一、塑件工艺分析 1．塑件材料分析 2．结构分析 3.塑件的尺寸精度分析 4．塑件的壁厚分析 二、模架的选择 三、注射机的选择 3．1塑料制品的体积、质量的计算 3．2塑料制品投影面积的计算 3．3选择注射机 四、模具基本结构的确定 五、浇注系统的设计 ５.1主流道设计 5．2 分流道设计 5．3冷料穴的设计 5．4拉料杆的设计 5．5浇口的设计 六、成型零件的设计与计算 6．钢骨柱1型腔的径向尺寸与深度 6.1.1凹模尺寸计算 6.1.2凹模深度计算 6．2型芯的径向尺寸与深度 6.2.1凸模尺寸的计算 6.2.2凸模深度的计算 七、温度调节系统的设计 7．1冷却系统的设计 7．2模具的冷却水道设计 八、合模导向机构设计 8.1导向与定位机构设计 8．2导向机构结构及设计 九、斜导柱的设计 十、定距分型机构的设计 十一、脱模机构设计 11.1脱模机构设计原则 11.2脱模机构设计 十二、 注塑机参数校核 12.1 最大注射压力的校核 12.2最大注塑量校核 12.3锁模力校核 12.4模具闭合高度校核 12.5开模行程校核 十三、设计总结 主要参考文献 | 一、塑件的工艺分析 图1-1塑件尺寸 表1-1 产品设计要求
1．塑件材料分析 （1）ABS塑料的成型性能 无定形料，流动性中等，吸湿大，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥；宜取高料温、高模温，但料温过高易分解（分解温度>250度），对精度较高的塑件，模温直接取50~60度，对光泽耐热塑件，模温取60~80度。 （2）ABS塑料的性能特点 ABS在一定温度范围内具有良好的抗冲击强度和表面硬度，有较好的尺寸稳定性、一定的耐化学药品性和良好的电气绝缘性。它不透明，一般呈浅象牙，能通过着而制成具有高度光泽的其它任何泽制品，电镀级的外表可进行电镀、真空镀膜等装饰。通用级ABS不透水、燃烧缓慢，燃烧时软化，火焰呈黄、有黑烟，最后烧焦、有特殊气味，但无熔融滴落，可用注射、挤塑和真空等成型方法进行加工。 （3）ABS塑料的级别与用途 ABS按用途不同可分为通用级(包括各种抗冲级)、阻燃级、耐热级、电镀级、透明级、结构发泡级和改性ABS等。通用级用于制造齿轮、轴承、把手、机器外壳和部件、各种仪表、计算机、收录机、电视机、电话等外壳和玩具等；阻燃级用于制造电子部件，如计算机终端、机器外壳和各种家用电器产品；结构发泡级用于制造电子装置的罩壳等；耐热级用于制造动力装置中自动化仪表和电动机外壳等；电镀级用于制造汽车部件、各种旋钮、铭牌、装饰品和日用品；透明级用于制造度盘、冰箱内食品盘等。 （4）ABS的加工条件
2．结构分析 图1-2塑件彩图 如图1-2所示，该塑件上部是个模数为0.5mm的齿轮，下部为带凸缘、侧凸和内凹的环形件。齿轮这部分的成型零件可以通过线切割的方式以嵌块的形式固定在A板，同时齿轮部分的型芯也固定在A板。齿轮以下部分可以通过斜滑块的形式实现侧向分型，但考虑到这部分有凸缘、侧凸和内凹，所以塑件中间部分通过斜滑块抽芯，分型面设在侧凸部分；而塑件的下部则通过固定的型腔和型芯成型，通过推杆推出和气吹出工件。 3.塑件的尺寸精度分析 该制件的尺寸均未标注公差，尺寸精度8级。如图1-3所示，查得各个尺寸的公差分别如下：、、、、、、、、 图1-3塑件公差 4．塑件的壁厚分析 从塑件的壁厚来看,塑件从上到下壁厚的变化范围约为1.5~3mm之间，壁厚变化不大,有利于零件成型。 由以上分析可见，该零件结构属于简单构件,结构工艺性合理,不需要对制件的结构进行修改。塑件的尺寸精度要求不高,对应的模具零件的尺寸加工容易保证。注射时,在工艺参数控制得较好的情况下,制件的成型要求可以得到保证。 二、模架的选择 A板：主要成形塑件的齿轮部分，由于这部分型芯和型腔尺寸都比较小，所以都不需要设计水冷却系统。由于齿轮型腔加工的难度比较大，所以采用嵌块的形式。因此初选A板的厚度为30mm。 垫板：盖模架垫板的高度有80mm和100mm供选择，由于本设计采用了气动二次推出，须要在C板下安装气吹出系统，所以选择垫板的厚度为100mm。 因此，根据以上所选尺寸和标准模架规定的尺寸可知道模具的厚度为255mm，各板尺寸和闭模高度如图2-1所示 图2-1标准模架 三、注射机的选择 3．1塑料制品的体积、质量的计算 根据塑料模设计手册查得ABC塑料的密度 由UG软件建模分析单个塑件的体积 可见该塑件为小尺寸塑件，可以设计一模多腔，初定一模八腔。 由PRO/E软件建模分析塑件的浇注系统体积 注射总体积是 注射总质量是 3．2塑料制品投影面积的计算 单个塑件在垂直开模方向上的投影面积为 全部塑件在垂直开模方向上的投影面积为 3．3选择注射机 综合考虑塑料制品的最大注射量和模具的闭合高度,注射容量的注射机，初选定注塑机型号为XS-ZY-125。 注塑机的参数如下：
四、模具基本结构的确定 经分析，该塑件的成型必须采用侧向向外抽芯. 方案：双分型面注射模 它从不同的分型面取出流道内的冷凝料和塑件，又成为三板式注射模。这种方式一般采用点浇口，分流道设置在定模板和A板之间，塑件设置在A板和B板之间。成型部分的工作零件与方案一大概相通，采用斜滑块侧向抽芯，拉料杆设置在动模板穿过A板，把留在定模板中的冷料向下拉。 开模时A板与定模板分离，通过定模板上的斜孔拉断点浇口，紧接着拉料杆把冷料从定模板上拉出；但A板距离定模板一定距离时，A板和B板分离，实现侧抽芯和塑件的顶出。 五、浇注系统的设计 普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。在设计浇注系统前首先必须确定塑料的成形位置，该结构件模具采用一模８腔三板式结构，顶出装置采用顶杆滑块联合推出和气吹出。 ５.1主流道设计 根据上表的得XS-ZY-125型注射机喷嘴的有关尺寸为： 喷嘴前端孔径d强度调制器1=4 mm 喷嘴后端球面半径R1=12 mm 根据模具主流道球面半径R=R1+（1~2）mm 小端直径d=d1+(0.5～1) mm 小端面直径d=5 mm 故取主流道球面半径R=20 mm 为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为：1°～3°。经换算得主流道大端直径 D=7.5mm 图5-1浇口套尺寸 5．2 分流道设计 分流道是主流道与浇口之间的通道。点浇口浇注系统的分流道在浇口推板和定模板之间的分型面以及定模板的竖直位置。本模具是一模８腔，８个点浇口进料，分流道设置成直线。为了便于制造，本模具分流道为U形截面，只设置在定模一侧。 5．3冷料穴的设计 冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。其作用是捕集料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量，开模时又将主流道的凝料拉出。本模具在分流道设置冷料穴，其长度为1~1.5倍的流道直径。冷料穴长度取6mm。 5．4拉料杆的设计 点浇口浇注系统分流道拉料杆如图所示。用无头螺钉固定在定模面板上，直径4mm，头部作成倒锥形，作用是流道推板和定模板打开时，讲浇口凝料拉出定模板，使浇口凝料和制品自动切断。 图5-4拉料杆 5．5浇口的设计 浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，是浇注系统的最后部分，其作用是使塑料以较快的速度进去并充满型腔。它能很快冷却封闭，防止型腔还未冷却的熔体倒流。设计时须考虑产品的尺寸、截面积尺寸、模具结构、成型条件及塑料性能。 常用于三板模的浇注系统，熔体可有型腔任何位置一点或多点地进入型腔。适合于PE、PP、PC、PS、PA、POM、AS、ABS等多种塑料。 六、成型零件的设计与计算 所谓工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸。（包括矩形和异形型芯的长和宽），型腔深度和型芯高度和尺寸。中心距尺寸等。 查表得，ABS的平均收缩率取S=0.55%，塑件的尺寸公差IT=8。由表2-17确定塑件尺寸公差如图所示。 图6-1塑件公差 6．1型腔的径向尺寸与深度 6.1.1凹模尺寸计算 对于塑件、、是尺寸的凹模外形尺寸： 故 6.1.2凹模深度计算 对于塑件、尺寸的凹模深度尺寸： 因为 式中 —塑件高度方向的最大尺寸。 故 6．2型芯的径向尺寸与深度 6.2.1凸模尺寸的计算 对于塑件、、尺寸的凸模外形尺寸： 因为 =[（1+S）+(3/4)△] 式中 —塑件内形径向的最小尺寸。 故 6.2.2凸模高度的计算 对于塑件、尺寸的凸模深度尺寸： 因为 式中 ——塑件高度方向的最大尺寸。 故 七、温度调节系统的设计 在注射成形过程中，模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率。ABS在料筒的温度一般为180℃到230℃左右，模温一般控制在60℃到80自组网电台。模具直接影响PA的结晶情况及性能表现，模温高则结晶度大，刚性，硬度，耐模性提高；模温低则柔韧性好，伸长率高，收缩率小。ABS注射时本身温度较高，再加上是高速注射，所以模温通常也较高，ABS注射模一般需要设置合理的冷却系统。 7．1冷却系统的设计原则 （1） 冷却系统的布置应先于脱模机构 （2） 合理地确定冷却管道的直径中心距以及与型腔壁的距离 根据经验，一般冷却管道中心线与型腔壁的距离应为冷却管道直径的1~2倍，冷却管道的中心距约为管道直径的3~5倍，并尽可能使冷却管道分别到各处型腔表面的距离相等。 （3） 降低进出水的温度差 一般紧密模具的进出水温度差应在2℃内，普通模具不应超过5℃. （4） 浇口处应加强冷却 （5） 应避免将冷却水道开设在塑件的熔接痕处，并注意干涉和密封等问题。 （6） 冷却水道应便于加工和清理 7．2模具的冷却水道设计 分析：该塑件需要三部分的成型零件，上下型芯型腔和侧向的瓣合式型腔。从尺寸上看，上部的型芯很小，型腔也深，只有4mm，因此上型芯和型腔都不需要设计冷却液；下部分的型芯比前者要大要高，由于零件的尺寸本来不大，而且对于这类型的脱模机构，设计起来比较复杂，所以下型芯也不需要冷却。侧向型腔与塑料接触面积很大，且斜滑块体积较小，散热困难，所以需要设计冷却液。冷却液布置如图所示。 图7-1冷却水道 因为零件的尺寸较小，而且一模八腔，设计冷却液所用的空间相对小了。所该模具的冷却水管的直径用，采用直通形式冷却。 八、合模导向机构设计 8.1导向与定位机构设计 导向机构的功用：(1) 定位作用 ——合模时保证动、定模正确的位置，以便合模后保持模具型腔的正确形状。(2) 导向作用——合模时引导动模按序正确闭和，防止损坏凹、凸模。(3) 承载作用——导柱在工作中承受一定的侧向压力。 图8-1推板导向 图8-2开合模导向 8．2导向机构结构及设计 模具设计通常购买标准模架，其中包括了导向机构。本模具采三板模且模具本身比较大，故选用龙记模具细水口本身配置的导向机构。定模板、动模板之间的导柱导套一般为四根，合理均布在模具的四角。为确保合模时只能按一个方向合模，可采用等直径导柱不对称布置或不等直径对称布置的方法。 龙记模架采用等直径导柱，其中一个导柱导套不对称布置的方法，以防止动、定模装错。 九、斜导柱的设计 侧向分型与抽芯机构，简答讲就是与动、定模开模方向不一致的开模机构。其基本原理是模具开合的垂直方向转变成侧向运动，从而将制品的侧向凹凸结构中的模具成型零件在制品被推出之前脱离开制品，让制品能够顺利脱模。实现将垂直运动转变为侧向运动的机构主要有斜导柱、弯销、斜向T型槽、T型快和液压油缸等。 斜导柱的倾斜角： 斜导柱轴线与开模方向的夹角称为斜导柱的倾斜角，它是决定抽芯机构的重要参数，综合并经实际推到，α的值一般不得大于25°，α通常采用15°-23°，取α=20° 斜导柱的长度： 斜导柱的长度： L=L1+L2+L3+L4+L5=8mm 斜导柱直径：由斜导柱的倾斜角、脱模力，查表得d=12mm 十、定距分型机构的设计 该注塑模的开模顺序是：首先定模座与A板分开，A板和B板之间通过安装聚氨脂使其保持相对距离不变，这时浇口被拉断；当定模座相对A板移动一定距离时，定距拉杆的头部把A板向上托，由于力度很大，把原来被聚氨脂拉的很紧的A、B板拉开。这样实现了定距开模和开模的顺序。 十一、脱模机构设计 11.1脱模机构设计原则 脱模机构设计时须遵循以下原则： （1） 因为塑料收缩时抱紧凸模，所以顶出力的作用点应尽量靠近凸模； （2） 顶出力应作用在塑件刚性和强度最大的部位，如加强条、凸缘、厚壁等处，作用面积也尽可能大一些，以防止塑件变形和损坏； （3） 为保证良好的塑件外观，顶出位置应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位； （vsel4） 若顶出部位需设在塑件使用或装配的基面上时，为不影响塑件尺寸和使用，一般顶杆与塑件接触处凹进塑件0.05~0.1mm；否则塑件会出凸起，影响基面的平整。 11.2脱模机构设计 按模具结构脱模机构分为以下几类：简单脱模推出（一次推出）、二次推出、顺序推出、双脱模推出、定模推出以及带螺纹制品的脱模机构等不同类型。而该制品由于采取了瓣合式斜滑块形式实现侧。模具的脱模机构。当模具完全开模时，顶出缸开始工作，板推板向上顶。在推杆的作用下，斜滑块斜向上运动，同时顶杆把塑件向上顶，顶出距离与滑块在垂直方向上的距离相等。在此过程中，当推板将被顶到尽头的时候，推板顶到气阀，高压气进入气道通过顶杆与型芯的间隙进入塑件下部腔体，最后塑件在气压的作用下完全脱离模具。这实现了塑件的二次顶出。 十二、 注塑机参数校核 12.1 最大注射压力的校核 ABS塑料的注塑压力是40-100Mpa，而上面所选的注塑机的注塑压力为119Mpa，满足其要求。 12.2最大注塑量校核 注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积(包括流道及浇口凝料和飞边),通常注塑机的实际注塑量最好是注塑机的最大注量的80%。所以，选用的注塑机最大注塑量应满足： 故 而选定的注塑机注塑量为，所以满足要求。 12.3锁模力校核 所需锁模力计算 ＞pA 故 ＞pA=801232=98.56kN 选定的注塑机为900kN，满足要求。 12.4模具闭合高度校核 模具实际厚度 注塑机最小闭合厚度 注塑机最大闭合厚度 即＞＞，故满足要求。 12.5开模行程校核 注塑机的最大行程与模具厚度有关，故注塑机的开模行程应满足下式： （）＞（5～10）mm 因为 20+23+60+7=110mm 故满足要求。 十三、设计总结 通过课程设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心，细致。课程设计过程中，许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱，有几次因为不小心我计算出错，只能毫不情愿地重来，但想到今后自己应当承担的社会责任，想到世界上因为某些细小失误而出现的令世人无比震惊的事故，我不禁时刻提示自己，一定养成一种高度负责，认真对待的良好习惯．这次课程设计使我在学习及工作作风上得到了一次难得的磨练。短短2周的课程设计，使我学会了很多知识。首先，是我们的机械设计专业知识，我学会了怎么去运用我们所学的这些零散的知识把它们用到实际当中去，同时也复习了以前学过的知识；其次通过这次课程设计，我对WORDled工矿灯melenled排版及其他运用更加熟练。在我用CAD画图的同时，我的CAD画图技术有较大提高对复杂图形也能画的很好；最后通过这次设计让我更加明白团队合作的重要性。 主要参考文献 1 高汉华 塑料成型工艺与模具设计（第二版） 大连：大连理工大学 2007 2 何冰强 高汉华 塑料模具设计指导与资料汇编（第二版） 大连：大连理工大学 2007 3 王东明 Pro/ENGINEER中文野火版基础教程（第二版） 清华大学出版社 2008 | 产品材料为 ABS 精度要求 8级 生产方式 注射成型 注塑温度 180-230度 注射压力 40-100MPa 收缩率（%） 0.4~0.7 吸水率（%） 0.2~0.4 选定2325 GAI型简化细水口模架 单个塑件的体积 浇注系统体积 注射总体积 注射总质量 投影总面积 初选注塑机型号为XS-ZY-500 采取双分型面注射模 喷嘴前端孔径d1=4 mm 喷嘴后端球面半径 R1=12 mm 主流道球面半径 R=20 mm 主流道大端直径 D=7.5mm 采用U形截面分流道 采用倒锥型拉料杆 拉料杆直径为4mm 采用侧浇口 凹模尺寸 凹模深度 凸模尺寸 凸模高度 需要设置冷却系统 冷却水管的直径 利用导柱、导套导向 导柱、导套不对称布置 斜滑块导向采用T型槽 T形直槽采用H7/f7配合 倾斜角 阿尔法=20° L=80mm D=12mm 采用定距拉杆实现定距开模 通过聚氨脂、定距拉杆控制开模顺序 采用斜滑块、推杆联合推出，气体二次吹出 注射压力基本符合要求 注塑量满足要求 锁模力满足要求 闭合高度满足要求 开模行程满足要求 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
本文发布于:2024-09-21 13:35:29，感谢您对本站的认可！
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