学士学位论文--防护罩注塑模设计-说明书.doc

毕业设计说明书

题 目 防护罩注塑模设计
专 业 模具设计与制造
班 级 模 具1102
学生姓名 万荣煌
指 导教师 李有才老师

2013年11月1日
25
摘 要：根据设计任务书的要求,本设计说明书针对防护罩注射模进行设计说明。

主要内容包括模具结构形式的制定、浇注系统的设计、成型零件的设计、推出机构的设计、模架的选用。根据生产批量和产品结构的要求，拟定了……方案，经过各种方案的比较，最后确定……最优方案。此外，为了提高劳动生产率，降低劳动强度，保证加工质量。
关键词：防护罩、注射模、模具结构、推出机构、浇注系统、成型零件、加工工艺

目 录
绪论 ………………………………………………………….
第一章 塑件的工艺分析 6
1.1塑件的成型工艺性分析 6
1.1.1 塑件材料PS的使用性能 7
1.1.2 塑件材料PS的加工特性 7
1.2 塑件的成型工艺参数确定 8
第二章 模具的基本结构及模架选择 9
2.1 模具的基本结构 10
2.1.1 确定成型方法 10
2.1.2 型腔布置 10
2.1.3 确定分型面 11
2.1.4 选择浇注系统 11
2.1.5 确定推出方式 11
2.1.6 侧向抽芯机构 12
2.1.7 模具的结构形式 12
2.1.8 选择成型设备 12
2.2 选择模架 13
2.2.1 模架的结构 13
2.2.2 模架安装尺寸校核 13
第三章 模具结构、尺寸的设计计算 14
3.1 模具结构设计计算 14
3.1.1 型腔结构 15
3.1.2 型芯结构 15
3.1.3斜滑块结构 15
3.1.4 模具的导向结构 16
3.1.5 结构强度计算 17
3.2 模具成型尺寸设计计算 17
3.2.1 型腔径向尺寸 18
3.2.2 型腔深度尺寸 18
3.2.3 型芯径向尺寸 18
3.2.4 型芯高度尺寸 18
3.3 模具加热、冷却系统的计算 19
3.3.1 模具加热 19
3.3.2 模具冷却 20
第四章. 模具主要零件图及加工工艺规程 20
4.1 模具型腔板零件图及加工工艺规程 21
4.2 模具斜滑块零件图及加工工艺规程 21
4.3 模具型芯零件图及加工工艺规程 21
第五章 模具总装图及模具的装配、试模 22
5.1 模具总装图 22
5.2 模具的安装试模 23
5.2.1 试模前的准备 24
5.2.2 模具的安装及调试 24
5.2.3 试模 25
5.2.4 检验 25

第一章. 塑件的工艺分析
1.1塑件的成型工艺性分析
塑件如图1所示。

图1 塑件图
产品名称：防护罩
产品材料：ABS
产品数量：较大批量生产
塑件尺寸：如图1所示
塑件重量：15克

1.1.1 塑件材料PS的使用性能
可参考《简明塑料模具设计手册》P30表1-13
聚苯乙烯PS 脆性塑料。 PS有主要缺点是性脆和耐热性低。聚苯乙烯主要有一般用（GP）PS、抗冲（HI）PS、耐光聚苯乙烯、玻璃纤维增强聚苯乙烯、双轴拉伸聚苯乙烯膜、发泡聚苯乙烯等种类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。
1.1.2 塑件材料PS的加工特性
1. 无定形材料,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；
5. 冷却速度快，模具浇注系统应以粗，短为原则，宜设冷料穴，浇口宜取大，如：直接浇口，圆盘浇口或扇形浇口等，但应防止内应力增大，必要时可采用调整式浇口。模具宜加热应选用耐磨钢；
6. 料温对塑件质量影响较大，料温过低会造成缺料，表面无光泽，银丝紊乱料温过高易溢边，出现银丝暗条，塑件变色起泡；
7. 模温对塑件质量影响很大，模温低时收缩率，伸长率，抗冲击强度大，抗弯，抗压，抗张强度低。模温超过120度时，塑件冷却慢，易变形粘模，脱模困难，成型周期长；
8. 成型收缩率小，易发生熔融开裂，产生应力集中，故成型时应严格控制成型条件，成型后塑件宜退火处理；
9. 熔融温度高，粘度高，对剪切作用不敏感，对大于200克的塑件，应采用螺杆式注射机，喷嘴应加热，宜用开畅式延伸式喷嘴，注塑速度中高速。

1.2 塑件的成型工艺参数确定
可参考《简明塑料模具设计手册》P54表1-18
查手册得到PS塑料的成型工艺参数：
适用注射机类型 螺杆式
密度 1.01 ～ 1.07 g/cm3；
收缩率 0.3 ～ 0.8 % ；
预热温度 80C°～ 85C°，预热时间 2 ～ 3 h ；
料筒温度 后段150C°～170C°，中段165C°～180C°，前段180C°～200C°；
喷嘴温度 170C°～ 180C°；
模具温度 50C°～ 80C°；
注射压力 60 ～ 100 MPa ；
成型时间 注射时间20 ～ 90s ，保压时间0 ～ 5s ，冷却时间20 ～ 120s 。

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 确定成型方法
塑件采用注射成型法生产。为保证塑件表面质量，使用点浇口成型，因此模具应为双分型面注射模。
2.1.2 型腔布置
塑件形状较简单，重量较轻，生产批量较大。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，所以模具采用一模四腔、平衡布置。这样模具尺寸较小，制造加工方便，生产效率高，塑件成本较低。其布置如图2所示。

图2 型腔布置

2.1.3 确定分型面
塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求，本实例中塑件的分型面有多种选择，如图3所示。图3（a）的分型面选择在轴线上，这种选择会使塑件表面留下分型面痕迹，影响塑件表面质量。同时这种分型面也使侧向抽芯困难；图3（b）的分型面选择在下端面，这样的选择使塑件的外表面可以在整体凹模型腔内成型，塑件大部分外表面光滑，仅在侧向抽芯处留有分型面痕迹。同时侧向抽芯容易，而且塑件脱模方便。因此塑件选择如图3（b）所示的分型面。

（a） （b）
图3 分型面选择
2.1.4 选择浇注系统
塑件采用点浇口成型，其浇注系统如图4所示。点浇口直径为Φ0.8mm，点浇口长度为1mm，头部球R1.5~2 mm。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3˚，上部直径与注射机喷嘴相配合，下部直径Φ6 ~ 8 mm。

2.1.5 确定推出方式
由于塑件形状为壳形而且壁厚较薄，使用推杆推出容易在塑件上留下推出痕迹，不宜采用。所以选择推件板推出机构完成塑件的推出，这种方法结构简单、推出力均匀，塑件在推出时变形小，推出可靠。
2.1.6 侧向抽芯机构
塑件的侧面有Φ10mm的圆孔，因此模具应有侧向抽芯机构，由于抽出距离较短，抽出力较小，所以斜滑块外抽芯机构。分型动作靠斜滑块在模套的导滑槽内进行斜向运动来实现，导滑槽的方向与斜滑块的斜面平行。斜滑块侧向分型的同时，塑件从动模型芯上由推板推出。
2.1.7 模具的结构形式
模具结构为双分型面注射模。
2.1.8 选择成型设备
“注射机的选用”可参考《塑料模具设计指导》P233表13-1

1、按预选的型腔数目来确定注射机
（1）模具所需要的塑料熔体注射量、注射压力
M=n+=1.6n
=1.6x4x15
=96g
n---初定型腔数目 ---单个塑件质量
（2）塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需要的锁模力
A=n+ Fm=(n+ )
----单个塑件在分型面上的投影面积 A---塑件及流道凝料在分型面上的投影面积 ----流道凝料在分型面上的投影面积 Fm所需锁模力
----塑料对型腔的平均压力
Fm=(41X41X4+0.35X41X41X4)X25
=(6724+2353.4)X25
=226935N
（3）选择注射机型号
最大注射量G≧m/а=15/0.85=17.6
额定锁模力F>Fm=226935
所以可以选择的注射机有XS-Z-30、XS-Z-60、XS-ZY-125、XS-ZY-250
2、按预选的注射机来确定型腔的数目
预选注射机为XS-ZY-125
（1） 由注射机料筒的塑化速度确定模具型腔数目n
N≦(KMt/3600-)
≦(0.8x16.8x43600/3600-36)/15=7.68
(2)按注射机的最大注射量确定型腔数目
N≦(KG-)
≦(0.8x250)/15=13.3
(3)按注射机的最大的锁模力确定型腔数目n
N≦(F- )/
≦(900000-25x0.35x41x41x4)/25x41x41=20.1
综合（1）（2）（3）取n=4满足条件
3、校核注射机参数
（1）注射压力的校核
K=125-1.4 p0查表
P≧k
P=1.5x80=120≦P额=150
所以满足要求
（2） 锁模力的校核

注射机锁模力>该模具的胀型力
即F≧A A=n=
F≧1.1xAx25
≧1.1x9077.4x25=250000N
F=250000＜F合模力=900000
所以满足要求
（3） 注射机安装模具部分相关尺寸的校核

选用XS-ZY-125型注射机，其有关参数为：
额定注射量 104\106\125 cm3 ；
注射压力 150MPa ；
合模力 900 kN ；
最大成型面积 360cm2 ；
模具厚度200～ 300 mm ；
最大开合模行程 300 mm ；
喷嘴球半径 12 mm ；
喷嘴孔直径 4 mm ；
拉杆间距：260×360mm 。
2.2 选择模架
2.2.1 模架的结构

2.2.2 模架安装尺寸校核
模具外型尺寸为，长250 mm、宽200 mm、高275 mm，小于注射机拉杆间距和最大模具厚度，可以方便地安装在注射机上。

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、定模镶件和滑块共三部分组成。定模板和滑块构成塑件的侧壁，定模镶件成型塑件的顶部，这样使加工方便，有利于型腔的抛光。定模镶件可以更换，提高了模具的使用寿命。
3.1.2 型芯结构
见装配图所示，型芯由动模板上的孔固定。推件板与动模板配合，保证配合紧密，。同时斜滑块参与成型部分，由于采用滑块和滑轨进行侧抽芯，所以滑轨部门与动模板采用螺钉进行固定，型芯中心开有冷却水孔，用来强制冷却型芯。
3.1.3 斜滑块、滑轨的结构
滑轨与型芯板采用螺钉固定，第一次分型由定距拉杆进行，在滑轨上打一个孔来定位定距拉杆。斜滑块沿着滑轨运动进行侧抽芯。具体结构见装配图。
3.1.4 模具的导向结构
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和导套导向定位。推出时，导套在导柱上运动，保证了推件板的运动精度。
3.2 模具成型尺寸设计计算
可参考《简明塑料模具设计手册》P110表2-55

取ABS的平均成型收缩率为0.6 %，塑件未注公差按照SJ1372中5级精度公差值选取。塑件尺寸如图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）
=
=
=
(2) R25+0.94 → R25.94-0.94

3.2.2 型腔深度尺寸
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=0.5。
(1)

=
=
=
(2) 45+1.2 → 46.2-1.2

3.2.3 型芯径向尺寸
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）Φ38+0.26 → Φ38+0.26

=
=

2）Φ10+0.52 →Φ10+0.52

3)
=
=
=
3.2.4 型芯高度尺寸
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=0.5。
1）48.4+1.2 → 48.4+1.2

2）15+0.68 → 15+0.68

3.3 模具加热、冷却系统的计算
3.3.1 模具加热
一般生产ABS材料塑件的注射模具不需要外加热。
3.3.2 模具冷却
模具的冷却分为两部分，一部分是型腔的冷却，另一部分是型芯的冷却。
型腔的冷却是由在定模板上的两条ф10mm的冷却水道完成。

第四章 模具主要零件图及加工工艺规程 4.1 模具型腔板零件图及加工工艺规程

（1）以基准角定位，加工фmm的型腔孔，可以采用坐标镗床或加工中心完成。
（2）以基准角定位，装配侧滑块孔，可以采用铣床或加工中心完成。
（3）以基准角定位，加工宽47mm、长90mm、深50mm的斜滑块和滑轨空间，可以采用铣床和钻床完成。
（4）钳工研配侧滑块和滑轨。
（5）将侧滑块装入型芯板侧滑块孔内锁紧固定，可以采用铣床或钻床完成。
（6）以基准角定位，加工4-ф16mm孔，可以采用钻床或铣床完成。
4.2 模具斜滑块零件图及加工工艺规程

斜滑块加工工艺如下：
（1）加工外形尺寸，由铣床或加工中心完成。
（2）钳工研配，首先与滑轨研配侧滑块的滑道部分，要求滑动灵活，无晃动间隙；其次研配侧滑块与型芯及定模板的配合，要求配合接触紧密，注射成型时不产生飞边；最后研配斜楔，要求在注射成型时锁紧侧滑块。
4.3 模具型芯零件图及加工工艺规程

型芯加工工艺如下：
（1）以基准角定位，加工ф44mm和ф38mm的型芯固定孔，可以采用坐标镗床或加工中心完成。
（3）钳工装配型芯。
第五章 模具总装图及模具的装配、试模
5.1 模具总装图

5.2 模具的安装试模
试模是模具制造中的一个重要环节，试模中的修改、补充和调整是对于模具设计的补充。
5.2.1 试模前的准备
试模前要对模具及试模用的设备进行检验。模具的闭合高度，安装与、于注射机的各个配合尺寸、推出形式、开模距、模具工作要求等要符合所选设备的技术条件。检查模具各滑动零件配合间隙适当，无卡住及紧涩现象。活动要灵活、可靠，起止位置的定位要正确。各镶嵌件、紧固件要牢固，无松动现象。各种水管接头、阀门、附件、备件要齐全。对于试模设备也要进行全面检查，即对设备的油路、水路、电路、机械运动部位、各操纵件和显示信号要检查、调整，使之处于正常运转状态。

5.2.2 模具的安装及调试
模具的安装是指将模具从制造地点运至注射机所在地，并安装在指定注射机的全过程。
模具安装在注射机上要注意以下方面：
1）模具的安装方位要满足设计图样的要求。
2）模具中有侧向滑动结构时，尽量使其运动方向为水平方向。
3）当模具长度与宽度尺寸相差较大时，应尽可能使较长的边与水平方向平行。
4）模具带有液压油路接头、气路接头、热流道元件接线板时，尽可能放置在非操作一侧，以免操作不方便。
模具安装于注射机上之后，要进行空循环调整。其目的在于检验模具上各运动机构是否可靠、灵活，定位装置是否能够有效作用，要注意以下方面：
1）合模后分型面不得有间隙，要有足够的合模力。
2）活动型芯、推出及导向部位运动及滑动要平稳、无干涉现象，定位要正确、可靠。
3）开模时，推出要平稳，保证将塑件及浇注系统凝料推出模具。
4）冷却水要畅通，不漏水，阀门控制正常。
5.2.3 试模
模具安装调整后即可以进行试模。
1）加入原料 原料的品种、规格、牌号应符合产品图样中的要求，成型性能应符合有关标准的规定。原料一般要预先进行干燥。
2）调整设备 按照工艺条件要求调整注射压力、注射速度、注射量、成型时间、成型温度等工艺参数。
3）试模 采用手动操作，试模注射出样件。
5.2.4 检验
通过试模可以检验出模具结构是否合理；所提供的样件是否符合用户的要求；模具能否完成批量生产。针对试模中发现的问题，对模具进行修改、调整、再试模，使模具和生产出的样件满足客户的要求，即可交付生产使用。