畢業(yè)設計論文--家用五孔插座上殼蓋注塑模具設計.docx

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1、桂林理工大學大學生優(yōu)秀畢業(yè)設計 論文摘 要塑料制品在我們生活中被廣泛應用，我們平時所用的電腦、水杯、臺燈等都是塑料制品。塑料制品的廣泛使用離不開塑料模具。塑料模具主要是將已加熱完成的塑料顆粒通過注塑機注入模具型腔內(nèi)完成注射成型。每種塑料的特性各不相同，使得塑料制品的材料各不相同，塑料模具設計時模具結(jié)構(gòu)、成型零部件的尺寸也各有差異。該設計主要是對我們平時生活中常見的插座的上蓋進行塑料模具設計，繪制二維、三維零件圖，分析塑件材料特性、表面質(zhì)量、結(jié)構(gòu)形式等，并確定各個結(jié)構(gòu)的成型方法，然后對模具的澆注系統(tǒng)、成型零部件等進行設計、計算，最后是對模具與注塑機各個參數(shù)的校核。利用AutoCAD、Pro/E進

2、行二維、三維的設計、造型以及建模。關(guān)鍵詞：塑料;模具;設計;造型;Pro/EThe design of plastic mould about the roof cover of domestic five-hole socketStudent：Ma Jing-jing Teacher：Sun Bao-fuAbstract: Plastic products are widely used in our life, We usually used in computers, water cup, desk lamp, etc are all plastic products. The wide

3、spread use of plastic products without mold of plastic.Plastic mold mainly competed plastic particles that has been heated inject cavity of mold through the injection molding machine. The characteristics of each type of plastic are different ,makes different of plastic materials, the design of the s

4、ize of the mold structure and forming parts also difference.This design is mainly to design the plastic mould about roof cover of common socket for our daily life, draw the 2-dimensional, 3-dimensional of the part, analysis of material properties, surface quality and structure and so on, and determi

5、ne the forming method of the structure, then design and calculate the gating system, molding parts of the plastic mold , the last is checking all parameters of mold and injection molding machine. Use AutoCAD, Pro/E for 2-dimensional, 3-dimensional design, modeling, and modeling.Key words: Plastic; m

6、old; Design; Modeling; Pro/E目次摘要Abstract1 緒論11.1 本課題研究意義和背景11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11.2.2 國外研究現(xiàn)狀11.3 本文的主要工作22 材料的成型特性與工藝分析32.1 聚碳酸酯的特性32.2 聚碳酸酯的工藝參數(shù)32.3 本章小結(jié)33 塑件的結(jié)構(gòu)工藝分析43.1 塑件尺寸精度及表面質(zhì)量43.1.1 塑件精度及公差43.1.2 塑件表面粗糙度分析53.2 塑件形狀和結(jié)構(gòu)分析53.2.1 塑件壁厚分析53.2.2 塑件圓角分析53.2.3 塑件上孔的分析53.2.4 塑件脫模斜度的分析53.3 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性

7、分析53.4 塑件的生產(chǎn)批量分析63.5 本章小結(jié)64 注射機的初步選擇74.1 確定塑件的體積和質(zhì)量74.2 確定型腔數(shù)目74.3 確定注射機成型工藝參數(shù)74.4 確定模具溫度及冷卻方式74.5 確定注射機74.6 本章小結(jié)85 注塑模具結(jié)構(gòu)分析95.1 分型面的選擇95.2 澆注系統(tǒng)的設計95.2.1 主流道和定位圈的設計95.2.2 分流道的設計105.2.3 澆口的設計105.2.4 冷料穴和拉料桿的設計105.3 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析115.3.1 型腔布置115.3.2 成型零部件結(jié)構(gòu)設計115.3.3 排氣系統(tǒng)的設計 115.4 基本結(jié)構(gòu)零部件的設計115.4.1 支撐零部件的設

8、計115.4.2 導柱導向機構(gòu)設計125.5 脫模機構(gòu)的設計125.6 側(cè)向分型抽芯機構(gòu)設計125.7 嵌件的設計125.8 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)125.9 本章小結(jié)126 主要零部件的設計計算136.1 成型零件的成型尺寸計算136.2 模具型腔壁厚的確定146.2.1 型腔側(cè)壁厚度的確定146.2.2 型腔底板厚度的確定156.3 標準模架的確定156.4 成型部分零件圖166.4.1 定模鑲件零件圖166.4.2 主型芯零件圖166.5 抽芯結(jié)構(gòu)的設計計算176.5.1 抽芯距的計算176.5.2 抽芯力的計算176.5.3 確定斜導柱的傾斜角176.5.4 確定斜導柱的直徑176.5.5

9、斜導柱總長度的計算176.5.6 楔緊塊的設計176.5.7 確定滑塊裝置的定位距離176.6 推出機構(gòu)設計186.7 本章小結(jié)187 成型設備的校核197.1 注射機最大注射量的校核197.2 注射機最大注射壓力的校核197.3 注射機鎖模力的校核197.4 安裝尺寸的校核197.5 開模行程的校核197.6 本章小結(jié)208 模具裝配圖218.1 模具裝配218.2 本章小結(jié)219 總結(jié)22致謝23參考文獻24VII1 緒論塑料是一種高分子材料，塑料材料在我們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€領(lǐng)域中被廣泛應用，從工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸?shù)絿澜ㄔO，比如在機械制造、汽車制造、家電制造、電子儀表、郵電通信、食品、電子通

10、信、日用百貨等方面的應用也日趨普及，這些都離不開塑料模具。在高分子材料加工領(lǐng)域，用于塑料制品成型的模具稱為塑料成型模具，簡稱注塑模。按照塑料制品的成型方法，注塑?？梢苑殖珊芏囝愋停瑧米顝V泛的就是注射模。注射模是將加熱完成的粒料通過注射機的螺桿或活塞，使料筒中的塑料塑化成熔融狀態(tài)，通過注射機的噴嘴與模具的澆注系統(tǒng)注入到模具型腔，冷卻，保壓，成型符合要求的塑料制件的模具。1.1 本課題研究背景和意義所有高分子材料中，塑料的應用與人們的生活和技術(shù)密不可分。高分子材料早在19世紀五六十年代就已經(jīng)出現(xiàn)，并實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。隨著科技的飛速發(fā)展，塑料的種類不斷增加，性能也各有差異，即使同一類型的塑料，在不同

11、溫度、壓力下，表現(xiàn)的性能也各不相同，在選擇塑料進行成型加工時，要根據(jù)其自身特性，在合理的溫度、壓力和時間條件下，完成加工要求。塑料的成型加工與模具技術(shù)密不可分，塑件主要是靠成型模具獲得的，它的質(zhì)量的好壞和成本的高低基本上是由模具的結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、精度和使用壽命決定的。模具的加工精度、表面粗糙度、成型零部件的結(jié)構(gòu)等因素都會決定制件是否符合要求。目前，制件的大批量生產(chǎn)、制件不可避免的復雜結(jié)構(gòu)也層出不窮，單一的模具結(jié)構(gòu)、模具型腔已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)、生活的需要，所以，巧妙的模具結(jié)構(gòu)、大型多級進工位模、大型復合模、一模多腔，甚至一模幾百腔等高效模具也得到了實現(xiàn)。塑料成型加工和模具技術(shù)是一門不斷發(fā)展的綜合科學，

12、它不但隨著高分子材料合成技術(shù)的提高，成型技術(shù)、成型設備的提高，而且也隨著計算機技術(shù)、軟件模擬技術(shù)的提高，塑料成型加工和模具技術(shù)得到了飛快的發(fā)展。隨著塑料成型原理研究的不斷深入，且塑件向大型化、復雜化和精密化的發(fā)展，模具設計制造已經(jīng)由傳統(tǒng)的經(jīng)驗設計轉(zhuǎn)向理論設計、數(shù)值模擬的方向發(fā)展。模具產(chǎn)品繼續(xù)向著更大型、更緊密、更復雜的方向發(fā)展，技術(shù)含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短，利用CAD/CAE技術(shù)，大大提高了模具設計的效率，也提高了模具和塑件的質(zhì)量。同時，塑料模具的標準化程度及其標準零件的制造規(guī)模及范圍，也對減少模具加工周期、節(jié)省材料、降低成本、適應大規(guī)模批量化生產(chǎn)具有很重要的意義。1.2 國內(nèi)外研究

13、現(xiàn)狀1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀技術(shù)含量較低的模具已經(jīng)供過于求，而技術(shù)含量較高的中、高檔模具還遠不能夠滿足社會的需求，這就是我國模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀。目前，對于一些精密制件，要求的精度很高，但是模具的制造加工精度無法滿足要求，導致制件的精度降低。另外，模具加工的設備落后也是模具精度達不到要求的重要因素。所以，我國出口的模具由于技術(shù)和人才等方面的因素制約，都相對集中在中低端的模具制造領(lǐng)域，在世界市場上的話語權(quán)并不大。模具工業(yè)的總體水平依然遠落后于發(fā)達國家，與國際先進水平相比，存在很大的差距。另外，模具的產(chǎn)出量依然滿足不了廣大的模具市場的需求，國產(chǎn)模具對市場的滿足率達不到80%，特別是針對模具技術(shù)含量較

14、高的中、高檔模具，滿足率還不到60%。除此之外，我國模具標準化程度為20%-30%，遠遠不及工業(yè)發(fā)達國家模具制造的標準化程度，大多數(shù)模具加工工廠，規(guī)模小，先進設備較少，很多零件都是自己加工，導致加工周期增加，加工精度不高，反而成本高。這些問題已經(jīng)嚴重制約了我國模具產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)成為了模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展道路上的一塊絆腳石。1.2.2 國外研究現(xiàn)狀國外，尤其是歐美等發(fā)達國家的模具工業(yè)起步比我國早，發(fā)展速度遠超我國，他們的生產(chǎn)管理技術(shù)和加工生產(chǎn)經(jīng)驗也特別先進。在歐美等發(fā)達地區(qū)，許多模具企業(yè)把一些高新技術(shù)應用在模具設計和制造的過程中，主要體現(xiàn)在：1)CAD/CAE/CAM /ERP技術(shù)被廣泛使用，提

15、高了模具加工成形的可行性和可靠性；2)高速切削、先進加工設備的出現(xiàn)和五軸高速等加工技術(shù)日益普及，很大程度上縮短了模具制造周期；3)快速成型技術(shù)和快速制模技術(shù)得到普遍應用；4)從事模具行業(yè)的人員精簡，一人多職，精益生產(chǎn)；5)模具產(chǎn)品專業(yè)化，市場定位準確；6)先進的管理信息系統(tǒng)的使用 ，更快更完善地實現(xiàn)了集成化管理；1.3 本文的主要工作本文主要對家用五孔插座上殼蓋的注射模具進行簡單的介紹，利用AutoCAD繪制模具二維零件圖、裝配圖，用Pro/E繪制模具三維圖，其主要內(nèi)容如下：第2章主要是對塑件原料聚碳酸酯（PC）進行成型特性與工藝參數(shù)的確定，了解PC的注射工藝參數(shù)。第3章主要是對塑件的結(jié)構(gòu)工藝

16、性進行分析，分析塑件尺寸精度及表面質(zhì)量，確定尺寸公差等級以及各尺寸的尺寸公差；分析塑件的壁厚、圓角、脫模斜度、孔等結(jié)構(gòu)，確定塑件工藝性；最后是對塑件的生產(chǎn)批量進行分析。第4章是注塑機的選擇。首先是計算出塑件的體積、質(zhì)量、型腔數(shù)目，初選注射機，確定注射成型工藝參數(shù)，注塑機參數(shù)。第5章是注塑模具的結(jié)構(gòu)設計。主要是分型面的選擇，澆注系統(tǒng)、成型零部件的設計、基本結(jié)構(gòu)零部件的設計以及脫模機構(gòu)、側(cè)抽芯機構(gòu)等模具結(jié)構(gòu)的設計。第6章主要是對成型零部件的設計計算，確定各個尺寸公差，通過確定型腔板尺寸，確定標準模架，并對側(cè)抽芯機構(gòu)各零件尺寸進行計算。第7章是對模具和注塑機的校核，包括鎖模力、注射壓力、注射量、安裝

17、尺寸和開模行程的校核。第8章主要是繪制模具裝配圖，在圖紙上更直觀地展現(xiàn)模具的結(jié)構(gòu)和其工作過程。2 材料的成型特性與工藝參數(shù)2.1 聚碳酸酯的成型特性聚碳酸酯是一種綜合性能良好的熱塑性工程塑料。PC具有良好的好透明性，密度為，原料為無色透明的顆粒。適于制作儀表小零件、絕緣透明件和耐沖擊零件。1）無定形塑料，成型溫度范圍很寬，具有很好的熱穩(wěn)定性，只有溫度超過330才會被分解產(chǎn)生無腐蝕性、無毒的氣體。2）吸濕性極小，但是水敏性強，注射成型之前必須對其進行干燥處理。3）流動性差，溢邊值為0.06mm左右，溫度對它的流動性影響很大，但是冷卻速度快。4）成型收縮率小，成型條件適當，塑件尺寸可以控制在一定公

18、差范圍內(nèi)，塑件尺寸精度高。5）易產(chǎn)生內(nèi)應力，可能發(fā)生開裂，所以成型條件需要嚴格控制，塑件宜采用退火處理消除內(nèi)應力。6）熔融溫度比較高，粘度高，對體積較大的塑件宜采用螺桿式注塑機進行成型；噴嘴需要加熱。7）塑料對剪切作用敏感。澆注系統(tǒng)最好設置設冷料穴，塑件脫模時推出要均勻，避免損壞塑件質(zhì)量，模具材料選擇時，應選用耐磨性好的材料，并淬火處理。8）塑件壁厚不能太薄，也不能太厚，應均勻，除塑件本身結(jié)構(gòu)外避免采用尖角，以免造成應力集中，如果有金屬嵌件時，必須對嵌件進行預熱處理，、溫度宜用110130。2.2 聚碳酸酯工藝參數(shù)聚碳酸酯的密度是1.021.05g/cm，成型收縮率為0.50.7% ，干燥條件

19、為110120 8小時 ，可在-60120下長期使用。宜在高料溫、高模溫和高壓慢速條件下成型，模溫控制在80110較好，成型溫度在280320為宜。2.3 本章小結(jié)本節(jié)主要對聚碳酸酯（PC）進行成型特性與工藝參數(shù)進行詳細的分析，主要針對PC材料特性、物理及加工特性進行詳細說明，為后面的塑件結(jié)構(gòu)分析，模具結(jié)構(gòu)的確定做好準備。3 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析用游標卡尺量取塑件各個結(jié)構(gòu)尺寸，繪制塑件二維圖，三維圖。圖3-1 塑件二維圖 圖3-2 塑件三維圖3.1 塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量 3.1.1 塑件精度及公差該塑件只需保證與下殼蓋的基本配合，其他的尺寸精度并無特殊要求，確定所有的尺寸均為未標注公差的自

20、由尺寸，查塑件成型工藝與模具設計表3-2得塑件材料聚碳酸酯所選用的公差等級為MT5。查塑料成型工藝與模具設計表3-1塑件尺寸公差表(GB/T 14476)，查取塑件主要尺寸公差。下表3-1所列為塑件主要尺寸的公差要求。 表3-1 塑件主要尺寸的公差要求 單位mm部位尺寸尺寸公差部位尺寸尺寸公差外形尺寸86 內(nèi)形尺寸822422102620.51457.5130.2658.511孔邊距74550.12520200.22孔尺寸6孔邊距660.122325250.254247470.3224990.1475.55.50.12215150.19部位尺寸尺寸公差部位尺寸尺寸公差孔尺寸8孔邊距7.57.5

21、0.14R319190.22117170.191.54.54.50.1221210.2222220.22880.143.1.2 塑件表面粗糙度分析該塑件外表面要求外觀光潔，色彩均勻，不允許有成型斑點和熔接痕，取外表面Ra為0.8m，而塑件內(nèi)表面粗糙度并無特殊要求，取Ra為。3.2 塑件形狀和結(jié)構(gòu)分析3.2.1 塑件壁厚分析各種塑件，為了滿足使用要求都具有一定的厚度，從而保證塑件本身的力學強度。塑件壁厚的最小尺寸除了要具備有足夠的剛度和強度之外，在脫模時能夠經(jīng)受推桿或者推件板的振動和沖擊。3.2.2 塑件圓角分析除塑件本身結(jié)構(gòu)外避免采用尖角，盡可能采用圓角，避免因尖角造成應力集中，從而塑件的強度

22、得以提高，同時，利于熔體的流動，塑件推出時方便。塑件采用圓角結(jié)構(gòu)，與之對應的模具型芯、型腔等成型部分也是圓角，這樣也避免了模具上的應力集中，保證了模具的剛度、強度，避免了模具在淬火或使用時因應力集中而產(chǎn)生的裂開，該塑件外圍邊緣圓角R=2mm，未標注圓角半徑R=1mm。3.2.3 塑件上孔的分析塑件上的孔一般可分為通孔和盲孔。塑件中開關(guān)孔、三孔插孔、兩孔插孔以及側(cè)面方孔的孔邊距很大，滿足要求；只需確定R3通孔和2盲孔孔邊距是否滿足要求，因兩個孔之間存在一個6的圓柱凸臺，增加兩者的強度，滿足要求。通孔深度不能太大，一般不超過孔徑的3.75倍，否則型芯會彎曲。圖中R3處孔深度為2mm3.756，滿足

23、要求；注射成型時，盲孔的深度應小于4d(d為孔徑)，盲孔2的深度2mm42，滿足要求。3.2.4 塑件脫模斜度的分析為了使塑件從模具內(nèi)順利取出，防止塑件與模具粘連以及塑件表面產(chǎn)生劃傷等，塑件的內(nèi)外表面沿脫模方向都應設計脫模斜度。查塑料模具設計制造與資料匯編表7-12，查出PC材料，型腔脫模斜度為351，型芯的脫模斜度為3050，確定塑件的脫模斜度為1。3.3 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析1）從圖1-1上看，該塑件外形為四方殼罩，圓角過渡，壁厚均勻，且符合最小壁厚要求；2）塑件型腔較大，有形狀規(guī)則的方孔、通孔、盲孔等，它們都符合最小孔徑的要求；3）塑件型腔存在兩個用于連接時所需的孔，均符合最小孔徑要求；

24、4）塑件側(cè)面有一個用于與下蓋連接的方孔，需要考慮側(cè)向抽芯分型裝置；5）為了便于塑件的順利脫模，在塑件內(nèi)表面設置1的脫模斜度；6）塑件內(nèi)部另一側(cè)面排列著兩組尺寸較小的內(nèi)凸，且每個突起間距較小，橫截面為三角形，并無圓角，需要考慮鑲塊成型，并且成型內(nèi)凸鑲塊中間部位存在一個固定夜光裝置的孔，這個小孔也是需要在鑲塊上成型的。3.4 塑件的生產(chǎn)批量分析 注塑模具材料的選擇、注塑模具結(jié)構(gòu)的確定很大程度上取決于塑件的生產(chǎn)類型。若塑件為大批量生產(chǎn)，模具的價格在整個生產(chǎn)加工費用中所占比例則相對較小，在模具設計時，延長模具使用壽命、提高生產(chǎn)效率就顯得尤為重要，所以模具設計時，要盡可能設計結(jié)構(gòu)相對復雜、一模多腔、高精

25、度、自動化程度高、使用壽命長的模具，若塑件生產(chǎn)批量為小批量，則模具價格所占的比例會增大，采用結(jié)構(gòu)、制造簡單的注塑模具，達到降低模具的成本的要求。該塑件的生產(chǎn)批量為大批量，采用一模多腔的塑料模具。3.5 本章小結(jié)本章節(jié)主要是對塑件的結(jié)構(gòu)工藝性進行詳細地分析，包括塑件的表面粗糙度、壁厚、孔邊距、圓角以及脫模斜度等進行分析確定，同時根據(jù)精度等級確定塑件尺寸的公差。4 注射機的初步選擇4.1 確定塑件的體積與質(zhì)量通過Pro/E三維造型，查得插座上殼蓋的體積V=25.9cm，PC的密度=1.04g/cm，所以，塑件的質(zhì)量為 （4-1）式中：為PC的密度，V為插座上殼蓋的體積。4.2 確定型腔數(shù)目模具型腔

26、數(shù)量確定依據(jù)塑件本幾何形狀法人復雜程度和生產(chǎn)批量。由于該塑件兩側(cè)分別有側(cè)孔和內(nèi)凸，加上塑件本身結(jié)構(gòu)相對復雜，塑件表面有較高的粗糙度要求，型腔數(shù)目不宜設計過多，但考慮到塑件的生產(chǎn)批量以及模具需要采用鑲塊成型，所以設計采用一模兩腔的結(jié)構(gòu)。型腔平衡布置在型腔板兩側(cè)，這樣方便側(cè)抽芯的實現(xiàn)、澆口、流道的布置，有利于模具的平衡。4.3 確定注射成型工藝參數(shù)根據(jù)塑件的材料聚碳酸酯（PC）的特性以及塑件結(jié)構(gòu)特點，查塑料模具設計指導與資料匯編表7-27初步確定塑件的成型工藝參數(shù)，見表4-1。表4-1 塑件的模塑成型工藝參數(shù)工藝參數(shù)內(nèi)容工藝參數(shù)內(nèi)容預熱和干燥溫度110120成型時間/s注射時間2090時間812h

27、保壓時間05料筒溫度/后段210240冷卻時間2090中段230280總周期40190前段240285螺桿轉(zhuǎn)速28r/min噴嘴溫度/240250后處理方法紅外線燈、鼓風烘箱模具溫度/90110溫度/100110注射壓力/MPa80130時間/h8124.4 確定模具溫度及冷卻方式聚碳酸酯塑料粘度高，對剪切作用敏感，澆注系統(tǒng)設計時應設計冷料穴。模具溫度對塑件的質(zhì)量存在較大影響，模具需要加熱，如果模溫低會影響其伸長率、收縮率、抗沖擊強度大，但假如模溫超過120，塑件的冷卻緩慢，易黏模，導致脫模困難，延長了成型周期，無法保證塑件質(zhì)量。該塑件厚度為2mm，模溫取80120為宜。 聚碳酸酯的流動性差，

28、溫度對其流動性影響較大，熔融溫度較高，粘度高，對剪切作用十分敏感，塑件質(zhì)量很容易受到模具溫度影響，另外由于塑件結(jié)構(gòu)復雜，塑料充滿型腔、冷卻保壓后塑件的各個部分塑料狀態(tài)不同，再加上PC的冷卻速度快，塑件壁厚為2mm，屬于薄壁塑件，在模具設計時，不采用冷卻方式，使塑件在模具內(nèi)冷卻。4.5 注射機的確定該塑件采用注塑成型的方法，模具采用一模兩腔的結(jié)構(gòu)，計算出一次成型注射量所用的塑料量為： （4-2）式中：W為一次成型注射量，w為一腔的塑料量，w廢為澆注系統(tǒng)凝料。根據(jù)一次成型注射量的分析以及考慮塑料的特性、塑件的結(jié)構(gòu)、注射工藝參數(shù)及生產(chǎn)批量等因素，參考塑料模具設計指導與資料匯編表7-31，初步選擇注塑

29、機型號為SZ-100/80螺桿式注射機（經(jīng)后面第7章中對注射機各個參數(shù)的校核，SZ-100/80型螺桿式注射機能滿足注射壓力、安裝尺寸、鎖模力、開模行程、注射量等要求，所以確定注射機型號為SZ-100/80型螺桿式注射機）。SZ-100/80型螺桿式注射機的主要技術(shù)參數(shù)，見表4-2。表4-2 SZ-100/80型注射機主要技術(shù)參數(shù)序號主要技術(shù)參數(shù)項目數(shù)值參數(shù)1螺桿直徑/mm352最大注射量/cm1003注射壓力/MPa1704鎖模力/kN8005拉桿間距/(mmmm)3203206最大模具厚度/mm3007最小模具厚度/mm1708最大開模行程/mm3059噴嘴前端球面半徑/mm1010噴嘴孔

30、直徑/mm411定位圈直徑/mm 1004.6 本章小結(jié)該章節(jié)主要是計算塑件體積和質(zhì)量、確定型腔數(shù)目及確定PC塑料所使用的合適的模具溫度冷卻方式，最后初選注射機，記錄注射機成型工藝參數(shù)。5 注塑模具結(jié)構(gòu)的設計注塑?；窘Y(jié)構(gòu)是由動模、定模兩部分組成，動模部分是通過動模座板安裝在注射機的移動模板上，定模是通過定模座板安裝在注射機的固定模板上。注塑模結(jié)構(gòu)設計包括成型部件、澆注系統(tǒng)、導向機構(gòu)、脫模機構(gòu)、側(cè)向抽芯機構(gòu)，溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)等幾個部分設計。5.1 分型面的選擇注塑模具動模、定模兩個部分的分界面是分型面，是打開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的面。分型面的形狀應盡可能為平面。分型面應位于塑件截面

31、尺寸最大的部位，是分型面選擇的首要原則，同時遵循分型面的其他選擇原則，確定分型面如圖5-1所示：圖5-1 分型面的選擇示意圖5.2 澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)是將熔融的塑料平穩(wěn)有序的填充到模具型腔，并在塑料填充、冷卻的過程中，把注射壓力平穩(wěn)的傳到型腔的每個位置，從而獲得組織致密、外形清晰的塑件。在整個塑料成型過程中，起到塑料流通，分配注射壓力的作用。澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料穴組成?？紤]到塑件外觀要求較高，不允許出現(xiàn)熔接痕和斑點，同時模具采用一模兩腔的結(jié)構(gòu)，PC材料的流動性較差等原因，澆口采用加工容易、修整方便、去除方便、澆口痕跡小的側(cè)澆口，模具采用單分型面注塑模。澆注系統(tǒng)的設計如圖5-

32、2所示。圖5-2 澆注系統(tǒng)設計5.2.1 主流道和定位圈的設計主流道一般位于模具中心線上，是熔體最先流經(jīng)模具的部分。工作時，主流道與熱的注射機噴嘴持續(xù)接觸，反復接觸具有一定壓力和溫度的塑料熔體，同時開模取出塑件，如此冷熱交替循環(huán)，屬于易損件，對材料要求較高，所以該模具設計時，主流道采用可拆卸方便更換的澆口套。噴嘴前端球面半徑SR0=10mm，噴嘴孔直徑d0=4mm,定位圈直徑為100mm。為了避免主流道與噴嘴接觸時溢料，主流道與噴嘴之間的關(guān)系為： (5-1)式中，SR為主流道球面半徑，SR0為噴嘴前端球面半徑， (5-2)式中，d為流道小端直徑，d0為噴嘴孔直徑，因此，取=12mm，深度為35

33、mm，取4mm，小端直徑d=4.5mm。為了讓主流道凝料能順利地從澆口套中拔出，主流道應設計成圓錐形，其錐角為26，該設計取其斜度為4。同時為了使熔料順利進入分流道，在主流道出料端設計r=2mm的圓弧過渡。為了補償在注射機噴嘴沖擊下澆口套的變形，將澆口套的長度設計的比模板厚度少0.02mm。為了避免澆口套外圓盤軸肩淬火開裂和應力集中，轉(zhuǎn)角半徑R取3mm。如圖5-1所示。圖5-3 澆口套與定位圈的設計定位圈是安裝模具時起定位作用的，定位圈外徑由注射機定位孔直徑確定，注射機定位圈直徑為100mm，一般定位圈高出定模座板表面510mm，由M6M8的螺釘固定在模具定模座板上。5.2.2 分流道的設計分

34、流道的截面形式有很多種，常見的有圓形、U型、梯形等。U型截面加工容易，效率高，且容易脫模，故采用U型截面。U型截面分流道的寬度b一般為510mm，該設計采用寬度b=8mm,半徑R=3mm，深度h=5mm,斜度=510，該設計取10。繪制分流道截面結(jié)構(gòu)設計如圖5-3所示。圖5-4 分流道截面結(jié)構(gòu)圖為了增加分流道與模具接觸的外層塑料的流動阻力，使外層塑料較好的形成絕熱層，分流道內(nèi)表面粗糙度一般取0.4m。5.2.3 澆口的設計塑件外表面要求有較高的表面質(zhì)量，澆口位置不能設計在塑件外表面。根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)以及模具分型面等因素，選擇側(cè)澆口。側(cè)澆口一般開設在分型面上，從型腔端面進料，加工容易，澆口痕跡小，適

35、合該塑件的模具設計。側(cè)澆口的截面采用典型的矩形截面，澆口搭接在塑件底側(cè)中間位置，去除凝料時不會在塑件外壁留下澆口痕跡，不影響塑件外觀。側(cè)澆口的設計如圖 5-4所示。圖5-5 側(cè)澆口的設計中小型塑件側(cè)澆口t=0.52mm，取t=1 mm，有搭接存在時，澆口長度L=2.03.0，取L=3mm，澆口寬度b如下式： （5-3）式中，k為塑料系數(shù)，PC取0.7，A為塑件外側(cè)表面積，mm，t為澆口套深度，mm。搭接部分的長度L-l=b/2+(0.60.9)=2mm。5.2.4 冷料穴和拉料桿的設計塑件推件方式為推件板推出，主流道的冷料穴開設在主流道對面的推件板上。采用球頭拉料桿的冷料穴，同時也利用塑件對球

36、頭的包緊力，讓塑件更可靠的留在動模部分，位置設置在主流道末端。冷料穴的直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，取拉料桿直徑為6，取深度為直徑的11.5倍。冷料穴與拉料桿設計如下圖5-6所示。圖5-6 冷料穴與拉料桿的設計5.3 成型零部件設計成型零部件通常包括型腔、型芯、成型桿、螺紋型芯和螺紋型環(huán)。該塑件模具成型零部件的設計主要是型腔、主型芯、側(cè)型芯和嵌件的設計。5.3.1 型腔布置在保證分流道的流程短以節(jié)省塑料、模具結(jié)構(gòu)緊湊、模具正常工作的前提下，采用取件方便的模具型腔布置。該模具設計采用一模兩腔，型腔平衡放置在型腔板的兩側(cè)，模具需采用側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)，如果考慮側(cè)抽芯分布在兩邊，型腔的加工難度會增加。

37、考慮到加工性，模具的兩個側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)放在同一側(cè)。5.3.2 成型零部件結(jié)構(gòu)設計成型零件和高溫高壓的塑料反復接觸，塑件的質(zhì)量會受到直接的影響，所以要求成型零部件表面應美觀光滑，一般取粗糙度為0.4m，同時也要求成型零件具有足夠的強度、硬度、剛度和耐磨性，該設計采用預硬型優(yōu)質(zhì)塑料模具鋼，預硬化鋼最宜制造塑件形狀復雜的塑料模具，使用硬度一般在3042HRC范圍內(nèi)。成型零件的材料均選用3Cr2Mo，它的綜合力學性能好，淬透性好，另外，模具表面光潔度高，有很好的拋光性。模具型腔是用來成型塑件外表面的，塑件采用大批量生產(chǎn)，為了節(jié)省材料，降低模具制造成本，采用便于熱處理、便于日后更換維修的整體嵌入式凹模。鑲塊

38、外部為方形柱體，采用H7/m6的過渡配合嵌入到模具中。鑲塊外部采用軸肩，嵌件從模具定模部分嵌入，用另一塊起支撐作用的模板和螺釘將其固定。型芯用于成型塑件的內(nèi)表面，通過對塑件結(jié)構(gòu)的工藝性進行分析，采用組合式型芯，即節(jié)省優(yōu)質(zhì)鋼材，又減少加工工作量，成型塑件內(nèi)壁的大型芯裝在動模板上，成型夜光孔和塑件外表面內(nèi)邊框的型芯裝在定模板上，與定模鑲塊一起加工。型芯與動模板采用臺階連接，動模板與動模墊板之間采用螺釘連接。5.3.3 排氣系統(tǒng)的設計塑料熔體充滿模具型腔前，澆注系統(tǒng)和型腔內(nèi)充滿氣體，為了保證塑件表面質(zhì)量，必須將氣體順利排出，PC的流動性差，溢邊值為0.06mm，粘度高，采用排氣槽排氣和間隙排氣。排氣

39、槽開設在分型面凹模一側(cè)，寬度一般取1.56mm，查塑料成型工藝與模具設計表4-11得深度為0.010.03mm。除了設置排氣槽外，還利用模具分型面和模具零件間的間隙自然排氣，間隙值的大小和排氣槽一樣，在0.020.05mm范圍內(nèi)選擇。5.4 基本結(jié)構(gòu)零部件的設計結(jié)構(gòu)零部件設計包括支承零部件設計和導向機構(gòu)設計。5.4.1 支撐零部件設計動、定模座板與注射機的動、定模固定板相連。動、定模座板在成型過程中傳遞合模力并承受成型力，為了保證足夠的剛度和強度，其厚度不小于3mm，座板材料選用碳素結(jié)構(gòu)鋼或合金結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)硬度可達2832HRC。固定板用于固定成型零部件、合模導向機構(gòu)和推出脫模機構(gòu)，一般采用

40、碳素結(jié)構(gòu)鋼制造。支撐板是防止固定板固定的零件移動脫出，承受一定的成型壓力，一般用中碳結(jié)構(gòu)鋼或中碳合金鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)硬度可達2832HRC。 該模具設計時選用的支撐件是墊塊。墊塊是為推出脫模機構(gòu)創(chuàng)造推出空間，也用來調(diào)節(jié)模具高度，滿足模具安裝要求。墊塊材料一般為中碳鋼，也可用Q235等，與動模座板和動模支承板之間采用螺釘連接。5.4.2 導柱導向機構(gòu)設計導向機構(gòu)用于保證動、定模之間開合模導向和脫模機構(gòu)運動導向。在模具型腔周圍設置24對互相配合的導柱導套，導柱設在動模、定模均可，設置在主型芯周圍。該模具設計采用直導柱，帶頭導套的結(jié)構(gòu)。導柱與導套配合，導向段與導套間采用間隙配合H7/f6，固定段與模板間采

41、用過渡配合H7/k6或H7/m6。導套與模板為較緊的過渡配合，帶頭導套一般用H7/k6。5.5 脫模機構(gòu)的設計分析塑件外形，塑件屬于罩殼類，采用推件板脫模，不僅推出均勻，推出力大，運動平穩(wěn)，還可以保證塑件表面質(zhì)量要求。5.6 側(cè)向分型抽芯機構(gòu)設計塑件側(cè)壁存在與下蓋配合安裝的方形孔，為了完成側(cè)型芯的抽出和復位機構(gòu)的動作，采用結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、動作可靠的斜導柱側(cè)向抽芯機構(gòu)。斜導柱安裝在定模、滑塊安裝在動模部分的結(jié)構(gòu)。側(cè)型芯單獨加工，節(jié)省材料，然后嵌入滑塊，兩者之間用銷釘固定。在開模、合模的過程中，斜導柱用于驅(qū)動滑塊沿著導滑槽的往復運動，斜導柱固定段與模板之間采用H7/m6的過渡配合，與滑塊導柱孔

42、之間保留0.51.0mm的間隙。側(cè)向抽芯分型機構(gòu)動作時，滑塊固定在動模部分，與導滑槽采用H7/f7的公差配合，以保證滑塊的平穩(wěn)運動，才能保證側(cè)型芯的可靠抽出和復位，該設計采用的是T形槽，安裝在推件板上，滑塊的導滑長度設計時，要大于滑塊寬度的1.5倍，高度也要為滑塊寬度的2/3，才能保證抽芯時滑塊平穩(wěn)運動，不發(fā)生偏斜。滑塊的定位裝置采用限位擋塊，為了保證開模后滑塊能停留在與斜導柱分離的位置，不任意滑動，合模時，斜導柱伸出部分可以準確可靠的插入滑塊的斜導孔內(nèi)，這樣可避免模具的損壞，采用限位擋塊適用于模具任何方向的側(cè)抽芯?；瑝K的鎖緊是由楔緊塊完成的，楔緊塊代替斜導柱承受側(cè)型芯的推力，該設計采用整體嵌

43、入式的結(jié)構(gòu)，可避免材料的浪費，剛性好，裝配維修時簡單方便。5.7 嵌件的設計塑件內(nèi)表面?zhèn)缺谂帕兄鴥山M三角形內(nèi)凸、U形孔以及固定夜光的小孔，這些結(jié)構(gòu)需要在主型芯上設置一個鑲塊來成型，注塑成型前，先把嵌件放入到模具中，再進行注塑成型，嵌件與主型芯配配合完成塑件內(nèi)表面的成型。嵌件的形狀需要盡量對稱、簡單，把嵌件上的尖角倒成圓角，這樣對塑件的成型和強度都有利。嵌件與主型芯的固定用L的結(jié)構(gòu)固定，這樣可以避免嵌件前后左右移動，同時采用H7/ h7的公差配合，保證塑件內(nèi)表面質(zhì)量，同時嵌件長度方向的尺寸小于型芯最大成型尺寸，采用H7/h7的公差配合，利用嵌件寬度方向來實現(xiàn)定位。利用兩種方式的定位來實現(xiàn)嵌件的定

44、位。5.8 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)模具型芯有金屬嵌件，應預熱，預熱溫度一般為110130，必須設置加熱系統(tǒng)。該模具設計采用結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、溫度調(diào)節(jié)范圍大的電熱棒加熱裝置。5.9 本章小結(jié)本章是模具結(jié)構(gòu)的基本確定。模具結(jié)構(gòu)主要是由塑件形狀決定的，通過前面對塑件的分析，首先是確定分型面，后面主要是對模具的結(jié)構(gòu)，如澆注系統(tǒng)、成型零部件、基本結(jié)構(gòu)零部件和排氣系統(tǒng)的設計，最后是成形側(cè)孔的側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)、鑲塊的設計。6 主要零部件的設計計算6.1 成型零件的成型尺寸計算該塑件的成型零件尺寸按照平均值法計算，PC的收縮率為0.5%0.7%，取平均收縮率Scp=0.6%=0.006，根據(jù)塑件尺寸公差要求，模具制造公

45、差z=/3, =0.75。成型零件尺寸計算見表6-1。 表6-1 成型零件尺寸 mm類別零件名稱塑件尺寸計算公式工作尺寸型腔計算定模鑲件 型芯計算主型芯側(cè)抽芯嵌件類別零件名稱塑件尺寸計算公式工作尺寸型芯計算嵌件中心距計算定模鑲塊20.12.010.0350.125.030.0470.147.050.05600.3760.360.133.50.123.520.04主型芯60.126.040.04200.2220.120.07190.1919.110.07150.1915.090.067.50.147.550.0590.149.050.055.50.125.530.04220.2222.130.0

46、7170.1917.100.06210.2221.130.07主型芯4.530.0430.180.08側(cè)抽芯70.147.040.05嵌件80.148.050.05250.2525.150.08470.3247.290.111.50.11.510.036.2 模具型腔壁厚的確定塑料模具型腔在一定溫度和壓力下工作，必須具有足夠的剛度和強度。該模具設計時，需要對型腔剛度和強度進行校核。模具采用整體嵌入式結(jié)構(gòu)，確定型腔壁厚時可以按照整體矩形型腔計算，如圖6-1所示。6.2.1 型腔側(cè)壁厚度的計算圖6-1 整體式矩形型腔按圖所示，型腔厚度h=24mm，型腔長度、寬度l=b=86mm。按剛度條件計算：

47、S=1.29mm （6-1）式中，c由h/l決定的系數(shù)，查塑料模具設計指導與資料匯編表9-22得c=0.93; p為型腔內(nèi)最大熔體壓力，可取注射成型壓力的25%50%，p取35MPa; h為型腔深度，h=24mm; E為模具鋼的彈性模量，預硬化塑料模具鋼E=2.2105MPa; 為模具剛度許用變形量，查機械零件設計手冊得=25i2=25（+0.001l）=29.48mm。按強度條件計算： S=14.95mm （6-2）式中，p為型腔內(nèi)最大熔體壓力，取p=35MPa; h為型腔深度，h=24mm; W為抗彎截面系數(shù)，h/l決定，查塑料成型工藝與模具設計表4-6得W=0.108； 為型腔的邊長比，

48、=b/l=1; 為模具強度計算許用應力，預硬化塑料模具鋼=300MPa。6.2.2 型腔底板厚度的計算按剛度條件計算 （6-3）式中，由型腔邊長l/b決定的系數(shù)，查塑料模具設計指導與資料匯編表9-23得=0.0138； p為型腔內(nèi)最大熔體壓力，可取注射成型壓力的25%50%，p取35MPa; b為型腔寬度，b=86mm; E為模具鋼的彈性模量，預硬化塑料模具鋼E=2.2105MPa；為模具剛度許用變形量，查機械零件設計手冊得=25i2=25（+0.001l）=29.48mm。按照強度條件計算 （6-4）式中，由型腔長度與型腔寬度之比l/b所決定的系數(shù)，查塑料成型工藝與模具設計表4-7得=0.3

49、078； p為型腔內(nèi)最大熔體壓力，可取注射成型壓力的25%50%，p取35MPa;b為型腔寬度，b=86mm; 為模具強度計算許用應力，預硬化塑料模具鋼=300MPa。通過上面剛度、強度的計算，確定型腔壁厚要求S14.95mm，T16.29mm。6.3 標準模架的確定綜合考慮該模具結(jié)構(gòu)設計時采用一模兩腔平衡布置、側(cè)澆口一次分型結(jié)構(gòu)、型腔的壁厚、塑件尺寸大小、側(cè)向抽芯機構(gòu)的設置等因素，大概估計型腔模板尺寸，查塑料模具設計指導與資料匯編表8-27選取標準模板的尺寸為350mm270mm50mm，選用A4型標準模架，標記A4-250350-58-Z2（GB/T12555-2006）。6.4 成型部分

50、零件圖根據(jù)塑件成型尺寸的計算，以及各個結(jié)構(gòu)成型的位置，繪制二維零件圖。6.4.1定模鑲件零件圖定模鑲件主要用于成形塑件的外表面，與此同時，定模鑲件上也有型芯，用于成型外框、開關(guān)階梯孔、夜光大孔的型芯，這些都是需要在定模鑲件上成型的，根據(jù)確定好的模架尺寸，繪制嵌入式的定模鑲塊的二維零件圖，如下圖6-2所示。圖6-2 定模鑲件二維零件圖6.4.2 型芯零件圖型芯主要由三個零件組成，嵌件、主型芯和側(cè)型芯。嵌件是放在主型芯內(nèi)部的成型結(jié)構(gòu)，用來成型塑件的六個三角形的內(nèi)凸、夜光的小孔和U型的凸臺，采用L的裝置與主型芯固定，與主型芯一起配合完成注射成型，二維零件圖如圖6-3所示。 圖6-3 嵌件二維零件圖主

51、型芯主要用于成型塑件內(nèi)表面，用于成型塑件的兩孔、三孔、八個11的方形柱子和用于固定螺釘?shù)膬蓚€同心孔，二維零件圖如圖6-4所示。側(cè)型芯用于成型側(cè)面方孔，二維零件圖如圖6-5所示。 圖6-4 主型芯二維零件圖 圖6-5 側(cè)型芯二維零件圖6.5 抽芯結(jié)構(gòu)的設計計算6.5.1 抽芯距的計算 （6-5）式中，h為側(cè)抽芯成型高度，h為3mm。6.5.2 抽芯力的計算 （6-6）式中，c為側(cè)抽成型截面周長，c=2(4+6)=20mm; h為側(cè)抽芯成型高度，h為3mm； p為塑件對于側(cè)抽芯包緊力， p為812MPa（對于模內(nèi)冷卻塑件），取10MPa; 為塑料對模具鋼的摩擦系數(shù)，為0.10.3，取0.2； 為側(cè)

52、抽芯的傾斜角，為0。6.5.3 確定斜導柱的傾斜角該塑件的側(cè)向抽芯距小，通常在1523范圍內(nèi)取值，越小斜導柱和模具受力減小，該塑件抽芯距較小，取其傾斜角度為15。6.5.4 確定斜導柱的直徑根據(jù)抽芯距和斜導柱的傾斜角查塑料成型工藝與模具設計表4-9確定最大彎曲力=1.00kN，然后根據(jù)、和 (為斜導柱中心線的交點與側(cè)抽芯滑塊所受的脫模力作用線到定模座板的距離，該塑件為36mm).查塑料成型工藝與模具設計表4-10得斜導柱的直徑為12mm。6.5.5 斜導柱總長度計算斜導柱的總長度為 （6-7） 式中，為斜導柱的總長度；為斜導柱固定部分大端直徑，查塑料成型工藝與模具設計表4-11 為14mm；，

53、h為斜導柱固定板的厚度，根據(jù)模架取得h=25mm;d為斜導柱工作部分直徑，d為12mm；S為抽芯距，S為6mm。斜導柱的二維零件圖如圖6-6所示。圖6-6 斜導柱二維零件圖6.5.6 楔緊塊的設計楔緊塊是用來保證注射成型過程中滑塊的緊密閉合，避免側(cè)抽芯時產(chǎn)生飛邊，保證塑件表面精度，塑件表面質(zhì)量。由于滑塊移動方向與合模方向垂直，楔緊塊的楔角應大于斜導柱的傾斜角，一般取=+（23）=18，可以起到讓位的作用。設計時，楔緊塊設計成單獨件，用T形槽固定在定模座板上。6.5.7 確定滑塊裝置的定位距離滑塊的限位裝置采用限位擋塊與螺釘配合作用完成滑塊的定位。這種設計適用于各個方向的側(cè)抽芯，應用廣泛?；瑝K移

54、動方向與合模方向垂直，滑塊裝置的定位距離S應等于實際抽芯距。 （6-8）式中，為斜導柱有效抽芯長度，mm； 為斜導柱的傾斜角，取15。6.6 推出機構(gòu)設計塑件成型開模后，塑件與型芯一起留在動模一側(cè)，為滿足塑件的表面質(zhì)量，采用推件板推出機構(gòu)，推件板推出力大，推出平穩(wěn)，可以整體推出，查塑料模具設計指導與資料匯編表8-27，確定推件板厚度為25mm。6.7 本章小結(jié) 本章主要是對成型零部件的設計，包括型腔、型芯、嵌件、側(cè)抽芯尺寸的計算，確定型腔壁厚，從而確定標準模架的類型，最后是對抽芯機構(gòu)的具體計算。7 成型設備的校核計算7.1 注射機最大注射量的校核塑料模具設計時，進行注射量校核時，一次成型所需要

55、的塑料量包括澆注系統(tǒng)凝料和塑件充滿型腔所需的塑料之和，不能超過注射機最大注射量的80%，即 （7-1）式中，W為一次成型所用的塑料量，26.9(2+0.2)=59.18cm；K為注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8；為注射機最大注射量，查本設計表4-2確定Wp=100cm。計算得 （7-2）故，注射機的注射量滿足注射的要求。7.2 注射機最大注射壓力的校核根據(jù)表4-1的PC的注射壓力為80130MPa，表本論文表4-2可知注射壓力為170MPa，80130MPa170MPa，滿足要求。7.3 注射機鎖模力的校核鎖模力的校核關(guān)系式為 （7-3）式中，F(xiàn)為注射機鎖模力，查本設計表4-2得SZ-100/80型螺桿式注射機的鎖模力為800kN； k為壓力損耗系數(shù)，一般取1.11.2，此處取1.2； p為型腔內(nèi)的熔體壓力，該塑件p=35MPa； A為澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積以及塑件在在分型面上的投影面積之和，塑件的投影面積為86286=14792mm，澆注系統(tǒng)投影面積為2408=640 mm計算得（故注射機的鎖模力滿足鎖模的要求。7.4 安裝尺寸的校核該模具設計采用A4-250350-58-Z2（GB/T12555-2006）標準模架，模具的外形尺寸350mm300mm，模具閉合高=