60度斜三通管塑料注射模具设计-油缸抽芯注塑模【三维UG】【含CAD图纸】
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学校毕 业 论 文(设 计)题目:60度斜三通管注塑模具设计 (英文):60 degrees oblique tee injection mold design系 别: 专 业: 姓 名: 学 号: 指导教师: 日 期: 2013年12月 60度斜三通管注塑模具设计摘 要注射模的整个过程,包括成型零部件、推出机构、流道等一些设计。在论文书写过程中,通过一个月的时间对原始资料进行搜集,充分考虑模具的各种结构并和指导老师及同学之间进行讨论,最终选择了完成了模具的设计。本论文的资料大多是编写者结合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、工程力学、机械设计、注射模具成型、工程材料等;一部分是通过查手册所得;还有少部分是同学之间的交流和自己三年的实习总结。关键词:一模二件;注塑模;塑件 60 degrees oblique tee injection mold designAbstractThe whole process of injection mould, including the molding parts, launch institutions, port, etc. Some design. In the process of thesis writing, through a months time to collect the raw data, give full consideration to the mould structure and direct discussions between teachers and students, finally chose to complete the mold designData of this paper is mostly author unifies studies all aspects of the theory of knowledge, including mechanical drawing, tolerance and cooperation, engineering mechanics, mechanical design, injection molding, engineering materials, etc.; Part is through the manual gain; There are a few is the communication between students and their three years of practice.Key words: One module and two; Injection mold; Plastic partsI目 录摘 要IAbstractII目 录III第1章 绪 论1第2章 塑料材料分析52.1 塑料材料的基本特性52.2 塑料的性能指标52.3 塑件材料成型性能62.4 塑件材料工艺参数6第3章 塑件的工艺分析83-2零件的三维图93.1 塑件的脱模斜度93.2 塑件尺寸及精度93.3 塑件表面粗糙度93.4 塑件的体积和质量9第4章 注射成型工艺方案及模具结构的分析确定1141 注射成型工艺过程分析5114.2 注射机的选择和校核124.4.1 注射量的校核134.4.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核144.4.3 模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核15第5章 注射模具结构设计175.1 确定型腔数量及排列方式175.2 分型面的设计185.3 浇注系统的设计195.3.1 浇注系统组成195.3.2 主流道的设计195.3.3 分流道设计205.3.4 浇口确定205.4 注射模成型零部件的设计7205.4.1 成型零部件结构设计215.4.2 成型零部件工作尺寸的计算225.5 排气结构设计255.6 脱模机构的设计255.6.1 脱模机构的选用原则255.6.2 脱模机构类型的选择265.6.3 推板机构具体设计265.7 注射模温度调节系统275.7.1 温度调节对塑件质量的影响275.7.2 冷却系统的设计275.8斜导柱抽芯机构设计原则285.8.1抽芯机构的确定295.8.2 抽芯距S295.9 斜导柱倾斜角的确定295.10 滑块的设计305.11导滑槽的设计315.12 锁紧块32第6章 模具材料的选用336.1 成型零件材料选用336.2 注射模用钢种33第7章 导向机构的设计347.1导向机构的功用347.2 导向装置类型347.3 导柱导向机构347.4 导套的设计35第8章 型腔零件的工艺分析378.1 零件图的分析378.2 毛坯的选择388.3 定位基准的选择398.4 工艺路线的拟定398.5 刀具的选择398.6 夹具的选择40第9章 标准件的选择419.1 定位销钉419.2 螺钉的选用419.3 弹簧429.4 模具的装配429.5 组件型腔和型芯与模板的装配429.6 推杆的装配要求429.7 模具总装配程序439.8 模具的装配要求439.9 模具的装配工艺43总 结45致 谢46参考文献47附 录48III第1章 绪论 第1章 绪 论注塑模具使用与塑料注射成型中,它是重要的技术来实现注射成型工艺和设备。指的是所谓的成型(注塑),加热到融化的材料由高压进入空腔,冷却固化后,得到成形品。该方法适用于形状复杂部件的批量生产,是重要的加工方法之一。注射成型过程大致可分为以下6个阶段“合模-注射-保压-冷却-开模-制品取出”,上述工艺反复进行,就可连续生产出制品。注塑模具设计、成形原理的塑料从注塑机料斗进行加热,加热后的缸融化流动状态的推动下,柱塞和螺丝,熔融塑料是压缩和向前流动,再通过喷嘴安装在前面的气缸在快速注意降低温度封闭空腔,在空腔充液压力的条件下,冷却和凝固后保存模具型腔的形状,然后打开模具切割成型塑料零件。因此,为了完成一个周期的经营生产过程。正常情况下,一个成型周期长度范围从秒到几分钟,这取决于塑料零件的形状、尺寸和厚度,模具结构,注射机的类型和品种的塑料和成型工艺条件和其他因素。注塑模具的分类方法很多,根据其类型可分为卧式注塑机的注塑机器适用于注塑、立式注塑机注塑模具,注塑成型角与注射模具及双色注塑机和注塑模具等;根据模具腔数可分为单腔和多型腔注射模;根据数量的分型面可分为单和双分型面或控制型面注塑模具分型面;根据浇注系统的形式可分为普通浇注系统和注塑模具热流道浇注系统;除了气体辅助注射成型、蒸汽压铸模,叠加褶皱(死)。一般可分为普通注塑模具和特殊注塑模具、特殊注塑模具可以分为:滑动芯式注塑模具,注塑模具,注塑盘珠宝模具的螺纹,滑动核心结合盘或块注塑模具。近年来,由于高速、稳定的增长,促进国民经济的迅速发展,模具工业在我们的国家,因此,模具设计与制造专业或相关材料成形与控制已成为我们国内有优势的热门专业。我们的许多产品在我们的日常生活中是由模具来生产,所以,越来越多的人从事模具行业的设计,因此,我国的模具设计水平有了进一步的改善和发展空间。与国民经济的高速发展,市场日益增长的需求,模具设计、模具产业的迅速发展,将不可避免地使企业所有制结构在模具行业发生了巨大变化,除了国有专业模具厂、集体、合资、独资和私营也得到了快速的发展。不断加快步骤符合国际标准和日益激烈的市场竞争,已经越来越多的人意识到产品质量、成本的重要性,并对新产品开发能力。和模具制造是一种最基本的元素在链、模具制造技术正在逐渐成为一个重要的象征一个国家制造水平和发展程度的标志之一。在现代机械制造工业,模具工业已成为一个非常重要的产业,国民经济的发展和生产的许多新产品,在很大程度上依赖于模具制造技术,特别是在汽车工业、轻工、电子、航空行业显得尤为重要。模具作为一种高附加值和技术密集型产品,其技术水平已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一,所以它是相关产品的质量和经济效益的提高,直接影响许多行业的发展。注塑模,又称为注射模,是由动模和定模两大部分组成。动模是安装在注射机的移动工作台上,定模则安装在注射机的固定工作台面上。动模和定模闭合后已经塑化的塑料可以通过浇注系统注入到模具型腔中冷却、固化与定型。一般通常要求注射模分开以后,制品尽量滞留在动模一侧,然后由设置在动模内的推出机构将塑料制品从模内推出。一般来说,注塑模的总体结构主要分为七大部分:成型部件、浇注系统、导向和定位部件、推出机构、温度调节系统、侧向分型抽芯机构以及标准模架,具体结构如图1.1所示。因此,本课题的研究主要围绕这七大部分进行。(1)成型部件的设计 成型部件是指构成模具型腔、直接与塑料熔体相接触并成型制品的模具零件或部件。通常有凸模、型芯、成形杆、凹模、镶件等零件或部件。在动模与定模闭合后,成形零部件便确定了制品的内、外轮廓和尺寸。(2)浇注系统的设计 浇注系统是指由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道,主要是由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。浇注系统的设计主要是确定主流道的结构、分流道的截面形状以及浇口的类型和数量。(3)导向和定位部件的设计 为确保动模和定模闭合时能准确导向和定位对中,需要分别在动模和定模上设置导柱和导套。深腔注射模还应在主分型面上设有锥面定位装置。此外,为了保证脱模机构的运动与定位,通常在推板和动模板之间也设置导向机构。(4)推出机构的设计 每次注射模在注射机上合模注射结束后,都必须将模具打开,然后把成型后的塑料制件及浇注系统的凝料从模具中脱出,完成推出脱模的机构称为推出机构或脱模机构。 推出机构主要由推杆、拉料、推杆固定板、推板以及复位杆等组成。(5)温度调节系统 为了满足注射成形工艺对模具温度的要求,模具应设有冷却或加热的温度调节系统。模具的冷却主要采用循环水冷却,模具的加热有通入热水、蒸汽、热油或置入加热元件等,有的注射模还须配备模具温度自动调节装置。(6)侧向分型抽芯机构 带有侧凹或侧孔的制品,在被脱出模具之前,必须进行侧向分型将侧向型芯抽出。(7)标准模架 标准模架的主要标志位国标代号、外形尺寸和模具结构形式等。考察国内外注塑模具的发展现状,从塑料成型模具的设计理论、设计实践和制造技术出发,塑料成型技术主要有以下趋势:(1)提高塑料模具标准化水平 塑料模具标准化的水平在某种意义上体现了一个国家塑料模具工业发展的水平。采用标准模架和使用标准零件,可以满足大批量制造模具和缩短模具制造周期的需要。经过一段时期的建设,我国塑料模具标准化程度正在不断提高。为了适应塑料模具工业的发展,塑料模具标准化工作必将加强,塑料模具标准化程度将进一步提高,塑料模具标准件生产也必将得到发展。(2)塑料模具向复杂化、精密化与大型化方面发展 为了满足塑料制件在各种工业产品中使用要求,塑料成型技术正朝着复杂化、精密化与大型化方向发展。(3)CAD/CAE/CAM技术在塑料模具设计与制造中的应用 经过多年的推广应用,模具设计“软件化”与模具制造“数控化”已经在我国模具企业中成为现实。采用CAD技术是模具生产的一次革命,是模具技术发展的一个显著特点。近年来,CAD/CAE/CAM技术发展主要有以下几点:模具CAD技术及其应用日趋成熟;基于网络化的的CAD/CAE/CAM一体化系统结构初见端倪; CAD/ CAM软件的智能化程度正在逐渐提高; CAE技术正在逐步推广;(4)大力发展快速原型制造技术。(5)模具成型新技术与新工艺的不断涌现和推广。本课题要求跟据图纸以及任务书设计出结构优化的60斜三通注塑模具。该塑件为受压塑件,批量不是很大,为中批量生产。这个课题能充分体现专业知识,对模具设计能力有一定的锻炼。通过本课题的研究,我们需要达到的要求有:(1)正确合理分析零件工艺用途及结构; (2)理解掌握注塑模具的原理; (3)了解注塑模具的各种结构以及各自的特点; (4)能够掌握注塑模具上各个部分的作用; (5)对于注塑模具设计,能够掌握模具中各个部分的设计原则以及合理分析各因素对设计的影响; (6)熟练使用各种制图软件。 通过对本次注塑模具的设计,可以巩固专业知识为以后从事本专业实际工作和研究工作奠定了重要的思想基础,也同时具有一定的初步开发模具能力。另外加深了对机械基础知识的应用,提高了整体的设计能力。49第2章 塑料材料分析第2章 塑料材料分析2.1 塑料材料的基本特性ABS树脂是丙烯腈(A)、丁二烯(B)和苯乙烯(S)三种单体的共聚物,ABS树脂保持了苯乙烯的优良电性能和易加工成型性,又增加了弹性、强度(丁二烯的特性)、耐热和耐腐蚀性(丙烯腈的优良性能),且表面硬度高、耐化学性好,同时通过改变上述三种组分的比例,可改变ABS的各种性能,故ABS工程塑料具有广泛用途,主要用于机械、电气、纺织、汽车和造船等工业。 2.2 塑料的性能指标1 使用特点: 1)综合性能较好,电性能良好,化学稳定性,冲击强度较高。 2)与372有机玻璃的且可表面镀铬,制成双色塑件,熔接性良好、喷漆处理。3)有透明、增强、阻燃、高耐热、高抗冲等级别。 4)流动性比HIPS差一点,比PC、PMMA等好,柔韧性好3。 2 成型特性: (1)无定形料流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须预热干燥长时间80-90度,3小时。(2)应采取高料温,高模温,熔体温度太高,但易分解(分解温度 270度)。对于高精密塑料零件,模具温度应该是50-60度,热量高光塑料模具温度应采取60-80度。 (3)要解决夹水纹,需提高材料的流动性,模具温度高,耐高温材料,或改变成水和其他方法。(4)后残存的塑料模具表面分解形成耐热或阻燃材料,生产3至7天,导致模具表面的光泽,需要及时清理模具,模具表面在同一时间需增加排气位置。 2.3 塑件材料成型性能ABS塑料具有优良的综合性能,极好的冲击强度,尺寸稳定性好,耐磨性,电性能,耐化学性,染色成型和机械加工较好。 ABS树脂水、碱和酸、无机盐,醇类和烃类,不溶于大多数溶剂,而容易溶于酮,醛,酯和某些氯代烃。 ABS工程塑料的缺点:耐热性较差,可燃,热变形温度较低。2.4 塑件材料工艺参数ABS的注射工艺参数1)螺杆类别:标准螺杆(直通式喷嘴)2)回料转速():303)注射机料筒温度:():前段 180200中段 165180后段 1501704)喷嘴:1701805)模具:5080,玻纤增强制品取756)注射压力:601007)注射速度、注射压力:一般ABS制品采用高速及多级注射,但是对于阻燃品级,要慢速注射,可以避免注射料的分解,耐热ABS也要快速注射(可减少内部应力),注射压力在75MPa左右,保压时可低些。8)熔胶温度:1909)成型时间(): 注射时间:2090 高压时间:05 冷却时间:20120 总周期:50220在265温度下,物料在机筒内停留时间最多不能超过5-6分钟,若温度为280,则物料在机筒内停留时间就不能超过23分钟。10)后处理:把塑件放在红外线或者烘箱下,温度设为70度烘干24小时。第3章 塑件的工艺分析第3章 塑件的工艺分析在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量要进行仔细研究和分析,只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。塑件如图所示,具体结构和尺寸详见图纸,从零件图上分析(如图2),该零件整体尺寸长度270mm直径120mm,侧面有60的斜角,零件三面抽芯抽芯,由于零件的直接大,抽芯距离达打100mm以上,需要用油缸抽芯,该零件属于搞等复杂程度。3-1 零件工程图3-2零件的三维图3.1 塑件的脱模斜度脱模斜度的大小与制品形状、壁厚及收缩率有关。斜度过小,不仅会使制品尺寸困难,而且易使制品表面损伤或破裂,斜度过大时,虽然脱模方便,但会影响制品尺寸精度,并浪费原材料。通常塑件的脱模斜度约取0.51.5,由于零件是圆柱体,分型面在中心位置,所以不用拔模斜度了。3.2 塑件尺寸及精度塑件的尺寸精度直接影响模具结构的设计和模具的制造精度。为降低模具的加工难度和模具的制造成本,在满足塑件要求的前提下尽量把塑件的尺寸精度设计得低一些。根据我国目前的成型水平,塑件尺寸公差可以参照文献2表3-2塑件的尺寸与公关(SJ1372-1978)的塑料制件公差数值标准来确定。根据任务书和图纸要求,本次产品尺寸均采用MT5级精度。3.3 塑件表面粗糙度塑件的表面要求越高,表面粗糙度越低。这除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点来保证外,主要是取决于模具型腔表面粗糙度该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高许多,为Ra0.8,内部为1.6。3.4 塑件的体积和质量本次设计中,塑件的质量和体积采用3D测量,在UG软件中,使用塑模部件验证功能,可以测得塑件的体积为V=658.61cm3(ABS的密度为1.03),即可以得出该塑件制品的体积为质量为678.37g第4章 注射成型工艺方案及模具结构的分析确定第4章 注射成型工艺方案及模具结构的分析确定41 注射成型工艺过程分析5根据塑件的结构、材料及质量,确定其成型工艺过程为:第一步:为使注射过程顺利和保证产品质量,应对所用的设备和塑料作好以下准备工作。第二步: 注射成型过程完整的注射过程表面上共包括加料、塑化、注射入模、稳压冷却和脱模几个步骤,但实际上是塑化成型与冷却两个过程。第三步:制件的后处理注射制件经脱模或机械加工后,常需要进行适当的后处理,目的是为了消除存在的内应力,以改善和提高制件的性能及尺寸稳定性。制件的后处理主要有退火和调湿处理。该塑料制件材料为ABS,就采用退火处理0.52小时。表4-1 常用热塑性注射成形的工艺参数 塑料项目ABS高抗冲击ABS耐热ABS阻燃ABS透明ABS注射机类型螺杆式螺杆式螺杆式螺杆式螺杆式螺杆转速/(r/min)30-6030-6030-6020-5030-60喷嘴形式直通式直通式直通式直通式直通式温度/C180-190190-200190-200180-190190-200料筒温度/C前段200-210200-210200-220190-200200-220中段210-230210-230220-240200-220220-240后段180-200180-200190-200170-190190-200模具温度/C50-7050-8060-8550-7050-70注射压力/MPa70-9070-12085-12060-10070-100保压压力/MPa50-7050-7050-8030-6050-60注射时间/s3-53-53-53-50-4保压时间/s15-3015-3015-3015-3015-40冷却时间/s15-3015-3015-3010-3010-30成形周期/s40-7040-7040-7030-7030-80经过上面的经验数据和推荐值,可以初步确定成型工艺参数,因为各个推荐值有差别,而且有的与实际注塑成型时的参数设置也不一致,结合两者的合理因素,另外这些基本的参数在塑件注塑的过程中根据实际需要做适当的修改。4.2 注射机的选择和校核由于采用一模2腔,需要至少注射量为679g,流道水口废料初步估计50g,总注塑量达728.36g,体积方面很小,选定注射机为XS-ZY-4000(可调整高度型)。注射方式为螺杆式,其有关性能参数为:D(塑料成型工艺与模具设计)初步选用注射机XS-ZY-4000。注射机XS-ZY-4000参数:额定注射量:4000mm最大成型面积:3800cm柱塞直径:130mm注射压力:106Mpa模板尺寸:15001590(mmmm)柱杆空间:260290(mmmm)锁模力:10000KN喷嘴圆弧半径:20mm喷嘴孔径:5mm最大开模行程:11000mm模具最大厚度:700mm模具最少厚度:400mm4.4.1 注射量的校核模具设计时,必须使得在一个注射成型的塑料熔体的容量或质量在注射机额定注射量的80%以内。校核公式为: 式中 -型腔数量 -单个塑件的体积()(零件上下两件,体积按照统一计算) -浇注系统所需塑料的体积()上述算出M=658.61X2+50=1367.2g注塑机额定注塑量为4000g 1367.2x80%=17094000g注射量符合要求4.4.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核注射成型时塑件的模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素。如果这一数值超过了注射机所允许的最大成型面积,则成型过程中会出现涨模溢料现象,必须满足以下关系。 式中 n -型腔数目 -单个塑件在模具分型面上的投影面积 =43495.49 注射成型时为了可靠的锁模,应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力。即: ()P F式中: P塑料熔体对型腔的成型压力(MPa)F注射机额定锁模力(N)其它意义同上根据教科书表5-1,型腔内通常为20-40MPa,一般制品为24-34MPa,精密制品为39-44MP()P=2x43495X30x1.1=287.06KN1000KN锁模力符合要求4.4.3 模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核(1)模具厚度(闭合高度)模具闭合高度必须满足以下公式式中 -注射机允许的最大模厚 -注射机允许的最小模厚本设计中模具厚度为490mm 400H23,否则斜导柱无法带动滑块运动。e、 滑块完成抽芯运动后,仍停留在导滑槽内,留在导滑槽内的长度不应小于滑块全长的2/3,否则,滑块在开始复位时容易倾斜而损坏模具。f、 防止滑块和推出机构复位时的相互干涉,尽量不使推杆和活动型芯水平投影重合。g、 滑块设在定模的情况下,为保证塑料制品留在定模上,开模前必须先抽出侧向型芯,最好采取定向定距拉紧装置10。5.8.1抽芯机构的确定由于该模具比较简单,抽芯力不大,故采用斜导柱外侧抽芯机构。5.8.2 抽芯距S抽芯距指型芯从成型位置抽至不妨碍脱模的位置时,型芯或滑块在抽芯方向所移动的距离。塑料模具设计5查的抽芯距的计算公式为型芯从成型位置抽至不妨碍脱模位置再加上35mm余量,这里取5mm,按模具中最长的型芯来计算其长度为120故抽芯距为125mm。5.9 斜导柱倾斜角的确定 零件在成型部位有圆柱台阶,需要抽芯,由于抽芯的距离比较长采用油缸抽芯,通过液压为动力,更好的传递平稳,同时也得到较大的脱模力,本设计中采用塑料模具上的油缸作用是用来抽出成型部件的,这油缸的工作原理就是个液压千斤顶的作用,滑块借助油缸的作用力把注塑好的工件部件抽出。如图
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