电话机听筒注塑注射模具毕业设计说明书Word文件下载.docx
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由于注塑成型加工不仅产量多,而且适用于多种原料,能够成批、连续地生产,并且具有固定的尺寸,可以实现生产自动化、高速化,因此具有极高的经济效益。
注塑成型作为一种重要的成型加工方法,在家电行业、汽车工业、机械工业等都有广泛的应用,且生产的制件具有精度高、复杂度高、一致性高、生产率高和消耗低的特点,有很大的市场需求和良好的发展前景。
注塑成型有很多的优点:
A.生产效率高;
B.所需的劳动力相对较低;
C.制品无需修整或只需少量修整,如可以消除飞边,自动切除浇注系统等;
D.设计灵活光洁度、颜色、嵌件、材料,通过共注可成型多于一种以上的材料,可以有效地成型表皮硬而心部发泡的材料,可以成型热固性塑料和纤维增强塑料;
E.废料损耗最小,对于热塑性塑料,浇注系统可以再利用;
F.可以成型形状复杂的制品,模具的结构、加工模具的刀具起着决定的作用;
G.可以得到狭窄的公差,现代微机控制,加上精密的模具和精密的液压系统,可使体积公差达到1微米但如果没有高水平的操作工人不断地看管则不行;
H.可以充分的利用聚合物独特的属性,如流动性、质轻、透明、耐腐蚀等;
本课题是对电话机听筒制品进行测绘、模具设计、工艺分析及工序分析。
课题来源于生产实践。
基于生产实践之上的对电话机听筒的模具设计,通过的测绘,得到产品具体的尺寸,然后结合模具的生产制造周期以及制造成本,在脑中形成一定的设计思路并开始设计,其设计要点如下:
A.通过对电话机听筒的观察和分析,决定采用一模两腔,浇道口采用潜伏式浇口形式,并需要对制品进行后加工。
B.利用动、定模板相互接触（对插）来成型制品侧壁上的孔,而不采用侧抽芯机构,这样无疑会使其模具结构得到简化
在设计过程中要解决对电话机听筒的测绘、模具设计、在模具设计时对分型面的选择、浇口形式与位置的确定、型腔位置的安排、定模板与动模板冷却水道的设置、工艺分析等问题。
电话机听筒的几何尺寸进行测量后要进行合理的后处理。
模具分型面处在同一平面时需要一定的角度,所以选择底面最低点所在的平面为分型面。
本模具设计采用潜伏式浇口,为使流道平衡,应使各型腔与主流道的距离均等。
由于所成型的制品形状比较复杂但几何尺寸较小,因此可采用冷却水道直接通过型腔的冷却方式。
模具方案确定后进行工艺分析及工序分析。
据此方案可以达到设计的预期效果。
并且大大提高了注塑模的质量和效率。
2总体方案论证
本课题的设计目的是对电话机听筒进行三维造型、注塑模具设计和加工工艺分析。
要进行零件的三维造型,必须先对零件进行测绘,画出零件二维工程图,然后根据工程图进行零件的三维造型并进行装配。
首先对塑件进行测绘。
由于塑件表面大都为曲面实际测量有一定困难所以采用多次取断面进行测量的方法。
测绘好后进行三维造型。
造型结束后进行模具设计。
根据到生产批量和经济效益,结合塑件形状的复杂程度以及精度等级采用一模两腔。
接着根据制品的尺寸大小选择合理的模架和模板。
然后确定浇口的形式,浇口的主要类型可以分为直接浇口、侧浇口、潜伏式浇口、点浇口、扇形浇口、圆盘形浇口及环形浇口等。
潜伏式浇口的优点在于:
制品分型面处不留疤痕,浇口自动切断,不会在制品表面留下由于喷射带来的喷痕和气纹等问题。
所以优先选用潜伏式浇口作为本模具的浇口形式。
在模板上直接设置冷却水道,这同样要遵循冷却系统的设计原则,使冷却水道尽量靠近型腔表面和尽量围绕型腔,使制品在成型过程中冷却均匀。
接下来选择注塑机,要考虑到注射量,保证塑件及浇注系统所需的注射量不超过注射机最大容量的80%,并对锁模力进行校核。
接着对各个系统进行设计,首先是浇注系统。
浇注系统分为主流道、浇口、冷料穴等。
主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线在同一条直线上。
由于主流道与高温高压的熔融塑料接触所以外面要增加个浇口套。
为了延长模具的使用寿命,我在浇口套工艺部分对其进行了淬火处理。
浇口主要有两个作用,一是起控制作用,二是压力撤销后封锁型腔,不产生倒流。
冷料穴主要是避免冷料进入型腔影响塑件的质量和堵塞浇口。
我所设计的模具采用分型面的配合间隙自然排气。
下面是推出机构的设计。
推动的动力来源有手动推出、机动推出和液压与气动推出机构。
本模具设计采用注射机的开模动作驱动模具上的推出机构,实现塑件的自动脱模。
接着是推出机构的设计。
本模具设计采用塑件留在动模,要保证塑件不应推出变形或损坏,还要保证塑件的良好外观和结构可靠。
模具设计好后进行加工工艺分析以及工序分析,编写装配卡、零件加工工艺卡和工序卡。
3具体设计说明
3.1塑件的测绘与造型
3.1.1塑件的测绘
塑件为电话机听筒,材料为聚丙烯,俗名PP。
我们最终所需要加工得到的是制造此零件的模具型腔,而我们所取的塑件是模具生产出来的千千万万个塑件中的一个,由于制造的原因,塑件在出模后不可避免的会产生一定的变形,因此对该零件的测量数值需要进行分析处理。
如对塑件较大尺寸误差的进行修正,对相同形状处所测不同尺寸的取均值进行圆整,然后绘出零件的草图。
由于条件限制所以采用多次取断面进行测量的办法。
量具:
游标卡尺。
注意做到以下几点:
a.测绘过程中必须把被测物体放在工作平面上;
b.采用多次测量求平均值;
c.正确地读取数据。
3.1.2塑件的造型
零件测绘草图出来以后,应该根据零件的测绘图,对零件的进行三维造型。
在UG软件中草图是实体造型的特征,先建立草图工作平面,选择草图附着平面,设置参考方向。
由前面塑件测绘得来的很多点的数据在这一步有了作用,在草图中,把塑件的高斯曲面分为若干个截面,利用测绘得到的截面上的若干个点建立点集完成近似曲线。
草图曲线的准确尺寸、形状和位置,可以通过尺寸约束、几何约束和定位获得。
我运用所学的UG软件,在取众多截面,众多点的思想下,成功完成电话机听筒的三维造型。
3.2塑件模具的设计与造型
3.2.1塑件的材料分析
聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物,密度只有0.90~0.91克/立方厘米,是目前所有塑料中最轻的品牌之一。
它对水特别稳定,在水中24h的吸水率仅为0.01%,分子量约8~15万。
成型性好,收缩率大.具有优良的力学性能,其屈服、拉伸、压缩强度和硬度、弹性聚丙烯具有良好的耐热性。
它熔点为164~170℃,制品能在100℃以上的温度进行消毒灭菌。
在不受外力作用时,150℃也不变形,在90℃的抗应力松弛性能良好。
具有优异的成纤性,拉伸性能非常好,特当温度超过80℃时,其由温度上升引起的抗拉强度下降量变得少了,即在100℃时,仍保留常温时抗拉强度的一半。
PP的分子在熔融流动的方向定向,因它的强度也有方向性,即垂直于定向方向的拉伸冲击强度比定向方向的低50%,PP的硬度不及PS和ABS;
但比PE高并有优良的表面光泽,磨擦系数为0.12与尼龙相仿。
每1000次磨耗15~30mg。
3.2.2塑件的结构工艺性
很直观的可以看出电话机听筒塑件除了听的那部分是平面,其他部分基本上都是以曲面为主,所以在之后的塑件三维造型以及后面的型腔、型芯造型中应以曲面造型为主。
由于型腔、型芯基本上都是曲面,所以对于之后它们会有比较复杂的加工工艺。
至于加工工艺会在后面部分详述。
3.2.3塑件尺寸精度
塑件的尺寸精度一般是根据使用要求确定的,但还必须充分考虑塑料的性能及成型工艺的特点。
由于该塑件是作为常用设备,要求其外表面光滑,既不会在使用过程中对人造成伤害,还要必须考虑其外形的美观。
因此取一般精度等级为4级。
3.2.4拔模斜度PP材料的收缩率很大,冷却后产生收缩会是塑件紧紧包住型芯突出和型腔内缩的部分,塑件要从模具内脱出,必须在设计时保证塑件的内外壁有足够的脱模斜度。
由于电话机听筒的曲面是一个曲率很大的高斯曲面,脱模斜度非常大,很容易脱出。
但支撑部分是一个相对狭小的深40mm的大孔,但由于有推杆的存在,足够脱得出来,尽管这样根据PP材料的性质在设计中选用2.50的拔模斜度。
3.3注射机选择注射容量以容积（cm3）表示时,塑件的体积（包括浇注系统在内）应小于注射机的注射容量,其关系式按下式校核V件≤0.8V注（3-1）
式中V件-塑件与浇注系统的体积总和（cm3）;
V注-注射机的注射容量（cm3）;
0.8-最大注射容量利用系数。
V注≥5/4V件=1.25×
4×
80=400cm3
由于塑件形状复杂,且带有高斯曲面,通过估计该塑件的质量为25克
塑件总重Wg25克
注射机额定注射两mg,每次注射量不超过最大注射量的80%,即
n（3-2）
式中n---------型腔数;
mj--------浇注系统重量g;
mz--------塑件重量g;
mg--------注射机额定注射量g。
该塑件外形复杂,所以选用一模两腔
取n2,即得:
mg87.5克
该塑件尺寸、体积属于中小型塑件,适合大多中小型模具厂商。
从计算结果,并根据塑料注射机技术规格,选用XS-Z-60型注射机。
3.4分型面的确定
分型面的确定时非常重要的,在简单模具中有的分型面不时水平就时垂直的,这样的分型面壁较好处理,由于制品结构的限制,在许多模具中,其分型面不是处于同一平面。
对于这样的分型面不在同一平面的模具,为了避免合模时动、定模两部分发生碰撞,以及减小模具制造的难度可以利用一些角度很小的角作为分型面发生变化的部位。
因此,在确定分型面上时需遵守以下原则:
a.分型面塑件应尽可能留在动模或下模,以便从动模或下模顶出,简化模具结构。
b.分型面塑件留于动模时,应考虑最简顶出形式,简化模具结构。
c.塑件有侧抽芯时,应尽可能放在动模或下模部分,避免定模或下模侧抽芯。
d.塑件有多组抽芯时,应尽量避免长端侧抽芯。
e.头部有圆弧的塑件,采用圆弧部分分型会损伤塑件外观。
一般应选择在头部下端分型。
f.一般塑件分型面的选择,应考虑到塑件的外观,尽量避免塑件表面留有分型痕迹。
g.有同心度要求的塑件,应尽可能将型腔设在同一分型面上。
h.一般分型面应尽可能设在塑料流动方向的末端。
以利于排气。
考虑塑件的外观质量,同时为使型芯处于动模部分,将分型面设在塑件的A-A面,
图3-1分型面
3.5型腔数目的确定
电话机听筒塑件尺寸精度中等,由于该塑件精度等级为4级所以型腔数目应控制4腔以内。
本设计所选的注塑机注塑量较小、所选也属于小型模架,且塑件外型结构比较复杂,综合考虑之后决定采用采用一模两腔的模具。
该塑件外形复杂,所以选用一模两腔。
3.6浇注系统的选择
3.6.1浇注系统浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。
其作用是将塑料熔体充满型腔,并将注射压力传递到模腔的各个部分,以获得组织致密、外形清晰、表面光洁和尺寸精确的塑件。
浇注系统设计好坏对塑件性能、外观和成型难易程度影响颇大。
浇注系统可分为普通浇注系统和热流道浇注系统两大类型。
设计原则:
流程要短。
减少压力和热量损失及塑料消耗量,同时缩短了充模时间;
排气良好。
使料流平稳顺利充满型腔;
防止型芯变形和嵌件位移。
应避免料流直冲较小的型芯和嵌件;
防止塑件翘曲变形和表面形成冷疤,冷斑等缺陷。
应减轻浇口附近应力集中;
合理选择冷料穴。
图3-2浇注系统
在设计浇注系统时还应考虑下列有关因素:
A.塑料成形特性设计浇注系统应适应所用塑料的成形特性的要求,以保证塑件质量。
B.塑件大小及形状根据塑件大小,形状壁厚、技术要求等因素,结合选择分型面考虑设置浇注系统的形式、进料口数量及位置,保证正常成形。
还应注意防止流料直接冲击塑件及细弱型芯或型芯受力不匀,以及应充分估计可能产生的质量弊端和部位等问题,从而采取相应的措施或留有修整的余地。
C.型腔数设置浇注系统还应考虑到模具是一模一腔还是一模多腔,浇注系统需按型腔布局设计。
D.塑件外观设置浇注系统时应考虑到去除、修整进料口方便,同时不影响塑件的外表美观。
E.注射机安装板的大小在塑件投影面积比较大时,设置浇注系统时应考虑到注射机模板大小是否允许,并应防止偏离模具中心开设主流道,造成注射时受力不匀。
F.成形效率在大量生产时设置浇注系统还应考虑到在保证成形质量的前提下尽量缩短流程,减少断面积以缩短填充及冷却时间,缩短成形周期,同时减少浇注系统损耗的塑料。
G.冷料在注射间隔时间,喷嘴端部的冷料必须除去,防止注入型腔影响塑件质量,在设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。
3.6.2主流道
主流道是指注射机喷嘴与型腔或与分流道连接的这一段进料通道是塑料熔体进入模具最先经过的部位,它与注射机喷嘴在同一轴心线上。
在卧式或立式注射机用模具中,主流道垂直于分型面,通常作在淬硬浇口套内。
为了使塑件凝料能从主流道中顺利拔出,需将主流道设计成圆锥形,具有的锥角,内壁为0.8m以下的表面粗糙度,小端直径应大于喷嘴直径约mm,凹坑半径R也应比喷嘴头半径大mm,以便凝料顺利拔出。
浇口套大端高出定模端面mm,起定位作用,与注射机定模板的定位孔呈间隙配合。
由于主流道要与高温塑料和喷嘴反复接触和碰撞,所以主流道部分常设计在可拆卸的主流道衬套内,衬套一般选用碳素工具钢如T8A、T10A等
为使塑料熔体完全进入主流道而不溢出,主流道与注射机喷嘴的对接处应设计成半球形凹坑,其半径mm,其小端直径mm。
为了便于模具安装时与注射机的对中,模具上应设有定位圈。
小型模具可讲主流衬套与定位圈固定在模板上。
本模具设计采用浇口套的形式镶入模板中。
如下图所示。
为防止浇口套被注射机喷嘴撞伤,应采取淬火处理使其具有一定的硬度。
主流道的基本尺寸通常取决于两个方面:
第一个方面是所使用的塑料种类,所成型的制品质量和壁厚大小。
关于主流道的基本尺寸的选定参考下表:
表3-1主流道直径参考表
制品质量/gD/mmR/mm
~2030.5
20~4041
40~15051
150~30062
300~50082
500~1500102
图3-3浇口套的几何关系
为防止注射机喷嘴与浇口套两部分相接触处由于有间隙而产生的溢料,浇口套的球半径应比喷嘴的球半径大2mm~5mm,主流道的小端尺寸应比喷嘴孔尺寸稍大,这样可以使喷嘴与浇口套对位容易。
另外,为使浇口套中的塑料容易脱离主流道,应设有脱模斜度,这个斜度一般最小不小于1°
最大不超过4°
。
主流道的脱模斜度不能过大,否则在注塑时会产生涡流和流速过慢等现象。
主流道应保持光滑的表面,避免留有影响塑料流动和脱模的尖角毛刺等。
3.6.3浇口
浇口的主要类型可以分为直接浇口、侧浇口、潜伏式浇口、点浇口、扇形浇口、圆盘形浇口及环形浇口等。
因为电话机听筒属于小型塑件,但最大高度达到46厘米,所以凹模深度不是很大,故采用潜伏式浇口在塑件背后表面浇注,不影响塑件表面质量和美观。
注射模的浇口的形式较多,应根据塑料的成型特性,制品的几何形状,尺寸,生产批量,成型条件,注射机结构等因素综合考虑合理选用。
中心浇口是直接浇口的变异形式,熔体直接从中心流向型腔。
它具有与直接浇口相同的优点,但去除浇口较直接浇口方便。
当制品内部有通孔时,可利用该孔设置分流锥,将浇口置于制品的顶端。
这类浇口一般用于单型腔注射模,同样也适用于一模两腔潜伏式浇口。
3.7确定各模板尺寸
由于采用一模两腔,投影面积选择180cm×
50cm×
2的型腔。
模板各部分结构尺寸如表3-2所示。
表3-2模板各部分主要结构尺寸
件号名称数量板厚符号尺寸（毫米）
1定模底板1H125
2定模板1H53
3动模板1H152
4垫块2H080
5动模底板1H225
6螺钉8M10
7导柱4φ32
8复位杆4φ20
9推杆22φ10
10导套4φ42
11推板1h115
12推板底板h2203.8冷却系统的确定
a.冷却系统的设计原则
a）在保证模具材料有足够的机械强度的前提下,冷却水道尽可能设置在靠近型腔（型芯）表面。
b）在保证模具材料有足够的机械强度的前提下,冷却水道应安排的尽量紧密。
c）冷却水道的直径应优先采用大于6mm,并且各个水道的直径也应尽量相同,避免由于因水道直径不同而造成的冷却液流速不均。
d）对于中、大型模具,由于冷却水道很长,会造成较大的温度梯度变化,导致在冷却水道末端（出口处）温度上升很高,从而影响冷却效果。
从均匀冷却的方案考虑,对冷却液在出、入口处的温差,一般控制在5℃以下,而精密成型模具,多型腔模具的出、入口温差则要控制在2~3℃以下,冷却水道的长度在1.2~1.5以下。
因此,对于中、大型模具,可将冷却水道分成几个独立的回路来增大冷却液的流量,减少压力损失,提高传热效率。
e）制品较厚的部分应特别加强冷却。
b.冷却水路的形式
冷却水路应根据塑件的形状、型腔内温度的分布及浇口位置等情况设计成不同的形式。
由于该塑件属于壳类制品,本设计选择直流式的水路形式,由于该形式制造方便,对成型浅而面积大的塑件比较适用。
c.冷却计算
单位时间内从模具应除去的总热量Q,可用下式计算:
QW[cT-T+L]3-3
式中:
Q?
除去总热量（J）;
W?
单位时间内进入模具的塑料重量（g）;
c?
塑料比热（J/g?
℃）;
T?
塑料的注塑温度（℃）;
模具的表面温度（℃）;
L?
塑料的熔化潜热（J/g）。
根据塑件的材料,知c=1.926J/g?
℃,L1800J/g;
W60g,T260℃,T80℃;
将这些数据代入（4-2）得:
Q60×
[1.926×
（260-80）+180]J31600J
则带走上述热量,所需冷却水量按下式计算:
W3-4
式中:
W?
通过模具的冷却水流量g/h;
出水温度（℃）;
入水温度（℃）;
K?
热传导系数;
将K0.64,T50℃,T20℃,代入（3-4）得:
Wg/h987.525g/h0.27g/s
再由下式可求出冷却水道的直径:
WVVd2L
则d3-5式中:
冷却液密度（kg/cm3）;
V?
冷却水道体积cm3;
L?
冷却水道长度cm;
d?
冷却水道直径cm。
将水的密度0.001kg/cm3,L63cm,3.14代入（3-5）得:
dcm≈0.8cm8mm
图3-5冷却水道的径与位置关系
图3-6冷却水道的孔径与位置关系
4模具零件设计
4.1确定脱模方式
注塑模必须设有准确可靠的脱模机构,以便在每一循环中将塑件从型芯上自动地脱出模外,脱出塑件的机构称为脱模机构或推出机构。
在设置推出机构时,首先需要确定当模具开启后制品的留模形式,是留在动模部分还是留在定模部分,由于顶出系统必须时建立在制品所滞留的模具部分中。
通常,由于注塑机的顶出机构时设置在动模板的一侧,因此大多数模具的顶出系统是安装在动模中的。
为了提高生产效率,缩短成型周期和实现自动化,不仅制品需要顺利的脱模,而且浇道中的塑料也必须有其特定的脱模方式。
由于塑料制品的尺寸、形状各不相同,差距甚大,因而每副模具的顶出系统的结构也是各不相同的,但是对所有注塑模具顶出系统的要求均是相同的。
顶出机构总的设计原则是:
a.尽量设法使塑件留于动模。
模具结构设计应尽量设法使塑件在开模的过程中留在动模上,以便利用注射机动模上的顶杆或其它推出机构顶出制品。
b.确保塑件不变形不损坏完整脱出。
要保证塑件在顶出过程中不变形,必须正确分析塑件型腔附着力大小和所在部位,以便选择合适的顶出方式和顶出装置,使推力均匀合理分布,塑件平稳脱出而不变形。
由于塑件收缩时包紧型芯,因此顶出力作用点应尽可能靠近型芯。
c.尽量不损坏塑件的外观。
塑件顶出方式的选择应不影响塑件的外观,若采用顶杆等有顶出痕迹上时,顶杆应设在塑件加工面或内侧面,必要时还可以在顶杆顶部压出装饰文字或图案。
d.结构可
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