底座注射模設(shè)計（論文）

PAGE20底座注射模設(shè)計（論文）摘要對塑料底座注射模結(jié)構(gòu)采用中心澆口進料，采用一模一腔的模具結(jié)構(gòu)，材料采用流動性能差的PC塑料，通過對塑件的分析，注射機的選定，澆注系統(tǒng)的設(shè)計，成型零件的設(shè)計計算，脫模推出機構(gòu)的設(shè)計，以及冷卻系統(tǒng)的設(shè)計和導向地位機構(gòu)的設(shè)計，給出了生產(chǎn)底座的一個實際參考設(shè)計生產(chǎn)流程。通過本設(shè)計，可以對注塑模具有一個初步的認識，注意到設(shè)計中的某些細節(jié)問題，了解模具結(jié)構(gòu)及其工作原理；為以后從事本行業(yè)打下了良好的理論基礎(chǔ)。此次設(shè)計的過程中查閱了大量的模具設(shè)計資料，通過模具的設(shè)計與應用，同原有的設(shè)計方法相比，模具的應用提升了產(chǎn)品的質(zhì)量，模具整體設(shè)計的思路和要求符合現(xiàn)代設(shè)計潮流和未來的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞:PC；一模一腔；中心澆口；模具設(shè)計ABSTRACTbaseinjectionmouldstructureadoptscentergate;Selectedamouldforfourcavitydiestructure,andselectedthemediumflownotwellPCplasticforfillingmold,improvethedesigncompactandpracticalefficiency;PCBasedontheanalysisoftheplasticparts,injectionmachineselectionofthedesignoftheshuntway,Lord,moldingpartsdesigncalculationofmechanismdesign,strippingout,andthecoolingsystemdesignandguidemechanismdesign,statusaregivenaproductionofplasticsbaseactualreferencedesignoftheproductionprocess.Themoulddesignprocess.Throughthedesignandapplicationofthemold,theprocessingtechnology，comparedwithprevioustechnology,whichincreasethequalityoftheproduct.Theoveralldesignmentalityandrequestconformtothemoderndesigntidalanddevelopmentdirectionofthefuture.Keywords:pc;plasticsbase;centergate;molddesign.目錄一、塑件成型工藝性分析 51.塑件的分析 52.注射成型過程 6二、擬定模具的結(jié)構(gòu)形式和初選注射機 71.分型面位置的確定 72.注射量的計算 73.選擇注射機 8三、澆注系統(tǒng)的設(shè)計 91.澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則 92.分流道的設(shè)計 103.冷料穴的設(shè)計 10四、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算 111.成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 112.成型零件鋼材的選用 123.凹模深度尺寸的計算 12五、脫模推出機構(gòu)的設(shè)計 131.脫模力的計算 132.推出方式的確定 13六、排氣槽的設(shè)計 15七、導向與定位機構(gòu)的設(shè)計 161.導柱導向機構(gòu) 16八、零件的加工工藝過程 171.小型芯制造工藝過程： 172.型腔制造工藝過程 17九、設(shè)計小結(jié) 20參考文獻 21致謝 22 一、塑件成型工藝性分析1.塑件的分析（1）外形尺寸該塑件壁厚較厚，平均壁厚約為30mm，結(jié)構(gòu)較簡單，對稱度好，只需做幾個型芯即可，塑件為熱塑性塑料，流動性差，適于螺桿式注射機注射成型。(2)精度等級該塑件重要尺寸和次重要尺寸精度等級均為MT4，由以上分析可見該零件的尺寸精度中等，對應的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。(3)脫模斜度pc的成型性能良好，成型收縮率較小，其脫模斜度根據(jù)參考文獻[1]中表2-19可知型腔的脫模斜度在，型芯的在，pc的流動性差，為使注射充型流暢，選擇塑件上型芯和凹模的統(tǒng)一脫模斜度為。圖1塑件圖2.注射成型過程（1）成型前準備。對PC的色澤、粒度和均勻度等進行檢驗，成型前必須預干燥，水分含量應低于0.02%，微量水份在高溫下加工會使制品產(chǎn)生白濁色澤，銀絲和氣泡。常用方法是循環(huán)鼓風干燥，溫度控制是120℃，時間8~12h以上。（2）注射過程。塑料在注射機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具的型腔成型，其過程分為充模、壓實、保壓、倒流和冷卻五個階段。（3）塑件的后處理（退火）。退火處理的方法為紅外線燈、烘箱，處理溫度為100℃~130℃，處理時間為2h~8h。二、擬定模具的結(jié)構(gòu)形式和初選注射機1.分型面位置的確定通過對塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，分型面應選在塑件截面積最大，且有利開模，其位置如圖2所示。圖2分型面的選擇2.注射量的計算通過Pro/E建模分析得塑件質(zhì)量屬性如圖3所示。圖3塑件質(zhì)量屬性塑件體積：塑件質(zhì)量：=1.2×1745.4=2094.4g式中，ρ可根據(jù)參考文獻[3]表9-6取為1.20。3.選擇注射機根據(jù)以上計算得出在一次注射過程中，注入模具型腔的塑料的總體積為=57.6，由參考文獻[2]式4-18，=/0.8=2269/0.8=2836。根據(jù)以上的計算，查參考文獻[3]中表13-1，初步選定公稱注射量為3000，注射機型號為XZY-3000的螺桿式注射機，其主要技術(shù)參數(shù)見表2。技術(shù)指標參數(shù)技術(shù)指標參數(shù)理論注射量螺桿柱塞直徑/mm注射壓力注射時間s塑化能力 鎖模力/KN噴嘴口直徑/mm3000g/cm31201153.8806308拉桿內(nèi)向距/mm移模行程/mm最大模具厚度/mm最小模具厚度/mm鎖模形式模具定位孔直徑/mm噴嘴球半徑/mm900×8001120680400充壓式25025表2注射機主要技術(shù)參數(shù)④模具型腔內(nèi)的脹型力，則==268.5×40=1074.1kN式中，是型腔的平均計算壓力值。是模具型腔內(nèi)的壓力，通常取注射壓力的20%~50%，大致范圍在25MPa~40MPa。對于黏度較大的精度較高的塑件制品應取較大值。ABS屬于中等黏度塑料切精度要求不高，故將取為40MPa。由表1可知注射機的公稱鎖模力是=630kN，鎖模力安全系數(shù)=1.1~1.2這里取=1.2，則取=1.2=1.2×1074.1=1289kN<所以注射機鎖模力滿足要求。對于其它安裝尺寸的校核要等到模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定后方可進行。三、澆注系統(tǒng)的設(shè)計1.澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則所謂注射模的澆注系統(tǒng)，是塑料熔體從注射機噴嘴射出后達到型腔之前在模具內(nèi)流經(jīng)的通道。其主要作用是使塑料熔體平穩(wěn)而有序地充填到型腔中，以獲得組織致密、外形輪廓清晰的塑件。它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)設(shè)計原則為：（1）重點考慮型腔布局。（2）熱量及壓力損失要小，為此澆注系統(tǒng)流程應盡可能短，截面尺寸應盡可能彎折盡量少，表面粗糙度要低。（3）均衡進料，即分流道盡可能采用平衡式布置。（4）塑料耗量要少，滿足各型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減少塑料耗量。（5）消除冷料，澆注系統(tǒng)應能收集溫度較低的“冷料”。（6）排氣良好。（7）防止塑件出現(xiàn)缺陷，避免熔體出現(xiàn)充填不足或塑件出現(xiàn)氣孔、縮孔、殘余應力。（8）保證塑件外觀質(zhì)量。（9）較高的生產(chǎn)效率。該底座的注塑模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，它包括：主流道、分流道、冷料井、澆口。為了滿足塑件外觀質(zhì)量要求,進料澆口開設(shè)在塑件的中間孔的圓環(huán)里。為了降低塑料熔體的壓力和減少熱量損失,流道應盡量短,同時為方便塑件的脫模,應使開模時塑件滯留于動模一側(cè),然后借助開模力驅(qū)動頂出裝置將塑件推出。因為塑件的體積較大，對稱度高，且中間帶有比主流道直徑大的孔，故該模具可以采用輪輻式澆口。2.分流道的設(shè)計為盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低，同時還要考慮減少分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道。。3.冷料穴的設(shè)計冷料穴位于主流道正對面的大型芯上，其主要作用是收集熔體前鋒的冷料，防止冷料進入模具型腔而影響制品的表面質(zhì)量。本設(shè)計主流道冷料穴，冷料穴的直徑宜稍大于主流道大端直徑，深度約為直徑的1～1.5倍。四、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算1.成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(1)凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計：凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模結(jié)構(gòu)的不同可將其分為整體式、整體嵌入式、組合式、和鑲拼式四種。根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)，選用的是整體式凹模，它是由一整塊金屬材料（也稱定模板或凹模板）直接加工而成。其特點是為非穿通式模體，強度好，不易變形。但由于加工困難，故只適用于小型且形狀簡單的塑件成型。此時可省去定模座板根據(jù)歲塑件的結(jié)構(gòu)分析，本設(shè)計采用整體嵌入式凹模，如圖4所示。圖4整體嵌入式凹模(2)動模凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計：凸凹模通常可以分為整體式和組合式兩種類型。通過對塑件的結(jié)構(gòu)分析可知，該塑件的型芯有多個：一個是成型塑件的內(nèi)表面的大型芯，因包緊力大所以設(shè)在動模部分，另外四個小型芯設(shè)計時也將其放在動模部分，如圖5所示；所以總體來說，該動模凸凹模的結(jié)構(gòu)應屬于組合式。圖5動模凸凹模2.成型零件鋼材的選用根據(jù)對成型塑件的綜合分析，該塑件的成型零件要有足夠的剛度、強度、耐磨性及良好的抗疲勞性能，同時考慮它的機械加工性能和拋旋旋旋光性能。又因為該塑件為大批量生產(chǎn)，所以構(gòu)成型腔的凹模鋼材選用45鋼。對于成型塑件內(nèi)表面的大、小型芯來說，由于脫模時與塑件的磨損嚴重，因此鋼材選用40Cr。3.凹模深度尺寸的計算塑件高度方向尺寸的轉(zhuǎn)換：型腔的最大深度mm，相應的制作公差mm，磨損后塑件尺寸變大的尺寸計算mm五、脫模推出機構(gòu)的設(shè)計在注射成型的每一循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出，模具中的這種脫出塑件的機構(gòu)稱為脫模機構(gòu)。模具脫模方式按推出零件分：推桿脫模、推管脫模、推件板脫模、推塊脫模、成型零件脫模和多元聯(lián)合式脫模六種。本塑件結(jié)構(gòu)簡單，根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)工藝性可采用推件板推出、推桿推出、或推件板加推桿推出的綜合推出方式，根據(jù)脫模力計算來確定。1.脫模力的計算（1）32小型芯脫模力因為=r/t=16/16=1＜10，所以此處視為厚壁圓筒塑件，==1877.1N式中=0.667因為有四個小型芯，所以脫模力為1877.1×4=7508.4N(2)總脫模力的大小F==12834.4+7508.4+4458.3=24801N.另外考慮肋板收縮等因數(shù)的影響，可以按計算脫模力乘以一個不太大的系數(shù)，此處考慮為1.2，所以推出應力：=1.2F=29761N2.推出方式的確定5.1推桿材料推桿的常用材料有鋼、或碳素工具鋼，推桿頭部需淬火處理，硬度在50HRC以上，表面粗糙度在Ra1.6μm。5.2校核推出應力1）推出面積設(shè)14mm的圓推桿設(shè)置8根，那么推出面積為=1230.9mm2；推出應力MPa[]所以推桿能夠安全推出，不會出現(xiàn)頂白頂破的可能。上式[]查文獻[3]表2-12得[]=26MPa[]為推桿作用在塑件表面上的接觸許用應力，大致是該種塑料常溫下拉伸屈服應力的1/2。圖6推桿六、排氣槽的設(shè)計在注射成型過程中，模具內(nèi)除了型腔和澆注系統(tǒng)中原有的空氣外，還有塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，這些氣體若不能順利排出，則可能因充填時氣體被壓縮而產(chǎn)生高溫，引起塑件局部炭化燒焦，或使塑料熔接不良而引起缺陷。注射的排氣方式，大多數(shù)情況下是利用模具分型面或配合間隙自然排氣，只在特殊情況下采用開設(shè)排氣槽的方式。該塑件由于采用中心澆口進料熔體經(jīng)塑件由上往下充滿型腔，動模凸凹模上有八根推桿，其配合間隙可作為氣體排出方式，不會在底部產(chǎn)生憋氣現(xiàn)象。同時，氣體會沿這分型、型芯和推件板之間的間隙向外排出。七、導向與定位機構(gòu)的設(shè)計 注射模的導向機構(gòu)用于動模、定模之間的開合模導向和脫模機構(gòu)的運動導向。按作用分為模外定位和模內(nèi)定位。模外定位是通過定位圈與注射機相配合，是模具的澆口套能與注射機噴嘴精確定位；而模內(nèi)定位機構(gòu)則通過導柱導套進行合模定位。錐面定位則用于動、定模之間的精密定位。本模具所成型的塑件比較簡單，模具定位精度要求不是很高，因此可采用木架本身所自帶的定位機構(gòu)。1.導柱導向機構(gòu)模具導柱導向的導柱、導套結(jié)構(gòu)，適用于精度要求高、生產(chǎn)批量大的模具。同時在設(shè)計導柱和導套時還應注意以下幾點：(1)導柱應合理的均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具外緣應有足夠的距離，以保證模具的強度。(2)導柱的長度應比型芯端面高出6～8mm，以免型芯進入凹模時與凹模相碰而損壞。(3)導柱和導套應有足夠的耐磨度和強度，導柱常采用20#低碳鋼經(jīng)滲碳0.5～0.8mm,淬火48～55HRC,也可用T8A、T10A碳素工具鋼,經(jīng)淬火處理，硬度達到50~55HRC。導套一般采用T10A或者經(jīng)過滲碳處理20鋼，熱處理50~55HRC，公差采用6級。(4)除了動模、定模之間設(shè)導柱、導套外，一般還在動模座板與推反之間設(shè)置導柱和導套，以保證推出機構(gòu)的下常運動。(5)導柱的直徑應根據(jù)模具大小而決定，可參考標準模架數(shù)據(jù)選取。八、零件的加工工藝過程1.小型芯制造工藝過程：小型芯如下圖所示：圖7小型芯工藝過程如下：1、備料：40Crd×L45×200mm圓鋼2、粗車：以左端面為基準面，用夾心軸和尾針固定圓鋼，先車至d×L42×200mm,留余量1至2mm，于離基準面20毫米處，向右車至d×L32.4×180mm，留加工余量1~2毫米，于左端面167.31毫米處，向右車至d×L為16×28.38MM，車斷。3、熱處理：退火處理，消除應力。4、半精車：車削外圓直徑至實際尺寸。5、磨削：用心軸裝夾，粗、精磨各外圓至圖紙要求。6、熱處理：進行滲碳處理，淬火后硬度為54-58HRC7、拋光。2.型腔制造工藝過程型腔如下圖所示：圖8凹模工藝過程如下：1.備料：L×B×h275×275×120mm45號鋼。2.粗磨：磨外平面至L×B×h273×273×118mm，留余量，保證上下端面不超過0.05。3.劃線:確定下平面距邊緣長和寬為35.9mm四個交匯點，并連接相鄰的兩點，在直角處劃出半徑為31mm的圓角。劃出各處投影在平面圓的圓心所在的直線，交點即為圓心。劃出上平面的中心線。4.粗銑：在其中一個交匯點沿著劃線銑出深度為80mm的型腔，留余量。5.鉆孔：除左端面外在各個端面圓心先銑出直徑為12mm、深度為13mm的大孔，在距離A平面為90mm和180mm的圓心處鉆直徑為10mm，深度為28mm的盲孔，在上平面中心線的交匯處鉆直徑為30mm的通孔。6.熱處理：淬火，硬度為43-48HRC7.磨：磨外平面至圖紙實際要求，并保證A平面與B平面的垂直度。8.精銑：銑內(nèi)型腔，使其粗糙度達到0.8。9.精鉸：使直徑為30mm的內(nèi)型腔達到所需精度要求。10、拋光。11.設(shè)計小結(jié)通過這次系統(tǒng)的注射模的設(shè)計，，使我對模具設(shè)計工作有了更深層次的認識，即：模具不是只為設(shè)計而設(shè)計，要統(tǒng)籌規(guī)劃，全盤考慮。這次設(shè)計使我能夠理論聯(lián)系實際，多方面、多角度地去感知、體會書本上比較抽象的理論知識。在指導老師及關(guān)心與幫助下，我的做事效率得到了一定的提高，獨立思考并解決問題的能力得到了加強，培養(yǎng)了實際動手能力。我更進一步的了解了注射模的結(jié)構(gòu)及各工作零部件的設(shè)計原則和設(shè)計要點，了解了注射模具設(shè)計的一般程序。進行塑料產(chǎn)品的模具設(shè)計首先要對成型制品進行分析，再考慮澆注系統(tǒng)、型腔的分