显示器支架罩塑料注射模具设计【一模两腔】【侧抽芯】【说明书+CAD】
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基于注塑模具钢研磨和抛光工序的自动化表面处理摘要: 本文研究了注塑模具钢自动研磨与球面抛光加工工序的可能性,这种注塑模具钢PDS5的塑性曲面是在数控加工中心完成的。这项研究已经完成了磨削刀架的设计与制造。 最佳表面研磨参数是在钢铁PDS5 的加工中心测定的。对于PDS5注塑模具钢的最佳球面研磨参数是以下一系列的组合:研磨材料的磨料为粉红氧化铝,进给量500毫米/分钟,磨削深度20微米,磨削转速为18000RPM。用优化的参数进行表面研磨,表面粗糙度Ra值可由大约1.60微米改善至0.35微米。 用球抛光工艺和参数优化抛光,可以进一步改善表面粗糙度Ra值从0.343微米至0.06微米左右。在模具内部曲面的测试部分,用最佳参数的表面研磨、抛光,曲面表面粗糙度就可以提高约2.15微米到0 0.07微米。关键词: 自动化表面处理,抛光,磨削加工,表面粗糙度,田口方法 一、引言:塑胶工程材料由于其重要特点,如耐化学腐蚀性、低密度、易于制造,并已日渐取代金属部件在工业中广泛应用。 注塑成型对于塑料制品是一个重要工艺。注塑模具的表面质量是设计的本质要求,因为它直接影响了塑胶产品的外观和性能。 加工工艺如球面研磨、抛光常用于改善表面光洁度。研磨工具(轮子)的安装已广泛用于传统模具的制造产业。自动化表面研磨加工工具的几何模型将在1中介绍。自动化表面处理的球磨研磨工具将在2中得到示范和开发。 磨削速度, 磨削深度,进给速率和砂轮尺寸、研磨材料特性(如磨料粒度大小)是球形研磨工艺中主要的参数,如图1(球面研磨过程示意图)所示。注塑模具钢的球面研磨最优化参数目前尚未在文献得到确切的依据。 近年来 ,已经进行了一些研究,确定了球面抛光工艺的最优参数(图2) (球面抛光过程示意图)。 比如,人们发现, 用碳化钨球滚压的方法可以使工件表面的塑性变形减少,从而改善表面粗糙度、表面硬度、抗疲劳强度3,4,5,6。 抛光的工艺的过程是由加工中心 3,4和车床5,6共同完成的。对表面粗糙度有重大影响的抛光工艺主要参数,主要是球或滚子材料,抛光力, 进给速率,抛光速度,润滑、抛光率及其他因素等。注塑模具钢PDS5的表面抛光的参数优化,分别结合了油脂润滑剂,碳化钨球,抛光速度200毫米/分钟,抛光力300牛, 40微米的进给量7。采用最佳参数进行表面研磨和球面抛光的深度为2.5微米。 通过抛光工艺,表面粗糙度可以改善大致为40%至90%3-7。 此项目研究的目的是,发展注塑模具钢的球形研磨和球面抛光工序,这种注塑模具钢的曲面实在加工中心完成的。表面光洁度的球研磨与球抛光的自动化流程工序,如图3所示。 我们开始自行设计和制造的球面研磨工具及加工中心的对刀装置。利用田口正交法,确定了表面球研磨最佳参数。选择为田口L18型矩阵实验相应的四个因素和三个层次。 用最佳参数进行表面球研磨则适用于一个曲面表面光洁度要求较高的注塑模具。 为了改善表面粗糙, 利用最佳球面抛光工艺参数,再进行对表层打磨。图3自动球面研磨与抛光工序的流程图二、球研磨的设计和对准装置:实施过程中可能出现的曲面的球研磨,研磨球的中心应和加工中心的Z轴相一致。 球面研磨工具的安装及调整装置的设计,如图4(球面研磨工具及其调整装置)所示。电动磨床展开了两个具有可调支撑螺丝的刀架。磨床中心正好与具有辅助作用的圆锥槽线配合。 拥有磨床的球接轨,当两个可调支撑螺丝被收紧时,其后的对准部件就可以拆除。研磨球中心坐标偏差约为5微米, 这是衡量一个数控坐标测量机性能的重要标准。 机床的机械振动力是被螺旋弹簧所吸收。球形研磨球和抛光工具的安装,如图5(a. 球面研磨工具的图片. b.球抛光工具的图片)所示。为使球面磨削加工和抛光加工的进行,主轴通过球锁机制而被锁定。 三、矩阵实验的规划3.1田口正交表:利用矩阵实验田口正交法,可以确定参数的有影响程度8. 为了配合上述球面研磨参数,该材料磨料的研磨球(直径10毫米),进给速率,研磨深度,在次研究中电气磨床被假定为四个因素(参数),指定为从A到D(见表1实验因素和水平)。三个层次(程度)的因素涵盖了不同的范围特征,并用了数字1、2、3标明。挑选三类磨料,即碳化硅(SiC),白色氧化铝(Al2O3,WA),粉红氧化铝(Al2O3, PA)来研究. 这三个数值的大小取决于每个因素实验结果。选定L18型正交矩阵进行实验,进而研究四三级因素的球形研磨过程。3.2数据分析的界定: 工程设计问题,可以分为较小而好的类型,象征性最好类型,大而好类型,目标取向类型等8。 信噪比(S/N)的比值,常作为目标函数来优化产品或者工艺设计。 被加工面的表面粗糙度值经过适当地组合磨削参数,应小于原来的未加工表面。 因此,球面研磨过程属于工程问题中的小而好类型。这里的信噪比(S/N),按下列公式定义8: =10 log (平方等于质量特性)=10 log 这里,y 不同噪声条件下所观察的质量特性n实验次数从每个L18型正交实验得到的信噪比(S/N)数据,经计算后,运用差异分析技术(变异)和歼比检验来测定每一个主要的因素 8。 优化小而好类型的工程问题问题更是尽量使最大而定。各级选择的最大化将对最终的因素有重大影响。 最优条件可视研磨球而待定。 四、实验工作和结果: 这项研究使用的材料是PDS5工具钢(相当于艾西塑胶模具)9, 它常用于大型注塑模具产品在国内汽车零件领域和国内设备。 该材料的硬度约HRC33(HS46)9。 具体好处之一是, 由于其特殊的热处理前处理,模具可直接用于未经进一步加工工序而对这一材料进行加工。式样的设计和制造,应使它们可以安装在底盘,来测量相应的反力。 PDS5试样的加工完毕后,装在大底盘上在三坐标加工中心进行了铣削,这种加工中心是由杨*钢铁公司所生产(中压型三号),配备了FANUC-18M公司的数控控制器(0.99型)10。用hommelwerket4000设备来测量前机加工前表面的粗糙度,使其可达到1.6微米。 图6试验显示了球面磨削加工工艺的设置。 一个由Renishaw公司生产的视频触摸触发探头,安装在加工中心上,来测量和确定和原始式样的协调。 数控代码所需要的磨球路径由PowerMILL软件产。这些代码经过RS232串口界面,可以传送到装有控制器的数控加工中心上。完成了L18型矩阵实验后,表2 (PDS5试样光滑表层的粗糙度)总结了光滑表面的粗糙度RA值,计算了每一个L18型矩阵实验的信噪比(S/N),从而用于方程1。通过表2提供的各个数值,可以得到4中不同程度因子的平均信噪比(S/N),在图7中已用图表显示。球面研磨工艺的目标,就是通过确定每一种因子的最佳优化程度值,来使试样光滑表层的表面粗糙度值达到最小。因为 log是一个减函数,我们应当使信噪比(S/N)达到最大。因此,我们能够确定每一种因子的最优程度使得的值达到最大。因此基于这个点阵式实验的最优转速应该是18000RPM,如表4(优化组合球面研磨参数)所示。通过使用数据方差分析的技术和F比检验方法,进一步确定了每一种因子有什么主要的影响,从而确定了它们的影响程度(见表5信噪比和表面粗糙度)。F0.1,2,13的F比的比值是2.76,相当于10%的影响程度。(或者置信水平为90%)这个因子的自由度是2,自由度误差是13,根据F分布表11。如果F比值大于2.76,就可以认为对表面粗糙度有显著影响。结果,进给量和磨削深度都对表面粗糙度有显著影响。为了观察使用最优磨削组合参数的重复性能,进行了5种不同类别的实验,如表6所示。获得被测试样的表面粗糙度值RA大约是0.35微米。使用球研磨组合参数,可使表面粗糙度提高了78%。使用球面抛光的优化参数,光滑表面进一步被抛光。经过球面抛光可获得粗糙度RA值为0.06微米的表面。被改善了的抛光表面,可以在30光学显微镜观察下进行观察,如图8.(未加工表面、光滑面和抛光面的测试样品的显微镜象(30)的比较)所示。经过抛光工艺,工件机加工前的表面粗糙度改善了近95%。从田口矩阵实验获得的球面研磨优化参数,适用于曲面光滑的模具,从而改善表面的粗糙度。选择香水瓶为一个测试载体。对于被测物体的模具数控加工中心,由PowerMILL软件来模拟测试。经过精铣,通过使用从田口矩阵实验获得的球面研磨优化参数,模具表面进一步光滑。紧接着,使用打磨抛光的最佳参数,来对光滑曲面进行抛光工艺,进一步改善了被测物体的表面粗糙度。(见图 9)。模具内部的表面粗糙度用hommelwerket4000设备来测量。模具内部的表面粗糙度RA的平均值为2.15微米,光滑表面粗糙度RA的平均值为0.45微米,抛光表面粗糙度RA的平均值为0.07微米。被测物体的光滑表面的粗糙度改善了:(2.15-0.45)/2.15=79.1%,抛光表面的粗糙度改善了:(2.15-0.07)/2.15=96.7%。五、结论:在这项工作中,对注塑模具的曲面进行了自动球面研磨与球面抛光加工,并将其工艺最佳参数成功地运用到加工中心上。 设计和制造了球面研磨装置(及其对准组件)。通过实施田口L18型矩阵进行实验,确定了球面研磨的最佳参数。对于PDS5注塑模具钢的最佳球面研磨参数是以下一系列的组合:材料的磨料为粉红氧化铝,进给量料500毫米/分钟,磨削深度20微米,转速为18000RPM。通过使用最佳球面研磨参数,试样的表面粗糙度RA值从约1.6微米提高到0.35微米。应用最优化表面磨削参数和最佳抛光参数,来加工模具的内部光滑曲面,可使模具内部的光滑表面改善79.1%,抛光表面改善96.7%。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)中期报告 题目:显示器罩塑料模具设计 系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2011年3月13日撰写内容要求(可加页): 1. 设计(论文)进展状况自开题答辩以来,经过对本毕业课题的深入了解和学习,查阅相关资料和拟定毕业设计工作计划,基本上对本课题的完成有了更加深入的了解。通过两个月的不懈努力,我查找的大量的相关资料,到目前为止成功的的将一篇外文通篇翻译成中文形式。完成了零件的二维图与三维图。我根据对开题报告中提出的方案,画出了注塑模具的装配草图。2. 存在问题及解决措施 2.1存在的问题:(1)浇口的选择(2)抽芯机构的选择(3) 冷却系统的初步考虑 2.2解决措施: (1)根据对塑料零件的分析,零件要求表面光洁度,最后决定使用潜伏式浇口。(2)通过对塑料零件的侧凹的分析,由于其对称性,最后决定使用一模两腔,斜导柱抽芯机构。(3)由于零件体积不是很大,所以一般将采用最普通的水冷却法,目前采用外接直通式冷却回路。3. 后期工作安排(1)对所确定的实施方案进行全面的、系统的分析与计算。(2)修改完善转配图,并取其中两个零件分别画出零件图与工艺卡片。(3)撰写说明书,完成毕业设计的其余部分。(4)完成论文的录入排版,准备答辩。(5)毕业答辩,装订论文。 指导教师签字: 年 月 日注:1. 正文:宋体小四号字,行距22磅;标题:加粗 宋体四号字2. 中期报告由各系集中归档保存,不装订入册。本科毕业设计(论文)题目:显示器支架罩塑料注射模具设计系 别: 机电信息系 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: 学 生: 学 号: 指导教师: 2011年06月毕业设计(论文)任务书系别 机电信息 专业 机械设计制造及其自动化 班级姓名学号 1.毕业设计(论文)题目: 显示器支架罩塑料注射模具设计 2.题目背景和意义:在现代生产中,模具是生产各种工业产品的重要工艺装备,它以其特定的形状通过一定的方式使原材料成型。由于模具成型具有优质,高产,省料和低成本等特点,现已广泛应用于汽车,航空航天,仪器仪表,家电,机械制造,石化,轻工日用品等工业部门。美国是世界上超级经济大国,也是世界模具工业的领先国家,日本经济之所以能飞速发展,并在国际市场上占有一定优势,模具工业的迅猛发展是重要原因之一。 塑料模具是现代塑料工业生产中最重要的工艺装备,塑模工业是国民经济的基础工业之一。用塑模成型零件的主要优点是制造简便,材料利用率高,产品的尺寸规格一致,特别是对大批量生产的机电产品,更能获得价廉物美的经济效果。3.设计(论文)的主要内容(理工科含技术指标):塑件分析; 初步拟订结构方案; 选择设备、校核有关工艺参数; 方案论证,结构设计,强度计算;绘制模具装配图及零件图; 应用Pro/E做出制件图并进行分析。4.设计的基本要求及进度安排(含起始时间、设计地点): 1)基本要求: (1)绘图要求(用AutoCAD和Pro/E软件) A 测绘塑料零件图 (二维及三维图) B模具动模、定模、镶块等主要零件图及模具总装配图 (二维) (2)编写说明书,具体内容如下:(编写格式和装订要求按教务处统一规定) A 分析塑料件的材料、形状、结构对注塑成型的影响; B 分析所采用模具结构方案,着重分析难点(斜导柱、哈佛模、点浇口等); C 分析所有分型面,选出最佳分型面并叙述该模具的开,合模动作过程; D确定哪些面有脱模斜度 ,确定各种配合的形式并说明理由; E 分析浇口位置、浇口形式及所采用的理由并说明所有推顶装置设置的位置及其理由; G 对该设计方案各部分应作环保、经济技术分析;H 对所选注射机进行校核; (3)计算下列尺寸 A 有关成型零件工作尺寸的计算 、斜导柱长度及抽拔力的计算; B 成型型腔壁厚、动模垫板厚度校核计算及冷却水道面积计算; (4)对设计中典型零件编制工艺规程卡片(至少2个零件);(5)外文资料翻译 10002000字符 (6)生产批量:20万件; 2)进度安排:(1)查阅资料 及翻译 3周 (2)零件分析并绘图 3周 (3)方案选择与确定 3周 (4)绘制零件图与装配图(二维和三维) 3周 (5)编写论文 2周 (6)打印并交主审教师审阅 1周 5.毕业设计(论文)的工作量要求: 实验(时数)*或实习(天数): 2周 图纸(幅面和张数)*: 折合0号图纸3张 参考文献篇数: 10篇 指导教师签名: 2010年11月15日 学生签名: 年 月 日 系主任审批: 年 月 日说明:1本表一式二份,一份由各系集中归档保存,一份学生留存。2 带*项可根据学科特点选填。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)开题报告题目:显示器支架罩塑料注射模具设计系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2010年 11月 28日81. 毕业设计(论文)综述(题目背景、研究意义及国内外相关研究情况) 在现代生产中,模具是生产各种工业产品的重要工艺装备,它以其特定的形状通过一定的方式使原材料成型。由于模具成型具有优质,高产,省料和低成本等特点,现已广泛应用于汽车,航空航天,仪器仪表,家电,机械制造,石化,轻工日用品等工业部门。美国是世界上超级经济大国,也是世界模具工业的领先国家,日本经济之所以能飞速发展,并在国际市场上占有一定优势,模具工业的迅猛发展是重要原因之一。 塑料模具是现代塑料工业生产中最重要的工艺装备,塑模工业是国民经济的基础工业之一。用塑模成型零件的主要优点是制造简便,材料利用率高,产品的尺寸规格一致,特别是对大批量生产的机电产品,更能获得价廉物美的经济效果。2. 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施主要内容:该零件外形如图该零件为显示器支架套,材料为ABS设计注塑模具时,既要考虑良好的塑料成型,冷却等问题,又要考虑模具的制造、装配、加工等方面。设计主要内容有以下几个方面:2.1.1.决定塑件的分型面。2.1.2.侧孔的成型方法。2.1.3.根据塑料件的结构,分析确定浇口位置和注塑方式。2.1.4.决定型腔的模块组合。模具的总体结构和零件形状不单要满足注塑充模和冷却工艺及设计方面的要求,同时成型零件还要具有适当的精度,粗糙度,刚度和强度,易于装配和制造,尽量降低制造成本。实施方案:2.2. 浇口的设计2.2.1 方案一:直浇口,又叫中心浇口。一般处于塑件中心。优点:(1)熔体从喷嘴直接通过浇口进入型腔,流程最短,进料速度快,成型效率好。 (2) 直浇口的截面一般较大,压力与热量损失都较小,保压补缩作用强。 模具结构简单,易于制造,成本较低。 缺点:(1)直浇口的截面积大,浇口去除困难,切除浇口后痕迹明显,影响制品美观。(2)浇口部位熔体多,热量集中,冷却后内应力大,易产生气孔及缩孔等缺陷。(3)对于扁平、薄壁塑件的成型,直浇口易产生翘曲变形。 2.2.2 方案二:点浇口,又叫橄榄形浇口,是一种截面尺寸特别小的圆形截面浇口。优点:(1)点浇口的位置选择可根据工艺要求而定,对制品外观质量影响较小。(2)熔体通过截面积很小的浇口时流速增高,摩擦加剧,熔体温度升高,流动性增加,这样能获得外形清晰、表面光泽的塑件。(3)由于浇口截面积小,开模时浇口可自动拉断,有利于自动化操作。(4)由于浇口在拉断时用力较小,因此,制品在浇口处的残余应力较小。(5)浇口处熔体凝固较快,可减少模内剩余应力,又利于制品脱模。缺点:(1)压力损失大,对塑件的成型不利,也要求提供较大的注射压力。(2)模具结构复杂,一般要采用三板式模具(双分型面模具)。(3)对于大型塑件,采用一个点浇口易产生翘曲变形,可采用多个浇口同时送料。2.2.3 方案三:潜伏式浇口,是由点交口演变而来。具有点交口的特点,还具有独特 处。 优点:浇口常选在塑件侧面较隐蔽的地方,从而不致影响塑件的外形美观。缺点:浇口需沿斜向进入型腔当顶出塑件时,浇口自动被切断,因而对对顶出机构产 较大的冲击力。故对于较强韧的塑料,不宜采用潜伏式浇口。2.2.4 方案三:侧浇口,又叫边缘浇口。一般开设在分型面上,塑料熔体从型腔的侧面冲模,其截面形状多为矩形狭缝,也可为半圆形。调整其截面的厚度和宽度,可以调节熔体充模时的剪切速率及浇口的封闭时间。优点:(1)加工容易,修整方便。(2)可以根据制品的形状灵活的选择浇口位置。(3)对各种成型的适应性较强。缺点:(1)浇口痕迹较大。(2)会形成熔接痕,缩孔,气孔等塑件缺陷。(3)注射压力损失大。(4)对深型腔塑件的排气不便。综合考虑对制品外观,成型质量,成型难易程度的考虑浇口使用方案三,使用侧浇口。2.3. 分型面的选择 选择分型面位置的基本原则是应将分型面开设在塑件断面轮廓的最大的部位,以便顺利脱模。分型面的选择应满足动定模分离后,制品尽可能留在动模内。根据上述原则找到该零件的分型面。2.4. 侧抽芯机构的设计方案一:手动抽芯。利用人力在开模前或脱模后使用手工工具抽出侧向活动型芯。手动抽芯的优点是机构简单,制造容易切传动平稳。其缺点是生产效率低,劳动强度大,切受人力限制难易获得较大的抽拔力。方案二:机动抽芯。开模时,依靠注射机的开模动力,通过抽芯机构改变移动方向,将侧抽芯抽出。机动抽芯抽拔力较大,具有灵活、方便、生产效率搞、容易实现全自动操作,且不需另外添置设备等优点。方案三:液压或气动抽芯。以压力油或压缩空气作为抽芯动力,在模具上配置专门的油缸或气缸,通过活塞的往复运动来实现抽芯、分型与复位动作。其优点是可按抽拔力的大小和抽芯距离的长短任意设计,对侧面具有较长抽拔距的塑件有其独特的效力和作用,且液压传动平稳,动力与抽拔力方向一致,工作理想。其缺点是增加了操作工序而且需配置专门的液压或气动动力源、控制系统及油缸、汽缸等装置。 综合考虑对侧抽芯抽芯距,所需抽拔力大小,生产成本等考虑,使用方案二机动抽芯。3. 本课题研究的重点及难点,前期已开展工作重点及难点:(1).决定塑件的分型面。(2).侧凹的成型方法。(3).根据塑料件的结构,分析确定浇口和注塑方式。(4).决定型腔的模块组合。前期已开展工作:(1).学习相关课程。(2).查阅相关资料及文献。(3).绘制二维、三维零件图。(4).拟定设计方案。4. 完成本课题的工作方案及进度计划(按周次填写)(1)查阅资料 及翻译 1-3周(2)零件分析并绘图 4-6周(3)方案选择与确定 7-9周(4)绘制零件图与装配图(二维和三维) 10-12周(5)编写论文 13-14周(6)打印并交主审教师审阅 15周 已查阅的主要参考文献:【1】 王永平.注塑模具设计经验点评.北京:机械工业出版社.2004 【2】 陈嘉真.塑料成型工艺与模具设计.北京:机械工业出版社.2004【3】 徐炜炯.模具结构设计.北京:化学工业出版社.2007【4】 濮良贵,纪名刚机械设计.北京:高等教育出版社.2009【5】张国强.注塑模设计与生产应用.北京:化学工业出版社.2005 【6】 李秦蕊.塑料模具设计.西安:西北工业大学出版社.2006【7】 屈华昌.塑料成型工艺与模具设计.北京:高等教育出版社.2007 【8】 廖念钊,古莹菴,莫雨松互换性与测量技术.北京:中国计量出版社.2009 【9】李秦蕊.塑料模具设计.西安:西北工业大学出版社.2006【10】 田绪东,管殿柱.Pro/Engineer WildFire 4.0三维机械设计.北京:机械工业出版社.2010【11】 Fang-Jung Shiou Chao-Chang A. Chen Wen-Tu Li.Automated surface finishing of plastic injection mold steel with spherical grinding and ball burnishing processes.Int J Adv Manuf Technol(2006)28:6166 DOI10.1007/s00170-004-2328-85 指导教师意见(对课题的深度、广度及工作量的意见) 指导教师: 年 月 日 6 所在系审查意见: 系主管领导: 年 月 日注:1. 正文:宋体小四号字,行距22磅。 2. 开题报告由各系集中归档保存。XXXX大学本科毕业设计(论文)题目:显示器支架罩塑料注射模具设计系 别: 机电信息系 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: 学 生: 学 号: 指导教师: 2011年06月XXXX大学本科毕业设计(论文)题目:显示器支架罩塑料注射模具设计系 别: 机电信息系 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: 学 生: 学 号: 指导教师: 2011年06月毕业设计(论文)任务书系别 机电信息 专业 机械设计制造及其自动化 班级姓名学号 1.毕业设计(论文)题目: 显示器支架罩塑料注射模具设计 2.题目背景和意义:在现代生产中,模具是生产各种工业产品的重要工艺装备,它以其特定的形状通过一定的方式使原材料成型。由于模具成型具有优质,高产,省料和低成本等特点,现已广泛应用于汽车,航空航天,仪器仪表,家电,机械制造,石化,轻工日用品等工业部门。美国是世界上超级经济大国,也是世界模具工业的领先国家,日本经济之所以能飞速发展,并在国际市场上占有一定优势,模具工业的迅猛发展是重要原因之一。 塑料模具是现代塑料工业生产中最重要的工艺装备,塑模工业是国民经济的基础工业之一。用塑模成型零件的主要优点是制造简便,材料利用率高,产品的尺寸规格一致,特别是对大批量生产的机电产品,更能获得价廉物美的经济效果。3.设计(论文)的主要内容(理工科含技术指标):塑件分析; 初步拟订结构方案; 选择设备、校核有关工艺参数; 方案论证,结构设计,强度计算;绘制模具装配图及零件图; 应用Pro/E做出制件图并进行分析。4.设计的基本要求及进度安排(含起始时间、设计地点): 1)基本要求: (1)绘图要求(用AutoCAD和Pro/E软件) A 测绘塑料零件图 (二维及三维图) B模具动模、定模、镶块等主要零件图及模具总装配图 (二维) (2)编写说明书,具体内容如下:(编写格式和装订要求按教务处统一规定) A 分析塑料件的材料、形状、结构对注塑成型的影响; B 分析所采用模具结构方案,着重分析难点(斜导柱、哈佛模、点浇口等); C 分析所有分型面,选出最佳分型面并叙述该模具的开,合模动作过程; D确定哪些面有脱模斜度 ,确定各种配合的形式并说明理由; E 分析浇口位置、浇口形式及所采用的理由并说明所有推顶装置设置的位置及其理由; G 对该设计方案各部分应作环保、经济技术分析;H 对所选注射机进行校核; (3)计算下列尺寸 A 有关成型零件工作尺寸的计算 、斜导柱长度及抽拔力的计算; B 成型型腔壁厚、动模垫板厚度校核计算及冷却水道面积计算; (4)对设计中典型零件编制工艺规程卡片(至少2个零件);(5)外文资料翻译 10002000字符 (6)生产批量:20万件; 2)进度安排:(1)查阅资料 及翻译 3周 (2)零件分析并绘图 3周 (3)方案选择与确定 3周 (4)绘制零件图与装配图(二维和三维) 3周 (5)编写论文 2周 (6)打印并交主审教师审阅 1周 5.毕业设计(论文)的工作量要求: 实验(时数)*或实习(天数): 2周 图纸(幅面和张数)*: 折合0号图纸3张 参考文献篇数: 10篇 指导教师签名: 2010年11月15日 学生签名: 年 月 日 系主任审批: 年 月 日说明:1本表一式二份,一份由各系集中归档保存,一份学生留存。2 带*项可根据学科特点选填。显示器支架罩塑料注射模具设计摘 要本文主要介绍了显示器支架罩塑料件的注射模设计,其材料为ABS。根据ABS塑料的工艺特性和产品的使用要求,分析了支架罩的结构特点和成型工艺。本设计采用CAD技术进行模具装配图及零件图的绘制。对模具进行了成型零部件、浇注系统、侧向抽芯机构、推出脱模机构及冷却系统的设计分析。最后,完成模具总装图设计及主要零件图的绘制,从而确保模具结构的可靠性、合理性和实用性。关键词:模具设计;CAD;Pro/EDisplay stents cover plastic injecting mold designAbstractThis article mainly introduced the Display stents cover plastics injection mold design, its material is ABS. According to the ABS plastics craft characteristic and the product operation requirements, have analyzed the BrackerandHousing unique feature and the formation craft. This design uses the CAD technology to carry on the mold assembly drawing and the detail drawing plan. Carried on the formation spare part, the gating system to the mold, lateral to pull out the core organization, to promote the mold emptier and cooling systems project analysis. Finally, completes the mold final assembly drawing design and the main detail drawing plan, thus guarantees the mold structure the reliability, the rationality and the usability.Key Words: mould;design;CAD;Pro/EII主 要 符 号 表T 成形周期K 最大注射量系数M 额定塑化量M 塑料质量和体积M 单个制品的质量和体积F 注射机的额定锁模力A 分型面上的投影面积A 浇注系统的投影面积P 塑料熔体的平均压力S 注射机最大开模行程H 推出距离H 制品高度Q 抽拔力A 侧型芯截面周长H 成型部分深度Q 单位面积积压力 摩擦系数A 脱模斜度III目录1 概论11.1绪论11.2国内、外塑料模具发展现状11.3塑料模具发展走势22 零件结构分析43 分析塑件使用材料的种类63.1苯乙烯-丁二烯-丙烯腈(ABS)的注射成型工艺参数63.2分型面的设计73.3型腔的分布83.4塑件尺寸产生误差的原因93.5塑件收缩率与模具尺寸的关系94 注射机的初选择104.1塑件体积的计算104.2计算塑件的质量:104.3按注射机的最大注射量与初确定型腔数目104.4选择注射机及注射机的主要参数114.4.1选择注射机114.4.2注射机主要参数114.5 注射基本压力114.6 锁模力的校核114.7模具厚度与开模行程125 浇注系统的设计145.1浇注系统的组成145.2 浇注系统的设计原则145.3主流道的设计145.4 分浇道的设计155.5浇口的设计166 分型与抽芯机构的设计176.1斜导柱的结构尺寸设计176.2斜导柱长度计算176.3抽芯力186.4型腔和型芯工作尺寸计算197 垫板厚度计算247.1按强度计算247.2按刚度计算248 导向机构的设计258.1导向零件的作用258.2导向零件的设计259 推出机构的设计269.1采用顶杆的形式及其固定方法269.2顶杆在塑件上的分布2610 温度调节系统的设计2710.1冷却水回路布置的基本原则:2710.2冷却装置的计算2810.3热传导面积2910.4冷却水管总长度2910.5冷却装置结构的确定2911 模具的校核3011.1注塑工艺参数的校核3011.1.1 最大注塑量的校核3011.1.2注射压力的校核3011.1.3锁模力的校核3011.2模具安装尺寸的校核3011.2.1喷嘴尺寸的校核3011.2.2模具厚度校核3111.2.3模具外形尺寸校核3111.3开模行程的校核3112 确定装配图3213 总结33参考文献34致 谢35毕业设计(论文)独创性36毕业设计(论文)知识产权声明37VI1概论1 概论1.1绪论塑料模具的设计和制造水平反映了机械设计和加工的水平,模具的设计已应用了当代先进的设计手段。CAD、CAM、CAE的逐渐广泛应用,使模具的设计效率大大提高,快速成型技术的应用以及现代加工技术的使用如高精度加工中心、特种加工技术的大量使用是模具的制造精度越来越高,加工周期越来越短。各行各业对模具的需求量与日俱增,我国的模具行业蒸蒸日上,正需要大量的模具设计与制造的技术人才。本课题为中等以上难度的塑料模具设计,从模具的结构设计,各种参数的设计与计算,材料的选择与处理,零件的加工工艺方案的制定,三维造型等均得到锻炼。1.2国内、外塑料模具发展现状近年来我国塑料模具业发展相当快,目前,塑料模具在整个模具行业中约占30%左右。当前,国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大,其中发展重点为工程塑料模具。专家预测,在未来的模具市场中,塑料模具在模具总量中的比例将逐渐提高,且发展速度将高于其他模具。我国塑料模工业从起步到现在,历经半个多世纪,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英寸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;精密塑料模具方面,已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齿轮模具,所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平,而且还采用最新的齿轮设计软件,纠正了由于成型收缩造成的齿形误差,达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.020.05mm,表面粗糙度Ra0.2m,模具质量、寿命明显提高了,非淬火钢模寿命可达1030万次,淬火钢模达501000万次,交货期较以前缩短,但和国外相比仍有较大差距。成型工艺方面,多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更33西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)趋成熟,如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在2934英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术,一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件,取得较好的效果。在制造技术方面,CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶,以生产家用电器的企业为代表,陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统。这些系统和软件的引进,虽花费了大量资金,但在我国模具行业中,实现了CAD/CAM的集成,并能支持CAE技术对成型过程,如充模和冷却等进行计算机模拟,取得了一定的技术经济效益,促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来,我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展,主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等,这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点,为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。1.3塑料模具发展走势 提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM/CAE技术已发展成为一项比较成熟的共性技术,近年来模具CAD/CAM/CAE技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度; CAD/CAM/CAE软件的智能化程度将逐步提高;塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。 推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量,并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源,所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下,大幅度降低成本。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制,而且其常用于较复杂的大型制品,模具设计和控制的难度较大,因此,开发气体辅助成型流动分析软件,显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度,继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常重要。开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。为提高模具质量和降低模具制造成本,模具标准件的应用要大力推广。为此,首先要制订统一的国家标准,并严格按标准生产;其次要逐步形成规模生产、提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本;再次是要进一步增加标准件规格品种。在将来模具标准件将成为共享资源。应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM/CAE的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。2 零件结构分析2 零件结构分析该零件属薄壳类塑料制件,其精度和表面粗糙度都要求不高。根据塑料模具技术手册得知:ABS一般精度等级为MT4级。型腔需打毛,而内表面则不需后续处理就能满足要求。塑件有内凹和起扣紧作用的一些小凸起,需采用侧抽芯机构。塑件共有6个凹耳,6个都向外,这些凹耳都与开模方向垂直。如下图2.1所示:图2.1三维塑件图西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)图2.2三维塑件图图2.3二维塑件图3 塑件的工艺分析3 塑件的工艺分析该塑件材料选用ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物)。ABS有良好的耐化学腐蚀及表面硬度 ,有良好的加工性和染色性能。ABS无毒、无味、呈微黄色,成型的塑件有较好的光泽。密度为1.021.05g/cm。ABS有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱和酸类对ABS几乎无影响。ABS不溶于大部分醇类及烃类溶剂,但与烃长期接触会软化溶胀。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性,易与成型加工,经过调色可配成任何颜色。ABS的缺点是耐热性不高,连续工作温度为70C左右,热变形温度为93C左右,且耐气候性差,在紫外线作用下易发脆。ABS在升温时粘度增高,所以成型压力高,故塑件上的脱模斜度宜稍大;ABS易吸水,成型加工前应进行干燥处理;ABS易产生熔接痕,模具设计时应注意尽量少浇注系统对料流的阻力;在正常的成型条件下,壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。3.1 苯乙烯-丁二烯-丙烯腈(ABS)的注射成型工艺参数 密度(g/ cm3): 1.031.07; 计算收缩率(%):0.30.8; 吸水性(%):.01; 拉伸弹性模量(MPa):840 950(MPa) ; 压缩强度(MPa):22.5; 模具温度():5080; 注射压力(Mpa):6001000; 成形时间(s):注射时间2090,高压时间05,冷却时间20120,总周期50220; 适用注塑机类型:螺杆式、柱塞式均可西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)3.2分型面的设计模具设计中,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。分型面的选择受到塑件的形状、壁厚、尺寸精度、嵌件位置及其形状、塑件在模具内的成型位置、脱模方法、浇口的形式及位置、模具类型、模具排气、模具制造、及其成型设备结构因素的影响。因此,在选择分型面时,应反复比较与分析,选取一个较为合理的方案。便于塑件的脱模a.时塑件应尽可能留于下模或动模内。b.有利于侧面分型和抽芯。c.安排塑件在型腔中的方位。考虑塑件的外观。保证塑件尺寸精度要求。有利于防止溢料和考虑飞边在塑件上的部位。有力于排气。经由塑件分析,分型面如图3.1图3.1分型面 3.3型腔的分布本次设计初步采用潜伏式浇口。而潜伏式浇口最少是一模两腔。模具中的型腔数目的确定是一项综合项目,首先应考虑注射机的各项规格及工作性能,以及考虑制品的精度要求,模具制造费用等.从注射机的塑化量与模具最多型腔数的关系:从注塑机的锁模力与模具最多型腔数的关系:模具的成本与型腔数的关系:模具总费用=模具基本费用+型腔数+单型腔费用,即: s=Pc + N + Pd成型费用与模具型腔数目的关系: s=Pc + Pd/N另外,随着型腔数目的增加,其成型故障会随之增加,并且模具维修的难度也会增加,因此,再确定型腔数目时,应将模具制造与注塑成型同时考虑,选出最佳方案.综合考虑,本模具采用一模两腔的结构,故对称放置.如图6.2图3.2腔分布图3.4塑件尺寸产生误差的原因 注塑制品的尺寸精度是受多种因素影响的。这些因素包括模具结构形式、模具制造精度、塑件材料、成型工艺、塑件形状,以及成型后的条件等。实际上制品尺寸误差是由以上各种因素综合造成的。3.5塑件收缩率与模具尺寸的关系注塑件脱模后的尺寸要比模具零件的相应尺寸小。这是由于注塑成型过程中熔融塑料产生收缩造成的。成型塑件的收缩率是一个与多种因素有关的量。通常,塑料的收缩率是有生产厂家按照某一实验标准给定的成型工艺,经过实验后给出一个取值范围。实际过程中的成型工艺不可能完全与实验条件相同,因此,对具体的塑件,要根据其成型工艺选择收缩率范围内适当的值,一般是取塑件收缩率的平均值。在选择塑件收缩率值时要注意,厚壁塑件(壁厚在3mm以上)按给定收缩率范围的上限取值,而薄壁塑件(壁厚在1mm以下)按给定收缩绿范围的下限取值。成型收缩率与模具和塑件尺寸有下述关系式: (3.1)式中,k为成型收缩率;为模具尺寸(mm);为塑件尺寸(mm)。对称分布。4 注射机的初选择4 注射机的初选择4.1 塑件体积的计算根据零件的三维模型,利用三维软件直接可查询到塑件的体积V=66.88cm4.2计算塑件的质量查手册取密度=1.10g/cm塑件体积:V=66.88cmM=V=66.88cm1.10g/cm=73.6g4.3按注射机的最大注射量与初确定型腔数目根据 (4.1)得 (4.2) 注射机最大注射量的利用系数,一般取0.8; 注射机最大注射量,或g; 浇注系统凝料量,或g; 单个塑件体积或质量,或g;最大注射量的计算MnM塑+M浇 式中:M 塑件成型时所需要的注射量(3) n 型腔个数 M塑每个塑件的体积(3) M浇浇注系统的体积(3)根据草图 M浇30gM=273.6+30=177.2g设计模具时,成型塑件所需要的注射总量应小于所选注射机的最大注射量,即MG1 式中:G1注射机实际的最大注射量(3)西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文) M塑件成型时所需要的注射量(3) 根据生产经验的总结,G1应该是注射机允许最大注射量G的80, 即:M80G 177.280250=2004.4选择注射机及注射机的主要参数4.4.1选择注射机 根据注射机容积初选注射机型号为XS-ZY-250。4.4.2注射机主要参数查表文献得选用XS-ZY-250型号注射机,各参数如下:螺杆直径:50;注射容量:250; 注射压力:1300;锁模力:1800;模具厚度:350,200; 模具行程:500;喷嘴:球半径18,孔半径4;4.5 注射基本压力该项工作是校核所选注塑机的公称压力能否满足塑件成型时所需要的注射压力。即:ABS的注射压力50;根据所选注塑机的公称压力为130;满足要求4.6 锁模力的校核TKFq/1000(吨) (4.3)式中:T注射机的额定锁模力(吨) F塑件与浇注系统在分型面上的总投影面积(厘米2) q熔接塑料在模腔内的压力(公斤/厘米2)K安全系数,通常取1.11.2。图4.1分型面投影图两腔总的投影面积为(如图4.1):F=2(123.5113.5-2470.4)=269cm2浇道的投影面积为: F浇10cm2在分型面上的总的投影面积: F总=F+F浇=269+10=279cm2模腔平均压力q取300kg/cm2 安全系数K取1.1计算其所需锁模力为:F锁=92注射机的额定锁模力为180F锁=92即满足要求.4.7模具厚度与开模行程4.7.1模具厚度H最小HMH最大 (4.4)模具闭合高度必须满足:H最小注塑机允许的最小模厚,即动定模板间的最小开距H最大注塑机允许的最大的模厚查表可得,XS-ZY-250型注塑机的 H最小=200mm H最大=350mm4.7.2开模行程注射机开模行程应大于模具开模时,取出塑件(包括浇注系统)所需的开模距离。由于所选注塑机为液压-机械联合作用的注塑机根据SH1+H2+(510) (4.5) H1顶出距离H2塑件高度由于有侧抽芯机构,此时应考虑抽芯距离所增加的开模行程 (4.6)其中-抽芯距 -斜导柱斜角 S抽=H1+ H2 + (510)cm=76 + 35 + (510)=117.0cm 斜导柱倾斜角=150 抽芯距s=4mm H侧=S抽/tg300+(35)cm=4/tg150 = 19.0cm因为S抽H侧由于S机 =500117.0即开模行程适合5 浇注系统的设计5 浇注系统的设计5.1浇注系统的组成浇注系统一般由主流道、分流道、浇口及冷料穴四个部分组成。5.2 浇注系统的设计原则排气良好 能顺利的引导熔融塑料填充到型强的各个深度,不产生涡流 和紊流,并能使型腔内的气体顺利排出。流程短 在满足成型和排气良好的前提下,要选取短的流程来填充型腔,且应尽量减少折弯,以降低压力损失,缩短填充时间。防止型芯和嵌件变形 应尽量减少熔融塑料正面冲击直径较小的型芯和金属嵌件,防止型芯折弯变形或嵌件移位。整修方便 进料口位置和形式应结合塑件形状考虑,做到整修方便并无损塑件的外观和使用。合理设计塑件翘曲变形 在流程较长或需开设两个以上进料口是更应注意这一点。合理设计冷料穴和溢料槽 因为它可以影响塑件质量。浇注系统的截面积和长度 应尽量取小值,应减少浇注系统占用的塑料量,从而减少回收. 5.3主流道的设计根据选用的XS-ZY-250型号注射机的相关尺寸得: 喷嘴前端孔径:; 喷嘴前端球面半径:R0 = 18mm; 根据模具主流道与喷嘴的关系 R = R0 + (12)mm (5.1)d = d0 + (0.51)mm (5.2) 取主流道球面半径:R=20mm; 取主流道小端直径:d=5mm 为了便于将凝料从主流道中取出,将主流道设计成圆锥形,起斜度为26度,经换算得主流道大端直径为19.8mm(如图5.1):西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文) 图5.1 主浇道5.4 分浇道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道。它是熔融塑料由主流道流入型腔的过渡段,能使塑料的流向得到平稳的转换。对多腔模分浇道还起着向各型腔分配塑料的作用分流道的截面形状 常用的分流道截面形状有全圆形、梯形、半圆形、矩形和U字型等。 全圆形分流道的比表面积最小,故热量不易散失,流动阻力亦小。 梯形分流道。由于这种形状的流道易于加工,热量损失和压力损失都不大,因此是最常用的形式。U型分流道。其优缺点与梯形基本相同,常用于小型塑件及一模多腔的情况。半圆形分流道比表面积较大,热量损失多,故不常采用。矩形分流道比表面积较大,故不常采用。本次设计采用全圆形分流道(如图5.2)图5.2 分流道截面5.5浇口的设计经由对塑件的分析,采用潜伏式浇口(如图5.3)。 图5.3 潜伏式浇口6 分型与抽芯机构的设计6 分型与抽芯机构的设计 当塑件上具有外侧孔或内、外侧凹时,塑件不能直接从模具中脱出。此时必须将成型孔或侧凹的零件做成活动的,这种零件称为侧型芯(俗称活动型芯)。在塑件脱模前必须抽出侧型芯,然后再从模具中顶出塑件,完成侧型芯的抽出和复位的机构称为侧向分型抽芯机构。经分析选择,采用斜导柱分型抽芯机构。6.1斜导柱的结构尺寸设计斜导柱 斜导柱的斜角一般为1520,最大不得超过25,本设计采用斜导柱的倾斜角选为=150斜导柱的材料选取T8碳素工具钢由于斜导柱经常与滑块摩擦,热处理硬度不小于55HRC。表面粗糙度不大于Ra0.8m斜导柱与其固定的模板之间采用过渡配合H7/m6滑块上斜导柱与斜导孔之间采用较松的间隙6.2斜导柱长度计算图6.1斜导柱当滑块抽出的方向与开模方向垂直(图6.1所示)斜导柱的长度计算公式西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)如下: (6.1) 式中 L斜导柱的总长度,mm;D大端的直径,mm; S抽拔距,mm; d导滑段的直径,mm;h固定模板厚度,mm; 斜导柱的倾斜度,15。 L=98mm6.3抽芯力抽芯力的计算同脱模力的计算相同,对于侧向凸起较少的塑件的抽芯力通常比较小,仅仅是克服塑件与侧型腔的粘附力和侧型腔滑块移动时的摩擦阻力。对于侧型芯的抽芯力,往往采用如下的公式进行估算: (6.2)式中: 抽芯力(N) 侧型芯成型部分的截面平均周长(m); 侧型芯成型部分的高度(m); 塑件对侧型芯的收缩应力(抱紧力),其值与塑件的几何形状及塑料的品种、成型工艺有关,一般情况下模内冷却的塑件取(0.81.2)107Pa,模外冷却的塑件取(2.43.9)107Pa; 塑料在热状态时对刚的摩擦系数,一般取0.150.2; 侧型芯的脱模斜度或倾斜角(),这里15。152.6mm =77.4 =107pa =0.2 =15带入数据计算可得:=152.677.4107(0.20.97-0.26) = 347(N)6.4型腔和型芯工作尺寸计算该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。查表(塑料模设计及制造 附录C)得ABS的收缩率为S0.40.7,故平均收缩率S(0.40.7)/20.55,模具制造公差取z/3。6.4.1凹模的径向尺寸计算 凹模是成型塑件外形的模具零件,其工作尺寸属包容尺寸,在使用过程中凹模的磨损会使包容尺寸逐渐的增大。所以,为了使得模具的磨损留有修模的余地以及装配的需要,在设计模具时,尺寸公差取IT9。具体计算公式如下:凹模的径向尺寸计算公式: L(1k)(3/4) (6.3)式中:L塑件外形公称尺寸; K塑料的平均收缩率; 塑件的尺寸公差; 模具制造公差,取塑件相应尺寸公差的1/31/6。凹模径向尺寸:L1=123.5mm =0.10 L(1k)(3/4) 123.5(10.0055)3/40.10 124.04L2=113.5mm =0.087 L(1k)(3/4)113.5(10.0055)3/40.087 114.059L3=70.2mm =0.074 L(1k)(3/4)70.2(10.0055)3/40.07470.157L4=13.5mm =0.043 L(1k)(3/4)70.2(10.0055)3/40.074 图6.2 凹模径向6.4.2凹模的深度尺寸计算公式: HH(1k)(2/3) (6.4)式中:H塑件高度方向的公称尺寸。凹模深度尺寸计算: L1=81mm =0.087 HH(1k)(2/3) 81(10.0055)2/30.087 81.39L2=76mm =0.074 HH(1k)(3/4)76(10.0055)3/40.07476.36图6.3 凹模高度6.4.3凸模型芯直径的计算:凸模的直径尺寸计算公式: dd(1k)(3/4) (6.5)L1=119 =0.087 dd(1k)(3/4) 119(10.0055)3/40.087120.3 L2=109.5 =0.087 dd(1k)(3/4) 109.5(10.0055)3/40.087 110.2L 3=101.5 =0.074 dd(1k)(3/4) 101.5(10.0055)3/40.074 102.3L4=49 =0.062 dd(1k)(3/4) 49(10.0055)3/40.062 49.27 图6.4 凸模径向6.4.4凸模型芯高度的计算;凸模的高度尺寸计算公式: dd(1k)(2/3) (6.6)L1=77 =0.074 dd(1k)(2/3) 77(10.0055)2/30.07477.47L2=72 =0.074dd(1k)(2/3) 72(10.0055)2/30.07472.32L3=34 =0.062dd(1k)(2/3) 34(10.0055)2/30.07434.26图6.5 凸模高度7 垫板厚度计算7 垫板厚度计算7.1按强度计算 (7.1)P型腔内熔融塑料的压力,ABS型腔压力为50100MPa 取80 MPa许用应力量,55号钢抗拉强度645MPal型腔侧壁长边长度,113.5mB底板总宽度,254mmb底板受压宽度,172mm垫板受到垫块的支撑力和动定模板的弯向力,最终力矩平衡。弯向力必须小于其溢流值。7.2按刚度计算 (7.2)E弹性模量,取2.06105MPa许用变形量,55(1+5)=0.685(1+0,68)=5.712mm综上,垫板厚度取23m8 导向机构的设计8 导向机构的设计导向零件是保证动模与定模或上模与下模合模时正确的定位和导向的重要零件。导向零件主要有导柱导向和锥面定位。此次设计采用导柱导向,其主要零件是导柱和导套。8.1导向零件的作用a. 导向作用动模和定模合模时,首先是导向零件导入,引导动、定模准确合模,避免凸模或型芯先进入凹模可能造成凸模或凹模的损坏。b.定位作用导向机构直接起了保证动、定模合模位置的正确性,保证模具型腔的形状和尺寸的精确性,从而保证塑件的精度。导向机构在模具装配过程中也起到了定位作用,便于装配和调整。c.承受一定的侧向压力由于塑料熔体充模过程中可能产生单向的侧压力,或由于成型设备的精度低的影响,使导柱在工作中承受一定侧压力,因而在模塑过程中需要导向装置承受一定的单向侧压力,以保证模具的正常工作8.2导向零件的设计导柱的数量选用4个,导柱采用T10A淬火处理,硬度为HRC52-57左右。其结构形式如图所示。固定端用H7/r6配合装入。图8.1导柱结构9 推出机构的设计9 推出机构的设计9.1采用顶杆的形式及其固定方法采用结构最简单的等圆截面顶杆,其尾部采用轴肩形式。在设计中,这两种形式的顶杆都采用轴肩垫板连接,如图9.1所示顶杆与固定孔间应留一定的间隙,装配时顶杆轴线可作少许移动,以保证顶杆与型芯固定板上的顶杆孔之间的同心度,并建议钻孔时采用配加工的方法。 图9.1 顶杆 本次设计才用二种顶杆第一种:d=3,D=10,H=8;第二种:d=8,D=16,H=89.2顶杆在塑件上的分布分布如图图9.2 顶杆分布 10 温度调节系统的设计10 温度调节系统的设计模具温度对塑料成型和塑件质量以及生产效率是至关重要的。在塑料注射成型过程中,模具就像一个热交换器,输入热量的方式是加热装置的加热和塑料熔体带进的热量,输出热量的方式是自然散热和像外热传导,其中95%是靠传热介质(冷却水)带走。在塑料注射成型过程中,要保持模具温度稳定,就应保持输入热和输出热平衡。为此,必须设置模具温度调节系统,对模具进行加热和冷却,以调节模具温度。10.1冷却水回路布置的基本原则:a.尽量保证塑件收缩均匀,维持模具的热平衡;b.水孔与型腔表面各处最好有相同的距离,即将孔的排列与型腔形状相吻合;c.冷却水孔的数量越多,孔径越大,则对塑件的冷却效果越好;d.浇口处加强冷却;e.应降低进水与出水的温差;如果进水与出水的温差过大,将使模具的温度分布不均匀,尤其对流程很长的大型塑件,料温越流越低。f.冷却系统的水道尽量避免与模具上的其它机构发生干涉现象,设计时要通盘考虑;由以上原则我们可以确定冷却水道的布置情况,以及冷却水道的截面积。浇注系统中的分流道布置如图所示,采用非平衡式布置,从主流道末端到每个浇口的距离不相等,但是分流道的截面形状和尺寸大小完全相同,这样的设计可以使进人每型腔的流程最短,减少了热量散失,缩小了模具的体积,对于该小型零件的注射成型来说,并不影响制品的使用性能。分流道的横截面形状为梯形,浇口的类型采用侧浇口。冷却系统的设计对于成型小型件的1模多腔模具来说是十分重要的。如果冷却不好或冷却不均匀,必然导致收缩不均匀,特别是非平衡式分流道的结构。放为了使冷却效果好,在模具的定模型腔板和动模利腔板内开没了如图所示的水道,横向穿过这两块模板,这样使塑件各处的冷却均匀,模具的模温均匀。本塑件在注射成型机时不要求有太高的模温因而在模具上可不设加热系统。是否需要冷却系统可作如下设计算计。设定模具平均工作温度为,用常温的水作为模具冷却介质,其出口温度为,热焓量为35104 J/kg,冷却水的比热容4.2103 J/kg。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)10.2冷却装置的计算10.2.1 求冷却水的体积流量V由式3-41得 V (10.1)式中V冷却介质的体积流量(m/min);W单位时间内注入模具中的塑料重量(kg/min);Q塑件在凝固时所放出的热量(J/kg);冷却介质的密度(/cm);c冷却介质的比热容J/(C);t冷却介质的出口温度();t冷却介质的进口温度();代入数据 V (10.2) 2.4610mm/min10.2.2 塑件传给模具的总热量 (10.3) 式中 Q熔融塑料每小时所放出的热量();G 每次注射的塑料量(包括浇注系统在内,Kg);n 每小时的注射次数;塑料从熔融状态进入型腔的温度到塑件冷却后的脱模温度的 焓之差(J/Kg) Q=600.177 3510=3717J10.3热传导面积 (10.4)hw冷却水对其管壁的热传系数w/m2kdw冷却水道直径 取10mmv冷却水流速 因为水道直径为10mm所以流速为1.32m/s冷却水的平均温度,进口与出口的平均值(进口温度20,出口温度30,平均25)热传导面积模具型腔表面的平均温度与冷却水平均温度的差值,取(220+50)/2-25=11010.4冷却水管总长度 (10.5)10.5冷却装置结构的确定由于采用的是ABS作为塑件的材料,它在注射成型时黏度低,流动性好,要求模具温度较低,所以模具采取冷却方式。冷却通道采用直通式冷却通道,结果简单,制造方便。冷却水通道的直径设计成8mm,冷却水通道开设在定模上。
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