TBQ-51滚轮注塑模具设计含9张CAD图
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TBQ-51滚轮注塑模具设计摘 要模具是一种新型的技术产业,对于工业的进步以及经济发展都起到非常关键的作用,如今在全球工业发展当中,特别是发达国家对于模具的重视度都比较高,也被称作为工业之母,根据数据显示,如今在全球的工业产品当中,超过一半以上为模具产品,尤其是汽车制造当中,对于模具的依赖程度更高。我国模具发展速度比较快,经历从零到有的过程,并且已经迈入全球模具制造业大国的行列,能够实现中高端模具的出口生产,随着经济发展以及市场开放,模具市场的竞争也越加激烈,未来关于高端高精度模具的生产和制造是一个主要趋势,市场需求也会更大。本次设计的是关于滚轮注塑模具,滚轮是比较普遍的一种产品,需要分析这种产品的使用和工艺要求,选取POM+30%GF材料,通过对产品尺寸分析,确定分型面和型腔布置,并且计算产品的注射体积,依次选取满足生产要求的注射机型号,并且设计浇注系统以及推出机构,计算成型零件的工作尺寸等,最终完成模具装配图零件图图纸要求,以及说明书的写作要求。关键词:注塑模;滚轮;浇注系统;POM+30%GFABSTRACTMold is a new type of technology industry, which plays a very important role in the progress of industry and economic development. Nowadays, in the global industrial development, especially in developed countries, mold is highly valued, also known as the mother of industry. According to the data, more than half of the global industrial products are mold products, especially automobiles In manufacturing, the dependence on mold is higher. With the rapid development of Chinas mold industry, China has experienced the process from zero to some, and has entered the ranks of the worlds largest mold manufacturing industry, which can realize the export production of medium and high-end mold. With the economic development and market opening, the competition in the mold market is also more fierce. In the future, the production and manufacturing of high-end high-precision mold is a major trend, and the market demand will be greaterThis design is about the roller injection mold. The roller is a relatively common product. It is necessary to analyze the use and process requirements of this product, select POM + 30% GF material, determine the parting surface and cavity layout, calculate the injection volume of the product, select the injection machine models that meet the production requirements in turn, and design the pouring system and the ejector Structure, calculate the working size of the forming parts, and finally complete the requirements of the die assembly drawing and the writing requirements of the instructions.Key words: Injection mold; roller; pouring system; POM + 30% GF目 录第一章 绪论11.1 模具技术的概述11.2模具技术的国内外发展21.3毕业设计的目的3第二章 成型工艺分析42.1产品工艺分析42.2材料分析4第三章 注塑机的选用与校核63.1分型面的选取63.2型腔的选取与布置73.3初定模具结构73.4注射参数的计算83.5注塑机的选取103.6注塑机参数的校核11第四章 模具结构设计134.1浇注系统设计134.2成型零件的设计154.3脱模推出机构设计204.4排气系统的设计214.6冷却系统的设计224.7模架的选取23结束语26致 谢27参考文献28 第一章 绪论1.1 模具技术的概述 模具是通过对不同材料进行成型生产的一种设备,能够满足各种材料以及不同外形产品加工需求。模具的重要性在经济发展以及工业生产当中极为明显,也是一种新型的工业设备,工业的进步以及社会文明的进步都离不开模具的支持,特别是近代工业发展当中,也都伴随着模具技术的成熟。1.2模具技术的国内外发展现代工业发展比较迅速,模具技术的成熟也是工业进步的一个重要体现,成熟的模具技术离不开合理工艺技术以及高效设备。特别是模具设计制造精度,会直观的影响产品的质量,并且模具的自动性以及产能也对生产的效率有直接影响。 1.3毕业设计的目的模具为经济发展以及工业的进步做出巨大贡献,属于重要的新型产业技术,被广泛运用于各个领域当中。通过设计,更好掌握模具相关知识,能了解工艺知识,熟练掌握制图软件使用,增强动手的能力。第二章 成型工艺分析2.1产品工艺分析本次设计的产品为滚轮,这种滚轮为一般产品,使用的条件为常温,塑件的最大外形尺寸为:27.523.2mm,产品的精度要求一般,选取一般的四级精度即可,产品在对于使用要求,需要有一定硬度跟耐磨性,通过图纸可知,本次产品的结构简单,采用简单的型芯型腔就能达到成型要求。图2-1 产品图2.2材料分析分析本次塑件的使用需求,精度要求也是普通需求,塑件的外形尺寸为普通尺寸,对于硬度跟耐磨性有一定要求,因此综合分析本次的零件的各种性能要求,可以选取POM+30%GF材料。2.2.1使用性能PO+30GF材料为普通的热塑性材料,此材料为聚甲醛热塑性材料,有较强的硬度和刚度,通过添加玻璃纤维可以很好提升材料的强度,并且耐腐蚀性比较好,材料为无毒无气味的安全材料,是一种颗粒性物料,材料密度一般为1.42 g/cm,材料的吸水性比较强,因此在成型之前要对材料进行干燥加热处理。POM材料是目前用于传动零部件中最为常见的,比如齿轮和齿轮轴等零件多使用POM材料,被广泛用在电子产品以及文具用品,以及容器等部件生产中。2.2.2材料工艺性能POM材料的的模具温度为5080,吸水性腔,一般需要对齐进行8090的温度进行长达2小时的干燥处理。此材料的的性能参数如下表:表2.1 POM工艺参数表POM+30%GF的主要性能性能参数拉伸弹性模量/GPa2拉伸强度/MPa38摩擦率0.45屈服强度/MPa50热变形温度/90108弯曲弹性模量/GPa1.4热导率/(Wm-1K-1)0.263体积电阻率/(m-3)71014断裂伸长率(%)35密度/(gcm-3)1.42熔点/130160弯曲强度/GPa80比热容/(Jkg-1K-1)1470计算收缩率(%)0.40.7第三章 注塑机的选用与校核3.1分型面的选取分型面为分开模具顶出之间跟凝料的可分离接触面,分型面的种类形式较多,需要结合塑件的外形结构,脱模方式,模具种类确定,一般分型面的选取有以下几个原则:1.确保之间脱模需求,确保之间能够顺利从模具取出2.尽可能把分型面设计在塑件的最大投影位置3.分型面的位置不会影响到之间的外表面4.确保塑件在开模以后处于动模一侧5.分型面的选取要方便浇注系统的布置以及浇口的选取结合以上的各种要求,以及塑件的结构特征,要确保分型面的选取满足模具结构简单,又要确保塑件的质量要求,本次选取的分型面为塑件最大投影面积位置,并且塑件在开模以后留在动模部分,分型面位置如下:图3-1 分型面图3.2型腔的选取与布置为确保模具跟注塑机产能匹配,以及提高生产效率,保证经济性要求和塑件精度。本次的滚轮为一般尺寸的塑件,生产要求为批量加工,因此需要选取多型腔的方式,为满足模具结构简单的要求,可以初步确定为一模四腔的形式。并且通过平衡对称布置的型腔,本次的型腔布置如下:图3-2 型腔布置图3.3初定模具结构本次的塑件分型面选取为在产品的最大投影面积,并且型腔的数目为一模四腔的结构,对于塑件的推出,选定为顶杆推出,为普通的三板模,浇口种类为点浇口进浇,定位为导柱导套定位。3.4注射参数的计算3.4.1注射量的计算注射量指的是螺杆一次注射行程注射的塑料跟凝料的体积,对于塑料的体积计算比较复杂,一般可以通过软件测算塑件模型,本次滚轮产品通过软件测算体积如下图所示:图3-3 产品体积图单个产品积数:四个产品总体积: 产品质量:以上指POM+30%GF密度,密度是3.4.2凝料体积计算在注射的过程中,会有凝料产生,凝料的注射量计算当中的一部分,凝料体积计算也可以通过软件测算,本次对凝料计算如下:图3-4 凝料体积图可知凝料体积为:.实际需要的体积:实际需要的质量:3.4.3锁模力计算锁模力指的是注塑机锁模部件对模具施加的最大夹紧力,由于在高压注射过程中,沿着锁模方向有个比较大的胀型力。胀型力的计算为产品的压力跟塑件及凝料在分型面投影面积A1和A2之积。塑件投影面积:凝料投影面积:总投影面积:锁模力:以上的P型为型腔压力,取35MPa3.5注塑机的选取注塑机是注射成型中的主要动力机构,也是满足对物料加热以及填充的设备,对于注射机的选取,需要确保注射机的注射量,注射压力,锁模力等参数满足模具的工作需求。本次塑件需要的最大注射量为,选取注塑机的时候,要确保注塑机理论注射量80%大于实际注射量,因此本次初步选取的注塑机为SA900/100U型号,理论注射量为121cm,选用的是SA900/300U型号,参数见表3.1。表3.1 注塑机技术参数参数部分SA900/300UABC1螺杆直径mm3236402螺杆长径比L/D22520183注射容量cm31211531884注射重量g1101391717注射压力Mpa2491971608螺杆转速rpm0-2959锁模力KN90010移模行程mm32011拉杆内距mm36036012最大模厚mm38013最小模厚mm15014顶出行程mm10015顶出力KN3316顶出杆根数PC517最大油泵压力Mpa1618油泵马达功率 Kw1519电热功率Kw6220外型尺寸M4321。231.8621机器重量T34622料斗容积Kg2523油箱容积L2403.6注塑机参数的校核3.6.1注射压力的校核注射压力校核主要是校核注塑机公称压力是否可以符合塑件成型需要的注射压力,对于塑件而言,注塑的压力跟塑件种类,流动性以及塑件尺寸壁厚等相关,数值一般为70150MPa,对于POM +30%GF来说,一般壁厚的产品注射压力在100130MPa,本次取中间数值110MPa,校核过程中还需要乘上安全系数,取1.25.校核公式为:选取的注塑机注射压力为249MPa,因此注射压力满足校核。3.6.2锁模力的校核锁模力为注塑机对模具施加的夹紧力,需要确保注塑机额定锁模力大于胀型力,避免因为锁模力不足造成溢料情况。校核公式如下:式中: n -型腔数目-塑件分型面上投影面积-浇注系统在分型面上投影面积 ,,通过计算成型塑件压力跟投影面积的乘积数值,需要小于锁模力,计算如下: 式中:P熔体对型腔成型压力,MPa F注射机额定锁模力,N k-安全系数,一般为1.11.2查询资料知,塑料型腔压力在,在此选30,所以:因此,锁模力是达标的。3.6.3注射量的校核注射量为注塑机的一个重要参数,需要确保注射量满足要求,才能确保质量符合要求,对于注射量的校核,为确保安全性,要保证实际需要注射量小于注塑机公称注射量80%.校核公式如下:式中: 以上:n=4, ,注塑机公称注塑量因此:所以注射量校核合格。第四章 模具结构设计4.1浇注系统设计浇注系统为主流道至型腔部分的溶体流通通道,功能是确保溶体能够顺利平稳流通到型腔,确保获得需要的外形尺寸以及结构致密的塑料产品。组成为主流道、分流道,浇口以及冷料穴。4.1.1主流道设计主流道为连接注射机喷嘴跟分流道的部分,一般跟注塑机喷嘴处于一个轴向,截面多为圆形,且需一定锥度,为圆锥形,在注射过程中收到比较大的压力。主流道的的结构尺寸要结合材料种类以及塑件壁厚确定,并且还要跟注塑机安装尺寸匹配。主流道长度要结合模具尺寸确定,选取为L=47mm。小端径d =注射机喷嘴尺寸2mm+(0.51)mm = 3.0mm。大端直径D =d+2Ltan()=4.85mm,式中=1.5球面半径 SR=喷嘴球头半径10mm+(12)mm=11mm球面配合高度 h =3mm当量半径:Rn = (3 +4.85)/2=3.9mm。主流道结构:主流道在使用过程,会不断跟注塑机喷嘴撞击,所以也是非常容易损坏的部件之一,在后期的维护过程需要定期更换主流道,因此主流道需要做成方便更换的形式,主流道的形式如下:图4-1 主流道结构4.1.2分流道的设计分流道为主流道跟浇口部分的结构,普遍是设计在分型面上,能够达到对称分流以及转向的功能。分流道的设计有如下几个主要的设计原则:1)溶体经分流道以后压力跟温度损失要小。2)确保溶体能够均匀且快速到达型腔。3)分流道长度尽量短,体积小。4)要确保加工方便,满足经济性要求分流道的种类较多,根据截面外形有圆形,梯形等不同的种类,本次设计也是选取的梯形截面的分流道,通过对称布置,分流道的外形结构如下:图4-2 分流道结构图4.1.3浇口的设计浇口为分流道跟型腔部分的细短通道,主要的功能就是传递分流道的溶体至型腔部分,在型腔充填完毕以后,浇口位置溶体可以快速封闭浇口,避免腔体塑料倒流情况发生。浇口对制件质量影响大,很多成型当中缺陷问题多为浇口设计不合理造成。浇口的种类较多,主要有点浇口,侧浇口和潜伏浇口,可以结合实际需求选取浇口,并且要分析产品外观能否允许浇口存在,本次滚轮为外观产品,因此可以选取点浇口,浇口尺寸为1mm。4.2成型零件的设计在塑料模具当中,用作充填产品的空间也被叫做腔体,组成腔体的部件叫做成型零件,成型零件的精度和制造质量关系到塑件的质量好坏,主要包括了型腔,型芯,以及小型芯等,对于成型零件的设计需要确保质量达到要求,还要保证经济性。4.2.1型腔结构设计型腔结构是用来构成塑件外轮廓部分的部件,跟产品的外形结构接触,设计当中需要分析塑件的外形尺寸以及精度要求,确保型腔的精度符合要求。型腔的种类有整体型腔和组合型腔等形式。本次的滚轮结构简单,因此选取整体型腔即可,结构如下:图4-3 型腔结构图4.2.2型芯结构设计型芯为成型塑件内表面部件,跟塑件内部接触的,型芯的结构也有整体式和组合式两种,本次的型芯也做成整体结构,具体形式如下:图4-4 型芯结构图4.2.3成型零件材料选取成型零件在成型的过程中,直接跟溶体接触的,注射压力都比较大,因此对于腔体的成型部件有很大的冲击,会造成成型零件的表面磨损,对于成型零件材料需要有较好的强度耐磨性,本次成型零件选取T10A材料,有较强的强度和耐磨性。4.2.4成型零件材工作尺寸成型零件是模具中的重要零件,主要包括了凹模和凸模部分,工作尺寸有凹模跟凸模构成型腔的尺寸,为凹模与凸模的径向尺寸、高度尺寸跟位置尺寸等。 1、影响工作尺寸的因素 塑件的制品公差主要由模具制造精度、模具磨损量跟塑料件成型收缩率组成。 塑料产品公差规定按单向限制,塑件外轮廓尺寸公差取负值“”,塑件内腔尺寸公差取“”,塑件孔中心距尺寸公差按照对称分布原则算,取“”。 (1)模具制造公差:实践表明,模具制造公差一般取产品公差,为,中心距尺寸取。 (2)模具磨损量:实践表明普通的中小尺寸制品,一般最大磨损量取产品公差的,为,尺寸大的大型塑件可以取小于。 (3)塑件收缩率,塑料产品成型收缩率影响因素较多,在实际加工中一般可以根据平均收缩率进行计算。 实际加工当中,影响成型零件跟产品的公差因素主要为模具制造公差,模具磨损量,塑件收缩率。本次选用的材料为POM+30%GF,平均收缩率为2.6%,通过平均值计算方式。2、工作尺寸的计算本次选用的材料为POM+30%GF,通过平均值计算方式。(1)型腔径向尺寸计算: 上式: , , (2)型芯径向尺寸计算: 上式: , (3)凹模深度尺寸计算:上式: , (4)型芯高度尺寸计算: 上式: ,04.3脱模推出机构设计模具在成型一个循环过程,需要把之间从模具顶出,推出部分也叫做脱模结构,主要的功能动作为脱出和取出,对于脱模结构的设计需要注意下面几个原则:1)需要确保之间留在动模一侧,方便模具脱模2)确保塑件在脱模推出以后不会变形以及损坏,确保塑件的表面质量。3)确保推出塑件的受力均匀,不至于有明显的顶出痕迹推出机构的设计需要结合塑件外表面壁厚尺寸以及外形尺寸,并且结合浇口位置,做出合理选取,本次推出机构选取普通的顶杆推出塑件,并且推出复位结构选取复位杆跟弹簧。推杆的直径设计为6mm,要推杆孔为H7/f8间隙配合,多根推杆对称布置,结构如下: 图4-5 推出机构布置图4.4排气系统的设计成型过程中,因为材料在受热以后会产生挥发气体以及水蒸气,并且高压注射的时候,也会注入很多外界空气到型腔内部,这些气体如果聚集在型腔内部的话,会对塑件成型质量造成影响,造成塑件内部气泡以及空洞问题,所以模具的排气问题是关键。排气的的种类有设计排气槽,分型面排气等,排气槽被用于一些尺寸较大塑件当中,设计排气槽会增加模具难度。本次的塑件为一般塑件,通过分型面排气即可。4.6冷却系统的设计注塑成型过程是将物料加热至溶体状态,之后进行高压注射到型腔,之后进行冷却,冷却的效果和冷却速度都会影响到塑件的质量以及生产效率,冷却效果对塑件变形,尺寸精度,表面质量都影响。对于冷却系统设计有如下原则:1)动定模都需要设计冷却,确保冷却效果均匀2)孔径尺寸,塑件壁厚大的,孔径尺寸取大3)冷却水管数量多一些,效果更好。4)冷却水管道型腔表面尺寸要一致。本次的塑件为一般尺寸塑件,设计为在动模和动模部分都开设水路,水管设计为循坏水路,对称布置的形式,水管的直径为10mm,布置如下:图4-7 定模水路布置图图4-8 动模水路布置图4.7模架的选取模架为整个模具的支撑部分,安装各个成型部件,导向定位部件,以及各模板部分,模板的种类比较多,目前模架都可以根据实际需要以及尺寸要求,选取标准模架,只有部分特使尺寸结构的模具需要单独设计,本次设计的产品为一般尺寸塑件,只要选取标准模架即可。选取的模架型号为。4.7.1各模板尺寸确定本次设计的模具模架尺寸。各板的厚度:a.定模型腔板,塑件高,考虑模板强度,定模型腔板厚度取。b.动模型腔板,考虑到冷却水管,滑块布置,取。c.垫块尺寸,垫块=推出行程+推杆固定板厚度+(5-10)mm =30+20+(510)mm = 55 60初步定为80mm。其他尺寸按标准标注,如图所示。图4-9 模架结构图4.7.2模架尺寸的校核1.模具外形尺寸校核:安装模具外形尺寸应小于注射机的拉杆间距,不然模具安装不符合要求。即 所以注塑机符合需求。2.模具闭合高度尺寸校核:闭合高度须满足: 式中: 本次模具闭合高度尺寸为276mm,选定注塑机最大模厚为,最小模厚为,满足要求3.模具开模行程校核: 注塑机最大开模行程为320mm,因此满足要求。结束语本次的设计是关于滚轮产品模具,对于全套模具设计来说,以前没有实际操作过,因此前期在开题和方案确定方面,有点比较茫然,不知道如何去下手。经过几个月的时间下来,做的工作内容比较多。本次设计的前期做了许多的工作,为本次设计做了很多铺垫工作,查询和借阅了很多关于模具设计的书本,通过分析书本当中不同外形结构的塑料件的模具,以及学习关于模具设计的基本要求以及设计流程,并且还实地去看模具的实物,加深对于模具的认识。这些都是前期做的一些基本工作。在设计的过程中,主要是需要分析关于滚轮产品的使用要求以及工艺性能要求,对零件的材料做出选取。特别是关于模具的结构方案确定,这些也是在开题阶段的主要工作,经过老师的多次点拨和指导以后,最终确定好开题以及方案,为整个设计的大方向做出了确定,有了明确的思路。设计方面,需要对产品的分型面做出合理选取,还要结合批量要求和产品的尺寸确定型腔布置和型腔数量,通过计算塑件的体积,以此选取合理的注射机结构,浇注系统和冷却系统也是设计的主要内容。在全程设计下来,有很多细节的地方都用到,也遇到很多比较难的地方,以及一些困惑自己的问题,经过老师耐心帮忙和指导,最终都得到完美解决。全部设计做下来,可以很好的运用大学学到的模具知识跟互换性等相关知识,学到了很多专业知识,也提高了自己分析问题能力,为工作奠定一个很好的基础,也熟练掌握了画图软件使用。致 谢毕业设计是大学生活的最后阶段,几个月的时间也非常的快,还仿佛记得自己进入大学的时候,那个时候是多么青春朝气,对于很多事情都是特别充满好奇,特别是对于知识的渴望。在此,我非常感谢老师在开题到设计结束这个过程中,给与了我很大的帮助,前期的开题和方案确定,老师给与了多次点拨教导,在设计中碰到问题,老师也能抽出时间内给分析和指导,并且平时对我们比较严格,定期监督我们的设计进度,这些对我的帮助很大,也让我深受感动,感谢老师的敬业以及无私帮助。也感谢学校对我们多年的教育和培养,这么美好的学习环境和浓烈的氛围,成就了我们多年的学习,并且掌握了专业技能。总之感谢老师指导,学校教育。 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