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吸盘式电脑摄像头底座的模具设计【16张图纸】【优秀】

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吸盘式 电脑 摄像头 底座 模具设计 图纸
资源描述:

吸盘式电脑摄像头底座的模具设计

38页 17000字数+说明书+开题报告+中期报告+16张CAD图纸

中期.doc

主浇道衬套.dwg

产品图.dwg

凹模型芯.dwg

动模座板.dwg

动模板.dwg

吸盘式电脑摄像头底座的模具设计开题报告.doc

吸盘式电脑摄像头底座的模具设计论文.doc

回程杆.dwg

型芯板.dwg

定位圈.dwg

定模座板.dwg

定模板.dwg

导套.dwg

导柱.dwg

拉料杆.dwg

装配图.dwg

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摘  要

   本文详细介绍了摄像头底座注射模具的设计。对浇注系统、成型零件、脱模机构、斜顶杆侧抽芯机构、合模导向机构、温度调节系统、排气系统和部分零件的加工工艺做了完整的设计计算。


关键词: 注塑模;塑料;模具;模具设计


目  录

1  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2

1.4世界五大塑料生产国的产能状况3

1.5我国模具技术的现状及发展趋势4

2  塑件材料的成型特性与工艺参数6

2.1塑件材料的特性6

2.2 成型特性6

2.3工艺参数8

2.4塑料制件的结构工艺性8

2.5塑件在模具中的位置9

3  模具结构设计10

3.1型腔数目的确定11

3.2分型面的设计11

3.3注射机的选定12

3.4主流道的设计13

3.5 浇口的设计。13

3.6浇口位置的选择14

3.7 冷料穴和拉料杆的设计15

3.8排气系统的设计15

3.9温度调节系统15

4  成型零件的设计与计算16

4.1成型零件的设计17

4.2模具型腔侧壁和底板厚度的计算18

4.3 模架的选用20

5  合模导向机构的设计21

5.1 导向机构的作用21

5.2 导柱导向机构21

6  推出机构的设计24

6.1 推出机构的设计原则24

   6.2 脱模力的计算24

   6.3 简单推出机构24

7  注射机相关参数的校核26

   7.1注射压力的校核26

   7.2锁模力的校核26

   7.3模具闭和高度的校核26

   7.4开模行程的校核27

   7.5模具安装尺寸的校核27

   7.6安装螺孔尺寸27

8  结论28

致谢30

参考文献31

塑件材料的成型特性与工艺参数

   本章着重介绍塑料成型的工艺特点以及塑件的工艺要求,塑件结构设计方面的知识。为后面几章的模具设计奠定了基础。

   对零件的分析得塑件材料取PE(聚乙烯)。

2.1塑件材料的特性

   聚乙烯无臭,无毒,手感似蜡,具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70~-100℃),化学稳定性好,能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸),常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,但由于其为线性分子可缓慢溶于某些有机溶剂,且不发生溶胀,电绝缘性能优良;但聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)是很敏感的,耐热老化性差。

2.2 成型特性

   PE(聚乙烯)注塑成型工艺,根据材料的特性和供料情况,一般在成型前应对材料的外观和工艺性能进行检测。供应的粒料往往含有不同程度的水分、熔剂及其它易挥发的低分子物,特别是具有吸湿倾向的PE含水量总是超过加工所允许的限度。因此,在加工前必须进行干燥处理,并测定含水量。在高温下PE的水分含量要求在5%以下,甚至2%~3%,因此常用真空干燥箱在75℃~90℃干燥2小时。已经干燥的材料必须妥善密封保存,以防材料从空气中再吸湿而丧失干燥效果,为此采用干燥室料斗可连续地为注塑机提供干燥的热料,对简化作业、保持清洁、提高质量、增加注射速率均为有利。干燥料斗的装料量一般取注塑机每小时用料量的2.5倍。  

   对于某些包胶注塑的应用,使用聚乙烯(PE)载色剂可能会对与基体的粘接力产生不利的影响。新购进的注塑机初用之前,或者在生产中需要改变产品、更换原料、调换颜色或发现塑料中有分解现象时,都需要对注塑机机筒进行清洗或拆洗。   清洗机筒一般采用加热机筒清洗法。清洗料一般用塑料原料(或塑料回收料)。在加工注塑过程中,温度的设定是否准确是制品外观和性能好坏的关键。下面是进行PE加工注塑时温度设定的一些建议。  进料区域的温度应设定得相当低,以避免进料口堵塞并让夹带的空气逸出。当使用色母料时为了改善混合状态,应将过渡区域的温度设定在色母料的熔点以上。离注塑喷嘴最近区域的温度应该设定得接近于所需的熔体温度。所以,经过测试,通常PE产品在各个区域温度的设定范围分别是:料筒为160摄氏度到210摄氏度,喷嘴为150摄氏度到170摄氏度。  模具温度应该设定高于注塑区的冷凝温度,这将能避免水分对模具的污染以致制品表面出现的条纹。较高的模具温度通常会导致较长的循环周期,但它能改进焊接线和制品的外观效果,所以,模具温度的范围应设计定在33到65之间。  在制品填充模具型腔的过程中,如果制品的填充性能不好,就会发生压力降低过大、填充时间过长、填充不满等等情况,从而使制品存在质量问题。为了提高制品在成型时的填充性能,改善成型制品的质量,一般可以从下列几个方面来考虑:  1)改变浇口位置;  2)改变注射压力;  3)改变零件的几何形状。  通常将注射压力的控制分成为一次注射压力、二次注射压力(保压)或三次以上的注射压力的控制。压力切换时机是否适当,对于防止模内压力过高、防止溢料或缺料等都是非常重要的。模制品的比容取决于保压阶段浇口封闭时的熔料压力和温度。如果每次从保压切换到制品冷却阶段的压力和温度一致,那么制品的比容就不会发生改变。在恒定的模塑温度下,决定制品尺寸的最重要参数是保压压力,影响制品尺寸公差的最重要的变量是保压压力和温度。例如:在充模结束后,保压压力立即降低,当表层形成一定厚度时,保压压力再上升,这样可以采用低合模力成型厚壁的大制品,消除塌坑和飞边。  保压压力及速度通常是塑料充填模腔时最高压力及速度的50%~65%,即保压压力比注射压力大约低0.6~0.8MPa。由于保压压力比注射压力低,在可观的保压时间内,油泵的负荷低,固油泵的使用寿命得以延长,同时油泵电机的耗电量也降低了。采用预先调节好一定的计量,使得在注射行程的终点附近,螺杆端部仍残留有少量的熔体(缓冲量),根据模内的填充情况进一步施加注射压力(二次或三次注射压力),补充少许熔体。这样,可以防止制品凹陷或调节制品的收缩率。   冷却时间主要取决于熔体温度、制品的壁厚和冷却效率。此外,物料的硬度也是一个因素。与很软的品种比较,较硬的品种在模具内将较快地凝固。如果从两侧进行冷却,那么每0.100' 壁厚所需的冷却时间通常将是大约10到15秒。包胶方式的制品将需要较长的冷却时间,因为它们可以通过较小的表面积而有效地冷却。每0.100'壁厚所需的冷却时间将是大约15到25秒。                               a. 塑料成型不完整(1)进料调节不当,缺料或多料。(2)注射压力太低,注射时间短,柱塞或螺杆退回太早。(3)注射速度慢。(4)料温过低。b. 溢料(飞边)


内容简介:
毕业设计(论文)中期报告题目: 吸盘式电脑摄像头底座的模具设计 系 别 机电工程学院 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 21日1.设计(论文)进展状况1.1模具结构设计1.1.1型腔数目的确定由于该塑件尺寸不大,而且成规则的圆柱体,只能采用一模四腔生产模具可保证塑件的表面的粗糙度和质量,又能达到制件的最佳的技术经济性。1.1.2分型面的设计分型面是决定模具结构形式的重要因素,它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切的关系,并且直接影响到塑料熔体的流动充填特性及塑件的脱模,因此分型面的选择是注塑模具设计中的一个关键选择分型面应遵循以下几项基本原则: a、分型面应选在塑件外形最大轮廓处。b、确定有利的留模方式,便于塑件顺利脱模;c、保证塑件的精度要求;d、满足塑件外观质量的要求;e、便于模具的加工与制造;f、对成型面积的影响;g、排气的效果的考虑;h、对侧向抽芯的影响。注射模一般的有一个分型面,有的有两个分型面。分型面的形状分为:平直分型面,倾斜分型面,阶梯分型面,曲面分型面,复合分型面。在这里考虑到塑件分型面选在塑件外形最大轮廓处,要保证有利的留模方式,要便于塑件顺利脱模,保证塑件的精度要求,便于模具加工、脱模,采用平直分型面。如图; 1.1.3注射机的选定以锁模力为技术参数,必须大于模具在开模方向的投影面积上的总注射力。P=PB x KC x KS式中: P-型腔内注射压力 MpaPB-基本压力 MpaKC-材料系数,TRP材料取KC=1.15KS-塑料复杂系数,KS=11.5。螺杆(柱塞)直径(毫米)42喷嘴球半径(毫米)12孔直径(毫米)4注射容量(厘米或克)125定位孔直径(毫米)100注射压力1190顶出中心孔径(毫米)两侧孔径(毫米)22孔距(毫米)230锁模力(10)450模具厚度(毫米)最大300最小200最大注射面积(厘米)320模板厚度(毫米)300PB与塑件平均壁厚T,进浇口流程长度L的流程比L/T有关,本塑件T=4mm,在这里直浇口,估算L=100mm,故L/T=33,PB=32MPa,由于该塑件简单,取KS=1,则:P=32 1.15 1=36.8 MPa锁模力为;F=1.5PA0.1式中; F-所需的锁模力 KN P-型腔内注射压力 A-塑件投影面积, A=660510=336600 F=1.536.83366000.1=185.803 KN1.1.4主流道的设计 主流道的设计参考教材塑料成型工艺与模具设计P114表5-2主流的部分尺寸:查教材塑料成型工艺与模具设计P103表4.2常用热塑性塑料注射机型号和主要技术规格XS-ZY-125:喷嘴球半径=12;主流道小端直径=6。则主流道小端直径d=6+1=7; 球面配合高度h取10; 主流道锥角取30;主流道球面直径SR=12+8=20;L和D还待定,因为定模板厚度和动模底板总长为120,所以浇口套L=120mm。经计算d=2+1=3mm。1.1.5 浇口的设计。 因为该塑件是用一模4件型腔模,而且塑件表面粗糙度要求较高,浇口开在成型件的底部,才用边缘型浇口,如下图所示。1.1.6浇口位置的选择 浇口的形式很多,但无论采取什么形式的浇口,其开设的位置对塑件的成型性能及成型质量影响都很大。在模具设计时,浇口位置及尺寸要求比较严格,它一般根据下述几项原则来参考:尽量缩短流动距离a. 浇口应开设在塑件壁最厚处b. 避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷c. 考虑分子定向的影响d. 减少或避免熔接痕提高熔接强度e. 应有利于型腔中气体的排除f. 不在承受弯曲或冲击载荷的部位设置浇口g. 浇口位置的选择应注意塑件外观质量 综合以上原则和塑件形状及技术要求决定将浇口设置在塑件底部。1.1.7 冷料穴和拉料杆的设计冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料,以免这些冷料注入行腔。为了使料流的流动性更好,在模具内温度更均匀.1.1.8排气系统的设计当塑料溶体填充型腔时,必须将型腔内和浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体顺利排出模外。如果型腔内因各种因素没有将产生的气体排除干净,塑件就会形成气泡、接缝、表面轮廓不清及填充缺料的成型缺陷,另外气体受压,体积缩小会产生高温将导致素件局部碳化或烧焦,同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度。因此必须考虑排气问题,注射模成型时排气通常用如下三种方式进行: a.利用配合间隙排气 b.在分型面上开设排气槽排气 c.利用排气塞排气本塑件可在分型面上开设排气槽,不必专门开设排气系统。1.1.9温度调节系统无论什么塑料进行注射成型,均有一个比较适宜的模具温度范围,在此模具温度范围内,塑料熔体的流动性好,容易充满型腔,塑件脱模后收缩和翘曲变形小,形状与尺寸稳定,力学性能以及表面质量较高。为了使模温控制在一理想的范围内,现设计一模具温度调节系统。由于本次设计的塑料PE黏度和流动性大,模温为80100,故无须设计加热系统,只需设计冷却系统以确保合理的模温。常用的冷却方法有水冷却、空气冷却和油冷却,本设计采用水冷却,经济实惠。 冷却系统的设计原则与常见冷却系统的结构冷却系统的设计原则为: a) 冷却水道应尽量多 b)冷却水道至型腔表面距离应尽量相等 c)浇口出加强冷却 d)冷却水道、入口温差应尽量小 e)冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置此外,冷却水道的设计还必须尽量避免接近塑件的溶接部位以免产生溶接痕,降低塑件强度; 模具装配草图2.存在问题及解决措施2.1主要问题:首先是Solidworks和ProE三维软件进行电脑三维模拟设计件不能很好的使用,因此对模具不能进行仿真模拟,对模具的质量,以及零件的材料选择等一系列问题不能解决。2.2解决措施: 下功夫学习软件,并找寻相关模具设计书籍进行学习,经常性的向导师和相关教师请教。 其次是在模具的设计过程中,对软件不能正确进行选择,此环节感觉不是很理解。解决措施:查阅相关书籍,经常练习设计软件,向导师请教学习。3.后期工作安排3.1完成模具及其附属零件的三维模型,优化模具的整体设计以及完成毕业论文。3.2 6-8周:运用Solidworks或者ProE三维软件进行电脑三维模拟设计,论证其 可行性; 9-10周:根据三维模拟设计的图形画出二维CAD工程图纸及工艺卡片; 11-13周:进行资料整理并开始撰写毕业论文; 14-15周:进行论文和图纸的修改并准备毕业答辩。 指导教师签字: 年 月 日注:1. 正文:宋体小四号字,行距22磅;标题:加粗 宋体四号字2. 中期报告由各系集中归档保存,不装订入册。毕业设计(论文)开题报告 题目:吸盘式电脑摄像头底座的磨具设计 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 16 日1. 开题综述1.1题目背景:塑料注射模具是工业产品用的工艺设备,主要用于制造业和加工业。它是冲压、锻造、铸造成型机械,同时和塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料制品成型加工成型机械相配套,作为成型工具使用的。塑料注塑磨具属于精密机械产品,因为他主要由机械零件和机构组成,如成形工作零件,导向零件,支撑零件,应为零件等;送料机构,抽芯机构,推料机构,检测与安全机构等。 塑料模具是现代塑料工业生产中最重要的工艺装备,塑模工业是国民经济的基础工业之一。用塑模成型零件的主要优点是制造简单,材料利用率高,产品的尺寸规格一致,特别是对大批量生产的机电产品,更能获得价廉物美的经济效果。1.2研究意义: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。通过本次设计对吸盘式电脑摄像头底座零件磨具设计,不仅对注塑模具有一个初步的认识,注意到设计中的基本细节问题,了解模具结构及其工作原理。而且对CAD,PRO/E等一系列软件的应用熟练,为今后从事设计工作打下坚实的基础,让我们更快适应生产工作。培养自己综合运用所学基础和专业基本理论,基本方法分析和解决测量与控制及其它相关工程实际问题的能力,在独立思考、独立工作能力方面获得培养和提高。1.3国内外相关研究情况1.3.1我国磨具工业的研究情况 80年代以来,在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和领导下,我国磨具总产值约为360亿元,其中塑料膜约为百分之三十左右。在未来的磨具市场中,塑料膜在磨具总量中的比例还将逐步提高。 我国塑料膜工业从起步到现在,历经半个世纪,有了很大发展,磨具水平有了较大提高。成型工艺方面,CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶,以生产家用电器的企业为代表,陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统,如美国EDS的UG、美国Parmetric Technology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5,日本HZS公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进,碎花了大量资金,但在我国磨具行业中,实现了CAD/CAM的集成,并能支持CAE技术对成型过程,取得了一定的技术经济效益,促进和推动了我国磨具CAD/CAM技术的发展。 目前国内市场对中高档磨具的需求量很大,但要求国产磨具必须在质量、交货期等方面满足用户的要求。另外,随着近年来工业发达国家的人工费用增加,其磨具生产正向发展中国家特别是东南亚国家转移。因此,只要国产磨具的质量能够有提高,交货期能够保证磨具出口的前景是十分乐观的。有专家认为,伴随着世界经济的一体化浪潮,全球制造业加速向中国大陆地区转移已是大势所趋,中国也将逐步发展成为世界级的制造业基地。1.3.2国外磨具工业的研究情况 在模具设计技术方面,工业发达国家在模具设计上已经大量使用计算机辅助设计软件进行模具的结构设计,并普及了计算机绘图。在注塑模具设计中,已开始普及应用计算机辅助工程分析软件,对塑料的流动,填充,冷却情况及模具的浇口配置,浇道大小,冷却加热系统和模具的刚度,强度等进行科学的分析和计算,从而保证注塑制品的质量与合理的生产节拍。国外的注塑模具中,多型腔,多层,大型精密模具已占50,不仅提高了生产效率,而且节省了大量塑料原料。 在模具加工技术方面,国外已大量使用数控机床,应用计算机辅助加工软件和数控编程技术对模具,特别是对具有复杂型腔(三维曲面)的模具进行加工,使模具的质量和附加值大为提高。模具的加工周期减少6以上,成本降低3以上,生产效率提高60以上为了提高加工效率及满足各种复杂曲面加工的要求,国外已开发出四轴和五轴的数控自动编程软件并且进了实用阶段。模具标准化程度日益提高,模具标准模架及模具标准件的应用日益普及,已实现商品化。模具结构更多地采用新技术,如注塑模具的热流道技术等。针对不同制品的要求,开发出适用于各种不同模具的专用模具钢,并实现商品化。根据模具生产的特点,模具企业向小而专的方向发展。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研究的主要内容 通过学习CAD/UG等制图软件综合掌握和应用塑料模具设计的基础理论和专业知识系统的掌握产品零件的成型工艺分析、模具结构设计的基本方法和步骤、非标准模具零件的设计等。解决的主要问题:1UG三维建模与仿真2确定浇注系统3型腔的布置4选择分型面5确定脱模方式6确定排气方式7注射机类型的选择2.2拟采用的研究方案、研究方法及措施注塑模具方案设计的目的是在进行详细的模具结构设计之前,构思出多种模具总体结构的设计方案,主要包括分型方向和分型面的选择、模具合理的型腔数目的选择和结构布局、注射机和模架的选择、注射模具一般结构的设计和模具的基本成本计算等,并对设计方案进行综合分析评估,选择最优方案指导模具的详细设计。设计方向:1.浇注系统设2.抽芯机构设计3.脱模机构设4.顶出机构的设计5.分型面的选择具体步骤: 1、接受任务书2、收集、分析、消化原始资料 (1) 消化塑料制件图了解制件的用途分析塑料制件的工艺性尺寸精度等技术要 求。 (2) 消化工艺资料分析工艺任务书所提出的成型方法、设备型号、材料规格、模 具结构类型等要求是否恰当能否落实。 (3) 确定成型方法 (4) 选择成型设备 (5) 具体结构方案 3.拟定方案: (1)课题名称:吸盘式电脑摄像头底座的模具设计 (2)材料选择:ABS (3)生产批量:大批量 (4)精度要求:中 (5)塑料等级:4级 方案一:选择摄像头底座的底面为分型面,采用整体式的直浇道,侧浇口,浇口设在零件的顶面上,手动推出机构脱模,用手动侧向分型方式抽芯。方案二:选择摄像头底座的顶面为分型面,采用整体式的直浇道,点浇口,浇口设在分型面的底面,选用卧式注射机,选用机动推出机构脱模,机动侧向分型方式抽芯。方案一的优点是制造方便,但操作麻烦,生产率低,劳动强度大。 方案二生产效率高,操作简便,动作可靠,方便脱出流道凝料。经过两种方案的对比,方案一的可靠性高,经济性价比高,适合大批量生产,故选此次模具设计选用方案一。 4.确定模具类型;确定模具类型的主要结构;绘制模具图;校核整理资料;进行归档3 . 本课题研究的重点及难点,前期已开展工作 3.1本课题研究的重点及难点3.1.1浇口选择3.1.2分型面的选择3.1.3顶出机构的设计3.2前期已开展工作 查阅各种学术文献,期刊杂志,科技报纸等资料深入了解本课题内容以及本底座的具体工作状况。分析工件的构成,了解其加工零件的方式,方法。前期绘制三维零件图(1)三维磨具图(2)零件二维图(3) 图1、2吸盘式电脑摄像头底座的零件图 图2吸盘式电脑摄像头底座模具图 图3 零件二维图4. 完成本课题的工作方案及进度计划4.1完成本课题的工作方案 1.产品的外形联想。运用PRO/E软件生产成品。 2.对塑件的工艺性进行分析。 3.选注塑机,分型面。确定磨具的结构形成。 4.成型零件设计。 5.合模导向机构设计。 6.浇注系统设计。 7.磨漏冷却系统设计。 8.推出机构设计。 9.模架尺寸设计。 10.绘出零件图合装配图。4.2进度计划(1) 1-3周:查阅资料,市场调查,了解国内外吸盘式电脑摄像头底座的发展状况, 了解本课题研究的作品的特点和工作原理,完成基础知识的积累并撰 写开题报告; (2) 4-5周:方案论证,深化方案的可行性(3) 6-8周:运用Solidworks或者ProE三维软件进行电脑三维模拟设计,论证其 可行性; (4) 9-10周:根据三维模拟设计的图形画出二维CAD工程图纸及工艺卡片; (5) 11-13周:进行资料整理并开始撰写毕业论文;(6) 14-15周:进行论文和图纸的修改并准备毕业答辩。5. 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 6. 所在系审查意见: 系主管领导: 年 月 日 主要参考文献 1 伍光明等主编.塑料磨具设计指导M.国防工业出版社,2006.2 姜彬.UG塑料注射模具设计方法及应用案例M.北京:电子工业出版社,2009.83 李力,崔江红,肖庆和,胡纪云.塑料成型模具设计与制造M.北京:国防工业出版社,2007.54 梅伶.模具课程设计指导M.北京:机械工业出版社,2011.15 铭卓设计.UGNX6模具设计实例详解M.北京:清华大学出版社,2009.1 6 齐晓杰.塑料成型工艺与模具设计M.北京机械工业出版社,2010.17 王树勋.UGNX注塑模具设计M.北京:中国电力出版社,20098 杨黎明,杨志勤.机械设计简明手册M.北京:国防工业出版社,2008.19 杨占尧等.注塑模具典型结构图例M.北京:化学工业出版社,2005.510 张云杰.UG模具设计实例教程M.北京:清华大学出版社,2008.611 中国模协技术委员会、孙锡红.我国塑料模具发展现状及发展建议A.电加工与模具,2010, 增刊,31-33. 12 江洪,康瑛石,吴冬俊.UGNX5.0基础教程M.第三版.北京:机械工业出版社,2008.7 13 李学锋主编.磨具设计与制造实训教程M.化学工业出版社,2004.14 黄锐主编.塑料成型加工与磨具M.化学工业出版社,2003.315 田春年主编.塑料注射成型模具结构设计图册M.轻工业出版社,1998.16 唐志玉主编.塑料磨具设计师指南M.国防工业出版社,1999.617 Kollmann F. G. Rotating Elasto-Plastic Interference Fits. Trans. ASME, 80-C2/DET-11.18 Mechanical Drive(Reference Issue). Machine Design.52(14),1980.19 Frank W. Wilson, Philip D. Harvey & Charles B. Gump. 2nd ed. Die design handbookM. McGraw-Hill Book Company.1965. - 9 -本科毕业设计(论文)题目:吸盘式电脑摄像头底座的模具设计院 (系): 机电信息系 专 业: 机械设计制造及自动化 班 级: 学 生: 学 号: 指导教师: 2013年5月吸盘式电脑摄像头底座的模具设计摘 要本文详细介绍了摄像头底座注射模具的设计。对浇注系统、成型零件、脱模机构、斜顶杆侧抽芯机构、合模导向机构、温度调节系统、排气系统和部分零件的加工工艺做了完整的设计计算。 关键词: 注塑模;塑料;模具;模具设计IIPC camera cradle suction cup mold designAbstractThis text has introduced the design of the Cd-rom shell injection mold in detail. In this text the feed system,shaping part, drawing of patterns organization,Organization of ejection force,shut mold lead organization,temperature control system,exhaust system and the technology analyze of some work parts were designed and calculated totally. Keywords:plastics;Injection mold;mold;mold design主要符号表M机max 注射机最大注射量(g/h或cm/h)K 塑料注射成型机最大注射量的利用系数mi 一个塑件的质量(g)m浇 模具浇注系统中凝料的质量(g)F0 注射机的公称锁模力(N)P 单位投影面积所需的锁模力(MPa)A浇 浇注系统及飞边在分型面上的投影面积(cm2)Ai 一个塑件在分型面上的投影面积(cm2)Q 抽拔力(N) 塑料对钢的摩擦系数p0 单位面积的包紧力(kg/cm2)h 支承板厚度(mm)p 成型压力(Mpa)E 弹性系数(Mpa)V 冷却介质的体积流量(m/min)W 单位时间内注入模具中的塑料重量(kg/min)Q 塑件在凝固时所放出的热量(J/kg) 冷却介质的密度(/mm)c 冷却介质的比热容J/(C)t 冷却介质的出口温度() 目 录1 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21.4世界五大塑料生产国的产能状况31.5我国模具技术的现状及发展趋势42 塑件材料的成型特性与工艺参数62.1塑件材料的特性62.2 成型特性62.3工艺参数82.4塑料制件的结构工艺性82.5塑件在模具中的位置93 模具结构设计103.1型腔数目的确定113.2分型面的设计113.3注射机的选定123.4主流道的设计133.5 浇口的设计。133.6浇口位置的选择143.7 冷料穴和拉料杆的设计153.8排气系统的设计153.9温度调节系统154 成型零件的设计与计算164.1成型零件的设计174.2模具型腔侧壁和底板厚度的计算184.3 模架的选用205 合模导向机构的设计215.1 导向机构的作用215.2 导柱导向机构216 推出机构的设计246.1 推出机构的设计原则24 6.2 脱模力的计算24 6.3 简单推出机构247 注射机相关参数的校核26 7.1注射压力的校核26 7.2锁模力的校核26 7.3模具闭和高度的校核26 7.4开模行程的校核27 7.5模具安装尺寸的校核27 7.6安装螺孔尺寸278 结论28致谢30参考文献31毕业设计(论文)知识产权声明32毕业设计(论文)独创性声明33V1 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。模具工业是国民经济的基础工业,是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,它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。振兴和发展我国的模具工业,正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中,将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分,又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械,电子,轻工,汽车,纺织,航空,航天等工业领域里,日益成为使用最广泛的主要工艺装备,它承担了这些工业领域中6090的产品的零件,组件和部件的生产加工。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上,仅以汽车,摩托车行业的模具市场为例。汽车,摩托车行业是模具最大的市场,在工业发达的国家,这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一,汽车工业重点是发展零部件,经济型轿车和重型汽车,汽车模具作为发展重点,已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加,2005年将达到170种。一个型号的汽车所需模具达几千副,价值上亿元。为了适应市场的需求,汽车将不断换型,汽车换型时约有80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一,据统计,中国摩托车共有14种排量80多个车型,1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种,共计5000多个,其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具,总价值为1000多万元。其他行业,如电子及通讯,家电,建筑等,也存在巨大的模具市场。目前世界模具市场供不应求,模具的主要出口国是美国,日本,法国,瑞士等国家。中国模具出口数量极少,但中国模具钳工技术水平高,劳动成本低,只要配备一些先进的数控制模设备,提高模具加工质量,缩短生产周期,沟通外贸渠道,模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术,提高模具技术水平,对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。32毕业设计(论文)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 20世纪自20世纪80年代以来,我国的经济逐渐起飞,也为模具产业的发展提供了巨大的动力。90年代以后,大陆的工业发展十分迅速,模具工业的总产值在1990年仅60亿元人民币,1994年增长到130亿元人民币,1999年已达到245亿元人民币,2000年增至260270亿元人民币。今后预计每年仍会以1015的速度快速增长。 目前,我国17000多个模具生产厂点,从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外,其他所有制形 式的模具厂家,包括集体企业,合资企业,独资企业和私营企业等,都得到了快速发展。其中,集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如,浙江宁波和黄岩地区,从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家,成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。在广东,一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业,为了提高其产品的市场竞争能力,纷纷加入了对模具制造的投入。例如,科龙,美的,康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区,现已有几千家。 在模具工业的总产值中,企业自产自用的约占三分之二,作为商品销售的约占三分之一。其中,冲压模具约占50(中国台湾:40),塑料模具约占33(中国台湾:48),压铸模具约占6(中国台湾:5),其他各类模具约占11(中国台湾:7)。中国台湾模具产业的成长,分为萌芽期(19611981),成长期(19811991),成熟期(19912001)三个阶段。萌芽期,工业产品生产设备与技术的不断改进。由于纺织,电子,电气,电机和机械业等产品外销表现畅旺,连带使得模具制造,维修业者和周边厂商(如热处理产业等)逐年增加。在此阶段的模具包括:一般民生用品模具,铸造用模具,锻造用模具,木模,玻璃,陶瓷用模具,以及橡胶模具等。1981年1991年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显,自1982年起,台湾地区就将模具产业纳入“策略性工业适用范围”,大力推动模具工业的发展,以配合相关工业产品的外销策略,全力发展整体经济。随着民生工业,机械五金业,汽机车及家电业发展,冲压模具与塑料模具,逐渐形成台湾模具工业两大主流。从1985年起,模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等CAD/CAM技术,所以台湾模具业接触CAD/CAM/CAE/CAT技术的时间相当早。成熟期,在国际化,自由化和国际分工的潮流下,1994年,1998年,由台湾地区政府委托金属中心执行“工业用模具技术研究与发展五年计划”与“工业用模具技术应用与发展计划”,以协助业界突破发展瓶颈,并支持产业升级,朝向开发高附加值与进口依赖高的模具。1997年11月间台湾凭借模具产业的实力,获得世界模具协会(ISTMA)认同获准入会,正式成为世界模具协会会员,。整体而言,台湾模具产业在这一阶段的发展,随着机械性能,加工技术,检测能力的提升,以及计算机辅助设计,台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电,五金业和汽机车运输工具业,提升到计算机与电子,通信与光电等精密模具,并发展出汽机车用大型钣金冲压,大型塑料射出及精密锻造等模具。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。德国是世界最大的塑料(原料)生产国之一,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。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。1.5 我国模具技术的现状及发展趋势20世纪80年代开始,发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来,并发展成为独立的工业部门,其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来,我国的模具工业发展也十分迅速。近年来,每年都以15的增长速度快速发展。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,许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后,我国要发展成为世界制造强国,仍将依赖于模具工业的快速发展,成为模具制造强国。中国塑料模工业从起步到现在,历经了半个多世纪,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48(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,精密塑料模方面,以能生产照相机塑料件模具,多形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。尽管我国模具工业有了长足的进步,部分模具已达到国际先进水平,但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要,每年仍需进口10多亿美元的各类大型,精密,复杂模具。与发达国家的模具工业相比,在模具技术上仍有不小的差距。今后,我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新,以缩小与国际先进水平的距离。1. 注重开发大型,精密,复杂模具;随着我国轿车,家电等工业的快速发展,成型零件的大型化和精密化要求越来越高,模具也将日趋大型化和精密化。2. 加强模具标准件的应用;使用模具标准件不但能缩短模具制造周期,降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此,模具标准件的应用必将日渐广泛。3. 推广CAD/CAM/CAE技术;模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明,模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向,可显著地提高模具设计制造水平。4. 重视快速模具制造技术,缩短模具制造周期;随着先进制造技术的不断出现,模具的制造水平也在不断地提高,基于快速成形的快速制模技术,高速铣削加工技术,以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用2 塑件材料的成型特性与工艺参数本章着重介绍塑料成型的工艺特点以及塑件的工艺要求,塑件结构设计方面的知识。为后面几章的模具设计奠定了基础。对零件的分析得塑件材料取PE(聚乙烯)。2.1塑件材料的特性聚乙烯无臭,无毒,手感似蜡,具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70-100),化学稳定性好,能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸),常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,但由于其为线性分子可缓慢溶于某些有机溶剂,且不发生溶胀,电绝缘性能优良;但聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)是很敏感的,耐热老化性差。2.2 成型特性 PE(聚乙烯)注塑成型工艺,根据材料的特性和供料情况,一般在成型前应对材料的外观和工艺性能进行检测。供应的粒料往往含有不同程度的水分、熔剂及其它易挥发的低分子物,特别是具有吸湿倾向的PE含水量总是超过加工所允许的限度。因此,在加工前必须进行干燥处理,并测定含水量。在高温下PE的水分含量要求在5以下,甚至23,因此常用真空干燥箱在7590干燥2小时。已经干燥的材料必须妥善密封保存,以防材料从空气中再吸湿而丧失干燥效果,为此采用干燥室料斗可连续地为注塑机提供干燥的热料,对简化作业、保持清洁、提高质量、增加注射速率均为有利。干燥料斗的装料量一般取注塑机每小时用料量的2.5倍。 对于某些包胶注塑的应用,使用聚乙烯(PE)载色剂可能会对与基体的粘接力产生不利的影响。新购进的注塑机初用之前,或者在生产中需要改变产品、更换原料、调换颜色或发现塑料中有分解现象时,都需要对注塑机机筒进行清洗或拆洗。清洗机筒一般采用加热机筒清洗法。清洗料一般用塑料原料(或塑料回收料)。在加工注塑过程中,温度的设定是否准确是制品外观和性能好坏的关键。下面是进行PE加工注塑时温度设定的一些建议。进料区域的温度应设定得相当低,以避免进料口堵塞并让夹带的空气逸出。当使用色母料时为了改善混合状态,应将过渡区域的温度设定在色母料的熔点以上。离注塑喷嘴最近区域的温度应该设定得接近于所需的熔体温度。所以,经过测试,通常PE产品在各个区域温度的设定范围分别是:料筒为160摄氏度到210摄氏度,喷嘴为150摄氏度到170摄氏度。模具温度应该设定高于注塑区的冷凝温度,这将能避免水分对模具的污染以致制品表面出现的条纹。较高的模具温度通常会导致较长的循环周期,但它能改进焊接线和制品的外观效果,所以,模具温度的范围应设计定在33到65之间。在制品填充模具型腔的过程中,如果制品的填充性能不好,就会发生压力降低过大、填充时间过长、填充不满等等情况,从而使制品存在质量问题。为了提高制品在成型时的填充性能,改善成型制品的质量,一般可以从下列几个方面来考虑: 1)改变浇口位置; 2)改变注射压力; 3)改变零件的几何形状。通常将注射压力的控制分成为一次注射压力、二次注射压力(保压)或三次以上的注射压力的控制。压力切换时机是否适当,对于防止模内压力过高、防止溢料或缺料等都是非常重要的。模制品的比容取决于保压阶段浇口封闭时的熔料压力和温度。如果每次从保压切换到制品冷却阶段的压力和温度一致,那么制品的比容就不会发生改变。在恒定的模塑温度下,决定制品尺寸的最重要参数是保压压力,影响制品尺寸公差的最重要的变量是保压压力和温度。例如:在充模结束后,保压压力立即降低,当表层形成一定厚度时,保压压力再上升,这样可以采用低合模力成型厚壁的大制品,消除塌坑和飞边。保压压力及速度通常是塑料充填模腔时最高压力及速度的5065,即保压压力比注射压力大约低0.60.8MPa。由于保压压力比注射压力低,在可观的保压时间内,油泵的负荷低,固油泵的使用寿命得以延长,同时油泵电机的耗电量也降低了。采用预先调节好一定的计量,使得在注射行程的终点附近,螺杆端部仍残留有少量的熔体(缓冲量),根据模内的填充情况进一步施加注射压力(二次或三次注射压力),补充少许熔体。这样,可以防止制品凹陷或调节制品的收缩率。 冷却时间主要取决于熔体温度、制品的壁厚和冷却效率。此外,物料的硬度也是一个因素。与很软的品种比较,较硬的品种在模具内将较快地凝固。如果从两侧进行冷却,那么每0.100 壁厚所需的冷却时间通常将是大约10到15秒。包胶方式的制品将需要较长的冷却时间,因为它们可以通过较小的表面积而有效地冷却。每0.100壁厚所需的冷却时间将是大约15到25秒。 a. 塑料成型不完整(1)进料调节不当,缺料或多料。(2)注射压力太低,注射时间短,柱塞或螺杆退回太早。(3)注射速度慢。(4)料温过低。b. 溢料(飞边) (1)注射压力过高或注射速度过快。 (2)加料量过大造成飞边。 (3)机筒、喷嘴温度太高或模具温度太高都会使塑料黏度下降,流动性增大,在流畅进模的情况下造成飞边。 c. 烧焦暗纹 (1)机筒、喷嘴温度太高。 (2)注射压力或预塑背压太高。 (3)注射速度太快或注射周期太长。 d. 银纹、气泡和气孔 (1)料温太高,造成分解。 (2)注射压力小,保压时间短,使熔料与型腔表面不密贴。 (3)注射速度太快,使熔融塑料受大剪切作用而分解,产生分解气;注射速度太慢,不能及时充满型腔造成制品表面密度不足产生银纹。 (4)料量不足、加料缓冲垫过大、料温太低或模温太低都会影响熔料的流动和成型压力,产生气泡。 (5)螺杆预塑时背压太低、转速太高,使螺杆退回太快,空气容易随料一起推向机筒前端。2.3工艺参数a. 温度设定进料区域的温度应设定得相当低,以避免进料口堵塞并让夹带的空气逸出。当使用色母料时为了改善混合状态,应将过渡区域的温度设定在色母料的熔点以上。离注塑喷嘴最近区域的温度应该设定得接近于所需的熔体温度。所以,经过测试,通常PE产品在各个区域温度的设定范围分别是:料筒为160210,喷嘴为150170,模具温度的范围应设计定在4060之间。保压压力及速度通常是塑料充填模腔时最高压力及速度的5065,即保压压力比注射压力大约低0.60.8MPa。螺杆速度范围为每分钟50150转。背压的正常设定范围是50150 psi。当混合色母料时,应采用较高的背压以达到最佳的分散状态。b. 螺杆选择由于PE兼具有很好的特性,一般注塑螺杆选择通用型即可,压缩比不宜太大;如果产品要求不高,也可选择类似PVC用的螺杆。2.4塑料制件的结构工艺性 要想获得合格的塑料制件,除选择合理的塑件材料外,还必须考虑塑件的结构工艺性。塑件的 结构工艺性与模具设计有直接关系,只有塑件设计满足成型工艺要求, 才能设计出合理的模具结构。2.4.1尺寸及精度塑件尺寸的大小取决于塑料的流动性。在注射成型中,薄壁塑件的尺寸不能设计的过大。塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度,及所获得塑件尺寸的准确度。根据本次设计的要求,结合表3-9(参一)初步选定该零件的三个表面的精度分别为4、5、6级。2.4.2表面粗糙度塑件的外观要求越高,表面粗糙度应越低。一般模具表面粗糙度,要比塑件的要求低12级。塑件的表面粗糙度一般为Ra 0.83.2m。2.4.3形状塑件的内外表面形状应尽可能保证有利于成型。2.4.4斜度为了便于从塑件中抽出型心或从型腔中脱出塑件,防止脱模时拉伤塑件,在设计时必须使塑件内外表面沿脱模方向留有足够的斜度,由于本次设计所选材料为PE,内外面均取拔模斜度为1。2.4.5壁厚塑件的壁厚对塑件的质量有很大的影响,塑件壁厚尽可能均匀。本次设计的壁厚非均匀,且满足塑件的最小厚度。2.4.6圆角塑件除了使用上要求采用尖角外,其余所有转角处均应尽可能采用圆角过渡。2.5塑件在模具中的位置 a. 型腔数量及排列方式塑件的设计已完成,根据塑件品种,形状及尺寸分析,塑件的材料、形状尺寸于浇口的位置和形状有关,同时也对分型面和脱模位置有影响,此外质量控制要求,塑件的成本,注射机技术规范对型腔均有影响,本次设计选定一模一腔。 b. 分型面的设计 2.1分型面设在零件开口最大轮廓处。2.2分型面设在零件开口处以使塑件开模以后留在动模。便于顺利脱模。2.3在分型面上设有1左右的拔模斜度,可以保证塑件外观质量和塑件精度要求。3 模具结构设计3.1型腔数目的确定由于该塑件尺寸不大,而且成规则的圆柱体,只能采用一模四腔生产模具可保证塑件的表面的粗糙度和质量,又能达到制件的最佳的技术经济性。3.2分型面的设计分型面是决定模具结构形式的重要因素,它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切的关系,并且直接影响到塑料熔体的流动充填特性及塑件的脱模,因此分型面的选择是注塑模具设计中的一个关键选择分型面应遵循以下几项基本原则: a. 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。 b. 确定有利的留模方式,便于塑件顺利脱模; c. 保证塑件的精度要求; d. 满足塑件外观质量的要求; e. 便于模具的加工与制造; f. 对成型面积的影响; g. 排气的效果的考虑; h. 对侧向抽芯的影响。注射模一般的有一个分型面,有的有两个分型面。分型面的形状分为:平直分型面,倾斜分型面,阶梯分型面,曲面分型面,复合分型面。在这里考虑到塑件分型面选在塑件外形最大轮廓处,要保证有利的留模方式,要便于塑件顺利脱模;保证塑件的精度要求,便于模具加工,脱模,采用平直分型面。如图;图3.1 摄像头底座3.3注射机的选定以锁模力为技术参数,必须大于模具在开模方向的投影面积上的总注射力。P=PB x KC x KS式中 P-型腔内注射压力 MpaPB-基本压力 MpaKC-材料系数,TRP材料取KC=1.15KS-塑料复杂系数,KS=11.5。PB与塑件平均壁厚T,进浇口流程长度L的流程比L/T有关,本塑件T=4mm,在这里直浇口,估算L=100mm,故L/T=33,PB=32MPa,由于该塑件简单,取KS=1,则:P=32 1.15 1=36.8 MPa锁模力为;F=1.5PA0.1式中;F-所需的锁模力 KNP-型腔内注射压力A-塑件投影面积,表3.1 注塑机相关参数A=660510=336600F=1.536.83366000.1=185.803 KN所以选用卧式XS-ZY-125 型号国产注射机,其主要技术参数如下:XS-ZY-125型注射机技术参数螺杆(柱塞)直径(毫米)42喷嘴球半径(毫米)12孔直径(毫米)4注射容量(厘米或克)125定位孔直径(毫米)100注射压力1190顶 出中心孔径(毫米)两侧孔径(毫米)22孔距(毫米)230锁模力(10)450模具厚度(毫米)最大300最小200最大注射面积(厘米)320模板厚度(毫米)3003.4主流道的设计 主流道的设计参考教材塑料成型工艺与模具设计P114表5-2主流道的部分尺寸:表3.2 主流道部分尺寸查教材塑料成型工艺与模具设计P103表4.2常用热塑性塑料注射机型号和主要技术规格XS-ZY-125:喷嘴球半径=12;主流道小端直径=6。则主流道小端直径d=6+1=7; 球面配合高度h取10; 主流道锥角取30;主流道球面直径SR=12+8=20; L和D还待定。因为定模板厚度和动模底板总长为120,所以浇口套L=120mm。经计算d=2+1=3mm。3.5 浇口的设计因为该塑件是用一模4件型腔模,而且塑件表面粗糙度要求较高,浇口开在成型件的底部,才用边缘型浇口,如下图所示。图3.2 边缘型浇口图3.3 主浇道3.6浇口位置的选择 浇口的形式很多,但无论采取什么形式的浇口,其开设的位置对塑件的成型性能及成型质量影响都很大。在模具设计时,浇口位置及尺寸要求比较严格,它一般根据下述几项原则来参考:a. 尽量缩短流动距离b. 浇口应开设在塑件壁最厚处c. 避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷d. 考虑分子定向的影响e. 减少或避免熔接痕提高熔接强度f. 应有利于型腔中气体的排除g. 不在承受弯曲或冲击载荷的部位设置浇口h. 浇口位置的选择应注意塑件外观质量综合以上原则和塑件形状及技术要求决定将浇口设置在塑件底部。3.7冷料穴和拉料杆的设计冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料,以免这些冷料注入行腔。为了使料流的流动性更好,在模具内温度更均匀.3.8排气系统的设计 当塑料溶体填充型腔时,必须将型腔内和浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体顺利排出模外。如果型腔内因各种因素没有将产生的气体排除干净,塑件就会形成气泡、接缝、表面轮廓不清及填充缺料的成型缺陷,另外气体受压,体积缩小会产生高温将导致素件局部碳化或烧焦,同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度。因此必须考虑排气问题,注射模成型时排气通常用如下三种方式进行:a. 利用配合间隙排气;b. 在分型面上开设排气槽排气;c. 利用排气塞排气;本塑件可在分型面上开设排气槽,不必专门开设排气系统。3.9温度调节系统无论什么塑料进行注射成型,均有一个比较适宜的模具温度范围,在此模具温度范围内,塑料熔体的流动性好,容易充满型腔,塑件脱模后收缩和翘曲变形小,形状与尺寸稳定,力学性能以及表面质量较高。为了使模温控制在一理想的范围内,现设计一模具温度调节系统。由于本次设计的塑料PE黏度和流动性大,模温为80100,故无须设计加热系统,只需设计冷却系统以确保合理的模温。常用的冷却方法有水冷却、空气冷却和油冷却,本设计采用水冷却,经济实惠。 (1)冷却系统的设计原则与常见冷却系统的结构冷却系统的设计原则为: 1) 冷却水道应尽量多 2) 冷却水道至型腔表面距离应尽量相等 3) 浇口出加强冷却 4) 冷却水道、入口温差应尽量小 5) 冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置此外,冷却水道的设计还必须尽量避免接近塑件的溶接部位以免产生溶接痕,降低塑件强度; (2)冷却系统机构的确定塑件的形状是变化万千的,因此对于不同的塑件,冷却水道的位置形状也不一样。本塑件为深型腔塑件,凸凹模设置直通冷却水道。如图:图3.4 冷却系统4 成型零件的设计与计算 成型零件决定塑件的几何行状和尺寸。成型零件工作时,直接与塑料接触,承受塑料熔体的高压、料流的冲刷,脱模时与塑料间还发生摩擦。因此,成型零件要求有正确几何形状,较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度,此外,成型零件还要求结构合理,有较高强度、刚度及较好的耐磨性能。4.1成型零件的设计为了提高零件的加工效率,装拆方便,保证型腔形状,采用整体形式.凸模采用整体中嵌入式凸模结构。凸模镶块与凸模板间的配合用。影响成型零件的尺寸因素有:1)塑件的收缩率其值为s=(Smax-Smin )Ls; 式中 s-塑料收缩率波动所引起的塑件尺寸误差;Smax-塑料的最大收缩率;Smin-塑料的最小收缩率;Ls -塑件的基本尺寸。2)模具成型零件的制造误差参考塑料成型工艺与模具设计P所列出的经验值,成型零件的制造公差约占塑件总公差的-,或取IT7-IT8级作为模具制造公差。模具成型零件制造公差用z表示。这里取z=0.05收缩率的波动引起塑件尺寸误差随塑件的尺寸增大而增大。在计算成型零件时,所用到的收缩率均用平均收缩率来表示= 100% (4.1) 式中 -塑件的平均收缩率;Smax-塑料的最大收缩率;Smin-塑料的最小收缩率。第一类尺寸:型腔尺寸的计算计算公式参考教材P151式(5-18):()=(1+ )LS-(0.50.75) (4.2)式中 -表示塑料的平均收缩率;(=0.55%)LS-表示塑件的基本尺寸;-表示塑件尺寸的公差;Z-取/3。当制件的尺寸较大、精度级别较底时式中取0.5,当精度级别较高时式中取0.75。本塑件为壳体配件其精度要求不高,故在本设计中取0.5。第一类型腔尺寸的计算 68尺寸的计算:查教材P66表3-8该尺寸的公差为=1.56。利用公式(LM) =(1+ )LS-0.75 =(1+0.55%)68-0.751.6 0+0.035=67.45 0+0.035mm66尺寸的计算:查教材P66表3-8该尺寸的公差为=1.50。(LM) =(1+ )LS-0.75 =(1+0.55%)66-0.751.5 0+0.25=65.23 0+0.25mm第二类型芯尺寸的计算:(1)尺寸为1.44的计算:查教材P66表3-18该尺寸的公差为=1.6。利用公式(Lm)z =(1+ )LS+0. 75z=(1+0.55%)1.44+0.751.6 0-0.034=1.40-0.034mm(2)尺寸为5的计算:查教材P66表3-18该尺寸的公差为=1.6。利用公式(Lm)z =(1+ )LS+0.75z=(1+0.55%)54+0.751.08 0-0.045=5 0-0.034mm4.2模具型腔侧壁和底板厚度的计算塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用,应具有足够的强度和刚度,如果型腔侧壁和底版厚度过小,可能因硬度不够而产生塑性变形甚至破坏;也可能因刚度不足产生翘曲变形导致溢料和出现飞边,降低塑件尺寸精度和顺利脱模。因此,应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚 模具型腔壁厚的计算,以最大压力为准,而最大压力是在注射时,熔体充满型腔的瞬间产生的,随着塑料的冷却和浇口的冻结,型腔内的压力逐渐降低,在开模时接近常压。理论分析和生产实践表明,大尺寸的模具型腔,刚度不足是主要矛盾,型腔壁厚应以满足刚度条件为准;由于本模具采用“一模4件”结构,总体尺寸不是很大,故应以型腔的壁厚的刚度为准。刚度计算条件一般从下面三个方面来考虑: (1) 模具成型过程中不发生溢料 (2) 保证塑件尺寸精度(3) 保证塑件顺利脱模在一般情况下,因塑料的收缩率较大,型腔的弹性变形量不会超过塑料冷却时的收缩值,因此,型腔的刚度要求主要是由不溢料和塑件精度来决定。当塑件某一尺寸同时有几项要求时,以最苛刻的条件作为刚度设计的依据。对于本塑件可以简化为整体式矩形型腔进行近似计算。 1)矩形型腔的结构尺寸计算在本模具设计中采用了整体矩形型腔,整体矩形型腔的结构简图如下:图4.1 矩形型腔因本模具的型腔大体上似矩形,并且其l40-5025-3050-6030-3560-7035- 42由于采用一模4腔的设计,流道总长度为104mm.,型腔厚度取40mm.所以型腔的外形尺寸:260260 40mm. 2)底板厚度的计算 整体式矩形型芯的底板,如果后部没有支承板,直接支承在模脚上,中间是悬空的,底板可以看成是周边固定的受均匀载荷的矩形板,由于溶体的压力,板中心将产生最大的变形量,按刚度条件,型腔底板厚度为: 式中 由型腔边长比决定的系数; 型腔内溶体的压力(); 型腔短边长();钢的弹性模量,取; 允许变形量;取0.05 mm经计算得:l/b=1.4查表得 =0.0226, p=50MPa,b=80mm。 所以 35.5mm由于考虑到这是近似计算,为匹配标准模架,取h=40mm。4.3 模架的选用根据型芯,型腔的尺寸.因此选用的模架外形尺寸为: A400 400的模架。5 合模导向机构的设计导向机构的保证动摸或上下模合模时正确定位和导向的零件。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式。在这里我采用导柱导向的形式。5.1 导向机构的作用 1)定位作用 模具闭合后,保证定模或上下模的位置的正确,保证型腔形状和尺寸的精度;导向机构在模具装配过程中也起定位作用,便于装配和调整。 2)导向作用 合模时首先是导向零件接触,引导动定模上下模准确闭合,避免型心先进入型腔造成成型零件的损坏。 3)承受一定的侧向压力 承受塑料溶体在充型过程中产生单向侧压力和动模板自身的重力。5.2 导柱导向机构(1)导柱 1)导柱的结构 其结构采用如下图所示的结构:图5.1 导柱结构 (2)导柱结构和技术要求 1)长度 导柱导向部分长度=35+2080=52mm.直径 由于模架250315型。选用比较大,参考塑料注射模中小型模架标准的尺寸组合。选用:导柱d8015035.实用注塑模设计手册。 2)形状 导柱前端做倒角。 3) 材料 导柱应具有硬而耐磨的表面,坚韧而不易折断的内心,因此采用T10A钢经淬火热处理,硬度应达到5055HRC。导柱固定部分表面粗糙度为Ra0.8。导向部分为Ra0.4。 4)数量布置 导柱均匀分布在模具四周如下图所示:图5.2 导柱分布图 5)配合精度 导柱固定端与模板之间采用H7/m6的过度配合;导柱的导向部分采用H7/f7的间隙配合。 (3)导套 1) 导套的结构形式 导套的典型结构如图所示:图5.3 导套此类型导套为直导套,结构简单,加工方便,适用于简单模具或导套后面没有垫板的场合: (4) 导套结构和技术要求 1)形状 为使导柱顺利进入导套,在导套的前端倒圆角。导柱孔最好做成通孔,以利于排出孔内空气及残渣废料。如模板较厚,导柱孔必须作成盲孔时,可在盲孔的侧面打一小孔排气。 2)材料 导套用与导柱相同的材料或铜合金等耐磨材料制造,其硬度一搬应低与导柱硬度,以减轻磨损,防止导柱和导套拉毛。导套固定部分和导滑部分的表面粗糙度一般为 Ra0.8。因此选用:导套d=6062的导套。GB 4619.3-84,材料T8A。固定形式和配合精度 采用H7/r6配合镶入模板。参考实用注塑模设计手册。6 推出机构的设计6.1 推出机构的设计原则塑件在从模具上取下以前,还有一个从模具的成型零件上脱出的过程,使塑件从成型零件上脱出的机构称为推出机构。它包括以下几个部分,脱模力的计算、推出机构、复位机构等的机构形式、安装定位、尺寸配合以及某些机构所需的强度、刚度或稳性校核。在设计此机构时,应遵守以下几个原则: 1. 推出机构应尽量设置在动模一侧, 2. 保证塑件不因推出而变形损坏, 3. 机构简单动作可靠, 4. 良好的塑件外观, 5. 合模时的正确复位。6.2 脱模力的计算注射成型后,塑件在模具内冷却定型,由于体积的收宿,对型心产生包紧力,塑件要从模腔中脱出,就必须克服因包紧力而产生的摩擦阻力。对于不带通孔的壳体类塑件,脱模时还要克服大气压力。一般而论,塑料制件刚开始脱模时,所需克服的阻力最大,即所需的脱模力最大,根据力平衡原理,列出平衡方程式: F=Ap(cosa-sina) (6.1)式中:-塑料对钢的摩檫系数,约为 0.1-0.3A-塑件包容型芯的面积, P-塑件对型芯的单位面积上的包紧力,这里取P=3107Mpa6.3 简单推出机构1)推出机构一般包括推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构、活动镶块及凹模推出机构、多元综合推出机构等。考虑到本塑件的结构形状,推件板推出机构易使塑件产生变形且易产生毛刺,因此确定用推杆推出机构。推杆推出机构是最常见,而且也是应用最为广泛的。推杆头的形状根据塑件的成型面形式而定。由于本塑件的脱模力相对来说较大,故布置四个推杆。中间也可以加气顶辅助推出。 2)推杆的材料采用T8A碳素钢,热处理要求HRC50,工作端配合部分表面粗糙度Ra0.8。 3)推出机构的导向与复位为了保证推出机构在工作过程中灵活、平稳,每次合模后,推出机构应能回到原来的位置,所以需要设计推出机构的导向与复位装置。推出机构包括导向零件和复位零件。导向零件由推板导柱与推板导套所组成,本次设计采取导柱与导套相配合的形式,导套在顶杆固定板和副板之间,导柱在支持板上与下模座螺丝连接。因这样导柱除了起到向作用外,还能支承着动模支承板,这样改善了支承板的受力状况,提高了支承板的刚性。复位零件一般有复位杆复位和弹簧复位两种形式,本次设计采用复位杆复位形式,圆形截面,设置四根。位置设在推杆固定板的四周,这样可使推出机构合模时复位平稳,复位杆端面与所在动模分型面上平齐。推出机构推出后,复位杆高出分型面(其高度即为推出距离的大小)。合模时,复位杆在弹簧力的作用下先复位,同时带动推件机构复位。毕业设计(论文)7 注射机相关参数的校核 在前面已经确定了模具的结构、类型和一些基本的参数尺寸,如模具的型腔的个数、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面积、成型时所需的合模力、注射压力、模具的厚度、安装固定尺寸以及开模行程等。这些数据都与注射机的有关性能参数密切相关,如果两者不相匹配,则模具无法使用,为此,必须对两者之间有关的数据进行校核以满足要求。 7.1注射压力的校核 注射成型机的最大注射压力应稍大于塑料制品的成型所需的注射压力,即P0P式中 P0注射成型机的最大注射压力; P 塑料制品成型时所需的注射压力。查有关手册可知P0=130 Mpa,P=7090 Mpa所以P0=130P=80成立,即注射压力满足要求。7.2锁模力的校核锁模力的校核 锁模力又称合模力,是指注射成型机的合模装置对模具所施加的最大夹紧力。为了避免塑料注射机成型时由于受到注射压力的作用而使模具沿分型面而胀开,注射成型机的锁模力可按下式核算:F0P模A分100或F0K1P A分100式中 F0注射成型机的公称锁模力(N); P模模内压力(型腔内熔体压力)(Mpa); K1压力损耗系数,K1=2/3; A分塑料制品在及浇注系统在分型面上的投影面积之和。所以有:F0=180000035(211.87+654)100=1217090所以F0P模A分100 成立,故所选注射机的锁模力也符合要求。7.3模具闭和高度的校核模具闭和高度应该满足以下关系:H式中 H模具闭合高度;Hmin注射成型机模具最小厚度;Hmax注射成型机模具最大厚度;Hmin=250H=299Hmax=350所以所选注射机的模具闭合高度满足要求。7.4开模行程的校核开模行程S是(合模行程)指模具开合过程中动模固定板的移动距离。它的大小直接影响模具所能成型的塑件高度。当模具需要利用开模动作完成侧向抽芯动作时,开模行程的校核还应考虑为完成抽芯动作所需增加的开模行程。次模具没有侧向抽芯动作,故开模行程按下式来校核:SmaxS= H1+ H2 即有S=35034.0+84+10=128因而所选注射机的开模行程也符合要求。7.5模具安装尺寸的校核 不同型号的注射机其安装模具部位的形状和尺寸各不相同,设计模具时应对其相关尺寸加以校核,以保证模具顺利安装,需校核的主要内容有喷嘴尺寸、定位圈、模具的最大厚度与最小厚度及安装螺钉孔等。(1) 喷嘴尺寸 因为浇注系统的主流倒的尺寸是根据喷嘴尺寸而设计的,所以此尺寸一定满足条件。(祥见浇注系统设计)(2) 定位圈尺寸 此同上,因为定位圈是随着喷嘴尺寸而变化的相应的改变,故必满足要求。7.6安装螺孔尺寸 我们采用用螺钉直接固定的方法,但要注意动、定模部分的底板尺寸与注射机对应模板上所开设的螺孔的尺寸和位置相适应。由于在设计的时候是用CAD软件ug进行分型得出的结果,取的是标准数值,显然满足要求。至此已经校核完了注射机的相关工艺参数,即所选用的注射机符合要求。8 总 结8 结论本次毕业设计的课题是摄像头底座注塑模设计,是在修完大学所有课程之后进行的一次综合性设计,是对以前所学知识的一次全面性检查。在这次毕业设计的过程中,我充分利用了所学知识,查阅了大量的参考书目,尽量将自己所学的知识与设计有机的结合起来,懂得了如何来设计塑件的注射模具的一般流程,即注射成型制品的分析、注射机的选择及相关参数的校核、模具的结构设计、注射模具设计的有关计算、模具总体尺寸的确定与结构草图的绘制、模具结构总装图和零件工作图的绘制、全面审核投产制造等,其中模具结构的设计既是重点又是难点,主要包括制品成型位置的及分型面的选择,模具型腔数的确定及型腔的排列和流道布局和浇口位置的选择,模具工作零件的结构设计,侧面分型及抽芯机构的设计,推出机构的设计,拉料杆的形式选择,排气方式设计等。虽然这次设计的制件简单没有用上侧面分型及抽芯机构的设计等,但是经过再次复习又一次进行了掌握!经过两个多月的时间,毕业设计终于可算是划上了一个句号。本次设计是一个全面性的设计,是对大学课程的一个总结。本次毕业设计我翻阅了大量的参考书,巩固了以往所学的机械制图、公差与配合、制造工艺等相关知识,对机械
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本文标题:吸盘式电脑摄像头底座的模具设计【16张图纸】【优秀】
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