放大鏡注塑模具的設(shè)計(jì)與制造-模具畢業(yè)論文

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。 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、成型桿以及排氣口等 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%，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）， 332221 1 4 .5 cmm1 4 5 2 8 .1 2 8 m4213 .1 47)21 -( 2 53 .1 4V 332 1 0 .5 cmm1 0 4 8 1 .3 5 3 m460123 .1 4V 3213 25cmVVV 式中：1V 為放大鏡中圓柱面的體積 2V 為放大鏡中柄的體積 3V 為整個(gè)放大鏡塑件的總 體積 可得塑件的質(zhì)量為： 2 6 .3 g251 .0 5VG 33 式中： 塑料密度，（ g/cm3） 3G 塑件質(zhì)量，（ g） 1.6 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。 2 2 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 2 5，取 3。小端直徑 d 比注射機(jī)噴嘴直徑大 0.5 1mm,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 1 2mm。 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 =5 10，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 1.6 m 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 L=1mm厚 t=0.5mm 的進(jìn)料口，進(jìn)料寬度為 b=5mm，扇形長度為 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（初選每二分鐘一套） 1.578kg/h 查表聚苯乙烯的單位熱流量為 kgJ /10 65 4 /574.1021065578.1 421 kgJwQQ 故冷卻水體積流量： )(60 21 TTc MqV 式中： V 冷卻水體積流量，（ min3m ） M 單位時(shí)間注射人模具內(nèi)的塑料熔體的質(zhì)量，（ hkg ） q 單位時(shí)間內(nèi)樹脂在模具內(nèi)釋放的熱焓量，（ kgJ ， ABS 為J/kg1086 5 ） c 冷卻水的比熱容，（ )/( KkgJ ） 冷卻水的密度，（ 3mkg ） 1T 冷卻水出口處溫度，（） 2T 冷卻水進(jìn)口處溫度，（） )2030(100.1102.460104578.1335V min1078.2 3 m 查表可知所需的冷卻水道直徑比較小，所以，選直徑為 6 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0 . 6 5 %0 . 8 ) % /2( 0 . 5S cp ,考慮到工廠模具制造的條件，模具制造公差一般取3/z 計(jì)算如下表： 類別 尺寸類型 塑件尺寸 計(jì)算公式 型腔或型芯的工作尺寸 型腔的計(jì)算 型腔徑向尺寸 50 ZZ SM HSH 00 43)1()( 035.0093.49 42 031.0004.42 34 028.0007.34 型腔高度尺寸 3.5 ZZ SM HSH 00 32)1()( 016.0046.3 2.5 015.0044.2 2 015.0005.2 型芯的計(jì)算 型芯的計(jì)算 型芯徑向尺寸 42 00 43)1()(ZZ SM LSL 0 031.016.42 型芯高度尺寸 1.5 00 32)1()( ZZ SM HSH 0 010.053.1 (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 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： 210=25+C30+B+A25=H 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型孔中心 距 32.050 2%)SC(CC cpSSM z 053.022.50 過渡配合，中間 8 個(gè)螺釘為 M10 30，外面 4 個(gè)為 M12 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 150130mm 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； 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#；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 : VcVVb a 3322a 6 . 2 c m6 1 9 8 3 m m7553 . 1 43053 . 1 4V 6 .5 g1 .0 56 .2*VGa a 式中：bV 橫向澆注體積 cV 縱向澆注體積 aV 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bG，每次注射量不超過最大注射 量的 80% 即 sjb )/GG(0.8Gn 式中 n型腔數(shù) jG澆注系統(tǒng)重量 (g) sG塑件重量 (g) bG注射機(jī)額定注射量 (g) 因 n=2 得： 故 33m 5 6 . 2 c m6 . 2252Va2VV 故 5 9 . 2 g1 . 0 55 6 . 2VmG m 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： XS-ZY-125 注塑機(jī)的參數(shù)如下： 注塑機(jī)最大注塑量： 125cm3；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； 噴嘴球面半徑： SR12mm； 注塑機(jī)拉桿的間距： 260 290/mm mm。 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)： CBA GG20.8G 式中：AG 注塑機(jī)的最大注塑量， g； BG 塑件的體積， g 該產(chǎn)品BG=26.3g； CG 澆注系統(tǒng)體積， g，該產(chǎn)品CG=6.5g 100g1 . 0 51250 . 80 . 8 G A ； 5 9 .1 g6 .52 6 .32G2G CA 故： CBA GG20.8G 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 FpA1AnPFz 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， mm2 A1 澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積， mm2 Fp 注射機(jī)的額定鎖模力， N。； 5 2 0 . 0 k N81250)122525(2100Fz 故： Fz900kNFp ；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)： 模具長寬 拉桿面積； 即 200 250推桿間距（ 260 290） 5.3.2 由于此次采用