家用插線板底座注塑模具設計【電源插線板底座模具設計】【接線板】【排插】【插座】【一模一腔】【側抽芯】,電源插線板底座模具設計,接線板,排插,插座,一模一腔,側抽芯,家用插線板底座注塑模具設計【電源插線板底座模具設計】【接線板】【排插】【插座】【一模一腔】【側抽芯】,家用,線板,底座,注塑,模具設計,電源 畢業(yè)設計(論文)開題報告 插線板底座模具設計 系 別 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 導 師 （居中，四號，宋體，行距30磅） 年 月 日 （居中，四號，宋體） 5 一、選題的背景與意義： 模具制造是制造業(yè)的根基，在輕工、電子、機械、通訊、交通、汽車、軍工等部門中，60%-80%的零部件都依靠模具成形，模具質量的高低決定著產品質量的高低，因此，模具被稱之為“百業(yè)之母”。塑料模具占模具總量的40%左右。近年來，我國塑料模具制造水平已有較大的提高。大型塑料模具已能生產單套重量達到50t以上的注塑模，精密塑料模具的精度已達到2微米，注塑模具作為塑料模具中的一個非常大的部分，研究其設計、制造過程是非常有實際的工程應用價值。一般家電產品中的注塑模具的應用非常多，而家電產品中像電風扇上蓋注塑成形模具的研究必然有著其實際的意義。 （1）電源插線底板的需求量非常大。在我們的生活中隨處可以看到插線板，食堂、教室、辦公室等，全世界都在使用電源，可想而知其需求量是非常大的。 （2）電源插線底板的結構非常普遍。電源插線板的方形，并且在內部還有加強筋，在日常生活中，我們使用的手機，筆記本外殼，各種家電產品的外殼幾乎都有這種類似的結構，因此研究非常有必要。 （3）選用材料的典型性。所用材料為ABS，在各種生活產品的應用也很多，對于其注塑性能的研究也非常有實際的研究價值。 二、研究的基本內容與擬解決的主要問題： 電源插線板底蓋成型模具設計，關鍵的內容包括：電源插線板底蓋的工藝性分析，模具結構的設計，非標準的制造工藝規(guī)劃。 首先塑件的工藝性分析，主要內容包括： （1）通過查閱各種注塑模具設計手冊及各類相關文章和書籍對電源插線板底蓋的選用材料的性能進行分析，并對塑件的結構進行分析。 （2）注塑設備選擇，確定塑件的型腔數(shù)，并計算塑件的投影面積，通過注射量的校核、注射力的校核、鎖模力的校核、安裝部分的尺寸校核、開模行程的校核、頂出裝置的校核，結合注塑設備的資料確定注塑設備的型號。 （3）確定收縮率與分型面，通過查閱手冊確定材料的收縮率，并且確定具體的分型面。 其次模具結構的設計，內容包括: （1） 標準模架的選擇 （2）澆注系統(tǒng)的設計，澆注系統(tǒng)四部分（主流道，分流道，澆口，冷料穴）的設計，計算其尺寸 （3）成型件的設計，對凹模與凸模的結構設計及其工作尺寸計算 （4）導向機構的設計，采用這一種導柱長度尺寸應能保證位于動、定模兩側的型腔和型芯，開始閉合前導柱已經(jīng)進入導孔的長度不小于導柱直徑。 （5）頂出結構的設計，頂出部分位置的選擇，尺寸計算 （6）排氣系統(tǒng)的設計，于推桿較多，并且采用的是過度配合,配合選用H8/f7.可以起到排氣作用.另外,動模板與定模板之間留有間隙,同樣可以起到排氣作用,因此沒必要開設專用的排氣槽。 （7）完成所有零件的總裝圖，包括二維與三維設計圖紙。 最后非標準件的制造工藝規(guī)劃，內容包括： 結合現(xiàn)代加工手段，利用數(shù)控CNC，電火花，線切割等方法，制定出最合理的制造工藝，最符合經(jīng)濟效益的加工方案。完成非標準零件圖及工藝規(guī)劃。在設計過程中，主要是結構設計時可能存在一系列的問題，涉及的內容也很多，主要可能有以下問題： （1）非標準件的加工問題，標準件一般都可以從市場上購買，但非標準件（包括在標準件上加工）的加工內容可能較多，而且加工比較困難。 （2）側抽芯機構的設計，側抽芯結構時，為了使形成的沉孔滿足設計的要求，設計時必然會存在一些問題，像抽芯機構如何安裝。 （3）冷卻系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)如何合理的布置，而且加工也相對比較困難。 三、設計(論文)的主要內容（理工科含技術指標）： (1)對塑件進行實體測繪，并完成基本參數(shù)的計算及注射機的選用； (2)確定模具類型及結構，完成模具的結構草圖的繪制； (3)運用Pro/E、工具軟件輔助設計完成模具整體結構； (4)對模具工作部分尺寸及公差進行設計計算； (5)對模具典型零件需進行選材及工藝路線分析； (6)對設計方案和設計結果進行經(jīng)濟分析和環(huán)保分析； (7)繪制模具模具零件圖及裝配圖； (8)對模具結構進行三維剖析，輸出模具開合結構圖； (9)編寫設計說明書。 四、設計的基本要求及進度安排（含起始時間、設計地點）： 1）1-2周： 查閱資料，熟悉設計內容 2）3-4周： 撰寫開題報告，畢業(yè)設計開題 3）5-6周： 結構方案設計與選擇 4）7-12周：裝配圖零件圖設計。 5）13-14周：零件強度的校核 6）15-17周：撰寫畢業(yè)論文 7）18周： 論文答辯 五、參考文獻 [1] 沈言錦.林章輝.塑料模課程設計與畢業(yè)設計指導[M] .長沙：湖南大學出版社，2008.3 .9-173 [2] 申開智.塑料成型模具（第二版）[M]中國輕工業(yè)出版社 ，2004年 [3] 翁其金.塑料模塑成型技術[M].機械工業(yè)出版社，2001年 [4] 李建軍.李德群.模具設計基礎及模具CAD[M].北京:機械工程出版社,2005.7.106-192. 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[8] 虞福榮.橡膠模具實用手冊[M].第2版.北京:化學工業(yè)出版社,2001.10 [9] 奚永生.塑料·橡膠成型模具設計手冊[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,2000.7 [10] [德]E.林納等著，吳崇峰主譯.注射模具130例（原著第三版）[M].化學工業(yè)出版社，2005年； [11] 吳生緒.塑料成形模具設計手冊[M].機械工業(yè)出版社，2008年； [12]賀斌，田福祥.軸套注塑模的特殊結構設計.工程塑料應用.2007（7） [13]Pye.R.G.W., Injection Mould Design-4thEd., by Longman Scientific & Technical,London,1989 [14]Dym.J.B., Injection molds and Molding-A Practical Manual, by Nostrand Reinhold Company,New York.1979 [15]Hallum,Dinae.L.,Fundamentals of injection molding.Manufacuring Engineering v 118 n 6 Jun 1997.p68,70-72 指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導教師： 年 月 日 所在系審查意見： 系主管領導： 年 月 日 注：1）正文：宋體小四號字，行距20磅，單面打??；其他格式與畢業(yè)論文要求相同。 2）開題報告由各系集中歸檔保存。 3）開題報告引用參考文獻注釋格式可參照附錄E“畢業(yè)設計（論文）參考文獻樣式”執(zhí)行。不進入正文，可以作為附件放在開題報告后面。 XXXXX 學 校 XXXX系XXXX屆 設計說明書 設計題目 家用插線板注射模 模 具 專業(yè) XXXX 班級 姓名 xxxx 指導老師 xxx 職稱 XXXX XXXX 年 XX 月 目 錄 引言……………………………………………………………………1 設計指導書……………………………………………………………2 設計說明書……………………………………………………………4 一、設計課題………………………………………………4 二、塑件及材料分析……………………………………………4 三、模具結構設計………………………………………………6 1、分型面……………………………………………………6 2、型腔布局…………………………………………………7 3、澆注系統(tǒng)設計……………………………………………7 4、排氣系統(tǒng)設計……………………………………………8 5、成型零件設計……………………………………………9 6、脫模機構設計……………………………………………16 7、模溫調節(jié)與冷卻系統(tǒng)設計………………………………20 8、其它設計…………………………………………………23 9、側向抽芯機構…………………………………………………26 10、裝配圖…………………………………………………28 三、設計小結………………………………………………………30 參考資料……………………………………………………………31 引 言 本說明書為我機械系XXXX屆模具設計也制造專業(yè)畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書，意在對我專業(yè)的學生在大學期間所學專業(yè)知識的綜合考察、評估。要在有限的時間內單獨完成設計。也是在走上工作崗位前的一次考察。 本設計說明書是本人完全根據(jù)《塑料模具技術手冊》的要求形式及相關的工藝編寫的。說明書的內容包括：畢業(yè)設計要求，設計課題，設計過程，設計體會及參考文獻等。 編寫說明書時，力求符合設計步驟，詳細說明了塑料注射模具設計的方法，以及各種參數(shù)的具體計算方法，如塑件的成型工藝，型腔及型芯的計算，塑料脫模機構的設計，調溫系統(tǒng)的設計等。 由于本人才疏學淺，知識根底不牢，缺少經(jīng)驗，在模具結構設計計算和編寫設計說明書的全工程中，得到張蓉老師以及其他機械、模具基礎課的老師的細心指導，同時也得到同學的熱情幫助和指點，在此謹以致謝。 敬請各位老師和同學批評指正，以促我在以后的工作中減少類似的錯誤，做出成績，以報恩師的淳淳教誨和母校的培養(yǎng)。 設計者：XXXX XXXX年XX月XX日 設計指導書 1. 設計前應明確的事項 （1） 明確制品的幾何形狀及使用要求。對于形狀復雜的制品，有時除看懂其圖樣外，還需參考產品模型或樣品，考慮塑料的種類及制品的成型收縮率、透明度、尺寸公差、表面粗糙度、允許變形范圍等范圍，即充分了解制品的使用要求，因為這不僅是模具設計的主要依據(jù)，而且還是減少模具設計者與產品設計者已意見分歧的手段。 （2） 估算制品的體積和重量及確定成型總體方案。計算制品重量的目的在于選擇設備和確定成型總體方案。成型總體方案包括確定模具的機構形式，型腔數(shù)目，制品成型的自動化程度，采用流道的形式（冷流道或熱流道），制品的側向型孔是同時成型還是后序加工，側凹的脫模方式等。 （3） 明確注射成型機的型號和規(guī)則。只有確定采用什么型號和規(guī)則的注射成型機，在模具設計時才能對模具上與注射機有關的結構和尺寸的數(shù)據(jù)進行校核。 （4） 檢查制品的工藝性。對制品進行成型前的工藝性檢查，以確認制品的各個細小部分是否均符合注射成型的工藝性條件。 2. 基本程序 模具及其操作必須滿足各種要求，其模具設計的最佳方法是綜合考慮，系統(tǒng)制定設計方案，模具設計流程圖表示了各條件間的相互關系，以及必須滿足主功能的邊界條件和附加條件的關系。 3. 注射模設計審核要點 （1） 基本結構審核 1） 模具的結構和基本參數(shù)是否與注射機規(guī)格匹配。 2） 模具是否具有合模道向機構，機構設計是否合理。 3） 分型面選擇是否合理，有無產生飛邊的可能，制品能否滯留在設有推出脫模機構的動模（或定模）一側。 4） 模腔的布置與澆注系統(tǒng)設計是否合理。澆口是否與塑料原料相適應，澆口位置是否恰當，澆口與流道的幾何形狀及尺寸是否合適，流動比數(shù)值是否合理。 5） 成型零部件結構設計是否合理。 6） 推出脫模機構與側向分型或抽芯機構是否合理、安全和可靠。它們之間或它們與其它模具零部件之間有無干涉或碰撞的可能，脫模板（推板）是否會與凸模咬合。 7） 是否需要排氣結構，如果需要，其設置情況是否合理。 8） 是否需要溫度調節(jié)系統(tǒng)，如果需要，其熱源和冷卻方式是否合理。溫控元件隨是否足夠，精度等級如何，壽命長短如何，加熱和冷卻介質的循環(huán)回路是否合理。 9） 支承零部件結構設計是否合理。 10） 外形尺寸能否保證安裝，緊固方式選擇是否合理可靠，安裝用的螺栓孔是否與注射動、定模固定板上的螺孔位置一致，壓板槽附近的固定板上是否有緊固用的螺孔。 （2） 設計圖樣審核要點 1） 裝配圖。零部件的裝配關系是否明確，配合代號標注得是否恰當合理，零件標注是否齊全，與明細表中的序號是否對應，有關的必要說明是否具有明確的標記，整個模具的標準化程度如何。 2） 零件圖。零件號、名稱、加工數(shù)量是否有確切的標注，尺寸公差和形位公差標注是否合理齊合。成型零件容易磨損是部位是否預留了修磨量。哪些零件具有超高精度要求，這種要求是否合理。各個零件的材料選擇是否恰當，熱處理要求和表面粗糙度要求是否合理。 3） 制圖方法。 制圖方法是否正確，是否合乎有關規(guī)范標準（包括工廠企業(yè)的規(guī)范標準）。圖面表達的幾何圖形與技術內容是否容易理解。 （3） 模具設計質量審核要點 1） 設計模具時，是否正確地考慮了塑料原材料的工藝特性、成型性能，以及注射機類型可對成型質量產生的影響。對成型過程中可能產生的缺陷是否在模具設計時采取了相應的預防措施。 2） 是否考慮了制品對模具導向精度的要求，導向結果設計得是否合理。 3） 成型零部件的工作尺寸計算是否合理，能否保證制品的精度，其本身是否具有足夠的強度和剛度。 4） 支撐部件能否保證模具具有足夠的整體強度和剛度。 5） 設計模具時是否考慮了試模和修模要求。 （4）裝拆及搬運條件審核要點有無便于裝拆時用的橇槽、裝拆孔和牽引螺釘，對其是否作出了標記。有無供搬運用的吊環(huán)或起重螺栓孔，對其是否也作出了標記。 畢業(yè)設計說明書 目錄 一、設計課題：家用插線板注射模 二、塑件分析 1． 塑件3D圖 ①．件選用聚丙烯（ABS），聚丙烯有以下優(yōu)點： A． 聚丙烯有極低的密度，是大品種塑料中最輕的一種； B． 優(yōu)良的耐化學藥品性和耐疲勞性，在室溫下溶劑不能溶劑ABS，另外耐熱性較高，對80%硫酸可耐100℃；若無外力作用，制品150℃也不會變形； C． 耐高頻電絕緣性好，在潮濕的環(huán)境中也具有良好的電絕緣性； D． 優(yōu)良的力學性能，包括拉伸強度，壓縮強度，突出的剛性和耐彎曲疲勞性能； 但是聚丙烯的耐沖擊性差，尤其是低溫沖擊性差，對缺口十分敏感。 總上所述，本塑件用做家用插線板，應使用具有耐化學藥品性和耐疲勞性的的材料，由于本塑件是家用插線板，會經(jīng)常抽拔，故材料的力學性能要優(yōu)良，所以的材料選用聚丙烯（ABS）。由于聚丙烯的耐沖擊性差，故塑件外形設計為橢圓形以防止缺口的形成。 由于本塑件是家用插線板，所以制造精度要高一些，查閱有關手冊，本塑件取IT4級。 ②．聚丙烯（ABS）的物理及力學性能： 密度/( g/cm) 1.05 斷裂伸長率/% 200∽700 熔點/℃ 165∽170 彎曲強度/MPa 49∽58．8 脆折點/℃ <-10 彈性模量/MPa 980∽9800 拉伸強度/MPa 29．4 缺口沖擊模量 5∽10 ③．塑件的體積,質量及正投影面積 A．體積：塑件餓體積由整體平面組成，塑件厚度t=1.5-3mm。 塑件體積（3D測量）： 塑件的總體積為： V = 19587 mm≈ 19.6 cm B．塑件的質量 M = Vρ= 19.6 x 1.05 = 28.6 g C．塑件的正投影面積：3D測量 S = 6533mm≈ 6.53cm 2．塑件的成型方法 本塑件采用材料聚丙烯（ABS），屬于熱塑性塑料，指定采用注射成型，故本塑件采用注射成型。 3.塑件成型的工藝參數(shù) 由塑件材料聚丙烯（ABS）查表取工藝參數(shù)： 料筒溫度/℃： 后段160∽180 中段180∽200 前段200∽220 模具的溫度℃： 80∽90 注射壓力MPa： 70∽100 注射時間t/s： 20∽60 保壓時間t/s： 0∽3 冷卻時間t/s： 20∽90 總生產時間t/s： 50∽160 4．根據(jù)塑件的的計算重量或體積，選擇注射機的型號規(guī)格，確定型腔數(shù)。 A．注射機額定注射量m，由于沒有限定設備，所以每次注射量不超過最大注射量的80%，即： n = （0.8 m - m）/ m 式中 n — 型腔數(shù) ； m— 澆注系統(tǒng)重量（g）； m — 塑件重量（g）； m —— 注射機額定注射量（g）。 估算澆注系統(tǒng)體積V，根據(jù)澆注系統(tǒng)初步設計方案（下圖所示）進行3D測量。 V= 2317 mm≈ 2.3 cm 則澆注系統(tǒng)的塑料重量m= Vρ = 2.3 x 1305 ≈ 2.4g 設n=1 ，則得 m =（ m+ m）/ 0.8 = （28.6x1+2.3）÷ 0.8 ≈ 38.6g 從計算結構，并根據(jù)塑料注射機技術規(guī)格，結合初步估算模具尺寸，選用HTF80型注射機。 型號 單位 80×B 參數(shù) 螺桿直徑 mm 36 理論注射容量 cm3 124 注射重量PS g 113 注射壓力 Mpa 183 注射行程 mm 122 螺桿轉速 r/min 0~220 料筒加熱功率 KW 5.7 鎖模力 KN 800 拉桿內間距(水平×垂直) mm 365×365 允許最大模具厚度 mm 360 允許最小模具厚度 mm 150 移模行程 mm 310 移模開距(最大) mm 670 液壓頂出行程 mm 100 液壓頂出力 KN 33 液壓頂出桿數(shù)量 PC 5 油泵電動機功率 KW 11 油箱容積 l 200 機器尺寸(長×寬×高) m 4.3×1.25×1.8 機器重量 t 3.22 最小模具尺寸(長×寬) mm 240×240 B．根據(jù)塑件精度，由于該塑件為家用插線板底座，要求精度高，另外該塑件形狀復雜，尺寸較大，故采用單型腔 n=1。 綜上所述，本塑件的模具設計為一模一腔。 三．模具結構 模具的結構應能發(fā)揮成型設備的能力，最大限度地滿足塑件的工藝技術要求和生產經(jīng)濟性要求，本塑件的模具結構從以下幾個方面分析。 1． 模具的分型面 分型面的選擇原則： A． 便于塑件脫模，在開模時盡量使塑件留在動模內，應有利于側面分型和抽芯，應合理安排塑在型腔中的方位； B． 考慮好保證塑件的外觀不遭損壞； C． 盡力保證塑件尺寸的精度要求（如同心度等）； D． 有利于排氣； E． 盡量使模具加工方便。 根據(jù)以上分型面的選擇原則，本塑件模具的分型面選擇如下圖所示例： 草圖： 2． 型腔布置 本塑件由于采用一模一，采用分流道。從塑件圖可以看到該塑件為中心對稱橢圓蓋，為了塑料澆注均勻、平衡，所以澆口的位置取在與塑件對稱中心軸線重合位置。（如下圖所示） 3． 澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)對注射成型周期和塑件質量都有直接影響，澆注系統(tǒng)的設計應遵循以下原則： A． 在型腔布局方面給盡可能采用平衡式布置，以便平衡分流道；型腔布置和澆口開設部位力求對稱，防止模具承受偏載而產生溢料現(xiàn)象；型腔排列要盡可能緊湊，以減小模具外形尺寸； B． 熱量及壓力損失要小，因此澆注系統(tǒng)流程應盡量短，斷面尺寸盡可能大，盡量減少彎折，表面粗糙度要低； C． 確保均衡進料，即分流道盡可能采用平衡式布置； D． 在滿足型腔充滿的前提下，塑料損耗要少； E． 消除冷料，防止“冷料”進入型腔而影響塑件質量； F． 避免塑件出現(xiàn)缺陷，避免熔體出現(xiàn)充填不足或塑件出現(xiàn)氣孔、縮孔、殘余應力、翹曲變形或尺寸偏差過大以及塑料流將嵌件沖壓位移或變形等各種成型不良現(xiàn)象； G． 塑件外觀質量要好，做到去處修整澆口方便，澆口痕跡無損塑件的美觀和使用； H． 盡可能使塑件不進行或少進行后加工，成型周期短，效率高； I． 大多數(shù)熱塑性塑料熔體的假塑性行為特性，應予充分利用。 ①0． 澆口的樣式及尺寸 本模具采用一模一模成型，由前頁所述，采用側澆口，塑料熔體直接流入型腔，這樣壓力損失小，進料速度快，成型容易；另外，傳遞壓力好，保壓補縮作用強，簡化模具結構，制造方便。 查HTF80型注射機參數(shù)表，得：噴嘴口直徑 ф = 3.5mm； 塑件厚度 t = 1.5mm； 由經(jīng)驗數(shù)據(jù)公式得： 澆口小端面直徑 d = ф + （0.5∽1.0） = 3.5 + 0.5 = 4mm a = 2°∽ 6°， r = 1 ∽ 3 ， D=6mm ， L < 60; 澆口設計樣式圖如下圖所示： ②．澆口套 澆口套一般為標準件，使用澆口套模具有利于安裝，更換方便，澆口套不用自己拋光，減少加工工序。 本設計中，采用標準澆口襯套和定位環(huán)，如下3D圖。 澆口套與定位環(huán)設計 4．溢流及排氣系統(tǒng) ① 溢流 模具設計時應注意防止設計缺陷而造成在塑件加工時有溢流現(xiàn)象的產生。 這是就要注意模具的表面精度是否合理，密封是否嚴密等。 ② 排氣 在注射成型過程中，模具內除了型腔和澆注系統(tǒng)中原有的空氣外，還有塑料受熱或凝固產生的低分子揮發(fā)氣體，這些氣體若不能順利排出，則可能因填充時氣體被壓縮而產生高溫，引起塑件局部炭化燒焦，或使塑件產生氣泡，或使塑料溶接不良而引起缺陷。 注射模的排氣方式，大多數(shù)情況下是利用模具分型面或配合間隙自然排氣。只有在特殊情況下采用開始排氣槽的排氣方式。 由本塑件的尺寸可以看出，塑件的厚度只有1.5mm，屬于薄壁件，，限度塑件厚度來說，屬于小面積的的塑件，所以注射過程中，利用分型面自然排氣就可以達到排氣的效果，所以本設計不設計排氣結構。 5. 成型零件的設計與計算 塑料在成型加工過程中， 用來填充塑料熔體以成型制品的空間稱為型腔。而構成這個型腔的零件叫做成型零件。結合本設計的模具結構，成型零件包括凹模、凸模、型腔內外鑲件、近似半圓的橢圓型芯。 ①.凸、凹模設計、尺寸計算及型腔的剛度強度校核 由于本塑件外形帶有橢圓形腔有突出圓環(huán)，以及形狀復雜的把手，所以該模具的凹模設計為鑲嵌式凹模，這樣凹模便于加工成型，局部損壞容易更換。 A． 型腔壁厚和底版厚度的計算 在注射成型過程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力，因此模具型腔應該具有足夠的強度和剛度。 型腔內鑲件側壁厚度s 按剛度條件計算得： s ≥ r [（0.75rp+[δ]E）/ ([δ]E-1.25rp)]1/2 -1] = 40 x { [(0.75x40x30 + 2.1x10x0.03)÷(2.1x10x0.03 – 1.25x40x30)]1/2 - 1 } = 8.99 按強度條件計算: s ≥ r {[[σ]/( [σ]-2p)]1/2 -1} = 40 x {[2500÷(2500-2x30)]1/2 - 1} = 0.49 由于型腔內鑲件其四周還有外鑲件過盈配合,綜合剛度和強度的校核結果, 型腔內鑲件側壁厚度取 s = 16mm.，由以上計算的結果，當s=15時為型腔內鑲件橢圓頂部的壁厚，那么型腔板的厚度為型腔深度16mm與壁厚15mm之和，為h = 35mm。 B． 動模型腔側壁厚度強度校核 按照注射成型模具型腔側壁厚度經(jīng)驗公式 s = 0.2L + 0.17 = 204x0.2+0.17 = 40.97mm 側壁厚度S長、S 短按剛度條件校核分別得： S長 = S 短 ≥ 1.15[ph/(E[δ])] = 1.15[30x1.5÷(2.1x10x0.03)] = 0.433mm 按強度條件計算: S長 ≥ r{[[σ]/( [σ]-2p)] -1} = 102x{[2500÷(2500-2x30)] -1} = 1.246mm S 短 ≥ r{[[σ]/( [σ]-2p)] -1} = 65x{[2500÷(2500-2x30)] -1} = 0.794mm 根據(jù)厚度尺寸和校核結構，側壁厚度s =30.97mm 合適，故本模具型腔側壁厚度 s =35mm，另外動模型芯鑲件同樣計算，厚度S也取 S =30 mm. 注： E—模具材料的彈性模量（MPa），碳鋼為2.1x x10； p—型腔壓力，一般取25∽40MPa，本設計計算中統(tǒng)一取 p = 30 MPa； [δ]—剛度條件，即允許變形量（mm），查表[δ]=0.025∽0.04，本設計計算中統(tǒng)一取值 [δ] = 0.03； [σ]—模具材料的許用壓力（MPa），一般合金模具鋼許用壓力為2100∽2800MPa，本設計計算中統(tǒng)一取值 [σ] = 2500MPa； r—型腔半徑尺寸，由于本模具型腔為矩形，半徑取的是約值，或長、短軸分別計算； ②．凸、凹模尺寸計算 A．型腔內鑲件尺寸計算： 由于沒有說明塑件公差等級，查有關手冊查到該塑件的公差等級為IT4級，按照該精度查到長軸尺寸117、短軸尺寸60、和深度尺寸8的公差分別為0.01mm、0.008mm、0.007mm，所以三個尺寸分別標為1170 -0.01mm、600 -0.008mm、80 -0.007 . 長、短軸徑向尺寸和深度計算，x = 3/4、x=2/3 L = （Ls+LsScp-xΔ）+δz 0 = （117+117x0.02-3/4x0.01）+（1/4x0.01） 0 mm = 117.585+0.0025 0mm L = （Ls+LsScp-xΔ）+δz 0 = （60+60x0.02-3/4x0.008）+（1/4x0.008） 0 mm =60.3+0.002 0 mm H = （Hs+HsScp-xΔ）+δz 0 = （8+8x0.02-3/4x0.007）+（1/3x0.007） 0mm = 8.04+0.00233 0mm 型腔3D圖如下： B．型腔板成型部位尺寸計算： 按照精度IT4級查到長軸尺寸180mm、短軸尺寸120mm、和深度尺寸30的公差分別為0.014mm、0.01mm、0.005mm，所以三個尺寸分別標為1800 -0.014mm、1200 -0.01mm、300 -0.005mm. 長、短軸徑向尺寸和深度計算，x = 3/4、x=2/3 L = （Ls+LsScp-xΔ）+δz 0 = （180+12x0.02-3/4x0.014）+（1/4x0.014） 0 mm = 180+0.0035 0mm L = （Ls+LsScp-xΔ）+δz 0 = （120+12x0.02-3/4x0.01）+（1/4x0.01） 0mm =120+0.0025 0mm H = （Hs+HsScp-xΔ）+δz 0 = （30+30x0.02-3/4x0.005）+（1/3x0.005） 0mm =30+0.00167 0 mm ③ 動模板厚度 按照注射成型模具動模板厚度經(jīng)驗公式計算 h =型芯+（30~50） = 80 mm 故：動模板厚度h = 80 mm. ④ 型芯的尺寸 動模板厚 S = 80mm，，已經(jīng)外形尺寸可以得到矩形型芯的尺寸： 按照精度IT4級查到塑件長、寬尺寸180mm、120mm、和深度尺寸11.91的公差均為0.005mm，所以三個尺寸分別標為180+0.005 0 mm、120+0.005 0 mm、11.91+0.005 0 mm. 長、寬徑向尺寸和深度計算，x = 3/4、x=2/3 L = （L+ LScp+xΔ） 0 +δz = （180+180x0.02+0.75x0.005） 0 -（1/4x0.005）mm =180 0 -0.00125mm L = （L+ LScp+xΔ） 0 +δz = （120+120x0.02+0.75x0.005） 0 -（1/4x0.005）mm =120 0 -0.00125mm H = （H+ HScp+xΔ） 0 +δz = （11.91+11.91x0.02+0.67x0.005） 0 -（1/3x0.005）mm = 11.96 0 -0.00167 mm 6． 脫模方式及其脫出機構的設計 脫模機構設計原則： A． 結構可靠：機械的運動準確、可靠、靈活，并有足夠的剛度和強度。 B． 保證塑件不變形、不損壞。 C． 保證塑件外觀良好。 D． 盡量使塑件留在動模一邊，以便借助于開模力驅動脫模裝置，完成脫模動作。 ①． 脫模力的計算 脫模力是指塑件從型芯上脫出時所需克服的阻力。 本模具設計為兩次脫模，第一次是將芯軸頂離動模板，使半球型芯有回轉余地，第二次是頂桿前移而拉桿不動，拉桿相對芯軸產生一個力矩，實現(xiàn)半球型芯的回轉脫模，有限位支柱限制副頂板移動，這個過程芯軸相對頂桿為浮動，所以將拉桿設計成擺動形式。 A． 第一次頂出脫模力的計算 塑件包緊型芯的側面積A （mm）： A = hC = 1.5 x Л[1.5（a+b）-srp（ab）] = 1.5 x 3.14x[1.5x（204+130）-srp（204x130）] = 1592.688 mm ≈1600 mm F = p·A = 8 x 1600 = 12800 N F = F（f·cosa-sina）= 12800 x （0.5x1 – 0）= 6400 N F = 0.1A = 0.1 x 1600 = 160 N 總脫模力F的結果為： F = F + F = 6400 + 160 = 6560 N ≈ 7000 N 頂桿的尺寸、校核 A．頂桿的位移尺寸 設計型芯在合模沒有頂出時在動模板以下，頂桿頂出后在動模板以上15mm. 根據(jù)型芯的位移距離，可以得到頂桿位移的第一個階段的距離為 L = 15mm. 當頂桿第一階段頂出完成后，產品頂出。 頂桿總長度 L = 125mm 頂出機構設計如下圖所示 ③.拉桿的尺寸和結構 由于本模具的脫模過程中，第一次脫模時，用拉桿將芯軸頂離動模板，使型芯有回轉余地，這是完成第二次脫模時，頂桿前移而拉桿就不動，拉桿相對芯軸產生一個力矩，實現(xiàn)平面型芯的回轉脫模，當拉桿頂芯軸的時候，即同頂桿的頂出量相同，也是15mm后，由限位支柱限制副頂板移動，這個過程中，芯軸相對頂桿為浮動，所以就將拉桿設計為擺動形式。 A．根據(jù)上述的拉桿工作原理和過程，計算了拉桿的外形尺寸： 假設拉桿為平面，先求其直徑，已知設計的拉桿數(shù)目為2根。 根據(jù)公式和拉桿數(shù)目得 d = sprt[2F/（Л[σ]）] = sprt[2x42000÷（3.14x2500）] = 6.68 參考假設值d = 6.68的結果，為了型芯在脫模過程中，旋轉時能夠平穩(wěn)，采用圓頭推桿 B．由于拉桿的結構為擺動形式，所以拉桿就有銷軸連接的兩部分組成，連接部分設計為齒形連接。由于拉桿和頂桿結構相似，有頂桿的尺寸計算結構結合拉桿本身在模具結構中的位置，拉桿和拉桿座的總長度為141.5mm。 ④．彈簧的確定 限位螺釘和彈簧的作用是當成型部位的矩形型芯滑動的時候限制和先行復位。 彈簧參數(shù)的確定 由型芯復位時所需的里僅為矩形型芯和行腔板、托板之間的摩擦阻力所以所需力很小，彈簧受力大小可以忽略，彈簧的參數(shù)適當即可，設計彈簧數(shù)為n=3。選取彈簧的規(guī)格為： d = 1mm，D=30mm，t = 3mm，極限工作負荷Fj=55.2mm，彈簧高h=60mm。 彈簧尺寸簡圖如下： 7．冷卻系統(tǒng) 塑料在成型過程中，模具溫度會直接影響塑料的充模、定型、成型周期和塑件質量。所以模具上需要設置溫度調節(jié)系統(tǒng)以達到理想的溫度要求，溫度調節(jié)系統(tǒng)又可分為冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)兩類。 冷卻系統(tǒng)設計原則： A．盡量保證塑料收縮均勻，維持模具的熱平衡； B．冷月水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越均勻； C．進可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等； D．澆口處加強冷卻； E．應降低進水與出水的溫差，使進水與出水的溫差不大于5℃； F．合理選擇冷卻水道形式和確定冷卻水管接頭位置； G．冷卻誰管道盡量避免與模具上其他機構發(fā)生干涉現(xiàn)象，冷水管道進出接頭應埋入模板內。 查表得到材料聚丙烯（PP）的成型溫度Ts、模具溫度Tm和脫模溫度Te的參數(shù)分別為：Ts = 160∽260℃ 、Tm = 40∽60℃、Te = 60∽100℃. 冷卻介質有冷卻水和壓縮空氣，由于水的熱容量大，傳熱系數(shù)大，成本低，所以本模具也設計使用冷卻水達到冷卻目的。 （1）.冷卻系統(tǒng) ①．計算單位時間內從型腔散發(fā)的總熱量 A．每次需要的注射量（Kg） G = nG + G = 1 x 0.036 + 0.001 = 0.037Kg B．確定生產周期（s） 查塑料成型參數(shù)表得：生產周期 t = 50 ∽ 160 s ； 本設計去生產周期 t = 120s. C．聚丙烯單位熱流量Qs （KJ/Kg） 查塑料性質參數(shù)表得：熱流量Qs = 586 KJ/Kg. D．每小時需要注射的次數(shù)（N/次） N = 3600/t = 3600 ÷ 120 = 30次 E．每小時的注射量 （Kg/h） W = N·G = 30 x 0.037 = 1.11 Kg/h 求從型腔內發(fā)出的總熱量 （KJ/h） Q = N·G·Qs = 30 x 0.037 x 586 = 650.46 KJ/h ②．求模具表面空氣對流所散去的熱量Q . A．自然對流時的傳熱系數(shù)a，單位為 W/（m·K） 當0℃ < Tav < 300℃ 時，計算系數(shù)ξ，按如下經(jīng)驗公式計算： ξ= 1.163[0.25 + 360/（Tav+300）] = 1.163 x [0.25 + 360÷（90+300）] = 1.364； ∴ a =ξ（Tav – Tr）1/3 = 1.364 x （90 – 25）1/3 = 5.484 W/（m·K） 式中Tav 、Tr分別為模具平均溫度和室溫，查表分別取Tav=90℃和Tr=25℃. B．能夠發(fā)生對流的模具表面積，單位為m. 模具整體長、寬、高約300mm、200mm、300mm，加上凸、凹面等，所以模具四周與空氣接觸的側表面積 Amc ≈ 0.55 m. 分型面的面積 Amf ≈ 0.06m 型腔的表面積 Am = 1.5L + 4Лr+ 4ab/4 -Лr= 1.5x507.23 + 4x3.14x40= 27434.23mm ≈ 0.0274m.其中L為橢圓周長L≈Л[1.5（a+b）-sprt（ab）]，r為橢圓半球近似球形的半徑，a、b分別為橢圓的長軸和短軸。 開模率 ν=[t-（t+t）]/t = [120 - （25+25）] ÷120 = 0.583；其中t為注射成型周期，即總生產周期t=120s，t、t分別為注射時間和冷卻時間，查塑料注射成型參數(shù)表，t=20∽60s，t=20∽90s，設計模具的注射時間和冷卻時間均為25s； ∴ A = Amc + （Amf + Am）ν = 0.55 + （0.06 + 0.0274）x 0.583 ≈ 0.626 m. 綜合A.B兩點計算結果得： Q = 3.6aA（Tav – Tr） = 3.6 x 5.484 x 0.626 x （90 – 25）= 802.035 KJ/h ③．綜合①、②的計算結果比較,設計環(huán)繞式冷卻水路。 8．合模導向機構的設計 為了保證注射模準確合模和開模，在注射模中必須設置導向機構。導向機構的作用是導向、定位以及承受一定的側向壓力。導向機構的形式主要有導柱導向和錐面導向。 由于本模具生產的塑件為瓶蓋，精度要求高，所以設計導柱成導套配合，可以達到精度高，生產批量大的目的，同時設計導柱和導套要符合以下幾點： A．導柱應合理地均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具外緣應有足夠的距離，以保證模具強度； B．導柱的長度應比型芯（凸模）端面的高度高出6∽8mm，以免型芯進入凹模時與凹模相碰而損壞； C．導柱和導套應有足夠的耐磨度和強度，常用20#低碳鋼經(jīng)滲碳0.5∽0.8mm，淬火48∽55HRC，也可以采用T8A或T10碳素工具鋼，經(jīng)淬火處理； D．為了使導柱能順利進入導套、導柱端面應做成錐形或半球形，導套的前端也應倒角； E．導柱設在動模一側可以保護型芯不受損傷，而設在定模一側則便于順利脫模取出塑件，因此可根據(jù)需要而決定裝配方式； F．除了動模、定模之間設導柱、導套外，一般還在動模座板與推板之間設置導柱和導套，以保證推出機構的正常正常運動； G．導柱的直徑應根據(jù)模具的大小而決定，可參考標準模架數(shù)據(jù)選取。 ①．導柱 參照經(jīng)驗，本模具屬于中小型模具，其導柱直徑越為模板兩直角邊之和的1/20∽1/35。本模具兩直角邊之和約為S≈（300+200）=500，按照1/25的標準計算得導柱的直徑為ф20，根據(jù)國標和參考標準模架，導柱的直徑確定為ф20. 導柱的形式為有肩導柱，開設油槽，內存潤滑油，既可以與另一模板配合起定位作用，有定位銷效果，還可以減小導柱導向的摩擦。 導柱還支撐模板的重量，所以ф20導柱直徑按下式校核： d = [64ωL/（3EЛδ）]1/4 = [64x1000x130÷（3x2.1x10x1）]1/4 = 21.73mm 校核ф20導柱直徑不合格，根據(jù)國標和參考標準模架，導柱的直徑更改后確定為ф22. 導柱簡圖如下： ②．導套 參考導套的形式及特點，本模具設計采用帶頭導套，到頭導套的尾部可以與另一模板配合起定位作用，可以省去定位銷的效果；帶頭導柱軸向固定容易，可以防止拔出而不用另設防拔出機構。 導套壁厚通常在3∽10mm，視內孔大小而定，大者取大值。根據(jù)ф22導柱的孔來看，導套壁厚取d=5mm. 導套簡圖如下： ③．導柱與導套的配合及布置 A．導柱工作部分長度比型芯端面高度高出7mm； B．導柱工作部分的配合精度采用H/f；導柱固定部分配合精度采取H/k；導套外徑的配合精度采取H/k；配合長度通常采取培植直徑的1.5∽2倍，既35mm，其余部分可以擴充孔，以減小摩擦，并降低加工難度； C．導柱與導套的材料選用T10碳素工具鋼，淬火處理硬度到達HRC48∽55；導柱工作部分的表面粗糙度為Ra0.4，固定部分Ra0.8；導套內外圓柱面表面粗糙度去Ra0.8。 D．導柱頭部制成圓頭形；導套的前端倒角，倒角半徑為2mm； E．本模具的橢圓型芯最容易受損，從保護型芯不受損壞來設計，導柱設在動模一邊； F．導柱不應設在矩形模具四角的危險斷面上，通常導柱中心至模具外緣至少有一個導柱直徑的厚度，或設在長邊離中心線的1/3處最為安全，綜合考慮本模具尺寸導柱設在模具邊緣，導柱采用等直徑不對稱的布置方式。 導柱布置圖如下所示： 9.側向抽芯機構 一般指的模具的行位機構，即凡是能夠獲得側向抽芯或側向分型以及復位動作來拖出產品倒扣，低陷等位置的機構。 下圖列出模具的常用行位結構。 從作用位置分為下模行位、上模行位、斜行位（斜頂） 從動力來分，為機動側向行位機構和液壓（氣壓）側向行位機構 （1）. 滑塊的設計 滑塊設計的要點在于滑塊與側向型芯連接以及注射成型時制品尺寸的準確性和移動的可靠性，滑塊分為整體式和組合式兩種?；瑝K材料常用45鋼或T8、T10等制造，要求硬度在HRC40以上。 （2）. 導滑槽設計 導滑槽與滑塊導滑部分采用間隙配合，一般采用H8/f8?；瑝K的滑動配合長度通常要大于滑塊寬度的1.5倍，而保留在導滑槽內的長度不應小于導滑配合長度的2/3，導滑槽材料通常用45鋼制造，調質至HRC 28～HRC32， （3）. 滑塊定位裝置設計 由于我們采用的是后模行位的形式，根據(jù)生產的實際情況，采用行位壓板的方式，主要作用為固定與導向作用。 （4）. 楔緊塊設計 楔緊角β應比斜導柱的傾斜角α大2°～3°。 （5）. 側抽芯機構的結構形式 斜導柱和滑塊在模具上因安裝位置不同，組成了抽芯機構的不同結構形式。 1）斜導柱在定模上、滑塊在動模上的結構 A、設計時必須注意，滑塊與推桿在合模復位過程中不能發(fā)生“干涉”現(xiàn)象。所謂干涉現(xiàn)象是指滑塊的復位先于推桿的復位致使活動側向型芯與推桿相碰撞，造成活動側向型芯或推桿損壞。 B、如果發(fā)生干涉，常用的先復位附加裝置有彈簧先復位、楔形滑塊先復位、擺桿先復位等多種形式。 2）斜導柱在動模上、滑塊在定模上的結構 3）斜導柱和滑塊同在定模上 4）斜導柱和滑塊同在動模上 9.1.1側抽芯機構 彈簧側抽芯機構是抽芯動作以彈簧的彈力作為抽拔力的側抽芯機構, 在小型模具中有應用價值, 它的特點是制造成本低, 周期短, 既能滿足抽芯要求又不占據(jù)模具空間, 簡便易操作. 抽芯距S 型芯從成型位置到不妨礙塑件的脫模推出位置所移動的距離叫理論抽芯距，用S′表示。為了安全起見，實際抽芯距離S通常比理論抽芯距離S′大于1～3mm，即 S = S′+（1～3）mm 本次設計中S′=4mm，所以S 取8mm符合要求。 側抽芯機構 10、模具裝配圖 ①． ②．工作原理 A．為家用插座板底座，制品把手的下空部位近似于半圓形，整個脫模過程采取了頂針頂出。 B．模具開啟后注塑機頂桿直接作用到底針板上，帶動頂針頂出產品 C．注塑機頂桿后退，彈簧和復位桿同時作用，頂針回位，合模準備下一次注塑過程。 三．設計結語 通過這次畢業(yè)設計，在塑料模的設計上，水平有了一點點的增高，彌補了很多所學知識的漏洞，能夠更細致、更深入的分析塑件，更清楚、更形象的理解模具結構；在設計的過程中，查閱了一些相關的資料，開闊了視野，有了很多新的認識，更加熟練的運用工具、資料來輔助自己的設計；同時也得到了同學的幫助和張蓉老師的細心指導，才能勉強完成設計，說明了我的所學還少之甚少，淺之甚淺，以后還要多向前輩、高手們去虛心請教。 參考文獻 [1] 齊衛(wèi)東.簡明塑料模具設計手冊[M].北京:北京理工大學出版社,2008. 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