復(fù)印機(jī)小端蓋注塑模具設(shè)計(jì)

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：復(fù)印機(jī)小端蓋注塑模具設(shè)計(jì)系 別： 機(jī)電信息系 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí)： 學(xué) 生： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2013年5月目錄1 緒論1 1.1 題目的背景和意義11.2 國內(nèi)外模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r1 1.3塑料模具發(fā)展走勢(shì)21.4 課題研究的意義及主要研究內(nèi)容2 2 復(fù)印機(jī)小端蓋的工藝性分析4 2.1塑件的材料與結(jié)構(gòu)分析4 2.1.1塑件的體積及質(zhì)量計(jì)算42.1.2塑件的結(jié)構(gòu)與材料5 2.2塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量7 2.2.1塑件的尺寸精度7 2.2.2塑件的表面質(zhì)量72.3 工藝性分析7 3 注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8 3.1分型面的確定8 3.2澆口的確定1

2、03.3型腔數(shù)目的確定11 3.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)123.4.1主流道123.4.2 分流道13 3.4.3 澆口的設(shè)計(jì)133.4.4 澆口套的形式及固定方式143.5成型零部件設(shè)計(jì)143.5.1成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)153.5.2成型零件工作尺寸計(jì)算183.6導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)193.7抽芯機(jī)構(gòu)和頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)213.7.1抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)213.7.2頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)22 3.8脫模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)24 3.8.1 脫模力的計(jì)算24 4 冷卻設(shè)計(jì)及排氣系統(tǒng)264.1冷卻水道熱傳面積264.1.1塑料傳給模具的熱量264.1.2冷卻水的體積流量264.1.3冷卻水道熱傳面積274.2排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)275注射機(jī)的選

3、擇及校核28 5.1選擇注射機(jī)285.2 注射機(jī)的校核285.2.1 注射壓力的校核295.2.2 最大注射量的校核305.2.3鎖模力的校核305.2.4 噴嘴尺寸校核305.2.5 注射機(jī)固定模板定位孔與模具定位圈的關(guān)系315.2.6 模具外形尺寸校核315.2.7 模具的安裝緊固315.3 本章小結(jié)316 模具材料的選擇327 模具裝配圖及制造工藝337.1模具裝配圖337.2模具制造工藝357 模具可行性分析368.1本模具的特點(diǎn)368.2市場(chǎng)效益及經(jīng)濟(jì)效益分析369 結(jié)論37致謝38參考文獻(xiàn)39畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明40畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明41附錄42圖紙和說明書聯(lián)系QQ

4、2 復(fù)印機(jī)小端蓋的工藝性分析2.1塑件的材料與結(jié)構(gòu)分析2.1.1塑件的體積及質(zhì)量計(jì)算體積及質(zhì)量的計(jì)算也利用PRO/ENGINEER的分析模塊自動(dòng)計(jì)算獲得（塑件密度由塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)表14查得：=1.2g/cm3），如圖2.1所示： 圖2.1塑件三維圖結(jié)果如下：體積 = 3.e+04 MM3曲面面積 = 3.e+04 MM2密度 = 1.e+00 公噸 / MM3質(zhì)量 = 4.e+04 公噸 故注塑件體積為： V=39.15cm3 質(zhì)量為：M=39.15x1.2g=46.98g（注：此處的塑件體積及質(zhì)量都不包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)）2.1.2塑件的結(jié)構(gòu)與材料塑件的三維造型如圖2.2，二維如圖2.3所示。圖

5、2.2塑件三維圖圖2.3塑件二維圖零件尺寸如圖2.2所示，該塑件名稱為復(fù)印機(jī)小端蓋，塑件形狀類似為平板薄殼結(jié)構(gòu)，盒蓋長110mm,寬85mm，高26mm，殼蓋壁厚為3mm，最薄壁厚為1mm。結(jié)構(gòu)對(duì)稱。要求具有一定的強(qiáng)度、剛度、耐熱和耐磨損等性能。ABS合成塑料以其很好的韌性、密封性，很高的機(jī)械強(qiáng)度，耐化學(xué)腐蝕，加工適應(yīng)性好，注射成型，擠出成型等所有的加工方法都可以，而且尺寸穩(wěn)定性好，耐堿性，耐應(yīng)力開裂性也好，根據(jù)以上特點(diǎn)以及經(jīng)濟(jì)因素，采用ABS塑料。2.2塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量2.2.1塑件的尺寸精度a. 尺寸精度的選擇；塑件的尺寸精度是決定塑件制造質(zhì)量的首要標(biāo)準(zhǔn)，然而，在滿足塑件使用要求的

6、前提下，設(shè)計(jì)時(shí)總是盡量將其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工難度和制造成本。對(duì)塑件的精度要求，要具體分析，根據(jù)裝配情況來確定尺寸公差，該塑件是一般辦公用品，所以精度要求為一般精度即可，根據(jù)精度等級(jí)選用表，ABS的高精度為MT3級(jí)，一般精度為MT4級(jí)。根據(jù)塑件尺寸公差表，在公稱尺寸在6580范圍內(nèi)，MT4A級(jí)的公差值為0.64 mm， MT4B級(jí)的公差數(shù)值為0.84 mm。b. 尺寸精度的組成及影響因素；制品尺寸誤差構(gòu)成為： （2.1）式中： 制件總的成型誤差；塑料收縮率波動(dòng)所引起的誤差； 模具成型零件制造精度所引起的誤差； 模具磨損后所引起的誤差； 模具安裝，配合間隙引起的誤差。影響塑料制品

7、尺寸精度的因素比較復(fù)雜，歸納有以下三個(gè)方面。模具 模具各部分的制造精度是影響制件尺寸精度重要的因素；塑料材料 主要是收縮率的影響，收縮率大的尺寸精度誤差就大；成型工藝 成型工藝條件的變化直接造成材料收縮，從而影響尺寸精度。2.2.2塑件的表面質(zhì)量該塑件是復(fù)印機(jī)小端蓋，表面粗糙度為細(xì)橘皮狀，除要求沒有凹陷，無毛刺，內(nèi)部無縮孔，沒有特別得表面質(zhì)量要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。綜以上分析可知，注射時(shí)在工藝參數(shù)控制較好的情況下，零件的成型質(zhì)量很容易得到保證。2.3 工藝性分析為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用側(cè)澆口。澆口隱藏在塑件的內(nèi)部。結(jié)合塑件實(shí)際情況，采用從頂桿側(cè)面進(jìn)澆方式。從塑料件側(cè)面進(jìn)料，因

8、而塑件外表面不受損傷，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量與美觀效果。塑件的工藝參數(shù)：干燥條件：80-90 2小時(shí)。成型收縮率:0.4-0.7% 。模具溫度：40-90（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導(dǎo)致光潔度較低）。注射壓力：56-176mpa 。注射速度：中高速度。3 注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1分型面的確定 分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的一個(gè)重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件的脫模和模具的制造工藝的有關(guān)，因此，分型面的選擇是注射模設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵。根據(jù)分型面的選擇原則：a. 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處； b. 在開模時(shí)盡量使塑件留在動(dòng)模；c. 分型面的選擇應(yīng)保證塑件的尺寸精

9、度和表面質(zhì)量；d. 有利于排氣和模具的加工方便；e. 有助于避免側(cè)抽芯或便于側(cè)抽芯。由以上因素決定，有三種分型面方案，如圖3.1方案一方案二方案三圖3.1方案的選擇如圖3.1中方案一分型面的選擇使得在澆注過程中，動(dòng)模和定模上都有側(cè)挖，不利于散熱，設(shè)計(jì)復(fù)雜，不利于簡化模具設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)不合理。方案二有側(cè)挖，分型面較大，側(cè)挖結(jié)構(gòu)簡單，有利于制品推出，簡化模具結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)合理。方案三分型面處，將主要結(jié)構(gòu)全部放入動(dòng)模中，有側(cè)挖，同時(shí)也影響本身的美觀。設(shè)計(jì)不合理。該塑件為端蓋不太要求過于美觀，無斑點(diǎn)和熔接痕，表面質(zhì)量要求一般高。在選擇分型面時(shí)，塑件開模后會(huì)包在動(dòng)模型芯上，模具結(jié)構(gòu)也較為簡單。所以，選塑件大端底

10、平面作為分型面較為合適，故選擇分分型面方案二。 3.2澆口的確定 澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道。是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對(duì)塑件的性能和質(zhì)量的影響最大。常用的澆口形式有：1）直接澆口；2）側(cè)澆口；3）扇形澆口；4）平縫澆口；5）環(huán)形澆口；6）輪輻澆口；7）爪形澆口；8）點(diǎn)澆口；9）潛伏澆口；10）護(hù)耳澆口。本次設(shè)計(jì)復(fù)印機(jī)小端蓋，該塑件屬于外觀件，端蓋表面質(zhì)量要求無斑點(diǎn)和熔接痕，進(jìn)澆入潛在外面影響美觀，所以要把進(jìn)澆口隱藏在塑件的內(nèi)部。結(jié)合塑件實(shí)際情況，采用從頂桿側(cè)面進(jìn)澆方式，見下圖3.2:圖3.2進(jìn)澆方式3.3型腔數(shù)目的確定 注射模的型腔數(shù)目,可以是一模一腔,也可以

11、是一模多腔，在型腔數(shù)目的確定時(shí)主要考慮以下幾個(gè)有關(guān)因素：a. 塑件的尺寸精度；b. 模具制造成本；c. 注射成型的生產(chǎn)效益；d. 模具制造難度。考慮到該塑件是一般辦公用品，查手冊(cè)得塑件的經(jīng)濟(jì)精度推薦4級(jí)，塑件的尺寸中等，考慮其澆注方式為潛伏式測(cè)澆結(jié)構(gòu)，為保證其主澆道澆注不發(fā)生偏移的情況至少采用一模2腔結(jié)構(gòu)?？紤]其經(jīng)濟(jì)性能，降低模具制造成本低，所以本次設(shè)計(jì)采用一模2腔結(jié)構(gòu)比較合適，裝配也方便。 3.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴開始到型腔入口為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，它由主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳料，傳熱，傳壓情況決定著塑件的內(nèi)在和外表質(zhì)量，它的布置和

12、安排影響著成型的難易程度和模具設(shè)計(jì)及加工的復(fù)雜程度，所以澆注系統(tǒng)是模具設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容之一。3.4.1主流道主流道是連接注射機(jī)的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機(jī)的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時(shí)也改善料流的速度，因?yàn)橐妥⑸錂C(jī)相配，所以根據(jù)選用的XS-ZY250型號(hào)注射機(jī)的相關(guān)尺寸得 噴嘴前端孔徑：d0=4.0mm； 噴嘴前端球面半徑：R0=16mm； 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系取主流道球面半徑：R=16mm；取主流道小端直徑：d=4.5mm為了便于將凝料從主流道中取出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，起斜度為此處選用2，經(jīng)換算得主流道大端直徑為6.4mm。如圖

13、3.3所示。圖3.3主澆道由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材單獨(dú)加工和熱處理。3.4.2 分流道 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。分流道如圖3.4所示。圖3.4分流道由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動(dòng)狀態(tài)較為理想，因此里面分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.4m左右既可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而

14、與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動(dòng)時(shí)具有適宜的剪切速率和剪切熱。3.4.3 澆口的設(shè)計(jì)a. 澆口類型及位置的確定該模具是小型塑件的型腔模具，同時(shí)從所提供塑件圖樣中可看出，在底部頂桿上的設(shè)置潛伏式側(cè)澆口比較合適。該模具采用側(cè)澆潛伏式澆口，其有以下特性:(1) 形狀簡單，去除澆口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保證；(2) 試模時(shí)如發(fā)現(xiàn)不當(dāng)，容易及時(shí)修改；(3) 能相對(duì)獨(dú)立地控制填充速度及封閉時(shí)間；(4) 對(duì)于殼體形塑件，流動(dòng)充填效果較佳。如圖3.5所示。圖3.5澆口3.4.4 澆口套的形式及固定方式圖3.6 澆口套固定方式而對(duì)于澆口套的固定則采用定位圈壓緊澆口套外肩，并用四個(gè)螺

15、釘把定位圈固定在定模座板上的方式，定位圈一般高出定模座板510的距離。其具體定位如圖3.6所示。直徑為100mm。3.5成型零部件設(shè)計(jì)成型零件工作時(shí)直接與塑料熔體接觸，要承受熔融塑料流的高壓沖刷、脫模摩擦等。因此，成型零件不僅要求有正確的幾何形狀、較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度值，而且還要求有合理的結(jié)構(gòu)和較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性。設(shè)計(jì)注射模的成型零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)成型零件的塑料性能、使用要求、幾何結(jié)構(gòu)，并結(jié)合分型面和澆口位置的選擇、脫模方式和排氣位置的考慮來確定型腔的總體結(jié)構(gòu)；根據(jù)塑件的尺寸計(jì)算成型零件型腔的尺寸；確定型腔的組合方式；確定成型零件的機(jī)械加工、熱處理、裝配等要求；對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)

16、行強(qiáng)度和剛度校核。由此可見，注射模的成型零部件設(shè)計(jì)是注射模設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分。3.5.1成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 成型零件是決定塑件幾何形狀和尺寸的零件。它是模具的主要部分，主要包括凹模、凸模及鑲件、成型桿等。a. 端蓋凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凸模即成型塑料制品內(nèi)表面的大型芯，而成型制品上的孔的是小型芯或稱成型桿。凸模分為整體結(jié)構(gòu)的凸模、整體鑲?cè)虢Y(jié)構(gòu)的凸模和鑲拼組合結(jié)構(gòu)的凸模三種。此次設(shè)計(jì)采用整體結(jié)構(gòu)凸模。型芯結(jié)構(gòu)如圖3.7所示。圖3.7型芯鑲塊b. 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凹模是成型制品外表面的成型零件（型腔），是制品外表面形狀、結(jié)構(gòu)的復(fù)制。結(jié)合制件的結(jié)構(gòu)特性和模具的制造要求，采用整體結(jié)構(gòu)凹模。對(duì)于易損部分容易更換

17、。如圖3.8所示。 圖3.8型腔鑲塊3.5.2成型零件工作尺寸計(jì)算成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用來構(gòu)成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸。影響塑件尺寸精度的因素很多，概括地說，有塑料原材料、塑件結(jié)構(gòu)和成型工藝、模具結(jié)構(gòu)、模具制造和裝配、模具使用中的磨損等因素。塑料原材料的影響主要是指收縮率。常用按平均收縮率、平均磨損量和平均制造公差為基準(zhǔn)的計(jì)算方法。該塑料的平均收縮率為： (3.1）式中塑料平均收縮率；塑料最大收縮率；塑料最小收縮率。a. 型芯尺寸的計(jì)算(1) 型芯徑向尺寸的計(jì)算型芯徑向尺寸計(jì)算公式如下：（3.2） =168+

18、1680.0055+(3/4)0.66 =169.420_0.22式中型芯的徑向基本尺寸；塑件的徑向基本尺寸；制造公差；塑件公差；塑料的平均收縮率。表3.1型芯徑向尺寸表塑件的徑向尺寸平均收縮率制造公差塑件公差型芯的徑向尺寸160.00550.130.4016.380_0.13400.00550.190.5640.780_0.191010.00550.220.66101.890_0.22b. 型芯高度尺寸的計(jì)算型芯高度尺寸的計(jì)算公式如下： (3.3) =50.79+50.790.0055+(2/3)0.56 =51.440_0.19 式中 型芯深度基本尺寸；塑件內(nèi)形深度尺寸；制造公差；塑件公差

19、；塑料的平均收縮率。(1) 型腔尺寸的計(jì)算1) 型腔徑向尺寸計(jì)算公式如下： (3.4) =109.94+109.940.0055+(3/4)0.46 =110.89 0+0.15式中型腔徑向基本尺寸；塑件徑向的基本尺寸；制造公差；塑件公差；塑料的平均收縮率。表3.3型腔徑向尺寸表塑件的徑向尺寸平均收縮率制造公差塑件公差型腔的徑向基本尺寸280.00550.090.2827.94 0+0.09850.00550.150.4685.07 0+0.151100.00550.150.46110.09 0+0.152) 型腔深度尺寸計(jì)算公式如下： (3.5) =9.55+9.550.0055+(2/3)0.2 =9.74 0+0.07式中 型腔深度基本尺寸；塑件內(nèi)形深度尺寸；制造公差；塑件公差；塑料的平均收縮率。表3.4型腔深度尺寸表塑件內(nèi)形深度尺寸平均收縮率制造公差塑件公差型芯深度基本尺寸25.450.00550.110.3425.74 0+0.1117.60.00550.110.3417.370+0.1140.00550.070.23.990+0.073.6導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)導(dǎo)向零件是保證動(dòng)模與定?；蛏夏Ｅc下模合模時(shí)正確定位和導(dǎo)向的重要零件。其主要零件包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的形式主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定為兩種。導(dǎo)向裝置有以