控制盒面蓋塑料注塑模具設計【控制面板蓋殼體】【一模四腔】【說明書+CAD】

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注射機的選擇與校核65.1注射機的選定65.2注射機的校核65.2.1注射量的校核65.2.2鎖模力的校核65.2.3注射機安裝模具部分的尺寸校核75.2.4開模行程的校核76 分型面的確定86.1分型面的選擇87 澆注系統(tǒng)的設計97.1澆口系統(tǒng)的組成97.2澆口系統(tǒng)的作用97.3澆口套的設計97.4 流道設計97.5澆口的設計108 排溢系統(tǒng)的設計129 型腔、型芯的設計139.1設計型腔和型芯的結構形式139.2型芯和型腔設計139.2.1型芯設計139.2.2 型腔設計139.3型腔、型芯工作尺寸的計算149.4 型腔壁厚的計算159.4.1型腔的強度及剛度要求159.4.2對凹模底板厚度：159.4.3確定型腔的壁厚1510 導向機構的設計1711脫模與復位機構設計1911.1脫模機構的設計1911.2復位機構的確定1912冷卻系統(tǒng)的設計2013 整體設計22結 束 語23參 考 文 獻241 設計內(nèi)容1.1控制盒面蓋注射模產(chǎn)品（圖1）設計一副注射模。圖12 本次設計的目的2.1設計目的（1）掌握注射模設計的一般方法；（2）了解注射機的工作原理；（3）了解模具的加工方法；（4）進一步掌握設計的一般方法，熟練設計的一般過程。3 塑件成型的基本過程注塑成型是把塑料原料（一般經(jīng)過造粒、染色、添加劑等處理之后的顆粒）放入料間當中，經(jīng)過加熱溶化使之成為高粘度的流體-熔體用柱塞或螺桿作為加壓工具，使得熔體通過噴嘴以較高的壓力（約2085mpa），溶入模具的型腔中經(jīng)過冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。3.1 塑化過程現(xiàn)代式的注射機基本上采取螺桿式的塑化設備，塑料原粒（稱為物料）自從送料斗以定容方式送入料筒，通過料筒外的點加熱裝置和料筒內(nèi)的螺桿旋轉所產(chǎn)生的摩擦熱，使物理熔化達到一定的溫度后即可注射，注射動作是由螺桿的推進來完成的。3.2 充模過程熔體自注射機的噴嘴噴出來后，進入模具的型腔內(nèi)，將型腔內(nèi)的空氣排出，并充滿型腔，然后升到一定壓力，使溶體的密度增加，充實型腔的每一個角落。充模過程是注射成型的最主要的過程，由于塑料溶體的流動是非牛頓流動，而且粘度很大，所以在壓力損耗，粘度變化，多般匯流等現(xiàn)象左右塑件的質(zhì)量，因此充模過程的關鍵問題-澆注系統(tǒng)的設計就成為注射模具設計過程的重點，現(xiàn)代的設計方法已經(jīng)運用了計算機輔助設計以解決澆注系統(tǒng)設計中疑難問題。3.3 冷卻凝固過程熱塑性塑料的注射成型過程是熱交換過程，即： 塑化注射充模固化成型 加熱理論上絕熱散熱熱交換效果的好壞決定了塑件的質(zhì)量，報考外表質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量。因此，模具設計時，散熱交換也要充分考慮，在現(xiàn)代設計方法中也采用了計算機輔助設計來解決問題。3.4 脫模過程塑件在型腔內(nèi)固化后，必須采取機械的方式把它從型腔內(nèi)取出，這個動作由脫模機構來完成。不合理的脫模機構對塑件的質(zhì)量影響很大，但塑件的幾何形狀是千變?nèi)f化的，必須采用最有效和最好的脫模方式。因此，脫模機構的設計也是注射模具設計的一個主要環(huán)節(jié)，由于標準化的推廣，許多標準化的脫模機構零部件也有商品供應。由3.1至3.4形成了一個循環(huán)，就完成了一次成型乃至很多塑件。4 塑件制品分析 本塑件是控制面板蓋殼體，形狀如圖2所示：圖24.1 影響塑件制品的因素塑料制作的設計主要根據(jù)使用要求進行，由于塑料有特殊的物理性能，在設計塑件時必須考慮一下幾個方面的因素：（1）料的物理性能，如強度、剛性、韌性、彈性、吸水性以及對力的敏感性；（2）塑料的成型工藝性，如流動性；（3）塑料形狀應有利于充模流動、排氣、補縮，同時能適應高效冷卻硬化（熱塑性塑料制品）或快速受熱固化（熱固性塑料制品）；（4）塑料在成型后收縮情況及各向收縮率的差異；（5）模具的總體結構，特別是抽心與脫出塑件的復雜程度；（6）模具零件的形狀及其制造工藝。4.2塑件制品的選材及其物理性能綜合考慮以上因素，本塑件采用ABS做材料。 ABS是由丙烯晴，丁二烯，苯乙烯共聚而成的。這三種組分的各自特性，使ABS具有良好的綜合力學性能。 特點：它無毒，無味，顯微黃色，沖擊韌性較好，機械強度較大，尺寸穩(wěn)定，耐化學性能良好；易于成型和機械加工，與372有機玻璃的熔接性良好。成型的塑件有加好的光澤。 成型收縮率為：0.4%0.7% 吸濕性為：0.05 %0.06% 密度為：1.031.07g/4.3塑件材料的成型特性ABS的成型特性如下幾點：（1）無定性料，流動性中等，比聚苯乙烯，PS差，但比聚碳酸酯，聚氯乙烯好，溢邊值為0.04毫米左右。（2）吸濕性強，必須充分干燥表面要求光澤的塑件須經(jīng)過長時間的預熱干燥。（3）成型時宜取高料溫，高模溫，但料溫過高易分解（分解溫度=250度）。對精度較高的塑件，模溫宜取5060度，對光澤，耐熱塑件，模溫宜取6080度。注射壓力高于聚苯乙烯。用柱塞式注射機成型時，料溫為180230度，注射壓力為10001400公斤力/。5 注射機的選擇與校核5.1注射機的選定根據(jù)模具設計與制造簡明手冊表2-40選擇注射機XS-ZY-125螺桿式注射機，其參數(shù)如下：額定注射量：125 螺桿直徑：42mm 注射壓力：120Mpa 鎖模力：900KN 最大成型面積：320 模具最大厚度：300mm 模具最小厚度：200mm 模板最大行程：300mm 噴嘴圓弧半徑：15mm 噴嘴孔直徑：8mm 定位孔直徑：100mm 合模方式：液壓機械 5.2注射機的校核5.2.1注射量的校核 根據(jù)模具設計與制造簡明手冊可知：塑件的體積應小于注射機的注射容量，其公式按下式校核： 0.8=0.8125=100式中：塑件與澆注系統(tǒng)的體積總和 注射機的注射量（） 0.8最大注射量的利用系數(shù)經(jīng)估計算得：50所以=50 pF=627.36KN 故合格5.2.3注射機安裝模具部分的尺寸校核 噴嘴尺寸：噴嘴尺寸與澆口套相適應，澆口套是根據(jù)噴嘴尺寸來設計的； 定位環(huán)尺寸：定位環(huán)高度10mm，直徑100mm（與定位孔相配合）；模具厚度：Hmin=200mmHm=200S=23+25+10=58 合格6 分型面的確定6.1分型面的選擇分型面的選擇主要考慮以下幾個問題：（1）分型面不僅應選擇在對制品外觀沒有影響的位置，而且還必須考慮如何能比較方便地清除分型面產(chǎn)生地溢料飛邊。同時，還應避免分型而產(chǎn)生飛邊；（2）分型面的選擇應有利于脫模，否則，模具結構便會變得比較復雜。通常，分型面的選擇應盡可能使制品在開模后滯留在動模一側； （3）分型面不影響制品的形狀和尺寸精度; （4）分型面應盡量與最后填充的型腔表面重合，以利于排氣； （5）選擇分型面是，應盡量減少脫模斜度給制品大小端尺寸帶來的差異； （6）分型面應便于模具加工; （7）選擇分型面時，應盡量減少制品在分型面上的投影面積，以防止面積過大，造成鎖模困難，產(chǎn)生嚴重的溢料； （8）有側孔或側凹的制品，選擇分型面時應首先考慮將抽心或分離距離長的一邊放在動、定模的方向，而將短的一邊作為側向分型抽心機構時，除液壓抽心能獲得較大的側向抽拔距離外，一般分型抽心機構側向抽拔距離都較小。7 澆注系統(tǒng)的設計7.1澆口系統(tǒng)的組成澆注系統(tǒng)由主流道，分流道，澆口，和冷料穴四個部分組成。7.2澆口系統(tǒng)的作用澆注系統(tǒng)的作用有如下兩點：（1）能將來自注射機噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)地輸送到型腔，同時使型腔內(nèi)的氣體能及時順利排出。（2）在塑料熔體填充及凝固的過程中，將注射壓力有效的傳遞到型腔的各個部位，以獲得形狀完整，內(nèi)外在質(zhì)量優(yōu)良的塑料制件。7.3澆口套的設計澆口套的設計如圖3：7.4 流道設計流道的形式和尺寸往往受到塑料成型特性、塑件大小和形狀、模具成型數(shù)目和用戶要求等因素的影響，因此沒有固定的形式。但是流道的設計應該考慮如下問題：（1） 流道的截面形狀（2） 流道的布置本模具的流道截面圖如圖4：流道布置：在多腔成型時，型腔布置決定流道的設計。從流動平衡的角度出發(fā)，應該使各型腔到澆道的距離相等，同時也有利于澆口平衡布置。如圖5：7.5澆口的設計從開模和塑件的外觀，綜合其它方面的因素綜合考慮，選擇了潛伏式澆口。如圖6： 潛伏式澆口又稱剪切澆口，這類澆口的分流道一般位于分型面上，而澆口本身設在模具的隱蔽處，塑料熔體通過型腔側面斜向注入型腔，因而塑件外表不受損傷，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量及美觀效果。8 排溢系統(tǒng)的設計排溢是指排出充模冷料中和模具中的氣體等。廣義的注射模排溢系統(tǒng)應包括澆注系統(tǒng)的排溢和成型部分的排溢。通常指的排溢是指成型部分的排溢。 模具充型過程中，除了型腔內(nèi)原有的空氣外，還有塑件受熱或凝固而產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，尤其是在高速注射成型時，必須考慮如何將多余的氣體排出模外，否則被壓縮的氣體產(chǎn)生高溫引起塑件局部碳化，或是塑件產(chǎn)生氣泡的工藝缺陷。為了解決該問題，必要時可開設排氣槽等辦法。但是對于ABS這種材料。排氣間隙不得高于0.05mm。為了能快速充滿型腔，得到質(zhì)量合格的產(chǎn)品。采用以下措施： （1）型芯采用組合式，型芯的長度高于型腔吧型腔板上的型芯孔打通，型芯與型腔小間隙配合。這樣可以成為主要的排氣途徑； （2）由于型腔板和推薦板存在小的間隙，這樣也可以排出一部分氣體。9 型腔、型芯的設計9.1設計型腔和型芯的結構形式 （1）型腔的結構設計：由于模具采用一模四腔，若是采用鑲拼組合式，這將增加加工量，特別會給裝配帶來極大的難度。因此型腔采用整體式結構。也就是型腔和定模板做成一塊，即兩板模。型腔可通過電火花成型進行加工。這種結構形式具有以下優(yōu)點：加工效率高，減少裝配難度，可節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材，減少加工量。 （2）型芯結構設計：型芯采用鑲拼組合式結構，這樣就可方便更換，若是某根型芯由于磨損或其他原因北損壞，就可以直接更換，就不需換整體。由于型芯個部分分開，這樣就降低了型芯的加工難度，把復雜的型芯加工轉化為鑲拼塊的表面加工，且易于保證加工精度。各鑲拼件采用H7/m6配合。這種結構形式具有以下優(yōu)點：加工難度不大，加工成本低，易于保證型芯精度，易于更換。9.2型芯和型腔設計9.2.1型芯設計 型芯的尺寸計算：型芯的尺寸按以下公式計算 = 式中型芯外形尺寸 塑件內(nèi)形尺寸 塑件公差 塑件平均收縮率 成型零件制造公差，取 9.2.2 型腔設計 型腔徑向尺寸按以下公式計算 式中型腔的內(nèi)形尺寸 塑件外形基本尺寸 塑件公差 塑件平均收縮率 成型零件制造公差，取9.2.3由于該產(chǎn)品不是透明的，所以型芯的表面粗糙度的要求不那么高。一般取Ra1.6，在機床上加工就可以直接投入使用，不需要經(jīng)過其它的特殊加工。考慮模具的修模以及型芯的磨損，在精度范圍內(nèi)，型芯尺寸盡量取最大值，型腔的表面粗糙將決定產(chǎn)品的外觀，因此型腔的表面粗糙度則要求高，一般取Ra80.4。在本次設計中，型腔取Ra0.8 4X綜合修正系數(shù)（考慮塑件收縮率的偏差和波動，成型零件的磨損等因素），塑件精度低、批量較小時，X??；蘇建安精度高、批量比較大，X取，設計要求取X為。9.3型腔、型芯工作尺寸的計算 要計算型芯、型腔的工作尺寸，必須先確定塑件的公差及模具的制造公差。根據(jù)要就塑件取七級精度。根據(jù)塑件制件公差數(shù)值表，塑件在七級精度下，基本對應的尺寸公差如下：基本尺寸（mm）公差（mm）基本尺寸（mm）公差（mm）30.3230400.72360.3640500.806100.4050650.9210140.4465801.0414180.48801001.2018240.521001201.3624300.641201401.52型腔：=95 取=0.5% （以下的收縮率都取0.5%） =型腔深度：H=12.66 X=0.5 型芯：=78 9.4 型腔壁厚的計算 9.4.1型腔的強度及剛度要求塑料模具型腔的側壁和底壁厚度計算是模具設計中經(jīng)常遇到的問題，尤其對大型模具更為突出。目前常用的計算方法有按強度條件計算和按剛度條件計算兩類，但塑料模具要求既不許因強度不足而發(fā)生明顯變形，甚至破壞，也不許剛度不足而變形過大的情況，因此要求對強度和剛度加以考慮。對于型腔主要受到的力是塑件熔體的壓力，在塑件熔體的壓力作用下，型腔將發(fā)生內(nèi)應力及變形。如果型腔側壁和底壁厚度不夠。當型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應力超過材料的許用應力時，型腔發(fā)生強度破壞，與此同時，剛度不足則發(fā)生彈性變形，從而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，將影響塑件成型質(zhì)量，所以模具對剛度和強度都有要求。 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） 9.4.2對凹模底板厚度： 式中p型腔內(nèi)塑料熔體的壓力（Mpa） r型腔內(nèi)半徑（mm） 材料彎曲許用應力。材料為45#鋼，取100Mpa 根據(jù)條件：r=45mm p=100Mpa h=45=38.9mm 先確定模板厚度為35mm，可以滿足型腔的強度要求。9.4.3確定型腔的壁厚圓形型腔內(nèi)壁直徑2r型腔壁厚s=R-r40204050255060306070357080408090459010050100120551201406014016065如未用淬火鋼，應乘以系數(shù)1.21.5根據(jù)上表，s=R-r=40mm R=40=+50=90mm由于在生產(chǎn)中，兩腔同時充滿塑料熔體，受到大小相等的壓力，形成作用力與反作用力?，F(xiàn)取型腔中心到定模板的中心的距離為105mm是可以滿足型腔的強度要求的。10 導向機構的設計 導向機構主要包括導柱（如圖7）、導套（如圖8），主要作用是在動模與定模合模時保證型芯和型腔的精確定位。導向零件應合理地均勻分別在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具的強度，防止壓入導柱和導套后發(fā)生變形。根據(jù)模具的形狀和大小，一副模具一般采用2到4根導柱。在此設計中采用了4根導柱。 加工個導柱、導套孔時，應將定模板、推件板、動模板合在一起，一次性加工出來，以保證孔的同心度，然后再在定模板、動模板上加工沉頭孔。 圖7 圖811脫模與復位機構設計11.1脫模機構的設計塑件冷卻后由于有少量的收縮，塑件會緊抱在型芯上，所以在脫出產(chǎn)品時不像沖壓件那么可以自動脫落。這樣，我們必須設計推出機構將塑件頂出，推出機構設計時我們考慮的是要使塑件各部分受力均勻，在此設計中，由于采用了一模四腔的結構，故利用多個頂針把產(chǎn)品同時推出，這樣每個產(chǎn)品的受力相同且均勻。11.2復位機構的確定注射機上液壓機構將頂針推出之后，塑件也被完全頂出但是模具要合模，要使頂針，拉料桿恢復到原來的位置，而不影響下一周期的正常生產(chǎn)，具體結構見總裝圖。12冷卻系統(tǒng)的設計 冷卻裝置的目的，主要是防止塑件在脫模時發(fā)生變形，縮短成型周期及提高塑件質(zhì)量。一般在型腔，型芯等部位設置合理的冷卻水路，通過調(diào)節(jié)冷卻水流量和流速來控制模溫。 圖9冷卻水孔開孔的原則： （1）冷卻水孔的數(shù)量應盡可能的多，直徑應盡量大；（2） 每個冷卻水孔至型腔表面的距離應相等，一般保持在015mm范圍內(nèi)，距離太近則冷卻不易均勻，太遠則效率低。水孔直徑一般保持在812mm。（3）水孔通過鑲塊時，防止鑲套管等漏水。（4）冷卻管路一般不宜設在型腔內(nèi)塑料熔接的地方，以免影響塑件的強度。（5）水管接頭應設在不影響操作的一側。在此設計中，沒此要注射的量只有50g，由此可以得到注射一次所放出的熱量：Q=G式中Q熔體塑件所放出的熱量（J） G每次注射的塑料量（包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)，kg）； 塑料從熔體狀態(tài)進入型腔的溫度到塑件冷卻后的脫模溫度的焓之差；Q=50200=10000（J） 為了防止型腔受熱變形，在定模板加兩根水道，這樣可以保證產(chǎn)品進度。冷卻時所需要的冷卻水量： 式中：通過模具的冷卻水質(zhì)量（Kg） 熔融塑料進入模腔的溫度（）=120 制品脫模溫度（）=60 出水溫度（）=40 進水溫度（）=20 C塑料的比熱容（）C=1759 導熱系數(shù)（）=829 故 =40501759（120-60）/829（40-20）=12.73Kg根據(jù)冷卻水處于流滿狀態(tài)下的流速和水管直徑的關系，確定模具冷卻水管直徑D：D= 式中：管道內(nèi)冷卻水的流速（m/s） =0.6m/s 水的密度（Kg/） = Kg/ 故：D=5.20mm13 整體設計模具整體設計也就是模體的設計，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，模體設計已接近標準化，可以從市場上購買相應的模體。標準模體一般包括定模板、動模板、墊塊、頂出固定板、頂板、導柱、導套、復位桿等。標準模架有12種結構，15876種規(guī)格。在本次設計中，澆口套、導柱、導套、頂桿、水嘴都采用標準件，可以外購。 該模具總體結構采用一模四腔，分型面為平面；定模座板和動模座板的長為450mm、寬為400mm、厚為30mm。 下面確定模板的厚度各模板厚度總和應小于500mm，這是注射機的要求。定模座板、動模座板都為30mm，動模板厚度為100mm，而定模板厚度取70mm，墊塊的高度取100mm，可以保證產(chǎn)品能順利的脫模。根據(jù)以上選取，模具的厚度H=30+70+100+100+30=330（mm）500（mm），符合條件。推板及頂桿固定板分別為10mm及25mm。各板的厚度已經(jīng)確定。 結 束 語經(jīng)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 大學幾年的時間都是在學習機械理論基礎知識，并未真正地去應用和實踐。平時很少接觸設計，加工，生產(chǎn)，但是在這次畢業(yè)設計的過程中，我在指導老師的帶領下多次深入工廠了解產(chǎn)品的注塑方法和模具的加工過程。在參觀學習中，發(fā)現(xiàn)了自己很多的不足之處。我還體會到了所學理論知識的重要性：知識掌握的越多，設計的就更完善，更順利。2 了解進行一向設計必不可少的幾個階段。畢業(yè)設計能夠從理論設計和工程實踐相結合、鞏固基礎知識與培養(yǎng)創(chuàng)新意識想結合、個人作用和集體協(xié)作相結合等方面全面的培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)，我經(jīng)過這次系統(tǒng)的畢業(yè)設計，熟悉對模具進行設計、生產(chǎn)的詳細過程。這些對我將來的工作和學習都會有很大的幫組和啟發(fā)。3學會了怎樣查閱資料和利用工具書。平時課堂上所學習的只是不夠全面，作為機械專業(yè)的學生，由于專業(yè)特點自己更要積極查閱吸取別人在設計，加工中的寶貴經(jīng)驗。一個人不可能什么都學過，什么都懂，因此，當你在設計過程中需要用一些不曾學過的東西時，就要去有針性地查找資料，然后加以吸收利用，以提高自己應用的能力，而且還能增長自己的見識，補充最新的專業(yè)知識。4 畢業(yè)設計對以前學過的理論知識起到了回顧作用，并對其加以進一步的消化和鞏固。5 畢業(yè)設計培養(yǎng)了嚴肅認真和實事求是的科學態(tài)度，而且培養(yǎng)了吃苦耐勞的精神已經(jīng)相應的知識，同學之間的友誼互助也充分的在畢業(yè)設計當中體現(xiàn)出來了。在這里，我要感謝我的指導老師，在我做設計的過程中，他給予了我很多的幫助，此外我還要感謝學校和工學院的領導和老師對我的栽培，還有很多給予我?guī)椭耐瑢W。參 考 文 獻1馮炳堯、韓泰榮、蔣文森主編，模具設計及制造簡明手冊，第二版，上?？茖W技術出版社，19982黨根茂、駱志斌、李集仁主編，模具設計與制造，西安電子科技大學出版社，2001年3塑料模具設計手冊編寫組主編，塑料模具設計手冊，第二版，機械工業(yè)出版社，2000年4模具實用技術叢書編委會主編，塑料模具設計制造與應用實例，機械工業(yè)出版社，2002年5傅秦生、何雅玲、趙小明主編，熱工基礎與應用，機械工業(yè)出版社，2001年6馮曉曾、李士瑋、武維揚、何世禹主編，模具用鋼和熱處理，機械工業(yè)出版社，1982年7史鐵梁主編，模具設計指導，機械工業(yè)出版社，2005年8屈華昌主編，塑料成型工藝與模具設計，機械工業(yè)出版社，2005年9白雁鈞、祝凌云主編，Pro/ENGINEER野火版 繪圖指南，人民郵電出版社，2006年10劉鴻文主編，材料力學，第三版，高等教育出版社，1991年11中國紡織大學工程圖學教研室主編，畫法幾何及工程制圖，第二版，上?？茖W技術出版社，1980年12王勻玉主編，Pro/e Wildfire 模具設計，機械工業(yè)出版社，2005年13孫玉芹、孟兆新主編，機械精度設計基礎，科學出版社，2003年