物流储物箱注塑模设计_毕业设计(论文).doc

编编 号号 本本科科生生毕毕业业设设计计 论论文文 题目 题目 物流储物箱注塑模设计 机械工程 学院 机械工程及自动化专业 学 号 学生姓名 指导教师 二 一三年六月 摘要 I 摘摘 要要 通过对钢球周转箱的材料 结构 质量要求 生产量分析 确定了合理的模具结构 方案 分析了模具分型面 型腔数量及布置 浇注系统 排气方式 冷却系统 设计出 型腔模 抽芯机构和脱模机构 加工组装模具后 选择合适的注射机 进行了生产验证 达到产品质量要求 分析了钢球周转箱塑件的结构特点 叙述了该塑件成型工艺 注射模的结构和工作 原理 其原理是 用斜导柱外侧抽芯 型芯顶出零件 进料时采用点浇口进 料形式 当开 模的时候 用拉料杆把浇注系统凝料顶出 然后利用型芯内推管推出塑件 合模时用弹簧先 复位 然后进行下一次成型开始 提高了生产效率 关键词关键词 注射模 斜导柱 侧抽芯 型芯 Abstract II ABSTRACT Analyse the Gangqiu turnover box configuration quality output of the enzyme box cover choose the suitability mold plan analyse the parting line impression quantity and place in mold gating system vent gas type cooling system design cavity plate angle pin side action mould emptier and so on machining 单件塑件体积 V 238024 62 3 查有关资料可知 ABS 的密度为 1 02 1 05g cm3 则单件塑件重量 m 246 33g 2 型腔数目的确定主要参考以下几点来确定 根据经济性确定型腔数目和总成型加工费用最小的原则 并略准备时间试生产原材 料费用 仅考虑模具加工费和塑件成型加工费 根据注射机的额定锁模力确定型腔数目 当成型大型平板制件时常用这种方法 根据注射机的最大注射量确定型腔数目 根据经验 每加一个型腔制品尺寸精度要 降低4 对于高精度制品 由于多型腔模具难以保证各型腔的成型条件一致 故推 荐型腔数目不超过4个 3 根据本产品的生产批量及产品复杂程度等综合可虑采用一模一腔 由于一模一腔模 具具有塑料制件的形状和尺寸一致性比 较好 成型工艺条件易控制 模具结构简单紧凑 模具制造成本低等特点 所以采用一模一腔模具 物流储物箱注塑模设计 13 江南大学学士学位论文 14 第第 5 章章 成型零部件的设计 5 1 成型零部件的结构设计成型零部件的结构设计 所谓成型零件是模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件 它包括凹模 型芯 镶 块 成型杆和成型环等 成型零件工作时 直接与塑料接触 承受塑料熔体的高压 料 流的冲刷 脱模时与塑件间还发生磨擦 因此 成型零件要求有正确的几何形状 较高 的尺寸精度和较低的表面粗糙度 此外 成型零件还要求结构合理 有较高的强度 刚 度及较好的耐磨性能 设计成型零件时 应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求 确定型腔的总体结构 然后根据成型零件的加工 热处理 装配等要求进行成型零件结 构设计 计算成型零件的工作尺寸 对关键的成型零件进行强度和刚度校核 以下是成 型零件的结构设计 1 型腔设计 型腔是成型塑件外表面的成型零件 分析产品 其外部结构并不复杂 考虑各方面 因素 采用整体嵌入式型腔 它能节约优质模具钢 嵌入模板后有足够的强度与刚度 使用可靠且置换方便 其结构图如图 6 1 所示 具体尺寸详见3D图 图 5 1 型腔 2 型芯 镶件及推块结构设计 型芯和镶件都是用来成型塑料制品的内表面的成型零件 对于周转箱来说 它们的结构有所不同 因此其型芯和镶件结构也不同 周转箱其内部结构比较简单但 外部有多个加强筋 需要用镶件和斜导一起完成 其结构形式如图 5 2 所示 物流储物箱注塑模设计 15 图 5 2 型芯 镶件及推块结构 5 2 成型零部件工作尺寸计算成型零部件工作尺寸计算 1 由于成型零件直接与高温高压的塑料熔体接触 它必须有以下 一些性能 必须具有足够的强度 刚度 以承受塑料熔体的高压 有足够的硬度和耐磨性 以承受料流的摩擦和磨损 通常进行热处理 使其硬度达到HRC40以上 对于成型会产生腐浊性气体的塑料还应选择耐腐浊的合金钢理 材料的抛光性能好 表面应该光滑美观 表面粗造度应在 Ra0 4以下 切削加工性能好 热处理变形小 可淬性良好 熔焊性能要好 以便修理 成型部位应须有足够的尺寸精度 孔类零件为 H8 H10 轴类零件为 h7 h10 2 型腔 型芯工作部位尺寸的确定 经查有关资料可知 ABS 塑料的收缩率是 0 3 0 8 平均收缩率为 S 0 3 0 8 2 0 55 取0 6 型腔径向尺寸 Z XSLLL ssm 0 型腔深度尺寸 Z XSHHH ssm 0 型芯径向尺寸 0 z XSlll ssm 型芯高度尺寸 0 z XShhh ssm 江南大学学士学位论文 16 中心距尺寸 2 z ssm SCCC 式中 L 塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸 mm l 塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸 mm H 塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸 mm h 塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸 mm C 塑件中心距基本尺寸的平均尺寸 mm x 修正系数 取 0 5 0 75 塑件公差 mm 模具制造公差 取 1 3 1 4 各工作部位尺寸计算结果详见相应零件图纸所标明 通常 制品中 1mm 和小于 1mm 并带有大于 0 05mm 公差的部位以及 2mm 和小于 2mm 并带有大于 0 1mm 公差的部位不需要进行收缩率计算 5 3 成型零部件的强度与刚度计算成型零部件的强度与刚度计算 为了方便加工和热处理 其型芯整体镶嵌式 型腔为整体形式 因此 型腔的强度 和刚度按型腔整体式计算 由于型腔壁厚计算比较麻烦 也可参考经验推荐数据 经查 有关资料可知型腔侧壁厚 S 25mm 支承板厚度计算可以经过 Auto CAD 的燕秀工具箱承 板厚度计算器来计算 如图 5 3 所示 图 5 3 承板厚度计算 物流储物箱注塑模设计 17 江南大学学士学位论文 18 第第 6 章章 浇注系统的设计 6 1 制件在模具中的位置制件在模具中的位置 1 型腔的布置 主要考虑制件在分型后能保留在动模上以便脱模 并结合制件的结构特征应将型腔 设置在定模侧 型芯设置在动模侧 2 分型面的选择 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置 浇注系统的设计 塑件结构工艺性及尺 寸精度 嵌件的位置 塑件的推出 排气等多种因素的影响 因此在选择分型面时应综 合分析 应遵循以下几项的设计原则 分型面应选择在塑件外形最大轮廓处 分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模 分型面的选择应保证塑件的精度要求 分型面的选择应满足塑件的外观质量要求 分型面的选择要便于模具的加工制造 分型面的选择应有利于排气 除了以上这些基本原则以外 分型面的选择还要考虑到型腔在分型面上的投影面积 的 大小 为了保证侧向型芯的位置的放置及抽芯机构的动作顺利 应以浅的侧向凹孔或 短的 侧向凸台作为抽芯方向 而将较深的凹孔或较高的凸台放置在开合模方向 综合考虑以上的设计原则并结合该塑件的结构特点和质量要求 应采用外形最大轮 廓处作为分型面 6 2 利用利用 Moldflow 确定浇口形式及位置确定浇口形式及位置 对浇注系统进行设计时 一般应遵循如下基本原则 1 了解塑料的成型性能 2 尽量避免或减少熔接痕 3 有利于型腔中气体排出 4 防止型芯的变形和嵌件的位移 5 尽量采用较短的流程充满型腔 6 流动距离比和流动面积比的校核 本模具利用 Moldflow 模拟软件完成几种工艺的模拟 获得最佳成型方案 为了提高成型效率和综合考虑以上的基本设计原则并结合 Moldflow 软件模拟分析 最优方案 本模具应采用点浇口进料 浇口位置如图 6 1 所示 物流储物箱注塑模设计 19 图 6 1 浇口位置 浇口直径可以根据经验公式计算 A 42 20 0 14 0 d 式中 d 浇口直径 mm 塑件在浇口处的壁厚 mm A 型腔的表面积 mm mmd1134915 1 20 0 14 0 42 浇口直径也可根据经验值取 d 1mm 浇口锥角取 15 浇口倾斜角取 15 6 3 流道的设计流道的设计 浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内流经的通道 它 对于获得优良性能和理想外观的塑料制件以及最佳的成型效率有直接影响 浇注系统一 般由主流道 分流道 浇口和冷料穴等四部分组成 但本产品比较特殊根 Moldflow 软 件模拟分析最优方案并结合产品特点和要求只要设 计主流道就可以没有必要设计分流 道 以下是主流道设计 1 主流道设计成圆锥型 其锥角为 2 6 内壁粗糙度 Ra 取 0 4um 分流道截面设计成圆型截面 加工容易 且热量损失与压力损失均不大为常用形式 圆 形截面分流道的直径可以根据塑料的流动性等因素确定 该塑料件采用 ABS 塑料 流动 性为中等 所以选圆形截面 根具经验分流道的直径可以取 d 5 6mm 根据型腔在分型 面上的排布情况设置分流道 2 主流道大端成圆角 半径 r 1 3mm 以减小料转向过度时的阻力 3 在模具结构允许的情况下 主流道尽可能短 一般小于 60mm 过长则会影响流体 的顺利充型 4 对于小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式 但在大多数情况下将主流 江南大学学士学位论文 20 道衬套与定位圈设计成两个零件 主流道衬套与定模板采用 H7 m6 过度配合与定位圈 的配合采用 H9 f9 间隙配合 5 主流道衬套一般选用T8 T10制造 热处理强度为52 56HRC 根据 常用塑料直浇口 尺寸 表 选主流道始端尺寸 d 2 5mm 大端尺寸D 4mm 浇口套始端半径R 机床喷嘴小 经 d 0 5 1 10 0 5 1 11mm 半锥角 a 2 其长度尺寸取L 40mm 其余尺寸见图 主流道内壁粗造度Ra 0 63 抛光 时要沿轴向进行 浇口套与定位圈采用 H9 f9 的配合 定位圈在模具安装调试时应插入 注射机定模板的定位孔内 用于模具与注射机的安装定位 定位圈外径比注射机定模板 上的定位孔径小0 2mm以下 浇口套与模板的配合为 H7 m6 物流储物箱注塑模设计 21 江南大学学士学位论文 22 第第 7 章章 结构零部件的设计 7 1 注射模架各部件的选择注射模架各部件的选择 1 初选注射机 注射量 该塑料制件单件重量 m 52g 浇注系统重量的计算可以根据浇注系统尺寸先计算浇注系统的体积 V 66 47 cm 粗略计算浇注系统重量为 gVj j 79 6905 1 47 66m 总体积 3 306 85 47 66836 18 cmV 塑件 总重量 M 85 606 1 05 89 57g 聚苯乙烯的密度为 1 054g cm3 ABS的密度为 3 g05 1 02 1 cm 满足注射量 V 机 V 塑件 0 80 3 05 28 8 0 437 22 80 0 cm V 塑件 式中 3 cmV额定注射量 机 3 cmV积和 塑件与浇注系统凝料体 塑件 或满足注射量 8 0 21 塑件机 MM g M 886 29 8 0054 1 05 1 24 8 0 1 2 塑件 式中 gM额定注射量 机 gM和塑件与浇注系统的重量 塑件 3 1 cmg聚丙乙烯的密度 3 2 cmg塑件采用塑料的密度 注射压力 成型注 PP 经查有关资料可知 ABS 塑料成型时的注射压力 P成型 70 90MPa 锁模力 FPp 锁模力 式中 p 塑料成型时型腔的压力 ABS 塑料的型腔压力 p 30MPa F 浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和 2 mm 各型腔及浇注系统及各型腔在分型面上的投影面积 2 5 8187 mmF KNpF625 245 5 818730 根据以上的分析 计算 查 模具设计指导 第 103 页表 4 2 初选注射机型号为 XS Z 30 2 选标准模架 根据以上分析 计算以及型腔尺寸及位置可确定模架的结构形式和规 格 定模板厚度 A 120 动模板厚度 B 120 物流储物箱注塑模设计 23 垫块厚度 C 140 模具厚度 H 模 466 模具外形尺寸 500 500 446 7 2 定模板与动模板的设计定模板与动模板的设计 动定各模板的相关参数如下 图 7 1 动定模板参数 图 7 2 动定模板 7 3 合模导向机构的设计合模导向机构的设计 导向机构是保证动定模或上下模合模时 正确定位和导向的零件 在此次设计中我 采用了导柱导向定位 它有如下功能 1 定位作用 模具闭合后 保证动定模或上下模位正确 保证型腔的形状和尺寸精 确 导向机构在模具装配过程中也起了定位作用 便于装配和调整 2 导向作用 合模时 首先是导向零件接触 引导动定模或上下模准确闭合 避免型 芯先进入型腔造成成型零件损坏 3 承受一定的侧向压力 塑料熔体在充型过程中可能产生单向侧压力 或者由于成型 设备精度低的影响 使导柱承受了一定的侧向压力 以保证模具的正常工作 江南大学学士学位论文 24 在设计中 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出 8 12 在此次设计 中取 10 以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔 导柱的前端做成锥台形 以使导柱顺利地进入导向孔 所选的导柱导套材料为T8钢 硬度为 50 55HRC 导柱中 心到模具边缘距离通常为导柱直径的 1 1 5倍 在此次设计中取1倍 其它一些参数值 如图 7 2 和图 7 3 所示 导柱固定端与模板之间采用 H7 k6 的过渡配合 导柱的导向部分采用 H7 f7 配合 其详细情况可参看模架结构图 图 7 3 导柱 图 7 4 导套 物流储物箱注塑模设计 25 江南大学学士学位论文 26 物流储物箱注塑模设计 27 第第 8 章章 侧向分型与抽芯机构设计 8 1 结构分析结构分析 侧向分型与抽芯机构简称为侧抽机构 用来成型具有外侧凸起 凹槽和孔的塑件 成型壳体制品的局部凸起 凹槽和肓孔 因为侧抽机构的注射模 其可动零件多 动作 复杂 因此 侧抽机构的设计应尽量可靠 灵活和高效 如图 8 1 红色所示 四周外侧均采用斜导柱侧向分型与抽芯机构 该处创建滑块如 图 5 2 所示 图 8 1 物流储物箱注塑模 8 2 斜导柱的设计斜导柱的设计 1 计算斜导柱倾斜角 斜导柱倾斜角是决定斜导柱抽芯机构中工作效果的重要参数 大小对斜导柱的有 效工作长度 抽芯距 受力状况等有直接影响 最常用的是 本模具采用中 间值 15 则楔紧块的楔紧角 2 3 2 计算斜导柱直径 D 由于计算比较复杂 为了方便 用查表的方法来确定斜导柱的直径 先按已经求得 的抽拨力 FC 和选定的斜导柱倾斜角 在 模具设计指导 第 206 页表 9 1 查出最大的 弯曲力 FW 然后根据 FW 和 HW 以及斜导柱倾斜角 在表 9 2 中查出斜导柱直径 D 18 3 计算斜导柱长度 如图 8 2 所示 具体尺寸详见零件图 江南大学学士学位论文 28 图 8 2 斜导柱长度计算 物流储物箱注塑模设计 29 第第 9 章章 推出机构的设计 注射成型每一循环中 塑件必须准确无误的从模具的凹模中或型芯上脱出 完成模 具脱模 脱模机构设计应遵循下述原则 1 塑件滞留于动模边 以便借助于开模力驱动模装置 完成脱模动作 致使模具结 构简单 2 防止塑件结构变形或损坏 正确分析塑件对模腔的粘附力的大小及所部位 有针 对性的选择合适的脱模装置 使推出重心与脱模阻力中心相重合 由于塑件收缩时包紧 型芯 因此推出力作用点应尽量靠近型芯 同时推出力应施于塑件刚性和强度最大部 位 作用面积也尽可能大一些 以防塑件变形或损坏 3 由于塑件收缩时包紧型芯 因此推出力作用点应尽量靠近型芯 同时推出力应施 于塑件刚性和强度最大部位 作用面积也尽可能大一些 以防塑件变形或损坏 4 力求良好的塑件外观 在选择顶相互位置时 应尽量设在塑件内部或对塑件影响 不大的部位 在采用推杆脱模时 尤其要注意这个问题 5 结构合理可靠 脱模结构应工作可靠 运动灵活 制造方便 更换容易 且有足够 的强度和刚度 根据制品的结构特点 确定在制品的设置 8 根普通的圆顶杆 普通的圆形顶杆按 GB4169 1984 选用 均可满足顶杆刚度要求 经查相关资料 选用 5 289 7 型号的圆型顶杆 8 根 由于塑件不大 推出装置可不设导向装置 具体如图 9 1 所示 图 9 1 推出装置 江南大学学士学位论文 30 物流储物箱注塑模设计 31 第第 10 章章 温度调节系统设计 一般注射到模具内的塑料温度为 200 C 左右 而塑件固化后从模具型腔中取出时 其 温度在 60 C 以下 热塑性塑料在注塑成型后 必须对模具进行有效的冷却 使熔 融塑料 的热量尽快的传给模具 以便使塑件可靠冷却定型并可迅速脱模 缩短成型周 期 提高塑 件定型质量和生产效率 注射模的温度对塑料熔体的充模流动 固化定型生 产效率及塑件的形状和尺寸精度都有很重要的影响 注射模中设置温度调节系统的目 的 就是要通过控制模具温度 使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产率 因 此 在此次设计中 对液晶显示器配件进行温度调节系统的设计是必要的 在设计时综 合考虑以下选用原则 1 冷却水道尽量多 截面尺寸应尽量大 2 冷却水道至型腔表面距离应尽量相等 3 浇中处加强冷却 4 冷却水道出入中温差尽量小 5 冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置 此外 冷却水道的设计还必须尽量避免接近塑件的熔接部位 以免产生熔接痕 降 低塑件强度 冷却水道要易于加工清理 一般水道径为10 左右 不小于8 冷却 水道的设计要防止冷却水的泄漏 凡是易漏的部位要加密封圈等 由于制品平均厚度为 2 制品尺寸比较大 确定水孔直径为 10 由于冷却水 道的 位置 结构形式 孔径 表面状态 水的流速 模具材料等很多因素都会影响模具 的热量 向冷却水的传递 精确计算比较困难 实际生产中 通常都是根据模具的结构确 定冷却水路 通过调节水温 水速来满足要求 江南大学学士学位论文 32 物流储物箱注塑模设计 33 第第 11 章章 排气系统设计 对于小型模具 可利用分型面间隙排气 但分型面须位于容体流动末端 还可以利 用推杆 活动型芯等配合间隙排气 由于本制品尺寸不大 可利用分型面开设排气槽 推杆的配合间隙和活 动 型芯排 气即可 分型面排气槽应离开型腔 5 6 深度 h0 03 利用间隙排气 其配合间隙不 能超过 0 05 一般为 0 03 0 005 江南大学学士学位论文 34 物流储物箱注塑模设计 35 第第 12 章章 结论与展望结论与展望 12 1 结论结论 到此为止 集装箱的模具设计己初步完成 在设计过程中由于要查阅大量的相关资 料和手册 把自己所学的理论知识用于设计实践中 使自己有了一个独立思考问题 分 析问题 解决问题的锻炼机会 在这次设计中 我不但对注射模进行了深刻的了解 而 且对模 具的一些加工工艺也进行了分析 模具的结构比较不算复杂外侧四周外抽芯 12 2 不足之处及未来展望不足之处及未来展望 通过这次设计 我深深的认识到自己的不足之处 那就是实际经验 当遇到问题的 时候 很难独立解决 尤其是一些工艺的问题 怎么样才能保证其精度 怎么样才能降 低成本 这都是我自 己要解决的问题 现在的我所设计的东西都是没有结合工厂的生产 工具 自己说了算 而 且太过依赖高科技 什么都要用数控 电火花 线切割 这样虽 然能把模具制造出来 但 也大大的提高了模具的成本 所以 我要在以后的工作中不断 的积累经验 提高自己的设 计水平 同时 在设计过程中 我也发现了以前所学知识的 缺陷部分 通过新一轮的学习 使自己的理论知识进一步得到完善 从而达到了温故而 知新的作用 另外 指导老师和同学的帮助与支持可以说是这次设计完成的其础 在这 里表示感谢 江南大学学士学位论文 36 物流储物箱注塑模设计 37 致谢致谢 首先感谢本人的指导师钱老师 他严谨细致 一丝不苟的作风一直是我学习中的榜 样 他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪 自本设计选题开始 钱老 师一直非常负责的给予我指导并仔细审阅了本文的全部内容 对我的毕业设计内容提出 了许多关键性建议 钱老师拥有渊博的知识 诚恳的为人 在跟随他的这些日子里使我 受益匪浅 没有钱老师的指导和讲解我就不可能在这么短的时间内完成此次的设计 这 里再次向钱老师表示真诚的感谢 毕业设计不但把我以前学的专业知识系统的连贯起来 也使我在温习旧知识的同时 也可以学习到很多新的知识 这不但提高了我们解决问题的能力 开阔了我们的视野 在一定程度上弥补我们实践经验的不足 为以后的工作打下坚实的基础 由于专业的局 限性 很多知识掌握的不是很牢固 因此在设计中难免要遇到很多难题 在课程设计的 经验下及老师的不时指导和同学的热心帮助下 克服了一个又一个的困难 使我的毕业 设计日趋完善 毕业设计虽然很辛苦 但是在设计中不断思考问题 研究问题 咨询问 题 一步步提高了自己 一步步完善了自己 同时也汲取了更完整的专业知识 锻炼了 自己独立设计的能力 使我受益匪浅 我相信这些经验对我以后的工作一定有很大的帮 助 而且也锻炼我的吃苦耐劳的精神 让我在这个竞争的社会里有立足之地 再次感谢母校 江南大学的辛勤培育之恩 感谢机械工程系给我提供的良好学习 及实践环境 大学期间使我学到了许多新的知识的同时更学会了做人 最后 我非常庆 幸在母校的学习 生活中认识了很多可敬的老师和可亲的同学 并感激师友的教诲和帮 助 预 祝母校越办越强 为祖国培养出更多的栋梁之材 江南大学学士学位论文 38 物流储物箱注塑模设计 39 江南大学学士学位论文 40 参考文献参考