连接器壳体塑料注塑模具设计[三维PROE塑件图]【20张CAD高清图纸、说明书】【注塑模具JA系列】
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毕业设计(论文)中期报告题目:连接器壳体注塑模具设计 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 2013年3月20日本次设计的塑料件为一矩形连接器壳体,产品特点为:连接器外表面光滑,且无明显浇口痕迹:连接器一侧有一通孔。在设计时需要考虑孔的斜拉杆侧抽芯机构,及模具总体结构设计的合理性。1设计(论文)进展状况1.1查阅资料并完成一篇3000字以上的关于模具设计的外文翻译:Design and Simulation of Plastic Injection Moulding Process1.2完成了零件三维图的绘制;如图(1)所示: 如图(1) 1.3对塑料材料进行选择;分析零件的成形工艺性通过对几种塑料进行性能对比,最终选用ABS工程塑料,测量知塑件质量为13.79g,ABS的密度为1.05g/cm3 ,收缩率为0.55%,接下来进行有关工艺计算。1.4注塑模具分型面的选择; 选择分型面的基本原则是应将分型面开设在塑件断面轮廓的最大部分,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。根据上述原则确定该零件的分型面为底面。1.5浇注系统的选择; 浇注系统是将塑料由注射机喷嘴引入型腔的流动通道。它由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。根据浇注系统的设计原则:排气良好,流程短,防止型芯和嵌件变形,修正方便,防止塑件翘曲变形,合理设计冷料穴,浇注系统的断面积和长度尽量小。考虑这种对外观要求很高的产品,从塑件结构考虑,采用点浇口,当熔体通过时,有很高的剪切速率和强烈的摩擦,浇口在开模时被拉断,留下小圆点状痕迹,保证了最终产品的美观性。1.6注射机的选择;根据塑件质量为13.79g,和塑件的大小,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。MG1 即:M80%G。又因为浇注系统在内,选择注射机为XSZ30。XSZ30型注射机相关参数如下:最大注射量 30cm2 注射压力 1190105Pa注射方式 柱塞式 锁模力 25104N最大成型面积 90cm2 最小开档 60mm2 最大开档 220mm2 最大开模行程 160mm2模具外形尺寸 90300mm 喷嘴球形半径 12mm喷嘴口径 4mm1.7模架的选择;根据(GB/T 12555-2006)中小型塑料注射模模架选用160200标准模架。1.8通过前期的学习,完成注射模具总装配草图的设计,如图(2)所示:如图(2)注塑机在开模时,由于模具弹簧的作用,分型面1打开,在定模板上的拉料杆的作用下,使2个点浇口与塑件首先分离,同时,斜滑块在斜导柱的作用下带动侧型芯进行侧向抽芯,模具继续打开,在设计中需考虑分型面的依次分型,所以在设计中增加了锁模装置,它的作用是模具先从分型面2打开,最后才打开分型面3。本设计的装置如图所示,它的优点在于结构简单,安装方便。在定距拉杆的作用下,打开拉料板,即从分型面2打开,使凝料脱离浇口系统,打开20mm后锁模装置打开,等拉料板打开到25mm时停止,最后打开动模,即分型面3,打开的距离为55mm,在顶出系统的作用下,凝料和塑件在自重条件下脱落,在弹簧复位后合模,进行下一次注塑成型;2存在问题及解决措施2.1抽芯机构的选择解决措施:通过对塑料零件的分析,最后决定使用斜导柱侧抽芯机构。2.2模具温度的控制和冷却系统的初步设计解决措施:质量优良的塑料件应该满足收缩率小、变形小、尺寸稳定、机械强度高和表面质量好。而模具温度对以上各项都有影响,所以控制好模具温度由重大意义。本次设计控制模具温度采用水冷调节模温,根据ABS材料对温度要求,模具温度应控制在3060。冷却装置形状、冷却水孔数量、冷却管道设计等有待后续设计解决。2.3排气系统的设计解决措施:在一般的注射模具中,注射成型的气体可以通过模具结构(如分型面推杆孔间间隙)自然排气,因此不考虑排气系统设计。但对于大型和高速成型的注射模具必须考虑到排气方式,将模具内气体和塑料本身挥发出来的气体排出模外,而小型塑料模具由于本身体积小,注塑速度也不高,因此可以通过模具间隙和推杆间隙排气。3后期工作安排(1)对所选择的实施方案进行全面的系统的分析与计算并校核。 一周(2)修改完善模具总装配图,完成所有零件图的绘制工作,进行工艺规程的编制。两周(3)对所有图纸进行校核,编写设计说明书,所有资料提前请指导老师检查。两周(4)整理资料,准备答辩。 一周 指导教师签字: 年 月 日注:1)正文:宋体小四号字,行距20磅,单面打印;其他格式要求与毕业论文相同。2)中期报告由各系集中归档保存,不装订入册。第 5 页 共 5 页塑料注射模拟和设计模制过程摘要本文介绍了一种产品的注射模具设计生产。它被划分为三个部分:设计、仿真和分析。塑料产品的设计有两种不同形式,但具有相同的功能。产品使用简单,并延长了产品的使用时间。计算机辅助形式(CAD)和计算机软件Pro/Engineer是用于安排在三维(3D)设计模具产品中。二是在室温模具中设计成不同的产品INSE可以交换,以产生两种不同的产品。机械制造计算机辅助(CAD)和计算机软件Pro/E用来生成一些数控加工的代码。使用塑料流体分析进行的软件(Moldflow零件说明第四版)从中分析位置注射剂,材料温度和注射压力可以确定。还可以发现分析产品预期缺陷,如焊接线和被困空气。关键词:可变插入模具,注射压力,气泡,喷射位置,模具设计说明 如今,在注塑加工刀具的模具及工艺是一个世界上增长最快的产业。现在的塑料从家庭用品到太空旅行,从运输包装,医学玩具,到桥梁建筑运几乎所有的应用程序都使用。一般来说,注塑是形成所需形状的一个过程,由熔化的塑料材料并使塑料在压力下进入模腔。期望的塑料形状是通过冷却热塑性或通过热固性化学反应完成的。 模具设计与制造是一个昂贵和高科技的过程。因为它使用了以科学为基础的计算机辅助工程(CAE)软件来分析和模拟塑料配件,电脑辅助设计(CAD)软件设计复杂的塑料制品和计算机辅助制造(CAD)做程序设计制造。计算机技术的进步导致更多计算机成本比例提高,计算机数字控制铣床(CNC)或锁存器来运行。因此,这种优势和昂贵的技术将提流程和高效率的一致性。 因此,对于这个快速增长的行业新技术是至关重要的,目的是以确保技术达到完美。因此,电脑辅助工程(CAE)助理麦克罗公司一直供应和计算注塑成型的塑料材料内的流动。理论塑料填充模具注塑成型过程可以被分解成三个阶段:1填充阶段2加压阶段3补偿阶段填充阶段 涉及塑料部件的注塑成型工艺时要明确的是重要的元素如何在塑料模具中填充。在模具注射填充阶段,熔融塑料被注入到空腔中,直到刚填充空腔。当塑料流入空腔后塑料接触模具壁迅速冷却,这将创建一个塑料模具和熔融塑料的冷冻层。屏1显示了材料的扩散是从后向前推着走,流到前方的边缘进入接触的模具并且冻结,一旦冷冻,冷冻层中的分子没有更高的去向,去向也不会改变。 屏1 模具内熔融塑料的流动 红色的箭头显示熔融塑料的流动方向,深蓝色层显示针对模具壁上冷冻的塑料层。绿色箭头指示的方向是热量从聚合物熔体流进模具壁。 当冷冻层达到一定厚度达到平衡时,通过空腔流动冷冻层获得更多的熔融塑料热量,并到达模具后失去热量。这通常发生在早期的注塑成型过程中的后几十分之一秒。加压阶段 加压阶段后会发生完全填充到空腔区的填充阶段。在这个阶段,所有的流动路径将被熔融的塑料填充。在空腔中的填充区域的边缘和角部分可能不包含塑料,为了完全填充几何形状,在加压阶段额外的塑料被压入模腔内。屏2显示填充阶段(左侧图像)结束和加压阶段(右侧图像)结束之间的差异。注意填充阶段结束时留下的未填充角落(蓝色圆圈内)。黄色锥表示聚合物注入位置,红色表示的是塑料。 屏2 填充阶段和加压阶段的区别补偿阶段 塑形材料形成熔融材料的固体,具有高体积收缩,平均它会收缩25%。因此加压阶段后,更多的材料被注入到空腔中以补偿冷却后的塑形收缩。这就是补偿阶段(Moldflow软件帮助文件)模具基本建立 模具设计和制造是注射成型系统中认为最重要的过程。这是因为模具设计和模具制造的生产效率和产品质量有很大的影响。基本上模具的功能是双重的。第一是灌输所需形状的聚合物,第二就是冷却模具中包含一个或多个空腔注射模具零件,包括两个基本部分:注射塑料定半膜的一侧半关闭或顶侧移动,这两个模具被称为分型面。 该模具将决定最终产品的性能,如大小、形状、尺寸和表面精加工。通常称为通过中心进料通道浇注到模腔的填充是熔化的塑形材料。模具将与注塑机料筒喷嘴相吻合。表1是模具组件和汇总表。模具设计开始一个新的模具设计。设计者应该掌握一些重要的点。即在产品外观设计材料的使用,材料的正确收缩,腔和模架的选择,进一步避免一些错误。在最后的装配中,犯的错误可能造成不合适的模具,使塑料产品不被承认并且被客户拒绝。图一显示了模具设计图表。 图2 程序图部分顾问模拟 Moldflow软件。屏5显示黄色的圆锥形状表明本文分析的位置与浇口位置放置在顶部的新型固体模型。 在注射和传递成型中认为浇口是模制件的一部分,它允许熔融树脂流入流道或从浇口进入型腔。浇口和浇道的尺寸形状可能是相同的,但是一般来说是非常小的。这里存在一个最佳的浇口尺寸,对于适合的填充率它应该足够大,对于密封防止回流或过度包装它又足够小。产品模拟结果 在启动仿真过程中,部分信息进行设置,如材料供应商和材料等级。这些通常已经在Moldflow数据库中设置,用户仅仅选择材料规格的特点,表2表示用于此分析的要素: 屏5 浇口位置的实体模型浇注过程特点成型工艺规范零件名称TNG剪辑版材料等级ABS 650模具温度50 熔体温度235 最大注射压力60 Mpa填充时间填充时间是填充空腔内部所需要的时间,它也显示塑形材料如何流入填充模具。从我们知道缺料(其中没有填充模型)的部分将显示。从这个结果中也可以了解焊接线和气泡的形成,屏6显示模具材料填充。 屏6 100%材料填充的塑料件中填充质量 在塑料腔内,填充质量结果显示了该区域的概率,这个结果来自于压力和温度。填充质量用三种颜色显示,绿色,黄色,红色并且半透明。用绿色表示完全填充,黄色表示可能填充困难或是有质量问题,红褐色表示填充困难或是有质量问题,并且半透明的将不能填充(缺料)。如果模腔不能填充,无论设计浇口位置,塑料的选择或是加工条件都必须做一些改变。然而,为了确保高质量的完成零件,塑料必须完全填充模腔。屏7显示用这种分析填充质量。 屏7 填充质量注射压力 模型的每个位置上的颜色表示在该模型上的压力,两种颜色显示高压(红色)和低压(蓝色),注射压力可以连同压降显示结果。例如,事实上同一个区域可能注射压力过高,即使零件的一个区域已经有了一个可以接受的压降,高的注射可以造成过度填充。为了减少这种情况的发生的机会,按照下列步骤操作:1增大最大喷射压力2改变聚合物注射位置3改变零件的尺寸4选择不同的材料屏8显示从0Mpa到47.02Mpa注射压力的结果。 屏8 注射压力压降屏9显示压降结果。在填充位置,压力将从注射位置到填充部分的端部下降。高压降区域(红色)通过低压降区域(蓝色,)使用一系列颜色去表示压降结果。压降是决定填充结果质量的一个因素之一。 屏9 压降气泡 屏10显示气泡结果分析,蓝色的小气泡显示的是零件上的气泡。所在的区域气泡结果显示,在会聚的地方熔体停止至少2个流量的位置,或者在最后填充点气泡被困住。为了阻止会聚流位置包围和气泡陷阱的发生,通过以下平衡流量路径:1使用流量引导/导流板2改变零件壁厚3改变注射聚合物位置 屏10 气泡模具开发在对所有的产品Moldflow模拟之后,模具设计优先作用于模拟结果,仅一个模具底座被用来生产2个不同塑料零件,这是因为几乎70%的塑料产品外形是相似的,所以在这种情况下使用可改变的镶块,核心嵌件将作为永恒嵌件,更改滑块和模腔插入件用TNG剪辑版本和TNG粘贴版本,屏11显示用TNG剪辑版本和粘贴版本的模腔和核心镶块。 屏11 模腔,核心和镶块模架尺寸对于这个项目,三版类型系统模架势用于精确控制,模架的尺寸是FCI类的250mm*250mm,A版尺寸是100mm,B版尺寸是70mm,垫块尺寸是100mm和脱料块(简称LKM(龙记五金)模具基础手册)。脱料版的作用是移出塑料零件横浇道。同时就认为塑料零件是一个好的产品不需要润色。对于这个模架,每次只有一个模腔浇注,熔融材料的塑料将流经浇道的空腔。冷却之后,塑料零件将变硬粘住镶块,同时通过使用肩式喷射器喷出。三版模具在这个项目中使用三版模具是因为对于熔融塑料,浇注口小并且三版模具的浇注系统在第二分离平面平行于主分离面。当模具是开放时,第二个分离面允许浇口和浇道喷射。在三版模具中,浇道将从模腔喷射分离,塑料件注射后不需要经过任何润色过程(罗1986).滑块核心当设计底座塑料件时,例如侧控,侧凸台时使用核心滑块。核心滑块是因定连接板B(指板14)和板A上的两个角销。当模具打开时,角销将从模具位置中水平移除核心滑块。在模具打开用时,核心滑块运动数量将取决于角和滑块移动到角销的距离。核心滑块足够移动是为了推杆完全取出塑料件。冷却系统(水力槽)水力槽是从核心滑块喷射,控制模具表面温度和冷却熔融塑料成为僵化状态。对于这个项目,水力槽的设计钻孔沿着模腔芯块和滑块的长度。冷却系统是模具的垂直方向。屏12显示了模具内水力槽的流动。 屏12 模具中心水力槽流动浇注系统浇口是连接浇注系统和模压部分,加上附加材料必须克服正常的热收缩部分,它必须允许足够的材料流入模具填充件。在这个项目中,当模具打开部分将被自动从浇道移除并且不需要接触塑料产品时,使用倾斜销浇口。屏13显示精确定位浇口系统。 屏13 精确定位浇口系统完成模具装配屏14显示完成模具装配为TNG剪辑版本,屏16和15显示出的横截面,用于模具关闭组件和打开的装配位置。CAD/CAM的模具设计在塑料工业,CAD/CAM已经出现,现在显示的是本世纪最重要的进步技术之一。在较短时间内并且在模具设计师的创造力,使CAD/CAM将用在更好的设计中,而不是在做塑料零件重复的模具设计。 屏14 完整的模具模型 屏15 横截面模具封闭组 CAD/CAM的优点在设计方面模具CAD/CAM的优势a) CAD/CAM技术通常用于数控(NC)加工技术制造的模具,也能够在数据基础上创建三维产品模型并自动生成。b) CAD/CAM可以帮助设计师加快塑料零件和模具设计过程,并缩短很长时间。 屏16 横截面模具封闭组c) CAD/CAM模具制造中对于那些熟练的模具制造商,提高更多的挑战和工作满意度,模具制造将提高工作生活质量。d) 方便用户重新定义零件尺寸,这意味着它可以提高模具设计质量,减少错误质量。CAD/CAM模具设计方法应用 在这个项目中,这个类型的CAD/CAM使用Pro/E2000软件。Pro/Moldesign是Pro/E模具制造环境的一个扩展。包括各个方面生产模具的设计。比如模架、热流道系统创建、水线、锥钉孔、收缩孔和数以百计的其它功能。模具创建Pro/NC设计和Pro/MFG生产扩展到CNC生产领域。Pro/E覆盖35轴铣削。2和4轴电火花线切割、车削、激光、火焰等,具备一个宽幅的能力。 在创建详图和生成数控加工刀路的实际模具过程中,所有模具设计之后。Pro/NC和Pro/MFG制造生产将再次发挥重要作用。数控刀路是来源于产品模型数据库。3D模型产品路线完成将直接从数据库中提取模具设计制造。例如,从数据库模具的核心插入想做一些制造业。一些重要特性在CAD/CAM开始之前必须考虑,像图进给率、主轴转速、步长深度、铣削材料、注塞速度、坐标系和力铣刀种类。启动CAD/CAM,,要能确定工件尺寸,然后设置工件的坐标系统。工件坐标设置必须与CNC机床中的坐标相同。错误的设置会造成机器和工件崩溃。在选择制造过程后,决定使用什么样的制造工艺,例如分析体积、侵吞、钻孔和传统的表面,Pro/NC使用了CAM(智能计算机辅助制造)软件将加工代码转换成计算机代码。像G码和M码的加工代码将被存储在CNC中,然后制造运行。屏17显示了实际制造运行之前的实体模型模拟。屏18中红色线是工具运行对点的位置。 屏17 实体模型模拟 屏18 线框仿真模拟Pro/MFG将创建必要数据库来驱动数控机器的一个Pro/Moldesign部分。它通过提供工具来制造,工程师遵循逻辑顺序步骤进行,从设计模型到ASCII CL数据文件,可以为数控机床进行后处理。在图3CAD/CAM说明可以基本概括了Pro/MFG过程(Pro/MFG.R18)讨论和结果概括设计的塑料部分是基于汽车司机的需要。当驾驶者到达收费站时,为了驾驶员容易拿到它,塑料部件支架盒放置在 Touch N卡中或plus单程票中。在这个项目中,塑料部件被设计成两种不同类型的产品。设计在一个多变的插入模具基础上,只用一个模具基础将降低制造业的成本和时间。Pro/Moldesign,Pro/MFG 和来自于Pro/ENGINER Pro/NC是用来设计模具和制造行业,精确度和公差是重要的问题,所以在模具设计中使用CAD/CAM将提高工件质量并且在生产中减少出错次数。 从分析模拟仿真提供了足够的信息结果如填充时间、注射压力和压力降。用户可以避免在实际注塑中的塑料缺陷如缩痕,停顿,,气泡和超紧密堆积作用。分析还将帮助模具设计师以最小的修改来设计一个完美的模具,这也减少模具设置时间。这个分析和仿真将帮助减少时间和成本。 图3 总结Pro/MFG过程第 14 页 共 14 页毕业设计(论文)开题报告题目:连接器壳体注塑模具设计 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 2012年12月20日1毕业设计(论文)综述1.1 研究意义模具作为工业之母,其重要性无需多言,包括我国在内的众多国家都将其单列出来作为一个大的行业,而随着塑料制品的大规模应用,塑料注射模具更在这一行中占了很大的比例。但很可惜的是,由于历史的原因,我国在这一行业,与西方发达国家之间有着很大的差距,但这种差距并非不可弥补的,作为21世纪国家青年,我应当为此而努力,所以现在我理所当然的选择了注射模具毕业设计这一课题。通过这一课题使我能运用已学的知识,独立进行科学研究活动,学会分析和解决学术问题的方法,锻炼解决某一学术问题的能力。a塑料件制品涉及及成型工艺的选择b一般塑料件制品成型模具的设计能力c塑料制品质量分析及工艺改进、塑料模具结构改进设计的能力d掌握模具设计常用的软件(如AutoCAD、Pro/E等)及同实际设计的结合的能力e使自己在文档组织与检索方面的能力得到提高f掌握写论文的一般步骤及格式方法,同时提高自己的学习、思考、解决问题的能力,为以后的工作奠定良好的基础。1.2 国内外研究现状及发展趋势近年来我国的模具技术有了很大的发展,在大型模具方面,已能生产大屏彩电注塑模具、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。机密塑料模具方面,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。在成型工艺方面,多材质塑料成行模、高效多色注塑模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新业取得了较大进展。气体辅助注射成形技术的使用更趋成熟。热流道模具开始推广,有些单位还采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。当前国内外用于注塑模具方面的先进技术主要有以下几种:a热流道技术 它是通过加热的办法来保证流道和浇口的塑料保持熔融状态。由于在流道附近或中心设有加热棒和加热圈,从注塑机喷出口到浇口的整个流道都处于高温状态,使流道中的塑料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,而且常用于较复杂的大型制品,模具设计和保持熔融,停机后一般不需要打开流道取出凝料,再开机时只需加热流道到所需温度即可。这一技术在大批量生产塑件、原材料较贵和产品质量要求较高的情况下尤为适用。热流道注塑成型技术应用范围很广,基本上,适用于冷流道模具加工的塑料材料都可以使用热流道模具加工,许多产品如手机壳、按键、面板、尺寸要求精密的机芯部件等都是采用热流道技术成型。一个典型的热流道系统一般由如下几大部分组成:(1)热流道板(MANIFOLD);(2)喷嘴(NOZZLE) ;(3)温度控制器;(4)辅助零件。b气体辅助注射成形技术 它是向模腔中注入经准确计量的塑料熔体,在通过特殊的喷嘴向熔体中注入压缩气体,气体在熔体内沿阻力最小的方向前进,推动熔体充满型腔并对熔体进行保压,当气体的压力、注射时间合适的时候,则塑料会被压力气体压在型腔壁上,形成一个中空、完整的塑件,待塑料熔体冷却凝固后排去熔体内的气体,开模退出制品。气体辅助注射成形技术的关键就是怎么合理的把握注入熔融的塑料的时间与充人气体的时间的配合。气体辅助注射可以应用在除特别柔软的塑料以外的任何热塑性塑料和部分热固性塑料。应用气体辅助注塑成型技术,可以提高产品强度、刚度、精度,消除缩影,提高制品表面质量;降低注射成型压力以减小产品成型应力和翘曲,解决大尺寸和壁厚差别较大产品的变形问题;简化浇注系统和模具设计,减少模具的重量减少塑件产品的重量,减少成型时间以降低成本和提高成型效率等。气体辅助成形周期可分为如下六个阶段:塑料熔体填充阶段、切换延迟时间、气体注射阶段、保压阶段、气体释放阶段、推出阶段。c共注射成形技术 它是使用两个或者两个以上注射系统的注塑机,将不同品种或者不同色泽的塑料同时或者先后注射进入同一模具内的成形方法。国内使用的多为双色注塑机。采用共注射成形方法生产塑料制品时,最重要的工艺参数是注射量、注射速度和模具温度1。反应注射成形技术 它是将两种或者两种以上既有化学反应活性的液态塑料(单体)同时以一定压力输入到混合器内进行混合,在将均匀混合的液体迅速注入闭合的模具中,使其在型腔内发生聚合反应而固化,成为具有一定形状和尺寸的塑料制品通常这种成形过程称之为RIM。在制造方面,CAD/CAM/CAE技术的应用上了一个新台阶,一些企业引进CAD/CAM系统,并能支持CAE技术对成形过程进行分析。近年来我国自主开发的塑料膜CAD/CAM系统有了很大发展,如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。优化模具系统结构设计和型件的CAD/CAE/CAM,并使之趋于智能化,提高型件成形加工工艺和模具标准化水平,提高模具制造精度与质量,降低型件表面研磨、抛光作业量和缩短制造周期;研究、应用针对各类模具型件所采用的高性能、易切削的专用材料,以提高模具使用性能;为适应市场多样化和个性化,应用快速原型制造技术和快速制模技术,以快速制造成塑料注塑模,缩短新产品试制周期。这些是未来520年注塑模具生产技术的总体发展趋势,具体表现在以下几个方面:1)提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。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。2)在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM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分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。 3)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。制订热流道元器件的国家标准,积极生产价廉高质量的元器件,是发展热流道模具的关键。气体辅助注射控制的难度较大,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,继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常重要。4)开发新的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。5)提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低,与国外差距甚大,在一定程度上制约着我国模具工业的发展,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的规格品种。 6)应用优质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。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2.1研究的基本内容,拟解决的主要问题 a塑料的工艺分析 b注塑设备的选择 c塑料的工艺尺寸的计算 d分型面的选择 e浇注系统的设计 f合模导向机构的设计 g脱模机构的设计 h排气系统的设计 i冷却系统的设计 j模具的工作原理及安装、调试2.2研究方法利用已具备的初步设计基础,工程制图与AutoCAD,机械制造工程学,塑料成型及模具设计,工程材料及热处理等理论知识,查阅各种相关资料,并在老师的指导下认真完成所选课题。2.3研究措施 a分析产品的工艺性,如图所(1),拟定工艺方案; (1)先审查制件是否合乎注射工艺性; (2)拟定工艺方案,提出两到三种塑件成型工艺方案,通过论证分析确定最佳工艺方案; b塑件工艺方案计算和模具工作部分的尺寸计算; c注射模具总体设计; d注射机的选择; e标准模架的选择; f利用CAD绘出模具装配图和零件图; g编写说明书;图(1)3本课题研究的重点及难点,前期已开展的工作3.1本课题研究的重点及难点 a决定塑件的分型面; b侧孔德成型方法; c根据塑料件的结构,分析确定浇口位置和注塑方式; d决定型腔的模块组合;3.2前期已开展工作 深入理解课题的内涵,广泛搜集国内外的文献资料,进行学习和研究。了解国内塑料注塑模具的现状,借阅相关的书籍。对这次设计将要用到的基础知识进行学习和了解,初步制定研究方案。4完成本课题的工作方案及进度计划(按周次填写)(1)完成相关资料的收集,熟悉塑料注塑模具的相关知识。 1-2周(2)撰写毕业设计开题报告,并进行开题答辩。 3-4周(3)开始进行毕业设计,确定最佳方案。 5-6周(4)完成毕业设计初稿。 7-11周(5)完成模具总装配图,工件零件图的草图绘制。 12-14周(6)交由老师评审,修改论文及图纸完成最终论文,进行毕业答辩。 15-16周指导教师意见(对课题的深度、广度及工作量的意见) 指导教师: 年 月 日 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20磅,单面打印;其他格式与毕业论文要求相同。2)开题报告由各系集中归档保存。 3)开题报告引用参考文献注释格式可参照附录E“毕业设计(论文)参考文献样式”执行。不进入正文,可以作为附件放在开题报告后面。参考文献1 中国模具工程大典第三卷:塑料与橡胶模具设计2 塑料模具技术手册编委会编塑料模具技术手册M. .北京:机械工业出版社,1997 3 骆志斌主编.模具工实用技术手册M. 南京:江苏科学技术出版社,2000.34 陈锡栋,周小玉主编实用模具技术手册M. 北京:机械工业出版社,2001.75 张国强.注塑模设计与生产应用M. 北京:化学工业出版社,20056 骆志高,陈嘉真.塑料成型工艺及模具设计M. 北京:工业出版社,20097 石世铫.注射模具设计与制造300问M. 北京:机械工业出版社,20108 塑料模设计手册编写组. 塑料模设计手册M. 北京:机械工业出版社,1994.9 屈华昌. 塑料成型工艺与模具设计M. 北京: 机械工业出版社,1995.10 伍先明. 塑料模具设计指导M. 北京:国防工业出版社,2006.11 唐志玉. 模具设计师指南M. 北京:国防工业出版社,1999.12 模具制造手册编写组. 模具制造手册M. 北京:机械工业出版社,199613 马金骏. 塑料模具设计M. 北京:中国科学技术出版社,1994.14 夏巨谌,李志刚.中国模具设计大典M. 北京:机械工业出版社,2002.15 张荣清. 模具制造工艺M. 北京:高等教育出版社,2006.16 Kang M,Park S. Computer Integrated Mold ManufacturingJ.J Computer Integrated Manufacturing,1995,5:229-239.17 Yau H T,Meno C H.Concurrent Process Planning for Finishing Milling and Dimensional Inspection of Sculpture Surface in Die Mold Manufacturing J. Int J Product Research, 1993, 31(11): 2709-2725.18 LI Xiang, ZHOU Xiong-hui, RUAN Xue-yu Application of Injection Mold Collaborative Manufacturing System J. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2000, 35(4): 1391-1394.6本科毕业设计(论文)题目:连接器壳体塑料注塑模具设计系 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: 指导老师: 2013年5月连接器壳体塑料注塑模具设计摘 要本文是关于连接器壳体塑料注塑模具的设计,通过正确分析塑件工艺特点和ABS材料的性能后,最终设计出一副注塑模。塑料制品具有原料来源丰富,价格低廉,性能优良等特点。它在电脑、手机、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯产品制造中具有不可替代的作用,应用极其广泛。注射成形是成形热塑件的主要方法,因此应用范围很广。注射成形是把塑料原料放入料筒中经过加热熔化,使之成为高黏度的流体,用柱塞或螺杆作为加压工具,使熔体通过喷嘴以较高压力注入模具的型腔中,经过冷却、凝固阶段,而后从模具中脱出,成为塑料制品。本文详细介绍了模具的浇注系统、模具成型部分结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核等等设计。运用CAD、辅助工程PRO/E等不同的软件分别对模具的设计、制造和产品质量进行分析。连接器壳体塑料注塑模具设计,采用一般精度,利用CAD、PRO/E来设计或分析注射模的成型零部件,浇注系统,导向部件和脱模机构等等。针对连接器的具体结构,该模具采用点浇口双分型面注射模具。由于塑件内侧有小孔,需要设置斜导柱。通过模具设计表明该模具能达到连接器的质量和加工工艺要求。综合运用了专业基础、专业课知识设计,其核心知识是塑料成型模具、材料成型技术基础、机械设计、塑料成型工艺、模具CADCAM等。关键词:连接器壳体;注塑模具;CAD;PRO/EThe connector shell plastic injection mold designAbstract This article is about the connector shell plastic injection mold design, through the technological characteristics of plastics article of correct analysis and the performance of ABS material, the final design out a pair of injection mold. Plastic products have rich raw material sources, low price, good performance, etc. It in computers, cell phones, cars, motors, electrical appliances, instruments and meters, household appliances and communications products manufacturing has irreplaceable function, is widely applied. Injection molding is the main method of forming thermoplastic parts, so the application range is very wide. Injection molding is melt the plastic raw material into the cylinder through the heating, made of high viscosity fluid, pressurized with piston or screw as a tool, makes the melt through the nozzle at high pressure into mold cavity, after cooling and solidification stage, and then out of the mould, plastic products.Mould gating system are introduced in detail in this paper, the structure of the molding part, ejector system, cooling system, selection of injection molding machine and related parameters of checking, etc. Design. Using PRO/E CAD, auxiliary engineering such as different software respectively to the mold design, manufacturing and product quality are analyzed. Connector shell plastic injection mold design, using the general accuracy and the use of CAD, PRO/E to design or analysis of forming parts of injection mould, pouring system, guide parts and demoulding mechanism, and so on. According to the specific structure of the connector, the mould adopts the point gate double parting surface injection mould. Because there are holes plastic parts inside, need to set up the inclined guide pillar. Through the mold design shows that the mould can achieve connector quality and processing technology. Integrated use of the professional basis, professional class knowledge is designed, its core knowledge is the plastic molding mold, material molding technology base, mechanical design, plastic molding process, mould CAD/CAM, etc.Key words: the connector shell; Injection mould; CAD; PRO/EV目 录1 绪论11.1前言11.2模具发展现状及发展方向11.2.1国内外注塑模具的发展现状11.2.2国内外注塑模具的发展趋向31.3本课题的内容和具体要求31.3.1本课题的内容31.3.2具体要求32 零件材料分析及方案论证42.1零件的材料及材料的特性42.1.1零件的材料42.1.2 ABS材料的特点42.1.3 ABS注射成型工艺参数52.2 ABS注射成型的原理及工艺过程52.2.1注射成型的原理52.3注射模具的基本组成62.3.1基本组成63 注射成型机的选择与成型腔数的确定73.1注射成型机的选择73.1.1估算零件体积73.1.2估算零件的质量83.2锁模力83.3选择注射机型号及注射机的主要参数83.3.1注塑成型工艺简介注塑机的初步选择83.3.2注塑成型工艺条件93.3.3注塑机的初步选择103.3.4 XS-ZY-125型注塑机的主要参数如下103.4注塑机的校核103.5成型腔数的确定124 浇注系统的设计134.1浇注系统的作用134.2浇注系统的组成134.3主流道设计134.4分流道设计154.5浇口设计165 成型零件结构设计175.1分型面的设计17 5.1.1分型面选择原则175.2型腔的分布175.3凹模的结构设计175.4凸模的结构设计175.5成型零件工作尺寸的计算185.5.1影响塑件尺寸精度的因素185.5.2模具成型零件的工作尺寸计算185.6动模板的强度校核195.6.1厚度计算196 导向与脱模机构的设计206.1导向机构的作用和设计原则206.1.1导向机构的作用206.1.2导向机构的设计原则206.2导柱、导套的设计206.2.1导柱的设计206.2.2导套的设计216.2.3导向孔的总体布局226.3脱模机构的确定226.4推杆横截面直径的确定与校核226.4.1推杆横截面直径的确定226.4.2推杆横截面直径的校核226.4.3顶杆的形式236.5复位杆的结构设计246.5.1复位杆的作用246.5.2的结构246.6锁紧块246.6.1锁紧块的作用246.6.2锁紧块的设计256.6.3锁紧块的结构形式256.6.4锁紧块的具体结构形式257 侧向分型与抽芯机构的设计267.1斜导柱抽芯机构设计原则267.2抽芯机构的确定267.3斜导柱抽芯机构的有关参数计算267.3.1抽芯距S267.3.2斜导柱倾斜角的确定277.3.3斜导柱直径的确定287.3.4斜导柱长度的计算287.4滑块的设计297.5导滑槽的设计307.6滑块定位装置317.6.1作用317.6.2结构形式318 成型零件尺寸计算329 冷却系统339.1温度调节对塑件质量的影响339.2对温度调节系统的要求339.3模具冷却装置的设计339.3.1冷却装置的设计要点339.3.2水嘴的结构形式339.3.3冷却水道的结构3410 模具的可行性分析3510.1本模具的特点3510.2市场前景与经济效益分析35结论36参考文献37致 谢38毕业设计(论文)知识产权声明39毕业设计(论文)独创性声明401 绪论1 绪论1.1前言模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。 在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。对模具的全面要求是:能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度,要求高效率、自动化操作简便;从模具制造的角度,要求结构合理、制造容易、成本低廉。 模具影响着制品的质量。首先,模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各同向性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次,在加工过程中,模具结构对操作难易程度影响很大。在大批量生产塑料制品时,应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动,为此常采用自动开合模自动顶出机构,在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时,模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大,这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具,以降低成本。现代生产中,合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少的三项重要因素,尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用,产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大,对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展。1.2模具发展现状及发展方向1.2.1国内外注塑模具的发展现状近年来我国的模具技术有了很大的发展,在大型模具方面,已能生产大屏彩电注塑模具、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。机密塑料模具方面,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。在成型工艺方面,多材质塑料成行模、高效多色注塑模、镶件互换结构和抽52毕业设计(论文)芯脱模机构的创新业取得了较大进展。气体辅助注射成形技术的使用更趋成熟。热流道模具开始推广,有些单位还采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。当前国内外用于注塑模具方面的先进技术主要有以下几种: a. 热流道技术 它是通过加热的办法来保证流道和浇口的塑料保持熔融状态。由于在流道附近或中心设有加热棒和加热圈,从注塑机喷出口到浇口的整个流道都处于高温状态,使流道中的塑料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,而且常用于较复杂的大型制品,模具设计和保持熔融,停机后一般不需要打开流道取出凝料,再开机时只需加热流道到所需温度即可。这一技术在大批量生产塑件、原材料较贵和产品质量要求较高的情况下尤为适用。热流道注塑成型技术应用范围很广,基本上,适用于冷流道模具加工的塑料材料都可以使用热流道模具加工,许多产品如手机壳、按键、面板、尺寸要求精密的机芯部件等都是采用热流道技术成型。一个典型的热流道系统一般由如下几大部分组成:(1)热流道板(MANIFOLD);(2)喷嘴(NOZZLE);(3)温度控制器;(4)辅助零件。 b. 气体辅助注射成形技术 它是向模腔中注入准确计量的塑料熔体,在通过特殊的喷嘴向熔体中注入压缩气体,气体在熔体内沿阻力最小的方向前进,推动熔体充满型腔并对熔体进行保压,当气体的压力、注射时间合适的时候,则塑料会被压力气体压在型腔壁上,形成一个中空、完整的塑件,待塑料熔体冷却凝固后排去熔体内的气体,开模退出制品。气体辅助注射成形技术的关键就是怎么合理的把握注入熔融塑料的时间与充入气体时间的配合。气体辅助注射可以应用在除特别柔软的塑料以外的任何热塑性塑料和部分热固性塑料。应用气体辅助注塑成型技术,可以提高产品强度、刚度、精度,消除缩影,提高制品表面质量;降低注射成型压力以减小产品成型应力和翘曲,解决大尺寸和壁厚差别较大产品的变形问题;简化浇注系统和模具设计,减少模具的重量,减少塑件产品的重量,减少成型时间以降低成本和提高成型效率等。气体辅助成形周期可分为如下六个阶段:塑料熔体填充阶段、切换延迟时间、气体注射阶段、保压阶段、气体释放阶段、推出阶段。c. 共注射成形技术 它是使用两个或者两个以上注射系统的注塑机,将不同品种或者不同色泽的塑料同时或者先后注射进入同一模具内的成形方法。国内使用的多为双色注塑机。采用共注射成形方法生产塑料制品时,最重要的工艺参数是注射量、注射速度和模具温度1。在制造方面,CAD/CAM/CAE技术的应用上了一个新台阶,一些企业引进CAD/CAM系统,并能支持CAE技术对成形过程进行分析。近年来我国自主开发的塑料膜CAD/CAM系统有了很大发展,如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。1.2.2国内外注塑模具的发展趋向优化模具系统结构设计和型件的CAD/CAE/CAM,并使之趋于智能化,提高型件成形加工工艺和模具标准化水平,提高模具制造精度与质量,降低型件表面研磨、抛光作业量和缩短制造周期;研究、应用针对各类模具型件所采用的高性能、易切削的专用材料,以提高模具使用性能;为适应市场多样化和个性化,应用快速原型制造技术和快速制模技术,以快速制造成塑料注塑模,缩短新产品试制周期21。这些是未来520年注塑模具生产技术的总体发展趋势,具体表现在以下几个方面:a. 提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。 b. 在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。c. 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。d. 开发新的成型工艺和快速经济模具。e. 提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。f. 应用优质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。1.3本课题的内容和具体要求1.3.1本课题的内容根据连接器塑料壳体的样品,设计一套注塑模具。1.3.2具体要求a. 本设计中要注意的问题:塑件的精度要求为六级,其中配合部位为七级。 b. 预期的效果:通过本次设计,通过对模具专业的学习,掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要求,各种模具的结构特点及设计计算的方法,以达到能够独立设计一般模具的要求。在模具制造方面,掌握一般机械加工的知识,金属材料的选择和热处理,了解模具结构的特点,根据不同情况选用模具加工新工艺,并能熟练应用CAD,PRO/E。毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用,综合检验大学期间所学的知识。2 零件材料分析及方案论证 2 零件材料分析及方案论证2.1零件的材料及材料的特性2.1.1零件的材料此零件的材料是ABS.2.1.2 ABS材料的特点 塑料ABS树脂是目前产量最大,应用最广泛的聚合物,它将PB,PAN,PS的各种性能有机地统一起来,兼具韧,硬,刚相均衡的优良力学性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物,A代表丙烯腈,B代表丁二烯,S代表苯乙烯。一种磺酸盐类阴离子表面活性剂。大多数日用洗衣粉的主要成分。ABS一般性能:ABS外观为不透明呈象牙色粒料,其制品可着成五颜六色,并具有高光泽度。ABS相对密度为1.05左右,吸水率低。ABS同其他材料的结合性好,易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS的氧指数为1820,属易燃聚合物,火焰呈黄色,有黑烟,并发出特殊的肉桂味。 力学性能:ABS有优良的力学性能,其冲击强度极好,可以在极低的温度下使用;ABS的耐磨性优良,尺寸稳定性好,又具有耐油性,可用于中等载荷和转速下的轴承。ABS的耐蠕变性比PSF及PC大,但比PA及POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。 热学性能:ABS的热变形温度为93118,制品经退火处理后还可提高10左右。ABS在-40时仍能表现出一定的韧性,可在-40100的温度范围内使用。 电学性能:ABS的电绝缘性较好,并且几乎不受温度、湿度和频率的影响,可在大多数环境下使用。 环境性能:ABS不受水、无机盐、碱及多种酸的影响,但可溶于酮类、醛类及氯代烃中,受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。ABS的耐候性差,在紫外光的作用下易产生降解;于户外半年后,冲击强度下降一半。 ABS塑料的加工性能:ABS同PS一样是一种加工性能优良的热塑性塑料,可用通用的加工方法加工。 ABS的熔体流动性比PVC和PC好,但比PE、PA及PS差,与POM和HIPS类似;ABS的流动特性属非牛顿流体;其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系,但对剪切速率更为敏感。 毕业设计(论文)ABS的热稳定性好,不易出现降解现象。ABS的吸水率较高,加工前应进行干燥处理。一般制品的干燥条件为温度8085,时间24h;对特殊要求的制品(如电镀)的干燥条件为温度7080,时间1818h。ABS制品在加工中易产生内应力,内应力的大小可通过浸入冰乙酸中检验;如应力太大和制品对应力开裂绝对禁止,应进行退火处理,具体条件为放于7080的热风循环干燥箱内24h,再冷却至室温即可。 2.1.3 ABS注射成型工艺参数密度(g/ cm3): 1.021.05; 计算收缩率(%):0.40.7;对钢的摩擦系数:0.200.25; 拉伸弹性模量(GP):1.592.28;弯曲弹性模量(GP):1.382.69; 抗拉强度(MP):3050;抗弯强度(MP):4179; 抗压强度(MPa):92;模腔表面温度():5090; 注射熔体温度():200270;注射压力(Mpa):60100;2.2 ABS注射成型的原理及工艺过程 2.2.1注射成型的原理将塑料颗粒定量注入,加入到注塑机的料筒内,通过料筒的传热,以及螺杆转动时产生的剪切摩擦作用使塑料逐渐融化成流动状态,然后在柱塞或螺杆的推挤下熔融塑料以高压和较快的速度通过喷嘴注入到温度较低的闭合模具的型腔中,由于模具的冷却作用,使模腔内的熔融塑料逐渐凝固并定型,最后开模取出塑件2。2.2.2热塑性注射成型工艺过程图2.2.2 注射成形工艺示意图毕业设计(论文)2.3注射模具的基本组成 2.3.1基本组成 浇注系统,成型零件,脱模系统,导向系统,冷却系统,固定和安装部分等。2.4方案的论证和初步确定a. 第一种 该种方案采用直浇口、利用斜导柱带动滑块侧抽芯机构、顶管脱模、复位杆复位、导向用导柱。该方案斜导柱易于斜抽芯的实现,斜导柱结构简单便于制造,但浇口直附近容易产生残留内应力,浇口处易产生缩孔。 b. 第二种 浇口采用侧浇口、斜导柱带动滑块侧抽芯机构、顶杆脱模、复位杆复位、导向用导柱。 侧浇口结构简单不需二次开模,但侧浇口有拐角流程长,压力和热量损失大,容易形成熔接痕、缩孔、气泡等缺陷。 c. 第三种 采用斜导柱和滑块侧抽芯机构,浇口采用点浇口、复位杆复位,需要二次开模,但不影响制件的外观,需设滑块限位装置,适用于抽拔力不大,抽芯距不长的情况,斜导柱结构比较简单制造方便。此零件断面基本为矩形,且浇口一般开在分型面上,脱模后对成型零件影响很小,这种方式的模具制作简便。其结构简图如2.4: 图2.4 斜导柱侧抽芯结构图3 注射成型机的选择与成型腔数的确定3 注射成型机的选择与成型腔数的确定3.1注射成型机的选择 3.1.1估算零件体积塑件的体积为:45.38cm;浇道凝料体积为:6.81cm(借助于Proe 2.0得),如图3.1.1;图3.1.1 塑件体积的测量图毕业设计(论文)3.1.2估算零件的质量因为ABS材料的密度为1.05g/cm,所以M零=V=1.0545.38=47.65g,浇注系统凝料按一个塑件体积的15%进行计算,则凝料体积为:V凝=45.3815%=6.81cm3 塑件和浇注系统凝料总体积:V总=45.38+6.81=52.19cm3总质量: M总=152.191.05=54.80g(M=NM塑+M浇=147.65+7.15=54.80g3.2锁模力计算其所需锁模力为:TKFQ/1000 (3.2) T-注射机的锁模力(N);K-安全系数,一般取1.11.25;F-分型面上的最大投影面积;Q-Q=Ep,E指粘度系数,一般取0.250.50,p注射机料杆比压(Pa);塑件的投影面积为:F=72cm2T25.92 KN3.3选择注射机型号及注射机的主要参数3.3.1注塑成型工艺简介注塑机的初步选择 注塑成型是利用塑料的可挤压性与可模塑性,首先将松散的粒状或粉状成型物料从注塑机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化,使之成为粘流状态熔体,然后在柱塞或螺杆的高压推动下,以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中,经过一段时间的保压冷却以后,开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制件。一般分为三个阶段的工作。图3.3.1 注塑成型压力时间曲线毕业设计(论文)a. 物料准备 成型前应对物料的外观色泽、颗粒情况、有无杂质等进行检验,并测试其热稳定性、流动性和收缩率等指标。对于吸湿性强的塑料,应根据注射成型工艺允许的含水量进行适当的预热干燥,若有嵌件,还要知道嵌件的热膨胀系数,对模具进行适当的预热,以避免收缩应力和裂纹,有的塑料制品还需要选用脱模剂,以利于脱模。 b. 注塑过程 塑料在料筒内经过加热达到流动状态后,进入模腔内的流动可分为注射、保压、倒流和冷却四个阶段,注塑过程可以用如图所示3.3.1所示。图中t0代表螺杆或柱塞开始注射熔体的时刻;当模腔充满熔体(t=t1)时,熔体压力迅速上升,达到最大值P0。从时间t1到t2,塑料仍处于螺杆(或柱塞)的压力下,熔体会继续流入模腔内以弥补因冷却收缩而产生的空隙。由于塑料仍在流动,而温度又在不断下降,定向分子(分子链的一端在模腔壁固化,另一端沿流动方向排列)容易被凝结,所以这一阶段是大分子定向形成的主要阶段。这一阶段的时间越长,分子定向的程度越高。从螺杆开始后退到结束(时间从t2到t3),由于模腔内的压力比流道内高,会发生熔体倒流,从而使模腔内的压力迅速下降。倒流一直进行到浇口处熔体凝结时为止。其中,塑料凝结时的压力和温度是决定塑料制件平均收缩率的重要因素20。 c. 制件后处理 由于成型过程中塑料熔体在温度和压力下的变形流动非常复杂,再加上流动前塑化不均匀以及充模后冷却速度不同,制件内经常出现不均匀的结晶、取向和收缩,导致制件内产生相应的结晶、取向和收缩应力,脱模后除引起时效变形外,还会使制件的力学性能,光学性能及表观质量变坏,严重时会开裂。故有的塑件需要进行后处理,常用的后处理方法有退火和调湿两种。退火是为了消除或降低制件成型后的残余应力,此外,退火还可以对制件进行解除取向,并降低制件硬度和提高韧性,温度一般在塑件使用温度以上的1020度至热变形温度以下1020度之间;调湿处理是一种调整制件含水量的后处理工序,主要用于吸湿性很强、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件。调湿处理所用的加热介质一般为沸水或醋酸钾溶液(沸点为121,加热温度为100121),保温时间与制件厚度有关,通常取29小时3。3.3.2注塑成型工艺条件注射机类型: 螺杆式。预热和干燥: 温度(t/)8085; 时间(/h)23。料筒温度(t/): 后段150170; 中段165180; 前段180200。喷嘴温度(t/): 170180。模具温度(t/): 5080。注射压力(MPa): 60100。保压压力(MPa): 40 50。成型时间(/s): 注射2090;高压05; 成型周期50220;冷却20120。后处理: 方法红外线灯、烘箱; 温度(t/)70; 时间(/h)24。3.3.3注塑机的初步选择 塑件成型所需的注射总量应小于所选注塑机的注射容量。注射容量以容积(cm3)表示时,塑件体积(包括浇注系统)应小于注塑机的注塑容量,其关系是: M80%G (3.3.3) GM/80% G=54.80/0.8 =68.50g 查塑料模具设计手册8,可知注射压力为68.50公斤/厘米,宜用螺杆式注射机,初选XS-ZY-125型。3.3.4 XS-ZY-125型注塑机的主要参数如下最大注射量 125cm2 注射压力 1190105Pa注射方式 螺杆式 锁模力 90104N最大成型面积 320cm2 模具最小厚度 200mm2 模具最大厚度 300mm2 最大开模行程 300mm2 3.4注塑机的校核 a. 最大注塑量效核 材料的利用率为47.65/125=0.38,符合小于注塑机注射量80%的要求。 b. 注射压力的效核 所选注塑机的注塑压力需大于成型塑件所需的注射压力,ABS塑件的注塑压力一般要求为6001000MPa,所以该注塑机的注塑压力符合条件。 c. 锁模力效核 高压塑料熔体充满型腔时,会产生使模具沿分形面分开的胀模力,此力的大小等于塑件和流道系统在分形面上的投影等于型腔压力的成积。胀模力必须小于注塑机额定锁模力。型腔压力Pc可按下式粗略计算:Pc=kP(MPa) (3.4.1)式中 Pc-型腔压力,MPa; P-注射压力,MPa; K-压力损耗系数,通常在0.250.5范围内选取。所以 Pc=KP=0.31190=357MPa; 型腔压力决定后,可按下式校核注塑机的额定锁模力: TKPcA (3.4.2)式中 T-注塑机的额定锁模力,KN; A-塑件和流道系统在分形面上的投影面积,mm2; K-安全系数,通常取1.11.2;KpcA=1.272357=30.84(吨)所以T=9030.84成立,即该注塑机的锁模力符合要求。 d. 模具厚度校核 初定模具厚度为250mm,在该注塑机要求的厚度范围200300mm之内。 e. 模具安装尺寸校核 模具安装固定有两种:螺钉固定、压板固定。采用螺钉直接固定时(大型模具多采用此法),模具动定模板上的螺孔及其间距,必须和注塑机模板台面上对应的螺孔一致;采用压板固定时(中、小型模具多用此法),只要在模具的固定板附近有螺孔就可以,有较大的灵活性;该模具采用压板固定。 f. 开模行程的效核 开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。对于双分型面的注塑模具,其开模行程按下式效核: S=SK-HMH1+H2+a+(510)(mm) (3.4.3)式中 S-注塑机的最大行程,mm; H1-塑件的脱模距离(此模具中为30),mm; H2-包括流道在内的塑件高度(此模具中为30),mm; A-定模板与浇口板的分离距离(此模具中为30),mm;所以上式成立(300100),又由于抽芯距小于浇口凝料,该值在计算时按H2值即可,则该注塑机的开模行程符合要求。由以上对各参数的效核可知该注塑机(XS-ZY-125型)符合要求。3.5成型腔数的确定以机床的注射能力为基础,每次注射量不超过注射机最大注射量的80%。计算: (3.5) N-型腔数; S-注射机的注射量(g); W浇-浇注系统的重量(g); W件-塑件重量(g);因为,N=1.952;所以,此模具型腔为一模一腔。4 浇注系统的设计4 浇注系统的设计西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)4.1浇注系统的作用 浇注系统是塑料熔体由注塑机喷嘴通向模具型腔的流动通道,因此它应能够顺利的引导熔体迅速有序地充满型腔各处,获得外观清晰,内在质量优良的塑件4。对浇注系统设计的具体要求是: a. 对模腔的填充迅速有序; b. 可同时充满各个型腔; c. 对热量和压力损失较小; d. 尽可能消耗较少的塑料; e. 能够使型腔顺利排气; f. 浇注道凝料容易与塑料分离或切除; g. 不会使冷料进入型腔; h. 浇口痕迹对塑料外观影响很小。4.2浇注系统的组成浇注系统组成是:主流道、分流道、浇口、冷料井。4.3主流道设计 主流道通常位于模具的入口处,其作用是将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。其形状为圆锥形,以便于塑料熔体得流动及流道凝料的拔出。热塑性塑料注塑成型用的主流道,由于要与高温塑料及喷嘴反复接,所以主流道常设计成可拆卸的主流道衬套。 图4.3.1 喷嘴与主流道衬套连接关系毕业设计(论文)紧接注塑机喷嘴,与注塑机喷嘴在同一直线上,主流道形状一般为圆形和圆锥形,为便于冷料流道凝料的拔出,设计成具有24度的圆锥形。 a. 主流道尺寸 为避免高压塑料熔体溢出,凹坑球半径SR2应比喷嘴球半径SR1大12mm,主流道小端直径d2比喷嘴孔直径d1大0.51mm;根据所选注塑机,则主流道小端尺寸为:d=注塑机喷嘴尺寸 +(0.51)=4+(0.51)=4.5mm主流道球面半径 SR=喷嘴球半径+(12)=12+(12)=14mmb. 主流道衬套形式 为了便于加工和缩短主流道尺寸,衬套和定位环设计成分体式,材料采用T10钢,热处理淬火后表面硬度为50HRC55HRC。毕业设计(论文) 图4.3.2 主流道衬套结构 图4.3.3 定位环和浇口套的装配 c. 浇口套的尺寸设计要求:(1)浇口套与注射机喷嘴接触处球面的圆弧度必须吻合。设模具浇口套球面半径为R,注射机球面半径为r,其关系式如下:R= r+0.51mm =12+0.51mm =12.75mm(2)浇口套进口的直径d应比注射机喷嘴孔d1直径大12mm。 d = d1 +12mm= 8+12mm =9.5mm4.4分流道设计分流道是主流道与浇口之间的通道。多型腔膜局一定要设置分流道,大型塑件由于使用多浇口进料也许设置分流道。 a. 分流道断面形状的选择 分流道的断面形状有圆形、六边形、半圆形、梯形、矩形、U形等。断面的比表面积直接关系到熔体的热量损失和流动阻力,在其它条件相同时,比表面积越大则热量损失和流动阻力也越大;反之亦然。为减少流道内的压力损失,希望流道的截面积大;从热传导角度考虑,为减少热损失,要求流道的比表面及(截面积与外周之比)最小。因此,用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率。各种截面的效率为:圆形0.25D,正方形0.25D,六角形0.217D,U字型0.153D,梯形0.195D,D为截面大端宽度。当分型面为平面时,可采用圆形或六角形截面的分流道;当截面不是平面时,常采用梯形或半圆形截面的流道5。塑料熔体在流道中流动时,表层冷凝冻结,其绝缘作用,熔体仅在流道中心部分流动,一次分流道的理想状态是其中心与浇口中心一致,圆形截面流道可实现这一点,而梯形截面流道就难以实现。 b. 分流道的布置 分流道的设计原则:在熔体不产生喷射的前提下,流道越短越好,以减小压力损失,提高充型压力。c. 分流道的截面尺寸 分流道的截面尺寸 应根据塑件的成型体积、壁厚、形状,所用塑料的工艺性能,注塑速率以及分流道的长度等因素来确定。对于壁厚小于3.2mm,重量在200g以下的塑件,可用下述经验公式确定分流道的直径(此时算出的分流道直径仅限于3.29.5mm): D= (4.4.1)式中 D-分流道的直径(mm);W-塑件的质量(g)(此零件为47.65g);L-分流道的长度(mm)(约为30 mm)。所以D4mm4.5浇口设计 浇口是连接分流道和型腔之间的一段细短流道(除直接浇口外),是塑料熔体进入型腔的入口。它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、位置及尺寸对塑件的成型性能及成型质量影响很大。合理选择浇口的位置是提高塑件质量的重要环节,浇口位置不同,也将直接影响模具的结构以及塑件的成型质量。 浇口作用:浇口对充模流动和补料时间起着控制性作用。浇口断面面积约为分流道断面面积的3%9%,浇口越小,即比表面积越大大,熔体流经浇口时的热量损越大,浇口处的流动阻力也越大,但由于浇口尺寸很小,导致熔体流经浇口时剪切速率明显升高,这使得熔体表观粘度降低,从而又使流体流动变得容易,一定程度上抵消了因浇口尺寸变小而增加的流动阻力,另外因熔体通过浇口时有明显的粘性发热现象,使进入型腔的熔体温度升高,反而使充模更容易,充模效果优于大浇口。常见的浇口形式及各自优缺点。6 a侧浇口(又名标准浇口、边缘浇口):属小浇口的一种,断面接近矩形,便于机械加工且易保证精度;可以分别调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间。 b扇形浇口和平缝式浇口:能使物料在横向得到均匀分配,降低了塑件的内应力,特别是减少应取向而产生的翘曲,常用于成型宽度较大的薄片状制品,但成型后去除浇口后加工量大。 c点浇口:浇口尺寸很小,开模时容易自动切断,熔接痕小。点浇口适用于表观粘度对剪切速率敏感的塑料熔体和粘度较低的塑料熔体。 d护耳浇口:适用于用小尺寸浇口会产生喷射场合,但成型后加工余量大。 e直浇口:注塑压力和热量损失最小,固化时间长,延长了补料时间,补缩效果好。但浇口附近容易产生残留内应力,浇口处易产生缩孔。浇口的选择分析:由于塑件表面质量的要求和模具结构的要求,浇口采用点浇口。通常,采用小尺寸浇口填弃薄型腔比采用大尺寸浇口更为有力。5 成型零件结构设计5 成型零件结构设计5.1分型面的设计 5.1.1分型面选择原则a. 分型面是动、定模具的分界面,即打开模具取出塑件或取出浇注系统凝料的面。分型面的位置影响着成型零部件的结构形状,型腔的排气情况也与分型面的开设密切相关7。b. 分型面的分类及选择原则(1) 分型面的分类 实际的模具结构基本上有三种情况:1)型腔完全在动模一侧;2)型腔完全在定模一侧;3)型腔各有一部分在动定、模中。(2) 分型面的分类及选择原则 分型面的选择不仅关系到塑件的正常成型和脱模,而且设计末句结构和制造成本。(3) 分型面的确定 鉴于以上的要求,在该模具中分型面设在球面与平面的结合处,此面为塑件截面尺寸最大的部位,是该塑件分型面的一个好的选择。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)5.2型腔的分布 模具型腔在模板上的排列方式通常有圆形排列、H形排列、直线排列、对称排列及复合排列等。综合考虑,因此模具型腔为一模两腔,所以在模板上的位于中心位置。5.3凹模的结构设计 凹模又称阴模,它是成型塑件外轮廓的零件。根据需要选取下面结构形式:整体式凹模:它是由一整块金属材料加工而成。其特点是为非穿通式模体,强度好,不易变形。但由于加工困难,故只适用于小型且形状简单的塑料成型。5.4凸模的结构设计 型芯是成型塑件内表面的成型零件,通常可以把型芯和滑块做成整体式和组合式两种类型。整体式型芯是将型芯与滑块做成做成一体结构牢固,不过只适用于状简单且型芯高度较小的腔模具,型芯复杂或过长给加工带来不便,浪费材料造成加工困难。 该型芯形状复杂,所以应与滑块分开做便于加工,降低成本。毕业设计(论文)5.5成型零件工作尺寸的计算 设计模具时应该对成型零件的结构形式、计算尺寸、强度校核给以足够的重视。5.5.1影响塑件尺寸精度的因素 a. 模具成型零件尺寸精度的因素 模具成型零件的加工精度直接影响塑件的尺寸精度。实践表明,因模具成型零件的加工而造成的误差约占塑料塑件成型误差的三分之一。通常模具的制造精度等级为34级即可。 b. 模具成型零件的磨损量 模具在使用过程中,由于料流的流动,塑料塑件的脱模,都会使模具成型零件受到磨损。模具成型零件的不均匀磨损、锈蚀、使其表明光洁度降低,而从新研磨抛光也会造成模具成型零件的磨损,其中以塑料塑件的脱模对模具成型零件的磨损最大。因此通常认为凡与脱模方向垂直的面不考虑磨损,与脱模方向平行的面才加以考虑。磨损量随着生产批量的增加而增大。 c. 毛边厚度对塑件塑件尺寸精度的影响 在敞开式和半闭合式压模中,沿塑料塑件型腔周围设有挤压边,把在该挤压边框上形成的塑料层叫毛边。毛边的厚度与加入的压制材料的数量及压制比压有关。利用注射模成型塑料塑件时,同样也会产生毛边。由于分型面上有渣滓,或者锁模力不够大,或者模具零件加工精度不高,使模具零件不能紧密贴合也会形成毛边10。 d. 成型工艺条件的控制及操作技术对塑料塑件尺寸精度的影响 成型工艺条件包括料筒温度、注射压力、保压时间、模具温度、每次注射量、注射速度、冷却时间、成型周期、原料的预热及干燥等,对其进行正确的控制和管理,有利于获得稳定的尺寸,质量优异的塑料塑件,并对经济价值也有大的影响。5.5.2模具成型零件的工作尺寸计算 工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸,主要包括:凹模、凸模的径向尺寸(含长、宽尺寸)与高度尺寸,以及中心距尺寸等。为了保证塑件质量,模具设计时必须根据塑件的尺寸与精度等级确定相应的成型零部件工作尺寸与精度。其中影响模具尺寸和精度的因素很多,主要包括以下几个方面:a. 成形收缩率:在实际工作中,成形收缩率的波动很大,从而引起塑件尺寸的误差很大,塑件尺寸的变化值为 s=(SmaxSmin)Ls (5.5.2-a) =(0.70.4)80% =0.24mm式中 s-塑件收缩波动而引起的塑件尺寸误差(mm);毕业设计(论文)Smax-塑料的最大收缩率(%);Smin-塑料的最小收缩率(%); Ls-塑件尺寸(mm)。一般情况下,由收缩率波动而引起的塑件尺寸误差要求控制在塑件尺寸公差的1/3以内。b. 模具成形零件的制造误差:实践证明,如果模具的成形零件的制造误差在IT7IT8级之间,成形零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。c. 零件的磨损:模具在使用过程中,由于种种原因会对型腔和型芯造成磨损,对于中小型塑件,模具的成形零件最大磨损应取塑件公差的1/6,而大型零件,应在1/6之下。d. 模具的配合间隙的误差:模具的成形零件由于配合间隙的变化,会引起塑件的尺寸变化。模具的配合间隙误差不应该影响成形零件的尺寸精度和位置精度7。5.6动模板的强度校核5.6.1厚度计算动模垫板由于受到成型压力的作用而发生变形,若此变形过大,就会导致塑件的壁厚发生变化,还会发生溢料现象,因此必须将其最大变形量限制到0.10.2mm以下。计算公式如下: (5.6.1-a) P1=FP (5.6.1-b)式中 P1-动模受的总压力(MPa); F-塑件及浇注系统在动模上的投影面积(cm2); P-型腔压力一般取2545MPa; K-修正系数,取0.60.75,此处取为0.7; B-动模垫板的宽度(mm); L-支撑块的跨距(mm)。由此可知,厚度(mm) (5.6.1-c) 综合以上计算查表可得动模垫板的厚度为35mm。6 导向与脱模机构的设计6 导向与脱模机构的设计6.1导向机构的作用和设计原则 6.1.1导向机构的作用导向机构是保证塑料注射模具的动模与定模合模时正确定位和导向的重要零件,通常采用导柱导向,主要零件包括导柱和导套11。其具体作用有:a. 定位作用 b. 导向作用 c. 承载作用 d. 保持运动平稳作用e. 锥面定位机构作用。 6.1.2导向机构的设计原则 a. 导柱(导套)应对称分布在模具分型面的四周,其中心至模具外缘应有足够的距离,以保证模具强度和防止模板发生变形; b. 导柱(导套)的直径应根据模具尺寸选定,并应保证有足够的抗弯强度; c. 导柱固定端的直径和导套的外径应尽量相等,有利于配合加工,并保证了同轴度要求; d. 导柱和导套应有足够的耐磨性; e. 为了便于塑料制品脱模,导柱最好装在定模板上,但有时也要装在定模板上,这就要根据具体情况而定。6.2导柱、导套的设计导柱导向是指导柱与导套(导向孔)采用间隙配合使导柱在导套(导向孔)内滑动,配合间隙一般采用H7/h6级配合。6.2.1导柱的设计 导柱的结构形式有两种:一种为单节式导柱,另一种为台阶式导柱。小型模具采用单节式导柱,大型模具采用台阶式导柱。对于大型模具,若导柱承受模板的重量,导柱的直径可用下式校验:西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文) (6.2.1)式中 W-一根导柱承受的模板重力(N); L-模板中心距导柱根部距离(mm); E-材料弹性模量。毕业设计(论文)
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