接触，所以主流道球面半径应大于喷嘴球面半径约1mm。流道的表面粗糙度Ra<0.8um。 （2）分流道的设计 图3-3分流道截面图 看图3-3为圆形截面 优点：流道形状效率较高 流道长度不能过短也不能过长， 因为流道过长会造成压力损失,不利于生产,也浪费材料；但过短的话,又会增大产品的残余应力，这样更容易产生毛边。 （4）浇口的设计 图3-4浇口与分流道连接处截面图 因为产品的外观质量必须没有瑕疵，所以浇口的位置和大小必须以不影响塑件的外观质量为前提而设计，同时应该尽量使模具结构简单不复杂。根据图3-1的分型面位置，选了如图3-4所示侧浇口进料。进料口设计在了塑件的顶部，是根据型腔的安放方式。 四、 成型零件结构设计 （一）型腔结构设计： 型腔有3种结构形式：整体式、组合式、拼块组合式。从各个方面分析我最终选择了整体式型腔，因为整体式型腔有比较高的强度和刚度，在使用的过程中不容易发生变形，能使用较长时间。因为该产品结构较简单，精度不高且为中心对称，型腔加工容易实现，所以为整体式结构。如图3-5所示： 图3-5 （二）型芯结构设计： 采用40Cr来制作型芯，热处理后使它表面硬度必须达到HRC45～50之间，表面粗糙度约为0.25um，配合面为0.8um，需要进行镀铬并且进行抛光处理。如图3-6所示： .图3-6 五、 导向机构与推出机构的结构设计 （一）导向机构：如图3-8 导柱（如图3-7）： 长度 导向部分的长度应高于凸模端面的高度约为8 cm，避免出现导柱还末导正方向时，型芯先进入型腔的情况。 形状 导柱前端要倒圆角，这样才能使导柱能顺利地进入导向孔。 图3-7                        图3-8 导套（如图3-8）：材料 与导柱相同，但硬度应比导柱低，可以减轻磨损，防止拉毛。 形状 导套前端要倒圆角。导向孔为通孔，能使孔内的空气顺利排除。 （二）推出机构： 推杆直接顶住塑件中心，等开模后将塑件推出，顺利脱模。 图3-9 1.导套 2.导柱  3.弹簧 4.支撑板 5.推杆 6.推杆固定板  7.推板 六、 冷却机构与排气系统的设计 （一）冷却机构： 冷却机构设计应遵循以下原则： ①各个水孔之间距离相同且到型腔也相同。 ②冷却水孔愈多，冷却效果愈好。 ③浇口处应加强冷却 ④避免冷却水道干涉到其他的机构。 ⑤合理选择冷却水道的形式 ⑥要降低温差（进水与出水） 综上所述，我决定采用水冷却，环绕型腔布置两层冷却回路。 （二）排气系统： 排气不良容易引起塑件烧焦，短射、填充不足、脱模不良、阴影、气泡、色差、缩水、流纹、表面凹陷、不熔合等。 适当地开设排气槽；可以有效地降低注射时间、注射压力，锁模压力以及保压时间，使塑件成型更为容易，从而提高生产效率，降低生产成本。 此套模具我采用的是利用分型面及模具各个零部件之间配合间隙，使它能够自然排气。 七、 开模合模过程 见图3-10 图3-10 八、 模具装配图 见图3-11 图3-11 总结 一、对产品的外形轮廓为矩形并且底部有4个小孔和2个大孔，我设计出了单分型面，一模两腔的模具。该模具结构紧凑新颖模具工作可靠，操作方便，型腔填充良好，脱模顺利。 二、在设计过程中，我积极地利用了学校学的CAD/UG辅助设计软件来进行电位器盒塑料模的设计。对得到的图形进行进一步补充修改，使设计内容更加丰富具体。 三、从设计角度看，我的模具结构简单且不复杂；从经济角度看，该模架比较实用耐磨可以长期投入生产，可以大幅度地减少投入成本。由此说明此次设计的可行性。 在指导老师黄洪根老师的细心指导修改下，我学到了很多的以前没学过的相关专业知识。在这次毕业设计中，提高我对学校所学的CAD/UG辅助软件运用的能力。在模具设计方面，我从这次毕业设计中充分明白了，要学好设计必须要全方位地了解产品的结构和所有可行性的操作。希望这次的毕业设计过程更能鼓励我不断地去研究，学习。 参考文献 1 梁士红主编. UG注塑模具设计综合实训[M].北京：国防工业出版社，2013.1 2 唐建生主编. 工程材料与成形工艺（第2版）.武汉：武汉理工大学出版社，2011 3 洪如瑾编译. UG NX6 CAD快速入门指导[M].北京：清华大学出版社，2009.1 4 史立峰主编. CAD/CAM应用技术[M].北京：化学工业出版社，2009.8 5 张士军等. UG设计与加工[M].北京：机械工业出版社，2009 谢词 三年大学时光转眼就一闪而逝，其中有苦也有甜，但心里还是充实的。当我在写完最后一个字时，心中感慨万千。首先我必须感谢我的论文指导老师黄洪根老师，是他在忙碌的时光里，抽出空来指导我来怎样完成这篇毕业论文。并不辞幸苦的来帮我修改审查。这篇论文可以说是充满了我和黄老师的心血在里面。在此，我真诚地感谢他——黄洪根老师。同时诚挚地感谢在公司教我的师傅王玉仙，你是我永远学习、工作的好榜样！最后衷心地感谢我的母校——苏州工业职业技术学院。