普通塑料三角衣架的注射模具设计-注塑模含proe爆炸三维及16张CAD图
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普通塑料三角衣架的注射模具设计-注塑模摘要在平常我们的生活里面,三角衣架需要的非常多,本次设计选用三角衣架为研究对象,通过注塑方法生产出来的。经过分析塑件的尺寸结构,生产时候的工艺。模具结构可选用一模两腔,设计模具的时候,塑件壁厚,顶杆的直径,流道尺寸还是相当的关键的,要通过理论计算过程或参考文献选取比较合理的数值,之后校核它的强度,对它剪切速率也要进行校核。绘制出注塑模具中的成型零件,然后组装起来,这样就做出了一套完整的注塑模具设计。关键词:三角衣架;一模两腔;成型零件;注塑模具AbstractIn our daily life, triangular hangers need a lot of, this design chooses triangular hangers as the research object, produced by injection method. After analysis of the size and structure of plastic parts, production process. The mold structure can be selected with one mold and two chambers. When designing the mold, the thickness of the plastic part, the diameter of the ejector pin and the size of the runner are quite critical. We should select a more reasonable value through the theoretical calculation process or reference material, then check its strength, and check its shear rate. Draw the injection mold parts, and then assemble them, so as to make a complete set of injection mold design.Keywords: triangular coat hanger; one mold two cavities; molding parts; injection mold目录摘要IAbstractII1 前言11.1 设计的目的和意义11.2 模具工业在国民经济中的地位11.3 我国塑料模具行业的发展现状22 塑件成型工艺分析32.1 塑件的使用要求32.2 塑件的材料分析32.3 塑件的尺寸精度、塑件表面质量、塑件的结构工艺性分析42.3.1 塑件的尺寸精度分析52.3.2 塑件的表面质量分析52.3.3 塑件的结构工艺性分析53 成型设备选择与模塑工艺参数的编制63.1 塑件的体积和重量63.2 型腔数量确定63.4 注射机的选用及其技术参数73.5 成型工艺参数84 模具结构方案的确定84.1 分型面位置确定84.2 型腔数量的最后确定及型腔的排列形式94.3 浇注系统的设计与计算104.3.1 主流道设计104.3.2 分流道的设计114.3.3 浇口的设计134.4 成型零件结构的确定154.4.1 凹模的结构设计154.4.2 凸模(型芯)的结构设计154.5 排气与引气系统结构的确定164.6 冷料穴与拉料杆设计164.7 侧凹部分的处理174.8模具结构形式的确定175 主要零部件的设计计算185.1 成型零件工作尺寸计算185.2 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算205.2.1 凹模侧壁厚度计算205.2.2 凹模底部厚度计算215.2.3 动模垫板厚度计算215.3 标准模架的选择225.3.1 模架的确定225.3.2 各模板尺寸的确定225.3.3 导柱长度确定235.4 脱模机构的设计与计算235.4.1 推出方式的确定245.4.2 脱模力的计算245.4.3 推杆尺寸确定及校核255.5 模具冷却系统的计算275.5.1 冷却介质275.5.2 冷却系统计算275.5.3 水路的布置形式296 注射机有关参数的校核306.1 注射量的校核306.2 注射压力的校核306.3 合模力校核306.4安装部分相关尺寸的校核316.5 开模行程的校核31结束语32致谢33参考文献34IV1 前言1.1 设计的目的和意义对于现代工业来说,模具很关键,好多专门进行这种工作的人。要想让这个行业更好,那就要让这个行业工作的人专业水准更高,论文设计的产品是三角衣架,要完成这个设计,必须要把我这几年上大学学到的专业知识连贯起来,并且要清楚的知道怎么样来设计塑料模。这次对塑料模设计用的是Pro/E,这就是用电脑帮着进行设计的,要清楚的知道这个电脑软件进行模具设计是怎么一个流程。之前我了解的东西都是从书本上来的,具体怎么在真正实践里面用,还要多次的联系,不管是设计这个模具,还是设计要加工塑料的分模,都必须要理论联系实际,这样我的实践本领才是真正的加强了,老师给了我不少的帮助,翻找材料,遇到困难,解决困难的能力都提升了。1.2 模具工业在国民经济中的地位对于加工行业来说,最基本的一个机器就是模具,这个液体是静止还是流动都被他控制,这样就可以生产为我们需要的东西。模具生产的东西效率很高,质量也不错,耗费的材质不高,花的钱也很少,所以在这个行业里面用的很多。对于一个国家的经济来说,看模具这个行业的水准就能够看出来这个国家的经济怎么样。加工的这个模具水准怎么样,就可以看出来他们的生产时候技术水平怎么样,对于生产的东西质量怎么样,产生的经济效果是不是高。所以现在关键就是怎么样大力发展模具行业。对于高新技术行业来说,模具就是其中的一种,在好多的行业里面,现在都用模具来进行生产,比方说航空航天上那些对于精度要求很高的零部件,基本上都是通过模具来生产的。从现在市场的需要量也可以看出来模具生产有多重要了,就看车子这个行业把,模具加工很多产品都是用在这个行业的,在我们国家,汽车行业对我们的经济有很大的影响,重点还是要对车辆零件的生产进行发展,所以说在汽车行业里面,重点还是开发生产零部件的模具。一个型号的车子,要想生产,要用几千副的模具,耗费资产超过了亿元。市场一直都在更新,多以模具也要一直进行升级,车子的型号要是改变了,那么八成以上的模具都要换掉,我们国家生产的摩托车是世界上最多的,型号超过了一千个。在一个摩托车上面,零件大概达到了两千个,基本上一半零件都是模具加工出来的,所以说,要想生产一个摩托车,那么需要的模具有一千,折算成钱的话,大概是一千多万。在很多别的行业,需要的模具也是非常的多。1.3 我国塑料模具行业的发展现状在工业先进的国家,模具早就是一个单独的行业了,跟机床的生产金额相比,是超过了不是一点,不过我们国家的模具行业发展也是很快的,水平跟之前相比呢提升了不少,增长的速度可以达到每年百分之十五的样子。很多生产模具的单位对于技术现在已经很看重,所以花在这方面的钱也是不少的。我们国家的塑料模具发展大概有了五十多年了,水准上看是进步了很多很多。现在的塑料模具生产的注塑模已经超过五十吨了,对于精度要求很高的注塑模,精度已经实现了,车灯模具这种对于光学要求很高的模具也可以自己加工出来了,塑料模的腔室也非常多,一个塑料模最多的腔室有7800个,对于那种速度非常快的模具,他可以将塑料异型材料挤到模具外面的时候超过每分钟六米,在挤出的时候能够实现两个腔一起挤,两个颜色一起挤,软的硬的一起挤等等。进行生产的时候,生产模具使用的机器数控化程度已经比较高了,基本上很多的机器都用了CAD/CAE/CAM技术,生产的速度非常快,并且RP/RT这些高科技手段也用的更多了,现在模具的零部件都用的是标准化的,并且可以加工很多的商品来进行销售。还有现在车辆,家电这些行业这么快的发展,有部门进行过分析,现在对于我们国家来说,模具这个行业的发展还是比较稳定向前的,将来对于这个行业,注塑模肯定是发展的重点,相信会用的越来越多。虽然说现在我们国家的模具行业进步了不好,有一些模具现在水准很高超了,但是不管是生产的数量,还是生产的产品质量对于现在市面的需求,实现不了,每年从国外买很多体型很大,精密度高的,非常复杂的模具,花费的钱超过十亿美元。对模具来进行设计,加工,一点都比不上欧美哪些发达的地方。相信还是要不断的继续学习,继续创新的,这样才能赶上别的国家的水准。(1)重点研发的模具是体积庞大的,精密度高的,非常复杂的;现在我们国家车子,家电这些行业发展很快,所以需要的零件体型也更大,精密度也更大,自然模具的要求也是这样。(2)模具里面尽量多用标准件,这样生产花的时间也少,付出的钞票也少,这样模具生产出来的产品质量也好。所以,一定要多用标准件。(3)推广CAD/CAM/CAE技术;这实际上是一个根本的改变,对于模具来说,完全颠覆了之前的设计还有生产流程。(4)重视快速模具制造技术,生产模具花的时间要变短;现在很多高科技都有了,所以生产模具的水准也高了不少,因为快速成型的这种加工模数的技术,还有高速铣削的技术,再加上自己进行研磨抛光的技术,所以现在用的很多。2 塑件成型工艺分析2.1 塑件的使用要求在平常的生活里头,三角衣架用的太多了,一定要安全,不能有毒,化学稳定性必须要花,不能被分解,买的时候花的钱要少,并且,挂在上面的东西要不能掉下来,衣架不能裂下来,不能断掉,也就是说这个材料的机械强度一定要好。2.2 塑件的材料分析前面分析了这个塑料了,还有一点买的时候不能花太多钱,所以原材料就用ABS。这种材料的化学成分有三种,丙烯腈、丁二烯、苯乙烯,这种塑料是热塑性的,所以这三种化学成分的性能他都是具备的,非常坚韧,硬度不错,刚性也好,这种材料一点毒都没有,也没有味道,下面介绍它的特征: 从结构上看是线性的,不是结晶的那种用的时候温度不能超过七十度化学性能相当的稳定对冲击的抵抗能力相当不错,机械强度也很好,可以耐磨,可以耐寒,也可以耐油,用这种原材料生产的东西,尺寸不会有改变,外表看上去比较光滑。但是不好的是温度上升了,它就会变形,吸收很多的湿气,并且耐气候性一点都不好,要是紫外线照它的话,会变得发硬,发脆。流动起来速度不快,溢料正常在0.04mm的样子,非常的吸湿,含有的水分不超过0.3,一定要干燥这个原材料之后再加工,脱离模具的时候效果不大好,模具的斜度要尽量大一点,正常超过两度。把塑料产品从模具里头推出来的时候,用的力气太大了,会有印子留在产品的面上。按照上面的分析,生产三角衣架的时候,用ABS是不错的,最好用注射的办法来加工它,当然了要注意首先要充分的对原材料进行干燥。表1 ABS塑料的部分技术指标2.3 塑件的尺寸精度、塑件表面质量、塑件的结构工艺性分析图1里面展示的零件图就是三角衣架,它的厚度在2mm。图1 塑件零件图2.3.1 塑件的尺寸精度分析这个衣架对于尺寸没得太高的要求,大小都是自由的,对于平常我们用的时候来说,精度不高就行了,查看标准,这个塑料产品的精度定位五级。2.3.2 塑件的表面质量分析这个衣架生产出来就是挂衣裳的,所以它的面一定要光滑,看上去漂亮,不得什么印痕在上面,因为塑料产品对于质量的要求比较高,所以生产模具花的钱自然也就多了,按照这个产品拿来干什么,还有生产模具付出多少钱进行考虑,这个三角衣架的粗糙度在Ra1.6,不过塑料产品里面的面对于粗糙度没有什么太高的要求。对应的就是,因为要加工的塑料产品外表对粗糙度有要求,那么这个型腔的粗糙度就定下来Ra=0.8,生产这个产品的模具的型芯,它的粗糙度是Ra=3.2。2.3.3 塑件的结构工艺性分析查看图纸1,这个塑料衣架就像一个三角形,外表看上去不复杂,等称。这个型腔的深度在10mm,有的地方会被它的构造影响,总的厚度在2mm,这个塑料产品厚度还是比较厚的,这样一来对型腔进行充满的时候,阻力就变小了,收缩的时候也非常匀称。加工的衣架总的来说不大也不小,生产起来性能很不错。有三个地方都是阵列型的方孔,总格局是一个环,在这个塑料产品上头,生产好了看上去很清楚,不过线性改变一定要匀称,圆角倒的时候不能太大,生产模具里头的零部件的时候,要用到电火花的技术。有凹结构的加强筋三个都在挂钩里头,进行分析,一定要强制从模具里头脱离出来,那么设计的时候,这个模具的构造就是强脱的,肯定还是要校核的。ABS在从模具里头脱离的时候,性能不好,斜度一定要超过两度才行,在这个塑料产品里头,脱离模具的时候斜度最好是三度,要从模具里头把模具拿出来防止顶坏掉。3 成型设备选择与模塑工艺参数的编制图2里头,这个塑料厚度应该到处都一样,用三维软件把三角衣架模型设计出来,模型建立好了,不光小的体积是多少,分型面有多大等,模型就是分离模具时候的标准。图2 塑件的Pro/E模型3.1 塑件的体积和重量这个衣架的模型都已经建好了,PRO/E有功能可以分析,可以建模,可以知道它的质量属性,这样一个塑料产品体积多少就可以知道: ABS密度晓得,那么一个塑料产品质量就是: 3.2 型腔数量确定因为这个塑料产品是平常用的,要很多,并且样子很简单,型腔安排起来一点都不难,尺寸精度又不需要多高,所以生产是大批量进行的,一副模具里头有很多腔室,并且模具生产花的钱不能多,外表看上去也不要太大,生产产品的时候究竟有多困难,定下来这个模具里头有两个腔室。3.3 浇注系统凝料的估算浇注部分凝料有多大,按照平时的经验,塑料产品体积零点二到一倍的样子就可以算出它的大小。一副模具有两个腔室,流道不复杂,流道也很短,凝料自然在浇注部分就没有多少,算这个凝料的大小的时候,正常都是这个塑料体积的零点二倍,因为模具有两个腔室,那么注射到型腔里头的塑料量就是: 3.4 注射机的选用及其技术参数前头已经把模具里头的塑料熔体体积都算出来,之后要想把注射量算出来: 按照算出来的数据,定下来公称注射量就是,注射机器用的是螺杆的,型号就是XSZY125,底下的表里头就是它的有关数据: 表2 XSZY125注射机主要技术参数3.5 成型工艺参数对这个产品来进行注射加工,有关的数值都在底下的表里头,进行试模,按照这种的状况来进行修改。确保生产的这个东西质量要满足,一定要稳定,这样它的数据一定要又准又稳定,对工艺数据进行调整,顺序是先压力,再时间,之后再调整温度,一次只能调一个,避免工艺弄乱了,生产的塑料质量就不好了。表3 ABS塑料的注射成型工艺参数4 模具结构方案的确定4.1 分型面位置确定要想从模具里头拿东西的时候便利一点,模具要有两大部分,一个公,一个母,分开的这个面就是分型面,把模具分下来,将气排出去,因为影响分型面的东西比较多,所以在定分型面的时候有些地方还是要关注的: 对生产的这个塑料东西外表不能有一点影响。 分下来之后,最好动模跟塑料产品在一边,这个样儿才能把塑料从里头拿出来。 选定的分型面对于模具的生产有好处。 要生产的东西同轴度比较高的,或者是会出现错位的地方,都要跟分型面在一边。 要在生产塑料截面最大的地方选定分型面,最好是液体淌的尽头,这样气就可以排出去。这个塑料样子不难,正常分型面只要一个就可以很好的把生产的东西拿出来,按照选分型面时候的需求,现在确定图纸3里头A-A这个地方就是分型面,这样排气就有好处,这样生产起来模具就比较方便了。图3 分型面位置4.2 型腔数量的最后确定及型腔的排列形式按照选定的注射机数据,模架不能太大了,这样装模具就有难度了,这一副模具的腔室有两个。模具里头的型腔在进行布局的时候,就好是平衡的,它跟浇口最好是等称的,对于刚度的需求可以实现了,这个时候模具的体型不能太大。并且,分流道就可以短一点,对于生产塑料产品非常有好处,因为用的这个模具有两个腔室,它的格局是直线对称的。按照经验给的数据,这些型腔之间距离最小是25mm,对于模具的构造来说,在定模固定板上来生产凹模的腔室,刚度自然也就满足了,型腔不能太大,这样塑料液体就在这个里面都布满了,防止有冷料出现。所以定下来型腔之间相距35mm。模腔的格局,还有距离多远都在图纸4里面展示。图4 型腔排布4.3 浇注系统的设计与计算4.3.1 主流道设计主流道可以把喷嘴还有分流道连起来,它有多大,就在于塑料液体流动的速度是多少,充满模具花多长时间,要是长度很长,那么就会有很多冷料出现,降低温度也要等好久,并且会有涡流出现,这样生产的塑料质量就不好;要是流径很小了,那耗费的热量就多,流动性能不好,注射压力就要变大,这样生产有难度,并且会有飞边在塑料的上头出现。设计主流道要关注一些方面: 在浇口套里头,锥孔只能是两度到六度,角度太大了,压力就小了,这样流动速度就变快了,想要生产产品就难度加大;正常面的粗糙值大小在。 要倒一个圆角在主流道大的那一头连着分流道的地方,大小是R=13mm,这样塑料液体受到的阻力就变小了。 主流道不能长,模具要小的话,主流道最长只能是60mm,冷料就没得那么多,亏损的热量就没有那么多。 把连着主流道还有喷嘴的地方弄成半球形凹坑,它的深在35mm。(1)主流道尺寸确定 主流道长度:设计主流道的要求,还有估计的模具有多大,定下来主流道长是L=60mm。 主流道比较小的那一头的直径:。 主流道球面半径:。 锥角在主流道的上头大小是。 主流道比较大的那一头直径是。 凹坑是半球形的,它的深是。 大的那一头的主流道的圆角是 (2) 冷料在主流道里面有多大(3) 主流道当量半径 (4) 主流道浇口套的样子主流道比较小的那个进口跟注射机喷嘴一直有碰到,损耗是非常容易的,所以原材料需要很好,所以它的设计要单独进行,并且换起来要简单。用优质的钢材来生产,生产,热处理都可以单独进行,用的原材料是T10A,对它进行热处理,淬火之后产品面的硬度可以达到50HRC55HRC。为了避免它转,最好用螺钉来固定浇口套,定位圈装在浇口套上,直径是100mm。图5里头就是它的各个样子。图5 浇口套、定位圈形状4.3.2 分流道的设计在主流道跟浇口的中间就是分流道,它能够对液体进行分流,还能够将它的方向改变,设计的时候有几点要关注: 要是可以的话,分流道的截面最好是最小,分流道也最好是最短的。 对于这个分流道,它的面光滑度没有太高要求,一般。 设计流道的时候,尽量小一点,之后试模结束了,还可以进行修改。(1)分流道怎么安排论文里头,按照型腔怎么的格局。分流道只需要是一级的就行了,并且按照塑料产品的样子,开一个浇口在定模的一边,要想生产的时候方便一点,最好定模跟分流道在一边。(2)分流道有多长之前4.2里面就介绍了型腔是什么样子,型腔跟型腔有多远,这样一边的分流道长就是。(3)分流道的当量直径要生产的是三角衣架,厚度在2mm3mm,质量也不能比200g大,按照经验可以把分流道的当量直径算出来: 原材料用的是ABS,它截面的直径是4.89.5mm。算出来的数据跟我们经验确定的数据还是相差不小的,那么把它们两个放在一起来进行分析,确定。(4)分流道截面的样子要想生产的时候简单一点,从模具里头拿出冷料简单一点,要在分型面上头安排分流道,跟定模在一点。分流道不长,耗费热量不是最主要的东西,要生产容易点,用的流道最好是半圆形的,它的粗糙度数值在。(5)分流道的截面的大小 (6)凝料在分流道里头有多大 (7)校核剪切时候的速率 将流动在分流道里面的液体有多大算出来:t=1.6s,下面也是一样的 剪切速率:按照之前算出来的数,这个分流道的剪切速率的是在之间,那么说这个塑料液体在分流道里面的剪切塑率完全合符需要。4.3.3 浇口的设计对于这个浇注部分来说,浇口是很重要的,在什么地方,是哪一种,有多大,这些都会关系到生产的塑料质量。他可以帮助这个塑料液体在最快的状况下将型腔填满,很快把温度降低,进行封闭,避免液体从里面留出来。这个塑料对于外表还是有比较高的要求,不能对外表有影响,所以浇口是矩形的,在侧边,并且塑料没有多大,很快型腔都填满了,防止有熔接痕出来,最好浇口只能一个,要跟定模在一边的分型面上头。它的截面一点都不难,生产也简单,试模好了,后期还可以再次更改,模具生产花的钞票自然就少了。进料在型腔周边的地方,浇口去掉不难,不能有任何印子留在上头,这样外表看不出来。(1)定下来浇口有多大侧浇口有多深进行计算 用哪个式子来算侧浇口的深,翻资料就晓得了,塑料产品的厚是t=2mm,并且ABS在生产时候系数是n=0.7。那么: 翻看设计的资料,塑料要是厚度是2mm,ABS这种材质匹配的浇口深只能是1.21.4mm,因为要放一定的量防止将来修模,定为h=1.2mm。侧边浇口有多宽 用下面的式子可以算出来侧边浇口有多深: 用Pro/E软件进行测量,就晓得。侧边的浇口有多长 正常侧边的浇口长在0.72mm,在这块定下来。(2)校核侧边浇口剪切时候的速率浇口当量半径 因为截面的大小都是一样的: ,也就是把浇口这个地方流出塑料的体积算出来 算出来剪切的时候速率是多少 按照算出来的大小,这个侧边浇口是矩形的,它的剪切速率就是在 这个范围里头,那么校核之后对于设计要求完全满足,浇口的大小对于理论上的需求也可以满足。(3)主流道剪切速率校核之前已经将分流道的大小定下来了,这样的话浇注部分的体积也知道了,所以要校核主流道剪切速率。 算主流道里头流动的塑料体积是多少,流量是多少 将主流道剪切时候的速率算出来 按照算的这些数据,就可以知道这个主流道在剪切时候的速率是在浇口跟分流道最好,最合适的剪切速率的,也就是介于,那么说完全满足需要。 图6 浇注系统与塑件的三维模型4.4 成型零件结构的确定4.4.1 凹模的结构设计要想生产的简单一点,工艺就不能复杂,不能有任何拼接的印字在产品上,在定模固定板上直接对型腔进行生产,也就是这个凹模是整体的,对于生产有阻碍的这个部分弄成定模小型芯,这样的话,会有很多定模小型芯在这个整体凹模的旁边,图纸7就是。图7 整体式凹模4.4.2 凸模(型芯)的结构设计分析了生产塑料的构造之后,两个型芯,一个型芯是大的,在动模上,分析它的生产工艺,要是这个型芯弄成整体构造,生产就难度大了,那么最好还是用组合型的,直通型的,将里面凸在外面的地方生产单独来进行,设计中间的这个型芯最好是阶梯圆柱的样子,这样固定起来就容易了;还有一个型芯是小的,也是定模的,是在成型的塑料产品周边,可以在定模里边嵌入进去。还有将大型芯里面的中间型芯分出来,这样就不可能转了,成型的时候对应都有要求的地点的,那么防止转动就用圆柱销来进行。每一个型芯的样子在图纸8里面展示了。图8 大型芯、中部型芯、小型芯4.5 排气与引气系统结构的确定在这个型腔里头全部都是塑料液体的时候,按照步骤把型腔还有浇注部分的气体都排到外面去。要是因为一些原因,导致型腔里面的气没有全部排出去,不光会让生产的东西会有气泡,接缝这些不好的状况出现,并且有的地方会被烧焦了,并且因为这些气体的存在,还会让模具里头塑料液体充满的时候变得非常慢,所以对型腔进行设计的时候,排气这个问题一定要弄好。论文里头,塑料没得多难,体型也不大,那么在型腔里面也没有多少起,按照塑料产品的样子进行分析,之后要在分型面上进行填充,所以只要用分型面,推杆动作的空档,型芯嵌件的空档就可以把气排出去了,那么塑料的质量就满足要求了,并且生产花的钞票也就没有那么多,并且耗费的工时也就没有那么长了,工作效率自然变高。4.6 冷料穴与拉料杆设计在主流道面对着的动模板上安排冷料穴,也可以把它放在分流道最后的地方。他可以将塑料液体温度降低的那部分,防止这些冷料进到型腔里头去,产品质量就不好了;安排一个拉料干在冷料穴最后的地方,模具打开来的时候,可以从冷料穴里头主流道的凝料全都拉出来。ABS有它特有的性能,生产也要便利,所以冷料穴用的就是Z形的,圆柱体的直径是多少,正常来说都是主流道比较大的那一头的直径,论文里头,冷料穴直径是D=9mm。图9里头展示的就是冷料穴有多大,拉料杆跟模板如何配合的。在这个设计里面,分流道一点都不长,保存冷料不现实,所以要安排一个冷料穴在这。图9 “Z”型拉料杆及其配合4.7 侧凹部分的处理在这个塑料里头,有三个地方有加强筋,结构是侧凹的,他们都是在固定挂钩的地方,图10里头展示,这个构造就是在塑料产品里面的面,占据空档不大,脱模的结构要存在不现实。那么脱离模具的时候只能强制进行,之前用电脑将模型都建立出来了,现在要校核这个强脱构造的大小,对于强脱的需求看能不能满足。图10 侧凹结构尺寸按照它需要设计的大小还有能不能强脱的要求:可以看出来是相当可以的。4.8模具结构形式的确定按照之前的分析,浇口是用在侧边的,并且分型面只有一个,塑料产品没有多大,那么熟它的模架只能用大水口这种类型的,还有生产塑料产品的动模大型芯,它的结构是直通的,进行支承的话,要再加一个垫板在模架里面,在垫板的后面在使用内六角螺钉,就可以拉紧了。产品从模具里面出来,因为它的样子,高,还有厚等,就用推杆来进行。5 主要零部件的设计计算5.1 成型零件工作尺寸计算这个塑料产品对于尺寸精度没有太高要求,配合时候也没得要求,每一个尺寸上公差都没有标注。真正生产的时候,要想计算简单点,这种一般只需要把收缩量加上去就好,公差的话按照它的经济制造精度来确定。现在算这个塑料产品成型零件具体大小的时候也按这个办法进行,公差等级也就是七级,详细配合要求根据配合精度六级来确定。表4 型腔成型尺寸类型塑件上的尺寸(mm)计算公式制造公差收缩率Scp%计算结果(mm)型腔径向尺寸104:IT7级精度Scp%=0.55%186.17SR8.545其余R25:IT7级精度Scp%=0.55%R85324.28.518R0.5R1高度尺寸12:IT7级精度Scp%=0.55%型腔凸块尺寸5:IT7级精度Scp%=0.55%6表5 各型芯成型尺寸类型塑件上的尺寸(mm)计算公式制造公差收缩率Scp%计算结果(mm)型芯径向尺寸1.5:IT7级精度Scp%=0.55%4SR3.7SR36.5104:IT6级精度Scp%=0.55%18R4.97894.2516.2:IT7级精度Scp%=0.55%14.16SR6.545R5.255续上表型芯高度尺寸1:IT7级精度Scp%=0.55%2其它R23:IT6级精度Scp%=0.55%R6:IT7级精度Scp%=0.55%5385.2 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算注射生产的时候,塑料液体肯定会产生压力作用在型腔上,那么这个型腔不管是强度还是刚度都要够大,要是型腔壁或者是下面都非常薄,在型腔里头会有内应力出现,这个力要比它原材料的许用应力还要大,这样塑料产品形状就改变了,有的还会裂下来。同一时间,要是刚度满足不了要求的话,那么会出现弹性的那种改变,这样一来会有料漏到外面去。那就一定要算一下型腔的刚度还有强度,经验来确定肯定不行。5.2.1 凹模侧壁厚度计算按照塑料产品外表有多大,算型腔有多厚的时候,用刚度来进行才是比较好的。详细的数据下面来具体的分析一下: 型腔有多大: (长),(宽),(深度)。已经知道了,那么说=0.6;E=;P代表的是型腔里面塑料液体压力的最大数值,一般来说是注射时候压力的两成到四成,也就是2540MPa,原材料用的ABS,粘性不怎么样,并且产品对于精度没有太高的要求,确定P=30MPa。真正设计模具构造的时候,凹模实际是一个整体,那么型腔侧边的厚度要能够比6mm还要大,这个一点问题都没有。5.2.2 凹模底部厚度计算按照刚度来算:这个里头,别的大小都跟5.2.1里面一样。所以真的来对它进行设计,一定要满足。5.2.3 动模垫板厚度计算在模架里边,两个垫块相距有多远就决定了动模垫板有多厚,在5.3这个章节里面,标准模架的大小是300mm450mm,匹配的垫款宽就是58mm,那么这两块垫块相距就是:L=300mm582mm=184mm。前面已经把型腔里头的压力都算出来了 30MPa。加上型腔的构造,就可以把动模垫板的厚给算到: ;动模垫板长度;A 代表的是在动模板的上面,两个型芯投影有多大,用PRO/E,那么一个型芯的投影大小就可以知道了: 那两个型芯他们的大小:按照算的数据来看,这个动模垫板有点厚了,这样模具就太不灵活了,要想模具轻一点,高度不要那么高,还是要加装两个支承住,这样能够支持动模垫板的下面,这个柱子直径在25mm,垫板有多高,长度就是多少,定为70mm,初步定下来两个支承跟模具的中心都是等称的格局,相距230mm。那么说动模垫板的厚就可以少一点了: 之后对于模具自身的结构,还会影响到这两个支承住放在什么地方,他们所待的地点应该不会是动模垫板形状改变最大的地方。所以,要想让垫板的强度符合需求,定它的厚就是:。5.3 标准模架的选择因为模架库里头的东西很多,所以也用的很多,在论文里面,选的标准模架应该都是按照FUTABA_2P。图11里面展示的就是这个模架。5.3.1 模架的确定先前就定下来型腔是两个,并且是直线的样子,按照之前算出来的壁厚,那样就可以将分型面上塑料产品所待的大小是()154mm315mm。 按照经验能够估算出来模架的数据:推板的宽要达到:,查FUTABA_2P标准就有,匹配的标注的模架宽就是W=300mm。复位杆的直径d=25mm。图11 模架简图在长的方向上复位杆要达到:,查FUTABA_2P里头的准则就有,匹配的标准模架的长就是。5.3.2 各模板尺寸的确定A板有多大。 A板代表的是定模固定板,之前就知道型腔下面厚是31mm,但是凹模的深只有12mm,这个地方要开一个冷却水道在模板上,那么定下来A板的厚是50mm。B板尺寸。 这个是一个动模的固定板,按照标准定下是35mm。C板尺寸。 C板的高用式子来算:,定下来是70mm,因为它的厚能够用一边还有推板的距离来定,所以就是58mm。每个板的大小下面图纸里都有体现。图12 模板各尺寸5.3.3 导柱长度确定跟型芯的面对比导柱工作部分要比它高,大概六到八毫米,它的导向跟引导都要能够保证。论文里头,型芯的高是28mm,导向需求要能够符合,那么总共的导柱长要符合。按照标准数值,定下来导柱的长是72mm。5.4 脱模机构的设计与计算注射生产的每一步,塑料产品要很好的从模具里面拿出来,帮着产品出来的这个部分就是脱模装置。设计这个部分的时候,有些地方要注意: 塑料产品呆在动模这一边,这样方便开模力带动脱模部分进行工作,这样就从模具里面脱离出来了。因为塑料产品收缩的时候型芯就被包的紧紧的,所以推它的这个地方跟型芯靠的要近,并且推出的这个地方应该是刚度,强度比较好的地方。 构造要符合原理,可靠性高,不管是生产还是维护都方便,生产的塑料看上去很漂亮。5.4.1 推出方式的确定对于脱模装置来说,推杆这种是最简单的,用的也最多,生产一点都不难,换起来也方便,用起来也相当不错。论文里头把产品推出来就用的是推杆,这个塑料产品分型面不难,要有一定厚度,构造也简单,用推杆的话,模具构造就相当简单了,不管是生产,还是后期的养护都非常容易。5.4.2 脱模力的计算模具里头的东西要降温,要固定形状,因为体积会变小,这个时候型芯或者凸模就紧紧被包住,从模具里头脱离出来一定要对这个力进行克服,要是没得通孔在产品上头,那么脱离模具的时候要把压力抵制住。(1)算出来动模大型芯上脱离时候的力这个塑料产品是三角形,它的截面自然也是三角形,不过现在算脱模力的式子基本上都是按照圆的或者长方形的来的,那么肯定要进行调整。三角形调整成矩形还是比较好的,所以根据面积的大小,把三角形换成矩形。假设等效矩形长就是,用PRO/E这个软件可以知道型芯截面最大的就是,因为面积一样,就有。这个等效矩形还有一边长就是已经晓得的数量都晓得了,用式子能把脱模时候的力估算出来。,那这个塑料产品壁是很薄的,用式子可以把这地方脱模的力算出来:这个里头,E=;;;一个无因次数,。注意:这个型芯对着三角衣架上头的地方有通孔,不会有大气压在这,那么A=0。(2)算出来中间小型芯脱模时候力的大小中间小型芯比较大的那一头,脱模的地方直径就是14mm,已经知道,这个地方就看成是圆的,非常厚的塑料产品,会用到式子: 这个里头:,在这个里头。注意:在这个地方型芯应着的塑料的地方通孔也是存在的,那么A=0。(3)一个塑料产品脱离模具时候的力的总数 5.4.3 推杆尺寸确定及校核论文里头推杆用的是圆形的,要是推出来塑料的时候稳定点,可靠性高一些,受到的力匀称一些,要安排九个推杆在型腔里头,并且推杆多了排气效果也更好。用下面的式子可以算出来圆推杆的直径:在这个里头,安全系数; 推杆的长; F代表一个模腔脱离模具的时候总共的力是2795N; 推杆有多少个n=9; 推杆这个材质弹性模量是。真正设计的时候,要想推杆更稳,这个直径肯定要大于算的这个数,按照推杆的标准,定下是。很明显对于要求可以符合,为了更安全,要再次校核它的强度。要是推杆原材料用的是T8A,那么说:这个对于要求完全符合。推杆固定及与模体的配合固定推杆有好多的办法,用的最多的就是推杆在固定板里头,另外就是螺钉来固定等。论文里头固定就是用推杆固定板,并且因为顶部跟这个塑料产品碰到的地方是一个平面,没有什么特定的方向,那么没必要安排防止转动的装置在推杆上。推杆配合模具体的时候,标准是H8/f8或H9/f9,匹配的缝隙只要有溢料在里面就行了。正常直径的三倍到五倍就是配合的长,推杆的面跟塑料成型面在一个面上,一定要比成型的面要高,高出来0.050.10mm,推杆跟推杆固定板的孔中间空档一定要大,跟固定浮动板对比它还是动着的,每个数据之间的关系图13里面有展示。图13 推杆及其配合推杆所待的地点塑料产品被推出来的时候一定要稳定,在塑料产品上这个推杆带的地点图纸14里面展示出来。图14 推杆的布置5.5 模具冷却系统的计算5.5.1 冷却介质ABS这种材质粘性不怎么样,成型的时候模具温度要低一点,只能是五十度到八十度。现在模具的度数定下来是五十度,因为水的比热容不小,传热系数也大,花的钱不多,那么降低模具度数的时候用常温水来进行。5.5.2 冷却系统计算1)在模具里头倒进去塑料液体,单位时间里面总共有多少W加工的塑料有多大 加工的塑料质量是多少 塑料产品的厚度在2mm,查看表冷下来它的温度要花费,通过所选注射机注射要耗费时间,脱离模具耗费的时间。那么注射生产的周期就是。那么每个小时要进行注射多少次算出来:N=(3600/20)次=180次。在模具里头倒进去塑料熔体,单位时间里头总共有多重:2)在单位质量的塑料产品里头,凝固的时候有多少热量放射出来查资料ABS这种材料,它的热流量在,定下来。3)将冷却的水体积,流量都算出来如果说进行冷却的水道进去的水温度是,出水的这个地方温度就是,这个水的密度在,比热容大小。用式子就可以算出来:4)将冷水管的直径大小定下来d已经知道,查表就定下来模具进行冷却的管道直径是10mm。5)在管子里头进行冷却的水流动的速度6)求冷却管壁与水交界面的膜传热系数h水的平均温度在23.5,查资料就知道(根据插值的方法来定),那么说:7))用来降温的管道导热面积的总数算出来A8)这个模具总共需要多长的冷却水管L9)冷却水路的根数 要是每一条水管的长是300mm,那么需要多少根冷却水路:进行分析,算出来的数据明显在实际中用不了,在实际里头,怎么安排水路正常跟模具什么构造,塑料产品什么样子有很大关系,要想让凹模,型芯完全的降下来温度,那么一般改正的话要按照两个模腔怎么布局的来进行。调整好了,这个进行冷却的水管,直径也不需要那么大,定为d=8mm。5.5.3 水路的布置形式在15,16两张图纸里面,展示的就是模具的定模还有动模上面水路怎么安排的。图15 定模水路布置图16 动模水路布置要想没有水漏出来,在从两个模板的中间穿过去的时候,一定要密封的好,水路直径是8mm,按照它进行装配的技术,确定大小是D=16,密封的时候要用到密封圈,这个密封圈是O型的,直径是d=2.5。水路这一头密封的地方,用有螺纹的管塞就行了。6 注射机有关参数的校核6.1 注射量的校核按照之前算出来的浇注部分的大小,接下来校核注射量。塑料产品加上浇注部分真正的大小是。那就知道。非常满足要求。6.2 注射压力的校核查看了资料之后,ABS在成为塑料的时候,需要注射的压力在80110MPa,论文里头定用的注射机注射时候公称压力就是150MPa,它的安全系数范围在k=1.251.4,定下来k=1.3,那么说:,所以注射机的压力对于需要可以符合。6.3 合模力校核一个分型面上头一个塑料产品的映射大小用三维软件就能知道了。在分型面上头单边流道凝料影射的大小是。按照流道可以把它算出来。在分型面上头,塑料产品还有浇注部分影射了多大:在模具里头涨模力就是这个注射机锁模时候公称力就是,锁模力安全系数为, ,那么说:。那定下来的锁模力完全满足论文要求。6.4安装部分相关尺寸的校核模具平面尺寸 模具有多长,多宽都跟这个注射机拉杆之间多远匹配,确保模具在一个方向上,从拉杆的空档穿过去,直接在注射机上装,已经知晓300450mm260360mm(拉杆空间),所以很符合任务书的需要。模具的高是245mm,200mm 245mm 300mm,在模具厚度的最小数值跟最大数值的范围里头,所以校核是满足的。模具上用来定位的圈直径跟注射机定位孔一样大,都是100mm,满足设计需要。6.5 开模行程的校核打开模具的距离模在这个里面是塑料产品有多高,这个高度将浇注部分都包括进去了,浇注部分的高是60mm,塑料产品的高也都在里面;塑料产品推出来。所以校核之后符合要求。结束语这篇论文设计的模具生产的是三角衣架,在Pro/E的协助下进行,大学里面所学到的专业知识在这次的论文里头都有使用到,正经的就是把理论用到真实的生产里头去。设计模具的时候,一定要让他的构造合理,并且生产起来也要容易,修理简单。用电脑软件,对这个塑料产品精度进行分析,还有这个模具生产时候的工艺,将这个模具的构造给定下来,在PRO/E的帮助下,电脑上就直观的看出来要设计的这个模具什么样子。为了要将设计都写出来,我看了不少的材料,上网也查看了很多,又看了不少别的论文,所以说现在对于设计模具的这个流程,可以说印象相当的深刻,并且每一步也非常清楚。设计模具关系的东西很多,需要的知识也不少,要工作许多年之后才能有相当的工作经验,因为我自身专业水平不高,这篇论文里头,肯定还有不够完善的地方,举个例子,对浇口待的地点进行选定的时候,并没有使用CAE,分析最好的浇口在什么地方,水道安排的地点也不怎么好,模具生产的话专业知识也不多,也没有什么真正的生产经验,所以在编写工艺的时候,不怎么样。不过在老师的帮助下,指导下,这次设计的模具相对来说还式可以的。设计模具也能发现自己对于设计软件是不是熟悉,在现在的生产行业,在电脑的帮助下,研发产品花费的时间就短了,并且花的钱也不多,生产率自然也高。设计的时候,用了Pro/E来进行,要是说没有这个软件,那么论文想要完成的话基本不可能,之前我一直都在学三维软件,这个时候正好就用上了,这种成就感是无法形容的。进行设计的时候,一点都没有意识,一个人的工作很无聊,要多点坚持,多点耐心,也要多点爱好,只要这样才能很好的完成。在这个论文里面,很多书本上没有学到的模具专业知识我都学到了,我还感受到一点,就是将来不管是干什么工作,都要爱好它,全心全意的做事情,只要认真的去做事情,肯定能做好。致谢这次论文这么顺利的写好了,特别要谢谢这些帮助过我的人。在这个里面,最要感谢的其实就是我的老师,陈燕,老师给了我这个论文的题目,我在完成的过程里面,学到了不少的东西,在完成论文的时候,一开始定方案,之后画图等,陈老师都是非常耐心,细心的帮助我,教导我,老师对待学术是非常的认真的,而且要求很高,一点含糊都不能有,从老师的身上,我学到了专业人士应该有的样子;并且陈老师对我们平时的感受也非常的关注,体谅我们,也关心我们,要是有个什么原因导致任务没能完成的话,老师也不是一味的指责我们,反而还会体谅我们。真的,这次不光是题目选的好,老师才是真正选的好。对于大学生涯来说,毕业论文是最后一次交作业,这个作业很重要,顺利的完成它,是在老师还有同学的帮助下实现的,再一次的对你们表示感谢!参考文献1 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