潜栅凸轮衬套注塑模具设计与分析【中文4600字】
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凸轮
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潜栅凸轮衬套注塑模具设计与分析【中文4600字】,中文4600字,凸轮,衬套,注塑,模具设计,分析,中文,4600
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潜栅凸轮衬套注塑模具设计与分析摘要本文主要针对凸轮衬套的自动注塑模具设计与分析进行了研究。凸轮衬套用作高压变压器ON / OFF负荷分接开关装置中的分度装置，作为分度头与动力转换齿轮之间的连接器。注塑模具是在短时间内大量生产塑料部件的工具。通过使用UG（NX 7.5）和Auto Desk Moldflow Plastic Insight进行建模，可用于凸轮衬套填充率、冷却系统位置、浇口位置的模流分析。模具由顶板，型腔，型芯，滑块，顶出板和底板组成。注塑模具上有六个浮升销，因为所需的凸轮衬套具有六个分度孔。型芯和型腔所使用的材料是油淬非收缩钢（OHNS），而连杆、导套、芯销、顶出销、定位器环和其他部件则使用的是的低碳钢EN353。设计分析了注塑模具的各组成部分。在模具中设置了潜孔闸板和挡板圆孔的冷却系统，从而提高了生产率和良好的表面光洁度。所需的凸轮衬套部件将利用注塑机与该成型工具一起生产。关键词：注塑模具；凸轮衬套；模流分析1.介绍目前，塑料在我们日常生活中占有重要的地位。如果说塑料从制造业的某一个角度进入到航天器的制造领域，那真的是完全没有夸大其词。在19世纪中叶，塑料在材料和我们的生活中起到了主导作用。耐腐蚀性是塑料成为比金属更为卓越的特性，并且在制造业的每一个分支中都获得了更高的优先选择率。而塑料从应急来看，塑料制品的设计、生产加工等在测试领域的各个方面正在经历剧烈的变化，现在由于许多人的努力，不再通过体力劳动来工作，而在像CAD / CAM这样人工智能的软件帮助下设计加工。由于耐腐蚀、耐热，透明性等特性，使其成为材料选择。塑料在形成过程中消耗更少的能量，且可以回收利用。今天，塑料正在替代铸铁、钢等金属。塑料可按制造方法分类，主要是在加热时软化或者在冷却时固化，这些则被称之为“热塑性塑料”。那些由于化学变化而被加热时硬化的材料。这些被称为热固性材料。材料是产品的另一个重要因素，这对于产品的确定尤其必要，它应该能够承受作用在它上的应力。每种材料都有自己的属性和特性，有些材料在环境下具有优异的耐磨性。而比较困难的是找到这种材料，从而接近满足整个目的的要求。所以材料应该是综合性的，它符合我们产品的所有考虑和要求。在考虑所有这些点之后，必须选择合适的材料来满足所有这些条件。2.塑料凸轮衬套分析本节的目的是设计和分析高压变压器凸轮衬套注塑模具。凸轮衬套是用于高压变压器ON / OFF负荷分接开关装置中的分度装置，作为分度头与动力转换齿轮之间的连接器。分度头通过连接在凸轮轴上的轴与齿轮连接。凸轮轴套有两个尾端，一侧压装在分度曲柄圆上，另一侧装在驱动机构上。每个孔连接不同的驱动机构，当分度圆转动并且曲柄销与第一孔接合时，第一驱动机构开启。通过改变索引位置来获得不同的功率类型。凸轮衬套用作曲柄圆和齿轮-之间的连接器。 它是在功率变化索引机制中提供的。分度曲柄圆有许多分度孔，但是机构有6个驱动，所以在曲柄速度指示轮和中心相交的轴之间设有6个孔的凸轮轴套，并与齿轮连接。这个凸轮衬套通常用聚苯乙烯，尼龙6和PVC制成。由于经常调节高电压分度，这个凸轮套变得加热并磨损。通过重复调节施加压力，会造成损坏。图1-凸轮轴实体模型和装配塑料是人造材料，它们比玻璃更有柔性，但它们可以制成同样透明和光滑的。它们重量轻，同时具有良好的强度和刚性。它们可以起到抵制化学物质腐蚀的作用。而且他们可以很容易地塑造成不同的形状。常用的热塑性材料有聚苯乙烯，尼龙6，聚氯乙烯，聚丙烯等。模具制造在塑料行业中占有重要地位，因为相关产品占消费品成分的70以上。注塑成型是生产各种热塑性产品的复杂而高效的手段，具有生产周期短，产品表面性能优异，无二次加工，成型复杂形状效果好等诸多优点。复合塑料产品注塑模具的设计和制造对于满足塑料行业的工业需求起到了更大的作用。因此，在工业上需要能够生产塑料部件的塑料注塑成型技术。 文献综述表明，对复杂塑料部件的注塑工具的设计和制造缺乏研究。 因此，本项目重点研究了带挡板式冷却通道的注塑模具设计以及分析凸轮衬套的浇口位置。3.注塑成型工艺这是一种通过将液体熔融材料注入模具来生产零件的制造工艺，注塑成型可以用一系列材料进行。部件的材料被送入一个加热的桶中混合并被装入一个模腔，在那里它冷却并硬化成型腔的形状。产品设计完成后，通常由工业设计师设计，模具由模具制造商制成，并进行精密加工以形成所需部件的特征。注塑成型被广泛用于制造各种零部件，从汽车的最小部件到整个车身面板。必须考虑部件，部件的所需形状和特征，模具的材料以及成型机的性能。这种设计考虑和可能性的广度促进了注塑成型的多功能性。注塑成型使用柱塞或螺杆式柱塞将熔融的塑料材料压入模腔，固化成符合模具轮廓的形状。图2-注射成型过程的模型注塑包括将原料高压注入模具，将聚合物成型为所需的形状。模具可以是单腔或多腔。在多腔模具中，每个腔可以是相同的并且形成相同的部分，或者可以是独特的，并且在单个循环期间形成多个不同的几何形状。铝合金模具通常不适合大批量生产或具有狭窄尺寸公差的零件，因为它们具有较差的机械性能，并且在注射和夹紧循环期间更易于磨损，损坏和变形，但在小批量应用中具有成本效益，因为模具制造成本和时间大大减少。许多钢铁模具的设计可以在一生中处理超过一百万个零件，并可能花费数十万美元来制造。材料通过止回阀向前输送，并在螺杆前端收集到一个称为射击的体积。射出是用于填充模腔的材料的体积，补偿收缩，并且提供缓冲（大约保留在枪管中的总射出体积的10，并且防止螺杆底部出来）。当足够的材料聚集时，材料以高压和高速被强制进入零件成型腔。为了防止压力峰值，该过程通常利用对应于螺杆从恒定速度转变为恒定压力控制的95-98全腔的转移位置。注射时间通常在1秒以内，一旦螺杆到达转移位置，将施加填充压力，从而完成模具填充并补偿热收缩，这对于热塑性塑料来说是相当高的。施加压力，直到浇口（型腔入口）固化。一旦浇口凝固，没有更多的材料可以相应地进入空腔，螺杆往复运动并获取下一个循环的材料，同时模具内的材料冷却，从而可以排出并且尺寸稳定。这种冷却时间通过使用来自热敏装置的冷却管线循环水或油而显着降低。最后一部分通常会出现分模线，浇道，浇口标记和顶针标记。通常不需要这些特征，但是由于该过程的性质而不可避免。 浇口标记出现在连接熔体输送通道（浇道和浇道）到部件形成腔的浇口处。由于微小错位，磨损，气体排气口，相邻部件的相对运动的间隙和或接触注入的聚合物的配合表面的尺寸差异，造成分模线和顶针标记。模具是用于描述用于在模制中生产塑料部件的工具的常用术语。由于模具制造昂贵，通常仅用于生产数千个部件的大规模生产。典型的模具由硬化钢，预硬钢，铝或铜合金构成。建立一个模具的材料的选择一般来说，钢模的制造成本更高，但其寿命较长将抵消较高的初始成本，而不是较高的零件数量；预硬钢模具耐磨性较差，用于较小的体积要求或较大的部件，他们的典型钢的硬度在Rockwell-C标准上是38-45；硬化钢模经过机械加工后进行热处理， 这些在耐磨性和寿命方面远远优越。典型的硬度范围在50和60之间的洛氏硬度（HRC）；铝制模具的成本可以大大降低，而且当用现代计算机化设备进行设计和加工时，对于成型数十万个部件来说是经济的。表1-拟合和公差编号描述拟合类型公差1主导柱-主导衬套紧动配合H7/g62浇道衬套-型腔板中等传动配合H7/m63芯杆-型芯板间隙配合H7/h64复位杆-型芯板紧动配合H7/ g65起模杆-型芯板紧动配合H7/ g66推板导柱-推顶导套紧动配合H7/ g67定位环-机压板松动配合H7/f6注塑过程可以分为三个阶段：（1）填充阶段：在填充阶段，塑料注入腔体开始填充。在设计一个由注塑工艺制造的零件时，塑料流入模腔，与模具壁接触迅速冻结。这会在模具和熔化的塑料之间形成一层冻结的塑料。流动前沿与模具接触并冻结，因此，冷冻层中的分子不是高度定向的。 随着更多的熔融塑料通过模腔浮出并向模具散热，“冻结”层获得热量。 当冷冻层达到一定厚度时，达到平衡。 这通常发生在几十秒后注塑过程的早期。（2）加压阶段，加压阶段开始后腔填补。虽然所有的流路都应该由这个阶段填充，但腔体的边缘和角落可能不含塑料。为了完全填充几何形状，在加压阶段期间将额外的塑料推入空腔中。由黄色锥体和塑料表示的聚合物注入位置是绿色的。（3）补偿阶段：塑料具有较高的体积收缩率，从平均熔融温度到固体，约为25。因此，更多的材料必须注入模腔以补偿冷却时的塑性收缩。4.模具设计在购买模具钢时，要注意加工性能好，抛光性能好，光蚀刻性好，电火花腐蚀性能好，热处理安全，简单，最小夹杂物等级高，质量始终如一。注塑模具钢的基本特性，如结构均匀，可加工性，热处理时最大的自由变形能力，焊接能力，抛光能力，耐磨性和韧性。中型碳素硅锻造优质钢，其抗拉强度比普通低碳钢大25左右，约165BHN退火。AISI 4130型合金钢预热至约300BHN，以承受闪光的喷丸作用。它具有耐用的重型施工荷载和长期生产运行。NYLON-66是由己二酸与六亚甲基二胺缩聚而成的聚酰胺，NYLON-66具有良好的韧性，高拉伸强度，高弹性，良好的耐热性，优异的耐磨性，抗皱性和优异的化学性在注塑过程中固有的收缩。发生收缩是因为聚合物的密度从加工温度变化到环境温度。收缩率取决于塑料材质，加工条件，产品设计，模具设计。考虑到NYLON-66的收缩率为0.5。如表1所示，凸轮衬套的尺寸已经考虑到了收缩余量的变化。这个总尺寸被纳入型芯和型腔的模具设计中。表2-带收缩余量的凸轮轴套的尺寸编号组件细节毫米为单位以毫米为单位的0.5收缩余量总尺寸（mm）1直径1650.32565.3252直径2350.17535.1753直径3280.1428.144直径4200.1020.105直径570.0357.0356长度1150.07515.0757长度215.50.077515.57758长度3190.09519.0958. 凸轮衬套模具设计组件的名称： CAM-BUSH材料： NYLLON-66组件的重量： 66g收缩配额： 0.5模具的平均壁厚： 15mm闭合模具的闭合高度：250mm活塞端面距校直工作台最大距离：610mm工具类型： 两板、两腔模具系杆之间的距离： 350300 mm图9-凸轮轴套的实体模型浇道衬套：浇道的最大直径应至少为6毫米。最小直径应大于喷嘴孔0.5-1mm。 浇口通道的长度应尽可能短，不长于100mm。浇道夹角必须为4-5。转轮设计：设计者设计模具的主要考虑因素是转轮的形状和横截面，转轮的尺寸和转轮的布局。转轮横截面形状不同为圆形，半圆形，梯形，梯形，六角形，方形，矩形。 由于加工容易，所以选择半圆形截面型流道转轮直径计算：D =（W*4L）/3.7=(66*416）/3.7=4.39mmD-转轮直径，L-转轮长度= 16mm，W-凸轮重量= 66g图10-模具的实体模型和分解图模具温度必须保持在塑料的热点，以便将其冷却到刚性状态。如果模具温度不均匀并且这些应变可能导致射出后模制件变形，则设定差异冷却应变。热量输入由注射加热缸提供以塑化，必须从模具中去除材料以允许喷射。Q = mCp（T-mat T-mould）+ Lt = 660.4（240-40）+57.8 = 9094.8cal / hr.图11-凸轮衬套的型腔和型芯9.结论模具的设计采用Unigraphics软件进行模具设计。在设计阶段，考虑了各种因素，进而产生了一个无缺陷、经济的塑料部件。组件的喷射更容易，成本和周期时间都减
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