外壳塑料零件模具设计说明书介绍

1、毕业设计题目外壳塑料零件模具设计学生姓名胡向阳学号201420130213系部机电工程系专业模具设计与制造班级13模具二班指导教师罗正斌二零一五年十二月目录目录摘要1第一章绪论11.1 中国模具发展现状21.2 塑料模具的发展水平与市场趋势21.3 “十一五”期间发展展望3第二章外壳型塑料件设计任务42. 1外壳型零件图42.2设计要求错误!未定义书签。第三章零件的工艺性分析与工艺方案确定53.1 分析零件工艺性53.1.1 塑件选用材料分析及工艺特性53.1.2 分析塑件的结构工艺性63. 2确定工艺方案6321拟定模具结构形式6322分型面的确定7第四章塑料模具的设计84. 1确定注射机的

2、型号84.1.1 塑件体积计算84.1.2 注射机型号的确定94.1.3 注射量的校核94.1.4 锁模力的校核94.1.5 开模行程校核104.2模架设计104.2.1 型腔数目的确定模架尺寸104.2.2 型腔尺寸的分析104.3模具结构与设计104.3.1、 主流道、分流道设计：104.3.2、 分流道的布置124.3.3、 冷料穴和拉料杆的设计124. 4支撑零部件的设计134.1.1 支承板设计134.1.2 垫块设计134.1.3 定模座板、动模座板的设计134. 5成型零部件设计134.1.1 成型零件工作尺寸的计算134.1.2 成型零部件的强度与刚度计算154. 6推出机构设

3、计164.1.1 采用推杆推出16.174.1.2 推杆位置的选择4. 7合模导向机构设计174.1.1 导柱的设计174.1.2 推杆的设计174.1.3 复位杆的设计184.8温度调节系统18第五章总结与展望20致谢21in第一章绪论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。本设计通过对壳型塑料件工艺的正确分析，完成一副一模两腔的塑料模具设计。详细地完成模具成型零件包括垫块、复位杆、浇口套、拉料杆

4、、上模座、推板等的设计，重要零件的工艺参数的选择与计算，推出机构与浇注系统以及其它结构的设计过程，并对产品的制作过程作了介绍。1第一章结论第一章绪论1.1 中国模具发展现状中国的塑料模具虽然在数量、质量、技术等方面都有了很大进步，但与国民经济发展需求、世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。目前国内一些中、低档塑料模具供过于求，市场竞争激烈。近几年，国产塑料模具国内市场满足率一直不足74乐其中大型、精密、长寿命模具满足率更低，估计不足60队同时，工业发达国家的模具正在加速向中国转移，国际采购越来越多，国际市场前景看好。市场需求旺盛，生产发展一

5、时还难以跟上，供不应求的局面还将持续一段时间。1.2 塑料模具的发展水平与市场趋势近年来，中国塑料模具制造水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达到50t以上的注塑模，精密塑料模具的精度已达到2Um,制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高，CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩展，高速加工及RP/RT等先进技术

6、的采用已越来越多，模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大提高。另外，三资企业的蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高，有些企业已实现信息化管理和全数字化无图制造。模具的制造正在从过去主要依靠钳工的技艺转变为主要依靠技术。这不仅是生产手段的转变，也是生产方式的转变和观念的上升。这一趋势使得模具的标准化程度不断提高，模具精度越来越高，生产周期越来越短，钳工比例越来越低，最终促进了模具工业整体水平不断提高。中国模具行业目前已有10多个国家级高新技术企业，约200个省市级高新技术企业。与此趋势相适应，生产模具的主要骨干力量从技艺型人才逐渐转

7、变为技术型人才是必然要求。当然，目前及相当长一段时间内，技艺型人才仍十分重要，因为模具毕竟难以完全摆脱对技艺的依靠。发达工业国家的模具正加速向中国转移，其表现方式为：一是迁厂，二是投资，三是采购。中国的模具企业应抓住机遇，借用并学习国外先进技术，加快自己的发展步伐。1.3 十一五”期间发展展望展望未来，下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广。（1）超大型、超精密、长寿命、高效模具将得到发展。（2）多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。（3）为各种快速经济模具，特别是与快速成型技术相结合的RP/RT技术将得到快速发展。（4）模具设计、加工及各种管理将向数字

8、化、信息化方向发展CAD/CAE/CAM/CAPP及PDM/PLM/ERP等将向智慧化、集成化和网络化方向发展。（5）更高速、更高精度、更加智慧化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广应用。（6）更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之将产生一些特殊的和更为先进的加工方法。（7）各种模具型腔表面处理技术，如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。（8）逆向工程、并行工程、复合加工乃至虚拟技术将进一步得到发展。（9）热流道技术将会迅速发展，气辅和其它注射成型工艺及模具也将会有所发展。（10）模具标准化程度将不断提高。（11）在可持续发展和绿色产品被日益重视的今天，“绿色模具

9、”的概念已逐渐被提到议事日程上来。3娄底职业技术学院毕业设计论文第二章毕业设计任务外壳塑件的模具设计2.1外壳塑件的模具设计外壳型零件如图2-1所示图2-1外壳型零件1 .塑件材料为ABS,平均收缩率为0.75机2 .5万件。3 .未注公差取MT5级精度。第三章零件的工艺性分析与工艺方案确定图3-外壳型零件图3-1所示零件为壳型零件，对外观面的要求较高，且在装配时所需要的尺寸要求也较高，对内部面的要求一般，尺寸也一般。对照客户给出的塑件产品图，分析产品要求后选取材料，通过了解产品的用途，可以知道，它对耐老化，抗纵向弯曲强度和耐磨性等要求较高，而且还必须具有良好的回弹性，抗切割性。所制成的成品外

10、观光洁度，平滑度也具有很高的要求。3.1.1 塑件选用材料分析及工艺特性该材料为丙烯懵-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）基本特征：ABS是由丙烯懵、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分各自的特性，使ABS具有良好的综合力学性能。丙烯懵使ABS有良好的耐化学腐蚀及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。ABS无毒、无味、呈微黄色，成型的塑料有较的光泽。密度为0.9飞.23g/cm。ABS有极好的抗冲击强度，且在低温下也在不迅速下降。ABS有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。水、无机盐类对ABS几乎无影响，但在酮、醛、酯、中会溶解或

11、形成乳浊液。ABS不溶于大部分醇类，ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品引起开裂。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，经过调色可配成任何颜色。ABS的缺点就是耐热性不高，连续工作温度为70c左右，热变形温度93左右，且耐气候性差，在紫外线作用先易变硬发脆。塑料件性能：(1)力学性能:屈服强度为50Mpa、拉伸强度38Mpa、断裂伸长率35%、拉伸弹性模量1.8、弯曲弹性模量1.4、弯曲强度80Mpa.布氏硬度9.7HBS、密度1.021.16g/cm比体积1.021.16、吸水性0.20.4、熔点130160o3.1.2 分析塑件的结构工艺性塑件相对一般塑料件较大，其整体结构简单

12、，尺寸测量方便，符合一般塑件的设计要求，主要设计特征是内外抽芯机构。3.2确定工艺方案3.2.1 拟定模具结构形式1 .一模两腔由于该产品为大批量生产，所以产用多型腔模具更为适合，可以提高生产效率，降低塑件的整体成本。型腔数量的确定：一种方法是首先确定注射机的型号，根据注射机的技术参数和塑件的技术经济要求，另一种方法是根据生产效率的要求和制件的精度要求确定型腔的数目。按注射机的最大注射量确定型腔的数目。n<(kmp-mi)/mk注射机的最大注射量的利用系数，一般取0.8mp注射机最大注射量，gnh浇注系统凝料量，gm单个塑件的质量，g经过计算和壳型零件的分析而确认型腔的分布：由于型腔的排

13、布与浇注系统密切相关的，所以在模具设计时应该综合加以考虑，型腔的排布应使每个型腔都能通过浇注系统从总压力中均等地分得所需要的足够压力，以保证塑料熔体能同时均匀的充填每个型腔。所以用平衡式布置。2 .模具结构形式的确定根据产品的要求和模具成本的计算等，决定用阴影曲面做分型面，采用合理的模具结构进行设计322分型面的确定选择分型面时，应有几项基本原则：1 .分型面应选在塑件外形最大轮廓处2 .分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模3 .分型面的选择应满足塑件的外观面的要求4 .分型面的选择应要便于模具的加工制造5 .分型面的选择应有利于排气最终采用阴影曲面做分形面，复合以上五点要求。7第四章塑料模具的

14、设计第四章塑料模具的设计4.1 确定注射机的型号根据塑料件的体积及主流道、分流道的容量来确定注射机的型号。A"图4-1壳型零件4.1.1 塑件体积计算根据PioEWildfke4.0自带的测量工具测得该塑件的体积是：47.123cm3塑件重量为：Gs=V-r=47.123x1.2g=57g式中r为塑料容重（ABS的容种r=l.2g/cm3）根据塑件的计算重量或体积，选择设备型号规格，确定型腔数当未限定设备时,须考虑以下因素：机额定注射量Gb,每次注射量不超过最大注射量的80%即n=（0.8G5-Gj）/Gs式中n一型腔数Gj一浇注系统重量（g）Gs-塑件重量（g）Gb-注射机额定射量

15、（g）浇注系统估算结果：Vj=6.2x(0.5/2)2n+12x(0.2/2)2冗+2x9x(0.2/2)2冗=1.85cm3设n=2则得Gb=(nGs+Gj)/O.8=(2x57十1.85x1.2)/0.8g=145.28g从计算结果，并根据塑料注射机技术规格表查表，还根据塑件精度，因为该塑件精度一般，故采用一模两腔，即n=2所以生产批量该塑件属大批量生产，故选了一模两腔。4.1.2 渤寸机型号的确定根据塑件注射量大小故选择注射机额定注射量125cm3；型号为XS-ZY-125o注射机的规格和性能：额定注射量125cm注塞直径42mm、注射压力120Mpa、注射方式：螺杆式、锁模力900KN

16、、最大开合模行程300mli1、模具最大厚度300mln、喷嘴孔圆弧半径12mm、喷嘴孔的直径4mm4.1.3 注射量的校核根据塑件注射量大小来选择额定注量最大注射量的校核公式nm+m1kmp=2*25+4.150.8*125其中n一型腔的数量k注射量最大注射量系数取0.8m一单个塑件体积mp-注射机最大注射量uh浇注系统所需塑料体积4.1.4 锁模力的校核锁模力的校核公式F:=P(nA+Aj<FP=120*%80(2*8.103+0.26)<9.0*105其中F产熔融塑件分型面上的涨开力NP二塑件熔体对型腔的成型压力，其大小为注射压力的80%A二单个塑件在模具上的投影面积Ak浇注

17、系统在模具上的投影面积9娄底职业技术学院毕业设计论文4.1.5 开模行程校核S2L+压+(510)mmS注射机最大开模行程为180mm七为45mm压为94mm取105mm即合格艮一推出距离(脱模距离)出一包括浇注系统在内的塑件高度mm4.2 模架设计4.2.1 型腔数目的确定模架尺寸根据最大注射量的大小确定型腔数目n=(km-m2)/m：=(0.8*120-4.15)/25=3.674,取2其中n型腔的数目k一一注射机的最大注射量系数，取0.8；1rh一一单个塑件体积；m2一一浇注系统所有塑件体积；m一一注射机最大注射量；4.2.2 型腔尺寸的分析平衡式布置计算相关尺寸确定模架尺寸L275*2

18、+38+25*2=2306117+53+25*2=220按标准选取模架为230*160。4.3 模具结构与设计4.3.1 主流道、分流道设计：浇注系统形式和浇口的设计对浇注系统进行设计时，一般应遵循如下基本原则：1 .了解塑料的成型性能。2 .尽量避免或减少产生熔接痕3 .有利于型腔中的气体排出4 .防止型心的变形和嵌件的位移第四章塑料模具的设计5 .尽量采用较短的流程充填型腔6 .流动距离比和流动面积比的校核主流道是连接注射机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度。(1)、为便于从主流道中拉出浇注系统的凝料以及考虑塑料熔体的膨胀，主流道设计成圆锥

19、形，其锥度为2°-4。，取4°。对流动性差的塑料，也可取3°-6°,过大会造成流速减慢，易成涡流。内壁粗糙度为Ra0.63。(2)、主流道大端呈圆角，其半径常取尸1一一3mm,以减少料流转向过渡时的阻力。R取2mm。(3)、在保证塑件成型良好的情况下，主流道的长度尽量短，否则将会使主流道的凝料增多，且增加压力损失，使塑料熔体降温过多而影响注射成型。(4)、为了使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接，主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径r2=rl+(r2mm)。其小端直径D=d+(0.,凹坑深度常取34mm,取4mm。分流

20、道设计：分流道是主流道与浇口之间的通道，一般分设在分型面上，起分流和转向的作用。(1)、分流道的长度和断面尺寸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，从输送熔体时的减少压力损失和热量损失及减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。L取15.5mm分流道断面尺寸ABS取4.89.5取6mm。图4-2分流道梯形断面11娄底职业技术学院毕业设计论文（2）、分流道的断面形状为梯形如图4-2要减少流道没的压力损失，流道的截面积大、表面积小，以减少传热损失。H/d=O.9,h=6*0.9=5.4,x/d=0.7,x=6*0.7=4.2.432、分流道的布置1）分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影

21、响。采用平衡式布置平衡式布置要求从主流道至各个型腔的分流道，其长度、形状、截面尺寸等都必须对应相等，达到各个型腔的热平衡和塑料流动平衡。2）分流道与接口的连接：分流道与接口的连接处于加工成斜面并用圆弧过度，有利于塑料容体的流动及填充。1.1.3、 领穴和拉14ff的设计冷料穴是浇注系统的结构组成之一。一般位于主流道对面的动模板上或处于分流道的末端。作用是：1）注系统道中料流的前锋冷料，以免这些冷料注入型腔。这些冷料既影响熔体的冲填速度，乂影响了成型塑件的质量。2）便于在该处设置主流道拉料杆的功能。拉料杆采用Z字型如图4-3固定在推杆固定板上，工作时依靠Z字型钩将主流道凝料拉出浇口套，推出后由于

22、钩子的额方向性而不能自动脱落，需要人工取料。图4-3Z字型拉料杆第四章塑料模具的设计4.4 支撑零部件的设计4.4.1、 支承板设计支承板是垫在动模型腔下面的一块平板，其作用是承受成型时塑料熔体对动模型腔或型芯的作用力，以防止型腔底部产生过大的挠曲变形或防止主型芯脱出型芯的固定板。其中相关尺寸根据模架而定4.4.2、 垫块设计用于支承动模成型部分并形成推出运动空间的零件。其中相关尺寸根据模架而定443定模座板、动模座板的设计定模座板使定模固定在注射机的固定工作台面上的模板。动模座板使动模固定在注射机的移动工作台面上的模板。其中相关尺寸根据模架而定4.5 成型零部件设计4.5.1、 成型零件工作

23、尺寸的计算A图4-4外壳型零件确定主要零件结构及尺寸如图4-4经过初步设计，预选230x160x200模架。各板厚数值都是根据其设计要求的，其强度足够。参考资料：塑料成型工艺与模具设计a、板厚及侧壁厚计算对于面板属于矩形型腔，故可采用矩形整体式来计算板厚及侧壁厚。1) 按钢度条件计算侧壁厚：2) s2(cpHi4/E6)1/3式中c一由Hi决定的系数查表6.6,取c=0.93p一型腔内熔体的压力，据注射机取p=100MpaHi一承受熔体压力的侧壁高度，Hi=2nun5一允许变形量，PC的值为W0.06-0则s(0.93x100x24/2.06x105x0.07)1/3=2nun因此可取型腔之间

24、的壁厚为2nmi,其它侧壁厚均取7mm.b、按钢度条件计算型腔底板厚度h2(c'pb4/E8)1/3式中c,一由型腔边长比1/b决定的系数，查表取值为0.01251b一塑件短边长度为42.3mm,其它同上。h2(0.0251x100x42.34/2.06x105x0.07)1/3=13.174111111由于是一模两腔，故底版厚28mm，总板厚30mm.通过对定模型腔的侧壁厚和板厚的尺寸计算，故选用模架300x294x230。其导柱等件皆从模架中选取。C、型腔尺寸计算1)塑件的平均收缩率计算:S=(Smax+Smin)/2%=(05+0.8)72%=0.65%2)各尺寸计算由型腔径向尺

25、寸计算公式:(Lm)+60,=(1+S)Ls-xA+1因塑件精度要求不高，故取:x=0.5得40+1=(1+0.65%)x40-0.5x0.0.38V3315=40.278+0007636'%=(1+0.65%)x36-0.5x0,28V28/5=36.1525V05668+5=(1+0.65%)x68-0.5x0.28+0°285=68.1265%°05646”。三(1+0.65%)x46-0.5x0.44744/5=46,3195%°oss由型腔深度公式(Hm)+匕=(1+S)Hs-xA+50B得：5+6(1+0.65%)x200-0.5x0.74+0

26、°74/5=2OO.93+o°1,8d、型芯尺寸计算1)塑件的平均收缩率、及精度要求和型腔一致。即S=0.65%x=0.52)各尺寸的计算由型芯径向尺寸计算公式：(Lm)(1+S)Ls+xA./z36_6°z=(1+0.65%)x36+0.5x0.383.5=36.625546rz=(1+0.65%)x46+0.5x0.5-o,o5.5=46.991.°o,110°-6=(1+0.4%)*10+0.75*0.28Fl。.398°,0.0934°-s=(1+0.4%)*4+0.75*0.12°-o.o4=R4.102

27、°-o.M5°.s=(1+0.4%)*5+0.75*0.12:o6=05.574晨反由型芯深度公式：(Hm)./z=(1+S)Hs+xA_Jz28.6 °z=(1+0.65%)x28+0.5x0.12.o.012/5=28.57625.%.28.7 2成型零部件的强度与刚度计算整体式矩形型腔结构与组合式型腔相比刚性大。底板与侧壁为一整体，这样型腔底部不会出现溢料间隙，所以在计算型腔时，变形量的控制主要是为了保证塑件尺寸精度和顺利脱模。1、体式矩形型腔侧壁和底板厚度计算整体式矩形型腔侧壁厚度计算(1)按刚度条件计算S=25CPH17E30.57*30*4272.06

28、*103*0.04）1/35.56合格式中C一一由H1/1决定的系数，查塑料成型工艺与模具设计表6.6P型腔内容体的压力50MPaE钢的弹性模量2.06*10勺paS一一允许变形量，mm（2）按强度条件计算侧壁厚度S=252PL"（1+Wa）/2*o30*1174（1+0.197）/2*160'降10.52合格式中Wa一一抗弯截面系数，见塑料成型工艺与模具设计表6.6。许用应力160Mpaa一一矩形成型型腔的边长比，a=b/l2、整体式矩形型腔底板厚度的计算（1）按刚度条件计算h=21CPb7E8s.0.0251*30*75/2.06*0.04）1/310.4合格式中c，一一

29、由型腔边长比1/b决定的系数，查塑料成型工艺与模具设计表6.7o（2）按强度条件计算底板厚度整体式矩形型腔底板的最大应力发生在短边与侧壁交界处，按强度条件，底板厚度的计算为：h=21aPb7o1/20.4256*50*4571601/216.41合格式中H一由模脚（垫块）之间距离和型腔短边长度1/所决定的系数，查塑料成型工艺与模具设计表6.8。4.6 推出机构设计4.6.1 采用推杆推出截面成圆形，在推杆固定板上的孔应为d+lmm,推杆台肩部分常为d+5mm；推杆工作部分与模板或型芯上推杆孔的配合常采用H8/f的间隙配合，视推杆直径的大小与不同的塑件品种而定；推杆的材料采用T8A热处理要求HR

30、C5054,推杆工作端配合部分的粗糙度Ra取0.8Um;圆形推杆直径的d二64.6.2 推杆位置的选择1）推杆的位置应选择在脱模阻力最大的地方。2）塑件各处的推模阻力相等时需均匀布.置，以保证塑件推出时受力均匀，塑件推出平稳和不变形。应考虑推杆本身的强度和刚度。4.7 合模导向机构设计4.7.1 学主的设计用于动模与定模间或推出机构零件的定位与导向。导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出812mln,以免出现导柱末导正方向而型芯先进入型腔的情况。导柱为国家标准GB4169.4一一84带头导柱的规格，导柱的材料为T8A淬硬到HRC5055；尺寸如图4-5所示匚3g图4-5导柱4.7.2 推杆的设计1）推杆的形状采用直通式推杆，尾部采用台肩固定；2）推杆的工作端面形状采用圆形；3）推杆的材料采用T8A热处理要求HRC5055,推杆工作端配合部分的粗糙度Ra取0.63Um;4）尺寸如图4-6所示0.015Aco010019图4-6推杆4.7.3 复位杆的设计复位杆的形式及尺寸如图4-7,材料T8A：4.8 温度调节系统冷却水道的布置应做到回路系统内流动的介质能充分吸收成型塑件所传导的热量，使模具成型表面的温度稳定地保持在所需的温度范围内，并且要做到使冷却介质在回路系统内流动畅通，无滞留部位。