毕业设计注射模设计.doc

湖北鄂东职业技术学院毕业设计题目：花柄注射模具设计 系：机械工程系班级：数控1011姓名：李潇学号：06指导老师：李贞 2012年10月16日15花柄注塑模设计 论文目的：通过毕业设计，使自己在下述基本能力上得到培养和锻炼：1塑料五金制品的设计及成型工艺的选择：2一般塑料五金制品成型模具的设计能力：3塑料五金制品的质量分析及工艺改进，塑料模具结构改进设计的能力：4了解模具设计的常用商业软件以及同实际设计的结合。 一 产品要求 本零件如图1所示:材料为酚醛塑料，酚醛树脂（加有玻璃纤维）属于批量生产二 塑料件工艺性分析（1）查模具设计与制造课本表7.3，可知该塑件精度一般，尺寸较小，成型后的塑件收缩率也小，由于该塑件在上表面有一个弧度的流线型设计，所以我打算一模一腔的方案，并在塑件成型后不进行后加工。 （2）为满足成品的高光亮的要求与提高成型效率采用侧浇口。 （3）为了便于加工和热处理，型腔与型芯部分采用整体，直通式结构。 确定型腔数目。根据塑件的生产批量及精度要求采用一模两腔，根据图1计算体积计算塑件体积（根据图1的三维模型，利用软件直接查询到）塑件的体积：V1=275.436立方厘米计算塑件的质量M1=体积*密度=550.872克 （4）选用注射机 根据塑件的形状，一模一件的模具机构，初步选取螺杆式注射成形机; XS-ZY-500三 分型面的设计（1）分型面的选择应保证塑件能顺利取出。 （2）分型面选择应方便塑件顺利脱模。 （3）分型面选择应保证塑件的精度要求。 （4）分型面选择应考虑塑件外观质量。 （5）分型面选择应考虑排气效果。 选择的分型面如图-2所示图-2经过对塑件的分析，设计出花柄的分型面如下图-3图-3四 浇注系统的设计浇注系统一般由主流道，分流道，浇口和冷料穴等四部分组成1.主流道设计 （1）主流道是指注射机喷嘴与型腔或与分流道连接的这一段进料通道，是塑料熔体进入模具最先经过的部位，它与注射机喷嘴在同一轴心线上。在卧式或立式注射机用模具中，主流道垂直于分型面。主流道的结构形式及与注射机喷嘴的连接如图-4。 （2）主流道需设计成锥角为23的圆锥形，表面粗糙度Ra<0.8m，以便于浇注系统凝料从其中顺利拔出。由于主流道要与高温塑料和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计在课拆卸的主流道衬套内，衬套一般选用碳素工具钢，如T8A,T10A等，热处理要求5357HRC，衬套与定模板的配合可采用H7/m6。 为使塑料熔体完全进入主流道而不溢出，主流道与注塑机喷嘴的对接处应设计成半球凹坑，其半径SR=SR1+（12），其小端直径d=d1+(0.51)，如图所示。图-4 为便于模具安装时与注射机的对准，模具上应设有定位圈。在大多数情况下，主流道衬套和定位圈分开设计，然后配合固定在模板上，衬套与定位圈的配合可采用H9/f9。 2 冷料穴的分析在主流道末端一般应设置冷料穴。冷料穴的作用是为了防止冷料进入浇注系统和型腔，影响塑件性能。冷料穴底部应设置拉料杆，以便开模时将主流道凝料从主流道衬套中拉出。考虑花柄塑件的外观，可以不用考虑冷料穴的设计 3 分流道设计 （1）分流道即为连接主流道和浇口的进料通道，起分流和转向作用。分流道设计时要求塑料熔体在流道时，热量和压力损失小，同时使流道中的塑料量最小。为便于分流道的加工和凝料脱模，分流道大都设置在分型面上。 （2）分流道的常用截面形状为圆形，梯形，U形，半圆形及矩形等，考虑塑件的性能，本设计采用半圆形的分流截面。如下图-5图-5 （3）分流道的布置形式有平衡式和非平衡式两种，结合塑件花柄的形状，本论文采用平衡式的分流道，这种布置形式的优点是可实现均衡送料和同时充满各型腔，使各型腔的塑件力学性能基本一致。分流道的表面不必要求很高，表面粗糙度Ra一般在1.25m即可。 4 浇注口的设计（1）浇口是指连接分流道和型腔的进料通道，它是浇注系统中截面尺寸最小且长度最短的部分。浇口的作用表现为：由于塑料熔体为非牛顿液体，通过浇口时剪切速率增高同时熔体的内摩擦加剧，使料流的温度升高，粘度降低，从而提高了塑料的流动性，有利于充型。同时在注射过程中，塑料充型后再浇口处及时凝固，防止熔体的倒流，成型后也便于塑件与整个浇注系统的分离。但是，浇口的尺寸过小会使压力损失增大，冷凝加快，补缩困难。 (2)根据塑件花柄的塑形材料，设计出整个浇注系统如图-6，主流道呈圆锥形，锥度取3；采用侧浇口。图-6 （3）对于大型塑件，一般要进行流动比的校核，流动比是指熔体在模具中流动通道的最大流动长度与其厚度之比，流动比按下式计算：流动比=Liti式中，Li各段流道的流程长度，： ti各段流道的厚度或直径， 若流动比超过允许值时会出现充型不足，这时应调整浇口位置或增加浇口数量，模具设计与制造课本表8.3是几种常用塑料的极限流动比，由于花柄属于小型塑件，在此可以不用考虑。（4）浇口位置的选择要避免塑件变形，如图-6采用多个点浇口，可以克服翘曲变形缺陷。（5）浇口位置的设置应减少或避免产生熔接痕，提高熔接痕的强度。五 成型零件的设计1成型零件的结构设计 （1）凹模有整体式和组合式两类。结合花柄塑件的外形，本设计采用整体嵌入式凹模，即组合式凹模。组合式凹模是指凹模由两个以上零件组合而成，这种凹模加工工艺性好。组合式凹模主要用于形状复杂的塑件成型。 整体嵌入式凹模 对于多型腔模具，一般情况是将每个型腔单独加工，然后压入模板中，凹模与模板采用过度配合H7/m6如下图-7所示图-7 （2）型芯的结构 型芯是成型塑件内表面的凸状零件。型芯也有整体式和组合式两类。本设计考虑花柄的外形，采用整体嵌入式型芯，这种形式的凸模是将凸模单独加工后镶入模板中组成，这样可以节约贵重模具材料，便于加工，尺寸精度容易保证。配合采用H7/m6。当凸模结构复杂或加工困难时，可将凸模分成容易加工的几个部分，然后镶拼起来装配入模板中，其相互间的配合也采用H7/m6。如图-8所示图-8六 成型零件工作尺寸计算 成型零件的的工作尺寸是指凹模和型芯直接构成塑件的尺寸。 1 影响成型零件尺寸的因素 （1）成型收缩 塑件成形后的收缩率与多种因素有关，计算工作尺寸时，通常按平均收缩率计算：S=(Smax+Smin)2100%式中，S塑件的平均收缩率；Smax塑件的最大收缩率；Smin塑件的最小收缩率。 （2）模具成形零件的制作公差 它直接影响塑件的尺寸公差，成形零件的精度高，则塑件的精度也高。模具设计时，成形零件的制作公差可选为塑件公差的三分之一四分之一，或选IT7级左右精度，表面粗糙度Ra为0.80.4m。 （3）模具成形零件的磨损 模具使用过程中由于塑料熔体，塑件对模具的作用，成形过程中可能产生腐蚀气体的锈蚀以及模具维护时重新打磨抛光等，均有可能使成形零件发生磨损。一般来说，中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差的六分之一。 2 成形零件工作尺寸的计算 成形零件的工作尺寸是根据塑件成形收缩率，成形塑件的制造公差和模具成形零件的磨损量来确定的。 （1）凹模和型芯的径向尺寸。凹模 (LM) = （8.3）型芯 (lM) = （8.4） 式中，LM,lM凹模，型芯径向工作尺寸， S塑件的平均收缩率。 Ls,ls塑件的径向尺寸，。塑件的尺寸公差，。X修正系数。当塑件尺寸较大，精度较低时，x=0.5；当塑件尺寸较小，精度级别较高时，x=0.75。 （2）凹模深度和型芯的高度尺寸凹模 (HM) = （8.5）型芯 (hM) = （8.6）式中，HM，hM凹模，型芯高度的工作尺寸，。 Hs,hs塑件高度尺寸，。X修正系数。当塑件尺寸较大，精度级别较低时，x=三分之一；当塑件尺寸较小，精度级别较高时，x=二分之一。 （3）中心距尺寸 塑件上凸台之间，凹槽之间或孔的中心等这一类尺寸称为中心距尺寸。计算时不必考虑磨损量。（CM）= （8.7） 式中，CM模具中心距尺寸， Cs塑件中心距尺寸，为保证塑件实际尺寸在规定的公差范围内，尤其是对于尺寸较大且收缩率波动范围较大的塑件，需要对成形尺寸进行校核。其校核的条件是塑件成形尺寸公差应小于塑件尺寸公差。凹模或型芯的径向尺寸：（Smax-Smin）L+<凹模深度或型芯高度尺寸：（Smax-Smin）Hs+< 塑件的中心距尺寸：（Smax-Smin）Cs< 根据上述公式及条件，计算出花柄的型芯及型腔的尺寸如下：凹模和型芯的径向尺寸由凹模的径向尺寸为13，根据公式（8.3）得到凹模的径向制造公差为IT7级，计算结果12.69由凹模的径向尺寸为10，根据公式(8.3)得到凹模的径向制造公差为IT7级，计算结果9.6805由型芯的径向尺寸为6，根据公式（8.4）得到型芯的径向制造公差为IT6级，计算结果6.20 （计算中取IT6.IT7级精度公差值）凹模深度和型芯的高度尺寸由凹模尺寸为13的径向尺寸高度为2，根据公式（8.5），取凹模的公差为IT7级，计算结果得到1.91由凹模的另一尺寸为10的径向尺寸高度为1.5，根据公式（8.5），取凹模的公差为IT7级，计算得到结果1.46由型芯的尺寸为6的径向尺寸高度为1，根据公式（8.6），取型芯的公差为IT6级，计算得到结果1.07七 机构设计 为了保证模具正确合模，塑件顺利脱模，注射模中还包含有结构零，部件，合模导向机构，退出机构，侧向抽芯机构等，其中结构零，部件，合模导向机构组成了模架。1 注射模模架的选择 模架是注射模的骨架和基体，通过它将模具的各个部分有机地联系成为一体。标准模架一般由定模座板，定模板A板，动模板B板，动模支撑板，垫块，动模座板，推杆固定板，推板，导柱，导套及复位杆等组成。根据塑件花柄的形状，查询课表8.4，选取基本型A4模型的模架，如下图-9图-92 支撑零部件设计 固定板的连接方式，如图-10图-103 合模导向机构 合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位导向两种形式，通常采用导柱导向定位机构。合模导向机构的作用：保证动，定模或上，下模位置正确，引导型芯进入型腔，工作时承受一定的侧向力，在模具装配时可起定位作用。依据花柄是酚醛塑料，且工作时，温度较高，型腔与型芯间间隙较大，因此其导向精度可适当降低。八 推出机构的设计把塑件从成形零件上脱出的机构称为推出机构。推出机构工作时必须克服塑件与型芯之间的摩擦力。1 脱模力的计算 注射成形后，塑件在磨具内冷却定型，由于体积的收缩，对型芯产生包紧力。塑件要从型芯上面脱出，就必须克服因包紧力而产生的摩擦力。对于壳体类塑件，脱模时还必须克服大气压力。脱模力F可用下式计算：F=PA( (8.8)式中，塑料与钢的摩擦系数， P塑料对型芯的单位面积上的包紧力A塑件包容型芯的面积 脱模斜度 2 推出机构的选择 常用的推出机构包括推杆推出机构，推件板推出机构，推管推出机构，活动镶块及凹模推出机构等。本设计采用推杆推出形式，如图-11所示图-11 3 推件板的选择 推件板推出机构是在型芯的根部安装了一块与之相配合推件板，在塑件的整个周边端面上进行推出，其工作过程与推杆推出机构类似。这种推出机构作用面积大，推出力大而均匀，运动平稳，并且在塑件上无推出痕迹，因此常用于薄壁容器及各种罩类塑件。花柄的推件板选择如图-12所示。 图-12九 注射机有关工艺参数校核1 注射量的校核 如前面所述，塑件的体积为V=275.436立方厘米，远远小于注塑机的公称值。2 模具闭合高度的校核 由装配图可知模具闭合高度：H闭=225，注射机的最小装模高度Hmin=200，最大装模高度Hmax=300，能够满足Hmin<H闭<Hmax的安装条件。其装配图如下图-13十 最后模具实体装配图如下图-14十一 个人小结 通过此次毕业设计，我不仅把知识融会贯通，而且丰富了大脑，同时在查找资料过程中也了解了许多课外知识，开拓了视野，使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃。 毕业的时间一天天的临近，毕业设计也接近了尾声。在不断的努力下，我的毕业设计终于完成了。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己知识太理论化。自己要学的东西还太多，也明白了学习是一个长期积累的过程，并且锻炼了自己思考解决问题的能力，在以后的工作，生活中都应该不断学习，努力提高自己知识和综合素质。 此外，我得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所有我觉得只有到真正会用的时候才算学会了。十二 参考文献零件制造工艺与装备 模具设计与制造