畢業(yè)論文(高明拓)

1、河北工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：塑料骨架注塑模具設(shè)計姓 名學(xué) 院專 業(yè)材料成型及控制工程指導(dǎo)教師趣2012年 6月摘要該塑料骨架總體形狀為冋轉(zhuǎn)體，整體尺寸很小，需要大批量生產(chǎn)，為了提 高生產(chǎn)率，降低成本，故采用模具成批注射生產(chǎn)。因該塑件有凹槽，所以模具 必須采用左右開模，利用二根斜導(dǎo)柱上下開模帶動斜滑塊左右移動，由二塊相 同的斜滑塊組成型腔，采用推板推岀機構(gòu)，完成分模后由推板頂出塑件。該模具 采用普通澆注系統(tǒng)，由于二型腔模，必須設(shè)置分流道，用潛伏式澆口形式從零 件內(nèi)部進料，利用分型面間隙排氣，該分型面位于熔體流動的末端利用分型面 間隙排氣。本模具采用楔緊塊與定模板制成一體的整體式結(jié)構(gòu)，牢固

2、可靠性大。 利用導(dǎo)滑條導(dǎo)滑。選用丙烯膳-丁二烯-苯乙烯共聚物（abs塑料）為骨架的材 料。011222關(guān)鍵詞：斜導(dǎo)柱斜滑塊澆注系統(tǒng)刖 a 第一章塑件工藝分析1. 1、塑件的原始材料分析1.2、塑件的結(jié)構(gòu)、尺寸精度及表面質(zhì)量分析1.2.1、結(jié)構(gòu)分析122、尺寸精度分析1.2.3、表而質(zhì)量分析21.3、明確塑件生產(chǎn)批量21.4、估算塑件的體積和重量215、分析塑件的成型工藝參數(shù)3第二章 確定模具結(jié)構(gòu)方案52. 1、脫模原理52. 2、確定型腔數(shù)量及布局形式52.3、選擇分型面724、確定澆注系統(tǒng)與排氣系統(tǒng)7241、澆注系統(tǒng)形式7242、主流道設(shè)計72.4.3、分流道設(shè)計8243.1、分流道的形狀和

3、尺寸8243.2、分流道的表面粗糙度82.4.4、澆口的設(shè)計8245、排氣系統(tǒng)82. 5選擇推出方式9第三章模具設(shè)計的有關(guān)計算103. 1、型芯和型腔工作尺寸的計算103.2、側(cè)壁厚度與推板厚度的計算113.2.1、側(cè)壁厚度11322、推板厚度113. 3、斜導(dǎo)柱等側(cè)抽芯有關(guān)計算113.3.1、斜導(dǎo)柱的設(shè)計與計算113.3.2、斜滑塊（型腔）的設(shè)計133.3.3、楔緊塊的設(shè)計13334、導(dǎo)滑條的設(shè)計143.4、冷卻與加熱系統(tǒng)14第四章選擇模架164. 1、初選注射機164.1.1、澆注系統(tǒng)重量164.1.2、注射壓力174.2、選標(biāo)準(zhǔn)模架18第五章 校核注射機195.1、注射量、鎖模力、注射壓

4、力、模具厚度的校核195.2、開模行程的校核195. 3、模具在注射機上的安裝19第六章 推出機構(gòu)的設(shè)計與校核206. 1、推件力的計算206.2、推桿的設(shè)計206.2.1、推桿的直徑計算206.2.2、推桿壓力校核216.3、推板強度校核21參考文獻(xiàn)22結(jié)束語23,1,2 1 刖吞本次畢業(yè)設(shè)計是為了讓我們更清楚地去了解模具設(shè)計以及生產(chǎn)的過程，為我 們即將走上工作崗位的畢業(yè)生打基礎(chǔ)，最后，讓我們在可以己設(shè)計出模貝， 可以基本通過理論達(dá)到生產(chǎn)要求。模具的廣泛應(yīng)用給傳統(tǒng)的制造業(yè)的生產(chǎn)方式, 產(chǎn)詁結(jié)構(gòu)帶來了深刻的變化。也給傳統(tǒng)的機械，機電專業(yè)的人才帶來新的機遇 和挑戰(zhàn)。隨著我國綜合國力的進一步加強和

5、加入世貿(mào)組織。我國經(jīng)濟全面與國 際接軌，并逐步成為全球制造屮心，我國企業(yè)廣泛應(yīng)用現(xiàn)代化數(shù)控技術(shù)參與國 際競爭。模具技術(shù)是制造實現(xiàn)動化，是提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率不可 少的物資手段。此業(yè)設(shè)計讓我們畢業(yè)生更好的熟悉模具設(shè)計流程，確定加工工 藝，學(xué)會分析零件為走上工作崗位打下基礎(chǔ)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低不僅是 衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，而且在很大程度上決定著這個國 家的產(chǎn)品質(zhì)量、效益及新產(chǎn)品開發(fā)能力。我國目前的模具開發(fā)制造水平比國際 先進水平至少相差10年，特別是大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的產(chǎn)需孑盾十 分突出，已成為嚴(yán)重制約我國制造業(yè)發(fā)展的瓶頸。模具是工業(yè)的基礎(chǔ)工藝裝備, 在電訊

6、、汽車、摩托車、電機、電器、儀器、家電、建材等產(chǎn)品屮，80%以上都 要依靠模具成形，用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜程度、高一致 性、高生產(chǎn)力和低消耗，是英它加工制造方法所不能比擬的。隨著我國工業(yè)的 不斷發(fā)展，對模貝提出越來越高的要求，因此，精密、大型、復(fù)雜、長壽命模 具的需求發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，未來我國模具發(fā)展趨包 括10個方面：一、模具日趨大型化。二、模具的精度將越來越高。10年前精密模具的精度一般為5微米，現(xiàn)已達(dá)到 2-3微米，1微米精度的模具也將上市。三、多功能復(fù)合模具將進一步發(fā)展。新型多功能復(fù)合模具除了沖壓成型零件外, 述擔(dān)負(fù)疊壓、攻絲、釧接和鎖緊等組裝任

7、務(wù)，對鋼材的性能要求越來越高。四、熱流道模具在塑料模具中的比重也將逐漸提高。五、隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注塑成型等工 藝的模具也將隨z發(fā)展。六、標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將fi益廣泛。模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將極大地影響 模具制造周期，還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成木。七、快速經(jīng)濟模具的前景十分廣闊。八、隨著車輛和電機等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高。同吋對 壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來越高的要求。九、以塑代鋼、以塑代木的進程進一步加快，塑料模具的比例將不斷增大。由 于機械零件的復(fù)朵程度和精度的不斷提高，對塑料模具的要求也越來越高。十、模具技術(shù)含量將不斷提

8、高。第一章塑件工藝分析1.k塑件的原始材料分析該材料為丙烯膳-丁二烯-苯乙烯共聚物（abs塑料），骨架塑件如圖1：圖1骨架塑件abs是由丙烯膳、丁二烯和苯乙烯三種化學(xué)單體合成，收縮率為 0.3%0.8% o abs無毒、無味、呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。從使用 性能上看，該塑料具有極好的抗沖擊強度，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。從成型性能上看，該塑料 在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大;abs易 吸水，成型加工前應(yīng)進行干燥處理；abs易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計時應(yīng)注意盡 量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在止常的成型條件下

9、，壁厚、熔料溫度對收縮 率影響極小。在要求塑件精度高吋，模具溫度可控制在5060°c,而在強調(diào)嫂件光澤和耐熱時，模具溫度應(yīng)控制在6080°c。1.2.塑件的結(jié)構(gòu)、尺寸精度及表面質(zhì)量分析1.2.1、結(jié)構(gòu)分析從零件圖上分析，該零件總體形狀為回轉(zhuǎn)體，在一個直徑為38mm高為 17 mm的圓柱中間有一個直徑為16 mm高為11加加和一個直徑為19 mm高為 6加加的臺階孔，然后留璉厚為1.5mm。該塑件有凹槽，因此，模具設(shè)計吋必 須設(shè)置側(cè)向分型抽心機構(gòu)，該零件屬于中等復(fù)雜程度。122、尺寸精度分析該塑件所有尺寸的精度為tt4級，對塑件的尺寸精度要求不高，對應(yīng)的模 具相關(guān)零件的尺寸加

10、工可以保證。從塑件的壁厚上來看，該塑件的所有壁厚均勻，都為1.5mm,有利于塑件的成 型。123、表面質(zhì)量分析對該塑件表而沒有什么要求，故比較容易實現(xiàn)。綜合以上分析，注射時在工藝參數(shù)控制的好的情況下，零件的成型要求可 以得到保證。13明確塑件生產(chǎn)批量該塑件要求大批量生產(chǎn)。1.4、估算塑件的體積和重量按照圖2塑件各部分體積近似計算：v,：l =3.14xl92xl7 = 19270.18mm3% = 3.14 x 9.5$ x 6 = 1700.31 mm3v2 =3.14x(192 -ll2)x6 = 4521.6mm3v3 = 3.14x(192 -9.52)x8 = 6801.25mm3v

11、4 = 3.14x82 xll = 2210.56mm3故塑件的體積為：v = 19270.18-1700.31-4521.6-6801.25-2210.56 = 4036.46mm3 = 4.04 cm3塑件重量為 gs = pxv = 1.06x4.04 = 4.2824g式中。為塑料密度(abs的密度p = 1.041.07 g/c")圖2塑件各部分體積15、分析塑件的成型工藝參數(shù)干燥處理：abs材料具有吸濕性，要求在加工之前進行干燥處理。建議干 燥條件為8090c下最少干燥2小時。材料溫度應(yīng)保證小于0. l%o熔化溫度：210280°c；建議溫度：245°

12、c。模具溫度：2570°c。（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導(dǎo)致光潔度較低）。注射壓力：5070mpa。注射速度：中高速度。根據(jù)塑件形狀及尺寸采用一模二件的模具結(jié)構(gòu)，考慮外形尺寸及注射時所需的壓力情況，參考模具設(shè)計手冊初選螺桿式注射機：xsz-60o第二章確定模具結(jié)構(gòu)方案21、脫模原理制品為骨架。該模具采用斜導(dǎo)柱抽心機構(gòu)來實現(xiàn)垂直分型動作。鎖緊鍥與 定模板做成整體，確保凹模滑塊14的定位鎖緊。工作原理模具分流道與側(cè)澆口開設(shè)在垂直分型面ii-ii上，并由骨架凸翼腔底進 料。開模時，ii分型血分型，斜導(dǎo)柱3帶動凹?；瑝K14做iiii垂直分型 面分型。最后，由推板4推出塑件制品。如圖

13、3：ii圖3模具結(jié)構(gòu)原理圖22、確定型腔數(shù)量及布局形式該塑件在注射時采用一模二件，即模具需耍二個型腔。綜合考慮澆注系統(tǒng),模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等因索擬采取圖4所示的型腔排列方式。s 4墊由更戰(zhàn)23、選擇分型面確定分型面位置如圖5：圖5分型面位置2.4、確定澆注系統(tǒng)與排氣系統(tǒng)241、澆注系統(tǒng)形式采用普通澆注系統(tǒng)，由于二型腔模，必須設(shè)置分流道，用潛伏式澆口形式 從零件內(nèi)部進料，利用分型面間隙排氣。242、主流道設(shè)計根據(jù)塑料模具設(shè)計手冊初步得xs-z-60型注射機噴嘴的有關(guān)尺寸：噴嘴前端孔徑：d° = 04 mm ；噴嘴前端球而半徑：r（）二12 mm ；根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系：r = r

14、（）+（1 2） mmd =d（）+ （0.5 1） mm取主流道球面半徑：r = 13 mm ；取主流道的小端宜徑1 = 05 mm ；為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計成圓錐形，其斜度為26。， 取4。，經(jīng)換算得主流道大端直徑為d =243、分流道設(shè)計2431、分流道的形狀和尺寸分流道的形狀和尺寸應(yīng)根據(jù)塑件的體積、壁厚、形狀的復(fù)雜程度、注射速 度、分流道的長度等因數(shù)來確定。木塑件的形狀不復(fù)雜，熔料填充型腔比較容 易。根據(jù)型腔的排列方式可知分流道的形狀長度較短，為了便于加工起見，選 用截面形狀為半圓形分流道，查表5-40 （塑料模具設(shè)計手冊）得r二2.5 mm。2432、分流道的表面

15、粗糙度曲于分流道與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有內(nèi)部的熔體流動狀態(tài)比 較理想，因此分流道表而粗糙度要求不太低，一般比取左右，這可增加 對外層塑料熔體的阻力，使外層塑料冷卻皮層同定，形成絕熱層。244、澆口的設(shè)計根據(jù)塑件的成型要求及型腔的排列方式，選用潛伏式澆口較為理想，如圖6o設(shè)計時在模具結(jié)構(gòu)上采取瓣合式型腔，潛伏式澆口的錐角取10。20。圖6潛伏式澆口示意圖查表5-45 （塑料模具設(shè)計手冊）選尺寸為直徑01 mm,試模吋修正。245、排氣系統(tǒng)該模具為小型模具，可利用分型面間隙排氣，該分型面位于熔體流動的末 端。25、選擇推出方式該塑件為簿壁塑件，綜合齊個因素，選定為推板推出機構(gòu)，如圖7。為

16、了防 止推板刮傷凸模，推板內(nèi)孔應(yīng)比凸模成型部分大0.20mm25 mm外，將凸 模和推板的配合做成錐面，以防止因推板偏心而出現(xiàn)飛邊，其單邊斜度10。左 右為易。圖7頂出方式第三章模具設(shè)計的有關(guān)計算3.k型芯和型腔工作尺寸的計算查表塑料模設(shè)計手冊表1-4塑料abs收縮率:0.3%0.8%。平均收縮率：s = (0.3% + 0.8%)/2 = 0.55%計算如下表：類 別尺寸類型塑件尺寸計算公式型腔或型芯的工作尺寸型 腔 的 計 算徑向尺寸的計算038(“)穢=(1 + 5)ls.-|a0 38.o1j00870220 21,96；00730 19(/)18.94 甞731.51.42 捫深度尺

17、寸的計算87.94 嚴(yán) 365.94嚴(yán)1.51.43；004型-41* 心的 計 算徑向尺寸的計算016_3(l 機7 =(1 + 5)l5+-a%z0 162%70 190 19.27 爲(wèi) 31.51區(qū)01 0-0.04深度尺寸的計算6_25 心=(1 + 5)/is4-a63?0.047111118-0.06型芯中心距尺寸60s=(i + s)z±¥60.33 ±0.0532、側(cè)壁厚度與推板厚度的計算3.2.1,側(cè)壁厚度該型腔為組合式。因此，型腔的強度和剛度按組合式進行計算。由于型腔 壁厚計算比較麻煩，也可以參考經(jīng)驗推薦數(shù)據(jù)。查塑料成型工藝與模具設(shè)計 表6.

18、10型腔側(cè)壁厚表，取s = 20mm o3.2.2,推板厚度其屮查，e = 2.1xl05mpa , 0可取制品軸向尺寸公差的1/10,取<s = 0.03/nm , p 由表 4. 1 取 30mpci。0.74x30x0.8°2. lxl05 x 0.00003= 1.13cm « 16mm3.3>斜導(dǎo)柱等側(cè)抽芯有關(guān)計算3.3.1.斜導(dǎo)柱的設(shè)計與計算斜導(dǎo)柱的傾斜角q取22.5° o 則脫模力的計算為：f _ 27rxrxexsxlx/' （l + m + k）（l + /）ft脫模力（推ill力）（w ）£一塑料彈性模量（n/c加

19、$ , abs塑料取2.0 xlo5 n/cm2 ）s塑料的平均成型收縮率（mm/mm ）厶包容凸模的長度（cm ）/塑料與剛的摩擦系數(shù)（abs塑料取0.2）加塑料的帕松比(取0.3)f塑料平均壁厚(cm ) 圓柱半徑(cm)2卩 _ 2 x 2兀 x 1.9 x 200000 x 0.0055 x 1.7 x 0.2/ _(1+0.34-5.87)(1 + 0.2)= 1393.97 ( n )查塑料成型工藝與模具設(shè)計表9. 1 取fw = 10kn o再杳表9. 2得 =16mm在斜導(dǎo)柱的設(shè)計中斜導(dǎo)柱采用了理論上最佳的斜角：22.5°,直徑取6mrn 先計算抽心距：s抽=v/?2

20、 - r1 + (2 3)mm其中：塑件的大i員i盤半徑廠一塑件的最小的腰部外圓半徑s 抽=j19?-9.5? +(23)ul6.45 + (23)=19mm然后在cad里根據(jù)抽心距算出斜導(dǎo)柱的長度，如圖&80圖8斜導(dǎo)柱長度的計算其強度校核：cos a其中：f彎一斜導(dǎo)柱所受的彎曲力（n）f抽一抽拔力（n）斜導(dǎo)柱的斜角cos a1393.97cos 22.5°= 1508.86 < f,所以斜導(dǎo)柱強度合格。332、斜滑塊（型腔）的設(shè)計斜滑塊設(shè)計如圖9：3.3,3.楔緊塊的設(shè)計木模具采用楔緊塊與定模板制成一體的整體式結(jié)構(gòu)。如圖10圖10楔緊塊3.3.4.導(dǎo)滑條的設(shè)計導(dǎo)滑條的

21、設(shè)計如圖11：斜滑塊的導(dǎo)滑長度不能太短，一般應(yīng)保證滑塊在完成抽拔動作后，留在導(dǎo) 滑條屮的長度不小于有效長度的2,經(jīng)計算，該滑塊在完成抽拔動作后留在導(dǎo) 3滑條中的t度為47.5詢，總的有效長度為65.5mm ,所以導(dǎo)滑條的長度足夠。3.4,冷卻與加熱系統(tǒng)本塑件在注射成型時不要求有太高的模溫，所以在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)。 是否需耍冷卻系統(tǒng)可作如下計算設(shè)定模具平均工作溫度為50°c,用常溫20°c的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出 口溫度為30°c,產(chǎn)量為（初選每二分鐘一套）0.257/io 故冷卻水體積流量：60cp（t-篤） 式中：v 冷卻水體積流量，（m3/min ）m

22、單位時間注射人模具內(nèi)的樹脂質(zhì)量，（kg/h ） q單位時間內(nèi)樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量，（丿/kg , abs為3 4x10'j/kg ）c冷卻水的比熱容，（丿）q冷卻水的密度，（畑/川）7；冷卻水出口處溫度，（c） 冷卻水進口處溫度，（°c）v 0.257x4x1（）5-60x4.2xl03xl.0xl03 x（30-20）=0.41 x 10"4 加'/min查表可知所需的冷卻水道直徑非常小。由上述計算可知，因為模具每分鐘所需的冷卻水體積流量很小，故可不設(shè)冷卻 系統(tǒng)，依靠空冷的方式冷卻模具即可。第四章選擇模架為了方便加工熱處理，其型腔鑲塊可分為兩部分。如圖1

23、2：1圖12型腔鑲塊4.k初選注射機4.1,1.澆注系統(tǒng)重量單件塑件重量ms = 4.2824g注射機額定注射量gh,每次注射量不超過最大注射量的80%0.8gbgjn =g,g）澆注系統(tǒng)重量（g）g,塑件重量（g）gb注射機額定注射量（g）澆注系統(tǒng)估算結(jié)杲:嶺=*療（42 -1.52）x40 = 575.7mm3v2 = ttx42 x 10 = 602.88/nm32匕=2 x 龍 x 3? x 15 = 847.8/?m3v. = 575.7 + 602.88 + 847.8 = 2026 mm3 = 2.026 cm3j澆注系統(tǒng)重量 gj =2.026x1.18 = 2.39 g設(shè) =

24、2 則得：心+gjg一62x4.2824 + 2.39 一=14g0.8總質(zhì)量：m = 14g滿足注射量： vkl >u 0.8式中v機額定注射（卅）v塑件塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和（cm'）船=需% 一 2.6325曲或滿足注射量m機m塑件0.8m =竺虬= ±lg=i7.5g 機 0.80.8412、注射壓力p注-卩成型查塑料模具設(shè)計手則表1-8 abs塑料成型吋的注射壓力p成申=106 281mpa式中一塑料成型時型腔壓力abs塑料的型腔壓力，取= 3qmpaf澆注系統(tǒng)和須件在分型面上的投影面積和分型腔及澆住引流及型 腔在分型面上的投影面積f = (2850 x2

25、+ 210x2 + 387.22)mm2 = 1874.36mm2pf =30x1874.36 = 56230.87v « 56.23kn根據(jù)以上分析與計算，根據(jù)犁料注射機技術(shù)規(guī)格表4. 2蜩料成型工藝與模具設(shè)計選用xs-z-60型注射機。 注射機xs-z-60冇關(guān)技術(shù)參數(shù)如下:400kn180 mm200 mm70 mm12 mm4 mm330 mm x 440 mm300 mm模貝鎖模力:模板最人開合模行程模具最大厚度 模具最小厚度 噴嘴圓弧半徑 噴嘴孔直徑 動、定模板尺寸 拉桿空間42、選標(biāo)準(zhǔn)模架根據(jù)以上分析計算型腔尺寸及斜導(dǎo)柱位置尺寸可確定模架的結(jié)構(gòu)形式和規(guī) 格。查塑料成型工

26、藝與模具設(shè)計表7-4選用：a4型(gb/t12556-90)定模底板厚:20mm定模板厚：a 二 32mm滑塊厚度：17mm推板厚度：16mm動模板厚：b=25mm動模墊板厚:32mm集塊厚度：050mm下模座厚：20mm模具厚度：h模二a+b+c+20+16+32+20二 195 加加 模具外形尺寸：160 x 200 x 195 mm第五章校核注射機5.k注射量、鎖模力、注射壓力.模具厚度的校核由于在初選注射機和標(biāo)準(zhǔn)模架時是根據(jù)以上四個技術(shù)參數(shù)及計算壁厚等因 素選用的，所以注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度不必進行校核，已符合 所選注射機要求。52、開模行程的校核注射機最大行程ss>

27、2/?#+/i+(5 - 10)式中力件一塑料制品高度(mm)；"澆一澆注系統(tǒng)高度(mm) o2力件 +1% + (5 10) = 2 x 17 + 4() +10 = 84/z?ms=184mm >84mm故滿足要求。53、模具在注射機上的安裝從標(biāo)準(zhǔn)模架外形尺寸看小于注射機拉桿空間，并采用壓板固定模貝，所以 選注射機規(guī)格滿足要求。第六章推出機構(gòu)的設(shè)計與校核6.k推件力的計算f _ 2-xrxexsx lx f1 （l + m + k）（l + /）斥一脫模力（推出力）（n）e塑料彈性模量（n/c/, abs塑料取2.0x105/c7z?2 ）s塑料的平均成型收縮率（mm/mm ） 厶包容凸模的長度（cm ）/塑料與剛的摩擦系數(shù)（abs塑料取0.2）加塑料的帕松比（取0.3）/塑料平均壁厚(cm )r圓柱半徑(cm )-_2 x 2/r x 1.9 x 200000 x 0.0055 x 1.7x 0.22ft =(1 + 0.3 + 5.87)(14-0.