饮水机接水盒的设计与制造.doc

学院学院 毕毕 业业 设设 计计 题目 饮水机接水盒的设计与制造 系别 机电系 专业 模具设计与制造 班级 姓名 学号 指导教师 日期 I 设计任务书 设计题目 设计题目 饮水机接水盒模具设计 设计要求 设计要求 1 确定合理工艺方案 2 确定材料 3 在模具的设计中最好有创新 4 设计要全面介绍模具的工作原理 5 内容丰富 文字精练 讲述详细 实用价值高 6 模具的设计有效地体现出实用的特色 设计进度要求 设计进度要求 第一周 搜集模具相关资料及前期准备工作 第二周 模具基本类型与工作部分零件尺寸计算 第三周 模具整体及其零件的设计和绘制结构尺寸图 第四周 修改图形 第五周 毕业论文的校核 修改 定稿及打印装订 第六周 定稿 第七周 打印装订 指导教师 签名 指导教师 签名 II 摘摘 要要 塑料制品具有原料来源丰富 价格低廉 性能优良等特点 它在电脑 手机 汽 车 电机 电器 仪器仪表 家电和通讯产品制造中具有不可替代的作用 应用极 其广泛 注射成形是成形热塑件的主要方法 因此应用范围很广 注射成形是把塑料原料放入料筒中经过加热熔化 使之成为高黏度的流体 用 柱塞或螺杆作为加压工具 使熔体通过喷嘴以较高压力注入模具的型腔中 经过冷 却 凝固阶段 而后从模具中脱出 成为塑料制品 饮水机接水盒的手感要求要好 而且要求整体外形美观大方 这就要求了在塑 件的重要部位最好是设置倒圆角 减少应力的同时还增加了塑件的寿命 还满足了 足够的手感 本文分析在于设计说明了常用饮水机接水盒塑件的结构特点 叙述该 塑件成型工艺 注射模的结构和其构件的结构特点和性能要求以及模具的工作过程 还囊括了侧向抽芯 顶出杆 复位杆的结构特点和基本工作原理 另外 还阐述了 注塑机的挑选和校核验证 模具的具体安装和调试等 关键词关键词 型腔 型芯 侧抽芯机构 注塑机 模具安装调试 I 目目 录录 摘 要 II 1 进行零件结构工艺性分析 1 1 1 进行零件结构工艺性分析 1 1 2 进行零件材料性分析 2 1 3 尺寸精度及表面质量分析 3 1 4 塑件的表面粗糙度 3 1 5 塑件表面质量分析 3 1 6 塑件注塑工艺参数的确定 4 1 7 塑件的成型工艺 4 2 注塑机的初选 5 2 1 注塑机的初选 5 2 2 注塑机的终选 6 3 模具结构 尺寸的设计计算 7 3 1 浇注系统设计 7 3 2 型面的选择 8 3 3 定型腔的排列方式 9 3 4 型腔分析 9 3 5 抽芯机构设计 10 3 6 斜销的设计 11 3 7 滑块与导滑槽设计 17 3 8 推出机构的设计 17 3 9 冷却水道的设计 19 3 10 成型零件的结构设计 20 4 成型设备的校核 22 4 1 模具闭合高度的校核 22 4 2 模具安装部分的校核 22 4 3 模具开模行程的校核 22 4 4 锁模力的校核 23 4 5 注射压力的校核 23 II 5 模具的安装 调试与保养 25 5 1 模具安装 25 5 2 试注射 25 5 3 模具的保养 26 致 谢 27 参考文献 28 1 1 1 进行零件结构工艺性分析进行零件结构工艺性分析 1 11 1 进行零件结构工艺性分析进行零件结构工艺性分析 该塑件为饮水机上的接水盒 主要是用于用户在使用过程中不小心漏下的 图 1 1 制件图 水 故其机械性能要求是一般的 关键在于制件的手感 要拿的舒服 用得是顺手 故在制件的一些重要部位都做了倒圆角处理 让手感更加的不同 从零件结构图上 分析 零件大体形状成弧型 零件内侧为不规则的且还是阶梯型的 外形为上大下 小的弧型 塑件厚度为 1mm 再进一步分析零件 其内腔侧壁上有两道加强板 外 壁上有一个小圆丘状的突起 为零件的安装定位用 零件为对称零件 由于零件外 部侧壁上有一突起与脱模方向是垂直的 不能强制性脱模 此时应采用侧向抽芯的 模具较合适 2 1 21 2 进行零件材料性分析进行零件材料性分析 由于塑件材料 ABS 为热塑性 零件的壁厚比较薄容易注塑成型 ABS 是由 丙烯晴 丁二烯 苯乙烯 三元共聚物 具有较好的综合性能 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 ABS 塑料是丙烯腈 丁二烯 苯乙烯三种单体采用乳液 本体或悬浮聚合法生产 使其具有三种单体的优越性能和可模塑性 在一定的温度和压力下注射到模具型腔 产生流动变形 获得型腔形状 保压冷却后顶出成塑料产品 聚合物的分子一般呈 链状结构 线型分子链和支链型分子认为是热塑性塑料 可反复加热冷却加工 而 经过加热多个分子发生交联反应 连结成网状的体型分子结构的塑料通常是一此次 性的 不能重复注射加工 也就是所说的热固性塑料 既然是链状结构 那塑料的 在加工时收缩的方向也是跟聚合物的分子链在应力作用下取向性及冷却收缩有关 在流动方向上的收缩要比其垂直方向上的收缩多 产品收缩也同制品的形状 浇口 热胀冷缩 温度 保压时间及内应力等因素有关 通常书上提供的收缩率范围较广 在实际应用中所考虑的是产品的壁厚 结构及确定注塑时温度压力的大小和取向性 一般产品如果没有芯子支撑 收缩相应要大些 塑料注塑模具基本分为静模和动模 在注塑机的注射头一边的带浇口套的为静模 静模一般有浇口套 靠板 模板组成 简单模具 特别是静模没有芯子的模具 也可以不使用靠板 直接用厚一点的模板 就可以了 浇口套一般为标准件 除非特殊原因 不建议取消 浇口套的使用有利 于安装模具 更换方便 不用自己抛光 有些特殊模具浇口套可用钻出来或用锥度 线割割成 部分模具必须静模脱模时 还得加上静模脱模机构 动模的结构一般为 动模板 动模靠板 脱模机构以及模脚和装机固定板 脱模机构中除了脱料杆 还 有回位杆 部分模具还要增加弹簧以实现例如自动脱模等功能 还有导柱 冷却水 孔 流道等也是不可少的模具的基本结构 当然 斜导模具还有斜导盒 斜导柱等 当为一产品设计模具时 首先要设定模具的基本结构尺寸以备料 来加快模具制造 的速度 复杂产品应先绘制好产品图 再定好模具的尺寸 现在的模具基本上要进 行热处理 加高模具的硬度 提高模具使用寿命 在热处理前 先对模板进行初步 加工 钻好导柱孔 回位孔 动模 型腔孔 螺丝孔 浇口套孔 静模 拉料孔 3 动模 冷却水孔等 铣好流道 型腔 有些模具还应铣好斜导盒等 现在的普通 精密模具的模板一般用 Cr12 Cr12Mov 和一些专业模具钢 Cr12 等硬度不能太高 在 HRC60 度时经常开裂 模板的常用硬度一般为 HRC55 度左右 芯子的硬度可在 HRC58 以上 如果材料为 3Cr2W8v 制造后再氮化处理表面硬度 硬度应为 HRC58 以 上 氮化层应越厚越好 浇口直接关系到塑件的美观 浇口设计不好的话 容易产 生缺陷 在没有任何阻挡的情况下很容易产生蛇型流 对于要求高的产品 还应设 计溢流和排气 溢流处可以用顶杆 不要在模板上留有溢流飞边 才不至于影响模 具寿命 ABS 材料还具有超强的易加工性 外观特性 低蠕变性和优异的尺寸稳定 性以及很高的抗冲击强度 ABS 的流动性介于 PS 与 PC 之间 其流动性与注射温度 和压力都有关系 其中注射压力的影响稍大 因此成型时常采用较高的注射压力以 降低熔体粘度 提高充模性能 1 31 3 尺寸精度及表面质量分析尺寸精度及表面质量分析 塑件的重要尺寸 103 0mm 3 0mm 12 0mm 34 63 MAX l 0 14 0 1 h 0 16 0 2 h 0 16 0 1 d mm 29 14mm 101 0mm 3 8mm 13 0mm 等尺寸精 20 0 0 2 d 20 0 0 1 d 0 12 0 1 h 03 0 14 0 2 h 03 0 14 0 度等级为 4 级 SJ1372 78 次重要尺寸 10 11mm 120 1mm 等的尺寸为 6 级或是自由精度d h SJ1372 78 由上分析可知 该零件尺寸精度是中等 对应的模具相关零件的尺 寸加工可以保证 1 41 4 塑件的表面粗糙度塑件的表面粗糙度 塑件的表面粗糙度低 塑建的外观越美丽 一般模具表面粗糙度要比塑件的要 求高级 塑件的表面粗糙度一般为 Ra1 6 2 1m 由上分析知该制件尺寸精度和表面粗糙度都是一般要求容易保证模具相关零件 的尺寸和加工要求 有利于制件的成型 1 51 5 塑件表面质量分析塑件表面质量分析 该制件属于一般的日常用品 在注重其美观以外就是保证拿在手上舒服不圪手 4 就行 故表面除要求没有缺陷 毛刺 内部不得有导电杂质外没有特殊的表面质量 要求 该制件的表面要求较容易实现 相比较来讲比较容易实现注塑成型 综上分析可知 可以看出注塑件在注塑成型时候如果在工艺参数控制方面较好 且工艺参数调整的也比较好的话 那注塑出的制件就能得到保证 1 61 6 塑件注塑工艺参数的确定塑件注塑工艺参数的确定 查找 模具设计与制造简明手册 和实际情况 来综合评定 ABS 的工艺参数 工 艺参数可做如下选择 试模时可根据实际情况做出调整 直至达到生产出合格的制 件 表 1 1 温度或时间参数 预热干燥温度 80 85C o 螺杆转速 30后处理minr 时间 2 4h 199 210 后段温度 C o 预热时间2 3h 204 221 中段温度 C o 注射时间20 90s 料筒温度 210 232 前短温度 C o 高压时间0 5s 喷嘴温度 170 180 冷却时间20 120s 模具温度 63 85C o 压力参数 注射压力 60 100MPa 后处理温度 70C o 1 71 7 塑件的成型工艺塑件的成型工艺 ABS 在升温时温度增加 所以成型压力高 塑件上的脱模斜度易较大 ABS 易 吸水 吸水率大约为 0 2 0 8 对于本级别的 ABS 加工前用烘箱以 80 85 烘 2 4 小时或用干燥料斗以 80 烘 1 2 小时 后用注塑成型来生产制件 无定形料 流动 性中等 吸湿大 必须充分干燥 表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥 80 90 度 3 小时 宜取高料温 高模温 但料温易1 366mm 推杆直径校核满足要求 d 2 推杆的固定形式及装配要求 推杆是和固定板联接固定在一起的 其与推板的联接情况见下图 3 7 所示 3 7 推杆的固定形式 19 3 93 9 冷却水道的设计冷却水道的设计 在完成一次注射循环的间隔 考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因辐 射散热而低于所要求的塑料熔体的温度 从喷嘴端部到注射机料筒以内约 10 25mm 的深度有个温度逐渐升高的区域 这时才达到正常的塑料熔体温度 位 于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳 如果这里温度相对较低的冷料进 入型腔 便会产生次品 为克服这一现象的影响 用一个井穴将主流道延长以接收 冷料 防止冷料进入浇注系统的流道和型腔 把这一用来容纳注射间隔所产生的冷 料的道路称为冷料水道 冷却水道一般开设在主流道对面的动模板上 也即塑料流 动的转向处 其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些 深度约为直径的 1 1 5 倍 最终要保证冷料的体积小于冷料水道的体积 冷料水道有六种形式 常 用的是端部为井字形和拉料杆的形式 具体要根据塑料性能合理选用 本模具中的 冷却水道的具体位置和形状按实际执行 实际上只要将分流道顺向延长一段距离就 行了 3 8 冷却水道 冷却水道长度计算 水道一半面积正对模腔壁 所以冷却面积 水道直径和水道长度估算关系式为 2 dL F 则水道长为 20 d F L 2 冷却水道计算是非常精确的计算 关键还在于水道布置均匀 使型芯轮廓面和型腔 轮廓面两边冷却量均匀 控制好模腔到水道距离 水道和水道之间距离 用流速和 流量来调节每条冷却水流回路的冷却量 所以设计的每条回路水道都没有太长 最 后取得水道的直径为 7 水道的长度为 130mm 60mm 3 103 10 成型零件的结构设计成型零件的结构设计 成型零件的尺寸计算 本设计中的成型零件尺寸计算时均采用平均尺寸 平均收缩率 平均制造公差 和平均磨损量来进行计算 查表得 ABS 的收缩率为故平均收缩率 7 0 4 0 Q 考虑到工厂模具制造的现有条件 模具制造公差取 55 0 2 7 04 0 CP Q 见表 3 3 3 Z 表 3 3 成型零件尺寸计算 基本尺寸计算公式型腔尺寸备注 103 0 0 14 0 05 0 0 46 103 37 00 0 14 0 Z CPaaMa SDDD 0 4 3 05 0 0 10 37 3 8 03 0 14 0 3 71 06 0 0 型腔尺寸计算 13 0 03 0 14 0 Z CPaaaM SHHH 0 3 2 04 0 0 998 12 34 63 20 0 0 0 07 0 81 34 29 14 20 0 0 0 4 3 Z CPaaaM Sddd 0 07 0 32 29 3 0 0 16 0 0 05 0 12 3 型芯尺寸计算 12 0 0 16 0 0 3 2 Z CPaaaM Shhh 0 05 0 17 12 21 4 4 成型设备的校核成型设备的校核 4 14 1 模具闭合高度的校核模具闭合高度的校核 根据以上章节支承与固定零件的设计中提供的经验数据 确定 定模座板 上固定板 下固定板 支承板 动模mmH27 1 mmH36 2 mmH20 3 mmH27 4 座板 根据推出行程和推出机构的结构尺寸确定垫板 mmH17 6 mmH70 5 因而模具的闭合高度 mmHHHHHHH197 654321 而型注塑成型机的最大模具厚度 最小模具厚度1290 270 TT1mmH300 max 满足安装要求 模具闭合高度的校核满足要求 mmH185 min maxmin HHH 4 24 2 模具安装部分的校核模具安装部分的校核 模具的外形尺寸为 而注塑成型机拉杆内间距为mmmmmm185254246 故能满足安装要求 mmmm480545 模具定位圈的直径等于注塑机定位孔的直径 满足安装要求 mm100 mm100 浇口套的球面半径为 满足要求 mmRSR20 2 1 1 4 34 3 模具开模行程的校核模具开模行程的校核 由公式 注模 HaHHH 21 式中 模具的开模行程 模 Hmm 注塑成型机移模行程 注 Hmm 制件的推出距离 1Hmm 包括流道凝料在内的制品的高度 2Hmm 22 侧抽芯在开模方向的距离 amm 代入数据得 故模具开模行程校核满足要求 mmH94032331177115 模 4 44 4 锁模力的校核锁模力的校核 锁模力是指注射机的锁模装置对模具所施加的最大夹紧力 当高压的 塑料熔体充满模具型腔时 沿锁模方向会产生一个很大的作用力 此力总是力图使 模具沿分型面胀开 为此 注射机的额定锁模力必须大于型腔内塑料熔体压力与塑 件及浇注系统在分型面上的投影面积之和 即注射面积 的乘积 注射机经过浇口和 模腔流程后有很大的损失 但是模腔内的压力仍然很高 补料压力要比减损后压力 高 模腔内的压力使模具的分型面胀开 浇注时注塑机要用锁模力锁紧模具 每太 注塑机都标明额定锁模力 模腔内的压力不能超过锁模力 根据生产经验 注射机 的实际注射量最好在注射机的最大注射量的 80 以内 可用公式表示 PFq 而 Kpq t 得 Kp P F t 式中 制品加浇注系统在分型面上的投影面积 F 2 m 模腔内的压力 qMpa 注塑机的额定锁模力 PkN 注射压力 t pMpa 注射压力损耗系数 K7 0 3 0 K 将数据代入公式得 KNFq38 55 故锁模力校核满足要求 KNKNP38 552700 23 4 54 5 注射压力的校核注射压力的校核 注射压力的校核是校验注射机的额定注射压力能否满足塑件成型时所需的注射 压力 注射机的额定注射压力是指注射时料简内柱塞或螺杆施于熔融塑料 压力 1500 1200 时间 V P时间 在这种状态下即使增加计量值 也不会充填满 而使V P时间变 长 切换成保压点 图 4 1 时间压力的关系 的单位面积上的压力 其关系见上图 4 1 所示 塑件成型时所需的注射压力是由注 射机类型 喷嘴形式 塑料流动性 浇注系统和型腔的流动阻力等因素决定的 其 值一般为 70 150Mpa 在本次设计中的塑料制品属于薄壁件 故熔料的流动就不那 么的顺畅 在此 ABS 塑料的注射压力选为 由公式表示为 MpaP150 max 0 max PKP 式中 注射机的额定注射压力 Mpa max P 注射成形时的所需调用的注射压力 Mpa 0 P 安全系数 取 K3 1 K 将数据代入公式得 1 3 90 117 MPa Pmax 150Mpa 故注射 K 0 P 压力的校核满足要求 24 5 5 模具的安装 调试与保养模具的安装 调试与保养 5 15 1 模具安装模具安装 1 图纸分析和安装分析 由于试模具以及试注射与模具制造息息相关 检查模具的总高度以及外形尺寸 是否符合已选定的注射机的尺寸条件 由于模具中有侧向滑动的机构 所以应将其 运动方向与水平方向平行 或者向下开启 这样就可以有效的保护了滑块的安全复 位 防止了碰伤侧芯 确认产品的形状 同时对成为产品的立体形状构成一个印象 预测注射部的射出不足 缩水 弯曲 变形等成形不良情况 对尺寸标准线的确认 可在图纸上注明 0 线是否超出产品的外形 有无作为标准之处等标准的做法 对 重要管理尺寸等的确认 已在图上注明 标准是从产品内测得出时 用测定仪器 游标卡尺 确认已加上偏差侧的尺寸 检查清理模板平面定位孔及模具安装面上 的污物 毛刺 2 浇口规格试验校定 对浇注道直径的试定 一模周期的校定 设想射出 保压时间 冷却时间 中 间时间等 注射机规格校定计算出 1 模的重量 确认射出容量是否充足 即使是同 一机种 也必须注意如果螺杆直径的不同 射出容量有变化 1 模重量 Kg 产 品的体积 cm 取数量 流道体积 cm 树脂比重计算出投影面积 确认合 模力是否充足 合模力 g 成形面投影面积 cm 模具内的平均压力 通常 为 400kg cm 5 25 2 试注射试注射 确认升温后 合模时必须确认塑料的温度已上升至设定温度 再次确认没有漏 水情况 确认管的所有温度 阀 水管接口的堵塞 或因排管失误引起的介质不流 出 都应加以注意 升温途中必须尽量关闭模具 特别在设定温度时 如果在模具 打开的状态下长时间放置的话 由于固定侧 可动侧产生温度差 有时造成模具不 能关闭 合模力要设定所需的最低限度的设定压力 保压尽量小一些 标准是 5 左 右 当由于弹簧的反弹力而不能关闭模具时 必须尽量设定为最低 模具接触位置 25 尽可能不要增加 因为有时会造成模具损坏 射出速度设定得低一些 最大射出速 度的 20 30 左右 保压时间将保压设定为 10 保压时间设定为 40 秒 在保压时 间中 由于射出时的惯性 有的成形机螺杆会前进 因为如果为样的话 会不明确 真正的计量完成的位置 保压速度设定为 0 为了保压工程中不让螺杆前进 5 35 3 模具的保养模具的保养 每天检查模具的所有导向的导柱 导套是否损伤 包括模具导柱 行位等部件 定 期对其加油保养 每天上下班保养两次 清洁模具分型面和排气槽的异物胶丝 异物 油物等并检查模具的顶针是否异常并定期打油 分 模 面 流 道 面 清 扫 每 日 两 次 引 导 梢 衬 套 位 置 决定 梢 定位梢 的 给 油 每 日 一 次 定期检查模具的水路是否畅通 并对所有的紧固螺丝进行紧固 检查模具的限 位开关是否异常 斜销 斜顶是否异常 停机之前须先关闭冷却水路 吹净模具内的水 路的余水 检查模具的表面是否有残留的胶丝 异物等将其清理干净后均匀喷上防锈 剂 准确填写相关记录 模具 型腔 型芯面等部位的清洁 模具的运动部位的润滑 螺栓的松弛的紧固 冷却水孔的防锈 电器件的断线检查等 连续生产时应定期进行生产中维护 断续生 产品则在一个批量生产后一定要进行停机维护 使其在最佳保养状态 模具护应有 日常保养进行和定期保养进行 都依照模具维护与保养进行 并以模具保养检查表 确认并作业后 再将每一个模具生产记载于记录表上 这个记录是模具的履历记录 在以后的检查上有很大的帮助 维护上的要点在于固定的必要频率及时间下 认真 执行模具的维护管理 并非发生事故后立即修护 而是要预防事故的发生 26 致致 谢谢 作为一个高职专业学生 自己动手做毕业设计 由于经验的匮乏 难免有许多 考虑不周全的地方 如果没有导师的督促指导 以及一起工作的同学们的支持 想 要完成这个设计是难以想象的 在这里首先 要感谢我的指导教师任艳霞老师 于老师平日里工作繁多 但在 我做毕业设计的每个阶段 从外出实习到查阅资料 设计草案的确定和修改 中期 检查 后期详细设计 装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导 我的设计较 为复杂烦琐 但是于老师仍然细心地纠正图纸中的错误 除了敬佩于老师的专业水 平外 她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样 并将积极影响我今 后的学习和工作 在此 谨向这位尊敬的导师表示真诚的感谢和崇高的敬意 其次 要感谢和我一起生活的同宿舍的同学 他们在本次设计中和我相互扶持 相互协作 勤奋工作 帮助我克服了许多困难来完成此次毕业设计 如果没有他们 精神上的大力支持 此次设计的完成将变得非常困难 然后 还要感谢大学三年来所有的老师 为我们打下机械专业知识的基础 同 时 我要向我的家人表示深深的谢意 你们的理解 支持 鼓励和鞭策催我更加上进 我 竭尽全力的努力 更希望的是能够让你们高兴和满意 你们的情感永远都是我上进的 不竭的动力源泉 这些时光会慢慢的沉淀下来 但无论何时 我想到这段岁月 都如同 是看到一枚珍藏已久的夹在书里发黄的书签 永远都是那