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壳体侧抽芯注塑模设计【21张图纸/21400字】【优秀机械毕业设计论文】

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A0-装配图.dwg
A2-动模仁.dwg
A2-动模座板.dwg
A2-定模座板.dwg
A2-推板.dwg
A2-推板固定板.dwg
A2-支承板.dwg
A2-斜导柱固定板.dwg
A2-脱浇板.dwg
A3-垫块.dwg
A3-斜滑杆.dwg
A3-镶块1.dwg
A3-零件图.dwg
A4-侧型芯.dwg
A4-复位杆.dwg
A4-定位圈.dwg
A4-导柱.dwg
A4-拉料杆.dwg
A4-推杆.dwg
A4-推板导柱.dwg
A4-浇口套.dwg
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壳体 侧抽芯 注塑 设计 优秀 优良 机械 毕业设计 论文
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文档包括:
说明书一份,50页。21400字。
任务书一份。
开题报告一份。
外文翻译一份。

图纸共21张,如下所示
A0-装配图.dwg
A2-动模仁.dwg
A2-动模座板.dwg
A2-定模座板.dwg
A2-推板.dwg
A2-推板固定板.dwg
A2-支承板.dwg
A2-斜导柱固定板.dwg
A2-脱浇板.dwg
A3-垫块.dwg
A3-斜滑杆.dwg
A3-镶块1.dwg
A3-零件图.dwg
A4-侧型芯.dwg
A4-复位杆.dwg
A4-定位圈.dwg
A4-导柱.dwg
A4-拉料杆.dwg
A4-推杆.dwg
A4-推板导柱.dwg
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目 录

1 前言 1
2 绪论 2
2.1概述 2
2.2我国塑料模现状 2
2.3 我国塑料模的发展趋势 3
3 塑件成型工艺分析 5
3.1 塑件图 5
3.2 塑件工艺分析 5
3.2.1 精度等级 5
3.2.2 脱模斜度 5
3.2.3 塑件圆角 6
3.3 ABS塑料性能特性与工艺参数 6
3.3.1 ABS化学与物理特性 6
3.3.2 ABS塑料的成型条件 7
4 拟定模具结构形式 8
4.1 型腔数目的确定 8
4.2 分型面的选择 9
5注塑机型号的确定 11
5.1 注塑容量的计算 11
5.2锁模力的计算 11
5.3 注塑机的选用 12
5.4 有关参数的校核 13
5.4.1由注塑机料筒速率校核模具的型腔数 13
5.4.2 注射压力的校核 13
5.4.3 锁模力的校核 13
5.4.4 开模行程的校核 14
6 浇注系统的设计 14
6.1 主流道的设计 15
6.2 分流道的设计 17
6.3 冷料穴的设计 19
6.4 浇口的设计 20
6.4.1浇口类型的选择 20
6.4.2 浇口尺寸的确定 22
6.4.3 浇口剪切速率的校核 23
6.5 排气系统的设计 23
7 成型零件设计 23
7.1 成型零件的结构设计 24
7.2 成型零件钢材的选用 25
7.3 成型零件工件尺寸的计算 26
7.4 型腔壁厚和底板厚度的计算 29
7.4.1 侧壁厚度计算 29
7.4.2 底板厚度计算 30
8 模架的确定 32
9 导向机构的确定 32
10 脱模机构的设计 34
10.1 脱模力的计算 34
10.2 脱模机构的结构设计 35
11 侧向抽芯的设计 37
11.1 抽芯距与抽芯力的计算 37
11.2 斜导柱圆形截面直径的计算 40
11.3 斜导柱圆长度的计算 40
11.4 斜滑杆的设计 41
12 模温调节系统的设计 42
12.1 冷却系统的设计 42
13 数控程序的编制 47
14 设计小结 49
参考文献 50
致 谢 51

摘 要

本论文介绍了壳体的注射模设计过程。主要研究带有侧凹或侧孔结构的塑料制件如何分型和脱模的,本塑件侧面带有三个小孔,直接开模无法实现分型,这就涉及到斜导柱和斜滑杆的设计以及他们的工作原理,利用注塑机开合模的作用力进行侧抽芯,一方面减少了一些零件的使用,降低成本;另一方面省去一些零件的安装工序,节约时间,缩短生产周期,提高经济效益。本文还介绍了型腔数量和布局的确定、注射机选择、浇注系统设计、模板及其标准件的选用、脱模及抽芯机构的设计、成型部件的设计等。

关键词:注塑摸;斜滑杆;侧抽芯;壳体
ABSTRACT


This paper has introduced the design process of injection mould of the shell. The main research the plastic workpiece with side concave or side hole is how to divide structure and draw of patterns. Because the side of model has three eyelets, it is unable to realize by directly operating the mold, by designing the slanting leader pin and the lifter. We use the action of the injection molding machine to carry on core-pulling. The advantage of this design are reducing the use of some components, lowing the cost, omitting some component to install the working procedure, saving time, reducing the production cycle and enhancing the economic efficiency. This article also introduces die space quantity and the layout determination, the injection machine choice, the casting system design, the template and the standard part selection, the drawing of patterns and core-pulling organization design, the formation parts design etc.

Key words:injection mould; lifter; core-pulling; shell

题  目 壳体侧抽芯注塑模设计

一、 文 献 综 述
模具工业是国民经济的基础工业,被成为“工业之母”。而塑料模具又是整个模具行业中的一枝独秀,发展极为迅速。自从1927年聚氯乙烯塑料问世以来,随着高分子化学技术的发展以及高分子合成技术、材料改性技术的进步,愈来愈多的具有优异性能的高分子材料不断涌现,从而促使塑料工业飞跃发展。
在现代化工业生产中,69%~90%的工业产品需要使用模具加工,模具工业已成为工业发展的基础,许多新产品的开发和生产在很大程度上都依赖于模具生产,特别是汽车、轻工、电子、航空等行业尤为突出。我国自改革开放以来,塑料工业发展很快,表现在不仅塑料增加而且其品种更为增多,其产量已上升到居世界第四位,由此可见,塑料工业已在我国国民经济的各个部门中发挥了愈来愈大的作用。
在模具方面,我国模具总量虽已位居世界第三,但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等发达国家落后许多,模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。在模具价格方面,我国比发达国家低许多,约为发达国家的1/3~1/5,工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。
我国塑料模的发展迅速。塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术,已有相当规模的确开发和应用。在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大,在模具材料方面,专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高,系列化商品化尚待规模化;CAD、CAE、Flow Cool软件等应用比例不高;独立的模具工厂少;专业与柔性化相结合尚无规划;企业大而全居多,多属劳动密集型企业。因此努力提高模具设计与制造水平,提高国际竞争能力,是刻不容缓的。
近年来,随着科学技术的进步以及对塑件质量要求的提高,塑料模塑成型技术正向高精度、高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的方向发展,具体表现在以下几个方面:
1、塑料成型理论研究的进展。
2、新的成型方法不断涌现。
3、塑件更趋向精密化、微型化及超大型化。
4、开发出新型模具材料。
5、模具表面强化热处理新技术应用。
6、模具CAD/CAM/CAE技术发展迅速。
7、模具大量采用标准化。
在工业发达的国家,模具工业已经从机床工业中分离出来,并发展成为一个独立的工业部门,而且其产值已经超过机床工业的产值。目前国内模具行业的基本情况是,随着轻工业及汽车制造业的迅速发展,模具设计制造日渐受到人们广泛关注,已形成一个行业。但是我国模具行业缺乏技术人员,存在品种少、精度低、制造周期长、寿命短、供不应求的状况。一些大型、精密、复杂的模具还不能自行制造,需要每年花几百万.上千万美元从国外进口,制约了工业的发展,所以在我国大力发展模具行业势在必行。
本次设计是注射模设计,注塑是先将热塑性和热固性塑料先在注射机加热的料筒内均匀塑化,然后由柱塞或移动螺杆推挤注射入闭合的模腔内成型。注射模生产周期短,生产效率高,熔料对模具的磨损小,能大批量地成型形状复杂、表面图案与标记清晰、尺寸精度高的塑件。容易实现自动化生产,塑料制品精度容易保证,适用范围广,但是对于壁厚变化大的塑件,难以避免成型缺陷。塑件各向异性也是质量问题之一,应采用一切可能措施,尽量减小。
本次设计所选材料为ABS,ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分的各自特性,使ABS具有良好的综合力学性能。丙烯腈使ABS有良好的耐腐蚀性及表面硬度,丁二烯使ABS坚韧,苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。

二、本课题的研究内容、要求、目的及意义
本次壳体侧抽芯注塑模具设计采用Pro/e辅助设计,运用CAD技术能有效地对整个设计制造过程预测评估通过计算机数据模拟和仿真技术来完善模具结构,再现能力强,整体水平容易控制,能够迅速获得样品,有利于争取定单,赢得客户;同时节省大量的模具试制材料费用,减少模具返修率,缩短生产周期,大大降低了模具成本。
1、本课题的研究内容及基本要求
(1)独立拟定斜齿轮塑件的成型工艺,正确选用成型设备。
(2)合理地选择模具结构。根据塑件图及技术要求,提出模具结构方案,并使其结构合理,质量可靠,操作方便。必要时可根据模具设计和加工的要求,提出修改塑件图纸的要求。
(3)正确的确定模具成型零件的形状和尺寸。
(4)所设计的模具应当制造方便、造价便宜。
(5)充分考虑塑件设计特色,尽量减少后加工。
(6)设计的模具应当效率高,安全可靠,如要求浇注系统充型快,冷却系统效果好,脱模机构灵活可靠,自动化程度高。
(7)要求模具零件耐磨、耐用、使用寿命长。
2、本课题的研究目的及意义
(1)熟悉拟定塑料成型工艺和模具设计原则、步骤和方法。
(2)学会查阅有关技术文献、手册和资料。
(3)培养分析问题和解决问题的能力。

三、设计时间安排
2011.1.6—2011.2.30:完成毕业选题。
2011.3.1—2011.3.26:对设计相关资料收集整理,进行设计的初期准备。其自主要资料有:《塑料成型模具》、《注塑制品与注塑模具设计》、《塑料模具设计指导》、《塑料模具技术手册》、《塑料模具设计师指南》、《模具设计与制造简明手册》、《塑性成型加工与模具》、《实用模具技术手册》等。

2011.3.27—2011.4.30:对零件的分析、尺寸计算,、注射机选择,设计绘装配图及各相关零件图。

2011.5. 1—2011.5.14: 写设计说明书。

2011.5.15—2011.6.5: 检查修改说明书,准备答辩。

2011.6.5-2011..6.10: 答辩。










































内容简介:
目 录 1 前言 . 1 2 绪论 . 2 述 . 2 国塑料模现状 . 2 国塑料模的发展趋势 . 3 3 塑件成型工艺分析 . 5 件图 . 5 件工艺分析 . 5 度等级 . 5 模斜度 . 5 件圆角 . 6 料性能特性与工艺参数 . 6 学与物理特性 . 6 料的成型条件 . 7 4 拟定模具结构形式 . 8 腔数目的确定 . 8 型面的选择 . 9 5 注塑机型号的确定 . 11 塑容量的计算 . 11 模力的计算 . 11 塑机的选用 . 12 关参数的校核 . 13 注塑机料筒速率校核模具的型腔数 . 13 射压力的校核 . 13 模力的校核 . 13 模行程的校核 . 14 6 浇注系统的设计 . 14 流道的设计 . 15 流道的设计 . 17 料穴的设计 . 19 口的设计 . 20 口类型的选择 . 20 口尺寸的确定 . 22 口剪切速率的校核 . 23 气系统的设计 . 23 7 成型 零件设计 . 23 型零件的结构设计 . 24 型零件钢材的选用 . 25 型零件工件尺寸的计算 . 26 腔壁厚和底板厚度的计算 . 29 壁厚度计算 . 29 板厚度计算 . 30 8 模架的确定 . 32 9 导向机构的确定 . 32 10 脱模机构的设计 . 34 模力的计算 . 34 模机构的结构设计 . 35 11 侧向抽芯的设计 . 37 芯距与抽芯力的计算 . 37 导柱圆形截面直径的计算 . 40 导柱圆长度的计算 . 40 滑杆的设计 . 41 12 模温调节系统的设计 . 42 却系统的设计 . 42 13 数控程序的编制 . 47 14 设计小结 . 49 参考文献 . 50 致 谢 . 51 1 1 前言 模具是工业生产的基础工艺装备,被称为工业之母。 75%的粗加工工业产品零件、 50%的精加工零件由模具成型,绝大部分塑料制品也由模具成型。作为国民经济的基础工业,模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业,应用范围十分广泛 模具技术水平已成为衡量一个国家制造业水平的重要指标。现代工业需要先进的模具设备和高技术人才。 目前国内模具技术人员短缺,要解决这样的问题,关键在于职业培训。我们 作 为踏入社会的当代学生,就应该掌握扎实的专业基础,现在学好理论基础。本设计是以适应企业技术的发展,能体现出 在学校所学,能体现先进性和前瞻性,所涉及到的知识包括 注塑 成型基本原理、 注塑 工艺方案的确定、工艺规程编制、模具结构设计、模具材料的选择、压力机的选择、模具制造方法 等 。希望通过 对这些知识的 学习 ,能使自己掌握模具加工的核心技术,了解周边技术和跟踪前沿技术。希望能通过这次设计,能掌握模具设计的基本方法和基本理论。 本次设计得到了 张蓉副 教授的指导,同时也非常感谢 湖南工 学院的各位老师的教诲。 由于学生的理论学习和实践经验有限,设计中存在的不足之处和错误还肯请各位教授 、 专家批评指正。谢谢! 2 2 绪论 模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具。模具的类型很多,按照成形材料的不同可分为冲压模具 、 塑料模具 、 锻造模具 、 压铸模具 、橡胶模具 、 粉末冶金模具 、 玻璃模具和陶瓷模具。模具生产技术水平的高低,已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。随着我国加入 国模具工业的发展将面临新的机遇和挑战。我国模具工业的发展,日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。 注塑成型作为一种重要的成型加 工方法,在家电行业、汽车工业、机械工业等都有广泛的应用,且生产的制件具有精度高、复杂度高、一致性高、生产效率高和消耗低的特点,有很大的市场需求和良好的发展前景。 述 塑料是以树脂为主要成分,添加一定数量和一定类型的添加剂。然而,塑料制品生产是一个既复杂又繁重的过程,其生产系统主要由成型 、机械加工、修饰及装配四个连续过程组成。其中,成型是将各种形态的塑料(粉、粒、溶液或分散体)制成所需形状的制品或毛坯的过程。 注塑模是一种用来生产塑料零件的模具。它被安装在塑料注射机上,由塑料注射机将塑料颗粒融化成为热熔 体,经过合模 、 高压注射 、 保压冷却定型 、 开模 、 推出制件等工序,获取所需的塑料零件。塑料模具影响着塑料制品的质量。首先,模具型腔的形状 、尺寸、表面粗糙度、分型面、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、内应力大小、外观质量,表面粗糙度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次,在塑料加工过程中,模具结构对操作难易程度影响很大。在大批量生产塑料制品时,应尽量减少开模、合模和取件过程中的手工劳动。当批量不大时,模具费用在制件成本中所占的比例将会很大,这时应尽可 能地采用结构合理而简单的模具,以降低成本。 国塑料模现状 我国塑料模具的质量、技术和制造能力近年来确实发展很快,有些已达到或接近国际水平,尤其是随着改革开放政策的不断深入,“三资”企业蓬勃发展,对我国塑料模具设计制造水平的提高起到了非常大的作用。然而,由于我国模具制造基础薄弱,各地发展极不平衡,因此从总体上来看,与国际先进水平以及国 3 内市场需求相比,差距还很大。这主要表现在以下方面: 塑料模具产品水平不高,与国外先进水平相差甚远;我国塑料模制造企业设备数控化率和 用覆盖率 比国外低很多,且设备不配套、利用率低的现象十分严重;开发能力低,在市场上处于被动地位,创造的经济效益方面,国内大多数是微利甚至亏损;国内外模具企业管理上的差距十分明显;我国塑料模具市场总体上供不应求,特别是大型、复杂、长寿命塑料模产需矛盾十分明显。 国塑料模的发展趋势 别是得了很大成绩。使用计算机进行产品零件造型分析、模具主要结构及零件的设计、数控机床加工的编程已成为精密、大型塑料模具设计生产的主 要手段。应用电子信息工程技术进一步提高了塑料模的设计制造水平。这不仅缩短了生产前的准备时间,而且还为扩大模具出口创造了良好的条件,也相应缩短了模具的设计和制造周期。此外,气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟,热流道技术的应用更加广泛,精密、复杂、大型模具的制造水平有了很大提高,模具寿命及效率不断提高,同时还采用了先进的模具加工技术和设备。 目前我国经济仍处于高速发展阶段,国际上经济全球化发展趋势日趋明显,这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面,国内模具市场将继续高速发展,另一方面,模具制造也逐渐 向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此,放眼未来,国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好,预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展,我国不但会成为模具大国,而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。 “ 十一五 ” 期间,中国模具工业水平不仅在量和质的方面有很大提高,而且行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展。 随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展,各行各业对模具的需求量越来越大,技术要求也越来越高。虽然模具种类繁多,但其发展重点应该是既能满足大量需要,又有较高 技术含量,特别是目前国内尚不能自给,需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展 有重大影响。因此,一些重要的模具标准件也必须重点发展,而且其发展速度应快于模具的 发展速度,这样才能不断提高我国模具标准化水平,从而提高模具质量,缩短模具生产周期,降低成本。由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势,因此对于出口前景好的模具产品也应作为重点来发展。根据上述需要量大、技术含量高、代表发展方向、出口前 景 好的原则选择重点发展产品,而且所选产品必须目前已有一定技术基础,属于有条件、有可 能发展起来的产品。 4 随着经济的发展,各行各业对各类模具的需求不断增加,所需品种也越来越细化 . 据预测,国内模具发展的趋势: ( 1)模具日趋大型化;模具的精度将越来越高;多功能复合模具将进一步发展; ( 2)热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高; ( 3)随着塑料成形工艺的不断改进与发展,气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将随之发展; ( 4)标准件的应用将日渐广泛; ( 5)快速经济模具的发展前景十分广阔; ( 6)以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快,塑料模具的比例将不断增大; ( 7)模具技术含量将不断提高,中、高档模具比例将不断增大。 5 3 塑件成型工艺分析 件图 塑件的视图如图 1所示。 塑料件图 1 件工艺分析 该塑件为一塑料壳体,结构复杂,塑件壁厚不均,要求材料须有很好的流动性。合理确定塑件壁厚尺寸,如果壁厚值太小,会影响塑件的强度和刚度,并 且导致塑料填充困难。壁厚太大,增加冷却时间,降低生产率,产生气泡、缩孔等不良现象。要求壁厚尽可能均匀一致 ,否则由于冷却和固化速度不一样易产生内应力,引起塑件的变形及开裂。生产批量大,材料为丙烯烃 苯乙烯共聚物( 成型工艺性很好,可以注塑成型。 度等级 影响塑件精度的因素很多,塑料的收缩、注塑成型条件(时间、压力、温度)等,塑件形状、模具结构(浇口、分型面的选择),飞边、斜度、模具的磨损等都直接影响制品的精度。按 1978 标准,塑料件尺寸精度分为 8级,本塑件所用材料为 丙烯烃 苯乙烯共聚物( ,由此查塑料模具设计手册可知,本塑件宜选用 4级精度。 模斜度 由于塑件冷却后产生收缩,会紧紧地包住模具型芯、型腔中凸出的部分,使 6 塑件取出困难,强行取出会导致塑件表面擦伤、拉毛。为了方便脱模,塑件设计时必须考虑与脱模(及轴芯)方向平行的内、外表面,设计足够的脱模强度。只有塑件高度不大时才允许不设计斜度。最小脱模斜度与塑料性能、收缩率、塑件的几何形状等因素有关。 塑件脱模斜度为: 40 130 一般型芯的脱模斜度要比型腔大,型芯长度及型腔深度越大, 则斜度越小。在不影响外观的情况,脱模斜度尽量大一点,以便脱模。 件圆角 塑料制件除了使用上要求采用尖角之处外,其余所有转角处均应尽可能采用圆弧过渡,因制件尖角处易产生应力集中,在受力或受冲击振动时会发生破裂,甚至在脱模过程中即由于模塑内应力而开裂,一般是制件的内圆角。一般,即使采用 由图纸可知,该塑件有许多种不同的壁厚,如 123。壁厚不均匀,这就造成塑料熔体的充模速率和冷却收缩不均匀,并由此产生许多质量问题。如凹陷、真空包 、翘曲、甚至开裂。为防止此类现象出现,这就要求防止出现突变与截面厚薄悬殊的设计,故我在壁厚不同处采取过渡设计,例如:采用圆弧过渡等措施。 料性能特性与工艺参数 学与物理特性 丙烯烃 苯乙烯 (脂成微黄色,外观是不透明粒状或粉状热塑性树脂,无毒 、无味,其制品可着成五颜六色。 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。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, 三中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。就可以在产品设计上具有很大的灵活性, 面硬度、表面光泽度、尺寸稳定性、耐化学药品性和电绝缘性,且耐磨性较好。它的不足在于热变形温度比较低,低温抗冲击性能不够好,耐候性较差。 00 。 注塑模工艺条件 干燥处理: 料具有吸湿性,要求在加工之前进行干燥处理。建议干 燥条件 为 8090 下最少干燥 2小时。材料温度应保证小于 熔化温度: 7 210280 ;建议温度: 245 。 模具温度: 2570 (模具温度将影响塑件光洁度,温度较低则导致光洁度较低);注射速度:中高速度。 密度( kg/: 体积( 水率( 100): 缩率 (%): 点 ( ): 130 160 热变形温度 ( ): 90 108(103(抗拉屈服强度 ( 50 拉伸弹性模量 ( 103 抗弯强度 ( 80 冲击韧度 ( kJ/: 261(无缺口 ) /11(缺口 ) 硬度 ( 积电阻系数 ( 1016 料的成型条件 成型条件的选择和控制直接影响塑料的塑化流动和冷却的温度 、压力和相应的各个作用的时间 ,是生产的优质塑料的主要因素。 (1) 温度,注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度等。前两种温度主要影响塑料的塑化和流动,而后者主要是影响塑料的流动和 冷却。 (2)压力,注塑成型过程中的压力包括塑化压力和注射压力两种,它们都直接影响塑料的塑化和塑件的质量。 (3)时间(成型周期),一次注塑成型周期包括注射时间(充模时间和保压时间)、闭模冷却时间和其它时间(开模、脱模、涂脱模剂、安放嵌件、闭模等时间)。 注塑成型机类型: 螺杆式 堆密度 (g/: 算收缩率 (%): 热温度 ( ) : 80 85 预热时间( h): 2 3 料筒温度 ( ) : 150 170(后段 ) 165 180(中段 ) 8 180 200(前段 ) 喷嘴温度 ( ): 170 180 成型温度 ( ): 200 260 模具温度 ( ): 40 60 脱模温度 ( ): 60 100 注射压力 ( 100 130 成型时间 (s)(注射时间 ): 20 90 成型时间 (s)(高压时间 ): 0 5 成型时间 (s)(冷却时间 ): 20 120 成型时间 (s)(总周期 ): 50 220 螺杆转速 (r/ 30 适用注塑机类型: 螺杆 、柱塞均可 后处理方法: 红外线灯烘箱 后处理温度 ( ): 70 后处理时间 (h): 2 4 4 拟定模具结构形式 腔数目的确定 为了制模具与注塑机的生产能力相匹配,提高生产效率和经济性 ,并保证塑件精度,模具设计时应确定型腔数目。模具的型腔数可根据塑件的产量、精度高低、模具制造成本以及所选用注塑机的最大注射量和锁模力大小等因素确定。小批量生产,采用单型腔模具;大批量生产,宜采用多型腔模具。但如果塑件尺寸较大时,型腔数将受所选用注塑机允许最大成型面积和注塑量的限制。由于多型腔模的各个型腔的成型条件以及熔体到达各型腔的流程难以取得一致,所以塑件精度较高时,一般采用单型腔模具。 该塑件精度要求不高,又是大批量生产,可以一模多腔的形式。本塑件结构较为复杂,若抽芯过多,会提高模具加工难度,增加模具成 本,故定为一模两腔的模具形式如图 2 所示。 9 图 2 模具型腔分布形式 型面的选择 分型面是指分开模具能取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。合理地选择分型面对于塑件质量、模具制造、与使用性能都有着很大的影响,模具设计时应根据塑件的结构、尺寸精度、浇注系统形式、脱模方法、嵌件位置、排气条件及制造工艺等多种因素,全面考虑,合理选择,是使塑件能完好的成形的先决条件。 分型面的方向尽 量采用与注射机开模垂直的方向,特殊情况下采用与注射机开模方向平行的方向。选择分型面的位置是应当注意: 1) 塑件在型腔中的方位确定后,分型面必须设在塑件断面轮廓最大的地方,才能保证塑件顺利从模腔中脱出; 2) 不要设在塑件要求光亮平滑的表面或带圆弧的转角处,以免意料飞边、拼合痕迹影响塑件外观; 3) 开模时,尽量使塑件留在动模一边,一般在动模边设脱模机构较为方便; 4) 尽力保证塑件尺寸的精度要求; 5) 应有利于侧面分型和抽芯; 6) 尽量使分型面位于料流末端,以利于排气; 7) 尽量使模具加工方便。 由于本塑件的结构形状较为特殊,根据选择分型面 时,应遵守以上的原则。再综合我的塑件形状的考虑,以及模具整体设计、制造、加工的要求,我选择采用平面分型面如图 3所示。 10 图 3 分型面 这是 分模时作的单分型面,由于外表面要求较高,必须要求塑件留在动模一侧。这样的分型面设计有以下的特点: 证不会影响外观质量; 11 5 注塑机型号的确定 每 副模具都只能安装在与其相适应的注塑机上 方能生产。因此,模具设计时应了解模具和注塑机之间的关系,了解注塑机的技术规范,使模具和注塑机相互匹配。 塑容量的计算 注射机的理论注量,指在对空注射时能完成一次注射熔料的体积量 (模腔注射容量的计算 ,可以制件产品为主 ,计算其体积量,然后确认总体积注射量。 注射模一次成型的塑料重量(塑件与流道凝料之和)应在注塑机理论注射量的 10%间,既能保证制品的质量,又可充分发挥设备的能力,则选在50%间为好。 通过 建模分析,塑件质量 1m 为 塑件体积 1v = 1m = 流道凝料的质量 个未知数,可按塑件质量的 设计为一模两腔,所以注塑量为: m=2 因此,注塑机额定注塑容量 8.0m = = 41.5 n型腔数,故模具胀型力 F = A P =35=117813N=中,型腔压力 5 模力的计算 锁模力是指注塑机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力。当高压的塑料熔体充填模 腔时,会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。为此,注塑机的额定锁模力必须大于该胀型力,即: 2 式中, 注塑机的额定锁模力 (N); 模具型腔内塑料熔体平均压力( ,一般为注塑压力的 常为 20 40 5 塑件和浇注系统在分型面的投影面积之和( 流道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积 在模具设计前是个未知值,根据多型腔模的统计分析,大致是每个塑件在分型面上的投影面积 因此,可用 进行估算,所以 A = 中,由 模型分析,得模型的最大投影面积 n型腔数,故模具胀型力 F = A P =35=117813N=中,型腔压力 5 塑机的选用 注塑成型机按结构形式可分为立式、卧式、和直角式三类。立式注塑机是注射柱塞(或螺杆)垂直装设,锁模装置推动模板也沿垂直方向移动,主要优点是占地面积小,安装或拆卸小型模具很方便,容易在动模上(下模)安放嵌件,嵌件不易倾斜或坠落。其缺点是制品自模具中顶出后不能靠重力下落,需靠人工取出,这就有碍于全自动操作,但附加机械手去产品 后,也可实现全自动操作。卧式注塑机是注射柱塞或螺杆与合模运动方向均沿水平装设,其优点是机体较低容易操纵和加料,制件顶出后可自动坠落,故易实现全自动操作。直角式注塑机是注塑机柱塞或螺杆与合模运动方向相互垂直,这种注塑机的主要优点是结构简单,便于自制,适用于单件生产中心部位不允许留有浇口痕迹的平面制件,同时常利用开模时丝杆的转动来拖动螺纹型芯或型环旋转,以便脱下塑件。考虑到生产成本和易于实现自动化,塑件还是靠自身重力下落比较合适,且重心较低安装稳妥。通过分析,本塑件选用卧式注塑机比较理想。 根据每一生产周期的注 塑量和锁模力的计算值,查阅参考书 4 ,可选用 60卧式注塑机,其主要技术参数如下: 结构形式: 卧 理论注射量( : 78 螺杆直径( 30 注射压力( 170 注射速率 (g/s) : 60 塑化能力 (g/s): 13 螺杆转速( r/: 14 200 锁模力 ( 450 拉杆内间距 ( 280 250 开模行程 ( 220 最大模具厚度 ( 300 最小模具厚度 ( 100 锁模形式: 双曲肘 定位孔直径 ( 55 喷嘴球半径 ( 嘴球孔径 ( 关参数的校核 注塑机料筒速率校核模具的型腔数 n 12m =2 合格 式中, k 注塑机最大注射 量的利用系数,一般取 M 注塑机的额定塑化量( s); t 成型周期,取 30s。 射压力的校核 由上述可知所选的注塑机的公称压力 70 0为 100130 模力的校核 14 P=中 P 型腔压力 ( 注射压力 (; K 压力损耗系数 取压力损耗系数 知注射机使用的注射压力为 70 型腔压力 P=68 已知注射机最大锁模力为 450 胀模力为塑件和流道系统在分型面上的投影面积与型腔压力的乘积,即: F=1243868,可得知此塑件是厚壁塑件。又因为塑件断面为矩形,可据公式( 83 计算: 21 )1()ta n()(2 KK n+中, F 脱模力( N); E 塑料的拉伸模量(查表 3 为 103 S 塑料成型平均收缩率( S =2 =; L 塑件包容型芯的长度( 塑料的泊松比 ( 取 脱模斜度 (取 1 ); f 塑料与钢材之间的摩擦因数 (查表 3 取 A 塑件再与开模方向垂直的平面上的投影面积(估算A =910 35 L 型腔深度( =r(矩形断面时, , 为矩形断面制品的平均壁厚,a 、 b 为塑件包住型芯的长度和宽度,估算取 =7)。 1K 由 和 决定的无因次数,可由式( 8算 c 1 K= ( 8 2K 由 f 和 决定的无因次数,可由式( 8算 co = ( 8 所以,单个型腔的 脱模力 21 )1()ta n()(2 KK 2+ 7% 3 =模机构的结构设计 本塑件是一个塑料壳体,当充型完毕后,塑料随着温度的降低,开始收缩,紧紧地包住型芯,此时,需要有力对它作用,才能使它顺利脱模,考虑本塑件是壁高与壁厚之比值比较大,且表面精度要求较高,易发生变形。因此,在塑件顶面和侧壁下面适当布置顶出机构,使各个部分均匀受力。顶出机构的类型很多,按动力来源可以分为手动 、 机动 、 液压 、 气压等四种脱模机构;按模具结构形式又可分为一次脱模 、 双脱模 、 顺序脱模 、 二次脱模 、 浇注系统凝料脱模和带螺纹塑件脱模等 。本次设计中脱模机构的动力来源可以选择机动脱模机构,利用注塑机往复运动所产生的力,对塑件进行脱模,这种脱模方式效率比较高,成本较低,故为广泛使用。而手动虽然成本不高,但是效率比较低,在一般情况下,模具都是应用于高速生产,比较讲究效率,通常情况下,很少使用。而液压和气压的脱模,在一定程度上,增加了安装与调试时间,降低生产效率,另一方面提高了生产成本,所以只有在机动脱模机构很难脱模或无法脱模的情况下,可以考虑液压和气压脱模。从模具结构选择脱模方式时应尽量越简单越好,而有些特定产品就要按特定的脱模方式进行脱模,如 螺纹塑件脱模机构等。根据本塑件成型情况,可以选择一次脱模。一次脱模机构又称为简单脱模机构,凡在动模一边施加一次 36 推出力,就可以实现塑件脱模的机构为简单脱模机构,通常包括推杆脱模机构 、推管脱模机构 、 脱模板脱模机构和推块脱模机构等等。推杆脱模机构是最简单 、最常用的一种形式,具有制造简单 、 更换方便 、 推出效果好等特点。由于有些顶出机构设在塑件壁厚的下面,需尺寸较小的顶出机构推出,故推杆是比较合适的顶出机构。在确保塑件质量与顺利脱模的前提下,推杆数量不宜过多,以简化模具和减少对塑件表面质量的影响;推杆与其配合孔一般采用 H8/合长度取推杆直径的 2倍,通常不小于 10杆的位置应选在脱模力较大的地方以及塑件强度和刚度较大的地方,以免塑件损坏。 根据塑件的形状分析,外侧壁厚为 3设在外侧壁厚设置推杆为 2数为 9根,塑间内顶面由于有个直径为 13只能在周边设置推杆, 2根直径为 4于考虑推杆在复位的时候,与活动型芯发生干涉,特意把右上角的推杆位置在水平范围内离侧壁应小于 5免推杆位置与侧型芯的水平投影重合,如图 13所示。 推杆图 13 推杆布置形式 推杆直径确定后,进行校核,其公式( 44 为 =24 =)4229( 2 =170 , 故假设成立。 37 11 侧向抽芯的设计 当塑件上具有与开模方 向不一致的孔或侧壁有凹凸形状时,除极少数情况下可以强制脱模外,一般都必须将成型侧孔或侧凹的零件做成可活动的结构,在塑件脱模前,先将其抽出,然后才能将整个塑件从模具中脱出。完成侧向活动型芯的抽出和复位的这种机构就叫做侧向抽芯机构。这种模具脱出塑件的运动有两种情况:一是开模时优先完成侧向分型和抽芯,然后推出塑件;二是侧向抽芯与塑件的推出同时进行。侧向分型的抽芯机构按动力来源可分为手动 、 气动 、 液压和机动四种类型。手动抽芯机构的结构简单,但劳动强度大,生产效率低,故仅适用于小型制品的小批量生产;液压或气动抽芯侧向分 型的活动型芯可以依靠液压或气压传动的机构抽出。由于一般注塑机没有抽芯液压缸或气压缸,因此需要另行设计液压或气压传动机构及抽芯系统;机动抽芯是利用注塑机的开模力通过传动机构改变运动方向,将侧向的活动型芯抽出。机动抽芯机构的结构比较复杂,但抽芯不需人工操作,抽拔力较大,具有灵活 、 方便 、 生产效率高 、 容易实现自动化操作 、 无需另外添置设备等优点,由于本塑件上有三个小孔,不能顺利分模,需要侧向抽芯,综合上述分析,本设计选择机动抽芯机构进行抽芯。 芯距与抽芯力的计算 由于塑件带有两孔的外侧面要求精度比较高,不 许留有任何痕迹,若要两个孔分别抽芯的话,将发生干涉,使塑件不能正常取出,故把它们做成一个整体并且覆盖差不多整个侧面,如图 14所示。 图 14 活动型芯示意图 38 需要抽芯长度 26成抽拔距 S,滑块在开模方向所需移动的距离,即完成抽拔所需的开模行程 H= ( 11 由于塑件冷缩时,只有侧壁塑料包住型芯,也就是两个小孔的内壁与型芯接触,而两个小孔的内壁是柱状形的,没有脱模斜度;顶面是跟模具零件接触,大气压力所造成的阻力影响很小,可以忽略不计。所以这块活动型芯的 抽拔阻力 ,也就是 塑件收缩产生对侧型芯的摩擦力, 即 1塑F=2160= 式中, 抽拔阻力( N); 塑F 因塑件收缩产生对侧型芯的正压力( N); 1 塑件与型芯的摩擦系数(查表 3 取 p 塑件收缩对型芯单位面积的正压力,取 p =166( 塑F=p A =16 (10 3+8 3)=2160 N。 受力分析图如图 15(a) 所示 , (b)为力的封闭图,简化后的受力图为( c) (a) (b) ( c) 图 15 受力分析图 39 图中, 抽拔阻力 ( N) ; F 斜导柱对滑块的正压力 ( N) ; 1F 导滑槽对滑块的正压力,即进行抽拔所需的开模力 ( N) ; 1f 斜导柱对滑块的摩擦力 ( N) ; 2f 导滑槽对滑块的摩擦力 ( N) ; 斜导柱的安装斜角( )。 由图 15(c)可得方程组: F 1f 2f + F 1F 设摩擦因数为 k ,摩擦角为 , k = 1f =F k 、 2f = 1F k 、 k = 代入上式,可简化得: 1F = 2 F = 2 不加 润滑剂时,刚与刚之间的最大静摩擦力因数 k = = 因为开模行程受到注塑机开模行程的限制,而且导柱工作长度的加长,会降低导柱的刚度,所以斜导柱斜角应综合考虑本身的强度 、 刚度和注塑机开模行程,在生产中斜角 一般 15 20 ,最大不超过 25 。在本设计中,取 =20 。 把 =, =20 代入上式,得 F =1F =H =40 导柱圆形截面 直径 的计算 相配合的斜导柱圆形截面直径 d31 中, 1l 弯曲力作用点距斜导柱伸出的部分 跟部的距离,取1l =25 导柱材料的许用弯曲应力,取 = F 侧抽芯时斜导柱所受的弯曲力,即斜导柱对滑块的正压力。 导柱圆长度 的 计算 斜导柱长度根据抽芯距 、 固定端模板厚度 、 斜导柱直径以及斜角大小确定, 如图 16所示 图 16 斜导柱长度示意图 41 斜导柱总长 L =1l +2l +3l+4l +5l=2+(5 10)中, L 斜导柱总长( D 斜导柱固定部分台肩直径; 斜导柱斜角; S 抽芯距( 由下面所选的模架可知, h=20+207了保证模具的安全及其寿命,斜导柱圆直径取 d=16台肩直径为 D=20么 , L =2+(5 10)5 10)选择推杆长度选择 130滑杆的设计 另一活动型芯斜滑杆如图 17所示 图 17 斜滑杆示意 内壁有一小孔,需要内侧抽芯才能分型,因此设置为斜滑杆外侧抽芯结构进行抽芯, 右侧壁厚为 斜滑杆的另一端固定在推板上,推板的推程为 42 0-(20+16)=44斜滑杆的斜角 3为 3 = 为了安全起见,取 3=6 由于斜滑杆的角度很小,受力不大,故对斜滑杆不进行力的校核。 12 模温调节系统的设计 塑料在成型过程中,模具温度会直接影响到塑料的充模 、 定型 、 成型周期和塑件质量,模具温度过高,成型收缩大,脱模后塑件变形率大,而且还容易造成溢料和粘模;温度过低,则熔体流动性差,塑件轮廓不清晰,表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷。当模温不均匀时,型芯和型腔温差过大,塑件收缩不均匀,导
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