注射模具課程設(shè)計(jì)

1、摘 要本次的模具設(shè)計(jì)，制件選用ABS材料，采用推板退出。通過對(duì)塑件進(jìn)行工藝的分析和比較，針對(duì)零件的具體結(jié)構(gòu)，選用限制性側(cè)澆口的單分型面注塑模具，并且采用一模三腔形式。從具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)對(duì)模具的澆注系統(tǒng)，模具成型部分結(jié)構(gòu)，頂出系統(tǒng)，注塑機(jī)的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核，都有詳細(xì)的設(shè)計(jì)，同時(shí)簡(jiǎn)單的編制了模具的加工工藝，通過設(shè)計(jì)表明該模具結(jié)構(gòu)合理，具有一定的推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞：推板退出，單分型面注塑模，限制性側(cè)澆口，ABS ，一模三腔目錄前言1第1章 產(chǎn)品工藝性分析21.1 ABS塑料的材料性能21.2 成型特性及條件21.3 結(jié)構(gòu)工藝性31.4 零件體積及質(zhì)量估算31.5鎖模力的計(jì)算31.6初選注射成型機(jī)的

2、型號(hào)及規(guī)格3第2章 塑料膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)52.1 型腔數(shù)目和分布52.2 選擇分型面52.3 確定澆注系統(tǒng)尺寸52.3.1 主流道設(shè)計(jì)52.3.2 分流道設(shè)計(jì)62.3.3澆口設(shè)計(jì)62.4 凹凸模的設(shè)計(jì)72.4.1 凹模的尺寸72.4.2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)72.5 確定型腔、型芯的結(jié)構(gòu)及固定方式72.5.1 型腔、型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)72.5.2 固定方式92.6 確定頂出方式92.7 確定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)92.7.1導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)形式92.7.2導(dǎo)柱的布置10第3章 模架的設(shè)計(jì)及工作原理113.1 模架的設(shè)計(jì)123.2 模具工作原理12緒論13謝 辭14參考文獻(xiàn)15前言 塑料模具是20世紀(jì)發(fā)展起來(lái)的新興材料，由于廣泛應(yīng)用

3、，以替代部分金屬、木材、皮革及硅酸鹽等自然材料，成為現(xiàn)代工業(yè)和生活中不可或缺的一種人造化學(xué)合成材料。并與金屬、木材和硅酸鹽三種傳統(tǒng)材料一起，成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中四種重要的原材料之一。塑料模具近年來(lái)在我國(guó)有了很大的發(fā)展，大量新技術(shù)，新工藝，新材料得到推廣應(yīng)用國(guó)際先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)控加工的飛速發(fā)展和在傳統(tǒng)制造業(yè)中的應(yīng)用，更加快了模具行業(yè)的發(fā)展。模具設(shè)計(jì)正從過去的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)，手工繪圖，發(fā)展到今天通過人機(jī)對(duì)話，能迅速設(shè)計(jì)出模具的總圖，運(yùn)用模具CAD可以模擬在模具中的流動(dòng)狀態(tài)，確定澆口位置，克服塑料成型中可能出現(xiàn)的問題。而模具 CAD的廣泛應(yīng)用更使模具向大型，精密，復(fù)雜發(fā)展，模具制造周期也

4、大大縮短。跟國(guó)外相比，我國(guó)模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)很不合理，我國(guó)模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中沖壓模具約占50%，塑料模具約占34%，壓鑄模具約占6%，其他各類模具約占10%；發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)發(fā)展塑料模比較重視，塑料模所占比例一般為40%；大型、精密、長(zhǎng)壽模具所占比例為50%以上，而我國(guó)僅為25%；我國(guó)主要模具生產(chǎn)能力集中在各主機(jī)廠的模具分廠內(nèi)，所產(chǎn)模具商品化率很低，模具自產(chǎn)自銷比列高達(dá)60%-70%，而國(guó)外70%以上是商品模具。國(guó)內(nèi)外模具的質(zhì)量水平不可同日而語(yǔ)，開發(fā)能力和經(jīng)濟(jì)效益仍有差距。但我國(guó)加入WTO后，給塑料模具產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)和機(jī)會(huì)。促使更多外資來(lái)中國(guó)建廠，帶來(lái)國(guó)外先進(jìn)的模具技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)培養(yǎng)中國(guó)的專業(yè)模具人

5、才起到了推動(dòng)作用。所以我國(guó)塑料模具生產(chǎn)企業(yè)更應(yīng)該抓住機(jī)遇，重點(diǎn)發(fā)展那些技術(shù)含量高的大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具，并大力開發(fā)國(guó)際市場(chǎng)，發(fā)展出口模具。隨著中國(guó)塑料工業(yè)，特別是工程塑料的高速發(fā)展，可以預(yù)見，中國(guó)塑料模具的發(fā)展速度仍將繼續(xù)高于模具工業(yè)的整體發(fā)展速度，未來(lái)幾年年增長(zhǎng)率仍將保持左右的水平?！笆晃濉逼陂g，在科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)下，國(guó)內(nèi)模具企業(yè)將進(jìn)一步深化改革，下功夫搞好科技進(jìn)步與創(chuàng)新，堅(jiān)持走新型工業(yè)化道路，將速度效益型的增長(zhǎng)模式逐步轉(zhuǎn)變到質(zhì)量和水平效益型的軌道上來(lái)，模具工業(yè)必將得到又好又快的發(fā)展。第1章 產(chǎn)品工藝性分析1.1 ABS塑料的材料性能ABS塑料是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。

6、這三種組分的各自特性，使ABS塑料具有“硬、韌、剛”的綜合力學(xué)性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化學(xué)腐蝕性和表面硬度；丁二烯使ABS堅(jiān)韌；苯乙烯使它有了良好的加工性和染色性能。ABS無(wú)毒、無(wú)味，呈微黃色，成型塑件光澤好。密度為1.021.05克每立方米。拉伸強(qiáng)度3050MPa 彎曲強(qiáng)度為4176MPa，拉伸彈性模量15872277MPa，彎曲彈性模量13802690MPa，收縮率為0.3%0.8%，常取0.5%。ABS有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。其尺寸穩(wěn)定性好，易于成型加工。水、無(wú)機(jī)鹽、堿、酸類對(duì)ABS幾乎無(wú)影響。其缺點(diǎn)是：耐熱性不好，連續(xù)工作溫度

7、只有70左右；耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。ABS原料易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理。ABS在升溫時(shí)粘度增高，所以成型壓力較高，易產(chǎn)生熔接焊缺陷。1.2成型特性及條件 其吸濕性強(qiáng)，塑料在成型前必須充分預(yù)熱干燥，其含應(yīng)水量小于0.3%。對(duì)于要求表面光澤的零件，塑料在成型前更應(yīng)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥。流動(dòng)性中等，溢邊值0.04。塑料的加熱溫度對(duì)塑件的質(zhì)量影響較大，溫度過高易分解（分解溫度為250）。成型時(shí)宜采用較高的加熱溫度（模溫5080）和較高的注射壓力。1.3 結(jié)構(gòu)工藝性零件壁厚基本均勻，所有壁厚均大于塑件的最小壁厚0.8，注射成型時(shí)應(yīng)不會(huì)發(fā)生填充不足現(xiàn)象。零件圖如下： 圖1.1 零件實(shí)

8、物圖1.4 零件體積及質(zhì)量估算單個(gè)塑件。體積=5181立方毫米=5.181，質(zhì)量m=5.1811.04g=5.388g。三個(gè)塑件?？傮w積=19.428，總質(zhì)量=21.206g。1.5 鎖模力的計(jì)算 鎖模力F=P(A1+A2) ，其中P為型腔內(nèi)熔體的壓力，在成型中、小型塑料制品時(shí)，型腔內(nèi)熔體的壓力P常取2040MPa,此處取30 Mpa；A1為塑件的投影面積，A2為凝料的投影面積。A1=17.517.53.143=2884.875mm2,A2=0.35A1=1009.706 mm2。所以F=30（A1+A2）=116.837KN。1.6 初選注射成型機(jī)的型號(hào)和規(guī)格 綜合考慮實(shí)際注射量應(yīng)在額定注射

9、量的20%80%之間和鎖模力，初選額定注射量在100以上的臥式注射成型機(jī)SZ-100/60。 表1-1 注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)理論注射容量/100鎖模力/600螺桿直徑/35拉桿間距/320320注射壓力/模板行程/注射時(shí)間/最大模厚/塑化能力/(g/h)40最小模厚/170螺桿轉(zhuǎn)速/()20200定位孔直徑/125噴嘴球半徑/噴嘴口直徑/4注射方式螺桿式頂出行程/80噴嘴球半徑/mm10噴嘴伸出量/mm20第2章 塑料注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 型腔數(shù)目和分布確定模具型腔的方法有：（1）根據(jù)注射機(jī)的最大注射量確定（2）根據(jù)鎖模力確定（3）根據(jù)塑件精度確定（4）根據(jù)經(jīng)濟(jì)性確定 由于塑件的形狀簡(jiǎn)單，重量較

10、輕，且生產(chǎn)批量大，所以應(yīng)使用多型腔模具。綜合分析本設(shè)計(jì)采用一模三腔，即一次注射成型三個(gè)零件。這樣模具的尺寸較小，生產(chǎn)率高，塑件質(zhì)量可靠，成本較低。澆注系統(tǒng)采用O型平衡裝置，使所有型腔在同一時(shí)刻充滿。該平衡澆注系統(tǒng)的特點(diǎn)是：從分流道到型腔，其形狀、長(zhǎng)度尺寸、圓角、模壁的冷卻條件都完全相同。2.2選擇分型面分型面是模具上用于取出塑件或澆注系統(tǒng)冷凝料可分離的接觸表面。選擇分型面的基本原則：分型面應(yīng)選擇在塑件斷面輪廓最大的位置，以便順利脫膜，并且不要影響外觀。根據(jù)該塑件的結(jié)構(gòu)特征，選定水平分型面。2.3確定澆注系統(tǒng)尺寸澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口、冷料穴四部分組成。其作用是使來(lái)自注射機(jī)噴嘴的塑料

11、熔體，穩(wěn)定而順利地流入并充滿全部型腔，同時(shí)，在充模的過程中將注射壓力傳遞到型腔的各個(gè)部位，以保證塑件的完整成型。2.3.1 主流道的設(shè)計(jì)主流道與噴嘴的接觸處多作成半球形的凹坑。二者應(yīng)嚴(yán)密接觸以避免高壓塑料的溢出。查塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)表3-1得XZ-100/60型注射機(jī)噴嘴前端孔徑= 3mm；噴嘴前端球面半徑R0=10mm。上端直徑d=注射機(jī)噴嘴直徑+0.5mm=4.5mm，R=噴嘴球半徑+1mm=11mm,下端直徑D=10mm。為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角，取。 2.3.2 分流道設(shè)計(jì)(1)分流道的截面形狀：通常分流道的斷面形狀有圓形、矩形、梯形、U形和六角形

12、等。為了減少流道內(nèi)的壓力損失和傳熱損失，提高效率，就選用圓形分流道，如圖2.1所示。因?yàn)閳A形截面分流道的效率是分流道中效率最高的，所以選擇圓形流道。 (2) 分流道尺寸 圖2-1圓形流道分流道寬度同主流道直徑，高度h=4mm,長(zhǎng)度一般取主流道大端直徑的12.5倍 ，所以長(zhǎng)度l= 2.510=25mm。 分流道的表面粗糙度分流道的表面粗糙度的要求并不是很低, 一般取即可，在此模具中取1.0um。 2.3.3澆口設(shè)計(jì) 本模具采用側(cè)澆口進(jìn)行注射成型。側(cè)澆口具有形狀簡(jiǎn)單，便于加工及調(diào)整尺寸，澆口位置選擇靈活，去除澆口方便、痕跡小，精度容易保證等特點(diǎn)。通過改變截面尺寸可以調(diào)整熔體的充模速度與澆口的凝結(jié)時(shí)

13、間，以達(dá)到良好的充模狀態(tài)，可以用于各種塑料，但不足的是必須進(jìn)行去澆口處理，增加成本。右圖是一種可以通過開模過程自動(dòng)與塑件分離、在塑件上殘留痕跡很小的側(cè)澆口，也可稱之為限制性側(cè)澆口。這種側(cè)澆口在形狀設(shè)計(jì)與加工上,應(yīng)確保澆口凝料的最薄弱部分在塑件的表面，這樣在開模時(shí)，很容易將澆口切斷且不留痕跡應(yīng)用這種澆口便于塑件成型，能降低塑件的表面粗糙度值，改良澆口附近的流動(dòng)及痕跡，提高物理性能等。為了加工方便和縮短封閉時(shí)間,所以澆口應(yīng)開設(shè)在塑件分型面處，從塑件的外側(cè)進(jìn)料。2.4 凹凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凹模也可以成為型腔、凹模型腔，用以形成塑件的外形輪廓，按結(jié)構(gòu)的不同可分為整體式、整體嵌入式、鑲拼組合式和掰合式四種類

14、型。整體嵌入式凹模是將結(jié)構(gòu)尺寸較小的整體式凹模采用H7/m6配合嵌入到凹模固定板中進(jìn)行進(jìn)行使用，除具有整體式凹模的優(yōu)點(diǎn)外，還可以節(jié)約貴重模具材料和便于熱處理，主要用于生產(chǎn)批量較大的模具，可用于一模一腔或一模多腔。所以選用整體嵌入式凹模。2.4.1 凹模的徑向尺寸 ABS塑件的精度一般為3級(jí)，模具最大磨損量取塑件公差的1/6；模具的制造公差z=/3=-0.08mm,取x=0.75， ABS塑料的收縮率在0.30.8%，取0.5% 。=。凹模徑向尺寸mm。（2）凹模的深度塑件高度尺寸25mm的公差值為0.24mm，模具最大磨損量取塑件公差的1/6；模具的制造公差z=/30.08mm；取x=0.75

15、。(3-4)圖2-2肥皂盒尺寸圖=。所以凹模的深度為26mm。2.4.2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凸模是用來(lái)成型塑件內(nèi)表面的零部件，可以認(rèn)為凸模是成型塑件整體內(nèi)表面的模具零部件，可分為整體式、整體嵌入式、鑲拼組合及活動(dòng)式等不同類型。嵌入式凸模主要指模具中的小型芯或成型鑲塊，所以選用整體嵌入式凸模。2.5 型腔、型芯的結(jié)構(gòu)及固定方式2.5.1 型腔、型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為了便于熱處理和節(jié)約優(yōu)質(zhì)模具鋼，型腔采用整體鑲塊式結(jié)構(gòu)，另外，為便于制造，型芯除整體采用鑲塊外，局部還采用鑲拼結(jié)構(gòu)。型腔徑向尺寸 式中，x是工作尺寸的制造與使用工作系數(shù)。塑件尺寸很大、精度很低時(shí)，可忽略不計(jì)，x=1/2;塑件尺寸較小，精度較高時(shí)

16、，= /3=，x=3/4,該零件屬于小尺寸零件。所以= 型腔深度尺寸計(jì)算 由于型腔底面的磨損屬單邊磨損，磨損量很小，磨損量不予考慮，取=/3。因此= 型芯徑向尺寸計(jì)算= 型芯高度尺寸計(jì)算= 結(jié)果2-1表所示塑件尺寸工作尺寸2.5.2 固定方式 型腔和型芯均通過套板用臺(tái)階方式固定，型芯中的小鑲件用臺(tái)階或鉚接固定。2.6 確定頂出機(jī)構(gòu)類型頂出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)因塑件的脫膜要求不同而有所變化，但對(duì)頂出機(jī)構(gòu)所應(yīng)達(dá)到的基本要求是一致的：使塑件在頂出過程中不會(huì)損壞變形；保證塑件在開模的過程中留在設(shè)置有頂出機(jī)構(gòu)的動(dòng)模內(nèi)；若塑件需留在定模內(nèi)，則要在定模上設(shè)置頂出機(jī)構(gòu)。其中，一次頂出機(jī)構(gòu)是最常用的頂出機(jī)構(gòu)， 此機(jī)構(gòu)只需

17、一次動(dòng)作就能使塑件脫膜。因此，選用推板一次頂出機(jī)構(gòu)。推桿推桿的直徑選10mm，采用圓柱形結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度由模板厚度和塑件的推出距離決定，取112mm。推桿材料選用，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼45號(hào)鋼，淬火處理，低溫回火，HRC45-50,表面粗糙度Ra1.6，與型芯的配合為間隙配合H8/g7。（2）拉料桿采用Z形拉料桿，材料選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼45號(hào)鋼，淬火處理，低溫回火，HRC45-50,表面粗糙度Ra1.6，與動(dòng)模板的配合為間隙配合H8/f8。頂出距離為確保頂出時(shí)塑件能完全脫離動(dòng)模，頂出距離應(yīng)不小于15mm。（4）推板 推板長(zhǎng)、寬、厚分別230、180、15mm為采用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼A3。（5）推桿固定板 推桿

18、固定板的長(zhǎng)、寬、厚與推板相同，分別為230、180、15mm，采用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼A3。2.7 確定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)2.7.1導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)形式為便于加工導(dǎo)柱導(dǎo)套安裝孔，獲得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，使用有肩導(dǎo)柱。2.7.2導(dǎo)柱的布置 為確保動(dòng)模和定模只按一個(gè)方向合模，采用等直徑導(dǎo)柱的不對(duì)稱布置。為保護(hù)型芯不受損壞，導(dǎo)柱設(shè)在動(dòng)模一側(cè)，即正安裝。第3章 模架的設(shè)計(jì)及工作原理3.1 模架的設(shè)計(jì)(1) 選擇標(biāo)準(zhǔn)模架型號(hào) 中小型模架國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有四種基本型的結(jié)構(gòu)。因?yàn)椴捎谜w式型腔和組合式型芯，所以選用A2型標(biāo)準(zhǔn)模架。（2）模架尺寸 模具的長(zhǎng)度為座板的長(zhǎng)度，在動(dòng)模板長(zhǎng)度的下側(cè)加上壓板空間尺寸25mm。即：300+50=350m

19、m，模具寬度與動(dòng)模板一致。高度要求與注射機(jī)要求的最大、最小模具厚度適應(yīng)，XS-ZY-125注塑機(jī)要求：最大模具厚度300mm ，最小模具厚度200mm，模具厚度確定為 H=235mm。（3）動(dòng)模板設(shè)計(jì)動(dòng)模板設(shè)計(jì)尺寸為：300 250 40 mm.材料為A3鋼。動(dòng)模墊板設(shè)計(jì)尺寸為：300 25030mm.材料為A3鋼。動(dòng)模座板尺寸為：350 250 20 mm.材料為A3鋼。推件板尺寸：350 250 15 mm.材料為A3鋼。（4）定模板設(shè)計(jì)定模板的設(shè)計(jì)尺寸為：300 250 40 mm.材料為碳素工具鋼淬火處理中溫回火HRC45-50。定模座板設(shè)計(jì)尺寸為：300 250 30mm.材料為A3

20、鋼。 （5）選擇動(dòng)模部分和定模部分的緊固螺釘定模部分的緊固螺釘選用M1262的螺釘，共4個(gè)。動(dòng)模部分的緊固螺釘選用M12132的螺釘，共4個(gè)。（6）選擇動(dòng)模部分和定模部分的定位銷動(dòng)、定模部分都是有兩塊以上模板組成，安裝時(shí)，為了保證模板間的位置正確，應(yīng)使用定位銷定位。選用直徑為10mm的圓柱銷。定模部分：圓柱銷1053；動(dòng)模部分：圓設(shè)計(jì)結(jié)柱銷1076。（7）注射模的參數(shù) 模具外形尺寸(長(zhǎng)寬厚）： 350250235mm定位圈尺寸：100mm模具開模距離：60 220 10 110mm 塑件推出距離：20 +5 =25mm成型周期：64 +26 = 72 秒模具固定壓板螺釘：M1625mm3.2

21、模具工作原理該注塑模具采用側(cè)澆口單分型面模具，開模時(shí)動(dòng)、定模合模，注射過程開始，熔融塑料注入密閉型腔，經(jīng)過注射、保壓、冷卻后，開模時(shí)，定模板與定模座板之間首先分型，與此同時(shí)，主流道凝料被拉料桿拉出澆口套，而分流道端部的小斜柱卡住分流道凝料而迫使點(diǎn)澆口拉斷并帶出定模，當(dāng)定距拉桿去限位作用時(shí)，主分型面分型，塑件被帶往動(dòng)模，而澆注系統(tǒng)凝料脫離拉料桿而自動(dòng)脫落。緒論一周的課程設(shè)計(jì)很快過去了，在這一個(gè)星期的設(shè)計(jì)中，我體會(huì)到了酸甜苦辣，又遇到困難痛苦時(shí)的辛酸，也有看到自己勞動(dòng)成果的喜悅。在這一個(gè)星期里，我對(duì)書本上的知識(shí)有了更進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，為接下來(lái)的考試復(fù)習(xí)打好了基礎(chǔ)。也學(xué)習(xí)到了書本上沒有的知識(shí)，通過閱讀有關(guān)方面的書籍，使我對(duì)模具設(shè)計(jì)的全過程有了一定的了解，經(jīng)