12〞水管安装卡扣管夹注塑模具设计
12水管安装卡扣管夹注塑模具设计,12,水管,安装,卡扣管,夹注,模具设计
毕业设计题目:1/2水管安装支承座注塑模具设计摘要:为了进行水管安装支承座的塑料模具设计,我认真地从产品结构及其加工工艺等方面进行了分析,得出了设计一套注塑模具的方案。这次的模具设计涉及了产品的结构工艺性、模具的八大系统,如模具的浇注系统、成型零件、冷却系统、顶针顶出系统以及注塑机器选型等内容。本次毕业设计任务是设计一套高效率,高质量的水管安装支承座模具,来实现大量生产。经过分析产品的结构,这次设计采用简单的单侧浇口单分型面模具。经过后期的实际运用中取得的数据,表明这次的水管安装支持座模具满足设计和实际的生产要求。关键词: 注塑模具: 加工工艺;结构工艺性Pstract:In order to pipe installation of the bearing plastic mould,i attentively to processing technology of product structure and standerd of maching and technics that the result is to design a set of injecting mould. The program has involed the sturcture of the product technology、mould designs8parts, such as runner system、froming part 、colling system 、ejection mechanism and the section of plastic injection mouldersect. It is designed to be an efficient and efficient way to build a plastic injection mould,which is also the product of the quality。After analysising the products structure, the design selects the dry side the gate:single parting surface. In the end of the practical application of the date ,the support of the new plumber is aslo designed to the design and production requirement. Keywords:injecting mould;standerd of maching and technics;the sturcture of the product technology目录前言91.1 我国模具行业前景91.2 注塑模CAE技术简介10第一章 塑料成型工艺基础121.1水管安装支承座的造型设计121.2 水管安装支承座塑料PS的结构与工艺特性131.2.1聚苯乙烯的流动性131.2.2 聚苯乙烯的成型流动收缩性131.2.3聚苯乙烯的工艺特性131.3 注射成型原理及工艺特性13第二章 塑件工艺性分析142.1分析塑件的结构工艺性142.2 工艺性分析142.3注射机的选择142.3.1水管套杆注塑机的选型142.3.2水管套选择注塑机的的详细参数162.4注塑机重要参数及型腔数量的校核162.4.1注射压力的校核162.4.2水管套校准注射压力172.4.3型腔数量的校核172.4.4校核水管套开模的行程17第三章 塑料制件在模具中的方位、排气、进胶系统设计183.1 型腔数目的确定183.3分型面的选择203.4 普通浇注系统的设计203.4.1 普通浇注系统的组成及设计原则203.4.2主流道的设计213.4.3分流道的设计223.4.4 浇口的设计233.5排气系统的设计25第四章 成型零部件的结构设计264.1凸、凹模的结构设计264.2抽芯结构的设计274.2.1 抽芯距和抽芯力的计算274.3斜抽芯部件的设计284.3.1 斜导柱284.3.2 滑块的设计294.3.3导滑槽的设计294.3 成型零部件的工作尺寸的计算304.3.1成型零部件工作尺寸的影响因素及误差计算304.3.3 矩形型腔侧壁和底板厚度的确定31第五章 结构零部件的设计325.1 注射模架的选择325.2合模导柱的设计335.2.1导柱导向机构设计要点:335.2.2导柱的设计要点335.2.3 导套的设计要点34第六章 推出机构的设计346.1 推出机构设计原则346.2 推出机构的选择346.3 推出力的计算356.4 推杆的设计35第七章 加热、冷却系统的设计377.1 冷却回路的尺寸确定377.2 冷却回路的布置37第八章 主要尺寸的校核388.1 模具厚度的校核388.2 开模行程的校核38结语39参考文献41致 谢42前言1.1 我国模具行业前景模具设计与制造是制造行业的基础,在各个领域,包括汽车领域,与电子产品领域、还有电视机行业、电器制造的行业、仪表的装饰领域、家电通信和通讯业信息领域中,73.4%-96.2%的零部件是由模具成型的。模具可以将自身的价值最大化,生产出来的产品是模具本身价值的上千倍万倍,同时一个国家的科技水平高低,往往可以通过模具制造业直接衡量,体现一个国家的综合制造能力。从20世纪50年代以来,中国的模具行业发展劲头迅猛。90年代至今天,每年有28.3%左右的模具产值增长。不完全统计,中国模具厂超过8.86万个,从事模具行业制作与设计的人员预估算有100多万人。至今年我国模具行业的总产值已经有了惊人的数目760.5亿元人民币,现在中国模具制作年产值现已经位列世界第三。中国大多数的企业,主要是为了生产自己的产品,才研发了属于适合自己公司产品生产的模具,固然,我国大多数的厂家都是自己生产的模具自己用,很少出口国外去销售,相对于大型的、精确的、复合型的与寿命长的高品质的模具,在研发的技术上我国的模具设计研发水平根本没有能力与发达的国家相争一二,模具的制作生产的能力也是不能满足中国目前的经济发展的需求。我们中国模具和国外的模具也不是一日可以确定高低的,虽然产品研发的技术能力与销售能力不可相交。外国的一个普通职员的工资是我国的5倍以上,而中国只有5万-10万元人民币每一年。在此之后,我们国家与国际化国家相对比较,现在的模具还是远远不够满足世界各国的急需。最近的模具市场销售量在100-500亿美元徘徊着。日本、美国、德国他们的模具生产出口率占了总价格市场的一半以上,我国的出口占有率却很少。根据现在的行情和国际化的变化规律,有些教授级的学者预测到,我们未来的模具行业将呈现出的大发展趋势:第一模具行业会往大方向发展;第二是 模具的品质管控会越来越高;第三个复杂的组合模具会进步研发;第四是塑料模具使用热流道的形式会越来越熟练;第五吹塑模具的发展将会走进人们的生活中;第六是模具的设计标准也会得到规范化;第七是快速的经济发展能够带动整个模具行业的发展。1.2 注塑模CAE技术简介计算机的发展离不开我们的努力,对于注塑成型的产品,以及压铸类,冲压类的产品,主要的加工性能是利用物质的高分子物理性、流体压力学、传感热力和几何三角函数的理论知识进行相对理论性的概括和研发计算,绘图,对有些产品的成型过程,我们要努力的研发模拟动画,研发产品在加工的时候工艺的变化性,提前预防产品的工艺流程出现误差。而提前判断模具的缺陷可以通过注塑模具的CAE技术。到现在注塑模具CAE技术主要是分析,模具流动性,压铸的压力可行性,等方面的研发。(1) 产品的必要分析-模流分析(2) 产品的模流分析,主要是对产品在型腔内的流动性能做一个预判。进胶系统的设计是要合理安排流道的大小、以便布置胶口数量和大小、进胶口的位置设计,不仅仅可以确定进胶的平衡性,而且还可以确定注塑压力的大小是否合适。(3) 模具的运水冷却系统的仿真分析一套模具的冷却非常重要,运水必须要走的均匀,每一个设计师都明白,冷却系统决定着模具的成型周期的长短,完美的的冷却系统它可以明显的减少冷却时间,而且提高产品的生产效率。注塑模CAE操作过程如下(1) 试模前处理。(2) 有限元分析(FFM)。(3) 确定参数,如塑料原料、钢材、注塑机规格参数的等等。(4) 成型参数的确定,如温度、压力等大小确定。1)分析1、填充分析2、保压分析3、冷却分析冷却变形分析:模具在保压阶段的时候需要的时间,以及是否会在此期间发生的变形。 2)后处理分析模具零件在加工过程中,会不会出现过切,会不会出现断刀的处理,提前的模拟能够提前的预防这些条件。第一章 塑料成型工艺基础1.1水管安装支承座的造型设计其图形如图11与12所示:图1-1水管安装支承座工艺图图12水管安装支承座三维图1.2 水管安装支承座塑料PS的结构与工艺特性优点是:结构简单,提高水管安装支承座的使用寿命;缺点是:如加工超出误差范围,有可能使水管接头配合有误差,使水管安装不上。在开模时需保证塑件留在型腔上,以及产品尺寸的控制,然后用顶针顶出。 1.2.1聚苯乙烯的流动性聚苯乙烯的颜色透明,着色范围十分广,相比于PP、PE,其有很好的电性能,尤其是高频特性和流动性能尤突出,但劣差于F-4和PPO。此外,光的稳定性很好,抗放射线能力是塑料中的顶级材料。热稳定性和流动性非常好,易于成性过程能大批量生产。因其收缩率极小,所以尺寸的稳定性较好。1.2.2 聚苯乙烯的成型流动收缩性PS是一种聚合物,是一种缩水率比较低的材料,通常为0.73%0.86%,把注塑压力调大,成型周期加长反而还有利于产品材料的成型,但是注塑的速度不能太快,否者型腔内的空气出不来,还会让产品的外观表面不清晰,透明度减低,冲击的强度力度下降,因此在产品没有产生熔接痕的情况下,注塑机的注塑速度应该适当的调整。1.2.3聚苯乙烯的工艺特性聚苯乙烯色彩吸收能力超强,所有的色彩都着得上。聚苯乙烯还能耐酸,耐腐蚀、耐15.35%35.3%的盐酸溶液、但是它不能耐硝酸和氧化剂的作用,。无色无味无毒、吸水性很低,注射成型前不需要干燥处理。1.3 注射成型原理及工艺特性注塑成型的原理是将熔融的塑料原料经注塑机高压注入型芯和型腔,在经过冷却形成有一定形状和尺寸的注塑件。缺点:使用的生产设备昂贵,模具结构复杂,生产周期长,只适合大批量生产,不适合小批量生产。第二章 塑件工艺性分析2.1分析塑件的结构工艺性此产品的大小一般,结构简单,且精度要求不高,综合比较其它材料性能,选精度五级。塑件工艺参数:成型时间:T射=2.5s4.5s C模具=2555 T保=16s35s C嘴=170180T冷=25s 保压压力:35Mp T总=80s 注射压力:90Mp2.2 工艺性分析为了使产品表面的粗糙度,光泽度,达到生产的要求,进胶方式为侧俯视,此浇口的分流道在产品的侧面,凹模的隐蔽处斜向开设浇口。2.3注射机的选择2.3.1水管套杆注塑机的选型 1.概述因为这个水管套是一次性生产很多的产品,既需要考虑生产时怎么样划算,提高它的性价比,又要思考的它本身的加工要求,所以要经过一系列的计算。 2.注射机选型 (1)注射量计算通过UG建模的分析,水管套的体积=3.2,由于所选择材料PS的密为已知,流道凝料的质量为(按塑件0.2倍计算)。注射量m的计算如下: (2) 水管套在分型面上的投影面积 是每个塑件在分型面上的投影的面积,由建模分析计算为; 是流道凝料在分型面上的投影的面积; 是的0.2倍0.5倍,所以: 因此: (3) 锁模力的计算 型腔压力取35MPa(塑料模具设计指导书表2-2)。(4) 选取注射机根据以上计算,这个水管套注塑机选择的是XS-ZY-125。2.3.2水管套选择注塑机的的详细参数水管套注射机XS-ZY-125参数:项目数值注射装置理论注射容量/cm3125螺杆直径/mm42注射压力/MPa125注射速率/gs-1110塑化能力/gs-110.5螺杆转速/rmin-110150锁模装置锁模力/KN900拉杆内间距/mm260290移模行程/mm280模具最大厚度/mm350模具小厚度/mm200模具定位孔直径/mm100喷嘴球半径/mmSR12喷嘴口孔径/mm3.02.4注塑机重要参数及型腔数量的校核初选完注塑机的型号以后要对注塑机的各项重要参数进行校核,比较实际需求是否能满足注塑机的重要参数。2.4.1注射压力的校核 注射压力检查的选择中应考虑注塑塑料零件注射压力、注射压力低于注塑机,注塑机的选择完全同意条款的注射压力。 设计中以机床主要来源,和每一个注入量不得超过注射机的最大容量百分之八十计算: (2.1)式中 即注射成型注射最大容量;即水管套代浇注系统的体积的总和;0.8是最大塑料注射成型容量的比例系数。本设计中,注射量校核如下:由UG的分析测量体积可得:, (2.2) =4x3.2+2.9615.76 最后得出; 选定的水管套注塑机容量的最大为125cm3,所以水管套注塑机选定的得注射容量符合要求。2.4.2水管套校准注射压力参考书本和其他塑浇书籍,产品水管套PS材料属性,并给予建议的压力,最终确定水管套80 mpa的所需的注射压力,和注塑机注射压力可以达到125 mpa,它证实了注塑机的压力注塑机按照标准的要求。2.4.3型腔数量的校核(1) 由注射机料筒塑化速率校核型腔数注射机的最大注射量利用系数为K(无定形塑料一般取0.8),注射机的额定塑化量为M为,可换算为,t为成型周期,取50s(见塑料模具设计指导书表13-2)。 2,故型腔数校核合格。 (2)由注射机的最大注射量校核模具的型腔数 24.82,所以型腔数校核合格。其中为注射机允许的最大注射量。2.4.4校核水管套开模的行程模具开模以后为了便于取出水管套制件,这就要求我们的设计中有足够的开模得距离,所说的模具行程,在这设计是模具打开和关闭过程的动模和动模板所进行的移动的距离。相应模具型腔的距离:式中 -模具的推出距离 -浇注系统长度和零件的高度结合CAD装配图可以算出开模距离需要H=87mm以上经计算,符合要要求。第三章 塑料制件在模具中的方位、排气、进胶系统设计3.1 型腔数目的确定与简单的模具相对比,我觉得这个产品的结构比较简单,所以采用一出四的模式设计,这样不仅仅能够提高生产的效率,还能够控制成本,同时也能够均匀的进胶,使结构更加的优化,因为产品的外侧有两个行位型芯,可以做在一起,这样节约了模具的成本材料费用。确定型腔数目要根据产品的外观、质量、体积、投影面积、注射机额定锁模力、塑料熔体的平均压力等因素来综合考虑方案。确定型腔数目n. ,即n (3.1)式中 F-注射机额定锁模力,单位是NP-塑料熔体的平均压力,单位是MPaA1、A2 表示是指每个产品在分型面上的投影面积,单位是mm2大多数小的产品,我们国内的模具设计师都是采用一模多腔的形式设计,由上述公式估算,本设计使用一模四个腔的方案。3.2型腔的分布因为本次设计的塑件采用平衡式的一模四腔的分布,塑件的精度一般、各项性能均衡。图形如31所示:图313.3分型面的选择选择原则:(1)分型面的选择利于产品顺利脱模。(2)塑件外形的最大轮廓处为分型面最优选择,其次再考虑其他位置。(3)分型面的选择应尽量利于CNC编程制造加工。(5)满足塑件的外观质量的要求。(6)分型面的选择应保证塑件的精度粗糙度的要求。图形如32所示:图32分型面3.4 普通浇注系统的设计3.4.1 普通浇注系统的组成及设计原则主要流道分流道注塑浇口浇注系统设计基本原则1)必须避免常见缺胶、漏胶等问题,要保证产品的质量要求。2)尽量减少流体停滞不流动的现象出现。3)熔接痕尽量不要出现,例如产品外观变差、质量下降及强度达不到要求 。4)压力要适中,不要出现过度和保压不足的现象。 6)运水系统要简易化,尽量选择串联运水。 7)减短浇注系统的长度及缩小断面。 8)如不能同时进料,则采用同步填充。 9)型芯的变形和镶件的可能移动,必须要考虑挂台等。 10)行程设计的尽量短并且能充满型腔。3.4.2主流道的设计主流道是指熔融塑料从喷嘴流经模仁的通道。设计内容有锥度角度、长度及孔径大小、球面R、截面形状大小、圆角r图形如下33:图33流道形状及其与注射机喷嘴的关系1顶模板 2浇口套 3注射机喷嘴设计圆锥形的主流道的目的是能使凝固产品材料顺利从浇口套中拔出,由以下的计算公式:d=D-t,其中d-注塑机喷嘴直径,一般d=2.55mm,D-锥角端直径;选用的 XS-ZY-125 型号注射机的相关尺寸:喷嘴前端孔径 d0=3mm,喷嘴前端球面半径R0=12mm由模具主流道与喷嘴的计算公式:R=R0+(12)mmd=d0+(0.51)mm锥角的取值范围在2060,本次设计锥角取30,由以上的条件换算的主流道大端直径为6mm。注射机里的定位销钉是浇口套的定位依据,采用过度配合,由定位孔直径为100mm可知浇口套尺寸为100mm。3.4.3分流道的设计流道的截面形状影响熔融塑料在流道的移动进而影响到各个塑件部位的形成速率,经分析比较,此次的截面选择圆形的方式。此次选用圆形的截面。形状图如图34所示:图34流道截面图1)圆形截面:优点:圆形截面中的液体流动快,故效率高,能达到0.25D。缺点:制作费用及成本较高。 2)分流道的设计要点(1) 在流道方向的拐角处的冷料穴大小要适当。(2) 塑件和主浇道投影面积的几何中心与锁模力的中心重为在在分型面上的同一条直线上。(3) 熔体要迅速充满型腔且要均匀。(4) 分流道的长度尽可能设计要短、且尺寸不宜过大。(5) 便于加工和刀具的选用,所以R角值要取大点。 3)分流道的尺寸设计注意点:流道的直径不能设计太大, 否则熔融的塑料难以冷却, 造成成型周期过长, 成本增加。同样,流道的直径不能太小,否则材料的流动阻力增大, 充填不足, 需要增加射出压力。流道长度计算:(3.2)D表示分流道直徑,单位mm W表示产品质量,单位g L表示流道長度,单位mm经计算得分流道直径选D=3mm,分流道长度L=15mm。(8LH1+H2+a+(510)mm (8.1)式中 S表示注射机最大开模行程,300mm H1表示推出距离,mm H2表示塑件高度,mm a表示定模板与中间模板之间的分开距离,mm 将数据带入公式得S26+27+30+10=90mm,故满足开模所需的行程。结语在这次的毕业设计过程中,我学到很多以前我不知道的知识及经验。而在做毕业设计中所接触的知识点与问题是在大学课堂中老师没有提及的,设计的过程让我受益匪浅。在刚接触此次设计时,我认为这只是简单的设计而已,但随着设计的深入,我发现这其中隐含着大量的知识,比如模具的浇注系统的设计、芯型与芯腔的设计会设计大量的计算过程等。再者还要查阅大量的资料,并在其中塞选和借鉴,而论文的后期还得仔细的对其排版等。在设计的过程中,我越发地了解到大学中所学知识的重要性,这是对我们大学四年所学的一次总汇。从生硬的理论知识转到成自己的大脑中,并用自己的语言表达出来。在这过程中,我更多的是借鉴他人的正确的理论知识以及与老师、同学的交流分享来一点点汇集成为自己的成果。虽然,此次过程很幸苦,但我在此过程我学会了认真、仔细的态度,而这将在我以后的生活和工作中起到重要的作用。参考文献1 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). 2 孙安垣, 闫烨, 杨超谈, 桂春. 我国改性塑料行业的发展前景M.工程塑料应用杂志社, 2010, 11(2):83-87. 3 伍先明,王群. 塑料模具设计指导M. 北京: 国防工业出版社, 2006. 4 朱光力, 万金保. 塑料模具设计M. 北京: 清华大学出版社, 2003. 5 杨明锦, 陆长征. 结构型与复合型导电塑料研究进展J. 塑料, 2005, 34(3); 15-18.6 陈勇, 官建国, 谢洪泉. 导电塑料的研究进展J. 弹性体, 2008, 18(2). 7 彭竹琴. 塑料导电改性原理及应用J. 绝缘材料, 2004(06). 8 赵幸, 王立新. 复合型导电塑料的发展J. 塑料科技, 2002(2). 9 韩小雪, 季静. 纤维增强塑料(FRP)在混凝土结构中的应用FRP材料性能与发展J. 华南理工大学学报(自然科学版), 2002, 30(2). 10 田水, 朱墩. 纤维增强塑料(FRP)在结构加固工程中的应用J. 建筑结构, 2000(03). 11 金秀莲. 浅谈注塑工艺的影响因素J. 商品与质量前沿观察, 2010, (2).12 刘松年, 崔怡. 水辅助注塑工艺介绍J. 模具技术, 2009, (2). 13 马俊彪. 微发泡注塑成型设备的改造J. 农机使用与维修, 2009, (3). 14 几种新型注塑设备的简单介绍J. 中国液压机械网, 2009. 15 刘钵, 陈利民. 热塑性塑料注塑工艺参数优化设计J.2005,36(4): 8-11. 致 谢经历此次毕业设计,我学到以前众多不知道的知识。同时,我清楚地认识到自己对模具设计还有很多的不了解之 出以及在模具过程中我必须有严谨、认真的态度,在此过程中,我一步一步的从头开始,期间我查阅了大量的资料,并不断的整理,总结。虽然,我经历了很多的困难,但在老师和同学的指导下,我认真地完成设计。至此,我十分感谢学校、老师及同学四年的真挚教导和分享,使我能在学校过的很充实、快乐。最后,感谢指导老师对我的指导。
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