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眼鏡盒模具設(shè)計
眼鏡盒注塑模設(shè)計
院 （系）： 機電工程學(xué)院
學(xué)生姓名： 列景良
專業(yè)班級： 模具設(shè)計與制造
學(xué) 號： 2008301121
指導(dǎo)教師： 曾志文
2011年 5 月 30 日
摘 要
模具制造技術(shù)迅速發(fā)展，已成為現(xiàn)代制造技術(shù)的重要組成部分。如模具的CAD/CAM技術(shù)，模具的激光快速成型技術(shù)，模具的精密成形技術(shù)，模具的超精密加工技術(shù)。
本次畢業(yè)設(shè)計課題來源于生活，應(yīng)用廣泛，模具結(jié)構(gòu)較為還簡單，但對于我也是一個很好的考驗。它能讓我加強對塑料模具成型原理的理解，同時鍛煉對塑料成型模具的設(shè)計和制造能力。此次設(shè)計是針對眼鏡盒的模具設(shè)計。通過對產(chǎn)品觀察與工藝分析比較，到用UG軟件畫圖產(chǎn)品、分模、利用CAD軟件最終設(shè)計出一套合理的模具。該設(shè)計從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性，具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對模具的成型部件、冷卻系統(tǒng)、推出系統(tǒng)等都做了詳細(xì)的設(shè)計及說明。對于注塑機的選擇及參數(shù)的校核都做了具體的比較和選擇，充分論述了注塑成型工藝的過程。通過整個設(shè)計過程表明該模具能夠達(dá)到塑件的精度要求，批量生產(chǎn)的要求。
關(guān)鍵詞:塑料；注射模具；設(shè)計
Abstract
The rapid development of mold manufacturing technology has become an important component of modern manufacturing technology part. If mold CAD / CAM technology, laser rapid prototyping mold, mold precision forming technology, ultra-precision processing technology of mold.
The graduation project comes from life, widely used, the mold structure is also simple, but for me is a good test. It will allow me to strengthen the understanding of the principles of plastic molding, plastic molding die while training on the design and manufacturing capabilities. This design is for the glasses case mold design. Through observation and process analysis of product compared to drawing with UG software products, sub-module, the final design using CAD software, a set of reasonable mold. The design process from the product structure of the specific structure of the starting mold, the molding of the mold parts, cooling system, the introduction of the system and so do the detailed design and description. For the choice of injection molding machines and have done a check of the parameters specific comparison and choice, and fully discussed the process of injection molding process. Through the entire design process that can be achieved in the mold precision plastic parts, mass production requirements.
Key word: Plastic；injection mold；design
目錄
摘 要 2
Abstract 2
第一章 引言 6
第二章 塑件的工藝分析 7
2.1 分析塑件使用材料的種類及工藝特征 7
2.2分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性 8
2.3工藝性分析 8
第三章 初步確定型腔數(shù)目 10
3.1初步確定型腔數(shù)目 10
第四章 注射機工藝參數(shù)校核 10
4.1 注射壓力的校核 10
4.2 鎖模力的校核 10
4.3 模具厚度的校核 11
4.4 開模行程的校核 11
第五章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 12
5.1主流道的設(shè)計 12
5.2 分型面的選擇設(shè)計原則 13
5.2.1分型面的形式 13
5.2.2分型面的設(shè)計原則 13
5.3澆口的設(shè)計 14
第六章 確定主要零件結(jié)構(gòu)尺寸選模架、成型零部件的設(shè)計 16
6.1型腔、型芯工作尺寸計算 16
6.2模架的選擇 17
第七章 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 18
7.1導(dǎo)柱的設(shè)計 18
7.1.1長度 18
7.1.2形狀 18
7.1.3材料 18
7.2導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)設(shè)計 18
7.2.1材料 18
7.3推出機構(gòu)的設(shè)計 18
7.3.1推件力的計算 19
第八章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 21
8.1 確定冷卻水道直徑 21
第九章 模具排氣槽的設(shè)計 22
第十章 校核 23
第十一章 試模及模具維修 24
11.1 模具的安裝 24
11.2 試模 25
11.3 模具的維修 25
第十二章 結(jié)論 26
參考文獻(xiàn) 27
致謝 28
第一章 引言
模具是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備，它被用來成型具有一定形狀和尺寸的各種制品。模具成型已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段，成為多種成型工藝中最具潛力的發(fā)展方向。尤其是塑料模具，在所有模具的總產(chǎn)量中所占的比例越來越大，對經(jīng)濟的發(fā)展起著十分重要的作用。
近年來塑料成型模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，在工業(yè)生產(chǎn)中對塑料模具的要求是：能高效地生產(chǎn)出外觀和性能均符合使用要求的制品。它包括三個方面的內(nèi)容。第一，制品方面要求精度高，外觀美，性能好。第二，制造方面要求結(jié)構(gòu)合理，容易制造，而且成本要低。第三，使用方面要求操作簡單方便，效率高，容易實現(xiàn)自動化，還有維護(hù)保養(yǎng)方便。隨著模具設(shè)計與制造技術(shù)的迅猛發(fā)展，塑料成型模具將趨向于高效率、自動化、大型、精密、長壽命的方向發(fā)展。
本次設(shè)計的題目是“眼鏡盒模具設(shè)計”，其內(nèi)容為：
（1）學(xué)會觀察制品，判斷制品是否符合塑料件的成形條件，還特別要留意制品影響開模的細(xì)部特征；
（2）研究制品的排位方式和進(jìn)澆方式，畫草圖確定模具的整體結(jié)構(gòu)，保證結(jié)構(gòu)能循環(huán)工作，穩(wěn)定可靠；
（3）在深入研究制品的基礎(chǔ)上確定開模的分型面，以及確定各鑲塊、脫模的方式；
（4）用UG按照上步的結(jié)果把模具核心的部分：凸凹模分割出來；
（5）進(jìn)一步完善凸凹模和各細(xì)微結(jié)構(gòu)；
（6）利用UG導(dǎo)出眼鏡盒的產(chǎn)品二維圖和模仁圖；
（7）通過計算調(diào)用CAD中適合的模架完成模架設(shè)計；
（8）利用CAD完成整套模具的設(shè)計。
第二章 塑件的工藝分析
2.1 分析塑件使用材料的種類及工藝特征
該塑件材料選用PP
PP 聚丙烯典型應(yīng)用范圍:
汽車工業(yè)（主要使用含金屬添加劑的PP：擋泥板、通風(fēng)管、風(fēng)扇等），器械（洗碗機門襯墊、干燥機通風(fēng)管、洗衣機框架及機蓋、冰箱門襯墊等），日用消費品（草坪和園藝設(shè)備如剪草機和噴水器等）。
化學(xué)和物理特性:
PP是一種半結(jié)晶性材料。它比PE要更堅硬并且有更高的熔點。由于均聚物型的PP溫度高于0℃以上時非常脆，因此許多商業(yè)的PP材料是加入1~4%乙烯的無規(guī)則共聚物或更高比率乙烯含量的鉗段式共聚物。共聚物型的PP材料有較低的熱扭曲溫度（100℃）、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有有更強的抗沖擊強度。PP的強度隨著乙烯含量的增加而增大。PP的維卡軟化溫度為150℃。由于結(jié)晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。PP不存在環(huán)境應(yīng)力開裂問題。通常，采用加入玻璃纖維、金屬添加劑或熱塑橡膠的方法對PP進(jìn)行改性。PP的流動率MFR范圍在1~40。低MFR的PP材料抗沖擊特性較好但延展強度較低。對于相同MFR的材料，共聚物型的強度比均聚物型的要高。由于結(jié)晶，PP的收縮率相當(dāng)高，一般為1.8~2.5%。并且收縮率的方向均勻性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加劑可以使收縮率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有優(yōu)良的抗吸濕性、抗酸堿腐蝕性、抗溶解性。然而，它對芳香烴（如苯）溶劑、氯化烴（四氯化碳）溶劑等沒有抵抗力。PP也不象PE那樣在高溫下仍具有抗氧化性。
聚丙烯（PP）是常見塑料中較輕的一種，其電性能優(yōu)異，可作為耐濕熱高頻絕緣材料應(yīng)用。PP屬結(jié)晶性聚合物，熔體冷凝時因比容積變化大、分子取向程度高而呈現(xiàn)較大收縮率(1.0％-1.5％)。PP在熔融狀態(tài)下，用升溫來降低其粘度的作用不大。因此在成型加工過程中，應(yīng)以提高注塑壓力和剪切速率為主，以提高制品的成型質(zhì)量。
PP成型各階段所需壓力及熔體流動過程：PP成型主要包括充模階段、增密階段、保壓階段和冷卻階段，每個階段所需壓力各有不同，熔體流動情況也有所不同。
隨著冷卻時間的延長，制品凝固層加厚，模腔內(nèi)熔體在沒有外界壓力作用下不再流動，只進(jìn)行熱傳導(dǎo)，直到制品有足夠的剛度從模具中脫出。
(1)充模階段應(yīng)注意調(diào)整注塑壓力和注射速率，使其配合得當(dāng)，以控制剪切速率，使熔體在模腔推進(jìn)過程中每點線速度接近一致。
(2)增密階段是注塑壓力向模腔內(nèi)傳遞并產(chǎn)生模腔壓力的階段，注塑壓力決定模腔壓力的大小，用相對偏高的壓力注塑，熔體才能被壓緊成一整體。
(3)保壓階段要以控制保壓壓力來達(dá)到向模腔補料的目的。保壓壓力一般可取最高注塑壓力值的60％-70％。
(4)冷卻階段模腔內(nèi)熔體會發(fā)生倒流，模腔壓力下降，控制封口壓力，降低封口溫度，有利于提高制品成型質(zhì)量
2.2分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性
該塑件尺寸中等，整體結(jié)構(gòu)較簡單.多數(shù)都為曲面特征。除了配合尺寸要求精度較高外，其他尺寸精度要求相對較低，但表面粗糙度要求較高，再結(jié)合其材料性能，故選一般精度等級： 5級。
2.3工藝性分析
為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用直澆口。該澆口縱向開設(shè)在模具的型腔處，從塑料件下半部分底面進(jìn)料，因而塑件澆口位置較為隱蔽，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量與美觀效果。
注塑模工藝條件:
干燥處理：如果儲存適當(dāng)則不需要干燥處理。
熔化溫度：220~275℃，注意不要超過275℃。
模具溫度：40~80℃，建議使用50℃。結(jié)晶程度主要由模具溫度決定。
注射壓力：可大到1800bar。
注射速度：通常，使用高速注塑可以使內(nèi)部壓力減小到最小。如果制品表面出現(xiàn)了缺陷，那么應(yīng)使用較高溫度下的低速注塑。
流道和澆口：對于冷流道，典型的流道直徑范圍是4~7mm。建議使用通體為圓形的注入口和流道。所有類型的澆口都可以使用。典型的澆口直徑范圍是1~1.5mm，但也可以使用小到0.7mm的澆口。對于邊緣澆口，最小的澆口深度應(yīng)為壁厚的一半；最小的澆口寬度應(yīng)至少為壁厚的兩倍。PP材料完全可以使用熱流道系統(tǒng)。
第三章 初步確定型腔數(shù)目
3.1初步確定型腔數(shù)目
根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點，此塑料產(chǎn)品在模具中的扣置方式有兩種:一種是將塑料制品的回轉(zhuǎn)軸線與模具中主流道襯套的軸線垂直；另一種是將此塑料制品的中心線與模具中主流道襯套的軸線平行。這里擬采用第一種方式，1模1件的結(jié)構(gòu)。
第四章 注射機工藝參數(shù)校核
4.1 注射壓力的校核
塑件成型所需要的注射壓力應(yīng)小于或等于注射機的額定注射壓力，其關(guān)系按下式校核：
P成≤P注
式中 P成——塑件成型所需的注射壓力（MPa）；
P注——所選注射機的額定注射壓力（MPa）。
本塑件成型材料為ABS，P成=110—140MPa，對于XS-ZY—500（立式）型注射機，P注=145MPa，因此P成≤P注 ，所以注射壓力滿足要求。
4.2 鎖模力的校核
模具所需的最大鎖模力應(yīng)小于或等于注射機的額定鎖模力，其關(guān)系按下式校核：
P腔×F≤P鎖=150kN
式中 P腔——模具的型腔壓力；
F——塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（mm2）；
P鎖——注射機的額定鎖模力（N）。
P腔=k×P成
k——損耗系數(shù)，這里取1/3；
P成——塑件成型所需的注射壓力（MPa），P成=110—140MPa，這里P成取140MPa。
P腔=k×P成=1/3×140MPa=46.67MPa。
由UG4.0分析測量，估算塑件的表面積：A=7348.8mm2
注射機噴嘴球半徑12mm，孔直徑Ф2.5mm，根據(jù)成型塑料，取主流道直徑D1=3mm，分流道直徑d=6mm，分流道長度L=26mm。故澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A1=3×26.500 形式的選擇，以免推出痕跡影響塑件的外