四通管的注塑模设计毕业论文.doc

湖湖 南南 涉涉 外外 经经 济济 学学 院院 本科毕业论文 设计 本科毕业论文 设计 题目四通管的注塑模设计 作者 陈德义 学院机械工程学院 专业材料成型与控制工程 学号 11430525815481 指导教师 二 一五 年 四 月 二十 日 湖南涉外经济学院湖南涉外经济学院 毕业论文 设计 任务书毕业论文 设计 任务书 学生姓名 陈德义 学号 11430525815481 专业班级 材料成型与控制工程 201103 班 毕业论文 设计 题目 四通管的注塑模设计 题目类型 工程设计 1 毕业论文 设计 时间 自 2014 年 12 月 10 日开始至 2015 年 5 月 10 日止 1 毕业论文 设计 内容要求 四通管是工程中的常用结构部件 一般情况下的四通管接头因为经济性需求多用塑 料制成 本设计拟要求按所提供的四通管的实物 进行测绘 绘制塑件零件图 并设计 一套注塑模具来完成该塑料零件的大批量生产 其设计目的在于培养学生综合应用本专业所学课程的理论和实际生产知识 进行塑 料模具设计与制造的综合训练 初步培养学生模具设计的能力 材料成型分析能力 使 之掌握塑料模具设计的方法和步骤 掌握塑料模具设计的基本技能 初步具有运用标准 规范 手册 图册等有关技术资料的能力 本设计要求在学院统一规定的时间内完成塑件零件图 模具总装配图和主要零件图 的工程图的设计和绘制 利用三维建模软件完成模具的三维建模 虚拟装配和模流分析 并撰写 1 万字以上的计算说明书 完成 1500 单词以上的专业外文资料翻译 英译中 并通过毕业答辩 1 题目类型 1 理论研究 2 实验研究 3 工程设计 4 工程技术研究 5 软件开发 2 主要参考资料 1 濮良贵 机械设计 第八版 M 北京 高等教育出版社 2006 2 成大仙 机械设计手册 第 5 版 M 北京 化学工业出版社 2007 3 陈于萍 互换性与测量技术基础 M 北京 机械工业出版社 2008 4 齐晓杰 塑料成型工艺与模具设计 M 北京 机械工业出版社 2006 5 许发樾 实用模具设计与制造手册 M 第 2 版 北京 机械工业出版社 2005 6 王鹏驹 张杰 塑料模具设计师手册 M 北京 机械工业出版社 2008 3 毕业论文 设计 进度安排 3 毕业论文 设计 进度安排 阶段阶 段 内 容起止时间 1 熟悉设计任务 查阅与收集资料 完成开题工作 2014 12 01 2014 12 30 2利用寒假 完成设计计算和模具结构设计2015 01 1 2015 02 26 3完成所有工程图纸的绘制和设计说明书写作2015 02 27 2015 04 13 4 修改毕业设计计算说明书 修改图纸 完成毕业设计初 稿 2015 04 14 2015 05 1 6 完成毕业论文 设计 终稿 并开展毕业论文 设计 检测工作 2015 05 2 2015 05 15 7 毕业论文 设计 的答辩以及答辩以后必要的修改工作 2015 05 16 2015 05 25 指导教师 签名 日期 系 教研室 主任 签名 日期 主管院长 签名 日期 注 任务书由指导教师本人填写 经系 教研室 主任 主管院长审核后发给学生 湖南涉外经济学院湖南涉外经济学院 毕业论文 设计 指导教师评语毕业论文 设计 指导教师评语 建议成绩 指导教师 年 月 日 湖南涉外经济学院湖南涉外经济学院 毕业论文 设计 评阅教师评语毕业论文 设计 评阅教师评语 建议成绩 评阅教师 年 月 日 湖南涉外经济学院湖南涉外经济学院 毕业论文 设计 答辩记录毕业论文 设计 答辩记录 日期 学生姓名 陈德义 学号 11430525815481 专业班级 材料成型与控制工程 1103 班 题目 四通管的注塑模设计 毕业论文 设计 答辩委员会 小组 意见 答辩成绩 评定等级 答辩委员会 小组 负责人 委员 小组成员 二级学院审查意见 论文 设计 最终评定等级 负责人 年 月 日 湖南涉外经济学院本科生毕业论文 设计 I 摘摘 要要 随着塑料制品在工业及日常生活中得到越来越广泛的应用 近年来 我国塑料模 具工业有了很大发展 注塑模具制品的种类越来越多 在未来的模具市场中 塑料模 具的发展将高于其他模具 在模具行业中的比例将逐渐提高 随着注塑模技术的不断 发展和技术的成熟 在工程机械和工业机械 电子 汽车 家电 玩具等产品中 60 以上的零部件 可以依靠模具成型 随着模具材料的不断发展 模具材料的加工和使 用性能得到提高 塑料模具注塑模具越来越趋向于精密化 大型化和多型腔化 一模两腔注塑模具成型四通管效率高 精度与使用性能均可达到要求 由于四通 管结构相对复杂 四通管的主要特点是其有一个上下贯穿孔 两侧也有贯穿孔 且上 下贯穿孔较大且深度较深 对注塑成型要求也相对较高 导致其模具制造复杂 设 计与涉及的知识点较多 如注塑成型 模具设计 分型面的选择 侧向抽芯机构的设 计 模具零件的加工等等 本设计模具其结构采用侧抽芯机构 同时采用套筒顶出塑 件代替推件杆 既是型腔的工作部分 又是塑件的顶出机构 简化了模具的结构 同 时增加了推出时的接触面 推出力比较平稳 减少了塑件的变形 四通管材料为 ABS 丙烯睛一丁二烯一苯乙烯共聚物 此材料有良好的耐化学腐蚀 表面硬度 加 工性和染色性 ABS 有一定的硬度和尺寸稳定性易于成型加工 制品是管接头 对尺寸 精度有一定要求 外形需光洁不得有划痕 浇口痕迹 熔接痕 所以在此设计中采用 盘形浇口 确保四通管的强度和使用要求 关键词关键词 注塑模 工艺分析 分型面 浇注系统 注射机 多型腔 湖南涉外经济学院本科生毕业论文 设计 II ABSTRACT KEY WORDS As the plastic products in industry and daily life more and more widely applied in recent years the plastic mold industry in China has made great development more and more kinds of injection molding products mold market in the future the development of plastic mold will be higher than other mold the proportion will gradually increase in the mold industry With the continuous development of injection molding technology and technology mature in the engineering machinery and industrial machinery electronics automobiles home appliances toys and other products more than 60 of the parts can rely on the mold shape With the continuous development of the mould material mould materials processing and use of the performance is improved plastic mold injection mold is more and more tend to motors large scale and multiple cavity One module and two cavities injection molding cross pipe of high efficiency accuracy and use performance can be achieved Due to the cross tube structure is relatively complex cross pipe s main characteristic is its has a through hole two side also has a through hole and depth of the through hole is bigger and deeper the requirements for injection molding is relatively high resulting in the mould manufacturing complex design and involves more knowledge such as injection molding mold design the parting surface selection the design of side core pulling mechanism mold parts processing and so on This design mold structure adopts the side core pulling mechanism at the same time adopt sleeve ejector parts instead of the push rod is both the working part of the cavity it is plastic ejection mechanism simplified the mould structure and increase the contact area was introduced launch smoothly reduce the deformation of plastic parts Cross pipe materials for ABS propylene eyes a butadiene styrene copolymer the material with good resistance to chemical corrosion surface hardness processability and dyeing ABS has certain hardness and dimensional stability of easy processing Products are pipe joint have a certain request for dimensional accuracy and shape should be bright and must not have Nick gate marks welding scar so in this design USES the disc gate to ensure the strength of the cross and use requirements Key words injection molding Process analysis Parting surface Gating system Injection machine multi cavity 湖南涉外经济学院本科生毕业论文 设计 III 目录 摘要摘要 ABSTRACT 第一章第一章 绪论绪论 1 1 1 模具在加工工业中的地位 1 1 2 塑料模具有塑料工业中的重要性 1 1 3 我国模具技术的现状及发展趋势 1 第二章第二章 四通管的注塑模设计要求及成型工艺分析四通管的注塑模设计要求及成型工艺分析 3 2 1 产品基本要求 3 2 2 塑件结构和形状设计 3 2 3 塑件材料选择 4 2 4 ABS 的性能分析 4 2 5ABS 的注射成型过程及工艺参数 5 第三章第三章 拟定模具的结构形式和初选注射机拟定模具的结构形式和初选注射机 6 3 1 分型面位置的确定 6 3 2 型腔数量和排位方式的确定 6 3 3 注射机型号的确定 7 3 4 注射机的相关参数的校核 8 3 5 腔数量的校核 9 第四章第四章 浇注系统的设计浇注系统的设计 10 4 1 主流道的设计 10 4 2 分流道的设计 11 4 3 浇口的设计 12 4 4 凝料体积 13 4 5 校核剪切速率 13 第五章第五章 模具成型零部件结构设计和计算模具成型零部件结构设计和计算 15 5 1 成型零件的结构设计 15 5 2 成型零件的钢材选用 16 5 3 成型零件工作尺寸的计算 16 5 4 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算 17 第六章第六章 脱模推出机构的设计脱模推出机构的设计 19 湖南涉外经济学院本科生毕业论文 设计 IV 6 1 推出方式的确定 19 6 2 脱模力的计算 20 6 3 推杆接触应力的校核 21 第七章第七章 侧向分型与侧抽芯机构的设计侧向分型与侧抽芯机构的设计 22 7 1 侧向分型与抽芯机构类型的确定 22 7 2 斜导柱抽芯机构的设计 22 7 3 斜导柱与滑块斜孔的配合 24 7 4 滑块的设计 24 7 5 滑块的定位装置 24 第八章第八章 排气系统的设计排气系统的设计 25 8 1 排气系统的重要性 25 8 2 排气系统的设计 25 第九章第九章 温度调节系统的设计温度调节系统的设计 27 第十章第十章 模架的选择模架的选择 29 10 1 各模板尺寸的确定 29 10 2 模架各尺寸的校核 29 第十一章第十一章 模具工作过程模具工作过程 31 第十二章第十二章 模具计算机辅助设计模具计算机辅助设计 33 结论结论 36 参考文献参考文献 37 致谢致谢 38 附录附录 A 文献翻译原文 文献翻译原文 39 附录附录 B 文献翻译中文 文献翻译中文 41 湖南涉外经济学院本科生毕业论文 设计 1 第一章第一章 绪论绪论 1 1 模具在加工工业中的地位模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 工工业中都使用着各种不同类型模具 如砂型铸造模具或压铸模具 锻压模具 冷压 模具 塑料制品生产中使用的注塑模具等各种模具 模具的制造精度直接影响着制品的质量 首先 模具成型部位的结构 表面粗糙 度 分型面的位置的选择 浇注系统的进胶位置和浇口形状以及排气槽开设的位置 加热系统和冷却系统位置的布置以及模具的的脱模结构等对塑料产品的尺寸精度和形 状精度以及产品的物理性能 机械性能 应力大小 外观质量等都有特别重要的影响 其次 在塑料制品的生产过程中 模具结构的合理与否对产品的生产过程有很大的影 响 塑料产品订单比较大时 应尽可能的减少开合模过程中活动部件的摩擦 活动部 位必须加注注润滑油 防止摩擦烧死 和产品从模具中取出时手工劳动 对批量较大 产品成型的模具通常采用全自动开合模和产品自动顶出机构 自动生产时必须保证产 品能从模具中顺利脱落 另外 模具对产品的生产成本也有很大影响 当产品的批 量不大时 模具制作的费用在产品上的成本所占的比例将会很大 这种情况下应尽可 能的采用结构合理且结构简单的模具 以降低成本 从而获得更多利润 现代工业生产中 选择合理的加工工艺 高效高性能的设备 优良的模具是必不 可少的因素 特别是模具的品质对实现材料加工要求 塑料产品的使用要求和外观形 状起着非常重要的作用 高性能的注塑设备也只有装上高性能的模具才能发挥其优秀 的生产性能 模具的制造和更新是建立在产品更新换代上的 由于产品产量需求很大 对模具的各项性能也提出了越来越高的要求 因此更快的促进了模具的不断向前发展 1 2塑料模具有塑料工业中的重要性塑料模具有塑料工业中的重要性 塑料模具是当今工业生产中利用特定的形状和特殊的成型方式 成型塑料制品的 工艺装备 产品质量的好坏和良好的生产效率与模具的好坏紧密联系在一起 模具的 质量好坏又直接与模具的设计与模具零件的加工精度有很大关系 随着我国国民经济 领域的各个部门对塑料制品的品种和产量需求越来越大 产品更新换代周期越来越短 用户对塑件制品的质量要求也越来越高 塑料制品的加速发展对模具性能提出了更高 的要求 从而推动了塑料模具设计和制造技术不断向前发展 使得塑料工业以及机械 加工工业发展速度得到提升 1 3 我国模具技术的现状及发展趋势我国模具技术的现状及发展趋势 改革开放以来 我国在模具工业发展速度也十分快速 近年来 每年都以15 的 湖南涉外经济学院本科生毕业论文 设计 2 增长速度快速发展 许多模具企业十分重视技术发展 加大了用于技术进步的投入力 度 将技术进步作为企业发展的重要动力 此外 许多科研机构和大专院校也开展了 模具技术的研究与开发 机械加工和模具行业的快速发展是使我国成为超级制造大国 的重要原因 我国塑料加工工业从起步到现在 历经半个多世纪的发展 生产水平有了很大提 高 在大型模具方面已能生产48 约122CM 大屏幕彩电塑料壳体注射模具等大型 模具 精密塑料件模具方面 以能生产成型各种电子产品中使用的高精密度产品的塑 料模具 现代加工工具的不断推陈出新 模具的CAD CAE CAM技术 EDM和CNC加工 技术 快速制模技术 新型材料模具等高新技术方面取得了很大进步 利用这些先进 制造技术 使模具的生产周期大大减小 提高料生产效率 虽然这些年来我国模具工业制造水平有了很大提高 部分模具已接近国际先进水 平 但在数量和质量方面仍满足不了国内市场的需要 每年各类大型 精密 复杂 模具还需大量引进于国外 与发达国家的模具工业相比 在模具技术上仍有不小的 差距 今后 我国模具行业发展要想继续提高 应以下几方面进行不断的技术创新 尽可能缩小与国际先进水平的距离 注重开发大型精密复杂模具 随着我国汽车 家 电等工业的快速发展 成型零件的大型化和精密化要求越来越高 模具也将越来越趋 向大型化和精密化 模具标准件的广泛应用 现在 在模具标准件的普及很大程度上缩短了模具的制 造周期 降低了模具制造成本 模具的质量也得到提高 因此 模具标准件的应用必 将得到更大的推广 推广CAD CAM CAE技术 模具CAD CAM CAE技术是模具技术发展的一个重要 里程碑 模具CAD CAM CAE技术在模具制造过程表现出的优越性能 奠定了在模具 设计制造的地位 新技术的应用 显著地提高了模具设计制造水平 湖南涉外经济学院本科生毕业论文 设计 6 第二章第二章 四通管的注塑模设计要求及成型工艺分析四通管的注塑模设计要求及成型工艺分析 2 1 产品基本要求产品基本要求 最大几何尺寸 68 66 22 19mm 使用环境 10 80 安全性能 无毒 密封性能 密封性能好 精度要求 一般 4 级 外观要求 外表红色且光泽性好 无成型缺陷 其他要求 具有一定的机械强度 没有透气性散孔 根据以上要求可归纳产品设计要求塑料件需具有良好的密封性和一定的机械强度 且安全无毒 原料还应具有较好的流动性 着色性 以满足成型要求以及外观要求 2 2 塑件结构和形状分析塑件结构和形状分析 根据塑料件实物 利用 UG NX8 5 软件进行塑料件的三维建模 在 UG NX8 5 中建 立的塑料件三维实体模型可以非常直观的表现出塑料件的结构 可以从塑料件个角度 对三维模型进行观察与测量 在 UG8 5 中可以根据所三维模型数据进行 CAE 分析 如 熔体的充型仿真 模具的模流分析 拔模检测 零件图的绘制等 塑料件零件图如图 2 1 所示 湖南涉外经济学院本科生毕业论文 设计 7 图图2 1 四通管四通管 2 3 塑件材料选择塑件材料选择 此塑件用做供水接头 首先要求具有良好的密封性 以防漏水 因此 应初选几 种密封性能较好的常用塑料 进行各个方面性能的比较 即通过力学性能 热性能 电气性能 成型性能 化学性能和经济性能等多方面比较 选出最适合成型次插座板的 塑料 由参考书 1 P26 表 2 1 最终选择 ABS 作为插座板外壳的材料 ABS 其综合性能 优异 具有较高的力学性能 流动性好 易于成型 成型收缩率小 理论计算收缩率 为 0 5 溢料值为 0 04mm 左右 比热容较低 在模具中凝固较快 模塑周期短 制 件尺寸稳定 表面光滑 2 4 ABS 的性能分析的性能分析 2 4 1 ABSABS 塑料特性塑料特性 引用于 ABS 塑料 化学名称 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 英文名称 Acrylonitrile Butadiene Styrene ABS 为丙烯腈 A 丁二烯 B 和苯乙烯 S 三种单体共聚而成的聚合物 简称 ABS 每 种单体都具有不同特性 从形态上看 ABS 是非结晶性材料 这就决定了 ABS 材料的耐 低温性 抗冲击性 外观特性 低蠕变性 优异的尺寸稳定性及易加工性等多种特性 表面硬度高 耐化学性好 同时通过改变 ABS 塑料中的组成成分比例 可改变 ABS 的 各种性能 故 ABS 工程塑料在现代生活生产中受到很大欢迎 合成的 ABS 有中冲击型 高冲击型 超高冲击型及耐热型四类 由于其性能具有韧 刚 硬的优点 应用范围 程度已远远超过 PS 成为一种独立的塑料品种 ABS 的外观为不透明呈象牙色的粒料 无毒 无味 吸水率低其制品可着成各种颜 色 并具有 90 的高光泽度 ABS 的相对密度为 1 05 ABS 同其它材料的结合性好 易 于表面印刷 涂层和镀层处理 ABS 的氧指数为 18 2 属易燃聚合物 火焰呈黄色 有黑烟 烧焦但不滴落 并发出特殊的肉桂味 ABS 塑料是一种综合性能十分良好的合成树脂 在比较宽的温度范围内具有 较高的冲击强度和表面硬度 热变形温度比 PA PVC 高 尺寸稳定性好 收缩率在 0 4 0 8 范围内 若经玻纤增强后可以减少到 0 2 0 4 而且绝少出现塑后收缩 其临界表面张力为 34 38mN cm 湖南涉外经济学院本科生毕业论文 设计 8 2 4 2 成型性能成型性能 a 无定型塑料 其品种很多 各品种的机电性能及成型特性也各有差异 应按品 种来确定成型的方法及成型条件 b ABS 塑料的吸湿性强 在进行产品加工前应将含水量控制在 0 3 质量 以下 所以加工前必须充分干燥 对表面光泽的塑料件有特殊要求应长时间预热干燥 c 流动性能中等 溢边料在 0 04mm 左右 d 模具设计时要注意浇注系统 需要选择好进料口的位置 形式 推出力过大时 或机械加工时塑件表面呈现白色痕迹 e ABS 的主要性能指标 其性能指标见表 2 1 表表2 1 ABSABS 工艺参数表工艺参数表 项目数据项目数据 密度 g cm 1 02 1 08弹性模量 MPa1 8 10 比容 cm g0 86 0 98弯曲强度 MPa80 吸水率 24h 0 2 0 4硬度 HB9 7R121 收缩率 0 4 0 7体积电阻率 cm6 9 1016 熔点 C130 160击穿电压 Kv mm 15 热变形温度 C0 46MPa 90 108 1 185MPa 83 103 冲击强度 kJ m 15 7 15 9 抗拉屈服强度 MPa 50 2 5 ABS的注射成型过程及工艺参数的注射成型过程及工艺参数 2 5 1 注射成型过程注射成型过程 查参考书 1 p55 3 1 2 a 成型前的准备 ABS材料具有吸湿性 要求在加工之前进行干燥处理 建议干 燥条件为80 90 下最少干燥2小时 材料温度应保证小于0 1 b 注射过程 经干燥处理后塑料颗粒在注射机料筒内经过塑化达到注射条件 由 模具的浇注系统进入模具型腔成型 冷却 其过程可分为加料 塑化 注射 保压 冷却和脱模六个阶段 c 塑件的后处理 ABS塑料产品在成型加工中会产生内应力 如应力太大会导致 制品开裂或严重变形 所以在塑料产品从模具中取出就要进行退火处理 具体方法是 将塑料产品置于70 80 的热风循环干燥箱内2 4小时 取出冷却到常温 2 5 2 注射工艺参数注射工艺参数 查参考书 2 p238表13 1 a 注射机 螺杆式 螺杆转速48r min b 预热和干燥 温度80 85 时间2 3h 湖南涉外经济学院本科生毕业论文 设计 9 c 料筒温度 后段150 170 中段165 180 前段180 200 d 喷嘴温度 170 180 e 模具温度 32 70 f 注射压力 MPa 60 100 g 注射周期 s 50 220 塑件壁厚1 5mm 查参考文献 1 p210页表4 34 得t冷 5 7s 取注射时间t注 1 8 脱模时间t脱 8 故t t冷 t注 t脱 15 5s 由上可取成型总周期t 30s 湖南涉外经济学院本科生毕业论文 设计 10 第三章第三章 拟定模具的结构形式和初选注射机拟定模具的结构形式和初选注射机 3 1 分型面位置的确定分型面位置的确定 通过对塑料件结构的分析以及塑料件在模具中位置的布置情况 分型面选择应 在塑料件垂直开模方向面积最大且开模取出塑件方便的平面上 通过以上要求 对 分型面选择 其位置如图3 1所示 图图3 1 分型面的选择分型面的选择 3 2 型腔数量和排位方式的确定型腔数量和排位方式的确定 3 2 1 型腔数量的确定型腔数量的确定 该塑件的精度要求不高 形状比较规则 为大批量生产 但塑件两侧都具有侧孔 需要进行侧抽芯 如果仅采用一模一腔进行模具的设计固然可以简化结构 对塑料件 的精度也会提高 但考虑到经济效益 以及模具的效率 并结合模具总体结构 又防 止模具结构过于复杂 现初步拟定采用一膜两腔进行设计 3 2 23 2 2 型腔排列形式的确定型腔排列形式的确定 通过分析 模具初步选用一模两腔设计 通过脱模方向确定型腔排列采用如2 2图 所示 且使用平衡进料方式对产品进行充形 湖南涉外经济学院本科生毕业论文 设计 11 图图3 2 型腔的排列布置型腔的排列布置 3 2 33 2 3 模具结构形式的初步确定模具结构形式的初步确定 由以上分析可知 本模具设计为一模两腔 故采用图3 2所示排列 根据塑件结构 形状 推出机构初选推桶推出方式 浇注系统设计时 浇口采用环形浇口 且开设在 型腔上 综和以上分析可确定采用双分型面注射模 3 3 注射机型号的确定注射机型号的确定 3 3 1 注射量的计算注射量的计算 通过UG8 5建模分析得塑件质量属性如图3 3所示 图图3 3 塑件质量属性塑件质量属性 故 塑件体积 V塑 10 404 cm 塑件质量 m塑 10 9g 式中 可根据表 1 1 取 1 05g cm 湖南涉外经济学院本科生毕业论文 设计 12 3 3 2 浇注系统凝料体积的初步估算浇注系统凝料体积的初步估算 在模具设计之前 浇注系统的凝料还不能取得准确的数值 可以先根据设计经验 按照塑件体积的 0 2 1 倍来估算 等到模具设计完成之后再进行精确计算或在三维软 件中直接测出 由于浇注系统比较短 塑件体积也比较小 本次设计中浇注系统的凝料 按塑料件体积的 0 5 倍来进行估算 从而一次注入模具型腔塑料熔体的总体积 即浇注 系统的凝料体积和 2 个塑件的体积之和 为 V总 1 2nV塑 1 5 2 10 404 31 212cm m总 v总 1 05 31 212 32 7726g 3 3 3 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算 流道的凝料在分型面上的投影面积 A2 在模具设计前是不能求出 但是可以根据 多型腔模具的统计分析 由经验式得 A2 0 2 0 5A1 从而可取 A2 0 35A1来进行计算 A 1 35nA1 1 35 2 13 39 36 153cm2 A1 塑件在分型面上的投影面积 由 UG8 5 测得 A1 13 39 cm2 Fm 模具所需的锁模力 Fm AP型 36 153 35 1265 355N P型 型腔压力 取 35MPa 查参考书 2 P7 表 2 2 3 3 4 注射机的选择注射机的选择 根据以上计算得出在一次注射过程中注入模具型腔的塑件的总体积为 V总 31 212 cm 锁模力 Fm 12565 355N 并结合参考文献 1 p95 页式 4 18 则有 V总 0 8 39 015cm 根据以上的计算 初步选择公称注射量为 125cm 注射机型号为 XS ZY 125 螺杆式注射机 其主要参数见表 3 1 表 3 1 注射机主要技术参数 理论注射量 cm 3 125 移模行程 300 螺杆直径 30 最大模具厚度 300 注射压力 MPa 150 最小模具厚度 200 塑化能力 g s 1 16 8 合模方式液压 机械 锁模力 kN 900 模具定位孔直径 100 喷嘴孔直径 4 喷嘴球半径 12 注射时间 s 1 6 3 4 注射机的相关参数的校核注射机的相关参数的校核 湖南涉外经济学院本科生毕业论文 设计 13 3 4 1 注射压力校核注射压力校核 由参考文献 2 P7页表2 1可知 ABS所需注射压力为80 110MPa 这里取 P0 100MPa 该注射机的公称压力为P公 130MPa 注射压力安全系数k1 1 25 1 4 这 里取k1 1 25 则 k1P0 1 25 130 125MPa P公 所以 注射机注射压力合格 3 4 2 锁模力校核 锁模力校核 塑件在分型面上的投影面积 A1 13 39cm2 浇注系统在分型面上的投影总面积 A浇 即浇注系统凝料 包括浇口 在分型面 上的总投影面积 A浇的数值 可以根据多型腔模具的统计分析来计算确定 A2是每个塑 料件在分型面上的投影面积 A1的 0 2 倍 0 5 倍进行计算 本设计的流道比较简单 塑料件体积也比较小 分流道相对较短小 因此流道凝料的投影面积相对可适当取小 些 计算时取A2 0 35A1 塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积 则 2 121 3 361535 1 2 mmAAAnA 总 模具型腔内的胀型力 则 KNPAF5 12635 3 3615 模涨 式中 p模是型腔的平均计算压力值 p模是型腔内的压力 通常取注射压力的 20 40 大致范围为 25MPa 40MPa 对于粘度较大的精度较高的塑料制品应取较 大值 ABS 属于中等粘度的塑料且塑件有精度要求 故 p模取 35MPa 查参考文献 2 P7 表 2 2 由表 3 1 注射机主要技术参数 可知 XS ZY 125 螺杆式注射机的公称锁模力 F锁 900kN 锁模力的安全系数为 k2 1 1 1 2 计算时取 k2 1 2 则 k2F胀 1 2F胀 1 2 126 5 151 8kN F锁 所以注射机锁模力满足 3 4 3 注射量的校核注射量的校核 m总 v总 1 05 31 212 32 7726g 理论注射量 cm 密度 3 所以注射机注射量满足 湖南涉外经济学院本科生毕业论文 设计 10 第四章第四章 浇注系统的设计浇注系统的设计 4 1 主流道的设计主流道的设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处 它将注射机喷嘴注射出的熔体导入 分流道或型腔中 主流道的形状设计成圆锥形 以便塑料熔体充形时快速能量损失少 和开模时凝料能够顺利脱出 主流道的尺寸会直接影响到塑料熔体的充形速度 从而 影响塑料制品的质量和产品生产效率 另外 在产品生产过程中 主流道与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触摩擦 浇口套很容易磨损甚至损坏 因此 在设计中浇口套设计成可拆卸形式 并且选用标 准的浇口套 以便于更换且不影响与模具的配合与使用 4 1 1 主流道尺寸主流道尺寸 a 主流道的长度 由模具结构确定 对于小型模具主流道长度应尽量小于60 设计时初取L0 35mm来进行计算 b 主流道小端直径 d 注射机喷嘴尺寸4mm 0 5 1 mm 5mm c 主流道大端直径 D d 2Ltan 6mm 式中 2 d 主流道球面半径 浇口套球面半径 SR 注射机喷嘴的球头半径 12mm 1 2 mm 14mm e 球面配合高度 h 3mm 4 1 2 主流道的凝料体积主流道的凝料体积 3 22 22 6 543 3 14 3 75 1 375 13 30 3 mm rRrRLv 主主 主主 主公 4 1 3 主流道当量半径主流道当量半径 mmRn375 2 2 375 1 4 1 4 主流道浇口套的形式主流道浇口套的形式 主流道小端入口处与注塑机喷嘴反复接触 属易损坏 对材料要求较严 因而尽 管小型注射模可以将主流道浇口套与定位圈设计成一个整体 但考虑到上诉因素通常 人将其分开设计一便于拆卸更换 同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理 在模具制造中浇口套的材料常采用碳素工具钢来制作 T8A 或 T10A 经热处理 湖南涉外经济学院本科生毕业论文 设计 11 淬火后 其表面硬度可达 50 55HRC 满足模具工作要求 流道长短与所选模架大小 有关 所以 确定流道尺寸之前要根据型腔数量和型腔布局估算 A B 板的平面尺寸 即初步选定模架的型号和规格 这样才使得理论计算更加准确 根据型腔布局和考虑到模板的壁厚 顺序分型时主分型面的一些元件的位置布置 等 初步选用点浇口模架 规格为 200 240 查参考文献 1 P308 得浇口形式如图 4 1 所示 图图4 1 浇口形式浇口形式 4 2 分流道的设计分流道的设计 4 2 1 分流道的布置形式分流道的布置形式 在模具进行塑料产品的生产时 为了尽可能减少塑料熔体在流道内的能量损失 压力和温度 同时考虑分流道的容积 尽量减小 和流道间压力平衡 经过各种 衡量 在设计中初步选择平衡式分流道 使两个型腔充形能够速度一致 保证塑料件 在生产时的质量 4 2 2 分流道的长度分流道的长度 根据两个型腔的结构设计 分流道的长度适中 采用点浇口 结合模具结构 最 佳分流道布置形式如图 4 2 所示 湖南涉外经济学院本科生毕业论文 设计 12 图图4 2 分流道布置形式分流道布置形式 4 2 3 分流道的当量直径分流道的当量直径 流过分流道塑料的质量 m塑 3 94g10所以塑件为薄壁件 N A KK ESL FC 54 145 45 1 67 1035 0 1 45 0 686 010 2 23 142 1 0 u1 tanf 2 3 21 式中 脱模系数 ABS 取 0 45 E 在脱模温度下 ABS 的抗拉弹性模量 取 2 2 103Mpa K1是由 和 决定的无因次数 10 67 1 2 2 2 0 K2是由 和 决定的无因次数 K2 1 sin cos 1 45 A 为塑件与开模方向垂直平面上的投影面积 塑件底部有通孔时视为 0 S 塑料成型的平均收缩率 取 0 6 t 塑件壁厚 取 1 5mm h 型芯脱模方向高度 为 68mm u 再脱模温度下塑件的泊松比 为 0 35 所以侧抽力 F Fc 145 54N 6 36 3 脱模力的校核脱模力的校核 当进行塑件推出时 由于注塑机的顶出力大于动模部分的脱模力 145 54N 因此 塑料件可顺利脱出 6 36 3 推筒接触应力的校核推筒接触应力的校核 推筒接触面总面积 推 2 4 3 14 192 4 3 14 162 4 82 425 2 接触应力 145 54 82 425 1 77 10所以塑件为薄壁件 湖南涉外经济学院本科生毕业论文 设计 23 N A KK ESL FC 55 60 45 1 67 1235 0 1 45 0 336 010 2 23 142 1 0 u1 tanf 2 3 21 式中 脱模系数 ABS 取 0 45 a 塑料的线性膨胀系数 8 5 105 E 在脱模温度下 ABS 的抗拉弹性模量 取 2 2 103Mpa K1是由 和 决定的无因次数 12 67 1 2 2 2 0 K2是由 和 决定的无因次数 K2 1 sin cos 1 45 A 为塑件与开模方向垂直平面上的投影面积 塑件底部有通孔时视为 0 S 塑料成型的平均收缩率 取 0 6 t 塑件壁厚 取 1 5mm h 型芯脱模方向高度 为 33mm u 再脱模温度下塑件的泊松比 为 0 35 所以侧抽力 F 2 Fc 2 60 55N 121 11N 7 2 2 抽芯距的计算抽芯距的计算 S抽 h K 33 3 36mm 式中 S抽 抽芯距 mm h 塑件侧孔深度或凸台高度 mm 该塑件侧孔深度为 33mm K 安全距离 2 3mm 取 3mm 7 2 3 斜导柱弯曲力的计算斜导柱弯曲力的计算 该模具侧抽芯的抽拔方向与开模方向垂直 滑块的受力如图 7 1 所示 N F N05 138 53 8 38 22cos 53 8cos11 121 2cos cos 2 2 式中 N 斜导柱所受的弯曲力 N Q 抽拔阻力 Q F 121 11N f 钢材之间的摩擦因数 一般取 0 15 斜导柱角度 此模具为 22 38 摩擦角 arctanf 8 53 湖南涉外经济学院本科生毕业论文 设计 24 7 2 4 斜导柱截面尺寸的确定斜导柱截面尺寸的确定 斜导柱常用截面形状有圆形和矩形两种 圆形制造方便 装配容易 故采用圆形 截面 mm NL d835 9 2 1371 0 55 9405 138 1 0 3 3 4 式中 许用弯曲应力 Mpa 碳钢 137 2 L4 斜导柱有效长度 L4 s sin 36 sin22 38 94 55mm N 斜导柱所承受的最大弯曲力 N 为 138 05N 7 2 5 斜导柱长度及开模行程计算斜导柱长度及开模行程计算 a 斜导柱长度 根据该模具模具结构 知 L h1 h2 cos22 38 8 15 76 59 5 cos22 38 10 156 54mm 式中 L 斜导柱长度 h1 一次分模时的开模行程 为 76mm h2 定模板厚度 为 59 5mm b 斜导柱长度校验 S抽 Lsin22 38 156 54 sin22 38 59 6mm S 抽 36mm 合格 式中 S抽 实际侧抽芯距 S抽 最小侧抽芯距 7 3 斜导柱与滑块斜孔的配合斜导柱与滑块斜孔的配合 为保证在开模瞬间有一很小空程 使塑件在活动型芯未抽出之前从型腔内或型芯 上获得松动 并使楔紧块先脱开滑块 以免干涉抽芯动作 斜导柱与滑块孔的配合应 有 0 25mm 0 5mm 的单边间隙 7 4 滑块的设计滑块的设计 此设计侧型芯为圆柱形 加工方便 但型芯较长且较大 故本设计滑块采用镶拼 式 a 滑块的滑导形式 滑块在导滑槽中活动必须顺利平稳 无卡滞 跳动现象 本 设计采用 T 型导滑槽 b 滑块的导滑长度 L 应大于滑块宽度的 1 5 倍 滑块完成抽芯动作后 应继续留 湖南涉外经济学院本科生毕业论文 设计 25 在导滑槽内 并保证在导滑槽内的长度不小于滑块全长的 2 3 本设计中 长度 L 为 87mm 宽度 110mm 而导滑槽长 87mm 而抽芯距仅为 36mm 滑块抽芯复位过程中全部位于导滑槽内 所以运行平稳 7 5 滑块的定位装置滑块的定位装置 滑块锁紧楔形式的设计 为防止活动型芯和滑块在成型过程中受力而移动 滑块 应采用楔紧块锁紧 该模具采用镶嵌式楔紧块 如图 7 1 所示 楔紧块的楔角 当斜导柱带动滑块作侧抽芯移动时 楔紧块的楔角必须大于斜导 柱的斜角 这样当模具一开启 楔紧块就让开否则斜导柱无法带动滑块作侧抽芯动作 一般 2 3 本设计 为 22 38 可取 25 湖南涉外经济学院本科生毕业论文 设计 25 第八章第八章 排气系统的设计排气系统的设计 塑料工业的迅速发展 使人们对塑料制品的表面质量和尺寸精度要求越来越高 尤其是在工程技术中作为结构零件使用的塑料制品 为满足其使用的物理性能和力学性 能 要求制品组织致密 熔接牢固 强度高 内应力小 但在注射模试模过程中 调整 好注塑工艺参数后 制品还常会出现填充不足 内应力高 表面流线等现象 这主要原 因是模具的排气有问题 在注射成形时 模具内产生的气体主要有以下几个来源 型腔 和浇注系统中存在的空气 塑料原料中含有的水分在注射温度下蒸发而成的水蒸气 高 温下塑料分解所产生的气体 塑料中某些添加剂挥发或热固性塑料成形过程中交联反应 所生成的气体 要保证注射成形过程的顺利进行 减少制品的成形缺陷 在考虑注射成 形工艺的同时 必须重视模具排气系统的设计 12 8 1 排气系统的重要性排气系统的重要性 8 1 1 排气对注射成形过程的影响排气对注射成形过程的影响 在注射成形时 如模具排气不良 型腔中的气体受到压缩将产生很大的背压 阻止塑 料熔体的正常快速充模 使注塑变得困难 同时会迫使注射压力提高 保压时间增加 成 形周期延长 生产效率降低 有时腐蚀性气体在型腔形成积垢 污染模具 还会降低模具 的使用寿命 在塑料充模过程中 需将熔融塑料的流动保持在最佳状态 因此必须提高 熔融塑料的温度和注射压力 但由此制品的残余应力会随之提高 翘曲和塑料裂解的可 能性增加 如模具排气适当 注射速度可提高 充填和保压可达到最佳状态 不需额外增 加料筒和喷嘴的温度 这样 制品的残余应力小 翘曲变形小 12 8 1 2 排气对塑件成形质量的影响排气对塑件成形质量的影响 型腔内因各种原因而产生的气体如不能及时被排出 在充模速度大 温度高 物料 粘度低 注射压力大和制品较厚的情况下 气体在一定的压缩程度下会渗入制品内部 造成气孔 组织疏松等缺陷 同时气体压缩所产生的热量可能使塑料烧焦 在制品上留 下明显的熔接痕或烧焦 褐色斑纹 痕迹 因此 如模腔中的气体不及时排出 将会在制 品上形成气泡 接缝 表面轮廓不清晰 缺料 组织松疏 12 8 2 排气系统的设计排气系统的设计 8 1 1 排气方式排气方式 1 模具自然排气模具自然排气是指通过模具零件的配合间隙来排气 对于中小 型模具 可利用模具分型面间隙 推杆和推杆孔的配合间隙及活动型芯孔的配合间隙自 然排气 对于大型注塑模具或当模具排气极为困难 不易开设排气槽的模具死角 时 在不影响制品外观及精度的情况下 模具成形零件尽可能采用镶拼式结构 利用成形零 湖南涉外经济学院本科生毕业论文 设计 26 件的镶拼间隙进行排气 同时镶拼结构还可降低整体式模具结构的加工难度 维修也方 便 2 排气塞排气 排气塞用烧结金属块制成 主要利用烧结材料内的细微空隙进行 排气 如型腔最后充填的部位不在分型面上 其附近又无可供排气的活动配合间隙时 可在型腔深处镶嵌排气塞 由于排气塞在制品上会留下接触痕迹 所以应注意将排气塞 设置在制品较隐蔽处 同时开设的通气孔直径不宜太大 以免排气塞受力变形 3 排气槽排气 对于成形过程容易产生气体的塑料熔体 或成形有部分薄壁的制 品以及采用快速注射工艺时 常形有部分薄壁的制品以及采用快速注射工艺时 常需开 设排气槽排气 为便于模具的制造与清理 排气槽应尽可能开设在分型面上型腔的一侧 排气槽一 般加工成曲线状 从模腔内表面向模腔体外缘方向测量 长 6 12mm 以上的排气槽 其 截面形状由细至粗逐渐加大 0 25 0 40 mm 这样能使塑料熔体从排气槽溢出的动能 得到降低 溢出时的流速得到减小 排气槽的出口不应朝向机器操作一侧开设 以防注射 时塑料熔体喷出造成事故 排气槽的尺寸与塑料品种有关 根据经验常取槽宽为 1 5 6 0 mm 槽深为 0 02 0 05 mm 以塑料不进入排