海尔冰箱蛋盒塑料模设计【毕业论文答辩资料】

需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 江苏财经职业技术学院 综合毕业实践说明书（论文） 买文档送全套图纸 14951605 标 题： 海尔冰箱蛋盒塑料模设计 系 别： 机械与电子工程系 专 业： 09模具（ 2）班 学 号： 0911103207 姓 名： 高 洁 指导老师： 何玉林 2012 年 6 月 20 日 I 摘 要 随着 现代工业发展的需要，塑料制品在工业、农业和日常生活等各个领域的应用越来越广泛，质量要求也越来越高。在塑料制品的生产中，高质量的模具设计、先进的模具制造设备、合理的加工工艺、优质的模具材料和现代化的成型设备等都是成形优质塑件的重要条件。在日常生活中可以见到各种各样的塑料制品，他丰富了我们的生活也方便了人们，例如水杯、瓶子等等，我们甚至说已经离不开塑料制品了。塑料的普及带动了塑料模具的发展，随着工业的继续发展，塑料制品一定会在工业、农业、日常甚或中发挥越来越重要的作用！ 本课题的设计任务是一个海尔冰箱蛋盒塑料模 ，这类塑件随处可见用于生活中所以比较熟悉，我将对其进行模具开发，包括对这个任务制作的一系列详细过程，涉及塑件的工艺分析、塑件的体积和重量、塑件工艺参数的确定、注塑模具的设计、成型零件的结构设计等、并运用 制作模具的装配图以及各个零件图。 关键词 ： 注塑模具设计；结构设计； 一模四穴 ； 平衡式 ； 点浇口 录 摘 要 . I 目 录 . 言 . V 1 绪 论 . 1 具在加工工业中的地位 . 1 料成型技术的发展趋势 . 1 计在学习模具制造中的作用 . 2 2 塑件的工艺分析 . 3 件成型工艺分析 . 3 料的成型特性与工艺参数 . 3 件的结构分析 . 4 件尺寸精度的分析 . 4 面质量的分析 . 5 3 注塑设备的选择 . 6 算塑件体积 . 6 择注射机 . 6 4 型腔数的确定 . 8 型面的选择 . 8 腔数的确定 . 8 定型腔的排列方式 . 8 5 标准模架的选择 . 10 6 浇注系统的 设计 . 11 流道的设计 . 11 流道的尺寸 . 11 流道衬套的形式 . 12 流道的设计 . 13 分流道的形状及尺寸 . 13 流道的长度 . 14 流道的表面粗糙度 . 14 流道在分型面上的布置形式 . 14 口的设计 . 14 口类型的选择 . 15 口位置的选择 . 15 口的尺寸的确定 . 16 料穴设计 . 16 流道冷料穴 . 16 流道的冷料穴 . 17 7 排溢系统的设计 . 18 8 成型零件的设计 . 19 型零件的结构设计 . 19 模 . 19 模和型芯 . 19 型零件的工作尺寸 . 19 均收缩率 . 19 腔尺寸计算 . 19 芯尺寸计算 . 20 芯之间的中心距 . 21 具型腔侧壁和底板厚度的计算 . 21 9 合模导向机构设计 . 21 柱的设计 . 21 套的设计 . 22 10 推出机构设计 . 23 11 各项参数校核 . 23 腔数量的确定和校核 . 23 射量校核 . 23 件在分型面上的投影面积与锁模力校核 . 24 具与注射机安装模具部分相关尺寸的校核 . 24 模行程的校核 . 25 12 模具总装图 . 26 结束语 . 27 致谢 . 28 参考 文献 . 29 V 前 言 塑料成型工艺与模具设计的学习即将结束，课程设计是其中最后一个环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。 在完成本课程的学习之后，我熟练地掌握了模具设计、注塑原理等专业方面的知识，对塑料成型工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。经过上学期在几家单位的生产实习与及本学期针对理论知识的系统学习，我对于注塑模具的设计步骤有了一个全新的认识 ，丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识，而对于模具的制造工艺更是实现了零的突破。在指导老师的协助下和在工厂师傅的讲解下，同时在现场查阅了很多相关资料并亲手拆装了一些典型的模具实体，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。并在图书馆借阅了许多相关手册和书籍，设计中，将充分利用和查阅各种资料，并与同学进行充分讨论，尽最大努力搞好本次毕业设计。 在设计的过程中，将有一定的困难，但有指导老师的悉心指导和自己的努力，相信会完满的完成毕业设计任务。由于学生水平有限，而且缺乏经验，设计中不妥之处在所难免，肯 请各位老师指正。 1 1 绪 论 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。 料成型技术的发展趋势 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： （ 1） 加深理论研究 在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得产品的产量和质量都得到很大的提高。 （ 2） 高效率、自动化 2 大量采用各种高效率、自动化的模具结构。高速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起了很大的作用。 （ 3） 塑料制件的精密化、微型化和超大型化 由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、 高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。 （ 4） 新材料、新技术、新工艺的研制、开发和运用 随着塑料成型技术的不断发展，模具新材料、模具加工新技术和模具新工艺方面的开发已成为当前工业生产和科研的主要任务之一。十多年来，国内外塑料成型行业在改进和提高模具设计与制造方面投入了大量资金和研究力量，取得了许多成果。 （ 5） 模具标准化 为了适应大规模成批生产塑料成型模具和缩短模具制造周期的需要，模具的标准化工作十分重要，目前我国模具标准化程度只达到 20%。 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。 课程设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用，综合检验学习期间所学的知识。 3 2 塑件的工艺分析 件成型工艺分析 塑件名称：冰箱蛋盒 生产批量：大批量 塑件材料： 聚苯乙烯（ 未注公差取 精度 错误 !未找到引用源。 图 1 海尔冰箱蛋盒 零件图 塑件外形尺寸： 160+ 95 +22 +7+形尺寸： 20+尺寸： 7+心距尺寸： 95+料的成型特性与工艺 参数 塑件的材料采用 聚苯乙烯（ 属热塑性塑料，该塑料具有如下的成型特性： 1. 无定形料、吸水率低、不易分解。相对分子量越大，机械强度越高。有优良的电性能和一定的化学稳定性。耐热性低，热变形温度在 70，只能在不高的温度下使用。 2. 透明度 高 玻璃化温度高，性脆。 3. 有较高的热膨胀系数，不宜有嵌件，否则会因两者的热膨胀系数相差太大而导致开裂，塑件壁厚应均匀。 4. 流动性和成型性优良，成品率高，但易出现裂纹，成型塑件的脱模斜度不宜过小，但顶出要均匀。 5. 宜用高料温、高模温，低注 射压力成型并延长注射时间，并防止缩孔及变形，降低内应力，但料温过高，容易出现银丝。 6. 因流动性好，模具设计中大多采用点浇口形式。 4 件的结构分析 1. 苯乙烯的一般制件壁厚为 图纸上分析，该制件壁厚均匀，且符合最小壁厚要求。 2. 塑件型腔较大，有尺寸不等的孔，如 7、 8、 20、 21，它们均符合最小孔径要求。 3. 因为聚苯乙烯热稳定性好、对压力敏感、固化温度和热变形温度高、比热容较小，对热流道浇注系统适应性强，所以设计模具时要设计成热流道浇注系统。 结论：综上 所述，该塑件可采用注射成型加工。 件尺寸精度的分析 该塑件要求外形美观，无色透明，外表面没有斑点及熔接痕，因为塑件原材料为聚苯乙烯，所以表面采用一般精度等级 4 级；该塑件为透明塑件，要求型腔与型芯的表面粗糙度相同，粗糙度可取 面质量的分析 该塑件要求无缺胶，脏污；无拉伤、拉裂、中心圈破裂；无银丝；允许有小黑点12 个 ;无气泡、气纹；无明显熔接痕；表面无擦伤、修伤；无手印、指纹；无明显色差。 5 3 注塑设备的选择 算塑件体积 通过 到塑件的净重为 W=135g，查 资料得聚苯乙烯的密度为 以塑件的体积： V=W/=135g/()=择注射机 1. 根据塑件形状及尺寸采用一模 4 件的模具结构；根据生产经验，注塑机的最大注射量是其允许最大注射量（额定注射量）的 80%，考虑外形尺寸及注射时所需的压力情况，参考模具设计手册初选螺杆式注射机： Y1000。 该注塑机的各参数如下表所示： 螺杆直径 /5 锁模力 /500 顶出行程/90 注射容量 /000 移模行程00 顶出力 /5 注射重量 /g 910 拉杆间距50550 定位孔径/50 注射压力 /18 最大模厚00 喷嘴移出量/0 注射速率 /(303 最小模厚/00 喷嘴球半径/8 塑化能力/(125 合模方式 液压 系统压力/射方式 螺杆式 电动机功率/4 加热功率/形尺寸(LWH)/(mmm) 量 /t 20 2. 塑件的注射工艺参数的确定 根据情况，聚苯乙烯的成型工艺参数可作如下选择，在试模时可根据实际情况作适当的调整。 6 注射温度：包括料筒温度和喷嘴温度。 料筒温度： 1区 选用 210 2区 选用 220 3区 选用 190 4区 选用 180 喷嘴温度：选用 55 注射压力：选用 55射时间：选用 42s 保压时间：选用 压： 35却时间：选用 103s 总周期： 255s 7 4 型腔数的确定 型面的选择 分型面的形式由塑料 的具体情况而定，但大体上有平面式分型面、阶梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、综合式分型面。 分型面是分开模具，取出制品的面。注射模具有一个分型面和多个分型面的模具。分型面的形状有平面、曲面等。分型面设计的是否恰当，直接关系到模具制造、制件质量的。一般分型面与注射机开模方向相垂直的平面。 根据分型面选择原则，本设计采用如图所示分型面： 错误 !未找到引用源。 图 2 分型面 腔数的确定 型腔数的确定有多种方法，本题采用注射机的最大注射量来确定它的数目。其公式如下： 12m 式中： 注射机允许的最大注射量 /m 单个制品的体积 /m 浇注系统所需塑料的总体积 /般取塑件体积的 K注塑机最大注塑量的利用率，一般取 计算： n=以上的计算可知，可采用一模四腔的模具结构 定型腔的排列方式 本塑件在注射时采用一模 4件，即模具需要四个型腔。综合考虑浇注系统、模具结构的复杂程度等因素，拟采用下图所示的型腔排列方式。 错误 !未找到引用源。 图 3 型腔排列方式 8 5 标准模架的选择 1. 塑件采用点浇口注射成型， 一模 4 件， 根据其结构形式，采用双分型面结构： 错误 !未找到引用源。 图 4 双分型面注射模 设计采用加热流道设计。由于是多型腔加热流道，在这里采用内加热式。将加热器安装在流道中央部位，流道中的塑料熔体阻止加热器直接向分流板或模具本身散热，所以能大幅度降低加热能量损失并相应提高加热效率。 9 6 浇注系统的设计 流道的设计 主流道是塑料熔体进入模具型腔时经过的部分，它将注射机的喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。其形状为圆锥形，便于熔体顺利地向前流动，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填充时间。由于主流道要与高温塑料和喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模板上，而是将它单独设计成主流道衬套镶入定模板内。 流道的尺寸 错误 !未找到引用源。 图 5 主流道 1）半锥角 一般在 2 6内选取，主流道带锥度是为了在模具打开时使主流道凝料容易脱离定模。本设计选取锥度为 =4。 2）主流道径向尺寸的小端（与喷嘴连接的一端）直径 d 应大于喷嘴口 0d 孔径 。当主流道与喷嘴同轴度有偏差时，可以防止主流道凝料不易从定模一侧拉下来。 D= 0d +（ 1） =3+ 3）凹球面半径2 2 ，可以；保证注射过程中喷嘴与模具紧密接触，防止两球面之间产生间隙而使容体充入这间隙中，妨碍主流道凝料顺利从定模上拉出。 2R 21(1 =18+1=19）主流道内壁的表面粗糙度下，主流道的长度 L 一般根据模板的厚度而定，为了减少压力损失和物料损耗。应尽可能减少主流道的长度，一般控制在60内。此处取 L=55 5）主流道大端直径 D=d+2/2) 10 = 主流道衬套的形式 将主流道开设在一个专用零件主流道衬套上而不是直接加工在定模板上的方法较好，因为主流道的表面粗糙度和硬度要求一般都比定模板高，可以选用较好的钢材。损坏后也容易更换，一般选用 10制作，淬火硬度为 50 55衬套的形式 如下图： 错误 !未找到引用源。 图 6 主流道衬套 流道的设计 分流道是指主流道与模具型腔浇口之间的一段流道，用于一模多腔和一腔多浇口（用于较大或形状复杂的塑料件）的情况，将从主流道流来的容体分配至各个型腔或同一型腔各处，起着对容体的分流和转向作用。 流道的形状及尺寸 分流道截面形状可以是圆形、半圆形、矩形梯形和 下图所视，圆形和正方形截面流道的比表面积最小（流道表面积与体积之比值称为比表面积），塑料容体的温度下少，阻力亦小，流 道的效率最高。但加工较困难，而且正方形截面不易脱模，圆形分流道要求开设在分形面两侧，对称、分布加工难度大，所以实际生产中常用截面形状为梯形、半圆形及 错误 !未找到引用源。 图 7 分流道截面形式 本设计选用分流道截面为梯形的截面形式。如下图： 错误 !未找到引用源。 图 8 梯形截面形式 分流道的尺寸由塑料品种，塑件的大小和流道的长短确定。一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸， B= m H=2B/3 式中： B梯形的大底边宽度， m塑件质量， g； 11 L分流道的长度， H梯形高度 此式计算： B= 60135 = 分流道的 长度 分流道要尽可能短，且少弯折，便于注射成型过程中最经济的使用原料和注塑机能耗，减少压力损失和热量损失。 流道的表面粗糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因而分流道的内表面粗糙度 不要求很低，一般取 1.6 m 左右即可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固 定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。 流道在分型面上的布置形式 在多型腔模具中分流道的布置中有平衡式和非平衡式。平衡式布置是指分流道到各型腔浇口的长度、断面形状、尺寸都相等的布置形式。它要求各对应部分的尺寸相等，这种布置可实现均衡送料和同时充满型腔的目的，使成型的塑件力学性能基本一致。但是这种布置使分流道较长。本设计中采用平衡式 “X”形布置。 口的设计 浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短通道（除了直接浇口外），它是浇注系 统的关键部分。 当塑料熔体通过浇口时，剪切速率增高，同时熔体的内摩擦加剧，使料流的温度升高，黏度降低，提高流动性能，有利于充型，但是浇口尺寸过小会使压力增大，凝料加快，补缩困难，甚至形成喷射现象，影响塑件质量。 口类型的选择 点浇口前后两端存在较大的压力差，能有效地增大塑料熔体的剪切速率并产生较大 12 的剪切热，从而导致熔体的表观粘度下降，流动性增加，利于填充，因而对于薄壁塑件等表观粘度剪切速率变化而敏感改变的塑料成型有利。 采用点浇口成型塑件，去除浇口后残留地痕迹小，易取得浇注系统的平衡， 也利于自动化操作。 本设计采用点浇口的结构形式 口位置的选择 浇口的位置选择，应遵循如下原则： （ 1） 避免制件上产生喷射等缺陷，尽量缩短流动距离 ； （ 2） 浇口应开设在塑件截面最厚处； （ 3） 有利于塑件熔体流动； （ 4） 有利于型腔排气； （ 5） 考虑塑件使用时的载荷状况； （ 6） 减少或避免塑件的熔接痕； （ 7） 考虑分子取向对塑件性能的影响； （ 8） 考虑浇口位置和数目对塑件成型尺寸的影响； （ 9） 防止将型芯或嵌件挤歪变形。 下图为本设计塑所选的浇口位置 错误 !未找到引用源。 图 9 浇口位置 口的尺寸的确定 点浇口的截面为圆形，直径 用直径是 浇口直径也可用下面的经验公式计算： 4 2) 式中 d点浇口直径 塑件在浇口处的壁厚 A型腔表面积 计算得 d=13 料穴设计 冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。其作用是捕集料流前锋的 “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。冷料穴的直径应大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。 流道冷料穴 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 图 10 常用冷料穴与拉料杆形式 1 主流道； 2冷料穴； 3拉料杆； 4推杆； 5脱模板 ； 6推块 (a)Z 形推料杆的冷料穴；（ b）倒锥孔冷料穴；（ c）圆环槽冷料穴；（ d）圆头形冷料穴；（ e）菌头形冷料穴；（ f）圆锥头形冷料穴； 图（ a） （ c）是底部带推杆的冷料穴；（ d） （ f）是底部带拉料杆的冷料穴。 本设计采用图（ b）倒锥孔冷料穴。 流道的冷料穴 本设计的分流道的冷料穴是在端部加长了 3 1. 5作为分流道的冷料穴。 14 7 排溢系统的设计 塑料熔体在填充模具的型腔过程中同时要排出型腔及流道原有的空气，除此之外，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，被压缩的气体会产生高温，会引起塑件局部炭化烧焦，或使塑件产生气泡，或使塑件熔接不良而引起强度下降，甚至充填不满等。 一般有以下几种排气方式； (1)排气槽排气 对于大中型塑件的模具，通常在分型面上的凹模一边开设排气槽，排气槽的位置以处于熔体流动末端好，聚苯乙烯分型面上的排气槽深度 h= (2)分型面排气 对于小型模具可利用分型面间隙排气，但分型面必须位于熔体流动末端。 (3)利用型心、顶杆、镶拼件等的间隙排气 15 8 成型零件的 设计 直接与塑料接触构成塑件形状的零件称为成型零件，其中构成塑料外形的成型零件称为凹模，构成塑件内部形状的成型零件称为凸模（或型芯）。由于凹、凸模件直接与高温，高压的塑料接触，并且在脱模时反复与塑料摩擦，因此，要求凹、凸模件具有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及足够低的表面粗糙度。 型零件的结构设计 模 因为组合式凹模简化了复杂凹模的加工工艺，减少了热处理变形，拼合处有间隙利于排气，便于模具检修，节省贵重模具钢等优点；所以本设计采用组合式凹模，同时为了保证组合式型腔尺寸精度和装 配的牢固，减少塑件上的镶拼痕迹，对于镶块的尺寸、形状位置公差要求较高，组合结构必须牢靠，镶块的机械加工性能要好。 模和型芯 凸模和型芯都是成型塑件内表面的零件；凸模一般是指成型塑件中较大的、主要内形零件；型芯一般是指成型塑件上较小控槽的零件。为此，本设计采取最常用的设计方法，即通孔凸肩式；该种设计中，凸模用的台肩和模板连接，再用垫板螺钉紧固，连接牢固可靠。 小型芯结构：小型芯是用于成型塑件上的小孔和槽；小型芯单独制造，再镶嵌到模板中。本设计中，因蛋盒塑件上有孔就需要这样的小型芯。 型零件 的工作尺寸 均收缩率 S=()根据公式凹模的內形尺寸 ： D=(ds+s)+s/3 (5) 式中 D 腔 型腔內形尺寸 ( 塑件外径基本尺寸 (即塑件的实际外形尺寸； s 为塑件公差，成型零件精度等级取 4 级； 塑料平均收缩率 (%)，此处取 所以型腔尺寸如下： 16 160+160=02=(95+95=0)型腔的深度尺寸： 型腔深度的尺寸计算： H=()+s/3 式中 h 腔 凸模 /型芯高度尺寸 ( 塑件內形深度基本尺寸 (即塑件的实际內形深度尺寸； s 、 x 、 m 含义如（ 1）式中。 22+22=+ 芯尺寸计算 1） 型芯径向尺寸的计算： 根据公式： = d 凸 =(s) 式中 d 凸 凸模 /型芯外形尺寸 ( 塑件內形基本尺寸 (即塑件的实际內形尺寸； s 、 x 、 m 含义如（ 1）式中。 由于该塑料的收缩率不大为 故只需在型腔尺寸比较大的考虑其收缩率，在尺寸小的地方不用考虑由收缩率引起的尺寸偏差。 所以型芯的尺寸如下： 大孔 21+21=小孔 8+8=芯 157+157=02=(92+92=0）型芯的深度尺寸计算： H 芯 =() 式中 h 腔 凸模 /型芯高度尺寸 ( 塑件內形深度基本尺寸 (即塑件的实际內形深度尺寸； s 、 x 、 m 含义如（ 1）式中。 H 芯 =(118+118=17 芯之间的中心距 通孔中心距尺寸的计算： 950+950 =0 模具型腔侧壁和 底板厚度的计算 塑料模具型腔在成型过程中收到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度；型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏，