螺纹套的注塑模具设计-滑块抽芯注射模1模16腔含NX、PROE三维及8张CAD图
螺纹套的注塑模具设计-滑块抽芯注射模1模16腔含NX、PROE三维及8张CAD图,螺纹,罗纹,注塑,模具设计,滑块抽芯,注射,16,nx,proe,三维,cad
XXXXXX设计说明书课题名称: 学生姓名 学 号 所在学院 专 业 班 级 指导教师 起讫时间: 年月日 年月 日摘要本论文主要通过对塑件螺纹套注射模的设计分析,设计出模具。在模具设计过程中,涉及到了塑件的结构设计、注塑机和模架的选择及注塑机的一些工艺参数的校核,并详细叙述了模具设计中的分型面设计、浇注系统设计、成型零件设计、顶出机构设计。本论文基于Pro/E,CAD系统,该系统可以避免相似零件设计的重复性,大大提高其设计效率和设计质量。关键词:螺纹套;注射模;注塑机;模架;浇注系统ABStractIn this paper, through the design and analysis of the injection mold for the screw sleeve of plastic parts, the mold is designed. In the process of mold design, it involves the structure design of plastic parts, the selection of injection molding machine and mold base, and the check of some process parameters of injection molding machine, and describes in detail the parting surface design, gating system design, molding parts design, ejection mechanism design in mold design.This paper is based on Pro / E, CAD system, the system can avoid the repetition of similar parts design, greatly improve the design efficiency and quality.Key words: threaded sleeve; injection mold; injection molding machine; mold base; gating system目录摘要IIABStractIII第1章 绪论11.1 模具工业在国民经济中的地位11.2 各种模具的分类和占有量21.3 我国模具工业的现状21.4 世界五大塑料生产国的产能状况41.5 我国模具技术的现状及发展趋6第2章 塑件设计分析82.1 塑件模型建立82.1.1模型3D图82.1.2 塑件2D图及其技术条件82.2 塑件参数设计92.2.1 材料选择92.2.2 塑件收缩率112.2.3 塑件的壁厚112.2.4 塑件的拔模斜度112.2.5 分型面的设计122.2.6 确定型腔数量以及排列方式122.3 本章小结12第3章 注塑设备和模架选择133.1 注塑设备选择133.2 注塑机重要参数校核133.2.1 注塑容量校核133.2.2 锁模力校核143.2.3 开模行程校核143.3 模架选择153.4 本章小结15第4章 浇注系统设计164.1 主流道设计164.1.1 浇口套设计164.1.2 浇口套的固定形式174.2 浇口设计174.2.1 直接浇口的尺寸174.2.2 浇口位置的选择174.3 本章小结18第5章 成型零件设计加工工艺方案制定195.1 型腔的设计195.2 型芯的设计195.2.1 型芯的径向尺寸195.2.2 型芯的高度尺寸205.3 加工工艺方案制订215.3.1 型腔加工工艺方案215.3.2 型芯加工工艺方案215.4 本章小结22第6章 侧向分型与抽芯机构设计236.1 机动侧向分型与抽芯机构236.2 斜销侧向分型抽芯机构主要参数236.2.1 抽芯距236.2.2 斜销的倾角236.2.3 抽芯力的计算246.2.4 圆形斜导柱直径的确定246.2.5 斜导柱的总长度计算256.3 本章小结26第7章 脱模机构设计277.1 推杆脱模机构277.2 推杆尺寸计算及校核277.2.1 推杆直径计算277.2.2 推杆应力校核287.3 本章小结28第8章 模具装配图和零件图298.1 模具装配图绘制298.1.1 模具装配图包含的内容298.1.2 模具装配图绘制步骤298.2 模具零件图绘制308.2.1 模具零件图包含的内容308.2.2 模具零件图绘制步骤308.3 本章小结30结论31致谢32参考文献33附录134附录235-VI-第1章 绪论1.1 模具工业在国民经济中的地位模具是制造业的一种基本工艺装备,它的作用是控制和限制材料(固态或液态)的流动,使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高,产品质量好,材料消耗低,生产成本低而广泛应用于制造业中。 模具工业是国民经济的基础工业,是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,它在很大程度上决定着产品的质量,效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业,正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中,将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。 模具工业既是高新技术产业的一个组成部分,又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械,电子,轻工,汽车,纺织,航空,航天等工业领域里,日益成为使用最广泛的主要工艺装备,它承担了这些工业领域中的6090产品的零件,组件和部件的生产加工。 模具制造的重要性主要体现在市场的需求上,仅以汽车,摩托车行业的模具市场为例。汽车,摩托车行业是模具最大的市场,在工业发达的国家,这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一,汽车工业重点是发展零部件,经济型轿车和重型汽车,汽车模具作为发展重点,已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加,2005年将达到170种。一个型号的汽车所需模具达几千副,价值上亿元。为了适应市场的需求,汽车将不断换型,汽车换型时约有80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一,据统计,中国摩托车共有14种排量80多个车型,1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种,共计5000多个,其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具,总价值为1000多万元。其他行业,如电子及通讯,家电,建筑等,也存在巨大的模具市场。 目前世界模具市场供不应求,模具的主要出口国是美国,日本,法国,瑞士等国家。中国模具出口数量极少,但中国模具钳工技术水平高,劳动成本低,只要配备一些先进的数控制模设备,提高模具加工质量,缩短生产周期,沟通外贸渠道,模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术,提高模具技术水平,对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。1.2 各种模具的分类和占有量模具主要类型有:冲模,锻摸,塑料模,压铸模,粉末冶金模,玻璃模,橡胶模,陶瓷模等。除部分冲模以外的上述各种模具都属于腔型模,因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。 (1)冲模:冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的50以上。按工艺性质的不同,冲模可分为落料模,冲孔模,切口模,切边模,弯曲模,卷边模,拉深模,校平模,翻孔模,翻边模,缩口模,压印模,胀形模。按组合工序不同,冲模分为单工序模,复合模,连续模。 (2)锻模:锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同,锻模分为锤用锻模,螺旋压力机锻模,热模锻压力锻模,平锻机用锻模,水压机用锻模,高速锤用锻模,摆动碾压机用锻模,辊锻机用锻模,楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同,锻模可分为预锻模具,挤压模具,精锻模具,等温模具,超塑性模具等。 (3)塑料模:塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的35,而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模,挤塑模,注射模,此外还有挤出成型模,泡沫塑料的发泡成型模,低发泡注射成型模,吹塑模等。 (4)压铸模:压铸模是压力铸造工艺装备,压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型,在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的6。 (5)粉末冶金模:粉末冶金模用于粉末成型,按成型工艺分类粉末冶金模有:压模,精整模,复压模,热压模,粉浆浇注模等。 模具所涉及的工艺繁多,包括机械设计制造,塑料,橡胶加工,金属材料,铸造(凝固理论),塑性加工,玻璃等诸多学科和行业,是一个多学科的综合,其复杂程度显而易见。1.3 我国模具工业的现状自20世纪80年代以来,我国的经济逐渐起飞,也为模具产业的发展提供了巨大的动力。20世纪90年代以后,大陆的工业发展十分迅速,模具工业的总产值在1990年仅60亿元人民币,1994年增长到130亿元人民币,1999年已达到245亿元人民币,2000年增至260270亿元人民币。今后预计每年仍会以1015的速度快速增长。 目前,我国17000多个模具生产厂点,从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外,其他所有制形式的模具厂家,包括集体企业,合资企业,独资企业和私营企业等,都得到了快速发展。其中,集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如,浙江宁波和黄岩地区,从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家,成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。在广东,一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业,为了提高其产品的市场竞争能力,纷纷加入了对模具制造的投入。例如,科龙,美的,康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区,现已有几千家。 在模具工业的总产值中,企业自产自用的约占三分之二,作为商品销售的约占三分之一。其中,冲压模具约占50(中国台湾:40),塑料模具约占33(中国台湾:48),压铸模具约占6(中国台湾:5),其他各类模具约占11(中国台湾:7)。 中国台湾模具产业的成长,分为萌芽期(19611981),成长期(19811991),成熟期(19912001)三个阶段。 萌芽期,工业产品生产设备与技术的不断改进。由于纺织,电子,电气,电机和机械业等产品外销表现畅旺,连带使得模具制造,维修业者和周边厂商(如热处理产业等)逐年增加。在此阶段的模具包括:一般民生用品模具,铸造用模具,锻造用模具,木模,玻璃,陶瓷用模具,以及橡胶模具等。 1981年1991年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显,自1982年起,台湾地区就将模具产业纳入“策略性工业适用范围”,大力推动模具工业的发展,以配合相关工业产品的外销策略,全力发展整体经济。随着民生工业,机械五金业,汽机车及家电业发展,冲压模具与塑料模具,逐渐形成台湾模具工业两大主流。从1985年起,模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等CAD/CAM技术,所以台湾模具业接触CAD/CAM/CAE/CAT技术的时间相当早。 成熟期,在国际化,自由化和国际分工的潮流下,1994年,1998年,由台湾地区政府委托金属中心执行“工业用模具技术研究与发展五年计划”与“工业用模具技术应用与发展计划”,以协助业界突破发展瓶颈,并支持产业升级,朝向开发高附加值与进口依赖高的模具。1997年11月间台湾凭借模具产业的实力,获得世界模具协会(ISTMA)认同获准入会,正式成为世界模具协会会员。整体而言,台湾模具产业在这一阶段的发展,随着机械性能,加工技术,检测能力的提升,以及计算机辅助设计,台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电,五金业和汽机车运输工具业,提升到计算机与电子,通信与光电等精密模具,并发展出汽机车用大型钣金冲压,大型塑料射出及精密锻造等模具。1.4 世界五大塑料生产国的产能状况美国塑料(原料)的产量多年来一直雄居各国之首。早在80年代前期,美国塑料产量就已达之多,1986年增至,占全球总产量8100的28.5,此后美国塑料产量继续呈现稳定增长之势,1988年、1990年、1992年、1994年、1996年和1998年分别增加到、和,占世界总产量的比例从1996年起提高到30以上。2001年美国塑料产量为,其中以聚乙烯为最多,达。其次分别是氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯对酞酸脂、聚苯乙烯。国内塑料消费量(产量+进口量一出口量),美国也是全球最多的。美国的全部塑料消费量2001年为。美国人均塑料消费量也是很高的,2000年为159,2001年略减为155,居全球第三位。美国现有各种大小塑料企事业单位1万多家,其中职工人数少于50人的占总数的53,50100人的占21,100500人的占23,超过500人的占近4,职工总数近90万人。在美国塑料制品加工业的就职人数达110万,2001年的出货金额为2150亿美元,人均出货金额为195美元。 德国是世界最大的塑料(原料)生产国之一,上世纪90年代初的1991年、1992年和1993年,德国塑料产量都为,1994年超过的1998年达近,1999年为近,2000年增至,超过日本为世界第二大塑料生产国,2001年上升为,2002年已过。2001年德国生产的种种塑料原料中,聚乙烯为 (低密度聚乙烯,高密度聚乙烯),氯乙烯,聚丙烯。德国2001年的国内塑料消费量为,其中聚乙烯,聚丙烯,氯乙烯。德国人均塑料消费量2001年为160,在世界上仅少于比利时的172,高于美国的155,排在世界第二位。德国塑料制品加工业的职工总计有近30万人,2001年的出货金额为360亿美元,人均126美元。德国塑料制品加工企业中职工少于50人的占44,50100人的占28,100500人的占25,500人以上的占4。 中国塑料工业多年持续高速增长,1991年产量仅为,1995年增为,1998年超过,到2002年已增达约,超过日本而成为世界第三大塑料原料。今年塑料制品市场将持续走强市场将持续走强,在包装、工程、建材、农用和日用塑料制品等各个领域都将有较大幅度的增长,需求量将超过。其中包装塑料制品今年需求量将超过,工程塑料制品需求量将达左右,建材塑料制品需求量将达以上,农用塑料制品需求量将在左右,日用塑料制品需求量约为左右。 日本在很长的时期内都是仅次于美国的世界第二大塑料生产国。一直到1997年,日本塑料产量曾经连续多年增长,年产量在70年代中期就已达,1987年突破,1991年达约,1992年和1993年因受日本经济下滑的影响,产量略有减少,分别降至和。从1994年起产量再度增长,1994年、1995年和1996年分别回升到、和,1997年的产量又比上年增长3.7,达到,首次超过。但这种增势在1998年降至以下的和。2002年日本塑料(原料)产量减为。而中国则增为,日本又退居第三位。 韩国塑料产量增长十分迅速,1986年超过,1990年增达,1992年突破,1994年、1996年和1997年分别上升到、和,1998年产量增至,1999年突破,2001年达,跻身于世界五大塑料生产国之列。韩国塑料原料产品中以聚乙烯居首,2001年产量为 (低密度聚乙烯,高密度聚乙烯),聚丙烯以排在第二位,其次分别是聚酯、氯乙烯、ABSAS树脂、聚苯乙烯。韩国国内塑料消费量2001年制,产量大幅度减少。1998年,日本塑料产量为,比上年减少了8.7。1999年和2000年日本塑料产量分别回升到和,但仍远未恢复到1997年的水平。2001年和2002年日本塑料产量再度下,只相当于产量的1/3略高。人均塑料消费量2001年为106,韩国塑料制品加工业的职工总数2001年为3.1万人,出货金额为85亿美元,人均276美元。 塑料产量位居世界前十名的国家和地区还有法国、比利时、中国台湾、加拿大和意大利 (均为2001年产量)。1.5 我国模具技术的现状及发展趋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122),大屏幕彩电塑壳注射模具,6.5大容量洗衣机全套塑料模具以及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;随着我国轿车,家电等工业的快速发展,成型零件的大型化和精密化要求越来越高,模具也将日趋大型化和精密化。 (2)加强模具标准件的应用;使用模具标准件不但能缩短模具制造周期,降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此,模具标准件的应用必将日渐广泛。 (3)推广CAD/CAM/CAE技术;模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明,模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向,可显著地提高模具设计制造水平。 (4)重视快速模具制造技术,缩短模具制造周期。第2章 塑件设计分析2.1 塑件模型建立2.1.1模型3D图模型绘制3D图采用PTC公司的产品Pro/ENGINEER Wildfire 3.0,最终绘制出来的3D结构图2-1所示: 图2-1塑件模型3D图图2-2 塑件模型2D图1.塑件精度等级及尺寸公差塑件采用的精度等级为7级精度,部分尺寸的公差标注如图2-2所示。2.塑件的表面质量该塑件要求外形美观,色泽鲜艳,外表面没有斑点及熔接痕,粗糙度可取。2.2 塑件参数设计2.2.1 材料选择通常,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求,以及原材料厂家提供的材料性能数据。对于常温工作状态下的结构来说,要考虑的主要是材料的力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等。该塑件为一般的零件,属于圆盘类,没有特别的要求,根据以上的依据,选择材料ABS为塑料件的材料。ABS塑料 化学名称:聚乙烯 英文名称: POLYETHYLENE 比重:1.05 成型收缩率:0.40.7 成型温度:200240干燥条件:8090,2 特点: (1)综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好。(2)与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理。 (3)有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。(4)流动性比HIPS差一点,比PMMA、PC等好,柔韧性好。 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长时间预热干燥8090,3h。(2)宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为270)。对精度较高的塑件,模温宜取5060,对高光泽。耐热塑件,模温宜取6080。(3)如需解决夹水纹,需提高材料的流动性,采取高料温、高模温,或者改变入水位等方法。 (4)如成形耐热级或阻燃级材料,生产37天后模具表面会残存塑料分解物,导致模具表面发亮,需对模具及时进行清理,同时模具表面需增加排气位置。ABS树脂是目前产量最大,应用最广泛的聚合物,它将PS,SAN,BS的各种性能有机地统一起来,兼具韧,硬,刚相均衡的优良力学性能。 ABS工程塑料一般是不透明的,外观呈浅象牙色、无毒、无味,兼有韧、硬、刚的特性,燃烧缓慢,火焰呈黄色,有黑烟,燃烧后塑料软化、烧焦,发出特殊的肉桂气味,但无熔融滴落现象。ABS工程塑料具有优良的综合性能,有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性,成型加工和机械加工较好。ABS树脂耐水、无机盐、碱和酸类,不溶于大部分醇类和烃类溶剂,而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。 ABS工程塑料的缺点:热变形温度较低,可燃,耐候性较差。用途: 适于制作一般的机械零件,磨耐磨零件,盘体,车配件,日用品,管材及文具等。2.2.2 塑件收缩率根据以上选用的材料为ABS,查相关资料可知,ABS的收缩率为0.0040.007,由公式(2-1)求出ABS平均收缩率: (2-1)式中 塑料的平均收缩率; 塑料的最大收缩率;塑件的最小收缩率。计算如下: 2.2.3 塑件的壁厚 一般说来,塑件的厚度越厚就越能满足产品的强度和刚度的性能要求,但是从塑件的成型过程看来,塑件的壁厚越厚,冷却的时间就越长,整个塑件的成型周期就要延长,提高了生产的成本,降低了生产的效率,同时,塑件的壁厚越厚,收缩率就增大,这样使得产品的尺寸不稳定性增加,降低了产品的质量。因此产品的厚度必须得适中,根据材料的特性,查阅相关的资料,查得ABS制品的壁厚通常为1、1.2、1.5、2、2.5、3、6。本次设计中,塑件的壁厚为1。2.2.4 塑件的拔模斜度拔模斜度是为了便于脱模,防止塑件表面在脱模时划伤,擦毛,在设计塑件表面沿脱模方向应具有合理的脱模斜度。塑件的脱模斜度大小跟塑件的性质、收缩率、摩擦因素、塑件的壁厚和几何形状有关。在设计时,可以参考一些资料来确定塑件的脱模斜度,一般以塑件的材料为选择依据,而ABS塑料的脱模斜度为,本设计的杯子本身就有一定的斜度,足够将塑件推出,不另设脱模斜度。2.2.5 分型面的设计选择分型面是为了便于塑件的脱模和简化模具结构,该塑件因为壁薄故应采用直接浇口形式进料,采用直接浇口时,应使用二板式单分型面模具。选择分型面时一般应遵循以下几项原则:(1)证塑料制品能够脱模(2)塑件外形美观,容易清理(3)量避免侧向抽芯(4)分型面容易加工(5)侧向抽芯尽量短(6)利于排气2.2.6 确定型腔数量以及排列方式本次模具设计采用的是一模一件,型腔的分布在实际的多型腔模具设计与制造中,对于精度要求较高、物理与力学性能要求均衡稳定的塑料制件,应尽量采用平衡式布置的形式。2.3 本章小结通过绘制塑件的2D,3D图,来直观分析塑件的具体形状和结构,为模具所需要的成型零件的选择奠定基础。第3章 注塑设备和模架选择3.1 注塑设备选择选取注射机型号为XS-ZY-125,具体参数如表3-1:表3-1注塑机参数理论容量ShotSize (Theoretical)60注塑速率Injection Rate70塑化能力Plasticizing Capacity35注塑压力Injection Pressure180锁模力Clamp Tonnage900移模行程Toggle Stroke300最大模厚Max Mold Height250最小模厚Min Mold Height150喷嘴球半径Spray nozzle12喷嘴口孔径AABSrture nozzle43.2 注塑机重要参数校核3.2.1 注塑容量校核注塑机标准规定,以容量计算时,必须使得在一个注塑成型周期内所需的注塑塑料熔体的容量在注塑机额定注塑量的80内,也就是 (3-1)式中 注塑机最大注塑容量(); 成型塑件与浇注系统体积的总和(); 为最大注塑容量的利用系数。计算如下: 16 (3-2) 式中 成型塑件的体积,乘以16是因为本次的模具是一模十六腔; 浇注系统中主流道,分流道,浇口,冷料穴的体积和。所以, 注 (3-3)而注塑机的注塑容量为60,所以注塑机的注塑容量符合要求。3.2.2 锁模力校核当高压的塑料熔体充满型腔时,会产生一个沿注塑机轴向的很大的推力,其大小等于制件与浇注系统在分型面上的垂直投影之和乘与型腔内塑料熔体的平均压力。该推力应该小于注塑机额定的锁模力,否则在注塑成型时会因锁模不紧而发生溢边跑料现象。型腔内塑料熔体的推力()可按下式计算 (3-4)式中 型腔内塑料熔体沿注塑机轴向的推力(); 塑料与浇注系统在分型面上的投影面积(); 压力损耗系数,取0.4; 注塑压力。计算如下:=1844.96 =180 132837.12N也就是型腔内的塑料熔体沿注塑机轴向的推力为133,而注塑机的锁模力为400,所以注塑机的锁模力符合要求。3.2.3 开模行程校核模具开模后为了能取出塑胶件,要求有足够的开模距离,本次模具使用的注塑机的开模行程是给定的,不受模具厚度的影响,当模具的厚度变化时,可由其调模装置调整。只要使得注塑机最大开模行程大于模具所需的开模距离就符合注塑的要求。即: (3-5)式中 注塑机最大开模距离(); 模具所需的开模距离()。100mm也就是,所以注塑机的锁模力符合要求。3.3 模架选择根据型腔排列的方式以及初步确定的壁厚,选择模架CI型,330X450。具体尺寸如图3-1。图3-1 标准模架3.4 本章小结本章确定了注塑设备、注塑机的选择、注塑机的校核及模架尺寸的选择等,确定模具的整体框架,为模具具体内部设计奠定基础。第4章 浇注系统设计4.1 主流道设计4.1.1 浇口套设计为了便于浇注凝料从主流道取出,主流道采用的圆锥孔;浇口套与注塑机喷嘴嘴头的接触球面必须吻合。注塑机的喷嘴是球面,其半径SR是固定的,为了浇口套端面的凹球面与注塑机的端凸球面接触良好,一般取半径: (4-1)式中 主流道入口凹坑球面半径(); 喷嘴球半径()。在此次设计中,所以;而浇口套的圆锥孔的小端直径d应该大于喷嘴内孔直径: (4-2)由注塑机的参数可以看到,所以,浇口套的端面凹球深度。浇口套的尺寸如图4-1所示图4-1 浇口套尺寸4.1.2 浇口套的固定形式本次设计中,浇口套与注塑机定位孔采用过盈配合。4.2 浇口设计浇口的形式众多,通常都有边缘浇口、扇形浇口、平缝浇口、圆环浇口、轮辐浇口、点浇口、潜伏式浇口、护耳浇口、直浇口等。本次设计采用的浇口为直接浇口,直接浇口由主流道直接进料,故熔体的压力损失小,成型容易,适用于任何塑料,常用于成型形状复杂深度较深的塑件。4.2.1 直接浇口的尺寸根据经验的数据,一般的直接浇口直径常为大径6.0,小径3.0,长度根据设计要求选择45。4.2.2 浇口位置的选择本次设计浇口位置的选择,由于是桶状,又是直接浇口,所以浇口位置应该选在杯托的底部正中心的位置。最佳浇口位置分析和变形、熔接痕分析如图4-2所示。图4-2 最佳浇口位置4.3 本章小结浇注系统的设计确定了主流道、分流道、浇口和冷料穴的形状及尺寸,确定了浇注系统的平衡和浇口的位置,决定了模具的类型。第5章 成型零件设计加工工艺方案制定5.1 型腔的设计采用整体式型腔,也就是由整块材料加工而成的型腔。整体式型腔的优点是,强度和刚度相对较高,且不易变形,对塑件的上表面不会产生拼模缝的痕迹,缺点为切削量大,模具成本高,同时给热处理和表面处理带来一定的困难。如图5-1为型腔。图5-1 型腔5.2 型芯的设计型芯的径向和高度尺寸计算如下: 5.2.1 型芯的径向尺寸型芯径向尺寸计算公式: (5-1)式中 型芯径向基本尺寸();塑件内形尺寸();塑料的平均收缩率;修正系数,取3/4;塑件的公差();型芯制造公差,取/3()。型芯径向尺寸计算如下: 29.555.2.2 型芯的高度尺寸计算公式:型芯的高度尺寸: (5-2)式中 型芯高度基本尺寸();塑件高度基本尺寸();塑料的平均收缩率;修正系数,取2/3;塑件的公差(); 型芯制造公差,取/3()。型芯高度尺寸 11.66如图5-2为型芯。图5-2 型芯5.3 加工工艺方案制订塑料模具的加工方法大体上可以分为切削机床加工、钳加工和特殊加工。切削机床加工是指采用不同的切削机床,如车床、铣床、磨床进行粗加工或精加工等。钳加工是指采用锉、铲、研等手工措施去除切削机床所预留的加工余量,将模具半成品加工成符合蓝图的要求尺寸,形状以及表面粗糙度的合格零件,并通过组装总装成符合要求的模具。当模具零件使用普通机床或人工的传统的方法很难加工或者耗时很大时,则采用特殊加工的方法。5.3.1 型腔加工工艺方案表5-1型腔的加工工艺方案工序内容设备1铣削端铣坯料的六个端面铣床2钻削钻镶件孔钻床3CNC粗加工粗加工成型面CNC4热处理调质5磨削磨上、下端面磨床6CNC精加工精加工成型面CNC7钳工抛光成型面、倒角,攻丝5.3.2 型芯加工工艺方案表5-2型芯的加工工艺方案工序内容设备1铣削端铣坯料的端面铣床2钻削钻孔钻床3CNC粗加工粗加工成型面CNC4热处理调质5磨削磨下端面磨床6CNC精加工精加工成型面CNC7电火花加工加工镶件孔EDM8钳工抛光成型面、倒角,攻丝5.4 本章小结通过对型芯、型腔的计算,确定了模具成型零件的具体尺寸及加工方案,最后对注射机的各种参数进行校核,通过校核得知所选注射机是合理的。第6章 侧向分型与抽芯机构设计6.1 机动侧向分型与抽芯机构机动侧向分型与抽芯是利用注射机的开模力,通过传动机构改变运动方向,将侧向的活动型芯抽出。机动抽芯机构的结构比较复杂,但抽芯不需要人工操作,抽拔力较大,具有灵活,方便,生产效率高,容易实现全自动操作,无需另外添置设备等优点,在生产中被广泛采用。机动抽芯按结构形式可分为斜销,弹簧,弯销,斜导槽,斜滑块,楔块,齿轮条等多种抽芯形式。本设计采用的是斜销侧向分型抽芯机构。6.2 斜销侧向分型抽芯机构主要参数6.2.1 抽芯距型芯从成型位置抽到不妨碍塑件脱模的位置所移动的距离叫抽芯距,用表示。一般抽芯距等于侧向孔或侧凹深度加上23余量,即: (6-1)式中 抽芯距();侧向孔或侧凹深度()。而所以 S30mm6.2.2 斜销的倾角斜销的倾角是决定斜销抽芯机构工作效果的一个重要参数,它不仅决定了开模行程和斜销长度,而且对斜销的受力状况有着重要的影响。决定倾斜角的大小时,应从抽芯距,开模行程和斜销受力几个方面综合考虑。实际生产中,一般取,不宜超过。选。6.2.3 抽芯力的计算抽芯力的计算跟脱模力的计算是一样的,计算的公式为 (6-2)式中 抽芯力();单位面积塑件对型芯的正压力(),一般取p(4.8411.76); 塑件包紧型芯的侧面积(); 塑件与模体钢材的摩擦系数,一般取0.10.3; 脱模斜度。计算得: 6.2.4 圆形斜导柱直径的确定1-定模板2-型芯图6-1 斜导柱直径计算计算公式(字母对应的尺寸如图6-1所示) (6-3)式中 斜导柱直径(); 抽拔力(); 受力点到斜导柱固定板平面的距离(); 抽拔角; 斜导柱钢材许用弯曲应力()碳素钢; mm (6-4)计算如下:12.68取d=12mm。6.2.5 斜导柱的总长度计算1-定模板2-型芯图6-2 斜导柱长度计算导柱长度计算公式为(字母对应的尺寸如图6-2所示) (6-5)式中 斜导柱的总长度(mm); 斜导柱台肩直径(mm); 斜导柱抽拔角(); 斜导柱固定板厚度(mm); 斜导柱与侧滑块斜孔的配合间隙(mm); 抽芯距(mm),实际距离加24mm。计算如下:取的长度为165mm。6.3 本章小结通过对斜销侧向分型机构具体尺寸的设计和计算,确定了在模具中的相对位置和形状。第7章 脱模机构设计本设计中的脱模机构采用推杆脱模机构。7.1 推杆脱模机构采用圆柱形推杆优点:由于圆柱形状的推杆和推杆孔最容易加工,而且很容易保证其配合精度,易于保证其互换性,并且易于更换,而且它还具有滑动阻力小,不易于卡滞等。推杆结构形式如图7-1(a)所示;推杆的固定形式如图7-1(b)。 (a) (b)1-螺钉2-推板3-推杆固定板4-推杆图7-1 推杆结构形式7.2 推杆尺寸计算及校核7.2.1 推杆直径计算推杆直径计算公式为: (7-1)式中 圆形推杆直径(mm); 推杆长度系数,0.7; 推杆长度(mm); 推杆数量; 钢材抗拉弹性模量(MPa); 脱模力(N)。计算如下:=6.3取标准值推杆直径6。7.2.2 推杆应力校核推杆应力校核公式为: (7-2)式中 推杆应力();脱模力(N);推杆数量;圆形推杆直径(); 推杆钢材的屈服极限强度()。一般中碳钢;合金中碳钢计算如下:7.3 本章小结通过计算,确定了脱模的具体方式和推杆脱模机构的具体尺寸,本设计中的脱模机构采用推杆脱模机构。第8章 模具装配图和零件图本次设计装配图及零件图全部采用CAD出图形式,绘图软件为Autodesk公司开发的AutoCAD2006版本。其优点是凡是手工能绘制的图样CAD都能绘出,而且作图精度高、绘图时间短、修改方便。8.1 模具装配图绘制8.1.1 模具装配图包含的内容一张好的装配图能够使阅读者对部件的工作原理、大小、主要工作指标有充足的了解。装配图包含的内容有:(1)一组视图:用来表达该部件的工作原理、装配关系、连接方式和主要零件的结构形状。(2)必要的尺寸:表示部件的性能和规格的特征尺寸;表示零件装配的尺寸;表示该部分安装或连接到其他设备上或机座上的安装尺寸;表示部件总长、总宽、总高的总体尺寸;为了便于设计和绘制零件图而注释的其他尺寸。(3)技术要求:用语文字或符号说明对部件进行说明,这一部分经常指出的内容有:装配和检验的具体要求、机器的性能指标的要求、安装运输和使用方面的要求、相关实验项目的规定等。(4)零件的编号、明细表和标题栏:为了便于生产管理,对图样中所有的零件、部件都要进行编号,依靠编号可以通过明细表查找零件的详细信息。标题栏提供图样的标识信息、隶属关系和设计者名称、单位等其他相关信息。8.1.2 模具装配图绘制步骤利用AutoCAD绘制装配图最有效的方法是写块(write block)。本次设计装配图的绘制步骤如下:(1)将设计中各成型零件分别绘制出来并写块存入图块库。(2)绘制模具整体框架。(3)用对齐命令(align)将各个成型零件块插入到模架的具体位置中。(4)标注尺寸、配合,打剖面线。(5)绘制标题栏、塑件图,书写技术要求。本次设计模具装配图具体样式参见附录1。8.2 模具零件图绘制8.2.1 模具零件图包含的内容利用AutoCAD绘制零件图和绘制装配图的区别主要有以下两点:(1)零件图存在铸造圆角和过渡线的问题。(2)零件图中包含有表面粗糙度、形位公差等技术要求。零件图包含的内容有:(1)一组视图:通常要综合使用剖视图、剖面等方法来表达零件的完整形状,正确的视图是描述零件形状的基础。(2)尺寸和精度:能够正确、无二地反映零件形状和尺寸大小是零件图的重要部分。精度通常包括尺寸的公差、表面粗糙度、形位公差等。(3)技术要求:一般是对零件图的共性和特殊要描述的文字。(4)标题栏:在标题栏中至少需要的内容有:零件名称、材料、比例、代号、设计、校核、审批、姓名和日期等。8.2.2 模具零件图绘制步骤本次设计零件图的绘制步骤如下:(1)将成型零件按照合适的比例绘制到A3图纸上。(2)标注尺寸公差、形位公差、表面粗糙度。(3)绘制标题栏,书写技术要求。本次模具各成型部件的零件图具体样式参见附录2。8.3 本章小结通过借助强大的计算机辅助软件,对模具的2D装配图和零件图进行了具体的绘制。结论这是一次利用计算机辅助的设计。通过对纸杯托塑料模具设计,在设计过程中得出以下结论:1. 整个模具绘图时基本由单个软件AutoCAD绘制,单个软件绘图的效率和质量很明显要优越于在各个绘图软件中转换。2虽然在整个模具绘制过程中都借助强大的CAD软件,但CAD只是强大的二维绘图软件,在三维造型设计上使用起来相当复杂和不便。尤其在模具设计中,对模具的设计分析几乎提供不了任何帮助,因不能熟练使用Pro/E软件进行模具设计,所以在计算与校核时花费了大量的时间。Pro/E是一款功能十分强大的三维造型设计软件,其独有的模具设计模块提供了分型面设计、靠破孔修补、浇注系统设计、型芯组件设计、侧抽芯系统设计、开模动作、模具模流分析等一系列设计功能。EMX模块包含了所有标准模架的型号,可随时调用,节省大量绘制标准模架的时间。3利用塑料成型模拟分析软件Moldflow的MPI模拟其成型过程,制定合理的工艺方案并优化模具结构,能提高一次试模的成功率。4借助优秀的软件进行模具绘制有着极大的优势,但要想成为一个优秀的设计人员必须要有扎实、良好的专业知识才能够设计出合理的模具。一个缺乏专业知识的人无论凭借怎样优秀软件都不可能设计出合理的模具致谢在即将毕业之际,谨借此机会,向所有关心、支持我的老师、亲人、同学和朋友致以最诚挚的谢意!首先,衷心感谢我的指导教师刘颖辉老师。刘颖辉老师渊博的知识、敏锐的洞察力和独到的见解使我受益匪浅,并对整个模具设计和论文工作的顺利完成产生了直接的影响。值此毕业设计论文结束之际,特向刘老师致以崇高的敬意。在模具前期设计的过程中,一直能得到朱斌海、陈丽丽、林凯和陈福民老师的关心和指导,十分感激。感谢哈工大华德学院,在我四年的大学生活当中对我的教育与培养,感谢哈工大华德材料工程系的所有专业老师,没有你们的辛勤劳动,就没有我们今日的满载而归,感谢大学四年曾经帮助过我的所有同学。我永远都会记得这片土地。最后,衷心感谢在百忙中抽出宝贵时间对论文进行评审的各位老师。参考文献1 陈维民.塑料成型与模具设计.哈尔滨工业大学华德应用技术学院,20052 中国机械工程协会、中国模具设计大典编委会主编.注塑模具设计.江西科学技术出版社,20033 何忠宝等主编.典型零件模具图册.北京机械工业出版社,20014 朱孝录.中国机械设计大典:第4卷.江西科技技术出版社,20025 钱泉森.塑料成型工艺及模具设计.高等教育出版社,20046 李得群.机械工程材料.机械工业出版社,20047 图灵.中文AutoCAD2006机械制图教程.上海科普出版社,20068 黄虹.塑料成型加工与模具.北京化学工业出版社,20039 黄毅宏.李明辉.模具制造工艺.北京机械工业出版社,200610 孙玉芹.机械精度设计基础.科学出版社,200411 李预斌.精通PRO/ENGINEER中文野火版.中国青年出版社,200412 叶久新.王群.塑料制品成型及模具设计.湖南科学技术出版社,200513 Miguel Sanchez-Soto:Optimizing the gas-injection molding of an automobile plastic overusing exABSrimental design procedure,Journal of Materials Processing Technology,2006附录1模具装配图附录2模具零件图-37-
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