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河南機電高等專科學校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 畢業(yè)設計題目 帶輪注塑工藝與模具設計 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設計與制造 班 級 模具 112 班 學生姓名 王琎琎 學 號 111217155 指導教師 翟德梅 2014 年 4 月 16 日 河南機電高等?？茖W校 學生畢業(yè)設計中期檢查表 學生姓名 王琎琎 學 號 111217155 指導教師 翟德梅 課題名稱 帶輪注塑成形工藝與模具設計 難易程度 偏難 適中 偏易選題情況 工作量 較大 合理 較小 任務書 有 無 開題報告 有 無符合規(guī)范化 的要求 外文翻譯質量 優(yōu) 良 中 差 學習態(tài)度 出勤情況 好 一般 差 工作進度 快 按計劃進行 慢 中期工作匯 報及解答問 題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績評定 所在專業(yè)意見 負責人 2014 年 3 月 10 日 河南機電高等專科學校 畢業(yè)設計任務書 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設計與制造 學 生 姓 名 王琎琎 學 號 111217155 設計題目 帶輪注塑工藝與模具設計 起 迄 日 期 2013 年 11 月 2 日 11 月 8 日 指 導 教 師 翟德梅 2013 年 11 月 2 日 任務書填寫要求 1 畢業(yè)設計 論文 任務書由指導教師根據(jù)各課題的具體情況 填寫 經學生所在專業(yè)的負責人審查 系主管領導簽字后生效 此任 務書應在畢業(yè)設計 論文 開始前一周內填好并發(fā)給學生 2 任務書內容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的 電子文檔標準格式 可從教務處網頁上下載 打印 不得隨便涂改或 潦草書寫 禁止打印在其它紙上后剪貼 3 任務書內填寫的內容 必須和學生畢業(yè)設計 論文 完成的 情況相一致 若有變更 應當經過所在專業(yè)及系主管領導審批后方可 重新填寫 4 任務書內有關 系 專業(yè) 等名稱的填寫 應寫中文全稱 不能寫數(shù)字代碼 學生的 學號 要寫全號 請規(guī)范化填寫 5 任務書內 主要參考文獻 的填寫 應按照國標 GB 7714 87 文后參考文獻著錄規(guī)則 的要求書寫 不能有隨意性 6 有關年月日等日期的填寫 應當按照國標 GB T 7408 94 數(shù)據(jù)元和交換格式 信息交換 日期和時間表示法 規(guī)定的要求 一律用阿拉伯數(shù)字書寫 如 2002 年 4 月 2 日 或 2002 04 02 畢 業(yè) 設 計 論 文 任 務 書 1 本畢業(yè)設計 論文 課題來源及應達到的目的 課題來源是根據(jù)指導老師給定的題目 本設計題目涉及目標均為工程實際零件 通過對 塑件的實體測繪 完成基本參數(shù)的采集 然后運用 塑料模具設計 塑料成型工藝 知識 指導學生利用 UG 或 CAD 軟件完成模具結構的設計 并進行相關的校核計算 本設計旨在鍛 煉學生在專業(yè)技術應用能力上達到培養(yǎng)目標的基本要求 在塑料成型工藝與塑料模具設計技 術方面得到全面提高 2 本畢業(yè)設計 論文 課題任務的內容和要求 包括原始數(shù)據(jù) 技術要求 工作要求等 本設計要求學生以工程實際零件 帶輪為模具設計適用對象 需要學生充分運用所學 知識進行模具結構設計 1 運用 UG 或 CAD 工具軟件輔助設計完成模具整體結 構 2 對模具工作部分尺寸及公差進行設計計算 3 對模具典型零件需進行選材及工藝 路線分析 4 繪制模具模具零件圖及裝配圖 5 編寫設計說明書 所在專業(yè)審查意見 負責人 年 月 日 系部意見 系領導 年 月 日 帶輪注塑工藝與模具設計 摘 要 模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè) 被稱為 工業(yè)之母 而塑料模具又是整個模具 行業(yè)中的一枝獨秀 發(fā)展極為迅速 塑料制件之所以能夠在工業(yè)生產中得到廣泛應用 是由于它們本身具有的一系列特殊優(yōu)點所決定的 人類社會的進步與材料的使用密切 相關 人類要生存 要發(fā)展就離不開材料的使用 塑料是 20 世紀才發(fā)展起來的一類 材料 塑料是一種可塑性的合成高分子材料 具有重量輕且堅固 耐化學腐蝕 電絕 緣性好 價格便宜 可塑性好等特點 廣泛應用于電腦 手機 汽車 電機 電器 家電和通訊產品制造中 注塑成形是成形塑件的主要方法之一 是指使用注塑機將 熱塑性塑料熔體在高壓下注入到模具內經冷卻固化獲得產品的方法 注塑的優(yōu)點是生 產速度快 效率高 操作可自動化 能成型形狀復雜的零件 特別適合大量生產 本 次畢業(yè)設計的產品為錐形帶輪 具有重量輕 強度高 耐腐蝕等特點 為大批量生產 產品 本次設計在針對產品進行工藝性分析后 確定模具分型面 型腔數(shù)目 澆口 形式 位置大小 其中最重要的是確定型芯和型腔的結構 以及它們的定位和緊固 方式 此外還進行了脫模機構的設計 合模導向機構的設計 冷卻系統(tǒng)的設計等 最 后繪制完整的模具裝配總圖和主要的模具零件圖及編制成型零部件的制造加工工藝過 程卡片 實踐證明 該模具結構合理 可靠 并能保證產品質量 對此類注塑產品的模 具設計有參考價值 關鍵詞 塑料 注塑成形 模具設計 I Injection molding process and die design of belt pulley ABSTRACT Plastic is a synthetic polymer material with the characteristics of plasticity light weight sturdiness electrical insulation and which is resistance to chemical corrosion and cheap It is widely used in computers mobile phones cars motors electrical home appliances and communication products manufacturing Injection molding is one of the main methods of forming plastic parts it refers to the use of plastic injection machine to inject the thermoplastic melts into the mold under high pressure after cooled to obtain the products It has the advantage of fast production speed high production efficiency and automated operations it can form the shape of complex parts particularly suitable for mass production The production of graduation project is power button which has a light weight high strength corrosion resistance and easy cleaning features for mass production After analysis the process of the product the mold parting line cavity number gate form gate location can be determined one of the most important is to identify core and cavity structures as well as their positioning and fastening methods In addition it also carries out the design of stripping agencies mold oriented organizations and the cooling system At last draw a complete mold assembly drawing major parts diagram and draw up cards of parts manufacturing and processing process It is proved that the mold structure is reasonable reliable and can guarantee product quality and is valuable for the injection mold design of such products Key Words Plastic Injection molding Mold design 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 1 緒論 1 1 1 引言 1 1 2 塑料模具在國民經濟中的作用 1 1 3 塑料成型模具發(fā)展趨勢 2 2 模具具體設計過程 4 2 1 工藝性分析 4 2 2 ABS 的性能分析 5 2 3 確定型腔數(shù)目 5 2 4 型腔 型芯工作部位尺寸的確定 6 2 5 分型面的確定 7 2 6 選定注塑機型號 9 2 7 校核注塑機 10 2 8 選用標準模架 11 2 9 澆注系統(tǒng)的設計 11 2 9 1 主流道的設計 11 2 9 2 分流道的設計 12 2 9 3 冷料穴的設計 13 2 9 4 澆口的設計 13 3 繪制裝配圖 15 3 1 按要求繪制裝配圖 15 4 成型零件的結構設計與計算 18 4 1 模具部分的型芯 18 4 2 成型零件鋼材的選用 18 4 3 成型零件工作尺寸的計算 18 4 4 模架的確定和標準件的選用 18 I 5 合模導向機構的設計 20 5 1 導向機構的設計要求 20 5 2 導柱的設計 20 5 3 推板導柱 21 6 排氣系統(tǒng)的設計 22 6 1 排氣系統(tǒng)的設計 22 7 脫模推出機構設計與計算 23 7 1 模架的確定和標準件的選用 23 8 溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 25 8 1 冷卻系統(tǒng) 25 結論 27 參考文獻 28 致謝 29 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 0 1 緒論 1 1 引言 大學三年的專科學習即將結束 畢業(yè)設計是其中最后一個環(huán)節(jié) 是對以前所學的 知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗 隨著我國經濟的迅速發(fā)展 采用模具的生 產技術得到愈來愈廣泛的應用 在完成大學三年的課程學習和課程 生產實習 我熟練地掌握了機械制圖 機械 設計 模具工作原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識 對機械制造 加工的工藝 有了一個系統(tǒng) 全面的理解 達到了學習的目的 對于模具設計這個實踐性非常強 的設計課題 我們進行了大量的實習 尤其是在青島海爾集團有限公司注塑車間長 達三個月的畢業(yè)實習 我對于模具特別是塑料模具的設計步驟有了一個全新的認識 豐富了各種模具的結構和動作過程方面的知識 在指導老師的幫助下和在工廠師傅 的講解下 同時在現(xiàn)場查閱了很多相關資料并親手拆裝了一些典型的模具實體 明 確了模具的一般工作原理 制造 加工工藝 并在圖書館借閱了許多相關手冊和書 籍 設計中 將充分利用和查閱各種資料 并與同學進行充分討論 盡最大努力搞 好本次畢業(yè)設計 在設計的過程中 將有一定的困難 但有指導老師的悉心指導和 自己的努力 相信會完滿的完成畢業(yè)設計任務 由于學生水平有限 而且缺乏經驗 設計中的不妥之處在所難免 希望老師加以改正 1 2 塑料模具在國民經濟中的作用 塑料模具的現(xiàn)代設計與制造和現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展有極密切的關系 塑料模是 現(xiàn)代塑料工業(yè)中的重要工藝裝備 塑料模工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè) 用塑料模 生產成形零件的主要優(yōu)點是制造簡單 材料利用率高 生產效率高 產品的尺寸規(guī) 格一致 特別是對大批量生產的機電產品 更能獲得價廉物美的經濟效果 塑料模 也是成型塑料制品的主要工具 它的結構和加工精度對塑件的質量和生產效率等 有直接的關系 因而世界各國對塑模的現(xiàn)代設計與制造技術都極為關注 近年來國 外對塑料模的熱澆道 溫度控制系統(tǒng) 應用數(shù)控機床加工及減少熱處理變形等方面 都作了許多探索 并取得了一定的成果 塑模廣泛應用于成型塑料制品 它利用 塑料在高溫下所具有的流動性或可塑性 將其成型為具有一定形狀和尺寸 并通 帶輪注塑工藝與模具設計 1 過化學或物理變化 定型為塑料制品 在塑料加工工業(yè)中 普遍使用有以下幾種塑 料模 1 壓縮成型的塑料模具 2 壓入成型的塑料模具 3 擠出成型 的塑料模具 4 注射 塑 成型的塑料模具 此外 還有發(fā)泡成型塑模 真 空成型塑模 吹塑成型塑模 玻璃纖維增強塑料成型塑模等等 但這些塑模的設計 是建立在以上所述常用的集中塑模設計基礎上 且比較簡單 隨著塑模成型方法的 不斷出現(xiàn) 必然將還會產生各種新型塑料的新型成型模具 近年來我國塑料工業(yè) 生產的發(fā)展速度很快 塑料的應用正普及到國民經濟領域的各個部門 采用塑模 加工的塑件也很多 如各種管材 板材 異型材 復合管材 發(fā)泡型材及棒材等 都廣泛用于紡織品 醫(yī)藥品 化學物品 機密儀器 日用品及機械行業(yè)中的齒輪 軸承等機械零件 在汽車 飛機 造船業(yè)中的儀表 車門 內襯等 化學工業(yè)中 的貯槽 貯罐 填料等 電子及電信工業(yè)中的電線 電纜絕緣層及防護套等也得 到廣泛的應用 特別是在建筑工業(yè)中塑料的應用更為廣泛 以塑代木 以塑代 金屬 為人類鉆尋求解決替代有限的木材和貴重金屬材料開辟了新途徑 當前在 我國塑料戰(zhàn)線上出現(xiàn)了許多新的塑料模結構和新的塑料模的加工方法 為我國塑料 模具的設計與制造走向現(xiàn)代化提供了有利條件 據(jù)資料介紹 國外一些工業(yè)比較 先進的國家在塑模的設計與制造方面 已經采用 CAD CAM 系統(tǒng) 這對提高塑料制 品質量 縮短塑模制造周期 降低塑件成產成本方面取得較好經濟效益 1 3 塑料成型模具發(fā)展趨勢 近年來 塑料成型加工機械和成型模具增長十分迅速 高效率 自動化 大型 微型 精密 長壽命的模具在整個模具產量中所占的比重越來越大 1 加深理 論研究隨著對塑料成型加工原理的研究越來越深入 模具設計已由經驗設計階段 逐步向 理論計算設計方面發(fā)展 這些理論為塑料模具的計算機輔助設計和輔助工 程奠定了基礎 2 高效率 自動化如多層多型腔注射模結構 各種自動脫出產 品和流道凝料的脫模機構 自動分型抽芯機構 熱流道澆注系統(tǒng)注射模具以及高效 冷卻結構 高效自動化的模具與高速自動化的成型設備相配合對提高生產效率 提 高產品質量 降低生產成本起了很大作用 3 大型 超小型及高精度 隨著塑料 應用領域日益擴大 在建筑 機械 汽車 儀器 家用電器等采用了許多大型 精 密和高壽命的塑料制品 如汽車殼體 洗衣機桶 傳動齒輪 軸承等 大型模具 設計要求作詳細準確的理論計算 由于模具自重大 物料流程長 型腔 易變形 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 2 因此在結構設計上需作更為周密的考慮 高精度模具要求配合精度和運動精度都很 高 耐磨損 模溫控制精確 在高壓下成型 收縮變形小 4 革新模具制造工 藝塑料模具制造中最困難的部分是型腔 特別是異形復雜型腔的加工 若采用各種 坐標機床 仿形機床 光控機床 數(shù)控機床等來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械加工方法 這樣不 僅縮短制模周期 提高模具精度 而且還降低了勞動強度和生產成本 采用精密鑄 造 冷擠壓 電加工等新工藝技術給模具型腔加工帶來了巨大方便 5 模具計算 機輔助設計 CAD 輔助工程 CAE CAD 軟件的主要功能是幾何造型技術 它將制 品圖形立體地精確地顯示在屏幕上 完成制件設計的繪圖工作 對制品或模具進 行力學分析 CAE 軟件中流動軟件可以模擬熔體在模內的流動過程 冷卻分析軟 件可模擬熔體的凝固過程和在模內的溫度變化 預測可能出現(xiàn)的問題 如制品缺陷 翹曲 變形 內應力等 使計算結果優(yōu)化 6 模具標準化包括塑料注射模零件 標準 塑料注射模零件技術條件 塑料注射模模 架標準 塑料注塑模技術條件等 其中零件標準包括導柱 導套 推桿 模板等 模具標準化為塑料模具設計和制 造都帶來極大的方便 由于標準件可以直接購 買 因此模具設計制造者只需精心 設計和加工型腔 這樣使塑料模具設計和制造 周期大為縮短 成本降低 質量得 到保證 目前發(fā)達國家標準化程度達到 30 以 上 我國標準化程度不高 還需大 力推廣 充實完善 帶輪注塑工藝與模具設計 3 2 模具具體設計過程 如圖 1 所示塑件為錐形帶輪 材料為 ABS 收縮率 0 3 0 8 2 1 工藝性分析 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 4 圖 2 1 1 該塑件尺寸較適中 5 級精度等級 但因形狀較復雜 采用一模腔 2 為了方便加工和熱處理 型腔與型芯部分采用拼鑲結構 3 脫模斜度 塑件外表面 1 塑件內表面 1 脫模斜度不包括在塑件的公 差范圍內 塑件的外形以型腔的大端為準 塑件的內形以型芯的小端為準 2 2 ABS 的性能分析 1 使用性能 沖擊韌度 力學強度較高 且在低溫下也不迅速下降 耐磨性 耐寒性 耐水性 耐化學性和電氣性能良好 水 無機鹽 堿 酸對 ABS 幾乎無影響 尺寸穩(wěn)定 易于成型和機械加工 2 ABS 成型塑件的主要缺陷急消除措施 主要缺陷 缺料 氣孔 飛邊 出現(xiàn)熔接痕 塑件耐熱性不高 連續(xù)工作溫度為 70 左右 熱變形溫度約為 93 耐氣候性差 在紫外線作用下易變硬變脆 消除措施 加大主流道 分流道 澆口 加大噴嘴 增大注塑壓力 提高模具 預熱溫度 2 3 確定型腔數(shù)目 注塑模的型腔數(shù)目 可以是一模一腔 也可以是一模多腔 在型腔數(shù)目的確定時主 要考慮以下幾個有關因素 1 塑件的尺寸精度 2 模具制造成本 3 注塑成型的生產效益 一般來說 精度要求高的小塑件和中大型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結構 對于精 度要求不高的小型塑件 沒有配合精度要求 形狀簡單 又是大批量生產時 若 采用多型腔模具可提供獨特的優(yōu)越條件 使生產效率大為提高 型腔的數(shù)目可根據(jù) 模具型腔的大小情況而定 錐形帶輪屬于批量生產 精度要求一般 塑件尺寸適中 故有以下三種方案 帶輪注塑工藝與模具設計 5 方案 1 方案 2 方案 3 圖 2 2 1 如圖 2 一模一腔 提高生產效率較低 精度高 2 如圖 3 一模兩腔 品質一般 生產效率較中等 3 如圖 2 2 一模四腔 可降低生產成本 提高生產效率 根據(jù)塑件的形狀和尺寸采用一模一腔的模具結構 按照塑件所示尺寸 近似計算 塑件體積 Vs 66 395cm3 查表 6 1 塑料 ABS 的密度為 1 02 1 05g cm 3 注塑級密度為 1 05g cm3 單件塑件重量 m s 2 128 1 05g 73 035g 2 4 型腔 型芯工作部位尺寸的確定 查表 6 4ABS 塑料的收縮率是 0 3 0 8 平均收縮率 S 0 3 0 8 2 0 55 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 6 型腔工作部位尺寸 型腔徑向尺寸 88 L m 0 1 S Ls X 0 1 0 0055 88 0 6 0 24 88 3 00 06 63 L m 0 1 S Ls X 0 1 0 0055 63 0 6 0 24 63 2 00 06 型腔深度尺寸 H m 0 1 S Hs X 0 1 0 0055 21 5 0 6 0 24 21 4 00 06 型芯徑向尺寸 lm 0 1 S ls X 0 1 0 0055 55 0 6 0 24 55 8 型芯高度尺寸 hm 0 1 S hs X 0 1 0 0055 16 4 0 6 0 24 16 3 00 06 中心距尺寸 Cm z 2 1 S Cs z 2 1 0 0055 65 5 0 06 0 12 式中 Ls 塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸 mm ls 塑件內型徑向基本尺寸的最小尺寸 mm Hs 塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸 mm hs 塑件內型高度基本尺寸的最小尺寸 mm Cs 塑件中心距深度基本尺寸的平均尺寸 mm X 一般情況下為 0 5 到 0 75 這里取 0 6 塑件公差 mm z 模具制造公差 取 1 3 1 4 通常 制品中 1mm 和小于 1mm 并帶有大于 0 05mm 公差的部位以及 2mm 和 小于 2mm 并帶有大于 0 1mm 公差的部件不需要進行收縮率計算 2 5 分型面的確定 如何確定分型面 需要考慮的因素比較復雜 由于分型面受到塑件在模具中的 成型位置 澆注系統(tǒng)設計 塑件的結構工藝性及精度 嵌件位置形狀以及推出方法 模具的制造 排氣 操作工藝等多種因素的影響 因此在選擇分型面時應綜合分析 帶輪注塑工藝與模具設計 7 比較 從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案 選擇注射模分型面影響的因素很多 總的要求是順利脫模 保證塑件技術要求 模具結構簡單制造容易 當選定一個分 型面方案后 可能會存在某些缺點 再針對存在的問題采取其他措施彌補 以選擇 接近理想的分型面 該塑件分型面選擇有如下圖 2 3 幾種方案 分型面方案 1 分型面方案 2 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 8 分型面方案 3 圖 2 3 方案一 方案一分型面的選擇 使型芯在動模一側 考慮到錐形帶輪的結構側 孔在下方 側抽芯裝置也在動模一側 塑件冷卻收縮后包緊型芯 使塑件留在動模 一側 這樣的結構有利于塑件的脫模 因為推出機構通常設置在動模一側由于屬于 小型塑件 型腔較小 空氣量很少 可借助分型面的縫隙排氣 方案二和方案三不利于自動脫模 也影響了本身的美觀 我們要減少這種不必要的浪費 建立節(jié)約經濟 故選擇分分型面方案一 2 6 選定注塑機型號 1 型腔強度和剛度的計算 為了方便加工和熱處腔鑲件可分為兩部分 如圖 可看出 型腔為整體式 因此 型腔的強度和剛度按型腔為組合式進行計算 由于 型腔壁厚計算比較麻煩 也可參考經驗推薦數(shù)據(jù) 查表 6 16 型腔壁厚 S1 8mm 模套壁厚 S2 18mm 2 初選注塑機 注射模是安裝在注射機上的 因此在設計注射模具時應該對注射機有關技術規(guī) 范進行必要的了解 以便設計出符合要求的模具 同時選定合適的注射機型號 而在本次設計中 我們選擇注塑即的原則是按我們想象中的產品產量和實際的 塑件形狀來選擇任何一款注塑機 最后校核能滿足使用要求即可 分別從注塑量 注射壓力和鎖模力三個方面的要求來初選注塑機 1 注塑量 塑件體積 Vs 66 395cm3 澆注系統(tǒng)凝料約為 Vj 8 5107cm3 帶輪注塑工藝與模具設計 9 塑件成型所需的注射總量應小于所選注塑機的注射容量 注射容量以容積 表 示時 塑件體積 包括澆注系統(tǒng) 應小于注塑機的注塑容量 其關系是 總體積 V 塑件 66 395 8 5017 cm 3 74 8967cm3 ABS 塑料密度為 1 02 1 05g cm 3 滿足注射量 V 機 V 塑 0 8 式中 V 機 額定注射量 cm 3 V 塑 塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和 cm 3 V 塑 0 80 74 8967 0 80 cm3 93 621 cm3 2 注射壓力 注 成型 查表知 ABS 塑料成型時的注射壓力 成型 70 90MPa 3 鎖模力 P 鎖模力 pF 式中 p 塑料成型時型腔壓力 ABS 塑料的型腔壓力 p 30MPa F 澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和 2m 各型腔及澆注系統(tǒng)及各型腔在分型面上的投影面積 F 3 14 16 2 3 14 112 3 14 152 1890 28 2 pF 30X1890 28 56708 4N 56 7KN 根據(jù)以上分析 計算綜上所述 初選注塑機的要求只要能滿足以上三點就是適 合的 考慮到塑件的結構 塑件型腔比較深 參考設計手冊初定注射機型號為 XS YZ 125 型塑料注射機 注射機有關技術參數(shù)如下 最大合模行程 S 290mm 模具最大厚度 380mm 模具最小厚度 150mm 動 定模板尺寸 520mm 520mm 拉桿空間 350mm 2 7 校核注射機 1 注射量 鎖模力 注射壓力 模具厚度的校核 2 開模行程的校核 注射機的最大開模行程 S 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 10 S 2h 件 h 澆 5 10 S 2 11 30 8 60mm 式中 h 件 塑料制品高度 mm h 澆 澆注系統(tǒng)高度 mm 3 模具在注射機上的安裝 從標準模架外形尺寸看小于注射機拉桿空間 并采用壓板固定模具 所以所選注射機規(guī)格滿足要求 2 8 選標準模架 根據(jù)以上分析 計算以及型腔尺寸及位置尺寸可確定模架的結構形式和規(guī)格 查 表可選用 定模板厚度 A 30mm 動模板厚度 B 25mm 墊塊厚 C 50mm 模具厚度 H 模 40 A B C 145mm 模具外形尺寸 300mm 300mm 240mm 2 9 澆注系統(tǒng)的設計 型腔位置的排布 該件采用一模一腔的結構形式 那么澆注系統(tǒng)的設計應直 接采用從主流道到型腔流道的形狀及尺寸相同的設計 即平行式布置的形式 2 9 1 主流道的設計 主流道是塑料熔體進入模具型腔是最先經過的部位 它將注塑機噴嘴注出的 塑料熔體導入分流道或型腔 其形狀為圓錐形 便于熔體順利的向前流動 開模時 主流道凝料又能順利拉出來 主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動速度和充模 時間 由于主流道要與高溫塑料和注塑機噴嘴反復接觸和碰撞 通常不直接開在定 模上 而是將它單獨設計成主流道套 如圖 2 5 鑲入定模板內 主流道套通常用 性能好的材料制造并熱處理淬硬 主流道與噴嘴的接觸處應做成半球形的凹坑 二者應嚴密接觸以避免高壓塑料 的溢出 凹坑球半徑比噴嘴球頭半徑大 1 2mm 主流道小端直徑應比噴嘴孔直徑 約大 0 5 1mm 常取 4 8mm 視制品大小及補料要求決定 主流道的錐角不宜過 帶輪注塑工藝與模具設計 11 大 一般取 2 6 由初選注塑機知噴嘴球頭半徑為 R12mm 孔直徑為 4mm 所以澆口套的結 構形式如圖 2 7 其固定形式如圖 2 8 由初選注塑機知定位孔直徑為 100 所以定位圈的大小 也就為 100 如圖 2 4 如圖 2 5 2 9 2 分流道的設計 由于該注塑模是單個型腔的 所以可以不用考慮設置分流道 以便節(jié)約材料 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 12 節(jié)約成本 2 9 3 冷料穴的設計 冷料穴一般設在主流道的末端 在動?；蛳履Ｒ粋?當分流道較長時 在分流 道的末端也應該開設冷料穴 冷料穴的容積視具體需要而定 主流道末端冷料穴的 結構常常與拉料形式相集合 在設計中我們可以把冷料穴開設在主流道的延長線上 因為錐形帶輪形狀比較 簡單 可以在主流道上直接設置冷料穴 從而使模具在開模時將澆注系統(tǒng)凝料留在 動模一側 在開模過程中將澆注系統(tǒng)凝料定出動模 冷料穴的形式多種多樣 同時在冷料穴的下方設置推桿 以便將凝料強行從中 推出 這種結構設計簡單 制造方便 其機構簡圖如圖 2 9 如圖 2 6 2 9 4 澆口的設計 確定澆口形式及位置 為了提高生產效率 便于去除澆口凝料采用中心澆口尺 寸與位置如圖所示 塑件在澆口處的壁厚為 1 5mm 澆口直徑可以根據(jù)課本 塑料成型工藝及模 帶輪注塑工藝與模具設計 13 具設計 取 d 2mm 圖 2 7 圖 2 8 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 14 3 繪制裝配圖 3 1 按要求繪制裝配圖 帶輪注塑工藝與模具設計 15 圖 3 1 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 16 4 成型零件的結構設計與計算 塑料模具型腔在成型過程中受到塑料熔體的高壓作用應具有足夠的強度和剛 度 如果型腔側壁和底版厚度過小 可能因強度不夠而產生塑性變形甚至破壞 也 可能因剛度不足而產生撓曲變形 導致溢料飛邊 降低塑件尺寸精度并影響順利脫 模 4 1 模具部分的型芯 為了便于加工設置一個定模型芯 它的配合可以采用過盈配合 4 2 成型零件鋼材的選用 零件是大批量生產 成型零件所選用鋼材耐磨性和抗疲勞性能應該良好 機械加 工性能和拋光性能也應該良好 因此構成型腔的嵌入式凹模鋼材選用 T10A 4 3 成型零件工作尺寸的計算 4 3 1 工作尺寸計算 見上章 4 3 2 型腔壁厚的設計 在注塑成形過程中 塑件承受塑料熔體的高壓作用 因此模具型腔應該有足 夠的強度 型腔輕度不夠將會發(fā)生塑件變形 甚至破壞 剛度不足將會產生過 大彈性變形 導致型腔向外膨脹 并產生溢料間隙 模具型腔壁厚的計算 應以最大壓力為準 理論分析和生產實踐表明 大尺 寸的模具型腔 剛度不足是主要矛盾 型腔壁厚應滿足剛度條件為準 而對于 小尺寸的模具型腔 強度不足是主要矛盾 設計型腔壁厚應以強度條件為準 該模具為小尺寸模具 所以設計計算其壁厚可以只著重考慮其強度校核 查表 7 4 圓形鑲拼式型腔壁厚經驗數(shù)據(jù) 型腔壁厚取 12mm 4 4 模架的確定和標準件的選用 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸 再根據(jù)成型零件尺寸結合標準模架 選用模架尺寸為 250mm 315mm 的標準模架 可符合要求 模具上所有的螺釘盡量采用內六角螺釘 模具外表盡量不要有突出部分 模具 帶輪注塑工藝與模具設計 17 外表面應光潔 加涂防銹油 兩模板之間應用分模間隙 即在裝配 調試 維修過 程中 可以方便地分開兩塊模板 1 定模座板 315mm 315mm 厚 25mm 材料為 45 鋼 通過 4 個 M10 的內角圓柱螺釘與定模板連接定位圈通過 4 個 M6 的內六角圓 柱螺釘與其連接 定模座板與澆口套為 H8 f8 配合 2 定模板 凸模固定板 250mm 315mm 厚 20mm 固定板應有一定的厚度 并有足夠的強度 一般用 45 鋼或 Q235A 制成 最好用調質 230HB 270HB 其上的導套孔與導套一端采用 H7 k6 配合 另一端采用 H7 e7 定模板與澆 口套采用 H8 m6 配合 定模板與圓筒型芯為 H7 m6 配合 3 支撐板 180 mm 250mm 支撐板應具備較高的平行度和硬度 4 墊塊 40mm 315mm 厚 50mm 1 主要作用 在動模座板與支撐板之間形成推出機構的動作空間 或是調節(jié)模具的總厚度 以適應注射機的模具安裝厚度要求 2 結構形式 可以是平行墊塊或拐角墊塊 該模具采用平行墊塊 3 墊塊材料 墊塊材料為 Q235A 也可用 HT200 球墨鑄鐵等 該模具墊塊采用 Q235A 制 造 4 動模座板 315mm 315mm 厚 25mm 材料為 45 鋼 注射機頂桿孔為 mm 其上的推板導柱孔與導柱采用 H7 m6 配合 5 推板 118mm 315mm 厚 16mm 材料為 45 鋼 其上的推板導套孔和推導套采用 H7 k6 配合 用 4 個 M6 的內六 角圓柱螺釘與推桿固定板固定 6 推桿固定板 118mm 315mm 厚 12 5mm 材料為 45 鋼 其上的推板導套孔與推板導套采用 H7 f6 配合 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 18 5 合模導向機構設計 導向機構的主要作用有 定位 導向和承受一定側壓力 導柱的分布有多種形式 為了實現(xiàn)合模方向唯一性的原則 導柱分布的位置通 常采用兩種辦法 其一 對稱分布 變動其中一根導柱的直徑 其二 非對稱分布 導柱直徑相同 如圖 3 1 所示 圖 5 1 5 1 導向機構的設計要求 1 導向零件應合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部分 2 該模具采用 4 根導柱 其分布為等直徑導柱不對稱裝置 3 該模具導柱安裝在支撐板和模套上 導套安裝在定模固定板上 4 為了保證分型面很好的接觸 采用在導套的孔口倒角 5 在合模時 應保證到向零件首先接觸 6 動定模板采用合并加工時 可確保同軸度要求 5 2 導柱的設計 該模具采用帶頭導柱 不加油槽 如圖 5 2 所示 帶輪注塑工藝與模具設計 19 圖 5 2 導柱的長度必須比凸模端面高度高出 6mm 8mm 1 為使導柱能順利地進入導向孔 導柱的端部常做成錐形或球形的先導部分 2 導柱工作部分的表面粗糙度為 Ra 0 4mm 3 導柱應具有堅硬耐磨的表面 堅韌而不易折斷的內芯 多采用低碳鋼經滲碳淬火 處理或碳素工具鋼 T8A T10A 經淬火處理 硬度為 50HRC 以上或 45 鋼經調質 表面淬火 低溫回火 硬度為 50HRC 以上 5 3 推板導柱 推板導柱除了起導向作用外 還支撐著支撐板 從而改善了支撐板的受力情況 大 大提高了支撐板的剛性 該模具設置了 4 套推板導柱與導套 如圖所示 圖 5 3 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 20 6 排氣系統(tǒng)的設計 6 1 排氣系統(tǒng)的設計 注塑模中氣體的來源 1 澆注系統(tǒng)和模具型腔中存有的空氣 2 有些原料含有未被干燥排除的水分 它們在高溫下氣化成水蒸氣 3 由于注塑時溫度過高 某些性質不穩(wěn)定的塑料發(fā)生分解所產生的氣體 4 塑料原料中的某些添加劑揮發(fā)或相互發(fā)生化學反應所生成的氣體 型腔中的氣體來源主要分三類 型腔中積存的空氣 塑料原料中分解產生的氣體 原料中殘留水蒸發(fā)產生的水蒸氣 由于來源不同 所產生氣泡的位置也不同 1 模腔中積存的空氣所產生的氣泡 常分布在與澆口相對的部位上 2 塑料原料中分解或化學反應產生的氣泡 則沿塑件的厚度分布 3 塑料原料中殘存水氣化產生的氣泡 則不規(guī)則地分布在整個塑件上 從上述塑件中氣泡的分布狀況來看 不僅可以判斷氣泡的性質 而且可判斷模具 的排氣部位是否正確可靠 由于制品尺寸較小 利用分型面及其它零件的結合面的配合間隙排氣即可 帶輪注塑工藝與模具設計 21 7 脫模推出機構的設計 注射成型每一循環(huán)中 塑件必須準確無誤地從模具的凹模中型芯上脫出 完成脫出 塑件的裝置稱為脫模機構也常推出機構 7 1 塑件推出的基本方式 1 推桿推出 推桿推出是一種基本的 也是一種常用的塑件推出方式常用的推桿形式有圓形 矩 形 階梯形 2 推件板推出 對于輪廓封閉且周長較長的塑件 采用推件推出結構 推件板推出部分的形狀根據(jù) 塑件形狀而定 3 氣壓推出 對于大型深型塑件 經常采用或助氣壓推出方式本模具 考慮到塑件輪廓封閉且周 長較長故采用推板推出 脫模力是指將塑件從型芯上脫出時所需克服的阻力它是設計脫模機構重要依據(jù)之 一 為了防止在推出過程中推板和澆注系統(tǒng)凝料推桿固定板歪斜和扭曲而折斷澆注 系統(tǒng)凝料推桿或發(fā)生運動卡滯現(xiàn)象 需要推出機構中設置導向裝置如圖 4 2 圖 7 1 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 22 圖 7 2 帶輪注塑工藝與模具設計 23 8 溫度調節(jié)系統(tǒng)設計 8 1 冷卻系統(tǒng) 圖 8 1 一般注射到模具內的塑料溫度為 200 左右 塑件固化后 從模具型腔中 取出時其溫度在 60 以下 熱塑性塑料在注射成型后 必須對模具進行有效的 冷卻 使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具 以使塑料可靠冷卻定型并迅速脫模 因為 ABS 黏度低流動性好 因為成型工藝要求模溫都不太高 所以常用 溫水對模具進行冷卻 ABS 的成型溫度和模具溫度分別 260 280 32 65 用常溫水對模 具進行冷卻 1 冷卻介質 冷卻介質有冷卻水和壓縮空氣 但用冷卻水較多 因為水的熱容量大 傳熱 系數(shù)大 成本低 用水冷卻即在模具型腔周圍或內部開設冷卻水道 2 冷卻系統(tǒng)的簡略計算 如果忽略模具因空氣對流 熱輻射以及與注射機接觸所散發(fā)的熱量 不考慮 模具金屬材料的熱阻 可對模具冷卻系統(tǒng)進行初步和簡略計算 1 求塑件在固化時每小時釋放的熱量 Q 查 塑料制品成型與模具設計 表 4 25 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計說明書 24 PS 單位質量放出的熱量 Q 2 8 X102KJ kg 3 5 X102 KJ kg 取 Q1 3 5 X102KJ kg 故 Q Q1 X W0 215 X 3 5 X102 X60 4275KJ h 式中 W 單位時間 每分鐘 內注入模具中的塑料質量 KJ h 該模具每分鐘 注射 2 次 所以 W 2 X102 5 X1 05 0 215kg min 2 求冷卻水的體積流量 qv WQ1 PC1 Q1 Q2 215 25 3 5 102 4 187 103 25 20 3 59 10 3m3 min 式中 e 冷卻水的密度 為 1 X103kg m3 c1 冷卻水的比熱容 為 4 187kj kg Q1 冷卻水出口溫度 取 25 Q2 冷卻水入口溫度 取 20 3 求冷卻管道直徑 查 塑料制品成型及模具設計 表 4 27 取 f 6 84 水溫為 25 取 d 8mm 求冷卻管道總傳熱面積 A 由公式得 A 60WQ1 h Q1 60 0 215 3 5 102 h 65 25 20 2 22 4 10 3 m2 式中 Q 模具溫度與冷卻水溫之間的平均溫度差 模具溫度取 65 4 計算凹模上座設冷卻管總長度 mm 由于傳熱面積 A dL 所以 L A d 22 4 10 3 3 14 8 10 6 0 887m 5 求凹模所需冷卻水管根數(shù) n L B B 為模具的寬度 帶輪注塑工藝與模具設計 25 0 887 0 315 2 8 3 孔 結論 通過本次畢業(yè)設計我學到了許多知識 我的畢業(yè)設計題目是帶輪注塑模具設計 此次設計要綜合運用到我大學三年里所學到的理論知識和專業(yè)知識 并為即將踏入 社會的我奠定了堅實的基礎 以下是我對這次的畢業(yè)設計的一些體會和心得 這次畢業(yè)設計是一個理論與實踐相結合的過程 這次設計教會了我發(fā)現(xiàn)問題時 如何去解決它 解決問題的方法有很多 但是哪一個更合理這就要通過自己的計算 了 通過這次畢業(yè)設計 我還發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足之處 比如想問題總是過于簡 單化 考慮不全面 愛鉆死胡同 想到一個方案也不管是否合理就埋頭苦算 到最 后還是要改 在今后的工作過程中我會做到揚長避短 設計時 經過不斷的到校圖書館認真地查找和借閱相關的參考資料 不但提高 了個人查閱資料的能力 還擴闊了我的知識視野 本模具采用 autoCAD UG 設計 在畢業(yè)設計其間對軟件的理解與熟練程度得到了很好的提升 單分型面注塑模是最簡單和常見的一種結構形式 約占全部注塑模具的 70 左右 但目前傳統(tǒng)冷流道模具設計還是以經驗為主 很難對注塑個參數(shù)進行嚴密的 數(shù)學建模 因為各參數(shù)相互影響 關系復雜 隨著科技的進步及注塑理論的突破 熱流道模具發(fā)展越來越迅速 隨著技術的成熟 熱流道模具的生產控制將會變得比 以前更為輕松 產品質量將會得到更好提高 在設計的過程中 也出現(xiàn)了一些客觀不足的問題 沒有實踐條件 不能根據(jù)實 際的情況來作合適 客觀地修改 加上我自己的實踐經驗又不多 這樣做出來的設 計 難免有不足之處 希望翟老師能夠體諒 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書 26 參考文獻 1 塑料模具設計手冊 編寫組 模具手冊之二 塑料模具設計手冊 第 2 版 M 北京 機械工業(yè)出版社 2001 2 2 楊占堯 王高平 塑料注塑模結構與設計 M 北京 高等教育出版社 2008 7 3 王曉江 模具設計與制造專業(yè)英語 第 2 版 M 北京 機械工業(yè)出版社 2008 7 2012 7 重印 4 付宏生 劉京華 注塑制品與注塑模具設計 M 北京 化學工業(yè)出版社 2003 7 5 李學鋒 竇君英 塑料模具設計與制造實例實訓教程 M 北京 化學工業(yè) 出版社 2004 7 6 許發(fā)樾 實用模具設計與制造手冊 S 北京 機械工業(yè)出版社 2000 10 7 夏巨諶 李志剛 中國模具設計大典 數(shù)據(jù)庫 電子版 中國機械工程學中國 模具設計大典組委會 2003 9 8 朱冬梅 胥北讕 畫法幾何及機械制圖 M 高等教育出版社 2000 4 帶輪注塑工藝與模具設計 27 致 謝 本論文是在導師翟德梅的悉心指導下完成的 經過幾個月的忙碌和工作 本次 畢業(yè)設計已經接近尾聲 作為一個大學生的畢業(yè)設計 由于經驗的匱乏 難免有許 多考慮不周的地方 如果沒有指導老師的督促指導 以及一起工作學習的同學 朋 友們的支持 想要完成這個設計是難以想象的 在這里 首先要感謝的是我的指導老師翟老師 翟老師雖然工作繁忙 但是每 周都抽出時間來親自指導和檢查督促我們做畢業(yè)設計 在我做畢業(yè)設計的每個階段 從開題報告到查閱資料 從設計草案的確定 修改 到中期檢查 再到后期詳細設 計 裝備草圖等等整個過程中翟老師都給予我悉心的指導 除了敬佩老師的專業(yè)水 平 嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度以外 老師科學研究的精神是永遠值得我學習的榜樣 并會一 直積極影響我今后的工作和學習 其次我要感謝與我一起做畢業(yè)設計的同學們 同學們在本次設計中勤奮工作克 服許多困難來完成此次設計 并分擔了許多工作 如果沒有他們的支持和努力 此 次設計的過程將變得非常困難 我還要感謝的是學校圖書館的開放 讓我們有足夠的資料可以參考 查閱 還 要感謝四年以來所有的老師 為我打下了機械專業(yè)知識的基礎 同時感謝所有的同 學們 正因為有了你們的支持 本次畢業(yè)設計才會順利完成 通過畢業(yè)設計 使我對塑料注射模具這門課程進一步加深了理解 對于各方面 知識之間的相互聯(lián)系有了實際的體會 同時也深深感到自己初步掌握的知識與實際 需要還有相當?shù)木嚯x 還需進一步的學習和實踐 本設計由于時間緊和對知識掌握的程度有限 在設計上不很周詳 許多應該考 慮的因素可能沒有體現(xiàn)出來 在設計過程中 我得到了老師的精心指導和各方面的 幫助 才得以順利進行 在這里再次表達我的謝意 大學生活至此劃上了圓滿的句號 在河南機電高等專科學校這塊土地上有眾多 莘莘學子辛勤的耕耘 在這塊土地上我健康快樂的成長 我永遠不會忘記可親的同 學和可敬的老師們 我永遠記得這片土地