注塑模设计-毕业设计说明书

页脚内容53 1 31.1模具工业的概况 3 4 7 82.塑件分析 2.1塑件的简介 2.2.注射工艺选择 计算塑件的体积和质量是为了选用注塑机，提高设备利用率，确定模具型腔数。经 3.注塑成型的准备 3.1注塑成型工艺简介 4.拟定模具结构形式 4.1确定型腔数量及排列方式 5.1注塑机简介 5.3注射机的选用原则 5.5注射机及各个参数的校核 21 7.1浇注系统设计原则 7.2主流道设计 7.3分流道的设计 7.4浇口的设计 7.6冷料穴 7.7拉料杆的设计 7.9排气方式 9.结构零部件的设计 9.1模架的确定和标准件的选用 页脚内容539.2合模导向机构的设计 10.推出机构的设计 10.1推出力的计算 11.温度调节系统的设计 11.3冷却系统的结构 12.模具材料的选择 12.1塑料模零件选材原则 12.2模具材料的选用 13.结束语 14.致谢 业”;日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力”,同时也是“整个工兴的电子工业。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%,塑料模具约占33%,压铸模(1)注射模(2)压缩模(3)压注模(4)挤出模(5)气动成型模较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.020.05mm,表面粗糙度达50100万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。附表1:国内外塑料模具技术比较表国内国外注塑模型腔精度型腔表面粗糙度非淬火钢模具寿命10-60万次10730万次淬火钢模具寿命160~300万次50~100万次热流道模具使用率80%以上总体不足10%标准化程度小于30%中型塑料模生产周一个月左右2~4个月期(1)国内自配率不足80%,中低档模具供过于求，中高档模具自配率不足60%。(2)大力发展快速原型制造(3)研究和应用模具的快速测量技术与逆向工程(4)发展优质模具材料和采用先进的热处理和表面处理技术(5)提高模具标准化水平和模具标准件的使用率(6)模具的复杂化、精密化与大型化(7)采用高速数控铣削技术价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的1/371/5,工业发达国家将模具向目前为止，我国在塑料模的制造精度、模具标准化程度、制造周期、模具寿命塑料成型设备的自动化程度和精度等方面已经有了长足的进步，但与国外工业先进国家力还较薄弱。要加速发展模具工业，应在模具先进的设计技术、先进的制造技术和开发研制优质的模具材料等方面下工夫，以提高模具的整体制造水平和模具在国内、国际的计算机辅助设计((ComputerAidedDesign,CAD)是当代计算机应用的一个重月异的发展浪潮中。作为CAD技术应用的一个十分重要的方面，塑料模具计算机辅助设塑料在圆盘形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。80年代初，人们成功地采用件FLOW,冷却分析软件C00LING,流动、冷却分析结果和模架应力场分布的可视化显示系统该系统包括三维几何形状描述软件多年来，我国对注射模设计制造技术及其CAD的开发应用十分重视，在“八五”期页种内容532.1.1塑件设计要求3.尺寸精度：一般精度(MT3)附图12.1.2塑件结构分析(1)、开模方向(3)、零件壁厚(4)、脱模斜度(5)、圆角(7)塑件的尺寸公差手册》,精度等级选为3级。具有更好的表面光泽并可改善内在质量。在80~90℃下干燥273h,可以满足各种成型要表2.1:材料性能参数表热变形温度(45N/cm)模具温度喷嘴温度中段温度后段温度注射压力塑化形式拉伸强度拉伸弹性模量弯曲强度弯曲弹性模量压缩强度缺口冲击强度体积电阻率介电常数击穿电压60Hz2.475.0浅象牙色或白色不透明易成型加工，可镀铬特点：耐热、表面硬度高、尺寸稳定、耐化学及电性能好，易成型加工，可镀铬。率小，理论计算收缩率为0.5%;溢料值为0.04mm;比热容较低，在模具中凝固较2.2.注射工艺选择2.2.1ABS塑料的干燥ABS塑料的吸湿性和对水分的敏感性较大，在加工前进行充分的干燥和预热，不单能消除水汽造成的制件表面烟花状泡带、银丝，而且还有助于塑料的塑化，减少制件表面色斑和云纹。ABS原料需要控制水分在0.3%以下[5]。注塑前的干燥条件是：干冬季节在75～80℃以下，干燥2～3h,夏季雨水天在80~90℃下，干燥4～8h,干燥达8～16h可避免因微量水汽的存在导致制件表面雾斑。在此，由于复印机零件属批量件要求自动化程度高实现连续化生产选用烘干料斗并装备热风料斗干燥器，以免干燥好的ABS在料斗中再度吸潮[20]。注射温度：表2.2:ABS工艺参数表工艺参数通用型ABS料桶后部温度料桶中部温度料桶前部温度喷嘴温度/℃模具温度/℃ABS塑料非牛顿性较强，在熔化过程温度升高时，其熔融降低很小，但一化温度(适宜加工的温度范围，如220～250℃),如果继续盲目升温，必将导致耐热性不太高的ABS的热降解反而使熔融粘度增大，注塑更困难，制件的机械性能也下降。2.2.2注射压力页种内容532.2.3注射速度2.2.4模具温度产具有较大投影面积制件时，定模温度要求70～80℃,动模温度要求50～60℃。此零2.2.5料量控制及尺寸稳定，表面光泽、色调的均匀，注射量选为标定注射量的50%[6]。体积=1.2546031e+05毫米^3曲面面积=2.5329941e+05毫米^2密度=1.0500000e-06公吨/毫米^33.1注塑成型工艺简介注塑成型是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成型物料从注塑机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流状态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段时间的保压冷却以后，开启模具便可pr3.1.1物料准备流动性和收缩率等指标。对于吸湿性强的塑料，应根据注射成型工艺允许的含水量进行适当的预热干燥，若有嵌件，还要知道嵌件的热膨胀系数，对模具进行适当的预热，以避免收缩应力和裂纹，有的塑料制品还需要选用脱模剂，以利于脱模。3.1.2注塑过程塑料在料筒内经过加热达到流动状态后，进入模腔内的流动可分为注射，保压，倒流和冷却四个阶段，注塑过程可以用如图所示3.1所示。图中T0代表螺杆或柱塞开始冷却收缩而产生的空隙。由于塑料仍在流动，而温度又在不断下降，定向分子(分子链的一端在模腔壁固化，另一端沿流动方向排列)容易被凝结，所以这一阶段是大分子定向形成的主要阶段。这一阶段的时间越长，分子定向的程度束(时间从T2到T3),由于模腔内的压力比流道内高，会发生熔体倒流，从而使模腔内的压力迅速下降。倒流一直进行到浇口处熔体凝结时为止。其中，塑料凝结时的压力3.1.3制件后处理醋酸钾溶液(沸点为121℃,加热温度为100～121℃,保温时间与制件厚度有关，通常取2～9小时。3.2注塑成型工艺条件3.2.1成型温度上章表2-2所示。3.2.2成型压力3.2.3成型时间却时间，其他时间(开模，脱模，涂脱磨剂，安放嵌件和闭模等),在保证塑件质量的却时间，在实际生产中注射时间一般为375秒，保压时间一般为207120秒，冷却时间一般为307120秒(这三个时间都是根据塑件的质量来决定的，质量越大则相应的时间越长)。确定成型周期的经验数值如表3-1所示表3-1成型周期与壁厚关系成型周期/s成型周期/s经过上面的经验数据和推荐值，可以初步确定成型工艺参数，因为各个推荐值有差成型工艺参数如表3-2所示：特性内容特性内容注塑机类型螺杆式螺杆转速(r/min)喷嘴形式直通式模具温度喷嘴温度(℃)后段温度(℃)中段温度(℃)前段温度(℃)注射压力MPa保压力MPa注射时间s保压时间s冷却时间s其他时间s3成型周期s成型收缩(%)干燥温度(℃)干燥时间(h)精度要求不高的小型制品(没有配合精度要求),形状简单，又是大批量生产时，若采注射机是注射成型的设备，注射模是安装在注射机上生产的。注射机选用得是否合理，直接影响模具结构的设计，因此，在进行模具设计时，必须对所选用活动注射机的目前注塑机加工的塑料量是塑料产量的30%;注塑机的产量占整个塑料机械产量的50%.5.2注塑机基本参数要依据.常用的注射速率如表5-1所示：表5-1注射量与注射时间的关系注射量/CM³(4)塑化能力；单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与注塑机的整个成型周会加长成型周期.不应被熔融的塑料所顶开.模具最大厚度与最小厚度等.这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围.循环所需的时间(1)塑件及浇道凝料的总容量(体积或重量)应小于注射机额定容量(体积或容量)的0.8倍；(2)模具成型时需用的注射压力应小于所选用注射机的最大注射压力；(3)模具型腔注射时所产生的压力必须要小于注射机的锁模力；(5)模具脱模取出朔件所需的距离应小于所选注射机的开模行程；(6)模具的外形尺寸及安装尺寸必须与所选注射机模板适应，既模具最大外形尺寸安装时应不受拉杆间距的影响，模具安装用的定位环尺寸应与机床定位孔直径相配合；模具的模板各安装孔应与注射机固定模板的安装孔相对应、机床喷嘴孔径和球面半(1)由公称注射量选定注射机由注射量选定注射机.由PRO/E建模分析得(材料密度取1.05g/cm^3):体积V1=1.2546031e+05毫米^3考虑到浇注系统及泄露，查阅《模具实用技术设计实用手册》及《塑料模具设计》流道凝料V’=15cm^3(流道凝料的体积(质量)是个未知数，根据手册0.5V(0.5M)实际注射质量为M=147.483326g;根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则，即：(2)由锁模力选定注射机式中F锁一注射机的锁模力(N);A分一塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和，由PRO/E软件分析得A分=26376mm2;P型一型腔压力，取P型=30MP;结合上面两项的计算，初步确定注塑机为表5-2所示，查国产注射机主要技术参数特性内容特性内容结构类型卧拉杆内间距理论注射量(cm³)移模行程(mm)螺杆(柱塞)直径最大模具厚度注射压力(MPa)最小模具厚度注射速率(g/s)锁模形式(mm)双曲肘塑化能力(g/s)定位孔直径螺杆转速(r/min)喷嘴球头半径锁模力(KN)喷嘴口直径注射压力的校核是额定注射机的额定注射压力是否大于成型时所需的注射压力。该注射机的注射压力为142.2MPa,ABS的注射压力为60～100MPa,上式右边=10.181(符和要求)式中n——型腔个数T——成形周期5.5.3按注射机的最大注射量校核型腔数量n:5.2351(符合要求)n—一型腔个数M——注射机允许的最大注射量(g或cm)5.5.4按注射机的锁模(合模)力的校核：其中式中K安全系数，通常取1.1～1.2,取K=1.2。5.5.5塑化能力的校核由3.2.3初定的成型周期为50秒计算，实际要求的塑化能力为：小于注塑机的塑化能力34(g/s),说明注射机能完全满足塑化要求。在实际生产过程中，模具的主流道衬套始端的球面半径R2取比注射机喷嘴球面半径R1大1~2mm,主流道小端直径D取比注射机喷嘴直径d大0.571mm,如图5-1所示，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模，所以，注射机喷嘴尺寸是标准，模具的制造以5.5.7模具外形尺寸校核注塑模外形尺寸应小于注塑机工作台面的有效尺寸。模具长宽方向的尺寸要与注塑机拉杆间距相适应，模具至少有一个本套模具选用标准塑胶模架，其规格如下：450×450,A板160,B板40,C板160mm。而注塑机拉杆内间距为600mm×600mm,故符合要求。5.5.8模具厚度校核式中Hm——所设计的模具厚度515mmHmax——注塑机所允许的最大模具厚度600mm5.5.9模具安装尺寸校核注塑机的动模板，定模板台面上有许多不同间距的螺钉孔或“T”形槽，用于安装固定模具。模具固定安装方法有两种：螺钉固定，压板固定。采用螺钉直接固定时(大型模具常用这种方法),模具动，定模板上的螺孔及其间距，必须与注塑机模板台面上对应的螺孔一致；采用压板固定时(中，小模具多用这种方法),只要在模具的固定板该模具外形尺寸为450×450属中小型模具，所以采用压板固定法(一般认为当尺寸在500×500内为中小型模具)。5.5.10开模行程校核页种内容536.1分型面的设计原则附图27.浇注系统设计7.2主流道设计7.2.1.主流道尺寸关，如图7-1所示：a主流道小端直径d=注射机喷嘴直径+0.5～1=4+0.5～1取db主流道球面半径图7-1浇口套取SR=20+1=21(mm)c主流道长度L附图37.3分流道的设计分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的动通道，其作用是通过道截在多型腔或单型腔多浇口(塑件尺寸大)时应设置分流道，分流道是指主流道末端积与其周长的比值来表示流道的效率。各种截面的效率见表7—1。表7-1各种截面的效率表截圆形方六边半圆梯形矩形面形状形形形效率DD效率DDDD本设计在保证塑件质量的前提下，从经济和加工的角度分析，最终采用了半圆形截面，一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸：式中B分流道直径(mm)塑件的重量(g)分流道的长度(mm)本设计中塑件质量大约131.775g,分流道的长度预计设计成83mm长，且有4条，常用分流道断面尺寸推荐如表7-2所示。表7-2流道断面尺寸推荐值塑料名称分流道断面直径塑料名称分流道断面直径4.8-9.5聚苯乙烯聚乙烯软聚氯乙烯尼龙类硬聚氯乙烯聚甲醛聚氨酯丙烯酸热塑性聚酯抗冲击丙烯酸8~12.5聚苯醚醋酸纤维素聚砜聚丙烯离子聚合物异质同晶体聚苯硫醚附图57.4浇口的设计7.4.1浇口位置选择的原则(3)浇口的位置选择应有利于型腔中气体的排除；(4)浇口的位置选择在能避免制品产生熔合纹的部(5)浇口应在不影响制品外观的部位；7.4.2浇口的选用(1)直接浇口(2)侧浇口(3)环形浇口(4)轮辐式浇口(5)点浇口(6)潜伏浇口(7)爪形浇口在分型面上，塑料熔体从内侧或外侧充填模具型腔，其截面形状多为矩形(扁槽),改7.4.3浇口结构尺寸的经验计算附图67.5浇注系统的平衡道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同(型腔布局为平衡式)的7.6冷料穴7.7拉料杆的设计附图77.8浇注系统凝料的脱出机构PC、PMMA、SAN为0.015;而高流动性的塑料如PP、PE、PA,若没有加填充剂则为0.01;8.成型零部件设计8.1凹模和凸模的结构设计页种内容53合方式不同，可分为整体嵌入式、局部镶嵌式和和四壁拼合式等形式。8.2成型零部件的工作尺寸计算成型零件的工作尺寸是指凹模和型芯直接构成塑件的尺寸。例如型腔和型芯的径向的径向尺寸和螺距尺寸等。型腔和型芯径向尺寸的计算：8.2.1型腔径向尺寸的计算00根据公式根据公式x——修正系数(取x=1/3);δ——模具制造公差(取δ=△/3);S——塑件平均收缩率(取s=0.55%)。将数据代入公式，得8.2.4型芯高度尺寸的计算根据公式8.3成型零部件的工作尺寸计算圆形型腔是指模具型腔横截面呈圆形的结构，型腔结构可分为组合式和整体式。本次选择的型腔结构是组合式的型腔。当内径r>86mm时按刚度条件计算型腔壁厚，反之按强度条件计算型腔壁厚。1)按刚度条件计算式中s—圆形型腔侧壁厚(mm),p一型腔内单位面积熔体压力，取p=30Mpa;u一型腔材料泊桑比，取u=0.25;E一弹性模量，钢取2.0610₅MPa;[δ]一允许变形量，取[δ]=0.04mm。8.3.2组合式圆形型腔底板厚度的计算1)按刚度条件计算其中式中p一型腔内单位面积熔体压力，取p=30Mpa;E一弹性模量，钢取2.0610sMPa;8.3.3塑料型腔与固定板所需的最小(基本)壁厚，下表所示：(mm)型腔内径圆形型腔壁厚固定板壁厚矩形型腔壁厚固定板壁厚8>305以上注：当深度超过表中壁厚的2倍时，壁厚应增加3.2mm.综合以上，所选模架450×450,壁厚100,底板厚度63,另设支承柱以加强支承，符注射模具由成型零部件和结构零部件组成。结构零部件部分介绍的内容包括注射模的标准模架、注射模的支承零部件和合模导向机构。支承零部件主要由固定板(动、定9.1模架的确定和标准件的选用模架是注射模的骨架和基体。在生产现场中，尽可能得采用标准模架。标准模架由前面型腔的布局以及型腔的侧壁厚度和底板厚度尺寸，选择注射机的参数，再结合标准模架，最后选择A标准模架。450×L,L=450。一起的.因只有一个分型面，所以这两块板开模分开时就是分型面.其所有的尺寸是按标准选取，其注射机顶杆孔为160mm;9.2合模导向机构的设计9.2.1导向机构的分类9.2.2导柱导向机构设计要点9.2.3导柱的设计附图10导柱9.2.4导套的设计导套是和导柱配合使用的，既然选择了4根导柱，所以就应该有4个导套。导套与附图11导套制品推出(顶出)是注射成形过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定1推出机构应尽量设置在动模一侧由于推出机构的动作是通过装在注射机合模机2保证塑件不因推出而变形损坏为了保证塑件在推出过程中不变形、不损坏，设3机构简单动作可靠推出机构应使推出动作可靠、灵活，制造方便，机构本身要证不与其他模具零件相干涉。推出机构的种类按动力来源可分为手动推出，机动推出，10.1推出力的计算Ft—脱模力(N)p一单位面积积包紧力，一般取(0.8—1.2)X10₇Pa;μ一摩擦系数，取0.170.3;[σ]一材料的许用应力(45钢，取[o]=160Mpa)所以选择推杆的半径应大于7.6mm。10.2制品推出的基本方式10.2.1按模具中的推出零件分1、推杆推出：推杆推出是一种基本的也是一种常用的制品推出方式，常用的推杆2、推件板推出：对于轮廓封闭且周长较长的制品，采用推件板推出结构。推件板4、推块式脱模：适用于齿轮类或一些带有凸缘的制品，可防止塑件变形。5、利用成型零件推出制品的脱模：使用于螺纹型环一类的制品，利用模具中某些成型零件推出塑件6、多元联合式脱模：对于某些深腔壳体、薄壁制品以及带有环状凸起、凸肋或金属嵌件的复杂制品，为防止其出现缺陷，常采用两种或两种以上的推出机构联合动作以10.2.2推杆位置的选择原则本套模具的设计中，推出机构形式不算太复杂，采用推件板推出机构。推件板推出机构是由一块与凸模按一定配合精度相配合的模板和推杆(亦可起复位杆作用)所组成，随着推出机构开始工作，推杆推动推件板，推件板从塑料制件的端面连接，并且与动模板作导向配合，推出机构工作时，推件板除了与型芯配合外，还依靠清理较为方便，且有利于排气。这种推出机构结构紧凑，推件板在推出过程中也不会掉推杆与推杆固定板，通常采用单边0.5mm的间隙，这样可以降低加工要求，又能在多推杆的情况下，不因由于各板上的推杆孔加工误差引起的轴线不一致而发生卡死现象。此推杆与模板上的推杆孔采用H8/f7或H8/f8的间隙配合；推杆与支承板，通常采用单边0.5mm的间隙；工作端配合部分的表面粗糙度为Ra0.8,推杆的材料常用T8A、注射模具的温度对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率、塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响。注射模具中设置温度调节系统的目的，是通过控制模具温度，使模具温度是指模具型腔和型芯的表面温度。模具温度过高，成型收缩大，脱模后塑件变形率大，而且还容易造成溢料和黏模。模具温度过低，则熔体流动性差，塑件轮廓当模具温度不均匀时，型心和型腔温度差过大，塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形，会影响塑件的形状和尺寸精度。所以在模具中需要设置温度调节系统，使在工作过就是要通过控制模具温度，使注射成形具有良好的产品质量和较高的生产率。所以必须通常温度调节系统包括冷却系统和加热系统两种。对模具是加热还是冷却需要根据11.1.1.求单位时间(每分钟)内注入模具中的塑料质量M11.1.2.求冷却水的体积流量取9=410511.1.3.求冷却管道直径d附表4冷却水流速与管道直径的关系冷却管道直径d(mm)最低流速v(m/s)冷却水体积流量V683由得v=1.00m/s11.1.5.求冷却管道孔壁与冷却水之间的传热模系数φ一与冷却水温度有关的物理系数，由下表查得平均水温/℃5φ值60605048611.1.6.求冷却回路总传热面积A11.2冷却水回路设置的基本原则11.3冷却系统的结构页脚内容5312.1塑料模零件选材原则12.2模具材料的选用表12-1模具材料的选用零件名称选用材料零件名称选用材料动、定模座板浇口套推板推杆固定板推杆固定板拉料杆垫块推杆内六角圆柱头螺钉销钉导套推件板导柱支承柱凹模动模板凸模凸模镶块支承板任务开始，该从哪里着手，这一步该做什么,下一步该做什么,都有了很清晰的思路。页种内容53学生林祖正14.致谢本次的设计工作能够得到顺利的完成，首先要感谢我的导师一胡义华老师给予了我悉心指导和热情鼓励，使我顺利完成了设计的工作。从我的开题报告、外文翻译、设计过程到说明书，刘老师都给了我很多的建议和指导。特别是在设计的过程当中，我遇到了很多的困难，最后都是经过了胡老师的精心指导，最终克服了设计中遇到的许多问题。从其中，我学会了如何去思考问题、解决问题，对新思想、新理论的涉取，对待工作严谨的态度，感觉真的是受益非浅。其次，我要感谢的就是我们同组的兄弟们