设计制作后盒盖塑料模具

第1页前言随着科学技术的发展需要，模具已成为现代化不可缺少的工艺装备，模具设计是机械专业一个最重要的教学环节,是一门实践性很强的学科，是我们对所学知识的综合运用，通过对专业知识的综合运用，使学生对模具从设计到制造的过程有个基本上的了解，为以后的工作及进一步学习深造打下了坚实的基础。毕业设计的主要目的有两个：一是让学生掌握查阅查资料手册的能力，能够熟练的运用CAD、Pro/e进行模具设计。二是掌握模具设计方法和步骤,了解模具的加工工艺过程。本书是后盒盖塑料模设计说明书，结合模具的设计和制作，广泛听取各位人士的意见，经过多次修改和验证编制而成。为了达到设计的规范化,标准化和合理性，本人通过查阅多方面的资料文献，力求内容简单扼要，文字顺通，层次分明，论述充分。其中附有必要的插图和数据说明。本论文在编写过程中得到了老师的精心指导和同学们的大力帮助,在此表示衷心的感谢。由于本人是应届毕业生,理论水平有限，实践经验不足，书中难免有不当和错误的地方，敬请各位老师与广大读者批评指正。1．设计课题及设计任务书1．1设计课题设计制作后盒盖塑料模具1.1.1、课题来源：生产实践1.1.2、课题研究的目的与主要内容：1..1.3、目的：（1）、用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一项塑料模设计第2页工作的实际训练，从而培养和提高学生独立工作的能力。（2）、扩充了“塑料模设计”课程所学内容，掌握塑料模具设计的方法和步骤，巩固了塑料模具设计的基本知识。塑料、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。1..1.4、基本要求：（1）、到课题研究的目的所提的要求。（2）、重点放在实际生产中，即亲自与模具的跟踪生产，熟悉自己所设计模具的工艺和生产全过程。（3）以生产者的身份来设计模具；为求所设计模具适合在所在设备条件下生产，即要综合生产实际，又要满足生产要求，更要提高生产效率和经济效益。（4）生产实际中，熟悉所用制造模具的设备的使用。课题研究已具备的条件（包括主要仪器设备）①电火花线切割机②电火花脉冲电压机③数控加工中心④钻床⑤划线尺、平台、钻花、半规尺、游标卡尺⒉模具厂间：车、铣、刨、磨、钻、焊、热处理等设备。1.2．设计任务书第3页设计工件如图1.1所示：图1.1技术要求：1.本产品为塑料制件，材料为ABS。2.工件对公差要求较高，公差按MT2A级制造。3.工件外观必须光滑，没有溢边、气泡、裂纹等缺陷。一.塑件的工艺分析1.1.塑件的工艺分析ABS塑料第4页化学名称：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物英文名称:AcrylonitrileButadieneStyrene比重:1.05克/立方厘米收缩率:0.3-0.8％成型温度：200-240℃干燥条件：80-90℃2小时特点：1、综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好.2、与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理.3、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。4、流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。用途：适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件.成型特性：1.无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度,3小时.2.宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为；270度).对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度.3、如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。4、如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。ABS塑料最大的缺点就是质量重、导热性能欠佳。注塑模工艺条件:干燥处理：ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为80～90℃下最少干燥2小时。材料温度应保证小于0.1%。熔化温度：210～280℃；建议温度：245℃。模具温度：25～70℃。（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）。注射压力：500～1000bar。注射速度：中高速度。第5页二.拟定模具结构形式A.确定型腔数量及排列方式型腔的数量是为“一出二”即一模四腔，他们已考虑了本产品的生产批量（大批量生产）和自己的注射机型号。因此我们设计的模具为多型腔的模具。考虑到模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计，模具的型腔排列方式如下图所示：图2.1B.模具结构形式的确定由于塑件外观质量要求高，尺寸精度要求一般，且装配精度要求高，因此我们设计的模具采用多型腔多分型面。根据本塑件盒盖的结构，模具将选择采用两个分模面，两个分型面。第6页图2.2三.注射机型号的确定3.1体积和质量的计算由pro/e野火4.0进行分析得：体积=6.2328056e+03毫米^3曲面面积=9.8699352e+03毫米^2密度=1.0500000e+00公斤/毫米^3质量=6.5444458e+03公斤第7页图3.13.2注射机的选择注射机为塑料注射成型所用的主要设备,按其外行可分为立式，卧式，直角式。卧式注射机的注射装置和定模板在设备的同一侧，而锁模装置，动第8页模板，推出机构均设置在另一侧。这是注射机最普通，最主要的一种形式。他的主要特点是机体较矮，容易操作加料，制件推出后能自动落下，便于实现自动化操作，缺点是设备占地面积大，模具安装比较麻烦。注射量是注射机每次注射塑料的最大体积或质量。注射机的公称最大注射量，通常是用聚苯乙烯标定的。所以在使用其他塑料时，柱塞式注射机的最大公称量应根据塑料的密度进行转换。一般，注射机的利用率为80％~85％。所以根据本产品的特点，注射机初步定为：卧式XS-Z-30主要技术规格如下：注射压力：119MPa锁模力：250KN额定注射量：30cm3最大开合模行程：160mm模具最大厚度：180mm模具最小厚度：60mm喷嘴孔直径：2mm喷嘴圆弧半径：12mm四.分型面位置的确定如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：1)分型面应选在塑件外形最大轮廓处。2)便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。3)保证塑件的精度要求。4)满足塑件的外观质量要求。5)便于模具加工制造。6)对成型面积的影响。7)对排气效果的影响。8)对侧向抽芯的影响。其中最重要的是第5）和第2）、第8）点。为了便于模具加工制造，应尽是选择平直分型面工易于加工的分型面。如下图所示，采用A－A这样一个平直的分型面，前模（即定模）做成平的就行了，胶位全部做在后模（即动模），大简化了前模的加工。B－B分型面也是整个模具的主分模面。分型面的选择应尽可能使塑件在开模后留在后模一边，这样有助于后模设置的推出机构动作，依靠注射机的顶出装置和模具的推出机构推出塑件。第9页图4.1五.浇注系统形式和浇口的设计A.主流道设计1.主流道尺寸主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。由于初选注射机的型号为XS-Z-30查表4.2得喷嘴圆弧半径为12mm，喷嘴孔直径为2mm。主流道通常设计在浇口套中，为了方便注射，主流道始端的球面必须比注射机的喷嘴圆弧半径大1～2mm，防止主流道口部积存凝料而影响脱模，通常将主流道小端直径设计的比喷嘴孔直径大0.5～1mm。其设计尺寸如下图所示：第10页图5.1B.分流道设计在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。1.主分流道的形状及尺寸为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等，工程设计中常采用U形和梯形，其截面加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大，此处选用U形，一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸：B在5~10mm内选，半径R=0.5B,深度H=1.25R，第11页图5.22.分流道的表面粗糙度由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6μm左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。实际加工时，用铣床铣出流道后，少为省一下模，省掉加工纹理就行了。（省模：制造模具的一道很重要的工序，一般配备了专业的省模女工，即用打磨机，沙纸，油石等打磨工具将模具型腔表面磨光，磨亮，降低型腔表面粗糙度。）3.分流道的布置形式分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。本模具的流道布置形式采用平衡式，如下图：第12页图5.3C.浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。1.浇口的选用浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。我们将采用限制性浇口。限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。对此零件有两种方案：一是采用侧浇口，二是采用点浇口。侧浇口又称边缘浇口，国外称之为标准浇口。侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体于型腔的侧面充模，其截面形状多为矩形狭缝，调整其截面的厚度和宽度可以调节熔体充模时的剪切速率及浇口封闭时间。这灯浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强；但有浇口痕迹存在，会形成熔接痕、缩孔、气孔等塑件缺陷，且注射压第13页力损失大，对深型腔塑件排气不便。点浇口又称针点浇口或菱形浇口，是一种截面尺寸很小的浇口，俗称小浇口。这种浇口由于前后两端存在较大的压力差，可较大程度地增大塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热，从而导致熔体的表观年度下降，流动性增加，有利于型腔的填充，因而对于薄壁塑件以及诸如聚乙烯、聚丙烯等表现粘度随剪切速率变化敏感的塑料成形有利，也不利于成形流动性差及热敏性塑料，也不利于成型平薄易变性及形状非常复杂的塑件。鉴于上两种方案难于取决，采用pro/e4.0自带的模流分析，PlasticsInsight软件套件是在对验证零件和模具设计进行深入模拟方面的产品。能够分析薄壁零件的CAD实体模型，这样可以明显降低模型准备的时间。时间的节省能够分析更多设计迭代以及执行更深入的分析。分析条件：PartName（零件名称）:lingjiantuMaterialSupplier（材料供应）:GenericMaterialGrade（材料结构）:ABS-Acrylonitrile-butadiene-styreneMaxInjectionPressure（最大注射压力）:119.00MPaMoldTemperature（模具温度）:60.00deg.CMeltTemperature（材料温度）:230.00deg.CModelSuitability:Partmodelwashi