机械毕业设计（论文）-电器旋钮注射模具设计（全套图纸三维） .pdf

1 目录 1 塑件成型工艺性分析 4 1.1 塑件的分析 4 1.2 abs 工程塑料的性能分析. 4 1.2.1 基本性能 . 4 1.2.2 abs 物理性能 . 5 1.2.3 abs 热性能 . 5 1.2.4 abs 力学性能： . 6 1.3 abs 的注射成型过程及其工艺参数 7 1.3.1 注射成型过程 . 7 1.3.2 注射工艺参数. 7 2 拟定模具的结构形式和初选注射机 8 2.1 分型面位置的确定 8 2.2 型腔数量和排列方式的确定 8 2.3 注射机型号的确定 9 2.3.1 注射量的计算. 9 2.3.2 浇注系统凝料提及的初步估算 10 2.3.3 选择注射机 10 2.3.4 注射机的相关参数的校核 11 3 浇注系统的设计. 12 3.1 主流道的设计 12 3.1.1 主流道尺寸 12 3.1.2 主流道的凝料体积 12 3.1.3 主流道当量半径 13 3.1.4 交口套的形式 13 3.2 分流道的设计 . 13 3.2.1 分流道的布置形式 13 3.2.2 分流道的长度 14 3.2.3 分流道的当量直径 14 2 3.2.4 分流道的截面形状 14 3.2.5 分流道截面面积及凝料体积 14 3.2.6 校核剪切速率 15 3.2.7 分流道的表面粗糙度和脱模斜度 15 3.3 浇口的设计 . 15 3.3.1 侧浇口尺寸的确定 17 3.3.2 侧浇口剪切速率的校核 17 3.4 校核主流道的剪切速率 . 18 3.5 冷料穴的设计计算 . 19 4 成型零件的结构设计及计算. 20 4.1 成型零件的结构设计 . 20 4.2 成型零件钢材的选用 . 21 4.3 成型零件工作尺寸的计算 . 21 5 推出机构的设计. 24 6 侧向分型与抽芯机构的设计. 25 6.1 侧向分型与抽芯机构类型的确定 . 25 6.2 斜导柱抽芯机构的设计 . 25 7 模架的确定. 27 7.1 各模板厚度尺寸的确定 . 27 7.2 计算并选择模架型号 . 27 7.3 注射机相关参数的校核 . 28 8 排气槽的设计. 28 9 冷却系统的设计. 30 9.1 冷却介质 . 30 9.2 冷却系统的计算 . 30 9.2.1 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量 w 30 9.2.2 确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量 s q . 30 9.2.3 计算冷却水的体积流量 v q . 31 9.2.4 确定冷却水路的直径 31 9.2.5 冷却水在管内的流速v 31 9.2.6 求冷却管壁与水交界的膜转热系数 h 31 3 9.2.7 计算冷却水道的导热总面积 a 32 9.2.8 计算冷却模具水管的总长度 l 32 9.2.9 冷却水路的根数 x 32 10.导向与定位机构的设计 33 10.1 导柱导向机构 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 11 装配图的绘制 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 12 设计小结 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参考文献. 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 致谢. 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 4 1 塑件成型工艺性分析塑件成型工艺性分析 1.1 塑件的分析塑件的分析 （1）外形尺寸 该塑件直径7.513，塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程 一般，其材料为 abs 塑料，为 热塑性塑料， 流动性较好， 适合 于注射成型。 (2) 精度等级 塑件所有尺 寸公差在任务书中未能给出， 未 注公差的尺寸取为 mt5. (3) 脱模斜度 abs 的成型 性能良好， 成型收缩率较小， 参 考文献1中表 1- 12，选择塑件 上型芯和凹模的统一脱模斜度为 1。 图（1）零件图 1.2 abs 工程塑料的性能分析工程塑料的性能分析 1.2.1 基本性能 abs 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不 同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击 特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，abs 是非结晶性 材料。三种单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯- 丙烯腈的 5 连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。abs 的特性主要取决于三种单体的比 率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此 产生了市场上百种不同品质的 abs 材料。这些不同品质的材料提供了不同的特 性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。abs 材料具有超强的易加工性， 外观特性， 优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。 适于制作一般机械零件、减摩耐磨零件，专动零件和电信结构零件。 成形特性： （1） 无定形料，其品种牌号很多，各品种的机电性能及成形特性也各有差 异，应按品种 确定成形方法及成形条件。 （2） 吸湿性强，含水量应小于 0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件 应长时间干燥。 （3） 流动性中等，溢边料 0.04mm 左右（流动性比聚苯乙烯，as 差，但是 比聚碳酸酯、聚氯乙烯好） 。 （4） 比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、 （对耐热、高抗冲击和中抗冲击 型树脂，料温更宜取高） ，料温对物性影响较大、料温过高易分解（分解温度在 250左右，比聚苯乙烯易分解） ，对要求精度较高塑件模具温度宜取 5060， 要求光泽及耐热型塑件宜取 6080，注射压力应比加工聚苯乙烯稍高，一般用 柱塞式注射机时料温为 180230，注射压力为 100140mpa，螺杆式注射机则 取 160220，70100mpa 为宜。 1.2.2 abs 物理性能 表 1：abs 物理性能 名称 参数值 密度： 1.031.08g/cm3 比体积： 0.860.98 cm3/g 吸水率： 0.20.4% 1.2.3 abs 热性能 表 2：abs 热性能 名称 参数值 熔点： 130160 熔融指数： 200负荷 50n,喷嘴 2.09 0.410.82g/10min 维卡针入度； 71122 马丁耐热： 63 热变形温度： 90108(45n/cm 2) 6 名称 参数值 83103(180n/cm 2) 线膨胀系数： 7.010 -5/ 计算收缩率： 0.40.7% 比热容： 1470 j/ (kg . k) 燃烧性： 慢 热导率： 0.263 w/ (m . k) 1.2.4 abs 力学性能： 表 3：abs 力学性能 名称 参数值 屈服强度： 50mpa 抗拉强度： 38mpa 断裂伸长率： 35% 拉伸强性模量： 1.8gpa 抗弯强度： 80mpa 弯曲弹性模量： 1.4gpa 抗压强度： 53mpa 抗剪强度： 24mpa 冲击韧度：无缺口 261 k / jm2 有缺口 11 k / jm2 布氏硬度： 9.7hbs 密度： 1.031.08g/cm3 比体积： 0.860.98 cm3/g 吸水率： 0.20.4% 注：该成形条件为加工通用级abs料时所用，苯乙烯-丙烯腈共聚物（即as）成形条 件与上相似。 查参考文献1中表 1- 3 得其主要性能指标，见表 4。 表 4：abs 的性能指标 名称 参数值 密度 3 k/ dmg 1.031.07 比体积() 13 dm/ kgv 0.860.98 吸水率%/h24 0.20.4 收缩率%/s 0.30.8 热变形温度/ t 90108 熔点/ t 130160 7 名称 参数值 抗拉屈服强度pa/m b 50 拉伸弹性模量pa/ 1 ge 1.8 抗弯强度a/mp 80 冲击韧度（缺口） () 2 m/ kj 11 硬度()hb 9.7，r121 体积电阻系数 ()cm v / 6.9 16 10 1.3 abs 的注射成型过程及其工艺参数的注射成型过程及其工艺参数 1.3.1 注射成型过程 （1）成型前准备。对 abs 的色泽、粒度和均匀度等进行检验，由于 abs 含 有氰基等吸水性集团，故吸水性较大，因此成型前须进行充分干燥，使其水分含 量降至 0.1%以下，常用方法是循环鼓风干燥，温度控制是 7080，时间 4h 以 上。也可以采用烘箱干燥，温度控制在 80100，时间 2h，干燥粒层厚度不超 过 50mm。 （2）注射过程。塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模 具的浇注系统进入模具的型腔成型，其过程分为冲模、压实、保压、倒流和冷却 五个阶段。 （3）塑件的后处理（退火） 。退火处理的方法为红外线灯、烘箱，处理温度为 70，处 理时间为 2h4h。 1.3.2 注射工艺参数 表 5：abs 物理性能 名称 参数值 注射机 螺杆式 螺杆转速 30r/min 料筒温度 t/：前段 180200 中段 165180； 后段 150170 注射时间 2090 s 高压时间 05 s 冷却时间 20120 s 8 名称 参数值 总周期 50220 s 2 拟定模具的结构形式和初选注射机拟定模具的结构形式和初选注射机 2.1 分型面位置的确定分型面位置的确定 通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在塑件截面积最大，且有利于开模 取出塑件的底平面上。故选择零件中部十字筋最大截面处为分型面。 图（2）分型面位置 2.2 型腔数量和排列方式的确定型腔数量和排列方式的确定 （1）型腔数量的确定 由于该塑件精度要求不高，塑件尺寸较小，且为大批 量生产，可采用一模多腔的结构形式。同时，考虑到塑件尺寸、模具结构、制 9 造成本、生产质量及生产效率等问题，初步定为一模四腔的结构形式。 （2）型腔排列方式的确定 由于该模具选择的是一模四腔，其型腔中心距的 确定故流道采用 h 型对称排列，使型腔进料平衡，如图（3）所示。 图（3） 型腔数量的排列布置 （3）模具结构形式的初步确定 由以上分析可知，本模具设计是一模四腔， 对称 h 型直线排列，根据塑件结构形状，推出机构初选推件板推出或是推出杆推 出方式。浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采用侧浇口，且开设在分 型面上。因此，定模部分不需要单独开设分型面取出凝料，动模部分需要添加型 芯固定板、支撑板或推件板。由上综合分析可确定采用大水口（或带推件板）的 单分型面注射模。 2.3 注射机型号的确定注射机型号的确定 2.3.1 注射量的计算 通过 pro/e 建模分析得塑件质量属性如图（4）所示。 图（4） 塑件质量属性 10 塑件体积： 3 cm5528. 1= 塑 v 塑件质量： 塑塑 v=m=1.051.5528=1.63g 式中， 可根据参考文献3表 9- 6 取为 1.05 3 /g cm 。 2.3.2 浇注系统凝料提及的初步估算 由于浇注系统的凝料在设计之前不能确定准确的数值，但是可以根据经验按 照塑件提及的 0.2 倍1 倍来估算。 由于本次设计采用的流道简单并且较短， 因此 浇注系统的凝料按塑件体积的 0.3 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 4 个塑件体积之和）为： 塑总 vvn3 . 1= (1) =1.341.5528=8.0746 3 cm 2.3.3 选择注射机 根据以上计算得出在一次注射过程中，注入模具型腔的塑料的总体积为 总 v =9.66 3 cm，由参考文献2式(4- 18)， 公 v = 总 v /0.8=8.07/0.8=10.09 3 cm。根据以 上的计算，查参考文献中表 13- 1，初步选定公称注射量为 30 3 cm，注射机型 号为 xs- z- 30 卧式注射机，其主要技术参数见表 6。 表 6：注射机主要技术参数 名称 参数值 理论注射量 3 /mm 30 螺杆直径/mm 28 注射压力mpa/ 119 注射时间/s 0.7 塑化能力hkg/ 4 电动机功率/kw 5.5 锁模力/kn 250 拉杆空间/mm 125 移模行程/mm 160 最大模具厚度/mm 240 最小模具厚度/mm 60 11 名称 参数值 锁模形式 液压机械 模具定位孔直径/mm 63.5 喷嘴球半径/mm 12 2.3.4 注射机的相关参数的校核 (1) 注 射 压 力 校 核 查 参 考 文 献 4 可 知 ， abs 所 需 注 射 压 力 为 70mpa90mpa，这里取 0 p =90mpa，该注射机的公称注射压力 公 p =119mpa，注射 压力安全系数 1 k=1.251.4，这里取 1 k=1.3，则： 1 k 0 p =1.390=117= 合理 9.2.6 求冷却管壁与水交界的膜转热系数h 因为平均水温为 23.5，查参考文献2表 4- 31 可得672. 0=f，则有: () 2 . 0 8 . 0 187. 4 d vf h = (20) () ()= =chmkj 2 2 . 0 8 . 0 /33.31412 008. 0 93. 1100072. 6187. 4 32 9.2.7 计算冷却水道的导热总面积 a () 23 1045 . 8 5 . 234033.31412 35533.12 m h wq a s = = = (21) 9.2.8 计算冷却模具水管的总长度 l mmm a l336336 . 0 08. 014 . 3 105.48 d 3 = = (22) 9.2.9 冷却水路的根数x 以塑件外围尺寸