圓形骨架模具的設(shè)計(jì)

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5.2、開(kāi)模行程的校核 5.3、模具在注射機(jī)上的安裝 第六章、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 6.1、推件力的計(jì)算 6.2、推桿的設(shè)計(jì)校核 6.2.1、推桿的直徑計(jì)算 6.2.2、推桿壓力校核 6.3、推板強(qiáng)度校核 結(jié)束語(yǔ) 參考文獻(xiàn) 摘要： 該塑料骨架總體形狀為回轉(zhuǎn)體，整體尺寸很小，需要大批量生產(chǎn)，為了提高生產(chǎn)率，降低成本，故采用模具成批注射生產(chǎn)。因該塑件有凹槽，所以模具必須采用左右開(kāi)模，利用二根斜導(dǎo)柱上下開(kāi)模帶動(dòng)斜滑塊左右移動(dòng)，由二塊相同的斜滑塊組成型腔，采用推板推出機(jī)構(gòu)，完成分模后由推板頂出塑件。該模具采用普通澆注系統(tǒng)，由于二型腔模，必須設(shè)置分流道，用潛伏式澆口形式從零件內(nèi)部進(jìn)料，利用分型面間隙排氣，該分型面位于熔體流動(dòng)的末端利用分型面間隙排氣。本模具采用楔緊塊與定模板制成一體的整體式結(jié)構(gòu)，牢固可靠性大。利用導(dǎo)滑條導(dǎo)滑。選用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS塑料）為骨架的材料。 關(guān)鍵詞：斜導(dǎo)柱 斜滑塊 澆注系統(tǒng) 第一章、塑件工藝分析 1.1、塑件的原始材料分析 該材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS塑料），骨架塑件如圖1： 圖1 骨架塑件 ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學(xué)單體合成，收縮率為0.3%~0.8% 。ABS無(wú)毒、無(wú)味、呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。從使用性能上看，該塑料具有極好的抗沖擊強(qiáng)度，有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。從成型性能上看，該塑料在升溫時(shí)粘度增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；ABS易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對(duì)收縮率影響極小。在要求塑件精度高時(shí)，模具溫度可控制在50~60℃，而在強(qiáng)調(diào)塑件光澤和耐熱時(shí)，模具溫度應(yīng)控制在60~80℃。 1.2、塑件的結(jié)構(gòu)、尺寸精度及表面質(zhì)量分析 1.2.1、結(jié)構(gòu)分析 從零件圖上分析，該零件總體形狀為回轉(zhuǎn)體，在一個(gè)直徑為38高為17的圓柱中間有一個(gè)直徑為16高為11和一個(gè)直徑為19高為6的臺(tái)階孔，然后留壁厚為1.5。該塑件有凹槽，因此，模具設(shè)計(jì)時(shí)必須設(shè)置側(cè)向分型抽心機(jī)構(gòu)，該零件屬于中等復(fù)雜程度。 1.2.2、尺寸精度分析 該塑件所有尺寸的精度為IT4級(jí)，對(duì)塑件的尺寸精度要求不高，對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。 從塑件的壁厚上來(lái)看，該塑件的所有壁厚均勻，都為1.5，有利于塑件的成型。 1.2.3、表面質(zhì)量分析 對(duì)該塑件表面沒(méi)有什么要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。 綜合以上分析，注射時(shí)在工藝參數(shù)控制的好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。 1.3、 明確塑件生產(chǎn)批量 該塑件要求大批量生產(chǎn)。 1.4、估算塑件的體積和重量 按照?qǐng)D2 塑件各部分體積近似計(jì)算： 故塑件的體積為： 　　塑件重量為 式中為塑料密度(ABS的密度) 圖2 塑件各部分體積 1.5、分析塑件的成型工藝參數(shù) 干燥處理：ABS材料具有吸濕性，要求在加工之前進(jìn)行干燥處理。建議干燥條件為80~90C下最少干燥2小時(shí)。材料溫度應(yīng)保證小于0.1%。 熔化溫度：210~280℃；建議溫度：245℃。 模具溫度：25~70℃。（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導(dǎo)致光潔度較低）。 注射壓力：50~70MPa。 注射速度：中高速度。 根據(jù)塑件形狀及尺寸采用一模二件的模具結(jié)構(gòu)，考慮外形尺寸及注射時(shí)所需的壓力情況，參考模具設(shè)計(jì)手冊(cè)初選螺桿式注射機(jī)：XS—Z—60。 第二章、確定模具結(jié)構(gòu)方案 2.1、脫模原理 制品為骨架。該模具采用斜導(dǎo)柱抽心機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)垂直分型動(dòng)作。鎖緊鍥與定模板做成整體，確保凹模滑塊14的定位鎖緊。 工作原理 模具分流道與側(cè)澆口開(kāi)設(shè)在垂直分型面II—II上，并由骨架凸翼腔底進(jìn)料。開(kāi)模時(shí)，I—I分型面分型，斜導(dǎo)柱3帶動(dòng)凹模滑塊14做II—II垂直分型面分型。最后，由推板4推出塑件制品。如圖3： 圖3 模具結(jié)構(gòu)原理圖 2.2、確定型腔數(shù)量及布局形式 該塑件在注射時(shí)采用一模二件，即模具需要二個(gè)型腔。綜合考慮澆注系統(tǒng)，模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等因素?cái)M采取圖4所示的型腔排列方式。 圖4 型腔排列方式 2.3、選擇分型面 確定分型面位置如圖5： 圖5 分型面位置 2.4、確定澆注系統(tǒng)與排氣系統(tǒng) 2.4.1、澆注系統(tǒng)形式 采用普通澆注系統(tǒng)，由于二型腔模，必須設(shè)置分流道，用潛伏式澆口形式從零件內(nèi)部進(jìn)料，利用分型面間隙排氣。 2.4.2、主流道設(shè)計(jì) 根據(jù)《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》初步得XS－Z－60型注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸： 噴嘴前端孔徑：； 噴嘴前端球面半徑：； 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系： 取主流道球面半徑：； 取主流道的小端直徑； 為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其斜度為，取，經(jīng)換算得主流道大端直徑為。 2.4.3、分流道設(shè)計(jì) 2.4.3.1、分流道的形狀和尺寸 分流道的形狀和尺寸應(yīng)根據(jù)塑件的體積、壁厚、形狀的復(fù)雜程度、注射速度、分流道的長(zhǎng)度等因數(shù)來(lái)確定。本塑件的形狀不復(fù)雜，熔料填充型腔比較容易。根據(jù)型腔的排列方式可知分流道的形狀長(zhǎng)度較短，為了便于加工起見(jiàn)，選用截面形狀為半圓形分流道，查表5-40(塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè))得。 2.4.3.2、分流道的表面粗糙度 由于分流道與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有內(nèi)部的熔體流動(dòng)狀態(tài)比較理想，因此分流道表面粗糙度要求不太低，一般Ra取左右，這可增加對(duì)外層塑料熔體的阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層。 2.4.4、澆口的設(shè)計(jì) 根據(jù)塑件的成型要求及型腔的排列方式，選用潛伏式澆口較為理想，如圖6。 設(shè)計(jì)時(shí)在模具結(jié)構(gòu)上采取瓣合式型腔，潛伏式澆口的錐角取。 圖6 潛伏式澆口示意圖 查表5-45(塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè))選尺寸為直徑,試模時(shí)修正。 2.4.5、排氣系統(tǒng) 該模具為小型模具，可利用分型面間隙排氣，該分型面位于熔體流動(dòng)的末端。 2.5、選擇推出方式 該塑件為簿壁塑件，綜合各個(gè)因素，選定為推板推出機(jī)構(gòu)，如圖7。為了防止推板刮傷凸模，推板內(nèi)孔應(yīng)比凸模成型部分大外，將凸模和推板的配合做成 錐面，以防止因推板偏心而出現(xiàn)飛邊，其單邊斜度左右為易。 圖7 頂出方式 第三章、模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算 3.1、型芯和型腔工作尺寸的計(jì)算 查表《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 1-4 塑料ABS收縮率：0.3%~0.8%。 平均收縮率： 計(jì)算如下表： 類(lèi)別 尺寸類(lèi)型 塑件尺寸 計(jì)算公式 型腔或型芯的工作尺寸 型腔的計(jì)算 徑向尺寸的計(jì)算 38 22 19 1.5 深度尺寸的計(jì)算 8 6 1.5 型芯的計(jì)算 徑向尺寸的計(jì)算 16 19 1.5 深度尺寸的計(jì)算 6 11 型芯中心距尺寸 60 3.2、側(cè)壁厚度與推板厚度的計(jì)算 3.2.1、側(cè)壁厚度 該型腔為組合式。因此，型腔的強(qiáng)度和剛度按組合式進(jìn)行計(jì)算。由于型腔壁厚計(jì)算比較麻煩，也可以參考經(jīng)驗(yàn)推薦數(shù)據(jù)。查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表6.10型腔側(cè)壁厚表，取。 3.2.2、推板厚度 其中查，，可取制品軸向尺寸公差的1/10，取，p由表4.1取。 3.3、斜導(dǎo)柱等側(cè)抽芯有關(guān)計(jì)算 3.3.1、斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)與計(jì)算 斜導(dǎo)柱的傾斜角取。 則脫模力的計(jì)算為： —脫模力（推出力）（） —塑料彈性模量（，ABS塑料?。? 塑料的平均成型收縮率（） 包容凸模的長(zhǎng)度（） 塑料與剛的摩擦系數(shù)（ABS塑料取0.2） 塑料的帕松比（取0.3） 塑料平均壁厚() 圓柱半徑() （） 查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表9.1 取。 再查表9.2 得 在斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)中斜導(dǎo)柱采用了理論上最佳的斜角：，直徑取。 先計(jì)算抽心距： 其中：—塑件的大圓盤(pán)半徑 —塑件的最小的腰部外圓半徑 然后在CAD里根據(jù)抽心距算出斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度，如圖8： 圖8 斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度的計(jì)算 其強(qiáng)度校核： 其中： —斜導(dǎo)柱所受的彎曲力（） —抽拔力（） —斜導(dǎo)柱的斜角 ，所以斜導(dǎo)柱強(qiáng)度合格。 3.3.2、斜滑塊（型腔）的設(shè)計(jì)　 斜滑塊設(shè)計(jì)如圖9： 圖9 斜滑塊 3.3.3、楔緊塊的設(shè)計(jì) 本模具采用楔緊塊與定模板制成一體的整體式結(jié)構(gòu)。如圖10 圖10 楔緊塊 3.3.4、導(dǎo)滑條的設(shè)計(jì) 導(dǎo)滑條的設(shè)計(jì)如圖11： 圖11 導(dǎo)滑條 斜滑塊的導(dǎo)滑長(zhǎng)度不能太短，一般應(yīng)保證滑塊在完成抽拔動(dòng)作后，留在導(dǎo)滑條中的長(zhǎng)度不小于有效長(zhǎng)度的，經(jīng)計(jì)算，該滑塊在完成抽拔動(dòng)作后留在導(dǎo)滑條中的長(zhǎng)度為，總的有效長(zhǎng)度為，所以導(dǎo)滑條的長(zhǎng)度足夠。 3.4、冷卻與加熱系統(tǒng) 本塑件在注射成型時(shí)不要求有太高的模溫，所以在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下計(jì)算 設(shè)定模具平均工作溫度為50℃，用常溫20℃的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30℃，產(chǎn)量為（初選每二分鐘一套）。 故冷卻水體積流量： 式中： —冷卻水體積流量，（） —單位時(shí)間注射人模具內(nèi)的樹(shù)脂質(zhì)量，（） —單位時(shí)間內(nèi)樹(shù)脂在模具內(nèi)釋放的熱量，（，ABS為 ） —冷卻水的比熱容，（） —冷卻水的密度，（） —冷卻水出口處溫度，（℃） —冷卻水進(jìn)口處溫度，（℃） 查表可知所需的冷卻水道直徑非常小。 由上述計(jì)算可知，因?yàn)槟＞呙糠昼娝璧睦鋮s水體積流量很小，故可不設(shè)冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式冷卻模具即可。 第四章、選擇模架 為了方便加工熱處理，其型腔鑲塊可分為兩部分。如圖12： 圖12 型腔鑲塊 4.1、初選注射機(jī) 4.1.1、澆注系統(tǒng)重量 單件塑件重量 注射機(jī)額定注射量Gb，每次注射量不超過(guò)最大注射量的80% 即 式中－型腔數(shù) －澆注系統(tǒng)重量() －塑件重量() －注射機(jī)額定注射量() 澆注系統(tǒng)估算結(jié)果： 澆注系統(tǒng)重量 設(shè) 則得： 總質(zhì)量： 滿足注射量：　 式中 ——額定注射() --塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和（） 或滿足注射量 4.1.2、注射壓力 查《塑料模具設(shè)計(jì)手則》表 1-8 ABS塑料成型時(shí)的注射壓力 鎖模力： 式中 —塑料成型時(shí)型腔壓力ABS塑料的型腔壓力，取 —澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和分型腔及澆住引流及型腔在分型面上的投影面積 根據(jù)以上分析與計(jì)算,根據(jù)塑料注射機(jī)技術(shù)規(guī)格表4.2《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》選用XS－Z－60型注射機(jī)。 注射機(jī)XS－Z－60有關(guān)技術(shù)參數(shù)如下: 模具鎖模力： 400KN 模板最大開(kāi)合模行程 180 模具最大厚度 200 模具最小厚度 70 噴嘴圓弧半徑 12 噴嘴孔直徑 4 動(dòng)、定模板尺寸 330×440 拉桿空間 300 4.2、選標(biāo)準(zhǔn)模架 根據(jù)以上分析計(jì)算型腔尺寸及斜導(dǎo)柱位置尺寸可確定模架的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格。 查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表 7-4 選用： A4型(GB/T12556-90) 定模底板厚： 20 定模板厚： A=32 滑塊厚度： 17 推板厚度: 16 動(dòng)模板厚: B=25 動(dòng)模墊板厚： 32 墊塊厚度: C=50 下模座厚： 20 模具厚度：H模=A+B+C+20+16+32+20=195 模具外形尺寸： 160×200×195 第五章、校核注射機(jī) 5.1、注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核 由于在初選注射機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)模架時(shí)是根據(jù)以上四個(gè)技術(shù)參數(shù)及計(jì)算壁厚等因素選用的，所以注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度不必進(jìn)行校核，已符合所選注射機(jī)要求。 5.2、開(kāi)模行程的校核 注射機(jī)最大行程S 式中 —塑料制品高度(mm)； —澆注系統(tǒng)高度(mm)。 S=184mm >84mm 故滿足要求。 5.3、模具在注射機(jī)上的安裝 從標(biāo)準(zhǔn)模架外形尺寸看小于注射機(jī)拉桿空間，并采用壓板固定模具，所以選注射機(jī)規(guī)格滿足要求。 第六章、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與校核 6.1、推件力的計(jì)算 —脫模力（推出力）（） —塑料彈性模量（，ABS塑料?。? 塑料的平均成型收縮率（） 包容凸模的長(zhǎng)度（） 塑料與剛的摩擦系數(shù)（ABS塑料取0.2） 塑料的帕松比（取0.3） 塑料平均壁厚() 圓柱半徑() （） 6.2、推桿的設(shè)計(jì) 6.2.1、推桿的直徑計(jì)算 查《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)之二》由式5-97得 —圓形推桿直徑() —推桿長(zhǎng)度系數(shù) —推桿長(zhǎng)度() —推桿數(shù)量 —推桿材料的彈性模量N/(鋼的彈性模量E=2.1107N/) —總脫模力 取6mm。 6.2.2、推桿壓力校核 查《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》式5-98 取 < 推桿應(yīng)力合格，硬度 6.3、推板強(qiáng)度校核 推板選用45鋼，允許變形0.3。 查《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》由式5-103得： —推板厚度 —推桿間距 —總脫模力 —推板寬度 —鋼材的彈性模量 (鋼的彈性模量) —推板允許最大變形量 所以推板強(qiáng)度合格。 結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我了解了該怎么樣去設(shè)計(jì)一個(gè)模具，設(shè)計(jì)模具圖時(shí)，在了解了模具的功能和大致的輪廓后，最重要的是在設(shè)計(jì)的時(shí)候能夠細(xì)心，做到照顧到模具的各個(gè)方面的問(wèn)題，要想到設(shè)計(jì)出來(lái)的模具能不能制造出來(lái)，合不合理，能不能更好的節(jié)省材料等問(wèn)題，在以后的設(shè)計(jì)模具時(shí)，自己就知道怎樣能不能更好的節(jié)省材料等問(wèn)題，在以后工作中設(shè)計(jì)模具時(shí)，自己就知道該怎樣去設(shè)計(jì)合理、底成本的模具，該次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我收獲很多…… 參考文獻(xiàn) [1] 屈華昌主編.《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》.北京:高等教育出版社,2001 [2] 李澄,吳天生,聞百橋主編.《機(jī)械制圖》.北京:高等教育出版社,1997 [3] 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組主編.《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè) 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