组合式排插外观结构创新与注塑模具设计
34页 18000字数+说明书+任务书+开题报告+10张CAD图纸【详情如下】
CAXA图纸
FSC导杆.dwg
TD定位管.dwg
任务书.doc
凹模.dwg
动模座板.dwg
动模板.dwg
垫块.dwg
定模座板.dwg
推杆固定板.dwg
插座外壳.dwg
支撑板.dwg
组合式排插外观结构创新与注塑模具设计开题报告.docx
组合式排插外观结构创新与注塑模具设计说明书.docx
进度表.doc
摘 要
在工业生产中,利用模具生产零件具有效率高,质量好,成本低的一系列优点,使得模具被越来越广泛地使用,特别是增长最快的注塑模具,已成为现代工业生产中工艺设备和发展一个重要的方向。
本课题以排插为例介绍注射模具设计方法,主要研究内容如下:创新设计新型插座即立式可旋转插座组,既节省空间,又避免了实际使用中插头之间的干涉,提高了插口的有效使用率。应用SolidWorks软件完成了插座模块三维模型的设计。利用CAXA软件来完成其装配图和零件图的绘制。在IMOLD插件下设计了模具的成型零部件、浇注系统、冷却系统、推出机构等。实践表明,将软件应用于塑料模具设计能够缩短开发周期,提高设计精度。本文根据实际成产要求设计出了一模两腔的结构模具,其结构紧凑,工作可靠、操作方便、运转平稳,并且冷却效果好、劳动强度低、生产效率高、生产的塑件精度高、生产成本低。
关键词:插座;注塑模具;SolidWorks;IMOLD;
Abstract
In industrial production, the mold parts with a series of advantages of high efficiency, good quality and low cost, makes the mold used more and more widely, especially the fastest growing injection mold, has become an important direction of the development of equipment and technology in modern industry.
This thesis takes a socket as an example to introduce the method of injection mold design,and the main research content is as follow: Applying SolidWorks software completed the socket module design of 3D model. Using CAXA software to complete the assembly drawing and part drawing. Finished the injection mold design of a socket by using IMOLD plug-in. Designed injection mold components and parts, including filling system, cooling circuit, and ejecting mechanism with side action, it shows that applying IMOLD software to plastic mold design can shorten development period andimprove design accuracy. The mold has some of advantages .for example, The structure is compact, the operation is reliable and ease, The revolution is steady, the cooling performance is good, the labor intensity is low, the production efficiency is high, the precision is high, the precision is high,and the production cost is low.
Key words:socket; injection mould; SolidWorks; IMOLD
目 录
引言1
1绪论2
1.1注射成型加工原理2
1.2注射成型的基本要素2
1.3注射模的基本结构2
1.4模具设计制造中计算机技术的应用2
1.5国内外模具CAD/CAM/CAE技术的发展历程及现状3
1.6毕设的主要工作3
2组合式排插设计4
2.1排插外形设计分析4
2.2插座模块材料的确定5
2.2.1注塑材料分析5
2.2.2PC材料的性能5
2.2.3PC的成型工艺5
2.2.4注塑材料成型过程6
2.2.5注塑材料成型条件6
2.3插座模块结构设计7
2.3.1壁厚设计8
2.3.2脱模角度设计8
2.3.3表面质量和尺寸精度9
3注射机及相关工艺参数9
3.1注射机的选择9
3.1.1注射机的结构和分类9
3.1.2塑件体积质量的计算10
3.1.3型腔数目的确定10
3.1.4注射机的选择10
3.2有关注射机工艺参数的校核11
3.2.1注射机注射量的校核11
3.2.2注射压力的校核11
3.2.3锁模力的校核12
3.2.4最大开模行程的校核12
3.2.5注射模具厚度的校核13
4成型塑件设计13
4.1拔模分析13
4.2分型设计14
4.2.1创建分型面14
4.2.2创建型芯/型腔模块14
4.2.3凹模结构设计15
4.3布局设计16
4.4模架选用17
4.5浇注系统设计18
4.5.1添加浇口18
4.5.2添加流道19
4.6排气系统设计21
4.7冷却系统设计21
4.8推出机构设计22
4.9合模导向机构设计24
5结论25
谢 辞27
参考文献28
绪论
注射成型加工原理
通过塑料注射成型装置,将塑料从固态加热至粘性流态,然后再变为固态的过程就是塑料的注塑成型过程。在这个过程中,注入料斗中的塑料和外部加热器的塑料,改变了原来的物理状态;注塑机外部有一个液压缸提供动力,将使塑料进入模具,最后热量由冷却介质带走,然后使塑料在模具中固化。其成型过程分为四个部分,由图1.1所示。
在整个成型过程中,正如水进入管道流动一样,通过注射机使塑料进入模具的性能即是所谓的流动性;通过热量来改变塑料的物理状态,通过压力以确保模具空腔填充塑料所需时间,即保证塑性流动行为;温度,压力和时间,这三要素是注射成型工艺需要控制的工艺参数,且这些参数控制着生产的塑料制品的质量。注塑成型原理就是研究塑料物理成型,化学变化和各种参数之间的关系。
注射成型的基本要素
塑料制品是通过塑料模具和成型设备成产出来的,所以为了得到合格的塑料制品,合格的模具和先进的成型设备是必备的;模具与塑料制品直接接触,它的好坏就决定了塑料制品质量的好坏,而决定模具质量的因素包括先进设计和精密制造。因此在注射成型过程的基本要素顺利包括:模具,设备及工艺。按照注塑成型模具部件的不同,一般有模架,浇注系统,推出结构和成型零部件组成。模具是塑料制品的质量好坏,精度水平,结构合理与否,材料选择是否得当,生产成本高低等的决定因素。提现企业在市场竞争中的响应能力,模具的质量起到决定性的作用。注塑模具被安装在注塑成型机上,模具设计师仅仅由塑料部件确定模具结构,注塑机参数也应考虑在内。一般来说,在市场上有各种各样规格和型号的注射机,但模具设计时应根据企业现有的条件下予以考虑。注塑模具与注塑机的关系,将第三章中进行说明。合理的成型工艺直接决定了是否能顺利充模,冷却定型,产品的质量。要确定一个最佳的成型条件是极为困难的:塑件结构,填料情况,环境温度的水平,树脂性能,现有注塑机的条件都会影响成型条件,这是不断变化的因素。要提高塑件的质量,确定一个合理的成型工艺也是一个重要途径。
注射模的基本结构
注塑模具可分为两部分定模与动模,注塑时两模闭合,构成浇注系统和型腔,当开模时,定模具与动模分离,即可取出零件。
注射模具的基本结构分为:成型部分——形成型腔,决定塑料的形状,尺寸和精度。浇注系统——把从注射机喷嘴喷射的熔融塑料引入形腔。排气系统——充模时用以排除过量的气体。温度控制系统——控制模具的温度,熔融塑料在模腔中快速可靠地定型。脱模机构——使定型后的塑料制件脱出模腔的机构。模架——将模具各部位有效连接,导向,确定位置,并在使用时,由它与注射机相连。
模具设计制造中计算机技术的应用
60年代中叶,英国,美国,加拿大的研究者在模腔内对塑料熔体的流动和冷却进行了基础研究。几何建模技术、塑性流变学、计算机技术和数控加工技术的发展,有力地推动了CAE/CAD/CAM的进一步研究,从最初的CAD/CAM技术通过技术图纸作为传递介质向CAD / CAM一体化发展。尤其是使用注塑成型CAE技术,是塑料成型及模具设计开发过程中的一个重要里程碑。为了预测在模具结构中的缺陷,我们可以通过计算机模拟模具设计方案,以便在投入生产前发现其中存在的问题。计算机辅助设计所使用方法:采用有限元分析成型中的数学模型;利用数值求解方法建立求解方法; 模拟成型中的塑料熔体;最后,用计算机图形图像,将其直观的展现出来。通过模拟,我们可以得到一个更合理的成型工艺条件,能够及时地反馈问题到模具设计之中,进行修改,并最终提高模具质量,降低模具成本。
国内外模具CAD/CAM/CAE技术的发展历程及现状
20世纪60年代,国外开始对模具工业的计算机应用技术进行研究,在20世纪70年代,至今已成功推出各类模具的计算机软件,它使得模具设计与制造技术提高一个档次的水平,模具产业的发展上了新的台阶。
近20年来,社会在飞速的进步,也是计算机技术的也在快速的发展,计算机硬件的快速更新,发达国家在工业化计算机技术中模具设计方面不断地发展,进一步改善。1979年日本在冷冲模方面的弯曲模和冲孔模CAD系统研究成功;1985年成功研发CAD/CAM/CAE系统。在此之前,美国已成功开发了连续模系统。1976年第一个出现流分析软件,有一半的模具产业在八十年代应用了计算机技术。目前的计算机技术,向应用程序发出的阶段国外模具行业研究。随着移动技术分析软件的进步是不断变化,从一维到二维流动和冷却分析的开始,然后到三维流动和冷却的分析,但其应用已经延伸到驻留分析和翘曲预测更多的领域。塑料注塑成型过程中,最广泛使用的商业软件开发的仿真软件。目前,国外模具技术已经相当成熟,并在模具行业得到了广泛应用,并取得了良好效果。著名的软件ABAQUS , COSMOS , NASTRAN , MARC , ADINA , ANSYS等,使用这些软件之前,模具塑料成型过程模拟分析,分析过程可以在设计问题前被发现,然后在出现医疗事故反馈给模具设计师,模具减少了故障率。
我国的模具行业的计算机技术研究比较晚,以至于现阶段我们的技术与国外水平还有一定的差距。中国在七十年代开始研究模具CAD / CAM / CAE技术,在政府的支持下,我们引进国外先进技术和人才,鼓励科研院所,学校根据中国模具工业的先赚开发适合的专业系统,有针对的对国外软件进行二次开发。到八十年代后期,中国已经进入了模具CAD / CAM / CAE技术的快速发展时期。经过努力,我们已经成功地开发了模具设计和分析软件,如模具技术,华中科技大学科学与技术国家重点实验室开发的基于特征的级进模系统HMJC ,吉林大学依托一汽车身面板的覆盖件CAD / CAM系统的研究已经取得了显著成效。此外,弯曲级进模CAD系统,精密级进模冲压CAD / CAM系统也已出现。目前拥有自主版权的软件有:郑州大学研制的Z- MOLD分析软件;华中科技大学的注塑成型系统HSC7.1的等。在一些模具企业正在推广和使用该软件,并在试验中逐步完善。这些软件似乎可以改善塑料制品的质量,加快中国模具行业的发展。
近年来,高校和企业也培养了大批的模具CAD / CAM / CAE软件开发人员和一批技术人才;由于计算机软件的应用出现了一批示范企业。新型应用型人才的培养在政府的支持下,模具CAD / CAM / CAE公司将进一步发展。但总的来说,无论从市场还是从产品开发的水平,我国目前的模具CAD / CAM / CAE软件的商品化程度,与发达国家相比还有一定的差距。
毕设的主要工作
(1)收集关于注塑模具设计及组合式排插的相关知识,了解现有组合式排插产品的结构;
(2)熟悉注塑模具设计的原理及过程;
(3)查阅相关资料,熟悉塑料产品设计、机械设计基础、注塑模具设计、塑料产品成型工艺、工程力学、工程制图等与本毕业设计课题相关的知识;
(4)熟练掌握计算机辅助设计软件;
(5)对设计方案进行详细规划及分析,反复对方案进行论证,逐步进行修改及优化;
(6)利于相关专业软件完成组合式排插外观结构结构创新设计;
(7)利于相关专业软件完成组合式排插注塑模具的设计;
(8)利于相关专业软件完成模具加工工艺及注塑工艺相关项目的计算和分析;
(9)利于相关专业软件完成产品零件、模具零件及装配2D工程图的绘制;
(10)利于相关专业软件完成模具开、合模及零件拆、装过程视频动画的制作;
组合式排插设计
排插外形设计分析
排插一般用于某处需集中使用好几个插座的情况,由于装修时已经布线,如果想集中使用多个插座而不再重新布线,直接使用排插接线,方便又快捷。随着连接的点去越来越多,需要尽可能多的设置插孔,现有的传统排插大多是直板的,插孔分布在同一个平面,由于长度有限,在排插上可以设置的插孔数极其有限的,如果设置过多的插头,将覆盖相邻的插孔,这将影响实际的使用。
为了解决这个问题,现设计的新型排插如图2.1和图2.2所示,其名称为新型立式可旋转组合式插座组。该组合式插座底座采用橡胶底面(可安装吸盘),可有效的防止排插倾倒;立柱上每一个插座模块都按照GB2099.3-2008标准设计生产,并且可以360°旋转,节约空间的同时有效解决由于插孔间距问题无法使用的问题;立柱的顶端是一个带电源灯的按键开关,用于控制整个排插的总电源。插座模块材料的确定
注塑材料分析
该插座为日常家用产品,要求在室内环境下能安全稳定使用,处于对外观的要求,产品的光泽度要好,原材料还要有一定的刚度强度以承受如常使用过程中的力,在现行的新国标GB2099-2008中规定,排插外壳只要在100℃±2℃的温度下,烘烤1小时,不变形就算合格。目前市场上排插常见的外壳材质有PC、ABS、PVC等,一般的PVC不耐高温且容易分解出有毒的HCl气体和ABS不耐热,阻燃性差容易发生过事故,相对安全的材质是PC。
PC材料的性能
PC是化学名为聚碳酸脂(Polycarbonate)的简称Polycarbonate ,冲击强度高,尺寸稳定性好,无色透明,着色性好,电绝缘性、耐腐蚀性、耐磨性好,适于制作仪表小零件、绝缘透明件和耐冲击零件.无定形料,热稳定性好,成型温度范围宽,吸湿小,对水敏感,须经干燥处理.成型收缩率小,塑件须经退火处理。 其具有以下性能:
(1)外观透明,刚硬带韧性.燃烧慢,离火后慢熄.
(2) PC料耐冲击性是塑料中最好的.
(3) 成型收缩率小(0.5-0.7%),成品精度高,尺寸稳定性高.
(4) 化学稳定性较好,但不耐碱,酮,芳香烃等有机溶剂.
(5) 耐疲劳强度差,对缺口敏感,耐应力开裂性显著
PC的成型工艺
PC材料主要有一下成型工艺:
(1)PC在高温下即使对微量水份亦很敏感,故成型前应充分干燥,使含水率降到0.015-0.02%以下. 干燥条件:温度110-120℃,时间8-12小时.
(2)流动性差,须用高压注塑,但注塑压力过高会使产品残留内应力而易开裂.
(3)PC料粘度对温度很敏感,提高温度时,粘度有明显下降. 啤塑温度参数:前料管240-260℃,中260-280℃,后220-230℃. 料管温度勿超过310℃,PC料成型提高后料管温度对塑化有利,而一般塑料加工,料管温度控制都是前高后低的原则.
(4)模具的设计要求较高:模具的设计尽可能使流道粗而短,弯曲部位少,用圆形截面分流道;仔细研磨抛光流道等,总之是减小流动阻力以适合其高粘度塑料的填充.另外,熔料硬易损伤模具,型腔和型芯应经热处理淬火或经镀硬铬.
(5)注射速度太快,易出现熔体破裂现象,在浇口周围会有糊斑,产品表面毛糙等缺陷或因排气不良(困气)而使产品烧焦.
(6)模温以控制在80-100℃为宜,控制模温目的是减小模温及料温的差异,降低内应力.[3]
(7)成型后为减小内应力,可采用退火处理,退火温度: 125-135℃,退火时间2小时,自然冷却到室温.
注塑材料成型过程
注塑成型过程的四个阶段为塑化、填充、保压和冷却。
塑化是由固体状态的 PC 和 ABS 加热后变化成为具有流动性能的过程。 填充是将塑化材料充实到模型腔内进行填满的过程。 保压阶段时塑料熔体因受到冷却而发生收缩,但因塑料仍处于柱塞或螺杆稳定压力下料筒内的熔料会被继续注入模腔内以补充因收缩而留出空隙。如果柱塞或螺杆停在原址不动,压力曲线略有衰减。如果柱塞压力保持不变,也就是随着熔料入模同时向前作少许移动,则在此阶段中模具压力保持不变。 冷却的重要工艺参数是冷却时间。在保证冷却均匀前提下,冷却时间越短越好,这也就是我们要进行冷却优化的目的。
注塑材料成型条件
温度控制、压力的控制和时间为注塑材料成型工艺条件,其对塑料制品质量具有非常重要影响。降低温度时,需要提高压力以保证塑料进入型腔,温度过低熔料难以注满型腔;温度过高塑料易于降解;注射压力过高产品易产生飞边,压力过低注塑易出现短射,设计过程中必须结合实际特点来确定三者之间关系。完成一次注射成型周期过程中在保证质量的前提下,尽量缩短成型周期的时间,其中以注射时间和冷却时间最为重要,它们对制品质量有很大的直接作用。注射时间中的保压时间就是对型腔中材料的压力时间,在整个注塑时间占有较大的比例,保压时间的大小对制品的尺寸精度具有决定性影响。通常依赖浇口和流道的结构形式以及模温和料温的因素。冷却时间主要决定于之间的厚度和塑料的性能等因素。冷却时间的终点以模件脱模时不引起变动为宜。反映压力、温度、时间三者关系如图2.3所示。
结论
本课题主要以组合式排插为设计内容,应用三维仿真设计软件对其进行设计和表现。
先通过SolidWorks2011进行塑件的三维建模,然后选择塑件材料,通过IMOLD插件赋予塑件材料特性,就会根据材料特性对模型进行收缩计算,由此建立注塑成型后产生体积收缩的模型,可以直接使用此模型来建立模具型腔。接下来分析塑件的结构工艺性,根据塑件的结构特点进行型腔数目和布局设计,接着进行计分型面设计,分型面设计直接影响到后续的设计工作,因此需要特别注意,分型面设计好后就可以划分型芯和型腔;然后就对浇注系统进行设计,确定浇注系统合理之后就可以调用模架,通过理论计算之后就可以直接选择需要的标准模架;调用模架之后就可以设计推出机构,推出机构的设计主要是推出机构的结构形式和推杆位置布局的设计,设计好后可以直接在SolidWorks中进行装配;推出机构装配完成后在进行冷却系统设计,冷却系统对塑件的成型周期有着重大影响,是提高生产效率的关键设计;至此,模具的基本结构设计已完成,接着进行最后的细节完善,如限位钉、复位弹簧和侧方定位块结构等设计,最后进行零件的总装配和零件图绘制。
由于在此之前没有接触过IMOLD插件,通过自学视频,对使用该软件有了一定程度的认识.加上课外书籍的阅读,对模具的了解越来越多,这次毕业设计给了我一个很好的学习机会,我搜集了大量的资料.在图书馆借了数本有关注塑料模方面的书,认真仔细地看过多遍,并且做了笔记. 这都为我以后的设计工作打下了坚实的基础。
在进行设计与绘图的时候,我查阅了大量的资料.对每一个零件的尺寸,对每一个部件的安装位置,对每一个动作运动机理,进行了深入的分析下研究,并和指导老师及同学进行了探讨.尽可能完善每一个设计过程
近六个月的设计业已结束,在这个过程中,我对模具设计及塑料行业有了一定了解学到了很多的知识。培养了我严谨的工作作风,精益求精的工作态度。并锻练了我的意志。通过毕业设计使大学四年所学的书本知识与实际生产相结合,加深了理论的理解,提高了动手能力,希望在将来的工作中能够做到得心应手。?
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