圓錐型蓋子注塑成型模具設(shè)計【說明書+CAD】
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畢 業(yè) 設(shè) 計(論 文)
設(shè)計(論文)題目:圓錐型蓋子注塑成型模具設(shè)計
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定稿日期: 年 月 日
摘 要
塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一,而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類,因此,研究注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。
本論文介紹了注射成型的基本原理,特別是單分型面注射模具的結(jié)構(gòu)與工作原理,對注塑產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計原則,詳細介紹了冷流道注射模具澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設(shè)計過程,并對模具強度要求做了說明。設(shè)計成型零部件以及設(shè)計合理的推出機構(gòu)。對設(shè)計進行驗證主要是對注射機的相關(guān)重要參數(shù)進行驗證,包括模具閉合厚度、模具安裝尺寸、模具開模行程、注射機的鎖模力等。在校驗合格后,進行成型零件加工工藝過程的制定,既要保證塑件的質(zhì)量,又要兼顧經(jīng)濟性。
最后則是模具的裝配環(huán)節(jié),包括制定裝配步驟、明確注意事項等。
通過本設(shè)計,可以對注塑模具有一個初步的認識,注意到設(shè)計中的某些細節(jié)問題,了解模具結(jié)構(gòu)及工作原理;通過對AutoCAD的學(xué)習(xí),可以建立較簡單零件的零件庫,從而有效的提高工作效率。
關(guān)鍵詞:生產(chǎn)工藝, 注射模, 成型零件, 裝配, 塑料模具, 分型面
目 錄
摘 要 II
目 錄 III
第1章 緒論 1
1.1塑料模的概況 1
1.1.1中國塑料模具市場分析 1
1.2塑料模的常用類型 2
1.3 論文的主要研究目標(biāo)及內(nèi)容 3
1.3.1 設(shè)計目標(biāo) 3
1.3.2 設(shè)計的主要內(nèi)容 3
1.3.3 設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)問題 3
第2章 塑料的工藝性分析 4
2.1 塑件的原材料分析 4
2.2 塑件的尺寸精度分析 4
2.3 塑件的表面質(zhì)量分析 4
2.4 塑件結(jié)構(gòu)的工藝性分析 5
第3章 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 7
3.1 分型面的選擇 7
3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 7
3.2.1 主流道設(shè)計 8
3.2.2 分流道的設(shè)計 9
3.2.3 澆口設(shè)計 9
3.3 成型零件的設(shè)計 10
3.3.1 凹模、凸模和型芯的基本尺寸的確定 11
3.3.2 凹模壁厚確定 13
3.3.3 底板厚度確定 14
3.3.4 成型零件 14
3.4 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 15
3.5 推出部分的設(shè)計 16
3.5.1 脫模力的計算 16
3.5.2 推件板的厚度計算 16
3.6 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計 17
3.7 冷卻部分的設(shè)計 19
3.8 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 19
3.9 注塑機的校核 19
總 結(jié) 21
致 謝 22
參考文獻 23
第1章 緒論
第1章 緒論
近年來,中國的模具工業(yè)一直以年均 13%左右的增長速度快速發(fā)展。據(jù)預(yù)測,中國模具行業(yè)在“十五”期間的增長速度將達到13%~15 %。中國每年進口模具約占市場總量的20%左右,已超過10億美元,其中塑料模具占全部進口模具的50%以上。雖然目前中國塑料模具工業(yè)的技術(shù)水平已取得了很大的進步,但總體上與發(fā)達工業(yè)國家相比仍有較大的差距。專家認為,制造理念陳舊是其發(fā)展滯后的直接原因。加快技術(shù)進步,調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu),增加高檔模具的比重,減少對進口模具的依賴,是塑料模具工業(yè)發(fā)展的方向。在未來的模具市場中,塑料模具在模具總量中的比例將逐步提高,且發(fā)展速度將高于其它模具。
1.1塑料模的概況
1.1.1中國塑料模具市場分析
1中國塑料模具市場現(xiàn)狀及展望
我國模具行業(yè)近年來發(fā)展很快,據(jù)不完全統(tǒng)計,目前模具生產(chǎn)廠點共有2萬多家,從業(yè)人員約50萬人,全年模具產(chǎn)值約360億元,總量供不應(yīng)求,出口約2億美元。進口約10億美元。當(dāng)前,我國模具行業(yè)的發(fā)展具有如下特征:大型、精密、復(fù)雜、長壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于行業(yè)總體發(fā)展水平;塑料模和壓鑄模成比例增長;專業(yè)模具廠家數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加較快;“三資”企業(yè)及私營企業(yè)發(fā)展迅速;股份制改造步伐加快等。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最集中的省份是廣東和浙江,其模具產(chǎn)值約占全國總產(chǎn)值的60%以上.我國模具總量雖然已位居世界第三,但設(shè)計制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等發(fā)達國家,模具商品化和標(biāo)準(zhǔn)化程度也低于國際水平。
預(yù)計到2018年,中國將一躍成為全球最大的模具制造業(yè)基地之一,但這并不意味著中國發(fā)展的一切都是那么的理想和完美。因為中國的市場過早陷入了價格戰(zhàn)的誤區(qū),還缺乏自主創(chuàng)新的能力,沒有相應(yīng)地建立起誠信可靠的市場體系。一種比較理想的解決方法是,加強中歐雙方的合作,并在此過程中不斷學(xué)習(xí)歐洲先進的技術(shù)及管理理念,加快工業(yè)化的改造,努力提高企業(yè)自身的核心優(yōu)勢和競爭力。
2中國塑料模具需求旺盛
隨著中國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展,各相關(guān)行業(yè)對于塑料模具需求越來越多,要求也日益提高。預(yù)計到2005年底,僅汽車行業(yè)就將需要各種塑料制品36萬噸;電冰箱、洗衣機和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過1000萬臺。到2010年,在建筑與建材行業(yè)方面,塑料門窗的普及率為30%,塑料管的普及率將達到50%,這些都會大大增加對模具的需求量。雖然目前中國塑料模具工業(yè)的技術(shù)水平已取得了很大的進步,但總體上與發(fā)達工業(yè)國家相比仍有較大的差距。
專家認為,制造理念陳舊是其發(fā)展滯后的直接原因。加快技術(shù)進步,調(diào) 整產(chǎn)品結(jié)構(gòu),增加高檔模具的比重,減少對進口模具的依賴,是塑料模具工業(yè)發(fā)展的方向。且在未來的模具市場中,塑料模具在模具總量中的比例將逐步提高,且發(fā)展速度將高于其他模具。
3 未來模具設(shè)計行業(yè)的主要發(fā)展方向
近年來,全球制造業(yè)正以垂直整合的模式向中國及亞太地區(qū)轉(zhuǎn)移,中國正成為世界制造業(yè)的重要基地。制造業(yè)模式的變化,必將產(chǎn)生對新技術(shù)的需求,也必將導(dǎo)致CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。從我國國情出發(fā),認真面對模具工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀,加快模具CAD/CAM技術(shù)的推廣,建立起一套軟件開發(fā)、使用評價維護體系,形成區(qū)域規(guī)模優(yōu)勢,相互交流與協(xié)作,組成行業(yè)集團,盡快與國際接軌,參與國際競爭。我們有理由相信,隨著中國經(jīng)濟的不斷發(fā)展,模具行業(yè)將逐漸與國際CAD/CAM行業(yè)接軌,適應(yīng)國CAD/CAM的要求,創(chuàng)造出具有中國特色的模具設(shè)計制造模式。
4目前我國塑料模具存在的問題
我國塑料模具存在六大問題:
塑料模具行業(yè)與其發(fā)展需要和國外先進水平相比,主要存在六個方面的問題。(1)發(fā)展不平衡,產(chǎn)品總體水平較低。(2)工藝裝備落后,組織協(xié)調(diào)能力差。(3)多數(shù)企業(yè)開發(fā)能力弱。一方面是技術(shù)人員比例低、水平不夠高,另一方面是科研開發(fā)投入少,更重要的是觀念落后,對開發(fā)不夠重視。(4)管理落后。(5)供需矛盾一時還難以解決。(6)體制和人才問題的解決尚待時日。
1.2塑料模的常用類型
注塑模具種類很多,常見的有:注射模、壓塑模、擠出模等。但以注射模最為常用。
注射模是安裝在注射機上,完成注射成形工藝所使用的模具。
注射模的種類很多,其結(jié)構(gòu)與塑料的品種、塑件的結(jié)構(gòu)和注射機的種類等很多因素相關(guān)。一般情況,注射模是由成形部件、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向部件、推出機構(gòu)、調(diào)溫系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和支承零部件組成.如果塑件有側(cè)向的孔或凸臺,注射模還包括側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)。
注射成型工藝的過程是,將顆粒狀的固體塑料加在注射機的料筒內(nèi)進行預(yù)熱,然后在螺桿機構(gòu)內(nèi)進一步加熱形成熔融狀態(tài),模具閉合以后螺桿機構(gòu)旋轉(zhuǎn)推動熔融狀態(tài)的塑料高速通過噴嘴,使塑料在很短的時間內(nèi)具有很高的壓力和速度填充型腔。經(jīng)過一定時間的保溫,冷卻,硬化成型,即可從模具中取出制品。
注射工藝優(yōu)點:
①生產(chǎn)周期低效率高,容易實現(xiàn)單機生產(chǎn)自動化;
②制品質(zhì)量好,組織緊密;
③能夠成型薄壁件和型狀很復(fù)雜的零化;
④勞動強度低。
1.3 論文的主要研究目標(biāo)及內(nèi)容
1.3.1 設(shè)計目標(biāo)
(1) 完成圓錐型蓋子的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
(2) 完成圓錐型蓋子的模具設(shè)計。
(3) 完成圓錐型蓋子零件圖和模具裝配圖的繪制。
1.3.2 設(shè)計的主要內(nèi)容
本論文,主要是對圓錐型蓋子結(jié)構(gòu)和模具設(shè)計做了研究和探討,所做的工作主要有以下幾個方面:
(1) 介紹了圓錐型蓋子在當(dāng)前社會上發(fā)展的結(jié)構(gòu)形式狀況,以這些情況為主要思路,設(shè)計出圓錐型蓋子的結(jié)構(gòu)形式。
(2) 根據(jù)圓錐型蓋子的結(jié)構(gòu)形式,選出模具的基本模架,然后根據(jù)外罩的工藝要求設(shè)計出外罩的成型零件和模具所有構(gòu)件。
(3) 對模具進行試模、調(diào)整。以得到符合實際生產(chǎn)要求的模具。
1.3.3 設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)問題
在設(shè)計模具的過程中,要解決的最主要問題是,各個構(gòu)件之間相互配合的問題。各個構(gòu)件之間選用合適的配合的方式,使各個構(gòu)件之間不發(fā)生碰撞,靈活自如,整個模具平穩(wěn)運作。
第2章 塑料的工藝性分析
2.1 塑件的原材料分析
塑料的品種:PP(聚丙烯)。結(jié)晶材料,吸濕性小,流動性極好,溢邊值為0.03mm左右;成形收縮率大,易產(chǎn)生縮孔、凹痕及變形;熱容量大,成形模具必須設(shè)置能充分進行冷卻的調(diào)溫系統(tǒng);它成形的適宜模具溫度為80℃左右,不可低于50℃。否則,會造成塑料件表面光澤度差或者產(chǎn)生熔接痕等缺陷。溫度過高會產(chǎn)生翹曲變形。主要用于汽車工業(yè)(主要使用含金屬添加劑的PP:擋泥板、通風(fēng)管、風(fēng)扇等),器械(洗碗機門襯墊、干燥機通風(fēng)管、洗衣機框架及機蓋、冰箱門襯墊等),日用消費品(草坪和園藝設(shè)備如剪草機和噴水器等)。
2.2 塑件的尺寸精度分析
影響塑料制品的尺寸精度的主要因素是材料的收縮和模具的制造誤差。查得PP的收縮率為1.0%~2.5%,分析時都采用S=1.75%。由于對于制品的精度無特殊要求,根據(jù)GB/T14486-1993規(guī)定,參照下表的收縮特性和選用的公差等級表,可得到制件的公差等級為MT6。
表1-1收縮特性和選用的公差等級
收縮率特性值S(%)
公差等級
標(biāo)準(zhǔn)公差尺寸
未標(biāo)準(zhǔn)公差尺寸
高精度
一般精度
>0~1
MT2
MT3
MT5
>1~2
MT3
MT4
MT6
>2~3
MT4
MT5
MT7
>3
MT5
MT6
MT7
2.3 塑件的表面質(zhì)量分析
塑件外表面要求粗糙度較低,表面光滑,內(nèi)表面要求低點。而PP在不同加工方法所能達到的表面的粗糙讀值為0.1~1.6μm。因為對表明粗糙度無特殊要求,為了方便實際的加工,制造加工過程中可選擇Ra=0.8μm。
2.4 塑件結(jié)構(gòu)的工藝性分析
設(shè)計的塑件如下圖1-1
圖1-1
圓錐型蓋子的三維造型可看到:該制件主要是以圓柱形為主,在上部的位置處還有四處加強筋,在設(shè)計模具是要特別注意該處,甚至要將結(jié)構(gòu)做進一步的改進;還有就是為了注出上部的沉孔,就要采用側(cè)向抽芯機構(gòu),設(shè)計時側(cè)向抽芯也是重點考慮的部分;雖然該制件的要求并不是很高,但在設(shè)計模具時候要考慮一些即經(jīng)濟,又實用的方法改進模具的結(jié)構(gòu),以期達到最佳的設(shè)計效果,有助于實際的生產(chǎn)。
23
第2章 本章標(biāo)題
初步計算可知模具的工作行程大致為150
而開模行程:S≥H+113=151mm,H為斜導(dǎo)柱部分的高度,側(cè)抽芯距為S=13.5mm,開模距H =S/tanα=37.1mm,取38mm,而113為整個塑件的高度。α=20°
通過上述,可大致選擇注塑機的型號:SZ-100/800
SZ-100/800型注塑機的理論注射容積為138 cm^3,螺桿直徑為40 mm,塑化能力11.9g/s,注射壓力140MPa,鎖模力為800KN,拉桿有效間距329mm×294mm,模板行程270mm,模具最小厚度80 mm,模具最大厚度400mm,最大開距570 mm,噴嘴半徑為SR10mm。
第3章 本章標(biāo)題
第3章 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計
注塑模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括:分型面的選擇,澆注系統(tǒng)的設(shè)計,成型零件的設(shè)計,導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計,推出部分的設(shè)計,側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計,冷卻部分的設(shè)計,標(biāo)準(zhǔn)模架的選用。
3.1 分型面的選擇
圖3-1
通過上分析(圖3-1),應(yīng)將分型面選擇在最大截面處,因此分型面要選擇在該處。另外還考慮到在塑件的上部還有一個側(cè)向抽芯的機構(gòu),為了使模具結(jié)構(gòu)設(shè)計以及制造的方便,以及塑件的脫模和取出,因此采用二次分型,另一個設(shè)置在塑件的Ф86所在的平面。
3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計
考慮到如果采用一個澆口,那么其填充的均勻性不是很好,綜合考慮之下,可設(shè)置成輪輻式澆口,如圖3-4
圖3-4
3.2.1 主流道設(shè)計
澆口套進口的直徑d應(yīng)比注射機噴嘴孔直徑大0.5~1 mm,取0.8mm。澆口套一般采用T8A或T10A材料,熱處理硬度為50~55HRC,澆口套直接從市場上購買。澆口套與頂模座板的配合一般按照H7/k6過渡配合。
圖3-5
3.2.2 分流道的設(shè)計
采用的是中心澆口形式,因此對于模具而言,其分流道主要是其主澆道與澆口的連接部分的形狀及尺寸的確定,以及澆口本身的形狀和尺寸的確定兩部分的設(shè)計內(nèi)容。出于加工方便以及成本的考慮,連接部分主要采用圓形的,其尺寸為Ф3mm。
3.2.3 澆口設(shè)計
由于采用中心澆口中的輪輻式澆口(如下圖)形式,開設(shè)在模具的第一分型面處,這種澆口是將圓形進料改為幾小股進料。這樣,澆口的去除較為方便,澆注系統(tǒng)的凝料也比較少。輪輻式澆口主要應(yīng)用于圓筒形、扁平和淺杯塑料件的成形。由于對塑件的強度及表面質(zhì)量的要求并不是非常嚴格,即使這種澆口形式易使塑料件產(chǎn)生熔接痕,影響強度與表面質(zhì)量,但這種澆口還是能滿足注塑的要求。
圖3-6
3.3 成型零件的設(shè)計
一般影響塑料件尺寸精度的主要因素有:
a、塑料成形收縮率。
塑料成形收縮率與塑料的品種,塑料件的形狀、尺寸大小、壁厚的分布,成形模具的結(jié)構(gòu)以及成形的工藝條件等因素有關(guān)。
b、模具成形零件的制造誤差;
生產(chǎn)實際證明,成形零件的制造誤差約為塑料件總公差的1/3~1/4,因此,在確定成形零件的工作尺寸公差值時,可去塑料件公差值的1/3~1/4,或取IT7~IT8級作為模具的制造公差
c、模具成形零件的磨損;
在使用過程中,由于塑料熔體高速流動的沖刷、脫模時與塑料件的摩擦、成形過程中可能產(chǎn)生的腐蝕性氣體的腐蝕以及由于上述各種原因造成的成形零件表面粗糙度值的增大而重新打磨拋光等,造成模具尺寸的變化,其結(jié)果使型腔尺寸變大而型芯尺寸變小。當(dāng)然磨損的大小還與模具的材料及其熱處理有關(guān)。
d、模具裝配的誤差;
很明顯裝配工藝的好壞直接影響各個部分的尺寸。
下面對各個模具的成形部分的尺寸進行相應(yīng)的確定
3.3.1 凹模、凸模和型芯的基本尺寸的確定
根據(jù)凹模徑向尺寸的計算公式:,計算結(jié)果如表(表3-1)。
表3-1凹模徑向尺寸
基本尺寸
塑件公差值?
材料收縮率S
計算得基本尺寸
基本尺寸取值
?/3
模具公差取值?T=?/3
11
0.46
0.0175
10.8475
10.85
0.153333
0.15
28
0.7
0.0175
27.965
27.97
0.233333
0.23
35
0.8
0.0175
35.0125
35.01
0.266667
0.27
39
0.8
0.0175
39.0825
39.08
0.266667
0.27
68
1.28
0.0175
68.23
68.20
0.426667
0.43
86
1.48
0.0175
86.395
86.40
0.493333
0.49
119
1.92
0.0175
119.6425
119.64
0.64
0.64
121
2.2
0.0175
121.4675
121.47
0.733333
0.73
根據(jù)凸模徑向尺寸的計算公式:,計算結(jié)果如表(表3-2)。
表3-2凸模徑向尺寸表
基本尺寸
塑件公差值?
材料收縮率S
計算得基本尺寸
基本尺寸取值
?/3
模具公差?T=?/3
1.5
0.26
0.0175
1.72125
1.72
0.086667
0.09
7
0.38
0.0175
7.4075
7.41
0.126667
0.13
22
0.62
0.0175
22.85
22.85
0.206667
0.21
37
0.8
0.0175
38.2475
38.25
0.266667
0.27
66
1.28
0.0175
68.115
68.12
0.426667
0.43
81
1.48
0.0175
83.5275
83.53
0.493333
0.49
115
1.72
0.0175
118.3025
118.30
0.573333
0.57
根據(jù)凹模深度尺寸的計算公式:, ,計算結(jié)果如表(表3-3)。
表3-3凹模深度尺寸表
基本尺寸
塑件公差值?
材料收縮率S
計算得基本尺寸
基本尺寸取值
?/3
模具公差?T=?/3
6
0.389
0.0175
6.105
6.11
0.129667
0.13
14
0.54
0.0175
13.73625
13.74
0.18
0.18
19
0.62
0.0175
19.3325
19.33
0.206667
0.21
113
1.72
0.0175
114.9775
114.98
0.573333
0.57
根據(jù)凸模高度尺寸的計算公式:,計算結(jié)果表(表3-4)。
表3-4凸模高度尺寸表
基本尺寸
塑件公差值?
材料收縮率S
計算得尺寸
取值
?/3
模具公差?T=?/3
19
0.62
0.0175
19.74583
19.75
0.206667
0.21
92
1.48
0.0175
94.59667
94.60
0.493333
0.49
3.3.2 凹模壁厚確定
剛度要求計算型腔壁厚:
式3-1
強度要求計算型腔壁厚:
式3-2
式中 p-----------型腔內(nèi)塑料熔體的壓力Mpa
E-----------型腔材料的彈性模量,碳素鋼取 MPa
r-----------型腔半徑mm
μ-----------泊松比,碳素鋼取0.25
[σ] --------模具材料的許用應(yīng)力,45鋼取160MPa,一般材料取200MPa
[δ] ---------型腔內(nèi)半徑的允許增大量mm
當(dāng)p=50MPa,許用應(yīng)力[σ]=160MPa,允許的變形量[δ]=0.05mm條件下,r>86mm,用剛度計算公式,r<86mm用強度計算公式,顯然應(yīng)采用強度計算公式。由前Moldflow分析可得p為20.93MPa;查得[σ] 為160MPa;顯然r為50mm(應(yīng)除去Ф22的孔)。
采用強度計算公式計算可得:h≥8.5mm
設(shè)計過程中其壁厚由于結(jié)構(gòu)的需要,可選擇h=26mm
3.3.3 底板厚度確定
剛度要求計算底板厚度:
式3-3
強度要求計算底板厚度:
式3-4
式中 p-----------型腔內(nèi)塑料熔體的壓力Mpa
E-----------型腔材料的彈性模量,碳素鋼取 MPa
r-----------型腔半徑mm
[σ] -------模具材料的許用應(yīng)力,45鋼取160MPa,一般材料取200MPa
當(dāng)p=50MPa,許用應(yīng)力[σ]=160MPa,允許的變形量[δ]=0.05mm條件下,r>67mm,用剛度計算公式,r<67mm用強度計算公式。p為20.93MPa;查得[σ] 為160MPa;顯然r為50mm。
采用強度計算公式計算可得:H≥20mm
在設(shè)計時采用H=40mm,
3.3.4 成型零件
采用鑲嵌的結(jié)構(gòu)
3.4 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計
導(dǎo)向機構(gòu)主要功能是保證其動模部分和定模部分在模具工作時,能夠進行正確的導(dǎo)向與定位。有時在頂出機構(gòu)中設(shè)置導(dǎo)向機構(gòu),為了使模具的頂出機構(gòu)平穩(wěn)的工作。
在該模具的設(shè)計時主要采用導(dǎo)柱和導(dǎo)套的結(jié)構(gòu),導(dǎo)柱布置在模具的四周,并且采用對稱不等徑布置;導(dǎo)柱和導(dǎo)套采用T8碳素工具鋼,淬火處理,配合面的Ra值要求為0.4μm,而固定部分的Ra值要求為0.8μm;導(dǎo)柱滑動部分的配合精度按H7/g6(間隙配合);導(dǎo)柱固定部分的配合精度按H7/k6(過渡配合);導(dǎo)套外徑的配合精度按H7/k6(過渡配合),并用一個Ф6mm緊定螺釘固定其位置,這樣主要是為了增加導(dǎo)套嵌入的牢固性,防止開模時背拉出,因此將導(dǎo)套的側(cè)面極加工出缺口,從模板的側(cè)面用緊定螺釘固定導(dǎo)套。
表3-5導(dǎo)柱和導(dǎo)套的推薦值
導(dǎo)柱直徑/mm
導(dǎo)套直徑/mm
d
d1
d2
d3
D
D1
8
14
20
8
14
20
12
18
24
12
18
24
15
21
27
15
21
27
20
28
36
20
28
36
25
34
43
25
34
43
30
39
47
30
39
47
35
45
55
35
45
55
45
57
67
45
57
67
設(shè)計時選擇的兩組導(dǎo)柱與導(dǎo)套的尺寸為表中字體加粗的兩組。
3.5 推出部分的設(shè)計
3.5.1 脫模力的計算
由于推出部分的設(shè)計計算在很大程度上與塑件的脫模力有關(guān),因此在設(shè)計計算之前就必選先計算塑件在脫模過程中的脫模力,塑件的屬于薄壁件( /d≤0.05,其中 為塑件壁厚,d為塑件的直徑)。
脫模力的計算公式為:
式3-5
其中 K2--------無量綱系數(shù)
--------圓環(huán)形塑料件的壁厚(mm)
Scp--------塑件平均成型收縮率
E-----------塑料的彈性模量(MPa)
L-----------塑料件對型芯的包容長度(mm)
f-----------塑料件與型芯之間的摩擦因數(shù)
φ---------模具型芯的拔模斜度
μ---------塑料的泊松比
A----------不通孔塑料件型芯在垂直于脫模方向上的投影面積(mm^2),通孔為0
經(jīng)查得:K2=1.07;δ1=2mm;Scp=1.75%;E =1340MPa;L =3.14*121=380mm;f= 0.392;φ=10°;μ= 0.25;A=0 mm^2。
計算可得脫模力F=15040N
3.5.2 推件板的厚度計算
為了使制件在推遲時不發(fā)生表形,可采用推件板推出的結(jié)構(gòu)形式,推板推出機構(gòu)是由一塊與凸模按一定配合精度相配合的模板,在塑料件的整個周邊端面上進行推出,作用面積大,推出力大而且均勻,動作平穩(wěn)順暢,在塑料件上無推出痕跡。
推件板的厚度計算:
通過剛度要求計算推件板的厚度公式為:
式3-6
通過強度要求計算推件板的厚度公式為:
式3-7
式中 C3------------系數(shù),隨R/r而異,按表格選取
R-------------推桿作用在推板上所形成的幾何半徑(mm)
r--------------推件板環(huán)形內(nèi)孔(或型腔)的半徑(mm)
[δ]----------- 推件板板中心所允許的最大變動量,一般可取塑料件在被推出方向上的尺寸公差的1/5~1/10(mm)
F-------------脫模力(N)
K3-----------系數(shù),隨R/r而異,按表格選取
[σ]----------- 推件板材料的許用應(yīng)力
經(jīng)查得:K3=13.5;[σ]= 160MPa。而脫模力由前計算可得F=15040N。
采用強度計算可得:t≥11mm。
設(shè)計過程中取推件板的厚度t=16mm
3.6 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計
由于在注塑件上部有一個沉孔,因此在模具上成型該沉孔的零件就必須制作成可以側(cè)向移動的,為了使模具在脫模具過程中能夠順利的脫模,因此必須采用側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)。
結(jié)構(gòu)采用斜銷機動分型與抽芯,該種結(jié)構(gòu)簡單,加工方便,動作可靠,勞動強度小,生產(chǎn)效率高,借助機床開模行程來完成抽芯動作,廣泛用于延時抽芯或接近分型面抽芯力不大的型芯。斜導(dǎo)柱的使用材料為T8A。由于導(dǎo)柱經(jīng)常和滑塊摩擦,所以,其熱處理硬度要求為55~58HRC,表面粗糙度值低于Ra0.4μm。斜導(dǎo)柱與其固定板之間采用過渡配合形式H7/k6。
a、抽芯行程的計算:側(cè)抽芯的傾斜角α=20°(一般α的選取范圍為15°≤α≤22°,以20或22選用最多。),抽芯距s=13.5mm。
工作長度L=s/sinα=39.5mm,取40mm
開模距 H=s/tanα=37.1mm,取38mm
實際的模具中工作長度L取48mm
b、抽芯力的計算:
式3-8
式中 c----------側(cè)抽芯成型部分的截面平均周長(m)
h-----------側(cè)抽芯成型部分的高度(m)
p----------塑料件對側(cè)抽芯的收縮應(yīng)力(包緊力),一般模內(nèi)冷卻的塑件,p=(0.8~1.2)×10^7Pa,模外為(2.4~3.9)×10^7Pa
μ---------塑料在熱狀態(tài)對鋼的摩擦因數(shù),一般0.15~0.2
α---------斜導(dǎo)柱的斜度(°)
經(jīng)查及計算可得:c=0.022m,h=0.0135m,p=3×10^7Pa,μ=0.18,α=20°
計算得抽芯力Fc=1541N
而彎曲力Fw=Fc/cosα=1640N,由Fw和Hw(Hw為脫模力的作用線到斜導(dǎo)柱中心線交點到斜導(dǎo)柱固定板之間的距離,為6.5mm)及導(dǎo)柱斜角α確定斜導(dǎo)柱的直徑,查得直徑可取Ф14mm。
圖3-7斜導(dǎo)柱的工作結(jié)構(gòu)
3.7 冷卻部分的設(shè)計
顯然,通過分析可知在沉孔的厚實部分易使模具在冷卻過程中溫度高于其他的部位,因此在設(shè)置冷卻管道時應(yīng)特別注意該處冷卻的效果,在設(shè)置管道時,可將該處的冷卻管道更靠近制件,并且盡量設(shè)置進水口靠近這個位置。
由于并不需要考慮管道內(nèi)部的質(zhì)量要求,則加工這些冷卻管道主要采用的是在成型零件加工完畢后,在需要設(shè)置冷卻管道的部位進行加工,先直接加工處通孔,在用一些堵頭堵住那些不需要通的位置。當(dāng)然這樣會一定程度上影響制件內(nèi)表面的加工精度,但對制件本身的內(nèi)表面無特殊的要求,而采用此種方式可大大降低加工的難度,并且在設(shè)置冷卻管道時更加靈活。
3.8 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用
根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)和尺寸的要求,而且在模具設(shè)計中是采用推件板推出,查塑料注塑模具的標(biāo)準(zhǔn)模架手冊,可選擇A4型標(biāo)準(zhǔn)模架,315×315。
模板厚度A=25mm,B=40mm,以及墊板厚度C=80mm,因此得到模架的整體高度H=115+A+B+C=115+25+40+80=260mm。
而模架的具體的結(jié)構(gòu)見裝配圖。
3.9 注塑機的校核
整個注塑過程及模具結(jié)構(gòu)尺寸都確定,注塑機需要校核的主要內(nèi)容為注射量的校核,注塑壓力的校核,鎖模力的校核,模具在注塑機上安裝部位的相關(guān)尺寸的校核,開模行程的校核。
a、注射量的校核:所選注塑機的138mm cm^3,而塑件與澆注系統(tǒng)的整個體積為110 cm^3,而根據(jù)實際經(jīng)驗m1+m2≤0.8m(m1+m2為塑件與澆注系統(tǒng)的整個體積,m為注塑機公稱注射量),因此該注塑機的注射量符合要求。
b、注塑壓力的校核:由前面的分析可知,實際的注塑壓力為20.93MPa,而所選注塑機注塑壓力為140MPa,完全符合使用需要。
c、鎖模力的校核:注塑機鎖模力為800KN=80T,而在整個注塑過程中,最大的鎖模力小于15T, 完全符合要求。
d、模具在注塑機上安裝部位的相關(guān)尺寸的校核:模具的高度在裝配圖中可知為364mm,低于注塑機的最大安裝尺寸。
e、開模行程的校核:由于是二次分型,開模行程為斜導(dǎo)柱的開模距(38mm)和推件板的行程(120mm)之和,而注塑機的最大開模行程為570mm。
綜合上述校核結(jié)果可知該注塑機完全符合該模具的注塑要求
總 結(jié)
畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束,這也標(biāo)志著我大學(xué)生活已經(jīng)拉開了帷幕。在過去的幾個月中,有喜悅、有苦惱,有緊張也有放縱??梢哉f,這是我大學(xué)生活的一個縮影,也是我大學(xué)期間的最后一次做作業(yè)。
首先,是精神上的收獲,它是我今后走上工作崗位之前的一次大練兵。在過去,雖然我作過多次各個學(xué)科方面的課程設(shè)計,但是這次作畢業(yè)設(shè)計給我的感覺和以前完全不同。之前作的課程設(shè)計所要解決的課題相對比較簡單,而且跨學(xué)課,牽涉的其它方面的內(nèi)容比較少、比較淺。而這次畢業(yè)設(shè)計就截然不同拉,它要解決的,不是單方面的內(nèi)容,而是要解決一個錯綜復(fù)雜的整個模具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及各個部件之間能夠協(xié)調(diào)運做,能夠制造出符合要求的產(chǎn)品的課題。所以說,畢業(yè)設(shè)計的完成,在精神上,對于我今后走上工作崗位是個很大的鼓舞。
其次,通過畢業(yè)設(shè)計,使我在查閱文獻資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及電腦制圖等能力方面有了很大提高,特別是在電腦制圖方面。過去的六個月,是我在大學(xué)期間,把電腦用在學(xué)習(xí)上使用頻率最高的一段時間。在這段時間里,通過理論學(xué)習(xí)和實踐操作相結(jié)合,使我對AutoCAD等繪圖軟件進行了比較系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。對一些復(fù)雜圖形的繪制、尺寸的標(biāo)注都能比較熟練的操作和運用。查閱各種文獻資料、設(shè)計手冊和設(shè)計規(guī)范是我完成這次畢業(yè)設(shè)計的基礎(chǔ),各種系統(tǒng)的使用條件,各種設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn),各種管道的安裝方式,我都是隨著設(shè)計的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會應(yīng)用的。在設(shè)計中遇到的一些問題,比如頂蓋模具澆注系統(tǒng)的設(shè)計,由于頂蓋比較深,澆注水道的選擇比較困難。特別是在怎樣能夠保證設(shè)計的可靠性,避免設(shè)計的模具發(fā)生干涉、碰撞等問題方面的問題,都是通過查閱各種設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范和通過與導(dǎo)師、同學(xué)的交流來解決的。
最后,這段時間的磨練,使我的意志品質(zhì)力,抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。
總的說來,這次的畢業(yè)設(shè)計做得還比較有成效,確確實實學(xué)到了知識,拓寬了視野。雖然還有一些不足和遺憾,可這些不會給我打擊只會更好的鞭策我前行,讓我在未來的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力,更強的溝通力和理解力。提高是有限的但提高也是全面的。我相信,只要自己今后牢記教訓(xùn)不斷的改變和提高,就能在激烈的崗位競爭中,始終擁有的一席之地。
致 謝
經(jīng)過半年的忙碌,本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲,作為一個學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計,由于經(jīng)驗的匱乏,難免有許多考慮不周全的地方,如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo),以及一起工作的同學(xué)們的支持,想要完成這個設(shè)計是難以想象的。
在這里首先要感謝我的導(dǎo)師老師。我的畢業(yè)設(shè)計及論文都是在老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。嚴肅的科學(xué)態(tài)度,嚴謹?shù)闹螌W(xué)精神,精益求精的工作作風(fēng),深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成,老師都始終給予我細心的指導(dǎo)和不懈的支持。在設(shè)計過程中老師給我指出了正確的設(shè)計方向,使我加深了對知識的理解,同時也避免了在設(shè)計過程中少走彎路。而且,她還給我提供了大量的學(xué)習(xí)資料,并且在我的實際設(shè)計中給予很大的幫助,指導(dǎo)我,啟發(fā)我,為我解答了很多設(shè)計上的難題。老師的督促使我一直把畢業(yè)設(shè)計放在心理,保證按質(zhì)按量的完成。在論文的寫作、修改這一方面,老師也為我投入了很多時間。
還要要感謝宿舍同學(xué),是大家營造了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。在做設(shè)計的過程中大家互幫互助,是大家把從圖書館接來的資料和從網(wǎng)上下載的資料共同分享,是大家把遇到的問題集中起來共同探討、共同解決、共同進步,是大家在CAD的學(xué)習(xí)和操作中共同交流、共同傳授繪圖技巧和經(jīng)驗共同提高。在生活上,大家相互照顧。在精神上大家相互鼓勵。也正式這樣,讓我體驗到了我們這個小家庭的溫暖,正是由于你們的幫助和支持,我才能克服一個一個的困難和疑惑,直至本文的順利完成。
最后還要特別的感謝我父母。雖然他們還在遙遠的家鄉(xiāng),但是,正是他們保證了我在學(xué)習(xí)期間的衣食物憂,為我提供了一個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。正是他們一次次的打電話,一次次的鼓勵我,使我擁有克服困難的勇氣。他們永遠是我精神上和心靈深處的堅強后盾。
借次機會,還要感謝大學(xué)來所有的老師,為我們打下機械專業(yè)知識的基礎(chǔ);同時還要感謝所有的同學(xué)們,為我提供無私的支持和幫助。感謝陪伴在我身邊的每一個人,謝謝你們!
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畢業(yè)設(shè)計(論文)
開 題 報 告
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
一、 選題的背景與意義:
模具制造是制造業(yè)的根基,在輕工、電子、機械、通訊、交通、汽車、軍工等部門中,60%-80%的零部件都依靠模具成形,模具質(zhì)量的高低決定著產(chǎn)品質(zhì)量的高低,因此,模具被稱之為“百業(yè)之母”。塑料模具占模具總量的40%左右。近年來, 我國塑料模具制造水平已有較大提高。大型塑料模具已能生產(chǎn)單套重量達到50t以上的注塑模,精密塑料模具的精度已達到2μm,制件精度很高的小模數(shù)齒輪模具及達到高光學(xué)要求的車燈模具等也已能生產(chǎn),多腔塑料模具已能生產(chǎn)一模7800腔的塑封模;高速模具方面已能生產(chǎn)擠出速度高達6m/min以上的塑料異型材擠出模具及主型材雙腔共擠、雙色共擠、軟硬共擠、后共擠、再生料共擠出和低發(fā)泡鋼塑共擠等各種模具。
注塑模具作為塑料模具中的一個非常大的部分,研究其設(shè)計、制造過程是非常有實際的工程應(yīng)用價值。一般家電產(chǎn)品中的注塑模具的應(yīng)用非常多,而家電產(chǎn)品中像電風(fēng)扇上蓋注塑成形模具的研究必然有著其實際的意義:
(1)電風(fēng)扇上蓋的需求量非常大。在我們的生活中隨處可以看到電扇,食堂、教室、辦公室等,一個電扇需要兩個上蓋,可想而知其需求量是非常大的。
(2)電風(fēng)扇上蓋的結(jié)構(gòu)非常普遍。電風(fēng)扇上蓋的圓筒狀外形,并且在上部還有一沉孔,又有四個加強筋,因此其結(jié)構(gòu)是非常典型的,在日常生活中,我們使用的茶杯,臺燈外殼,各種家電產(chǎn)品的外殼幾乎都有這種類似的結(jié)構(gòu),因此研究非常有必要。
(3)選用材料的典型性。所用材料為聚丙烯(PP),在各種生活產(chǎn)品的應(yīng)用也很多,對于其注塑性能的研究也非常有實際的研究價值。
二、 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題:
電風(fēng)扇上蓋注塑成型模具設(shè)計,關(guān)鍵的內(nèi)容包括:電風(fēng)扇上蓋的工藝性分析,模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計,非標(biāo)準(zhǔn)件的制造工藝規(guī)劃。
首先塑件的工藝性分析,主要內(nèi)容包括:
(1)通過查閱各種注塑模具設(shè)計手冊以及各類相關(guān)文章和書籍,對電風(fēng)扇上蓋的選用材料的性能進行分析,并對塑件的結(jié)構(gòu)進行分析。
(2)注塑設(shè)備選擇,確定塑件的型腔數(shù),并計算塑件的投影面積,通過注射量的校核、注射力的校核、鎖模力的校核、安裝部分的尺寸校核、開模行程的校核、頂出裝置的校核,結(jié)合注塑設(shè)備的資料確定注塑設(shè)備的型號。
(3)確定收縮率與分型面,通過查閱手冊確實材料的收縮率,并且確定具體的分型面,大致為電風(fēng)扇上蓋直接為Ф121處。
其次模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計,內(nèi)容包括:
(1)標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇
(2)澆注系統(tǒng)的設(shè)計,澆注系統(tǒng)四部分(主流道,分流道,澆口,冷料穴)的設(shè)計,計算其尺寸
(3)成型件的設(shè)計,對凹模與凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計及其工作尺寸計算
(4)抽芯機構(gòu)的設(shè)計,蓋頂處有一沉孔,選擇合適的側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)
(5)頂出結(jié)構(gòu)的設(shè)計,頂出部分位置的選擇,尺寸計算
(6)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計,通過塑件的質(zhì)量,生產(chǎn)條件設(shè)計及凹凸模的冷卻回路設(shè)計
(7)完成所有零件的總裝圖,包括二維與三維設(shè)計圖紙。
最后非標(biāo)準(zhǔn)件的制造工藝規(guī)劃,內(nèi)容包括:
結(jié)合現(xiàn)代現(xiàn)代加工手段,利用數(shù)控CNC,電火花,線切割等方法,制定出最合理的制造工藝,最符合經(jīng)濟效益的加工方案。完成非標(biāo)準(zhǔn)零件圖及工藝規(guī)劃。
在設(shè)計過程中,主要是結(jié)構(gòu)設(shè)計時可能存在一系列的問題,涉及的內(nèi)容也很多,主要可能有以下問題:
(1)非標(biāo)準(zhǔn)件的加工問題,標(biāo)準(zhǔn)件一般都可以從市場上購買,但非標(biāo)準(zhǔn)件(包括在標(biāo)準(zhǔn)件上加工)的加工加工內(nèi)容可能較多,而且加工比較困難。
(2)側(cè)抽芯機構(gòu)的設(shè)計,側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)設(shè)計時,為了使形成的沉孔滿足設(shè)計要求,設(shè)計時必然會存在一些問題,像抽芯機構(gòu)如何安裝
(3)冷卻系統(tǒng),冷卻系統(tǒng)如何合理的布置,而且加工也相對比較困難,
三、研究的方法與技術(shù)路線:
該塑件的設(shè)計并沒有原始設(shè)計的資料,必須查閱注塑模具的設(shè)計的相關(guān)文獻資料,制定具體的設(shè)計方案,并作可行性分析,優(yōu)化方案的各個部分,明確各個部分的內(nèi)容,最后確定詳細設(shè)計方案。
在確定具體方案后,對每個步驟的設(shè)計詳細化,三部分具體化,其具體的內(nèi)容和步驟如下圖的結(jié)構(gòu)流程
塑件工藝分析
結(jié)構(gòu)設(shè)計
造型及繪圖
塑件材料性能分析
結(jié)構(gòu)分析
分型面的選擇
澆注系統(tǒng)設(shè)計
成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和固定方式
推出和回程機構(gòu)設(shè)計細化
冷卻系統(tǒng)的設(shè)計
繪制模具的結(jié)構(gòu)草圖
繪制非標(biāo)準(zhǔn)零件
繪制模具的總裝圖
圖紙審核
側(cè)抽芯機構(gòu)設(shè)計
四、研究的總體安排與進度:
選題
下發(fā)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書
文獻綜述撰寫
外文翻譯
開題報告
開題報告匯報
編制模塑工藝規(guī)程
繪制模具總裝配圖
繪制非標(biāo)準(zhǔn)模具零件圖
繪制標(biāo)準(zhǔn)零件加工圖
編制非標(biāo)準(zhǔn)模具零件加工工藝規(guī)程
編寫設(shè)計說明書
第一輪答辯申請
第一輪畢業(yè)設(shè)計答辯
上交全部畢業(yè)設(shè)計材料
第二輪畢業(yè)設(shè)計答辯
五、主要參考文獻:
1、彭建生編著,《模具設(shè)計與加工速查手冊》,機械工業(yè)出版社,2005年。
2、吳生緒,《塑料成形模具設(shè)計手冊》,機械工業(yè)出版社,2008年;
3、[美]杰克.埃弗里著,信春玲等譯.《塑料成型方案選擇》.化學(xué)工業(yè)出版社,2004年;
4、翁其金主編,《塑料模塑成型技術(shù)》,機械工業(yè)出版社,2001年;
5、申開智主編,《塑料成型模具》(第二版),中國輕工業(yè)出版社 ,2004年;
6、[加]H.瑞斯著,朱元吉等譯.《模具工程》(第二版),化學(xué)工業(yè)出版社,2005年;
7、李建軍,李德群主編,《模具設(shè)計基礎(chǔ)及模具CAD》,機械工業(yè)出版社,2005年;
8、劉晉春等編,《特種加工》,機械工業(yè)出版社.2004;
9、鄒繼強編著,《塑料制品及其成型模具設(shè)計》,清華大學(xué)出版社 ,2005年;
10、[瑞典]丹尼爾.弗倫克勒等著,徐佩弦譯.《注射模具的熱流道》.化學(xué)工業(yè)出版社,2005年;
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12、天津輕工學(xué)院等編,《塑料成型工藝學(xué)》(第二版),中國輕工業(yè)出版社 ,2002年;
13、周永泰,國際視野下的中國塑料模具業(yè),《國外塑料》[J],2007年 25卷 第5期 ,45~47
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圓錐型蓋子注塑成型模具設(shè)計【說明書+CAD】
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