左鉸鏈蓋注射成形工藝及模具設(shè)計塑膠模具畢業(yè)設(shè)計

1、i左鉸鏈蓋注射成形工藝及模具設(shè)計目錄目錄 .11 選題背景 .01.1 塑料模具的發(fā)展狀況及地位.01.2 選材及性能分析 .11.2.1 聚碳酸脂（pc） .11.2.2 abs 塑料 .11.3 設(shè)計內(nèi)容.22 塑件成型工藝性分析 .22.1 塑件模塑成型工藝參數(shù).32.2.1 abs 塑料成型工藝參數(shù) .32.2.2 pc 成型工藝參數(shù) .42.2 表面質(zhì)量 .42.3 尺寸和精度 .42.4 結(jié)構(gòu)特點 .42.5 塑件注射工藝性 .53 塑件成型方案設(shè)計 .53.1 分型面選擇 .53.2 型腔數(shù)確定.63.3 澆注系統(tǒng)類型與位置選擇 .63.3.1 澆口的選擇 .63.3.2 澆口尺

2、寸的確定 .73.4 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 .83.5 脫模結(jié)構(gòu)設(shè)計 .93.5.1 脫模力計算 .9ii3.5.2 脫模機構(gòu)的選用及布局 .93.5.3 凝料脫出機構(gòu)的設(shè)計 .103.6 導向、定位機構(gòu)設(shè)計 .103.6.1 導向機構(gòu)的作用 .103.6.2 導向機構(gòu)結(jié)構(gòu)及設(shè)計 .113.7 側(cè)向分型抽芯結(jié)構(gòu)設(shè)計 .123.8 模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計 .133.8.1 制品所需冷卻時間的計算 .133.8.2 冷卻介質(zhì)一邊所需傳熱面積的設(shè)計計算 .133.9 模架選用 .144 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 .154.1 模具成型零部件設(shè)計 .154.1.1 成型零件重要工作尺寸計算 .154.1.2 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)

3、計 .164.1.3 排氣方式及排氣槽的設(shè)計 .204.2 模具強度與剛度計算 .204.2.1 型腔(上模)的側(cè)壁和底板厚度計算 .204.3 模具結(jié)構(gòu)總圖繪制 .224.4 成型零件的加工工藝 .244.4.1 選材 .244.4.2 注射模主要零件加工工藝規(guī)程的編制 .245 注射機的選用及相關(guān)參數(shù)的校核 .255.1 塑件基本參數(shù) .255.2 注塑機參數(shù)校核 .255.2.1 最大注塑量 .255.2.2 鎖模力校核 .265.2.3 模具與注塑機安裝部分相關(guān)尺寸校核 .265.2.4 開模行程校核 .27致謝 .28參考文獻 .2901 選題背景 1.1 塑料模具的發(fā)展狀況及地位模

4、具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，6080%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器” ，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力?，F(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展為素有“工業(yè)之母”美譽的模具工業(yè)帶來前所未有的發(fā)展機遇，而模具材料的應(yīng)用在模具制造中起

5、舉足輕重的作用。塑料，作為重要的模具材料之一，隨著家電、汽車、電子、電器、通訊產(chǎn)品的迅猛發(fā)展而得到更為廣泛的應(yīng)用。塑料模具，成為時下模具品種之“關(guān)鍵詞” 。近年來,我國塑料模具業(yè)發(fā)展相當快，目前，塑料模具在整個模具行業(yè)中約占 30%左右。當前，國內(nèi)塑料模具市場以注塑模具需求量最大，其中發(fā)展重點為工程塑料模具。我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，僅汽車行業(yè)將需要各種塑料制品 36 萬噸；電冰箱、洗衣機和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過1000 萬臺；彩電的年產(chǎn)量己超過 3000 萬臺。家電行業(yè)近期家電業(yè)所需模具量年增長率為 10%。一臺電冰箱約需模具 350 副，價值約 400 萬元；一臺全

6、自動洗衣機約需模具200 副，價值 3000 萬元；一臺空調(diào)器僅塑料模具就有 20 副，價值 150 萬元；單臺彩電大約共需模具 140 副，價值約 700 萬元。則僅彩電模具每年就有約 28 億元的市場。隨著家電市場競爭的白熱化，外殼設(shè)計成為重要的一環(huán)，對家電外殼的色彩、手感、精度、壁厚等都提出新要求。業(yè)內(nèi)人士普遍認為，大型、精密、設(shè)計合理（主要針對薄壁制品）的注塑模具將得到市場的歡迎。在未來的模具市場中，塑料模具在模具總量中的比例將逐步提高，且發(fā)展速度將高于其他模具。塑料成型模具的發(fā)展方向包括：模具 cad/cae/cam 技術(shù)應(yīng)用的普及，以提高模具制造精度，縮短制造周期；模具零件加工和裝

7、配朝著“零公差”要求發(fā)展；模具結(jié)構(gòu)設(shè)計往“免試?！狈较虬l(fā)展；精密注射成型設(shè)備向超高速、全電動、智能化等方向1發(fā)展。在此背景下，如何更深入地認識塑料模具的發(fā)展狀況并把握其市場走向，成為重要課題。而站在塑料制件模具的設(shè)計生產(chǎn)去探求此課題的實質(zhì)與內(nèi)涵，成為最佳視角。1.2 選材及性能分析1.2.1 聚碳酸脂（pc）（1）使用性能聚碳酸脂力學性能好，其拉伸和彎曲強度與聚酰胺和聚甲醛相當，抗沖擊和抗蠕變性能突出，尤其抗蠕變性能優(yōu)于聚酰胺和聚甲醛，制品尺寸穩(wěn)定。但是聚碳酸脂的疲勞強度低，使用中容易產(chǎn)生應(yīng)力開裂，與多數(shù)工程塑料相比，聚碳酸脂的摩擦系數(shù)較大，耐磨性較差。聚碳酸脂的耐熱性能好，長期使用溫度可達

8、130c，并且有良好的耐寒性，脆化溫度為-100c；聚碳酸脂具有一定得化學穩(wěn)定性，耐水、稀酸、油、脂肪烴等，但不耐堿、酮、酯等，在光的作用下會老化；聚碳酸脂吸水性較小，透光率很高，介電性能良好。（2）成型性能聚碳酸脂的熔融溫度高（220-230c） ，熔體粘度大，流動性較差；當冷卻速度較快時，其制品容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；雖然聚碳酸脂塑料吸水性小，但在成型過程中即使含有0.2%的水分也會使制品產(chǎn)生氣泡、銀絲和斑痕，所以成型前仍需要烘干；聚碳酸脂成型收縮率小，容易得到精度高的零件。模具溫度應(yīng)較高，注射成型時，澆注系統(tǒng)尺寸應(yīng)粗大，其制品還應(yīng)進行退火處理。 1.2.2 abs 塑料abs 是丙烯 、丁二烯和

9、苯乙烯三種單體聚合而成的非結(jié)晶型的高聚物。（1）abs 的使用性能由于 abs 是三種單體聚合而成的，因此它具有三種組成物的綜合性能。丙烯 可使abs 具有較高的強度、硬度，耐熱性及耐化學穩(wěn)定性；丁二烯可使 abs 具有彈性和較高的沖擊強度；苯乙烯可使 abs 具有優(yōu)良的介電性能和成型加工性能。2abs 塑料在一定得穩(wěn)定范圍內(nèi)具有較高的沖擊強度和表面硬度及耐磨性；熱變形溫度：100c 左右，比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺都高；還具有一定得化學穩(wěn)定性和良好的介電性能；此外，它還能與其它塑料和橡膠混溶等特性；其制品尺寸穩(wěn)定性好，表面光澤，可以拋光和電鍍。但 abs 塑料的耐熱性并不高，耐低溫性和耐紫

10、外線性能也不好。（2）abs 的成型性能 abs 塑料成型性較好。它的流動性較好，成型收縮率?。槐葻崛葺^低，在料筒中塑化效率高，在模具中凝固也較快，模塑周期短。但 abs 吸水性大，成型前必須充分干燥，表面要求光澤的制品應(yīng)進行較長時間的干燥。1.3 設(shè)計內(nèi)容本課題是在給定二維產(chǎn)品圖紙的基礎(chǔ)上，對塑料件進行注射成型分析，確定模具結(jié)構(gòu)，選擇注塑機型號，完成模具設(shè)計?；緝?nèi)容包括：(1) 根據(jù)產(chǎn)品的二維圖紙利用三維建模平臺建立三維模型：主要是根據(jù)二維圖紙利用 proe 軟件進行造型，并利用軟件測得本產(chǎn)品的體積和重量；(2) 利用二維繪圖軟件平臺設(shè)計出完整的模具裝配圖和零部件圖：主要是利用所學的知識對

11、塑料件進行注射成型分析確定合理的模具結(jié)構(gòu)，并利用autocad 軟件進行繪制出完整的模具裝配圖和零件圖，并打印出來；(3) 編制模具主要零件的制造工藝和模具裝配工藝；(4) 完成設(shè)計說明書：應(yīng)包括所有的說明、分析和計算。2 塑件成型工藝性分析零件名稱：左鉸鏈蓋生產(chǎn)批量：大批量材料：pc+abs未注公差取 mt5 級精度3要求設(shè)計左鉸鏈蓋模具技術(shù)要求：1）成型收縮率：5/10002）未注圓角 r0.20.3；3）外形輪廓應(yīng)與主體塑件外形吻合；4）外表面 ra0.8；內(nèi)表面 ra1.63.2。圖 212.1 塑件模塑成型工藝參數(shù) 2.2.1 abs 塑料成型工藝參數(shù)工藝參數(shù)規(guī)格工藝參數(shù)規(guī)格預(yù)熱和干

12、燥溫度 t：8085c成型時間/s注射時間t/s20904時間 t：23h保壓時間t/s05后段150170冷卻時間t/s20120中段165180總周期50220料筒溫度t/c前段180200螺桿轉(zhuǎn)速 n/（rmin）30噴嘴溫度t/c170180方法紅外線燈 烘箱模具溫度t/c5080溫度 t/c70注射壓力p/mpa60100后處理時間 t/h242.2.2 pc 成型工藝參數(shù)工藝參數(shù)規(guī)格工藝參數(shù)規(guī)格溫度 t：110120c注射時間2090預(yù)熱和干燥時間 t：812h保壓時間05后段210240冷卻時間2090中段230280成型時間/s總周期10190料筒溫度t/c前段240285螺桿

13、轉(zhuǎn)速 n/（rmin）28噴嘴溫度t/c240250方法紅外線燈模具溫度t/c70（90）120溫度 t/c100110注射壓力p/mpa80130后處理時間 t/h8122.2 表面質(zhì)量該塑件要求，輪廓清晰，過渡圓角均勻、外形美觀外表面沒有斑點及熔接痕，粗糙度為 ra0.8，塑件內(nèi)表面粗糙度為 ra1.6-3.2。2.3 尺寸和精度尺寸： 這里的尺寸是指塑料制件的總體尺寸大小。由于受塑料流動性的影響，對流動性差的塑料或薄壁制件，在注射或壓住成型時塑件的尺寸不能太大，以免塑料容體充不滿模具型腔或使產(chǎn)生的熔接痕強度過差，從而使塑件不能正常成型或?qū)λ芗耐庥^和強度產(chǎn)生影響。此外，塑件尺寸還受現(xiàn)有的

14、成型設(shè)備規(guī)格，參數(shù)等的影響。該塑件尺寸精度無特殊要求，所有尺寸均為自由尺寸，可按 mt5 查取公差。52.4 結(jié)構(gòu)特點（1）從圖紙上分析，該塑件壁厚均勻，且符合最小壁厚的要求。（2）塑件的型腔較小，在塑件內(nèi)壁有三個凸臺，分別為高 0.45，長 3.51，高0.45，長 3.42 及高 0.6，長 6。且塑件的一面是斜面，因此塑件不易取出，需要考慮側(cè)抽裝置及斜導桿裝置。（3）塑件內(nèi)表面有一個加強肋板。（4）配合曲面要求光滑過渡，具有流線造型。結(jié)論：采用普通熱塑性塑料注射模成型即可，塑件精度 mt5 級；模具精度 it11 以上。2.5 塑件注射工藝性制件各尺寸如上面圖形標注所示，塑件基本參數(shù)為：

15、面積（mm2）：1003.6mm2體積（mm3）：611.56mm33 塑件成型方案設(shè)計3.1 分型面選擇如何確定分型面，需要考慮的因素比較復雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。根據(jù)參考文獻1p90-p93 選擇分型面時，為保證制件能順利地從型腔中脫出且便于模具加工，一般應(yīng)考慮以下幾種因素： 第一，分型面必須開設(shè)在制件斷面輪廓最大的地方。第二，分型面處不可避免地會在塑件上留下溢料痕跡，故分型面最好不要選擇在制品光亮

16、平滑的外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處。第三，從制件的推出裝置考慮，分型時要盡可能地使制件留在動模。第四，為保證制件相關(guān)部位的同心度出發(fā)，同心度要求高的塑件，取分型面時最好6把要求同心的部分放在分型面的同一側(cè)。第五，有側(cè)凹或側(cè)孔的制件，當采用自動側(cè)向分型抽芯時，一般將抽芯或分型距離較長的一邊放在動定模開模的方向上。第六，為了便于模具加工制造，應(yīng)盡量選擇平直且易于加工的分型面，且分型面的位置要有利于制品排氣、脫模。該塑件為左鉸鏈蓋，外形要求美觀，無斑點和熔接痕，表面質(zhì)量要求較高。結(jié)合課題中制件實際情況決定選擇如圖 31 所示分型面：圖 313.2 型腔數(shù)確定（1）設(shè)備注射量一模多件不成問題；（2）生產(chǎn)批量

17、較大可考慮一模兩件或四件；（3）abs 料成型性能和塑件精度要求一模多件也不成問題；（4）塑件結(jié)構(gòu)、模具復雜程度一模兩件較合適；綜合考慮：選用一模兩件3.3 澆注系統(tǒng)類型與位置選擇3.3.1 澆口的選擇根據(jù)制品的形狀可考慮點澆口、側(cè)澆口及潛伏式澆口；便于充模、排氣；減小模具高度，簡化模具結(jié)構(gòu) ；7便于抽芯且不影響制品成形；綜合考慮：選擇側(cè)澆口 制件及澆注系統(tǒng)的排布如圖 32：圖 3-2 澆注系統(tǒng)3.3.2 澆口尺寸的確定 根據(jù)參考文獻2，主流道與噴嘴接觸處做成半球形的凹坑，凹球半徑比噴嘴大12mm，設(shè)置為 10.5 mm，使噴嘴與凹球嚴密地配合，避免高壓塑料熔體溢出。主流道小端尺寸應(yīng)比噴嘴孔直

18、徑約大 0.51 mm 以上，一般在 48mm 范圍內(nèi)。本課題制件為普通大小的尺寸，將小端尺寸設(shè)為 4mm，錐角取 2 度。如圖 3-4 所示：圖 33 主流道尺寸分流道指主流道末端到澆口的整個通道。分流道的功能是使融體過渡和轉(zhuǎn)向，分流道截面尺寸應(yīng)根據(jù)塑件的體積、形狀、壁厚、分流道的長度等因素來確定。對于壁厚小于 3 毫米，質(zhì)量在 200 克以下的塑件可以用下面的經(jīng)驗公式來確定分流道的直徑： (3-1)1/40.2654/2dwl8其中，d-分流道直徑（mm）w-塑件的質(zhì)量（g）l分流道長度（mm）該制件質(zhì)量約為 10g，由此可計算分流道直徑 d=m 塑件+m 澆式中：m 機注塑機的最大注塑量

19、，單位 g。m 機=(m 塑件+m 澆)/0.85=（211.29+4.23）/0.8531.54gm 機=75g31.54g 所以滿足要求。5.2.2 鎖模力校核 鎖模力是注射機鎖模裝置施加于模具的最大夾緊力。鎖模力的作用在于平衡和克服模腔壓力產(chǎn)生的使模具沿分型面張開的力，保持模具緊密鎖合，防止溢料。注射機鎖摸力與模腔壓力的關(guān)系可用下式表示：f0 kp0a (5-1) f0注射機鎖模力； k安全系數(shù)，一般取 1/32/3；p0注塑機料筒內(nèi)螺桿或柱塞施于塑料熔體的壓力（30mpa50mpa） ；a塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影之和；a=223.8915.15+650=1023.9mm2fokp0a=2/3501023.9=34.13kn因為 f0=450kn34.13kn，滿足要求。5.2.3 模具與注塑機安裝部分相關(guān)尺寸校