打印机外罩注塑模具设计
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CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY毕 业 设 计 说 明 书题目: 打印机外罩模具设计 二级学院(直属学部): 专业: 班级: 学生姓名: 学号: 指导教师姓名: 职称: 评阅教师姓名: 职称: 年 月摘 要本次设计的课题为打印机外罩塑件的注塑工艺及模具设计,主要在对塑件进行注塑成型分析的基础上从原材料分析,成型特征,分型面的选择,浇注系统设计,型芯和型腔结构设计,推出机构设计,侧向抽芯机构设计,导向机构设计等多方面详细阐述了注射模具的设计过程,同时通过合理地选择注塑机并对注塑压力,锁模力,顶出装置等相关方面进行校核,进一步保证设计的合理性。总之,本次设计的模具结构合理,加工方便,工艺性好,能较好地运用于实际生产。关键词:打印机外罩,侧向抽芯,一模二腔,注塑模,模具设计目 录摘 要II目 录III第1章 绪 论11.1 模具工业在国民经济中的地位11.2 各种模具的分类和占有量11.3 我国模具工业的现状21.4 世界五大塑料生产国的产能状况31.5 我国模具技术的现状及发展趋势41.6 课题任务5第2章 塑件产品工艺分析62.1塑件的原材料分析62.2成型特性及条件62.3塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析72.3.1 结构分析72.3.2 尺寸精度分析72.3.3 表面质量分析72.3.4 机械性能分析72.4计算塑件的体积和重量7第三章 注射模的结构设计83.1分型面选择83.2 确定型腔数目及配置83.3确定浇注系统83.3.1 主流道设计83.3.2 冷料穴设计93.3.3 分流道设计93.3.4 浇口设计93.3.5冷却系统的设计93.4确定型腔、型芯的结构及固定方式93.4.1型腔、型芯的结构设计93.5型腔和型芯的工作尺寸计算103.6型腔壁厚和底板厚度计算103.6.1动模垫板厚103.6.2计算型腔侧壁和底板厚度103.7推出方式的设计113.8确定导向机构133.9侧向抽芯机构的设计13第4章 注射机校核134.1注射压力的校核134.2锁模力校核134.3模具厚度H与注射机闭合高度的校核134.4注射机开模行程的校核144.5模具安装部分的校核144.6顶出部分的校核144.7.模具材料14第5章 模具调试155.1 试模155.2 装模155.3 试模155.3.1 制件质量方面155.3.2 模具性能方面15总结与展望16参考文献17致 谢18常州工程学院毕业设计(论文)第1章 绪 论1.1 模具工业在国民经济中的地位模具是制造业的一种基本工艺装备,它的作用是控制和限制材料(固态或液态)的流动,使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高,产品质量好,材料消耗低,生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业,是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,它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。振兴和发展我国的模具工业,正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中,将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分,又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械,电子,轻工,汽车,纺织,航空,航天等工业领域里,日益成为使用最广泛的主要工艺装备,它承担了这些工业领域中6090的产品的零件,组件和部件的生产加工。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上,仅以汽车,摩托车行业的模具市场为例。汽车,摩托车行业是模具最大的市场,在工业发达的国家,这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一,汽车工业重点是发展零部件,经济型轿车和重型汽车,汽车模具作为发展重点,已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加,2005年将达到170种。一个型号的汽车所需模具达几千副,价值上亿元。为了适应市场的需求,汽车将不断换型,汽车换型时约有80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一,据统计,中国摩托车共有14种排量80多个车型,1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种,共计5000多个,其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具,总价值为1000多万元。其他行业,如电子及通讯,家电,建筑等,也存在巨大的模具市场。目前世界模具市场供不应求,模具的主要出口国是美国,日本,法国,瑞士等国家。中国模具出口数量极少,但中国模具钳工技术水平高,劳动成本低,只要配备一些先进的数控制模设备,提高模具加工质量,缩短生产周期,沟通外贸渠道,模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术,提高模具技术水平,对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。1.2 各种模具的分类和占有量模具主要类型有:冲模,锻摸,塑料模,压铸模,粉末冶金模,玻璃模,橡胶模,陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模,因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。(1)冲模:冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的50以上。按工艺性质的不同,冲模可分为落料模,冲孔模,切口模,切边模,弯曲模,卷边模,拉深模,校平模,翻孔模,翻边模,缩口模,压印模,胀形模。按组合工序不同,冲模分为单工序模,复合模,连续模。(2)锻模:锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同,锻模分为锤用锻模,螺旋压力机锻模,热模锻压力锻模,平锻机用锻模,水压机用锻模,高速锤用锻模,摆动碾压机用锻模,辊锻机用锻模,楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同,锻模可分为预锻模具,挤压模具,精锻模具,等温模具,超塑性模具等。(3)塑料模:塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的35,而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模,挤塑模,注射模,此外还有挤出成型模,泡沫塑料的发泡成型模,低发泡注射成型模,吹塑模等。(4)压铸模:压铸模是压力铸造工艺装备,压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型,在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的6。(5)粉末冶金模:粉末冶金模用于粉末成型,按成型工艺分类粉末冶金模有:压模,精整模,复压模,热压模,粉浆浇注模,松装烧结模等。模具所涉及的工艺繁多,包括机械设计制造,塑料,橡胶加工,金属材料,铸造(凝固理论),塑性加工,玻璃等诸多学科和行业,是一个多学科的综合,其复杂程度显而易见。1.3 我国模具工业的现状自20世纪80年代以来,我国的经济逐渐起飞,也为模具产业的发展提供了巨大的动力。20世纪90年代以后,大陆的工业发展十分迅速,模具工业的总产值在1990年仅60亿元人民币,1994年增长到130亿元人民币,1999年已达到245亿元人民币,2000年增至260270亿元人民币。今后预计每年仍会以1015的速度快速增长。目前,我国17000多个模具生产厂点,从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外,其他所有制形式的模具厂家,包括集体企业,合资企业,独资企业和私营企业等,都得到了快速发展。其中,集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如,浙江宁波和黄岩地区,从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家,成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。在广东,一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业,为了提高其产品的市场竞争能力,纷纷加入了对模具制造的投入。例如,科龙,美的,康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区,现已有几千家。 在模具工业的总产值中,企业自产自用的约占三分之二,作为商品销售的约占三分之一。其中,冲压模具约占50(中国台湾:40),塑料模具约占33(中国台湾:48),压铸模具约占6(中国台湾:5),其他各类模具约占11(中国台湾:7)。中国台湾模具产业的成长,分为萌芽期(19611981),成长期(19811991),成熟期(19912001)三个阶段。萌芽期,工业产品生产设备与技术的不断改进。由于纺织,电子,电气,电机和机械业等产品外销表现畅旺,连带使得模具制造,维修业者和周边厂商(如热处理产业等)逐年增加。在此阶段的模具包括:一般民生用品模具,铸造用模具,锻造用模具,木模,玻璃,陶瓷用模具,以及橡胶模具等。1981年1991年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显,自1982年起,台湾地区就将模具产业纳入“策略性工业适用范围”,大力推动模具工业的发展,以配合相关工业产品的外销策略,全力发展整体经济。随着民生工业,机械五金业,汽机车及家电业发展,冲压模具与塑料模具,逐渐形成台湾模具工业两大主流。从1985年起,模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等CAD/CAM技术,所以台湾模具业接触CAD/CAM/CAE/CAT技术的时间相当早。成熟期,在国际化,自由化和国际分工的潮流下,1994年,1998年,由台湾地区政府委托金属中心执行“工业用模具技术研究与发展五年计划”与“工业用模具技术应用与发展计划”,以协助业界突破发展瓶颈,并支持产业升级,朝向开发高附加值与进口依赖高的模具。1997年11月间台湾凭借模具产业的实力,获得世界模具协会(ISTMA)认同获准入会,正式成为世界模具协会会员,。整体而言,台湾模具产业在这一阶段的发展,随着机械性能,加工技术,检测能力的提升,以及计算机辅助设计,台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电,五金业和汽机车运输工具业,提升到计算机与电子,通信与光电等精密模具,并发展出汽机车用大型钣金冲压,大型塑料射出及精密锻造等模具。1.4 世界五大塑料生产国的产能状况 美国塑料(原料)的产量多年来一直雄居各国之首。早在80年代前期,美国塑料产量就已达2000万吨之多,1986年增至23l0万吨,占全球总产量8100吨的28.5,此后美国塑料产量继续呈现稳定增长之势,1988年、1990年、1992年、1994年、1996年和1998年分别增加到2710万吨、2810万吨、3010万吨、3410万吨、4000万吨和4360万吨,占世界总产量的比例从1996年起提高到30以上。2001年美国塑料产量为4170万吨,其中以聚乙烯为最多,达1500多万吨。其次分别是氯乙烯650万吨、聚丙烯720万吨、聚苯乙烯对酞酸脂320万吨、聚苯乙烯280万吨。国内塑料消费量(产量+进口量一出口量),美国也是全球最多的。美国的全部塑料消费量2001年为4280万吨。美国人均塑料消费量也是很高的,2000年为159公斤,2001年略减为155公斤 ,居全球第3位。美国现有各种大小塑料企事业单位1万多家,其中职工人数少于50人的占总数的53,50l00人的占21,100500人的占23,超过500人的占近4,职工总数近90万人。在美国塑料制品加工业的就职人数达110万,2001年的出货金额为2150亿美元,人均出货金额为195美元。 德国是世界最大的塑料(原料)生产国之一,上世纪90年代初的1991年、1992年和1993年,德国塑料产量都为990多万吨,1994年增达超过1000万吨的1110万吨1998年达近1300万吨,1999年为近1400万吨,2000年增至1550万吨,超过日本为世界第2大塑料生产国,2001年上升为1580万吨,2002年已过1600万吨。2001年德国生产的种种塑料原料中,聚乙烯为285万吨(低密度聚乙烯160万吨,高密度聚乙烯125万吨),氯乙烯175万吨,聚丙烯160万吨。德国2001年的国内塑料消费量为1280万吨,其中聚乙烯265万吨,聚丙烯155万吨氯乙烯152万吨。德国人均塑料消费量2001年为160公斤,在世界上仅少于比利时的172公斤,高于美国的155公斤,排在世界第2位。德国塑料制品加工业的职工总计有近30万人,2001年的出货金额为360亿美元,人均126美元。德国塑料制品加工企业中职工少于50人的占44,50100人的占28,100500人的占25,500人以上的占4。 中国塑料工业多年持续高速增长,1991年产量仅为250万吨,1995年增为350万吨,1998年超过700万吨,到2002年已增达约1400万吨,超过日本而成为世界第3大塑料原料生产国。中国今年塑料制品市场将持续走强,在包装、工程、建材、农用和日用塑料制品等各个领域都将有较大幅度的增长,需求量将超过2500万吨。其中包装塑料制品今年需求量将超过850万吨,工程塑料制品需求量将达400万吨左右,建材塑料制品需求量将达300万吨以上,农用塑料制品需求量将在500万吨左右,日用塑料制品需求量约为80万吨左右。 日本在很长的时期内都是仅次于美国的世界第2大塑料生产国。一直到1997年,日本塑料产量曾经连续多年增长,年产量在70年代中期就已达500多万吨,1987年突破1000万吨,1991年达约1300万吨,1992年和1993年因受日本经济下滑的影响,产量略有减少,分别降至1258和1225万吨。从1994年起产量再度增长,1994年、1995年和1996年分别回升到1300万吨、1400万吨和1470万吨,1997年的产量又比上年增长3.7,达到1521万吨,首次超过1500万吨。但这种增势在1998年受到遏制,产量大幅度减少。1998年,日本塑料产量为1390万吨,比上年减少了8.7。1999年和2000年日本塑料产量分别回升到1432万吨和1445万吨,但仍远未恢复到1997年的水平。2001年和2002年日本塑料产量再度下降至1400万吨以下的1364万吨和1361万吨。2002年日本塑料(原料)产量减为1361万吨。而中国则增为1366万吨,日本又退居第4位。 韩国塑料产量增长十分迅速,1986年超过200万吨,1990年增达300万吨,1992年突破500万吨,1994年、1996年和1997年分别上升到600多万吨、700多万吨和800多万吨,1998年产量增至850万吨,1999年突破900万吨,2001年达1200万吨,跻身于世界5大塑料生产国之列。韩国塑料原料产品中以聚乙烯居首,2001年产量为340万吨(低密度聚乙烯160万吨,高密度聚乙烯180万吨),聚丙烯以238万吨排在第2位,其次分别是聚酯161万吨、氯乙烯124万吨、ABSAS树脂86万吨、聚苯乙烯77万吨。韩国国内塑料消费量2001年420万吨,只相当于产量的1/3略高。人均塑料消费量2001年为106公斤,韩国塑料制品加工业的职工总数2001年为3.1万人,出货金额为85亿美元,人均276美元。 塑料产量位居世界前10名的国家和地区还有法国660万吨、比利时600万吨、中国台湾598万吨、加拿大432万吨和意大利385万吨(均为2001年产量)。1.5 我国模具技术的现状及发展趋势20世纪80年代开始,发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来,并发展成为独立的工业部门,其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来,我国的模具工业发展也十分迅速。近年来,每年都以15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度,将技术进步作为企业发展的重要动力。此外,许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后,我国要发展成为世界制造强国,仍将依赖于模具工业的快速发展,成为模具制造强国。中国塑料模工业从起步到现在,历经了半个多世纪,有了很大发展,模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48(约122CM)大屏幕彩电塑壳注射模具,6.5KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具,精密塑料模方面,以能生产照相机塑料件模具,多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力,在模具CAD/CAE/CAM技术,模具的电加工和数控加工技术,快速成型与快速制模技术,新型模具材料等方面取得了显著进步;在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。尽管我国模具工业有了长足的进步,部分模具已达到国际先进水平,但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要,每年仍需进口10多亿美元的各类大型,精密,复杂模具。与发达国家的模具工业相比,在模具技术上仍有不小的差距。今后,我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新,以缩小与国际先进水平的距离。(1)注重开发大型,精密,复杂模具;随着我国轿车,家电等工业的快速发展,成型零件的大型化和精密化要求越来越高,模具也将日趋大型化和精密化。(2)加强模具标准件的应用;使用模具标准件不但能缩短模具制造周期,降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此,模具标准件的应用必将日渐广泛。(3)推广CAD/CAM/CAE技术;模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明,模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向,可显著地提高模具设计制造水平。(4)重视快速模具制造技术,缩短模具制造周期;随着先进制造技术的不断出现,模具的制造水平也在不断地提高,基于快速成形的快速制模技术,高速铣削加工技术,以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。1.6 课题任务本次设计的课题是打印机外罩注射模的注塑成型模具设计,经过阅读了众多的相关参考书,主要设计程序是:分析原始资料,进行塑件工艺性分析,确定模具的结构方案,进行模具设计的相关计算、绘制结构草图、绘制模具总装图和非标准零件工作图,完成设计说明书等文字材料。17常州工程学院毕业设计(论文)第2章 塑件产品工艺分析2.1塑件的原材料分析经过对比各个材料的综合性能,原材料选择ABS较合适。塑件的工艺性分析包括:塑件的原材料分析、塑件的尺寸精度分析、塑件表面质量和塑件的工艺性分析,其具体分析如下:塑料品种 结构特点 使用温度 化学稳定性 性能特点 成型特点 丙烯腈、丁二烯、苯乙烯(ABS),属于热塑性塑料 非结晶态树脂,不透明 小于85-110,脆化温度未-18 有较良好的耐化学试剂性,不耐浓的氧化性酸及醛、酮、酯、氧化烃等 不透明,具有良好的综合物理力学性能,耐热、耐腐、耐磨及良好的抗蠕变性,介电性能好,吸水性较强 熔融温度高(超过250时才出现分解),熔体粘度不太高,流动性中等(溢边值为0.04mm),与流动性和压力有关,对压力更敏感,冷却速度较快,成型收缩小 结论: 熔融温度较高,熔体黏度中等,一般采用螺杆注射机成型,模具温度可控制在60-80 吸湿性强,含水量应小于0.3,必须充分干燥 易发生熔接熔接痕,应注意选择进料口位置形式,顶出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色痕迹”(但在热水中加热可消失),脱模斜度应取2以上 2.2成型特性及条件成型特性: 1.无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度。 2、如需解决夹水纹,需提高材料的流动性,采取高料温、高模温,或者改变入水位等方法。 3、如成形耐热级或阻燃级材料,生产3-5天后模具表面会残存塑料分解物,导致模具表面发亮,需对模具及时进行清理,同时模具表面需增加排气位置。4、流动性中等,溢边值0.04mm。3、塑料的加热温度对塑件的质量影响较大,温度过高易于分解(分解温度为230)。成型时宜采用较高的加热温度(模温3080)和较高的注射压力(柱塞式注射机:料温180230,注射压力100140MPa;螺杆式注射机:温度160220,注射压力50100MPa)。2.3塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析2.3.1 结构分析从零件图上分析,打印机外壳该零件总体形状为壳形,顶部位有台阶,必须通过侧向抽芯机构成型。如图1图1 塑件图2.3.2 尺寸精度分析 该零件的尺寸精度中等,对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。 从塑件的壁厚上来看,壁厚最小为1.2mm,料厚均匀,只有浇口,流道,成型压力等成型条件合理,注射成型时不会发生填充不足现象,有利于零件的成型。2.3.3 表面质量分析查阅管件的相关国家标准,发现对产品的外观无特殊要求,因些模具顶出机构可以直接选项顶杆顶出机构。2.3.4 机械性能分析该零件属于打印机外罩件,使用时无特殊受力要求,但需要较好的冲击强度、尺寸稳定性、耐腐蚀性。 塑件选择的UPVC材料能较好的符合塑件机械性能的要求,成型塑件的性能可以实现。综合分析可以看出,注射成型时在工艺参数控制得较好的情况下,零件的成型要求可以得到保证。2.4计算塑件的体积和重量将产品导入到UG中,关根据现有图形绘制出产品的三维模型 ,查表后得知ABS的密度为1.06g/cm3,,然后用质量测产单个产品的体积为13946.904mm3,重量为:15g,常州工程学院毕业设计(论文)第三章 注射模的结构设计3.1分型面选择模具设计中,分型面的选择很关键,它决定了模具的结构。应根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。分型面选择原则:1. 分型面的选择应便于脱模。2. 分型面的选择应便于模具加工制造。3. 分型面的选择应有利于侧向抽芯。4. 分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量。5. 分型面的选择应有利于保证塑件的精度要求。该塑件为管接头,外表面质量要求不高。根据该塑件的结构特征及成型特点,选择通过圆心的水平分型面,其位置参照模具总装图。 3.2 确定型腔数目及配置确定模具型腔的方法有:根据锁模力确定;根据最大注射量确定;根据塑件精度确定和经济性确定等还应该结合产品的结构特点。根据最大注射量确定型腔数目的公式如下:N(K m I-m j)/ m z N型腔数量;K注射机最大注射量的利用系数,一般取0.8;m I注射机额定注射量;m j浇注系统和飞边所需的塑料质量或体积(g或cm3);m z单个塑件的质量或体积(g或cm3)。但这里我们主要以产品的结构特点及结合生产须求我们定为一模四腔,以上公式只做来一个校核用。3.3确定浇注系统3.3.1 主流道设计喷嘴前端孔径:d2=4mm;喷嘴前端球面半径:R1=13mm;根据模具主流道与喷嘴关系:R= R1+(12)mm d= d2+(0.31)mm取主流道球面半径:R=16mm;取主流道的小端直径:d=3mm;为便于将凝料从主流道中拔出,将主流道设计成正圆锥形,其斜度为2 4,取3,模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套式(俗称浇口套),以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理。一般采用碳素工具钢T10A,热处理要求淬火30-33HRC。为减少熔体充模时的压力损失和塑料损耗,应尽量缩短主流道的长度,L取140mm。,具体参照模具总装图3.3.2 冷料穴设计本模具采用兼有拉料作用的冷料穴。这是最常用的冷料穴形式。3.3.3 分流道设计本塑件的形状复杂程度中等,且料的流动性能差,熔料填充型腔比较难。根据型腔的排列可知分流道的长度较短,为了便于加工起见,选用截面形状为圆形分流道,同时设在动定模二侧。流道直径可采用1012mm 3.3.4 浇口设计根据塑件的成型要求及型腔的排列方式,选用侧浇口较为理想。塑料熔体从塑件的侧面进料,截面形状多为矩形窄缝,浇口加工容易,修整方便。确定侧浇口的尺寸:。3.3.5冷却系统的设计由于制品平均壁厚均为2mm,制品尺寸也不是很大。确定冷却水孔直径为10mm。此模具在动、定模镶块上均开设单层式冷却回路形式,分别对动、定模进行水冷却,冷却水路布置如图所示3.4确定型腔、型芯的结构及固定方式3.4.1型腔、型芯的结构设计模具采用一模二腔的结构形式。最经济型腔数的确定,实质上是注塑件的生产成本核算。但在注射模设计初始方案决定阶段,由于浇注系统等技术参数尚属未知,型腔数的确定只能根据经验进行估算预测,在模具设计完成后,可根据这个方法再细化,进行生产总成本和每个塑料制品成本的核算。考虑到本制品体积较小,且需要在两侧侧抽,导致模具结构复杂,经过综合分析,宜采用一模两腔。型腔采用整体镶块式结构,材料选用CrWV。3.5型腔和型芯的工作尺寸计算本例中成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算。型腔径向尺寸计算公式为L+z =(1+)L +z型腔深度尺寸计算公式为H+z =(1+)H +z型芯径向尺寸计算公式为型芯高度尺寸计算公式为 其中为L+z模具型腔的径向尺寸;H+z为模具型腔的深度尺寸;为模具型芯的径向尺寸;为模具型芯的高度尺寸;查表得ABS的收缩率为0.4%0.6%,故平均收缩率为(0.5%+0.7%)/2=0.5%,因塑件尺寸较小,精度中等,所以模具制造公差取/5,X取2/3。 3.6型腔壁厚和底板厚度计算 3.6.1动模垫板厚h=K(FL/2B弯)1/2F=Ap h动模垫板厚(mm); K修正系数,取0.60.75; F动模垫板受的总压力(N); L支承块间距(mm); B动模垫板宽度(mm); 弯弯曲许用应力(MPa); A塑件及浇注系统在分型面上的投影面积(mm2); p型腔压力,一般取2545MPa。按上述公式求得的动模垫板厚度h见下表3:所以动模垫板厚度h为3040mm。 3.6.2计算型腔侧壁和底板厚度 塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用,应具有足够的强度和刚度,如果型腔侧壁和底板厚度过小,可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏;也可能因刚度不足而产生挠曲变形,导致溢料和出现飞边,降低尺寸精度并影响顺利脱模。所以,为了保证足够的强度和刚度采用动模型腔板(1)型腔侧壁厚度的计算根据型腔长度L=30,型腔宽度b=60, 型腔高度H1=60,c由L/a决定,c=0.93;p取2540Mpa,取35 Mpa;弹性模量E=2.1105 Mpa;允许变形量取0.6。代入,得s=14.98.66mm。 (2) 底板厚度的计算查表得:,查表可知系数值,;p取2340Mpa,取35 Mpa;弹性模量E=2.1105 Mpa;允许变形量取0.6。代入公式得h=4.6094.32mm。3.7推出方式的设计 顶出机构的结构因塑件的脱模要求的不同而有所变化,但对顶出机构所能达到的基本要求是一致的:使塑件在顶出过程中不会损坏变形;保证塑件在开模的过程中留在设置有顶出机构的动模内。其中,一次顶出机构是最常用的顶出机构,此机构只需一次动作就能使塑件脱模。本模具选用推料板一次顶出机构。脱模力计算 1.1设计步骤: 计算正压力 参数:E=2900N/cm2; S=0.006mm/mm; t=0.513cm; =2.5; R=1.5cm; m(帕松比)=0.3813.3273 MPap正压力(MPa);E塑料的弹性模量(N/cm2);S成形收缩率(mm/mm);t塑件平均壁厚(cm);脱模斜度();R凸模半径(指圆形截面,矩形截面时可求其相等远,即以其周长除以)(cm);m塑料的帕松比,约为0.380.39。1.2设计步骤: 初始脱模力 参数:E=2900N/cm2; S=0.006mm/mm; t=0.713cm; L=2.2cm; f=0.3; m=0.38 Q=80.52 NQ脱模力(N);E塑料弹性模量(N/cm2);S塑料平均成形收缩率(mm/mm);t塑件壁厚(cm);L包容凸模的长度(cm);f塑料与钢的摩擦系数;m塑料的柏松比。1.3设计步骤: 顶杆直径 参数:=0.5; l=14cm; n=2; E=2900N/cm2; Q=80.52N1.2134 cm1.2 cmd圆形顶杆直径(cm);顶杆长度系数0.7;l顶杆长度(cm);Q总脱模力(N);n顶杆数量;E顶杆材料的弹性模量(N/cm2), 钢 E=21000000=2.11071.4 设计步骤:顶杆的应力校核参数:Q=80.52N; n=4; d=1.2154cm; s=2900mm/mm2Q :总脱模力(N) n :顶杆数量 d :圆形顶杆直径(cm):顶杆应力(N/cm2) s: 顶杆钢材的屈服极限强度(N/cm2) 一般中碳钢 s=32000N/cm2 合金结构钢 s=42000N/cm2计算结果:=13.7543 N/cm21.3 设计步骤: 推件板的厚度 参数:y=0.01cm; B=25cm; L=4.6cm; Q=80.52N; E=2900N/cm2L顶杆间距(cm);Q总脱模力(N);E钢材的弹性模量(N/cm2) 一般中碳钢 E=2.1107;B顶板宽度(cm);y顶板允许最大变形量(cm) 顶杆应布置于脱模力最大处,保证塑料被推出是受力平衡,推出平稳、不变形。3.8确定导向机构 考虑便于设计制造及维修方便,所以选用导柱、导套导向机构,为使模具在开模时推杆能顺利顶出零件,减少推杆与模板的碰撞与摩擦,提高模具寿命,所以用四根推杆导柱进行导向。为了安装方便,采用等直径对称分布,模外侧做标记形式。为便于加工导柱导套安装孔,获得较好的经济效益,结合塑件的尺寸,为保护型芯不受损坏,导柱设在动模一侧,即正装。导柱和导套分布见模具总装图。导柱和导套配合精度为H5/h6的间隙配合,导套和模板配合精度为H5/n6。3.9侧向抽芯机构的设计由于零件中空,所以采用侧向抽芯机构来实现其塑件成型。第4章 注射机校核4.1注射压力的校核 注射机的额定压力Pe=172MPa,塑料成型时所需的压力Po=100MPa,PekPo=1.25100=125,所以满足要求。4.2锁模力校核锁模力需满足FKoAp型A塑件和流道凝料在分型面的射影面积()F注射机额定锁模力,XS-ZY-60型,锁模力为300KNKo锁模力安全系数,取1.1p型型腔的平均压力,取25投影面积计算:A(nA1+A2)1.35 nA1 A1单个塑件在分型面上的投影面积A2流道凝料在分型面上的投影面积n型腔数A1=A=1.3521.22=57.24 cm2FKoAp型=1.157.2425=1354.1N所以满足要求。4.3模具厚度H与注射机闭合高度的校核HminHHmax Hmin注射机允许最小模厚(300mm)Hmax注射机允许最大模厚(550mm)而模具闭合的高度H为310mm. 因为320310550 所以满足要求4.4注射机开模行程的校核因为所选的注射机的锁模机构为液压机械联合作用,其开模行程由连杆机构的最大冲程决定,而与模厚无关。从模具中取出塑件所需的最小开模距离H必须小于注射机移动模板的最大行程S。即满足下式: S+(5 10)mmS注射机移动模板的最大行程(S=1100mm)脱模距离(顶出距离) =50mm包括浇注系统凝料在内的塑件高度 =140mm则+10=50+140+10=200mm730mm所以能满足要求。4.5模具安装部分的校核该模具的外形尺寸为:300300,故能满足安装要求。注射机喷嘴头一般为球面,其球面半径R与相接触的模具主流道始端凹球面半径R凹相适应。即R凹=R+(12)mm,在本次设计中R凹=16mm,R=15mm,符合要求。浇口套小端直径5mm喷嘴孔直径4mm,符合要求。4.6顶出部分的校核注射机最大顶出距离为320mm,大于模具上所需要的最小顶出距离50mm结论:根据校核注射机,完全能够满足该模具的使用要求。4.7.模具材料型腔塑胶模具钢、型芯,浇口套,顶杆,导柱等重要配件可采用国产T10A 常州工程学院毕业设计(论文)第5章 模具调试5.1 试模模具在制造完成之后,必须经过试模验证合格,才能投入使用。试模的目的是为了发现模具设计及制造中的问题,对原模具进行必要的修正。5.2 装模在模具装上注射机以前,应根据图纸的要求对其进行检验,以便及时发现问题,以免装上机后又拆下来。装模时必须注意安全,在可能的情况下尽量整体安装;当模具的定位圈装入注射机上定模板后,用极慢的速度闭模,使动模板将模具轻轻压紧。模具紧固后,慢慢启模,校正顶杆顶出距离。合理的距离应为:当动模板停止后退时,顶杆的位置应调节至模具上的顶出板和动模板之间尚留下不大于5mm的间隙,以防止顶坏模具,而又能顶出制件。为防止制件溢边,又要保证型腔适当的排气,装模时要调节闭模的松紧度,具体要求按实际情况来定。5.3 试模模具安装好之后,便开始试模,看所得的制件是否满足要求。模具是否合格,可按以下项目验收:5.3.1 制件质量方面尺寸,粗糙度符合图纸要求;形状完整无缺,表面光洁平滑,不得产生不允许的各种成型缺陷及弊病;推杆残留的凹痕不得过深,一般不超过0.5mm,不存在推出不良和脱模等不良弊病;飞边不得超过规定的要求;保证制件的质量稳定。5.3.2 模具性能方面各种系统坚固可靠,活动部分灵活平稳,动作互动协调,定位起止保证稳定正常工作,满足成型要求和制件质量及生产效率;脱模性能好,制品流落方向符合设计要求;对成型条件及操作要求不苛刻;各主要的受力零件有足够的强度及刚度;模具安装平稳性好,调整方便,工作安全;加料,取料方便安全;消耗塑料少;配件及附件的使用性能好。根据实际的试模结果,该模具能完全满足以上要求,可以投入使用。总结与展望通过对打印机外罩注塑模具的设计,对注塑模具的设计方法与流程有了一个比较全面的了解。在这个不断设计、学习、再设计的反复操作过程中,我们潜移默化地学习到了一种科学的设计思路和方法,这对我们以后的工作态度和方法将产生积极的影响。特别是在利用现代化的设计上,我有了很多的自己的设计思想。在设计的过程中,遇到了很多的问题,尤其是在流道的设计、机构的设计以及成型零件的计算等方面,费了很多周折,也走了很多弯路。而在装配图的绘制中,又遇到了前面设计上的很多结构错误,对细节的反复修改较多。经过很长时间的思考和查阅资料,才成功地完成了本套模具的设计过程。当然,本模具的设计也存在了很多的问题,在实际中也许并没有办法正常运作。毕竟是在学校做毕业设计,难免会存在各种各样的问题。常州工程学院毕业设计(论文)参考文献1伍先明,王群等.塑料模具设计指导M.北京:国防工业出版社,20082申开智.塑料成型模具M. 北京:中国轻工业出版社,20023陈孝康,陈炎嗣,周兴隆.实用模具技术手册M. 北京:中国轻工业出版社,20054周炳尧等.模具设计与制造简明手册M. 上海:上海科学技术出版社,20065徐学林等.互换性与技术测量M. 湖南:湖南大学出版社,20066欧麦嘉 周泽宇.现代注塑M. 北京:电子工业出版社,20087王群 郑卫鑫.UG NX3.0注塑模具设计实例教程M. 北京:机械工业出版社,20068陈万林等.实用塑料注射模设计与制造M. 北京:机械工业出版社,20029周静卿等.机械制图与计算机绘图M. 北京:中国农业大学出版社,200410张维合.注塑模具设计实用教程M. 北京:化学工业出版社,200711 于体.注射模具设计技术M.北京:机械工业出版社,2002 12钟志雄.塑料注射成型技术M.广东:广东科技出版社,200413 唐志玉.塑料模具设计师指南M. 北京:国防工业出版社,2006 14史铁梁.模具设计指导M.北京:机械工业出版社,200315 杨俊秋.浅谈塑料模具毕业设计J.模具制造,2005 16阎亚林.塑料模具图册M.北京:高等教育出版社,200417屈华昌.塑料成型工艺与模具设计M. 北京:高等教育出版社,200118 宋玉恒.塑料注射模具设计实用手册M.北京:航空工业出版社,1994致 谢本论文是在导师XXX的悉心指导下完成的,经过本学期的毕业设计,无论是学习方面还是实践方面都让我收获了许多。首先,衷心感谢曾经教过我的每一位老师。我要特别感谢给我们毕业指导的XX老师!无论是在设计方面对我们严格要求,对每张图纸和说明书都认真的检查,让我们有计划、有秩序的进行设计,并帮助我们解决各种疑问;同时,也感谢专业老师在我的设计过程中,给予我很大的帮助,使我的毕业设计得以顺利完成,在此我表示衷心的致谢。在这段时间的学习和工作中我的各位同学和好朋友给我带来了良好的工作氛围和生活上的快乐。在此对他们表示感谢。再次对这次毕业设计过程中,给予我大力支持的老师,表示感谢。
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