盒子注塑模具設計

盒子注塑模具設計,盒子,注塑,模具設計 Hefei University 課程設計 COURSE PROJECT 題目： 盒注塑模設計 系別： 專業(yè)： 學制： 姓名： 學號： 導師： 題目： 塑件名稱:??盒 材???料:??ABS 生產(chǎn)批量:??大批量生產(chǎn) 精度：MT5 零件圖如下圖: 內(nèi)容提要 本課題主要是針對盒的模具設計,通過對塑件進行工藝的分析和比較,最終設計出一副注塑模。該課題從產(chǎn)品結構工藝性，具體模具結構出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結構、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機的選擇及有關參數(shù)的校核、都有詳細的設計，同時并簡單的編制了模具的加工工藝。通過整個設計過程表明該模具能夠達到此塑件所要求的加工工藝。根據(jù)題目設計的主要任務是盒蓋注塑模具的設計。也就是設計一副注塑模具來生產(chǎn)盒蓋塑件產(chǎn)品，以實現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量。針對盒蓋的具體結構，該模具是單型面注射模具。由于塑件內(nèi)側有兩個小凸臺，不需要設置斜導柱，固采用活動鑲件的結構形式。其優(yōu)點在于簡化機構，使模具外形縮小，大大降低了模具的制造成本。通過模具設計表明該模具能達到盒蓋的質(zhì)量和加工工藝要求。 關鍵詞 塑料模具 盒蓋 模具 Abstract?this topic mainly aimed at the mold design of plastic lid. Through the analysis and comparison of the plastic product, the Plastic mold was designed. This topic came from the technology capability of product, the structure of the mold embarks, the pours system, the injection molding system and the related parameter examination, the mold took shape the partial structures, the against system, the cooling system all had the detailed design, at the same time , the processing craft of the mold were simply established. Through the entire process of the design indicated this mold can achieve the processing craft which the plastic lid requested. Key words?plastic molds the plastic lid mold. 一、前言 隨著中國當前的經(jīng)濟形勢的日趨好轉(zhuǎn)，在“實現(xiàn)中華民族的偉大復興”口號的倡引下，中國的制造業(yè)也日趨蓬勃發(fā)展；而模具技術已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一，模具工業(yè)能促進工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量提高，并能獲得極大的經(jīng)濟效益，因而引起了各國的高度重視和贊賞。 近年來，塑料模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動化、大型、長壽命、精密模具在模具產(chǎn)量中所戰(zhàn)比例越來越大。注塑成型模具就是將塑料先加在注塑機的加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔化后，在注塑機的螺桿或活塞的推動下，經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔內(nèi)，塑料在其中固化成型。 本次課程設計的主要任務是盒注塑模具的設計。也就是設計一副注塑模具來生產(chǎn)盒塑件產(chǎn)品，以實現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量。針對盒的具體結構，通過此次設計，希望能對模具有更加深刻的認識，拓寬了視野，豐富了知識，為將來獨立完成模具設計積累了一定的經(jīng)驗。由于設計時間簡短，加之本人水平有限，設計可能有這樣那樣的錯誤，望老師指點，更正。 二、塑料模的工藝分析 1：原材料的分析 1、綜合性能較好,沖擊強度較高,化學穩(wěn)定性,電性能良好. 2、與372有機玻璃的熔接性良好,制成雙色塑件,且可表面鍍鉻,噴漆處理. 3、有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強、透明等級別。 4、流動性比HIPS差一點，比PMMA、PC等好，柔韌性好。 用途：適于制作一般機械零件,減磨耐磨零件,傳動零件和電訊零件. 成型特性： 1.無定形料,流動性中等,吸濕大,必須充分干燥,表面要求光澤的塑件須長時間預熱干燥80-90度,3小時. 2.宜取高料溫,高模溫,但料溫過高易分解(分解溫度為>270度).對精度較高的塑件,模溫宜取50-60度,對高光澤.耐熱塑件,模溫宜取60-80度. 3、如需解決夾水紋，需提高材料的流動性，采取高料溫、高模溫，或者改變?nèi)胨坏确椒ā? 4、如成形耐熱級或阻燃級材料，生產(chǎn)3-7天后模具表面會殘存塑料分解物，導致模具表面發(fā)亮，需對模具及時進行清理，同時模具表面需增加排氣位置。 ABS樹脂是目前產(chǎn)量最大，應用最廣泛的聚合物，它將PS，SAN，BS的各種性能有機地統(tǒng)一起來，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。 ABS工程塑料一般是不透明的，外觀呈淺象牙色、無毒、無味，兼有韌、硬、剛的特性，燃燒緩慢，火焰呈黃色，有黑煙，燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā)出特殊的肉桂氣味，但無熔融滴落現(xiàn)象。 ABS工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗化學藥品性、染色性，成型加工和機械加工較好。ABS樹脂耐水、無機鹽、堿和酸類，不溶于大部分醇類和烴類溶劑，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烴中。 2：塑件的結構分析 從零件圖上分析，該零件整體尺寸150×70×60,外部形狀為一個長方形，中間為一個高57mm凹槽，底面有兩個為?10通孔，壁厚為3mm,無側抽芯機構，該零件屬于低等復雜程度。 3：表面質(zhì)量分析 該零件的表面除要求沒有缺陷、飛邊，表面粗糙度Ra1.6,除此沒有特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實現(xiàn)。 4：尺寸精度分析 該零件沒有什么特別重要的尺寸，查表3-1（塑料成型工藝與模具設計36頁），塑件ABS的未注公差為尺寸MT5，查表得零件尺寸如：150、144、70、60、57、60、20、?10 、3。 三、塑件的體積和質(zhì)量 計算塑件的質(zhì)量是為了選用注射機及確定型腔數(shù)，查表6-1（模具設計指導），查得ABS塑料的密度為1.02-1.05g/cm,取中間值ρ=1.03g/cm經(jīng)計算塑件的體積為: V≈82028.4mm(V=80×70×60-80×64×57+π(35) ×60-π(32) ×60-2×π(10)×3≈82028.4mm)，故塑件的質(zhì)量為W=ρV=1.03×82028.4=84.49(g) 一次注入模具型腔塑料熔體的總體積V=82.03×（1+0.2）×2=196.87 cm。 則：V/0.8=246.09 cm. 初步選定公稱注射量為 250 cm.則選取型號為XS-ZY-250的注射成型機。噴嘴的球半徑為18mm，孔直徑為4mm。 四、注射工藝參數(shù)的確定 由于要求制件大批量生產(chǎn)，故采用一模二腔的設計方案，考慮其外形尺寸，注射時所需壓力和工廠現(xiàn)有設備等情況，查表附錄C(塑料成型工藝與模具設計）可知: 1、溫度 ①：料筒的溫度 因該零件采用的塑料是ABS，是由丙稀晴、丁二稀、苯乙稀共聚而成的非結晶高聚物，料筒末端溫度應控制在它的粘流溫度以上，料筒溫度應控制在粘流溫度與分解溫度之間。 料筒溫度：后段150-170℃ 中斷165-180℃ 前段180-200℃ ②：噴嘴溫度 噴嘴溫度通常比料筒的溫度低，以防止熔體在直通式噴嘴上可能發(fā)生的“流涎”現(xiàn)象，但噴嘴溫度也不能太低，不然可能發(fā)生塑料凝固將噴嘴堵死，初步確定適當?shù)臏囟?，通過對熔體的“對空注射”進行檢查，在對噴嘴溫度進行調(diào)整。 噴嘴溫度：170-180℃ ③：模具溫度 零件用ABS材料，屬于非結晶高聚物，ABS開溫時黏度增高，該零件壁厚較薄，模具溫度應偏低。 模具溫度：50-80℃ 2、壓力 注射壓力的大小取決于塑料品種、注射機的類型、模具結構、塑料的壁厚和流程。 注射壓力：60-100Mpa 3、時間 成型周期包括注射時間、保壓時間、冷卻時間、在整個成型周期中，注射時間和冷卻時間最重要，對塑件的質(zhì)量決定性作用。 注射時間：20-90s 保壓時間：0-5s 冷卻時間：20-120s 總周期：50-220s 由此考慮塑件大批量生產(chǎn)，以及以上的從溫度、壓力、時間方面考慮，查表附錄D（塑料成型工藝與模具設計）初步選用注射機XS-ZY-125。 注射機XS-ZY-250參數(shù)： 額定注射量：250mm 最大成型面積：500cm 柱塞直徑：50mm 注射壓力：130Mpa 模板尺寸：598×520（mm×mm） 拉桿空間：448×370(mm×mm) 鎖模力：1800KN 噴嘴圓弧半徑：18mm 噴嘴孔徑：4mm 最大開模行程：500mm 模具最大厚度：350mm 模具最少厚度：200mm 五、結構設計 注射模的結構設計主要包括：分型面的選擇，模具型腔數(shù)目的確定及排列方式和澆注系統(tǒng)的設計以及成型零件的設計，由于該塑件結構簡單，無側抽芯機構，既不需要對此進行設計。 1：分型面的選擇 在模具設計中，分型面的選擇很關鍵，它決定了模具的結構。應根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求來選擇分型面。通常有以下原則： ①分型面的選擇有利于脫模：分型面應取在塑件尺寸的最大處，而且應使塑件留在動模部分，由于推出機構通常設置在動模的一側，將型芯留在動模，塑件冷卻收縮后包緊型芯，使塑件留在動模，有利于脫模。 ① 分型面的選擇應有利于保證素件的外觀質(zhì)量和精度要求。 ② 分型面的選擇應有利于成型塑件的加工制造。 ③ 分型面應有利于側向抽芯機構，但此模具無須側向抽芯機構，此點不必考慮。 根據(jù)模具分型面的選擇原則，選擇下圖1-1所示兩種分型方式： 圖1-1 經(jīng)分析如照左圖分型，型腔結構簡單，降低了模具加工的難度，有利與推出機構的設計，但需要較大的注射壓力，如照右圖分型，塑件能夠較好的留在型芯上，但是塑件的外觀質(zhì)量不好，容易在分型面處形成飛邊，且加大了模具的加工難度。經(jīng)考慮后，選左圖的分型方式比較好。 2：確定型腔的排列方式 本塑件在注射時采用一模二件，既模具需要兩個型腔，綜合考慮澆注系統(tǒng)，料流長度等因素，模具的的型腔排列方式應采用如圖1-2所示，這種排列方式的最大優(yōu)點是熔料進入型腔后到另一端的料流流程較短，相對于ABS塑料流動性不好，可以在較短的時間內(nèi)成型。 圖1-2 若采用圖1-3所示的排列方式，因為模具結構簡單，無需側抽芯機構，這樣排列會造成模具總體尺寸增大，加大模具的復雜程度。 圖1-3 3：澆注系統(tǒng)的設計 普通澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料井組成。澆注系統(tǒng)的設計是注塑模具設計的一個重要的部分，設計時必須按如下原則： （1） 適應塑料的工藝性 （2） 排氣良好 （3） 流程要短 （4） 避免料流直沖型芯或嵌件 （5） 休整方便、保證塑件的外觀質(zhì)量 （6） 防止塑件變形 （7） 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積應盡量小，容積也應盡量小，這樣可以減少塑料的耗量，又可以減少所需鎖模力。 （8） 澆注系統(tǒng)的位置應盡量與模具的軸線對稱，澆注系統(tǒng)與型腔的布置應盡量減少模具的尺寸。 根據(jù)澆注系統(tǒng)的設計原則，對其進行設計： ①：主流道的設計：根據(jù)模具設計手冊查的XS-ZY-125型注射機噴嘴的有關尺寸為噴嘴前端孔徑：do=?4，噴嘴前端球面半徑為：Ro=18。根據(jù)模具主流道與噴嘴R=Ro+(1～2)mm及 d= do+(0.5～1)mm（塑料成型工藝與模具 設計82頁）,取主流道球面半徑R=19mm, 孔徑d=4.5mm。為了便于將凝料從主流道 種拔出，可將主流道設計成圓錐形其斜度 為2o～6o，經(jīng)換算主流道大端直徑D=8.5 ，為了使熔料順利進入分流道，可在主流 道出料端設計半徑為r=5mm的圓弧過渡。 ②分流道的設計：分流道的形狀及尺寸， 應根據(jù)塑件的體積、壁厚、形狀的復雜程 度、注射率、分流道的長度等因素來確定。 由于該塑件的形狀簡單，熔料填充比較容 易，根據(jù)有上圖1-2型腔的排列方式可知 分流道的還算比較短，為了加工容易起見，選 用截面形狀為半圓分流道，查表4-2（塑料成 型工藝與模具設計83頁）可知，ABS塑料的分 流道直徑，取D=6mm。 ③澆口設計：根據(jù)塑件的成性要求及型腔的 排列方式，選用側澆口較為理想。通常，側 澆口的厚度為0.5～1.5mm，寬度為1.5～5.0 mm,澆口長度為1.5～2.5mm。所以，初選尺寸 為1mm×3mm×1.5mm，試模時進行修正。 (注：b代表側澆口的寬度，h代表側澆口的高度 l代表側澆口的長度） 4:成型零件的設計 ① 凹模的結構設計： 模具采用一模二件的結構形式，考慮加工的難易程度、材料的價值利用等因素，凹模采用整體凹模，其結構如圖1-4所示： 圖1-4 ②凸模的結構設計： 凸模主要是與凹模結構構成模具型腔的，凸模也采用嵌入式結構如圖1-5所示： 圖1-5 5：推出機構的設計 在注射成型的沒一次循環(huán)中，都必須使塑件從型芯或型腔中脫出，此類動作能否完成，最關鍵的是推出機構的設計是否合理。根據(jù)塑件的形狀，決定采用推桿推動推板將塑件從型芯中頂出，該方案簡單可靠、加工容易。結構如下圖所示： 六、計算 1：型芯、型腔尺寸的計算 查表6-4（模具設計指導197頁）可知，查得ABS塑料的收縮率Ｓq =0.3%～0.8%，故平均收縮率為Ｓq=S+S=（0.3+0.8）%/2=0.55%，考慮到工廠模具制造的條件，模具制造公差取δz=△/3。 ① 、凹模有關尺寸的計算 徑向尺寸 L=[L(1+k)-(3/4)Δ]= [150×(1+0.0055)-(3/4)×0.86]=150.18 深度尺寸 H=[H(1+k)-(2/3)Δ]= [60×(1+0.0055)-(2/3)×0.50]=60.00 ④ 、凸模有關尺寸的計算 徑向尺寸 l=[l(1+k)+(3/4) Δ]= [144×（1+0.0055）+（3/4）×0.86]=145.45 深度尺寸 h=[h(1+k)+ (2/3)Δ]= [57×(1+0.0055)+( 2/3) ×0.50]=57.64 小型芯尺寸 d=[d(1+k)+ (3/4) Δ]= [20×（1+0.0055）+(3/4) ×0.24]=20.24 2：側壁及底板厚度計算 型腔底板厚度t經(jīng)驗數(shù)據(jù)查表4-8（塑料成型工藝與模具設計）得： t=(0.1-0.11)b t=0.11×50=5.5mm 單型腔側壁厚t=0.20t+17(型腔壓力Pǐ≤49MPa) 所以t=0.20×70+17=31mm. 由于模具采用的是一模二腔的設計方案，屬于多型腔模具，多型腔模具的型腔與型腔之間的壁厚t′c≥,由此可知，t′c=31mm. 3：加熱或冷卻有關計算 本模具在注射成型時不要求太高的模溫，所以在模具上可不設加熱系統(tǒng)。由于模具的平均工作溫度為60℃，用常溫20℃的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為40℃，產(chǎn)量為0.26Kg/h。 塑件在硬化時每小時釋放的熱量為Q,查表6-20（模具設計指導210頁）得到ABS的單位熱流量為4×10J/Kg，即Q=WQ=0.26×4×10 =1.04×10J/Kg。 所以冷卻水的流量V由式3-65得： V=0.61×10m/min. 由上計算可知，因為模具每分鐘所需要的冷卻水體積流量較少，故可不設冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式冷卻模具即可。 4：閉合高度的計算 根據(jù)表7-5選定標準模架,A3-250315-03-Z2,如下圖所示： 由此可知定模板A=100mm,動模板B=40mm墊板厚度C=63mm.所以模具的閉合高度: H=H+H+H+H+H+H=25+50+25+40+25+63=228(mm) 5：注射機有關參數(shù)的校核 本模具的外形尺寸為598mm×520mm,XS-ZY-250型注射機允許模具的最小厚度為H=200mm,最大厚度H=350mm,即模具滿足H≤H≤H的安裝條件。查表6-24（模具設計指導）XS-ZY-250型注射機的最大開模行程S=500mm,滿足條件（4-9）(塑料成型工藝與模具設計)的出件要求: S≥H+H+（5～10）=28+30+10=68(mm) 注射量：注射機的最大注射量M=Vρ=250×1.03g=257.5g (注：V代表注射機的最大注射量，ρ代表塑料ABS的密度) 由4-3式M≤0.8×M，M=20.24×4g≤0.8×257.5g 鎖模力：由于注射壓力P為60～100MPa由式4-5（塑料成型工藝與模具設計75頁）P= P·K=100×0.7=70MPa，由式4-4知， A·P≤F，即3500×70=245KN≤900KN. (注：K代表壓力損耗系數(shù)，取值在0.3～0.7之間；A代表塑件的投影面積；P代表注射壓力；P代表熔體單位面積壓力) 經(jīng)驗證: XS-ZY-125型注射機能夠滿足使用要求，故可以采用。 七、模具工作原理 模具安裝在注射機上，定模部分固定在注射機的定模板上，動模固定在注射機的動模板上。合模后，注射機通過噴嘴將熔料經(jīng)流道注入型腔，經(jīng)保壓，冷卻后塑件成型。開模時動模部分隨動板一起運動漸漸將分型面打開，塑件留在了動模上，當分型面打開到68mm時，動模運動停止，在注射機頂出裝置作用下，推桿頂住推板運動將塑件頂出， 模具再進行閉合，完成一次注射模的工作 八、設計的特點 本模具采用的是一模二腔，適用于大批量、成批的生產(chǎn)，模具結構簡單，沒有側抽芯結構，模具利用推板將塑件推出，由于凸凹模的精度較高，生產(chǎn)的產(chǎn)品精度較高，沒有飛邊產(chǎn)生。 九、制造 凸模加工工藝過程 序號 工序名稱 工序內(nèi)容 1 下料 鍛造（如下圖的形狀，留足夠加工余量） 2 熱處理 去應力退火 3 數(shù)控銑 銑出如下圖的型腔，外表凸臺，留0.3-0.5mm的加工余量 4 粗磨 粗磨上下兩個表面， 5 熱處理 淬火至60-65HBS 6 精磨 精磨上下兩個表面，達到平行度要求 7 精銑 精銑外凸臺，精銑型腔 8 鉗工 修磨 9 檢驗 十、參考文獻 1：史鐵良 模具設計指導 2：張秀玲 塑料成型工藝與模具設計 3：郭連相 共差配合與技術測量 4：譚海林 模具制造工藝學 5：管文華 CAD工具書 6：歐英鴻 塑料模具設計手冊 7：唐志玉 塑料模具設計師指南 十一、后記 歷經(jīng)近兩周的畢業(yè)設計即將結束，請老師對我的設計過程作最后檢查。在這次畢業(yè)設計中通過參考、查閱各種有關模具方面的資料，以及張遠斌老師的指導，特別是模具在實際中可能遇到的具體問題，使我在這短暫的時間里，對模具的認識有了一個質(zhì)的飛躍。使我對塑料模具設計的各種成型方法，成型零件的設計，成型零件的加工工藝主要工藝參數(shù)的計算，產(chǎn)品缺陷及其解決辦法，模具的總體結構設計及零部件的設計等都有了進一步的理解和掌握。 從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個人學習事物所必經(jīng)的一般過程，我對模具的認識過程亦是如此。經(jīng)過兩周的努力，我相信這次畢業(yè)設計一定能為四年的大學生涯劃上一個圓滿的句號，為將來的事業(yè)奠定堅實的基礎。 在這次設計過程中，感謝各位老師對我的指導，使我受益匪淺，在此，對關心和指導過我各位老師和幫助過我的同學表示衷心的感謝! - 21 -