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望远镜棱镜架模具设计【三维PROE】【全套CAD图纸和毕业答辩论文】

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摘要


本设计为望远镜棱镜架塑料注射模具设计。该塑件的难点在于侧抽芯机构的设计以及浇口的选择,经过分析比较采用斜导柱侧抽芯机构和一模2腔、侧浇口来实现。

本文主要论述了塑料注射模的基本原理和设计过程,并着重讲述了望远镜棱镜架注射模具的设计过程。首先,讲述了模具的作用和国内外的发展状况及其发展方向,然后论述了方案的选择和确定,再次对于所确定的方案给出了详细的设计过程和计算过程,最后还对所设计的模具进行了经济性、可行性以及环保分析。

总的来说,本次设计的这套模具经济合理,可行性强,生产方便,是一套实用性较强的模具。


关键词:注射模;定模;动模;抽芯



Telephone base design of plastic injection mold

Abstract


This design is a telephone base plastic injection mold design. Integrated into the model of the shape of the adjacent pumping core institutions is difficult and runner design options, after an analysis comparing the ramp adjacent pumping core pillar of a state agency and one runner for the point.

    This text discussed primarily the plastics injects the basic principle of the mold with design the process, combining to emphasize to relate the Binding clamp inject the design process of the mold. First, related the function of the molding tool with domestic and international development condition and its development directions. Then discussed the choice of the project with certain. Returns a project for making sure give a detailed design process with compute process; very much again the molding tool to design to preceded the economic viability assessment.

    Total to say, a this set of molding tools for designing economy reasonable, the possibility is strong, producing the convenience, it a stronger molding tool in a set of function.


Key Words:inject the mold; settle the mold; move the mold; take out core



目录

摘要 I

Abstract II

主要符号表 i

1  绪论 1

1.1 前言 1

1.2模具发展现状及发展方向 1

1.3本课题的内容和具体要求 2

1.3.1 本课题的内容 2

1.3.2 具体要求 3

1.4 注塑成型的原理 3

1.4.1 注射成型原理及其成型特点 3

1.4.2注射成型工艺过程 4

1.4.3注射成型的工艺参数 4

2  零件分析 6

2.1 零件的工艺分析 6

2.2 零件的材料及材料的特性 6

2.2.1 零件的材料 6

2.2.2苯乙烯-丁二烯-丙烯腈(ABS)的成型工艺特性与性能 6

2.2.3苯乙烯-丁二烯-丙烯腈(ABS)的注射成型工艺参数 7

2.3成型塑件尺寸分析 7

2.3.1 塑件尺寸 7

2.3.2 塑件尺寸产生误差的原因 8

2.3.4塑件收缩率与模具尺寸的关系 9

2.3.5成型塑件尺寸及精度 9

2.4 拟定模具的结构形式 10

2.4.1分型面位置的确定 10

2.4.2 型腔数数量的确定 10

3  成型设备的选择 11

3.1 注射量的计算 11

3.2 选择注射机及注射机的主要参数 11

3.3 注塑机的校核 13

3.3.1 注射压力校核 13

3.3.2 锁模力校核 13

4  模具结构设计 14

4.1 模具装配图 14

4.2 浇筑系统 15

4.2.1 浇筑系统的应用 15

4.2.2 主浇道设计 15

4.2.3 浇口的设计 16

4.2.4 冷料穴的设计 16

4.3 成型零件结构设计 17

4.3.1 凹模的结构设计 17

4.3.2 凸模的结构设计 17

4.4 抽芯机构的设计 17

4.4.1 斜导柱长度计算 18

4.4.2 斜导柱直径计算 18

4.4.3 楔紧块设计 19

4.4.4 滑块设计 20

4.5 成型零件工作尺寸设计计算 20

4.5.1 型腔尺寸 20

4.5.2 型腔深度尺寸 21

4.5.3 型芯径向尺寸 21

4.5.4 型芯高度尺寸 22

4.5.5 凹模侧壁厚度的计算 22

4.5.6 动模板厚度的计算 23

4.6 脱模机构的设计 23

4.6.1 推杆脱模机构设计的基本原则 23

4.6.2 推出方式的确定 24

4.6.3 脱模力的计算 24

4.7 导向与定位机构的设计 24

4.8 模架的确定 25

4.8.1 各模板尺寸的确定 25

4.8.2 模架各尺寸的校核 25

4.9 冷却系统的设计 26

4.9.1 冷却介质 26

4.9.2 冷却系统的简单计算 27

5  模具材料 29

5.1 塑料模具用钢的必要条件 29

5.2 选择钢材的条件 29

5.3 模具选材 29

5.4 模具的淬火硬度 30

5.5 模具的表面粗糙度 30

5.6 注塑模具强度分析计算 30

6  模具经济环保分析 31

7  结论 32

致谢 33

参考文献 34



主要符号表


      安全系数                         材料弹性模量  

      脱模阻力                         塑件公差

     模具制造公差               抽拔阻力

     角度                       塑件投影面积

        塑件收缩率                  摩擦系数

      塑料泊松比                   垫块跨距

      主流道当量尺寸                 影响性变最大尺寸

    主流道球面尺寸                动模垫板长度

     固定板厚度                        脱料斜度

      抽芯距                                                   倾斜角

    凹模径向尺寸                            塑件径向公称尺寸

     开模行程                        塑件平均收缩率

    凹模深度尺寸                 塑件高度公称尺寸

    型芯径向尺寸                    塑件径向公称尺寸

     模具刚度许用变形量         型芯高度尺寸






1  绪论

1.1 前言

塑料注射模具是成型塑料制件的一种重要工艺装备,在塑料制品的生产中起着关键的作用。本次设计将通过对一具体塑件进行模具设计,可以通过这次设计掌握模具设计的基本原则、方针,也可对AUTOCAD以及Por/E等绘图软件熟练掌握,为今后的工作打下坚实的基础。本次设计确定的塑件为电话机低底座,其形状复杂,尺寸较多且很小,测量较复杂。本次设计要求先测量出给定塑件的尺寸,绘出塑件零件图,再根据塑件的工艺特性设计模具,编写设计说明书,对设计模具的典型零件做出工艺规程卡片,最后对模具结构进行三维剖析、做出模具开合结构图。

本次毕业设计的题目是“望远镜棱镜架塑料注射模具设计”,本文将对设计中的一些关键问题以及相关尺寸的计算做出详细分析。


内容简介:
本科毕业设计论文题目:望远镜棱镜架塑料注射模具设计院 系: 机电工程学院 学科专业: 机械设计制造及其自动化学 生: XX 学 号: XX 指导教师: XX 2015 年 03 月I望远镜棱镜架塑料注射模具设计摘要本设计为望远镜棱镜架塑料注射模具设计。该塑件的难点在于侧抽芯机构的设计以及浇口的选择,经过分析比较采用斜导柱侧抽芯机构和一模 2 腔、侧浇口来实现。本文主要论述了塑料注射模的基本原理和设计过程,并着重讲述了望远镜棱镜架注射模具的设计过程。首先,讲述了模具的作用和国内外的发展状况及其发展方向,然后论述了方案的选择和确定,再次对于所确定的方案给出了详细的设计过程和计算过程,最后还对所设计的模具进行了经济性、可行性以及环保分析。总的来说,本次设计的这套模具经济合理,可行性强,生产方便,是一套实用性较强的模具。关键词:注射模;定模;动模;抽芯IITelephone base design of plastic injection moldAbstractThis design is a telephone base plastic injection mold design. Integrated into the model of the shape of the adjacent pumping core institutions is difficult and runner design options, after an analysis comparing the ramp adjacent pumping core pillar of a state agency and one runner for the point.This text discussed primarily the plastics injects the basic principle of the mold with design the process, combining to emphasize to relate the Binding clamp inject the design process of the mold. First, related the function of the molding tool with domestic and international development condition and its development directions. Then discussed the choice of the project with certain. Returns a project for making sure give a detailed design process with compute process; very much again the molding tool to design to preceded the economic viability assessment.Total to say, a this set of molding tools for designing economy reasonable, the possibility is strong, producing the convenience, it a stronger molding tool in a set of function.Key Words:inject the mold; settle the mold; move the mold; take out coreIII目录摘要 IAbstract .II主要符号表 i1 绪论 11.1 前言 .11.2 模具发展现状及发展方向 11.3 本课题的内容和具体要求 21.3.1 本课题的内容 21.3.2 具体要求 31.4 注塑成型的原理 .31.4.1 注射成型原理及其成型特点 31.4.2 注射成型工艺过程 .41.4.3 注射成型的工艺参数 .42 零件分析 62.1 零件的工艺分析 .62.2 零件的材料及材料的特性 .62.2.1 零件的材料 62.2.2 苯乙烯-丁二烯-丙烯腈(ABS)的成型工艺特性与性能 62.2.3 苯乙烯-丁二烯-丙烯腈(ABS)的注射成型工艺参数 72.3 成型塑件尺寸分析 72.3.1 塑件尺寸 72.3.2 塑件尺寸产生误差的原因 82.3.4 塑件收缩率与模具尺寸的关系 .92.3.5 成型塑件尺寸及精度 .92.4 拟定模具的结构形式 .102.4.1 分型面位置的确定 .102.4.2 型腔数数量的确定 103 成型设备的选择 113.1 注射量的计算 .113.2 选择注射机及注射机的主要参数 .113.3 注塑机的校核 .133.3.1 注射压力校核 133.3.2 锁模力校核 134 模具结构设计 144.1 模具装配图 .144.2 浇筑系统 .154.2.1 浇筑系统的应用 154.2.2 主浇道设计 154.2.3 浇口的设计 164.2.4 冷料穴的设计 164.3 成型零件结构设计 .174.3.1 凹模的结构设计 17IV4.3.2 凸模的结构设计 174.4 抽芯机构的设计 .174.4.1 斜导柱长度计算 184.4.2 斜导柱直径计算 184.4.3 楔紧块设计 194.4.4 滑块设计 204.5 成型零件工作尺寸设计计算 .204.5.1 型腔尺寸 204.5.2 型腔深度尺寸 214.5.3 型芯径向尺寸 214.5.4 型芯高度尺寸 224.5.5 凹模侧壁厚度的计算 224.5.6 动模板厚度的计算 234.6 脱模机构的设计 .234.6.1 推杆脱模机构设计的基本原则 234.6.2 推出方式的确定 244.6.3 脱模力的计算 244.7 导向与定位机构的设计 .244.8 模架的确定 .254.8.1 各模板尺寸的确定 254.8.2 模架各尺寸的校核 254.9 冷却系统的设计 .264.9.1 冷却介质 264.9.2 冷却系统的简单计算 275 模具材料 295.1 塑料模具用钢的必要条件 .295.2 选择钢材的条件 .295.3 模具选材 .295.4 模具的淬火硬度 .305.5 模具的表面粗糙度 .305.6 注塑模具强度分析计算 .306 模具经济环保分析 317 结论 32致谢 33参考文献 34i主要符号表安全系数 材料弹性模量 KE脱模阻力 塑件公差F模具制造公差 抽拔阻力 Q角度 塑件投影面积 A塑件收缩率 摩擦系数 f塑料泊松比 垫块跨距L主流道当量尺寸 影响性变最大尺寸nRW主流道球面尺寸 动模垫板长度0S 1固定板厚度 脱料斜度H抽芯距 倾斜角凹模径向尺寸 塑件径向公称尺寸MLsL开模行程 塑件平均收缩率S cpS凹模深度尺寸 塑件高度公称尺寸sH型芯径向尺寸 塑件径向公称尺寸MAsA模具刚度许用变形量 型芯高度尺寸p MB1 绪论11 绪论1.1 前言塑料注射模具是成型塑料制件的一种重要工艺装备,在塑料制品的生产中起着关键的作用。本次设计将通过对一具体塑件进行模具设计,可以通过这次设计掌握模具设计的基本原则、方针,也可对 AUTOCAD 以及 Por/E 等绘图软件熟练掌握,为今后的工作打下坚实的基础。本次设计确定的塑件为电话机低底座,其形状复杂,尺寸较多且很小,测量较复杂。本次设计要求先测量出给定塑件的尺寸,绘出塑件零件图,再根据塑件的工艺特性设计模具,编写设计说明书,对设计模具的典型零件做出工艺规程卡片,最后对模具结构进行三维剖析、做出模具开合结构图。本次毕业设计的题目是“望远镜棱镜架塑料注射模具设计” ,本文将对设计中的一些关键问题以及相关尺寸的计算做出详细分析。1.2 模具发展现状及发展方向在现代工业生产中,模具是生产各种产品的重要工艺装备,它以其特定的形状通过一定的方式使原材料成形。采用模具生产部件,具有生产效率高、质量好、成本低、节省能源和原材料等一系列优点,在铸造、锻造、冲压、塑料 橡胶、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生产行业中得到了广泛的应用,成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向,模具工业对国民经济和社会的发展,起着越来越重要的作用 1。模具工业是“百业之母” ,是工业产品的“效益放大器” ,各国对模具的美誉很多,美国工业界认为:“模具工业是美国工业的基石” ;日本模具协会认为:“模具是促进社会繁荣富裕的动力” ;国际模具协会认为:“模具是金属加工工业的帝王” 2。模具是工业生产的基础工艺装备,也是发展和实现少无切削技术不可缺少的工具。如汽车、拖拉机、电器、电机、仪器仪表、电子等行业有 60%80%的零件需用模具加工,轻工业制品的生产中应用模具更多。螺钉、螺母、垫圈等标准零件,没有模具就无法大量生产。并且推广工程塑料、粉末冶金、橡胶、合金压铸、玻璃成型等工艺,全部需用模具来进行。由此看来,模具是工业生产中使用极为广泛的主要工艺装备,它是当代工业生产的重要手段和工艺发展方向,许多现代工业的发展和技术水平的提高,在很大程度上取决于模具工业1 绪论2的发展水平。3因此,模具技术发展状况及水平的高低,直接影响到工业产品的发展。也是衡量一个国家工艺水平的重要标志之一 3 。我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 48 英寸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。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星 I.K 模具有限公司制造的多腔 VCD 和 DVD 齿轮模具,所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平,而且还采用最新的齿轮设计软件,纠正了由于成型收缩造成的齿形误差,达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为 0.08mm 的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达 0.020.05mm,表面粗糙度 Ra0.2m,模具质量、寿命明显提高了,非淬火钢模寿命可达 1030 万次,淬火钢模达 501000 万次,交货期较以前缩短,但和国外相比仍有较大差距,成型工艺方面,多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟。 热流道模具开始推广,有的厂采用率达 20%以上,一般采用内热式或外热式热流道装置,少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置,少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到 10%,与国外的 5080%相比,差距较大 4 。近年来,我国的模具工业也有较大发展,全国已有模具生产厂数千个,拥有职工数十万人,每年生产上百万套模具。多工位级进模具和长寿命硬质合金模具的生产及应用有了进一步扩大。为满足新产品试制和小批量生产的需求,我国模具行业制造了多种结构简单、生产周期短、成本低的简易冲模,如钢皮冲模、聚氨脂橡胶模、低熔点合金模具、锌合金模具、组合冲模、通用可调冲孔模等。数控电火花加工机床、加工中心等加工设备已在模具生产中被采用。电火花和线切割加工已成为冷冲模制造的主要手段。为了对硬质合金模具进行精密成型磨削,已研制成功了单层电镀金刚石成形磨轮和电火花成形磨削专用机床,使用效果良好,对型腔的加工正在根据模具的不同类型采用电火花加工、电解加工、电镀加工、陶瓷型精密铸造、冷挤压、超塑成形,以及利用照相腐蚀技术加工型腔皮革纹表面等多种工艺。模具的计算机辅助设计和制造(CAD/CAM )也已进行开发和应用 5。41.3 本课题的内容和具体要求1.3.1 本课题的内容a.调研和收集资料,论述国内外塑料模具设计的现状和主要发展方向。b.对给定的塑件进行测绘,画出塑件零件图;c.分别设计成型零件、浇注系统、模架及其它模具零件。d.绘制图纸,折合不少于 3 张 0 号图纸。e.编写设计说明书一份,内容如下:(1)塑件的工艺分析。包括塑件的结构特点、用途、使用要求、尺寸精度、粗糙度等。(2)设计方案的拟订。包括:1)确定成型方法;2)确定模具类型及型腔数;3)型腔的布置;4) 选择注射机规格;5)确定分型面;6)确定浇注系统和排气系统;7)选择顶出方式及抽芯机构;8)确定拉料杆的形式;9)确定加热与冷却系统;10)确定成型零件饿机构零件形式等。(3)设计计算。包括:成型零件的工作尺寸及公差;成形型腔壁厚;型芯垫板厚度。(4)模具典型零件的选材及热处理工艺路线分析。(5)对设计方案和设计结果进行经济分析和环保分析。(6)对设计中典型模具零件编制零件制造工艺规程卡片。(7)对模具结构进行三维剖析,作出模具开合结构图。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 4 级,表面粗糙度 Ra0.4;塑件为大批量生产,材料为 ABS,采用注射成型。b. 预期的效果:通过本次设计,熟练掌握模具的设计原则、方法、并能熟练应用 AUTOCAD 及 Pro/E 软件,为今后从事设计工作打下坚实的基础。c. 预期成果形式:(1) 图纸:1) 塑件零件图;2) 注射模具装配图;3) 成型零件图;4) 其他结构零件图。(2) 毕业论文一份。51.4 注塑成型的原理1.4.1 注射成型原理及其成型特点注射成型是热塑性塑料制品生产的一种重要方法。除少数热塑性塑料外,几乎所有的热塑性塑料都可以用注射成型方法生产塑料制品。注射成型不仅用于热塑性塑料的成型,而其已经成功的应用于热固性塑料的成型。注射成型是通过注射机来实现的。目前,注射机的类型很多,并且为了适应塑料制品的不断更新,注射机的结构不断得到改进和发展。但无论哪一种注射机,其基本作用均有两个:(1)加热熔融塑料,使其达到粘流状态;(2)对粘流的塑料施加高压,使其射入模具型腔。与柱塞式注射机相比,螺杆式注射机注射成型可使塑料在料筒内得到良好的混合与塑化,改善了成型工艺,提高了塑料制品质量。同时还扩大了注射成型塑料品种的范围和最大注射量,对于热敏性塑料和流动性差的塑料以及大、中型塑料制品,一般可用螺杆式注射机注射成型。从注射成型过程可以看出,注射成型生产周期短,生产率高,可采用微机控制,容易实现自动化生产,塑料制品精度容易保证,使用的范围广。但设备昂贵,模具较复杂。1.4.2 注射成型工艺过程注射成型工艺包括成型前的准备、注射过程和塑件的后处理。a. 成型前的准备:原料与处理、清洗机筒、预热嵌件、选择脱模剂;b. 注射过程:加料、塑化、充模、保压、浇口冻结后的冷却、脱模;c. 塑件的后处理:退火处理、调湿处理。1.4.3 注射成型的工艺参数正确的注射成型工艺可以保证塑料熔体良好塑化,顺利充模、冷却与定型,从而生产出合格的塑料制件。温度、压力和时间是影响注射成型工艺的重要参数。此外,还有用料量与合模力等问题。a. 温度。注射成型过程需控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度等。料筒温度、喷嘴温度主要控制塑料的塑化和流动,模具温度主要影响塑料的流动性和冷却定型。喷嘴温度通常比料筒的温度低,以防熔体在直通式喷嘴上可能发生的“流涎”现象。虽然喷嘴温度低,但当塑料熔体由狭小喷嘴经过时,会产生摩擦热,使进入模具的熔体温度升高,在快速注射时尤其是这样。喷嘴温度也不能过低,6否则,喷嘴处的塑料可能产生凝固而将喷嘴堵死,或将凝料注入型腔成为零件的一部分而影响制品的质量。模具的温度对塑件熔体的流动和制品的内在性能及表面质量影响很大。模具必须保持一定的温度,这个温度应低于塑料的玻璃化温度后热变形温度,以保证塑料熔体凝固定型和脱模。模具的温度主要决定与塑料的特性、制品的结构与尺寸、制品的性能要求以及成型工艺条件。对于非结晶型塑料,模具的温度主要是影响熔体粘度,从而影响熔体充满的能力和冷却时间。在保证顺利充满型腔的前提下,采用较低的温度,可以缩短冷却时间,从而提高生产率。所以对于熔体粘度低的塑料(如聚苯乙烯、醋酸纤维素等),模具温度可以偏低些。而对于熔体粘度高的塑料(如聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜等),则采用较高的模温,以保证熔体充满型腔,缓和制品冷却速率的不均匀性,从而防止制品产生凹陷、内应力、开裂等缺陷。对于结晶型的塑料,其结晶度受冷却速率的影响,而冷却速率又受模具温度的影响,也就是说,模具温度直接影响到塑料制品的结晶度和结晶结构,从而影响到制品的性能。因此,对结晶型塑料,选择模具温度不仅要考虑熔体充满型腔和成型周期问题,还要考虑塑料制品的结晶及其对性能的影响。b. 压力。注射成型过程中的压力包括塑化压力和注射压力两种,她们直接影响到塑料的塑化和塑件质量。c. 时间(成型周期)。完成一次注射成型过程所需要的时间即称为成型周期,它包括以下几部分:注射时间、模内冷却时间(柱塞后撤或螺杆转动后退的时间均在其中)、其他时间(指开模、脱模、喷涂脱模剂、安放嵌件和合模时间)。成型周期直接影响到劳动生产率和注射机使用率,因此,生产中在保证质量的前提下应尽量缩短成型周期中各个阶段的有关时间。在整个成型周期中,以注射时间和冷却时间最重要,它们对塑件的质量均有决定性影响。注射时间中的 充模时间和充模速度成正比,在生产中,充模时间一般为 3s5s 。注射时间中的保压时间就是对型腔的压实时间,在整个注射时间内所占的比例较大,一般为 20s25s,(特厚塑件可高达 5min 10min)。在熔料冻结浇口之前,保压时间的多少,将对塑件密度和尺寸精度产生影响。保压时间的长短不仅与塑件的结构尺寸有关,而且与料温、模温以及主流道和浇口的大小有关。如果主流道和浇口的尺寸合理、工艺条件正常,通常以塑件收缩率波动范围最小的压实时间为最佳值。冷却时间主要决定于塑件的厚度、塑件的热性能和结晶性能以及模具温度等。冷却时间的长短应以脱模时塑件不引起变形为原则,冷却时间一般在30s120s 之间。成型周期中的其他时间则与生产过程是否连续化和自动化,以及连续化和自动化的参与程度有关。72 零件分析82 零件分析2.1 零件的工艺分析名称:望远镜棱镜架 精度:零件的精度等级为塑 4 级,表面粗糙度为 Ra0.4。零件尺寸:零件的尺寸、偏差见零件图。形状:基本形状为长方体。材料:根据塑件功能塑件材料选为苯乙烯-丁二烯-丙烯腈(ABS)成型方法:根据塑件的材料,成型条件,再结合塑料制件的形状,选用注射成型法。2.2 零件的材料及材料的特性2.2.1 零件的材料此零件的材料选为苯乙烯-丁二烯-丙烯腈(ABS) 。2.2.2 苯乙烯-丁二烯- 丙烯腈(ABS)的成型工艺特性与性能a. 非结晶型塑料,品种牌号很多。各品种的机电性能和成型性能也各有差异,应按品种确定成型方法和成型工艺条件;b. 吸湿性强,成型前需充分干燥,要求含水量不小于 0.3%,对于表面光泽要求叫高的制品,需要长时间预热干燥;c. 非结晶型塑料,品种牌号很多。各品种的机电性能和成型性能也各有差异,应按品种确定成型方法和成型工艺条件;d. 吸湿性强,成型前需充分干燥,要求含水量不小于 0.3%,对于表面光泽要求叫高的制品,需要长时间预热干燥;e. 流动性一般,溢料间隙约 0.4mm(流动性比 PS 和 AS 差,但比PC、 RPVC 好);f. 成型难度较聚苯乙烯大,宜采用较高的料温和模温(对耐热,高抗冲击型和中抗击型品种,应在允许范围内,将其料温去取最大值),料温对制品物性影响较大,若料温过高,很容易使熔体分解(分解温度约 250C)。若制品2 零件分析9的精10度要求过高,模温宜取 50C60C,若制品表面要求具有光泽或对于耐热型品种,模温宜取 60C80C;g. 注射压力应比成型聚苯乙烯时高,采用柱塞式注射机时,料温可取180C330 C、注射压力可取 100Mpa140Mpa,采用螺杆式注射机时,料温可取 160C220C ,注射压力可取 70Mpa100Mpa;h.设计模具时需注意:浇注系统的流动阻力应可能小,浇口形式及其位置应合理并能防止产生熔接痕或减少熔接痕数量,另外, 脱模斜度宜取 2以上,顶出力不宜过大,否则,成型时或成型后对制品进行机械加工时,制品表面容易“发白”变浑,对于有发白现象的制品,需要在热水中加热,以消除发白现象。2.2.3 苯乙烯-丁二烯- 丙烯腈(ABS)的注射成型工艺参数密度(g/ cm 3): 1.031.07; 计算收缩率(%):0.30.8;吸水性(% ):.01;拉伸弹性模量(MPa):840 950(MPa) ; 压缩强度(MPa):22.5;模具温度():5080;注射压力(Mpa):6001000;成形时间(s):注射时间 2090,高压时间 0 5,冷却时间 20120,总周期 50220;适用注塑机类型:螺杆式、柱塞式均可。2.3 成型塑件尺寸分析2.3.1 塑件尺寸塑件尺寸精度是指成型塑件尺寸的公差范围。通常,塑件尺寸公差分为精密级、中等级和自由尺寸级等三级。选择塑件尺寸公差时要尽量避免采用精密级,不适当地选择精密级会从设计、制造、成型工艺以及质量控制等方面增加成本,并且会增加模具零件制造的难度。一般塑件使用中等级公差,对于尺寸要求不高的塑件,选用自由尺寸级公差。112.3.2 塑件尺寸产生误差的原因注塑制品的尺寸精度是受多种因素影响的。这些因素包括模具结构形式、模具制造精度、塑件材料、成型工艺、塑件形状,以及成型后的条件等。实际上制品尺寸误差是由以上各种因素综合造成的。a. 模具结构形式模具结构形式包括浇口尺寸、料流方向、分型面的选择、型芯和顶杆等滑动部分的固定方式、模具的拼合方式、模具磨损等方面。浇口尺寸大,则凝固时间长,补缩作用好,因而塑件收缩小,尺寸精度高。料流方向对尺寸的影响表现在平行于料流方向的尺寸收缩值大,而垂直于料流方向的尺寸收缩值小。分型面的选择决定飞边产生的位置,飞边会使垂直于分型面的尺寸产生误差。另外,型芯与顶杆等零件的固定方式和模具的拼合方式对塑件尺寸精度都有影响,而模具的磨损直接影响塑件外形及内孔的尺寸精度。b. 模具制造精度模具制造精度直接地反映在塑件的尺寸精度上。模具零件制造精度是参考件尺寸精度并考虑磨损取定的,因此。模具零件制造及装配精度高,则成型的塑件精度相应地也高。c. 塑件材料塑件材料引起的尺寸误差,是由成型收缩率的误差引起的。因为塑料本身含有水份及挥发物,加之其装配工艺 批量大小、保存方法和保存时间等的不同,都会造成其收缩不稳定。各种塑料都有其标准收缩率。一般说,对于标准收缩率小的塑料,例如,聚碳酸酯(0.50.7%)等,误差就很小;而对于标准收缩率大是塑件,例如,聚乙烯(1.52.5%)等,误差较大。由于引起塑料收缩率误差的某些因素是难以控制的,因此,成型塑件由收缩率引起的尺寸精度的降低是难以避免的。d. 成型工艺成型工艺包括注塑机料筒温度、模具温度、注塑压力、保压时间、每次注塑量、注塑速度,以及成型周期等。成型条件的改变会引起塑件收缩率的变化,因而它直接影响塑件的尺寸精度。注塑成型过程中,成型条件是可以认为加以控制的。合理的成型条件可以提高塑件的尺寸精度。e. 塑件形状塑件形状决定了模具的结构。塑件的尺寸可分为由模具控制的尺寸和不由模具控制的尺寸。由模具控制的尺寸,是指由动模或定模二者之一控制的尺寸;而不由模具控制的尺寸,则是同时靠动模具和定模的配合来控制的尺寸。由此看出,塑件尺寸精度不仅受型腔或型芯的尺寸精度影响,同时还受到模具装配精度的影响。f. 成型后条件12将成型后的塑件放置在大气中,经数日后,常会出现在尺寸及形状上发生变13化,这是由于成型时的热条件稳定需要一段时间,在这段时间内,尺寸随周围温度、湿度的变化而变化。随着放置时间的增加,尺寸逐渐趋于稳定,同时结晶也稳定下来。另外,成型时产生的内应力也会引起塑件尺寸变化。2.3.4 塑件收缩率与模具尺寸的关系注塑件脱模后的尺寸要比模具零件的相应尺寸小。这是由于注塑成型过程中熔融塑料产生收缩造成的。成型塑件的收缩率是一个与多种因素有关的量。通常,塑料的收缩率是有生产厂家按照某一实验标准给定的成型工艺,经过实验后给出一个取值范围。实际过程中的成型工艺不可能完全与实验条件相同,因此,对具体的塑件,要根据其成型工艺选择收缩率范围内适当的值,一般是取塑件收缩率的平均值。在选择塑件收缩率值时要注意,厚壁塑件(壁厚在 3mm 以上)按给定收缩率范围的上限取值,而薄壁塑件(壁厚在 1mm 以下)按给定收缩绿范围的下限取值。2.3.5 成型塑件尺寸及精度成型塑件尺寸包括型腔尺寸、型芯尺寸,以及中心距尺寸。成型塑件的尺寸不仅与塑件尺寸和公差有关,而且还与塑料收缩率和收缩误差、模具磨磨损量和模具制造精度有关。在计算成型塑件尺寸时,还必须注意以下几点。a. 塑件在成型过程中,分型面处会产生飞边,飞边的产生会影响塑件的高度尺寸,因而在计算模具成型塑件深度尺寸时,要减去飞边的厚度。b. 在计算塑件是收缩时,一般是取平均值收缩率进行计算。如果塑件实际收缩率为收缩率范围的上限或下限值,则为了防止收缩超差,可预先按下列关系进行验算:对正公差尺寸 )(minaxD)(2.1)对负公差尺寸 iad)(2.2)对正负公差尺寸 )(minaxL)(式中,为塑件公差(mm); 为模具制造公差(mm),一般取(1/61/4 );D 为成型轴类零件的模具型腔尺寸(mm );d 为成型孔类零件的模具型芯尺寸(mm);L 为模具中心距尺寸( mm);为塑件收缩率上限值;为塑件收缩率下限值。142.4 拟定模具的结构形式2.4.1 分型面位置的确定塑料在模具型腔凝固形成塑件,为了将塑件取出来,必须将模具型腔打开,也就是必须将模具分成两部分,即定模和动模两大部分。定模和动模相接触的面称分型面。通常有以下原则:a. 分型面的选择有利于脱模:分型面应取在塑件尺寸的最大处。而且应使塑件流在动模部分,由于推出机构通常设置在动模的一侧,将型芯设置在动模部分,塑件冷却收缩后包紧型芯,使塑件留在动模,这样有利脱模。如果塑件的壁厚较大,内孔较小或者有嵌件时,为了使塑件留在动模,一般应将凹模也设在动模一侧。拔模斜度小或塑件较高时,为了便于脱模,可将分型面选在塑件中间的部位,但此塑件外形有分型的痕迹。b. 分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量和精度要求。c. 分型面的选择应有利于成型零件的加工制造。d. 分型面应有利于侧向抽芯。不论塑件的结构如何以及采用何种设计方法,都必须首先确定分型面,因为模具结构很大程度上取决于分型面的选择。该塑件为外壳,外形表面质量要求较高。在选择分型面时,根据分型面的选择原则,考虑不影响塑件的外观质量、便于清除毛刺及飞边、有利于排除模具型腔内的气体、分模后塑件留在动模一侧及便于取出塑件等因素,通过对塑件结构形式的分析,分型面应选在端面截面积最大且有利于开模取出塑料的底平面上。2.4.2 型腔数数量的确定该塑件采用的精度为 2-3 级之间,属于小批量生产,初步定为一模 2 腔的结构形式。同时,考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的大小关系,以及制造费用和各种成本等费用,初步定为一模 2 腔的结构形式。由以上分析可知,本模具设计为一模 2 腔,根据塑件结构形状,可采用推杆形式推出。由于该塑件尺寸比较大,侧浇口对一些柱位、加强筋不容易填充且主浇口还要偏心,对模具寿命有一定影响,所以不适合用侧浇口进浇。侧浇口相对侧浇口更容易填充,但是会在外表面留下一个浇口痕迹,从外观角度考虑不是很好,但这个浇口痕迹对整个装配没有影响,所以最终确定为侧浇口进浇。这样,定模需要单独开设分型面并取出凝料,动模部分不需要推板推出。由上综合分析可确定选用定模带脱料板的双分型面模架,DCI 型细口模架比较合适。153 成型设备的选择163 成型设备的选择3.1 注射量的计算图 3.1 塑件三维图通过三维软件模具设计分析计算得塑件体积: 3140cmV塑塑件质量: (3.1)g1486.塑塑 式中, 取 /6.g3.2 选择注射机及注射机的主要参数立式注射机,容量一般在 1060g,其结构特点是,注射装置及定模板设3 成型设备的选择17置于上面,锁模装置及动模板、顶出装置设置于下面,互成竖立一线排列。注射装置一般为柱式,液压机械式锁模机构,动模板后设有顶杆机械顶出塑件,使用立式注射模工作,并且立式注射机有装拆模具方便、安装嵌件或活动型芯简便可靠等优点。对于卧式注射机,一般有柱塞和螺杆两种,柱塞式的注射量一般为 3060g,螺杆式的注射量一般为 60g 以上。卧式注射机在结构上,注射装置、定模板为一侧,锁模装置、顶出机构及动模板为另一侧,互成横卧一线排列。注射装置以螺杆式为主,液压机械锁模,顶出系统采用机械式液压机构或两者兼备,使用卧式注射工作。但,卧式注射机同时也存在着很多缺点:a. 装模麻烦,安放嵌件及活动型芯不便,易倾斜落下;b. 螺杆式加工低粘度塑料、薄壁、形状复杂塑件时易发生融料回流,螺杆不易清洗,余料清洗不净(尤其对热敏性塑料)易发生分解;c. 柱塞式结构也有立式注射机柱塞式结构所具有的缺点。于此同时,立式注射机宜加工小、中型塑件及分两次进行双色注射加工的双色塑件,且由于柱塞式结构不宜加工流动性差、热敏性、对应力敏感的塑料及大面积、薄壁塑件,宜加工流动性好的中小型塑件,尤其有利于加工二种色泽,如大理石花纹的塑件及加入有色彩电化铝片等的透明五彩塑件。浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值,但是可以根据经验按照塑件体积的 倍来估算。由于本次采取流道简单并且较短,因此浇注系12.0统的凝料按塑件体积的 0.5 倍来估算,故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积(即浇注系统的凝料和 2 个塑件体积之和)为 。3145.85.01cmV)(塑总根据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑料总质量 ,则塑有 。根据以上的计算,初步选定公称注射量为391.57.0/14.58cmV,注射机型号为 XS-ZY-650,其主要技术参数见下表:32cm表 3.1 XS-ZY-650 主要技术参数理论注射/ 3c2250 模板最大/ m2500螺杆直径/ 50 最大模板/ 1350注射压力/ MPa130 最小模板/ 200注射行程/ m160 合模形式 液压机械注射时间/ s2 注射方式 螺杆式螺杆转/ 1inr25-89 喷嘴球半/ m18锁模力/ KN180 喷嘴孔直/ 4183.3 注塑机的校核3.3.1 注射压力校核查表可知,所需注射压力为 ,这里取 ,该注射机MPa1307MPap90的公称注射压力 ,注射压力安全系数 ,这里取Pap130公 4.1251k,则: ,所以,注射机注射压力合格。3.1k 公pk9.3.3.2 锁模力校核塑件在分型面上的投影面积 ,则塑A21.309m塑浇注系统在分型面上的投影面积 ,即流道凝料(包括浇口)在分型面上浇的投影面积 的数值,可以按照多型腔模的统计分析来确定。 是每个塑件浇A 浇A在分型面上的投影面积 的 倍。由于本例流道设计简单,因此流道凝塑 5.02料投影面积可以适当取小一些。这里取 。塑浇 .塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积 ,总A则 2265.431.39.1)( mn浇塑总模具型腔内的胀型力 ,则胀F(3.2)KNpAF.6065.43模总胀式中, 是型腔的平均计算压力值, 是模具型腔内的压力,通常取注模 模p射压力的 ,大致范围为 。 应取 。%20MPa52模 Pa30查表可得该注射机的公称锁模力 ,锁模力安全系数180锁这里取 , .12k2.1k则: KNKNF18057.6. 胀胀(3.3)所以,注射机锁模力合格,对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定,结构尺寸确定后方可进行。4 模具结构设计194 模具结构设计204 模具结构设计4.1 模具装配图图 4.1 望远镜棱镜架模具装配图本模具适用于XS-ZY-650型注射机。模具采用的是具有侧抽芯机构的三板式注塑模(即双分型面注射模) 。一、其特点是,在模具上设有斜导柱和侧滑块等侧向分型结构。开模时。导柱起导向作用,由于压缩弹簧的作用,模具首先拉料杆将流道凝料拉出流道,由于开模力作用,斜导柱使滑块带动侧型芯从塑件中抽出,完成侧抽芯;由于定距拉杆的存在,模具同时侧浇口被拉断,拉料杆从凝料中脱出,塑件落在凸模上,定距拉板控制模具二次开模具时的开模距。再由顶出机构推动顶杆将塑件推出凸模,然后由高压压缩空气将塑件吹出模具,同时,可以达到进一步冷却。合模时,顶板导柱、复位杆以及弹簧将保证模具顺利合模,完成一次注射。214.2 浇筑系统4.2.1 浇筑系统的应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。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;浇口痕迹对塑料外观影响很小。4.2.2 主浇道设计浇道的设计包括主浇道设计和分浇道设计两部分。主浇道通常位于模具中心塑料熔体的入口处,它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主浇道的形状为圆锥形,以便熔体的流动和开模时主浇道凝料的顺利拔出。主浇道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外,由于其与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触,因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。主浇道要尽可能短,因为塑件为点进浇,主浇道太长很难实现模具的全自动化生产,且使定模座板与脱料板之间的开模行程加大,导致定模板的四根导柱受力加重,影响模具寿命。总之,对于细水口的模具主浇道要尽可能短,这样既可以节省材料,又可以减少开模行程、提高模具寿命,还可以不用机械手而实现全自动化生产。分浇道是主浇道与浇口之间的通道。在多型腔的模具中分流道必不可少,而在单型腔且单点进浇模具中,浇口与注射口在一条直线上时则可省去分浇道。在分流道的设计时应考虑尽量减小在流道内的压力损失和尽可能避免温度的降低,同时还要考虑减小流道的容积。由于该塑件为单点进浇,进浇点在塑件中心位置,与注射口在一条线上,所以无需分浇道。主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道,是熔体最先流经模具的部分,它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响,因此,必须使熔体的温度降和压力损失最小。22a. 主流道尺寸由上述可知:喷嘴球半径: ,喷嘴孔直径 : mR18md4主流道通常设计在浇口套中,为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出,主流道设计成圆锥形,其锥角 为 度,现取锥角 度,流道表面粗糙度4。mRa8.0主流道长度:小型模具 L 应尽量小于 ,本设计中初取 进行设6048计。主流道小端直径: md 515.)(注 射 机 喷 嘴 尺 寸主流道大端直径: 38)2/tan(主(4.1)主流道球面半径:mSR 20110 )()(注 射 机 喷 嘴 球 头 半 径球面的配合高度为 ,现取为533b. 主流道当量半径: Rn75.2/).(c. 主流道浇口套的形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触,属易损件,对材料要求较严,因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道浇口套形式,浇口套一般采用碳素工具钢材料制造,热处理淬火硬度 5055HRC。浇口套与模板间配合采用 H7/m6 的过渡配合,与定位圈采用 H9/f9 间隙配合。常用浇口套分为
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