JHY接線端子的注塑模具設計-滑塊抽芯注射模含NX三維及11張CAD圖

JHY接線端子的注塑模具設計-滑塊抽芯注射模含NX三維及11張CAD圖,jhy,接線,端子,注塑,模具設計,滑塊抽芯,注射,nx,三維,11,十一,cad 注塑模具設計說明書 課題名稱：JHY接線端子注塑模具設計 系 部： 專 業(yè)： 班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 教師職稱： 完成時間 年 月 日 目 錄 摘 要 1 Abstract 2 1 緒論 3 1.1 選題的依據(jù)和意義 3 1.2 注射模具的簡述 3 1.3模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 4 2 注塑工藝分析及成型方法 6 2.1 塑件（JHY接線端子）分析 6 2.1.1 結構分析 6 2.2.2 成型工藝分析 6 2.2材料ABS的注射成型過程及工藝參數(shù) 7 2.2.1材料ABS的注塑成型參數(shù) 7 2.2.2材料ABS性能 7 3 模具基本結構設計 10 3.1分型面的設計 10 3.2確定型腔數(shù)量及排列方式 10 3.3注射機型號的確定 11 3.3.1關于模具一次成型注塑量的計算 12 3.3.2注射機型號的選定 13 3.3.3注塑機的參數(shù)較核 14 4 模具澆注系統(tǒng)的設計 16 4.1澆注系統(tǒng)的設計步驟和原則 16 4.2主流道的設計 16 4.3分流道設計 17 4.4澆口的設計 18 4.5冷料穴的設計 19 5 成型零件的設計 20 5.1 成型零件結構設計 20 5.2 成型零件尺寸計算 21 5.2.1 型腔工作尺寸計算 21 5.2 .2型芯工作尺寸計算 22 6 其他模具結構設計 24 6.1冷卻系統(tǒng)的設計 24 6.2脫模機構的設計 25 6.3 脫模力的計算 26 6.3側抽芯機構的設計 27 6.3.1 斜導柱滑塊抽芯機構 28 7 標準模架的選擇 30 總結 32 致 謝 33 參考文獻 34 III 摘 要 本次設計主要是根據(jù)指定的塑件產(chǎn)品進行建模，根據(jù)塑料制品的要求，設計出符合要求的塑件，參照一般塑件結構設計，畫出塑件建模圖紙，然后通過了解用途，分析工藝性、尺寸精度等，確定了選擇ABS材料進行注塑生產(chǎn)，進行合理的模具結果的設計。 設計中的方案主要確定了塑件的分型面選擇，確定好分型面后，根據(jù)塑件大小和結構特點進行型腔布局，本次設計采用了一模兩腔的模腔數(shù)量，主要通過幾種方案對比得到最佳布局方案，然后進行澆注系統(tǒng)的分型設計哦，選擇合適的澆口和流道大小。完成澆注系統(tǒng)后，還需要設置冷卻系統(tǒng)和頂出機構，冷卻系統(tǒng)設計主要考慮的是冷卻均勻，保證塑件成型周期滿足要求，頂出系統(tǒng)需要滿足塑件可以成功頂出，進行批量生產(chǎn)，不出現(xiàn)產(chǎn)品缺陷等，最終需要選擇合適的模架大小等完成整個注塑模具的設計。并且對各種參數(shù)校核。進行各部件三維建模，和二維工程圖得繪制，整理出計算過程和設計總結，完成整個設計。 關鍵字：塑件建模；結構分析；模具設計；校核； 40 Abstract This design is mainly based on the specified plastic products for modeling, according to the requirements of plastic products, design the plastic parts that meet the requirements, refer to the general plastic structure design, draw the plastic modeling drawings, and then through understanding the purpose, analysis of process, dimensional accuracy, etc., determine the selection of ABS materials for injection production, and design the reasonable mold results. The first mock exam is mainly about the selection of the parting surface of the plastic parts. After the parting surface is determined, the layout of the cavity is made according to the size and structural characteristics of the plastic parts. The design adopts a number of two cavities with a single mold, and the best layout scheme is obtained through comparison of several schemes. Then, the design of the gating system is divided into the proper type, and the proper gate and runner size are selected. After the completion of the pouring system, the cooling system and ejection mechanism need to be set up. The cooling system design mainly considers the uniform cooling to ensure that the molding cycle of the plastic parts meets the requirements. The ejection system needs to meet the requirements that the plastic parts can be successfully ejected for mass production without product defects. Finally, the appropriate mold frame size needs to be selected to complete the design of the entire injection mold. And check all kinds of parameters. Carry out three-dimensional modeling of each component, draw two-dimensional engineering drawings, sort out the calculation process and design summary, and complete the whole design. Keywords: plastic modeling; structural analysis; mold design; verification 1 緒論 1.1 選題的依據(jù)和意義 本次設計的塑件通過參考類似實物得到，通過對實物的分析后，設計建模塑件外形結構，主要目的為通過這次設計過程，可以熟悉此類塑件的生產(chǎn)過程和生產(chǎn)原理，然后反推得到模具的基本結構，各種模具結構的作用，通過實體建模等熟悉三維繪圖軟件，二維工程圖的繪制熟悉CAD繪圖軟件的使用；其他還可與通過本次畢業(yè)設計，了解到機械類材料特性，繪圖的一些基本規(guī)范等，對自己幾年學習的一個深度總結和復習，對將來從事相關機械行業(yè)起到一個啟蒙作用。 1.2 注射模具的簡述 在最近的20-30年期間，是中國塑料和塑件制品行業(yè)發(fā)展得最快的時候，我們從幾十年前設計與制造技術空白期，發(fā)展到現(xiàn)在能進行各種復雜、高精度的模具設計和制造的技術，并在模具行業(yè)中獲得了很多種國際性的創(chuàng)新技術。我們國家的塑料原料行業(yè)以及注塑模具設計生產(chǎn)技術還有機械加工設備已經(jīng)是和世界先進國家，比如德國、日本、歐美等地區(qū)和國家的技術接近，并每年大量出口精密的注射模具到發(fā)達國家。在這21世紀我們國家還在不斷的開發(fā)研究塑料的種類和提高產(chǎn)量的技術。所以我們國家的產(chǎn)量和品種在不斷增加，我們的模具加工設備以及模具的產(chǎn)量已經(jīng)是全世界最多的一個國家了。塑膠制品的產(chǎn)量也已經(jīng)接近世界第一名成為了世界第二大產(chǎn)量國家，很多先進國家的多個品牌也有很產(chǎn)品在我國生產(chǎn)。比如醫(yī)療、電子電器、汽車零件。家具產(chǎn)品等一系列的塑件，這里就不一一列表了。從這里可以看出注塑模具對經(jīng)濟還有工業(yè)的發(fā)展是多么的重要。從上面的多種例子可以看到模具的設計技術與機械裝備的制造技術對我國是一個重要的項目方向。因為模具生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，具有大批量，速度快、成本低、一致性高、效益好、精密度好等多種優(yōu)點，是其它的工具設備達不到這種效果的，注射成型在大批量產(chǎn)品制造的時候優(yōu)勢是其它設備和工藝不能比擬的，注塑模具在工業(yè)生產(chǎn)中的份量舉中輕重。 模具制造的方式與其它的機械機構設備生產(chǎn)行業(yè)有所不同，好比說下面的幾個不同點，注塑模具不會像其它行業(yè)的設備一樣實現(xiàn)模具全標準化，不是可以在市場上隨便就能買到的，因為模具有他的特點，模具不會進行批量制造，因為他是根據(jù)所要生產(chǎn)的塑件的形狀和結構來進行訂購定制的，一般來說一個模具只能生產(chǎn)一種塑膠制品，他能大批量高效地不斷生產(chǎn)這一個制品，所以制品的成本就比較低了，但模具的制造與設計價格一般來說相對比較高。 然后還有注射模具是用來生產(chǎn)指定的塑膠產(chǎn)品的，不同的產(chǎn)品的地方有著不同的要求比如精度、材料、產(chǎn)量等情況，因為模具的要求不同，對它的制造價格也會有很大的影響。還有一點就是一個塑料產(chǎn)品它是有一個周期性的，一個塑料產(chǎn)品從設計好以后就要很快的進行模具的制造，塑料產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)，在這一個有限的周期內(nèi)我們要快速的制造出來模具，并且把塑膠產(chǎn)品投入到市場進行銷售。另外還有一點就是注塑模具的設計技術與制造技術，以及制造的工藝和材料等都在不斷的變化以及改進，所以我們還要對在崗的生產(chǎn)人員進行培訓與提升，這樣子才可以達到模具的生產(chǎn)能力平衡以及生產(chǎn)技術的提高。綜合了這幾種方法注塑模具還存在制造加工上面的成本相對比較高，生產(chǎn)周期比較長，還有人員的專業(yè)水平不夠等問題，生產(chǎn)周期比較長，還有人員的專業(yè)水平不夠等問題，能發(fā)現(xiàn)并解決以上的多種問題。 1.3模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 我國的模具產(chǎn)業(yè)經(jīng)過最近幾十年的發(fā)展，無論是從設計還是生產(chǎn)到已經(jīng)趕上歐美等發(fā)達國家的水平，各種加工工工藝都已經(jīng)跟上德國和日本等發(fā)達國家，生產(chǎn)設備無論是數(shù)控機床還是注塑設備都已經(jīng)是比較先進了，整個模具工業(yè)產(chǎn)值和科技含量都是穩(wěn)步提升。目前在大型模具的設計主要集中在汽車家電等行業(yè)，飛機零件也有很多是通過模具生產(chǎn)，基本所有的大型外殼塑件零件，只要生產(chǎn)量較大的情況，都是優(yōu)先考慮模具生產(chǎn)，質(zhì)量也很穩(wěn)定，汽車內(nèi)飾件外殼都是復制曲面造型，這種注塑模具要求較高的數(shù)控加工工藝和設備生產(chǎn)，目前雖然有極少部分設備還是通過進口得到，但是大部分都已經(jīng)可以自產(chǎn)自銷，很多小型精密模具設計生產(chǎn)我們國家也是非常成熟，此類模具主要集中在齒輪等小型高精度零件領域。在模具CAD/CAE/CAM技術方面，我國也學習歐美等發(fā)達國家的技術，這幾年也是進展非常的快，加工中心設計也有單軸到三軸五軸等設備，更新?lián)Q單非?？欤际强梢詽M足大批量高精度生產(chǎn)要求，CAE分析軟件的使用也已經(jīng)普及，對高難度塑件的前期成型預判起到重要的設計依據(jù)和參考，大大增加了成型成功率，也使得塑件質(zhì)量更加穩(wěn)定和降低模具零件的返修率和報廢率，大大提高生產(chǎn)效率。 雖然我國模具工業(yè)在近幾十年內(nèi)得到了突飛猛進的發(fā)展，但是在一些高難度高精度領域，依然需要進口一部分各類大型，精密，復雜模具。這種模具主要特色是材料要求高，加工難度大，設備要求好等，在這些模具加工設計生產(chǎn)里，我們國家依舊沒有什么優(yōu)勢。為了以后可以以縮小與國際先進水平的距離。未來我們國家發(fā)展方向主要集中在以下幾個方面： （1）重點需要注重開發(fā)大型復雜模具；這種主要集中在汽車飛機等領域，目前國內(nèi)大型飛行發(fā)展良好，未來需要很多基礎執(zhí)照也跟進，滿足國家大型機械設計的生產(chǎn)需要。 （2）普及模具一些配件的標準件的應用；通過大批量生產(chǎn)設計模具零部件的標注件，可以大大縮短模具制造周期，降低生產(chǎn)成本，同時批量加工出的模具零件精度更高，安裝更加快捷，設計時間也會縮減，使得模具質(zhì)量更加穩(wěn)定，成本可以縮減30%左右，在國家市場更加具有競爭力。 （3）繼續(xù)加大CAD/CAM/CAE技術在各類似模具的使用；目前過年的CAD/CAM/CAE技術主要集中在高精度高要求的模具設計里面，一些自己生產(chǎn)內(nèi)銷的模具還沒應用，這個主要是成本的考慮。后續(xù)需要降低CAD/CAM/CAE技術使用成本，進行自主軟件研發(fā)創(chuàng)新，替代進口成本高的軟件使用等，這樣可以使得過年模具發(fā)展更加迅速，可顯著地提高模具設計制造水平。 （4）增加快速成型的發(fā)展速度，快速成型工藝是未來模具發(fā)展的重點，隨著模具技術的日益成熟，未來這方面的發(fā)展可以大大提高生產(chǎn)效率，隨著人工越來越貴，自動生成將會是降低成本的發(fā)展方向，未來機械手熱流道等配件發(fā)展也是非常重要，對效率提高可以起到?jīng)Q定性作用。 2 注塑工藝分析及成型方法 2.1 塑件（JHY接線端子）分析 通過三維建模，設計出JHY接線端子塑件結構如圖3-1所示。 圖2.1 JHY接線端子三維圖 首先需要要塑件的外形進行簡單分析，注塑件有幾個產(chǎn)品特性要求，如形狀結構一般需要時殼類形狀，這樣有利于塑件外觀，均勻的壁厚可以防止外觀有縮水痕跡，本次塑件符合這項基本要求，然后需要對尺寸大小進行簡單分析，一般不能太大也不能太小，這樣才能設計合適的模具，成型件強度才能得到保障，太大加工設備也無法滿足要求，精度等級本次選擇常規(guī)精度，因為塑件不是內(nèi)部件，需要滿足一般外觀件的表面質(zhì)量要求。本設計課題-JHY接線端子外形如上圖所示，塑件各尺寸參考二維圖設計圖紙，通過上述分析后可以得到該塑件滿足一般注塑生產(chǎn)的需要，本次材料選擇的是為一般廉價的ABS材料，此材料綜合性能優(yōu)良，可以滿足本次設計需要。具體細節(jié)分析主要從下面兩點展開。 2.1.1 結構分析 分析塑件圖可以得知，該塑件整體中等尺寸，結構和難易程度也是中規(guī)中矩，塑件后端有圓孔，需要滑塊抽芯機構才可以實現(xiàn)脫模，該塑件適合注塑模具生產(chǎn)制造。 2.2.2 成型工藝分析 精度等級：因為塑件沒有嚴格的公差要求，本次選擇采用一般精度5級來設計，按一般模具精度設計可以降低成本和簡化模具結構。 脫模斜度：分析塑件的結構得到塑件的平均厚度約為2mm，因為側壁有一定高度，設計的脫模斜度需要合適才能順利脫模，通過查參考文獻【1】中的表3-4可以得到，按此高度設計的內(nèi)表面35′~1°可以滿足脫模需要，在設計塑件外表面時候需要40′~1°20′可以保證塑件外觀，脫模時候不容易刮花等。因為塑膠結構都是比較均勻，內(nèi)部沒有特殊狹窄細小部位，塑料為ABS的流動性較好，一般小高度位置脫模斜度可以不設計也能順利脫模。 2.2材料ABS的注射成型過程及工藝參數(shù) 因本次設計的材料選擇的是ABS，首先需要對ABS的基本性能了解和分析。通過參考文獻了解到ABS的吸水率比較大，大約為0.2%～0.8%，相對其他的材料比如容易吸濕，所以對塑膠原料都需要進行干燥，需要保證塑料顆粒的水分含量小于0.3%左右才能進行注塑，這樣才不影響塑件質(zhì)量。干燥過程需要使用到烘箱，溫度控制在82℃左右，烘的時間為3小時左右。 2.2.1材料ABS的注塑成型參數(shù) 材料適合的注塑機類型：螺桿式； 注塑機的螺桿轉數(shù)：48（r/min）； 設計的料筒溫度：前段溫度控制在 200-220（℃）； 中段溫度控制在 180-200（℃）； 后段 溫度控制在160-180（℃）； 注塑時候噴嘴的溫度：170-180（℃）； 注塑時候模具溫度-：50-80（℃）； 注塑時候注射壓力：70-100（MPa）； 注塑時候成型時間（s）：注射20～60，保壓0～3，冷卻20～90，總周期50～160。 2.2.2材料ABS性能 1.物理性能 本次選擇的材料ABS是一種特殊和混合樹脂材料合成，通過其在國外的英文名簡稱后縮小為ABS，主要是由三種化合物合成得到，需要按照一定的比例才可以合成。此材料主要的特點是，合成過程如果采用的不同的比例，進行混合，就可以得到各種不同的性能，目前市場上得到材料，可以合成各種顆粒尺寸大小不一的原料，還可以通過不同的比例的得到不同的強度的材料，很多時候為了滿足生產(chǎn)需要，調(diào)試出不同特性的材料可以滿足各行業(yè)的產(chǎn)品需要，這也是目前為什么ABS為用途最廣泛的材料之一。 ABS在一般情況下顏色呈現(xiàn)為淺黃色，生產(chǎn)原料的時候，一般將其加工成粒狀或珠狀，ABS材料的幾大特點為。沒有顏色，無味道。還具有良好的機械性能，主要優(yōu)點集中在成型尺寸穩(wěn)定，各種顏色可以調(diào)配。但是其也有各種不穩(wěn)定的缺點，主要是容易吸水，很多時候需要干燥，耐熱性差，在高溫是容易變形，著火點低易燃。 2.成型性能 因為ABS是三種不同的材料混合得到的。這三種材料為丙烯腈、丁二烯和苯乙烯，每個材料的性能都不一樣。丙烯腈的成型特點是有高強度，還有熱穩(wěn)定性也是很不錯的；而另一種材料丁二烯不同的是具有抗沖擊的特性，可以抵抗住一般的沖擊，也不會變形和裂開；第三種材料苯乙烯的優(yōu)點為高光潔度，主要是成型外觀件，可以達到比較高的光潔度要求。ABS是非結晶材料，因為其是組合物，所有他的成型特性一般是繼承的原理的三種混合物的原始特性，最終還是看比例的多少來決定更加靠近哪種材料的特性。這樣就促成了合成后的材料的靈活性很高，目前了解到外面生產(chǎn)的ABS已經(jīng)有上百種不同品質(zhì)的各種牌號的材料出現(xiàn)，也基本都應用到每個特殊的行業(yè)里面去了。這些不同特性的材料都擁有其獨立的特性，例如一些需要美觀的外觀件都是需要按特殊比例調(diào)配，一些高強度要求的需要很高的抗沖擊強度也是需要單獨調(diào)配。 ABS在需要較高的沖擊強度的時候，溫度范圍比較大，這樣有很多優(yōu)點，可以適應不同的溫度，熱變形溫度比PA、PVC高，所有在很多特殊情況都是優(yōu)先選用ABS,ABS的材料收縮率在0.4%~0.8%范圍內(nèi)，大部分的情況都是取的百分之0.5，此材料還可以添加玻璃纖維增強強度，強度增加后會較少縮水比例，一般可以減少到0.2%～0.4%，后收縮的情況也很少出現(xiàn)。 ABS還具有良好的加工性能，按一定比例可以增加光潔度，還可以進行電鍍處理，這樣可以改變多種顏色。其還具有一定的配混性，可以和其他材料混合起來注塑，如PC、PVC、PA、PBT等，都可以按一定比例混合，然后產(chǎn)生不停的性能，通過與MMA摻混成為透明塑件，通過經(jīng)驗的到其透光率可達80%。ABS有一大缺點是吸水，空氣過于潮濕后很容變質(zhì)，每次成型后都需要干燥后使用，通過經(jīng)驗得到水分含量應小于0.2%才能成型后不影響塑件質(zhì)量。 3.ABS的主要性能指標 在一般情況下，ABS 的密度為ρ=1.05左右，溫度升高后密度會有所降低；取值1.05這些數(shù)據(jù)都是本次設計中需要拿來計算的重要參數(shù)。 3 模具基本結構設計 3.1分型面的設計 模具的分型面是設計準備工作中最重要的部分，每到設計好塑件后，開始設計模具前，首先就應該確定好分型面的位置，這決定了模具的基本結構，和布局，設計分型面時主要靠考慮的是塑件是否可以順利脫模，還要考慮開模后塑件會留到動模還是定模，一般情況下，塑件開模后一定要留都在動模側，這樣方便脫模機構的設計，如果設計最終塑件是留在定模，那么脫模結構也需要設計在定模。選擇分型面時很多是無法單方向脫模，這種情況就需要設計側抽芯機構，一般主分型面選擇塑件的最大輪廓處，這樣方便取出塑件，加工簡單。 通過分析塑件的最大輪廓位置后，綜合考慮塑件的成型工藝，得到的主分型面選擇如圖3.1所示。 圖3.1分型面的選擇 3.2確定型腔數(shù)量及排列方式 確定好分型面位置后，需要選擇合適的型腔布局來設計模具，首先進行選擇是單型腔模還是多型腔模，考慮到本次設計塑件結構比較常見，產(chǎn)品的生產(chǎn)量較大，在不大幅度增加成本的情況下，需要設計多腔才能滿足設計需要，但是分析模具的生產(chǎn)工藝，一般也是設計合適的才能最大程度的滿足生產(chǎn)量又能節(jié)約生產(chǎn)模具的成本。本次塑件大小中等，如果采用太多腔成型，填充有一定壓力，成型時間過長，反而影響模具的生產(chǎn)效率，綜合分析初步采用一模二腔的結構，因為本塑件是外觀件，設計時候?qū)υ撃＞咄庥^質(zhì)量要求較高，成型過程需要判斷是采用單分型面還是雙分型面結構，初步擬定采用一模二腔的設計，設計為單分型面的模具結構形式，最終的型腔布局設計如圖3.2所示。 圖3.2型腔布局圖 3.3注射機型號的確定 模具設計好進行生產(chǎn)時，需要有一臺配套的成型設備進行配合模具，此設備需要提供原料，還有輔助機構來完成注塑，這個輔助設備為注塑機，目前世界上生產(chǎn)注塑機的型號有很多種，主要為立式和臥式注塑機兩種，然后除了擺放形式外，還根據(jù)大小有各種噸位的注塑，一般在40-1200噸之間，這個噸位是根據(jù)注塑機合模的壓力大小也就是鎖模力的大小參數(shù)來命名的，設計好一套模具后，選擇合適大小的注塑機至關重要，因為這關系到塑件生產(chǎn)質(zhì)量，效率和產(chǎn)品的成型效果等，所有設計完選擇好注塑型號后還需要進行校核等，主要為模具大小和注塑量進行校核。其次是成型壓力，這些重要參數(shù)都是需要進行核對，確保滿足生產(chǎn)需要。本次初步選擇臥式注塑機主要從下面幾個方面來進行計算。注塑機原理如下圖所示 圖3.3 注塑機原理圖 3.3.1關于模具一次成型注塑量的計算 因為塑件已經(jīng)有三維建模圖，目前最簡單快捷的方式是通過計算機軟件，直接測量得到塑件體積，這樣操作簡單，精確度高，廣泛用于目前設計行業(yè)，通過本次設計三維軟件對塑件體積測量后得到塑件體積為： V1＝19.4 通過材料的特性分析，文獻材料里面有ABS材料性能有其密度參數(shù)，參照參數(shù)表，可以得到ABS材料的密度為ρ=1.05，質(zhì)量公式為體積乘以密度得到結果： M1＝ρ·V =19.4×1.05 =20.37g 計算完塑件體積后，還需要測量澆注系統(tǒng)的體積。澆注系統(tǒng)的體積可以直接在三維軟件中測量，澆注系統(tǒng)的模型得到，經(jīng)過測量之后的澆注系統(tǒng)體積為： V2=1.378cm3 通過上面計算和估算獲得了塑件體積和澆注系統(tǒng)體積，這樣可以通過上面公式獲得一次成型所需要的總體質(zhì)量的體積，所以該模具一次注射所需要的體為： 147x80%≥2x19.4+1.378=40.18 3.3.2注射機型號的選定 通過分析塑件的排布形式，澆注系統(tǒng)的大小和一次成型的總體積質(zhì)量大小，綜合分析這些參數(shù)和調(diào)研目前的注塑機各種參數(shù)，初步選擇的注塑機型號為HTF110X1B，此為海天注塑機中等大小的噸位，也是比較常見的注塑機型號，通過查找其出場設備參數(shù)獲得該注塑機參數(shù)如表4-1所示。 表3.1HTF110X1B注塑機的參數(shù) 型號 單位 110×1A 110×1B 110×1C 參數(shù) 螺桿直徑 mm 34 36 40 理論注射容量 cm3 131 147 181 注射重量PS g 119 134 165 注射壓力 Mpa 206 183 149 注射行程 mm 144 螺桿轉速 r/min 0~215 料筒加熱功率 KW 5.7 鎖模力 KN 1100 拉桿內(nèi)間距(水平×垂直) mm 400×400 允許最大模具厚度 mm 410 允許最小模具厚度 mm 160 移模行程 mm 340 移模開距(最大) mm 750 液壓頂出行程 mm 100 液壓頂出力 KN 33 液壓頂出桿數(shù)量 PC 5 油泵電動機功率 KW 13 油箱容積 l 210 機器尺寸(長×寬×高) m 4.7×1.3×1.85 機器重量 t 3.4 最小模具尺寸(長×寬) mm 280×280 3.3.3注塑機的參數(shù)較核 （1）注射容量和質(zhì)量校核 進行初選完注塑機后，需要對選擇好的注塑機參數(shù)進行核對數(shù)據(jù)是否滿足生產(chǎn)要求，首先我們從注塑模具的注塑量來判斷，通過資料公式得到是否滿足，要滿足下面公式要求： 2個； 147； 1.378； 19.4 通過上面的計算公式，代入我們的設計數(shù)值后得到： 147x80%≥2x19.4+1.378=40.18 所以注塑機的選擇是滿足我們設計方案的數(shù)值的。 （2）鎖模力的校核 然后我們通過和模具力合模力的大小來進行校核，選擇的注塑機鎖模具力需要滿足： 校核公式如下； 860≥（22611.32+159.07）30=161.4513KN 式中： P-平均型腔成型壓力，取值范圍查表取30Mpa 經(jīng)過計算，本次設計中的模具需要的鎖模力在注塑機額定鎖模力允許范圍內(nèi)，滿足要求。 （3）模具安裝尺寸校核 模具是安裝在模具上的，但是注塑機大小有限，所有設計的模具大小不能大于選擇注塑機的最大限制，不然是無法安裝上去的，我們本次通過模具設計方案的模具大小進行核對。本次選擇的注塑的最大安裝寬度為：注塑機拉桿的間距400x400mm。通過設計方案得到，本次設計的模具的280x350mm，明顯小于最大的安裝距離，所以，故滿足要求。 確定大小后，還需要確定模具的設計高度，是否超過注塑最大允許高度，本次設計的模具實際高度 H模=280mm ； 這次旋轉的注塑機最小閉合厚度 160-410mm， 設計的值需要小于最大注塑值，大于注塑機最小的高度值，故滿足要求。 然后好需要對開模行程進行核對，模具需要打開后頂出塑件，開模距離也需要滿足要，主要通過下面公式計算： 式中 ，23mm； ，85.11mm； 340mm≥23+85.11mm+10mm=118.11 經(jīng)過計算，注塑機的移模行程滿足注塑模具的要求。 4 模具澆注系統(tǒng)的設計 4.1澆注系統(tǒng)的設計步驟和原則 澆注系統(tǒng)是模具成型過程重要組件，是注塑機連接塑件的中介媒介，注塑機講壓入模，就是通過流道結構進入，所以設計澆注系統(tǒng)大小選擇很關鍵，太大會造成材料浪費，太小無法得到合格的塑件，所有需要通過具體問題具體分析，理由相關計算來的到具體數(shù)據(jù)，也需要參考前人的設計經(jīng)驗，來確定具體結構形式，一般主要分為兩類了，第一是單分型面澆注系統(tǒng)和雙分型面澆注系統(tǒng)，設計的澆注系統(tǒng)主要下面幾個關鍵部位組成：主流到，分流到、冷料穴，澆口。設計過程首先設計主流道，主流道一般要設計澆口套，方便加工和維修，然后設計分流道，分流道要選擇合適的大小，盡量設計的短一些，減少阻力。然后設計澆口，澆口分為多種，需要考慮塑件的要求，是否有表明質(zhì)量要求和一部分位置不可以有澆口痕跡，選擇合適的澆口滿足生產(chǎn)需要，然后還要需要設計冷料穴做為廢料的放置等。 4.2主流道的設計 主流道本次設計按常規(guī)的錐度設計，外圈設計澆口套，固定在定位圈下，設計的時候需要滿足注塑機安裝要求等，主要從下面幾個方面確定其結構和尺寸。 （1）主流道尺寸的計算 設計主流道的時候。首選確定小端的尺寸，此大小需要和初選的注塑機噴嘴配套，需要滿足下面條件： 3.1=2.5+（）mm； 得到主流道小端直徑d=3.1mm； 主流道還需要考慮一定的脫模斜度，一般脫模斜度的取值為； 主流道高度L=60.11mm； 經(jīng)過CAD繪圖可以直接得出主流道大端直徑如下尺寸。 主流道大端直徑D=5.26mm； 主流道長度需要考選擇的模架大小來確認，下端直徑大小和高度斜度有關系，本次斜度按一般的脫模斜度設計為一度，具體高度需要選擇好模具的大小和定模板后度來確定，具體設計參照模具的設計尺寸，設計的長度一般不超200mm。 （2）主流道襯套的設計 因為主流道每次和注塑機需要接觸擠壓，碰撞等，容易磨損，誰過程需要保證其強度的同時還要保證其韌性，其次是注塑材料高溫情況下，腐蝕性也是很強的，所以設計過程還要保證其有一定的耐腐蝕性特點，一般都需要選擇淬火后高強度鋼材如T8A、T10A等，本次也是選擇這種材料，設計位置在定位圈下方，可以通過定位壓住，防止掉出，也可以設計螺釘均布固定。本次設計的固定方式螺釘固定的方式。具體如裝配圖的流道分布結構所示。 4.3分流道設計 設計完主流道后，需要設計出分流道，設計分流道需要注意長度，需要按型腔布局的最短長度設計，但是需要保證可以連接澆口的位置足夠，長度應盡量短，減少彎折。設計大小在滿足可以填充滿塑件的情況下，盡量的小，一般有兩種形狀是設計的常見結構，一種是梯形，一種是圓形，在特殊情況下也可以設計半圓形，梯形分流道主要在分型面是曲面或者容易沾定模型芯無法脫模的情況使用，最常見的是圓形。 通過上面的分析，分流道是設計在分型面上，一般是選擇到平面上，本次設計采用圓形截面，通過塑件的材料的分析， 式中： 20.37g； 30mm； 根據(jù)塑件的壁厚、材料的種類和型腔布局結構形式， 經(jīng)過計算得分流道直徑:D=3.83mm 考慮時間機械加工切削工藝，取分流道尺寸如下。 根據(jù)刀具圓整為實際分流道直徑d=4mm；可以采用球形銑刀對分流道進行銑削加工，在加工完成后，需要對流道進行表面拋光，最好達到Ra0.8um的粗糙度，這樣可以保證凝料在流道的流動過程中的摩擦最小。 因為流道是填充的過道，所有對其粗糙度有特別要求，如果粗糙度太低會導致阻力很大，壓力損失過大，無法保證填充到型腔內(nèi)的壓力足夠，所有設計要盡量的提高粗糙度要求，因此分流道粗糙度一般取0.63～1.6微米比較合適，設計取值為Ra=0.8。具體設計的分流道結構如下圖所示。 圖4.1流道分布示意圖 4.4澆口的設計 設計完主流道和分流道后，需要進行澆口的設計選擇，澆口主要有幾種形式：側澆口，點澆口，潛伏式澆口等，上面舉例別的是幾種常用的澆口，首先選擇時候需要分析塑塑件的結構和形式，一般點澆口用再三板模具結構當中，側澆口是用再多腔的布局中，而潛伏式的是是在特殊要求的塑件里面，對外觀要求高的塑件使用這種澆口，潛伏式的澆口書可以自動去流道的結構種才使用。設計的大小取值也是各種類型有很大的區(qū)別，點澆口和潛伏式的澆口截面積通常為分流道的0.07～0.09倍，這種類似澆口一般是圓形，而側澆口一般是矩形，大小為1-8MM之間，具體按塑件大小來判斷。 綜合以上分析，然后根據(jù)塑件的排布的塑件的外觀要求，本次設計的為側澆口最合適，因為模具是一模二腔，這樣可以讓模具結構更加簡單，設計的大小按塑件體積和分流道大小取值，一般要小于分流道直徑， 側澆口寬度w=3mm； 側澆口深度h=1mm； 側澆口長度l=3mm； 4.5冷料穴的設計 模具在注塑前，流道內(nèi)都要很多殘留垃圾，還有填充時前部分會有少量提前冷卻凝固的塑料垃圾，這部分不能直接參與成型，所以要設計冷料穴來放置這些殘余料，故需要設計冷料穴。因為主流道設計一般是直接沖入分型面，設計的時候必須要要設計冷料穴，一般設計在分型面底部，這樣方便儲存冷料，也可以做模具開模時拉出流道的拉料桿的設計位置，這樣方便加工，一般設計的冷料穴的直徑會大于流道大端直徑。由于該模具型腔分布對稱，所以冷料穴可設在中心位置。完成后的澆注系統(tǒng)結構如下圖所示。 圖4.2 澆注系統(tǒng)結構設計 5 成型零件的設計 5.1 成型零件結構設計 塑件通過分模后得到型芯型腔，我們稱為成型也可以叫型芯、型腔，在設計這些零件時，需要根據(jù)塑件的形狀和結構，設計出合理的結構，設計過程要需要考慮冷卻系統(tǒng)的布局位置，推桿的位置等，需要綜合考慮來設計。其上表面的外形可以決定產(chǎn)品的外形，尺寸的大小也就決定了成型出塑件的尺寸，所有設計過程要考慮其公差大小。塑件的頂出機構主要也是體現(xiàn)到型芯上，比如最終的設計的推桿孔等。因為成型零件的重要性，設計它時需要對其外形、尺寸精度以及表面粗糙度嚴格把關。 本次設計的型芯型腔是和模架分開的結構，也就是分體式，主要的好處的是方便維修和更換，材料選用了較高的強度的鋼材，型腔型芯內(nèi)部設計了冷卻水道，固定方式采用的是螺釘固定到模板上，型芯上還設計推桿孔等結構，分型成功後型腔如圖5.1所示，型芯如圖5.2所示。 圖5.1型腔結構設計 圖5.2型芯結構設計 5.2 成型零件尺寸計算 設計過程首先需要確定其收縮率，因為塑料的收縮率是浮動的，不同的情況下有些區(qū)別，本次通過查詢其相關資料采用平均法計算。查表得ABS塑料的收縮率為0.005，通過模具生產(chǎn)相關材料的經(jīng)驗，模具的制造過程是有誤差的，誰家時候要考慮公差取值，本次設計模具制造公差取。 5.2.1 型腔工作尺寸計算 型腔徑向尺寸的計算采用平均尺寸法，公式如下： 式中： ； （0.005）； ； ； ； 型腔長度尺寸計算為： =[(1+0.005)x67.98-1/4x0.08]=68.34mm 型腔寬度尺寸計算為： =[(1+0.005)x51.9-1/4x0.08]=52.18mm （2）型腔深度尺寸計算 型腔深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下： 式中 ； ； 其他符號意義同上。 =[(1+0.005)x2.35-1/3x0.08]=2.39mm 5.2 .2型芯工作尺寸計算 1、型芯尺寸的計算 （1）型芯徑向尺寸計算 型芯徑向尺寸的計算采用平均尺寸法，公式如下： ； ； 其他符號意義同上。 型芯長度尺寸計算為： =[(1+0.005)x51+1/4x0.08]=51.24mm 型芯寬度尺寸計算為： =[(1+0.005)x48.2+1/4x0.08]=48.42mm （2）型型芯深度尺寸計算 型芯深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下： ； 其他符號意義同上。 =[(1+0.005)x22-1/3x0.08]=22.08mm 6 其他模具結構設計 6.1冷卻系統(tǒng)的設計 塑件填充到模具內(nèi)的時候是高溫熔融狀態(tài)的，然后需要通過冷卻才能凝固成型，在一些簡單的模具內(nèi)，可以通過自然冷卻，但是這種方式效率很低，成型的效果很差，所以就需要一個特殊的冷卻機構來提供冷卻效率，這就是我們設計的冷卻系統(tǒng)，其作用主要是提高冷卻效率，減少冷卻時間，快速冷卻可以減少塑件變形和產(chǎn)品其它缺陷，本次設計的材料的在進入模具時候的溫度為200℃左右，有一些特殊材料即進入模具才50～80在這個范圍內(nèi)材料一般可以不設計，本次設計的模具是需要冷卻系統(tǒng)才能成型，設計過程需要在模具內(nèi)設計冷卻孔，孔內(nèi)注入冷卻液，一般情況采用的冷卻液為水，但是也有特殊情況為油，本次設計的注塑材料可以采用一般的冷卻液冷卻。 (1)設計原則： 設計時候取的冷卻孔孔徑盡可能大，這樣可以增加冷卻液的流動性； 冷卻水孔盡量設計的離塑件更近一點，這樣可以更多的帶走熱量； 澆注系統(tǒng)附件要盡量多設計冷卻孔，因為模具填充時候此處溫度最高； 冷卻水孔不可以出現(xiàn)破裂到型腔的情況，也不可以在其他地方漏水，會導致模具生銹和流入型腔內(nèi)影響成型； 進出口的位置盡量控制在一個，或者集中設計一個地方，總金額樣方便安裝和拆卸，設計時候通常應設在注塑機的背面，這樣方便水管和注塑機連接。 （2）熱量計算 設注射時間為2s，冷卻時間為20s，保壓時間為15s，開模取件時間為3s.，得注射成型周期為40S。 設用20℃的水作為冷卻介質(zhì)，其出口溫度為28℃，水呈湍流狀態(tài)，一個小時成型次數(shù)n＝3600/40＝90 40.181.0590=3.79701 查注塑模具設計指導手冊得ABS單位重量放出的熱量 ??? 故：3.79701=1556KJ （3）冷卻系統(tǒng)的布置 該塑件分型面近視平面，分模后，型芯型腔都是方塊狀，放在模板中，設計過程參考類似文獻，一般設計的都是環(huán)形冷卻效果最佳，本次設計非常適合這種方式，設計時在型芯型腔各設計一組環(huán)形冷卻，由上面計算可知，該模具塑料釋放的總熱量不大，設計時候只需要在模具有冷卻水管即可，設計的型腔水管直徑為8mm，型芯水管直徑為8mm。水管具體分布線如圖6.1所示。 圖6.1冷卻水路示意圖 6.2脫模機構的設計 注射成型冷卻后，塑件開模，一般設計時候開模具后塑件必須留在動模側，這有幾個優(yōu)點，第一是方便脫模，第二是可以讓流道脫出定模，結構相對簡單，而一般流道脫模是用開模力實現(xiàn)，本次設計的拉針拉住流道，但是流道和塑件脫離定模后，還是會固定在動模側，所以需要設計一個機構來完成脫離動模的過程，這個機構是我們本次設計的脫模機構，也就是頂出機構。 1.脫模推出機構的設計原則 推出機構的設計一般是參考標準模架的輔助機構來設計，因為標準模架上有推板等，設計過程主要對應成型部分的設計，設計主要需要按下面原則。 一般是設計結構都是盡量設計到動模；推出過程盡量設計在塑件的平面上，頂出后方便自動脫模； 結構盡量簡單，降低模具生產(chǎn)成本；設計時候需要注意和塑件的接觸面，盡量小但是有不影響頂出效果，減少頂出痕跡； 需要設計合理的復位機構，不如復位桿，盡量自動復位，然后設計輔助結構確保合模時候不出現(xiàn)合模不到位的情況。 2.塑件推出的基本方式選擇 推出機構分為推板頂出，推桿頂出，斜頂頂出，氣頂燈很多種，一般主要常用只有推板和推桿，其他的都是在特殊機構下輔助設計用，本次因為塑件底部是很多大平面，塑件抱緊力不大，不需要推板機構，推板結構相對復雜，本次設計選擇常見推桿頂出來實現(xiàn)脫模。 3.頂桿布局 通過塑件的形狀，本次設計的頂桿布局如圖6.2所示 圖6.2頂桿布局示意圖 6.3 脫模力的計算 （1）脫模根據(jù)如下公式進行計算 300； 經(jīng)過計算得到：F=600N 5推桿強度的校核 故符合要求。 式中， 是推桿材料的許用應力，為120Mpa； 是推桿所受的應力； F是脫模力，為600N； n是推桿數(shù)目，為12根； d是推桿直徑，為5mm 34.74Mpa 所以滿足要求。 6.3側抽芯機構的設計 通過前面塑件設計，已經(jīng)了解到塑件的側孔需要設計側抽芯，側抽芯是模具內(nèi)常見的結構，主要是成型一些型芯型腔無法自動脫模的地方，才設計側抽芯結構來實現(xiàn)其他方向的脫模，是模具輔助結構的里面的一種常見結構，方式有很多種，主要根據(jù)動力提供來區(qū)分，有斜導柱滑塊，油缸抽芯滑塊，螺紋旋轉脫模等多種，本次塑件是最簡單的常見機構，斜導柱側抽芯機構就可以實現(xiàn)，主要是設計需要斜導柱大小角度等的計算，抽芯距計算等。 6.3.1 斜導柱滑塊抽芯機構 （1）抽芯距的計算 S=L+（3-5）MM 式中： S——抽芯距離 L——塑件倒扣距離 本次設計中，抽芯距離S=2.5+（3-5）mm=6mm 其中計算的結果S為抽芯機構的抽芯距，H代表塑件的倒扣長度和側孔的深度，后面加的數(shù)據(jù)為一般設計的安全距離，按經(jīng)驗獲得，也可以適當增加提高安全系數(shù)，但是不適合加太多，會讓模具結構復雜和增加設計成本，降低開模穩(wěn)定性。 通過上面計算，本設計中，抽芯6mm才可以達到目的。 斜導柱的角度分析計算 開模行程，取15~20° ∴=10.99～14.9 ∴可以任意在15～25°之間取值，取=16 （3）通過上面計算的角度和抽芯距離，可以得到斜導柱的有效工作長度 L=41.28 （4）斜導柱直徑計算： 主要通過滑塊大小和側抽芯部分的塑件抱緊力來計算，通過經(jīng)驗公式: 式中： ； 41.28mm； 經(jīng)過計算得：9.69mm 通過計算和分析，本次設計的斜導柱機構的滑塊，滑塊大小按塑件的成型大小來設計，一般需要全周加大10mm以上，具體按需要增加厚度，本次設計的滑塊由螺釘限位，具體設計的結構如圖所示 。 圖6.3滑塊結構 7 標準模架的選擇 目前國內(nèi)的模具生產(chǎn)，90%以上的注塑模具都是選用標準模架，標準化的模架都是hi批量生產(chǎn)，成本更低，性能更加穩(wěn)定，目前使用最多就是龍記模架來生產(chǎn)注塑模具，本次根據(jù)型芯型腔的設計大小，然后選擇合適的模架大小，考慮到輔助結構的位置，本次設計選用結構形式為CI，如圖所示。模架尺寸為外形尺寸為280x350mm。 圖7.1 標準模架 1.各模板尺寸的確定： （1）、確定成型型腔零件長寬高尺寸如下 190x130x30mm （2）、確定成型型芯零件長寬高尺寸如下 190x130x35mm （3）、確定模架定模板長寬高尺寸如下 350x230x60mm （4）、確定模架動模板長寬高尺寸如下 350x230x70mm 2.確定墊塊的高度 墊塊需要考慮實際頂出脫模的需求，本次設計中，采用墊塊高度為：100mm，即可滿足要求。 模具整體效果如下圖所示。 圖7.2 模具三維整體效果 圖7.3 模具二維裝配圖 總結 本次設計首先通過對塑件的建模讓我學會了基本的三維軟件的操作，通過三維軟件的繪圖過程，反復練習，獲得很許多的繪圖技巧，比如原來需要三四部才能繪制的形狀，通過反復琢磨各種繪圖命令，可以簡化到一步繪制。 然后通過文獻的查詢，獲得了各種模具的經(jīng)典結構原理等，也復習了機械設計各們課程，對各種設計參數(shù)的查詢和對繪圖標準進行復習。后續(xù)在進行模具設計的過程中，了解了模具的組成，和模具設計的基本設計步驟。通過對分型面的設計選擇，得到模具的型芯型腔形狀，然后還是合集型腔布局，確定了模具的大小和基本結構。通過這些設計讓我對模具有了一個全新的認識，分型面選擇有多樣化，各種選擇都能決定塑件的成型效果。然后流道的設計也是有很多選擇，分析后可以了解各種流道適合什么樣的塑件產(chǎn)品。頂出機構的選擇需要在不同的要求下，設計不同結構等，這些設計經(jīng)驗都是為以后工作有很多幫助。 其次設計過程的很多計算過程，都是查詢相關資料獲得，此設計對我查詢資料的效率也有很大幫助，對資料分類查詢，各種文獻網(wǎng)上資料的檢索，都比以往有了很多的提高，無論是從資料檢索質(zhì)量還是速度都有很大的提高。通過這次設計讓我認識到自己的不足，將來進入這個行業(yè)還有更對的知識需要學習和提高。 致 謝 本次設計即將告一段落，在本次設計中參考了大大量的設計資料，大部分為網(wǎng)上檢索，非常感謝那些提供設計資料的網(wǎng)站和作者，特別是那些免費提供文檔下載的上傳作者們，感謝你們無私的分享資料的設計案例給我們參考。 其次最應該感謝的是本次帶我們設計的指導老師，老師從一開始就給們提供了很多幫助，無論是從選題開始，到時具體的設計方案確定，都是在老師的幫助下完成，可以說沒有老師的幫助這次設計是無法完成的，也感謝老師在設計過程的督促和教悔，老師花了大量的時間給我們提供設計分析和設計細節(jié)的修改，多次論證和探討才完成這次畢業(yè)設計的圖紙結構繪制，很多不懂的結構也是老師指點才設計好。 設計過程也感謝幫助過我們的同學，如果沒有和他一起分享設計經(jīng)驗，本次設計也將要多花很多時間去研究完成，雖然我的大學生活至此劃上了圓滿的句號，但是能在最后這段時間得到老師和同學的幫助，讓我非常感動，我相信這段時光將會成為我們未來美好的回憶。 參考文獻 [1]杜利靜.汽車保險杠模具常見機構分析[J].湖北農(nóng)機化,2019(08):43-44. 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