骨架零件注塑模具设计 .doc
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1、本 科 毕 业 设 计 (论 文)骨架零件注塑模具设计Injection Mold Design of Skeleton Parts 学 院: 机械工程学院 专业班级: 机械设计制造及其自动化 学生姓名: 学 号: 指导教师: (副教授) 2014 年 5 月毕业设计(论文)中文摘要骨架零件注塑模具设计摘 要:本设计主要叙述了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)为材料的骨架零件注塑模具的设计过程。此模具在设计时考虑了骨架零件的生产批量及其生产效率和生产成本。此产品为方形骨架零件,其外形较为规则,中间为空心结构,其侧面有凹槽。考虑到产品需要一定的抗冲击性,耐腐蚀性及优良的电气性能。本产品选用丙
2、烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)材料。由于本产品结构为内部空心,且侧面有凹槽。所以在模具结构上必须带有抽芯结构。由于本产品的生产批量较大,故模具的自动化要求较高,所以采用斜导柱抽芯机构。在本设计中模具的结构为斜导柱固定在定模板上,斜滑块在动模板上滑动的结构形式,定位方式采用定位销和锁紧楔定位锁紧。最后由推件板将塑件推出。本设计对主要的零件都进行了设计,并在文中插入了非标准零件图。以及模具结构图。关键词:注塑模具;侧向抽芯;骨架零件毕业设计(论文)外文摘要Injection Mold Design of Skeleton Parts Abstract: The design of the m
3、ain narrative of acrylonitrile - butadiene - styrene copolymer (ABS) for the material skeleton parts injection mold design process. This mold was designed with a production volume and production efficiency and production costs skeleton parts. This product is a square frame part, its shape more regul
4、ar, intermediate hollow structure, the side grooves. Taking into account the product requires a certain impact resistance, corrosion resistance and excellent electrical properties. This product is made of acrylonitrile - butadiene - styrene copolymer (ABS) materials. As the product structure is holl
5、ow inside, and the side grooves. So in the mold structure must be drawn with the core structure. Due to the large batch production, so the higher the mold automation requirements, so the use of bevel pillar core-pulling mechanism. Its structure is substantially inclined pillar in the fixed mold, obl
6、ique slider movable mold structure. Its positioning using wedge structure positioning. , Pulling oblique lateral pillar classification. Finally, the board will push plastic parts available. The design of the main parts of the design are carried out and insert a non-standard parts diagram in the text
7、. And the structure of the mold.Keywords: Injection mold; Lateral Pulling; Skeleton parts, 目 录 1 绪论12 塑件成型工艺性分析32.1 塑件的分析32.2 ABS工程塑料的性能分析43 拟定模具的结构形式和初选注射机53.1 分型面位置的确定53.2 型腔数量和排列方式的确定53.3 注射机型号的确定54 浇注系统的设计84.1 主流道的设计84.2 分流道的设计94.3 浇口的设计104.3 冷料穴的设计115 成型零件的结构及计算125.1 成型零件的结构设计125.2 成型零件的工作尺寸计算1
8、26 模架的确定157 导向机构的设计168 脱模机构的设计179 侧向分型与抽芯机构设计1910 温度调节系统的设计2311 排气系统的设计2512 注射机参数的校核26结 论27致 谢28参考文献291 绪论一、研究意义塑料是20世纪发展起来的新兴材料,由于应用广泛,已替代部分金属、木材、皮革及硅酸盐等自然材料,成为现代工业和生活中不可缺少的一种人造化学合成材料,并与金属、木材和硅酸盐三种传统材料一起,成为现代工业生产中四种重要的原材料之一。 二、国内外研究现状和水平塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的,在我国,起步较晚,但发展很快,特别是最近几年,无论在质量、技术和制造能力上都有很
9、大发展,取得了很大成绩。这可以在下列几个方面:(1) CAD/CAM/CAE技术在塑料模的设计制造上应用已越来越普遍,特别是CAD/CAM 技术的应用较为普遍,取得了很大成绩;(2) 应用电子信息工程技术进一步提高了塑料模的设计制造水平;(3) 气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟;(4) 热流道技术的应用更加广泛;(5) 精密、复杂、大型模具的制造水平有了很大提高;(6) 模具寿命不断提高;(7)模具效率不断提高;(8) 采用模具先进加工技术及设备。综上所述,我国塑料模具的质量、技术和制造能力近年来确实发展很快,有些已达到或接近国际水平。然而,由于我国模具制造基础薄弱,各地发展极不平衡,因此总
10、体来看与国际先进水平相比和与国内外市场需求相比,差距还很大。这主要表现在:塑料模具产品水平,工艺装备水平,开发能力及经济效益等方面,管理及其他方面和产需矛盾等方面。三、发展趋势从塑料模具的设计、制造及材料选择等方面的考虑,塑料模具技术发展趋势可归纳为以下几方面:(1) 塑料模具标准化。模具标准化程度将不断提高我国模具标准化程度正在不断提高,估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右,国外发达国家一般为80%左右。(2) 在模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明,CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方
11、向。(3) 加强理论研究。随着塑料制件想大型化,复杂化和精密化发展,模具的制造成本也悦来越高。所以,模具生产已由传统的经验设计想理论设计,数值模拟的方向发展。(4) 塑料模具专用材料的研究与开发。模具材料选用再模具设计与制造中占有重要地位,直接影响模具成本,使用寿命及塑料制件的质量。国内外模具材料工作者进行了大量的研究工作,以开发出的材料有基本型,预硬型,时效硬化型,热处理硬化型和马氏体时效钢和粉末冶金模具钢等几种类型。(5) 模具加工的新技术与发展。模具加工技术与设备的现代化发展,推进了模具行业企业向着技术密集,专业化与柔性化相结合,高技术与高技艺相机和的方向发展。2 塑件成型工艺性分析2.
12、1 塑件的分析该塑件壁厚为2mm3mm,塑件的外形尺寸不大,塑料的熔体流程不长,且塑件的材料为热塑性材料,流动性较好,适合于注射成型。塑件的每个尺寸的公差都不一样,但任务书中已给出部分尺寸的给定公差,未注公差的尺寸取公差MT5.该塑件的形状是一长方体中空零件,其四周有凹槽,塑件形状尺寸如下图2-1所示图2-1 骨架零件2.2 ABS工程塑料的性能分析ABS(共聚物):无毒、无味、微黄色:密度为(1.021.05)g/cm ,制品光泽较好。冲击韧性、力学强度较高、尺寸稳定,电性能、化学耐腐蚀性好,易于成型和机械加工,可作双色成型件。适于作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动件电信结构件等。查文献表0
13、.1可知ABS注射参数如下表项目条件注射类型螺杆式螺杆转速3060r/min喷嘴类型 直通式;温度 180190C料筒温度 前段 200210C中段 210230C后段 180200C模具温度5080C注射压力7090MPa保压力 5070MPa注射时间35 S保压时间1530 S冷却时间1530 S成型时间4070 S后处理 红外灯烘箱;温度70C;时间24h.表2-1ABS注射参数表3 拟定模具的结构形式和初选注射机3.1 分型面位置的确定对此塑件进行结构形式的分析可知,此塑件的分型面选用垂直分型面,分型面形状如图3-1所示图3-1 分型面表示图3.2 型腔数量和排列方式的确定在本设计中,
14、由于此骨架零件属于中小型塑件,而且它的形状比较规则,精度要求也比较一般不是很高,批量生产。但是该塑件的四周有凹槽,所以需要有侧抽芯机构。如果该塑件采用一模一腔虽然可以简化模具的结构以及提高塑件精度,但这样会使生产效率降低并提高生产成本。所以考虑到以上条件在模具中采用一模两腔。由于本塑件的四周有凹槽所以需要侧向抽芯,故本模具的型腔布置方式如图3-2所示:图3-2 型腔排列图3.3 注射机型号的确定通过Proe/E建模分析的塑件质量为5克,取材料密度为1.05g/cm,所以塑件体积为:V=4.76cm (3-1)浇注系统的体积。由于浇注系统的凝料体积是个未知的值。若是流动性好的普通精度塑件,浇注系
15、统凝料月为塑件质量或体积的15%20%(多浇口多型腔时,注塑厂的统计资料)。若是流动性不太好、或者是金木塑件,据统计每个塑件所需浇注系统的质量或体积是塑件的0.21倍。当塑料熔体粘度高,塑件愈小、壁愈薄,型腔越多又做平衡式布置是,浇注系统的质量或体积甚至还要大,而大型塑件采用直接浇口时,浇注系统质量相对很小,可忽略不计。在学校做设计时以0.6nV作为预测估算。V=0.6n V=2.856 cm (3-2)V=n V+ V=12.376 cm (3-3)M=12.376x1.05=12.9948g注射压力:PP (3-3)查文献表0.1可知P=7090MPa 锁模力:PPA (3-4)P塑料成型
16、是型腔压力,ABS塑料的型腔压力为30MPaA浇注系统和塑件在分型面上投影面积的总和 A=25x22.5+3.14x3=571.92mm (3-5)PA=30x571.92=17157.6KN (3-6)根据之前所计算的数据并查参考文献表13-1可选择注塑机型号为XS-ZY-60的卧式注射机,其主要技术参数如下表所示:项目条件结构形式卧式理论注射容积/cm60螺杆直径/mm38注射压力/MPa122注射行程/mm170注射时间/s1.2喷嘴口孔径/mm喷嘴球半径/mmSR12定位孔直径/mm移模行程/mm300锁模力/Kg500最大成型面积/mm130最大模具厚度/mm200最小模具厚度/mm
17、70模板最大行程/mm180锁模方式液压-机械表3-1注射机参数表4 浇注系统的设计 浇注系统的作用,是将塑料熔体顺利的充满到模腔深处,以获得外形轮廓清晰,内在质量优良的塑件。因此要求充模过程快而有序,压力损失小,热量散失少,排气条件好,浇注系统凝料易于与制品分离或切除。 4.1 主流道的设计主流道是指连接注射机喷嘴与分流道的塑料熔体通道,是熔体注入模具最先经过的一段流道,其形状、大小会直接影响熔体的流动速度和注射时间。在本设计中我采用的是垂直式主流道。在卧式注射机上主流道垂直于分型面,为了使凝料能顺利拔出,主流道结构为圆锥形。锥角取4,内壁粗糙度Ra小于0.4,主流道小端直径取决于注射机喷嘴
18、孔孔径d=喷嘴孔孔径+(0.5-1)mm=5mm浇口套的材料为T8A ,热处理要求为5357HRC,SR=喷嘴球半径+(1-2)mm=13mm主流道长度L一般控制在60以内在本设计L=50mm主流道大端直径D=d+2Ltan=8mm球面配合高度h=3-5mm 在本设计中取h=3mm主流道具体尺寸如下图4-1所示图4-1 浇口套4.2 分流道的设计在多型腔或单型腔多浇口(塑件尺寸大)时应设置分流道,分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前,通过截面积的变化及流向变换以获得平稳的流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想
19、的充填状态,并在流动过程中压力损失尽可能小,能将塑料熔体均衡的分配到各个型腔。分流道长度L=25mm分流道布置形式及截面的形状尺寸如图4-2,4-3所示:图4-2 分流道布置形式图图4-3分流道截面图4.3 浇口的设计浇口也称进料口,是连接分流道和型腔的通道,除了直接浇口外,它是浇注系统中截面最小的部分,但却是浇注系统中的关键部分,浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。浇口的作用是使从流道来的熔融塑料以较快的速度进入并充满型腔,型腔充满塑料以后,浇口应按要求迅速冷却封闭,防止预塑时(螺杆后退)型腔内还未凝固的熔体回流。本设计中塑料的材料为ABS, ABS适用于各类浇口,在本设计中选
20、用侧浇口,浇口截面形状为半圆形,其半径为0.5mm长度为0.5mm 4.3 冷料穴的设计在完成一次注射循环的间隔,考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度,从喷嘴端部到注射机料筒以内约10mm25mm的深度有个温度逐渐升高的区域,这时才达到正常的塑料溶体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳,如果这里温度相对较低的冷料进入型腔,便会产生次品。为克服这一现象的影响,用一个井穴将主流道延长以接受冷料,防止冷料进入浇注系统的流道和型腔,把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴成为冷料穴(冷料井)。在本设计中冷料穴为端部是球头形拉料杆的形式。冷料穴截面
21、直径为20mm,长度为18mm。5 成型零件的结构及计算成型零件主要包括凹模、凸模、型芯、镶拼件,各种成型杆与成型环。5.1 成型零件的结构设计凹模是成型塑料件外表面的成型零件。凹模的基本结构可以分为整体式、整体嵌入式和组合式。通过之前所分析本塑件的结构为中空的工字型薄壁零件,四周有侧凹结构,故在本设计中采用侧向滑块组合式凹模。本塑件尺寸较小,可采用电火花,线切割等加工方式。然后将其装入模板中,这样提高了加工效率,且便于日后的维修拆卸。型芯的设计。在本设计中塑件的内表面为一中空的方形孔,故型芯为方形杆。在脱模时采用推件板推出。5.2 成型零件的工作尺寸计算成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用来
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