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大學本科畢業(yè)設計說明書 I 摘 要 注塑成型是塑件生產(chǎn)最常用的方法之一 本設計通過注塑模具產(chǎn)品 利用 實體模型測量產(chǎn)品的尺寸 對實體進行建模 并對塑件的材料和塑件結構進行 分析 并對塑件的模具進行設計 包括塑件成品的設計 工藝參數(shù)的分析與計 算 工作部分的設計 模具結構的設計和加工方案的制定 確定塑件的最佳澆 注位置 并通過實際情況進行調整 從而得到對實際生產(chǎn)來說最合理的澆注位 置 在確定模具型腔數(shù)目后 分析產(chǎn)品的氣穴 熔接痕 充填時間 充填結束 時的體積溫度 流動前沿處的溫度 速度 時間轉換點壓力 充填結束時的壓力 注射位置處壓力等 可確定注塑模具的合理性 最后本運用ug 4 0及其EMX4 1模 塊來完成模具整體設計工作 關鍵詞 模具設計 UG4 0 0 Abstract Plastic shaping be used in common for plastic products to manufacture Basing on the actual plastic products of electric blanket the designer uses the actual model to measure the product creates a model for the actual product and making an analysis to the materials and structure of the product Designs the plastic mould including the design of plastic finished product analysis and account of craft parameter the design of work piece mould structure and the processing project The designer focuses on the design and account work of parting surface and slide Using the designer uses Moldflow Plastics Insight 6 1 to make an analysis of the product deciding the best location And making a increase Basing on actuality to get the best effect After deciding the number of cavity for mold using Moldflow Plastics Insight 6 1 to make an analysis for air pocket weld lines fillingtime bulk temperatures of sandouting temperature at flow front pressure at V P switchover point screen out pressure pressure at injected location and so on to sure the rationality of mould design The last using Pro Engineer4 0 and EMX4 1 module is applied to the whole design Keywords mould design UG4 0 plastic products of electric blanket 大學本科畢業(yè)設計說明書 11 目 錄 引言 2 第一章 設計任務與流程 3 1 1 畢業(yè)設計任務 3 1 2 注塑模具設計的流程 3 第二章 塑件成品 注塑模具設計與構型 5 2 1 概述 5 2 2 模具設計環(huán)境和應用軟件 5 2 2 1 UG4 0 5 2 2 2 AutoCAD 5 2 3 零件的三維圖和二維工程圖建模 5 2 3 1 零件的立體圖建模 5 2 3 2 零件的二維工程圖繪制 6 2 4 塑件的基本數(shù)據(jù) 6 2 4 1 塑件塑料品種的確定 6 2 4 2 塑件材質 6 2 4 3 塑件體積與質量 9 2 4 4 塑件圖及其尺寸公差 9 2 4 5 分型面及排氣形式的確定 10 2 4 6 型腔數(shù)的確定與型腔的分布 11 第三章 分析設計與計算 12 3 1 澆注系統(tǒng)的設計 12 3 1 1 主流道設計 13 3 1 2 澆口的設計 19 3 2 成型方案 26 3 2 1 成型部分的設計 26 3 2 2 成型零部件結構設計 27 3 2 3 成型零部件工作尺寸計算 28 3 3 導向機構設計 29 3 3 1 合模導向機構 29 3 4 脫模機構設計 30 3 4 1 推桿脫模機構設計 30 3 5 冷卻系統(tǒng)的計算 31 3 6 模架形式及規(guī)格 34 3 7 模具裝配圖與零件圖的繪制 35 結 論 36 參考文獻 37 謝 辭 38 附 圖 39 大學本科畢業(yè)設計說明書 21 引 言 模具產(chǎn)品是工業(yè)產(chǎn)品制造的基礎 模具技術已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造 水平的重要標志之一 隨著科學技術的不斷發(fā)展和社會的高速發(fā)展 產(chǎn)品更新 換代越來越快 注塑模具設計也隨著科技發(fā)展明顯縮短生產(chǎn)周期 用一系列軟 件對注塑模具進行分析設計 大大縮短了生產(chǎn)周期 本設計在注塑模具成型工藝飛速發(fā)展的時代條件下 用 UG4 0 軟件進行建 模 用 CAD 軟件進行工程圖的繪制 多種軟件交替進行 為注塑模具設計帶來 了極大方便 同時使設計更為合理精確 更是大大縮短了注塑模具的設計周期 同時節(jié)約了成本 本說明書為機械塑料注射模具設計說明書 是根據(jù)塑料模具手冊上的設計 過程及相關工藝編寫的 本說明書的內容包括 目錄 設計指導書 設計說明 書 參考文獻等 編寫本說明書時 力求符合設計步驟 詳細說明了塑料注射 模具設計方法 以及各種參數(shù)的具體計算方法 如塑件的成型工藝 塑料脫模 機構的設計 大學四年的本科學習即將結束 設計是其中最后一個環(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(jīng)濟的迅速發(fā)展 采用模 具的生產(chǎn)技術得到愈來愈廣泛的應用 在完成大學四年的課程學習和課程 生 產(chǎn)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 本說明書在編寫過程中 得到老師和同學的大力支持和熱情幫助 在此謹 表謝意 雖然在設計中得到了指導老師的用心指導 但由于本人水平有限 而 且缺乏經(jīng)驗 設計中不妥之處在所難免 肯請各位老師指正 大學本科畢業(yè)設計說明書 31 第一章 設計任務與流程 1 1 畢業(yè)設計任務 設計題目 爆花米機鎖扣注塑模具設計 塑件實物為爆花米機鎖扣 該零 件要求具有一定的強度和剛度 其中塑件上的圓形孔與其他零件有配合要求 內壁有粗糙度要求 同時塑件下表面及上表面也應平整光滑 設計要求 1 繪制該塑件的工程圖 確定塑件所用塑料品種 2 為滿足大批量自動化生產(chǎn)的需要 為該塑件設計注塑模具 1 2 爆花米機鎖扣的注塑模具設計的流程 基本內容 塑件設計 工藝性分析 確定收縮率和分型面 澆道系統(tǒng)設計 冷卻系統(tǒng) 模具結構件設計 注射設備選擇 繪制模具設計圖紙 1 塑件設計 利用軟件 UG4 0 進行塑件的立體建模 再在軟件 AutoCAD 中 完成塑件尺寸及公差等技術要求的標注 并輸出工程圖 2 注塑設備選擇 確定塑件的型腔數(shù) 并計算塑件的投影面積 通過注射 量的校核 注射力的校核 鎖模力的校核 安裝部分的尺寸校核 開模行程的 校核 頂出裝置的校核 結合注塑設備的資料確定注塑設備的型號 3 確定收縮率和分型面 首先由塑件性能的要求等 確定塑件的塑料 通 過查資料確定塑件的收縮率 根據(jù)線圈骨架的工藝及結構特點 確定具體的分 型面 大致應為球面軸套的孔中心線所在平面 4 模架 通過塑件的大小及型腔數(shù) 澆注系統(tǒng) 導向部件 推出機構 調 大學本科畢業(yè)設計說明書 41 溫系統(tǒng)等的初步估算 確定使用模架的型號 5 澆注系統(tǒng)設計 本塑件使用的是冷流道澆注系統(tǒng) 在澆注系統(tǒng)設計中 包括流道的設計 噴嘴的選擇 主流道襯套的選擇等 還必須研究一模四腔澆 注系統(tǒng)的平衡性設計 6 成型零件 確定型腔數(shù)和分型面 對模腔和模芯進行結構設計 計算成 型部件的工作尺寸 7 頂出機構的設計 根據(jù)開關座的結構特點 設計頂出機構 8 冷卻系統(tǒng)的設計 9 零部件加工工藝制定 結合現(xiàn)代加工手段 利用數(shù)控 CNC 電火花 線 切割等方法 制定最符合經(jīng)濟效益的加工工藝 10 完成整套模具的二維工程圖的繪制 大學本科畢業(yè)設計說明書 51 第二章 塑件成品 注塑模具設計與構型 2 1 概述 注塑件的模具設計是注塑制品加工工序中必不可少的一個步驟 但不同的 模具公司 不同的設計人員 采用不同的CAD軟件進行模具輔助設計 都有自己 的一套設計過程 本設計先用UG4 0進行實體建模 然后經(jīng)過一系列的設計最后 用CAD軟件完成制圖 2 2 模具設計環(huán)境和應用軟件 2 2 1 UG4 0 UG4 0 是一個優(yōu)秀的 CAD CAE CAM 軟件 在模具的設計與制造領域 UG4 0 較早地在廣東深圳 東莞 廣州以及華東一帶得到廣泛應用 由于它的應用 可以大大縮短模具設計與制造周期 提高模具質量 降低生產(chǎn)成本 2 2 2 AutoCAD AutoCAD 是著名的工程圖畫圖軟件 用以繪制二維工程圖 2 3 零件的三維圖和二維工程圖建模 2 3 1 零件的立體圖建模 利用 UG4 0 分析所給零件的外形和尺寸 利用 UG4 0 的建模方法 根據(jù)爆 花米機鎖扣的形狀和使用特點進行建模 如圖 2 1 所示 大學本科畢業(yè)設計說明書 61 圖 2 1 爆花米機鎖扣立體圖在 UG4 0 中建模 2 3 2 零件的二維工程圖繪制 工程圖是在設計的最后用作指導生產(chǎn)的三視圖圖樣 工程圖圖樣的制作可 以說是正式將零件或裝配模型的設計歸檔的過程 其正確與否 直接影響到生 產(chǎn)部門的生產(chǎn)制作 2 4 塑件的基本數(shù)據(jù) 2 4 1 塑件塑料品種的確定 本設計中塑件實物為不透明制件 根據(jù)塑件的使用要求 確定所用塑料應 是 ABS 塑料 2 4 2 塑件材質 名稱 ABS 大學本科畢業(yè)設計說明書 71 中文學名 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯樹脂 1 材料性能 該零件選用的是 ABS 塑料 收縮率為 0 6 基本特性 ABS 是由丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚而成的 這三種組 分的各自特性 使 ABS 具有良好的綜合力學性能 丙烯腈使 ABS 有良好的耐化 學腐蝕性及表面硬度 丁二烯使 ABS 堅韌 苯乙烯使它有良好的加工性和染色 性能 ABS 無毒 無味 呈微黃色 成形的塑料件有較好的光澤 密度為 1 02 1 05g cm ABS 有極好的抗沖壓強度 且在低溫下也不迅速下降 有良好的機械強度 和一定的耐磨性 耐油性 耐水性 化學穩(wěn)定性和電氣性能 ABS 有一定的硬 度和尺寸穩(wěn)定性 易于成型加工 經(jīng)過調色可配成任何顏色 其缺點是耐熱性 不高 連續(xù)工作溫度為 70 C 左右 熱變形溫度為 93 C 左右 耐氣候性差 在紫外線作用下變硬變脆 主要用途 ABS 廣泛用于水表殼 紡織器材 電器零件 文教體育用品 玩具 電子琴及收錄機殼體 食品包裝容器 農(nóng)藥噴霧器及家具等 成型特點 ABS 在升溫時粘度增高 所以成型壓力比較高 塑料上的脫模 斜度宜稍大 ABS 易吸水 成型加工前應進行干燥處理 易產(chǎn)生熔接痕 模具 設計時應注意盡量減少澆口對流道的阻力 在正常的成型條件下 壁厚 熔料 溫度及收縮率影響極小 要求塑件精度高時 模具溫度可控制在 50 60 C 要求塑件光澤和耐用時 應控制在 60 80 C ABS 的注射工藝參數(shù) 注射類型 螺桿式 螺桿轉速 r min 30 60 噴嘴形式 直通式 溫度 190 200 前段 200 210 料筒溫度 中段 210 230 大學本科畢業(yè)設計說明書 81 后段 180 200 模具溫度 50 80 注射壓力 MPa 70 120 保壓力 MPa 50 70 注射時間 S 3 5 保壓時間 S 15 30 冷卻時間 S 15 30 成型周期 S 40 70 2 塑件結構工藝性 1 尺寸的精度 塑件的尺寸公差推薦值參考 模具設計與制造手冊 的 2 17 塑件的精度 等級參考表 2 18 表二 精度等級的選用 作為一個鎖扣 其精度不必太高 故選用一般精度 IT4 塑料制件公差參考 教材 塑料成型工藝與模具設計 表 3 8 SJ1372 78 2 表面粗糙度 作為一個鎖扣 其外觀的好與差主要取決于模具型腔的表面粗糙程度 模 材料 高精度 一般精度 低精度 ABS 3 4 5 大學本科畢業(yè)設計說明書 91 具的表面粗糙度要比塑件的要求低 1 2 級 塑件的表面粗糙度一般為 Ra0 8 0 2 之間 本產(chǎn)品取 Ra0 8 則模具型腔的表面粗糙度 Ra0 4 2 4 3 塑件體積與質量 取 ABS 的密度為 1 05g cm3 由 UG4 0 可算出塑件的體積和質量 5 如圖 2 4 則可計算零件的體積為 4 26256cm3V塑 零件質量為 4 475688gM塑 圖 2 4 UG4 0 計算 2 4 4 塑件圖及其尺寸公差 標注尺寸在繪制圖紙中是非常重要的一步 傳統(tǒng)的模具設計需要計算成型 零件的加工尺寸 模具型芯和型腔的加工尺寸可以通過公式 1 SL 塑 件模 具 計算 基本尺寸 S 指塑件的平均收縮率 而在使用 UG4 0 進行模具設計的過程中 塑件已經(jīng)定義了其收縮率 取 0 5 則不需要通過繁瑣的計算而直接可以標 注出成型零部件的基本尺寸 但尺寸標注還有一個公差的問題 這是無法從軟件自動導出的 需要設計 者設定 由于塑料收縮率范圍和穩(wěn)定性各有差異 首先必須合理化確定不同塑 大學本科畢業(yè)設計說明書 101 料成形塑件的尺寸公差 即由收縮率范圍較大或收縮率穩(wěn)定性較差塑料成形塑 件的尺寸公差應取得大一些 否則就會出現(xiàn)大量尺寸超差的廢品 為此 各國 對塑料件的尺寸公差制訂了國家標準和行業(yè)標準 中國也曾制訂了部級專業(yè)標 準 但大都無相應的模具型腔的尺寸公差 德國國家標準中專門制訂了塑件尺 寸公差的 DIN16901 標準及相應的模具型腔尺寸公差的 DIN16749 標準 此標準 在世界上具有較大的影響 因而可供塑料模具行業(yè)參考 由于本人沒能收集到 這個標準 則就按照慣例考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件 模具制造公差取 3 z 指塑件的尺寸公差 4 本套模具的裝配圖和非標準件零件圖如附圖所示 塑件大致的尺寸 長 寬 高 為 64 2 26 8 10 56 mm 大多數(shù)尺寸 的公差為 1 0 或更大 對于小于 1 0 的尺寸的地方就要注意 由于精度比較高 建模時就應該沿減料方向適當加大基本尺寸或者增加脫模斜度以便試模后可以 修改達到合乎要求的尺寸精度 2 4 5 分型面及排氣形式的確定 模具上用以取出塑件和凝料的可分離的接觸表面成為分型面 是動模和定 模的分界面 注塑模具有一個分型面也有多個分型面 分型面應盡可能簡單 以便于塑件的脫模和模具的制造 同時分型面的位置應位于塑件的斷面輪廓最 大處 分型面還應考慮型腔排氣順利 確保塑件質量 無損塑件外觀等因素 6 分型面設計應遵循以下原則 1 分型面的方向盡量采用與注塑機開模方向垂直的方向 2 分型面一般開設在產(chǎn)品的最大截面處 3 盡量使塑件留在動模一側 4 有利于保證塑件的尺寸精度和外觀質量等 5 有利于成型零件的加工與制造 由于本設計塑件采用單分型面 而單分型面無外乎以下三種結構情況 大學本科畢業(yè)設計說明書 111 1 型腔完全在動模一側 2 型腔完全在定模一側 3 型腔各有一部分在動定模 根據(jù)塑件的結構特點 依照設計原則 本設計的注塑模具分型面各有一部分 在動定模 即第三種形式 排氣方式的確定 由于塑件較小 排氣量小 因此采用分型面及推桿和推桿 孔間的間隙排氣 2 4 6 型腔數(shù)的確定與型腔的分布 1 型腔數(shù)的確定 注塑模具型腔數(shù)的確定與現(xiàn)有注塑機的規(guī)格 所要求的塑件質量 塑件的幾 何形狀 塑件成本及交貨期等因素有關 針對本設計的塑件 由于尺寸精度和重復精度要求不高 且工件尺寸較小 為使結構簡單 采用一模四腔 2 型腔的布置 型腔的排列涉及模具尺寸 澆注系統(tǒng)平衡 模溫調節(jié)系統(tǒng)的設計及模具在開合模時的受 力平衡等問題 因此在設計中應根據(jù)各方面的情況進行綜合考慮 在本設計中由于采用一 模四腔 著重考慮模具在開合模時的受力平衡和澆注系統(tǒng)的平衡 因而型腔對稱方式布置 大學本科畢業(yè)設計說明書 121 第三章 分析設計與計算 3 1 澆注系統(tǒng)設計的基本要點 澆注系統(tǒng)的設計包括主流道的選擇 分流道截面形狀和尺寸的確定 澆口位 置的選擇 澆口形式及澆口截面尺寸的確定 當采用點澆口時 為了確保分流道的脫落 還應注意脫澆口裝置的設計 在設計澆注系統(tǒng)時 首先是選擇澆口的位置 澆口位置選擇的適當與否 將 直接關系到制品的成型質量及注射過程是否能順利進行 澆口位置的選擇應遵 循以下原則 1 設計澆注系統(tǒng)時 流道應盡量減少彎折 表面粗糙度為 Ra1 6 Ra0 8mm 2 設計澆注系統(tǒng)時 應考慮到模具是一模一腔還是一模多腔 澆注系統(tǒng)應按 型腔布局設計 盡量與模具中心線對稱 3 塑膠制品投影面積較大時 在設計澆注系統(tǒng)時 應避免在模具的單面開設 澆口 否則會造成注塑時受力不均 4 設計澆注系統(tǒng)時 應考慮去除澆口方便 修正澆口時在塑膠制品上不留痕 跡 以保證塑料制品外觀 5 一模多件時 應防止將大小相差懸殊的塑膠制品放在同一付模具內 6 在設計主流道時 避免熔融的塑膠直接沖擊小直徑型芯及嵌件 以免產(chǎn)生 彎曲或折斷 大學本科畢業(yè)設計說明書 131 7 在滿足塑膠成型和排氣良好的前提下 要選取最短流程 這樣可縮短填充 時間 8 能順利地引導熔融的塑膠填充各個部位 并在填充過程中不到致產(chǎn)生塑膠 渦流 紊亂現(xiàn)象 使型腔內的氣體順利排出模外 9 在成批塑膠制品生產(chǎn)時 在保證產(chǎn)品質量前提下 要縮短冷卻時間及成型 周期 10 因主流道處有收縮現(xiàn)象 若塑料制品在這個部位要求精度較高時 主流道 應留有加工余量 11 澆口的位置應保證塑膠流入型腔時 對著型腔中寬暢 厚壁部位 以便于 塑料的流入 12 盡量避免使制品產(chǎn)生熔接痕 或使其熔接痕產(chǎn)生在制品不重要的部位 3 1 1 主流道設計 主流道是指連接注塑機噴嘴與分流道的塑膠通道 是溶料注入模具最先經(jīng)過 的一段流道 其形狀 大小會直接影響塑膠的流動和注塑時間 1 垂直式主流道的設計 大學本科畢業(yè)設計說明書 141 圖 1 是垂直式主流道的形式及設計參數(shù) d 主流道小端直徑 即主流道與注射機噴嘴接觸處的直徑 d 注射機噴嘴孔徑 0 5 1 mm L 主流道的長度 根據(jù)模具的具體結構 在設計時確定 A 主流道的錐度 A 一般在 2 4 范圍內選取 對粘度大的塑料 A 可 取 3 6 但由于受標準錐度鉸刀的限制 應盡量選用標準錐度值 或選 用標準澆口套 具體尺寸依本公司制定的澆口套零件尺寸及根據(jù)塑膠的性 能以及膠件的大小 選擇合適的規(guī)格進行設計 注 澆口前端最小尺寸 d 3 5mm 一般而言 尺寸 D 比 D 大 10 20 左右 大學本科畢業(yè)設計說明書 151 2 傾斜式主流道的設計 在設計模具時 往往由于受制品及模具結構的影響 或者由于澆注系統(tǒng)及腔 數(shù)的限制 使主流產(chǎn)偏離模具中心 有時這一距離很大 造成模具在使用時 出現(xiàn)很多問題 第一 在頂出制品時 由于頂出不在模具中心 會造成單面 披縫過大而產(chǎn)生溢料 上述問題雖然可以采用三板模結構來解決 但這樣會 使模具成本提高 所以在上述情況下 采用傾斜式主流道的設計可以避免或 改進其不足 圖 2 是有關傾斜式主流道的設計參數(shù) 傾斜角 a 主要與塑 膠性能有關 如 PE PP PA POM 等塑膠 其傾斜角 a 最大可達 30 HIPS ABS PC 等塑膠 傾斜角最大可達 20 SAN PMMA 不能用傾斜式主流 道 傾斜式主流道的其他參數(shù)與垂直式主流道的設計相同 3 分流道設計 大學本科畢業(yè)設計說明書 161 分流道是塑膠進入型腔前的過渡部分 可通過截面的形狀 尺寸大小及方向 變化 使塑膠平穩(wěn)進入型腔 保證成型的最佳效果 常用分流道的形式及尺 寸如表 1 1 影響分流道設計的因素 制品的幾何形狀 壁厚 尺寸大小及尺寸的穩(wěn)定性 內在質量及外觀 質量要求 塑膠的種類 亦即塑膠的流動性 熔融溫度區(qū)間 固化溫度以及收縮 率 注塑機的壓力 加熱溫度及注射速度 主流道及分流道的脫落方式 型腔的布置 澆口位置及澆口形式的選擇 2 對分流道的要求 塑膠流經(jīng)分流道時的壓力損失及溫度損失要小 分流道的固化時間應稍后于制品的固化時間 以利于壓力的傳遞 及保壓 保證塑膠的迅速而均勻地進入各個型腔 平衡式分流道如附圖 3 分流道的長度應盡可能短 其容積要小 大學本科畢業(yè)設計說明書 171 要便于加工及刀具選擇 每節(jié)流道要比下一節(jié)流道大 10 20 左右 如圖 3 D d 1 10 20 4 分流道的截面分析 1 圓形截面分流道如圖 4 A 圓形截面分流道的優(yōu)點是表面積與 體積之比為最小 在容積相同的分流道中 圓形截面分流道的塑膠與 模具接觸的面積為最小 因此其壓力損失及溫度損失小 有利于塑膠 的流動及壓力傳遞 其缺點是圓形截面分流道必須在動模及定模上分 別加工 2 梯形截面分流道如圖 4 B 此種截面與圓形截面相比熱損失較 大 但便于分流道的加工及刀具的選擇 因此也是常用的形式 常用 于三板模 5 分流道的修正 在同一模具上成型兩種大小不同的塑膠制品 為了保證在注塑時 塑 膠能同時充滿模具上大小不同的型腔 這時單使用修正澆口大小 不 大學本科畢業(yè)設計說明書 181 一定能達到充填平衡效果 必須對分流道進行修正才能達到預期效果 由于該塑件擬用臥式注塑機 因此主流道為錐形流道 由于主流道要與高溫 的塑料熔體和噴嘴反復地接觸和碰撞 容易損壞 所以模具的主流道通常宜設 計成可拆卸與更換的襯套結構 這樣更可以使主流道穿過模具結構中的兩塊模 板結合處溢料造成主流道凝料脫出的困難 澆口套設計如下圖所示 經(jīng)過設計參數(shù)如下 1 主流道小端直徑 d 是與注塑機噴嘴相配合的 其徑向尺寸應大于噴嘴孔 徑 0 5 1mm 即 d 注塑機噴嘴直徑 0 5 1 mm 以便當主流道與噴嘴 同軸度有偏差時主流道凝料易從定模側脫出 由最后設計可知注塑機噴 嘴直徑取 2 5 故 d 3 0 2 2 4 本設計取錐度 為 3 3 球面半徑應比噴嘴球面半徑大 1 2mm 以保證注射過程中噴嘴與模具緊 密接觸 防止熔體流入因兩球面配合誤差形成的間隙中 妨礙主流道凝 料的脫出 大學本科畢業(yè)設計說明書 191 4 主流道長度 L 可根據(jù)定模板座的厚度來確定 一般 60mm 取 L 35 定位環(huán)設計 為了節(jié)省材料 定位環(huán)與主流道襯套分開設計 如下圖所示 其外徑 D 與注 塑機的定位孔之間采用較松配合 3 1 2 澆口設計 1 澆口的作用 澆口是分流道和型腔之間的連接部分 也是注塑模具澆注系統(tǒng)的最后部分 通過澆口直接使熔融的塑膠進入型腔內 澆口的作用是使從流道來的熔融塑膠 以較快的速度進入并充滿型腔 型腔充滿塑膠后 澆口的截面較小 長度要短 這樣才能增大料流速度 快速冷卻封閉 便以使塑膠制品分離 塑膠制品的澆 口痕跡亦不明顯 大學本科畢業(yè)設計說明書 201 塑膠制品質量的缺陷 如困氣 縮水 夾水紋 分解 沖紋 變形等 往往 都是由于澆口設計不合理而造成的 2 影響澆口設計的因素 澆口設計包括澆口截面形狀及其尺寸確定的因素 就制品而言 包括制品的 形狀 大小 壁厚 尺寸精度 外觀質量及力學性能等 制品所用塑膠特性 對澆口設計的影響因素是塑膠的成型溫度 粘度 流動性 收縮率及有無填充 物等 此外 在進行澆口設計時 還應考慮澆口的加工 脫模及清除澆口的難 易程度 3 澆口截面的大小 按照常規(guī)來說 澆口的截面尺寸宜小不宜大 先確定得小一些 然后在試模 時 根據(jù)對型腔的充填情況再進行修正 特別是一模多腔的模具 通過修正可 使各個型腔同時均勻充填 小澆口可以增加熔料流速 并且熔料經(jīng)過小澆口時產(chǎn)生很大摩擦而使熔料溫 度升高 其表現(xiàn)粘度降低 有利于充填 另外 由于小澆口的固化較快 不會 產(chǎn)生過量補縮而降低 的內應力 同時可以縮短注射成型周期 便于澆口的去除 但有些制品的澆口不宜過小 如一些厚壁制品 在注射過程中必須進行兩次 以上的補壓才能滿足制品的要求 澆口過小會造成澆口處過早固化 使補料困 難而造成制品缺陷 具體澆口截面尺寸的確定 根據(jù)不同的澆口形式和制品大小來確定 4 澆口位置的確定 澆口位置的選擇 一般應注意以下問題 1 澆口位置應設在制品最大壁厚處 使塑膠從厚壁流向薄壁 并保持澆口 至型腔名處的流程基本一致 2 防止?jié)部谔幃a(chǎn)生噴射而在充填過程中產(chǎn)生沖紋 大學本科畢業(yè)設計說明書 211 3 澆口位置應設在制品的主要受力方向上 因為塑膠的流動方向上所承受 的拉應力和壓應力特高 特別是帶填料的增強塑膠 這種情況更加明顯 4 在選擇澆口位置時應考慮制品的尺寸要求 因為塑膠經(jīng)澆口充填型腔時 在塑膠的流動方向與垂直流動方向上的收縮不盡相同 所以因考慮到變形和收 縮的方向性 5 設計澆口時 應考慮去除澆口方便 修正澆口時 在塑膠制品上不貿痕 跡 以保證塑膠制品外觀 6 在澆口位置選定后 應首先經(jīng)膠件設計的工程師認可 或用較先進的設 備模擬塑膠的流向以及通過經(jīng)驗豐富的專業(yè)人員研究 再確認澆口的位置是否 正確 5 普通澆口 普通澆口的特點 形狀比較簡單 加工較方便面 在一模多腔的分流道百平 衡布置的模具上 修正澆口也比較容易 有時在生產(chǎn)現(xiàn)場也可以進行 幾乎各 種塑膠都可使用這種澆口形式 其不足之處是 制品和澆口不能自行脫離 若 要使其自行分離必須采取特殊設計 普通澆口的形式及尺寸如表 2 示 mm 上表尺寸取決于塑膠的流動性及膠件的大小而選擇 6 點澆口 大學本科畢業(yè)設計說明書 221 點澆口具有很多優(yōu)點 幾乎可以應用于各種形式的制品 點澆口位置的選擇 有較大的自由度 澆口附近的殘余應力較小 澆口能自行拉斷且留很小的痕跡 點澆口尤其適用于圓桶形 殼形 盒形制品 但對流動性較差的塑膠不宜用 如 PMMA PC 等 常用于 ABS PP POM 等流動性較好的塑膠 對于較大的平板 制品可以設置多個點澆口 以減小其翹曲變形 點澆口的缺點是注射壓力損失較大 多數(shù)情況下 必須采用三板模結構 其 模具結構相對比較復雜 成型周期較長 流道與制品比例較大 廢料較多 其 形式及尺寸如圖 5 示 澆口的尺寸依膠件的大小及塑膠的性能而定 7 潛澆口 潛澆口的設置比較靈活 可以在制品的內外表面很多地方開設 澆口可以自 動脫落且留下很小的痕跡 潛澆口分推切式及拉切式 不適用于成型較脆性的塑料 如 SAN PMMA PS 透明料等 其形式及尺寸如附圖 6 中的 A B C 其中 A 及 C 不適用于會因成型時噴射造成沖紋及漿糊斑 如 PC 料 圖中 L L1 L2 且 L1 不能太短 應有足夠的距離讓澆口變形脫離型腔 一 般情況下 L1 應至少有 8mm 8 直接澆口 直接澆口由于熔融塑膠經(jīng)澆口直接進入型腔 所以壓力損失很小 充型比較 容易 并對各種塑膠都能適用 大學本科畢業(yè)設計說明書 231 直接澆口的截面尺寸一般都比較大 澆道的固化時間較長 所以有足夠的時 間進行補料 但在澆口處產(chǎn)生的應力也大 且會給去除澆口帶來困難 也會在 制品上留下較大痕跡 直接澆口必須與澆口正對的位置加工一球形冷料穴 并在澆口位置處定模留 出一平臺以保證剪澆口后殘留水口不高于膠件表面 直接澆口的形式如附圖 7 9 凸耳式澆口 凸耳式澆口主要用于高透明度平板形制品 以及要求變形很小的制品 凸耳 澆口的作用是使熔融塑膠從澆口進入凸耳時 由于摩擦熱而改善其流動性 當 料流沖擊凸耳側壁時 使流速降低并改變了流向 在凸耳處均勻而平穩(wěn)地進入 大學本科畢業(yè)設計說明書 241 型腔 從而避免塑件成型時因噴射所造成的各種缺陷 如沖紋 內應力引起的 變形及其他漿糊斑等 凸耳式澆口適用于成型 PC 有面玻璃等塑料 其形式及 尺寸如附圖 8 示 10 扇形澆口 扇形澆口在注塑時 可以降低制品的內應力 主要適用于平板制品及淺的殼 形或盒形制品及透明料 如 PMMA 一定要做扇形澆口 否則有沖紋 其形式及 尺寸如附圖 9 示 大學本科畢業(yè)設計說明書 251 11 蕉形澆口 適用于在注射成型不允許外表面有任何不良痕跡的膠件 宜用 ABS 等較軟性 塑膠及中小型膠件 如圖 10 示 圖中 L L1 L2 且 L1 不能太短 應有足夠 距離讓澆口變形脫離型腔 一般情況下 L1 應至少有 8mm 3 1 3 冷料穴設計 冷料穴一般設在主流道正對面的動模板上 當分流道較長且到澆注口有拐 角時 也開設分流道冷料穴 冷料穴的作用是捕集料流前鋒的 冷料 防止 冷料 進入型腔而影響塑件質量 開模時又能將主流道的凝料拉出 冷料穴 的直徑與主流道大端直徑相同或略大一點 長度約為直徑的 1 1 5 倍 本設計采用的為直接澆口 可以采用 Z 形拉料桿和錐形拉料桿 在這里采用 的是 Z 形拉料桿 其三維截圖如下 大學本科畢業(yè)設計說明書 261 3 2 成型方案 從生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率方面考慮 確定成型的方案 該產(chǎn)品的成型方案采 用一模四腔 對稱式布置 澆注形式采用冷流道 澆口為直接澆口 分流道為 圓形 主流道為圓錐形 3 2 1 成型部分的設計 成型塑件內表面或下表面的零件稱凸?；蛐托?型芯按復雜程度和結構形 式大致有整體式型芯和組合式型芯 本設計塑件結構簡單 成型用的型芯型腔結構較簡單 可用數(shù)控機床直接 加工 為節(jié)約成本和保證精度 本設計采用整體嵌入式 其立體圖如附圖所示 其型芯 型腔結構如下圖所示 大學本科畢業(yè)設計說明書 271 圖 1 型腔 圖 2 型芯 3 2 2 成型零部件結構設計 工作尺寸的計算有型腔與型芯的徑向尺寸 型腔與型芯的高度尺寸 中心 大學本科畢業(yè)設計說明書 281 距尺寸等的計算 在計算時 必須根據(jù)塑件的尺寸和精度要求來確定相應的成 型零件的尺寸和精度等級 塑件中方形孔與其他零件有一定的配合要求 其精 度為 MT3 其余尺寸無配合要求 精度要求不高 故取塑件的均為 MT5 級 由于塑件的所有尺寸要求都沒有達到高精度要求 因此 所有工作尺寸按平均 收縮率法計算 PA 的平均收縮率 SCP S max Smin 2 0 3 0 8 2 0 55 取 0 50 為塑件的尺寸公差 生產(chǎn)實踐證明 成型零件的制造公差 z 約為塑 件總公差的取 1 3 1 4 因此在確定成型零件工作尺寸公差值時 可取塑件公 差值的 1 3 1 4 或取 IT7 IT8 級作為模具的制造公差 10 3 3 成型零部件工作尺寸計算 型腔尺寸計算 塑件尺寸較小 系數(shù) x 0 75 以下同 LM L 1 SCP 3 4 0 z 64 2 1 0 005 0 75 0 3 0 0 56 3 64 2960 0 19mm L L1 1 S CP 3 4 0 z 26 8 1 0 005 0 75 0 3 0 0 44 3 26 7090 0 15mm HM H 1 SCP 2 3 0 z 2 1 0 005 2 3 0 22 0 0 20 3 1 8630 0 07mm 型芯尺寸計算 LM L2 1 SCP x 0 z 大學本科畢業(yè)設計說明書 291 64 2 1 0 005 0 75 0 28 0 28 3 0 64 311 0 090mm LW1 L3 1 SCP x 0 z 26 8 1 0 005 2 3 0 24 0 24 3 0 26 774 0 080mm HM H 1 SCP x 0 z 8 5 1 0 005 2 3 0 24 0 24 3 0 8 3825 0 080mm 3 3 導向機構設計 3 3 1 合模導向機構 合模導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種形式 本設計采用導柱導向 導柱導向機構的主要零件是導柱和導套 1 導柱 導柱結構和技術要求 11 1 長度 導柱導向部分的長度應比凸模部分高出 8 12mm 以免出現(xiàn)導 柱未導正方向而型芯先進入型腔 2 形狀 導柱前端應做成錐臺形或半球形 以使導柱順利的進入導向 孔 錐形頭高度取與相鄰圓柱直徑的 1 3 前端還應倒角 3 材料 導柱應具有硬而耐磨的表面 堅韌而不易折斷的內芯 因此 多采用 20 鋼經(jīng)滲碳淬火處理 硬度為 50 55HRC 導柱固定部分表面 粗糙度 Ra 為 0 8 m 導向部分表面粗糙度 Ra 為 0 8 0 4 m 4 數(shù)量及布置 導柱應合理均布在模具分型面的四周 導柱中心至模 具邊緣應有足夠的距離 以保證模具強度 導柱中心到模具邊緣距 大學本科畢業(yè)設計說明書 301 離通常為導柱直徑的 1 1 5 倍 5 配合精度 導柱固定端與模板之間一般采用 H7 m6 或 H7 k6 導柱 的導向部分通常采用 H7 f7 或 H8 f7 的間隙配合 2 導套 本設計選用帶頭導套 為了方便導套壓入模板同時便于導柱進入導套 在導 套端面內外倒圓角 R 模具導向孔為通孔 導套內孔與導柱之間為間隙配合 H7 f7 外表面與模板孔為較緊的過渡配合 H8 f7 其前端設長為 3mm 的引導部分 按間隙配合 H8 e7 制造 其粗糙度內外 表面均為 Ra1 6 m 導套的材料為為 20 鋼 采用滲碳淬火處理 3 4 脫模機構設計 3 4 1 推桿脫模機構設計 推桿是推出機構中最簡單最常見的一種形式 本設計將推桿設計成直桿式圓柱形推桿 常用直徑為 1 5 25mm 本設計取 直徑為 4mm 高度不大于 600mm 推桿與推桿孔之間的配合段用 H7 f7 材料選 用 T8A 頭部局部淬火 配合表面粗糙度 Ra 為 0 8 m 12 在推桿裝入模具后推桿的長度應能使推桿的端部高于型腔平面 0 05 0 1mm 推桿結構如下圖所示 大學本科畢業(yè)設計說明書 311 復位桿的設計 在推桿脫模機構中用復位桿復位是最常見的 復位桿對稱布置 取 4 根 均 布于推桿固定板四周 位于型腔和澆注系統(tǒng)之外 復位桿端面低于模板平面 0 05mm 與復位桿頭部接觸的定模板應淬火 復位桿的結構及相關尺寸設計如 下圖所示 3 5 冷卻系統(tǒng)的計算 1 排氣系統(tǒng)的設計 排氣槽的位置和大小主要依靠經(jīng)驗 在設計時應該注意一下問題 1 排氣槽應盡量設置在分型面上 并靠在凹模一側 以便于模具制造和清 理 2 排氣槽應設在塑料熔體最后充滿處和塑件厚壁處 3 排氣槽的排氣方向不要朝向操作人員 以免注射時漏料傷人 大學本科畢業(yè)設計說明書 321 排氣槽的截面尺寸 以既有利于排氣又不產(chǎn)生溢料為原則 排氣槽的深度h根 據(jù)塑料熔體的粘度而定 一般為0 01mm 0 03mm 熔體粘度低時取最小值 粘度 高時取最大值 表8 18為幾種常用塑料的排氣槽深度 其中ABS的排氣槽深度為 0 03mm 排氣槽的長度L一般可取1 5 2 5mm 排氣槽的后續(xù)導氣溝適當增大 以減小排氣阻力 其深度可取0 8 1 5mm 寬度不小于排氣槽寬度W 排氣槽的截面積可用如下公式進行計算 F 25m1 273 T1 1 2 tP0 式中 F 排氣槽的截面面積 m2 m1 模具內氣體的質量 kg P0 模具內氣體的初始壓力 Mp 取0 1Mp T1 模具內被壓縮氣體的最終溫度 t 充模時間 s 模內氣體質量按常壓常溫 20 的氮氣密度 0 1 16kg m3 計算 有 m1 0V0 式中 V0 模具型腔的體積 m3 應用氣體狀態(tài)方程可求得上式中被壓縮氣體的最終溫度 T1 273 T0 P1 P 0 1304 273 式中 T0 模具內氣體的初始溫度 由 V 605mm 3 充模時間 t 1s 被壓縮氣體最終排氣壓力為P1 20MPa 由 式得 T1 273 20 20 0 1 0 1304 273 311 7 模具內的氣體質量由 式得 m1 V0 0 0 605 10 6 1 16kg 0 7018 10 5kg 大學本科畢業(yè)設計說明書 331 將數(shù)據(jù)代入 式得 所需排氣槽的截面面積為 F 25 0 7018 10 5 273 311 7 1 2 1 0 1 106 0 048mm2 查取排氣槽高度h 0 03mm 因此排氣槽的總寬度為 W F h 0 048 0 03 1 6mm 為了便于加工和有利于排氣 運用鑲拼式的型芯結構 與整體式型芯相比 鑲 拼型芯使加工和熱處理工藝大為簡化 2 冷卻系統(tǒng)的設計與計算 冷卻系統(tǒng)設計的有關公式 qV WQ1 c1 1 2 式中 qV 冷卻水的體積流量 m3 min W 單位時間內注入模具中的塑料重量 kg min Q1 單位重量的塑料制品在凝固時所放出的熱量 kJ kg 冷卻水的密度 kg m3 0 98 10 3 c1 冷卻水的比熱容 kJ kg 4 187 1 冷卻水的出口溫度 25 2 冷卻水的入口溫度 20 Q1 可表示為 Q1 c2 3 4 u 式中 c2 塑料的比熱容 kJ kg 1 047 Q3 塑料熔體的初始溫度 200 4 塑料制品在推出時的溫度 60 u 結晶型塑料的熔化質量焓 kJ kg Q1 c2 3 4 u 1 047 200 60 146 58kJ kg 大學本科畢業(yè)設計說明書 341 將以上各數(shù)代入 式得 qV 0 03 146 58 0 98 10 3 1 047 25 20 m 3 min 0 85 10 3m 3 min 上述計算的設定條件是 模具的平均工作溫度為40 用常溫20 的水作 為模具的冷卻介質 其出口溫度為25 產(chǎn)量為0 03kg min 由體積流量查表可知所需的冷卻水管的直徑非常小 體積流量也很小 故 可不設冷卻系統(tǒng) 依靠空冷的方式即可 但為滿足模具在不同溫度條件下的使 用 可在適當?shù)奈恢貌贾弥睆絛 為8mm 的管道來調節(jié)溫度 3 6 模架形式及規(guī)格 根據(jù)模具的總體結構 定模板 A 板 B 板 頂針面板 頂針底板 墊塊 動模板 采用推桿脫模機構 而模架的大小是由模芯的大小來確定的 模芯的布置如圖 3 18 所示 模芯 的大小是 130 220mm 選取模架大小為 230 350mm 定模板 動模板 墊塊厚度的確定 定模板的厚度根據(jù)定模鑲塊的厚度及標準模架的規(guī)格確定 為 25mm 動模板的厚度根據(jù)動模鑲塊的厚度及支撐板強度計算的要求和標準模架的規(guī) 格確定 為 25mm 墊塊厚度根據(jù)推出距離 20mm 頂針面板厚度 15mm 頂針底板厚度 20mm 及標準模架的規(guī)格確定 為 80mm 其他零件的尺寸按標準模架選用 綜上所述 所選模架為 C1 30X32 Z1 GB T 12556 1990 結構如圖 1 所示 14 15 大學本科畢業(yè)設計說明書 351 圖 1 CI 型工字模 細水口模架 3 7 模具裝配圖與零件圖的繪制 模具裝配圖用來表達模具整體結構 外形尺寸 模具各零件間的裝配關系 是指導模具裝配 檢驗 維修等工作條件的技術文件 零件圖實在裝配圖的基礎上繪制的 它是零件制造與檢驗的依據(jù) 裝配圖 大學本科畢業(yè)設計說明書 361 結 論 塑料工業(yè)是當今世界上最快的工業(yè)門類之一 對于我國而言 它在整個國民經(jīng) 濟的各個部門中發(fā)揮了越來越大的作用 本設計首先確定了塑件的澆注質量 其次介紹了注塑件的一般設計原則 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 接著介紹了模具設計的內容 冷流道注塑模具無外乎包括四大系統(tǒng) 澆 注系統(tǒng) 溫度調節(jié)系統(tǒng) 頂出系統(tǒng)和機構系統(tǒng) 在澆注系統(tǒng)的設計中根據(jù)經(jīng)驗 公式取流道橫截面形狀 確定澆口尺寸 溫度調節(jié)系統(tǒng)說明了設計的一般步驟 大學本科畢業(yè)設計說明書 371 確定冷卻時間 計算體積流量等 頂出系統(tǒng)著重說明了推桿的布置和結構 然 后 利用 EMX4 1 進行注塑模具的整體設計和建模 做完這些工作之后 該模 具的設計到此結束 在設計的過程中發(fā)現(xiàn)經(jīng)驗公式有不一致的地方 不同公式的計算結果有的 相差很大 特別是在溫度調節(jié)與脫模力的計算這兩塊 單分型面注射模是最為簡單和常見的一種結構形式 約占全部注射模具的 70 左右 目前傳統(tǒng)冷流道模具設計還是以經(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 關系復雜 我們大學生對于塑料工業(yè)的認識還是很膚淺的 但是通過這次塑料模具課 程設計 讓我們更多的了解有關塑料模具設計的基本知識 更進一步掌握了一 些關于塑料模具設計的步驟和方法 對塑料模有了一個更高的認識 這對我們 在今后的生產(chǎn)實踐工作中無疑是個很好的幫助 也間接性的為今后的工作經(jīng)驗 有了一定的積累 參 考 文 獻 1 劉朝儒 彭福蔭 高政 機械制圖 北京 高等教育出版社 2001 2 孫波 機械專業(yè)畢業(yè)設計寶典 西安 西安電子科技大學出版社 2008 3 孫玲 塑料成型工藝與模具設計 北京 清華大學出版社 2008 4 葛正浩 UG4 0 注塑模具設計實例教程 北京 化學工業(yè)出版社 2007 5 吳生緒 塑料成型模具設計手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2008 大學本科畢業(yè)設計說明書 381 6 李力 崔江紅 肖慶和 胡紀云 塑料成型模具設計與制造 北京 國防 工業(yè)出版社 2007 7 齊衛(wèi)東 簡明塑料模具設計手冊 北京 北京理工大學出版社 2004 8 錢萍 朱紅建 朱理 CAE 技術在柜機風柵注塑模具設計中的應用 機械 制造 2010 4 17 19 9 甘永立 幾何量公差與檢測 上海 上海科學技術出版社 2008 10 李奇 朱江峰 模具設計與制造 北京 人民郵電出版社 2006 11 鄧明 實用模具設計簡明手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2006 12 Yang Junyi Li Yuanyuan Effect of cooling Sysyterm Desipn and Process parameters on cyclic variation of Mold Temperature Simulation by DRBEM Plastics Rubber and Composistes Processing and Applications 1995 23 4 221 251 13 宋滿倉 注塑模具設計 北京 電子工業(yè)出版社 2010 14 楊占堯 白柳 塑料模具典型結構 北京 化學工業(yè)出版社 2008 15 葉偉昌 機械工程及自動化簡明設計手冊 上冊 北京 機械工業(yè)出 版社 2007 謝 辭 時間如白駒過隙 大學生活就這樣伴隨著設計的結束接近了尾聲 設計是 我們大學學習的總結與驗證 通過本次設計我收獲了很多 鞏固了以前所學習 的知識 更讓我知道了自己身上還存在很多不足 需要在今后的學習工作中去 彌補 這也是我今后努力的方向和動力 在本次設計中我首先要感謝我的指導老師 沒有老師的精心指導和嚴格要 求 我不會有今天的成果 老師身上的奉獻精神時刻鞭策著我 是我學習的榜 樣 大學本科畢業(yè)設計說明書 391 同時我還要感謝陪伴我的每一位老師們和同學 是你們陪我度過了一個又 一個春春夏秋冬 是你們在我人生迷茫的時候給我?guī)椭?因為有了你們我的人 生才充滿了精彩 坎坷的道路也因你們的存在而不再艱辛 相信有了你們的陪 伴我會在人生的道路走的更好 最后再次真誠的感謝那些給過我?guī)椭娜藗?大學本科畢業(yè)設計說明書 401 附 圖 UG4 0 建模 附圖 1 爆花米機鎖扣的立體圖 附圖 2 型腔立體圖 大學本科畢業(yè)設計說明書 411 附圖 3 型芯立體圖 附圖 4 裝配圖立體圖