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AP-500饮水壶—开关按钮零件注塑模具设计【三维UG】【全套CAD图纸和论文】【原创注塑资料】

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ap 饮水 开关 按钮 零件 注塑 模具设计 三维 ug 全套 cad 图纸 以及 论文 原创 资料
资源描述:

摘  要

本设计详细地阐述了AP-500饮水壶—开关按钮零件注射工艺分析的参数化设计过程,给出了注射模具设计的一般步骤。在对产品进行结构分析和工艺分析的过程中,使用了MPA来模拟充型过程、分析成型过程中的参数变化、预测充型质量和可能出现的缺陷。列出了注射机选择的主要依据,并对主要参数进行了校核。在模具的结构设计的过程中,举出了各部分设计时应参照的原则,并结合本课题进行了具体的分析。在分型面的选择问题上,本设计通过分析比较,选择了一种最佳方案。重点分析设计了调温系统,说明了调温系统对产品成型的重要性,详细计算了进、出模具的热量,最终确定散热面积、冷却水道直径、冷却水道长度等工艺参数。在设计完结构后,对模具的安装进行了大致的说明,对模具的开合动作做了必要的分析,对试模过程中可能出现的问题做了详细的分析,并提出了相应的解决方法。使用NX UG进行三维造型贯穿整个设计过程,使设计变得很轻松,也可以及时地发现模具中的干涉等问题。


  关键词:注射模;NX UG;成型机的选择;饮水壶开关按钮零件 


Abstract

This paper has elaborated the injection mould parametric design of the Round Box, and mentioned the general steps of injection mould design. During plastic part analysis and structure analysis, MPA is used to simulate the filling process, analysis the parameters’ change during molding and forecast the filling quality. How to choose machine and check the main parameters is involved in this paper. During the structure design of the mold, the principle of each part is been listed out and analysised combining this title. The issue of designing parting plane, there list three programs and choose the best one at last. The determination of side core’s parameters is referenced to the method of oblique guide. The design points of the side core is listed out. The temperature adjusting system’s design and analysis is the focus in this paper. Here elaborated the importance of the temperature adjusting system, and detailed calculated the heat that enter and out the mold, then determined the parameters of cooling system. After the design of structure, this paper simply explains the assemble order, analyses the course of mold opening and closing. It analyses the problem that would appear during testing the mold and gives some blue print to solve those problem. NX UG is being used to built of three-dimensional model. It makes the design a easy work, and some problems like intervene has been found out in time. 


Keywords: Injection Molding;NX UG; Plastic Molding Analysis;Round Box


目  录


摘  要 I

Abstract II

1  绪   论 1

  1.1 注射成型模具的地位及发展趋势 1

1.1.1 注塑成型模具的地位 1

1.1.2 注塑成型模具的发展趋势 1

  1.2 毕业设计选题的背景、设计方法、目的和意义 2

1.2.1 设计选题的背景和设计方法 2

1.2.2 设计的目的和意义 2

2  塑件工艺性及成型工艺条件 3

2.1 饮水壶开关按钮零件制品图 3

2.2 塑件结构工艺性分析 3

2.3 塑件成型工艺条件分析 4

3.1 成型设备的选择 9

3.2 注射机基本参数的校核 9

3.2.1 注射量的校核 9

3.2.2 锁模力的校核 10

3.2.3 最大注射压力的校核 10

3.2.4 注射机安装模具部分的尺寸校核 10

3.2.5 开模行程的校核 11

4.1 型腔数目的确定和排列方式 12

4.2 分型面的选择 12

4.3 浇注系统的设计 14

4.3.1 主流道的设计 14

4.3.2 浇口的设计 15

4.4 成型零部件的设计 16

4.4.1 成型零部件工作尺寸的计算 16

4.4.2 成型型腔壁厚的计算 19

4.5 脱模机构 20

4.5.1 脱模力的计算 20

4.5.2 推出零件尺寸的确定 21

4.7 调温系统 25

4.7.1 调温系统的重要性 25

4.7.2 调温系统设计 25

通过自然冷却所散发的热量 25

4.8 导向机构 32

4.8.1 成型部分的导向 33

4.8.2 推出机构的导向 33

4.9 排气系统 34

5.1 模具的安装 35

5.1.1 模具总装图 35

5.1.2 模具的装配 36

5.2 模具的开合动作分析 39

5.3 试模 40

5.3.1 试模时可能出现的问题和解决办法 40

5.3.1 试模时应注意的事项 41

6  NX UG参数化设计过程 42

6.1 绘制塑件三维图 42

6.2 模具体的设计 42

6.3 模具各零件三维图的设计 44

结  论 52

致  谢 53

参考文献 54

附  录 1  公式出处对照表 55


   

1  绪   论

1.1 注射成型模具的地位及发展趋势

塑料是当今极具活力的一门产业。塑料是现代主要的工业结构材料之一,广泛应用于汽车、宇航、电子通信、仪器仪表、文体用品、化工、纺织、医药卫生、建筑五金等各个领域。至2004年,我国塑料制件的年产量已突破2500[1]万吨。展望21世纪,高分子合成材料将进入质的飞跃发展时期。

1.1.1 注塑成型模具的地位

从2003年我国模具进口的海关统计资料可知,塑料模具占了模具进口量的57%,而注射成型模具在整个塑料模具中占据了很大的比例。注射成型模具设计得好坏,决定着注塑成型制件的质量优劣及成品率高低,也就是说,是否能加工出优质价廉的塑料制件,在很大程度上要靠注塑成型模具设计的合理性和先进性来保证。 

现代塑料制件的生产中,合理的注塑成型工艺、先进的注塑成型模具及高精度、高效率的注塑设备是当代塑料成型加工中必不可少的三个重要因素。尤其是注塑模具对完成塑料加工工艺要求、塑料制件使用要求和造型设计起着重要作用。高效的、全自动的设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其效能,产品的生产和更新都是以模具制造和创新为前提的。

我国注塑模具产品水平自2004年以来也取得了长足的进步。在大型注塑模具方面,可以生产1219mm电视机的塑料外壳模具、6.5kg大容量洗衣机洗衣桶的模具以及汽车保险杠、整体仪表板等塑料模具;在精密注塑模具方面,已能生产照相机塑料模具、多型腔中模数齿轮模具等。这也显示了目前我国注塑模技术已达到了较高水平,并在国民经济中将发挥越来越重要的作用。

现在考察某个国家的科学与生产技术水平,塑料的生产与应用情况是重要标志之一。塑料的加工与应用和塑料工业发展的快慢,对国家科技与生产,以及国民经济的发展的巨大影响是不言而喻的。随着现代化技术的迅速发展,人们生存在“塑料世界”[1] 洪慎章.实用注塑成型及模具设计[M].北京:机械工业出版社,注塑模在国民经济发展过程中将处于十分重要的地位。


内容简介:
XXXXX 学院毕 业 设 计(论 文)题目(AP-500 饮水壶开关按钮零件注射工艺分析)系 别: XXXX 学院专 业 名 称: 机械设计制造及自动化学 生 姓 名:学 号: 00000000指 导 教 师 姓名、 职 称 :完成日期 年 月 日IAP-500 饮水壶开关按钮零件注射工艺分析摘 要本设计详细地阐述了 AP-500 饮水壶开关按钮零件注射工艺分析的参数化设计过程,给出了注射模具设计的一般步骤。在对产品进行结构分析和工艺分析的过程中,使用了 MPA 来模拟充型过程、分析成型过程中的参数变化、预测充型质量和可能出现的缺陷。列出了注射机选择的主要依据,并对主要参数进行了校核。在模具的结构设计的过程中,举出了各部分设计时应参照的原则,并结合本课题进行了具体的分析。在分型面的选择问题上,本设计通过分析比较,选择了一种最佳方案。重点分析设计了调温系统,说明了调温系统对产品成型的重要性,详细计算了进、出模具的热量,最终确定散热面积、冷却水道直径、冷却水道长度等工艺参数。在设计完结构后,对模具的安装进行了大致的说明,对模具的开合动作做了必要的分析,对试模过程中可能出现的问题做了详细的分析,并提出了相应的解决方法。使用 NX UG 进行三维造型贯穿整个设计过程,使设计变得很轻松,也可以及时地发现模具中的干涉等问题。关键词:注射模;NX UG;成型机的选择;饮水壶开关按钮零件 IIIIIAbstractThis paper has elaborated the injection mould parametric design of the Round Box, and mentioned the general steps of injection mould design. During plastic part analysis and structure analysis, MPA is used to simulate the filling process, analysis the parameters change during molding and forecast the filling quality. How to choose machine and check the main parameters is involved in this paper. During the structure design of the mold, the principle of each part is been listed out and analysised combining this title. The issue of designing parting plane, there list three programs and choose the best one at last. The determination of side cores parameters is referenced to the method of oblique guide. The design points of the side core is listed out. The temperature adjusting systems design and analysis is the focus in this paper. Here elaborated the importance of the temperature adjusting system, and detailed calculated the heat that enter and out the mold, then determined the parameters of cooling system. After the design of structure, this paper simply explains the assemble order, analyses the course of mold opening and closing. It analyses the problem that would appear during testing the mold and gives some blue print to solve those problem. NX UG is being used to built of three-dimensional model. It makes the design a easy work, and some problems like intervene has been found out in time. Keywords: Injection Molding;NX UG; Plastic Molding Analysis;Round Box目 录摘 要 .IAbstract.II1 绪 论 .11.1 注射成型模具的地位及发展趋势 .11.1.1 注塑成型模具的地位 .11.1.2 注塑成型模具的发展趋势 .11.2 毕业设计选题的背景、设计方法、目的和意义 .21.2.1 设计选题的背景和设计方法 .21.2.2 设计的目的和意义 .22 塑件工艺性及成型工艺条件 .32.1 饮水壶开关按钮零件制品图 .32.2 塑件结构工艺性分析 .32.3 塑件成型工艺条件分析 .43.1 成型设备的选择 .93.2 注射机基本参数的校核 .93.2.1 注射量的校核 .93.2.2 锁模力的校核 .103.2.3 最大注射压力的校核 .103.2.4 注射机安装模具部分的尺寸校核 .103.2.5 开模行程的校核 .114.1 型腔数目的确定和排列方式 .124.2 分型面的选择 .124.3 浇注系统的设计 .144.3.1 主流道的设计 .144.3.2 浇口的设计 .154.4 成型零部件的设计 .164.4.1 成型零部件工作尺寸的计算 .164.4.2 成型型腔壁厚的计算 .194.5 脱模机构 .204.5.1 脱模力的计算 .204.5.2 推出零件尺寸的确定 .214.7 调温系统 .254.7.1 调温系统的重要性 .254.7.2 调温系统设计 .254.7.2.2 通过自然冷却所散发的热量 .254.8 导向机构 .324.8.1 成型部分的导向 .334.8.2 推出机构的导向 .334.9 排气系统 .345.1 模具的安装 .355.1.1 模具总装图 .355.1.2 模具的装配 .365.2 模具的开合动作分析 .395.3 试模 .405.3.1 试模时可能出现的问题和解决办法 .405.3.1 试模时应注意的事项 .416 NX UG 参数化设计过程 .426.1 绘制塑件三维图 .426.2 模具体的设计 .426.3 模具各零件三维图的设计 .44结 论 .52致 谢 .53参考文献 .54附 录 1 公式出处对照表 .5511 绪 论1.1 注射成型模具的地位及发展趋势塑料是当今极具活力的一门产业。塑料是现代主要的工业结构材料之一,广泛应用于汽车、宇航、电子通信、仪器仪表、文体用品、化工、纺织、医药卫生、建筑五金等各个领域。至 2004 年,我国塑料制件的年产量已突破 25001万吨。展望 21 世纪,高分子合成材料将进入质的飞跃发展时期。1.1.1 注塑成型模具的地位从 2003 年我国模具进口的海关统计资料可知,塑料模具占了模具进口量的 57%,而注射成型模具在整个塑料模具中占据了很大的比例。注射成型模具设计得好坏,决定着注塑成型制件的质量优劣及成品率高低,也就是说,是否能加工出优质价廉的塑料制件,在很大程度上要靠注塑成型模具设计的合理性和先进性来保证。 现代塑料制件的生产中,合理的注塑成型工艺、先进的注塑成型模具及高精度、高效率的注塑设备是当代塑料成型加工中必不可少的三个重要因素。尤其是注塑模具对完成塑料加工工艺要求、塑料制件使用要求和造型设计起着重要作用。高效的、全自动的设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其效能,产品的生产和更新都是以模具制造和创新为前提的。我国注塑模具产品水平自 2004 年以来也取得了长足的进步。在大型注塑模具方面,可以生产 1219mm 电视机的塑料外壳模具、6.5kg 大容量洗衣机洗衣桶的模具以及汽车保险杠、整体仪表板等塑料模具;在精密注塑模具方面,已能生产照相机塑料模具、多型腔中模数齿轮模具等。这也显示了目前我国注塑模技术已达到了较高水平,并在国民经济中将发挥越来越重要的作用。现在考察某个国家的科学与生产技术水平,塑料的生产与应用情况是重要标志之一。塑料的加工与应用和塑料工业发展的快慢,对国家科技与生产,以及国民经济的发展的巨大影响是不言而喻的。随着现代化技术的迅速发展,人们生存在“塑料世界”1 洪慎章实用注塑成型及模具设计 北京:机械工业出版社,注塑模在国民经济发展过程中将处于十分重要的地位。1.1.2 注塑成型模具的发展趋势我国塑料模具工业起步晚,底子薄,与工业发达国家相比存在很大的差距。但在国家产业政策和与之相配套的一系列国家经济政策的支持和改革开放方针引导下,我国注塑模得到迅速发展,高效率、自动化、大型、微型、精密、无流道、气体辅助、高寿命模具在整个模具产量中所占的比例越来越大。总体上来看注塑模具发展趋势,注塑成型模具正加深理论研究,加速推进标准化进程,扩大研究各种特殊结构注塑模2具,全面推广 CAD/CAE/CAM,进一步加强快速原型制造技术。1.2 毕业设计选题的背景、设计方法、目的和意义1.2.1 设计选题的背景和设计方法本次设计的饮水壶开关按钮零件是一商品,在日常生活中它有很多的应用。由于它的生产批量大,精度要求高,且材料为塑料 PS,适合在塑料模具行业进行生产。本设计中使用注射模具来生产该产品,其原理是将粒状塑料连续输入到成型机的料筒中加热熔融,然后由注射杆推进,由喷嘴和模具的浇注系统导入模具中,然后保压冷却,使之固化成型。为了合理而快速的设计出模具,采用参数化设计,保证模具的各种数据上有紧密的量的联系。整个设计过程包括工艺条件的分析、最佳方案的确定、模具结构设计、模具二维和三维图的绘制。使用 MPA 分析制件的成型工艺,使用 NX UG 进行三维建模并进行参数化分析,通过 CAD 绘制各种零件图,最后整理设计说明书,完成整个设计。1.2.2 设计的目的和意义通过这次毕业设计,预期达到以下目的:1)加深对塑料的组成及性能的了解。2)了解塑料成型的基本原理,学会正确分析成型工艺对模具的要求。3)掌握一类成型模具的结构特点及设计方法。4)具有初步分析、解决模具现场技术问题的能力。注塑成型是一门实践性很强的学问,若想对它融会贯通,还需要长期的生产实践经验。在毕业设计中,需要对大学四年以来学过的知识进行综合应用,即可以加深对已学知识的理解,又可以从中发现不足同时,也可以加强创新以及动手能力的培养,加强独立分析和解决问题的能力,因此,本次饮水壶开关按钮零件的设计有非常重要的现实意义。32 塑件工艺性及成型工艺条件2.1 饮水壶开关按钮零件制品图图 2.1.1 饮水壶开关按钮零件制品图2.2 塑件结构工艺性分析了解制件的用途,分析塑料制件的工艺性,包括结构分析、尺寸精度和表面质量等。例如塑料制件在外表形状、颜色透明度、使用性能方面的要求是什么,塑件的几何结构、斜度、嵌件等情况是否合理,熔接痕、缩孔等成型缺陷的允许程度,有无涂装、电镀、胶接、钻孔等后加工。选择塑料制件尺寸精度最高的尺寸进行分析,看看估计成型公差是否低于塑料制件的公差,能否成型出合乎要求的塑料制件来。此外,还要了解塑料的塑化及成型工艺参数。本塑件为圆形桶状薄壁商品,壁厚均匀,有利于各部分同时冷却,减缓内应力。将零件开口朝上放置,其底部有一个圆形凸起,上部有一个凸台,并开有小窗,需要采用侧抽芯结构,桶比较深,要求较大的开模行程,但有足够的斜度,可以顺利脱模,经模流分析,气孔和熔结痕较少,且不在关键部位,充型质量很高,可以保证表面质量,塑件体积为 2.5cm3。塑件不允许有裂纹、变形缺陷,精度等级为高精度。综上,可以成型合格的塑料制件来。42.3 塑件成型工艺条件分析PP 聚丙烯化学和物理特性 PP 是一种半结晶性材料。它比 PE 要更坚硬并且有更高的熔点。 由于均聚物型的 PP 温度高于 0C 以上时非常脆,因此许多商业的 PP 材料是加入 14%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚物型的PP 材料有较低的热扭曲温度(100C ) 、低透明度、低光泽度、低刚性,但是有有更强的抗冲击强度。PP 的强度随着乙烯含量的增加而增大。 PP 的维卡软化温度为150C。由于结晶度较高,这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP 不存在环境应力开裂问题。通常,采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对 PP 进行改性。PP 的流动率 MFR 范围在 140。低 MFR 的 PP 材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同 MFR 的材料,共聚物型的强度比均聚物型的要高。由于结晶,PP 的收缩率相当高,一般为 1.82.5%。并且收缩率的方向均匀性比PE-HD 等材料要好得多。加入 30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到 0.7%。 均聚物型和共聚物型的 PP 材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而,它对芳香烃(如苯)溶剂、氯化烃(四氯化碳)溶剂等没有抵抗力。 注塑模工艺条件 干燥处理:如果储存适当则不需要干燥处理。 熔化温度:220275C,注意不要超过 275C。 模具温度:4080C,建议使用50C。结晶程度主要由模具温度决定。 注射压力:可大到 1800bar。 注射速度:通常,使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷,那么应使用较高温度下的低速注塑。 流道和浇口:对于冷流道,典型的流道直径范围是 47mm。建议使用通体为圆形的注入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是 11.5mm,但也可以使用小到 0.7mm 的浇口。对于边缘浇口,最小的浇口深度应为壁厚的一半;最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。PP 材料完全可以使用热流道系统。典型用途汽车工业(主要使用含金属添加剂的 PP:挡泥板、通风管、风扇等) ,器械(洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等) ,日用消费品(草坪和园艺设备如剪草机和喷水器等) 。 53 成型设备3.1 成型设备的选择选注射机考虑注塑容量、最大成型面积、闭合高度、模具体的截面尺寸、模具的顶出、定位环、浇品套以及成型工艺,现初步确定注塑型号为 XS-ZY-80XB,根据型腔尺寸选定模架型号为 A2-2825-A80-B80-C60 GB/T12556-1990,表 3.1.1 注 射 机 基 本 参 数型号参数 单位 80B螺杆直径 mm 36理论注射容量 cm3 124注射重量 PS g 113注射压力 Mpa 183注射行程 mm 122螺杆转速 r/min 0220料筒加热功率 KW 5.7锁模力 KN 800允许最大模具厚度 mm 360允许最小模具厚度 mm 150移模行程 mm 310移模开距(最大) mm 670液压顶出行程 mm 100液压顶出力 KN 33液压顶出杆数量 PC 5油泵电动机功率 KW 11油箱容积 l 200机器尺寸(长宽高) m 4.31.251.8机器重量 t 3.22最小模具尺寸(长宽) mm 240240型号参数 单位 80B63.2 注射机基本参数的校核3.2.1 注射量的校核根据生产经验,注射机的最大注射量是其额定注射量的 80%,按体积表示法,必须(3.1)gjzVn8.0式中 单个塑件容量,用 NX.UG 测得 2.5 ;zV3cm浇注系统凝料和飞边所需的塑料容量,1.89 ;j型腔数目,在型腔的数目和排列方式中确定为 1;n注射机额定注射量,124 。gV3cm则 ,故注射量符合要求。1248.06.98.1523.2.2 锁模力的校核为防止模具分型面被胀模力顶开,必须对模具施加足够的锁模力,否则在分型面处将产生溢料现象。本设计中必须(3.2)zmAPF式中 注射机额定锁模力(N) ;F塑料熔体在型腔内的平均压力,根据文献4第 138 页表 4-1,取mP25 ;Ma制品在分型面上的垂直投影面积,经计算得 2276.4 。zA 2cm则 ,故锁模力符合要求。158.2976.4803.2.3 最大注射压力的校核本设计中成型时的注射压力为 60100MPa,注射机额定注射压力为 208MPa,故注射压力符合成型要求。73.2.4 注射机安装模具部分的尺寸校核定位环尺寸:定位环必须与定位孔呈间隙配合,便于模具安装并使注流道中心线与注射机喷嘴中心线重合,定位环的高度小型模具取 810mm,大型模具取1015mm,定位孔深度应大于定位环的高度。模具厚度:确定型腔尺寸后选定标准模架,查资料 6 得模架的闭合厚度为330mm,在注射机允许的最大 710mm、最小闭合厚度 250mm 之间。模具的长度与宽度:查资料 6 得模板长度为 600mm,宽度为 400mm,故可以安装在注射机上。3.2.5 开模行程的校核开模行程应小于或等于注射机的模板行程,按下式校核(3.3))105(21SHSmaz式中 注射机最大开模行程,310 ;x m模具所需开模距离, ;抽芯距,0 ;cSm塑件脱模距离,27 ;1H包括浇注系统凝料在内的塑件高度,95 。2 mS1370597可见,开模行程满足设计要求。84 模具的结构设计4.1 型腔数目的确定和排列方式确定型腔的数目有四种方法:按注射机的最大注射量、注射机的额定锁模力、制品的精度要求以及加工的经济性。现在根据注射机的最大注射量来确定型腔数目 n(4.1)njgv8.0式中 注射机最大注射量,cmg浇注系统凝料量,cmjv单个塑件的体积,cmn查表 2.1.1, =124cm,设定 =2.5cmgvjv上面已算出 =5 cmn则: =1.48(个)6.1482.0所以,取 n=2,即采用一模二腔形式。若为多型腔模具,则应使各型腔的排列尽量紧凑和对称,且尽量使用平衡进料方式。本模具为一模二腔,布置在上下既可。4.2 分型面的选择模具上用于取出塑件和(或)浇注系统凝料的可分离的接触面通称为分型面。通常按分型面的形状,将分型面分为平面型、曲面型和阶梯形三种。常把动定模分开的面称为主分型面。选择分型面的基本原则:便于脱模和简化模具结构;不影响外观;保证尺寸精度;有利于排气;便于模具零件加工;考虑注射机的技术规格;侧向分型应与主分型面协调。9本设计中分型面可以有以下几种方案:方案一:如图 4.2.1,分形面选在凸台的下沿。经模流分析,产生的气孔和熔结痕主要集中在图 4.2.1 所示 A-A 面上,且该面为料流未端,利于利用分型面排气,且比较容易达到表面质量,但是增加了侧型芯的制造难度。图 4.2.1 方案一分型面示意图综上,全面考虑到制品的成型质量和模具的制造工艺性,选择方案一为本设计最终的设计方案。4.3 浇注系统的设计普通浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴四部分组成,其作用是使熔体顺利而平衡的充模、压实和保压。4.3.1 主流道的设计主流道与熔体接触,应选用较好的材料制造,还要进行淬火处理,以提高硬度,常设计成浇口套,便于更换。为保证浇口套不被冲出定模,加定位环固定,同时也能让浇口套与喷嘴对中定位。主流道设计成锥形,PS 流动性好,可取较小的锥角,本设计中取 =2。内壁表面粗糙度 Ra=0.63 。m主流道半球形 = +(12)mm,本设计 =18mm, =18+1=19mm。2R1 1R210小端直径 = +(0.51)mm, =7.5mm, =7.5+0.5=8mm,取 0.5 是为了获得更2d11d2小的截面积,从而有更大的充型速度,并且减小温降和压力降。凹坑深度取 h=4mm.大端过渡圆角半径取 r=2mm主流道长度根据模板厚度确定,暂取 L=55mm衬套和定模采用配合 H7/m6,热处理后硬度为 5560HRC。定位环与注射机定位孔采用 H11/h11 配合。图 4.3.1 浇口套结构示意图11图 4.3.2 浇口套安装形式示意图4.3.2 浇口的设计本模具为单腔深腔模具,可以采用直接浇口。该浇口流通途径短,压力、能量损失小,易于加工,补缩作用强,有利于充型。为防止冷料进入型腔,在浇口内侧开 0.5倍壁厚的不明显的冷料穴,主流道长度就尽量短,浇口直径应尽量小,一般 D2t。4.4 成型零部件的设计4.4.1 成型零部件工作尺寸的计算(1)主型芯参数的确定主型芯径向尺寸主型芯径向尺寸按以下公式计算:(4.2) 0zxSllcpsm式中 型芯基本尺寸;ml塑件内形基本尺寸;s塑料平均收缩率,1.8%;cpS修正系数,取 ;x43塑件尺寸公差;型芯制造公差,取 。z3/ 主型芯的轴向尺寸主型芯轴各尺寸按以下公式计算:(4.3)0ZxShcpsm式中 型芯基本尺寸;塑件内形基本尺寸;s12塑料平均收缩率,1.8%;cpS修正系数, ;x32塑件尺寸公差;型芯制造公差,取 。z/图 4.4.1 型芯示意图(1)型腔参数的确定计算尺寸示意如图 4.4.2 所示:13图 4.4.2 型腔示意图4.5 脱模机构脱模机构设计原则:保证塑件不因顶出而变形损坏及影响外观;尽量将塑件留在动模;推出机构运动要准确、灵活、可靠,无卡死现象,机构本身应有足够的刚度、强度和耐磨性。因圆盒型较深,PS 质软,且一模二腔,为不使塑件变形,可利用成型零件推出。4.5.1 脱模力的计算本圆盒为薄壁制件(t/d=2/116=0.0170.05),所需脱模力按以下公式计算:(4.8)AKfESLF1.01tancos22式中 圆环形制品的壁厚,2mm;1塑料的弹性模量,3000 ;EMpa塑料平均成型收缩率,1.8%;S制件对型芯的包容长度,21 ;Lm模具型芯的脱模斜度,1;塑料的泊松比,0.32;无量纲系数,随 和 而异,取 1.0084;2Kf制件与型芯间的磨擦系数,0.12;f盲孔制品型芯在垂直于脱模方向上的投影面积,7076.63 。A 2m 63.701.084.132. 5tan12.5cos60214.3 F=2074.48N144.5.2 推出零件尺寸的确定本设计使用成型零部件脱模,只需计算推杆即连接杆的尺寸。根据压杆稳定公式,可得推杆直径( )的公式m(4.9)4/12nEFLKd式中 推杆的最小直径, ;dm安全系数,可取 ;K5.1推杆的长度, 244 ,L脱模力,456312.32 ;FN推杆数目,1;n钢材的弹性模量,3000 ;EMpa=21.37 ,取 25 ;4/12308.745.1dm推杆直径确定后,按以下公式进行强度校核(4.10) 2dnF式中 推杆材料的许用应力,200 ;Mpa推杆所受的应力, ;pa其它符号同前。=4.23 200 ,符合受力要求。2514.3807推出机构形式如图 4.5.1 所示:15图 4.5.1 推出机构示意图4.7 调温系统4.7.1 调温系统的重要性模具温度对塑料制件的质量及生产效率有极大的影响:(1) 改善成形性(2) 成型收缩率(3) 塑件变形(4) 尺寸稳定性(5) 力学性能(6) 外观质量4.7.2 调温系统设计4.7.2.1 单位时间型腔内的总热量 Q(kJ/h)(4.12)1NGQ式中 每小时注射次数;每次塑料的注射量,kg;单位热流量, 。1 kgJ/本设计中成型周期为 20s, =3600/20=180 次;N16每次塑料的注射量包括塑件的质量和浇注系统的质量,本设计中塑件的质量为113.3g,设浇注系统质量为 10g,则 =123.3g=0.1233kg。G查文献1第 222 页图 10-2,取 =160.81QkgJ/= =3568.7952Q8.16023.180hk/4.7.2.2 通过自然冷却所散发的热量 、 、dft 由对流所散发的热量 Qd(kJ/h)(4.13) 3422)3065.0(1874eMMd A式中 模具平均温度,本设计中为 30 ;MQ2 C室温,一般取 20 ;e 模具表面积, ;MA2m(4.14) 21M式中 模具的四个侧表面积,即1A=526820 =0.52682 ;03254352m2模具的两个分型面表面积,为模板面积与塑件侧面积之和的两倍,2M即 =332050 =0.33205 ;022开模率;(4.15) t21式中 注射成型周期, 20s;注射时间, 2s;1t制品冷却时间,9.3s 。2故 =0.435, =0.671 ,03.9 3205.4.5268.0MA2m17=81.163420671.0)325.0(187.4dQ hkJ/ 由幅射所散发的热量 ( )fQhkJ/(4.16) 442110730738.20eMMfA式中 模具的四个侧表面积,0.52682 ;1 2m辐射率,本设计取 0.80;(资料 1P223)模具平均温度,本设计中为 30 ;M2 C室温,一般取 20 ;e =92.82 4410273102738.526.08fQ hkJ/ 向注射机工作台所传递的热量 ( )tQhkJ/(4.17) eMtAh23式中 模具与工作台接触面积, =284000 =0.284 ;235402m2传热系数,普通钢取 =5022 2h)/(2ChmkJ=1425.680384.05tQ 脱模后塑件带走的热量 ( )zQkJ/2NGz式中 每小时注射次数,180 次;每次塑料的注射量,0.1233 ;kg单位热流量,30 时取 20 。2QCJ/=443.882013.80z k4.7.2.3 由冷却系统带走的热量 ( )2QhJ/18ztfdQQ2= = 1525.25528.436.1258.96.1795.368hkJ/应分别由凹模和型芯的冷却回路带走,采用资料 1 式(10-41)的分配方案,2=610.10.4.0.2QG hkJ/=915.1825.16.22K /4.7.2.4 计算冷却回路有关参数194.7.2.4.1 凹模所需冷却水管参数(4.18) inoutGVcQq12式中 冷却水入口温度,设定 20 ;in C冷却水出口温度,本设计要求精度较高,设定出口温度为 21 (精度out C为 3 级时进出口温差应小于 2 ) ;冷却水平均温度时水的密度,998.2 ; 3/mkg冷却水平均温度时水的比热容,4.187 ;1c CJ所需冷却水的体积流量,Vqh/3= 2.43201.9817.466310min/则冷却水的平均流速= =1.61215dqvV2308.14s/将冷却管道设计成螺旋形半圆水道,直径 设为 0.08 ,则冷却水流速应是计dm算的一倍,即 3.22 。sm/凹模冷却水道长度:模具热阻按以下公式计算(4.19)GplAQt2式中 模具的热传导阻力,表现为温差, ;C进入模具的熔体的总热含量,922.1W;pl水孔中心至型腔的距离,取 12 ; m型腔表面积,122783 ;GA2模具材料的传热系数,查资料 2P215 表 5-55,一般钢材取20;)/(1054KmW= K410527839.t 73.可见,冷却水管壁与型腔壁温差几乎为零,即整个型腔温度可视为相等。则型腔散热面积(4.20)vQMGG )(015.(13652式中 型腔的散热面积, ;m冷却水平均温度,20.5 ;M5C=0.0037 ,制件与型腔的接触面积为)5.203)(.015.(136G 20.047 ,与计算的散热面积比较接近。2m则型芯冷却水管长度= =179.96dLG)15.0(8)14.350(7m凹模冷却水道参数校核冷却水流动状态的校核校核公式为(4.21) 106Revd式中 水的运动黏度,查资料 1P229 图 10-8,取 =sm/10.25则 10625710.83e6故水的流动属于稳定湍流,有良好的冷却效果。冷却回路压降计算(4.22) 2)(3dLpe式中 水在 时的密度, 993.2 ;M53/mkg冷却回路因孔行变化或改变方向引起的局部阻力的当量长度,型腔中有eL21一次 90 转弯,得 = = =0.24eLd30108.m=671.6Pa26. )24.1(9.32p该压力远小于一般自来水的压力,故该方案可靠。4.7.3.4.2 型芯所需冷却水管参数inoutKVcQq12式中 冷却水入口温度,设定 20 ;in C冷却水出口温度,本设计要求精度较高,设定出口温度为 21 ;out C冷却水平均温度时水的密度,998.2 ; 3/mkg冷却水平均温度时水的比热容,4.187 ;1c CJ所需冷却水的体积流量,Vqh/3= 3.65201.9817.456310min/将冷却管道设计成螺旋形半圆水道,直径 设为 0.008 ,则冷却水的平均流速d= =2.42215dqvV2308.145s/半圆形水道流速应为 4.82 。m/型芯冷却水道长度:与型腔设计时同理,整个型芯温度可视为相等。则型腔散热面积 vQMKK )(015.(13652式中 型芯的散热面积, ;m22冷却水平均温度,20.5 ;M5C=0.0055)5.203)(.015.(13689G 2m制件与型芯的接触面积为 0.048 ,与计算的散热面积比较接近。则型芯冷却水管长度= =267.51dLK)15.0(8)14.350(m型芯冷却水道参数校核冷却水流动状态的校核校核公式为 106Revd式中 水的运动黏度,查资料 1P229 图 10-8,取 =sm/10.25则 10638510.824e6故水的流动属于稳定湍流,有良好的冷却效果。冷却回路压降计算 2)(3dLpe式中 水在 时的密度, 993.2 ;M53/mkg冷却回路因孔行变化或改变方向引起的局部阻力的当量长度,型腔中有eL一次 90 转弯,得 = = =0.24eLd30108.=1220.74Pa26. )24.7(49.32p该压力远小于一般自来水的压力,故该方案可靠。23图 4.7.2 型芯冷却回路三维图4.8 导向机构导向机构主要用于保证动模和定模两大部分或模内其他零部件之间的准确对合,起定位和导向作用。主要有导柱导向和锥面导向两种形式,其设计基本要求是导向精确,定位准确,并具有足够的刚度、强度和耐磨性。4.8.1 成型部分的导向本设计中塑件的尺寸较大,成型压力会使型芯和型腔偏移,且型腔较深,精度要求较高,故采用锥面定位。此种设计还可以提高模具的刚性。具体结构见图 4.8.1,其中锥角取 22,高度大于 15mm,两锥面均进行淬火处理。244.8.2 推出机构的导向为保证连接杆的准确推出与复位,同时也为了使复位杆的运动不至于偏离预定路径,本设计中采用了四根导柱来保证推出机构的运动精确,其安装形式如图 4.8.2 所示。图 4.8.2 推出机构导向示意图1.动模垫板 2.推杆固定板 3.推板 4.动模座板 5.导柱 6.导套4.9 排气系统型腔得浇注系统产生的气泡常分布在与浇口对应的位置;熔体中水分蒸发产生的气泡呈不规则分布;熔体分解产生的气泡主要分布在厚壁部分。可据此判断气泡来源。排气方式很多: 利用分型面排气; 利用型芯与模板的配合间隙排气; 利用推杆或侧型芯的间隙排气; 开设排气槽。经模流分析,本塑件中气泡主要产生有分型面上,如图 2.3.7,故可利用分型面排气,若还不足,则加大侧型芯运动间隙来排气。255 模具的安装及调试5.1 模具的安装5.1.1 模具总装图26图 5.1.1 模具装配图主视图27图 5.1.2 模具装配图俯视图1. 定模板 2. 定模座板 3. 型芯 4. 定位环 5. 推件型芯 6. 主流道衬套 7. 圆柱销 8. 型腔 9. 密封圈 10. 圆柱销 11. 衬套 12. 冷却水套 13. 弯销 14. 内六角圆柱头螺钉 M3x2015. 圆柱销 16. 滑块 17. 动模板 18. 销形定位装置 19. 动模垫板 20. 弹簧 21. 导套 22. 动模座板 23. 限位钉 24. 推板 25. 推杆固定板 26. 连接杆钉 27. 垫块 28. 内六角圆柱头螺 29. 复位杆 30. 内六角圆柱头螺钉 M5x25 31. 水嘴 32. 导轨压块 33. 导柱 34. 内六角圆柱头螺钉 M10x30 35.内六角圆柱头螺钉 M16x60 5.1.2 模具的装配1)按图纸要求检验各装配零件。2)加工定模板 1 的外形以定模板 1 的一大面为基准,用插床精加工四周(四边保持垂直度) 。3)镗线切割用穿线孔按精插后的外形,求得型腔的实际中心尺寸 L 和 L1(如图 5.1.3) ,钳工画线,铣制平台尺寸 10mm(镗孔用) ,镗制穿线孔 10mm。28图 5.1.3 镗穿线孔中心示意图4)以穿线孔 10mm 为基准,线切割型腔安装孔 134mm。加工台肩尺寸146mm,深 5mm。5)在型腔上装上密封圈 9,并将型腔 8 压入定模板。型腔压入模板一小部分时,用百分表校正其位置,当调整位置正确后,再将型腔全部压入模板。6)在定模板 1 和型腔 8 上加工限位钉孔并压入圆柱销 10。7)将主流道衬套 6 压入型腔 8。8)在动模座板 1 上加工出定位环孔以及主流道衬套孔。9)将定位环 4 与定模座板 2 用平行夹头夹紧,加工螺钉孔。然后分别在定位环4 上加工沉孔、在定模座板 2 上加工螺纹。10)将定模座板 2 与定模板 1 用平行夹头夹紧,加工 M16 螺纹孔,之后分别在定模板 1 上加工螺纹、在定模座板 2 上加工沉孔。11)将定模板 1、定模座板 2、定位环 4 用螺钉紧固。12)同步骤 2) 、3) ,在动模板 1 上找出实际中心位置,并线切割出型芯安装孔134mm 与台肩 146mm。13)在冷却水套上装入密封圈。14)同步骤 5) ,装入型芯 3、冷却水套 12。15)配钻出型芯 3 与动模板 17、型芯 3 与冷却水套 12 的防转销孔并压入防转销。16)将动模板 17 与 4 个导轨压块用平行夹头夹紧并在相应位置钻出螺纹孔,之后分别加工出沉孔与螺纹。17)将推杆固定板 25、动模垫板 19、动模板 17,用平行夹头夹紧,并加工出2910mm 复位杆孔,之后加工 11mm 深 87 孔,如图 4.1.4 所示。图 5.1.4 复位杆孔加工示意图1推杆固定板 2.动模垫板 3.动模板18)将动模垫板 19、推杆固定板 25、推板 24、动模座板 22 用平行夹头压紧,加工出导柱孔 20mm。拆下动模垫板,加工导柱孔台肩 27mm。19)将动模垫板 19 与推杆固定板 25 用平行夹头夹紧后,加工出连接杆孔25mm,拆下推杆固定板并在其上加出连接杆台肩 37mm。20)在推板 24 与推板固定板 25 上配钻出相应的螺纹孔。21)将动模座板 19、垫块 27、动模垫板 19、动模板 17 用平行夹头夹紧,加工出螺纹孔 16mm,拆下后分别在动模座板上加工螺孔台肩、在动模板上加工螺纹。22)将导柱 33 压入动模垫板 19。23)将复位杆 29 装入推杆固定板 25 并套上弹簧 20。24)将衬套 11 压入冷却水套 12,然后将连接杆 26 通过推杆固定板 25 和动模垫板 16 插入衬套 21,将连接杆 26 与推件型芯 5 用圆柱销 7 连接。25)在动模板 17 中加入定位装置 18 并与动模垫板 19 合拢,调整复位杆的位置。26)在推板中压入导套,并用螺钉将其与推杆固定板紧固,注意调整各零件的位置。27)在动模座板 22 上装入限位钉 23。28)将动模座板 22、垫块 27、动模垫板 19、动模板 17 用螺钉 28
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