放大鏡注塑模具設(shè)計,放大鏡,注塑,模具設(shè)計 摘 要 注塑模具是在成型中賦予塑料以形狀和尺寸的部件 模具的結(jié)構(gòu)雖然由于 塑料品種和性能 塑料制品的形狀和結(jié)構(gòu)以及注射機(jī)的類型等不同而可能千變 萬化 但是基本結(jié)構(gòu)是一致的 模具主要由澆注系統(tǒng) 成型零件和結(jié)構(gòu)零件三 部分組成 其中澆注系統(tǒng)和成型零件是與塑料直接接觸部分 并隨塑料和制品 而變化 是塑模中最復(fù)雜 變化最大 要求加工光潔度和精度最高的部分 對此次放大鏡無多大要求 它的整體尺寸不大 但要大批生產(chǎn) 為提高生 產(chǎn)率 降低成本 故采用模具成批注射生產(chǎn) 并且該產(chǎn)品為放大鏡要透光 所 以材料采用聚苯乙烯 PS 做為材料 對于澆注系統(tǒng)和成型零件的設(shè)計 澆注系統(tǒng)是指塑料從射嘴進(jìn)入型腔前的 流道部分 包括主流道 冷料穴 分流道和澆口等 成型零件是指構(gòu)成制品形 狀的各種零件 包括動模 定模和型腔 型芯等 此套放大鏡模實現(xiàn)部分機(jī)械操作自動化 澆注系統(tǒng)采用普通流道 進(jìn)行一 模二腔注射 頂出機(jī)構(gòu)由 2 條型芯和一條推桿頂出 型腔分動模型腔和定模型 腔 Abstract The injection mold is given in the plastic molding to the shape and size of components Although the plastic mould structure and performance of varieties the plastic products shape and structure and the types of injection machine and may the myriads of changes but the basic structure is the same Mainly by die casting system molding parts and structural parts of three parts The gating system and molding parts are in direct contact with the plastic parts and varies with plastics and products is the most complex mold changes requirements of part machining accuracy and finish the highest There is not much requirement on the magnifying glass it is the overall size but large quantities of production in order to improve the productivity reduce the cost the injection mold production batches And the product is a magnifying glass to light so the material using polystyrene PS as material For the design of gating system and molding parts pouring system refers to the plastic from the nozzle into the flow passage cavity before including the mainstream cold material runner and gate Molding parts refers to various parts of the form of product shape comprising a movable die mold cavity core This set of magnifying glass mould to realize mechanical automation gating system using common channel a mold two cavity injection Article 2 the organization by the core and a rod cavity dynamic model cavity and cavity 目 錄 摘 要 1 ABSTRACT 2 目 錄 4 前 言 7 第一章 塑件工藝分析 8 1 1 分析塑件使用材料的種類及工藝特征 8 1 2 分析塑件的的結(jié)構(gòu)工藝性 8 1 3 塑件精度確定 9 1 4 明確塑件批量生產(chǎn) 9 1 5 根據(jù)塑件的形狀估算其體積和重量 9 1 6 確定型腔數(shù) 10 第二章 確定模具結(jié)構(gòu)方案 11 2 1 確定型腔排列 11 2 2 確定分型面 11 2 3 脫模原理 12 2 4 澆注系統(tǒng)形式 12 2 4 1 主流道設(shè)計 12 2 4 2 分流道設(shè)計 13 2 4 3 澆口設(shè)計 13 2 5 冷卻及加熱系統(tǒng) 13 第三章 模具設(shè)計的有關(guān)計算 15 3 1 模具主要零件的有關(guān)尺寸設(shè)計 15 3 1 1 型腔和型芯計算 15 3 2 型腔厚度和底板厚度的確定 17 3 3 確定零件結(jié)構(gòu)及尺寸 17 3 3 1 定模座板設(shè)計 18 3 3 2 定模型腔固定板設(shè)計 19 3 3 3 動模型腔固定板設(shè)計 20 3 3 4 支撐板設(shè)計設(shè)計 21 3 3 5 推桿固定板設(shè)計 21 第四章 注塑機(jī)的選定 23 4 1 計算澆注系統(tǒng)體積 23 4 2 注塑機(jī)選定 23 第五章 校核注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù) 25 5 1 最大注塑量參數(shù)校核 25 5 2 鎖模力校核 25 5 3 模具厚度 H 與注射機(jī)閉合高度 26 5 3 1 模具閉合高度長寬尺寸 26 5 3 2 分型面 26 結(jié)束語 28 參考文獻(xiàn) 29 致 謝 30 前 言 此次設(shè)計為放大鏡的注射成型模具設(shè)計 對于這次的設(shè)計首要制定的塑料 成型工藝以及合理設(shè)計塑料成型模具的過程 前面部分主要說明塑料成型的必要理論基礎(chǔ) 包括高分子聚合物結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 與性能 尤其是聚合物的熱力學(xué)性能和化學(xué)性質(zhì) 還有聚合物熔體在成型過程 中的流動狀態(tài)及物理和化學(xué)變化 后面部分說明的是注射成型模具設(shè)計的最復(fù) 雜也最具代表性的部分 主要說明注射成型模具的設(shè)計 包括澆注系統(tǒng) 主流 道 澆口 分流道 成型零件 型芯 型腔 推桿等 的設(shè)計 對所選注射機(jī) 的校核等有關(guān)設(shè)計 由于塑料注射成型模具對于實踐性很強(qiáng) 并且技術(shù)正在飛速發(fā)展中 所以 在設(shè)計過程中注重理論聯(lián)系實際 對于書中的知識要加以聯(lián)系實際 從而使模 具設(shè)計得更加合理 分 包括主流道 冷料穴 分流道和澆口等 成型零件是 指構(gòu)成制品形狀的各種零件 包括動模 定模和型腔 型芯 成型桿以及排氣 口等 第一章 塑件工藝分析 1 1 分析塑件使用材料的種類及工藝特征 該材料為聚苯乙烯 PS 是一種透光性塑料 密度為 1 05g cm 透光度達(dá) 88 92 有優(yōu)異在著色性能 制品的穩(wěn)定性非常好 最高連續(xù)使用 溫度為 60 度到 80 度 具有一般塑料的電絕緣性能和耐化學(xué)腐蝕性能 注塑壓 力為 60 100Mpa 成型收縮率為 0 5 0 8 聚苯乙烯的缺點(diǎn)是制品具有較大的脆性 易受沖擊而開裂 制品表面 受摩擦而易起刮痕 在聚苯乙烯樹脂中加入橡膠成分可使其耐沖擊性提高 5 倍 10 倍 但會失去透明特性 聚苯乙烯塑料廣泛用于家用器皿 玩具 生活和文教用品 家電 輕 工儀表的殼體 燈罩 圓珠筆桿等 發(fā)泡型的聚苯乙烯塑料用于防震 隔音材 料及電冰箱襯里等 1 2 分析塑件的的結(jié)構(gòu)工藝性 塑件尺寸不大 結(jié)構(gòu)比較簡單 對塑件的尺寸測量和型芯計算無多大影響 其它結(jié)構(gòu)特征也符合塑件的設(shè)計要求 具體尺寸如圖所示 圖 1 1 放大鏡零件圖 1 3 塑件精度確定 因考慮塑件工作要求不高 各尺寸也不大 結(jié)構(gòu)簡單 故先普通精度 IT4 級 1 4 明確塑件批量生產(chǎn) 該塑件要求批量生產(chǎn) 1 5 根據(jù)塑件的形狀估算其體積和重量 使用 UG 或 Pro E 軟件畫出三維實體圖 軟件能自動計算出所畫圖形的 體積 當(dāng)然也可根據(jù)形狀進(jìn)行手動幾何計算得到圖形的體積 通過計算塑件的體積 計算過程從略 33221 14 5cm1458 23 147 53 4V 332 0cm0856 3213c 式中 為放大鏡中圓柱面的體積V 為放大鏡中柄的體積2 為整個放大鏡塑件的總體積3 可得塑件的質(zhì)量為 26 3g51 0VG33 式中 塑料密度 g cm 3 塑件質(zhì)量 g 1 6 確定型腔數(shù) 該產(chǎn)品需批量生產(chǎn) 設(shè)計的模具要有較高的注射效率 采用一模二腔 的模具結(jié)構(gòu) 第二章 確定模具結(jié)構(gòu)方案 2 1 確定型腔排列 型腔排列選擇中 由于此次采用的是一模二腔 放大鏡的結(jié)構(gòu)并不是 直接圓形或矩形 初步設(shè)定排列方式有二種選擇 圖 2 1 型腔的排列的二種方式 因第一種排列方式的注射效率高 由此模具設(shè)計選用第一種型腔排列方式 2 2 確定分型面 在模具設(shè)計中分型面的選擇很重要 它決定了模具的結(jié)構(gòu) 應(yīng)根據(jù)分型面 選擇原則和塑件的成型要求來選擇 如下圖所示 圖 2 2 分型面以及成型位置 2 3 脫模原理 此次分型為一次分型 開模在分型面 上圖所示 進(jìn)行分模 動模型腔 板和定模型腔板分開 再由推桿固定板推動推桿和型腔桿 型芯 頂出塑件和澆 流道內(nèi)的塑件 而后塑件自動脫落 再人工取出塑件即可 2 4 澆注系統(tǒng)形式 采用普通澆注系統(tǒng) 由于二型腔模 必須設(shè)置分流道 用點(diǎn)澆口形式從零 件內(nèi)部進(jìn)料 利用分型面間隙排氣 2 4 1 主流道設(shè)計 在臥式或立式注射機(jī)上使用的模具中 主流道垂直于分型面 為了讓主流 道凝料能順利從澆口中拔出 主流道設(shè)計成圓錐形 其錐角為 2 5 取 3 小端直徑 d 比注射機(jī)噴嘴直徑大 0 5 1mm 取值為 5mm 注射機(jī)噴嘴的球面在該 位置與模具接觸并且貼合 因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面大 1 2mm 2 4 2 分流道設(shè)計 a 分流道的形狀和尺寸 分流道開設(shè)在定模板上 其截面形狀為梯形 有經(jīng)驗公式 h 2b 3 b 為梯 形大底邊寬度 mm h 為梯形的高度 mm 可給 h 3mm b 3 5mm 梯形的側(cè)面 斜角 5 10 底部以圓角相連 b 分流道的表面粗糙度 由于分流道與模具接觸的外層塑料迅速冷卻 只有內(nèi)部的熔體流動狀 態(tài)比較理想 因此分流道表面粗糙度要求不太低 一般 Ra取 1 6 m 左右 這 可增加對外層塑料熔體的阻力 使外層塑料冷卻皮層固定 形成絕熱層 2 4 3 澆口設(shè)計 澆口套可選標(biāo)準(zhǔn)件 因為注塑機(jī)的噴嘴口直徑為 4mm 可選取進(jìn)料口 直徑為 5mm 的澆口套 此次采用的是側(cè)澆口中的扇開澆口 取在與型腔接合處 形成長 L 1mm 厚 t 0 5mm 的進(jìn)料口 進(jìn)料寬度為 b 5mm 扇形長度為 3 5mm 塑 件熔體通過它進(jìn)入型腔 采用扇形澆口 使塑料熔體在寬度方向上的流動得到更均勻的分配 塑件的內(nèi)應(yīng)力因之較小 還可避免流紋及定向效應(yīng)所帶來的不良影響 減少帶 入空氣的可能性 但澆口痕跡較明顯 2 5 冷卻及加熱系統(tǒng) 該模具注射成型時不需要太高要求 因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng) 是否 需要冷卻系統(tǒng)可作如下計算 設(shè)定模具平均工作溫度為 50 用常溫 20 的水作為模具冷卻介質(zhì) 其出 口溫度為 30 產(chǎn)量為 初選每二分鐘一套 1 578kg h 查表聚苯乙烯的單位熱流量為 J0 64 2578 121 kwQ 故冷卻水體積流量 6021TcMqV 式中 冷卻水體積流量 min3 單位時間注射人模具內(nèi)的塑料熔體的質(zhì)量 M hkg 單位時間內(nèi)樹脂在模具內(nèi)釋放的熱焓量 ABSq kgJ 為 J kg108 6 5 冷卻水的比熱容 c KkgJ 冷卻水的密度 3m 冷卻水出口處溫度 1T 冷卻水進(jìn)口處溫度 2 203 10 4605783 5 V min12 查表可知所需的冷卻水道直徑比較小 所以 選直徑為 的冷卻水道一個6 型腔一條 第三章 模具設(shè)計的有關(guān)計算 3 1 模具主要零件的有關(guān)尺寸設(shè)計 3 1 1 型腔和型芯計算 列表中成型零件工作尺寸計算時都按平均尺寸 平均收縮率 平均制造公 差和平均磨損量來計算 由塑料模具設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書查表 2 5 得 聚苯乙烯 PS 的成型收縮率為 0 5 0 8 故平均收縮率為 考慮到工廠模具制造的條件 模具制造公差一般取0 65 8 2 05Scp 3 z 計算如下表 類 別 尺寸類型 塑件 尺寸 計算公式 型腔或型 芯的工作尺寸50 035 94 型 腔 的 計 算 型腔徑向 尺寸 42 ZZSMH 00 3 1 031 2 34 028 734 3 5 16 0 2 5 015 42 型腔高度尺寸 2 ZZSMH 00 3 1 015 型芯徑向 尺寸 42 00 43 1 ZZSMLL 031 62 型芯 的 計 算 型 芯 的 計 算 型芯高度 尺寸 1 5 00 32 1 ZZSMH 01 5 表3 1 型芯和型腔計算 3 2 型腔厚度和底板厚度的確定 根據(jù)放大鏡型腔的形狀以及其合理性選擇型腔壁厚和底板厚度 具體厚 度見 圖 3 3 模架圖 3 3 確定零件結(jié)構(gòu)及尺寸 經(jīng)初步排祥預(yù)算預(yù)選模架為 2025 AI 30 30 70 模架 即 200 250 210mm 具體尺寸如下 定模底板厚 25 m 定模板厚 A 30 動模板厚 B 30 支撐板 30 m 墊塊厚度 C 70 下模座厚 25 模具厚度 210 5 C30BA25 H 模具外形尺寸 200 250 210 m 型 孔 中 心 距 32 05 2 SC cpMz 053 2 如下圖所示 圖 3 3 模架草圖 3 3 1 定模座板設(shè)計 外形尺寸 250 250 25mm 材料 45 調(diào)質(zhì) HB216 260 澆口套與 板之間采用 20H7 k6 過渡配合 中間 8 個螺釘為 M10 30 外面 4 個為 M12 30 孔距為 130 160mm 如圖 4 4 圖 3 4 定模痤板初步設(shè)計圖 3 3 2 定模型腔固定板設(shè)計 外形尺寸 250 200 30mm 材料 45 淬火 50HRC 外面點(diǎn)的 4 個 孔為導(dǎo)套 20 孔距為 204 154mm 中間點(diǎn)的 4 個螺紋孔 M12 30 孔距為 130 160mm 中間的方形為 150 130mm 如圖 4 5 圖 3 5 定模型腔固定板 3 3 3 動模型腔固定板設(shè)計 外形尺寸 250 200 30mm 材料 45 淬火 50HRC 4 個為導(dǎo)套孔 20 孔距為 204 154mm 4 個螺紋孔 M12 30 孔距為 130 160mm 中間的方形 為 150 130mm 比定模型腔固定板多的中間 2 個孔為定位銷 15 如圖 4 6 圖 3 6 動模型腔固定板 3 3 4 支撐板設(shè)計設(shè)計 外形尺寸 250 200 30mm 材料 45 淬火 50HRC 4 個復(fù)位桿孔 20 孔距為 200 80mm 8 個螺紋孔 M10 30 孔距 2 個型腔桿孔 42 間距為 68 50mm 中間一個為推桿孔 8 如圖 4 7 圖 3 7 支撐板 3 3 5 推桿固定板設(shè)計 外形尺寸 250 120 15mm 材料 45 調(diào)質(zhì) 30HRC 4 個復(fù)位桿孔 20 孔距為 200 80mm 4 個螺紋孔 M8 25 孔距 230 98 2 個型腔桿孔 42 間距為 68 50mm 中間一個為推桿孔 8 如下圖 4 8 圖 3 8 推桿固定板 第四章 注塑機(jī)的選定 4 1 計算澆注系統(tǒng)體積 由澆注系統(tǒng)體積得澆注系統(tǒng)質(zhì)量為 Vcb a 3322a 6 2cm6198753 14053 14V g6 G 式中 橫向澆注體積bV 縱向澆注體積c 澆注系統(tǒng)總體積a 澆注系統(tǒng)總質(zhì)量G 4 2 注塑機(jī)選定 注射機(jī)額定注射量 每次注射量不超過最大注射量的 80 b 即 sj G 0 8n 式中 n 型腔數(shù) 澆注系統(tǒng)重量 g jG 塑件重量 g s 注射機(jī)額定注射量 g b 因 n 2 得 故 33m56 2cm 2Va2 故 59 2g1 06VmG 再根據(jù)塑料制品的體積或質(zhì)量以及塑件形狀一般 塑件熔體粘度一般 所需注射壓力通常為 100 140MPa 查教材 塑料成型工藝與模具設(shè)計表 4 2 或有關(guān)手冊選定注射機(jī)型號為 XS ZY 125 注塑機(jī)的參數(shù)如下 注塑機(jī)最大注塑量 125cm 3 鎖模力 900kN 注塑壓力 120Mpa 最小模厚 200mm 開模行程 300mm 注塑機(jī)定位孔直徑 100mm 噴嘴前端孔徑 4mm 噴嘴球面半徑 SR12mm 注塑機(jī)拉桿的間距 260 290 mm mm 第五章 校核注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù) 5 1 最大注塑量參數(shù)校核 注塑機(jī)的最大注塑量應(yīng)大于制品的質(zhì)量或體積 包括流道及澆口凝料 和飛邊 通常注塑機(jī)的實際注塑量最好在注塑機(jī)的最大注塑量的 80 并且此 次的模具為一模二腔 所以 選用的注塑機(jī)最大注塑量應(yīng) CBAG20 8 式中 注塑機(jī)的最大注塑量 g AG 塑件的體積 g 該產(chǎn)品 26 3g B B 澆注系統(tǒng)體積 g 該產(chǎn)品 6 5gC CG 10g 520 8 G 9632CA 故 CBAG2 此處選定的注塑機(jī)滿足注射量校核要求 5 2 鎖模力校核 FpA1nPFz 式中 熔融塑料在分型面上的漲開力 N 塑料熔體對型腔的成型壓力 MP a 其大小一般是注射壓力的 80 P 注 射壓力大小上面注塑機(jī)的參數(shù)已寫 n 型腔的數(shù)量 單個塑件在模具分型面上的投影面積 mm 2A 澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積 mm 21 注射機(jī)的額定鎖模力 N Fp 50 kN8 1250 2 0z 故 此注塑機(jī)滿足鎖模力要求 Fz9kNp 5 3 模具厚度 H 與注射機(jī)閉合高度 5 3 1 模具閉合高度長寬尺寸 模具閉合高度長寬尺寸要與注塑機(jī)模板尺寸和推桿間距相適應(yīng) 模具長 寬 拉桿面積 即 200 250 推桿間距 260 290 5 3 2 分型面 由于此次采用的是單分型面 注射機(jī)開模行程應(yīng)大于模具開模時取出塑件 包括澆注 系統(tǒng) 所需的開模距 即滿足下式 m 105 H2 S a b 式中 注射機(jī)最大開模行程 300mm 模具實際高度 a 注射機(jī)最小閉合尺寸bS 推出距離 脫模距離 15mm 1H 塑料高度 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi) 74mm 2 則 30m197415m 05 故 此注塑機(jī)滿足開模行程的較核要求 結(jié)束語 這次模具設(shè)計是第二次設(shè)計 通過這次設(shè)計 讓我對大學(xué)的模具學(xué)習(xí)生涯 有了一個總結(jié) 更讓我了解了該怎么樣去設(shè)計一個模具 設(shè)計模具圖時 在理 解了模具的功能和大致的輪廓后 最重要的是在設(shè)計的時候能夠細(xì)心 做到照 顧到模具的各個方面的問題 要想到設(shè)計出來的模具能不能制造出來 合不合 理 能不能更好的節(jié)省材料等問題 在以后的設(shè)計模具時 自己就知道怎樣能 不能更好的節(jié)省材料等問題 在以后的設(shè)計模具時 自己就知道怎樣去設(shè)一個 模具 此次設(shè)計使我收獲很多 參考文獻(xiàn) 1 屈華昌主編 塑料成型工藝與模具設(shè)計 北京 高等教育出版社 2001 2 李澄 吳天生 聞百橋主編 機(jī)械制圖 北京 高等教育出版社 1997 3 塑料模設(shè)計手冊 編寫組主編 塑料模設(shè)計手冊 第二版 北京 機(jī) 械工業(yè)出版社 2002 4 許發(fā)樾主編 實用模具設(shè)計與制造手冊 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2002 5 吳兆祥主編 模具材料及表面處理 北京 機(jī)械出版社 2000 6 陳于萍主編 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2001 7 馮炳堯 韓泰榮 將文森主編 模具設(shè)計與制造簡明手冊 上?？茖W(xué) 技術(shù) 致 謝 經(jīng)過這幾個月的努力 在各位老師的督促指導(dǎo) 以及一起學(xué)習(xí)的同學(xué)們的 支持下 本次畢業(yè)設(shè)計已圓滿結(jié)束 由于自身經(jīng)驗的匱乏和學(xué)習(xí)上的欠缺 整 個設(shè)計中肯定還存在尚未發(fā)現(xiàn)的缺點(diǎn)和錯誤 設(shè)計上還有許多考慮不周全的地 方 懇請評閱的各位老師 多予指正 不勝感激在我將在以后工作中一定會逐 步改正 首先 我要特別感謝指導(dǎo)老師這段時間對我的悉心指導(dǎo) 每次與導(dǎo)師見面 的時候 指導(dǎo)老師總是會仔細(xì)詢問我們的設(shè)計狀況 我設(shè)計內(nèi)容中遇到困難 指導(dǎo)在百忙之中通過郵件來給我指出錯誤并附加說明 細(xì)心的為我講解設(shè)計中 的疑惑 讓我改正 讓我能更好的完成畢業(yè)設(shè)計 他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)和科研精神是 我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣 并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作 其次 我要感謝大學(xué)里所有給予我知識的老師 正是有了你們的教導(dǎo) 我 學(xué)到了豐富的專業(yè)知識 使自己的知識儲備得到了升華 你們無私的奉獻(xiàn)促使 我們盡早的成長起來 我們堅實的翅膀源于你們不懈的滋養(yǎng) 等到參加工作時 我們將去實現(xiàn)我們的偉大理想 將你們所授盡數(shù)回報社會 我還要感謝這段時 間同學(xué)們對我的幫助 當(dāng)我遇到不懂的題目時 他們也是盡自己所能來為我講 解 最后 我要感謝我偉大的母校 感謝與我朝夕相伴四年的朋友 四年時光 如梭如夢 我們又要各自奔天涯 留戀學(xué)校的一草一木 懷念那平凡的每一天 四年的學(xué)習(xí)生活 酸甜苦辣一一飽嘗 無論是開心時的愉悅 還是失落時的惆 悵 無論是入校時的迷茫 還是畢業(yè)時的感傷 都將化作永久的記憶深深地鐫 刻在我心里 相信這份緣分 更要珍惜這份緣分 再一次感謝所有給予我?guī)椭娜?愿你們永遠(yuǎn)快樂 愿母校明天會更好