塑料滚轮注塑模具设计【含CAD图纸、三维UG模型和说明书】
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毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告设计(论文)题目:TBQ-51滚轮注塑模具设计学生姓名: 学 院: 机械与电气工程学院 专 业: 材料成型及控制工程 班 级: 学 号: 指导教师: 年 5 月 10 日摘要本文主要介绍TBQ-51滚轮塑料模具设计。设计中采用UG进行分模和型芯、型腔设计。查阅相关资料,根据我国最新工程(模具)标准以及欧美国家设计标准进行模架的选择和设计。根据塑件结构重新设计相关板的结构和增设相关零件。工件的材料为POM+30%GF。设计完毕,使用UG进行三维模具实体装配。选用XS-ZY-125注塑机并校核相关设计数据。使用AUTOCAD软件完成模具的2D总装图和若干零件图的绘制。编制塑料成型加工工艺参数。设计过程中研究分析模具的经济性和合理性。模具设计主要内容包括:一模四腔,型芯采用小型芯结构设计,推出方式采用推杆推出,进料方式采用点浇口进料等。关键词:注塑模具;POM+30%GF;TBQ-51滚轮;AbstractThis paper mainly introduces TBQ-51 roller plastic mold design. UG is used in the design to separate die and core, cavity design. Refer to relevant information, according to the latest engineering (mold) standards in China and the European and American national design standards for the selection and design of mold frames. Re-design the structure of the related plate according to the plastic part structure and add the related parts. POM 30%GF. material of workpiece design finished, use UG for 3d mold solid assembly. Choose XS-ZY-125 injection molding machine and check relevant design data. use AUTOCAD software to complete the drawing of 2 D assembly drawings and several parts drawings of the mold. Compilation Process parameters of plastic molding. The economy and rationality of the die are studied and analyzed during the design process. The main contents of die design include: four cavities, the core is designed with small core structure, the push rod is used to push out, and the feed way is point gate feed, etc.Keywords: TBQ-51 roller; POM + 30% GF; injection mold;目录摘要1Abstract1第一章 绪论11.1、本课题国内外研究动态11.2、本课题的选题依据和意义1第二章 塑件成型工艺性分析22.1 TBQ-51滚轮的三维图22.2 塑件的工艺性分析32.2.1 结构分析32.2.2 成型分析32.3 POM+30%GF的材料特性及成型工艺32.3.1POM+30%GF的材料特性32.3.2 POM+30%GF的成型性能32.3.3 POM+30%GF的性能及成型参数3第三章 利用UG模具设计53.1 UG的注塑模向导功能介绍53.2 模具设计过程5第四章 注塑机的确定54.1 注射机型号的选择54.2 型腔数量的确定64.3最大注射量的校核6第五章 模具结构的设计85.1排位及分型面的设计85.1.1 塑件在模具中的位置85.1.2 分型面的设计85.2 成型零部件的设计及尺寸的计算95.3 标准模架的选择115.4 浇注系统的设计135.4.1 流道的设计135.4.2 浇口的设计135.5 推出和复位机构的设计135.5.1 推出机构135.6 冷却系统的设计145.7 排气系统的设计14第六章 模具经济性分析15第七章 结论16参考文献17第一章 绪论1.1、本课题国内外研究动态目前,我国经济仍处于高速发展阶段,国际上经济全球化发展趋势日趋明显,这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面,国内模具市场将继续高速发展,另一方面,模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显1。1.2、本课题的选题依据和意义塑料工业是发展历史短但发展速度惊人的新兴工业之一。现今,塑料已成为四大工业基础材料(钢铁、木村、水泥和塑料)之一,21世纪跨入塑料工业迅猛发展的时代。选题意义(1)通过本次毕业设计,使我能够真正的巩固所学的专业知识。(2)在这次毕业设计中,使我运用到许多绘图和分析软件,培养我在此基础上掌握运用专业软件解决实际问题的能力。(3)通过本课题的研究,培养我综合运用所学基础理论知识、基本技能和专业知识,联系生产实际以及自我分析和解决问题的能力。1第二章 塑件成型工艺性分析2.1 TBQ-51滚轮的三维图该零件为TBQ-51滚轮,原材料为POM+30%GF,批量较大。该制件在使用过程中起支撑作用,要求有较高的致密度,如图2.1。 图2.1 TBQ-51滚轮2.2 塑件的工艺性分析2.2.1 结构分析塑件上下端面平行对称。上部下部开有十个通孔。上端面壁厚不均且伴有小凹槽以及通孔。整体呈柱状且质量分布均匀。作为支撑部件,要求一定的强度。2.2.2 成型分析考虑到塑件上下端部壁厚,中间壁薄,若采用测浇口,熔料由下至上流动则可能造成塑件整体致密度不够,达不到塑件本身结构上的支撑作用;采用点浇口,熔料由上而下流动则可因重力作用,对致密度的影响较小。2.3 POM+30%GF的材料特性及成型工艺2.3.1POM+30%GF的材料特性POM+30%GF聚甲醛热塑性结晶聚合物。被誉为“超钢”或者“赛钢”,又称聚氧亚甲基。英文缩写为POM。通常甲醛聚合所得之聚合物,聚合度不高,且易受热解聚。可用作有机化工、合成树脂的原料,也用作药物熏蒸剂。2.3.2 POM+30%GF的成型性能一般情况下,熔融的POM+30%GF粒料冷却成型的时间较短,若是采用冷浇道的注塑模具,其浇注系统流道应该首先考虑短且较粗的尺寸,最好可以设置冷料穴,浇口也应该考虑尺寸较大的,一般常采用扇形浇口或者直接浇口等。2.3.3 POM+30%GF的性能及成型参数POM+30%GF的主要性能参数如表2.1。表2.1 POM+30%GF的主要性能参数第3章 利用UG模具设计3.1 UG的注塑模向导功能介绍UG注塑模向导模块支持经典的塑料模具设计的全部工作,包括从读取塑件模型的参数的初始化项目开始,到确定和调整塑件的开模方向、根据材料设定塑件的收缩率、设置模坯工件、塑件的分型面、定义塑件型芯与型腔,到模架选择、加载标准件(如定位圈、浇口套、复位杆、顶杆等),再到设计顶块、滑块,最后到冷却水路、流道设计等。3.2 模具设计过程(1)UG读取塑件模型参数,进行初始化项目。(2)定义模具坐标系,调整塑件开模方向。(3)设置合适尺寸和形状的模坯工件,以便于后期处理生成的模具型芯与型腔。(4)根据塑件尺寸,合理设置模腔布局。(5)进行模型表面的修补与分型,观察型芯与型腔。(6)加载并选择合适模架(本文根据实际需要选择三板模)。第四章 注塑机的确定4.1 注射机型号的选择前文提到POM+30%GF材料进行注射成型时,多用螺杆式注塑机,依据实际情况,综合考虑,初选XS-ZY-125型号注射机。其主要的性能、技术参数如表4.1。表4.1 XS-ZY-125注射机主要技术参数项目性能参数最大开合模行程/mm300注射行程/mm115注射方式螺杆式模具最小厚度/mm200螺杆直径/mm42注射压力/MPa120模具最大厚度/mm300锁模力/kN900额定注射量/cm312喷嘴孔直径/mm125拉杆空间/mm260*2904.2 型腔数量的确定型腔数量的确定是模具进行模架选择和整体结构设计首先需要考虑的问题,而型腔数量的确定方式多种多样。有先根据现有注塑机的情况下,选择型腔数量;即按如下公式确定数量: (4.1)式中, n型腔数量; m1单个塑件的体积,单位g; m2浇注系统凝料的塑料体积,单位g; K注射机的最大注射量的有效系数,通常取0.8左右,依据设备老旧程度选值。 M注射机的额定塑化量,单位g/h; T成型周期,单位s。通过UG分析,塑件质量约为8.7g,如图4.1所示。依据生产经验,初步估计浇注系统凝料为7g左右。又根据表2.2、表4.1,初选成型周期为40s,额定塑化量为35000g/h。代入式4.1,发现注塑机型号偏大,但考虑到上一章节中所选模架的尺寸,注塑机型号不变。综合考虑,本次设计采用一模两腔的设计方式。4.3最大注射量的校核最大注射量就是用来满足一次成型过程中所需要的所有熔料体积或质量,其中一般包括塑件用料和浇注系统的用料、注塑机本身设备相关用料等。即注塑机的最大注射量应满足: (4.2)式中 mn注射机最大注射量(cm3); m单个塑件的体积(cm3);mj浇注系统凝料的体积(cm3);n型腔数量(取2)。k注射机最大注射量的利用系数,取0.8。经UG分析,单个塑件体积约为8.3cm3,浇注系统凝料约为2.5cm3,通过计算,校核通过。第五章 模具结构的设计5.1排位及分型面的设计5.1.1 塑件在模具中的位置由于该塑件起支撑结构作用,要求具有一定的致密度和强度,物理与力学性能尽可能均衡稳定,所以模具型腔在分型面上的排布形式采取平衡式布置形式,平衡式排布形式,其主要优势是从主流道到各个型腔的浇口的分流道长度、截面形状和大小均对应相同,这样就可以促使熔料均匀地进入各个型腔并且同时充填完毕,从而使所成型的产品质量分布均匀,内在各处物理与力学性能一致。5.1.2 分型面的设计经过综合考虑,且结合分型面一般设计原则,即设置在塑件外形最大截面处、模具加工工艺性良好、保证塑件相关技术要求、脱膜方式可靠易行等,设计如图5.2。图5.1 分型面选择5.2 成型零部件的设计及尺寸的计算在凸模设计中,采用小型芯的结构。这是因为一方面考虑到塑件的底部有一薄壁管状结构,在模具加工制造过程中难以直接加工成型。另一方面,塑件四周的柱状通孔较深且有台阶,在浇注过程中,这样的型芯部分容易受到熔料的冲击破坏。如图5.4和图5.5。图5.2型芯图5.3 小型腔嵌入凸模中5.3 标准模架的选择根据参考文献6 式8-15 模板长公式:L=L1+2L2+2L3式中 L 模板长度 L1 型腔长度 L1 L2 导柱离型腔距离 L2 L3 导柱孔离模板边距离 L3代入公式计算得模板长230mm。根据参考文献6 式8-16 模板宽公式:B=B1+2B2+2B3式中 B 模板宽度 B1 型腔宽度 B1 B2 导柱离型腔距离 B2 B3 导柱离模板边距离 B3代入公式计算得模板宽250mm。根据以上计算,所以选择DCI2325。根据参考文献6 式8-17 定模板高度尺寸公式:hA=h1+h2+h3式中 hA 定模板高度 h1 型腔高度 h1 h2 冷却孔离型腔距离 h2 h3 冷却孔离定模板底距离 h3代入公式:所以定模板高度60mm。根据参考文献6 式8-18 动模板高度尺寸公式:hB=h1+h2+h3式中 hB 动模板高度 h1 型芯高度 h1 h2 冷却孔离型芯距离 h2 h3 冷却孔离动模板底距离 h3代入公式:所以动模板高度50mm。根据参考文献6 式8-19 垫块高度尺寸公式:hC=h1+h2+h3+h4式中 hC 垫块高度 h1 推出行程 h1 h2 推板厚度 h2 h3 推板固定板厚度 h3 h4 安全高度 h4=510mm 这里h4=5mm代入公式:得垫块高度80mm。综上所述,选择模架DCI2325-A60-B50-C80模具结构采用三板模,模架结构如图5.9。图5.4 模架结构图5.4 浇注系统的设计5.4.1 流道的设计本次设计采用将主流道到布置于浇口套中,并采取浇口套和定位圈为整体式的结构设计。主流道的始端直径为3mm,末端直径为6mm,锥角约为3,长度约为52mm。本次设计采用圆形截面的分流道,其截面的比表面积较小,可以减少熔料流动过程中的热量损失,更好的充型。其截面直径设计为6mm,结构形式如图5-55-5流道分流道如图所示,全部在定模侧5.4.2 浇口的设计浇口的设计和位置的选择恰当与否,直接影响着塑件的成型质量。考虑塑件最佳浇口的位置(详见后文7.1节),模具的浇口形式采用点浇口,且一个塑件上采用多个点浇口环型布置的形式。其结构形式简图,5.5 推出和复位机构的设计5.5.1 推出机构本次设计采取推杆推出机构,推杆数量设计为一个塑件2个,每个推杆高度h为5mm,总长度为122mm,尾部台肩直径为6mm,工作部分直径为4mm,其形状设计如图5.12所示。图5.6 推杆形状5.6 冷却系统的设计本次设计采用直流式冷却水道,每个塑件型芯中心处、距离塑件内表面12mm处布置两条水路,水路直径为10mm。5.7 排气系统的设计在本次模具设计中,将模具中的气体排出的方式主要为利用模具中各个零件之间存在装配间隙,将气体从这些间隙中排出。第六章 模具经济性分析本次设计从设计之初,就考虑到成本和经济性、环境性问题,前文中多有提及,这里简单总结。从生产角度,因为产品要求大批量,一模一腔固然使模具结构简单,设计成本低,但显然生产周期过长,占用的资源过多,影响其他产品计划部署,所以一开始就否定了此方案。后又结合注塑机选择和模具结构设计的复杂性,最终采用一模两腔的形式。此方案也是兼顾了提高塑件的成型效率和设计周期,有效地降低生产成本。同时设计较为合理的模具结构和选择合理的工艺参数有效地提升生产过程中的经济效益。总之,模具的设计不能忽略经济性和环境性问题,一味地只强调结构的可行性和设计方便。本次设计更多地从长远出发,用发展地眼光,充分地进行模具的经济性分析并将之付诸于实际。第七章 结论本次设计的模具为散热风扇外壳塑料模具设计。散热风扇外壳外形较为复杂,结构上起支撑作用。总体思路是先进行分析塑件的最佳浇口位置,再对比分析选择浇口的类型,确定为点浇口后,优先考虑三板模设计。确定模具类型后,对塑件进行工艺性分析,合理设计和布局型芯、型腔。确定注塑机型号和型腔数量后,用UG初步选择模具的标准模架,开始对模具整个结构进行设计。在设计的同时,大量软件的熟练使用,包括UG、CAD、等,也为我以后的工作提供了大量的帮助和信心。毕业设计在检验我的学力水平时,也为我更好迈向职场,做了良好的铺垫。参考文献1赵蓓蓓. 初探塑料模具材料现状及发展方向J. 科技资讯, 2019, (34).2杨明锦, 陆长征. 结构型与复合型导电塑料研究进展J. 塑料, 2015, 34(3); 15-18.3陈勇, 官建国, 谢洪泉. 导电塑料的研究进展J. 弹性体, 2018, 18(2).4彭竹琴. 塑料导电改性原理及应用J. 绝缘材料, 2014(06).5赵幸, 王立新. 复合型导电塑料的发展J. 塑料科技, 2012(2).6韩小雪, 季静. 纤维增强塑料(FRP)在混凝土结构中的应用FRP材料性能与发展J. 华南理工大学学报(自然科学版), 2012, 30(2).7田水, 朱墩. 纤维增强塑料(FRP)在结构加固工程中的应用J. 建筑结构, 2015(03).8周华民,李德群.ASP:注射模CAE软件应用新模式J.塑料科技,20189金涤尘,宋放之.现代模具制造技术M.北京:机械工业出版社,2016
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