2522 电风扇上盖注塑模具设计
2522 电风扇上盖注塑模具设计,电风扇,注塑,模具设计
本科毕业设计(论文)任 务 书题 目 电风扇上盖注塑成型模具设计学 院 机电工程学院 专 业机械工程及自动化班 级 07 机自本一 学 号 0715005112学生姓名 余云鹏 指导教师 姜锐温州大学教务处制温州大学本科毕业设计(论文)任务书一、主要任务与目标:设计如图所示零件的注塑成型模具,绘制整套工程图,并编制主要零件的加工工艺。二、主要内容与基本要求:1、开题报告;2、文献翻译;3、外文翻译4、编制模塑工艺规程;(塑件的工艺分析、成型设备的选择及校核、塑件模塑成型工艺参数的确定、模具结构分析与设计、模具相关的计算)5、绘制模具总装配图;6、绘制非标准模具零件图和标准零件加工图;7、编制非标准模具零件加工工艺规程;8、编写设计说明书;三、计划进度:第 10 周 选题第 11 周 下发毕业设计任务书第 12-13 周 文献综述撰写第 14 周 外文翻译第 15-16 周 开题报告10/11 学年第一学期第 17 周 开题报告汇报第 1 周 编制模塑工艺规程第 2-3 周 绘制模具总装配图寒假第 4 周 绘制非标准模具零件图第 1 周 绘制标准零件加工图第 2 周编制非标准模具零件加工工艺规程第 3 周 编写设计说明书第 4 周 第一轮答辩申请第 5 周 第一轮毕业设计答辩2009.5.23 上交全部毕业设计材料10/11 学年第二学期2009.5.31 第二轮毕业设计答辩四、主要参考文献:1指导教师(签名):年 月 日学院审核意见: 签名:年 月 日注:任务书必须由指导教师和学生互相交流后,由指 导老师 下达并交学院本科毕业设计(论文)领导小组审核后发给学生,最后同学生 毕业论文等其它材料一起存档。The Injection Molding1、The injection moldingInjection molding is principally used for the production of the thermoplastic parts,although some progress has been made in developing a method for injection molding some thermosetting materials.The problem of injection a method plastic into a mold cavity from a reservoir of melted material has been extremely difficult to solve for thermosetting plastic which cure and harden under such conditions within a few minutes.The principle of injection molding is quite similar to that of die-casting.The process consists of feeding a plastic compound in powered or granular form from a hopper through metering and melting stages and then injecting it into a mold.After a brief cooling period,the mold is opened and the solidified part ejected.Injection-molding machine operation.The advantage of injection molding are:()a high molding speed adapter for mass production is possible;()there is a wide choice of thermoplastic materials providing a variety of useful properties;()it is possible to mold threads,undercuts,side holes,and large thin section.2、The injection-molding machineSeveral methods are used to force or inject the melted plastic into the mold.The most commonly used system in the larger machines is the in-line reciprocating screw,as shown in Figure 2-1.The screw acts as a combination injection and plasticizing unit.As the plastic is fed to the rotating screw,it passes through three zones as shown:feed,compression,and metering.After the feed zone,the screw-flight depth is gradually reduced,force the plastic to compress.The work is converted to heat by conduction from the barrel surface.As the chamber in front of the screw becomes filled,it forces the screw back,tripping a limit switch that activates a hydraulic cylinder that forces the screw forward and injects the fluid plastic into the closed mold.An antiflowback valve presents plastic under pressure from escaping back into the screw flight.The clamping force that a machine is capable of exerting is part of the size designation and is measured in tons.A rule-of-thumb can be used to determine the tonnage required for a particular job.It is based on two tons of clamp force per square inch of projected area.If the flow pattern is difficult and the parts are thin,this may have to go to three or four tons.Many reciprocating-screw machines are capable of handing thermosetting plastic materials.Previously these materials were handled by compression or transfer molding.Thermosetting materials cure or polymerize in the mold and are ejected hot in the range of 375C410C.Thermosetting parts must be allowed to cool in the mold in order or remove them without distortion. Thus thermosetting cycles can be faster.Of course the mold must be heated rather than chilled,as with thermoplastics.3、Basic Underfeed MouldA simple mould of this type is shown in Figure3-1,and the description of the design and the opening sequence follows.The mould consists of three basic parts,namely:the moving half,the floating cavity plate and the feed plate respectively.The moving half consists of The moving mould plate assembly,support block,backing plate,ejector assembly and the pin ejection system.Thus the moving half in this design is identical with the moving half of basic moulds.The floating cavity plate,which may be of the integer or insert-bolster design,is located on substantial guide pillars(not shown)fitted in the feed plate.These guide pillars must be of sufficient length to support the floating cavity plate over its full movement and still project to perform the function of alignment between the cavity and core when the mould is being closed.Guide bushes are fitted into the moving mould plate and the floating cavity plate respectively.The maximum movement of the floating cavity plate is controlled by stop or similar device.The moving mould plate is suitably bored to provide a clearance for the stop bolt assembly.The stop bolts must be long enough to provide sufficient space between the feed plate and the floating cavity plate for easy removal of the feed system.The minimum space provide for should be 65mm just sufficient for an operator to remove the feed system by hand if necessary.The desire operating sequence is for the first daylight to occur between the floating cavity plate.This ensures the sprue is pulled from the sprue bush immediately the mould is opened.To achieve this sequence,springs may be incorporated between the feed plate and the floating cavity plate.The springs should be strong enough to give an initial impetus to the floating cavity plate to ensure it moves away with the moving half.It is normal practice to mount the springs on the guide pillars( Figure3-2)and accommodate them in suitable pocket in the cavity plate.The major part of the feed system(runner and sprue) is accommodated in the feed plate to facilitate automatic operation,the runner should be of a trapezoidal form so that once it is pulled from the feed plate is can easily be extracted.Note that if a round runner is used,half the runner is formed in the floating cavity plate,where it would remain,and be prevented from falling or being wiped clear when the mould is opened.Now that we have considered the mould assembly in the some detail,we look at the cycle of operation for this type of mould.The impressions are filled via the feed system(Figure3-1(a ) )and after a suitable dwell period,the machine platens commence to open.A force is immediately exerted by the compression springs,which cause the floating cavity plate to move away with the moving half as previously discussed.The sprue is pulled from the sprue bush by the sprue puller.After the floating cavity plate has moved a predetermined distance,it is arrested by the stop bolts.The moving half continues to move back and the moldings,having shrunk on to the cores,are withdrawn from the cavities.The pin gate breaks at its junction with the runner(Figure3-1(b) ).The sprue puller,being attached to the moving half,is pulled through the floating cavity plate and thereby release the feed system which is then free to fall between the floating cavity plate and the feed plate.The moving half continues to move back until the ejector system is operated and the moldings are ejected(Figure3-1(c) ).When the mould is closed,the respective plates are returned to their molding position and the cycle is repeated.(部份资料)本科毕业设计(论文)外文翻译题 目 电风扇上盖注塑成型模具设计学 院 机电工程学院 专 业机械工程及自动化班 级 07 机自本一 学 号 0715005112学生姓名 余云鹏 指导教师 姜锐温州大学教务处制外文资料来源及题目 模具专业英语,王浩钢等主编,人民邮电出版社译成中文后题目(译文附后)注塑模具指导教师审阅意见:签名:年 月 日毕业设计(论文)开 题 报 告题 目 电风扇上盖注塑成型模具设计学 院 机电工程学院 专 业机械工程及自动化班 级 07 机自本一 学 号 0715005112学生姓名 余云鹏 指导教师 姜锐温州大学教务处制1温州大学毕业设计(论文)开题报告选题的背景与意义: 模具制造是制造业的根基,在轻工、电子、机械、通讯、交通、汽车、军工等部门中,60%-80%的零部件都依靠模具成形,模具质量的高低决定着产品质量的高低,因此,模具被称之为“百业之母” 。塑料模具占模具总量的 40%左右。近年来, 我国塑料模具制造水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达到 50t 以上的注塑模,精密塑料模具的精度已达到 2m,制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产,多腔塑料模具已能生产一模 7800 腔的塑封模;高速模具方面已能生产挤出速度高达 6m/min 以上的塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。注塑模具作为塑料模具中的一个非常大的部分,研究其设计、制造过程是非常有实际的工程应用价值。一般家电产品中的注塑模具的应用非常多,而家电产品中像电风扇上盖注塑成形模具的研究必然有着其实际的意义:(1)电风扇上盖的需求量非常大。在我们的生活中随处可以看到电扇,食堂、教室、办公室等,一个电扇需要两个上盖,可想而知其需求量是非常大的。(2)电风扇上盖的结构非常普遍。电风扇上盖的圆筒状外形,并且在上部还有一沉孔,又有四个加强筋,因此其结构是非常典型的,在日常生活中,我们使用的茶杯,台灯外壳,各种家电产品的外壳几乎都有这种类似的结构,因此研究非常有必要。(3)选用材料的典型性。所用材料为聚丙烯(PP) ,在各种生活产品的应用也很多,对于其注塑性能的研究也非常有实际的研究价值。23本科毕业设计(论文)文献综述题 目 电风扇上盖注塑成型模具设计学 院 机电工程学院 专 业机械工程及自动化班 级 07 机自本一 学 号 0715005112学生姓名 余云鹏 指导教师 姜锐温州大学教务处制电风扇上盖注塑成型模具设计文献综述前言:模具是以特定的结构形式通过一定的方式使材料成形为制品的工具产品,是工业生产基础工艺装备。塑料是一种可塑成形的材料,它是以高分子聚合物为主要成分的混合物,在加热、加压等条件下具有可塑性,在常温下为柔软的固体。注射过程一般包括充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。注射模一般由成形部分浇注系统导向部件推出机构排气槽抽芯机构标准模架等几个基本组成部分。主题:模具制造是制造业的根基,在轻工、电子、机械、通讯、交通、汽车、军工等部门中,60%-80%的零部件都依靠模具成形,模具质量的高低决定着产品质量的高低,因此,模具被称之为“百业之母” 。塑料模具占模具总量的 40%左右。近年来, 我国塑料模具制造水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达到 50t 以上的注塑模,精密塑料模具的精度已达到 2m, 制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产,多腔塑料模具已能生产一模 7800 腔的塑封模;高速模具方面已能生产挤出速度高达 6m/min 以上的塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在我们的生活中随处可以看到电扇,食堂、教室、办公室等。一个电扇需要两个上盖,可想而知其需求量是非常大的。在家用电器中,电风扇上盖的圆筒状外形,并且在上部还有一沉孔,又有四个加强筋,因此其结构是非常典型的,在日常生活中,我们使用的茶杯,台灯外壳,各种家电产品的外壳等等。所用材料为聚丙烯(PP)在生活中也是常用的,因此对于这种典型注塑制件的模具设计是非常有必要的。电风扇上盖注塑成型模具的成形部分主要是型腔部分,型腔在设计过程中主要考虑其制造工艺性,在现阶段,模具的结构越来越复杂,传统的加工方法制造似乎显得力不从心,随着各种先进的加工方法,像电火花加工,电化学加工,超声波加工,电子束和离子束加工,激光加工,高速切削等技术的逐步成熟,型腔的加工手段也越来越多。典型的高速加工机床,如德国的 OPS-INGERSOLL 公司的 OPS550 型五轴高速加工中心,日本 MAZAK 的 VARIAXIS 500-5X 五轴联动加工中心等。注塑模模具设计中,浇口位置是一个关键的设计变量。制件的质量好坏很大程度上取决于浇口位置,一个不正确的浇口位置将会导致过压、高剪切率、很差的熔接线性质和翘曲等一系列缺陷。浇口位置对熔体流动前沿的形状和保压压力的效果都起着决定性的作用,因此也决定了注塑制品的强度和其它性能。对于影响确定浇口位置的因素来说,包括制品的形状、大小、壁厚、尺寸精度、外观质量及力学性能等。此外,还应考虑浇口的加工、脱模及清除浇口的难易程度。正确的浇口位置可以避免出现那些可以预见的问题。常用的浇口形式有直浇口侧浇口扇形浇口薄片浇口护耳浇口点浇口潜伏式浇口等,当然也有将这些基本的浇口形式改进的,如“香蕉型”潜伏式浇口, “香蕉型”潜伏式浇口是注塑模浇注系统中曲线型潜伏式浇口的一种特殊的形式,因其曲线形状似“香蕉” ,故称之为“香蕉型”潜伏式浇口。点浇口是塑料注塑模具中常用的结构形式,塑件浇口痕迹小,脱模时能自动切断浇注系统凝料。热流道技术的成熟,应用在模具中也越来越多,其优点浇道内的压力损失小模具的冷却仅为塑料件的冷却时间,比一般注射的冷却时间短,生产效率高无浇道冷凝料,提高了物料的利用率热浇道全为自动切断浇口,可以提高自动化程度,可以做到无人管理的自动操作热浇道元件及组件均为标准件,可以直接购买安装使用,减少模具加工时间。热流道的功能是恒温地将塑料熔体均匀地送达每个浇口,以确保从注射点到每个模腔熔流长度和流道尺寸相等和各个模腔充填均衡,热流道板的结构形式则由注塑模具上的模腔分布情况、注嘴排列及浇口位置来决定。温控系统则是利用热电偶来控制热流道系统的各个位置加热器的温度,确使塑料保持工艺要求的熔融状态。D-M-E 公司的Polivalve 热流道系统,易于进行同步或顺序注射.生产特殊、复杂或难允模结构或变体积的产品。加工商还可以利用该系统模塑形状和规格小同的多个部件。无论是小型零件还是大型零件都是一次成型。此外.Polivalve 系统配置有无体喷嘴.非常适川于对表而质量要求高、无浇口痕迹的产品.由于省去了后序的修整工序可降低整体生产成本。电风扇上盖中只有一个型芯需要用到侧向抽芯机构,即盖顶上的沉孔。其侧向抽芯机构按动力源可分为手动、气动、液压和机动四种类型。机动侧向抽芯可分为斜导柱、写到槽、斜滑块以及齿轮齿条等许多不同的结构形式。机动抽芯利用注射机的开模力,通过传动机构改变运动方向,将侧向的活动型芯抽出。机动抽芯机构的结构比较复杂,但抽芯不需人工操作,抽拔力大,具有灵活、方便、生产效率高、容易实现全自动操作、无需另外添置设备等优点,在生产中被广泛的采用。总结:没有高水平的模具就没有高水平的产品,是制造业的一个共识。作为制造业的重要基础性工艺设备,模具技术被认为是衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。但我国模具水平与国外模具水平的差距依然不容小觑,必须认清我国现阶段模具产业发展存在的问题,加快模具产业结构的调整,注重产业发展的先进性,创新性,努力向发达国家学习。参考文献:1周永泰,国际视野下的中国塑料模具业, 国外塑料J ,2007 年 25 卷 第 5 期 ,45472黄虹、陈元芳、夏华,电风扇灯罩注塑模具设计, 工程塑料应用J,2004 年第 32卷第 3 期,59623申长雨、余晓容、王利霞、田中,塑料注塑成型浇口位置优化,化工学报J,2004 年 3 月第 55 卷第 3 期,4454494邓万国,“香蕉型”潜伏式浇口在注塑模中的应用, 模具技术J,2005.No.5,21235付伟、范士娟、张海,注塑模具设计中浇口位置和结构形式的选用,工程塑料应用J,2007 年第 35 卷第 10 期,60636何亮、吴清鹤,新型点浇口注塑模具设计,塑料科技 J,2007 年 7 月第 35 卷第 7期,76777柳松柱,关于注射模排气系统的探讨,鄂州大学学报 J,2006 年 11 月第 13 卷第6 期,33348 李文星、阂朝勃,确定塑料注塑模分型面的研究, 技术广场J9徐森亮,“杯盖”三板式注塑模具设计与制造,模具技术J2007.No.4,161910 邓惠芳,热流道技术在塑料容器注塑加工中的应用,食品与机械J,2006 年 7月第 22 卷第 4 期,283011李建军,李德群主编 模具设计基础及模具 CADM,机械工业出版社 2008 年12吴生绪主编 塑料成形模具设计手册M ,机械工业出版社 2008 年- 1 -目 录框架图 .- 2 -引 言 .- 3 -1.塑件工艺性分析及其成型工艺 .- 4 -2.模具总体结构设计 .- 6 -21 型腔数目的确定 .- 6 -22 分型面的确定 .- 6 -23 浇注系统结构的确定 .- 6 -2.3.1 主流道设计 .- 6 -2.3.2 分流道设计 .- 7 -2.3.3 浇口的设计 .- 7 -2. 4 推出及复位方式的确定 .- 8 -2.4.1 推杆斜顶的位置设置 .- 8 -2.4.2 推杆和斜顶的结构形状 .- 8 -2.4.3 推杆的复位 .- 9 -2. 5 导向机构的确定 .- 9 -2.5.1 定位结构的确定 .- 9 -2.5.2 导柱的结构确定 .- 9 -2.5.3 导套的结构确定 .- 9 -2. 6 成型零件的确定 .- 10 -2.6.1 型腔型芯的结构设计 .- 10 -2.6.2 配合部分的结构设计 .- 10 -2. 7 冷却系统的确定 .- 11 -2.7.1 冷却系统的结构形式 .- 11 -2.7.2 冷却水道的布置 .- 11 -2. 8 排气系统的确定 .- 12 -3.注塑机选用与校核 .- 13 - 2 -3. 1 注塑机选用 .- 13 -3. 2 注塑机校核 .- 14 -3.2.1 注射容量的校核 .- 14 -3.2.2 锁模力校核及注射压力校核 .- 14 -3.2.3 模具厚度校核 .- 15 -3.2.4 模具最大尺寸校核 .- 15 -3.2.5 推出行程校核 .- 15 -3.2.6 顶出装置的校核 .- 16 -4.模具的装配 .- 16 -结束语 .- 17 -引 言模具是工业生产的基础工艺装备,被称为“工业之母” 。75%的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件由模具成型,绝大部分塑料制品也由模具成型。作为国民经济的基础工业,模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业,应用范围十分广泛。但由于它是一项综合性技术,所以它的发展必然涉及许多领域的共同配合,特别是塑料工业和钢材工业。塑料模具设计是模具设计与制造专业学生的主干课程,通过本次设计达到以下几方面的要求:1、 系统的了解塑件的工艺性分析及其成型工艺;2、 掌握模具零部件的基本设计及其结构特点;3、 了解注塑机的一般选用原则;4、 了解模具的一般装配过程;5、 熟练应用 UG3.0、AutoCAD 等软件 。本次设计选择的是电风扇上盖,电风扇上盖采用当前最常用的工程塑料 ABS注塑成型,由于其生产批量为每年 20 万件,为大批量生产,在保证塑件质量的前提下,希望能采用一模多腔或高速自动化生产来缩短生产周期,而根据实际生产的要求,产品的表面一定要光滑,产品几处要与其它产品配合的地方精度要高,- 3 -配合后不能要有松动或过紧的现象,操作部等手能直接接触的部位不能有飞边,机盖底侧又加之存在着 18 处侧槽或侧钩,此可见该产品有别于一般产品,在本次设计中采用了斜顶机构大大减少了模具的加工难度、成本、以及日后的许多附属问题。在未来几年,该技术将被广泛应用于各种带有侧槽或侧钩等的注塑模具中。从选题到具体设计,都与塑料材料学、模具材料学、机械制图、公差配合、模具设计、模具 CAD 等课程具体结合,实现了理论与实际的重大突破,但学生水平有限,而且缺乏经验,设计中不妥之处在所难免,恳请各位老师指正。电风扇上盖的注塑模具设计摘要:本文主要介绍了带有 18 处侧槽或侧钩的电风扇上盖从工艺性分析 模具总体结构设计 注塑机选用 模具装配的一种注塑模具设计过程。其最大的亮点在于塑件上的 18 处侧槽或侧钩在侧抽芯无法实现的情况下均采用斜顶机构来解决,在未来几年,该技术将被广泛应用于各种带有侧槽或侧钩等的注塑模具中。关键词:电风扇上盖,侧槽或侧钩,斜 顶机构,注塑成型The washer machine cover of note the plastics molding tool designAbstract: This text mainly introduces to take the washer machine cover of have 18 side slots or the side hooks to analyze from the craft Total structure design of molding tool Note the plastics machine chooses to use A kind of plastics molding tool - 4 -design process that molding tool assemble.It is a little bit biggest and bright to lie in 18 side slots or the side hook of the plastics piece to all adopt an organization under the condition that side takes out and cant carry out to solve, at several years of future, that technique will be been apply in various plastics molding tool that takes to have the side slot or the side hook etc. extensively in.Keyword: The washer machine cover, the side slot or the side hook, an organization, injects the plastics to model.1.塑件工艺性分析及其成型工艺图 1:塑件图该产品(如图 1)为洗衣机上的盖子,根据客户的要求产品的表面一定要光滑,产品几处要与其它产品配合的地方精度要高,配合后不能要有松动或过紧的现象,操作部等手能直接接触的部位不能有飞边,此可见产品的结构形状较复杂、尺寸精度比较高、表面质量要求。所以在制造模具时,各零件精加工后的变形不能太大,精度要高,特别是模具的型腔要抛光处理,表面粗糙度要达到 Ra0.3 -0.4m,塑件并要求抗冲击,耐摩擦,耐酸碱、污水。(1).为了方便加工和热处理,型腔与型芯部分采用镶拼结构;(2).该塑件是一个洗衣机的盖子,按其形状分析,有侧抽芯。侧抽芯和分型先后次序应侧抽芯后上下面分型。但考虑到此塑件有 18 处需侧抽芯,其加工难度和成本可想而知,所以在本次设计中采用 18 根斜顶代替侧抽芯,而顶杆则可大大减少,只需再在塑件的两端各设置两根顶杆即可。由于塑件的两侧边有个倾斜角度,所以在模具造型时塑件不能水平放置,否则不能脱模,故倾斜放置;(3).该塑件不允许产生飞边,这和模具制造的配合精度,模温、模板的刚性- 5 -强度都有关,当然原材料的流动性、注射时的工艺参数也有关。当然也可能会产生缩孔、顶白等缺陷,这就要增加模具的排气效果,冷料穴、模温、流道、浇口尺寸都要适当增大;(4).该塑件的原材料根据要求选择 ABS。ABS 的综合机械性能好,但耐热性较差,吸水性较大,化学稳定性较好,尺寸稳定、表面光泽性好,这种材料成型性能好,易产生熔接痕,浇口处外观不好;ABS 成型条件见表 1: 注射成型机类型 螺杆式 比重(克厘米) 1.031.07计算收缩率(%) 0.30.8 注射压力(Mpa) 60100喷嘴温度() 170180 螺杆转速(转/分) 28前段 180200中段 165180预热温度()时间(H)808523料筒温度()后段 150170注射时间(S) 2090 鼓风烘箱高压时间(S) 05方法红外线灯冷却时间(S) 20120 温度() 70注射总周期(S) 50220后处理时间(H) 4表 1:ABS 成型条件(5).计算制品的体积、质量。用 UG3.0 软件对制件模型进行分析,得到塑件体积=136.793 3 ,查模具设计指导表 6-1 得塑料 ABS 的密度为1.02-1.05g/3,注:(注塑级密度为 1.05g/3),故单件塑件质量Ms=136.7931.05g=143.63265g。2.模具总体结构设计21 型腔数目的确定由于本塑料制件的生产批量为大批量生产,在保证塑件质量的前提下,希望能采用一模多腔或高速自动化生产来缩短生产周期,提高生产效率,但考虑到塑件比较大,采用一模多腔的话不合适;每增加一个型腔,受型腔的制造误差和成型工艺误差的影响,塑件的尺寸精度要降低 4%-8%,该塑件尺寸精度较高,故只- 6 -采用一模一腔;考虑到该塑料制件形状及浇口的位置、形式的限制,以及模具制造上的复杂度,模具只采用一模一腔。22 分型面的确定为了将塑料制件和浇注凝料等从密闭的模具内取出,将模具适当地分成若干个主要部分,这些可以分离部分的接触表面,通常为分型面。该塑件分型面比较好确定,通过对该塑料制件的分析,考虑到塑件的外观表面和斜顶结构,可以得出该塑料制件只有一个分型面,即用 UG3.0 直接获取塑件的最大截面处。23 浇注系统结构的确定2.3.1 主流道设计主流道是一端与注射机喷嘴相接触,另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。根据注射机注射量及 ABS 这种材料选用主流道截面直径,为便于将凝料从主流道中拔出,将主流道设计成圆形,锥度为 2 度,其进口端直径为 4.5mm,出口端直径为 9.5mm。由于注塑机喷嘴球面半径为 15mm,故主流道球面半径为16mm。结构见图 2-3-1。图 2-3-1:主流道结构图2.3.2 分流道设计分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前,通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态,并在流动过程中压力损失尽可能小,能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。(1).分流道的形状及尺寸- 7 -为了便于加工及凝料脱模,分流道大多设置在分型面上,分流道截面形状一般为圆形梯形 U 形半圆形及矩形等,模具设计中常采用圆形截面,其主要特性是加工工艺性好,且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大,根据塑件的体积、壁厚、形状、注塑速率、分流道的长度和塑料的流动方向,分别在型芯和型腔上开一个半圆型槽,槽直径 8mm, (注意它的适用范围,即塑件厚度在 3.2mm 以下,重量小于 200g) 。该塑件体积为 136.793cm3,质量大约 143.63265g,分流道长度预计150mm 长,一个型腔。而对于 ABS 塑料,其圆形截面分流道直径推荐值为 4.7-9.5mm,应该算是合格的。其基本形状见图 3-4-2 所示。图 2-3-2 定模芯上的分流道截面基本形状(2).分流道的表面粗糙度分流道的内表面粗糙度 Ra 要求一般,一般取 1.6m 左右既可,这样表面稍不光滑,有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定,从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差,以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。2.3.3 浇口的设计浇口采用潜伏式浇口,其尺寸很小。这类浇口由于前后两端存在较大的压力差,能有效的增大塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热,从而导致熔体的表现粘度下降,流动性增加,有利于填充。采用潜伏式浇口成型塑件,去除浇口后痕迹小,易取得浇注系统平衡,也有利于自动化操作。 2. 4 推出及复位方式的确定推出方式很多,有推杆推出脱模、推管推出脱模、推板推出脱模、推块推出脱模、利用成型件推出脱模和多元件联合推出脱模等。根据制品结构特点,由于- 8 -该塑料类模具自身有易脱模的特点,采用斜顶和推杆推出脱模。本产品有一个很大的特点就是有 18 个斜顶均匀的分布在产品的边缘。只有产品的两个侧边斜顶只有一个,所以在产品两个侧边分别设计两个顶杆,使顶出更加平稳。2.4.1 推杆斜顶的位置设置设计时也要遵循一些基本原则,如推杆应设在脱模阻力大的地方、推杆应均匀布置、推杆应设在塑件强度刚度较大处,两边对称,共设 4 处。斜顶的位置分布是根据塑件本身的倒钩依次排列,两边对称,共设 18 处。位置见图 2-4-1。 图 2-4-1:顶杆、斜顶布置图2.4.2 推杆和斜顶的结构形状推杆在推塑件时,应具有足够的刚性,以承受推出力,由于本塑件模具推杆直接推在制件内表面,推杆直径大了可能会留下大的印痕,影响塑件外观,但推杆直径小了,推杆易发生弯曲、变形,又因为设置了 18 处斜顶,故推杆选用8250 型号。斜顶结构具体将在成型零件中介绍,在这里就不详细介绍了。2.4.3 推杆的复位使用推杆和斜顶作为推出塑件的脱模机构,在完成一次脱模动作,开始下一个注射工作循环时,与制品接触的推杆必须回复到初始位置。为了保险起见,本- 9 -次设计采用四根复位杆复位,选用 25235 型号,需要注塑机的合模动作来配合完成。2. 5 导向机构的确定导向机构是保证动定模或上下模合模时,正确定位和导向的零件,而一般大的模具需要定位块来定位,因为导柱与导套之间有间隙,所以只能起到导向的作用,在模具合模时,动模芯与定模芯不能处于准确的位置,这就需要定位块来定位,而导柱导套只起到方向性作用,这样就大大减少了导柱导套之间的磨损。2.5.1 定位结构的确定定位块和定位槽开在模框的四周,在加工中心加工的时候铣出,这样它们的长度和宽度能保证的非常准确,定位块和定位槽三面接触。定位块的高度要低于定位槽的深度,如果定位块的高度高于定位槽的深度,那么在模具合模时,分型面还没有碰死的时候,定位块已经接触到了定位槽,这是绝对不允许的。所以定位块高度必须小于定位槽深度,定位块和定位槽倾斜的方向要相反但是角度要相等,而且定位槽得有个沟槽,如果是直角,定位块要很好的插入到定位槽中去就比较困难,有个沟槽合模就顺畅多了。2.5.2 导柱的结构确定由于本模具要求大批量生产,可在模板中设置导套,导向孔磨损后只需更换导套即可。为确保导套固定孔直径与导柱固定孔直径相等及同轴度要求,两孔可同时加工。导柱采用国标 GB/T4169.51984,具体结构另附图纸。导柱中心到模具边缘应有足够的距离以保证模具强度,导柱中心到模具边缘距离通常为导柱的 1-1.5 倍。2.5.3 导套的结构确定导套采用内凹式导套,为了使导柱顺得进入导套,在导柱前端采用 R10 圆角过渡。采用 GB/T4169.31984,其基本结构见图 2-5-3图 2-5-3 导柱导套基本结构图2. 6 成型零件的确定综合考虑塑件的形状大小和重量,故套用龙记模架的标准型号 2056,其外形尺寸 680 mm460 mm485 mm。- 10 -2.6.1 型腔型芯的结构设计型腔型芯均采用整体组合式,由整块材料加工而成,用螺栓固定在动/定模框上,型腔上的斜顶、推杆、拉料杆等配合部分用线切割直接成型,型腔型芯表面和分流道等则经过 CNC 加工过后进行电火花加工。特别是型芯,电火花后还需要进行镜面抛光处理。2.6.2 配合部分的结构设计配合部分的结构设计综合考虑采用斜顶结构来完成,斜顶一般适合于有侧槽或侧钩的设计,既方便又省成本,而且结构灵活多变,又有很好的互换性。所以这里考虑使用斜顶为最佳方案。本产品共有 18 个侧槽和侧勾,但都是两个两个对成的,故只需设计 9 个即可。这些都是需要与另一机盖 B 配合,所以精度要求较高,再则不能有飞边,设计时要特别注意。因为斜顶在顶出时是要来回摩擦的,又是成型面,所以材料选用 2738H,其不仅综合性能好,钢度强度也高,而且热稳定性也好。斜顶的倾斜度都设计成 85。 ,再根据侧槽或侧勾的深度来计算斜顶需要多大的顶出距离,侧槽或侧勾的深度除以 tg15 就是所需要的最小的斜顶高度,再根据各个斜顶在模芯上的位置,再加上模板顶杆固定板等高度,来确定斜顶最终的长度。在斜顶成型面的背面设计一个 3 度的斜度,是为了有一个锁紧的作用,在斜顶退回的时候,这个斜度的地方和模芯产生作用,在斜度的作用下,把斜顶向前推,这样就能起到一个锁紧的作用,使斜顶的分型面能很好的接触,而不致于产生飞边。在斜顶顶出的时候,又不会影响到斜顶的顶出,所以这个斜度将起到非常重要的作用。斜顶在顶出时很容易卡死,所以在设计时一定要注意顶出的灵活性。斜顶的头部和下部是不一样大的,头部和成型面是间隙配合,单边间隙在 3 丝之内,因为 ABS 跑飞边的最小间隙为 3 丝。为了保证斜顶在顶出不卡死,斜顶下部和模芯的单边间隙在 10 丝左右,这样斜顶就变的灵活多了,要固定斜顶的顶出单靠头部是不行的,所以在模框的底部要设计一个斜顶限位块来加以固定,斜顶导向块与斜顶的单边间隙为 10 丝左右。斜顶要固定在顶杆固定板上,先通过圆销把斜顶和导向块连接起来,导向块在斜顶滑槽中可以滑动,斜顶导向块通过螺丝固定在顶杆固定板上,这样斜顶就可以自由顶出了。要注意的是斜顶导向块和斜顶滑槽在一个方向上要可以滑动,那斜顶在顶出时在这个方向上就会自动调节,那在- 11 -另外一个方向上也要有一定的间隙,让斜顶可以自由调节,设计时可以单边留出1的间隙,那么斜顶在顶出时,在四个方向上都会自动调节。这样就增加了斜顶在顶出时的灵活性,而不致于在顶出时被卡死。因为有 18 个斜顶,要这么多斜顶在顶出时都能顺利流畅,这就需要给斜顶设计一个灵活度,保证在顶出时不被卡死。所以这些附属机构非常的重要,是顶出机构中不可缺少的一部分。斜顶排列位置见图 2-4-1 所示。2. 7 冷却系统的确定2.7.1 冷却系统的结构形式一般情况下,根据塑件的形状及其所需要的冷却温度,冷却回路可分为直通式,圆周式、螺旋式、喷射式、隔板式等多种样式,在多种情况下,可将这些样式互相配合,构成一个或多个冷却回路。考虑到塑件本身圆弧型,又加之倾斜放置,决定采用弧环组合式冷却水路。2.7.2 冷却水道的布置本次设计采用弧环组合式冷却水路。两个环设计在产品的旁边,一个设计在产品上。第一个环的直径为 20,深度为 70,每两个圆之间铣出一个槽,每个圆中放入一个隔水片(材料:黄铜) 。第二个环的两端部分直径为 18,深度为 50,中间部分直径为 20,深度为 45。一样每两个圆之间铣出一个槽。但第二个环中的冷却水孔不能不能一直连着,因为冷却水孔都比较深,如果都一直连着的话,势必会影响到模芯的强度,所以要分成三个部分,每两个部分之间空出一段距离。第三个部分一样也不能全连接着,需要分成两个部分,所有孔的直径均为 16,深度都为 20。相对而言这样的水路结构冷却效果比其他冷却水路都要好些,但制造比较麻烦。根据 ABS 塑料的特性,取冷却通道推荐尺寸,综合考虑确定模框部分的冷却水孔直径为 8,模芯与模框之间采用橡胶密封条密封,这样水就能从第一个环一直流到最后一个。动模芯的冷却水道布置如图 2-8-2 所示。图 2-7-2 动模芯的冷却水道布置图- 12 -2. 8 排气系统的确定排气系统主要是在注射过程中,将型腔中的气体有序且顺序的排出,以免塑件产生气泡、疏通等缺陷。注射模的排气问题,有时往往被忽略,其实在多数情况下,在模具的结构里,总能自然而然地具有排气功能。本次设计就利用分型面上自然排气的形式,合模再严格,由于分型面的平面制造误差的缝隙作为排气通道。再利用斜顶、顶秆处排气,由于斜顶、顶秆和型芯是动配合形式,其配合间隙能完成排气功能。但考虑到动定模接触面较大,故根据塑件的形状,在动模芯上增开一个环行的排气槽,以便排气顺畅。结构如图2-8 所示:3.注塑机选用与校核3. 1 注塑机选用注塑机的选用原则:(1).确定注塑机的型号,使塑料、塑件、注射模、注射工艺等所要求的注塑机的规格参数点在所选注塑机的规格参数可调范围之内,亦要满足所需的参数在额定的范围之内。图 2-8:动模环型排气槽- 13 -(2).调整注塑机的技术参数至所需的参数点。结合型腔数及浇注系统初定注射容量,然后根据容量和模具外形尺寸初选注塑机,模具是采用一模一腔,该塑件容量 V=136.793 3,龙记模架的标准型号2056,其外形尺寸 680 mm460 mm485 mm,综合考虑选用海天生产的HTF300X5 型注塑机。HTF300X5 型注塑机的主要参数见表 2:表 2:HTF300X5 型注塑机的主要参数3. 2 注塑机校核3.2.1 注射容量的校核根据生产经验,注射机的最大注射量是其允许最大注射量的 80%。即公式: nm1+m280%m式中 n型腔数量m1单个塑件的体积 (cm 3)m2浇注系统所需塑料的体积 (cm 3)m注射机允许的最大注射量 (cm 3)根据上述公式,得 136.793+10.53680%853147.329 cm3682.4 cm 3故满足要求。3.2.2 锁模力校核及注射压力校核塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力,即:nA 1A 2pF注射装置 合模装置螺杆型号 B-D65 合模力 3000 KN螺杆直径 65 mm 移模行程 600 mm螺杆长径比 20 L/D 拉杆内距 660 m660 mm理论容量 853 cm3 最大模厚 660 mm注射重量 776 g 最小模厚 250 mm注射压力 182 Mpa 顶出行程 160 mm螺杆转速 0-170 rpm 顶出力 62 KN- 14 -式中 n塑件数量A1单个塑件在模具分型面上的投影面积 (mm 2)A2浇注系统在模具分型面上的投影面积 (mm 2)p塑料熔体对型腔的成型压力(Mpa) ,其大小一般是注射压力的 80%F注射机的额定锁模力 (N)根据上述公式,得(62725.641184.26)28.830000001840.605KN3000KN故满足要求。注射机的最大注射压力 182 MPa 而本次设计采用的是 ABS 材料,型腔的压力查塑料模具设计制造与应用实例表 4-1 得,塑件成型所需的的实际压力只需36MPa ,故满足要求。3.2.3 模具厚度校核模具厚度 H,又称闭合高度,它必须满足:HminHHmax上式中 Hmin注射机允许的最小模厚,即动、定模板之间的最小开距Hmax注射机允许的最大厚度本模具动定模座板厚各 35mm,定模框厚度 125mm,动模框厚度 190mm,模脚厚度 120mm, 定位块 20mm。故模具厚度:H =465mm,模具外形尺寸:680mm460mm465mm。根据以上公式及数据得,250mm203.5mm660mm,故模具厚度满足要求。3.2.4 模具最大尺寸校核安装模具的外形尺寸应小于注射机的拉杆间距,否则模具无法安装。模具外形尺寸 680480,注塑机动、定模固定板最大可安装尺寸 840560 ,其拉杆空间为 660660大于模具外形尺寸,故模具可以安装。3.2.5 推出行程校核模具开模取出塑件所需的开模距离 H 必须小于注射机的最大开模行程 S。由于该模具是单分型面注射模,可按如下公式计算:SHH1+H2+510mm式中 H1推出距离脱模距离 mm- 15 -H2包括浇注系统凝料在内的塑件高度 mm根据上述公式,得H=50+285+10=345mmS=600mmH=345mm 故满足要求。3.2.6 顶出装置的校核该注塑机是采用中心杆液压顶出与其他辅助油缸联合作用。根据开合模装置的顶出形式、顶出杆直径、顶出杆间距及顶出距离,所设计的模具内的推杆位置、推杆长度足以将塑件脱模出来。4.模具的装配将浇口套压入定模板将导套压入定模框板将导柱压入动模框将型腔压入动模框配斜顶装定位块、斜顶固定顶杆固定板、顶板装导向块、导滑槽合 模试 模合格 不合格修 模将型芯压入定模框固定动模底板固定定模底板分流道修整装浇口套、定位圈拆除浇口套- 16 -模具总装后如图 4 所示:如图 4:总装图结束语为期二个月的毕业设计至今己将近尾声,敬请各位老师对我的设计过程作最后检查。这次毕业设计总结了三年来所学的理论专业知识,是理论和实践结合的大课题,为提交我们分析问题、解决问题,巩固运用知识的能力发挥了举足轻重的作用,为提交我们实践操作技能,为我们踏上社会走上工作岗位参加工作奠定了良好的基础。通过本次毕业设计,我对塑料模的设计思路、方案分析, 拟定等各个环节有了较为清晰、深入的了解,拿到一个塑料制件,首先要对制件进行工艺分析,在满足制件使用要求的前提下,为提高制件质量、精度还可以对制件的某些部位进行改进。在此基础上,让我对注塑模具设计的各种成型方法、成型零件的设计、- 17 -成型零件的加工工艺、主要工艺参数的计算、产品缺陷及其解决办法、模具的总体结构设计及零部件的设计等都有了进一步的理解和掌握。在设计时要对各个方案进行权衡,尽早采用标准件以缩短设计周期,降低设计成本,这点是非常重要的。在这次毕业设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料,请教工厂中极具经验的模具设计人员和工人师傅以及各位老师有关模具方面的问题,特别是模具在实际中可能遇到的具体问题,使我在这短暂的时间里,对模具的认识有了一个质的飞跃。从陌生到开始接触,从了解到熟悉,这是每个人学习事物所必经的一种过程,而我对模具设计与加工的认识过程亦是如此。经过两个月的努力,毕业设计一定能为我三年的大学生涯划上一个圆满的句号,为将来的事业奠定坚实的基础。在这次设计过程中得到了现场设计人员、工人师傅,学校老师以及许多同学的帮助,使我受益匪浅。在此,对关心和指导过我的各位同事、老师和同学表示衷心的感谢!参考文献1黄云清主编.公差配合与测量技术M.北京:机械工业出版社.2001.2康鹏工作室编著.UG NX2 模具设计M.北京:机械工业出版社.2005.3陈志刚主编. 塑料模具设计M.北京:机械工业出版社.2005.4黄锐主编.塑料工程手册 M.北京:机械工业出版社.2000.5高为国主编.模具材料M.北京:机械工业出版社.2005.6王家瑛主编.模具材料与使用寿命M.北京:机械工业出版社.2000.7张清辉主编.模具材料及热处理M.北京:电子工业出版社.2002.8苏建修主编.机械制造基础M.北京:机械工业出版社.2003.9编者不详. HTF300X5 型注塑机使用说明书J.宁波:宁波海天集团公司.2004.
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