挖掘机智能操作箱箱体注塑模具设计【CAD】
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任 务 书1 背景:模具是生产各种工业产品的重要工艺装备,随着塑料工业的迅速发展,以及塑料制品在各个工业部门的推广应用,产品对模具的要求也越来越高,传统的模具设计方法已无法适应当今的要求。与传统的模具设计相比,计算机辅助设计(CAD)技术无论是在提高生产率、保证产品质量方面,还是在降低成本、减轻劳动强度方面,都具有极大的优越性。挖掘机在工程建设和抢险救灾中用于挖掘、装卸、起重、打桩、夯土、破碎、拆除等多种作业。挖掘机的控制部分放置在操纵箱中,回转、挖掘、装卸动作靠控制操纵箱前侧的先导手柄完成。传统挖掘机操纵箱缺少智能控制的功能设置,不能满足挖机在危险环境下工作的产品升级换代需求。操纵箱箱体需要根据智能控制需求,改变其形态。本课题根据挖掘机智能操作箱箱体要求,进行注塑模具的设计和仿真。2 内容和要求: 要求学生具备材料成型及控制工程专业的理论基础知识,具有一定的查阅文献、阅读外文文献和数据处理的能力,应用Pro/E或UG设计软件,对挖掘机智能操作箱箱体注塑模具设计,在Pro/E中建立挖掘机智能操纵箱模具数字模型与动作仿真。内容:1、cad建模2、设计浇注系统;3、布置型腔; 4、选择分型面; 5、确定脱模方式:6、注塑机的选用工作量要求:1、开题报告一份;2、外文翻译一篇(5000字以上,要求翻译内容与毕业论文课题有关);3、毕业论文一份(要求中、英文摘要,且中文摘要400字左右;正文15000字以上,零件图与装配图一套);4、主要参考文献不少于15篇(包括2篇以上外文文献)。3主要参考文献:1 甄瑞麟,磨具制造工艺学M.北京:清华大学出版社,2005-12 Dong Mei Jiao,Fang Deng,Wei Min Yang. Design of Injection Mold and Research of Process for Plastic Parts Based on CAE AnalysisJ. Trans Tech,2017-7-17.3 李维,模具设计师(注塑模)M.北京:中国劳动社会保障出版社,2009-94 彭建声,秦晓刚.模具技术问答M.北京:机械工业出版社,2010.5 赵蓓蓓.初探塑料模具材料现状及发展方向J.科技资讯,2009(34).6 欧圣雅.冷冲压与塑料成型机械. J.北京:机械工业出版社,1999-127 Noah S. Nelson,Steven R. Buchman,Albert J. Shih J. Emerald, 2017-1.8 刘平平.注塑模自动分模技术研究D.上海:同济大学, 2009.9 房颜明. 注塑模具的标准化探讨与其自动化设计研究J.科技展望,2017-02-10.10 张兰英.注塑成型模具设计的要点分析J.山东工业技术,2017-01-01.11 Chung Ming Tan. An Innovative Compression Mold Design for Manufacture of Reel Mower Helical BladesJ. Trans Tech,2016.12 Ulf Bruder. Mold Design and Product QualityM. Elsevier Inc,2015.13 Jerry M. Fischer. Causes of Molded-Part VariationM. Elsevier Inc,2003.14 田光辉,林红旗.模具设计与制造M.北京大学出版社,2015-01.15 郑峥.冲压注塑成型设备M.北京:北京理工大学出版社,2010-1216袁小会,肖志余,刘金铁,塑料成型工艺与模具设计与PROE课程衔接研究J.教育教学论坛,20154 进度计划(以周为单位):第一周:深入了解毕业设计课题,完成毕业设计及任务书;第二周:完成开题报告;第三周:搜集素材;第四周:翻译相关外文文献; 第五周:初步构设并确定设计方案。完成装配图草图的绘制。第六周:计算确定各零件基本尺寸。第七周:绘制总装配图。第八周:绘制总装配图第九周:编写设计说明书第十周:编写设计说明书第十一周:绘制零件图第十二周:修订初稿第十三周:完成答辩教研室审查意见: 室主任签名: 年 月 日学院审查意见: 教学院长签名: 年 月 日 开题报告课题名称 操纵箱结构件冲压模具设计课题来源A.教师科研课题类型应用(实验)研究类1选题的背景及意义: 模具是生产各种工业产品的重要工艺装备,随着塑料工业的迅速发展,以及塑料制品在各个工业部门的推广应用,产品对模具的要求也越来越高,传统的模具设计方法已无法适应当今的要求。与传统的模具设计相比,计算机辅助设计(CAD)技术无论是在提高生产率、保证产品质量方面,还是在降低成本、减轻劳动强度方面,都具有极大的优越性。挖掘机在工程建设和抢险救灾中用于挖掘、装卸、起重、打桩、夯土、破碎、拆除等多种作业。挖掘机的控制部分放置在操纵箱中,回转、挖掘、装卸动作靠控制操纵箱前侧的先导手柄完成。传统挖掘机操纵箱缺少智能控制的功能设置,不能满足挖机在危险环境下工作的产品升级换代需求。操纵箱箱体需要根据智能控制需求,改变其形态。本课题根据挖掘机智能操作箱箱体要求,进行注塑模具的设计和仿真。2研究内容拟解决的主要问题:应用UG设计软件,对挖掘机智能操作箱箱体注塑模具设计,在UG中建立挖掘机智能操纵箱模具数字模型与动作仿真。拟解决的主要问题:1、cad建模2、设计浇注系统;3、布置型腔; 4、选择分型面; 5、确定脱模方式:6、注塑机的选用3研究方法技术路线:研究方法技术路线:(1).根据所选挖掘前导到操纵箱体进行塑件的工艺性分析,其中包括对塑件原材料的分析、尺寸精度的分析、表面质量分析、结构工艺性分析等。(2).成型设备选择,计算注塑模的尺寸,校核注塑机的有关参数。(3).采用cad模具设计系统来制作三维模型,进行挖掘机前导操纵箱的各个系统设计和各种制模方案的制定。用cad模具设计系统提供的MoldWizard来创建分型线、分型面和曲面补片。使用HB_MOULD加载模架及其零部件(4).在ADAMS中进行动力学仿真分析,优化模具结构。(5).绘制模具装配图和零件图。4研究的总体安排和进度计划:总体安排和进度计划:第一周:深入了解毕业设计课题,完成毕业设计及任务书;第二周:完成开题报告;第三周:搜集素材;第四周:翻译相关外文文献; 第五周:初步构设并确定设计方案。完成装配图草图的绘制。第六周:计算确定各零件基本尺寸。第七周:绘制总装配图。第八周:绘制总装配图第九周:编写设计说明书第十周:编写设计说明书第十一周:绘制零件图第十二周:修订初稿第十三周:完成答辩 5主要参考文献:1 甄瑞麟,磨具制造工艺学M.北京:清华大学出版社,2005-12 Dong Mei Jiao,Fang Deng,Wei Min Yang. Design of Injection Mold and Research of Process for Plastic Parts Based on CAE AnalysisJ. Trans Tech,2017-7-17.3 李维,模具设计师(注塑模)M.北京:中国劳动社会保障出版社,2009-94 彭建声,秦晓刚.模具技术问答M.北京:机械工业出版社,2010.5 赵蓓蓓.初探塑料模具材料现状及发展方向J.科技资讯,2009(34).6 欧圣雅.冷冲压与塑料成型机械. J.北京:机械工业出版社,1999-127 Noah S. Nelson,Steven R. Buchman,Albert J. Shih J. Emerald, 2017-1.8 刘平平.注塑模自动分模技术研究D.上海:同济大学, 2009.9 房颜明. 注塑模具的标准化探讨与其自动化设计研究J.科技展望,2017-02-10.10 张兰英.注塑成型模具设计的要点分析J.山东工业技术,2017-01-01.11 Chung Ming Tan. An Innovative Compression Mold Design for Manufacture of Reel Mower Helical BladesJ. Trans Tech,2016.12 Ulf Bruder. Mold Design and Product QualityM. Elsevier Inc,2015.13 Jerry M. Fischer. Causes of Molded-Part VariationM. Elsevier Inc,2003.14 田光辉,林红旗.模具设计与制造M.北京大学出版社,2015-01.15 郑峥.冲压注塑成型设备M.北京:北京理工大学出版社,2010-1216袁小会,肖志余,刘金铁,塑料成型工艺与模具设计与PROE课程衔接研究J.教育教学论坛,2015 指导教师意见: 指导教师签名: 年 月 日教研室意见: 通过,同意开题 教研室主任签名: 年 月 日学院意见: 教学院长签名: 年 月 日10密级:毕业设计说明书挖掘机智能操作箱箱体注塑模具设计EXCAVATOR INTELLIGENT OPERATION BOX BODY INJECTION MOLD DESIGN学生姓名潘胤石学号 20140603118班级 14材控1指导教师夏晓雷专业名称材料成型及控制工程学院名称机电工程学院2018年 5月 26日徐州工程学院毕业论文原创性声明本人郑重声明: 所呈交的毕业设计说明书,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和“集体,均已在文中以明确方式标注。中本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名: 日期:国年月日徐州工程学院毕业论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用毕业论文的规定,即:本校学生在学习期间所完成的毕业论文的知识知产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业论文的纸本复印件和电子文档拷贝,允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布毕业论文的全部或部分内容,可以将本毕业论文的全部或部分内容提交至各类数网据库进行发布和检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本毕业论文。 ”大 学模具是生产各种工业产品的重要工艺装备,随着塑料工业的迅速发展,以及塑料制品在各个工业部门的推广应用,产品生对模具的要求也越来越高,传统的模具设计方法已无法适应当今的要求。与传统的模具设计相比,计算机辅助设计论(CAD)技术无论是在提高生产率、保证产品质量方面,还是在降低成本、减轻劳动强度方面,都具有极大的优越性。挖掘机在工程建设和抢险救灾中用于挖掘、装卸、起重、打桩、夯土、破碎、拆除等多种作业。挖掘机的控制部分放置文在操纵箱中,回转、挖掘、装卸动作靠控制操纵箱前侧的先导手柄完成。传统挖掘机操纵箱缺少智能控制的功能设置,不能满足挖机在危险环境下工作的产品升级换代需求。操纵箱箱体需要根据智能控制需求,改变其形态。本课题根据挖掘机智能操作 检箱箱体要求,进行注塑模具的设计和仿真。测挖掘机在工程建设和抢险救灾中用于挖掘、装卸、起重、打桩、夯土、破碎、拆除等多种作业。挖掘机的控制部分放置在操纵箱中,回转、挖掘、装卸动作靠控制操纵箱前侧的先导手柄完成。传统挖掘机操纵箱缺少智能控制的功能设置,不能满足挖机在危险环境下工作的产品升级换代需求。操纵箱箱体需要根据智能控制需求,改变其形态。本课题根据挖掘机智能操作系统AbstractDie is an important process equipment for the production of various industrial products. With the rapid development of the plastics industry and the promotion and application of plastic products in various industrial sectors, the requirements of the products on the moulds are also getting higher and higher, and traditional mould design methods can no longer be adapted. Todays request. Compared with the traditional mold design, computer-aided design (CAD) technology has great advantages in terms of improving productivity, ensuring product quality, reducing costs, and reducing labor intensity.Excavators are used for excavation, loading and unloading, lifting, piling, rammed earth, crushing, demolition and other operations in construction and emergency rescue operations. The control part of the excavator is placed in the control box. The rotation, excavation and loading and unloading operations are accomplished by controlling the front handle of the control box. The traditional excavator control box lacks intelligent control function settings and cannot meet the upgrading requirements of excavators working in hazardous environments. Manipulating the cabinet box requires changing its form according to the needs of intelligent control. This topic carries out the design and simulation of the injection mold according to the requirements of the excavators intelligent operation box.- 3 -Keywords Injection mold Computer Aided Design目录摘要 IAbstract II目录 11.绪论 31.1选题的背景及意义 31.2外国模具的发展现状 31.3我国模具的发展现状 31.4我国模具的发展前景 41.5注塑机的发展历史 41.6建模软件AUTOCAD介绍 52.箱体工艺性分析 62.1确认箱体的设计要求 62.2注塑件材料分析 62.3“注塑件结构工艺分析 82.4中注塑模具工艺参数 82.5注塑粗糙度分析 9国2.6分析注塑件的精度等级 92.7初步选定塑料注射机的规格和型号 9知3.确定型腔形式 10网3.1型腔的选择 11”3.1.1整体式型腔 113.1.2组合式型腔 11大3.2型腔的设计 11学4.分型面的选择 145.设计浇注系统 16生5.1主流道设计 165.2分流道的设计和布置 17论5.3浇口的设计和布置 175.4冷却系统的设计 17文5.5计算水道的直径 196.确定注塑件的脱模方式 216.1设计注塑件脱模装置 21检测6.2确定注塑件的推出方式 216.3计算注塑件的脱模力 21系6.3.1计算注塑件芯脱的模力 226.4确定模具推杆的尺寸 23统7 .校核注射设备的相关技术参数 247.1校核注塑件注射量 247.2校核注射机的注射压力 247.3校核锁模力 247.4校核模具具体尺寸 247.4.1校核模具的长宽高 247.4.2校核模具定位圈的直径 258 .绘制模具零件图和装配图 26结论 28致谢 31参考文献 321.绪论1.1 选题的背景及意义模具是用来生产大批量同形产品的必须工具,是工业生产的必须工艺用品。注塑模具是国民经济的基础。用模具生产的- 4 -产品,具有很高的生产效率,优质的质量,相对较低的成本并且节约原料,对环境友好等优点。已经成为了现代工业中非常重要的工业手段和发展方向,因此注塑模具工业对我国经济发展有非常积极的作用。根据不完全统计,在电器、日用品、玩具等轻工业行业中,将近90的零件是依靠注塑模具生产的,在交通工具制造业,农用机制造业等行业中,注塑模具所占比例也非常高。自20世纪80年代以来,在美国、日本、欧证等发达国家中,模具行业的产值已经逐渐超过机床行业,并且差距还在不断扩大,可见模具行业对经济发展有举足轻重的地位。1.2 外国模具的发展现状国外的注塑模具发展比较早,和国内相比也更为先进成熟。现在的注塑行业主要向着高效率,多工位,全自动,低成本发展。例如WP公司成功组合了双螺杆聚合物玻纤混练技术和活塞注塑成型技术组合,让多相体系共混和注塑过程可以同时完成,极大地提高了生产效率。In-shot公司开发的子母螺杆双色同时高精度注塑技术。这套设备有一个机筒,俩个字母螺杆和俩套传动系统组成。这个子母螺杆非常特殊,由大螺杆的空腔作为小螺杆的机筒,这俩个螺杆运动相互独立,注塑的结构也相对的比较简单,这样可以有效的降低共塑注塑的设备成本。英国Delcam公司的系列软件就包括了曲面/实体几何造型,复杂形体工程图样,塑料模具设计,工业设计的渲染和复杂形体的CAM,艺术造型,逆向工程和复杂形体测量。这种高度集成的软件,对工业生产可以提供极大的便利,一个软件完成设计到检查的一系列的完整工艺流程,提高生产效率。像这样的高效率软件还有很多,包括我们常用的PRO/E、UG等都是由国外公司开发的软件,可以说从软件到硬件,国外注塑模具生产都全面领先于国内。1.3 我国模具的发展现状“相比而言,国内的塑料模具生产就比国外落后得多了,大部分企业使用的是单型腔模具,其中简单单型腔更是占到总模中具数量的70%以上,在中小企业重,这个比例还会更高。一模多腔的精密复杂注塑模,多色塑料注射模具已经开始逐渐普及并发展,但是很多精密模具还是需要进口。虽然如此,我国的注塑模具毕竟已经发展了半个多世纪了,已经取得了非常大的进步国和一定的技术经验积累,虽然和国外上百年的工业积累还是存在明显的差距,但是得看到,我国注塑模具和国外的差距,正变知得越来越小,这是非常值得肯定的。塑料模具产值约占国内模具行业总产值的30%,年均增速约为13%左右。模具平均寿命低网于100万次,模具最高寿命超过1亿次,精度在1微米左右,和国际上平均寿命5000万次,最高寿命8亿次,我国处在90年代末的国际一线水平,而且国内技术水平差距也很大。沿海发达地区和内陆相比,存在很大的差距。1.4 我国模具的发展前景”大我国现代注塑模具行业的发展是十分快速的。现代企业对注塑模具专业人才的需求量非常大,很多企业开出了优厚的条件就是为了吸引人才并留住人才。自从义务教育普及完成后,普通的工人都具备了一定的知识基础。加上高等教育的普及,普通人才的数量大大增加,这也造成了现在企业越来越不缺普通人才,而对高端人才的需求缺日益旺盛,现在的注塑模具行业正学快速发展,正是投身本行业的好时机。只要能够用心钻研认真学习,踏实工作,就可以在这个行业内实现自己的价值。本都远低于注塑模具,所以注塑模具行业受到了不小的冲击,而国内的注塑模具精度普遍不高,导致和3D打印产品的质量差模具行业正面临着专业化与高精度化的转型。随着现在3D生打印技术的快速发展和成熟,已经在产率和精度上拉近了和注塑模具的差距,外加开模的制造和维护成本非常高昂,而3D打印技术的基础成本只有打印机本身,无论是灵活性还是初期成论距小,更是成为国内注塑模具行业遇到的老大难问题。于此同时,注塑生产作为一种污染较大的行业,政府对高污染行业的限文制只会变得越来越严格。对后期排污的处理的限制也会越来越多,也会增加工业生产的成本,这对注塑行业是非常不利。所以注塑行业想要发展,必须走向技术导向,提高精度、提高生产效率、降低废料率提高材料利用率是未来注塑模具行业的必然发检展趋势,所以高端人才对于模具行业正变得越来越不可或缺甚至成为这个行业的主导。随着仿真技术的出现并且逐步发展至今,现代仿真技术已经很发达了,用模拟仿真软件模拟产品,不需要实际生产就能测了解产品的大致质量,对于开模成本极为高昂的注塑行业来说,这无疑减少了生产成本,可以降低产品价格而带来更多的利润。俗话说的好,好马配好鞍,在技术手段日新月异,在软件功能日渐完善的今天,用于生产的硬件设备也需要升级换代来匹 系配生产软件,加工机械的自动化,集成化,一体化是必然趋势,在购买国外成熟产品的同时,也要研发属于我们自己的拳头产品,俩手都要抓,俩手都要硬。统1.5 注塑机的发展历史从20世纪50年代推出的螺杆式塑料注塑机到现在,已经有将近70年的历史了。注塑机刚推出时,锁模力大概在1000到5000牛顿之间,注射量也比较小,主流机型大约在50-2000G区间。到了70年代,随着工程塑料的普及,特别是汽车,家电行业的需求的大量增加,使得大型注塑机得到快速发展,并且数量也开始增加。1980年美国有140台左右的10000KN以上锁模力的大型注塑机在生产,然而只过了5年也就是1985年,这个数字就变成了500多台,可见塑料行业的发展有多快速。在我国注册生产注塑机的的厂家大约有90多家。注塑机的结构形式主要有:立式注塑机和卧式注塑机,也可以根据精度分成普通注塑机和精密性注塑机。目前我国注塑加工的注射量在5052000G,锁模力在200-40000N 与国外发达国家还存在巨大的差距,但是差距正在逐渐缩小。注塑加工的产品主要分为:热固性塑料,热塑性塑料和橡胶。从加工的制品来说,分为单色,双色塑料。注塑机是我国和国外先进水平差距最小的塑料行业机械同时也是发展的最快的塑料机械,但是在大型、专用,特殊,高精度塑料生产加工领域,国内仍产处于空白,外加3D打印技术的崛起,注塑机行业的利润空间和行业环境正面临的严峻的考研,这也是留给新一代注塑方面人才的挑战与机遇。- 5 -图1-1 注塑机模型1.6 建模软件AUTOCAD介绍AutoCAD是Autodesk公司在1982年开发出来的自动计算机辅助设计软件CAD常常用于二维制图、基本三维制图还有文档设计。现在CAD就是最常用也最基础的制图设计软件。AutoCAD的用户界面非常简洁方面,通过使用菜单或命令就可以完成各种操作。CAD最大的便利就在于它可以同时处理多个文档,多个文件。这种操作模式可以让刚刚接触这个软件的人,也能够进行一些复杂的操作,完成自己的设计,而对于可以熟练使用本款软件的人,则可以非常快速的完成自己想要进行的操作,达到设计的高效率,为实际的生产提供便利以及效率。CAD还有一大特点就是,使用者不需要学会编程,就可以使用本软件完成制图,因此CAD被广泛应用于土木工程,建筑设计,装饰装潢设计,工业绘图,电子加工业,服装家具设计等多领域。在现在,三维设计软件如PRO/E UG开始逐渐普及并替代CAD,但是CAD仍然是一款基础并且实用的设计软件。2.箱体工艺性分析2.1 确认箱体的设计要求图2-1 箱体零件CAD图通过查阅资料,先设计出箱体零件,设计出的箱体零件如图2-1所示,箱体的颜色为灰黑色。该注塑件的用处主要是收纳挖掘机操纵杆,所以对该零件的表面质量要求不是很高,但是该箱体需要承受一定的重量所以不允许存在毛刺,气泡等缺陷影响正常工作和零件寿命。该注塑件属于中型零件,在和箱盖零件配合时要求配合精密,注塑件壁厚最大为7mm,最小为5mm。“中2.2 注塑件材料分析选择的注塑材料为ABS,也就是我们俗称的工程塑料。其中A代表丙烯腈,B代表丁二烯而S则代表苯乙烯。所以ABS塑国料就是上述三种单元组成的三元共聚物。这三种单元的含量是不固定的,可以根据实际产品需要的性能来调配三种单元的比例。比如A丙烯腈就具有增大塑料硬度,耐磨性,提高耐腐蚀性等作用。B丁二烯可以使塑料制品变得更强强韧,而S苯乙烯则具知有改善塑料电性能的特性。ABS塑料在机械、汽车飞机轮船制造、纺织等行业内广泛应用就是因为ABS是一种造价低廉,性能优良,用途广泛的塑料。网”大部分的ABS塑料是无毒的,不透水,但能略微透过水蒸气,并且吸水率很低,在室温条件下浸水一年,吸水率不会超过大1%并且物理性能不会起任何变化。ABS树脂制品表面可以进行打磨和抛光处理,所以ABS塑料可以用于生产对表面光洁程度要求高的产品,这是很多别的塑料做不到。学图2-2 ASB原料ABS拥有良好的的物理性能和机械性能,良好的抗冲击性能和尺寸的稳定性。电性能优良、较好的耐磨性、抗腐蚀性。生成品加工和机械加工性能好,便于加工和二次加工,加工成本低。ABS塑料耐水、耐酸和碱类的腐蚀同时ABS塑料不溶于大部分醇类和烃类溶剂,但是溶于醛、酮、酯以及某些氯代烃中。同时ABS塑料的热变形温度比较低,耐热性比较差。当温度达到论220度以上是,ABS塑料就会开始融化,当温度继续上升到250度以上时,ABS塑料就会开始热分解,所以加工ABS塑料时温度一定要严格控制,不能让ABS塑料发生热分解。文检查阅模具设计手册可知 ABS工程塑料的密度在1030-1070KG/M-3,模具温度在50-80摄氏度左右,收缩率为0.3-0.8%,收缩率极低,最大不溢料间隙为0.04MM,ABS注塑件的尺寸精度为5-6级测系表2-1 ABS的性能参数性能数据统工作温度() 50-80密度(g/cm3) 1.05-1.07收缩率(%) 0.3-0.7吸水 0.3-0.6熔点() 220-240抗拉强度(MPa) 40-50压缩强度(MPa) 18-36弯曲强度(MPa) 820弯曲弹性模量(GPa) 1.5拉伸弹性模量(GPa) 2.0硬度 R62R86物理结构非结晶的线性结构。化学结构稳定性较高,耐化学腐蚀2.3 注塑件结构工艺分析由图2-1可以知道,注塑件的形状近似为长方体,长宽高分别为516mm,150mm和408mm。壁厚为5-7mm。箱体顶开有- 6 -1个大长方形槽,1个小圆形槽和7个小长方形槽。箱体体积大,结构也较为简单所以采用单分型面。2.4 注塑模具工艺参数查阅模具设计手册,可确定ABS工程塑料的注塑工艺参数如下:注射机的类型:螺杆式注射机螺杆旋转速度:喷嘴的形式:直通式喷嘴的温度:料筒前端温度:料筒中端温度:料筒后端温度:模具温度:注射压力:保压力:“注射时间:保压时间:中冷却时间:国成型周期:以上数据是理论上的数据,在生产实际过程中,可以根据时间情况进行修改以完成实际生产。2.5注塑粗糙度分析知产品用来收纳挖掘机操纵箱内各个零件以及传动结构,所以外表平整即可。因此产品表面的粗糙度Ra=3.2,这个粗糙度网综合考虑了产品的表面加工所需求的质量和加工成本。同时成型产品内中,大型芯表面的粗糙度为Ra=6.3,成型后的产品外表型腔表面粗糙度应该为Ra=1.6。”2.6分析注塑件的精度等级大产品的尺寸根据实际情况,决定选用自由尺寸。由于本注塑件是挖掘机智能操作箱箱体零件,所以对精度没什么要求,可以采用GBT14486-93塑料件尺寸公差中的MT5级精度,即未注公差2.7初步选定塑料注射机的规格和型号学注射机的选择对注塑模具来说非常重要,直接关系到加工能否顺利完成以及产品的质量是否合格。要选择正确的注射机生,首先要了解注射机的类型,然后是最大注射量,最大注射力,最大注射面积和锁模力。然后还要考虑模具在注射机上安装需论要多少定位孔,需要多大的定位孔之类的具体生产中遇到的实际问题。注射压力:为了完成注塑生产,需要把熔化的塑料注入模具,熔化的塑料进入流道就会遇到阻力,所以需要适合的注射压力使熔化的塑料克服来自型腔和流道的阻力让塑料充满模具,这个压力就是注射机的注射压力了。公称注塑量:公称注塑量反应一个注塑机的基本加工能力,是指注射机在对空对射时注射器做一次最大行程时,注射装文置所能注射的最大的量。检测注射速率:熔化的塑料要充满模具,不仅需要足够的压力,还需要一定的速度,速度太慢的话熔化的塑料就会提前凝固产生气泡和缺陷,所以注射速率也是选择注射机的重要指标。系同时注塑件的体积应该也要低于注射机注射容量的80%,避免出现注射不足的情况。通过CAD计算出零件的表面积A=467.81cm2,再通过V=P板厚A计算出零件的体积V=346.5cm3统所以综合考虑下,初步选定发那科280c注射机为本零件的注射机,技术数值如表2-1所示表2-1 发那科280c注射机具体参数技术参数数值标称注射量(cm3) 450螺杆直径(mm) 64注射压力(MPa) 1550注射行程(mm) 160螺杆转速(r/min) 20170注射时间(s) 10.8注射方式螺杆式合模力(N)最大成型面积(cm2) 400模板最大行程(mm) 400模板最大厚度(mm) 400- 7 -模板最小厚度(mm) 300拉杆空间(mm) 630630合模方式液压机械推出形式中心推出电动机功率(kw) 50喷嘴球半径(mm) 24喷嘴孔直径(mm) 8定位圈尺寸(mm) 200机器外形尺寸(m) 5.341.751.60图2-3 发那科280C注射机3.确定型腔形式3.1型腔的选择模具的型腔,又叫做凹模,型腔的作用就是成型注塑零件的外表面,按照型腔的不同结构可将其分为整体式型腔和组合式型腔两大类。3.1.1整体式型腔“整体式型腔就是由一整块金属材料直接加工不进行拼合而制成的型腔。整体式型腔的结构比较简单但是具有强度大、刚中性好,不易产生塑性变形,能生产出没有拼缝痕迹的注塑件等优点,常用来加工形状简单的中小型塑件。3.1.2组合式型腔国当注塑件的外形和结构比较复杂时,一般会使用组合式型腔来完成加工工艺性。组合式型腔的结构形式较多,大致有如下几种图3-1知图3-1 型腔的类型如图b、c为底部与侧壁分别加工后用螺钉联接或镶嵌;图c拼缝与注塑件脱模方向相同,有利于注塑件的脱模。图d为局网部镶嵌,这样不仅有利于加工以外还方便模具磨损后的更换。”因为挖掘机智能操纵箱箱体是工业生产必须的零件,需要大批量生产,而且形状不算特别复杂但是体积较大,再考虑到大实际生产的成本问题,注塑箱体的上下俩部分,再组合到一起形成完整的箱体零件。所以决定选择一模俩腔的结构。也就是组合式型腔学3.2型腔的设计生型腔按照结构不同大致可以分为4个不同的种类,分别是整体式,整体嵌入式,组合式和镶拼式。型腔应该采用整体结构论,是因为整体结构具有较高的强度和刚度。型芯一般采用整体嵌入式结构,是为了便于热处理加工。采用螺栓固定型芯。一模两腔是多型腔的,所以应当使用平衡式的型腔排列。所以就可以使用紧凑排布来减少模具的尺寸,缩短流道尺寸。因为已经确定了一模两腔的结构,所以直接选用直线对称的结构。根据资料数据显示,多型腔之间的距离应该至少为文20mm或检以上,凹模是在定模上进行生产制作,所以刚度也是符合实际生产要求的。同时为了使注塑件能够尽快完成注塑过程充满整个腔体,所以型腔的间距不宜过大,最终我选择的俩型腔之间的间距为22.5mm,如图3-1图3-1 型腔的间距测系所以整个型腔的设计如下图3-2图 3-1 型腔的设计图统4.分型面的选择分型面:分型面是为了将已成型好的注塑件从模具型腔内取出或为了满足安放嵌件及排气等成型的需要,根据注塑件的结构不同,将直接成型塑件的那一部分模具分成若干部分的接触面。分为水平分型面、垂直分型面和复合分型面。制造注塑件时,为方便取出零件,将铸型做成几部分,其结合面称为分型面。选择分型面时,不仅要考虑注塑件的零件质量,还要考虑工艺是否简便,有实际的生产效益。选择分型面的标准有如下几点:分型面的选择不能影响注塑件的质量和外观,如果注塑过程中产生了飞边也要易于清理修整,最大程度保证零件的外部的平整光洁。分型面选择要有利于注塑件的脱模,注塑件脱模的难度直接决定了生产成本和生产效率,所以选择分型面时尽量把分型面留在塑料零件脱模方向最大外形轮廓处或者动模或者下模上。分型面选择要方便排气和浇注系统的布置,所以分型面应该尽量和流料末端重合。分型面选择要考虑同轴度,为了保证注塑件的质量,对有对于同轴度要求的塑件,要把对于同轴度要求的部分放到同一模具腔体之中。分型面选择应改避免侧抽芯,如果注塑零件有侧抽芯,则尽量把型芯滑块部分放在动模部分中。分型面的选择应考虑到注塑机的技术参数(锁模力)。塑件投影面积越大,注塑件需要锁模力大,分型面应该布置在与开、合模方向平行的方向上,这样就不会发生因锁模力不足产生的溢料情况- 8 -分型面还分为单分型面和双分型面单分型面:单分型面注塑是注塑模中最简单也最普遍的一种分型面,以分型面为界限把注塑模分为俩部分动模和定模。主流道在定模上,分流道就留在分型面上,零件本体则在动模上。双分型面:双分型面注塑是从不同分型面取出零件的一种注塑方式。双分型面注塑和单分型面注塑的区别,就在双分型面注塑的模具里多里一个浇口板。浇口板可以自由移动。开模时,中间板和固定模板被定距分型,以便取出这两块板间的浇注系统凝料。双分型面注塑模具的结构比较复杂,成本较高,主要用于点浇口的单型腔或多型腔注射模、侧向分型抽芯机构设在定模一侧的注射模及需要顺序分型的注射模。指标疑似剽窃文字表述-1.摘要模具是生产各种工业产品的重要工艺装备,随着塑料工业的迅速发展,以及塑料制品在各个工业部门的推广应用,产品2.对模具的要求也越来越高,传统的模具设计方法已无法适应当今的要求。分型面的选择“分型面:分型面是为了将已成型好的注塑件从模具型腔内取出或为了满足安放嵌件及排气等成型的需要,根据注塑件的中结构不同,将直接成型塑件的那一部分模具分成若干部分的接触面。分为水平分型面、垂直分型面和复合分型面。脚注和尾注1. 甄瑞麟,磨具制造工艺学M.北京:清华大学出版社,2005-1.2. Dong Mei Jiao,Fang Deng,Wei Min Yang. Design of Injection Mold and Research of Process for Plastic Parts Based on CAE AnalysisJ. Trans Tech,2017-7-17.3. 李维,模具设计师(注塑模)M.北京:中国劳动社会保障出版社,2009-9.4. 彭建声,秦晓刚.模具技术问答M.北京:机械工业出版社,2010.5. 赵蓓蓓.初探塑料模具材料现状及发展方向J.科技资讯,2009(34).6. 欧圣雅.冷冲压与塑料成型机械. J.北京:机械工业出版社,1999-12.7. Noah S. Nelson,Steven R. Buchman,Albert J. Shih J. Emerald, 2017-1.8. 刘平平.注塑模自动分模技术研究D.上海:同济大学, 2009.9. 房颜明. 注塑模具的标准化探讨与其自动化设计研究J.科技展望,2017-02-10.学国10. 张兰英.注塑成型模具设计的要点分析J.山东工业技术,2017-01-01.2. 挖掘机智能操作箱箱体注塑模具设计.doc_第2部分总字数:5053生相似文献列表 文字复制比:23.6%(1192)疑似剽窃观点:(0)论塑料衣架注射模设计文9.1%(461)1纪璠 - 大学生论文联合比对库- 2017-05-12是否引证:否210500_080203_0910100817检7.3%(370)- 大学生论文联合比对库- 2013-06-21是否引证:否33253775_李旺荣_汽车B柱下盖测2.4%(120)李旺荣 - 大学生论文联合比对库- 2016-05-16是否引证:否4刘泽伟_06090126_游戏手柄护盖注塑模设计系1.3%(67)刘泽伟 - 大学生论文联合比对库- 2013-05-07是否引证:否5水杯把手注射模具设计说明书0.9%(44)统是否引证:否俞静 - 大学生论文联合比对库- 2015-04-096操纵箱结构件冲压模具设计0.8%(40)史梅贵 - 大学生论文联合比对库- 2017-05-22是否引证:否7机电学院_20080334219_陈建伟0.6%(32)机电学院 - 大学生论文联合比对库- 2012-05-15是否引证:否82008080303121-张志杰-刘元盛0.6%(31)张志杰 - 大学生论文联合比对库- 2012-05-14是否引证:否9霍尔感应自行车里程计0.6%(31)吴伯煌 - 大学生论文联合比对库- 2012-05-17是否引证:否10空冷机组凝结水精处理离子交换树脂耐温性能研究0.6%(30)王倩倩(导师:陈颖敏) - 华北电力大学博士论文- 2015-12-01是否引证:否原文内容 红色文字表示存在文字复制现象的内容; 绿色文字表示其中标明了引用的内容挖掘机智操作箱箱体结构较为简单,所以不需要使用复杂的模具,采用单分型面模具就可以满足正常的生产需求。- 9 -分型面的选择如图4-1图4-1 分型面5.设计浇注系统浇注系统是指由浇口杯,直浇口,横浇口,内浇口组成。它的用处是将熔化的塑料充满整个型腔并将注射压力传递到模具内的各个部分,从而获得组织均匀致密,外形完整,尺寸精准,表面光洁平整的注塑件。图5-1 浇注系统模型简图5.1 主流道设计主流道:主流道是指从注塑机喷嘴开始到飞流道终止,让熔化塑料流过的通道。主流道的直径直接影响了熔化塑料通过流道时的速度和塑料充满模具所需要的时间,直接影响加工质量以及生产效率,所以主流道的直接选择一定要合理。如果流道直径过大,会增加凝固时间并且容易产生涡流和紊流导致产品中含有气孔等缺陷。直径过小,热量损失大,凝固加快,不易于注塑件的成型,造成加工困难并且增加加工成品,不利于实际的生产。所以主流道的设计原则就是:在保证注塑件可以完整成型并且工艺性能优良的前提下,缩短主流道的长度来减少压力和热量的损失。主流道的长度一般不要超过60MM,主流道过长不利于熔化的塑料均匀充满型腔,如果零件过大,就需要多浇口来同时注射塑料保证注塑质量。在设计主流道时尽量多使用圆角过渡,避免或者少用直角过渡,减小熔化塑料通过主流道时受到的阻力5.2分流道的设计和布置 “分流道:分流道就是连接主流道和浇口的通道,中对于单型腔模具的注塑,有时候可以省去分流道,但是对于多型腔的注塑模具已经复杂的注塑模具,分流道就是必不可少不可省略的重要部分了。分流道的作用是对熔化塑料的转向和分流。越是复杂的注塑件,它的分流道就越多越密集,这么设计的原因都是为了注塑件能够完整的成型并且具有优良的质量,所以分流道的国设计和布置,一定要合理并且简便。分流道的设计要求如下:流道能尽快充满型腔,从而减小压力和热量的损失,降低生产成本。尽量减小回料量知能够将熔化的塑料均匀并且较快地分流到个个型腔之中。网常用的分流道截面有:圆形,梯形,;六边形和U形等等。在生产中,分流道截面积越大则损失的压力就越小,然而截面”积越大损失的热量就越多,这是互相矛盾的,所以我们就需要选取一个最合适的截面积来平衡热量损失和压力损失达到成本最大低化,这个最合适的值通常由分流道的截面积和表面积之比来表示,比例越小,效率就越低,越不适合实际生产。5.3 浇口的设计和布置学浇口也叫作进料口,指分流道到模具型腔中间的一段通道,也是浇注系统中截面最小并且长度最短的一部分。在注塑件注塑中指浇注时融化塑料进入型腔的入口和通道。作用是利用紧缩流动面而使进料加快,在成型完毕后浇口最先凝固,有防止生塑料回流以及防止型腔内部压力下降过快使注塑件产生收缩形成气泡的功能。浇口的设计原则如下:注塑过程中,注塑件能量损失尽量的小论浇口的位置布置要能避免注塑件发生收缩导致气泡,变形等缺陷文浇口的位置要能避免注塑件表面产生熔接痕浇口的位置布置要能够是进去型腔的熔化塑料能够挤出型腔内的空气。检浇口位置安排要远离型芯,避免熔化塑料流直接冲击型芯造成对整体零件成型的影响。浇口的位置安排要考虑对注塑件外形的影响,如果注塑件的外观要求比较高的情况下,浇口就不能安排在分型面上。5.4 冷却系统的设计测注塑模具的冷却系统是注塑模具系统中非常重要的一部分,合理设计的冷却系统是对注塑件的质量的有效保证。查阅系模具设计手册得下表5-1,可以知道温度对注塑件的影响:统表5-1 温度对注塑件的影响模具温度塑件质量情况现象过高缩孔在厚壁部分,易冷却的地方先硬化,不易冷却的地方会发生收缩并且产生缩坑。模具温度过高易产生缩孔溢料因为模具具有间隙,当温度过高,型腔内塑料黏度低,流动大,容易发生缝隙溢料不均匀变形零件各部位冷却不均匀,收缩不一致,就发生了变形过低填充不良温度过低时塑料流动性低,黏度过高就会发生填充不均熔接焊当俩股料流汇合时,由于模具的温度低,容易产生不完全熔合,就会出现毛发状的细纹线表面不光泽表面出现不光泽现象温度调整不当机械性能不良当模温过高过低时,塑料的结晶不良,就会造成机械性能不良参考上表可知:冷却水道的位置安排和注塑件的形状,壁厚有直接的关系。冷却水道要设置在模具中热量集中并且散热比较困难的部位,例如厚壁处,转角处。图5-2注塑模具冷却系统模型设置水路的基本原则:在模具强度和结构允许的条件下,水道的直径尽量大一点,数量也多一点。- 10 -水道不应该安排在螺钉的正上方水道的安排要远离螺孔,顶针孔等模具孔洞,如果无法避开,则设计距离要超过3mm水道的安排要远离注塑件熔接的地方,避免带走过多热量影响注塑件的正常熔接降低注塑件质量水道的安排,距离型腔表面的距离要保持一致,不可过远也不可过近水道的安排要注意模具中热量集中的部位,热流道,浇口处和厚壁处要加强冷却,例如让冷却水直接流过浇口附近来加强散热。5.5 计算水道的直径查阅模具设计手册 得到公式5-1 公式5-2(5-1)公式1中:W-通过水道的冷却流量(g)w-单位时间进入流道的熔化的塑料的质量(g)a-每克ABS工程塑料的热容量(J/g)T-冷却水流出模具时的温度(T)t-冷却水流入模具时的温度(T)“K-热传导系数(5-2)中公式2中:-冷却水的密度(g/cm2)国l-冷却水道的长度(cm)根据公式1和公式2可得冷却水道的直径d=15mm 根据设置水路的基本原则,水道直径尽量大一点,我们最后选取的冷却水道直径为17mm知网图5-3 冷却系统”6.确定注塑件的脱模方式6.1 设计注塑件脱模装置大在注塑过程中,能够使挖掘机智能操作箱箱体注塑件顺利从模具中脱离出来的结构就是脱模机构,在设计注塑模具的脱模结构需要注意的有以下几点:学尽量把注塑件滞留在动模内,这样有利于使开模力驱动整个模具机构,来帮助注塑件进行脱模,降低里脱模的难度。当注塑件凝固时,注塑件会发生收缩,注塑件会吸附在型芯上,所以要在注塑零件强度和刚度的最大的部位和方向上施加一个脱模力,来帮助零件顺利的从模具中脱离。生论脱模结构的设计一定要简便。一方面是为了方便加工,降低生产成品,另一方面,过于复杂的脱模结构有可能会损坏零件的表面质量,破坏零件完整结构。所以脱模结构设计的一定要合理。6.2 确定注塑件的推出方式注塑零件的脱模方式有很多种。考虑到我们设计的零件是挖掘机智能操作箱箱体零件,是一个箱体零件,结构比较简单文,尺寸也不是非常大,所以就选用了推杆推出的方式来进行脱模。检测图6-1 推杆设计6.3 计算注塑件的脱模力因为热胀冷缩,熔化的塑料在模具中冷却凝固时注塑件的体积就会缩小。注塑件的体积缩小后,注塑件的外表面就会紧紧地包住型芯,所以把注塑件从模具中取出时就必须要有脱模力来帮助脱模。系6.3.1计算注塑件芯的脱模力统型芯的截面为矩形形状,因为箱体是矩形,是规则形状所以可以直接计算脱模力矩形的宽为,通过CAD可以直接计算出型芯的最大截面积为,利用截面积相等来进行等效替代,三因此假设矩形的长为bb注塑件的厚薄程度用公式来表示,公式为:所以可以判定改注塑件为薄壁,所以使用薄壁条件的的脱模力公式来计算脱模力,公式见式(6-1)。(6-1)式中-材料的弹性模量,ABS工程塑料的弹性模量-工程塑料的平均收缩率S=-L表示型芯的长度-脱模的斜度,本次设计的斜度为0-摩擦系数,这里-为泊松比,- 11 -为无因次数,这里值为- 塑料件上有气孔所以气压可以认为是0计算模具内小型芯所需的脱模力先应用公式计算塑件的厚薄度。(6-2)式中-为小型芯的大端的直径,取值为因为,所以注塑件壁为厚壁,看作圆形塑件来计算脱模力,脱模力计算为:式中KaKbKb(2)计算塑件脱模力计算过程具体见式6.4 确定模具推杆的尺寸因为已经选用了推杆来进行脱模,综合考虑脱出注塑件以及方便气体排出模具外,所以决定在型腔内设置4个推杆来进行脱模。(1)计算推杆直径“中查资料可以从公式求出,具体见式。式中-安全系数国-推杆的总长度,长度值为210mm-模腔内的脱模力,脱模力约为6442N知-为模腔里的推杆数量,n=9网-为推杆的弹性模量, 弹性模量一般的推杆尺寸要比理论尺寸要大,这么做是为了保证推杆工作的时候稳定性和高效性,所以推杆的的实际尺寸选择6mm”大接下来再开始校对推杆的直径学所以选择的合理且正确的。7 .校核注射设备的相关技术参数生7.1校核注塑件注射量由于已经计算出了注塑件的体积大小,所以就可以直接计算注射量,来对注射量的大小进行校核。经计算,注塑件和浇论
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