新版毕业设计说明书

圆盖注塑模具设计（一模四腔三板模）颜引军【摘要】通过对圆盖塑件的工艺的对的分析，设计了一副一模四腔三板模的塑料模具。详细地论述了模具成型零件包括定模板、型腔板、推板、型芯等的设计与加工工艺过程，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他构造的设计过程作了简介。【关键词】塑件工艺性一模四腔三板模浇注系统注射机参数推板推出机构模具闭合高度开模行程注射量1设计任务书1）·塑料制品名称：圆盖2）·成型措施与设备：SZ-100/60型注射机3）·塑料原料：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）4）·收缩率：（0.3~0.8）%5）·生产批量：10万件6）·二维图如下图1-1所示：2塑件成型工艺分析2.1塑件成型特性1）、物理性能①ABS是丙烯腈·丁二烯·苯乙烯三种单体的共聚物，原料易得，价格廉价，是目前产量最大·应用最广的工程塑料之一。ABS无毒·无味，呈微黄色或拜师不透明粒料，成型的塑件有很好的光泽，密度为1.02~1.05g/cm2。②ABS是由三种组分构成的，古它有三种组分的综合力学性能，而每一组分又在其中起着固有的作用。丙烯腈使ABS具有良好的表面硬度、耐热性及耐化学腐蚀性，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使ABS具有良好的成型加工性能和着色性能。③ABS的热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙等都高，尺寸稳定性很好，具有一定的化学稳定性和良好的介电性能，通过调色可以配成任何颜色。其缺陷是耐热性不高，持续工作温度为70℃左右，热变形温度为93℃左右。不透明，耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。④ABS易吸水，使成型塑件表面出现瘢痕、云纹等缺陷。为此，成型加工前应进行干燥处理；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小；规定塑件精度高时，模具温度可控制在50~60℃,规定塑件光泽和耐热时，应控制在60~⑤ABS综合性能很好，冲击韧性、机械强度较高，尺寸稳定，耐化学性、电性能良好；易于成型和机械加工，与372有机玻璃的熔接性良好，可作为双色成型塑件，且表面可镀鉻。2)成型性能①无定形料，流动性中等，比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好，溢边值为0.04mm左右。②吸湿性强，必须充足干燥，表面规定光泽的塑件须经长时间的预热干燥。③成型时已取高料温，但料温过高易分解（分解温度》=250℃），对精度较高的塑件，模温宜取50~60℃，对光泽、耐热塑件，模温取60~80℃。注射压力高于聚苯乙烯。用柱塞式注射机成型时，料温为180~230℃，注射压力为（1000~1400）×105Pa。用螺杆式注射机成型时，料温为160~220℃，注射压力为（700~1000）×105Pa。2.2塑件的构造工艺性1）塑件的尺寸精度分析该塑件的尺寸精度无特殊规定，所有尺寸均为自由尺寸，经查表得精度等级为MT5并且按此精度查取公差，其重要尺寸的公差规定见表2-1表2-1塑件上重要尺寸的公差规定（按MT5级精度查取）外形尺寸塑件标注尺寸塑件尺寸公差Φ36Φ36(0/-0.56)2222(0/-0.42)R2.5R2.5(0/0.22)内形尺寸Φ26Φ26(+0.48/0)R2.5R2.5(0.22/0)中间尺寸55(±0.13)2）塑件表面质量分析对该塑件表面没有特殊规定，一般状况下，外表面规定光洁，表面粗糙度Ra可取0.8um；内表面没有特殊规定，粗糙度可以取Ra3.2um3）塑件的构造工艺性分析从图纸上分析，该塑件的外形为简朴的回转体件，构造简朴，无特殊的构造规定和精度规定，设计合理，在注射成型生产时只要工艺参数控制得当，该塑件是比较轻易成型的。2.3塑件的生产批量该塑件的生产类型是中批量生产，因此在模具设计中要提高塑件的生产率，倾向于多型腔、高寿命、自动脱模模具，以便减少生产成本。2.4有关注射机1）计算塑件体积和质量=1\*GB3①：单个塑件的体积V1≈3.14*（18*18*22-13*13*17）=13360.7mm3=13.3607cm3=2\*GB3②：该型腔为4个：V4≈4*V1=53.4428cm3=3\*GB3③：浇注系统体积是总型腔体积20%：V2=10.68856cm3④：总注射量V总=V1+V2=64.13136cm3⑤：ABS的密度为ρ=（1.02+1.05）/2=1.035g/cm3⑥：总质量m=V总ρ=66.38g⑦：M=m/80%=82.975g2）确定注射成型的工艺参数根据所选用的塑料ABS的特性和本设计中的塑件自身的成型特点，查阅有关资料，确定注射成型工艺参数。表2-2表2-2塑件的注射成型工艺参数工艺参数内容工艺参数内容预热和干燥温度/℃80~85时间/h2~3成型时间/s注射时间20~90保压时间0~5冷却时间20~120总周期50~220料筒温度后段150~170中段165~180前段180~200螺杆转速n/(r*min-1)30喷嘴温度/℃模具温度/℃注射压力/MPa170~18050~80600~1000后处理红外线、烘箱温度70时间/h2~43）初选注射机经查有关资料得知ABS影采用螺杆式注射机；又由塑件与浇注系统总的容量必须比注射机的最大注射量的80%要小；根据这一条件并查表得应选SZ-100/60型注射机生产，该注射机的重要技术参数，见表2-3。表2-3表2-3序号参数项目参数1理论注塑容量/cm31002注塑压力/MPa1503锁模力/kN6004拉杆间距（H*V）/（mm*mm）320*3205模板行程/mm3006模具最小厚度/mm1707模具最大厚度/mm3008定位孔直径/mm1259定位孔深度/mm1010喷嘴伸出量/mm2011喷嘴球半径/mm104）塑件的体积、壁厚大，冷却时间长，速度慢，成型时必须充足冷却。模具设计师要注意要有冷却系统，因此该模具应采用冷却水强制冷却，冷却要均匀，以缩短成型周期，提高生产率。3分型面的选择及浇注系统的设计3.1分型面的选择该塑件为圆盖，外型表面规定高。在选择分型面时，根据分型面的选择原则。考虑不影响塑件的外观质量，便于清理毛刺及飞边，有助于排除模具型腔内的气体，分模后塑件留在动模一侧及便于取出塑件等原因，分型面应选择在塑件外形轮廓的最大处。如图3-1（a、b、c）ac假如按a图所示的分型面分型，则模具加工部以便，不利于排气与脱模，塑件表面会产生溢边，影响表面质量且飞边不易清阻；按b图所示的分型面分型，由于塑件整体不在一种模板中成型，合模时会使塑件产生轴向误差；而按c图所示的分型面分型，则塑件整体由一种模板成型，消除了合模误差，使塑件产生同轴度误差的也许减少。因此，决定采用c图所示的分型面分型。此外，为了提高自动化程序和生产，保证塑件表面质量，决定使用点浇口，而模具采用三板模构造。即两个分型面，一种分型面用于成型塑件，另一种分型面用于取出浇注系统凝料。3.2浇注系统的设计1）主流道的设计由表2-3可知，SZ-100/60型注射机喷嘴的有关尺寸：喷嘴孔直径d0=4mm；喷嘴前端球半径R0=10mm。根据主流道与喷嘴的关系得到：主流道进口球半径R=R0+(1~2)mm，取R=12mm；主流道进口孔直径d=d0+（0.5~1）mm，取d=5mm。为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度取4。；同步为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计r=5mm的圆弧过渡。主流道称套采用可拆卸更换的浇口套，浇口套的形状及尺寸设计采用推荐尺寸的常用浇口套；为了能与注射机的定位圈相配合，采用外加定位环的方式，这样不仅减小了浇口套的总体尺寸，还防止了浇口套在使用中的磨损。2）分流道设计该塑件的体积比较小，形状比较简朴，壁厚均匀，且塑料的流动性好，因此采用单点进料的方式。为便于加工，采用最为常用的截面形状为U形的分流道。查分流道横截面及其尺寸的有关资料，去U形分流道截面半径R=3mm，h=5mm，α=10。分流道截面形状及尺寸入图3-1所示3-13）点浇口设计由于该塑件外观质量规定较高，因此浇口的位置和大小应以不影响外观质量的前提。同步，也应当尽量使模具构造更简朴。根据对该塑件构造的分析，并结合以确定的分型面位置，选择如图3-2所示的点浇口进料方式。根据塑件外观质量的规定及型腔的安放方式，进料位置设计在塑件顶部。点浇口的直径尺寸可以根据不一样的塑料按塑件平均壁厚查有关表确定。3-24)冷料穴设计ABS塑料有质软高弹的特点规定采用带球头形拉料杆的冷料穴，定模板的分流道尽头钻小斜孔，一次分型时斜孔内凝料使点浇口与塑件分离，同步球形拉料杆将主流道的凝料拔出；而二次分型时凝料被定模板刮掉落下来，实现浇注系统与苏军的自动分离与脱出，自动化程度高，劳动强度小。4模具设计的方案论证4.1型腔的布局由于塑件的外观是圆形，各个方向尺寸一致，且塑件构造简朴，不需要侧向分型，因此型腔的排列方式只有一种，即左右对称分布在模板两侧，如图4-1所示。4-14.2成型零件的构造1）模具的型腔采用整体式整体式型腔是直接加工在型腔板上的，有较高的强度和刚度，使用中不易发生变形。由于该塑件的尺寸较小，最大的尺寸也只有Φ36mm，且形状简朴，型腔加工轻易实现，故可以采用整体式构造。2）模具的型芯采用组合式组合式型芯可节省宝贵模具钢材料，便于机械加工和热处理，维修更换以便，同步也有助于型芯冷却和排气。考虑到型芯加工制造以便和减少模具的制导致本，故采用组合式型芯。4.3推出机构确实定根据塑件的形状特点，确定模具型腔在定模部分，模具型芯在动模部分，塑件成型开模后，模具型芯与塑件一起留在动模一侧。由于该模具为一模四腔，假如用推杆推出或是推管推出机构的话，会使模具的构造变大、变复杂，并且一模四腔在脱模时需要很大的脱模力，因此采用推板推出机构。既能满足脱模力的规定，也能使模具的构造变的简朴，且能减少模具的成本。为了防止推件孔的内表面与型芯成型面相摩擦，导致型芯过早的磨损而报废，故将推件板的内孔与型芯成型面如下的配合段做成单边斜度为5~10°的锥面，该锥面不仅有效防止了擦伤，且能精确定为推件板，防止了该出的飞边溢料。4.4合模导向机构该塑件精度规定不算高，塑件形状、型腔分布对成，无明显单边注射侧压力，可采用最为常见的导柱导向机构。在动模板、推件板、定模板间使用四对导柱，导柱的长度要保证推件板推出塑件后不脱落。在定模座板与定模板间采用四对限距拉杆，不仅起到限制第一次分型距的作用（所限距离要保证能取出凝料），同步还起到导向定位定模座板的作用。4.5冷却系统的设计论证该塑件采用中批量生产，且ABS为非结晶型塑，料流动性一般，成型时需要充足、均匀冷却，应尽量缩短成型周期，提高生产率。因此，该模具的凹模冷却是在定模板上开出冷却水道，采用冷却水进行循环冷却型腔；而型芯的冷却则采用内部加装铜管喷流冷却的方式，其进出水孔开在支承板上，成型模具温度控制在60~80℃冷却水道的设计如图4-2所示。a型芯喷流式冷却回路b定模板上循环冷却回路5重要零部件的设计计算5.1成型零件的成型尺寸计算该塑件的材料是一种收缩范围较大的塑料，因此成型零件的尺寸均按平均值法计算。前面已经查得ABS的收缩率为（0.3~0.8）%，故其平均收缩率为Scp=（0.3+0.8）%/2=0.0055根据塑件尺寸公差的规定，模具的制造公差取δz=Δ/3。成型零件尺寸的计算见表5-1.5-1成型零件尺寸的计算尺寸类别塑件尺寸计算公式型芯或型腔工作尺寸径向尺寸型腔Φ36Lm=（Ls+LsScp-3Δ/4）【+δz/0】Φ35.78【+0.19/0】型芯Φ26lm=（ls+lsScp+3Δ/4）【0/-δz】Φ26.50【0/-0.16】轴向尺寸型腔22Hm=（Hs+HsScp-2Δ/3）【+δz/0】21.84【+0.14/0】型芯17hm=（hs+hsScp-2Δ/3）【0/-δz】17.35【0/-0.13】5.2模具型腔壁厚确实定采用经验数据法，直接查阅设计手册中有关表格，得该型腔的推荐壁厚为20mm5.3模具型腔模板总体尺寸确实定该模具型腔直径为Φ36mm，根据确定的型腔壁厚尺寸20mm，综合以上数据，确定型腔模板的总体尺寸B×L×H为：200*200*40。5.4原则模架确实定本塑件采用点浇口注射成型，根据模具构造形式、型腔数量、塑件尺寸、冷却水道的分布等原因，查有关资料，选择A4-00-23-Z1型原则模架。6注射机有关参数的校核6.1模具闭合高度确实定构成模具闭合高度的模板及其他零件的尺寸有：定模座板为H1=25mm型腔板为H2=40mm推件板为H3=20mm型芯固定板为H4=32mm支承板为H5=32mm垫板为H6=63mm动模座板为H7=25mm该模具闭合高度为：H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7=237mm6.2模具的闭合高度的校核由于SZ100/60型注射机所容许的磨具最小厚度Hmin=170mm；模具最大厚度Hmax=300mm，而计算得模具闭合高度H=237mm，因此模具闭合高度满足Hmin≤H≤Hmax的安装条件。6.3模具安装部分的校核该模具的外形最大部分尺寸为250mm*200mm，SZ100/60型注射机模板最大安装尺寸为320mm*320mm，故能满足模具安装的规定。6.4模具开模行程的校核开模行程也叫做合模行程，指模具开合模过程中动模座板的移动距离，用符号S表达。SZ100/60型注射机的最大开模行程Smax=300mm。为了使塑件成型后可以顺利脱模，并结合该模具的双分型面特点，确定该模具的楷模行程S应满足Smax＞H1+H2+a+(5~10)=(17+5)+(22+5)+(18+35)+7=99mm式中H1——塑件所用的脱模距离，mm；H2——塑件高度，mma——取出浇注系统凝料所必需的长度，mm因Smax=300mm＞99mm，故该注射机的开模行程满足规定。6.5注射量的校核在一种注射成型周期内，注射模具内所需的塑料熔体总容量（V总）与模具浇注系统的容积和型腔容积有关，其值计算如下：1）：单个塑件的体积V1≈3.14*（18*18*22-13*13*17）=13360.7mm3=13.3607cm32）：该型腔为4个：V4≈4*V1=53.4428cm33）：浇注系统体积是总型腔体积20%：V2=10.68856cm34）：总注射量V总=V1+V2=64.13136cm3≈64cm3V总=0.8V V=V总/0.8=80cm3SZ100/60型注射机的额定注射量为V额=100cm3，因V额＞V，因此，该注射机的注射量满足模具规定。7模具的工作过程该模具在开模时，伴随动模9的后移，动模板与定模板13开始沿着A分型面产生第一次分型，由于斜窝内凝料的限制作用而使浇口与塑件自动切断，并由拉料杆12拉出主流道衬套17和斜窝内的凝料；动模继续运动，在定距拉杆15的作用下，动、定模开始沿B分型面产生第二次分型，使浇注系统凝料由拉杆上脱出；塑件停留在动模一侧随动模一起运动，动模继续运动一定距离后，在注射机的顶杆的作用下，带动推板11推出机构把塑件从型芯21上推出；取出塑件与浇注系统凝料；开模动作完毕。8毕业设计小结大学三年的专科学习即将结束，毕业设计是其中最终一种环节，是对此前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检查。伴随我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。在完毕大学三年的课程学习和课程、生产实习，我纯熟地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一种系统、全面的理解，到达了学习的目的。对于模具设计这个实践性非常强的设计课题，我们进行了大量的实习，我对于模具尤其是塑料模具的设计环节有了一种全新的认识，丰富了多种模具的构造和动作过程方面的知识，而对于模具的制造工艺更是实现了零的突破。在指导老师的协助下，同步在现场查阅了诸多有关资料并亲手拆装了某些经典的模具实体，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。并在图书馆借阅了许多有关手册和书籍，设计中，我充足运用和查阅多种资料，并与同学进行充足讨论，尽了最大努力搞好本次毕业设计。在设计的过程中，碰到了一定的困难，但有指导老师的悉心指导和自己的努力，最终完毕毕业设计任务。由于学生水平有限，并且缺乏经验，设计中不妥之处在所难免，肯请各位老师指正。 道谢在这次毕业过程中，有诸多同学和老师予以我极大的协助和关怀！我要感谢如下同学：郭恒陈华雍文龙瞿成明陆峰华吕明波等，正由予他们不停的给我提供某些硬件与软件协助，才使得我在做毕业设计的时候不会觉得那么的累，才使得我的毕业设计可以及时顺利的完毕。我要尤其感谢的人就是我的毕业设计指导老师王洪磊王老师、吴建峰吴老师、黎彦黎老师、祝海燕祝老师、付华付老师等，在综合设计与毕业设计的过程中，在我每次碰到困难的时候，王老师都会耐心的仔细的讲解给我听，使我掌握了更多的知识。在这里我真心的感谢那些协助过我的同学与老师们，谢谢你们！【参照文献】⑴魏祥武，李景仲。机械制图。北京：国防工业出版社，.8重印⑵屈波。互换性与技术测量。西安：西安电子科技大学出版社，.8⑶廖月莹，何冰强。塑料模具