学士学位论文--a型smt卡盒注塑模具设计说明书.doc

毕业设计说明书题 目： A型SMT卡盒注塑模具设计系 别： 信息控制与制造系班 级： xx姓 名： xx学 号： 0804010130指导老师： xx 起讫时间:2010年10月18日2010年12月10日（共8周） 摘要本设计为A型SMT卡盒注塑模具设计。此产品的材料为ABS塑料，有利于提高制品的强度，采用一模四腔的布局方法，浇口的形式为侧浇口。模具结构为侧抽芯与内抽芯相结合的结构。通过以下的计算和设计，此设计是可行的，并可以用于实际生产当中。关键词：注射成型 模具设计 侧向抽芯 推出机构前言此设计是A型SMT卡盒注塑模具设计。塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的35，而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。随着模具工业的发展，模具设计有所改进，此设计是融合了不同的抽芯结构。在计算过程中附有详细的公式和设计方法，按照生产实际要求和设计方法、步骤，较为详细的叙述了设计的过程本说明书在编写过程中，得到老师和同学的大力支持和热情帮助，在此谨表谢意。由于本人设计水平有限，在设计过程中难免有错误之处，敬请各位老师批评指正。设计者：刘鹏程2010年12月目录第一章 毕业设计任务书41. 1 题目41. 2 明确设计任务，收集有关资料41. 3 工艺性分析41. 3. 1 塑胶件的形状和尺寸 41. 3. 2 塑胶件的尺寸精度和外观要求 41. 3. 3 生产批量 41. 3. 4 其它方面 41. 3. 5 确定成型方案及模具型式 41. 4 工艺计算和设计41. 4. 1 注射量计算 41. 4. 2 浇注系统设计计算 41. 4. 3 成型零件工作尺寸计算 51. 4. 4 模具冷却与加热系统计算 51. 4. 5 注射压力、锁模力和安装尺寸校核 51. 5 进行模具结构设计51. 5. 1 确定凹模尺寸 51. 5. 2 选择模架并确定其他模具零件的主要参数 51. 6 画装配图51. 7 绘制各非标准零件图51. 8 编写技术文件5第二章 产品说明及分析62. 1 题目62. 2 工艺方案的拟定62. 2. 1 产品分析 6第三章 模具系统设计73. 1 模架系统设计73. 2 分型面位置的确定83. 3 浇注系统93. 3. 1 主流道设计 93. 3. 1. 1 主流道尺寸93. 3. 1. 2 主流道衬套的形式93. 3. 1. 3 主流道衬套的固定103. 3. 2 分流道设计 103. 3. 2. 1 主分流道的形状及尺寸103. 3. 2. 2 主分流道长度113. 3. 2. 3 副分流道的设计113. 3. 2. 4 分流道的表面粗糙113. 3. 2. 5 分流道的布置形式123. 3. 3 浇口的设计 123. 3. 3. 1 浇口的选用123. 3. 3. 2 浇口位置的选择133. 3. 4 浇注系统的平衡 133. 4 型腔和型芯系统设计143. 5 抽芯系统163. 6 顶出系统163. 7 冷却系统173. 8 排气系统18第四章 模具总装图19第五章 型芯零件图20第六章 模具的工作过程说明21第七章 结论21第八章 参考文献 22一、毕业设计任务书1.1 题目l 题 目：A型SMT卡盒注塑模具设计 l 条 件：产量：50万件l 材 料：ABS(丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的合成塑料)l 设 备：注塑机自选l 任务要求：总装图1份 零件图若干 说明书1份 工艺卡1份1.2明确设计任务，收集有关资料1.3工艺性分析分析塑胶件的工艺性包括技术和经济两方面，在技术方面，根据产品图纸，只要分析塑胶件的形状特点、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，是否符合模塑工艺要求；在经济方面，主要根据塑胶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。1.3.1塑胶件的形状和尺寸：塑胶件的形状和尺寸不同，对模塑工艺要求也不同。1.3.2塑胶件的尺寸精度和外观要求：塑胶件的尺寸精度和外观要求与模塑工艺方法、模具结构型式及制造精度等有关。1.3.3生产批量生产批量的大小，直接影响模具的结构型式，一般大批量生产时，可选用一模多腔来提高生产率；小批量生产时，可采用单型腔模具等进行生产来降低模具的制造费用。1.3.4其它方面在对塑胶件进行工艺分析时，除了考虑上诉因素外，还应分析塑胶件的厚度、塑料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。1.3.5确定成型方案及模具型式：根据对塑胶零件的形状、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。1.4工艺计算和设计1.4.1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，可以采用估算法估计塑料的用量，及保证足够的塑料用量为原则。1.4.2浇注系统设计计算：这是设计注射模的第一步，只有完成注系统的设计后才能估算型腔压力、注射时间、校核锁模力，从而进一步校核所选择的注射机是否符合要求。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。1.4.3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，其最大值直接关系到模具尺寸大小，而工作尺寸的精度则直接影响到制品精度。为计算方便，凡孔类尺寸均及其最小尺寸作为公称尺寸，凡轴类尺寸均及最大尺寸作为公称尺寸；进行工作尺寸计算时应考虑塑料的收缩率和模具寿命等因素。1.4.4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、冷却水空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与出口处温差的校核。模具加热工艺计算主要是加热功率计算。1.4.5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。1.5进行模具结构设计：1.5.1确定凹模尺寸：先计算凹模厚度，再根据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模腔位置和浇道布置；第二，要考虑凹模上螺孔的布置位置；第三，主流道中心与模板的几何中心应重合；第四，凹模外形尺寸尽量按国家标准选取。1.5.2选择模架并确定其他模具零件的主要参数:在确定模架结构形式和定模、动模板的尺寸后，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塑模零件的规格参数。再查阅有关零件图表，就可以画装配图了。1.6画装配图一般先画上主视图，再画侧视图和其他视图。l 主视图：绘制模具工作位置的剖面图l 侧视图：一般情况下绘制定模部分视图l 俯视图、局部剖视图等l 列出零件明细表，注明材质和数量，凡标准件须注明规格l 技术要求及说明，包括所选注射机设备型号，所选用的标准模架型号，模具闭合高度，模具间隙及其它要求。1.7绘制各非标准零件图零件图上应注明全部尺寸、公差与配合、行位公差、表面粗糙度、所用材料、热处理方法及其它要求1.8编写技术文件l 编写注射成型工艺卡片：根据塑料的成型特点，查阅有关资料，确定合理的注射成型工艺参数，并作成工艺卡片。l 编写加工工艺过程卡片：选取两个重要模具成型零件，确定加工工艺路线，并作成加工工艺过程卡片l 编写设计说明书二、产品说明及分析2.1题目l 题目：塑料窗限位块 l 条件：产量：50万件 材料：ABS(丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的合成塑料) 设备：注塑机自选l 产品图如下：1、未标明公差:0.1， 2、未标明拔模角度:0.5度， 3.材料:ABS2.2工艺方案的拟定2.2.1产品分析：本产品主要用于各种结构件之间的连接和过渡，它要求耐磨、耐腐蚀性好、成本低廉、能大规模的生产。1） 制件结构工艺分析：该制件的形状如上图所示，制件的形状简单，壁厚3mm，有R3mm,R5mm,R2mm几个不同大小的拔模角，左边和中间壁有R3mm的圆孔，需要用侧抽芯和内抽芯结合才能实现制件的脱模。2） 材料分析ABS有良好的机械强度的一定得耐磨度、化学稳定性等。在升温时粘度增强，所以成型压力较高，故制件的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；ABS易产生熔接痕，模具设计时应该注意尽量减少浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，其壁厚，熔料温度对收缩率影响极小。在要求制件精度高时，模具温度可控制在50-60C，而在强调制件光泽和耐热时，模具温度可控制在60-80C。三、模具系统设计3.1模架系统设计注射模是安装在注射机上的，因此在设计注射模具时应该对注射机有关技术规范进行必要的了解，以便设计出符合要求的模具，同时选定合适的注射机型号。从模具设计角度考虑，需要了解注射机的主要技术规范。在设计模具时，最好查阅注射机生产厂家提供的有关“注射机使用说明书”上标明的技术规范，。因为即使同一规格的注射机，生产厂家不同，其技术规格也略有差异。本次设计的塑件在注射时采用一模四件，既模具需要四个型腔。应设计要求，使用了大水口 A 型模架。选用的模架如图所示： 3.2分型面位置的确定如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：1) 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。2) 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。3) 保证塑件的精度要求。4) 满足塑件的外观质量要求。5) 便于模具加工制造。6) 对成型面积的影响。7) 对排气效果的影响。8) 对侧向抽芯的影响。其中最重要的是第5）和第2）、第8）点。为了便于模具加工制造，应尽是选择平直分型面工易于加工的分型面。如下图所示，采用AA这样一个平直的分型面，前模（即定模）做成平的就行了，胶位全部做在后模（即动模），大简化了前模的加工。AA分型面也是整个模具的主分模面。这样的选择使塑件外表面可以在整体凹模型腔内成型，塑件外表面光滑，同时侧向抽型容易，而且塑件脱模方便。如果分型面选择在其他位置，会在分型面处留下痕迹，则会影响塑件表面的质量，同时会使侧向抽芯困难，由于塑件收缩会包在后模仁和后模镶件上，依靠注射机的顶出装置和模具的推出机构推出塑件。所以选择如图2-2所示的分型面位置。 3.3浇注系统3.3.1主流道设计3.3.1.1主流道尺寸主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为3.54mm。3.3.1.2主流道衬套的形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式（俗称浇口套，这边称唧咀），以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。唧咀都是标准件，只需去买就行了。常用唧咀分为有托唧咀和无托唧咀两种下图为前者，有托唧咀用于配装定位圈。唧咀的规格有12，16，20等几种。由于注射机的喷嘴半径为20，所以唧咀的为R21。3.3.1.3主流道衬套的固定:因为采用的有托唧咀，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是标准件，外径为100mm，内径40mm。具体固定形式如下图所示：3.3.2分流道设计:在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。3.3.2.1主分流道的形状及尺寸:为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形梯形U形半圆形及矩形等，工程设计中常采用半圆形截面加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大，一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸：（式1） （式2）式中 B梯形大底边的宽度（mm） m塑件的重量（g） L分流道的长度（mm） H梯形的高度（mm）在应用式（式1）时应注意它的适用范围，即塑件厚度在3.2mm以下，重量小于200g，且计算结果在3.29.5mm范围内才合理。本电动机绝缘胶架的体积为3221.7324mm3，质量大约4g，分流道的长度预计设计成58mm长，且有4个型腔，所以：取B为8mm 取H为4mm另外由于使用了水口板（即我们所说的定模板和中间板之间再加的一块板），分流道做成半圆截面，便于分流道和主流道凝料脱模。实际加工时实，常用截面尺寸的半圆流道。如下图所示：3.3.2.2主分流道长度分流道要尽可能短，且少弯折，便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力损失和热量损失。将分流道设计成直的，总长58mm。3.3.2.3副分流道的设计副分流道即图中的两个十字形的流道副分流道直径为8mm，竖直向下半径为R4mm，这些都是根据经验取值，其总长度为53mm。3.3.2.4分流道的表面粗糙由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6m左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。实际加工时，用铣床铣出流道后，少为省一下模，省掉加工纹理就行了。（省模：制造模具的一道很重要的工序，一般配备了专业的省模女工，即用打磨机，沙纸，油石等打磨工具将模具型腔表面磨光，磨亮，降低型腔表面粗糙度。）3.3.2.5分流道的布置形式分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。本模具的流道布置形式，如下图：3.3.3浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。3.3.3.1浇口的选用浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。我们将采用限制性浇口。限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地充满型腔，另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。 从图中可看出，我们采用的是侧浇口。侧浇口又称边缘浇口，国外称之为标准浇口。侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体于型腔的侧面充模，其截面形状多为矩形狭缝，调整其截面的厚度和宽度可以调节熔体充模时的剪切速率及浇口封闭时间。这灯浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强；但有浇口痕迹存在，会形成熔接痕、缩孔、气孔等塑件缺陷，且注射压力损失大，对深型腔塑件排气不便。浇口各部分尺寸都是取的经验值。实际加工中，是先用圆形铣刀铣出直径为1的分流道，再将材料进行热处理，然后做一个铜公（电极）去放电，用电火花打出这个浇口来的。3.3.3.2浇口位置的选择模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：a.尽量缩短流动距离。b.浇口应开设在塑件壁厚最大处。c.必须尽量减少熔接痕。d.应有利于型腔中气体排出。e.考虑分子定向影响。f.避免产生喷射和蠕动。g.浇口处避免弯曲和受冲击载荷。h.注意对外观质量的影响。根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则，每个型腔设计1个进浇点如图所示，进浇点分流道开在分型面上。3.3.4浇注系统的平衡对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。显然，我们设计的模具是平衡式的，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同。3.4型腔和型芯系统设计（1） 型腔数目的确定：本次设计的塑件在注射时采用一模四件，既模具需要四个型腔。(11)（2） 型芯径向尺寸的计算设塑件内型腔尺寸为ls，公差为正值“+”，制造公差为负值“-Z”，经过与上面凹模径向尺寸相似推理，可得：（3）型芯高度尺寸的计算设制品孔深为hs，其公差为正值“+”，制造公差为负值“-Z”，同理可得：(12)（4）凸模设计凸模（即型芯）是成型塑件内表面的成型零件，通常可非为整体式和组合式两种类型。我们根据凹模的结构形式选择组合式凸模整体装配式凸模，它是将凸模单独加工后与动模板进行装配而成。3.5抽芯系统侧抽芯机构的设计 当塑件上具有外侧孔或内、外侧凹时，塑件不能直接从模具中脱出。此时必须将成型侧孔或侧凹的零件做成活动的，这种零件称为侧型芯。在塑件脱模前必须抽出侧型芯，然后再从模具中推出塑件，完成侧型芯的抽出和复位的机构称为侧向分型抽芯机构。 抽芯系统，如图：(13)3.6顶出系统在注射成型的每一循环中，都必须使塑件从模具型腔中或型芯上脱出，模具中这种出塑件的机构称为脱模机构。为了保证注射模准确合模和开模，在注射模中必须设置导向机构。导向机构的作用是导向、定位以及承受一定的侧向压力。脱模机构的分类分多，我们采用的是混合分类中的一种：推杆一次脱模机构，因为此机构是最简单、最为常用的一种，具有制造简单、更换方便、推出效果好等优点，在生产实践中比较实用和直观。所谓一次脱模就是指在脱模过程中，推杆就需要一次动作，就能完成塑件脱模的机构。它通常包括推杆脱模机构、推管脱模机构、脱模板脱模机构、推块脱模机构、多元联合脱模机构和气动脱模机构等。如图： (14)3.7冷却系统(1)冷却系统设计塑料在成型过程中，模具温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑件质量。所以，我们在模具上需要设置温度调节系统以到达理想的温度要求。（2）冷却系统设计原则、尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡、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。、应降低进水与出水的温差。、合理选择冷却水道的形式。、合理确定冷却水管接头位置。、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。、冷却水管进出接头应埋入模板内，以免模具在搬运过程中造成损坏。如图所示：(15)3.8排气系统在注射模试模生产中常会出现填充不足。压缩空气灼伤、制品内部很高的内应力、表面流线和熔合线等现象。对于这些现象除了应首先调整注塑工艺外，还要考虑模具浇口是否合理。当注塑工艺和浇口这两个问题都排除以后；那么模具的排气就是主要的问题了，解决这一问题的主要手段是开设排气槽。 排气槽的作用： 排气槽的作用主要有两点。一是在注射熔融物料时，排除模腔内的空气；二是排除物料在加热过程中产生的各种气体。越是薄壁制品，越是远离浇口的部位，排气槽的开设就显得尤为重要。另外对于小型件或精密零件也要重视排气槽的开设，因为它除了能避免制品表面灼伤和注射量不足外，还可以消除制品的各种缺陷，减少模具污染等。那么，模腔的排气怎样才算充分呢？一般来说，若以最高的注射速率注射熔料，在制品上却未留下焦斑，就可以认为模腔内的排气是充分的。(16)四、模具总装图(17)(18)五 、型芯零件图(19)六、模具的工作过程说明(20)如上图所示，脱模时，动模板移动，滑块逐渐脱离斜导柱，在弹簧的作用下完成侧向抽芯；顶出过程中，当推杆移动一定距离后，推杆前部斜面已拖出型芯的端面，继续顶出，推杆后部的斜面与动模托板接触，并迫使推杆向抽芯方向移动，从而在顶出制件的同时，完成内侧抽芯。合模时，由推杆前部斜面使其复位七、结论 三年的学习即将结束，毕业设计是其中最后一个环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。在完成三年的学习、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、热处理、计算机辅助设计等专业基础课和专业课方面的知识，我对于模具特别是塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识，在指导老师的协助和讲解下，同时查阅了很多相关资料并亲手拆装了一些典型的模具模型，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。并利用因特网查阅了大量设计资料，在设计过程中，本人运用了大量的计算机辅助设计，通过对此塑件模具的设计，本人更加熟练了对UG和AutoCAD的运用。由于本人设计水平有限，在设计过程中难免有错误之处，敬请各位老师批评指正。从陌生到开始接触，从了解到熟悉，这是每个人学习事物所必经的一般过程，我对模具的认识过程亦是如此。经过两个月的努力，我相信这次毕业设计一定能为三年的求学生涯划上一个圆满的句号，为将来的事业奠定坚实的基础。八、参考文献l 许发樾主编. 实用模具设计与制造手册. 机械工业出版社. 2001l 陈剑鹤编著. 模具设计基础. 机械工业出版社. 2004l 刘建超、张宝忠主编. 塑料模具设计与制造.高等教育出版社. 2008l 徐圣群主编.简明机械加工工艺手册上海科学技术出版社. 1991l 龙飞主编.UGNX4.0快速入门教程上海科普出版社.2008 22