退币盒注塑模具设计说明书大学论文

摘要广东海洋大学毕业设计说明书PAGE122PAGE42016届本科生毕业设计退币盒前盖注塑模具设计DesignofInjectionModelforFrontCoverofCoinReturningBox学生姓名曾文团学号201211411129所在学院工程学院班级模具1126班所在专业机械设计与制造及其自动化申请学位工学学士指导教师刘璨职称副教授职称答辩时间2016年6月2日广东海洋大学2016届本科生毕业设计摘要根据注塑零件体积小的特点，本设计采取一模四腔和侧浇口进料的模具结构，并选取了国产海天200XA注塑机。本设计中采用镶嵌式式凸凹模，其优势是容易维护，组模方便，选用龙记CI型模架，另设侧向抽芯机构完成注塑成型，由斜导柱导向定位，并设计有水冷系统控制模具温度。本设计含有ProE三维图以及CAD二维图纸。

关键词：注塑模；结构设计；ProE；目录广东海洋大学2016届本科生毕业设计PlasticInjectionMoldABStractBasedonthecharacteristicsofsmallvolumeinjectionmoldingparts,thisdesignadoptonemoduleandfourcavitiesandsidegatefeedmouldstructure,andselectedthedomesticHaitian200XAinjectionmoldingmachine.Adoptandintensiveinthisdesign,itsadvantageislowcost,setofmouldisconvenient,selectstheDragonCImouldframe,theothersidecore-pullingmechanismcompleteinjectionmolding,theinclinedguidepillarguidepositioning,anddesignawater-coolingsystemtocontrolthemoldtemperature.ThisdesigncontainsProE3DandCAD2Ddrawings.Keywords:injectionmolding;Structuredesign;ProE.

目录摘要 I第1章1.1绪论 41.2 塑料简介 41.3 注塑成型及注塑模 4第2章注塑件选型设计 52．1塑料材料的基本特性 52．2成型性能 52．3主要用途 52．4塑件的结构设计 62．5尺寸及精度 72．6塑件表面粗糙度 72．7塑件的体积和质量 7第3章注塑方案和模具结构分析 83．1确定浇注口的种类 83．2型腔数目的确定 83．3选择注塑机以及校核 83.3.1校核注射用量 93.3.2塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核 93.3.3模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核 10第4章注射模具结构设计 114．1分型面的设计 114．2型腔的布局 124．3浇注系统的设计 134．4注射模成型零部件的设计 154．4．1成型零部件结构设计 154．4．2成型零部件工作尺寸的计算 174．5排气结构设计 174.5.1凹模各尺寸的计算 174.5.2凸模各尺寸的计算 184．6脱模机构的设计 194．6．1选用脱模机构的准则 194．6．2选择脱模机构的种类 194．6．3推杆机构具体设计 194．7注射模温度调节系统 204．8冷却系统的设计原则 214．9模架及标准件的选用 224．9．1模架的选用 22总结 26参考文献 27附录二第1章绪论在我国，模具制造是非常重要的的一个产业，对于经济的发展有着重要的作用，也是我国制造业振兴发达的非常重要的产业，我们的手机，塑料凳子，水瓶等等一系列的产品，很大一部分都依靠模具来制造成型。而且模具制造工艺高，精度高，复杂程度高，错误率低，生产率高，比其他一般的制造方法要优秀许多。模具生产中，一套模具设计的成本比较高，往往比产品价值高很多倍。总而言之，模具制造业在我国是非常基础的一项制造产业，并且也是开发高新技术产业举足轻重的领域。塑料简介：我们大部分人都知道，塑料是和我们生活息息相关的，一种高分子的材料。这种材料在设定的压力以及温度之下，有一个良好的流动性，这样的特性可以让熟料这种材料塑型成任何几何形状的产品，而且还不容易发生变形。在注塑生产中，塑料这样的材料有很多优点，比如他的密度小，绝缘性能优异，化学性质比较稳定，另外强度也挺高等等。除此之外，像我们平时用的矿泉水瓶，具有优秀的防水，防漏气的能力。在当今世界，塑料材料已经成为各种制造业不可或缺的基本材料。注塑成型及注塑模长久以来，注塑成型的技术一直都在发展并被完善着，它的成型方式也有很多种，在生产中，普遍使用的方式有压缩法，注射，挤出，吹塑等等。和本次设计的一样，各大工厂生产中最为广泛应用的注塑方式就是注射法了。这种方法成型比较快，对于形状复杂，各种尺寸要求高的产品，都是比较容易兼容的，有利于进行自动化一体化生产。但是这种方法有一个缺点，就是购买注塑设备比较贵，对于产品的成本会比较高，所以这种方法是不太适合量少的产品生产的，否则盈利不了。成型注塑这个方法，和金属的压铸成型有异曲同工之处，它的原理是通过塑料材料的可塑性挤压性，把一粒粒散状的塑料材料导入注塑机料斗，保压强冷凝一段时间，再开模，就可以成型出需要的塑料产品。在设计模具和生产当中，我们可以使用CAE技术，这样可以替换测试模具，这种技术里面提供了一个对于产品设计一直到生产的一个非常整体的方案。他可以在PC上对成型的整个过程进行分析，对于充填，压力冷却的预测都是比较精准的，这样的设备可以帮助设计人员方便快捷的找出设计中出现的问题，并加以改正。第2章塑料材料分析2．1塑料材料的基本特性在这次的退币盒设计中，用到的塑料材料是ABS，这种材料是三种单体聚合成的，有各自的特别性能，所以这种材料的性能比较综合，有良好的硬度，而且坚韧，也有非常良好的耐腐蚀性能，在后期的生产加工中，容易对其进行上色。最重要的事，ABS不仅容易得到，还比较便宜，在各大生产中都是广泛应用的材料，ABS无毒，密度为1.02到1.052．2塑件材料成型性能对于ABS塑料的性能，它比较容易吸水导致产品表面出现斑痕等瑕疵。所以，我们在生产中要预先对材料进行烘干，ABS材料在温度变高后，它的粘度会增加，所以在注塑模的设计里边，都会使用浇口模式，压力也比较高，脱模斜度一般都大一点比较合适。其次，产品也容易产生连接痕迹，在设计里我们应该减少控制浇注系统对于熔料的阻力，正常情况下，厚度，熔料的温度对收缩率影响比较小的。另外，ABS塑料塑化的效率比较高，比热容低，在冷却方面也比较快，在实际生产中生产时间比较短，相对成型速度也快。2．3塑件材料主要用途ABS塑料在实际的生产中，往往用来制造把手啊，通道管道啊，垃圾铲，冷库等等，另外在汽车领域里，工业用ABS来生产汽车的后挡板啊，水箱，空调盖等等，因为ABS还防水，我们家用的水表的外壳，也可以用ABS来进行制造的，另外还有塑料的玩具等等，不胜枚举。在设计前，我们要对零件实体做个分析，对其结构，形状，大小，精度和质量进行一个仔细的分析，在完成分析后，我们才好下决策决定塑料产品要什么模具结构和精度要求。本设计里的退币盒如图所示：3D视图2．4塑件的结构设计（1）、脱模斜度注射产品在冷却过程会收缩，所以它在脱模前会有可能粘住模具的型芯和型腔中突出的地方。为了可以成功脱模，防止因脱模力过大导致产品有瑕疵，与脱模方向平行的产品内外表面设计一个脱模斜度。脱模斜度的大小与退币盒前盖有关。（2）、塑件的壁厚塑料件的外表厚度很重要，也就是壁厚，这个问题在设计中必须得到考虑，因为这个因素对注塑成型有很大的影响。对注射时候的流体流动，冷却时间的长短，产品最终的质量如何都有关系。那么对于壁厚的设计准则：一般情况下要尽量小。但是，太小会导致它的应力能力差，容易产生形变，到装配的时候可能会出现很多问题；反之，如果壁厚太大，直接回影响成本，塑料的用量，而且重厚的设计，会让塑料制品的冷却速度变慢，另单体的生产时间变得很长，另外的缺点还有可能产生表面气泡，不规则收缩等等。所以，在选择壁厚的时候，我们要尽量设计为均匀一些，不然就会出现上述说到的不规则收缩导致表面不平整。这里的选择建议是一般数值在1到4，或者2到3，这样可以促使表面均匀一些。（3）、塑件的圆角在制品的时候，难免会有一些弯角，这些弯角有可能造成应力集中化，所以在设计中应该适当地设计改良模具的特性，改变或增加一些力学角度。这就要求我们在一些弯角的地方利用圆角来配合过度。一般情况下，弯角连接的地方应当有0.5到1的圆角，外圆弧要比外壁多0.5倍，内部圆角大于外壁厚0.5倍。（4）、孔仔细观察我们设计的退币盒，可以发现有很多通孔和盲孔，按照设计原则，我们应当用型芯，可是复杂的孔的加工难度不简单，液态塑料流动也不容易，并且成本不便宜。所以，我们在设计孔的时候基本用比较简单一点的孔，另外，型芯可以分流熔体，因此在孔连接成型的地方会有可能产生接触痕迹，这样的话孔的强度会比较低，所以说，在设计孔与孔的距离时，孔到产品边缘部分的距离要比孔径要大，孔的附近部分应该适当增加壁厚，这样的做法对塑件的强度刚度性能都有保证。2．5塑件尺寸及精度该塑件的材料为ABS，流动性较好，适用于不同尺寸的制品，据任退币盒的参数和要求，这次的制品都用MT3级精度，未注采用MT5级精度。2．6塑件表面粗糙度塑件的表面粗糙度越低，证明产品的精度要求越高，在实际生产中，我们还要考虑模具的损耗以及机损，使用时间长了表面粗糙度也会增高，所以要适当给与模具型腔表面进行抛光修复。退币盒这个塑件内表面的粗糙度比外表面要高，外部数值是Ra0.2，内部为0.4。2．7塑件的体积和质量用软件分析退币盒前盖，在PROE软件中，，可以测得塑件的质量等息（ABS的密度为1.05），计算出退币盒前盖的质量为47克。第3章注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定3．1选定浇口种类。浇口的是注射机喷嘴到型腔的通道，这里的通道可以让熔体流入型腔各个部分成型。这个部位的设计对塑件也有非常的大的影响。浇口由主流道，分流道，浇口和冷凝扣组成。这关系到产品是否能成型完好无缺。分析退币盒前盖，发现他的质量精度要求比较高，对此我们选用侧浇口。侧浇口设置在中间圆滑的地方进入，退币盒前盖组装后就会遮住浇口。3．2确定型腔数分析可知塑件并不是很大，需要量产节约成本，所以设定为四腔。3．3确定注塑机已知一模四腔，最少值的塑料量是：47x4=188克，水口废料14g，总共202g，根据这样的数据选用注塑机的型号为海天200XA。螺杆刑式注塑，它的各项参数如下表：海天HTF200XA3.3.1注塑量计算计算注塑量时要注意的是，材料的量必须比注射机额定注塑量的80%少，计算公式为：其中表示型腔数，为一个产品的质量，表示浇道的塑料量。本设计中：型腔数n为4，47g=14g根据上表，机器的额定注塑值：304g，M=47x4+14=202g（约等于）<304gx80%，要求吻合。3.3.2塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核投影面积和锁模力，这几个要素息息相关，前者影响后者，如果投影面积比注塑机额定的最大成型面积要大，那么在实际的注塑生产中，塑料熔体可能会溢出，对此，我们要满足以下的要求：式中n--型腔数目n=4=5042.9=200=5042.9x4+200=20371.6锁模力和上述两要素的关系，要符合以下关系。（）×P<FF—注射机额定锁模力（N），P取30（）P=20371.6x30x1^-5=67.2628KN<200KN，要求吻合。3.3.3模具和注塑机的相关尺寸计算（1）模具的高度模具的高度要满足以下关系。式中表示注射机的最小模高，表示注射机的最大模高。本设计中模高为510mm，600mm>510mm>200mm,要求吻合。（2）开模行程的计算注射机的开模距离都是有一定的限定的，所以我们在设计的时候必须也要关注注塑机的开模行程，与模具的开模距离对应。反之，卧式的注塑机则与模高模厚有关系。要求满足以下关系：式中，表示推出距离（制品高度），表示包括废料的制品高，水口料长度105mm本设计中：最大开模行程=470mm，=120mm，=197mm则开模形程有317mm，>S，要求符合。（3）顶出装置的计算顶出装置的设计中，我们要计算注塑机的顶出形式，在两边顶出的时候，模具推杆的面积必须要可以盖住注塑机的双顶杆。海天200XA这个型号的注塑机就是两边侧面的顶出机构，计算核验后发现可以满足顶出需求。第4章注射模具结构设计4．1分型面的设计分型面是模具分开的面，在这个面上我们可以取出我们的制品和浇注管道的凝料，下一次生产注塑的时候，这个面又要合上。这样的面就是分型面，分型面是决定性模具的要素，有的零件比较复杂，他们的分型面可能是唯一的，有一些简单的零件，分型面可以有多重性。在本设计里，必须对退币盒前盖进行合理的分型面设计，是制品是否成功的重要步骤。在设计分型面的时，分型面应选在产品面较大的地方，开模后制品要留在动模处。分析退币盒前盖的外观特性，我们对其采用平面分型，设立在退币盒前盖平面比较大的地方，在注塑完毕开模后，制品留在动模的一边。退币盒前盖的分型面4．2型腔的布局在这次的退币盒设计中，我们采用一模四腔，H型的排位，在型腔的布置中，我们要保证每个腔所得压力必须相同，这样熔体才能充分地流入型腔进行制件。所以，这样的原则下，我们让主流道到型腔的距离缩短一些，用平衡的留到。如下图所示，退币盒前盖的模具设计当中，我们采用的是测浇口四个腔。图（1）型腔布局4．3浇注系统的设计注塑模具中，主流道到型腔的部分，是浇注系统。这次的退币盒前盖设计中，我们说到使用侧浇口的方法去设计浇筑系统。4．3.1浇注系统组成流道浇注系统有：主浇道，分浇道和浇口，型腔以及冷料穴。4．3.2浇注系统注意事项设计时要注意塑料成型特性,成型塑件的型腔数,产品大小和外观。4．3.3主流道的设计这个流道是从注塑机的喷嘴开始算起，到分流道这个距离时主流道。（1）、主流道的大小我们选用的注射机为海天200XA，注射枪口直径为3.5mm，球面半径为11cm，根据下图，可以得出相关尺寸：图（2）浇注系统与定位环、浇口套（2）主流道衬套的形式如下图，，我们在注塑的时候，熔体会有反作用力，这样可能会让衬套脱出定模板，而这种衬套便可以摆脱这个顾虑。用M5*20的螺钉，将衬套固定在定模板上，配合公差是。图（7）衬套和固定方式4．3.4分流道的设计接下来是分流道的设计了，前面我们提及的主流道，顾名思义，分流道就是主流道末尾到各个型腔的流动通道的距离，这个流道的压力应当平均非配，让熔体在注塑生产中可以均压制件，这次设计的退币盒前盖当中，型腔使用H型排位，使用侧浇口，制品彼此的距离比较短。如下图所示。图（3）主流道和侧浇口的位置4．3.5浇口的设计流道设计之后，接下来是设计浇口，这个浇口是型腔和分流道的关卡和通道，这里我们使用的是侧浇口。浇口的位置选择原则：要注意：从比较厚的地方进料，流程短，且能排出型腔的气体。对此我们选用侧浇口。4．3.6冷料穴的设计这里我们设计在动模板上，这里取为6毫米，可以足以容纳冷料。4．4注射结构件的设计在生产中，制件的部位是型腔，除此之外，一套完整的模具，还包含着许多其他零部件，比如凹凸模，滑块，导柱等等。这些也是注塑模具设计中非常重要的部分，没有他们，模具将会有很多缺陷。4．4．1成型零部件结构设计该步骤里，我们在满足各方面精度质量要求的同时，也要对这些零件是否容易维护加工为准则来进行思考。1）、凹模的设计这次的退币盒设计中，我们有四个腔，可以很地选用镶嵌式凹模，这样的结构容易拆卸维护，再修改加工模具的时候层次比较分明些，降低工作量。这个凹模要用数控加工出来。型腔3D图2）、凸模的设计综合观察退币盒前盖的数据，我们可以发现结构并不复杂，深度一般，但是三维的空间大，所以我们还是采用镶嵌式的型芯，这样凸模有利于拆卸加工和维护，和动模板的配合公差是。型芯3D图4．4．2成型结构件尺寸的计算在本次的退币盒模具设计中，退币盒前盖的各项数据都是和成型零部件尺寸数据息息相关的，比方说收缩率等等。塑件成型的时候，我们开模从模具中取出，但是取出的时候，外部的温度是要比模具制品此时的温度要低的，热胀冷缩，所以制品可能会缩小，这样会导致制品的尺寸和原来设定的不一致，所以在设计的时候要确定材料的收缩性，这种特性是每一种塑料材料都有的。我们这里选中的是ABS材料，它的收缩率是百分之0.5。成型零部件的公差应当为：塑件的三分之一到四分之一，IT7到8级的制造公差。在这里，我们使用IT8级的，型芯使用IT7级的工作尺寸。4．5排气结构设计排气系统在模具设计当中也是非常重要的,要控制压强。纵观各项数据，我们设计中退币盒前盖的尺寸也不大，所以模具尺寸不会很大，所以我们采用间隙排气的方式，不设置排气槽，使用间隙排气，保持没溢出材料的情况，这个数值和材料的粘度有关联。4.5.1凹模各尺寸的计算1.型腔径向尺寸计算计算公式为：LM=[(1+SCP)]LS-3/4△]0+δ其中LM型腔的径向尺寸。LS塑件径向尺寸。塑件的制造公差。SCPABS的平均收缩率。δ模具制造公差。本次设计中，退币盒塑件并没有标上制造公差，所以查表可得：塑件制造公差分别为0.3mm和0.4mm，ABS的平均收缩率在0.004到0.006之间，平均可得SCP为0.005，塑件比较小，δ的值应当为1/6△，δ1，δ2则分别为0.05和0.06。则：LM1=[(1+SCP)]LS-3/4△]0+δ=[(1+0.005)]×91-3/4×0.3]00.05=91.230.05mmLM2=[(1+SCP)]LS-3/4△]0+δ=[(1+0.005)]×61-3/4×0.4]00.06=61.0500.06mm2.型腔深度的计算同上查表可知△=0.2mm，δ=0.03，则：HM=[(1+SCP)]LS-1/2△]0+δ=[(1+0.005)]×27.6-1/2×0.4]00.03=27.73800.03mm4.5.2凸模各尺寸的计算1.型芯的径向尺寸计算。LM=[(1+SCP)]LS+3/4△]-δ其中，LM型芯的径向尺寸查表得分别为0.5mm和0.65mm，δ取1/6△，δ1，δ2分别为0.08mm和0.11mm。则：LM1=[(1+SCP)]LS+3/4△]-δ=[(1+0.005)×52+3/4×0.5]0.080=52.6350.080mmLM2=[(1+SCP)]LS+3/4△]-δ=[(1+0.005)×81.2+3/4×0.65]0.110=82.090.110mm2.型芯高度尺寸的计算HM=[(1+SCP)]LS-1/2△]–δ查表得△=0.4mm，δ取1/6△，δ=0.06mm,则：HM=[(1+SCP)]LS+1/2△]–δ=[(1+0.005)]×119.8+1/2×0.4]0.060=120.5990.0604．6脱模机构的设计脱模机构，顾名思义就是把塑件顶出来的机构。那么这个机构包含着这几个部分：首先是要有推出的部分零件，设计完推出部件后，我们要对这个部件增加一块板进行固定，退出后我们还要设计将其复位的零部件。4．6．1脱模机构注意事项脱开模具的时候不会发生变型，受力要均衡，否则推力太大不平均会损坏塑件。4．6．2脱模机构的选择推出，这种机构需要力来支撑，比如用手动的，机动的，液压的，气动的机构，除此之外，还有推杆的，管套的，推块等等机构。本设计中我们采取应用最广泛的推杆推出机构在这次设计中，用使推敢推出机构，让退币盒前盖顺利脱模。4．6．3推杆机构具体设计（1）、推杆布置前面我们选择了推杆推出机构，这种机构顶出方式限制少，很实用，如下图。分析退币盒的外观，因为三维空间略大，我们设置多一些推杆，平均分布来保证推力均衡。图（4）推杆布置（2）、推杆的设计设定好的推杆推出机构后，推杆和孔的配合要有公差配合，，这个配合要比塑料溢出的隙空小，防止产生飞边的特殊情况。4．7注射模的温度调节系统设计注塑模的时候，我们都会有一个测试模具的过程，以得出相应的参数，其中温度就是一个重要数据，这个因素对塑料制件有很大的影响。这次的退币盒前盖设计中，用的是去苯乙烯ABS，我们要对它设计一个冷凝系统，相当于水冷装置，用水或冷却液调节模具的温度。4．7．1温度调节对塑件质量的影响温度太高的时候，塑件容易在出模的时候产生型变，温度太低的时候件难以填充，影响塑件品质。4．8冷却系统之设计原则冷却系统也就是用来冷凝塑件，让其凝固成型，这个系统关系到模具的制造小女。我们在设计这个冷却通道的时候，应当使用标准的尺寸，这对以后的加工和装配都方便。设计的时候，我们要分析退币盒前盖的质量，壁厚，体积等来定义参数。比如说冷却通道的大小和位置，每个孔通道的尺寸，类型，连接方法等等。模具冷却水路图塑件厚壁应该尽可能平均，设计的冷却道通应当在凹凸模里边，如果我们把这个通道放置在凹凸模外边，这样冷却的效率是不够准确的。一般的设计来说，冷却通道和整个模具的表面，模新的距离都是有定义的，这个距离应当比冷却孔直径大一到两倍，这些冷却孔和通道之间的距离也是有定义的，通常要相隔三到五倍的直径距离。这些冷却孔道直接范畴是6到12毫米。在此次的退币盒前盖模具中，我们选取为10mm。4．9模架和标准件的选用4．9．1模架的选用1、确定模具的类型在本次注塑模设计中，我们观察退币盒前盖这个零件实体，可以很直观地确定我们使用侧向分型抽芯注塑的方法，这也是模具的基本类型。模架的选择我们对退币盒前盖的各项数据进行综合分析，可以得到这是个多分型面模具。我们根据GB/T12556.1-12556.2-1990《塑料注射模中小型模架》,综合各项数据，选用CI型模架，基本结构如下：CI型这个模架，动定模板都是用一块模板，水口大，用于侧浇口。和本次设计相符，用于侧向抽芯机构，配合斜导柱导向定位。这里的导柱导套，根据选择的模架，我们可以得出模板的数据。按照要求和塑件的制造排位，我们设立的模具是一模四腔的，型腔的距离大概有20到30毫米。我们参看二维图纸：本设计型腔有四个腔，整一个凹模的长度为300mm，宽度为260mm，基于这两数据，模架加上其他零部件宽长都约为450mm。在这里，我们选用B板，长度L=450*450的模架，对退币盒前盖进行分析，高度是119.99mm取120mm，总体来说，这个退币盒前盖的结构还算简单，我们将固定总高度提高30到50毫米，可以得出型芯型腔的固定高度了。板块B选180毫米，板块A选用100毫米，板块C选用160毫米。此次的退币盒前盖模具设计中，我们使用龙记的CI4545-A100-B180-C160标准模架，它的模脚高度为160mm。根据上面的计算和分析，最终确认的模架是：LKMCI4545-A100-B180-C1604.10.滑块抽芯机构的设计下图列出了一些常用的侧向分型机构。侧向分型