3512 塑料后蓋塑料成型工藝與模具設計
3512 塑料后蓋塑料成型工藝與模具設計,塑料,成型,工藝,模具設計
河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書11 緒 論1.1 本課題的意義、目的及應達到的要求本設計主要意義是在我們學習完模具設計與制造的所有專業(yè)課之后，總結條理以前我們所學的知識，使之成為一個系統(tǒng)的理論體系，以便于我們在以后的工作中使用。同時也讓我們對模具的設計與制造有了初步的了解，掌握了查閱資料和使用工具書以及手冊的能力。 本設計的目的是在學生畢業(yè)前夕，將通過畢業(yè)實習和畢業(yè)設計的實踐性環(huán)節(jié)，對醫(yī)學知識進行全面的總結和應用，提高綜合能力的培訓以及擴大模具領域的新知識。具體的要求是：1．系統(tǒng)總結、鞏固過去所學的基礎課和專業(yè)課知識。2．運用所學的知識解決模具技術領域內的實際工程問題，以此進行綜合知識的訓練。3．通過某項具體工程設計和實驗研究，達到多種綜合能力的培養(yǎng)，掌握設計和科研的基本過程和基本方法。4．提高和運用與工程技術有關的人文科學，價值工程和技術經濟的綜合知識。1.2 本課題的國內外現(xiàn)狀 1.2.1 我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產 48 英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5Kg 大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產照相機塑料件模具、多型腔小模數齒輪模具及塑封模具。注塑模型腔制造精度可達 0.02mm～0.05mm，表面粗糙度 Ra0.2μm，模具質量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達 10～30 萬次，淬火鋼模達 50～1000 萬次，交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有較大差距，河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書2（1）成型工藝方面：多材質塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟，電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術，一些廠家還使用了 C-MOLD 氣輔軟件，取得較好的效果。但總體上熱流道的采用率達不到 10%，與國外的 50%～80%相比，差距較大。 （2）在制造技術方面：CAD/CAM/CAE 技術的應用水平上了一個新臺階，以生產家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當數量的 CAD/CAM 系統(tǒng)，美國 EDS 的 UGⅡ、美國Parametric Technology 公司的 Pro/Engineer、美國 CV 公司的 CADS5、以及一些塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技術對成型過程，如對充模和冷卻等進行計算機模擬，取得了一定的技術經濟效益，促進和推動了我國模具 CAD/CAM 技術的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模 CAD/CAM 系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的 CAXA 系統(tǒng)、華中理工大學開發(fā)的注塑模 HSC5.0 系統(tǒng)及 CAE 軟件等，這些軟件具有適應國內模具的具體情況、能在微機上應用且價格低等特點，為進一步普及模具 CAD/CAM 技術創(chuàng)造了良好條件。 （3）模具材料方面：近年來，國內已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，對模具的質量和使用壽命有著直接的重 大影響，但總體使用量仍較少。塑料模具標準模架、標準推桿和彈簧等越來越廣泛得到應用，并且出現(xiàn)了一些國產的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標準化程度的商品化程度一般在 30%以下，和國外先進工業(yè)國家已達到 70%～80%相比，仍有差距。1.2.2 我國塑料模具工業(yè)今后的主要發(fā)展趨勢據有關方面預測，模具市場的總體趨勢是平穩(wěn)向上的，在未來的模具市場中，塑料模具發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，對塑料模具提出越來越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復雜、長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時，由于近年來進口模具中，精密、大型、復雜、長壽命模具占多數，所以，從減少進口、提高國產化率角度出發(fā)，這類高檔模具在市場上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展，使各種異型材擠出模具、PVC 塑料管材接頭模具成為模具市場新的經濟增長點，高速公路的迅速發(fā)展，對汽車輪胎也提出了更高要求，因此子午線橡膠輪胎模具，特別是活絡模的發(fā)展也將高于總平均水平；以塑代木，以塑代金屬使塑料模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量巨大；家用電河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書3器行業(yè)在“十一五”期間將有較大發(fā)展，特別是電冰箱、空調器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大；而電子及通訊產品方面，除了彩電等音像產品外，筆記本電腦和網絡機頂盒將有較大發(fā)展，這些都是塑料模具市場的增長點。 1.2.3 我國塑料模具工業(yè)和今后的主要發(fā)展方向（1）提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度要求以及因高生產率要求而發(fā)展的一模多腔所致。（2）在塑料模設計制造中全面推廣應用 CAD/CAM/CAE 技術。CAD/CAM 技術已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術，近年來模具 CAD/CAM 技術的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進一步普及創(chuàng)造良好的條件；基于網絡的 CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結構初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型 CAD/CAM 系統(tǒng)無法滿足實際生產過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM 軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的 3D 設計與成型過程的 3D 分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。（3）推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產價廉高質量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關鍵。氣體輔助注射成型可在保證產品質量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數需要確定和控制，而且常用于較復雜的大型制品，模具設計和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要。（4）開發(fā)新的成型工藝和快速經濟模具。以適應多品種、少批量的生產方式。（5）提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質量和降低模具制造成本，模具標準件的應用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產；其次要逐步形成規(guī)模生產，提高商品化程度、提高標準件質量、降低成本；再次是要進一步增加標準件的規(guī)格品種。 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書4（6）應用優(yōu)質材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質量顯得十分必要。 （7）研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模 CAD/CAM 的關鍵技術之一。研究和應用多樣、調整、廉價的檢測設備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提。1.3 國外塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀（1）模具生產效率高，工期短，人均產值高。各企業(yè)共同之處是廠房設備密集，顯得十分擁擠，即使在這樣的條件下，車間管理還是有條不紊，生產效率高。一般模具企業(yè)，人均年產值為 5～14 萬美元。 （2）專業(yè)分工細，技術精益求精，客戶相對穩(wěn)定。模具企業(yè)專業(yè)分工較細，生產協(xié)作緊密。每家企業(yè)只生產某一類模具，各家都有自己的拳頭產品，這利于在技術上精益求精，以利在激烈的競爭中生存發(fā)展。模具廠所需的模具標準件都是外購的，有些零件加工業(yè)是由其他廠協(xié)作。 （3）模具企業(yè)帶件生產比較普遍，有利于企業(yè)發(fā)展。模具作為單件或極小批量產品，技術密集和精密加工設備密集，與模具成型制品的大批量生產相比，投入大，產出低，因而制約了模具企業(yè)大發(fā)展。他們注重模具與制品一體化，模具與制品相輔相成，互相促進，有利于模具企業(yè)的發(fā)展。 ?。?）緊跟主產品需求開發(fā)模具，重視開拓海外市場。模具工業(yè)發(fā)展較快，緊跟主產品需求開發(fā)制造模具是一個重要因素。近幾年 3C 電子產品和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，帶動了模具工業(yè)的發(fā)展。目前模具產值的 76%源自 3C 產品和汽車、摩托車提供的產品。模具行業(yè)以很強的市場敏感性，以最短的生產周期滿足了這些行業(yè)的需求。大陸的許多 3C 產品和汽車模具就來自美國，日本和西歐，以及臺灣?！ 。?）CAD/CAE/CAM 和高速切削加工技術應用廣泛。他們的模具生產效率較高，市場快速反應能力強，CAD/CAE/CAM 技術和高速切削技術的普及應用，無疑是一個重要因素。1.4 本設計的進度1.了解目前國內外塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時 5 天；河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書52.確定加工方案，所用時間 10 天；3.模具的設計，所用時間 35 天；4.模具的調試，所用時間 5 天。河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書62 模塑工藝規(guī)程的編制該塑件是后蓋,其零件圖如圖一所示.本塑件的材料采用 ABS,尺寸精度為 4 級，生產類型是大批量生產.2.1 塑件的工藝性分析圖 1 塑件圖2.1.1 塑件的原材料分析塑件的材料采用 ABS 屬熱塑性塑料。ABS 的化學和光學性能和物理特點:ABS 樹脂有耐熱,阻燃,高沖,高光澤,抗靜電,抗震,抗蠕變,流動性好.ABS 在成型時需進行干燥(這是因為其吸濕和粘附水分傾向).干燥的作用是除去塑料中的超量水分,防止成型制品出現(xiàn)銀絲,斑紋,氣泡等疵點,避免塑件在成型時產生降解現(xiàn)象. ABS 的主要技術指標：密度是 1.02～1.07kg/dm ﹑比體積是 0.86～0.98dm /kg﹑ 吸水率是 0.2～0.4﹪﹑收3 3縮率是 0.4～0.7﹪﹑熔點是 130～160 c﹑抗拉屈服強度是 50Mpa﹑拉伸彈性模量01.8×10 Mpa﹑ 抗彎強度 80Mpa﹑硬度 9.7HB。32.1.2 塑件的結構和尺寸精度及表面質量分析河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書7(1) 結構分析 要想獲得合格的塑料制件除選用塑料的原材料外，還必須考慮塑件的結構工藝性，塑件的結構工藝性與模具設計有直接關系，該制件外觀總體是長方形，長度為 60mm，寬度為 30㎜,高度為 4㎜的后蓋.后蓋里面有兩個側突,長度為 3㎜,寬為2㎜.由于側突的存在,模具采用斜滑抽芯機構.此機構既方便脫模又動作連貫,效率高. （2）尺寸精度分析 塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產品圖中尺寸相符合程度，即所獲得塑件尺寸的準確度。制件尺寸選用尺寸精度 4 級（GB/T14486—1993）,零件的尺寸精度中等，對應的模具相關零件的尺寸加工可以得到保證。從塑件的壁厚來看，壁厚較均勻，有利于制件的成型。(3) 表面質量分析 該零件的表面除要求沒有質量缺陷外，除此外沒有特別的表面質量要求，故比較容易實現(xiàn)。綜上分析可以看出，注塑時在工藝參數控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。2.2 計算塑件的體積和質量計算塑件的質量是為了選用注塑機及確定模具型腔數。計算塑件的體積：因為塑件復雜，故省略冗長的計算過程，取約數：V=2000mm3計算塑件的質量：根據設計手冊 查得 ABS 的密度 P 為 1.02～1.07g/ ，?? 3cm取 1.05 g/ ，故零件的質量為：3cmM=VP=2000×1.05× 310?=2.1g2.3 成型設備的選擇河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書8注射模具是安裝在注射機上的，模具與注射機應當相適應，這將關系到制件的質量，均勻性及成型周期。選擇注塑機時，必須保證制品的注射量小于注射機允許的最大注射量。根據生產經驗，制品注射量一般不超過注射機最大注射量的 80%，由于采用大批量生產，此模具采用一模兩件。又由于 ABS 的注射壓力為 60～100Mpa,初步選擇SYS-10 的注塑機, SYS-10 的額定注射壓力是 150Mpa.其參數如下：結構形式 柱塞注射方式 螺桿式最大注射量 g： 10螺桿直徑/mm 22?注射壓力/MPa： 150鎖模力/kN： 150模具最大厚度 H/mm 180模具最小厚度 H/mm 250模板行程/mm: 300噴嘴孔直徑 R/mm 2402.4 塑件注塑工藝參數的確定查閱相關文獻和參考工廠實際應用的情況，ABS 的成型工藝參數可作如下選擇：（試模時，可根據實際情況作適當調整） ??1注塑溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。料筒溫度：后段溫度 ： 選用 190℃ (180～200℃)1t中段溫度 ： 選用 220℃ (210～230℃)2t河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書9前段溫度 ： 選用 205℃ (200～210℃)3t噴嘴溫度： 選用 180℃ (180～190℃)注塑壓力： 選用 100Mpa注塑時間： 選用 10s保壓壓力： 選用 70MPa保壓時間： 選用 20s冷卻時間： 選用 25s河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書103 注塑模的結構設計注塑模結構設計主要包括：分型面的選擇、模具型腔數目的確定、型腔的排列方式、冷卻水道布局、澆口位置設置、模具工作零件的設計、側向分型與抽芯機構的設計、推出機構的設計等內容。3.1 分型面的選擇制品在模具中的位置，直接影響到模具結構的復雜程度，模具分型面的確定，澆口的設置，制品尺寸精度和質量等。因此，開始制定模具方案時，首先必須正確考慮制品在其中的位置；然后再考慮具體的生產條件（包括模具制造的） ，生產的批量所需的機械化和自動化程度等其他設計問題。制品在模具中的位置設計時應遵循以下基本要求：制品或制品組件(含嵌件)的正視圖，應相對于注塑機的軸線對稱分布，以便于成型；制品的方位應便于脫模，注塑模塑時，開模后制品應留在動模部分，這樣便于利用成型設備脫模；當用模具的互相垂直的活動成型零件成型孔、槽、凸臺時，制品的位置應著眼于使成型零件的水平位移最簡便，使抽芯操作方便；如果制品的安置有兩個方案，兩者的分型面不相同又互相垂直，那么應該選擇其中能使制品在成型設備工作臺安裝平面上的投影面積為最小的方案；長度較長的管類制品，如果將它的長軸安置在模具開模方向，而不能開模和取出制品的；或是管接頭類制品，要求兩個平面開模的，應將制品的長軸安置在與模具開模相垂直的方向。這樣布置可顯著減小模具厚度，便于開模和取出制品。但此時需采用抽芯距較大的抽芯機構(如杠桿的、液壓的、氣動的等)；如果是自動旋出螺紋制品或螺紋型芯的模具，對制品的安置有專門要求;最后制品位置的選定，應結合澆注系統(tǒng)的澆口部位、冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)的布置，以及制品的商品外觀要求等綜合考慮。模具設計中，分型面的選擇很關鍵，它決定了模具的結構。應根據分型面選擇原則和塑件的成型來選擇分型面。 該 塑 件 塑 料 后 蓋 ， 表 面 無 特 殊 要 求 ，且制件高度不高,所以選擇最大截面處為分型面，即如圖所示。此外,垂直于軸線的截面形狀比較簡單和規(guī)范，選擇下圖所示水平分型方式既可降低模具的復雜程度，減少模具加工難度又便于河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書11成型后出件。故選用下圖所示的分型方式較為合理。這樣有利于成型后，塑件的脫模。還有利于注塑時塑料產生氣體的排放圖 2 分型面3.2 型腔的排列方式由于塑件是大批量生產，所以在注塑時采用一模兩件，即塑件在模板的兩側圖 3 型腔排列方式3.3 澆注系統(tǒng)設計澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機的噴嘴起到型腔入口為止的塑料融體的流動通道。它的作用是將塑料融體順利的充滿型腔的各個部位，并在填充及保壓過程中，將注塑壓力傳遞到型腔的各個部位，以獲得組織緊密、外形清晰的塑件。由于 ABS 流動性中等，所以可以采用點澆口的形式。河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書123.3.1 主流道設計 根據設計手冊查得 SYS-10 型注塑機噴嘴的有關尺寸:噴嘴前端孔徑: =Ф2mm;0d噴嘴前端球面半徑: =8mm;R根據模具主流道與噴嘴的關系:R= +（1～2）mm0RD= +(0.5～1)mmd取主流道球面半徑 R=10mm;取主流道小端直徑 。4.5dm??為了便于將凝料從主流道中撥出,將主流道設計成圓錐行,其斜度為 ,經換算得02~4主流道大端直徑 D=Ф6mm。為了使料能順利的進入分流道，可在主流道的出料端設計半徑 r=2.5mm 的圓弧過渡3.3.2 分流道設計分流道的形狀及尺寸,應根據塑件的體積、壁厚、形狀的復雜程度、注塑速率、分流道長度等因素來確定。本塑件的形狀結構復雜程度一般,熔料填充型腔比較容易。根據型腔的排列的方式可知分流道的長度較短, 分流道和主流道設計為一體，選用截面形狀和主流道相對稱。3.3.3 澆口設計:根據塑件的成型要求,選用側澆口較為理想。故采用截面為矩形的側澆口,查表初選尺寸為(b×l×h) 1mm×1.5mm×3mm，試模試修正。河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書133.4 主流道襯套的選取為了提高模具的壽命在模具與注塑機頻繁接觸的地方設計為可更換的主流道襯套形式，選取材料為 T8A，熱處理以后的硬度為 53～57HRC，襯套的長度應與定模配合的厚度一致。主流道襯套和定模的配合形式為 H7/m6 的過渡配合。3.5 定位環(huán)設計定位環(huán)與注塑機定模板固定中心的定位孔相配合，其作用是為了使主流道與噴嘴和料筒對中。定位環(huán)與注塑機定模板固定中心的定位孔的配合形式為比較松動的H11/h11 間隙配合。3.6 排氣系統(tǒng)設計在注塑模具的設計過程中，必須考慮排氣結構的設計，否則，熔融的塑料流體進入模具型腔內，氣體如不能及時排出會使制件的內部有氣泡，甚至會產生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。排氣方式有兩種：開排氣槽排氣和利用合模間隙排氣。由于塑料后蓋是小型鑲拼式模具，可直接利用分型面和鑲拼間隙進行排氣，而不需在模具上開設排氣槽。3.7 抽芯機構設計本塑件的內測有兩個相同的高為 4mm 的凸臺，它們均垂直于脫模方向，阻礙成型后塑件成型后從模具中脫出。因此成型兩個小凸臺的零件必須做成活動的型腔即設置側抽芯機構。本模具采用斜滑塊內測抽芯機構。3.7.1 確定抽芯距抽芯距是將側型芯從成型位置抽到不妨礙塑件頂出時側型芯所移動的距離。S=S +(2～3) mmC河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書14式中 S-設計抽芯距（mm）S -臨界抽芯距（mm） ，即側型芯與塑件投影不重合時所移動的距離C所以抽芯距 S＝3+3＝63.7.2 確定斜滑塊的傾角斜導柱的傾角 a 是斜銷機構的主要技術參數，它與抽拔距和抽芯距有直接關系，一般取 15°～25°本副模具取 a=20°3.7.3 確定斜滑塊的尺寸斜導柱的直徑取決于抽拔力及傾角可按設計資料有關公式進行計算，本例可采用經驗估值，取斜導柱的直徑 d=Ф10mm3.7.4 斜導柱的長度可根據抽拔距，固定端模板的厚度，斜銷直徑及斜角大小確定：L=L +L +L +L +L12345=D/2×tana+h/cosa+d/2tana+S/sina+（5～10）式中 L－斜導柱的長度D-斜導柱固定部分臺肩直徑a―斜導柱斜角S-抽芯距d-斜導柱直徑h-斜導柱固定板的厚度由于斜導柱固定板的厚度尺寸還不確定，故暫選 h＝32mm，如果設計中 h 有變化，則修正 L 的長度，取 D=25，則 L＝65.3,查表對應推薦的標準值則取 L=753.7.5 斜滑塊和型芯座的設計河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書153.7.5.1 滑塊與型芯座的連接方式設計 根據斜滑塊和型心的形狀，決定選用“T”型槽。3.7.5.2 滑塊的導滑方式 本設計中為使模具結構緊湊，降低模具裝配復雜程度，為提高滑塊的導向精度，裝配時可對導向槽或滑塊采用配磨、配研的裝配方法。3.7.5.3 滑 塊 的 導 滑 長 度 和 定 位 裝 置 設 計 本 設 計 中 由 于 側 抽 芯 距 較 短 ， 故 導 滑 長 度 只 要符 合 滑 塊 在 開 模 時 的 定 位 要 求 即 可3.8 成型零部件設計3.8.1 凹模的結構設計考慮加工的難易程度和材料的價值利用等因素,凹模采用整體式。根據本設計中分流道與澆口的設計要求，分流道和側澆口開在凹模板上。3.8.2 凸模的結構設計凸模主要是與凹模結合構成模具的型腔，為了便于加工和熱處理的工藝性，根據塑件的特殊形狀，擬采用拼合式型心來完成注塑，并在左右兩個斜滑塊上均開設一個小型腔，以便形成兩個凸臺。河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書164 模具設計的有關計算4.1 凹模工作尺寸的計算該成型零件尺寸計算時均采用平均尺寸,平均收縮率,平均制造公差和平均磨損量來進行計算。查表 得 ABS 的收縮率為 s=0.4%～0.7%,故平均收縮率為[1]3?.(0.47)%/20.5cpS???4.1.1 凹模的徑向尺寸計算凹模的徑向尺寸 ??001zzMcpSLLx?????????A其中 —塑料的平均收縮率 cpS—塑件的外形最大尺寸(mm)LX—系數,在這里因為工件尺寸較小,可取 0.5△—塑件尺寸的公差考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件,模具制造 公差為 = △z?13河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書17凹模的長 ???10.50.17310.5%0.269zL?? ?????????????10.50.17320..z ?? ?????????10.40.153301.50.29zL?? ?????????????10.3340 0.%.5z ????? ??????=5.91???1351..zl ???????????????0.8?4.1.2 凹模的深度尺寸計算凹模的深度尺寸 ??001zzMcpSHx?????????A—塑件的高度最大尺寸SX 的取值范圍在 ,在這里 X 取123?13???10.50.1710.5%zH?? ????????????????10.7430.2520. 68z ?? ???????????4.1.3 凹模壁厚的計算因為模具的尺寸不大，所以按強度計算其壁厚， ??12ctrP?????????河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書18R=45,模具材料是預硬化塑料模具鋼取 ＝160N/mm ,P 為模腔壓力取 40 N/mm???2 2代入數值可得 ＝20mmct底部壁厚也按強度計算為??2'1.prt????????＝18mm4.2 凸模工作尺寸的計算型芯的徑向尺寸 ???1z zMcpSllx??????????????A=27.43?? 11 30.65%0.zl ?????? ??????????????0.17?=24.38?12 3..zl ?????? ??????????0.15?=21.34?? 13 310.50.5zl ?????? ??????????????0.15?=6.15?14 3.%.zl ?????? ???????????0.8?側型芯的徑向尺寸 =15.27??15 30.5.5zl ?????? ??????????????0.13?式中 為塑件的內形最小尺寸，其余符號意義同凹模工作尺寸計算中的符號意義一樣Sl型芯的高度方向上的尺寸： ???1123z zMcpShh?????? ?????????????????A為塑件內形深度的最S 小尺寸河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書19＝57.57???11 30.5%70.46zh?????? ????????????0.21?＝3.0712 3..2z ?????? ?????????0.7?側型芯的高度方向上的尺寸 ＝30.37???13 310.5.45zh?????? ???????????0.17?5 模具冷卻與加熱系統(tǒng)的計算為防止塑件出模后發(fā)生翹曲、變形，就要使模具保持塑料冷卻固化所需的最佳溫度。這時必須對高溫塑料帶入模具的溫度進行有效的調節(jié)和控制，常用且又簡便的方法，就是利用冷卻介質水對模具進行循環(huán)冷卻，將模具中多余的熱量，帶出模外，以保持制品冷卻所需的最佳模溫。是否設計冷卻系統(tǒng)可作如下計算:設定模具平均工作溫度為 60℃，用 20℃的常用水作為模具冷卻介質，其出口溫度為 40℃，產量為（初算為每 2 分鐘 1 套）1.37Kg/h。(1) 求塑件在硬化時每小時釋放的熱量 ，查得 ABS 的單位熱流量為 SQ40× J/㎏。4104431.701/5.810sQWKgJgJ????(2) 求冷卻水的體積質量4 4313325.810/61.09/min()7(2)cVPt ???????河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書20由體積流量 V 查表可知所需的冷卻水管直徑非常小。由上述計算可知，因為模具每分鐘所需的冷卻水體積流量很小，故可不設冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式冷卻模具即可。因為塑件的尺寸不大，模具的外形尺寸也不大，所以可不設置加熱系統(tǒng)，剛開始可有熔融的流體對模具進行加熱。溫度調節(jié)對塑件的質量影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面：變形 尺寸精度 力學性能 表面質量在選擇模具溫度時，應根據使用情況著重滿足制件的質量要求。在選擇模具溫度時，應根據使用情況著重滿足制件的質量要求。在注射模具中溶體從 200 C、左右降低到 60 C 左右，所釋放的能量 5 以輻射。00對流的方式散發(fā)到大氣，其余 95 由冷卻介質帶走，因此注射模的冷卻時間只要取決與冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。模具的冷卻時間約占整個循環(huán)周期的 2/3?？s短循環(huán)周期的冷卻時間是提高是提高生產效率的關鍵。在冷卻水冷卻過程中，在湍流下的熱傳遞是層流的 10—20 倍。在次我選擇湍流。河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書216 模具閉合高度的確定 本模具是采用中小型模架,規(guī)格是 A4-355355-41-Z1 GB/T-12556.1-1990. 在選定了模架后,可根據標準模架選定各模板的厚度.定模座板 =25mm,定模板 =32mm,動模1H2板 =28mm, 支撐板 H4＝25mm,墊塊 =70mm,動模座板 =24mm.因而模具的閉合高度 3H56H=H1＋H 2＋H 3＋H 4＋H 5＋H 6=25+32+28+25+70+24=204mm河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書227 注塑機有關參數的校核本模具的外形尺寸為 200mm×200mm×220mm, SYS-10 型注塑機模板最大安裝尺寸是 270mm×250mm。由于上述計算的模具閉合高度為 204mm，SYS-10 型注塑機的最小模具厚度為180mm，最大模具厚度為 270mm。經查資料 SYS-10 型注塑機的最大開模行程 S =270mm，滿足式子 S≥H1+H2+a+（5—10） S≥46mm式中：H1—制品所用的脫模距離；H1=10mmH2—制品高度；H2=6mm河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書23α—取出澆注系統(tǒng)凝料必需的長度。a=25mm7.1 模具閉合高度校核200mm<204mm<270mm其中 204mm 為模具的閉合高度7.2 模具開模時校核200mm<205mm＋45mm<270mm其中：45mm 為模具的開模距。經校核型注塑機能滿足使用要求故可以采用。7.3 注塑機頂桿校核查表得到 SYS-10 型注塑機的頂桿為 φ25mm,而本模具的頂桿孔為 φ30mm,可知φ25mm<φ30mm經校核 SYS-10 型注塑機能滿足使用要求故可以采用。7.4 鎖模力的校核查表得到 SYS-10 型注塑機的最大鎖模力為 150kN,而本模具的成型壓力小于 20Mpa,經過工式的換算可得到注塑機鎖模力完全能夠滿足模具成型的要求，故可采用 SYS-10 型注塑機。7.5 注塑機安裝校核查表得到 SYS-10 型注塑機可安裝的模具定位環(huán)為 φ65，可得模具在設計中選用的定位環(huán)尺寸為 φ56。河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書24可知完全符合模具與注塑機的安裝要求經校核 SYS-10 型注塑機能滿足使用要求故可以采用。8 繪制模具總裝圖和非標零件工作圖本模具的工作原理：合模，注塑完成以后，塑件包緊在動模部分的型芯上隨動模向下移動，在開模的過程中，斜導柱同時驅動側型芯滑塊在動模板的導滑槽內向右滑動而進行內側抽芯，最后推桿將塑件從型芯上推出，合模的時候，動模板前進，復位桿完成復位，側型芯滑塊推斜導柱傾斜前進完成復位。 1234567 891023145 61781920234 圖 4 模具總裝圖河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書251－定模座板 2-螺釘 3-定位環(huán) 4-澆口套襯套 5-型腔板 6-導套 7-推件板導柱 8-動模板9-型芯固定板 10-主型芯 11 -支承板 12-墊板 13-斜導柱 14- 推桿固定板 15- 推板 16-支撐釘 17－推板導柱 18－推板導套 19－動模座 20－拉料桿 21－銷軸 22－推桿 23－側型芯滑塊 24－斜導柱 結束語大學三年的學習即將結束，畢業(yè)設計是其中最后一個實踐環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產技術得到愈來愈廣泛的應用。在完成大學三年的課程學習和課程、生產實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械設計、機械原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學習的目的。對于模具設計這個實踐性非常強的設計課題，我們進行了大量的實習。經過在新飛電器有限公司、洛陽中國一拖的生產實習，我對于模具特別是塑料模具的設計步驟有了一個全新的認識，豐富了各種模具的結構和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是實現(xiàn)了零的突破。在指導老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時在現(xiàn)場查閱了很多相關資料并親手拆裝了一些典型的模具實體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書館借閱了許多相關手冊和書籍，設計中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設計。 在設計的過程中，將有一定的困難，但有指導老師的悉心指導和自己的努力，相信會完滿的完成畢業(yè)設計任務。由于學生水平有限，而且缺乏經驗，設計中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正。河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書26致謝首先感謝本人的導師于智宏老師，她仔細審閱了本文的全部內容并對我的畢業(yè)設計內容提出了許多建設性建議。于智宏老師淵博的知識，誠懇的為人，對學習認真態(tài)度，以及對我嚴格的要求，使我受益匪淺，在畢業(yè)設計的過程中，特別是遇到困難時，她給了我鼓勵和幫助，在這里我向她表示真誠的感謝！感謝母?！幽蠙C電高等專科學校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學習及實踐環(huán)境，使我學到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。感謝和我在一起進行課題研究的同窗曾凡啟同學，和他在一起討論、研究使我受益非淺。最后，我非常慶幸在三年的的學習、生活中認識了很多可敬的老師和可親的同學，并感激師友的教誨和幫助！河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書27參考文獻1. 楊占堯主編. 塑料注塑模結構與設計. 清華大學出版社.2. 中國模具設計大典.3. 王孝陪主編. 塑料成型工藝及模具簡明手冊. 機械工業(yè)出版社. 2000河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書284. 模具制造手冊編寫組. 模具制造手冊. 機械工業(yè)出版社. 19965. 馮炳堯，韓泰榮，蔣文生主編. 模具設計與制造簡明手冊. 上海科學技術出版社，19986. 賈潤禮，程志遠主編. 實用注塑模設計手冊. 中國輕工業(yè)出版社. 20007. 唐志玉主編. 模具設計師指南. 國防工業(yè)出版社. 19998. 屈華昌主編. 塑料成型工藝與模具設計. 機械工業(yè)出版社. 19959. 黃毅宏主編. 模具制造工藝. 機械工業(yè)出版社. 199910. 彭建聲主編. 簡明模具工實用技術手冊. 機械工業(yè)出版社. 1993
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