圆盒的注塑模具设计【含说明书+CAD图纸】
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4、M120圆盒,材料PSM120圆盒制品带有M120x1.5的螺纹,锥形结构,外侧有两处凹陷,壁薄为2mm,其他结构尺寸详见图纸,该制品尺寸大、壁薄,产品材料为PS,大批量生产,依据图纸完成: 1、根据圆盒制品的实际零件或图纸,完成逆向设计(含3D数据和2D工程图纸)。 2、根据设计结果和实际生产需求,完成注塑模具的设计。 3、完成模具的总装图纸(A0图纸)和所有零件图的绘制。 4、完成部分模具零件的加工工艺分析。 5、完成毕业设计论文中的开题报告、文献综述、外文翻译等书写和工作量要求。宁波大红鹰学院毕业设计(论文)任务书所在学院机电学院专业机械设计制造及其自动化班级学生姓名学号指导教师刘玉题 目M120圆盒的模具设计与模具零件工艺分析一、毕业设计(论文)工作内容与基本要求:(一)设计目的:1、综合应用本专业所学课程的理论和实际生产知识,进行塑料模具设计的训练,初步培养学生模具设计的能力。2、使学生掌握塑料模具设计的方法和步骤。3、使学生掌握塑料模具设计的基本技能,具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。4、树立正确的设计思想。(二)塑料模具设计的任务:1、根据M120圆盒制品带有M120x1.5的螺纹,锥形结构,外侧有两处凹陷,壁薄为2mm,其他结构尺寸详见图纸,该制品尺寸大、壁薄,产品材料为PS,大批量生产,依据图纸完成实际零件,完成逆向设计(包含3D工程图纸);根据设计结果和实际生产要求,完成注塑模具的设计;绘制装配图和重要零件图等图纸;最后给出至少1一个模具零件的工艺分析。2、论文一份,不低于1万字;3、开题报告、文献综述和外文翻译按照要求书写。(三)途径与方法:1、 检索并翻译外文资料,结合所学专业课程,通过查阅相关资料文献,分析和消化原始资料,完成开题报告,熟练使用相关绘图软件(Pro/E、UG等),完成注塑件产品的造型设计;2、 查阅零件相关信息,分析编写零件技术要求,制定该注塑件成形工艺,确定模具设计方案,结合专业课程制定毕业设计计划,搭建论文正文主体框架,绘制模具总图、模具主要零件图、进行成形零件3D造型设计、计算总体方案设计过程中所涉及的重要数据,完善设计骨架;3、 整理丰富毕业设计说明书内容,写出自己的设计体会总结以及本文引用到的参考文献,对格式进行标准化处理,按论文指导手册的要求完成毕业设计全部内容。(四)塑料模具设计的设计步骤:1、设计准备:(1)准备设计所需的标准、手册、图册等技术资料和用具。(2)认真研究任务书,分析设计题目,明确设计内容和要求。(3)通过调研,了解同类制品模具设计经验。2、设计计算阶段:(1)初步拟定结构方案:1)确定分型面;2)确定型腔数;3)确定浇注系统;4)确定成型零件的结构形式;5)确定脱模形式;6)确定冷却形式及其它。(2)计算:1)成型零件工作尺寸;2)成型零件壁厚;3)脱模阻力及脱模距离;4)模具的三维尺寸;5)塑件及浇注系统重量;6)冷却面积。(3)选择设备、校核有关工艺参数,确定浇口套及定位环尺寸。(4)方案论证:1)塑料成型工艺性;2)模具制造工艺性; (5)绘制模具装配图(包括塑件图)及零件图。(6)给出一个模具零件的工艺分析。3、编写设计说明书:(1)整理有关计算、编写设计说明书。(2)指导老师审核图纸完成修改后装订成册。(五)模具设计时的注意事项:1、浇口位置对塑件质量的影响;2、成型零件的尺寸和粗糙度对塑件质量的影响;3、冷却系统对生产效率及塑件质量的影响;4、成型零件的结构对加工难易程度的影响;5、采用标准化零部件,缩短设计制造周期,降低成本。二、毕业论文进度计划序号各阶段工作内容起讫日期备注1选择课题2013年9月15日2下达任务书2013年9月20日3寻找文献完成开题报告,任务书,外文翻译,文献综述2013年11月20日4完成初稿并交给指导老师审阅2014年1月20日5修改稿I、II2012年2月28日6完稿2012年3月31日7答辩2012年4月-5月三、专业(教研室)审批意见:审批人(签字):工作任务与工作量要求:原则上查阅文献资料不少于12篇,其中外文资料不少于2篇;文献综述不少于3000字;文献翻译不少于2000字;毕业设计说明书或论文1篇不少于10000字。 提交相关图纸、实验报告、调研报告、译文等其它形式的成果。毕业设计(论文)撰写规范及有关要求,请查阅宁波大红鹰学院毕业设计(论文)撰写规范。备注:学生一人一题,指导教师对每一名学生下达一份毕业设计(论文)任务书。毕业设计(论文)开题报告 课题名称: M120圆盒模具设计与模具零件工艺分析 分 院: 专 业: 班 级: 姓 名: 学 号: 指导教师: 二一三年 十月一、选题的依据、课题的研究意义及今后的发展方向1.选题的依据 随着塑料制品日益广泛的应用,在注塑成型过程中起着重要作用的模具越来越受到重视。除了塑料制品的表面质量、成型精度完全由模具决定之外,塑料制品的内在质量、成型效率也受模具的控制,所以如何高质量,简明、快捷和规范化地设计注塑模具,成为发挥注塑成型工艺优越性、扩大注塑制品应用的首要问题。目前我国一般模具的30%,中高档模具的一半以上还依赖进口(其中注塑模占有很大的比例)。因此,模具(特别是注塑模具)制造业的落后在某种程度上已经成为阻滞我国制造业发展的瓶颈所在。开发和引进先进制造技术是改变我国注塑模具制造业相对落后和市场需求快速增长的重要途径。先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果,并将其应用于产品的设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产,提高对动态多变的市场的适应能力和竞争力的制造技术的总称。先进制造业正在急剧地改变着传统制造业的产品结构和生产模式,注塑模具制造业也不例外。2.课题的研究意义模具不仅决定塑料制品的表面质量、成型精度,还影响了塑料制品的内在质量、成型效率,因此我们要高质量,简明、快捷和规范化地设计注塑模具,使模具充分的发挥注塑成型工艺优越性、扩大注塑制品的应用。同时,将信息技术与现代管理技术应用于制造全过程,使未来注塑模制造将是以计算机辅助技术为主导技术,以信息流畅作为首要备件的有极强应变能力与竞争力的技术。所以本设计中使用CAD及UG设计,提高了绘图的能力。3.同类研究的现状据有关方面预测,模具市场的总体趋势是平稳向上的,在未来的模具市场中,塑料模具的发展速度将高于其它模具,在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料成型技术的不断发展,塑料制品已经深入到日常生活中的每个角落。由于塑料件具有重量轻,生产方便,价格便宜,放大到成人用品,小到儿童玩具,几乎全部采用塑料件生产。塑料件的模具结构设计,应根据企业实际生产的具体要求来进行模具结构设计。二、研究内容、预计达到的目标、技术指标、采用的研究思路与方法、可能遇到的问题1. 研究内容 设计题目涉及目标为工程实际零件,通过对塑件的实体绘图,完成基本参数的采集,然后运用塑料模具设计塑料成型工艺知识。查阅学过的书籍以及寻找相关资料,根据M120圆盒制品带有M120x1.5的螺纹,锥形结构,外侧有两处凹陷,壁薄为2mm,其他结构尺寸详见图纸,该制品尺寸大、壁薄,产品材料为PS,大批量生产,依据图纸完成实际零件,完成逆向设计(包含3D工程图纸)2. 预计达到的目标 1、综合应用本专业所学课程的理论和实际生产知识,进行塑料模具设计的训练,初步培养学生模具设计的能力。2、掌握塑料模具设计的方法和步骤。3、掌握塑料模具设计的基本技能,具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。4、树立正确的设计思想。3. 技术指标1)确定分型面;2)确定型腔数;3)确定浇注系统;4)确定成型零件的结构形式;5)确定脱模形式;6)确定冷却形式及其它。7)成型零件工作尺寸;8)成型零件壁厚;9)脱模阻力及脱模距离;10)模具的三维尺寸;11)塑件及浇注系统重量;12)冷却面积。4. 采用的研究思路与方法(1)、查阅塑料模具设计加工相关文献资料,做好设计准备,撰写开题报告。(2)、研究制品:了解制品的结构工艺性,材质特性,用途,用法,使用要求及生产批量等产品对模具设计的要求。(3)、选择成型设备。(4)、构思模具结构总体方案,有UG设计模具的三维模型。(5)、设计计算,修改,完善设计方案。a.成型零件尺寸的计算。b.结构件尺寸计算。c.换热量计算。(6)、审核方案设计 5.可能遇到的问题 参考其他实例分析及设计,我认为此次注射塑料模具设计主要要考虑以下问题:1、浇口位置对塑件质量的影响;2、成型零件的尺寸和粗糙度对塑件质量的影响;3、冷却系统对生产效率及塑件质量的影响;4、成型零件的结构对加工难易程度的影响;5、采用标准化零部件,缩短设计制造周期,降低成本。三、进度安排20130915-09.31 查阅及收集资料201310.01-10.15 完成开题报告、完成文献翻译、完成文献综述、201310.16-10.20 拟定设计方案、绘制模具草图、201310.21-10.31 确定设计方案、201311.01-11.10 完成相关计算201311.11-11.30 绘制模具图结构图并编制模具主要零件制造工艺20131201-12.31 撰写设计说明书初稿201401.01-03.31 设计说明书定稿,准备答辩主要参考文献1 屈华昌主编.塑料成型工艺与模具设计M.北京:高等教育出版杜,2001.2 齐晓杰主编.塑料成型工艺与模具设计M.北京: 机械工业出版杜,2006.3 塑料模具设计手册编写组塑料模具设计手册M.北京: 机械工业出版社,2004.4 伍先明等编.塑料模具设计知道.北京: 国防工业出版社,2008.5 冯炳尧等.模具设计与制造简明手册M.上海:上海科学技术出版社,2005.6 陈锡栋, 周小玉. 实用模具技术手册M. 北京:机械工业出版社, 20017 黄毅宏, 李明辉. 模具制造工艺M. 北京:机械工业出版社, 19998 焦永和. 机械制图M. 北京:北京理工大学出版社, 20039 单泉, 张银彩, 郭敬芬. PRO/ENGINEERM. 北京:机械工业出版社, 2005指导教师审核意见:指导教师签名: 年 月 日 摘 要 注射成型是热塑性塑料成型的主要方法之一,可以一次成型形状复杂的精密塑件。本次设计中,主要运用到了所学的注射模设计以及相关机械设计等方面的知识。分析了一副注射模的一般设计过程,即注射成型的分析、注射机的选择及相关参数的校核、模具的结构设计、注射模具设计的有关计算、模具总体尺寸的确定与结构草图的绘制、模具结构总装图和零件工作图的绘制等。设计主要包括成型位置及分型面的选择,模具型腔数的确定及型腔的排列布置和流道布局,还有浇口位置的选择,模具工作零件的结构设计,抽芯机构的设计,浇注系统的设计,推出机构的设计,斜导柱的设计等。设计过程主要利用了UG进行三维零件的绘制并根据设计计算绘制出模具的型芯和型腔以及基本模架等,然后用Auto CAD进行二维装配图和零件图的绘制,最后通过对整体结构的校核,提高了其稳定性和可靠性。关键词:M120圆盒;注塑模;PS塑料VIAbstractInjection molding is one of the main methods for thermo plastics, and it can once-form delicate plastic members with sophisticated shape. In this design, the knowledge of injection mold design and related mechanical design are mainly used. The design process of a injection mold is analyzed, that is, the analysis of injection molding, the selection of the injection molding machine and the check of the related parameters of it, the structural design of the mold, the related calculation of the injection mold design, the determination of the overall size of the mold and the drawing of the sketch, the drawing of the assembly diagram of the mold structure and the parts diagram, and so on. the design includes the choice of the molding location and the parting surfaces, the determination of the number of the mold cavity, the layout arrangement and the runner layout of the cavity, as well as the choice of the gate location, the structural design of the mold parts、the core-pulling mechanism、the gating system、the ejection mechanism and so on.Design process mainly uses theUG 3D part drawing and according to the design drawing of the mould core and cavity, and basic mold rack and so on, then use Auto CAD 2D assembly drawing and parts drawing, at last, by check, for the whole structure to improve its stability and reliability.Keywords: M120 pods; Injection mold; PS plasticVI目 录摘 要IAbstractII目 录III1 绪论11.1 塑料模具设计的研究内容和意义11.2 本课题应达到的要求12 塑件分析22.1 材料的选择22.2 塑件的几何形式及结构分析33 设备的选择与校核53.1 塑件质量的计算53.2 型腔数量的确定53.3 注射机参数的校核63.3.1 注射量校核63.3.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核63.4 开模行程的校核83.5 脱模力Q84 浇注系统和排溢系统的设计104.1 塑料制件在模具中的位置104.2 浇注系统的设计114.2.1 主流道的设计124.2.2 主流道尺寸的确定124.2.3 浇口位置的选择135 成型零部件的设计与计算145.1 成型零件的结构设计145.1.1 型腔(或凹模)的设计145.1.2 型芯(或凸模)的设计155.2 成型零件工作尺寸的计算155.2.1 型腔外形尺寸的确定165.2.2 型芯外形尺寸的确定185.2.3 型腔深度和型芯高度尺寸的计算196 脱模机构的设计206.1 脱模力的计算206.2 推出机构的设计216.3 推出机构的复位与导向226.4 模架的选取237 侧向分型与抽芯机构247.1 抽芯距的确定247.2 抽芯机构设计247.2.1 斜导柱抽芯的工作原理247.2.2 斜导柱倾斜角的选择247.2.3 斜导柱直径计算257.2.4 斜导柱长度计算257.3 侧滑块的设计257.3.1 侧滑块形状设计257.3.3 导滑槽的设计268 合模导向机构设计278.1 导柱278.2 导套279 温度调节系统299.1 冷却系统的设计原则299.2 冷却回路的尺寸确定29总结31致 谢32参考文献333毕业设计文献综述本科毕业设计(论文)文献综述 课题名称: 学院(系): 年级专业: 学生姓名: 指导教师: 完成日期: 一、课题国内外现状模具生产技术水平的高低,已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志2。因为模具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。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中60%80%的零部件都要依靠模具成型。用模具生产部件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和代消耗,是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益扩大器”,用模具生产的最终产品的价值,往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前,全世界模具年产值约为600亿美元,日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业。我国的模具工业的发展,也日益受到人们的关注和重视。近几年,我国模具工业一直以每年15%左右的增长速度发展。二、研究主要成果现代模具设计的内容是:产品零件(常称为制件)成型工艺优化设计与力学计算,尺寸与尺寸精度确定与设计等,因此模具设计常分为制件工艺分析与设计、模具总体方案设计、总体结构设计、施工图设计四个阶段7。(1)AD/CAE/CAM 计算机辅助设计、模拟与制造一体化CAD/CAE/CAM 一体化集成技术是现代模具制造中最先进、最合理的生产方式。(2)设备在现代模具制造中的作用现代模具制造尽可能地用机械加工取代人工加工。这就确定了先进设备在现代制造中的作用,尤其现在加工中心 、数控高速成型铣床、 数控铣床、数控车床、多轴联动机床、数控模具雕刻机、电火花加工机床、数控精密磨床、三坐标测量机、扫描仪等现代化设备在工厂中的广泛使用。(3)代模具制造中的检测手段 模具的零部件除了有高精度的几何要求外,其形位精度要求也较高,一般的量具是很难达到理想的目的,这时就要依赖精密零件测量系统。这种精密零件测量系统简称C M M , 即Coordinate Measuring Machine ,是数控加工中心的一种变形。它的测量精度可达0.25 m。(4)成型制造(RPM)在现代模具制造中的应用 快速成型制造(RPM)技术是美国首先推出的。它是伴随着计算机技术、激光成型技术和新材料技术的发展而产生的,是一种全新的制造技术,是基于新颖的离散/堆积(即材料累加)成形思想,根据零件CAD 模型,快速自动完成复杂的三维实体(模型)制造。RPM技术是集精密机械制造、计算机、NC技术、激光成型技术和材料科学最新发展等于一体的高新技术,被公认为是继NC技术之后的一次技术革命。三、发展趋势 据相关专业人士分析,未来十年,中国模具工业和技术的主要发展方向将主要集中在以下十个方面。(1) 模具结构日趋大型、精密、复杂及寿命日益提高 随着零件微型化和模具结构发展的要求(如多工位级进模工位数的增加,其步距精度的提高),模具精度已由原来的5m 提高到23m,今后有些模具加工精度公差更是要求在1m 以下,这必将促进超精密加工的发展。(2) CAD/CAE/CAM 技术在模具设计制造中的广泛应用 模具制造是设计的延续,推行模具设计与制造一体化可达到优化设计的要求。实践证明,模具CAD/CAM/CAE 技术是当代最合理的模具生产方式,既可用于建模、为数控加工提供NC 程序,也可针对不同的模具类型,以相应的基础理论,通过数值模拟方法达到预测产品成型(形)过程的目的,改善模具结构。从CAD/CAE/CAM 一体化的角度分析,其发展趋势是集成化、三维化、智能化和网络化,其中心思想是让用户在统一的环境中实现CADCAECAM 协同作业,以便充分发挥各单元的优势和功效2。因此,应大力进行ANSYS、MSC、Moldflow、Dynaform 等高端辅助设计制造软件的培训、推广和应用。(3) 快速经济制模技术的推广应用快速模具制造及快速成型技术(RP)是在近两年内迅速发展起来的,并正向着高精度、更快捷的方向发展。与传统的模具技术相比,该技术具有制模周期短、成本低的特点,是综合经济效益较显著的模具制造技术。具体新技术包括:快速原型制造技术(RPM)、表面现象成形技术、浇铸成形制模技术、冷挤压及超塑成形制模技术、无模多点成形技术、KEVRON 钢带冲裁落料制模技术以及模具毛坯快速制造技术。此外,氮气弹簧压边与卸料、快速换模、冲压单元组合、刃口堆焊以及实型铸造冲模刃口镶块等辅助技术也有极大提高了快速经济制模的综合技术水平。 (4) 新型技术在塑料模具中的推广应用 采用新型热流道技术是塑料模设计制造中的一大变革,可显著提高模具制造的生产效率和质量,并能大幅度节省制作的原材料和节约能源,国外模具企业已有一半用上了该项技术,甚至已达80%以上;气体辅助注射成型也是塑料成型的一种新工艺,它具有注射压力低、制品翘曲变形少、表面好、易于成型、壁厚差异较大等优点,可在保证产品质量的前提下,大幅度降低成本。 (5) 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率 模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期,还能提高模具的质量和降低模具制造成本。模具标准件应进一步增加规格、品种,发展和完善销售网络,保证供货速度,为客户提供交货期短、精度高、生产工艺性好、使用寿命长、价格低的优质模具标准件4。(6) 开发优质模具材料和先进的表面处理技术模具材料是模具工业的基础,当前,国外模具材料系列日趋完善与细化,系列化程度已越来越高。中国是世界第一产钢大国,国内开发的高级优质模具钢品种虽然不少,已纳入国标的如:6Cr4W3Mo2VNb(65Nb),7Cr7Mo2V2Si(LD),7Cr-SiMnMoV(CH-1),6CrNiMnSiMoV(GD),8Cr2Mn-WMoVS(8Cr2S)等。模具表面处理技术对模具的制造精度、模具的强度、模具的工作寿命、模具的制造成本等有着直接的影响。稀土表面工程技术和纳米表面工程技术的出现进一步推动模具制造的表面工程技术的发展,其主要趋势是:(1)由渗入单一元素向多元素共渗、复合渗(如TD 法)发展;(2)由一般扩散向CVD、PVD、PCVD、离子渗入、离子注入等方向发展;(3)镀膜膜层多样化,主要有:TiC、TiN、TiCN、TiAlN、CrN、Cr7C3、W2C 等,同时处理手段由大气热处理向真空热处理发展。另外,激光强化、辉光离子氮化技术及电镀(刷镀)防腐强化等技术也日益受到重视5。(7) 高速铣削在模具加工中的推广应用 高速铣削具有工件温升低、切削力小、加工平稳、加工质量好、加工效率高(为普通铣削加工的510 倍)及可加工硬材料(60HRC)等诸多优点,是高精度型腔模具的重要加工手段。国外近年来发展的高速铣削加工,主轴转速可达到40000100000 转/min , 快速进给速度达到3040m/min,换刀时间可提高到13s,大幅度提高了加工效率,并可获得Ra10m 的加工表面粗糙度,形状精度可达10m。高速铣削加工技术的发展,促进了模具加工的发展,特别给汽车、家电行业中大型腔模具制造方面注入了新的活力。(8) 研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程 随着三坐标测量机、扫描仪、便携式扫描仪、激光跟踪仪等先进测量仪器的应用,现代检测技术正向高速度、高精度、高适应性、数字化、自动化方向发展,并不断融入模具产品逆向工程设计中,进一步推动模具制造产品快速制造的响应能力。逆向工程(RE)又称反向工程或反求工程,是相对于传统的产品设计流程即所谓的正向工程(FE)而提出的6。其基本思想是:通过对实物或零件进行扫描测量以及各种先进的数据处理手段获得产品的几何信息, 然后充分利用CAD/CAM 技术快速、准确地建立产品的数学几何模型,进行数据重构设计,最后经过适当的工程分析、结构设计和CAM 编程,就可以加工出产品模具。该设计理念是以设计方法学为指导,以现代化设计理论、方法、技术为基础,运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维,对已有产品进行解剖、深化和再创造。(9) 开发成形新工艺和模具,培养新理念和新模式 随着先进制造技术的不断发展和模具行业整体水平的提高,在模具行业出现了一些新的设计、生产、管理理念与模式,具体主要有:适应模具单件生产特点的柔性制造技术;创造最佳管理和效益的团队精神,精益生产;提高快速应变能力的并行工程、虚拟制造及全球敏捷制造、网络制造等新的生产哲理;广泛采用标准件的分工协作生产模式;适应可持续发展和环保要求的绿色设计与制造等。此外,还应大力研发模具的抛光技术和模具制造设备,可进一步改善成型产品的表面质量。四、存在问题 近年来,随着国际交往的日益增多和外资在中国模具行业的投入日渐增加,中国模具已经与世界模具密不可分,中国模具在世界模具中的地位和影响越来越重要3。我国模具行业结构调整取得不小成绩,无论是企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构,都在向着合理化的方向发展。为更新和提高装备水平,模具企业每年都需进口几十亿元的设备。在创新开发方面的投入仍显不足,模具行业内综合开发能力的提升已严重滞后于生产能力的提高,主要问题体现在十个方面1:(1)各层次的模具技术人才资源不足,尤其是高级模具钳工、CNC 数控机床操作工、高级模具设计人员等,需求缺口较大(2)模具标准化程度不高,模具及其零部件的商品率偏低。(3)模具制造的专业化程度和集中度有待进一步提高。(4)模具修理机制不健全,因修模拖期影响生产的事时有发生。(5)模具寿命偏低,使模具费占产品成本比率过高且长期居高不下。(6)模具及其零部件市场价偏低,模具修理费用更低,而且没有市场指导价,完全靠购销双方“议价”,地区与厂际之间价差悬殊。(7)模具新技术、新工艺、新设备、新材料推广应用缓慢,特别是国内自行开发的模具新材料大多至今未能推广应用。(8)设备老化严重,超期服役的情况普遍。(9)各类模具的标准及技术指导性文件不齐全,特别是与国际市场接轨的各类模具国家标准缺口大。(10)模具钢的精炼和模具锻坯的锻造技术推广应用问题,至今未能解决。五、主要参考文献1 塑料成型工艺与模具设计 高等教育出版社2成大先主编.机械设计手册(第五版)M.北京:化学工业出版社,2008.33 塑料模具设计手册 机械工业出版社4林怡青,谢宋良,王文涛编.机械设计基础课程设计指导书M.北京:清华大学出版社,2010.15顾晓勤,刘申全主编.工程力学M. 北京:机械工业出版社,2006.16 塑料模塑工艺及塑料模具设计 机械工业出版社。7 中国科技情报所重庆分所主编,机械制造文摘:机床与工具分册,制造分册,锻压分册,焊接分册,材料与热处理分册,零件与传动分册8 沈阳水泵研究所主编,通用机械文献9 天津工程机械研究所主编,工程机械文摘10 机械工业部科技情报所主编,中国机械工程文摘,国外科技资料目录机械工程11 美国:工程索引(Engineering Index,简称EI),科学引文索引(原文为“Science Citation Index”,简称SCI)12 英国:科学文摘(Science Abstracts,简称SA)13 俄罗斯:文摘通报(Bulletin Signalelique,简称BS)14 德国:国际科学期刊论文目录(Internationale Bibliographies der Zeitschriftenlileratur ausallen Gebieten des Wissens,简称IBZ) 5 分 类 号 密 级 宁宁波大红鹰学院 毕业设计(论文)M120圆盒塑料模具设计所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日诚 信 承 诺我谨在此承诺:本人所写的毕业设计M120圆盒塑料模具均系本人独立完成,没有抄袭行为,凡涉及其他作者的观点和材料,均作了注释,若有不实,后果由本人承担。 承诺人(签名): 摘 要 注射成型是热塑性塑料成型的主要方法之一,可以一次成型形状复杂的精密塑件。本次设计中,主要运用到了所学的注射模设计以及相关机械设计等方面的知识。分析了一副注射模的一般设计过程,即注射成型的分析、注射机的选择及相关参数的校核、模具的结构设计、注射模具设计的有关计算、模具总体尺寸的确定与结构草图的绘制、模具结构总装图和零件工作图的绘制等。设计主要包括成型位置及分型面的选择,模具型腔数的确定及型腔的排列布置和流道布局,还有浇口位置的选择,模具工作零件的结构设计,抽芯机构的设计,浇注系统的设计,推出机构的设计,斜导柱的设计等。设计过程主要利用了UG进行三维零件的绘制并根据设计计算绘制出模具的型芯和型腔以及基本模架等,然后用Auto CAD进行二维装配图和零件图的绘制,最后通过对整体结构的校核,提高了其稳定性和可靠性。关键词:M120圆盒;注塑模;PS塑料VIAbstractInjection molding is one of the main methods for thermo plastics, and it can once-form delicate plastic members with sophisticated shape. In this design, the knowledge of injection mold design and related mechanical design are mainly used. The design process of a injection mold is analyzed, that is, the analysis of injection molding, the selection of the injection molding machine and the check of the related parameters of it, the structural design of the mold, the related calculation of the injection mold design, the determination of the overall size of the mold and the drawing of the sketch, the drawing of the assembly diagram of the mold structure and the parts diagram, and so on. the design includes the choice of the molding location and the parting surfaces, the determination of the number of the mold cavity, the layout arrangement and the runner layout of the cavity, as well as the choice of the gate location, the structural design of the mold parts、the core-pulling mechanism、the gating system、the ejection mechanism and so on.Design process mainly uses theUG 3D part drawing and according to the design drawing of the mould core and cavity, and basic mold rack and so on, then use Auto CAD 2D assembly drawing and parts drawing, at last, by check, for the whole structure to improve its stability and reliability.Keywords: M120 pods; Injection mold; PS plasticVI目 录摘 要IAbstractII目 录III1 绪论11.1 塑料模具设计的研究内容和意义11.2 本课题应达到的要求12 塑件分析22.1 材料的选择22.2 塑件的几何形式及结构分析33 设备的选择与校核53.1 塑件质量的计算53.2 型腔数量的确定53.3 注射机参数的校核63.3.1 注射量校核63.3.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核63.4 开模行程的校核83.5 脱模力Q84 浇注系统和排溢系统的设计104.1 塑料制件在模具中的位置104.2 浇注系统的设计114.2.1 主流道的设计124.2.2 主流道尺寸的确定124.2.3 浇口位置的选择135 成型零部件的设计与计算145.1 成型零件的结构设计145.1.1 型腔(或凹模)的设计145.1.2 型芯(或凸模)的设计155.2 成型零件工作尺寸的计算155.2.1 型腔外形尺寸的确定165.2.2 型芯外形尺寸的确定185.2.3 型腔深度和型芯高度尺寸的计算196 脱模机构的设计206.1 脱模力的计算206.2 推出机构的设计216.3 推出机构的复位与导向226.4 模架的选取237 侧向分型与抽芯机构247.1 抽芯距的确定247.2 抽芯机构设计247.2.1 斜导柱抽芯的工作原理247.2.2 斜导柱倾斜角的选择247.2.3 斜导柱直径计算257.2.4 斜导柱长度计算257.3 侧滑块的设计257.3.1 侧滑块形状设计257.3.3 导滑槽的设计268 合模导向机构设计278.1 导柱278.2 导套279 温度调节系统299.1 冷却系统的设计原则299.2 冷却回路的尺寸确定29总结31致 谢32参考文献33III1 绪论1.1 塑料模具设计的研究内容和意义研究的内容:(1)了解聚合物的物理性能、流动特性,成型过程中的物理、化学变化及塑料的组成分类主性能。(2)了解塑料成型的基本原理和工艺特点,正确分析成型工艺对模具的要求。(3)能掌握各种成型设备对各类模具的要求(4)掌握各类成型模具的结构特点及设计计算方法,能设计中等复杂程度的模具。研究的意义: 随着科学技术的发展需要,模具已成为现代化不可缺少的工艺装备,它被称为工业产品之母,所有工业产品莫不依赖模具才得以规模生产、快速扩张,被欧美等发达国家誉为“磁力工业”。模具设计是机械专业一个最重要的教学环节,是一门实践性很强的学科,是对我们所学知识的综合运用,通过对模具设计和制造过程有个基本了解,为以后的工作及学习深造打下了坚实的基础。M120圆盒是日常生活中常用的基本品,对它的注塑模具进行设计和分析,有一定的现实意义和经济价值,是顺应当前模具制造行业发展需要的,具有重大意义。1.2 本课题应达到的要求1、熟悉注塑模具发展历程,以及当前模具制造行业的发展现状。2、能综合运用所学的专业知识(如注塑模成型与模具设计)进行中等复杂程度模具的设计和计算。3、熟练掌握CAD/CAM软件UG的三维造型、模具设计的原理和方法。在UG的模具设计模块中设计成型零件。5、根据三维模架生成M120圆盒塑件注塑模的二维工程图。6、论文正文依据充分,论证正确,有一定见解,文字通顺,条理清楚,数据准确,格式符合要求。2 塑件分析2.1 材料的选择该塑件为M120圆盒,没有太高的配合精度,所以从塑件使用性能上分析,其必须具备有一定的综合机械性能,包括一定的弹性和耐油性,耐水性,化学稳定性和电气性能。而符合以上性能的塑料材料很多,从材料的来源以及材料的成本和调配颜色来看,PS(聚苯乙烯系塑料)比较适合。PS是目前世界上应用最广泛的材料,它来源广,成本底,符合该塑件成型的特性。因此制作该塑件选用PS塑料。表2-1 PS的注射工艺参数注射机类型螺杆转数喷嘴形式喷嘴温度螺杆式5070直通式180190料筒的温度模具温度注射压力保压力190-200 200-220 170-19050706090Mpa30-60Mpa注射时间保压时间冷却时间成型周期3-5S1530S1030S3070S预热温度预热时间计算收缩率808523h0.30.8%电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良,无色透明,透光率仅次于有机玻璃,着色性耐水性,化学稳定性良好,强度一般,但质脆,易产生应力脆裂,不耐苯、汽油等有机溶剂.适于制作绝缘透明件.装饰件及化学仪器.光学仪器等零件.无定形料,吸湿小,不须充分干燥,不易分解,但热膨胀系数大,易产生内应力.流动性较好,可用螺杆或柱塞式注射机成型.宜用高料温,高模温,低注射压力,延长注射时间有利于降低内应力,防止缩孔.变形.可用各种形式浇口,浇口与塑件圆弧连接,以免去处浇口时损坏塑件.脱模斜度大,顶出均匀.塑件壁厚均匀,最好不带镶件,如有镶件应预热.PS成型收缩率,拉伸模量,泊松比与刚的摩擦因素见下页表2-3表2-3PS成型收缩率,拉伸模量,泊松比与钢的摩擦因素塑料名称成型收缩率/%拉伸模量E/103Mpa泊松比U与钢的摩擦系数fPE1.5-3.50.212-0.980.490.23-0.5PP1.0-2.51.6-6.20.430.49-0.51PS0.6-0.81.4-8.90.380.45-0.75PS0.3-0.81.91-1.980.380.20-0.252.2 塑件的几何形式及结构分析图2-1 塑件三维图1、脱模斜度脱模斜度取决于塑件形状,壁厚及塑料的性能和收缩率。本塑件型腔深度一般 ,但由于考虑到塑件配合精度不高,所以塑件两侧要有角度,所以采用使塑件强行脱模的方式,而且往外偏有个小角度。该塑件脱模斜度取5.5。表2-4 塑料制品的脱模斜度塑料制品材料脱模斜度塑件外表面塑件内表面PS塑料401203512、 壁厚塑件的壁厚是最重要的结构要素,是设计塑件时必须考虑的问题之一。应该考虑尽量采用均匀壁厚,所以该塑件壁厚取为2.00mm,符合推荐壁厚,且可保证塑件的刚度、强度,可防止塑件产生内应力以及气泡、缩孔等各种质量缺陷。表2-5 塑件壁厚选择 塑料种类制件最小壁厚mm一般产品壁厚mm大型产品壁厚mm塑料PS0.751.75-2.633.53、 侧抽芯机构当塑件有侧抽芯时,应尽可能放在动模或下模,避免定模或上模侧抽芯。该塑件外部有侧孔,内部还有凸台,因该塑件材料为PS,且该孔是通孔,故必须采用侧抽芯机构,侧抽芯机构由滑块和斜导柱等机构组成,采用滑块整面抽芯。3 设备的选择与校核为保证注射质量和充分发挥注射设备的能力,应根据注射模一次成型的塑料体积和质量来初步确定注射机的类型。根据理论和在实际生产中的经验得出塑件和浇注道之间材料的总和应该在注射机理论注射量的50%80%之间。(初步估算浇注系统的质量为10g)初步选定注射机为XS-ZY-50017。3.1 塑件质量的计算根据三维软件UG模型分析得体积:V=118.76cm因为PS的平均密度为:=1.05g/cm所以,M=124.7g。 图3-1 UG中零件的质量属性3.2 型腔数量的确定因型腔数量与注射机的塑化速率、最大注射量及锁模量等参数有关,因此有任何一个参数都可以校核型腔的数量。一般根据注射机的最大注射量来确定型腔数量; (3.1)式中 注射机最大注射量的利用系数,一般取0.8; M0 注射机允许的最大注射量(g或cm);m浇注系统凝量(g或cm);m单个塑件的质量或体积(g或cm)。由此可求出:故取n=1满足设计要求。3.3 注射机参数的校核3.3.1 注射量校核模具型腔是否能充满与注射机允许的最大的注射量密切相关,设计模具时,应保证注射模内所需熔体总量在注射机实际的最大注射量范围内。根据生产经验,注射机的最大注射量是其允许最大注射量(额定注射量)的80%,由此有: (3.2) 1124.7+10.50.8500即 135.2400 (符合要求)3.3.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核1、投影面积校核 注射成型时,塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素,其数值越大,需要的锁模力也就越大。如果这一数值超过了注射机允许使用的最大成型面积,则成型过程中将会出现涨模溢料现象。因此,设计注射模时必须满足下面关系17: A=nA+A (3.3)式中 A单个塑件在模具分型面上的投影面积,该塑件为12666.1269mm;A浇注系统在模具分型面上的投影面积,约为A的0.20.5倍,该设计取0.4;总的投影面积计算为:A=nA+A=112666.1269+0.412666.1269=17732.5785 mm2、锁模力的校核 FF=AP (3.4)式中 Fm注射机的额定锁模力为3500KN; P模具型腔内塑料熔体平均压力(Mpa),通常为2040 Mpa,此设计中取35 Mpa;所以F=17732.578535=630.64KN,则FF (符合要求) 故该注射机符合要求。其技术参数如下17: XS-ZY-500注射机主要技术参数:额定注射量:500mm最大成型面积:1000cm柱塞直径:65mm注射压力:120Mpa模板尺寸:780850(mmmm)柱杆空间:540440(mmmm)锁模力:3500KN喷嘴圆弧半径:16mm喷嘴孔径:2mm最大开模行程:500mm模具最大厚度:450mm模具最少厚度:350mm3.4 开模行程的校核开模取出塑件所需开模距离必须小于注塑机最大开模行程。对于XS-ZY-500注塑机,其最大开模行程有注塑机曲轴机构的最大行程决定,与模具厚度无关。 双分型面注射模,其开模行程按下式校核: SH+H+ a +(510)mm (3.5)式中 S注塑机的最大开模行程(mm); H1塑件脱出距离(也可作为凸模高度)(mm); H2塑件高度(mm); 已知 H1=130mm H2=97mm a=115 mm所以 H1+H2+(510)=130+80+(510)=215220(mm)又由于XS-ZY-500卧式注塑机的移模行程为360mm,即220 mm360mm所以开模行程也符合要求。3.5 脱模力Q (3.6)式中 L型芯或凸模被包紧部分的周长(cm); h被包紧部分的深度(mm); p由塑件收缩率产生的单位面积的正压力,一般取7.81.8Mpa; f摩察系数,一般取0.10.2; 脱模斜度()。而对于不通孔的壳型塑件脱模时,需克服大气压力造成的阻力(Q),即 =1FF为垂直于推出型芯方向的投影面积(cm)。并设大气压力为0.09 Mpa,则=F所以,当不塑件对型芯的粘附力时,其总的脱模力(Q)为 Q= Q+ Q (3.7)计算时,为使脱模力(Q)大于诸因素造成的阻力,须修正以确定脱模力。由零件图得L=130cm,h=80mm,p=7.8 Mpa ,f=1.5,=1 。所以Q=130807.8(0.15cos1 - sin1 )+0.0913636.57N推杆推顶接触总面积a=10=1950(mm)则接触压力校核为: =Mpa6.99 Mpa=14 Mpa由此,该模具推杆的推顶总面积是可行的。4 浇注系统和排溢系统的设计4.1 塑料制件在模具中的位置1、型腔排列方法型腔的排列应遵循以下原则13:当采用一模多腔时,型腔在模板上通常采用圆形排列,H形排列,直线排列以及复合排列等。在设计时应遵循以下要点19:尽量采用平衡式排列,以构成平衡浇注系统,保证塑件质量均一和稳定。型腔布置和浇口开设部位力求对称,防止模具承受偏载而产生溢料现象。尽可能使型腔排列得紧凑些,以便减小模具的外形尺寸。型腔的圆形排列所占模板的尺寸大,虽然有利于浇注系统的平衡,但加工困难,除圆形制品和一些高精度制品外,在一般情况下常用直线排列和H形排列。由以上计算得出,型腔数为1,即一模一件。又此塑件结构比较对称,故塑件在模具型腔中间位置布局。 图4-1 型腔布置图2、分型面的设计将模具适当地分成两个或几个可以分离的部分,这些可以分离部分的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料,当成型时又必须接触封闭,这样的接触表面称为模具的分型面。根据塑件的形状和尺寸,由于此塑件为外观件,选用单一平直分型面。本模具采用平直分型面有以下优点和符合设计基本原则19:(1)分型面在塑件外形最大轮廓处;(2)便于塑件顺利脱模;(3)保证塑件的精度要求;(4)满足塑件的外观要求;(5)便于模具加工制造;(6)减少塑件在合模分型面上的投影面积,可靠锁模避免涨模溢料现象;(7)有利于排气;(8)保证抽心机构顺利抽芯;(9)保证斜销机构顺利退出。4.2 浇注系统的设计它的作用是将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输送到型腔,同时使型腔内的气体能及时顺利排出,将注射压力有效地传递到型腔的各个部位,以获得形状完整、内外在质量优良的塑料制件。浇注系统的设计应遵循浇注系统的设计原则。设计浇注系统应注意以下几点13:(1)流道应尽量减小弯折,表面粗糙度为Ra1.6到Ra0.8m;(2)应按型腔布局设计,尽量与模具中心线对称;(3)应避免在模具的单面开设浇口,否则会造成注射时受力不均;(4)设计主流道,避免熔融塑料冲击小直径型芯及镶件而产生弯曲或折断;(5)在满足塑料成型和排气良好前提下,选取短的流程,可缩短填充时间;(6)能顺利地引导熔融塑料填充各个部位;(7)生产成批塑件,在保证产品质量前提下,缩短冷却时间及成型周期。 4.2.1 主流道的设计主流道(俗称浇口套)是塑料熔体的流动信道,在卧式注射机上主流道垂直于分型面,由于本塑件在内部开了一个比较大的槽,可让主流道设于该处。主流道的设计要点19:(1)浇口套内孔呈圆锥形,锥度2到6。锥度过大会造成压力减弱,流速减慢,塑料形成涡流,熔体前进易混进空气,产生气孔;锥度过小,使流速增大,热量损耗大,表面粘度上升,造成注射困难。(2)浇口套进口的直径d应比注射机喷嘴孔直径d1大1到2mm。(3)浇口套内孔出料口处应设计成圆角r,一般为0.5到3mm。(4)浇口套与注射机喷嘴接触处球面的圆弧度必须温和。设模具浇口套球面半径为R,注射机球面半径为r,其关系式如下:R=r+(0.51)mm 浇口套球面半径比注射机喷嘴球面半径大,接触式圆弧度吻合的好。(5)浇口套长度应尽量短,以减少冷料回收量,减少压力损失和热量损失。(6)浇口套锥度内壁表面粗糙度为Ra1.6到Ra0.8m,料流顺利,易脱模。(7)浇口套的长度应与定模板厚度一致,它的端部不应凸出在分型面上,否则会造成合模困难,不严密,产生溢料,甚至压坏模具。(8)浇口套热量最集中,为保证注射顺利和塑件质量,要考虑冷却措施。4.2.2 主流道尺寸的确定为使凝料能顺利拔出,设计成圆锥形,锥角取2,选用材料为T10A,热处理要求淬火5357HRC。其主要尺寸可由以下计算获得:主流道小端直径 d=D+(0.51)=3+1mm=3.5mm; (4.1)主流道球面半径 SR=R+(12)=15+1mm=16mm; (4.2)球面配合高度 h35mm,取h3mm;主流道锥角 13,取1;根据本塑件实际情况确定浇口套的形状和尺寸如下:图4-2 浇口套图4.2.3 浇口位置的选择 浇口形式很多,无论采用什么形式,开设位置对塑件成型性能及成型质量都有很大影响,浇口位置选择不当使塑件产生变形、熔融接痕、凹陷、裂纹等。浇口位置影响模具结构。合理选择浇口开设位置是提高塑件质量的重要设计环节。在选择浇口位置时,需要根据塑件的结构、质量要求与成型工艺条件等综合进行考虑,一般应遵循以下原则:(1)尽量缩短熔体的流动距离;(2)避免熔体破裂现象引起塑件缺陷;(3)浇口应开设在塑件壁厚处;(4)减少熔接痕,提高熔接强度。由于零件体积大,采用直接浇口注射.5 成型零部件的设计与计算模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件即成型零件设计,包括型腔、型芯、镶块和成型杆等。设计成型零件时,应根据塑料的特性和结构及使用要求,确定型腔的总体结构,选择分型面和浇口位置,确定脱模方式、排气部位等,然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计,计算成型零件的工作尺寸,对关键零件进行强度和刚度校核。5.1 成型零件的结构设计从材料来讲,成型零件一般由优质钢材制作。成型零件与塑料直接接触,承受料流的高速冲刷、脱模时塑件给予摩擦力、高压高温塑料熔体挤压力,因此要求其有足够的强度、刚度、硬度和耐磨性。当成型有腐蚀性气体产生的塑料时,模具材料还需具备良好的耐腐蚀性或表面镀硬铬。成型零件一般都应进行热处理或预硬化处理,要求热处理变形量小,硬度达30HRC以上,为减小流阻力,一般粗糙度Ra值取0.4 m以下。模具的材料选择预硬化型塑料模具钢中的40Cr(GB/T 1299-2000)。40Cr是广泛应用的预硬型塑料模具钢,综合力学性能好,淬透型高,可以使较大截面的钢材获得较均匀的硬度,并具有很好的抛光性能,表面粗糙度低。用该钢制造模具时,一般先进行调质处理,硬度为2835HRC(即预硬化),再经冷加工制造成模具后,可直接使用。这样既保证模具的性能,又避免热处理引起模具的变形。因此,该钢种宜于制造尺寸较大或形状复杂、对尺寸精度与表面粗糙度要求较高的塑料模具和低熔点合金。5.1.1 型腔(或凹模)的设计该塑件为一般精度,故其精度等级为MT5级。另外,根据参考资料一般模具的表面粗糙度Ra值一般为1.60.2m。在模具使用中,由于型腔磨损会使表面粗糙度值不断加大。除塑件表面有特殊要求以外,一般型腔的表面粗糙度值要低于型芯的。所该M120圆盒的外边面粗糙度为Ra1.6 m,内表面为3.26.3 m5。型腔是成型塑件外表面的凹状零件,按其结构不同,可分为整体式和组合式两类。该塑件较为复杂,通过比较,采用组合式的凹模结构。同时可以使凹模边缘的材料的性能低于凹模的材料,避免了整体式凹模选用一样的材料不经济,由于凹模的组合结构可以利用间隙利于排气,减少凹模热变形。采用组合式,还可以方便凹模的维修,避免整体的凹模报废。本零件由于有M120的螺纹,不能直接出模,模具的设计中采用HALF式滑块,零件在滑块中成型,滑块就是零件的型腔。5.1.2 型芯(或凸模)的设计型芯是成型塑件内表面的零件。型芯按其结构也可分为整体式和组合式,整体式其结构牢固,不会使塑件产生拼接线痕迹,但不便加工,且消耗的模具钢多,且热处理不方便,常用于形状简单的中小型模具或工艺试验模具。组合式凸模是由两个或两个以上的零件组合而成的凸模。应用于凸模形状复杂时,设计成通孔台肩式,凸模带有台肩,从下面嵌入模板,再用垫板螺钉紧固,是最常用的方法。在设计和制造时必须注意结构合理,保证型芯和镶块的强度,防止热处理时变形,避免尖叫镶拼。分析该塑件,结构稍复杂,且位置关系有一定的要求,为了保证位置关系以及尺寸,将型芯设计为组合式19。 5.2 成型零件工作尺寸的计算成型零件工作尺寸是成型零件上直接用来构成塑件的尺寸,主要有型腔和型芯的径向尺寸,型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸,型芯之间的位置尺寸,孔间距离尺寸,孔与凸台至某成型表面的距离尺寸,螺纹成型零件的径向尺寸和螺距尺寸等。由于考虑到影响因素多,所以我们一般按照平均收缩率、平均磨损量和模具平均制造公差为基准的计算方法。 (1)计算模具成型零件最基本的公为: LL(1S) (5.1)式中 Lm模具成型零件在常温下的实际尺寸; Ls塑件在常温下的实际尺寸; S 塑料的计算收缩率。 (2)塑料的平均收缩率计算公式为: (5.2)式中 塑料的平均收缩率; 塑料的最大收缩率; 塑料的最小收缩率。由材料的性质可知:PS的收缩率为0.5%0.6%,即平均收缩率为0.0055。5.2.1 型腔外形尺寸的确定塑件外形最大尺寸为基本尺寸,偏差为负值,与之相对应的模具型腔最小尺寸为基本尺寸,偏差为正值。塑件内形最小值为基本偏差为正值,与之相对应的模具型芯最大尺寸为基本尺寸,偏差为负值;中心距偏差为双向对称分布。 型腔径向尺寸计算公式为: (5.3)式中 Lm模具型腔的径向公称尺寸,mm; 塑料的平均收缩率,%; Ls塑件外形的径向公称尺寸,mm; 模具制造公差,取塑件相应尺寸公差的1/3,mm; 塑件外形径向尺寸的公差,mm。 修正系数,=0.50.75,这里取=0.75。图5-1 凹模实体图型腔120mm端工作尺寸计算:查表得=1.14,则=1.14/3=0.38 = =mm型腔105mm端工作尺寸计算:查表得=1.14,则=1.14/3=0.38 = =mm5.2.2 型芯外形尺寸的确定型腔径向尺寸计算公式为: (5.4)式中 模具型芯径向基本尺寸; 塑件内表面的径向尺寸; 塑件内表面径向基本尺寸的公差; 模具制造公差。图5-2 凸模实体图型芯101mm端工作尺寸计算:查表得=1.14,则=1.14/3=0.38 mm型芯64mm端工作尺寸计算:查表得=0.74,则=0.74/3=0.25 mm 5.2.3 型腔深度和型芯高度尺寸的计算(1)型腔深度计算公式为: (5.5)式中 模具型腔深度基本尺寸,mm; 塑件凸起部分高度基本尺寸,mm; 修正系数,取1/31/2。代入数据得: =129.87mm (2)型芯高度计算公式为: (5.6)式中 hm模具型芯高度基本尺寸,mm; hs塑件孔或凹槽深度尺寸,mm。代入数据得: 6 脱模机构的设计塑件在从模具上取下以前,还有一个从模具的成型零件上脱出的过程,使塑件从成型零件上脱出的机构称为推出机构。6.1 脱模力的计算塑件注射成型后,塑件在模具内冷却定型,由于体积的收缩,对型芯产生包紧力,塑件要从模腔中脱出,就必须克服因包紧力而产生的摩擦阻力。对于底部无孔的筒、壳类塑件,脱模推出时还要克服大气压力。型芯的成型端部,一般均要设计脱模斜度。塑件在刚开始脱模时,所需的脱模力最大,其后推出力的作用仅仅是为了克服推出机构移动的摩擦力。一般而论,塑料制件刚开始脱模时,所需克服的阻力最大,所以选择此时作为临界条件。塑件脱模的型芯受力分析如图:图6-1 脱模力示意图根据力平衡原理,列出平衡式: 即: (6.1) 因实际上摩擦系数f较小,sin 更小,cos 也小于1,故忽略 fcossin,式(6.1)简化为 (6.2)式中 塑件对型芯的包紧力; f脱模时型芯所受的摩擦阻力; 脱模力; 型芯的脱模斜度。 又 而包紧力为包容型芯的面积于单位上包紧力之积,即:由此可得: (6.3)式中 塑料对钢的摩擦系数,约为0.10.3; 塑件包容型芯的面积; 塑件对型芯的单位面积上的包紧力,一般情况下模外冷却的塑件p 取2.43.9107Pa,模内冷却的塑件约取0.81.2107Pa。代入数据得:=97N6.2 推出机构的设计推出机构一般包括推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构、活动镶块及凹模推出机构、多元综合推出机构等。考虑到本塑件的形状是薄壳,而且深度的拉开幅度很大,而推杆难以推出件,所以采用推件板推出机构,推出的力大,且平稳 图6-2 推板图技术要求:材料T10碳素工具钢;热处理要求HRC50;工作配合部分表面粗糙度Ra0.8m。配合精度:与推杆孔的配合段可用H8/h8配合,配合表面粗糙度Ra为0.8um。推出板的推杆材料为T8A或45钢,推杆采用两根直线分布。6.3 推出机构的复位与导向为了保证推出机构在工作过程中灵活、平稳,每次合模后推出机构能回到原来的位置,需要设计推出机构的导向与复位装置。1、导向零件推出机构的导向零件在模具内往复运动,除滑动配合处外,其余部分均处于悬挂浮动状态,为了防止推板和推杆固定板扭曲倾斜而折断推杆或发生运动卡滞现象,应该在推出机构中设置导向零件进行导向。对于推出距离不大,生产批量小的较小模具,可借助于复位杆进行导向和支撑。但应适当增加复位杆的直径和滑动配合长度,以减小滑动面上的压强,提高复位杆的刚度。同时,复位杆与推杆固定板的配合间隙,应小于推杆与推杆固定板的间隙。通常由推出导柱与推板导套所组成,其导向装置见装配图。2、复位零件推杆推出塑件后,要求返回初始位置,以待下一成型周期推杆再推出下一模塑件。用复位杆复位,采用圆形截面,设置四根复位杆,位置设在推杆固定板的四周,为了使推出机构平稳复位,各复位杆的长度必须要求一致,且端面与所在的动模平齐。6.4 模架的选取模架的选取应综合考虑凸模的大小与布置、结构形式、推出机构、合模导向机构等方面。根据数据和经验得成型零件的计算及中件成品,凸模边界到模板边界的距离为80mm-120mm),还有注射机的参数,尽量选取标准模架,本模架选取AI-4040-A120-B120-C210,如图纸示。图6-5 模架结构图7 侧向分型与抽芯机构零件的外围有M120螺纹。由于螺纹无法正常出模,该必需采用侧抽芯。7.1 抽芯距的确定在设计侧向分型与抽芯机构时,除了计算侧向抽拔力以外,还必须考虑侧向抽芯距的问题。侧向抽芯距一般比塑件上侧凹和侧孔的深度或侧向凸台的高度大23mm,用公式表示为: s=s+(23) (7.1)式中 s抽芯距,mm s塑件上侧凹和侧孔的深度或侧向凸台的高度,mm,。根据塑件尺寸可知,s=45mm,代入公式得: s=s+(23) =45+(23)=4748mm,取5mm。7.2 抽芯机构设计7.2.1 斜导柱抽芯的工作原理斜导柱侧向机芯机构是由与开模方向成一定角度的斜导柱和滑块所组成。为了保证抽芯动作平稳可靠,必须有滑块定位及闭锁装置。7.2.2 斜导柱倾斜角的选择在斜导柱侧向分型与抽芯机构中,斜导柱与开合模方向的夹角称为斜导柱的倾斜角,它是决定斜导柱抽芯机构中工作效果的重要参数,的大小对斜导柱的有效工作长度、抽芯距、受力状况等起着直接的重要影响。在确定斜导柱倾斜角时,通常抽芯距长时可取大些,抽芯距短时,可适当取小些;抽芯力大时可取小些,抽芯力小时可取大些。从斜导柱的受力情况考虑,希望值取小些;从减小斜销长度考虑,又希望值取大一些。因此,斜导柱倾斜角值得确定应综合考虑。在这我们取=1817。7.2.3 斜导柱直径计算1、斜导柱的有效工作长度斜导柱的有效工作长度L的计算公式为: (7.2)由以上计算可知s=5mm,=20代入公式得:=19.3mm2、斜导柱直径的选择查表,由最大弯曲力Fw和脱模力Ft与斜导柱直径的关系可知斜导柱直径为d=16mm。7.2.4 斜导柱长度计算斜导柱的总长计算公式为19: mm (7.3)查表计算得,取Lz200mm。7.3 侧滑块的设计7.3.1 侧滑块形状设计侧滑块是斜导柱侧向分型与抽芯机构中的一个重要零部件,一般情况下,它与侧型芯组合成侧滑块,称为组合式。在侧型芯简单且容易加工的情况下,也有将侧滑块和侧型芯制成一体的,称为整体式。在侧向分型与抽芯过程中,塑件的尺寸精度和侧滑块移动的可靠性都要靠其运动的精度来保证17。图7-3 侧滑块三维图7.3.3 导滑槽的设计斜导柱侧向抽芯机构工作时,侧滑块是在导滑槽内按一定的精度和沿一定的方向往复移动的零件。根据侧抽芯的大小、形状和要求不同,以及各工厂的使用习惯不同,导滑槽的形式也不相同。常用的是形槽和燕尾槽。由于注射成型时,滑块在导滑槽内要求来回移动,因此,对组成导滑槽零件的硬度和耐磨性是有一定要求的。热处理硬度要求大于50HRC。在设计导滑槽和侧滑块时,要正确选用它们之间配合。一般采用H8/f8,也可采用H8/f7或H8/g7的配合,其余各处均可留0.5mm左右的间隙。配合部分的粗糙度Ra要求大于0.8m。为了让侧滑块在导滑槽内移动灵活,不被卡死,一般情况下,保留在导滑槽内的侧滑块长度不应小于导滑总的配合长度的2/319。8 合模导向机构设计导柱导向机构的主要零件是导柱和导套。8.1 导柱导柱材料采用T8A,HRC5055,导柱固定部分表面粗糙度Ra为0.8m,导向部分Ra为0.80.4m,本设计采用四根导柱,固定端与模板间采用H7/m6过渡配合,导向部分采用H7/f7间隙配合。导向机构是保证塑料注射模具的动模与定模的正确定位和导向的重要零件。导向机构常采用导柱导向,其主要零件有导柱和导套。导柱常设在动模边或定模边均可,但一般设在主型芯周围。图8-1 导柱8.2 导套导套常采用带头导套的形式,采用H7/m6配合镶入模板。具体结构尺寸如下:图8-2 导套9 温度调节系统无论什么塑料进行注射成型,均有一个比较适宜的模具温度范围,在此模具温度范围内,塑料熔体的流动性好,容易充满型腔,塑件脱模后收缩和翘曲变形小,形状与尺寸稳定,力学性能以及表面质量较高。为了使模温控制在一理想的范围内,现设计一模具温度调节系统。由于本次设计的塑料PS黏度和流动性一般,模温为5080,成型温度为200270,故无须设计加热系统,只需设计冷却系统以确保合理的模温。常用的冷却方法有水冷却、空气冷却和油冷却,本设计设计采用的是水冷却,经济实惠。9.1 冷却系统的设计原则(1)冷却水道应尽量多;(2)冷却水道至型腔表面距离应尽量相等;(3)浇口出加强冷却;(4)冷却水道、入口温差应尽量小;(5)冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置;此外,冷却水道的设计还必须尽量避免接近塑件的溶接部位以免产生溶接痕,降低塑件强度。9.2 冷却回路的尺寸确定冷却回路所需总表面积可按下式计算: A (9.1) 式中 A冷却回路总面积(m); M单位时间内注入模具中树脂的质量(/h); q单位质量树脂在模具内释放的热量(J/); 冷却水的表面传热系数(W(mK)); 模具成型表面的温度(); 冷却水的平均温度()。所以A0.0356 m图9-1 冷却回路布置总结在整个毕业设计过程中,通过反复的学习,从而达到了锻炼自己的目的,同时在此过程中还学到了有关模具的很多知识。通过本次毕业设计,我感到自己应用基础知识及专业知识解决问题的能力有了很大的提高,日常生活中,塑料制品随处可见,因此,此次毕业设计是在我即将工作之前的一次重要演练。通过这次毕业设计,到了工作单位后,我将能够更快的适应工作岗位和工作要求。我对自己充满信心。这对我以后工作的选择开拓了更大的空间。总之一句话,毕业设计使我把上课学到的东西运用到实践工作中去,从实践生产中有所领悟。此次毕业设计给我很大的信心,对我走向社会和今后人生的道路上都有很大的帮助。致 谢毕业设计是我们大学生涯最后的考核,是大学学习的一个总结,也是我们学习成果最直接的表现;所以我们都以积极的态度认真地对待,在我们为大学生活画上完美句号的同时也巩固了机械专业知识。首先,我感谢这几年来我所有的老师对我的谆谆教导和无微不至的关怀,谢谢他们传授我知识,给予我前进的动力,教导我做人的道理;有了他们的关心和支持,我学习才轻松愉悦,成长方能健康。参考文献1 曾志新,吕明机械制造技术基础湖北:武汉理工大学出版社,2002.122 王光斗,王春富机床夹具设计手册上海:科学技术出版社,2000.113 金属机械加工工业人员手册M上海:科学技术出版社,19794 毛平淮互换性与测量技术基础M北京:机械工业出版社,20065 黄鹤汀机械制造装备M北京:机械工业出版社,19876 马福昌金属切削原理及应用济南:山东科技出版社,19837 赵志修机械制造工艺学北京:机械工业出版社,19858 龚定安等机床夹具设计原理西安:陕西科技出版社,19819 成大先等机械设计手册北京:化学工业出版社,199710 模具制造手册编写组,模具制造手册(第二版)M,北京:机械工业出版社,200311 王树勋,吴裕农典型模具结构图册M,广州:华南理工大学出版,2005.412 张耀宸,马占永. 机械加工工艺设计实用手册M,北京:国防工业出版社,2002.313 葛正浩,UG注塑模具设计实例教程,化学工业出版社14 2010中国模具大黄页,模具制造杂志社,2010.515 齐卫东,简明塑料模具设计手册,北京:北京理工大学出版社,2008.216 屈华昌,塑料成型工艺与模具设计,北京:高等教育出版社,2007.817 D.Drummer K.Vetter. 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