毕业设计（论文）-塑料壳体注射模具设计

毕业（论文）-塑料壳体注射模具设计 塑料壳体注射模具设计 系 别 : 机械与电子工程系 专 业 ，班 级，: 材料成型与控制工程11级1班 作 者 ，学 号，: 指 导 教 师: 完 成 日 期: 2014年11月15 日 前 言 人类关于材料的使用已有数千年之久，自远古时起，人类经历了石器时代、青铜器时代、铁器时代。直至今日，由于化学、物理学等相关科学的发展，有机材料——塑料，越来越成为现代生产生活中不可或缺的组成部分。 塑料，由于具有一系列优异的物理力学性能、化学性能和易成形加工工艺性能而在轻工、农业、国防、航天航空、机械制造、建筑材料、交通运输、等部门及与人们的日常生活密切相关的诸多方面都得到了非常广泛的应用。如果离开了塑料，那么难以想象我们生活、工作等环境会成为一个什么样子。也正是由于塑料具有许多特殊的性能，很快地从代替部分金属、木材、皮革等材料而发展成为国民经济中不可缺少的一类化工材料，并跻身与金属、纤维、硅酸盐三大传统材料之行列，成为现代工业四大基础材料之一，应用于人类活动于生产活动的各个领域。 据最近数据统计，在工业发达国家，日本生产塑料模和生产冲压模的企业各占40%;韩国模具专业厂中，生产塑料的模具占43.9%，生产冲压的模具占44.8%;新加坡全国有460家模具企业，生产塑料模的占60%，生产冲模和夹具的占35%。作为最有效的塑料成型方法之一的注射成型技术可以一次成型各种结构复杂和尺寸精密的塑件，它具有成型周期短、生产率高、大批生产时成本低廉、易于实现自动化或自动化生产等优点。因此，世界塑料成型模具产量中约半数以上是注射模具。目前，塑料塑件在国民经济和日常生活中的应用日趋广泛，发挥着举足轻重的作用，塑料塑件的加工基本上是通过模具一次成型。在众多的成型方法中，注射成型占主导地位，塑料塑件的质量、生产效率、成本和模具的结构、使用性能密切相关。因此，设计制造出结构合理，使用性能优良的注射成型模具已成为塑料生产厂家关注的焦点。 本次课程设计题目是“塑料配件”，设计中重点注意侧抽芯的分型，其他系统结构具体按塑件结构要求设计。本设计说明书主要介绍了本人这次模具题目设计的整个思想过程，从开始构思到整套模具设计完毕，包括工程图，制造工艺，每个环节都必须面面俱到，不能忽视，特别是在尺寸与精度方面，更应该细心地测量与琢磨，否则就会直接影响塑料件的质量。 - 1 - 塑料壳体注射模具设计任务书 一、塑料壳体 尺寸序号 图号 材料 A B C D E F G H 01 PP 70 30 25 35 65 10 5 50 02 PC 80 40 35 45 75 12 6 60 03 ABS 90 50 45 55 85 12 8 70 04 HDPE 100 60 55 65 95 13 10 80 05 POM 110 70 65 75 105 13 10 90 技术要求: 1.塑件不允许有变形、裂纹;2.脱模斜度30′,1?;3.未注圆角R2,R3;4.壁厚处处均匀;5.未注尺寸公差按MT4,5计算。(五组数据任选一组进行设计) 二、生产批量 50万件。 三、设计目的 综合运用《画法几何与机械制图》、《机械设计》、《公差与技术测量》特别是《塑料成型工艺与模具设计》、《模具制造工艺学》等课程的知识，和解决塑料模具设计问题，进一步巩固、加深和拓宽所学知识。通过设计实践，掌握塑料模具设计的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力。掌握绘图在模具设计中的应用，进一步熟悉和运用技术标准、、设计手册等有关设计资料，并将标准合理的应用于模具设计之中，有效简化模具结构和加快设计进程。 四、任务和要求 1.完成模具装配图一张，用手工或CAD按制图标准绘制成A1图幅; 2.完成模具零件图八张;(定模座板、定、动模座板、动模板、型芯固定板、动模支撑板、凸模、垫块、推板、推杆固定板、推杆或推管或推板) 3.编写设计任务书(30页左右)。 - 2 - 目 录 塑料壳体注射模具设计 ............................................................................................... 1 第一章 塑件成型工艺件分析 ................................................................................... 2 1.1 塑件分析......................................................................................................... 2 1.1.1 外形尺寸。........................................................................................ 2 1.1.2 精度等级。........................................................................................ 2 1.1.3 脱模斜度。........................................................................................ 2 1.2 材料的性能分析............................................................................................. 2 1.3 的注射成型过程及工艺参数......................................................................... 4 1.3.1 注射成型过程。................................................................................ 4 1.3.2 注射工艺参数。................................................................................ 5 第二章 拟定模具的结构形式及初选注射机 ........................................................... 5 2.1 分型面位置的确定......................................................................................... 5 2.2 确定型腔数..................................................................................................... 6 2.3 型腔的排列方式............................................................................................. 6 2.4 模具结构形式的确定..................................................................................... 7 2.5 注射机型号的确定......................................................................................... 7 2.5.1 注射量的计算.................................................................................... 7 2.5.2 浇注系统凝料体积的估算................................................................ 8 2.5.3 选择注射机........................................................................................ 8 2.5.4 注射机的相关参数校核.................................................................... 9 第三章 浇注系统 ..................................................................................................... 10 3.1 主流道的设计............................................................................................... 11 3.1.1 主流道尺寸...................................................................................... 11 3.1.2 主流道的凝料体积.......................................................................... 11 3.1.3 主流道当量半径.............................................................................. 12 3.1.4 主流道浇口套的结构形式.............................................................. 12 3.2 分流道的设计............................................................................................... 12 3.2.1 分流道的布置形式.......................................................................... 12 3.2.2 分流道的长度.................................................................................. 13 3.2.3 分流道的当量直径.......................................................................... 13 3.2.4 分流道截面形状.............................................................................. 13 3.2.5 分流道截面尺寸.............................................................................. 14 3.2.6 凝料体积.......................................................................................... 14 3.2.7 校核剪切速率.................................................................................. 15 3.2.8 分流道的表面粗糙度和脱模斜度.................................................. 15 3.3 浇口的设计................................................................................................... 15 3.3.1 侧浇口尺寸的确定.......................................................................... 15 3.3.2 侧浇口剪切速率的校核.................................................................. 16 3.4 校核主流道的剪切速率............................................................................... 16 3.4.1 计算主流道的体积流量.................................................................. 16 3.4.2 计算主流道的剪切速率.................................................................. 17 I 3.5 冷料穴的设计及计算................................................................................... 17 第四章 成型零件的结构设计及计算 ..................................................................... 17 4.1 成型零件的结构设计................................................................................... 17 4.1.1 凹模的结构设计.............................................................................. 17 4.1.2 凸模的结构设计(型芯).............................................................. 18 4.2 成型零件对钢材的选用............................................................................... 20 4.3 成型零件工作尺寸的计算........................................................................... 20 4.3.1 凹模径向尺寸的计算...................................................................... 20 4.3.2 凹模深度尺寸的计算...................................................................... 20 4.3.3 型芯径向尺寸的计算...................................................................... 21 4.3.4 型芯高度尺寸的计算...................................................................... 21 4.3.5 成型孔间间距的计算...................................................................... 21 4.4 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算....................................................... 22 4.4.1 凹模侧壁厚度的计算,.................................................................. 22 4.4.2 动模垫板厚度的计算...................................................................... 23 第五章 脱模推出机构的设计 ................................................................................. 23 5.1 推出方式的确定........................................................................................... 23 5.2 脱模力的计算............................................................................................... 24 5.3 校核推出机构作用在塑件上的单位压应力............................................... 24 5.3.1 推出面积:...................................................................................... 24 5.3.2 推出应力:...................................................................................... 24 第六章 模架的确定 ................................................................................................. 25 6.1 各模板尺寸的确定....................................................................................... 25 6.1.1 A板尺寸。....................................................................................... 25 6.1.2 B板尺寸。....................................................................................... 25 6.1.3 C板(垫块)尺寸。....................................................................... 25 6.2 模架各尺寸的校核....................................................................................... 25 6.2.1 模具平面尺寸:.............................................................................. 25 6.2.2模具高度尺寸:............................................................................... 25 6.2.3 模具的开模行程:.......................................................................... 26 第七章 排气槽的设计 ............................................................................................. 26 第八章 冷却系统的设计 ......................................................................................... 26 第九章 导向与定位结构的设计 ............................................................................. 26 总 结...................................................................................................................... 27 谢 辞...................................................................................................................... 28 参 考 文 献.......................................................................................................... 29 II 塑料壳体注射模具设计 摘 要:课题主要是针对塑料壳体的模具设计，通过对塑件进行工艺的分析和 比较 最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性，具体模具 结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷 却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计，同时并 简单的编制了模具的加工工艺。通过整个设计过程表明该模具能够达 到此塑件所要求的加工工艺。针对模具的具体结构，该模具是侧浇口 的单分型面注射模具。其优点在于简化机构，使模具外形缩小，大大 降低了模具的制造成本。通过模具设计表明该模具能达到零件的质量 和加工工艺要求。 关键词:塑料壳体;塑件;模具设计;注塑模具。 1 第一章 塑件成型工艺件分析 1.1 塑件分析 经过对本次课程设计任务书的分析与比较，本人选择第三组数据作为本次课程设计的设计和计算依据，由任务书可知本次目标零件的相关数据有: 1.1.1 外形尺寸。 该塑件壁厚为2.5mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不太长，适合于注射成型。 1.1.2 精度等级。 每个尺寸的公差大致一样，除了小孔之间的距离。按实际公差进行计算。 1.1.3 脱模斜度。 塑件精度不是很高且为小塑件，又ABS成型收缩率小，参考教科书选择该塑件上型芯和凹模的统一脱模斜度为1?。 通过用Pro/E制图软件对该零件绘制，得到该塑料壳体零件的3D视图，如图1-1所示。 图1-1 塑料壳体零件的3D视图 1.2 材料的性能分析 因为本次课程设计选用的第三组数据要求的塑料材料为ABS，所以材料的 2 性能分析将围绕ABS展开。Acrylonitrile Butadiene Styrenne copolymers即丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，简称ABS。ABS是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料结构。ABS树脂是丙烯腈、1，3丁二烯、苯乙烯的三元共聚物。ABS树脂集合了三者单体的优良性质，即:丙烯腈的耐热性、刚性、耐油性;苯乙烯的光泽、电性能、成型性;丁二烯的耐冲击性。 塑料的性能有以下几点: 1) 一般性能,: ABS树脂是丙烯腈、1，3丁二烯、苯乙烯的三元共聚物ABS的外观为不透明呈象牙色的粒料，无毒、无味、吸水率低其制品可着成各种颜色，并具有90%的高光泽度。ABS同其它材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS的氧指数为18.2，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，烧焦但不滴落，并发出特殊的肉桂味。 ABS是一种综合性能十分良好的树脂，在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度，热变形温度比PA、PVC高，尺寸稳定性好。 ABS熔体的流动性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，与POM和HIPS类似。ABS的流动特性属非牛顿流体，其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。 2) 力学性能 ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用。即使ABS制品被破坏，也只能是拉伸破坏而不会是冲击破坏。ABS的耐磨性能优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。ABS的蠕变性比PSF及PC大，但比PA和POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。 3) 热学性能 ABS属于无定形聚合物，无明显熔点;熔体粘度较高，流动性差，耐候性较差，紫外线可使变色;热变形温度为70~107?(85左右)，其制品经退火处理后还可提高10?左右。对温度，剪切速率都比较敏感;ABS在-40?时仍能表现出一定的韧性，可在-40~85?的温度范围内长期使用。 4) 电学性能 ABS的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。 3 5) 环境性能 ABS不受水、无机盐、碱醇类和烃类溶剂及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。 ABS树脂是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。 ABS树脂广泛应用于汽车工业，电器仪表工业和机械工业中，常作齿轮,汽车配件，挡泥板，扶手，冰箱内衬，叶片，轴承，把手，管道，接头，仪表壳，仪表板，盆安全帽，等;在家用电器和家用电子设备的应用前景更广阔，如电视机，收录机，冰箱，冷柜，洗衣机，空调机，吸尘器和各种小家点器材:日用品有鞋，包，各种旅游箱，办公设备，玩具及各种容器等，低发泡的ABS能代替木材，适合作建材，家具和家庭用品。ABS的主要技术指标如表1-1所示。 表1-1 ABS的主要技术指标 收缩率 0.3~0.8 吸水率 0.10% 3比体积 0.93v/dmkg 3 密度 1.03~1.07g/cm 拉伸强度 45~58Mpa 抗弯强度 87Mpa 1.3 的注射成型过程及工艺参数 1.3.1 注射成型过程。 注射成型过程一般分为成型前的准备、注射过程和塑件的后处理三个阶段。 1) 成型前的准备。 对ABS的色泽、粒度和均匀度等进行检验，微量水份在高温下加工会使制品产生白浊色泽，银丝和气泡，成型之前必须预干燥，水分含量应低于0.02%。 2) 注射过程。 4 塑件在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为冲模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。 3) 塑件的后处理。 对塑件进行烘箱处理，处理条件为110~120?。处理时间在八小时以下，随空气逐渐冷却。 1.3.2 注射工艺参数。 ABS的注射工艺参数参见表1-2。 表1-2 ABS的注射工艺参数 注射机类型 螺杆式 螺杆转数 20~40r/min，取30r/min 后段150~170 料筒温度(?) 中段165~180 前段180~220 喷嘴温度(?) 170~180 模具温度(?) 50~80 注射压力(Mpa) 600~1000 注射时间(s) 0~5 保压时间(s) 20~90 冷却时间(s) 20~120 成型时间(s) 50~220 第二章 拟定模具的结构形式及初选注射机 2.1 分型面位置的确定 通过对塑件结构形式的分析，分型面应该选在盖截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上，如图2-1所示，这种是将型腔全部设置在定模内，能保证压铸件外形的同轴度要求，同时，金属液的压射终端与分型面重合，有利于排出型腔内的气体。 5 图2-2 分型面位置的确定 2.2 确定型腔数 该塑件虽然为50万件每年的大批量生产零件，但精度要求不高，又考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的大小关系，以及制造费用和各种成本费用等因素，初选为一模4腔结构形式。 2.3 型腔的排列方式 因为多型腔模具尽可能要采用平衡式排列布置，且要力求紧凑，并与交口开设的部位对称。并且由于该设计选择的是一模 腔，故采用90?对角对称排列，如图2-2所示，这种X形排列方法较H形排列方法，更利于塑料液的注入和残留物的清理。 6 图2-2 型腔的排列方式 2.4 模具结构形式的确定 从上面的分析可知，本模具设计为一模四腔，对角对称排列，根据塑件结构形状，推出机构拟采用脱模板推出的推出形式。浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采用侧交口，且开设在分型面上。因此，定模部分不需要单独开设分型面取出凝料，动模部分需要添加型芯固定板、支撑板和脱模版。由上综合分析可确定选用带脱模板的单分型面注射模。 2.5 注射机型号的确定 2.5.1 注射量的计算 通过Pro/E建模分析得塑件质量属性，如图2-3所示。 7 图2-3,,塑件质量属性 由图2-3可知: 塑件体积:, 塑件质量: 3式中，取1.05g/cm。 2.5.2 浇注系统凝料体积的估算 根据经验公式按照塑件体积的0.2~1倍来估算。则选取0.25倍。故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为: 2.5.3 选择注射机 根据计算得出一次注入模具型腔的塑料总质量，并结合: ，则有。根据以上的计算，初步选定公称注射量为 3320cm，注射机型号为XZY-300卧式注射机，其主要技术参数如表2-1所示。 8 表2-1 XZY-300卧式注射机主要技术参数 3 理论注射容量/cm320 螺杆柱塞直径/mm 60 注射压力/Mpa 170 锁模力/kN 1500 移模行程/mm 340 最大模具厚度/mm 355 最小模具厚度/mm 285 塑化能力/(g/s) 55 模具定位孔直径/mm 125 喷嘴球半径/mm 12 喷嘴口直径/mm 4 拉杆内间距/mm ,450×450 , 合模方式 液压—机械 电动机功率/kW 17 2.5.4 注射机的相关参数校核 1) 注射压力校核。 ABS的注射压力为100~140MPa，这里取，该注射机的公称注 射压力，注射压力安全系数K=1.25~1.4，这里取1.4，则: 1 所以，注射机压力合格。 2) 锁模力校核。 ?塑件在分型面上的投影面积，则 9 ?浇注系统在分型面上的投影面积，即流道凝料在分型面上的投影面积 的数值，按照多型腔模的统计分析来确定。是每个塑件在分型面上的投影面积的0.2~0.5倍。选取。 ?塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积，则 ?模具行腔内的胀型力，则 式中，——型腔的平均计算压力值。通常取注射压力的20~40%，大致范围为25~40MPa。对于粘度较大的精度较高的塑料制品应该取较大值。结合ABS的特性，取为30MPa。 由表2-1可知，本次设计所选用的注射机的公称锁模力，锁模力安全系数为，这里取，则 所以，注射机锁模力合格。 对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行，所以，现在不做校核。 第三章 浇注系统 浇注系统设计是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响很 10 大，而且还对塑件所用的塑料的利用率、成型生产效率等相关，因此这是一个重要环节。浇注系统设计主要包括主流道，分流道，浇口和冷料穴四部分。它的主要作用是将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输送到型腔，同时使型腔内的气体能及时顺利排出，将注射压力有效地传递到型腔的各个部位，以获得形状完整、内外在质量优良的塑料制件。 3.1 主流道的设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外，由于主流道与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。 3.1.1 主流道尺寸 1) 主流道的长度:一般由模具结构确定，对于小型模具应尽量小于60mm，因此，本次设计中初选50mm进行设计。 2) 主流道小端直径:。 3) 主流道大段直径:，式中。 4) 主流道球面半径: ) 球面的配合高度:。 5 3.1.2 主流道的凝料体积 11 3.1.3 主流道当量半径 3.1.4 主流道浇口套的结构形式 主流道衬套为标准件可选购。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。对材料的要求严格，因而尽管小型注射模可以将主流道浇口套与定位圈设计成一个整体，但考虑上述因素通常仍然将其分开来设计，以便于拆装更换。同时也便于优选优质钢材进行单独加工和热处理。材料采用碳素工具钢T10A，热处理淬火后表面硬度为53HRC,57HRC。如图3-1所示。定位圈的结构由总装配图来确定。 图3-1 主流道浇口套的结构形式 3.2 分流道的设计 3.2.1 分流道的布置形式 在设计时应考虑尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减小分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道。 12 图3-2 分流道的布置形式 3.2.2 分流道的长度 由于流道设计简单，根据两个型腔的结构设计，分流道较短，故设计时可适当选小一些。单边流道长度L分取55~60mm，这里取59mm。如图3-2所示。 3.2.3 分流道的当量直径 因为该塑件的质量 则分流道当量直径为: 3.2.4 分流道截面形状 本设计把分流道设计在分型面上，采用体形截面，其加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大。 13 3.2.5 分流道截面尺寸 设梯形的下底宽度为x，底面圆角的半径R=1mm，并设置梯形的高h=3.5mm， 则该梯形的截面积为: 再根据该面积与当量直径为4.88mm的圆面积相等，可得 即可得:x?4.3mm， 则梯形的上底约为5mm，如图3-3所示。 图3-3 分流道截面形状 3.2.6 凝料体积 1) 分流道的长度: 2) 分流道截面积: 14 3) 凝料体积: 3.2.7 校核剪切速率 [2]1) 确定注射时间:查表2-1，取。 2) 计算分流道体积流量: 该分流道的剪切速率处于浇口道与分流道的最佳剪切速率 之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。 3.2.8 分流道的表面粗糙度和脱模斜度 分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取即可，此处取 。另外，其脱模斜度一般在0.5?,1?之间，这里取1?。 3.3 浇口的设计 该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一模四腔注射，为便于调整冲模时的剪切速率和封闭时间，因此采用侧浇口。其界面形状简单，易于加工，便于试模后修整，且开设在分型面上，从型腔的边缘进料。 3.3.1 侧浇口尺寸的确定 1) 计算侧浇口的深度。查表可得侧浇口的深度 计算公式为: 式中，t为塑件壁厚，这里t=2.5mm;N为塑料的成型系数，对于ABS，其成型系数n=0.8。 [3]为了便于今后试模时发现问题进行修模处理，对于其厚度，根据查表4-9，得ABS侧浇口的厚度为0.8~1.2mm，故此处浇口深度h取1mm。 [2]2) 计算侧浇口的宽度。根据表2-6公式，可得侧浇口的宽度 的计算公式为: 15 式中，n为塑料成型系数，取0.8;A为凹模的内表面积(约等于塑件的外表面积)。 [2]3) 计算侧浇口的长度。查表2-6，可得侧浇口的长度L浇一般选取0.5~0.75mm，这里取。 3.3.2 侧浇口剪切速率的校核 [2]1) 确定注射时间:查表2-3，可取t=1.6s。 2) 计算浇口的体积流量: 3) 计算浇口的剪切速率:由公式，则: 该矩形侧浇口的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率 之间，所以，浇口的剪切速率校核合格。 3.4 校核主流道的剪切速率 由于前部分分别求出了塑件的体积、主流道的体积、分流道的体积(浇口的体积大小可以忽略不计)及主流道的当量半径，这样就可以校核主流道熔体的剪切速率。 3.4.1 计算主流道的体积流量 16 3.4.2 计算主流道的剪切速率 主流道内熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率 之间，所以，主流道的剪切速率校核合格。 3.5 冷料穴的设计及计算 冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是储存熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量。本设计仅有主流道冷料穴。由于该塑料件精度要求较高，采用脱模板推出塑件，故采用与锥头形拉料杆匹配的冷料穴。开模时，利用凝料对球头的包紧力使凝料从主流道衬套中脱出。 第四章 成型零件的结构设计及计算 4.1 成型零件的结构设计 4.1.1 凹模的结构设计 凹模是成型制品的外表面的成型零件，按凹模结构的不同可将其分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四种。根据对塑件的结构分析，本设计中采用整体式凹模。如图4-1所示。 这种整体式的结构形式具有强度和刚性好，可以避免产生拼接缝隙的优点。 17 图4-1 整体式凹模结构 4.1.2 凸模的结构设计(型芯) 凸模是成型塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种。根据本次设计的零件结构，本设计中采用组合式凸模。凸模主体结构见图4-2所示，凸模Ø12孔镶件结构见图4-3所示，凸模Ø8孔镶件结构见图4-4所示。因塑件的包紧力较大，所以凸模设置在动模部分。 这种组合式的凸模结构具有简化加工工艺，降低加工难度，降低制模成本，当易损成型零件失效时方便更换，减少热处理变形的优点。尤其是本次设计的零件共有5个孔，凸模的制孔相应部位极易磨损。若用整体式凸模，当凸模的少部分磨损时，必须更换整个凸模，这会造成很大浪费，增加生产成本，不符合经济性原则。 18 图4-2 凸模主体结构 图4-3 凸模?12孔镶件结构 图4-4 凸模?8孔镶件结构 19 4.2 成型零件对钢材的选用 根据对成型塑件的综合考虑分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性能，同时考虑它的机械加工性能和抛光性能。又因为该塑件为大批量成品，所以构成型腔的整体式凹模钢材选用T10A。对于塑件型芯来说，由于脱模时与塑件的磨损严重，因此钢材也选用T10A。 4.3 成型零件工作尺寸的计算 由于未注尺寸公差按所用塑料的高精度查取，按自由公差计算。 4.3.1 凹模径向尺寸的计算 lmmM式中:—型芯的径向尺寸，; S—塑件的平均收缩率;取0.005; lSmm—塑件的外径尺寸，; ,0.5~0.8—修正系数，()，取0.5; ,—塑件的公差值，因尺寸的大小而变。 ,,/3Z—制造公差，取。 4.3.2 凹模深度尺寸的计算 20 4.3.3 型芯径向尺寸的计算 4.3.4 型芯高度尺寸的计算 4.3.5 成型孔间间距的计算 塑件凹模板的尺寸标注见图4-5;塑件型芯的尺寸标注见图4-6。 图4-5 塑件凹模板的尺寸 21 图4-6 塑件型芯的尺寸 4.4 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算 4.4.1 凹模侧壁厚度的计算, 模架初选450×400mm的标准模架，凹模侧壁厚度与型腔内压强及凹模的深 [3]度有关，其厚度根据表4-19计算 式中p—型腔压力(Mpa); E—材料弹性模量(Mpa); h=w，w为影响变形的最大尺寸，而h=55~60mm; —模具刚度计算许用变形量。根据注射塑料品种，根据注射塑料品种查表 [3]4-20得 所以，。 22 同理，凹模底部厚度。 凹模侧壁是采用嵌件。型腔与模具周边的距离由模板的外形尺寸来确定，根据估算模板平面尺寸选用400×400mm，它比型腔布置的尺寸大的多，所以完全满足刚度和强度要求。 4.4.2 动模垫板厚度的计算 动模垫板厚度和所选模架的两个垫块之间的跨度有关，根据前面的型腔布置，模架应选在400×400mm这个范围之内，垫块之间的跨度大约为 。因此动模垫板厚度可为: 式中，—动模垫板刚度计算许用变量，; L—两个垫板间的距离，约120mm; —动模垫板的长度，取350mm。 A—两个型芯投影到动模垫板上的面积。单件型芯所受压力的面积为: ，4个型芯的面积:。 故，动模板按标准厚度取30mm。 第五章 脱模推出机构的设计 脱模推出机构共有推件板推出、推杆推出及推件板加推杆的综合推出方式的三种脱模推出方式。 5.1 推出方式的确定 本塑件结构简单，可采用脱模板推出方式。脱模板推出时为了减小脱模板与型芯的摩擦，设计中在用脱模板与型芯之间留出0.2mm的间隙，并采用锥面配合，这样可以防脱模板因偏心而产生溢料，同时避免了脱模板与型芯产生摩擦。 23 图5-1 推件板推出方式 1.凹模嵌件;2.型芯;3.脱模板;4型芯固定板 5.2 脱模力的计算 [3]因为，此处视为薄壁圆筒塑件，根据公式4-26，脱 模力有: FN,3024.8带入各项数据，。 5.3 校核推出机构作用在塑件上的单位压应力 5.3.1 推出面积: 5.3.2 推出应力: 24 (抗压强度)合格。 第六章 模架的确定 根据模具行腔布局的中心距和凹模嵌件的尺寸约为160×160mm，又凹模最小壁厚，导柱、导套的布置等，在结合标准模架的选型经验公式以及查表，可确定选用模架序号为8号(400×400)模架结构为A4型。 6.1 各模板尺寸的确定 6.1.1 A板尺寸。 A板是定模型腔板，塑件高55mm，又考虑在模板上还要开设冷却水道，还需要留出足够的距离，故A板取标准70mm。 6.1.2 B板尺寸。 B板是型芯固定板，按模架标准厚取23mm。 6.1.3 C板(垫块)尺寸。 选标准块75mm。 经上述尺寸的计算，模架尺寸已经确定为模架序号为,8号，板面为400×400mm，模架结构形式为A4型的标准模架。其外形尺寸:宽×长×高,400×400×276mm。 6.2 模架各尺寸的校核 根据所选注射机来校核模具设计的尺寸。 6.2.1 模具平面尺寸: 400×400mm,450×450mm(拉杆间距)，校核合格。 6.2.2模具高度尺寸: 276，200,276,300(模具的最大厚度和最小厚度)，校核合格。 25 6.2.3 模具的开模行程: ，校核合格。 第七章 排气槽的设计 该塑件由于采用侧浇口进料，熔体经塑件下方的台阶充满型腔，顶部有一个Ø12mm小型芯，其配合间隙可作为气体排出的方式。同时，地面的气体会沿着推杆的配合间隙、分型面和型芯与脱模板之间的间隙向外排出。 第八章 冷却系统的设计 冷却系统的计算很复杂，在此只进行简单的说明。设计时忽略模具因空气对流、辐射以及注射机接触所散发的热量，按单位时间内塑料熔体凝固时所放出的热量应等于冷却水所带走的热量。 冷却介质的选用 ABS粘度高，熔融温度高，其成型温度及模具温度分别为:230~320?和50~80?。所以模具温度初步选定为80?，用常温水对模具进行冷却。 第九章 导向与定位结构的设计 注射模的导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。按作用分为模外定位和模内定位。模外定位是通过定位圈使模具的浇口套能与注射机喷嘴精确定位;而模内定位机构则通过导柱导套进行合模定位。锥面定位则用于动、定模之间的精密定位。本模具所成型的塑件比较简单，模具定位精度要求不是很高，因此可采用模架本身所带的定位结构。 整套模具装配图及相关尺寸，见本设计书附带的《塑料壳体注射模具总装配图》及各部零件图。 26 总 结 该模具采用侧浇口进料，产品质量良好，模具结构合理，经试模验证，该套模具结构设计合理，可靠，可生产产品。 通过对塑料壳体模具的设计，对常用塑料在成型过程中对模具的工艺要求有了更深一层的理解，掌握了塑料成型模具的结构特点及设计计算方法，对独立设计模具具有了一次新的锻炼。 在完成模具设计后，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、热处理、计算机辅助设计等专业基础课和专业课方面的知识，我对于模具特别是塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识，在指导老师的协助和讲解下，同时查阅了很多相关资料并亲手拆装了一些典型的模具模型，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。并利用因特网查阅了大量设计资料，在设计过程中，本人运用了大量的计算机辅助设计，通过对此塑件模具的设计，本人更加熟练了对CAD的运用。 特别是CAD，在设计的后一阶段充分利用CAD软件，新的工具的利用，大在提高了工作效率。以计算机为手段，专用模具分析设计软件为工具设计模具。模具CAD技术是模具传统设计方式的革命，大大提高了设计效率，尤其是系列化或类似注射模具设计效率更为提高。 在设计过程中我还学会了细心，也学会了独立思考，和整体思维等等。让我深深地体会到这个课程设计必不可少。它能加深我们对知识的巩固和理解，能让我们将所学的知识融会贯通，能锻炼我的思维能力，甚至还能锻炼一个人的独立思考的能力。 总之，通过课程设计的又一次锻炼完全清楚:充分利用CAD技术进行设计，在模具符合使要求的前提下尽量降低成本。同时在实际中不断的积累经验，以设计出价廉物美的模具。经过这次设计，我了解了模具设计的全过程。碰到了很多问题，也得到了很多经验。 27 谢 辞 本设计是在孟老师的悉心指导和同学们帮助下完成的。本次毕业设计是对自己所学专业知识的一次巩固和提升。通过这段时间的毕业设计，重新温习了所学课程，同时又有很多新的体会和领悟。在设计的过程中，曾遇到过很多的问题和难点，通过对这些问题的解决，自己感觉很充实，进一步提高了解决实际问题的能力及思维能力都有很大的提高。 对于此次设计涉及到了很多加工工艺和经验公式，对于在校学习的我，由于缺乏实践经验，显然是一大难题，有理论而没有实践经验是显然不够的，没有老师的指导是不可能完成这分完整的设计的。在此我特别感谢悉心指导我的孟普老师，以及曾教我专业课和基础课的所有老师、和我一起学习的同学。是各位老师和同学给了我完成此次设计的指导和帮助。 由于本人水平所限，此设计的缺陷在所难免，恳请批评斧正。 28 参 考 文 献 [1] 齐卫东.压铸工艺与模具设计.北京:北京理工大学出版社.2012. [2] 伍先明，等.塑料模具设计指导.北京:国防工业出版社.2014. [3] 中国机械工程学会，中国模具设计大典编委会.中国模具设计大典.南昌:江 西科学技术出版社.2003. [4] 吴生绪.塑料成型工艺技术手册.北京:机械工业出版社.2007. [5] 徐学林.互换性与测量技术基础.长沙:中南大学出版社.2009. [6] 李海梅，等.注塑成型及模具设计实用技术. 北京:化学工业出版社.2002. [7] 陈万林，等.实用塑料注射模设计与制造. 北京:机械工业出版社.2002. 29