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锥形带轮注塑模具设计

题目：

锥形带轮注塑模具设计

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摘要注塑成型是批量生产某些形状复杂部件时用到的一种加工方法。

具体指将受热融化的材料由高压射入模腔，经冷却固化后，得到成形品。

锥形带轮注塑模具由于冷却水道的位置、结构形式、孔径、表面状态、水的流速、模具材料等很多因素都会影响模具的热量向冷却水传递，精确计算比较困难。

实际生产中，通常都是根据模具的结构确定冷却水路，通过调节水温、水速来满足要求。

关键词锥形带轮注塑模具加工方法工艺规程

绪论…………………………………………………………………4

1、工艺性分析………………………………………………………6

2、确定型腔数目……………………………………………………6

3、型腔、型芯工作部位尺寸的确定………………………………6

4、浇注系统的设计…………………………………………………7

5、选用模架…………………………………………………………8

6、校核注射机………………………………………………………9

7、推出结构设计……………………………………………………9

8、冷却系统的设计…………………………………………………10

9、排气系统的设计…………………………………………………10

10、顶出机构如图……………………………………………………10

11、总装配图………………………………………………………11

12、结论……………………………………………………………13

13、参考文献…………………………………………………………14

14、致谢………………………………………………………………15

绪论

1、模具在加工工业中的地位

模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。

在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。

例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。

对模具的全面要求是：

能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。

以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。

模具影响着制品的质量。

首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。

其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。

在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。

另外模具对制品的成本也有影响。

当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。

现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。

高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。

由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。

因此促进模具的不断向前发展

2、模具的发展趋势

近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。

从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个方面：

（1）加深理论研究

在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得产品的产量和质量都得到很大的提高。

（2）高效率、自动化

大量采用各种高效率、自动化的模具结构。

高速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起了很大的作用。

（3）大型、超小型及高精度

由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。

（4）革新模具制造工艺

在模具制造工艺上，为缩短模具的制造周期，减少钳工的工作量，在模具加工工艺上作了很大的改进，特别是异形型腔的加工，采用了各种先进的机床，这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。

（5）标准化

开展标准化工作，不仅大大提高了生产模具的效率，而且改善了质量，降低了成本。

如图所示塑件，材料为ABS，收缩率0.3%～0.8%。

生产批量15万件。

1、工艺性分析

1）该塑件尺寸较适中，一般精度等级，但因形状复杂，采用一模腔。

2）为了方便加工和热处理，型腔与型芯部分采用拼镶结构。

2、确定型腔数目

根据塑件的生产批量及尺寸要求采用一模1腔。

按照塑件所示尺寸，近似计算：

塑件体积Vs≈2.7688cm3

查表6-1塑料ABS的密度为1.02～1.05g/cm3（注塑级密度为1.05g/cm3）

单件塑件重量：

ms=2.128*1.05g=2.9526≈3g

3、型腔、型芯工作部位尺寸的确定

查表6-4ABS塑料的收缩率是0.3%-0.8%。

平均收缩率：

S=（0.3%+0.8%）/2=0.55%

型腔工作部位尺寸：

型腔径向尺寸：

L m+δ0=〔（1+S）×Ls-X△〕+δ0

型腔深度尺寸：

H m+δ0=〔（1+S）×Hs-X△〕+δ0

型芯径向尺寸：

lm-δ0=〔（1+S）×ls-X△〕-δ0

型芯高度尺寸：

hm-δ0=〔（1+S）×hs-X△〕-δ0

中心距尺寸：

Cm±δz/2=（1+S）Cs±δz/2

式中Ls—塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸（mm）

ls—塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm）

Hs—塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm）

hs—塑件内型高度基本尺寸的最小尺寸（mm）

Cs—塑件中心距深度基本尺寸的平均

尺寸（mm）

修正系数，取0.5~0.75

塑件公差（mm）

δz—模具制造公差，取（1/3~1/4）△

各工件部位尺寸计算结果如图所示

通常，制品中1mm和小于1mm并带有大于0.05mm公差的部位以及2mm和小于2mm并带有大于0.1mm公差的部件不需要进行收缩率计算。

4、浇注系统的设计

（1）确定分型面的位置。

（2）确定浇口形式及位置。

为了提高生产效率，便于去除浇口凝料采用中心浇口尺寸与位置如图所示。

塑件在浇口处的壁厚为1.5mm,浇口直径可以根据课本：

《塑料成型工艺及模具设计》Ｐ７３，取d=2mm

（3）型腔位置的排布。

该件采用一模一腔的结构形式，那么浇注系统的设计应直接采用从主流道到型腔流道的形状及尺寸相同的设计，即平行式布置的形式。

　（4）初步设计主流道及分流道形状和尺寸。

主流道设计成圆锥形，其锥角为２°～６°。

　　　分流道截面设计成圆形截面，加工较容易，且热量损失与压力损失均不大，为常用模式。

圆形截面分流道的直径可根据塑料的流动性等因素来确定，该塑料为ABS塑料，流动性好，所以选用圆形截面。

根据《塑料成型工艺及模具设计》分流道的直径d可取２～６mm，浇口长度L=1mm.

5、选用模架

（1）型腔强度和刚度的计算。

为了方便加工和热处腔镶件可分为两部分，如图可看出，型腔为整体式。

因此，型腔的强度和刚度按型腔为组合式进行计算。

由于型腔壁厚计算比较麻烦，也可参考经验推荐数据。

查本书表6-16型腔壁厚S1=8mm，模套壁厚S2=18mm

（2）初选注塑机

1）注塑量：

该塑件制件单件重：

ms≈3g

浇注系统重量的计算可根据塑件尺寸计算的浇注系统的体积。

Vj≈0.5107cm3

粗略计算浇注系统重量mj≈Vj×p=0.5107×1.05g≈0.53g

总体积V塑件=（2.769+0.5017）cm3=3.2771cm3

总重量M=3.2771×1.05g≈3.434g

聚苯乙烯的密度为1.054g/cm3，ABS塑料密度为1.02～1.05g/cm3。

满足注射量V机≥V塑件/0.80

式中V机－额定注射量（cm3）;

V塑件－塑件与浇注系统凝料体积和（cm3）。

V塑件/0.80=3.277/0.80cm3=4.096cm3

或满足注射量M机≥M塑件p/（p1×0.8）

式中M机－额定注射量（g）；

M塑件－塑件与浇注系统凝料的重量和（g）；

p1－聚苯乙烯的密度（g/cm3）；

p2－塑件采用塑料的密度（g/cm3）

M塑件p2/p1×0.8=0.53×1.05/1.054×0.8g=0.66g

2）注射压力：

ρ注≥ρ成型

查表知ABS塑料成型时的注射压力ρ成型=70～90MPa

3）锁模力

P锁模力≥pF

式中p－塑料成型时型腔压力，ABS塑料的型腔压力p=30MPa；

F——浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和（

）

各型腔及浇注系统及各型腔在分型面上的投影面积

F=（3.14×162+3.14×112+3.14×152）=1890.28（

）

pF=30X1890.28=56708.4N=56.7KN

根据以上分析、计算，查表知初选注射机型号为

注射机有关技术参数如下

最大合模行程S160mm

模具最大厚度180mm

模具最小厚度60mm

喷嘴圆弧半径12mm

喷嘴孔直径2mm

动、定模板尺寸250mm×280mm

拉杆空间235mm

3）选标准模架根据以上分析，计算以及型腔尺寸及位置尺寸可确定模架的结构形式和规格，查表可选用:

定模板厚度：

A=30mm

动模板厚度：

B=25mm

垫块厚：

C=50mm

模具厚度：

H模=40+A+B+C=145mm

模具外形尺寸：

200mm×200mm×145mm

6.校核注射机

1）注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核

2）开模行程的校核注射机的最大开模行程S

S≥2h件+h浇+﹙5～10﹚

S=2×11+30+8=60mm

式中h件＿塑料制品高度﹙mm﹚

h浇＿浇注系统高度﹙mm﹚

3）模具在注射机上的安装从标准模架外形尺寸看小于注射机拉杆空间，并采用压板固定模具，所以所选注射机规格满足要求

7.推出结构设计

1）推件力的计算

Ft=Ap（μcosα-sinα）

A——塑料包络型芯的面积（

）

p——塑件对型芯单位面积上的包紧力，

α——脱模斜度

q——大气压力0.09MPa

μ——塑件对钢的摩擦系数μ，约为0.1–0.3；

A1——制件垂直于脱模方向的的投影面积（

）

A≈（78.5+207.24+392.5）（

）=678.24（

）

Ft=678.24x1.2x

（0.3cos40`-sn40`）/

=2346.85N2）确定顶出方式及顶杆位置

根据制品结构特点，确定斜滑块侧向抽芯机构，四个普通圆顶杆分布在滑块上。

8．冷却系统的设计

如图

由于制品平均壁厚为2mm，制品尺寸又较小，确定水孔直径为8mm。

由于冷却水道的位置、结构形式、孔径、表面状态、水的流速、模具材料等很多因素都会影响模具的热量向冷却水传递，精确计算比较困难。

实际生产中，通常都是根据模具的结构确定冷却水路，通过调节水温、水速来满足要求。

采用滑块上及定模板上开水道的形式。

9．排气系统的设计

由于制品尺寸较小，利用分型面及其它零件的结合面的配合间隙排气即可。

10.顶出机构如图

11.按要求绘制装配图。

结论

通过本次毕业设计我学到了许多知识，我的毕业设计题目是带轮注塑模具设计。

此次设计要综合运用到我大学三年里所学到的理论知识和专业知识，并为即将踏入社会的我奠定了坚实的基础。

以下是我对这次的毕业设计的一些体会和心得：

这次毕业设计是一个理论与实践相结合的过程，这次设计教会了我发现问题时如何去解决它。

解决问题的方法有很多，但是哪一个更合理这就要通过自己的计算了。

通过这次毕业设计，我还发现了自己的许多不足之处，比如想问题总是过于简单化，考虑不全面，爱钻死胡同，想到一个方案也不管是否合理就埋头苦算，到最后还是要改。

在今后的工作过程中我会做到扬长避短。

在设计的过程中，也出现了一些客观不足的问题，没有实践条件，不能根据实际的情况来作合适、客观地修改，加上我自己的实践经验又不多，这样做出来的设计，难免有不足之处，希望刘健老师能够体谅。

参考文献

1、黄毅宏，李明辉。

模具制造工艺学。

北京：

机械工业出版社，1999

2、孙凤勤，模具制造工艺与设备。

北京：

机械工业出版社，1999

3、赵万生，刘晋春。

实用电加工技术。

北京：

机械工业出版社，2002

4、史鉄俩，模具设计指导。

北京：

机械工业出版社，2003

5、胡石玉，模具制造技术。

南京：

东南大学出版社，1997

6、黄健求，模具制造。

北京：

机械工业出版社，2002

7、甑瑞麟，模具制造技术。

北京：

机械工业出版社，2005

8、甑瑞麟，模具制工艺入门。

北京：

化学工业出版社，2008

9、李奇，塑料成型工艺与模具设计。

北京：

中国劳动社会保障出版社，2006

10、虜洪述，机械制图。

西安交通大学出版社，2000

11、王谟金，刘小群，AutoCAD2005机械制图于实训教程。

北京：

机械工业出版社，2007

12、张学文，郑午，注塑模具设计。

北京：

化学工业出版社，2007

致谢

行文至此，我的这篇论文已接近尾声；岁月如梭，我三年的大学时光也即将敲响结束的钟声。

离别在即，站在人生的又一个转折点上，心中难免思绪万千，一种感恩之情油然而生。

生我者父母。

感谢生我养我，含辛茹苦的父母。

是你们，为我的学习创造了条件；是你们，一如既往的站在我的身后默默的支持着我。

没有你们就不会有我的今天。

谢谢你们，我的父亲母亲！

育我成才者老师。

感谢大学三年来所有的老师，为我们打下深厚的专业知识基础。

感谢我的指导老师刘老师，这篇论文是在刘健老师的的悉心指导下完成的。

刘老师专业的知识、严谨的治学态度、精益求精的工作作风和诲人不倦的高尚师德，都将深深地感染和激励着我。

在写论文的时间里，刘老师给了我很多专业的指导，在此谨向刘老师致以诚挚的感谢！

这篇论文的完成离不开同学的帮忙，感谢为这篇论文的完成提出意见与建议的同学。

他们在我写论文期间给了我很多帮助。

谢谢大家！