放大鏡模具設(shè)計(jì)

1、目錄前言第一章 料工藝分析1.1分析塑料使用材料的種類及工藝特征1.2分析塑料的結(jié)構(gòu)工藝性1.3塑件精度確定1.4 明確塑件批量生產(chǎn)1.5 根據(jù)塑件的形狀估算其體積和重量1.6 確定型腔數(shù)第二章 定模具結(jié)構(gòu)方案2.1 確定型腔排列2.2 確定分型面2.3 脫模原理2.4 澆注系統(tǒng)形式2.4.1 主流道設(shè)計(jì)2.4.2 分流道設(shè)計(jì)2.4.3、澆口設(shè)計(jì)2.5冷卻及加熱系統(tǒng)第三章 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算3.1模具主要零件的有關(guān)尺寸設(shè)計(jì)3.1.1型腔和型芯計(jì)算3.2 型腔厚度和底板厚度的確定3.3確定零件結(jié)構(gòu)及尺寸3.3.1定模座板設(shè)計(jì)3.3.2定模型腔固定板設(shè)計(jì)3.3.3 動(dòng)模型腔固定板設(shè)計(jì)3.3.4 支

2、撐板設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)3.3.5 推桿固定板設(shè)計(jì)第四章 初選注射機(jī)4.1計(jì)算澆注系統(tǒng)體積4.1初選注射機(jī)第五章 核注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)5.1注射量的校核5.2鎖模力與注射壓力5.3模具厚度H與注射機(jī)閉合高度第六章 結(jié)束語參考文獻(xiàn)摘要 注塑模具是在成型中賦予塑料以形狀和尺寸的部件。模具的結(jié)構(gòu)雖然由于塑料品種和性能、塑料制品的形狀和結(jié)構(gòu)以及注射機(jī)的類型等不同而可能千變?nèi)f化，但是基本結(jié)構(gòu)是一致的。模具主要由澆注系統(tǒng)、成型零件和結(jié)構(gòu)零件三部分組成。其中澆注系統(tǒng)和成型零件是與塑料直接接觸部分，并隨塑料和制品而變化，是塑模中最復(fù)雜，變化最大，要求加工光潔度和精度最高的部分。對(duì)此次放大鏡無多大要求，它的整體尺寸不大，但

3、要大批生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)率，降低成本，故采用模具成批注射生產(chǎn)。并且該產(chǎn)品為放大鏡要透光，所以材料采用聚苯乙烯（PS）做為材料。對(duì)于澆注系統(tǒng)和成型零件的設(shè)計(jì)；澆注系統(tǒng)是指塑料從射嘴進(jìn)入型腔前的流道部分，包括主流道、冷料穴、分流道和澆口等。成型零件是指構(gòu)成制品形狀的各種零件，包括動(dòng)模、定模和型腔、型芯等。此套放大鏡模實(shí)現(xiàn)部分機(jī)械操作自動(dòng)化，澆注系統(tǒng)采用普通流道，進(jìn)行一模二腔注射。頂出機(jī)構(gòu)由2條型芯和一條推桿頂出，型腔分動(dòng)模型腔和定模型腔。前言此次設(shè)計(jì)為放大鏡的注射成型模具設(shè)計(jì)。對(duì)于這次的設(shè)計(jì)首要制定的塑料成型工藝以及合理設(shè)計(jì)塑料成型模具的過程。前面部分主要說明塑料成型的必要理論基礎(chǔ)，包括高分子聚合物

4、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與性能，尤其是聚合物的熱力學(xué)性能和化學(xué)性質(zhì)，還有聚合物熔體在成型過程中的流動(dòng)狀態(tài)及物理和化學(xué)變化。后面部分說明的是注射成型模具設(shè)計(jì)的最復(fù)雜也最具代表性的部分，主要說明注射成型模具的設(shè)計(jì)，包括澆注系統(tǒng)（主流道，澆口，分流道）、成型零件（型芯，型腔，推桿等）的設(shè)計(jì)，對(duì)所選注射機(jī)的校核等有關(guān)設(shè)計(jì)。由于塑料注射成型模具對(duì)于實(shí)踐性很強(qiáng)，并且技術(shù)正在飛速發(fā)展中，所以在設(shè)計(jì)過程中注重理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)于書中的知識(shí)要加以聯(lián)系實(shí)際，從而使模具設(shè)計(jì)得更加合理。第一章 塑件工藝分析1.1 分析塑件使用材料的種類及工藝特征該材料為聚苯乙烯（PS），是一種透光性塑料，密度為1.05g/cm*，透光度達(dá)88%92%

5、，有優(yōu)異在著色性能。制品的穩(wěn)定性非常好，最高連續(xù)使用溫度為60度到80度。具有一般塑料的電絕緣性能和耐化學(xué)腐蝕性能；注塑壓力為60-100Mpa；成型收縮率為0.5-0.8%。 聚苯乙烯的缺點(diǎn)是制品具有較大的脆性，易受沖擊而開裂，制品表面受摩擦而易起刮痕。在聚苯乙烯樹脂中加入橡膠成分可使其耐沖擊性提高5倍-10倍，但會(huì)失去透明特性。 聚苯乙烯塑料廣泛用于家用器皿、玩具、生活和文教用品、家電、輕工儀表的殼體、燈罩、圓珠筆桿等。發(fā)泡型的聚苯乙烯塑料用于防震、隔音材料及電冰箱襯里等。1.2 分析塑件的的結(jié)構(gòu)工藝性塑件尺寸不大，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，對(duì)塑件的尺寸測(cè)量和型芯計(jì)算無多大影響，其它結(jié) 構(gòu)特征也符合塑

6、件的設(shè)計(jì)要求。具體尺寸如圖所示：（圖1-1）(放大鏡零件圖)1.3 塑件精度確定因考慮塑件工作要求不高,各尺寸也不大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故先普通精度:IT4級(jí)1.4 明確塑件批量生產(chǎn)該塑件要求批量生產(chǎn)。1.5 根據(jù)塑件的形狀估算其體積和重量使用UG或Pro/E軟件畫出三維實(shí)體圖，軟件能自動(dòng)計(jì)算出所畫圖形的體積，當(dāng)然也可根據(jù)形狀進(jìn)行手動(dòng)幾何計(jì)算得到圖形的體積。通過計(jì)算塑件的體積（計(jì)算過程從略），3 V1=3.14(252- 212)7+3.142124=14528.128mm3=14.5cm33 V2=3.1412604=10481.353mm=10.5cm3 V=V+V=25cm312式中：V1為放大

7、鏡中圓柱面的體積V2為放大鏡中柄的體積V3為整個(gè)放大鏡塑件的總體積可得塑件的質(zhì)量為：G3=V3=1.0525=26.3g式中：塑料密度，（g/cm） G3塑件質(zhì)量，（g） 31.6 確定型腔數(shù)該產(chǎn)品需批量生產(chǎn)，設(shè)計(jì)的模具要有較高的注射效率，采用一模二腔的模具結(jié)構(gòu)。第二章 確定模具結(jié)構(gòu)方案2.1 確定型腔排列型腔排列選擇中，由于此次采用的是一模二腔，放大鏡的結(jié)構(gòu)并不是直接圓形或矩形，初步設(shè)定排列方式有二種選擇：（圖2-1）（型腔的排列的二種方式）因第一種排列方式的注射效率高，由此模具設(shè)計(jì)選用第一種型腔排列方式。22確定分型面在模具設(shè)計(jì)中分型面的選擇很重要，它決定了模具的結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)分型面選擇原則

8、和塑件的成型要求來選擇。如下圖所示：（圖2-2）（分型面以及成型位置）2.3 脫模原理：此次分型為一次分型，開模在分型面(上圖所示)進(jìn)行分模，動(dòng)模型腔板和定模型腔板分開，再由推桿固定板推動(dòng)推桿和型腔桿(型芯）頂出塑件和澆流道內(nèi)的塑件。而后塑件自動(dòng)脫落，再人工取出塑件即可。2.4 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，用點(diǎn)澆口形式從零件內(nèi)部進(jìn)料，利用分型面間隙排氣。2.4.1 主流道設(shè)計(jì)在臥式或立式注射機(jī)上使用的模具中，主流道垂直于分型面。為了讓主流道凝料能順利從澆口中拔出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角為25º，取3º。小端直徑d比注射機(jī)噴嘴直徑大0.51

9、mm,取值為5mm，注射機(jī)噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面大12mm。2.4.2 分流道設(shè)計(jì)a分流道的形狀和尺寸分流道開設(shè)在定模板上，其截面形狀為梯形，有經(jīng)驗(yàn)公式h=2b/3（b為梯形大底邊寬度，mm；h為梯形的高度，mm），可給h=3mm，b=3.5mm，梯形的側(cè)面斜角=5º10º，底部以圓角相連。b、分流道的表面粗糙度由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(dòng)狀態(tài)比較理想，因此分流道表面粗糙度要求不太低，一般Ra取1.6m左右，這可增加對(duì)外層塑料熔體的阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層2.4.3、澆口設(shè)計(jì)澆口套

10、可選標(biāo)準(zhǔn)件，因?yàn)樽⑺軝C(jī)的噴嘴口直徑為4mm，可選取進(jìn)料口直徑為5mm的澆口套。此次采用的是側(cè)澆口中的扇開澆口，取在與型腔接合處形成長(zhǎng)L=1mm厚t=0.5mm的進(jìn)料口，進(jìn)料寬度為b=5mm，扇形長(zhǎng)度為3.5mm，塑件熔體通過它進(jìn)入型腔。采用扇形澆口，使塑料熔體在寬度方向上的流動(dòng)得到更均勻的分配，塑件的內(nèi)應(yīng)力因之較小，還可避免流紋及定向效應(yīng)所帶來的不良影響，減少帶入空氣的可能性，但澆口痕跡較明顯。2.5冷卻及加熱系統(tǒng)該模具注射成型時(shí)不需要太高要求，因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下計(jì)算設(shè)定模具平均工作溫度為50，用常溫20的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30，產(chǎn)量為（初選每二

11、分鐘一套）1.578kg/h10查表聚苯乙烯的單位熱流量為6544J/kg Q1=wQ2=1.5786510=102.574J/kg故冷卻水體積流量： V=Mq 60c(T1-T2)式中：V冷卻水體積流量，（m3）M單位時(shí)間注射人模具內(nèi)的塑料熔體的質(zhì)量，（kgh）q單位時(shí)間內(nèi)樹脂在模具內(nèi)釋放的熱焓量，（Jkg，ABS為68105 J/kg）c冷卻水的比熱容，（J/(kgK)）冷卻水的密度，（kgm3）T1冷卻水出口處溫度，（）T2冷卻水進(jìn)口處溫度，（） 1.5784105V= 33604.2101.010(30-20)=2.7810-3mmin查表可知所需的冷卻水道直徑比較小，所以，選直徑為6

12、的冷卻水道一個(gè)型腔一條。第三章 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算3.1模具主要零件的有關(guān)尺寸設(shè)計(jì) 3.1.1型腔和型芯計(jì)算列表中成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)都按平均尺寸，平均收縮率，平均制造公差和平均磨損量來計(jì)算。由塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書查表2-5得：聚苯乙烯（PS）的成型收縮率為0.5-0.8%,故平均收縮率為Scp=(0.5+0.8)%/2=0.65%,考慮到工廠模具制造的條件，模具制造公差一般取z=/3計(jì)算如下表：(表3-1)型芯和型腔計(jì)算 3.2 型腔厚度和底板厚度的確定根據(jù)放大鏡型腔的形狀以及其合理性選擇型腔壁厚和底板厚度，具體厚度見（圖3-3模架圖）3.3確定零件結(jié)構(gòu)及尺寸經(jīng)初步排祥預(yù)算預(yù)選模架為

13、2025-AI-30-30-70模架 即200×250×210mm具體尺寸如下：定模底板厚： 25mm定模板厚： A=30mm動(dòng)模板厚: B=30mm支撐板： 30mm墊塊厚度: C=70mm下模座厚： 25mm模具厚度：H=25+A+B+30+C+25=210模具外形尺寸： 200×250×210mm如下圖所示：（圖3-3）（模架草圖）3.3.1定模座板設(shè)計(jì)：外形尺寸：250×250×25mm；材料：45#；調(diào)質(zhì)HB216-260；澆口套與板之間采用20H7/k6過渡配合，中間8個(gè)螺釘為M10×30，外面4個(gè)為M12

14、15;30孔距為130×160mm。如圖（4-4）（圖3-4）（定模痤板初步設(shè)計(jì)圖）3.3.2定模型腔固定板設(shè)計(jì)：外形尺寸：250×200×30mm；材料：45#；淬火50HRC；外面點(diǎn)的4個(gè)孔為導(dǎo)套20孔距為204×154mm；中間點(diǎn)的4個(gè)螺紋孔M12×30孔距為130×160mm；中間的方形為150×130mm如圖（4-5）（圖3-5）（定模型腔固定板）3.3.3 動(dòng)模型腔固定板設(shè)計(jì)：外形尺寸：250×200×30mm；材料：45#；淬火50HRC；4個(gè)為導(dǎo)套孔20孔距為204×154mm；

15、4個(gè)螺紋孔M12×30孔距為130×160mm；中間的方形為150×130mm；比定模型腔固定板多的中間2個(gè)孔為定位銷15。如圖（4-6）（圖3-6）（動(dòng)模型腔固定板）3.3.4 支撐板設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)：外形尺寸：250×200×30mm；材料：45#；淬火50HRC；4個(gè)復(fù)位桿孔20孔距為200×80mm；8個(gè)螺紋孔M10×30孔距；2個(gè)型腔桿孔42間距為68×50mm；中間一個(gè)為推桿孔8。如圖（4-7）（圖3-7）（支撐板）3.3.5 推桿固定板設(shè)計(jì)：外形尺寸：250×120×15mm；材料：45#

16、；調(diào)質(zhì)30HRC；4個(gè)復(fù)位桿孔20孔距為200×80mm；4個(gè)螺紋孔M8×25孔距230×98；2個(gè)型腔桿孔42間距為68×50mm；中間一個(gè)為推桿孔8。如下圖（4-8）（圖3-8）（推桿固定板）第四章 注塑機(jī)的選定4.1計(jì)算澆注系統(tǒng)體積由澆注系統(tǒng)體積得澆注系統(tǒng)質(zhì)量為:Va=Vb+Vc3 Va=3.145230+3.145275=61983mm=6.2cm3Ga=Va*=6.21.05=6.5g式中：Vb橫向澆注體積Vc縱向澆注體積Va澆注系統(tǒng)總體積Ga澆注系統(tǒng)總質(zhì)量4.2注塑機(jī)選定注射機(jī)額定注射量Gb，每次注射量不超過最大注射量的80%即 n=(0.8

17、GbGj)/Gs式中n型腔數(shù)Gj澆注系統(tǒng)重量(g)Gs 塑件重量(g)Gb注射機(jī)額定注射量(g)因n=2得：故 Vm=2Va=225+6.2=56.2cm 3+V故 Gm=Vm=56.21.05=59.2g再根據(jù)塑料制品的體積或質(zhì)量以及塑件形狀一般，塑件熔體粘度一般，所需注射壓力通常為100-140MPa。查教材（塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)表4.2）或有關(guān)手冊(cè)選定注射機(jī)型號(hào)為： 3XS-ZY-125注塑機(jī)的參數(shù)如下：注塑機(jī)最大注塑量：125cm；鎖模力：900kN； 注塑壓力：120Mpa； 最小模厚：200mm；開模行程：300mm； 注塑機(jī)定位孔直徑：100mm； 噴嘴前端孔徑：4mm； 噴嘴

18、球面半徑：SR12mm； 注塑機(jī)拉桿的間距：260×290/mm×mm。3第五章 校核注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)5.1最大注塑量參數(shù)校核注塑機(jī)的最大注塑量應(yīng)大于制品的質(zhì)量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注塑機(jī)的實(shí)際注塑量最好在注塑機(jī)的最大注塑量的80%。并且此次的模具為一模二腔，所以，選用的注塑機(jī)最大注塑量應(yīng)：0.8GA>2GB+GC式中：GA注塑機(jī)的最大注塑量，g；GB塑件的體積，g該產(chǎn)品GB=26.3g；GC澆注系統(tǒng)體積，g，該產(chǎn)品GC=6.5g0.8GA=0.81251.05=100g；2GA+GC=226.3+6.5=59.1g故： 0.8GA>2GB+

19、GC此處選定的注塑機(jī)滿足注射量校核要求。5.2鎖模力校核Fz=P(nA+A1)Fp式中 Fz熔融塑料在分型面上的漲開力，N。；P塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力，MPa，其大小一般是注射壓力的80%，注 射壓力大小上面注塑機(jī)的參數(shù)已寫；n型腔的數(shù)量；A單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積，mm 2A1澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積，mm 2Fp注射機(jī)的額定鎖模力，N。；Fz=1002(2525+1250)+128=520.0kN故： Fp=900kN>Fz；此注塑機(jī)滿足鎖模力要求。5.3、模具厚度H與注射機(jī)閉合高度5.3.1模具閉合高度長(zhǎng)寬尺寸要與注塑機(jī)模板尺寸和推桿間距相適應(yīng)：模具長(zhǎng)×寬<拉桿面積；即200×250<推桿間距（260×290）5.3.2由于此次采用的是單分型面，注射機(jī)開模行程應(yīng)大于模具開模時(shí)取出塑件（包