机械设计制造及自动化专业毕业论文--榨汁机内支架塑料模具设计

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1、机械设计制造及自动化专业毕业论文-榨汁机内支架塑料模具设计 专 业 机械设计制造及自动化 班级学号 机自 0542 学生姓名 纪华 指导教师 蔡玉俊 副教授 二七 年 六 月天津工程师范学院本科生毕业设计Plastic mould design of Juice-extractor part专业班级机自0542学生姓名纪 华指导教师蔡 玉 俊 副教授系 别机械工程系2007年6月摘 要模具行业是国民经济的一项重要行业近年来模具一直朝着高质量高效率低成本短周期的方向发展传统的模具设计中模具设计者们是利用二维CAD软件来进行初步设计的然而现在三维模具设计已经被广泛使用它使设计过程接近标准化使初步设

2、计得以迅速实现在本设计中将对榨汁机内支架的模具通过ProENGINEER软件进行三维设计并对设计过程进行讲解在本设计中首先对塑件结构材料特性用途以及参数进行分析确定模具采用一模两腔并使用点浇口填充型腔的总体布局形式在模具设计过程中对侧向抽芯机构分型面的设计浇注系统排气系统冷却系统脱模机构进行了详细的介绍最后通过对注塑机参数校核和生产验证证明模具结构设计合理性通过本次模具设计可以看出三维模具设计可以缩短设计周期提高设计质量大大的增加工作效率关键字榨汁机内支架注塑模具一模两腔侧向抽芯机构ABSTRACTThe die and mould industry is an important indus

3、try of the national economy In recent years mould is developing towards high quality high efficient low cost and short- period In traditional mould design mould designers was using 2D CAD Software Tools to proceed the preliminary design However 3D mould design already has been used extensively nowad

4、ays which makes mould design approach to standardization and makes preliminary design quickly realize In this article it presents 3D mould design for juice-extractor part by ProE and explains its design process in detailIn this design at first it have analyzed the plastic part structure material pro

5、perties use and parameters ascertained the mould layout form of One to Two cavities and adopted the general distribution form of pin-point gate filling with cavity In this mould design process it has introduced in detail for side Core-Pulling mechanism the design of parting surface gating system and

6、 venting system cooling system ejection mechanism Finally through checking and production proofing for molding machine parameters the mould structure is proved to be reasonability Through this mould design it may find out that 3D mould design can shorten design cycle raise design quality and largely

7、 increase the working efficiencyKey words Juice-extractor part Plastic injection mould One mould two cavities Side Core-Pulling mechanism目 录第1章 绪论111我国模具发展的现状112 主要发展方向1第2章 材料与塑件分析321 塑料及其工业322 塑件分析323 塑件材料的选择及材料的工艺特性424 塑件体积和质量的计算6第3章 模具设计731 确定型腔数及其排列方式732 分型面的设计733 排气系统的设计834 成型零件的结构形式及设计9com 凹模的

8、结构设计9com 凸模的结构设计10第4章 浇注系统的设计1141 主流道的设计11com 主流道衬套设计11com 定位圈设计1242 分流道设计1343 浇口的设计1444 冷料穴和拉料杆的设计15com 拉料杆的设计16第5章 标准模架的选定1751 注射模的标准模架1752 支承零部件的设计17com 固定板支承板17com 支承件18com 动定模座板1953 合模导向机构设计20com 导向机构的作用20com 导柱导向机构20第6章 冷却系统的设计2261模具温度与塑料成型的关系2262冷却时间的确定2363冷却参数计算23第7章 推出机构设计2771 推出机构的结构组成与分类2

9、7com 推出机构的结构组成27com 推出机构的设计要求2772 推出机构28第8章 侧向分型与抽芯机构设计2981 抽拔力与抽拔距的计2982 斜导柱分型抽芯机构的设计30第9章 注塑机的选择3291 注射机的选择3292 注射机工艺参数的校核33com 最大注射量的校核33com 注射压力的校核33com 锁模力校核34com 开模行程较核34com 模具安装尺寸的校核34第10章 模具设计总图36结 论38参考文献39附录1英文资料40附录2中文翻译51致 谢58三维图59第1章 绪论11我国模具发展的现状模具是制造业的重要工艺基础在我国模具制造属于专用设备制造业中国虽然很早就开始制造

10、模具和使用模具但长期未形成产业直到20世纪80年代后期中国模具工业才驶入发展的快车道近年不仅国有模具企业有了很大发展三资企业乡镇个体模具企业的发展也相当迅速冲击强度120Mpa拉伸强度218Mpa马丁耐热5060表22 PVC注射工艺参数注射机类型螺杆式螺杆转速200 30rmin喷嘴形式直通式喷嘴喷嘴温度150170模具温度30 60注射压力80 130Mpa保压压力40 60 Mpa冷却时间15 40s周期40 90s后处理方法红外线烘箱温度70时间03 1h备注原材料应预干燥05h以上24 塑件体积和质量的计算设计中材料选用聚氯乙烯PVC密度为1152gcm3此处取15gcm3通过Pro

11、E软件的分析计算功能分别计算出塑件浇口的体积V和质量M通过计算得V件 1806cm3质量为M com 271g通过计算得V浇 1297cm3质量为M com 310g第3章 模具设计31 确定型腔数及其排列方式根据塑件的三维结构形式考虑了一模一腔和一模具两腔的两套方案介绍如下1如果采用一模一腔可以通过点浇口上端进料容易保证零件的质量同时模具尺寸小降低了模具成本但塑件壁厚较厚造成塑件充型不均匀产品质量无法保证充型时间常不能适应大批量的生产要求大大降低了生产效率 2如果采用一模两腔的布置虽然模具的尺寸增大制造成本有所提高但是保证产品的精度而且生产效率较高适应大批量生产的要求经过对以上两套方案进行比

12、较由于塑件本身的形状尺寸较小而且本身结构特殊考虑到模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计所以采用一模两腔的形式模具的型腔排列方式如下图所示图31模具的型腔排列方式32 分型面的设计为了塑件及浇注系统凝料的脱模和安放嵌件的需要将模具型腔适当地分为两个或者多个部分这些可以分离部分的接触表面即为分型面分型面形式由塑件的具体情况而定常见的有水平分型面斜分型面阶梯形分型面曲面分型面及垂直分型面分型面对制品的表面质量尺寸精度脱模型腔型芯结构和排气以及进料浇口和模具制造都有直接影响因此在选择和确定分型面的时候应该全面分析比较和考虑选择较为有利的方案分型面确定的要点如下1应选在制品的最大外形尺寸之处否则制品

13、无法脱模同时还应选在使制品留在动模之处有利于脱模2不能影响制品外观尤其是对表面质量有要求的制品3便于浇口进料利于成型易于排气4利于型腔加工从而使制品的精度易于得到保证5利于嵌件的安装以及活动镶件和弹性活动螺纹型芯的安装在本模具设计当中分析塑件的结构特点并根据浇口形式采用双分型面三板式注射模具第一分型面分型取出浇注系统凝料为辅助分型面第二分型面为主分型面分型后取出塑件在一模两腔的模具布局形式下首先以塑件的最大面即中心面为第二分型面这样分开上下型腔在定模部分增加一块中间板为第一分型面取出凝料塑件外表有凸台和侧孔增加两个侧抽机构因为塑件有罗纹和凹槽制作两个镶件图32块的形状示意图33 排气系统的设计

14、当塑料熔体充填模具型腔时必须将浇注系统和型腔内的空气以及塑料在成型过程中产生的低分子挥发气体顺利地排出模具外边如果型腔内的气体不能被排出干净塑件上就会形成气孔产生熔接不牢表面轮廓不清及充填不满等成型缺陷另外气体的存在还会产生反压力而降低充模速度影响产品质量因此设计模具时必须考虑行腔的排气问题注射模通常有三种排气方法即在分型面上开设排气槽利用配合间隙排气以及利用排气塞排气排气系统的设计要点1保证迅速有序通畅排气速度应与注射速度相适应2 排气槽设在塑料流末端3应设在主分型面凹模一侧便于加工和修整若产生气体起边容易脱模和去除4 尽量设在塑件较厚的部位5设在便于清理的位置以免积存冷料6排气方向应避开操

15、作区以防高温熔料溅出伤人7 其深度与塑料流动性及注射压力温度有关在本模具设计中并不需要另开设排气槽而是利用分型面和侧向滑块的间隙顶杆配合间隙进行排气由于这些间隙是客观存在的并不需要刻意加工故叫自然排气由于这种方式需另设排气装置因此结构比较简单也是注塑模中经常采用的一种排气形式34 成型零件的结构形式及设计成型零件是直接成型塑件的零件在本设计中主要包括凹模凸模型芯镶块等成型零件形状复杂精度高表面粗糙度低com 凹模的结构设计凹模亦称型腔是成型塑件外表面的主要零件它一般装在定模固定板上根据塑件成型的需要和加工与装配的工艺要求凹模有整体式和组合式两类而且组合式凹模的组合方式也是多种多样的常见的有组合

16、方式有以下几种1整体嵌入式组合凹模2局部镶嵌式凹模3镶拼组合式凹模4瓣合式凹模在本模具设计中因为是一模两腔而且有镶件所以使用的是组合式中的整体嵌入式凹模凹模的三维图如下图片所示图33凹模的设计示意图图34 镶块的位置示意图com 凸模的结构设计凸模亦称型芯是成型塑件外表面的成型零件凸模同样分为整体式和组合式跟凹模的设计一样在本设计中使用的同样是组合式中的整体嵌入式凹模凸模的三维设计如下图所示 图35凸模设计示意图图36镶块的形状示意图 第4章 浇注系统的设计浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴到型腔之间的的进料通道浇注系统的作用浇注系统的作用是将塑料熔体顺利地充满型腔的各个部位并在充填保压过程中将注

17、塑压力传递到型腔的各个部位以获得外形清晰内在质量优良的塑料制品对浇注系统设计的具体要求是1腔的填充迅速有序2时充满各个型腔3量和压力损失较小4能消耗较少的塑料5使型腔顺利排气6系统凝料容易与塑料分离或切除7使冷料进入型腔8痕迹对塑件外观影响很小浇注系统的基本组成是四部分主流道分流道浇口冷料穴41 主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道是熔体最先流经模具的部分它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响因此必须使熔体的温度降和压力损失最小com 主流道衬套设计在卧式或立式注射机上使用的模具中主流道垂直于分型面主流道通常设计在模具的浇

18、口套中如图为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出主流道设计成圆锥形锥角a为16由于小端的前面是球面其深度为35mm注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大12mm在本模具设计中浇口套和定位圈设计成两个零件的形式并以台阶的形式固定在定模板上图41道形状及浇口套形状设计效果如下图所示图42浇口套形状及主流道形状com 定位圈设计定位环主要是用来固定浇口套并且是连接模架和注塑机的零部件浇口套与定位圈采用H7f9的配合定位圈在模具安装调试时应插入注射机定模板的定位孔内用于模具与注射机的安装定位定位圈外径比注射机定模板上的定位孔径小02mm以下在本模具设计中定位环的

19、设计效果如下图所示图43定位形状圈示意图42 分流道设计在设计多型腔或者多浇口的单型腔的浇注系统时应设置分流道分流道是指主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道分流道开设在动定模分型面的两侧或任意一侧其截面形状应尽量使其比表面积流道表面积与其体积之比小在温度较高的塑料熔体和温度相对较低的模具之间提供较小的接触面积以减少热量损失分流道的作用是改变熔体流向使其以平稳的流态均衡地分配到各个型腔常见分流道的截面形状有圆形梯形U形半圆形及矩形等几种形式其尺寸大小要根据浇口套和注塑机的尺寸进行确定分流道的布置取决于型腔的布局两者互相影响分流道的布置形式分平衡式和非平衡式两种1平衡式布置 平衡式布置要求

20、从主流道至各个型腔的分流道其长度形状断面尺寸等都必须对应相等达到各个型腔的热平衡和塑料流动平衡因此各个型腔的浇口尺寸可以相同达到各个型腔同时均衡进料2非平衡式布置非平衡式布置的主要特点是主流道至各个型腔的分流道长度各不相同为了使各个型腔同时均衡进料各个型腔的浇口尺寸必定不相同在本模具设计当中分流道采用U形平衡式布置而且本模具的一次分流道长85mm二次分流道长为287mm一次和二次分流道的直径为7mm其分流道的布置如下图所示图44 分流道的设计示意图43 浇口的设计浇口亦称进料口是连接分流道与型腔的熔体通道浇口的设计与位置的选择的恰当与否直接关系到塑件能否被完好地高质量的注射成型也是注射模具浇注

21、系统的最后部分熔融的塑料经过浇口进入型腔浇口可分为限制性浇口和非限制性浇口两大类限制性浇口是整个浇注系统中截面尺寸最小的部位通过截面积的突然变化使分流道送来的塑料熔体产生突变的流速增加提高剪切速率降低粘度使其成为理想的流动状态从而迅速均衡地充满型腔另外限制性浇口还起着较早固化防止型腔中熔体倒流的作用非限制性浇口是整个浇口系统中截面尺寸最大的部位它主要是对大中型筒类壳类塑件型腔起引料和进料后的施压作用浇口的位置选择如前所述浇口开设的位置对塑件的成型性能和成型质量影响都很大因此合理选择浇口位置是提高塑件质量的一个重要设计环节选择时需要根据塑件的结构与工艺特性和成型的质量要求并分析塑料原材料的工艺特

22、性与塑料熔体在模内的流动状态成型的工艺条件综合进行考虑1尽量缩短流动距离2避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷3浇口应开设在塑件壁厚处4减少熔接痕提高熔接强度5初始值应取较小为试模时必要的修正留有余地时必要的修正留有余地浇口的结构形式较多按照浇口形状大小位置的不同浇口的形式是多种多样的但通常的浇口其种类大致分为以下几种1直接浇口 2盘形浇口3分流式浇口4轮辐式浇口 5爪形浇口6点浇口7侧浇口 8环形浇口 9潜状式浇口 在本模具设计当中根据塑件的使用材料和形状尺寸以及厚度要求采用点浇口因为这种浇口由于前后两端存在较大的压力差可较大程度地增大塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热从而导致熔体的表观粘度下降

23、流动性增强有利于型腔的充填而且在制品成型后在顶出时会与塑件自动拉断易于实现生产的自动化设计中的结构如下图所示图45 浇口的设计示意图44 冷料穴和拉料杆的设计当注射机未注射塑料之前喷嘴最前端的熔融塑料的温度较低为了防止这些冷料进入型腔而影响塑件的质量在进料口的末端的动模板上开设一洞穴或者在流道的末端开设洞穴这个洞穴就叫冷料穴冷料穴是浇注系统的结构组成之一冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料以免这些冷料注入型腔这些冷料既影响熔体充填的速度又影响成型塑件的质量主流道末端的冷料穴除了上述作用外还有便于在该处设置主流道拉料杆的功能注射结束模具分型时在拉料杆的作用下主流道凝料从定模浇口套中被拉

24、出最后推出机构开始工作将塑件和浇注系统凝料一起推出模外需要指出点浇口形式浇注系统的三板式模具在主流道末端是不允许设置拉料杆的否则模具无法分型三板式模具的拉料杆一般回设置在中间板上冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上也就是塑料流动的转向处其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些深度约为直径的115倍最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积冷料穴有六种形式常用的是端部为Z字形和拉料杆的形式相同具体形式要根据塑料性能合理选用本模具中的冷料穴的具体位置和形状如图中所示图46 冷料穴的设计示意图com 拉料杆的设计为了使主流道凝料能够顺利地从主流道衬套中脱出往往使冷料穴兼有开模时将主流道凝料从主流道拉出而附

25、在动模一边的作用根据拉料的方式的不同常见的冷料穴和拉料杆结构形式有下列几种1带钩形拉料杆的冷料穴2带球形拉料杆的冷料穴3无拉料杆的冷料穴由于本模具在设计中采用的是点浇口形式浇注系统的三板式模具因此在主流道末端是不能够设置拉料杆的而将拉料杆设计在中间板上拉料杆的形式如下图所示图47 拉料杆的设计示意图第5章 标准模架的选定注射模具由成型零部件和结构零部件组成结构零部件主要包括注射模的标准模架注射模的支承零部件和合模导向机构支承零部件主要由固定板动定模板支承板垫板和动定座板组成51 注射模的标准模架模架是注射模的骨架和基体其他部件的设计与制造均依赖于它通过它将模具的各个部分有机地联系成为一个整体标

26、准模架一般由定模座板定模板动模座板动模板动模支承板垫块推杆固定板推板导柱导套以及复位杆等组成选择模架要根据制品的尺寸及大小同时考虑注射机的参数本次设计参照生产实例采用工厂中常用的上海龙记公司的模架模架基本尺寸为400330mm定模固定板尺寸为400400mm模架钢材统一参照国标其具体结构如下图所示图51 模架的结构示意图52 支承零部件的设计模具的支承零部件主要指用来安装固定或支承成型零件及其他结构零件的零部件支承零部件主要包括固定板垫板支承件及模座com 固定板支承板固定板动模板定模板在模具中起安装和固定成型零件合模导向机构以及推出脱模机构等零部件的作用为了保证被固定零件的稳定性固定板应具有

27、一定的厚度和足够的刚度和强度一般采用碳素结构刚制成当对工作条件要求较严格或对模具寿命要求较长时可采用合金结构刚制造固定板的结构形式如下图所示图52定模固定板 图53 动模固定板支承板是盖在固定板上面或垫在固定板下面的平板它的作用是防止固定板固定的零件脱出固定板并承受固定部件传递的压力因此它要具有较高的平行度刚度和强度一般用45刚制成经热处理调质至2832HRC230 270HBS在固定方式不同或只需固定板的情况下支承板可以省去com 支承件常见的支承件有垫块和支承柱1垫块支承块垫块的作用主要是在动模支承板与动模座板之间形成推出机构所需的动作空间另外也起到调节模具总厚度以适应注射机模具安装厚度要

28、求的作用常见的垫块结构形式如图所示该结构为平行垫块使用比较普遍适用于大中型模具在本模具设计中也是采用该形式垫块一般用中碳钢制造也可以用Q235钢制造或用HT200等在模具组装时应注意所有垫块高度须一致否则由于负荷不均匀会造成相关模板的损坏垫块与动模支承板和动模板之间一般用螺栓连接要求高时可用销钉定位对于大型模具或垫块间跨距较大的情况要保证动模支承板的刚度和强度动模板厚度必将大大增加这时通常在动模支承板下面加设圆柱形的支柱空心或实心以减小垫板的厚度有时支承柱还能起到对推出机构导向的作用图54垫块示意图com 动定模座板与注射机的动定固定模板相连接的模具底版称为动定模座板如图所示 图55动模座板

29、图56定模座板 设计或选用标准动定模座板时必须要保证它们的轮廓形状和尺寸与注射机上的动定固定模板相匹配另外在动定模板上开设的安装结构如螺栓孔压板台阶等也必须与注射机动定模固定板上安装螺孔的大小和位置相适应动定模座板在注射机成型过程中起着传递合模力并承受成型力为保证动定模座板具有足够的刚度和强度动定模座板也应具有一定的厚度一般对于小型模具其厚度不小于15mm而一些大型模具的动定模座板厚度可达75mm以上动定模座板的材料多用碳素结构钢或合金结构钢经调质达2832HRC230270HBS对于生产批量小或锁模力和成型力不大的注射模其动定模座板有时也可采用铸铁材料53 合模导向机构设计再模具进行装配或成

30、型时合模导向机构主要用来保证动模和定模两大部分或模内其它零件准确对合以确保塑料制件的形状和尺寸精度并避免模内各零件发生碰撞和干涉合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式com 导向机构的作用1定位作用 模具装配或闭合过程中避免模具动定模的错位模具闭合后保证型腔形状和尺寸的精度2导向作用 动定模合模时首先导向零件相互接触引导动定模正确闭合避免成型零件先接触而可能造成成型零件的损坏3承受一定的侧向压力 塑料熔体在注入型腔过程中可能产生单向侧向压力或由于注射机精度的限制会使导柱在工作中不可避免受到一定的侧向压力当侧向压力很大时不能仅靠导柱来承担还需加设锥面定位装置com 导柱导向机构导柱导向机构

31、是比较常见的一种形式其主要零件是导柱和导套1导柱1导柱的结构如下图所示图57 导柱示意图这种形式是有肩导柱形式用于精度要求高生产批量大的模具导柱与导套相配合导套的外径与导柱的固定轴肩直径相等也即导柱的固定孔径与导套的固定孔一样大小这样两孔可同时加工以保证同轴度要求导柱的导滑部分设计加工出导滑槽以便润滑和集尘提高使用寿命2导柱的技术要求导柱的端面一般制成锥形或半球形的先导部分以使导柱能顺利地进入导向孔导柱的长度需比凸模端面高出68mm以免导柱未导准方向而型芯先进入型腔与其可能相碰撞而损坏导柱的表面应具有较好的耐默性而芯部坚韧不易折断因此多采用低碳钢20钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢T8T10经淬火

32、处理硬度为5055HRC导柱固定部分表面粗糙度Ra一般为08m导柱配合部分的表面粗糙度Ra一般为0804m导柱固定部分与模板之间一般采用H7m6或H7k6的过度配合根据注射模具具体结构形状和尺寸导柱一般可设置4个小型模具可以设置2个圆形模具可设置3个导柱应合理均布在模具分型面的四周导柱中心至模具边缘应有足够的距离以保证模具强度2导套导套的结构形式如图所示图58定模导套 图59动模导套这种导套结构形式较复杂用于精度要求高的场合导套的固定孔便于与导柱的固定孔同时加工为使导柱顺利进入导套在导套的前端应倒圆角导套孔最好作成通孔否则会由于孔中的气体无法逸出而产生反压造成导柱导向困难导套一般采用淬火钢或青

33、铜等耐磨材料制造其硬度应比导柱低以改善摩擦防止导柱或导套拉毛导套固定部分表面粗糙度Ra一般为08m导套与模板固定部分采用H7m6或H7k6的过度配合导柱与导套的配合精度通常采用H7f7或H8f7第6章 冷却系统的设计61模具温度与塑料成型的关系一模具温度是指模具型腔和型芯的表面温度模具的温度是否合适均一与稳定对塑料熔体的冲模流动固化定型生产效率及塑件的形状外观和尺寸精度都有重要的影响因此通过控制模具的温度能够使成型塑件有良好的产品质量和较高的生产效率1对制品质量有很大影响模温不均匀及波动和模温的不合适都会使制品的质量下降模温直接影响制品的成型收缩率模温的波动会使批量生产的制品尺寸不稳定从而降低

34、了制品的尺寸精度模具型腔温度分布不均匀如模具型芯壁与型腔壁有明显的过大温差会导致塑件厚壁的截面上残余应力分布不均匀固化后会出现翘曲变形塑件中局部范围残余应力过大会导致开裂2对生产效率的影响冷却时间占整个注塑周期的5080的时间在保证塑件质量的前提下限制和缩短冷却时间是提高生产效率的关键而模具内熔体的散热量绝大部分都是由冷却水带走的二冷却系统的设计要点1 冷却水道与分型面各处距离相等且其排列与成型面形状相符2冷却水道应使成型零件表面冷却均匀模具的温差不大3 水道直径取得要适当太小不易加工太大对冷却效果有不良的影响4 水道与成型面的距离要适当太远冷却效果差太近则冷却不均且影响成型零件强度5 水道应

35、首先通过浇口部位并沿熔融料流方向流动6 防漏水特别不能渗透到成型区域当水道必须通过镶件模板缝必密封7 动定模分别单独设置冷却系统特别是成型平板类塑件时动定模冷却需均衡8循环式的冷却水道中冷却介质的冷却路线应相等9 应避开塑件可能出现熔接痕的部位以免该部位形成低温区产生熔接痕10 进出水口设在不影响操作的方位通常设在注射机操作对面或模具下方11 在模具总体设计过程中应给冷却水道留出足够的空间12 本着节约用水原则必要时应设冷却水的循环装置如冷却塔62冷却时间的确定确定恰当的热交换冷却时间是模具设计者的重要任务为此首先分析影响冷却时间的因素1模具材料本次设计选用的模具材料为钢材如只考虑材料的冷却效

36、果时则热率越高从熔融塑料吸收热量越迅速冷却得越快2冷却介质温度及流动状态本塑件采用冷却水做冷却介质我们知道水的比热大以冷却水出入水嘴处温差小为好一般控制在5以内冷却水在通道中的流速以尽可能高为好其流动状态以湍流为佳即雷诺准数Re 104为宜3模塑材料塑料塑料的热性能对冷却时间有重大影响绝大多数塑料的热导率和热扩散率都很低但可通过加入添加剂改性剂加以改善根据表6-1确定冷却时间表6-1见塑料模具技术手册221页表3-42表6-1塑件壁厚与冷却时间的关系制件厚度mm冷却时间 sABSPAHDPELDPEPPPSPVC05181810081825302330182110293845354529331

37、341536249624146155770806680576318748910084100748120931121251061259310121151341471281471151232513715917515217513714735205234255225255205217根据上表本塑件材料为PVC壁厚为35mm故冷却时间为217s63冷却参数计算1计算所需冷却水体积流量应用公式 6-1 式中 冷却水的体积流量 m3min 单位时间内注入模具的塑料质量kgh塑料成型时在模内释放的热量Jkg冷却水的比热容 JkgK 冷却水的密度kgm3冷却水的出口温度冷却水的进口温度塑件质量M塑 11004g

38、用ProE作出浇注系统的三维图计算出浇注系统的总质量为7287g每小时注射240次 5423102401000 204Kg计算得 204310560103420025-20 4910-3 m3min 参考塑料模具技术手册选定冷却水道直径为8mm 2求冷却水在水孔内的传热速度 449X0-3314 41000 260 65 ms 3求冷却水孔与冷却水间的传热系数 84 99665 08com 247104Wm2K 84 4传热水孔总传热面积的计算公式 A 6-2式中 A冷却水孔总传热面积 m2 G单位时间内注入模具的塑料质量kgh 冷却水的传热系数Wm2K C冷却水的比热容 JkgK 冷却水的密

39、度kgm3TW模具温度冷却水的平均温度计算得 A 2043105360024710440-25-202 00039m2则传热水孔总传热面积应为00039m25冷却水孔总长度计算公式 L 6-3式中 L冷却水孔总长度 m L 095m则冷却水孔总长度应为095m 在本模具设计当中水道的喷嘴即水道进水口设置在A板和B板上结构如下图所示图61 水道入 口的结构示意图同时把水道设计在凸模和凹模上其回路分布如下图所示图62 水道的布局示意图第7章 推出机构设计每次注射模在注射机上合模注射结束后都必须将模具打开然后把成型后的塑料制件及浇注系统的凝料从模具中脱出完成推出脱模的机构称为推出机构或脱模机构推出机

40、构的动作通常是由安装在注射机上的顶杆或液压缸来完成的71 推出机构的结构组成与分类com 推出机构的结构组成推出机构一般由推出元件复位元件和导向元件组成现以设计中的推出机构具体说明推出机构的组成与作用凡与塑件直接接触并将塑件从模具型腔中或型芯上推出脱下的元件成为推出元件如推杆它们固定在推杆固定板上为了推出时推杆有效工作在推杆固定板后设置推板两者之间用螺钉连接推出机构进行推出动作后在下次注射前必须复位复位元件是为了使推出机构能回复到塑件被推出时的位置而设置的在模具中还设有支承钉支承钉使推板与动模座板间形成间隙易保证平面度并有利于废料杂物的去除此外还可以减少动模座板的机加工工作量和通过支承钉厚度的

41、调节来调整推杆工作端的装配位置等71推板 72 推杆固定板com 推出机构的设计要求1推出机构设计时应尽量使塑件留在动模一侧 由于推出机构的动作是通过注射机动模一侧的顶杆来驱动的所以一般情况下模具的 推出机构设置在动模一侧正是由于这种原因在考虑塑件在模具中的位置时应尽量使是模具分型后塑件留在动模一侧2塑件在推出过程中不发生变形和损坏 为使塑件不发生变形和损坏设计时应仔细进行考虑合理选择推出方式3合模时应使推出机构正确复位 设计推出机构时应考虑合模时推出机构的复位在斜导柱侧向抽芯及带有镶件的模具设计时还应考虑推出机构的预先复位问题4推出机构应动作可靠 推出机构在推出与复位的过程中结构应尽量简单动

42、作可靠灵活容易制造72 推出机构1推杆推出机构 在注射模设计和注射生产中最简单使用最为广泛的是推杆推出机构在本模具设计当中通过具体分析后采用了顶杆推出机构脱模因为推杆制造简单更换方便滑动阻力小脱模效果好设置的位置自由度大且容易实现标准化整个脱模过程包括开模具推出取件闭模推出机构复位等过程在本模具设计中推杆杆的结构和位置如下图所示图73 顶杆的结构示意图 图74 顶杆固定板的结构示意图这种推杆为直痛式推杆尾部采用台肩固定通常在d 3mm时采用是最常用的形式推杆工作部分与模板或型芯上推杆孔的配合常采用H8f7 H8f8的间隙配合视推杆直径的大小与塑料品种的不同而定2推杆位置的选择1推杆的位置应选在

43、脱模阻力最大的地方2推杆的位置选择应保证塑件推出时受力均匀3推杆的位置选择应注意塑件的强度和刚度4推杆的位置选择还应考虑推杆本身的刚性推杆的工作端面在合模注射时是型腔底面的一部分推杆的端面如果低于或高于该处型腔底面在塑件上就会出现痕迹影响塑件的使用和美观因此通常推杆装入模具后其端面应与相应处型腔底面平齐或高出型腔00501mm第8章 侧向分型与抽芯机构设计当在注射成型的塑件上与开合模方向不同的内侧或外侧具有孔凹槽或凸台时塑件就不能直接由推杆等推出机构推出脱模此时模具上成型该处的零件必须制成可侧向移动的活动型芯以便在塑件脱模推出之前先将侧向成型零件抽出然后再把塑件从模内推出否则就无法脱模带动侧向

44、成型零件作侧向分型抽芯和复位的整个机构称为侧向分型与抽芯机构在本模具设计当中有三处侧凹现象需要设置抽芯机构此侧抽机构当中采用斜导柱分型抽芯机构它具有结构简单制造方便安全可靠的特点81 抽拔力与抽拔距的计一抽拔力 抽出侧向型芯或分离侧向凹模所需的力称为抽拔力抽拔力的计算用以下公式 F PAcos f tg 1fsincos 8-1式中P塑件的收缩应力 Pa A塑件包围型芯的侧面积 f摩擦系数 斜导柱的倾斜角 脱模斜度 F抽拔力 N 计算的F 1com10007 851N二抽拔距 将侧向型芯或拼合凹模滑块从成型位置抽拔或分开至不妨碍塑件脱模位置的距离称为抽拔距一般抽拔距取侧孔深度加23mm本塑件侧

45、孔深为25mm所以S 27mm完成抽芯距S所需的最小开模行程H由下式计算 H Sctg mm 8-2式中S抽心距 H斜导柱完成抽芯距所需的开模行程斜导柱倾斜角将各数值带入计算如下最小开模行程H 27ctg15o 10077mmL4 Ssin 27sin15o 10432mm82 斜导柱分型抽芯机构的设计整体设计图如下图片所示图81 侧抽的三维示意图图82 侧抽的结构示意图斜导柱的设计图83 斜导柱的设计示意图第9章 注塑机的选择注射机的全称应为塑料成型机注射机主要由注射装置合模装置液压传动系统电器控制系统及机架等组成通过计算得V件 1806cm3质量为M 180615 271g通过计算得V浇

46、1297cm3质量为M 129715 310g91 注射机的选择注射模具是安装在注射机上使用的工艺设备因此设计注射模是应该详细了解注射机的技术规范方能设计出符合要求的模具根据设计的要求查塑料制品及其成型模具设计1可以初步选定注塑机型号为SZ-60450注塑机的参数如下所示表91 注塑机的参数参 数结构类型卧理论注射容积cm378 螺杆直径cm30 注射压力Mpa100注射速率gs60塑化能力 gs 56 螺杆转速 rmin 14200锁模力KN450拉杆内间距mm280X250移模行程mm220最大模具厚度mm300最小模具厚度mm100锁模形式双曲轴模具定位孔直径mm100喷嘴球半径mm13

47、根据塑件的成型特点和要求以及设计的模具的要求所以初步选用注塑机型号为SZ-6045092 注射机工艺参数的校核com 最大注射量的校核塑件的质量或者体积必须与所选择的注射成型机的最大注射量想适应不然会影响塑件的产量和质量若注射量过大注射机利用率降低浪费电能而且可能导致塑件分解而最大注射量小于塑件的质量就会造成塑件的形状不完整或者内部组织疏松塑件强度下降等缺陷为了保证正常的注射成型注射机的最大注射量应稍大于塑件的质量或者体积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以内因此当塑料注射成型机最大注射量以最大注射容积标定时按下式校核8V机V塑件V浇 9-1式中V机注塑机的最大注塑量V塑件塑

48、件的体积 该产品V塑件 1806X2 3612cm3V浇浇注系统体积 该产品V浇 1297cm3V塑件V浇08 3612129708 614cm3V机 78cm3故 08V机V塑件V浇因此通过上面的计算和校核可以知道注射机的最大注射量满足要求com 注射压力的校核注射压力校核的目的是校核注射机的最大注射压力能否满足塑件成型的需要注射机最大注射压力应该稍微大于塑件成型所需要的注射压力即P塑机P塑件 9-3式中P塑机注塑机最大注塑压力P塑件塑件成型所需的注射压力由于该产品的材料是聚氯乙烯查表得出其成型所需得注射压力为80130MPa注塑机的最大注塑压力为170MPaP塑机P塑件因此通过上面的计算和

49、校核可以知道注射机的最大注射压力满足要求com 锁模力校核锁模力又称合模力是指注射机的合模机对模具所能施加的最大夹紧力当熔体充满型腔时注射压力在型腔内所产生的作用力总是力图使模具沿分型面张开为此注射机的锁模力必须大于型腔内熔体压力与塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积F锁机P模A 9-4式中P模熔融塑料在型腔内的压力25Mpa40MpaA塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和经过计算得出投影面之和为15cm2F锁机注塑机的额定锁模力 由于F锁机 450 kNF锁机40 Mpa15 cm2 60 kN因此通过上面的计算和校核可以知道注射机的锁模力满足要求com 开模行程较核塑料注射成型机的

50、开模行程是有限的开模行程应该满足分开模具取出塑件的需要因此注塑机的开模行程应大于取出塑件所需的开模距离注塑机的开模行程应满足下式SH1H2510mm 9-5式中S注塑机最大开模行程H1塑件脱模所需顶出距离H2包括浇注系统在内的塑件高度H1H2510 8867510 1655S 2201655因此通过上面的计算和校核可以知道注射机的锁模力满足要求com 模具安装尺寸的校核1模具闭合高度长宽尺寸与注塑机模板尺寸的拉杆间距相适合模具长宽拉杆面积模具的长宽为170x100 17000拉杆的面积为280250 70000由此可知模具长宽拉杆的面积因此满足要求2模具闭合高度的校核模具实际厚度H模 220m

51、m注塑机的最小闭模厚度H最小 100mm即H模 H最小因此满足开合模条件第10章 模具设计总图图101 模具设计的三维图图102 模具设计的装配图结 论毕业设计即将结束通过本次毕业设计使我对模具设计知识以及模具行业有了一定的认识在设计期间首先是应用PROE软件的三维造型能力对塑料注塑模具进行总体结构设计设计之初先对塑件进行结构分析以便合理选择分型面确定型腔数最终确定模具的总体结构形式使塑件能够顺利地成型和脱模还要根据塑件的使用材料和几何形式合理选择浇注系统使塑件成型后达到所要求的力学性能和外观表面通过以上一系列的工作对模具的尺寸设计结构设计和注塑材料都有了较深的认识设计过程中虽然有很多的理论依

52、据但模具设计是一门综合性很强的技术设计中遇到的很多技术难题单靠一些理论知识是完全不够的这就要求我们要有很强的实际经验来进行指导塑料制品越来越丰富那么对模具的要求也越来越高所以我们既要不断地加强理论知识的学习还要有充分地时间进行实际锻炼同时还要注意不断地搜集好的模具结构样式的资料这样才能够提高我们的模具设计水平真正达到一个模具设计者的要求参考文献1 com机械工业出版社2004101902 陈孝康 陈炎嗣 周兴隆编著实用模具技术手册 北京中国轻工业出版社200113 许鹤峰陈言秋编著注射模具设计要com出版社1998 4 塑料模具技术手册com机械工业出版社199765 邹继强 塑料制品及其成型

53、模具设计北京清华大学出版社 200526 高鸿庭主编模具制造工中级 北京中国劳动社会保障出版社20047 com机械工业出版社200488 彭建生模具设计与加工速查手册北京机械工业出版社200569 模具设计与制造技术教育丛com机械工业出版社20031010 com机械工业出版社2003211 蒋继宏王效岳 注塑模具典型结构100例 北京中国轻工业出版社2000512 张清辉 模具材料及表面处理 北京电子工业出版社200213 李基洪李轩 注塑成型技术问答 北京机械工业出版社200414 刘昌祺塑料模具设计 北京机械工业出版社19981015 屈华昌 注塑成型技术问答 北京机械工业出版社20

54、04316 邹继强塑料模具设计参考资料汇编 北京清华大学出版社20059致 谢本次毕业设计能够顺利的完成要感谢指导老师和同学们的帮助在搞毕业设计的这段时间里时刻感受着指导老师蔡老师的无私关怀和耐心教诲蔡老师给我提供了大量的参考资料供我们查阅并且给我们提供了一个良好的设计场所每当我在设计的过程中遇到问题老师总能给我细心的指导和详细的解答在设计的过程中得到了大家很多的帮助尤其是蔡老师敏锐的思维严谨的治学态度和无私奉献的精神令我终生难忘正是在蔡老师的指导和帮助下我的毕业设计才可以如期顺利完成同时也使我的专业知识得以不断得到充实和提高在此再一次对蔡老师和同学们对我的关心和帮助表示感谢并祝愿老师和同学们在以后的工作和学习过程中万事如意心想事成 天津工程师范学院2007届本科生毕业论文天津工程师范学院2007届本科生毕业设计58天津工程师范学院2007届本科生毕业论文