指示燈罩的注塑模具設(shè)計【一模兩腔注射模優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計含6張CAD圖紙帶任務書+開題報告+文獻綜述+答辯ppt+外文翻譯】-zsmj38

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摘    要

    本次設(shè)計是塑料注塑模具設(shè)計，注塑件為帶有外螺紋的指示燈罩，其中的設(shè)計內(nèi)容有零件的工藝性編制：塑件的工藝性分析、塑件的體積和質(zhì)量計算及注射機參數(shù)的確定；結(jié)構(gòu)設(shè)計：分型面選擇、型腔數(shù)確定、澆口設(shè)計、推出及復位機構(gòu)方式確定；型芯、型腔尺寸計算；模具加熱和冷卻系統(tǒng)計算；斜滑塊行程和外形設(shè)計；注射機有關(guān)參數(shù)的校核。塑件尺寸較小，采用一模兩腔，雙分型面注射結(jié)構(gòu)，把第一分型面選擇在塑件水平投影最大的截面上，第二分型面選擇在下端外螺紋上。斜滑塊裝置外側(cè)分型，同時完成塑件的推出動作。澆口位置設(shè)置在塑件下端，不影響外觀。如此設(shè)計出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運用可靠。最后對模具結(jié)構(gòu)與注射機的匹配進行了校核，并用CAD繪制了一套模具裝配圖和零件圖。

關(guān)鍵字：注塑成型；結(jié)構(gòu)設(shè)計；CAD；

ABSTRACT

plastic injection molding would be the mould design. Injection molding parts is a lampshade with external thread. Content for the design includes technic compilation for component, technics analysis for injection molding, calculation of  volumn and quanlity for injection molding and confirmation for specification for injection molding machine. Structural design includes alternative joint face, cavities confirmation, mould gate design, confirmation for pushout and reset design. Calculation for mold core, impression, size. Calculation for moulding with cooling and heatening.Technology trip and outlook design. Proofread for relative specification of Injection mold machine. Size of mold part would be relatively small, adopting double cavity mould and structure of biparting surface injection, making the first parting surface choose to  be above section of horizontal projection of mold part and making the second part surface at external thread. Angled-lift splits part outward, meanwhile, finishing pushout of mold part. Pouring gate woule be set to be underneath mold part ,which does not effect the outlook so that the structure could garauntee operation of the mould. Last but not least, the matching of structure of mould and injection machine would be proofreaded and assembliy drawing and detail drawing for a full set of mould would be made by CAD. 

Key word: injection moulding, physical design, CAD

目    錄

緒  論 1

第一章  塑料制件的分析 3

1.1 成型塑料件的工藝性分析 3

1.2 成型塑件的材料分析 5

    1.2.1設(shè)計思路步驟5

    1.2.2方案選擇6

第二章   塑件成型的基本過程 8

第三章 注塑設(shè)備的選擇 .9

3.1估算塑件體積質(zhì)量 9

3.2 注塑機的選擇 9

第四章  成型零件有關(guān)尺寸的計算 12

4.1成型零件設(shè)計參數(shù)12

4.2型腔、型芯工作尺寸的計算14

4.3型腔壁厚選取16

第五章. 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 18

5.1 定位圈設(shè)計 18

5.2澆口套的選用 18

5.3分流道的布置 19

5.4澆口設(shè)計 19

第六章 合模導向機構(gòu)的設(shè)計 21

6.1導柱的設(shè)計21

  6.2導套的設(shè)計.22

第七章 推出機構(gòu)的設(shè)計 23

第八章 側(cè)向分型和抽芯機構(gòu)的設(shè)計 24

  8.1分型面的選擇 24

  8.2斜滑塊的設(shè)計 24

    8.2.1滑塊的行程24

    8.2.2滑塊的動作設(shè)計26

第九章  溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 27

  9.1 模溫對制品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的影響 27

    9.1.1 溫度對制品質(zhì)量的影響 27

    9.1.2 溫度對制品生產(chǎn)效率的影響 27

9.2 模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 27

9.2.1 冷卻水口的設(shè)計 27

9.2.2 冷卻回路的設(shè)計 28

第十章  繪制裝配圖及定制零件明細表 31

第十一章  注射機的校核 33

11.1 注射機安裝模具部分的尺寸校核 33

11.1 注射量的校核 33

11.2 鎖模力的校核 34

結(jié)  論 35

參考文獻36

致  謝 37

目 錄 I 目 錄 緒 論 ........................................................................................................................................ 1 第一章 塑料制件的分析 ........................................................................................................ 3 型塑料件的工藝性分析 ··········································································· 3 型塑件的材料分析 ················································································· 5 計思路步驟 ......................................................................................................... 方案選擇 .................................................................................................................二章 塑件成型的基本過程 .............................................................................................. 8 第三章 注塑設(shè)備的選擇 ......................................................................................................... 算塑件體積質(zhì)量 ····················································································· 9 塑機的選擇 ··························································································· 9 第四章 成型零件有關(guān)尺寸的計算 ...................................................................................... 12 型零件設(shè)計參數(shù) ........................................................................................................腔、型芯工作尺寸的計算 ........................................................................................腔壁厚選取 ................................................................................................................五章 . 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 ....................................................................................................... 18 位圈設(shè)計 ···························································································· 18 口套的選用 ·························································································· 18 流道的布置 ·························································································· 19 口設(shè)計 ································································································ 19 第六章 合模導 向機構(gòu)的設(shè)計 ................................................................................................ 21 柱的設(shè)計 ....................................................................................................................套的設(shè)計 ....................................................................................................................七章 推出機構(gòu)的設(shè)計 ........................................................................................................ 23 第八章 側(cè)向分型和抽芯機構(gòu)的設(shè)計 .................................................................................... 24 型面的選擇 ·························································································· 24 滑塊的設(shè)計 ·························································································· 24 目 錄 滑塊的行程 ......................................................................................................... 滑塊的動作設(shè)計 .................................................................................................九章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 .............................................................................................. 27 溫對制品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的影響 ........................................................................... 27 度對制品質(zhì)量的影響 ··································································· 27 度對制品生產(chǎn)效率的影響 ····························································· 27 具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 ··············································································· 27 卻水口的設(shè)計 ··················································································· 27 卻回路的設(shè)計 ··················································································· 28 第十章 繪制裝配圖及定制零件明細表 .............................................................................. 31 第十一章 注射機的校核 ...................................................................................................... 33 射機安裝模具部分的尺寸校核 ······························································ 33 射量的校核 ························································································ 33 模力的校核 ························································································ 34 結(jié) 論 ...................................................................................................................................... 35 參考文獻 .................................................................................................................................. 謝 ...................................................................................................................................... 37 緒 論 1 緒 論 模具是工業(yè)生產(chǎn)的重要裝備，是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)設(shè)備，是衡量一個國家和地區(qū)工業(yè)水平的重要標志。模具在電子、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊產(chǎn)品制造中具有不可替代的作用，是工業(yè)發(fā)展的基石，被人稱為“工業(yè)之母”和“磁力工業(yè)”。 模具是制造業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，是工業(yè)化國家實現(xiàn)產(chǎn)品批量生產(chǎn)和新產(chǎn)品研發(fā)所不可缺少的工具。用模具生產(chǎn)制品所表現(xiàn)出來的高效率、低消耗、高一致性、高 精度和高復雜程度是其他任何制造方法所不及的。換句話說，沒有高水平的模具就不會有高水平的工業(yè)產(chǎn)品。模具業(yè)是否強盛也反映出一個國家工業(yè)的強弱。 塑料制品和注射成形在模具業(yè)的重要地位 塑料制品具有原料來源豐富 ,價格低廉 ,性能優(yōu)良等特點。它在電腦、手機、汽車、電子、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊產(chǎn)品制造中具有不可替代的作用，應用極其廣泛。 注射成形是成形熱塑件的主要方法，因此應用范圍很廣。注射成形是把塑料原料放入料筒中經(jīng)過加熱熔化，使之成為高黏度的流體，用柱塞或螺桿作為加壓工具，使熔體通過噴嘴以較高壓力注入 模具的型腔中，經(jīng)過冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。 塑料注射成形工藝的最大特點是復制，能夠復制出所需任意數(shù)量的可直接使用或稍作處理即可使用的制品，是一種適宜大批量生產(chǎn)的工藝。雖然在設(shè)備上投入較大，但是可以生產(chǎn)制品的數(shù)量非常大，實屬一種經(jīng)濟快捷的生產(chǎn)方式，因此得到廣泛的應用和快速的發(fā)展。 模具在我國的發(fā)展歷程 過去在我國工業(yè)中，模具長期未受到重視。改革開放以來，塑料成形、家用電器、儀表、汽車等行業(yè)進入大批量生產(chǎn)，模具工業(yè)有了一定的發(fā)展。隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，塑料制品在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和日常生活等各 個領(lǐng)域的應用越來越廣泛，質(zhì)量要求也越來越高。當今社會的進步和發(fā)展，使原有的商品已經(jīng)不能滿足人們對物質(zhì)的需求，然而有些商品的制造必須依靠模具才能夠生產(chǎn)加工出來，因此，模具的發(fā)展與人們的生活關(guān)系越來越緊密，如我們使用的電腦、手機、汽車等產(chǎn)品都要依靠模具。在塑料制品的生產(chǎn)中，高質(zhì)量的模具設(shè)計、先進的模具制造設(shè)備、合理的加工工藝、優(yōu)質(zhì)的模具材料和現(xiàn)代化的成形設(shè)備等都是成形優(yōu)質(zhì)塑件的重要條件。 目前，我國 17000 多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)五十多萬。除了國有的專業(yè)模具廠緒 論 2 外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)，合資 企業(yè)，獨資企業(yè)和私營企業(yè)等，都得到了快速發(fā)展。其中，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。在廣東，一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產(chǎn)品的市場競爭能力，紛紛加入了對模具制造的投入。例如，科龍，美的，康佳和威力等知名集團都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨資的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。 我國模具工業(yè)雖然有了長足的發(fā)展，取得了巨大進步，但是我們也要清醒地看到，我國模具工業(yè)總體水平比工業(yè)發(fā)達國家要落后很多，這與我國制造業(yè)發(fā)展的要求相比差距還很大；我們的企業(yè) 技術(shù)裝備還比較落后，勞動生產(chǎn)率也較低；模具生產(chǎn)專業(yè)化、商品化、標準化程度也不夠高；模具產(chǎn)品主要還是以中低檔為主，技術(shù)含量較低，高中檔模具多數(shù)要依靠進口，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的任務很重；人才緊缺，管理滯后的狀況依然突出，等等。可見，我國模具工業(yè)的發(fā)展任重而道遠。 前景展望 我國進入實施國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的第十一個五年規(guī)劃期，模具工業(yè)的發(fā)展也將進入一個關(guān)鍵時期。在這一時期，模具行業(yè)的主要任務是，在黨中央關(guān)于把我國建設(shè)成為創(chuàng)新型國家的戰(zhàn)略思想指引下，進一步推進改革，調(diào)整結(jié)構(gòu)，開拓市場，苦練內(nèi)功，提升水平，使我國模具工業(yè)在 整體上再上一個新臺階。不斷提升模具制造水平，振興我國裝備制造業(yè)，今后 我國模具行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國際先進水平的距離。 1）注重開發(fā)大型，精密，復雜模具；隨著我國轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密化。 2）加強模具標準件的應用；使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量。因此，模具標準件的應用必將日漸廣泛。 3）推廣 具 要里程碑。實踐證明，模具 顯著地提高模具設(shè)計制造水平。 4）重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造周期；隨著先進制造技術(shù)的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術(shù)，高速銑削加工技術(shù)，以及自動研磨拋光技術(shù)將在模具制造中獲得更為廣泛的應用。 第一章 塑料制件的分析 3 第一章 塑料制件的分析 型塑料件的工藝性分析 塑料制件主要根據(jù)使用要求進行設(shè)計 ,除考慮充分發(fā)揮所用塑料的性能特點外 ,還應考慮塑件的結(jié)構(gòu)工藝性 ,塑件結(jié)構(gòu)工藝性的主要內(nèi)容包括塑件的尺寸和精 度 ,表面粗糙度 ,形狀 ,壁厚 ,斜度 ,加強筋 ,支撐面 ,圓角 ,孔 ,螺紋 ,嵌件 ,鉸鏈 ,標記 ,符號和文字。據(jù)所給零件的結(jié)構(gòu) ,本設(shè)計從以下幾方面對其分析： 圖 1件圖 結(jié)構(gòu)分析 從零件圖分析，該零件總體結(jié)構(gòu)為圓環(huán)狀，并有一部分帶有外螺紋，這就為脫模增加難度，從塑件厚來看，總的來講塑件壁厚變化比較均勻，有利于零件成型。 塑件壁厚分析 塑件壁厚的設(shè)計與塑件原料的性能、塑件結(jié)構(gòu)、成型條件、塑件的質(zhì)量及其使用要求都有密切的聯(lián)系。壁厚過小，會造成充填阻力增大，特別對于大型件、復雜制件將難于成型。塑件的厚度的最小尺寸應 滿足以下要求：滿足塑件結(jié)構(gòu)和使用性能要求下取小壁厚 能承受推出機構(gòu)等的沖擊和振動 制品連接緊固處、嵌件埋入處等具有足夠的厚度 保證貯存、搬運過程中強度所需的壁厚 滿足成型時熔體充模所需的壁厚。塑料制件規(guī)定有最小壁厚值，下表為熱塑性塑件最小壁厚及常用壁厚推薦值。 表 1塑性塑件最小壁厚及常用壁厚推薦值 塑料類型 最小壁厚 /型 制件的壁厚/ 型制件的壁厚/型制件的壁厚/~一章 塑料制件的分析 4 脫模斜度分析 當塑件成型后因塑料收縮而包緊型芯，若塑件外 形較復雜時，塑件的多個面與型芯緊貼，從而脫模阻力較大。為防止脫模時塑件的表面被檫傷和推頂變形，需設(shè)脫模斜度。 一般來說，塑件高度在 25是，如果塑件結(jié)構(gòu)復雜，即使脫模高度僅幾毫米，也必須認真設(shè)計脫模斜度。 ①斜度作用： 便于塑件脫模，防止脫模時擦傷塑件，須在塑件內(nèi)外表面脫模方向上留有足夠的斜度 ? ，在模具上稱為脫模斜度。 ②脫模斜度選取 :取決于塑件的形狀、壁厚及塑料的收縮率。 料：凹模取35′～ 1° 30′，凸模取 30′～ 1°。 塑 件脫模斜度的選取應遵循以下原則： 1 塑料的收縮率大，壁厚，斜度應取偏大值，反之取偏小值。 2 塑件結(jié)構(gòu)比較復雜，脫模阻力就比較大，應選用較大的脫模斜度。 3 當塑件高度不大（一般小于 2，可以不設(shè)斜度；對型芯長或深型腔的塑件，斜度取偏小值。但通常為了便于脫模，在滿足制件的使用和尺寸公差要求的前提下可將斜度值取大些。 4 一般情況下，塑件外表面的斜度取值可比內(nèi)表面的小些，有時也根據(jù)塑件的預留位置（留于凹模或凸模上）來確定制件內(nèi)外表面的斜度。 5 熱固性塑料的收縮率一般較熱塑性塑料的小一些，故脫模斜度也 相應取小一些。 6 一般情況下，脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內(nèi)。綜合以上的原則，由于塑件高度不是很大，收縮率一般。 本設(shè)計中的凹模和凸模均采用 1°的脫模斜度。 表面粗糙度分析 塑料制件的表面粗糙度，除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等癡點外，主要取決于模具成型零件的表面粗糙度。一般模具的表面粗糙度值要比塑件的低 1~2 級，塑料制件的表面粗糙度 模具使用中，由于型腔磨損而使表面粗糙度值不斷加大，應隨時給以拋光復原。非配合表面和隱蔽面可取較大的表面粗糙度值，除塑件外表面有 特殊要求以外，一般型腔的表面粗糙度值要低于型芯的。此外，塑件的表面粗糙度與塑料的品種有關(guān)。一般，型腔表面粗糙度要求達到 本設(shè)計中的球面部分的表面粗糙度要求 余為 精度等級分析 該制品的外表要求光滑、無毛刺，球面部分要透光性能好，是比較容易實現(xiàn)生產(chǎn)的。通過以上分析可知，制品的總體要求不是很高，加工和成形都可以得到保證。因此得知塑件精度等級為 注尺寸都是按照這一精度查取的，屬于一第一章 塑料制件的分析 5 般精度的塑件。 型塑件的材料分析 圖 1罩尺寸外觀 計思路步驟 一般來說，現(xiàn)在國際上比較經(jīng)典的塑料模具設(shè)計步驟如下： 1) 首先了解塑料制品所用塑料的品種、塑料的特性、收縮率及塑料流動特性。 2) 然后 對塑料制品進行工藝分析，著重分析塑料制品的結(jié)構(gòu)合理性及成型條件等。 3) 再 根據(jù)塑料制品的重量和塑料制品投影面積及模具結(jié)構(gòu)類型等，選擇合適的注射成型機。 4) 進行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 ① 選擇塑料制品成型位置和模具分型面 ； ② 確定型腔數(shù)目和排列方式 ； ③ 澆注系統(tǒng)設(shè)計 ； ④ 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 ； 第一章 塑料制件的分析 6 ⑤ 抽芯機結(jié)構(gòu)設(shè)計和推出機構(gòu)設(shè)計 ； ⑥ 加熱系統(tǒng)設(shè)計和冷卻系統(tǒng)設(shè)計 ； ⑦ 繪制模具結(jié)構(gòu)圖。 在設(shè)計塑料模具的過程中可以部分參照其步驟，但是有些地方可能也會略有不同。 案選擇 該 塑件的大批量生產(chǎn)使 模具 壽命要長，使用壽命不少于 50 萬次， 塑件為指示燈罩，表面質(zhì)量要求高。 模具設(shè)計 要 合理，脫模 要 方便可靠， 還要經(jīng)濟實用。根據(jù)塑件成型工藝分析，擬定方案如下： 方案一：采用一模四腔 ； 方案二：采用一模兩腔。 方案一使用一模四腔，模具結(jié)構(gòu)相對復雜，由于塑件存在外螺紋結(jié)構(gòu)，不利于多腔脫模 ,型腔越多越容易損傷塑件 . 方案二塑件在生產(chǎn)過程中一模能生產(chǎn)兩個產(chǎn)品，模具機構(gòu)相對簡單，加工難度較小，同時對塑件的影響較小 . 綜合上述兩種方案，最終選取方案二為本模具的設(shè)計依據(jù)。 改性聚甲基丙烯酸甲酯（ 俗稱有機玻璃。 性能： 透明度優(yōu)良，有突出的耐老化性；它的比重不到普通玻璃的一半，抗碎裂能力卻高出幾倍；它有良好的絕緣性和機械強度；對酸、堿、鹽有較強的耐腐蝕性能；且又易加工；可進行粘接、鋸、刨、 鉆、刻、磨、絲網(wǎng)印刷、噴砂等手工和機械加工，加熱后可彎曲壓模成各種亞克力制品。 用途： 1．燈具、照明器材，例如各種家用燈具、熒光燈罩、汽車尾燈、信號燈、路標。 2． 光學玻璃，例如制造各種透鏡、反射鏡、棱鏡、 電視機 熒屏、相機透光鏡片。 3．制備各種儀器儀表表盤、罩殼、刻度盤。 4．制備光導纖維。 5．商品廣告櫥窗、廣告牌。 6．飛機座艙玻璃、飛機和汽車的 防彈玻璃 （需帶有中間夾層材料）。 7．各種醫(yī)用、軍用、建筑用玻璃。 注射成型工藝參數(shù) : 注塑機類型： 螺桿式 噴嘴形式： 通用式 料筒溫度： 160—— 180℃ 噴嘴溫度： 210—— 240℃ 第一章 塑料制件的分析 7 模具溫度： 40—— 60℃ 注射壓力： 80—— 130壓壓力： 40—— 60塑時間： 20—— 60S 冷卻時間： 20—— 90S 總周期 : 50—— 150S 后處理 : 紅外線烘 箱 溫度 : 70℃ 時間 : 4H 表 1料主要的性能指標 密度 (縮率 % 點 ℃ 160 熱變形溫度 ℃ 76～ 116 彎曲強度 0~130 拉伸強度 0~77 第二章 塑料成型的基本過程 8 第二章 塑件成型的基本過程 注塑成型是把塑料原料（一般經(jīng)過造粒、染色、添加劑等處理之后的顆粒）放入料間當中，經(jīng)過加熱溶化使之成為高粘度的流體 得熔體通過噴嘴以 較高的壓力（約 80~130溶入模具的型腔中經(jīng)過冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。 a 塑化過程 現(xiàn)代式的注射機基本上采取螺桿式的塑化設(shè)備，塑料原粒（稱為物料）自從送料斗以定容方式送入料筒，通過料筒外的點加熱裝置和料筒內(nèi)的螺桿旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的摩擦熱，使物理熔化達到一定的溫度后即可注射，注射動作是由螺桿的推進來完成的。 b 充模過程 熔體自注射機的噴嘴噴出來后，進入模具的型腔內(nèi)，將型腔內(nèi)的空氣排出，并充滿型腔，然后升到一定壓力，使溶體的密度增加，充實型腔的每一個角落。 充模過程是注射成型的最 主要的過程，由于塑料溶體的流動是非牛頓流動，而且粘度很大，所以在壓力損耗，粘度變化，多般匯流等現(xiàn)象左右塑件的質(zhì)量，因此充模過程的關(guān)鍵問題 代的設(shè)計方法已經(jīng)運用了計算機輔助設(shè)計以解決澆注系統(tǒng)設(shè)計中疑難問題。 c 冷卻凝固過程 熱塑性塑料的注射成型過程是熱交換過程，即： 塑化 —— 注射充模 —— 固化成型 加熱 —— 理論上絕熱 —— 散熱 熱交換效果的好壞決定了塑件的質(zhì)量，模具設(shè)計時，散熱交換也要充分考慮，在現(xiàn)代設(shè)計方法中也采用了計算機輔助 設(shè)計來解決問題。 d 脫模過程 塑件在型腔內(nèi)固化后，必須采取機械的方式把它從型腔內(nèi)取出，這個動作由脫模機構(gòu)來完成。不合理的脫模機構(gòu)對塑件的質(zhì)量影響很大，但塑件的幾何形狀是千變?nèi)f化的，必須采用最有效和最好的脫模方式。因此，脫模機構(gòu)的設(shè)計也是注射模具設(shè)計的一個主要環(huán)節(jié)，由于標準化的推廣，許多標準化的脫模機構(gòu)零部件也有商品供應。 由 a 至 d 形成了一個循環(huán)，就完成了一次成型乃至很多塑件。 第三章 注塑設(shè)備的選擇 9 第三章 注塑設(shè)備的選擇 算塑件體積質(zhì)量 建模，三維零件設(shè)計 利用 件。進行三維實體建模，并可直接通過軟件進 行測 量 圖 3型測量 體積說明 V=7811 由于 度 ( 所以 M=塑機的選擇 注射機的類型和規(guī)格很多，分類方法各異，按結(jié)構(gòu)型式可分為立式、臥式、直角式三類，國產(chǎn)臥式注射機已經(jīng)標準化和系列化。這三類不同結(jié)構(gòu)形式的注射成型機各特點如下： 立式注射機的注射柱塞（或螺桿）垂直裝設(shè)，鎖模裝置推動模板也沿垂直方向移動，這種注射成型機主要優(yōu)點是占地面積小，安裝或拆卸小型模具很方便，容易在動模上（下模）。 安放嵌件，嵌件不易傾斜 或墜落。其缺點是制品自模具中頂出以后不能靠重力下落。需人工取出，有礙于全自動操作，但附加機械手取產(chǎn)品后，也可以實現(xiàn)全自動操作，此第三章 注塑設(shè)備的選擇 10 類注射機注射量一般均在 60 克以下。 臥式注射機是目前使用最廣、產(chǎn)量最大的注射成型機，其注射柱塞或螺桿與合模運動均沿水平方向裝設(shè)，并且多數(shù)在一條直線上（或相互平行）。優(yōu)點是機體較低，容易操縱和加料，制件頂出模具后可自動墜落，故能實現(xiàn)全自動操作，機床重心較低安裝穩(wěn)妥，一般大中型注射機均采用這種形式。缺點是模具安裝比較麻煩嵌件放入模具有傾斜或落下的可能，機床占地面積較大。 直角式注射機的 柱塞或螺桿與合模運動方向相互垂直，主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，便于自制適于單件生產(chǎn)者，中心部位不允許留有澆口痕跡的平面制件，同時常利用開模時絲杠的轉(zhuǎn)動來拖動螺紋型芯或型環(huán)旋轉(zhuǎn)，以便脫下塑件。缺點是機械傳動無準確可靠的注射和保壓壓力及鎖模力，模具受沖擊振動較大。 根據(jù)實際情況，注塑機的實際注塑量是理論注塑量的 80％左右。即有 V s ≦ a 中： 理論注塑容量， 實際注塑容量， g ; a—— 注塑系數(shù)，一般取值為 經(jīng)計算可 得 實際注塑量 V=2× 7811 V 流 ≈ 20注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)目。 當成型大型平板制件時，常用這種方法。設(shè)注射機的額定鎖模力大小為 F（ N），型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力為 個制品在分型面上的投影面積為 注系統(tǒng)在分型面上的投影面積為 ： (2)F 設(shè) P 取最大 130詢零件得 于 1252于 181 即： F≧（ 2× 1252+181） × 130 F≧ 349050N 根據(jù)《塑料制品及其成型模具設(shè)計》表 選擇注射機 0 螺桿式注射機，其參數(shù)如下： 理論注射容積： 100 3螺桿直徑： ? 35射壓力： 150模力： 600板行程： 260具最大厚度： 340模具最小厚度： 170桿空間： 440× 340三章 注塑設(shè)備的選擇 11 定位 孔直徑： ? 125模形式：雙曲軸 噴嘴球半徑： 12模方式：液壓 — 機械 第四章 成型零件有關(guān)尺寸的計算 12 第四章 成型零件有關(guān)尺寸的計算 型零件設(shè)計參數(shù) 1）、型芯的尺寸計算 型芯的尺寸按以下公式計算 (1+L+ 43Δ ]0　Z??式中 — 型芯外徑尺寸 S— 塑件內(nèi)形尺寸 Δ — 塑件公差值 塑料平均收縮率 Z?— 模具制造公差 ,?。??——6）。 2)、型芯高度尺寸按以下公式計算 (1+H+ 32Δ ]0　Z??式中 型芯高度 S— 塑件內(nèi)高度尺寸 Δ — 塑件公差值 塑料平均收縮率 Z?— 模具制造公差 ,?。??——6）。 1）、型腔徑向尺寸按以下公式計算 (1+3Δ ]Z??0式中 — 型腔的內(nèi)形尺寸 S— 塑件外形基本尺寸 Δ — 塑件公差值 塑料平均收縮率 Z?— 模具制造公差 ,?。??——6）。 第四章 成型零件有關(guān)尺寸的計算 13 2)、型腔深度尺寸按以下公式計算 (1+2Δ ]Z??0式中 型腔高度 S— 塑件高度尺寸 Δ — 塑件公差值 塑料平均收縮率 Z?— 模具制造公差 ,?。??——6）。 1） 、螺紋型環(huán)的尺寸按一下公式 外(1+?]中??0中=[(1+中中??0內(nèi)(1+內(nèi)中??0式中 外— 螺紋型環(huán)外徑公稱尺寸 中M— 螺紋型環(huán)中徑公稱尺寸 內(nèi)D— 螺紋型環(huán)內(nèi)徑公稱尺寸 外S— 制品螺紋外徑公稱尺寸 中— 制品螺紋中徑公稱尺寸 內(nèi)制品螺紋內(nèi)徑公稱尺寸 Δ — 塑件公差值 塑料平均收縮率 中?— 模具制造公差 ,取4中?。 1+T± 1?式中 — 型腔螺距公稱尺寸 塑件螺距公稱尺寸 Δ — 塑件公差值 塑料平均收縮率 1?— 螺紋型環(huán)的螺距制造公差。 第四章 成型零件有關(guān)尺寸的計算 14 以型芯的表面粗糙度要求高。一般取 機床上加工，然后需要拋光才可以直接投入使用?？紤]模具的修模以及型芯的磨損，在精度范圍內(nèi)，型芯尺寸盡量取大值。而型腔則取大值，型腔的表面粗糟將 決定產(chǎn)品的外觀，因此型腔的表面粗糙度則要求較高，一般取 本次設(shè)計中，型腔、型芯的成型面取 腔、型芯工作尺寸的計算 要計算型芯、型腔的工作尺寸，必先確定塑件的公差及模具的制造公差。根據(jù)要求塑件精度取三級精度。根據(jù)“工程塑料模塑塑料件尺寸公差”（ 14483— 93）塑件在三級精度下的公差值。 表 4份尺寸工差表 基本尺寸㎜ 公差㎜ 基本尺寸㎜ 公差㎜ A 系列 B 系列 A 系列 B 系列 ＜ 3 8~24 ~6 4~30 ~10 0~40 0~14 0~50 4~18 0~65 出塑料件具體尺寸的公差值，如圖所示： 圖 4罩的尺寸 則型腔尺寸及公差如下圖計算： 第四章 成型零件有關(guān)尺寸的計算 15 圖 4腔的尺寸 1、型腔寬度： （ 1+ 17－ 1=[（ 1+ 3=[（ 1+ 40－ 4=[（ 1+ 、型腔深度： (1+× 3=[(1+× 4=[(1+× 、型芯寬度 （ 1+ 15+（ 1+ 4、 型芯深度 （ 1+ 、 螺紋型環(huán) 第四章 成型零件有關(guān)尺寸的計算 16 [（ 1+ 2中 =[（ 1+ 2內(nèi) =[（ 1+ 腔壁厚選取 塑料模具型腔的側(cè)壁和底壁厚度計算是模具設(shè)計中經(jīng)常遇到的問題，尤其對大型模具更為突出。目前常用的計算方法有按強度條件計算和按剛度條件計算兩類，但塑料模具要求既不許因強度不足而發(fā)生明顯變形，甚至破壞，也不許剛度不足而變形過大的情況，因此要求對強度和剛度加以考慮。對于型腔主要受到的力是塑件熔體的壓力，在塑件熔體的壓力作用下，型腔將發(fā)生內(nèi)應力及變形。如果型腔 側(cè)壁和底壁厚度不夠。當型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應力超過材料的許用應力時，型腔發(fā)生強度破壞，與此同時，剛度不足則發(fā)生彈性變形，從而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，將影響塑件成型質(zhì)量，所以模具對剛度和強度都有要求。 塑料注射模具的成型零件必須有足夠的強度和剛度，如壁厚度不夠表現(xiàn)剛度不足，即型腔產(chǎn)生過大的彈性變形，可能會發(fā)生溢料或使制品精度降低；也可表現(xiàn)為強度不夠，即型腔發(fā)生塑性變形甚至破裂。理論分析和實踐證明，對于大尺寸的型腔，主要為剛性不足為主，應按剛度條件計算；而小尺寸型腔則以強度不足為主，應按強度條件計算。剛度計算的條件則由于模具特 殊性，可以從以下幾方面加以考慮： （ 1）要防止溢料： （ 2）應保證塑件精度； （ 3）要有利于脫模。 上述要求在設(shè)計模具時其剛度條件應以這些項中最苛刻者（允許最小的變形值）為設(shè)計標準，但也不宜無根據(jù)地過分提高標準，以免浪費材料，增加制造困難。型芯的強度、剛度計算相當于桿類零件的校核計算。 若型腔剛度不足也會發(fā)生過大的彈性變形，因此導致溢料、影響塑件尺寸和精度、脫模困難。模塑過程中模具承受的力：設(shè)備（注塑機）施加的鎖模力；熔融塑料作用于型腔內(nèi)壁的壓力。型腔受內(nèi)壓力作用發(fā)生膨脹變形：影響塑件的尺寸精度；配合面處 產(chǎn)生溢料飛邊；小型腔的許用變形量小，壓力作用會導致其破壞。 型腔壁和底版厚度的計算比較復雜且繁瑣，為了簡化模具設(shè)計，一般采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)或查有關(guān)的模具設(shè)計手冊。 第四章 成型零件有關(guān)尺寸的計算 17 表 4型腔厚度參考值 表 4支承板厚度參考值 由于斜滑塊設(shè)計上的原因，型腔厚度遠大于表 4值，所以模具型腔厚度按照斜滑塊設(shè)計值即可。 根據(jù)表 4模具支承板應該選用厚度為 25慮到模具高度，支承板所承受的重量比較大，所以支承板選用厚度為 40 第五章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 18 第五章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng)它是獲 得優(yōu)良性能和理想外觀的塑件以及最佳的成型效率有直接影響。 此塑件采用普通流道系統(tǒng)，它是主由流道、分流道、澆口、冷料穴組成的。澆注系統(tǒng)是一副模具的重要的內(nèi)容之一。從總體來說，它的作用可以作如下歸納：它是將來自注塑機噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)地輸教送到型腔，同時使型腔的氣體能及時順利排出，在塑件熔體填充凝固的過程中，將注塑壓力有效地傳遞到型的各個部位，以獲得形完整、內(nèi)外在質(zhì)量優(yōu)良的塑件制件。 澆注系統(tǒng)的設(shè)計的一般原則：了解塑件的成型性能和塑件熔料的流動特性。采用盡量短的流程，以降低熱量與壓力損失。澆注系統(tǒng)的設(shè)計應 該有利于良好的排氣，澆注系統(tǒng)應能順利填充型腔。便于修整澆口以保證塑件外觀質(zhì)量。確保均勻進料。 位圈設(shè)計 定位環(huán)主要是用來固定澆口套，并且是連接模架和注塑機的零部件 ,是模體與注射機的定位裝置，以保證澆口套與注射機的噴嘴對中定位。定位環(huán)外徑應與注射機的定位孔間隙配合，其配合間隙為 位環(huán)厚度為 5～ 10模具安裝調(diào)試時，定位圈應插入注射機定模板的定位孔內(nèi)，用于模具與注射機的安裝定位。定位圈外徑比注射機定模板上的定位孔徑小 口套的選用 主流道通常位于模具 中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴注射出的熔體導入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動速度和充模時間。另外，由于其與高溫熔體及注射機噴嘴反復接觸，因此設(shè)計中常設(shè)計成可拆卸更換的澆口套。 主流道襯套為標準件可選購。主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，易磨損，對材料要求較嚴格，因而盡管小型注射模可以將主流道澆口與定位圈設(shè)計成一個整體，但考慮上述因素通常仍然將其分開來設(shè)計，以便于拆卸更換。同時，也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進行單獨加工和熱處理 。設(shè)計中常采用碳素工具鋼（ 熱處理淬火表面硬度為 50～ 55口套屬于標準件，在選夠澆口套時應注意：澆口套進料口直徑和球面坑半徑。因此，所選澆口套如圖所示： 第五章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 19 圖 5口套 流道的布置 分流道是指主流道末端與澆口之間的通道。此副模具采用梯形的截面形狀，對于壁厚小于 3量在 200g 以下的塑件，截面的直徑可采用如下的的經(jīng)驗公式： B=2B/3 其中 B 是 分流道的高， L 是分流的長度， M 是塑件的質(zhì)量，此副模具選分流道的截面積為 B==于分流道與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料的熔體的流動狀態(tài)較為理想，因而分流道的內(nèi)表面粗糙度 求比較高，一般取 流道在分型面上的布置的形式，它必須遵循以下兩方面的原則，即一方面排列緊湊，縮小模具板面的尺寸，一方面流程盡量短，鎖模力力求平衡，該模具采用平衡式的分流道。 口設(shè)計 澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道。它是整個澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵的部位，也是最薄點。其形狀 、大小及位置應根據(jù)塑件大小、形狀、壁厚、成型材料及塑件技術(shù)要求等進行而確定。澆口分限制性澆口和非限制性澆口，該塑件采用的是限制性澆口，它一方面通過截面積的突然變化，使分流道輸送來的塑料熔體的流速產(chǎn)生加速度，提高剪切速率，有利于塑料進入，使其充滿型腔。另一方面改善塑料熔體進入型腔的流動特性，調(diào)節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時充滿，可控制填充時間、冷卻時間及塑件表面質(zhì)量，，同時還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑件分開的作用 設(shè)計中，澆口的位置及尺寸的要求是比較嚴格的，初步試模，必要時還需要修改。因此澆 口的位置的開設(shè)，對成型性能及成型質(zhì)量的影響是很大的。一般在選擇澆口位置第五章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 20 時，需要根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)工藝及特征，成型質(zhì)量和技術(shù)要求，綜合分析。一般要滿足以下原則： (1)盡量縮短流動距離。 (2)澆口應開設(shè)在塑件的壁厚。 (3)必須盡量減少或避免產(chǎn)生熔接痕。 (4)應有利于型腔中氣體的排除。 (5)考慮分子定向的影響。 (6)避免產(chǎn)生噴射和蠕動。 (7)不在承受彎曲沖擊載荷的部位設(shè)置澆口。 (8)澆口位置的選擇應注意塑件的外觀質(zhì)量 。 本套模具澆口采用圓形澆口，澆口位置處于零件安裝的內(nèi)側(cè)表面，避免零件表面存在痕跡，造 成不美觀。如下圖： 圖 5具流道 然而，根據(jù)塑件的樣品圖、生產(chǎn)的批量等，采用一模兩腔結(jié)構(gòu)。澆口采用牛角澆口，潛入到動模內(nèi)，具體尺寸見總裝圖。 第六章 合模導向機構(gòu)的設(shè)計 21 第六章 合模導向機構(gòu)的設(shè)計 導向機構(gòu)對于塑料模具是必不可少的部件，因為模具在閉合時要求有一定的方向和位置，所以必須設(shè)有導向機構(gòu)，導柱安裝在動模一邊或定模這一邊均可．通常導柱設(shè)在主型芯周圍。導向機構(gòu)的主要定位、導向、承受一定側(cè)壓力三個作用。在該設(shè)計中采用了導柱導向機構(gòu)，而導柱導套為標準件。 柱的設(shè)計 導向機構(gòu)的主要作用有：定位、導向和 承受一定側(cè)壓力。 定位作用：為避免裝配時方位搞錯而損壞模具，并且在模具閉合后使型腔保持正確形狀，不至因為位置的偏移而引起塑件壁厚不均。 塑件在注入型腔過程中會產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或由于注射機的精度限制，使導柱工作中承受一不定的導向作用。 動定模合模時，首先導向機構(gòu)接觸，引導動定模正確閉合，避免凸?；蛐托鞠冗M入型腔，產(chǎn)生干涉而壞零件。由于注塑壓力的各向性就會對導柱進行徑向的剪力，導致導柱容易折斷。對型芯和型腔改進后，其的配合可以進行定位。 所以，以下為選用的導柱形式，如圖所示： 圖 6柱 導柱的技術(shù)要求 導柱的端面一般制成錐形或半球形的先導部分，以使導柱能順利地進入導向孔。導第六章 合模導向機構(gòu)的設(shè)計 22 柱的長度需比凸模端面高出 6～ 8免導柱未導準方向而型芯先進入型腔與其可能相碰撞而損壞。導柱的表面應具有較好的耐磨性，而芯部堅韌，不易折斷。因此，多采用低碳鋼（ 20 鋼）經(jīng)滲碳淬火處理，或碳素工具鋼（ 淬火處理（硬度為50～ 55導柱固定部分表面粗糙度 般為 m，導柱配合部分的表面粗糙度 般為 m。導柱固定部分與模板之間一般采用 H7/ H7/ 過度配合。根據(jù)注射模具具體結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，導柱一般可設(shè)置 4 個，小型模具可以設(shè)置 2個，圓形模具可設(shè)置 3 個。導柱應合理均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具強度。 套的設(shè)計 導套的結(jié)構(gòu)形式如圖 66示 ： 圖 6模導套示意圖 這種導套結(jié)構(gòu)形式較復雜，用于精度要求高的場合，導套的固定孔便于與導柱的固定孔同時加工。為使導柱順利進入導套，在導套的前端應倒圓角。導套孔最好做成通孔，否則會由于孔中的氣體無法逸出而產(chǎn)生反壓，造成導柱導向困難。導套一般采用 淬火鋼或青銅等耐磨材料制造，其硬度應比導柱低，以改善摩擦，防止導柱或?qū)桌?。導套固定部分表面粗糙?般為 m。導套與模板固定部分采用 H7/ H7/過度配合。導柱與導套的配合精度通常采用 H7/ H8/ 第七章 推出機構(gòu)的設(shè)計 23 第七章 推出機構(gòu)的設(shè)計 每次注射模在注射機上合模注射結(jié)束后，都必須將模具打開，然后把成型后的塑料制件及澆注系統(tǒng)的凝料從模具中脫出，完成推出脫模的機構(gòu)稱為推出機構(gòu)或脫模機構(gòu)。推出機構(gòu)的動作通常是由安裝在注射機上的頂桿或液壓缸來完成的 在注塑成型的每一個循環(huán)中，塑件必須由 模具型腔中脫出，在該設(shè)計中，為了使符合脫模機構(gòu)的要求： 1） 使塑件留于動模； 2） 塑件不變形損壞 這是脫模機構(gòu)應當達到的基本要求。要做到這一點首先必須分析塑件對模腔的附著力的大小和所在部位，以便選擇合適的脫模方式和脫模位置，使脫模力得以均勻合理的分布。 3） 良好的塑件外觀 頂出塑件的位置應盡量設(shè)在塑件內(nèi)部，以免損壞塑件的外觀。 4） 結(jié)構(gòu)可靠 因此在本次模具設(shè)計中，根據(jù)裝配圖，其模具結(jié)構(gòu)的脫模機構(gòu)主要由斜導柱帶動滑塊向兩邊運動 完成外螺紋的橫向抽芯，然后由推板推動塑件使工件推出，還有在設(shè)計主型芯時也會有一定的 撥模作斜度 3° ～ 5° 。 推出機構(gòu)一般由推出、復位和導向三大部件組成?，F(xiàn)以設(shè)計中的推出機構(gòu)具體說明推出機構(gòu)的組成與作用。 凡與塑件直接接觸并將塑件從模具型腔中或型芯上推出脫下的元件，成為推出元件，如推桿，它們固定在推桿固定板上。為了推出時推桿有效工作，在推桿固定板后設(shè)置推板，兩者之間用螺釘連接。推出機構(gòu)進行推出動作后，在下次注射前必須復位，復位元件是為了使推出機構(gòu)能回復到塑件被推出時的位置而設(shè)置的。在模具中還設(shè)有支承釘，支承釘使推板與動模座板間形成間隙，易保證平面度，并有利于廢料、雜物的去除，此外還可以減少動 模座板的機加工工作量和通過支承釘厚度的調(diào)節(jié)來調(diào)整推桿工作端的裝配位置等。 第八章 側(cè)向分型和抽芯機構(gòu)的設(shè)計 24 第八章 側(cè)向分型和抽芯機構(gòu)的設(shè)計 當塑件上具有與開模方向不同的內(nèi)外側(cè)孔時，塑件不能直接脫模，必須將成型側(cè)孔的零件做成可動的，在塑件脫模前先將活動型芯抽出，然后再自模中通過頂桿頂出塑件。而此次的產(chǎn)品設(shè)計有外螺紋，因此，也需要采用了側(cè)向分型抽芯機構(gòu)。又，該塑制品是大批量的生產(chǎn)，故也使用了機動側(cè)向分型抽芯。 型面的選擇 根據(jù)塑件制品分型面的設(shè)計與選擇原則，分型面應該設(shè)計在零件截面最大的部位，且不影響零件的外觀。若采用 如圖 8a）所示的位置作分型，由于動模側(cè)出現(xiàn)倒扣，必須在動模側(cè)在加一個垂直分型面，產(chǎn)品的透光表面可能會出現(xiàn)溢邊的痕跡，不利于產(chǎn)品的外觀；若采用圖 8b）所示的分型方法，塑件就上端完整保留在定模一側(cè)，而且容易脫模，而螺紋一側(cè)保留在動模，溢邊痕跡只會留在螺紋上，不影響工件表面。因而選擇該方法為模具設(shè)計的分型方案，選用斜滑塊外側(cè)分型結(jié)構(gòu)。 8-1(a) 8-1(b) 圖 8型面 的選擇 滑塊的設(shè)計 斜滑塊的分析如下圖： 第八章 側(cè)向分型和抽芯機構(gòu)的設(shè)計 25 圖 8滑塊側(cè)向行程 滑塊的角度必須小于 30°，一般取 5° ~25°。本設(shè)計斜滑塊的導向機構(gòu)角度為25°。因為產(chǎn)品的底圓和外圓存在倒扣，若要脫模，必須讓每一側(cè)滑塊向外移動 時為確保零件不會陷入到滑塊內(nèi)側(cè)使零件不能取出，滑塊不能移動超過 超過產(chǎn)品外徑?；瑝K跟零件預留 3安全距離，確保零件能夠順利取出，S= 1S+K==合使用要求。即 S=塊垂直方