基于SOLIDWORKS的鬧鐘后殼注塑模設(shè)計(jì).doc

目錄1緒論.11.1模具在加工工業(yè)中的地位.11.2注塑模的發(fā)展現(xiàn)狀.11.3Solidworks軟件在注塑模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.2塑件的工藝分析.22.1塑件成型工藝分析.22.2鬧鐘后蓋原料（ABS）的成型特性與工藝參數(shù).3注塑設(shè)備的選擇.43.1估算塑件體積.43.2選擇注射機(jī).43.3模架的選定.53.4注射機(jī)參數(shù)校核.53.4.1最大注射壓力的校核.53.4.2最大注塑量的校核.53.4.3鎖模力校核.63.4.4模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核.63.4.5開(kāi)模行程校核.6塑料件的工藝尺寸的計(jì)算.64.1型腔的徑向尺寸.74.2型芯的計(jì)算.74.3模具型腔壁厚的計(jì)算.8澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì).85.1主流道設(shè)計(jì).95.2冷料井設(shè)計(jì).95.3分流道設(shè)計(jì).95.4澆口選擇.116分型面的選擇.127合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).138脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).149溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì).149.1模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì).159.2模具加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì).1610模具的裝配.1610.1模具的裝配順序.1610.2開(kāi)模過(guò)程分析.1711結(jié)論.18致謝.18參考文獻(xiàn).191緒論1.1模具在加工工業(yè)中的地位模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等各種模具。對(duì)模具的全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動(dòng)化操作簡(jiǎn)便；從模具制造的角度，要求結(jié)構(gòu)合理、制造容易、成本低廉。模具影響著制品的質(zhì)量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進(jìn)澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對(duì)制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機(jī)械性能、電性能、內(nèi)應(yīng)力大小、各向同性性、外觀質(zhì)量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在加工過(guò)程中，模具結(jié)構(gòu)對(duì)操作難以程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時(shí)，應(yīng)盡量減少開(kāi)模、合模的過(guò)程和取制件過(guò)程中的手工勞動(dòng)，為此，常采用自動(dòng)開(kāi)合模自動(dòng)頂出機(jī)構(gòu)，在全自動(dòng)生產(chǎn)時(shí)還要保證制品能自動(dòng)從模具中脫落。另外模具對(duì)制品的成本也有影響。當(dāng)批量不大時(shí)，模具的費(fèi)用在制件上的成本所占的比例將會(huì)很大，這時(shí)應(yīng)盡可能的采用結(jié)構(gòu)合理而簡(jiǎn)單的模具，以降低成本。現(xiàn)代生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進(jìn)的模具是必不可少是三項(xiàng)重要因素，尤其是模具對(duì)實(shí)現(xiàn)材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設(shè)計(jì)起著重要的作用。高效的全自動(dòng)設(shè)備也只有裝上能自動(dòng)化生產(chǎn)的模具才有可能發(fā)揮其作用，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提的。由于制件品種和產(chǎn)量需求很大，對(duì)模具也提出了越來(lái)越高的要求。因此促進(jìn)模具的不斷向前發(fā)展。1.2注塑模的發(fā)展現(xiàn)狀注射成型技術(shù)作為塑料加工成型方法中重要的方法之一，已經(jīng)得到相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，注塑制品約占整個(gè)塑料制品的2030，而在工程塑料中有80以上的制品是采用注塑成型加工的。但隨著塑料制品應(yīng)用的日益廣泛，不同的領(lǐng)域?qū)λ芰现破返拈_(kāi)頭精度、功能成本等方面提出了很多更高的要求，因此在傳統(tǒng)注塑成型技術(shù)的基礎(chǔ)上，又發(fā)展了許多特殊的新興注塑成型技術(shù)，如低壓注射成型、熔芯射擊成型、裝配注射成型、磁場(chǎng)定向注射成型、單色多模注射成型、氣體輔助注射成型、薄殼注射成型技術(shù)等。因此必須改變注塑模具的設(shè)計(jì)和制造體系，才能夠滿足成型要求。另外，隨著微機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展，微細(xì)型注塑模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的研究近年來(lái)得到了人們的重視，隨著MEMs產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程，微注塑成型技術(shù)有著巨大的潛力和發(fā)展空間。微型注塑成型通常用于醫(yī)療、電信、計(jì)算機(jī)、電氣等領(lǐng)域，醫(yī)療和電子器械越來(lái)越小型化，因此對(duì)人們希望制件可以做得越來(lái)越小。微型注塑成型有許多優(yōu)點(diǎn)，如工模具的成本可以更低，而且原料的成本也大大的降低，研究適合微型注塑模具和微型注塑機(jī)的成型理論和制造方法，尋找和研制適合微型塑料制件生產(chǎn)的塑料原料，以及開(kāi)發(fā)相應(yīng)的檢測(cè)儀器設(shè)備，已經(jīng)成為目前國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)在當(dāng)前先進(jìn)制造技術(shù)對(duì)注塑模具制造產(chǎn)生了重大的影響，反過(guò)來(lái)，注塑成型新技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展也對(duì)制造技術(shù)不斷提出了新的要求。將信息技術(shù)與現(xiàn)代管理技術(shù)應(yīng)用于制造全過(guò)程，未來(lái)注塑模制造將是以計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)為主導(dǎo)技術(shù)，以信息流暢作為首要備件的有極強(qiáng)應(yīng)變能力與競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)15。1.3Solidworks軟件在注塑模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用通過(guò)對(duì)Solidworks軟件及其插件的運(yùn)用可以把工作人員從重復(fù)的勞動(dòng)中解脫出來(lái)，更好的投入到設(shè)計(jì)中去，從而充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)和設(shè)計(jì)人員各自的優(yōu)勢(shì)。IMOLD是應(yīng)用于Solidworks中的一個(gè)第三方插件，專門(mén)用于對(duì)注塑模的三維設(shè)計(jì)工作。它完全集成于Solidworks的界面中，成為一個(gè)造型設(shè)計(jì)的整體，模具設(shè)計(jì)者通過(guò)它可以在一個(gè)裝配方案中進(jìn)行包括設(shè)計(jì)方案管理，模具設(shè)計(jì)過(guò)程，加工和模具裝配的整個(gè)處理過(guò)程。它無(wú)縫集成的特點(diǎn)使得用戶在工作時(shí)不需要離開(kāi)Solidworks軟件或使用其他軟件。IMOLD提供的一整套功能對(duì)模具設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)是不可缺少的。他們將幫助經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)者減少產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到完成的時(shí)間，從而大幅度提高生產(chǎn)率。它的界面具有直觀，友好并且具有互動(dòng)性，這使的軟件的學(xué)習(xí)和使用成為一件愉快的事，減少了學(xué)習(xí)和使用過(guò)程中的彎路。同時(shí)它的設(shè)計(jì)過(guò)程和方法所包含的設(shè)計(jì)理論對(duì)模具初學(xué)者也具有極強(qiáng)的指導(dǎo)意義14。塑件的工藝分析2.1塑件成型工藝分析鬧鐘后蓋的形狀較復(fù)雜（如圖2.1所示），帶有很多不同形狀的孔，保證孔間距和孔的形狀給模具的加工帶了很大的難度。鬧鐘后蓋的注塑材料首先選用ABS，鬧鐘的后蓋絕大部分決定了鬧鐘的重心的位置的所在。所以我們必須很好的處理后蓋壁厚的均勻，譬如在注塑成型過(guò)程中因?yàn)楸诤竦牟痪鶆蛟斐闪耸湛s率的不一致，這樣就只能通圖2.1鬧鐘后蓋過(guò)有效的控制模具溫度來(lái)調(diào)節(jié)收縮率。由于鬧鐘后蓋的主體作用是起固定作用，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)就相應(yīng)的給注塑帶來(lái)了一定的難度。由于螺釘孔的壁厚相對(duì)后蓋壁厚有一定的差距，勢(shì)必會(huì)在注塑的時(shí)候到來(lái)很大的牛頓減力，造成塑件填充不滿的缺陷，可以考慮采用雙澆口，但可能會(huì)給鬧鐘后蓋的表面帶來(lái)更多的熔接痕和氣孔。也可以利用模具的可靠的精度來(lái)定位，但是這樣的話成本太高，而且易造成模具損壞。因?yàn)榭紤]到凹凸模形狀的復(fù)雜，用整體形式是不利于損壞后的維修，適當(dāng)?shù)氖褂们都涂梢越鉀Q這些問(wèn)題，但不能利用過(guò)多的嵌件，不然的話就會(huì)造成型腔的強(qiáng)度與剛度不夠13。2.2鬧鐘后蓋原料（ABS）的成型特性與工藝參數(shù)ABS樹(shù)脂微黃色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐熱，耐化學(xué)腐蝕，丁二烯使聚合物具有優(yōu)越的柔性，韌性；苯乙烯賦予聚合物良好的剛性和加工流動(dòng)性。因此ABS樹(shù)脂具有突出的力學(xué)性能和良好的綜合性能。同時(shí)具有吸濕性強(qiáng)，但原料要干燥，它的塑件尺寸穩(wěn)定性好，塑件盡可能偏大的脫模斜度。性能指標(biāo)如表2.1：表2.1ABS塑料主要的性能指標(biāo)密度(Kg.dm-3)1.131.14收縮率（%）0.3-0.8熔點(diǎn)()130-160熱變形溫度(45N/cm)65-98彎曲強(qiáng)度(Mpa)80拉伸強(qiáng)度(Mpa)35-49拉伸彈性模量(Gpa)1.8彎曲彈性模量(Gpa)1.4壓縮強(qiáng)度(Mpa)18-39缺口沖擊強(qiáng)度(kJ/)11-29硬度(HR)R62-86體積電阻系數(shù)(cm)1013擊穿電壓(Kv.mm-1)15介電常數(shù)60Hz確定制訂各種塑料的注射成型工藝條件，即使選定性能良好的注射機(jī)，合理的溫度（包括料筒，噴嘴，和模具的溫度），注射壓力和成型時(shí)間等，以保證塑件的成型精度和質(zhì)量。ABS的注射成型工藝參數(shù)如表2.2所示1：表2.2ABS的注射成型工藝參數(shù)注塑機(jī)類型螺桿式噴嘴形式通用式料筒一區(qū)150170料筒二區(qū)180190料筒三區(qū)200210噴嘴溫度180190模具溫度5070注塑壓60100Mpa保壓4060Mpa注塑時(shí)間25h保壓時(shí)間510h冷卻時(shí)間515h周期1530h后處理紅外線烘箱溫度70注塑設(shè)備的選擇3.1估算塑件體積估算塑件體積和質(zhì)量：該產(chǎn)品材料為ABS，其密度為1.13-1.14g/cm3，計(jì)算其平均密度為1.135g/cm3，平均收縮率為0.55。通過(guò)估算零件的體積為7cm3。另預(yù)置澆道凝料為2cm3，因此估算塑件體積為9cm3。3.2選擇注射機(jī)根據(jù)塑料制品的體積或質(zhì)量，可選定注塑機(jī)型號(hào)為SZ-40/25（查模具結(jié)構(gòu)形式與應(yīng)用手冊(cè)），注塑機(jī)的參數(shù)如表3.1所示：3.1注射機(jī)的主要參數(shù)注塑機(jī)最大注塑量40cm3注塑壓力200/Mpa注塑速率50(g/s)塑化能力20(Kg/h)鎖模力2500KN注塑機(jī)拉行間距250250mm頂出行程55mm最小模厚130mm最大模厚220mm模板行程230mm注塑機(jī)定位孔直徑55mm噴嘴球半徑SR103.3模架的選定根據(jù)塑件選定模架為：S2030BI353570。見(jiàn)圖3.1：圖3.1塑件的模架3.4注射機(jī)參數(shù)校核3.4.1最大注射壓力的校核鬧鐘后蓋所需注射為60-100MPa，而所選注射機(jī)壓力為200MPa，所以注射壓力符合要求。3.4.2最大注塑量的校核注塑機(jī)的最大注塑量應(yīng)大于制品的質(zhì)量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注塑機(jī)的實(shí)際注塑量最好是注塑機(jī)的最大注塑量的80%。所以選用的注塑機(jī)最大注塑量應(yīng)滿足：澆塑機(jī)VVV8.0(3-1)式中：V機(jī)注塑機(jī)的最大注塑量，40cm3，V塑塑件的體積，該產(chǎn)品V塑18cm3，V澆澆注系統(tǒng)體積，該產(chǎn)品V澆2cm3，故V機(jī)（18+4）cm3。3.4.3鎖模力校核注射機(jī)的額定鎖模力應(yīng)大于塑件成形所需的壓力，其關(guān)系按下式校核:pAF鎖(3-2)式中：p熔融型料在型腔內(nèi)的壓力，F(xiàn)鎖注塑機(jī)的額定鎖模力。故F鎖pA=200Mpa4641mm3，選定的注塑機(jī)的壓力為2500KN，滿足要求。3.4.4模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核A模具閉合高度長(zhǎng)寬尺寸要與注塑機(jī)模板尺寸和拉桿間距相適合模具長(zhǎng)模具寬拉桿面積B模具閉合高度校核：Hmin注塑機(jī)允許最小模厚=130mm，Hmax注塑機(jī)允許最大模厚=220mm，H模具閉合高度=180mm，故滿足HmaxHHmin。3.4.5開(kāi)模行程校核注塑機(jī)的最大行程與模具厚度有關(guān)（如全液壓合模機(jī)構(gòu)的注塑機(jī)），故注塑機(jī)的開(kāi)模行程應(yīng)滿足下式：min12-(-)(510)S