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南京工程學院繼續(xù)教育學院 繼 續(xù) 教 育 學 院 系 數(shù) 控 技 術(shù) 專 業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書 一 題目及專題 1 題目 冰箱調(diào)溫按鈕塑模設(shè)計 2 專題 模具設(shè)計 主要零 部件設(shè)計 二 課題來源及選題依據(jù) 課題來源 在大專階段 我們曾經(jīng)進行了 塑料模具技術(shù) 塑 料模具設(shè)計手冊 的課程設(shè)計 根據(jù)類似的某個零件作為畢業(yè)設(shè)計 課題 選題依據(jù) 認真分析該零件的各部分細節(jié) 確定該零件關(guān)鍵性 技術(shù)問題的解決方法 審查零件的有關(guān)尺寸 結(jié)構(gòu) 視圖 材料及 技術(shù)要求的合理性 確定最合理的模具結(jié)構(gòu) 三 本設(shè)計 論文或其他 應(yīng)達到的要求 1 設(shè)計技術(shù)圖樣折合 A0 不少于二張 2 選擇適當?shù)男颓徊贾?3 脫模機構(gòu)的設(shè)計 4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 5 型腔壁厚和底板厚度的設(shè)計 6 模具外形尺寸的確定 7 設(shè)計說明書一份 字數(shù)不少于 10000 字 四 接受任務(wù)學生 數(shù)控 50305 班 姓名 許明 五 開始及完成日期 自 200 7 年 11 月 5 日 至 2008 年 1 月 11 日 六 設(shè)計 論文 指導 或顧問 指導教師 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學科組組長研究所所 長 簽名 院長 系主任 簽名 年 月 日 南京工程學院繼續(xù)教育學院 畢業(yè)設(shè)計 論文 設(shè)計 論文 題 目 冰箱調(diào)溫按鈕塑模設(shè)計 學 生 姓 名 許明 指 導 教 師 李超 2008 年 1 月 11 日 摘 要 進行塑料產(chǎn)品的模具設(shè)計首先要對成型制品進行分析 再考慮澆注系統(tǒng) 型腔的分布 導向推出機構(gòu)等后續(xù)工作 通過制品的零件圖就可以了解制 品的設(shè)計要求 對形態(tài)復雜和精度要求較高的制品 有必要了解制品的使 用目的 外觀及裝配要求 以便從塑料品種的流動性 收縮率 透明性和 制品的機械強度 尺寸公差 表面粗糙度 嵌件形式等各方面考慮注射成 型工藝的可行性和經(jīng)濟性 關(guān) 鍵 詞 澆注系統(tǒng) 分型面 型腔 設(shè) 計 目錄 一 產(chǎn)品介 紹 1 二 產(chǎn)品材料的選擇與配方設(shè) 計 1 三 工藝參數(shù)的確定 3 四 設(shè)備的選擇 4 五 模具設(shè)計 5 5 1 選擇制品的分面 5 5 2 型腔布置 5 5 3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 6 5 4 成型零件的設(shè)計 10 5 5 合模導向機構(gòu)置 14 5 6 脫模機構(gòu)的設(shè)計 15 5 7 模具調(diào)溫系統(tǒng)的設(shè)置 18 5 8 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 19 5 9 模具外形尺寸的確定 20 5 10 注射機有關(guān)參數(shù)的校核 20 六 設(shè)計小結(jié) 22 七 致 謝 24 八 參考資料 25 第 1 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用 一 產(chǎn)品介紹 1 產(chǎn)品名稱 冰箱調(diào)溫按鈕 2 產(chǎn)品用途 用于各種電氣系統(tǒng)的控制按鈕鍵 3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸 見產(chǎn)品圖 1 4 生產(chǎn)量 月產(chǎn)量 150 萬只 5 產(chǎn)品性能及使用要求 1 外觀為原料本色 透明美觀 無其它雜色或斑點 表面 平滑無裂紋 銀絲 無氣泡 無形變等缺陷 質(zhì)量輕 可減輕設(shè)備自重 2 性能要求 收縮率不大于 0 5 吸水性不高于 0 8 沖 擊強度 15 KG cm 2 彎曲強度 70 KG cm 2 表面電阻系 數(shù) 1 10 13 體積電阻系數(shù) 70 3 使用條件 使用溫度 室溫 220V 用電場所 使用負荷 人工手指操作按壓力 二 產(chǎn)品材料的選擇與配方設(shè)計 根據(jù)產(chǎn)品的使用要求和性能要求 選擇 PSH GN 095 06 的樹脂作主原料 PS 是所有塑料當中最輕的一種 能減輕設(shè)的自重 透光率不低于 88 霧 度約 3 折射率比較大具有特殊的光亮性 PS 的拉伸 彎曲常規(guī)力學性能 皆高于其它聚烯烴 是屬于硬而脆的材料 所以必須加入一些增韌劑以改 善制品的柔韌性 加入量為 15 份 由于制品屬于透明塑件 無需加染色劑 如表 1 表 2 1 PSH GN 095 06 樹脂性能參數(shù)表 項目 參數(shù)值 項目 參數(shù)值 相對密度 吸水性 收縮率 比體積率 拉伸屈服強度 Mpa 沖擊韌性 KJ m 2 1 05 0 04 0 7 0 95 48 20 6 拉伸彈性模量 Mpa 馬丁耐熱溫度 熱變形溫度 1 82MPa 體積電阻率 cm 熔點 軟化溫度 2 8 103 52 92 1 1016 165 120 PS 中文名 聚苯乙烯 英文名 Polystyrene 2 1 基本特性 第 2 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用 聚苯乙烯是僅次于聚氯乙烯和聚乙烯的第三大塑料品種 聚苯乙烯無 色透明 無毒無味 落地時發(fā)出清脆的金屬聲 密度為 1 054g cm 聚苯 乙烯的力學性能與聚合方法 相對分子質(zhì)量大小 定向度和雜質(zhì)量有關(guān) 相對分子質(zhì)量越大 機械強度起高 聚苯乙烯有優(yōu)良的電性能 尤其是高 頻絕緣性能 和一定的化學穩(wěn)定性 能耐堿 硫酸 磷酸 10 30 的鹽 酸 稀醋酸及其他有機酸 但不耐硝酸及氧化劑的作用 對水 乙醇 汽 油 植物油及各種鹽溶液也有足夠的抗蝕能力 能溶于苯 甲苯 四氯化 碳 氯仿 酮類和脂類等 聚苯乙烯的著色性能優(yōu)良 能染成各種鮮艷的 色彩 但耐熱性低 熱變形溫度一般在 70 98 oC 只能 在不高的溫度下使用 質(zhì)地硬而脆 有較高的熱膨脹系數(shù) 因此限制了它 在工程上的應(yīng)用 近幾十年來 發(fā)展了改性聚苯乙烯和以苯乙烯為基體的 共聚物 在一定程度上克服了聚苯乙烯的缺點 又保留了它的優(yōu)點 從而 擴大了它的用途 2 2 成型特性 1 無定形料 吸濕性小 不易分解 性脆易裂 熱膨脹系數(shù)大 易產(chǎn)生 內(nèi)應(yīng)力 2 流動性較好 溢邊值 0 03mm 左右 防止出飛邊 3 塑件壁厚應(yīng)均勻 不宜有嵌件 如有嵌件應(yīng)預熱 缺口 尖角 各 面應(yīng)圓滑連接 4 可用螺桿或柱塞式注射機加工 噴嘴可用直通式或自鎖式 5 宜用高料溫 模溫 高注射壓力 延長注射時間有利于降低內(nèi)應(yīng)力 防止縮孔 變形 尤其對厚壁塑件 但料溫高易出銀絲 料溫低或脫 模劑多則透明性差 6 可采用各種形式澆口 澆口與塑件應(yīng)圓弧連接 防止去除澆口時損壞 塑件 脫模斜度宜取 2 度以上 頂出均勻以防止脫模不良發(fā)生開裂 變形 可用熱澆道結(jié)構(gòu) 2 3 綜合性能 熱變形溫度 65 oC 96oC 屈服強度 35 63 MPa 抗拉強度 35 63 MPa 斷裂伸長率 1 0 拉伸彈性模量 2 8 3 5 GPa 第 3 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用 抗彎強度 61 98MPa 抗壓強度 80 112 MPa 2 4 PS 的成形條件 注射機類型 螺桿式 預熱 溫度 60 75 oC 時間 2h 料筒溫度 前段 170 190 oC 后段 140 160 oC 模具溫度 32 65 oC 成形時間 注射時間 15 45s 高壓時間 0 3s 冷卻時間 15 60s 總 周 期 40 120s 注射壓力 60 110Mpa 螺桿轉(zhuǎn)速 48 r min 參照樹脂性能對照產(chǎn)品性能與使用要求可知 PSH GN 095 06 能滿足 要求 故除加增強劑外不需加其它助劑配方 即可生產(chǎn)產(chǎn)品 三 工藝參數(shù)的確定 3 1 注射量計算 根據(jù)一次注射出的產(chǎn)品和澆注系統(tǒng)的體積進行計算 V 實 6 V 塑 V 分 V 主 V 塑 d1 2 d2 d3 1 d2 0 5 13 5 2 10 6 1 10 0 5 316 V 分 d 2 h 3 14 4 10 12 56 V 主 h r Rr R 35 1 75 1 75 3 3 634 2 V 主 6 376 12 56 634 2 2965 56 2 966 3 2 鎖模力計算 根據(jù) 3 F K P A 根據(jù) PS 的流動性和模具結(jié)構(gòu)特點選取 K 0 6 注射壓力考慮采用多 型腔注射 壓力應(yīng)高些 取 P 60MPa cm2 A 表示表示成型面積 A 的計算 A d 0 25 13 5 1 4316cm 2 F K P A 0 6 60 1 4316 51 696KN 3 3 保壓時間的計算 T 保 0 3 S 2S 2 0 3 2 2 32 3s 第 4 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用 3 4 冷卻時間的計算 T 冷 S k in 8 Ts Tm TE Tm 3s 3 5 塑化時間的計算 T 塑 一次注射量 塑化能力 2 3 10 0 23s Ts 成型溫度 5 Tm 模具溫度 TE 脫模溫度 熱擴散系數(shù) h 取 3 2 1 表 3 1 注射工藝控制參數(shù) 四 設(shè)備的選擇 4 1 注射機的選擇 1 注射量的確定 由工藝參數(shù)的確定中已知一次注射量為 2 4cm3 射機的公稱注射量 Q 為 Q 2 4 1 2 2 88cm 3 取注射機的公稱注射量為 3 cm 3 項目 控制部位 控制參數(shù) 備注 干燥 60 料筒后段 150 5 料筒中段 180 5 料筒前段 160 5 噴嘴 150 5 溫度 模具 60 5 5 P237 附 D 塑化背壓 20 注射壓力 60 保壓壓力 30 40 壓力 Map 鎖模力 噸 52 干燥時間 2h 注射時間 0 2 保壓時間 3 冷卻時間 3 開合模時間 5 時間 秒 成型周期 12 第 5 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用 2 鎖模力的計算 由工藝參數(shù)的確定中已知為 0 6 噸 成型面積為 1 4316 cm 2 3 所需注射機臺數(shù)的計算 由月產(chǎn)量和注射機的生產(chǎn)能力 成型周期 及考慮設(shè)備利用率求出 本產(chǎn)品生產(chǎn)工作制度設(shè)計為 24h 三班工作制 設(shè)備 24 小時連續(xù)運轉(zhuǎn) 設(shè)備利用率設(shè)為 0 85 根據(jù)如前初設(shè)的工藝控制參數(shù)成型周期約為 12 秒 生產(chǎn)模具一模六件 則所需注射機臺數(shù)為 6 0 85 1 36 臺 取整數(shù)值 2 臺243015 160 根據(jù)以上計算出的公稱注射量 3 cm 3 鎖模力 0 6 噸 成型面積選 用 SYS 10 型號注射機 數(shù)量為 2 臺 表 4 1 注射機技術(shù)性能參數(shù)表 項目 單位 參數(shù) 備注 理論注射量 cm3 10 注射壓力 Map 150 最大注射面積 cm2 90 鎖模力 KN 15 最大模具厚度 180 最小模具厚度 100 模板行程 120 噴嘴球半徑 12 噴嘴口半徑 2 5 五 模具設(shè)計 5 1 選擇制品的分型面 5 分型面應(yīng)設(shè)置在零件截面最大的部位 塑件冷卻時會因為收縮作用而 包覆在凸模上 故從塑件脫模件精度要角度考慮 應(yīng)有利于塑件滯留在動 模一側(cè) 以便于脫模 而且不影響塑件的質(zhì)量和外觀形狀 以及尺寸精度 如 A A 面 箭頭的朝向代表動模的位置 塑料包整動模天型芯而留在動模 模分型如下圖 分型如下圖 第 6 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用 圖 5 1 分型面 5 2 型腔布置 已知的體積 V 塑 或質(zhì)量 W 塑 又因為此產(chǎn)品屬大批量生產(chǎn)的小型塑件 綜合考慮生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本及產(chǎn)品質(zhì)量等各種因素 以及注射機的型號選 擇 初步確定采用一模六腔平衡式排列 根椐制品的形狀 在模板上的的 排列形式為圓形 以確保制品的均一和穩(wěn)定 而且型腔布置與澆口開設(shè)部 位也非常對稱 這樣防止了模具承受偏載而產(chǎn)生的溢料現(xiàn)象 排布圖如下圖所示 圖 5 2 型腔布置 5 3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng)的設(shè)計主要包括主流道 分流道 澆口 冷料井和拉料桿的設(shè)計 澆注系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)保證塑件熔體的流動平穩(wěn) 流程應(yīng)盡量短 防止型芯變 形 整修應(yīng)方便 防止制品變形和翹曲 應(yīng)與塑件材料品種相適用 冷料 穴設(shè)計合理 盡量減少塑料的消耗 第 7 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用 根據(jù)塑件的形狀采用推桿推出 5 3 1 主流道及主流道襯套 5 主流道的主要設(shè)計要點 a 在模具結(jié)構(gòu)的允許的情況下 L 盡量短 一般小于 60mm 過大則會影響熔體的順利充型 b 主流道大端呈圓角 以減少料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力 c 大多數(shù)情況下 將主流道和定位圈設(shè)計成兩個零件 然后配合固定在模板上 主流道襯套采用 H7 m6 過渡 配合 與定位圈的配合采用 H9 f9 間隙配合 d 主流道襯套選用 T8 T10 制造 熱處理強 52 56HRC e 定位環(huán)固定螺釘一般取 M6 M8 螺釘一般選用兩個以 上 R 噴嘴球面半徑 2 3 12 3 15mm d 噴嘴孔徑 1 2 5 1 3 5mm a 4 r 1mm D 6mm 圖 5 3 主流道及主流道襯套的結(jié)構(gòu) 5 3 2 分流道 3 a 分流道截面和尺寸 選用 U 形分流道截面 表面積 體積比小 冷卻速度慢最低 熱量及摩擦損失 小 進料流中心冷凝慢 有利于保壓 D 0 2654 m L m 流經(jīng)分流道的塑料量 g L 分流道的長度 mm D 分流道直徑 mm 查資料得部分塑料常用分流道斷面尺寸推薦范圍 苯乙烯是 3 5 10 之間 根據(jù)實際情況取 D 5mm 尺寸的確定 根據(jù)經(jīng)驗公式確定分流道的直徑 5 第 8 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用 圖 5 4 分流道截面形狀 b 分流道布置 根據(jù)型腔的布置 分門巴道貌岸然也是選用平衡式布置 其長度 形狀和斷 面尺寸都必須對應(yīng)相等 以保證塑件在強度 性能及質(zhì)量上的一致性 分流道表面粗糙度 Ra 一般為 1 6um 圖 5 5 分流道的布置 C 澆口 5 各澆口的尺寸計算 1 2 l 1 r 2 經(jīng)驗公式計算 h nt 0 6 2 5 2 5 n 塑料系數(shù) PS 為 3 6 b n A 30 0 2 圖 5 6 澆口尺寸 第 9 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用 D 冷料井 6 結(jié)構(gòu)及尺寸 圖 5 7 冷料井 d 6 H1 5 4 d 8 H2 3 4 d 5 20 E 拉料桿 3 拉料桿的結(jié)構(gòu) 圖 5 8 拉料桿的結(jié)構(gòu) 下圖為主流道的拉料桿組合形式 同時還具有脫除主流道凝料的作用 一般拉料桿安裝在主流道的對面 開模時 拉料桿將主流道凝料拉出 d 6 公差為 0 015 與拉料桿配合的型板孔 配合長度 M1 1 5 2 d 10 D 10 H 4 M 根據(jù)模板尺寸 確定 第 10 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用 圖 5 9 拉料桿的組合形式 5 4 成型零件的設(shè)計 5 4 1 成型零件的工作尺寸的計算 根據(jù)塑件形狀簡單 體積較小 適宜采用整體式型腔 見圖 2 和圖 3 組合式型芯見圖 4 這種形式的型腔形狀簡單 牢固可靠 不易變 形 成型塑件的質(zhì)量較好 本產(chǎn)品為 PS 制品 屬于大批量生產(chǎn)的小型塑 件 此產(chǎn)品采用 6 級精度 屬于一般精度制品 因此 凸凹模徑向尺寸 高度尺寸及深度尺寸的制造與作用修正系數(shù) x 取值可在 0 5 0 75 的范圍之 間 凸凹模各處工作尺寸的制造公差 因一般機械加工的型腔和型芯的制 造公差可達到 IT IT 級 綜合參考 相關(guān)計算具體如下 收縮率 Sax 0 8 Sin 0 6 平均收縮率為 S 0 7 第 11 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用 圖 5 10 塑件成型尺寸 如上圖所示塑件尺寸單位 mm 已知 D 13 50 0 24 D1 100 0 16 H1 1 50 0 16 H2 20 0 16 H3 1 50 0 16 d 6 0 20 h 1 0 160 型腔尺寸 Dm D 1 S 0 75 0 z 13 5 1 0 007 0 75 0 24 0 0 043 Dm1 D m1 1 S 0 75 0 z 10 1 0 007 0 75 0 16 0 0 036 9 99540 0 036 Hm1 H 1 1 S 0 667 0 z 1 5 1 0 007 0 667 0 16 0 0 025 1 4040 0 025 Hm2 H 2 1 S 0 667 0 z 2 1 0 007 0 667 0 16 0 0 025 1 9070 0 025 Hm3 H3 1 S 0 667 0 z 1 5 1 0 007 0 667 0 16 0 0 025 1 4040 0 025 型芯尺寸 dm d 1 S 0 75 0 z 6 1 0 007 0 75 0 2 0 0360 13 40 0 043 第 12 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用 6 19 0 0360 hm h 1 S 0 667 0 z 1 1 0 007 0 667 0 16 0 0250 1 017 0 0250 5 4 2 型腔壁厚和底板厚度計算 注射成型過程中 型腔主要承受塑料熔體的壓力 如注射壓力 保壓 力 合模力和脫模力等 因此模具的型腔必須具有足夠的強度和剛度 如果 型腔壁厚和底板厚度不夠 當型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過型腔材料的許應(yīng)力 時 型腔將導致塑性變形 甚至開裂 與此同時 若剛度不足將導致過大的 彈性變形 從而產(chǎn)生型腔由外膨脹或溢料間隙 從而導致整個模具失效或 無法達到技術(shù)質(zhì)量要求 因此必須對型腔進行強度和剛度的計算 型腔板采用調(diào)質(zhì)鋼 45 彈性模量 E 2 105MPa 強度計算的許用應(yīng)力 160MPa 型腔壓力 50 Map 型腔半徑 r 6 75 h 3 5 由表 3 4 16 對于中粘度塑料 PS 模具制造精度 IT9 級時 有許用變形量 25i 且 W H 3 5 I 2 0 45w0 2 0 001w 0 58 所以 25 0 666 14 54um 0 0145 圖 5 11 圓形整體型腔 整體式圓筒型腔壁厚 6 A 按鋼度計算 34 15 phs 第 13 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用 按強度計算 整體式圓筒型底板厚度 B 按鋼度計算 按強度計算 公式分別計算出相應(yīng)的值為 按強度計算得 S 4 27 hs 3 28 按剛度計算得 s 1 55mm hs 0 76mm 比較強度和剛度條件計算結(jié)果 取整體式圓筒形型腔壁厚為 15 按強度的剛度分別計算取底板厚度為 18 5 4 3 支承板的強度 常規(guī)結(jié)構(gòu)凹模做在定模上 型芯固定在動模上 支承板與墊塊構(gòu)成橋 形 承受型芯投影注射壓力 因此支承彈性變形量必須控制在允許的范圍 之內(nèi) 支承板的受力狀態(tài)可以簡化為受均布荷重的簡支梁 12 PS 34 56 0 phhs 87 2 s 第 14 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用 圖 5 12 支承板的變形 支承板的厚度計算如下 2 9 5 50 3 14 29 32 2 1 105 20 0 005 1 927 20 H 支承板的厚度 L 支承板在墊塊之間的跨度 P 型腔內(nèi)壓力表 R 凹模型腔半徑 B 支承板的寬度 E 鋼材的彈性模量一般為 2 1 105 y 支承板允許最大彎曲變形量 一般取 0 005 其整體形狀與尺寸見圖 5 5 4 4 墊塊的設(shè)計 2 墊塊設(shè)在支撐板與動模座板之間 可以減少動模座板的變形 或可減少 動模座板的厚度 L 50 D 30 3214 5ByRPLH 第 15 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用 螺釘直徑選用 M10 d1 11 d2 16 H 11 5 5 合模導向機構(gòu)設(shè)置 導向機構(gòu)的主要零件是導柱和導套 主要作用是導向 定位 承受一 定的側(cè)壓力 導柱導向機構(gòu)是保證動定?；蛏舷履：夏r 正確定位和導 向的零件 導柱導套的選擇 一般在注射模中 動 定模之間的導柱既可設(shè)置在動模一側(cè) 也可 設(shè)置在定模一側(cè) 視具體情況而定 通常設(shè)置在型芯凸出分型面最長的那 一側(cè) 導柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具的尺寸選用 必須保證足夠的強度 剛度和 足夠的抗彎強度 導柱設(shè)計要點 長度 導柱導向的長度應(yīng)該比凸模端高出 10 形狀 導柱前端應(yīng)做成錐臺 以使導柱能順利進入導向 孔 材料 導柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面和堅韌不易折斷的內(nèi) 芯 因此多采用 T8 T10 鋼 經(jīng)淬火處理 硬度 為 50 55HRC 數(shù)量及分布 導柱應(yīng)合理均勻分布在模具的分型面上 根據(jù)此模具形狀 數(shù)量為四根 固定部分粗糙度 Ra 0 8um 導向部分 Ra 0 5um 配合精度 固定端與模板之間采用 H7 m6 的過渡配合 導 柱導向部分采用 H7 m6 的間隙配合 導柱尺寸 圖 5 13 導柱 導套設(shè)計要點 1 形狀 為使導柱順利進入導套 在導套的前端應(yīng)倒圓角 導柱孔最 好做好通孔 以利于排出孔內(nèi)空氣及殘渣廢料 第 16 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用 2 材料 導套用導柱相同的材料或銅合金耐磨材料制造 其硬度一般 低于導柱硬度 導套固定部分和導滑部分的表面粗糙度一般為 Ra0 8um 3 固定形式及配合精度 直導套用 H7 r6 的配合鑲?cè)肽０?為了增加 導套鑲?cè)氲睦喂绦苑乐箤妆焕鰜?圖 5 14 導套 5 6 脫模機構(gòu)的設(shè)計 6 5 6 1 脫模機構(gòu)設(shè)計 為了保證塑件在頂出過程中不變形或不損壞 必須正確分析塑件對模 腔粘附力的大小及所在部位 以便選擇合適的頂出方式 和頂出裝置 頂 出位置應(yīng)設(shè)在頂出阻力大的地方 根據(jù)此塑件的形狀 零件的推出阻力不 大 將推桿設(shè)在 6 孔的內(nèi)部 推桿參與成型 此類推桿又稱為成型推桿 5 6 2 脫模力的計算 6 脫模力 Fe 由兩部分組成 即 Fe Fc Fb Fc 克服塑料件對型芯包整的脫模力 N Fb 一端封閉殼體需克服的真空阻力 N 其中 Fb 0 1Ab Ab 型芯的斷面面積 Ab 0 25 3 14 d 28 26 所以 Fb 2 86N 已知 rcp 3 t 2 h 1 0 E 2 8 103 MPa f 0 4 v 0 32 s 0 007 rcp t 3 2 1 5 10 為厚壁圓筒塑料件 60 4N 所以 Fe Fc Fb 60 4 2 826 63N 第 17 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用 E 塑料材料的拉伸彈性模量 MPa S 塑料的平均收縮率 塑料材料的泊松比 型芯的脫模斜度 h 型芯脫模方向高度 f 脫模斜度修正系數(shù) 厚壁塑料的計算因子 60 4N 所以 Fe Fc Fb 60 4 2 826 63N E 塑料材料的拉伸彈性模量 MPa S 塑料的平均收縮率 塑料材料的泊松比 型芯的脫模斜度 h 型芯脫模方向高度 f 脫模斜度修正系數(shù) 厚壁塑料的計算因子 5 6 3 推桿脫模機構(gòu) 2 推桿直接與塑件接觸 開模后將塑件推出 此成型推桿除了推出塑件之 外還參與塑件局部成型 即作為型芯 推桿的計算公式 圓形推桿的直徑可由歐拉公式簡化得 1 2 d 推桿直徑 E 推桿材料的彈性模量 MPa 第 18 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用 L 推桿長度 F 脫 塑件的脫模力 安全系數(shù)取 1 5 為推桿長度系數(shù) n 推桿數(shù)量 推桿直徑確定后還應(yīng)進行強度校核 其計算式為 壓 為推桿材料許用力 MPa s 推桿鋼材的屈服極限強度 N cm 一般中碳鋼的 s 為 3200 N m 所以此材料合符要求 推桿的具體形狀及尺寸見型芯圖 4 5 6 4 推桿位置 推桿應(yīng)設(shè)置于有效部位 根據(jù)此塑件形狀 可將推桿設(shè)置在凹模內(nèi)部 從投影面上看 如下圖應(yīng)在陰影部位范圍之內(nèi) 圖 5 15 推桿位置布置 推桿的設(shè)計要點 1 推桿和模體的配合性質(zhì)一般為 H8 f7 以保證同軸度 配合長 度一般為走私的 1 5 2 倍 但至少要大于 15 2 推桿材料多用 45 鋼 T8 T10 碳素工具鋼 淬火硬度為 HRC50 以上 3 表面粗糙度在 Ra1 6 以下 5 6 5 復位機構(gòu) 為了使推出機構(gòu)合模后能回到原來的位置 推出機構(gòu)通常設(shè)有復位桿 復 位桿在結(jié)構(gòu)上與推桿相似 所不同的是與與模板的間隙比較大 同時復位桿 頂面不應(yīng)高出分型面 復位桿的材料選用一般 T8 T10 淬火 55 60HRC 37 3200N m 第 19 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用 頂桿長度計算如下 6 H H 凸 1 H 動模 H 墊塊 H 頂墊 1 0 1 30 50 13 67 1 圖 5 16 復位桿的結(jié)構(gòu)與裝配尺寸 5 7 模具調(diào)溫系統(tǒng)的設(shè)置 基本原則 熔體熱量 95 由冷卻介質(zhì) 水 帶走 冷卻時間占成型周期 的 2 3 5 7 1 注射模冷卻系統(tǒng)設(shè)計 1 冷卻水道應(yīng)盡量多 截面尺寸應(yīng)盡量大 型腔表面的溫度與冷卻 水道的數(shù)量 截面尺寸及冷卻水的溫度有關(guān) 2 冷卻水道至型腔表面距離應(yīng)盡量相等 當塑件壁厚均勻時 冷卻水道到型腔表面最好距離相等 但是當塑件 不均勻時 厚的地方冷卻水道到型腔表面的距離應(yīng)近一些 間距也可適當 小一些 一般水道孔邊至型腔表面的距離應(yīng)大于 10mm 常用 12 15mm 3 澆口處加強冷卻 塑料熔體充填型腔時 澆口附近溫度最高 距澆口越遠溫度就越低 因此澆口附近應(yīng)加強冷卻 通常將冷卻水道的入口處設(shè)置在澆口附近 使 澆口附近的模具在較低溫度下冷卻 而遠離澆口部分的模具在經(jīng)過一定程 度熱交換后的溫水作用下冷卻 4 冷卻水道出 入口溫差應(yīng)盡量小 如果冷卻水道較長 則冷卻水出 入口的溫差就比較大 易使模溫不 均勻 所以在設(shè)計時應(yīng)引起注意 冷卻水道的總長度的計算可公式 Lw Aw Lw 冷卻水道總長度 Aw 熱傳導面積 Dw 冷卻水道 直徑 5 冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置 第 20 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用 聚苯乙烯的收縮率較小 水道應(yīng)盡量沿著收縮方向設(shè)置 冷卻水道 的設(shè)計必須盡量避免接近塑件的熔接部位 以免產(chǎn)生熔接痕 降低塑件強 度 冷卻水道要易于加工清理一般水道孔徑為 10mm 左右 不小于 8mm 根 據(jù)此套模具結(jié)構(gòu) 采用孔徑為 8mm 的冷卻水道 冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)塑料制品形狀及其所需冷卻效果 冷卻回流可選擇直通式既簡 單流道式 這是生產(chǎn)過程中最常用的形式 其具體結(jié)構(gòu)及尺寸如下圖所示 冷卻水孔直徑 d 8 兩水孔的中心距 C 20 圖 5 17 直通式冷卻系統(tǒng) 5 7 2 加熱系統(tǒng)的設(shè)計 需要設(shè)置加熱系統(tǒng)的一般是對模具溫度要求在 80 以上 熔融黏度高 流動性差的熱塑性塑料 或者是熱固性塑料 而 PS 對模溫的要求只需 60 以下 且是屬于熔融黏度低 流動性好的熱塑性塑料 所以此模具對加熱 系統(tǒng)的設(shè)置可以不予考慮 5 8 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 5 8 1 排氣槽的設(shè)計要點 當塑料熔體填充型腔時 必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑 料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體 如果型腔內(nèi)因各種原因而產(chǎn)生的氣 體不被排除干凈 一方面將會在塑件上形成氣泡 接縫 表面輪廓不清及充 填缺料等成型缺陷 另一方面氣體受壓 體積縮小而產(chǎn)生高溫會導致塑件 局部碳化或燒焦 褐色斑紋 同時積存的氣體還會產(chǎn)生反向壓力而降低充 模速度 因此設(shè)計型腔時必須考慮排氣問題 有時在注射成型過程中 為 保證型腔充填量的均勻合適及增加塑料熔體匯合處的熔接強度 還需在塑 料最后充填到的型腔部位開設(shè)溢流槽以容納余料 也可容納一定量的氣體 第 21 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用 通常中小型模具的簡單型腔 可利用推桿 活動型芯以及雙支點的固定 型芯端部與模板的配合間隙進行排氣 其間隙為 0 03 0 05mm 5 8 2 排氣槽的設(shè)置 4 排氣槽應(yīng)開設(shè)在型腔最后被充滿的地方 最好是在分型號面上 因為 分型面上排氣槽產(chǎn)生的毛邊也很容易隨塑件脫出 排氣槽的出口不要正對 操作人員 與塑件的深度不應(yīng)超過塑料的溢料值 其斷面為矩形或梯形 圖 5 18 排氣槽系統(tǒng) 1 分流道 2 澆口 3 排氣槽 4 導向溝 5 分型面 5 9 模具外形尺寸的確定 第 22 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用 圖 5 19 模具外形尺寸 5 10 注射機有關(guān)參數(shù)的校核 5 10 1 注射量的校核 為了保證正常的注射成型 模具每次需要的實際注射量應(yīng)該小于本注 射機的公稱注射量 既 V 實 V 公 0 8 10 8 V 實 實際塑料 包括澆注系統(tǒng)凝料 的總體 所以 V 實 6 V 塑 V 分 V 主 V 塑 316 V 分 d 2 h 3 14 4 10 12 56 V 主 h r Rr R 35 1 75 1 75 3 3 634 2 V 主 6 376 12 56 634 2 2965 56 2 966 8 所以注射量滿足要求 5 10 2 鎖模力的校核 鎖模力是指注射機的鎖模機構(gòu)對模具所施加的最大夾緊力 當高壓與塑 料熔體充填模腔時 會沿鎖模方向產(chǎn)生一個很大的脹型號力 為此 注射機的 額定鎖模力必須大于該脹型力 既 F 鎖 F 脹 A 分 P 型 5 F 鎖 注射機的額定鎖模力 P 型 模具型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力表 MPa 通常為 20 30MPa 在此取 25MPa A 分 塑料和澆注系統(tǒng)在分型號面上的投影面積之和 A 分 d 0 25 3 14 13 5 143 1 故 F 脹 A 分 P 型 143 1 25 3 58KN F 鎖 15KN 5 10 3 注射壓力校核 該項工作是校核所選注射機的公稱壓力 P 公能否滿足塑成型時所需 要的注射壓力 Po 成型時所需的壓力一般由塑料流動性 塑件的結(jié)構(gòu)和壁 厚 以及澆注系統(tǒng)類型等因素決定 其值一般為 70 150 MPa 通常要求 P 公 Po 5 聚苯乙烯的 Po 為 100 MPa P 公 150 MPa 5 10 4 模具厚度校核 模具厚度 Hm 160 Hmax 180 Hmin 100 故 Hmin Hm Hmax Hm 模具閉合總厚度 Hmax 注射機允許的最大厚度 Hmin 注射機允許的最小厚度 5 10 5 開模行程的校核 第 23 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用 對于單分型面注射模所需開模 H 為 S H H1 H2 5 10 1 39 10 50 120 H1 塑件推出距離 也可作凸模的高度 H2 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度 S 注射機移動板的最大行程 H 所需開模行程 第 24 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用 六 設(shè)計小結(jié) 通過這次系統(tǒng)的注射模的設(shè)計 我更進一步的了解了注射模的結(jié)構(gòu)及 各工作零部件的設(shè)計原則和設(shè)計要點 了解了注射模具設(shè)計的一般程序 進行塑料產(chǎn)品的模具設(shè)計首先要對成型制品進行分析 再考慮澆注系 統(tǒng) 型腔的分布 導向推出機構(gòu)等后續(xù)工作 通過制品的零件圖就可以了 解制品的設(shè)計要求 對形態(tài)復雜和精度要求較高的制品 有必要了解制品 的使用目的 外觀及裝配要求 以便從塑料品種的流動性 收縮率 透明 性和制品的機械強度 尺寸公差 表面粗糙度 嵌件形式等各方面考慮注 射成型工藝的可行性和經(jīng)濟性 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求經(jīng)濟合理 認真掌握 各種注射模具的設(shè)計的普遍的規(guī)律 可以縮短模具設(shè)計周期 提高模具設(shè) 計的水平 要設(shè)計過程中可以鍛煉自己獨立思考的能力 動手能力和其它 一些綜合能力 同時 還可以為今后的工作奠定一個良好的基礎(chǔ) 在設(shè)計 過程中我們始終結(jié)合計算機進行設(shè)計 提高了我們對 UG Pro E AutoCAD 等軟件的應(yīng)用能力 通過設(shè)計 也發(fā)現(xiàn)自己的很多不足和有待提高的知識 主要有 1 各門基礎(chǔ)課知識掌握的不夠扎實 運用起來不夠熟練 2 實際工作能力還有待提高 設(shè)計與社會上的實際生產(chǎn)還有很大差距 3 專業(yè)軟件的使用能力 包括熟練度和使用的廣度 還需要再提高一 個層次 通過運用 CAD CAM 軟件來更好的完成和優(yōu)化設(shè)計 通過這樣 來進一步地充實自我 增強自我能力 提高自我水平 總而言之 我認為 這次畢業(yè)設(shè)計雖然還存在這樣那樣的錯誤和缺陷 但通過這次設(shè)計我又學到了很多的知識 把自己的工作能力提高到一個更 高的層次 這次畢業(yè)設(shè)計是自己邁向模具設(shè)計師很重要的第一步 設(shè)計中 存在的問題請老師批評指正 本設(shè)計首先說明了塑料工業(yè)的重要地位和當今注塑模具的現(xiàn)狀 隨著 經(jīng)濟的發(fā)展 塑料工業(yè)將繼續(xù)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢 其次介紹了注塑件的一 般設(shè)計原則 對塑件的特征如倒圓角 加強筋等做了說明 從實際來看 幾乎所有的注塑件都遵循這些原則 在做好注塑成型的準備工作之后 接 著介紹了模具設(shè)計的內(nèi)容 冷流道注塑模具無外乎包括四大系統(tǒng) 澆注系 統(tǒng) 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 頂出系統(tǒng)和機構(gòu)系統(tǒng) 其實也可以歸為頂出系統(tǒng) 該 系統(tǒng)如斜導柱 滑塊和開閉器等 在澆注系統(tǒng)的設(shè)計中根據(jù)經(jīng)驗公式取流 道橫截面形狀 確定澆口尺寸 對流道剪切速率進行校核 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 說明了設(shè)計的一般步驟 確定冷卻時間 計算體積流量等 頂出系統(tǒng)著重 說明了推桿 推管的安裝要求 并進行強度校核 該模具屬于簡單脫模機 第 25 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用 構(gòu) 無滑塊抽芯機構(gòu) 也無開模先后順序的要求 做完這些工作之后 該 模具的設(shè)計到此結(jié)束 在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)經(jīng)驗公式有不一致的地方 不同公式的計算結(jié) 果有的相差很大 特別是在溫度調(diào)節(jié)與脫模力的計算這兩塊 在完成圖紙 之后發(fā)現(xiàn)塑件的設(shè)計有的地方是不合理的 比如說壁厚 雖然有經(jīng)驗可循 但從實際中看顯然本設(shè)計的塑件壁厚過大 還有就是推管處的設(shè)計不合理 按該塑件加工 則標準推管需要再加工 從這里可以知道 注塑件的設(shè)計 與模具設(shè)計關(guān)系密切 好的塑件結(jié)構(gòu)可以簡化模具結(jié)構(gòu) 降低生產(chǎn)成本 單分型面注射模是最為簡單和常見的一種結(jié)構(gòu)形式 約占全部注射模 具的 70 左右 但目前傳統(tǒng)冷流道模具設(shè)計還是以經(jīng)驗為主 很難對注射各 參量進行嚴密的數(shù)學建模 因為各參量相互影響 關(guān)系復雜 隨著科技的 進步及注射理論的突破 熱流道模具發(fā)展的越來越迅速 隨著技術(shù)的成熟 熱流道模的生產(chǎn)控制將會變得比以前更為輕松 產(chǎn)品質(zhì)量將會得到更好提 高 所以 以后注射模具的研究會以熱流道模具為主 在完成參數(shù)化設(shè)計之后發(fā)覺 PROGRAM 模塊語言控制語句太少 參數(shù)類 型也少 這使得編程很受約束 只適宜簡單有相同特征零件的參數(shù)化 若 零件復雜些 那么參數(shù)化所需要花費的時間是較多的 對工作效率的提高 并無太大好處 但是這體現(xiàn)了以后 3D 建模的思路 與直接建模相比 程序 還是有它獨到的魅力的 第 26 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用 致謝 經(jīng)過一個月的畢業(yè)設(shè)計忙碌之后 設(shè)計最終完成 心理有一種說不出 的輕松 設(shè)計過程中遇到許多的問題 在眾多師友的幫助下予以解決 首 先要感謝 老師對我的指導和督促 老師給我指出了正確的設(shè)計方向 使我加深了對知識的理解 同時也避免了在設(shè)計過眾多莘莘學子辛勤的耕耘 在這塊土地上我健康快樂的成長 我永遠不會忘記可親的同學程中少走彎 路 老師的督促使我一直把畢業(yè)設(shè)計放在心理 保證按質(zhì)按量的完成 要 感謝宿舍同學 是大家營造了良好的學習環(huán)境 在做設(shè)計的過程中互幫互 助 使我的 CAD 和 PRO E 操作水平比以前有了很大提高 同時較全面的掌 握了 Word 的編輯功能 還要感謝那些把借閱證讓我借書的同學 使得我查 閱資料非常方便 還要感謝學校在我最需要電腦的時候給我提供電腦 使 我能夠按時完成畢業(yè)設(shè)計 學生生活至此劃上了圓滿的句號 在這塊土地上有 我永遠記得這片 土地 第 27 頁 南京工程學院繼續(xù)教育學院畢業(yè)設(shè)計專用 八 參考資料 書名代 號 書名 編書作者 出版社 出版年月 1 塑料模具技術(shù)手 冊 塑料模具 技術(shù) 編委 會 機械工業(yè)出版 社 1999 年 9 月 第一版 2 塑料模具設(shè)計手 冊 塑料模具 設(shè)計手冊 編寫組 機械工業(yè)出版 社 1999 年 8 月 第二版 3 注塑制品與注塑 模具設(shè)計 付宏生 劉 京華 化學工業(yè)出版 社 2003 年 7 月第一版 4 實用塑料注射模 設(shè)計與制造 陳萬林 機械工業(yè)出版 社 2004 年 1 月第一版 5 塑料制品成型及 模具設(shè)計 葉久新 王 群 湖南科學技術(shù) 出版社 2004 年 7 月第一版 6 塑料制品與模具 設(shè)計 徐佩弦 中國輕工業(yè)出 版社 2001 年 7 月第一版 7 塑料成型工藝學 黃銳 中國輕工業(yè)出 版社 2005 年 8 月第二版 8 塑料成型設(shè)備 陳濱楠 化學工業(yè)出版 社 2004 年 6 月第一版