剃須刀座注射模設(shè)計
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外文翻譯--塑料注射模具設(shè)計及其熱分析.doc
定模固定板.dwg
導(dǎo)柱導(dǎo)套.dwg
推桿固定板.dwg
推桿墊板.dwg
澆口套.dwg
目 錄
前 言 6
1.概述 6
2.發(fā)展情況 6
3.國外發(fā)展情況 7
4.國內(nèi)發(fā)展情況 7
1、設(shè)計的內(nèi)容、目的和意義 8
1.1 本課題設(shè)計內(nèi)容 8
1.2 本課題設(shè)計的要求 8
1.3 本課題設(shè)計目的和意義 8
2、塑料成形條件和成形特性 9
2.1塑料成形條件 9
2.2成形特性 10
2.3無定形料 10
2.4吸濕性 10
2.5模具設(shè)計時要注意的要素 11
3﹑塑件的結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計方案 12
3.1 塑件的結(jié)構(gòu)分析 12
3.2精度和表面粗糙度 12
3.2.1塑件的尺寸精度 12
3.2.2塑件表面粗糙度的確定 13
3.3模具結(jié)構(gòu)的總體方案擬定 13
3.3.1模具類型的選擇 13
3.3.2 分型面設(shè)計 13
3.3.4型腔數(shù)量的確定 14
3.3.5模具結(jié)構(gòu)形式的確定 14
3.3.6模具結(jié)構(gòu)的總體方案的比較 15
3.3.7比較結(jié)果 15
4﹑設(shè)備的型號及選擇 16
4.1 注射成型工藝 16
4.2 注射機概述 16
4.3注射機的選用 16
4.3.1注射機類型的選擇 16
4.3.2注射機型號的確定 16
4.4注射機有關(guān)參數(shù)的校核 19
4.4.1按注射機的最大注射量校核型腔數(shù)量 19
4.4.2注射壓力的校核 19
4.4.3鎖模力的校核 20
4.4.4注射機安裝模具部分相關(guān)尺寸的校核 20
5、澆注系統(tǒng)的設(shè)計 22
5.1 澆注系統(tǒng)的作用 22
5.2確定澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則 22
5.3流道的設(shè)計 23
5.3.1 塑件大小及形狀 23
5.3.2 模具成型體的型腔數(shù) 23
5.3.3制件的外觀 24
5.3.4成型效率 24
5.4主流道的設(shè)計要點 24
5.5主流道的設(shè)計 25
5.6 澆口設(shè)計 27
5.7 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 29
6 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算 30
6.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 30
6.1.1凹模 30
6.1.2凸模和型芯 30
6.2 成型零件的工作尺寸計算 31
6.3合模導(dǎo)向定位結(jié)構(gòu) 33
6.3.1導(dǎo)柱的布置 34
6.3.2導(dǎo)套設(shè)計 35
7、凹模型腔的強度效核 36
8、模架的確定 37
8.1標準模架的選用 37
8.2模架的尺寸確定 37
9﹑抽芯機構(gòu)及其設(shè)計要點 39
9.1抽芯機構(gòu) 39
9.1.1抽拔距S 40
9.1.2抽拔力 40
9.1.3有效開模行程 41
9.2斜導(dǎo)柱的設(shè)計 41
9.2.1斜導(dǎo)柱的組合形式 41
9.2.2斜導(dǎo)柱的材料及配合 41
9.2.3斜導(dǎo)柱的安裝角度 41
9.2.4斜導(dǎo)柱直徑計算 42
9.2.5斜導(dǎo)柱的長度 42
9.3滑塊及導(dǎo)滑槽的設(shè)計 42
9.3.1滑塊的設(shè)計 42
9.3.2導(dǎo)滑槽的設(shè)計 43
10、脫模機構(gòu)的設(shè)計 44
10.1脫模機構(gòu)的設(shè)計要點 44
10.1.1脫模機構(gòu)的原理 45
10.1.2 保證塑件不損壞變形 45
10.1.3 頂出機構(gòu)簡單可靠 45
10.1.4保證良好的外觀 45
10.2脫模力的計算 46
10.3 頂桿的布置 46
10.4 頂桿與頂桿孔的配合及固定 47
10.4.1 頂桿與頂桿孔的配合 47
10.4.2 頂桿的固定 48
12、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)（冷卻系統(tǒng)） 49
11﹑塑料模具鋼的選用及熱處理 51
11.1塑料模具用鋼的必要條件 51
11.2模具設(shè)計考慮的因素 52
11.3 模具鋼的選定 53
結(jié) 論 54
致 謝 55
參考文獻 56
摘 要
畢業(yè)設(shè)計課題為剃須刀座注射模設(shè)計。首先,設(shè)計要求運用Pro/E軟件對塑料制件進行三維造型，在此基礎(chǔ)上展開模具的具體設(shè)計。
本模具采用一模兩腔布局，通過對制件進行MPI流動分析后確定澆口為點澆口形式，綜合注塑容量、鎖模力、最大注塑面積和模內(nèi)壓力等技術(shù)參數(shù)確定注塑機型號為國產(chǎn)XS-ZY-125型臥式注射成型機。模具的特點是：滑塊在動模，斜導(dǎo)柱在定模，以保證順利完成側(cè)向抽芯。
此次畢業(yè)設(shè)計使我更為系統(tǒng)的掌握了所學(xué)的專業(yè)知識。
關(guān)鍵詞：注射模擬 三維造型 模具
Abstract
My graduate design is the injection simulation analysis and the design of the injection mold of the warmer’s coping. At first, this design acquires us to use Pro/E for the three-dimensional modeling of the plastic workpiece. The next task is the injection simulation analysis of the workpiece by using Moldflow. Then we can determine every details of this design one after another.
The mold cavity using a mold of two layouts of parts for MPI flow analysis for the spot side gate after the gate to determine the form of integrated injection molding capacity, clamping force, the largest injection-mold pressure area and the technical parameters, such as injection molding machine model to determine Horizontal injection molding XS-ZY-125made. The characteristics of the mold are that slipper is in moving mold and cam finger is in setting template, which can ensure the core-pulling accomplished very well.
This graduate design makes me master the professional knowledge more systematically.
Keywords: injection simulation three-dimensional modelling Mold
前 言
1.概述
塑料是以樹脂為主要成分的高分之有機聚合物，簡稱高聚物，一般相對分子質(zhì)量都大于1萬，有的甚至可達百萬級。在一定的溫度和壓力下具有可塑性，可以利用模具成型為一定幾何形狀和尺寸的塑料制件。塑料的其余成分包括有增塑劑，穩(wěn)定劑，增強劑，固化劑，填料及其他配合劑。
注射成型也稱為注射模塑或注塑，是熱塑性塑料的一種重要成型方法。迄今為止，除氟塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以采用此成型方法；它的特點是生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)效率高、易自動化，因此廣泛應(yīng)用于塑料制品的生產(chǎn)[1]。目前，注射成型總的發(fā)展趨勢是向精密、節(jié)能、自動化、薄壁化和微型化發(fā)展。當(dāng)今世界注射模具的基本格局是以日、美及歐洲各工業(yè)化國家作為世界模具技術(shù)的領(lǐng)頭羊，占據(jù)了世界注射模具市場的半壁江山，他們擁有現(xiàn)代的設(shè)計方法和先進的模具制造設(shè)備，特別是近幾年來這些國家把CAD/CAM/CAE系統(tǒng)作為模具工業(yè)發(fā)展的臂翼，其發(fā)展的趨勢如日中天 [2]。
2.發(fā)展情況
塑料工業(yè)是一門新興的工業(yè)，隨著石油工業(yè)的發(fā)展應(yīng)運而生的。塑料工業(yè)的發(fā)展大致分為以下幾個階段。
（1） 初級階段：30年代以前，科學(xué)家研究成了酚醛塑脂，硝酸纖維素及醋酸纖維素的塑料，它們的工業(yè)特征僅是間歇法，小批量生產(chǎn)。
（2） 發(fā)展階段：30年代，低密度聚乙烯，聚苯乙烯，和聚酰胺的熱塑性塑料相繼工業(yè)化，奠定了塑料工業(yè)的發(fā)展基礎(chǔ)，為其進一步發(fā)展開辟了道路。
（3） 飛躍發(fā)展段：50年代中期到60年代末，石油工業(yè)的高速發(fā)展為塑料工業(yè)提供了豐富而廉價的原料。這一階段，塑料的產(chǎn)量和品種不斷增加，成型加工技術(shù)更趨完善。
（4） 穩(wěn)定增長階段：這一階段塑料產(chǎn)量下降，塑料工業(yè)的特點是通過共聚，交聚，共混，復(fù)合，增強，填充和發(fā)泡等方法來改進塑料的性能。提高產(chǎn)品質(zhì)量。塑料工業(yè)向著生產(chǎn)工藝自動化，連續(xù)化，產(chǎn)品系列化，以及塑料發(fā)展的新領(lǐng)域。
3.國外發(fā)展情況
注塑模具設(shè)計，國外先進國家（日本、德國、美國等）從20世紀80年代中期已廣泛使用計算機對塑料模進行輔助設(shè)計（CAD），輔助制造（CAM），并對模具設(shè)計的各個環(huán)節(jié)進行定量計算機和數(shù)值分析（CAE），已由經(jīng)驗數(shù)據(jù)逐步過渡到計算機設(shè)計，對模具澆注系統(tǒng)和型腔的熔料流動行為以及溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的熱量分布都采用了微機輔助設(shè)計[1]。注塑制品已呈現(xiàn)自動化生產(chǎn)，對注塑成型機可以進行遠距離操作或無人操作，成型機可以根據(jù)生產(chǎn)監(jiān)測信號實時調(diào)整成型工藝條件，從而能從根本上保證塑料制品的成型質(zhì)量不發(fā)生問題。
結(jié) 論
時間過得很快,一眨眼的功夫,為期三個月的畢業(yè)設(shè)計就要畫上句號了.
在這三個月之中,通過這個畢業(yè)設(shè)計,讓我對模具,塑件,材料等各方面的知識都有了較為深入的了解。由于我選擇的課題是一個我從未接觸過的新型模具設(shè)計，這對我來說，有一定的難度。但是，從一開始，我就相信，只要自己去努力了，再困難的問題都能克服。因此，我首先從查閱資料開始，認真深入地去了解疊層模具的成型原理以及它的結(jié)構(gòu)形式。遇到難以理解的結(jié)構(gòu)，我都及時向沈洪雷老師詢問。通過這種發(fā)現(xiàn)問題，探索問題到最后的問題得到解決的過程，我收獲頗多。
首先，整個的畢業(yè)設(shè)計可以說是對大學(xué)四年所學(xué)知識的回顧以及綜合，它喚醒了沉睡在我們腦海里面許久的知識。而且讓我們對本專業(yè)的繪圖軟件AutoCAD有了很好的一次練習(xí)機會。讓我對這個軟件有了一個更為深入的了解。除了專業(yè)知識能“溫故而知新”，還學(xué)到了更多課堂上沒接觸過的專業(yè)知識，同時也領(lǐng)略了模具設(shè)計知識的博大精深。而且，學(xué)以致用，把理論知識用于實踐，加強了獨立思考能力和動手能力。這些將對以后走向工作崗位是很有幫助的。
在這次的畢業(yè)設(shè)計中，同學(xué)之間那種互相幫忙，不求回報的情誼，以及陳懷國老師的教導(dǎo)都讓我感觸很深。
設(shè)計結(jié)束了，我感到幸運能夠讓我做這樣一個畢業(yè)設(shè)計，它不只讓我學(xué)到了專業(yè)方面的知識，也讓我明白了只要我們認真，負責(zé)，勤奮，耐心，什么問題都可以解決。致 謝
雖然畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)結(jié)束了，但是畢業(yè)設(shè)計留給我的東西，不管是學(xué)習(xí)到的技術(shù)還是明白的為人處世的道理，都是我一生都受用不盡的。我的指導(dǎo)老師，在畢業(yè)設(shè)計中，我得到了他的悉心指點，特別是他還周末的時間為我解答難題，我真的萬分感謝。同時，我也非常感謝大學(xué)四年里所有關(guān)心和教育過我的老師，你們教導(dǎo)我的話語，我一直銘記心中，并將激勵我在將來的生活中不斷的努力。
在本論文完成之際，謹向辛勤指導(dǎo)過我的導(dǎo)師和幫助過我的同學(xué)表示誠摯的敬意和由衷的感謝！
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畢業(yè)設(shè)計 (論文 )外文資料翻譯 系 部： 機械工程系 專 業(yè)： 機械工程及自動化 姓 名： 學(xué) 號： 外文出處： 《 附 件： 指導(dǎo)教師評語： 該外文翻譯語言流暢通順，較準確完整地翻譯了原文，所翻譯的文章模具設(shè)計原理及成型工藝與夾具設(shè)計原理及加工工藝設(shè)計相類似，與畢業(yè)設(shè)計課題相關(guān)聯(lián)。達到了本科畢業(yè)外文翻譯的要求。 簽名： 年 月 日 注： 請將該封面與附件裝訂成冊。 (用外文寫 ) 附件 1：外文資料翻譯譯文 塑料注 射模具設(shè)計及其熱分析 材料或熔融塑料在同一溫度同一壓力下同時被送到個模腔對于流道設(shè)計來說是很重要的一點。基于這點，模腔的布局一般都是對稱的。 另外，氣孔的設(shè)計也是模具設(shè)計中一個重要的方面。公模板和母模板的配合表面有很高的加工精度以防止注塑時泄露的發(fā)生。但是，這會使空氣被封閉在閉合模腔內(nèi)從而導(dǎo)致短射或使零件不完整。合適起氣孔設(shè)計可以使空氣釋放出來不會出現(xiàn)零件不完整的現(xiàn)象。 冷卻系統(tǒng)是沿模腔長度方向在模具上打出的水平孔，只起冷卻作用。在湍流情況下，水線可以充分冷卻模具。圖 2 顯示了在公模板上氣孔、水線以及模 腔的布局。 圖 2 在公模板上氣孔、水線以及模腔的布局 在這個設(shè)計中，脫模系統(tǒng)只有推桿固定板、澆口套和推板。交口套的位于公模的中心，它的作用不僅是將產(chǎn)品固定在合適位置，在開模是還起到將產(chǎn)品拉出模腔的作用。因為產(chǎn)品非常薄，通常為 1以不需要設(shè)計其附加的推桿。模腔里的推桿反而有可能在脫模的時候在零件上推出破孔。 最后，還要根據(jù)材料的收縮率留出足夠的公差補償。 圖 3 所示的是用 計的模具三維模型以及線框模型。 圖 3 模具的三維實體模型和線框模型 3. 結(jié)果與討論 產(chǎn)品的生產(chǎn)及改良 模具的設(shè)計和制造完成后，試模注塑出來的翹曲試樣會存在很多缺陷。包括短射、噴濺和翹曲。短射的解決可以通過在模腔的角落里銑出附加的氣孔來排出被困的空氣。同時，減小注射壓力可以減小噴濺的發(fā)生。對于翹曲的控制可以通過控制很多因素，例如注射時間、注射溫度和溶料溫度。 經(jīng)過這些修整之后，模具可以生產(chǎn)出低成本高質(zhì)量的翹曲試樣，這些試樣需要經(jīng)過簡單的拋光處理。圖 4 顯示的是修整后的模具，加工出附加的排氣孔可避免短射現(xiàn)象的發(fā)生。 圖 4 附加氣孔以避免短射 模具及產(chǎn)品的詳細分析 模具和試 樣都準備好之后，就可以對其進行分析了。在注塑的過程中， 210℃熔融的 過母模上的澆口套直接注入模腔，經(jīng)過冷卻，制件就成型了。制件的生產(chǎn)周期為 35s，包括 20s 的冷卻時間。用來制造模具的材料是 050 碳鋼。表 2 列出了 及 050 碳鋼的性能。 表 2 及 050 碳鋼的性能 模具， 050 碳鋼 試樣， 密度 7860 kg/彈性模量 208 泊松比 屈服強度 抗拉強度 636熱膨脹率 65× 10?6 K?1 電導(dǎo)率 (m K) 比熱 1250 J/() 1050 kg/6510?6 K?1 (m K) 477 J/() 由于對稱，在注塑過程中只需對公模和母模垂直截面的上半部分進行熱分析。圖 5 所示的是多層模板閉合的熱分析模型。 建模包括分配各部分的性能以及模型的循環(huán) 周期。這樣可以用有限元分析軟件用造型模擬模具模型進行分析，還可以繪制時間響應(yīng)曲線顯示再某段時間內(nèi)特定區(qū)域的溫差變化。 對試樣的分析可以用 析員 般只需在試樣的一端施加拉力另一端則固定住，然后慢慢增加拉力一直到達塑性極限。圖 6所示的示分析的加載模型。 圖 5 熱分析模型 圖 6 試樣分析的加載模型 模具及試樣分析的結(jié)果及討論 模具分析過程對不同時間段的熱量分布作了觀測。圖 7 所示是在一個完整的注塑周期中不同時間段的二維等高 線熱量分布圖。 對模具進行二維分析后，可繪制出時間響應(yīng)曲線以分析殘余熱應(yīng)力對制件的影響。圖 8 所示是繪制時間響應(yīng)曲線所選的節(jié)點。 圖 9— 17 所示的是圖 8 中各節(jié)點的溫度分布曲線。 圖 7 不同時間段的熱量等高線分布圖 圖 8 在制件上為繪制時間響應(yīng)曲線選擇的節(jié)點 圖 9 節(jié)點 284 的溫度分布曲線 從圖 9— 17中的溫度分布曲線可以清楚的看出 每個節(jié)為曲線圖選擇計畫翻譯經(jīng)歷溫度的增加 , 也就是從那對特定的溫度周圍超過溫度比較高的周圍溫度然后在這保持持續(xù)一段特定時間的溫度。 這些增加溫度是由溶化塑料的注入產(chǎn) 品的型腔所引起的。 在一段特定時間之后 , 溫度更進一步增加達成最高的溫度，然后保持該溫度。 這里的溫度增加是由于包裝階段相關(guān)的高壓導(dǎo)致的。 這個溫度一直持續(xù)到冷卻階段的開始。 計畫翻譯的曲線圖不是平滑適當(dāng)?shù)牡侥禽斎肴芑说某涮钗锫实娜鄙俟δ芩芰虾屠鋬鰟┑睦鋮s比率。繪制的曲線是不平滑的，因為注入熔融塑料的速率和冷卻速率是相應(yīng)的。這條曲線僅反應(yīng)了一個周期里可以達到的最高溫度。 熱殘余應(yīng)力的分析中最關(guān)鍵的階段在冷卻階段。這是因為冷卻階段導(dǎo)致材料冷卻從高溫到玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度的低溫。 物質(zhì)的不均勻收縮可能產(chǎn)生熱應(yīng)力 從而引起翹曲。 圖 10 節(jié)點 213 的溫度分布曲線 圖 11 節(jié)點 302 的溫度分布曲線 圖 12 節(jié)點 290 的溫度分布曲線 如圖 9所示冷卻階段后的溫度顯示，離水線越近的地方冷卻效果越好，相反則越差。冷卻越快收縮也越大。雖然，節(jié)點 284 離水線最遠，卻冷卻得很快，那是因為熱量被釋放到周圍的環(huán)境中了。 圖 13 節(jié)點 278 的溫度分布曲線 圖 14 節(jié)點 1838 的溫度分布曲線 圖 15 節(jié)點 1904 的溫度分布曲線 圖 16 節(jié)點 1853 的溫度分布曲線 圖 17 節(jié)點 1866 的溫度分布曲 線 根據(jù)以上所述，水線位于產(chǎn)品型腔的中心引起了中心周圍的溫度高于其他區(qū)域。因此，中心區(qū)域會由于受到收縮力的作用產(chǎn)生更大的收縮從而產(chǎn)生翹曲。 然而 , 冷卻溫度在不同的節(jié)點處的不同很小，翹曲效果不非常明顯。設(shè)計一個有比較小的殘余熱應(yīng)力作用和一個有效率的冷卻系統(tǒng)的模具對于一個設(shè)計者來說是很重要的。 注塑注射成型工藝是一個循環(huán)過程。可分為填料、注射、冷卻、脫模四個重要階段。塑料注射成型過程開始于往料斗到注塑機的加熱或注射系統(tǒng)中填入樹脂和適量的添加劑。灌漿階段就是在注射溫度下用融解的熱塑料注入模腔。模腔被填滿之后， 適量的熔融塑料在一個較高的補償壓力下補充塑料凝固引起的收縮。跟著是冷卻階段，將模具冷卻至有足夠的剛度脫出模具。最后是脫模階段，即打開模具然后頂出零件，再合上模具開始下一個循環(huán)。 需要注塑成型的塑料產(chǎn)品的設(shè)計和制造與預(yù)期性能是要靠經(jīng)驗控制的一個昂貴的過程，包括實際對封面壓花的修改。在模具設(shè)計之中，設(shè)計模具具體補充幾何，通常在核心邊，包括相當(dāng)復(fù)雜的投射和凹槽。 對于產(chǎn)品分析 , 從被實行開始到分析塑料產(chǎn)品 ,在產(chǎn)品上不同負荷因素的狀態(tài)下的應(yīng)力分配情況可以通過觀察生成的二維曲進行線分析。 分析的時候選擇了一個臨 界節(jié)點，即節(jié)點 127，這是拉應(yīng)力最大的時候。 此時參考負載應(yīng)力曲線如圖 23,它很清楚表明產(chǎn)品在增加拉力負荷，直到它達到了 23 的負載因數(shù) ,這意謂產(chǎn)品能抵抗的 1150 N 的拉力。由圖 23 可知 ,對產(chǎn)品的固定端以施加最大應(yīng)力 107 損壞可能發(fā)生在其附近區(qū)域。 4. 結(jié)論 經(jīng)過翹曲測試試樣的分析確定影響翹曲的參數(shù)來設(shè)計的模具已經(jīng)使產(chǎn)品質(zhì)量達到最高。生產(chǎn)測試試樣所需的成本很低而且只需經(jīng)過很少的表面處理。 通過注塑模的熱分析得出殘余熱應(yīng)力對試樣的影響，對加載拉應(yīng)力的分析也可以預(yù)測到翹曲測試試樣所 能承受的最大拉力。 附件 2：外文原文 （復(fù)印件） of t is or at to in is in to to in is or to be to of to to on of in of 2 on 2. In of at of as to in is it as to of No is or at is 1 in to of is to of 3 D as as of 3. 3D of 3. of is by of at of to to by of be by as by 4 of is of 4. to of of In BS 10 ?C is on is of 5 s 0 s of BS 10 ?C, 3 s 0050 of in in BS 050 of is on is to at A 2D) is to of on at to by of or of 5 of or to to to a at a in on is 6 of 5. 6. of at 7 D of or at in of 7. of at D of to of on 8 9– 17 as 8. 9– 17, it is in to a at a of in by of of a of is to at in to to in to a at to of of of as as of of be in in is is to to in as 9– 17, it is to in is at 84 to to 8. 9. 84. 10. 13. 11. 02. 12. 90. 13. 78. 14. 838. 15. 904. 16. 853. 17. 866. As a at of of at of to to is It is a to a to on at is in A 27, is a in to of is in is at is in is at a to as is is is to be is in is is is to of is a by of of on is by of at 23, it is in it 3, 150 N. 150 N. to 23, is to at to of 07 4、 he no In it is be so be at is of an of of on of of to