模具設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、.前 言第二章 注塑設(shè)備選擇第2.1節(jié) 估算塑件體積 該產(chǎn)品大批量生產(chǎn)故設(shè)計的模具要有較高的注塑效率，澆注系統(tǒng)要能自動脫模，可采用側(cè)澆口自動脫模結(jié)構(gòu)。由于塑件中等大小，所以模具采用一模二腔結(jié)構(gòu)，澆口形式采用側(cè)澆口。2.1.1計算塑件體積由第一章可知塑件材料PMMA的密度為1.161.20 g.cm，收縮率為1.6%2.0%，計算出其平均密度為1.18 g.cm，平均收縮率為1.8%。經(jīng)測繪初步估算得塑件體積 V=9.18+1.428+7.722+0.33+0.32+2.62=21.6 cm；塑件質(zhì)量 M= V=21.6 cm×1.18 g.cm=25.488g；2.1.2 澆注系統(tǒng)凝

2、料體積的初步估算可按塑件體積的0.6倍估算，由于該模具采用一模二腔。1.所以澆注系統(tǒng)凝料體積為 V=2V×0.6=2×21.6×0.6=25.92 cm；2.該模具一次注塑所需塑料的體積為 V=2V+ V=2×21.6+25.92=69.12 cm;第2.2節(jié) 注塑機(jī)型號的選定 根據(jù)塑料制品的體積與質(zhì)量，以及成型工藝參數(shù)初步選定注塑機(jī)的型號為 SZ200/1000型臥式螺桿注塑機(jī)2.2.1 注塑機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 如表2.1所示 表2.1理論注射容積210 cm開模行程300mm注射壓力150MPa最大模具厚度350mm注射速率110g/s最小模具厚度15

3、0mm塑化能力14g/s鎖模形式雙曲肘螺桿轉(zhuǎn)速10250r/min模具定位孔直徑125mm螺桿直徑42mm噴嘴球頭直徑15mm鎖模力1000kN噴嘴口直徑4mm拉桿內(nèi)間距315×315頂出行程90mm注： 該注塑機(jī)由寧波市金星塑料機(jī)械有限公司生產(chǎn)2.2.2 型腔數(shù)量的校核1.由注塑機(jī)料筒塑化速率校核型腔數(shù)目 n；上式右邊122，符合要求。式中 K注塑機(jī)最大注塑量的利用系數(shù)，取0.8； M注塑機(jī)的額定塑化量(g/h或cm/h),該注塑機(jī)為14g/s； t成型周期，因塑件較小，壁厚不大，取45s； m單個塑件質(zhì)量 25.48g； m澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量 30.58g；2.按注射機(jī)的最大注

4、射量校核型腔數(shù)目 n；上式右邊5.42符合要求；式中 m注射機(jī)允許的最大注射量(g或cm) 210 cm；3.按注射機(jī)的額定鎖模力校核型腔數(shù)目 注射機(jī)在充模過程中產(chǎn)生的脹模力主要作用在兩個位置： 在兩瓣合模上的作用面積約為A24×135=3240mm； 瓣合模與支撐板的接觸處的作用面積A17×135=2295mm； n 上式右邊3.12符合要求；式中 F注射機(jī)的額定鎖模力(N)，該注射機(jī)為4×10N； A2個塑件在模具分型面上的投影面積(mm), A=2A=6480mm； A澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積(mm), A=0.35A=2268mm； P塑料熔體對型

5、腔的成型壓(MPa),一般是注射壓力的30%65%，該處取型腔的平均壓力為45MPa；第三章 擬定模具結(jié)構(gòu)形式第3.1節(jié) 分型面位置的確定在塑件設(shè)計階段，就應(yīng)考慮成型時分型面的形狀和位置，否則無法用模具成型。在模具設(shè)計階段，應(yīng)首先確定分型面的位置，然后才選擇模具的結(jié)構(gòu)。分型面設(shè)計是否合理，對塑件質(zhì)量、工藝操作難易程度和模具設(shè)計制造都有很大的影響。因此分型面的選擇是注射模設(shè)計中的一個關(guān)鍵因素。3.1.1 分型面的選擇原則 1.有利于保證塑件的外觀質(zhì)量； 2.分型面應(yīng)選擇在塑件的最大截面處； 3.盡可能使塑件在動模一側(cè)； 4.有利于保證塑件的尺寸精度； 5.有利于簡化模具結(jié)構(gòu)； 6.有利于排氣；

6、該塑件在模具設(shè)計時已經(jīng)充分考慮了上述原則，同時根據(jù)提供的塑件實體并無側(cè)邊凹凸和槽，所以分型時只需軸向抽芯分型。3.1.2分型面的選擇及模具結(jié)構(gòu) 充分考慮以上條件及有利于工藝操作，將分型面選擇在塑件下表面如圖3-1所示 圖3-1 1.組合上型芯， 2.定模型腔板， 3.動模型腔板， 4.下型芯。第3.2節(jié) 確定型腔數(shù)目及排列方式 當(dāng)塑件分型面確定之后，就需要考慮是采用單型腔模還是多型腔模。一般來說，大中型塑件和精度要求高的小型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，但對精度要求不高的小型塑件（沒有配合要求），形狀簡單，有是大批量生產(chǎn)時，若采用多型腔模具，就有獨特的優(yōu)越性，使生產(chǎn)效率大為提高。故有此初步擬定采

7、用一模兩腔，如圖3-2所示。 圖3-2 型腔分布第四章 澆注系統(tǒng)形式和澆口設(shè)計澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注塑機(jī)噴嘴到模具型腔的進(jìn)料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，對塑件質(zhì)量影響很大。它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。第4.1節(jié) 主流道設(shè)計主流道位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注塑機(jī)噴嘴射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出4.1.1 主流道尺寸1.主流道小端直徑 D=4（注射機(jī)噴嘴直徑）+（0.51） 取D=5mm；2.主流道球面半徑 SR=15(注射機(jī)噴嘴球頭半徑)+（12）mm 取SR=16；3.球面配合高度 h=3mm5m

8、m 取h=3mm；4.主流道長度 盡量小于60mm 由標(biāo)準(zhǔn)模架結(jié)合該模具結(jié)構(gòu) 取 L=32+22=54mm；5.主流道大端直徑 D= D+2tan7.26（取錐角=3°） D=7mm；6.澆口套總長 L=56mm；4.1.2主澆道襯套形式主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸屬易損件，對材料要求嚴(yán)格，因而模具主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套形式，以便有效地選用優(yōu)質(zhì)鋼單獨進(jìn)行加工和熱處理，如圖所示，材料采用T8鋼，熱處理淬火后表面硬度為50HRC55HRC，如圖4-1所示。為了便于加工和縮短主流道的長度，襯套和定位圈設(shè)計成分體式。 圖4-1 襯套定位圈的結(jié)構(gòu)尺寸如圖4-2所示 圖

9、4-2 定位圈第4.2節(jié) 分流道設(shè)計4.2.1 分流道的布置形式分流道在分型面上的布置與型腔排列相關(guān)，但應(yīng)遵循兩方面的原則：一、 排列緊湊，縮小模具板面尺寸；二、 流程盡量要短，鎖模力力求平衡。該模具的流道位置布置采用平衡對稱式，這樣彎折少，長度短，無其他最佳方案選擇4.2.2 分流道的長度梯形分流道的單向長度 L=32mm； 總長度 L=2L=64mm。4.2.3 分流道的形狀及尺寸為了便于加工及凝料的脫模，分流道大多設(shè)置在分型面上，工程設(shè)計中常采用梯形截面，加工工藝性能好，且塑料熔體的熱量散失、流動阻力均不大，因此該模具的分流道也采用梯形，可根據(jù)以下經(jīng)驗公式確定其截面的尺寸即：B=0.26

10、54 , H=;B=0.26543.28 取B=5, H=4.5；式中 B梯形最大底邊的寬度； m塑件的質(zhì)量（g） 25.488； L單向分流道的長度 35mm； H梯形的高度。注：上式的使用范圍，即塑件厚度在3mm以下，質(zhì)量小于200g，且B的計算結(jié)果在3.29.5mm范圍內(nèi)才合理。第4.3節(jié) 主流道冷料井設(shè)計冷料井位于主流道正對面的動模板上，其作用是捕集料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量。開模時應(yīng)將主流道中的凝料拉出，所以冷料井的直徑應(yīng)稍大于主流道大端的直徑，該模具采用底部裝有拉料桿的Z字形槽冷料井。拉料桿直徑d=7（主流道大端直徑）+1=8mm， 冷料井深度取11mm

11、。第4.4節(jié) 澆口設(shè)計澆口是連接流道與型腔之間的一般細(xì)短通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部位。澆口的形式、位置和尺寸對塑件的質(zhì)量影響很大。澆口截面積通常為分流道截面積的0.070.09倍，澆口的截面積形狀多為矩形和圓形兩種，澆口長度為0.5mm2.0mm。澆口的具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定，取其下限值，然后在試模時逐步修正。4.4.1 澆口的類型及位置的確定該模具是中小型塑件的多型腔模具，同時從所提供的塑件中可以看出，在中部33的圓周上設(shè)置側(cè)澆口比較合適。側(cè)澆口開在垂直的分型面上，從型腔（塑件）外側(cè)面進(jìn)料，側(cè)澆口是典型的矩形截面澆口，能方便的調(diào)整沖模時的剪切速率和澆口的封閉時間，因而又稱為標(biāo)準(zhǔn)澆口。這種澆

12、口加工容易，修整方便，而且可以根據(jù)塑件的形狀特征靈活的選擇進(jìn)料位置，因此它是廣泛應(yīng)用的一種澆口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具中。4.4.2 澆口結(jié)構(gòu)尺寸的經(jīng)驗計算1.側(cè)澆口深度和寬度經(jīng)驗計算經(jīng)驗公式為 h=nt=0.8×2=1.6mm， w= =2.23mm；綜合實際因素?。篽=1mm， w=2mm；式中h側(cè)澆口深度；w澆口寬度；A塑件外表面積；t塑件厚度（平均厚度約為2mm）；n塑件系數(shù)，由表 查得n=0.8。 表 塑料材料系數(shù)n 塑料系數(shù)PE、PSPOM、PC、PPPA、PMMA、PVACPVC n 0.6 0.70.8 0.9 注：源自參考文獻(xiàn)1表6.6-52.側(cè)澆口的

13、經(jīng)驗計算 由于側(cè)澆口的種類較多，現(xiàn)將常用的經(jīng)驗數(shù)據(jù)列于表 表 側(cè)澆口的推薦尺寸塑件壁厚/mm側(cè)澆口尺寸/mm澆口長度L/mm深度h寬度w<0.800.501.01.00.82.40.51.50.82.42.43.21.52.22.43.33.26.42.22.43.36.4 注：源自參考文獻(xiàn)3表6.6-6綜上得側(cè)澆口尺寸：深度h=1.6mm 寬度w=2mm 長度l=1.5mm其尺寸實際應(yīng)用效果如何，應(yīng)在試模中檢驗與改進(jìn)。4.4.3 澆注系統(tǒng)的平衡對于該模具，從主流道到各個型腔的分流道的長度相等，形狀及截面尺寸對應(yīng)相同，各個澆口也相同，因此整個叫住系統(tǒng)理應(yīng)是平衡的。4.4.4 澆注系統(tǒng)凝料

14、體積計算1.主流道與主流道凝料井凝料計算V=；2.分流道凝料體積V=；3.澆口凝料體積V很小，可取為零。4.澆注系統(tǒng)凝料體積V= V + V + V=1070.236+1417.5+0=2487.736；由于該值小于前面對澆注系統(tǒng)凝料的估算，所以前面的有關(guān)澆注系統(tǒng)的各項計算與校核符合要求，不需要從新計算。4.4.5澆注系統(tǒng)各截面流過熔體的體積計算1.流過澆口的體積 V=V =21.6；2.流過分流道的體積 V =V + V=23.01；3.流過主流道的體積 V =2V+ V=48.50；4.4.6普通澆注系統(tǒng)截面尺寸的計算與校核1.確定適當(dāng)?shù)募羟兴俾矢鶕?jù)經(jīng)驗澆注系統(tǒng)各段的取以下值，所成型塑件質(zhì)

15、量較好。1） 主流道=2） 分流道=3） 側(cè)澆口 =2確定體積流率（澆注系統(tǒng)中各段的q值是不相同的）1） 主流道體積流率q因塑件小，即使是一模兩腔的模具結(jié)構(gòu)，所需注射塑料熔體的體積也不是很大的，而主流道的尺寸并不?。ê妥⑸錂C(jī)噴嘴孔直徑相關(guān)聯(lián)）因此主流道體積流率并不大，取=代人得 q=21.56/s；2） 澆口體積流率q側(cè)（矩形）澆口用適當(dāng)?shù)募羟兴俾?代人得 q=8.5/s；3.注射時間（充模時間）的計算1）模具充模時間 t=2.24s；式中q主流道體積流率；t注射時間，s；V模具成型時所需塑料熔體的體積，；2）單個型腔充模時間 t=2.54s；3）注射時間根據(jù)經(jīng)驗公式求得注射時間 t= t/3

16、+2 t/32.44s根據(jù)表 可知t注射機(jī)最短注射時間，所選時間合理。4.校核各處剪切速率1）澆口剪切速率= 合理；2）分流道剪切速率=，基本合理。式中 q=9.43/s，R=0.65。3）主流道剪切速率=，合理。式中 R=R=0.65cm。第五章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算塑料模具型腔在成型過程中受塑料熔體的高壓作用，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，如果型腔側(cè)壁和底板厚度過小，可能因強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形，導(dǎo)致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。因此，應(yīng)通過強(qiáng)度和剛度的計算來確定型腔壁厚，尤其對重要的精度要求高的模具型腔，更不能單純憑經(jīng)驗來確定型腔壁厚和底

17、板厚度。第5.1節(jié) 型芯和型腔的工作尺寸計算5.1.1 型腔的工作尺寸計算133×(1+1.8%)+0.75×1.28=136.3541.型腔的徑向工作尺寸計算公式如下： L=L（1+k）+（3/4）式中 L塑件外形公稱尺寸 長135mm，寬25mm； k 塑件的平均收縮率 取1.8%； 塑件的尺寸公差 取MT3級； 模具制造公差 取塑件相應(yīng)尺寸公差1/31/6;長度方向 L=133×(1+1.8%)+0.75×1.28=136.9寬度方向 L=9(1+1.8%)-0.75×0.16=9.042型腔的深度工作尺寸計算公式如下： H=H1+k）-

18、（2/3） 代入得 H=17(1+1.8%)-（2/3）=17.175.1.2 型芯的工作尺寸計算1.型芯的徑向工作尺寸計算公式如下： l=l（1+k）+（3/4）長度方向 l=112(1+1.8%)+0.75×0.58 =114.45寬度方向 l=6(1+1.8%)+0.75×0.16 =6.2282.型芯的高度工作尺寸計算公式如下： h=h（1+k）+（2/3） h=14(1+1.8%)+(2/3)×0.18 =14.373.下模芯的徑向工作尺寸計算公式如下： l=l（1+k）+（3/4） 長度方向 l=131(1+1.8%)+0.75×0.61 =

19、133.815寬度方向 l=5(1+1.8%)+0.75×0.14 =5.194.下模芯的高度工作尺寸計算公式如下： h=h（1+k）+（2/3） h=13(1+1.8%)+(2/3)×0.18 =13.355.1.3 型芯位置尺寸計算公式如下： C= C(1+k)±/2 C=15(1+1.8)±0.2/2=15.27±0.15.1.4 型腔側(cè)壁及底板厚度的計算1.型腔側(cè)壁厚度計算如圖5-11）剛度計算公式S=0.31L式中 S矩形型腔場邊的側(cè)壁厚度； P型腔所受壓力 60Mpa； L型腔長邊長度 136mm； a型腔側(cè)壁受壓高度 15mm；

20、a型腔側(cè)壁全高度 17mm；允許變形量 0.040.05mm；E模具材料的彈性模量 200GPa ；模具材料的許用應(yīng)力 465MPa ； S= 33.6mm 圖5-12）按強(qiáng)度計算公式 S= =0.71L； S=32.5mm；2. 型腔底板厚度的計算1）按剛度計算 h= h=2）按強(qiáng)度計算 h= h=13.5mm15mm，符合要求。第六章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計 當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)模架時，因模架本身帶有導(dǎo)向裝置，一般情況下設(shè)計人員只要按模架規(guī)格選用即可，若需要采用精密導(dǎo)向定位裝置，則需由設(shè)計人員根據(jù)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計。第6.1節(jié) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計6.1.1 設(shè)計要點1.導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分布在模具的周

21、圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的的距離，以保證模具的強(qiáng)度，防止壓入導(dǎo)柱和導(dǎo)套后變形。2.該模具采用4根導(dǎo)柱，其布置為等直徑導(dǎo)柱對稱分布。3.該模具導(dǎo)柱安裝在支撐板上，導(dǎo)套安裝在定模固定板上和推板上。4.為了保證分型面很好的接觸，導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處應(yīng)有承屑槽，即可削去一個面或在導(dǎo)套的孔口倒角，該模具采用后者。5.在合模時，應(yīng)保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免凸模先進(jìn)入型腔，導(dǎo)致模具損壞。6.動定模板采用合并加工時，可確保同軸度要求。6.1.2 導(dǎo)柱設(shè)計 1.該模具采用帶頭導(dǎo)柱，不加油槽，如圖6-1所示。 2.導(dǎo)柱長度必須比凸模端面高度高出6mm8mm。 3.為使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔，導(dǎo)

22、柱的端部常做成圓錐形或球形的先導(dǎo)部分。 4.導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具的尺寸來確定，應(yīng)保證具有足夠的抗彎強(qiáng)度（該導(dǎo)柱直徑由標(biāo)準(zhǔn)模架可知為25mm）。 5.導(dǎo)柱的安裝形式，導(dǎo)柱固定部分與模板按H7/k6配合，導(dǎo)柱滑動部分按H7/f7或H8/f7的間隙配合。 6.導(dǎo)柱的工作部分的表面粗糙度R=0.4m。 7.導(dǎo)柱應(yīng)具有堅硬而耐磨的表面、堅韌而不易折斷的內(nèi)芯。多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理或碳素工具鋼T8A、T10A經(jīng)淬火處理，硬度為50HRC以上或45經(jīng)調(diào)質(zhì)、表面淬火、低溫回火，硬度為50HRC以上。 圖 6-1 帶頭導(dǎo)柱6.1.2 導(dǎo)套設(shè)計 導(dǎo)套與安裝在另一半模上的導(dǎo)柱相配合，用以確定動、定模的相對位置，

23、保證模具運動導(dǎo)向精度的遠(yuǎn)套型零件。導(dǎo)套常用的結(jié)構(gòu)類型有兩種：直導(dǎo)套（GB/T4169.2-1984）、帶頭導(dǎo)套（GB/T4169.3-1984）。1.結(jié)構(gòu)形式采用帶頭導(dǎo)套和直導(dǎo)套兩種如圖6-2所示；2.導(dǎo)套的端面應(yīng)倒角，導(dǎo)柱孔做成通孔，利于排出孔內(nèi)的剩余空氣。3.導(dǎo)套孔的滑動部分按H8/f7或H7/f7的間隙配合，表面粗糙度為0.4m。導(dǎo)套外徑與模板一端采用H7/k6配合；另一端采用H7/e7配合鑲?cè)肽０濉?.導(dǎo)套材料可用淬火鋼或銅（青銅合金）等耐磨材料制造，該模具中采用T8A。 a b 圖 6-2 a .帶頭導(dǎo)套 b.直導(dǎo)套 第七章 脫模推出機(jī)構(gòu)設(shè)計第7.1節(jié) 脫模推出機(jī)構(gòu)設(shè)計注射成型的每一

24、個環(huán)節(jié)中，塑件必須準(zhǔn)確無誤地從模具的凹模中或型芯上脫出，完成脫出塑件的裝置稱為脫模機(jī)構(gòu)，也稱為推出機(jī)構(gòu)。7.1.1 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計原則 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計時必須遵循以下原則1.因為塑料冷卻收縮時抱緊凸模，所以頂出力的作用點應(yīng)盡量靠近凸模；2.頂出力應(yīng)作用在塑件剛性和強(qiáng)度最大的部位，如加強(qiáng)條、凸緣、壁厚等處，作用面積盡可能大些，以防止塑件變形和損壞； 3.為保證良好的塑件外觀，頂出位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的部位； 4.若頂出部位需設(shè)在塑件使用或裝配的基面上時，為不影響塑件尺寸和使用，一般頂桿與塑件接觸處凹進(jìn)塑件0.050.1mm，否則塑件會引起凸起，影響基面的平整。7.1.2 脫模機(jī)構(gòu)

25、設(shè)計該模具采用推板推出機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖7-1所示 圖 7-1 1.定模型腔板 2.推板 3.推桿 4.動模型腔板 5.型芯1.采用簡單脫模機(jī)構(gòu)，在動模一側(cè)施加一次頂出力，就可以實現(xiàn)塑件脫模的機(jī)構(gòu)稱為簡單脫模機(jī)構(gòu)。通常包括頂桿(或推桿)脫模機(jī)構(gòu)等。2.頂桿多用T8A或T10A材料，頭部淬火硬度達(dá)50HRC以上，表面粗糙度取Ra值小于0.8m，和頂桿孔呈H8/f8配合。頂桿是模具標(biāo)準(zhǔn)件。第八章 注射機(jī)工藝參數(shù)校核第8.1節(jié) 最大注射壓力校核注射機(jī)的額定注射壓力即為該注射機(jī)的最高壓力，即 P=150MPa，應(yīng)該大于注射成型時所需調(diào)用的注射壓力P即 PkP式中 k安全系數(shù)，常取k=1.251.4，這里取1.25實際生產(chǎn)中該模具成型時所需壓力P為70120MPa，代入計算符合要求。第8.2節(jié) 最大注射量校核注塑機(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)的實際注塑量最好是注塑機(jī)的最大注量的80%。所以，選用的注塑機(jī)最大注塑量應(yīng)滿足V=V=0.8×210=178.5cm式中