手电筒注塑模具设计

浙江工业大学博士论文XX学校毕业设计规范题目名称：手电筒注塑模具设计学生姓名学校编号大学专业贸易班级级别教师开始和结束时间：年月日至年月日22XX学院毕业设计手册摘要根据塑料产品的要求，了解塑料零件的用途，分析塑料零件的工艺性和尺寸精度等工艺要求，选择塑料零件的尺寸。该模具采用一件两件式，侧浇口进料，海天80XB型注塑机，设置冷却系统，由计算机辅助设计和PROE绘制二维装配图和零件图，选择合理的模具加工方法。附有说明书，用简明的文字、简明的示意图和计算，系统地分析塑料零件，以便进行合理的模具设计。关键词：机械设计；模具设计；绘制二维地图；PROE绘制三维图，注塑机的选择内容摘要一第1章导言31.1塑料介绍31.2注射成型和注射模具3第二章塑料材料分析62.1塑料材料的基本特性62.2塑料零件材料的成型性能62.3塑料零件材料的主要用途7第三章塑料零件的工艺分析83.1塑料零件的结构设计83.2塑料零件的尺寸和精度93.3塑料零件的表面粗糙度103.4塑料零件的体积和质量10第四章注塑工艺方案和模具结构的分析与确定114.1、注射成型工艺分析5114.2闸门类型的确定124.3空腔12数量的确定4.4注塑机的选择和验证124.4.1注入量检查134.4.2验证分型面14上塑料零件的投影面积和夹紧力4.4.3、模具与注塑机安装模具相关部分尺寸检查15第五章注塑模具的结构设计175.1分型面的设计175.2空腔17的布局5.3浇注系统的设计185.3.1浇注系统的组成185.3.2确定浇注系统的原则185.3.3主通道19的设计5.3.4分流器20的设计5.3.5闸门设计205.3.6冷料孔21的设计5.4注射模零件的设计7215.4.1成型零件的结构设计225.4.2成型零件23工作尺寸的计算5.5排气结构设计245.5.1模具24宽度和尺寸的计算5.5.2模具25长度和尺寸的计算5.5.3模具高度尺寸25的计算5.5.4冲头宽度尺寸25的计算5.5.5冲头长度的计算255.5.6冲头高度尺寸25的计算5.6脱模机构的设计255.6.1脱模机构的选择原则265 . 6 . 2 26型脱模机构的选择5.6.3推杆机构26的具体设计5.7注塑模具温度调节系统275.7.1温度调节对塑料零件质量的影响275.9模板和标准件的选择285.9.1模板28的选择5.10。30型侧向抽芯机构的选择液压缸侧抽芯机构30的设计第六章模具材料的选择346.1成形零件34的材料选择6.2注塑模具用钢等级34摘要35致谢37参考文献38第一章引言模具制造业是国民经济建设中的重要产业。我国模具工业的振兴和发展越来越受到重视和关注。“模具是工业生产的基本工艺设备”也已成为大多数行业的共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家用电器和通讯产品中，60% 80%的零件必须依靠模具成型。模具生产的零件的高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低消耗是其他加工和制造方法无法比拟的。这个模型也是一个“利益放大器”。由模具生产的最终产品的价值通常是模具本身价值的几十倍或几百倍。模具工业是制造业的基础产业，是技术成果转化的基础，同时也是高技术产业的重要领域。1.1塑料介绍塑料是一种以树脂为主要成分的聚合物材料。它在一定的温度和压力下具有流动性。可成型为一定的几何形状和尺寸，成型固化后保持原有形状不变。塑料具有许多优异的性能，广泛应用于现代工业和日常生活中。它具有密度低、重量轻、比强度高、绝缘性能好、介电损耗低、化学稳定性高、减摩耐磨性能好、振动和隔音性能好等优点。此外，许多塑料还具有特殊的性能，如耐水性、耐湿性、透气性、耐辐射性和耐瞬时烧蚀性1。塑料已经从取代一些金属、木材、皮革和无机材料发展成为各部门不可缺少的化学材料。在国民经济中，塑料生产已经成为各行各业不可缺少的重要材料之一。1.2注射成型和注射模具将塑料成型为产品有许多生产方法。最常见的是注射、挤出、压缩、注射、压延和吹塑。其中，注射成型是塑料成型中最常用的方法。除了氟塑料，几乎所有的热塑性塑料都可以用这种方法成型。它具有成型周期短、形状复杂、尺寸精度高、易于实现全自动生产等一系列优点。因此，它被广泛用于生产塑料零件，其产量约占目前塑料零件产量的30%。然而，注射成型的设备价格和模具制造成本相对较高，不适合单件和小批量塑料零件的生产。要了解注塑成型和注塑模具，首先必须了解注塑机的一些基本知识，注塑机是注塑成型的主要设备，依靠注塑机通过高压加热等工艺来注射颗粒状塑料。注塑机是用于热塑性或热固性塑料注射成型的主要设备。根据它们的外观，它们可以分为垂直型、水平型和直角型。它们由注射装置、锁模装置、脱模装置和模板框架系统组成。注射成型是根据金属压铸的原理发展起来的。其基本原理是利用塑料的可挤压性和可模塑性。首先，将松散的颗粒状或粉末状成型材料从注塑机的料斗中送入高温桶中进行加热、熔化和塑化，使之成为粘性流体熔体；然后，在柱塞或螺杆的高压推动下，松散的颗粒状或粉末状成型材料通过筒体前端的喷嘴以较大的流量注入到温度相对较低的封闭模具中；经过一段时间的保压、冷却和成型时间后，打开模具就可以将一定形状和尺寸的塑料制品从模腔中取出。注塑生产中使用的模具称为注塑模具，是实现注塑生产的工艺设备。注塑模具有很多种类型，它们的结构与很多因素有关，例如塑料的类型、塑料零件的复杂程度以及注塑机的类型。它们的基本结构由两个主要部分组成：动模和定模。固定模具部件安装在注塑机的固定板上，活动模具部件安装在注塑机的活动模板上，在注射成型过程中，活动模板随着注塑机的合模系统移动。在注射成型过程中，活动模具部分和固定模具部分由导柱封闭。通用注塑模具由成型零件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型和抽芯机构、推料机构、加热和冷却系统、排气系统和支撑零件2组成。注塑模具、塑料原料和注塑机通过注塑工艺连接在一起。注射成型工艺的核心问题是采取一切措施获得塑化良好的塑料熔体，将其注射到型腔中，并在受控条件下冷却和成型塑料部件，以达到所需的质量。注塑机和模具结构确定后，注塑工艺条件的选择和控制是决定成型质量的主要因素。注塑成型有三个工艺条件，即温度、压力和时间。在莫塑料模具设计不仅要采用计算机辅助设计技术，还要采用计算机辅助工程技术。这是发展的必然趋势。注射成型分为两个阶段，即开发/设计阶段(包括产品设计、模具设计和模具制造)和生产阶段(包括材料采购、模具测试和成型)。传统的注射成型方法是在正式生产前根据经验和直觉设计模具。模具组装后，通常需要几次模具测试。当发现问题时，不仅需要重新设置工艺参数，还需要修改塑料产品和模具的设计，这势必增加生产成本，延长产品开发周期。目前，在国际市场上应用最广泛的注塑成型模拟分析软件有澳大利亚的MOLDFLOW、美国的CFLOW、华中科技大学的H-FLOW等。MOLDFLOW软件包括三个部分：MOLDFLOW塑料顾问(产品优化顾问，缩写为MPA)、MOLDFLOW塑料洞察(注塑模拟分析，缩写为MPI)、MOLDFLOW塑料专家(注塑过程控制专家，缩写为MPX)。CAE技术可以完全取代模具测试。CAE技术提供了从产品设计到生产的完整解决方案。在模具制造和加工之前，在计算机上模拟和分析整个注射成型过程，以准确预测熔体的填充、保压和冷却条件，以及产品中的应力分布、分子和纤维取向分布、收缩和翘曲变形，从而使设计者能够尽快发现问题并及时修改产品和模具设计，而不是在模具测试后修复模具。这不仅是对传统模具设计方法的突破，而且对减少甚至避免模具维修和报废、提高产品质量和降低成本具有重大的技术和经济意义。第二章塑料材料分析2.1塑料材料的基本特性丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物由丙烯、丁二烯和苯乙烯共聚而成。这三种组分各自的特性使ABS具有良好的综合物理性能。丙烯腈使ABS具有良好的耐腐蚀性、耐热性和表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使ABS具有良好的加工性能和染色性能。ABS是目前产量最大、应用范围最广的工程塑料之一，因其价格便宜、原料易得。它是一种很好的热塑性塑料。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物无毒、无味、呈黄色。模制塑料具有良好的光泽、不透明度和密度，为1.02-1.05。它具有良好的冲击强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电性能。水、无机盐、碱和酸对ABS影响很小。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物不溶于大多数醇类和烃类溶剂，但在与烃类长期接触后会软化和膨胀，并在酮类、醛类、酯类和氯化烃类中溶解或形成乳液。当受到冰醋酸、植物油和其他化学物质的侵蚀时，ABS的表面会产生应力开裂。ABS有一定的硬度。其热变形温度高于聚苯乙烯、聚氯乙烯和聚酰胺。它具有良好的尺寸稳定性，易于成型和加工。混色后可以混合成任何颜色。其缺点是耐热性低，连续工作温度约为70，热变形温度约为93，耐候性差，在紫外线的作用下容易硬化和变脆。ABS性能指标：密度1.0233541.05()，收缩率，熔点，抗弯强度80Mpa，抗拉强度3549Mpa，抗拉弹性模量1.8Gpa，抗弯弹性模量1.4Gpa，抗压强度1839Mpa，缺口冲击强度1120，硬度6286HRR，体积电阻系数，收缩范围。ABS的热变形温度为93118，退火后产品可提高10左右。ABS在-40仍能表现出一定的韧性，可以在-40，100的温度范围内使用。2.2塑料零件的成型性能丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物容易吸水，在模制塑料零件表面产生斑点和波纹等缺陷。因此，成型前应进行干燥处理。当温度升高时，ABS的粘度增加，并且粘度高度依赖于剪切速率。因此，模具设计大多采用侧浇口形式，成型压力高，塑件脱模斜度稍大。很容易产生焊缝，因此在设计模具时，应注意将浇注系统对材料流动的阻力降至最低。在正常成型条件下，壁厚和熔体温度对收缩率影响不大。对于高精度塑料零件，模具温度可控制在5060。对于塑料零件的光泽和耐热性，模具温度应控制在6080。ABS比热容低，塑化效率高，固化快，成型周期短。2.3塑料零件材料的主要用途防抱死制动系统在机械工业中用于制造手电筒、泵轮、轴承、手柄、管道、管接头、电池箱、冷库和冰箱衬里等。在汽车工业中，防抱死制动系统用于制造挡泥板、扶手、热空调管道等。此外，ABS夹层板可以用来制造汽车车身。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物还可用于制造水表壳、纺织设备、电子零件、玩具、电子琴和录音机外壳、食品包装容器、杀虫剂喷雾器和家具。第三章塑料零件的工艺分析在设计模具之前，有必要仔细研究和分析塑料零件的可制造性，如形状结构、尺寸、精度等级和表面质量。只有这样，才能正确确定塑料零件所需的模具结构和模具精度。如图所示，手电筒的具体结构和尺寸如图所示。塑料件复杂程度中等，生产能力大，模具成本低，容易成型，精度要求低。图(1)三维视图3.1塑料零件的结构设计(1)脱模斜度因为注射的产品在冷却过程中收缩，所以在脱模前它会紧紧地包裹住型芯或型腔的突出部分。为了便于脱模，防止产品表面因脱模力过大而变形，平行于脱模方向的产品内外表面应有一定的脱模斜度。脱模斜度与产品形状、壁厚和收缩率有关。如果倾斜度太小，不仅会使产品的尺寸变得困难，而且容易损坏或破裂产品的表面。如果倾斜度过大，虽然脱模方便，但会影响产品的尺寸精度，浪费原材料。通常，塑料件的脱模斜度约为0.5 1.5。根据文献1，ABS塑料件材料的型腔脱模斜度为0.35 130/，型芯脱模斜度为30/ 1(2)、塑料件的壁厚塑料零件的壁厚是最重要的结构元素，也是设计塑料零件时必须考虑的问题之一。塑料零件的壁厚对注塑生产有非常重要的影响。它与注塑过程中的熔体流动、固化和凝固过程中的冷却速度和时间、塑料零件的成型质量、塑料零件的原材料、生产效率和生产成本密切相关。一般来说，在满足使用要求的前提下，塑料件的壁厚应尽可能小。因为太大的壁厚不仅会增加原材料的消耗和生产成本，而且更重要的是，会延迟模具中塑料部件的冷却速度并延长成型周期。此外，容易产生气泡、缩孔和凹陷等缺陷。但是，如果壁