家用拖布配件注塑模具设计
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本科毕业设计(论文)题目:家用拖布配件注塑模具设计 系 别: 专 业: 班 级: 学 生: 学 号: 指导教师: 年 月家用拖布配件注塑模具设计摘 要本次设计中,通过对家用拖布配件塑件的注塑模具设计,建立了模具基本理论知识系统,完善了设计制造流程,深化了软件操作水平,强化了理论计算校核方式,同时为未来的工作做好设计技术储备。本次设计首先根据塑件的外形结构特点,选择了合适的热塑性高分子材料类型,分析注塑工艺,进行了模具型腔出模数量的确定,完成了流道浇注系统的设计,进行模具温度调节冷却水道设计,对于成型零件的设计方面,选择了分型面,确定了型芯和型腔的结构设计和成型尺寸的计算与校核。顶出系统的合理布局能够实现塑件的顺利脱模。选用了标准GB模架系统来实现标准模块设计与制造,缩短制造周期。在完成模具设计之后,通过查注塑模具设计指导手册,选择了相关注塑机,确定了注塑机基本型号,根据注塑机参数表进行校核与计算,包括注塑量,注塑压力,锁模力,安装尺寸等数据。最终完成后的注塑模具能够实现全自动化生产,根据生成经济性选择对应的注塑机来实现。整套模具结构巧妙,工作可靠,维修和制造成本合理,大量采用标准化模块与零件,能够满足于现在企业生产实践关键词:塑料;机械设计;注塑模具;校核;注塑机;Design Of Injection Mold For Household Mop AccessoriesAbstractIn this design, through the injection mold design of household mop accessories, the basic theoretical knowledge system of mold has been established, the design and manufacturing process has been improved, the software operation level has been deepened, the theoretical calculation checking method has been strengthened, and the design technology has been prepared for the future work. This design according to the structural characteristics of the shape of plastic parts first, choose the right type of thermoplastic polymer materials, the analysis of injection molding process, the determination of the mold cavity number of the mold, completed the design of the runner gating system, which can adjust the mold temperature, cooling channel design for the design of molding parts, choose the parting surface, determine the structure of the core and cavity design and forming size calculation and checking. The reasonable layout of ejection system can realize the smooth demoulding of plastic parts. The standard GB die frame system is selected to realize the design and manufacture of standard modules and shorten the manufacturing cycle. After the completion of the mold design, through consulting the injection mold design instruction manual, the relevant injection molding machine was selected and the basic model of the injection molding machine was determined. It was checked and calculated according to the parameter table of the injection molding machine, including injection volume, injection pressure, mold locking force, installation size and other data. Finally, the finished injection mold can be fully automated production, according to the economic selection of the corresponding injection molding machine to achieve. The whole set of die structure clever, reliable work, maintenance and manufacturing costs reasonable, a large number of standardized modules and parts, can meet the current enterprise production practiceKey words: plastic; Mechanical design; Injection mold; Check; Injection molding machine;目 录1 绪论11.1 课题背景11.2 国内外模具发展分析21.3 我国模具未来的发展趋势31.4 课题分析31.5 预计目标32 塑件成型工艺分析52.1 塑件结构分析52.2 塑件材料的选择62.2.1材料的成型性能62.2.2材料的物理性能72.3材料的主要用途73 注塑模具的结构设计83.1 确定基本模具结构形式83.2 确定型腔数量及排列形式83.3 分型面的确定:94 浇注系统设计104.1主流道设计104.2分流道的设计104.3 浇口的设计114.4 冷料穴的设计115 成型零件的结构设计和计算125.1成型零部件结构125.2成型零部件工作尺寸的计算125.3侧抽芯设计135.3.1 抽芯机构的概述135.3.2 抽芯机构的类型135.3.3 抽芯距离和脱模力的计算145.4 排气系统设计146 模架型号的确定和标准件的选用166.1模架型号的选择166.2 导柱导套的结构形式167 脱模推出机构的设计177.1推出机构设计177.1.1 脱模机构的选用原则177.1.2 脱模机构类型的选择177.1.3 推杆机构具体设计177.1.4推出力的计算177.2 确定顶出方式及推杆位置178 冷却系统的设计198.1冷却水道设计的要点198.2冷却水道的布局结构形式198.3 冷却水道直径大小的选择209 注塑机的选择与校核219.1 计算注塑量219.2注射机型号的选定219.3 校核注塑机注射量229.4 校核注射压力229.5 校核注塑机额定锁模力229.6 校核注塑机的开模行程23结论24参考文献25致 谢27毕业设计(论文)知识产权声明28毕业设计(论文)独创性声明29III1 绪论1 绪论模具是现代化机械制造与高分子材料领域的综合学科,不但需要具备热塑性材料相关工艺生产知识,还需要具有机械制造领域的机械加工原理,机械加工工艺,工程力学,机械设计基础相关知识。模具在现代化工业中具有非常重要的地位,模具被人们称为工业之母,各种设备的零件,都需要通过模具去生产其中的每个零件。对于模具技术的水平,机械加工设备的精度等级,是决定一个国家工业技术水平的重要因素。1.1 课题背景模具是机械工业领域中应用非常广泛的一种设备,特别是在我们日常生活中的日用塑料件,汽车塑料配件,电子电器设备,仪表设备,手机,电话,冰箱等行业里面,随着社会的发展,越来越多的塑料产品替代了原来的金属材料和无机非金属材料。相应的,随着科学进步,对于注塑模具的精度要求也更加的高了,模具的结构更加的精密化。模具的制造周期也要求相应的缩短。采用注塑模具生产出来的塑件,质量稳定性好,能够在非常久的时间内保持尺寸的稳定,生产的尺寸也非常高,能够完成其他机械加工工艺所不能制造的产品,一个企业的产品质量高低水平,很大程度上是有模具制造水平的高低来决定的。注塑模具的类型非常多,根据塑件的尺寸大小,结构形式不同而产生差异,一般情况下,核心机构为型芯和型腔,或者说是公模母模,型腔一般安装在前模部分,保持固定不动,型芯安装在后模部分,随着注塑机的开合模工作而跟随运动,注塑模具相同的地方还有导向定位机构,都是采用导柱和导套来实现工作配合的,导柱导套的精度等级,往往对模具的整体精度起到了决定性作用。其余的注塑模具零件还包括了定位环、浇口套、滑块、推杆、热流道、冷却水道等结构。每个结构都会跟随塑件的不同或者要求变更而产生了不同的演变。因为模具的结构是复杂多变的,在设计的时候,需要综合考虑一下因素:1.首先就是要分析塑料零件的工程力学性能,比如塑料的自身的应力变形量,承载载荷,自身的强度刚度,弹性变形量,塑性变形量,对水的亲和性,在做塑件结构设计的时候,要尽量避免因材料自身缺陷而引起的产品质量问题。2.考虑热塑性材料的注塑成型工艺特点,比如材料的自身流程比,材料热胀冷缩的收缩比,材料的流动性能,材料厚度过大时候的缩水问题,以及成型温度,注塑压力等3.塑件的结构应该尽可能的要考虑模具的结构形式,尽可能的去避免产生横向的抽芯或者是特殊抽芯机构,需要对模具的结构进行精简,降低制造难度。如果是有特殊使用领域的零件,比如眼镜片就要求透光率非常高,对应的模具也需要镜面抛光,其次就是根据使用领域的不同而产生的高耐压,高抗热,高强度,高承受,抗剪切等能力。2019年是我国高速发展的一年,我国的基础建设已经走向世界前列,被誉为基建狂魔,这其中对应的制造建设类设备越来越高级,需要的模具也更加精密。我国的模具设计、制造技术从改革开放的一片空白,到现在的越来越强大,更够设计和制造精度等级更高,模具尺寸更大,生产寿命更加长久的模具。现在的注塑模具设计领域,广泛的使用了MOLDLFOW模流CAE分析软件,模流分析软件能够实现在前期进行注塑工艺生产的仿真,能够分析的项目包括充填时间,压力、温度、冷却水管的温度、翘曲变形量,注塑机锁模力等等。能够大大的降低设计制造的风险,避免了在注塑生产的时候过多的调试注塑机,浪费时间,浪费金钱。使用CAE技术能够模拟实际的注塑成产过程,已经越来越多的企业去使用。具有非常重要的意义在模具的加工方面。模具的CAM技术也在同步的往前发展,国内比较出名了数控机械机床生产企业包括了华中数控、西南数控、广州数控等企业,这些企业生产的大行程,高精密度数控加工机床,对于注塑模具这种要求精度等级达到微米的质量做出了不同的贡献,大型精密机床的发展,使得我国模具企业能够承接更大的模具项目,特别是汽车领域的发展,汽车前后挡泥板的尺寸非常大,以前国产汽车通常是采用金属材料制备,现在随着注塑模具的发展,越来越多的汽车配件采用了塑料材料来实现,塑料材料能够降低整车的质量,提高燃油效率。数控CAM中的电火花加工机床,能够实现对数控机床无法加工的区域进行深度加工,包括小的加强筋,文体LOGO,特殊纹路等,另外现在企业还能使用镜面火花机来实现快速的模具成型零件的表面处理,而无需采用原始的人工打磨抛光,缩短了制造周期,降低了人工劳力成本。1.2 国内外模具发展分析我的的模具发展是从90年代后期进入高速发展的时候,90年代后期,在珠三角沿海一带和长三角沿海一带发展起来的,大量的香港与台湾的技术涌入国内,为我国的发展做出了不少的贡献,沿海一带的发展离不开劳动人民的辛勤付出。在珠三角东莞、深圳、珠海一带、逐渐形成了相关的大型模具企业工业园,提供相关汽车、电子电器类精密模具,以及为国外提供出模模具,出模模具的发展,为我国的工业发展,奠定了不可磨灭的贡献。在我国加入WTO以后,来自国际环境下的资金投资与外来企业的进入,更加的加快的模具的发展,在2000年之后,外企、港资企业、台资企业,呈现三足鼎立的状态,而2010年之后,逐渐形成的模具寡头,在上市企业中,不少的模具企业来是珠三角和长三角。我国和外国的模具技术与制造技术相比,仍然有不小的差距,这其中既有来自资金的差距,也有来自技术沉淀的差距,比如国外的资金丰厚,能够投入更多的金钱去深入研究模具技术,不断的完善自身,而我国在对应的模具研发研究经费上就有点节约,更多的是导致抄袭国外的产品。其次就是我国和外国在自动化层次的差距了,外国的模具能够实现高度自动化,流程化,智能化的管理,用一个人干多个人干的工作,节约劳力成本,提高生产效率,而我国在自动化模具制造领域仍然有非常大的差距,某些环节仍然需要投入大量的人工去实现,还不能使用机械手或其他自动化设备来替代。其次是软件开发与应用方面,在我国的模具行业的设计软件中,90%的设计软件,管理软件,制造软件,均来自于国外企业,这需要付出大量的使用费,专利费,这些软件其实是在没有办法的情况下使用的,有些软件不符合中国人的使用习惯,有些还是英文的,连中文都无法支持,呈现一种非常尴尬的境地,这就需要我们吸收国外先进的CAD/CAM/CAE软件开发经验,结合国人自身的设计、制造、分析习惯,来研发属于中国自己的设计软件。使用中国人自己研发的模具设计软件不然是为未来自主发展提供技术支持,更是可以摆脱发达国家的技术控制。1.3 我国模具未来的发展趋势我国模具经历了几十年的发展,在进入2019年之后,需要承受来自国际环境的竞争,也需要承受来自国内企业相互的竞争,但是整体模具制造业呈现一种良性的发展状态,企业不断的投入经费去支持工程人员进入科研环节,研究技术性的成长,缩短设计与制造周期,提高制造进度等级,能够承担大型的,复杂的,精度的模具,我国未来发展趋势主要有以下几点:向着大型化,精密化模具方向发展;向着自动化,标准化模具方向发展;缩短设计、制造、销售周期;减少人力成本,机械化成体提高;大量采用CAD/CAM/CAE技术前期设计;ISO质量体系国际化,ROSE环境质量标准国际化,满足国际质量标准体系。1.4 课题分析本次设计首先根据题目要求,绘制塑件的三维模型,分析塑件得体积,结构,质量,分型面,基本结构形式,然后进入设计环节。设计流程如下:根据塑件分析基本结构;选择合适的热塑性材料;确定型腔数量和分型面、分型线;完成模具重要结构中的成型系统设计;完成其余模具结构中的浇注、冷却、顶出脱模、气体排出系统;根据基本模具结构形式,选择GB标准的国标模架系统;匹配对应的其余标准件,包括定位环、浇口套、顶杆、垃圾钉、螺丝等;完成三维总装图的建模、二维装配图、非标零件图的绘制;编写设计说明书,并再次校核设计数据,参数,选择注生产的注塑机。1.5 预计目标完成整套得到注塑模具设计,理论结合实践。不但要三维模型结构表达清晰可靠,还需要二维制图按照机械制图规范编程明细表、技术要求、标注零件尺寸、公差、粗糙度等要求。最后说明书图文并茂,内容非常,计算校核准确无误。32 塑件成型工艺分析2.1 塑件结构分析根据任务要求,首先需要分析塑件的结构特点,外形结构,尺寸大小,表面粗糙度的要求等,然后在做对应的设计方案,如下图所示为完成后的塑件三维模型,从下图看,该塑件尺寸不大,复杂程度中等,壁厚也比较均匀,圆角过渡也比较好,外表面需要光滑,粗糙度控制在Ra0.8um范围内,适合通过注塑工艺实现。塑件的生产数量为中等批量的生产,尺寸精度等级控制为一般精度等级取MT5即可。图2.1 塑件三维模型根据三维模型,然后绘制二维塑件图,标注尺寸,如下图所示:图2.2 塑件二维图纸2.2 塑件材料的选择根据塑件的使用性能,结合本次设计任务要求,选择ABS材料作为本次设计的基本材料,分析ABS材料,并查阅相关材料物性表,得到以下信息。制件材料注塑性能:ABS在打成颗粒状态时的吸湿性不大,所以一般情况不需要除湿处理,因此成型前也不必做干燥处理。本次设计中的塑件,结合塑件的使用特点和尺寸精度要求,适合采用高分子材料中的ABS材料来实现,这种材料物理化学性能稳定,结合塑件的使用领域范畴,可以得知,该等级的制造精度能够满足实际使用需求。ABS塑料材料是一个三种单体的三元共聚物,ABS也是五大工程塑料材料之一,具有无毒,成型后强度和刚度佳。ABS材料的密度一般取值为1.05-g/cm,比水略重,ABS材料在注塑成型的时候,其材料收缩率取值一般为1.005。通过相关材料参数表,可以得到ABS材料的基本特性如下:2.2.1材料的成型性能(1)流动性能好,对水有一定亲和力、所以在注塑前需要再80度左右干燥4小时时间。(2)注塑成型时必须采用较高的模具温度,一般采用65-85度模具温度来实现注塑成型。(3)注塑温度需要控制在190-235度之间,超过270度之后,该材料会行程自然高温分解。(4)注塑的压力控制在120-140Mpa之间。射速采用中等射速(5)一般塑件可以采用柱塞式或螺杆式均可,但是大鱼250g的单个塑件,必须采用螺杆式的注塑模具来注塑成型。2.2.2材料的物理性能(1)、良好的二次加工性能。(2)、较低的蠕动变形特性与良好的尺寸稳定性能。(3)、高抗冲击性、但是抗弯折、抗重压、抗拉张强度较低,弯折后局部会行程白色拉丝和气泡。(4)、通过提高模具成型部件的表面光洁度,可以实现高光洁度的塑件,甚至可以满足透明件的需求。(5)、可制备一般机械类零部件,电器配件,生活日常用零件。表2-1 ABS各项性能参数表密度(g/)105抗拉屈服强度(mpa)50比容(/g)092拉伸弹性模量(mpa)吸水率24h(%)03无缺口261收缩率(%)130-160缺口11熔点()130160弯曲强度(mpa)800.45mpa90108强度(hb)9.71.80mpa83103体积电阻率()2.3材料的主要用途(1)工程用途:广泛的应用于汽车塑料配件、电信配件,电气配件,建筑配件,安防配件、市政公共领域的一些配件等。(2)3D打印领域:ABS材料是3D打印领域中常见的材料中的一种,也是应用最广泛的材料,这种材料在快速3D打印中具有性能稳定,成型周期短的特点。233 注塑模具的结构设计3 注塑模具的结构设计3.1 确定基本模具结构形式 注塑模具的基本结构形式一般分为三类,大水口模架系统,细水口模架系统,简化细水口模架系统,这个是常见的三种标准模架结构类型,每个系统下面有对应的一些型号衍深出来。其他的模架就是一些非标类的模架了,非标模架考虑经济成本一般不使用。本次设计中,该塑件结构难度中等,而且是日常生活中常见的塑料产品,外形轮廓也比较规则,适合采用大水口模架系统来实现。大水口模架系统结构精简,工作效率高,且造价成本低,满足本次设计要求,该类型模架的标准结构形式如下图所示。图3-1 标准模架结构形式3.2 确定型腔数量及排列形式该塑件结构复杂程度一般,适合侧浇口浇注成型,考虑顶出结构形式以及模架结构形式,确定采用一模二腔的型腔数量,排列方式采用阵列布局,使得浇注和顶出都均匀分布。对称布局能够保证塑件均匀的充填,同时模具的加工也比较方便,满足中等批量生产的要求。型腔的排列布局方式如下图所示。图3-2 型腔布局排列3.3 分型面的确定:分型面的选择是在模具结构分析的时候就需要首先确定的,分型面考虑的因素较多,包括浇注系统的浇口,排气系统的设计,以及顶出机构,抽芯机构等,塑件在型腔内凝固成型后需要将塑件从型腔内取出来,这样就需要先将型腔打开,然后将模具一分为二,上为动模,下为定模,定模与动模接触的面称为分型面,分型面的选择需要遵循下面的原则:1.最好选择在零件的最大的端面处。2.保证塑件成型以后留在型芯部分。3.不能够影响塑件的外观质量。4.浇口能够合理的进浇,而且需要充填均匀。5.顶出脱模简单可靠,最好顶出能够在塑件的背面或者内部。6.分型面要考虑排气系统均匀的排出型腔内的气体。该塑件的结构复杂程度中等,分析面设计在如下图所示位置。图3-3分型面的选择4 浇注系统设计4 浇注系统设计浇注系统是熔融状态下的原材料从注塑机喷嘴出来以后,一直到进入模具型腔里面的这一段路程,需要保证让熔料的压力和射速尽可能少的降低或者损失掉。本次设计完成后的浇注系统的结构形式如下图所示。图4-1 浇注系统的设计该浇注系统结构简单,流程较短,能够实现快速的充填到模具的型腔里面,而且流道的废料比较少,经济效益较高。4.1主流道设计主流道的尺寸和长度一般由浇口成套的尺寸决定,浇口衬套一般选择标准件,浇口衬套与注塑机喷嘴需要满足如下图所示的关系式: D = d + (0.5 1) mmR1= R2+ (1 2) mm本次设计中,采用了侧浇口,具体的浇注系统的主流道、分流道、浇口的结构形式根据查注塑模具设计指导手册确定常规尺寸参数。4.2分流道的设计分流道是连接主流道和浇口的通道,需要尽可能的短,让主流道的压力和射速不要损失过大,本次设计采用圆形截面的分流道。如下图所示:图4-2 分流道的设计4.3 浇口的设计查表。侧浇口的尺寸取值为:直径d=6mm4.4 冷料穴的设计冷料穴本次设计在主流道的末端,用来储藏充填前端的冷却过快的熔料,不能让冷却了的熔料进入模具型腔而影响塑件的成型质量。冷料穴的下部还需要设置勾料针把主流道拉出来,如下图所示:图4-3 冷料穴与拉料针5 成型零件的结构设计和计算模具的成型零部件,一般指的是与塑件直接接触的钢性零件,这类零件会采用比较好的钢材,这类零件包括了型芯、型腔、滑块、斜顶等,还有一些成型用的镶件、镶针等。成型零部件精度要求高,表面粗糙度要求光滑,成型零部件还需要承受来自融料的高温,承受来自注塑机的合模压力不能变形。5.1成型零部件结构本次设计中,采用了镶嵌式的型芯和型腔,型芯和型腔的结构复杂程度中等,能够实现较好的机械加工性能,维修和更换比较方便,成型零件一般采用较好的材料,保证了模具的使用寿命。如下图所示为本次设计的型腔和型芯图5-1 型腔结构形式图5-2 型芯结构形式5.2成型零部件工作尺寸的计算成型了零件的尺寸直接关系到了塑件最终注塑成型出来的塑件的尺寸,不但要考虑塑料材料自身的收缩率状况,还需要考虑模具的制造公差等级。根据以下公式计算来确定成型零件的制造精度和尺寸。注:式中ABS的平均收缩率为,取,;将以上计算所得结果绘制成表5-1:表5-1成型件尺寸汇总表结构类别塑件尺寸公 式模具尺寸型腔长宽尺寸深度尺寸型芯长宽尺寸高度尺寸5.3侧抽芯设计5.3.1 抽芯机构的概述当一个塑料件的侧壁上面有小孔或者卡扣、凸起的时候,这个塑料件不能够直接的从模具的脱模方向脱出来,这个小孔或者卡扣、凸起,与模具的脱模方向垂直或者成一定的角度,就需要采用抽芯机构来实现,完成一定角度的脱模成型。5.3.2 抽芯机构的类型抽芯机构一般有三种:1.机械式脱模抽芯,常见的就是斜导柱滑块和斜顶抽芯机构,利用模具的自身开合模工作的时候,使得模具产生抽芯运动。这种结构方便,不需要外力的作用就可以实现,依靠注塑机打开模具作用动力来源。2.手动抽芯,利用人工或者机械手去取出抽芯机构,然后取出塑件或者抽芯的镶件,这种办法现在基本没有人去设计和使用,原因就是效率低。3.液压抽芯。采用液压油缸结构,液压油做驱动动力源,实现抽芯工作,在长行程的抽芯动作中,比较常见。5.3.3 抽芯距离和脱模力的计算1.抽芯距的计算计算公式如下S=L+(3-5)MMS-抽芯距离L-塑件倒扣距离S=4+(3-5)=7mm2.斜导柱直径的计算式中:; 所用材料的许用弯曲应力,MPa; 。本次模具设计中,计算如下:=11.25mm取整数d为12mm。根据以上方式,设计完成后的模具滑块抽芯机构如下如下图所示:本次设计用的是斜导柱抽芯机构,开模是由斜导柱带动滑块,弹簧辅助,将倒扣位抽出,合模时由定模板带动斜导柱使滑块复位,并压紧滑块,具体结构如下图。图 5-2 双通塑料接头的前模斜导柱抽芯机构5.4 排气系统设计在模具的生产过程中,融料进入模具的型腔以后,会对型腔内的空隙进行快速的压缩,并且压力可可以达到上百兆帕,塑件内部具有较高的内应力。如果型腔内的空气无法排出的话,就会造成塑件的缺胶,困气等产品不良现象。本次设计中,结合塑件的结构形式,在模具的分型面自然排气就能够实现型腔空气的自动排出,另外还有顶杆的间隙也可以排出型腔内的空气,不需要独立开设排气槽就可以实现型腔的排气。6 模架型号的确定和标准件的选用6 模架型号的确定和标准件的选用6.1模架型号的选择在设计之前已经根据基本结构形式。本次设计中选择的标准模架型号为:CI-3050-A80-B70-C100;绘制完成后的模具主视图如下图所示:图 6-1 模架结构图6.2 导柱导套的结构形式导柱导套采用公差配合,精度要求较高,表面粗糙度需要保证光洁润滑,导柱采用带凸台式导柱,顶部倒圆角,在与导套的配合面上开设润滑油槽。导套采用有托导套,顶部同样倒圆角处理,增加配合安全性,同时保证导柱导套的使用寿命。7 脱模推出机构的设计7.1推出机构设计塑件在经过充填冷却成型收缩之后,会对型芯产生包裹力,包紧在型芯上面,需要采用顶出机构来脱模,通常情况下,脱模力指的是顶出机构的瞬时顶出作用力。脱模机构需要满足塑件的顶出要求。7.1.1 脱模机构的选用原则推出机构是注塑模具设计中的非要重要的一点,推出机构能够保证塑件的最后一步顺利脱模。在推出机构的设计上,需要遵循以下几个原则。推出顶出需要均匀的分布在塑件上面。推杆的局部应力不可以过于集中,以免造成顶白、顶穿塑件。推杆顶杆的自身强度要足够,在顶出的时候不能发生弯曲变形。顶出的时候,不能影响塑件的外观质量。顶出塑件之后,塑件不会因顶出而发生变形或者翘曲。7.1.2 脱模机构类型的选择脱模机构一般包含顶针面板、顶针底板、复位杆、复位弹簧,顶杆。直接与塑件接触的是推杆推出机构。本设计采用推杆推出机构使塑料零件脱模顺利。7.1.3 推杆机构具体设计推杆及斜顶布置,综合模具设计顶出系统设计原则,结合塑件自身的结构特点来合理的设计顶杆,这些顶杆需要均匀的分布。7.1.4推出力的计算推件力式中() ; 查表ABC材料脱模斜度= 7.2 确定顶出方式及推杆位置本次设计采用的顶杆顶出塑件,顶杆表面的截面为圆形,对应型芯的加工采用线切割或者是钻孔就能够实现机械加工,加工方式比较简单,顶杆用一般的车床即可加工出现。顶杆造价便宜,均分分布后顶出力均衡。本次设计的顶杆均匀的分布在塑件的四周,完成塑件的脱模和顶出。图7-1 脱模顶出机构设计8 冷却系统的设计塑料原材料经过注塑机蜗杆的加热之后进入到模具的型腔,融料的温度一般在170-280摄氏度之间,这个温度既要保证塑料材料融化,又要保证不至于温度过高而导致塑料材料的升华蒸发。在融料进入模具的型腔之后,需要快速的实现塑件的固化和成型,完成塑性变形的过程,而且在取出塑件的时候,需要保证塑件温度能够安全的达到人手可以接触的温度,这个温度控制在40-60摄氏度之间。这就需要采用外部的冷水进入模具的型腔和型芯里面,均匀的对整个模具进行冷却,不但能够缩短整个注塑成型周期,还能够提高经济生产效益,降低生产模具的成本。注塑周期控制在合理的范围时间内,能够增加产量,提高企业的经济效益8.1冷却水道设计的要点 1. 冷却水道应该越多越好。2. 冷却水道之间的间隔应该要均匀。3. 冷却水道应该先冷却周边,最后冷却流道。4. 冷却水道要考虑塑件的实际结构。5. 冷却水道要形成完整的闭合回路,有进有出。6. 冷却水道不同零件的交接区域应该采用密封圈进行防水处理,防止漏水。7. 考虑模具冷却水管进出水的安装,应该把进出水的水嘴设计在背面,不能影响操作工的操作。8.2冷却水道的布局结构形式冷却水道一般是一种闭合回路,是一个有进水口和出水口的循环系统,冷水进去,热水出来,带走模具里面的热量,冷却水道的结构形式采用的是环绕式冷却水管,水管均匀的分布在塑件的四周,冷却水路排布如图所示:图 8-1 冷却水道布局结构8.3 冷却水道直径大小的选择冷却水管的直径大小需要考虑带走热量的多少,机械加工麻花钻的直径大小,最后需要考虑注塑机外部冷却水管的大小,一般通常采用的冷却水管的直径大小为6mm;8mm;10mm;12mm,这几种规格的冷却水管最容易使用麻花钻来加工,而且注塑机外部的水嘴接头和冷却水的水管也能够较好的实现安装。本次设计中,采用了8mm的冷却水管。9 注塑机的选择与校核9 注塑机的选择与校核注塑机的型号大小,很大程度上决定了生产效益的高低,如果注塑机的吨位过大,模具太小,那么久浪费了机器的损耗,相当于大车拉小货,得不偿失,并且过大的注塑机吨位容易把模具压损,模具的模板会逐渐的变形,从而导致降低模具的生产和使用寿命。如果注塑机的吨位过小,模具外形尺寸过大的情况下,就会造成模具无法安装进注塑机内部进行生产,或者是小吨位注塑机的注塑压力或者锁模力等不足,无法满足生产需求。注塑机的主要参数包括了注塑量,容模厚度,拉杆间距,顶出行程,注射压力等参数,其中与模具有关系的参数,必须要经过计算校核后才可以使用。9.1 计算注塑量根据建立后的三维模型测量得到塑件和浇注系统的以下数据:单个塑件的体积:V125.39cm;浇注系统的体积:V26.03cm ;查ABS材料参数表,可以得知ABS材料的密度为P=1.05g/cm;根据质量计算公式M=PV计算塑件的的质量M=48.6x1.05=51.03g;一次注塑成型所需要的体积:图9-1 塑件体积测量9.2注射机型号的选定根据一次注塑成型所需要的注塑量,结合材料的注射压力情况,初步选定注塑机型号为HTF200XB。具体参数如下表所示;型号单位200A200B200C 参数螺杆直径mm455055理论注射容量cm3334412499注射重量PSg304375454注射压力Mpa210170141注射行程mm210螺杆转速r/min0150料筒加热功率KW12.45锁模力KN2000拉杆内间距(水平垂直)mm510510允许最大模具厚度mm510允许最小模具厚度mm200移模行程mm470移模开距(最大)mm980液压顶出行程mm130液压顶出力KN62液压顶出杆数量PC9油泵电动机功率KW18.5油箱容积l300机器尺寸(长宽高)m5.21.62.1机器重量t6最小模具尺寸(长宽)mm350350表9-1注射机主要参数9.3 校核注塑机注射量通过上面的计算,一次注塑成型需要的体积V=103.23;而注塑机的额定注塑量体积为V=412;所以注射量满足要求9.4 校核注射压力查注塑模具设计指导手册,ABS材料的成型压力取值范围值为100-130MPA之间,而本次选择的HTF200XB注塑机的额定注塑压力最大值可以达到170Mpa,所以注塑压力满足要求。9.5 校核注塑机额定锁模力锁模力是抵抗注塑机喷射出凝料之后,凝料在模具行程成型这段之间内的张力,如果注塑机的锁模力不足的话,必然造成溢料和毛边。首先需要计算塑件和浇注系统的投影面积,投影面积可以直接在三维软件里面测量得到,根据以下公式计算: 式中n=2 =9478=430在校核锁模力的时候,还要考虑平均型腔成型压力,一般精度等级塑件,常用型腔的成型压力在之间。本次设计中,取30Mpa最为计算校核参数;选择的注塑机的最大锁模力为2000Mpa。所以锁模力符合要求;9.6 校核注塑机的开模行程开模行程需要考虑塑件的高度,浇注系统的高度,顶出脱模的高度,校核公式如下:式中 查注塑机参数表,开模距离最大值为470mm,所以满足要求。参考文献结论经过几个月的努力,通过查阅了大量图书馆的资料,咨询了指导老师,在各种专业论坛里面学习相关知识,在绘图的时候,遇到了困难也得到了同学之间的鼓励,并相互学习。终于完成了本次的注塑模具设计,我更加的了解国内外注塑模具的发展状况,明确了设计流程,设计目的和意义。通过这边时间的注塑模具设计,我复习了大学几年的专业课程,包括机械设计基础,模具设计基础,材料学,工程力学,机械制造基础,机械加工工艺、机械制图等课程。其次,通过采用三维软件完成了整套模具的三维总装图的绘制,通过采用AUTOCAD软件绘制了模具完成的二维总装图,并且编程了明细表,包括了国标代号,名称,材料,数量,技术要求等,针对设计中的非标零件图,进行了尺寸标注,技术要求编写,公差,粗糙度等。使得完成后的工程图更加符合机械制图规范。满足企业加工需求。再针对完成后的注塑模具设计,进行了注塑机的选择与校核,校核了其中的注塑量,注塑压力,注塑机锁模力,注塑机的安装尺寸,注塑机的顶出行程等参数。经过校核,该型号的注塑机能够满足本套模具注塑生产,并保持一个合理的经济效益。最后根据完成后的所有内容进行了设计说明书的编制,通过对模具的各个系统结构进行理论结合实践,通过图文并茂的叙述和讲解,使得整套模具结构更加清晰,对模具设计中的来源于数据进行验证。本套设计完成后,满足实际生产需求,是未来从事本专业技术设计工作的第一步。为未来打下理论和实践设计经验。参考文献1李萍.汽车异形上盖类注塑件断裂行为分析及工艺研究D.南昌大学,2016.2段聪杰.基于Moldflow的麻纤维增强ABS汽车内饰件注塑成型研究D.吉林大学,2016.3吴光辉.手机外壳注塑成型浇注系统及工艺参数的优化研究D.中南林业科技大学,2016.4刘杰.汽车门内板注塑工艺优化与模具设计D.江苏大学,2016.5汤修平.汽车前端模块注塑过程仿真分析和模具的结构优化D.合肥工业大学,2016.6王磊.基于长纤维增强反应注射成型的客车仪表台的开发D.南京理工大学,2016.7张景.接触器基座注塑成型数值模拟及工艺优化研究D.沈阳理工大学,2016.8李海霞.基于Solidworks的熔融成型工艺参数影响快速原型产品表面质量研究D.山东大学,2015.9李锐传.发动机散热风扇罩注塑成型工艺优化设计与研究D.华南理工大学,2016.10李帅.气体反压技术对注塑熔体填充过程和塑件性能影响规律的研究D.山东大学,2015.11陈黎.轿车后保险杠注塑件工艺参数优化及再生率提高的研究D.中南林业科技大学,2015.12谭鹏.长玻纤增强ABS制品成型模拟工艺优化及应用研究D.湖南大学,2015.13张适.纤维增强塑料制品的纤维取向、残余应力、翘曲变形及温热老化的数值模拟D.华中科技大学,2015.14程明科.薄壁防水垫片注塑模具设计与注塑成型CAE分析D.西京学院,2015.15王芳.含纤聚合物充模过程的多尺度数学模型研究与过程模拟D.太原科技大学,2015.16许旭飞.汽车零件注塑模具流道系统设计及参数优化J.科技风,2015,(07):69+77.17刘成娟.带金属嵌件打印机板注塑成型数值模拟与工艺优化D.集美大学,2015.18胡盛财.超声波辅助玻纤增强型PC注塑成型的研究D.集美大学,2015.19杜晓龙.杯框架系列产品与模具设计及其注塑成型工艺优化D.陕西科技大27学,2015.20王晓涛.基于有限元法的汽车电子油门踏板仿真优化研究D.辽宁工业大学,2015.21王在富.LFT-D长纤维增强热塑性复合材料模压成型工艺研究D.南京理工大学,2015.22王林富.汽车内饰件SRIM发泡模具设计技术研究D.南京理工大学,2015.23孙国栋,刘长华.塑料盖翘曲原因分析及玻纤含量对其翘曲变形的影响J.九江学院学报(自然科学版),2014,(04):34-36.24王小新.快速热循环高光注塑模具加热冷却方法与产品质量控制技术研究D.山东大学,2014.25周长长.短纤维增强聚合物气辅注射成型的模拟及实验研究D.南昌大学,2014.26曾蕾.不等厚塑件翘曲变形问题及其模具分型面补偿技术研究D.华南理工大学,2014.27李文仆.3D变截面扇形浇口对熔体流动行为影响的研究D.大连理工大学,2014.28高学玲.高端注塑产品的前期评估与分析D.山东大学,2013.29邓丽霞.气体辅助注射成型技术的研究J.工程塑料应用,2013,(06):54-58.30熊爱华.短纤维增强聚合物注射和气辅注射工艺参数优化理论和实验研究D.南昌大学,2012.31沈剑.注塑成型浇注系统及成型工艺参数的优化研究D.苏州大学,2012.32郭梅.大尺寸复合材料注塑件模流分析及工艺参数优化D.浙江工业大学,2012.33陈建荣.冰箱压缩机罩注塑成型流动平衡分析及模具技术研究D.南昌大学,2011.致谢致 谢在论文写作过程中,得到了老师的亲切关怀和耐心的指导。他严肃的科学态度,严谨的治学精神,精益求精的工作作风,深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成,老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜,老师不仅在学业上给我以精心指导,同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀,除了敬佩老师的专业水平外,他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样,并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。在论文即将完成之际,我要感谢许多让我分享他们宝贵经验和知识的同学们。通过一同的研究和探讨,他们为我论文的完成提出了许多宝贵建议,我从中得到了很多有益的启发。我还要衷心感谢父母多年来的抚养和教诲,正是他们的资助、鼓励和支持,我才能得以完成大学学业和本论文。老师渊博的学识,严谨的治学态度,创新的精神,诚恳和平易近人的品格让我受益匪浅,为我树立了终身学习的榜样。值此论文完稿之际,谨向辛勤培养和无私帮助自己的老师致以崇高的敬意和由衷的感谢!西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)
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