圓形骨架模具的設計【16張圖紙】

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目錄 摘要 第一章、原始資料分析 1.1、塑件的原始材料分析 1.2、塑件的結構、尺寸精度及表面質量分析 1.2.1、結構分析 1.2.2、尺寸精度分析 1.2.3、表面質量分析 1.3、 明確塑件生產(chǎn)批量 1.4、估算塑件的體積和重量 1.5、分析塑件的成型工藝參數(shù) 第二章、確定模具結構方案 2.1、脫模原理 2.2、確定型腔數(shù)量及布局形式 2.3、選擇分型面 2.4、確定澆注系統(tǒng)與排氣系統(tǒng) 2.4.1、澆注系統(tǒng)形式 2.4.2、主流道設計 2.4.3、分流道設計 2.4.3.1、分流道的形狀和尺寸 2.4.3.2、分流道的表面粗糙度 2.4.4、澆口的設計 2.4.5、排氣系統(tǒng) 2.5、選擇推出方式 第三章、模具設計的有關計算 3.1、型芯和型腔工作尺寸的計算 3.2、側壁厚度與底板厚度的計算 3.2.1、側壁厚度 3.2.2、推板厚度 3.3、斜導柱等側抽芯有關計算 3.3.1、斜導柱的設計與計算 3.3.2、斜滑塊（型腔）的設計 3.3.3、楔緊塊的設計 3.3.4、導滑條的設計 3.4、冷卻與加熱系統(tǒng) 第四章、選擇模架 4.1、初選注射機 4.1.1、澆注系統(tǒng)重量 4.1.2、注射壓力 4.2、選標準模架 第五章、校核注射機 5.1、注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核 5.2、開模行程的校核 5.3、模具在注射機上的安裝 第六章、推出機構的設計 6.1、推件力的計算 6.2、推桿的設計校核 6.2.1、推桿的直徑計算 6.2.2、推桿壓力校核 6.3、推板強度校核 結束語 參考文獻 摘要： 該塑料骨架總體形狀為回轉體，整體尺寸很小，需要大批量生產(chǎn)，為了提高生產(chǎn)率，降低成本，故采用模具成批注射生產(chǎn)。因該塑件有凹槽，所以模具必須采用左右開模，利用二根斜導柱上下開模帶動斜滑塊左右移動，由二塊相同的斜滑塊組成型腔，采用推板推出機構，完成分模后由推板頂出塑件。該模具采用普通澆注系統(tǒng)，由于二型腔模，必須設置分流道，用潛伏式澆口形式從零件內(nèi)部進料，利用分型面間隙排氣，該分型面位于熔體流動的末端利用分型面間隙排氣。本模具采用楔緊塊與定模板制成一體的整體式結構，牢固可靠性大。利用導滑條導滑。選用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS塑料）為骨架的材料。 關鍵詞：斜導柱 斜滑塊 澆注系統(tǒng) 第一章、塑件工藝分析 1.1、塑件的原始材料分析 該材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS塑料），骨架塑件如圖1： 圖1 骨架塑件 ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學單體合成，收縮率為0.3%~0.8% 。ABS無毒、無味、呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。從使用性能上看，該塑料具有極好的抗沖擊強度，有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電氣性能。從成型性能上看，該塑料在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，故塑件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；ABS易產(chǎn)生熔接痕，模具設計時應注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小。在要求塑件精度高時，模具溫度可控制在50~60℃，而在強調塑件光澤和耐熱時，模具溫度應控制在60~80℃。 1.2、塑件的結構、尺寸精度及表面質量分析 1.2.1、結構分析 從零件圖上分析，該零件總體形狀為回轉體，在一個直徑為38高為17的圓柱中間有一個直徑為16高為11和一個直徑為19高為6的臺階孔，然后留壁厚為1.5。該塑件有凹槽，因此，模具設計時必須設置側向分型抽心機構，該零件屬于中等復雜程度。 1.2.2、尺寸精度分析 該塑件所有尺寸的精度為IT4級，對塑件的尺寸精度要求不高，對應的模具相關零件的尺寸加工可以保證。 從塑件的壁厚上來看，該塑件的所有壁厚均勻，都為1.5，有利于塑件的成型。 1.2.3、表面質量分析 對該塑件表面沒有什么要求，故比較容易實現(xiàn)。 綜合以上分析，注射時在工藝參數(shù)控制的好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。 1.3、 明確塑件生產(chǎn)批量 該塑件要求大批量生產(chǎn)。 1.4、估算塑件的體積和重量 按照圖2 塑件各部分體積近似計算： 故塑件的體積為： 　　塑件重量為 式中為塑料密度(ABS的密度) 圖2 塑件各部分體積 1.5、分析塑件的成型工藝參數(shù) 干燥處理：ABS材料具有吸濕性，要求在加工之前進行干燥處理。建議干燥條件為80~90C下最少干燥2小時。材料溫度應保證小于0.1%。 熔化溫度：210~280℃；建議溫度：245℃。 模具溫度：25~70℃。（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導致光潔度較低）。 注射壓力：50~70MPa。 注射速度：中高速度。 根據(jù)塑件形狀及尺寸采用一模二件的模具結構，考慮外形尺寸及注射時所需的壓力情況，參考模具設計手冊初選螺桿式注射機：XS—Z—60。 第二章、確定模具結構方案 2.1、脫模原理 制品為骨架。該模具采用斜導柱抽心機構來實現(xiàn)垂直分型動作。鎖緊鍥與定模板做成整體，確保凹?；瑝K14的定位鎖緊。 工作原理 模具分流道與側澆口開設在垂直分型面II—II上，并由骨架凸翼腔底進料。開模時，I—I分型面分型，斜導柱3帶動凹?；瑝K14做II—II垂直分型面分型。最后，由推板4推出塑件制品。如圖3： 圖3 模具結構原理圖 2.2、確定型腔數(shù)量及布局形式 該塑件在注射時采用一模二件，即模具需要二個型腔。綜合考慮澆注系統(tǒng)，模具結構的復雜程度等因素擬采取圖4所示的型腔排列方式。 圖4 型腔排列方式 2.3、選擇分型面 確定分型面位置如圖5： 圖5 分型面位置 2.4、確定澆注系統(tǒng)與排氣系統(tǒng) 2.4.1、澆注系統(tǒng)形式 采用普通澆注系統(tǒng)，由于二型腔模，必須設置分流道，用潛伏式澆口形式從零件內(nèi)部進料，利用分型面間隙排氣。 2.4.2、主流道設計 根據(jù)《塑料模具設計手冊》初步得XS－Z－60型注射機噴嘴的有關尺寸： 噴嘴前端孔徑：； 噴嘴前端球面半徑：； 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關系： 取主流道球面半徑：； 取主流道的小端直徑； 為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設計成圓錐形，其斜度為，取，經(jīng)換算得主流道大端直徑為。 2.4.3、分流道設計 2.4.3.1、分流道的形狀和尺寸 分流道的形狀和尺寸應根據(jù)塑件的體積、壁厚、形狀的復雜程度、注射速度、分流道的長度等因數(shù)來確定。本塑件的形狀不復雜，熔料填充型腔比較容易。根據(jù)型腔的排列方式可知分流道的形狀長度較短，為了便于加工起見，選用截面形狀為半圓形分流道，查表5-40(塑料模具設計手冊)得。 2.4.3.2、分流道的表面粗糙度 由于分流道與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有內(nèi)部的熔體流動狀態(tài)比較理想，因此分流道表面粗糙度要求不太低，一般Ra取左右，這可增加對外層塑料熔體的阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層。 2.4.4、澆口的設計 根據(jù)塑件的成型要求及型腔的排列方式，選用潛伏式澆口較為理想，如圖6。 設計時在模具結構上采取瓣合式型腔，潛伏式澆口的錐角取。 圖6 潛伏式澆口示意圖 查表5-45(塑料模具設計手冊)選尺寸為直徑,試模時修正。 2.4.5、排氣系統(tǒng) 該模具為小型模具，可利用分型面間隙排氣，該分型面位于熔體流動的末端。 2.5、選擇推出方式 該塑件為簿壁塑件，綜合各個因素，選定為推板推出機構，如圖7。為了防止推板刮傷凸模，推板內(nèi)孔應比凸模成型部分大外，將凸模和推板的配合做成 錐面，以防止因推板偏心而出現(xiàn)飛邊，其單邊斜度左右為易。 圖7 頂出方式 第三章、模具設計的有關計算 3.1、型芯和型腔工作尺寸的計算 查表《塑料模設計手冊》表 1-4 塑料ABS收縮率：0.3%~0.8%。 平均收縮率： 計算如下表： 類別 尺寸類型 塑件尺寸 計算公式 型腔或型芯的工作尺寸 型腔的計算 徑向尺寸的計算 38 22 19 1.5 深度尺寸的計算 8 6 1.5 型芯的計算 徑向尺寸的計算 16 19 1.5 深度尺寸的計算 6 11 型芯中心距尺寸 60 3.2、側壁厚度與推板厚度的計算 3.2.1、側壁厚度 該型腔為組合式。因此，型腔的強度和剛度按組合式進行計算。由于型腔壁厚計算比較麻煩，也可以參考經(jīng)驗推薦數(shù)據(jù)。查《塑料成型工藝與模具設計》表6.10型腔側壁厚表，取。 3.2.2、推板厚度 其中查，，可取制品軸向尺寸公差的1/10，取，p由表4.1取。 3.3、斜導柱等側抽芯有關計算 3.3.1、斜導柱的設計與計算 斜導柱的傾斜角取。 則脫模力的計算為： —脫模力（推出力）（） —塑料彈性模量（，ABS塑料取） 塑料的平均成型收縮率（） 包容凸模的長度（） 塑料與剛的摩擦系數(shù)（ABS塑料取0.2） 塑料的帕松比（取0.3） 塑料平均壁厚() 圓柱半徑() （） 查《塑料成型工藝與模具設計》表9.1 取。 再查表9.2 得 在斜導柱的設計中斜導柱采用了理論上最佳的斜角：，直徑取。 先計算抽心距： 其中：—塑件的大圓盤半徑 —塑件的最小的腰部外圓半徑 然后在CAD里根據(jù)抽心距算出斜導柱的長度，如圖8： 圖8 斜導柱長度的計算 其強度校核： 其中： —斜導柱所受的彎曲力（） —抽拔力（） —斜導柱的斜角 ，所以斜導柱強度合格。 3.3.2、斜滑塊（型腔）的設計　 斜滑塊設計如圖9： 圖9 斜滑塊 3.3.3、楔緊塊的設計 本模具采用楔緊塊與定模板制成一體的整體式結構。如圖10 圖10 楔緊塊 3.3.4、導滑條的設計 導滑條的設計如圖11： 圖11 導滑條 斜滑塊的導滑長度不能太短，一般應保證滑塊在完成抽拔動作后，留在導滑條中的長度不小于有效長度的，經(jīng)計算，該滑塊在完成抽拔動作后留在導滑條中的長度為，總的有效長度為，所以導滑條的長度足夠。 3.4、冷卻與加熱系統(tǒng) 本塑件在注射成型時不要求有太高的模溫，所以在模具上可不設加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下計算 設定模具平均工作溫度為50℃，用常溫20℃的水作為模具冷卻介質，其出口溫度為30℃，產(chǎn)量為（初選每二分鐘一套）。 故冷卻水體積流量： 式中： —冷卻水體積流量，（） —單位時間注射人模具內(nèi)的樹脂質量，（） —單位時間內(nèi)樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量，（，ABS為 ） —冷卻水的比熱容，（） —冷卻水的密度，（） —冷卻水出口處溫度，（℃） —冷卻水進口處溫度，（℃） 查表可知所需的冷卻水道直徑非常小。 由上述計算可知，因為模具每分鐘所需的冷卻水體積流量很小，故可不設冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式冷卻模具即可。 第四章、選擇模架 為了方便加工熱處理，其型腔鑲塊可分為兩部分。如圖12： 圖12 型腔鑲塊 4.1、初選注射機 4.1.1、澆注系統(tǒng)重量 單件塑件重量 注射機額定注射量Gb，每次注射量不超過最大注射量的80% 即 式中－型腔數(shù) －澆注系統(tǒng)重量() －塑件重量() －注射機額定注射量() 澆注系統(tǒng)估算結果： 澆注系統(tǒng)重量 設 則得： 總質量： 滿足注射量：　 式中 ——額定注射() --塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和（） 或滿足注射量 4.1.2、注射壓力 查《塑料模具設計手則》表 1-8 ABS塑料成型時的注射壓力 鎖模力： 式中 —塑料成型時型腔壓力ABS塑料的型腔壓力，取 —澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和分型腔及澆住引流及型腔在分型面上的投影面積 根據(jù)以上分析與計算,根據(jù)塑料注射機技術規(guī)格表4.2《塑料成型工藝與模具設計》選用XS－Z－60型注射機。 注射機XS－Z－60有關技術參數(shù)如下: 模具鎖模力： 400KN 模板最大開合模行程 180 模具最大厚度 200 模具最小厚度 70 噴嘴圓弧半徑 12 噴嘴孔直徑 4 動、定模板尺寸 330×440 拉桿空間 300 4.2、選標準模架 根據(jù)以上分析計算型腔尺寸及斜導柱位置尺寸可確定模架的結構形式和規(guī)格。 查《塑料成型工藝與模具設計》表 7-4 選用： A4型(GB/T12556-90) 定模底板厚： 20 定模板厚： A=32 滑塊厚度： 17 推板厚度: 16 動模板厚: B=25 動模墊板厚： 32 墊塊厚度: C=50 下模座厚： 20 模具厚度：H模=A+B+C+20+16+32+20=195 模具外形尺寸： 160×200×195 第五章、校核注射機 5.1、注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核 由于在初選注射機和標準模架時是根據(jù)以上四個技術參數(shù)及計算壁厚等因素選用的，所以注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度不必進行校核，已符合所選注射機要求。 5.2、開模行程的校核 注射機最大行程S 式中 —塑料制品高度(mm)； —澆注系統(tǒng)高度(mm)。 S=184mm >84mm 故滿足要求。 5.3、模具在注射機上的安裝 從標準模架外形尺寸看小于注射機拉桿空間，并采用壓板固定模具，所以選注射機規(guī)格滿足要求。 第六章、推出機構的設計與校核 6.1、推件力的計算 —脫模力（推出力）（） —塑料彈性模量（，ABS塑料?。? 塑料的平均成型收縮率（） 包容凸模的長度（） 塑料與剛的摩擦系數(shù)（ABS塑料取0.2） 塑料的帕松比（取0.3） 塑料平均壁厚() 圓柱半徑() （） 6.2、推桿的設計 6.2.1、推桿的直徑計算 查《塑料模設計手冊之二》由式5-97得 —圓形推桿直徑() —推桿長度系數(shù) —推桿長度() —推桿數(shù)量 —推桿材料的彈性模量N/(鋼的彈性模量E=2.1107N/) —總脫模力 取6mm。 6.2.2、推桿壓力校核 查《塑料模設計手冊》式5-98 取 < 推桿應力合格，硬度 6.3、推板強度校核 推板選用45鋼，允許變形0.3。 查《塑料模設計手冊》由式5-103得： —推板厚度 —推桿間距 —總脫模力 —推板寬度 —鋼材的彈性模量 (鋼的彈性模量) —推板允許最大變形量 所以推板強度合格。 結束語 通過這次畢業(yè)設計，我了解了該怎么樣去設計一個模具，設計模具圖時，在了解了模具的功能和大致的輪廓后，最重要的是在設計的時候能夠細心，做到照顧到模具的各個方面的問題，要想到設計出來的模具能不能制造出來，合不合理，能不能更好的節(jié)省材料等問題，在以后的設計模具時，自己就知道怎樣能不能更好的節(jié)省材料等問題，在以后工作中設計模具時，自己就知道該怎樣去設計合理、底成本的模具，該次畢業(yè)設計使我收獲很多…… 參考文獻 [1] 屈華昌主編.《塑料成型工藝與模具設計》.北京:高等教育出版社,2001 [2] 李澄,吳天生,聞百橋主編.《機械制圖》.北京:高等教育出版社,1997 [3] 塑料模設計手冊編寫組主編.《塑料模設計手冊 (第二版)》.北京:機械工業(yè)出版社,2002 [4] 許發(fā)樾主編.《實用模具設計與制造手冊》.北京：機械工業(yè)出版社，2002 [5] 吳兆祥主編.《模具材料及表面處理》.北京:機械出版社,2000 [6] 陳于萍主編.《互換性與測量技術基礎》.北京:機械工業(yè)出版社,2001 [7] 馮炳堯，韓泰榮，將文森主編.《模具設計與制造簡明手冊》，上?？茖W技術出版社,2001 21