复读机面盖注射模具设计说明书

摘 要 该设计的内容是设计出复读机面盖成型所用的注射模。注射模是塑料成型模具中的一种，它常用于热塑性塑料的成型。塑料注射成型是塑料成型生产中自动化程度最高、采用最广泛的一种成型方法。塑料成型制品应用广泛，特别是在电子仪表、电器设备、通信工具、生活用品等方面获得大量应用。如各种受力不大的壳体、支架、机座、结构件、装饰件等；建筑用各种塑料管材、板材和门窗异型材；塑料中空容器和各种生活用塑料制品等。 该设计对复读机面盖的工艺及其结构进行了详细的分析，阐述了模具的设计方法和步骤。包括了分型面的选择和浇注系统的设计。重点介绍了侧向分型与抽芯机构。并且对推出机构和导向机构也作出了相关介绍。然后，通过计算选择出了适合的注射机。最后，简略的说明了模具的工作过程。 关键词：注射模；塑料成型；分型面；抽芯。 Abstract Content of this design is design a reread machine cover molding used in injection mould. Injection mould is a kind of the plastic molding，it is often used in the thermoplastic plastic molding．Plastic injection molding is the highest degree of automation in the production of plastic molding and a forming method is the most widely used．Plastic molding products are widely used，especially in the electronic instruments， electrical equipment， communication tools，daily necessities，such as a large number of applications received. such as a large shell, frame， base， structural parts， decorative parts；all kinds of plastic pipe used in construction, sheet metal and profile windows and doors;；hollow plastic containers and plastic products such as life． The design of repeater cover process and its structure are analyzed in detail, the design of the mold method and steps were expounded. Including the parting surface selection and the design of gating system. Side parting and core-pulling mechanism were introduced in detail．And also made relevant to launch mechanism and steering mechanism is introduced.．Then, Choose the suitable injection machine by calculation． The last，Briefly illustrate the working process of the mould． Key words: Injection mould； Plastic molding； Parting surface；Core pulling． 目 录 摘要………………………………………………………………………2 前言………………………………………………………………………5 一、设计内容及目的………………………………………………………6 二、塑件工艺分析………………………………………………………...7 三、模具结构设计………………………………………………………...8 1、分型面的选择与浇注系统的设计……………………………………….....8 2、成型部件的设计……………………………………………………………10 3、侧向分型与抽芯机构……………………………………………………....14 4、结构零部件设计……………………………………………………………15 5、推出机构的设计…………………………………………………………....16 四、注射机的选择……………………………………………………...….17 五、模具工作过程…………………………………………………………19 ………………………………………………………………............20 参考文献……………………………………………………………….....21 致谢……………………………………………………………………....22 前 言 注射模又称注塑模。塑料注射成型是在金属压铸成型的基础上发展起来的，成型所使用的设备是注射机。在塑料成型生产中，先进的模具设计、高质量的模具制造、优良的模具材料、合理的加工工艺和现代化的成型设备是成型优质塑件的重要条件。一副优良的注射模具可以成型上百万次，一副优良的压缩模具可以成型25万次以上，这与上述因素有很大的关系。 本次设计分为4个阶段。第一阶段：用proe画出塑件的实体图并自学模具方面的知识，初步了解模具设计的步骤。第二阶段：在指导老师带去工厂参观注射模工作过程后，开始着手设计模具。设计模具过程中，进一步从参考书上学习了模具的知识，并利用proe和emx软件来做出模具的实体图。第三阶段：用cad画出装配图和个零件图并编写设计说明书。第四阶段：交指导老师审阅，作出修改后定稿。 本次毕业设计，在蒋育华老师的精心指导下，通过对复读机面盖注射模具的设计，深入学习了Proe和cad并初步掌握了emx的用法，掌握了注射模具设计的一般方法、模具制造的专用设备及注射机的工作原理，为今后工作打下了坚实的基础。 最后，由于个人水平有限、经验不足，另外此次设计涉及到的知识很多，所以在设计过程中很难考虑到全面，疏漏和错误之处在所难免，恳请各位老师指正。 一、设计内容及目的 1、设计内容：对塑件（图1）设计一副成型所用的注射模。 图 1（塑件） 2、本次设计的目的： 1、掌握注射模设计的一般方法和模具的相关知识。 2、了解注射机的工作原理。 3、进一步掌握设计的一般方法，熟练设计的一般过程。 4、基本掌握proe和cad机械绘图软件，初步学习了emx的用法。 二、塑件工艺分析 1、材料性能 塑件质量16g，采用的材料为ABS，全称为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名全称Acrylonitrile-butadiene-styrene。ABS为热塑性材料，其密度为1.08～1.2g/cm3 ，抗拉强度30～50Mpa，抗弯强度41～76Mpa，收缩率为0.3～0.8%，常取0.5%。该材料综合性能好，冲击强度高，尺寸稳定，易于成型，耐热和耐腐蚀性能也较好，并有良好的耐寒性。 2、成型特性 1)其吸湿性强，塑料在成型前必须充分预热干燥，其含水量应小于0.3%。 2)流动性中等，溢边值0.04mm。 3）塑料的加热温度读塑件的质量影响较大，温度过高易于分解（分解温度为250℃）。成型是宜采用较高的加热温度（模温50～80℃）和较高的注射压力。 3、ABS成型条件 注射机类型：螺杆式 密度 ：1.08~1.2g/cm3 收缩率 ：0.003~0.008 预热干燥温度：80~85°C 料筒温度：前段 200~210°C 中段 210~230°C 后段 180~200°C 喷嘴温度：180~190°C 模具温度：50~80°C 注射压力：70~90Mpa 保压压力：50~70Mpa 成型时间：注射时间 ： 3~5s 保压时间 ： 15~30s 冷却时间 ： 15~30s 成型周期 ： 40~70s 三、模具结构设计 1、分型面的选择与浇注系统的设计 1.1分型面的选择 选择分型面时，应遵循以下几项基本原则： a 分型面应选在塑件外形最大轮廓处； b 分型面的选择应有利于塑件顺利脱模； c 分型面的选择应保证塑件的尺寸精度和表面质量； d 分型面的选择应有利于模具的加工； e 分型面的选择应有利于排气； 该塑件的分型面选择在外表面 如图2： 图 2（分型面） 1.2 浇注系统的设计 1.2.1 主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部位开始，到分流道为止的塑料熔体的流道通道。由于选的是卧式注塑机，主流道垂直于分型面。大头并为倒锥形，锥角为3°，浇口套内为锥形，其锥角为2°。（如图3） 图3 1.2.2 浇口设计 浇口亦称进料口，是连接主流道与型腔的通道，根据该产品的结构特点，采用点浇口。 如图4所示为点进料结构形式，又称点浇口。适用于成型腔壳类零件，点浇口一般设在型腔底部这样排气顺畅，成型良好。由于进料口小，故去浇口后残留余量小，塑件上不易留有痕迹。在图中设置有倒锥，可以使点浇口在拉断时不会拉伤产品。 图4 为了塑件熔体能快速地充满型腔，浇口表面粗糙度很小，一般为Ra0.4以下,现取Ra0.4作为浇口的表面粗糙度。这样不致产生较大的摩擦阻力，有利于充型。 2、成型部件的设计 2.1 型腔设计 根据塑件结构特点，该模具型腔采用组合式结构（如图5），型腔设置在定模板上。芯腔采用电火花和线切割加工。对凹模内的局部突起单独加工，再把加工好的镶件镶在凹模内，从而降低型腔的加工难度和制造成本。型腔镶件Ⅰ采用螺栓固定，型腔镶件Ⅱ、型腔镶件Ⅲ均采用铆接方式固定。 图5 图6 2.2 型芯设计 型芯（如图6）采用整件嵌入式结构设计，然后以H7/m6过渡配合压入模板中。这种结构加工效率高，拆装方便，容易保证尺寸形状和尺寸精度。根据塑件的结构特点，型芯安装在型芯固定板上，用螺栓固定，型芯采用线切割和电火花加工，这样便于其加工及安装。型芯镶件采用铆接方式固定。 2.3型芯和型腔具体结构设计 2.3.1.型芯设计 1）、型芯的尺寸计算 a)、型芯的尺寸按以下公式计算 D =〈〔1+ 〕d +xΔ〉 式中D —型芯外径尺寸 d —塑件内形尺寸 Δ—塑件公差 —塑料平均收缩率 —成形零件制造公差,取Δ/2。 2.3.2.型腔设计 1）、型腔径向尺寸按以下公式计算 D =〈〔1+ 〕d －xΔ〉 式中D —型腔的内形尺寸 d —塑件外形基本尺寸 Δ— 塑件公差 —塑料平均收缩率 —成形零件制造公差,取Δ/2。 2)、型腔深度尺寸按以下公式计算 = 式中 —型腔深度 —塑件外形高度尺寸 Δ— 塑件公差 —塑料平均收缩率 —成形零件制造公差,取 2.3.3由于该产品不是透明的，所以型芯的表面粗糙度要求不需那么高。一般取Ra1.6,在机床上加工就可以直接投入使用，不需要经过其它的特殊加工。考虑模具的修模以及型芯的磨损，在精度范围内，型芯尺寸尽量取大值。而型腔则取大值，型腔的表面粗糟将决定产品的外观，因此型腔的表面粗糙度则要求较高，一般取Ra0.8～0.4。在本次设计中，型腔取Ra0.8。 2.3.4X——综合修正系数（考虑塑料收缩率的偏差和波动，成型零件的磨损等因素），塑件精度低、批量较小时，X取1/2；塑件精度高、批量比较大，X取3/4，根据设计要求取X为0.5。 2.4 型腔、型芯工作尺寸的计算 要计算型芯、型腔的工作尺寸，必先确定塑件的公差及模具的制造公差。根据要求塑件精度取五级精度。根据塑料制件公差数值表（SJ1372—78）塑件在五级精度下，基本尺寸对应的尺寸公差如下： 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 1、型腔：宽度方向d =81；取 =0.5%（以下收缩率都取0.5%） D =[（1+0.005）×81－0.5×0.60] =81.105 长度方向 d2’=113; D2’=[（1+0.005）×113－0.5×0.68] =113.225 2、型腔深度：H=9.5 ; X=0.4 H =[(1+0.005) ×9.5+0.4×0.22]=9.6355 3、型芯： 1）宽度方向d =81 D =[（1+0.005）×81+0.5×0.60]=81.705 2）长度方向d =113 D =[（1+0.005）×113+0.5×0.68]=113.905 2.5型腔壁厚计算 1.型腔的强度及刚度要求 塑料模具型腔的侧壁和底壁厚度计算是模具设计中经常遇到的问题，尤其对大型模具更为突出。目前常用的计算方法有按强度条件计算和按刚度条件计算两类，但塑料模具要求既不许因强度不足而发生明显变形，甚至破坏，也不许刚度不足而变形过大的情况，因此要求对强度和刚度加以考虑。对于型腔主要受到的力是塑料熔体的压力，在塑料熔体的压力作用下，型腔将产生内应力及变形。如果型腔侧壁和底壁厚度不够。当型腔中产生的内应力超过材料的许用应力时，型腔发生强度破坏，与此同时，刚度不足则发生弹性变形，从而产生溢料现象，将影响塑件成型质量，所以模具对强度和刚度都有要求。 但是，实践证明，模具对强度和刚度的要求并非同时兼顾，对大型腔，按刚度条件，对小型腔则按强度条件计算即可。（在本设计中按强度条件来计算） 1）​ 对长方形型腔壁厚和底板厚度的计算 a、型腔底板厚度： 式中 ——型腔内塑料熔体的压力（MPa），一般取25~45MPa L——型腔侧壁边长（mm） b——型腔宽度（mm） B——凹模宽度（mm） [σ]——材料的许用应力，一般取100Mpa ——型腔侧壁长边尺寸（mm） =28.16mm 由于根据模架查得定模板的厚度为30mm，综合各方面考虑，现确定定模板厚为30mm，可以满足型腔的强度要求。 b、确定型腔的壁厚 型腔宽度 镶拼式腔壁厚 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 3、侧向分型与抽芯机构 该塑件共6处需采用侧向抽芯机构，其中4处为内侧侧向抽芯。由于该模具的侧向抽芯力不大，故选择斜导柱侧抽芯及斜导杆侧抽芯机构。滑块（图7）及斜导杆（图8）均设置在动模侧，以保证侧向抽芯动作可靠。滑块的定位采用弹簧、钢球定位，斜滑块一般用于塑件侧凹较浅，所需的抽芯距不大，但侧凹成型面积较大的场合。其特点是开模时，依靠注射机的开模力作为动力，通过斜导柱将力作用于滑块使其侧向抽芯，合模时又靠它使滑块复位。斜导杆导滑的侧向分型与抽芯机构是由斜导杆与侧抽芯制成整体式后与动模板上的斜导向孔进行导滑推出的斜滑块抽芯机构。在注射机上的液压顶杆推出时，斜导杆被推动沿着斜导向孔进行运动达到与塑件分离的目的。 图7 滑块 斜导杆Ⅰ 斜导杆Ⅱ 图8 斜导杆 4、结构零部件设计 4.1 模架的选择 模具的整体设计也就是模具的综合设计，依据塑件的性能要求，综合设计模具，以达到低成本、高效率、高效益的目的。而标准化设计可降低成本，根据塑料注射模中小型模架GB/T 1255.6~12556.2━1990,选取定模板、动模板、定模座板、动模座板、支承板、垫块、顶杆固定板、推板、导柱、导套、复位杆、浇口套、导柱、导套、顶杆、水嘴、定位销等标准件。由于该设计用的是点浇口，所以需要多加一个中间板。 本产品从最大注射量和经济性考虑，宜采用单型腔。该产品成型面积较大，形状复杂，为了使产品每个部分得到稳定相同的压力，因此应该让型腔与流道之间的距离尽可能短，使塑料熔体快速均匀充满每个部分，使模具整体达到平衡稳定。 该模具的具体结构如图9所示： 图9 4.2 导向机构的设计 注射模的导向机构与定位机构，主要用来保证动模与定模两大部分或模内其它零件之间的准确配合和可靠地分开，以避免模内各零件发生碰撞和干涉，并确保塑件的形状和尺寸精度。导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后发生变形。根据模具的形状和大小，一副模具 一般使用4根导柱。 加工定模部分的4个导柱、导套孔时，应将定模板、中间板、动模板合在一起，一次性加工出来，以保证孔的同心度，然后再在定模座板上加工沉头孔，动模部分导柱同理。 本模具采用有导柱导套配合要求的导向机构，且在导柱导套上设有油槽，便于润滑，使用寿命长。 5、推出机构的设计 推出机构的结构的基本要求是使塑件在推出过程中不会损坏变形，本模具选用一次推出机构。 1）推杆数量及结构形式 根据推杆布置许可空间，制品设10根推杆，推杆采用A型推杆，其公称直径为6mm和5mm。 2)复位装置设计 推出机构在完成塑件的顶出动作后，为了进行下一步循环必须回到其初始位置。所以必须设置复位装置，此处选用复位杆复位。 3）推出机构的导向 推杆一般装配在推板和推杆固定板之间，为了防止推杆变形或折断，必须在动模座板和支承板之间设置导向机构。顶出机构的导向装置选用推板导柱和导套导向，导柱、导套的公称直径为16mm。 4）顶出距离 为了确保侧抽芯和顶出时塑件能完全脱离动模，顶出距离不小于30mm。 四、注射机的选择 一个产品的质量为16克,根据以下公式，选择注射机的最大注射量： K G公≥NG件+G废 式中 K=0.8 N为型腔数量 G公为注射机公称注射量 G件为产品重量 G废为各部分冷料的质量 由于根据设计要求和加工的经济性取N=1，通过proe得到G废=10g G公≥（16+10）×1.25 =32.5（g） 也就是说注射机的注射量要大于32.5克。参照《模具设计与制造简明手册》选择公称注射量为250㎝3的注射机，机型为XS-ZY-250，也就是说这台注射机的公称注射量为大约为250克。 XS-ZY-250注射机参数如下： 额定注射量/cm3 250 锁模力/kN 1800 螺杆直径/mm Φ50 注射压力/MPa 147 最大开模行程/mm 500 注射行程/mm 160 模具最大厚度/mm 350 注射速率/(g/s) 114 模具最小厚度/mm 200 注射方式 螺杆式 模板尺寸/mm 315× 500 电动机功率/kW 24 喷嘴 球半 径/mm Φ18 孔直径/mm Φ4 下面校核各部分参数：， 1、注射量 KG公 =0.8×250 =200(g) NG件+G废=1×16+10 =26(g) 很明显 KG公>N G件+G废，符合条件。 2、注射压力校核 P公=147MPa 产品要求注射压力P注在70~90MPa之间 所以注射压力符合要求。 3、锁模力校核 F≥K PmA 式中 F——注射机额定锁模力（KN） Pm——型腔的平均计算压力（MPa） K——安全系数,取1.1~1.2 A——塑件及浇注系统等在分型面上的投影面积C㎡ 通过proe分析得A =7071.53mm2≈70.7 C㎡ F =1800KN K PmA =1.2×30×106×7071×106=254556N 所以F >K PmA，符合条件。 4、模板安装尺寸 220×254的最大安装尺寸完全可以安装315×500的模具 5、模具厚度 所设计的模具厚度为229㎜，大于模具的最小宽度200，小于模具的最大厚度350mm。 所以符合要求。 五、模具的工作过程 模具在注射成型后，开模时，动模开始移动，浇注系统的凝料在弹簧的作用下与塑件分离。同时依靠注射机的开模力作为动力，通过斜导柱使得滑块Ⅰ、滑块Ⅱ作两个方向的移动：一个是沿着开模方向的移动，另一个是垂直开模方向的侧向移动，当其移动距离达到抽芯距时，与塑件完全脱离，停住运动。当动模移动到一定位置时，定距拉杆将定模板拉住，使其不再移动。动模继续移动，当动模移动到开模行程时停止移动。此时，注射机上的液压顶杆推出，推动推杆将塑件推出型芯；同时斜导杆被推动沿着斜导向孔运动，达到抽芯距时与塑件脱离；即可取出塑件。注射机液压顶杆退回，脱模机构在复位杆的作用下复位。合模时，滑块在斜导柱和楔紧块的作用下复位，斜导杆在复位机构的作用下复位，合模结束，即可进行下一个成型周期。 总 结 回想这次毕业设计，不仅复习了以前学过的知识，而且还学习了模具的相关知识。归纳起来，主要有以下几点： 1、大学期间都是在学习机械理论基础知识，并未真正地去应用和实践。平时很少接触设计，加工，生产。但是在这次毕业设计，我在指导老师的带领下到工厂参观了注射机的工作过程；还了解了模具的基本结构。在参观学习中，发现了自己很多不足之处。我还体会到了所学理论知识的重要性：知识掌握得越多，设计得就更全面、更顺利、更好。另外，还要有实践才能把学到的知识更好的融会贯通。 2、了解进行一项设计必不可少的几个阶段。毕业设计能够从理论设计和工程实践相结合、巩固基础知识与培养创新意识相结合、个人作用和集体协作相结合等方面全面的培养学生的全面素质。我经过这次系统的毕业设计，熟悉了对模具进行设计、生产的详细过程。这些对我在将来的工作和学习当中都会有很大的帮助和启发。 3、学会了怎样查阅和利用工具书。平时课堂上所学习的知识不够全面，作为机械专业的学生，由于专业特点自己更要积极查阅资料吸取别的在设计，加工中的宝贵经验。一个人不可能什么都学过，什么都懂，因此，当你在设计过程中需要用一些不曾学过的东西时，就要去有针对性地查找资料，然后加以吸收利用，以提高自己应用的能力，而且还能增长自己见识，补充最新的专业知识。     4、毕业设计对以前学过的理论知识起到了回顾作用，并对其加以进一步的消化和巩固，对机械也有了整体性的认识。     5、毕业设计培养了严肃认真和实事求是的科学态度，而且培养了吃苦耐劳的精神以及相对应的工程意识，同学之间的友谊互助也充分的在毕业设计当中体现出来了，使我培养了强烈的团队合作意识。 参考文献 1、屈华昌主编 塑料成型工艺与模具设计，高等教育出版社，2007。 2、何铭新、钱可强主编 机械制图，高等教育出版社，2004 3、丁淑辉编著 Proe/Engineer Wildfire5.0基础设计与实践，清华大学出版社，2010。 4、蒋晓主编 Auto CAD2008 机械制图 ，清华大学出版社，2006。 5、林慧国主编 模具材料应用手册 机械工业出版社，2004。 6、关兴举、杜智敏编 Pro/ENGINEER塑料模具设计，人民邮电出版社，2007。 7、邱宣怀主编 机械设计，高等教育出版社，2006。 8、刘彩英编 塑料模设计手册，机械工业出版社，2000年第二版。 9、邓文英、郭晓鹏主编 金属工艺学，高等教育出版社，2008。 致 谢 在蒋育华老师的指导下这次毕业设计终于完成了，在整个学习和做毕业设计的过程中，蒋老师对我们悉心指导和严格要求，为我们创造了良好的学习氛围，使得我们能够更加顺利完成毕业设计；设计过程中我们不仅掌握了更多的理论知识，而且在分析问题、解决问题的能力上有了很大的提高。 在设计过程中，一方面我深感自己知识的贫乏和实践的重要性，深刻领会到实践与理论的差异性；另一方面，通过这次独立的设计，深深体会到理论与实践的有机结合是学习和掌握知识的重要途径，面对工作我们应该有强大的学习努力，大学只是我们一个学习的一个天堂。在整个毕业设计过程中，使我提高了独立思考问题和解决实际问题的能力。我通过各种方式收集、查找相关资料，发现了自己很多地方的不足，提高了对模具设计的兴趣，更加坚定了自己的选择。在此过程中我刻苦努力，虚心请教，不放过任何难点与疑问。设计中的很多问题都亲自前往车间看产品相关设备和工人的实践操作。这使我忘不了指导老师对我的多层次的认真的技术指导和真诚帮助。在此，我再次向他致以我最真诚的敬意和衷心的感谢。 与此同时，班集体给了我极大的帮助，与人交流与人分享其乐无穷，在这次设计中，和同学们互相学习共同提高。另外，我还要感谢机械行业的前辈们，是你们不断的摸索和高超的智慧总结出来的经验给我夯实了学习的基础，在此表示忠心的感谢。