塑料外壳注塑模具设计

天津大学(高等教育自学考试)本科生毕业设计(论文)任务书班设计(论文)题目盒形带侧向抽芯塑件注射模具设计 批准日期学生X健1/492/493/49 4/49 5/49-------------------------------------------------------------------------------.50毕业设计的目的在于巩固所学知识熟悉有关资料，树立正确的设计思想，掌握设计方法，培养学生的实际工作能力。通过这次模具结构设计，学生在工艺性分析、工艺方案论证、工艺计算、模具零件结构设计、编写技术文件和查阅文献方面受到一次综合训练，增强学生塑料模为中等复杂程度的注射模，有侧面分型和抽芯，制件图见此次设计内容包括制品工艺分析，成型方法及工艺流程制定，模注射压力、锁模力、导向与定位机构设计、脱模机构设计、加热与冷6/49却系统设计、绘制模具装配图、编写设计说明书、填写模塑成型工艺1)注射量计算2)浇注系统设计计算3)成型零件工作尺寸计算4)模具冷却与加热系统计算5)注射压力、锁模力和安装尺寸校核1)确定凹摸模板尺寸2)选择模架并确定其它模具零件的主要参数3)画装配图先手绘结构草图，经审阅后再画正式图7/495)编写技术文件。包括说明书、模塑成型工艺卡和机械加工工艺过(1)主视图：绘制。上、下模之间有一完成的制件，塑料制件及流道剖面画网格后(2)俯视图：俯视图应反映模具的平面布置、浇注系统、冷却系统以及模具的轮廓形状等。可以左半部分画下模的半视图，右半部分保留上模的半方，包括零件编号、名称、数量、材料、热处理、标准件代号及规格 3)尺寸标注：装配图上标明必要的尺寸，如闭合尺寸、模架外形径4)技术要求：技术要求布置在下方。包括①凸凹模刃口间隙；②8/49要求将所有非标准零件出图，对需要加工的标准件也应出图。注明全部尺寸、配合公差、形位公差、表面粗糙度、材料、热处理、其它技术要求。其中热处理和其余粗糙度标图纸右上方，其它技术要求包括①制件材料、规格、重量；②制件简图或工序件简图；③制件填写所有零件机械加工工艺过程卡，包括零件经过的车间、各工。8)注射(挤压)力、温度、速度、锁模力计算等9/4911)模具工作零件的尺寸和公差值的计算12)其他需要说明的问题13)主要参考文献目录说明书中应附有模具结构简图，参数及所用公式应注明出处，并说10/4911/49ABS大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压。12/49ABS着成五颜六色，并具有ABS具有耐油性，可用于中等载荷和低13/49ABS且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可ABS但可溶于酮类、醛类及应力开裂绝对禁止，应进干燥箱内(1)该塑件尺寸较小，一般精度等级为降低成本费用，采用一模多腔，14/49(2)为满足制品光亮的要求与提高成型效率采用点浇口。(3)为了方便加工和热处理，行腔与型心采用摒镶结构。整个模具的注塑过程包括：模具合拢、模具锁紧、模腔填充、塑件的锁模系统将所需的锁模力作用在模具上，使刚开始注塑时，模具温度太低，不利于产品的成型。实践证明，当模具温度提高时，塑件的无收缩量会增加，但若能配合好注射的压力或射速，仍可生产出尺寸稳定的制品，因为模温的提高有利于熔融塑胶的填充，但相应会增加注塑周期时间，模具温度的控制主要通过模具冷却系统中冷却液的温度和冷却液的流量来实现，还可采用冷却机或15/49导致模具填充变化的因素之一是注塑机的性能参数，所以注塑机的控制，有些注塑机没有油温控制装置，可以在生产前预先把油温升到合适的温度，如果在注塑过程中，油温过高，则压力明显降低，严重影响模具在设计时，有了锁模力的设计值。在注塑前，必须在注塑机上调置好锁模力。对于不同的模具，锁模力的大小是不同的。在调置锁模力时，并非锁模力越大越好，而是要结合模具和注塑机的大小，以及摸具和产品的设计形式来考虑。从经济和技术上分析，锁模力的数值应该是可以减少注塑机和模具的磨损程度，减少能源消耗和维修费用。较小的锁模力可以用以下方法：先将注塑机调至模具所能承受的最大锁模力病模具填充速度是熔料被注进模腔的线性速度，在注塑的填充阶段必须控制好熔料的射速以达到产品的最佳性能。注射速度的设定应在产品设而壁厚注件则需要慢的射速以防止空穴的形成。但是过快的射速容易使16/49原料过热。当塑件浇口或排气不好时，熔料以调速注射经过浇口，熔料内产生很大的剪切应力，使熔料结合模腔内难排出的空气，甚至产生燃在实际生产中，无论使用什么数值的注射速度，都应尽可能在一个较大的X围内，以便于生产。根据不同经验术员，同一产品的注射速度不相同。但是，可采用分段注塑，在填充阶段以不同的速度将熔料注入模腔，这样往往可以避免塑件的外现缺陷。如蛇纹、飞边、毛刺、燃烧等现象。并用控制熔料的分段射速还可以影响产品的分子排列和内应力为了确保注塑机的注射速度达到及保持所要求的数值，要求注射压力足够。若注射压力太低，熔料进入模具时，所产生的阻力使注射速度不能达到设置的数值。因此，在设定注射压力时，其数值应比熔料所产设置的数值，可从注塑机缸的压力表中得知。过低的注射压力使注射周期时间产生变化。因此，若设置好注射力和速度，注射周期的时间变化保压压力是指模腔刚被注满时所采用的压力。他的作用是指模腔内熔料能在受压的情况下冷却定形。这样，产品的外观发展尺寸公差才可得到保证，塑件的最后定形，很大程度取决于保压的压力大小和保压时。17/49负责把模具填满外还需要把熔料压实一边获得合格的产品。这使得塑件在注塑的后期，其重量和尺寸的大小等受保压压力影响很大，不容易稳某些容易产生毛刺、飞边的产品，保压阶段可用极低射速和超出注射压保压作用使得塑件在该时间内注满模腔，并使塑件更充实，尺寸稳定。一般保压射胶速度、浇口设计、熔料温度以及模具温度有关，注件越厚，熔胶温射和保压完成后，螺杆开始旋转并后退。新的塑料原料在此阶段落入到塑料缸内加热，并被螺杆均匀搅拌至前端。塑料在此过程中，除受到加热系统加热外，其软化升温所需的热能，部分来自螺杆的转动，转动越快，温度越高。虽然螺杆的旋转速度可以达到一个很高的数值，但实际生产中并不常采用高的螺杆旋转速度。而应根据塑料的种类和注射塑料的实际需要调节。螺杆的旋转速度显著影响注塑成型过程的稳定程18/49度和作用在塑料上的热量。当螺杆转速较高时，传送到塑料的摩擦能量提高了塑化效率，但同时增加了熔料温度的不均匀度，还有可能使熔料产生肩部过热现象。相反，螺杆转速越低，熔料的温度越均匀，但是生螺杆后退动作在螺杆旋转完成后生产，其主要作用是防止射嘴的熔料漏滴现象，避免使用节流阀的射嘴。另外，对于一些塑料(如聚熔烃，PET等)螺杆后退的应用能改善注射过程的稳定性。一般来说，需要螺塑化的塑料在螺杆作用下被向前推，经过止流阀而到达螺杆的前面。由于熔料的想前推进，熔料也产生反作用力，作如设置背压就使得油缸有一定压力作用在螺杆上，提供了螺杆后退的阻力，背压越大，螺杆复往时间长，螺杆前端熔料产生的压力必须大于背1)有利于熔料内挥发性气体排出。2)使附加剂(如白粉，阻燃剂，增强剂等)和熔料混合更均匀。3)使用塑化更均匀，以获得精确的成品控制，背压的调节不宜太长，熔料要有适当的均匀性，能完成塑化并且没有气泡便可以了。在实19/49塑料品种塑料品种结构特点使用温度化学稳定性能特点：成型性能好，机械加工性好，耐冲击性好，韧性和机构强度好，有一定的耐磨性，耐湿性，尺寸稳定性都好，但耐热性较差，吸水最经济数目的确定，实质上是注塑件生产成本懂得经济核算，但在注塑设计初始方案阶段，由于浇注系统等技术参数尚不可知，下述型腔数的确定是一种估算的预测方法，一些参数要凭经验来假定，在模具设计完成后，可根据这个方法再细化，进行生产成本和每个塑件成本的核影响最经济型腔的因素，有技术参数和经济指标两个方面技术参数有锁模力，最小和最大注塑量，塑化能力，模板尺寸的和流速参数，这里只考虑注射机锁模力和最大注射量两个参数。技术经济指标是从制品尺寸精度和经济效果考虑，对一模多腔整体嵌入式的注射模，影20/491)塑件体积Vs≈9.903cm32)塑件重量查表6-1塑件ABS密度为1.02~1.05g/cm3(注射密度为1.05g/cm3)ms=9.903×1.05g=10.397g≈10.4g平均收缩率s=(0.3+0.8)/2=0.55%Z0行腔深度尺寸Hm+6Z0行腔深度尺寸Hm+6=[(1+S)HS-x△]Z0+6Z0+6Z0径向尺寸Lm0=[(1+S)ls+x△]066ZzZz6式中LS-塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸(mm)ls-塑件外型径向基本尺寸的最小尺寸(mm)HS-塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸(mm)hs-塑件外型高度基本尺寸的最小尺寸(mm)21/49Cs-塑件中心距基本尺寸的平均尺寸(mm)X-修正系数取0.5~0.75△-塑件公差(mm)δz-模具制造公差取(1/3-1/4)△示数确定浇注系统重量的计算可根据图浇注系统尺寸先粗略计算浇注系统体机——额定注射量V塑件——塑件与浇注系统凝料体积和(cm3)22/49mF-浇注系统和塑件在分型面上的投影面积各型腔及浇注系统及各F×2+25×5=2941mm2Pf=30×2941=88.23KN有关技术参数如下23/49260mm×290mm在注塑中，用于取出塑件浇注系统，凝料的面通称为分型面。常见的取出塑件的分型面有开模方向垂直，也有采用开模方向垂直，也采用开模方向一致的侧向分型面。分型面大都是平面，也有倾斜面，曲面或者分型面的选择不仅关系塑件的正常成型和脱模，而且涉及到模具结在动模一侧设置和制造脱模件的外观质量，分型面上的型腔壁面稍有间隙，熔体就会在塑件上产生飞边，飞边影响塑件的外观质量。因此在光滑平整在模型过程中，有一些很难避免的工艺缺陷，如拔模斜度，分型面上的飞边以及顶杆与浇口痕迹。在24/49转短的型薪置于侧抽薪方向，有利于减少抽拔距该塑件的结构如图所示，需遵循分型面设计基本原则，故将模上设25/49型腔位置排布，该件采用以模两腔，的结构式。那么主注系统的设计即型腔平衡式布置的形式型腔强度和刚度的计算为了方便加工和热处理因此行腔的强度和刚度按行腔为整件式计算查书6-16行腔侧壁厚塑料熔体从注塑机喷嘴到模具型腔为止的一种完整的输送通道，它具有传质，传压和传热的功能。对塑件质量有决定性的影响，它26/49浇注系统的作用，是将塑料熔体顺利地充满到模腔深处，以获得外形轮廓清晰，内在质量优良的塑料制件。因此要求充模过程快而有序，压力损失小，热量散失少，排气条件好，浇注系统凝料易于制品分离或者整个通道，分流道的功能是使熔体过渡和转向，多型腔注射模中分流道中为了分配物料，通常有一级分它的功能是使塑料熔体加快流速注入模腔内，并有序地填满行腔，且对外缩具有道和分流道拐弯处的末端，其功能是捕原则27/49位置的选择，应避免产生端流和涡流，及喷射和蛇行流动，并料槽。落，主流道入扣的凹坑球面直径为R，应该大于注射剂喷嘴求头半径约2卷入空气。过小锥角会使凝料脱模困难，充模时流动阻力大，表面积增加，热量损失增加。流道的长度L，一般按模板厚度确定。但为减少充满28/49初步设计主流道形状尺寸，主流道设计成圆锥形，其锥角2°~6°,3.1.1浇口套的结构设计力的塑料熔要冷热交替地反复接触，属易损件，对材料的要求较高，因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套式，以便有效地A尽可能保证与相联接的注射机喷嘴为同一轴心线。为了便于流道凝料从主流道衬套中拔出，主流道设计成圆锥形。一般锥角取2°~4°粗糙度3.1.2浇口套的尺寸确定29/492.材料取T8A3.与定模固定板的配合H7/n64.热处理40--45HRC截面最好采用圆形；从压力损失上考虑，截面亦最好采用圆形。实验证m初步设计分流道形状和尺寸，分流道截面设计成圆形截面，加工较容易，且热量损失与压力损失均不大，为常用形式，圆形截面分流道的ABS流动性为中(1)浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使起流程最短。30/49(2)浇口的位置应保证塑料流入型腔时，对着型腔中宽畅、厚壁部位，(3)避免塑料在流入型腔时直冲型腔壁、型心或镶件，使塑料能尽快流(4)尽量避免使制品产生熔接痕,或使其熔接痕产生在制品不需要的部(5)浇口位置及其流入方向，应使塑料在流入型腔时，能沿着型腔平行(6)浇口位置应在制品最易清除的部位，同时，尽可能不影响制品的外确定浇口形式及位置，其工作壁较薄，只有1mm，故采用采用测浇口形~~t=(0.60.9)δ~31/49T——测浇口的厚度mm~~~~~所示，根据以上设计参数校核流动比ii离比L度mmit段模腔的截面厚度mmi=128.54为中等查文献二表6-9可参考聚甲醛的流动性为[Φ]=210~110，所以32/494.1模具整体结构分析33/49通过学习我们知道了凹模的基本结构一般都分了以下几种方式特点有凹模的结构简单牢固，强度高，成型的塑件质量好。可是对于形状相对复杂的凹模，那么它的加工工艺性较差，而且凹模受损后维修也很困难。因此在先进的型腔加工机床尚未应用和普遍之前，整体式特点有适用于小型塑件，并且是多型腔塑料模具成型。在结构上凹模的形状，尺寸的一致性好，这样就更换方便，并且凹模的外形通常是采用带有台阶的圆柱形，从模板的下面嵌入。如果是旋转体，则要考虑C部镶嵌式凹模为了加工和易更换凹模中易受损的部位，那通常的办法就是把磨损D.拼块式组合凹模组合的目的不仅是为了机械加工、抛光、研磨和热处理的需要，更重要的是这种结构能满足大型塑件的成型凸凹形的需要。其优点就是简化了复杂凹模的加工的工艺减少了热处理的变形，也有利于排气，便于塑件的表面质量以及加工的可靠性与实用性等我们确定了用整体式的凹4.2模架确定根据以上分析计算以及型腔尺寸及位置尺寸可确定模架形式和规格。查34/495.校核注射机(1)注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核。由于在初选注射剂和选用标准模架时是根据以上四个技术参数及计算壁厚等因素选用的。所以，注射量、锁模力、注射压力、模具厚度不必进行校核，已符(2)开模行程的校核，注射机最大开模行程SSHH+(5~10)式中H件——塑料制品高度(mm)H浇——浇注系统高度(mm)如图所示，主流道和分流道位于件的下方，所以2H件+H浇+(5~10)=2×38+60+(5~10)(3)模具在注射机上的安装。从标准模架外形尺寸看小于注射机拉杆。35/49保压时间成型时间/S冷却时间26.推出机构的设计式中A——塑件包络型芯的面积(mm2)A1——制件垂直于脱模方向的投影面积(mm2)6.2确定顶出方式及顶杆位置根据制品结构特点，确定使用锥面推杆从工件的内表面推出(加工比较36/49动模型腔插入，端部用螺钉固定在推杆固定板上，适合于深筒形塑件的推出)并在制品图中的底端面的Φ示对于流道的固化塑料也设置顶出杆。如图所示7.冷却系统的设计由于冷却水道的位置，结构形式，孔径，表面状态，水的流速，模具材实际生产中，通常是根据模具的结构确定冷却水路。通过调节水温，水37/49但是排气的方式有开设排气槽排气和利用模具分型面或模具零件的配合间隙处自然排气等。通过对塑件的工艺分析，我们发现塑件不是很大靠模具分型面和模具零件之间配合关系的间隙来排气已经足够了，所以这样的设计和加工则方便多了。其实通常我们都是利用模具的分型面和配合间隙来排气。通常排气的间隙值根据塑料的流动性而定，通常为0.03~0.05mm，以不产生溢料为限。综上我们的排气方式就是利用模具的分型面和模具零件的配合间隙38/49型芯2T8A导套4T8A导柱4T8A19锥面推杆445浇口套1T8A39/49定模座板动模型芯固定板支承板垫板6推杆固定板推板复位杆支承板动模座板序号代号名称11411112411444140/492.浇口套与定位圈采用H9/f9的配合3.浇口套与模板采用H7/m6的过度配合4.模板和导套也采用H7/r6的过度配合5.模板与型芯的配合H7/r641/492.材料取T8A3.与定模固定板的配合H7/n64.热处理40--45HRC42/495号钢钢度为0.8um4.配合采用H8/f743/49锻件锻件铸件钻产品型号产品名称毛坯外形尺寸零(部)件图号零(部)件名称每台过程卡片塑料模具每毛坯件数顶盘推杆第塑料模具每毛坯件数毛坯种材料牌号工序号12材料牌号工序号1234每坯质量T8A类工序名称工序内容工序内容工艺装备选用适合加工尺寸的铸件毛胚车端面、外圆和圆锥留磨销余量钻选用适合加工尺寸的铸件毛胚车端面、外圆和圆锥留磨销余量钻端面孔加工内螺纹达到设计要求车端面保证尺寸以螺纹孔定位磨外圆锥面达设计要求检验零件三角卡盘车热处理磨检验三角卡盘三角卡盘加热炉7零(部)件图号零(部)件名称每台1零(部)件图号零(部)件名称每台1件数产品型号产品名称9共1页每坯质量材料牌号工序号123456塑料模具每毛坯件数过程卡片毛坯外形毛坯外形尺寸工序内容工序内容工艺装备工序名称选用适合尺寸的铸件毛坯选用适合尺寸的铸件毛坯划前部及导柱安装孔线按线铣前部及型芯固定孔按线钻导柱安装孔刨床或铣床虎钳刨(铣)划线平台划线平台虎钳平行夹头划线44/49选用适合加工尺寸的铸件毛坯左右两端有选用适合加工尺寸的铸件毛坯左右两端有足够的加工余量7检验检验零件机械加工工机械加工工艺过程卡片毛坯种类产品型号产品名称毛坯外形尺寸塑料模具每毛坯件数工序名称铣(刨)车磨检验热处理检验工序内容选用适合加工尺寸的铸件毛坯铣刨原材料外表面保证精度等车锥杆锥形孔、安装孔直径达磨工件表面尺寸及内孔达IT7并保证同轴度检验零件40~45HRC检验零件每台2件数铣加热炉材料牌号工序号1234567每坯质量工艺装备三角卡盘锻件T8A机械加工工机械加工工艺过程卡片毛坯种T8A类工序名称每坯质量工艺装备零(部)件图号零(部)件名称每台2件数产品型号产品名称毛坯外形尺寸工序内容材料牌号号塑料模具每毛坯件数芯T厂名锻件45/49车车外圆及端面留磨削余量以两端面定位磨外圆及端面达设计要求检验零件加热炉热处理检验23三角卡盘机械加工工机械加工工艺厂名过程卡片材料牌号T8A坯种类锻件坯工序号工序名称加工锥孔达设计要求掉头车外圆达设计要求车外圆留磨销余量车端面保证尺寸车球面凹坑达设计要求检验零件以锥孔定位磨外圆及端面达设计要求检验零件零(部)件图号零(部)件名称1每台件数1加热炉油槽每坯质量工艺装备三角卡盘按零件结构及尺寸大小选用热扎圆钢保证直径和长度方向上有足够的加工余量检验热处理磨检验塑料模具每毛坯件数产品型号产品名称浇口套毛坯外形尺寸工序内容3车2产产品型号产品名称塑料模具零(部)件图号零(部)件名称机械加工工艺过程卡片动模46/49材料干燥料筒温度