洗衣机水位传感器支座产品设计说明书(DOC 40页).doc

编号 毕业设计说明书毕业设计说明书 题 目 洗衣机水位传感器支座产品设计 及注塑模设计 学 院 机电工程学院 专 业 机械设计与制造及自动化 学生姓名 学 号 姓 名 叶东 职 称 副教授 题目类型 题目类型 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开 发 2012 年 5 月 15 日 I 摘 要 本说明书在结合了传统的机械设计后 把 CAD CAM 技术应用到注塑模具的设计上 在 CAD 系统中实现了模型和注塑模具的设计 本文还介绍了我国当前模具技术的发展 状况以及 CAD CAM 在模具上的应用 其中包括 AUTOCAD PRO E 和 UG 等 首先介绍了 塑料及塑料工业的发展现状 发展趋势和塑料成型在工业生产中的重要性 接着粗略 地介绍了热塑性塑料的注射成型工艺特点和需要考虑的因素 最后较为概要地介绍了 玩具小汽车壳体模具设计的整个过程的思路和要点 包括零件分析 选择注射机和模 具相关系统 数据的计算与选择等等 而主要的机械部分设计 其内容包括塑料注塑 模具的工作原理及应用 设计准则 塑料注塑模的设计计算 包括模具结构设计 注 塑机的选用 浇注系统的设计 动 定模 浇注系统 脱模机构 顶出机构 冷却系 统等方面 还有 如何选择 确定要求的参数 以及出现问题时又该怎样解决等 可 以说在本说明书中 整个注塑模的设计过程基本上都有介绍 虽然粗略 但可以这样 说 对于注塑模具设计来说 它总体上应该是要点较为完整了 总之 模具技术的发 展应该为适应模具产品 交货期短 精度高 质量好 价格低 的要求服务 关键词 注塑模 型芯 型腔 侧抽芯 注射机 浇注系统 II Abstract In this statement the CAD CAM technology is used in the design of the injection mold under the combination with the traditional mechanical design and it implements the design of the model and the injection mold in the CAD system This paper introduces China s current mold technology s development and the application of CAD CAM in die design including AUTOCAD PRO E UG and so on First it introduces plastics the development and the development trend of plastic industries and the importance of plastic molding in industrial production and then it introduces roughly injection molding process characteristics of the thermoplastics and the factors considered finally it talks about the design ideas and elements in the entire process of the small toy Automotive shell s mold design including the part analysis choice of injection molds the calculation and choice of related systems and data and so on and the main mechanical design of the part includes the working principle and Application of plastic injection mold design guidelines calculation design of plastic injection mold including structural design the choice of injection molding machine pouring system design dynamic and set mold pouring system stripping structure a top body cooling system design and so on Also how to select and identify parameters required and when the problems take place how to solve them and so on are all included in this paper It can be said that in this statement the entire injection mold design process has basically introduced Although it is rough we can say that it is complete on the whole to the injection mold design In short die technical development should be proper to die products with short delivery time high accuracy good quality and low price Key word Injection Mold core cavity sidely pumping core injection mold machine pouring system 桂林电子科技大学毕业设计论文 目 录 摘 要 I ABSTRACT II 引言 1 1 塑件结构分析和材料选择 2 1 1 结构分析 2 1 2 塑件材料及其选择 2 1 2 1 聚甲醛 POM 2 1 2 2 双酚 A 型聚碳酸酯 PC 3 1 3 模具材料及其选择 4 2 模流分析 5 2 1 流动分析结果 5 2 1 1 填充时间 5 2 1 2 流动前沿处的温度 5 2 1 3 压力分布 6 2 1 4 熔接痕 7 2 1 5 气穴 8 2 2 模流分析报告 8 2 3 模流分析总结 9 3 注射机的选择及其参数校核 9 3 1 注射机技术规范 9 3 2 型腔数目确定和校核 10 3 3 最大注射量校核 10 3 4 注塑压力核核 10 3 5 锁模力校核 11 3 6 模具闭合高度校核 11 3 7 开模行程校核 11 3 8 小结 11 4 塑件位置与浇注系统设计 11 4 1 塑料制件在模具中的位置 11 4 1 1 型腔数目确定 11 4 2 2 分型面设计 12 4 2 浇注系统设计 12 桂林电子科技大学毕业设计论文 4 2 1 主流道设计和主流道衬套结构 13 4 2 2 分流道设计 14 4 2 3 浇口设计 15 4 2 4 冷料穴和拉料杆设计 15 4 2 5 排气系统设计 16 5 成型零部件的结构设计 17 5 1 凹模的结构设计 17 5 2 型芯和成型杆的结构设计 17 6 6 成型零部件的设计与计算成型零部件的设计与计算 18 6 1 成型零件的结构设计 18 6 1 1 动 定模的结构设计 18 6 1 2 小型芯的结构设计 18 6 2 成型零件的工作尺寸计算 18 6 2 1 影响尺寸精度的因素 18 6 2 2 型腔和型芯工作尺寸的计算 19 7 模具结构零部件设计 20 7 1 标准模架选取 20 7 2 合模导向机构设计 21 7 2 1 模具主要导向件选择 21 7 2 2 模具主要连接件选择 22 7 2 3 模具主要定位件选择 23 7 3 小结 23 8 推出机构设计 24 8 1 推出机构选用原则 24 8 2 推出力计算 24 8 3 推出机构结构设计 25 9 斜推杆抽芯机构设计 26 9 1 斜推杆倾斜角的确定 26 9 2 斜推杆的设计要点 26 9 3 小结 27 10 温度调节系统 28 10 1 设计冷却管道考虑因素 28 10 2 冷却装置设计原则 28 10 2 1 冷却水回路的布置 29 桂林电子科技大学毕业设计论文 10 3 小结 29 11 塑料成型工艺卡片 30 12 模具零件制造工艺走向 31 13 结论 32 谢 辞 33 参考文献 34 桂林电子科技大学毕业设计论文 第 1 页 共 34 页 引言 模具是制造业的重要组成部分 模具它是一种用来生产其他产品的模型 模具可能离我们生活比较远 但是通过模具生产出来的产品 普遍用到我们生 活生产中 塑料制品基本上都是通过模具生产出来的 金属制品也有很多是通 过模具做出来的 比如冲压模具 铸造模具等等 可以说现代的制造业已经离 不来模具工业 模具工业 2000 年以来以每年 20 的速度在增长 十一五 期间 产销两 旺 产量 质量和水平进一步提高 特别是汽车制造业和 IT 制造业的发展 拉 动了模具档次的提高 精良的模具制造装备为模具技术水平的提升提供了保障 国际模协秘书长罗百辉称 中国模具业正经历 黄金发展阶段 今后一段时期 仍将保持持续快速增长 全国现有模具生产企业 3 万余家 从业人员约 100 万人 2012 年销售额 1240 亿元 预计 2015 年突破 2500 亿 近年来 模具行业产品结构调整加快 以大型 精密 复杂 长寿命模具为代表的技术含量较高模具的发展速度高于 行业总体发展速度 占模具总量的 35 左右 模具出口增幅达 35 73 逆差 进一步下降 进出口模具结构趋于合理 国产模具替代进口模具已成气候 2005 2011 年全球模具行业市场规模及增长率图 单位 亿元 由图可知 2005 年至今 全球模具行业处于稳步上升阶段 到 2010 年 市场规模达到 860 亿美元 即使在 2008 年 世界经济受到金融海啸的影响而陷 入低谷 当年模具行业产值仍然增长 3 68 2005 2011 年我国模具产值及增长率 单位 亿元 可以看到 近年来我国模具行业产值增长迅速 已经从 2005 年的 60 亿元 增长到 2010 年的 1120 亿元 增长率远高于世界模具行业整体速度 由于塑料产品在人们生活中的广泛应用 塑料模具也将成为模具产品中最 常见的一种 使用的成型方法众多 包括注塑成型 压缩成型 吹塑成型等多 桂林电子科技大学毕业设计论文 第 2 页 共 34 页 种方法 其中 公司使用的产品成型方法是注塑成型 注塑成型是指将模具装 夹在注塑机上将熔融塑料注进成型模腔内 当塑料冷却定型后 将上下模分开 通过顶出体系将成品从模腔顶出离开模具的生产过程 成品顶出后 模具再闭 合进行下一次注塑 整个注塑进程循环进行 注塑成型方法适用于全部热塑性 塑料和部分热固性塑料 是塑料产品成型采用的最普遍的方法 1 塑件结构分析和材料选择 1 1 结构分析 制件为传感器支座 从零件图上分析 该零件是一块底板 有几个槽 上 面有圆柱 六面体 倒角等待 该零件属于中等复杂程度 其技术要求为 1 收 缩率 2 3 2 未注公差尺寸按 sj1372 78 8 级 3 大批量生产 1 2 塑件材料及其选择 1 2 1 聚甲醛 POM 聚甲醛是一种表面光滑 有光泽的硬而致密的材料 淡黄或白色 可在 40 100 C 温度范围内长期使用 它的耐磨性和自润滑性也比绝大多数工程塑 料优越 又有良好的耐油 耐过氧化物性能 很不耐酸 不耐强碱和不耐太阳 光紫外线的辐射 POM 是一种坚韧有弹性的材料 即使在低温下仍有很好的抗蠕变特性 桂林电子科技大学毕业设计论文 第 3 页 共 34 页 几何稳定性和抗冲击特性 POM 既有均聚物材料也有共聚物材料 均聚物材 料具有很好的延展强度 抗疲劳强度 但不易于加工 共聚物材料有很好的 热稳定性 化学稳定性并且易于加工 无论均聚物材料还是共聚物材料 都 是结晶性材料并且不易吸收水分 POM 的高结晶程度导致它有相当高的收缩 率 可高达到 2 3 5 聚甲醛是一种没有侧链 高密度 高结晶性的线性聚合物 具有优异的 综合性能 聚甲醛的拉伸强度达 70MPa 吸水性小 尺寸稳定 有光泽 这些性能 都比尼龙好 聚甲醛为高度结晶的树脂 在 热塑性树脂 中是最坚韧的 具 抗热强度 弯曲强度 耐疲劳性强度均高 耐磨性和电性能优良 1 2 2 双酚 A 型聚碳酸酯 PC 双酚 A 型聚碳酸酯是无色或者微黄色透明的刚硬 坚韧固体 1 力学性能 双酚 A 型聚碳酸酯是典型的硬而韧聚合物 具有良好的综 合力学性能 拉伸 压缩 弯曲强度均相当于聚酰胺 6 聚酰胺 66 冲击强度 高于所有脂肪族聚酰胺和大多数工程塑料 抗蠕变性也明显优于聚酰胺 聚甲 醛 力学性能方面缺点是耐疲劳性较差 缺口敏感性较明显 2 热性能 有良好的耐热性 玻璃化温度较高 高于所有的脂肪族聚 酰胺 熔融温度略高于聚酰胺 6 但低于聚酰胺 66 热变形温度和最高连续使用 温度均高于绝大多数脂肪族聚酰胺 也高于几乎所有的热塑性通用塑料 在工 程塑料中 他的耐热性优于聚甲醛 脂肪族聚酰胺和 PBT 与 PET 相当 但逊于 其他工程塑料 聚碳酸酯具有良好的耐热性 脆化温度为 100 3 电性能 双酚 A 型聚碳酸酯是弱极性聚合物 极性的存在对电性能 有一定不利影响 在标准条件下电性能虽不如聚烯烃 聚苯乙烯等 但也不失 为是电性能较优的绝缘材料 特别是因其耐热性优于聚烯烃 可在较宽温度范 围保持良好的电性能 由于吸湿性较小 环境温度对电性能无明显影响 4 其他性能 在干燥的气候条件下物理力学性能基本不变 但在潮湿环 境及强烈日照条件下 会产生表面裂纹并发暗 在火焰中可缓慢燃烧 离火源 后可自熄 PC 剪切黏度高 充模阻力大 并且由于其在力学性能方面的缺点也不选用 材料最终选定为 POM 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 1 018 溢料值为 0 04mm 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 面光亮 桂林电子科技大学毕业设计论文 第 4 页 共 34 页 1 2 3POM 国内的发展趋势 近年我国 pom 市场增长迅速 2002 年我国 pom 市场表观消费量为 13 657 万吨 1990 2002 年 pom 市场表观消费量年均增长率为 11 7 预 计 2005 年我国 pom 市场表观消费量为 16 8 万吨 2000 2005 年 pom 市场 表观消费量年均增长率将达到 10 3 到 2010 年 我国 pom 市场表观消费 量将增加到 19 7 万吨 2005 2010 年 pom 市场表观消费量年均增长率将达 到 3 2 支持我国 pom 市场迅速发展的主要因素有 国民经济的整体发展使五大 工程塑料之一的 pom 应用市场不断扩大 用量不断增加 我国pom 生产原 料价廉易得 pom 生产和贸易利润丰厚 pom 应用领域不断出现新突破 如 改性材料的研究开发等 鉴于我国市场需求的稳步增长 近期内pom 的价 格将继续保持稳中有升的趋势 1 3 模具材料及其选择 模具采用 9sicr 部分零件采用 T8A T10A 9sicr 强度高 韧度 塑性和 焊接性均好 主要用于型腔简单 生产批量较大的塑料模 采用反印法制造模 具 然后经渗碳淬火 回火处理 可或的外表高硬度又耐磨 心部韧性好的模 具 其加工性能较好 脱碳敏锐性较小 模具的材料见下表 1 2 表 1 2 常用模具材料性能 常用塑料模具钢使用性能和加工性能 钢号 类别钢号 牌号使用硬度耐磨性抛光性能淬火后变形倾向硬化深度 渗碳型2030 45差较好中等浅 渗碳型20Cr30 45差较好较小浅 淬硬型4530 50差差较大浅 淬硬型45Cr30 50差差中等浅 淬硬型CrWMn58 62中等差中等浅 淬硬型9SiCr58 62中等差中等中等 淬硬型9Mn2V58 62中等差小浅 预硬型 5CrNiMnMoVSCa40 45中等好小深 预硬型3Cr2NiMnMo32 40中等好小深 预硬型3Cr2Mo40 58中等好较小较深 预硬型8Cr2MnWMoVS40 42较好好小深 桂林电子科技大学毕业设计论文 第 5 页 共 34 页 耐蚀型2Cr1330 40较好较好小深 耐蚀型1Cr18Ni930 40较好较好小深 2 模流分析 在塑料注射到模具后 它的流动性是否均匀将影响到成品的质量 开模后 若局部温度冷却状态不好或温度太高 将造成拔出后的零件变形或有缩痕 另 外 浇口的位置也对零件质量有很大影响 利用计算机上的模流分析软件 可 以协助设计人员在制造之前 就先行了解这些可影响制造的关键因素 将减少 模具的试制成本 加快塑料件和模具的设计速度 并提高产品的合格率 使用 Moldflow 对传感器座进行模流分析 从而预知零件在注塑的过程中可 能出现的问题 并通过改进零件的结构和注射工艺来解决这些问题 以便在一 个可行的注塑方案上进一步设计注塑模具 2 1 流动分析结果 2 1 1 填充时间 填充时间为动态结果 它可以显示从进料开始到充模完成整个注塑过程中 任一时刻流动前锋的位置 如图 2 1 所示 为熔体充满型腔时的结果显示 蓝 色区域为最先填充的区域 外围红色区域为最后填充的区域 填充时间为 2 195s 桂林电子科技大学毕业设计论文 第 6 页 共 34 页 图 2 1 充填时间 2 1 2 流动前沿处的温度 流动前沿处的温度是塑料流体刚刚流动到某一位置的温度 研究流动前沿处的温度 可以防止迟滞和短射现象 从图 2 2 中可以看出最低流动前沿处的温度为 225 5 满足 流动要求 图 2 2 流动前沿温度 桂林电子科技大学毕业设计论文 第 7 页 共 34 页 2 1 3 压力分布 压力分布显示了填充结束时的腔内急流道内的压力分布 如图 2 3 所示 此时进料口处的最大压力位 27 71Mpa 对注塑过程中各个区域的压力进行评估 从而预知注塑工艺的可行性 防止过保压的现象 图 2 3 压力分布 注射位置处压力 XY 图为产品进料口位置的压力在注射 保压 冷却整个过程中的变 化图 如图 2 3 1 所示 图 2 3 1 注射位置处压力 2 1 4 熔接痕 桂林电子科技大学毕业设计论文 第 8 页 共 34 页 熔接痕容易使产品强度降低 特别是在产品可能受力的部位产生的熔接痕 会造成产品结构上的缺陷 同时熔接痕还会造成产品表面质量不过关 如图 2 4 所示为产品上的熔接痕的位置 图 2 4 熔接痕 2 1 5 气穴 如图 2 5 所示的气穴位置 多数分布在产品的边缘 这些位置在模具设计中会有大量 的顶杆存在 因此气体很容易排出 不会影响到产品的外观质量 桂林电子科技大学毕业设计论文 第 9 页 共 34 页 图 2 5 气穴 2 2 模流分析报告 除了上述图形结果外 还有很多重要的参数 这些参数有的是分析模型结 构和工艺的重要依据 还有的是设计模具时用的到的数据 将模流分析生成报 告 以便进一步分析 一下是报告的部分内容 注射工艺 PartPart Name Name 制造商 CMOLD Generic Estimates 材料类型 POM Generic Estimates 最大注射压力 20MPa 模具温度 70 熔料温度 210 填充分析 FillingFilling AnalysisAnalysis 填充时间 2 146s 注射压力 30 38MPa 料流量 33cm 3 填充锁模力 2 6tonne 平均速度 203 6cm s 体积温度 217 7c 填充结束时的压力 30 38MPa 冻结时间 9 510s 壁上剪切应力 0 4415MPa 2 3 模流分析总结 由分析结果可以判定 此模型结构和采用的注射工艺能保证塑料熔体良好 塑化 顺利充模 冷却与定型 生产出的塑料件质量和外形尺寸都合格 完全 满足产品的要求 本次分析中 由于零件的设计已经固定 我们不能修改零件的形状 因此 我们只能修改浇口的位置和流道的尺寸 这在一定程度上限制了产品质量问题 特别是熔接痕和翘曲变形方面的解决 我们仅仅修改了浇口的类型 大小和工 艺参数 我们采用 MPI 的流动 保压 冷却和变形分析模块来检查塑件的质量 并得到优化的流道设计 3 注射机的选择及其参数校核 3 1 注射机技术规范 桂林电子科技大学毕业设计论文 第 10 页 共 34 页 注射模是安装在注塑机上使用的工艺设备 因此设计注塑模时应该详细了 解注塑机的技术规范 方能设计出符合要求模具 从模具设计角度考虑 需了 解注塑机技术规范的主要项目有 最大注射量 最大注射压力 最大锁 合 模力 模具安装尺寸以及开模行程等 常用国产注塑机的主要规范见 塑料模 具设计手册 表 3 48 具体选用 SZ 250 1250 型注塑机 图 3 1 其规格如下 表 3 1 所示 表 3 1 注射机主要技术规格 结构形式卧式 额定注射量270 3 cm 螺杆注射直径45 mm 注射压力 160 MPa 注射速率18 9g s 塑化能力110g s 螺杆转速10 200r min 注射行程115mm 注射时间1 6s 注射方式螺杆式 锁模力1250kN 最大成型面积320cm 最大开合模行程260mm 拉杆内间距440 340mm 最大模具厚度550mm 最小模具厚度150mm 动定模固定板尺寸415 415mm 合模形式双曲肘 喷嘴口孔径5mm 喷嘴球半径13mm 3 2 型腔数目确定和校核 按照注射机的额定塑化量进行型腔数目的确定和校核 3600 1 KMtmnm 式中 注塑机的最大注射量的利用系数 一般取 0 8 K 注射机的额定塑化量 110g s M 预塑时间 28s t 桂林电子科技大学毕业设计论文 第 11 页 共 34 页 浇注系统所需塑料质量 20g 1 m 单个塑品的质量 47 7g m 型腔的数量 n 取 4 n 1 7 47 20281108 0 n 3 3 最大注射量校核 最大注射量是指注射机一次注射塑料的最大容量 设计模具时 应保证成 型塑件所需的总注射量小于所选注射机的最大注射量 即 p Kmmnm 1 式中 注射机允许的最大注射量 或 p mg 3 cm 因为 ABS 塑料的密度是 1 018 所以 270 1 018 274 86 g 3 cm p mg 得 274 8680 因此满足要求 g g 3 4 注塑压力核核 注射机的最大注射压力应该大于塑件成型所要的注射压力 即 0 p p 式中 注射机的最大注射压力 0 p 塑件成型所要的注射压力 p 由表 3 1 和表 2 4 可以得出 160Mpa 54Mpa 0 pp 因此满足要求 3 5 锁模力校核 注射机的锁模力必须大于型腔内熔体压力与塑件及浇注系统在分型面上的 投影面积之和的乘积 即 0 F pA 式中 注射机的公称锁模力 1250000N 0 F 模内压力 54 106Pa p 制品 流道 在分型面上的投影面积之和 8349mm2 A 即 12500008349 条件成立 满足要求 3 6 模具闭合高度校核 maxmin HHH 式中 150mm 550mm 模具高度 275mm 因此满足要求 min H max HH 3 7 开模行程校核 开模行程可按下式校核 桂林电子科技大学毕业设计论文 第 12 页 共 34 页 mmHHHS5 421 式中 注射机最大开模行程 260mm S 包括浇注系统在内的塑件高度 42mm 1 H 推出距离 10mm 2 H a 定模座板与中间板之间的距离 24mm 由开模行程校核公式 得 因此满足要求 12124104542260 3 8 小结 塑料注射成型模具主要用于热塑性塑料制件的成型 本次设计所用的注射 机是 SZ 250 1250 卧式注塑机 在对注射机的主要技术规格足够了解的情况下 才可以对注射机的有关工艺参数进行校核 从而确定所选注射机是否适合应用 于该制件的成型加工中 同时 通过对型腔数目 最大注射量 注射压力 锁 模力 模具闭合高度和开模行程的校核 确定得出合适的工艺参数 4 塑件位置与浇注系统设计 4 1 塑料制件在模具中的位置 4 1 1 型腔数目确定 一般来说 精度要求高的小型塑件和中大型塑件优先采用一模一腔的结构 本设计中 根据型腔数目的确定和校核 考虑到塑件要有侧向抽芯机构 为简 化模具采取一模一腔 4 2 2 分型面设计 分型面是决定模具结构形式的重要因素 它与模具的整体结构和模具的制 造艺有密切关系 并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模 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 塑件的结构 工艺性及精度 形状以及摧出方法 模具的制造 排气 操作工艺等多种因素 的影响 因此在选择分型面时应综合分析 在本设计中 主要遵循以下原则 1 型腔分型面位置的设计 为了得到更好的外表质量分型面优选在方便 脱模 制件留在动模边 从制件的推出装置设置方便考虑 2 包紧力大的在动模边 故将凹模放在定模边 3 同心度要求 要求同心的部分放在模具分型面的同一侧 4 考虑到有侧向抽芯和排气 分型面作为主要排气面 料流的末端在分 型面上以利排气 且利于分型 分型面的三维造型如下图 4 1 所示 桂林电子科技大学毕业设计论文 第 13 页 共 34 页 图 4 1 分型面三维造型 4 2 浇注系统设计 浇注系统的尺寸是否合理不仅对塑件性能 结构 尺寸 内外在质量等影 响效大而且还在与塑件所用塑料的利用率 成型效率等相关 在设计浇注系统时应考虑下列有关因素 1 塑料成型特性 设计浇注系统应适应所用塑料的成型特性的要求 以 保证塑件质量 2 模具成型塑件的型腔数 设置浇注系统还应考虑到模具是一模一腔 浇注系统直接为直浇道 3 塑件大小及形状 根据塑件大小 形状壁厚 技术要求等因素 结合 选择分型面同时考虑设置浇注系统的形式 进料口数量及位置 保证正常成型 还应注意防止流料直接冲击嵌件及细弱型芯受力不均以及应充分估计可能产生 的质量弊病等问题 4 塑件外观 设置浇注系统时应考虑到去除 修整进料口方便 同时不 影响塑件的外表美观 本模具直接在拉料杆作用下去除进料口 5 成型效率 在大量生产时设置浇注系统还应考虑到在保证成型质量的 前提下尽量缩短流程 减少断面积以缩短填充及冷却时间 缩短成型周期 同 时减少浇注系统损耗的塑料 4 2 1 主流道设计和主流道衬套结构 主流道固化时间要求 为了有效地传递保压压力 浇注系统主流道及其附 近的塑料熔体应该最后固化 桂林电子科技大学毕业设计论文 第 14 页 共 34 页 1 卧式注塑机主流道结构设计要点 锥角 粗糙度加工划痕方向要求 圆锥形主流道 锥角 取 2 4 内壁粗糙度值 Ra 0 4m 以下 机械加工划痕不得垂直于脱出方向 加工 4 腐蚀性材料还应将流道的内孔镀铬 主流道与喷嘴结构 接触处多作成半球形的凹坑 凹坑球半径 R2应比 喷嘴球头半径 R1大 l 2mm 取 1mm 主流道小端直径 应比注塑机喷出孔直径约大 0 5 lmm 常取 取 5mm mm84 主流道大端直径 应比分流道深度大 15mm 以上 锥角一般取 2O一 6O 取 4 度 主流道村套结构 设计成独立的 图 4 2 浇口套 喷嘴半径 R 13mm 取 d 20mm 公差见下表 4 1 L 80mm 浇口套的材料采 用 T8A 制造 热处理淬火硬度 53 57HRC 表 4 1 浇口套配合公差 2 定位圈与注射机定位孔配合直径 应按选用注射机的定位孔直径设计 一 般应比定位孔直径小 0 1 0 3mm 以便于装模 固取 D 120mm 模具大则该间隙 也应增大 D1 为与浇口套的配合直径 选 d 90mm 为固定螺钉分布圆周直径 2 D 按情况选取 定位圈一般选用 45 钢 定位圈的固定螺钉一般取 M6 M8 mm 其 d 公称尺寸配合公差 gb 与配合的孔公差d D 16 0 019 0 007 0 009 20 0 023 25 0 023 0 008 0 023 35 0 027 40 0 027 0 009 0 027 桂林电子科技大学毕业设计论文 第 15 页 共 34 页 数量在 2 个以上 本设计中取固定螺钉为 M6mm 数量为 4 个 如右图 定位圈的尺寸和材料如下 D 120mm D1 90mm D2 80mm 定位孔的半径与注塑机喷嘴半径配合小 0 1mm 材料为 45 4 2 2 分流道设计 分流道其作用是是熔体改变流向 以平稳的流态均衡地分配到各个型腔 设计时应尽量减少熔体的热量损失与压力损失 小型塑料制品的单腔模具一般不设置分流道 只有需要多浇口进料的大型 制品或者多型腔模具才需要设置分流道 因为该塑件是单腔模具 主流道设置 在塑件上方的内孔中心 所以无需设计分流道 4 2 3 浇口设计 浇口的基本作用是加速从分流道来的熔体 以便快速充满型腔 当熔体通 过狭小的浇口时 剪切速率增高 摩擦生热使熔体的温度升高 结果是熔体的 黏度降低 流动性变好 有利于填充型腔 获得外形清晰的制品 浇口的类型 直接浇口 中心浇口 侧浇口 环形浇口 轮辐式浇口 爪 形浇口 点浇口 潜伏式浇口 设计时应遵循以下原则 1 尽量缩短熔体流动路程 2 浇口位置应能减少熔接痕并提高熔接强度 3 浇口位置应能避免熔体喷射和熔体破裂现象而引起的制品缺陷 4 浇口位置应考虑高分子取向对制品的影响 5 浇口位置应有利于排气 6 浇口开设在制件壁厚处有利于熔体流动和补缩 桂林电子科技大学毕业设计论文 第 16 页 共 34 页 7 防止料流将型芯或嵌件被挤压变形 由于受塑件的形状所限制 本设计采用直接浇口 直接浇口的浇注系统有 着良好的熔体流动状态 塑料熔体从型腔底面中心部位流向分型面 有利于消 除深型腔处气体不易排出的缺点 使排气畅通 这样的浇口形式 使塑件和浇 注系统在分型面上的投影面积最小 模具结构紧凑 注射机受力均匀 4 2 4 冷料穴和拉料杆设计 冷料穴的作用是储存浇注系统中料流的前锋冷料 以免这些冷料注入型腔 而影响制品质量或者堵塞浇口 卧式和立式注射机的注射模的冷料穴一般开设 在主流道对面的动模板上 也即塑料流动的转向处 其标称直径与主流道大端 直径相同或略大一些 深度约为直径的 1 1 5 倍 最终要保证冷料的体积小于 冷料穴的体积 冷料穴有六种形式 常用的是端部为 Z 字形冷料穴和拉料杆的 形式 如下图 4 4 所示 拉料杆直径为 6mm 长度为 67mm 图 4 4 Z 字形冷料穴和拉料杆的形式 4 2 5 排气系统设计 注射模通常以如下三种方式排气 桂林电子科技大学毕业设计论文 第 17 页 共 34 页 1 利用配合间隙排气 2 在分型面上开设排气槽 3 利用排气塞排气 根据前面 CAE 的可知道塑件在成型中会产生较多的气泡 多是由于塑件的 结构和形状所决定的 塑件太多的孔和凹槽 但是却并不需要特意设置排气槽 由于采用拼合式凹摸和两个小型芯一个大型芯 在注塑过程中完全可以凭借组 合间隙来排气 5 成型零部件的结构设计 5 1 凹模的结构设计 凹模用以成型塑件的外表面 按结构不同 可分为六种 考虑到塑件的外 表有凸起 采用镶块式凹模 并将凹模的局部做成滑块的形式 在开模过程中 以侧抽芯完成两侧的两孔的抽芯和外侧凹脱模 来完成塑件的脱出 图 5 1 为 凹模 中间的圆即镶块 侧壁的两个小孔采用小圆柱芯成型 为避免磨损小型 芯设计为可更换的 图 5 1 凹模结构 5 2 型芯和成型杆的结构设计 桂林电子科技大学毕业设计论文 第 18 页 共 34 页 型芯用来成型塑件的内表面 成型杆多用来成型塑件上的孔 为了成型塑 件和方便脱模 将型芯做成 T 形槽的镶块以完成内侧凹的脱模 其中镶块固定 在动模支承板上 随着分型面的分型 动模支承板下移带动镶块下移 在 T 形 槽的作用下 完成内侧凹脱模 到于两侧孔的小型芯做成独立的小型芯 为了 防止小型芯的磨损 特别把小型芯设计成可更换的小型芯 固定在凹模的滑块 上 设计如右图 5 2 所示 6 6 成型零部件的设计与计算成型零部件的设计与计算 6 1 成型零件的结构设计 6 1 1 动 定模的结构设计 1 动模的结构设计 由于制件不大 动模可采用整体式结构 2 定模的结构设计 定模也采用整体式结构 6 1 2 小型芯的结构设计 型芯 型腔都采用整体式结构 6 2 成型零件的工作尺寸计算 6 2 1 影响尺寸精度的因素 影响塑件尺寸精度的因素很多 概括来说 有塑料材料 塑件结构 和成 型工艺过程 模具结构 模具制造和装配 模具使用中的磨损等因素 其中塑 料材料的因素主要是指收缩率的影响 1 塑件的成形收缩 L L 1 S ms 式中 L 室温时模具成形零件的尺寸 mm m L 室温时制品的尺寸 mm s S 制品的计算收缩率 桂林电子科技大学毕业设计论文 第 19 页 共 34 页 表 6 2 1 模具制造公差 在制品尺寸公差 中所占比例 m 塑件基本 尺寸 L mm m 塑件基本尺 寸 L mm m 塑件基本尺 寸 L mm m 0 501 3 1 4140 2501 5 1 6355 5001 7 1 8 50 1401 4 1 5250 3551 6 1 7 2 成形零件的制造偏差 成形零件的制造偏差包括加工偏差和装配偏差 3 成形零件的磨损 模具成形零件的磨损主要来自熔体的冲刷和制品脱模时的磨损 其中被刮 磨的型芯径向表面的磨损最大 因成形零件的磨损而引起的制品尺寸误差 与制品尺寸大小无关 而与尺寸类型 塑料和钢材的物理性能有关 生产中 c 要求 不大于制品尺寸公差的 1 6 c 4 模具活动零件配合间隙的影响 模具在使用中导柱与导套之间的间隙会逐渐变大 会造成制品径向尺寸误 差的增加 模具分型面间隙的波动 也会引起制品深度尺寸误差的变化 6 2 2 型腔和型芯工作尺寸的计算 1 型腔尺寸的计算 L 1 L 0 5 0 75 m 0 Z S s 0 Z 式中 L 室温时型腔尺寸 mm m L 室温时与 L 对应的制品尺寸 mm sm 模具成形零件制造误差 取 3 zz 塑料的平均收缩率 根据 模具设计与制造简明手册 上海科学S 技术出版社 冯炳尧 韩泰荣 殷振海 蒋文森编 查得 0 005 S 塑件基本尺寸的公差 塑件尺寸公差根据 GB T14486 1993 模 塑件尺寸公差表查取 取 MT5 A 公差等级 由于制件精度要求较高 前的系数取 0 75 型腔长度 此时 0 2 L 1 0 005 180 0 75 0 2 m长度 3 2 0 0 180 15 mm 067 0 0 型腔宽度 此时 0 18 L 1 0 005 160 0 75 0 18 m长度 3 18 0 0 桂林电子科技大学毕业设计论文 第 20 页 共 34 页 160 67 mm 06 0 0 型腔深度 此时 0 11 H 1 H 0 5 0 75 m 0 Z S s 0 Z 1 0 005 30 0 75 0 11 3 11 0 0 30 068 mm 37 0 0 式中 H 型腔深度 mm m H 与型腔深度对应处的塑件高度 mm s 2 型芯尺寸的计算 l 1 l 0 5 0 75 m 0 z S s 0 z 式中 l 室温时型芯尺寸 mm m l 室温时与 l 对应的制品尺寸 mm sm 型芯长度 此时 0 2 l 1 0 005 180 0 75 0 2 m长度 0 3 0 2 181 05 mm 0 067 0 型芯宽度 此时 0 18 l 1 0 005 160 0 75 0 18 m宽度 0 3 0 18 160 935 mm 0 06 0 型芯高度 此时 0 11 h 1 h 0 5 0 75 m 0 z S s 0 z 1 0 005 30 0 75 0 11 0 3 0 11 30 23 mm 0 037 0 式中 h 型腔深度 mm m h 与型腔深度对应处的塑件高度 mm s 7 模具结构零部件设计 桂林电子科技大学毕业设计论文 第 21 页 共 34 页 7 1 标准模架选取 根据塑件侧孔结构决定了模架得具备侧向分型 内侧凹和外侧凹得有三板 式功能 因为塑件有侧凹所以有镶块式结构 又因为工件的浇口选的不是工件 中心 考虑到导柱 冷却水道的安装所以模具的浇口不选在模具中心以顺利的 安装整个模具的零件 综上考虑 我选择了一个非标模架 如下图 6 1 所示 7 2 合模导向机构设计 注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型 导柱导向用于动 定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向 锥面导向机构用于动 定模之 间的精密对中定位 1 导向机构的作用 定位作用 导向作用 承载作用 保持运动 平稳作用 2 定位机构的功用 对于薄壁 精密塑件注射模 大型 深型腔注射模和生产批量大的注射模 仅用导柱导向机构是不完善的 还必须在动 定模之间增设锥面定位机构 有 保持精密定位和同轴度的要求 7 2 1 模具主要导向件选择 1 根据所确定的模架和所定模板的厚度 现确定模具导柱的基本尺寸 d 32mm 其他尺寸和粗糙度 偏差值如图 6 1 所示 桂林电子科技大学毕业设计论文 第 22 页 共 34 页 图 6 1 导柱 0 025 0 050 732df 0 018 10 002 632dk 0 0 2 40D 0 0 1 8S 0 0 5 240L 选用带头导柱 材料为 T8A 零件标准号 GB T4169 4 1984 热处理 淬火 50 55HRC 2 根据标准模架选择导柱对应导套基本尺寸 35mm 如下图 6 2 所示 d 图 6 2 导套 考虑到是三分型面 导套只在各个分型面之间的模板上分别安装 设计三 个导套长度分别是 80mm 50mm 32mm 长度 70mm 40mm 22mm L 1 L 0 025 0 732d H 0 018 10 002 642dk 0 050 20 075 742de 0 0 2 48D mm 0 20 30 10 32d 0 0 1 8S 1 0 2 0 80L 1 70L 选用带头导套 材料为 T8A 标准号 GB T4169 3 1984 热处理 淬火 50 55HRC 3 推件板上的导柱选择 选用带头导柱 GB 4169 4 84 如下图所示 桂林电子科技大学毕业设计论文 第 23 页 共 34 页 图 6 3 底座带头导柱 主要参数如下 d 0 016 0 034 12 mm mm 16mm 4mm 140mm 50 mm 材料 1 d 0 025 0 050 12 0 0 2 D 0 0 2 S L 1 L T8A 4 底座导柱对应导套的选择 图 6 4 为底座导柱对应的导套 图 6 4 底座导套 主要参数如下 mm mm d7h 0 018 0 12 1 d6k 0 012 0 001 18 2 d7e mm 22mm 12mm mm 0 002 0 005 18 0 0 2 D 0 3 3 0 1 d 4 d7f 0 016 0 034 18 6mmR 1mm 40mm 32 mm 材料 T8A 0 0 1 s L 1 L 7 2 2 模具主要连接件选择 模板之间的连接件采用内六角螺钉 型芯型腔的固定也使用内六角螺钉 浇口套和定位圈之间的连接采用开槽螺钉 1 动模底座螺钉如下图 6 5 所示 图 6 5 螺钉 螺纹规格 M24 36mm 24mm 12mm 0 8mm 19mm 16mm 120mm 材料 钢 k dktrsel GB70 85 M24 120 2 推板固定板螺钉如下图 6 6 所示 桂林电子科技大学毕业设计论文 第 24 页 共 34 页 图 6 6 螺钉 螺纹规格 M6 10mm 3 9mm 1 6mm 40mm 38mm 0 25mm 2mm 材料 k dklLbrn 不锈钢 GB68 85 M6 40 7 2 3 模具主要定位件选择 模架在安装时 为确保其安装精度 一般都先将模板定位 采用的定位件 有圆柱定位销和圆锥定位销 在该设计中采用了 4 根圆锥销来定位模板 然后 采用螺钉连接 部分型芯和组合件使用配合连固定 7 3 小结 根据塑件侧孔结构决定了模架得具备侧向分型 内侧凹和外侧凹得有三板 式功能 注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型 在设计中使 用了导柱导向机构 模具的主要导向件 连接件和定位件都选用了标准件 8 推出机构设计 8 1 推出机构选用原则 设计推出脱模机构 必须根据制品的形状 复杂程度和注塑机推出机构形 式选取 采用何种不同类型的推出脱模机构 其选用原则如下 1 使制品脱模后不致变形 推力分布均匀 推力面尽可能大 并靠近型 芯 2 制品在推出时不能造成碎裂 推力应设在制品能承受较大力的地方 如肋部 凸缘 壳体壁等处 3 尽量不损伤制品的外观 桂林电子科技大学毕业设计论文 第 25 页 共 34 页 4 推出机构应动作可靠 运动灵活 制造方便 配换容易 8 2 推出力计算 由于此塑件属于盖形制品 所以采用推件板推出 他的特点是推出力大而 均匀 运行平稳 且不会在塑件表面留下痕迹 推件板脱模机构不需另设复位 杆 和模时推件板被压回原位 推杆的前端加工成螺纹与推板相连 这样可防 止推件板推件时因运动惯性而从导柱上滑落 或当空模开合时它被粘附在定模 边儿落下 推件板脱模时为避免推板孔的内表面与型芯的成型面相摩擦 造成凸模 迅速擦伤 为此将推板的内孔与型芯面之间留出 0 2 0 25mm 的间隙 推件力的计算 推件力计算公式 t FAp sincos 1 qA 式中 塑件包络型芯的面积 mm A 2 塑件对型芯单位面积上的包紧力 取 ppPa 77 102 1 108 0 塑件的脱模斜度 ABS 的脱模斜度取 40 大气压力 0 09Mpa q 塑件对钢的摩擦系数 0 25 制件垂直于脱模方向的投影面积 mm 1 A 2 2 169948841883921241239115mmA 2 1 1242092135mmA t FAp sincos 1 qA 16994N 23902N 76 4040 1 2 10 0 25cossin 100 09 12420 6060 校核 因为所选的 SZ 250 1250 注塑机的脱模顶出力为 1250 KN 能满足的要求注塑机 KNKNFt1250 9 23 8 3 推出机构结构设计 推杆的设计应注意 1 推杆不宜过细 2 推杆应设在脱件阻力小的地方 3 端面装配后应比型腔或镶件平面高 0 05 0 1mm 4 进料口处理尽量不设推杆 5 尽量避开侧抽芯 6 推杆与推杆孔之间的双边间隙保证不凝料 保证不溢料有能排气 桂林电子科技大学毕业设计论文 第 26 页 共 34 页 推杆形状为标准的圆形截面推杆 JI85108 1964 推杆的材料选取