脚盆注塑模设计【含CAD图纸、说明书】
本科生毕业设计毕业设计说明书毕业名称: 课题名称: 大脚盆注塑模具设计 指导教师: 班 级: 姓 名: 学 号: 成绩评定: 指导教师签字: 年 月 日大脚盆注塑模具设计II目 录中文摘要及关键词 .IV英文摘要及关键词 .V第 1 章 引言11.1 国内国外模具技术发展的研究现状.11.1.1 国外模具技术发展及目前水平 11.1.2 国外模具技术发展及目前水平 21.2 技术发展趋势.31.2.1 在模具设计制造中将全面推广 CAD/CAM/CAE 技术 .31.2.2 快速原型制造(RPM )及相关技术的发展会更好 31.2.3 高速铣将得到更广泛的使用 31.2.4 模具的高速扫描和数字化系统将得到更好的利用 .31.2.5 超精加工及复合加工将得到发展 41.2.6 热流道技术将被推广 4第 2 章 塑料成型工艺性分析52.1 塑件分析.52.2 注射成型过程及工艺参数.52.3 PE 的性能分析 .6第 3 章 拟定模具结构形式83.1 分型面位置的确定.83.2 确定型腔数量和排列方式.103.3 模具结构形式的确定.10第 4 章 注射机型号的确定124.1 所需注射量的计算.124.2 注射机型号的选定.124.3 型腔数量及注射机有关工艺参数校核.12第 5 章 浇注系统的形式和浇口的设计165.1 主流道的设计.16大脚盆注塑模具设计III5.2 冷料穴的设计.185.3 分流道的设计.185.4 浇口的设计.205.5 浇注系统的平衡.215.6 浇注系统凝料体积的计算.215.7 浇注系统各截面流过熔体的体积计算.215.8 普通浇注系统截面尺寸的计算与校核.21第 6 章 成型零件的结构设计和计算246.1 定模部分的型芯与型腔.246.2 动模部分的型芯.266.3 成型零件的强度及支撑板厚度校核.27第 7 章 模架的确定和标准件的选用29第 8 章 导向机构的设计31第 9 章 脱模推出机构的设计33第 10 章 排气系统的设计35第 11 章 温度调节系统的设计3611.1 冷却系统.3611.2 加热系统.37总结39参考文献40大脚盆注塑模具设计IV中文摘要及关键词摘 要:模具是工艺生产的主要装备,塑料注塑模具是现在所有塑料模具中使用最广的模具,能够成型复杂的高精度的塑料制品。以下介绍了热流道模具的应用生产和其是如何工作的,注塑模具软件的发展以及计算机辅助设计生产在注塑模具的设计生产中的越来越重要的作用。本文中针对大脚盆注塑模具制定出合理的设计结构,其中包括成型部分及其零部件设计,浇注系统设计,脱模机构设计,冷却系统设计等。根据分析,设计了一套塑料注塑模具,并对模具以及主要零件进行了 CAD 绘图。关键词:注塑模具,浇注系统,脱模机构,冷却系统大脚盆注塑模具设计V英文摘要及关键词Abstract: The mould is the main equipment of production process, plastic injection mold the mold is now most widely used in all plastic mold, forming complex and high precision plastic products. The following describes the application of hot runner mold production and how it works, role in the development of injection mould computer aided design software and design of production in the production of injection mold is becoming more and more important in the.This paper according to the fixed mold making a reasonable design structure, including molding parts and components design, gating system design, demould mechanism design, the design of the cooling system. According to the analysis, a set of plastic injection mold design and mold and the main parts of the CAD drawing.Keywords:ejection mechanism of injection mould, gating system, cooling system大脚盆注塑模具设计1第 1 章 引言模具是工业生产技术和设备的基础,模具技术已成为衡量一个国家制造业的重要标志水平的措施。多品种的模具产品,主要集中在冲压模具,塑料模具和压铸模具的基础。在中国的模具工业产值,占冲压模具,塑料模具,33,6,压铸模具的50,其他类型的模具占11。表面模具产品的应用非常广泛,汽车,摩托车零部件,电视机,电冰箱,洗衣机,空调,轮胎等工业产品和塑料制品都需要模具成型。模具产品具有高精度,高复杂性,高一致性,高生产率和低能量供应,引起重视各界对国家经济。模具起着国民经济1重要的作用。1.1 国内国外模具技术发展的研究现状1.1.1 国外模具技术发展及目前水平模具是工业产品生产的基础上,模具技术已成为衡量一个国家制造业的重要标志水平的措施。西方国家为了适应各种工业产品,更新快,竞争激烈的市场形势,生产周期的加强短,精度高,寿命长,模具产品的研究和开发成本在过去十年的低,日本,美国和其他发达国家的国外先进的模具技术水平的代表一直是该国的快速发展,主要表现在以下几个方面:(1)在模具的设计和制造已经被广泛地应用于的CAD / CAM / CAE技术。模具CAD/ CAM/ CAE技术是计算机辅助设计,计算机辅助制造,计算机辅助分析技术。这一技术的应用可以大大提高模具设计,制造的标准和分析测试水平的水平。以缩短生产周期,提高产品质量和精度,降低产品成本的目的。模具生产的一次革命。目前,国外已普遍采用的技术。中国目前有许多这种技术的企业应用的,但在一般情况下,应用表面不是很常见的。(2)快速原型(RPM)的技术已被广泛应用。RPM是激光,光学扫描,先进的新材料,计算机,该技术的高科技数控综合应用放弃制造业变革的传统加工方法是一大突破。与传统的机械加工相比,这种技术的模制应用具有周期短,成本低,精度高,寿命长的优点,是一类模具制造技术更显著总体经济效益。该技术已在汽车,航空航天,家电,船舶,医疗等行业得到广泛应用。国外大公司如通用汽车,福特汽车,法拉利,丰田,麦道公司等公司都在积极利用这一技大脚盆注塑模具设计2术在产品的设计和制造。在中国,一些公司都集中在使用RPM技术模具设计与制造的模具产品,并收到了良好的效果。但是,大多数企业并没有使用该技术。(3)模具标准化程度高。模具模具标准化包括产品标准,材料标准,加工标准和标准的模具。应用模具及模具标准件的标准化可以极大地影响模具制造周期。使用模具标准件不但能缩短模具制造周期,而且能提高模具质量和降低产品成本。因此,高度的模具发达国家,一般约80的标准化的,而模具业务的标准化程度还比较低,一般在35左右。(4)模具发展迅速敏捷制造系统。敏捷制造是受市场变化和客户个性化的需求为导向,动态变化的竞争环境中不可预知的生存和谋求发展的能力;竞争是一个新的操作系统,它不局限于一个企业,还可以通过虚拟企业组织生产,使企业可以重新设计和开发由激进组织,整合新技术制造业,信息,管理等领域的新的营销策略实现敏捷制造。目前,先进的模具敏捷制造的快速发展的国家。这也是中国的模具行业,近期的发展目标。此外,高速铣削技术,超精加工及复合加工技术,热流道技术在先进国家得到了很好的应用。这些先进技术的应用,大大提高了模具产品在这些国家的质量,准确性。缩短生产周期,提高经济效益,提高产品的竞争力。1.1.2 国外模具技术发展及目前水平近年来,中国的模具技术已取得的进展显著,有了很大的提高。大型,精密,复杂,高效,寿命的模具,并在一个新的台阶长。大型,复杂模具在汽车覆盖件模具为中国的主要汽车模具企业的代表,已能生产一些汽车覆盖件模具,反映制造技术水平高,多工位级进模的覆盖面大大增加,从电机,电器铁芯片模具,扩展到接插件,电子枪零件,空调器散热片等家电零件模具。塑料模具已能生产34英寸和48英寸的大屏幕背投电视电视塑壳模具,6.5公斤容量洗衣机全套塑料模具及汽车保险缸和整体仪表板等塑料模具的。塑料模具热流道技术的成熟度,气体辅助注塑技术已经开始应用。压铸件方面已能生产整个扶梯梯级压铸模以及汽车变速箱的汽车压铸模具,模具质量后,模具寿命提高显著,模具的交货时间缩短。模具CAD/ CAM/ CAE技术应用越来越广泛的应用,并具有自主版权的模具CAD/ CAM/ CAE软件的开发。更广泛地使用模具标准件品种已经扩大。高品质模具钢的应用有很大的进步,但还不大脚盆注塑模具设计3足以面对广泛的应用。国内钢材模具钢失败,不是一个系列,各种精美的材料,产品,所以要解决。生产的模具及模具标准件的标准化有了很大的提高,但标准化程度总体仍然偏低,标准的生产规模并不大,物种尚待开发,质量有待提高,模具修复技术也有所提升,除了电刷外模修复,以及各种脉冲焊机,修复更好的引进和开发。1.2 技术发展趋势当前,我国工业生产的特点是产品品种多,更新快和市场竞争激烈。模具技术的发展应该与这些要求相适应。1.2.1 在模具设计制造中将全面推广 CAD/CAM/CAE 技术模具CAD/ CAM/ CAE技术的一个飞跃模具技术的发展,整体P CAD/ CAM/ CAE技术的条件已基本成熟。由于模具CAD/ CAM技术已经发展成为一个比较成熟的共性技术,近年来,模具CAD/ CAM技术的硬件和软件的价格已经降低的范围内,中小企业普遍接受。1.2.2 快速原型制造(RPM )及相关技术的发展会更好快速原型技术是基于形成一个想法新颖离散/堆积,根据该部件的 CAD模型快速自动化复杂的三维固体(模型)和制造。约1/4的PRM技术可用于直接或间接地,模具制造,从概念来设计制造的模具,仅需要对常规的加工方法的1/3 和成本的时间。1.2.3 高速铣将得到更广泛的使用国外高速铣削主轴高达40kr/分钟600kr/ min的速度,快速进给速度可以达到3080米/分钟,高达2.5克加速度,时间的刀可提高到 12秒。极大地改善表面粗糙度Ralm,采用高速铣削能缩短模具制造周期,降低产品成本的处理效率和可用性。1.2.4 模具的高速扫描和数字化系统将得到更好的利用高速扫描机和模具扫描系统,它提供了从模型或实物,以所需要的模型,大大降低了模具的制造周期的发展的许多功能的期望的扫描过程中,以及一些快速扫描系统可以快速安装在现有的数控铣床和加工中心。达3米/ 分的高速扫描仪的扫描速度。大脚盆注塑模具设计41.2.5 超精加工及复合加工将得到发展随着精度和模具的大型,超精密加工技术,在lm和收藏家,化学,超声波,激光技术集成与复合加工方向发展将得到发展。两种或两种以上的复合加工技术在模具制造在未来双方的技术特点也有广阔的前景。1.2.6 热流道技术将被推广由于模具热流道技术的结果可以提高生产率和质量的部分,各部分可大幅节省原材料和能源节约。国外热流道技术发展迅速,塑料模具不得不花一半的热流道技术,有的厂甚至超过80,近年来已开始推广使用国产,但总体还没有达到10。1.2.7模具将继续加大标准化程度模具是提高标准化程度,用我们的模具标准件覆盖率估计已达到35。发达国家一般在80,为了适应模具行业的发展,标准化必然会加强模具,模具将进一步提高标准化程度,模具标准件的生产和销售也将问世。大脚盆注塑模具设计5第 2 章 塑料成型工艺性分析2.1 塑件分析该塑件为大脚盆,如图 2-1 所示,图2-1 塑件零件图该塑件为大脚盆,所用材料为 PP,无颜色要求,生产批量为中批量。由塑件图分析可知,精度未注,采用一般经济级精度 6 级。所用塑料为聚丙烯,该塑料流动性好,注射充型流动平稳,塑件外设置有脱模斜度,脱模斜度为 30-12.2 注射成型过程及工艺参数聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物,密度只有 0. 90-“0. 91g/rm,是目前所有塑料中最轻的品种之一。它对水特别稳定,在水中的吸水率仅为0.01%,分子量约 8 万-15 万。成型性好,但因收缩率大(为 1%2.5%).厚壁制品易凹陷,对一些尺寸精度较高零件,还难于达到要求,制品表面光泽好,易于着色。聚丙烯的结晶度高,结构规整,因而具有优良的力学性能。聚丙烯力学性能的绝对值高于聚乙烯,但在塑料材料中仍属于偏低的品种,其拉伸强度仅可达到 30 MPa 或稍高的水平等规指数较大的聚丙烯具有较高的拉伸强度,但随等规指数的提高,材料的冲击强度有所下降,但下降至某一数值后不再变化。温度和加载速率对聚丙烯的韧性影响很大。当温度高于玻璃化温度时,冲击破坏大脚盆注塑模具设计6呈韧性断裂,低于玻璃化温度呈脆性断裂,且冲击强度值大幅度下降。提高加载速率,可使韧性断裂向脆性断裂转变的温度上升。聚丙烯具有优异的抗弯曲疲劳性,其制品在常温下可弯折 106 次而不损坏。但在室温和低温下,由于本身的分子结构规整度高,所以冲击强度较差。聚丙烯最突出的性能就是抗弯曲疲劳性,俗称百折胶。表2-1 PP注射工艺参数注射成型机类型 螺杆式 转速 ( 3060)r/min料筒温度后段 160170中段 200220前段 180200喷嘴温度 250260模具温度 4080 喷嘴形式 直通式注射压力 70120Mpa 保压力 5060MPa注射时间 05s 成型周期 40120s保压时间 2060s 冷却时间 1550s注:源自参考文献 1中的表 4-182.3 PE 的性能分析聚丙烯具有良好的耐热性,制品能在 100以上温度进行消毒灭菌,在不受外力的条件下,150也不变形。脆化温度为-35,在低于-35会发生脆化,耐寒性不如聚乙烯。对于聚丙烯玻璃化温度的报道值有一 18qC, OqC, 5等,这也是由于人们采用不同试样,其中所含晶相与无定形相的比例不同,使分子链中无定形部分链长不同所致。聚丙烯的熔融温度比聚乙烯约提高 40 一 50%,约为 164 一 170, 100%等规度聚丙烯熔点为 176。化学稳定性聚丙烯的化学稳定性很好,除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外,对其它各种化学试剂都比较稳定;但低分子量的脂肪烃、芳香烃和氯化烃等能使聚丙烯软化和溶胀,同时它的化学稳定性随结晶度的增加还有所提高,所以聚丙烯适合制作各种化工管道和配件,防腐蚀效果良好。它有较高的介电系数,且随温度的上升,可以用来制作受热的电气绝缘制品。大脚盆注塑模具设计7它的击穿电压也很高,适合用作电气配件等。抗电压、耐电弧性好,但静电度高,与铜接触易老化。大脚盆注塑模具设计8第 3 章 拟定模具结构形式3.1 分型面位置的确定在塑件设计阶段,就应该考虑成型时分型面的形状数量,否则就无法用模具成型。在模具设计阶段,应首先确定分型面的位置,然后才选择模具的结构。分型面选择是否合理,对塑件质量工艺,操作难易程度和模具设计制造有很大影响。因此分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。1) 分型面的选择原则 1:(1) 分型面的选择应便于塑件脱模和简化模具结构,选择分型面应尽量使塑件开模时留在动模;(2) 分型面应尽可能选择在不影响外观的部位,并使其产生的溢料边易于消除和修整;(3) 分型面的选择应保证塑件尺寸精度;(4) 分型面选择应有利于排气;(5) 分型面选择应便于模具零件的加工;(6) 分型面选择应考虑注射机的规格2) 分型面的选择方案(1) 分型面选择方案。分型面与开模方向垂直图3-1 选择分型面大脚盆注塑模具设计93.2 确定型腔数量和排列方式该塑件为小型塑件,精度要求不高,又是中等批量生产, 。考虑到模具制造费用、设备运转费用低一些,初定为一模一腔的模具形式。如图 3-2 所示。图3-2 型腔的排列3.3 模具结构形式的确定从上面分析中可知,本模具拟采用一模四腔,推件板推出,流道采用平衡式,浇口采用侧浇口,定模不需要设置分型面,动模部分需要一块型芯固定板和支撑板,因此基本上确定模具结构形式为 A4 型带推件板的单分型面注射模。大脚盆注塑模具设计10第 4 章 注射机型号的确定4.1 所需注射量的计算1) 塑件质量、体积计算对于该设计,提供了塑件图样,据此建立塑件模型并对此模型用建模分析得:塑件体积 3164.8cmV塑件质量 g902.7.102) 浇注系统凝料体积的初步估算可按塑件体积的 0.6 倍估算,由于该模具采用一模一腔,所以浇注系统凝料体积为 3210.684.56Vcm3) 该模具一次注射所需塑料体积 30124573.29V4.2 注射机型号的选定根据以上的计算初步选定型号为 XS-ZY-1250,型卧式注射机,查表 2其主要技术参数见表 4-1。表4-1 XS-ZY-1250型注射机主要技术参数额定注射量 125cm3 锁模力 900KN螺杆直径 42mm 拉杆内间距 12601360mm额定注射压力 150MPa 最大开模行程 300mm注射时间 1.8s 最大模具厚度 300mm塑化能力 50kg/h 最小模具厚度 200mm螺杆转速 10140r/min 定位孔直径 100mm喷嘴球半径 SR12mm 喷嘴孔直径 4mm合模方式 液压-机械注:该注射机由上海塑料机械厂生产4.3 型腔数量及注射机有关工艺参数校核1) 型腔数量的校核大脚盆注塑模具设计11(1) 按注射机的最大注射量校核型腔数量 njgVK式中 K 注射机最大注射量的利用系数,结晶型塑料一般取 0.8;注射机允许的最大注射量, =125cm3;gVg浇注系统所需要的塑件体积, =20.736 cm3;j j单个塑件的质量或体积, =8.64g; n nV上式中 左边=4; 右边 = 满足要求17.964.832015(2) 由注射机料筒塑化速率校核型腔数量 12mKMtn式中 K 注射机最大注射量的利用系数,结晶型塑料一般取 0.8;M 注射机的额定塑化量,该注射机为 50kg/h=13.89g/s;t 成型周期,因塑件小,壁厚不大,取 50s;m1 单个塑件的质量和体积,取 ;gm64.81m2 浇注系统所需塑件质量和体积,取 。10上式中 左边=4; 右边 = 9.664.8.59.130满足要求2) 注射机工艺参数的校核(1) 注射量的校核注射量以容积表示,最大注射容积为3max 75.91275.0cmV式中 模具型腔和流道的最大容积;maxVV 指定型号与规格的注射机注射量容积,该注射机为 125cm3;大脚盆注塑模具设计12注射系数,取 0.750.85,无定型塑料取 0.85,结晶型塑料取 0.75,该a处取 0.75。倘若实际注射量过小,注射机的塑化能力得不到发挥,塑件在料筒中停留的时间就会过长。所以最小注射容积 。故每次注射的实际3min 25.125.0. cmV注射容积 应满足 ,而 ,符合要求。V ax0in396c(2) 锁模力的校核当高压的塑料熔体充满型腔时,会产生一个沿注射机轴向的很大推力 ,其大小推T等于制件浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和乘以型腔内塑料熔体的平均压力。该推力应小于注射机额定的锁模力 ,否则在注射成型时会因锁模不紧而发生溢边跑合T料现象。型腔内塑料熔体的推力 :推0kpApAT平 均推式中 型腔内塑料熔体沿注射机轴向的推力;推A 塑料与浇注系统在分型面上积投影面积;型腔内塑料熔体的平均压力,一般是注射压力的 30%50%,PE 流动性平 均p好,所薄壁容器类,取型腔平均压力为 50Mpa;型腔内塑料熔体的压力;注射压力;0pK 压力损失系数,可在 0.20.4 的范围内选取,此处选 0.4。上式左边=50A 60A=右边,符合要求。(3) 最大注射压力校核注射机的额定注射压力即为该机器的最高压力 (见表 3-1) ,应该大MPa150max于注射成型是所需调用的注射压力 ,即0P0maxPk式中 安全系数,常取 。4.125.k注射成型是所需调用的注射压力0实际生产中,该塑件成型时所需注射压力 为 70120Mpa,由于选用的是螺杆式注0P大脚盆注塑模具设计13射机,其注射压力的传递比柱塞式要好,同时 PE 流动性好,因此注射压力 选用 90 0PMpa。代值计算:左边=150MPa 右边= Ma1405.2904.125.符合要求。3) 安装尺寸校核(1) 喷嘴尺寸主流道的小端直径 D 大于注射机喷嘴 ,通常为 1 dmd)15.0(对于该模具 ,取 ,符合要求。md4主流道入口的凹球面半径 应大于注射机注射机喷嘴球半径 SR,通常为 2 0SR)21(0对于该模具 SR=12mm,取 ,符合要求。m3(2) 最大与最小模具厚度模具厚度 H 应满足 axminH式中 ,20min30ax而该套模具厚度 ,符合要求。m260534254) 开模行程和推出机构的校核(1) 开模行程的校核 mH)105(21式中 H 注射机动模板的开模行程,取 300mm,见表 3-1;塑件推出行程,取 22.5mm;1包括流道凝料在内的塑件高度为 80mm2其值为 ,符合要求m5.12.07)15(.80(2) 推出机构的校核该塑件的推出行程为 220mm 小于注射的机推出行程,符合要求。大脚盆注塑模具设计14第 5 章 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射机喷嘴到模具型腔的进料通道,具有传质、传压和传热的功能,对塑料质量影响很大。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。该模具采用普通流道浇注系统,包括主流道、分流道、冷料穴和浇口。5.1 主流道的设计主流道置于模具中心塑料熔体的入口处,它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形,以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。1) 主流道尺寸(1) 主流道小端直径 )15.0(415.0)(注 射 机 喷 嘴 直 径d。取 mD(2) 主流道球面半径 )()(注 射 机 喷 嘴 球 头 半 径 21210SR。取 SR30(3) 球面配合高度 。mh53取(4) 主流道长度由标准模架结合该塑料制件的结构决定取 L=80mm (5) 主流道大端直径)21(4.82tan05tan2 , 取为半 锥 角mLdD。取 D5(6) 浇口套总长 。h80202) 主流道衬套的形式大脚盆注塑模具设计15主流道小端入口处与注射机反复接触,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即浇口套,以便有效的选用优质的钢材单独进行加工和热处理,采用碳素工具钢 T10A 热处理硬度为 50HRC55HRC,如图5-1 所示。图5-1 主流道衬套由于该模具主流道较长,定位圈和衬套设计成分体式较宜,其定位圈结构尺寸如图 5-2 所示。图5-2 定位圈大脚盆注塑模具设计163) 主流道衬套的固定主流道衬套的固定形式如图 5-3 所示。5-3 主流道衬套的固定形式5.2 冷料穴的设计冷料穴的作用是贮存两次注射间隔而产生的冷料及熔体流动前锋冷料,以防止熔体冷料进入型腔。冷料穴一般设置在主流道的末端,当分流道较长时,在分流道的末端有时也设冷料穴。同时冷料穴兼有分模时将主流道凝料从主流道衬套中拉出并滞留在动模一侧。本设计采用推板脱模机构,由于 PE 的弹性很强,故采用沟形头冷料穴,结构如图 5-4 所示。图54 冷料穴图 5.3 分流道的设计1) 分流道的布置形式在分型面上与前面所述型腔排列密切相关,有多种不同的形式,但应遵循两个方面的大脚盆注塑模具设计17原则:一是排列紧凑,缩小模板尺寸,二是流程尽量短,锁模力均匀。该流道布置采用平衡式2) 分流道的长度长度应尽可能短,结合模具尺寸结构,取分流道长度 L = 30mm3) 分流道形状及尺寸圆形分流道截面积虽然效率高,但其是以分型面为界分成两半进行加工才利于凝料脱出,因而其加工工艺性不佳,不予采用。许多模具设计采用梯形截面,加工工艺性好,且塑料熔体的热量散失,流动阻力均不大,一般采用如下公式(参考文献 3公式5-5,5-6)可确定截面尺寸,即 4265.0LmBH3/式中 B 梯形大底面的宽度(mm)m 塑件质量(g)L 分流道的长度(mm)H 梯形高度注:上述公式的适用范围,塑件厚度在 3mm 以下,质量小于 200g,且 B 的计算结果在 3.2-9.5mm 才合理。由于 ,不在适用范围,需自行mLmB 15.2709.2645.02654.04设计。分流道设计为梯形,由参考文献 2中图 9.2-12(分流道直径尺寸曲线一)和参考文献 3中(常用分流道形状及尺寸)取得分流道直径 ,考虑到分流道长度系D1.4数 ,所以修正后分流道直径为 ,圆整为 4.5mm。梯形斜角1.Lf mfL5通常取 ,此处取 ;底部圆角 R=1mm3mm,取 R=1mm。其截面形状及尺寸056如图 5-5 所示。图5-5 分流道截面形状及尺寸大脚盆注塑模具设计184) 分流道表面粗糙度分流道表面不要求太光洁,表面粗糙度常取 ,这可增加对外层塑m2.5-1 Ra料熔体流动阻力,使外层塑料冷却塑料皮层固定形成绝热层,有利于保温。此处取 Ra。m5.15) 分流道与浇口连接形式分流道与浇口采用斜向与圆弧连接,这样有利于塑料的流动与填充,防止塑料流动产生反压力,消耗动能。5.4 浇口的设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道,是浇注系统的关键部分,起着调节控制料流速度,补料时间及防止倒流等作用。浇口的形状、尺寸、位置对塑件的质量产生很大的影响。1) 类型及位置的确定该模具是中小型塑件的多型腔模具,同时从所提供塑件图样中可看出,在底部 36的圆周上设置浇口比较合适。类型选用常用的侧浇口,这类浇口加工容易,修整方便,并且可以根据塑件的形状特征灵活选择进料位置。2) 浇口结构尺寸的经验计算矩形侧浇口的大小由其厚度,宽度和长度决定(参考文献 1式 6-5,6-6)h = ntb = 30An式中 h 侧浇口厚度(mm)b 侧浇口宽度(mm)t 塑件壁厚(mm)n 与塑料品种有关的系数,查文献 1表 6-4 得 n = 0.7A 塑件外表面积(mm 2)代入数据得 h = 0.72.5 = 1.75mm。mAnb37.10467.3浇口长度取 L = 1.0mm大脚盆注塑模具设计195.5 浇注系统的平衡对于该模具,从主流道到各个型腔和分流道的长度相等,形状及截面尺寸相同,各个浇口也相同,浇注系统显然是平衡的。5.6 浇注系统凝料体积的计算1) 主流道与主流道冷料井凝料体积 3322 261541.41054 mhV 冷推主2) 分流道凝料体积 317825.218m)(梯3) 浇口凝料体积很小,可取为 0。浇V4)浇注系统凝料体积 331.4cmV浇梯主总该值远小于前面对浇注系统凝料体积的估算,所以前面有关浇注系统的各项计算与校核符合要求,不需要重新设计计算。5.7 浇注系统各截面流过熔体的体积计算1) 流过浇口的体积 364.8cmVG塑2) 流过分流道的体积 395.12.R梯塑3) 流过主流道的体积 34.4cmVRs主5.8 普通浇注系统截面尺寸的计算与校核1) 确定适当的剪切速率根据经验浇注系统各段的 取以下值,所成型塑件质量较好。大脚盆注塑模具设计20(1) 主浇道 131205sss(2) 分浇道 12R(3) 浇口 150sG(4) 其他浇口 14132) 确定体积流量1) 主浇道体积流量 sq主流道体积体积流率并不大,取 1302ss scmRss /.245.4332) 浇口体积流量 Gq侧浇口用适当的剪切速率 代入得140s scmwhG /4.8608.6222 3) 注射时间的计算(1) 模具充模时间 sqVts08.23.475(2) 单个型腔充模时间 sqtG1.64.87(3) 注射时间根据经验公式求得注射时间 sttGs45.13/2/根据文献3中表 3.3-5 可知 注射机最短注射时间,所选时间合理。4) 校核各处剪切速率大脚盆注塑模具设计21(1) 浇口剪切速率,基本合理。14223 0.18.067swhVG(2) 分流道剪切速率,合理。1233.64 sRqn式中 ,scmtVqR/06.85.14924.0LAn(3) 主流道剪切速率,基本合理。1333 057.24.08. sRqss式中 , 。24.0nsRcmtV/6大脚盆注塑模具设计22第 6 章 成型零件的结构设计和计算6.1 定模部分的型芯与型腔由于该塑件圆筒内的中间有一凸台,故需要在动,定模部分同时设置型芯。取凸台向小内径的一面为动,定模两型芯的接触表面。该模具的型腔开设在定模上。成型零部件工作尺寸计算有平均值法和公差带法两种。本设计为便于计算采用平均值法。塑件尺寸按经济级 6 级计算。 (公式参考文献 17-7,7-9,7-11,7-13,7-14)1) 型腔尺寸的计算(见图 5-1)(1) 采用整体式型腔 (2) 尺寸的计算。其中塑件尺寸按入体原则查文献 1表 3-2(SJ1372-1987 公差数值表)式中 塑件的平均收缩率,PE 为 2.0%;cpS塑件的尺寸公差,见上塑件尺寸公差值;模具成型零件制造误差,该塑件 为小型塑件,取 。 31修正系数,对于中、小塑件, , ,则得:x 3/z6/c型腔径向尺寸 : ZscpmLSL014)(同理,型腔高度尺寸: ZscpH0132 1 173.03/52.001 488.43)( ZscpmHS 2 147.03/4.0022 93192.)( Zscp 3 173.03/52.0011 4.43)( ZscpsDS 4 16.03/48.0022 25.1)( Zscps 5 147.03/4.0033 923.4)1( ZscpsS大脚盆注塑模具设计232) 定模上型芯尺寸的计算(见图 5-2)(1) 采用台肩固定的形式,上底面用定模座板压紧。(2) 尺寸的计算。其中塑件尺寸按入体原则查文献 1表 3-2(SJ 1372-1987 公差数值表)塑件尺寸 , , , ,4.012sd40.152sh24.013sl4.019sl标注制造公差后得文献1公式 7-8,7-12 :0)(ZxlSlscpm式中 塑件的平均收缩率,PE 为 2.0%;cpS塑件的尺寸公差,见上塑件尺寸公差值;模具成型零件制造误差,该塑件 为小型塑件,取 。 31修正系数,对于中、小塑件, , ,则得:x 3/z6/c型芯径向尺寸: 04)1(ZscpmlSl 同理,型芯高度尺寸: 032Zscphh 1 0147.3/4.001 521.43)( ZscpmdSd 2 013.3/40.011 86252)( Zscphh 3 18.3/24.0011 3.143)( ZscpmlSl 4 0147.3/4.0022 992.)( Zscpll 大脚盆注塑模具设计24图6-1 型芯的形状和尺寸6.2 动模部分的型芯动模上型芯尺寸的计算(见图 5-3)1) 采用台肩固定的形式,下底面用型芯固定板压紧。2) 尺寸的计算。其中塑件尺寸按入体原则查文献 1表 3-2(SJ1372-1987 公差数值表)塑件尺寸 , , , ,48.02sd4.0321sd4.02sd40.215sh,8.0354sh2.h标注制造公差后得文献1公式 7-8,7-12 : 0)1(ZxlSlscpm式中 塑件的平均收缩率,PE 为 2.0%;cpS塑件的尺寸公差,见上塑件尺寸公差值;模具成型零件制造误差,该塑件 为小型塑件,取 。 31修正系数,对于中、小塑件, , ,则得:x 3/z6/c型芯径向尺寸: 04)1(ZscpmlSl 同理,型芯高度尺寸: 032Zscphh大脚盆注塑模具设计25 1 016.03/48.022 92328.143)( ZscpmdSd 2 0147.03/4.033 5.)( Zscp 3 0147.03/4.044 22.1)1( ZscpmdSd 4 013.03/4.022 535.3)( Zscphh 5 093.03/28.033 7.42.1)1( ZscpmdS 6 08.03/24.044 3.2)( Zscph6.3 成型零件的强度及支撑板厚度校核1) 型腔壁厚的校核该型腔侧壁厚,因其直接为定模板,可按整体式圆形型腔,由公式 7-481HprhS式中 p 型腔内压力.MPa,一般为 20-50MPa,取 40 MPar 型腔内半径,为 33mmh 型腔深度, 为 38mm 型腔材料的许用压力 ,一般中碳刚为 160MPaH 型腔外壁高度 为 35mmmS96.8351604考虑到导柱的长度和安装尺寸,预定的 10mm 显然满足上述尺寸,完全可以满足强度和刚度条件2) 型腔底板厚度的校核该型腔为整体式圆形行腔,按强度条件分析,由于最大应力发生在周边,所需底板厚度为(公式原自参考文献 17-57).本科生毕业设计开题报告书题 目 脚盆注塑模设计学生姓名 学 号 专业班级 指导老师 年 月 日设计题目 脚盆注塑模设计课题目的、意义及相关研究动态:课题目的、意义:模具是工业生产中使用极为广泛的基础工艺装备。在汽车、电机、仪表、电子、通信、家电和轻工业等行业中,60%80%的零件都要依据模具成形,并且随着近年来这些行业的迅速发展,对模具的要求越来越迫切,精度要求越来越高结构要求也越来越复杂。模具已广泛应用于电机电器产品、电子和计算机产品、仪表、家用电器、汽车、军械、通用机械等产品的生产中。模具作为一种高附加值和技术密集型产品,其技术水平的高低已经成为一个国家制造业水平的重要标志之一。 10伴随着十六届五中全会的召开, “提高自主创新能力” 被提升到了国民经济 发展更高的战略高度。 国家、社会和企业都已经充分认识到,中国制造业未来 的发展必须依靠自4主创新,走创业之路。 近几年,中国模具产业总产值保持持续增长。 虽然中国模具6工业在过去 十多年中取得了令人瞩目的发展,但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的 差距。 例如, 精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低,CAD/CAE/CAM 技术的普及率不高,许多先进的模具技术应用还不够广泛等等。 因此我们不仅 要好好的5加强模具技能的训练,以达到熟能生巧的本领,而且更重要的是必须 学习系统的注塑知识,和注塑与热处理过程,使每个模具工作者都能系统有效 的学习相关知识,以期促进注塑工艺的推广应用。 5相关研究动态:在过去 25 年里,中国逐渐完成了从计划经济到市场经济的转变,由于开放型经济吸引了大量的私企和外企。2006 年中国的塑料年销量 3800 万吨以上,与欧盟相当。目前,中国塑料加工行业在亚洲处于领导地位。注塑加工行业是比较活跃的一部分,占聚合物需求总量的 30,并且保持 8的年增长率。 4注塑产品主要的应用领域为电子设备、电脑、IT 产品外壳部件、手机、CD/DVD、家用物品和汽车部件等。生活日用品的出口和包装、建材、汽车等旺盛需求将导致注塑制品的稳步增长。在中国所有的塑料加工厂中,注塑厂家占 70左右,这个统计数字包括了大量的小企业和国有企业。中国已经成为仅次于美国的塑料生产大国、消费大国、原料进口大国、制品出口大国,但不是综合强国。2005 年中国塑料行业企业数量超过 6.5 万家,其中规模以上企业 11726 个。塑料制品出口量从 2001 年的 535.8 万吨增至 2005 年的1228.5 万吨,年均增长 23.1%。 7预计 2015 年塑料制品总产量翻一番,达到 5000 万吨。塑料加工工业良好的发展前景仍将是我国塑料机械制造工业高速发展的原动力。 中国因具有较低劳动力的优势吸引了大量的海外投资,从而使经济飞速增长,制品中心也从亚洲、北美、欧洲等成本高的地区转移到中国。目前这种趋势在汽车和电子领域表现尤为明显。 8国内模具技术与国外的差距(1)产需矛盾工业发展水平的不断提高,工业产品更新速度加快,对模具的要求越来越高,尽管改革开放以来,模具工业有了较大发展,但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要,目前满足率只能达到 70%左右。造成产需矛盾突出的原因,一是专业化、标准化程度低,除少量标准件外购外,大部分工作量均需模具厂去完成。 加工企业管理的体制上的约9束,造成 模具制造周期长,不能适应市场要求。二是设计和工艺技术落后,如模具CAD/CAM 技术采用不普遍,加工设备数控化率低等,亦造成模具生产效率不高、周期长。总之,是拖了机电、 轻工等行业发展的后腿。(2)产品结构、企业结构等方面模具按国家标准分为十大类,其中注塑模、塑料模占模具用量的主要部分。按产值统计,我国目前注塑占 50%-60%,塑料模占 25-30。国外先进国家对发展塑料模很重视,塑料 模比例一般占 30%-40%。 国内模具中,大型、精密、复杂、长寿命模具比较低,1约占 20%左右,国外为 50%以上。我国模具生产企业结构不合理,主要生产模具能力集中在各主机厂的 模具分厂( 或车间)内,模具商品化率低,模具自产自用比例高达 70%以上。国外,70%以上 是商品化的。 3(3) 产品水平衡量模具产品水平,主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度,加工模具的复杂程度、模具的使用寿命和制造周期等。国内外模具产品水平仍有很大差距。 9(4)工艺装备水平我国机床工具行业已可提供比较成套的高精度模具加工设备,如:加工中心、数控铣床、数控仿形铣床、电加工机床、座标磨床、光曲磨床、三座标测量机等。但在加工和定位精度,加工表面粗糙度,机床刚性,稳定性,可靠性,刀具和附件的配套性方面和国外相比,仍有较大差距 。1(5) 模具行业的发展趋势专家认为,我国模具行业要进一步发展多功能复合模具,一套多功能模具除了注塑成型零件外,还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务 。通过这种多功能的模具生产2出来的不再是成批零件,而是成批的组件,如触头与支座的组件、各种微小电机、电器及仪表的铁芯组件等。多色和多材质塑料成形模具也将有较快发展。这种模具缩短了产品的生产周期,今后在不同领域将得到发展和应用。课题的主要内容、创新之处:1、 对实体进行测量,自行设计出脚盆的三维及 CAD 二维模型2、 塑件成型工艺性(产品原材料、结构、尺寸精度、表面质量的)分析;3、 计算塑件的体积和质量(包括初选注射机型号) ;4、 塑件注射工艺参数的确定;5、 利用三维软件生成模具的开模效果图6、 注射模的结构设计及校核(1)确定分型面及型腔数目以及排列方式(2)选择合适的模架(3)浇注系统和浇口位置及浇口形式的确定(4)冷却系统的选定(5)脱模推出机构的设计(6)侧向抽芯的结构设计7、出模具三维总装图、二维装配图及各重要零件的 CAD 图8、完成设计说明书研究方法、设计方案:一对于模具的基本方案是:1对脚盆进行测绘,然后对脚盆进行三维造型设计。2注塑机的选择,由于机构的结构和产量等各项要求,综合考虑采用卧式注塑机。二、模具结构设计1浇注系统设计所给设计将型腔对称放置, 。将分流道对称设置,分流道截面采用圆形截面,浇口采用侧浇口,利用分型面或配合间隙排气。2成型零件结构设计由于塑件左右对称,造出型腔。3合模导向和定位机构设计使用导柱四根,同时与导套配合,既能够导向,又能够定位。4侧向分型与抽芯机构由于塑件的结构简单,采用分型。5.注塑模温调节系统对型芯使用喷流式冷却回路,凹模使用多层水道。三、零件图的绘制在对模具的结构进行了基本的设计后,首先要对脚盆进行三维图以及零件图的绘制,以为后一部的加工提供必要的尺寸及一些数据参数。四、对模具进行模具的CAD设计在对模具进行基本设计之后,就要进行相关的设计计算,在得到正确的数据后,进行相关设计,可得到简单又优良的设计。在对模具进行设计完成之后,得到了模具的三维图。同时生成所有零件的图纸。再通过AutoCAD将图纸再画出来,进行必要的线型和尺寸标注。完成以上的工作之后,还要进行注射模具的制造工艺设计,在完成所有的设计之后进行设计说明书的撰写。完成期限和预期进度:1 毕业设计课题调研阶段:(第 1-2 周):课题调研及文献检索、完成英文翻译。2 毕业设计开题报告阶段:(第 3-4 周):完成开题报告。3 毕业设计主要工作阶段:(第 5-12 周):(1) 塑件的工艺分析及注塑工艺参数确定。 (第 5 周)(2) 注塑模的结构设计。 (第 6-8 周)(3) 绘制注塑模具总装配图及零件图。 (第 9-10 周)(4) 编写设计计算说明书。 (第 11-12 周)4 毕业设计答辩阶段:(第 13-15 周)主要参考资料:1刘少达,我国塑料模具的现状及发展趋势A. 2004,3.2 LIMT,CORNEY J,RITCHIE J M,et al.Optimizing tool selectionJInternational Joumal of Producion Re,2001,39(6):1239-1256.3宋满仓,注塑模具设计与制作标准化体系的研究J.大连理工大学.2005,5.4 我国塑料模具行业的发展方向浅谈,中国金属加工.5中国塑料模具现状及发展方向,中国数控车床.6罗百辉,中国模具产业:技术现状与发展中的问题解决之道M.2009.17黄泽森.热流道注射模流道板设计,2006,5.8洪慎章.近代塑料的应用现状及注射模的发展方向,上海交大 ,2000,30.9周持兴.木塑复合材料制备技术的研究进展J.上海交通大学化学化工学院,2007,8.10许洪斌,樊泽新。塑料注射成型工艺及模具M.化学工业出版社,2006.10 .11德E.林纳 P.恩格.注射成型模具设计 108 例(第二版)M.中国轻工业出版社12 朱鹏程, 姜丽军. 先进的热流道塑料模具技术J. 科技论坛,2008:8587指导教师意见:签名: 年 月 日开 题 报 告 会 纪 要时 间地 点姓 名 职务(职称) 姓 名 职务(职称) 姓 名 职务(职称)与会人员会议记录摘要:第一部分:学生自述课题的具体内容第二部分:教师提问,学生回答(一般 2-3 个问题)第三部分:总结(经讨论,该生前期准备充分,方案基本正确可行,同意开题)此处必须手写(看完请删除)会议主持人:记 录 人:年 月 日教研室意见 教研室主任签名: 年 月 日
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