立体声耳机模型设计及模具CADCAM难点.doc

立体声耳机模型设计及模具 CAD CAM The model design of stereo earphone and its mould in CAD CAM 学生姓名学号 所在学院班级 所在专业 申请学位 指导教师职称 副指导教师职称 答辩时间2015 年 6 月 5 日 目 录 目目 录录 请按毕业论文 设计 管理暂行办法及毕业论文 设计 撰写规范的要求进行论文 设计 的撰写 由于采用了 WORD 的目录功能 请同学查阅 WORD 的标题和目录使用 方法 以便正确生成目录 模板中的分页符也不得随意删除 以免造成页眉和页码的 错误 设计总说明 I INTRODUCTION II 1前言 1 1 1国内模具工业发展状况 1 1 2模具设计软件的介绍 2 2 1 1Pro E 辅助软件 2 2 1 2AutoCAD 辅助软件 2 2塑料的选择及其工艺性能 2 2 2塑料的型号及其工艺性能 2 2 2 1塑料外形分析 3 2 3分型面的设计 4 3塑件的结构分析及其工艺性 5 3 1塑件的拔模斜度核验 5 3 2塑件的表面粗糙度初定 6 4模具设计以及注射机的选择 6 4 1模具浇口的方案选择 6 4 2模具型腔数目的确定 7 4 2 1塑件的质量分析 7 4 2 2型腔的数目确定 8 4 3注射机的确定和校核 8 4 3 1注射量的计算 8 4 3 2锁模力的计算 9 4 3 3最大注射压力的计算 9 4 3 4注射机安装模具部分尺寸的校核 10 4 3 5开模行程的校核 11 5浇注系统设计 11 4 4主流道的确定 11 4 5分流道的设计 12 目 录 4 6浇口的设计 13 4 7冷料穴的设计 14 6成型零部件的设计 14 6 1凹模侧壁壁厚计算 14 6 2底板厚度计算 15 6 3模仁的尺寸计算 16 6 4模架的选择 17 6 5脱模机构的设计 18 6 5 1脱模力的计算 18 6 5 2脱模机构的选用 19 6 6顶出机构的设计 19 6 7推板厚度的设计 20 6 8顶杆直径的设计 20 6 9复位机构的设计 21 7成型零部件的设计 22 7 1导柱 22 7 2导套 23 8侧向抽芯机构的设计 23 8 1抽拔力的计算 24 8 2抽芯距的计算 24 8 3斜导柱受弯曲应力的 计算 25 8 4斜导柱长度的 计算 25 8 5压紧块刚度的 计算 26 9温度调节系统的设计 26 9 1冷却水量的 计算 27 9 2冷却水道的直径计算 27 10开 合模的说明 28 11模流分析 28 12总结 28 1329 鸣 谢 30 参考文献 31 设计总说明 I 设计总说明 我们这次设计涵括内容有设计注塑模具的结构设计和相关的过程和结构参数的分析 计算与优化上电 设计中使用的材料为 ABS 塑料件的模具结构形式的点 门和侧抽芯 的 因为一个工件的尺寸大 以一个模腔模型 采用模具标准 困难在于设计电芯壳 体外侧退出机制的核心 拉边设计提供了在移动部分的模具 实现锥和矩阵中提取同步 分离部分的核心 设计分概括为三部分 首先的是应用 CAD CAM 在模具设计 我们 所用的三维设计软件 Pro E 图作出的固体建模 生然后再转换二维图 然后绘制的 部分产品通过 AutoCAD 图纸和图纸安装 二是计算过程描述和分析部分包括选择成型 模具设计 注塑机和模具设计的灌装系统 设计成型部分斜牵引机构 释放机构和冷 却系统的设计 特别是最大的需求牵引机构因此 需要一个小电阻时产生的开启和关 闭的模具 同时要求 保证动态密封塑料对流 第三部分分析的合理性与 Moldflow 软 件设计模具 关键词 CAD CAM 立体声耳机机壳 注塑模具 设计 ABSTRACT II INTRODUCTION The conttents include the design of onjection mold structural design and related processes and the structural paerameters of the analysis and optimization calculation of the electric cover The materials used in the design of plastic parts for ABS a door has a point structure of mold and core extraction side since a size of the big piece it takes the form of a model of a mold cavity using a standard mold The difficulty lies in the design of the electrical core cover side is removed the side core pulling mechanism design is provided on the movable part of the mold to achieve the punch and matrix in the separate part of the synchronous core extraction time Design is divided for three parts one is the application of CAD CAM in the mold design the use of three dimensional design software pro E to draw diagrams of solid modeling generate a map in two dimensions and then draw the parts of products through the AutoCAD drawings and plans Assembly the second is to calculate The process of description and analysis of molding section including the sellection of mold design injection molding machines and mold filling systems designed the dessign moulding obllique traction mechanism the release mechanism and cooling system design especially higher requirements of traction mechanism both require a small resistance is generated when the opening and closing of the mold At the same time to ensure the dynamic requirements of plastic sealed convection The third part of the analysis of the reasonableness of the mould design with Moldflow software KEYWORDS CAD CAM STEREO HEADPHONE CASING INJECTION MOLD DESIGN 广东海洋大学 xxxx 届本科生毕业设计 1 立体声耳机模型设计及模具 CAD CAM 毕业设计说明书 1前言 1 1国内模具工业发展状况 模具是现代工业中的非常重要的设备 随着这个科学技术的进步 发挥着越来越 重要的作用 在国民经济中的发展前景非常广阔 模具工业是技术密集 资本密集型 产业和密集的投资在过去的几年中 人们有各种设备和建筑材料轻量化的要求越来越 高 它提供了一个更大的市场的塑料制品 塑料制品的开发与发展的必然要求 塑料 模具 汽车 家用电器 办公设备 电子工业 建筑材料 电子通讯等塑料制品行业 的主要用户是非常高的 在过去几年的快速发展 塑料模具的快速发展 近三年的增 长率年均 21 高于整体增长率近 4 的工业生产的模具 专家预计 随着塑料工业的 迅速发展 特别是在中国的工程塑料 塑料模具的发展速度 未来将继续高于整体增 长率的模具工业 在过去的几年中 年均增长率将超过 15 的水平 同时 在中国塑料 模具由于较低的价格在国际市场上具有较强的竞争力 因此具有良好的发展前景 进 一步扩大出口 但专家也指出 尽管中国塑料模具 无论是在数量或已取得重大进展 在质量 技术和能力的需求相比 国家经济的发展和世界先进水平的差距仍然很大 有些复杂 模具寿命长大的 复杂的 高质量的塑料每年还出口 总需求 而一些低质量的塑料 模具已供应过剩和激烈的市场竞争中 一些技术含量不太高 有一些塑料模具中距离 趋于过剩 目前中国和国外相比有很大的不同 需要立即打破制约产业发展的瓶颈模三尽快 首先 增加研究和开发的过程和塑料注塑成型 二是对的企业必须把发展 加快资源 整合 第三 tryout 模具模具水平的检验结果必须保持节奏很快 或塑料模具的发展将 受到限制 塑料模具广泛应用于塑料制品成型 因其塑料当在高温下时 具有流动性和可塑 性 是塑造成一定的形状和尺寸 还可以通过化学或物理变化的塑料 塑料制品的形 状 现代塑料制品的生产和加工技术装备先进合理 有效 模具的三个重要因素是至 关重要的 特别是对要求完成塑料加工塑料模具 塑料件的设计要求 并扮演着重要 广东海洋大学 xxxx 届本科生毕业设计 2 的角色 自动化设备只具有高效自动化生产模具的优化效果 产品升级到模具制造和 更新为前提 由于该品种和数量的塑料件的要求和工业生产的家用塑料制品 塑料模 具的需求也增加了 从而促进可持续发展生产的塑料模具 1 2模具设计软件的介绍 2 1 1 Pro E 辅助软件 一个重要的变化是在本世纪统一的全球市场 会让这市场竞争越来越激烈 产品 更新 更快 不过在这有限的资源 随着产品的需求越来越复杂 使得整体上保持市 场份额 在我们这情况下 电脑的辅助设计 例如 CAD CAM 计算机的辅助设计制造 技术 CAE 计算机辅助测量 也是正在迅速普及和获得巨大的发展 海湾战争结束的 那一年 技术最有影响力的美国前十 CAD CAE CAM 技术将在列表中 在大量的 CAD CAE CAM 广泛的分组流 UG Pro E Cimatron MDT I DEAS MasterCAM 是最好的之一 但突出位置 Pro 行业解决方案和产品 主要是美国 公司领导的 PTC 在技术 机械 电子 航空 航天 通讯 火炮 纺织等行业使用 是 CAD CAE CAM 少数地区上 角色 最新版本的 Pro E la Pro E 野火 可以运行在 Windows NT 和 UNIX 平台 共 6 个主要模块 Pro Engineer 产品包 支持并行开发环境 通过一系列完整的陈述 方式与产品相关的模块 调整等特点 Pro E 允许多个部门同时致力于一个单一的模 型产品 包括整个大型工程项目管理 功能仿真 制造和数据管理 在 Pro E 野火增 加行为建模技术使梦想实现特殊的工具 2 1 2 AutoCAD 辅助软件 计算机辅助设计 Computer Aided Design 缩写为 CAD 是利用计算机计算能力 和图形处理能力的有效分析 辅助产品设计 改进和优化 结合工程知识的计算机知 识和结果 并与硬件和软件您的计算机将继续逐步改善 本设计采用 AutoCAD 和邮件 组设计软件 Pro 野火 Autodesk AutoCAD 是一家美国公司开发的绘图和计算机辅助设计软件中最常 用的软件 AutoCAD 具有强大的图形功能 不仅可用于绘制二维工程图和三维实体建模 的一般可以产生逼真的三维图形的设计 这是工程机械行业的 工业革命 AutoCAD 是最重要的特点是允许设计者更轻松 设计师或画几乎没有离开屏幕可以持续 AutoCAD 是适合工程和制造 建筑设计 室内设计等行业技术人员为设计依据 完成图 纸 2塑料的选择及其工艺性能 2 2塑料的型号及其工艺性能 由 2 塑料模具设计参考资料汇编 表 3 3 可查得 外壳类零件一般选用 ABS 热 广东海洋大学 xxxx 届本科生毕业设计 3 塑性塑料 ABS 是丙烯腈 Acrylonitrile 聚丁二烯 Butadience 和苯乙烯 Styrene 的三元共聚物 因此 ABS 兼有三种组元的共同性能 使其具有 坚韧 质 硬 刚性 的材料 ABS 树脂其特性就是因其有较高冲击韧性和机械强度 尺寸相对来 说很稳定 耐化学性以及电性能良好 而且还有成型和机械加工比较容易等特点 因 此 表面还可以镀铬 成为塑料涂金属的一种常见材料 综上所述 所以选用 ABS 塑料 参照 2 表 3 3 ABS 的主要技术指标如下表 2 1 表 2 1 ABS 注塑时的主要技术指标 相对的密度 g cm 在中冲击下 1 07 抗拉屈服强度 Mpa 50 比容 cm g 0 86 0 98拉伸弹性模量 Mpa 1 8x103 吸水率 24h 0 2 0 4无缺口 261 收缩率 0 4 0 7 冲击韧性 N dm c m 有缺口 11 熔点范围 130 160弯曲强度 Mpa 80 0 45Mpa 90 108硬度 HB 9 7 热变形 的温度 1 80Mpa 83 103单位体积体积电阻率 6 9 1016 2 2 1 塑料外形分析 该塑件尺寸中等 而且外形为比较规则 故采用一模两腔单分型面的形式进行浇 注 另外塑件侧面有两个通孔 需要进行侧抽芯 塑件的厚度 因为影响塑件厚度对塑件的质量大 壁厚太小 流动阻力较大时 将形成一个巨大的充满复杂的产品将是困难的 厚度太大 不仅浪费原料 而且对材 料冷却成型增加了成型时间 以提高压缩成型时间 可使固化不彻底 增加材料的冷 却时间 因为所有的塑件厚度较均匀 从而初步确定为塑料壁厚约 2 毫米 塑件立体 图 2 1 如下 图 2 1 广东海洋大学 xxxx 届本科生毕业设计 4 2 3分型面的设计 分型面从模腔中脱模 以及消除系统的取出 模具应分为两个或两个以上的部分 通常用于塑料件可以单独的模具的表面的 如何确定分隔线 应考虑的因素更加复杂 从表面的位置告别塑料成型模具中 多种因素激活周期系统的设计 结构和工艺精密 塑件的形状和位置 插入发射方法 模具制造 排气 操作流程等 因此分析综合比 较 应选择在子表面 优选的各种情况的更合理的解决方案 通常情况下应当遵循以 下原则 1 我们要的分型面应选在塑件外形最大轮廓处 2 便于我们要的塑件顺利脱模 尽量使塑件开模时留在动模一边 3 保证我们要的塑件的精度要求 4 满足我们要的塑件的外观质量要求 5 便于我们要的模具加工制造 6 对我们要的成型面积的影响 7 对我们要的排气效果的影响 8 对我们要的侧向抽芯的影响 塑件选择我们要的分型面 我们根据选择的原则 不影响我们设计的美观和塑件 的质量 可以删除成功后成型塑件的结构特点 考虑塑件的工艺 结合工件本身 选 择表面的外表面的核心机制的拔子带侧表面部分模具移动 分型面和侧抽芯的位置如 图 2 2 图 2 3 和图 2 4 广东海洋大学 xxxx 届本科生毕业设计 5 图 2 2 图 2 3 3塑件的结构分析及其工艺性 3 1塑件的拔模斜度核验 为了便于塑件的模腔的释放 避免释放电阻太大 塑料件的第一裂纹 变形和划 痕 塑料废料率增加 质量下降的现象 在提取过程中的方向平行 松开塑料表面 必须有一定的倾斜 这种倾斜的斜坡是剥夺了 高边坡和类塑料件和塑料 有塑料件留在锥或死亡 坡度值在塑料表面和一个外表面 也有不同高度的小塑料件 一般是小于 3 毫米不能削坡高度小于 3 毫米的结构配置不 广东海洋大学 xxxx 届本科生毕业设计 6 提取坡度 在注射成型时 有必要时进行预备性的干燥 因为聚丁二烯的作用 熔融时易发 生气体 形成烧痕 产生银线等 ABS 的脱模斜度是 作为型腔时 40 1 20 作 为型芯时 35 1 3 2塑件的表面粗糙度初定 塑件尺寸精度的塑料配件产品 通过制定符合程度的大小 这是确切的尺寸的塑 料件 许多因素影响我们设计的塑件的尺寸精度 第一模具制造和我们设计的精密模 具的磨损程度 其次是波动的成型收缩模具和工艺条件的变化 塑料零件的铸造结构 老化和失效的形状变化 因此 我们设计的塑件的尺寸精度通常不高 必须要求在保 证要求的前提下 尽可能选择低精度 由参考文献 2 查得 塑件的基本尺寸在 50 0 75 0 之间的时候 ABS 使用极限为 0 100mm 精度等级的建议值为 高精度为 3 级精度 一般精度为 4 级精度 低精度为 5 级精度 由于塑件的使用场合是立体声耳机机壳的上机盖 其内侧精度要求很低 采 用低精度的 5 级精度 为表面为工艺要求较高的表面 所以采用了高精度的 3 级精度 表面粗糙度之间的塑料零件之间通常以 ra0 8 0 2um 设计必须考虑手柄的外表面 考虑到经济的要求 为了满足审美要求 外表面的塑料部件需要一个相对平稳 同时 ra0 4 m 为了降低成本 内表面的表面粗糙度值可稍大 以 ra0 6 为适宜 4模具设计以及注射机的选择 模具浇口的方案选择 塑件模具浇口设计方案主要取决于浇口方式的选择 方案一 直浇口式 直接浇口 又可以叫做中心浇口 主流道型浇口或者叫做非限制性浇口 塑料熔 体 直接由主流道进入型腔 所以特点是流动阻力小 流料速度快及补缩时间长 然 而注射压力直接作用在塑件上 容易在进料处产生较大的残余应力 因而导致塑件翘 曲变形 浇口痕迹比较明显 因此我们设计的这种浇口常被用来作为注射大型厚壁长 流程制品 及其一些我们设计的高粘度的塑料 方案二 侧浇口式 侧浇口 又称边缘浇口 由于我们设计的这种浇口开设在主分型面上 截面形状 易于我们的加工和调整修正 我们设计多型腔模具常采用侧浇口 壳设计成两板模 我们设计的这种浇口使用于各种塑料物料 而且易于我们的切除并且对塑件外我们设 计的模具观质量影响不大 对于壳类塑件 采用了 ABS 材料的塑件 采用侧浇口方式 可以避免熔体从浇口射出 在型腔内形成喷射 适合粘度较少的材料 而且对耳机机 壳的外观影响甚少 方案三 点浇口 点浇口 又称针点式浇口 橄榄型浇口或菱形浇口 其尺寸很小 采用点浇口成 型塑件 而且在出去了浇口之后残留很极小 容易使得浇注系统的平衡 有利于自动 化的操作 方案四 潜伏浇口 潜伏浇口 又称隧道浇口 基本上是由点浇口演变而来 不但具有点浇口的特点 广东海洋大学 xxxx 届本科生毕业设计 7 还有一些独道之处 浇口位置可以选在制品侧面较隐蔽的地方 逼单不影响其外形美 观 而且分流道设置在分型面上 然而浇口沿斜向潜伏在分型面下的模板中 开模之 后自动被切断 考虑到机壳外壳塑件的外观以及形状上的要求 设计采用侧浇口最为合适 因此 选择方案二 4 2模具型腔数目的确定 4 2 1 塑件的质量分析 用辅助软件 Proe E 分析毛坯塑件的体积的结果为 33 17996 218Vmmcm 由 2 得 ABS 材料的密度为 于是塑件的质量为1 07g cm 式 4 1 18 1 0719 26MVg 根据体质大少和塑件的形状大少 采取一模两腔的设计方案 因为浇注系统的凝料在我们的设计之前不能确定准确的树值 不过可以根据经验 按照塑件的体积的 0 2 倍1 倍来估算 因为本次设计采用的流道简单并且较短 于是 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的塑料熔体的总体 积 即浇注系统的凝料和 4 个塑件体积之和 为 式 4 2 3 1 3 1 3 18 246 8VVmm 总总 表 4 1 ABS 的注塑成型工艺参数 工艺参数参考数值工艺参数参考数值 预热以及干 温度t 75 85 注塑的成 注射时间20 70 广东海洋大学 xxxx 届本科生毕业设计 8 燥时间r 1 2h保压时间0 3 后段150 170冷却时间20 90 中段165 180 型时间 s 总周期50 160 料筒温度 t 前段180 220螺杆转速 n r min 3 48 喷嘴温度 t 200 注射压力p Mpa70 100 模具温度 t 75 85 4 2 2 型腔的数目确定 在我们本次设计以及实践中 我们要求先确定我们设计注射机的型号 然后 我 们根据所选用的我们设计选用注射机的技术规范和塑技术经济要求 计算和选择我们 的型腔数目 也可以根据我们的经验先确定型腔数目的 再根据我们所需的生产条件 如注射机的有关技术规范等进行校核计算 我们再来考虑所选得型腔数目是否满足我 们的设计要求 因为塑件尺寸较小 市场需求量较大 而且在塑件的外表面精度要求比较高 兼之 考虑到塑件的体积大少 所以设计时 可以首先确定腔数为两个型腔 本设计采取一 模两腔的方式提高生产效率 4 3注射机的确定和校核 4 3 1 注射量的计算 注射机是我们设计的注射成型所用的主要设备之一 我们可以按其外形可分为立 式 卧式 直角式三种 我们按塑料在料筒中熔融塑化后被推动机构的不同我们又可 分为柱塞式注射成型机及螺杆式注射成型机 我们选用的注射机一般由注射装置 锁 模装置 脱模装置 模板机架系统等组成 我们在模具设计时 我们必须使得在我们设计的一个注射周期内注射成型时的总 体积应是注射机额定注射量的 80 以下 对于我们选用的螺杆式注射机 我们选用的机器最大注射量是以螺杆一次注射的 最大推进容积 我们用 V 来表示 所以根据 4 式 5 2 可得 63 10 m zjg n0 8VVV 式中 单个塑件的容积 z V 3 cm 浇注系统冷凝料和飞边所需的塑料容量和质量 j V 3 cm 广东海洋大学 xxxx 届本科生毕业设计 9 注射机的额定注射量 g V 3 cm 由上表 2 1 可知 ABS 的收缩率为 0 4 0 7 取 0 7 因此 59 01 zj3 g n 18 2 1 3 0 80 8 VV Vcm 1 0 7 3 cm zj g nM 19 26 2 1 3 g63 33g 0 80 8 M M 1 0 7 1 07 4 3 2 锁模力的计算 我们设计的模具注塑的时候 为了防止我们的模具分型面被模腔的压力顶开 必 须对我们设计的模具施加足矣的锁紧力 否则在我们设计的分型面将产生溢料 因此 模具设计时应该尽量使我们选用的注射机的锁模力大于模具将我们设计的分型面张开 的力 则根据 4 中式 5 3 得 1000 c kp A F 式中 注射机的额定锁模力 kN F 塑料制品与浇注系统在分型面上的总投影面积 mm2 A 融料在型腔中平均压力 MPa ABS 取MPa c P30 c P 安全系数 常取 这里取 k2 1 1 1 k2 1 k 塑料制品的投影面积 mm2 估计浇注系统的投影面积 1 4890 54A 2000mm2 所以mm2 2 A 12 6890 54AAA 因此 kN 1 2 30 6890 54 248 06 1000 F 而所选的注射机锁模力 F 600kN 符合要求 4 3 3 最大注射压力的计算 我们选用的注塑机注射压力是成型时柱塞或螺杆施于料筒内熔融塑料上的压力 注射机的最大注射压力要大于我们设计的成型制品所需的注射压力 其关系可以按照 4 5 5 校核 PP 注成 广东海洋大学 xxxx 届本科生毕业设计 10 式中 塑件成形所需的注射压力 MPa P 成 注射机的最大注射压力 MPa P 注 由表 4 2 得 MPa 综合 4 3 1 4 3 3 所述 根据 2 表 6 2 选用注射 100 50 成 P 机型号 LY80A 其主要技术参数如下表 4 2 所示 表3 1注射机LY80A的技术参数 特性内容特性内容 结构类型立式拉杆间距 mm 350 x350 理论注射容积 cm 3 131 移模行程 mm 250 螺杆 柱塞 直径 mm 35 最大模具厚度 mm 350 注射压 MP a150 最小模具厚度 mm 150 注射速率 g s 92 顶出力 kN 27 5 塑化能力 g s 44 模具定位圈直径 mm 100 螺杆转速 r min 10 200 喷嘴球头径 mm 10 锁模力 KN 800 喷嘴孔径 3 4 3 4 注射机安装模具部分尺寸的校核 一般情况下模具的面积少于注射机拉杆间距以内的面积 我们设计的注塑机动模板 定模板台面上开设有很螺钉孔或 T 形槽 尺寸大少不 同 用于安装固定我们所设计的模具 我们的模具固定的方法有两种 螺钉固定 压 板固定 我们又可以采用螺钉直接固定时 大型模具常用这种方法 我们设计的模具 动 定模板上的螺孔及其间距 我们必须与注塑机模板台面上对应的螺孔一致 我们 采用压板固定时 中 小模具多用这种方法 我们只要在模具的固定板附近有螺孔就 行 有较大的灵活性 我们设计的模具外形尺寸为 350 350 属中型模具 所以采用压板固定法 一般 认为当尺寸在 500 500 内为中 小模具 根据 4 式 5 6 3 5 maxmin HHH m 式中 注射机允许的最小模具厚度 MM min H 模具闭合厚度 mm m H 注射机允许的最大模具厚度 mm max H 固模具闭合厚度 200 170 2000 05 广东海洋大学 xxxx 届本科生毕业设计 19 所于属于厚壁制品 制品的断面投影为矩形 可按矩形断面制品的脱模力公式计 算 由文献 1 式 2 40 得 3 8 22 22 1 25 2 2 cfjc kk kk KfT A FN dtd dtd 式中 F 脱模力 K 脱模斜度系数 脱模系数 c f 塑料线性膨胀系数 E 在脱模温度下塑料的抗拉弹性模量 MPa 塑料的软化温度 f T 0C 脱模时塑料的温度 j f 0C t 塑件的壁厚 塑件脱模温度下塑料的泊松比 根据文献 1 查表 2 12 得 本型腔中 K 3 0 4 c f 5 9 8 10 0C3 E1 3 10 MPa 110 f T 0C 代进上式得 60 j T 0C 8tmm 0 33 568FN 所以总的脱模力为 568N 6 5 2 脱模机构的选用 推杆也叫做是顶杆 选用的 4Cr5MoSiv1 是圆形带肩顶杆 因为这个塑件的尺寸比 较小 因为考虑到模具的开模的方向 推杆必须布置在型芯处 在设有 2mm 的带肩推 杆设置 16 根 那么推出面积为 222 1 d1621650 27 44 Amm 杆 推杆推出相应的应力 根据文献 1 表 2 12 可知可以许用应力 12MPa 则推杆的应力大少是 满足设计的要求 568 11 2 50 27 F MPa A 杆 6 6顶出机构的设计 使我们设计的塑件从成型零件上脱出的机构我们就称之为推出机构 我们设计的 本副模具是通过注塑机的合模机构 把力传给推板 然后我们通过通过固定板 再通 过推杆 把塑件推出 脱模机构设计原则 广东海洋大学 xxxx 届本科生毕业设计 20 1 我们的脱模机构一般设置在注射模的动模内 2 我们的脱模机构应使塑件在顶出过程中不会变形损坏 3 我们的脱模机构应能保证塑件在开模过程中留在动模内 4 我们设计的合适的推出距离 5 我们的塑件若需留在定模 则脱模机构应设置在定模内 而本次塑件开模 时应留在动模 所以不予以考虑 图 7 1 顶出机构 6 7推板厚度的设计 设计推板我们主要从它的强度和刚度去考虑 只要满足了 则就可以了 我们经 核算推杆固定板厚为 15 mm 推板的厚 20mm 我们的设计都采用 T8A 淬火处理 我们使 其硬度达到 50 55HRC 6 8顶杆直径的设计 推杆 我们又叫做顶杆 材料通常 W 为 45 钢 T8A 或者 T10A 碳素工具钢 我们设 计的端部需淬火处理 硬度为 45 50HRC 推杆的形式设置为圆推杆 对中小模具直径 d 为 2 5mm 12mm 我们设计的模具由于塑件类似矩形 我们设计中各处的脱模力是一 样的 为了各处平衡 我们在设计推杆时应均匀布置推杆 这样使系统就显得比较平 广东海洋大学 xxxx 届本科生毕业设计 21 衡了 增加了推杆的寿命 我们对推杆的尺寸设计 推杆的长度由模板厚度 推出距离确定 推杆在推塑件 时 应具有足够的刚性 以承受推出力 条件充许的话 尽可以把推杆的直径设得大 一点 选推杆的直径为 4mm 然后可根据如下压杆稳定公式和强度公式校核 mm nE FL d485 1 102 26 70136 5 1 4 1 5 2 4 1 2 6 0 414 3 6 704 4 22 1 dnF 说明取推杆直径为 4mm 刚度和强度是满足的 其中是推杆直径 是安全系数 d 通常取 1 5 是推杆长度 是脱模阻力 弹性模量 是推杆的根数 是推LFEn 杆的屈服极限 推杆的材料选用 T10A 淬火处理 其尺寸和结构如下图 图 7 2 顶杆结构图 推杆的布置 在保证塑件成型质量和顺利脱模的情况下 推杆的数量应尽量少 并尽可能地设置在塑件的内侧 合理布置的原则有 1 尽可能使推杆位置均匀对称 以便使塑件受到的顶出力均衡 并避免推杆弯 曲变形 2 设在脱模阻力最大处 3 在顶推塑件边缘时 适当增大与塑件的接触面积 根据以上几项原则 考虑塑件的几何形状特点和尺寸 设置 12 条推杆 6 9复位机构的设计 我们常用的复位机构有弹簧复位和复位杆复位两种 我们这次设计模具脱模复位 广东海洋大学 xxxx 届本科生毕业设计 22 机构采用复位杆复位形式 复位杆在一般的模架模板上都是 4 根 我们设计的对称布 置在推出板的四周 复位杆材料 热处理及其表面粗糙度要求与推杆相同 复位杆的 尺寸 装配固定形式及布置如图 图 6 7 复位杆 7成型零部件的设计 导柱 我们设计的我们设计的导向机构对于塑料模具来说是必不可少的部件 因为我们需要在模具 的闭合时要求有一定的方向和位置 所以我们必须有导向机构 导向机构主要有定位 导向 受一定的侧压力 我们设计的模具导向时采用导柱导套形式 导柱采用带头导 柱 结构简单 加工方便 导套也采用带头导套 用于精度较高的场合 导柱导套的设计原则 1 我们要合理均布在模具分型面的四周 导柱中心至模具外缘应有足够的距离 以保证模具的强度 2 我们设计时导柱设在有型芯的一边 可以保护型芯不受损坏 导套设在定模 的一边 便于塑件脱模 3 我们在设计中一般的导柱所露出在分型面上的长度要比型芯高 6 8 毫米 以 避免导柱型芯先进入型腔与其碰撞而损坏型腔和型芯 4 我们为使导柱能顺利进入导套 导柱端部应做成锥形或半球形 导套前段也 应设有倒角 5 我们在导柱直径按模具尺寸选取 选取时参考国内外注射模架标准数据 广东海洋大学 xxxx 届本科生毕业设计 23 按国家标准形式选取导柱与导套的配合采用 H7 f7 导套和导配孔的配合采用 H7 m6 材料 T8A 热处理 50 55HRC 配合粗糙度要求 0 8 a Rum 7 2导套 为了使我们设计的导柱进入导套比较顺利 我们设计在导套的前端倒一圆 角 且导柱孔为通孔 这样我们设计的模具容易排气 材料用 T8A 使我们设计 的模具硬度应低于导柱硬度 这样就可以减少摩擦 以防止我们设计的导柱或 导套拉毛 导套的精度与配合 是采用二级精度过渡配合压入定模模板 导柱 与导套二维图如下 图 8 1 导柱与导套 8侧向抽芯机构的设计 我们把能完成侧向活动型芯抽出和复位的机构叫做抽芯机构 机动抽芯机构抽拔力相对比较大 具有灵活 方便 生产率高 容易实现全自动 操作 且不需要我们另外添置设备等优点 我们设计的侧抽芯机构是目前生产中广泛 应用的一种抽芯机构 其二维图如下 广东海洋大学 xxxx 届本科生毕业设计 24 抽拔力的计算 抽拔力是我们设计的模具将侧型芯从制品中抽出所需的力 其计算公式由 2 式 8 71 sincos 1 flhpF 9 1 式中 活动侧芯被塑料包紧的断面的周长 m l 成形型芯部分的深度 m h 制品对侧芯的压力 一般取MPa p12 8 塑料对钢的摩擦系数 常用 f2 0 1 0 f 侧抽芯的脱模斜度 常取 2 1 已知 126 222lmm 15 3hmm 取 MPa 10 p2 0 f 1 所以 N 1 cossin 22 15 3 10 0 2cos1 sin1 614 35Flhp f 8 2抽芯距的计算 抽芯距是指我们可以将活动型芯从成型位置抽至不妨碍我们的塑件脱模位置所移 动的距离 为安全起见 我们设计的抽芯距通常比侧孔或侧凹的深度大 2 3mm 根据该 1 2 3 6 7SSmmmm 广东海洋大学 xxxx 届本科生毕业设计 25 塑件的抽芯部分尺寸深度为 6mm 则抽芯距 S 应为 8 3斜导柱受弯曲应力的 计算 我们这里弯曲力的计算由 2 式 8 73 N cos Q P 9 3 式中 抽拔阻力 与抽拔力大小相等 方向相反 Q 斜导柱倾斜角 所以 N 614 35 653 78 coscos20 Q P 我们设计根据的原则是斜导柱所受最大弯曲应力应小于其许用弯曲应力 可推导 出斜导柱直径的计算公式 由 2 式 8 76 9 3 1 0 弯 PL d 4 式中 最大弯曲力 P 斜导柱有效工作长度 L 弯曲许用应力 对碳钢可取MPa 弯 137 弯 已知 mm 斜导柱的材料为 T10A 其653 78PN 22 35 cos20 H L MPa 137 弯 所以 mm 3 3 635 78 22 35 8 12 0 10 1 137 PL d A 查 1 表 2 121 取mm 则mm 8d 11D 8 4斜导柱长度的 计算 根据 2 式 8 77 4321 LLLLL 15 10 sin2cos2 S tg dh tg D 9 5 所以 15 10 sin2cos2 S tg dh tg D L 62mm 广东海洋大学 xxxx 届本科生毕业设计 26 查 1 表 2 121 取mm 65L 8 5压紧块刚度的 计算 由 1 表 2 170 得公式 3 3 23 1 Pal c EBa 9 6 式中 楔紧块受力中点处的厚度 mm c 楔紧块承受的侧向力 其中 是作用在楔紧块侧壁的压力 PPps p 通常为 取 是活动型芯在抽芯方向上的垂直投影面积 30 50Mpa40pMpa s 2 mm 弹性模量 一般为MPa E 5 2 1 10 楔紧块宽度 mm B 楔紧块弹性模量 一般取 0 05mm 螺钉中心到楔紧块底面的距离 mm l 螺钉中心到楔紧块面受力中点的距离a mm 已知 N B 50mm mm 2 40 3 14 616 9Pps 60l 45 75amm 所以 33 3 3 5 232 1130 4 45 753 60 119 65 2 1 1050 0 0545 75 Pal cmm EBa 9温度调节系统的设计 假设 模具的热量由熔融塑料放出的热量全部传给 其热量由 2 8 81 211 TTnmCQ 10 1 式中 单位时间内塑料传给模具的热量 J h 1 Q 每小时注射次数 次 小时 n 每次注射的塑料质量 kg 次 m 广东海洋大学 xxxx 届本科生毕业设计 27 塑料的比热容 J kg 0C C 熔融塑料进入模腔的温度 0C 1 T 制品脱模温度 0C 2 T 我们查表得塑料 PP 的注射时间为s 保压时间为s 冷却时间为 3 0 20 60 s 成型周期为s 取 200s 作为完成一个周期所需时间为 所以每 20 90 50 160 单位时间内注射次数次 3600 20018n 我们根据上式 3 2 可知 每次注射的塑料总容积cm3 取该塑料的密 46 8V 总 度 g cm3 所以每次注射的塑料质量 1 07 m46 8 1 0749 97g 查表得 ABS 的比热容J kg 0C 1926C 查表得喷嘴温度 所以取 查得模具温度为 170 190 C 1 180TC 80 90 C 所以取 2 85TC 所以 J h 3 112 18 49 97 101926 18085 16457 09QnmC TT 冷却水量的 计算 由 2 式 8 82 43 1 1 TT Q M 10 2 式中 通过模具的冷却水质量 kg 1 M 单位时间内塑料传给模具的热量 J h 1 Q 出水温度 3 T 进水温度 4 T 热导系数 J m 0C 取 常温 近似模具温度 由 2 表 8 26 取CT 20 4 3 85TC J m 0C 423 广东海洋大学 xxxx 届本科生毕业设计 28 所以 kg 1 1 34 16457 09 0 648 423 8520 Q M TT 9 2冷却水道的直径计算 v M d 1 3 104 10 3 式中 冷却水质量 kg 1 M 管道内冷却水的流速 一般取m s v5 2 8 0 水的密度 kg m3 已知 水的密度kg m3 取m s 1000 1 8v 所以 mm 33 1 4 104 100 648 0 677 3 14 1 8 1000 M d v 由 1 表