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1 插針罩 SMBS 02 注射模模具設(shè)計 摘要 插針罩 SMBS 02 注射模 是編寫者兩個月以來 所編寫的畢業(yè)設(shè)計說明書 主要介紹 注射模的整個過程 包括成 型零部件 推出機(jī)構(gòu) 流道等一些設(shè)計 在論文書寫過程中 通過 一個月的時間對原始資料進(jìn)行搜集 充分考慮模具的各種結(jié)構(gòu)并和 指導(dǎo)老師及同學(xué)之間進(jìn)行討論 最終選擇了論文所寫的模具結(jié)構(gòu) 本論文的資料大多是編寫者結(jié)合三年所學(xué)的各方面的理論知識完 成的 包括機(jī)械制圖 公差與配合 工程力學(xué) 機(jī)械設(shè)計 注射模 具成型 工程材料等 一部分是通過查手冊所得 還有少部分是同 學(xué)之間的交流和自己三年的實習(xí)總結(jié) 關(guān)鍵詞 三板式 點澆口 側(cè)抽芯 1 緒論 1 1 來源背景 插針罩 SMBS 02 為 PA1010 塑料制品 采用注塑模成型 這種制品結(jié)構(gòu)比較簡單 但具有側(cè)孔結(jié)構(gòu) 在模具設(shè)計的注重考慮 這一問題 1 2 目的 通過本課題的設(shè)計 能夠懂得模具的整個設(shè)計過程及綜合性的掌 握本專業(yè)知識 能夠掌握 Pro E CAD Word 等軟件的操作方法 1 3 要求 2 設(shè)計本課題的要求的理論聯(lián)系實際 在學(xué)習(xí)好相關(guān)的設(shè)計理論知 識的同時 還必須了解實踐操作 另外 設(shè)計的模具首先要能制造 出來 還要有一定的使用價值 1 4 實際意義 通過本課題的設(shè)計 可以更好的掌握模具的整個設(shè)計過程 在設(shè) 計過程中 定會遇到許多以前沒有遇到的問題 有問題就會促使自 己想盡一切辦法去解決 從中獲得一定的知識 把整個設(shè)計做完之 后 就會對知識有個系統(tǒng)的了解 另外 通過對 Pro E CAD Word 等軟件的操作 可以有更好 更熟練的操作技 能 這些工作對我以后的人生將是一筆大財富 1 5 主要設(shè)計內(nèi)容 本課題的餓設(shè)計主要包括成型零件的設(shè)計 流注系統(tǒng)設(shè)計 側(cè) 向抽芯與側(cè)向分型的設(shè)計 導(dǎo)向及定位部分的設(shè)計 推出復(fù)位部分 的設(shè)計 緊固件的設(shè)計 模具結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計 工藝過程的編導(dǎo) 2 原始資料 2 1 塑料制品產(chǎn)量和生產(chǎn)要求 根據(jù)圖紙要求 此制品為小批量生產(chǎn) 在生產(chǎn)要求上不是很高 所以在模具設(shè)計時應(yīng) 力求結(jié)構(gòu)簡單 但要能達(dá)到制品的各種要求 2 2 塑料品種牌號 此制品要求的材料為聚酰胺 牌號為 PA1010 聚酰胺是無色 3 透明并有光澤的非結(jié)晶型的線型結(jié)構(gòu)的高聚物 流動性好 其原料 來源廣泛 石油工業(yè)的發(fā)展促進(jìn)了聚苯乙烯大規(guī)模的生產(chǎn) 2 3 制品圖樣 2 3 1 具體尺寸及要求如圖 2 1 圖 2 1 2 3 2 根據(jù)制品尺寸幾何形狀進(jìn)行分析 2 3 2 1 尺寸及公差 從制品所給的尺寸及公差查 塑料模塑成型技術(shù) 表 3 7 為 4 級精 度等級 查表 3 8 得 4 級精度等級為一般精度 從經(jīng)濟(jì)方面考慮 在模具設(shè)計時模具精度等級也應(yīng)設(shè)計成一般精度等級 2 3 2 2塑料制品的形狀 如圖 1 1 此制品為圓形制品 具有一小孔 所以在設(shè)計時著重 是側(cè)抽芯機(jī)構(gòu) 2 3 2 3塑料制品的壁厚 4 由圖 1 1 可知 此制品壁厚為 4mm 拐角處壁厚不均勻 它會固 化或冷卻速度的不同引起收縮不均勻 從而在制品內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng) 力 因此在模具設(shè)計時要進(jìn)行冷卻系統(tǒng)的設(shè)計及適應(yīng)選擇澆口 2 3 2 4脫模斜度 所設(shè)計的制品沒有脫模斜度 即脫模斜度為零 這樣制品對型心 的包緊力大 脫模時較有脫模斜度的難 生產(chǎn)時可噴涂脫模劑 2 4 塑料制品成型性能 聚酰胺成型性能優(yōu)良 硬度 耐磨性和潤滑性很突出 并且有很 好的耐沖擊性 其吸水性小 成型前可不進(jìn)行干燥 收縮小 制品 尺寸穩(wěn)定 比熱容小 可很快加熱塑化 塑化量較大 故成型速度 快 生產(chǎn)周期短 可進(jìn)行高速注射 流動性好 可采用注射 擠出 真空等各種成型方法 但注射成型時應(yīng)防止溢料 應(yīng)控制成型溫度 壓力和時間等工藝條件 以減少內(nèi)應(yīng)力 故設(shè)計成型零件時要注意 配合間隙的選擇 并且設(shè)計冷卻水道以控制溫度變化情況 3 基本參數(shù) 3 1 注射機(jī)選擇 根據(jù)制品結(jié)構(gòu)選擇立式注射機(jī) 查表 塑料制品及其成型模具設(shè) 計 0 10 初步選用 SZ 100 60 立式注射機(jī) 主要參數(shù)如表 3 1 表 3 1 參數(shù) SZ 100 60 結(jié)構(gòu)類型 立式注射機(jī) 5 理論注射容量 cm 3 60 螺桿直徑 mm 30 注射壓力 MPa 150 瑣模力 KN 400 拉桿內(nèi)間距 mm 295 185 移模行程 mm 260 最大模具厚度 mm 280 最小模具厚度 mm 160 噴嘴球半徑 mm 15 噴嘴口直徑 mm 4 模具定位孔直徑 mm 50 3 2 模具型腔數(shù)目的計算 3 2 1 計算原理 通常注射機(jī)的實際注射量為注射機(jī)最大注射量的 80 即 V 實 Vmax 80 3 1 式中 V 實 制品實際所需注射量 單位 cm3 Vmax 注射機(jī)最大注射量 單位 cm 3 由表 3 1 Vmax 60cm3 所以 V 實 48cm 3 3 2 2 制品體積 制品的結(jié)構(gòu)及尺寸如圖 2 1 體積如下式計算 V 制 122 36 82 32 14 4 20 32 4 5 02cm3 6 3 2 3型腔數(shù)目確定 制品數(shù)目用 n 表示 利用下列公式進(jìn)行計算 n V 實 V 制 48 5 02 9 5 通過計算可以設(shè)計八個型腔 因此制品為小批量生產(chǎn) 暫設(shè)計型 腔數(shù)目為兩個 3 3 模架選擇 型腔數(shù)目為四個 設(shè)計為四方布排 根據(jù)制品尺寸大小及型腔數(shù) 目 查表 模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊 表 6 15 初步選用 200 200 模架具 體結(jié)構(gòu)如圖 3 1 a 3 1 b 圖 3 1 a 7 圖 3 1 b 4 成型零件尺寸及結(jié)構(gòu) 4 1 聚苯依稀的收縮率 S 查 塑料制品及其成型模具設(shè)計 表 0 1 聚苯乙烯的收縮率范 圍為 0 6 0 8 換算成平均收縮率 Scp Scp 0 5 4 0 2 2 25 4 2 大型芯尺寸及結(jié)構(gòu)設(shè)計 7560 25 1 79 2 5340 186 0295AA 8 圖 4 10 4 2 1 大型芯徑向尺寸計算利用公式 LM ls 1 Scp 430z 將數(shù)值代入計算 LM 16 1 2 25 0 8 40z 16 79027 4 2 2 大型芯高度尺寸 Hm hs 1 Scp 30z 將數(shù)值代入計算 Hm 36 1 2 25 2 1 04 0z 18 27035 4 3 側(cè)型芯尺寸及結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 3 1 側(cè)型芯徑向尺寸計算利用公式 LM ls 1 Scp 430z 將數(shù)值代入計算 LM 4 1 2 25 0 8 40z 3 89027 4 3 2 側(cè)型芯深度尺寸 Hm hs 1 Scp 30z 將數(shù)值代入計算 9 Hm 4 1 2 25 32 1 04 0z 4 2705 4 4 型腔尺寸及結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 4 1 型腔徑向尺寸 利用公式 LM ls 1 Scp 43z 0 將數(shù)值代入計算 LM 24 1 2 25 0 96 433 960 23 57 20 4 4 2 型腔高度尺寸 利用公式 Hm Hs 1 Scp 32z 0 將數(shù)值代入計算 Hm 40 1 2 25 1 2 323 210 39 92 40 4 4 3 型腔結(jié)構(gòu)簡單 采用整體式凹模 這種結(jié)構(gòu)成形的制品質(zhì) 量較好 加工方便 并且就加工在型腔板上 與型腔板構(gòu)成一體 4 4 4 型腔底厚 壁厚計算 1 按剛度校核側(cè)壁厚度 利用公式 t r 4 8 1 代入計算得 t 0 84 mm 10 2 按強(qiáng)度計算 利用公式 t r 12 代入計算 t 2 58 mm 取較大值 2 58mm 4 4 5 底厚計算 按剛度計算 h 3 46mm 按強(qiáng)度計算 h 5 2mm 取較大值 5 2mm 5 模具結(jié)構(gòu) 模具結(jié)構(gòu)主要由以下部分組成 成型部分 側(cè)向分型及抽芯部 分 支承部分 推出機(jī)構(gòu) 澆注系統(tǒng) 導(dǎo)向部分 緊固定位部分 冷卻排氣系統(tǒng) 在模具設(shè)計過程中 主要考慮塑料怎樣進(jìn)料 制品 怎樣成型 制品怎樣脫出 從設(shè)計的制品結(jié)構(gòu)來說 主要是側(cè)孔的 成型與脫出 5 1 制品小孔成型結(jié)構(gòu) 5 1 1 側(cè)向分型與抽芯結(jié)構(gòu)設(shè)計 本模具中 制品側(cè)壁上有與開模方向不同的側(cè)向孔 阻礙 制品成型結(jié)構(gòu)的直接脫模 因此需將成型側(cè)孔的成型零件做側(cè)向 運動 需做成側(cè)型芯 然后在再從模具中推出制品 完成側(cè)型芯 的抽芯與復(fù)位的機(jī)構(gòu)稱為側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu) 11 5 1 2 抽芯距離的確定 抽芯距離指的是側(cè)型芯從成型位置抽到不妨礙制品取出位 置時 側(cè)型芯在抽拔方向所移動的距離 抽芯距一般應(yīng)大于制品 側(cè)孔深度或凸臺高度 2 3mm 即 S h 2 3 mm抽 S 抽芯距抽 h 制品最大側(cè)孔深度 h 4 S 4 2 3 6 7mm抽 5 1 3 抽芯力的計算 塑料制品在冷凝收縮時 對側(cè)型芯產(chǎn)生包緊力 抽芯機(jī)構(gòu)所 需的抽芯力 必須克服包緊力所引起的抽芯阻力及抽芯機(jī)構(gòu)機(jī)械 滑動時的摩擦力 才能把活動型芯拔出 影響抽芯力的因素很多 且相當(dāng)復(fù)雜 精確抽芯是十分困難 的 在設(shè)計抽芯結(jié)構(gòu)時 應(yīng)全面分析 找出主要影響因素進(jìn)行粗 略計算 如下圖所示側(cè)型芯受力分析 12 從圖中可知 摩擦力 F f F F Sin 5 1 321 式中 F 摩擦力3 F 由塑料制品收縮產(chǎn)生的對側(cè)型芯的包緊力造成1 的抽芯阻力 f 摩擦系數(shù) 一般取 0 5 1 0 本設(shè)計中取 0 5 依據(jù)受力圖可列出平衡方程式 0 xF 即 F Cos F F Sin 5 2 3 12 將 5 1 代入 5 2 得 F F F Sin Cos F F Sin2112 F P A 式中 P 塑料制品收縮對型芯單位面積的正壓力 制品在模內(nèi)冷 卻 P 取 19 6MPa 13 A 塑料制品包緊側(cè)型芯的側(cè)面積 所以 F 19 6 2 3 42 147 7056 148 N 那么 F 148 0 908 134 4 N 5 2 模具結(jié)構(gòu)圖 6 澆注系統(tǒng) 6 1 概述 注射模的澆注系統(tǒng)是指熔體從注射機(jī)的噴嘴開始到型腔為止的 流動通道 對其要求是 使熔體平穩(wěn)的進(jìn)入型腔 使之按要求填充 型腔 使型腔內(nèi)的氣體順利排出 在熔體填充型腔和凝固的過程中 14 能充分的把壓力傳到各個部位 以獲得組織致密 外形清晰 尺寸 穩(wěn)定的塑料制品 可見 澆注系統(tǒng)的設(shè)計是十分重要的 澆注系統(tǒng) 的設(shè)計正確與否 是注射成型能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵 因此 要引起 高度重視 6 2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 1 主流道的設(shè)計 主流道的截面形狀一般為圓形 其錐度為 2 6 在此模具的設(shè)計的設(shè)計中采用 2 小端直徑一般取 3 6mm 且大于注射機(jī)噴嘴直徑 0 51mm 由表 3 1 注射機(jī)噴嘴直徑為 4mm 將此模具主流道小端直徑設(shè)計為 4 5mm 主流道的長度 一般不超過 60mm 本模具設(shè)計為 15 mm 主流道大端倒角 R2 由于主流道需要與高溫塑料頻繁接觸 故設(shè)計主流道襯套 是十分必要的 尤其是主流道要穿過兩塊板時 如果沒有主流 道襯套 在結(jié)合處很容易發(fā)生溢料 導(dǎo)致主流道難以取出 主 流道襯套的球半徑比注射機(jī)的球半徑大 1 2mm 設(shè)計球半徑 為 SR14mm 主流道襯套的尺寸查表 3 6 62 模具實用技術(shù)設(shè) 計綜合手冊 2 分流道設(shè)計 在采用多型腔模具時 就應(yīng)該使用分流道 在設(shè)計時 根據(jù) 情況的不同 采用不同的截面 不同的布置 1 分流道的截面形狀和尺寸 分流道的截面形狀有好幾種 包括圓形 U 形 半圓形 正 15 方形 在設(shè)計時一般常用的為梯形半圓形和 U 形 在此模具中 采用 U 形分流道 2 分流道的布置 在多型腔注射模具中 要求各型腔的制品表面質(zhì)量和內(nèi)部 性能差異不大 所以流道的布置要合適 分流道的布置有平衡 式和非平衡式兩種 在本模具的設(shè)計過程中 為了保證制品質(zhì) 量 采用平衡式布局 3 澆口的設(shè)計 澆口的基本作用是使分流道來的熔體產(chǎn)生加速以快速充滿 型腔 1 澆口的形式及特點 澆口在通常情況下有直接澆口 中心澆口 側(cè)澆口 點澆 口 潛伏式澆口等幾種形式 直接澆口適用與熱敏性塑料 中 心澆口去除澆口方便一些 它適用與圓筒形 圓環(huán)形等中心帶 孔的制品成型 側(cè)澆口是從制品側(cè)面進(jìn)料 點澆口截面積較小 熔體進(jìn)料時 產(chǎn)生很高的剪切速度 同時產(chǎn)生摩擦作用 提高 熔體溫度 潛伏式澆口適用與表面質(zhì)量高的制品 在本模具的 設(shè)計中 考慮使用的是多型腔 采用側(cè)口 2 澆口截面形狀 尺寸及位置 本模具為三板式 為了便于制品脫模和澆注方便 采用 點澆口 上端直徑為 3mm 下端直徑為 0 5mm 7 模具與成型機(jī)械關(guān)系的校核 16 7 1 制品及流道體積 7 1 1 制品體積 Vi 5 02cm3 7 1 2 流道體積 主流道體積 V 主 1 3 h R Rr r 22 代入計算 V 主 1 3 h R Rr r 22 1 3 3 14 15 4 5 4 5 6 6 2 3 07 cm3 7 1 3 分流道體積 V 分 1 R L R2 3 3 14 3 50 3 14 323 17 2 3 cm3 V 總 V 主 V 分 3 07 2 3 5 37 cm3 7 2 注射機(jī)的校核 1 最大注射量的校核 根據(jù)公式 KV0 V 代入計算得 V 32 9 cm3 符合注射機(jī)的要求 2 注射壓力的校核 按下公式 Po P 根據(jù) P 60 110MPa 18 符合所需要求 3 鎖模力校核 根據(jù)公式 F 機(jī) niA A1 Pi 經(jīng)過計算 A 803mm 2 A1 503 mm 代入計算 F 89 符合所須的注射要求 4 拉桿間距的校核 由表 3 1 可知 注射機(jī)的拉桿間距為 295 185 模具尺寸為 250 200 符合所須的注射要求 5 開模行程的校核 根據(jù)公式 S H1 H2 H3 5 10 mm 代入計算 H1 H2 H3 5 10 67 86mm 符合所須的注射要求 6 模具厚度的校核 模具總厚度為 200mm 符合 H 小 247 H 大 8 推出機(jī)構(gòu) 8 1 概述 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計是為了把制品從型芯型腔中推出來 為下一 次注射做準(zhǔn)備 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計要求有 19 1 盡量使制品留在動模上 2 保證制品不變形 不損壞 3 保證制品外觀良好 4 結(jié)構(gòu)要可靠 8 2 推出機(jī)構(gòu) 推出機(jī)構(gòu)一般有推桿 推管 推件塊等 從制品的形狀 尺寸考慮 利用推管制品的壁厚太小 采用直推桿 制品的受 力面積太小 會損壞制品 其他結(jié)構(gòu)不適合成型本產(chǎn)品 所以 將推桿設(shè)計成倒錐形 下面采用螺釘固定 保證裝配需要 9 導(dǎo)向支承緊固復(fù)位機(jī)構(gòu) 9 1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 設(shè)計導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是為了使模具和模有正確的位置 以提高 制品成型質(zhì)量 另外 它還可以提高模具壽命 一般注射 模采用的導(dǎo)向零件為導(dǎo)柱導(dǎo)套 在設(shè)計時選用標(biāo)準(zhǔn)件 查 表 5 5 模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊 9 2 支承零件 在此模具中 支承零件包括上模座板 下模座板 型芯固定 板 支撐板等 9 3 緊固件及其他附件 9 3 1 上模部分 固定定位圈螺釘選用 M4 10 20 9 3 2 下模部分 固定下模的螺釘選用 M12 60 10 冷卻系統(tǒng) 模具在注射時 應(yīng)對模具溫度進(jìn)行較好的控制 才能保 證制品的精度 這就要求在模具內(nèi)設(shè)計冷卻系統(tǒng) 但由于本 零件較小 可以通過模具自然冷卻來保證熱平衡 另外此制 品為小批量生產(chǎn) 成型的制品精度等級為一般精度 故采用 模具自然冷卻 不設(shè)計冷卻水道 結(jié)束語 通過此次畢業(yè)設(shè)計 我受益匪淺 可大體地了解作為一 名設(shè)計人員所要具備的基本素質(zhì)及知識量及思考問題 解決問題的 能力 同時也讓我鞏固了自己的專業(yè)知識 在設(shè)計的過程中對于 CAD PRO E 繪圖軟件 Microsoft Word 辦公軟件等應(yīng)用有了更進(jìn) 一步的掌握 在設(shè)計之初 面對從未涉及的問題 感到十分棘手 但經(jīng)過反復(fù)的思考 查閱資料以及在老師的熱心指導(dǎo)幫助下 同學(xué) 之間的探討 發(fā)現(xiàn)并非想象中的那么困難 另外 查閱資料是本次 設(shè)計的重點 詢問經(jīng)驗人士 我想實踐是最可靠的保證 經(jīng)驗是寶 貴的財富 通過認(rèn)真仔細(xì)的資料查閱和軟件的反復(fù)模擬 特別在林老師的 精心指導(dǎo)和嚴(yán)謹(jǐn)求實的要求下 我確信這次畢業(yè)實際是成功的 在 21 這表示特別感謝 當(dāng)然 由于本人的知識面欠全 設(shè)計中還存在不 足 但我相信通過這次設(shè)計將為我今后走向工作崗位打下了堅實的 基礎(chǔ) 參考文獻(xiàn) 1 翁其金 塑料模塑成型技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社 2 彭建聲 簡明模具工實用技術(shù)手冊 機(jī)械工業(yè)出版社 3 唐志玉 模具設(shè)計師指南 國防工業(yè)出版社 4 塑料模設(shè)計手冊 編寫組 塑料模設(shè)計手冊 機(jī)械工業(yè) 出版社 5 賈潤禮 程志遠(yuǎn) 實用注塑模設(shè)計手冊 中國輕工業(yè) 出版社 7 黃毅宏 模具制造工藝 機(jī)械工業(yè)出版社 8 模具制造手冊編寫組 模具制造手冊 機(jī)械工業(yè)出版 社 9 馮炳堯 韓泰榮 蔣文生 模具設(shè)計與制造簡明手 冊 上海科學(xué)技術(shù)出版社 10 趙如福 金屬機(jī)械加工工藝人員手冊 上?？茖W(xué)技術(shù) 出版社