畢業(yè)論文---模具設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　模具設(shè)計(jì)摘要</b></p><p>　　1模塑工藝規(guī)程的編制</p><p>　　該塑件是外殼體，其零件圖如下所示，本塑件的材料為ABS，</p><p>　　生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。</p><p><b>　　圖1</b></p><p>　

2、　塑件的工藝性分析及使用分析：</p><p>　　1.1塑件的原材料分析 </p><p>　　塑件的材料為ABS， 材料的性能 ABS為熱塑性塑料，密度1.03~1.07g/cm，抗拉強(qiáng)度30~50Mpa，抗彎強(qiáng)度41~76 Mpa，拉伸彈性模量1587~2277 Mpa，彎曲彈性模量Mpa，收縮率0.3~0.8%，常取0.5% 。該材料綜合性能好，即沖擊強(qiáng)度高，尺寸穩(wěn)定，易于成型，耐

3、熱和耐腐蝕性能也較好，并有良好的耐寒性。屬熱塑性塑料。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為線性結(jié)構(gòu)非結(jié)晶性，使用溫度應(yīng)小于70?C,從使用性能上看，該塑料綜合性能較好，沖擊強(qiáng)度較高，化學(xué)穩(wěn)定性、電性能良好，機(jī)械強(qiáng)度較好，有一定的耐磨性。但耐熱性較差，吸水性大；從成型性能上看，該塑料的流動性較好，不易分解，成型容易，但吸水性大，成型前原料要干燥，表面要求光澤的塑件須長時(shí)間預(yù)熱干燥，易取高料溫、高模溫，但料溫過高易分解（分解溫度為≥250℃）。對精度較高的塑件，模溫

4、易取50～60℃，對光線而、耐熱塑件，模溫易取60～80℃，ABS塑料應(yīng)用廣泛，適于制作一般機(jī)械零件、減磨耐磨零件、傳動零件和電訊零件。</p><p>　　1.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析</p><p>　　1 從零件圖上分析，該零件圓柱直筒型外殼，高度為14㎜，外殼體側(cè)壁厚度為4mm，且兩側(cè)各有三個(gè)方形孔因此，模具設(shè)計(jì)時(shí)必須設(shè)置雙側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)。</p>&l

5、t;p>　　2）尺寸精度分析： </p><p>　　該零件要求精度等級為未注故用MT5級及IT11，精度要求較低，相對應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工容易保證，從塑件的壁厚上來看，壁厚最大處為4mm，壁厚均勻，有利于零件的成型。</p><p>　　（3）注射成型的工藝流程</p><p>　　因?yàn)锳BS即改性聚苯乙烯是一種熱塑性是塑料，而且塑件批量大，所以我們

6、采用注射成型。</p><p>　　注射成型是熱塑性塑料的一種主要成型方法；而且它成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜，尺寸精密的塑料制件，且生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)。</p><p>　　注射成型的工藝工程包括：成型前的準(zhǔn)備；注射成型過程；塑件的后處理三個(gè)階段。詳細(xì)的工藝流程如下圖所示：</p><p><b>　　圖2</b></p&

7、gt;<p>　　1.3 計(jì)算塑件的體積和重量</p><p>　　計(jì)算塑件的重量是為了選用注射機(jī)及確定模具型腔數(shù)。</p><p>　　計(jì)算塑件的體積：V件= 40cm</p><p>　　計(jì)算塑件的重量：根據(jù)手冊可查得ABS的密度為P=1.03~1.07g/cm</p><p>　　故塑件的重量為G=V×P=4

8、0cm×1. 05g/cm=42g</p><p>　　流道凝料的質(zhì)量m2還是個(gè)未知數(shù)，可按塑件質(zhì)量的0.6倍來估算。</p><p>　　m2=0.6×42=25.2g</p><p>　　1.4 確定型腔數(shù)目</p><p>　　根據(jù)制品的生產(chǎn)批量及尺寸精度要求采用多型腔模具，但考慮到模具的制作費(fèi)用，初步確定為一模兩腔

9、。</p><p>　　1.5注射機(jī)型號的選定</p><p>　　由上述知確定模具為一模一腔，所以注射量為：</p><p>　　M=1×m×1.6=1×42×（1+0.6）=67.2g</p><p>　　流道凝料在分型面上的投影面積A,在模具設(shè)計(jì)之前是個(gè)未知值，根據(jù)多型腔模具的統(tǒng)計(jì)分析，A是每個(gè)塑

10、件在分型面上的投影面積A的0.2∽0.5倍。因此可以用0.35 A來進(jìn)行估算，所以：總的投影面積A</p><p><b>　　A=n A+ A</b></p><p>　　單個(gè)面上的投影面積A=42*42*3.14=5538.96mm</p><p>　　即A=1×5538.96×(1+0.35)=7477.596mm&l

11、t;/p><p>　　在成型中小型所料制品時(shí)，型腔熔體內(nèi)的壓力p常取20～40Mp</p><p>　　P——型腔壓力， P=30Mpa</p><p>　　那么所需鎖模力F=AP=7477.596×30≈68KN</p><p>　　由以上所計(jì)算的注射量和鎖模力可知，我們可選用SZ-100/80注射機(jī)</p><p

12、>　　SZ-100/80注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)表1所示：</p><p><b>　　表1 注射機(jī)參數(shù)</b></p><p>　　1.6注射參數(shù)的校核</p><p>　　1.6.1 最大的注射量的校核：</p><p>　　當(dāng)注射機(jī)的最大注射量以容積標(biāo)定時(shí)，按下式計(jì)算：</p><p>

13、<b>　　KV≥V </b></p><p>　　式中：V———注射機(jī)的最大注射量(cm)</p><p>　　K———注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取K=0.8</p><p>　　V———塑件的總體積(cm)</p><p>　　KV=0.8×100=80cm</p><p>　

14、　V=M /ρ=67.2/1.05=64cm 80≥64 滿足要求</p><p>　　1.6.2 注射壓力的校核</p><p>　　注射壓力的校核是校驗(yàn)注射機(jī)的額定壓力能否滿足塑件成型時(shí)所需的注射壓力。</p><p>　　P≥p 式中P——注射機(jī)的額定壓力為 P=170Mpa </p><p>　　P——塑件成型時(shí)所需的注

15、射壓力。表得p=30Mpa</p><p>　　故P公≥p 注射壓力可滿足條件 </p><p>　　1.5.3 鎖模力的校核</p><p>　　F≥qA 式中F——注射機(jī)的額定鎖模力。查表得F=80KN</p><p>　　qA——塑件成型所需的鎖模力。上以算出為68KN</p><p>　　80≥68 滿

16、足要求</p><p>　　1.6.3 模具型腔數(shù)目的確定</p><p>　　按注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)n.</p><p>　　根據(jù)公式n≤(0.8G- m2)/ m確定</p><p>　　式中G——注射機(jī)最大注射量（g）查表得160g</p><p>　　m——塑件的質(zhì)量（g）</p><

17、;p>　　m2——流道凝料的質(zhì)量（g）</p><p>　　n=（0.8×100-0.6×42）/42=1.3≥1 所以一模一腔可以滿足。</p><p>　　1.7塑件注射工藝參數(shù)的確定</p><p>　　查找附錄A:ABS的成型工藝臺數(shù)可作為如下選擇:</p><p>　　注射溫度:包括料筒溫度和噴嘴溫度<

18、;/p><p>　　料筒溫度:后段溫度t1選用160℃ 中段溫度t2選用170℃</p><p>　　前段溫度t3選用190℃</p><p>　　噴嘴溫度：選用180℃ 模具溫度：60℃</p><p>　　注射壓力:選用90Mpa 注射時(shí)間:選用50S</p><p>　　

19、保壓時(shí)間:選用5S 冷卻時(shí)間:選用20S</p><p>　　2 注射模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　注射模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括：分型面的選擇，模具型腔數(shù)目的確定，型腔的排列方式，澆口位置，模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，側(cè)向分型和抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容。</p><p><b>　　2.1分型面的選擇</b><

20、;/p><p>　　模具設(shè)計(jì)中分型面的選擇很重要，它決定了模具的結(jié)構(gòu)。應(yīng)根據(jù)分型面選擇原則和塑件成型的要求來選擇分型面。該塑件為圓狀，表面質(zhì)量無特殊要求，為降低模具的復(fù)雜程度，降低模具的高度又便于成型出件。分型面的形狀如圖所示。</p><p><b>　　圖3</b></p><p>　　2.2確定型腔排列方式</p><p&

21、gt;　　模具在注射時(shí)采用一模一件單開式模具，即模具需要一個(gè)型腔。塑件布局如下圖所示。采用這種方式最大的優(yōu)點(diǎn)：便于設(shè)置測向分型抽芯機(jī)構(gòu)又便于注射，降低了模具的生產(chǎn)費(fèi)用，并且該件也可作為一種裝飾品，采用直澆口提高了零件的表面的質(zhì)量，由于該件體積較大，采用點(diǎn)澆口便于材料的充滿型腔。</p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　2.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)<

22、/p><p>　　2.3.1 主流道設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)手冊查得SZ-100/80型注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸：</p><p>　　噴嘴的前端孔徑d=Φ3㎜,</p><p>　　噴嘴前端球面半徑R=10㎜.</p><p>　　根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系：</p><p>　　R= R+

23、（1～2）㎜ </p><p>　　D=d+（0.5～1）㎜.</p><p>　　取主流道球面半徑R=12㎜，</p><p>　　取主流道小端直徑D=Φ3.5㎜，</p><p>　　球面配合高度h=3-5mm 取h=5 mm</p><p>　　主流道長度 盡量小于70mm， 有標(biāo)準(zhǔn)模架結(jié)合該模具的結(jié)構(gòu)，取L=

24、45mm</p><p>　　澆口套總長 L=65mm</p><p>　　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，其斜度為1°～3°。</p><p>　　2.3.2 分流道的設(shè)計(jì)</p><p>　　分流道在多型腔模具中是必不可少的，它起連接主澆道和澆口的作用。</p><p>　

25、　分流道的形狀和尺寸應(yīng)根據(jù)塑件的體積，壁厚，形狀的復(fù)雜程度，注射速度，分流道長度，等因素來確定。塑件外形不算太復(fù)雜，熔料填充比較容易，為了加工起見，選用截面形狀為半圓形分流道。</p><p>　　分流道的直徑D = =7.2mm </p><p>　　G制品的重量，L分流道的長度</p><p><b>　　所以D取8mm</b>&

26、lt;/p><p>　　2.3.3 澆口的設(shè)計(jì)</p><p>　　澆口是連接分澆道和型腔的短澆道。分析塑件可知此模具應(yīng)采重疊式澆口形式。重疊式澆口的優(yōu)點(diǎn)：可避免熔體從澆口向型腔產(chǎn)生噴射現(xiàn)象。主流道、側(cè)流道、側(cè)澆口布局如5圖所示</p><p>　　圖5主流道、側(cè)流道、點(diǎn)澆口布局</p><p>　　2.4 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p>

27、<p>　　由于塑件有側(cè)孔，模具采用側(cè)向分型機(jī)構(gòu)。</p><p>　　2.4.1 確定抽芯距：</p><p>　　抽芯距一般應(yīng)大于成型孔（或凸臺）深度，塑件孔深為6㎜，另加2～3㎜安全距離，可取抽芯距S抽=8㎜。</p><p>　　2.4.2 確定斜銷傾角：</p><p>　　斜導(dǎo)柱的傾角α是斜抽芯機(jī)構(gòu)主要的技術(shù)數(shù)據(jù)之一，

28、它與抽拔力，抽芯距有直接關(guān)系一般取α=15～25°這里抽芯距比較大，可取α=20°。</p><p>　　2.4.3 確定斜銷尺寸</p><p>　　其安裝部分與模板間可采用H7/m6或H7/n6的過渡配合。斜銷與滑塊間隙（一邊）為1㎜。斜銷長度為：L=S抽/Sinα=20/ Sin10=24㎜?？紤]抽拔力不大這里工作部分初定斜導(dǎo)柱直徑d=φ12㎜。</p>

29、;<p>　　2.4.4 滑塊與導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì)</p><p>　　滑塊與側(cè)型芯的連接方式設(shè)計(jì)：采用相拼式型腔，滑塊通過彈簧壓緊并通過斜導(dǎo)柱和導(dǎo)滑槽導(dǎo)向，合模時(shí)為了保證楔塊能壓緊以保證零件的形狀要求，楔塊的角度應(yīng)該大于斜導(dǎo)柱的角度取角度為25°?；瑝K與側(cè)型芯的連接方式設(shè)計(jì)</p><p>　　本塑件采用的是抽芯機(jī)構(gòu)主要是用于成型塑件的兩個(gè)側(cè)壁上的方孔，由于側(cè)想的兩個(gè)圓孔

30、的尺寸較小，綜合考慮到型芯的強(qiáng)度和裝配以及話快的加工難度，采用組合式的抽芯機(jī)構(gòu)，成型新型和滑塊的連接方式采用鑲嵌的方式，如零件圖所示</p><p><b>　?、?滑塊的導(dǎo)滑方式</b></p><p>　　本模具中為使模具的結(jié)構(gòu)緊湊，滑塊的導(dǎo)滑槽開設(shè)在凹模固定板上上，采用T形槽式的導(dǎo)滑方式，如圖所示：</p><p><b>　　

31、圖6</b></p><p>　?、?滑塊的導(dǎo)滑長度和定位裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　該塑件的側(cè)抽距較短，故導(dǎo)滑長度只要符合滑塊在開模時(shí)的定位裝置要求即可?；瑝K的定位裝置采用限位擋塊來定位，如圖所示：</p><p><b>　　圖7</b></p><p>　　2.4.5成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：</p

32、><p>　　1）凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：模具采用一模一件的兩開結(jié)構(gòu)形式，并采用z型拉桿拉料并通過螺紋固定在支撐板上，根據(jù)分流道與主流道，澆口在凸模固定板上，這樣型腔便于加工。</p><p>　　2）凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：凸模主要是與凹模相結(jié)合構(gòu)成模具型腔，其凸模和側(cè)型芯的結(jié)構(gòu)形式如裝配圖所示。</p><p>　　2.5 模具排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>

33、　　塑件中等，采用一模一腔結(jié)構(gòu)，此套模具業(yè)屬于小型模具，工件上有側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)，注射成型的氣體可以通過先抽芯的方孔進(jìn)行排氣，所以不必考慮單獨(dú)開設(shè)排氣槽等排氣系統(tǒng)。</p><p>　　2.6 推出機(jī)構(gòu)與復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　塑件的脫模力中等，由于模具結(jié)構(gòu)簡單所以用推桿推出塑件。</p><p>　　考慮到塑件外形和脫模力，由于塑件所需的脫模力中等，推桿直徑

34、為10mm，長度較短，，因此推桿不必制成階梯式的。推桿共有6根。推桿直徑與模板上的推桿孔采用H8/f8間隙配合。推桿材料采用T8碳素工具鋼，熱處理要求硬度50HRC以上，工作端配合部分的表面粗超度為R=0.8</p><p>　　合模時(shí)采用復(fù)位桿復(fù)位。</p><p>　　2.7 開合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　由于該模具采用的標(biāo)準(zhǔn)模架，但由于該模具是單開

35、式模具所以用模架本身帶有導(dǎo)向裝置，不必重新設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，采用標(biāo)準(zhǔn)件導(dǎo)柱導(dǎo)套采用H7/f7間隙配合，以達(dá)到上述要求。</p><p>　　3 模具設(shè)計(jì)有關(guān)計(jì)算</p><p>　　3.1 有關(guān)型腔的工作尺寸計(jì)算</p><p>　　本塑件的成型零件的工作尺寸計(jì)算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　

36、　ABS的收縮率Q=0.4～0.6％.故平均收縮率為QCP=(0.4+0.6) ％/2=0.5％,考慮工廠的一般加工情況，模具制造公差取z=△/3。</p><p>　　型腔、型芯的工作尺寸計(jì)算</p><p>　　型芯和型腔工作尺寸計(jì)算，如下表所示：</p><p><b>　　表一</b></p><p>　　3.2

37、 型腔壁厚的計(jì)算</p><p>　　由公式［δ］=st </p><p>　?。郐模荨颓辉试S變形量</p><p>　　S——塑件材料的收縮率（%）查表得S=0.005</p><p>　　t——塑件的壁厚（㎜）t=6</p><p>　?。郐模?0.005×6=0.03</p>&l

38、t;p>　　由于模具型腔為組合式，所以按照組合式型腔計(jì)算公式h=進(jìn)行計(jì)算</p><p>　　h——型腔側(cè)壁厚(㎜)</p><p>　　p——溶體內(nèi)壓力p=40Mpa</p><p>　　a——型腔側(cè)壁受溶體壓力部分高度 a=8</p><p>　　l1——型腔側(cè)壁長邊尺寸78</p><p>　　E——彈性模

39、量，鋼材取2.1×105Mpa</p><p>　　將以上數(shù)據(jù)代入得h=9.8mm取h=40mm</p><p><b>　　底板厚度的計(jì)算：</b></p><p><b>　　根據(jù)公式H=</b></p><p>　　P溶體壓力40MPa</p><p><

40、;b>　　L1型腔長度40</b></p><p>　　B底板上型腔承壓部分的寬度40</p><p><b>　　B底板寬度40</b></p><p>　　E彈性模量，鋼材取2.1×105Mpa</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得3.7mm取30mm</p><p>　

41、　3.3、模具加熱和冷卻系統(tǒng)的計(jì)算</p><p>　　本塑件在注射成型時(shí)不要求有太高的模溫，因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)，是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下計(jì)算</p><p>　　設(shè)定模具平均工作溫度為40℃，用常溫20℃的水作為模具冷卻介 質(zhì)，其出口溫度為30℃，產(chǎn)量為0.0135Kg/min （初算2min1套）</p><p>　　求塑件在硬化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量

42、Q3</p><p>　　查表得ABS的單位熱流量為Q2=35×104J/Kg</p><p>　　Q3=WQ2=0.0135×35×104J/Kg=4725J/Kg</p><p>　　求冷卻水的體積流量V</p><p>　　由式3-41得： </p><p><b>　

43、　V==m2/min</b></p><p>　　=1.1×10-5 m3/min</p><p>　　由體積流量V查表可知所需的冷卻水管直徑非常小。</p><p>　　由上述計(jì)算可知，因?yàn)槟＞呙糠昼娝璧睦鋮s水體積流量很小，故可不設(shè)冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式冷卻模具即可</p><p>　　4、模具閉合高度的確定<

44、;/p><p>　　根據(jù)3、5、2支承與固定零件的設(shè)計(jì)中提供的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定：</p><p>　　定模座板： H1=30mm</p><p>　　型腔板： H2=30mm</p><p>　　凸模固定板： H3=40mm</p><p>　　支承板： H4=50mm</p><p&g

45、t;　　墊塊： H5=100mm</p><p>　　動模座板： H6=30mm</p><p>　　因而模具的閉合高度 H=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7 =280mm</p><p>　　5、注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核</p><p>　　模具的外形尺寸為250㎜×250㎜，選用SZ-100/80型，注射機(jī)

46、模板最大安裝尺寸為320㎜×320㎜，允許模具閉合高度最小Hmin=170mm。模具的閉合高度為280㎜，所以模具滿足安裝條件。由于側(cè)分型抽芯距較短，不會過大增加開模距離，注射機(jī)開模行程足夠。</p><p>　　經(jīng)驗(yàn)證，SZ-100/80型注射機(jī)能滿足使用要求，故采用。</p><p>　　6、繪制模具總裝配圖和非標(biāo)零件工作圖</p><p>　　本模具

47、的工作原理；模具安裝在注射機(jī)上，定模部分固定在注射機(jī)定模板上，動模固定在注射機(jī)的動模板上。在模具上，側(cè)型芯滑塊安裝在模的導(dǎo)滑槽中，合模后，注射機(jī)通過噴嘴將熔料注入型腔，經(jīng)保壓，冷卻后，塑件成型，開模是動模部分隨動模板一起運(yùn)動逐漸將分型面打開，與塑件相連的主流道的凝料從澆口套中脫出，與此同時(shí)，動模板上的中間頂出裝置通過推桿向上移動，側(cè)型芯滑塊在凹模固定板的導(dǎo)滑槽內(nèi)分別向兩側(cè)移動而脫離塑件，直至斜導(dǎo)柱與它們分開，側(cè)向分型與抽芯才結(jié)束。在滑塊

48、脫離斜導(dǎo)柱后要設(shè)置滑塊的限位裝置。合模時(shí)，隨著分型面的閉合側(cè)滑塊由斜導(dǎo)柱插入后驅(qū)動復(fù)位，與此同時(shí)在它們的外側(cè)由鍥緊塊鎖緊，以使其在注射塑料溶體時(shí)產(chǎn)生的成型壓力的作用下不發(fā)生位移，推桿也進(jìn)行復(fù)位。</p><p><b>　　7. 設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過程中，我學(xué)到了很多以前不太注意的細(xì)節(jié)，也學(xué)到很多新的知識，豐富自己的見識。綜合

49、運(yùn)用了大學(xué)所學(xué)到的知識，可以說是對大學(xué)學(xué)習(xí)的一個(gè)很好整理歸納。查閱大量的圖書資料和咨詢許多老師和同學(xué)，得到他們的很大幫助。特別感謝指導(dǎo)老師趙軍老師不辭勞苦的為我們解難、看草圖、指出缺點(diǎn)和不足，也感謝其他模具教研室的老師們的幫助，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利完成。再次對幾位老師表示感謝！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】齊曉杰 塑料