注塑模具畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　哈 理 工 榮 成 學(xué) 院</p><p>　　塑料模課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書</p><p>　　題 目： 玩具積木注塑模設(shè)計(jì) </p><p>　　院、 系： 榮成學(xué)院 材料工程系 </p><p>　　專 業(yè)： 模具11-1 </p><p>　　姓

2、 名： 孫中銀 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： 1130330123 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　完成時(shí)間： 2013 年 08 月 30 日</p><p><b>　　哈理工榮成學(xué)院</

3、b></p><p>　　塑料模課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 塑件工藝分析1</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)1</p><p>　　1.2 塑件工藝分析2</p><p>　　1.2.1 材料工藝性

4、分析2</p><p>　　1.2.2 尺寸精度工藝性分析3</p><p>　　第2章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.1模具總體方案確定4</p><p>　　2.1 成型設(shè)備的選擇9</p><p>　　第3章 模具材料及其熱處理方案設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.1

5、模具型芯型腔材料10</p><p>　　3.2 模具材料熱處理方案10</p><p>　　第4章 模具及注塑機(jī)的校核12</p><p>　　4.1注塑機(jī)工藝參數(shù)的校核12</p><p>　　第5章 模具總裝圖圖5-113</p><p><b>　　結(jié)論14</b></p

6、><p><b>　　參考文獻(xiàn)15</b></p><p><b>　　塑件工藝分析</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　根據(jù)任務(wù)設(shè)計(jì)玩具積木三視圖如下圖1-1</p><p>　　1-1玩具積木三視圖</p&g

7、t;<p>　　1-2玩具積木實(shí)物圖</p><p><b>　　已知技術(shù)參數(shù)：</b></p><p><b>　　材料：ABS</b></p><p>　　生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn)</p><p><b>　　塑件工藝分析</b></p><p

8、><b>　　材料工藝性分析 </b></p><p>　　ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種單體聚合而成的非結(jié)晶型的高聚物。它是在聚丙乙烯基礎(chǔ)上改性而發(fā)展起來(lái)的一種熱塑性工程塑料。由于聚苯乙烯的突出缺點(diǎn)是耐沖擊性能較差，耐熱性不夠高，因而限制了它的應(yīng)用范圍。而三種單體合成的ABS塑料是一種綜合性能優(yōu)良的在工程技術(shù)中廣泛應(yīng)用的新型塑料。</p><p>　　1.

9、ABS塑料的使用性能：由于ABS是三種單體聚合而成的，因此它具有三種組成物的綜合性能。丙烯腈可使ABS具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐熱性及耐化學(xué)穩(wěn)定性；丁二烯可使ABS具有彈性和較高的沖擊強(qiáng)度；苯乙烯可使ABS具有優(yōu)良的介電性能和成型加工性能。由此可見(jiàn)，還可以通過(guò)改變組成物的比例，生產(chǎn)出不同品種的ABS塑料。</p><p>　　ABS塑料在一定的溫度范圍內(nèi)具有較高的沖擊強(qiáng)度和表面硬度及耐磨性；它的熱變形溫度為100℃

10、左右，比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺都高；還具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的介電性能；此外它還有能與其他塑料和橡膠混溶等特性；其制品尺寸穩(wěn)定性不好，表面光澤，可以拋光和電鍍。 但ABS塑料耐熱性并不高，耐低溫性和耐紫外線性能也不好。實(shí)際生產(chǎn)中為進(jìn)一步提高ABS塑料的性能，克服缺點(diǎn)，采取了加入其它單體和增加助劑、填料等方法，以提高其耐熱耐寒、耐候性。</p><p>　　2. ABS塑料的成型性能：ABS塑料成型性能較好

11、。它的流動(dòng)性較好，成型收縮率??； ABS塑料比熱容較低，在料筒中塑化效率高，在模具中凝固也較快，模塑周期短。但ABS吸水性大，成型前必須充分干燥，表面要求光澤的制品應(yīng)進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的干燥，ABS塑料可采取注塑、擠出、壓延、吹塑、真空成型等方法制造塑料制品。</p><p>　　3. ABS塑料的用途：由于ABS塑料具有良好的綜合性能并易于成型，所以在機(jī)械、電器、輕工、汽車、飛機(jī)、造船以及日用品等工業(yè)中得到較廣泛的應(yīng)

12、用，如管道、計(jì)算機(jī)外殼等。</p><p><b>　　尺寸精度工藝性分析</b></p><p>　　塑件上尺寸均無(wú)特殊要求，為自由尺寸，可按MT5級(jí)塑件精度查取公差值（詳見(jiàn)附錄1 GB/T14486-1993）。帶尺寸公差圖略</p><p>　　塑件為小孩塑料玩具積木，要求外觀美觀、無(wú)斑點(diǎn)、無(wú)熔接痕、表面粗糙度可取Ra1.6,塑件內(nèi)部沒(méi)有

13、較高的粗糙度要求。</p><p>　　此塑件為殼體類零件，塑件長(zhǎng)60mm，寬30mm，高23mm腔體深大約22mm，壁厚1mm，表面有八個(gè)凸起里面空心的圓臺(tái)，大圓直徑為12mm，小圓直徑10mm，圓臺(tái)高11mm，每個(gè)圓臺(tái)表面有向里凹進(jìn)去的圓柱，深為1mm。總體尺寸適中，塑件成型性能較好。不需要側(cè)抽芯。</p><p>　　要求成型后輪廓清晰，成型它的模具工作零件可用數(shù)控雕銑機(jī)加工。<

14、;/p><p><b>　　模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1模具總體方案確定</p><p>　　（1）分型面的選則選著如下圖2-1所示</p><p>　　圖2-1玩具積木分型面</p><p>　　分型面應(yīng)選擇在塑件截面最大處，盡量取在料流末端，有利于排氣，保證塑件質(zhì)量，該零件分型

15、面如圖所示，取在塑件的底部。</p><p>　?。?）型腔數(shù)量的確定及型腔的排列</p><p><b>　　圖2-2型腔布局</b></p><p>　　該塑件采用一模四件成型，型腔布置在模具中間，利用與澆注系統(tǒng)的排列和模具平衡。</p><p>　?。?）澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　

16、根據(jù)塑料模具大典查得注射機(jī)噴嘴有關(guān)尺寸如下：</p><p>　　噴嘴前端出口孔徑：d0=φ2.5mm</p><p>　　噴嘴前端球面半徑：R0＝10mm</p><p>　　模具澆口套主流道球面半徑R與注射機(jī)噴嘴球面半徑R0的關(guān)系為:</p><p>　　R=R0+(2～3)=10+3=13mm</p><p>　

17、　模具澆口套主流道小端直徑d與噴嘴前端出口孔徑d0的關(guān)系為:</p><p>　　d=d0+(0.5－1)mm=φ2.5+1＝φ3.5mm</p><p>　　主流道為圓錐形，錐角取4°；</p><p>　　分流道取半圓形，其半徑R=3mm；</p><p>　　澆口采用矩形澆口，從塑件上端四邊形內(nèi)表面進(jìn)料，如</p>

18、<p><b>　　圖2-3澆口套</b></p><p><b>　　圖2-4澆注系統(tǒng)</b></p><p>　?。?）型芯和型腔結(jié)構(gòu)的確定</p><p>　　型芯如下圖2-5所示：</p><p><b>　　圖2-5型芯</b></p>&

19、lt;p>　　型腔如下圖2-6所示：</p><p><b>　　圖2-6型腔</b></p><p>　　考慮到加工工藝性，型芯、型腔均采用整體、直通式外形結(jié)構(gòu)。</p><p>　　成型零部件的主要工作尺寸計(jì)算如下:</p><p><b>　　型腔徑向尺寸計(jì)算</b></p>

20、<p>　　由零件圖分析可知，決定型腔徑向尺寸的主要有：60mm、30mm、23mm、R6, 塑件上尺寸均無(wú)特殊要求，為自由尺寸，可按MT5級(jí)塑件精度查取公差值,分別是： </p><p><b>　　型腔徑向尺寸：</b></p><p><b>　　公式（2-1）</b></p><p><b&

21、gt;　　分別代入計(jì)算得： </b></p><p><b>　　深度尺寸：</b></p><p>　　公式（2-2） </p><p>　　公式（2-3） </p><p><b>　　2.凸模尺寸計(jì)算</b></p><p><

22、b>　　徑向尺寸：</b></p><p><b>　　公式（2-4）</b></p><p><b>　　深度尺寸：</b></p><p>　　公式（2-5） </p><p>　　式中 △——塑件的允許公差；</p><p>　　Scp—

23、—塑料的平均收縮率，取Scp=0.6%；</p><p>　　δz——成型零件制造公差,取塑件公差的1/3；</p><p>　　——修正系數(shù)，一般中小型塑件取為3/4；</p><p>　　——修正系數(shù)，一般精度較小型塑件取2/3；</p><p>　　Ls——塑件外型尺寸；</p><p>　　——塑件高度基本尺寸

24、；</p><p>　　——塑件內(nèi)形基本尺寸；</p><p>　　——塑件孔深基本尺寸</p><p>　?。?）導(dǎo)向及推出方式的確定</p><p>　　導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要用于保證動(dòng)模和定模兩大部分或模內(nèi)其他零部件之準(zhǔn)確對(duì)合，起定位和導(dǎo)向作用。本設(shè)計(jì)采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套滑動(dòng)配合導(dǎo)向。</p><p>　　此模具的型芯在動(dòng)模，開(kāi)

25、模后塑件留在動(dòng)模一側(cè)，考慮到塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，宜采用推桿脫模結(jié)構(gòu)，用四根頂桿頂在塑件的不同位置,推桿固定在推桿固定板與推板之間，由注射機(jī)頂出機(jī)構(gòu)推動(dòng)，使推桿運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)脫模動(dòng)作，并由復(fù)位桿快速?gòu)?fù)位。 </p><p>　　（6）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　塑件對(duì)模具溫度的要求較低，所以此次采用較簡(jiǎn)單的直流冷卻回路，采用軟管將直通的管道連接起來(lái)，虛線表示冷卻水道。</p>

26、<p>　　圖2-7溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)</p><p>　　模架的選擇 </p><p>　　，選擇A1型中小型模架，周界尺寸300×300㎜。 如下圖所示：</p><p><b>　　圖2-8標(biāo)準(zhǔn)模架</b></p><p

27、><b>　　成型設(shè)備的選擇</b></p><p>　?。?）計(jì)算塑件的體積</p><p>　　根據(jù)零件的三維模型，利用三維軟件可直接查詢塑件的體積為：V1=9936.56mm3。</p><p>　　生產(chǎn)中，每件制品所需澆注系統(tǒng)的體積為制品體積的(0.2－1)倍，考慮到流道較長(zhǎng)，我們?nèi)?.5倍，初步估算流道的體積V2=4968.28

28、 mm3。</p><p>　　一次注射所需要的塑料總體積V= V1+ 4V2=44714.52 mm3。</p><p>　?。?）計(jì)算塑件的質(zhì)量</p><p>　　查相關(guān)手冊(cè)，ABS的密度為ρ=1.05g/cm3</p><p>　　塑件與澆注系統(tǒng)的總質(zhì)量為M=V×ρ=46.96g</p><p>　　

29、（3）選用注射機(jī)初選FL-50G型螺桿式注射機(jī)，其各項(xiàng)參數(shù)如下表2-1:</p><p><b>　　表2-1注塑機(jī)參數(shù)</b></p><p>　　模具材料及其熱處理方案設(shè)計(jì)</p><p><b>　　模具型芯型腔材料</b></p><p>　　45號(hào)鋼價(jià)格低廉，來(lái)源方便。目前用作塑料模具仍較

30、為廣泛，但其滲透性差，制作較大型模具尺寸模具時(shí)，一般用熱軋、熱鍛的退火態(tài)或正火態(tài)，由于硬度低，耐磨性差，故壽命較低，可以采用調(diào)制處理獲得一定的硬度及強(qiáng)韌性，用來(lái)制作中低檔次的中小型模具。</p><p>　　材料名稱: 優(yōu)質(zhì)碳素鋼 標(biāo)準(zhǔn)號(hào): GB699-8 試樣尺寸: 25 試樣狀態(tài): 退火鋼 抗拉強(qiáng)度: ≥600 (MPa) 屈服強(qiáng)度: ≥355 (M

31、Pa) 延長(zhǎng)率: ≥16% 斷面收縮率:≥40% 布氏硬度: ≤197 (Hblack eye) 化學(xué)成分: 材料化學(xué)成分組成： 元素比例(%)： 碳 C: 0.42～0.50 鉻 Cr: ≤0.25 錳 Mn: 0.50～0.80 鎳 Ni: ≤0.25 磷 P: ≤0.035 硫 S:

32、 ≤0.035 硅 Si: 0.17～0.37 未熱處理時(shí):HB≤229 熱處理: 正火 沖擊功: Aku≥39J 強(qiáng)度較高，塑性和韌性尚好，用于制作承受負(fù)荷較大的小截面調(diào)質(zhì)件和應(yīng)力較小的大型正火零件，以及對(duì)心部強(qiáng)度要求不高的表面淬火零件。</p><p><b>　　模具材料熱處理方案</b></p>&l

33、t;p>　?。?）根據(jù)塑料制品的種類和質(zhì)量要求選用。（2）根據(jù)塑料件的生產(chǎn)批量選用。在其它影響因素確定時(shí),生產(chǎn)批量越小,對(duì)模具的耐磨性和使用壽命要求越低。因此,可選用性能指標(biāo)低的材料。小批量時(shí),可以選用調(diào)質(zhì)型合結(jié)鋼或碳結(jié)鋼。中等批量（30-100萬(wàn)件）時(shí),可以選用P20，5NiSCa，SM2等,大批量時(shí),5NiSCa,PMS等。（3）根據(jù)塑料件的尺寸大小及精度要求選用。對(duì)大型高精度的注射模,當(dāng)塑料件生產(chǎn)批量大時(shí),采用預(yù)硬化鋼,以防

34、止熱處理變形。（4）根據(jù)塑料件的復(fù)雜程度選用。應(yīng)充分考慮模具的加工工藝性,盡量選用易切削,熱處理變形小,耐磨性好的材料。</p><p>　　45號(hào)鋼熱處理溫度，正火850，淬火840，回火600。</p><p>　　45號(hào)鋼淬火后沒(méi)有回火之前，硬度大于HRC55（最高可達(dá)HRC62）為合格。實(shí)際應(yīng)用的最高硬度為HRC55（高頻淬火HRC58）。 45號(hào)鋼不要采用滲碳淬火的熱處理

35、工藝。調(diào)質(zhì)處理后零件具有良好的綜合機(jī)械性能，廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。但表面硬度較低，不耐磨?？捎谜{(diào)質(zhì)＋表面淬火提高零件表面硬度。 滲碳處理一般用于表面耐磨、芯部耐沖擊的重載零件，其耐磨性比調(diào)質(zhì)＋表面淬火高。其表面含碳量0.8-1.2％，芯部一般在 0.1-0.25％（特殊情況下采用0.35％）。經(jīng)熱處理后，表面可以獲得很高的硬度（HRC58-62），芯部硬度低，耐沖擊。

36、 如果用45號(hào)鋼滲碳，淬火后芯部會(huì)出現(xiàn)硬脆的馬氏體，失去滲碳處理的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在采用滲碳工藝的材料，含碳量都不高，到0.30％芯部強(qiáng)度已經(jīng)可以達(dá)到很高，應(yīng)用上不多見(jiàn)。0.35％從來(lái)沒(méi)見(jiàn)過(guò)實(shí)例，只在教科書里有介紹?？梢圆捎谜{(diào)質(zhì)＋高頻表面淬火的工藝，耐磨性較滲碳略差。冷壓毛胚軟化處理規(guī)范：溫度740~760℃，保溫時(shí)間4~6h，以50~100℃/h的冷速，隨爐降至溫度≤600℃，出爐空</p><p><b

37、>　　模具及注塑機(jī)的校核</b></p><p>　　4.1注塑機(jī)工藝參數(shù)的校核</p><p>　　FL-50G型注塑機(jī)主要參數(shù)如下：</p><p><b>　　表4-1注塑機(jī)參數(shù)</b></p><p><b>　?。?）注射量的校核</b></p><p

38、>　　如前所述，塑件和澆注系統(tǒng)的總質(zhì)量為M=31.3g, 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于注射機(jī)的標(biāo)稱注射量60g。</p><p>　?。?）模具閉合高度的校核</p><p>　　由裝配圖可知模具的閉合高度為H閉300mm.</p><p>　　最小裝模高度為Hmin=150mm，最大裝模高度為Hmax=300mm，能滿足Hmin≤H閉≤Hmax的安裝條件。</p>

39、<p>　?。?）模具安裝部分的校核</p><p>　　該模具的外形尺寸為300×300 mm，注塑機(jī)模板最大安裝尺寸為350×320 mm，故能滿足安裝要求。</p><p>　　模具定位圈的直徑為Φ160 mm=注塑機(jī)定位孔的直徑Φ160 mm，符合安裝要求。</p><p>　　澆口套主流道球面半徑R=17mm大于注射機(jī)噴嘴圓

40、弧半徑15 mm，符合安裝要求。</p><p>　　澆口套小端孔徑Φ5mm大于噴嘴孔直徑Φ4mm，符合要求。</p><p>　?。?）模具開(kāi)模行程的校核</p><p>　　模具的開(kāi)模行程S模=塑件的高度+澆注系統(tǒng)的高度+推出距離+（5～10）=23+75+10+10=118 mm</p><p>　　注塑機(jī)的最大開(kāi)模行程S=360>

41、;118 mm,符合要求。</p><p>　　模具總裝圖 圖5-1</p><p>　　1定模座板2連結(jié)螺釘3型腔固定板4型腔5連結(jié)螺釘6型芯7主流道襯套8定位圈9推桿10拉料桿11復(fù)位桿12導(dǎo)套13導(dǎo)柱14墊板15推板固定板16墊塊17推板18動(dòng)模座板19連結(jié)螺釘20連結(jié)螺釘21連接螺栓22卻水道</p><p><b>　　結(jié)論</b

42、></p><p>　　本文論述了注塑模具國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)出模具的專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、智能化、虛擬化的發(fā)展趨勢(shì)。并以階梯管注塑模具設(shè)計(jì)為課題，首先對(duì)階梯管的原材料工藝分析?？偨Y(jié)出ABS塑料的流動(dòng)性較好，成型收縮率??； ABS塑料比熱容較低，在料筒中塑化效率高，在模具中凝固也較快，模塑周期短。但ABS吸水性大，成型前必須充分干燥，表面要求光澤的制品應(yīng)進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的干燥，該材料適宜注塑成型。并對(duì)其進(jìn)行塑

43、料制品結(jié)構(gòu)工藝分析及尺寸精度分析，來(lái)確定塑料制品的尺寸精度。通過(guò)對(duì)注塑件體積及質(zhì)量的分析選擇注塑機(jī)。根據(jù)分型面應(yīng)選在注塑件的最大截面處，盡量取在流料末端，利于排氣，確定其分型面。通過(guò)計(jì)算，該塑件采用一模一件?？紤]到加工工藝性，型芯、型腔均采用整體式式的結(jié)構(gòu)，根據(jù)以上分析，計(jì)算以及型腔尺寸及位置尺寸可確定模架的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格。塑件上尺寸均無(wú)特殊要求，為自由尺寸，可按IT12~IT15級(jí)塑件精度查取公差值。冷卻系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)先于推出機(jī)構(gòu)，由

44、于冷卻水道的位置、結(jié)構(gòu)形式、孔徑、表面狀態(tài)、水的流速、模具材料等很多因素都會(huì)影響模具的熱量向冷卻水傳遞，采用多層冷卻回路。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要用于保證動(dòng)模和定模兩大部分或模內(nèi)其他零部</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1 李德群，黃志高．塑料注射成型工藝及模具設(shè)計(jì)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009，（5）30~50</p>

45、<p>　　2 馮炳堯等．模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)[M]．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1998，（7）20~30</p><p>　　3 劉曉飛，模具壽命及其影響因素[J]．金屬加工熱加工，2010：50~62</p><p>　　4 關(guān)遲峰，模具材料的合理選擇[J]．裝備制造技術(shù)，2009，（2）60~70</p><p>　　5 鄧萬(wàn)國(guó)，潛伏式澆口

46、在注塑模具中的應(yīng)用[J]．模具技術(shù)，2005 (5) 21~22</p><p>　　6 陶明元，韓明．LOM成形精度的分析[J]．鍛壓機(jī)械，2000，(5)：11~14</p><p>　　7 劉保臣，張曉黎，翟震．塑料盒熱流道注射模設(shè)計(jì)[J]．模具工業(yè)，2007 (1) 32：49~51</p><p>　　8 孫玲，劉東雷．水輔注射成形技術(shù)綜論[J]．工

47、程塑料應(yīng)用，2006 (9) 78~81</p><p>　　9 楊俊杰，桂質(zhì)勛．推板螺桿式自動(dòng)脫內(nèi)螺紋注射模設(shè)計(jì)[J]．模具工業(yè)，2006，(1) 32：49~51</p><p>　　10 張華，氣體輔助注射成形充填模擬的研究[D]．武漢：華中理工大學(xué)，1998，65~66</p><p>　　11 北京模具廠，塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，