放大鏡注塑模具的設(shè)計(jì)與制造【18張CAD圖紙+說(shuō)明書(shū)資料齊全】

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模具主要由澆注系統(tǒng) 成型零件和結(jié)構(gòu)零件三部分組成 其中澆注系統(tǒng)和成型 零件是與塑料直接接觸部分 并隨塑料和制品而變化 是塑模中最復(fù)雜 變化最大 要求 加工光潔度和精度最高的部分 對(duì)此次放大鏡無(wú)多大要求 它的整體尺寸不大 但要大批生產(chǎn) 為提高生產(chǎn)率 降低 成本 故采用模具成批注射生產(chǎn) 并且該產(chǎn)品為放大鏡要透光 所以材料采用聚苯乙烯 PS 做為材料 對(duì)于澆注系統(tǒng)和成型零件的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是指塑料從射嘴進(jìn)入型腔前的流道部分 包括主流道 冷料穴 分流道和澆口等 成型零件是指構(gòu)成制品形狀的各種零件 包括動(dòng) 模 定模和型腔 型芯等 此套放大鏡模實(shí)現(xiàn)部分機(jī)械操作自動(dòng)化 澆注系統(tǒng)采用普通流道 進(jìn)行一模二腔注射 頂出機(jī)構(gòu)由 2 條型芯和一條推桿頂出 型腔分動(dòng)模型腔和定模型腔 前言 此次設(shè)計(jì)為放大鏡的注射成型模具設(shè)計(jì) 對(duì)于這次的設(shè)計(jì)首要制定的塑料成型工藝 以及合理設(shè)計(jì)塑料成型模具的過(guò)程 前面部分主要說(shuō)明塑料成型的必要理論基礎(chǔ) 包括高分子聚合物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與性能 尤其是聚合物的熱力學(xué)性能和化學(xué)性質(zhì) 還有聚合物熔體在成型過(guò)程中的流動(dòng)狀態(tài)及物理 和化學(xué)變化 后面部分說(shuō)明的是注射成型模具設(shè)計(jì)的最復(fù)雜也最具代表性的部分 主要說(shuō) 明注射成型模具的設(shè)計(jì) 包括澆注系統(tǒng) 主流道 澆口 分流道 成型零件 型芯 型腔 推桿等 的設(shè)計(jì) 對(duì)所選注射機(jī)的校核等有關(guān)設(shè)計(jì) 由于塑料注射成型模具對(duì)于實(shí)踐性很強(qiáng) 并且技術(shù)正在飛速發(fā)展中 所以在設(shè)計(jì)過(guò) 程中注重理論聯(lián)系實(shí)際 對(duì)于書(shū)中的知識(shí)要加以聯(lián)系實(shí)際 從而使模具設(shè)計(jì)得更加合理 分 包括主流道 冷料穴 分流道和澆口等 成型零件是指構(gòu)成制品形狀的各種零件 包 括動(dòng)模 定模和型腔 型芯 成型桿以及排氣口等 第一章 塑件工藝分析 1 1 分析塑件使用材料的種類(lèi)及工藝特征 該材料為聚苯乙烯 PS 是一種透光性塑料 密度為 1 05g cm 透光度達(dá) 88 92 有優(yōu)異在著色性能 制品的穩(wěn)定性非常好 最高連續(xù)使用溫度為 60 度到 80 度 具有 一般塑料的電絕緣性能和耐化學(xué)腐蝕性能 注塑壓力為 60 100Mpa 成型收縮率為 0 5 0 8 聚苯乙烯的缺點(diǎn)是制品具有較大的脆性 易受沖擊而開(kāi)裂 制品表面受摩擦而易起刮 痕 在聚苯乙烯樹(shù)脂中加入橡膠成分可使其耐沖擊性提高 5 倍 10 倍 但會(huì)失去透明特性 聚苯乙烯塑料廣泛用于家用器皿 玩具 生活和文教用品 家電 輕工儀表的殼體 燈罩 圓珠筆桿等 發(fā)泡型的聚苯乙烯塑料用于防震 隔音材料及電冰箱襯里等 1 2 分析塑件的的結(jié)構(gòu)工藝性 塑件尺寸不大 結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單 對(duì)塑件的尺寸測(cè)量和型芯計(jì)算無(wú)多大影響 其它結(jié) 構(gòu)特征也符合塑件的設(shè)計(jì)要求 具體尺寸如圖所示 圖 1 1 放大鏡零件圖 1 3 塑件精度確定 因考慮塑件工作要求不高 各尺寸也不大 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 故先普通精度 IT4 級(jí) 1 4 明確塑件批量生產(chǎn) 該塑件要求批量生產(chǎn) 1 5 根據(jù)塑件的形狀估算其體積和重量 使用 UG 或 Pro E 軟件畫(huà)出三維實(shí)體圖 軟件能自動(dòng)計(jì)算出所畫(huà)圖形的體積 當(dāng)然也 可根據(jù)形狀進(jìn)行手動(dòng)幾何計(jì)算得到圖形的體積 通過(guò)計(jì)算塑件的體積 計(jì)算過(guò)程從略 33221 14 5cm1458 23 147 53 4V 332 10 5cm1048 63 14V 325cm 式中 為放大鏡中圓柱面的體積1 為放大鏡中柄的體積2V 為整個(gè)放大鏡塑件的總體積3 可得塑件的質(zhì)量為 26 3g51 0VG33 式中 塑料密度 g cm 3 塑件質(zhì)量 g 1 6 確定型腔數(shù) 該產(chǎn)品需批量生產(chǎn) 設(shè)計(jì)的模具要有較高的注射效率 采用一模二腔的模具結(jié)構(gòu) 第二章 確定模具結(jié)構(gòu)方案 2 1 確定型腔排列 型腔排列選擇中 由于此次采用的是一模二腔 放大鏡的結(jié)構(gòu)并不是直接圓形或矩形 初步設(shè)定排列方式有二種選擇 圖 2 1 型腔的排列的二種方式 因第一種排列方式的注射效率高 由此模具設(shè)計(jì)選用第一種型腔排列方式 2 2 確定分型面 在模具設(shè)計(jì)中分型面的選擇很重要 它決定了模具的結(jié)構(gòu) 應(yīng)根據(jù)分型面選擇原則和 塑件的成型要求來(lái)選擇 如下圖所示 圖 2 2 分型面以及成型位置 2 3 脫模原理 此次分型為一次分型 開(kāi)模在分型面 上圖所示 進(jìn)行分模 動(dòng)模型腔板和定模型腔板 分開(kāi) 再由推桿固定板推動(dòng)推桿和型腔桿 型芯 頂出塑件和澆流道內(nèi)的塑件 而后塑件自 動(dòng)脫落 再人工取出塑件即可 2 4 澆注系統(tǒng)形式 采用普通澆注系統(tǒng) 由于二型腔模 必須設(shè)置分流道 用點(diǎn)澆口形式從零件內(nèi)部進(jìn)料 利用分型面間隙排氣 2 4 1 主流道設(shè)計(jì) 在臥式或立式注射機(jī)上使用的模具中 主流道垂直于分型面 為了讓主流道凝料能順 利從澆口中拔出 主流道設(shè)計(jì)成圓錐形 其錐角為 2 5 取 3 小端直徑 d 比注射機(jī)噴 嘴直徑大 0 5 1mm 取值為 5mm 注射機(jī)噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合 因此要 求主流道球面半徑比噴嘴球面大 1 2mm 2 4 2 分流道設(shè)計(jì) a 分流道的形狀和尺寸 分流道開(kāi)設(shè)在定模板上 其截面形狀為梯形 有經(jīng)驗(yàn)公式 h 2b 3 b 為梯形大底邊寬 度 mm h 為梯形的高度 mm 可給 h 3mm b 3 5mm 梯形的側(cè)面斜角 5 10 底部以圓角相連 b 分流道的表面粗糙度 由于分流道與模具接觸的外層塑料迅速冷卻 只有內(nèi)部的熔體流動(dòng)狀態(tài)比較理想 因 此分流道表面粗糙度要求不太低 一般 Ra取 1 6 m 左右 這可增加對(duì)外層塑料熔體的阻 力 使外層塑料冷卻皮層固定 形成絕熱層 2 4 3 澆口設(shè)計(jì) 澆口套可選標(biāo)準(zhǔn)件 因?yàn)樽⑺軝C(jī)的噴嘴口直徑為 4mm 可選取進(jìn)料口直徑為 5mm 的澆 口套 此次采用的是側(cè)澆口中的扇開(kāi)澆口 取在與型腔接合處形成長(zhǎng) L 1mm 厚 t 0 5mm 的 進(jìn)料口 進(jìn)料寬度為 b 5mm 扇形長(zhǎng)度為 3 5mm 塑件熔體通過(guò)它進(jìn)入型腔 采用扇形澆口 使塑料熔體在寬度方向上的流動(dòng)得到更均勻的分配 塑件的內(nèi)應(yīng)力因 之較小 還可避免流紋及定向效應(yīng)所帶來(lái)的不良影響 減少帶入空氣的可能性 但澆口痕 跡較明顯 2 5 冷卻及加熱系統(tǒng) 該模具注射成型時(shí)不需要太高要求 因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng) 是否需要冷卻系 統(tǒng)可作如下計(jì)算 設(shè)定模具平均工作溫度為 50 用常溫 20 的水作為模具冷卻介質(zhì) 其出口溫度為 30 產(chǎn)量為 初選每二分鐘一套 1 578kg h 查表聚苯乙烯的單位熱流量為 J0 64 574 1026578 1421 kgJwQ 故冷卻水體積流量 6021TcMqV 式中 冷卻水體積流量 min3 單位時(shí)間注射人模具內(nèi)的塑料熔體的質(zhì)量 hkg 單位時(shí)間內(nèi)樹(shù)脂在模具內(nèi)釋放的熱焓量 ABS 為q J J kg108 6 5 冷卻水的比熱容 c K 冷卻水的密度 3mk 冷卻水出口處溫度 1T 冷卻水進(jìn)口處溫度 2 203 10 4605783 5 V min12 查表可知所需的冷卻水道直徑比較小 所以 選直徑為 的冷卻水道一個(gè)型腔一條 6 第三章 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算 3 1 模具主要零件的有關(guān)尺寸設(shè)計(jì) 3 1 1 型腔和型芯計(jì)算 列表中成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)都按平均尺寸 平均收縮率 平均制造公差和平均磨 損量來(lái)計(jì)算 由塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)查表 2 5 得 聚苯乙烯 PS 的成型收縮率為 0 5 0 8 故平均收縮率為 考慮到工廠模具制造的條件 模具制造公差一般取0 65 8 2 05Scp 3 z 計(jì)算如下表 類(lèi) 別 尺寸類(lèi)型 塑件尺寸 計(jì)算公式 型腔或型芯的工 作尺寸50 035 94 42 031 2 型腔徑向尺寸 3 ZZSMH 00 3 1 028 74 3 5 16 03 2 5 015 42 型腔的計(jì)算 型腔高度尺寸 2 ZZSMH 00 32 1 015 型 芯 的 計(jì) 算 型 芯 的 計(jì) 算 型芯徑向尺寸 42 00 43 1 ZZSMLL 031 642 表3 1 型芯和型腔計(jì)算 3 2 型腔厚度和底板厚度的確定 根據(jù)放大鏡型腔的形狀以及其合理性選擇型腔壁厚和底板厚度 具體厚度見(jiàn) 圖 3 3 模 架圖 3 3 確定零件結(jié)構(gòu)及尺寸 經(jīng)初步排祥預(yù)算預(yù)選模架為 2025 AI 30 30 70 模架 即 200 250 210mm 具體尺寸如下 定模底板厚 25 m 定模板厚 A 30 動(dòng)模板厚 B 30 支撐板 30 墊塊厚度 C 70 下模座厚 25 m 模具厚度 210 5 C30BA25 H 模具外形尺寸 200 250 210 如下圖所示 型芯高度尺寸 1 5 00 32 1 ZZSMH 01 53 型 孔 中 心 距 32 05 2 SC cpMz 053 2 圖 3 3 模架草圖 3 3 1 定模座板設(shè)計(jì) 外形尺寸 250 250 25mm 材料 45 調(diào)質(zhì) HB216 260 澆口套與板之間采用 20H7 k6 過(guò)渡配合 中間 8 個(gè)螺釘為 M10 30 外面 4 個(gè)為 M12 30 孔距為 130 160mm 如圖 4 4 圖 3 4 定模痤板初步設(shè)計(jì)圖 3 3 2 定模型腔固定板設(shè)計(jì) 外形尺寸 250 200 30mm 材料 45 淬火 50HRC 外面點(diǎn)的 4 個(gè)孔為導(dǎo)套 20 孔距為 204 154mm 中間點(diǎn)的 4 個(gè)螺紋孔 M12 30 孔距為 130 160mm 中間的方形為 150 130mm 如圖 4 5 圖 3 5 定模型腔固定板 3 3 3 動(dòng)模型腔固定板設(shè)計(jì) 外形尺寸 250 200 30mm 材料 45 淬火 50HRC 4 個(gè)為導(dǎo)套孔 20 孔距為 204 154mm 4 個(gè)螺紋孔 M12 30 孔距為 130 160mm 中間的方形為 150 130mm 比定模 型腔固定板多的中間 2 個(gè)孔為定位銷(xiāo) 15 如圖 4 6 圖 3 6 動(dòng)模型腔固定板 3 3 4 支撐板設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 外形尺寸 250 200 30mm 材料 45 淬火 50HRC 4 個(gè)復(fù)位桿孔 20 孔距為 200 80mm 8 個(gè)螺紋孔 M10 30 孔距 2 個(gè)型腔桿孔 42 間距為 68 50mm 中間一個(gè)為 推桿孔 8 如圖 4 7 圖 3 7 支撐板 3 3 5 推桿固定板設(shè)計(jì) 外形尺寸 250 120 15mm 材料 45 調(diào)質(zhì) 30HRC 4 個(gè)復(fù)位桿孔 20 孔距為 200 80mm 4 個(gè)螺紋孔 M8 25 孔距 230 98 2 個(gè)型腔桿孔 42 間距為 68 50mm 中間 一個(gè)為推桿孔 8 如下圖 4 8 圖 3 8 推桿固定板 第四章 注塑機(jī)的選定 4 1 計(jì)算澆注系統(tǒng)體積 由澆注系統(tǒng)體積得澆注系統(tǒng)質(zhì)量為 Vcb a 3322a 6 2cm6198753 14053 14V g6 G 式中 橫向澆注體積b 縱向澆注體積cV 澆注系統(tǒng)總體積a 澆注系統(tǒng)總質(zhì)量G 4 2 注塑機(jī)選定 注射機(jī)額定注射量 每次注射量不超過(guò)最大注射量的 80 b 即 sj G 0 8n 式中 n 型腔數(shù) 澆注系統(tǒng)重量 g jG 塑件重量 g s 注射機(jī)額定注射量 g b 因 n 2 得 故 33m56 2cm 2Va2 故 9g1056 G 再根據(jù)塑料制品的體積或質(zhì)量以及塑件形狀一般 塑件熔體粘度一般 所需注射壓力 通常為 100 140MPa 查教材 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)表 4 2 或有關(guān)手冊(cè)選定注射機(jī)型 號(hào)為 XS ZY 125 注塑機(jī)的參數(shù)如下 注塑機(jī)最大注塑量 125cm 3 鎖模力 900kN 注塑壓力 120Mpa 最小模厚 200mm 開(kāi)模行程 300mm 注塑機(jī)定位孔直徑 100mm 噴嘴前端孔徑 4mm 噴嘴球面半徑 SR12mm 注塑機(jī)拉桿的間距 260 290 mm mm 第五章 校核注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù) 5 1 最大注塑量參數(shù)校核 注塑機(jī)的最大注塑量應(yīng)大于制品的質(zhì)量或體積 包括流道及澆口凝料和飛邊 通常 注塑機(jī)的實(shí)際注塑量最好在注塑機(jī)的最大注塑量的 80 并且此次的模具為一模二腔 所 以 選用的注塑機(jī)最大注塑量應(yīng) CBAG20 8 式中 注塑機(jī)的最大注塑量 g AG 塑件的體積 g 該產(chǎn)品 26 3g BB 澆注系統(tǒng)體積 g 該產(chǎn)品 6 5gC CG 10g 520 8 G 9 632CA 故 CBAG 此處選定的注塑機(jī)滿(mǎn)足注射量校核要求 5 2 鎖模力校核 Fp1nPFz 式中 熔融塑料在分型面上的漲開(kāi)力 N 塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力 MP a 其大小一般是注射壓力的 80 注P 射壓力大小上面注塑機(jī)的參數(shù)已寫(xiě) n 型腔的數(shù)量 單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積 mm 2A 澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積 mm 21 注射機(jī)的額定鎖模力 N Fp 50 kN8 150 2 2 0z 故 此注塑機(jī)滿(mǎn)足鎖模力要求 Fz9kNp 5 3 模具厚度 H 與注射機(jī)閉合高度 5 3 1 模具閉合高度長(zhǎng)寬尺寸要與注塑機(jī)模板尺寸和推桿間距相適應(yīng) 模具長(zhǎng) 寬 拉桿面積 即 200 250 推桿間距 260 290 5 3 2 由于此次采用的是單分型面 注射機(jī)開(kāi)模行程應(yīng)大于模具開(kāi)模時(shí)取出塑件 包括澆 注 系統(tǒng) 所需的開(kāi)模距 即滿(mǎn)足下式 m 105 H2 S a b 式中 注射機(jī)最大開(kāi)模行程 300mm 模具實(shí)際高度 a 注射機(jī)最小閉合尺寸bS 推出距離 脫模距離 15mm 1H 塑料高度 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi) 74mm 2 則 30m197415m 05 故 此注塑機(jī)滿(mǎn)足開(kāi)模行程的較核要求 結(jié)束語(yǔ) 這次模具設(shè)計(jì)是第二次設(shè)計(jì) 通過(guò)這次設(shè)計(jì) 讓我對(duì)大學(xué)三年的模具學(xué)習(xí)生涯有了一個(gè) 總結(jié) 更讓我了解了該怎么樣去設(shè)計(jì)一個(gè)模具 設(shè)計(jì)模具圖時(shí) 在理解了模具的功能和大 致的輪廓后 最重要的是在設(shè)計(jì)的時(shí)候能夠細(xì)心 做到照顧到模具的各個(gè)方面的問(wèn)題 要 想到設(shè)計(jì)出來(lái)的模具能不能制造出來(lái) 合不合理 能不能更好的節(jié)省材料等問(wèn)題 在以后的設(shè)計(jì)模具時(shí) 自己就知道怎樣能不能更好的節(jié) 省材料等問(wèn)題 在以后的設(shè)計(jì)模具時(shí) 自己就知道怎樣去設(shè)一個(gè)模具 此次設(shè)計(jì)使我收獲 很多 參考文獻(xiàn) 1 屈華昌主編 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì) 北京 高等教育出版社 2001 2 李澄 吳天生 聞百橋主編 機(jī)械制圖 北京 高等教育出版社 1997 3 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè) 編寫(xiě)組主編 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè) 第二版 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2002 4 許發(fā)樾主編 實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2002 5 吳兆祥主編 模具材料及表面處理 北京 機(jī)械出版社 2000 6 陳于萍主編 互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2001 7 馮炳堯 韓泰榮 將文森主編 模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè) 上?？茖W(xué)技術(shù)