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四川信息職業(yè)技術學院模具設計與制造綜合實訓說明書 第 1 頁 目 錄 目 錄 1 緒 論 3 一 塑件的工藝分析 4 1 1 塑件 如圖 4 1 2 工藝分析 4 二 擬定模具結構形式 4 2 1 分型面的確定 4 2 2 確定型腔數目和排列方式 5 三 澆注系統(tǒng)的設計 6 3 1 主流道設計 6 3 2 分流道設計 7 3 3 澆口的設計 8 四 成型零件的設計 8 4 1 成型零件的結構設計 8 4 2 成型零件鋼材選用 9 4 3 動模的大小 9 4 4 主要成型零件的工作尺寸的計算 9 4 5 成型零件的結構示意圖 10 五 推出機構的設計 11 5 1 推出機構設計應遵循以下原則 11 5 2 脫模力 11 5 3 推桿的結構的設計 11 5 4 推出形式的確定 12 六 模架的確定 12 6 1 A 板 定模固定板 12 6 2 B 板 動模固定板 12 6 3 C 板墊塊 12 6 4 后續(xù)處理 13 七 注塑機的校核 13 7 1 最大注射量的校核 13 7 2 注射壓力的校核 13 7 3 開模行程的校核 13 7 4 其他部分尺寸校核 13 八 導向機構的設計 14 8 1 導向總體設計 14 8 2 導柱設計 14 8 3 導套設計 14 四川信息職業(yè)技術學院模具設計與制造綜合實訓說明書 第 2 頁 九 調溫系統(tǒng)的設計 15 9 1 設計原則 15 9 2 尺寸大小 16 9 3 布置 16 十 型腔布置圖 17 十一 模具總裝圖 18 參考文獻 19 致 謝 21 第 1 頁 目 錄 目 錄 1 緒 論 3 一 塑件的工藝分析 4 1 1 塑件 如圖 4 1 2 工藝分析 4 二 擬定模具結構形式 4 2 1 分型面的確定 4 2 2 確定型腔數目和排列方式 5 三 澆注系統(tǒng)的設計 6 3 1 主流道設計 6 3 2 分流道設計 7 3 3 澆口的設計 8 四 成型零件的設計 8 4 1 成型零件的結構設計 8 4 2 成型零件鋼材選用 9 4 3 動模的大小 9 4 4 主要成型零件的工作尺寸的計算 9 4 5 成型零件的結構示意圖 10 五 推出機構的設計 11 5 1 推出機構設計應遵循以下原則 11 5 2 脫模力 11 5 3 推桿的結構的設計 11 5 4 推出形式的確定 12 六 模架的確定 12 6 1 A 板 定模固定板 12 6 2 B 板 動模固定板 12 6 3 C 板墊塊 12 6 4 后續(xù)處理 13 七 注塑機的校核 13 7 1 最大注射量的校核 13 7 2 注射壓力的校核 13 7 3 開模行程的校核 13 7 4 其他部分尺寸校核 13 八 導向機構的設計 14 8 1 導向總體設計 14 8 2 導柱設計 14 8 3 導套設計 14 九 調溫系統(tǒng)的設計 15 第 2 頁 9 1 設計原則 15 9 2 尺寸大小 16 9 3 布置 16 十 型腔布置圖 17 十一 模具總裝圖 18 參考文獻 19 致 謝 21 第 3 頁 緒 論 模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具 在各種材料 加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具 例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具 金 屬壓力加工使用的鍛壓模具 冷壓模具等各種模具 對模具的全面要求是 能生產出在尺寸精度 外觀 物理性能等各方面都滿足 使用要求的公有制制品 以模具使用的角度 要求高效率 自動化操作簡便 從模 具制造的角度 要求結構合理 制造容易 成本低廉 模具影響著制品的質量 首先 模具型腔的形狀 尺寸 表面光潔度 分型面 進澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理 性能 機械性能 電性能 內應力大小 各向同性性 外觀質量 表面光潔度 氣 泡 凹痕 燒焦 銀紋等都有十分重要的影響 其次 在加工過程中 模具結構對 操作難以程度影響很大 在大批量生產塑料制品時 應盡量減少開模 合模的過程 和取制件過程中的手工勞動 為此 常采用自動開合模自動頂出機構 在全自動生 產時還要保證制品能自動從模具中脫落 另外模具對制品的成本也有影響 當批量 不大時 模具的費用在制件上的成本所占的比例將會很大 這時應盡可能的采用結 構合理而簡單的模具 以降低成本 現代生產中 合理的加工工藝 高效的設備 先進的模具是必不可少是三項重 要因素 尤其是模具對實現材料加工工藝要求 塑料制件的使用要求和造型設計起 著重要的作用 高效的全自動設備也只有裝上能自動化生產的模具才有可能發(fā)揮其 作用 產品的生產和更新都是以模具的制造和更新為前提的 由于制件品種和產量 需求很大 對模具也提出了越來越高的要求 因此促進模具的不斷向前發(fā)展 為了適應現代模具的發(fā)展是必須的 為此 需要鞏固和加強自己的專業(yè)知識 和設計能力 在自己的努力下 克服一切困難設計出了此模具 通過這次設計 我 受益匪淺 不僅鞏固了自己的專業(yè)知識 還增強了自己的綜合能力 進一不地提升 了自己的職業(yè)技能水平 由于本人沒有實際的工作經驗 處于模具設計的初學者 在設計中出現的瑕疵 和漏洞 懇請老師們和評委們提出寶貴的意見 我會吸取教訓 精進自己的技能 第 4 頁 一 塑件的工藝分析 1 1 塑件 如圖 1 2 工藝分析 1 制品采用低密度聚乙烯材料 收縮率為 1 5 3 0 2 該塑件尺寸較小 塑件的尺寸精度無特殊要求 所有尺寸均為自由尺寸 可采用 5 級公差 為降低成本 采用一模兩腔 并不對制品進行后續(xù)加工 3 制品表面光潔度沒有特殊要求 為提高成型效率采用點交口澆口 4 為了方便加工 熱處理和降低成本 型腔與型芯采用拼合結構 二 擬定模具結構形式 2 1 分型面的確定 在塑件設計階段 應考慮成型時分型面的形狀和位置 然后在選擇模具的 第 5 頁 結構 分型面的選擇應根據以下原則 A 有利于保證塑件的外觀量 B 分型面選擇在塑件的最大截面處 C 盡可能使塑件留在動模一側 D 盡可能滿足塑件的使用要求 E 有利于型腔內的氣體的排出 F 有利簡化模具的結構 根據以上原則分型面的位置確定在塑件底面的最大截面處 2 2 確定型腔數目和排列方式 1 該塑件對外觀要求不高 尺寸精度一般 且為中批量生產可采用 一模多腔 考慮制品的尺寸較小 模具的制造費用高等 初定為一模兩腔 2 型腔排列形式的確定 該塑件為圓形件 型腔排列采用以下 圖 2 1 的形式 圖 2 1 單個塑件體積 V 25 4cm3 塑件總體積 V 81cm3 查表得塑件的密度為 0 92 0 94g cm3 單件塑料件重量 m V 0 94 23 9g 3 塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計算 a 塑件在分型面上的投影面積 第 6 頁 A 6035mm2 b 鎖模力等于型腔內工作壓力與塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之積 因為是一般塑件 所以平均壓力 q 65 100 65MPa F A q 392KN 4 初選注射機 根據上述分析 計算 查表初選注射機型號為 SZ 125 630 臥式注射機的有關 參數如下 理論注射容積 140cm3 注射壓力 126MPa 模具最大行程 270mm 模具最大厚度 300mm 模具最小厚度 150mm 噴嘴圓弧半徑 SR15mm 噴嘴口徑 4mm 定位圈直徑 125mm 三 澆注系統(tǒng)的設計 3 1 主流道設計 a 主流道尺寸 根據所選注射機 則主流道小端的尺寸為 D 注射機噴嘴尺寸 0 5 1 mm 主流道球面半徑 SR 噴嘴球面半徑 1 2 15 2 17mm b 主流道襯套形式 為了便于加工所以將襯套和定位圈分開設 第 7 頁 計 襯套如圖 3 1 所示 材料采用 T10A 熱處理淬火后 表面硬度為 40 45HRC 圖 3 1 3 2 分流道設計 1 分流道布置形式 塑件的體積比較小 形狀比較簡單 壁厚均勻 且塑料流動性好 可以采用單 點進料的方式 2 分流道形狀 截面尺寸 a 形狀及截面尺寸為了便于加工及凝料的脫模 采用加工工藝性較好的 U 形 截面 b 直徑一般為 1 6 9 5 取直徑為 8mm c U 形截面高度 H 1 25R 5mm 3 3 澆口的設計 1 由于該塑件外觀質量要求較高 所以澆口的位置和大小應以不影響塑件 第 8 頁 外觀質量為前提 同時 也應盡量使模具結構簡單 2 根據塑件外觀質量的要求以及型腔的安放方式 進料位置設計在塑件頂 部 3 查表得 L1 1mm 1 20 d 0 8mm 80 3 4 分流道的分布圖 圖 3 2 四 成型零件的設計 4 1 成型零件的結構設計 1 凹模的設計要求 整體式型腔是直接加工在型腔板上的 因為這樣有較高的強度和剛度 在使用 過程中不易發(fā)生變形 且該塑件尺寸較小 形狀簡單 型腔加工容易實現 故采用 整體式結構 2 型芯形狀簡單 為減低成本故做成鑲拼式型芯 便于機加工和熱處理 修理更換方便也利于型芯冷卻和排氣 第 9 頁 4 2 成型零件鋼材選用 塑料為批量生產 成型零件選用鋼材要具有較好的耐磨性和抗疲勞能力 機械加工性能和拋光性能要好 因此 嵌入式凸凹模均選用 T10A 淬火 后表面硬度為 40HRC 45HRC 4 3 動模的大小 由于計算壁厚比較麻煩 所以采用查經驗表的方式確定壁厚 從而確定動模 大小 查表得 型腔壁厚 S1為 25mm 固定定模板壁厚按模套厚度取 S2為 50 所以 綜合考慮動模大小確定為 160 x250 x50 4 4 主要成型零件的工作尺寸的計算 計算按照以下公式進行計算 LM LS LS SCP 3 4 S 0 HM HS HS SCP 2 3 S 0 lM lS lS SCP 3 4 S 0 hM hS hS SCP 2 3 S 0 C Cs Scp S 2 1 型腔的徑向尺寸 l1 62 40 0 0 51 l2 56 25 0 0 51 L3 43 02 0 0 44 2 型芯的徑向尺寸 L1 52 24 0 0 44 3 型腔的軸向尺寸 L1 29 95 0 0 4 第 10 頁 L2 2 70 0 0 19 L3 1 4 0 0 19 孔距 L1 28 48 0 0 4 L2 3 45 0 0 19 4 5 成型零件的結構示意圖 圖 4 1 五 推出機構的設計 推出機構的設計是注射成型其中的一個重要循環(huán) 塑件必須無誤地從模具 中脫出 完成脫出塑件的裝置 第 11 頁 5 1 推出機構設計應遵循以下原則 1 推出機構應盡量布置在動模一側 2 保證塑件推出不被損壞和良好的外觀 3 機構簡單 動作可靠 4 合模時準確復位 5 2 脫模力 塑件較薄 P 12MPa 摩擦系數 f 取中間值 f 0 2 塑件取 a 0 5 0 F 脫 AxP x fxcos 0 5 sin 0 5 4298N 4 3KN 式中 P 塑件對型芯的單位面積上的包緊力 MPa 一般取 8 12 MPa A 塑件包容型芯的側面積 f 塑件對鋼的摩擦因數 一般取 f 0 1 0 3 a 脫模斜度 一般取 0 50 1 0 5 3 推桿的結構的設計 在設計推出機構的時候要遵循以下原則 1 推出機構應盡量設計在動模一則 2 保證塑件不因推出而變形損壞 3 良好的塑件外觀 4 機構簡單動作可靠 平穩(wěn) 5 合模時的準確復位 5 4 推出形式的確定 根據塑件的形狀特點 確定模具型腔在定模部分 模具型芯在動模部分 塑件成型 第 12 頁 開模后 塑件與型芯一起留在動模一側 該塑件的塑料油很好的弾性 可以采取強 制脫模方式 但是需要較大的脫模力 故采用推板推出機構 六 模架的確定 根據型腔的布局可看出 成型零件分布尺寸為 62x30 又根據動模固定板側壁 最小厚度為 50mm 再考慮到導柱 導套及連接螺釘布置應占的位置和推桿等多方 面的問題進行確定 在 Pro E 的輔助下 選用標準模架 從而獲得相關的板厚 孔距 和相關的尺寸大小 以下為模板的相關大小 6 1 A 板 定模固定板 A 板是定模板型腔固定板板 塑件高度為 30mm 在模板上還有開設冷卻水通 道 因此 A 板取 50mm 6 2 B 板 動模固定板 B 板為型芯固定板 型芯固定部分長度約為 25mm 因此 B 板取 25mm 6 3 C 板墊塊 考慮到推出距離 推板厚度和推桿固定板厚度 墊塊的厚度 推出距離 推板厚度 推桿固定板厚度 63mm 從上述中可知模架尺寸為 250 x200 x184mm 6 4 后續(xù)處理 在調用模架的程序中開固定動?？?第 13 頁 七 注塑機的校核 7 1 最大注射量的校核 V 80 V 公 140cm 3大于塑件體積 81cm3 所以注塑量滿足要求 7 2 注射壓力的校核 P 公 126MPa 查表得底密度聚乙烯的平均注射壓力為 65MP P 公 大于材料的平均壓力 所以注射壓力滿足要求 7 3 開模行程的校核 S 公 270mm 需要的開模行程 S 脫 S 凝料 S 塑件 5 10 120mm S 公 大于所需的開模行程 7 4 其他部分尺寸校核 其他裝模部分的相關尺寸也滿足要因 因為是根據注塑機的相關參數來 進行設計的 所以滿足設計要求 如 澆口套 定位孔等 八 導向機構的設計 因用了標準模架 模架本身帶有導向裝置 只需按模架規(guī)格選用即可 第 14 頁 8 1 導向總體設計 1 導向零件應合理地均勻分布在模具的周圍 其中心到模具邊緣應具有足 夠的距離 以保證模具強度 防止導套變形 2 模具導柱應安裝在定模座上 導套安裝在定模固定板 推件板和墊板上 3 為了保證分型面良好接觸 導柱和導套在分型面處應設制有承削槽 4 合模時 應保證導向零件首先接觸 避免凸模先進入型腔 導致模具損 壞 5 動定模采用配作加工 可保證同軸度 8 2 導柱設計 1 該模具采用帶頭導柱 2 導柱長度順利取件和正常導向 長度為 216mm 3 為了使導柱順利進入導向孔 導柱的端部采用錐形的先導部分 4 導柱直徑應根據模具尺寸確定 應保證有足夠的抗彎強度 5 導柱的安裝形式 導柱固定部分與定模座模板按 H7 k6 過渡配合 導柱 滑動部分按 H7 f6 的間隙配合 6 導柱工作部分表面粗糙度為 Ra 0 4 m 7 導柱應具有堅強而耐磨的表面和堅韌不易折斷的內芯 采用低碳鋼經 滲碳淬火處理或 T8A T10A 淬火后達 45HRC 以上 8 3 導套設計 導套是用于與安裝在模具上的導柱相配合 用以確定動 定模的相對位置 保證模具運動導向精度的圈套形零件 1 結構形式采用帶頭導套 2 導套的端面應倒圓角 導柱孔最好做在通孔 有利于排出孔內的氣體 3 導套孔滑動部分接 H7 f6 間隙配合 表面粗糙度為 0 4 m 導套外徑 與模板一端采用 H7 k6 配合 第 15 頁 4 導套材料要用耐磨性較好的材料 T8A 或 T10A 九 調溫系統(tǒng)的設計 因塑件的材料分布不均勻 所以需要設計冷卻系統(tǒng) 9 1 設計原則 1 冷卻通道離凹模不宜太遠或太近 一面影響冷卻效果和模具的強度 其距離一般為冷卻通道直徑的 1 2 倍 且要大于等于 10mm 孔壁間距為 通道直徑的 3 5 倍 2 在模具結構允許的情況下 冷卻通道的孔徑盡量大 冷卻回路的數量 盡量多 這樣冷卻會越均勻 3 應與塑件厚度相適應 即冷卻通道的排列要與型腔的形狀相吻合 塑 件局部壁厚處應增加冷卻通道 加強冷卻 4 冷卻通道盡量不要通過鑲塊和鑲塊接縫以防漏水 必要時采用密封圈 5 冷卻通道直徑一般為 6 14mm 6 澆口壁厚附近處應加強冷卻 7 冷卻通道要避免接近塑件的熔接部位 以免使塑件產生熔接痕 降低 塑件強度 8 避免造成模具表面冷卻不均勻 9 凹模和凸模要分別冷卻 要保證冷卻的平衡 而且對凸模內部的冷卻 要注意水道穿過凸模與模板接縫處時進行密封 以防漏水 9 2 尺寸大小 因塑件不是太大 所以冷卻通道直徑取 8 12 的中間值 取為 8mm 第 16 頁 9 3 布置 圖 9 1 1 與型腔壁的距離 取為 11 2 孔壁間距取 4 倍間距 44 3 冷卻通道的分布圖見圖 9 1 十 型腔布置圖 第 17 頁 圖 10 1 十一 模具總裝圖 第 18 頁 圖 11 1 參考文獻 1 塑料模工藝與塑料模設計 翁其金 機械工業(yè)出版社 2001 年 7 月 2 塑料模工藝與模具設計 鐘毓斌 機械工業(yè)出版社 2006 年 8 月 3 塑料模具設計與制造 劉建超 機械工業(yè)出版社 2004 年 6 月 第 19 頁 4 塑料模設計指導 史鐵梁 機械工業(yè)出版社 2000 年 5 月 5 模具設計指導 史鐵梁 機械工業(yè)出版社 2006 年 1 月 6 模具設計指導 王芳 機械工業(yè)出版社 7 沖壓與塑壓設備 機械工業(yè)出版社 2005 年 7 月 8 金屬材料及熱處理 中國勞動社會保障出版社 2004 9 幾何精度設計與檢測 機械工業(yè)出版社 2001 年 1 月 10 塑料模設計 周玲 化學工業(yè)出版社 11 Pro ENGINEER Wuldfire2 0 電子工業(yè)出版社 12 PeterSmid CNCprogramminghandbook SecondEdition NewYork U S AIndustr ial Pree Inc 2003 13 ThomasM Crandell CNCMachiningandProgramming AnIntroduction SecondEdi tion NewYork U S A Industrial Inc 2003 總 結 通過對油壺蓋塑料成型模具的設計 對常用塑料在成型過程中對模具的工藝 要求有了更深一層的理解 掌握了塑料成型模具的結構特點及設計計算方法 對獨 立設計模具具有了一次新的鍛煉 在完成模具設計后 我熟練地掌握了機械制圖 機械設計 熱處理 計算機 輔助設計等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識 我對于模具特別是塑料模具的設計步 驟有了一個全新的認識 豐富了各種模具的結構和動作過程方面的知識 在指導老 師的協(xié)助和講解下 同時查閱了很多相關資料并親手拆裝了一些典型的模具模型 第 20 頁 明確了模具的一般工作原理 制造 加工工藝 并利用因特網查閱了大量設計資料 在設計過程中 本人運用了大量的計算機輔助設計 通過對此塑件模具的設計 本 人更加熟練了對 Pro ENGINEER 和 AutoCAD 的運用 特別是 CAD 在設計的后一階段充分利用 CAD 軟件 新的工具的利用 大在 提高了工作效率 以計算機為手段 專用模具分析設計軟件為工具設計模具 軟件 可直接調用數據庫中模架尺寸 金屬材料數據庫及加工參數 通過幾何造型及圖形 變換可得到模板及模腔與型芯形狀尺寸迅速完成模具設計 模具 CAD 技術是模具 傳統(tǒng)設計方式的革命 大大提高了設計效率 尤其是系列化或類似注射模具設計效 率更為提高 在設計過程中我還學會了細心 也學會了獨立思考 和整體思維等等 讓我 深深地體會到這個畢業(yè)設計必不可少 它能加深我們對知識的鞏固和理解 能讓我 們將所學的知識融會貫通 能鍛煉我的思維能力 甚至還能鍛煉一個人的獨立思考 的能力 總之 通過畢業(yè)設計的又一次鍛煉完全清楚 充分利用 CAD 技術進行設計 在模具符合 使要求的前提下盡量降低成本 同時在實際中不斷的積累經驗 以設計出價廉物美的模具 經 過這次設計 我了解了模具設計的全過程 碰到了很多問題 也得到了很多經驗 致 謝 經過三個月的畢業(yè)設計忙碌之后 設計最終完成 心理有一種說不出的輕松 設計過程中遇到許多的問題 在眾多師友的幫助下予以解決 首先要感謝楊華明老 師對我的指導和督促 楊老師給我指出了正確的設計方向 使我加深了對知識的理 解 同時也避免了在設計過程中少走彎路 楊老師的督促使我一直把畢業(yè)設計放在 第 21 頁 心理 保證按質按量的完成 要感謝宿舍同學 是大家營造了良好的學習環(huán)境 在 做設計的過程中互幫互助 使我的 CAD 和 PRO E 操作水平比以前有了很大提高 同 時較全面的掌握了 Word 的編輯功能 同時積累下了一些設計經驗 相信在以后的 工作學習當中 會大有用處 大學生活至此劃上了圓滿的句號 在信息學院這塊土地上有眾多莘莘學子辛勤 的耕耘 在這塊土地上我健康快樂的成長 我永遠不會忘記可親的同學 我永遠記 得這片土地 致謝人 陳強 2009 12 4