吸尘器万向轮注射模具设计【CAD图纸全套】

买文档就送全套 纸 交流资料 14951605 最新最全优秀毕业设计 含全套 纸和答辩论文 毕业设计 (论文 ) 基于 的某款吸尘器万向轮注射模具设计 A F F N I 摘要 在现代工业中，模具工业已经成为制造业的基础，这一观点随着全球制造业向我国转移的过程中被越来越多的有识之士所意识到。而在模具行业中塑料模又是其重中之重，此种模具占模具行业值的 50%以上， 我国的塑料成型模具设计，制作技术比较晚，整体水平还比较低。目前单型腔 、 简单型腔的模具达 70%以上，占主导地位。 本论文介绍了吸尘器万向轮注射模具的设计过程。从万向轮的测绘， 的三维建模，分型面的确定，型腔数目和布局的确定，注射机选择，浇注系统设计，冷却系统设计，模板及其标准件的选用，脱模机构的设计，成型部件的设计等一一进行了详细的介绍。 塑件的中心圆柱内有四个小的加强筋，难加工，是本设计的难点，需要用到型芯镶件。 通过本设计，可以对注射模具有一个初步的认识，模架的结构及其动作原理都有了一定的了解。注 射模是安装在注射机上的，因此在设计注射模时应该对注射机的有关技术规范进行必要的了解，以便设计出符合要求的模具，同时选定合适的注射机型号。 关键词 注射模；模具设计； ；模架 n of as of by is in of 0 s is of 0 its of of s of of s of of of of of of so s a of s of to I 目 录 1 绪论 . 1 具在加工工业中的地位 . 1 具的发展趋势 . 1 向轮设计的基本要 求 . 2 2 产品技术要求和工艺分析 . 3 品技术要求 . 4 向轮的测绘 . 4 向轮的三维建模 . 5 模斜度 . 6 向轮设计的技术要求 . 7 件的工艺分析 . 7 件结构的工艺性 . 7 件工艺性分析 . 7 件材质工艺性 . 7 型工艺性 . 9 3 确定模具的结构形式 . 11 . 11 型方案的列出 . 12 案一 . 12 案二 . 13 型方案的选定 . 13 腔数目和排列方式的确定 . 14 腔数目的确定 . 14 排列方式的确定 . 14 塑机的选择 . 15 塑机的结构类型 . 15 . 16 射成型原理及工艺 . 17 射成型原理及注射机 . 18 射成型工艺过程 . 19 择注塑机 . 19 射机的校核 . 21 浇注系统的设计 . 22 注系统的设计原则 . 22 流道 . 22 流道 . 23 料穴 . 24 口 . 24 切速率的校核 . 25 5 模具温度调节系统 . 26 度调节对塑件质量的影响 . 26 度调节对生产力的影响 . 26 却水道的概述 . 27 却水道设计 . 27 却水道形式 . 28 6 成型零件的设计及计算 . 29 模的设计 . 29 模工作尺寸的计算 . 29 模的设计 . 29 模工作尺寸的计算 . 30 模的加工特点 . 30 7 模架的确定 . 31 板尺寸的确定 . 31 塑机校核 . 32 嘴尺寸校核 . 32 位圈尺寸校核 . 32 具外形尺寸校核 . 32 具厚度校核 . 32 具安装尺寸校核 . 33 模行程校核 . 33 8 排气及脱模机构的设计 . 34 气系统设计 . 34 气设计原则 . 34 杆、镶件排气功能的证明 . 34 模机构的设计 . 35 模力的计算 . 35 杆脱模机构 . 37 合模导向和定位机构 . 40 结论 . 42 致谢 . 42 参 考文献 . 43 附录 . 44 附录 1 . 44 1 1 绪论 具在加工工业中的地位 模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使 用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。 对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。 模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影 响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。 现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高 效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展。 具的发展趋势 近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个方面： 在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得 产品的产量和质量都得到很大的提高。 动化 大量采用各种高效率、自动化的模具结构。高速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起了很大的作用。 小型及高精度 由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这 2 些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。 在模具制造工艺上，为缩短模具的制造周期，减少钳工的工作量，在模具加工工艺上作了很大的改进，特别是异形型腔的加工， 采用了各种先进的机床，这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。 1 向轮设计的基本要求 吸尘器是日常使用的电子产品之一，吸尘器底部万向轮是该机器上的关键零部件之一，其结构形式关系整台吸尘器能否灵活运动。该设计要求根据提供的零件实物进行测绘，利用 软件绘制出该零件的 3D 图，并利用 完成该零件整副模具的 3D 设计，结合 成模具的 2D 总装图及零部件设计。 3 4 2 产品技术要求和工艺分析 品技术要求 向轮的测 绘 用游标卡尺测出零件各部分的尺寸 ,在测量时要正确的使用游标卡尺，比如我用的卡尺的精度是 量完尺寸后 ,就可以进行三维建模了，为了能够方便而醒目的表达出零件各个部分的尺寸大小，在这我又用 出了零件图 ,如图 2 5 图 2以上便是万向轮的二维图 ,绘图比例为 2:1,材料 图中可以非常直观的看出零件的各个部分的尺寸及其内部结构 2向轮的三维建模 在用 进行三维绘图时 ,我用的方法是曲面造型 ,先构造曲线 ,当然在构造曲线时 ,应先确定好曲线的位置及其尺寸 ,在绘制时 ,我先绘制万向轮结构的一半 ,然后再通过镜像的方法 ,完成了曲线绘制后 ,选用边界混合的命令 ,连接各个曲线 ,连接好后 ,会形成一个曲面 ,这样将曲面选中 ,再选取一个基准面 ,完成镜像 其次就要进行曲面的加厚 ,从 纸中不难看出曲面的厚度是 便可以绘制万向轮的内部结构 ,通过旋转绘制出内部的圆柱 ,这里的难点就是绘制出加强径结构 ,我采用的是拉伸切除的方法 ,逐个绘出 ,当然还有很多其他的方法 ,比如画出一个旋转加强 筋 ,然后镜像 加强筋都绘制出以后 ,其他结构都是采用拉伸切除的方法 设计图如下所示： 6 图 2向轮的俯视图 图 2向轮的仰视图 完成后进行曲率分析，分析结果如下图所示。 图 2向轮的曲率分析 模斜度 由于塑件成型时冷却过程中产生收缩 ,使其紧箍在凸模或型芯上 ,为了便于脱模，防止塑件表面在脱模时出现顶白、顶伤、划伤等，在塑件设计时应考虑其表面具有合理的脱模斜度。 塑件上的脱模具斜度的大小，与塑件的性质、收缩率、摩擦因数、塑件壁厚和几何形状有关 。因此，在选择脱模斜度时，应该注意以下几点： 1）凡塑件精度要求高时，应采用较小的脱模斜度； 2）凡较高、较大的塑件尺寸、应选用较小的脱模斜度； 3）塑件形状复杂的、不易脱模的，应选用较大的脱模斜度； 7 4）塑件的收缩率大的应选用较大的脱模斜度值； 5）塑件壁较厚时，会使成型收缩率增大，脱模斜度应采用较大的数值； 6）如果要求脱模后塑件保持在型芯的一边，那么塑件的内表面的脱模斜度可选得比外表面小；反之，要求脱模后塑件留在凹模内，则塑件外表面的脱模斜度应小于内表面。 向轮设计的技术要求 塑料零件的 材料为 表面要求无凹痕。尺寸要求属于中等精度等级，在模具设计和制造过程中要严格保证这些尺寸的精度要求。 件的工艺分析 件结构的工艺性 万向轮的尺寸如图 2部示一个封闭的圆环，外圆直径为 31圆直径为30间部分是一个圆柱，在其内部有四个分布均匀的小加强筋，厚度分别为 围是分布均匀的加强筋，间隔为 60。万向轮属于外部配件，表面要求精度较高，尺寸要求精度一般。 件工艺性分析 （ 1）该塑件尺寸较小且要求塑件表面精度等级 较高，无凹痕，采用矩形浇口单分型面型腔注射模可以保证其精度。 （ 2）该塑件为大批量生产，且塑件的形状不算太复杂，模具一般都采用上下分模的方法，一模四腔满足生产需求。 件材质工艺性 塑料的基本性能包括力学性能、热性能、电学性能、光学性能、耐老化性能、卫生性能、耐磨性、抗疲劳性、抗蠕变性等。但这里设计重点是讨论与成型加工有关的性能。本设计所涉及的模具可用于成型热塑件塑料、热塑性和热固性增强塑料、热固性塑料、弹性体（包括热塑性弹性体等），下面对直接影响模具设计的成型加工性能分别加以叙述。 8 图 2响制品注塑成型的主要因素 （ 1）收缩率：各类材料收缩率大小顺序为：弹性体 纤维增强或填料填充的弹性体 热塑性塑料 纤维增强或填料填充的热塑性塑料 热固性塑料 纤维增强或填料填充的热固性塑料。软质弹性体收缩率大于硬质弹性体，软质热塑性塑料收缩率通常大于硬质热塑性塑料。材料的收缩率在很大程度上决定了制品所能达到的精度，影响模具浇注系统和成型零件设计，有时甚至决定了注塑工艺方法和模具类型，比如收缩率大的塑料不能用于精密注塑。 塑件的收缩率具有复杂性和多变性，因为影响收缩率的因素除配方和注塑工艺条件外，还有与 模具交口设计（数量、位置、形状、尺寸）、塑件壁厚、型腔中的拐角、加强筋、嵌件、型芯结构尺寸有关。制品成型过程的收缩率通常有以下几个部分决定： 熔体充满型腔后有熔体到固体阶段的熔体冷却收缩（对热塑性塑料）和固化相变收缩，这一部分收缩量较大，但由于保压过程补充了收缩量，所以模具设计不考虑这一部分收缩。 塑件固化后在模内及模外冷却到室温的收缩，即由线胀系数决定的收缩，这一相比较简单，可以测出。 由结晶（对结晶性聚合物）引起的 收缩。 由取向引起的收缩。后两项变化无常，他们随注塑工艺条件，浇口形状、尺寸、数量和布置、型腔形状结构尺寸，冷却速度（对热塑性材料）或交联固化速度等因素而变化，设计时需要结合经验和试验确定。 （ 2）流动性：在浇注充模时，热固性塑料和部分热塑性塑料流动性较好，弹性体和大多数热塑性塑料流动性中等或较差。物料的流动性相对模具细节设计有诸多影响，浇注系统形式，浇口形状、尺寸、数量和布置，配合间隙，排气问题等设计都与流动性有关，冷却或加热系统、型腔形状与壁厚等因素又能影响物料的流动性，从 而影响上述细节设计。流动性的好坏涉及到流动过程中在流动通道各处剪切梯的大小，即影响到取向，进而影响收缩率的变化。设计是需要把物的重点：一是分析充模过程物料流动方向，二是流动性对 9 模具设计细节的影响范围和影响程度。流动性好，则浇注系统阻力可以大一些，成型零件之间配合精度要高一些，排气问题需要特别考虑。流动性差，则要尽可能减少浇注系统阻力，对配合精度和排气要求不高，但冷却系统的设计需要注意，过度冷却会影响充模及熔接强度。 （ 3）结晶性：结晶通常是对具有结晶性的热塑性塑料弹性体（包括橡胶）而言。结晶问题主要影响制品 的收缩率，不同材料有不同的收缩率，同一种材料的收缩率受配方、注塑工艺条件、模具温度和冷却速度、制品出模温度、制品脱模后的冷却环境和条件、制品冷却到室温后的存放时间影响变化。与结晶相关的模具设计细节主要是冷却系统设计，即冷却要均匀有效，以确保塑件在完成大部分结晶后脱模，因为制品在模内冷却收缩是夹持冷却收缩，有利于尺寸稳定，而在模外冷却是自由收缩，难以确保制品形状和尺寸的稳定，特别是一些塑料的后结晶现象明显，如聚乙烯塑件，在模外冷却到室温后的几天内仍会因缓慢结晶而收缩。 （ 4）热敏性：热固性塑料、部分热塑性塑料 、橡胶在注塑过程中对热有不同程度的敏感性，这里的热对磨具设计而言有两方面的含义：剪切生热和长时间受热。剪切生热主要关系到浇注系统设计特别是浇口形状、尺寸、数量和浇口布置，比如使用点浇口时，浇口数量越多，剪切就越弱，剪切发热就越少。受热时间的长短主要关系到浇道设计是否合理，是否能最大限度地减少树脂的滞带量和滞留时间。 （ 5）热性能与固化特性：热塑性塑料和塑性弹性体的熔点（或熔体流动温度）、结晶温度、热变形温度影响模具冷却系统的设计，热固性塑料和橡胶固化特性影响模具加热系数的设计。此外，制品脱模时的软、硬、脆特 性将直接影响模具脱模顶出系统的结构形式和尺寸的设计。 在本设计中万向轮所用的材料是 相关手册可知： 二烯和苯乙烯三种化学单体合成的。每种单体都具有不同特性：丙烯腈具有高的强度，热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性，抗冲击性；苯乙烯具有高光洁度及高强度，易加工。从形态上看， 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 一个是聚丁二烯橡胶分散相。种通用塑料易于成型和机械加工， 具有优良的物理力学性能和低温抗冲击性能，良好的电性能，耐磨性，尺寸稳定性，耐化学性，染色性，优良的流动性，综合性能良好，成型工艺性好。 4 型工艺性 使成型塑件表面出现斑痕，云纹等缺陷，含水量应小于 因此，成型之前必须干燥。 注塑机中能很快加热，因而塑化效率高，在模具中固化比较快， 10 故模塑周期短。 率，因此模具中大都采用点浇口的形式。 成型收缩率小。 融温度范围宽，流动性好，有利于成型。 表 2密度 (缩率 % 点 130160 热变形温度 45N/598 弯曲强度 0 拉伸强度 549 拉伸弹性模量 曲弹性模量 缩 强度 839 缺口冲击强度 1120 硬 度 6286 体积电阻系数 013 11 3 确定模具的结构形式 型面位置的确定 分开模具取出塑料制品的面，通称分型面。注射模有一个分型面和多个分型面的模具。分型面的位置有垂直于开模方向，平行于开模方向以及倾斜于开模方向几种。分型面的形状有平面和曲面等。 如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出 方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则： a)保证塑料制品能够脱模 这是一个首要原则，因为我们设置分型面的目的，就是为了能够顺利从型腔中脱出制品。根据这个原则，分型面应首选在塑料制品最大的轮廓线上，最好在一个平面上，而且此平面与开模方向垂直。分型的整个廓形应呈缩小趋势，不应有影响脱模的凹凸形状，以免影响脱模。 b)使型腔深度最浅 模具型腔深度的大小对模具结构与制造有如下三方面的影响 1)目 前模具型腔的加工多采用电火花成型加工，型腔越深加工时间越长，影响模具生产周期，同时增加生产成本。 2)模具型腔深度影响着模具的厚度。型腔越深，动、定模越厚。一方面加工比较困难；另一方面各种注射机对模具的最大厚度都有一定的限制，故型腔深度不宜过大。 3)型腔深度越深，在相同起模斜度时，同一尺寸上下两端实际尺寸差值越大。若要控制规定的尺寸公差，就要减小脱模斜度，而导致塑件脱模困难。因此在选择分型面时应尽可能使型腔深度最浅。 c)使塑件外形美观，容易清理 尽管塑料模具配合非常精密，但塑件脱模后，在分型面的位置 都会留有一圈毛边，我们称之为飞边。即使这些毛边脱模后立即割除，但仍会在塑件上留下痕迹，影响塑件外观，故分型面应避免设在塑件光滑表面上。如图 2型面设置在圆环底部，这样就不会影响产品的外观。 d)尽量避免侧向抽芯 塑料注射模具，应尽可能避免采用侧向抽芯，因为侧向抽芯模具结构复杂，并且直接影响塑件尺寸、配合的精度，且耗时耗财，制造成本显著增加，故在万不得己的情况下才能使用。 12 e)使分型面容易加工 分型面精度是整个模具精度的重要部分，力求平面度和动、定模配合面的平行度在公差范围内。因此，分型面应是平面且 与脱模方向垂直，从而使加工精度得到保证。如选择分型面是斜面或曲面，加工的难度增大，并且精度得不到保证，易造成溢料飞边现象。 g)使侧向抽芯尽量短 抽芯越短，斜抽移动的距离越短，一方面能减少动、定模的厚度，减少塑件尺寸误差；另一方面有利于脱模，保证塑件制品精度 。 h)有利于排气 对中、小型塑件因型腔较小，空气量不多，可借助分型面的缝隙排气。因此，选择分型面时应有利于排气。按此原则，分型面应设在注射时熔融塑料最后到达的位置，而且不把型腔封闭。 综上所述，选择注射模分型面影响的因素很多，总的要求是顺利脱模， 保证塑件技术要求，模具结构简单制造容易。当选定一个分型面方案后，可能会存在某些缺点，再针对存在的问题采取其他措施弥补，以选择接近理想的分型面。 依据以上原则，在 中对塑件进行拔模检测，得到结果如图 3 图 3于 的拔模检测分析结果 通过结果分析，可以基本确定分型面的位置。 6型方案的列出 对于设计万向轮注塑模具，有以下两种方案可供选择。 案一 （ 1）分型面：圆环底部为分型面； （ 2）型腔布置：采用一模两腔； 13 （ 3）浇注系统：从内侧进浇； （ 4）排气：分型面排气； （ 5）模温调节：自然冷却； （ 6）抽芯机构：中间分模，盲孔和圆柱上下抽芯。 案二 （ 1）分型面：圆环底部为分型面； （ 2）型腔布置：采用一模四腔； （ 3）浇注系统：采用潜伏式点浇口； （ 4）排气：分型面排气； （ 5）模温调节：自然冷却； （ 6）抽芯机构：不需抽芯，上下脱模即可。 型方案的选定 对比两个成型方案，最终选定方案二。这是因为：方案一中从内侧进浇。万向轮属于薄壁零件，从内侧直接进浇虽然可以保证其表面光滑，但由于注射压力直接作用于塑件上，容易在进料处产生较 大的残余应力而导致塑件翘起变形。型腔布置采用一模两腔，当然，从模架的大小上来说，这是允许的，不过万向轮属于大批量生产，设置为一模四腔，这样更容易节约成本。因而采用方案二。 另外，方案一的抽芯机构不好设置。方案二可以采用自动推出塑件，不需抽芯，即可使塑件顺利脱模，而方案二抽芯机构较为复杂，很难实现自动抽芯，生产成本高。 综上所述，最终确定的成型方案为方案二。 在 中总的来说可以利用模具模块自带的工具进行分型面设计，如裙边曲面，利用侧面影像曲线等来设计分型面，使其在可以成功的进行仿真开模。 分模后的分型 面如图 3 图 3件的分型面 14 腔数目和排列方式的确定 腔数目的确定 注塑模的