方形盒的塑料注射模設計【注塑模具設計】

方形盒的塑料注射模設計【注塑模具設計】,注塑模具設計,方形盒的塑料注射模設計【注塑模具設計】,方形,塑料,注射,設計,注塑,模具設計 本科畢業(yè)設計（論文） 題目： 方形盒的注射模設計 專 業(yè)： 班級： 學號: 學生姓名： 指導教師： 起迄日期： Graduation Design(Thesis) Injection mold design of square box By 摘 要 本課題是方形盒的注射模設計，要求是大批量生產(chǎn)。通過對塑件的結構和工藝性進行縝密的分析之后，發(fā)現(xiàn)塑件成型面積小且型腔較淺，所以采用了側澆口的注射模具和直流式冷卻系統(tǒng)。在模具的設計過程中，一些重要的尺寸（如模板厚度，頂桿直徑，流道尺寸等）都經(jīng)過了理論計算或取一個合理的經(jīng)驗數(shù)值。最后，我們根據(jù)UG生成的一整副模架來作為參考，通過進一步的計算，在CAD中繪制出裝配圖和成型零部件的零件圖。 關鍵詞: 方形盒；注射成型；側抽芯；CAD ABSTRACT The injection mould of square box was designed. The demand is the mass production.Based on the plastic pieces of the structure and manufacturability of after careful analysis,found that plastic molding and mold smaller area is shallower,So going to adopt injection mould and direct cooling system of the side gate.In the process of the design of the mould,some important dimensions(such as the thickness of the template,plunger diameter,the size of the flow channel,etc.)through the theoretical calculation or take a reasonable experience value.Finally,we based on UG generated a whole pair of die set for reference,by further calculation,draw in CAD assembly drawings and part drawings for molding parts. Key words：square box; Injection molding; Side core pulling; CAD 目 錄 第一章 緒論 1 1.1畢業(yè)設計的內容 1 1.2畢業(yè)設計的意義 1 1.3模具產(chǎn)業(yè)的變化 1 第二章 塑件成型工藝分析 3 2.2設計任務 3 2.2塑件結構分析 4 2.3塑件材料性能特點 4 2.4塑件的注射成型過程及工藝參數(shù) 4 第三章 成型設備與模架的選擇 6 3.1注射機的選擇 6 3.1.1所需注射量計算 6 3.1.2鎖模力計算 6 3.1.3注射機型號的確定 6 3.2模架選擇 8 第四章 模具結構方案的確定 9 4.1分型面位置確定 9 4.2確定型腔數(shù)量及排列方式 9 4.3澆注系統(tǒng)的設計與計算 9 4.3.1主流道設計 9 4.3.2分流道設計 10 4.3.3澆口設計 10 4.4成型零件結構的確定 10 4.4.1型芯結構設計 11 4.4.2型腔結構設計 11 4.4.3側抽芯結構設計 11 4.5冷料穴和拉料桿設計 13 4.6模具結構形式的確定 14 第五章 結構零部件設計 15 5.1支撐零部件設計 15 5.2導柱導向機構的設計 15 5.2.1導柱導套的設計 15 5.3模具冷卻系統(tǒng)的設計 17 5.4成型零件工作尺寸計算 17 5.4.1成型零部件的性能要求 17 5.4.2型芯、型腔工作部位尺寸計算 17 第六章 推出與復位機構設計 20 6.1推出機構設計 20 6.1.1推桿的選擇 20 6.1.2推桿的配合 21 6.2復位機構設計 21 第七章 注射機有關參數(shù)的校核 23 7.1注射容量與質量校核 23 7.2鎖模力校核 23 7.3模具與注射機安裝部分相關尺寸校核 23 7.3.1拉桿間距校核 23 7.3.2模具閉合高度校核 23 7.3.3開模行程校核 23 第八章 總結和展望 25 致謝 26 參考文獻 27 5 第一章 緒 論 1.1畢業(yè)設計的內容 本次畢業(yè)設計的內容主要包括：根據(jù)導師給的塑件二維圖畫出三維圖，分析方形盒結構；模具要求一模兩腔，側澆口進料；采用側向抽芯機構進行側向抽芯；完成模具裝配圖（計算機繪制）和主要成型零件圖（計算機繪制）；完成畢業(yè)設計說明書，答辯驗收。 1.2畢業(yè)設計的意義 畢業(yè)設計是大學學習的一個主要環(huán)節(jié)，是對我們四年學習的一次總結，在畢業(yè)設計中，需要運用我們很多以前學到的專業(yè)方面的知識。它是對大學四年學習生活的一次全面考察，將四年所學的的知識綜合運用一下既起到鞏固加深的作用又培養(yǎng)了我們綜合運用知識的能力。畢業(yè)設計可以讓我們進行全面、系統(tǒng)、嚴格的技術及基本能力的練習，充分認識自己，客觀分析環(huán)境，科學的樹立目標，克服職業(yè)生涯中的困難。為我們以后的工作打下基礎。 1.3模具產(chǎn)業(yè)的變化 在現(xiàn)代社會的大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)中，模具其實是其中最重要項目之一。因為在工業(yè)化的生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)的是流水線，最后的成品絕大多數(shù)都是統(tǒng)一的組裝與使用的。所以由于種種原因，每個產(chǎn)品之間要求相似度非常高。如果只靠人工的話是無法保證每個產(chǎn)品之間如此高的相似度的。因此為了保證每個產(chǎn)品之間的質量與相似度，就必須使用摸具來進行生產(chǎn)。在中國六七十年代開始使用模具的時候，模具十分簡陋，生產(chǎn)出的產(chǎn)品十分的簡陋，甚至還不如一些有經(jīng)驗的老師傅，一些工人不使用模具，僅僅憑著多年的經(jīng)驗加工出來的產(chǎn)品精度高。 但是改革開放以后，模具行業(yè)發(fā)生了巨大的變化，模具行業(yè)充分利用了改革開放的契機在過去的幾十年里取得了充分的發(fā)展，無論是模具的產(chǎn)值，還是模具的質量都取得了重大發(fā)展。去年，也就是2014年，我國的模具生產(chǎn)總值達到了驚人的1.8萬億元，產(chǎn)值排名超過日本和美國，取得了世界第一的寶座。在模具的質量，精度，等多個方面也達到了國際領先的水平。但是我們也要看到不好的一面。我國模具相比較國外的模具而言，我國模具總體科技含量比較地，占產(chǎn)值很大一部分的是低端模具，而那些科技含量較高的高端模具還是相對而言占的比例比較少的。 應此更加地需要我們大力地升級產(chǎn)業(yè)，發(fā)展一些高端與頂件的模具，逐步地淘汰那些落后的和更不上時代發(fā)展的模具，大力地整合與發(fā)展模具行業(yè)，提高我們模具行業(yè)的水準，不僅僅是要做大，更是要做強。 第二章 塑件成型工藝分析 2.1設計任務 該產(chǎn)品為方形盒，材料選用ABS塑料，精度MT2級，大批量生產(chǎn)。 塑件側面有兩個通孔，需要側抽芯。課題需要根據(jù)三維模型繪制塑件的二維工程圖如2-1所示，分析塑件的成型工藝并設計合理的模具結構。 圖2-1塑件二維工程圖 26 2.2塑件結構分析 該產(chǎn)品為方形盒，材料選用ABS塑料，精度MT2級，大批量生產(chǎn)。根據(jù)二維工程圖畫出如下圖2-2所示塑件三維圖。 圖2-2塑件三維圖 塑件的脫模斜度方面，由于塑件壁厚約為2mm，其型腔脫模斜度35′~1°30′，型芯脫模斜度30′~40′。塑件2側有孔需要側抽芯機構。 2.3塑件材料的性能特點 ABS樹脂是一種共混物，顏色為淺黃色，無毒性無味道、吸水率低，具有較好的物理性能，如較好的導電性能、耐磨性，尺寸穩(wěn)定性、和表面光澤等，并且易于加工成型。缺點是耐熱性差，且易燃。ABS為熱塑性塑料，綜合性能較好，力學性能也好。 ABS的為密度ρ=1.1，收縮率0.3～0.8%，現(xiàn)取值0.5%。 2.4塑件的注射成型過程及工藝參數(shù) (1)成型前的準備 ①原料的外觀的檢驗和工藝性能測定； ②原材料的染色及對粉料的造粒； ③對易吸濕的塑料進行充分的預熱和干燥； （2）注射過程及參數(shù) 注射過程可以分為加料，塑化，注射，冷卻4個階段。ABS塑料的注射工藝參數(shù)如下表2-1所示。 表2-1 ABS塑料的注射工藝參數(shù) 項目 規(guī)格 注射機類型 螺桿式 螺桿轉速/(r·min-1) 30～60 料筒溫度（后段）/℃ 180～200 料筒溫度（中段）/℃ 210～230 料筒溫度（前段）/℃ 200～210 噴嘴 溫度/℃ 180～190 結構 直通式 注射壓力/MPa 70～90 保壓壓力/MPa 50～70 成型時間/s 注射時間 3～5 保壓時間 15～30 冷卻時間 15～30 成型周期 40～70 （3）在模具設計及成型過程中，應注意以下幾點： ①因ABS原料粒料吸濕性強，致使制品出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷，因此成型前需要充分干燥，含水率控制在0.1%以下。 ②ABS流動性較好，溢邊料0.04㎜左右。 ③推出力過大或機械加工時塑件表面呈現(xiàn)“白色”痕跡。 第三章 成型設備與模架的選擇 3.1注射機的選擇 本次畢業(yè)設計的重中之重就是注塑機的選擇，選擇注塑機的前提就是計算所需鎖模力、總注射物料量，然后初選設備。 3.1.1所需注射量的計算 （1）塑件質量、體積計算 對于該塑件，根據(jù)用戶提供的三維圖，用軟件UG7.0直接分析得到： ， 。 （2）澆注系統(tǒng)凝料體積 凝料按塑件體積的0.6倍計算，本次設計中采用一模兩腔。 （3）該模具一次注射所需要的ABS 3.1.2鎖模力計算 塑件和流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積及鎖模力 ； --； --流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積（mm2）； --（N）； --塑料熔體對型腔平均壓力。 是未知的，這里來計算。 ； 由文獻[4]表5.2可以知道ABS型腔壓力為30MPa； 。 3.1.3注射機型號的選定 由鎖模力和注射量可以選擇注射機型號為XS-ZY-125，該注射機參數(shù)如表3-1所示。 表3-1注射機參數(shù) 技術參數(shù) 值 注射機額定注射量 125cm3 噴嘴球面半徑 SR12mm 注射壓力 120MPa 模具最小厚度 200mm 模具最大厚度 300mm 最大開合模行程 300mm 注射機拉桿的間距 260×290mm 鎖模力 900KN 頂出形式 兩側頂出 合模方式 液壓--機械 最大成型面積 320cm2 注射方式 螺桿式 3.2模架選擇 模架常常由動模固定板、定模固定板、動模座板、定模座板、導柱、導套、推板、推桿固定板、復位桿、支承板、墊塊等組成。參照塑件總體尺寸和型腔的確定，根據(jù)國家標準選取模架250×270。模架圖如圖3-1所示 各模板選擇如下 動模板270×250×50 定模板270×250×70 墊塊48×270×80 圖3-1模架 第四章 模具結構方案的確定 4.1分型面位置的確定 從所提供的塑件三維模型上可以看出塑件側面有孔，需采用側抽芯來完成。由于塑件較小，所以決定單點進料，分型面選擇如圖4-1所示。 圖4-1分型面 4.2確定型腔數(shù)量及排列方式 塑件尺寸較小，結構也較簡單，結合該塑件方形盒的產(chǎn)量（大批量生產(chǎn)）及塑件的精度因素，應該采用一模兩腔的形式，型腔布置在模具中間。 4.3澆注系統(tǒng)的設計與計算 4.3.1主流道設計 主流道的作用就是注塑機噴嘴噴出的凝料通過主流道送入型腔和分流道中。注射機與主流道間關系如下表4-1所示。 表4-1注塑機與主流道之間關系 噴嘴球面半徑 噴嘴孔直徑 模具主流道與噴嘴之間的關系 ； 球面配合高度； 主流道長度； 主流道大端直徑 ； 選擇標準的主流道襯套（澆口套）為主流道零件，因此澆口套的總長。 4.3.2分流道設計 分流道的作用是把主流道流入的凝料改變方向，把凝料傳遞到型腔內。 分流道的布置形式有平衡式和非平衡式兩種。本次畢業(yè)設計采用的是平衡式布置形式使塑料熔體盡快地經(jīng)分流道均衡的分配到各個型腔。 分流道截面形式有好多種，例如有U形、矩形、圓形、半圓形及梯形等多種形式。在本設計中，為了便于繪圖，故采用圓形截面。 對各種不同塑料來說，分流道直徑可以小到2mm，也可大至10mm；對于大多數(shù)塑料，分流道直徑常取5～6mm。本設計中分流道直徑取10mm。表面粗糙度取。 4.3.3澆口設計 澆口是繼主流道，分流道后最重要的一部分，是模具澆注流道的最后一部分，熔融材料就是從這端流入澆口的，另外一端直接與模具型腔相連接。 （1） 選擇澆口類型 ①點澆口； ②側澆口； ③直澆口； ④潛伏式澆口； ⑤輪輻式澆口。 針對本設計，我采用側澆口，側澆口的截面形狀簡單，加工方便、簡單、快捷。 （2）澆口的位置 塑件上側及兩側都有通孔，本設計采用側澆口如圖4-2所示。 圖4-2側澆口 4.4成型零件結構的確定 4.4.1型芯結構設計 塑件總體較為簡單，主要難以成型部分是兩側通孔。所以設計的型芯如圖4-3所示。 圖4-3型芯 4.4.2型腔結構設計 從加工方便，簡化加工工藝，和避免塑件上可能產(chǎn)生的拼接痕跡方面考慮，型腔如圖4-4所示。 圖4-4型腔 4.4.3側抽芯結構設計 因為塑件兩側有通孔，所以需要滑塊機構側抽芯。側抽芯結構如圖4-5所示。 圖4-5側抽芯 （1） 抽芯距 ； 式中S——(㎜)； S'——塑件上側孔的深度或側凸臺的高度(㎜)； ； 故本次設計的抽芯距為4㎜。 （2） 斜導柱傾角 α——斜導柱傾斜角斜導柱的傾斜角是斜抽芯機構的主要技術數(shù)據(jù)之一，它與抽拔力以及抽芯距有直接的關系，一般情況下12°≤≤20°，這里取=15°。 （3）斜導柱有效工作長度。 對底部有孔的塑件，參照文獻[4]公式9.4 式中，—塑件包絡型芯的面積(m)； —模內冷卻（如：開冷卻水道）時，取(0.8~1.2)×107Pa； 模外冷卻（打開模具，自然冷卻）時，取(2.4~3.9)×107Pa； α—脫模斜度； —塑件對鋼的摩擦系數(shù)，一般取0.1~0.3； 塑件包絡型芯的面積A=8×2×4=64mm2； 模內冷卻P取1.0×107Pa； 脫模斜度α由書文獻[4]表3.4可得，ABS脫模斜度為0.5°； 塑件對鋼的摩擦系數(shù)取0.1； Fc=64×10×（0.1cos0.5-sin0.5）=0.058KN,由已求得的抽芯力Fc和選定的斜導柱傾斜角在文獻[4]表10.1中查出最大彎曲力=1KN； 側型芯中心線于斜導柱固定地面的距離： Hw=35-21-3=11mm，根據(jù)Fw和Hw以及斜導柱傾斜角數(shù)值在文獻[4]表10.2中查出斜導柱直徑d=10mm。 （5）斜導柱長度 —斜導柱固定部分大端直徑； —斜導柱固定板厚度； —斜導柱工作部分的直徑； —； 取L=65mm。 4.5冷料穴和拉料桿設計 通過在冷料穴末端設置拉料桿，主流道冷料穴在開模時又能起到把主流道的凝料拉出的作用。 本課程設計的用的是在動模板上開設反錐度冷料穴，它的后面設置有推桿，分型時依靠動模板上的反錐度穴將主流道凝料拉出澆口套，推出時又靠后面的推桿強制性地將凝料推出。如圖4-6所示。 圖4-6反錐度推桿 4.6模具結構形式的確定 塑件選用側澆口單分型面模具，塑件成型面積較小。考慮塑件的形狀、高度、壁厚等，決定選用推桿推出方式實現(xiàn)塑件脫模。 第五章 結構零部件設計 5.1支承零部件的設計 注射模中的多種固定板、支承板、以及模座等都被我們稱為支承零部件。各支撐零部件選材及熱處理硬度如表5-1所示。 表5-1支撐零部件 零件名稱 選用材料 熱處理硬度 動模座板、定模座板 45 28-32HRC 動模板、定模板 45 28～32HRC 推桿固定板 45 28-32HRC 墊塊 Q235 28-32HRC 5.2導柱導向機構的設計 導向機構就像一個大腦，指引著動模板定模板間的運動，在本次方形盒的注射模設計中，導向機構是一個重點，用來確保定模板和動模板或模內其他零部件間準確對合。本次畢業(yè)設計中采用導柱導套導向機構來導向，其實是用導柱與導套間的配合來確保模具的對合精度。 5.2.1導柱導套的設計 （1）導柱導套的選材 導柱導套選用的材料及熱處理硬度如表5-2所示。 表5-2導柱導套選材及熱處理硬度 零件名稱 選用材料 熱處理硬度 導柱 T10A 56-60HRC 導套 T10A 52~56HRC （2）導柱導套的配合 導套包裹著導柱，讓導柱滑動過程中減小磨損，便于更換導柱。有兩種常用的導套結構，本套模具使用的是帶臺階的那種。導套與固定孔間采用的是過渡配合H7/m6。導柱導套的配合如圖5-1所示。 圖5-1導柱導套 5.3模具冷卻系統(tǒng)的設計 模具冷卻裝置設計是本次設計中的一個忽略點，所以我這次設計的冷卻水路較為簡單，在合模與分模過程中會產(chǎn)生大量的熱量，模具可以用水來冷卻，因為水熱容量大，選材方便，冷卻回路的設計應做到水路能夠最大可能起冷卻作用。 本設計采用直流式冷卻系統(tǒng)，只在定模板型腔處開設冷卻水道如下圖5-2所示。 圖5-2冷卻水道 5.4成型零件尺寸計算 5.4.1成型零部件的性能要求 由于成型零件直接與高溫高壓的塑料熔體接觸，它必須有以下一些性能： ⑴強度和剛度高， ⑵硬度高和耐磨性， (3)表面應該光滑， (4)切削加工性能要好，熱處理變形小， (5)熔焊性能要好。 5.4.2型腔、型芯工作部位尺寸的確定 經(jīng)查有關資料可知，ABS塑料的收縮率為0.3%～0.8% 平均收縮率×100%=0.55% 當塑料件尺寸較大、精度級別較低時，取=0.5 當塑料件尺寸較小、精度級別較高時，取=0.75 本設計塑料尺寸較小，精度級別較高，所以=0.75 ⑴型腔徑向尺寸 式中——； ——塑件外表面的徑向基本尺寸 ——； ——塑件外表面徑向基本尺寸的公差； ⑵型芯徑向尺寸 式中—— 模具型芯徑向基本尺寸 ——塑件外表面的徑向基本尺寸 ——塑件外表面徑向基本尺寸的公差 ——模具制造公差 ⑶型腔深度 式中——模具型腔深度基本尺寸 —— ——修正系數(shù)，=～，當塑件尺寸較大、精度要求低時取小值；反之取大值 ⑷型芯高度 式中——模具型芯高度基本尺寸 ——塑件孔或凹槽深度尺寸 ⑸中心距尺寸 式中——模具中心距基本尺寸 ——塑件中心距基本尺寸 型芯型腔各尺寸如表5-3所示。 表5-3型芯型腔尺寸 型芯型腔尺寸計算 塑件原始尺寸/㎜ 計算公式 計算尺寸/㎜ 型腔徑向尺寸 44 型腔深度 35 中心距尺寸 42 型芯徑向尺寸 40 型芯高度 33 中心距尺寸 21  第六章 推出與復位機構設計 6.1推出機構設計 （1）根據(jù)下列公式計算推出機構脫模力 式中，—塑件包絡型芯的面積(m)； —模內冷卻（如：開冷卻水道）時，取(0.8~1.2)×107Pa； 模外冷卻（打開模具，自然冷卻）時，取(2.4~3.9)×107Pa； α—脫模斜度； —塑件對鋼的摩擦系數(shù)，一般取0.1~0.3； 塑件包絡型芯的面積A根據(jù)UG7.0可以得出7716mm2。 模內冷卻P取1.0×107Pa 脫模斜度α由文獻[4]表3.4可得，ABS脫模斜度為0.5° 塑件對鋼的摩擦系數(shù)取0.1 Ft=7716×10×(0.1cos0.5-sin0.5)=7KN 假設推桿直徑為d(mm)，推桿數(shù)為n，總脫模力為F(N)，(MPa)為推桿作用在塑件表面上的接觸許用應力，則它們必須滿足以下條件： 式中，可以查文獻[9]的表2-12。 所以7000*4/（3.1415926×d2×4）<16.7 d>11.5所以d=12mm。 根據(jù)塑件的形狀選擇，推桿推出結構簡單，推出動作靈活可靠，制造、修配方便，在塑件裝配后使用時并不影響外觀。所以該塑件采用推桿推出機構。 6.1.1推桿的選擇 本設計中推桿選擇直通式，臺階固定。推桿如圖6-1所示。 圖6-1推桿 6.1.2推桿的配合 本設計的推桿配合如圖6-2所示。 圖6-2推桿配合 6.2復位機構的設計 復位機構也是本次畢業(yè)設計中的一個重點和難點。復位機構的選擇直接關系到模具開模和合模能否順利進行。復位機構主要有2中，一種是復位桿復位，還一種是復位桿與彈簧同時復位。 本套模具采用復位桿復位，在合模時，推桿固定板即帶動推出機構完成先復位動作。復位桿復位如圖6-3所示 圖6-3復位桿第七章 注射機有關參數(shù)的校核 7.1注射容量和質量校核 —注射機最大注射容量cm3； —成型塑件與澆注系統(tǒng)體積總和cm3； 0.8—最大注射容量的利用系數(shù)。 由于： 所以。 7.2鎖模力的校核 鎖模力的大小必須滿足下式： 即 ； Fs—合模力； P—模腔壓力，P由文獻[4]表5.2可以知道ABS型腔壓力為30MPa。 通過UG7.0可以直接得到 由于 所以。 7.3模具與注射機安裝部分相關尺寸校核 7.3.1拉桿間距校核 注射機拉桿的間距為260×290mm，模具的長×寬為300×270mm， 所以模架能夠固定到注射機上，故滿足要求。 7.3.2模具閉合高度校核 模具閉合高度 模具最小厚度200≤295≤模具最大厚度300 故滿足要求。 7.3.3開模行程校核 當注射機采用液壓和機械聯(lián)合作用的合模機構時，如XS-ZY-125注射機，其最大開模程度由連桿機構的最大行程決定，與模具厚度無關。 ——包括澆注系統(tǒng)在內的塑件高度，單位mm； 故開模行程滿足要求。 第八章 總結和展望 經(jīng)過接近三個月的努力，畢業(yè)設計終于完成了，其中的每一個細節(jié)都傾注了細心和耐心，為自己未來在模具行業(yè)中更深入的發(fā)展與研究學習打下了堅實的基礎。另外畢業(yè)設計也是對我們在校四年間的學習的知識一次大檢查。 這次我選的方形盒的注塑模設計相對于其他同學來說，難度很低，我是一個想要挑戰(zhàn)難度的人，所以我在課余時間也和同組同學一起互相研究他們的課題。這期間，我掌握了很多平常沒有注意到的細節(jié)和知識。 未來的路很遠，這次畢業(yè)設計是我在以后從事模具行業(yè)道路上的一盞明燈，指引我前進的方向。 致 謝 在這次的畢業(yè)設計中，最感謝的是我的指導老師孫肖霞老師，不管在什么時候，只要我們有問題時，孫老師都能在第一時間給我們做出解答，盡管她有繁多的日常事務，從某種程度上來說，一份畢業(yè)設計，少了孫老師的指導，就沒有我現(xiàn)在的論文。 還要感謝大學四年里一直伴隨在我身邊的學霸們的幫助。沒有他們的幫助，我也不可能完成這項任務。 參考文獻 [1]江昌勇,沈洪雷.塑料成型模具設計.北京大學出版社，2012. 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