机械设计制造及自动化专业毕业论文--榨汁机内支架塑料模具设计

机械 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 制造及自动化专业毕业 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 --榨汁机内支架塑料模具设计 机械设计制造及自动化专业毕业论文--榨汁机内支架 塑料模具设计 专 业 机械设计制造及自动化 班级学号 机自 – 0542 学生姓名 纪华 指导教师 蔡玉俊 副教授 二〇〇七 年 六 月 天津工程师范学院本科生毕业设计 Plastic mould design of Juice-extractor part 专业班级机自0542 学生姓名纪 华 指导教师蔡 玉 俊 副教授 系 别机械工程系 2007年6月 摘 要 模具行业是国民经济的一项重要行业近年来模具一直朝着高质量高效率低成本短周期的方向发展传统的模具设计中模具设计者们是利用二维CAD软件来进行初步设计的然而现在三维模具设计已经被广泛使用它使设计过程接近 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化使初步设计得以迅速实现在本设计中将对榨汁机内支架的模具通过ProENGINEER软件进行三维设计并对设计过程进行讲解 在本设计中首先对塑件结构材料特性用途以及参数进行分析确定模具采用 一模两腔并使用点浇口填充型腔的总体布局形式在模具设计过程中对侧向抽芯 机构分型面的设计浇注系统排气系统冷却系统脱模机构进行了详细的介绍最后 通过对注塑机参数校核和生产验证证明模具结构设计合理性 通过本次模具设计可以看出三维模具设计可以缩短设计周期提高设计质量 大大的增加工作效率 关键字榨汁机内支架注塑模具一模两腔侧向抽芯机构 ABSTRACT The die and mould industry is an important industry of the national economy In recent years mould is developing towards high quality high efficient low cost and short- period In traditional mould design mould designers was using 2D CAD Software Tools to proceed the preliminary design However 3D mould design already has been used extensively nowadays which makes mould design approach to standardization and makes preliminary design quickly realize In this article it presents 3D mould design for juice-extractor part by ProE and explains its design process in detail In this design at first it have analyzed the plastic part structure material properties use and parameters ascertained the mould layout form of One to Two cavities and adopted the general distribution form of pin-point gate filling with cavity In this mould design process it has introduced in detail for side Core-Pulling mechanism the design of parting surface gating system and venting system cooling system ejection mechanism Finally through checking and production proofing for molding machine parameters the mould structure is proved to be reasonability Through this mould design it may find out that 3D mould design can shorten design cycle raise design quality and largely increase the working efficiency Key words Juice-extractor part Plastic injection mould One mould two cavities Side Core-Pulling mechanism 目 录 第1章 绪论 1 11我国模具发展的现状 1 12 主要发展方向 1 第2章 材料与塑件分析 3 21 塑料及其工业 3 22 塑件分析 3 23 塑件材料的选择及材料的工艺特性 4 24 塑件体积和质量的计算 6 第3章 模具设计 7 31 确定型腔数及其排列方式 7 32 分型面的设计 7 33 排气系统的设计 8 34 成型零件的结构形式及设计 9 com 凹模的结构设计 9 com 凸模的结构设计 10 第4章 浇注系统的设计 11 41 主流道的设计 11 com 主流道衬套设计 11 com 定位圈设计 12 42 分流道设计 13 43 浇口的设计 14 44 冷料穴和拉料杆的设计 15 com 拉料杆的设计 16 第5章 标准模架的选定 17 51 注射模的标准模架 17 52 支承零部件的设计 17 com 固定板支承板 17 com 支承件 18 com 动定模座板 19 53 合模导向机构设计 20 com 导向机构的作用 20 com 导柱导向机构 20 第6章 冷却系统的设计 22 61模具温度与塑料成型的关系 22 6(2冷却时间的确定 23 63冷却参数计算 23 第7章 推出机构设计 27 71 推出机构的结构组成与分类 27 com 推出机构的结构组成 27 com 推出机构的设计要求 27 72 推出机构 28 第8章 侧向分型与抽芯机构设计 29 81 抽拔力与抽拔距的计 29 82 斜导柱分型抽芯机构的设计 30 第9章 注塑机的选择 32 91 注射机的选择 32 92 注射机工艺参数的校核 33 com 最大注射量的校核 33 com 注射压力的校核 33 com 锁模力校核 34 com 开模行程较核 34 com 模具安装尺寸的校核 34 第10章 模具设计总图 36 结 论 38 参考文献 39 附录1英文资料 40 附录2中文翻译 51 致 谢 58 三维图 59 第1章 绪论 11我国模具发展的现状 模具是制造业的重要工艺基础在我国模具制造属于专用设备制造业中国虽然很早就开始制造模具和使用模具但长期未形成产业直到20世纪80年代后期中国模具工业才驶入发展的快车道近年不仅国有模具企业有了很大发展三资企业乡镇个体模具企业的发展也相当迅速? 冲击强度 120Mpa 拉伸强度 218Mpa 马丁耐热 5060? 表22 PVC注射工艺参数 注射机类型 螺杆式 螺杆转速 200 30rmin 喷嘴形式 直通式喷嘴 喷嘴温度 150170? 模具温度 30 60? 注射压力 80 130Mpa 保压压力 40 60 Mpa 冷却时间 15 40s 周期 40 90s 后处理 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 红外线烘箱温度70?时间03 1h 备注 原材料应预干燥05h以上 24 塑件体积和质量的计算 设计中材料选用聚氯乙烯PVC密度为115,2gcm3此处取15gcm3通过ProE软件的分析计算功能分别计算出塑件浇口的体积V和质量M 通过计算得V件 1806cm3质量为M com 271g 通过计算得V浇 1297cm3质量为M com 310g 第3章 模具设计 31 确定型腔数及其排列方式 根据塑件的三维结构形式考虑了一模一腔和一模具两腔的两套方案介绍如下 1(如果采用一模一腔可以通过点浇口上端进料容易保证零件的质量同时模具尺寸小降低了模具成本但塑件壁厚较厚造成塑件充型不均匀产品质量无法保证充型时间常不能适应大批量的生产要求大大降低了生产效率 2(如果采用一模两腔的布置虽然模具的尺寸增大制造成本有所提高但是保证产品的精度而且生产效率较高适应大批量生产的要求 经过对以上两套方案进行比较由于塑件本身的形状尺寸较小而且本身结构特殊考虑到模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计所以采用一模两腔的形式模具的型腔排列方式如下图所示 图31模具的型腔排列方式 32 分型面的设计 为了塑件及浇注系统凝料的脱模和安放嵌件的需要将模具型腔适当地分为两个或者多个部分这些可以分离部分的接触表面即为分型面 分型面形式由塑件的具体情况而定常见的有水平分型面斜分型面阶梯形分型面曲面分型面及垂直分型面 分型面对制品的表面质量尺寸精度脱模型腔型芯结构和排气以及进料浇口和模具制造都有直接影响因此在选择和确定分型面的时候应该全面分析比较和考虑选择较为有利的方案 分型面确定的要点如下 1(应选在制品的最大外形尺寸之处否则制品无法脱模同时还应选在使制品留在动模之处有利于脱模 2(不能影响制品外观尤其是对表面质量有要求的制品 3(便于浇口进料利于成型易于排气 4(利于型腔加工从而使制品的精度易于得到保证 5(利于嵌件的安装以及活动镶件和弹性活动螺纹型芯的安装 在本模具设计当中分析塑件的结构特点并根据浇口形式采用双分型面三板式注射模具第一分型面分型取出浇注系统凝料为辅助分型面第二分型面为主分型面分型后取出塑件在一模两腔的模具布局形式下首先以塑件的最大面即中心面为第二分型面这样分开上下型腔在定模部分增加一块中间板为第一分型面取出凝料塑件外表有凸台和侧孔增加两个侧抽机构因为塑件有罗纹和凹槽制作两个镶件 图32块的形状示意图 33 排气系统的设计 当塑料熔体充填模具型腔时必须将浇注系统和型腔内的空气以及塑料在成型过程中产生的低分子挥发气体顺利地排出模具外边如果型腔内的气体不能被排出干净塑件上就会形成气孔产生熔接不牢表面轮廓不清及充填不满等成型缺陷另外气体的存在还会产生反压力而降低充模速度影响产品质量因此设计模具时必须考虑行腔的排气问题 注射模通常有三种排气方法即在分型面上开设排气槽利用配合间隙排气以及利用排气塞排气 排气系统的设计要点 1(保证迅速有序通畅排气速度应与注射速度相适应 2( 排气槽设在塑料流末端 3(应设在主分型面凹模一侧?便于加工和修整?若产生气体起边容易脱模和去除 4( 尽量设在塑件较厚的部位 5(设在便于清理的位置以免积存冷料 6(排气方向应避开操作区以防高温熔料溅出伤人 7( 其深度与塑料流动性及注射压力温度有关 在本模具设计中并不需要另开设排气槽而是利用分型面和侧向滑块的间隙顶杆配合间隙进行排气由于这些间隙是客观存在的并不需要刻意加工故叫自然排气由于这种方式需另设排气装置因此结构比较简单也是注塑模中经常采用的一种排气形式 34 成型零件的结构形式及设计 成型零件是直接成型塑件的零件在本设计中主要包括凹模凸模型芯镶块等成型零件形状复杂精度高表面粗糙度低 com 凹模的结构设计 凹模亦称型腔是成型塑件外表面的主要零件它一般装在定模固定板上根据塑件成型的需要和加工与装配的工艺要求凹模有整体式和组合式两类而且组合式凹模的组合方式也是多种多样的常见的有组合方式有以下几种 1整体嵌入式组合凹模 2局部镶嵌式凹模 3镶拼组合式凹模 4瓣合式凹模 在本模具设计中因为是一模两腔而且有镶件所以使用的是组合式中的整体嵌入式凹模凹模的三维图如下图片所示 图33凹模的设计示意图 图34 镶块的位置示意图 com 凸模的结构设计 凸模亦称型芯是成型塑件外表面的成型零件凸模同样分为整体式和组合式跟凹模的设计一样在本设计中使用的同样是组合式中的整体嵌入式凹模凸模的三维设计如下图所示 图35凸模设计示意图 图36镶块的形状示意图 第4章 浇注系统的设计 浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴到型腔之间的的进料通道 浇注系统的作用 浇注系统的作用是将塑料熔体顺利地充满型腔的各个部位并在充填保压过程中将注塑压力传递到型腔的各个部位以获得外形清晰内在质量优良的塑料制品 对浇注系统设计的具体要求是 1(腔的填充迅速有序 2(时充满各个型腔 3(量和压力损失较小 4(能消耗较少的塑料 5(使型腔顺利排气 6(系统凝料容易与塑料分离或切除 7(使冷料进入型腔 8(痕迹对塑件外观影响很小 浇注系统的基本组成是四部分主流道分流道浇口冷料穴 41 主流道的设计 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道是熔体最先流经模具的部分它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响因此必须使熔体的温度降和压力损失最小 com 主流道衬套设计 在卧式或立式注射机上使用的模具中主流道垂直于分型面主流道通常设计在模具的浇口套中如图为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出主流道设计成圆锥形锥角a为1?,6?由于小端的前面是球面其深度为3,5mm注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大1,2mm在本模具设计中浇口套和定位圈设计成两个零件的形式并以台阶的形式固定在定模板上 图41道形状及浇口套形状 设计效果如下图所示 图42浇口套形状及主流道形状 com 定位圈设计 定位环主要是用来固定浇口套并且是连接模架和注塑机的零部件浇口套与定位圈采用H7f9的配合定位圈在模具安装调试时应插入注射机定模板的定位孔内用于模具与注射机的安装定位定位圈外径比注射机定模板上的定位孔径小02mm以下 在本模具设计中定位环的设计效果如下图所示 图43定位形状圈示意图 42 分流道设计 在设计多型腔或者多浇口的单型腔的浇注系统时应设置分流道分流道是指主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道分流道开设在动定模分型面的两侧或任意一侧其截面形状应尽量使其比表面积流道表面积与其体积之比小在温度较高的塑料熔体和温度相对较低的模具之间提供较小的接触面积以减少热量损失分流道的作用是改变熔体流向使其以平稳的流态均衡地分配到各个型腔常见分流道的截面形状有圆形梯形U形半圆形及矩形等几种形式其尺寸大小要根据浇口套和注塑机的尺寸进行确定分流道的布置取决于型腔的布局两者互相影响分流道的布置形式分平衡式和非平衡式两种 1(平衡式布置 平衡式布置要求从主流道至各个型腔的分流道其长度形状断面尺寸等都必须对应相等达到各个型腔的热平衡和塑料流动平衡因此各个型腔的浇口尺寸可以相同达到各个型腔同时均衡进料 2(非平衡式布置 非平衡式布置的主要特点是主流道至各个型腔的分流道长度各不相同为了使各个型腔同时均衡进料各个型腔的浇口尺寸必定不相同 在本模具设计当中分流道采用U形平衡式布置而且本模具的一次分流道长85mm二次分流道长为287mm一次和二次分流道的直径为7mm其分流道的布置如下图所示 图44 分流道的设计示意图 43 浇口的设计 浇口亦称进料口是连接分流道与型腔的熔体通道浇口的设计与位置的选择 的恰当与否直接关系到塑件能否被完好地高质量的注射成型也是注射模具浇注系统的最后部分熔融的塑料经过浇口进入型腔 浇口可分为限制性浇口和非限制性浇口两大类限制性浇口是整个浇注系统中截面尺寸最小的部位通过截面积的突然变化使分流道送来的塑料熔体产生突变的流速增加提高剪切速率降低粘度使其成为理想的流动状态从而迅速均衡地充满型腔另外限制性浇口还起着较早固化防止型腔中熔体倒流的作用非限制性浇口是整个浇口系统中截面尺寸最大的部位它主要是对大中型筒类壳类塑件型腔起引料和进料后的施压作用 浇口的位置选择 如前所述浇口开设的位置对塑件的成型性能和成型质量影响都很大因此合理选择浇口位置是提高塑件质量的一个重要设计环节选择时需要根据塑件的结构与工艺特性和成型的质量要求并分析塑料原材料的工艺特性与塑料熔体在模内的流动状态成型的工艺条件综合进行考虑 1(尽量缩短流动距离 2(避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷 3(浇口应开设在塑件壁厚处 4(减少熔接痕提高熔接强度 5(初始值应取较小为试模时必要的修正留有余地时必要的修正留有余地 浇口的结构形式较多按照浇口形状大小位置的不同浇口的形式是多种多样的但通常的浇口其种类大致分为以下几种 1直接浇口 2盘形浇口 3分流式浇口 4轮辐式浇口 5爪形浇口 6点浇口 7侧浇口 8环形浇口 9潜状式浇口 在本模具设计当中根据塑件的使用材料和形状尺寸以及厚度要求采用点浇口因为这种浇口由于前后两端存在较大的压力差可较大程度地增大塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热从而导致熔体的表观粘度下降流动性增强有利于型腔的充填而且在制品成型后在顶出时会与塑件自动拉断易于实现生产的自动化设计中的结构如下图所示 图45 浇口的设计示意图 44 冷料穴和拉料杆的设计 当注射机未注射塑料之前喷嘴最前端的熔融塑料的温度较低为了防止这些冷料进入型腔而影响塑件的质量在进料口的末端的动模板上开设一洞穴或者在流道的末端开设洞穴这个洞穴就叫冷料穴 冷料穴是浇注系统的结构组成之一冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料以免这些冷料注入型腔这些冷料既影响熔体充填的速度又影响成型塑件的质量主流道末端的冷料穴除了上述作用外还有便于在该处设置主流道拉料杆的功能注射结束模具分型时在拉料杆的作用下主流道凝料从定模浇口套中被拉出最后推出机构开始工作将塑件和浇注系统凝料一起推出模外需要指出 点浇口形式浇注系统的三板式模具在主流道末端是不允许设置拉料杆的否则模具无法分型三板式模具的拉料杆一般回设置在中间板上 冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上也就是塑料流动的转向处其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些深度约为直径的1,15倍最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积冷料穴有六种形式常用的是端部为Z字形和拉料杆的形式相同具体形式要根据塑料性能合理选用本模具中的冷料穴的具体位置和形状如图中所示 图46 冷料穴的设计示意图 com 拉料杆的设计 为了使主流道凝料能够顺利地从主流道衬套中脱出往往使冷料穴兼有开模时将主流道凝料从主流道拉出而附在动模一边的作用根据拉料的方式的不同常见的冷料穴和拉料杆结构形式有下列几种 1(带钩形拉料杆的冷料穴 2(带球形拉料杆的冷料穴 3(无拉料杆的冷料穴 由于本模具在设计中采用的是点浇口形式浇注系统的三板式模具因此在主流道末端是不能够设置拉料杆的而将拉料杆设计在中间板上拉料杆的形式如下图所示 图47 拉料杆的设计示意图 第5章 标准模架的选定 注射模具由成型零部件和结构零部件组成结构零部件主要包括注射模的标准模架注射模的支承零部件和合模导向机构支承零部件主要由固定板动定模板 支承板垫板和动定座板组成 51 注射模的标准模架 模架是注射模的骨架和基体其他部件的设计与制造均依赖于它通过它将模具的各个部分有机地联系成为一个整体标准模架一般由定模座板定模板动模座板动模板动模支承板垫块推杆固定板推板导柱导套以及复位杆等组成选择模架要根据制品的尺寸及大小同时考虑注射机的参数本次设计参照生产实例采用工厂中常用的上海龙记公司的模架模架基本尺寸为400×330mm定模固定板尺寸为400×400mm模架钢材统一参照国标其具体结构如下图所示 图51 模架的结构示意图 52 支承零部件的设计 模具的支承零部件主要指用来安装固定或支承成型零件及其他结构零件的零部件支承零部件主要包括固定板垫板支承件及模座 com 固定板支承板 固定板动模板定模板在模具中起安装和固定成型零件合模导向机构以及推出脱模机构等零部件的作用为了保证被固定零件的稳定性固定板应具有一定的厚度和足够的刚度和强度一般采用碳素结构刚制成当对工作条件要求较严格或对模具寿命要求较长时可采用合金结构刚制造固定板的结构形式如下图所示 图52定模固定板 图53 动模固定板 支承板是盖在固定板上面或垫在固定板下面的平板它的作用是防止固定板固定的零件脱出固定板并承受固定部件传递的压力因此它要具有较高的平行度刚度和强度一般用45刚制成经热处理调质至28,32HRC230 270HBS在固定方式不同或只需固定板的情况下支承板可以省去 com 支承件 常见的支承件有垫块和支承柱 1垫块支承块 垫块的作用主要是在动模支承板与动模座板之间形成推出机构所需的动作空间另外也起到调节模具总厚度以适应注射机模具安装厚度要求的作用常见的垫块结构形式如图所示该结构为平行垫块使用比较普遍适用于大中型模具在本模具设计中也是采用该形式垫块一般用中碳钢制造也可以用Q235钢制造或用HT200等 在模具组装时应注意所有垫块高度须一致否则由于负荷不均匀会造成相关模板的损坏垫块与动模支承板和动模板之间一般用螺栓连接要求高时可用销钉定位 对于大型模具或垫块间跨距较大的情况要保证动模支承板的刚度和强度动模板厚度必将大大增加这时通常在动模支承板下面加设圆柱形的支柱空心或实心以减小垫板的厚度有时支承柱还能起到对推出机构导向的作用 图54垫块示意图 com 动定模座板 与注射机的动定固定模板相连接的模具底版称为动定模座板如图所示 图55动模座板 图56定模座板 设计或选用标准动定模座板时必须要保证它们的轮廓形状和尺寸与注射机上的动定固定模板相匹配另外在动定模板上开设的安装结构如螺栓孔压板台阶等也必须与注射机动定模固定板上安装螺孔的大小和位置相适应 动定模座板在注射机成型过程中起着传递合模力并承受成型力为保证动定 模座板具有足够的刚度和强度动定模座板也应具有一定的厚度一般对于小型模具其厚度不小于15mm而一些大型模具的动定模座板厚度可达75mm以上动定模座板的材料多用碳素结构钢或合金结构钢经调质达2832HRC230270HBS对于生产批量小或锁模力和成型力不大的注射模其动定模座板有时也可采用铸铁材料 53 合模导向机构设计 再模具进行装配或成型时合模导向机构主要用来保证动模和定模两大部分或模内其它零件准确对合以确保塑料制件的形状和尺寸精度并避免模内各零件发生碰撞和干涉合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式 com 导向机构的作用 1(定位作用 模具装配或闭合过程中避免模具动定模的错位模具闭合后保证型腔形状和尺寸的精度 2(导向作用 动定模合模时首先导向零件相互接触引导动定模正确闭合避免成型零件先接触而可能造成成型零件的损坏 3(承受一定的侧向压力 塑料熔体在注入型腔过程中可能产生单向侧向压力或由于注射机精度的限制会使导柱在工作中不可避免受到一定的侧向压力当侧向压力很大时不能仅靠导柱来承担还需加设锥面定位装置 com 导柱导向机构 导柱导向机构是比较常见的一种形式其主要零件是导柱和导套 1(导柱 1导柱的结构如下图所示 图57 导柱示意图 这种形式是有肩导柱形式用于精度要求高生产批量大的模具导柱与导套相 配合导套的外径与导柱的固定轴肩直径相等也即导柱的固定孔径与导套的固定孔一样大小这样两孔可同时加工以保证同轴度要求导柱的导滑部分设计加工出导滑槽以便润滑和集尘提高使用寿命 2导柱的技术要求 导柱的端面一般制成锥形或半球形的先导部分以使导柱能顺利地进入导向孔导柱的长度需比凸模端面高出68mm以免导柱未导准方向而型芯先进入型腔与其可能相碰撞而损坏导柱的表面应具有较好的耐默性而芯部坚韧不易折断因此多采用低碳钢20钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢T8T10经淬火处理硬度为5055HRC导柱固定部分表面粗糙度Ra一般为08μm导柱配合部分的表面粗糙度Ra一般为0804μm导柱固定部分与模板之间一般采用H7m6或H7k6的过度配合根据注射模具具体结构形状和尺寸导柱一般可设置4个小型模具可以设置2个圆形模具可设置3个导柱应合理均布在模具分型面的四周导柱中心至模具边缘应有足够的距离以保证模具强度 2(导套 导套的结构形式如图所示 图58定模导套 图59动模导套 这种导套结构形式较复杂用于精度要求高的场合导套的固定孔便于与导柱的固定孔同时加工为使导柱顺利进入导套在导套的前端应倒圆角导套孔最好作成通孔否则会由于孔中的气体无法逸出而产生反压造成导柱导向困难导套一般采用淬火钢或青铜等耐磨材料制造其硬度应比导柱低以改善摩擦防止导柱或导套拉毛导套固定部分表面粗糙度Ra一般为08μm导套与模板固定部分采用H7m6或H7k6的过度配合导柱与导套的配合精度通常采用H7f7或H8f7 第6章 冷却系统的设计 61模具温度与塑料成型的关系 一模具温度是指模具型腔和型芯的表面温度模具的温度是否合适均一与稳定对塑料熔体的冲模流动固化定型生产效率及塑件的形状外观和尺寸精度都有重要的影响因此通过控制模具的温度能够使成型塑件有良好的产品质量和较高的生产效率 1对制品质量有很大影响 模温不均匀及波动和模温的不合适都会使制品的质量下降模温直接影响制品的成型收缩率模温的波动会使批量生产的制品尺寸不稳定从而降低了制品的尺寸精度模具型腔温度分布不均匀如模具型芯壁与型腔壁有明显的过大温差会导致塑件厚壁的截面上残余应力分布不均匀固化后会出现翘曲变形塑件中局部范围残余应力过大会导致开裂 2对生产效率的影响 冷却时间占整个注塑周期的50,80的时间在保证塑件质量的前提下限制和缩短冷却时间是提高生产效率的关键而模具内熔体的散热量绝大部分都是由冷却水带走的 二冷却系统的设计要点 1 冷却水道与分型面各处距离相等且其排列与成型面形状相符 2冷却水道应使成型零件表面冷却均匀模具的温差不大 3 水道直径取得要适当太小不易加工太大对冷却效果有不良的影响 4 水道与成型面的距离要适当太远冷却效果差太近则冷却不均且影响成型零件强度 5 水道应首先通过浇口部位并沿熔融料流方向流动 6 防漏水特别不能渗透到成型区域当水道必须通过镶件模板缝必密封 7 动定模分别单独设置冷却系统特别是成型平板类塑件时动定模冷却需均衡 8循环式的冷却水道中冷却介质的冷却路线应相等 9 应避开塑件可能出现熔接痕的部位以免该部位形成低温区产生熔接痕 10 进出水口设在不影响操作的方位通常设在注射机操作对面或模具下方 11 在模具总体设计过程中应给冷却水道留出足够的空间 12 本着节约用水原则必要时应设冷却水的循环装置如冷却塔 6(2冷却时间的确定 确定恰当的热交换冷却时间是模具设计者的重要任务为此首先分析影响冷却时间的因素 1(模具材料 本次设计选用的模具材料为钢材如只考虑材料的冷却效果时则热率越高从熔融塑料吸收热量越迅速冷却得越快 2(冷却介质温度及流动状态 本塑件采用冷却水做冷却介质我们知道水的比热大以冷却水出入水嘴处温差小为好一般控制在5以内冷却水在通道中的流速以尽可能高为好其流动状态以湍流为佳即雷诺准数Re 104为宜 3(模塑材料塑料 塑料的热性能对冷却时间有重大影响绝大多数塑料的热导率和热扩散率都很低但可通过加入添加剂改性剂加以改善 根据表6-1确定冷却时间表6-1见《塑料模具技术手册》221页表3-42 表6-1塑件壁厚与冷却时间的关系 制件厚度mm 冷却时间 s ABS PA HDPE LDPE PP PS PVC 05 18 18 10 08 18 25 30 23 30 18 21 10 29 38 45 35 45 29 33 13 41 53 62 49 62 41 46 15 57 70 80 66 80 57 63 18 74 89 100 84 100 74 81 20 93 112 125 106 125 93 101 2 115 134 147 128 147 115 123 25 137 159 175 152 175 137 147 35 205 234 255 225 255 205 217 根据上表 本塑件材料为PVC壁厚为35mm故冷却时间为217s 63冷却参数计算 1计算所需冷却水体积流量 应用公式 6-1 式中 冷却水的体积流量 m3min 单位时间内注入模具的塑料质量kgh 塑料成型时在模内释放的热量Jkg 冷却水的比热容 Jkg?K 冷却水的密度kgm3 冷却水的出口温度? 冷却水的进口温度? 塑件质量M塑 11004g用ProE作出浇注系统的三维图计算出浇注系统的总 质量为7287g每小时注射240次 5423102401000 204Kg 计算得 204×3×10560103420025-20 4910-3 m3min 参考《塑料模具技术手册》选定冷却水道直径为8mm 2求冷却水在水孔内的传热速度 4×49X0-3314 41000 260 65 ms 3求冷却水孔与冷却水间的传热系数 84× 996×65 08com 247×104Wm2?K 84 4传热水孔总传热面积的计算 公式 A 6-2 式中 A冷却水孔总传热面积 m2 G单位时间内注入模具的塑料质量kgh 冷却水的传热系数Wm2?K C冷却水的比热容 Jkg?K 冷却水的密度kgm3 TW模具温度? 冷却水的平均温度? 计算得 A 204×3×1053600247104「40-25-202」 00039m2 则传热水孔总传热面积应为00039m2 5冷却水孔总长度计算 公式 L 6-3 式中 L冷却水孔总长度 m L 095m 则冷却水孔总长度应为095m 在本模具设计当中水道的喷嘴即水道进水口设置在A板和B板上结构如下图所示 图61 水道入 口的结构示意图 同时把水道设计在凸模和凹模上其回路分布如下图所示 图62 水道的布局示意图 第7章 推出机构设计 每次注射模在注射机上合模注射结束后都必须将模具打开然后把成型后的塑料制件及浇注系统的凝料从模具中脱出完成推出脱模的机构称为推出机构或脱模机构推出机构的动作通常是由安装在注射机上的顶杆或液压缸来完成的 71 推出机构的结构组成与分类 com 推出机构的结构组成 推出机构一般由推出元件复位元件和导向元件组成现以设计中的推出机构具体说明推出机构的组成与作用 凡与塑件直接接触并将塑件从模具型腔中或型芯上推出脱下的元件成为推出元件如推杆它们固定在推杆固定板上为了推出时推杆有效工作在推杆固定板后设置推板两者之间用螺钉连接推出机构进行推出动作后在下次注射前必须复位复位元件是为了使推出机构能回复到塑件被推出时的位置而设置的在模具中还设有支承钉支承钉使推板与动模座板间形成间隙易保证平面度并有利于废料杂物的去除此外还可以减少动模座板的机加工工作量和通过支承钉厚度的调节 来调整推杆工作端的装配位置等 71推板 72 推杆固定板 com 推出机构的设计要求 1(推出机构设计时应尽量使塑件留在动模一侧 由于推出机构的动作是通过注射机动模一侧的顶杆来驱动的所以一般情况下模具的 推出机构设置在动模一侧正是由于这种原因在考虑塑件在模具中的位置时应尽量使是模具分型后塑件留在动模一侧 2(塑件在推出过程中不发生变形和损坏 为使塑件不发生变形和损坏设计时应仔细进行考虑合理选择推出方式 3(合模时应使推出机构正确复位 设计推出机构时应考虑合模时推出机构的复位在斜导柱侧向抽芯及带有镶件的模具设计时还应考虑推出机构的预先复位问题 4(推出机构应动作可靠 推出机构在推出与复位的过程中结构应尽量简单动作可靠灵活容易制造 72 推出机构 1(推杆推出机构 在注射模设计和注射生产中最简单使用最为广泛的是推杆推出机构在本模具设计当中通过具体分析后采用了顶杆推出机构脱模因为推杆制造简单更换方便滑动阻力小脱模效果好设置的位置自由度大且容易实现标准化整个脱模过程包括开模具推出取件闭模推出机构复位等过程 在本模具设计中推杆杆的结构和位置如下图所示 图73 顶杆的结构示意图 图74 顶杆固定板的结构示意 图 这种推杆为直痛式推杆尾部采用台肩固定通常在d 3mm时采用是最常用的形式推杆工作部分与模板或型芯上推杆孔的配合常采用H8f7 ,H8f8的间隙配合视推杆直径的大小与塑料品种的不同而定 2推杆位置的选择 1推杆的位置应选在脱模阻力最大的地方 2推杆的位置选择应保证塑件推出时受力均匀 3推杆的位置选择应注意塑件的强度和刚度 4推杆的位置选择还应考虑推杆本身的刚性 推杆的工作端面在合模注射时是型腔底面的一部分推杆的端面如果低于或高于该处型腔底面在塑件上就会出现痕迹影响塑件的使用和美观因此通常推杆装入模具后其端面应与相应处型腔底面平齐或高出型腔00501mm 第8章 侧向分型与抽芯机构设计 当在注射成型的塑件上与开合模方向不同的内侧或外侧具有孔凹槽或凸台时塑件就不能直接由推杆等推出机构推出脱模此时模具上成型该处的零件必须制成可侧向移动的活动型芯以便在塑件脱模推出之前先将侧向成型零件抽出然后再把塑件从模内推出否则就无法脱模带动侧向成型零件作侧向分型抽芯和复位的整个机构称为侧向分型与抽芯机构在本模具设计当中有三处侧凹现象需要设置抽芯机构此侧抽机构当中采用斜导柱分型抽芯机构它具有结构简单制造方便安全可靠的特点 81 抽拔力与抽拔距的计 一(抽拔力 抽出侧向型芯或分离侧向凹模所需的力称为抽拔力抽拔力的计算用以下公 式 F PAcosα f –tgα 1fsinβcosβ 8-1 式中P塑件的收缩应力 Pa A塑件包围型芯的侧面积 f摩擦系数 α斜导柱的倾斜角 β脱模斜度 F抽拔力 N 计算的F 1com10007 851N 二(抽拔距 将侧向型芯或拼合凹模滑块从成型位置抽拔或分开至不妨碍塑件脱模位置 的距离称为抽拔距一般抽拔距取侧孔深度加2,3mm本塑件侧孔深为25mm所以S 27mm 完成抽芯距S所需的最小开模行程H由下式计算 H S?ctgα mm 8-2 式中S抽心距 H斜导柱完成抽芯距所需的开模行程 α斜导柱倾斜角 将各数值带入计算如下 最小开模行程H 27ctg15o 10077mm L4 Ssinα 27sin15o 10432mm 82 斜导柱分型抽芯机构的设计 整体设计图如下图片所示 图81 侧抽的三维示意图 图82 侧抽的结构示意图 斜导柱的设计 图83 斜导柱的设计示意图 第9章 注塑机的选择 注射机的全称应为塑料成型机注射机主要由注射装置合模装置液压传动系统电器控制系统及机架等组成 通过计算得V件 1806cm3质量为M 180615 271g 通过计算得V浇 1297cm3质量为M 129715 310g 91 注射机的选择 注射模具是安装在注射机上使用的工艺设备因此设计注射模是应该详细了解注射机的技术 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 方能设计出符合要求的模具 根据设计的要求查《塑料制品及其成型模具设计》[1]可以初步选定注塑机型号为SZ-60450 注塑机的参数如下所示 表91 注塑机的参数 参 数 结构类型 卧 理论注射容积cm3 78 螺杆直径cm 30 注射压力Mpa 100 注射速率gs 60 塑化能力 gs 56 螺杆转速 rmin 14,200 锁模力KN 450 拉杆内间距mm 280X250 移模行程mm 220 最大模具厚度mm 300 最小模具厚度mm 100 锁模形式 双曲轴 模具定位孔直径mm 100 喷嘴球半径mm 13 根据塑件的成型特点和要求以及设计的模具的要求所以初步选用注塑机型号为SZ-60450 92 注射机工艺参数的校核 com 最大注射量的校核 塑件的质量或者体积必须与所选择的注射成型机的最大注射量想适应不然会影响塑件的产量和质量若注射量过大注射机利用率降低浪费电能而且可能导致塑件分解而最大注射量小于塑件的质量就会造成塑件的形状不完整或者内部组织疏松塑件强度下降等缺陷为了保证正常的注射成型注射机的最大注射量应稍大于塑件的质量或者体积通常注射机的实际注射量最好在注射机的最大注射量的80以内 因此当塑料注射成型机最大注射量以最大注射容积标定时按下式校核 8V机?V塑件V浇 9-1 式中V机注塑机的最大注塑量 V塑件塑件的体积 该产品V塑件 1806X2 3612cm3 V浇浇注系统体积 该产品V浇 1297cm3 V塑件V浇08 3612129708 614cm3 V机 78cm3 故 08V机?V塑件V浇 因此通过上面的计算和校核可以知道注射机的最大注射量满足要求 com 注射压力的校核 注射压力校核的目的是校核注射机的最大注射压力能否满足塑件成型的需要注射机最大注射压力应该稍微大于塑件成型所需要的注射压力 即 P塑机?P塑件 9-3 式中P塑机注塑机最大注塑压力 P塑件塑件成型所需的注射压力 由于该产品的材料是聚氯乙烯查表得出其成型所需得注射压力为80,130MPa注塑机的最大注塑压力为170MPa P塑机,P塑件 因此通过上面的计算和校核可以知道注射机的最大注射压力满足要求 com 锁模力校核 锁模力又称合模力是指注射机的合模机对模具所能施加的最大夹紧力当熔体充满型腔时注射压力在型腔内所产生的作用力总是力图使模具沿分型面张开为此注射机的锁模力必须大于型腔内熔体压力与塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积 F锁机,P模A 9-4 式中P模熔融塑料在型腔内的压力25Mpa,40Mpa A塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和经过计算得出投影面之和为15cm2 F锁机注塑机的额定锁模力 由于F锁机 450 kN F锁机,40 Mpa×15 cm2 60 kN 因此通过上面的计算和校核可以知道注射机的锁模力满足要求 com 开模行程较核 塑料注射成型机的开模行程是有限的开模行程应该满足分开模具取出塑件 的需要因此注塑机的开模行程应大于取出塑件所需的开模距离 注塑机的开模行程应满足下式 S?H1H25,10mm 9-5 式中S注塑机最大开模行程 H1塑件脱模所需顶出距离 H2包括浇注系统在内的塑件高度 H1H25,10 8867510 1655 S 220?1655 因此通过上面的计算和校核可以知道注射机的锁模力满足要求 com 模具安装尺寸的校核 1(模具闭合高度长宽尺寸与注塑机模板尺寸的拉杆间距相适合 模具长×宽,拉杆面积 模具的长×宽为170x100 17000 拉杆的面积为280×250 70000 由此可知模具长×宽,拉杆的面积 因此满足要求 2(模具闭合高度的校核 模具实际厚度H模 220mm 注塑机的最小闭模厚度H最小 100mm 即H模 H最小 因此满足开合模条件 第10章 模具设计总图 图101 模具设计的三维图 图102 模具设计的装配图 结 论 毕业设计即将结束通过本次毕业设计使我对模具设计知识以及模具行业有了一定的认识 在设计期间首先是应用PROE软件的三维造型能力对塑料注塑模具进行总体结构设计设计之初先对塑件进行结构分析以便合理选择分型面确定型腔数最终确定模具的总体结构形式使塑件能够顺利地成型和脱模还要根据塑件的使用材料和几何形式合理选择浇注系统使塑件成型后达到所要求的力学性能和外观表面通过以上一系列的工作对模具的尺寸设计结构设计和注塑材料都有了较深的认识 设计过程中虽然有很多的理论依据但模具设计是一门综合性很强的技术设计中遇到的很多技术难题单靠一些理论知识是完全不够的这就要求我们要有很强的实际经验来进行指导塑料制品越来越丰富那么对模具的要求也越来越高所以我们既要不断地加强理论知识的学习还要有充分地时间进行实际锻炼同时还要注意不断地搜集好的模具结构样式的资料这样才能够提高我们的模具设计水平真正达到一个模具设计者的要求 参考文献 [1] com机械工业出版社200410190 [2] 陈孝康 陈炎嗣 周兴隆编著实用模具技术手册 北京中国轻工业出版社20011 [3] 许鹤峰陈言秋编著注射模具设计要com出版社1998 [4] 《塑料模具技术手册》com机械工业出版社19976 [5] 邹继强 塑料制品及其成型模具设计北京清华大学出版社 20052 [6] 高鸿庭主编模具制造工中级 北京中国劳动社会保障出版社2004 [7] com机械工业出版社20048 [8] 彭建生模具设计与加工速查手册北京机械工业出版社20056 [9] 模具设计与制造技术教育丛com机械工业出版社200310 [10] com机械工业出版社20032 [11] 蒋继宏王效岳 注塑模具典型结构100例 北京中国轻工业出版社20005 [12] 张清辉 模具材料及表面处理 北京电子工业出版社2002 [13] 李基洪李轩 注塑成型技术问答 北京机械工业出版社2004 [14] 刘昌祺塑料模具设计 北京机械工业出版社199810 [15] 屈华昌 注塑成型技术问答 北京机械工业出版社20043 [16] 邹继强塑料模具设计参考资料汇编 北京清华大学出版社20059 致 谢 本次毕业设计能够顺利的完成要感谢指导老师和同学们的帮助 在搞毕业设计的这段时间里时刻感受着指导老师蔡老师的无私关怀和耐心教诲蔡老师给我提供了大量的参考资料供我们查阅并且给我们提供了一个良好的设计场所每当我在设计的过程中遇到问题老师总能给我细心的指导和详细的 解答在设计的过程中得到了大家很多的帮助尤其是蔡老师敏锐的思维严谨的治学态度和无私奉献的精神令我终生难忘正是在蔡老师的指导和帮助下我的毕业设计才可以如期顺利完成同时也使我的专业知识得以不断得到充实和提高 在此再一次对蔡老师和同学们对我的关心和帮助表示感谢并祝愿老师和同学们在以后的工作和学习过程中万事如意心想事成 天津工程师范学院2007届本科生毕业论文 天津工程师范学院2007届本科生毕业设计 58 天津工程师范学院2007届本科生毕业论文