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江蘇財經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 綜合實踐畢業(yè)說明書 論文 標(biāo) 題 摩托車塑料儀表蓋的設(shè)計 系 別 機械與電子工程系 專 業(yè) 09 模具 2 班 學(xué) 號 0911103215 姓 名 劉 晨 指導(dǎo)老師 何玉林 2012 年 6 月 20 日 I 摘 要 模具大致可以分為塑料模具和冷沖模具兩大類 模具是一種工具 同時也是中國 的工業(yè)之母 涉及到我們的各行各業(yè) 己經(jīng)與人們的生活息息相關(guān) 密不可分 同時 也 是一種含有高技術(shù)含量的行業(yè) 它在各個領(lǐng)域都有所廣泛的應(yīng)用 近年來 由于模具 技術(shù)的迅速發(fā)展 模具設(shè)計與制造行業(yè) 引起越來越多人們的關(guān)注以及從業(yè)人員 作業(yè) 我們模具專業(yè)的學(xué)生 更應(yīng)該努力學(xué)習(xí)專業(yè)知識 進入 21 世紀(jì) 科學(xué)技術(shù)以訊猛的速度向前發(fā)展 從而推動了社會的進步和經(jīng)濟的 繁榮 根據(jù)世界范圍的社會科學(xué)經(jīng)濟發(fā)展趨勢預(yù)計 在新的世紀(jì) 我國將成為全球最 大的加工制造工廠或經(jīng)過制造地基 模具工業(yè)是現(xiàn)在加工制造業(yè)一個重要的組成部分 對今后國民經(jīng)濟和社會的發(fā)展將起到越來越重要的作用 有人說 模具是一切工業(yè)之 母 其制造技術(shù)是工業(yè)生產(chǎn)的核心技術(shù) 國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會預(yù)在 21 世紀(jì) 機械零部 件中 60 的粗加工 80 的精加工要由模具來完成 采用模具生產(chǎn)零件具有高效率 質(zhì)量好 節(jié)能降耗 生產(chǎn)成本低等一系列優(yōu)點 選題之前經(jīng)過再三考慮 決定選用較復(fù)雜塑料零件的設(shè)計 本次設(shè)計大致包含八 部分 分別為 工藝分析 注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計 模具設(shè)計的有關(guān)計算 選用模架 注射機的 校核 推出機構(gòu)的設(shè)計 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的計算 排氣系統(tǒng)的設(shè)置 相信通過這樣的設(shè)計任務(wù)能使自己對模具有全新的認識 對產(chǎn)品成型工藝能有更多 更好的了解 能為走出校園的工作打下堅實的基礎(chǔ) 在本次設(shè)計過程中參閱了大量國內(nèi)外同行的專著 教材 論文等資料與文獻 以 及多位導(dǎo)師指點的在這里并表示致謝 關(guān)鍵詞 成型 澆口 分型面 側(cè)向抽芯 II 目 錄 摘 要 I 目 錄 II 1 緒論 1 2 工藝分析 2 2 1 塑件的工藝性分析 3 2 1 1 塑件的原材料分析 3 2 1 2 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量的分析 4 2 1 3 塑件的表面質(zhì)量 5 2 2 計算塑件的體積和重量 5 3 注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計 7 3 1 分型面的選擇 7 3 2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 8 3 2 1 主流道的設(shè)計 8 3 2 2 澆口的設(shè)計 9 3 3 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)主要零部件的設(shè)計與制造 11 3 3 1 斜導(dǎo)柱的設(shè)計 11 3 3 2 滑塊與導(dǎo)滑槽設(shè)計 13 3 3 3 楔緊塊 15 4 模具設(shè)計的有關(guān)計算 17 4 1 型腔工作尺寸的計算 17 4 1 1 型腔徑向尺寸計算 17 4 1 2 型芯徑向尺寸的計算 18 4 2 型腔高度尺寸的計算 19 4 3 中心距尺寸的計算 20 5 模架的選用 21 5 1 型腔強度和剛性的計算 21 5 2 選標(biāo)準(zhǔn)模架 21 III 6 注射機的校核 23 6 1 注射量 23 6 2 注射壓力 23 6 3 鎖模力 23 6 4 開模行程是校核 24 6 5 裝模高度校核 24 7 推出機構(gòu)的設(shè)計 25 7 1 推件力的計算 25 7 2 確定推出的方式和頂桿的位置 25 8 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)置 29 8 1 冷卻回路的尺寸確定與布置 29 8 1 2 冷卻回路尺寸的確定 29 8 1 3 冷卻回路的布置 30 致 謝 32 結(jié)束語 33 參考文獻 34 1 1 緒論 模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備 它的作用是控制和限制材料 固態(tài)或液態(tài) 的流動 使之形成所需要的形體 用模具制造零件以其效率高 產(chǎn)品質(zhì)量好 材料消 耗低 生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè) 是國際上公認的關(guān)鍵工業(yè) 模具生產(chǎn)技術(shù)水平 的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志 它在很大程度上決定著產(chǎn)品的 質(zhì)量 效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力 振興和發(fā)展我國的模具工業(yè) 正日益受到人們的關(guān) 注 模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個組成部分 又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域 模具在機械 電子 輕工 汽車 紡織 航空 航天等工業(yè)領(lǐng)域里 日益成為使用最 廣泛的主要工藝裝備 它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中 60 90 的產(chǎn)品的零件 組件和部件 的生產(chǎn)加工 模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場的需求上 僅以汽車 摩托車行業(yè)的模具市場 為例 汽車 摩托車行業(yè)是模具最大的市場 在工業(yè)發(fā)達的國家 這一市場占整個模 具市場一半左右 汽車工業(yè)是我國國民經(jīng)濟五大支柱產(chǎn)業(yè)之一 汽車工業(yè)重點是發(fā)展 零部件 經(jīng)濟型轎車和重型汽車 汽車模具作為發(fā)展重點 已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中 得到了明確 汽車基本車型不斷增加 2005 年將達到 170 種 為了適應(yīng)市場的需求 汽車將不斷換型 汽車換型時約有 80 的模具需要更換 目前世界模具市場供不應(yīng)求 模具的主要出口國是美國 日本 法國 瑞士等國 家 中國模具出口數(shù)量極少 但中國模具鉗工技術(shù)水平高 勞動成本低 只要配備一 些先進的數(shù)控制模設(shè)備 提高模具加工質(zhì)量 縮短生產(chǎn)周期 溝通外貿(mào)渠道 模具出 口將會有很大發(fā)展 研究和發(fā)展模具技術(shù) 提高模具技術(shù)水平 對于促進國民經(jīng)濟的 發(fā)展有著特別重要的意義 2 2 工藝分析 該制件材料為 ABS 為一般電容器外殼 材料耐熱性較好 機械強度較高 產(chǎn)品 總體結(jié)構(gòu)類似矩形 較為規(guī)則 沒有復(fù)雜的特征 但兩側(cè)有孔 因此該產(chǎn)品的模具設(shè) 計必須考慮到側(cè)向抽芯機構(gòu) 因為產(chǎn)品尺寸較大 且為殼體類零件 因此澆注系統(tǒng)的 設(shè)計是很重要的 在本次設(shè)計中選擇點澆口澆注 這樣不僅方便產(chǎn)品的充模 同時也 不影響制件的外觀質(zhì)量 這樣的結(jié)構(gòu)必須采用雙分型面 便于實現(xiàn)自動化生產(chǎn) 但模 具結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜 ABS 特性 1 口處附近容易產(chǎn)生溶接痕 2 推出力過大時 塑件容易產(chǎn)生 發(fā)白 3 流動性中等 注意事項 1 注意選擇澆口位置 保證塑件強度 2 合理設(shè)置推桿位置 3 需采用較高斜度 模溫 和注射壓力 4 澆注系統(tǒng)流動阻力小 防止?jié)部谔幃a(chǎn)生熔體裂痕 3 2 1 塑件的工藝性分析 圖 1 1 a 制作表面不得有損傷 裂紋 b 未注圓角均為 R1 c 注公差按 T4 級標(biāo)注 d 制件壁厚均為 2mm 如圖 1 1 塑料制件的工藝分析包括塑料制件的原材料分析 塑料制件的尺寸精度 分析 塑料制件表面質(zhì)量和塑料制件的的結(jié)構(gòu)工藝分析 具體如下 2 1 1 塑件的原材料分析 表 1 1 塑料制件的原材料分析 塑 料品種 結(jié)構(gòu) 特點 使用 溫度 化學(xué) 穩(wěn)定性 性能特點 成型特點 苯 乙烯共 聚物 ABS 線性 結(jié)構(gòu)非結(jié) 晶型材料 透明 小于 70 較好 機械強度好 有一 定的耐磨性 但耐熱 性差 吸水性較大 成型性能好 成型前 原料要干燥 4 結(jié) 論 該制件機械強度好 有一定的耐磨性 它的成型性能很好 但耐熱性差 使用溫度 在 70 以下 廣泛用于電器及儀表外殼 與日用品的生產(chǎn) ABS 是由丙烯睛 丁二烯 笨二烯共聚而成的 這三種組成有各自的特性 使 ABS 具有良好的綜合力學(xué)性能 丙烯睛使 ABS 具有良好的耐化學(xué)腐蝕及表面抗壓 丁 二烯使 ABS 堅韌 苯二烯使它有良好的加工性和染色性能 ABS 無毒 無味 呈微黃 色 成型的塑料在較好的色澤 ABS 有極好的沖擊強度 且在低溫下也不迅速下降 ABS 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(xué)穩(wěn)定性和電 氣性能 但 ABS 的缺點是耐熱性不高 連續(xù)工作溫度在 70 左右 熱變形溫度在 93 左右 且耐氣候性差 在紫外線作用下易變硬變脆 ABS 可分為超高沖擊型 高沖擊型 中沖擊性 低沖擊性和耐熱型等 ABS 的主 要用途 在機械工業(yè)中用于制造齒輪 把手 管道 電機外殼 儀表殼等 在汽車工 業(yè)領(lǐng)域 用 ABS 制造汽車擋泥板 扶手 熱空氣調(diào)節(jié)管道等 還可用于 ABS 夾層板 制小轎車車身 ABS 還可用來制造水表殼 紡織器材 電器零件材料 文教體育用品 玩具 食品包裝盒等 ABS 在溫度升高時粘度將增高 所以成型壓力較高 故塑件的脫模斜度宜稍大 ABS 易吸水 在成型之前應(yīng)做干燥處理 模溫可控制在 50 60 而在強調(diào)塑件色澤 和耐熱時 模溫應(yīng)控制在 60 80 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 模溫可控制在 50 60 而在強調(diào)塑件色澤和耐熱 時 模溫應(yīng)控制在 60 80 2 1 2 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量的分析 1 結(jié)構(gòu)分析 如圖 1 從零件圖上看 該零件的大體形狀是一個長方體 外型結(jié)構(gòu)簡單 有二個 15 的卡口 要設(shè)置側(cè)向抽芯機構(gòu)才能進行產(chǎn)品的成型與脫件 2 尺寸精度分析 尺寸精度的選擇 尺寸精度的選擇 塑件的尺寸精度是決定塑件制造質(zhì)量的首要標(biāo)準(zhǔn) 然而 在滿 足塑件使用要求的前提下 設(shè)計時總是盡量將其尺寸精度放低一些 以便降低模具的 加工難度和制造成本 對塑件的精度要求 要具體分析 根據(jù)裝配情況來確定尺寸公 5 差 該塑件是塑料儀表蓋 所以精度要求為一般精度即可 根據(jù)精度等級選用表 ABS 的高精度為 3 級 一般精度為 4 級 低精度為 5 級 塑料制件型腔徑向尺寸 70 45 1 4036 9 04 820 塑料制件型芯徑向尺寸 0 30 0 32 0 15202 型腔高度尺寸 10 8 03 型芯的高度尺寸 6 8 3 中心距尺寸 78 0 16 60 0 10 影響塑料制品尺寸精度的因素比較復(fù)雜 歸納有以下三個方面 1 模具 模具各部分的制造精度是影響制件尺寸精度重要的因素 2 塑料材料 主要是收縮率的影響 收縮率大的尺寸精度誤差就大 3 成型工藝 成型工藝條件的變化直接造成材料的收縮 從而影響尺寸精 度 2 1 3 塑件的表面質(zhì)量 表面質(zhì)量是一個相當(dāng)大的概念 包括微觀的幾何形狀和表面層的物理 力學(xué)性質(zhì)兩 方面技術(shù)指標(biāo) 而不是單純的表面粗糙度問題 塑件的表觀缺陷是其特有的質(zhì)量指標(biāo) 包括缺料 溢料與飛邊 凹陷與縮癟 氣孔 翹曲等 模具的腔壁表面粗糙度是塑件 表面粗糙度的決定性因素 通常要比塑件高出一個等級 這里塑料制件內(nèi)部沒有較高 的表面粗糙度要求 表面粗糙度 Ra 可取 0 4 m 該塑件尺寸較大 一般精度等級 采用一模一腔的形式 制件無需進行后處理加 工 2 2 計算塑件的體積和重量 計算塑件的重量是為了選用注射機及確定模具型腔數(shù) 按照圖 1 所示近示計算塑 件體積 V 塑件 90 65 10 66 61 8 61 6 10 2 10 10 2 4 20 92 20 62 2 2 3 92 3 7 52 23357 71 mm3 23 4 cm3 6 根據(jù)有關(guān)手冊查得 1 03 1 07 Kg m 3 查表 1 得 單件塑件重量 M V 23 4 1 05 24 6g W 澆注 4g W 總 24 6 4 28 6g 根據(jù)公式 3 23 W 機 W 塑件 0 8 28 6 0 8 35 75g 采用一模一件的模具結(jié)構(gòu) 考慮外型尺寸 注射時所需的壓力和工廠常用注射設(shè) 備等情況 初步選用注射機的型號為 XS ZY 125 7 3 注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計 3 1 分型面的選擇 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置 澆注系統(tǒng)設(shè)計 塑件結(jié)構(gòu)工藝性及尺 寸精度 嵌件的位置 塑件的推出 排氣等多種因素的影響 因此 在選擇分型面時 應(yīng)綜合分析比較以選出最合理的方案 選擇分型面時應(yīng)遵循以下幾項基本原則 1 分型面的選擇應(yīng)便于塑件脫模 2 在開模時盡量使塑件留在動模 3 外觀不遭到損壞 4 有利于排氣和模具的加工方便 5 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處 6 應(yīng)保證塑件的精度要求 7 分型面的選擇應(yīng)滿足塑件的外觀質(zhì)量要求 i 8 應(yīng)便于模具的加工制造 8 分型面的選擇應(yīng)有利于排氣 9 應(yīng)盡量減少塑件在分型面上的投影面積 有利于保證塑件的質(zhì)量 投影面積越大 出現(xiàn)溢料 且鎖模力越大 分型面的選擇應(yīng)考慮飛邊在塑件上的位置 下面是分型面的 3 種選擇形式 8 圖 3 1 方案 1 型腔復(fù)雜 澆口設(shè)在兩管口處 澆注成型后 管口易產(chǎn)生飛邊 推出機構(gòu) 設(shè)置也比較復(fù)雜 方案 2 此方案分型 雖減小塑件在分型面上的投影面積 但開模時塑件會因拔模 斜度的影響 使塑件留于定模 從而使推出機構(gòu)更為復(fù)雜 模具結(jié)構(gòu)也復(fù)雜 凹模型 腔難加工 塑件底部易產(chǎn)生飛邊 方案 3 此方案簡化模具結(jié)構(gòu) 飛邊產(chǎn)生在塑件中部 便于去除 塑件兩卡口設(shè)為 橫向分型脫模 型腔和橫向脫模機構(gòu)可以設(shè)為一體為斜滑塊 也便于制造加工 凸模 的加工裝備也比較方便 澆口可設(shè)在塑件中盤部位 結(jié)合該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu) 分析比較 采用方案 3 進行本設(shè)計的分型 3 2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 3 2 1 主流道的設(shè)計 根據(jù)有關(guān)手冊查得 xS zY 125 型注射機噴嘴的有關(guān)尺寸 噴嘴球半徑 Ro 10mm 噴嘴孔直徑 do 3mm 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系 R Ro 1 2 mm d do 十 0 5mm 取主流道球面半徑 R 12mm 取主流道的小端直徑 d 4mm 9 圖 3 2 主流道襯套 為了便于凝料從主流道中取出 將主流道設(shè)計成圓錐形 主流道襯套 D 20mm 3 2 2 澆口的設(shè)計 1 澆口形式的選擇 由于該塑料制件外觀質(zhì)量要求不是很高 澆口的位置和大小 應(yīng)以不影響塑料制件的外觀質(zhì)量為前提 同時 也應(yīng)盡量使模具結(jié)構(gòu)更簡單 根據(jù)對 該塑料制件結(jié)構(gòu)的分析及已確定的分型面的位置 可以選擇的澆口形式有多種 其分 析見表 3 1 表 3 1 澆口形式的選擇 類 型 特 點 直澆口 又稱中心澆口 主澆道形澆口 流動阻力小 料流速度快 沒有分流道 主流道末端即是澆口 輪輻式澆口 它是中心澆口的一種變異形式 采用幾股料進入型腔 縮短 流程 去除澆口時較方便 但有澆口痕跡 模具結(jié)構(gòu)較潛伏式澆 口的模具結(jié)構(gòu)簡單 盤形式澆口 它具有料流同時前進 進料均勻 不易產(chǎn)生熔接痕 排氣條 件好等優(yōu)點 但是澆口凝料去除較困難 需要切削加工或用沖切 法去除 此外 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計也不易實現(xiàn) 10 點澆口 又稱針澆口或菱形澆口 采用這種澆口 可獲得外觀清晰 表面光潔的塑料制件 雜器模具開模時 澆口凝料會自動拉斷 有利于自動化操作 由于澆口尺寸較小 澆口凝料去除后 在塑 料制件表面殘留痕跡也很小 由于澆口尺寸較小 剪切速率會增 大 塑料黏度降低了 提高流動性 有利于充模 但是模具需要 設(shè)計成雙型面 以便脫出澆注系統(tǒng)的凝料 增加了模具結(jié)構(gòu)的復(fù) 雜程度 但能?；旧喜挥绊懰芰现萍耐庥^質(zhì)量 同時 采用 四點澆口進料 流程短而進料均勻 保證塑料制件成型要求 綜合對塑料成型性能 澆口和模具結(jié)構(gòu)的分析比較 此處確定成型該塑料制件的 模具采用點澆口形式澆注 可以設(shè)澆口在主澆道下面的滑塊縫合面上設(shè)計成楔形 使 澆口成一線狀 便于剔除 澆口痕不明顯 澆道中間可設(shè)成一凹槽 開模時將主流道 從澆口套中拔出 2 進料位置的確定 根據(jù)塑料制件外觀質(zhì)量的要求以及型腔的安放方式 進料位 置設(shè)計在塑料制件中間頂部 制件出廠標(biāo)簽處 這樣也可以減少對制的后序加工 不影 響制件的使用性能 及外觀要求 如圖 3 3 圖 3 3 主澆道 澆口直徑可以根據(jù)經(jīng)驗公式計算 d 0 2654 m4L h b32 式中 d 澆口的長度 m 塑件的質(zhì)量 L 流道的長度 h 矩形澆口的寬度 11 也可以根據(jù)經(jīng)驗值取 現(xiàn)在按經(jīng)驗值取一線狀澆口的長度和寬度為 5 1 2mm 3 3 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)主要零部件的設(shè)計與制造 3 3 1 斜導(dǎo)柱的設(shè)計 設(shè)計斜導(dǎo)柱時 首先要計算出所需的抽拔力和抽芯距 以后再根據(jù)其他的因素確 定斜銷的直徑和長度及結(jié)構(gòu) 1 確定斜導(dǎo)柱的斜角確定 斜導(dǎo)柱角度的確定 在實際的生產(chǎn)中一般按經(jīng)驗值確定 在該次設(shè)計中因抽芯距 很小 故在這里選用較小的角度取 200 斜導(dǎo)柱長度計算 斜導(dǎo)柱的長度根據(jù)抽芯距 固定端模板的厚度 斜銷的直徑及 斜角的大小確定 根據(jù)公式 得 L 72mm1245LL 2 抽拔力和抽芯距 抽芯距的計算抽芯距一般應(yīng)大于成型孔 或凸臺 的深度 成型孔的深度是 1 5mm 加 2 3mm 的抽芯安全系數(shù) 可取 S 抽 5mm 抽拔力 有 塑料成型工藝與模具設(shè)計 書公式 8 4 F PA sinco F 脫 1 2 0 00585 0 3 cos40 0 3 sin40 710 20241 39 N 20 24 KN P 因塑件收縮對型芯產(chǎn)生的單位正壓力 一般 P 取 0 8 1 2 Pa 此處7107 取 1 2 Pa 710 A 塑件包緊型心的接觸面積 A 90 65 5850mm 5 85 10 m23 2 塑件對鋼的摩擦系數(shù) 約為 0 1 0 3 此處取 0 3 脫模斜度 3 斜導(dǎo)柱直徑的確定 有 塑料成型工藝與模具設(shè)計 書公式 9 13 d 32cos10 FHw d 15 6mm382cos109 4 12 故 d 取 16 公式中 斜導(dǎo)柱所用材料的許用彎曲應(yīng)力 可查有關(guān)手冊 一般碳鋼可 取 3 Pa 810 F 脫 F 抽 20241 39 N Hw 側(cè)抽芯滑塊受到脫模力的作用線與斜導(dǎo)柱中心線交點到斜導(dǎo)柱固定板的距離 它并不等于滑塊高度的一半 此處取 Hw 20mm 還可以根據(jù) Ft 和 從 塑料成型工藝與模具設(shè)計 書中 查表 9 1 最大彎曲 力與抽拔力和斜導(dǎo)柱的傾斜角 查得 Fw 22 KN 再根據(jù) Fw Hw 從表 9 2 斜導(dǎo)柱斜角 高度 最大彎曲力 斜導(dǎo)柱直 徑之間的關(guān)系 查得 d 20mm 4 斜銷結(jié)構(gòu)形狀及安裝形式 斜銷的結(jié)構(gòu)形式如圖 3 3 所示 選用切面形狀是圓形的其半錐度應(yīng)大于斜銷的斜 角 考慮到其導(dǎo)柱固定模座上的 且型腔板較厚 且開設(shè)了讓位孔 因此以免在斜銷 的有限長度脫離起頭部仍然繼續(xù)驅(qū)動滑塊 斜銷的材料一般用 T8A T10A 或 20 鋼滲 碳處理 淬火硬度在 55HRC 工作表面經(jīng)磨削加工后保持有 0 8 的表面粗糙度 aR 圖 3 4 斜導(dǎo)柱 斜導(dǎo)柱的安裝形式如圖 3 4 所示 其安裝部分與模板間采用 H7 m6 或 H7 n8 的 過渡配合 斜導(dǎo)柱工作部分與滑塊上滑塊孔之間采用較松的間隙配合 H11 h11 或兩者 保持 0 5 1mm 的大間隙配合 13 圖 3 5 斜導(dǎo)柱的安裝形式 3 3 2 滑塊與導(dǎo)滑槽設(shè)計 1 滑塊與側(cè)抽芯的連接方式 側(cè)向抽芯機構(gòu)主要用于成型零件的凹槽和垂直通孔 這里考慮到型芯為圓環(huán)形卡口 且其要成型的孔在制件中為精度最高的 這樣為方便 成型零件的加工與更換 因此橫向分型的滑塊與橫抽芯采用整體式 便于制造加工 2 滑塊的導(dǎo)滑方式 此為有兩個卡口式管口的蓋板 需橫向分型脫模 為簡化結(jié) 構(gòu) 減少滑塊得抽拔距離 將滑塊設(shè)置在一個框板之中 以兩個圓柱軌道支撐 使即 可以與框板成為一體 分別與動 定模板分離 又可在模板內(nèi)滑動 其滑動距離只要 脫出卡口就行 而且加工裝配都比較方便 為了使模具結(jié)構(gòu)緊湊 降低模具的裝配復(fù) 雜程度 采用以下結(jié)構(gòu)形式 如圖 3 6 所示 14 圖 3 6 滑塊導(dǎo)滑方式 滑塊與導(dǎo)滑槽之間的配合部分一般按 H8 f7 或 H8 f8 非配合部分 0 5 1mm 的 間隙 滑塊為成型零件 其材料可選擇 CrWMn T10A 和 42CrMn 等材料 可淬火和 調(diào)質(zhì) 圓柱導(dǎo)軌選用 40Cr 42CrMn 等材料 淬火硬度在 40HRC 以上 保證表面粗糙 度在 0 8 左右 aR 3 滑塊的導(dǎo)滑長度 滑塊的導(dǎo)滑長度不能太短 一般應(yīng)保證滑塊在完成抽拔動作后 否則滑塊在復(fù)位時容易傾斜 滑塊本身的滑動部分要有足夠的長度 一般為滑塊寬度 的 1 5 倍以上 以免滑塊在滑動過程中發(fā)生偏擺 4 滑塊的定位 為了保證合模時斜導(dǎo)柱伸出端準(zhǔn)確可靠地進入滑塊的斜孔 開模 后 滑快完成抽芯動作時必須留在一定的位置上 采用彈簧使滑塊復(fù)位 如圖 3 6 所 示 15 圖 3 6 滑塊的定位 3 3 3 楔緊塊 為了保證斜導(dǎo)柱不變形和塑件側(cè)孔的精度設(shè)計楔緊塊 1 楔緊塊的形式 因為模具尺寸和側(cè)向力不大 所以采用整體鑲?cè)耸?這種結(jié)構(gòu) 剛性較好 制造和調(diào)整都方便 易于裝配 2 楔緊塊的楔角為 式中 斜導(dǎo)柱的斜角 023 當(dāng)模具一開模 楔緊塊就讓開 滑快做抽芯運動 必須是 否則鍥緊塊就 讓不開 抽芯就無法實現(xiàn) 楔緊塊采用 4 塊固定塊固定 3 楔緊塊的制造 楔緊塊均由平面形狀所組成 故它的加工一般采用銑工和磨工 其加工工藝較為 簡單 楔緊塊材料一般用高碳鋼經(jīng)淬火 硬度 50HRC 以上 工作表面保持在 0 8 以上 如下圖 3 7 所示 aR 16 圖 3 7 楔緊塊的定位 采用兩楔緊塊進行對滑塊的定位楔緊 楔緊塊安裝與定模座上 采用 4 塊固定塊 和螺釘固定 方便拆卸 17 4 模具設(shè)計的有關(guān)計算 成型零件的工作尺寸計算時均采用平均尺寸 平均收縮率 平均制造公差和平均 磨損量來進行計算 查手冊表 3 70 常用塑料的主要設(shè)計參數(shù) ABS 收縮率為 0 3 0 8 故平均收 縮率 Scp 0 3 0 8 2 0 55 此塑件精度要求高 所以模具成型零件制造公差取 z 3 系數(shù) x 取 0 75 4 1 型腔工作尺寸的計算 塑料制件型腔徑向尺寸 70 45 1 4036 9 504 820 塑料制件型芯徑向尺寸 0 30 0 32 0 15202 型腔高度尺寸 10 8 03 型芯的高度尺寸 6 8 3 中心距尺寸 78 0 16 60 0 10 塑件的未注公差按 IT4 級查取 從 塑料成型工藝與模具設(shè)計 書 表 3 9 塑件 公差數(shù)值表 SJ 1372 78 中查取 孔類尺寸取表中數(shù)值冠以 號 對于軸尺寸取 表中的數(shù)值冠以 號 對于兩孔或兩軸中心距尺寸取表中的數(shù)值一半 再冠以 號 軸尺寸 70 45 1 4 R3 6 3 8038 028 02 01 012 014 012 016 孔尺寸 10 8 16 6 中心距尺寸 54 32 3 4 1 1 型腔徑向尺寸計算 據(jù)公式 計算如下 zsMHScpL 0 4 1 036 9 36 0 9 5 x 90 23 mm12 0 18 6504 ML340 65 1 x 65 06 mm3 0 70 038 ML38 0 47 5 1 x 70 10 3 0 45 028 ML328 0 45 1 x 45 04 mm09 018 ML318 0 418 5 x 17 96 mm06 1 02 ML312 0 41 5 x 0 92 mm04 4 01 ML314 0 5 x 3 92 mm0 4 1 2 型芯徑向尺寸的計算 據(jù)公式 ML 0 43 1 zcpsS 計算如下 640 03 4 6 5 1 x 66 66 mm03 19 8630 ML03 486 5 1 x 86 70 mm01 218 0 ML03 18 42 5 x 12 20 mm06 32 0 ML03 2 43 5 1 x 3 17 mm07 是孔尺寸 要轉(zhuǎn)換成軸尺寸 14 8020 20 ML03 2 481 5 x 15 23 mm07 4 2 型腔高度尺寸的計算 1 型腔的高度尺寸 有下公式 zsMHScp 0 43 1 10 16 0 3 16 0 41 5 xHM 9 94 mm0 8 16 0 3 16 0 41 5 xM 7 92 mm0 此尺寸為孔尺寸 需轉(zhuǎn)換為 19 70230 30 3 0 47 19 5 xHM 19 85 mm0 20 2 型芯深度尺寸的計算 據(jù)公式 計算如下 hs 0 43 1 zcpsS 6 014 hs 03 14 6 5 x 6 14 mm0 3 012 s 03 12 43 5 x 3 11 mm04 8 16 hs 03 16 8 5 x 8 16 mm0 4 3 中心距尺寸的計算 中心距尺寸的計算有公式 1 Scp CsCm 2 z 54 16 0 1 0 55 x54Cm 2316 0 54 29 0 026mm 32 13 0 1 0 55 x32m 231 0 32 18 0 022m 78 0 16 1 0 55 x78Cm 2316 0 78 43 0 027mm 60 0 10 1 0 55 x60m 2310 60 33 0 017mm 21 式中 成型零件的制造誤差 z 22 5 模架的選用 5 1 型腔強度和剛性的計算 塑料模具型腔在成型過程中受到溶體的高壓作用 應(yīng)有足夠的強度和剛度 如型 腔側(cè)壁和底板厚度過小 可能因強度不夠而產(chǎn)生塑件變形甚至破壞 也可能因剛度不 足而產(chǎn)生繞曲變形 導(dǎo)致溢料和出現(xiàn)飛邊 該塑件尺寸大 所以設(shè)計型模壁厚按剛度 計算 由 塑料成型工藝與模具設(shè)計 書中 整體式矩形型腔側(cè)壁厚度的公式 6 25 3411 EcpHh 式中 c H1 l 決定的系數(shù) 查表 6 6 c 0 148 H1 為 20mm P 型腔內(nèi)溶體的壓力 P 80 P 注 P 注查手冊為 80Mpa P 80 x80 64Mpa E 鋼的彈性模量 取 2 06 10 Mpa 5 允許變形量 查 塑料成型工藝與模具設(shè)計 書 表 6 4 取 0 05 7 62mm3 411 EcpHh 3540 2 6x8 由 塑料成型工藝與模具設(shè)計 書中 整體式矩形型腔底板厚度公式 6 28 3 4 1 Pbc 式中 由型腔邊長比 l b 決定的系數(shù) 查表 6 7 0 0226 C C b 為 65mm 11 2mm3 4 1 EPbch 3540 16 2x 由此可知 型腔板的寬度只要大于 90 2x7 62 105 4mm 取整數(shù) 106mm 厚度 大于 20 11 2 31 2mm 圓整為 32mm 即可滿足剛度要求 5 2 選標(biāo)準(zhǔn)模架 根據(jù)以上的分析 計算以及凹模壁厚及位置尺寸可確定模架的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格 這里同時考慮到模具的結(jié)構(gòu)形式與側(cè)向抽芯所需 查 塑料成型工藝與模具設(shè)計 書 選 擇 A2 200250 16 Z2 GB T12556 1990 型 查手冊從表 3 97 周界尺寸為 23 250 L 的模架規(guī)格中選擇編號為 19 的 A2 型模架 由于該塑件復(fù)雜 所以對個別板厚度改動 定模板厚度 A 32mm 動模板厚度 B 32mm 墊塊厚度 C 63mm 支撐塊得厚度 40m 因此模具厚度為 H 60 A B C 40 60 32 32 63 40 227mm 24 6 注射機的校核 前面經(jīng)過相關(guān)參數(shù)計算 已初步選定注射機其型號為 XS ZY 125 6 1 注射量 塑料 ABS 的密度為 1 03 1 07 g cm3 平均密度為 1 05 g cm3 單件塑件體積是 V 23 4cm 滿足注射量3 8 0W塑機 式中 注射機注射塑料的最大質(zhì)量 單位為 g 機 塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和 23 4x1 05 24 6 前面計算過總 塑 件W 塑 件V 28 4g 總 28 4 0 8 35 5g8 0總機 W 故 成立 125 機 8 0塑機 因此先用 XS ZY 125 的注射量 是完全可能滿足制件生產(chǎn)成型的要求 6 2 注射壓力 注 成 型 查教材附錄 H 查得 ABS 塑料成型時所需的注射壓力 p Mpa 為 60 100mPa 這里 120 mPa 因此 成立 在注射壓力上 該注射機是可以滿足的 P注 注 成 型 6 3 鎖模力 型腔內(nèi)溶料總壓力 P 80 注P 80 x80 64Mpa 型腔內(nèi)總作用力 F PA A 90 65 5850cm 58 5c22m F 64 5850 374400 N 鎖模力 0 8 5850 374 4 KN鎖F注P 式中 p 塑料成型時型腔的壓力 取 ABS 塑料的型腔壓力 p 80Pa 25 A 澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積之和 XS ZY 125 的 這里 F 故選此注射機 KNF50 鎖 模 力 KNF4 37 鎖 模 力 鎖F 其鎖模力要求是可以滿足制件的注射成型的 6 4 開模行程是校核 注射機最大開模行程 S 105 2 Sh 澆件 式中 塑件制品的高度 mm 件 澆注系統(tǒng)的高度 mm 澆 2 20 60 5 10 105 110 mm 105 2h 澆件 查模具設(shè)計指導(dǎo)書 表 6 62 查得 XS ZY 125 最大開模行程 S 300 mm 故在開模行程 是滿足制件脫模與取件的距離要求的 6 5 裝模高度校核 前面選取標(biāo)準(zhǔn)模架時 己計算出模具高度 為 H 50 A B C 32 50 40 25 63 32mm 210mm 查表模具指導(dǎo)手冊表 6 24 查得模具的最小裝模高度與最大裝模高度分別為 200 300 所以該架是符合 XS ZY 125 型注射機的 綜上所述 采用 XS ZY 125 的注射機進行該制件的注塑加工 其所需參數(shù)均符合 制成型的基本要求 因此決定選用 XS ZY 125 的注射機進行生產(chǎn) 其 XS ZY 125 型注 射機相關(guān)重要參數(shù)如下 模板的最大行程 mm 300 模具的最大厚度 mm 300 模具的最小厚度 mm 200 噴嘴圓弧半徑 mm 12 噴嘴孔直徑 mm 4 模板的尺寸 mm 428 458 26 7 推出機構(gòu)的設(shè)計 7 1 推件力的計算 cosin1 ta fF 正脫 Ap 正 A 塑件包絡(luò)型芯的面積 2m862186 7 脫模的斜度 此處取為 0 此處取 0 5 15 ff 一 般 取摩 擦 系 數(shù) p 塑件對型芯單位面積上的正壓力 Mpa p 12 20 Mpa 因此 cosin 01 ta 78 脫F 55447 13 N2 5脫 2mA投 影 面 積垂 直 于 脫 模 方 向 型 芯 的垂 5426mm垂 618 2 N 垂阻 tF 0 6 54 由于大氣壓力造成的阻力 阻脫總 阻F N 73 98 213 547總 7 2 確定推出的方式和頂桿的位置 根據(jù)制件結(jié)構(gòu)特點和成型特點可知 該制件尺寸大 是蓋體類零件 因此設(shè)計為 由六根頂桿頂出型腔 頂出的同時因澆注系統(tǒng)采用的是一線點澆口所以該件的分型必 須是兩個分型面 而且在這里設(shè)計到了側(cè)向抽芯 所以先后分型順序的正確性是非常 重要的 應(yīng)澆道中設(shè)置了一凹槽 開模時將主流道費料從澆口套中拔出 同時在這一 過程中斜導(dǎo)柱將會把橫向的型芯從塑件中抽出 以準(zhǔn)備后序的制件部分分型 當(dāng)這一 過程完后 第二個分型面繼續(xù)打開 當(dāng)動模部分退到一定的位置的時候 碰到機床頂 桿驅(qū)動推板 被打開的型腔板與動模板之件的制件 被 6 根推桿同時推出 就完成了 此次產(chǎn)品的注射 模具的二次分型可設(shè)計為拉鉤和掛板完成 在這一過程中拉鉤和掛 板起到了重要作用 其定距長度的準(zhǔn)確性直接影響到制件是否能順利脫模 大致結(jié)構(gòu) 形式如圖 10 27 圖 7 1 脫模示意圖 在分型過程中 特別是在第一個分型面打開時 如果控制不好 讓第二個分型面發(fā)生分 離 那樣就會導(dǎo)致干涉現(xiàn)象的出現(xiàn) 就會議發(fā)生拉壞制件 拉斷型芯 以損壞模具 影響生產(chǎn) 因此定拉鉤和掛板在制件的成型過程中起到了很重要的作用 其安裝的基本結(jié)構(gòu)如圖 11 所示 28 圖 7 2 分型順序圖 工作過程 模具剛開啟時 拉鉤鉤住鉤銷 使 I 分型面分型 斜導(dǎo)柱將滑塊向兩邊拔開 與 制品卡口分離 彈簧將滑塊定位在框板內(nèi)兩端 澆道從澆口套中抽出 接著掛板拔開 拉鉤并掛住掛釘 II 分型面分型 頂板通過頂桿 頂套將制品頂出 合模時復(fù)位桿使頂出系統(tǒng)復(fù)位 經(jīng)過上述參賽數(shù)的一一確定 以及對重要參數(shù)的校核 現(xiàn)模具結(jié)構(gòu)己基本確定 模具工 作大致結(jié)構(gòu)如圖 7 3 所示 29 圖 7 3 模具結(jié)構(gòu)圖 30 8 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)置 模具溫度是指模具型腔和型芯的表面溫度 模具溫度是否合適 均一與穩(wěn)定對塑 料溶體的充模流動 固化定型 生產(chǎn)效率及塑件的形狀 外觀和尺寸精度都有重要的 影響 模具中設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的就是要通過控制模具的溫度 使注射成型塑件 有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)效率 注射入模具中的熱塑性熔融樹脂 必須在模具內(nèi)冷卻固化才能成為塑件 所以模 具溫度必須低于注射入模具型腔內(nèi)的熔融樹脂的溫度 即達到 玻璃化溫度 以下g 的某一溫度范圍 為了提高生產(chǎn)效率 一般通過縮短冷卻時間的方法來縮短成型周期 由于樹脂本身的性能特點不同 所以不同的塑料要求有不同的模具溫度 8 1 冷卻回路的尺寸確定與布置 冷卻回路的設(shè)計應(yīng)做到回路系統(tǒng)內(nèi)流動的介質(zhì)能充分吸收成型塑件所傳導(dǎo)的熱量 使模具成型表面的溫度穩(wěn)定地保持在所需的溫度范圍內(nèi) 并且要做到使冷卻介質(zhì)在回 路系統(tǒng)內(nèi)流動暢通 無滯留部位 8 1 2 冷卻回路尺寸的確定 冷卻回路所需的總表面積 冷卻回路所需總表面積可按下式計算 360wmaMqA 式中 A 冷卻回路總表面積 2 M 單位時間內(nèi)注入模具中樹脂的質(zhì)量 kg h 手冊取 0 40kg q 單位質(zhì)量樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量 J kg 查塑料成型工藝與模具設(shè)計 書 中 表 10 2 4 J kg a 冷卻水的表面熱傳系數(shù) W 2km 模具成型表面的溫度 查手冊取 80 m coco 冷卻水的平均溫度 取 10 w o 冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) a 可用如下公式計算 2 0 8 dv 式中 a 冷卻水的表面熱傳系數(shù) W 2km 冷卻水在該溫度下的密度 這里為 3 g3 10 mkg 31 v 水的流速 m s 取 0 2m s d 冷卻水孔直徑 取 8mm 0 08m 與冷卻水有關(guān)的物理系數(shù) 可從 料成型工藝與模具設(shè)計 書中查表 10 3 取 6 60 a2 08 3 1 60 660 W 2km 那么 108 630 4 5 A 0 03672 2 冷卻回路的總長度 用如下公式 d A10L 83672 1 42 m 8 1 3 冷卻回路的布置 冷卻水回路設(shè)置的基本原則 1 冷卻水道應(yīng)盡量多 截面尺寸應(yīng)盡量大 2 冷卻水道脫離型腔表面的距離 當(dāng)塑件壁厚均勻時 冷卻水道到型腔表面最 好距離相當(dāng) 當(dāng)塑件壁厚不均勻時 厚處冷卻水道到型腔表面的距離則應(yīng)近 一些 間距也可適當(dāng)小一些 一般水道孔邊距型腔表面距離為 10 15mm 3 水道出口的布置 應(yīng)在澆口出加強冷卻 冷卻水道的出入口溫差應(yīng)盡量小 4 冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮放向設(shè)置 5 冷卻水道的布置應(yīng)避開塑件易產(chǎn)生熔接痕的部位 根據(jù)以上計算和設(shè)計基本原則 對型芯和型腔距離塑件近的位置設(shè)置 如下圖 8 1 8 2 所示 32 圖 8 1 滑塊的冷卻形式 圖 8 2 型芯的冷卻方式 圖 8 2 中兩滑塊采取曲折水道進行冷卻 13 中 型芯內(nèi)設(shè)置兩隔板式水井進行冷 33 卻 34 致 謝 感謝老師在百忙中抽身參加我們的畢業(yè)設(shè)計 也許我將不會再有機會進入校園能如 此靜心深入地學(xué)習(xí)知識 我將不會有機會再接受礦大厚重文化的熏陶 我將不會再有 機會聆聽各位尊敬師長的教誨 我記得家人曾經(jīng)對我講過這個世界上只有兩顆真心 一顆是父母對子女的愛芯 一顆是老師對學(xué)生的關(guān)心 在此 我對你們表示深深的感 謝 我勤懇忘我地檢查凝結(jié)學(xué)習(xí)的結(jié)晶 完成了這篇畢業(yè)設(shè)計 完成后 我沒有絲毫 的沾沾自喜 反倒是更多的忐忑不安 當(dāng)我自以為懂得越多的時候 越來越多的知識 是我所不明白的 我發(fā)現(xiàn)由于我自身才疏學(xué)淺 專業(yè)深度不夠 盡管指導(dǎo)老師費盡心 思地指點我 可是我完成的畢業(yè)設(shè)計仍有很多不到之處 肯請各位老師多加指點 讓 我大學(xué)期間的最后一次作業(yè)能給我?guī)砀嗟氖斋@ 離開學(xué)校完成設(shè)計 是一個終點 又是另外一個起點 喝水不忘挖井人 我將銘記大家對我的幫助 以后更好的為人民 為社會服務(wù) 再次謝謝各位老師 35 結(jié)束語 經(jīng)過近兩個月的忙碌之后 最終完成此次畢業(yè)設(shè)計 心里有一種說不出的輕松與 愉悅 在設(shè)計過程中遇到諸多的問題與難處 但在眾多老師的指導(dǎo)和同學(xué)幫助下 都予以 了解決 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師 在百忙之中抽出很多的時間對我的設(shè)計進行指導(dǎo) 點評 在這里首先表示衷心的感謝 在設(shè)計中 老師給我指出了正確的設(shè)計方向 使我 加深了對專業(yè)知識的掌握 同時也減少了在設(shè)計過程中所走的彎路 老師的督促使我一 直把畢業(yè)設(shè)計放在心理 做好按質(zhì)按量的完成的準(zhǔn)備 同時也要感謝我親愛的同學(xué) 是大家營造了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境與氛圍 與緊迫感 同時在做設(shè)計的過程中能相互幫互助 使我在這個設(shè)計的過程中 對相關(guān)專業(yè)設(shè)計軟件 例如 CAD 操作水平比以前有了很大 提高 學(xué)到了很多新的東西 同時對辦公軟件 Word 的操作提升了一個檔次 在這里再 次感謝我的導(dǎo)師聶采文老師 在這此次設(shè)計過程中給了我很多的幫助 讓我順利的完成了 本次設(shè)計 使我對模具有了新的認識 更加熱愛我的專業(yè) 在這里還要給我們這樣一 個開動腦筋 與發(fā)揮才華的機會 做這樣的設(shè)計 對我們是一次很好的煅煉 使我們 的專業(yè)能力上手更快 因此要感謝學(xué)校相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)做出這樣的安排 在此也祝我們的學(xué) 院越辦越輝煌 畢業(yè)設(shè)計的結(jié)束 意味著我大學(xué)的生活劃上了句號 在學(xué)院這塊土地上有眾多莘 莘學(xué)子辛勤的耕耘 在這塊土地上我們健康快樂的成長 我永遠不會忘記我親愛的同 學(xué) 和我的母校 五年的時間 這就是我的家鄉(xiāng) 36 參考文獻 1 模具設(shè)計指導(dǎo) 史鐵梁主編 北京 機械工業(yè)社出版 2003 8 2 機械制圖 劉力主編 2 版 北京 高等教育出版社 2004 7 3 塑料模設(shè)計與制造 中國機械工業(yè)教育協(xié)會組編 北京 機械工業(yè)出版社 2001 8 4 模具制造技術(shù) 劉航主編 西安 西安電子科技大學(xué)出版社 2006 1 5 實用塑料注射模設(shè)計與制造 陳萬林等編著 北京 機械工業(yè)出版 社 2000 2 6 注射模設(shè)計技術(shù)及實例 于華編著 北京 機械工業(yè)出版社 1998 4 7 機械加工工藝裝備設(shè)計手冊編委會 機械加工工藝裝備設(shè)計手冊 J 北京 機 械工業(yè)出版社 1998 8 徐茂功 桂定一 公差配合與技術(shù)測量 M 第二版 北京 機械工業(yè)出版社 2000 8 9 張維合編著 注塑模具設(shè)計實用教程 M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2007 10 屈華昌主編 塑料成型工藝與模具設(shè)計 M 北京 機械工業(yè)出版社 2008