毕业设计（论文）-空调抽水盖注塑工艺与模具设计.doc

目录摘要 1第一章 模具设计概论 3第二章 产品工艺性分析5第一节 产品材料分析 5第二节 塑件结构和尺寸精度分析 5第三章 模具结构设计 7第一节 总体方案拟订7第二节 成型零件的设计及计算9第三节 浇注系统设计13第四节 模具温度调节系统14第五节 顶出系统的设计15第六节 导向机构的设计15第七节 排气系统的设计16第八节 侧向抽芯结构16第九节 脱模机构设计 16第四章 成型设备选择16第一节 估算塑件体积16第二节 初选注射机17第三节 注射机的校核17第五章 模具材料的选择19 设计总结 20致谢 21 参考文献 22摘 要 近几年，随着机械工业的发展，注射模具制造技术在国内外得到了快速发展，注射模具应用的领域越来越广泛。同使人们对注射模具设计的快速性和合理性以及产品的质量要求越来越高。 注射成型是热塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形状复杂的精密塑件。本次设计分析了空调抽水盖的塑件工艺特点，详细介绍了空调抽水盖的结构设计和模具设计的过程以及要点。重点介绍了空调抽水盖的塑件结构的设计方法，分析和阐述了注射机的选择，模具型腔数目的确定，模架的选择方法，模具分型面，排气系统，浇注系统等的设计过程。该塑件注射模设计的结构特点是点浇口形式的双分型面注射模。如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠。用AutoCAD绘制了一套模具装配图和零件图。关键词空调抽水盖;塑料注射模;模具结构;点浇口AbstractIn recent years,with the development of manufacturing industry,an injection mould which was widely applied in many fields was been developed fast.Meanwhile,the higher requirement of the rapidity and rationality of the injection mould was proposed.Liquid plastic molding injection molding is one of the main ways to shape a shaped complex precision mold pieces.The injection technological characteristics of the air-conditioning pumping covered are analyzed, and the design of structure of The air-conditioning pumping covered and the design main points of mould are also introduced. The most advanced technology of mold design is adopted. The design method of plastic structure is mainly introduced. The selection of sidewall thickness, the decision of the mould cavity number, the selection of injection machine, and the designing process of the parting plane, the exhaust system and feed system are stated.The design structure characteristics of the air-conditioning pumping covered are two times parting planes with pin gate style, and side core-drawing structure.This structure ensures that instrument design work using reliable.And use autoCAD mapping components assembly, and parts of a map.Key wordsThe air-conditioning pumping covered Plastic injection mould Mould structure Mould structure Pin gate空调抽水盖注塑模设计作者：模具专0601 侯林坡 指导老师：蒋国兴 第一章模具设计概论模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意。模具是工业生产的重要工艺装备，它被用来成型具有一定形状和尺寸的各种制品。在各种材料加工工业中广泛地使用着各种模具，如金属制品成型的压铸模，锻压模，浇铸模，非金属模制品成型的玻璃模，陶瓷模，塑料模等。 采用模具生产制件具有生产效率高，质量好，切削少，节约能源和原材料，成本低等一系列优点，模具成型已成为当代工业生产的重要手段，成为多种成型工艺中最具有潜力的发展方向。塑料是20世纪发展起来的新材料，目前世界上塑料的体积产量已经赶上和超过了钢材，成为当前人类使用的一大类材料。我国的塑料工业正在飞速发展，塑料制品的应用已深入到国民经济的各个部门。塑料制品与模具设计是塑料工程中的重要部分，是塑料工业中不可少的环节。 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。20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。自20世纪80年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。20世纪90年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在1990年仅60亿元人民币，1994年增长到130亿元人民币，1999年已达到245亿元人民币，2000年增至260270亿元人民币。今后预计每年仍会以1015的速度快速增长。目前，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。第二章产品工艺性分析第一节 产品材料分析该塑件材料选用的是工程塑料ABS，ABS是广泛使用的工程塑料。ABS属热塑性塑料，它是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯共聚而成。它是一种坚韧而有刚性的非结晶性工程塑料。具有良好的综合力学性能，良好的机械强度和一定的成型性、机加工性和耐冲击性，以及较好的韧性和耐温性等。ABS常用来制造各种壳体和结构件，以及经电镀等表面处理的装饰件。第二节 塑件结构和尺寸精度分析塑件结构工艺性，直接关系到其成形模具结构、类型、生产周期与成本。只有符合模塑工艺要求塑件设计，才能顺利成形，确保内在与外观质量，达到高效率生产和低成本的目地。一、其塑件的产品结构图如下：图2-1技术说明：1.材料为ABS 2.按自由公差3.表面不允许有流纹二、产品形状分析1）脱模斜度由于制品在冷却后产生收缩，会紧紧包住型心或型腔突出的部分，为了使制件能够顺利从模具中取出或者脱模，必须对塑件的设计提出脱模斜度的要求，要求在塑件设计时或者在模具设计时给予充分的考虑，设计出脱模斜度。目前并没有精确的计算公式，只能靠前人总结的经验资料。塑件的脱模斜度与塑料的品种，制件形状以及模具结构均有关，一般情况下取0.5度，最小为15分到20分。下表为常用的脱模斜度：表2-3 几种塑料的常用脱模斜度制品斜度聚酰胺通用聚酰胺增强聚乙稀聚甲基丙稀酸甲脂聚丙烯聚碳酸脂ABS塑料脱模斜度型腔20-4020-520-4520-4025-4535-135-130型心25-4020-4020-4530-120-4530-5035-1本设计脱模斜度设计为35。2）塑件壁厚 由产品图可知，其形状较为规则，结构不太复杂：从产品的壁厚上来看，壁厚最大处为2.5mm，最小处为2.0 mm，壁厚较均匀，有利于零件的成型；为便于脱模，产品内表面设30的脱模斜度，因此外表面不需设脱模斜度；该产品的孔边距约为4mm，符合要求。3）尺寸精度分析塑件尺寸精度是取决于塑料因材质和工艺条件引起的塑料收缩率范围大小，模具制造精度、型腔型芯的磨损程度以及工艺控制因素。而模具的某些结构特点又在相当大程度的影响塑件的尺寸精度。故而，塑件的精度应尽量选择的低些。对于本产品，图纸未注明尺寸精度，我们取IT10级精度。IT8=0.72mm.4）表面质量分析 该零件的表面除要求没有流纹、缺陷、毛刺，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。第三章模具结构设计第一节 总体方案拟订对任何塑料件的模具设计都有一定的程序，首先要确定该塑件使用哪一种浇口形式，再就是要确定在塑件的什么地方进浇，对于这个问题我们都没有定论，只有借助PTC公司的PRO/E内的MOLD ADVISOR模块来进行分析后再确定浇口位。接着要确定一模几腔，只有把这些前期工作都做好之后 才能够顺利的进行模具设计。计算部分。一、型腔数目的确定对于一个塑件的模具设计的第一步骤就是型腔数目的确定。确定型腔数目的方法：1）根据经济性：n=NYt/(60C1)1/2式中n-每副模具中型腔的数目N-计划生产塑件的总量Y-单位小时模具加工的费用t-成型周期（min）C1-每个型腔的模具加工费用（元）2）根据塑件的精度：根据经验，在模具中每增加一个型腔，塑件的尺寸精度就要降低4%，由于没有规定制品尺寸精度，且产品较小，产量较大，所以选择采用一模两腔。3）根基注射量：n=（0.8G-m2）/m1式中G-注射机的最大注射量（g）m1-单个塑件的重量（g）m2-浇注系统的重量（g）根据产品需要，该塑件为一模两腔。二、 型腔的排列 根据需要和后续加工的要求我们确定为平行于塑件的最大尺寸方向，镜像分布。三、分型面的设计分型面的设计在注射模的设计中占有相当重要的位置，分型面的设计可以对塑件的质量、模具的整体结构、工艺操作的难易程度及模具的该塑料制品的形状特点及制造等都有很大的影响。根据以上原则，其分型面设计在塑件下端。图4-1 第第二节 成型零件的设计及计算一、标准模架的选取 本设计模架的选取是通过Pro/e里的标准模架选择的Futaba_2p型里的SA-Type模架，尺寸是450*300。二、成型零部件设计计算1）型腔采用组合式，型芯为组合式，并用小间隙与模板配合，考虑到精度要求，故需螺钉和定位销进行固定和定位。2）工作尺寸计算1、凹模径向尺寸计算按平均值法介于IT9-IT10之间按公差带法初算校核塑件最大尺寸 合要求按IT12制造，公差带法结果利于修模，故：凹模径向尺寸为2、凹模模腔深度 按IT10 按IT7 平均值法 公差带法初算了 校核： 合理按公差带法计算的结果大，利于修模，故：3、凸模径向尺寸 按IT7级 按平均值法 按公差带法 校核: 132.770.0210.1470.8%131.5131.55131.5满足要求，按平均值法结果大，利于修模，故：mm4、凸模高度 按IT7平均值法 公差带法 校核： 21.189210.3%0.8820.24621合格取小值有利于修模，故：mm5、两型芯中心距 介于IT10-IT11之间取IT106、成型腔壁厚的计算查表知ABS的溢边值为0.04对小尺寸型腔，在发生较大弹性形变以前，其内应力超过许用应力，因此按强度计算。壁厚 a型腔受到熔体压力的高度 mmp型腔内熔体的压力Pa 40凹模侧壁长边尺寸 mmE弹性模量， 钢材可取为2.1105 MPah型腔高度 mm允许的变形量 0.05mm7、型腔底板厚度计算由于型腔底板部分为圆环，若按圆板计算则板厚 L型腔内长度 b型腔内宽度 B凹模总宽度 根据标准模架，取t=40mm第三节 浇注系统设计流道设计包括主流道、分流道和浇口的 设计。一、主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体入口处，它将注射机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。根据注射机喷嘴的尺寸，选择浇口套如右图： 图4-2 为了使塑料熔体按顺序的向前流动，开模时塑料凝料能从主流道中顺利的拔出，需将主流道设计成圆锥形，具有26的锥角，内壁有Ra0.8m以下的表面粗糙度，抛光时应沿轴向进行。若沿圆周进行抛光，产生侧相凹凸面，使主流道凝料难以拔出。二、分流道设计分流道是主流道与浇口之间的通道。在多型腔的模具中分流道必不可少，而在单型腔的模具中，有时则可省去分流道。本设计分流道截面选为圆形，取R=3mm.三、浇口设计浇口是浇注系统的关键部分，起着调节控制料流速度，补料时间及防止倒流等作用。由于设计零件是表面要求较高的塑件，又因为该模具采用一模两腔，选择点浇口。设计时考虑选择从产品底部侧壁处进料。四、冷料穴设计冷料穴的作用是贮存因两次注射间隔而产生的冷料头以及熔体流动的前锋冷料，以防止熔体冷料进入型腔。冷料穴般设在主流道的末端，当分流道较长时，在分流道的末端也要开设冷料穴。本设计采用底部无杆的冷料穴。第四节 模具温度调节系统塑料模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺不同，模具温度也要求不同。因此在设计注射模具时必须考虑用加热或冷却装置来调节模具的温度。对于一般的热塑性塑料注射成型时只需考虑冷却装置。模具加热和冷却系统的计算本塑件在注射成型时不要求有太高的模温，因而在模具上可不设加热系统。是否需要冷却系统可作如下设计计算。1、由于制品为空心，按平板类计算其冷却时间冷却所需的时间st塑件厚度mm t=2mmTm塑料熔体注塑温度 查表取170-180Tw模具温度查表取50-80Ts塑料热变形温度查表取83-103塑料的热扩散率mm2/s 9.610-4m2/h 0.267mm2/s = 1.70二、冷却介质体积流量计算 qv冷却介质的体积流量m3/hG单位时间内注入模具的塑料质量kg/hQi塑料成型凝固时释放的热量J/kg 40104J/kgCp冷却介质的比热容J/kg介质的密度kg/m3t1冷却介质的出口温度 30t2冷却介质的进口温度 20设定模具平均工作温度为40C，用常温20C的水作为模具冷却介质，其出口温度为30C，产量为（初算0.5套/min）0.657kg/h.塑件在硬化时每小时释放的热量Q3,查表3-24得ABS的单位热流量为33x104J/kg,即Q3 = WQ2 = 0.657x33x104=21.68X104(J/kg)冷却水的体积流量V由式(3-65)得V = nmh/60cp(t1-t2)=WQ1/PC1(T1-T2)=0.86x10-4(m3/min)由上述计算可知，为了加快冷却，故选择水冷。第五节 顶出系统的设计 塑料件的顶出本设计选择顶杆顶出塑件。第六节导向机构的设计设计导向机构时应注意：导柱应合理均匀分布在模具分型面的四角，导柱至模具的边缘应有足够的距离，以保证模具的强度；导柱的高度应比型芯端面的高度高出6-8mm，以免在错误定位时，型芯进入凹模型腔相碰而损坏。该模具采用导柱导向形式。根据标准模架选择导柱导套，如图所示： 图4-3第七节排气系统的设计考虑该塑件尺寸，属于中小型简单型腔模具，故可以利用推出机构与模板之间的配合间隙进行排气，间隙值为0.03mm。第八节 侧向抽芯结构模具抽芯机构有斜导柱抽芯与液压抽芯两种，该模具结构较为简单，所以采用斜导柱抽芯结构。第九节脱模机构设计本套模具采用顶杆脱模机构。顶杆适用于筒形塑件或塑件 图4-4带孔部分的推出，由于顶杆以圆形接触塑件，故推顶塑件力量均匀，塑件不易变形，也不会留下明显的推出痕迹。顶杆的组合形式如上图，其外径与模板配合。 第四章成型设备选择第一节 估算塑件体积经Pro/E三维造型后测得实际体积约为39.375cm3，因需要采用一模两腔。初步设计浇注系统，并估算凝料体积约为6cm3，因此一次注射需要的物料体积约为84.75cm3。第二节 初选注射机根据物料体积初选注射机为SZ-100/80其工艺参数如下：注射量： 100cm3锁模力：800KN模具厚度：170-300 mm模板行程：305mm喷嘴：球半径R10第三节 注射机的校核1）注射量的校核 根据注射机的使用性能以及经验，模具设计是，必须使得在一个注射周期内所需注射的塑料熔体的容量或质量在注射机额定注射量的80%以内。在一个注射成型周期内，需注射入模具内的塑料熔体的容量或质量为制品和浇注系统两部分容量或质量之和。即： V = n经CAD分析知：浇口凝料的体积为 =4.53mm3所以，注射总量 V= n=239.3751034.53=83.28103 mm3 1105即注射量符合注射机的要求2） 锁模力的校核注射时，为防止模具分型面被模腔压力顶开，必须对模具施加足够的锁紧力，否则在分型面处产生溢料。因此，模具设计时应使注射机的锁模力大于模具将分型面胀开的力。 即 式中 F为锁模力（N）分别为制品和浇注系统在分型面上的垂直投影面积（） 为塑料熔体在型腔内的平均压力（Mpa）经CAD分析可知：制品在分型面上的垂直投影面积为15129，浇注系统在分型面上的垂直投影面积92注射机注入的塑料熔体流经喷嘴，流道，浇口，和型腔，将产生压力损耗，一般型腔内平均压力仅为注射压力的25%50% 取=0.4Po=0.4170=68 Mpa 所以， =6810（215129+92）10=206380N 800KN 故锁模力在要求的范围内。3）最大注射压力校核ABS的流动性一般，塑件形状复杂度一般，精度要求较低，因此根据经验值注射压力取70100 Mpa 170符合要求4）开模行程的校核模具开模后为了便于取出塑料件，要求有足够的开模距离，而注射机的开模行程是有限制的，因此模具设计时必须进行注射机开模行程的校核。在第一章中分析可知，塑件在脱模方向的高度为23mm，塑料件脱模需推出的距离为25mm。取出浇注系统凝料所需固定模板与浇口板之间的距离为40mm。 所以 s=23+25+40+10=98305mm故开模行程合符要求。第五章 模具材料的选择定模底板，动模底板选用45号钢。脱料板选用3Gr2Mo.支承板选用T7A.推杆固定板选用45号钢。浇口套选用CrWMn.复位杆选用T10A。拉料杆选用T10A.推杆选用50CrV，热处理至4550HRC。滑块选用40CrNiMo，热处理至3540HRC。限位钉选用45号钢，热处理至3035HRC导柱，导套选用T10A，热处理至5560HRC。结论本设计首先说明了塑料工业的重要地位和当今注塑模具的现状，随着经济的发展，塑料工业将继续呈现蓬勃发展之势。其次介绍了注塑件的一般设计原则，对塑件的特征如倒圆角、加强筋等做了说明，从实际来看，几乎所有的注塑件都遵循这些原则。在做好注塑成型的准备工作之后，接着介绍了模具设计的内容，冷流道注塑模具无外乎包括四大系统：浇注系统、温度调节系统、顶出系统和机构系统（其实也可以归为顶出系统，该系统如斜导柱、滑块和开闭器等）。在浇注系统的设计中根据经验公式取流道横截面形状，确定浇口尺寸，对流道剪切速率进行校核；温度调节系统说明了设计的一般步骤，确定冷却时间，计算体积流量等；顶出系统着重说明了推杆，推管的安装要求，并进行强度校核；该模具属于简单脱模机构，无滑块抽芯机构，也无开模先后顺序的要求，做完这些工作之后，该模具的设计到此结束。在设计的过程中发现经验公式有不一致的地方，不同公式的计算结果有的相差很大，特是在温度调节与脱模力的计算这两块。在完成图纸之后发现塑件的设计有的地方是不合理的，比如说壁厚，虽然有经验可循，但从实际中看显然本设计的塑件壁厚过大；还有就是推管处的设计不合理，按该塑件加工，则标准推管需要再加工；从这里可以知道，注塑件的设计与模具设计关系密切，好的塑件结构可以简化模具结构，降低生产成本。单分型面注射模是最为简单和常见的一种结构形式，约占全部注射模具的70%左右，但目前传统冷流道模具设计还是以经验为主，很难对注射各参量进行严密的数学建模，因为各参量相互影响，关系复杂。随着科技的进步及注射理论的突破，热流道模具发展的越来越迅速，随着技术的成熟，