自拍杆注塑模具毕业设计说明书概述Word文档下载推荐.docx
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参考文献27
拍杆注射模设计
摘要
在各种材料加工工业中广泛地使用着各种模具，如成型金属制品的压铸模、锻压模、铸造模；
成型非金属制品的玻璃模、陶瓷膜、塑料膜等。
每种材料成型模具按成型方法不同又分为若干种类型。
采用模具生产制件具有生产效率高，节约能源和原材料、成本低、批量大等优点，模具成型已成为当代工业生产中的一种重要手段，成为多种成型工艺中最具发展潜力的方向。
模具工业的水平是衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，决定着国家制造业的国际竞争力。
国民经济的五大支柱产业--机械、电子、汽车、石化、建筑都要求先进的模具工业与之配套。
从使用的角度，要求模具要高效率、自动化、操作简便，特别当塑件的批量较大时，应尽量减少合模和取制件过程中的手工操作。
为此，常采用自动脱模、自动侧抽芯等高效率自动化的模具，甚至采用在整个生产过程中完全不需要人工加料和取产品的自动化的模具。
从制作的角度，要求模具零件的加工工艺性能好、选材合理、制造容易、成本低廉、装配方便。
关键词：
材料加工模具自动化
Designofinjectionmoldforselftimer
Abstract
Inavarietyofmaterialsprocessingindustrywidelyusedinavarietyofmold,Suchasdie-castingmold,moldingmetalforgingmould,diecasting；
Glassmould,ceramicfilm,plasticfilm,etc.offormingnonmetalproducts.Eachmaterialformingdieisdividedintoseveraltypesaccordingtothemoldingmethod.
Withhighproductionefficiency,savingenergyandrawmaterials,lowcost,largequantityandotheradvantages,theuseofmoldproductionpartshastheadvantagesofhighefficiency,lowcost,highcostandsoon.Dieforminghasbecomeanimportantmeansofmodernindustrialproduction,andbecomethemostdevelopmentpotentialofavarietyofmoldingprocess.Thelevelofmoldindustryisanimportantsymboltomeasurethelevelofacountry'
smanufacturingindustry,whichdeterminestheinternationalcompetitivenessofthemanufacturingindustryofthecountry.Fivepillarindustriesofthenationaleconomy--machinery,electronics,automobile,petrochemical,constructionareallrequiredadvancedmoldindustryandsupporting.
Fromthepointofviewofuse,themoldshouldbehighefficiency,automation,easytooperate,especiallywhentheplasticpartofthelarger,shouldtrytoreducethemoldandtakepartintheprocessofmanualoperation.Tothisend,oftenusingautomaticstripping,automaticsidecorepullingandotherhighefficiencyautomationofthemold,andevenintheentireproductionprocessiscompletelynoneedtomanuallyfeedandtakeproductsoftheautomationofthemold.
Fromtheproductionpointofview,theprocessingtechnologyofthemoldpartsisgood,thematerialselectionisreasonable,themanufactureiseasy,thecostislow,andtheassemblyisconvenient.
Keywords:
materialprocessingmoldautomation
第一章塑件成型工艺性分析
第一节塑件的分析
1.结构分析
塑件结构复杂程度一般，表面质量要求也较高。
如图1-1所示，塑件的上端部需要侧抽芯一个孔，还有两个左右对称的加强筋。
塑件的下端部需要用主型芯成型两个左右对称的孔。
塑件外观质量要求高，外表面不允许出现划伤、气泡、缩孔、熔接焊等缺陷，综合考虑其浇注时的难易程度和成型特征等因素，浇口采用侧浇口。
整体来看，该塑件成型较简单，脱模时包紧力较小，用推杆推出即可。
图1-1工件
2.精度等级
根据塑件原料为ABS确定塑件公差等级为IT11。
3.脱模斜度
ABS属无定型塑料，成型收缩较小，选择脱模斜度为1o。
第二节ABS的性能分析
1.使用性能
综合性能良好，冲击韧度、力学强度较高，且在低温下也不迅速下降。
耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化学性和电气性能良好。
水、无机盐、碱、酸对ABS几乎无影响。
尺寸稳定，易于成型和加工。
2.成型性能
ABS为无定型塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种确定成型方法及成型条件。
吸湿性强，含水量应小于0.3％，必须充分干燥，要求表面关泽的塑件应要求长时间预热干燥。
流动性中等，溢边料0.04mm左右。
易产生熔接焊，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对斜流的阻力，模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。
ABS在升温时粘度增高，塑料上的脱模斜度宜稍大，宜取1o以上。
在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。
3.ABS性能指标其性能指标见表1-1
表1-1ABS性能指标
密度g/cm3
1.02~1.08
屈服强度/MPA
50
比体积/cm3·
g-1
0.86~0.98
抗弯强度/MPA
80
吸水率％
0.2~0.4
抗压强度/MPA
53
熔点/oC
130~160
抗拉强度/MPA
38
计算收缩率％
0.4~0.7
抗剪强度/MPA
24
比热容J·
kg-1K-1
1470
拉伸弹性模量/MPA
1800
断裂伸长率％
35
体积电阻率Ω·
m
6.9×
1014
表面电阻率Ω
1.2×
1013
滞流温度oC
130
第三节ABS的注射成型过程及工艺参数
1.注射成型过程
1.1成型前的准备。
对ABS的色泽、粘度和均匀度等进行检验，由于ABS的吸水性较大，成型前应进行充分的干燥。
1.2注射过程。
塑件在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统静茹模具型腔成型，其过程可分为冲模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。
1.3塑件的后处理。
处理的介质为空气和水，处理温度为60~75，处理时间为16~20s。
2.ABS的注射成型工艺参数
2.1注射机：
螺杆式。
2.2螺杆转速（r/min）:
30。
2.3预热和干燥：
温度（oC）为80-85,；
时间（h）为3-4.。
2.4料筒温度（oC）：
前段为180-200
中段为165-180
后段为150-170
2.5喷嘴温度（oC）：
170-180
2.6模具温度（oC）：
60-80
第二章模具结构形式的拟定
第一节确定分型面
打开模具取出塑件和浇注系统凝料的面，统称为分型面。
有一个分型面和多个分型面的注塑模具，分型面的位置有垂直与开模方向、平行于开模方向以及倾斜于开模方向几种，分型面的形状有平面和曲面。
分型面设计是否得当，对制件质量、操作难易、模具结构复杂性有很大影响。
分型面必须开设在制件断面轮廓最大的地方，才能使制件顺利地从型腔中脱出。
此外还应考虑下面几种因素：
第一，分型面处不可避免地会在塑件上留下溢料痕迹，或拼合不准确的痕迹，故分型面最好不选在制件光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处。
第二，从模具推出装置设置方便考虑，分型面要尽可能地使制件留在动模边。
第三，从保证塑件相关部位的同心度出发，同心度要求高的塑件，取分型面时最好把要求同心的部位放在模具分型面的同一侧。
第四，有侧凹或侧孔的制件，当采用自动侧向分型抽芯时，取分型面时应首先考虑将抽芯或分型距离长的一边放在动、定模开模的方向上，利用开模运动完成长距离抽芯，而将短的一边作为侧向分型或侧向抽芯。
图2-1分型面的选择
第二节型腔数量及布置
1.型腔数量的确定
为了使模具与注射机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目。
一般来说，大中型塑件和精度要求高的小型塑件优先采取一模一腔的结构，但对于精度要求不高的小型塑件，形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。
该塑件精度要求不高，大批量生产，且有抽芯机构，综合生产率和生产成本等各种因素，选择一模四腔。
2.型腔的布置
型腔的位置和浇口的开设位置应力求对称，以防模具承受偏载而产生溢料。
为此，本模具一模两腔的布置方式如图2-2
图2-2型腔的布置
第三节注射机型号的确定
1.塑件体积，质量的计算
由图2-3知，塑件体积V塑=8544.36mm3=8.54cm3
塑件质量M塑=ρ·
V塑=1.05×
8.54=8.97g
图2-3塑件的参数
2.浇注系统凝料体积的初步估算
浇注系统的凝料在设计之前不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.2~1倍来估算。
由于本次设计采用的流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.5倍来估算。
故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为V总=1.5×
4×
8.54=51.24cm3
3.选择注射机
注射机的公称注射量V公=V总/0.8=51.24/0.8=64.05cm3,因该塑件高度较高，造成模具高度较高。
故初步选定公称注射量为250cm3，注射机型号为XS-ZY-250。
其主要技术参数见表2-1
表2-1注射机主要技术参数
理论注射容积/cm3
250
最大模具厚度/mm
350
螺杆直径/mm
最小模具厚度/mm
200
注射压力/MPA
模板尺寸/mm
598×
520
注射行程/mm
160
拉杆空间/mm
448×
370
注射时间/s
2
合模方式
增压式
塑化能力/（g/s）
18.9
推出形式/mm
中心及两侧推出
注射方式
螺杆式
电动机功率/kW
18.5
合模力/N
18×
105
喷嘴球半径/mm
18
最大成型面积/cm2
500
喷嘴口直径/mm
4
移模行程/mm
定位孔直径/mm
125
4.注射机有关参数的校核
4.1注射压力的校核注射压力的校核是检验注射机的最大注射压力能否满足制品成型的需要，验证公式如下：
Pm≧K·
P0。
其中K为安全系数，K=1.1~1.4，取K=1.3。
ABS所需的注射压力P0为80~110MPA，取P0=90MPA。
则K·
P0=1.3×
90=117MPA˂P公=130MPA，因此注射机的注射压力校核合格。
4.2锁模力的校核塑件在分型面上的投影面积A塑=935.81mm2，浇注系统在分型面上的投影面积A浇是A塑的0.2~0.5倍，这里取0.3倍。
则A总=2×
1.3A塑=2433.11mm2。
P模为模具型腔及流道内塑料熔体平均压力，通常取注射压力的20%~40%，大致范围为30MPA~60MPA。
这里取P模=50MPA。
K2为锁模力安全系数，K2=1.1~1.2,这里取1.2。
所以模具型腔内的胀型力F胀=K2A总P模=1.2×
2433.11×
50=145.99KN˂F锁=1800KN，所以注射机的锁模力校核合格。
第三章浇注系统设计
浇注系统是指模具内从注塑机喷嘴进入开始，到型腔入口为止的那一段流道。
多型腔模具的浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料井几部分组成。
第一节主流道的设计
主流道是指注塑机喷嘴到分流道为止的那一段流道。
它与注塑机在同一轴心线上，物料在主流道中不改变流动方向，主流道形状一般为圆锥形或圆柱形。
1.主流道的尺寸
1.1主流道的长度：
根据模具结构本次设计中取110mm。
1.2主流道小端直径：
d=注射机喷嘴直径+（0.5~1）mm=（4+1）mm=5mm。
1.3主流道大端直径：
D=d+2Ltanα（半锥角α=2o），取D=8.5mm。
1.4主流道球面半径：
SR=注射机喷嘴球头半径+（1~2）=（18+2）mm=20mm。
1.5球面配合高度：
h=3mm
2.主流道的凝料体积
V主=L[（D/2）2+（d/2）2+（D/2）（d/2）]×
π/3=4024.50mm3。
3.主流道的当量半径：
R=（4.25+2.5）/2=3.375mm。
4主流道浇口套的形式：
见图2-4.。
图2-4浇口套
5.定位圈设计：
见图2-5。
图2-5定位圈
第二节分流道的设计
分流道是指将从主流道来的塑料沿分型面引入各个型腔的那一段流道。
普通浇注系统的分流道开设在分型面上。
分流道的断面可以呈圆形、六边形、半圆形、梯形、矩形、U形等。
其中圆形、六边形，需在动模和定模两边同时开槽在组合而成；
其余断面可以单开在定模或动模一边。
分流道的设计原则有：
（1）尽量保证各型腔同时充满，并且各浇口能同时冻结，以实现均衡地充模和均衡地补料，保证同模个塑件性能、尺寸的一致。
（2）各型腔之间距离恰当，应有足够空间排布冷却水道、连接螺钉等，并有足够大的断面尺寸承受注塑压力。
（3）在满足以上要求的情况下尽量缩短流道长度，降低浇注系统凝料重量。
（4）型腔和浇注系统投影面积的重心应尽量接近注塑机锁模力的中心，一般为机器动定模版的中心上。
1.分流道的布置形式：
见图2-6,。
图2-6分流道的布置
2.分流道的长度
分流道要尽可能短，且少折弯，便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力损失和热量损失。
第一级分流道长度L1=140mm，第二级分流道长度L2=40mm。
3.分流道的截面形状
分流道常见断面形状有圆形、正六边形、梯形、U形、半圆形、矩形等数种，选取易于加工、且在流道长度和流道体积相同的情况下流动阻力和热量损失都最小的断面形状。
从减少热量损失的角度出发，其比表面积应越小越好；
从减少流动阻力的角度出发，对比表面积也有类似的结论。
现对各种断面形状的分流道分析如下：
（1）圆形断面分流道这种分流道比表面积最小，故热量散失小，阻力亦小，浇口可开在流道中心线上，因而可以延长浇口冻结时间，有利于补料。
缺点是需要在动模和定模两边进行切削加工，而且合模时要互相温和，故制造费用高。
（2）正六边形分流道有点同上，其比表面积略大于圆形分流道，当加工稍易，常用于小断面尺寸的流道。
（3）梯形断面分流道由于这种流道只切削加工在一个模板上，节约机械加工费用，且热量损失和阻力损失均不太大，故为最常用形式。
选择最常用的梯形截面。
第一级分流道梯形的长边w应等于或略大于主流道大端直径D，取w=8.5mm。
梯形的短边x=3w/4,取x=6.0mm。
高度h=2w/3，取h=5.5mm。
第二级分流道梯形的尺寸为第一级分流道尺寸的0.8。
4.分流道凝料体积
4.1分流道截面积：
A分=（8.5+6.0）×
5.5/2=39.88mm2
4.2分流道凝料体积:
V分=39.88×
140+39.88×
40×
0.8=6859.36mm3
5.分流道剪切速率的校核
5.1确定注射时间：
t=2s。
5.2计算分流道体积流量：
q=（V分+4V塑）/t=20118.4mm3/s
5.3分流道截面的周长:
L=8.5+6.0+2×
（5.52+1.252）1/2=25.78mm
5.4分流道截面的当量半径：
R=[2A2/（π·
L）]1/3=3.40mm
5.5分流道的剪切速率：
r=3.3q/（πR3）=537.95s-1。
该分流道的剪切速率处于主流道与交流道的最佳剪切速率500s-1~5000s-1之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。
6.分流道表面粗糙度
分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取Ra1.25µ
m~2.5µ
m即可，此处取Ra1.6µ
m。
第三节浇口的设计
浇口是指紧接分流道末端将塑料引入型腔的狭窄部分。
主流道浇口以外的各种浇口，其断面尺寸都比分流道断面尺寸小的多，长度也很短，起着调节料流速度、分配进料宽度、控制补料时间等作用。
其断面形状常见的有圆形、矩形等。
常见的浇口形式有十种；
侧浇口、扇形浇口、平缝式浇口、圆环形浇口、轮辐式浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏式浇口、护耳浇口、直接浇口。
该塑件表面质量要求较高，采用一模两腔注射，根据塑件结构采用侧浇口。
侧浇口特点：
（1）边缘进料，浇口小，对塑件外观质量影响小。
（2）采用一模多腔，生产效率高。
（3）浇口截面多为矩形，加工容易。
（4）修整方便，调整深度和宽度可调节熔体冲模速率及浇口冻结时间。
1.侧浇口尺寸的确定
对中小型塑件，侧浇口的深度h为0.5~2.0mm，取2.0mm，宽b为1.5~6.0mm，取2.0mm，长l为0.5~2.0mm，取2.0mm。
2.侧浇口剪切速率的校核
2.1确定注射时间：
2.2计算浇口的体积流量：
q=V塑/t=4172.18mm3/s
2.3计算浇口截面的面积：
A=h·
w=2×
2=4mm2
2.4计算浇口截面的周长：
L=（2+2）×
2=8mm
2.5计算浇口截面的当量半径：
L）]1/3=1.08mm
2.6计算浇口的剪切速率：
r=3.3q/（πR3）=3931.28s-1≦40000s-1。
所以，剪切速率合格。
第四节主流道剪切速率的校核
1.确定注射时间：
2.计算主流道的体积流量：
q=（V主+V分+4V塑）/t=22130.65mm3/s
3.计算主流道的剪切速率：
r=3.3q/（πR3）=605.00s-1
该主流道的剪切速率处于主流道与交流道的最佳剪切速率500s-1~5000s-1之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。
第五节冷料井的设计
在注塑循环过程中，由于喷嘴与低温模具接触，使喷嘴前端存有一小段低温料。
冷料进入型腔将在制件上形成冷接缝，如果不把喷嘴前端冷料头除掉，则在进入型腔前冷料头甚至有可能将浇口堵塞而不能进料。
冷料井就是用来除去料流的前端冷料。
冷料井一般设在主流道的末端，在动模或下模一侧。
当分流道较长时，在分流道的末端也应该设置冷料井。
冷料井的标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的1~1.5倍。
第四章成型零件的结构设计及尺寸计算
第一节成型零件的结构设计
1.凹模的结构设计
凹模是成型制品外表面的成型零件。
按凹模的结构不同可将其分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶拼式四种。
根据对塑件的结构分析，本设计中下凹模采用整体式，上凹模采用整体式。
2.凸模的结构设计
凸模是成型零件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种。
该塑件采用组合式凸模。
第二节成型零件钢材的选用
由于成型零件的质量直接影响塑件的质量，且与高温高压的塑料熔体接触，所以必须具有足够的强度和刚度，以承受塑料熔体的高温高压。
具有足够的硬度和耐磨性，以承受流料的摩擦和磨损。
所以构成型腔的整体式凹模钢材选用45号钢。
对于成型塑件内表面的型芯来说，由于脱模时与塑件的磨损严重，因此采用T10A。
第三节成型零件成型尺寸的计算
为计算方便起见，凡是孔类尺寸均以其最小尺寸作为公称尺寸，即公差为正；
凡是轴类尺寸均以其最大尺寸作为公称尺寸，即公差为负。
1.下凹模成型尺寸计算
1.1下凹模径向尺寸计算凹模径向尺寸的计算采用平均尺寸法，公式如下：
LM=[（1+Scp）Ls-XΔ]+δ0。
式中LM——凹模径向尺寸（mm）；
Scp——塑件的平均收缩率（ABS收缩率为0.4%~0.7%，平均收缩率为0.55%）；
Ls——塑件径向公称尺寸（mm）；
X——模具尺寸修正系数；
Δ——塑件公差值（mm）；
δ——模具制造公差，取塑件公差的1/6。
表3-1下凹模径向尺寸
Ls
Scp
Δ
X
δ
LM
44
0.0055
0.16
0.75
0.027
44.12+0.0270
36
36.08+0.0270
26
0.13
0.021
26.05+0.0210
0.11
0.018
18.02+0.0180
1.2下凹模深度尺寸计算HM=[（1+Scp）Hs-XΔ]+δ0。
HM=[（1+0.0055）×
60-0.19×
0.75]+δ0=60.19+0.0320
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