保護罩的模具設計【14張CAD圖紙+PDF圖】

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GeneralMould is important technology equipment in the industry manufacture; mould industry is the important basis of the development of the department of national economy.With the development of mechanical industry, electron industry, aviation industry, meter and instrument industry and the daily article industry, the need of the plastic molding product is more and more larger, the requirement of quality is more and more higher, so the level of the exploitation, design and manufacture of plastic molding product is more and more advanced. The quality of the all product, the increase of the economy benefit and the improvement of the whole industry level lies on the high and low level of mould design and the capacity of the mould manufacture and the good and bad quality. Summarizablely, the plastic molding industry is more and more important in the station of the basic industry and national economy.二、塑件工藝分析2.1 分析塑件使用材料的種類及工藝特征該塑件材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）具有良好的綜合力學性能，丙烯腈使ABS有良好的耐化學腐蝕及表面硬度，丁二烯使ABS堅韌，苯乙烯使它有良好的加工性能和染色性能。ABS無毒、無味、呈微黃色，成型條件的塑件由較好的光澤。密度為1.021.05g/cm3。ABS有極好的抗沖擊強度，且在低溫下也不迅速下降。ABS有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機鹽、堿和酸類對ABS幾乎無影響，但在酮、醛、氯代烴中會溶解或形成乳濁液。ABS不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化學藥品的侵蝕會引起應力開裂。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工，經(jīng)過調色可配成任何顏色。ABS的缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度70C左右，熱變形溫度為93C左右，且耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。根據(jù)ABS中三種組分之間的比例不同，其性能也略有差異，從而適應各種不同的應用要求。根據(jù)應用要求的不同，ABS可分為超高沖擊型、高沖擊型、中沖擊型、低沖擊型和耐熱型等。成型特點：ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應進行干燥處理；ABS易產生熔接痕，模具設計時應注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下。壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小。在要求塑件精度高時，模具溫度可控制在5060C，而在強調塑件光澤和耐熱時，模具溫度應控制在6080C。2.2 分析塑件的結構工藝性該塑件尺寸較小，整體結構較簡單，不帶有曲面特征。結構特征符合塑件的設計要求。根據(jù)塑件的工作要求和表面特征，故選一般精度：4級。2.3 工藝性分析為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用潛伏式澆口，這種澆口的分流道為于模具的分型面上而澆口卻斜向開設在模具的隱蔽處。方便加工和熱處理，型芯部分采用拼鑲結構。三、確定型腔數(shù)目3.1 初步確定型腔數(shù)目根據(jù)塑件的結構及尺寸精度要求采用一模八腔。3.2 計算塑件體積按照圖1塑料件圖所示尺寸近似計算：塑件體積 3.3 計算單件塑件重量塑件重量 ms=1.058 cm3X1.05g/ cm3=1.11g3.4 澆道體積3.5 澆道質量3.6 總體積3.7 總質量四、成型零部件的設計4.1 型腔、型芯工作尺寸計算PC塑料的收縮率是0.3%0.8%。平均收縮率 S=(0.3%+0.8%)/2=0.55%型腔徑向尺寸 Lm+0z =(1+S)LS-x +0z型腔深度尺寸 Hm+0z =(1+S)Hs-x +0z型芯徑向尺寸 lm-0z=(1+S)lS-x -0z型芯高度尺寸 hm-0z =(1+S) hS+x -0z中心距尺寸 Cmz/2=(1+S)CSz/2式中 LS 塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸（mm） ；lS 塑件內型徑向基本尺寸的最小尺寸（mm） ；HS 塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm） ；hS 塑件內型深度基本尺寸的最小尺寸（mm） ；CS 塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（mm） ；X 修正系數(shù)，取0.50.75； 塑件公差（mm） ；Z 模具制造公差，?。?/31/4） 。4.1.1 型腔尺寸計算尺寸 公差值/mm 計算33.5 0.26 Lm+0z =(1+0.55%)X33.5-0.75X0.260+0.087=33.4890+0.08728.4 0.24 Lm+0z =(1+0.55%)X28.4-0.75X0.240+0.08=28.3760+0.083.5 0.14 Lm+0z =(1+0.55%)X3.5-0.75X0.140+0.047=3.4440+0.047 2.5 0.12 Lm+0z =(1+0.55%)X2.5-2/3X0.120+0.04=2.4340+0.02515.5 0.20 Lm+0z =(1+0.55%)X15.5-2/3X0.200+0.067=15.4250+0.06717.6 0.20 Lm+0z =(1+0.55%)X17.6-2/3X0.20 0+0.067=17.5370+0.0474.1.2 型芯尺寸計算 尺寸 公差值/mm 計算 28.5 0.24 lm-0z =(1+0.55%)X28.5+0.75X0.20-0.08=28.8070-0.0827.4 0.24 lm-0z =(1+0.55%)X27.4+0.75X0.240-0.08=27.7010-0.0810.5 0.18 lm-0z =(1+0.55%)X10.5+0.75X0.180-0.06=10.6930-0.062.2 0.12 lm-0z =(1+0.55%)X2.2+0.75X0.120-0.04=2.3020-0.041.4 0.10 lm-0z =(1+0.55%)X1.4+0.75X0.100-0.033=1.4830-0.0331 0.10 lm-0z =(1+0.55%)X1+0.75X0.10 0-0.033=1.0810-0.03314.5 0.20 lm-0z =(1+0.55%)X14.5+2/3X0.20 0-0.077=14.7130-0.07717.6 0.20 lm-0z =(1+0.55%)X17.6+2/3X0.20 0-0.077=17.8300-0.077各個工作部位尺寸計算結果如上所示。通常，制品中1mm和小于1mm并帶有大于0.05mm公差的部位以及3mm和小于3mm并帶有大于0.10mm公差部位不需要進行收縮計算。4.2 成型零部件的強度與剛度計算整體式圓型型腔側壁厚度的計算：按剛度條件計算 s=5.81mm按強度條件計算 h=4.50mm整體式圓型型腔底板厚度的計算：按剛度條件計算 h=3.43mm按強度條件計算 s=5.87mm式中 s 圓形型腔側壁厚度(mm) ； p 型腔內熔體的壓力(MPa) p=30Mpa； h1 承受熔體壓力的側壁高度(mm) h1=14.5mm； r 型腔內壁半徑(mm) r=16.75mm； E 鋼的彈性模量，取2.06X105Mpa ； 允許的變形量(mm) =0.05mm； 型腔材料許用拉應力 =160Mpa； 表4.1 常用塑料注射時所選用型腔壓力/MPa塑料品種高壓聚乙烯(PE)低壓聚乙烯(PE)PSASABSPOMPC型腔壓力101520152030303540五、澆注系統(tǒng)的設計5.1 確定分型面的位置由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆口系統(tǒng)設計、塑件結構工藝及尺寸精度、塑件的推出、排氣等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較。該塑件需要側抽芯，所以根據(jù)其特點及表面質量要求，采用平直分型，如圖2所示。5.2 確定澆口形式及位置為了提高成型效率，并避開制品光滑區(qū)域采用潛伏式澆口。澆口尺寸與位置如圖2所示。澆口直徑可以根據(jù)經(jīng)驗公式計算 d=(0.140.20)(2A)1/4A式中 d 澆口直徑(mm) ； 塑件在澆口處的壁厚(mm) ；A 型腔表面積(mm2) 。d=(0.140.20)22 X(72X40+72X8X2+40X8X2) 1/4mm1mm5.3 型腔位置的排布該件采用一模八腔的結構形式，澆注系統(tǒng)的設計也采用從主流道到各個型腔分流道的形狀及尺寸相同的設計，即型腔平衡式布置的形式，如圖3所示。5.4 初步設計主流道及分流道形狀和尺寸主流道設計成圓錐型，其錐角2o6o，取3 o，內壁粗糙度Ra取0.4m。分流道截面設計成U型截面，加工較易，且熱量損失與壓力損失均不大，為常用形式。U型截面分流道的直徑可根據(jù)塑件的流動性等因素確定，該塑料采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)，流動性為中等，所以選U型截面。U形截面分流道的寬度d可在510mm內選，半徑R=0.5d ，深度h=1.25R 。根據(jù)經(jīng)驗分流道的直徑d可取6mm ，半徑R取3mm ，深度h取4mm 。 根據(jù)型腔在分型面上的排布情況可分為一次分流道和二次分流道。設計參數(shù)、尺寸如圖4所示。根據(jù)以上設計參數(shù)校核流動比=Li/ti式中 流動距離比 ； Li 模具中各段料流通道各段模腔的長度(mm) ； ti 模具中各段流通道及各段模腔的截面厚度(mm) 。 =48/6+1/0.5+26/6+184/6+33.7/0.6 = 101.2因為影響流動比的因素主要是塑料的流動性，查表得ABS允許流動比=13090，所以，因此主流道與分流道的設計滿足模具型腔填充要求。5.5 冷料穴和拉料桿的設計 冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前 鋒冷料，以免這些冷料注入型腔。這些冷料既影響容體充填的速度，又影響成型塑件的質量。主流道末端的冷料穴除了上述功能外，還有便于在該處設置主流道拉料桿的功能。該模具冷料穴的設置如圖5所示。拉料桿的作用是注射結束模具分型時，將主流凝料從定模澆口套中拉出，最后推出機構開始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)冷料一起推出模外。該塑件表面光滑無刮痕等缺陷，如果采用自動脫落，塑件脫落表面相互碰撞將造成表面刮痕等缺陷，因此該模具采用Z字形拉料桿，如圖6所示。工作時依靠Z字形鉤將主流道凝料拉出澆口套，推出后由于鉤子的方向性而不能自動脫落，需要人工取出。六、結構零部件的設計6.1 支承板設計支承板的作用是承受成型是塑料熔體對動模模型腔的作用力，以防止型腔底部產生過大的撓曲變形或防止主型芯脫出型芯固定板。支承板需要有較高的平行度和必要的硬度和強度。支承板的厚度計算 h5pbL4/32EB1/3式中 h 支承板的厚度(mm) ； p 承受的注射壓力(MPa) ； L 支承板跨度(mm) ； b 支承板受力的寬度(mm)； E 剛的彈性模量，取2.06X105Mpa ； 允許的變形量(mm) ； h5X30X134.8X544/32X2.06X105X190X0.051/3 mm14.0025 mm由上面所計算的數(shù)值可知支承板厚度14.0025mm ,取15mm。該模具支承板取160X250X20 GB/T4169.819846.2 選用模架根據(jù)塑件圖樣及技術要求，型腔投影面積的周界尺寸及型腔壁厚強度和剛度計算后的尺寸和抽芯機構所站的尺寸，以確定模架的規(guī)格；該模具采用基本型A2型，模板周界尺寸250X250mm ，定模板190X240X32mm ，動模板200X240X 25mm ，支承板190X240X 15mm ，定模座板200X250X15 ，動模座板200X250X15 mm GB/T12556.11990 ，如圖7所示。6.3 墊塊的設計墊塊的作用是支承動模成型部分并形成推出機構運動空間的零件。其中相關尺寸根據(jù)模架以及推出高度而定，取240X25X50 GB/T4169.61984。6.4 合模導向機構的設計合模導向機構是保證動、定模和模時，正確地定位和導向的零件，承受一定的側壓力。該模具導柱為帶頭導柱20X50X25 GB/T4169.41984，導柱的材料為T8，淬硬到HRC5055 ；該模具導套為直導套20X32 GB/T4169.21984，導套的材料為T8，淬硬到HRC5055 。七、推出機構設計7.1 推出力的計算推出力的作用是克服推出機構移動的摩擦力。Ft=Ap(cos a sin a)+ qA1式中 A 塑件包絡在型芯的面積(mm2) ； A1 制件垂直與脫模方向的投影面積(mm2) ；p 塑件對型芯單位面積上的包緊力，p取0.8 X 1071.2X107Pa； 塑件對鋼的摩擦系數(shù)，取0.10.3；a 脫模斜度；Ft 脫模力(推出力)；q 大氣壓力0.09Mpa 。A1/2(29X+23.8X)X13=1177.648 mm2A1(33.7/2)2 X=891.51665 mm2Ft=1177.648X1.2X10X 0.3cos100-sin100+0.09X891.51665 =1801.4368N7.2 確定推出方式及推桿位置根據(jù)制品機構特點，確定在制品的八個角上設置八根普通的圓頂桿，如圖8所示。對于流道的固化塑料也設置推桿，如圖8所示普通的圓推桿按GB/T4169.11984選用，均可滿足推桿剛度要求。查表，選用3mmX100mm型號的圓形推桿12根，選用6mmX86.5mm型號的圓形推桿4根，拉料桿6mmX56型號的1根。八、冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設計8.1 冷卻回路尺寸的確定及布置由于冷卻水道的位置、結構形式、孔徑、表面狀態(tài)、水的流速、模具材料等很多因素都會影響模具的冷卻，因此用塑件的平均壁厚來確定水孔直徑。塑件平均壁厚為0.66mm ，尺寸較小，確定水孔直徑為6mm 。通過調節(jié)水溫、水速來滿足要求。由于ABS型時要求模溫在6080，因此在定模板上設置兩條6mm冷卻水道，冷卻水路布置如圖9所示。8.2 排氣系統(tǒng)的設計該速件尺寸較小，材料為聚碳酸脂(PC)，PC材料不發(fā)生溢料間隙值為0.060.08mm 。利用分型面和推桿、復位桿的配合間隙排氣即可。九、選擇注射機型號9.1 初步確定注射機型號9.1.1 根據(jù)塑件注射量大小來選擇額定注射量塑件重量 ms1.16g根據(jù)圖4可計算出 澆注系統(tǒng)體積 澆注系統(tǒng)重量 總重量 根據(jù)塑件的計算重量或體積，選擇設備型號規(guī)格，確定型腔數(shù)當未限定設備時，須考慮以下因素：機額定注射量GB，每次注射量不超過最大注射量的80%即 n=(0.8GB-Gj)/GS 式中 n型腔數(shù) Gj澆注系統(tǒng)重量（g） GS塑件重量（g） GB注射機額定注射量（g）估算澆注系統(tǒng)的體積Vj的結果： Vj =5.22g設n=8則得：GB=（nGS+Gj）/0.8 =(81.16+5.22)/0.8g =18.125g9.1.2 根據(jù)鎖模力來選擇Fz=p(nA+A1)Fp式中 Fz 熔融塑件分型面上的漲開力(N) ；p 塑件熔體對型腔的成型壓力，其大小為注射壓力的80% ；A 單個塑件在模具上的投影面積(mm2) ；A1 澆注系統(tǒng)在模具上的投影面積(mm2) 。Fz=40MPaX (2X72X40+2X6X36.5) mm2=247920N=247.920kNPC塑料所需注塑機注射壓力為88.2Mpa ；模具總高為167mm 。根據(jù)以上分析、計算，查塑料成型工藝與模具設計表4.2初選注射機型號為 ：XZ-40/32 。注射機XZ-40/32有關技術參數(shù)如下 ：注射壓力/Mpa 150鎖模力 /kN 320最大開合模行程S /mm 160模具最大厚度 /mm 160模具最小厚度 /mm 130噴嘴圓弧半徑 /mm 10噴嘴孔直徑 /mm 3拉桿空間 /mm 2059.2 校核注射機9.2.1 注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核由于在初選注射機時是根據(jù)以上幾個技術參數(shù)選用的，所以在這里不用在進行校核，已符合所選注射機要求。9.2.2 開模行程的校核注射機最大開模行程 SH1+H2+(510)mm式中 S注射機最大開模行程(mm) ；H1推出距離(脫模距離) (mm) ；H2包括澆注系統(tǒng)在內的塑件高度(mm) ； H1+H2+(510)=8+(8+55)+10 mm =81 mm 注射機最大開模行程S為180mm ，故滿足要求。9.2.3 模具在注射機上的安裝從設計的模架外形尺寸看，該模具可以采用壓板固定方式，所以所選注射機安裝尺寸規(guī)格滿足要求。十、結束語通過這一個多月來的課程設計工作，不僅是對我這三年來學習的總結和回顧，同時也讓我深深的明白了自身的諸多不足之處，這也是今后在社會上學習的一種動力，我將會不斷地學習、不斷地充實自己。由于時間和自身能力有限，設計難免會存在著不足之處，懇請各位老師給予指正。在此，感謝張小甫指導老師和巴西ZM S.A.公司工程師Sidnei對我在這個畢業(yè)設計中的指導。十一、參考文獻1 屈華昌主編.塑料成型工藝與模具設計.北京：高等教育出版社，20012 李澄，吳天生，聞百橋主編.機械制圖.北京：高等教育出版社，19973 史鐵梁主編.模具設計指導. 北京：機械工業(yè)出版社，20034 許發(fā)樾主編.實用模具設計與制造手冊.北京：機械工業(yè)出版社，20025 吳兆祥主編.模具材料及表面處理.北京：機械工業(yè)出版社，20006 陳于萍主編.互換性與測量技術基礎.北京：機械工業(yè)出版社，2001第 16 頁 共 16 頁