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台扇电机外表前塑料罩模具设计【7张图纸】【优秀】

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台扇 电机 机电 外表 塑料 模具设计 图纸 优秀 优良
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台扇电机外表前塑料罩模具设计

45页 21000字数+说明书+任务书+7张CAD图纸

任务书.doc

前塑料罩.dwg

台扇电机外表前塑料罩模具设计论文.doc

型腔.dwg

型芯.dwg

滑块.dwg

爆炸图.dwg

脱模板.dwg

装配图.dwg

论文封皮.doc

评语及任务书.doc


摘要



   本文讨论了塑料罩注塑模具设计模设计过程。介绍了注塑模成型工艺和注塑模具的结构及工作原理。塑料罩采用的是塑料-ABS,热塑性塑料的主要成型工艺是注射成型,因此,塑料罩成型方法采用浇注成型。 本设计对台扇电机外表前塑料罩结构进行了工艺分析,确定了分型面、浇注系统等,选择了浇注机,计算了成型零部件的尺寸。确定了模具浇口、限位装置、顶出机构和导柱 导套,这样设计出的结构可确保模具工作可靠和灵活。最后对注射机进行选择和校核。

   本论文基于Pro/E CAD系统,通过该系统,用户可以在可视化平台上交互式的设计注塑模具各个部件,不仅可以避免相似零件设计的重复性,大大提高其设计效率和设计质量,缩短产品的开发周期,而且方便了产品后续的有限元分析,同时也符合了现代设计思想的发展要求


关键词: 模具设计 ABS 注塑模 Pro/E 成型零件。



目  录

摘要I

AbstractII

第1章 绪论1

1.1 模具工业在国民经济中的地位1

1.2 各种模具的分类和占有量2

1.3 我国模具工业的现状3

1.4 世界五大塑料生产国的产能状况5

1.5 我国模具技术的现状及发展趋势7

第2章塑件设计分析10

2.1 塑件材料工艺性分析10

2.1.1 材料基本特征11

2.1.2 材料成型特点11

2.2 塑料制品的工艺性分析12

2.2.1 收缩性12

2.2.1.1 塑件结构设计对塑件收缩的影响12

2.2.1.2 模具结构设计对塑件收缩的影响12

2.2.2 脱模斜度13

2.2.3 塑件的壁厚13

2.2.4 圆角13

2.2.5 塑件的尺寸精度及表面质量14

2.3 本章小结14

第3章注塑成型的准备15

3.1 注塑成型工艺简介15

3.2 注塑成型工艺条件15

3.3 注塑设备选择16

3.3.1 注塑机简介16

3.3.2 注塑机的选择和基本参数16

3.4 注射机的校核16

3.4.1 最大注塑量的校核16

3.4.2 注射压力校核17

3.4.3 锁模力校核17

3.4.4 模具安装尺寸校核18

3.4.4.1模具厚度校核18

3.4.4.2模具外形尺寸校核18

3.4.4.3喷嘴尺寸校核18

3.4.4.4定位环尺寸校核18

3.4.5 开模行程校核18

3.5 本章小结19

第4章模具设计20

4.1 分型面的确定20

4.2 型腔数目的确定20

4.3 浇口确定20

4.4 浇注系统设计20

4.4.1 主流道20

4.4.2 冷料穴22

4.4.3 浇口22

4.5 模架的确定22

4.6 导向与定位机构22

4.6.1 导向机构的设计22

4.6.2 定位机构设计23

4.7 顶出系统设计23

4.7.1 脱模力的计算23

4.7.2 推杆脱模机构24

4.7.3 推板厚度的确定24

4.8 内侧抽芯机构25

4.9 排气系统设计26

4.10 温度调节系统设计27

4.10.1 温度调节对塑件质量的影响27

4.10.2 温度调节与生产效率的关系27

4.11 冷却系统设计28

4.11.1 冷却管道的直径计算28

4.11.2 冷却管道的孔数计算29

4.12 本章小结31

第5章模具主要零件的算32

5.1 型腔,型芯的成型尺寸计算32

5.1.1 型腔的径向尺寸32

5.1.2 型腔深度尺寸计算32

5.1.3 型芯的径向尺寸计算32

5.1.4 型芯的高度尺寸计算32

5.2 型腔壁厚和底版厚度计算33

5.3 弹簧的选用34

5.4 本章小结34

结论34

致谢35

参考文献36

附录137

附录238

附录339


内容简介:
哈尔滨华德学院毕业设计(论文)任务书学生姓名系部材料工程系专业、班级模具专业 0895221指导教师姓名陈建东职称工程师从事专业模具设计是否外聘是否题目名称塑料罩注塑模设计一、设计(论文)目的、意义通过毕业设计,掌握塑料注射模的设计步骤,以及利用滑块进行内侧抽芯机构的设计方法。了解和熟悉模具主要零件的加工制造工艺。二、设计(论文)内容、技术要求(研究方法)主要研究内容:利用Pro/E设计软件,完成该塑件的三维实体造型设计,在查阅相关设计资料和分析该塑件注射成型工艺性基础上进行模具的总体方案设计及可行性分析。在完成模具参数计算和结构设计的基础上,利用三维设计软件完成模具实体设计,最后完成工程图纸(二维)、轴侧图(三维)绘制和设计计算说明书编写。技术要求: 制品材料:ABS三、设计(论文)完成后应提交的成果(1)计算说明部分编写设计说明书一份,约10000字。 (2)图纸部分完成塑料罩注射模总装图(二维)设计,零号图1张;完成塑料罩注射模总装轴侧图(三维爆炸图)设计,零号图1张;型腔、型芯、脱模板零件图设计,2或3号图各1张。 四、设计(论文)进度安排第一阶段:开题 10月9日10月21日(2周),10月21日开题报告;第二阶段:设计阶段 10月24日12月9日(7周);第三阶段:撰写毕业设计论文与准备答辩 12月12日12月23日(2周);毕业答辩 12月28日12月30日。 五、主要参考资料黄虹主编.塑料成型加工与模具.北京:化学工业出版社,2003 中国模具设计大典编委会. 中国模具设计大典第9篇. 南昌: 江西科学技术出版社,2003六、备注指导教师签字:年 月 日教研室主任签字: 年 月 日哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)摘要 本文讨论了塑料罩注塑模具设计模设计过程。介绍了注塑模成型工艺和注塑模具的结构及工作原理。塑料罩采用的是塑料-ABS,热塑性塑料的主要成型工艺是注射成型,因此,塑料罩成型方法采用浇注成型。 本设计对台扇电机外表前塑料罩结构进行了工艺分析,确定了分型面、浇注系统等,选择了浇注机,计算了成型零部件的尺寸。确定了模具浇口、限位装置、顶出机构和导柱 导套,这样设计出的结构可确保模具工作可靠和灵活。最后对注射机进行选择和校核。 本论文基于Pro/E CAD系统,通过该系统,用户可以在可视化平台上交互式的设计注塑模具各个部件,不仅可以避免相似零件设计的重复性,大大提高其设计效率和设计质量,缩短产品的开发周期,而且方便了产品后续的有限元分析,同时也符合了现代设计思想的发展要求关键词: 模具设计 ABS 注塑模 Pro/E 成型零件。AbstractThis article discussed the injection mold structure of the plastic cover, and introduced injection moulding process, the structure of the injection mold and working principle. The plastic cover of ABS plastic, whose moulding process mostly is injection moulding , therefore using the casting moulding. The structure of the former plastic cover has been analysis. The parting surface and the casting system has been determined. The casting maching has been selected and the size of the forming parts have been calculated. Using the side gate, the introduction agencies asynchronous, guided column-oriented, lateral oblique derivative type column with the pump core. This structure can be designed to ensure reliable and flexible molds. machine has been selected and checked. Finally, injection machine has been selected and checked.In this paper, based on Pro / E CAD system, through the system, users can interactive visualization platform on the injection mold design various components, not only can avoid similar to the repetitive parts design, greatly improving the efficiency of its design and design quality and shorten product development cycle, and facilitate the follow-up product finite element analysis, but also in line with the thinking of the development of modern design requirements.Key word: Mold Design ABS injection mold Pro/E molding parts。目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 模具工业在国民经济中的地位11.2 各种模具的分类和占有量21.3 我国模具工业的现状31.4 世界五大塑料生产国的产能状况51.5 我国模具技术的现状及发展趋势7第2章塑件设计分析102.1 塑件材料工艺性分析102.1.1 材料基本特征112.1.2 材料成型特点112.2 塑料制品的工艺性分析122.2.1 收缩性 塑件结构设计对塑件收缩的影响 模具结构设计对塑件收缩的影响122.2.2 脱模斜度132.2.3 塑件的壁厚132.2.4 圆角132.2.5 塑件的尺寸精度及表面质量142.3 本章小结14第3章注塑成型的准备153.1 注塑成型工艺简介153.2 注塑成型工艺条件153.3 注塑设备选择163.3.1 注塑机简介163.3.2 注塑机的选择和基本参数163.4 注射机的校核163.4.1 最大注塑量的校核163.4.2 注射压力校核173.4.3 锁模力校核173.4.4 模具安装尺寸校核模具厚度校核模具外形尺寸校核喷嘴尺寸校核定位环尺寸校核183.4.5 开模行程校核183.5 本章小结19第4章模具设计204.1 分型面的确定204.2 型腔数目的确定204.3 浇口确定204.4 浇注系统设计204.4.1 主流道204.4.2 冷料穴224.4.3 浇口224.5 模架的确定224.6 导向与定位机构224.6.1 导向机构的设计224.6.2 定位机构设计234.7 顶出系统设计234.7.1 脱模力的计算234.7.2 推杆脱模机构244.7.3 推板厚度的确定244.8 内侧抽芯机构254.9 排气系统设计264.10 温度调节系统设计274.10.1 温度调节对塑件质量的影响274.10.2 温度调节与生产效率的关系274.11 冷却系统设计284.11.1 冷却管道的直径计算284.11.2 冷却管道的孔数计算294.12 本章小结31第5章模具主要零件的算325.1 型腔,型芯的成型尺寸计算325.1.1 型腔的径向尺寸325.1.2 型腔深度尺寸计算325.1.3 型芯的径向尺寸计算325.1.4 型芯的高度尺寸计算325.2 型腔壁厚和底版厚度计算335.3 弹簧的选用345.4 本章小结34结论34致谢35参考文献36附录137附录238附录339IV第1章 绪论1.1 模具工业在国民经济中的地位模具是制造业的一种基本工艺装备,它的作用是控制和限制材料(固态或液态)的流动,使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高,产品质量好,材料消耗低,生产成本低而广泛应用于制造业中。 模具是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的模具工业,日益受到人们的重视和关注。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中,6080%的零部件,都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗,是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”,用模具生产的最终产品的价值,往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低,已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 从以下四个方面,可以看出模具工业在国民经济中的重要地位与作用。第一,模具工业是高新技术产业的一个组成部分。例如:属于高新技术领域的集成电路的设计与制造,不能没有做引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模;计算机的机壳、接插件和许多元器件的制造,也必须有精密塑料模具和精密冲压模具;数字化电子产品(包括通讯产品)的发展,没有精密模具也不行。不仅电子产品如此,在航天航空领域也离不开精密模具。例如:形状误差小于0.10.3的空空导弹红外线接收器的非球面反射镜,就必须用高精度的塑料模具成形。因此可以说,许多高精度模具本身就是高新技术产业的一部分。有些生产高精度模具的企业,已经被命名为“高新技术企业”。第二,模具工业又是高新技术产业化的重要领域。用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平,是推动模具工业技术进步的关键环节。CADCAECAM技术在模具工业中的应用,快速原型制造技术的应用,使模具的设计制造技术发生了重大变革。模具的开发和制造水平的提高,还有赖于采用数控精密高效加工设备。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术等先进制造技术在模具工业中的应用,也要与电子信息等高新技术嫁接,实现高新技术产业化。第三,模具工业是装备工业的一个组成部分。在1998年以前,许多人把机械工业当作一般的加工工业。1998年11月召开的中央经济工作会议,首次明确提出了加大装备工业的开发力度,推进关键设备的国产化。将机械工业作为装备工业,把它同一般的加工工业区别开来,是对机械工业在国民经济中的地位与作用的重新定位。模具作为基础工艺装备,在装备工业中自然有其重要地位。因为国民经济各产业部门需要的装备,其零部件有很大一部分是用模具做出来的。第四,模具工业地位之重要,还在于国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑,都要求模具工业的发展与之相适应。机械、电子、汽车工业需要大量的模具,特别是轿车大型覆盖件模具、电子产品的精密塑料模具和冲压模具,目前在质与量上都远不能满足这些支柱产业发展的需要。这几年,我国每年要进口近10亿美元的模具。我国石化工业一年生产500多万吨聚乙烯、聚丙烯和其他合成树脂,很大一部分需要塑料模具成形,做成制品,才能用于生产和生活的消费。生产建筑业用的地砖、墙砖和卫生洁具,需要大量的陶瓷模具;生产塑料管件和塑钢门窗,也需要大量的塑料模具成形。从五大支柱产业对模具的需求当中,也可以看到模具工业地位之重要.从我国的情况来看,不少工业产品质量上不去,新产品开发不出来,老产品更新速度慢,能源消耗指标高,材料消耗量大,这都与我国模具生产技术落后,没有一个强大的、先进的模具工业密切相关。因此,要使国民经济各个部门获得高速发展,尽快缩短和发达国家之间的差距,加速实现社会主义现代化步伐,惟一的出路就是必须尽快将模具工业搞上去,使模具生产形成一个独立的工业部门,从而充分发挥模具在国民经济中的关键作用。1.2 各种模具的分类和占有量模具主要类型有:冲模,锻摸,塑料模,压铸模,粉末冶金模,玻璃模,橡胶模,陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模,因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。 (1)冲模:冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的50以上。按工艺性质的不同,冲模可分为落料模,冲孔模,切口模,切边模,弯曲模,卷边模,拉深模,校平模,翻孔模,翻边模,缩口模,压印模,胀形模。按组合工序不同,冲模分为单工序模,复合模,连续模。 (2)锻模:锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同,锻模分为锤用锻模,螺旋压力机锻模,热模锻压力锻模,平锻机用锻模,水压机用锻模,高速锤用锻模,摆动碾压机用锻模,辊锻机用锻模,楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同,锻模可分为预锻模具,挤压模具,精锻模具,等温模具,超塑性模具等。 (3)塑料模:塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的35,而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模,挤塑模,注射模,此外还有挤出成型模,泡沫塑料的发泡成型模,低发泡注射成型模,吹塑模等。 (4)压铸模:压铸模是压力铸造工艺装备,压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型,在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的6。 (5)粉末冶金模:粉末冶金模用于粉末成型,按成型工艺分类粉末冶金模有:压模,精整模,复压模,热压模,粉浆浇注模,松装烧结模等。 模具所涉及的工艺繁多,包括机械设计制造,塑料,橡胶加工,金属材料,铸造(凝固理论),塑性加工,玻璃等诸多学科和行业,是一个多学科的综合,其复杂程度显而易见。1.3 我国模具工业的现状中国模具工业发展迅速,但与需求相比,显然供不应求,其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面,中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距,因此,每年需要大量进口模具。中国模具产业除了要继续提高生产能力,今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面,主要是企业结构向专业化调整,产品结构向着中高档模具发展,向进出口结构的改进,中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。近年,模具行业结构调整和体制改革步伐加大,主要表现在,大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品;塑料模和压铸模比例增大;专业模具厂数量及其生产能力增加;“三资”及私营企业发展迅速;股份制改造步伐加快等。从地区分布来看,以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区,南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江,江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。虽然我国模具总量目前已达到相当规模,模具水平也有很大提高,但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家许多。当前存在的问题和差距主要表现在以下几方面:(1) 总量供不应求国内模具自配率只有70%左右。其中低档模具供过于求,中高档模具自配率只有50%左右。(2) 企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构均不合理我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间(分厂),自产自配比例高达60%左右,而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式,而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%,而国外在50%以上。2004年,模具进出口之比为3.71,进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元,为世界模具净进口量最大的国家。(3) 模具产品水平大大低于国际水平,生产周期却高于国际水平产品水平低主要表现在模具的精度、型腔表面粗糙度、寿命及结构等方面。(4) 开发能力较差,经济效益欠佳我国模具企业技术人员比例低,水平较低,且不重视产品开发,在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合1万美元,国外模具工业发达国家大多是1520万美元,有的高达2530万美元,与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理,真正实现现代化企业管理的企业较少。造成上述差距的原因很多,除了历史上模具作为产品长期未得到应有的重视,以及多数国有企业机制不能适应市场经济之外,还有下列几个原因: 国家对模具工业的政策支持力度还不够虽然国家已经明确颁布了模具行业的产业政策,但配套政策少,执行力度弱。目前享受模具产品增值税的企业全国只有185家,大多数企业仍旧税负过重。模具企业进行技术改造引进设备要缴纳相当数量的税金,影响技术进步,而且民营企业贷款十分困难。 人才严重不足,科研开发及技术攻关投入太少模具行业是技术、资金、劳动密集的产业,随着时代的进步和技术的发展,掌握并且熟练运用新技术的人才异常短缺,高级模具钳工及企业管理人才也非常紧张。由于模具企业效益欠佳及对科研开发和技术攻关重视不够,科研单位和大专院校的眼睛盯着创收,导致模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少,致使模具技术发展步伐不大,进展不快。 工艺装备水平低,且配套性不好,利用率低近年来我国机床行业进步较快,已能提供比较成套的高精度加工设备,但与国外装备相比,仍有较大差距。虽然国内许多企业已引进许多国外先进设备,但总体的装备水平比国外许多企业低很多。由于体制和资金等方面的原因,引进设备不配套,设备与附件不配套现象十分普遍,设备利用率低的问题长期得不到较妥善的解决。 专业化、标准化、商品化程度低,协作能力差由于长期以来受“大而全”“小而全”影响,模具专业化水平低,专业分工不细致,商品化程度低。目前国内每年生产的模具,商品模具只占40左右,其余为自产自用。模具企业之间协作不畅,难以完成较大规模的模具成套任务。模具标准化水平低,模具标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响,特别是对模具制造周期有很大影响。 模具材料及模具相关技术落后模具材料性能、质量和品种问题往往会影响模具质量、寿命及成本,国产模具钢与国外进口钢材相比有较大差距。塑料、板材、设备性能差,也直接影响模具水平的提高。1.4 世界五大塑料生产国的产能状况美国塑料(原料)的产量多年来一直雄居各国之首。早在80年代前期,美国塑料产量就已达2000万吨之多,1986年增至23l0万吨,占全球总产量8100吨的28.5,此后美国塑料产量继续呈现稳定增长之势,1988年、1990年、1992年、1994年、1996年和1998年分别增加到2710万吨、2810万吨、3010万吨、3410万吨、4000万吨和4360万吨,占世界总产量的比例从1996年起提高到30以上。2001年美国塑料产量为4170万吨,其中以聚乙烯为最多,达1500多万吨。其次分别是氯乙烯650万吨、聚丙烯720万吨、聚苯乙烯对酞酸脂320万吨、聚苯乙烯280万吨。国内塑料消费量(产量+进口量一出口量),美国也是全球最多的。美国的全部塑料消费量2001年为4280万吨。美国人均塑料消费量也是很高的,2000年为159公斤,2001年略减为155公斤,居全球第3位。美国现有各种大小塑料企事业单位1万多家,其中职工人数少于50人的占总数的53,50l00人的占21,100500人的占23,超过500人的占近4。职工总数近90万人。在美国塑料制品加工业的就职人数达110万,2001年的出货金额为2150亿美元,人均出货金额为195美元。德国是世界最大的塑料(原料)生产国之一,上世纪90年代初的1991年、1992年和1993年,德国塑料产量都为990多万吨,1994年增达超过1000万吨的1110万吨1998年达近1300万吨,1999年为近1400万吨,2000年增至1550万吨,超过日本为世界第2大塑料生产国,2001年上升为1580万吨,2002年已过1600万吨。2001年德国生产的种种塑料原料中,聚乙烯为285万吨(低密度聚乙烯160万吨,高密度聚乙烯125万吨),氯乙烯175万吨,聚丙烯160万吨。德国2001年的国内塑料消费量为1280万吨,其中聚乙烯265万吨,聚丙烯155万吨氯乙烯152万吨。德国人均塑料消费量2001年为160公斤,在世界上仅少于比利时的172公斤,高于美国的155公斤,排在世界第2位。德国塑料制品加工业的职工总计有近30万人,2001年的出货金额为360亿美元,人均126美元。德国塑料制品加工企业中职工少于50人的占44,50100人的占28,100500人的占25,500人以上的占4。小编推荐广大化工厂用泵、医药厂用泵首选上海市龙亚水泵厂 上海龙亚耐腐蚀泵制造有限公司 上海市新龙亚给排水设备有限公司转自:国际泵阀贸易网中国塑料工业多年持续高速增长,1991年产量仅为250万吨,1995年增为350万吨,1998年超过700万吨,到2002年已增达约1400万吨,超过日本而成为世界第3大塑料原料生产国。中国今年塑料制品市场将持续走强,在包装、工程、建材、农用和日用塑料制品等各个领域都将有较大幅度的增长,需求量将超过2500万吨。其中包装塑料制品今年需求量将超过850万吨,工程塑料制品需求量将达400万吨左右,建材塑料制品需求量将达300万吨以上,农用塑料制品需求量将在500万吨左右,日用塑料制品需求量约为80万吨左右。日本在很长的时期内都是仅次于美国的世界第2大塑料生产国。一直到1997年,日本塑料产量曾经连续多年增长,年产量在70年代中期就已达500多万吨,1987年突破1000万吨,1991年达约1300万吨,1992年和1993年因受日本经济下滑的影响,产量略有减少,分别降至1258和1225万吨。从1994年起产量再度增长,1994年、1995年和1996年分别回升到1300万吨、1400万吨和1470万吨,1997年的产量又比上年增长3.7,达到1521万吨,首次超过1500万吨。但这种增势在1998年受到遏制,产量大幅度减少。1998年,日本塑料产量为1390万吨,比上年减少了8.7。1999年和2000年日本塑料产量分别回升到1432万吨和1445万吨,但仍远未恢复到1997年的水平。2001年和2002年日本塑料产量再度下降至1400万吨以下的1364万吨和1361万吨。2002年日本塑料(原料)产量减为1361万吨。而中国则增为1366万吨,日本又退居第4位。可塑性树脂产量在日本塑料(原料)总产量中占9成左右,2002年日本生产了1214万吨热可塑性树脂,占总产量的89.2,热硬化性树脂产量为127万吨。仅占9.3,聚乙烯在日本生产的各种塑料中,数量最多,1997年、1998年、1999年、2000年和2001年分别为337万吨、314万吨、337万吨、334万吨和329万吨,2002年减至318万吨、比上年减少3.6,其中低密度聚乙烯179万吨,高密度聚乙烯118万吨,其他(EVA)21万吨;聚丙烯264万吨,比上年减少2(比历史最高的1997年的285万吨减少7;氯乙烯223万吨,比上年增长1.4(比1997年的262万吨减少15);聚苯乙烯119万吨,比上年减少2.5(比1997年的152万吨少22)。日本国内塑料消费量1997年曾达1230万吨,是迄今为止的最高纪录,2002年降到1035万吨,人均年消费量同样也从1997年97.2公斤下降到2002年的81.2公斤。日本塑料制品加工业有职工45万,2001年出货金额为840亿美元,人均186美元。日本塑料制品加工企业中职工人数不足50人的占93.3(其中9人以下的占66),50100人的企业占4.1,100500人的占2.5,500人以上的只占0.1。韩国塑料产量增长十分迅速,1986年超过200万吨,1990年增达300万吨,1992年突破500万吨,1994年、1996年和1997年分别上升到600多万吨、700多万吨和800多万吨,1998年产量增至850万吨,1999年突破900万吨,2001年达1200万吨,跻身于世界5大塑料生产国之列。韩国塑料原料产品中以聚乙烯居首,2001年产量为340万吨(低密度聚乙烯160万吨,高密度聚乙烯180万吨),聚丙烯以238万吨排在第2位,其次分别是聚酯161万吨、氯乙烯124万吨、ABSAS树脂86万吨、聚苯乙烯77万吨。韩国国内塑料消费量2001年420万吨,只相当于产量的1/3略高。人均塑料消费量2001年为106公斤,韩国塑料制品加工业的职工总数2001年为3.1万人,出货金额为85亿美元,人均276美元。塑料产量位居世界前10名的国家和地区还有法国660万吨、比利时600万吨、中国台湾598万吨、加拿大432万吨和意大利385万吨(均为2001年产量)。1.5 我国模具技术的现状及发展趋势20世纪80年代以来,国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求,同时为模具的发展提供了巨大的动力。这些年来,中国模具发展十分迅速,模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展。振兴和发展中国的模具工业,日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”已经取得了共识。目前,中国有17000多个模具生产厂点,从业人数约50多万。在模具工业的总产值中,冲压模具约占50%,塑料模具约占33%,压铸模具约占6%,其他各类模具约占11%。近年来,中国模具工业企业的所有制成分也发生了变化。除了国有专业厂家外,还有集体企业、合资企业、独资企业和私营企业,他们都得到了迅速的发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度,将技术进步作为企业发展的重要动力。此外,许多研究机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。中国塑料模工业从起步到现在,历经半个多世纪,有了很大发展,模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48in(约122cm)大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg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,精密塑料模具方面,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。经过多年的努力,在模具CAD/CAE/CAM技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型模具材料1等方面取得了显著进步;在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。进入21世纪,在经济全球化的新形势下,随着资本、技术和劳动力市场的重新整合,中国装备制造业在加入WTO以后,将成为世界装备制造业的基地。而在现代制造业中,无论哪一行业的工程装备,都越来越多地采用由模具工业提供的产品。为了适应用户对模具制造的高精度、短交货期、低成本的迫切要求,模具工业正广泛应用现代先进制造技术来加速模具工业的技术进步,这是各行各业对模具这一基础工艺装备的迫切需求。我国模具技术的发展趋势:随着电子、信息等高新技术的不断发展,模具技术的发展呈现以下趋势。模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展。模具CAD/CAE/CAM技术是模具设计、制造技术的发展方向,模具和工件的检测数字、模具软件功能集成化、模具设计、分析及制造的三维化、模具产业的逆向工程以及模具软件应用的网络化是主趋势。新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具,所采用的三维数字化模型能方便地用于产品结构的分析、模具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟(CAE)及信息的管理与共享。值得强调的是,模具数字化不是孤立的计算机辅助功能或数控技术的集合,其关键是它们与人工智能的有机集成,不仅可以整理知识、保存知识,还可以挖掘知识、繁衍知识。新一代的模具数字化将是一个集工程师的智慧和经验、计算机的硬件和软件、数值模拟和数控技术、工艺及工程管理为一体的模具优化的开发、设计和认证的系统工程。由于车辆和电机等产品向轻量化发展,许多轻型材料和轻型结构用于汽车业,如以铝代钢,非全密度成形,高分子材料、复合材料、工程陶瓷、超硬材料。新型材料的采用使得生产成形和加工工艺发生了根本变革,相应地出现了液态(半固态)挤压模具及粉末锻模、冲压模具功能复合化、超塑性成形、塑性精密成形技术、塑料模气体辅助注射技术及热流道技术、高压注射成型技术等。另一方面,随着先进制造技术的不断发展和模具行业整体水平的提高,在模具行业出现了一些新的设计、生产、管理理念与模式。主要有:适应模具单件生产特点的柔性制造技术;创造最佳管理和效益的精益生产;提高快速应变能力的并行工程、虚拟制造及全球敏捷制造、网络制造等新的生产模式;模具标准件的日渐广泛应用(模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期,且还能提高模具的质量和降低模具制造成本);广泛采用标准件、通用件的分工协作生产模式;适应可持续发展和环保要求的绿色设计与制造等。第2章塑件设计分析2.1 塑件材料工艺性分析模型绘制3D图采用PTC公司的产品Pro/ENGINEER Wildfire 3.0,最终绘制出来的3D结构图2-1所示: (a) (b)图2-1塑件模型3D图模型2D图绘制采用Autodesk公司的产品AutoCAD2009, 最终绘制出来的2D结构图2-2所示: 图2-2塑件模型2D图2.1.1 材料基本特征塑料零件的材料为ABS为塑料件的材料。ABS塑料(丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物)的特性如下:物理性能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。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 化学名称:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 ABS树脂是目前产量最大,应用最广泛的聚合物,它将PS,SAN,BS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。 ABS工程塑料一般是不透明的,外观呈浅象牙色、无毒、无味,兼有韧、硬、刚的特性,燃烧缓慢,火焰呈黄色,有黑烟,燃烧后塑料软化、烧焦,发出特殊的肉桂气味,但无熔融滴落现象。ABS工程塑料具有优良的综合性能,有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性,成型加工和机械加工较好。ABS树脂耐水、无机盐、碱和酸类,不溶于大部分醇类和烃类溶剂,而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。 2.1.2 材料成型特点(1)无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥8090 ,3h。(2)宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为270 )。对精度较高的塑件,模温宜取5060,对高光泽。耐热塑件,模温宜取6080。(3)如需解决夹水纹,需要提高材料的流动性,采取高料温、高模温,或者改变入水位等方法。 (4)如成形耐热级或阻燃级材料,生产37天后模具表面会残存塑料分解物,导致模具表面发亮,需对模具及时进行清理,同时模具表面需增加排气位置。2.2 塑料制品的工艺性分析2.2.1 收缩性根据选用的材料为ABS,查相关资料可知,ABS的收缩率为0.0040.007,由公式(2-1)求出ABS平均收缩率: (2-1)式中 塑料的平均收缩率; 塑料的最大收缩率; 塑件的最小收缩率。计算如下: 塑件结构设计对塑件收缩的影响塑件的形状、尺寸、壁厚、有无嵌件和嵌件数量及分布等对收缩率影响不小。但形状复杂、壁薄、有嵌件而且嵌件分布均匀地收缩率较小。 塑件的结构设计要求塑件有一个均匀的截面,即通常所说的塑件壁厚要均匀。如果一个塑件中有一、二处的截面较其它处的截面厚些,而采用的成型条件又只适宜于模塑薄处截面,则在厚截面处会发现缺料或塑件不密实或熟化不足以致造成收缩的不均,且薄壁塑件比厚壁塑件的收缩要小。另外,塑件上带有嵌件者比不带嵌件者收缩要小,塑件形状复杂的比形状简单的收缩要小,且直径方向的尺寸比高度方向的尺寸收缩要小。 模具结构设计对塑件收缩的影响模具分型面、加压方向、浇注系统结构形式、浇口布局及尺寸对收缩率及收缩的方向性影响很大。设计所选用的结构及浇口的位置和大小均与模制压力有密切关系。对热固性塑料的模塑成型来讲,模具结构设计合理时,可提高作用在物料上的压力,增加流动性,从而填充密实,促使成型后的产品收缩值小,如密闭式压模模具能将承受到的压力全部传递给型腔中的物料,而敞开式压模模具却只能传递一部分压力,而热塑性塑料的模塑成型时,注射模具浇口的位置和大小对塑件的收缩影响很大,浇口过小则会过多地限制原料流动,同时浇道的长度、直径和塑料进入模具流道的曲折点都会引起压力的损失,相应地减小“有效压力.,以致影响塑料的压缩程度。而浇口的位置又决定原料流动的方向,从而影响塑料的收缩。对热固性塑料铸压模具来讲,其浇口位置和大小对塑件收缩亦有同样的影响。 除上述关于模塑过程中以及模塑刚完成后所发生的收缩现象外,有些塑料在老化过程中还有一些收缩,这种老化收缩现象对热固性塑料尤为显著。对纤维醋类如醋酸纤维,则根据所用的增塑剂类型和比例也有不同程度的收缩,因此将在模塑过程中塑件的收缩值补偿到模具的相应尺寸中去,再从工艺条件来控制收缩范围,这样,就有可能得到比较符合图纸要求的塑件。2.2.2 脱模斜度塑件在模塑成型过程中,塑料从熔融状态转变为固态,将会产生一定量的尺寸收缩,从而使塑件紧紧地包在模具型芯或型腔中凸起部分。为此必须考虑塑件内外壁有足够的脱模斜度。脱模斜度是为了便于脱模,防止塑件表面在脱模时划伤,擦毛,在设计塑件表面沿脱模方向应具有合理的脱模斜度。塑件的脱模斜度大小跟塑件的性质、收缩率、摩擦因素、塑件的壁厚和几何形状有关。在设计时,参考一些资料来确定塑件的脱模斜度,一般以塑件的材料为选择依据。ABS塑料的脱模斜度为,本设计选择的脱模斜度为0.73。 2.2.3 塑件的壁厚一般说来,塑件的厚度越厚就越能满足产品的强度和刚度的性能要求,但是从塑件的成型过程看来,塑件的壁厚越厚,冷却的时间就越长,整个塑件的成型周期就要延长,提高了生产的成本,降低了生产的效率,同时,塑件的壁厚越厚,收缩率就增大,这样使的得产品的尺寸不稳定性增加,降低了产品的质量。热塑性塑料的壁厚一般为2-4mm,小塑件取偏小值,中等塑件取偏大值,大塑件可以适当地加厚。塑件最小壁厚取决于塑料的流动性。 最小壁厚与流程的关系: (2-3) 根据热塑性塑料壁厚推荐值:ABS最小壁厚0.9mm,最大壁厚7.6mm,推荐壁厚2.5mm。本设计中采用2.5mm,满足壁厚要求。 2.2.4 圆角在塑件的角隅处,既内外表面的交接转折处,加强筋的顶端及根部等处都应有设计成圆角,而且圆角的半径不应小于0.5mm。凡能设计成圆角的地反均设计成圆角,有一系列好处。在塑件成型时熔料流动阻力小,有利于改善流动冲模特性。可以防止因塑料收缩而导致的塑件变形或者因锐角而引起的应力集中,使塑件的强度增大,模具使用寿命延长,塑件外形也因圆弧过渡而显得更为美观。本塑件设计圆角为1.5mm。2.2.5 塑件的尺寸精度及表面质量塑件采用的精度等级为4级精度,部分尺寸的公差标注如图2-2所示。该塑件要求外形美观,色泽鲜艳,外表面没有斑点及熔接痕,粗糙度可取Ra0.8m。2.3 本章小结通过绘制塑件的2D,3D图,来直观分析塑件的具体形状和结构,为模具所需要的成型零件的选择奠定基础。第3章注塑成型的准备3.1 注塑成型工艺简介注塑成型工艺是制作塑料产品的一种作方法。注塑成型的全过程为:把塑料颗粒通过进料斗加入到一筒内逐渐加热到一定温度并保持一定时间,并在一定的搅拌强度(转速)下均匀(塑化)在一定压力(推力)及速度下推注到模具内(注塑成型)在压力作用下(保压),进行冷却(控制冷却速度)当塑料达到一定温度时,在一定速度下打开模具(开模)在一定的速度及作用力下把成品顶出模具(出模)成品进行检查、修除飞边(模具结合面形成的多余料)料柄(塑料的注射通道上的料,此料还起到补充成品在冷却收缩时减少的体积)包装进库。同时注塑机进行加脱模剂,合拢模具工序。 注塑成型工艺主要控制各过程中的温度、压力、速度、时间等参数指标.3.2 注塑成型工艺条件注塑成型工艺条件:速度、压力、溫度、时间、行程、数量。 1.射出压力(一次压):在注射成型时螺杆顶部单位面积对塑料施加的压力; P=油缸直径D0/螺杆直径D1油压压力; 2.保压(二次压): 熔融原料在型腔中冷却,这时必须施加一定的压力来补充其收缩部分, 增高密度,这时螺杆对塑料施加的压力叫保压; 3.锁模力: 锁模机构对模具所能施加的最大夹紧力; F=KPA(K=0.4-0.7,即压力损失系数);P:最大油泵压力;A:锁模板面积; 4.注射量: 一个注射成型周期中注入模具内的塑料重量; 5.注射能力: 一台注塑机螺杆作一次最大注射行程時所能射出的最大量; G=3.14/4D2S密度 D:螺杆直径;S:螺杆行程生产中一个周期注射量应小于或等于机台最大射出量的80%; 6.射速: 螺杆在料管內移动,单位时间內移动的行程叫射速; V=S/T100% S:螺杆在料管內的行程;T:螺杆射出时间; 7.背压: 加料时,在螺杆反退的反方向上,加在熔融塑料上的压力; 背压的作用:1.提高熔融塑胶的混练效果; 2.提高熔融塑胶的温度; 3.提高熔融塑胶的密度; 4.增进塑胶颜色的均匀;5.排出熔融塑胶内的气体; 8.低压保护: 指模具在锁模时对阻力产生的一种保护裝置,其能使模具在压住异物时受到最小的伤害,減少压模损失。 其工作原理是在模具从锁模低速到锁模高压的这段距离设定一定的时间,当模具在这段锁模过程中碰到异物.塑胶或因润滑不足而在设定时间内锁不到高压切换点时,机器就产生警报,并将模具打开; 3.3 注塑设备选择3.3.1 注塑机简介注塑机又名注射成型机或注射机。它是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。分为立式、卧式、全电式。注塑机能加热塑料,对熔融塑料施加高压,使其射出而充满模具型腔。3.3.2 注塑机的选择和基本参数选取注射机型号为XS-ZY-125,具体参数如表3-1:表3-1注塑机参数理论容量ShotSize (Theoretical)125注塑速率Injection Rate70塑化能力Plasticizing Capacity35注塑压力Injection Pressure130锁模力Clamp Tonnage1800移模行程Toggle Stroke300最大模厚Max Mold Height300最小模厚Min Mold Height200喷嘴球半径Spray nozzle12喷嘴口孔径Aperture nozzle43.4 注射机的校核3.4.1 最大注塑量的校核塑件的质量必须与所选择的注射机的最大注射量相适应,否则会影响塑件的生产和质量。若注射量过大,注射机利用率降低,浪费材料,而且可能导致塑料分解;最大注射量小于塑件的质量,就会造成塑件的形状不完整或内部组织疏松,以及塑件强度下降等缺陷。为了保证正常的注射成型,注射机的最大注射量应稍大于塑件的质量以及流到凝料质量的总和。通常注射机的实际注射量最好在注射机的最大注射量的80%以内。当塑料注射成型机最大注射量以最大注射容积标定时,按下式校核: (3-1) 式中 塑料注射成型机最大注射容量,mm3; 塑件的体积(包括塑料制品、浇道凝料和飞边),mm3; 1个塑件的体积, mm3; 型腔数; 塑料注射成型机最大注射量的利用系数,取=0.8。制品的体积计算:=2V1+V2+V3 (3-2) =2Dbh+Dbh+4/3r3 =20.2596+0.25912+3.14(0.3)3 =27+27+0.1131 =54.1131 cm3 故由上式得: 即等于 (3-3) 满足要求。3.4.2 注射压力校核注射压力校核的目的是校核注射机的最大注射压力能否满足塑件成型的需要。注射机最大注射机最大注射压力应稍大于塑件成型需要的注射压力即: (3-4) 式中注射机的最大注射压力(MPa);塑件成型所需的注射压力(MPa)。故由上式得:123(MPa)75(MPa) 满足要求3.4.3 锁模力校核锁模力是指当高压熔体充满模具型腔时,会在型腔内产生一个很大的力,力图使模具分型面涨开,其值等于塑件和流道系统在分型面上总的投影面积乘以型腔内塑料压力。作用在这个面上的力应小于注塑机的额定锁模力F即: (3-4) 式中:注射机的公称锁模力(N); 模内平均压力(型腔内的溶体平均压力mpa),一般为45mpa; 塑件、流到、浇口在分型面上的投影面积之和,mm3 ; 注射压力在型腔内所产生的作用力。故由上式得: 900KN=45(108+0.8) 100 900000N=486360N 所以,锁模力合乎要求。3.4.4 模具安装尺寸校核模具厚度校核注射机规定的模具最大与最小厚度是指模板闭合后达到规定锁模力时动模板和定模板的最大与最小距离。因为,所设计模具的厚度应在注射机规定的模具最大与最小厚度范围内,否则将不可能获得规定的锁模力。本设计从模具装配图中可以看出:模具厚度为215mm (最小200,最大300);合乎要求。模具外形尺寸校核模板平面尺寸和模具安装用螺钉位置尺寸校核:动模座板和定模座板的尺寸均是400mm300mm,均小于注塑机四根棱柱之间的尺寸值,合乎要求。喷嘴尺寸校核注射机喷嘴头部的球面半径 应与模具主流道始端的球面半径 吻合,以免高压塑料熔体从缝隙处溢出。一般 应比 小1-2mm,否则主流道内德塑料拧料将无法脱出。本设计主流道始端口径5mm喷嘴孔直径4mm;合乎要求。定位环尺寸校核为了使模具主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线重合,模具定模板上凸出的定位环与注射机固定板上的定位孔呈较松动的间隙配合H11/h11。定位环的高度一般小型模具为8-10mm,大型模具为10-15mm。本设计定位环高度取15mm;合乎要求。3.4.5 开模行程校核注塑机开模时的行程是有限的,取出制件所需要的开模距离必须小于注塑机的最大开模距离。开模距离可分为两类情况校核:一是注塑机最大开模行程与模厚无关;另一种是注塑机最小开模行程与模厚有关。我们的校核应该按照第一种情况来校核,其校核依据为: (3-5) 式中 注塑机最大开模行程(mm); 塑件脱模(推出距离)距离(mm); 塑件高度,包括浇注系统在内(mm); a取出凝料所需要的最短距离 (mm);故由上式得:70+60+74+10=214300mm214mm 合乎要求。到此,注塑机的各项相关工艺参数均已校核通过。3.5 本章小结模架尺寸的选择确定模具的整体框架,为模具具体内部设计奠定基础。第4章模具设计4.1 分型面的确定选择分型面是为了便于塑件的脱模和简化模具结构一般选择分型面的原则是:分型面位于塑件断面尺寸最大处,保证塑件正常取;分型面距离浇口最远,有利于气体排出;不影响塑件的外观。本设计分型面为塑件上表面。4.2 型腔数目的确定确定型腔的方法有很多,根据锁模力、最大注射量、制品的精度要求、模具成本。根据制品的一般精度和塑件的质量确定本设计为一模一件。4.3 浇口确定浇口的形式众多,通常都有边缘浇口、扇形浇口、平缝浇口、圆环浇口、轮辐浇口、点浇口、潜伏式浇口、护耳浇口、直浇口等。鉴于塑料罩的投影面积大的具体结构,选择点浇口。4.4 浇注系统设计浇注系统可分为普通浇注系统和热流道浇注系统两大类。浇注系统控制着塑件成型过程中充模和补料两个重要阶段,对塑件质量关系极大。浇注系统是指从注塑机喷嘴开始,到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道,或在此通道内的冷凝的固体塑料。本模具的浇注系统简单,没有分浇道,只有一个主浇道。这样流程比较可能短,减小了压力损失、缩短了填充时间、减少了流道凝料。4.4.1 主流道主流道与喷嘴的接触处多作成半球形的凹坑。二者应严密接触以避免高压塑料的溢出,凹坑球半径比喷嘴球头半径大1-2mm;主流道小端直径应比喷嘴孔直径约大0.5-1mm,常取4-8mm,视制品大小及补料要求决定。大端直径应比分流道深度大1.5mm以上,其锥角不宜过大一般取26。热塑性塑料的主流道,一般由浇口套构成。 图4-1 浇口套结构形式计算主流道的直径经验公式为: (4-1) 式中 D主流道大端直径(mm); V流经主流道的溶体容积; K因溶体材料而异的常数(查表得ABS材料K值取4)。经计算在本设计中小端取直径为5mm大端取直径为8mm。为了有利于熔料的平稳转向,同时还可减小料流阻力,在主浇道出口处设置圆角, 或 取 d1=1 mm为了保证注射机喷嘴头部与浇注系统进料处的良好吻合避免由于积存冷料而影响脱模,一般,要求浇口套凹球面半径R比喷咀球面半径r大12mm,即喷咀球面半径r=2mm,取R=4mm主浇道的形状一般为圆锥形,并取锥角=25。这个斜度比一般的脱模斜度大,主要是为了减少主浇道凝料的脱模阻力。主浇道入口直径d1应比喷咀孔径d大些 。避免喷嘴与浇口套之间造成死角而积存冷料 ,影响浇注系统凝料脱出。 喷咀孔径=4 mm 取d1=5 mm为了减少浇注系统的凝料消耗,减小熔料的压力损失,同时结构上没有特别需要,主浇道长度应尽可能短些,一般取H=50mm。主流道表面粗糙度应适当,一般取为 这是因为,表面粗糙度大熔料的流动阻力大,脱模阻力也大; 表面粗糙度如果太小 熔料的流动阻力会小些,但凝料与主流道之间容易形成真空,反而会使脱模阻力增大。4.4.2 冷料穴本模具的冷料穴为一级冷料穴,即主浇道直对的冷料穴,是带Z型拉料杆的冷料穴。一般的冷料穴开设在主浇道直对的动模板上(即塑料熔体流动的转向处),其标称直径与主浇道大端直径相同。要保证冷料穴的体积大于冷料的体积。本设计冷料穴直径D=8mm。深度约为直径的1-1.5倍,H=12mm。4.4.3 浇口根据经验的数据,一般的点浇口直径常为0.51.8,这里选1;浇口的长度常为0.52,这里选2。4.5 模架的确定根据型腔排列的方式以及根据制件型腔、型芯的结构形式、脱模动作、浇注形式,初选择模架A3型,300400系列。4.6 导向与定位机构导柱导向机构是利用导柱和导套之间的配合来保证模具的对合精度。导向结构的设计内容包括:导柱和导套的机构设计;导柱和导套的配合;导柱和导套的数量和布置等。4.6.1 导向机构的设计导向机构的作用:(1)导向 上模和下模合模时,首先是导向零件相接触,引导上下模准确合模,避免凸模和型芯进入型腔,以保证不损坏成型零件。(2)定位 避免模具接触时错位而损坏模具,并且在模具闭合后使型腔保持正确的形状,不至于由于位置的偏移而引起零件壁厚不均匀;(3)承受一定的侧向压力,塑料注入型腔过程中会产生单向侧面压力,或由于成型设备精度的限制,使导柱在工作中承受一定的侧压力。导柱设计(GB/T4169.5-1984)(1)导柱直径表4-1 导柱直径d 与模板外形尺寸关系 模板外形尺寸 150150200200250250300300400导柱直径 161618182020252530根据动模板尺寸:选定导柱直径为25。(2)导柱配合精度导柱工作部分的配合精度采用间隙配合H7/f6,表面粗燥度为Ra0.4;导柱固定部分配合精度采用过渡配合H7/k6,表面粗糙度Ra0.8。(3)材料导柱必须具有足够的抗弯强度,且表面要耐磨,芯部要坚韧,因此导柱的材料选用碳素工具钢(T8A)淬火处理,硬度5055HRC。(4)导柱的长度通常高出凸模端面68mm,以免在导柱还未导正时,凸模就先进入型腔与其碰撞而破坏。为了便于导柱顺利进入导套,导柱的端面应该设计成锥形。导套设计 (GB/T4169.2-1984) 导套是与安装在另一半模上的导柱相配合,用以确定动定模的相对位置,保证模具运动导向精度的圆套形零件。导套有直导套和带头导套两种形式,本设计中采用带头导套。导套的材料选为:T8A,淬硬HRC5055。导套内外圆柱面表面粗燥度都取为Ra0.8。导套孔的滑动部分按H7/f6间隙配合,导套外径按H7/k6过渡配合。4.6.2 定位机构设计为了便于模具在注射机上安装以及模具浇口套与注射剂的喷嘴孔精确定位,应在模具上(通常在定模上)安装定位圈,用于与注射机定位孔匹配。定位圈除了完成浇口与喷嘴孔的精确定位外,还可以防止浇口套从模具内滑出。定位圈有标准定位圈和特殊定位圈两种,本设计中采用特殊定位圈,定位圈的材料选用45中碳钢,经正火处理,硬度为250280HBS。4.7 顶出系统设计4.7.1 脱模力的计算脱模力指将塑件从型芯上脱出时所需克服的阻力。计算的公式为 (4-2)式中 抽芯力();单位面积塑件对型芯的正压力(),一般取p(4.8411.76); 塑件包紧型芯的侧面积(); 塑件与模体钢材的摩擦系数,一般取0.10.3; 脱模斜度。计算得: 4.7.2 推杆脱模机构采用圆柱型推杆优点:由于圆柱形状的推杆和推杆孔最容易加工,而且很容易保证其配合精度,易于保证其互换性,并且易于更换,而且它还具有滑动阻力小,不易于卡滞等。推杆结构形式如图4-2(a)所示;推杆的固定形式如图4-2(b)。 (a) (b)图4-2 推杆结构形式4.7.3 推板厚度的确定为减少脱模过程中脱模板与与型芯之间的摩擦,根据溢料间隙,两者之间应有0.20.3mm的间隙,并采用锥面配合,一防止脱模板偏斜溢料。锥面的斜度约取510。另外在脱模板上安装矩形嵌件,进一步提高脱模板的耐磨性,减小热处理带来的变形。对于脱模板的厚度的计算,根据刚度条件 (4-3)其中L矩形件长度,单位mm,本模具取150mm;B矩形件宽度,单位mm,本模具取84mm;模具许用变形量,根据上文的分析取;塑件脱模力,单位N,计算中取;材料的弹性模量,碳钢。4.8 内侧抽芯机构因为塑件有内侧凸台,所以本设计采用滑块内侧抽芯机构的设计。塑料制品的内侧经常会有凸台和凹穴,除用斜导柱内侧抽芯结构进行抽芯外,也可采用斜滑块内侧抽芯结构。根据塑料制品结构的特点。根据塑料制品结构的特点,可用用不同形式的斜滑块内侧抽芯结构。图 4-3中塑料制品内侧的凸台由斜滑块1成型,在型芯2上开有斜孔,滑座3用螺钉固定在动模板4(即反推杆固定板)上。斜滑块的成型端可在型芯的斜孔内移动,另一端滑配合于滑座的T形槽内,开模后,推出推动动模板4,使斜滑块的成型端可在型芯的斜孔内移动,作推件和内抽芯动作,同时斜滑块在滑座的形槽内移动。斜滑块的复位是用反推杆来成的。利用推杆推动斜滑块1沿斜面移动,推件和内侧抽芯同时进行。 图4-3内侧抽芯机构结构形式图4.9 排气系统设计在注射成型过程中,模具内除了型腔和浇注系统原有的空气外,还有塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体和塑料中的水分在注塑温度下汽化形成的水蒸气。这些气体若不能顺利排出,则有可能因填充时气体被压缩而产生的高温引起塑件局部碳化烧焦,同时这些高温高压气体页可能挤入塑料熔体内而使塑件产生气泡、空洞或填充不足等缺陷。因此有必要在分型面设计排气槽进行改善。参考塑料成型工艺及模具设计表4-14,得ABS的排气槽深度为0.010.03mm,取0.02mm;导气沟深度为0.81.5mm,取1.5mm。根据塑件结构排气槽的位置如下:图4-4 结构排气槽分布示图4.10 温度调节系统设计4.10.1 温度调节对塑件质量的影响在注塑成型过程中,模具的温度对塑件的质量、生产率等均有很大的影响, 因此保证塑件质量,必须控制好温度,使温度适当、稳定和均匀。(1)塑料品种很多,每种塑料由于品种和添加剂的不同,使得其成型的最佳温度不同,通过温调系统,可以得到最佳模温,使塑料有良好的成型性。(2)凸凹模的模温如不同,会使塑件内应力加大,导致塑件翘曲变形,而温调系统可使凸凹模的温度相近和均匀,对减少变形大有好处。(3)合适的模温,可使塑料的力学性能大为改善,使塑件具有良好的机械强度。(4)恒定的模温,能有效地减少塑件成型时收缩的波动,保证塑件的尺寸精度。(5)适当地提高模温能有效地改善塑件外观质量,使塑件表面光滑,具有光泽。(6)对于结晶性塑料,应采用高模温,可有利于结晶过程的进行,所得塑件不易变形。对于柔性塑料,若采用低模温会有利于塑件尺寸的稳定。4.10.2 温度调节与生产效率的关系塑料熔体在注塑成型时温度很高,充模后应冷却、固化后才能开模取出塑件,从熔体到固化这一段时间的长短,极大地制约了生产率的提高,而模具温度调节系统就是要在较短的时间内使模温降低,以缩短生产周期,提高生产率。一般来说,模具的冷却时间约占成型周期的2/3-4/5,由此看来,缩短成型周期内的冷却时间是提高生产率的关键。为此,我们可通过下列途径来缩短冷却时间。 1) 提高冷却水的流速,改变冷却水的流动状态,以提高传热系数,缩短冷却时间 2) 将冷却水的水温降低,提高其与模具之间的温差,可使模具降温更快。 3) 在模具上设计和加工出尽可能完善的冷却通道,使之与模具能尽可快地进行热交换。4.11 冷却系统设计4.11.1 冷却管道的直径计算已知条件:塑件材料为ABS;塑件的成型周期根据经验方法得壁厚2.5的制件成型周期为45;成型周期内塑件的质量为=54.11;水的密度为。塑件在固化时每小时释放的热量:塑件的产量计算公式为: (4-4)式中 塑件的产量(); 成型周期内塑件的质量(); 每小时成型次数()。计算如下:查表81得ABS的单位热流量表4-2常用塑料熔体的单位热流量塑料品种塑料品种ABS低密度聚乙烯聚甲醛高密度聚乙烯丙烯酸聚丙烯醋酸纤维素聚碳酸酯聚酰胺聚氯乙烯所以总热流量为: (4-5)式中 总热流量();塑件的产量();单位热流量()。计算如下:冷却水的体积流量:冷却水的体积流量公式为: (4-6)式中 冷却水的体积流量();总热流量();水的密度(); 冷却介质的比热容(); 模温与冷却介质温度之间的平均温差()。计算如下:查表4-2,为了使冷却水处于湍流状态,取d=8mm。表4-3冷却水的稳定湍流速度与流量冷却水道直径最低流速流量81.66101.32121.10150.874.11.2 冷却管道的孔数计算冷却水在管道内的流速冷却水在管道内的流速公式为: (4-7)式中 冷却水在管道内的流速();冷却水的体积流量(); 冷却水道直径()。计算如下:冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热系数 查表8-3,取=6.48(水温为时)表4-4不同水温下的值平均水温05101520254.915.305.686.076.456.48由公式: (4-8)式中 冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热系数;冷却介质的比热容();水的密度();冷却水在管道内的流速();冷却水道直径()。计算如下:冷却管道中的传热面积由公式: (4-9)式中 冷却管道中的传热面积();塑件的产量();单位热流量();冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热系数;模温与冷却介质温度之间的平均温差()。计算如下:由公式: (4-10)式中 冷却管道中的传热面积();圆周率;冷却水道直径();冷却管道长度()。计算如下:所以模具上开设的管道孔数为4。4.12 本章小结通过冷却系统的设计及计算,确定了冷却形式及冷却管道的具体尺寸,冷却系统与脱模机构的同步设计有助于两者很好的协调。第5章模具主要零件的算5.1 型腔,型芯的成型尺寸计算采用整体式型腔,也就是由整块材料加工而成的型腔。整体式型腔的优点是,强度和刚度相对较高,且不易变形,对塑件的上表面不会产生拼模缝的痕迹,缺点为切削量大,模具成本高,同时给热处理和表面处理带来一定的困难。型腔的外形尺寸为:1209060。 (5-1)5.1.1 型腔的径向尺寸 式中:凹模径向名义尺寸(最小尺寸); 所采用的塑料平均成形收缩率
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