毕业设计（论文）-L形支架注塑模具设计

第2章成型工艺分析2.1L形支架零件图L形支架的CAD零件图如下图所示，该L形支架结构简单，壁厚均匀，无尖角，适合注塑成型，如图2.1所示。图2.1零件图2.2塑件的工艺性分析进行模具设计的目的就是保证制造出的塑件能够满足其功能要求，成为功能的设计，而且需要满足塑件的一些相应的参数指标，由于L形支架是日常所用的产品，因此对L形支架的外观质量和表面质量有一定的要求，即不能导电以及强度和刚度要好，根据实际要求选用的L形支架的材料为ABS，生产批次为大批量，精度等级为MT4。2.3塑料材料的基本特性根据材料手册查的ABS的一些特性，塑件是采用ABS材质，其特性如下：ABS塑料是\t"/item/ABS%E5%A1%91%E6%96%99/_blank"丙烯腈(A)、\t"/item/ABS%E5%A1%91%E6%96%99/_blank"丁二烯(B)、\t"/item/ABS%E5%A1%91%E6%96%99/_blank"苯乙烯(S)三种单体的三元共聚物，三种单体相对含量可任意变化，制成各种树脂。ABS兼有三种组元的共同性能，A使其耐化学腐蚀、耐热，并有一定的表面硬度，B使其具有高弹性和韧性，S使其具有热塑性塑料的加工成型特性并改善电性能。因此ABS塑料是一种原料易得、综合性能良好、价格便宜、用途广泛的“坚韧、质硬、刚性”材料。ABS塑料在机械、电气、纺织、汽车、飞机、轮船等制造工业及化工中获得了广泛的应用。2.3.1ABS的性能指标塑料ABS无毒、无味，外观呈象牙色半透明，或透明颗粒或粉状。密度为1.05~1.18g/cm3，收缩率为0.4%~0.9%，弹性模量值为2Gpa，泊松比值为0.394，吸湿性<1%，熔融温度217~237℃，热分解温度>250℃。。2.3.2塑件材料成型性能如表2.1所示为ABS的注射参数，从表中可以看出ABS的注塑类型、注射温度以及注射压力。表2-1ABS的注射工艺参数注射机类型螺杆式螺杆转速30~60r/min喷嘴形式直通式喷嘴喷嘴温度180~230℃模具温度80~100℃注射压力100~170Mpa保压压力5~10Mpa冷却时间5~15s周期15~30s后处理方法红外线烘箱温度70℃时间0.3~1h备注原材料应预干燥0.5h以上2.4注射机的选择注射机是模具主要的设备，为模具提供制粒，因此需要对注射机进行选型，在选型前需要对塑件的质量进行计算，直接在三维软件里面测量L形支架的体积为V=0.7，通过材料成型手册可以得知ABS的密度大小为1.05g/，可以计算出L形支架的质量大小为W=0.7x1.05=0.74g由于任务书要求是大批量生产，考虑到塑件的尺寸精度以及生产效率，选定模具的型腔数量为一模四腔，一次可以加工出多个制件，因此一次加工出的质量的总质量为2.96g，初步选择注射机的型号为xs-zy60/40，最大注射量为60g，可以满足注射要求。注射机xs-zy60/40参数如表型号xs-zy项目60/40螺杆直径/mm35注射容量/cm360注射重量/g55注射压力/mpa135注射速率/(g.s-1)70塑化能力/(kg.h-1)24注射方式螺杆式锁模力/kn400移模行程／mm270拉杆间距／mm330×300最大模厚／mm250最小模厚/mm150合模方式液压顶出行程/mm70顶出力/kn12定位孔径/mm80喷嘴移出量/mm20喷嘴球半径/mm10系统压力/mpa14.2电动机功率/kw15加热功率/kw4.7外形尺寸(l×w×h)/(m×m×m)3.3×0.9×1.6重量/t32.5塑件注射工艺参数的确定参照模具的设计手册以及实际的应用情况，选用的材料为ABS，ABS的材料注塑拟定的条件如下：（1）预热的温度：80-85°C，预热所需的时间为2-3小时；（2）料筒的温度：后段为180～190；中段为190～200；前段为200～210；（3）喷嘴的温度：210～220；（4）模具的温度：80～100；（5）塑料注射的压力：100～170Mpa；（6）成型时间：注射所需的时间为20-90s，保压的时间为0-5s，冷却的时间在20s-120s，总的注射时间为50-220s；（7）螺杆的转速：30r/min；上述参数可以根据在实际试模的时候进行调整，不能一成不变。

第3章注射模的结构设计3.1分型面的选择分型面是上模和下模的分界面，选择分型面需要考虑的条件较多，需要根据塑件的结构、型腔的数量和浇注系统的设计，还要考虑模具的排气问题、模具的生产制造，分型面的选择需要遵循下面的原则：（1）制件最大截面处是分型面的最佳选择处；（2）塑件要顺利脱模在分型面处；（3）选择的分型面要能保证塑件的外观质量和产品的尺寸精度；（4）分型面的选择应有利于模具及成型零件的加工制造。（5）选择的分型面要方便排气。由于塑件比较规则，选用的塑件的分型面选择在L形支架的中点水平位置处，如图3.1所示为塑件的分型面的选择。图3.1L形支架的分型面的选择3.2确定型腔的排列方式根据塑件的质量以及出模的方式选择型腔的布局为一模四腔的形式，如图3.2所示为型腔的排列方式。图3.2型腔的排列方式3.3浇注系统的设计浇注系统就是整个模具系统的流道，所有的熔体都是经过浇注系统进入型腔内部，流道又分成主流道、分流道，主流道直接通往注塑机的接口，然后从分流道注塑到型腔内部中，这样构成了一个平衡系统而且保证了一定的压力且提高了注塑的压力，下面对浇注系统进行设计。1.主流道主流道是从喷嘴到分流道之间所需的必须经过的主通道，其截面形状影响着流体速度和流体的流量，主流道的位置一般设计在浇口套处，主流道的形状设计成圆锥形，锥度大小为2-3°，主流道的内壁粗糙度为0.63微米，主流道尺寸与喷嘴的尺寸大小有关系，查得模具设计手册选用喷嘴的直径为3.0mm，喷嘴的端球面半径大小为10mm。模具的主流道与注射机上的喷嘴的球面半径之间的关系式有：SR=SR1+（1～2）mm和d=d1+(0.5～1)mm根据喷嘴的球面半径可以计算出主流道的球面半径大小为11mm喷嘴的直径为d=3.0mm，可以计算出主流道的大端直径为3.5mm。2.浇口浇口是流体的进入口位置，分布在分流道和型腔间，浇口位置为狭小的通口，尺寸比较小，而且壁厚也比较薄，浇口的位置要依据熔体在型腔内部的流动情况来定，在动能上所需的能量是最小的，并且能够将型腔内部的气体能够有效排出，由于制件的材质为ABS，从其工艺性和设计的参数和产品的结构特点以及模具进行结构优化，模具为一模四腔的布局形式，浇口的位置选择侧浇口，浇口位置在制件的侧边，其浇口位置如图3.3所示的浇口的分布。图3.3浇口的分布3.4推出机构的设计推出机构——把塑件及浇注系统从从型腔中或型芯上脱出来的机构。推出机构组成：推出部件（推杆、拉料杆、复位杆、推杆固定板、推杆垫板、限位钉）、推出导向部件（推杆导柱、推杆导套）、复位部件（复位杆）。零件的体积很小，高度也低。本套模具的推出机构为推杆推出，形式较为简单，零件的包紧力在型芯部分，所以设计成推杆，直接推出整个平面，其布置形式见图3.4。推出机构是注塑完成后塑件从模具中分离出来，此时需要将动模板和静模板分开，推出机构常采用推杆进行推动，推出的机构包括推出部分、导向和复位的结构，推出的机构主要包括推杆、拉料杆和，复位杆，导向部分主要是对推动进行导向，复位是在塑件被推出后模具要恢复到原来的位置进行工作。由于L形支架呈薄片状，厚度不高，外形圆滑，本设计的推出机构设计较为简单，制件的型芯底部通过圆形推杆进行作用，将制件推出，但L形支架对外观要求高，不能使浇口在塑件表面留下痕迹，因此需要在顶杆顶端留下一点胶位，使其模具进胶后，推杆推杆顶出胶位，胶位带动塑件脱模，如图3.4所示。图3.4推出机构的设计3.5模具冷却系统的计算3.5.1冷却介质选用的材质为ABS，该材质具有一定的粘度，对模具注塑成型的温度要求不是很高，一般取注射温度在200°左右，模具冷却的温度为80-10°C,本设计选择的模具的冷却温度为25°C，由于水的比热容大，导热快，而且几乎零成本，因此选用水作为介质进行冷却。3.5.2冷却系统计算冷却系统的计算是包括塑料熔体在单位时间内的总质量以及凝固产生的热量以及体积流量和水路直径的计算，下面分别对这四项参数进行计算。(1)塑料熔体在每秒内进入到模具型腔内的总质量W设计的L形支架壁厚为2mm，初步确定其冷却时间，根据所选的注塑机的注射量可以确定其注射时间，取脱模时间。可以求出整个注射时间。(2)塑件在单位质量凝固释放的热量由于选择的材质为ABS，该材质按照单位热流量的值按照经验在310-400kJ/kg之间，在这里取大小为(3)对冷却水的体积流量进行计算，用字母根据经验设定冷却水道入水温度为，出水口的水温为，取水的密度，水的比热容。则根据公式可得：(4)确定冷水路的直径d根据，通过查表可确定模具冷却水孔直径6mm。模具的结构特点和塑件的结构可以对水路的布置构成影响，为了保证凸凹模能够得到有效的冷却，经过再布置完后根据实际的情况再加以改动，调整完后将冷却水路的直径做小点，水路的直径经常取值为6mm。3.5.3水路的布置形式如图3.5所示为模具上定模和动模的水路布置示意图，上下采用两根水管分布。图3.5水路布置

第4章模具尺寸计算对模具成型零件的尺寸计算主要包括型腔和型芯，对其采用平均法进行计算，已知ABS的收缩率大小在1.005，根据实际情况，模具制造公差取。4.1型腔工作尺寸计算根据型腔径向尺寸计算公式：现对有关尺寸进行计算mmmm根据型腔深度尺寸计算公式：可得mm4.2型芯工作尺寸计算根据型芯径向尺寸计算公式：对有关尺寸进行计算.mmmm根据型芯深度尺寸计算公式：可得mm模架的选择5.1模具选择本模具采用的是《塑料模具设计指导》P104页中的CI型标准模架，CI-2020-A70-B70-C80如下]图5.1所示：图5.1标准模架模具的安装主要是利用压板和螺钉来实现的，螺钉主要用在模具结构尺寸相对较大的场合，动模板和定模板是与注塑机的台板安装在一起，螺钉通过孔来进行安装，压板进行固定的方法一般是在模具结构小的场所，由于设计的模具结构小，因此采用压板来安装。5.2模具安装校核模具要实现注塑的功能必须要安装在注塑机上才能完成，常采用的安装形式有螺钉固定注塑机上，另外一种是通过压板进行固定，基本上结构比较大的模具都是采用螺钉进行固定，模具的动模板和定模板上有螺钉孔，其大小与间距要与注塑机的工作台上的孔位要相一致；对于中型和小型的模具采用压板进行固定，在模具的固定板上只要有安装孔就可以压板进行固定。导向机构的设计6.1导向、定位机构的主要功能模具的导向和定位机构主要有下面三个方面的作用：模具的主要功能是在注射过程中能够对进行定位和导向，定位的作用就是可以保证合模和开模的过程中位置不会发生错误，这样才能保证型腔内注塑的尺寸精度，也可以对模具的结构进行更改，导向的作用就是保证合模不会发生偏斜，这样也不会磕坏零件，能够承受沿着侧向的压力。承载作用可以承受在充模过程中产生的侧压力。6.2导向机构的设计6.2.1导柱的设计导柱为直通式结构；导柱前端为锥形的结构；(3)导柱是通过导柱的台阶固定在模板上,固定部分采用H7/m6公差；(4)导柱与支撑板底部H7/m6过渡配合；(5)滑动部分采用H8/f8间隙配合；(6)表面粗糙度大小为Ra0.8；(7)导柱直径需要根据模具的尺寸来设计,根据模具的大小来取导柱直径D=16毫米6.2.2导套的设计(1)可拆卸导套,维护和更换方便可以保证制导精度；(2)前端导套孔R角,以确保顺利列进导套孔；(3)滑动部分的导套孔与H7g6间隙配合；(4)粗糙表面为Ra0.8；第7章注射机的校核7.1最大注射量的校核最大注射量是指注塑机每次在注射时柱塞在行程最大时能够达到的注射容量，注射量反应着注塑机的注射容量，是注塑机的一个重要的参数，反映了注塑机的注射能力和注射制品的体积容量。其公式可以通过来进行计算。，由于注射机最大的注射量为60，因此可以满足要求。7.2注射压力的校核校核注射压力是为了保证注射的顺利成型，注射机的最大压力需要满足大于等于塑件在成型时的压力，这样才能够保证塑件注射的质量，因此公式为：根据注射机的型号查得最大注射压力，塑件的成型压力，因此注射压力满足要求。7.3锁模力的校核锁模力是一个平衡模具内部的压力，因为注塑模是在一定温度下进行工作，这样会对模具内部产生一定的压力，因此需要将这个分型面的压力进行平衡，锁模力大小是大于塑件的投影面积乘以注塑时的模具内部的压力，这样才能保证模具内部的平衡，可以防止注塑时溢料。根据前面模具的布置可以得知成型塑件的数量，一个之间在分型面上进行投影下产生的面积大小为，浇注系统在分型面产生的面积，型腔内熔体压力，将这些数据代入上述公式后得，而注射机的公称锁模力，远远小于注射机的锁模力大小，所以满足要求。7.4模具外形尺寸校核模具外形尺寸校核是为了保证注射机拉杆的行程要大于模具外形，这样可以保证模具的正确安装，另外模具的底板外形尺寸必须小于注射机的模具尺寸，根据所选的注射机型号为xs-zy60/40的拉杆尺寸为400mmx400mm，模具尺寸为400mmx400mm，满足外形尺寸校核要求。7.5开模行程的校核开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。单点注射模具型面开模行程，效率以下公式计算核：S≥H1+H2+（5～10）(mm)式中：S为注塑机的最大行程（此模具中为270）mm；H1为塑件的脱模距离（此模具中为10），mm；H2为包括流道在内的塑件高度（此模具中为80），mm；所以上式成立（90＜270），即该注塑机的开模行程符合要求。由以上对各参数的效核可知该注塑机符合要求。附模具总装图结论在这一次的模具毕业设计中，要考虑到塑料成型性能，模具结构特点，注射工艺参数，塑件表面粗糙度以及制造精度等，在理论分析和数据计算生产操作上论证该设计是合理可行的。并且，通过这次设计，我了解了注射模设计概况，熟悉了注射设备，基本掌握了注射成型的一般原理。在设计和三维建模过程中也遇到了一些问题，通过对老师请教以及上图书馆查询相关资料，最后得到圆满解决，更另深刻的知道了模具设计各个阶段的重要性和严谨性，达到了毕业设计的目的。伴随中国经济建设，特别是汽车、机械、电子、日用生活用品等行业的飞速发展，对模具设计与制造的人才的需求与日俱增，模具设计制造，特别是注射模具的设计与制造将更为受到重视，并将会广泛应用到各个领域中，飞速发展。相信这次设计中获得的经验及处理问题的能力将会对今后的学习和工作有所启示和帮助。致谢经过努力，毕业设计终于快要完成了，通过毕业设计才能体现我们遇事解决困难的能力，本次设计是在老师和同学们的耐心帮助和指导下完成的。这次设计我特别要感谢的就是老师，本次的毕业设计的工作量相对较大，由于之前没有什么设计基础的我不知道怎么样去设计，在老师的耐心辅导下完成，这段时间通过学习和设计使我获得了不少的经验，在整个设计过程中对我耐心的指导，对我疑惑的地方及时解答，再次表示衷心的感谢。马上就要离开对我人生影响较深的母校，现在有点依依不舍，以前总是想逃离学校投身社会，现在却感觉有很多的遗憾，有很多的课没有认真去听，有很多的书没有去看，在学校剩下的时光里我会倍加珍惜，好好的学习，利用学校的资源去提升自己的能力，做一个对社会有用的人，我也会不忘母校对我的栽培，我会永远对她怀着感激之情，他年实现伟大抱负必然来感谢我的母校。L形支架L形支架注塑模具设计参考文献[1]赵阳.Moldflow在活动接触座浇口优化设计中的应用[J].山东工业技术,2018(05):60-61.[2]翟林,韩国泰,胡海朝,张建新.基于Moldflow与Abaqus的注射成型及模具结构联合仿真分析[J].中国塑料,2018,32(02):128-133.[3]何镜奎,陈洪土.汽车侧裙板的热流道大型注塑模具设计[J].中国塑料,2018,32(02):134-140.[4]朱晓东.基于Moldflow技术的汽车前保吸能块模流分析与优化[J].塑料科技,2018,46(02):85-87.[5]韦成松.浅谈注塑模具的分类与维护[J].山东工业技术,2018(03):245.[6]李桂金,匡唐清,金凯.基于随形水路技术的带把双色水杯注塑模具设计[J].中国塑料,2018,32(01):131-136.[7]张正,张星光,汪凯,程生.一种马芬纸杯成型模具热分析[J].内江科技,2018,39(01):