毕业设计（论文）-浇注系统凝料脱模机构设计及仿真.doc

毕毕 业业 设设 计计 推板式浇注系统凝料 脱模机构设计及仿真 学生姓名学生姓名 学号学号 系系 部 部 专专 业 业 指导教师 指导教师 2015 年 5 月 21 日 刘璐112011407 机械工程系 机械设计制造及其自动化 王喜刚 诚信声明 本人郑重声明 本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导 下独立完成的 在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中 列出 本人签名 刘璐 2015 年 5 月 21 日 毕业设计任务书毕业设计任务书 设计题目 推板式浇注系统凝料脱模机构设计及仿真 系部 机械工程系 专业 机械设计制造及其自动化 学号 112011407 学生 刘璐 指导教师 含职称 王喜刚 副教授 1 课题意义及目标 学生应通过本次毕业设计 综合运用所学过的基础理论知识 深入了解常用机 械加工设备应用以及模具结构原理 熟练掌握机械及相关产品及其零部件结构等方 面的设计方法及设计思想等内容 为学生在毕业后从事机构设计等方面的工作打好 基础 2 主要任务 1 根据现有的各种机械和模具机构 通过对模具浇口脱落结构的分析比选 确定推板式浇注系统凝料脱模机构设计的方案 并绘制该方案的结构总体图 2 根据确定的机构方案以及总体结构图设计出使用该机构成型的产品形状图 3 设计结构总体图中所有非标零部件结构图 4 制作推板式浇注系统凝料脱模机构动作的仿真过程 5 针对以上设计过程 完成设计说明书一本 3 主要参考资料 1 王伯平 互换性与测量技术基础 M 北京 机械工业出版社 2013 2 屈华昌 塑料成型工艺及模具设计 M 北京 机械工艺出版社 2000 3 王运炎 机械工程材料 M 北京 机械工业出版社 2014 4 进度安排 设计各阶段名称起 止 日 期 分析题目 确定设计思路 3 月 3 日 3 月 23 日 学习相关知识 收集资料 确定方案3 月 24 日 4 月 13 日 设计结构总图 及所有非标零件图等4 月 14 日 5 月 4 日 编写设计说明书5 月 5 日 6 月 1 日 完成毕业论文及答辩工作6 月 2 日 6 月 22 日 审核人审核人 田静田静 2014 年 12 月 30 日 推板式浇注系统凝料脱模机构设计及仿真 摘 要 本文介绍了运用推板式浇注系统凝料脱模机构加工水杯杯盖的整个设 计过程 较为详细地的叙述了点浇口凝料自动推出机构的运用场合及其设计的完整 步骤 参考已有的可以了解到的机械和模具机构 通过对点浇口凝料脱模结构的分 析类比 确定推板式浇注系统凝料脱模机构设计的方案设计过程 并经过严密设计 确定推板式浇注系统凝料脱模机构设计的方案 利用 AutoCAD 绘制出了该方案的结 构总体图 然后根据确定的机构方案以及总体结构图设计出使用该机构成型的产品 形状图 详细分析了塑件模具的结构形式 注塑机类型的选择 分型面的确定 浇 注系统的设计 脱模结构中主要零部件的设计等 最终利用 Pro E 软件制作了推板 式浇注系统凝料脱模机构动作的仿真过程 于此同时记录了在设计推出机构过程中 运用的技术 理论 方法以及其他相关知识 通过该课题设计 可以进一步了解常 用机械加工设备应用以及模具结构原理等 形成一整套模具加工工艺方案 能够综 合运用所学专业知识设计机械及相关产品及其零部件 能够独立熟料地检索各方面 文献资料 关键词 关键词 脱模机构 推板式 机构设计 点浇口 Push plate type gating system setting feeding Demoulding mechanism design and simulation Abstract This paper introduces the use of push plate pouring system demoulding mechanism of coagulation material processing cup of the cup cover throughout the design process more detail described needle gatefreezingmaterial automatically launch mechanism of the application and the design of the steps to complete According to the existing mechanical and mould mechanism the design procedure of the design of the mould release mechanism for the ejector plate is determined by the analysis of the mould gate drop off structure And through the strict design determine the design of the material release mechanism of the push plate pouring system and draw the structure diagram of the plan by AutoCAD Then according to the structure plan and the overall structure diagram the product shape chart of the mechanism is designed The structural form of plastic parts the choice of injection molding machine the determination of parting surface the design of gating system the design of main components in the structure of mould release are analyzed in detail The simulation process of the action of the ejector plate mould release mechanism of the ejector plate was fabricated by Pro E software At the same time the technology theory method and other relevant knowledge used in the design of the mechanism are recorded Through the design of the subject can be further understanding common mechanical processing equipment application and mould structure principle forming a set of mold processing technology scheme can use learn professional knowledge of the mechanical design and related products and parts to retrieve the documents of the independent clinker Keywords Stripping mechanism push plate mechanism design point gate 太原工业学院毕业设计 目 录 1 前言 1 1 1 课题设计目的及意义 1 1 2 推出机构设计的设计要求 1 1 2 1 推出机构设计时应尽量使塑件留于动模一侧 1 1 2 2 塑件在推出过程中不发生变形和损坏 2 1 2 3 不损坏塑件的外观质量 2 1 2 4 合模时应使推出机构正确复位 2 1 2 5 推出机构应动作可靠 2 1 3 推板设计说明 2 1 4 国内外研究进展 3 2 塑件结构工艺性分析 3 2 1 塑件材料 4 2 2 塑件形状 6 2 3 塑件脱模斜度及壁厚 8 3 注射设备选择 8 3 1 塑件体积及质量估算 8 3 2 选择注射机 8 4 分型面的选择与浇注系统设计 9 4 1 分型面及其选择 10 4 1 1 分型面的选择 10 4 1 2 型腔数目的确定 11 4 2 浇注系统设计 13 4 2 1 主流道设计 13 4 2 2 分流道设计 14 4 2 3 浇口设计 15 4 2 4 冷料穴设计 16 4 2 5 排气系统设计 16 5 成型零部件设计 17 5 1 凹模设计 17 太原工业学院毕业设计 5 1 1 凹模结构设计 17 5 1 2 凹模径向尺寸计算 17 5 2 3 凹模深度尺寸的计算 18 5 2 凸模设计 18 5 2 1 凸模结构设计 18 5 2 2 凸模径向尺寸的计算 18 5 2 3 凸模深度向尺寸的计算 18 5 3 模具型腔侧壁和底板厚度设计 18 6 合模导向机构设计 19 6 1 导柱导向机构作用 19 6 2 导柱导套的设计原则 19 6 3 导柱导套设计 20 6 3 1 导柱设计 20 6 3 2 导套设计 21 6 4 导柱与导套的布置 22 7 推出机构设计 23 7 1 设计原则 23 7 2 机构原理设计 23 7 3 推板结构设计 25 11 推板结构图 25 8 注射机的参数校核 25 8 1 塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核 25 8 2 模具厚度校核 26 8 3 开模行程校核 26 9 温度调节系统设计 26 9 1 模具冷却系统设计 26 9 2 冷却系统结构设计 27 10 结论 27 参考文献 28 太原工业学院毕业设计 前言前言 1 11 1 课题设计目的及意义课题设计目的及意义 在注射成型每个过程里 塑料件要从模具型芯或者模具的型腔中脱出来 在这 个过程中实现塑料件脱出的装置就是推出机构 推板式浇注系统凝料脱模机构 是 一种点浇口浇注系统用于凝料脱模 通过在定模具侧边增加上一块推板 把浇注系 统从模具之中脱卸出来 大部分用于多点浇口浇注系统凝料脱模 点浇口位置是多 变的 而且它跟塑料件表面连接部分的接触面积比较小 因此它较易于在开模的同 一时刻分离塑料件和点浇口凝料件 并且分别从脱模模具上脱出 采去此类浇注系 统形式的模具结构能够提高成型生产效率 实现模塑件注射成型的自动化 同时 点浇口由于能够很好的改善凝料流动状态 浇口痕迹小 利于填充等特点而被广泛 应用 模具结构有利于减轻工人劳动强度 提高生产率 实现自动化 通过课题设计 进一步了解常用机械加工设备应用以及模具结构原理等 能够 综合运用所学专业知识设计机械及相关产品及其零部件 能够独立熟练地检索各方 面文献资料 1 21 2 推出机构设计的设计要求推出机构设计的设计要求 1 2 11 2 1 推出机构设计时应尽量使塑件留于动模一侧推出机构设计时应尽量使塑件留于动模一侧 因为推出机构它的运动是利用注射机动模具一侧的顶杆或者是液压缸驱动所致 因此通常模具推出机构的所设置的位置在动模具的一侧 因为上述因素 在考虑塑 件在模具中所处的地方和分型面的选取时 应尽量使得模具分离后塑料件位于动模 内部 所以动模部分所设置的型芯被塑件包围的侧面积之和要比定模部分的大 太原工业学院毕业设计 1 2 21 2 2 塑件在推出过程中不发生变形和损坏塑件在推出过程中不发生变形和损坏 要让塑料件在推出的过程里不会发生变形或者损坏这些情形 在一开始设计模 具的时候就应该认真地进行塑料件对于模具包紧力以及粘附力大小的分析以及计算 并且合理选择其推出方式 推出位置 还有推出零件数量以及推出面积等等 1 2 31 2 3 不损坏塑件的外观质量不损坏塑件的外观质量 对外观和质量的要求都比较高的塑料件 推出位置的选取方式应该尽量不选取 塑料件的外表面来作为推出的位置 也就是说推出的塑料件的位置应该尽量设置在 塑料件的内部 当塑料件的内外表面都不允许存在推出痕迹的时候 应改变推出机 构的形式或者将其设置为推出用的上艺塑块 并且在推出之后再与塑料件进行分离 1 2 41 2 4 合模合模时应使推出机构正确复位时应使推出机构正确复位 在我们设计推出机构的时候 我们应该将合模的时候推出机构的复位考虑在其 中的 在我们进行斜导杆以及斜导柱侧向抽芯并带有活动镶件模具设计的时候 还 应将推出机构的预先复位这些问题作为考虑的内容 尤其是在活动零件后面设置推 杆等这些特殊情况 1 2 51 2 5 推出机构推出机构应动作可靠应动作可靠 在推出机构的推出和复位这两个过程里 推出机构的结构设计应该尽量简单点 动作灵活一些 除此之外 还要动作可靠 并且制造容易 1 31 3 推板设计说明推板设计说明 推板脱模的使用范围是有固定范围的 它适用于深筒形的 薄壁的和不允许有 推板痕迹塑料件或者一件多腔的小壳体 推板脱模有很多优点 比如推板脱模的推 力均匀 而且脱模平稳 除此之外塑料件还不易变形 推板推出不适用于分型面周 太原工业学院毕业设计 边形状复杂 推板型孔加工困难的塑件 推板类脱模机构设计有以下要点 1 推板 应与型芯按锥面配合 推板与型芯配合面用锥面配合 这样在推出过程中科减少磨 损 并起到辅助导向作用 它的锥面斜度是 3 到 5 度 推板的内孔应该比型芯的成 形部分大 0 2 到 0 3 毫米 为防止发生擦伤 磨花还有卡死这些现象 就这一点来 说 它对透明的胶件是极其重要的 2 为了提高模具的使用寿命 型芯的处理方式 应该是氮化处理或者是淬火处理 复杂的推板机构需要设计成能线来进行切割加工 3 对于那些底部没有通孔的大型壳体 薄壁等塑料件 如果要用推板推出的话 需 要增加进气装置到型芯额顶端 不能是制品里面形成真空 使得推出艰难或者制品 毁坏 4 导柱比分模面高出的高度应当大于模具推板顶出距离 5 推板材料 与 镶件材料一致 当塑料的敏感度为热敏性时 应该更加留心 6 滑块下的推板 端 面应设有角度 图示 避免复位不彻底时干涉滑块 7 装着推板的模具毛料 不 允许后模导套前模道柱 于此同时导柱的长度应该确保推板在运动的动作中 与导 柱不分离 1 41 4 国内外研究进展国内外研究进展 有关点浇口浇注系统结构两种凝料的脱模机构设计 现今在国内外发展均比较 完善的 总体来说 目前的脱模机构有推板式浇注系统凝料脱模 侧凹式浇注系统 凝料脱模等 除此之外还有弹簧自动脱模 压缩空气二次脱模 斜拉杆自动脱模以 及直拉杆自动脱模四种机构 有关优化设计同样引人关注 优化改进方案最大限度地降低了点浇口凝料与模 塑件分离时对模塑件造成的损伤 有效地解决了浇注系统凝料与模具粘附而影响其 顺利脱模的技术难题 目前国外塑料产业较为发达的大多国家已经完备了点浇口凝料自动脱落机构准 则 当然也是存在有问题的 在国内 一些工厂为了实现注射机全自动化生产的需 要 也设计采用了多种形式的点浇口凝料自动脱落机构 然而还没有完成系列化 规范化 所以其发展存在着很大的空间 太原工业学院毕业设计 2 2 塑件结构工艺性分析塑件结构工艺性分析 塑件的设计核心是根据它的使用要求 如果要获得合格的塑件 除了要考虑发 挥塑料的性能特点之外 我们还要考虑塑料件的结构工艺性 也就是说 当使用要 求能够满足的情况下 我们设计的塑料件的结构和形状应该设计得简化点 并且要 符合成型工艺的特点 达到经济并且高效的目的 2 12 1 塑件材料塑件材料 水杯杯盖的塑料制品在日常生活很常见 其材料一般选用聚丙烯 PP 聚丙烯 密度小 强度 刚性 硬度 耐热行均优于 HDPE 可在 100 左右使用 拥有超越的 不错的高频绝缘性 湿度对其无影响 不错的抗腐蚀性 然而温度较低是容易变脆 老化问题严重 耐磨性也是比较差的 它的主要用途是制作通常的接卸 绝缘 耐 腐蚀零件 化学名称 聚丙烯 英文名称 Polypropylene 简称 PP 比重 0 9 0 91g cm3 成型收缩率 1 0 2 5 成型温度 160 220 特点 无毒 无味 密度小 强度刚度 硬度耐热性均优于低压聚乙烯 可在 100 度左右使用 拥有高频绝缘性不容易被湿度影响而且电性能优良 然而在温度低的情 况先回变脆 易老化 不耐磨 常用于加工机械零部件 耐腐蚀 绝缘类零件 一般 的或酸或碱类液体对聚丙烯没有作用 声音常常当做食具 成型性能 聚丙烯简称 PP 它是一种线型烯烃类聚合物 是二十世纪六十年代 就已经发展起来的一种热塑性塑料 因为这种塑料有着不错的工业性能 而且它的 相对密度也是比较低的 除此之外它还具有无毒 耐热 抗化学 同时价格便宜 易于加工成型等优点 因此被广泛运用 然而 聚丙烯是部分结晶的树脂 一般情 况的生产条件下获得的球晶体积比较大 而且结晶也是不完善的 在球晶界面有着 较大的光散射 导致制品的透明性减小 由此说来 如果对透明性的要求较高的时 候 就需要我们队聚丙烯透明改性 满足实际需要 1 结晶性的塑料 吸湿性比较小 还有可能发生熔体破裂 长期余热金属接 太原工业学院毕业设计 触的话比较容易发生分解 2 流动性非常不错 溢边值大概在 0 03 毫米左右 3 冷却的过程十分迅速 而且冷却系统和浇注系统的散热设置恰当 4 成型收缩范围较大 收缩率也比较大 容易发生缩孔 凹痕以及变形 取 向性比较强 5 应注意控制成型的温度 当塑料件温度低的时候取向性比较明显 特别实 在温度较低或者压力较大的情形下效果更加明显 当模具的温度在五十摄氏度以下 的时候塑料件是没有亮度的 容易产生流痕和熔接痕 当温度高于九十摄氏度的时 候则会发生变形 变形 6 塑料件应该壁厚均匀有致 而且应该避免缺口 尖角等等 目的是防止应 力集中现象 表 1 塑件材料 PP 的注射工艺参数 注射剂类型螺杆式 螺杆转速 r min 30 60 喷嘴形式直通式 喷嘴温度 oC 170 190 前 180 200 中 200 220料筒温度 oC 后 160 170 模温 oC 40 80 注射压力 MPa 70 120 保压压力 MPa 50 60 注射时间 s 0 5 保压时间 s 20 60 冷却时间 s 15 50 成型周期 s 40 120 太原工业学院毕业设计 表 2 塑件材料 PP 的物理性能 热性能 密度 g cm30 90 0 91 质量体积 cm3 g1 10 1 11 吸水率 24h0 01 0 03 熔点 170 176 熔融指数 g 10min230 维卡针入度 140 150 热变形温度 102 115 线膨胀系数 10 5 9 8 比热容 J kg K 1930 热导率 W m K 0 126 2 22 2 塑件形状塑件形状 塑料件是一个内外表面都是光滑表面的回转体形杯盖 而且整个塑料件形状是 呈半开状的圆筒形 这个构件的表面形状以及整体结构都比较简单 经过自己对大 量水杯杯盖的统计 整个杯盖的外部轮廓为高40毫米 外径80毫米 壁厚1 5毫米 如果对塑料件的表面粗糙度要求不高 且对实用性的也有要求 但是对于它的尺寸 公差要求不高 再加上塑料件的壁厚小而均匀 这样的话就可用多量的注射模具来 进行生产 它的形状零件图如图一所示 它的三维图如图二所示 太原工业学院毕业设计 图1 塑件二维零件图 40 1 5 80 太原工业学院毕业设计 图2 塑件三维立体图 2 32 3 塑件脱模斜度及壁厚塑件脱模斜度及壁厚 塑料件在模具型腔中会发生冷却进而收缩的情况 这个情况将让他紧紧包裹住 模具型芯或者一些凸起的部分 所以 如果要让塑料件能够顺利地从成型零件中脱 卸出来 则要求塑料件的内表面和外表面沿着脱模的方向设计一定的斜度 由表可 知 聚丙烯的脱模斜度是 型腔是25到45度 型芯是20到45度 综上所述 本文的 塑料件的脱模斜度设计是 型腔30度 型芯30度 塑件壁厚的设计与塑料原料的性能 塑件结构 成型条件 塑料的质量及其使 用要求都有着密切的联系 本课程设计的塑件为小型塑件 根据材料聚丙烯 PP 确定其壁厚为1 5mm 3 3 注射设备选择注射设备选择 3 3 1 1 塑件体积及质量估算塑件体积及质量估算 该产品材料是聚乙烯 查有关数据得知其密度g cm3 0 90 使用 Pro E 软件画出三维图建模 并可直接用软件进行分析 查询到塑件的体 积 V件 27 42148 cm3 由 0 90 0 91g cm3可得塑件质量 m v 24 679332g 3 23 2 选择注射机选择注射机 根据塑件制品的体积和质量 可选定卧式通用型注射机 型号 XS Z 60 注射机的参数如下 太原工业学院毕业设计 表 3 XS Z 30 规格及性能 额定注射量 cm3 60 螺杆直径 mm 38 注射压力 MPa 122 注射行程 mm 170 注射方式柱塞式 锁模力 kN 500 最大开合模行程 mm 180 最大成型面积 cm2 130 模具最大厚度 mm 200 模具最大厚度 mm 6 70 喷嘴圆弧半径 mm 12 喷嘴孔直径 mm 4 顶出方式四侧没有顶出 机械顶出 动定模固定板尺寸尺寸 mm 330 340 拉杆空间 mm 190 300 合模方式液压 机械 流量 L min 1 70 12液压泵 压力 MPa 6 5 电动机功率 kW 11 及其外形尺寸 mm 3160 850 1550 太原工业学院毕业设计 4 4 分型面的选择与浇注系统设计分型面的选择与浇注系统设计 一般浇注系统里是设置有分流道的 而且是设在动模与定模的分型表面上 根 据这个我们可以知道 要正确地选择分型面 浇注系统的设计与之的关系是密不可 分的 因此 在我们设计注射模时 我们应将其加在考虑范围之内 4 14 1 分型面及其选择分型面及其选择 注射模的分成是由导向机构导向和定位的动模具和定模具两个部分 在注射成 型之后 塑料将从动 定模两者的结合面之间取出来 我们称这个结合面为分型面 设计中如果分型面确定了 则塑件在模具中的位置同时也可以确定了 4 1 14 1 1 分型面的选择分型面的选择 分型面选择的总体原则 分型面作为模具结构形式众多因素中的的一个重要的因素 它与模具的整体结 构和浇注系统的设计以及塑料件的脱模 模具的制造工艺等等都是有着密切的关系 不仅如此 它还和模具结构 制造成本有一定的关系 就此来看 分型面选择的恰 当与否是整个设计中的一个关键环节 一般来说 分型面选择的总体原则主要有三 个方面 1 保证塑件尺寸精度和表面质量 这是最基本的一条 必须使塑件质量符合 预定要求 2 便于塑料件的脱模 容易脱模便可以提高效率 除此之外 塑料件 不容 易变形 因此还可以提高产品的正品概率 3 改进模具结构 对于同一个塑件来说 由于分型面的选取不一致 从而结 构加工的难易水平也不一样 正确的选择 有益于模具结构简化 如何选择分型面 型腔与模具的关系类型应该分为三方面 型腔完全处于定模中 型腔完全处于 动模中 型腔分别处于动 定模中 我们所设计的水杯是薄壁塑件 要求壁厚要均 匀 因此我们选用如下图 3 所示的分型面 太原工业学院毕业设计 图 3 分型面 4 1 24 1 2 型腔数目的确定型腔数目的确定 注射模型腔数目不是一成不变的 它可以是一腔 而且也可是多腔 要确定型腔的 数目 设计中主要考虑一下相关因素 1 塑件的尺寸精度 2 模具制造成本 3 注射成型的生产效益 4 模具制造难度 在实际生产中是要求生产效率以及经济性的 为了提高这两因素并且要跟注射 机的生产能力能够相互配合 由此来保证高精度 我们在模具设计的时候应该确定 好型腔的数目 通常选择的方法有以下几种 1 根据经济性确定型腔数目 根据总加工费用最小原则 我们在考虑的时候只要考虑最主要的方面即可 在 太原工业学院毕业设计 这里我们只考虑模具的加工费以及塑料件的成型加工费用 初次之外对于试生产材 料的费用 我们将其忽略 2 根据制品精度确定型腔数目 由实际经验得出 每当模具中增加有一个型腔的时候 制造品的尺寸精度变回 减小 4 6 高模具的型腔数目是 n 制品的基本尺寸是 L 塑件尺寸公差为 单 型腔模具注塑模具生产时可能性产生的尺寸误差为 不同的材料 有不同的 s s 值 如 尼龙 66 为0 3 聚甲醛为0 2 聚碳酸酯 聚氯乙烯 ABS 等非结晶型 塑料为0 05 则有塑件尺寸精度的表达式为 L n 1 L 4 s s 简化后可得型腔数目为 n 2500 24 s L 3 根据额定锁模力确定型腔数目 当成型大型表面积塑件时 一般就用此方法 假设注射机额定锁模力是 F N 且型腔内塑料熔体平均压力是 Pm 除此之外 单个制品在分型面上投影面积是 A1 浇注系统分型面上的投影面积是 A2 则 nA1 A2 PmF 即 n 2 1 m m FPA PA 精度要求高的产品 因为多型腔模具不易于型腔的成型条件一致匀称 所以一 般经验型腔数量不应该多于 4 个 4 参照注射机最大额定注射量确定型腔数目 假如单独制品的质量为 W1 g 注射机的注射量最大为 G g 浇注系统 的质量为 W2 g 则型腔数目 n 为 n n 4 1 综合考虑塑料件体积以及注射机锁模力 在本设计中选一模两腔结构 2 1 0 8GW W 太原工业学院毕业设计 4 24 2 浇注系统设计浇注系统设计 在浇筑过程中 熔融的塑料将会从注射剂的喷嘴射入到注射模具的型腔中 在 这个过程中塑料经过的那个通道我们称为浇注系统 通过浇注系统 塑料熔体将会 充填满模具型腔中而且将注射压力传递到型腔各个部位 使塑料件严密并防止缺陷 的产生 在设计浇注系统的时候 我们应该保证塑料熔体的流动要平稳 流程应该 尽量短 而且还要防止型芯的变形 整形还要方便 除了以上 我们还要尽量减少 塑料的浪费消耗 4 2 14 2 1 主流道设计主流道设计 注射机的喷嘴和分流道相连接处有一段通道 我们将这个通道称为主流道 且 断面一般是圆形 它跟注射剂喷嘴是在同一轴线的 而且还有一定的锥度 这样的 设置是为了让冷料的脱模更容易 还有更好地改善冷料流动的速度 由于主流道要 跟注射机相配合 因此主流道的尺寸是与注射机相关的 根据所选 XS ZY 30 型注塑机喷嘴 主流道设计的主要参数如下 喷嘴前端孔径 d0 4mm 喷嘴前端球面半径 R0 12mm 根据模具主流道与喷嘴的关系 R R0 1 2 m D d0 0 5 1 mm 取主流道的球面半径 R 13mm 取主流道的小端直径 d 5mm 1 主流道尺寸 主流道一般是设计在浇口套中的 在实际生产中为将主流道凝料能够更容易地 从浇口套中拔出来 这里将主流道设计成圆锥形状 并设计锥角度是 2 到 6 度 主流道的表面粗糙度 小端直径比注射机喷嘴的直径要大 0 5 毫米到 1 毫米 综上所述 现我们去追缴 a 是 4 毫米 小端直径比喷嘴的直径要大 1 毫米 浇口套通常是用碳素工具钢材料制造的 热处理淬火的硬度是 50 55HRC 又因为小 端前面是一个球面 它的深度是 3 到 5 毫米 在这里取 3 毫米 由于注射机喷嘴的 球面在这个位置是跟模具接触的 并且是贴合的 所以 我们要求主流道的球面半 太原工业学院毕业设计 径比喷嘴的球面半径大 浇口套与模板间的配合采用 为过渡配合 2 主流道浇口套的形式 主流道的右侧入口处和注射机喷的嘴经常会接触 因此很容易发生磨损 故对 材料的要求是比较高的 更方便的是在主流道部分设计成可以更换拆卸的主流道衬 套形式 这样的话能够提高效率去选择高质量的刚才进行热处理 介于注射机喷嘴 球半径是 12 毫米 选择浇口套的半径是 20 毫米 如图 4 所示 图 4 浇口套零件图 4 2 24 2 2 分流道设计分流道设计 主流道跟浇口之间有一个通道 我们将这个通道称为分流道 通常设置在分型 面上 它的作用是分流以及转向 分流道的截面形状多种多样 能够是圆形 半圆 形 也可以是矩形 梯形等等 它跟正方形截面流道的变面积跟体积之比是最小的 塑料熔体的特点是温降比较小 且流道高效 阻力小 但是并不易于制作 除此之 太原工业学院毕业设计 外 当截面是正方形的时候它不易脱模 综上所述 在通常的生产活动中一般用半 圆形 梯形等等 在这里选截面形状为半圆形 在设计分流道这一环节的时候 应尽量使流道内压力损失降低 并同一时刻避 免熔体的温降 除此之外还得保障流道的容积较小 在这里选择半圆形 流道的形 式跟尺寸应该依据塑料件体积 壁厚以及形状的复杂程度确定其长度 因为塑料件 的形状相对来说是较为简易的 再加上聚丙烯的流动性不错 而且还有很好的充型 能力 结合这些特点本文采取平衡分流道 因为这样易于加工 另外 若要在流道 设计中降低压力损失 就需要流道的面积大一些 反之若是要降低传热损失 则需 要流道的面积能够小一些 分流道的尺寸 分流道直径 4 76 9 53 mm 选取 R 6mm 分流道的表面粗糙度 设计中分流道的表面对于光滑度的要求并不高 在这里 取表面粗糙度为 0 63 1 6R m 因为较低的表面粗糙度能够加强对外层塑料熔体 a 的流动阻力 从而将外层塑料冷却皮层固定 最后形成绝热层 有利于保温 但表 面不得凸凹不平 以免对分型不利 4 2 34 2 3 浇口设计浇口设计 浇口 通常我们称之为进料口 它是整个结构中的熔体通道 并且连接在分流 道和型腔中间 除此之外它还作为系统的关键部分 它的功能主要有以下三个 1 在熔体充模之后 会发生浇口处首先凝固的现象 该现象能够防止熔体倒流 即达到防止倒流的作用 2 在整个过程中 熔体会流经浇口 由于浇口较小 故 容易发生摩擦并产生热 因此使熔体升温 这样是有利于充模的 3 有利于在浇 口处除去凝料 浇口尺寸通常是根据经验来确定的 并且是取它的下限值 除以上 优点外 当塑料熔体通过浇口的时候 剪切的速度加快 并且熔体的内摩擦会增大 从而使料流的温度增大等等一系列现象使得流动性能显著提高 这些都是有利于充 型的 点浇口的断面尺寸通常来说它的尺寸是很小的 因为这样就会使物料通过的时 候形成很高的剪切速度 这个特点对跟聚丙烯这种表观粘度能够随着剪切速率变化 然后发生较为明显的变化的塑料熔体以及粘度也比较低的塑料熔体来说 这是非常 适用的 通常在点浇口开模的时候是比较容易发生自行切断的 除此外在塑料件上 会留下残痕 这个残痕非常小 一般来说是不容易觉察的 因此这个根本没有需要修 剪浇口工序 点浇口具有另外一个优点 它是非常容易向模腔中多点进料的 浇口的 0 0 26 40 太原工业学院毕业设计 位置选择相对来说是较为灵活的 它对单腔模和多腔模来说都是非常适用的 点浇口 能实现模具自动化生产 生产效率高 故而采用点浇口 其形式如下图图 5 所示 图 5 点浇口形式 4 2 44 2 4 冷料穴设计冷料穴设计 冷料穴是将主流道 分流道延长从而会出现的一中井穴状况 而它存在的价值 就是对冷料进行保存 来阻止系统工作中形成不必要的接缝问题 与此同时 又可 以实现结束工作后的冷料排除 大端直径直径宜小于冷料穴的直径 冷料穴的分为 三类 一是与与拉料杆匹配的冷料穴 推杆匹配的冷料穴 二是三是无拉料杆的冷 料杆 本塑件采用与拉料杆匹配的冷料穴 4 2 54 2 5 排气系统设计排气系统设计 排气槽的设计 塑料熔体在系统工作的过程中不仅要参与进行冲模还得进行空 气的排除 另外 塑料熔体也会在工作中进行气体的释放 也因而要在分型面上准 备好排气槽来完成排气的功效 要不然的话 受压缩的空气温度升高 容易使得塑 件局部塑件产生泡沫 碳化烧焦 塑件熔接不好从而强度下降 以至于不能充满模 具 太原工业学院毕业设计 假使气体完全的不可以合理排出 塑件会因为物料无法及时供应而导致大量的 缺陷 而且有可能由于气体受压而产生高温 使塑料焦化 排气方式 排气槽最常见的情况是弄在分型面上凹模一边的 位置位于塑体的 最后端处 一般情况下 排气槽的设计就是在不影响正常出气但又不会造成物料损 失的基础上定尺寸大小 排气槽宽度可取 1 5 6 mm 长度可取 0 8 1 5 mm 深度 可取 0 025 0 1 mm 但对于此模具 无需设计专门的排气槽来排气 可通过分型面中的配合间隙的 效果来实现排气的功能 足够能使气体顺利排出 也就没有必要在设计什么排气的 系统装置 5 5 成型零部件设计成型零部件设计 塑件聚丙烯 PP 制品 属于大批量生产的小型塑件 聚丙烯的成型收缩率为 1 0 2 5 所以平均收缩率取 K 1 73 这次的设计是用六级的高精度 可以算得上 是一般精度的制品 因为是一般的机器进行的加工工作 则相关设计精度也是可达 到 IT IT 级 5 15 1 凹模设计凹模设计 5 1 15 1 1 凹模结构设计凹模结构设计 凹模成型塑件外轮廓的零件 又称型腔 凹模一下两种形式 1 整体式凹模 整体性的进行加工 一次成型 没有繁琐的分块拼接 结构 稳定 不会出现一些不必要的质量故障 但是对于那些比较不好做的设计时 就不 太适合了 因此就只能使用在那些简单点的设计中使用 2 组合式凹模 当塑件构造难度较大 采用机器来完成难度较大 或形体不 至于太困难 但为了节约大量的材料 降低工作量 通常采用组合式凹模 本塑件的结构单一 选取整体式凹模 它运用在凸模高度较小 形状简单的塑 件 整体式凹模为强度好 非穿通式模体 不易变形 太原工业学院毕业设计 5 1 25 1 2 凹模径向尺寸计算凹模径向尺寸计算 LM1 1 Smax Smin 2 sl 0 5 Z0 1 0 45 26 0 5 0 0 30 37 4mm LM2 1 Smax Smin 2 s2 0 5 Z0 1 0 45 x10 2 0 5 0 20 0030 14 78 0 030 mm 5 2 35 2 3 凹模深度尺寸的计算凹模深度尺寸的计算 HM1 1 Smax Smin 2 Hsl 0 5 Z0 1 0 45 8 5 0 5 0 12 325 mm HM2 1 Smax Smin 2 Hsl 0 5 Z0 1 0 45 4 5 0 5 0 15 0 050 6 45 0 050mm 5 25 2 凸模设计凸模设计 5 2 15 2 1 凸模结构设计凸模结构设计 凸模也就是所说的型芯 作为塑件内的重要零件 一般就是采用整体和组合的 两种 组合式凸模 当塑件构造难度较大 采用机器来完成难度较大 或形体不至于 太困难 但为了节约大量的材料 降低工作量 通常采用组合式凸模 凸模 固定 板应该采用分别不同的热处理 材料制造 接下来联接成一个整体 该结构形式常 常用来生产大型凸模 由杯盖的结构简单 故采用整体式凸模即可 5 2 25 2 2 凸模径向尺寸的计算凸模径向尺寸的计算 lM1 1 Smax Smin 2 lsl 0 5 0 Z 1 0 45 6 99 0 5 0 40 0 0 15 10 330 005 mm lM2 1 Smax Smin 2 lsl 0 5 0 Z 1 0 45 6 05 0 5 0 40 0 0 15 8 970 005 mm 太原工业学院毕业设计 5 2 35 2 3 凸模深度向尺寸的计算凸模深度向尺寸的计算 hM 1 Smax Smin 2 hsl 0 5 0 Z 1 0 45 4 0 5 0 15 0 0 15 3 5 8750 0 08 mm Cm z 2 1 045 15 z 2 21 75 0 075 mm 5 35 3 有关于模具型腔侧壁以及底板厚度有关于模具型腔侧壁以及底板厚度的设计的设计 注塑机器在工作中总会承受各种各样的压力 或多或少会有一定的影响 如果 超出了所预期的大小 注射模及其成型零部件就会塑性变形 甚至有时候会断裂破 坏 引起成型零部件会在一定的部位出现不合理的损坏现象 因此便会带来更多的 不合理现象 从而导致整个模具失效 塑件薄厚对质量会有非常大的影响的 大型复杂的制件难以充满型腔 在脱模 进行的过程中 脱模机器带来的冲击非常的大并且会造成严重的损伤 如果所要做 的构件太厚了 就会用更多的材料 导致初始成本增加 加长了所需要的成型的时 间 这样就会影响到设计的生产效率 此外 壁厚过厚的塑件也易产生气泡 缩孔 凹痕 翘曲等缺陷 本课题塑件属于小型制品 设计底板厚度取 2mm 型腔壁厚为 1mm 6 6 合模导向机构设计合模导向机构设计 导向机构的设计 一般都采用的是导柱的 当然也有锥面的 但是根据我的设 计所进行的情况 使用导柱机构会更加的合理 6 16 1 导柱导向机构作用导柱导向机构作用 定位件用 在模具闭合之后 保证保证放置位置正确 使得型腔的形状和尺寸达到一定的 精确度 从而实现模具的装配过程中的定位作用 导向作用 在进行合模时 最初的是导向的零件要接触 从而使得合模工作顺利进行 避 免造成不必要的零件损坏 从而导致要承受侧向压力 太原工业学院毕业设计 6 26 2 导柱导套的设计原则导柱导套的设计原则 1 导柱应合理地均布在模具分型面的四周 导柱中心到边缘位置至少的保持 在一定的数值中 从而减少设计件损坏的可能性 2 型芯端面的高度与导柱相比来说要略低于六到八毫米 从而不会使型芯进 入凹模时与凹模相碰导致报废 3 导柱和导套至少得能够保证在耐磨度和强度的范围内 4 设计时在为导套加设倒角 为导柱设计特殊顶端 都是为了能够是得装配 顺利进行 5 通常情况下导柱滑动部分要按照 H8 f8 的配合来装配 而对于导柱和导套固 定部分配合则要按照 H7 k6 来进行 而导套外径的配合则是 H6 k6 的形式 6 除了动 定模之间的导柱 导套以外的 则是还要在动模座板跟这推板之间 增加一些导柱和导套来实现推出机构能运动顺利 7 导柱直径则应该参考标准框架给出的数据来进行选取 6 36 3 导柱导套设计导柱导套设计 如下图所示为双分型的注塑模具 设计在定模侧加导柱的设计 实现了中间板 可以完成工作中的支承导向作用 太原工业学院毕业设计 图 6 模具结构图 6 3 16 3 1 导柱设计导柱设计 1 该模具采用带头导柱 且不加油槽 2 导柱的长度必须比凸模端面高度高出 6 8mm 3 要想导柱可以稳稳地进入导向孔 导柱的端部的要特殊设计 4 关于导柱直径的设计 则是应该按照那模具尺寸具体计算 至少也应保证 满足抗弯强度 因此该导柱的直径为 30 5 对于导柱的相关安装 对于固定部分与模板之间的则可以按照 H7 m6 的配 合来安装 而有关于导柱滑动的部分则又可以按照 H7 f7 或 H8 f7 的间隙配合来装 配的 6 导柱工作部分的表面粗糙度为 Ra0 8 m 7 对于固定的部分就可以按照 H7 m6 的过渡配合 而对于导柱滑动部分则可 太原工业学院毕业设计 以按照 H8 h8 的间隙配合来设计 8 因为三板模 故同时设计拉杆 导柱及拉杆的尺寸如下图 图 7 导柱图 6 3 26 3 2 导套设计导套设计 对导套的要求 1 设计时考虑到导柱与导套的组装问题 要设计倒角使得更加合理 2 对于大点的模型设计 则会出现开模力太大的情况 这样容易使得导套被 拔出来 因此可以加盖板来防止此发生 3 导套材料可用淬火钢或铜等耐磨材料制造 而其的硬度与导柱相比要更小 以此来是摩擦达到最优化 减少出现拉毛的现象 4 导套配合部分的表面光洁度不能过低 5 导套外径就是可以采用 H7 m6 这样的过渡配合 而对于导套孔的滑动部分 就完全可以按 H8 h8 的间隙配合 太原工业学院毕业设计 导套设计及尺寸如下图所示 图 8 导套图 6 46 4 导柱与导套的布置导柱与导套的布置 对于导向部分要使用的是 H8 f7 H7 f7 的间隙配合 而对于定端与模板间的 则是使用 H8 f7 H7 m6 H7 k6 的过渡配合 需注意其中有一个导柱的位置不完全 对称 向其中一根模具中心线偏离 5mm 该孔称之为偏孔 又叫基准孔 起作用是 防止动 定模装错方向 布局形式如图所示 太原工业学院毕业设计 图 9 导柱的布置形式图 7 7 推出机构设计推出机构设计 所谓的顶出机构吧 就是说在注塑的每次活动中 塑件都会从模具中凹 凸 模上完成脱模活动 而脱模机构就是完成脱模的辅助机构 顶出机构的类型有 液 压 机械 气动三种方式 以机械顶出最为普遍运用 7 1 7 1 设计原则设计原则 脱模机构设计时须遵循以下原则 1 顶出力要尽量使其作用位置是受力最坚固的位置 如加强条 凸缘 厚 壁等处 作用面积也尽可能大一些 以防止塑件变形和损坏 2 顶出位置必须要制作于塑件内部或对塑件的整体形象影响不大的地方 从而不会影响塑件的整体形象 3 一般顶杆与塑件接触处凹进塑件 0 05 0 1mm 否则塑件会出现凸起 影 响基面的平整 太原工业学院毕业设计 7 27 2 机构原理设计机构原理设计 浇注系统凝料推出有的是点浇口以及潜伏浇口 脱模的过程是完全可以实现自 动化的进行 我的设计是点浇口凝料的推出系统 点浇口进料的浇注系统有单 多 型腔的 我的设计中准备使用的是一模两腔的 因此要选取的是可以自动推出的型 腔点浇凝料 如图 10 所示 利用拉料杆拉断点浇口来加入凝料 在开模的时候 模 具首先可以在动 定模主分型面进行分型工作 浇口则会被拉料杆 5 彻底的拉断 从而使得凝料会留在定模中 当动模发生后退一定距离的情况后 拉板 1 发生作用 对 7 与 3 两构件进行分型 从而使得凝料可以顺利脱离定模板固定 接着可以继续 进行开模 通过拉杆 2 和限位螺钉 4 的出现 使得分流道推板 7 与定模座板 6 得以 分型 从而使得凝料分别从浇口套及点浇口拉料杆上可以顺利的脱出 使系统能够 全自动进行脱模工作 图 10 多型腔点浇口凝料自动推出机构原理图 太原工业学院毕业设计 7 37 3 推板结构设计推板结构设计 推板设计是本课程设计的一个特点 是使点浇口凝料实现自动话的关键零 件 其机构及尺寸设计如下图所示 图 11 推板结构图 8 8 注射机的参数校核注射机的参数校核 8 18 1 塑件投影于分型面的面积与锁模力塑件投影于分型面的面积与锁模力关系分析关系分析 在进行注塑的时候 能够对锁模力构成一定影响的因素为塑件投影于模分型面 的面积大小 其基本成正比状态 如果在注塑的过程中有出现所设计面积大于注塑 机器的允许面积时 便会发生涨模溢料的情况 因此有 塑件总的投影面积 nA 与浇注系统的投影面积之和要小于最大成型面积 A 1 A2 太原工业学院毕业设计 nA A A 4x5 3 4x0 5x4 29 2 320cm2 满足要求必须要使得塑体对型腔所造成的 12 压力跟该塑件和浇注系统所在的分型面上的投影面积所得之和的乘积必须比注塑机 器的额定锁模力要小 nA A P F T 29 2x3 5 102 2kN 900kN 满足要求 12 8 28 2 模具厚度校核模具厚度校核 模具厚度 H 必须满足 Hmin H Hmax 式中 Hmin 注塑机器的额定最小的模厚度 Hmax 注射机允许的最大模厚 H 200mm H 60mm M 300mm 符合条件 minmax 8 38 3 开模行程校核开模行程校核 由于注射模最