接水盒的注塑模具设计及成型工艺-滑块抽芯注射模含8张CAD图
接水盒的注塑模具设计及成型工艺-滑块抽芯注射模含8张CAD图,接水盒,注塑,模具设计,成型,工艺,滑块抽芯,注射,cad
XXXXXXX设计(XX)中期检查表学生姓名学 号指导教师选题情况课题名称接水盒注塑成型工艺及模具设计难易程度偏难适中偏易工作量较大合理较小符合规范化的要求任务书有无开题报告有无外文翻译质量优良中差学习态度、出勤情况好一般差工作进度快按计划进行慢中期工作汇报及解答问题情况优良中差中期成绩评定:所在专业意见: 负责人: 年 月 日 设 计 任 务 书1本毕业设计课题来源及应达到的目的: 本设计题目为接水盒注塑成型工艺及模具设计,通过设计,应注塑侧抽芯生产较为熟悉,能熟练使用相关设计手册,独立完成一套模具的设计及模具工作零件加工工艺的编制。并且能够运用模具设计软件完成模具装配图及零件图的绘制2本毕业设计课题任务的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等): 课题资料: 产品名称:接水盒 材料:ABS 厚度均匀:t=2mm 批量:大批量精度要求:MIT5级 设计任务: (1)了解目前国内外冲压模具的发展现状;(2)分析盒型件注塑工艺并确定其工艺方案;(3)成形设备的选用及校核;(4)模具的整体设计,绘制模具总装图与拆画非标准件 零件图; (5)编写设计说明书一份; (6)编制主要零件加工工艺过程卡。 所在专业审查意见:负责人: 年 月 日系部意见:系领导: 年 月 日 XX设计说明书题目:接水盒注塑成型工艺及模具设计系 部: 专 业: 班 级: 学生姓名: 学 号: 指导教师: 20XX 年 4 月 24 日接水盒注塑成型工艺及模具设计摘 要本设计题目为接水盒成型工艺及模具设计,体现了盒型塑料零件的设计要求、内容及方向,有一定的设计意义。通过对该零件模具的设计,进一步加强了设计者注塑模设计的基础知识,为设计更复杂的注塑模具做好了铺垫和吸取了更深刻的经验。本设计运用塑料成型工艺及模具设计的基础知识,首先分析了塑件的成分及性能要求,为选取浇口的类型做好了准备;然后估算了塑件的体积,便于选取注塑机及确定型腔数量;最后分析了塑件的特征,确定模具的设计参数、设计要点及推出装置的选取。本塑件形状规则,壁厚均匀,该塑件两侧开有型孔,所以在脱模时必须考虑设计一个侧抽芯机构在开模时随着开模过程的进行使侧型芯从塑件中脱离。本副模具的设计中,在定模板上装有斜导柱,在开模时顶斜导柱与侧滑块接触,在开模的过程中,斜导柱与侧滑块发生相对移动,促使斜滑块与塑件分离。这种机构脱模可靠,设计方便且在模具中占用空间较小,非常适合在本副模具中使用。关键词:注塑模 直浇口 斜导柱 侧抽芯 Injection molding process and die design of water injection boxAbstractThis design topic is the design of water box molding process and mold design, plastic parts box type reflects the requirement, content and direction of the design of a certain significance. Through the design of the die parts, to further strengthen the designers of injection mold design basic knowledge, for more complex design of injection mold has laid a good groundwork and the more profound lessons of experience.The design of the use of plastic forming process and die design of the basic knowledge, the first analysis of the plastic parts composition and performance requirements, ready for the selection of the type of the gate; and estimated the plastic parts of the size, facilitate the selection of injection molding machine and determine the number of cavity; finally, analysis of the plastic parts, determine the characteristics of mold design parameters, design points and launch device selection.The plastic pieces of regular shape, uniform wall thickness, the plastic parts arranged at both sides of the stylish hole, so while demoulding must consider the design of a side core pulling mechanism in the mold with the opening process for the side core detachment from the plastic parts. This pair of moulds design and in the fixed template is provided with oblique guide pillar, in the mold top slanted guide pillar and the side slider contact, in the process of opening, slanted guide pillar and the side slider moves relatively, prompting slanting slide and plastic separation. This kind of mechanism has the reliable and convenient design, it is very suitable to use in the mold.Keywords: Injection mold Straight gate Inclined guide pillarSide core pulling 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡一 零件号零 件 名 称00-07型芯工序号工序名称设备夹具刀具量具名称规格名称规格名称规格名称规格01下料弓锯床锯条直尺02锻造蒸汽锤直尺03铣端面铣床台虎钳铣刀游标卡尺04铣外部轮廓铣床台虎钳铣刀千分尺05磨外表面平面磨床磁力夹具砂轮千分尺06钻孔钻床三爪卡盘钻头游标卡尺07铰孔钻床三爪卡盘铰刀游标卡尺08热处理电阻炉硬度仪09钳工研磨研磨机砂轮游标卡尺10检验游标卡尺 编制 刘波 校对 审核 丁海 批准 工序名称铣端面工序号03零件名称型芯零件号00-07零件重量同时加工零件数1材 料毛 坯牌 号硬 度型 号重 量Cr1258-62HRC设 备夹 具名 称辅 助工 具名 称型 号铣床台虎钳游标卡尺安 装工 步安装及工步说明刀 具量 具走 刀长 度走 刀次 数切 削 深 度进给量主 轴转 速切 削速 度基 本工 时一次1铣上平面铣刀游标卡尺10021200/ min800r/min一次1铣上平面铣刀游标卡尺8020.560/ min1200r/min一次2铣下廓面铣刀游标卡尺10011200/ min800r/min一次2铣下廓面铣刀游标卡尺8010.560/ min1200r/min设 计 者指 导 教 师共 1 页第1页 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡二 零件号零 件 名 称00-05型腔工序号工序名称设备夹具刀具量具名称规格名称规格名称规格名称规格01下料弓锯床锯条直尺02锻造蒸汽锤直尺03粗铣外轮廓铣床台虎钳铣刀游标卡尺04精铣外轮廓铣床台虎钳铣刀千分尺05磨上下表面平面磨床磁力夹具砂轮千分尺06铣内部轮廓铣床台虎钳铣刀千分尺07钻孔钻床台虎钳钻头游标卡尺08热处理电阻炉硬度仪09钳工研磨研磨机砂轮游标卡尺10检验游标卡尺 编制 刘波 校对 审核 丁海 批准 工序名称磨上下端面工序号05零件名称型腔零件号00-05零件重量同时加工零件数1材 料毛 坯牌 号硬 度型 号重 量Cr1258-62HRC设 备夹 具名 称辅 助工 具名 称型 号磨床磁力夹具千分尺安 装工 步安装及工步说明刀 具量 具走 刀长 度走 刀次 数切 削 深 度进给量主 轴转 速切 削速 度基 本工 时一次1粗磨上平面砂轮游标卡尺10040.5200/ min800r/min一次1精磨上平面砂轮千分尺8020.160/ min1200r/min一次2粗磨下平面砂轮游标卡尺10040.5200/ min800r/min一次2精磨下平面砂轮千分尺8020.160/ min1200r/min设 计 者指 导 教 师共 1 页第1页目录1.绪论11.1国内模具的现状和发展趋势21.2国外模具的现状和发展趋势21.3注塑成型模具设计与制造32.结构工艺分析42.1塑件工艺分析42.2脱模斜度42.3 ABS性能特征及成型工艺参数53.确定模具的结构形式74.确定型腔数量和排列方式84.1型腔数量的确定84.2型腔形式的确定85.分型面位置的确定96.注射机的选择106.1注射量的计算106.2锁模力计算106.3注射机的选择107.浇注系统及排气系统设计127.1主流道设计127.2排气系统设计128.成型零件结构设计138.1型腔138.2型芯148.3侧滑块158.4成型零件钢材的选用169.成型零件工件尺寸的计算1610.侧抽芯机构的设计1710.1侧抽芯机构类型选择1710.2抽芯距与抽拔力计算1710.3斜导柱尺寸计算1811.冷却系统设计2012.选择模架2213.选用标准件2313.1螺钉2313.2导柱导套2314.注射机有关参数校核2514.1最大注射量的校核2514.2注射压力的校核2514.3锁模力校核2514.4模具尺寸的校核25致谢26参考文献27II XXXXXXX设计(XX)评语学生姓名: 班级: 学号: 题 目: 接水盒注塑成型工艺及模具设计 综合成绩: 良 指导者评语: 指导者(签字): 年 月 日 设计(XX)评语评阅者评语: 评阅者(签字): 年 月 日答辩委员会(小组)评语: 答辩委员会(小组)负责人(签字): 年 月 日接水盒注塑成型工艺及模具设计摘 要本设计题目为接水盒成型工艺及模具设计,体现了盒型塑料零件的设计要求、内容及方向,有一定的设计意义。通过对该零件模具的设计,进一步加强了设计者注塑模设计的基础知识,为设计更复杂的注塑模具做好了铺垫和吸取了更深刻的经验。本设计运用塑料成型工艺及模具设计的基础知识,首先分析了塑件的成分及性能要求,为选取浇口的类型做好了准备;然后估算了塑件的体积,便于选取注塑机及确定型腔数量;最后分析了塑件的特征,确定模具的设计参数、设计要点及推出装置的选取。本塑件形状规则,壁厚均匀,该塑件两侧开有型孔,所以在脱模时必须考虑设计一个侧抽芯机构在开模时随着开模过程的进行使侧型芯从塑件中脱离。本副模具的设计中,在定模板上装有斜导柱,在开模时顶斜导柱与侧滑块接触,在开模的过程中,斜导柱与侧滑块发生相对移动,促使斜滑块与塑件分离。这种机构脱模可靠,设计方便且在模具中占用空间较小,非常适合在本副模具中使用。关键词:注塑模 直浇口 斜导柱 侧抽芯 Injection molding process and die design of water injection boxAbstractThis design topic is the design of water box molding process and mold design, plastic parts box type reflects the requirement, content and direction of the design of a certain significance. Through the design of the die parts, to further strengthen the designers of injection mold design basic knowledge, for more complex design of injection mold has laid a good groundwork and the more profound lessons of experience.The design of the use of plastic forming process and die design of the basic knowledge, the first analysis of the plastic parts composition and performance requirements, ready for the selection of the type of the gate; and estimated the plastic parts of the size, facilitate the selection of injection molding machine and determine the number of cavity; finally, analysis of the plastic parts, determine the characteristics of mold design parameters, design points and launch device selection.The plastic pieces of regular shape, uniform wall thickness, the plastic parts arranged at both sides of the stylish hole, so while demoulding must consider the design of a side core pulling mechanism in the mold with the opening process for the side core detachment from the plastic parts. This pair of moulds design and in the fixed template is provided with oblique guide pillar, in the mold top slanted guide pillar and the side slider contact, in the process of opening, slanted guide pillar and the side slider moves relatively, prompting slanting slide and plastic separation. This kind of mechanism has the reliable and convenient design, it is very suitable to use in the mold.Keywords: Injection mold Straight gate Inclined guide pillarSide core pulling目录1.绪论11.1国内模具的现状和发展趋势21.2国外模具的现状和发展趋势21.3注塑成型模具设计与制造32.结构工艺分析42.1塑件工艺分析42.2脱模斜度42.3 ABS性能特征及成型工艺参数53.确定模具的结构形式74.确定型腔数量和排列方式84.1型腔数量的确定84.2型腔形式的确定85.分型面位置的确定96.注射机的选择106.1注射量的计算106.2锁模力计算106.3注射机的选择107.浇注系统及排气系统设计127.1主流道设计127.2排气系统设计128.成型零件结构设计138.1型腔138.2型芯148.3侧滑块158.4成型零件钢材的选用169.成型零件工件尺寸的计算1610.侧抽芯机构的设计1710.1侧抽芯机构类型选择1710.2抽芯距与抽拔力计算1710.3斜导柱尺寸计算1811.冷却系统设计2012.选择模架2213.选用标准件2313.1螺钉2313.2导柱导套2314.注射机有关参数校核2514.1最大注射量的校核2514.2注射压力的校核2514.3锁模力校核2514.4模具尺寸的校核25致谢26参考文献271.绪论在如今制造业中,塑料制件在工业中被应用的越来越多,使得塑料生产尤为重要。随着科技、市场经济的迅速的发展,对塑料制件的精度也提出了更高的要求,同时为了来不断的促进塑料模具的高速的发展,模具的生产和使用不仅大大的提高了生产效率和产品的精度,同时降了成产成本,大大提高了生产效率。现在提倡“以塑带钢”,塑料生产的使用越来越多,使用廉价的塑料代替昂贵的钢铁,从而达到节约成本。在保证使用安全的硬度和强度的前提下,轻量又廉价的塑料制品越来越多的被使用。市场的需求大大提升注塑行业的快速发展。注射成型是最常见的热塑性塑料产品成型的方法,生产时塑料先在塑料注射成型机的加热筒内加热成为熔融状态,然后在注射机螺杆或柱塞的推动下,经过注射机喷嘴高速注射到模具型腔内部,在冷却定型后获得模具所赋予的形状和尺寸。注塑模具的大量使用,使劳动者的劳动力大大的减少,先进的设备和高精度的模具可以实现高生产、高质量、高效率、高寿命的连续生产。模具作为现代大型生产工具之一,是在工业生产中使用非常广泛和重要的工艺设备。当我们采用模具生产的产品和部件的时候,我们会发现它具有较高的生产效率,可以实现高速大规模生产,同时也可以节省原材料,因此,精密、大型、复杂、长寿命塑料模具开发将高于总开发速度。目前,汽车和轻工业的迅速发展,模具设计和制造越来越广泛关注的人来说,已经成为一个产业。将高新技术应用于模具设计和制造,已经成为一个强有力的保证快速制造优质模具。快速原型技术和快速成型技术广泛应用。SLA、SLSFDM、LOM及其他各种类型的快速成型设备。提高塑料模具的标准化水平和使用标准部件,使用标准化的工业生产中可以更好的保证产品质量缩短生产周期,降低生产成本。模具标准化商业化程度的工业发达国家目前也在我国已达到70%70%不到30%的中国模具生产的标准化方面与一些发达国家相比仍有很大差距。这无疑提供了塑料工艺和塑料模具行业在中国是非常大的发展空间。本说明书在编写过程中得到了师友的支持和帮助,在此我表示感谢。同时感谢所引用文献的作者,他们辛勤研究的成果使得本次设计增色不少。限于学生水平有限,难免出现不少的缺点和错误,恳切希望各位老师批评指正。1.1国内模具的现状和发展趋势通过产业的革新,技术的提升,我国模具行业已经在整个模具大范围中逐渐占据了自己的位置。同时随着我国模具产品质量等的提升,国内模具行业已经成为世界的焦点,市场也已经转移到过来。在未来的行业发展中,技术创新自然是主要,技术提升是必要,这是行业高速发展和市场需求中最重要的条件。我国模具业虽然起步晚,前期很长时间也是以低端产品为主要,但是随着逐渐转型,行业的新机遇已经摆在了面前。目前,国内市场对中高档模具的需求量很大,其中,家电、汽车、塑料制品行业对模具需求最大。据了解,十二五期间,模具市场总的趋势平稳向上,但要求国产模具必须在质量、交货期等方面满足用户的需求。国际市场方面,近年来,工业发达国家的人工费用增加,其正向发展中国家特别是东南亚国家转移。其国内以生产高、精模具为主,人工劳动投入量大的模具依靠进口解决。因此,中低档的模具国际市场潜力十分巨大。只要国产模具的质量能够有提高,交货期能够保证,模具出口的前景是十分乐观的。此外,国模具标准件的需求量也很大。目前,我国只有少量出口。从机械制造业的技术发展趋势来看,今后我国工厂中的高效数控机床的比重将逐年增加,高效先进刀具的需求量将随之迅速增加。此外,由于我国人工成本增加,中低档的刀具的价格优势将逐渐丧失。对于数控机床先进刀具需求量增多这一现状,我国的工具工业必需改变理念,大力发展高效先进刀具的生产,注意销量的同时,更要重视售后服务,努力创新占有更多的市场份额。技术永远是行业中的主流走势,没有创新技术行业发展的发展就存在太多的阻碍。相信在未来的日子里,经过努力创新技术的不断提升和自主研发会成国内模具产业的真正主流。随着我国模具行业的不断发展,对于模具产品的需求与要求也在逐步提高。而这样的提高带来的是对行业技术提升更大动力。1.2国外模具的现状和发展趋势在欧美,CAD/CAE/CAM已成为模具企业普遍应用的技术。在CAD的应用方面,已经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段,目前3D设计已达到了70%89%。PRO/E、UG、CIMATRON等软件的应用很普遍。应用这些软件不仅可完成2D设计,同时可获得3D模型,为NC编程和CAD/CAM的集成提供了保证。应用3D设计,还可以在设计时进行装配干涉的检查,保证设计和工艺的合理性。数控机床的普遍应用,保证了模具零件的加工精度和质量。3050人的模具企业,一般拥有数控机床十多台。经过数控机床加工的零件可直接进行装配,使装配钳工的人数大大减少。CAE技术在欧美已经逐渐成熟。在注射模设计中应用CAE分析软件,模拟塑料的冲模过程,分析冷却过程,预测成型过程中可能发生的缺陷。在冲模设计中应用CAE软件,模拟金属变形过程,分析应力应变的分布,预测破裂、起皱和回弹等缺陷。CAE技术在模具设计中应用术后,试模时间减少了50%以上。为了缩短制模周期、提高市场竞争力,普遍采用高速切削加工技术,快速成型技术与快速制模技术获得普遍应用,采用专业化,产品定位准。并且西方工艺管理先进,标准化程度高。1.3注塑成型模具设计与制造1.3.1注塑成型模具设计的设计思路注塑模具的设计须按照以下几个步骤进行:1. 塑料制品的工艺分析;2. 注塑机的选用;3. 模具设计的有关计算;4. 模具结构设计;5. 注塑机参数校核;6. 模具结构总装图和零件工作图的绘制;7. 全面审核投产制造。1.3.2注塑成型模具设计的进度 1.了解目前国内外冲压模具的发展现状,所用时间20天;2.确定加工方案,所用时间5天;3.模具的设计,所用时间30天;4模具的调试所用时间5天2.结构工艺分析零件图该设计是制造接水盒注塑成型工艺及模具设计要求:材料ABS 大批量生产 精度MIT5级2.1塑件工艺分析该塑件为一塑料盒型件,结构简单,塑件壁厚均匀,要求材料须有很好的流动性。合理确定塑件壁厚尺寸,如果壁厚值太小,会影响塑件的强度和刚度,并且导致塑料填充困难。壁厚太大,增加冷却时间,降低生产率,产生气泡、缩孔等不良现象。要求壁厚尽可能均匀一致,否则由于冷却和固化速度不一样易产生内应力,引起塑件的变形及开裂。生产批量大,材料为丙烯烃-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS),成型工艺性很好,可以注塑成型。 2.2脱模斜度由于塑件冷却后产生收缩,会紧紧地包住模具型芯、型腔中凸出的部分,使塑件取出困难,强行取出会导致塑件表面擦伤、拉毛。为了方便脱模,塑件设计时必须考虑与脱模(及轴芯)方向平行的内、外表面,设计足够的脱模强度。只有塑件高度不大时才允许不设计斜度。最小脱模斜度与塑料性能、收缩率、塑件的几何形状等因素有关。 塑件脱模斜度为:40 130。一般型芯的脱模斜度要比型腔大,型芯长度及型腔深度越大,则斜度越小。在不影响外观的情况,脱模斜度尽量大一点,以便脱模。2.3 ABS性能特征及成型工艺参数综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好;与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;外观是不透明粒状或粉状热塑性树脂,无毒、无味,其制品可着成五颜六色。是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性: 丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性;丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性;苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看,ABS是非结晶性材料。 三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物,一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相,另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性,ABS材料具有良好的抗冲击强度、表面硬度、表面光泽度、尺寸稳定性、耐化学药品性和电绝缘性,且耐磨性较好。它的不足在于热变形温度比较低,低温抗冲击性能不够好,耐候性较差。ABS塑料的使用范围为-40100。 有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等特性,流动性比HIPS 差一点,比PMMA、PC 等好,柔韧性好,适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件。 查手册得到ABS塑料的成型工艺参数: 密度 1.01 1.07 g/cm3 ; 收缩率 0.3 0.8 % ; 预热温度 80C 85C,预热时间 2 3 h ; 料筒温度 后段150C170C,中段165C180C,前段180C200C;喷嘴温度170C180C;模具温度50C80C;注射压力70100MPa;成型时间注射时间2090s,保压时间05s,冷却时间20120s。ABS的成型条件成型条件的选择和控制直接影响塑料的塑化流动和冷却的温度、压力和相应的各个作用的时间,是生产的优质塑料的主要因素:(1) 温度,注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度等。前两种温度主要影响塑料的塑化和流动,而后者主要是影响塑料的流动和冷却;(2)压力,注塑成型过程中的压力包括塑化压力和注射压力两种,它们都直接影响塑料的塑化和塑件的质量。(3)时间(成型周期),一次注塑成型周期包括注射时间(充模时间和保压时间)、闭模冷却时间和其它时间(开模、脱模、涂脱模剂、安放嵌件、闭模等时间)。3.确定模具的结构形式本模具的结构形式采用单分型面注射模。采用一模一腔,顶杆推出,流道采用平衡式,浇口采用侧浇口。为了缩短成型周期,提高生产效率,保证塑件质量,动,定模均开设冷却水道。结构如下图。模具结构图4.确定型腔数量和排列方式4.1型腔数量的确定为了制模具与注塑机的生产能力相匹配,提高生产效率和经济性,并保证塑件精度,模具设计时应确定型腔数目。模具的型腔数可根据塑件的产量、精度高低、模具制造成本以及所选用注塑机的最大注射量和锁模力大小等因素确定。小批量生产,采用单型腔模具;大批量生产,宜采用多型腔模具。但如果塑件尺寸较大时,型腔数将受所选用注塑机允许最大成型面积和注塑量的限制。由于多型腔模的各个型腔的成型条件以及熔体到达各型腔的流程难以取得一致,所以塑件精度较高时,一般采用单型腔模具。 该塑件精度要求不高,又是大批量生产,可以一模多腔的形式。本塑件结构较为复杂,若抽芯过多,会提高模具加工难度,增加模具成本,故定为一模两腔的模具形式该塑件精度要求较高,尺寸较小,但是有侧抽芯的结构,模具结构较复杂。考虑到模具制造成本和生产效率,初定为单型腔的模具形式。4.2型腔形式的确定该塑件为长方体,形状个很规则,底面朝向定模方向。侧抽芯机构与地面水平放置。如图所示,直线为分型面,以上为定模部分,线以下为动模部分。模具分型面5.分型面位置的确定分型面是指分开模具能取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。合理地选择分型面对于塑件质量、模具制造、与使用性能都有着很大的影响,模具设计时应根据塑件的结构、尺寸精度、浇注系统形式、脱模方法、嵌件位置、排气条件及制造工艺等多种因素,全面考虑,合理选择,是使塑件能完好的成形的先决条件。 分型面的方向尽量采用与注射机开模垂直的方向,特殊情况下采用与注射机开模方向平行的方向。选择分型面的位置是应当注意: (1)塑件在型腔中的方位确定后,分型面必须设在塑件断面轮廓最大的地方,才能保证塑件顺利从模腔中脱出;(2)不要设在塑件要求光亮平滑的表面或带圆弧的转角处,以免意料飞边、拼合痕迹影响塑件外观;(3)开模时,尽量使塑件留在动模一边,一般在动模边设脱模机构较为方便; (4)尽力保证塑件尺寸的精度要求; (5)应有利于侧面分型和抽芯;(6)尽量使分型面位于料流末端,以利于排气;(7)尽量使模具加工方便。塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求,所以分型面选择在下端面,这样的选择使塑件的外表面可以在整体凹模型腔内成型,塑件大部分外表面光滑,仅在侧向抽芯处留有分型面痕迹,同时侧向抽芯容易,而且塑件脱模方便。6.注射机的选择6.1注射量的计算注射机的理论注量,指在对空注射时能完成一次注射熔料的体积量(cm)模具安装后,对模腔注射容量的计算,可以制件产品为主,计算其体积量,然后确认总体积注射量。 注射模一次成型的塑料重量(塑件与流道凝料之和)应在注塑机理论注射量的10%-80%之间,既能保证制品的质量,又可充分发挥设备的能力,则选在50%-80%之间为好。通过计算,可知塑件体积单个约16.43cm,流道凝料的质量可按塑件质量的0.6倍来估算。此设计为一模一腔,所以注塑量为:按照经验公式计算总体积1.616.43=26.29cm。查相关手册的ABS的密度为1.04g/cm。故所需的塑料质量为1.0426.29=27.34g。6.2锁模力计算锁模力是指注塑机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力。当高压的塑料熔体充填模腔时,会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。为此,注塑机的额定锁模力必须大于该胀型力。通过计算,可知塑料件在分型面上的投影面积为6252=3224mm按经验公式计算得:1.353224=4352mmABS成型时的型腔平均压力为80Mpa,故所需的锁模力为F=435280348KN6.3注射机的选择注塑成型机按结构形式可分为立式、卧式、和直角式三类。立式注塑机是注射柱塞(或螺杆)垂直装设,锁模装置推动模板也沿垂直方向移动,主要优点是占地面积小,安装或拆卸小型模具很方便,容易在动模上(下模)安放嵌件,嵌件不易倾斜或坠落。其缺点是制品自模具中顶出后不能靠重力下落,需靠人工取出,这就有碍于全自动操作,但附加机械手去产品后,也可实现全自动操作。卧式注塑机是注射柱塞或螺杆与合模运动方向均沿水平装设,其优点是机体较低容易操纵和加料,制件顶出后可自动坠落,故易实现全自动操作。直角式注塑机是注塑机柱塞或螺杆与合模运动方向相互垂直,这种注塑机的主要优点是结构简单,便于自制,适用于单件生产中心部位不允许留有浇口痕迹的平面制件,同时常利用开模时丝杆的转动来拖动螺纹型芯或型环旋转,以便脱下塑件。考虑到生产成本和易于实现自动化,塑件还是靠自身重力下落比较合适,且重心较低安装稳妥。通过分析,本塑件选用卧式注塑机比较理想。根据以上计算选用XS-ZY-60注射机,其主要技术参数如下XS-ZY-60注射机的主要技术参数理论注射容量(cm)60锁模力(KN)500螺杆直径(mm)38拉杆内间距(mm)190300注射压力(Mpa)122移模行程(mm)180注射行程(mm)170最大模厚(mm)200注射方式柱塞式最小模厚(mm)70喷嘴球半径(mm)12定位圈尺寸(mm)55锁模方式液压机械喷嘴孔直径(mm)47.浇注系统及排气系统设计由于是单型腔模具,盒类零件,采取直交到较合适直浇口。浇口位置在盒件的底面外表面。由于该制件采用侧抽芯的机构,侧滑块在动模上。不需拉料杆。7.1主流道设计7.1.1主流道尺寸根据所选注射机,则主流道小端尺寸为d=注射机喷嘴尺寸(0.51)mm=4mm1mm=5mm主流道球面半径为SR=注射机喷嘴球面直径(12)mm=121mm=13mm7.1.2主流道衬套形式本设计虽然是小型模具,但为了便于加工和缩短主流道长度,奖衬套和定位圈设计成分体形式,主流道衬套长度取57.5mm。主流道设计成圆锥形,锥角取5,内壁粗糙度Ra取0.14m。衬套材料采用T10A钢,热处理淬火后表面硬度为5357HRC.7.2排气系统设计在注射成型过程中,模具内除了型腔和浇注系统中原有的空气外,还有塑料受热或凝固产生的低挥发气体,这些气体若不能顺利排出,型腔内气体将产生很大的压力,阻止塑料熔体正常快速充模,同时气体压缩产生高温,可能是塑料烧焦。在充模速度大、温度高、物料粘度低、注射压力大和塑件壁厚较厚的情况下,气体在一定的压缩程度下会渗入塑件内部,造成气孔、组织疏松等缺陷。 注塑模的排气方式,大多数情况下是利用模具分型面或配合间隙自然排气,只在特殊情况下采用开设排气槽的排气方式。排气槽一般设在分型面上凹模一侧,以便于模具制造与清理。排气槽尺寸一般为宽1.56mm,深0.020.05mm,以塑料不从排气槽溢出为宜,即应小于塑料的溢料间隙。 本塑件为小型塑件,且不须采用特殊的高速注射,故利用分型面和推杆的配合间隙排气即可。8.成型零件结构设计塑料在成型加工过程中,用来充填塑料熔体以成型制品的空间被称型腔。而构成这个型腔的零件为成型零件。在本设计中成型零件就是成形壳体外表面的凹模、成形内表面的凸模型芯。由于这些成型零件直接与高温、高压的塑料熔体接触,它的质量关系到制件的质量,因此要求它有足够的强度、硬度、耐磨性以承受塑料的挤压力和料流的摩擦力和足够的精度及较低的表面粗糙度。一般来说,成型零件都应进行热处理。同时应考虑零件的加工性及模具的制造成本。本模具是单型腔模具,直浇口的成型方案。型腔和型芯均采用镶嵌结构,通过螺钉和模板链接。精度为IT5级。模具的制造公差取制件公差的1/3,考虑制造难度跟实际情况,模具成型部件精度取IT4级。以下为型腔、型芯、侧滑块的设计思路。8.1型腔型腔是成型塑件外表面的部件,按其结构形式可分为整体式和组合式。整体式凹模是由一整块金属材料直接加工而成。其特点是为强度好,不易变形,塑件表面光滑平整,没有镶拼的痕迹。用于小型且形状简单的塑件成型。宜采用整体嵌入式。塑件表面光滑无其他特殊结构。塑件总体尺寸为62mm52mm30mm,考虑侧抽芯及结构零件的设置,型腔嵌件尺寸取100mm80mm,深度为模架的一半。为了方便安装,在定模板上开设相应的型腔切口,并在直角上钻直径为10mm的孔以便于安装。型腔8.2型芯本塑件属于小型壳体,成型为塑件内表面的型芯结构复杂,都是由不规则的面构成。加工难度大,延长制造时间,故型芯采用整体嵌入式凸模。与型腔一致,型芯的尺寸也取100mm80mm,并在动模板上开设相应的型芯切口。保证装配精度。如下图。型芯8.3侧滑块该塑件的侧孔为24mm14mm的矩形。壁厚2mm,所以侧滑块型芯长度为2mm。侧滑块8.4成型零件钢材的选用塑料模具结构较为复杂,就算是简单的注塑模至少也有好多零件组成。这些零件由于工作时所处的状况不同,作用不同,因此,对材料的要求也不同。此外,由于塑料制品的形状、大小、精度各不相同,制品的批量和塑料品种也不一样,因此,应考虑各种具体情况,对塑料模零件的材料进行选择。塑料模刚材的性能要求:(1) 机械加工性能良好(2)抛光性能优良(3)耐磨性和抗疲劳性能好 (4) 芯部强度高 (5) 具有耐腐性能 (6) 有一定的热硬性 本设计凹模,凸模均采用整体镶拼式结构,模具应在符合模具强度,刚度以及光洁度的前提下合理的选用钢材。凹模板是外表面顶面的成型面,由于零件的外表面要求比较高,因此,材料选用为CrWMn,硬度可达5356 HRC。热变形极小,这种材料适用于要求长寿命而精度高的中小模具。而侧型芯由于频繁推进抽出,摩擦比较大,因此,所选用的钢材耐磨性和疲劳性能应该良好,作为塑件侧面的成型面,也要求机械加工性能和抛光性能也应良好。故钢材选用高级优质工具钢T8A。小型芯脱出塑件时与塑件摩擦较大,磨损比较严重,采用硬度比较高的模具钢Cr12MoV,淬火后表面硬度为5862HRC。9.成型零件工件尺寸的计算该塑料件所用的材料为ABS,收缩率为0.4%0.7%,故平均收缩率为塑件尺寸公差的要求为IT5级,根据经验结合实际制造加工难度,模具的制造公差取塑料制品公差的1/3,则成型零件的全部工作尺寸如下表所示。尺寸类别塑件尺寸计算公式计算结果型腔尺寸 型芯尺寸侧滑块尺寸10.侧抽芯机构的设计10.1侧抽芯机构类型选择当塑件上具有与开模方向不一致的孔或侧壁有凹凸形状时,除极少数情况下可以强制脱模外,一般都必须将成型侧孔或侧凹的零件做成可活动的结构,在塑件脱模前,先将其抽出,然后才能将整个塑件从模具中脱出。完成侧向活动型芯的抽出和复位的这种机构就叫做侧向抽芯机构。这种模具脱出塑件的运动有两种情况:一是开模时优先完成侧向分型和抽芯,然后推出塑件;二是侧向抽芯与塑件的推出同时进行。侧向分型的抽芯机构按动力来源可分为手动、气动、液压和机动四种类型。手动抽芯机构的结构简单,但劳动强度大,生产效率低,故仅适用于小型制品的小批量生产;液压或气动抽芯侧向分型的活动型芯可以依靠液压或气压传动的机构抽出。由于一般注塑机没有抽芯液压缸或气压缸,因此需要另行设计液压或气压传动机构及抽芯系统;机动抽芯是利用注塑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,但抽芯不需人工操作,抽拔力较大,具有灵活、方便、生产效率高、容易实现自动化操作、无需另外添置设备等优点。该模具侧抽芯距较小,抽拔力较小,宜采用机动侧抽芯机构,通过斜导柱传动,使力作用于侧向成型零件而将活动型芯从塑件中抽出,合模时又靠它使侧向成型零件复位。斜导柱抽芯结构简单、加工制造成本低、不用手工操作、生产效率高。10.2抽芯距与抽拔力计算10.2.1抽芯距的计算侧抽芯是将侧滑块从成型位置抽到不妨碍塑件顶出事侧滑块所移动的距离。抽芯距的定义为:侧型芯从成型位置移动到不妨碍制品取出的距离,这个距离还应该比滑块凸台多出23mm。S取4mm,即侧向抽芯距为4mm。10.2.2抽芯力的计算由于塑件包裹在侧向型芯或粘附在侧向型腔上,因此在各类型的侧向分型与抽芯机构中,侧向分型与抽芯时必然会遇到抽拔的阻力,侧向分型与抽芯的抽拔力一定要大于抽拔阻力,对于抽型芯的计算,可以参考以下公式。脱模力:式中F抽芯力;A塑件包裹型芯的面积;P塑件对型芯单位面积上的包紧力,一般情况下,模内冷却塑件,p取 这里取中间值;塑件对钢的摩擦系数,为0.10.3,取中间值0.2;侧抽芯的脱模斜度,本型芯的脱模斜度为0。通过计算,单个型芯的被包裹面积为152mm,计算后得脱模力F=0.304KN。10.3斜导柱尺寸计算计算出斜导柱的长度、直径等参数。10.3.1斜导柱长度确定斜导柱的长度计算如下图在侧型芯滑块抽芯方向与开合模方向垂直时,斜导柱的工作长度L与抽芯距S及倾斜角有关,即:工作长度L=15.5mm此时,完成抽芯所需要的开模行程为H=14.34mm斜导柱的总长为式中斜导柱安装固定部分的尺寸;斜导柱固定部分大段直径;h斜导柱固定板厚度;d斜导柱工作部分的直径(ddp);S抽芯距。由于该模具规格较小,侧向抽芯距4mm,侧向脱模力为0.304KN。斜导柱长度取80mm.10.3.2斜导柱直径确定在设计斜导柱侧向分型与侧抽芯机构时,需要选择合适的斜导柱直径,也就是要对斜导柱的直径进行计算,斜导柱的直径计算公式为:式中斜导柱所受弯曲应力;斜导柱弯曲力臂;斜导柱所用材料的许用应力,一般碳钢可取;斜导柱的倾斜角。本设计中,斜导柱倾斜角度为15,弯曲力臂长度为20mm,带入公式计算,直径d应取12mm。11.冷却系统设计塑料在成型过程中,模具温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑件质量,模具温度过高,成型收缩大,脱模后塑件变形率大,而且还容易造成溢料和粘模;温度过低,则熔体流动性差,塑件轮廓不清晰,表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷。当模温不均匀时,型芯和型腔温差过大,塑件收缩不均匀,导致塑件翘曲变形,会影响塑件的形状和尺寸精度。通常温度调节包括冷却系统和加热系统两种。由于各种塑料的性能成型工艺不同,对模具温度的要求也不同。一般注塑到模具内的塑料温度为200左右,熔体固化成为制品后,从60左右的模具内脱模内,温度的降低依靠在模具通入冷却水将热量带走。本设计产品材料为ABS塑料,在注塑成型时,黏度低,流动性好,要求模具温度(一般低于80)较低,通过调节水的流量就可以调节模具的温度,因此仅需要设置冷却系统即可。冷却系统的设计原则:1.冷却回路数量应尽量多;2.冷却通道孔径要尽量大; 3.冷却通道的布置应合理; 4.冷却回路应有利于减少冷却水进、出口水温的差值; 5.冷却回路结构应便于加工和清理; 6.冷却水道至型腔表面的距离应尽可能相等;7.冷却水道要避免接近熔痕部位,以免熔接不牢,影响塑件的精度。本塑件壁厚为2mm,制件总体尺寸较小,为62mm52mm30mm,确定水孔直径为6mm。在型芯和型腔上均采用直流循环式冷却装置。由于动定模均为镶拼式,受结构限制,冷却水路布置如下图。冷却水道布置图采用标准的水嘴,12.选择模架本设计采用的是斜导柱进行侧抽芯,这就需要较大点的板面面积,支撑活动型芯,有利于抽芯的顺利完成。再考虑到其他导柱、导套及连接螺钉布置应占的位置、冷却水道的设置、定模采用的定距拉板,确定选用模架尺寸为200250,模架结构为A3的形式。 C垫块尺寸 垫块高度=推出行程+推板厚度+推杆固定板的厚度+(510) =30+15+16+(510)=6671 根据计算的结果,C取标准高度70。 又综合型芯高度,型腔厚度和分型面的选择,可以确定模架板面为200250,模架结构形式为A4,编号为13号的标准模架。13.选用标准件13.1螺钉分别用四个M12的内六角圆柱螺钉将定模板与定模座板,动模板与动模座板连接。定位圈通过4个M6的内六角圆柱螺钉与定模座板连接。13.2导柱导套为了保证注塑模准确合模和开模,在注塑模中必须设有导向机构。导向机构主要起定位、导向以及承受一定侧压力的作用。导柱导向机构,包括导柱和导套两个主要零件,分别安装在动、定模两边。导柱的基本机构形式有两种。一种是除安装部分的凸肩外,长度的其余部分直径相同,称带头导柱,另一种是除安装部分的凸肩外,使安装的配合部分直径比外伸的工作部分直径大,称有肩导柱。带头导柱用于生产批量不大的模具,可以不用导套。有肩导柱用于采用导套的大批量生产并高精度导向的模具。装在模具另一边的导套安装孔,可以和导柱安装孔以同一尺寸一次加工而成,保证了同轴度。导柱前端均须有锥形引导部分,并可割有储油槽。导柱直径尺寸随模具模板外形尺寸而定。模板尺寸愈大,导柱间的中心距应愈大,所选导柱直径也应愈大,其结构如下图 导柱安装形式设计导柱和导套时应注意以下几点: (1)导柱应合理地均匀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68mm,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,常采用20#低碳钢经渗碳0.50.8mm,淬火5055HRC,也可采用T8A碳素工具钢,经淬火处理。 (4)为了使导柱能顺利地进入导套,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受损伤,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) 一般导柱滑动部分的配合形式按H7/f7,导柱和导套固定部分按H7/k6,导套外径的配合按H7/k6。(7) 导柱的直径应根据模具大小而决定,可参考标准模架数据选取。 本设计中采用带头导柱,在模具中呈对称分布。14.注射机有关参数校核14.1最大注射量的校核为了保证正常的注射成型,注射机的最大注射量应稍大于制品的质量或体积(包括流道凝料)。通常注射机的实际注射量最好在注射机的最大注射量的80%以内。XS-ZY-60注射机允许的最大的注射量约为60cm,利用系数取0.8,则6080%=48cm26.29cm48cm所以,最大注射量符合要求。14.2注射压力的校核安全系数取1.3,注射压力根据经验取为80Mpa。 1.380Mpa=104Mpa 104Mpa122Mpa所以,注射压力校核合格。14.3锁模力校核安全系数取1.2则 1.2348=417KN 417KN500KN所以,锁模力校核合格。14.4模具尺寸的校核模具平面尺寸250mm250mm290mm260mm,合格。开模距离 H=lcos-40=130cos15-40 =85mm 而推出塑间所需的推出距离30mm,小于H。取出浇注系统凝料所需的行程A为60mm,故H+A+(5+10)=145mm200mm.开模行程校核合格。综合分析,选择XS-ZY-60注射机是合适的。致谢在本次毕业设计过程中,丁海老师对该设计从选题,构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业设计。在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及诲人不倦的师者风范是我终生学习的楷模,导师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神,将永远激励着我。在大学期间,我还得到了河南工学院众多老师的关心支持和帮助。在此,谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意。另外,感谢校方给予我这样一次机会,能够独立地完成一个课题,并在这个过程当中,给予我们各种方便。使我们在即将离校的最后一段时间里,能够更多学习一些实践应用知识,增强了我们实践操作和动手应用能力,提高了独立思考的能力。再一次对我的母校表示感谢。 最后,我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅,评议和参与本人论文答辩的各位教授专家表示感谢。同时也要感谢我的亲人朋友。他们一直是我的坚强后盾,无论何时何地,都有亲切的鼓励与温暖的关心,让我在任何时候都不放弃希望,坚强前行。此致敬礼!参考文献1王秀凤、万良辉.冷冲压模具设计与制造M,北京航空航天大学出版社,2005.42刘建超、张宝忠.冲压模具设计与制造M,高等教育出版社,2010.13马霄、任泰安.互换性与技术测量M,南京大学出版社,2011.54阎亚林.冲压与塑压成型设备M,高等教育出版社,2010.45翟德梅、段维峰.模具制造技术M,化学工业出版社,2005.56王慧、刘鹏、机械制图M,机械工业出版社,2012.97徐立、汤礼莎.冷冲压模具课程设计与毕业设计指导M,2015.238
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