底座盖注塑模具毕业设计

德州科技职业学院 毕业设计 题目 塑料底座盖注塑模 院系名称 机电工程系 班 级 08 模具二班 学生姓名 史须平 学 号 080203228 指导教师 徐方龙 马韶霞 答辩教师 时 间 德州科技职业学院毕业设计 前言 I 前 言 随着中国当前的经济形势的日趋好转 在 实现中华民族的伟大复兴 口 号的倡引下 中国的制造业也日趋蓬勃发展 而模具技术已成为衡量一个国家 制造业水平的重要标志之一 模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高 并能获得极大的经济效益 因而引起了各国的高度重视和赞赏 在日本 模具 被誉为 进入富裕的原动力 德国则冠之为 金属加工业的帝王 在罗马尼 亚则更为直接 模具就是黄金 可见模具工业在国民经济中重要地位 我国 对模具工业的发展也十分重视 早在 1989 年 3 月颁布的 关于当前国家产业政 策要点的决定 中 就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务 近年来 塑料模具的产量和水平发展十分迅速 高效率 自动化 大型 长寿命 精密模具在模具产量中所战比例越来越大 注塑成型模具就是将塑料 先加在注塑机的加热料筒内 塑料受热熔化后 在注塑机的螺杆或活塞的推动 下 经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内 塑料在其中固化成型 本次毕业设计的主要任务是底座盖注塑模具的设计 也就是设计一副注塑 模具来生产底座盖塑件产品 以实现自动化提高产量 针对底座盖的具体结构 通过此次设计 使我对点浇口双分型面模具的设计有了较深的认识 同时 在 设计过程中 通过查阅大量资料 手册 标准 期刊等 结合教材上的知识也 对注塑模具的组成结构 成型零部件 浇注系统 导向部分 推出机构 排气 系统 模温调节系统 有了系统的认识 拓宽了视野 丰富了知识 为将来独 立完成模具设计积累了一定的经验 本次设计中得到了徐老师的指点 同时也非常感谢马老师的精心教诲 由于实际经验和理论技术有限 设计的错误和不足之处在所难免 希望各位老 师批评指正 德州科技职业学院毕业设计 中文摘要 II 摘要 本课题主要是针对底座盖的模具设计 底座盖具有重量轻 易清洁 耐腐 蚀老化 强度高 使用寿命长 制作方便 价格低廉等特点 通过对塑件进行 工艺的分析和比较 最终设计出一副注塑模 该课题从产品结构工艺性 具体模 具结构出发 对模具的浇注系统 模具成型部分的结构 顶出系统 冷却系统 注塑机的选择及有关参数的校核 都有详细的设计 同时并简单的编制了模具 的加工工艺 通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺 塑料制品具有原料来源丰富 价格低廉 性能优良等特点 它在电脑 手机 汽车 电机 电器 仪器仪表 家电和通讯产品制造中具有不可替代的作用 应用极其广泛 注射成形是成形热塑件的主要方法 因此应用范围很广 注射成形是把塑料原料放入料筒中经过加热熔化 使之成为高黏度的流体 用柱塞或螺杆作为加压工具 使熔体通过喷嘴以较高压力注入模具的型腔中 经过冷却 凝固阶段 而后从模具中脱出 成为塑料制品 依据产品的数量和塑料的工艺性能确定塑件采用注射成形法生产 该产品 设计为大批量生产 故设计的模具要有较高的注塑效率 浇注系统要能够自动 脱模 此外为保证塑件表面质量采用点浇口 因此选用单分型面注射模 点浇 口自动脱模结构 模具的型腔采用一模八腔平衡布置 浇注系统采用点浇口成 形 推出形式为十六推杆推出机构完成塑件的推出 由于塑件的工艺性能要求 注塑模中有冷却系统 因此在模具设计中也进行了设计 本次的设计中不仅参 考了大量纸质文献 而且在互联网上查阅资料 设计过程比较完整 关键词 单分型面注射模具 底座盖 硬聚氯 德州科技职业学院毕业设计 英文摘要 III ABSTRACT The main topic is covered in mold design for the base the base covered with a light weight easy to clean corrosion resistant aging high strength long service life making easy low prices and so on Through the process of plastic parts for analysis and comparison the final design of an injection mold Process from the product structure of the project specific mold structure starting on the casting mold system mold forming part of the structure the top out of the system cooling system the choice of injection molding machines and related parameters of the check there are detailed design while and simple preparation of the mold process Through the entire design process that can be achieved in the mold plastic parts required in this process Rich source of raw materials plastic products low price and excellent performance characteristics It is in computers mobile phones cars motors electrical instrumentation home appliances and communication products manufacturer has an irreplaceable role the application is extremely broad Pieces of molding thermoplastic injection molding is the main method so a wide range of applications Injection molding is the plastic material into the barrel through the heating and melting making the high viscosity of the fluid pressure with a plunger or a screw as a tool to melt at a higher pressure through the nozzle into the mold cavity after cooling freezing stage then emerge from the mold a plastic products Based on the volume and determine the process performance of plastic injection molding method using plastic parts production The product is designed for mass production so the design of the mold have a high Zhusu efficiency feed system to be able to automatic ejection in addition to ensure the quality of plastic surface using point gate so we choose a single sub surface injection mold points gate automatic ejection structure Mold cavity eight cavity mold with a balanced layout gating system using point gate forming introduced in the form of introduction agencies to complete sixteen putting the introduction of plastic parts As performance requirements of plastic injection molding process in the cooling system so also in the mold design to design The only reference to the design of a large number of paper documents and access to information on the Internet the design process is complete Key words Single parting injection mould base cover Hard PVC 德州科技职业学院毕业设计 目录 目 录 前 言 I 中文摘要 英文摘要 III 第一章 对塑料成型模具的认识 1 1 1 模具在加工工业中的地位 1 1 2 模具的发展趋势 1 1 3 设计在学习模具制造中的作用 2 第二章 原始资料分析 3 2 1 塑件的工艺分析 3 2 2 底座盖原料 PC 的成型特性与工艺参数 3 2 3 塑件的结构工艺性 4 2 4 注射机的选择 5 第三章 分型面及浇注系统的设计 7 3 1 分型面的选择 7 3 2 浇注系统的设计 8 第四章 模具设计方案论证 14 4 1 型腔的布置 14 4 2 成型零件的结构确定 14 4 3 导向定位机构设计 14 德州科技职业学院毕业设计 目录 4 4 推出机构的设计 15 4 5 冷却系统设计 15 4 6 模具加热系统的设计 16 4 7 温度调节系统的设 16 第五章 主要零部件的设计计算 18 5 1 成型零件的成型尺寸 18 5 2 模具型腔壁厚的确定 19 5 3 推出机构的设计 19 5 4 标准模架的确定 19 第六章 成型设备的校核计算 21 6 1 锁模力的校核 21 6 2 安装尺寸的校核 21 6 3 推出机构的校核 21 6 4 开模行程的校核 21 第七章 模 具 的 装 配 22 7 1 模具的装配顺序 22 7 2 模具的维护 23 设计总结 24 附录 成型零件图 25 型芯三维视图 30 装配图 31 致谢 34 参考文献 35 德州科技职业学院毕业设计 第一章 对塑料成型模具的认识 1 第 1 章 对塑料成型模具的认识 1 1 模具在加工工业中的地位 模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具 在各种 材料加工工业中广泛的使用着各种模具 例如金属铸造成型使用的砂型或压铸 模具 金属压力加工使用的锻压模具 冷压模具等各种模具 对模具的全面要求是 能生产出在尺寸精度 外观 物理性能等各方面都 满足使用要求的公有制制品 以模具使用的角度 要求高效率 自动化操作简 便 从模具制造的角度 要求结构合理 制造容易 成本低廉 模具影响着制品的质量 首先 模具型腔的形状 尺寸 表面光洁度 分 型面 进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及 制件的物理性能 机械性能 电性能 内应力大小 各向同性性 外观质量 表面光洁度 气泡 凹痕 烧焦 银纹等都有十分重要的影响 其次 在加工 过程中 模具结构对操作难以程度影响很大 在大批量生产塑料制品时 应尽 量减少开模 合模的过程和取制件过程中的手工劳动 为此 常采用自动开合 模自动顶出机构 在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落 另外模 具对制品的成本也有影响 当批量不大时 模具的费用在制件上的成本所占的 比例将会很大 这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具 以降低成本 现代生产中 合理的加工工艺 高效的设备 先进的模具是必不可少是三 项重要因素 尤其是模具对实现材料加工工艺要求 塑料制件的使用要求和造 型设计起着重要的作用 高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才 有可能发挥其作用 产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的 由 于制件品种和产量需求很大 对模具也提出了越来越高的要求 因此促进模具 的不断向前发展 1 2 模具的发展趋势 近年来 模具增长十分迅速 高效率 自动化 大型 微型 精密 高寿 命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大 从模具设计和制造角度来看 模具的发展趋势可分为以下几个方面 低了成本 1 提高大型 精密 复杂 长寿命模具的设计水平及比例 这是由于塑料 模成型的制品日渐大型化 复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的 一模多腔所致 2 在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD CAM CAE 技术 CAD CAM 技术已发展成为一项比较成熟的共性技术 近年来模具 CAD CAM 技术的硬件 与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度 为其进一步普及创造良好 的条件 基于网络的 CAD CAM CAE 一体化系统结构初见端倪 其将解决传统 混合型 CAD CAM 系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题 德州科技职业学院毕业设计 第一章 对塑料成型模具的认识 2 CAD CAM 软件的智能化程度将逐步提高 塑料制件及模具的 3D 设计与成型 过程的 3D 分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用 3 推广应用热流道技术 气辅注射成型技术和高压注射成型技术 采用热 流道技术的模具可提高制件的生产率和质量 并能大幅度节省塑料制件的原材 料和节约能源 所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革 制订热流道元 器件的国家标准 积极生产价廉高质量的元器件 是发展热流道模具的关键 气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下 大幅度降低成本 目前在汽车 和家电行业中正逐步推广使用 气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更 多的工艺参数需要确定和控制 而且常用于较复杂的大型制品 模具设计和控 制的难度较大 因此 开发气体辅助成型流动分析软件 显得十分重要 另一 方面为了确保塑料件精度 继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常重要 4 开发新的成型工艺和快速经济模具 以适应多品种 少批量的生产方式 5 提高塑料模标准化水平和标准件的使用率 我国模具标准件水平和模具 标准化程度仍较低 与国外差距甚大 在一定程度上制约着我国模具工业的发 展 为提高模具质量和降低模具制造成本 模具标准件的应用要大力推广 为 此 首先要制订统一的国家标准 并严格按标准生产 其次要逐步形成规模生 产 提高商品化程度 提高标准件质量 降低成本 再次是要进一步增加标准 件的规格品种 6 应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分 必要 7 研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程 采用三坐标测量仪或三坐 标扫描仪实现逆向工程是塑料模 CAD CAM 的关键技术之一 研究和应用多样 调整 廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提 1 3 设计在学习模具制造中的作用 通过对模具专业的学习 掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺 要求 各种模具的结构特点及设计计算的方法 以达到能够独立设计一般模具 的要求 在模具制造方面 掌握一般机械加工的知识 金属材料的选择和热处 理 了解模具结构的特点 根据不同情况选用模具加工新工艺 毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用 综合检验大学期间所学 的知识 德州科技职业学院毕业设计 第一章 对塑料成型模具的认识 2 德州科技职业学院毕业设计 第二章 原始资料分析 3 第 2 章 原始资料分析 2 1 塑件的工艺分析 塑件成型工艺分析 如图 1 1 所示 图 1 1 底座盖 熟读塑件图样 在头脑中建立清晰的塑件三维形状 底座盖的形状简单 两边带有两个孔 在保证孔间距和孔的形状是给模具的加工带了很大的难度 外壳注塑材料首先选用 PC 我们必须很好多处理底座盖壁厚的均匀 譬如在注 塑成型过程中因为壁厚的不均匀造成了收缩率的不一致 这样就只能通过有效 的控制模具温度来调节收缩率 2 2 底座盖原料 PC 的成型特性与工艺参数 PC 化学名称聚碳酸酯 是一种高性能工程塑料 广泛应用于 AV 家电 OA 机 器 汽车标牌 显示器等产品之上 其优良的透明性能适于印刷加工之外 作 为有高度耐热性能的功能材料 还能满足各种工业领域更高的规格要求 而且 它是工程塑料片材 拥有多样的厚度 外观 色彩 可以生产出附加值更高的 产品 优良的耐热性能 热变形温度 135 适合设计规格 100 以上要求的高温部 位 德州科技职业学院毕业设计 第二章 原始资料分析 4 优良的加工性能 可以进行印刷 冲孔 真空成形 胶合粘贴 弯曲等多样加 工 优良的透明性 总光通量达 90 拥有有机玻璃 PVC 数十倍的抗冲击性 可用于其它材料不适用的部位或者大面积要求的产品 多彩的外观和色调 外观上 光面之外 还有中砂 哑光等 色调上有各种 烟色 可以提供卷材 片材之外 还有与连续印刷 连续成形匹配的卷材 收缩率 0 4 0 7 熔融温度 230 275 成型温度 138 160 度 比重 0 902 0 906 成型压力 3 4 1 4Mpa 流比长 100 200 结晶性 半结晶性 射速 高速注射 2 3 塑件的结构工艺性 1 塑件的尺寸精度分析 该塑件需标注公差的尺寸有 5 10 0 0 1 属于一般精度要求 其他尺寸均 为未标注公差的为自由尺寸 可按 MT5 查取有关尺寸公差 下表所列为塑件主 要尺寸的公差要求 塑件主要尺寸的公差要求 部位 塑件标注尺寸 塑件尺寸公差 35 0 0 56 18 0 0 38 15 0 0 38 10 0 0 1 外形尺寸 9 28 R1 0 2 0 R3 5 4 2 10 8 0 12 0 38 0 内形尺寸 26 5 中心距 22 0 22 德州科技职业学院毕业设计 第二章 原始资料分析 5 2 塑件的表面质量分析 该塑件要去外观光洁 色彩艳丽 不允许有成形斑点和熔接痕 塑件表面粗糙 度无特殊要求 3 塑件的结构工艺性分析 从图纸上看 该塑件的外形为四方壳 壁厚均匀 且符合最小壁厚要求 由于该塑件无侧孔和内凸 所以不用考虑侧向分型抽芯装置 为使塑件顺利脱模 可在塑件内部处增设 1 2 的拔模斜度 综上所述 该塑件可采用注射成型加工 4 塑件的生产批量 该塑件的生产类型是大批量生产 因此在模具设计中要提高塑件的生产率 倾向于采用多型腔 高寿命 自动脱模模具 以便降低生产成本 2 4 注射机的选择 1 计算塑件体积和重量 4141 7903mm3 41 418cm3gV 塑件的质量计算 查有关手册 取 PC 的密度为 1 03g cm 所以塑件的质量 为 M V 41 418 1 2g cm 49 7g 2 确定型腔数量 由于塑件的内孔有尺寸精度要求 不宜采用太多型腔数目 而该塑件的生产 批量为大批量生产 为尽量提高生存率 决定采用一模八腔 型腔平衡布置在 型腔板两侧 这样有利于浇注系统的排列和模具的平衡 3 确定注射成型的工艺参数 根据以上所计算的结果 可选择设备型号 规格 确定型腔数 注射机的额 定注射量为 Vb 每次的注射量不超过它的 80 即 n 0 8 bVjg 式中 n 型腔数 Vj 浇注系统的体积 g 塑件体积 估算浇注系统的体积 Vj 根据浇注系统初步方案进行估算浇注系统体积 0 78jV3cm 由于该塑件外形较小 且需要比较简单的抽芯机构 因此采用一模八腔 即 n 8 则 Vb nVg Vj 0 8 415 155 3cm 德州科技职业学院毕业设计 第二章 原始资料分析 4 德州科技职业学院毕业设计 第二章 原始资料分析 6 根据该塑件的结构特点和 PC 的成型性能 查有关资料初步确定塑件的注射成 型 工艺参数 见下表 塑件的注射成型工艺参数 工艺参数 内容 工艺参数 内容 温度 80 90 注射时间 3 5预热和干燥 时间 2h 保压时间 15 30 后段 180 200 冷却时间 15 30 中段 210 230 成型时间 s 总周期 40 70 料筒温度 前 170 190 螺杆转速 r min 30 60 喷嘴温度 180 190 方法 红外线 灯烘箱 模具温度 60 80 温度 70 注射压力 MPa 70 90 后处理 时间 h 2 4 4 确定模具温度及冷却方式 PC 为非半结晶型塑料 流动性中等 壁厚一般 因此在保证顺利脱模的前提 下应尽量可能降低模温 以缩短冷却时间 从而提高生产率 所以模具应考虑 采用适当的循环水冷却 成型模具温度控制在 60 80 5 确定成型设备 由于塑件采用注射成型加工 使用一模两八 腔分布 因此可计算出一次注射 成型过程所用塑料量为 W 8w w 废料 8X49 7 49 7 20 407 54g 根据以上一次注射量的分析以及考虑到塑件品种 塑件结构 生产批量及注射 工艺参数 注射模具尺寸大小等因素 参考设计手册 初选 SX ZY 500 型螺杆 式注射机 记录下 SX ZY 500 型柱塞式注射机的主要技术参数 见下表 SX ZY 500 型柱塞式注射机的主要技术参数 序号 主要技术参数项目 参数数值 1 最大注射量 cm 500 2 注射压力 MPa 1040 3 锁模力 kN 1400 4 动 定模模板最大安装尺寸 mm mm 620 x520 5 最大模具厚度 mm 450 6 最小模具厚度 mm 300 7 最大开模行程 mm 500 8 喷嘴前端球面半径 mm 12 9 喷嘴孔直径 mm 4 10 定位圈直径 mm 125 德州科技职业学院毕业设计 第三章 分型面及浇注系统的设计 7 第三章 分型面及浇注系统的设计 3 1 分型面的选择 塑料在模具型腔凝固形成塑件 为了将塑件取出来 必须将模具型腔打开 也就是必须将模具分成两部分 即定模和动模两大部分 定模和动模相接触的 面称分型面 通常有以下原则 1 分型面的选择有利于脱模 分型面应取在塑件尺寸的最大处 而且应 使塑件流在动模部分 由于推出机构通常设置在动模的一侧 将型芯设置在动 模部分 塑件冷却收缩后包紧型芯 使塑件留在动模 这样有利脱模 如果塑 件的壁厚较大 内孔较小或者有嵌件时 为了使塑件留在动模 一般应将凹模 也设在动模一侧 拔模斜度小或塑件较高时 为了便于脱模 可将分型面选在 塑件中间的部位 但此塑件外形有分型的痕迹 2 分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量和精度要求 3 分型面的选择应有利于成型零件的加工制造 4 分型面应有利于侧向抽芯 但是此模具无须侧向抽芯 此点可以不必 考虑 不论塑件的结构如何以及采用何种设计方法 都必须首先确定分型面 因 为模具结构很大程度上取决于分型面的选择 该塑件为外壳 外形表面质量要 求较高 在选择分型面时 根据分型面的选择原则 考虑不影响塑件的外观质 量 便于清除毛刺及飞边 有利于排除模具型腔内的气体 分模后塑件留在动 模一侧及便于取出塑件等因素 分型面应选择在塑件外形轮廓的最大处 如图 所示 德州科技职业学院毕业设计 第三章 分型面及浇注系统的设计 8 3 2 浇注系统的设计 浇注系统由主流道 分流道 浇口和冷料井组成 在设计浇注系统之前必 须确定塑件成型位置 可以才用一模八腔 浇注系统的设计是注塑模具设计的 一个重要的环节 它对注塑成型周期和塑件质量 如外观 物理性能 尺寸精 度 都 有直接的影响 设计时必须按如下原则 1 型腔布置和浇口开设部位力求对称 防止模具承受偏载而造成溢料现象 2 型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸 3 系统流道应尽可能短 断面尺寸适当 太小则压力及热量损失大 太大则 塑料耗费大 尽量减少弯折 表面粗糙度要低 以使热量及压力损失尽可能 小 4 对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落 及分流道尽可能平衡布置 5 满足型腔充满的前提下 浇注系统容积尽量小 以减少塑料的耗量 6 浇口位置要适当 尽量避免冲击嵌件和细小型芯 防止型芯变形浇口的残 痕不应影响塑件的外观 考虑到塑件的外观要求较高 以及一模八腔的布置 PC 对剪切速率较为敏 感等因素 浇口采用分便加工修整 凝料去除容易且不会在塑件外壁留下痕迹 的侧浇口 模具采用单分型面结构两板模 模具制造成本比较容易控制在合理 的范围内 浇注系统的设计如图所示 德州科技职业学院毕业设计 第三章 分型面及浇注系统的设计 9 1 主流道和定位圈的设计 主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位 它将注塑机喷嘴注出的 塑料熔体导入分流道或型腔 其形状为圆锥形 便于熔体顺利的向前流动 开 模时主流道凝料又能顺利拉出来 主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速 度和充模时间 由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞 通常 不直接开在定模上 而是将它单独设计成主流道套镶入定模板内 主流道套通 常又高碳工具钢制造并热处理淬硬 塑件外表面不许有浇口痕 又考虑取料顺 利 对塑件与浇注系统联接处能自动减断 采用带直流道与分流道的潜伏式点 浇口 为了方便于拉出流道中的凝料 将主流道设计成锥形 主流道与注射机的高温喷嘴反复接触碰撞 故应设计成独立可拆卸更换的 浇口套 采用优质钢材制作 并经热处理提高硬度 定位圈与浇口套分开设计 如图所示 德州科技职业学院毕业设计 第三章 分型面及浇注系统的设计 9 查资料得到 SZY 300 型注射机与喷嘴的有关尺寸 喷嘴前端球面半径 SR 12mm 喷嘴孔直径 d 4mm 定位圈直径为 125mm 为保证模具主流道与 喷嘴的紧密接触 避免溢料 主流道与喷嘴的关系为 SR SR 1 2 d d 0 5 因此 取主流道球面半径 SR 14mm 取标准值 主流道的小端直径 d 4 5mm 为了便于将凝料从主流道中拔出 应将主流道设计成圆锥形 其斜度为 2 4 计算其大端直径约为 10 mm 为避免模内的高压塑料产生过大 取 D 25 mm 同时为了使熔料顺利进入分流道 在主流道出料端设计 R2 的圆弧 过渡 为补偿在注射机喷嘴冲击力作用下浇口套的变形 将浇口套的长度设计 得比模板厚度短 德州科技职业学院毕业设计 第三章 分型面及浇注系统的设计 10 0 02 mm 浇口套外圆盘轴肩转角半径 R 宜大一些 取 R 3 mm 以免淬火开裂 和应力集中 主流道的长度 L 一般控制在 60mm 之内 可取 L 57mm 定位圈是安装模具时做定位用的 查资料得 SZY 300 型柱塞式注射机的定位 圈直径为 125 mm 一般定位圈高出定模座板表面 5 10 mm 由于浇口套与定位圈均属于注射模具的通用件 所以设计者应尽量采用推荐 尺寸的浇口套和定位圈 2 分流道的设计 分流道是主流道与浇口之间的通道 一般开在分型面上 起分流和转向的 作用 分流道截面的形状可以是圆形 半圆形 矩形 梯形和 U 形等 圆形和 正方形截面流道的比面积最小 流道表面积于体积之比值称为比表面积 塑料 熔体的温度下降小 阻力小 流道的效率最高 但加工困难 而且正方形截面 不易脱 模 所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形 半圆形及 U 形 分流道设计要点 1 在保证足够的注塑压力使塑料熔体能顺利的充满型腔的前提下 分流道 截面积与长度尽量取小值 分流道转折处应以圆弧过度 2 分流道较长时 在分流道的末端应开设冷料穴 对于此模来说在分流道 上不须开设冷料穴 3 分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上 也可以同时开设在动 定模板上 合模后形成分流道截面形状 4 分流道与浇口连接处应加工成斜面 并用圆弧过度 分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置 从在输送熔料 时减少压力损失 热量损失和减少浇道凝料的要求出发 应力求缩短 分流道的断面尺寸应根据塑件的成形的体积 塑件的壁厚 塑件的形状和 所用塑料的工艺性能 注射速率和分流道长度等因素来确定 因 ABS 的推荐断面直径为 4 5 9 5 部分塑件常用断面尺寸推荐范围 分 流道要减小压力损失 希望流道的截面积大 表面积小 以减小传热损失 同 时因考虑加工的方便性 分流道应考虑出料的流畅性和制造方便 熔融料的热 量损失小 流动阻力小 比表面和小等问题 由于采用的是潜伏式二级分流道 对热损失及流动提出了较高的要求 采用圆形的分流道 为了保证外形无浇口 痕 浇口前后两端形成较大的压力差 增加流速 得到外形清晰的制件 提高 熔体冷凝速度 保证熔融的塑料不回流 同时可隔断注射压力对型腔内塑料的 后续作用 冷却后快速切除 同时它的效果与 S 浇注系统有同样的效果 有利 德州科技职业学院毕业设计 第三章 分型面及浇注系统的设计 11 于补塑 本塑件采用 U 形断面的分流道 在一块模板上 切削容易实现 且比表面 积 德州科技职业学院毕业设计 第三章 分型面及浇注系统的设计 11 不大 推荐直径为 4 8 9 5 mm 取 8mm 据此 该模具的分流道设计如图所 示 3 浇口的设计 浇口又称进料口 是连接分流道与型腔之间的一段细短流道 除直接浇口外 它是浇注系统的关键部分 其主要作用是 型腔充满后 熔体在浇口处首先凝结 防止其倒流 易于在浇口切除浇注系统的凝料 浇口截面积约为分流道截面积的 0 03 0 09 浇口的长度约为 0 5mm 2mm 浇口具体尺寸一般根据经验确定 取其下限值 然后在试模是逐步纠正 当塑料熔体通过浇口时 剪切速率增高 同时熔体的内磨檫加剧 使料流的温 度升高 粘度降低 提高了流动性能 有利于充型 但浇口尺寸过小会使压力 损失增大 凝料加快 补缩困难 甚至形成喷射现象 影响塑件质量 浇口位 置的选择 浇口位置应使填充型腔的流程最短 这样的结构使压力损失最小 易保 证料流充满整个型腔 同时流动比的允许值随塑料熔体的性质 温度 注塑压 力等的不同而变化 所以我们在考虑塑件的质量都要注意到这些适当值 浇口设置应有利于排气和补塑 浇口位置的选择要避免塑件变形 采侧浇口在进料时顶部形成闭气腔 在塑件顶部常留下明显的熔接痕 而采用点浇口 有利于排气 整件质量较好 但是塑件壁厚相差较大 浇口开在薄壁处不合理 而设在厚壁处 有利于补缩 可避免缩孔 凹痕产生 浇口位置的设置应减少或避免生成熔接痕 熔接痕是充型时前端较冷的 德州科技职业学院毕业设计 第三章 分型面及浇注系统的设计 12 料流在型腔中的对接部位 它的存在会降低塑件的强度 所以设置浇口时应考 虑料流的方向 浇口数量多 产生熔接痕的机会很多 流程不长时应尽量采用 一个浇口 以减少熔接痕的数量 对于大多数框形塑件 浇口位置使料流的流 程过长 熔接处料温过低 熔接痕处强度低 会形成明显的接缝 如果浇口位 置使料流的流程短 熔接处强度高 为了提高熔接痕处强度 可在熔接处增设 溢溜槽 是冷料进入溢溜槽 筒形塑件采用环行浇口无熔接痕 而轮辐式浇口 会使熔接痕产生 浇口位置应避免侧面冲击细长型心或镶件 因点口在脱开时会伤塑件的内表面在这里是可以的 考虑到点浇口有利浇注系 统的废料和塑件的脱离 所以选取用点绕口 根据塑件的外观要求及型腔分布情况 选用如图所示的点浇口 从塑件的底 侧中部进料 去除凝料时不会在塑件的外壁留下浇口痕迹 不影响塑件的外观 l 0 4 0 6 b 2 取 l 2 mm 浇口深度 t 0 5 2 0 mm 取 t 1 0 mm 浇口宽度 b 0 6 0 9 A 30 mm 取 b 4 mm 4 冷料穴的设计 冷料穴位于主流道正对面的动模板上 或处于分流道末端 其作用是接受料 流前锋的 冷料 防止 冷料 进入型腔而影响塑件质量 开模时又能将主流 道的凝料拉出 冷料井的直径宜大于大端直径 长度约为主流道大端直径 采用带 Z 形头拉料杆的冷料穴 如图所示 将其设置在主流道的末端 既起 到冷料穴的作用 又兼起开模分型时将凝料从主流道中拉出留在动模一侧 稍 做侧向移动便可取出凝料的作用 德州科技职业学院毕业设计 第三章 分型面及浇注系统的设计 13 5 排气系统的设计 塑料熔体在填充模具的型腔过程中同时要排出型强及流道原有的空气 除此 以外 塑料熔体会产生微量的分解气体 这些气体必须及时排出 否则 被 压缩的空气产生高温 会引起塑件局部碳化烧焦 或塑件产生气泡 或使塑 件熔接不良引起强度下降 甚至充模不满 因该模具为小型模具 且分型面适宜 可利用分型面排气 所以无需设计排 气槽 德州科技职业学院毕业设计 第四章 模具设计方案论证 14 第四章 模具设计方案论证 4 1 型腔布置 对于一模多件的模具型腔布置 在保证浇注系统分流道的流程短 模具结构 紧凑 模具能正常工作的前提下 尽可能使模具型腔对称 均衡 取件方便 本模具采用一模八腔 型腔平衡布置在型腔板两侧 4 2 成型零件的结构确定 成型零件直接与高温高压的塑料接触 它的质量直接影响塑件的质量 该塑 件的材料为 PC 工程材料 对表面粗糙度和精度的要求较高 因此要求成型零件 有足够的强度 刚度 硬度和耐磨性 应选用优质模具钢制作 还应进行热处 理一般使其具备 50 55HRC 的硬度 1 型腔设计 采用整体嵌入式凹模 放在定模板一侧 主要是从节省优质模具钢材料 方便 热处理 方便日后的更换维修等方面考虑 2 型芯设计 型芯结构设计也应用组合式 可节省贵重模具钢 减少加工工作量 成型塑件 内壁的大型芯装在动模板上 4 3 导向定位机构设计 导向合模机构对于塑料模具是必不可少的部分 因为模具在闭合时要求有 一定的方向和位置 所以必须设有导向机构 导柱安装在动模一边或定模一边 均可 通常导柱设在主型腔周围 如图所示 德州科技职业学院毕业设计 第四章 模具设计方案论证 15 导向机构的主要作用有 定位 导向和承受一定侧压力 定位作用 为避免装配时方位搞错而损坏模具 并且在模具闭合后使型腔保持正确 形状 不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均 塑件在注入型腔过程中会产生单向侧压力 或由于注射机的精度限制 使导柱工作中承受一不定的导向作用 动定模合模时 首先导向机构接触 引导动定模正确闭合 避免凸模或型芯先进 入型腔 产生干涉而坏零件 由于注塑压力的各向性就会对导柱进行径向的剪力 导 致导柱容易折断 对型芯和型腔改进后 其的配合可以进行定位 由于塑件基本对称 且无单向侧压力 所以采用直导柱导向便可满足合模导向及闭模后的定位 导柱要比 主型芯高出 6 8 mm 4 4 推出机构设计 根据矩形外壳的形状特点 其推出机构可采用推杆推出 其中推件板推 出结构可靠 顶出力均匀 不影响塑件的外观质量 但制造困难 成本高 推杆推出结构简单 推出平稳可靠 虽然推出时会在塑件内部型腔留下顶出 痕迹 但不影响塑件外观 所以采用推杆推出机构 如图所示 4 5 冷却系统设计 该模具的凹模冷却是在定模板上开出冷却水道 采用冷却水进行单向冷却型 腔 冷却通路的设计 设计如图所示 德州科技职业学院毕业设计 第四章 模具设计方案论证 16 4 6 模具加热系统的设计 因在 ABS 要求的熔融温度为 200 而且流动性能为中性 同时在注射时模 具温度要求为 50 70 所以该模具必须加热 模具加热方法包括 热水 热 空气 热油及电加热等 由于电加热清洁 结构简单 可调节范围大 所以在 该模具应用电加热 4 7 温度调节系统的设计 在注射成型过程中 模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率 翘曲变形 耐应力开裂性和表面质量等 并且对生产效率起到决定性的作用 在注射过程 中 冷却时间占注射成型周期的约 80 然而 由于各种塑料的性能和成型工 艺要求 不同 模具温度的要求有尽相同 因此 对模具冷却系统的设计及优化分 析在一定程度上决定了塑件的质量和成本 模具温度直接影响到塑料的充模 塑件的定型 模塑的周期和塑件质量 而模具温度的高低取决于塑料结晶性 塑件尺寸与结构 性能要求以及其它工艺条件如熔料温度 注射速度 注射压 力 模塑周期等 影响注射模冷却的因素很多 如塑件的形状和分型面的设计 冷却介质的种类 温度 流速 冷却管道的几何参数及空间布置 模具材料 熔体温度 塑件要求的顶出温度和模具温度 塑件和模具间的热循环交互作用 等 1 低的模具温度可降低塑件的收缩率 2 模具温度均匀 冷却时间短 注射速度快 可降低塑件的翘曲变形 3 对结晶性聚合物 提高模具温度可使塑件尺寸稳定 避免后结晶现象 但是将导致成型周期延长和塑件发脆的缺陷 4 随着结晶型聚合物的结晶度的提高 塑件的耐应力开裂性降低 因此 降低模具温度是有利的 但对于高粘度的无定型聚合物 由于其耐应力开裂性 德州科技职业学院毕业设计 第四章 模具设计方案论证 17 与塑料的内应力直接相关 因此提高模具温度和充模 减少补料时间是有利的 5 提高模具温度可以改善塑件的表面质量 在注射成形过程中 模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率 根 据塑料的要求 注射到模具内的塑料温度为 2000C 左右 而从模具中取出塑件 的温度约为 600C 温度降低是由于模具通入冷却水 将温度带走了 普通的模 具通入常温的水进行冷却 通过调节水的流量就可以调节模具的温度 因外壳使用的塑料是 PC 要求模温高 若模具温度过低则会影响塑料的流 动性 增加剪切阻力 使塑件的内应力较大 甚至还出现冷流痕 银丝 注不 满等缺陷 因此在注射开始时 为防止填充不足 充入温水或者模具加热 总之 要做到优质 高效率生产 模具必须进行温度调节 对温度调节系统的要求 1 确定加热或是冷却 2 模温均一 塑件各部分同时冷却 3 采用的模温 快速且大量通冷却水 温度调节系统应尽量结构简单 加工容易 成本低谦 德州科技职业学院毕业设计 第五章 主要零部件的设计计算 18 第五章 主要零部件的设计计算 5 1 成型零件的成型尺寸 所谓工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分尺寸 主要有型腔和型芯的径 向尺寸 包括矩形和异形型芯的长和宽 型腔深度和型芯高度和尺寸 该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算 查有关手册得 PC 的收缩率为 0 4 0 7 故平均收缩率 Scp 0 4 0 7 2 0 55 根据塑件尺寸公差要 求 模具制造公差取 z 1 3 成型零件尺寸计算见下表 类别 名称 塑件尺寸 计算公式 工作尺寸 35 0 0 56 34 77 0 187 0 180 0 38 17 81 0 127 0 型腔 的径 向尺 寸 15 0 0 38 Lm 1 Scp Ls 0 75 0 z 14 8 0 12 7 0 10 0 0 1 9 99 0 033 0 9 0 0 28 8 86 0 933 0 型腔 计算 型腔 的深 度尺 寸 0 50 0 18 Lm 1 Scp Ls 0 67 0 z 0 38 0 06 0 R1 0 2 0 R1 16 0 0 067 R3 5 0 24 0 R3 7 0 0 08 型芯 计算 型芯 的径 向尺 寸 5 0 1 0 Hm 1 Scp Hs 0 75 5 1 0 德州科技职业学院毕业设计 第五章 主要零部件的设计计算 19 5 2 模具型腔壁厚的确定 如果是利用计算公式的话比较烦琐 且不能保证在生产中的精确性 我们 可以根据书中的经验值来取的 成型零件材料选择 为实现高性能的目的 选用模具材料应具有高耐磨性 高耐蚀睡 良好的稳 定性和良好的导热性 必须具有一定的强度 表面需要耐磨 淬火变型要小 但不需要耐腐蚀性 因为 PC 没有腐蚀性 可以采用 Cr12 经过调质 淬火加 低温回火 正火 HRC 55 塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用 应有足够的强度和刚度 本模具的凹模采用的是整体嵌入式 因此采用经验数据法查表 9 26 依据短边 长度 b 18mm 查参考手册得该型腔侧壁厚厚度 S 为 12mm 和型腔底板厚度 T 为 15mm 5 3 推出机构的设计 采用推管推出机构 由于该塑件的脱模力不是太大 推管的布置空间足够 所以无须用繁琐的计算方法确定推管的尺寸大小 可以根据经验选取 d 3 mm 的 0 033 10 0 28 0 10 270 0 93 12 0 28 0 12 280 0 93 26 0 50 0 26 52 0 0 167 6 0 28 0 6 24 0 0 93 9 0 28 0 9 26 0 0 93型芯的高 度尺 寸 9 5 0 28 0 Hm 1 Scp Ls 0 75 0 9 76 0 0 93 中心 距 22 0 22 Cm 1 Scp Cs z 2 22 12 0 11 德州科技职业学院毕业设计 第五章 主要零部件的设计计算 19 国际推管 注意保证推出距离略大于型芯的突出长度 2 3mm 即推出距离大于 17 mm 5 4 标准模架的确定 综合考虑本塑件采用一模八腔平衡布置 侧浇口一次分型结构 型腔的壁 厚要求 塑件尺寸大小 冷却水道的布置等多项因素 估算型腔模板的概略尺 寸 查表 8 1 选取标准模板的尺寸为 300 x300mmx25mm 和 300 x300mmx25mm 选取 标准模架 A3040 25x25x90 GB T12555 2006 如图所示 德州科技职业学院毕业设计 第五章 主要零部件的设计计算 20 德州科技职业学院毕业设计 第六章 成型设备的校核计算 21 第六章 成型设备的校核计算 6 1 锁模力的校核 锁模力是指注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力 注射机锁模力 的校核关系为 F kpA 式中 F 注射机锁模力 查参考设计手册得 SX ZY 500 型柱塞式注射机锁模 力为 3500KN k 压力损耗系数 一般取 1 1 1 2 取 1 1 P 型腔内熔体的压力 本塑件 P 30Mpa A 塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之和 本模具 A 1 4X10 2 计算得 kpA 1 1 30 10 6 1 4 10 2 462000N 462KNH1 H2 5 10 试中 S 注射机的最大开模行程 查参考设计手册得 SX ZY 500 型柱塞式注 射机的开模行程 S 500mm H1 塑件脱模所需的推出距离 该塑件的脱模推出距离为 40mm H2 塑件的高度 不包括浇注系统高度 该塑件的高度为 10mm 计算得 H1 H2 5 10 40 10 10 60 S 500mm 以上分析证明 SZY 500 型螺杆式注射机能满足要求 故可以采用 德州科技职业学院毕业设计 第七章 模具的装配 22 第七章 模 具 的 装 配 装配模具是模具制造过程中的最后阶段 装配精度直接影响到模具的质量 寿命和各部分的功能 模具装配过程是按照模具技术要求和相互间的关系 将 合格的零件连接固定为组件 部件直至装配为合格的模具 在模具装配过程中 对模具的装配精度应控制在合理的范围内 模具的装配 精度包括相关零件的位置精度 相关的运动精度 配合精度及接触只有当各精 度要求得到保证 才能使模具的整体要求得到保证 塑料模的装配基准分为两种情况 一是以塑料模中和主要零件台定模 动 模的型腔 型芯为装配基准 这种情况 定模各动模的导柱和导套孔先不加工 先将型腔和型芯镶块加工好 然后装入定模和动模内 将型腔和型芯之间垫片 法或工艺定位器法保证壁厚 动模和定模合模后用平行夹板夹紧 镗投影导柱 和导套孔 最后安装动模和定模上的其它零件 另一种是已有导柱导套塑料模 架的 浇口套与定模部分装配后 必须与分模面有一定的间隙 其间隙为 0 05 0 15 毫米 因为该处受喷嘴压力的影响 在注射时会发生变形 有时在试模 中经常发现在分模面上浇口套周围出现塑料飞边 就是由于没有间隙的原因 为了有效的防止飞边 可以接近塑件的有相对位移的面上锉一个三角形的槽 由于空气的压力的缘故可以更好的防止飞边 7 1 模具的装配顺序 1 确定装配基准 2 装配前要对零件进行测量 合格零件必须去磁并将零件擦拭干净 3 调整各零件组合后的累积尺寸误差 如各模板的平行度要校验修磨 以保 证模板组装密合 分型面吻合面积不得小于 80 间隙不得小于溢料最小值 防止产生飞边 4 在装配过程中尽量保持原加工尺寸的基准面 以便总装合模调整时检查 5 组装导向系统并保证开模合模动作灵活 无松动和卡滞现象 6 组装冷却和加热系统 保证管路畅通 不漏水 不漏电 门动作灵活紧固 所连接螺钉 装配定位销 装配液压系统时允许使用密封填料或密封胶 但应 防止进入系统中 7 试模 试模合格后打上模具标记 包括模具编号 合模标记及组装基面 德州科技职业学院毕业设计 第七章 模具的装配 23 模具预热 模具预热的方法 采用外部加热法 将铸铝加热板安装在模具外部 从外 部向内进行加热 这种方法加热快 但损耗量大 筒和喷嘴的加热 根据工艺手册中推荐的工艺参数将料筒和喷嘴加热 与模具同时进行 工艺参数的选择和调整 根据工艺手册中推荐的工艺参数初选温度 压力 时间参数 调整工艺参数时 按压力 时间 温度这样的先后顺序变动 注塑 在料筒中的塑料和模具达到预热温度时 就可以进行试注塑 观察注塑塑 件的质量缺陷 分析导致缺陷的原因 调整工艺参数和其他技术参数 直至达 到最佳状态 7 2 模具的维护 模具在使用过程中 那么优化设计的镶件和嵌件在这里就起到了很大的作用 只须更换个别已损坏的零件 不会导致用过程中 会出现正常的磨损或不正常 的磨损 不正常的损坏绝大多数是由于操作不当所致模具的彻底报废 最后检查各种配件 附件待零件 保证模具装备齐全 另外在装配过程中 应严防零件在装配过程中磕 碰 划伤和锈蚀 装配滚动轴承允许采用机油进 行热装 油的温度不得超过 1000C 德州科技职业学院毕业设计 设计总结 24 设计总结 通过底座塑料成型模具的设计 对常用塑料在成型过程中对模具的工艺 要求有了更深一层的理解 掌握了塑料成型模具的结构特点及设计计算方法 对独立设计模具具有了一次新的锻炼 在设计之前 1 要明确塑件的几何形状 使用要求 塑件各个部分其什么作用 明 确成型收缩率 尺寸公差 表面粗糙度 允许形变范围 2 检查塑件的成型工艺性 对成型工艺性的检查 以确认塑件的各个 细节是否满足注射成型的工艺条件 3 明确现有的注射机型号和规格 以选用最合适的注射机来注射模具 通过本次设计 任何简单的塑件的注射成型都需要在设计之前都要明白 其工艺性 为提高工作效率 可以设计成一模多腔 但是这样回造成分流 道凝料过多 影响产品精度 浪费原材料 所以在一模多腔时 要合理设 计流道和型腔配置 以免出现浇不足 和塑件中出现气泡 影响质量 德州科技职业学院毕业设计 成型零件图 25 附录 成型零件图 注 未 注 尺 寸 公 差按 制 作 未 注 倒 角 0 5成 型 面 浇 口其 余 德州科技职业学院毕业设计 成型零件图 26 注 未 注 尺 寸 公 差 按 1 2IT8制 造 成 型 部 分 按0 脱 模 斜 度 制 作 成 型 面其 余 名 称 大 型 芯材 料 P20数 量 16比 例 热 处 理 淬 火 回 火 50 HRC 德州科技职业学院毕业设计 成型零件图 27 名 称 小 型 芯材 料 P20数 量 8比 例 1 热 处 理 淬 火 回 火 5 HRC注 未 注 尺 寸 公 差 按 1 2IT8制 造 成 型 部 分 按0 脱 模 斜 度 制 作 成 型 面其 余 德州科技职业学院毕业设计 成型零件图 28 其 余 德州科技职业学院毕业设计 成型零件图 29 其 余深通 孔 德州科技职业学院毕业设计 型芯三维视图 30 型芯三维视图 德州科技职业学院毕业设计 装配图 31 德州科技职业学院毕业设计 装配图 32 1 定模座板 2 定模垫板 3 定模固定板 4 定模镶件 5 大型芯 6 小型芯 7 动模固定板 8 水堵 9 螺钉 10 动模支撑板