后蓋塑料成型工藝與模具設計【一模一腔】,一模一腔,后蓋塑料成型工藝與模具設計【一模一腔】,塑料,成型,工藝,模具設計 系 部： 專 業(yè)： 學生姓名: 學 號: 設計題目： 后蓋塑料成型工藝與模具設計 起迄日期: 指 導 教 師: 2013年 11 月 20 日  畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書 1．本畢業(yè)設計（論文）課題來源及應達到的目的： 本課題來源于實際生產中，設計的模具應能夠達到大批量生產，滿足使用要求。同時自己要獨立完成不得抄襲別人的或讓別的人幫你完成。 2．本畢業(yè)設計（論文）課題任務的內容和要求（包括原始數據、技術要求、工作要求等）： 圖2-1后蓋 零件名稱：后蓋（如圖2-1所示）; 生產批量：大批量; 材料：POM 工件精度：MT7; 要求:塑件外表面光滑美觀，不允許有裂痕的出現。 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 系部意見： 系領導： 年 月 日 設計說明書 畢業(yè)設計題目：后蓋塑料成型工藝與模具設計 系 部 專 業(yè) 班 級 學生姓名 學 號 指導教師 2014年 4 月25 日 設計評語 學生姓名： 班級: 學號：題 目： 后蓋塑料成型工藝與模具設計 綜合成績： 指導者評語： 指導者(簽字)： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）評語 評閱者評語： 評閱者(簽字)： 年 月 日 答辯委員會（小組）評語： 答辯委員會（小組）負責人(簽字)： 年 月 日 設計中期檢查表 學生姓名 學 號 指導教師 選題情況 課題名稱 后蓋塑料成型工藝與模具設計 難易程度 偏難 適中 偏易 工作量 較大 合理 較小 符合規(guī)范化的要求 任務書 有 無 開題報告 有 無 外文翻譯質量 優(yōu) 良 中 差 學習態(tài)度、出勤情況 好 一般 差 工作進度 快 按計劃進行 慢 中期工作匯報及解答問題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績評定： 所在專業(yè)意見： 負責人： 年 月 日 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 模具號 零件號 零 件 名 稱 00-04 型芯固定板 XYZ-003 牌 號 硬 度 T10A 50---55HRC 工序號 工 序 名 稱 設 備 夾 具 刀 具 量 具 工 時 名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 01 下料 02 鍛造達尺寸260mm×210 mm×50mm 蒸汽錘 直尺 03 粗銑六面達尺寸252mm×202mm×42mm 銑床 虎鉗 30面銑刀 10銑刀 游標卡尺 04 磨上下表面及一直角面 平面磨床 磁力夾具、精密平口鉗 砂輪 游標卡尺，刀口尺 05 鉗工劃線去毛刺做螺紋孔 立式鉆床 虎鉗 鉆頭、鉸刀、絲錐 高度尺、游標卡尺 06 熱處理（淬火、回火）保證硬度 50---55HRC 熱處理爐 硬度儀，游標卡尺 07 磨削上下面及一直角面 平面磨床 磁力夾具、精密平口鉗 砂輪 游標卡尺，刀口尺 08 線切割各個型孔留余量0.02mm 線切割慢走絲機床 復式支撐 0.2mm黃銅絲 千分表，游標卡尺 09 鉗工研磨各型孔達尺寸要求 游標卡尺 10 檢驗 游標卡尺 編制 校對 審核 批準 后蓋塑料成型工藝與模具設計 摘要：該設計較系統的介紹了簡單注塑模具的設計過程。同時對塑件的成形工藝及模具成型結構對塑件質量的影響進行了分析。在設計過程中，首先對塑件進行工藝分析，了解塑件的材料、形狀、尺寸及精度要求，參考工藝的可行性，選擇滿足要求的工藝方案。然后我按照設計要求對組成注塑模具的成型零部件、澆注系統、導向機構、脫模結構、側向分型與抽芯機構、加熱與冷卻系統、排氣系統和其它零部件進行設計。在模具設計過程中較多的考慮了模具結構的調整性、易更換性及模具成本。從控制制件尺寸精度出發(fā)，對計算機按鍵注塑模的各主要尺寸進行了理論計算，以確定各工作零件的尺寸。模具零件設計完畢后，對重要的工作結構和零件進行了校核。校核結束后對模具安裝并調試。從模具設計到零部件的加工工藝以及裝配工藝等進行詳細的闡述，并應用CAD進行各零件的設計。 關鍵詞：工藝分析；塑件成型；澆注系統；模具結構；校核 Back cover plastic forming technology and die design Abstract ：The molding process of plastic parts, the effect analysis to plastic parts quality caused by molding structure, as well as the casting system design, partial and general design of mold moulding introduced respectively. The critical points of mold for plastic design are introduced, and the adjustable character of molding structure、exchange character as well as the molding costs are all considered farther. Starting from controlling dimensional accuracy, the theoretical calculation to the main dimensions of injection molding are carried out so as to determine the size of different parts, the molding design and the process of parts as well as assembling process and etc of injection molding are stated in details. Key words: process analysis; plastic parts moulding; casting system; molding structure. 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 模具號 零件號 零 件 名 稱 00-05 滑塊 XYZ-004 牌 號 硬 度 T10A 50---55HRC 工序號 工 序 名 稱 設 備 夾 具 刀 具 量 具 工 時 名 稱 型 號 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 01 下料 02 鍛造達尺寸136 mm×99mm×20mm 蒸汽錘 直尺 03 粗銑六面達尺寸132mm×95mm×17.5mm 銑床 虎鉗 30面銑刀, 10銑刀 游標卡尺 04 磨上下表面及一直角面 平面磨床 磁力夾具、精密平口鉗 砂輪 游標卡尺，刀口尺 05 鉗工劃線去毛刺做螺紋孔 立式鉆床 虎鉗 鉆頭、鉸刀、絲錐 高度尺、游標卡尺 06 熱處理（淬火、回火）保證硬度 50---55HRC 熱處理爐 硬度儀，游標卡尺 07 磨削上下面及一直角面 平面磨床 磁力夾具、精密平口鉗 砂輪 游標卡尺，刀口尺 08 線切割各個型孔留余量0.02mm 線切割慢走絲機床 復式支撐 0.2mm黃銅絲 千分表，游標卡尺 09 鉗工研磨各型孔達尺寸要求 游標卡尺 10 檢驗 游標卡尺 編制 校對 審核 批準 目錄 1緒 論 2 1.1國內外模具的現狀和發(fā)展趨勢 2 1.1.1國內模具的現狀 2 1.1.2國外模具的發(fā)展趨勢 4 1.2 塑料注射模具設計與制造方面 4 1.2 塑料注射模具設計的設計思路 4 2后蓋注射成型模具設計 7 2.1 塑件成型工藝性分析 7 2.1.1 塑件的分析 7 2.1.2、POM的性能分析 8 2.1.3塑件的生產批量分析 8 2.1.4注射工藝參數 8 2.2擬定模具的結構形式 9 2.2.1 分型面的確定 9 2.2.2 型腔數量及排列方式的確定 9 2.3 注射機型號的確定 9 2.3.1 注射量的計算 9 2.3.2 澆注系統凝料體積的初步計算 9 2.3.3 選擇注射機 10 2.3.4 注射機相關參數的校核 10 2.4 澆注系統的設計 11 2.4.1主流道的設計 11 2.4.2 冷料穴的設計 14 2.5 成型零件的結構設計及計算 14 2.5.1 成型零件的結構設計 14 2.5.2 成型零件鋼材的選用 15 2.5.3 成型零件工作尺寸的計算 15 Ⅰ 2.6 模架的確定 17 2.6.1 模板尺寸的確定 17 2.6.2 架各尺寸的校核 18 2.6.3 排氣槽的設計 18 2.7 脫模推出機構的設計 18 2.7.1 脫模方式的確定 18 2.7.2 脫模力的計算 19 2.8 側抽的設計 19 2.8.1側抽方式的選擇 19 2.8.2 相關計算 19 2.8.3 斜導柱設計 20 2.9 冷卻系統的設計 21 2.9.1 冷卻介質 21 2.9.2 冷卻系統的簡單計算 21 3總結 23 致 謝 24 參考文獻 25 1緒 論 1.1國內外模具的現狀和發(fā)展趨勢 1.1.1國內模具的現狀 近年來隨著我國模具工業(yè)的迅猛發(fā)展，模具零件的標準化、專業(yè)化和商品化工作，已具有較高的水平，取得了長足的進步。自1983年全國模具標準化技術委員會成立以來，組織專家對模具標準進行制定、修訂和審查，共發(fā)布了90多項標準，其中沖模標準22項、塑料模標準20余項。這些標準的發(fā)布、實施，推動了模具行業(yè)的技術進步和發(fā)展，產生了很大的社會效益和經濟效益。模標準件的研究、開發(fā)和生產正在全面深入展開，無論是產品類型、品種、規(guī)格，還是產品的技術性能和質量水平都有明顯的提高。目前我國模具的標準化程度和應用水平還比較低，樂觀地估計不足30%，與國外工業(yè)發(fā)達國家(70-80%)相比，尚有較大的差距?，F在生產銷售廠家雖然逐年增加，但大多數是規(guī)模小、設備陳舊、工藝落后、成本高、效益低。只有普通中小型標準沖模模架和塑料模模架、導柱、導套、推桿、模具彈簧、氣動元件等產品，商品化程度較高，可基本滿足國內市場的需求，并有部分出口。而那些技術含量高、結構先進、性能優(yōu)異、質量上乘、更換便捷的具有個性化的產品，如球鎖式快換凸模及固定板、固體潤滑導板和導套、斜楔機構及其零部件，高檔塑料模具標準件和氮氣主彈簧等在國內的生產廠家甚少，且由于資金缺乏，技改項目難以實施，生產效率低，交貨周期長，供需矛盾日益突出。 因此，每年尚需從國外進口相當數量的模具標準件，其費用約占年模具進口額的3-8%。國產模具標準件在技術標準、科技開發(fā)、產品質量等方面，還存在不少問題。諸如，產品標準混亂，功能元件少且技術含量低，適用性差;技改力度小、設備陳舊、工藝落后、專業(yè)化水平低、產品質量不穩(wěn)定;專業(yè)人才缺乏，管理跟不上、生產效率低、交貨周期長;生產銷售網點分布不均，經營品種規(guī)格少，供應不足;某些單位為了爭奪市場，不講質量，以次充好，偽劣商品充斥市場。還有不計成本、盲目降價、擾亂市場的現象，是需要認真研究，丞待解決的。 總體來分析，中國模具標準件行業(yè)發(fā)展前景非常樂觀，標準件行業(yè)成為如今陽光產業(yè)，正一步步快速發(fā)展。 趨勢: 第一：隨著車輛等發(fā)展，壓鑄模各方面隨之提高，并且要求也就高了很多。 第二：模具技術含量不斷提高 第三：模具的精度越來越高。 第四：模具的趨大型化。 第五：模具標準件的應用將日漸廣泛。 第六：多功能復合模具進一步發(fā)展。 1.1.2國外模具的發(fā)展趨勢 國外，特別是歐美和日韓等發(fā)達地區(qū)的模具工業(yè)起步較早，擁有比較先進的生產管理技術及經驗，值得我們國內模具行業(yè)學習和借鑒，在歐美，許多模具企業(yè)將高技術應用于模具設計和制造，主要體現在； (1) CAD/CAE/CAM/ERP的廣泛應用，發(fā)揮了信息技術帶動和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性 （2）高速切削五軸高速加工技術基本普及，大大縮減制模周期，提高企業(yè)的市場競爭力 （3）快速成型技術和快速制模技術得到普及應用 （4）從事模具行業(yè)的人員精簡，一專多能，一人多職，精益生產 （5）模具產品專業(yè)化，市場定位準確 （6）采用先進的管理信息系統，實現集成管理 （7）工藝管理先進，標準化程度高 據調查研究，日本模具加工的未來發(fā)展方向主要表現為無人手修模，無放電加工，加工時間短，五軸加工等方面。 1.2 塑料注射模具設計與制造方面 1.2 塑料注射模具設計的設計思路 （1）收集、分析、消化原始資料 收集整理有關制件設計、成型工藝、成型設備、機械加工及特殊加工數據，以備設計模具時使用。消化塑料制件圖，了解制件的用途，分析塑料制件的工藝性，尺寸精度等技術要求。例如塑料制件在外表形狀、顏色透明度、使用性能方面的要求是什么，塑件的幾何結構、斜度、嵌件等情況是否合理，熔接痕、縮孔等成型缺陷的允許程度，有無涂裝、電鍍、膠接、鉆孔等后加工。選擇塑料制件尺寸精度最高的尺寸進行分析，看看估計成型公差是否低于塑料制件的公差，能否成型出合乎要求的塑料制件來。此外，還要了解塑料的塑化及成型工藝參數。 （2）消化工藝數據，分析工藝任務書所提出的成型方法、設備型號、材料規(guī)格、模具結構類型等要求是否恰當，能否落實。成型材料應當滿足塑料制件的強度要求，具有好的流動性、均勻性和各向同性、熱穩(wěn)定性。根據塑料制件的用途，成型材料應滿足染色、鍍金屬的條件、裝飾性能、必要的彈性和塑性、透明性或者相反的反射性能、膠接性或者焊接性等要求。 確定成型方法 采用直壓法、鑄壓法還是注射法。 （3）選擇成型設備 根據成型設備的種類來進行模具，因此必須熟知各種成型設備的性能、規(guī)格、特點。例如對于注射機來說，在規(guī)格方面應當了解以下內容：注射容量、鎖模壓力、注射壓力、模具安裝尺寸、頂出裝置及尺寸、噴嘴孔直徑及噴嘴球面半徑、澆口套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等，具體見相關參數。要初步估計模具外形尺寸，判斷模具能否在所選的注射機上安裝和使用。 具體結構方案 （4）確定模具類型 如壓制模（敞開式、半閉合式、閉合式）、鑄壓模、注射模等。 選擇理想的模具結構在于確定必需的成型設備，理想的型腔數，在絕對可靠的條件下能使模具本身的工作滿足該塑料制件的工藝技術和生產經濟的要求。對塑料制件的工藝技術要求是要保證塑料制件的幾何形狀，表面光潔度和尺寸精度。生產經濟要求是要使塑料制件的成本低，生產效率高，模具能連續(xù)地工作，使用壽命長，節(jié)省勞動力影響模具結構及模具個別系統的因素很多，很復雜： 型腔布置。根據塑件的幾何結構特點、尺寸精度要求、批量大小、模具制造難易、模具成本等確定型腔數量及其排列方式。 對于注射模來說，塑料制件精度為3級和3a級，重量為5克，采用硬化澆注系統，型腔數取4-6個；塑料制件為一般精度（4-5級），成型材料為局部結晶材料，型腔數可取16-20個；塑料制件重量為12-16克，型腔數取8-12個；而重量為50-100克的塑料制件，型腔數取4-8個。對于無定型的塑料制件建議型腔數為24-48個，16-32個和6-10個。當再繼續(xù)增加塑料 制件重量時，就很少采用多腔模具。7-9級精度的塑料制件，最多型腔數較之指出的4-5級精度的塑料增多至50%。 （5）確定分型面。分型面的位置要有利于模具加工，排氣、脫模及成型操作，塑料制件的表面質量等。確定澆注系統（主澆道、分澆道及澆口的形狀、位置、大小）和排氣系統（排氣的方法、排氣槽位置、大小）。 選擇頂出方式（頂桿、頂管、推板、組合式頂出），決定側凹處理方法、抽芯方式。決定冷卻、加熱方式及加熱冷卻溝槽的形狀、位置、加熱組件的安裝部位。根據模具材料、強度計算或者經驗數據，確定模具零件厚度及外形尺寸，外形結構及所有連接、定位、導向件位置。確定主要成型零件，結構件的結構形式。 考慮模具各部分的強度，計算成型零件工作尺寸。 在設計的過程中，將有一定的困難，但有指導老師的悉心指導和自己的努力，相信會完滿的完成畢業(yè)設計任務。由于學生水平有限，而且缺乏經驗，設計中難免有不妥之處，肯請各位老師指正。 7 2后蓋注射成型模具設計 2.1、塑件成型工藝性分析 2.1.1、塑件的分析 （1）該產品是后蓋，此產品的形狀較規(guī)則，精度要求不高，它們的尺寸是相配合的，所以只須設計一套注塑模具。該產品大批量生產，故設計時要有較高的效率，澆注系統能夠自動脫模。塑件的尺寸雖然不算太大，但由于內部的結構復雜，故采用一模一腔，澆口采用主澆口。 （2）、精度等級：查表4-21統一按MT7。 圖1 制件圖 5 2.1.2、POM的性能分析 聚甲醛POM為熱塑性結晶聚合物，被譽為“超鋼”或“賽鋼”。均聚甲醛的熔融溫度為180℃左右。POM堅韌有彈性，在低溫下仍有很好的抗蠕變性，幾何穩(wěn)定性和抗沖擊性。POM可分為：均聚物和共聚物。均聚物材料具有很好的延展強度，抗疲勞強度，但不易于加工。共聚物材料有很好的熱穩(wěn)定性，化學穩(wěn)定性并且易于加工，吸水性小。POM的高結晶程度導致它有相當高的收縮率，可高達到2%~3.5%，對于各種不同的增強型材料有不同的收縮率。POM聚甲醛的性能：表面光滑，有光澤，表面硬度大，吸水率低，剛性好，韌性好，彎曲強度，耐疲勞性強度高，良好的滑動性，耐磨性非常優(yōu)異，電性能優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，產品的尺寸精度高，可在-40到100°C溫度范圍內長期使用，良好的耐油，耐過氧化物性能。不耐酸，不耐強堿和不耐月光紫外線的輻射。 POM塑料比重： 1.41-1.43克/立方厘米 成型收縮率：0.8-3.0% 2.1.3塑件的生產批量分析 塑件的生產類型對注射模具結構、注射模具材料使用均有重要的影響。在中批量生產中，由于注射模具壽命問題比較突出，所以可以考慮使用自動化程度較高、結構復雜、精度壽命高的模具；如果是小批量生產，則應盡量采用結構簡單、制造容易的注射模具，以降低注射模具的成本。因為該塑件的產量大批量生產。因此，在模具設計中要提高塑件的生產率，傾向于采用多型腔、高壽命、自動化脫模模具，以便降低生產成本。 2.1.4注射工藝參數 ①、注射機：查表選螺桿式，螺桿轉數為45r/min，高螺桿轉速是允許的，只要滿足冷卻時間結束前完成塑化過程就可以。 ②、料筒溫度（℃）170 ③、查表3-4［4］模具溫度（℃）：60~80 ④、查表3-1［1］注射壓力（MPa）：70~120，注射時間為：1~5s 保壓壓力（MPa）50~60，保壓時間20~50s. 9 3 ⑤、注射時間：1.6s 冷卻時間：12.5s 輔助時間：8s 2.2擬定模具的結構形式 2.2.1 分型面的確定 分型面，及模具閉合式動定模相配合的接觸平面。通過對塑件的分析，知道后蓋的成型要用到側抽的結構，所以分型面定在側抽的分割線上，另外由于是局部運用側抽結構，所以分型面還有側抽模的上下面。 2.2.2 型腔數量及排列方式的確定 為了制模具與注塑機的生產能力相匹配，同時考慮到生產效率，并保證塑件精度，模具設計時應確定型腔數目。型腔數目的確定一般可以根據經濟性、注射機的額定鎖模力、注射機的最大注射量、制品的精度等。該塑件精度要求不高，生產批量較大，且運用到哈夫模結構，從模具尺寸及塑融填充考慮，初定一模一腔，主澆口，模具結構一般，容易保證塑件質量。 2.3 注射機型號的確定 2.3.1 注射量的計算 通過UG三維建模設計分析得 塑件體積： V塑=69.9871cm3 塑件質量：m塑 =69.9871×0.91g=63.688g 2.3.2 澆注系統凝料體積的初步計算 澆注系統的凝料在設計之前是不能確定準確的數值的，但可以根據經驗按照塑料體積的0.2～1倍來估算。由于本設計采用一模兩腔，側澆口，塑件體積較小，澆注系統的凝料按塑件體積的1倍來計算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積（即澆注系統凝料和2個塑件體積之和）為： V總=2.5V塑）=69.9871×2.5cm3=174.968 cm 3 7 2.3.3 選擇注射機 根據第二步計算得出一次注入模具型腔的塑料總體積 V總=174.968 cm 3 V總/0.8=174.968/0.8cm3=218.710cm3 根據以上的計算，初步選定公稱注射量為250cm3的注射機，注射 型號為XS-ZY-250式注射機。其主要參數見表（2） 理論注射容量/cm3 250 移模行程/mm 500 螺桿直徑/mm 50 最大模具厚度/mm 350 注射壓力/MPa 147 最小模具厚度/mm 200 鎖模力/KN 1800 開模行程 180 2.3.4 注射機相關參數的校核 ①、注射壓力校核 查表3-1［2］可知，POM所需注射壓力為80~130MPa。這里取Po=100MPa，該注射機的公稱注射壓力P公=147MPa。注射壓力安全系數k1=1.25~1.4,這里取k1=1.3，則：k = 1.3 × 100=130 MPa≤147 MPa 所以注射機壓力合格。 ②、鎖模力的校核 a、塑件在分型面上的投影面積A塑，則 A塑=100*80=8000.000 mm2 b、澆注系統在分型面上的投影面積 A澆，即流道凝料（它包括澆口）在分型面上的投影面積和A澆數值可以按照多腔模的統計分析來確定。初步估算A澆=0.5A塑。 c、塑件和澆注系統在分型面上的總投影面積A總，則 A總= A塑+A澆=3A塑=24000 mm2=24cm2 d、模具型腔內的脹型力F脹，則 F脹=A總P模=24×45=945KN 式中P模是模具型腔內塑料熔體平均壓力值（MPa），一般為注射壓力的0.3~0.65倍。查表3-1［1］得POM塑料模具型腔內的壓力P模為90MPa。 由上表2知該注射機的公稱鎖模力F鎖=1800KN，鎖模力安全系數為k2=1.1~1.2，這里取k2=1.2，則 k2F脹=1.2F脹=1.2×945=1134

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