2674 复印机转柄支架塑料注射模具设计
2674 复印机转柄支架塑料注射模具设计,复印机,支架,塑料,注射,模具设计
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:复印机转柄支架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 B070203 姓 名 韩旭 学 号 B07020306 导 师 黄洪生 2011 年 3 月 17 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。撰写内容要求(可加页): 1. 设计(论文)进展状况21 世纪,塑料工业以前所谓有的速度高速发展。塑料,在各个领域、各个行业乃至国民经济中已拥有举足轻重的不可替代的地位。市场经济的不断发展,促使工业产品越来越向多品种、高质量、低成本的方向发展,为了保持和加强产品在市场上的竞争力,产品的开发周期、生产周期越来越短,于是对制造各种产品的关键工艺装备模具的要求越来越苛刻,所以安排模具方面的课题也具有深远的意义。 在设计模具的过程中,通过黄老师的指导,我系统的收集了大量的有关塑料模具设计的资料(包括塑料设备资料、有关塑料模具标准化资料等) ,结合其它辅导书进一步分析了塑件的结构、材料性能及其工艺性,随后制定了最佳的工艺方案。通过对塑件形状的分析,确定了塑料模具的类型及结构形式。初步完成了此套模具装配草图的绘制,通过老师的指导反复修改,直至此套模具装配草图结构无原则性错误。并且完成了英文资料的翻译。2. 存在问题及解决措施2.1 初期设计侧壁小孔使用弯销侧抽芯机构。实际设计时,发现此侧抽芯抽芯距短、所需抽拔力小,而弯销机构只是用在所需抽拔力大时,而且弯销设计复杂,加工难度高。所以后期设计时使用弹簧偰块侧抽芯即可满足设计要求。3. 后期工作安排进行必要的工艺计算(包括毛坯尺寸、材料利用率、材料的收缩率、各种压力的计算、注塑机的选用等) ,选定压力机。完成此套模具装配总图的绘制。绘制非标准零件的零件图(标注相关尺寸、选定零件的材料、确定零件的相关技术要求) ,安排并编写零件的加工工艺过程卡片。撰写设计说明书。整理资料,准备答辩。指导教师签字:年 月 日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%。- 1 -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:复印机转柄支架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 B070203 姓 名 韩旭 学 号 B07020306 导 师 黄洪生 2010 年 11 月 28 日21. 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复印机转柄支架,材料为 PS-HI,体积 40104.8mm2,质量 42.5g。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:(1).决定塑件的分型面。(2).侧孔的成型方法。6(3).根据塑料件的结构,分析确定浇口位置和注塑方式。(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:【一】浇口的设计方案一: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。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。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3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。【二】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。33. 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).侧孔的成型方法。(3).根据塑料件的结构,分析确定浇口位置和注塑方式。(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】 徐炜炯.模具结构设计.北京:化学工业出版社.2007 【2】 王永平.注塑模具设计经验点评.北京:机械工业出版社.2004 【3】 陈嘉真.塑料成型工艺与模具设计.北京:机械工业出版社.2004 【4】 屈华昌.塑料成型工艺与模具设计.北京:高等教育出版社.2007 【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】 田绪东,管殿柱.Pro/Engineer WildFire 4.0 三维机械设计.北京:机械工业3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。出版社.2010【8】 钟日铭.Pro/Engineer WildFire 3.0 注 塑 产 品 造 型 .北京:清华大学出版社.2007【9】 郭晓俊,孙江宏.Pro/Engineer WildFire 3.0 注 塑 产 品 造 型 .北京:清华大学出版社.2007【10】 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XXXX 大学本科毕业设计(论文)题目:复印机转柄支架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: 1230203 学 生: XXXX 学 号: 123020306 指导教师: XXXX 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 1230203 姓名 韩 旭 学号 06 1.毕业设计(论文)题目: 复印机转柄支架塑料注射模具设计 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: XXXX 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。I复印机转柄支架塑料注射模具设计摘 要本课题主要是针对复印机转柄支架的注塑模具设计,材料为耐冲击性聚苯乙烯(HIPS ) 。通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性,具体模具结构出发,对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、侧抽机构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核都有详细的设计,同时并简单的编制了模具的加工工艺。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。根据题目设计的主要任务是注塑模具的设计,也就是设计一副注塑模具来生产塑件产品,以实现自动化提高产量。关键词:塑料;塑料模具;注射机;侧抽芯;冷却装置IIThe injection mold design for copier hand wheel bracketAbstractThe main topic is injection mold design for copier hand wheel bracket, the materials for the High impact polystyrene (HIPS). Through the process of plastic parts for analysis and comparison, the final design of an injection mold. The product mix from technology issues, and specific mold structure of the casting mold system, mold forming part of the structure, side pumped body, top of the system, cooling system, the choice of injection molding machine and related calibration parameters are detailed design, at the same time and developed a simple process dies. Through the entire design process that the mold can be achieved by the plastic parts processing requirements. Designed in accordance with the subjects main task is to build a round plastic injection mold design, that is, the design of an injection mold to produce plastic products in order to achieve automation to increase production.Key Words: plastics; plastics mold; inject machine; pulling side; cooling devicei主要符号表M成型所需注射量n型腔个数M 塑 单个塑件质量M 浇 浇注系统的质量T注射机的额定锁模力F在分型面上的总投影面积K安全系数q模腔压力LM型腔径向尺寸Scp塑料的平均收缩率Ls塑件径向公称尺寸塑件公差值Z型腔制造公差HM型腔深度尺寸Hs塑件高度公称尺寸S型腔深度制造公差目 录绪 论 .11 塑件工艺分析 .21.1 塑件外形分析 .21.2 塑件材料分析 .31.3 分型面的选择 .31.4 浇口的选择 .51.5 型腔个数及型腔排布的确定 .52 初步选取成型机械的规格 .62.1 最大注射量 .62.2 锁模力 .63 浇注系统设计 .83.1 主浇道设计 .83.2 分浇道设计 .83.3 浇口设计 .84 顶出机构设计 .94.1 顶出机构的选择 .94.2 顶杆分布 .94.3 顶杆尺寸外形 .105 抽芯机构设计 .115.1 侧壁小孔抽芯机构设计 .115.2 主要侧抽芯机构设计 .116 型芯型腔尺寸计算 .126.1 型腔尺寸计算 .126.1.1 型腔径向尺寸计算 .126.1.2 型腔深度尺寸计算 .126.2 型芯尺寸计算 .136.2.1 型芯径向尺寸计算 .136.2.2 型芯高度尺寸计算 .147 垫板厚度计算 .157.1 按强度计算 .157.2 按刚度计算 .158 冷却系统的计算 .168.1 塑料传给模具的热量 .168.2 由冷却水带走的热量 .168.3 热传导面积 .168.4 冷却水管总长度 .179 模具总体设计 .189.1 模架的选择 .189.2 模具总体设计 .1910 模具的校核 .2010.1 注塑工艺参数的校核 .2010.1.1 最大注塑量的校核 .2010.1.2 注射压力的校核 .2010.1.3 锁模力的校核 .2010.2 模具安装尺寸的校核 .2010.2.1 喷嘴尺寸的校核 .2010.2.2 模具厚度校核 .2110.2.3 模具外形尺寸校核 .2110.3 开模行程的校核 .21总 结 .22参考文献 .23致 谢 .24毕业设计(论文)知识产权声明 .25毕业设计(论文)独创性声明 .26绪论1绪 论随着中国当前的经济形势的高速发展,在“实现中华民族的伟大复兴” 口号的倡引下,中国的制造业也蓬勃发展;而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一,模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高,并能获得极大的经济效益,因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本,模具被誉为“进入富裕的原动力 ”,德国则冠之为 “金属加工业的帝王”,在罗马尼亚则更为直接:“模具就是黄金 ”。可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视,早在 1989 年 3 月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中,就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。近年来,塑料模具的产量和水平发展十分迅速,高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内,塑料受热熔化后,在注塑机的螺杆或柱塞的推动下,经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内,塑料在其中固化成型。本次课程设计的主要任务是塑料圆盖注塑模具的设计,也就是设计一副注塑模具来生产圆盖塑件产品,以实现自动化提高产量。针对圆盖的具体结构,通过此次设计,使我对轮辐式浇口单分型面模具的设计有了较深刻的认识;同时,在设计过程中,通过查阅大量资料、手册、标准等,结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构(成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、侧抽机构、模温调节系统)有了系统的认识,拓宽了视野,丰富了知识,为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。1 塑件工艺分析21 塑件工艺分析1.1 塑件外形分析塑件如图 1.1,图 1.2:图 1.1 塑件三维图图 1.2 塑件二维图由零件实体模型及二维草图可知,该零件为腔体结构,壁厚主要为 23mm。左侧型腔为纵向,右侧型腔为横向,因方向不同,所以需要使用侧抽芯完成其中一个型腔的成型。右侧壁上还有一小孔,需要侧抽芯完成成型。总体看来,西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)3该零件复杂程度较高。1.2 塑件材料分析PS-HI(耐冲击性聚苯乙烯/High impact polystyrene)高抗冲聚苯乙烯又称接枝型高冲击强度聚苯乙烯,简称是由本体-悬浮聚合与本体聚合两种方法制得。白色不透明珠状或颗粒。相对密度 104-106g/cm2热变形温度 70-84。韧性好,耐冲击。耐油、耐水。吸水性(24h)010-0 14,电绝缘性好,体积电阻率1016m。溶于苯、甲苯、醋酸乙酯、二氯乙烷等有机溶剂。 拉伸强度(MPa) 1530 伸长率) 3560 弯曲强度(MPa) 29.450 冲击强度(NM) 0.090.16 维卡软化点() 84100熔体指数(g l0min) 29收缩率 0.40.7%塑件参数 重量:42.5g 体积:40104.8mm2 密度:1050kg/m2=1.05g/cm2尺寸公差 一般精度 5 级表面粗糙度 内表面 3.2m 外表面 1.6m1.3 分型面的选择方案一如图 1.3:该方案需要两个侧抽芯,上下孔可通过型芯型腔完成。图 1.3 分型面方案一西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)4方案二如图 1.4:图 1.4 分型面方案二该方案需要 4 个侧抽芯,上下小孔都需要侧抽芯完成。方案三如图 1.5该方案需要侧抽芯较多,型腔排布也不合理。综上,因为方案 1 需要的抽芯较少,型腔排布也比较合理,所以选择方案一的分型面。图 1.5 分型面方案三西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)51.4 浇口的选择因塑件属于内部零件,表面粗糙度无过高要求。且结构相对复杂,所以选择比较常见的侧浇口。而且侧浇口设计简单,后期也便于加工。为了保证冲模时,塑料到达零件各个位置的时间基本相同。所以浇口位置选择放在零件相对中间的位置。浇口位置如图 1.6 所示。1.5 型腔个数及型腔排布的确定因选用侧浇口,为保证浇注系统平衡性,使模板各处受压相等,选择中心对称式排列,选择一模两腔。型腔排布如图 1.7。图 1.7 型腔排布图 1.6 浇口位置2 初步选取成型机械的规格62 初步选取成型机械的规格根据草图中,最大注射量和所需锁模力来初步选取成型机械。2.1 最大注射量M=nM 塑 +M 浇 (2.1)M成型所需注射量n型腔个数M 塑 单个塑件质量M 浇 浇注系统的质量 根据草图 M 浇 12gM=242.5+12=97gM80%G G罪的注射量G121.25G 约合 115.48cm32.2 锁模力TKFq/1000 (2.2)T注射机的额定锁模力F在分型面上的总投影面积K安全系数,取 1.2q模腔压力,p s 型腔平均压力为 150200kg/cm2 取 200 kg/cm2F=24090.01+(29050+0.25102)=9158.6mm2=91.59cm2T1.291.59200/1000=22t综上,初步选取 XS-ZY-125 型注射成型机参数: 公称注射量 125cm3螺杆直径 42mm注射压力 1190kg/cm2西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)7注射行程 115mm注射时间 1.6s螺杆转数 29,43,56,69,83,101r/min注射方式 螺杆式合模力 90t最大成型面积 320cm2模板最大行程 300mm模具最大厚度 300mm模具最小厚度 200mm拉杆空间 260290mm合模方式 液压机械油泵流量 100;12L/min油泵压力 65kg/cm2电动机功率 11kW螺杆驱动功率 4kW加热功率 5kW机器外形尺寸 3.340.751.55m机器重量 3.5t3 浇注系统设计83 浇注系统设计3.1 主浇道设计XS-ZY-125 型注射成型机喷嘴前端孔径d0=4mm,喷嘴前端球面半径 R0=14mm所以 主浇道进口直径d1=d0+(0.51)=4.55mm 取 5mm交口套凹槽半径R1=R0+(12)=1516mm 取 16mm取主浇道倾斜角 =2 主浇道长度 H=87mm所以 主浇道最大直径 d2=11mm主浇道出口处圆角R=d2/8=1.375mm1.5mm3.2 分浇道设计因为零件无特殊要求,所以选用梯形浇道。这种浇道易于加工,热力损失和压力损失都不大。根据结构,取 W=6mmh=2W/3=4mmx=3W/4=4.5mm分浇道长度取 40mm3.3 浇口设计选用侧浇口浇口厚度 a 取塑件壁厚的 1/32/3 取 a=2mm浇口宽度 b=(310)a=620mm 取 b=6mm浇口长度 取 C=1.5mmhxW图 3.1 主浇道图 3.2图 3.3 浇口图 3.2 分浇道4 顶出机构设计94 顶出机构设计4.1 顶出机构的选择因塑件无特殊要求,所以采用顶杆顶出机构。因为这种脱模方式生产效率高,结构简单,制造容易,维修方便。4.2 顶杆分布分析塑件后,顶杆位置应放置在抱紧力较大的地方。所以选择了三种不同尺寸的顶杆。分布如图 4.1图 4.1 顶杆分布西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)104.3 顶杆尺寸外形顶杆分三个类型,如图 4.2。为了防止漏料,顶杆顶端配合长度为顶杆直径的 23 倍。类型 1,材料为 45 号钢,表面粗糙度 0.8m,头部热处理后达到 50HRC类型 2,材料为 T8,表面粗糙度 0.8m,头部热处理后达到 50HRC类型 3,材料为 45 号钢,表面粗糙度 0.8m,头部热处理后达到 50HRC图 4.2 顶杆外形类型 1类型 2类型 35 抽芯机构设计115 抽芯机构设计5.1 侧壁小孔抽芯机构设计周长 C=d=4=12.57mm长度 h=3mm取 P0=100kg/cm2=1kg/mm2=0.3脱模斜度 =30抽拔力Q=ChP0cos(cos-sin)=12.5731cos30(0.3cos30-sin30)=10.92kg因为抽拔力小,抽芯距短,抽拔面积小。所以选用的机构简单的弹簧机构实现侧抽芯,如图 5.1。侧型芯移动距离 S=h+(35)=68mm 取 6mm选用 YA 21642 GB/T2089 弹簧最大负荷 144N5.2 主要侧抽芯机构设计周长 C=162+362=104mm长度 h=23+34-2=54mm脱模斜度 =30抽拔力 Q=ChP0cos(cos-sin)=104541cos30(0.3cos30-sin30)=1635.67kg因为抽拔力大,抽芯面积大,选用抽拔力很大的弯销机构来实现侧抽芯。如图 5.2。抽芯距 S=h+(35)=5759mm 取 58mm取 =25为保证侧壁小孔顺利抽芯取 h1=10mmH=S/sin+h1=58/sin25+10=147mm图 5.1 侧壁小孔抽芯机构图 5.2 弯销6 型芯型腔尺寸计算126 型芯型腔尺寸计算6.1 型腔尺寸计算6.1.1 型腔径向尺寸计算(6.1)Z43)1(ScpMLLM型腔径向尺寸,mmScp塑料的平均收缩率,取0.55%Ls塑件径向公称尺寸,mm塑件公差值Z型腔制造公差,取塑件尺寸公差的 1/3L1,IT9 级=0.021 L1=(1+0.55%)200.750.021 +0.007= mm07.12L2,IT9 级=0.01 L2=(1+0.55%)30.750.01 +0.003= mm3.L3,IT9 级=0.021 L3=(1+0.55%)200.750.021 +0.007= mm07.9L4,IT9 级=0.01 L4=(1+0.55%)20.750.01 +0.003= mm3.L5,IT9 级=0.03 L5=(1+0.55%)730.750.03 +0.01= mm01.8L6,IT9 级=0.018 L6=(1+0.55%)180.750.018 +0.006= mm6.7L7,IT9 级=0.01 L7=(1+0.55%)230.750.021 +0.007= mm0.236.1.2 型腔深度尺寸计算(6.2)Z32)1(ScpMHHM型腔深度尺寸,mmHs塑件高度公称尺寸, mm塑件公差值S型腔深度制造公差,取塑件尺寸公差的 1/3图 6.1 型腔径向尺寸分布图 6.2 型腔深度尺寸西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)13H1,IT9 级=0.001 H1=(1+0.55%)42/30.01 +0.003= mm03.14H2,IT9 级=0.001 H2=(1+0.55%)92/30.015 +0.005= mm5.9H3,IT9 级=0.030 H3=(1+0.55%)592/30.03 +0.01= mm0.H4,IT9 级=0.025 H4=(1+0.55%)352/30.025 +0.008= mm8.3H5,IT9 级=0.021 H5=(1+0.55%)292/30.021 +0.007= mm07.152H6,IT9 级=0.021 H6=(1+0.55%)302/30.021 +0.007= mm.H7,IT9 级=0.021 H7=(1+0.55%)302/30.021 +0.007= mm07.H8,IT9 级=0.05 H8=(1+0.55%)322/30.05 +0.008= mm8.63H9,IT9 级=0.025 H9=(1+0.55%)392/30.025 +0.008= mm0.29H10,IT9 级=0.018 H10=(1+0.55%)152/30.018 +0.006= mm6.715H11,IT9 级=0.018 H11=(1+0.55%)112/30.018 +0.006= mm0.6.2 型芯尺寸计算6.2.1 型芯径向尺寸计算(6.3)ZScpML43)1(LM型芯径向尺寸,mmz型芯制造公差,取塑件公差的 1/3L1,IT9 级=0.030 L1=(1+0.55%)52+0.750.030-0.010 = mm01.352L2,IT9 级=0.025 L2=(1+0.55%)50+0.750.025-0.008 = mm8.9L3,IT9 级=0.021 L3=(1+0.55%)26+0.750.021-0.007 = mm07.6L4,IT9 级=0.012 L4=(1+0.55%)6+0.750.012-0.004 = mm4.L5,IT9 级=0.015 L5=(1+0.55%)11+0.750.021-0.010 = mm05.1L6,IT9 级=0.018 L6=(1+0.55%)16+0.750.021-0.010 = mm6.L7,IT9 级=0.030 L7=(1+0.55%)80+0.750.030-0.010 = mm01.8图 6.3 型芯径向尺寸西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)14L8,IT9 级=0.025 L8=(1+0.55%)32+0.750.025-0.010 = mm08.1932L9,IT9 级=0.015 L9=(1+0.55%)8+0.750.015-0.010 = mm5.6L10,IT9 级=0.021 L10=(1+0.55%)29+0.750.021-0.010 = mm07.L11,IT9 级=0.010 L11=(1+0.55%)2+0.750.010-0.010 = mm3.L12,IT9 级=0.018 L12=(1+0.55%)16+0.750.018-0.010 = mm06.1L13,IT9 级=0.021 L13=(1+0.55%)28+0.750.021-0.010 = mm7.286.2.2 型芯高度尺寸计算(6.3)Z32)1(ScpMHHM型芯深度尺寸,mmHs塑件深度公称尺寸, mmZ型芯高度制造公差,取塑件尺寸公差的 1/3H1,IT9 级=0.025 H1=(1+0.55%)37+2/30.025-0.008= mm08.237H2,IT9 级=0.018 H2=(1+0.55%)17+2/30.018 -0.006= mm6.1H3,IT9 级=0.015 H3=(1+0.55%)7+2/30.015 -0.005= mm05.H4,IT9 级=0.030 H4=(1+0.55%)632/30.030 -0.010= mm1.H5,IT9 级=0.030 H5=(1+0.55%)5+62/30.030 -0.010= mm0.3H6,IT9 级=0.025 H6=(1+0.55%)37+2/30.025 -0.008= mm8.27H7,IT9 级=0.025 H7=(1+0.55%)49+2/30.025 -0.008= mm0.94H8,IT9 级=0.030 H8=(1+0.55%)55+2/30.030 -0.010= mm8.5图 6.3 型芯高度尺寸7 垫板厚度计算157 垫板厚度计算为了保证垫板在注塑过程中,收到压力变形后,不会超过塑件允许的最大变形量,所以必须对垫板厚度进行计算,以保证足够的变形量。7.1 按强度计算按强度计算时,垫板最小厚度。(7.1)B4pbl32强tp型腔内熔融塑料的压力,HIPS 型腔压力为 56160MPa 取 110 MPa许用应力量,55 号钢抗拉强度 645MPal型 腔 侧 壁 长 边 长 度 , 111mB底 板 总 宽 度 , 160mmb底 板 受 压 宽 度 , 111mm84.32543强t7.2 按刚度计算按刚度计算时,垫板最小厚度。(7.2)3425EBpblt刚E弹性模量,取 2.06105MPa许用变形量, 55(1+ 5)=0.685(1+0,68)=5.712mm mt 4.172.160.2354刚综上,垫板厚度取 33mm8 冷却系统的计算168 冷却系统的计算8.1 塑料传给模具的热量q=Cp(1-0) (8.1)q单位质量的塑料在型腔内散发的热量,kJ/kgCp塑料的比热容,取 1.4kJ/kgK1塑料的熔体充模温度,HIPS 熔体充模温度为 190240,取 2202塑件脱模的温度,HIPS 脱模温度为 3265,取 50q=1.4(220-50)=238kJ/kgQ=nmq (8.2)Q单位时间内塑料传给模具的热量,kJ/hn每小时的注射次数,单次注射时间为 150s, 3600/150=24 次m每次注射的塑料量,0.097kgQ=240.097238=554.1kJ/h8.2 由冷却水带走的热量Qw=95%Q=95%554.1=526.4kJ/h8.3 热传导面积(8.3)0.13w87wdV)5.1(204hhw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 25,出口温度50,平均 38) km/w1.7420.13)85.1(204h 28.w 热传导面积(8.4)wh6.3QA西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)17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)/2-38=97 223w m6.03470476.9742.16.5A8.4 冷却水管总长度 dLw21.64310.2379 模具总体设计189 模具总体设计9.1 模架的选择摸架选择如图 9.1图 9.1 模架西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)199.2 模具总体设计模具总体装配图如图 9.2开模过程:动模安装板向下移动,带动动模板,抽芯机构等向下移动。拉料杆拉出浇注系统中的凝料,侧壁小孔抽芯机构开始工作,实现侧抽芯。运动一段距离后,大型芯在弯销的作用下开始抽芯。弯销抽芯完成后,顶杆安装板撞到推杆,顶杆将塑件顶出,实现脱模。合模过程:动模安装板向上移动,带动动模板,抽芯机构等向上移动。顶出机构在复位杆的作用下,实现复位。侧型芯在弯销作用下复位。侧壁小孔型芯在偰块的作用下复位。合模完成。图 9.1图 9.2 总装图10 模具的校核2010 模具的校核为了保证模具能够正确安装,必须对模具进行校核。10.1 注塑工艺参数的校核10.1.1 最大注塑量的校核浇注系统质量 M 浇 =12g塑件质量 M 塑 =42.5gM=242.5+12=97g 约合 92.4cm3XS-ZY-125 型注射成型机,公称注射量为 125cm392.4/125100%=74% 满足注射模一次成型的塑料质量应在公称注射量的50%80%的要求。10.1.2 注射压力的校核聚苯乙烯注射压力为 88.2MPaXS-ZY-125 型注射成型机注射压力为 1190kg/cm2116.7MPa满足要求。10.1.3 锁模力的校核聚苯乙烯腔平均压力为 150200kg/cm2 取 200 kg/cm2在分型面上的总投影面积F=24090.01+(2640+5.52+61.5)=8764.2mm2=87.64cm2需要的锁模力 T=1.287.64200/1000=21.03tXS-ZY-125 型注射成型机合模力为 90t,满足要求。10.2 模具安装尺寸的校核10.2.1 喷嘴尺寸的校核XS-ZY-125 型注射成型机喷嘴前端孔径 d0=4mm,喷嘴前端球面半径 R0=14mm。主浇道进口直径 d1=5mm,交口套凹槽半径 R1=16mm满足,d 1=d0+(0.51),R 1=R0+(12)。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)2110.2.2 模具厚度校核模具厚度 HM=264mmXS-ZY-125 型注射成型机 H 最小 =200mm,H 最大 =300mm满足 H 最小 H MH 最大10.2.3 模具外形尺寸校核XS-ZY-125 型注射成型机模板尺寸 532634mm模具尺寸 580280mm所以,安装正常。10.3 开模行程的校核顶出距离 H1=37mm塑件高度 H2=105mmXS-ZY-125 型注射成型机最大开模行程 S=300mm满足 SH1+ H2+(510)因模具存在侧抽芯机构,所以完成侧抽芯所需开模行程需要校核侧抽芯所需行程为 HC=147mm满足 SHC+(510)综上, XS-ZY-125 型注射成型机满足要求。总 结22总 结通过这次毕业设计,我掌握了注塑模具的设计过程及设计方法,能独立设计一般的塑料成型模具,对塑胶产品也有了更深一层的了解,在模具制造方面了解了一般机械加工知识,金属材料的选择及热处理等基本知识,了解了模具制造的特点。此次设计,是大学四年中的最后一次“练兵” ,也是走上工作岗位前的一次最好的锻炼,它涵盖了大学所学的诸多知识面,因此在此设计过程中,对大学所学的多门专业及基础课程,如机械制图、工程材料等课程内容得到了很好的巩固,另外
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