左鉸鏈蓋注射成形工藝及模具設(shè)計(jì)塑膠模具畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、i左鉸鏈蓋注射成形工藝及模具設(shè)計(jì)目錄目錄 .11 選題背景 .01.1 塑料模具的發(fā)展?fàn)顩r及地位.01.2 選材及性能分析 .11.2.1 聚碳酸脂（pc） .11.2.2 abs 塑料 .11.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容.22 塑件成型工藝性分析 .22.1 塑件模塑成型工藝參數(shù).32.2.1 abs 塑料成型工藝參數(shù) .32.2.2 pc 成型工藝參數(shù) .42.2 表面質(zhì)量 .42.3 尺寸和精度 .42.4 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) .42.5 塑件注射工藝性 .53 塑件成型方案設(shè)計(jì) .53.1 分型面選擇 .53.2 型腔數(shù)確定.63.3 澆注系統(tǒng)類型與位置選擇 .63.3.1 澆口的選擇 .63.3.2 澆口尺

2、寸的確定 .73.4 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .83.5 脫模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .93.5.1 脫模力計(jì)算 .9ii3.5.2 脫模機(jī)構(gòu)的選用及布局 .93.5.3 凝料脫出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .103.6 導(dǎo)向、定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .103.6.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 .103.6.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì) .113.7 側(cè)向分型抽芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .123.8 模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) .133.8.1 制品所需冷卻時(shí)間的計(jì)算 .133.8.2 冷卻介質(zhì)一邊所需傳熱面積的設(shè)計(jì)計(jì)算 .133.9 模架選用 .144 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .154.1 模具成型零部件設(shè)計(jì) .154.1.1 成型零件重要工作尺寸計(jì)算 .154.1.2 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)

3、計(jì) .164.1.3 排氣方式及排氣槽的設(shè)計(jì) .204.2 模具強(qiáng)度與剛度計(jì)算 .204.2.1 型腔(上模)的側(cè)壁和底板厚度計(jì)算 .204.3 模具結(jié)構(gòu)總圖繪制 .224.4 成型零件的加工工藝 .244.4.1 選材 .244.4.2 注射模主要零件加工工藝規(guī)程的編制 .245 注射機(jī)的選用及相關(guān)參數(shù)的校核 .255.1 塑件基本參數(shù) .255.2 注塑機(jī)參數(shù)校核 .255.2.1 最大注塑量 .255.2.2 鎖模力校核 .265.2.3 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核 .265.2.4 開(kāi)模行程校核 .27致謝 .28參考文獻(xiàn) .2901 選題背景 1.1 塑料模具的發(fā)展?fàn)顩r及地位模

4、具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備。振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注。在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，6080%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來(lái)的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器” ，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，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(kāi)發(fā)能力?，F(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展為素有“工業(yè)之母”美譽(yù)的模具工業(yè)帶來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇，而模具材料的應(yīng)用在模具制造中起

5、舉足輕重的作用。塑料，作為重要的模具材料之一，隨著家電、汽車、電子、電器、通訊產(chǎn)品的迅猛發(fā)展而得到更為廣泛的應(yīng)用。塑料模具，成為時(shí)下模具品種之“關(guān)鍵詞” 。近年來(lái),我國(guó)塑料模具業(yè)發(fā)展相當(dāng)快，目前，塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中約占 30%左右。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)塑料模具市場(chǎng)以注塑模具需求量最大，其中發(fā)展重點(diǎn)為工程塑料模具。我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)模具工業(yè)提出了越來(lái)越高的要求，僅汽車行業(yè)將需要各種塑料制品 36 萬(wàn)噸；電冰箱、洗衣機(jī)和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過(guò)1000 萬(wàn)臺(tái)；彩電的年產(chǎn)量己超過(guò) 3000 萬(wàn)臺(tái)。家電行業(yè)近期家電業(yè)所需模具量年增長(zhǎng)率為 10%。一臺(tái)電冰箱約需模具 350 副，價(jià)值約 400 萬(wàn)元；一臺(tái)全

6、自動(dòng)洗衣機(jī)約需模具200 副，價(jià)值 3000 萬(wàn)元；一臺(tái)空調(diào)器僅塑料模具就有 20 副，價(jià)值 150 萬(wàn)元；單臺(tái)彩電大約共需模具 140 副，價(jià)值約 700 萬(wàn)元。則僅彩電模具每年就有約 28 億元的市場(chǎng)。隨著家電市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的白熱化，外殼設(shè)計(jì)成為重要的一環(huán)，對(duì)家電外殼的色彩、手感、精度、壁厚等都提出新要求。業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，大型、精密、設(shè)計(jì)合理（主要針對(duì)薄壁制品）的注塑模具將得到市場(chǎng)的歡迎。在未來(lái)的模具市場(chǎng)中，塑料模具在模具總量中的比例將逐步提高，且發(fā)展速度將高于其他模具。塑料成型模具的發(fā)展方向包括：模具 cad/cae/cam 技術(shù)應(yīng)用的普及，以提高模具制造精度，縮短制造周期；模具零件加工和裝

7、配朝著“零公差”要求發(fā)展；模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往“免試模”方向發(fā)展；精密注射成型設(shè)備向超高速、全電動(dòng)、智能化等方向1發(fā)展。在此背景下，如何更深入地認(rèn)識(shí)塑料模具的發(fā)展?fàn)顩r并把握其市場(chǎng)走向，成為重要課題。而站在塑料制件模具的設(shè)計(jì)生產(chǎn)去探求此課題的實(shí)質(zhì)與內(nèi)涵，成為最佳視角。1.2 選材及性能分析1.2.1 聚碳酸脂（pc）（1）使用性能聚碳酸脂力學(xué)性能好，其拉伸和彎曲強(qiáng)度與聚酰胺和聚甲醛相當(dāng)，抗沖擊和抗蠕變性能突出，尤其抗蠕變性能優(yōu)于聚酰胺和聚甲醛，制品尺寸穩(wěn)定。但是聚碳酸脂的疲勞強(qiáng)度低，使用中容易產(chǎn)生應(yīng)力開(kāi)裂，與多數(shù)工程塑料相比，聚碳酸脂的摩擦系數(shù)較大，耐磨性較差。聚碳酸脂的耐熱性能好，長(zhǎng)期使用溫度可達(dá)

8、130c，并且有良好的耐寒性，脆化溫度為-100c；聚碳酸脂具有一定得化學(xué)穩(wěn)定性，耐水、稀酸、油、脂肪烴等，但不耐堿、酮、酯等，在光的作用下會(huì)老化；聚碳酸脂吸水性較小，透光率很高，介電性能良好。（2）成型性能聚碳酸脂的熔融溫度高（220-230c） ，熔體粘度大，流動(dòng)性較差；當(dāng)冷卻速度較快時(shí)，其制品容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；雖然聚碳酸脂塑料吸水性小，但在成型過(guò)程中即使含有0.2%的水分也會(huì)使制品產(chǎn)生氣泡、銀絲和斑痕，所以成型前仍需要烘干；聚碳酸脂成型收縮率小，容易得到精度高的零件。模具溫度應(yīng)較高，注射成型時(shí)，澆注系統(tǒng)尺寸應(yīng)粗大，其制品還應(yīng)進(jìn)行退火處理。 1.2.2 abs 塑料abs 是丙烯 、丁二烯和

9、苯乙烯三種單體聚合而成的非結(jié)晶型的高聚物。（1）abs 的使用性能由于 abs 是三種單體聚合而成的，因此它具有三種組成物的綜合性能。丙烯 可使abs 具有較高的強(qiáng)度、硬度，耐熱性及耐化學(xué)穩(wěn)定性；丁二烯可使 abs 具有彈性和較高的沖擊強(qiáng)度；苯乙烯可使 abs 具有優(yōu)良的介電性能和成型加工性能。2abs 塑料在一定得穩(wěn)定范圍內(nèi)具有較高的沖擊強(qiáng)度和表面硬度及耐磨性；熱變形溫度：100c 左右，比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺都高；還具有一定得化學(xué)穩(wěn)定性和良好的介電性能；此外，它還能與其它塑料和橡膠混溶等特性；其制品尺寸穩(wěn)定性好，表面光澤，可以拋光和電鍍。但 abs 塑料的耐熱性并不高，耐低溫性和耐紫

10、外線性能也不好。（2）abs 的成型性能 abs 塑料成型性較好。它的流動(dòng)性較好，成型收縮率??；比熱容較低，在料筒中塑化效率高，在模具中凝固也較快，模塑周期短。但 abs 吸水性大，成型前必須充分干燥，表面要求光澤的制品應(yīng)進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的干燥。1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容本課題是在給定二維產(chǎn)品圖紙的基礎(chǔ)上，對(duì)塑料件進(jìn)行注射成型分析，確定模具結(jié)構(gòu)，選擇注塑機(jī)型號(hào)，完成模具設(shè)計(jì)?；緝?nèi)容包括：(1) 根據(jù)產(chǎn)品的二維圖紙利用三維建模平臺(tái)建立三維模型：主要是根據(jù)二維圖紙利用 proe 軟件進(jìn)行造型，并利用軟件測(cè)得本產(chǎn)品的體積和重量；(2) 利用二維繪圖軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)出完整的模具裝配圖和零部件圖：主要是利用所學(xué)的知識(shí)對(duì)

11、塑料件進(jìn)行注射成型分析確定合理的模具結(jié)構(gòu)，并利用autocad 軟件進(jìn)行繪制出完整的模具裝配圖和零件圖，并打印出來(lái)；(3) 編制模具主要零件的制造工藝和模具裝配工藝；(4) 完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書：應(yīng)包括所有的說(shuō)明、分析和計(jì)算。2 塑件成型工藝性分析零件名稱：左鉸鏈蓋生產(chǎn)批量：大批量材料：pc+abs未注公差取 mt5 級(jí)精度3要求設(shè)計(jì)左鉸鏈蓋模具技術(shù)要求：1）成型收縮率：5/10002）未注圓角 r0.20.3；3）外形輪廓應(yīng)與主體塑件外形吻合；4）外表面 ra0.8；內(nèi)表面 ra1.63.2。圖 212.1 塑件模塑成型工藝參數(shù) 2.2.1 abs 塑料成型工藝參數(shù)工藝參數(shù)規(guī)格工藝參數(shù)規(guī)格預(yù)熱和干

12、燥溫度 t：8085c成型時(shí)間/s注射時(shí)間t/s20904時(shí)間 t：23h保壓時(shí)間t/s05后段150170冷卻時(shí)間t/s20120中段165180總周期50220料筒溫度t/c前段180200螺桿轉(zhuǎn)速 n/（rmin）30噴嘴溫度t/c170180方法紅外線燈 烘箱模具溫度t/c5080溫度 t/c70注射壓力p/mpa60100后處理時(shí)間 t/h242.2.2 pc 成型工藝參數(shù)工藝參數(shù)規(guī)格工藝參數(shù)規(guī)格溫度 t：110120c注射時(shí)間2090預(yù)熱和干燥時(shí)間 t：812h保壓時(shí)間05后段210240冷卻時(shí)間2090中段230280成型時(shí)間/s總周期10190料筒溫度t/c前段240285螺桿

13、轉(zhuǎn)速 n/（rmin）28噴嘴溫度t/c240250方法紅外線燈模具溫度t/c70（90）120溫度 t/c100110注射壓力p/mpa80130后處理時(shí)間 t/h8122.2 表面質(zhì)量該塑件要求，輪廓清晰，過(guò)渡圓角均勻、外形美觀外表面沒(méi)有斑點(diǎn)及熔接痕，粗糙度為 ra0.8，塑件內(nèi)表面粗糙度為 ra1.6-3.2。2.3 尺寸和精度尺寸： 這里的尺寸是指塑料制件的總體尺寸大小。由于受塑料流動(dòng)性的影響，對(duì)流動(dòng)性差的塑料或薄壁制件，在注射或壓住成型時(shí)塑件的尺寸不能太大，以免塑料容體充不滿模具型腔或使產(chǎn)生的熔接痕強(qiáng)度過(guò)差，從而使塑件不能正常成型或?qū)λ芗耐庥^和強(qiáng)度產(chǎn)生影響。此外，塑件尺寸還受現(xiàn)有的

14、成型設(shè)備規(guī)格，參數(shù)等的影響。該塑件尺寸精度無(wú)特殊要求，所有尺寸均為自由尺寸，可按 mt5 查取公差。52.4 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）從圖紙上分析，該塑件壁厚均勻，且符合最小壁厚的要求。（2）塑件的型腔較小，在塑件內(nèi)壁有三個(gè)凸臺(tái)，分別為高 0.45，長(zhǎng) 3.51，高0.45，長(zhǎng) 3.42 及高 0.6，長(zhǎng) 6。且塑件的一面是斜面，因此塑件不易取出，需要考慮側(cè)抽裝置及斜導(dǎo)桿裝置。（3）塑件內(nèi)表面有一個(gè)加強(qiáng)肋板。（4）配合曲面要求光滑過(guò)渡，具有流線造型。結(jié)論：采用普通熱塑性塑料注射模成型即可，塑件精度 mt5 級(jí)；模具精度 it11 以上。2.5 塑件注射工藝性制件各尺寸如上面圖形標(biāo)注所示，塑件基本參數(shù)為：

15、面積（mm2）：1003.6mm2體積（mm3）：611.56mm33 塑件成型方案設(shè)計(jì)3.1 分型面選擇如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)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(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)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(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。根據(jù)參考文獻(xiàn)1p90-p93 選擇分型面時(shí)，為保證制件能順利地從型腔中脫出且便于模具加工，一般應(yīng)考慮以下幾種因素： 第一，分型面必須開(kāi)設(shè)在制件斷面輪廓最大的地方。第二，分型面處不可避免地會(huì)在塑件上留下溢料痕跡，故分型面最好不要選擇在制品光亮

16、平滑的外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處。第三，從制件的推出裝置考慮，分型時(shí)要盡可能地使制件留在動(dòng)模。第四，為保證制件相關(guān)部位的同心度出發(fā)，同心度要求高的塑件，取分型面時(shí)最好6把要求同心的部分放在分型面的同一側(cè)。第五，有側(cè)凹或側(cè)孔的制件，當(dāng)采用自動(dòng)側(cè)向分型抽芯時(shí)，一般將抽芯或分型距離較長(zhǎng)的一邊放在動(dòng)定模開(kāi)模的方向上。第六，為了便于模具加工制造，應(yīng)盡量選擇平直且易于加工的分型面，且分型面的位置要有利于制品排氣、脫模。該塑件為左鉸鏈蓋，外形要求美觀，無(wú)斑點(diǎn)和熔接痕，表面質(zhì)量要求較高。結(jié)合課題中制件實(shí)際情況決定選擇如圖 31 所示分型面：圖 313.2 型腔數(shù)確定（1）設(shè)備注射量一模多件不成問(wèn)題；（2）生產(chǎn)批量

17、較大可考慮一模兩件或四件；（3）abs 料成型性能和塑件精度要求一模多件也不成問(wèn)題；（4）塑件結(jié)構(gòu)、模具復(fù)雜程度一模兩件較合適；綜合考慮：選用一模兩件3.3 澆注系統(tǒng)類型與位置選擇3.3.1 澆口的選擇根據(jù)制品的形狀可考慮點(diǎn)澆口、側(cè)澆口及潛伏式澆口；便于充模、排氣；減小模具高度，簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu) ；7便于抽芯且不影響制品成形；綜合考慮：選擇側(cè)澆口 制件及澆注系統(tǒng)的排布如圖 32：圖 3-2 澆注系統(tǒng)3.3.2 澆口尺寸的確定 根據(jù)參考文獻(xiàn)2，主流道與噴嘴接觸處做成半球形的凹坑，凹球半徑比噴嘴大12mm，設(shè)置為 10.5 mm，使噴嘴與凹球嚴(yán)密地配合，避免高壓塑料熔體溢出。主流道小端尺寸應(yīng)比噴嘴孔直

18、徑約大 0.51 mm 以上，一般在 48mm 范圍內(nèi)。本課題制件為普通大小的尺寸，將小端尺寸設(shè)為 4mm，錐角取 2 度。如圖 3-4 所示：圖 33 主流道尺寸分流道指主流道末端到澆口的整個(gè)通道。分流道的功能是使融體過(guò)渡和轉(zhuǎn)向，分流道截面尺寸應(yīng)根據(jù)塑件的體積、形狀、壁厚、分流道的長(zhǎng)度等因素來(lái)確定。對(duì)于壁厚小于 3 毫米，質(zhì)量在 200 克以下的塑件可以用下面的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定分流道的直徑： (3-1)1/40.2654/2dwl8其中，d-分流道直徑（mm）w-塑件的質(zhì)量（g）l分流道長(zhǎng)度（mm）該制件質(zhì)量約為 10g，由此可計(jì)算分流道直徑 d=m 塑件+m 澆式中：m 機(jī)注塑機(jī)的最大注塑量

19、，單位 g。m 機(jī)=(m 塑件+m 澆)/0.85=（211.29+4.23）/0.8531.54gm 機(jī)=75g31.54g 所以滿足要求。5.2.2 鎖模力校核 鎖模力是注射機(jī)鎖模裝置施加于模具的最大夾緊力。鎖模力的作用在于平衡和克服模腔壓力產(chǎn)生的使模具沿分型面張開(kāi)的力，保持模具緊密鎖合，防止溢料。注射機(jī)鎖摸力與模腔壓力的關(guān)系可用下式表示：f0 kp0a (5-1) f0注射機(jī)鎖模力； k安全系數(shù)，一般取 1/32/3；p0注塑機(jī)料筒內(nèi)螺桿或柱塞施于塑料熔體的壓力（30mpa50mpa） ；a塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影之和；a=223.8915.15+650=1023.9mm2fokp0a=2/3501023.9=34.13kn因?yàn)?f0=450kn34.13kn，滿足要求。5.2.3 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校