筆記本電池蓋的注射模具設(shè)計-塑料注塑模含NX三維及26張CAD圖,筆記本電池,注射,模具設(shè)計,塑料,注塑,nx,三維,26,cad
筆記本電池蓋注射模具設(shè)計
摘 要
這次畢業(yè)設(shè)計的題目是筆記本電池蓋的注射模具設(shè)計。
注射成形的原理是把塑料原料放入料筒中通過加熱熔融塑化成為黏流態(tài)的流體，用柱塞或螺桿的高壓推進下，使熔體通過噴嘴以高壓力注入模具的型腔中，通過冷卻、凝固階段，冷卻定形后，而后開模分型得成形塑件，從而得到塑料制品。
設(shè)計中主要進行的工作首先是對塑料進行工藝性能的分析并畫出塑件零件圖，然后是主流道的設(shè)計、模具型腔的分部以及型腔位置的選擇，畫出它們的零件圖，進而是模架的選擇和校核、注塑機的選取和校核等，對其中出現(xiàn)的問題對模具進行修改，直到最后的零件滿足設(shè)計要求。
關(guān)鍵詞： 注射模具,注射成型,模具設(shè)計
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Abstract
The graduation design content is the design of injection mold for front cover of the flashlight
The process of injection molding is the plastic material into the barrel through the heating and melting into the viscosity of the fluid flow, using high pressure to push the plunger or screw, cavity melt through the nozzle into the higher pressure in the mold, after cooling, solidification, cooling, and then open type shaped plastic parts, get plastic products.
The main design work is firstly analyses the process performance of the plastic and painted plastic parts diagram, as well as the design, the main channel of mould cavity segment and location of cavity's choice, and to draw the part drawing, mold selection and verification, the selection of injection molding machine and checking, improvement on the problems of mold, until the end of the parts meet the design requirements.
Key Words: Injection mould, Injection molding,Corecavity calculation
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 模具工業(yè)的概況 1
1.2 模具發(fā)展的前景 2
1.3 注射成型原理 3
第2章 方案討論 4
2.1 選擇成型設(shè)備 4
2.2 擬定模具結(jié)構(gòu)方案 4
2.3 方案的討論與論證 4
2.4 繪制模具裝配圖 4
2.5 繪制零件圖 5
2.6 編寫設(shè)計說明書 5
第3章 塑件注塑成型的工藝分析 7
3.1 塑件分析 7
3.1.1外形尺寸分析 7
3.1.2精度等級分析 8
3.1.3塑件材料的成型工藝參數(shù) 8
3.2 塑件材料的成型工藝參數(shù) 9
3.2.1 ABS塑料主要的性能指標(biāo) 9
3.2.2 ABS的注射成型工藝參數(shù) 10
3.2.3 塑件的體積和質(zhì)量 10
第4章 注射機型號的確定 10
4.1 注射量的計算 10
4.2 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估計 10
4.3 注塑機的選擇 11
第5章 注塑機的相關(guān)參數(shù)校核 12
5.1 注射量的校核 12
5.2 鎖模力的校核 12
第6章 分型面的確定 13
6.1 分型面的形式 13
6.2 分型面的選擇原則 13
6.3 本設(shè)計分型面的選擇 13
第7章 塑件工作尺寸的計算 14
7.1 型腔凹模徑向尺寸計算 15
7.2 型腔深度尺寸的計算 19
7.3 型芯徑向尺寸的計算 19
7.4 型芯高度尺寸的計算 20
第8章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 20
8.1 主流道設(shè)計 21
8.2 分流道的布置 22
8.3 澆口的設(shè)計 22
第9章 推出機構(gòu)和導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 24
9.1 脫模推出結(jié)構(gòu)的設(shè)計 24
9.2 合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 25
第10章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設(shè)計 27
10.1 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 27
10.2 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 28
第11章 繪制模具裝配圖及零件圖 29
總 結(jié) 30
參考文獻 31
筆記本電池蓋注射模具設(shè)計
第1章 緒論
熱塑性塑料注射模的特點是由塑料原材料的性能所決定的，主要的有兩點：一是注射時塑料熔體的充模流動特性，二是模腔內(nèi)塑料冷卻固化時的收縮行為，這兩點決定了注塑模的特殊性和設(shè)計難度。因為塑料熔體屬于粘彈體，熔體流動進程粘度隨剪切應(yīng)力、剪切速率而改變，流動過程中大分子沿流動方向產(chǎn)生定向移動；模腔充滿后熔體被部分壓縮；冷卻固化過程中塑料的收縮十分復(fù)雜，模腔內(nèi)每個部位、每個方向塑料收縮率不同，不同種類、型號的塑料收縮率有很大差異，同一型號的樹脂或塑料在加工時配方不同導(dǎo)致充模流動特性及收縮率也不同。由于上述特點，設(shè)計注塑模時首先要了解所加工的塑料原材料的特點，使設(shè)計的模具正當(dāng)適用，并可在設(shè)計中有效運用塑料特性，如點澆口模具用于塑料絞鏈制品。
1.1 模具工業(yè)的概況
模具工業(yè)在日常生活中有著非常重要的作用在現(xiàn)代工業(yè)制造領(lǐng)域。采用注塑工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的加工工藝,可以提高生產(chǎn)效率，保證零件的質(zhì)量，節(jié)約生產(chǎn)材料，降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)較高的生產(chǎn)效率。因此，機械、電氣、儀表、化工、汽車和航空航天等領(lǐng)域，塑料已經(jīng)成為一個很好的替代品，取代了金屬材料，已被普遍使用。在發(fā)達國家，根據(jù)最新的調(diào)查統(tǒng)計，日本的制造商生產(chǎn)的塑料模具和沖壓模具各占40%，韓國模具鋼材43.9%的塑料模具的生產(chǎn)，占比44.8%的沖壓模，有460模具企業(yè)在新加坡，60%生產(chǎn)的塑料模具，生產(chǎn)模具和夾具的35%。作為一種最有用的措施，塑料成型注塑技術(shù)有一個成型可以各種各樣的復(fù)雜的構(gòu)造和尺寸精度的塑料零件。成型周期短、生產(chǎn)率高、成本低、易于實現(xiàn)自動化和大規(guī)模生產(chǎn)的優(yōu)點，因此，自動化生產(chǎn)的世界是約一半的注塑成型模具生產(chǎn)模具。
目前，塑料零件被在國民經(jīng)濟和日益廣泛的日常生活中普遍的應(yīng)用，起著決定性的作用，塑料零件加工基本上是通過模具的一個造型。在眾多的成型辦法，主要在注塑、塑料零件的品質(zhì)、生產(chǎn)效率和成本和模具是親密相關(guān)的結(jié)構(gòu)、性能。因此，做出適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計，利用高性能注塑塑料的制造商已成為社會的焦點。
模具是制造業(yè)的一種基礎(chǔ)工藝系統(tǒng)，它的作用是控制和限制材料的流動，使之形成所需要的形狀。采用模具制造零件因為它效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗量低，生產(chǎn)成本低而被廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)，是國際上被公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是權(quán)衡一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)準(zhǔn)，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的品質(zhì)，效益和新產(chǎn)品的研究開發(fā)能力。
塑料模具就是使用特定形狀去成型有一定形狀和尺寸的塑料制品的工藝基礎(chǔ)裝備。用塑料模具生產(chǎn)的主要好處是制造簡單、材料利用率高、生產(chǎn)率高、產(chǎn)品的尺寸一致，特別是對大量生產(chǎn)的機電產(chǎn)品，更能獲得物美價廉的經(jīng)濟效果。塑料模具的現(xiàn)代設(shè)計與制造和現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展有非常緊密的關(guān)系。隨著塑料工業(yè)的快速發(fā)展，塑料模具工業(yè)也隨著迅速發(fā)展。
在我國，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，模具工業(yè)的發(fā)展也非常迅速。1999年中國大陸制造工業(yè)對模具的總市場需求量約為330億元，而今后幾年仍將以每年10%以上的速度上升。對于大型、精密、復(fù)雜、壽命長的模具需求的增長率將遠超過每年10%的增幅。汽車、摩托車行業(yè)的模具需求將占據(jù)國內(nèi)模具市場的一半左右。1999年，國內(nèi)汽車年產(chǎn)量為183萬輛，保有量為1500萬輛，2005年汽車年產(chǎn)量將達600萬輛。僅汽車行業(yè)就將需要各種塑料件36萬噸，而目前的生產(chǎn)能力僅僅為20多萬噸，因此發(fā)展空間前景十分看好。家用電器，如彩電、冰箱、洗衣機、空調(diào)等，在國內(nèi)的市場需求很大。目前，我國彩電的年產(chǎn)量己超過3200萬臺，電冰箱、洗衣機和空調(diào)的年產(chǎn)量也都超過了100萬臺。家用電器行業(yè)的突飛猛進使之對模具的需求量越來越大。到2010年，在建筑與建材行業(yè)方面，塑料門窗的普及率約為30%，塑料管的普及率將到達50%，這些都會大大提高對模具的需求量。其它發(fā)展較快的行業(yè)，如電子、通信和建筑材料等行業(yè)對模具的需求，都將對中國的模具工業(yè)和技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生巨大的推進。
1.2 模具發(fā)展的前景
改革開放使中國成為了世界加工廠，中國的制造業(yè)也突飛猛進，尤其是珠江三角和長江三角地區(qū)。中國的模具行業(yè)產(chǎn)值也位于世界的第三位。但中國模具行業(yè)的品質(zhì)并不是世界上最好的，目前還遠遠趕不上德國和日本。但我們堅信，中國不會因此而停頓，中國模具的發(fā)展，不僅僅是從量上考慮，更應(yīng)該要從質(zhì)量上下手，中國模具行業(yè)大有發(fā)展的空間。
很多人對模具不理解，什么是模具？模具是能生產(chǎn)出具有特定形狀和尺寸要求的零件的一種加工工具。也就是人們通常說的模子，比如電視機、手機的外殼、塑料桶等商品，是把塑料加熱軟化后注射進模具冷卻成型生產(chǎn)出來的。蒸飯鍋也是由金屬平板用模具壓成這樣的形態(tài)。每個商品都是用模具制作出來的。甚至可以說沒有模具就沒有產(chǎn)品的產(chǎn)生。那么模具又是怎么制作出來的呢？首先它由模具的設(shè)計人員根據(jù)產(chǎn)品的使用要求，把模具構(gòu)造用計算機設(shè)計軟件設(shè)計出來，繪出圖紙，然后再由技術(shù)工人按圖紙要求通過各種機械的加工（如車床、刨床、銑床、磨床、電火花、線切割等）制作好模具上的每個零件，然后組裝調(diào)試，直到能生產(chǎn)出合格的的產(chǎn)品為止，所以模具工需要掌握很豐富很全面的知識和技能，模具做的好，產(chǎn)品質(zhì)量好，模具結(jié)構(gòu)合理，生產(chǎn)效率高，這樣工廠效益才能好。正因如此，模具師傅在外工資都非常的高。少則幾千元，多則上萬元，所以學(xué)好模具的設(shè)計和制造，前途一片大好。但必須下苦功夫，模具行業(yè)被稱之為“永不衰退的行業(yè)”。
1.3 注射成型原理
注射模又稱為注塑模，注射成型是依據(jù)金屬壓鑄成型原理開展起來的，首先將顆?；蚍勰畹乃芰显霞尤氲阶⑸錂C的料筒中，通過加熱熔融成粘流態(tài)，然后在柱塞或螺桿的推動下，以特定的流速通過料筒前端的噴嘴或模具的澆注系統(tǒng)注射入閉合的模具型腔中，通過一定時間后，塑料在模內(nèi)硬化定型，然后打開模具，從模內(nèi)脫出成型的塑件。注射模主要應(yīng)用于熱塑性塑料的成型制作。
注射成型原理：首先注射機的合模機構(gòu)帶動模具的活動部分從左向右移動，最終與模具的固定部分閉合，然后注射機的柱塞將由料斗中落入料筒里的粒料或粉料向前推進，與此同時，料筒中已經(jīng)熔融成黏流態(tài)的塑料，在柱塞（螺桿）的高壓的推動下，通過料筒前端的噴嘴和模具澆注系統(tǒng)以很的速度注入已經(jīng)閉合的模具型腔中，充滿型腔的通體在受壓情況下，經(jīng)冷卻固化而保持型腔所賦予的形狀。最后，柱塞（螺桿）復(fù)位，料斗中的料又落入料筒，注射機的合模機構(gòu)帶動模具的動模部分向左運動打開模具，模具的推出機構(gòu)將塑件推出模具，至此實現(xiàn)一個成型周期，如此周而反復(fù)的進行注射成型。
第2章 方案討論
2.1 成型設(shè)備的選取
模具和必要的支持設(shè)備。由于是基于材料的控股類別許多可以理解的原因，在舉行設(shè)計模具首先，我們希望選出合適的設(shè)備，對于每種類型的這些輪廓的裝置，功能。
例如注塑機，有很多重要因素會影響選擇，比如說模具尺寸，塑料的種類，塑料成品的外觀尺寸（長、寬、高、厚度等），還有各種成型要求，如品質(zhì)要求、生產(chǎn)速度等。
2.2模具結(jié)構(gòu)調(diào)整方案
模具矩陣應(yīng)確保建模過程的結(jié)構(gòu)（如塑件的圖狀、長度的精確以及外表粗糙度），而且要盡可能做到價格低廉、使用效率高、使用壽命久、減少生產(chǎn)力。模具結(jié)構(gòu)應(yīng)該充分利用成型設(shè)備的特點，比如說以下幾點：
(1) 塑件成型：依據(jù)塑件形狀構(gòu)造確定在模具中的成型位置，成型位置在模具的結(jié)構(gòu)起著關(guān)鍵的作用；
(2) 型腔布置：塑件構(gòu)造特色、精確程度、用量程度、加工難易程度、澆鑄方法、澆鑄均衡預(yù)估、模板巨細(xì)、頂出裝置構(gòu)造、冷卻裝置等；
(3) 選擇分型面：在選擇分型面的時候要考慮制件的形狀、尺寸和壁厚、排氣省略脫模性能和灌裝等。
(4) 設(shè)置澆注系統(tǒng)：包含主流道、分流道、冷料穴（冷料井），澆口，流程盡可能短，減少容積，應(yīng)該具有良好的排氣系統(tǒng)，防止塑料出現(xiàn)缺陷；
(5) 選擇脫模方式：開模、分型面的選擇，推桿、拉料桿、推板等零件的位置。導(dǎo)流模與復(fù)位裝置的設(shè)置和側(cè)向分型氣抽芯構(gòu)造的選取和創(chuàng)作；
(6) 溫度調(diào)節(jié)：溫度測量的方法，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計，加熱方式的選擇；
(7) 確定主要零件的結(jié)構(gòu)與尺寸：依據(jù)工藝要求和裝配的可能，采用公式算取或者查閱資料來確保型腔、型芯、推桿、導(dǎo)套、導(dǎo)柱、滑塊等零件的構(gòu)造以及牢固、裝取、位置選取、導(dǎo)出方向的方式。另外，分組為必要和裝配圖矩陣。
創(chuàng)建一個結(jié)構(gòu)體系，模具制造是前提的元件。它能夠讓設(shè)計者把構(gòu)思先寫一個框架，是設(shè)計對象的基礎(chǔ)。用簡圖和文字記錄，可以讓設(shè)計過程更有層次。
2.3 方案的討論與論證
制定起始方法時，應(yīng)發(fā)散思緒，而后整理和分析，選出一個辯論和平衡，最合適的方法
2.4 裝配圖的繪制
裝配圖盡可能采用1：1，但畫中的比例，或允許放大，縮小。要選擇合適的視圖，它始于模腔，所述內(nèi)向外，使用3-4個圖。重要包括以下幾點：
(1)投注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式；
(2)格式排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；
(3)模具腔的芯的結(jié)構(gòu)型；
(4)分型表面和釋放發(fā)動機；
(5)合模導(dǎo)向與復(fù)位機構(gòu)；
(6)該冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的形式；
(7)加壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的形式；
(8)建立一個支持部件制備的結(jié)測位置處的結(jié)構(gòu)的量和取向；
(9)布局的數(shù)量大小對每個設(shè)備的觀點得出的視圖大小。
必須注意以下幾點模具裝配圖類型：
(1) 認(rèn)真詳細(xì)清理干凈修訂后的結(jié)構(gòu)示意圖，
(2) 草圖中不完整的地方，要在官方的觀點完全補充；
(3) 清楚地解釋顯示技術(shù)的要求和操作，例如功能要求引用某些系統(tǒng)的圖像正式附圖（如頂出機構(gòu)和側(cè)抽芯機構(gòu)等），尺寸大小的組裝過程的確定。
(4) 對圖紙進行拉出修訂設(shè)計和圖形，錯誤的整個表面在檢查過程中。
2.5 繪制零件圖
零件圖繪畫時應(yīng)該注意到以下幾點：
(1) 自制的零件都要畫出零件圖；
(2) 圖形盡可能正確，布置要得當(dāng)；
(3) 同一思考長短的形位公差以及外表粗糙度的標(biāo)住方式與方位，避免重合在一起，將用得多的粗糙度以“其余”的標(biāo)志標(biāo)于繪圖右上角；
(4) 零件圖的數(shù)字號要與總配圖中的數(shù)字號相對應(yīng)；
(5) 標(biāo)注技術(shù)要求，填寫標(biāo)題欄。
2.6 編寫設(shè)計說明書
編寫設(shè)計說明書有以下內(nèi)容：
(1)設(shè)計題目或任務(wù)書；
(2)目錄；
(3)塑件拆析（含塑件圖）；
(4)塑料材料的成型特點與工藝參數(shù)；
(5)設(shè)備的選擇：設(shè)備的型號、以及有關(guān)參數(shù)的校對
(6)澆注系統(tǒng)的設(shè)計：對塑件成型的位置，主流道分流道的設(shè)計，澆口和排氣槽的設(shè)計三者的尺寸流長比的校對
(7)成型零部件的設(shè)計與計算：型腔、型芯的構(gòu)造制造、長短算計、硬度校對等；
(8)脫模機構(gòu)的設(shè)計：脫模力的算法，拉料、頂出、復(fù)位裝置的構(gòu)造形的安裝定位以及配合大小。還有相關(guān)配件特性的校對
(9)側(cè)抽芯機構(gòu)的設(shè)計：抽拔距與抽拔力的算法，抽芯構(gòu)造的方式、布局、大小和必需的驗證；
(10)脫螺紋機構(gòu)的設(shè)計：脫模方法的選擇，止轉(zhuǎn)方法、驅(qū)動裝置、傳動機構(gòu)等的計算和制造；
(11)設(shè)計小結(jié)：體會、建議、總結(jié)等；
(12)參考資料：資料編號、名稱、作者、出版年份。
在編寫過程中要注意：筆墨簡單順暢，編寫工整清楚，算法準(zhǔn)確，并要繪出制造計算相關(guān)的裝置草圖。算計位置要求列好式子，代入?yún)?shù)，算出計算結(jié)果。寫好后校對，最后裝訂成冊
第3章 塑件注塑成型的工藝分析
3.1 塑件分析
3.1.1外形尺寸分析
該制造件形狀長短很小，并且材料熔體過程不長，適用于注射成型，如圖所示：
圖3.2 產(chǎn)品3維
3.1.2精度等級分析
塑件精確程度級別為MT5，沒有標(biāo)注的地方都采用這一精確程度查取，算是較低的塑件。
（3）脫模斜度
參考《塑料成型工藝及模具設(shè)計》表2—10選擇塑件上型芯和凹模的脫模斜度為。
表1-1 常用塑料的脫模斜度
3.1.3塑件材料的成型工藝參數(shù)
苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物（ABS）被認(rèn)為是改性聚苯乙烯。
性能：總的功能好、打擊韌度、抗形變性高，大小穩(wěn)當(dāng)，耐腐蝕性、耐電性能好：方便制作成形和進行機械制造。
3.2 塑件材料的成型工藝參數(shù)
3.2.1 ABS塑料主要的性能指標(biāo)
3.2.2 ABS的注射成型工藝參數(shù)
3.2.3 塑件的體積和質(zhì)量
該材料為ABS，查書獲悉其密度為1.02-1.10g/cm3，計算其平均密度為1.06 g/cm3，收縮率為0.3-0.8，平均收縮率為0.55﹪。
應(yīng)用SW畫出三維圖，能主動算計出所畫圖型澆道凝料和塑件的大小。如圖所示：
因此估算塑件體積：V塑≈14240mm3
塑件質(zhì)量: m塑＝ρV塑＝1.06×14240≈15.1g
第4章 注射機型號的確定
4.1 注射量的計算
塑件質(zhì)量: m塑＝ρV塑＝1.06×14240≈15.1g
4.2 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估計
根據(jù)solidworks可以估測出分流道以及主流道的凝料為V2=10cm3
4.3 注塑機的選擇
澆鑄系統(tǒng)凝料容積的初始預(yù)估
因為澆鑄造系統(tǒng)的凝料不能直接去確定精確的數(shù)值，可是可依據(jù)經(jīng)歷可以依據(jù)塑件容積的0.2倍到1倍來預(yù)算。因為此次采用的流道簡介而且較短，所以澆鑄系統(tǒng)的凝料按塑件容積的0.6倍來預(yù)算，所以單次注射模具型腔材料熔體的總?cè)莘e（即澆鑄機構(gòu)的凝料和2個塑件容積的和）為 ：V總1.6nV塑=1.6×2×14.24=45.568cm3 ，我采用的是2型腔。
表4.1 注塑機選擇
第5章 注塑機的有關(guān)參數(shù)校對
5.1 注射量的校核
按照《模具設(shè)計與制造簡明手冊》可知：塑件的容積應(yīng)該不大于注射機的注塑容量，按照下面公式校對：
V件0.8V注=0.8125 cm3=100 cm3
式中：V件——塑件與澆注系統(tǒng)的體積總和
V注——注射機的注射量（cm3）
0.8——最大注射量的利用系數(shù)
經(jīng)估計算得：V總=1.6nV塑=1.6×2×14.24=45.568 cm3
所以V件=45.568cm3<100cm3故合格
5.2 鎖模力的校核
由P注?P成型
查《模具設(shè)計指導(dǎo)》表6-5ABS塑料成型時的注射壓力P成型=70~90Mp
P鎖模PF
式中 P——塑料成型時型腔壓力，ABS塑料的型腔壓力P=90Mpa
F——澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積
每個型腔及澆鑄系統(tǒng)在分型面上的投影大小為：
F=35.3×35.3×3.14×2=3912 mm2
pF=903912/1000=352KN
因為P鎖模=900KN> pF=352KN
故合格
注塑機裝配模具部位的尺寸校對
噴嘴尺寸：噴嘴與澆口套的尺寸互相配合，澆口套是按照噴嘴大小來制造的；
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=200mm<250Hm=
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