手機充電器注塑模具設計[抽芯]【11張CAD圖紙+PDF圖】
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通用手機電池充電器外殼注塑模設計及編程班級機電2班姓名莊勇學號20030346本論文的目的、意義意義模具設計工件是需要非常專業(yè)的知識和多年的經(jīng)驗才能勝任的。隨著我國機械行業(yè)的飛速發(fā)展,模具設計工程師越來越短缺。已經(jīng)嚴重制約了模具行業(yè)的健康發(fā)展。在廣東、浙江、上海、江蘇等地找到五年以上設計經(jīng)驗的模具工程非常困難,而剛剛畢業(yè)的模具專業(yè)的學生又遠遠不能滿足企業(yè)的需要。通過本次畢業(yè)設計實踐,采用CAD/CAM(MasterCAM、UG、Per/E)技術可以使設計者從繁沉計算和繪圖工件中得到解脫。采用人機結合,各盡所長,充分發(fā)揮其人的創(chuàng)造思維能力,控制設計過程,使模具設計趨于合理化。而計算機則發(fā)揮其計算分折和儲存信息的能力。兩者結合,發(fā)揮各自的優(yōu)勢,有利于獲得最優(yōu)的設計成果,縮短開發(fā)周期。采用CAE技術,可以實現(xiàn)在計算機上“試?!?,即對整個注射過程進行仿真分折;抱括“填充、保壓、冷卻、纖維取向,結構應力和收縮,以及整個塑料封裝成型和熱固性塑料流動分折”預測未來產(chǎn)品可能纖維出現(xiàn)的缺陷,對存在的問題在設計階段予以解決,直至提出最優(yōu)的設計參數(shù),使一次試模成為可能;實現(xiàn)并行工程,從而可以加快產(chǎn)品的開發(fā)進程,降低試模成本,提高生產(chǎn)效率。模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備,它的作用是控制和限制材料(固態(tài)或液態(tài))的流動,使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高,產(chǎn)品質量好,材料消耗低,生產(chǎn)成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè),是國際上公認的關鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志,它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量,效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè),正日益受到人們的關注。早在1989年3月中國政府頒布的關于當前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定中,將模具列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位。模具工業(yè)既是高新技術產(chǎn)業(yè)的一個組成部分,又是高新技術產(chǎn)業(yè)化的重要領域。模具在機械,電子,輕工,汽車,紡織,航空,航天等工業(yè)領域里,日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備,它承擔了這些工業(yè)領域中6090的產(chǎn)品的零件,組件和部件的生產(chǎn)加工。手機充電器前景在興旺的手機產(chǎn)業(yè)帶動下,手機充電器制造商對行業(yè)前景保持樂觀。中國大陸是全球手機充電器的最大生產(chǎn)基地,擁有超過100家手機充電器制造商,其中大多數(shù)為中小型公司。平均每家廠商的月產(chǎn)能為60萬以上,這些公司多數(shù)也生產(chǎn)其它手機附件,主要聚集在廣東省。盡管過度競爭導致市場出現(xiàn)一些衰退,期待2005年中國大陸的總出貨量和出口繼續(xù)增長。旅行充電器和車用充電器是主流產(chǎn)品,市場上還出現(xiàn)桌面和緊急用充電器等豐富產(chǎn)品線,包括帶有不同手機廠商連接器的通用充電器。另外,中國大陸出口的手機充電器產(chǎn)品幾乎都有CE認證。最近幾年,供過于求導致香港地區(qū)出口增長減速。廠家將研發(fā)重點放在提高產(chǎn)品外形設計和增加用戶友好性方面.塑件工藝分析1.1塑件的結構要素其內(nèi)腔存在很多孔和凸臺,結構較復雜。該塑件為手機允電器外殼,要求有一定的強度、剛度、耐熱和耐磨損等性能。同時作為手機充電器,必須滿足絕緣性。結合以上要求以及經(jīng)濟因素,故該塑件采用ABS塑料。(1)脫模斜度。脫模斜度足為了便于塑件的脫模,以免在脫模過程中擦傷制品表面,其大小取決于塑料的收縮率。脫模斜度的取向要根據(jù)塑件的內(nèi)外型尺寸而定。塑件內(nèi)孔以型心小端為準,尺寸符合圖紙要求,斜度沿形狀擴大方向標出,塑件外形以型腔大端為準,尺寸符合圖紙要求,斜度沿形狀減小方向標出。要求開模后塑件留在型芯上,塑件表面的脫模斜度應小于外表面的脫模斜度。根據(jù)ABS的性能,型芯的脫模斜度取1。(2)加強筋。為了使塑件有一定的強度和剛度,又能避免因壁過厚而產(chǎn)生成型缺陷,在塑件中部的凹坑與外壁之間增設兩個加強筋,厚度2mm。(3)塑件的圓角。為了防止塑件轉角外產(chǎn)生應力集小,需要在塑件的轉角處或內(nèi)部連接處采用圓角過渡,內(nèi)外徑均取R5mm。塑件形狀工藝性非常復雜,沒有一個規(guī)則的外表面,里面又有很多螺釘柱和加強筋,使得脫模力增大,塑件的下平面又有僅1mm的臺階,采用推板推出必然導致螺釘柱拉斷,使得注塑工藝無法進行。所以,在螺釘柱和加強筋附近必須設有推桿,以便推出塑件。(4)塑件的壁厚。塑件壁厚對塑件的成型、冷卻及變形會產(chǎn)生較大的影響。塑件壁厚不均,會導致各個部分固化收縮不均勻,易產(chǎn)生氣孔、裂紋、內(nèi)應力等缺陷。根據(jù)手機充電器外殼的材料,結構、強度等方面的要求,壁厚取2mm。(5)孔。制品上各種孔的位置應盡可能設置在不減弱制品的機械強度的部位,孔的形狀也應力求不增加模具制造工藝的復雜性。(6)支承面。以制品的整個底面作為支承面是不合理的,因為制品稍許翹曲或變形就會使底面不平。通常采用凸起的邊框或底腳(三點或四點)來作支承。當制品底部有加強筋時,筋的端部應低于支承面約O.5mm左右。1.2塑件尺寸公差與精度該制品長140mm,寬80mm,最高60mm,重83.6g,其粗糙度值為RaO.06mm。影響塑件公差的主要因素是:模具制造誤差及磨損誤差,尤其是成型零件的制造和裝配誤差以及使用中的磨損、塑料收縮的波動、注射工藝條件的變化、塑件制品的形狀和飛邊厚度的波動、脫校斜度及成型后制品的尺寸變化。手機充電器外殼上蓋的塑件選用的尺寸精度等級為6級,公差為GB1800-79尺小公差數(shù)值。模具設計要點模具設計要點方案的確定方案的確定方案一:1模2腔,購塑件平行放置,方向相反以便側向抽芯。澆口設在零件的上表面,使用定距拉桿加導柱和彈簧,確保第一次分型面在定模座板和中間板之間分開,凝料先被拉斷。第二次分型而在動模板和中間板之間分開,以便取出制品。這樣分型有利于模具加工、注射、排氣、脫模,同時使得操作簡單方便。方案二:1模2腔,兩塑件平行放置,方向相反以便側向抽芯。澆口設在零件的下表面,澆口道從推桿旁邊進去,即做成潛伏澆口。但由于制品較高,流道太長,容易有澆注不足的現(xiàn)象發(fā)生。使用定距拉板分型自動脫落凝料和制品。但制品是殼體,下表面有臺階,而且多加兩塊推板使得本來就很長的流道加長,澆注不足的可能性就更大。方案三:1模2腔,兩塑件平行放置,方向相反以便側向抽芯。儀用熱流道,可以消除廢料的產(chǎn)生,但流道過長加熱較復雜,而且ABS塑料流動性較好易產(chǎn)生涎流現(xiàn)象,改用PP等其它符合熱流道的塑料,不僅塑性能不能滿足制件功能要求,而且增加生產(chǎn)成本。結合塑件注射可行性和經(jīng)濟性,對比以上3個方案,本次設計選擇方案一。確定型腔分型面及型腔數(shù)目確定型腔分型面及型腔數(shù)目模具上用以取出制品及澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表而稱為分型面,在制品設計時,必須要考慮成型時分型面的形狀和位置,否則無法用模具成型。因側向合模鎖緊力較小,故對于投影畫較大的大型制品,應將投影面積大的分型面放在動、定模的合模主平面上,而將投影面積較小的分型面作為側向分型面。本模具的分型而選擇在塑件的大平面處。采用1模2腔結構。型腔、型芯的結構(1)型腔的結構設計:本設計采用嵌入式型腔結構。該結構廣泛應用于中小型塑件的模具中。加工方法可采用普通機加工、數(shù)控機床、電火花、電鑄成型等方法。將一個整體型腔嵌入到型腔固定板中,嵌入的型腔材料可用低碳鋼或低碳合金鋼,滲碳淬火后拋光。(2)型芯的結構設計:型芯是用來成型塑料制品的內(nèi)表面的成型零件。本模具中型芯采用組合式型芯結構。采用該種結構可節(jié)省優(yōu)質模具鋼,便于機加工和熱處理,也便于動模和定模位置精度,即有利于型芯冷卻和排氣的實施。澆口的設計澆口是澆注系統(tǒng)的關鍵部分,澆口的形狀、數(shù)量、尺寸和位置對塑件的質量影響很大。其主要作用有兩個:一是塑料熔體流經(jīng)的通道;二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。在點澆口的限制性斷面前加工出圓弧,有利于延緩澆口處熔體凍結,對向型腔中補料有利。根據(jù)制品的結構要求,本設計采用點澆口形式。點澆口的參數(shù):由推薦值取點澆口直徑d=1.2mm,澆門長度L=1mm。具體尺寸見零件圖。冷料穴的設計當分流道設計得比較長時,其末端留有冷料穴。其作用是收集塑料熔體的前鋒冷料,以防前鋒冷料堵塞澆口或進入型腔,造成充模不足或影響制品的熔接強度或形成冷疤等缺陷。常用的冷料穴主要有帶工形拉料桿的冷料穴、帶推桿的倒錐形冷料穴,帶推桿的圓形冷料穴、帶拉料桿的球頭形冷料穴、帶椎桿的菌形冷料穴、主澆道延長式冷料穴。本次設計采用的是帶工形拉料桿的冷料穴,其特點是容易加工,而且有利于脫模時除去澆道口廢料,如圖3所示。模具結構及其工作過程模具結構及其工作過程模具的分型面選擇在塑件的大平面處,1模2件。為減少澆口疤痕,采用點澆口注射。模具的結構如圖4所示。1動模座板28122124263136螺釘31418導柱416導套5墊塊6支撐板7凸模板9凹模板10限位拉板11限位圓柱銷1328彈簧15定模座板17凸模型芯鑲塊19推桿固定板20推板2223推桿25限位擋塊27彈簧墊圈29滑塊30楔塊32斜導柱圓定板33斜導柱34定位圏35澆口套37拉料桿38復位桿39限位釘由于模具的凸模部分存在很多孔和凸臺,本設計凹模采用整體式凹模結構。凸模采用組合式凸模結構,比較緊湊。針對側向抽芯距離比較短的情況,設計了二次分型滑動抽芯結構。注射成型后,先從II而進行一次分型,完成側向抽芯動作,當限位圓柱銷碰到限位拉板的端頭時開始從-面二次分型,目的是拉斷點澆口,塑件包緊在凸模型芯上,當運動到一定距離時,然后注射機推動推桿固定板,推桿發(fā)生作用,推出塑件脫落。同時拉料桿將凝料推出自動脫落。模具的工作過程:注射成型后,開模時,在彈簧13和凝料拉料桿37的拉緊作用下,從II面一次分型,定模底板15與凹模板9分開,凝料留在凹模板9一側;凹模板9帶動滑塊29后移,在斜導柱33的作用下,滑塊29在凸模板7上沿著導軌作橫向移動從而完成側向抽芯動作。當限位圓柱銷11的端頭碰到限位拉板的端頭時凹模板9停止不動,一次分型結束,滑塊29與凸模板7繼續(xù)運動,開始從而二次分型,首先拉斷點澆口,在塑件包緊凸模的包緊力作用下,塑件隨著凸模型芯17繼續(xù)運動。當運動到一定距離時,注射機的頂桿推動推桿固定板19,帶動推桿將塑件推出動模,同時拉料桿37將疑料推出。模具合模時,動模運動到分型面使型芯和型腔嚙合。推桿22、23和復位桿38首先復位;繼續(xù)運動,當滑塊29在楔塊30和斜導柱33的作用下,產(chǎn)生相對運動,壓制滑塊29沿導軌產(chǎn)生橫向運動,迫使滑塊復位,當凹模板9、和定模座板15完全嚙合時,結束合模。開始下一個工作循環(huán)過程。選擇注塑機由注射量選定注射機.由PRO/E建模分析得(材料密度?。?總體積V=79.6cm;總質量M=83.6g;流道凝料V=0.5V(流道凝料的體積(質量)是個未知數(shù),根據(jù)手冊取0.5V(0.5M)來估算,塑件越大則比例可以取的越小);實際注射量為:V=79.61.5=119.43cm;實際注射質量為M=1.5M=83.651.5=125.40g;根據(jù)實際注射量應小于0.8倍公稱注射量原則,即:0.8VV(31)V=V/0.8=119.430.8=149.29cm;結合上面的計算,初步確定注塑機為表3-5所示,查國產(chǎn)注射機主要技術參數(shù)表取SZ-250/160,主要技術參數(shù)如下。頂出系統(tǒng)設計注射成型每一循環(huán)中,塑件必須準確無誤地從模具的凹模或型芯上脫出,完成脫出塑件的裝置稱為脫模機構,也稱頂出機構。脫模機構的設計一般遵循以下原則:1)塑件滯留于動模邊,以便借助于開模力驅動脫模裝置,完成脫模動作。2)由于塑件收縮時包緊型芯,因此推出力作用點盡量靠近型芯,同時推出力應施于塑件剛性和強度最大的部位。3)結構合理可靠,便于制造和維護。本設計使用簡單的推桿和推板脫模機構,因為該塑件的分型面簡單,結構也不復雜,采用推簡單的脫模機構可以簡化模具結構,給制造和維護帶來方便。在對脫模機構做說明之前,需要對脫模力做個簡單的計算。推桿脫模機構推桿脫模機構推桿脫模機構是最簡單、最常用的一種形式,具有制造簡單、更換方便、推出效果好等特點。推桿直接與塑件接觸,開模后將塑件推出。推桿的截面形狀;可分為圓形,方形或橢圓形等其它形狀,根據(jù)塑件的推出部位而定,最常用的截面形狀為圓形;推桿又分為普通推桿和成型推桿兩種,前者只是起到將塑件推出的作用,后者不僅如此還能參與局部成型,所以,推桿的使用是非常靈活的。推板脫模機構設計高殼、薄壁類塑料制品(如罩子、殼體等)和小型多孔塑料制品常用推板脫模機構。為了減小推出過程中推件和型芯的摩擦,在推板和型芯之間應留有0.2-0.25mm的間隙,其配合面一般宜設計成單邊斜度為10度左右的錐面。配合錐面不但可以減小運動摩擦,而且還能起到輔助定位的作用,以防止因推板偏心而出現(xiàn)的溢料。在這里的設計中,塑件的脫模斜度比較小.推板與塑件的接觸部分一般需有一定的硬度和表面粗糙度要求,若采用整體全部淬硬,會因淬火變形而影響推板上孔德位置精度,因此對批量較大、精度要求較高的塑件成型,還要將推板設計成局部鑲嵌的組合形式。對于圓筒形塑件,其推板一般采用同心圓周分布的數(shù)根推桿推動。本模具中就采用了四根推桿推動推板的組合形式,結構詳見推板的零件圖。抽芯機構設計當塑料制品側壁帶有通孔、凹槽、凸臺時,塑料制品不能直接從模具內(nèi)脫出,必須將成型側孔、凹槽、及凸臺的成型零件做成活動的,稱為活動型芯。完成活動型芯抽出和復位的機構叫作抽芯機構。本設計中的杯托手柄部分就要用到側向抽芯。因為有側抽機構的注射模,其可動零件多,動作復雜,因此,側抽機構的設計應以可靠、簡單、靈活和高效為準。11.1確定抽芯機構形式充電器的生產(chǎn)屬于大批量的,故設計的側抽芯機構應首先考慮可靠耐磨,靈活方便。根據(jù)模具的結構形式、抽芯部位的結構特點(抽芯距、抽芯成型面積等),綜合分析比較后,采用斜導柱抽芯和斜滑塊抽芯都可以,但在次模具結構中,為使模具結構簡單,便于加工制造,采用斜導柱抽芯較合適。斜導柱抽芯機構是由與開模方向成一定角度的斜導柱和滑塊所組成。為了保證抽芯動作平穩(wěn)可靠,必須有滑塊定位及閉鎖裝置等。在一般情況下斜導柱固定在定模上,但有時根據(jù)塑料制品的結構形狀、分型面及澆注系統(tǒng)等各方面的要求,斜導柱也有固定在動模上的。在本模具設計中,根據(jù)上述分析就采用將斜導柱也有固定在動模上的方案。開模時,裝在導柱固定板上的斜導柱使滑塊向左移動,抽出型芯,使模具沿分型面分開。斜導柱固定在動模上的抽芯機構如下所示:模具的冷卻注射成型時,模具溫度直接影響塑料的填充和塑料制品的質量,也影響到注射周期。因此在使用模具時必須對模具進行有效的冷卻,使模具保持在一定范圍內(nèi)。冷卻通道設計原則:1)盡量保證塑件收縮均勻,維持模具的熱平衡;2)冷卻水孔的數(shù)量越多,孔徑越大,則對塑件的冷卻效果越好;3)盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等,與制件的壁厚距離相等,經(jīng)驗表明,冷卻水管中心距B大約為2.53.5D,冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為0.81.5B。最小不要小于10。4)澆口處加強冷卻,冷卻水從澆口處進入最佳;5)應降低進水和出水的溫差,進出水溫差一般不超過56)冷卻水的開設方向以不影響操作為好,對于矩形模具,通常沿寬度方向開設水孔。7)合理確定冷卻水道的形式,確定冷卻水管接頭位置,避免與模具的其他機構發(fā)生干涉。鑒于在本例中模具外形,需要冷卻的體積較大。我采用溝道式冷卻系統(tǒng),MasterCAM簡介CAD/CAM技術的發(fā)展極大地改變了人們的設計手段和方法,更為重要的是CAD/CAM技術的廣泛應用顯著提高了設計的效率和質量?;赑C平臺的MasterCAM作為機械行業(yè)中首選的CAD/CAM軟件系統(tǒng),集設計和制造、數(shù)控機床自動編程于一體,由美國CNCSoftWare公司研制開發(fā),具有超強性價比、實用性、可操作性和集成性。它幾乎可以完成所有常規(guī)的簡單和復雜形狀零件的設計和加工,可用于數(shù)控銑床、數(shù)控車床、數(shù)控鏜床、加工中心和數(shù)控線切割機床等。本書采用的是目前最常用的MasterCAM9.X版本,以模具設計為主。該版本首先利用MasterCAM進行產(chǎn)品造型,實現(xiàn)CAD,該幾何模型是關于產(chǎn)品的最基本核心數(shù)據(jù),并作為整個設計、計算、分析過程中最原始的數(shù)據(jù);然后利用MasterCAM提供的模具設計功能,根據(jù)產(chǎn)品模型自動計算分模線,快捷地得到凸模、凹模、型芯和鑲塊等部件;最后利用MasterCAM提供的CAM功能直接得到模具的加工刀具路徑和NC程序。其結果可運用數(shù)據(jù)庫或網(wǎng)絡技術將其存儲和直接傳送到數(shù)控機床等加工制造環(huán)節(jié)的各有關方面,從而實現(xiàn)設計制造的一體化。導柱的三維造型及加工仿真相關程序設計%O0000G21(PROGRAMNAME-11DATE=DD-MM-YY-21-06-07TIME=HH:MM-14:18)(TOOL-1OFFSET-1)(LROUGHODFINISHRIGHT-35DEG.INSERT-VNMG160408)G0T0101G97S3600M13G0G54X22.4Z152.5G50S3600G96S295G99G1Z11.2F.3X25.228Z12.614G0X26.228Z14.5X18.4G1Z7.2X21.228Z8.614G0X22.228X30.4Z10.5G1Z-.8X33.228Z.614G0X34.228G28U0.W0.M05T0100M30%結論本設計首先說明了塑料工業(yè)的重要地位和當今注塑模具的現(xiàn)狀,隨著經(jīng)濟的發(fā)展,塑料工業(yè)將繼續(xù)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢。其次介紹了注塑件的一般設計原則,對塑件的特征如倒圓角、加強筋等做了說明,從實際來看,幾乎所有的注塑件都遵循這些原則。在做好注塑成型的準備工作之后,接著介紹了模具設計的內(nèi)容,冷流道注塑模具無外乎包括四大系統(tǒng):澆注系統(tǒng)、溫度調節(jié)系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)和機構系統(tǒng)(其實也可以歸為頂出系統(tǒng),該系統(tǒng)如斜導柱、滑塊和開閉器等)。在澆注系統(tǒng)的設計中根據(jù)經(jīng)驗公式取流道橫截面形狀,確定澆口尺寸;溫度調節(jié)系統(tǒng)說明了設計的一般步驟;頂出系統(tǒng)著重說明了推桿,推板的安裝要求,并進行強度校核;該模具屬于簡單脫模機構,無滑塊抽芯機構。此手機充電器外殼注射模設計的結構特點是點澆口形式的單分型面的注射模,模具采用一模兩腔的結構,兩塑件平行放置,方向相反以便側向抽芯。儀用熱流道,可以消除廢料的產(chǎn)生,但流道過長加熱較復雜,而且ABS塑料流動性較好易產(chǎn)生涎流現(xiàn)象,改用PP等其它符合熱流道的塑料,不僅塑性能不能滿足制件功能要求,而且增加生產(chǎn)成本。本設計采用嵌入式型腔結構。該結構廣泛應用于中小型塑件的模具中。加工方法可采用普通機加工、數(shù)控機床、電火花、電鑄成型等方法。將一個整體型腔嵌入到型腔固定板中,嵌入的型腔材料可用低碳鋼或低碳合金鋼,滲碳淬火后拋光。做完這些工作之后,該模具的設計到此結束。參考文獻1趙波等.UGCAD實用教程.北京:清華大學出版社,20022UnigraphicsSolutionsInc著.UG實踐應用初步培訓教程.北京:清華大學出版社,20023陸勁昆等.Unigraphics注塑模具設計.北京:北京大學出版社,20024屈華昌.塑料成型工藝與模具設計.北京:機械工業(yè)出版社,19965馮炳堯等.模具設計與制造簡明手冊.上海:上??茖W技術出版社,19986唐志玉.塑料模具設計師指南.北京:國防工業(yè)出版社,19997塑料模設計手冊編寫組編著.塑料模設計手冊.北京:機械工業(yè)出版社,19948陸寧.實用注塑模具設計.北京:中國輕工業(yè)出版社,19979奚永生.精密注塑模具設計.北京:中國輕工業(yè)出版社,199710唐金松.簡明機械設計手冊.上??茖W技術出版社,199211吳崇峰.實用注塑模CAD/CAE/CAM技術.中國輕工業(yè)出版社,200012蔣繼宏等.注塑模具典型結構100例.中國輕工業(yè)出版社,200013黃毅宏等.模具制造工藝.機械工業(yè)出版社,199914唐應謙.數(shù)控加工工藝學.北京:中國勞動社會保障出版社,200015彭建聲.模具技術問答.北京:機械工業(yè)出版社,200116李澄等.機械制圖.北京:高等教育出版社,199717陸勁昆等.UnigraphicsV18.0高級教程.北京:北京大學出版社,2002致謝經(jīng)過一個多月的畢業(yè)設計忙碌之后,設計最終完成,心理有一種說不出的輕松,設計過程中遇到許多的問題,在眾多師友的幫助下予以解決。首先要感謝張老師對我的指導和督促,張老師給我指出了正確的設計方向,使我加深了對知識的理解,同時也避免了在設計過程中少走彎路,張老師的督促使我一直把畢業(yè)設計放在心理,保證按質按量的完成;要感謝宿舍同學,是大家營造了良好的學習環(huán)境,在做設計的過程中互幫互助,使我的CAD和PRO/E操作水平比以前有了很大提高,同時較全面的掌握了Word的編輯功能;還要感謝那些把借閱證讓我借書的同學,使得我查閱資料非常方便,使我能夠按時完成畢業(yè)設計。大學生活至此劃上了圓滿的句號,大學這塊土地上有眾多莘莘學子辛勤的耕耘,在這塊土地上我健康快樂的成長,我永遠不會忘記可親的同學,我永遠記得這片土地。 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第頁畢業(yè)設計(論文)任務書班 級 機電2班 學生姓名 莊 勇 學 號 20030346 發(fā)題日期: 2007 年 3 月25 日 完成日期: 6 月23 日題 目 通用手機電池充電器外殼注塑模設計及編程 1、本論文的目的、意義意義模具設計工件是需要非常專業(yè)的知識和多年的經(jīng)驗才能勝任的。隨著我國機械行業(yè)的飛速發(fā)展,模具設計工程師越來越短缺。已經(jīng)嚴重制約了模具行業(yè)的健康發(fā)展。在廣東、浙江、上海、江蘇等地找到五年以上設計經(jīng)驗的模具工程非常困難,而剛剛畢業(yè)的模具專業(yè)的學生又遠遠不能滿足企業(yè)的需要。通過本次畢業(yè)設計實踐, 采用CAD/CAM(MasterCAM、UG、Per/E)技術可以使設計者從繁沉計算和繪圖工件中得到解脫。采用人機結合,各盡所長,充分發(fā)揮其人的創(chuàng)造思維能力,控制設計過程,使模具設計趨于合理化。而計算機則發(fā)揮其計算分折和儲存信息的能力。兩者結合,發(fā)揮各自的優(yōu)勢,有利于獲得最優(yōu)的設計成果,縮短開發(fā)周期。采用CAE技術,可以實現(xiàn)在計算機上“試模”,即對整個注射過程進行仿真分折;抱括“填充、保壓、冷卻、纖維取向,結構應力和收縮,以及整個塑料封裝成型和熱固性塑料流動分折”預測未來產(chǎn)品可能纖維出現(xiàn)的缺陷,對存在的問題在設計階段予以解決,直至提出最優(yōu)的設計參數(shù),使一次試模成為可能;實現(xiàn)并行工程,從而可以加快產(chǎn)品的開發(fā)進程,降低試模成本,提高生產(chǎn)效率。 2、學生應完成的任務 1、塑件制品分折;2、注塑機的確定 ;3、 模具設計的有關計算; 4、模具結構設計 ;5、注塑機的參數(shù)校核; 6、模具凹凸模零件加工藝 ;7 、后置處理及計算機編程;8、后附翻譯和實習報告 3、論文各部分內(nèi)容及時間分配:(共 12 周)第一部分 注塑模具設計資料收集 (1 周) 第二部分塑件制品分折、注塑機的確定 ( 1周) 第三部分模具設計的有關計算 (3 周)第四部分 模具結構設計 ( 4周) 第五部分模具凹凸模零件加工藝、后置處理及計算機編程 ( 2周)評閱及答辯 ( 1周)備 注 參考文獻:洪慎章塑料成型及模具設計機械工業(yè)出版社,2006年;唐海翔UG NX2注塑模具設計清華大學出版社,2005年 模具結構設計 模具設計與制造技術教育叢書編委會編 機械工業(yè)出版社 20005年 注塑模設計與制造實戰(zhàn) 宋滿倉 黃銀國 機械工業(yè)出版社 2005年 指導教師:張敬 2007 年 4 月 10 日審 批 人: 年 月 日 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第1頁摘 要摘 要分析了手機充電器外殼的工藝特點,介紹了手機充電器外殼上蓋注射模結構及模具的工作過程。重點介紹了手機充電器外殼注射模結構的設計方法。分析和闡述了模具型芯零件及各標準件的選材、熱處理工藝,手機充電器外殼的塑件的結構要素,塑件的尺寸公差和精度的選擇,塑件的體積和質量的計算方法以及注射機的選擇和校核。此手機充電器外殼注射模設計的結構特點是點澆口形式的單分型面的注射模。該模具結構設計巧妙,操作方便,使用壽命長,塑件達到技術要求。關鍵詞:手機充電器外殼;注射模;型芯;型腔AbstractHas analyzed the handset battery charger outer covering craft characteristic, introduced the handset battery charger outer covering top head injection mold structure and the mold work process. Introduced the handset battery charger outer covering injection mold structure design method with emphasis. Analyzed and elaborated the mold core components selection, the heat treatment craft, the handset battery charger outer covering model the member, model the size common difference and the precision choice, model a volume and the quality computational method. This handset battery charger outer covering injection mold designs the unique feature is the runner form three minute profiles injection molds, is lateral pulls out the coreinjection mold. After production confirmation, this mold structural design ingenious, the ease of operation, the service life is long, models to achieve the specification.Key words: handset battery charger outer;covering injection mold;slide;core.目 錄第1章 緒 論- 1 -1.1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位- 1 -2.2 國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢- 1 -第2章 塑件工藝分析- 3 -2.1 塑件的結構要素- 3 -2.1.1 ABS的使用性能- 3 -2.1.2 ABS材料的成形特點- 3 -2.1.3 ABS的成型工藝- 4 -2.2 注射成型工藝- 4 -第3章 塑件幾何形狀的設計- 6 -3.1 塑件幾何形狀的設計- 6 -3.1.1 脫模斜度- 6 -3.1.2 加強筋- 6 -3.1.3 塑件的圓角- 7 -3.1.4 塑件的壁厚- 7 -3.1.5 孔- 7 -3.1.6 支承面- 7 -3.2 塑件尺寸公差與精度- 7 -第4章 分型面及型腔數(shù)目的確定- 9 -4.1 型腔分型面及型腔數(shù)目- 9 -4.2 型腔、型芯的結構- 9 -4.2.1 型腔的結構設計- 10 -4.2.2 型芯的結構設計- 10 -第5章 注射機的選取和校核- 11 -5.1 根據(jù)型腔數(shù)選擇注射機- 11 -5.1.1 根據(jù)塑件形狀估算其體積和重量- 11 -5.1.2 選擇注射機- 11 -5.2 校核注射機有關工藝參數(shù)- 12 -5.2.1 注射量的校核- 12 -5.2.2 鎖模力的校核- 12 -5.2.3 開模行程的校核- 13 -第6章 成型零件的設計- 13 -6.1 成型零件的結構設計- 13 -6.1.1 凹模的結構設計- 14 -6.1.2凸模和型芯的結構設計- 14 -6.2 成型零件工作尺寸的計算- 14 -6.2.1凹模與凸模工作尺寸- 15 -6.2.2凹模與凸模尺寸計算- 15 -6.2.3型腔的強度設計- 16 -第7章 澆注系統(tǒng)的設計- 17 -7.1 主澆道的設計- 17 -7.2 分澆道的設計- 17 -7.3 澆口的設計- 18 -7.4 冷料穴的設計- 18 -第8章 結構零件的設計- 19 -8.1 脫模機構的設計- 19 -8.1.1 機構的設計原則- 19 -8.1.2 脫模機構分類- 19 -8.2 脫模機構的導向與復位- 20 -8.2.1導向零件- 20 -8.2.2 復位零件- 20 -第9章 塑料模具鋼的選用- 21 -9.1 塑料模具材料應具有的性能- 21 -9.2 模具選材原則- 21 -第10章 模具結構及其工作過程- 24 -9.1 模架的選擇- 24 -9.2 模具工作過程- 24 -結 論- 26 -致 謝- 27 -參 考 文 獻- 28 -實習名稱:畢業(yè)實習專 業(yè): 機電一體化 學 號: 20030346 姓 名: 莊 勇 實習地點: 成 都 實習時間: 4 月 24 日 4 月 25 日 實習成績: 指導教師(簽字): 西南交通大學峨眉校區(qū)年 月 日實 習 報 告實習目的: 讓我們不只重視書本知識,也要注重實際生產(chǎn)過程,更直觀的了解機械加工生產(chǎn)過程,以便我們能更好的完成畢業(yè)設計課題。實習內(nèi)容: 參觀成都宏明雙鑫模具制造公司實習安排: 4月24日,由張敬老師和何俊老師帶隊,帶領我們課題小組的同學從學校出發(fā)前往成都宏明雙鑫模具制造公司進行參觀實習。 4月25日,完成實習內(nèi)容,返回學校。實習完成情況: 圓滿完成此次實習。實習心得: 接到實習通知時,我的心情很激動,知道我們會正式進入生產(chǎn)第一線去參觀,覺得自己一定能學到許多在教室里學不到的東西,能見識真正的生產(chǎn)勞動。我們都相信實習一定能開闊我們的視野,拓寬我們的思維,有助于我們在機械行業(yè)的成長。所以,我們都很期待這次實習。 4 月24日下午3點,我們兩個小組的同學在張敬老師和何俊老師的帶領下踏上了開往成都的汽車,一路上,大家的興致都很高,有說有笑,大家都談論著與這次實習相關的問題。到達成都已經(jīng)是下午6點了,然后老師就帶我們?nèi)チ俗∷薜穆灭^,在旅館里,老師介紹了成都宏明雙鑫模具制造公司的情況,據(jù)老師介紹,我們得知,宏明雙鑫模具制造公司是一家規(guī)模很大,設備比較先進的正規(guī)生產(chǎn)廠家。老師還叮囑我們要帶上筆和筆記本,為第二天的參觀實習做好準備。 4月25日早晨,我們就出發(fā)前往我們所要參觀的工廠,經(jīng)過多次轉車,我們終于到達了宏明雙鑫模具制造公司,在廠區(qū)外吃過午飯,等到上班時間,老師和廠負責人聯(lián)系妥當之后,我們就進入了廠區(qū)。廠方安排了兩名工程師帶我們參觀并時時為我們講解,和回答我們的提問。由于人很多,我們被分成兩個組,各自由一名工程師和一名老師帶隊進行參觀。我們小組先參觀的生產(chǎn)車間。伴隨著機器的轟鳴聲,我們來到了生產(chǎn)的第一線,在工程師的帶領下,我們參觀了整個的生產(chǎn)流程,解到了注塑,沖壓生產(chǎn)的基本過程。在參觀過程中,我們按照廠家的要求站在安全線外參觀,工程師還給我們拿來了設計圖紙,成型零件給我觀看,并粗略的講解了設計及工藝過程,但是對于一些關鍵的技術則閉口不談。接下來我們參觀的是模具的生產(chǎn),裝配車間。進門首先看見的就是一排排擺放整齊的模具陳列架,上面放著裝配完整的各種模具。而車間里面的工人師傅則在忙碌著進行模具的裝配,測量。我們有幸目睹了一副塑料模具的測量以及裝配的整個過程,這多我們這些關在學校里面,根本沒有實踐經(jīng)驗的學生來說是一次全新的體驗,對我們的畢業(yè)設計課題有很大的幫助。 最后我們參觀的是模具的設計車間??粗锩娴墓こ處焸冞M行零件的分析,測量以及對模具的設計,我們學到了很多課堂上學不到的知識,并對我們自身的知識,能力有了一個全新的定位。兩個小時的參觀很快就結束了,通過這次的參觀實習,我們對模具工業(yè)有了一個全新的認識,了解到了自身知識的不足,學到了許多學校里無法學到的東西,收獲很大,對完成接下來的畢業(yè)設計充滿信心!西 南 交 通 大 學 本科畢業(yè)設計 通用手機電池充電器外殼注塑模設計及編程 年 級:2003 學 號:20030346 姓 名:莊 勇 專 業(yè):機械電子工程 指導老師:張敬 2007 年 6 月 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 I頁 院 系 機械工程系 專 業(yè) 機械電子工程 年 級 2003 姓 名 莊 勇 題 目 通用手機電池充電器外殼注塑模設計及編程 指導教師 評 語 指導教師 (簽章) 評 閱 人 評 語 評 閱 人 (簽章) 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 II頁 成 績 答辯委員會主任 (簽章) 年 月 日 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 III頁 畢業(yè)設計(論文)任務書 班 級 機電 2 班 學生姓名 莊 勇 學 號 20030346 發(fā)題日期: 2007 年 4 月 9 日 完成日期: 6 月 23 日 題 目 通用手機電池充電器外殼注塑模設計及編程 1、本論文的目的、意義意義模具設計工件是需要非常專業(yè)的知識和多年的經(jīng)驗才能 勝任的。隨著我國機械行業(yè)的飛速發(fā)展,模具設計工程師越來越短缺。已經(jīng)嚴重制 約了模具行業(yè)的健康發(fā)展。在廣東、浙江、上海、江蘇等地找到五年以上設計經(jīng)驗 的模具工程非常困難,而剛剛畢業(yè)的模具專業(yè)的學生又遠遠不能滿足企業(yè)的需要。 通過本次畢業(yè)設計實踐, 采用 CAD/CAM(MasterCAM、UG、Per/E)技術可以使設計者 從繁沉計算和繪圖工件中得到解脫。采用人機結合,各盡所長,充分發(fā)揮其人的創(chuàng) 造思維能力,控制設計過程,使模具設計趨于合理化。而計算機則發(fā)揮其計算分折 和儲存信息的能力。兩者結合,發(fā)揮各自的優(yōu)勢,有利于獲得最優(yōu)的設計成果,縮 短開發(fā)周期。采用 CAE 技術,可以實現(xiàn)在計算機上“試模” ,即對整個注射過程進行 仿真分折;抱括“填充、保壓、冷卻、纖維取向,結構應力和收縮,以及整個塑料 封裝成型和熱固性塑料流動分折”預測未來產(chǎn)品可能纖維出現(xiàn)的缺陷,對存在的問 題在設計階段予以解決,直至提出最優(yōu)的設計參數(shù),使一次試模成為可能;實現(xiàn)并行 工程,從而可以加快產(chǎn)品的開發(fā)進程,降低試模成本,提高生產(chǎn)效率。 2、學生應完成的任務 1、塑件制品分折;2、注塑機的確定 ;3、 模具設計的 有關計算; 4、模具結構設計 ;5、注塑機的參數(shù)校核; 6、模具凹凸模零件加工 藝 ;7 、后置處理及計算機編程;8、后附翻譯和實習報告 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 IV頁 3、論文各部分內(nèi)容及時間分配:(共 12 周) 第一部分 注塑模具料收集 (1 周) 第二部分 塑件制品分折、注塑機的確 ( 1 周) 第三部 模具設計的有關計算 (3 周) 第四部分 模具結構設計 ( 4 周) 第五部分 模具凹凸模零件加工藝、后置處理及計算機編程 ( 2 周) 評閱及答辯 ( 1 周) 備 注 參考文獻:洪慎章塑料成型及模具設計機械工業(yè)出版社,2006 年; 唐海翔UG NX2 注塑模具設計清華大學出版社,2005 年 模具結構設計 模具 設計與制造技術教育叢書編委會編 機械工業(yè)出版社 20005 年 注塑模設計與制造實戰(zhàn) 宋滿倉 黃銀國 機械工業(yè)出版社 2005 年 指導教師: 張敬 2007 年 4 月 9 日 審 批 人: 年 月 日 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 V頁 摘 要 分析了手機充電器外殼的工藝特點,介紹了手機充電器外殼上蓋注射模結構及 模具的工作過程。重點介紹了手機充電器外殼注射模結構的設計方法。分析和闡述 了模具型芯零件及各標準件的選材、熱處理工藝,手機充電器外殼的塑件的結構要 素,塑件的尺寸公差和精度的選擇,塑件的體積和質量的計算方法,注射機的選擇 和校核,脫模推出機構的設計和相關計算,抽芯機構的設計計算以及校核,成型零 件的工作尺寸的計算,以及模具冷卻系統(tǒng)的設計,最后還對模具機構中的導柱運用 MASTER/CAM 軟件進行了參數(shù)化設計。此手機充電器外殼注射模設計的結構特點是點 澆口形式的單分型面的注射模,模具采用一模兩腔的結構,兩塑件平行放置,方向 相反以便側向抽芯。儀用熱流道,可以消除廢料的產(chǎn)生,但流道過長加熱較復雜, 而且 ABS 塑料流動性較好易產(chǎn)生涎流現(xiàn)象,改用 PP 等其它符合熱流道的塑料,不僅 塑性能不能滿足制件功能要求,而且增加生產(chǎn)成本。本設計采用嵌入式型腔結構。 該結構廣泛應用于中小型塑件的模具中。加工方法可采用普通機加工、數(shù)控機床、 電火花、電鑄成型等方法。將一個整體型腔嵌入到型腔固定板中,嵌入的型腔材料 可用低碳鋼或低碳合金鋼,滲碳淬火后拋光。該模具結構設計巧妙,操作方便,使 用壽命長,塑件達到技術要求。 關鍵詞:手機充電器外殼;注射模;型芯;型腔 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 VI頁 Abstract Has analyzed the handset battery charger outer covering craft characteristic, introduced the handset battery charger outer covering top head injection mold structure and the mold work process. Introduced the handset battery charger outer covering injection mold structure design method with emphasis. Analyzed and elaborated the mold core components selection, the heat treatment craft, the handset battery charger outer covering model the member, model the size common difference and the precision choice, model a volume and the quality computational method. This handset battery charger outer covering injection mold designs the unique feature is the runner form three minute profiles injection molds, is lateral pulls out the coreinjection mold. Forming part of the calculation of the size and mold cooling system design, eventually die of the use of derivative- MASTER / CAM software for the design parameters. This cell phone charger shell injection mold design of the structure is characterized by the form of points runner-alone surface of the injection mold. Die using a two-cavity structure, two pieces of plastic placed parallel direction opposite to the lateral extracting core. Instrument Hot Runner and eliminate waste, but the excessive heat flow is more complicated, ABS plastics and better mobility easy to produce saliva flow, and other use of PP with Hot Runner of plastic, Not only plastic component performance can not meet the functional requirements, and an increase in production costs. Embedded design using the cavity structure. The structure widely used in small and medium-sized plastic parts mold. Processing methods use ordinary machine, CNC machine tools, EDM, LIGA methods. Will be embedded in a cavity of a whole cavity plate, embedded in the cavity material available low-carbon or low alloy steel, carburizing quenching after 西南交通大學本科畢業(yè)設計 第 VII頁 polishing. After production confirmation, this mold structural design ingenious, the ease of operation, the service life is long, models to achieve the specification. Key words: handset battery charger outer;covering injection mold;slide;core. 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 VIII 頁 目錄 緒論 .1 1.1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位 .1 1.2 各種模具的分類和占有量 .2 1.3 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀 .2 1.4 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 .4 第 1章 塑件工藝分析 .6 1.1 塑件的結構要素 .6 1.2 塑件尺寸公差與精度 .8 第 2 章 模具設計要點 .9 2.1 方案的確定 .9 2.2 確定型腔分型面及型腔數(shù)目 .9 2.3 型腔、型芯的結構 .9 2.4 澆口的設計 .10 2.5 冷料穴的設計 .10 第 3章 模具結構及其工作過程 .11 第 4章 注塑成型的準備 .14 4.1 注塑成型工藝簡介 .14 4.2 注塑成型工藝條件 .15 4.3 注塑機的選擇 .17 4.3.1 注塑機簡介 .17 4.3.2 注塑機基本參數(shù) .17 4.3.3 選擇注塑機 .18 4.4 注射機的校核 .19 4.4.1 最大注塑量的校核 .19 4.4.2 鎖模力的校核 .19 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 IX 頁 4.4.3 塑化能力的校核 .20 4.4.4 定位圈尺寸校核 .20 4.4.5 模具外形尺寸校核 .20 4.4.6 模具厚度校核 .20 4.4.7 模具安裝尺寸校核 .21 4.4.8 開模行程校核 .21 第 5章 澆注系統(tǒng)設計 .22 5.1 主流道 .22 5.2 分流道 .22 第 6章. 模架的確定 .24 第 7章.導向與定位機構 .26 第 8章.頂出系統(tǒng)設計 .27 第 9章 .脫模力的計算 .28 第 10章.推桿脫模機構 .30 10.1 推桿脫模機構 .30 10.2 推板脫模機構設計 .31 第 11章. 抽芯機構設計 .33 11.1 確定抽芯機構形式 .33 11.2 斜導柱抽芯的結構尺寸 .34 第 12章.成型零件工作尺寸的計算 .36 12.1 凹模工作尺寸的計算 .36 12.2 凸模工作尺寸的計算 .37 第 13章.冷卻系統(tǒng)設計 .39 13.1 溫度調節(jié)對塑件質量的影響 .39 13.2 對溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求 .39 13.3 冷卻系統(tǒng)設計: .39 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 X 頁 13.4 模具的加熱 .40 13.5 模具的冷卻 .40 結論 .42 致謝 .44 參 考 文 獻 .45 附錄:導柱的參數(shù)化設計 .46 1.導柱的三維造型及加工仿真: .46 2.導柱的相關程序設計: .47 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 1 頁 緒論 1.1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位 模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備,它的作用是控制和限制材料(固態(tài)或液態(tài)) 的流動,使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高,產(chǎn)品質量好,材料 消耗低,生產(chǎn)成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè),是國際上公認的關鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術水 平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志,它在很大程度上決定著產(chǎn) 品的質量,效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè),正日益受到人 們的關注。早在 1989 年 3 月中國政府頒布的關于當前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定中, 將模具列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位。 模具工業(yè)既是高新技術產(chǎn)業(yè)的一個組成部分,又是高新技術產(chǎn)業(yè)化的重要領域。 模具在機械,電子,輕工,汽車,紡織,航空,航天等工業(yè)領域里,日益成為使用 最廣泛的主要工藝裝備,它承擔了這些工業(yè)領域中 6090的產(chǎn)品的零件,組件 和部件的生產(chǎn)加工。 模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場的需求上,僅以汽車,摩托車行業(yè)的模具市 場為例。汽車,摩托車行業(yè)是模具最大的市場,在工業(yè)發(fā)達的國家,這一市場占整 個模具市場一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經(jīng)濟五大支柱產(chǎn)業(yè)之一,汽車工業(yè)重點 是發(fā)展零部件,經(jīng)濟型轎車和重型汽車,汽車模具作為發(fā)展重點,已在汽車工業(yè)產(chǎn) 業(yè)政策中得到了明確。汽車基本車型不斷增加,2005 年將達到 170 種。一個型號的 汽車所需模具達幾千副,價值上億元。為了適應市場的需求,汽車將不斷換型,汽 車換型時約有 80的模具需要更換。中國摩托車產(chǎn)量位居世界第一,據(jù)統(tǒng)計,中國 摩托車共有 14 種排量 80 多個車型,1000 多個型號。單輛摩托車約有零件 2000 種, 共計 5000 多個,其中一半以上需要模具生產(chǎn)。一個型號的摩托車生產(chǎn)需 1000 副模 具,總價值為 1000 多萬元。其他行業(yè),如電子及通訊,家電,建筑等,也存在巨大 的模具市場。 目前世界模具市場供不應求,模具的主要出口國是美國,日本,法國,瑞士等 國家。中國模具出口數(shù)量極少,但中國模具鉗工技術水平高,勞動成本低,只要配 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 2 頁 備一些先進的數(shù)控制模設備,提高模具加工質量,縮短生產(chǎn)周期,溝通外貿(mào)渠道, 模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術,提高模具技術水平,對于促進國 民經(jīng)濟的發(fā)展有著特別重要的意義。 1.2 各種模具的分類和占有量 模具主要類型有:沖模,鍛摸,塑料模,壓鑄模,粉末冶金模,玻璃模,橡膠 模,陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模,因為他們一般都 是依靠三維的模具形腔是材料成型。 (1)沖模:沖模是對金屬板材進行沖壓加工獲得合格產(chǎn)品的工具。沖模占模具 總數(shù)的 50以上。按工藝性質的不同,沖模可分為落料模,沖孔模,切口模,切邊 模,彎曲模,卷邊模,拉深模,校平模,翻孔模,翻邊模,縮口模,壓印模,脹形 模。按組合工序不同,沖模分為單工序模,復合模,連續(xù)模。 (2)鍛模:鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進行體積成型是所用模具的總稱。按鍛 壓設備不同,鍛模分為錘用鍛模,螺旋壓力機鍛模,熱模鍛壓力鍛模,平鍛機用鍛 模,水壓機用鍛模,高速錘用鍛模,擺動碾壓機用鍛模,輥鍛機用鍛模,楔橫軋機 用鍛模等。按工藝用途不同,鍛??煞譃轭A鍛模具,擠壓模具,精鍛模具,等溫模 具,超塑性模具等。 (3)塑料模:塑料模是塑料成型的工藝裝備。塑料模約占模具總數(shù)的 35, 而且有繼續(xù)上升的趨勢。塑料模主要包括壓塑模,擠塑模,注射模,此外還有擠出 成型模,泡沫塑料的發(fā)泡成型模,低發(fā)泡注射成型模,吹塑模等。 (4)壓鑄模:壓鑄模是壓力鑄造工藝裝備,壓力鑄造是使液態(tài)金屬在高溫和高 速下充填鑄型,在高壓下成型和結晶的一種特殊制造方法。壓鑄模約占模具總數(shù)的 6。 (5)粉末冶金模:粉末冶金模用于粉末成型,按成型工藝分類粉末冶金模有: 壓模,精整模,復壓模,熱壓模,粉漿澆注模,松裝燒結模等。 模具所涉及的工藝繁多,包括機械設計制造,塑料,橡膠加工,金屬材料,鑄 造(凝固理論) ,塑性加工,玻璃等諸多學科和行業(yè),是一個多學科的綜合,其復雜 程度顯而易見。 1.3 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀 自 20 世紀 80 年代以來,我國的經(jīng)濟逐漸起飛,也為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了巨 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 3 頁 大的動力。20 世紀 90 年代以后,大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速,模具工業(yè)的總產(chǎn)值在 1990 年僅 60 億元人民幣,1994 年增長到 130 億元人民幣,1999 年已達到 245 億元 人民幣,2000 年增至 260270 億元人民幣。今后預計每年仍會以 1015的速度 快速增長。 目前,我國 17000 多個模具生產(chǎn)廠點,從業(yè)人數(shù)五十多萬。除了國有的專業(yè)模 具廠外,其他所有制形式的模具廠家,包括集體企業(yè),合資企業(yè),獨資企業(yè)和私營 企業(yè)等,都得到了快速發(fā)展。其中,集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展 得最為迅速。例如,浙江寧波和黃巖地區(qū),從事模具制造的集體企業(yè)和私營企業(yè)多 達數(shù)千家,成為我國國內(nèi)知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東, 一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè),為了提高其產(chǎn)品的市場競爭能力,紛紛加 入了對模具制造的投入。例如,科龍,美的,康佳和威力等知名集團都建立了自己 的模具制造中心。中外合資和外商獨資的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達地區(qū), 現(xiàn)已有幾千家。 在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中,企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二,作為商品銷售的約占 三分之一。其中,沖壓模具約占 50(中國臺灣:40) ,塑料模具約占 33(中 國臺灣:48) ,壓鑄模具約占 6(中國臺灣:5) ,其他各類模具約占 11(中國 臺灣:7) 。 中國臺灣模具產(chǎn)業(yè)的成長,分為萌芽期(19611981) ,成長期(1981 1991) ,成熟期(19912001)三個階段。 萌芽期,工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)設備與技術的不斷改進。由于紡織,電子,電氣,電機 和機械業(yè)等產(chǎn)品外銷表現(xiàn)暢旺,連帶使得模具制造,維修業(yè)者和周邊廠商(如熱處 理產(chǎn)業(yè)等)逐年增加。在此階段的模具包括:一般民生用品模具,鑄造用模具,鍛 造用模具,木模,玻璃,陶瓷用模具,以及橡膠模具等。 1981 年1991 年是臺灣模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長的時期。有鑒于模 具產(chǎn)業(yè)對工業(yè)發(fā)展的重要性日益彰顯,自 1982 年起,臺灣地區(qū)就將模具產(chǎn)業(yè)納入 “策略性工業(yè)適用范圍” ,大力推動模具工業(yè)的發(fā)展,以配合相關工業(yè)產(chǎn)品的外銷策 略,全力發(fā)展整體經(jīng)濟。隨著民生工業(yè),機械五金業(yè),汽機車及家電業(yè)發(fā)展,沖壓 模具與塑料模具,逐漸形成臺灣模具工業(yè)兩大主流。從 1985 年起,模具產(chǎn)業(yè)已在推 行計算機輔助模具設計和制造等 CAD/CAM 技術,所以臺灣模具業(yè)接觸 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 4 頁 CAD/CAM/CAE/CAT 技術的時間相當早。 成熟期,在國際化,自由化和國際分工的潮流下,1994 年,1998 年,由臺灣地 區(qū)政府委托金屬中心執(zhí)行“工業(yè)用模具技術研究與發(fā)展五年計劃”與“工業(yè)用模具 技術應用與發(fā)展計劃” ,以協(xié)助業(yè)界突破發(fā)展瓶頸,并支持產(chǎn)業(yè)升級,朝向開發(fā)高附 加值與進口依賴高的模具。1997 年 11 月間臺灣憑借模具產(chǎn)業(yè)的實力,獲得世界模 具協(xié)會(ISTMA)認同獲準入會,正式成為世界模具協(xié)會會員, 。整體而言,臺灣模 具產(chǎn)業(yè)在這一階段的發(fā)展,隨著機械性能,加工技術,檢測能力的提升,以及計算 機輔助設計,臺灣模具廠商供應對象已由傳統(tǒng)的民用家電,五金業(yè)和汽機車運輸工 具業(yè),提升到計算機與電子,通信與光電等精密模具,并發(fā)展出汽機車用大型鈑金 沖壓,大型塑料射出及精密鍛造等模具。 1.4 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 20 世紀 80 年代開始,發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來,并 發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門,其產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開放以來,我國的 模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來,每年都以 15的增長速度快速發(fā)展。許多模具 企業(yè)十分重視技術發(fā)展。加大了用于技術進步的投入力度,將技術進步作為企業(yè)發(fā) 展的重要動力。此外,許多科研機構和大專院校也開展了模具技術的研究與開發(fā)。 模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國成為世界超級制造大國的重要原因。今后,我國要發(fā) 展成為世界制造強國,仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展,成為模具制造強國。 中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在,歷經(jīng)了半個多世紀,有了很大發(fā)展,模具水平 有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn) 48(約 122CM)大屏幕彩電塑殼注射模具, 6.5KG 大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具,精密 塑料模方面,以能生產(chǎn)照相機塑料件模具,多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng) 過多年的努力,在模具 CAD/CAE/CAM 技術,模具的電加工和數(shù)控加工技術,快速成 型與快速制模技術,新型模具材料等方面取得了顯著進步;在提高模具質量和縮短 模具設計制造周期等方面作出了貢獻。 盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步,部分模具已達到國際先進水平,但無論是 數(shù)量還是質量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要,每年仍需進口 10 多億美元的各類大型, 精密,復雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比,在模具技術上仍有不小的差距。今 后,我國模具行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術創(chuàng)新,以縮小與國際先進水平的 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 5 頁 距離。 (1)注重開發(fā)大型,精密,復雜模具;隨著我國轎車,家電等工業(yè)的快速發(fā)展, 成型零件的大型化和精密化要求越來越高,模具也將日趨大型化和精密化。 (2)加強模具標準件的應用;使用模具標準件不但能縮短模具制造周期,降低 模具制造成本而且能提高模具的制造質量。因此,模具標準件的應用必將日漸廣泛。 (3)推廣 CAD/CAM/CAE 技術;模具 CAD/CAM/CAE 技術是模具技術發(fā)展的一個重 要里程碑。實踐證明,模具 CAD/CAM/CAE 技術是模具設計制造的發(fā)展方向,可顯著 地提高模具設計制造水平。 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 6 頁 第 1章 塑件工藝分析 1.1 塑件的結構要素 其內(nèi)腔存在很多孔和凸臺,結構較復雜。該塑件為手機允電器外殼,要求有一 定的強度、剛度、耐熱和耐磨損等性能。同時作為手機充電器,必須滿足絕緣性。 結合以上要求以及經(jīng)濟因素,故該塑件采用 ABS 塑料。 圖 1-1 (1)脫模斜度。 脫模斜度足為了便于塑件的脫模,以免在脫模過程中擦傷制品表面,其大小取 決于塑料的收縮率。脫模斜度的取向要根據(jù)塑件的內(nèi)外型尺寸而定。塑件內(nèi)孔以型 心小端為準,尺寸符合圖紙要求,斜度沿形狀擴大方向標出,塑件外形以型腔大端 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 7 頁 為準,尺寸符合圖紙要求,斜度沿形狀減小方向標出。要求開模后塑件留在型芯上, 塑件表面的脫模斜度應小于外表面的脫模斜度。根據(jù) ABS 的性能,型芯的脫模斜度 取 1。 (2)加強筋。 為了使塑件有一定的強度和剛度,又能避免因壁過厚而產(chǎn)生成型缺陷,在塑件 中部的凹坑與外壁之間增設兩個加強筋,厚度 2mm。 (3)塑件的圓角。 為了防止塑件轉角外產(chǎn)生應力集小,需要在塑件的轉角處或內(nèi)部連接處采用圓 角過渡,內(nèi)外徑均取 R5mm。塑件形狀工藝性非常復雜,沒有一個規(guī)則的外表面,里 面又有很多螺釘柱和加強筋,使得脫模力增大,塑件的下平面又有僅 1mm 的臺階, 采用推板推出必然導致螺釘柱拉斷,使得注塑工藝無法進行。所以,在螺釘柱和加 強筋附近必須設有推桿,以便推出塑件。 (4)塑件的壁厚。 塑件壁厚對塑件的成型、冷卻及變形會產(chǎn)生較大的影響。塑件壁厚不均,會導 致各個部分固化收縮不均勻,易產(chǎn)生氣孔、裂紋、內(nèi)應力等缺陷。根據(jù)手機充電器 外殼的材料,結構、強度等方面的要求,壁厚取 2mm。 (5)孔。 制品上各種孔的位置應盡可能設置在不減弱制品的機械強度的部位,孔的形狀 也應力求不增加模具制造工藝的復雜性。 (6)支承面。 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 8 頁 以制品的整個底面作為支承面是不合理的,因為制品稍許翹曲或變形就會使底 面不平。通常采用凸起的邊框或底腳(三點或四點)來作支承。當制品底部有加強筋 時,筋的端部應低于支承面約 O.5mm 左右。 1.2 塑件尺寸公差與精度 該制品長 140mm,寬 80mm,最高 60mm,重約 83g,其粗糙度值為 RaO.06mm。影 響塑件公差的主要因素是:模具制造誤差及磨損誤差,尤其是成型零件的制造和裝 配誤差以及使用中的磨損、塑料收縮的波動、注射工藝條件的變化、塑件制品的形 狀和飛邊厚度的波動、脫校斜度及成型后制品的尺寸變化。手機充電器外殼上蓋的 塑件選用的尺寸精度等級為 6 級,公差為 GB1800-79 尺寸公差數(shù)值。 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 9 頁 第 2 章 模具設計要點 2.1 方案的確定 方案一:1 模 2 腔,購塑件平行放置,方向相反以便側向抽芯。澆口設在零件 的上表面,使用定距拉桿加導柱和彈簧,確保第一次分型面在定模座板和中間板之 間分開,凝料先被拉斷。第二次分型而在動模板和中間板之間分開,以便取出制品。 這樣分型有利于模具加工、注射、排氣、脫模,同時使得操作簡單方便。 方案二:1 模 2 腔,兩塑件平行放置,方向相反以便側向抽芯。澆口設在零件 的下表面,澆口道從推桿旁邊進去,即做成潛伏澆口。但由于制品較高,流道太長, 容易有澆注不足的現(xiàn)象發(fā)生。使用定距拉板分型自動脫落凝料和制品。但制品是殼 體,下表面有臺階,而且多加兩塊推板使得本來就很長的流道加長,澆注不足的可 能性就更大。 方案三:1 模 2 腔,兩塑件平行放置,方向相反以便側向抽芯。儀用熱流道, 可以消除廢料的產(chǎn)生,但流道過長加熱較復雜,而且 ABS 塑料流動性較好易產(chǎn)生涎 流現(xiàn)象,改用 PP 等其它符合熱流道的塑料,不僅塑性能不能滿足制件功能要求,而 且增加生產(chǎn)成本。 結合塑件注射可行性和經(jīng)濟性,對比以上 3 個方案,本次設計選擇方案一。 2.2 確定型腔分型面及型腔數(shù)目 模具上用以取出制品及澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表而稱為分型面,在制品 設計時,必須要考慮成型時分型面的形狀和位置,否則無法用模具成型。因側向合 模鎖緊力較小,故對于投影畫較大的大型制品,應將投影面積大的分型面放在動、 定模的合模主平面上,而將投影面積較小的分型面作為側向分型面。本模具的分型 而選擇在塑件的大平面處。采用 1 模 2 腔結構。 2.3 型腔、型芯的結構 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 10 頁 (1)型腔的結構設計:本設計采用嵌入式型腔結構。該結構廣泛應用于中小型塑 件的模具中。加工方法可采用普通機加工、數(shù)控機床、電火花、電鑄成型等方法。 將一個整體型腔嵌入到型腔固定板中,嵌入的型腔材料可用低碳鋼或低碳合金鋼, 滲碳淬火后拋光。 (2)型芯的結構設計:型芯是用來成型塑料制品的內(nèi)表面的成型零件。本模具 中型芯采用組合式型芯結構。采用該種結構可節(jié)省優(yōu)質模具鋼,便于機加工和熱處 理,也便于動模和定模位置精度,即有利于型芯冷卻和排氣的實施。 2.4 澆口的設計 澆口是澆注系統(tǒng)的關鍵部分,澆口的形狀、數(shù)量、尺寸和位置對塑件的質量影 響很大。其主要作用有兩個:一是塑料熔體流經(jīng)的通道;二是澆口的適時凝固可控 制保壓時間。在點澆口的限制性斷面前加工出圓弧,有利于延緩澆口處熔體凍結, 對向型腔中補料有利。根據(jù)制品的結構要求,本設計采用點澆口形式。點澆口的參 數(shù):由推薦值取點澆口直徑 d=1.2mm,澆門長度 L=1mm。具體尺寸見零件圖。 2.5 冷料穴的設計 當分流道設計得比較長時,其末端留有冷料穴。其作用是收集塑料熔體的前鋒 冷料,以防前鋒冷料堵塞澆口或進入型腔,造成充模不足或影響制品的熔接強度或 形成冷疤等缺陷。常用的冷料穴主要有帶工形拉料桿的冷料穴、帶推桿的倒錐形冷 料穴,帶推桿的圓形冷料穴、帶拉料桿的球頭形冷料穴、帶椎桿的菌形冷料穴、主 澆道延長式冷料穴。本次設計采用的是帶工形拉料桿的冷料穴,其特點是容易加工, 而且有利于脫模時除去澆道口廢料。 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 11 頁 第 3章 模具結構及其工作過程 模具的分型面選擇在塑件的大平面處,1 模 2 件。為減少澆口疤痕,采用點澆 口注射。模具的結構如圖 3-1,3-2 所示。 圖 3-1 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 12 頁 圖 3-2 1 動模座板 2 8 12 21 24 26 31 36 螺釘 3 14 18 導柱 4 16 導套 5 墊塊 6 支撐板 7 凸模板 9 凹模板 10 限位拉板 11 限位圓柱銷 13 28 彈簧 15 定模座板 17 凸模型 芯鑲塊 19 推桿固定板 20 推板 22 23 推桿 25 限位擋塊 27 彈簧墊圈 29 滑塊 30 楔塊 32 斜導柱圓定板 33 斜導柱 34 定位圏 35 澆口套 37 拉料桿 38 復位桿 39 限 位釘 由于模具的凸模部分存在很多孔和凸臺,本設計凹模采用整體式凹模結構。凸 模采用組合式凸模結構,比較緊湊。針對側向抽芯距離比較短的情況,設計了二次 分型滑動抽芯結構。注射成型后,先從 II 而進行一次分型,完成側向抽芯動作, 當限位圓柱銷碰到限位拉板的端頭時開始從-面二次分型,目的是拉斷點澆口, 塑件包緊在凸模型芯上,當運動到一定距離時,然后注射機推動推桿固定板,推桿 發(fā)生作用,推出塑件脫落。同時拉料桿將凝料推出自動脫落。 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 13 頁 模具的工作過程:注射成型后,開模時,在彈簧 13 和凝料拉料桿 37 的拉緊作 用下,從 II 面一次分型,定模底板 15 與凹棋板 9 分開,凝料留在凹模板 9 一側; 凹模板 9 帶動滑塊 29 后移,在斜導柱 33 的作用下,滑塊 29 在凸模板 7 上沿著導軌 作橫向移動從而完成側向抽芯動作。當限位圓柱銷 11 的端頭碰到限位拉板的端頭時 凹模板 9 停止不動,一次分型結束,滑塊 29 與凸模板 7 繼續(xù)運動,開始從而 二次分型,首先拉斷點澆口,在塑件包緊凸模的包緊力作用下,塑件隨著凸模型芯 17 繼續(xù)運動。當運動到一定距離時,注射機的頂桿推動推桿固定板 19,帶動推桿將 塑件推出動模,同時拉料桿 37 將疑料推出。 模具合模時,動模運動到分型面使型芯和型腔嚙合。推桿 22、23 和復位 桿 38 首先復位;繼續(xù)運動,當滑塊 29 在楔塊 30 和斜導柱 33 的作用下,產(chǎn)生相對 運動,壓制滑塊 29 沿導軌產(chǎn)生橫向運動,迫使滑塊復 位,當凹模板 9、和定模座 板 15 完全嚙合時,結束合模。 開始下一個工作循環(huán)過程。 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 14 頁 第 4章 注塑成型的準備 4.1 注塑成型工藝簡介 注塑成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性,首先將松散的粒狀或粉狀成型物 料從注塑機的料斗送入高溫的機筒內(nèi)加熱熔融塑化,使之成為粘流狀態(tài)熔體,然后 在柱塞或螺桿的高壓推動下,以很大的流速通過機筒前端的噴嘴注射進入溫度較低 的閉合模具中,經(jīng)過一段時間的保壓冷卻以后,開啟模具便可以從模腔中脫出具有 一定形狀和尺寸的塑料制件。一般分為三個階段的工作。 圖4-1 注塑成型壓力時間曲線 (1)物料準備;成型前應對物料的外觀色澤、顆粒情況,有無雜質等進行檢驗, 并測試其熱穩(wěn)定性,流動性和收縮率等指標。對于吸濕性強的塑料,應根據(jù)注射成 型工藝允許的含水量進行適當?shù)念A熱干燥,若有嵌件,還要知道嵌件的熱膨脹系數(shù), 對模具進行適當?shù)念A熱,以避免收縮應力和裂紋,有的塑料制品還需要選用脫模劑, 以利于脫模。 (2)注塑過程;塑料在料筒內(nèi)經(jīng)過加熱達到流動狀態(tài)后,進入模腔內(nèi)的流動可 分為注射,保壓,倒流和冷卻四個階段,注塑過程可以用如圖所示3.1所示。圖中T0 代表螺桿或柱塞開始注射熔體的時刻;當模腔充滿熔體(T=T1)時,熔體壓力迅速 上升,達到最大值P0。從時間T1到T2,塑料仍處于螺桿(或柱塞)的壓力下,熔體 會繼續(xù)流入模腔內(nèi)以彌補因冷卻收縮而產(chǎn)生的空隙。由于塑料仍在流動,而溫度又 在不斷下降,定向分子(分子鏈的一端在模腔壁固化,另一端沿流動方向排列)容 易被凝結,所以這一階段是大分子定向形成的主要階段。這一階段的時間越長,分 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 15 頁 子定向的程度越高。從螺桿開始后退到結束(時間從T2到T3) ,由于模腔內(nèi)的壓力比 流道內(nèi)高,會發(fā)生熔體倒流,從而使模腔內(nèi)的壓力迅速下降。倒流一直進行到澆口 處熔體凝結時為止。其中,塑料凝結時的壓力和溫度是決定塑料制件平均收縮率的 重要因素。 (3)制件后處理;由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力下的變形流動非常復 雜,再加上流動前塑化不均勻以及充模后冷卻速度不同,制件內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的 結晶、取向和收縮,導致制件內(nèi)產(chǎn)生相應的結晶、取向和收縮應力,脫模后除引起 時效變形外,還會使制件的力學性能,光學性能及表觀質量變壞,嚴重時會開裂。 故有的塑件需要進行后處理,常用的后處理方法有退火和調濕兩種。 退火是為了消除或降低制件成型后的殘余應力,此外,退火還可以對制件進行 解除取向,并降低制件硬度和提高韌性,溫度一般在塑件使用溫度以上的1020度至 熱變形溫度以下1020度之間;調濕處理是一種調整制件含水量的后處理工序,主要 用于吸濕性很強、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件.調濕處理所用的加熱介質一 般為沸水或醋酸鉀溶液(沸點為121,加熱溫度為100121,保溫時間與制件厚 度有關,通常取29小時。 4.2 注塑成型工藝條件 1)溫度;注塑成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度,噴嘴溫度和模具溫度等。 噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度,以防止熔料在直通式噴嘴口發(fā)生“流涎現(xiàn) 象” ;模具溫度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制;為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度, 應避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形,模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。PS 料與溫度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)如表4-1所示。 表4-1 溫度的經(jīng)驗數(shù)據(jù) 料筒溫度 / 噴嘴溫度/ 模具溫度/ 熱變形溫度 / 后段 中段 前段 1.82MPA 0.45MPA 150210 170230 190250 240250 575 6596 2)壓力;注射成型過程中的壓力包括注射壓力,保壓力和背壓力。注射壓力用 以克服熔體從料筒向型腔流動的阻力,提供充模速度及對熔料進行壓實等。保壓力 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 16 頁 的大小取決于模具對熔體的靜水壓力,與制件的形狀,壁厚及材料有關。對于像 PS 流動性好的料,保壓力應該小些,以避免產(chǎn)生飛邊,保壓力可取略低于注射壓力。 背壓力是指注塑機螺桿頂部的熔體在螺桿轉動后退時所受到的壓力,背壓力除了可 驅除物料中的空氣,提高熔體密實程度之外,還可以使熔體內(nèi)壓力增大,螺桿后退 速度減小,塑化時的剪切作用增強,摩擦熱量增大,塑化效果提高,根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗, 背壓的使用范圍約為 3.427.5MPA。 3)時間;完成一次注塑成型過程所需要的時間稱為成型周期。包括注射時間, 保壓時間,冷卻時間,其他時間(開模,脫模,涂脫磨劑,安放嵌件和閉模等) ,在 保證塑件質量的前提下盡量減小成型周期的各段時間,以提高生產(chǎn)率,其中,最重 要的是注射時間和冷卻時間,在實際生產(chǎn)中注射時間一般為 35 秒,保壓時間一般 為 20120 秒,冷卻時間一般為 30120 秒(這三個時間都是根據(jù)塑件的質量來決定 的,質量越大則相應的時間越長) 。確定成型周期的經(jīng)驗數(shù)值如表 4-2 所示。 表 4-2 成型周期與壁厚關系 制件壁厚 /mm 成型周期 / s 制件壁厚 / mm 成型周期 / s 0.5 10 2.5 35 1.0 15 3.0 45 1.5 22 3.5 65 2.0 28 4.0 85 經(jīng)過上面的經(jīng)驗數(shù)據(jù)和推薦值,可以初步確定成型工藝參數(shù),因為各個推薦值 有差別,而且有的與實際注塑成型時的參數(shù)設置也不一致,結合兩者的合理因素, 初定制品成型工藝參數(shù)如表 4-3 所示。 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 17 頁 表 4-3 制品成型工藝參數(shù)初步確定 特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容 注塑機類型 螺桿式 螺桿轉速(r/min) 48 噴嘴形式 直通式 模具溫度 50 噴嘴溫度() 230 后段溫度() 150210 中段溫度() 170230 前段溫度() 190250 注射壓力 MPa 90 保壓力 MPa 80 注射時間 s 1.5 保壓時間 s 5 冷卻時間 s 20 其他時間 s 3 成型周期 s 30 成型收縮(%) 0.6 干燥溫度() 6080 干燥時間() 13 后處理溫度 70,保溫時間 2 小時。 4.3注塑機的選擇 4.3.1 注塑機簡介 1956年制造出世界上第一臺往復螺桿式注塑機,這是注塑成型工藝技術的一大突 破,目前注塑機加工的塑料量是塑料產(chǎn)量的30%;注塑機的產(chǎn)量占整個塑料機械產(chǎn)量的 50%.成為塑料成型設備制造業(yè)中增長最快,產(chǎn)量最多的機種之一. 注塑機的分類方式很多,目前尚未形成完全統(tǒng)一標準的分類方法.常用的說法有: (1)按設備外形特征分類:臥式,立式,直角式,多工位注塑機; (2)按加工能力分類:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑機。 此外還有按用途分類和按合模裝置的特征分類,但日常生活中用的較少。 4.3.2 注塑機基本參數(shù) 注塑機的主要參數(shù)有公稱注射量,注射壓力,注射速度,塑化能力,鎖模力,合模裝 置的基本尺寸,開合模速度,空循環(huán)時間等.這些參數(shù)是設計,制造,購買和使用注塑機 的主要依據(jù). (1)公稱注塑量;指在對空注射的情況下,注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程 時,注射裝置所能達到的最大注射量,反映了注塑機的加工能力. 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 18 頁 (2)注射壓力;為了克服熔料流經(jīng)噴嘴,澆道和型腔時的流動阻力,螺桿(或柱塞) 對熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱為注射壓力. (3)注射速率;為了使熔料及時充滿型腔,除了必須有足夠的注射壓力外,熔料還 必須有一定的流動速率,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度. 常用的注射速率如表3-4所示。 表4-4 注射量與注射時間的關系 注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 100003 注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000 注射時間/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5 (4)塑化能力;單位時間內(nèi)所能塑化的物料量.塑化能力應與注塑機的整個成型 周期配合協(xié)調,若塑化能力高而機器的空循環(huán)時間長,則不能發(fā)揮塑化裝置的能力,反 之則會加長成型周期. (5)鎖模力;注塑機的合模機構對模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作用下 模具不應被熔融的塑料所頂開. (6)合模裝置的基本尺寸;包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開距,動模板的 行程,模具最大厚度與最小厚度等.這些參數(shù)規(guī)定了機器加工制件所使用的模具尺寸 范圍. (7)開合模速度;為使模具閉合時平穩(wěn),以及開模,推出制件時不使塑料制件損壞,要 求模板在整個行程中的速度要合理,即合模時從快到慢,開模時由慢到快在到停. (8)空循環(huán)時間;在沒有塑化,注射保壓,冷卻,取出制件等動作的情況下,完成一 次循環(huán)所需的時間. 4.3.3選擇注塑機 由注射量選定注射機.由PRO/E建模分析得(材料密度取 ):31.05kgdm 總體積V=79.6cm ;3 總質量M=83.6g; 流道凝料V=0.5V (流道凝料的體積(質量)是個未知數(shù),根據(jù)手冊取0.5V(0.5M) 來估算,塑件越大則比例可以取的越小); 實際注射量為:V =79.61.5=119.43 cm ;實 3 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 19 頁 實際注射質量為M =1.5M=83.651.5=125.40g;實 根據(jù)實際注射量應小于0.8倍公稱注射量原則, 即: 0.8V V (3公 實 1) V = V /0.8 公 實 =119.430.8 =149.29 cm ;3 結合上面的計算,初步確定注塑機為表3-5所示,查國產(chǎn)注射機主要技術參數(shù)表取 SZ-250/160,主要技術參數(shù)如下。 表4-5 國產(chǎn)注射機SZ-160/1000技術參數(shù)表 特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容 結構類型 臥 拉桿內(nèi)間距(mm) 415x385 理論注射容積(cm )3314 移模行程(mm) 280 螺桿(柱塞)直徑(mm) 50 最大模具厚度(mm) 400 注射壓(MP )a147 最小模具厚度(mm) 205 注射速率(g/s) 227 鎖模形式(mm) 液壓 塑化能力(g/s) 21 模具定位孔直徑(mm) 120 螺桿轉速(r/min) 10-200 鎖模力(KN) 1600 4.4 注射機的校核 4.4.1 最大注塑量的校核 為確保塑件質量,注塑模一次成型的塑件質量(包括流道凝料質量)應在公稱 注塑量的 35%75%范圍內(nèi),最大可達 80%,最小不小于 10%。為了保證塑件質量,充 分發(fā)揮設備的能力,選擇范圍通常在 50%80%。 V =119.43 cm ; V 314 cm ;實 3公 3 = =41.3% 滿足要求。19.42 4.4.2 鎖模力的校核 在確定了型腔壓力和分型面面積之后,可以按下式校核注塑機的額定鎖模力: 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 20 頁 FK A P (43)分 型 1.22 3010 14086 804.6 KN 滿足要求。 式中 F 注塑機額定鎖模力:1000KN; K 安全系數(shù),通常取 1.11.2,取 K=1.2; P 型腔壓力,取P =30MP ;A 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和;型 型 a分 4.4.3 塑化能力的校核 由 4.2.3 初定的成型周期為 30 秒計算,實際要求的塑化能力為成 型 周 期每 次 實 際 注 射 量 即: =8.36(g/s) ,小于注塑機的塑化能力 21(g/s) ,說明注射機能完全3024.15 滿足塑化要求。 4.4.4 定位圈尺寸校核 注塑機固定模板臺面的中心有一規(guī)定尺寸的孔,稱之為定位孔。注塑模端面凸 臺徑向尺寸須與定位孔成間隙配合,便于模具安裝,并使主流道的中心線與噴嘴的 中心線相重合。模具端面凸臺高度應小于定位孔深度。 4.4.5 模具外形尺寸校核 注塑模外形尺寸應小于注塑機工作臺面的有效尺寸。模具長寬方向的尺寸要與 注塑機拉桿 間距相適應,模具至少有一個方向的尺寸能穿過拉桿間的空間裝在注塑 機的工作臺面上。 4.4.6模具厚度校核 模具厚度必須滿足下式: H H H (34)minmax 205 300 400 滿足要求。 式中 H 所設計的模具厚度 301 mm; H 注塑機所允許的最小模m min 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 21 頁 具厚度 205mm; H 注塑機所允許的最大模具厚度 400 mm;max 4.4.7 模具安裝尺寸校核 注塑機的動模板,定模板臺面上有許多不同間距的螺釘孔或“T”形槽,用于安 裝固定模具。模具固定安裝方法有兩種:螺釘固定,壓板固定。采用螺釘直接固定 時(大型模具常用這種方法) ,模具動,定模板上的螺孔及其間距,必須與注塑機模 板臺面上對應的螺孔一致;采用壓板固定時(中,小模具多用這種方法) ,只要在模 具的固定板附近有螺孔就行,有較大的靈活性。 該模具外形尺寸為 300400 屬中,小型模具,所以采用壓板固定法(一般認為 當尺寸在 500500 內(nèi)為中,小模具) 。 4.4.8 開模行程校核 所選注塑機為全液壓式鎖模機構,最大開模行程受模具厚度影響。此時最大開 模行程 S 等于注塑機移動、固定模板臺面之間的最大距離減去模具厚度。開 S H +H +(510)mm (35)開 12 280 15+67+10 28092 滿足要求。 式中 S 注塑機移模行程 280 mm; H 推出距離 15 mm;開 1 H 流道凝料與塑件高度 67 mm。2 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 22 頁 第 5章 澆注系統(tǒng)設計 注塑模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機噴嘴開始到型腔入口為止的塑料熔體 的流動通道,它由主流道,分流道,冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳質,傳熱, 傳壓情況決定著塑件的內(nèi)在和外表質量,它的布置和安排影響著成型的難易程度和 模具設計及加工的復雜程度,所以澆注系統(tǒng)是模具設計中的主要內(nèi)容之一。 5.1主流道 主流道是連接注塑機的噴嘴與分流道的一段通道,通常和注塑機的噴嘴在同一 軸線上,斷面為圓形,有一定的錐度,目的是便于冷料的脫模,同時也改善料流的 速度,因為要和注塑機相配,所以其尺寸與注塑機有關,如下: 主要參數(shù): 錐角 =3;內(nèi)表面粗糙度 Ra=0.63 ; 小端直徑 D=d+(0.51)mm;m 半徑 R =R +(12)mm ; 材料 T8A;21 由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復接觸和碰撞,所以主流道部分常 設計成可拆卸的主流道澆口套,以便選用優(yōu)質的鋼材單獨加工和熱處理。 5.2分流道 分流道是主流道與澆口之間的通道,一般開設在分型面上,起分流和轉向作用, 分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置,分流道的設計應盡可能短, 以減少壓力損失,熱量損失和流道凝料。常用分流道斷面尺寸推薦如表 5-1 所示。 表 5-1 流道斷面尺寸推薦值 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 23 頁 塑料名稱 分流道直徑 mm 塑料名稱 分流道斷面直徑 mm ABS,AS 聚乙烯 尼龍類 聚甲醛 丙烯酸 抗沖擊丙烯酸 醋酸纖維素 聚丙烯 異質同晶體 4.89.5 1.69.5 1.69.5 3.510 810 812.5 510 510 810 聚苯乙烯 軟聚氯乙烯 硬聚氯乙烯 聚氨酯 熱塑性聚酯 聚苯醚 聚砜 離子聚合物 聚苯硫醚 3.510 3.510 6.516 6.58.0 3.58.0 6.510 6.510 2.410 6.513 分流道的斷面形狀有圓形,矩形,梯形,U 形和六角形。要減少流道內(nèi)的壓 力損失,希望流道的截面積大,表面積小,以減小傳熱損失,因此,可以用流道的 截面積與周長的比值來表示流道的效率,其中圓形和正方形的效率最高,但正方形 的流道凝料脫模困難,所以一般是制成梯形流道。在該模具上取圓形斷面形狀,直 徑為 6mm。 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 24 頁 第 6章. 模架的確定 注塑模模架國家標準有兩個,即 GB/T125561990塑料注射模中小型模架 及其技術條件和 GB/T125551990塑料注射模大型模架 。前者適用于模板尺 寸為 BL560mm900mm;后者的模板尺寸 BL 為 (630mm630mm)(1250mm2000mm) 。由于塑料模具的蓬勃發(fā)展,現(xiàn)在在全國的 部分地區(qū)形成了自己的標準,該設計采用龍記標準模架。 (1)模仁尺寸的確定 因為采用的是整體式凹模和整體式凸模,所以模仁的大小可以任意制定,模仁 所承受的力最終是傳遞到凸、凹模上,從節(jié)約材料和見效模具尺寸出發(fā),模仁的值 取的越小越好,但實際中因為要考慮冷卻因素,又因為經(jīng)過模仁的冷卻系統(tǒng)比經(jīng)過 模仁外部的冷卻系統(tǒng)效率高,所以為了給冷卻系統(tǒng)留有足夠的空間,該設計取模仁 的大小為 180302 mm。 (2)凸、凹模尺寸的確定 凸、凹模受力的作用,其尺寸需要進行強度或剛度校核來確定。根據(jù) 4.3.3 的 計算結果,只要凹模長邊的寬度滿足 12 mm 就可以達到剛度要求,理論上只要取大 于 12 mm 的值就滿足設計要求,但考慮到導柱和導套、螺釘、冷卻水孔等對模架強 度、剛度的削弱作用,實際生產(chǎn)中都取比理論值大得多的值,在本設計中,在長度 方向,取模仁到模具邊的單邊寬度為 45 mm,在寬度方向,取模仁到模具邊
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