新版畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

圓蓋注塑模具設(shè)計(jì)（一模四腔三板模）顏引軍【摘要】通過對圓蓋塑件的工藝的對的分析，設(shè)計(jì)了一副一模四腔三板模的塑料模具。詳細(xì)地論述了模具成型零件包括定模板、型腔板、推板、型芯等的設(shè)計(jì)與加工工藝過程，重要零件的工藝參數(shù)的選擇與計(jì)算，推出機(jī)構(gòu)與澆注系統(tǒng)以及其他構(gòu)造的設(shè)計(jì)過程作了簡介?！娟P(guān)鍵詞】塑件工藝性一模四腔三板模澆注系統(tǒng)注射機(jī)參數(shù)推板推出機(jī)構(gòu)模具閉合高度開模行程注射量1設(shè)計(jì)任務(wù)書1）·塑料制品名稱：圓蓋2）·成型措施與設(shè)備：SZ-100/60型注射機(jī)3）·塑料原料：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）4）·收縮率：（0.3~0.8）%5）·生產(chǎn)批量：10萬件6）·二維圖如下圖1-1所示：2塑件成型工藝分析2.1塑件成型特性1）、物理性能①ABS是丙烯腈·丁二烯·苯乙烯三種單體的共聚物，原料易得，價(jià)格廉價(jià)，是目前產(chǎn)量最大·應(yīng)用最廣的工程塑料之一。ABS無毒·無味，呈微黃色或拜師不透明粒料，成型的塑件有很好的光澤，密度為1.02~1.05g/cm2。②ABS是由三種組分構(gòu)成的，古它有三種組分的綜合力學(xué)性能，而每一組分又在其中起著固有的作用。丙烯腈使ABS具有良好的表面硬度、耐熱性及耐化學(xué)腐蝕性，丁二烯使ABS堅(jiān)韌，苯乙烯使ABS具有良好的成型加工性能和著色性能。③ABS的熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龍等都高，尺寸穩(wěn)定性很好，具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的介電性能，通過調(diào)色可以配成任何顏色。其缺陷是耐熱性不高，持續(xù)工作溫度為70℃左右，熱變形溫度為93℃左右。不透明，耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。④ABS易吸水，使成型塑件表面出現(xiàn)瘢痕、云紋等缺陷。為此，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極??；規(guī)定塑件精度高時(shí)，模具溫度可控制在50~60℃,規(guī)定塑件光澤和耐熱時(shí)，應(yīng)控制在60~⑤ABS綜合性能很好，沖擊韌性、機(jī)械強(qiáng)度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性、電性能良好；易于成型和機(jī)械加工，與372有機(jī)玻璃的熔接性良好，可作為雙色成型塑件，且表面可鍍鉻。2)成型性能①無定形料，流動(dòng)性中等，比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好，溢邊值為0.04mm左右。②吸濕性強(qiáng)，必須充足干燥，表面規(guī)定光澤的塑件須經(jīng)長時(shí)間的預(yù)熱干燥。③成型時(shí)已取高料溫，但料溫過高易分解（分解溫度》=250℃），對精度較高的塑件，模溫宜取50~60℃，對光澤、耐熱塑件，模溫取60~80℃。注射壓力高于聚苯乙烯。用柱塞式注射機(jī)成型時(shí)，料溫為180~230℃，注射壓力為（1000~1400）×105Pa。用螺桿式注射機(jī)成型時(shí)，料溫為160~220℃，注射壓力為（700~1000）×105Pa。2.2塑件的構(gòu)造工藝性1）塑件的尺寸精度分析該塑件的尺寸精度無特殊規(guī)定，所有尺寸均為自由尺寸，經(jīng)查表得精度等級為MT5并且按此精度查取公差，其重要尺寸的公差規(guī)定見表2-1表2-1塑件上重要尺寸的公差規(guī)定（按MT5級精度查?。┩庑纬叽缢芗?biāo)注尺寸塑件尺寸公差Φ36Φ36(0/-0.56)2222(0/-0.42)R2.5R2.5(0/0.22)內(nèi)形尺寸Φ26Φ26(+0.48/0)R2.5R2.5(0.22/0)中間尺寸55(±0.13)2）塑件表面質(zhì)量分析對該塑件表面沒有特殊規(guī)定，一般狀況下，外表面規(guī)定光潔，表面粗糙度Ra可取0.8um；內(nèi)表面沒有特殊規(guī)定，粗糙度可以取Ra3.2um3）塑件的構(gòu)造工藝性分析從圖紙上分析，該塑件的外形為簡樸的回轉(zhuǎn)體件，構(gòu)造簡樸，無特殊的構(gòu)造規(guī)定和精度規(guī)定，設(shè)計(jì)合理，在注射成型生產(chǎn)時(shí)只要工藝參數(shù)控制得當(dāng)，該塑件是比較輕易成型的。2.3塑件的生產(chǎn)批量該塑件的生產(chǎn)類型是中批量生產(chǎn)，因此在模具設(shè)計(jì)中要提高塑件的生產(chǎn)率，傾向于多型腔、高壽命、自動(dòng)脫模模具，以便減少生產(chǎn)成本。2.4有關(guān)注射機(jī)1）計(jì)算塑件體積和質(zhì)量=1\*GB3①：單個(gè)塑件的體積V1≈3.14*（18*18*22-13*13*17）=13360.7mm3=13.3607cm3=2\*GB3②：該型腔為4個(gè)：V4≈4*V1=53.4428cm3=3\*GB3③：澆注系統(tǒng)體積是總型腔體積20%：V2=10.68856cm3④：總注射量V總=V1+V2=64.13136cm3⑤：ABS的密度為ρ=（1.02+1.05）/2=1.035g/cm3⑥：總質(zhì)量m=V總ρ=66.38g⑦：M=m/80%=82.975g2）確定注射成型的工藝參數(shù)根據(jù)所選用的塑料ABS的特性和本設(shè)計(jì)中的塑件自身的成型特點(diǎn)，查閱有關(guān)資料，確定注射成型工藝參數(shù)。表2-2表2-2塑件的注射成型工藝參數(shù)工藝參數(shù)內(nèi)容工藝參數(shù)內(nèi)容預(yù)熱和干燥溫度/℃80~85時(shí)間/h2~3成型時(shí)間/s注射時(shí)間20~90保壓時(shí)間0~5冷卻時(shí)間20~120總周期50~220料筒溫度后段150~170中段165~180前段180~200螺桿轉(zhuǎn)速n/(r*min-1)30噴嘴溫度/℃模具溫度/℃注射壓力/MPa170~18050~80600~1000后處理紅外線、烘箱溫度70時(shí)間/h2~43）初選注射機(jī)經(jīng)查有關(guān)資料得知ABS影采用螺桿式注射機(jī)；又由塑件與澆注系統(tǒng)總的容量必須比注射機(jī)的最大注射量的80%要??；根據(jù)這一條件并查表得應(yīng)選SZ-100/60型注射機(jī)生產(chǎn)，該注射機(jī)的重要技術(shù)參數(shù)，見表2-3。表2-3表2-3序號參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)1理論注塑容量/cm31002注塑壓力/MPa1503鎖模力/kN6004拉桿間距（H*V）/（mm*mm）320*3205模板行程/mm3006模具最小厚度/mm1707模具最大厚度/mm3008定位孔直徑/mm1259定位孔深度/mm1010噴嘴伸出量/mm2011噴嘴球半徑/mm104）塑件的體積、壁厚大，冷卻時(shí)間長，速度慢，成型時(shí)必須充足冷卻。模具設(shè)計(jì)師要注意要有冷卻系統(tǒng)，因此該模具應(yīng)采用冷卻水強(qiáng)制冷卻，冷卻要均勻，以縮短成型周期，提高生產(chǎn)率。3分型面的選擇及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1分型面的選擇該塑件為圓蓋，外型表面規(guī)定高。在選擇分型面時(shí)，根據(jù)分型面的選擇原則。考慮不影響塑件的外觀質(zhì)量，便于清理毛刺及飛邊，有助于排除模具型腔內(nèi)的氣體，分模后塑件留在動(dòng)模一側(cè)及便于取出塑件等原因，分型面應(yīng)選擇在塑件外形輪廓的最大處。如圖3-1（a、b、c）ac假如按a圖所示的分型面分型，則模具加工部以便，不利于排氣與脫模，塑件表面會(huì)產(chǎn)生溢邊，影響表面質(zhì)量且飛邊不易清阻；按b圖所示的分型面分型，由于塑件整體不在一種模板中成型，合模時(shí)會(huì)使塑件產(chǎn)生軸向誤差；而按c圖所示的分型面分型，則塑件整體由一種模板成型，消除了合模誤差，使塑件產(chǎn)生同軸度誤差的也許減少。因此，決定采用c圖所示的分型面分型。此外，為了提高自動(dòng)化程序和生產(chǎn)，保證塑件表面質(zhì)量，決定使用點(diǎn)澆口，而模具采用三板模構(gòu)造。即兩個(gè)分型面，一種分型面用于成型塑件，另一種分型面用于取出澆注系統(tǒng)凝料。3.2澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1）主流道的設(shè)計(jì)由表2-3可知，SZ-100/60型注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸：噴嘴孔直徑d0=4mm；噴嘴前端球半徑R0=10mm。根據(jù)主流道與噴嘴的關(guān)系得到：主流道進(jìn)口球半徑R=R0+(1~2)mm，取R=12mm；主流道進(jìn)口孔直徑d=d0+（0.5~1）mm，取d=5mm。為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其斜度取4。；同步為了使熔料順利進(jìn)入分流道，在主流道出料端設(shè)計(jì)r=5mm的圓弧過渡。主流道稱套采用可拆卸更換的澆口套，澆口套的形狀及尺寸設(shè)計(jì)采用推薦尺寸的常用澆口套；為了能與注射機(jī)的定位圈相配合，采用外加定位環(huán)的方式，這樣不僅減小了澆口套的總體尺寸，還防止了澆口套在使用中的磨損。2）分流道設(shè)計(jì)該塑件的體積比較小，形狀比較簡樸，壁厚均勻，且塑料的流動(dòng)性好，因此采用單點(diǎn)進(jìn)料的方式。為便于加工，采用最為常用的截面形狀為U形的分流道。查分流道橫截面及其尺寸的有關(guān)資料，去U形分流道截面半徑R=3mm，h=5mm，α=10。分流道截面形狀及尺寸入圖3-1所示3-13）點(diǎn)澆口設(shè)計(jì)由于該塑件外觀質(zhì)量規(guī)定較高，因此澆口的位置和大小應(yīng)以不影響外觀質(zhì)量的前提。同步，也應(yīng)當(dāng)盡量使模具構(gòu)造更簡樸。根據(jù)對該塑件構(gòu)造的分析，并結(jié)合以確定的分型面位置，選擇如圖3-2所示的點(diǎn)澆口進(jìn)料方式。根據(jù)塑件外觀質(zhì)量的規(guī)定及型腔的安放方式，進(jìn)料位置設(shè)計(jì)在塑件頂部。點(diǎn)澆口的直徑尺寸可以根據(jù)不一樣的塑料按塑件平均壁厚查有關(guān)表確定。3-24)冷料穴設(shè)計(jì)ABS塑料有質(zhì)軟高彈的特點(diǎn)規(guī)定采用帶球頭形拉料桿的冷料穴，定模板的分流道盡頭鉆小斜孔，一次分型時(shí)斜孔內(nèi)凝料使點(diǎn)澆口與塑件分離，同步球形拉料桿將主流道的凝料拔出；而二次分型時(shí)凝料被定模板刮掉落下來，實(shí)現(xiàn)澆注系統(tǒng)與蘇軍的自動(dòng)分離與脫出，自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度小。4模具設(shè)計(jì)的方案論證4.1型腔的布局由于塑件的外觀是圓形，各個(gè)方向尺寸一致，且塑件構(gòu)造簡樸，不需要側(cè)向分型，因此型腔的排列方式只有一種，即左右對稱分布在模板兩側(cè)，如圖4-1所示。4-14.2成型零件的構(gòu)造1）模具的型腔采用整體式整體式型腔是直接加工在型腔板上的，有較高的強(qiáng)度和剛度，使用中不易發(fā)生變形。由于該塑件的尺寸較小，最大的尺寸也只有Φ36mm，且形狀簡樸，型腔加工輕易實(shí)現(xiàn)，故可以采用整體式構(gòu)造。2）模具的型芯采用組合式組合式型芯可節(jié)省寶貴模具鋼材料，便于機(jī)械加工和熱處理，維修更換以便，同步也有助于型芯冷卻和排氣?？紤]到型芯加工制造以便和減少模具的制導(dǎo)致本，故采用組合式型芯。4.3推出機(jī)構(gòu)確實(shí)定根據(jù)塑件的形狀特點(diǎn)，確定模具型腔在定模部分，模具型芯在動(dòng)模部分，塑件成型開模后，模具型芯與塑件一起留在動(dòng)模一側(cè)。由于該模具為一模四腔，假如用推桿推出或是推管推出機(jī)構(gòu)的話，會(huì)使模具的構(gòu)造變大、變復(fù)雜，并且一模四腔在脫模時(shí)需要很大的脫模力，因此采用推板推出機(jī)構(gòu)。既能滿足脫模力的規(guī)定，也能使模具的構(gòu)造變的簡樸，且能減少模具的成本。為了防止推件孔的內(nèi)表面與型芯成型面相摩擦，導(dǎo)致型芯過早的磨損而報(bào)廢，故將推件板的內(nèi)孔與型芯成型面如下的配合段做成單邊斜度為5~10°的錐面，該錐面不僅有效防止了擦傷，且能精確定為推件板，防止了該出的飛邊溢料。4.4合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)該塑件精度規(guī)定不算高，塑件形狀、型腔分布對成，無明顯單邊注射側(cè)壓力，可采用最為常見的導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。在動(dòng)模板、推件板、定模板間使用四對導(dǎo)柱，導(dǎo)柱的長度要保證推件板推出塑件后不脫落。在定模座板與定模板間采用四對限距拉桿，不僅起到限制第一次分型距的作用（所限距離要保證能取出凝料），同步還起到導(dǎo)向定位定模座板的作用。4.5冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)論證該塑件采用中批量生產(chǎn)，且ABS為非結(jié)晶型塑，料流動(dòng)性一般，成型時(shí)需要充足、均勻冷卻，應(yīng)盡量縮短成型周期，提高生產(chǎn)率。因此，該模具的凹模冷卻是在定模板上開出冷卻水道，采用冷卻水進(jìn)行循環(huán)冷卻型腔；而型芯的冷卻則采用內(nèi)部加裝銅管噴流冷卻的方式，其進(jìn)出水孔開在支承板上，成型模具溫度控制在60~80℃冷卻水道的設(shè)計(jì)如圖4-2所示。a型芯噴流式冷卻回路b定模板上循環(huán)冷卻回路5重要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1成型零件的成型尺寸計(jì)算該塑件的材料是一種收縮范圍較大的塑料，因此成型零件的尺寸均按平均值法計(jì)算。前面已經(jīng)查得ABS的收縮率為（0.3~0.8）%，故其平均收縮率為Scp=（0.3+0.8）%/2=0.0055根據(jù)塑件尺寸公差的規(guī)定，模具的制造公差取δz=Δ/3。成型零件尺寸的計(jì)算見表5-1.5-1成型零件尺寸的計(jì)算尺寸類別塑件尺寸計(jì)算公式型芯或型腔工作尺寸徑向尺寸型腔Φ36Lm=（Ls+LsScp-3Δ/4）【+δz/0】Φ35.78【+0.19/0】型芯Φ26lm=（ls+lsScp+3Δ/4）【0/-δz】Φ26.50【0/-0.16】軸向尺寸型腔22Hm=（Hs+HsScp-2Δ/3）【+δz/0】21.84【+0.14/0】型芯17hm=（hs+hsScp-2Δ/3）【0/-δz】17.35【0/-0.13】5.2模具型腔壁厚確實(shí)定采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)法，直接查閱設(shè)計(jì)手冊中有關(guān)表格，得該型腔的推薦壁厚為20mm5.3模具型腔模板總體尺寸確實(shí)定該模具型腔直徑為Φ36mm，根據(jù)確定的型腔壁厚尺寸20mm，綜合以上數(shù)據(jù)，確定型腔模板的總體尺寸B×L×H為：200*200*40。5.4原則模架確實(shí)定本塑件采用點(diǎn)澆口注射成型，根據(jù)模具構(gòu)造形式、型腔數(shù)量、塑件尺寸、冷卻水道的分布等原因，查有關(guān)資料，選擇A4-00-23-Z1型原則模架。6注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核6.1模具閉合高度確實(shí)定構(gòu)成模具閉合高度的模板及其他零件的尺寸有：定模座板為H1=25mm型腔板為H2=40mm推件板為H3=20mm型芯固定板為H4=32mm支承板為H5=32mm墊板為H6=63mm動(dòng)模座板為H7=25mm該模具閉合高度為：H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7=237mm6.2模具的閉合高度的校核由于SZ100/60型注射機(jī)所容許的磨具最小厚度Hmin=170mm；模具最大厚度Hmax=300mm，而計(jì)算得模具閉合高度H=237mm，因此模具閉合高度滿足Hmin≤H≤Hmax的安裝條件。6.3模具安裝部分的校核該模具的外形最大部分尺寸為250mm*200mm，SZ100/60型注射機(jī)模板最大安裝尺寸為320mm*320mm，故能滿足模具安裝的規(guī)定。6.4模具開模行程的校核開模行程也叫做合模行程，指模具開合模過程中動(dòng)模座板的移動(dòng)距離，用符號S表達(dá)。SZ100/60型注射機(jī)的最大開模行程Smax=300mm。為了使塑件成型后可以順利脫模，并結(jié)合該模具的雙分型面特點(diǎn)，確定該模具的楷模行程S應(yīng)滿足Smax＞H1+H2+a+(5~10)=(17+5)+(22+5)+(18+35)+7=99mm式中H1——塑件所用的脫模距離，mm；H2——塑件高度，mma——取出澆注系統(tǒng)凝料所必需的長度，mm因Smax=300mm＞99mm，故該注射機(jī)的開模行程滿足規(guī)定。6.5注射量的校核在一種注射成型周期內(nèi)，注射模具內(nèi)所需的塑料熔體總?cè)萘浚╒總）與模具澆注系統(tǒng)的容積和型腔容積有關(guān)，其值計(jì)算如下：1）：單個(gè)塑件的體積V1≈3.14*（18*18*22-13*13*17）=13360.7mm3=13.3607cm32）：該型腔為4個(gè)：V4≈4*V1=53.4428cm33）：澆注系統(tǒng)體積是總型腔體積20%：V2=10.68856cm34）：總注射量V總=V1+V2=64.13136cm3≈64cm3V總=0.8V V=V總/0.8=80cm3SZ100/60型注射機(jī)的額定注射量為V額=100cm3，因V額＞V，因此，該注射機(jī)的注射量滿足模具規(guī)定。7模具的工作過程該模具在開模時(shí)，伴隨動(dòng)模9的后移，動(dòng)模板與定模板13開始沿著A分型面產(chǎn)生第一次分型，由于斜窩內(nèi)凝料的限制作用而使?jié)部谂c塑件自動(dòng)切斷，并由拉料桿12拉出主流道襯套17和斜窩內(nèi)的凝料；動(dòng)模繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，在定距拉桿15的作用下，動(dòng)、定模開始沿B分型面產(chǎn)生第二次分型，使?jié)沧⑾到y(tǒng)凝料由拉桿上脫出；塑件停留在動(dòng)模一側(cè)隨動(dòng)模一起運(yùn)動(dòng)，動(dòng)模繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一定距離后，在注射機(jī)的頂桿的作用下，帶動(dòng)推板11推出機(jī)構(gòu)把塑件從型芯21上推出；取出塑件與澆注系統(tǒng)凝料；開模動(dòng)作完畢。8畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié)大學(xué)三年的?？茖W(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是其中最終一種環(huán)節(jié)，是對此前所學(xué)的知識及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢查。伴隨我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。在完畢大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我純熟地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識，對機(jī)械制造、加工的工藝有了一種系統(tǒng)、全面的理解，到達(dá)了學(xué)習(xí)的目的。對于模具設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)，我對于模具尤其是塑料模具的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)有了一種全新的認(rèn)識，豐富了多種模具的構(gòu)造和動(dòng)作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是實(shí)現(xiàn)了零的突破。在指導(dǎo)老師的協(xié)助下，同步在現(xiàn)場查閱了諸多有關(guān)資料并親手拆裝了某些經(jīng)典的模具實(shí)體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書館借閱了許多有關(guān)手冊和書籍，設(shè)計(jì)中，我充足運(yùn)用和查閱多種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充足討論，盡了最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過程中，碰到了一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，最終完畢畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，并且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正。 道謝在這次畢業(yè)過程中，有諸多同學(xué)和老師予以我極大的協(xié)助和關(guān)懷！我要感謝如下同學(xué)：郭恒陳華雍文龍瞿成明陸峰華呂明波等，正由予他們不停的給我提供某些硬件與軟件協(xié)助，才使得我在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候不會(huì)覺得那么的累，才使得我的畢業(yè)設(shè)計(jì)可以及時(shí)順利的完畢。我要尤其感謝的人就是我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師王洪磊王老師、吳建峰吳老師、黎彥黎老師、祝海燕祝老師、付華付老師等，在綜合設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，在我每次碰到困難的時(shí)候，王老師都會(huì)耐心的仔細(xì)的講解給我聽，使我掌握了更多的知識。在這里我真心的感謝那些協(xié)助過我的同學(xué)與老師們，謝謝你們！【參照文獻(xiàn)】⑴魏祥武，李景仲。機(jī)械制圖。北京：國防工業(yè)出版社，.8重?、魄??；Q性與技術(shù)測量。西安：西安電子科技大學(xué)出版社，.8⑶廖月瑩，何冰強(qiáng)。塑料模具