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分型面 偏移 轴线 式长筒 注塑 模具设计 说明书 CAD

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内容简介：

河南机电高等专科学校毕业设计说明书型面偏移轴线式长筒注塑模设计绪论在学校学习的三年来，已经学完了模具专业所要求的全部课程。在毕业前夕，将通过毕业设计的实践环节，进行已学过的知识的全面总结和应用，提高综合能力的应用及扩大模具领域的新知识。一 通过这次设计要达到的目标是： 1、系统的总结、巩固过去已学过的基础课和专业课知识。 2、运用所学知识解决模具技术领域内的实际问题，以次进行综合知识的训练。 经过半个世纪的高速发展，塑料已经成为人类社会建设和发展的重要基础原料之一，塑料的应用已经便及人类所涉及的所有工业、农业、生活领域。 80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为245亿，至2000年我国模具总产值预计为260-270亿元，其中塑料模约占30%左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。我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48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg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。模具是一种技术密集、资金密集型产品，在我国国民经济巾的地位也非常重要。模具工业已被我国正式确定为基础产业，并在“十五”中列为重点扶持产业。由于新技术、新材料、新工艺的不断发展，促使模具技术不断进步，对人才的知识、能力、素质的要求也在不断提高。二 计算机技术在注射模中的应用领域 塑料产品从设计到成型生产是一个十分复杂的过程，它包括塑料制品设计、模具结构设计、模具加工制造和塑件生产等几个工要方面。它需要产品设计师模具设计师、模具加工工艺师及熟练操作工人协同努力来完成，它是一个设计、修改、再设计的反复迭代、不断优化的过程。传统的手工设计已越来越难以满足市场激烈竞争的需要。计算机技术的运用，正在各方面取代传统的手工设计方式，并取得了显著的经济效益。计算机技术在注射模中的应用主要表现在以下几个方面： (1)塑料制品的设计： 基于特征的三维造型软件为设计者提供了方便的设计平台，而且制品的质量、体积等各种物理参数为后续的模具设计和分析打下了良妤的基础。 (2)结构分析： 利用有限元分析软件可以对制品的强度、应力等进行分析，改善制品的结构设计。 (3)模具结构设计： 根据塑料制品的形状、精度、大小、工艺要求和生产批量，模具设计软件会提供相应的设计步骤、参数选择计算公式以及标准模架等，最后给出全套模几结构设计图。 (4)模具开合模运动仿真： 运用CAD技术可对模具开模、合模以及制品被推出的全过程进行仿真，从而检查出模具结构设计的不合理处，并及时更正，以减少修模时间。 (5)注射过程数值分析： 采用CAE方法可以模拟塑料熔体在模腔中的流动与保压过程，其结果对改进模具浇注系统及调整注塑工艺参数有着重要的指导意义，同时还可检验模具的刚度和强度、制品的翘曲性、模壁的冷却过程等。 (6)数控加工： 利用数控编程软件可模拟刀具在三维曲面上的实时加工过程并显示有关曲面的形状数据，同时还可自动生成数控线切割指令、曲面的三轴，五轴数控铣削刀具轨迹等。 目前，国际上占主流地位的注射模CAD软件有Pro/E、I-DEAS、UG、SolidWorks等；结构分析软件有MSC、Analysis等；注射过程数值分析软件有MoldFlow等；数控加工软件有MasterCAM、Cimatron等。 三 塑料的国际发展趋势： 1、从制品开发开始，向机械使用者提供从制品、工艺配方、设备和售后服务等的全方位服务。 2、按照用户要求、设计制造出专为用户解决其工艺困难的适用设备。 3、及时借鉴相关产业的技术发展，将各类最新的科技成果运用到本行业上。 4、紧跟材料科学的进展、使新型设备适用新型材料的加工。 5、树立用户在市场竞争中成败的关键因素是设备这一理念，力求设备运行的高速、高效和节能。 6、企业之间有优化重组的案例，但未件大化企业那种大规模的联合。由于国外专业协作很成熟，塑料机械生产企业的规模都不会太大。 国内发展趋势 1、打破原有行业界限，塑料机械为各行业服务已经定式并向纵深发展，进而有可能向引导市场消费过渡，但要注意引导必须是正确的导向。 2、在条件许可的情况先，通过各种方式，包括合资、合作，继续借鉴国外的先进制品、工艺和设备以发展我国的注塑机，提高技术水平。 3、国内中低档市场容量会被挤压得越来越小。部分产业分化重组，有些企业将减小塑料机械比例而转向多种经营，有的企业将避开国内恶性循环竞争进而开辟国外市场。 4、社会专业协作将逐渐走向成熟。有些厂家将集中精力在莫一个局部市场将生意做大。 5、个别有远见、有实力的企业开始加大科技投入，加速吸纳高素质的管理及科技人员，以图进一步发展并争取与世界大企业抗衡。今后几年塑料制品的大致走向 1、涉及农业和包装两大行业的膜类材料仍然占绝对优势，大部分以PE。部分PVC和PP为原料。 2、以PVC、部分PE、和PP及少量ABS为代表的建筑用、民用工程塑料还将保持增长势头。 3、汽车工业用PP、PVC、PUR及各种工程塑料和热塑性弹性体的用量将随汽车市场的景气程度而变化。 本课题解决的主要问题是如何完成较大抽芯距的抽芯，经过分析和参考本课题采用分型面偏移机构。这样即能可以完成较大的抽芯距，而且也不增加模具的成本。 分型面偏移轴线式长筒注塑 一 塑件的工艺性分析 1）塑件的原材料分析。塑件的材料采用纤维增强聚苯稀（FRPP），属热塑性塑料。从使用性能上看，该塑料具有刚度好、耐水、耐热性强，其介电性呢功能与温度和频率无关等优点，是理想的绝缘材料；从成型性能上看，该塑料吸水性小，熔料的流动性较好，成型容易，但收缩率大。另外，该塑料成型时易产生缩空、凹痕、变形等缺陷，成型温度低时，方向性明显，凝固速度较快，易产生内应力。因此，在成型时应注意控制成型温度，浇注系统应较慢散热，冷却速度不宜过快。 2）塑件的结构和尺寸精度及表面质量的分析 （1）结构的分析。从零件图上分析，该零件总体形状为长筒形。在宽度方向的一侧有一个直径为8mm的孔。因此，模具设计时必须设置侧向分型抽芯机构。 （2）该零件材料为纤维增强聚苯乙烯未注公差为IT5级。该零件尺寸精度中等，对应的模具相关零件的尺寸可以保证。从塑件的壁厚来看，壁厚最大为4，最小为2，壁厚均匀，有利于零件的成型。 （3）表面质量分析 该零件的表面除要求没有毛刺、缺陷，内部不得有导电杂质外，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。宗上分析可以看出，注塑时在工艺参数控制的较好的情况下，零件的成型要求可以的到保证。2。计算塑件的体积和质量 计算塑件的质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。 计算塑件的体积： V=82383 计算塑件的质量：根据设计手册可查的增强聚苯乙烯的密度为 故塑件的质量为： W= =823831.04 =85g3。塑件注塑工艺参数的确定 查找相关文献和参考工厂实际应用的情况，纤维增强聚苯乙烯的成型工艺参数可作如下选择：（试模时，可根据实际情况作适当调整） 注塑温度：包括料筒温度和喷嘴温度。 料筒温度：后段温度 选用220 ； 中段温度 选用240 ； 后段温度 选用260 ； 喷嘴温度：选用 220 注射压力：选用100M 注塑时间：选用30S 保 压：选用72M 保压时间：选用10S 冷却时间：选用30S二。注塑模的结构设计 注塑模结构设计主要包括；分型面选择、模具型腔数目的确定、型腔的排列方式、冷却水道布局、浇口位置设置、模具工作零件的结构设计、侧向分型与抽芯机构的设计、推出机构的设计等内容。1。分型面的选择 模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。根据分型面选择原则和塑件的成型要求选择分型面。 该零件总体为一规则的圆筒形且对称分布，若选择如图所示的分型方式即可降低模具的复杂程度，减少模具加工难度又便于成型后出件。故选择如图分型面。 2。确定型腔的排列方式 本塑件在注塑是采用一模两件，即模具需要两个型腔。综上考虑浇注系统，模具结构的复杂程度等因素才用下图所示的型腔排列方式。3。浇注系统的设计 （1）主流道设计。 根据设计手册查得XS-Z-30型注塑机喷嘴的有关尺寸； 喷嘴前端孔径：=4 喷嘴前端面半径：=12 根据模具主流道与喷嘴的关系： R=+（1-2） D=+（0.5-1） 取主流道球面半径R=13 取主流道的小端半径d=4.5 为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥行，其斜度为-，经换算得主流道大端直径D=8.为了使熔料顺利进入流道，可在主流道出料口设计半径为r=4的圆弧过渡。 （2）分流道设计。 分流道的设计形状及尺寸，应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注塑速率、分流道长度等因素来确定。本塑件的形状不算太复杂，熔料填充型腔比较容易。由于零件较长故分流道较长，为了便于加工起见，选用截面形状为圆形的分流道，查表得R=4。 （3）浇口设计根据塑件的成型要求，选用点浇口较为理想。采用点浇口，浇口的长度很短，不超过其直径，所以脱模后塑件上的浇口痕迹不明显，不需要在修整浇口痕迹。提高了生产率。 4、主流道衬套的设计由于注射成型时，注塑机对模具施加的压力很大，主要用于主流道衬套上，且主流道与高温塑料熔体和注射机喷嘴反复接触和碰撞，所以一般不将主流道直接开在定模上，而是将它单独开在一个主流道衬套中，通常在粹火后嵌入模具，这样在损坏时便于更换修理。其材料选用T8A，热处理后硬度为53-57HRC。 5、抽芯机构的设计 本零件宽度方向一侧有一个圆孔，因此成型小孔的零件必须做成活动的型芯，即须设置抽芯机构。本模具采用直销抽芯机构。 1）确定抽芯距。 抽芯距一般应大于成型孔的深度，计算如下： =+（3-5） =8+（35） =12mm 2）滑块和导滑槽设计 （1）滑块与侧型芯（孔）的连接方式设计。本模具中抽芯机构主要用于成型零件的侧向孔，由于侧向孔的尺寸较小，考虑到型芯的强度和装配问题，型芯和滑块的连接采用镶嵌方法。 （2）滑块的导滑方式。 本模具中为使模具结构紧凑，降低模具装配复杂程度，采用整体式滑块和整体式导向槽的形式。为提高滑块的导向精度，装配时可对导向槽或滑块采用配磨、研磨的装配方法。 （3）滑块的导滑长度和定位装置的设计。 本模具中由于侧抽芯距较短，故导滑长度只要符滑块在开模是的定位要求即可。滑块的定位装置采用台阶的形式。 5。型芯的结构设计型芯主要是和型腔相结合构成制件的形状，来完成制件的成型。其结构见附图。其才料选择其材料选择40Cr,GB3077,热处理后HRC40-45。HB216-260。 （2）型腔的结构设计 该模具采用一模两件的结构形式，考虑到加工的难易程度和材料的价值利用率等因素，型腔采用整体式结构，其结构图见附录。三.模具设计的有关计算 本设计中成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来计算的。 查设计手册的增强聚苯乙烯的收缩率S=0.4-0.8%故平均收缩率为 =（0.4+0.8）%/2=6% ，模具制造公差取=/31.型腔和型芯的工作尺寸计算 型腔、型芯的工作尺寸计算见下表：型芯的计 算 型腔的计 算四、模具加热和冷却系统的设计本塑件在注射成型时不要求有太高的模温，因而在模具上不需要设加热系统。但是，设计冷却系统要遵循以下的设计原则：1）、在保证模具材料有足够的机械强度的前提下，冷却水道尽可能设置在靠近型腔表面。2）、在保证模具材料有足够的机械强度的前提下，冷却水道应安排得尽量紧密。3）、冷却水道的直径应优先采用大于，并且各个水道的直径应尽量相同，避免由于水道直径不同而造成的冷却液流速不均。 4）、冷却液在模具中的流速，以尽可能高一些好，但就其流动状态来说以湍流为佳。6）、制品较厚的部位应特别加强冷却。 7）、充分考虑所用的模具材料的热传导率。 由以上考虑，设定模具平均工作温度为，采用的常温水作为模具冷却介质，其出口温度为，产量为。 （1）求塑件在硬化时每小时释放的热量，查有关文献得聚苯乙烯的单位热量为 （2）、求冷却水的体积流量V 有体积流量V查表可知所需的冷却水道直径非常小。有上述计算可知，因为模具每分钟所需要的冷却水体积流量很小，故可以不设计冷却系统，依靠模具本身的间隙及空冷的方式来冷却模具即可。五、模具闭合高度的确定 在支承与固定零件的设计中，根据前人的设计经验确定：定模座板：；型芯固定板：；滑块厚度：；固定板：；垫板：；动模座板：。 因而模具的闭合高度： =25+25+40+25+50+25 =190六、注塑机有关参数的校核本模具的外形尺寸为。XS-Z-60型注塑机模板最大的安装尺寸为，故能满足模具的安装要求。 由上述计算模具的闭合高度，XS-Z-60型注塑机所允许的模具最小厚度，最大厚度，即模具满足的安装条件。 经查资料XS-Z-60型注塑机的最大开模行程，满足顶出要求。 此外，由于侧分型抽芯距较短，不会过大增加开模距离，注塑机的开模行程足够。 经过验证，XS-ZY-125型注塑机能满足使用要求，可以采用。七、绘制模具装配图和非标准零件工作图 模具的总装配图和非标准零件工作图见图形附录。 本模具的工作原理：模具安装在注塑机上，定模部分固定在注塑机的定模具板上，动模固定在注塑机的动模板上。合模后，注塑机通过喷嘴将熔料经流道注入型腔，经保压、冷却后塑件成型。开模时动模部分随动模一起运动渐渐将分型面打开，与此同时在弯销的作用6的作用下侧抽芯滑块从型腔中退出，完成侧抽芯动作。当分型面打开一定距离的时候，动模停止运动，在注塑机顶出装置的作用下，推动推杆运动将塑件顶出。合模时。随着分型面的闭合侧型芯滑块复位至型腔，同时复位杆也对推杆进行复位。八、注塑模具的装配和审核1、注塑模的装配技术要求 （1）、定模和动模安装平面的平行度按GB/T12556.2和GB/T12555.2的规定。（2）、导柱、导套对定、动模的垂直度按GB/T12555.2和GB/T12556.2的规定。（3）、模具所有的活动部分应保证位置准确、动作可靠、不得有歪斜和卡滞现象，要求固定的零件不得相对窜动。（4）、注塑件的嵌件或机外脱模的成形零件在模具上的安放位置应定位准确、安放可靠，具有防止错位措施。（5）、流道转弯处，应光滑圆弧连接镶拼处应密合，浇注系统表面粗糙度参数最大允许值。（6）、热流道模具其浇注系统不得有泄漏现象。（7）、滑块运动应平稳，合模后滑块与楔块应压紧接触面积不少于，开模后，定位应准确可靠。（8）、冷却和加热系统应畅通，不应有泄漏现象。（9）、气动或液压系统应畅通，不应有泄露现象。（10）、电气系统应绝缘可靠，不允许有漏电或短路现象。（11）、在模具上装有吊环螺钉时，应符合GB825的规定。2、注塑模的审核基本结构方面1）、注射模的结构和基本参数是否与注塑机匹配。2）、注射模是否具有合模导向机构，机构是否合理。3）、分型面选择是否合理、有无产生飞边的可能。塑件是否滞留在没有顶出机构的动模（或定模）一侧。4）型腔的布置与浇注系统的设计是否合理。浇口是否与塑料原料相适应。浇口位置是否恰当。浇口与流道的几何尺寸及形状是否合理。5）、成型零部件设计是否合理。6）、顶出机构与侧向分型或抽芯机构是否合理、安全、可靠。7）、是否有排气机构，其形状是否合理。8）、是否需要温度调节系统。温控元件是否足够，精度等级如何，寿命长短如何，加热和冷却质量的循环回路是否合理。9）、支承零部件结构是否合理。10）、外形尺寸能否保证安装。固定方式选择得是否合理、可靠。安装用的螺栓孔是否与注射机、动、定模固定板上的螺孔一。2、设计图纸方面（1）、装配图：零部件的装配关系是否明确，零件的标注是否齐全，与名细表中的序号是否对应。（2）、零件图：零件号、名称、加工数量是否有确切的标注。尺寸公差和形位公差是否合理齐全。成型零件容易磨损的部位是否预留了修磨量。各个零件的材料选用是否恰当。表面粗糙度和热处理要求是否合理。（3）、制图方法：制图方法是否正确。是否符合国家标准。图面表达的几何形状与技术要求是否容易理解。3、注射模设计质量 （1）、设计注射模时，是否正确地考虑到塑料原料的工艺特性、成型性能，注射机类型可能对成型质量产生的影响，对成型过程中可能产生的缺陷。（2）、是否考虑到塑件对注射模导向精度的要求，导向机构设计是否合理。（3）、成型零部件的工作尺寸计算是否正确。能否保证产品的精度。其本身是否有足够的强度和刚度。（4）、支承零部件能否保证模具具有足够的整体刚度和强度。（5）、是否考虑到试模和修模要求。4、安装及搬运条件方面 有无便于装拆时用的撬槽、装拆孔、牵引螺钉和起吊装置，对其是否做了标记。 结 论 经过了一段时间的学习和工作,我完成了分型面偏移轴线式长筒注塑模的设计。从开始接到设计题目到设计的实现,再到论文文章的完成,每走一步对我来说都是新的经历和挑战.这也是我在大学三年来完成的最大的项目.在这段时间里,我学到了很多知识,也感受很多.我从一个对模具设计毫无经验、毫无头绪，经过这次的学习与实践我已掌握了设计模具的基本知识，在模具设计上不再是无头绪了，知道了该从什么地方下手，该怎么样做。在对塑料模设计相关技术很不了解的状态下，我开始了独立的学习，查看相关的资料和书籍，让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，使自己的设计一步步完善起来，条理逐步的清晰，每一次的改进都是我学习的收获。 通过这次设计使我树立了良好的项目设计思路：看到项目，首先要分析项目的可行性，如果项目可行，则可进行项目的方案论证，从中找出最优的设计方案，在列好设计提纲，并逐一对其进行设计与论证，最后进行全局的汇总和优化。在内容设计方面，比较深入的学习了冷冲压模具结构与设计方面的知识，补充了自己知识上的不足，更重要的是给自己找到了一个发展的方向。 由于水平有限，在设计中难免出现这样或那样的问题，恳请各位老师能一一指正。同时我自己以后也会勤于学习和钻研行业和专业知识，努力提高专业技术水平。致 谢 本设计在制作过程中，得到指导老师于智宏、班主任翟德梅、任课老师杨占尧、原红玲、苏光等老师的悉心指导，在此表示衷心的感谢！他们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。 感谢高斌昭、丁举刚、魏冬辉、赵阳阳、李启、杜举等同学对我的帮助和指点，尤其感谢杜举同学