自动断浇口支架注射模设计
自动断浇口支架注射模设计,自动,浇口,支架,注射,设计
2009届毕业设计(论文)课题任务书系:机械工程系 专业:机械制造与自动化 指导教师王致坚学生姓名夏友课题名称自动断浇口支架注射模设计内容及任务一.设计塑件二.设计任务 1选定制品的成型工艺; 2完成制品的模具设计图纸; 3选定模具材料及热处理技术要求,并制订主要工作零件的热处理和加工制造工艺路线; 4撰写设计说明书。拟达到的要求或技术指标1、按要求装订说明书并附带图纸(图纸量不少于2.5张), 2、设计说明书(不少于30页、字数不得少于10000字), 3、相关论文英文翻译。 进度安排起止日期工作内容备注第 3 周至第4 周第4 周至第 5 周第5 周至第 6 周第 6 周至第 7 周第7 周至第 8 周第8 周至第 9 周第9 周至第10 周第10周至第11 周第11 周至第 12 周在图书馆及上网搜集相关的资料针对课题进行毕业设计设计及调研集中实习拟订设计任务书模具结构的总体设计绘制装配图和零件图编写设计说明书准备答辩工作答辩主要参考资料1 陈万林编著,塑料模具设计与制作教程,北京希望电子出版社, 20002 陈锡栋 周小玉主编,实用模具技术手册,机械工业出版社, 20033 黄健求主编,模具制造,机械工业出版社, 20024 国家标准总局编,塑料模国家标准,中国标准出版社,19995 黄毅宏编,模具制造工艺学,机械工业出版社,1996 6王孝培编,塑料成型工艺及模具简明手册,机械工业出版社,20007 彭建声主编,模具技术问答,机械工业出版社,2003教研室意见年 月 日系主管领导意见年 月 日 2009届毕业设计说明书 自动断浇口支架注射模设计 系 、 部 机械工程系学生姓名: 夏 友 指导教师: 王致坚 职称 副教授 专 业: 机械制造及自动化专业 班 级: 机制0608 完成时间: 2009-5-3 摘 要 塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一,而注塑模具是其中发展较快的种类,因此,研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。本设计首先说明了塑料工业的重要地位和当今注塑模具的现状,随着经济的发展,塑料工业将继续呈现蓬勃发展之势。其次介绍了注塑件的一般设计原则,对塑件的特征如倒圆角、加强筋等做了说明,从实际来看,几乎所有的注塑件都遵循这些原则。在做好注塑成型的准备工作之后,接着介绍了模具设计的内容,冷流道注塑模具无外乎包括四大系统:浇注系统、温度调节系统、顶出系统和机构系统(其实也可以归为顶出系统,该系统如斜导柱、滑块和开闭器等)。在浇注系统的设计中根据经验公式取流道横截面形状,确定浇口尺寸,对流道剪切速率进行校核;温度调节系统说明了设计的一般步骤,确定冷却时间,计算体积流量等;顶出系统着重说明了推杆,推管的安装要求,并进行强度校核;该模具属于简单脱模机构,无滑块抽芯机构,也无开模先后顺序的要求,做完这些工作之后,该模具的设计到此结束。关键词:注塑;瓶盖;模具ABSTRACTplastic industry is in the world grows now one of quickest industry classes, but casts the mold is development quick type, therefore, the research casts the mold to understand the plastic product the production process and improves the product quality to have the very big significance.This design introduced the injection takes shape the basic principle, specially single is divided the profile to inject the mold the structure and the principle of work, to cast the product to propose the basic principle of design; Introduced in detail the cold flow channel injection evil spirit mold pours the system, the temperature control system and goes against the system the design process, and has given the explanation to the mold intensity request; Finally introduced now in the world the most popular three dimensional CAD/CAM system standard software PRO/ENGNEERs PROGRAM module, and led the wrap to the guide pillar to carry on the parametrization design.Through this design, may to cast the mold to have a preliminary understanding, notes in the design certain detail question, understands the mold structure and the principle of work; Through to the PROGRAM study, may establish the simple components the components storehouse, thus effective enhancement working efficiency.Key word: Injection;Cap;Mold 目 录1成型工艺拟定及选用设备31.1制品成型工艺的分析。41.2成型工艺规程的拟定。41.2.1 ABS 塑料的成型特性:(查表15,塑料模设计手册,机工版)41.2.2成型工艺规程:41.2.3成型设备的类型、型号及技术参数选择。5(1) 估算制件的体积、重量以及正面投影面积:52模具结构设计72.1模具类型及结构形式的确定。72.2制件分型面的确定。72.3型腔数目的确定和排列。82.4 确定浇注系统的位置和类型。82.5 型腔零件的结构设计。82.5.1 成型零件工作尺寸的计算。82.5.2 成型零件的结构设计102.6动模部分的支承板设计122.7模具结构零件设计132.7.1导柱、导套的设计132.7.2抽芯机构设计162.7.3脱模机构设计:172.7.4浇口套的设计203模具温度调节系统设计213.1冷却系统的设计223.1.1冷却水管道的设计计算:223.1.2冷却水管道的布置.244模具总体尺寸的确定244.1模具总厚度设计244.2模具外型轮廓尺寸校核254.3模具安装槽的校核:254.4锁模力的校核:255典型工作零件的热处理及加工工艺的制订255.1定模板。255.2主型芯。266本设计在实用过程中可能存在的问题及解决办法267毕业设计小结268主要参考文献27致 谢281成型工艺拟定及选用设备1.1制品成型工艺的分析。该制品属盖壳类塑件,形状结构较简单,壁厚均匀;因塑件的尺寸精度和外形精度要求较高。故可选用收缩率较小的常用塑料 ABS。根据制件的表面质量要求高、壁厚中等及 ABS塑料成型流动性差的特点,可选中心点浇口,以保证塑件壁厚均匀。表面无明显浇口痕迹。为了防止制件在顶出时不变形,采用推板+推杆+推管的组合方式将制件顶出。因制件的侧形状简单,尺寸较小,抽芯距离不大,抽芯力小等特点,故采用弹簧侧抽芯机构。该制件的技术要求及所选用的塑料成型特性,宜采用注射成型的方式成型。1.2成型工艺规程的拟定。1.2.1 ABS 塑料的成型特性:(查表15,塑料模设计手册,机工版)无定形塑料,其品种牌号很多,各种的机电性能及成型特性也各有差异。应按品种确定成形方法及成形条件。吸湿性强,含水量应小于0.3%,必须充分干燥。要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。流动性中等,溢边料0.04毫米左右。(流动性比聚苯乙烯,AS差,但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好。)比聚苯乙烯加工困难,宜取高料温,模温。模具设计时要注意浇注系统对料六阻力小,进料口出外观不良,易发生熔接痕,应注意选择进料口位置,形式,顶出力过大或机械加工时塑料表面呈现“白色”痕迹,脱模斜度宜取2以上。1.2.2成型工艺规程:注射成形机类型:螺杆式。料筒温度: 前段: 180200 中段: 165180后段: 150170预热:温度 8085 时间 23小时。喷咀温度: 180190 模具温度: 50 80 注射压力: 100 140 成型时间: .注射时间:2090秒 .高压时间:05秒 .冷却时间:20150秒。说明:塑料成型的料筒温度、模具温度、保压时间的控制对于制品的成型质量是非常重要的,实践中必须根据多次试模,不断调整成型工艺参数,以达到制件的生产要求的工艺参数。1.2.3成型设备的类型、型号及技术参数选择。(1) 估算制件的体积、重量以及正面投影面积:.体积 V体: V1=3.144.40.3-3.144.0 4.00.3 =3.16 cm3 V2=3.14(44-3.73.7) =14.5 cm3 V3=3.143.73.70.3 =12.9 cm3 V4=3.142.1(0.707-0.40.4) =2.17 cm3 V5=3.140.332 =0.17 cm3 V6=V1+V2+V3+V4-V5 =3.2+14.5+12.9+2.17-0.17=32.6 cm3.塑件重量G:查表14(塑料设计手册,机工版)得ABS的比重:1.05g /cm3 G = PV =1.0532.6 = 34 克.正面投影面积 F投: F投 = 3.144044.4 =60.8 cm2成型设备选择。.容量V注的计算: 由公式: 0.8V注V件 得: V注 = V件0.8 = 32.60.8=40.7 cm3.根据初步估算的注射容量,查表8(塑料模设计手册)得到预选注塑机的类型、型号及技术参数:XSZY60型注塑机技术规范及特性名称数值名称数值螺杆直径(毫米)38最大模具厚度(毫米)200最注射容量(立方厘米)60最小模具厚度(毫米)70模力(吨)50模具板最大距离L0(毫米)380注射压力(公斤/立方厘米)1220模板行程L1(毫米)180最大注射面积(平方厘米)130喷嘴圆弧半径R(毫米)12 2模具结构设计2.1模具类型及结构形式的确定。根据制件的基本结构,为满足已拟定好的成型工艺,即使于浇注系统的废料取出、侧孔的成型抽心要求。故该模具可选定双分型面注射模。2.2制件分型面的确定。 便于塑件的取出及有利于侧向抽心,应采用如图所示的分型面。即-分型面: 3 - 1图2.3型腔数目的确定和排列。 因该制件的年产量只有1万件,批量不大,精度要求较高,故宜采用将型腔排在模具中心部位。2.4 确定浇注系统的位置和类型。 根据所选用塑料成型特性和模具类型,为保证制件的成型和质量,采用中心点浇口形式,如31图所示。 2.5 型腔零件的结构设计。2.5.1 成型零件工作尺寸的计算。 根据制件图所给的尺寸,所选塑料的收缩率,脱模斜度等有关数据进行计算。取脱模斜度 2,ABS塑料的收缩率: S =0.6%. (1)型腔尺寸计算: 88-0.20尺寸变换为:88.1-0.30 L1 =Ls(HS)-3/4+2 =88.1(1+0.6%)-3/40.30(0.31/4) =88.4+0.075 80-0.10 L2 =80(1+0.6%)-3/40.10+(0.101/4)=80.4+0.025 14.1 L3 =Ls(1+S)-3/4+2=14.1(1+0.6%)-30.1/4+(1/40.2)=14.1+0.05 200.10 H4 =Hs(1+s)-2/3+2=20(1+0.6%)-2/30.1+(0.11/4)=20.06+0.075 210.10H5=Hs(1+s)-2/3+2=21(1+0.6%)-2/30.1+(0.11/4)=21.08+0.025 (2)型芯尺寸的计算。 74+0.10l1= ls(1+s)+3/42=74(1+0.6%)+3/40.10(1/40.10)=74.5-0.025 8变换为7.9+0.2l2=ls(1+s)+3/42=7.9(1+0.6%)+3/40.2+(1/40.2)=8.1-0.05 6变换为5.9+0.2l3=ls(1+s)+3/42=5.9(1+0.6%)+3/40.2(1/40.2) =6.1-0.05 170.10变换为 16.9+0.20h4=hs(1+s)+2/32=16.9(1+0.6%)+2/30.20(1/40.20)=17.1-0.05 210.10 变换为:20.9+0.20h5=hs(1+s)+2/32=20.9(1+0.6%)+2/30.20(1/40.20)=21.1-0.05 3 变换为:2.9+0.20h6=hs(1+s)+2/32=2.9(1+0.6%)+2/30.2(1/40.20)=3.05-0.05(3)中心距尺寸的计算: 400.10 尺寸 C1=Cs(1+S)d2/2 =40(1+0.6%)0.2/24 =40.20.025 10尺寸 变成100.10 C2=Cs(1+S)d/2 =10(1+0.6%)0.2/24 =10.060.0252.5.2 成型零件的结构设计(1) 凹模结构设计.根据制件的结构简单,属小型制件,再根据初步选定的模具类型,简化模具结构,故将凹模设计成整体形成,如图所示:b.凹模的外形尺寸 根据所选注塑模机的拉杆距离190230 mm ,再考虑到整个模具的结构,将凹模的外形尺寸定为:长 宽 高:18018030 mm ,如图3-2所示:(2)型芯结构设计 根据制件的结构,从便于加工,节省贵重材料,塑件的顶出脱模等方面考虑,本模具的主型芯采用组合形成,如图所示:固定方式采用轴肩加上销钉的方式。(3)动模板的结构设计.动模板的设计依据 因该模具的主型芯设计组合形成,故动模板也就是动模套模板,动模板一般受拉伸,弯曲,压缩三种应力,变形后会影响型腔的尺寸精度。因此,在考虑,套模尺寸时,应兼顾模具结构厚度与注塑成型中的工艺固素,故将该板设计成厚度为30mm ,长,宽设计成与定模板一样。b.模板的结构形成如下图所示:2.6动模部分的支承板设计(1)根据塑件的投影面积60.8cm2 ,参考教材(机工版)P101查5-9表,支承板的厚度可选为:高=25 mm 。(2)支承板简图:.动、定模的座板设计 根据动模,定模板的外形尺寸,考虑到模具在注塑机,上的安装,动、定模座板可选择为:长宽高:8023020 2.7模具结构零件设计2.7.1导柱、导套的设计(1)导柱的布置:(由手册4.P514.表2-6-11) 布置位置,如图所示: (2)导柱的结构形式(由手册1.P220,表5-57) 选阶梯形式导柱,四根,如图:尺寸规格表 公称直径dd1d1固定孔公差DHL2RWL1 尺寸公差尺寸公差 16-0.02-0.0424+0.027+0.009+0.027284522.516(3)导套的布置与导柱相同 结构形式.(由手册,P221,表5-58,5-59)选I型 导套。如图:尺寸规格表:公称直径dd1d1固定孔公差DHL2RWL1尺寸公差尺寸公差160+0.01924+0.023+0.009+0.03325282.52.5182.7.2抽芯机构设计 (1)抽芯力计算:由手册1,P33公式5-27,Q抽=Ahq(cosa-sina) =0.60.3100(0.2cos0.5-sin0.5) =15.32 kg(2)抽芯机构形式 采用弹簧,斜锲滑块抽芯 示意图 b.锁紧块设计 如图所示:(3)抽芯距离计算: 抽芯距:S=3+2=5 2.7.3脱模机构设计: 根据制件的结构特点;为了防止制件脱模变形,采用推板+推管+推杆的结构形式,如图所示: 脱模机构采用: 推板+推管+推杆结构(1)推杆的结构设计从加工方便,结构简单,使模具紧凑等方面出发,将其设计成如图所示的形式:(2)推管的设计. .推管的结构形式(由手册、机工板,P231表5-59) 选择形式推管。如图所示: b.尺寸规格表: 公称尺寸尺寸D1D2D3HL1尺寸公差尺寸公差8+0.01614-0.016-0.04318122253(3)推杆的设计。 .结构形式(由手册、机板、P228、表 5-65)选取型圆顶杆形式,如图: b.尺寸规格表: 公称尺寸dD与推杆配合的孔 尺寸公差尺寸公差d孔公差长度L1尺寸8-0.015-0.05512-0.1-0.2+0.03015(4)推杆固定板设计外形尺寸的确定根据前面所确定的支承板的外形尺寸及 推杆固定板动模座板尺寸的确定。再综合考虑其它一些 因素。将其外形尺寸定为:125 125 10 b结构形式:如图所示:2.7.4浇口套的设计 (1)浇口套形式的确定 根据前面所确定的浇注系统类型,既中心点浇口形式,由手册P223查表5-61得浇口套形式为:整体式,如图:(2)浇口套的尺寸,如下d与d配合的孔公差DRLL1d尺寸配合公差35+0.027+0.009+0.0275512302043模具温度调节系统设计因制件属小型零件,且模具较小,且ABS塑料要求模具度在40oC左右,故可不设加热装置. 3.1冷却系统的设计3.1.1冷却水管道的设计计算:(1)求塑件每次注射的容量GG =(1+0.15)G件 =1.1534 =39.1(克)查表获塑件的单位热流量Q1(KJ/kg)ABSPPCDPEHDPEPVC3.1-4.01025.9 1025.9-6.91026.9-8.01.6-3.6102ABS可取4.0 10 10KJ/kg 设开模时间t开=7s,注射时间t1=5s,冷却时间t2=8s,则生产周期为t=20s,由此得每小时注射次数为: N=3600/20=180次/小时 代入下式得出单位时间内型腔总热量 Q=N G Q1 =180 39.1 4 102 =2.82106(J/h) 由简便公式求得冷却水体积流量qv =Q/C1(Q1-Q2) 式中:-冷却水密度。103千克每立方米 C1-4187 Q1-出水温度(取25摄氏度) Q2-进水温度(取18摄氏度)故:qv=(2.87106/60)/1034.87(25-18)0.1610-2(m3/min) 查表得冷却水管直径d 和水的流速v. 水管直径:d=8mm 水管直径V1(m/s)Qv(m3/min)81.665.010-3101.326.210-3121.107.410-3150.879.210-3由表选得=8,v=1.66(m/s) 求冷却水在管内的流速V. 由式(8-11)有: V = 4qv/d2 =40.1610-2/3.14(8/1000)260 =0.54(m/s) 求冷却管道孔壁与冷却介质的传热膜系数. 查表8-5得=7.22(水温为30时) 由式8.2有:=4.87(pv)0.8/d0.2 =1.21107 (j/m2*h*) 求冷却水管的总传热面积A. 由公式8-10有:式中Q2-模具平均温度取40. 传热面积: A = 60Q1/RQ2(Q1+Q2)/2 =602.8610/60/1.21107(40-(25+18)/2) =0.0128m2 求模具上应开设的冷却管的孔数n. 由式8-12 n = A / dL =0.0128/(3.140.0080.18) =2.45(孔) 由 v=0.54m/min为计算速度,流速很慢,故调整流速,按表有: 取 v=1.0m/min 重新计算有: n=1.6根 取 n=2 根.3.1.2冷却水管道的布置.布置方案如图: 4模具总体尺寸的确定 4.1模具总厚度设计 (1)模具总厚度=定模座板H1+流道推板H2+定模板厚H3+动模板厚H4+垫块厚H5+动模座板厚H6 即:Hm=H1+H2+H3+H4+H5+H6 =10+10+30+30+25+72 =177(m m) (2)校核: 因所选注塑机的最大开模距离为300mm最小开模距离为200mm. 故:HminHmHmax 另外,所选注塑机要求模具最小厚度为70mm最大厚度为300mm.故该模具的总厚度符合要求.4.2模具外型轮廓尺寸校核 模具外型尺寸为:180230177 注塑机拉杆距离为:190230 故模具外型尺寸注塑机拉杆距离该模具能正常安装4.3模具安装槽的校核:根据动、定模座板尺寸:180230 可装于200120列螺孔中,采用螺栓加压板方式固定模具,故座板规格合适。 4.4锁模力的校核:根据所选注射机的额定锁模力为: P额 = 50吨 该模具所需锁模力为: P需 =P腔A/1000 式中:P需所需锁模力。 A塑件、浇道口在分型面上的投影面积。 P腔型腔内反压力,一般为:400500公斤/平方厘米 故:P需 = 45060.8/1000 =27.4(吨) P需 P 额 5典型工作零件的热处理及加工工艺的制订 5.1定模板。 选材为20号模具钢。 热处理:预先热处理:调质HRC28-32; 最终热处理:淬火HRC42-45。 加工工艺路线的制订。 下料锻造退火粗加工调质半精加工 热处理精加工抛光。5.2主型芯。 选材为20号模具钢。 热处理:预先热处理:调质HRC28-32。 最终热处理:淬火HRC42-45。 加工工艺路线的制订。 下料锻造退火粗加工调质半精加工 热处理精加工抛光。 6本设计在实用过程中可能存在的问题及解决办法 初次设计,由于实践经验和所学知识有限,本设计在实用工程可能出现一些问题及解决办法总结如下:1.该模具采用230的脱模斜度,再采用了推极+推管+推杆的脱模机构,如在使用过程中还出现脱模困难现象,可采用加涂料等办法解决。2 因只在定模板上设置了冷却水道,冷却可能不够充分,可以采用快水流速度或风冷,加冷却液的方法解决。3侧孔抽芯因采用弹簧加斜楔的方式,会出现因弹簧失效而不能 抽芯的可能,解决办法是更换弹簧。 7毕业设计小结 本次设计是在已具备一定的机械制图能力和公差与技术测量,机械原理及零件、模具材料及热处理、模具制造技术、塑料成型工艺及模具设计等基础知识和专业知识的基础上,并通过生产实习对塑料制品的生产过程有了初步了解的前提下完成的。 在设计过程中,始终秉着严谨求实的科学态度,独立完成设计计算。模具基本结构的拟定,图纸的绘制,设计说明书的编写等工作。 经过此次练习,不仅是对我们三年来所学知识的检验,也是为我们在模具设计技术方面提供了一个锻炼和提高的机会。但是,由于本次设计是初次设计,所学知识的有限和经验的不足,该模具的设计在某些方面存在一些问题和错误,希望在今后的工作中加以改善和解决。 此次设计能得以顺利完成,这与刘老师的精心指导,同学们的热情帮助是分不开的,在此我表示衷心的感谢! 2009.5.3 8主要参考文献1 陈万林编著,塑料模具设计与制作教程,北京希望电子出版社, 20002 陈锡栋 周小玉主编,实用模具技术手册,机械工业出版社, 20033 黄健求主编,模具制造,机械工业出版社, 20024 国家标准总局编,塑料模国家标准,中国标准出版社,19995 黄毅宏编,模具制造工艺学,机械工业出版社,1996 6王孝培编,塑料成型工艺及模具简明手册,机械工业出版社,20007 彭建声主编,模具技术问答,机械工业出版社,2003致 谢对于本设计提出的两个方案优缺点,在设计方案的比较结论中已经详细叙述,此处不再赘述。通过对方案二的具体设计,证明了采用在轴上加工叶片的优势。系统中,水门的工作性质决定了对控制的当前优先性,在实现时不仅仅是控制摆动油缸的正反转的问题,而是要对液压油路进行自动的控制,在控制中引入电位器,以实现摆动液压油缸所要求转的角度,从而达到控制的目的。经过本次毕业设计,我学到了许多书本外的知识。毕业设计题目选定后,面对着对装甲车技术的空白,我只有尽可能的看相关的书籍,查相关的资料。而对于军工产品,资料是相当难寻的,所以在开题后难以入手。在一次次地翻阅书籍、查资料、进行设计和初步构思这期间,对系统的界面和思路更是做了无数次的修改。毕业设计不同于以往的课程设计,涉及知识面广,技术前沿,相关资料少,工作量庞大,同时要求也更高。驱动装置及控制的结合,对我来说就是真正地实现了机电一体化,课题对我的专业来讲是一次知识的巩固,同时也是一次提高,经过这次设计之后,对以前所学的机械基础、电学控制等方面的知识有了很大的提高、加深和升华,同时也更进一步提高了我的自学能力、解决问题的能力和对综合知识运用的能力。毕业设计是一次恒心与毅力的考验,同时也是对一个工程技术人员严谨、踏实、认真、仔细等素质的考查。尽管我付出了巨大心血,但由于本人的专业知识和实践水平有限,在设计中难免存在这样或者那样的不当之处,恳请老师们批评指正。27
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