南工程盒形帶側(cè)向抽芯塑件設(shè)計(jì)

1、南京工程學(xué)院高等教育自學(xué)考試專接本課程設(shè)計(jì)說明書(論文)作 者： 學(xué) 號(hào)： 對(duì)接學(xué)校（院系）： 專 業(yè)： 數(shù)控加工與模具設(shè)計(jì) 題 目： 盒形帶側(cè)向抽芯塑件設(shè)計(jì) 指導(dǎo)者： 成 績(jī)： 二0一四年十一月 南京塑料模設(shè)計(jì) 注射模設(shè)計(jì)盒形帶側(cè)向抽芯塑件設(shè)計(jì)零件名稱：盒形塑件生產(chǎn)批量：中批量生產(chǎn)材料：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）制造零件圖：如下圖一 第一章 塑件的工藝分析1.1塑料的力學(xué)物理化學(xué)性能能、成型工藝性能 該塑件形狀比較簡(jiǎn)單，為一不封閉的空心，盒形體，需設(shè)置抽芯機(jī)構(gòu)和型芯，尺寸較大，壁厚均勻。另外，塑件的原材料是ABS，這是一種微黃、無味、無毒、外觀似聚乙烯的塑料，但比聚乙烯更透明更輕

2、。密度反為1.021.05g/cm3 。它不吸水，光澤好易著色。屈服強(qiáng)度，抗拉，抗壓強(qiáng)度和硬度及彈性比聚乙烯好。定向拉伸后聚丙烯可制作鉸鏈，有特別高的抗斜曲疲勞強(qiáng)度。ABS熔點(diǎn)為164170，耐熱性好，能在100以上溫度下進(jìn)行消毒滅菌。其高頻絕緣性能好，因不吸水，絕緣性能不受溫度的影響，但在氧、熱、光的作用下極易解聚，老化，所以必順加入防老化劑。成型收縮范圍大，易發(fā)生縮孔，凹痕及變形，熱容量大，注射成型模具必須設(shè)計(jì)能充分進(jìn)行冷動(dòng)回路，成型的適宜模溫為80左右，不可低于50，否則會(huì)造成成型塑件表面光澤差或產(chǎn)生接痕等缺陷。溫度過高會(huì)產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象。塑料的流動(dòng)性較好，在工藝上宜采用高溫高壓注射方法，降

3、低內(nèi)應(yīng)力，改善透明度。在模具設(shè)計(jì)和制造方面，要盡可能減小曉注系統(tǒng)的料流阻力，脫模斜度要適宜，推出機(jī)構(gòu)施力要均衡平穩(wěn)，模具型腔表面粗糙度要小，注意，排氣等。1.2塑件尺寸精度（表面粗糙度） 根據(jù)我國(guó)目前塑件的成型水平，塑件的尺寸公差可依據(jù)SJ137278塑料制件公差數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)確定，查塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)表3-1和表3-2取一般精度MT3。 根據(jù)塑件外觀要求和批量生產(chǎn)的需要,塑件的表面粗糙度取Ra0.63um。1.3塑件形狀，計(jì)算塑件體積質(zhì)量 因本塑件外形為空心，長(zhǎng)方體，因此易用長(zhǎng)方體的體積公式求得其實(shí)際體積。 由零件圖的標(biāo)注尺寸和長(zhǎng)方體體積公式可得： 長(zhǎng)×寬×高=80

4、5;50×30=120000mm3120cm3長(zhǎng)1×寬1×高1=76×48×28=97888mm3102.1cm3V=120-102.1=17.9cm310圓體積R2×2=52×20.157cm3V=17.9-0.15717.743cm3塑料的密度為1.03g/ cm3，因此可得塑件的質(zhì)量m，即 m =V=17.743×1.0318.275g1.4確定塑料注射工藝參數(shù) 根據(jù)塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)表4-1查得，ABS的注射工藝參數(shù)如下： 注射機(jī)類型：螺桿式噴嘴 形式 直通式 溫度（） 190200 前段 200220

5、料筒溫度（） 中段 220240 后段 190200模具溫度（） 6085注射壓力（MPa） 85120保壓力（MPa） 5080注射時(shí)間（S） 35保壓時(shí)間（S） 1530冷卻時(shí)間（S） 1530成型周期（S） 4070第二章 確定塑件在注射模中的位置2.1確定型腔數(shù)量 根據(jù)生產(chǎn)批量和零件分析并考慮，成型時(shí)模具受力均衡等因素，決定采用一模一腔。2.2選擇分型面選擇分型面對(duì)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)基本原則： （1）分型面應(yīng)選擇在塑件外形最大輪廓處 （2）確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模 （3）保證塑件的精度要求 （4）滿足塑件的外觀質(zhì)量要求 （5）便于模具加工制造 （6）對(duì)成型面積的影響 （7）

6、對(duì)排氣效果的影響 （8）對(duì)側(cè)向抽芯的影響由于本塑件需設(shè)置側(cè)向抽芯，為保證側(cè)向型芯的放置容易及抽芯機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順利，應(yīng)以側(cè)向凹孔作為抽芯方向；此外，據(jù)本塑件圖分析可知，本模具需設(shè)置一個(gè)分型面。2.5確定主流道 主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具相接觸的部位開始，到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道。 主流道部分在成型過程中，其小端入口處與注射機(jī)噴嘴及一定溫度，壓力的塑料熔要冷熱交替地反復(fù)接觸，屬易損件，對(duì)材料的要求較強(qiáng)，因而模具的主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更損的主流道襯套式，以便有效地選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。一般采用碳素工具鋼如下8A、T10A等，熱處理要求誶火5357HRC。主流道襯套應(yīng)設(shè)

7、置在模具的對(duì)稱中心位置上，并盡可是能保證與相聯(lián)接的注射機(jī)噴嘴為同一軸心線。 據(jù)本模具的特點(diǎn)，其主流道設(shè)計(jì)如下： d=注射機(jī)噴嘴直徑+（0.51）= 4+0.8 = 4.8mmSR=噴嘴球面半徑+（12） =12+1.5 =13.5mmh=4mm=40L=60mm2 O2D=d+2tan 4o2 =4.8+2×60×tan =9mm 2.6確定分流道 在多型腔或單型腔多澆口時(shí)應(yīng)設(shè)置分流道，分流道是指主流道未端與澆口之間這一段塑料熔體的流動(dòng)通道。 由于此塑件采用圓形截面分流，圓形截面的流道總是比任何其他形狀截面的流道更可取。 2.7澆口的確定 澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔

8、的通道。除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面積最小的部分，但動(dòng)是澆過系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。 常用的澆口形式有直接澆口、側(cè)澆口、扇形澆口、平縫澆口、環(huán)形澆口、盤形澆口、輪幅澆口、爪形澆口、點(diǎn)澆口、潛伏澆口和護(hù)耳澆口。 根據(jù)本塑件的特點(diǎn)，選用點(diǎn)澆口，這類澆口由于前后兩端存在較大的壓力差，能較大地增大塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大的剪切熱，從而導(dǎo)致熔體的表現(xiàn)粘度下降，流動(dòng)性增加，有利于型腔的充填，因而對(duì)于薄壁塑件以及諸如聚乙烯 、聚丙烯等表現(xiàn)粘度隨剪切速率變化敏感的塑料成型有利，但不利于成型流動(dòng)性差及熱敏性塑料，也不利于成型平薄易變形及形狀非常復(fù)雜的塑料。查塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)圖6.20可知點(diǎn)澆口外形如圖：2

9、.8冷料穴的設(shè)計(jì) 冷料穴一般開設(shè)在主流道對(duì)面的動(dòng)模板上，其標(biāo)稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深度約為直徑的11.5倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積。 由于本模具系用直接即可滿足要求，因此不再設(shè)置冷料穴。2.9計(jì)算一次所需的注射量，根據(jù)注射量初選注射機(jī)型號(hào)由經(jīng)驗(yàn)公式可得 一次所需的注射量V1 =1.3×塑件體積V =1.3×17.743 =23.07cm3 注射機(jī)額定注射量=（1.52）×塑件所需注射量 =（1.52）×17.743 =26.6135.49cm3 采用一模一件的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸、塑料品種、生產(chǎn)批量及注射工藝參數(shù)等因素，

10、參考設(shè)計(jì)手冊(cè)初步選用注射機(jī)為XS-ZY-125。記錄下XS-ZY-125型螺桿式注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)。序號(hào)主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)數(shù)值1最大注射量1252注射壓力1203鎖模力9004動(dòng)、定模板最大安裝尺寸428×4585最大模具厚度3006最小模具厚度2007最大開模行程3008最大成型面積3209注射行程11510螺桿轉(zhuǎn)速29、43、56、69、83。2.10模架的選定 綜合塑件采用一模兩腔平衡布置型腔的壁厚要求、塑件尺寸大小、冷卻水道的布置等多項(xiàng)因素，估算型腔模板的概略尺寸，選定模架為標(biāo)準(zhǔn)模架:A22525A60B50C80。模架B×L×H為：300mm

11、5;250mm×255mm。第三章 主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1型芯、型腔結(jié)構(gòu)的確定3.1.1模具的型腔采用整體式 整體式型腔是直接加工在型腔板上的，有較高的強(qiáng)度和剛度，使用中不易發(fā)生變形。由于該塑件尺寸較小，且形狀簡(jiǎn)單，型腔加工容易實(shí)現(xiàn)，故采用整體式結(jié)構(gòu)。3.1.2模具的型芯采用組合鑲嵌式 型芯采用組合鑲嵌式，可節(jié)省貴重模具鋼，減少加工量，便于機(jī)加工和熱處理，修理更換方便，同時(shí)也有利于型芯冷卻和排氣。成型塑件的內(nèi)壁的大型芯和小型芯組合裝在動(dòng)模板上。3.2計(jì)算成型零件的工作尺寸 按照中華人民共和國(guó)電子工業(yè)部頒發(fā)的塑料制件精度等級(jí)和尺寸公差標(biāo)準(zhǔn)，取4級(jí)精度所對(duì)應(yīng)的尺寸偏差為該塑件相對(duì)應(yīng)的

12、偏差Smax+Smin2塑料的平均收縮率S = ×100%0.3+0.82= ×100%=0.55%(1)、型腔徑向尺寸，根據(jù)公式(模具的制造公差按MT3選) 即： 同理： (2)、型腔深度尺寸，根據(jù)公式 即： (3)、型芯徑向尺寸，根據(jù)公式 即： 同理： (4)、型芯高度尺寸，根據(jù)公式 即： 3.3確定導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 根據(jù)生產(chǎn)的需要和精度的要求，選用有肩導(dǎo)柱，如圖二（a），這種結(jié)構(gòu)是導(dǎo)柱與導(dǎo)套相配合，導(dǎo)套固定孔直徑與導(dǎo)柱固途孔直徑相等，兩孔可同時(shí)加工，確保同軸度的要求。材料選用20鋼經(jīng)滲碳誶火處理，硬功夫度為5055HRC，導(dǎo)柱固定部分表面粗糙度Ra為0.8um，導(dǎo)向部分表面粗

13、糙度Ra為0.80.4um。數(shù)量設(shè)置4個(gè)，采用等直徑對(duì)稱布置，設(shè)置在動(dòng)橫一側(cè)。導(dǎo)柱固定端與模板之間采用H7/m6過渡配合，導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分采用H7/f7間隙配合。 導(dǎo)套選用帶頭導(dǎo)套，如圖二（b），且裝配時(shí)兩個(gè)相互配合，共設(shè)置8個(gè)。這種導(dǎo)套精度較高，導(dǎo)套的固定孔便于與導(dǎo)柱的固定孔同時(shí)加工。導(dǎo)套的材料選用銅合金耐磨材料制造，硬度低于導(dǎo)柱硬度，以減輕磨損，防止導(dǎo)柱或?qū)桌?dǎo)套固定部分和導(dǎo)滑部分的表面粗糙度為Ra0.8um。導(dǎo)套用推板和型腔板上下擠壓的形式固定，選用H7/m6配合鑲?cè)肽０?。（a）（b）圖二3.4確定推出機(jī)構(gòu)形式與結(jié)構(gòu)及復(fù)位機(jī)構(gòu) 根據(jù)生產(chǎn)的需要，本模具選用機(jī)動(dòng)推出機(jī)構(gòu)，它是利用進(jìn)射機(jī)的

14、開模動(dòng)作驅(qū)動(dòng)模具上的推出機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)塑件的自動(dòng)脫模。 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則如下： （1）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)計(jì)在動(dòng)模一側(cè) （2）保證塑件不因推出而變形損壞 （3）機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單動(dòng)作可靠 （4）良好的塑件外觀 （5）合模時(shí)的正確復(fù)位 由本塑件的外形特點(diǎn)及符合推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則的要求，本模具選用推件板推出機(jī)構(gòu)，它是由一塊與凸模按一定配合精度相配合的模板，在塑件的整個(gè)周邊端面上進(jìn)行推出，優(yōu)點(diǎn)是作用面積大，推出力大而均勻，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，并且塑件上無推出痕跡。 本模具選用的是推件板推出機(jī)構(gòu)，由于推桿端面與推件板接觸，可 以起到復(fù)位桿的作用，故在推件板推出機(jī)構(gòu)中，不再另行設(shè)置復(fù)位桿。3.5確定側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)形式與結(jié)構(gòu)，計(jì)算抽芯力

15、，計(jì)算斜導(dǎo)柱直徑總長(zhǎng)。 根據(jù)生產(chǎn)需要選用機(jī)動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)，這類機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但分型與抽芯無需手工操作，生產(chǎn)率高。據(jù)本塑件四面有扎的特點(diǎn)，選用斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)，設(shè)置四個(gè)斜導(dǎo)柱，四個(gè)滑塊。這類側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)作安全可靠，加工制造方便。斜導(dǎo)柱工作端的端部設(shè)計(jì)成錐臺(tái)形，材料選用T8碳素工具鋼，熱處理要求硬度HRC55，表面粗糙度Ra0.8um，斜導(dǎo)柱與其固定的模板之間采用過渡配合H7/m6。 斜導(dǎo)柱的傾斜角又取200即可滿足要求，由此可得抽芯力Fc，查塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)式5-59可得，C周長(zhǎng)=2R=37.68 mm=0.03768 m側(cè)抽芯高度h=12 m

16、m =0.012 m包緊力k=1.2×107pa u=0.18FC=0.03768×0.012×1.2×107(0.18×cos20-sin20)=0.938KN 根據(jù)斜導(dǎo)柱傾斜角又和抽芯力Fc的取值，查塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)表5-20得最大斜曲力Fw=1.0KN 由本塑件的外形可知與抽芯矩S對(duì)應(yīng)的開橫距H正好與側(cè)型芯的長(zhǎng)度相等為36mm，而Hw=(1/2)H=18mm，由以上關(guān)系，再查塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)表5-21得斜導(dǎo)柱的直徑d為10mm。由本塑件圖可知斜導(dǎo)柱水平段長(zhǎng)=型腔板厚度+定模板厚度-（23）mm抽芯距SSin斜段長(zhǎng)=L工作+（5

17、10）mm3Sin15而L工作= = =12mmL總長(zhǎng)度=d2/2tg+h/cos+/2 tg+s/sin+10=15/2 tg15+40/cos15+10/2 tg15+12+10=73.26+12=85 mm h=模座厚度+凹模厚度 =20+20 =40 mmL總1=7.5×0.2679+40/0.965+5×0.268+12+0 =73 mm3.6加熱、冷卻裝置的位置、形式 當(dāng)注射成型工藝要求模具溫度在80以上時(shí)，模具中必須設(shè)置加熱裝置，模具加熱的方法很多，可用熱水、熱油、蒸汽和電加熱等。 據(jù)本模具的特點(diǎn)，注射塑料之前對(duì)模具進(jìn)行噴燈加熱即可滿足要求。 本塑件的材料為A

18、BS，共粘度低，流動(dòng)性好，因?yàn)槌尚凸に囈竽囟疾惶x，所以可選用常溫水對(duì)模具進(jìn)行冷卻。 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則如下： （1）冷卻水道應(yīng)盡量多，截面尺寸應(yīng)盡量大 （2）冷卻水道至型腔表面距離慶盡量相符 （3）澆口處加強(qiáng)冷卻 （4）冷卻水道出，入口溫差應(yīng)盡量小 （5）冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置 此外，冷卻水道的設(shè)計(jì)還必須盡量避免接近塑件的熔接部位，以免產(chǎn)生深接痕，降低塑件強(qiáng)度，冷卻水道要易于加工清理，一般水道孔徑為10mm左右（不小于8mm）；冷卻水道的設(shè)計(jì)要防止冷卻水的泄漏，凡是易漏的部位要加密封圈等等。 由本模具的裝配圖可知，設(shè)置兩個(gè)冷地裝置即可滿足要求。其一，由鍵長(zhǎng)水嘴流入到水套里，由于

19、鍵隔水板的阻擋，水流繞零件一同進(jìn)行冷卻；其二，由型腔導(dǎo)板的長(zhǎng)水嘴流入繞塑件上端進(jìn)行冷卻。3.7確定嵌件的安放、固定形式 由于此塑件是通過斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)完成的抽芯，所以無需設(shè)置嵌件即可滿足要求。3.8確定排氣槽形狀、尺寸 當(dāng)塑料熔體填充型腔時(shí)，必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內(nèi)因各種原因而產(chǎn)生的氣體不被排除干凈，一方面將會(huì)在塑體上形成氣泡，接縫，表面輪廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會(huì)導(dǎo)致塑件局部碳化或燒焦，同時(shí)積存的氣體還會(huì)產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度，因此設(shè)計(jì)型腔時(shí)必須考慮排氣問題。 本模具屬中型模具，模具的型腔簡(jiǎn)

20、單，可利用推桿，活動(dòng)型芯以及固定型芯端部與模板的配合間隙進(jìn)行排氣，其間障為0.030.05mm。3.9模具成型零件壁厚的確定 如果是利用計(jì)算公式的話比較煩瑣，且不能保證在生產(chǎn)中的精確性，我們可以根據(jù)書中的經(jīng)驗(yàn)值來取的。 塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，本模具的型芯采用的是鑲嵌式，因此采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)法，依據(jù)短邊長(zhǎng)度b=60mm查參考手冊(cè)得該型腔側(cè)壁厚厚度S為35mm和型腔底板厚度T為25mm。 成型零件材料選擇,為實(shí)現(xiàn)高性能的目的；選用模具材料應(yīng)具有高耐磨性，高耐蝕性，良好的穩(wěn)定性和良好的導(dǎo)熱性。必須具有一定的強(qiáng)度，表面需要耐磨，淬火變型要小。可以采用CrWMn，

21、經(jīng)過淬火加低溫回火，硬度可以達(dá)到HRC55。第四章 注射機(jī)的校核 4.1最大注射量的校核 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，注射機(jī)的最大注射量是其允許最大清高射量（額定注射量）的80%，由此有：Nm1+m280%mm注射機(jī)允許的最大注射量（g或cm3）；n型腔數(shù)量；m1單個(gè)塑件的質(zhì)量或體積（g或cm3）m2澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量或體積（g或cm3）由以往計(jì)算可知n=1cm3nm1+m280%=cm3所以，m =125cm3 而所選注射機(jī)XSZY125的額定注射量為125 cm3，因此符合要求。4.2鎖模力的校核 注射成型時(shí)，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關(guān)，為了可靠地鎖模，不使成型過程中出現(xiàn)溢料現(xiàn)

22、象，應(yīng)使塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模力，即：（nA1+A2）PFn型腔數(shù)量；A1單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積（mm2）；A2澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（mm2）；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%；F注射機(jī)的額定鎖模力。由塑件圖的尺寸可計(jì)算A1=長(zhǎng)×寬=80×50=4000mm2由于A2與A1重合，所以不再計(jì)算由塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)表4-1查得所選注射機(jī)的注射壓力f=120MPa注射機(jī)的額定鎖模力F=900KN所以由以上計(jì)算可知，1×4000×120&#

23、215;80%×1/1000=384KNF=900KN因此所選注射機(jī)的鎖模力符合要求。4.3模具厚度的校核 由生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和型腔結(jié)構(gòu)可知，模具厚度取257mm即可滿足使用要求。 由塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)表4-1查得所選注射機(jī)的模具厚度為300200mm，因此所設(shè)計(jì)的模具厚度符合要求。4.4模具與注射機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核該模具的外形尺寸為:, XS-ZY-125型注射機(jī)模板最大安裝尺寸為敞開式,故能滿足模具的安裝要求。由于XS-ZY-250型注射機(jī)所允許模具的最小厚度為,最大厚度,即模具閉合高度滿足的安裝條件.所以, XS-ZY-250型注射機(jī)滿足模具安裝要求. (1)模具開模行程校核 經(jīng)查資料注射機(jī)XS-