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1 目錄 摘要 第一章 原始資料分析 1 1 塑件的原始材料分析 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 1 2 2 尺寸精度分析 1 2 3 表面質(zhì)量分析 1 3 明確塑件生產(chǎn)批量 1 4 估算塑件的體積和重量 1 5 分析塑件的成型工藝參數(shù) 第二章 確定模具結(jié)構(gòu)方案 2 1 脫模原理 2 2 確定型腔數(shù)量及布局形式 2 3 選擇分型面 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 2 4 2 主流道設(shè)計(jì) 2 4 3 分流道設(shè)計(jì) 2 4 3 1 分流道的形狀和尺寸 2 4 3 2 分流道的表面粗糙度 2 4 4 澆口的設(shè)計(jì) 2 4 5 排氣系統(tǒng) 2 5 選擇推出方式 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 3 2 側(cè)壁厚度與底板厚度的計(jì)算 3 2 1 側(cè)壁厚度 2 3 2 2 推板厚度 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 3 3 2 斜滑塊 型腔 的設(shè)計(jì) 3 3 3 楔緊塊的設(shè)計(jì) 3 3 4 導(dǎo)滑條的設(shè)計(jì) 3 4 冷卻與加熱系統(tǒng) 第四章 選擇模架 4 1 初選注射機(jī) 4 1 1 澆注系統(tǒng)重量 4 1 2 注射壓力 4 2 選標(biāo)準(zhǔn)模架 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 5 2 開模行程的校核 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 參考文獻(xiàn) 3 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模 利 用二根斜導(dǎo)柱上下開模帶動(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 4 毒 無味 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m 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m 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 從塑件的壁厚上來看 該塑件的所有壁厚均勻 都為 1 5 有利于塑件的成型 m 1 2 3 表面質(zhì)量分析 對(duì)該塑件表面沒有什么要求 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)D 2 塑件各部分體積近似計(jì)算 3218 97014 3Vm 總 1 6 5 5 322 m451 6 1 93 4V 80 2 324 1 5683 1 故塑件的體積為 33cm 4 0406 21 5 80 4 70 9 V 塑件重量為 g 16v GS 式中 為塑料密度 ABS 的密度 307 1 4 cm 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 6 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)澆口開設(shè)在垂直分型面 II II 上 并由骨架凸翼腔底進(jìn)料 開模時(shí) I I 分型面分型 斜導(dǎo)柱 3 帶動(dòng)凹?；瑝K 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 7 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 m 4d0 噴嘴前端球面半徑 12R 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系 8 m 2 1R0 5d 取主流道球面半徑 13 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 6 24 經(jīng)換算得主流道大端直徑為 m8D 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 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 m 2 5R 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 1 6 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 20 1 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 m 1 9 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m 25 0 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 10 圖7 頂出方式 10 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 0 5 8 2 30 S 計(jì)算如下表 類 別 尺寸類型 塑件尺寸 計(jì)算公式 型腔或型芯的工 作尺寸 38 087 13 22 3 0962 19 7 418 徑向尺寸的計(jì)算 1 5 ZZSMLL 00 43 1 0 2 8 53 0947 6 7 型 腔 的 計(jì) 算 深度尺寸的計(jì)算 1 5 ZZSMH 00 32 1 04 31 16 067 2 19 3 19徑向尺寸的計(jì)算 1 5 00 43 1 ZZSMLL 04 6 6 07 13 深度尺寸的計(jì)算 11 00 32 1 ZZSMhh 6 8 型芯的計(jì)算 型芯中心距尺寸 60 2 ZSL 5 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 11 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 mS20 3 2 2 推板厚度 3 47 EprH 其中查 可取制品軸向尺寸公差的 1 10 取 MPa510 2 m03 p 由表 4 1 取 35403 1 287 H cm3 6 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 5 2 則脫模力的計(jì)算為 k 1m 2fLSErFt 脫模力 推出力 t N 塑料彈性模量 ABS塑料取 E2c2510 2cmN 塑料的平均成型收縮率 Sm 包容凸模的長(zhǎng)度 L 塑料與剛的摩擦系數(shù) ABS塑料取0 2 f 塑料的帕松比 取0 3 m rtk 2 塑料平均壁厚 tc 圓柱半徑 r 2 0 187 530 1 9 tF 7 3 N 查 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì) 表9 1 取 KNFw 再查表9 2 得 md16 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 5 2m16 12 先計(jì)算抽心距 mrRS 3 2 2 抽 其中 塑件的大圓盤半徑 塑件的最小的腰部外圓半徑 3 2 5 912抽S 4 6 m 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 cos抽彎 F 其中 斜導(dǎo)柱所受的彎曲力 彎 N 抽拔力 抽F 斜導(dǎo)柱的斜角 N8 150 2cos973 抽彎 所以斜導(dǎo)柱強(qiáng)度合格 wF 彎 13 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 14 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32 總的有效長(zhǎng)度為 所以導(dǎo)滑條的長(zhǎng)度足夠 m5 47m5 6 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 hkg257 0 故冷卻水體積流量 6021TcMqV 式中 冷卻水體積流量 min3 單位時(shí)間注射人模具內(nèi)的樹脂質(zhì)量 hkg 單位時(shí)間內(nèi)樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量 ABS 為q J J kg104 3 5 冷卻水的比熱容 c 冷卻水的密度 3m 冷卻水出口處溫度 1T 冷卻水進(jìn)口處溫度 2 203 10 460573 5 V min1 查表可知所需的冷卻水道直徑非常小 15 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 gMs284 注射機(jī)額定注射量 Gb 每次注射量不超過最大注射量的 80 即 sj 0 n 式中 型腔數(shù) 澆注系統(tǒng)重量 jGg 塑件重量 s 注射機(jī)額定注射量 bg 澆注系統(tǒng)估算結(jié)果 321 57 m40 3 V 28 6 16 323 8 47152mV 33j cm 2 06 06 60 7 澆注系統(tǒng)重量 g 2 391 82 Gj 設(shè) 則得 n 0 8jsb g14 3924 總質(zhì)量 gM1 滿足注射量 8 0塑 件機(jī) V 式中 額定注射 機(jī) 3cm 塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和 塑 件V3c3625 18 01 c 塑 件機(jī) 或滿足注射量 塑 件機(jī) M g5178 04 塑 件機(jī) 4 1 2 注射壓力 成 型注 P 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 MpaP281 06 成 型 鎖模力 pFP 鎖 式中 塑料成型時(shí)型腔壓力ABS塑料的型腔壓力 取 pa30 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 221874 6m387 210 285 F 17 KNpF23 568 2306 187430 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 模板最大開合模行程 180 m 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 m 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 m 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 m 模具厚度 H模 A B C 20 16 32 20 195 m 模具外形尺寸 160 200 195 18 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 開模行程的校核 注射機(jī)最大行程S 10 5 2 澆件 h 式中 塑料制品高度 mm 件 澆注系統(tǒng)高度 mm 澆h m841072 10 5 2 澆件 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 19 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 k 1m 2fLSErFt 脫模力 推出力 t N 塑料彈性模量 ABS塑料取 E2c2510 2cmN 塑料的平均成型收縮率 Sm 包容凸模的長(zhǎng)度 L 塑料與剛的摩擦系數(shù) ABS塑料取0 2 f 塑料的帕松比 取0 3 m rtk 2 塑料平均壁厚 tc 圓柱半徑 r 2 0 187 530 1 9 tF 7 3 N 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 43 26QEnld 圓形推桿直徑 cm 推桿長(zhǎng)度系數(shù) 7 0 推桿長(zhǎng)度 l 推桿數(shù)量n 推桿材料的彈性模量N 鋼的彈性模量E 2 1 107N E2c 2cm 總脫模力Qcd 93 1 0139 70 247673 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 20 sdnQ 24 取s30mN22 1 3649 7 推桿應(yīng)力合格 硬度 s 65 HRC0 6 3 推板強(qiáng)度校核 推板選用45鋼 允許變形0 3 m 查 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè) 由式5 103得 354 0EByQLH 推板厚度 c 推桿間距 m 總脫模力 N 推板寬度B 鋼材的彈性模量 鋼的彈性模量 E2c 2710 2 EcmN 推板允許最大變形量yH695 30 16 2 973465 03 所以推板強(qiáng)度合格 21 結(jié)束語 通過這次畢業(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 面的問題 要想到設(shè)計(jì)出來的模具能不能制造出來 合不合理 能不能更好的節(jié)省材料等 問題 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)編寫組主編 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè) 第二版 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2002 4 許發(fā)樾主編 實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2002 5 吳兆祥主編 模具材料及表面處理 北京 機(jī)械出版社 2000 6 陳于萍主編 互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2001 7 馮炳堯 韓泰榮 將文森主編 模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè) 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 2001