PSP游戏机上盖注塑模具设计-斜顶抽芯塑料注射模含NX三维及11张CAD图
PSP游戏机上盖注塑模具设计-斜顶抽芯塑料注射模含NX三维及11张CAD图,psp,游戏机,注塑,模具设计,斜顶抽芯,塑料,注射,nx,三维,11,十一,cad
设计(论文)开题报告一、选题的依据及意义随着世界各国生产需要和塑料应用的不断扩大,塑料已成为在钢铁、木材、水泥之后的第四大工业基础材料。在这基础上所产生的塑料加工手段中的塑料模具的设计和制作水平,对塑料制品的成型质量有着至关重要的影响。从某种意义上来说,塑料市场的开拓、塑料制品的优劣主要取决于模具质量。由于塑料模具的研制工作一直受到各方面的重视,故其设计和制作水平提高很快,特别是计算机辅助设计和辅助制造技术发展很快。意义:对注塑模具进行研究设计,一方面能够满足生产的需求,另一方面也能加深对注塑模具的了解,将自己学到的知识加以运用,将知识掌握的更加牢靠,同时也可以在注塑模的设计中学到新的知识。二、国内外研究现状及发展趋势(含文献综述)模具是工业生产之母,是工业产品生产用的重要工艺装备,它是以其自身的特殊性装通过一定的方式使原材料成型。现代产品生产中,模具由于其加工效率搞、互换性好、节省原材料,所以得到广泛的应用。从某种意义上来说,模具生产技术水平的高低,已成为一个国家产品制造水平高低的重要标志之一。在国外工业发达国家,模具制造业已成为一个专业的行业,其标准化、专业化、商品化程度高,模具行业已经成为一个高技术密集型产业。加快高技术设备如数控加工、快速制模特种加工在模具行业的应用,加大新兴CAM/CAM技术在模具设计与制造中的应用比例,加速模具新结构、新工艺、性材料的研究和强化模具高级技术人员的培养,已成为我国模具行业再上一个新台阶的关键。塑料工业近20年来发展十分迅速,早在7年前塑料的年产量按体积计算已经超过钢铁和有色金属年产量的总和,塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛的应用。由于我国塑料模具价格较低,在国际市场中有较强的竞争力,所以进一步扩大出口的前景很好,2003年出口比2002年增长33.3%就是一个很好的证明。因此,从市场情况来看,塑料模具生产企业应重点发展那些目前需进口的技术含量高的大型、精密、长寿命模具,并大力开发国际市场。随着我国塑料工业的快速发展,特别是工程塑料的高速发展,可以预计,我国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度,近年内年增长率将保持15%以上的水平。三、本课题研究内容主要讲述了注塑模具设计的方法,分别对成型工艺规程的编制做出了详细阐述。注塑模结构的设计这一章节包括了设计中的几个重点,比如分型面的选择,型腔数目的确定,浇注系统的设计,脱模机构的设计,成型机构的设计都做出了详细阐述,为PSP游戏机上盖注塑模设计奠定了基础。其中设计内容中讲述了模具设计的有关计算,包括注射机的参数,标准模架的选用,型芯和型腔工作尺寸的计算,凹模型腔侧壁厚度和底板厚度的有关计算。设计中还主要讲述注塑机有关参数的校核,主要围注塑机的最大注射量,注射压力,锁模力,开模行程做出校核,以便今后的设计能够符合生产的需要。再次还主要是模具的绘图造型加工以及装配,利用三维软件对模具的造型做出详细的分析,并根据零件图对模具进行加工,最后对模具的装配做出几点要求,以便更好的维护和使用模具。全文整套设计中,从各个方面对PSP游戏机上盖注塑模具的设计做出分析,旨在能够提高生产率,为塑料模具的发展做出奉献。四、本课题研究方法1、分析产品的结构:通过查阅相应资料,主要从形状、尺寸、材料等方面,分析设计的可行性。2、成形工艺的分析:根据产品结构的初步认识,做出合理的工艺分析,考虑影响产品工艺性的因素,如公差等级、粗糙度、以及注塑模具成型零件工作尺寸的计算方法及注塑制品收缩特性,以便指导注塑模具设计、缩短注塑模具制造周期。3、模具结构分析:根据对产品结构和工艺的分析,确定产品加工所需要的工序。4、模具的设计与计算:由所制定工序和所需加工产品,选择模具的加工方式和结构类型、特征,并做出相应计算内容的说明(包括锁模力,注射机的主要参数及注射机的校核,型腔、型芯的尺寸计算等)。5、图纸绘制和说明书:绘制设计模具的装配图和主要的零件图。将设计中的相应信息、数据整理,完成说明书五、研究目标、主要特色(创新)及工作进度目标:更好的了解掌握PSP游戏机上盖注塑模的设计与制造需要注意哪些方面,并从中更好的巩固所学知识为今后的工作打下基础。特色:为模具的工艺分析,分型面的选择,浇注系统的设计,零件的结构设计与制造工艺,脱模机构和辅助机构的设计,注射成型模具和注射机的配合。难点为模具结构中的斜顶抽芯机构,需要对模具装配的工作原理有一定的了解和各种制模方案的研究。工作进度:1、查阅资料,学习相关知识,构造塑件的ug三维模型2、确定设计方案,写出开题报告3、选定分型面,设计成型零件4、确定模架类型和各模板尺寸,把型腔和型芯装进模架5、完成其他零部件的设计装配,ug三维结构模型6、对设计进一步完善、修改,形成装配图、零件图的二维图7、完成说明书及CAD图8、修改设计,准备答辩9、答辩10、上传文档六、主要参考文献1 Arzondo L M,Pin N,Carella J M,Pastor J M,Merino J C,Paveda J,Alonso C,Sequentual injecting overmolding of an clastomeric ehylene-octene copolymer on a polypropylene homopolymer core,Polymer Engineering of ScinceJ,2004,44(11):211021162 The Thickness Profile of Ultra-High Molecular Weight Polythene Films During Sequential Biaxial Drawing .Polymer Engineering and Science ,January 2003.Vol.43 , No. 3塑料成型工艺与模具设计钱泉森主编北京人民邮电出版社,2006年 4塑料模具设计与制造实训教程张景黎主编北京:化学工业出版社,2009.9 5塑料模具设计手册谭雪松主编.北京:人民邮电出版社,2007.11 6模具设计与制造简明手册(第二版)冯炳尧、韩泰荣、蒋文森编上海科学技术出版社,2008.8 7完全精通Pro/ENGINEER野火5.0中文版模具设计高级应用. 林清安主编. 北京: 电子工业出版社, 2011.128注塑模设计要点与图例许鹤峰 编著北京:化学工业出版社,2003年 9塑料模具设计制造与应用实例模具实用技术丛书编委会北京:机械工业出版社,2004.11 10塑料注射模设计技巧与实例田宝善等主编北京:化学工业出版社,2009.8 11实用注塑模设计实用手册张维合主编北京:化学工业出版社,2011.9 12注塑模具设计宋满仓等主编北京:电子工业出版社,2010.3指导教师意见指导教师(签字): 2019年04月26日开题小组意见开题小组组长(签字):2019年04 月26日 院(系、部)意见 主管院长(系、部主任)签字: 2019年04月26日课题:PSP游戏机上盖注塑模具设计,班级:姓名:XXX学号:XXX指导老师:,XXX,摘 要,本次设计所选择的塑件是PSP游戏机上盖,所用材料是当前应用较为广泛的材料ABS。在设计中,分析塑件的工艺性。模具结构可采用一模两腔,侧浇口进料,注射机采用海天110X1B,设置冷却系统,采用斜顶抽芯机构。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。设计出一套塑料注塑模具,并对模具以及主要零件进行了图纸绘图。 此次设计的过程中查阅了大量的手册、模具设计资料,通过轴承套塑料模具的设计与应用,本论文的资料大多是我结合大学所学的各方面的理论知识完成的,包括机械制图、公差与配合、注射模具成型、工程材料等;还有少部分是同学之间的交流。实现了轴承套制作工艺上的突破,同原有的设计方法相比,模具的应用不但提高了生产效率而且提升了产品的质量,模具整体设计的思路和要求符合现代设计潮流和未来的发展方向。,产品分析和材料确定:ABS 浇注系统设计:侧浇口 成型系统设计:镶嵌式型芯型腔成型 冷却系统设计:环绕式冷却系统 抽芯机构设计:斜顶抽芯机构 成型腔数的确定:一模二腔 注塑机的选择:海天110X1B,设计要点,产品分析和材料确定,产品分析: 1.分析产品外形尺寸 2.分析产品基本结构 3.确定出模数量 材料选择:ABS 1.由产品的使用环境确定材料 2.由生产产品的经济效益确定材料 3.由产品的外观确定材料,估算塑件的质量及体积,经参考文献查的: 材料ABS的密度是1.05g/cm,用UG建模分析知塑件体积为体积:V=21.3cm,质量约等于:22.4g.,分型面位置的确定,在选择分型面时,考虑不影响塑件的外观质量以及成型后能顺利取出塑件,属于薄壁壳小型塑件,塑件冷却时会因为收缩作用而包覆在凸模上,所以,应有利于塑件滞留在动模一侧,以便于脱模,并不影响塑件的质量和尺寸精度,以及外观形状。如下图所示: 分型面选择图,浇注系统设计,模具结构为一模二腔,当塑料熔体通过浇口时,剪切速率增高,同时熔体的内摩擦加剧,使料流的温度升高,粘度降低,提高了流动性能,有利于充型。根据浇口的成型要求及型腔的排列方式,选用侧浇口较为合适。 平衡式浇注系统,成型系统设计,1.确定产品型腔布局:1*2 2.成型零件结构:镶嵌式型芯和型腔 3.固定方式:螺丝固定 型芯三维零件图 型腔三维零件图,导向机构的设计,在导柱的工作部分上开设油槽,可以改善导向条件,减少摩擦,故导柱采用加油槽的阶梯式导柱(图1)。由于导柱已选定,由塑料模具设计与制造可查得与之相配的导套(图2). 导向零件应合理地均匀分布在模具的四周围或靠近边缘的部位,其中心距模具边缘应有足够的距离,以保证模具的强度,防止压入导柱和导套后发生变形。 图1导柱三零件维图 图2导套三维零件图,冷却系统设计,冷却系统类型 选用环绕式冷却水路,根据塑件产品在模具中的位置和模板的布置,冷却水道其分布如下图: 冷却水路结构图,推件机构的设计,推出机构把塑件及浇注系统从从型腔中或型芯上脱出来的机构。 本套模具的推出机构为机动推出,其布置形式见下图。 推杆的分布,抽芯机构的设计,斜顶是常见的侧向抽芯机构之一,它常用于制品内侧面存在凹槽或凸起结构,强行推出会损坏制品的场合。它是将侧向凹凸部位的成型镶件固定在推杆板上,在推出的过程中,此镶件作斜向运动,斜向运动分解成一个垂直运动和一个侧向运动,其中的侧向运动即实现侧向抽芯。斜顶抽芯机构如下图:,注塑模具总体结构图,模具的大小主要取决于塑件的大小和结构,对于模具而言,在保证足够强度的前提下,结构越紧凑越好。本模具采用的是CI型标准模架,如图所示: 三维注塑模装配图,总结,本次设计采用是冷流道模具。整个设计过程按以下流程依次展开: 1、对产品进行成型工艺的可行性分析,对不合理部分进行修复; 2、根据产品尺寸结构确定型腔; 3、根据穴数初步确定注塑机型号; 4、模具设计阶段。模具设计的总体思路是先整体后局部:首先根据产品的结构来确定模具的总体结构,再深入到各个系统(浇注系统、冷却系统、成型零件系统、顶出系统、排气系统、合模导向)的设计。 5、根据已确选的模架对所选注塑机的相关参数进行校核和更选,选择最合适的注塑机。 本次模具设计的难点:需增设斜顶抽芯机构,选取原则如下:确保塑件的成型质量;尽量使模具结构简单化以降低制模成本;确保能够实现生产的自动化,以降低工人的劳动强度和生产成本。随着设计的逐步进行,会发现先前确定的很多尺寸(如模仁大小,模架大小)会出现问题,必须对该尺寸做相应调整或重新设计,如我们可能需要重新设计模仁大小,重新选择模架型号。这因为我们没有经验,不可能在一开始就把所以的可能出项的问题都预见,这是我们需要通过的更多设计来加强的。另外,在设计模具结构的过程中一定要考虑到工艺问题,用软件设计的再完美,如果无法加工也是枉然,所以切忌不可脱离实际,应让设计出来的模具元件既能满足性能要求又便于加工。,参考文献,1 Arzondo L M,Pin N,Carella J M,Pastor J M,Merino J C,Paveda J,Alonso C,Sequentual injecting overmolding of an clastomeric ehylene-octene copolymer on a polypropylene homopolymer core,Polymer Engineering of ScinceJ,2004,44(11):21102116 2The Thickness Profile of Ultra-High Molecular Weight Polythene Films During Sequential Biaxial Drawing .Polymer Engineering and Science ,January 2003.Vol.43 , No. 3塑料成型工艺与模具设计钱泉森主编北京人民邮电出版社,2006年 4塑料模具设计与制造实训教程张景黎主编北京:化学工业出版社,2009.9 5塑料模具设计手册谭雪松主编.北京:人民邮电出版社,2007.11 6模具设计与制造简明手册(第二版)冯炳尧、韩泰荣、蒋文森编上海科学技术出版社,2008.8 7完全精通Pro/ENGINEER野火5.0中文版模具设计高级应用. 林清安主编. 北京: 电子工业出版社, 2011.12 8注塑模设计要点与图例许鹤峰 编著北京:化学工业出版社,2003年 9塑料模具设计制造与应用实例模具实用技术丛书编委会北京:机械工业出版社,2004.11 10塑料注射模设计技巧与实例田宝善等主编北京:化学工业出版社,2009.8 11实用注塑模设计实用手册张维合主编北京:化学工业出版社,2011.9 12注塑模具设计宋满仓等主编北京:电子工业出版社,2010.3,致 谢,选择PSP游戏机上盖塑件做出的注塑模具设计,是对我这四年大学学习的一次检验,通过这次设计,我补充了在理论学习中的一些漏洞, 使我掌握了在注塑工艺中应重视的问题,使我详细的知道了塑件成型的工艺过程,并通过熟悉和查阅与注塑方面相关资料,掌握了一般的设计方法和设计技巧,而且对树立正确的设计思想,培养我用所学专业知识去分析、解决在实际生产和生活中遇到问题能力都是有很重要的实际意义。培养了我独立思考的能力,使我可以更多得考虑问题。考虑制品在使用,美观,而且要占领市场所需要考虑的问题。 本次毕业设计中,我的指导老师XXX老师,对我在资料的查找收集和整理以及模具设计的过程中所遇到的问题,给以极大的帮助和指导,同时也得到了其他多位老师和同学们的热心帮助,使我学到了很多课堂学不到的东西,培养了我多思考,勤查资料,多动手的习惯。这次我的设计结果,也是老师和同学们的功劳,对在此过程中给予我帮助的各位老师和同学表示由衷心的感谢!我会继续学习,不辜负老师的期望,也对的起同学们的帮助。祝愿老师们工作顺利,身体健康,合家欢乐。祝福我的同学们学业有成,以后事业顺心,前途无量!,结束放映 谢谢各位老师观看!, PSP游戏机上盖塑料模具设计摘 要塑料注射模具是成型塑料的一种重要工艺装备,通过对PSP游戏机上盖塑料模具设计,能够全面的了解塑料模具设计的基本原则、方法.并能较为熟练的使用UG、AUTOCAD软件进行塑料模具设计,提高自己的绘图能力。为今后从事设计工作打下了坚实的基础。随着现代工业发展的需要,塑料制品在工业、农业、日常生活和军事等各个领域的应用范围越来越广,质量要求也越来越高,中国已经成为全球最大的塑料市场之一,塑料制品产量全球第二。本次主要设计是对PSP游戏机上盖注射模的设计, 重点对塑件的成型原理、原料选用和注射技术进行分析。通过根据形状、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。关键词:工艺方案;模具结构;注塑机;模具设计AbstractPlastic injection mold is an important technological equipment of plastic forming, through the flashlight front cover plastic mould design, can fully understand the basic principles, methods of plastic mould design. And can be more skilled use of UG, AUTOCAD software for plastic mold design, improve their ability to draw. Engaged in the design for the future work laid a solid foundation. With the needs of the development of modern industry, plastic products in industry, agriculture, military and other fields of daily life and the application scope is more and more wide, the quality requirements also more and more high, China has become one of the worlds largest plastics market, plastic products production in the worlds second. The main design is on the cover of a flashlight injection mould design, focus on the forming principle of plastic parts, raw materials selection and injection technology were analyzed. By according to the shape, size, precision and surface quality requirement analysis, to determine the required moulding solutions, products after processing, the choice of the parting surface, cavity number and arrangement, the structure of molding parts, pouring system, etc. Key words: Process; The mould structure; Injection molding machine; Mold design 目 录摘 要IIAbstractIII1 绪论11.1 概述11.2 国内研究现状11.3 国外研究现状22 塑料制品分析32.1 明确制品设计要求32.2 明确制品批量32.3 材料选择及性能32.3.1 材料选择32.3.2 材料品种 32.4 成型设备42.5 拔模斜度42.6 计算制品的体积和质量42.6.1表面质量的分析42.6.2塑件的体积重量43 注射机及成型方案的确定63.1 注射机的确定63.2 成型方案的确定63.2.1 成型设备的选择63.2.2 成型的特点73.2.3 成型的原理73.2.4 成型过程74 型腔数的确定及分型面的选择84.1 型腔数的确定84.2 分型面的选择84.2.1 分型面的主要选择原则84.3 确定型腔的排列方式104.4 标准模架的选用114.3 模架装配图115 成型零部件的设计与计算125.1 凸模设计125.2 凹模的设计125.3 成型零件工作尺寸的计算135.3.1 模腔工作尺寸的计算136.1 主流道设计166.2 浇口的设计167 排气与冷却系统的设计187.1 冷却系统设计的原则187.2 冷却水路的计算187.3 排气系统的设计198 顶出机构的设计218.1 推杆复位装置218.2 推件机构的设计218.2 推杆长度的计算228.3 斜推杆的设计238.4 斜推杆的设计要点238.5 斜推杆倾斜角的确定249 导向机构的设计269.1 导向、定位机构的主要功能269.2导向机构的设计269.2.1 导柱的设计2610 结论与展望28致谢29参考文献30IV 1 绪论1.1 概述注射成型也称为注射或注塑,是热塑性塑料的一种重要成型方法。到现在为止,有超过1/3的塑料原材料,是通过注射成型工业加工的,除氟塑料外,几乎所有的热塑性塑料都可以采用此成型方法。它的特点是生产周期短、生产效率高的、易自动化,因此广泛应用于塑料制品的生产。现在塑料成型生产中,塑料制件的质量与塑料成型模具、塑料成型设备和塑料成型工艺密切相关。在这三要素中,塑料成型模具的质量最为关键,他的功能是双重的:赋予塑料熔体以期望的形状、性能、质量;冷却并推出成型的塑件。模具是决定最终产品的性能、规格、形状以及尺寸精度的载体,塑料成型模具是使塑料成型生产过程顺利进行、保证塑料成型质量不可缺少的工艺装备,是体现塑料成型设备高效率、高性能和合理先进塑料成型工艺的具体实施者,也是新产品开发的决定环节。由此可见,周而复始地获得符合技术经济要求及质量稳定的塑料制件,塑料成型模具的优劣是关键,它最能反映出整个塑料成型生产过程的技术含量以及经济效益。因此,注射成型的模具设计制造成为当今社会模具发展的热点,己发展成为热塑性塑料最主要的成型加工方法。1.2 国内研究现状20世纪80年代开始,发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来,并发展成为独立的工业部门,其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来,我国的模具工业发展也十分迅速。近年来,每年都以15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度,将技术进步作为企业发展的重要动力。此外,许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后,我国要发展成为世界制造强国,仍将依赖于模具工业的快速发展,成为模具制造强国。中国塑料模工业从起步到现在,历经了半个多世纪,有了很大发展,模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48(约122CM)大屏幕彩电塑壳注射模具,6.5KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具,精密塑料模方面,以能生产照相机塑料件模具,多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力,在模具CAD/CAE/CAM技术,模具的电加工和数控加工技术,快速成型与快速制模技术,新型模具材料等方面取得了显著进步;在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。尽管我国模具工业有了长足的进步,部分模具已达到国际先进水平,但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要,每年仍需进口10多亿美元的各类大型,精密,复杂模具。与发达国家的模具工业相比,在模具技术上仍有不小的差距。今后,我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新,以缩小与国际先进水平的距离。(1) 注重开发大型,精密,复杂模具(2)加强模具标准件的应用(3)推广CAD/CAM/CAE技术(4)重视快速模具制造技术,缩短模具制造周期。1.3 国外研究现状在工业发达国家,据1991年统计,日本生产塑料模和生产冲压模的企业各占40;韩国模具专业厂中,生产塑料模的占43.9,生产冲压模的占44.8%;新加坡全国有460家模具企业,60%生产塑料模,35%生产冲模和夹具。当今世界注射模具的基本格局是以日、美及欧洲各工业化国家作为世界模具技术的领头羊,占据了世界注射模具市场的半壁江山,他们拥有现代的设计方法和先进的模具制造设备,特别是近几年来这些国家把CAD/CAM/CAE系统作为模具工业发展的臂翼,其发展的趋势如日中天 6 。在注塑模具设计工业中,国外先进国家(日本、德国、美国等)从20世纪80年代中期已广泛使用计算机对塑料模进行辅助设计(CAD),辅助制造(CAM),并对模具设计的各个环节进行定量计算机和数值分析(CAE),已由经验数据逐步过渡到计算机设计,对模具浇注系统和型腔的熔料流动行为以及温度调节系统的热量分布都采用了微机辅助设计9。 22 塑料制品分析2.1 明确制品设计要求图2.1、为塑料制品的三维图。整个塑件呈现方形,该构件的表面的形状和整体的结构较其他塑件较为简单,在零件的内部有倒扣,由于是在零件的内部,需要斜顶出抽芯,表面粗糙度要求不太高,而且较为实用性零件对其尺寸公差没有太严格的要求。图2.1 塑料制品的三维图 2.2 明确制品批量该产品生产量大,故设计的模具要求有较高的注塑效率,又考虑到模具的结构,模具采用一模二腔结构,浇口形式采用侧浇口。2.3 材料选择及性能2.3.1 材料选择PSP游戏机上盖该塑件作为工业用品,要具备安全无毒,化学稳定性高,不易分解等特点和价格低廉的要求;同时,作为承重物件在一定的高度掉下或过载时,不会出现裂纹甚至断裂,这就意味着塑件所使用的材料要有一定的机械强度。2.3.2 材料品种 根据2.1中对塑件的分析要求,同时考虑原材料价格要低廉,现决定选用应用广泛的ABS工程塑料。ABS塑料是以丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种原料为单体经过共聚而成的一种热塑性塑料(可以反复加热软化冷却成型的塑料),因此兼有三种元素的共同性能,使其具有“坚韧、质硬、刚性”的性质。ABS塑料无毒、无味。表1 ABS塑料的部分技术指标技术指标值密度(g / cm-3)1.021.16收缩率(%)0.40.7透明度不透明比热容/(Jkg-1k-1)1470吸水性(24小时)(%)0.20.4屈服强度/MPa50拉伸弹性模量/GPa1.8抗压强度/MPa53弯曲弹性模量/GPa1.4熔点1301602.4 成型设备 经比较,成型设备采用卧式注射机较好,其优点是机体较低,容易操作和加料,塑件脱模后可以自动落下可实现自动化操作,注塑机的重心较低安装稳定,适合大中型注射机的设计制造。2.5 拔模斜度 由于零件深度很小,所以拔模角度为一度。2.6 计算制品的体积和质量2.6.1表面质量的分析该零件的 表面质量要求很高各个成型面都得进行抛光处理 2.6.2塑件的体积重量计算塑件的重量是为了选用注射机及确定模具型腔数。计算得塑件的体积:V21.304cm3 计算塑件的质量:公式为WV根据设计手册查得ABS的密度为1.05 g/cm3,故塑件的重量为: WV=21.3*1.05=23.36g计算得浇注系统的体积:V1.87cm3 计算塑件的质量:公式为WV根据设计手册查得ABS的密度为1.05 g/cm3,故浇注系统的重量为: WV=1.87*1.05=1.96g 3 注射机及成型方案的确定3.1 注射机的确定 根据注射所需的压力和塑件的重量以及其它情况(主要考虑到模具的高度问题),可初步选用的注射机为D(塑料成型工艺与模具设计)初步选用注射机海天110X1B。注射机海天110X1B参数: 额定注射量:147mm最大成型面积:320cm柱塞直径:36mm注射压力:183Mpa模板尺寸:550550(mmmm)柱杆空间:450X450(mmmm)锁模力:1100KN喷嘴圆弧半径:10mm喷嘴孔径:2.5mm最大开模行程:750mm(可调整型)模具最大厚度:410mm模具最少厚度:160mm3.2 成型方案的确定3.2.1 成型设备的选择柱塞式成型机中,塑料熔化成黏流态的热量主要由筒外部的加热器提供。在柱塞的平稳推动下,料流是一种平缓的滞流态势。料筒内同一横截面上不同径距的质点有着梯度变化的流速,结果靠料筒轴心的流速快,靠近料筒壁的流速慢。料筒同一截面上的温度分布也有差异,靠近筒壁的料,因流速慢,又直接接受外壁的电热圈加热,所以温度高;而靠近轴心的料,因流动快,且又与料筒加热圈隔了一层热阻很大的塑料层,所以温度低。可见在柱塞式料筒内,塑料的塑化程度很不均匀。该PSP游戏机上盖选用螺杆式注塑机,型号为海天110X1B。3.2.2 成型的特点注射成型又称注射模塑,成型周期短,能一次成型外形复杂,尺寸精密,带有嵌件的塑料制件。制品无需修整或仅需少量修正,可得到较窄的公差,废料损耗最小,且生产效率高,易于实现自动化生产,适于多件批量较大的塑件生产等优点。但是,产品质量有时难短期稳定,模具的结构有时不宜高效成型等缺点。 3.2.3 成型的原理注射成型工艺是塑料成型的一种最常用的方法。它将粒状或粉状的塑料原料加入到注射机的料筒中,经过加热到流动状态,在注射机的柱塞或螺杆的推动下,以一定的流速,通过喷嘴和闭合模具的浇注系统而充满型腔,经过一定的时间的冷却定型,打开模具,从模内取出成型的塑件。 3.2.4 成型过程注射成型工艺过程包括成型前的准备、注射过程和制品的后处理。a.成型前的准备为了使注射成型顺利进行,保证塑件质量,一般在注射之前要进行如下准备工作1:(1)原料的检验和预处理;(2)料筒的清洗;(3)嵌件的预热;(4)脱模剂的选用;b.注射过程完整的注射过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模等几个步骤。但实质上只有在料筒中的塑化与在注射过程中的流动两个过程。所谓塑化即塑料熔融,是指塑料在料筒中经加热达到黏流状态并具有良好可塑性的全过程。所谓流动是指塑料熔体在注射进入模具型腔后的流动。该流动情况有可分为充型、保压、倒流和浇口冻结后的冷却四个阶段。c.塑件后处理塑件在成型过程中,由于塑化不均匀或由于塑料在型腔中的结晶、定向、以及冷却不均匀而造成塑件各部分收缩不一致,或因其他原因使塑件内部不可避免地存在一些内应力而导致在使用过程中变形或开裂。因此,应该设法消除掉。消除的方法有退火处理和调湿处理1。4 型腔数的确定及分型面的选择4.1 型腔数的确定以机床的注射能力为基础,每次注射量不超过注射机最大注射量的80%计算: =8.1 式中: N-型腔数 S-注射机的注射量(g) W浇-浇注系统的重量(g) W件-塑件重量(g) 因为,N=8.12所以,此模具型腔为一模2 腔结构合理。4.2 分型面的选择4.2.1 分型面的主要选择原则分型面是决定模具结构形式的一个重要因素,它与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和模具的制造工艺的有关,一副模具根据需要可能有一个或两个以上的分型面,分型面可以是垂直于合模方向,也可以与合模方向平行或倾斜。因此,分型面的选择是注射模设计中的一个关键。根据分型面的选择原则: (1)分型面应选在塑件外形最大轮廓处; (2)在开模时尽量使塑件留在动模;(3)分型面的选择应保证塑件的尺寸精度和表面质量;(4)有利于排气和模具的加工方便;(5)有助于避免侧抽芯或便于侧抽芯。该塑件对美观不太要求,无斑点和熔接痕,表面质量要求一般。在选择分型面时,根据分型面的选择原则,考虑不影响塑件的外观质量以及成型后能顺利取出塑件,属于薄壁壳小型塑件,塑件冷却时会因为收缩作用而包覆在凸模上,所以,应有利于塑件滞留在动模一侧,以便于脱模,并不影响塑件的质量和尺寸精度,以及外观形状。综上所述,合理的分型面应选择在下部。如图所示: 图4.1 分型面选择图4.3 确定型腔的排列方式模板上的排列形式通常有圆形、H形、直线型及复合型等。在设计时有以下原则: (1)尽量采用对称式排布,确保制品质量的均一和稳定。 (2)塑件结构简单,应尽量使型腔紧凑排列,而减小模具的外形尺寸。 (3)分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置,分流道的设计应尽可能短。 (4)为了避免模具承受偏载而产生溢料现象,浇口开口部位与型腔布置应对称。因为该塑件属大批量生产的小型塑件,但对产品的精度、表面粗糙度还是有较高的要求,通过前面算出的单个产品的体积V和质量W, 综合考虑生产效率和生产成本及产品质量等各种因素,以及注射机的类型选择确定采用一模1腔排布。本塑件在注射时采用一模2件。综合考虑浇注系统,模具结构的复杂程度等因素采用如下图4.2的型腔排列方式。4.2 模具型腔排列方式4.4 标准模架的选用模具的大小主要取决于塑件的大小和结构,对于模具而言,在保证足够强度的前提下,结构越紧凑越好。模架尺寸参照装配图4.3本模具采用的是塑料模具设计指导中的CI型标准模架,如图所示:4.3 模架装配图5 成型零部件的设计与计算5.1 凸模设计凸模用于成型塑料的内表面,又称型芯、阳模或成型杆。结构分整体式和组合式两种。整体嵌入式结构,由整块金属材料直接加工成模仁,其中公模仁的结构如下图5.1图5.1凸模的结构5.2 凹模的设计凹模用于成型塑件的外表面,又称阴模、型腔。按照结构的不同可以分为整体式、整体嵌入式、局部镶嵌式、大面积镶嵌式和四壁镶嵌式五种。为了便于加工和有利于排气,运用组合式的型腔结构,其结构如下图5.2图5.2 凹模的结构5.3 成型零件工作尺寸的计算本设计中零件工作尺寸的计算均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算,已给出这ABS的成型收缩率为0.005,模具的制造公差取z=/3。 1)凹模的內形尺寸: 式中:L凹为型腔內形尺寸(mm); L塑为塑件外径基本尺寸(mm),即塑件的实际外形尺寸; K为塑料平均收缩率(%),此处取0.5%s为塑件公差,查表知ABS塑件精度等级取5级;塑件基本尺寸在36mm范围内取0.24mm;1824mm范围内取0.24mm;80100mm范围内取1.00mm;在100120mm公差取1.14mm;在140160mm公差取1.44mm;在200225mm公差取1.92mm;在280350mm公差取2.5mm;在315355mm公差取2.8mm所以型腔型腔长度尺寸如下: L1=191.67(1+0.005)-(3/4)0.50=192.63型腔宽度尺寸如下: W1=81(1+0.005)-(3/4)0.50=85.05型腔深度的尺寸计算: H1=h(1+k)-(2/3) (5.7)式中: h凸模/型芯高度尺寸(mm); h为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸; s 、K 含义如(1)式中。 H1=13(1+0.005)-(2/3)0.20=13.06 2)凸模的外形尺寸计算: L=L(1+k)+(3/4) (5.8)式中: L凸模/型芯外形尺寸(mm); L为塑件內形基本尺寸(mm),即塑件的实际內形尺寸;s 、k含义如(1)式中。所以型芯长度的尺寸如下: L2=187.67(1+0.005)+(3/4)0.74=188.61 所以型芯宽度的尺寸如下: W2=75(1+0.005)+(3/4)0.50=75.38 型芯的深度尺寸计算: h=h(1+k)+ (2/3) (5.9)式中: h为凸模/型芯高度尺寸(mm); h为塑件內形深度基本尺寸(mm),即塑件的实际內形深度尺寸;s 、k含义如(1)式中。型芯的高度分别为: H1=13(1+0.005)+(2/3)0.44=13.066 浇注系统的设计浇注系统设计时,应注意与注射机的注射口相符合,主流道、浇口套、定位圈等的各项参数与注射机的规格密切相关,由于主流道要与高温塑料及喷嘴接触,所以模具的主流道部分通常设计成可拆卸更换的主流道衬套,即浇口套。对浇注系统进行总体设计时,一般应遵循如下原则:A、了解塑料的成型性能B、尽量避免或减少产生熔接痕C、有利于型腔中气体的排出D、防止型心的变形和嵌件的位移E、尽量采用较短的流程充满型腔6.1 主流道设计设计手根据册查得海天110X1B 型注射机喷嘴有关尺寸如下:喷嘴前端孔径:d0=2.5mm 喷嘴前端球面半径:R010mm为了使凝料能顺利拔出,主流道的小端直径D应稍大于注射喷嘴直径d。Dd+(0.51)mm=3+0.53.2mm 主流道的半锥角通常为12过大的锥角会产生湍流或涡流,卷入空气,过小的锥角使凝料脱模困难,还会使充模时熔体的流动阻力过大,此处的锥角选用1。经换算得主流道大端直径D7.74mm,为使熔料顺利进入分流道,可在主流道出料端设计半径1mm的圆弧过渡。6.2 浇口的设计浇口又称进料口,是连接分流道与型腔之间的熔体通道,它是浇注系统的关键部分。其主要作用是:(1)熔体充模后,浇口处首先凝固,可防止其倒流;(2)熔体在流经狭窄的浇口时产生摩擦热,使熔体升温,有助于充模;(3)易于在浇口切除浇注系统的凝料。浇口截面积的0.03-0.09,浇口的长度约为0.5mm-2mm,浇口的具体尺寸一般根据经验确定,取其下限值。当塑料熔体通过浇口时,剪切速率增高,同时熔体的内摩擦加剧,使料流的温度升高,粘度降低,提高了流动性能,有利于充型。根据浇口的成型要求及型腔的排列方式,选用侧浇口较为合适。图6.1 平衡式浇注系统7 排气与冷却系统的设计塑料在成型过程中,模具温度会直接影响塑料的充模、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。一般注射模内的塑料熔体温度为200左右,而塑件从模具型腔中取出时其温度在60以下。所以热塑性塑料在注射成型后,必须对模具进行有效地冷却,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。对于熔融黏度低、流动性比较好的塑料,如聚丙烯、有机玻璃等等,当塑件是小型薄壁时,如我们的塑件,则模具课简单地进行冷却或利用自然冷却不设定冷却系统:当塑件是大型的制品时,则需要对模具进行人工冷却。通过比较最终确定本次设计的冷却系统采用循环水冷却方法。7.1 冷却系统设计的原则 1、冷却水孔数量尽可能多,尺寸尽可能的大。 2、冷却水孔与型腔表面各处最好有相同间距,一般水孔边离型腔的距离大于10mm,常用1215mm。 3、降低入水与出水的温度差,防止制品变形。 4、水道的开设便于加工和清理,一般孔径为610mm。 5、采用并流流向,加强浇口处的冷却。7.2 冷却水路的计算 在注射过程中,塑件的冷却时间是指塑料熔体从充满模具型腔起到可以开模取出塑件时为止的这段时间。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,确定生产周期:式中t为生产周期(s),t注为注射时间,t冷为冷却时间,t浇为脱模时间,由塑料制品成型及模具设计 第237页附录D可查得t注2-5s,t冷15-60s,总周期t为30-140s;ABS的单位热流量: ABS的单位热流量Qs为590-690 kJ/kg 每小时需要注射的次数N=3600/t;取t=30s,可求得N=120次. 每小时的注射量: 从型腔内发出的总热量 Qs取650kJ/kg,代入式中得 根据塑件产品在模具中的位置和模板的布置,确定水路图如图7.1所示 图7.1 水路图7.3 排气系统的设计 如果型腔内因各种原因产生的气体不能被排除干净,塑件上就会形成气泡、产生熔接不牢、表面轮廓不清及充填不满等成型缺陷,另外气体的存在还会产生反压力而降低充模速度,因此设计模具时必须考虑型腔的排气问题。注射模通常以如下三种方式排气1)利用配合间隙排气2)在分型面上开设排气槽3)利用排气塞排气对于简单型腔的小型模具,可以利用推杆、活动型芯、活动镶件以及双支点鼓固定的型芯端部与模板的配合间隙进行排气。其配合间隙不能超过0.5 mm ,一般为 0.03-0.05 mm。本设计采用利用配合间隙排气的方式排气。8 顶出机构的设计在注射成型的每一循环中,都必须便塑件从模具型腔中型芯上脱出,模具中这种脱出机构称为脱模机构(或推出机构、顶出机构)。脱模机构的作用包括脱出、取出两个动作,即首先将塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离,称为脱出,然后把其脱出物从模具内取出。(1)推出机构应尽量设在动模一侧以便借助于开模力驱动脱模装置,完成脱模动作;(2)保证塑件不因推出而变形损坏,外形良好;(3)结构简单可靠:机械的运动准确、可靠、灵活,并有足够的刚度和强度;用推件板推出机构中,为了减少推件板与型芯的摩擦,在推件板与型芯间留0.200.25mm的间隙,并用锥面配合,防止推件因偏心而溢料。8.1 推杆复位装置 推出机构用可用多种方式复位,如弹簧复位,强制回位和回针复位,一般模具设计追求安全可靠,同时采用这三种方法。复位杆应对称布置,长取24根,长度与推杆相同。 弹簧复位是一种简单复位方法,它具有先行复位功能,数跟弹簧装在动模板与推板之间,推出塑件时弹簧被压缩,当注射机的顶杆后退,弹簧即将推板推回。其结构如下图8.2所示8.2 推件机构的设计推出机构把塑件及浇注系统从从型腔中或型芯上脱出来的机构。推出机构组成:推出部件(推杆、拉料杆、复位杆、推杆固定板、推杆垫板、限位钉)、推出导向部件(推杆导柱、推杆导套)、复位部件(复位杆)。采用塑料模具约10mm;如果脱模斜度较大的塑料件,可以弹出深度的2/3。本套模具的推出机构为机动推出,形式较为简单,其布置形式见图3.6。图8.2 推杆的分布8.2 推杆长度的计算顶杆总长度为:h杆=h凸+h动垫+S顶+h顶固 式中: h杆 为推杆的总长度;h凸 为凸模的总高度;h动垫 为动模垫板的厚度;S顶 为顶出行程;h顶固 为顶杆固定板的厚度;1为富裕量,一般为(0.050.1)mm,表示顶杆端面应比腔型的平面高出; 2为顶出行程富裕量,一般为36mm。根据以上公式计可得,推杆的总长度为171.06mm。8.3 斜推杆的设计斜推杆是常见的侧向抽芯机构之一,它常用于制品内侧面存在凹槽或凸起结构,强行推出会损坏制品的场合。它是将侧向凹凸部位的成型镶件固定在推杆板上,在推出的过程中,此镶件作斜向运动,斜向运动分解成一个垂直运动和一个侧向运动,其中的侧向运动即实现侧向抽芯。斜推杆有整体式和二段式,二段式主要用于长而细的斜推杆,此时采用整体式的斜推杆于弯曲变形。图3.9 斜推杆抽芯机构18.4 斜推杆的设计要点(1) 要保证复位可靠。(2)在斜推杆近型腔一端,须做610mm的直身位,并做一23mm的挂台起定位作用,以避免注塑时斜推杆受压而移动。设计挂台亦方便加工、装配及保证内侧凹凸结构的精度。(3)斜推杆上端面应比动模镶件底0.050.1mm,以保证推出时不损坏制品。(4)斜推杆上端面侧向移动时,不能与制品内的其他结构(入圆柱、加强筋或型芯等)发生干涉;(5)沿抽芯方向制品内表面有下降弧度时,斜推杆侧移时会损坏制品。解决方案有:a.制品减料做平,但须征得客户同意;b.斜推杆底部导轨做斜度,使斜推杆延迟推出。(6)当斜推杆上端面和镶件接触时,推出时不应碰到另一侧制品。(7)斜推杆在推杆固定板上的固定方式见上图3.9.(8)当斜推杆较长或较细时,在动模板上加导向块,帮助顶出及回位时的稳定性。加装导向块时其动模必须和内模镶件组合一起切割。(9)斜推杆与内模的配合公差取H7/f6,斜推杆与模架接触处避空。8.5 斜推杆倾斜角的确定斜推杆的倾斜角度取决于侧向抽芯距离和推杆板推出的距离H。它们的关系见图3.10,计算公式如下:tan=S/H其中:S=侧向凹凸深度S1+(23)mm 图3.10 几何关系斜推杆的倾斜角度不能太大,否则,在推出过程中斜推杆会受到很大的扭矩的作用,从而导致斜推杆磨损,甚至卡死或断裂。斜推杆的斜角一般为315,常用510。在设计过程中,这一角度能小不大。本设计的斜推杆如图图8.5 斜推杆 9 导向机构的设计9.1 导向、定位机构的主要功能1、定位作用 导向装置直接保证动模、定模位置的正确性,保证模具型腔的形状和尺寸的精确性,从而保证塑料制品的精度。同时,在模具装配的过程中便于装配和调整。2、导向作用 合模时引导动模按序正确闭合,防止损坏型芯,并承受一定的侧压力。3、承载作用 塑料熔体在充模过程中,或由于成型设备精度低的影响,可能产生单向的侧压力,故需导向装置能产生一定的单向侧压力,以保证模具的正常工作。9.2导向机构的设计9.2.1 导柱的设计(1)导柱应合理地均布在模具分型面的四周,导柱中心至模具外缘应有足够的距离,以保证模具的强度。(2)导柱的长度应比型芯端面的高度高出6-8mm,以免型芯进入凹模时与凹模相碰而损坏。(3)导柱和导套应有足够的耐磨度和强度。(4)为了使导柱能顺利的进入导套、导柱端部应做成锥形或半球形,导套的前端也应倒角.(5)导柱设在动模一侧可以保护型芯不爱损伤,而设在定模一侧则便于顺利脱模取出塑件,因此可根据需要而决定装配方式。(6)般导柱滑动部分的配合形式按H8/f8,导柱和导套固定部分配合按H7/k6,导套外径的配合按H6/k6;(7)除了动模、定模之间设导柱、导套外,一般还在动模座板与推板之间设置导柱和导套,以保证推出机构的正常运动。(8)导柱的直径应根据模具大小而决定,可参考标准框架数据选取。 9.2.2 导套的设计(1)该模具采用带头导柱,且加油槽;(2)导柱的长度必须比凸模端面高度高出68mm;(3)为使导柱能顺利地进入导向孔,导柱的端部常做成圆锥形或球形的先导部分;(4)导柱的直径应根据模具尺寸来确定,应保证具有足够的抗弯强度(该导柱直径由标准模架(5)导柱的安装形式,导柱固定部分与模板按H7/m6配合。导柱滑动部分按H7/f7或H8/f7的(6)导柱工作部分的表面粗糙度为Ra0.4m;(7)导柱滑动部分按H8/h8间隙配合,固定部分按H7/m6过渡配合10 结论与展望毕业设计是学生毕业前最后一个重要实践环节,是学习深化与升华的重要过程。它既是学生学习、研究与实践成果的全面总结,又是对学生素质与能力的一次全面检验,而且还是对学生的毕业资格及学位资格认证的重要依据。通过本次毕业设计使我对机械设计制造及其自动化专业有了更为深刻的认识。致谢毕业设计是对我们知识运用能力的一次全面的考核,也是对我们进行科学研究基本功的训练,培养我们综合运用所学知识独立地分析问题和解决问题的能力,为以后撰写专业学术论文和工作打下良好的基础。本次毕业设计能够顺利的完成,得益于XX老师的指导。参考文献1塑料成型工艺与模具设计钱泉森主编北京人民邮电出版社,2006年 2塑料模具设计与制造实训教程张景黎主编北京:化学工业出版社,2009.9 3塑料模具设计手册谭雪松主编.北京:人民邮电出版社,2007.11 4模具设计与制造简明手册(第二版)冯炳尧、韩泰荣、蒋文森编上海科学技术出版社,2008.8 5完全精通Pro/ENGINEER野火5.0中文版模具设计高级应用. 林清安主编. 北京: 电子工业出版社, 2011.126注塑模设计要点与图例许鹤峰 编著北京:化学工业出版社,2003年 7塑料模具设计制造与应用实例模具实用技术丛书编委会北京:机械工业出版社,2004.11 8塑料注射模设计技巧与实例田宝善等主编北京:化学工业出版社,2009.8 9实用注塑模设计实用手册张维合主编北京:化学工业出版社,2011.9 10注塑模具设计宋满仓等主编北京:电子工业出版社,2010.331
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