方罩壳课程设计.docx

第一部分第二部分 第三部分 第四部分 第五部分 第六部分 第七部分 第八部分第九部分 第十部分第-一部分 第十二部分方罩壳课程设计目录概述课程设计任务书产品说明及分析根据初步设计方案选择注塑机模具结构的设计浇注系统的设计成型零件尺寸计算模架的选择及校核冷却系统的设计模具的安装与调试技术经济分析附录第一部分概述塑料工业是一门新兴工业，自塑料问世后几十年，塑料来源丰富， 制作方便及成本低廉、金属零件塑料化的发展很快，在机械电子、国 防、交通、通讯、建筑、农业、轻工业和日常生活用品等行业中得到 了广泛的应用，对塑料模具要求量增加。Pro/ENGINEER3.0 CAD 在设计过程的应用，Pro/ENGINEER3.0是美国PTC公司（Parametric Technology CorporationCAD/CAM/CAE集成软件，是全方位的产品开发软件。该软件集产品设计、装配、加工、钣金设计等功能一体，其模块众多、内容丰富、 功能强大，已广泛应用于电子、航天、汽车、家电和玩具等行业。Moldflow Plastic Advisers 是 Moldflow 公司开发的快速试模 分析软件，可以对塑件和模具进行注塑分析和优化，能帮助设计人员 在早期发现问题。在塑窗限位块模具设计过程中，应用Moldflow Plastic Advisers模流分析，包括浇口位置、材料选择、焰接痕位置、困气流 动时间、压力和温度分布分析等。Auto CAD是最常用的工程制图软件。由Pro/ENGINEER产生的 工程图纸不规范，所以后期需要导入Auto CAD进行完善。塑料模具 CAD技术是一种全新的设计技术，有助于提高产品的质量和实现产 品的最佳性能。塑料模具CAD的工作主要在于理解注塑过程模拟的 分析结果，判断数据并做出合适的变更设计抉择，熟悉CAD技术并 有效地应用于模具设计也有赖于设计人员的素质和经验。塑料模具CAD的难点在于建立丰富的材料性能数据库，以及模具零件的标准 化。本次课程设计设计的方罩壳注塑模主要从塑料的性能、产品的使 用性能和要求出发，分为几个方面的设计，重点阐述材料的性能、模 具结构分析及工作原理以及成型分析、理论计算几个方面此结构比较 简单，精度要求低运用常用的顶杆，通过充模、保压、冷却、开模、 推出塑件。具体过程，详见以后说明书内容分析和计算。本说明书为机械塑 料注射模具设计说明书，是根据塑料成型工艺与模具设计上的设 计过程及相关工艺编写的。本说明书的内容包括目录、课程设计指导 书、课程设计说明书、参考文献等。编写说明书时，力求符合设计步骤，详细说明了塑料模具设计方 法，以及各种参数的具体计算方法，如塑件的成型工艺、塑件脱模机 构的设计。由于本人水平有限，在设计过程中难免有错误之处，敬请各位老 师批评指正。课程设计任务书、 题目：方罩壳、 技术要求：1.塑件表面无明显缺陷2. 未注尺寸公差取MT5级任务要求：模具装配图及零件图模具设计说明书注塑工艺卡、零件加工工艺过程卡和课程设计总结三、明确设计任务、收集有关资料四、工艺性分析分析塑件的工艺性包括技术和经济两个方面，在技术方面，根据产品图 纸，只要分析塑件的形状特点、尺寸大小、尺寸标注方法、精度要求、 表面质量和材料性能等因素，是否符合工艺要求；在经济方面，主要根 据塑件的生产批量分析产品成本，阐明采用注射生产可取得的经济效益。1、塑件的形状和尺寸：塑件的形状和尺寸不同，对模塑工艺的要求也不同。2、塑件的尺寸精度和外观要求：塑件的尺寸精度和外观要求与模塑工艺方法、模具结构形式及制造精度 等有关。3、批量生产生产批量的大小，直接影响模具的结构形式，一般大批量生产时，可选 用一模多腔来提高生产效率；小批量生产时，可采用单型腔模具来生产 以降低模具的制造费用。4、其它方面在对塑件进行工艺分析时，除了考虑上述因素外，还应分析塑件的厚度、 塑件成型性能及模塑生产常见的制品缺陷问题对模塑工艺的影响。五、确定成型方案及模具结构形式根据对塑件零件的形状、尺寸、精度及表面质量要求的分析结果，确定 所需的，模塑成型方案，制品的后加工、分型面的选择、型腔的数目和 排列、成型零件的结构、浇注系统等。六、工艺计算和设计1、注射量计算：涉及到选择注射机的规格型号，一般应先进行计算。对于 形状复杂不规则的制品，可以利用Pro/E的“分析/塑模分析鸯模质量 属性”来计算质量。或者采用估算估计塑料用量，及保证足够的塑料用 量为原则。2、浇注系统设计计算：这是设计注塑模的第一步，只有完成浇注系统的设 计后才能估计型腔压力、注射时间、校核锁模力，从而进一步校核所选 的注射机是否符合设计要求。浇注系统设计计算包括浇道布置、主流道 和分流道断面尺寸计算、浇注系统压力降计算和型腔压力校核。3、成型零件工作尺寸计算：主要有凹模和型芯径向尺寸、高度尺寸计算， 其最大值直接关系到模具尺寸的大小，而工作尺寸的精度则直接影响到 制品的精度。为了计算方便，凡孔类尺寸及最小尺寸均作为公称尺寸， 凡轴类尺寸及最大尺寸均作公称尺寸；进行公称尺寸计算时应考虑塑料 的收缩率和模具寿命等因素。4、模具冷却与加热系统计算：冷却系统计算包括冷却时间和冷却参数计算。 冷却参数包括冷却面积、冷却水长度和孔数的计算及冷却水流动状态的 校核和冷却水入口和出口处温差的校核。模具加热工艺计算主要是加热 功率计算。5、注射压力、锁模力和安装尺寸校核：模具初步设计完成后，还需校核所 选择的注射机注射压力和锁模力能否满足塑料成型要求，校核模具外形 尺寸可否方便安装，行程是否满足模塑成型及取件要求。七、模具结构设计：1、确定凹模尺寸：先计算凹模厚度，再根据凹模厚度确定凹模周界尺寸， 在确定凹模周界尺寸时要注意：第一，浇注系统的布置，特别是对于 一模多腔的塑料模应仔细考虑型腔位置和浇道布置；第二，要考虑凹 模上螺孔的布置位置，第三，主流道的中心与模板的几何中心应重合; 第四，凹模外形尺寸应按国标选取。2、选择模架并确定其它模具零件的主要参数，在确定模架结构形式和定 模、动模板尺寸后，可根据定模、动模板的尺寸，从塑料模国家标 准GB/T12555 1990和GB/T12556 1990中确定模架规格。待模架 规格确定后即可确定主要模具零件的规格参数。在查阅有关零件图表， 这样就可以画装配图了。/'、 画装配图：一般先画主视图，在画俯视图及其它视图1、主视图：绘制模具零件工作位置的剖视图2、俯视图：一般情况下绘制型腔部分半剖视3、左视图、局部剖视图等4、列出零件明细表，注明材质和数量，凡标准件需标明规格5、技术要求及说明：包括所选注塑机设备型号，所选标准模架型号，模 具闭合高度，模具间隙及其它要求。九、绘制非标准件零件图零件图上应全部注明尺寸、公差与配合、行位公差、表面粗糙度、材料、 热处理方法及其它要求十' 编写技术文件1、编写注塑成型工艺卡片：根据塑料的成型特点，查阅有关资料，确定 合理的注塑成型工艺参数，并做成工艺卡片。2、编写加工工艺卡片：选择两个重要模具成型零件，确定加工工艺路线， 并做成加工工艺过程卡片。3、编写设计说明书。第三部分产品说明及分析1. 题目：方罩壳2. 材料：ABS技术要求：1）塑件表面无明显缺陷2）未注公差取MT5级3. 产品图如下：4、任务要求1）制定塑件成型工艺2）完成模具装配图一张、非标最零件图三张3）选定模具材料及热处理要求，并制定工作零件的热处理及加工制造 工艺路线4）编写说明书，其达到如下要求a 了解塑料物理性能、流动性能及成型过程中的物理化学变化了解塑件成型基本原理和工艺特点、正确分析成型的工艺对模具 的要求掌握各种成型设备对模具的要求掌握模具成型的结构及设计计算方法5、工艺方案的拟定1、产品分析从产品视图和立体图判断，本产品在常温中使用，精度要求不高， 尺寸小，模具结构简单，所以从综合角度上看初步设计为一模两腔。2、选材材料：ABS 密度：1.021. 16/kg*dm-3）ABS是一种非结晶性材料，其原材料综合机械性能好，但耐热性较 差，吸水性较大，化学稳定性较好；成型特点：成型性能好，成型 前要干燥，易产生熔接痕，浇口处外观不好；模具设计时分流道及 浇口截面要大，需注意浇口的位置，防止熔接痕，在成型时的脱模 斜度大于2,收缩率去大于0.5%。四根据初步设计方案选择注塑机一、成型前）隹备1、吸水性大，若储存不当，则需干燥处理2、塑料在注塑机料筒内经加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统 进入模具型腔，其成型过程包括充模、保压、冷却、取出塑件等四个阶 段。二、根据塑件的形状计算体积和质量1、对于该塑件建立。6 NX5模型，并用分析/则量体计算体积得：V=2.7x10 mmM=2.9 X10 g2、根据塑件总体积或总质量初选注射机XS-Z-60三、塑件注射成型工艺参数注射机：XS-Z-60料筒温度：喷嘴温度：注射压力：注射时间：保 压：保压时间：冷却时间：四、注射机有关参数的校核和最终选择L模具闭合高度的校核安装高度应满足：H设计模具总高度为：H =180mm选XS-Z-60型，最大装模高度H =200mm，最小装模高度H =70mm H =180mm介于二者之间，满足模具厚度安装要求。2、注射机有关参数XS-Z-60型注塑机的主要参数标称注射量/cm60柱塞直径/mm38注射压力/X10 Pa1220合模方式液压一机械注射行程/mm170注射方式柱塞式最大成型面积/3 E130合模力/N50x10喷嘴球头直径/mm模具最大厚度/mm200模板最大行程/mm180模具最小厚度/mm70模板尺寸/mm300x400拉杆空间/mm190x300顶杆中心孔径/mm顶出行程/mm382、注射机参数的校核(1) 注射容量和质量校核每一次注射量为：28.6g最大注射量>28.6 所以注射机符合注射要求(2) 锁模力与注射压力，锁模力按下式校核F >qA式中F-注射机的额定锁模力(N);q-模具型腔内塑料熔体的平均压力(MPa)，A-塑件浇注系统在分型面上的总投影面积(mm )F>30x(25x20x4+25x20x4x0.4) =84000由于F=N故满足上式模具结构的设计1、型腔数目的确定根据经济性确定型腔数目从目前市场价格来看每增加一个型腔会提高生产效率，降低成本，考虑 到本塑件结构简单，塑件易成型，模具结构简单。因此，最终选择一模四腔， 最大限度提高生产效率。2、分型面的确定为了最大程度的简化模具，本塑件采用塑件底面为分型面，合模时利用注塑 机锁模力将其锁紧，结构如图所示六浇注系统的设计一、浇注系统的形式和浇口的设计浇注系统是引导塑料熔体从注塑机喷嘴到模具型腔的通道，浇注系统的作用 是使塑料平稳有序地填充型腔，并在填充和保压过程中把注射压力充分传递到 各个部分，以获得组织精密的塑件。因此，浇注系统对塑件质量影响很大。浇 注系统分为普通浇注系统和热流道浇注系统。该副模具采用普通浇注系统，它包括主流道、分流道、浇口、冷料穴。1、主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注塑机喷嘴射出的 熔体导入分流道，再经浇口进入型腔，主浇道的形状通常为圆锥形， 以便于熔体的流动和开模时顺利取出凝料。（1）主浇到小端直径D二注射机喷嘴直径+（0.51）取D=4mm主流道球面半径SRo=注塑机喷嘴半径+（12）取SRo=球面配合高度h=35mm， 取h=3mm主流道长度L=60mm主流道大端直径D'=6mm（2）主流道衬套结构形式主流道小端入口与注塑机喷嘴反复接触，属于易损件，对材料要求较 严格，因而模具主流道部分设计成可拆卸的衬套，即浇口套，以便选择钢材 单独加工和热处理，常用碳素工具钢，如T8A、T10A等，热处理硬度为 50HRC55HRC 。如今，大多数模具都将浇口套安装在定模座板上，如图所示：2、分流道设计（1）分流道的布置形式分流道在分型面上的布置与型腔排列紧密相关，有多种不同的布置形 式，应遵循两方面原则：一方面，排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一 方面，流程尽量短，锁模力要求平衡。模具的流道布置形式采用平衡式。（2）分流道的长度长度应尽量短，减少弯折。该模具的分流道长度在设计过程中由绘图 得出。（3）分流道的形状及尺寸为了便于加工及凝料脱模，分流道设置在分型面上，首先进行各截面形 状的比较。裤面形状建重损失虹性述的阳力散果中面圈形4k施隹矩形大不展Q辕小村民O小为达到最佳的流动状态应选择圆形截面，其截面尺寸R=3mm（4）分流道表面粗糙度由于流道中模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体流 动状态较为理想，因此分流道内表面的表面粗糙度Ra并不要求很低， 一般取0.631.6vm，分流道表面不光滑，有助于增加塑料外层阻力，使 中心层具有较高的剪切速率。因此，本副模具分流道Ra=12.63、冷料穴设计冷料穴一般位于主流道对面的动模板上，起作用是存放流在前面的冷料； 此外，开模时为了能从浇口套内拉出浇道凝料，通常在冷料穴末端设置拉料杆。 冷料穴有三种形式：第一种是与拉料杆匹配的冷料穴；第二种是与推杆匹配的冷 料穴；第三种无拉料杆的冷料穴。本副模具在这里选用与拉料杆匹配的冷料穴。 其拉料杆的形状是Z形，便于从主流道内拉出凝料。4、浇口的设计浇口是连接分流道与型腔的一段细小的通道，它是浇注系统的关键部分。 浇口的形状、位置、尺寸对塑件的质量影响很大。对于分流道，典型的流道直径 是47颇。本副模具选用圆形分流道截面。其优点是所有类型的都适用，典型浇 口的截面积为分流道的3%9%，浇口长度为0.72颇，对于边缘浇口，最小浇口 深度为壁厚的一半，最小的浇口宽度至少为壁厚的两倍，本副模具选用测浇口， 宽3颇，深1 mm。5、排气槽的设计因该产品属于小型塑件，其排气量不大，可利用分型面间隙以及推杆和孔 配合间隙排气。成型零件尺寸计算该塑件公差等级低，为降低制造成本，根据塑件质量要求，其成型零件工作 尺寸用平均值法计算，计算如下表：名称公式计算结果备注型腔一 3L = (L + L S -王 A )+况24.76©17 019.74©15 09.68书.+70塑件材料ABS 其收缩率为 0.4%0.7% 此处取平均收缩 率 Scp=0.55%z 二一2 .H =(H +H S - 3 A );&29.84+-17 05.87书080型芯一一 一3lm=(ls+lSSCp+Z A)O&21.600-0.2116.570-0.194.350-0.15一一 一2h (h +hS +§A)+29.700-0.宓22.410-0.15模架的选择及校核模架示意图如下：1、模具厚度H与注塑机的高度校核¥气式中Hmin 注塑机允许的最小模厚max注塑机允许的最大模厚预选模架180mmx180mm，模具闭合高度为H二满足使用要求2、注塑机开模行程校核注塑机开模行程应大于模具取出塑件所需的开模距即满足 SmaxH + H +(5 10)式中H推出距离H包括浇注系统凝料在内的塑件高度则 H + H +(5 10) 二因此，满足要求冷却系统的设计塑料在成型过程中，模具温度会直接影响到塑料熔体的充模、定型、成型周 期和塑件质量。所以，本副模具需要设置温度调节系统以满足塑料熔体的填充要 求。一般注塑机料筒内塑料熔体的温度在200C左右，而塑件在模具型腔中取出 时的温度在60C一下，所以热塑性塑料在注塑成型以后，必须对模具进行有效 的冷却，以便使塑件可靠冷却定型并迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。 常用的冷却方法有：水冷却、空气冷却和油冷却等。由于本产品塑件较小，所以 采用水冷却。1、冷却时间的确定在注塑过程中，塑件的冷却时间，通常是指塑料熔体从充满模具型腔起到可 以开模取出塑件时止的这一段时间。这一时间标准，常以制品已充分固化定型而 且具有一定的强度和刚度为准，这段冷却时间一般约占整个注射成型周期的 80%。因本产品塑件的壁厚比较薄，故用下公式计算：j2 14 及Tm克,皿 N le 1th式中a塑料热扩散系数(itf/s)S制品壁厚(mm )根据已知条件 Ts=260C Tm=60 CTe=100CS=2 mmt=2、冷却系统设计原则 尽量保证塑件收缩均匀，维持模具热平衡 冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越均匀 尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等 浇口处加强冷却 应降低进水和出水的温差 合理选择冷却水道的形式 合理确定冷却水管的接头位置 冷却系统的水道尽量避免与模具上其他机构发生干涉现象 冷却水管的进出接头应埋入模板内，以免模具搬运过程中遭到损坏3、冷却系统结构形式根据塑料制品形状及其所需的冷却效果，冷却回路可分为直通式、圆周式、多 极式、螺旋线式、喷射式、隔板式，同时还可以互相配合，构成各种冷却回路。 所以本设计的冷却水直径8mm。4、冷却系统的计算模具的安装与调试1、模具的安装安装时尽量采用整体吊装，将模具吊入注射机拉杆、模板之间后，调整方位， 使定位上的方位环进入固定板的定位孔，并且放正，慢速闭合动模板，然后 用压板或螺钉压紧定模板，并初步固定动模，再慢速微量开启动模35次， 检查模具在启闭过程中是否平衡灵活，有无卡住现象，最后固定动模板。2、模具的调试模具安装好后，首先进行空转检查与调试，要按下述事项对注射机各模具进 行调整或检验。 调节锁模系统锁模力的松紧程度可以根据锁模力大小和经验进行判断，对锁模力的控制有 两个原则：一方面锁模力应该足够大，保证模具在塑料熔体的注射压力作用 下不开缝，因此锁模力应该大于模腔和塑件在分型面上的投影面积的乘积。另一方面过紧的锁模力，导致模板变形，目前主要靠目测和经验来调整合模 的松紧程度，即在分模时在使用液压双时锁模机构的注射机时，使用时节流 阀先快后满，否则不自然，也不太勉强地伸直时，合模的松紧程度正好合适。 开模距离调整：调整全塑件，浇道凝料，能够自动脱模的状态，有拉杆限位的模具，要注意 开模距离与开模速度不要过大或过快，避免拉杆被拉到极限状态而在开模过 程中对模具造成冲击。 调整顶杆的顶出距离在开模状态下，调整注射机得顶杆位置，使模具的顶出系统在能将塑件完全 脱模的前提下，使模具上的顶板与动板或支撑板之间尚有不小于5mm空间距 离，以防止定坏模具。 安全检查1. 检查小路是否通畅，走向是否正确，有无泄漏现象。2. 有电加热器的模具在通电前要做绝缘检查。3. 有液压，气动装置的模具，进行通液或通气实验，检查看有无漏液或漏气 现象。4. 工作行程是否准确。 空转检查上述事项完成后，正式试模前需进行空转检查以检查模具各部分的工作情况是 否正常通过。模具动作原理模具装在注射机上注射保压冷却 开模推出制品合模进行第二次注射技术经济分析模具仍然是一种工业产品，然而他是以提供塑件来体现其使用价值，因而它 的价格受多方面因素的影响，估计方法也不尽相同，制造机械程度高、数控机床 比例大、固定资产化高、设备折旧率高、成本就高，反之手工比例就大，成本相 对就低些。根据本次设计的模具看，属于小型精度要求不高的模具，制造成本相对较低， 经济效益相对较好，符合本塑件使用要求。参考文献1. 李学锋主编，塑料模设计及制造。北京：机械工业出版社，20052. 王刚毅主编，塑料模设计指导.北京：清华大学出版社，20103. 塑料模具手册，北京：机械工业出版社，19944. 康显丽。UGNX5中文版基础教程，北京：清华大学出版社，2008