玩具车底盘塑料注塑模具设计【一模两腔】【说明书+CAD+SOLIDWORKS】
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毕业设计外文翻译题目: 注塑模具自动装配造型 专 业 名 称: 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号: 068105339 学 生 姓 名: 周勇奇 指 导 教 师: 罗海泉 二O一O 年 三 月 注塑模具自动装配造型 X. G. Ye, J. Y. H. Fuh and K. S. Lee机械和生产工程部,新加坡国立大学,新加坡注射模是一种由与塑料制品有关的和与制品无关的零部件两大部分组成的机械装置。本文提出了(有关)注射模装配造型的两个主要观点,即描述了在计算机上进行注射模装配以及确定装配中与制品无关的零部件的方向和位置的方法,提出了一个基于特征和面向对象的表达式以描述注射模等级装配关系,该论述要求并允许设计者除了考虑零部件的外观形状和位置外,还要明确知道什么部份最重要和为什么。因此,它为设计者进行装配设计(DFA)提供了一个机会。同样地,为了根据装配状态推断出装配体中装配对象的结构,一种简化的特征几何学方法也诞生了。在提出的表达式和简化特征几何学的基础上,进一步深入探讨了自动装配造型的方法。关键字:装配造型;基于特征;注射模;面向对象。1、简介注射成型是生产塑料模具产品最重要的工艺。需要用到的两种装备是:注射成型机和注射模。现在常用的注射成型机即所谓的通用机,在一定尺寸范围内,可以用于不同形状的各种塑料模型中,但注射模的设计就必须随塑料制品的变化而变化。模型的几何因素不同,它们的构造也就不同。注射模的主要任务是把塑料熔体制成塑料制品的最终形状,这个过程是由型芯、型腔、镶件、滑块等与塑料制品有关的零部件完成的,它们是直接构成塑料件形状及尺寸的各种零件,因此,这些零件称为成型零件。(在下文,制品指塑料模具制品,部件指注射模的零部件。)除了注射成型外,注射模还必须完成分配熔体、冷却、开模、传输、引导运动等任务,而完成这些任务的注射模组件在结构和形状上往往都是相似的,它们的结构和形状并不取决于塑料模具,而是取决于塑料制品。图1显示了注射模的结构组成。 图1 注射模的结构成型零件的设计从塑料制品中分离了出来。近几年,CAD/CAM技术已经成功的应用到成型零件的设计上。成型零件的形状的自动化生成也引起了很多研究者的兴趣,不过很少有人在其上付诸实践,虽然它也象结构零件一样重要。现在,模具工业在应用计算机辅助设计系统设计成型零件和注射成型机时,遇到了两个主要困难。第一,在一个模具装置中,通常都包括有一百多个成型零部件,而这些零部件又相互联系,相互限制。对于设计者来说,确定好这些零部件的正确位置是很费时间的。第二,在很多时候,模具设计者已想象出工件的真实形状,例如螺丝,转盘和销钉,但是CAD系统只能用于另一种信息的操作。这就需要设计者将他们的想法转化成CAD系统能接受的信息(例如线,面或者实体等)。因此,为了解决这两个问题,很有必要发展一种用于注射模的自动装配成型系统。在此篇文章里,主要讲述了两个观点:即成型零部件和模具在计算机上的防真装配以及确定零部件在模具中的结构和位置。这篇文章概括了关于注塑成型的相关研究,并对注射成型机有一个完整的阐述。通过举例一个注射模的自动装配造型,提出一种简化的几何学符号法,用于确定注射模具零部件的结构和位置。2.相关研究在各种领域的研究中,装配造型已成为一门学科,就像运动学、人工智能学、模拟几何学一样。Libardi作了一个关于装配造型的调查。据称,很多研究人员已经开始用图表分析模型会议拓扑。在这个图里,各个元件由节点组成的,再将这些点依次连接成线段。然而这些变化矩阵并没有紧紧的连在一起,这将严重影响整体的结构,即,当其中某一部分移动了,其他部分并不能做出相应的移动。Lee and Gossard开发了一种新的系统,支持包含更多的关于零部件的基本信息的一种分级的装配数据结构,就像在各元件间的“装配特征”。变化矩阵自动从实际的线段间的联系得到,但是这个分级的拓扑模型只能有效地代表“部分”的关系。自动判别装配组件的结构意味着设计者可避免直接指定变化的矩阵,而且,当它的参考零部件的尺寸和位置被修改的时候,它的位置也将随之改变。现在有三种技术可以推断组件在模具中的位置和结构:反复数值技术,象征代数学技术,以及象征几何学技术。Lee and Gossard提出一项从空间关系计算每个组成元件的位置和方向的反复数值技术。他们的理论由三步组成:产生条件方程式,降低方程式数量,解答方程式。方程式有:16个满足未知条件的方程式,18个满足已知条件的方程式,6个满足各个矩阵的方程式以及另外的两个满足旋转元件的方程式。通常方程式的数量超过变量的数量时,应该想办法去除多余的方程式。牛顿迭代法常用来解决这种方程式。不过这种方法存在两种缺点:第一,它太依赖初始解;第二:反复的数值技术在解决空间内不能分清不同的根。因此,在一个完全的空间关系问题上,有可能解出来的结果在数学理论上有效,但实际上却是行不通的。Ambler和Popplestone提议分别计算每个零部件的旋转量和转变量以确定它们之间的空间关系,而解出的每个零部件的6个变量(3个转变量和3旋转量)要和它们的空间关系一致。这种方法要求大量的编程和计算,才能用可解的形式重写有关的方程式。此外,它不能保证每次都能求出结果,特别是当方程式不能被以可解答的形式重写时。为了能确定出满足一套几何学限制条件的刚体的位置与方向,Kramer开发了一种特征几何学方法。通过产生一连串满足逐渐增长的限制条件的动作推断其几何特征,这样将减少物体的自由度数。Kramer使用的基本参考实体称为一个标识,由一个点和两正交轴构成。标识间的7个限制条件(coincident, in-line, in-plane, parallelFz,offsetFz, offsetFx and helical)都被定了义。对于一个包括独立元件、相互约束的标识和不变的标识的问题来说,可以用动作分析法来解决问题,它将一步一步地最后求出物体的最终的几何构造。在确定物体构造的每一个阶段,自由度分析将决定什么动作能提供满足限制物体未加限制部位的自由度。然后计算该动作怎样能进一步降低物体的自由度数。在每个阶段的最后,给隐喻的装配计划加上合适的一步。根据Shah和Rogers的分析,Kramer的理论代表了注射模具最显著的发展,他的特征几何学方法能解出全部的限制条件。和反复的数值技术相比,他的这种方法更具吸引力。不过要实行这种方法,需要大量的编程。现在虽然已有很多研究者开始研究注射成型机,但仍很少有学者将注意力放在注射模设计上。Kruth开发了一个注射模的设计支援系统。这个系统通过高级的模具对象(零部件和特征)支持注射模的成型设计。因为系统是在AUTOCAD的基础上设计的,因此它只适于线和简单的实体模型操作。3.注射模装配概述主要讲述了关于注射模自动装配造型的两个方面:注射模在电脑上的防真装配和确定结构零件在装配中的位置和方向。在这个部分,我们基于特征和面向对象论述了注射模装配。注射模在电脑上的防真装配包含着注射模零部件在结构上和空间上的联系。这种防真必须支持所有给定零部件的装配、在相互关联的零部件间进行变动以及整体上的操作。而且防真装配也必须满足设计者的下列要求:1 支持能表达出模具设计者实体造型想象的高级对象。2 成型防真应该有象现实一样的操作功能,就如装入和干扰检查。为了满足这些要求,可用一个基于特征和面向对象的分级模型来代替注射模。这样便将模型分成许多部分,反过来由多段模型和独立部分组成。因此,一个分级的模型最适合于描述各组成部分之间的结构关系。一级表明一个装配顺序,另外,一个分级的模型还能说明一个部分相对于另一个部分的确定位置。与直观的固体模型操作相比,面向特征设计允许设计者在抽象上进行操作。它可以通过一最小套参数快速列出模型的特征、尺寸以及其方位。此外,由于特征模型的数据结构在几何实体上的联系,设计者更容易更改设计。如果没有这些特征,设计者在构造固体模型几何特征时就必须考虑到所有需要的细节。而且面向特征的防真为设计者提供了更高级的成型对象。例如,模具设计者想象出一个浇口的实体形状,电脑就能将这个浇口造型出来。面向对象造型法是一种参照实物的概念去设计模型的新思维方式。基本的图素是能够将数据库和单一图素的动作联系起来的对象。面向对象的造型对理解问题并且设计程序和数据库是很有用的。此外,面向对象的装配体呈现方式使得“子”对象能继承其“父”对象的信息变得更容易。图形2说明以特性为基础和面向对象的分层的表示一种插入模具。 表示是多重水平的提取的一种分层的结构,从低水平的几何学的实体(形成特性)到高水平的组件。 在盒子中被封入的项目代表“装配对象”; 固体线代表“部分”关系; 同时,猛冲的线代表其它关系。 组件( SUBFA )包括部分( PART )。 一部分能被认为是形式特性( FF )的一种“装配”。 表示把一个以特性为基础的几何学的模型的力与面向对象的模型的那些相结合。 它不仅包含父对象和子对象之间的“部分”关系,也包括富有的套结构的关系和装配对象的一群操作的功能。 在段中3.1,在装配对象之间有有关一种装配对象的定义的较进一步的讨论,而详尽的关系在3.2段中被提出。3.1装配对象的定义在我们的工作中,一种装配对象,O,以如下形式被定义为一个唯一而可辨认的实体:O = ( Oid,A,M,R ) ( 1 )在此式中:Oid是一种装配对象( O )的一个唯一的标识符。A是一套三元组,( t,a,v )。 每一元素a被称为O的一种属性,与每一属性有关是一类型,t,和一种价值,v。M是一套元组,( m,tc1,tc2,%,tcn,tc)。 M中每一个元素都有唯一识别方法。 符号m代表一种方法名称; 同时,方法定义有关对象的操作。 符号tc (i= 1,2,%,n )规定争论类型和符号tc退回的价值类型。3.2形式特性之间的关系模具设计在本质中是一个智力的过程; 模具设计者大多数时间在真实客观的对象诸如金属板,螺丝钉,槽,斜面,和孔等思索设想。因此,用形式特性建设所有产品独立部分的几何学的模型是必要。 模具设计者能容易地改变一部分的大小和形状,因为形式特性之间的关系保持在部分表示中。 图形3(a )显示一个金属板带有一个含有公差等级要求的孔。 这部分被两个形式特性定义,即一个块和含有公差等级要求的孔。 关于块特性计数器开掘洞( FF2 )被放置FF1,使用他们本地分别地协调F2和F1,。 方程( 2) ( 5 )显示计数器开掘洞( FF2 )和块特性( FF1 )之间的空间的关系。 对于形式特性,没有他们之间的空间的约束,因此空间的关系被设计者直接指定。 两形式特性之间的详尽的装配关系被定义如下:4.在装配中推断部分配置一种装配中的若干部分的位置和方向最后通过转换矩阵来表达。为了方便的缘故,空间的关系通常被诸如“伙伴”,“结盟”和“平行”的高水平的铺席子的条件指定。 这样,从含蓄的约束关系自动地引出若干部分之间的清晰明确的转换矩阵是十分重要。推断一种装配中的若干部分的配置三种技术在段2.中已被讨论了因为象征性几何学的接近能以多项式时间复杂性定位所有关于约束方程的解决方案,我们使用这接近来确定位置和一种装配中的若干部分的方向。 为了在装配模拟软件中执行这接近,大量的编写程序被要求。因此,一种简化的几何学的接近被建议确定位置和一种装配中的若干部分的方向。在象征性几何学的接近中,确定位置和若干部分的方向被产生一系列行动执行符号满足每一逐渐增长的约束。被要求来满足每一逐渐增长的约束的信息储存在“计划片段”的一个表格中。 每一计划片段是规定一系列测量方法和行动的一个过程按照这样一种方式移动部分对于满足相应的约束。 计划片段也记录新的自由度和联系不变量的几何不变式。 由于这些限制约束序列,我们的计划片段桌子中的输入的数字基本上被减少。 为了为了一,两或者三个约束解决在我们的系统中允许,九种输入仅仅被要求。 为了交互式的增加组成部分装配,更多约束类型和自由的序列将为了用户增加灵活性。 然而,在为了一种插入模具模拟的自动装配中,当空间的关系被预先规定在装配对象中时,一些序列限制不有关系。 有了上述的定义的合成约束,一个组成部分部分的结构的关系能指定在组成部分的数据库中。 当把一个组成部分部分添加到模具装配时,系统将首先分解进入原始的约束的合成约束,然后产生一群片段计划将组成部分指明方向并且定位在装配中。5.注射模的自动装配任何注射模具的装配都由产品的局部和整体两部分组成。产品的局部依赖产品的整体设计基于塑料的部分 1,2 的几何学。 产品依赖部分通常有与那个同样的方向顶端水平装配,而他们的位置被设计者直接指定。 对于产品独立部分的设计,常规,模具设计者从目录中选择结构,为了产品若干部分的选择的结构建设几何学的模型,而然后把产品独立部分添加到插入模具的装配。 这设计过程是时间消耗的和差错容易倾向于。 在我们的系统中,一个数据库为了所有产品独立部分根据装配表示被建造,而对象定义在段3.中不仅描述这数据库包含产品独立部分的几何学的形状和大小,也包括他们之间的空间的约束。 此外,一些日常事务发挥作用诸如干扰检查和装在衣袋内被封装在数据库中。 因此,模具设计者必须从用户接口中选择产品独立部分的结构类型,而然后软件将为了这些部分自动地计算方向和位置矩阵,而把他们添加到装配。5.1模具基础组件 正如图1所示,产品的独立部分可以更进一步被分为摸具基础和标准部分。摸具基础是由一群金属板,插脚,导套等等组成的。除了塑型产品,模具必须具有一系列功能,诸如,箝位,校准,冷却,注塑等等。大多数产品不得不合并相同的功能,这导致了相似结构的树立。一些模具建筑形成的标准已经被采用了。模具基础起因于这个标准。 根据以特性为基础和面向对象的装配表示,模具基础组成部分的以特性为基础的固体模具首先被建造;其次,装配对象被定义为在成分和压缩功能一部分功能在组成零件之间建立关系;然后,利用这些组装对象,一个分层的组装对象模具基础能被形成。这些模具基础对象能通过目录数据库被例示。表4列出了模具基础对象来产生指定的模具基础的例子。这个指定的模具基础实例能自动地添加到模具装配。模具基础部件和最高装配的结构关系能通过Eqs被表达。Mp和Mr所在的(8)和(9)式是单元矩阵。5.2 标准零件的自动增加 一个标准零件是一个组装对象。它可以通过章节3.1的公式(1)来定义。在数据库中,空间约束用 mate,平面aling和轴align,而不像模具基础,标准件的位置和方向的矩阵是未知的。在示例中,软件通过利用单一的符号几何来自动推断章节4中描述的结构关系。5.3 装配对象的包装 自动装配设计的一个重要问题是自动包装过程。包装是一个在相应组成部分提供附着成分的真空区的操作。当一个驱动者被添加到装配时,一个空的空间被要求在EA盘上调节驱动者,如表5所示。 由于面向对象的表示法被采取,每一个装配对象能被描述为两个实体,实物和虚拟物。虚拟物通过被实物占据的空间模仿。只要一个装配对象被添加到装配中,它的虚拟对象也被添加到装配中。操作发挥作用中的pocketFplate( ) M O将从相应的组成部分(参看公式(1)和表1)。此外,因为在相应的组成部分上在虚拟对象和真正的对象之间有联系,包装将随真正的对象的修正而变化。这种自动包装功能更进一步显示了面向对象表示法的优势。6.基于Unigraphics系统 13 ,所提出的以特性为基础和面向对象的装配计划和自动化装配模拟的系统在新加坡的国立大学被开发的IMOLD系统 14 中已被执行。UG系统提供了一个友好的用户应用程序接口。通过这个接口,用户可以调用UG的内部功能,诸如增加装配部件,修正参数等等。 图6显示的是一个注塑模具产品,这个产品的注塑模具组装设计显示在图7(a)。固定一半组件的相应的父子关系图显示在图7(b)。装配是由IMOLD系统设计。每一个模具基础的零件都在装配中自动定位。Unigraphics系统提供一个用户友好应用编写程序接口(应用程序接口)。 通过这接口,虽然Unigraphics为了给条件铺席子提供功能,用户能呼叫诸如把部分添加到一种装配的Unigraphics内部的功能,修改参数等等,所提出的接近仍然被需要推断组成部分配置,因为在组成部分能被添加到装配之前,计算自由的度是必要,而检查给条件铺席子的有效性。 图6个展览一种插入铸造产品,因为图被领进来,和设计的插入模具装配这产品7(a )。 固定一半组件的相应的“父与子”关系被领进来图7(b )。 这装配被系统设计。 每一模具基础的盘子自动地被定位在装配中。 诸如定位的圆环和驱逐者的标准的部分自动地被添加到装配,因为这些标准部分也自动地被建立,和口袋。7.结论注射模具装配以所提出的特性为基础和面向对象的分层的表示不仅把特性范例扩展到装配,由于扩展特性范例而给条件,插入和方向限制等等铺席子到装配设计设计,而且是封装操作的功能和几何学的约束,诸如自由的程度,诸如集合的组成部分的模糊变化修正甚至能在完成装配过程之后被制定。 装配对象的封装有如下两种优势: 首先,因为装配的条件被封装在装配对象中,自动装配设计容易执行; 其次,对象装配的封装操作的功能使诸如装在衣袋内与干扰检查的装配设计的日常事务过程自动化。 所提出的简单化的动作分析能基本上减少为了自动检测校对模具装配之内组成部分干扰所需要的规划设计的努力。毕业设计(论文)开题报告设计(论文)题目: 玩具车底盘塑料模具设计 学 院 名 称: 机械工程学院 专 业: 模具设计与制造 学 生 姓 名: 金铭 学号: 0930303119 指 导 教 师: 朱旭霞 2012年 2月 27日一、 研究的基本内容与拟解决的主要问题(或研究的主要内容及预期目标):本设计要求使用Pro/Engineer等大型CAD软件根据汽车底盘,设计成型塑料模具 玩具车底盘形状特点:玩具车底盘有2个圆弧凸弧,一侧边缘有3个卡位,另外一侧有V形凸缘,中间有2个矩形凸起槽,可以为塑胶材料。该塑料件壁厚均匀,适合注塑成型。这种玩具车底盘生产工艺简单,操作方便,有利于提高生产率,降低成本。 本文以玩具车底盘为研究对应,根据实物完成玩具车底盘的造型设计,然后进行塑料模具注塑成型设计,具体包括如动模、定模等型腔零件及动定模套板、浇口套等零件的设计,对模具分型面、浇注方案、冷却方案等设计进行分析,对模具零件关键尺寸的确定进行计算,如套板边框尺寸、厚度尺寸、导柱直径、压室充满度计算等,具有很强的工程实用意义。二、 研究的方法与技术路线(或研究内容、方法和研究手段):研究内容:本课题主要是塑料成型的工艺设计及制造,也就是对玩具车底盘注塑模进行工艺设计方案的分析确定及其工艺计算。研究方法:综合运用塑料成型加工、模具设计与制造基础、模具CAD、机械原理、机械设计理论、现代机械设计方法、工程材料学、机械加工工艺学,以及机构运动学、动力学分析方法、热力学分析方法,对注塑模具进行设计。研究手段:图书馆资料查询 、计算机辅助设计、计算机辅助分析、三维实体建模和分析仿真等。研究步骤:1. 运用UG进行玩具车底盘的三维设计。2. 分析并提出玩具车底盘注塑模的设计方案及加工工艺3. 分析零件的成形工艺性及注射机选用,模具类型及结构的确定。4. 运用AutoCAD绘制出注塑模具的装配图及各个零件图,运用Pro/E分别进行模具分型面的设计模具设计。5. 在装配图上应清楚地表示出零件之间的装配关系,装配尺寸标注要正确;所有的非标准件都应绘制出零件图,尺寸标注要完整,并用计算机输出所有的设计图稿。 .对于此模具的设计,首先对实物进行尺寸测绘,然后对尺寸进行圆整,最后根据尺寸使用UG设计其三维造型。2.确定其材料,使用聚碳酸酯(PC),属于热塑性塑料。 材料选定为ABS,其综合性能优异,具有较高的力学性能,流动性好,易于成型;成型收缩率小,理论计算收缩率为05 ;溢料值为004 mm;比热容较低,在模具中凝固较快,模塑周期短。制件尺寸稳定,表面光亮3浇注系统设计本设计是一模两腔,因此将型腔与分流道对称设置。为了使塑料凝料能从主流道中顺利拔出,需将主流道设计成圆锥形。根据塑件结构分析,使用Z形拉料杆的冷料穴。浇口采用侧浇口,利用分型面或配合间隙排气。4. 推出 机构本设计使用简单的推杆脱模机构,因为该塑件的分型面简单,结构也不复杂,采用推简单的脱模机构可以简化模具结构,给制造和维护带来方便。在对脱模机构做说明之前,需要对脱模力做个简单的计算。推杆脱模机构是最简单、最常用的一种形式,具有制造简单、更换方便、推出效果好等特点。推杆直接与塑件接触,开模后将塑件推出三、 研究的总体安排与进度:2月22日 3月 9日熟悉内容,完成文献综述、开题报告3月10日 4月 6日 方案确定,总装图绘制(含计算)4月 7日 4月27日零件图绘制4月28日 5月 4日修改图样和整理设计计算书。最后阶段:答辩。四、 论文提纲:摘 要目 录第1章 绪论 1.1 国内外塑料模具的研究现状 1.1.1国内塑料模具研究现状 1.1.2 国外塑料模具研究现状 1.3 本课题的任务第2章 塑件的工艺分析 2丙烯腈丁二烯苯乙烯三元共聚物(ABS) 力学性能 热性能 2.2分析零件用途及设计要求 2.3 综合分析塑件结构第3章 模具总体结构设计 3.1 分型面的确定 3.2型腔数目的确定 3.3 浇注系统设计 3.3.1 主流道、主流道衬套的设计 3.3.2 分流道设计、浇口的设计 3.3.3 冷料穴的设计及成形零部件的设计第4章 导向与定位机构第5章 顶出系统设计第6章 成型零件工作尺寸的计算第7章 排气设计第8章 温度调节系统设计 8.1 温度调节对塑件质量的影响 8.2对温度调节系统的要求 8.3冷却系统设计:第9章 标准模架的选择第10章 注射机的选择校核和模具零部件结构设计 10.1 注射机的分类 10.2 模具相关尺寸计算总 结参考文献致 谢五、主要参考文献:1. 李德群,唐志玉中国模具设计大典江西科学技术出版社200312. 塑料模设计手册编写组塑料模设计手册北京机械工业出版社1982123 屈华昌塑料成型工艺与模具设计北京机械工业出版社200334 徐佩弘塑料制品与模具设计北京中国轻工业出版社200175 姜勇AutoCAD2006基础培训教程人民邮电出版社200636 邹续强塑料模具设计参考资料汇编清华大学出版社200597 邹续强塑料制品及其成型模具设计清华大学出版社200568 中国机械工业教育协会组编塑料模具设计及制造机械工业出版社200189 许发樾. 实用模具设计与制造手册机械工业出版社20001010 杨兴骏等互换性与技术测量中国计量出版社2003811 王文广等塑料注射模具设计技巧与实例化学工业出版社2004112 常明等画法几何及机械制图华中科技大学出版社2003613 杨占尧注塑模具典型结构图例化学工业出版社2005814 李晓沛等简明公差标准应用手册上海科学技术出版社20055 .15新英汉机械工程词汇编订组新英汉机械工程词汇科学出版社 20021016 现代模具技术编委会注射成型原理与注射模具设计国防工业出版社1996717 陈泽人等CAD/CAE在塑料模具设计和制造中的应用中国标准出版社1998318 加H瑞撕模具工程化学工业出版社1999719 德 E林纳P恩格注射成型模具设计108例中国轻工业出版社 1994620 蒋续宏等注射模具典型结构100例中国轻工业出版社20011021 阎亚林塑料模具图册高等教育出版社20048指导教师审核意见: 指导教师签字 年 月 日教研室审核意见:教研室主任签字 年 月 日毕业设计(论文)文献综述设计(论文)题目: 玩具车底盘塑料模具设计 学 院 名 称: 机械工程学院 专 业: 模具设计与制造 学 生 姓 名: 金铭 学号: 093030119 指 导 教 师: 朱旭霞 2012年 3 月 2日一、前言部分 我国模具行业在制造业里已经有了举足轻重的地位1,模具工业已成为工业发展的基础,随着科技的不断发展,计算机也早已经走进了各个行业的领域,模具行业也不例外,CAD/CAM/CAE技术也已经灵活的应用在了各种模具的设计,检测等领域2,可见模具事业的道路一片光明。二、主题阐述2.1 模具的历史背景塑料是一门新兴工业,随着石油工业发展运营而生,作为现在四大工业基础之一,越来越广泛的在各行各业应用,其中塑料成型在塑料的各种成型工艺中所占的比例也越来越大。随着社会的经济技术不断向前发展,对注塑成型的制品质量和精度要求都有不同程度的提高。塑料制品在工业中的应用日趋普遍。在国民经济中,塑料制件已称为各行业不可缺少的重要材料之一。塑料制品的造型与精度直接与模具的制造有关系,对塑料制品的要求就是对模具的要求。有人说,模具是现代工业之母。世界各国对模具生产技术非常重视,出现许多新工艺、新技术。从而促进塑料工艺的不断提高和发展。2.2 模具的现状 在我国制造业不断发展的今天,模具制造显得越来越重要,社会对模具专业技术人员的需求也越来越大3。而模具中亦有其最为广泛的模具类型,据新近有关统计资料表明,在国内外模具工业中,各类模具占模具总量的比例大致如下:冲压模、塑料模各占35%40%,压铸模占10%15%,粉末冶金模、陶瓷模、玻璃模等其他模具约占10%,因此,塑料成型模具的应用在各类模具的应用中占有与冲压模并驾齐驱的“老大”位置4。随着我国经济与国际的接轨和国家经济建设持续稳定的发展,塑料制件的应用快速上升,模具设计与制造和塑料成型的各类企业日益增多,塑料成型工业在基础工业中的地位和对国民经济的影响日益重要。目前我国的模具生产企业可划分为四大类,即专业模具厂,专门生产模具外供;产品厂的模具分厂或车间,以供给本产品厂所需的模具为主要任务;三资企业的模具分厂,其组织模式与专业模具厂相类似,以小而专为主;乡镇模具企业,与专业模具厂相类似。其中以第二类数量最多,模具产量约占总产量的70%以上。我国模具行业管理体制分散,目前有19个大行业部门制造、使用模具,却没有统一的管理部门。靠中国模具工业协会来统筹规划、集中攻关,跨行业、跨部门管理困难很多。模具适宜于中小型企业组织生产,而我国技术改造投资向大中型企业倾斜时,中小型模具企业的投资得不到保证。包括产品厂的模具车间、分厂在内,技术改造后不能很快收回其投资,不少模具企业技术改造后负债累累,影响其发展。虽然大多数产品厂的模具车间、分厂技术力量较强,设备条件较好,生产的模具水平也较高,但设备利用率低。我国模具价格长期以来与其价值不协调,造成模具行业“自身经济效益小,社会效益大”的现象。“干模具的不如干模具标准件的,干标准件的不如模具带件生产的,干带件生产的不如用模具加工产品的”不正常现象严重存在,极大地挫伤了模具企业(包括模具车间和分厂职工)的积极性。这也是模具行业人才留不住、青年技术人员、青年工人不愿学技术的原因之一。2.3发展方向2.31协同创新设计将成为模具设计的主要方向制造业垂直整合的模式使得世界范围内产品销售、设计、生产和模具制造分工更明确。为了缩短产品上市周期,使模具设计充分理解产品设计的意图,在产品的设计阶段,模具设计即同时开始,产品设计工程师和模具设计工程师需尽早进人协同设计状态9。2.32模具制造信息将更加丰富,制造过程将更有效 目前,模具制造厂已经较广泛地采用了数控加工11。保证了加工质量、提高了加工效率、改进了制造流程,有较多的模具制造厂开始使用多坐标数控加工、高速铣削加工及基于快速原型的模具制造等方法12。今后的制造信息将不仅仅是只提供数控编程加工的G代码,更重要的是,从设计开始,将进行制造过程的设计,即提供模具制造的工艺流程,。 CAM将充分利用网络及仿真等技术,通过合理地规划制造过程,有效地组合机床、刀具和人的经验,使企业发挥更大的潜力,取得最大的效益。耐磨性的材料外,同时又要重视兼一制模工艺研究3、 总结部分 随着塑料工业的发展,近年来,我国个行业对模具工业的发展十分重视,在重点支持技术改造的产业、产品中、把模具制造列为机械工业技术改造序列的第一位,确定了模具工业在国民经济中的重要地位,也提高了振兴模具工业的重要任务,故模具产业将来必会向一下几个方面发展 1高效率、自动化 大量采用各种高效率、自动化的模具结构,如高效冷却管以缩短成型周期:各种能可靠地自动脱出产品和流道的脱模机构:热流道浇注系统注射出模具等。高速自动化的塑料成型机械配合以先进的模具,对提高生产效率,降低成本起了很大作用 2大型、超小型及高精度 由于模具应用的夸大,塑料制件已经应用到了建筑、机械、电子、仪器等各个工业领域。于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具,对提高生产效率,降低成本起了很大作用。 3更加标准化 开展模具标准化工作,使模块,导柱等通用零件标准化、商品化,以适应大规模地成批生产塑料成型模具 4革命模具制造工艺 为了更新产品花式和适应小批量的生产要求,除大力发展高强度、耐磨性的材料外,同时又要重视兼一制模工艺研究四、参考文献(根据文中参阅和引用的先后次序按序编排) 1 许发樾,袁国定. 模具结构设计M. 北京:机械工业出版社,2003.10.2 周永泰. 中国模具正在加速融入世界并事先国际共赢J。模具工业。2006,32(4):1-63 袁崇绫,剧标准件的发展趋势及需要解决的问题J,模具制造.2006.32(4)1-24 张荣清. 模具制造工艺M. 北京: 高等教育出版社, 2006.1. 5 王秀彦,安国平等,激光模具表面强化的应用研究J、锻造机械.2000,(6):3-66 屈华昌. 塑料成型工艺及模具设计M. 北京:高等教育出版社,2005.5. 7 李光耀,浅谈现代模具的设计与制造J,CAD/CAM与制造业信息化.2005(1): 8 徐庆仁 国外模具制造技术技术与现状和发展趋势J.航空精密制造技术2007年第4期11 黄晓燕. 注塑模浇口位置新方法经验搜索法J. 塑料工业, 2006.12 吴承格. 注塑成型中的模糊控制技术J. 塑料工业, 2005.13 蒋美丽. 可熔型芯注射模具技术D. 塑料科技,2005.毕 业 设 计(论 文)设计(论文)题目: 玩具车底盘塑料模具设计 学 院 名 称: 机械工程学院 专 业: 模具设计与制造 班 级: 姓 名: 学 号 指 导 教 师: 职 称 定稿日期: 2012 年 5 月 2 日摘 要本设计介绍了注射成型的基本原理,特别是分型面注射模具的结构与工作原理,对注塑产品提出了基本的设计原则;详细介绍了冷流道注射模具浇注系统、温度调节系统和顶出系统的设计过程,并对模具强度要求做了说明;通过本设计,可以对注塑模具有一个初步的认识,注意到设计中的某些细节问题,了解模具结构及工作原理.关键词 塑料模具 分型面 标准目 录摘 要II目 录III第1章 绪论11.1 国内外塑料模具的研究现状11.1.1国内塑料模具研究现状11.1.2 国外塑料模具研究现状21.3 本课题的任务2第2章 塑件的工艺分析32.1分析材料性能32.1.1丙烯腈丁二烯苯乙烯三元共聚物(ABS)32.1.2聚苯乙烯(PS)42.1.3双酚A型聚碳酸酯(PC)42.2分析零件用途及设计要求62.3 综合分析塑件结构6第3章 模具总体结构设计83.1 分型面的确定83.2型腔数目的确定83.3 浇注系统设计93.3.1 主流道、主流道衬套的设计93.3.2 分流道设计、浇口的设计103.3.3 冷料穴的设计及成形零部件的设计11第4章 导向与定位机构12第5章 顶出系统设计13第6章 成型零件工作尺寸的计算14第7章 排气设计15第8章 温度调节系统设计168.1 温度调节对塑件质量的影响168.2对温度调节系统的要求168.3冷却系统设计:17第9章 标准模架的选择18第10章 注射机的选择校核和模具零部件结构设计1810.1 注射机的分类1810.2 模具相关尺寸计算19总 结22参考文献23致 谢24第1章 绪论第1章 绪论模具是由机械零件构成,它与相应的压力成形机械相配合,具有直接改变金属或非金属材料的形状、尺寸、相对位置和性质,使之成形为合格制品或半成品零件1。作为一种高效率的工艺装备,模具具有节约原材料、制件成本低廉等一系列优点。目前,模具的应用日益广泛,已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向,模具工业的水平和发展状况已被认为是衡量一个国家工业水平的重要标志之一。而在当今模具行业中,占大部分比例的是塑料成型模具,而塑料注射成型又是塑料模具工业中主要的加工方法之一,据统计塑料成形模具产量中约半数以上是注射模具2。近年来,随着新塑料的研发,以塑代钢、以塑代木的推广,塑料模的比例不断提高,塑料模将有更广阔的应用前景。同时,由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高,对塑料模的精度要求也将越来越高,传统的制模方法已不能满足要求,这就促使了CAD/CAM技术在模具行业中的应用。而在CAD软件的开发中,参数化设计方法的研究已成为研究的热点,因此,研究塑料注射模具参数化设计关键技术,对提高塑料注射模具的设计效率具有更重要的现实意义。1.1 国内外塑料模具的研究现状1.1.1国内塑料模具研究现状我国塑料模具起步较晚,但发展很快,特别是近几年,无论在质量、技术和制造能力上都有很大发展,取得了很大成绩。按产值计算,目前我国塑料模具产值约占全部模具的1/3左右3。2006年,在第十届中国国际模具技术和设备展览会上4,温州市丰日模具厂的各类电器、开关、手机、汽配等注塑模具;精展精机有限公司的塑胶模具零配件;东莞精宝模具配件厂的各种精密模具零配件等都显示了其强大的优势。CAD/CAE/CAM技术在塑料模的设计制造上应用已越来越普遍;气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟,不少企业已能在电视机外壳、洗衣机外壳、汽车饰件以及一些厚壁塑料件的模具上成功地运用气辅技术,一些厂家还使用C-MOLD气辅软件,取得了良好效果;热流道技术的应用更加广泛,近年来,热流道技术发展很快,热流道模具比例不断提高;精密、复杂、大型模具的制造水平有了很大提高;模具寿命不断提高。虽然近年来我国塑料模具技术水平已大大提高,但同国外发达国家相比还存在较大的差距5。1.1.2 国外塑料模具研究现状近年来,由于工业发展迅速的原因,国外发达国家的模具制造业发展也相当迅速。特别是在欧美,许多模具企业的生产技术水平在国际上都是一流的:在Arcam公司的基于EBM技术的自由成形制造工艺直接工具钢注射模具镶块方法研究中6,首次将复杂的冷却几何与传统的冷却镶块的直接比较,并通过热成像技术分析冷却效率与分布,为注射模提供了一种高效制造型芯部镶块的技术,从而降低了生产时间和成本,提高了产品质量;在模具的正确定向研究方面7,研究者针对在发动机舱中压铸铝部件日益地被耐热的热塑性塑料的注射模制品所替代的问题,讨论各向异性零件的模具设计,以玻璃纤维强化的PA废气回流阀为示例,在设计构件的机械零件时,为了确保零件成型制品质量,提出了制品纤维取向因素的模具设计方法;在高速铣削模具型腔的电火花加工(EDM)电极设计技术方面8,对于复杂模具型腔,在模具型腔加工前,EDM设计者提出几种可行的电极加工的组合设计方案,并确定最佳方案,给出了基于自动EDM电极设计系统理论的设计原理,以系统的逻辑运作方式,使EDM工程师便于实现电极设计任务,描述自动设计EDM电极的整体步骤;在模具制造的激光加工技术方面9,技术人员在高速铣削(HSM)与激光加工(LM)的粗、精的组合模具设计与加工时,通过嵌入在一个标准结构的数据库中的输入和输出的模具工艺数据,为将来的模具工艺优化和数据更新提供重要的技术支持,从而缩短了从模具设计到制造的时间。1.3 本课题的任务本文以玩具车底盘,确定了玩具车底盘的模腔数并选择相关注塑机,完成对应模具总图设计,模具总图用2D-CAD绘制,总图设计严格按标准,包含零件序号及零件明细表等;完成玩具车底盘的造型设计,如动模、定模等型腔零件及动定模套板、浇口套等零件的设计,按制图标准标注尺寸、公差、形位公差及表面粗糙度等;对模具分型面、浇注方案、冷却方案等设计进行分析,对模具零件关键尺寸的确定进行计算,如套板边框尺寸、厚度尺寸、导柱直径、压室充满度计算等,具有很强的工程实用意义。27第2章 塑件的工艺分析第2章 塑件的工艺分析2.1分析材料性能塑料(Plastics)是以有机高分子化合物为基础,加入若干其他材料(添加剂)制成的固体材料。塑料的优点:塑料的强度较小,有较高的比强度。塑料还具有较高的电绝缘和热绝缘性,良好的耐磨性和耐腐蚀性,以及优异的成型工艺性。塑料的缺点:强度,硬度较底,易老化等。通用塑料如聚丙烯PP,聚乙烯PE,聚氯乙烯PVC具有应用范围广、加工性能良好,价格低廉的优点,但由于其力学性能较差且成型收缩率较大不易成型尺寸稳定的制品故不选用,以下拿三种常用典型材料比较选取。2.1.1丙烯腈丁二烯苯乙烯三元共聚物(ABS)ABS外观上是淡黄色非晶态树脂,不透明,密度与聚苯乙烯基本相同。ABS具有良好的综合物理力学性能,耐热,耐腐,耐油,耐磨、尺寸稳定,加工性能优良,它具有三种单体所赋予的优点。其中丙烯腈赋予材料良好的刚性、硬度、耐油耐腐、良好的着色性和电镀性;丁二烯赋予材料良好的韧性、耐寒性;苯乙烯赋予材料刚性、硬度、光泽性和良好的加工流动性。改变三组分的比例,可以调节材料性能。 ABS为无定形聚合物,无明显熔点,熔融流动温度不太高,随所含三种单体比例不同,在160190范围即具有充分的流动性,且热稳定性较好,在约高于285时才出现分解现象,因此加工温度范围较宽。ABS熔体具有明显的非牛顿性,提高成型压力可以使熔体粘度明显减小,粘度随温度升高也会明显下降。ABS吸湿性稍大于聚苯乙烯,吸水率约在0.2%0.45%之间,但由于熔体粘度不太高,故对于要求不高的制品,可以不经干燥,但干燥可使制品具有更好的表面光泽并可改善内在质量。在8090下干燥23h,可以满足各种成型要求。ABS具有较小的成型收缩率,收缩率变化最大范围约为0.3%0.8%,在多数情况下,其变化小于该范围。注塑是ABS塑料最重要的成型方法,可以采用柱塞式注塑机,但更长采用螺杆式注塑机,后者更适于形状复杂制品、大型制品成型5。2.1.2聚苯乙烯(PS)聚苯乙烯是无色无臭的透明刚硬固体,制品掷地时有金属般响鸣。聚苯乙烯透光率不低于80%,雾度约为3%,折射率较大,在1.591.60之间,具有特殊光亮性,但储存时易泛黄。泛黄原因之一是单体纯度不够,特别是在含有微量元素时;二是聚合物在空气中缓慢老化引起发黄。聚苯乙烯较轻,密度在1.041.065之间。力学性能 聚苯乙烯在热塑性塑料中属于典型的硬而脆塑料,拉伸、弯曲等常规力学性能皆高于聚烯烃,拉伸时无屈服现象。热学性能 聚苯乙烯分子链虽是刚性链,但由于是无定形结构,超过玻璃化温度即开始软化,软化点仅95左右,许多力学性能都受到温度升高的明显影响。最高连续使用温度仅6080。120开始成为熔体,180后开始具有流动性,其热稳定性较好,超过300才开始分解,因此聚苯乙烯具有较高的成型加工区间。电性能 聚苯乙烯是非极性聚合物,具有颇为优异的介电、电绝缘性能,由于吸湿性很小,电性能也不受环境湿度改变的影响。加工工艺性 吸湿性很小,加工前一般不需要专门的干燥工序成型温度范围较宽收缩率及其变化范围都很小,一般在0.2%0.8%有利于成型出尺寸精度较高和尺寸较稳定的制品聚苯乙烯制品容易产生内应力,并且在空气中会缓慢老化引起发黄很显然不适合选用2.1.3双酚A型聚碳酸酯(PC)双酚A型聚碳酸酯是无色或者微黄色透明的刚硬、坚韧固体。 力学性能双酚A型聚碳酸酯是典型的硬而韧聚合物,具有良好的综合力学性能。拉伸、压缩、弯曲强度均相当于聚酰胺6、聚酰胺66,冲击强度高于所有脂肪族聚酰胺和大多数工程塑料,抗蠕变性也明显优于聚酰胺、聚甲醛。力学性能方面缺点是耐疲劳性较差,缺口敏感性较明显热性能有良好的耐热性,玻璃化温度较高,高于所有的脂肪族聚酰胺,熔融温度略高于聚酰胺6但低于聚酰胺66,热变形温度和最高连续使用温度均高于绝大多数脂肪族聚酰胺,也高于几乎所有的热塑性通用塑料。在工程塑料中,他的耐热性优于聚甲醛、脂肪族聚酰胺和PBT,与PET相当,但逊于其他工程塑料。聚碳酸酯具有良好的耐热性,脆化温度为-100电性能双酚A型聚碳酸酯是弱极性聚合物,极性的存在对电性能有一定不利影响,在标准条件下电性能虽不如聚烯烃、聚苯乙烯等,但也不失为是电性能较优的绝缘材料,特别是因其耐热性优于聚烯烃,可在较宽温度范围保持良好的电性能。由于吸湿性较小,环境温度对电性能无明显影响。其他性能在干燥的气候条件下物理力学性能基本不变,但在潮湿环境及强烈日照条件下,会产生表面裂纹并发暗,在火焰中可缓慢燃烧,离火源后可自熄5。PC剪切黏度高,充模阻力大,并且由于其在力学性能方面的缺点也不选用。表2.1: 三种材料性能参数表ABSPSPC密 度1.051.041.061.181.20收 缩 率0.30.80.20.80.50.7熔 点130160131165220240热变形温度(45N/cm)65986590132138模具温度6080406085120喷嘴温度180190160170250300中段温度180230170190270320后段温度150170140160250270注射压力601006010050110塑化形式螺杆式柱塞式螺杆式柱塞式螺杆式柱塞式拉伸强度334935636066拉伸弹性模量1.82.83.52.3弯曲强度806198105113弯曲弹性模量1.4-1.54压缩强度18398011285缺口冲击强度11200.250.40不断硬 度R6286洛氏M658011.7HB体积电阻率1016101710191015介电常数60Hz2.45.0106 Hz2.760Hz3.0击穿电压-19272030外 观浅象牙色或白色不透明无色透明、摔打音清脆透明微黄特 点耐热、表面硬度高、,尺寸稳定、耐化学及电性能好,易成型加工,可镀铬耐水、耐化学品、绝缘性好、不耐冲击不耐温透明度高、硬而韧、高抗冲、尺寸稳定性优电绝缘性和耐热性好、耐开裂耐药品性差材料最终选定为ABS,其综合性能优异,具有较高的力学性能,流动性好,易于成型;成型收缩率小,理论计算收缩率为05 ;溢料值为004 mm;比热容较低,在模具中凝固较快,模塑周期短。制件尺寸稳定,表面光亮。2.2分析零件用途及设计要求该塑件为玩具车底座,用于儿童娱乐。根据要求,采用大批量生产,采用注塑成型。2.3 综合分析塑件结构塑料制件的结构工艺性是指塑件结构对成型工艺方法的适应性.在塑料生产过程中,一方面成型会对塑件的结构,形状,尺寸精度等诸方面提出要求,以便降低模具结构的复杂程度和制造难度,保证生产出价廉物美的产品;另一方面,模具设计者通过对给定塑件的结构工艺性进行分析,弄清塑件生产的难点,为模具设计和制造提供依据.图1 玩具车底盘正面图图2 玩具车底盘反面图由图可见,玩具车底盘塑料件壁厚均匀,有利于塑料成型.宁波工程学院毕业设计(论文)第3章 模具总体结构设计3.1 分型面的确定 根据分型面的选择原则: (1)便于塑件脱模; (2)在开模时尽量使塑件留在动模; (3)外观不遭到损坏;(4)有利于排气和模具的加工方便。图3-1 分型面的位置结合该产品的结构,分型面确定在塑件的最大投影面积上.如图3-1所示。3.2型腔数目的确定注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素:(1)塑件的尺寸精度;(2)模具制造成本;(3)注塑成型的生产效益;(4)模具制造难度。根据大批量生产要求,以及考虑塑件的外形为长方形的,本模具采用一模二腔,塑件型腔位置沿着中心对称分布。3.3 浇注系统设计 浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴出来后,到达型腔之前在模具中所流经的通道,其作用是将熔融状态的塑料从喷嘴处平稳的引入模具型腔,并在熔体填充和固化定形的过程中将注射压力和保压力传递到塑料制品各部位,以获得组织致密、外形清晰、表面光洁和尺寸精确的塑料模具。浇注系统可分为普通流道浇注系统和无流道浇注系统两大类。此次设计的模具,其浇注系统为普通流道浇注系统。浇注系统的设计对注射成型效率和制件质量有直接影响,是获得优质塑料制品的关键。 浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。3.3.1 主流道、主流道衬套的设计主流道是指从注射机喷嘴与模具接触处起到分流道为止的一段料流通道,负责将塑料熔体从喷嘴引入模具。当模具闭合后,注射机喷嘴压紧模具主流道衬套,并封紧注射机与模具之间的间隙,熔体材料直接从料筒流入主流道。此次设计的模具在卧式注射机上使用,主流道应垂直于分型面。为了使冷凝料能从主流道中顺利拔出,将主流道设计成圆锥形。锥角约为14,锥角取大值,以降低熔体在流道中流动阻力,因此取=4见图。内壁表面粗糙度Ra应小于0.631.25m,取Ra=0.6m。在保证制品成形的条件下,主流道的长度应尽可能短,以减少压力损失及废料,但由于主流道的长度由与定模座板的厚度及主流道衬套的安装位置有关,必须结合主流道衬套的设计一同对其进行确定,因此主流道长度待定,接下去先设计主流道衬套。由于注射成形时,注射机对模具施加的压力很大,主要作用于主流道衬套上,且主流道在与高温塑料熔体和注射机喷嘴反复接触和碰撞,所以一般不将主流道直接开设在定模上,而是将它单独开在一个主流衬套中,通常在淬火后嵌入模具,这样在损坏时便于更换或修磨。常用的主流道衬套有A、B两类,此模具选用A型主流道衬套,B型是为了防止衬套在熔体反压力作用下退出定模设计的,这里不再赘述。主流道衬套嵌定模座板之后,再由定位圈压住其大端面,也能起到抵抗熔体反压力的作用。主流道衬套的材料选用T8A,要求热处理后硬度达到5357HRC。 其尺寸应根据Sz-400/ZH-63注射机配套的定位圈尺寸及定模的厚度进行确定。 衬套与定模座板之间的配合采用H7/m6。因定模座板必须与中间板无间隙接触,所以主流道衬套与定模座板配合后,必须保证其端面与定模座板大平面处在同一平面内。3.3.2 分流道设计、浇口的设计分流道是主流道与浇口之间的料流通道,是塑料熔体由主流道流入型腔的过渡段,负责将熔体的流向进行平稳转换,在多型腔模中起着将熔体向各个型腔分配的作用。对于单型腔模,可不设置分流道,而此次设计的模具设有两个型腔,有必要开设分流道,且开设在定模座板与中间板之间,并在中间板上进行加工。分流道其截面形状及尺寸主要取决于制品的大小、模具结构以及所加工的塑料种类。根据此塑料零件、材料及加工难易程度,确定分流道截面为抛物线截面,其尺寸依据推荐值及主流道直径大小定为如图所示尺寸。分流道的表面粗糙度不宜太小,以防将冷凝料带入型腔,一般要求达到Ra值为1.6m即可。这样可增大对外层塑料熔体的流动阻力,减小流速,并与中心熔体之间具有一定的速度差,以保证熔体流动时具有合适的切变速率和剪切热。浇口是分流道与型腔之间长度非常短,截面又很狭窄的一段料流通道。浇口截面狭窄,可使经过分流道之后压力和温度都已有所下降的塑料熔体,产生加速度和较大的剪切热,保证熔体充模时具有较快的流动速度和较好的流动性。又因其长度短,所以浇口内可容纳的塑料熔体体积很小,故很容易冷却固化,从而有助于防止保压力不足或保压时间过短而引起的倒流现象。而且,浇口内冷却固化的塑料熔体(废料)强度很低,非常容易断裂,故使制品与废料分离,并便于制品脱模。浇口的长度和截面尺寸一般均可在试模过程中适当调整。特别是调整其截面尺寸时,截面高度的变化对浇口的容积及浇口冻结时间影响很大;另外,截面积的变化对塑料熔体内的切变速率影响很大,而切变速率又与熔体表面黏度有关,所以改变浇口截面尺寸或截面积的大小,可以控制浇口冻结时间,以及熔体充模时的流动性能。浇口的形式很多,参考实用模具设计与制造手册1给出的浇口形式,根据塑料种类、塑料制品的形状及分模落料形式,应选点浇口。点浇口又称针状浇口或橄榄形浇口,点浇口是一种在制品中央开设浇口时使用的圆形限制性浇口,由于浇口前后两端存在较大的压力差,能有效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,流动性增加,利于充模。常用于各种壳类、盒类的热塑性塑料制品。点浇口的优点是浇口残留痕迹小,易取得浇注系统的平衡,也利于自动化操作;但是 由于浇口的截面积小,流动阻力大,需提高注射压力,只宜于成型流动性好的热塑性塑料。 3.3.3 冷料穴的设计及成形零部件的设计冷料穴是用来收集料流前锋的冷料,常设在主流道或分流道末端。如图所示深度取4mm,主流道表面粗糙度Ra小于0.320.63m。 注射模闭合后,其内部零部件将组合成一个能容纳塑料的闭合空腔,即所说的型腔,它将接受由注射机注射出来的塑料熔体,并使它们在其内部固化成形为塑料制品。构成型腔的所有零部件统称为成形零部件。 由于塑料零件外形有凹陷部分,对应成形模上必须有凸起部分,为便于加工起见,不把成形模设计成一个整体,而是采用嵌入式的成形模,即用型芯嵌入固定板中形成型腔结构。另外,与其它结构件不同,成形零部件采用的是更为优质的材料,出于材料费用考虑,也应设计成嵌入式的。 成形零部件在注射成形过程中直接与塑料熔体接触,需要承受温度、压力及塑料熔体的冲击和摩擦,长期工作之后,容易发生磨损、变形和断裂,因此成形零部件必须采用优质钢材制作。第4章 导向与定位机构注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。导柱:国家标准规定了两种结构形式,分为带头导柱和有肩导柱,大型而长的导柱应开设油槽,内存润滑剂,以减小导柱导向的摩擦。若导柱需要支撑模板的重量,特别对于大型、精密的模具,导柱的直径需要进行强度校核。导套:导套分为直导套和带头导套,直导套装入模板后,应有防止被拔出的结构,带头导套向固定容易。 设计导柱和导套需要注意的事项有:(1) 合理布置导柱的位置,导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度;导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线的1/3处最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置,或不等直径对称布置。(2) 导柱工作部分长度应比型芯端面高出68 mm,以确保其导向与引导作用。(3) 导柱工作部分的配合精度采用H7/f7,低精度时可采取更低的配合要求;导柱固定部分配合精度采用H7/k6;导套外径的配合精度采取H7/k6。配合长度通常取配合直径的1.52倍,其余部分可以扩孔,以减小摩擦,降低加工难度。(4) 导柱可以设置在动模或定模,设在动模一边可以保护型芯不受损坏,设在定模一边有利于塑件脱模。图4-1 导向机构图第5章 顶出系统设计 注射成型每一循环中,塑件必须准确无误地从模具的凹模或型芯上脱出,完成脱出塑件的装置称为脱模机构,也称顶出机构。脱模机构的设计一般遵循以下原则:(1) 塑件滞留于动模边,以便借助于开模力驱动脱模装置,完成脱模动作。(2) 由于塑件收缩时包紧型芯,因此推出力作用点尽量靠近型芯,同时推出力应施于塑件刚性和强度最大的部位。(3) 结构合理可靠,便于制造和维护。本设计使用简单的推杆脱模机构,因为该塑件的分型面简单,结构也不复杂,采用推简单的脱模机构可以简化模具结构,给制造和维护带来方便。在对脱模机构做说明之前,需要对脱模力做个简单的计算。推杆脱模机构是最简单、最常用的一种形式,具有制造简单、更换方便、推出效果好等特点。推杆直接与塑件接触,开模后将塑件推出。推杆的截面形状;可分为圆形,方形或椭圆形等其它形状,根据塑件的推出部位而定,最常用的截面形状为圆形;推杆又分为普通推杆和成型推杆两种,前者只是起到将塑件推出的作用,后者不仅如此还能参与局部成型,所以,推杆的使用是非常灵活的。压推杆材料的许用压应力, 压=150Mpa。 推杆的固定形式:推杆的固定形式有多种,但最常用的是推杆在固定板中的形式,此外还有螺钉紧固等形式。 推出机构的导向:当推杆较细或推杆数量较多时,为了防止因塑件反阻力不均匀而导致推杆固定板扭曲或倾斜折断推杆或发生运动卡滞现象,需要在推出机构中设置导向零件,一般称为推板导柱。 推出机构的复位:脱模机构完成塑件的顶出后,为进行下一个循环必须回复到初始位置,目前常用的复位形式主要有复位杆复位和弹簧复位。本设计采用弹簧复位机构,弹簧复位机构是一种最简单的复位方式。推出时弹簧被压缩,而合模时弹簧的回力就将推出机构复位。 推杆与模体的配合:推杆和模体的配合性质一般为H8/f7或H7/f7,配合间隙值以熔料不溢料为标准。图5-1 顶出机构图第6章 成型零件工作尺寸的计算成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精度直接影响塑件的精度。成型零件工作尺寸计算方法一般有两种:一种是平均值法,即按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量进行计算;另一种是按极限收缩率、极限制造公差和磨损量进行计算;前一种方法简便,但不适合精密塑件的模具设计,后一种复杂,但能较好的保证尺寸精度。本设计采用平均值法。表6-1成型零件的尺寸计算已知条件:平均收缩率Scp=0.005;模具的制造公差取z=/4 尺寸分类塑件尺寸计算公式成型零件尺寸型腔径向尺寸66.9(Lm)0+z=(1+S)Ls-1/20+z67.3 0+0.2556.857.2 0+0.253232.060+0.252626.050+0.2523.323.50+0.2524.925.080+0.2572.472.48 0+0.25148148.090+0.2566.90-0.8866.910+0.25型腔深度13.1(Hm)+z0=(1+S)Hs-1/20+z13.080+0.09540.140.120+0.09521.121.080+0.09565.980+0.095第7章 排气设计在塑料熔体填充注射模腔过程中,模腔内除了原有的空气外,还有塑料含有的水分在注射温度下蒸发而形成的水蒸汽,塑料局部分解产生的低分子挥发气体,塑料助剂挥发(或化学反应)所产生的气体以及热固性塑料交联硬化释放的气体等;这些气体如果不能被熔融塑料顺利地排出模腔,将在制件上形成气孔,接缝,表面轮廓不清,不能完全充满型腔,同时,还会因为气体被压缩而产生的高温灼伤制件,使之产生焦痕,色泽不佳等缺陷。模具的排气可以利用排气槽排气,分型面排气,利用型芯,推杆,镶件等的间隙排气。ABS料推荐的排气槽深度为0.02。排气设计原则:通常,选择排气槽的开设位置时,应遵循以下原则: 排气口不能正对操作者,以防熔料喷出而发生工伤事故; 最好开设在分型面上,如果产生飞边易随塑件脱出; 最好设在凹模上,以便于模具加工和清模方便; 开设在塑料熔体最后才能填充的模腔部位,如流道或冷料穴的终端; 开设在靠近嵌件和制件壁最薄处,因为这样的部位最容易形成熔接痕; 若型腔最后充满部位不在分型面上,其附近又无可供排气的推杆或活动的型心时,可在型腔相应部位镶嵌烧结的多孔金属块,以供排气; 高速注射薄壁型制件时,排气槽设在浇口附近,可使气体连续排出; 若制件具有高深的型腔,那么在脱模时需要对模具设置引气系统,那是因为制件表面与型心表面之间在脱模过程中形成真空,难于脱模,制件容易变形或损坏。热固性塑料制件在型腔内的收缩小,特别是不采用镶拼结构的深型腔,在开模时空气无法进入型腔与制件之间,使制件附粘在型腔的情况比热塑性制件更甚,因此,必须引入引气系统。第8章 温度调节系统设计在注塑成型过程中,模具的温度直接影响到塑件成型的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同,模具的温度要求也不同。流动性差的塑料如PC,POM等,要求模具温度高,温度过低会影响塑料的流动,增大流动剪切力,使塑件内应力增大,出现冷流痕,银丝,注不满等缺陷。普通的模具通入常温的水进行冷却,通过调节水的流量就可以调节模具的温度,为了缩短成型周期,还可以把常温的水降低温度后再通入模内,可以提高成型效率。对于高熔点,流动性差的塑料,流动距离长的制件,为了防止填充不足,有时也在水管中通入温水把模具加热。8.1 温度调节对塑件质量的影响1)采用较低的模温可以减小塑料制件的成型收缩率;2)模温均匀,冷却时间短,注射速度快可以减少塑件的变形3)对塑件表面粗糙度影响最大的除型腔表面加工质量外就是模具温度,提高模温能大大改善塑件的表面状态;温度对塑件质量的影响有相互矛盾的地方,设计时要根据材料特性和使用要求偏重于主要要求。8.2对温度调节系统的要求1)根据塑料的品种确定是对模具采用加热方式还是冷却方式;2)希望模温均一,塑件各部同时冷却,以提高生产率和提高塑件质量;3)采用低的模温,快速,大流量通水冷却效果一般比较好;4)温度调节系统应尽可能做到结构简单,加工容易,成本低廉;从成型温度和使用要求看,需要对该模具进行冷却,以提高生产率。8.3冷却系统设计:设计原则1)尽量保证塑件收缩均匀,维持模具的热平衡;2)冷却水孔的数量越多,孔径越大,则对塑件的冷却效果越好;3)尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等,与制件的壁厚距离相等,经验表明,冷却水管中心距B大约为2.53.5D,冷却水管壁距模具边界和制件壁的距离为0.81.5B。最小不要小于10。4)浇口处加强冷却,冷却水从浇口处进入最佳;5)应降低进水和出水的温差,进出水温差一般不超过56)冷却水的开设方向以不影响操作为好,对于矩形模具,通常沿宽度方向开设水孔。7)合理确定冷却水道的形式,确定冷却水管接头位置,避免与模具的其他机构发生干涉宁波工程学院毕业设计(论文) 第9章 标准模架的选择 通过相关计算,根据选择,定模由两块模板组成,动模由两块模板组成;采用推杆推出制件。定模座板厚37.5mm,支承板厚48mm,垫块厚120mm,动模板厚37.5mm。 注塑模模架国家标准有两个,即GB/T125561990塑料注射模中小型模架及其技术条件和GB/T125551990塑料注射模大型模架。前者适用于模板尺寸为BL560mm900mm;后者的模板尺寸BL为(630mm630mm)(1250mm2000mm)。由于塑料模具的蓬勃发展,现在在全国的部分地区形成了自己的标准,该设计采用龙记标准模架。第10章 注射机的选择校核和模具零部件结构设计10.1 注射机的分类注射成型机的分类方法很多,有按塑料塑化方式分类柱塞式和螺旋式;有的按机械的传动方式分为液压式和机械式;也有的按操作方式分为自动、半自动和手动;还有按住设计的能力分为超小型(合模力在以上)、小型(合模力为;注射容量为)、中型(合模力为;注射容量为)、大型和超大型的(合模力为800;注射容量为以上)关于柱设计的分类,聚丙烯是流动性、热稳定性都差的塑料,因此不宜选用注塞式注射机。再根据给定塑料件的大小,初步设计一模多腔的注射模所需的注射量要大于25cm,且模具形状不大,所以适合选用卧式注射机。立式注射成形机和直角式注射成形机的结构为注塞式结构,而卧式注射成形机的结构多为螺杆式,因此,此塑件应选用卧式且为螺杆式的注射机进行成形加工。根据技术规格的不同,此类注射机分有多种型号。由聚丙烯的成型条件工艺参数结合实用模具设计与制造手册,选型号为Sz-400/ZH-63的注射机。上海塑料机械厂制造机型Sz-250/ZHSz-320/ZHSz-400/ZH螺杆直径/mm222530253035303540理论注射容积/cm192536284054466382注射压力/Mpa213165115237165121225165126锁模力/KN250320400模具最小厚度/mm130130150模板行程/mm310310350模板最大开距/mm440440500顶出力/KN131318顶出行程/mm507070塑料成形时所需的注射总量应小于所选的注射机的注射量,注射容量以容积表示,塑件体积应小于(包括浇注系统)注射机容量,其关系按下式校核: (2-1)注塑容量一重量 (g)表示(包括浇注系统)同样应小于注射机的注射量其关系按下式校核: (2-2) 根据塑件尺寸大至估算其体积V如下: V=23.26CM3 (2-3) V总=50CM3 (2-4)模具为两腔型腔平均压力:ABS属易成型制品,根据经验数据查表,选择注射机型号为: Sz-400/ZH-63。10.2 模具相关尺寸计算1)模具厚度注射机规定的模具最大与最小厚度是指动模板闭合后达到规定锁模力时动模板和定模板间的最大与最小距离,因此所设计模具的厚度应处在注射机规定的模具最大与最小厚度范围内,即式中:H-模具厚度(mm);Hmin-注射机允许的最小模厚,即动、定模之间的最小开距(mm);Hmax-注射机允许的最大模厚(mm)。如果模厚太大,则无法安装在注射机上,反之如果模厚太小,需要增加垫板。2)开模行程的校核开模行程s(也称合模行程)指模具开合过程中动模固定板的移动距离。注射机的开模行程是有限的,制品从模具中取出所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离,否则制品无法从模具中取出。下面分三种情况加以讨论。注射机最大开模行程Smax与模厚无关时的校核当注射机采用液压机械联合作用的锁模机构时,其最大开模行程是由连杆机构或合模液压缸的冲程所决定的,而不受模具厚度影响,当模具厚度变化时可由其调模装置调整。其开模行程用下述方法校核。单分型面注射模式中:H1制品脱模需推出的距离; H2制品高度(包括浇注系统凝料)。3)双分型面注射模对于双分型面注射模,为了保证开模后既能取出制品又能取出流道内的凝料,需要在开模距离中增加定模座板与中间板之间的分开距离,的大小应该保证可以方便地取出流道内的凝料,因此双分型面注射模式中:H1制品脱模需推出的距离; H2制品高度(包括浇注系统凝料);H3取出浇注系统凝料必须的长度。 一般情况下制品脱模所需的推出距离H1常等于或大于模具型芯高度,但对于内表面为阶梯状的制品,有时不必推出型芯的全部高度即可取出制品。4) 注射机最大开模行程Smax与模厚有关时的校核对于全液压式锁模机构的注射机和直角式注射机,它们的最大开模行程直接与模具厚度有关,其最大开模行程等于注射机移动模板与固定模板之间最大距离SK减去模具闭合厚度Hm,,即 式中:SK注射机移动模板与固定模板之间最大距离(); Him模具厚度()。单分型面注射模或双分型面注射模 或 5) 具有侧向抽心时的最大开模行程的校核 当模具需要利用开模动作完成侧向抽芯动作时,开模行程的校核还应考虑为完成抽芯动作所需增加的开模行程。设完成抽芯动作的开模距离为HC,则有当HCH1+H2时,取 当HCH1+H2时,取 结构零部件是组成模具完成固定、导向、定位及成形时完成动作等的零部件,主要有合模导向机构和支承零部件。总 结这次作业是一次非常难得的理论与实际相结合的机会,通过这次毕业设计我收获了许多。首先,是精神上的收获,它是我今后走上工作岗位之前的一次大练兵。在过去,虽然我作过多次各个学科方面的课程设计,但是这次作毕业设计给我的感觉和以前完全不同。之前作的课程设计所要解决的课题相对比较简单,而且跨学课,牵涉的其它方面的内容比较少、比较浅。而这次毕业设计就截然不同拉,它要解决的,不是单方面的内容,而是要解决一个错综复杂的整个模具系统的结构设计以及各个部件之间能够协调运做,能够制造出符合要求的产品的课题。所以说,毕业设计的完成,在精神上,对于我今后走上工作岗位是个很大的鼓舞。其次,通过毕业设计,使我在查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等能力方面有了很大提高,特别是在电脑制图方面。过去的,是我在大学期间,把电脑用在学习上使用频率最高的一段时间。在这段时间里,通过理论学习和实践操作相结合,使我对AutoCAD等绘图软件进行了比较系统的学习。对一些复杂图形的绘制、尺寸的标注都能比较熟练的操作和运用。查阅各种文献资料、设计手册和设计规范是我完成这次毕业设计的基础,各种系统的使用条件,各种设备的选用标准,各种管道的安装方式,我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的。在设计中遇到的一些问题,比如顶盖模具浇注系统的设计,由于顶盖比较深,浇注水道的选择比较困难。特别是在怎样能够保证设计的可靠性,避免设计的模具发生干涉、碰撞等问题方面的问题,都是通过查阅各种设计手册、设计规范和通过与导师、同学的交流来解决的。最后,这段时间的磨练,特别是最后的时间,使我的意志品质力,抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。总的说来,这次的毕业设计做得还比较有成效,确确实实学到了知识,拓宽了视野。虽然还有一些不足和遗憾,可这些不会给我打击只会更好的鞭策我前行,让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力,更强的沟通力和理解力。提高是有限的但提高也是全面的。我相信,只要自己今后牢记教训不断的改变和提高,就能在激烈的岗位竞争中,始终拥有的一席之地。参考文献1. 李德群,唐志玉中国模具设计大典江西科学技术出版社200312. 塑料模设计手册编写组塑料模设计手册北京机械工业出版社1982123 屈华昌塑料成型工艺与模具设计北京机械工业出版社200334 徐佩弘塑料制品与模具设计北京中国轻工业出版社200175 姜勇AutoCAD2006基础培训教程人民邮电出版社200636 邹续强塑料模具设计参考资料汇编清华大学出版社200597 邹续强塑料制品及其成型模具设计清华大学出版社200568 中国机械工业教育协会组编塑料模具设计及制造机械工业出版社200189 许发樾. 实用模具设计与制造手册机械工业出版社20001010 杨兴骏等互换性与技术测量中国计量出版社2003811 王文广等塑料注射模具设计技巧与实例化学工业出版社2004112 常明等画法几何及机械制图华中科技大学出版社2003613 杨占尧注塑模具典型结构图例化学工业出版社2005814 李晓沛等简明公差标准应用手册上海科学技术出版社20055 .15新英汉机械工程词汇编订组新英汉机械工程词汇科学出版社 20021016 现代模具技术编委会注射成型原理与注射模具设计国防工业出版社1996717 陈泽人等CAD/CAE在塑料模具设计和制造中的应用中国标准出版社1998318 加H瑞撕模具工程化学工业出版社1999719 德 E林纳P恩格注射成型模具设计108例中国轻工业出版社 1994620 蒋续宏等注射模具典型结构100例中国轻工业出版社20011021 阎亚林塑料模具图册高等教育出版社20048致 谢在这里首先要感谢我的导师老师。我的毕业设计及论文都是亲切关怀和悉心指导下完成的。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,杨老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在设计过程中杨老师给我指出了正确的设计方向,使我加深了对知识的理解,同时也避免了在设计过程中少走弯路。而且,她还给我提供了大量的学习资料,并且在我的实际设计中给予很大的帮助,指导我,启发我,为我解答了很多设计上的难题。杨老师的督促使我一直把毕业设计放在心理,保证按质按量的完成。在论文的写作、修改这一方面,杨老师也为我投入了很多时间。其次,要感谢我的辅导员老师。老师是一个特别关心、爱护和体谅学生的老师。吴老师在系里身兼数职,每天都有许多的事情要做,再加上,今年我校的毕业生骤然增多,辅导员的工作量也随之增加了许多,吴老师更是忙中加忙。尽管如此,吴老师还是做了许多我应该做的事情。临近毕业,我们班还有一部分同学面临着清考,还有所有同学离校前要办一些离校手续。这本来都是我要做的事情,但是毕业答辩在即,吴老师为了为了减轻我的负担,把我们班要清考的科目和名单提我打了出来,使我有了充裕的时间来准备答辩。还要要感谢宿舍同学,是大家营造了良好的学习环境。在做设计的过程中大家互帮互助,是大家把从图书馆接来的资料和从网上下载的资料共同分享,是大家把遇到的问题集中起来共同探讨、共同解决、共同进步,是大家在CAD的学习和操作中共同交流、共同传授绘图技巧和经验共同提高。在生活上,大家相互照顾。在精神上大家相互鼓励。也正式这样,让我体验到了我们这个小家庭的温暖,正是由于你们的帮助和支持,我才能克服一个一个的困难和疑惑,直至本文的顺利完成。最后还要特别的感谢我父母。虽然他们还在遥远的家乡,但是,正是他们保证了我在学习期间的衣食物忧,为我提供了一个良好的学习环境。正是他们一次次的打电话,一次次的鼓励我,使我拥有克服困难的勇气。他们永远是我精神上和心灵深处的坚强后盾。
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