眼鏡盒的注塑模設(shè)計(jì)【全套含有CAD圖紙三維建模】

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5.2.1主流道設(shè)計(jì) 10 5.2.2分流道的設(shè)計(jì) 11 6 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 12 7 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13 8冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14 9合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 15 10模具設(shè)計(jì)裝配總圖 16 總 結(jié) 17 致 謝 18 參考文獻(xiàn) 19 前 言 模具，顧名思義就是模型的工具?？偟膩碚f，就是指做一個零件模型的工具。不同的模具由不同的零件組合而成?，F(xiàn)在在我們現(xiàn)在的生活中已經(jīng)離不開它了，它與我們的生活息息相關(guān)。它有許多的分類，塑料模具就是模具中的一個大類。塑料模具有著許多優(yōu)良的性能和特點(diǎn)，近年來塑料模具在許多領(lǐng)域都有著飛速的發(fā)展，得到了廣泛的應(yīng)用。與此同時，塑料模具設(shè)計(jì)與制造也得到了空前的發(fā)展，特別是塑料注塑模具，由于成型效率高，可實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)，所以得到了迅速的發(fā)展。如今的塑料模具已經(jīng)成了模具行業(yè)中的一個重要組成部分。 注塑成型工藝是塑料成型工藝中一個重要的方法，不僅熱塑性塑料可以用注塑成型生產(chǎn)，一些熱固性塑料也可以用注塑成型工藝來生產(chǎn)。注塑成型工藝具有產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、效率高等特點(diǎn)。在注塑成型工藝應(yīng)用和發(fā)展如此快速的條件下，模具作為注塑成型工藝必不可少的裝備，具有重要的經(jīng)濟(jì)意義和研究價值。因此，模具被稱為“現(xiàn)代工業(yè)之母”。 現(xiàn)在的青少年，有的甚至幼兒園的孩子大部分都戴起了眼鏡。究其原因，無非是玩游戲、看小說、看電視......這些都離不開手機(jī)和電腦，所以這些年，眼鏡的需求就變多了，而眼鏡的需求多了，眼鏡盒的需求也多了。所以，本次設(shè)計(jì)的塑料模具是眼鏡盒。 1塑件成型工藝分析 1.1塑件分析 塑件如圖1-1所示，其技術(shù)要求及生產(chǎn)信息如下： 圖1-1 眼鏡盒 塑件名稱：眼鏡盒 塑件材料：聚苯乙烯（HIPS） 塑件生產(chǎn)批量：較大批量生產(chǎn) 塑件規(guī)格：如圖1-1所示（壁厚2mm） 塑件要求：塑件外側(cè)表面光滑，下端外沿不能夠出現(xiàn)澆口痕跡。產(chǎn)品允許最大脫模斜度0.5°。 1.2塑件工藝分析 1.2.1塑件材料分析 聚苯乙烯是由苯乙烯聚合而成。它是無色無味無毒的透明塑料，密度是1.05g/cm3，易燃燒，熔爐溫度是150～180℃，燃燒時帶有很濃厚的黑煙，并且有著特殊的氣味。聚苯乙烯具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性。能耐堿、硫酸、磷酸、10%～30%的鹽酸、稀醋酸及其他有機(jī)酸，但不耐硝酸及氧化劑的作用。能溶于笨、甲苯、四氯化碳、酮類和脂類等，對于水、乙醇、汽油、植物油及各種鹽溶液有足夠的抗蝕作用。聚苯乙烯還具有優(yōu)良的光學(xué)性能，透光率為88%～92%，能染成各種各樣的顏色。它還具有良好的電學(xué)性能，尤其是高頻絕緣性。但是熱變形溫度低，一般在70～98℃之間，質(zhì)地硬而脆，并且具有較高的熱膨脹系數(shù)。聚苯乙烯是最便宜的工程塑料之一，和ABS、PC相比較而言，它的材料光澤性相對差一點(diǎn)，綜合性能也相對差一點(diǎn)。 1.2.2塑件生產(chǎn) 由于現(xiàn)在大部分人迷戀手機(jī)、電腦，不管老人還是小孩，所以近視的人會越來越多，眼鏡的需求也會變得越來越多。一旦如此，整個產(chǎn)業(yè)鏈也會被帶動起來，眼鏡盒的需求也變得更加多起來。所以這個塑件眼鏡盒的生產(chǎn)為較大批量生產(chǎn)。 1.2.3塑件尺寸精度 塑件的尺寸精度要求是決定塑件質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)，在滿足塑件使用要求的前提下，設(shè)計(jì)時要盡量把塑件的尺寸精度設(shè)計(jì)的低一點(diǎn)，以便降低模具的加工難度和制造成本。眼鏡盒作為我們?nèi)粘Ｉ罾锍Ｒ姷囊粋€物品，所以對于它的尺寸精度沒有太高的要求，一般精度（5級精度）即可。 綜上所述，塑件完全符合注塑模具生產(chǎn)要求，可以生產(chǎn)。 2塑件的模具設(shè)計(jì) 2.1分型面位置 2.1.1分型面的選擇標(biāo)準(zhǔn) （1）符合膠件脫模的基本要求。 （2）確保膠件留在后模一側(cè)。 （3）確保膠件質(zhì)量。 （4）合理安排澆注系統(tǒng)，尤其是澆口位置。 （5）有利于模具加工。 （6）滿足模具的鎖緊要求。 （7）分型面應(yīng)該選在最大截面處。 2.1.2塑件分型面的位置確定 根據(jù)分型面位置選擇的標(biāo)準(zhǔn)，在塑件最大截面處分型，分型面如下圖2-1所示： 圖 2-1 分型面的選擇 2.2型腔數(shù)量和排列方式的確定 2.2.1型腔數(shù)量的確定 由于該塑件尺寸不大，加上模具中塑件的型腔越多，制造成本就貴，制造難度也大大提升。這樣一來，模具的質(zhì)量就有好有壞，參差不齊。而且一旦型腔變多，分流道的設(shè)計(jì)也會增加難度。所以，基于以上的因素，本次設(shè)計(jì)選擇了一模兩腔的設(shè)計(jì)方法。既節(jié)約制造成本，又能大大降低制造難度。 2.2.2型腔的排列方式 此次型腔設(shè)計(jì)選擇了一模兩腔的設(shè)計(jì)方法，一模出兩件，制品形狀完全對稱或近似對稱，故采用了對稱排位。這樣加工方便，制造效率也高，成本也可以節(jié)約許多。 2. 3注射機(jī)型號的確定 2.3.1注射量的計(jì)算 通過U G三維軟件建模設(shè)計(jì)分析計(jì)算可得： 塑件體積： V塑 = 53.31133 cm3 塑件質(zhì)量: m塑 = ρV塑=53.31133×1.05≈56 g 式中，ρ由塑件材料分析可知,取1.05g/ cm3。 2.3.2澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 由于澆注系統(tǒng)凝料體積在設(shè)計(jì)之前是不能準(zhǔn)確確定的，但是可以依據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件體積的0.2～1倍來計(jì)算。鑒于設(shè)計(jì)的模具流道結(jié)構(gòu)簡單，所以按照0.3倍來計(jì)算。故這一次的澆注系統(tǒng)凝料總體積為： V總 =2×（1+0.3）×53.31133≈139 cm3 2.3.3塑件的投影面積 (1)通過3D軟件計(jì)算出塑件在分型面上的投影面積A塑為： A塑 = 14127mm2 (2)由于設(shè)計(jì)的模具中的分流道面積小，所以澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積不計(jì)，總的投影面積為： A總 =14127mm2×2=28254 mm2 2.3.4注射機(jī)參數(shù)的校核 (1)模具型腔里的熔料壓力F漲為： F漲 = A總Ρ模=28254×35=988.89kN 式中，Ρ模是型腔的平均計(jì)算壓力值。通常取注射壓力的20%～40%，大致范圍是25Pa～40Pa。HIPS屬于中等粘度的塑料，所以采用35Pa。 (2)鎖模力的數(shù)值： k2F漲=1.2×988.89=1189.668kN 式中，鎖模力安全系數(shù)為k2=1.1～1.2，在這里取用了1.2。 2.3.5注射機(jī)型號的確定 隨著人類工業(yè)迅速發(fā)展，我國在注射機(jī)這一方面也取得了重大的突破。當(dāng)然，注射機(jī)的型號對于我們來說肯定是不知道的，所以我們要多借助于電腦和書籍查看注射機(jī)型號的資料，這樣我們才能正確的選擇注射機(jī)的型號。而本次的模具設(shè)計(jì)中選擇了xs-zy-250A的型號注射機(jī)。如下表2-2所示： 表2-2 xs-zy-250A 理論注射容量/ cm3 250 注射方式 螺桿式 螺桿直徑/ mm 50 注射壓力/ Mpa 127 鎖模力/ kN 1600 移模行程/ mm 350 最大模厚/ mm 400 最小模厚/ mm 200 合模方式 肘桿 拉桿間距/ mm 370×370 頂出力/ kN 30 頂出行程/ mm 220 電動機(jī)功率/ kW 39 加熱功率/kW 6.7 系統(tǒng)壓力/Mpa 6.8 定位孔徑/ mm 100 3成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1.1塑件型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 所設(shè)計(jì)的塑件尺寸為150×50×20cm，經(jīng)過繪圖軟件的計(jì)算，設(shè)計(jì)時應(yīng)采用整體嵌入式結(jié)構(gòu)。型腔如下圖3-1所示： 圖3-1型腔 3.1.2塑件型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 所設(shè)計(jì)的塑件尺寸為150×50×20cm，經(jīng)過繪圖軟件的計(jì)算，設(shè)計(jì)時應(yīng)采用整體嵌入式與局部鑲拼式結(jié)合。型腔如下圖3-2所示： 圖3-2 型芯 3.2成型零件收縮率 塑件一定要采用聚苯乙烯（HIPS）這種材料來做，此塑件的收縮率為0.5%～0.6%。 3.3成型零件鋼材選用 3.3.1成型零件材料的選用 成型零件材料的選用十分重要，它和模具的質(zhì)量、壽命有著直接的關(guān)系。如果選用的材料恰當(dāng)，模具的質(zhì)量、壽命會大大提高和增加。反過來說，如果材料選用不恰當(dāng)，模具會過早的損壞。所以，在選用材料這一方面必須萬分小心。 3.3.2成型零件選材 眼鏡盒在我們的日常生活中隨處可見，所以對于它的模具的外觀質(zhì)量要求一般，沒有太高的要求?？梢圆捎肞20鋼材。它具有良好的可切削性和鏡面研磨性能。它的尺寸穩(wěn)定性也不錯，可滿足一般模具需求，它的模具壽命可以達(dá)到50萬模次。 4模架的選取 4.1模架的選取原則 （1）盡量選擇規(guī)格較小的模架。 （2）考慮所用注塑的容模量。 （3）依據(jù)進(jìn)澆方式和模具結(jié)構(gòu)需求選取模架。 （4）盡量用標(biāo)準(zhǔn)型號的模架。 4.2模仁尺寸的計(jì)算 所設(shè)計(jì)的塑件尺寸是150×102×20cm，模仁尺寸為：294×147×20cm。 長=254+2×20=294 寬=102+25+20=147 高=20 4.3模架的選取 根據(jù)整體嵌入式的外形尺寸，塑件進(jìn)澆方式為潛伏式進(jìn)澆，可以確定選用大水口CI-4040-A90-B100的模架結(jié)構(gòu)。如下圖4-1所示： 圖 4-1 模架 5澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5.1澆口位置的選擇 該產(chǎn)品中間的澆口位置可以通過Mold flow來分析得到。如下圖5-1所示： 圖5-1 雖然說為了平衡澆注系統(tǒng)，澆口選擇應(yīng)該在模具的中心，但是這樣的設(shè)計(jì)方法會使零件中間留下疤口，所以應(yīng)該選擇側(cè)澆口。 5.2流道設(shè)計(jì) 5.2.1主流道設(shè)計(jì) 通過UG繪圖，設(shè)計(jì)了一個主流道。如圖5-2所示： 圖5-2 主流道 5.2.2分流道的設(shè)計(jì) 由于采用了潛伏式澆口，模具的分流道設(shè)計(jì)應(yīng)該設(shè)計(jì)在定模扳的分型面處，加工比較方便。由于尺寸較小，分流道采用平衡式，如圖5-3所示： 圖5-3 分流道 6 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 脫模推出機(jī)構(gòu)分為推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)、推件板推出機(jī)構(gòu)、多元聯(lián)合推出機(jī)構(gòu)、活動鑲件及凹模推出機(jī)構(gòu)。在設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)時，塑件必須留在動模這一邊、塑件推出時不能損壞。為了保持塑件外觀的良好，推出位置必須還要在產(chǎn)品的內(nèi)側(cè)，最主要的一點(diǎn)推出機(jī)構(gòu)必須簡單，不能卡死。 由于該塑件尺寸結(jié)構(gòu)簡單，理應(yīng)選擇最簡單的推桿推出機(jī)構(gòu)方式，一共選擇了4個推桿，既保持了塑件外觀良好又不卡死。如下圖6-1所示： 圖6-1 推桿推出機(jī)構(gòu) 7 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 排氣系統(tǒng)分為鑲件排氣、排氣閥、分型面排氣、頂出機(jī)構(gòu)排氣。在設(shè)計(jì)排氣系統(tǒng)時，排氣系統(tǒng)必須設(shè)計(jì)在在分型面上、盲孔底部、薄壁末端和模仁的末端。 當(dāng)塑料熔體充填型腔時，必須有序的排出型腔內(nèi)的空氣及塑料受熱產(chǎn)生的氣體。如果氣體不能順利的被排出，塑件會由于充填不足而出現(xiàn)氣泡、外觀不良等缺點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)的這套模具，在模具類型中，是屬于小型模具。由于小型模具的排氣量小，所以我選擇了最簡單方便的分型面排氣，以此達(dá)到排氣效果最佳。 8冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) HIPS熔化溫度和模具溫度分別為150～180℃和20℃～60℃。因此模具溫度選為40℃，在采用常溫水來對模具進(jìn)行冷卻。型腔和型芯的冷卻回路如下列圖8-1所示： 圖8-1 冷卻回路系統(tǒng) 9合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 這套模具一共設(shè)計(jì)了兩組導(dǎo)向合模的機(jī)構(gòu)。一個是對動模、定模有著導(dǎo)向作用的導(dǎo)柱、導(dǎo)套機(jī)構(gòu)，共有四套；第二個是合模所需要的四根復(fù)位桿，通過托板固定板固定在托板上。其示意圖如下圖9-1所示： 圖9-1 導(dǎo)柱、復(fù)位桿 10模具設(shè)計(jì)裝配總圖 通過上述一系列的分析與設(shè)計(jì)，最后通過UG3D軟件的三維制圖與CAD的2D圖表示模具的結(jié)構(gòu)示意圖，如下圖10-1和圖10-2所示： 圖10-1三維圖 圖10-2二維圖 總 結(jié) 通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對自己的專業(yè)有了重新的認(rèn)識。我在產(chǎn)品成型工藝分析和成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，結(jié)合了老師所講的專業(yè)知識，基本上學(xué)會了產(chǎn)品工藝分析和成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在尺寸計(jì)算這一方面，我嚴(yán)格的按照書上的公式進(jìn)行計(jì)算，一絲不茍，不能有半點(diǎn)差錯。通過對于尺寸計(jì)算的基本掌握，為我畢業(yè)出去工作打下了牢固的基礎(chǔ)。 在注射機(jī)的選擇過程中，有的書上查不到，我就通過網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)的確是個好東西，書上沒有的，搜索全都出來。但是大都的數(shù)據(jù)公式還是來自文獻(xiàn)，畢竟是現(xiàn)有書再有電子書。然后通過模具的相關(guān)數(shù)據(jù)，對注射機(jī)進(jìn)行了校核。經(jīng)過一些數(shù)值的校核，最終確認(rèn)了注射機(jī)的。翻閱書籍和上網(wǎng)查詢?yōu)槲曳e累了大量的工作經(jīng)驗(yàn)，這為我以后獨(dú)立工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 在本次設(shè)計(jì)過程中，還鞏固了UG繪圖、模架尺寸、模仁尺寸等計(jì)算方面的知識。雖然在設(shè)計(jì)的過程中我也遇到了一些問題，比如分型面的位置確定、型腔尺寸，但是在老師和同學(xué)的幫助下，我還是克服了這些難題，最終完成了眼鏡盒塑料模具的設(shè)計(jì)。 由于本人實(shí)際經(jīng)驗(yàn)技術(shù)有限，而且理論知識的薄弱。在設(shè)計(jì)過程中難免存在不足之處，希望得到諒解，并懇請得到改正。 致 謝 最后，我必須要感謝在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，幫助過我的老師以及同學(xué)們。沒有老師的悉心指導(dǎo)以及同學(xué)們的幫忙，我一個人是不可能完成這份畢業(yè)設(shè)計(jì)的。也是由于你們的支持，我才能夠?qū)W習(xí)到許多的知識。 在我即將畢業(yè)之際，我由衷地感謝大學(xué)三年的每一位老師，感謝各位老師們的辛勤栽培。不積跬步，何以至千里。因?yàn)檎撬麄兘淌诘闹R，我才能夠在畢業(yè)設(shè)計(jì)中熟練地運(yùn)用專業(yè)知識，并且在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)，順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。老師們，你們辛苦了！ 參考文獻(xiàn) [1] 付建軍.模具制造工藝. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016. 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