報警器盒蓋注射模具設計

1、 JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY本 科 畢 業(yè) 論 文（設 計）題目：報警器盒蓋注射模具設計 學 院： 工 學 院 姓 名： 學 號： 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 年 級： 機制 1004 指導教師： 職 稱： 高級實驗師 二0一四 年 五 月報警器盒蓋的注射模設計摘要：本文是關于報警器盒蓋模具的設計，在正確分析塑件工藝特點和ABS材料的性能后，采用了直接澆口形式進行澆注。詳細介紹了對凸模，凹模，澆注系統(tǒng)，脫模機構(gòu)，選擇標準零件，設計非標件的設計過程。涉及模具結(jié)構(gòu)、強度、壽命計算及熔融塑料在模具中流動預測等復雜的工程運算問題。本課題主要運用 Pro/ENG

2、INEER 5.0及其EMX7.0模塊和Auto CAD2008來完成整個設計工作,在整個過程中綜合運用了專業(yè)基礎、專業(yè)課知識設計，其核心知識是塑料成型模具、材料成型技術(shù)基礎、機械設計、塑料成型工藝、計算機輔助設計、模具CAD等。關鍵詞：模具設計;報警器盒蓋;Pro/ENGINEER 5.0;EMX7.0、塑件全套圖紙，加The design of alarm shell injection moldAbstract: this paper is about the design of alarm shell injection mold, in the correct analysis of

3、 plastics technology characteristics and ABS material performance, using drop gate form to pouring. It is about concave die, gating system, mold emptier, choose standard parts, the process of design non-standard parts. This paper is about the mould structure, strength, life calculation and molten pl

4、astic in the mold of prediction on the flow complicated engineering computation problem. This subject mainly use Pro/e 5.0 and EMX7.0 module and Auto CAD2008 to complete the whole design work, in the whole process of the comprehensive use of professional basis, professional class design knowledge, i

5、ts core knowledge is the plastic molding mould, material molding technology base, mechanical design, plastic injection molding process, computer aided design, mould CAD, etc. Keywords: die design; alarm shell; Pro/e 5.0; EMX7.0, plastics目錄1緒論11.1前言11.2 設計內(nèi)容及設計目的21.2.1設計內(nèi)容：報警器盒蓋的注射模具設計21.2.2設計的目的：32確

6、定塑料件的有關參數(shù)及注射機選擇42.1塑件特性分析42.1.1 ABS塑料的材料特性42.1.2 ABS塑料的成型工藝參數(shù)42.2注射機的選擇53型腔的排布84分型面的確定95澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)設計105.1主流道設計105.2分流道設計115.3澆口設計115.4排溢系統(tǒng)116型腔、型芯設計126.1設計型芯和型腔的結(jié)構(gòu)形式126.2模具型腔側(cè)壁和底板厚度計算126.2.1整體式矩形型腔厚度計算126.2.2型腔、型芯工作尺寸的計算126.3型腔壁厚計算137模架的設計167.2脫模與復位機構(gòu)設計177.3冷卻系統(tǒng)設計178整體設計199總結(jié)致謝 21參考文獻221緒論1.1前言現(xiàn)在中國經(jīng)濟

7、形勢越來越好，咱們中國的制造業(yè)也在不斷的加速發(fā)展。如今，很多人都認為模具制造業(yè)已經(jīng)成為一個國家制造水平體現(xiàn)的重要標志。模具制造業(yè)不僅能促進工業(yè)產(chǎn)品的飛速發(fā)展，還能提高工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量。而且模具制造業(yè)能給我們帶來巨大的經(jīng)濟效益，現(xiàn)在已經(jīng)引起很多人的重視。在日本，模具被稱做“進入富裕的原動力”，德國更說是“金屬加工業(yè)的帝王”，而在羅馬尼亞更為直接：“模具就是黃金”。所以說模具工業(yè)給我們帶來很大的經(jīng)濟效益?，F(xiàn)在我國對模具工業(yè)的發(fā)展也非常重視了，早在1989年3月頒布的關于當前國家產(chǎn)業(yè)政策要點的決定中，就把模具技術(shù)的發(fā)展作為機械行業(yè)的首要任務。 最近這些年，塑料模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展相當快速，效率越來越高

8、、更多的實現(xiàn)自動化生產(chǎn)、生產(chǎn)規(guī)模也越來越大、產(chǎn)品的使用壽命越來越長、精密模具在模具產(chǎn)量中所戰(zhàn)比例也越來越大。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。 這次課程設計的主要任務是報警器盒蓋的注射模具的設計。就是設計一副注射模具來生產(chǎn)報警器盒蓋的塑件產(chǎn)品，以實現(xiàn)自動化生產(chǎn)來提高生產(chǎn)產(chǎn)量。針對報警器盒蓋的具體結(jié)構(gòu)，通過此次設計，讓我對直接澆口模具的設計有了比較深的認識。同時，在設計的過程中，通過查閱大量資料、手冊、標準、期刊等，并結(jié)合教材上的知識也對注塑模具的組成結(jié)構(gòu)（成型零部件、澆注系統(tǒng)

9、、導向部分、推出機構(gòu)、排氣系統(tǒng)、模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認識，拓寬了我的視野，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。1.2 設計內(nèi)容及設計目的1.2.1設計內(nèi)容：報警器盒蓋的注射模具設計一：報警器盒蓋的成型工藝參數(shù)和成型條件。包括成型溫度、成型壓力、成型保持時間和成型的條件的選擇。二：報警器盒蓋設計的工藝性要求。主要兩個方面：1、外殼幾何形狀的要素。如：孔，支撐面，壁厚，加強筋，與圓角設計等。 2、外殼的尺度精度。包括影響外殼尺度精度的因素和外殼的尺度公差。三：本模具型腔的設計與計算。主要包括型腔的數(shù)量、分型面的確定、成型零部件結(jié)構(gòu)形式、動模與定模工作尺寸的計算。四：本模具零件強

10、度的設計與校核。確定模具型腔時，應保證使其在高壓熔體的作用下具有足夠的剛度和強度，但模具也不會太笨重。五：注射機的選擇。九個方面需要考慮：1、注射量的校核。2、合模力的校核。3、注射壓力的校核。4、模具高度與注射機閉合高度關系校核。5、開模行程。6、推出裝置的校核。7、模具外型與注射機拉桿間距的關系。8、定位孔的直徑。9、噴嘴前端孔徑和球面半徑。六：本模具設計采用的標準。包括中小型模架標準和零件標準。七：本模具構(gòu)件設計及標準。需要四個方面的設計：1、模具構(gòu)件設計與標準。構(gòu)件包括導向副，定位零件和支撐件，其設計與標準查表。2、模具附加機構(gòu)設計與標準。3、澆注系統(tǒng)的設計。4、加熱與冷卻系統(tǒng)的設計。

11、圖1-1報警器盒蓋1.2.2設計的目的：學習注射模設計的一般方法。了解模具加工方法。進一步掌握設計的一般方法，精通設計的一般過程。2確定塑料件的有關參數(shù)及注射機選擇2.1塑件特性分析所設計產(chǎn)品為報警器盒蓋，使用的材料為ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)該材料的綜合性能較好，耐化學性、電性能良好，具有超強的易加工性、外觀特性、低蠕變性、優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強度。該報警器盒蓋產(chǎn)品（圖1-1）的體積為5.836103mm3質(zhì)量為6.13g（都是通過pro e軟件分析模型得出的），查閱塑料模具設計手冊得知該材料密度為1.05gcm3，收縮率為0.5%。由于該塑件形狀較為簡單，其表面沒有

12、復雜的曲面，型芯不需要鑲件結(jié)構(gòu)。2.1.1 ABS塑料的材料特性1)、使用ABS塑料成型塑件時，由于溶體的黏度值較高，注射成形的壓力值高，所以塑件對型芯的包緊力較大，為了便于脫模，塑件應采用較大的脫模斜度。 2)、ABS塑料的溶體黏度高，制品容易出現(xiàn)熔接痕，設計模具時應減少澆注系統(tǒng)對材料的流動阻力，流道長度應盡量短。 3)、ABS塑料吸濕性強，所以成型前應進行干燥處理。4)、在正常成型條件下，ABS塑件的尺寸穩(wěn)定性好。2.1.2 ABS塑料的成型工藝參數(shù) ABS塑料的成型工藝參數(shù)如表21所示：表21 ABS塑料的成型工藝參數(shù)參數(shù)取值范圍選取數(shù)值密度1.021.05g/cm1.05g/cm收縮率

13、S0.3%0.8%0.5%溫度/噴嘴180-190180料筒210-230220模具50-7060壓力MPa注射70-9080保壓50-7060時間/S注射3-53保壓15-3020冷卻15-3025總計40-70482.2注射機的選擇該產(chǎn)品的質(zhì)量為6.13克,根據(jù)以下公式，選擇注射機的最大注射量：K G公NG件+G廢公式中 K=0.8 N為型腔數(shù)量 G公為注射機公稱注射量G件為產(chǎn)品重量G廢為各部分冷料的質(zhì)量 由于N=1，通過pro e得到G廢=1.2g得G公（16.13+1.2）1.25=9.16（g）也就是說注射機的注射量要大于9.16克。參照模具設計與制造簡明手冊選擇公稱注射量為20-3

14、03的注射機，機型為XS-ZS-22。XS-ZS-22注射機參數(shù)如下：螺桿直徑： 25理論注射容量：20-303注射壓力：75Mpa鎖模力：250KN模具厚度： 最大180 最小60注射行程：130噴嘴圓弧半徑 12mm孔直徑2mm頂出形式：機械頂出合模方式：液壓機械動定模固定板尺寸：250X280注射量KG公 =0.820=16 (g) NG件+G廢=6.131+1.2 =7.33(g)很明顯 KG公N G件+G廢，符合條件注射壓力校核P公=75MPa產(chǎn)品要求注射壓力P注在7090MPa之間所以滿足鎖模力校核 F鎖=K損P注A分式中 F鎖注射機額定鎖模力（N）P注塑件所須的實際注射壓力（Pa

15、）K損注射壓力達到型腔的壓力損失系數(shù)，一般取0.340.67A分塑件及澆注系統(tǒng)等在分型面上的投影面積通過計算得A分=7350mm2=0.F鎖=250KNK損P注A分=0.4801060. =235.2KN所以F鎖K損P注A分，符合條件模板安裝尺寸250x280的最大安裝尺寸可以安裝250x250的模具厚度所設計的模具厚度為105，小于模具的最大厚度180mm，大于模具的最小厚度60mm開模行程校核SH+H+a+（510） S注塑機最大開模行程（mm） H塑件脫模距離H包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度已知S=160，H=16，H=20，a取20，明顯符合條件。3型腔的排布本次設計采用一模一腔。具體排布

16、見下圖2。圖3-1 型腔排布4分型面的確定設計分型面模具上用來取出塑件和凝料的可分離的接觸表面稱為分型面。分型面的設計在注射模的設計中占有相當重要的位置，分型面的設計是否合理直接影響塑件的質(zhì)量、模具的具體結(jié)構(gòu)、工藝操作的難易程度和模具的制造成本。分型面的形式 注塑模具有的只有一個分型面，有的有多個分型面，分型面的形狀應該盡可能簡單，以便于模具制造和塑件的脫模，此模具只有一個分型面。分型面的形狀 主要有曲面，平面，斜面，階梯面等等。選擇分型面的一般原則 選擇分型面時一般要遵循以下幾項原則：為了便于塑件開模，分型面一般使塑件在開模時留在動模一側(cè)，且分型面應選在塑件外形的最大輪廓處。選擇分型面時，應

17、盡量只采用一個分型面并且與開模方向垂直，還要盡量避免側(cè)向抽芯與側(cè)向分型。分型面的選擇應有利于防止溢料。如果塑件在分型面上的投影面積接近于注射機的最大面積，那就有可能會產(chǎn)生溢料。分型面的選擇應該有利于排氣。所以，一般分型面都是和熔體流動的末端重合的。總結(jié)：該產(chǎn)品為了能順利的出模，使塑件能留在動模一側(cè)，分型面就設置在該產(chǎn)品的中間曲面上，如圖4-1。 圖4-1 分型面5澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)設計5.1主流道設計 主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具相接觸的部位開始，到分流道為止的塑料熔體的流道通道。主流道位于模具的中心，由于選的是臥式注塑機，主流道垂直于分型面。為使凝料能從其中順利拔出，把其設計成圓錐形

18、，錐角為1其表面粗糙度為Ra1.6圖5-1 主流道設計圖5.2分流道設計 由于該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)較簡單，這里采用的是直接澆口，所以沒有分流道設計。5.3澆口設計澆口亦稱進料口，本模具采用的是直接澆口。澆口處的尺寸確定，因為產(chǎn)品尺寸比較小，所需要的塑件熔體比較少，所以選擇澆口深b=3mm， 為了使塑件熔體能快速的充滿型腔，澆口表面粗糙度要很小，一般取Ra0.4以下,現(xiàn)取Ra0.4作為澆口的表面粗糙度。這樣不致產(chǎn)生較大的摩擦阻力，這樣有利于充型。5.4排溢系統(tǒng)排溢是指將充模冷料中的前鋒冷料和模具內(nèi)的氣體排出來。廣義上的注射模排溢系統(tǒng)應包括澆注系統(tǒng)部分的排溢和成型部分的排溢。通常指的排溢是指成型部分的排溢。

19、模具排氣的主要形式有1、利用配合間隙排氣;2、利用分型面排氣；3、利用粉末燒結(jié)合金塊排氣。模具充型過程程中，除了要考慮型腔內(nèi)原有的空氣，和塑料受熱或凝固而產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體以外，特別要考慮的是在高速注射成型時，如何將多余的氣體排出模外，否則被壓縮的氣體產(chǎn)生高溫而引起塑件局部炭化，或使塑件產(chǎn)生氣泡的工藝缺陷。然而，因為本次要做的塑件體積比較的小，所以要排出的氣體體積比較小，并且分型面位于熔體流動的末端所以這里采用分型面排氣。6型腔、型芯設計6.1設計型芯和型腔的結(jié)構(gòu)形式型腔結(jié)構(gòu)設計：這里采用的是一模一腔。這種結(jié)構(gòu)形式具有以下優(yōu)點：加工效率高，減少裝配難度，可節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材，減少加工量 6.2模具

20、型腔側(cè)壁和底板厚度計算6.2.1型腔厚度的計算 由以上公式經(jīng)計算符合要求。于該產(chǎn)品不是透明的，所以型芯的表面粗糙度要求不需要那么高。一般取Ra1.6,在機床上加工就可以直接使用，不需要經(jīng)過其它的特殊加工?？紤]模具的修模以及型芯的磨損，在精度范圍內(nèi)，型芯尺寸盡量取大值。而型腔則取小值，型腔的表面粗糟將決定產(chǎn)品的外觀，因此型腔的表面粗糙度則要求較高，一般取Ra1.60.4。在本次設計中，型腔取R1.6。4 X綜合修正系數(shù)（考慮塑料收縮率的偏差和波動，成型零件的磨損等因素），塑件精度低、批量較小時，X取1/2；塑件精度高、批量比較大，X取3/4，所以此次設計取X為0.5。6.2.2型腔、型芯工作尺寸

21、的計算要計算型芯、型腔的工作尺寸，必先確定塑件的公差及模具的制造公差。根據(jù)要求塑件精度取五級精度。根據(jù)塑料制件公差數(shù)值表（SJ137278）塑件在五級精度下，基本尺寸對應的尺寸公差如下：由于此塑件是報警器盒蓋所以對尺寸精度要求不是很高，所以計算時只需考慮塑料的收縮率。所以，型腔：l=57；取=0.5%型腔深度：H=17 ; X=0.4 表6-1 塑料制件公差數(shù)值表基本尺寸 mm精度等級12345678公差數(shù)值 mm30.040.060.080.120.160.220.320.483 60.050.070.080.140.180.280.350.566 100.060.080.100.160.2

22、00.320.400.6110 140.070.090.120.180.220.360.440.721 4 180.080.100.120.200.240.400.480.8018 240.090.110.140.220.280.440.560.8824 300.100.120.160.240.320.480.640.9630 400.110.130.180.260.360.520.721.040 500.120.140.200.280.400.5.60.801.250 650.130.160.220.320.460.640.921.465 800.140.190.260.380.520.76

23、1.01.680 1000.160.220.300.440.600.881.21.8100 1200.180.250.340.500.681.01.42.0120 1400.280.380.560.761.11.52.2140 1600.310.420.620.841.21.72.4160 1800.340.460.680.921.41.82.7180 2000.370.500.741.01.52.03.06.3型腔壁厚計算1.型腔的強度及剛度要求在本設計中按強度條件計算：對矩形定模底板厚度：h=b式中h整體式矩形底板厚度（mm）p型腔內(nèi)半徑（mm）b材料彎曲許用應力。材料為45#鋼，取100

24、Mpa矩形板短邊與長邊長度之比，即b/L經(jīng)計算符合強度要求由于型芯為一凸臺結(jié)構(gòu)，現(xiàn)確定型芯為20mm?？梢詽M足型芯的強度要求。表6-2 確定型腔的壁厚腔內(nèi)壁直徑2r整體式型腔壁厚s=Rr 40 204050255060306070357080408090459010050100120551201406014016065如未用淬硬鋼，應乘以系數(shù)1.21.5由于在生產(chǎn)中，兩型腔同時充滿塑料熔體，受到大小相等的壓力，形成作用力與反作用力。現(xiàn)取型腔中心到定模板的中心的距離為20mm是可以滿足型腔的強度要求。 7模架的設計7.1導向機構(gòu)的設計導向機構(gòu)主要包括導套、導柱，主要作用是在動模與定模合模時保證型

25、芯與型腔的精確定位。導向零件應合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具的強度，防止壓入導柱和導套后發(fā)生變形。根據(jù)模具的形狀和大小，一副模具一般采用2到4根導柱。在此設計中采用了4根導柱。圖7-1 帶頭導套7.2脫模與復位機構(gòu)設計脫模機構(gòu)設計塑件冷卻后由于有少量的收縮，塑件會緊抱在型芯上。所以我們必須設計推出機構(gòu)將塑件頂出，推出機構(gòu)設計時我們考慮的是要使塑件各部分受力均勻，在此設計中我們是利用推桿把產(chǎn)品推出。結(jié)合產(chǎn)品的精度要求，在加工推桿時其強度足夠，光滑，采用調(diào)質(zhì)HB230270，（如圖7-2）。圖7-2 頂桿復位機構(gòu)設計頂針頂出塑件后，必須回到頂

26、出前的初始位置，才能進行下一循環(huán)的工作。本模具采用的是復位桿回程。7.3冷卻系統(tǒng)設計冷卻系統(tǒng)對產(chǎn)品成型周期有很大的關系，對產(chǎn)品質(zhì)量也有比較大的影響,所以要對模具的冷卻系統(tǒng)加以計算，使之有利于成型要求。考慮到模具的具體結(jié)構(gòu)，安裝冷卻水通道是一個既實惠又簡單的解決方法。在此設計中，每次所要注射的量只有7.33g，由此可以得到注射一次所放出的熱量：Q=GH焓式中Q熔融塑料所放出的熱量（J）；G每次注射的塑料量（包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)，）；H焓塑料從熔融狀態(tài)進入型腔的溫度到塑件冷卻后的脫模溫度的焓之差；Q=0.00733x1470x(190-60)1400.7 (J/h)由此可以看出該每次所放出來的熱量是很少的，模具本身就可以散發(fā)出。但為了防止型腔