塑料模具設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書.pdf

1 隔弧板的注射成型工藝與模具設(shè)計(jì)隔弧板的注射成型工藝與模具設(shè)計(jì)隔弧板的注射成型工藝與模具設(shè)計(jì)隔弧板的注射成型工藝與模具設(shè)計(jì) 學(xué)生：肖獻(xiàn) 指導(dǎo)老師：宋斌 (張家界航空工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 427000) 摘要摘要摘要摘要：模具畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生完成模具專業(yè)的課程后， 運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能， 在老師的指導(dǎo)下進(jìn)行的一次全面的成型工藝、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝的實(shí)踐性訓(xùn)練，是對(duì) 所學(xué)知識(shí)的一次全面總結(jié)， 是模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)畢業(yè)前重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)。 此模具設(shè)計(jì)是結(jié) 合給定的零件的特點(diǎn)及工廠實(shí)際設(shè)計(jì)的適合大批量生產(chǎn)的塑料注射模具，具有實(shí)際生產(chǎn)能 力。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：畢業(yè)設(shè)計(jì)、注射模、隔弧板塑料模具設(shè)計(jì) 1 1 1 1 前 言前 言前 言前 言 作為二十一世紀(jì)的大學(xué)生，綜合方面的素質(zhì)越來(lái)越顯得重要，特別要從事模 具專業(yè)， 畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)和技能解決實(shí)際問(wèn)題的一個(gè)重要 環(huán)節(jié)，這是對(duì)我們大學(xué)階段智力的一次總檢驗(yàn)。更是我們受到集中培養(yǎng)和綜合設(shè) 計(jì)能力，科研能力，創(chuàng)新能力的一次難得的機(jī)會(huì)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要目的有兩個(gè)：一，讓學(xué)生掌握查閱資料與手冊(cè)的能力，能夠 熟練運(yùn)用 CAD 進(jìn)行模具設(shè)計(jì)；二，掌握模具設(shè)計(jì)方法和步驟，了解模具的工藝過(guò) 程。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是設(shè)計(jì)題目：隔弧板（BS10-S105），該塑件比較復(fù)雜。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，本人通過(guò)了參考實(shí)際產(chǎn)品，了解注射成形的特點(diǎn)；在設(shè)計(jì)過(guò)程中 查了很多資料。 2 塑件零件圖分析 2.1 零件的功用與經(jīng)濟(jì)性分析 隔弧板應(yīng)用于電器配件，成本較高，但生產(chǎn)批量為中批，采用注射模成型經(jīng) 濟(jì)性較好。 2 2.2 塑件工藝性分析 2.2.1 塑料原材料分析 材料 ABS，它是以丙烯晴、丁二烯和苯乙烯聚合而成的塑料，ABS 樹脂是五 大合成樹脂之一，其抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學(xué)藥品性及電氣性能優(yōu) 良，還具有易加工、制品尺寸穩(wěn)定、表面光澤性好等特點(diǎn)，容易涂裝、著色，還 可以進(jìn)行表面噴鍍金屬、 電鍍、 焊接、 熱壓和粘接等二次加工， 廣泛應(yīng)用于機(jī)械、 汽車、電子電器、儀器儀表、紡織和建筑等工業(yè)領(lǐng)域，是一種用途極廣的熱塑性 工程塑料。ABS 樹脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，它將 PS，SAN，BS 的各種性能有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能。ABS 是丙 烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A 代表丙烯腈，B 代表丁二烯，S 代表苯 乙烯。 一般性能 ABS 外觀為不透明呈象牙色粒料， 其制品可著成五顏六色， 并具有高光澤度。 ABS 相對(duì)密度為 1.05 左右，吸水率低。ABS 同其他材料的結(jié)合性好，易于表面印 刷、涂層和鍍層處理。ABS 的氧指數(shù)為 1820，屬易燃聚合物，火焰呈黃色，有 黑煙，并發(fā)出特殊的肉桂味。 力學(xué)性能 ABS 有優(yōu)良的力學(xué)性能，其沖擊強(qiáng)度極好，可以在極低的溫度下使用；ABS 的耐磨性優(yōu)良， 尺寸穩(wěn)定性好， 又具有耐油性， 可用于中等載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承。 ABS 的耐蠕變性比 PSF 及 PC 大，但比 PA 及 POM 小。ABS 的彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度 屬塑料中較差的。ABS 的力學(xué)性能受溫度的影響較大。 熱學(xué)性能 ABS 的熱變形溫度為 93118，制品經(jīng)退火處理后還可提高 10左右。ABS 在-40時(shí)仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40100的溫度范圍內(nèi)使用。 電學(xué)性能 ABS 的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響，可在大多數(shù) 環(huán)境下使用。 環(huán)境性能 ABS 不受水、無(wú)機(jī)鹽、堿及多種酸的影響，但可溶于酮類、醛類及氯代烴中， 3 受冰乙酸、植物油等侵蝕會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力開(kāi)裂。ABS 的耐候性差，在紫外光的作用下 易產(chǎn)生降解；于戶外半年后，沖擊強(qiáng)度下降一半。 ABS 塑料的加工性能 ABS 同 PS 一樣是一種加工性能優(yōu)良的熱塑性塑料，可用通用的加工方法加 工。 ABS 的熔體流動(dòng)性比 PVC 和 PC 好，但比 PE、PA 及 PS 差，與 POM 和 HIPS 類似；ABS 的流動(dòng)特性屬非牛頓流體；其熔體粘度與加工溫度和剪切速率都有關(guān) 系，但對(duì)剪切速率更為敏感。 ABS 的熱穩(wěn)定性好，不易出現(xiàn)降解現(xiàn)象。ABS 的吸 水率較高，加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理。一般制品的干燥條件為溫度 8085，時(shí)間 24h； 對(duì)特殊要求的制品(如電鍍)的干燥條件為溫度 7080， 時(shí)間 1818h。 ABS 制品在加工中易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力的大小可通過(guò)浸入冰乙酸中檢驗(yàn)；如應(yīng)力太 大和制品對(duì)應(yīng)力開(kāi)裂絕對(duì)禁止，應(yīng)進(jìn)行退火處理，具體條件為放于 7080的熱 風(fēng)循環(huán)干燥箱內(nèi) 24h，再冷卻至室溫即可。 2.2.2 塑件尺寸分析 塑件為圓形件，最大直徑為 84mm，最小直徑為 9mm，最小壁厚為 1.5mm， 在使用時(shí)，該壁厚滿足使用的強(qiáng)度、剛度要求，但塑件一側(cè)的壁厚最厚為 17mm， 可能增加了塑件的冷卻時(shí)間以及塑件成型后的變形程度，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，注意模 具的模溫控制，塑件上大部分尺寸都標(biāo)注有尺寸公差，有一部分未注公差尺寸分 別為50，8，R2，32, ,7，查教科書表 21 未注公差按照 MT5 級(jí)精度制造， 得到公差如下： 0 64. 0_ 50， 28. 0 0 8+，R 0 20. 0_ 2, 28. 0 28. 0_ 32+ ， 28. 0 0 7+. 2.2.3 塑件表面質(zhì)量分析 塑件表面無(wú)粗糙度要求。無(wú)其它嚴(yán)格要求，按照表 2-3，塑件.表面粗糙度 最低可取 Ra=1.6，塑件的表面粗糙度主要由模具成型零件表面粗糙度決定，因 此模具成型零件一般比塑件表面粗糙度高一級(jí)，即 Ra=0.8。這種粗糙度在一般 的注射成型中比較容易達(dá)到要求。 2.2.4 塑件結(jié)構(gòu)工藝性分析 塑件整體外形為圓形，中心有一階梯孔，上表面有9 和8 的盲孔各一個(gè)， 側(cè)邊有異性槽，無(wú)測(cè)孔，不需要設(shè)計(jì)側(cè)抽芯，模具結(jié)構(gòu)大大降低，但由于9 的 盲孔和階梯孔的抽芯方向不一致，所以最好將模具動(dòng)定模都設(shè)計(jì)型芯，經(jīng)過(guò)塑件 結(jié)構(gòu)工藝性分析，適合注射成型，模具復(fù)雜程度一般。 4 3 塑料成型工藝規(guī)程編制 3.1 計(jì)算塑件體積和質(zhì)量 塑料的收縮率查教科書附錄 B 得 Scp=0.20.8 取 Scp=0.6 計(jì)算塑件體積如下： V總-V1-V2-V3-V4-V5=66333-17001-443-6000-1789-1988=39112mm 3 塑件的質(zhì)量 m=CV 查表 5-1 其中=1.05g/ c m 3 則 m=39.1121.05=41g 3.2 初選成型設(shè)備 根據(jù) V=39.112cm 3 查附錄 C 初選取注射機(jī) XS-Z-60. 3.3 模塑工藝規(guī)程的編制 （見(jiàn)塑料成型工藝卡片） 4 塑料模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 分型面的選擇 （1）分型面的選擇有利于脫模：分型面應(yīng)取在塑件尺寸的最大處。而且應(yīng) 使塑件流在動(dòng)模部分，由于推出機(jī)構(gòu)通常設(shè)置在動(dòng)模的一側(cè)，將型芯設(shè)置在動(dòng)模 部分，塑件冷卻收縮后包緊型芯，使塑件留在動(dòng)模，這樣有利脫模。如果塑件的 壁厚較大，內(nèi)孔較小或者有嵌件時(shí)，為了使塑件留在動(dòng)模，一般應(yīng)將凹模也設(shè)在 動(dòng)模一側(cè)。拔模斜度小或塑件較高時(shí)，為了便于脫模，可將分型面選在塑件中間 的部位，但此塑件外形有分型的痕跡。 （2）分型面的選擇應(yīng)有利于保證塑件的外觀質(zhì)量和精度要求。 （3）分型面的選擇應(yīng)有利于成型零件的加工制造。 根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)，模具上下都有型芯，該模具選擇分型面在塑件最上端開(kāi)模方 便，塑件飛邊在塑件轉(zhuǎn)角處，不影響塑件表面質(zhì)量，分型面示意圖如下： 5 分型面 4.2 型腔數(shù)目的確定及型腔的排列 塑件直徑為 84，尺寸較大，生產(chǎn)批量為中批量，綜合考慮各種情況，選擇 一摸一腔的模具結(jié)構(gòu)。 塑件中心在模具正中心， 模具型腔也較容易加工， 開(kāi)模時(shí)， 塑件在包緊力作用下，留在動(dòng)模一側(cè)。最后由推出機(jī)構(gòu)推出塑件。 4.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.3.1 主流道的設(shè)計(jì) 根據(jù)所選擇的注射機(jī)，其噴嘴球經(jīng) SR=10，澆口套的球經(jīng)應(yīng)大于 SR 值，所 以選擇澆口套 SR=12mm。在燕秀工具箱中選擇澆口套 SBA 型，規(guī)格 12 4.3.2 分流道的設(shè)計(jì) 分流道是塑件流過(guò)澆注系統(tǒng)的中間位置，必須保證要有一定的流量。以增大 澆口的流速， 該塑件的體積較大， 查書表 5-6 輪輻式澆口， 這樣去除澆口較方便， 采用半圓形分流道，截面直徑為 R4 4.3.3 澆口的設(shè)計(jì) 根據(jù)上面分流道排列方式為輪輻式設(shè)計(jì)方式，澆口采用矩形截面澆口，澆口 的尺寸為 111 分流道與澆口示意圖如下： 6 1 1 R1 4 1 分流道和澆口形式 4.4 型芯、型腔結(jié)構(gòu)的確定 型芯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用組合式，與模板采用不同的材料分開(kāi)制造，可以節(jié)省模 具鋼， 連接牢固可靠， 型芯的材料選用 T10A 常用模具材料， 處理硬度為 45-50HRC。 型芯表面粗糙度， 其中的成型部分為 0.1m， 配合部分為 0.8m， 其余為 3.2m， 成型部位鍍硌，厚度為 0.015mm,其前要進(jìn)行刨光處理。 型腔整體式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，強(qiáng)度高，型塑件質(zhì)量好，型腔也采 用 T10A 鋼，熱處理 45-50HRC，表面粗糙度為 Ra=0.1m，與大階梯型芯配合表 面 Ra=0.8，其余為 Ra=3.2。 4.5 推件方式的選擇 該塑件表面質(zhì)量無(wú)特殊要求，采用推桿推出機(jī)構(gòu)恩呢剛滿足模具工作要求， 模具采用推桿推出，推桿數(shù)量 4 個(gè)，選用直徑為 6 的標(biāo)準(zhǔn)推桿. 5 模具主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1 成型零件的尺寸計(jì)算 Scp%=0.6% 取工作零件制造公差的 7 塑件尺寸 公式 結(jié)果 2 . 0 0 4 hm=(hs+hsScp%+2/3) 0 0.2 0 07. 0 36. 4 2 . 0 2 . 0 5+ hm=(hs+hsScp%+2/3) 0 0.4 5.49 0 07. 0 1 . 0 1 . 0 9+ hm=(hs+hsScp%+2/3) 0 0.2 0 16. 0 29. 9 型 芯 高度 28. 0 0 7+ hm=(hs+hsScp%+2/3) 0 0.3 7.47 0 09. 0 3 . 0 0 24+ lm=(hs+hsScp%+2/3) 0 0.3 0 1 . 0 34.24 0 64. 0_ 50 lm=(ls+lsScp%+2/3) 0 0.64 0 21. 0 727.50 0 5 . 0 39R lm=(ls+lsScp%+2/3) 0 0.5 0 16. 0 36.39 2 . 0 2 . 0 15+ lm=(ls+lsScp%+2/3) 0 0.4 0 16. 0 56.15 28. 0 0 8+ lm=(ls+lsScp%+2/3) 0 0.28 0 09. 0 52. 8 1 . 09 lm=(ls+lsScp%+2/3) 0 0.2 0 07. 0 29. 9 型 芯 經(jīng)向 R 0 20. 0_ 2 lm=(ls+lsScp%+2/3) 0 0.2 0 07. 0 13. 2 28. 0 28. 0_ 32+ Cm=(Cs+CsScp%)/2 0.56 09. 047.32 中 心 距 2 . 034 Cm=(Cs+CsScp%)/2 0.4 06. 04 .34 23. 0 7 . 0 84+ Lm=(Ls+LsScp%-2/3) 0 0.93 09. 0 0 54.84 + 凹 模 經(jīng)向 28. 0 28. 0_ 32+ Lm=(Ls+LsScp%-2/3) 0 0.56 18. 0 0 1 .32 + 凹 模 深度 1 . 013 Hm=(Hs+HsScp%-2/3) 0 0.2 07. 0 0 05.13 + 5.2 模具型腔壁厚及型腔模板總體尺寸的確定 凹模的內(nèi)徑為 84， 查表 3-12 選取圓形凹模壁厚的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) Tc=45,則凹模板 長(zhǎng) L=83+45+45=174 塑料的厚度為 12. 8 凹模底部厚度 c t= p pmr 4 3 Pm= 15004 421223 2 =10.3 Pm=122MPa r=42 p=1500MPa 因此，凹模板尺寸為 17417422.3 查資料選取標(biāo)準(zhǔn)值為 18018030 5.3 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇 根據(jù)塑件成型方案，模架上有定模板，動(dòng)模板，動(dòng)模板墊板，一次選擇為標(biāo) 準(zhǔn)模架 AI，根據(jù)凹模板規(guī)格選擇尺寸為 180180190 的標(biāo)準(zhǔn)模架尺寸。 其中，A 板：18018030 B 板：18018030 C 板高度：60 垃圾釘 高度：5 AB 板間隙為：0 模架標(biāo)記：1818 180180190 6 模具圖樣的繪制及成型設(shè)備校核 6.1 模具裝配圖的繪制 M6X20L M5X20L 9 6.2 模具零件圖的繪制 （見(jiàn)零件圖） 6.3 成型設(shè)備技術(shù)參數(shù)的校核 6.3.1 標(biāo)稱注射量的校核 KVgVn=Vz+Vj K=0.8 n=1 Vz=40 Vj=5 KVg=600.8=48 V=141+5=46 KVgV 滿足要求 6.3.2 注射壓力的校核 PgP Pg=122MPa P=100MPa Pg=122P=100 滿足要求 10 6.3.3 合模力的校核 FgKFz=KAfPm Fg=50 4 10N K=1.1 Af=3.144242=5538 2 m 2 m Pm=500000243672=KFz 滿足要求。 6.34 開(kāi)模行程的校核 S 1 H 2 H+5mm S=170 H 1=15 H2=72 S=17092 滿足要求 7 塑料模具制造 7.1 模具制造技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析 模具選用的標(biāo)準(zhǔn)模架 AI1818 其需要加工的零件比較少， 主要加工 3 個(gè)型芯， 以及大型腔的加工，型芯分為兩種類型，一種是固型，一種是異型，圓形的可以 采用車床加工，異形型芯采用銑削加工后再使用成型磨床磨外形，型腔采用銑床 削去，留少許雨量點(diǎn)火花加工，費(fèi)用比較適中模具裝配比較簡(jiǎn)單，鉗工工作量不 大，總的來(lái)說(shuō)模具成本不高，其費(fèi)主要在購(gòu)買標(biāo)準(zhǔn)模架。 7.2 模具主要零件的加工工藝編制 7.2.1 型腔 型腔上需要固定兩個(gè)型芯，采用線切割加工，配合表面精度較高，型腔采用 銑床粗加工，再采用點(diǎn)火花精加工。工藝編制見(jiàn)模具零件工藝規(guī)程。 7.2.2 型芯 型芯全部采用臺(tái)肩式固定方式，因此對(duì)于圓形型芯采用數(shù)控車加工，異行型 芯采用銑削加工，最后采用磨削加工，達(dá)到尺寸要求和表面粗糙精度要求。工藝 編程見(jiàn)模具零件加工工藝規(guī)程。 7.3 模具裝配工藝編制 7.3.1 定模的裝配工藝 將澆口套，定位圈以及定模板上的型芯壓裝，導(dǎo)套壓裝，將定模板與定模座 板上螺釘擰緊。 7.3.2 動(dòng)模的裝配工藝 動(dòng)模部分的型芯壓裝到動(dòng)模板上，裝上推出機(jī)構(gòu)再將動(dòng)模板，墊板以及推出 機(jī)構(gòu)一起用長(zhǎng)螺釘緊固在動(dòng)模座板以及墊塊上。 11 1 裝配型芯 1 和 型芯 3 按圖紙將型芯 1 和型芯 2 與動(dòng)模板進(jìn)行壓裝入式裝配， 并且調(diào)整修磨型芯高度， 到達(dá)要求。 2 配套推桿孔 通過(guò)定模固定板配鉆推桿固定板上的推桿孔。 3 裝配推桿 將將推桿，拉料桿裝入推桿固定板，推板疊合，并用螺釘緊固，并將推出機(jī)構(gòu) 整體裝入動(dòng)模。 4 裝配型芯 2 何 澆口套 按照?qǐng)D紙要求將型芯 2 與定模板進(jìn)行壓入式裝配，并且調(diào)整修磨型芯高度，到達(dá) 要求。并裝入澆口套。 5 定模裝配 將上工序裝配 好的定模板部分與定模座板用螺釘緊固，再裝上定位圈。 6 總裝 將工序 3 裝好的動(dòng)模部分與工序 5 裝好的定模部分，以及標(biāo)準(zhǔn)模架上的墊塊， 定模座板等一起用螺釘緊固。 8 模具的工作原理與使用維護(hù) 模具安裝到注射機(jī)上，模具閉合，注射塑料到模具型腔保壓，冷卻，模具打 開(kāi)，塑料在包緊力的作用下留在動(dòng)模一側(cè)，由 4 個(gè)推桿將塑件推出，塑件在重力 的作用下自由脫落，模具閉合，定模板的作用力將復(fù)位桿推動(dòng)，將動(dòng)模推出機(jī)構(gòu) 復(fù)位，完成一次注射成型。 9 9 9 9 結(jié)論結(jié)論結(jié)論結(jié)論 將近兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)馬上就結(jié)束了， 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我在這三年來(lái)的一次 總結(jié)性的綜合設(shè)計(jì)， 是全面檢驗(yàn)和考察大學(xué)三年來(lái)所學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用水平與能 力的一個(gè)重要的手段。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我的一個(gè)重要學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，在解決問(wèn)題的過(guò)程中，溫故了以前 的知識(shí)， 更深刻的理解了更多的設(shè)計(jì)要點(diǎn)， 這是與沒(méi)有搞過(guò)獨(dú)立設(shè)計(jì)不能比擬的， 通過(guò)每天的查閱資料、計(jì)算分析，使自己所學(xué)的知識(shí)得到了系統(tǒng)的鞏固。其中我 也明白了知識(shí)的價(jià)值，當(dāng)知識(shí)被用時(shí)，知識(shí)就是力量。 通過(guò)一副模具的設(shè)計(jì)，才懂得了知識(shí)是建立實(shí)踐中的，它需要一絲不茍的精 神。 而不能不運(yùn)用知識(shí)， 就在于我們是否真正的學(xué)好了知識(shí)的檢驗(yàn)。 每完成一步， 都交與專業(yè)課老師進(jìn)行檢查， 以便及