防护罩注塑模具及仿真毕业设计说明书Word格式文档下载.doc
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参考文献 25
致谢 26
附录 27
前言
注塑模具是一种生产塑胶制品的工具；
也是赋予塑胶制品完整结构和精确尺寸的工具。
注塑过程：
在注塑之前，先将塑料融化，然后由注塑机注入型腔，最后保压冷却一段时间，推出塑件。
塑件制品在我们的日常生活中占据比重越来越高，也是模具行业在工业中占得比例越高，越来越多的产品对模具的精度也提高，传统的模具设计方法已无法适应当今新的要求，各种计算机辅助技术在提高生产效率、提高产品质量方面等发面有着不可替代的优势，也可大大缩短生产周期。
在设计期间,黄文怡和院系其他领导花费了大量的时间和心血给我们讲解设计中的难点和易错点,特别是黄文怡老师给予了无微不至的帮助和指导,在此深表感谢!
由于本人学习能力有限和知识的灵活运用程度,不可避免在设计中存在很多缺陷,希望老师给予批评指正,在此非常感谢。
V
黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计）
第一章塑料的工艺分析
1.1塑件的成型工艺性分析
图1-1零件图
图1-2三维图
产品名称：
防护罩
产品材料：
ABS
产品数量：
大批量生产
塑件尺寸：
如图1-1所示
ABS化学名称：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物
英文名称:
AcrylonitrileButadieneStyrene
ABS为丙烯腈A、丁二烯B和苯乙烯S三种单体共聚而成的聚合物，简称ABS。
其综合性能较好，耐低温、抗冲击性、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性；
易于成形和机械加工，与有机玻璃的熔接性良好，可作双色成形塑件，且表面可镀铬。
适于制作一般机械零件、减摩耐磨零件、传动零件和电信结构零件。
ABS既可用于普通塑料也可用作工程塑料。
ABS也具有很好的加工性能：
无定性塑料，种类多，吸湿性强，要充分干燥，流动一般，宜采用高料温、模温，脱模斜度宜取2°
以上。
1.2塑件的成型工艺参数确定
可参考《塑料成型工艺与模具设计》P65表4.1
查手册得到ABS塑料的成型工艺参数：
适用注射机类型螺杆式；
螺杆转速30~60r/min；
密度1.03～1.07g/cm3，取1.03g/cm³
；
收缩率0.3～0.8%；
预热温度80C°
～85C°
，预热时间2～3h；
料筒温度前段200C°
～210C°
，中段210C°
～230C°
，后段180C°
～200C°
喷嘴温度180C°
～190C°
模具温度50C°
～70C°
注射压力70～90MPa；
保压压力50～70MPa；
成型周期40～70s注射时间3～5s，保压时间15～30s，冷却时间15～30s。
第二章模具的基本结构及模架选择
2.1模具的基本结构
2.1.1型腔布置
根据注射机的额定锁模力F的要求来确定型腔数目n，即
（2-1）
式中F——注射机额定锁模力（N）
P——型腔内塑料熔体的平均压力（MPa）
A1、A2——为浇注系统和单个塑件在模具分型面上的投影面积（mm2）
本塑件形状较简单，大批量生产。
所以应使用多型腔注射模具。
考虑到塑件的侧面有Φ10mm的圆孔，需侧向抽芯，所以我们根据上述公式估算，模具采用一模两腔、对称布置。
这样模具结构尺寸较小，模具制造方便，制品生产效率高，塑件生产成本低。
其型腔布置如图2-1所示。
图2-1型腔布置
2.1.2确定分型面
分型面位置选择的总体原则：
a）分型面应选在塑件外形最大轮廓处。
b）保证塑件的精度要求。
c）满足塑件的外观质量要求。
d）便于模具加工制造。
e）对成型面积的影响。
f）对排气效果的影响。
g）对侧向抽芯的影响。
塑件分型面的选择应保证塑件的精度要求，本实例中塑件的分型面有两种选择，如图2-2所示。
图2-2（a）的分型面选择在轴线上，这种方案生产的塑件表面会有痕迹，降低产品精度，侧向抽芯难；
图2-2（b）的分型面选择在下端面，这种方案的塑件外表面可以在整体凹模型腔内成型，塑件大部分外表面光整，精度高，会在侧向抽芯处留有分型面痕迹，而且塑件容易脱模。
综上所述，塑件选择如图2-2（b）所示的分型面。
（a）（b）
图2-2分型面选择
2.1.3选择浇注系统
塑件采用点浇口注塑，其浇注系统如图2-3所示。
点浇口直径为Φ0.8mm，点浇口长度为1mm，头部球R1.5~2mm。
分流道采用半圆截面流道，其半径R为3~3.5mm。
主流道为圆锥形，锥角α为6˚，上部直径与注射机喷嘴相配合，下部直径Φ6~8mm。
-
图2-3点浇口浇注系统
2.1.4确定推件方式
由于塑件形状为圆壳形而且壁厚较薄，采用推杆推出塑件，这样会在塑件下端留下推杆的痕迹，降低塑件质量。
因此，采用推件板将塑件推出，这种方法结构简单，推出力平稳，在推出时塑件不容易变形，塑件质量高。
2.1.5侧向抽芯机构
塑件的侧面有一个Φ10mm的圆孔，考虑到需要侧向抽芯，为此模具应设有侧向抽芯机构。
由于塑件壁厚较薄，则塑件抽芯距离短，抽芯力较小，因此采用斜导柱、滑块抽芯机构。
2.1.6模具的结构形式
模具结构如图2-4所示。
1—拉杆2—导套3—定模板（中间板）4—螺钉5—推件板6—复位杆7—动模板8—支承板
9—推杆固定板10—推板11—垫块12—动模座板13—导柱14—导套15—导套16—定模座板
17—脱出板18—导套19—导柱20—限位螺钉
图2-4双分型面注射模模具结构
2.1.7选择成型设备
根据塑料制品的体积或质量选择注塑机，公式如下；
（2-2）
式中m——单个塑件的质量或体积，cm3或g；
mj——浇注系统凝量，cm3或g；
mn——注射机的最大注射量，cm3或g；
k——注射机注射量的理论利用系数，一般取0.8；
n——型腔数；
塑件体积V1=9847.98mm3（UG分析）过程略，密度取1.05g/cm3
浇注系统按塑件体积的0.6倍计算，所以浇注系统的体积为：
V=V1×
0.6=9.847×
0.6×
2=12cm3
则：
该模具一次注射所需塑料ABS
体积V=9.847×
2+12=30cm3
质量M=ρ×
V=1.05×
30=30.15g
制品的正面投影面积S=16cm2
根据上述注塑量，选用注塑机型号为G54-S-200/400。
注塑机的参数见表2-1
表2-1注塑机参数
结构形式
卧式
螺杆直径/mm
55
最大注塑量/
200，400
注塑压力/MP
109
注塑方式
螺杆式
塑化能力（kg/h）
50
锁模力/kN
2540
最大注射面积/cm3
645
最大合模行程/mm
260
模具最小厚度/mm
165
模具最大厚度/mm
406
定位圈直径/mm
125
喷嘴孔直径/mm
4
模板尺寸/mm×
mm
532×
634
拉杆空间/mm×
368×
290
喷嘴球半径/mm
SR18
机器外形尺寸尺寸/mm×
4700×
1400×
1800
2.2选择模架
模架的结构如图2-5所示。
图2-5模架
第三章模具结构尺寸的设计计算
3.1模具结构设计计算
3.1.1型腔结构
见装配图所示，型腔由定模板4、定模镶块24和侧滑块17共三部分组成。
定模板4和滑块17构成塑件的侧壁，定模镶块24用螺钉固定在定模板上，采用在定模镶块内点浇口开，方便型腔的加工。
定模镶块磨损后更换方便，提高了模具的使用寿命。
3.1.2型芯结构
见装配图所示，型芯固定在动模板14上，型芯和推件板16结合处采用锥面，来保证紧密配合，而且，有助于减少推件板与型芯的摩擦。
在型芯中间开了Φ16深100的孔，来对型芯进行冷却，有利于塑件的冷却，提高生产效率。
3.1.3侧向分型与抽芯机构的设计
（1）抽芯力计算
塑件一侧有Φ10的孔，需要考虑侧型芯的抽芯力大小，故采用下面的公式进行估算：
（3-1）
式中F——抽芯力（N）；
p——塑件对型芯在单位面积的抱紧力（MPa），一般取8～20MPa；
μ——钢与塑件的摩擦系数，一般取0.15～0.25；
A——塑件包容型芯的侧面积（mm2）；
α——脱模斜度（°
）；
在此模具中p取10MPa，μ=0.2，α=0°
，A计算的50.24×
10-6mm2，则
共有两个型腔，所以总脱模力2×
F=200.96N。
（2）抽芯距计算
在设计抽芯机构中，还应考虑抽芯距的大小，侧向抽芯距应为塑件壁厚再加上3～5mm的安全余量。
所以本模具的抽芯距为8mm。
3.1.3斜导柱滑块机构设计
（1）斜导柱倾斜角确定
倾斜角α实际上斜导柱与滑块之间的压力角。
α应小于25°
，一般取在15～20°
。
锁紧块α1=α+（2～3°
），目的是阻止侧型芯受到成型压力的作用时向外移动，防止斜导柱变形。
因此斜导柱倾斜角α取15°
（2）斜导柱的直径
根据斜导柱的强度条件，利用材料的力学的方法可推得斜导柱直径的计算公式：
（3-2）
式中d——斜导柱直径（mm）；
F——抽出侧抽芯的抽拔力（N）；
L——斜导柱的弯曲力臂（mm）；
——斜导柱许用弯曲应力，对于碳素工具钢可取300MPa；
——斜导柱倾斜角。
根据经验，取斜导柱直径d为16㎜。
（3）斜导柱的长度
斜导柱的长度应为实现抽芯距S所需的长度与安装结构长度之和，斜导柱的长度与抽芯距s、斜导柱直径d、固定轴间直径倾斜角α以及安装导柱的模板厚度h有关，斜导柱的总长为：
（3-3）
式中d2——斜导柱固定部分的大端直径（mm）；
h——斜导柱固定板厚度（mm）；
S——抽芯距（mm）；
d——斜导柱直径（mm）；
α——斜导柱倾斜角。
经计算斜导柱的长度为75mm。
（4）滑块与导滑槽的设计
侧滑块在侧向抽芯和复位过程中，要求平稳地往复移动，这一过程是在推件板内的导滑槽内完成的。
侧滑块与导滑槽的配合形式采用T形槽。
由于侧向孔尺寸较小，考虑到侧型芯强度与加工装配难易程度，侧滑块和侧型芯做成整体式，这样可以减少侧滑块的加工，用T形槽与滑块连接。
滑块定位装置有弹簧拉杆式，弹簧顶销定位式，定位珠等，由于侧抽芯较短，侧滑块移动距离满足滑块在开模时的定位要求即可。
采用定位珠。
具体见装配图。
3.1.4模具的导向机构设计
（1）导向机构的功用：
1）定位作用在合模后保证动、定模板准确定位。
2）导向作用合模时引导动模按序正确开启、闭合，防止凹、凸模发生碰撞。
3）承载作用导柱在工作中承受一定的侧向压力。
（2）导柱的设计
本模具为了保证模具的闭合精度，模具的定模部分与动模部分之间采用导柱1和导套2导向定位。
推件板16上装有导套6，推出时，导套6在导柱1上运动，保证了推件板的运动精度。
定模座板上装有导柱30，为点浇口凝料推板22和定模板4的运动导向。
3.1.5模具加热系统的设计
因在丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物（ABS）要求的熔融温度为。
同时在注射时模具温度要求为60，所以该模具必须加热。
3.1.6模具冷却系统设计
为了缩短塑件成型的时间，需要对模具进行冷却，常采用水对模具进行冷却。
即在注塑完成后通循环冷却水到靠近型腔的零件上或型腔零件上的孔内，加速模具温度下降，减少塑件成型时间，提高生产效率。
在注塑机上设定ABS产量为50kg/h，冷却介质采用20C°
的水，假定出水口温度为27C°
，水呈湍流状态。
若模具的平均温度为60C°
，模具的宽度为250mm。
（1）塑料制品在固化是每小时释放的热量Q
查《塑料成型工艺与模具设计》P241表11.3取ABS单位质量树脂成型释放的热量q=3×
105kg/h
（3-4）
（2）冷却水体积流量计算qv
（3-5）
式中qv——冷却水体积流量，m3/min；
c——冷却水的比热容,J/（kg·
K）；
ρ——冷却水的密度，kg/m3；
θ1——冷却水出口处温度，C°
θ2——冷却水入口处温度，C°
（3）冷却水在管道的流速v
（3-6）
式中d——冷却管道的直径,mm。
（4）冷却管道孔壁与冷却介质之间的表面传热系数α
（3-7）
式中ρ——冷却水在该温度下的密度，kg/m3；
Φ——与冷却水温度有关的物理系数，Φ的值查《塑料成型工艺与模具设计》P241表11.4取Φ=7.5。
（5）冷却管道总传热面积A
（3-8）
式中θm——模具成型表面的温度,C°
θw——冷却水的平均温度，C°
（6）模具上应开设的冷却管道的孔数n
（3-9）
由于考虑型芯内的冷却，冷却管道数n=3
模具中，需要对型腔和型芯进行冷却。
型腔的冷却是在定模板（中间板）上的开两条Φ10mm的冷却水道，来对型腔进行冷却，定模板冷却水道如图3-1所示。
图3-1定模板冷却水道
型芯的冷却如图3-2所示，在型芯中间加工一个Φ16mm的孔，中间放置一个隔水板2隔开。
通入冷却水经由支承板5上的Φ10mm冷却水孔进入，沿着隔水板的一侧流到型芯的顶部，翻过隔水板，流入另一侧，再流进支承板上的冷却水孔。
然后继续冷却第二个型芯，最后经由支承板上的冷却水孔流出模具。
为了防止漏水，在型芯1与支承板5之间才用密封圈3密封。
1—型芯2—隔水板3—密封圈4—动模板（型芯固定板）5—支承板
图3-2型芯的冷却
3.2模具成型尺寸计算
（1）塑件的公差
塑件的公差规定按单向极限制，制品轴类尺寸公差取负值“”，制品内孔类尺寸公差取正值“”，若制品上原有公差的标注方法与上不符，则应按以上规定进行转换。
而制品孔中心距尺寸公差按对称分布原则计算，即取。
（2）模具制造公差
实践证明，模具制造公差可取塑件公差的～，即δz=，而且按成型加工过程中的增减趋向取“+”、“-”符号，型腔尺寸不断增大，则取“+δz”,型芯尺寸不断减小则取“-δz”，中心距尺寸取“”，现取。
（3）模具的磨损量
实践证明，对于一般的中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差的取以下。
另外对于型腔底面（或型芯端面），因为脱模方向垂直，故磨损量δc=。
（4）塑件的收缩率
塑件成型后的收缩率与多种因素有关，常按平均收缩率计算。
塑件未注公差按照SJ1372中4级精度公差值选取。
塑件尺寸如图1-1所示。
3.2.1型腔径向尺寸
模具最大磨损量取塑件公差的1/6；
模具的制造公差δz=Δ/3；
取x=0.75。
（1）Φ40+00.26→Φ40.26-00.26
（2）R25+00.24→R25.24-0.024
3.2.2型腔深度尺寸
取x=0.5。
（1）50+00.28→50.28-00.28
（2）400+0.26→40.26-00.26
3.2.3型芯径向尺寸
（1）Φ36.8+00.26→Φ36.8+00.26
（2）Φ10+00.16→Φ10+00.16
3.2.4型芯高度尺寸
（1）48.4+00.28→48.4+00.28
（2）15+0.020→15+0.020
第四章注塑机参数校核及模具的装配试模
4.1注塑机参数校核
4.1.1最大注射压力的校核
ABS所需注射压力为60～100MPa，而所选注射机压力为119MPa，所以注射压力符合要求。
4.1.2最大注塑量校核
选用的注塑机最大注塑量应满足：
（4-1）
式中——注塑机的最大注塑量,；
——塑件的体积，该产品=30cm3；
——浇注系统体积，该产品=12cm3。
故
而选定的注塑机注塑量为200cm3，所以满足要求。
4.1.3锁模力校核
使用锁模力将模具加紧，使腔内塑料熔料不外溢跑料。
模具不至涨开的锁模力：
（4-2）
式中p——模具型腔及流道内塑料熔料的平均压力，MPa;
A分——塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和，mm2；
F锁——注塑机的额定锁模力，N。
故
选定的注塑机为2540kN，满足要求。
4.1.4模具与注塑机安装尺寸校核
（1）模具长宽尺寸与注塑机模板尺寸和拉杆间距校核：
模具长×
宽＜拉杆面积
宽为300mm×
250mm＜注塑机拉杆间距368mm×
290mm故满足要求。
（2）模具闭合高度校核：
模具实际厚度=345mm
注塑机可安装模具最小厚度=165mm,最大厚度=406mm
即＜＜，故满足要求。
（3）注射机的最大开模行程的校核：
故注塑机的开模行程应满足下式：
≥a+（5～10）mm（4-3）式中——顶出距离,mm；
——包括浇注系统在内的塑件高度，mm；
——注塑机最大开模行程，=26
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