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加油机油枪手柄护套模具设计【17张CAD图纸和说明书】

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加油 机油 枪手 护套 模具设计 17 cad 图纸 以及 说明书 仿单
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摘要

塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一,而注塑模具是其中发展较快的种类,因此,研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。

本文的课题是油枪手柄护套模具设计,文中首先对注塑件进行结构、工艺分析,然后通过测绘确定出了塑件的零件图。在已知塑件材料为ABS的情况下,确定了ABS的收缩率、塑件的尺寸精度、塑件的表面质量及成型的工艺参数,最后根据这些参数确定了注塑机的类型。在模具设计过程中,首先对分型面及型腔的数目进行确定,选择模架后分别对浇注系统、浇口、导向定位机构、滑块、顶出系统、排气系统、冷却系统进行设计。模具的初步设计完成后,用proe软件中的塑料顾问分别对浇口位置、塑料填充、冷却质量、注塑压力等进行分析,来验证模具设计的要否所合理,从而完成模具的设计。



关键词:塑料注塑模;塑件工艺分析;模具参数,CAE分析。


 Abstract

In now days, plastic is one of the quickest growing industry of the industry classes in the world, but Injection mold is the part of cases what grow more fast. So studying the knowledge of Injection mold is good to know more about the process of plastic products, and it also makes sense to improve the products quality.

This article is about the mold design and this design is for a product of hand shank safeguard. Firstly, it produces the molding’s structure and technology, and then draw the detail drawing through mapping. In the case of knowing the mold material which is ABS, the article makes sure of shrinkage、dimensional accuracy、surface quality and technological parameter of molding. At last, on the basis of those parameters choose a right injection molding machine. In the process of design, at first, it makes sure the numbers of molding sand and the location of parting surface. After choosing the moldbase, start to design gating system、pouring gate、guide rail system、sliders、ejection system、exhaust system、cooling system. After finishing the first step of design, using plastic advisor of a part pro/engineer analyses gate location、molding filling、colling quality、injection pressure and so on to make sure the design is or not right. If everything is ok, then finish the design.



Key word: plastic mold; technical analysis of molding; mold parameters; CAE analysis



目录

1 引言……………………………………………………………………………1

2 注塑件的分析…………………………………………………………………3

2.1注塑件零件图    …………………………………………………………3

2.2ABS塑料概述     ………………………………………………………3

2.3ABS收缩率的确定……………………………………………………6

2.4塑件的尺寸精度及表面质量    …………………………………………6

2.4.1 尺寸精度   ………………………………………………………6

2.4.2 塑件的表面质量   ………………………………………………8

2.5塑结构分析………………………………………………………………8

3 注塑成型参数确定……………………………………………………………10

3.1注塑成型工艺过程   ……………………………………………………10

3.2注塑成型的工艺参数   …………………………………………………12

3.3注塑机的选择   …………………………………………………………14

3.4模具在注塑机上的安装尺寸校核   ……………………………………16

4 模具设计    ……………………………………………………………………18

4.1模具设计的流程   ………………………………………………………18

4.2 分型面的确定及型腔数目的确定  ……………………………………19

4.2.1分型面的确定 ……………………………………………………19

4.2.2型腔数目的确定 …………………………………………………20

4.3浇注系统设计   …………………………………………………………21

4.3.1主流道设计 ………………………………………………………21

4.3.2分流道设计 ………………………………………………………23

4.4浇口确定   ………………………………………………………………23

4.5模具材料的选择   ………………………………………………………24

4.6模架的确定   ……………………………………………………………24

4.6.1模架说明 …………………………………………………………24

4.6.2模架的选用 ………………………………………………………26

4.7导向与定位机构   ………………………………………………………27

4.8滑块设计   ………………………………………………………………27

4.8.1斜导柱滑块设计 …………………………………………………27

4.8.2液压缸侧向抽芯滑块设计 ………………………………………31

4.9顶出系统设计  …………………………………………………………31

4.10成型零件工作尺寸的计算 ……………………………………………31

4.10.1成型零件尺寸计算的基本内容  ………………………………32

4.10.2成型零件的尺寸计算  …………………………………………32

4.11排气设计 ………………………………………………………………33

4.12冷却系统设计 …………………………………………………………33

4.12.1温度调节对塑件质量的影响……………………………………33

4.12.2对温度调节系统的要求…………………………………………34

4.12.3冷却系统参数确定………………………………………………34

5 proe参数化设计………………………………………………………………38

6 proe塑料顾问塑件对塑件的流动性分析……………………………………41

7 结论  ……………………………………………………………………………44

8 参考文献  ………………………………………………………………………46

9 致谢 ……………………………………………………………………………47

10 附录……………………………………………………………………………48

附录一 塑料制品的公差数值表…………………………………………48

附录二 常用液压机的技术参数…………………………………………49

附录三 部分国产常用注射机的主要技术参数…………………………50


1  引 言

模具是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的模具工业,日益受到人们的重视和关注。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中,60~80%的零部件,都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗,是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”,用模具生产的最终产品的价值,往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低,已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。

20世纪80年代以来,国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求,同时为模具的发展提供了巨大的动力。这些年来,中国模具发展十分迅速,模具工业一直以15% 左右的增长速度快速发展。振兴和发展中国的模具工业,日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”已经取得了共识。目前,中国有17000多个模具生产厂点,从业人数约50多万。在模具工业的总产值中,冲压模具约占50%,塑料模具约占33%,压铸模具约占6%,其他各类模具约占11%。近年来,中国模具工业企业的所有制成分也发生了变化。除了国有专业厂家外,还有集体企业、合资企业、独资企业和私营企业,他们都得到了迅速的发展。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,许多研究机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。


内容简介:
毕业设计论文题目名称加油机油枪手柄护套模具设计摘要塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一,而注塑模具是其中发展较快的种类,因此,研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。本文的课题是油枪手柄护套模具设计,文中首先对注塑件进行结构、工艺分析,然后通过测绘确定出了塑件的零件图。在已知塑件材料为ABS的情况下,确定了ABS的收缩率、塑件的尺寸精度、塑件的表面质量及成型的工艺参数,最后根据这些参数确定了注塑机的类型。在模具设计过程中,首先对分型面及型腔的数目进行确定,选择模架后分别对浇注系统、浇口、导向定位机构、滑块、顶出系统、排气系统、冷却系统进行设计。模具的初步设计完成后,用PROE软件中的塑料顾问分别对浇口位置、塑料填充、冷却质量、注塑压力等进行分析,来验证模具设计的要否所合理,从而完成模具的设计。关键词塑料注塑模;塑件工艺分析;模具参数,CAE分析。IIIABSTRACTINNOWDAYS,PLASTICISONEOFTHEQUICKESTGROWINGINDUSTRYOFTHEINDUSTRYCLASSESINTHEWORLD,BUTINJECTIONMOLDISTHEPARTOFCASESWHATGROWMOREFASTSOSTUDYINGTHEKNOWLEDGEOFINJECTIONMOLDISGOODTOKNOWMOREABOUTTHEPROCESSOFPLASTICPRODUCTS,ANDITALSOMAKESSENSETOIMPROVETHEPRODUCTSQUALITYTHISARTICLEISABOUTTHEMOLDDESIGNANDTHISDESIGNISFORAPRODUCTOFHANDSHANKSAFEGUARDFIRSTLY,ITPRODUCESTHEMOLDINGSSTRUCTUREANDTECHNOLOGY,ANDTHENDRAWTHEDETAILDRAWINGTHROUGHMAPPINGINTHECASEOFKNOWINGTHEMOLDMATERIALWHICHISABS,THEARTICLEMAKESSUREOFSHRINKAGE、DIMENSIONALACCURACY、SURFACEQUALITYANDTECHNOLOGICALPARAMETEROFMOLDINGATLAST,ONTHEBASISOFTHOSEPARAMETERSCHOOSEARIGHTINJECTIONMOLDINGMACHINEINTHEPROCESSOFDESIGN,ATFIRST,ITMAKESSURETHENUMBERSOFMOLDINGSANDANDTHELOCATIONOFPARTINGSURFACEAFTERCHOOSINGTHEMOLDBASE,STARTTODESIGNGATINGSYSTEM、POURINGGATE、GUIDERAILSYSTEM、SLIDERS、EJECTIONSYSTEM、EXHAUSTSYSTEM、COOLINGSYSTEMAFTERFINISHINGTHEFIRSTSTEPOFDESIGN,USINGPLASTICADVISOROFAPARTPRO/ENGINEERANALYSESGATELOCATION、MOLDINGFILLING、COLLINGQUALITY、INJECTIONPRESSUREANDSOONTOMAKESURETHEDESIGNISORNOTRIGHTIFEVERYTHINGISOK,THENFINISHTHEDESIGNKEYWORDPLASTICMOLDTECHNICALANALYSISOFMOLDINGMOLDPARAMETERSCAEANALYSISIII目录1引言12注塑件的分析321注塑件零件图322塑料概述323收缩率的确定624塑件的尺寸精度及表面质量6241尺寸精度6242塑件的表面质量825塑结构分析83注塑成型参数确定1031注塑成型工艺过程1032注塑成型的工艺参数1233注塑机的选择1434模具在注塑机上的安装尺寸校核164模具设计1841模具设计的流程1842分型面的确定及型腔数目的确定19421分型面的确定19422型腔数目的确定2043浇注系统设计21IV431主流道设计21432分流道设计2344浇口确定2345模具材料的选择2446模架的确定24461模架说明24462模架的选用2647导向与定位机构2748滑块设计27481斜导柱滑块设计27482液压缸侧向抽芯滑块设计3149顶出系统设计31410成型零件工作尺寸的计算314101成型零件尺寸计算的基本内容324102成型零件的尺寸计算32411排气设计33412冷却系统设计334121温度调节对塑件质量的影响334122对温度调节系统的要求344123冷却系统参数确定345PROE参数化设计386PROE塑料顾问塑件对塑件的流动性分析41V7结论448参考文献469致谢4710附录48附录一塑料制品的公差数值表48附录二常用液压机的技术参数49附录三部分国产常用注射机的主要技术参数5001引言模具是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的模具工业,日益受到人们的重视和关注。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中,6080的零部件,都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗,是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”,用模具生产的最终产品的价值,往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低,已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。20世纪80年代以来,国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求,同时为模具的发展提供了巨大的动力。这些年来,中国模具发展十分迅速,模具工业一直以15左右的增长速度快速发展。振兴和发展中国的模具工业,日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”已经取得了共识。目前,中国有17000多个模具生产厂点,从业人数约50多万。在模具工业的总产值中,冲压模具约占50,塑料模具约占33,压铸模具约占6,其他各类模具约占11。近年来,中国模具工业企业的所有制成分也发生了变化。除了国有专业厂家外,还有集体企业、合资企业、独资企业和私营企业,他们都得到了迅速的发展。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,许多研究机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。中国塑料模工业从起步到现在,历经半个多世纪,有了很大发展,模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48IN(约122CM)大屏幕彩电塑壳注射模具、65KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具,精密塑料模具方面,已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力,在模具CAD/CAE/CAM技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型模具材料等方面取得了显著进步;在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。塑料模具是一项新兴的产业,随着塑料产品品种和市场需求的为断增长,随着塑料模具设计和制造技术的不断提高,我国塑料模具产业将会有更好的发展前景。本课题加油机油枪手柄护套模具设计,这个课题是十分实际的,它就是加油站中加油机上的油枪护套,也就是说解决本课题具有很重要的现实意义。本课题给出油枪护套的塑件,要完成这个课题,首先要根据塑件的外形测绘出创建这个塑件的3D所需要的各个参数。用3D软件所这个塑件做出来,并按要求把它的零件图画出1来,再用CAD的方法把加工此塑件的模具给做出来。最后通过对其进行注塑工艺分析,设计出合理的注塑模具、绘制出合理的注塑模具装配图及零件图。本课题的关键是模具的结构设计,塑件壁厚比较薄而且中间是空的,这就给结构设计提出了提出了一个新的要求,并给设计带来一定的困难。但经过自己的不断努力及老师的帮助,使得这次的毕业设计能够顺利完成。22注塑件的分析21注塑件零件图塑件零件图如图21所示年产量小批量材料阻燃ABS材料厚度1MM图21塑件零件图22ABS塑料概述ABS树脂是目前产量最大,应用最广泛的聚合物,它将PS,SAN,BS的各种性能有机地统一起来,兼具韧,硬,刚相均衡的优良力学性能。3表21ABS塑料物理特性化学名称丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物英文名称ACRYLONITRILEBUTADIENESTYRENE比重105克/立方厘米成型收缩率0407成型温度200240干燥条件8090ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物,A代表丙烯腈,B代表丁二烯,S代表苯乙烯。在ABS中,随着丙烯腈、丁二烯的含量不同,其性能估有所变化丙烯腈可以提高颜料的耐热性和耐腐蚀性能,丁二烯可以提高塑料的的弹性和冲击强度,苯乙烯可以改善塑料的电绝缘性能和成型加工性能,所以在应用中可以根据使用要求对以上三种单体的含量进行调整。ABS工程塑料一般是不透明的,外观呈浅象牙色、无毒、无味,兼有韧、硬、刚的特性,燃烧缓慢,火焰呈黄色,有黑烟,燃烧后塑料软化、烧焦,发出特殊的肉桂气味,但无熔融滴落现象。ABS工程塑料具有优良的综合性能,有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性,成型加工和机械加工较好。ABS树脂耐水、无机盐、碱和酸类,不溶于大部分醇类和烃类溶剂,而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。下面分别来叙述ABS塑料性能1)一般性能ABS外观为不透明呈象牙色粒料,其制品可着成五颜六色,并具有高光泽度。ABS相对密度为105左右,吸水率低。ABS同其他材料的结合性好,易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS的氧指数为1820,属易燃聚合物,火焰呈黄色,有黑烟,并发出特殊的肉桂味。2)力学性能ABS有优良的力学性能,其冲击强度极好,可以在极低的温度下使用;ABS的耐磨性优良,尺寸稳定性好,又具有耐油性,可用于中等载荷和转速下的轴承。ABS的耐蠕变性比PSF及PC大,但比PA及POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。3)热学性能ABS的热变形温度为93118,制品经退火处理后还可提高10左右。ABS在40时仍能表现出一定的韧性,可在40100的温度范围内使用。4)电学性能4ABS的电绝缘性较好,并且几乎不受温度、湿度和频率的影响,可在大多数环境下使用。5)环境性能ABS不受水、无机盐、碱及多种酸的影响,但可溶于酮类、醛类及氯代烃中,受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。ABS的耐候性差,在紫外光的作用下易产生降解;于户外半年后,冲击强度下降一半。6)ABS塑料的加工性能ABS同PS一样是一种加工性能优良的热塑性塑料,可用通用的加工方法加工。ABS的熔体流动性比PVC和PC好,但比PE、PA及PS差,与POM和HIPS类似;ABS的流动特性属非牛顿流体;其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系,但对剪切速率更为敏感。ABS的热稳定性好,不易出现降解现象。ABS的吸水率较高,加工前应进行干燥处理。一般制品的干燥条件为温度8085,时间24H;对特殊要求的制品如电镀的干燥条件为温度7080,时间1818H。ABS制品在加工中易产生内应力,内应力的大小可通过浸入冰乙酸中检验;如应力太大和制品对应力开裂绝对禁止,应进行退火处理,具体条件为放于7080的热风循环干燥箱内24H,再冷却至室温即可。7)主要用途ABS在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机外壳、仪表壳、仪表盘、水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等;汽车工业上用ABS制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管、加热器等,还可用ABS夹层板制作小轿车车身;ABS还可用来制作水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具、电子琴及收录壳体、食品包装容器、农药喷雾器及家具等。8)成型特性无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥8090度,3小时。宜取高料温,高模温,但料温过高易分解分解温度为270度。对精度较高的塑件,模温宜取5060度,对高光泽耐热塑件,模温宜取6080度。如需解决夹水纹,需提高材料的流动性,采取高料温、高模温,或者改变入水位等方法。如成形耐热级或阻燃级材料,生产37天后模具表面会残存塑料分解物,导致模具表面发亮,需对模具及时进行清理,同时模具表面需增加排气位置。23ABS收缩率的确定由于影响收缩率的因素较多中,在选取收缩率时应根据塑件的具体情况区别对5待,一般来说应遵循以下原则1)对收缩率范围较小的塑料,取平均收缩率;2)对收缩率范围较大的塑料,可根据塑件的形状选取。对壁厚的制品取上限,对壁薄的制品取下限;3)应考虑注射成型中的工艺对收缩率的影响(注射压力越高,收缩率越小;注射温度越高,收缩率越大;注射时间越短,收缩率越大);4)当塑料的收缩率很大时,可根据有关的图表选取。由表22查出ABS的收缩率为0308,根据收缩率选取的原则确定ABS的收缩率为05。表22收缩率范围不大的常用塑料收缩率塑料名称收缩率范围()塑料名称收缩率范围()聚苯乙烯0508聚碳酸酯0508聚砜0408ABS0308聚甲基丙烯酸甲酯0507氯化聚醚0406有机玻璃0509注射酚醛112聚苯醚051醋酸纤维素050724塑件的尺寸精度及表面质量241尺寸精度(1)尺寸精度的选择;塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准,然而在满足塑件使用要求的前提下,设计时总是尽量将其尺寸精度放低一些,以便降低模具的加工难度和制造成本。对塑件的精度要求,要具体分析,根据装配情况来确定尺寸公差,该塑件是一般民用品,所以精度要求为一般精度即可,但是由于要保证两半壳体的闭合,所以在凹槽和锁位处应该对精度要求高些,对其要有公差配合要求,应选择高精度。根据精度等级选用表,ABS的高精度为MT2级,一般精度为MT3级。根据塑件尺寸公差表,在公称尺寸在100120范围内,取MT2B级的公差数值为052MM,MT3B级的公差数值为078MM。6表23常用材料模塑件公差等级和选用GB/T14486公差等级标注公差尺寸材料代号模塑材料高精度一般精度未注公差尺寸ABSMT2MT3MT5无填料填充MT3MT4MT6PA尼龙类塑料玻璃纤维填充MT2MT3MT5PC聚碳酸酯MT2MT3MT5PE聚乙烯MT5MT6MT7MT3MT4MT6POM聚甲醛MT4MT5MT7MT3MT4MT6MT2MT3MT5PP聚丙烯MT2MT3MT5MT2MT3MT5PF酚醛塑料MT3MT4MT6(2)尺寸精度的组成及影响因素制品尺寸误差构成为(21)SZCA式中制件总的成型误差;塑料收缩率波动所引起的误差;S模具磨损后所引起的误差;C模具成型零件制造精度所引起的误差;Z模具安装,配合间隙引起的误差;A影响塑料制品尺寸精度的因素比较复杂,归纳有以下三个方面1)模具模具各部分的制造精度是影响制件尺寸精度重要的因素。2)塑料材料主要是收缩率的影响,收缩率大的尺寸精度误差就大。3)成型工艺成型工艺条件的变化直接造成材料的收缩,从而影响尺寸精度。242塑件的表面质量表面质量是一个相当大的概念,包括微观的几何形状和表面层的物理力学性7质两方面技术指标,而不是单纯的表面粗糙度问题。塑件的表观缺陷是其特有的质量指标,包括缺料,溢料与飞边,凹陷与缩瘪,气孔,翘曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的决定性因素,通常要比塑件高出一个等级。该塑件要求对型腔抛光,所以对粗糙度的要求比较高,查表得ABS抛光后的表面粗糙度为002M,但考虑塑件表面为磨砂面则要加入喷砂工艺。表24不同材料所能达到的表面粗糙度25塑件结构分析图21塑件三维图上图是本课题给出油枪护套的塑件,要求做出生产此塑件的模具。要完成此课题,首先要根据塑件的外形测绘出创建这个塑件的3D所需要的各个参数。用3D软件所这个塑件做出来,并按要求把它的零件图画出来,最后再用CAD的方法把加8工此塑件的模具给做出来。下面对该塑件进行结构分析根据我们所学的知识,抽芯机构按动力来源可以分为手动抽芯、气动抽芯、液压和机动抽芯四种类型。抽芯机构中比较典型的有斜导柱抽芯机构、弯销内侧抽芯机构、齿轮齿条抽芯机构等。对于本塑件,要把这个塑件加工出来,必须有两个侧抽。对于行程大的两个滑块我们还可以采用液压油缸的来回移动来完成侧抽,这种方法最简单也最容易实现。其中这最主要的原因就是滑块的行程比较的大,由弯销或斜导柱来完成侧抽就有一定的限制了。如果用弯销或斜导柱机构,就必须使弯销或斜导柱有较大的倾斜角度,且模具的高度会明显的增加,浪费了材料。而用液压来完成侧抽的话,直接由液压的活塞直接带动就可以完成侧向抽芯的动作。而对行程较少的两个滑块我们则可以采用斜导柱侧向抽芯机构。斜导柱侧向抽芯机构相对于弯销来说要简单一点,这一组滑块我们采用斜导柱侧向抽芯机构。本课程设计所提供的塑件,厚度比较薄而且中间是空的,所以本课题在考虑模具的结构,可以不用采用顶出机构,而是用手动的方式,在开模时将塑件从模具型腔中取出。这样就可以使模具的结构简单化,大大减少了制造的成本,但同时给操作人员的操作带来了麻烦。另外本课题所要解决的问题就是浇注系统设计。根据我们所学的知识,浇注系统由主流道、分流道、冷料井、浇口等组成。浇口是连接流道与型腔的一段窄狭通道,它是浇注系统的关键部分,它的形状、尺寸和开设的位置对制品的成型质量影响很大。在本设计中采用点浇口,它从制品内侧边缘进料,就可以得到一个看不出浇口的塑件,从而使外表更加的美观、更加的漂亮,这样也就可以让人手拿着比较的舒服。如果采用直浇口,就会在塑件上残留有料头,塑件从注塑机上取出经过修剪料头才可以完成产品,而且修剪后的料头留下的痕迹直接影响着产品的美观及人手的舒适度,所以这里采用了一个点浇口。但采用了点浇口就要采用二次分型,在本设计中尼隆棒与限位杆结合的方法来完成二次分型。在合模时,尼隆棒与定模上的孔对盈配合,从而使动模与定模暂时无法脱开,这时就可以取塑头了,当定模移动到与限位杆接触时,定模无法再移动,此时定模与动模脱开。但随着定模与动模距离的不断增大,两个小滑块在斜导柱的作用下也完成了侧抽。尼隆棒的作用就是完成模具的二次分型,二次分型完成后等几十秒就可以取塑件了。对于两个小的滑块,它们的行程比较的小,但它们的长度相对比较的长而且滑块的一侧还必须有一个斜面,这样就最好采用燕尾槽的结构了。因为要使滑块的两侧都采用滑槽式的,其中的一侧可以用铣刀铣出来,但斜面处的滑槽就不易加工。所以我们采用了一侧滑槽一侧是斜面的燕尾槽结构形式。3注塑成型参数确定931注塑成型工艺过程注塑成型是利用塑料的可挤压性与可模塑性,首先将松散的粒状或粉状成型物料从注塑机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化,使之成为粘流状态熔体,然后在柱塞或螺杆的高压推动下,以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中,经过一段时间的保压冷却以后,开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制件。一般分为成型前的准备、注射成形过程以及塑件的后片理三个阶段。1)物料准备为使成形工艺过程能顺利进行并保证塑料制件的质量,在成形前应进行一系列必要的准备工作。成型前应对物料的外观色泽、颗粒情况,有无杂质等进行检验,并测试其热稳定性,流动性和收缩率等指标。对于吸湿性强的塑料,应根据注射成型工艺允许的含水量进行适当的预热干燥,若有嵌件,还要知道嵌件的热膨胀系数,对模具进行适当的预热,以避免收缩应力和裂纹,有的塑料制品还需要选用脱模剂,以利于脱模。另外当改变产品、更换原料及颜色时均需清洗料筒,通常柱塞式料筒可拆卸清洗,而螺杆式料筒可采用对空注射法清洗。2)注塑成形过程完整的注射成型过程包括加料、加热塑化、加压注射、保压、冷却定型、脱模等工序。但从实质上讲主要是塑化、注射充模和冷却定型等基本过程。塑料在料筒内经过加热达到流动状态后,进入模腔内的流动可分为充模(图中0T1时间段)、保压补缩(图中T1T2时间段)、倒流阶段(图中T2T3时间段)和浇口冻结后的冷却(图中T3T4时间段)冷却四个阶段,注塑过程可以用如图所示。图中0代表螺杆或柱塞开始注射熔体的时刻;当模腔充满熔体(TT1)时,熔体压力迅速上升,达到最大值P0。从时间T1到T2,塑料仍处于螺杆的压力下,熔体会继续流入模腔内以弥补因冷却收缩而产生的空隙。由于塑料仍在流动,而温度又在不断下降,定向分子(分子链的一端在模腔壁固化,另一端沿流动方向排列)容易被凝结,所以这一阶段是大分子定向形成的主要阶段,P1为浇口冻结时的压力。这一阶段的时间越长,分子定向的程度越高。从螺杆开始后退到浇口处熔体冻结为止(时间从T2T3),由于模腔内的压力比流道内高,会发生熔体倒流,从而使模腔内的压力迅速下降。其中,塑料凝结时的压力和温度是决定塑料制件平均收缩率的重要因素。从浇口处塑料完全冻结起到制件脱模取出时为止,倒流不再继续进行,模腔内的塑料塑料冷却并凝固定型。在冷却阶段中,随着温度的迅速下降中,模腔内的塑料体积收缩,压力也逐渐下降。开模时,模腔内的压力不一定等于外界大气压。有可能有一个残余压力(即图中P2)。当残余压力为下值时,脱模比较困难,塑件容易被10刮伤甚至破裂;当残余压力为负值时,塑件表面出现凹陷或内部产生真空泡;当残余压力接近零时,塑件不仅脱模方便,而且质量较好。图31注射成形过程中塑料压力的变化3)制件后处理由于成型过程中塑料熔体在温度和压力下的变形流动非常复杂,再加上流动前塑化不均匀以及充模后冷却速度不同,制件内经常出现不均匀的结晶、取向和收缩,导致制件内产生相应的结晶、取向和收缩应力,脱模后除引起时效变形外,还会使制件的力学性能,光学性能及表观质量变坏,严重时会开裂。故有的塑件需要进行后处理,常用的后处理方法有退火和调湿两种。退火是为了消除或降低制件成型后的残余应力,此外,退火还可以对制件进行解除取向,并降低制件硬度和提高韧性,温度一般在塑件使用温度以上的1020度至热变形温度以下1020度之间;调湿处理是一种调整制件含水量的后处理工序,主要用于吸湿性很强、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件调湿处理所用的加热介质一般为沸水或醋酸钾溶液(沸点为121,加热温度为100121,保温时间与制件厚度有关,通常取29小时。一般ABS制品不需后处理,只有电镀级制品需经烘烤(7080,24小时)以钝化表面痕迹,并且需电镀的制品不能使用脱模剂,制品取出后要立即包装。所以对于本设计,不采用后处理。32注塑成型工艺参数11正确的注射成形工艺可以保证塑料熔体良好塑化,顺利充模、冷却与定型,从而产出合格的塑料制作。温度、压力和时间是影响塑件注射成形的重要参数。1)温度注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度,喷嘴温度和模具温度等。喷嘴温度通常略微低于料筒的最高温度,以防止熔料在直通式喷嘴口发生“流涎现象”;模具温度一般通过冷却系统来控制;为了保证制件有较高的形状和尺寸精度,应避免制件脱模后发生较大的翘曲变形,模具温度必须低于塑料的热变形温度。对于模具的温度,在现实生产中有两种方法来保证火焰加热和通过打塑件来提高模具的温度。ABS料与温度的经验数据如表31所示。2)压力注射成型过程中的压力包括注射压力,保压力和背压力(塑化压力)。注射压力指柱塞或螺杆顶部对塑料熔体所施加的压力。其作用是克服熔体流动充模过程中的流动阻力,使熔体具有一定的充模速率及对熔体进行压实。保压力的大小取决于模具对熔体的静水压力,与制件的形状,壁厚及材料有关。对于流动性好的料,保压力应该小些,以避免产生飞边,保压力可取略低于注射压力。背压力是指注塑机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压力,背压力除了可驱除物料中的空气,提高熔体密实程度之外,还可以使熔体内压力增大,螺杆后退速度减小,塑化时的剪切作用增强,摩擦热量增大,塑化效果提高,根据生产经验,背压的使用范围不超过2MPA。2)时间完成一次注塑成型过程所需要的时间称为成型周期。包括注射时间,保压时间,冷却时间,其他时间(开模,脱模,涂脱磨剂,安放嵌件和闭模等),在保证塑件质量的前提下尽量减小成型周期的各段时间,以提高生产率,其中,最重要的是注射时间和冷却时间,在实际生产中注射时间一般不超过10S,保压时间较长一般为20120秒,冷却时间一般为30120MIN(这三个时间都是根据塑件的质量来决定的,质量越大则相应的时间越长)。对于ABS的参数情况则如下表所示表31常用热塑性注射成形的工艺参数塑料项目ABS高抗冲击ABS耐热ABS阻燃ABS透明ABS注射机类型螺杆式螺杆式螺杆式螺杆式螺杆式12螺杆转速/(R/MIN)30603060306020503060形式直通式直通式直通式直通式直通式喷嘴温度/C180190190200190200180190190200前段200210200210200220190200200220中段210230210230220240200220220240料筒温度/C后段180200180200190200170190190200模具温度/C50705080608550705070注射压力/MPA709070120851206010070100保压压力/MPA50705070508030605060注射时间/S3535353504保压时间/S15301530153015301540冷却时间/S15301530153010301030成形周期/S40704070407030703080经过上面的经验数据和推荐值,可以初步确定成型工艺参数,因为各个推荐值有差别,而且有的与实际注塑成型时的参数设置也不一致,结合两者的合理因素,初定制品成型工艺参数如表33所示,另外这些基本的参数在塑件注塑的过程中根据实际需要做适当的修改。表33制品成型工艺参数初步确定特性内容特性内容注塑机类型螺杆式螺杆转速/(R/MIN)40喷嘴形式直通式模具温度60喷嘴温度/180后段温度/170190中段温度/190200前段温度/20022013注射压力/MPA80保压力MPA50注射时间/S3保压时间5冷却时间/S20其他时间/S20成型周期/S50成型收缩05干燥温度/6080干燥时间/S233注塑机的选择如表34所给信息知,选用单螺杆注塑机。表34单双杆注塑机比较类型特点适用单螺杆挤出机结构简单软质聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS等型材双螺杆挤出机对材料的推进、分散、混合效果好高精度、高硬度(如硬聚氯乙烯)的大型塑件、如塑料门窗等1)由公称注射量选定注射机由注射量选定注射机由PRO/E建模分析得(材料密度取)3105/GCM总体积V1526CM;总质量M1633G;3流道凝料体积估算(将流道创建出来,体积分析由PROE完成)V056CM;M060G3实际注射量为V15260561582CM;实实际注射质量为M16330601693G;实根据实际注射量应小于08倍公称注射量原则,即08VV(31)公实VV/081693082116CM;公实3表35G54S200/400参数值项目G54S200/400参数值额定注射量/CM320040014螺杆(注塞)直径/MM55注射压力/MPA109注射行程/MM160注射方式螺杆式锁模力/KN2540最大成形面积/CM2645最大开合模行程/MM260模具最大厚度/MM406模具最小厚度/MM165喷嘴圆弧半径/MM18喷嘴孔直径/MM4顶出形式动模板设顶板,开模时顶杆通过动模板与顶板相碰,机械顶出塑件动、定模固定板尺寸/MMXMM532X634拉杆空间/MM290X368合模方式液压机械流量/(L/MIN)170、12压力/MPA65机器外形尺寸/MMXMMXMM4700X1400X1800形式卧式2)锁模力计算FKPA(32)式中K为安全系数,K1112;P为型腔内熔体的平均压力,一般取注射压力的2550,柱塞式注塑机取40MPA50MPA,螺杆式注塑机取20MPA35MPA;A为制品和浇注系统在分型面上的总投影面积,另外,投影面积由三维选型软件PROE知A511372MM2;K取K12;由前面表知选用螺杆式注塑机,取P408032MPA;则FKPA1232106511372106196366848N1963KN3)由锁模力选定注射机15结合上面两项的计算,查国产注射机主要技术参数表取G54S200/400,主要技术参数如表354)选择的注塑机外形如下图所示图32注塑机外形34模具在注塑机上的安装尺寸校核1)喷嘴尺寸由注塑机参数知注塑机前端的球面半径R1与模具主流道始端的球面半径R2必须吻合如下图所示16图33主流道结构喷嘴与主流道始端的尺寸关系R2R1(12)MM,而注塑机上注塑头的半径为R118MM,而模具上喷嘴的半径尺寸为R220MM,满足要求。浇口流道与注塑机浇口之间的关系DD(051)MM,而所选的“喷嘴孔直径”为4MM,而设计中所采用的喷嘴直径为45MM,满足要求。2)定位圈尺寸校核在注塑机上安装模具时,应将模具的定位圈装入注塑机的定位孔中,以保证模具的主流道与注塑机喷嘴准确对中。模具定位圈与注塑机定位孔采用H9/F9的间隙配合。3螺孔尺寸校核图34模具在注塑机上的安装方式由上图知,选用图(B)式压板结构确定模具在注塑机的位置。4模具厚度校核由三维软件PROE测量模具的厚度为170MM,而所选注塑机的最小间距为165MM,满足要求;另外模具的最大长度为774MM,而注塑机的外形尺寸为4700X1400X1800,同样满足要求。5)开模行程的较核所选注塑机为全液压式锁模机构,最大开模行程受模具厚度影响。此时最大开模行程S等于注塑机移动、固定模板台面之间的最大距离减去模具厚度。开LHH(510)MM(35)12260015610166260156满足要求。式中17L注塑机移模行程260MM;H推出距离0MM(本模具设计中没有顶出机构);1H流道凝料与二次分型行程156MM。24模具设计41模具设计的流程模具设计的流程如下步骤所示,也可以参照图41模具结构详细设计的流程图1)制品的造型。可直接采用通用的三维造型软件。2)根据注塑制品采用专家系统进行模具的概念设计,专家系统包括模具结构设计、模具制造工艺规划、模具价格估计等模块,在专家系统的推理过程中,采用基于知识与基于实例相结合的推理方法,推理的结果是注射工艺和模具的初步方案。方案设计包括型腔数目与布置、浇口类型、模架类型、脱模方式和抽芯方式等。3)在模具初步方案确定后,用CAE软件进行流动、保压、冷却和翘曲分析,以确定合适的浇注系统、冷却系统等。如果分析结果不能满足生产要求,那么可根据用户的要求修改注塑制品的结构或修改模具的设计方案。4)对设计方案进行评价,根据评价的结果,或者修改注塑制品的结构,或者修改设计方案。5)在完成CAE分析和方案评价后,进行模具的详细结构设计,包括型腔、型芯的设计、浇注系统的布置及尺寸、冷却系统的布置及尺寸等。6)模拟模具开模、推件与合模的过程,并进行模具的干涉检查。7)进行成本估计,并由CAM软件进行数控加工模拟和自动生成型腔、型芯的NC代码。得到的装配模型存入实例库中,供以后的设计参考。8)为了适用工厂的需要,还应完成由三维图向二维工程图的转换,包括各种视图生成、尺寸标注、标题栏、明细表、物性计算等。18图41模具结构详细设计的流程图42分型面的确定及型腔数目的确定421分型面的确定分型面的选择原则(1)便于塑件脱模;(2)在开模时尽量使塑件留在动模;(3)外观不遭到损坏;(4)有利于排气和模具的加工方便。此毕业设计中,分型面的选择也不能按照一般的原则进行选取,也就是说不能选择在投影面积最大的地方,经分析塑件的结
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