買文檔 就送全套 紙 交流資料 14951605 最新最全優秀畢業設計 含全套 紙和答辯論文 本科畢業設計 (論文 ) 題目 ： 池充電器插座 的 塑料 注射模具 設計 系 別： 機電信息系 專 業： 機械設計制造及其自動化 班 級： 學 生： 學 號： 指導教師： 2013 年 05 月 I 池充電器插座的塑料注射模具的設計 摘 要 本次 設計主要是通過對塑件的形狀、尺寸及其精度的要求來進行注射成型工藝的可行性分析。塑件的成型工藝性主要包括塑件的壁厚，斜度和圓角以及是否有抽芯機構。通過以上的分析來確定模具分型面、型腔數目、澆口形式、位置大??；其中最重要的是確定型芯和型腔的結構，例如是采取整體式還是鑲拼式，以及它們的定位和固緊方式。此外還分析了模具受力，脫模機構的設計，合模導向機構的設計，冷卻系統的設計等，最后繪制完整的模具裝配總圖和主要的模具零件圖。 關鍵詞 :注射成型；分型面；成型零件；抽芯機構 is of of of to is to is to of In of of 錄 1 緒論 . 1 2 產品分析 . 32 件 分析 . 2 構分析 . 2 寸精度分析 . 2 件厚度檢測 . 3 件的原材料分析 . 3 基本特性 . 3 形特性 . 4 射模方案的確定 . 5 3 塑件相關計算及注塑機的選擇 . 6 影面積計算 . 6 積及質量計算 . 6 件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計算 . 7 射工藝參數確定 . 8 塑機選擇及注射工藝參數確定 . 8 腔數量及注射機有關工藝參數的校核 . 9 腔數量的校核 . 9 射機工藝與安裝參數的校核 . 9 4 模具結構分析及設計 . 10 定型腔布局 . 10 型面位置的確定 . 10 腔數目的確定 . 11 腔的布局 . 11 注系統設計 . 13 體設計 . 13 流道設計 . 13 流道設計 . 14 料穴設計 . 15 料口設計 . 15 口套及定位圈的設計 . 16 架的確定及標準件的選用 . 17 型零部件設計 . 18 型零件的材料選擇 . 18 型零件結構設計 . 18 型零部件的設計與計算 . 19 向分型抽芯機構設計 . 22 向分型抽芯機構類型選擇 . 22 芯距確定與抽芯力的計算 . 22 導柱分型與抽芯機構零部件設計 . 23 緊塊的設計 . 24 塊的精確導向 . 25 模導向機構設計 . 25 向機構 . 25 向零件的設計原則 . 25 套的設計 . 26 模機構設計 . 27 出機構的設計原則 . 27 桿的布置 . 27 桿布置 . 28 件力的計算 . 29 桿的設計 . 29 卻及排氣系統設計 . 30 卻回路的布置 . 30 冷卻水的體積流量 V . 31 卻時間計算 . 31 型周期計算 . 32 氣機構 . 32 5 結論 . 32 參考文獻 . 32 致謝 . 32 畢業設計（論文 )知識產權聲明 . 32 畢業設計（論文 )獨創性聲明 . 32 附錄 . 32 V 緒論 1 1 緒論 現代模具工業有 “ 不衰亡工業 ” 之稱。世界模具市場總體上供不應求，市場需求量維持在 600 億至 650 億美元，同時，我國的模具產業也迎來了新一輪的發展機遇。近幾年，我國模具產業總產值保持 13%的年增長率。 中國模具產業發展現狀：目前，中國 17000 多個模具生產廠點，從業人數約 50 多萬。 1999 年中國模具工業總產值已達 245 億元人民幣。工業總產值中企業自產自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業的總產值中，沖壓模具約占 50%，塑料模具約占 33%，壓鑄模具約占 6%，其它各類模具約占 11%。 我國模具總量雖已位居世界第三，但設計制造水平總體上比德、美、日、法、意等發達國家落后許多，模具商品化和標準化程度比國際水平低許多。在模具價格方面，我國比發達國家低許多，約為發達國家的 1/3 1/5，工業發達國家將模具向我國轉移的趨勢進一步明朗化。 我國塑料模的發展迅速。塑料模的設計、制造技術、 術、 術，已有相當規模的確開發和應用。在設計技術和制造技術上與發達國家和地區差距較大，在模具材料方面，專用塑料模具鋼品種少、規格不全質量尚不穩定。模具標準化程度不高，系列化商品化尚待規?；?； 件等應用比例不高；獨立的模具工廠少；專業與柔性化相結合尚無規劃；企業大而全居多，多屬勞動密集型企業。因此努力提高模具設計與制造水平，提高國際競爭能力，是刻不容緩的。 2 產品分析 2 2 產品分析 件分析 構分析 本次設計任務所提供的零件為塑件實體 ，如圖 1 所示： 圖 1 塑件草圖 零件總體輪廓尺寸為 7160體看來，結構較簡單，故選一般精度等級： 。 寸精度分析 該零件的重要尺寸精度為 6 級，其它尺寸精度為 7 8 級，屬于中等精度，對應的模具相關零件尺寸加工可以保證。畢業設計（論文） 3 件厚度檢測 塑件的厚度檢測采用 計軟件的模型分析功能自動完成，如圖 2 所示： 圖 2 厚度檢測 從塑件的壁厚上來看，壁厚的最大處為 3右，最小處小于 多處在 2 3范圍之內，并綜合其材 料性能，注意控制成型溫度及冷卻速度，零件的成型并不困難。 件的原材料分析 基本特性 毒、無味，呈微黃色，成型的塑料件有較好的光澤。有極好的沖擊強度，且在低溫下也不迅速下降。水、無機鹽、堿、酸類對 乎無影響，在酮、醛、酯、氯代烴中會溶解或形成乳濁液，不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。 面受冰醋酸、植物油等化學藥品的侵蝕會畢業設計（論文） 4 引起應力開裂。 一定的硬度和尺寸穩定性，易于成型加工。經過調色可配成任何顏色。其缺點是耐熱性不高。 性能：綜合性能較好 ，沖擊韌度、力學性能較高，尺寸穩定而化學性、電氣性能良好；易于成形和機械加工。 用途：適于制作一般機械零件、減磨耐磨零件、傳動零件以及化工、電器、儀表等零件。 形特性 (1)無定形塑料，其品種很多，各品種的機電性能及成型特性也有差異，應按品種確定成形方法及成形條件。 (2)吸濕性強，含水量應小于 必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應要求長時間預熱干燥。 (3)流動性中等，溢邊料 右 (流動性比聚苯乙烯、 ，但比聚碳酸脂 ,聚氯乙烯好 )。 (4)比 聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫 (對耐熱、高抗沖擊和中抗沖擊型樹脂，料溫更宜取高 )。料溫對物性影響較大，料溫過高易分解（分解溫度為250 左右，比聚苯乙烯易分解 )，對要求精度較高塑件，模溫宜取 50 60 ，要求光澤及耐熱型料宜取 60 80 。注射壓力應比聚苯乙烯高，一般用柱塞式注射機時料溫為 180 230 ，注射壓力為 100 140螺桿式注射機則取 160 230 ， 70 100宜。 模具 設計時要注意澆注系統，分流道及澆口截面要大，選擇好進料口位置、形式，推出力過大機械加工時塑料件表面呈現 “白色 ”痕跡，在成型時的脫模斜度 2，收縮率取 (5)成型條件 3(見表 1) 畢業設計（論文） 5 表 1 成型條件 注射成型機類型 螺桿式 密度 ( 3kg ) 算收縮率 熱 溫度 ( ) 80 85 時間 (S) 2 3 料筒溫度 后段 ( ) 150 170 中段 ( ) 165 180 前段 ( ) 180 200 170 180 噴嘴溫度 ( ) 模具溫度 ( ) 50 80 注射壓力 (60 100 成型時間 注射時間 (s) 20 90 高壓時間 (s) 0 5 冷卻時間 (s) 20 120 總周期 (s) 50 220 螺桿轉速 (r/30 適用注射機類型 螺桿式、柱塞式均可 后處理 方法 紅外線燈、烘箱 溫度 ( ) 70 時間 (h) 2 4 說明：該成形條件為加工通用級 時所用，苯乙烯 即 形條件與上相似。 射模方案的確定 此次注塑模具方案初步決定為一模一腔，分型面為最大投影面上，前端使用斜滑塊抽芯，選用潛伏式澆口進行澆注，使用頂管裝置將塑件頂出。 但這種方案產品生產批量小，不利于開模，結構設計復雜，經過上網查詢資料，已經向老師和同學的請教，所以本次注塑模具方案確定為一摸兩腔，使用側澆口，采用斜導柱進行側向抽芯，頂出裝置為頂桿頂出。 3 塑件相關計算及注塑機的選擇 6 3 塑件相關計算及注塑機的選擇 影面積計算 圖 3 投影面積計算 塑件的投影面積可以通過 分析模塊直接得出 ,如圖 3 所示：由分 析可得： 注塑件投影面積 S= 4789 2 積及質量計算 體積及質量的計算也利用 分析模塊自動計算獲得 (塑件密度由塑料模具設計師指南 7表 2 查得： 度 =如圖4 所示： 畢業設計（論文） 7 圖 4 體積及質量計算 結果如下： 體積 = 3 3曲面面積 = 4 2密度 = 0 噸 / 3質量 = 3 噸 故注塑件的體積為： V=16508 3 質量為：1m道凝料質量：射量： 1 2 11 . 6 2 9 . 1m m m m g 注射容量： 2 9 . 1 / 1 . 1 2 6 . 5 件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計算 流道凝料 (包括澆口 )在分型面上的投影面積2據多型腔模的統計分析，大致是每個塑件在分型面上的投影面積的 以， A = 1 2A = 1A =根據塑料模具設計師指南 7表 用塑料模腔平均壓力可知一般畢業設計（論文） 8 制品平均壓力為 40 所以，鎖模力 F =610 40 610 = 射工藝參數確定 查中國模具網出品的模具助手 8， 成型工藝參數可作如下選擇： 注射溫度 ( ):200 260 注射壓力 (兆帕 ):196 模具溫度 ( ):40 60 壁厚范圍 (毫米 ):模斜度 (型腔 ):40 120 脫模斜度 (型芯 ):35 1 塑機選擇及注射工藝參數確定 根據每一生產周期的注射量和鎖模力的計算?？蛇x用 注射機，技術參數參照查塑料模具設計向導 9表 表 2 表 2 注射機主要技術參數 理論注射容量 ( 3 125 螺桿直徑 (42 注射壓力 ( 150 塑化能力 (g/s) 45 螺桿轉速 (r/10140 噴嘴球半徑 (12 鎖模方式 雙曲軸 鎖模力 (900 拉桿內間距 (260360 移模行程 (300 最大模厚 (300 最小模厚 (200 模具定位孔直徑 (100 噴嘴孔直徑 (3 畢業設計（論文） 9 腔數量及注射機有關工藝參數的校核 腔數量的校核 由注射機料筒塑化速率校核模具 的型腔數 n： 21/ 3 6 0 0 0 . 8 4 5 3 0 0 . 6 2 1 8 . 1 6 1 1 8 21 . 6 2 1 8 . 1 6 1k M t mn m (合格 ) 式中 k ：注射機最大注射量的利用系數，一般取 ：注射機的額定塑化量 (45g/s) 射機工藝與安裝參數的校核 (1)注射量校核 。查塑料模具設計向導 9表 ， 注射機最大注射量 160模每次注射所需塑料的總質量約為 滿足要求。 (2)鎖模力校核 。查塑料模具設計向導 9表 ， 注射機最大鎖模力 F=900 能滿足 模。 (3)最大注射壓力校核。查塑料模具設計向導 9表 ， 50 料成型時的注射壓力 P 成型 =7090能滿足 成型的要求。 (4)最大和最小模具厚度校核。查塑料模具設計向導 9表 ，注射機所允許模具的最小閉合厚度為00大閉合模厚為00 而 本 設 計 的 模 具 厚 度 為00 即 模 具 滿 足mH (5) 模具在注射機上的安裝尺寸。從標準模架外形尺寸 40030000看，小于 注射機拉桿內向距 260360滿足模具安裝和拆卸要求。 (6)開模行程的校核。查塑料模具設計向導 9表 ， =300滿足模具推出制品所需開模距S =（ 5: 10)10要求。 4 模具結構分析及設計 10 4 模具結構分析及設計 定型腔布局 型面位置的確定 模具上用以取出塑件或取出澆注系統凝料的可分離的接觸表面稱為分型面，分型面是決定模具結構形式的重要因素，它與模具的整體結構和模具的制造工藝有密切關系，并且直接影響著塑料熔體的流動充填性及制品的脫模，分型面的位置也影響著成型零部件的結構形狀，型腔的排氣情況也與分型面的開設密切相關。因此，分型面的選擇是注射模設計中的一個關鍵內容。分型面的選擇應注意以下幾點 4： (1)分型面應選在塑件外形最大輪廓處； (2)當已經初步確定塑件的分型方向后分型面應選在塑件外形最大輪廓處； (3)保證制件的精度和外觀要求； (4)考慮滿足塑件的使用要求； (5)考慮注塑機的技術規格，使模板間距大小合適； (6)考慮鎖模力，盡量減小塑件在分型面的投影面積，確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模； (7)不妨礙制品脫模和抽芯； (8)有利于澆注系統的合理處置。 根據塑件結構形式，本設計分型面選在 AA 面 (如圖 5 所示 )。畢業設計（論文） 11 圖 5 分型面 腔數目的確定 型腔指模具中成形塑件的空腔，而該空腔是塑件的負形，除去具體尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不過凸凹相反而己。注射成形是先閉模以形成空腔，而后進料成形，因此必須由兩部分或（兩部分以上 )形成這一空腔 型腔。其凹入的部分稱為凹模，凸出的部分稱為型芯 5。其數目的決定與下列條件有關： (1)塑件尺寸精度； (2)模具制造成本； (3)注塑成形的生產效益； (4)制造難 度。 該塑件精度要求一般 (又是大批量生產，可以采用一模多腔的形式?？紤]到模具制造費用低一點，設備運轉費用小一點，采用一模兩腔的模具形式。這樣比一模一腔模具的生產效率高，同時結構更為合理。 腔的布局 多型腔模具設計的重要問題之一就是澆注系統的布置方式，由于型腔的排布與澆注系統布置密切相關，因而型腔的排布在多型腔模具設計中應加以綜合畢業設計（論文） 12 考慮。型腔的排布應使每一個型腔都通過澆注系統從總壓力中心中均等地分得所需的壓力，以保證塑料熔體同時均勻地充滿每個型腔，使各型腔的塑件內在質量均一穩定。這就要求型 腔與主流道之間的距離盡可能最短，同時采用平衡的流道和合理的澆口尺寸以及均勻的冷卻等。合理的型腔排布可以避免塑件的尺寸差異、應力形成及脫模困難等問題。 平衡式型腔布局的特點是從主流道到各型腔澆口的分流道的長度、截面形狀及尺寸均對應相同，可以實現均衡進料和同時充滿型腔的目的；非平衡式型腔布局的特點是從主流道到各型腔澆口的分流道的長度不相等，因而不利于均衡進料，但可以縮短流道的總長度，為達到同時充滿型腔的目的，各澆口的截面尺寸制作得不相同 6。本塑件在注射時采用了一模兩腔的形式，即模具需要兩個型腔?？紤]塑件帶側 抽芯機構，現有兩種排列方式選擇： 圖 6 型腔布局 如圖 6 所示，這兩種排列方式都采用平面對成布置，但第一種布局方式緊湊，模具設計較簡單。綜合以上兩種方案考慮，故擬定第一種型腔布局方式。 畢業設計（論文） 13 注系統設計 體設計 在澆注系統設計之前，我們首先要選定進料口位置，為選擇合適的進料口位置。分析塑件可知 , 該塑件外表面很光潔 ,為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用側澆口。該澆口的分流道位于模具的分型面上，塑料熔體通過型腔的側面注入型腔，因而塑件外表面不受損傷，不致因澆口痕跡 而影響塑件的表面質量與美觀效果。 采用側澆口形式，又模具設計為一模兩腔，并且綜合型腔布局，擬定澆注系統總體結構如圖 7 所示 (對成布置 )： 圖 7 澆注系統 流道設計 主流道是連接注射機的噴嘴與分流道的通道，其斷面為圓形，且帶有一定的錐度。為了使熔融塑料從噴嘴完全進入主流道而不溢出，應使主流道與注射機噴嘴緊密對接，主流道對接處設計成半球形凹坑，根據選用的 號注射機的相關尺寸得： 噴嘴前端孔徑：0 4d 噴嘴前端球 面半徑：0 12R 根據模具主流道與噴嘴的關系 : 0 ( 1 2 )R R m m 0 ( 0 . 5 1 )d d m m 取主流道球面半徑： 13R ； 取主流道小端直徑： 5d ； 畢業設計（論文） 14 為了便于從主流道中拉出澆注系統的凝料及考慮塑料熔體的膨脹，將主流道設計成圓錐形，起斜度為 26 ，取其值為 3 ，內壁粗糙度為 m 。主流道大端呈圓角，其半徑取 r=2減少料流轉向過渡時的阻力，故主流道各部分直徑如圖 8 所示 (其中 L 需根據模板厚度確定 )： 圖 8 主流道各部分尺寸 流道設計 分流道的設計原則即應使熔體較快地沖滿整個型腔，流動阻力小，熔體溫降小，并且能將熔體均衡地分配到各個型腔。分 流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響，分流道的布置形式分為平衡式和非平衡式兩種，這里采用平衡式布置分流道。 常見的分流道截面形狀有圓形、半圓形、 U 形、梯形、矩形等，其中：圓形截面分流道比表面積最小，熱量不容易散失，流動阻力最小，單位填充時間最短。綜合各方面因素考慮，此處分流道截面為圓形形式。 分流道直徑的計算，可由以下經驗公式計算： 43 （塑料模設計手冊 12公式 5 (4式中： D各級分流道的直徑 ( W流經該分流道的熔體重量 (g)； 畢業設計（論文） 15 L流過 W 熔體的分流道長度 ( 經估算得分流道的直徑 D=6分流道的尺寸如圖 9 所示： 圖 9 分流道 流道表面粗糙度 : m。 查表塑料模設計手冊 12表 5表 5知 許的最小分流道尺寸為 薦值為 以本設計符合要求。 料穴設計 冷料穴一般位于主流道對面的動模板上，或處于分流道的末端。其作用是存放料流前 端的 “冷料 ”，防止冷料進入型腔形成冷接縫。開模時又能將主流道中的凝料拉出，采用與推桿匹配的冷料穴，冷料穴的形狀為字形。 料口設計 進料口也稱澆口，澆口可分為限制性澆口和非限制性澆口兩種。非限制性澆口起著引料、進料作用；限制性澆口一方面通過截面積突然變化使分流道輸送來的塑料熔體的流速產生加速度，提高剪切速率，使其成為理想的流動狀態，迅速而均衡地充滿型腔，另一方面改善塑料熔體進入型腔時的流動特性，調節澆口尺寸，可使多型腔同時充滿，可控制填充時間、冷卻時間及塑件表面質量，畢業設計（論文） 16 同時還起著封閉型腔防止塑料熔 體倒流，并便于澆口凝料與塑料分離的作用。側澆口又稱邊緣澆口。側澆口一般開在分型面上，從塑件邊緣進料，這種澆口結構簡單形式應用廣泛。其斷面形狀多為矩形，可以通過改變其厚度和寬度來調整沖模時的接剪切速率和澆口封閉時間。側澆口的三個尺寸中，以深度 h 最為重要。 H 控制了澆口暢通開放時間和補縮作用。澆口寬度 W 的大小控制了熔體充模流量。澆口長度 L，只要結構強度允許，以短為好，一般選用L=口深度有經驗公式： h= (4式中 h側澆口深度 (中小型塑件常用 h=2約為制品最大壁厚的 1/3: 2/3； t塑件壁厚 ( n塑料材料系數。 這里直接查塑料模設計手冊 12表 5 46，得 h 澆口套及定位圈的設計 定位圈是使澆口套和注射機噴嘴孔對準定位所用。定位圈直經 D 為與注射機定位孔配合直經，應按選用注射機的定位孔直經確定。直經 D 一般比注射機孔直經 小 便裝模。定位圈一般采用 45 號鋼或 。定位圈內六角螺釘固定在模板時，一般用兩個以上的 內六角螺釘，本設計采用四個 釘固定 14。澆口套的材料為 度 位圈的材料為 45 鋼，硬度 尺寸如圖 10 所示： 畢業設計（論文） 17 圖 10 澆口套與定位圈 架的確定及標準件的選用 通過前面的設計及計算工作，便可以根據所定內容確定模架。模架部分可以自己設計，也可以選用標準模架；在生產現場模具設計過程中，盡可能選用標準模架，確定出標準模架的形式，規格及標準 代號，因為標準件有很大一部分已經標準化，隨時可在市場上買到，這對縮短制造周期，降低制造成本時極其有用的。 設計模具時，開始就要選定模架。當然選用模架時要考慮到塑件的成型、流道的分布形式以及頂出機構的形式等因素。 圖 11 標準模架 畢業設計（論文） 18 此模架為標準模架，規格 具體參數如圖 11。 型零部件設計 型零件的材料選擇 構成型腔的零件統稱為成型零件，本例的模具成型零件包括凸模、凹模和側抽芯部件。由于型腔直接與高溫高壓的塑料相接觸，它的質量直接關系到制件質量，因 此要求它有足夠的強度、剛度、硬度、耐磨力以承受塑料的擠壓力和料流的磨擦力和足夠的精度和表面光潔度，以保證塑料制品表面光高美觀，容易脫模，一般來說成型零件都應進行熱處理，使其具有 上的硬度，如成型產生腐蝕性氣體的塑料如聚氯已烯等。還應選擇耐腐蝕的鋼材。 根據塑件表面質量要求，查塑性成型工藝與模具設計 16附錄 G（常用模具材料與熱處理 )，本設計成型零件選用 3質處理，硬度 55磨性號好且處理過程變形小。還有較好的電加工及耐腐蝕性。 型零件結構設計 (1)凸模結構設計 凸模是成型塑件外表面的部件，凸模按其結構不同可分為整體式和組合式兩大類，而組合式又可分為嵌入式組合、鑲拼式組合及瓣合式等。整體結構的成型零件一般都是在淬硬后在進行加工，所以整體結構的模具采用電火花成型加工為主、銑削加工、磨削加工、電火花線切割為輔的加工方法，并且在先進的型腔加工機床還未普遍應用之前，整體式型腔一般只用在形狀簡單的小形塑件的成型。組合式型腔的組合形式很多，常見的有嵌入式、鑲拼式及瓣合式幾種。 對于小型塑件采用多型腔塑料模成型時，各單個型腔一般采用冷擠壓、電加工、電鑄等方法 制成，然后整體嵌入模中。 為了加工方便或由于型腔某一部位容易磨損，需要更換者采用局部鑲嵌的辦法。 由以上的比較容易看出，當塑件較