塑料模具畢業(yè)設(shè)計論文.pdf

湖南電子科技職業(yè)學(xué)院 只要有付出，就會有回報。 湖南電子科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計湖南電子科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 塑料儀表蓋模具設(shè)計 姓姓名：名： 夏夏 祖祖 華華 學(xué)學(xué)號：號：200732107009200732107009 班班級：級：MG30707MG30707 指導(dǎo)老師：葉久新教授指導(dǎo)老師：葉久新教授 湖南湖南長沙長沙 20105 湖南電子科技職業(yè)學(xué)院 只要有付出，就會有回報。 前前言言 模具被稱為“百業(yè)之母” 。的確，模具是工業(yè)生產(chǎn)中最基礎(chǔ)和最具有源頭意 義的一環(huán)，無論在電子、汽車、電機、電器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60% 80%的零部件都依靠模具孕育而來。作為制造業(yè)的上游部分，模具對產(chǎn)品質(zhì)量、 效益的決定作用會在工業(yè)流程的洪波中成倍放大，遠遠超出人們的想象。因此， 要說模具決定著一個國家制造業(yè)的國際競爭力，半點都不夸張。 二十多年來，我國模具工業(yè)發(fā)展迅猛，至近幾年尤顯疾勁。 “十五”期間， 模具業(yè)年均增速達20%。2005年，中國模具市場容量已近800億元人民幣，市場規(guī) 模僅次于日本和美國。據(jù)專家預(yù)測， “十一五”期間，中國模具業(yè)市場份額更將 達到1200億元。如此驚人的宏大體量帶來了燦爛機遇，與之對應(yīng)的前提是我們的 整體技術(shù)水平必須大幅提升。 當(dāng)前，國內(nèi)模具企業(yè)大多集中在中低檔領(lǐng)域，技術(shù)水平和附加值偏低，而 一些高精密、高質(zhì)量的模具制品仍依賴進口。對于行業(yè)來講，提升技術(shù)含量，走 向高端，是未來的必然選擇。同時，國際模具界巧妙借力于 IT 技術(shù)，以網(wǎng)絡(luò)提 升效率、優(yōu)化服務(wù)，這種做法也是值得效仿的方向。對于從業(yè)者來說，模具業(yè)一 直存在且不斷擴大的人力資源缺口也是個人前景的莫大機遇。但細分來講，人力 缺口同樣以兼具國際眼光與實戰(zhàn)經(jīng)驗的高端人才為主，而普通設(shè)計人員并不缺 乏，因此要大力發(fā)展被稱為“百業(yè)之母”的模具行業(yè)，這就要求我們設(shè)計者有著 更高的水平。 湖南電子科技職業(yè)學(xué)院 只要有付出，就會有回報。 目目錄錄 一 塑料課程設(shè)計 1 二 塑件成型的工藝性分析. . . .2 1.塑件的分析. . . . 2 2.ABS 的質(zhì)量分析 . . .2 3.ABS 注射成型過程及工藝參數(shù) . . . . 2 三 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式. . . .3 1.分型面位置的確定. . 3 2.型腔數(shù)量和排列方式的確定 .3 3.注射機型號的確定. . 4 四 注射系統(tǒng)的設(shè)計 . . .6 1.主流道的設(shè)計 7 2.分流道的設(shè)計. . 7 3.澆口的設(shè)計 . 9 4.校核主流道的剪切速率. . 9 5.冷料穴的設(shè)計及計算. 10 五 成型零零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算. . . 10 1.成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計. 10 2.成型零件鋼材的選用 10 3.成型零件工作尺寸的計算 10 4成型零件尺寸及動模墊塊厚度的計算.10 六 模架的確定及校核 .11 1 各模板尺寸的確定 12 2.模架各尺寸的校核.12 七 排氣槽的設(shè)計 12 八 脫模推出機構(gòu)的設(shè)計 . . 13 1.推出方式的確定. 13 2.脫模力的計算. 13 湖南電子科技職業(yè)學(xué)院 只要有付出，就會有回報。 3.校核推出機構(gòu)作用在塑件上的單位壓力. 13 九 冷冷卻系統(tǒng)的設(shè)計（冷冷卻介質(zhì)） . . . 13 1.冷卻介質(zhì) 13 2.冷卻系統(tǒng)的簡單計算13 3.凹模嵌件和型芯冷卻水道的設(shè)計 14 十 導(dǎo)向也定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計 . . .15 十一 總裝圖和零零件圖的繪制 . 15 十二 參考文獻. . 15 十三 設(shè)計小結(jié). . 16 湖南電子科技職業(yè)學(xué)院 只要有付出，就會有回報。 1 一 塑料課程設(shè)計 本設(shè)計記為一塑料圓蓋，如圖 1 所示 塑件的質(zhì)量要求不允許有裂紋和變形缺陷的； 脫模斜度 1130； 未注圓角 R2-3, 塑件材料為 ABS ，生產(chǎn)為大批量，塑件公差按模具設(shè)計要求進行轉(zhuǎn)換。 圖 1 二 塑件成型的工藝性分析 1.塑件的分析 （1）外形尺寸 該塑件的厚度 3mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔體流程不太長，適合于注射成 型，如圖 1 所示。 （2）精度等級 每個尺寸的公差不一樣，有的屬于一般精度，有點屬于高精度，就按實際公差進 行計算。 （3）脫模斜度 ABS 屬無定型塑料， 成型收縮率較小參考表 3-1 選擇該塑件上型芯和凹模的統(tǒng)一 斜度為 1 表表 1-1常用塑件的脫模斜度常用塑件的脫模斜度- 塑料名稱脫模斜度 凹模型心 聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯、聚酰胺、氯 化聚醚 25452545 硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜35453050 聚苯乙烯有機玻璃 ABS 聚甲醛351303040 熱固性塑料25402050 2.ABS 的質(zhì)量分析 （1）使用性能 綜合性能好，沖擊強度，力學(xué)強度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)穩(wěn)定性，電氣性能好， 易于成型和機械加工，其表面可鍍锘，是和制作一般機械零件，減震零件，傳動 零件核結(jié)構(gòu)零件。 湖南電子科技職業(yè)學(xué)院 只要有付出，就會有回報。 2 （2）成型性能 無定型塑料。其品種很多，各品種的機電性能及成型特性也各有差異，應(yīng)按品 種穩(wěn)定成型方法及成型條件。 吸濕性好。水的質(zhì)量分數(shù)應(yīng)小于 0.3，必須充分干燥，要求表面光擇地塑件 應(yīng)要求長時間預(yù)熱干燥。 流動性中等。溢邊料 0.04mm 左右。 模具設(shè)計時要注意澆注系統(tǒng)，選擇好進料口位置，進料方式。當(dāng)推出力過大或 機械加工時塑件表面易呈現(xiàn)白色痕跡。 （3）ABS 的主要性能指標(biāo)（3）ABS 的主要性能指標(biāo) 表表 1-21-2ABSABS 的性能指標(biāo)的性能指標(biāo) 密度/（gcm 3 ） 1.021.05屈服強度/MPa50 比體積/（cm 3g1 ） 0.860.98拉伸強度/MPa38 吸水率/0.20.4拉伸彈性模量/MPa 1.410 3 熔點/130160抗彎強度/MPa80 計算收縮率/%0.30.8拉壓強度/MPa53 比熱容/J(kg) 1 1470彎曲彈性模量/MPa 1.410 3 3.ABS 注射成型過程及工藝參數(shù) （1）注射成型過程 成行前準(zhǔn)備。對 ABS 的色澤 粒度和均勻度等進行檢驗，由于 ABS 吸水性較 大，成型前應(yīng)進行充分的干燥。 注射過程。塑件在注射機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱 塑化帶到流到狀態(tài)后，由模具的教 主系統(tǒng)進入模具型腔成型。 其過程可分為沖模 壓實 保壓 倒流和冷卻 5 個過程。 塑件的后處理。處理的介質(zhì)為空氣和水，處理溫度為 6075，處理時間為 1620s （2）注射工藝參數(shù) 注射機：螺桿式，螺桿轉(zhuǎn)速為 30r/min 料筒溫度（） ：后段 150170；中段 165180；前段 180200。 噴嘴溫度（） ：170180。 模具溫度（） ：5080。 注射壓力（Mpa） ：60100。 成型時間（s） ：30（注射時間取 1.4，冷卻時間 20.6，輔助時間 8） 。 三 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式 1.分型面位定置的確 通過對塑件結(jié)構(gòu)的形式的分析， 分型面應(yīng)選在端蓋截面積最大且利于開模取出塑 件的低平面上，其位置如下圖 2 湖南電子科技職業(yè)學(xué)院 只要有付出，就會有回報。 3 圖 2 2. 行腔數(shù)量和排列方式的確定 （1）型腔數(shù)量的確定 該塑件的精度要求一般在 23 級之間， 且為大批量生產(chǎn)， 可采取一模多腔的結(jié)構(gòu) 形式。同時，考慮到塑件尺寸 模具結(jié)構(gòu)尺寸的大小關(guān)系，以及制造費用和各種 成本費等因素，初步定為一模兩腔結(jié)構(gòu)形式。 （2）型腔排列形式的確定 多型腔模具盡可能采用平衡式排列位置， 且力求緊湊， 并與澆口開設(shè)的部位對稱。 由于該設(shè)計選擇的是一模兩腔，故采用直線對稱排列，如圖 3 圖 3 （3）模具結(jié)構(gòu)形式的確定 從上面的分析可知，本模具設(shè)計為一模兩腔，呈直線對稱排列，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形 狀，推出機構(gòu)擬采用脫模板推出的推出機形式。澆注系統(tǒng)設(shè)計時，流道采用對稱 平衡式，澆口采用側(cè)澆口，且開設(shè)在分型面上。因此，定模部分不需要單獨開設(shè) 分型面取出凝料，動模部分需要添加型芯固定板 支撐板和脫模板。由以上綜合 分析可確定選用帶脫模板的單分型面注射模。 3 注射機型號的確定 （1）. 注射量的計算 通過三維軟件設(shè)計分析計算得 塑件體積V 塑=51.68cm3 湖南電子科技職業(yè)學(xué)院 只要有付出，就會有回報。 4 塑件質(zhì)量m 塑= V塑=34.1051.02=52.7g 式中，參考表 3-2,可取 1.02g/cm 3 (2)澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計之前不能確定準(zhǔn)確的數(shù)值， 但是可以根據(jù)經(jīng)驗按照塑件體 積的 0.2-1 倍來估算。由于本次采用的流道簡單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的凝料 按塑件的體積的 0.2 倍來估算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積為 V 總=V塑（1+0.2）2=34.1051.22 cm3=124.032cm3 （3）選擇注射機 根據(jù)第二步計算得出的注入模具型腔的塑件總體積V 總=124.032cm 2， 以公 式 （V 公=V總/0.8）則有V總=81.85/0.8cm 3=155.04cm3。 根據(jù)以上的計算， 初步選定注射量為 160cm 3，注射機型號為 J54-S-200/400 臥式注射機，其主要 技術(shù)參數(shù)見表 1-3 表表 1-31-3注射機主要技術(shù)參數(shù)注射機主要技術(shù)參數(shù) 標(biāo)稱注射模/ 3 200400注射行程式/mm325 螺桿（柱射）直徑/mm55最大模具厚度/mm406 注射壓力/MPa150最小模具厚度/mm165 螺桿轉(zhuǎn)速/（rmin 1 ） 105模具最大行程/mm260 電動機功率/kw11 定位圈尺寸/mm125噴嘴球半徑/mm12 合模力/kN2540噴嘴口直徑/mm3 拉桿內(nèi)間距/mm345345最大成形面積cm3360 注射方式螺桿式合模方式液壓-機械 推出形式(兩側(cè)推出中心距 /mm) 兩側(cè)推出（230） (4)注射機的相關(guān)參數(shù)的校核 注射壓力校核。查表 3-4（塑料模設(shè)計指導(dǎo)書 P28）可知，ABS 所需注射壓力 為 80110MPa，這里取 P0=100MPa,該注射機的公稱注射壓力 P 公=150MPa，注 射壓力安全系數(shù) K1=1.251.4,這里取 K1=1.3 則 K1P0=1.3100=13010， 所以， 此處視為薄壁圓筒塑件， 根據(jù)脫模力的計算公式得： F1=23.14tESLcos&(f-tan&)/(1-u)K2+0.1A =23.1441.81030.005536cos1（0.45-tan1） (1-0.3) (1+0.45sin1cos1) +0.15495N=6037.4N 式中 F脫模力 E塑料的彈性模量 S塑料成型的平均收縮率 T塑件的壁厚 L被包型芯的長度 U塑料的泊松比 &脫模斜度 F塑料與鋼材之間的摩擦因數(shù) R型芯的平均半徑 A塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積 K1=2q2/（cos2&+2qcos&） K2=1+fsin&cos& 3.校核推出機構(gòu)作用在塑件上的單位壓力 （1） 推出面積 A1=/4（852-67.442）=2101.3mm 2 (2 )推出應(yīng)力 &=1.2F/A=1.26037.4/2101.3=3.45Mpa 53Mpa(抗壓強度)，合 格。 湖南電子科技職業(yè)學(xué)院 只要有付出，就會有回報。 14 九 冷冷卻系統(tǒng)的設(shè)計（冷冷卻介質(zhì)） 1.冷卻介質(zhì) ABS 屬于中等粘度材料，其成型溫度及模具溫度為 200C 和 50-80C， 所以，模具溫度初步選定為 50C，用常溫水碓模具進行冷卻。 2.冷卻系統(tǒng)的簡單計算 （1） 單位時間內(nèi)注入模具中的塑件熔體的總質(zhì)量 W 塑料制品的體積 V=V主+V分+nV 塑=(1.92+2.56+254.08)cm3=124.032cm3 塑件制品的質(zhì)量 M=Vp=112.641.02g=52.7g 塑料制品的壁厚為 3mm，可以查得 T T冷 冷= =20.4S，取注射時間 T T 注注=1.6S,脫模時間 T T脫脫=8S,則注射周期：T=20+1.6+8=29.6S。由此得每 小時注射次數(shù)： N=（3600/29.6）=121 次。 單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量: W=Nm=12152.7g/h=6.377Kg/h （2） 確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時所放出的熱量 Q 查表得 ABS 的單位熱流量 Q 的值的范圍在 310400kJ/Kg,故可 取： Q=370 kJ/Kg。 （3） 計算冷卻水的體積流量 Qv 設(shè)冷卻水道入水口的水溫為 a2=22C，出水口的水溫為 a2=25 C，水的密度 p=1000Kg/m3，水的比熱容 C=4.817KJ，則根據(jù)公式可 得： QV=WQ/60PC(a1-a2)=6.377370/6010004.187(25-22) =0.00313m3/min （4） 確定冷卻水路的直徑 d 當(dāng) QV=0.00587m3/min 時，查表可知，為了使冷卻水處于湍流狀 態(tài)，取模具冷卻水孔的直徑 D=0.01m。 （5） 冷卻水在管內(nèi)的速度 V V=4 QV/603.14D2=（40.00313）/（603.140.012） =0.665m/s （6） 求冷卻水管壁與水交界面的模傳熱系數(shù) h 因為平均水溫為 23.50C，查表得 f=6.7，則有： H=4.178f(pv)0.8/D0.2=（4.1786.7(10000.665)0.8）/0.010.2 =1.5104KJ/(m2h0C) (7)計算冷卻水道的導(dǎo)熱總面積 A A=WQ/h= （6.377370）/( 1.610 4 （50- （25-22） /2） )=0.003041m2 (8)計算模具所需冷卻水管的總長度 L L=A/3.14d=0.003041/（3.140.01）=0.097m=97mm (9)冷卻水路的根數(shù) x X=L/l1 由于上述計算可以看去，一條冷卻水道對于模具來說顯然是不合適的，因此就根 湖南電子科技職業(yè)學(xué)院 只要有付出，就會有回報。 15 據(jù)具體情況來加以修改，為了提高生產(chǎn)效率，凹模和凸模都要充分冷卻。 3.凹模嵌件和型芯冷卻水道的設(shè)計 型芯冷卻系統(tǒng)的計算與凹模冷卻系統(tǒng)的計算方法基本上是一樣的，因此不再 重復(fù)，冷卻水道布置如圖 7。尤其要指出型芯的冷卻方式，考慮到推桿的推去方 式， 設(shè)計時型芯的下部分采用冷卻流道的隔片式，凹模嵌件采用冷卻水道進行冷 卻，如圖 6。 十 導(dǎo)向與定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計 注射模的導(dǎo)向機構(gòu)用于動，定模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機構(gòu)的運動導(dǎo)向， 按作用分為模外定位和模內(nèi)定位。 模外定位是通過定位圈使模具的澆口套能與注 射機噴嘴精確定位；而模內(nèi)定位機構(gòu)側(cè)通過導(dǎo)柱導(dǎo)套進行合模定位，本模具所成 型的塑件比較簡單，模具定位精度要求不是很高，因此可采用模架本身所帶的定 位結(jié)構(gòu)。 十一 總裝圖和零件圖的繪制 經(jīng)過上述一系列計算和繪圖，將設(shè)計結(jié)果用總裝圖來表示模具的結(jié)構(gòu)，如后 圖所示，零件圖可有總裝圖來拆