糖果盒蓋模具設(shè)計(jì)【17張CAD圖紙+PDF圖】
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學(xué)生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))論 文 題 目: 糖果盒蓋模具設(shè)計(jì) 作 者: XXX 指 導(dǎo) 教 師: XXX 所 學(xué) 專 業(yè): XXXXXXXXXXXX 班 別: XXXXXXXXXXXX 學(xué) 號: XXXXXXXXXXXX 年 級: XXXXXXXXXXXXX 完 成 日 期: 201X - X - XX 目錄摘要1一、前言1二、塑件的工藝分析2(一)、 塑件模型的建立2(二)、 塑件參數(shù)的設(shè)計(jì)31、塑件的工藝分析32、塑件的收縮率、塑件的壁厚、脫模斜度33、分型面的設(shè)計(jì)44、確定型腔數(shù)量以及排列方式5三、塑料工藝參數(shù)的編制6(一) 、塑件注射工藝參數(shù)的確定61、查表填寫原材料的注射工藝參數(shù)72、查表填寫塑件模塑的工藝卡7四、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8(一) 、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)8(二) 、成型零件的設(shè)計(jì)11(三) 、頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)11(四) 、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)14(五) 、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)17(六) 、排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)18五、注塑成型設(shè)備的選擇18(一)、計(jì)算塑件、澆注系統(tǒng)的體積18(二)、塑件質(zhì)量的計(jì)算18(三)、選擇注塑機(jī)的類型和型號19六、模架的選擇及校核20七、模具裝配圖和零件圖23致謝24參考文獻(xiàn)24摘要 本文是通過對糖果盒蓋進(jìn)行形狀尺寸分析、工藝分析以及工藝方案的確定;根據(jù)這些分析來進(jìn)行注射模具的設(shè)計(jì),確定注塑方案和模具結(jié)構(gòu)形式,工作零件設(shè)計(jì)與模架選擇;并對成型工藝等多方面分析,通過對工藝計(jì)算,制定正確加工方案,并對模具的所有成型零部件進(jìn)行驗(yàn)證及校核;最后根據(jù)設(shè)計(jì)來進(jìn)行選擇注塑機(jī)以及繪制模具零件圖和裝配圖。關(guān)鍵詞 注塑模 成型工藝 形狀尺寸 注塑一、 前言 中國是制造業(yè)大國,產(chǎn)品是制造業(yè)的主體,模具是制造業(yè)的靈魂,模具的發(fā)展水平?jīng)Q定了制造業(yè)的發(fā)展水平。隨著塑料的廣泛使用直接帶動了注塑模的飛速進(jìn)步和發(fā)展。從市場情況來看,塑料模具生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展那些技術(shù)含量高的大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具,并大力開發(fā)國際市場,發(fā)展出口模具。隨著世界的塑料工業(yè),特別是工程塑料的高速發(fā)展,可以預(yù)見,塑料模具的發(fā)展速度仍將繼續(xù)高于模具工業(yè)的整體發(fā)展速度,未來幾年年增長率仍將保持上升的水平。根據(jù)國內(nèi)和國際模具市場的發(fā)展?fàn)顩r,有關(guān)專家預(yù)測,未來我國的模具經(jīng)過行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整后,將呈現(xiàn)十大發(fā)展趨勢:一是模具日趨大型化;二是模具的精度將越來越高;三是多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展;四是熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高;五是氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具將有較大發(fā)展;六是模具標(biāo)準(zhǔn)化和模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛;七是快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊;八是壓鑄模的比例將不斷提高,同時(shí)對壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來越高的要求;九是塑料模具的比例將不斷增大;十是模具技術(shù)含量將不斷提高,中高檔模具比例將不斷增大,這也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整所導(dǎo)致的模具市場未來走勢的變化由于塑模生產(chǎn)領(lǐng)域計(jì)算機(jī)應(yīng)用的獨(dú)特優(yōu)勢,以三維模型為基礎(chǔ)的以CAD/CAM/CAE技術(shù)為代表的模具計(jì)算機(jī)應(yīng)用的集成化生產(chǎn)模式獲得了快速的發(fā)展和進(jìn)步。模具CAD/CAM/CAE技術(shù)的廣泛應(yīng)用,顯示了用信息技術(shù)帶動和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性。在歐美,模具CAD/CAM/CAE技術(shù)已成為模具企業(yè)普遍應(yīng)用的技術(shù)。在CAD的應(yīng)用方面,已超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級階段,目前3D設(shè)計(jì)已達(dá)到了7089。PRO-E、UG、CIMATRON等軟件的應(yīng)用很普遍。應(yīng)用這些軟件不僅可完成2D設(shè)計(jì),同時(shí)可獲得3D模型,為NC編程和CAD/CAM/CAE的集成提供了保證。應(yīng)用3D設(shè)計(jì),還可以在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行裝配干涉的檢查,保證設(shè)計(jì)和工藝的合理性。CAE技術(shù)在歐美已逐漸成熟。在塑料模設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAE分析軟件,模擬塑料的充模過程,分析冷卻過程,預(yù)測成形過程中可能發(fā)生的缺陷。 因此,在未來的模具市場中,塑料模具在模具總量中的比例將逐步提高,且發(fā)展速度將高于其他模具。 1二、塑件的工藝分析(一)、 塑件模型的建立塑件2D如圖1所示:塑件名稱糖果盒蓋材料PS厚度上壁2側(cè)壁1工件精度5圖1塑件3D如圖2所示2(二)、 塑件參數(shù)的設(shè)計(jì)1、塑件的工藝分析 (1)、塑件的質(zhì)量,不僅與模具結(jié)構(gòu)和成型工藝參數(shù)有很大的關(guān)系,而且還取決與塑件本身和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否符合工藝要求。該塑件規(guī)定采用PS材料,化學(xué)和物理特性大多數(shù)商業(yè)用的PS都是透明的、非晶體材料。PS具有非常好的幾何穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、光學(xué)透過特性、電絕緣特性以及很微小的吸濕傾向。它能夠抵抗水、稀釋的無機(jī)酸,但能夠被強(qiáng)氧化酸如濃硫酸所腐蝕,并且能夠在一些有機(jī)溶劑中膨脹變形。密度為1.04g/cm3。典型用途 產(chǎn)品包裝,家庭用品(餐具、托盤等),電氣(透明容器、光源散射器、絕緣薄膜等)。 (2)、塑件的尺寸分析這里尺寸是指塑件的總體尺寸,而不是指避厚,孔徑等結(jié)構(gòu)尺寸。塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件與產(chǎn)品圖中的尺寸行使程序,即所獲得的尺寸的準(zhǔn)確度。塑料尺寸的大小與塑料的流動性有關(guān)。注射成型的塑件尺寸還要受到注射機(jī)的注射量、鎖模力和模板模板尺寸的限制。(3)、塑件的精度分析根據(jù)使用要求確定尺寸公差,一般配合部分尺寸精度高于非配合部分尺寸精度。該工件精度為5,該標(biāo)準(zhǔn)塑件尺寸公差的代號為M5公差等級為5級。(4)、塑件的表面粗糙度分析塑件的外觀要求越高,表面粗糙度值越低。塑件表面粗糙的高低,主要取決于模具型腔表面粗糙度。一般來模具表面粗糙度值比塑件的粗糙度值低12級。塑件的表面粗糙度可參照GB/T14234-1993塑料件表面粗糙度標(biāo)準(zhǔn)選取,一般 Ra1.60.2um之間,而PS的粗糙度值為Ra3.2。2、塑件的壁厚、塑件的收縮率、脫模斜度。塑件壁厚大小主要取決于塑料品種、制品大小以及注塑工藝條件。熱塑性塑料易于成型薄壁制品,壁厚可小至0.25mm,但一般不宜小于0.60.9mm,常選取24mm。塑件要求厚度:上外壁2,側(cè)壁為1。查表可得PS的收縮率為1.0060。,PS的脫模斜度為35 1。33、分型面的設(shè)計(jì) 為將塑件從密閉的模腔內(nèi)取出,以及為了安放嵌件或取出澆注系統(tǒng)等,必須將模具分成兩個或幾個部分,一般將分開模具能取出塑件的面稱為分型面。分型面的選擇是一個比較復(fù)雜的問題,因?yàn)樗艿剿芗男螤?、壁厚、尺寸精度、表面粗糙度、嵌件位置幾其形狀、塑件在模具?nèi)的成型位置、頂出方法、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì),模具排氣,模具制造及操作等各種因素的影響。因此,在選擇時(shí)要認(rèn)真分析、綜合比較,從幾個方案中找出一個比較合理的方案。分型面是模具動模和定模的結(jié)合處,在塑件最大形處,是為了塑件和凝料取出而設(shè)計(jì)的。分型面的方向盡量與注塑成型機(jī)開模方向垂直的方向,特殊情況下采用與注塑成型機(jī)開模方向平行的方向。分型面有單分型面和雙分型面之分。分型面選擇的原則:分型面應(yīng)選擇在塑件外形的最大輪廓處;分型面的選取應(yīng)有利于塑件的留模方式,便于塑件順利脫模,一般都應(yīng)盡可能留在動模部分;保證塑件的精度要求;滿足塑件外觀的要求;便于模具的制造;減少成形面積;增強(qiáng)排氣效果。由于本產(chǎn)品的分型面簡單,所以采用單分型面。分型面如圖3所示圖344、確定型腔數(shù)量以及排列方式。本產(chǎn)品是要大量生產(chǎn),設(shè)計(jì)是采用多型腔注射模具的,所以采用了一模兩腔的方式。多型腔模具型腔的分布有平衡式排布和非平衡式排布兩種,其中平衡式排布的要求是從主流道到各個型腔分流道的長度、形狀、斷面尺寸分布對稱性對應(yīng)相等,可實(shí)現(xiàn)各型腔均勻進(jìn)料和達(dá)到同時(shí)充滿型腔的目的;而非平衡式與之相反,一般以平衡式排布。排布如圖4所示。 圖4 5三、塑料工藝參數(shù)的編制(一)、塑件注射工藝參數(shù)的確定(1)、查表填寫原材料的注射工藝參數(shù)(以下參數(shù)是根據(jù)注塑模具設(shè)計(jì)表1-1)塑料項(xiàng)目ABS注射機(jī)類型螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min)3060噴嘴形式直通式溫度/oC170180料筒溫度/oC前段150170中段165180后段180200模具溫度/oC5080注射壓力/Mpa60100保壓壓力/Mpa5070注射時(shí)間/s2090保壓時(shí)間/s05冷卻時(shí)間/s20120總周期/s502206(2)、查表填寫塑件模塑的工藝卡塑料注射成型工藝卡資料編號車 間共 頁第 頁零件名稱橢圓瓶蓋材料牌號ABS設(shè)備型號裝配圖號材料定額每模件數(shù)零件圖號單件重量4.54 g工 裝 號材料干燥設(shè)備溫度/C8085時(shí)間/h23料筒溫度(C)后段/C180200中段/C165180前段/C150170噴嘴/C170180模具溫度/C5080時(shí)間注射2090保壓05冷卻20120壓力注射壓力/Mpa60100背壓/Mpa后處理溫度/C70時(shí)間定額輔助/min時(shí)間/h24單件/min檢驗(yàn)編制校對審核組長車間主任檢驗(yàn)組長主管工程師7四、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(一)、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)是指模具中從噴嘴開始到型腔為止的塑料熔體的流動通道。它的作用是將塑料溶體順利地充滿到型腔的各個深處,并在填充及凝固過程中,將注射壓力傳遞到型腔的各個部位,以獲得外形清晰的內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑件。澆注系統(tǒng)其組成部分有:主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分。注射模澆注系統(tǒng)的組成如圖5所示。圖5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注塑模設(shè)計(jì)的一個很重要的環(huán)節(jié),它對注塑成型的效率和塑件質(zhì)量都有直接的影響,因此,在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)必須注意幾項(xiàng)原則。1. 了解塑料的成型特性;2. 防止型芯和塑件的變形;3. 排氣良好;4. 減少流程及塑料消耗;5. 修整方便,保證塑件外觀質(zhì)量。主流道是指從噴嘴起至分流道入口處止的一段通道,它與注塑機(jī)噴嘴在同一軸心線上,熔料在主流道中并不改變方向。主流道是熔體最先經(jīng)流模具的部分,它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時(shí)間有較大的影響,因此,必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。其作用是其截面尺寸直接影響到塑件的流動速度和填充時(shí)間。8為了便于塑料從主流道中拉出,主流道設(shè)計(jì)成圓錐形,其錐角a=26,內(nèi)壁粗糙度Ra應(yīng)為0.36,主流道大端處呈圓角,其半徑常取r=13mm,以減小料流轉(zhuǎn)向過度時(shí)的阻力。主流道要和注塑機(jī)的噴嘴緊密對接,主流道對接處設(shè)計(jì)成半球形凹坑,其半徑R2=R1+(12mm),其小端直徑d1=d2+(0.51mm),凹坑深度常取35mm.所以需對塑件的成形過程及對選用的模架分析,選擇主流道。其襯套的固定用定位圈配合固定在模具的定模座板上。主流道襯套和注塑機(jī)噴嘴的配合如圖6所示。 圖6分流道是指主流道與澆口之間的部分,是指塑料熔體從主流道進(jìn)入多腔模的各個型腔多處進(jìn)料的通道,起分流和轉(zhuǎn)向的作用。分流道的要求是塑料熔體在流動中熱量和壓力損失最小,同時(shí)是流道中的塑料量最小。分流道的長度應(yīng)盡量可能短,且彎折少,以便減少壓力損失和熱量損失,節(jié)約塑料的原材料和能耗。常用的分流道的截面形狀有圓形、梯形、U形、和六邊形等。流道的截面積越大,壓力的損失越小;流道的表面積越大,熱量的損失越小。可知截面形狀為圓形的分流道熱量損失小、流動阻力小、效果最佳。圓形截面分流道的直徑一般在212mm的范圍內(nèi)變動,但對多數(shù)塑料來說,分流道直徑在56mm以下時(shí),對流動性影響較大。ABS的流動性屬于中等,受溫度變化較大,分流道直徑取5mm。分流道表面粗糙度一般為1.25即可,分流道只設(shè)計(jì)在型腔的一面,故采用截面形狀為對半圓形的分流道。對半圓分流道其深度為0.45d=0.455=2.25mm。9 分流道如圖7所示。圖7澆口是指流道末端與型腔之間的細(xì)短通道,亦稱內(nèi)澆口,它是澆注系統(tǒng)中斷面尺寸最小且最短的部分。其作用是:澆口通過截面積的突然變化,使分流道送來的塑料熔體提高注射壓力,使塑料熔體通過澆口的流速有一突變性增加,提高塑料熔體的減切速率,降低黏度,使其成為理想的流動狀態(tài),從而迅速均衡地充滿型腔。對于多型腔模具,調(diào)節(jié)澆口的尺寸,還可以使非平衡布置的型腔達(dá)到同時(shí)進(jìn)料的目的;澆口還起著較早固化、防止型腔中熔體倒流的作用;澆口通常是澆注系統(tǒng)最小截面部分,還有利于在塑件的后加工中塑件與澆口凝料的分離。設(shè)計(jì)里使用側(cè)澆口,側(cè)澆口又稱邊緣澆口,一般開在分型面上,從塑件側(cè)面進(jìn)料。它方便的調(diào)整沖模的剪切速率和澆口封閉時(shí)間,因此國外稱之為標(biāo)準(zhǔn)澆口,它是廣泛使用的澆口形式。側(cè)澆口使用于一模多件,能大大提高效率,減少澆注系統(tǒng)的消耗量。側(cè)澆口是典型的矩形澆口,一般取寬1.55mm,厚0.52mm,長0.72mm。冷料穴是用來儲藏注塑間隔期內(nèi)由于噴嘴端部溫度低造成的冷料,因冷料進(jìn)入型腔會影響塑件質(zhì)量。注塑模的冷料穴,一般都設(shè)置在主流道的末端,即主流道正對面的模板上,直徑宜稍大于主流道大端直徑,以利于冷料流入。冷料穴并非所有注塑模都需要開設(shè)。有時(shí)由于塑料的性能和注塑工藝的控制,很少產(chǎn)生冷料,或是塑件要求不高,以及模具本身結(jié)構(gòu)即澆注系統(tǒng)的不同形式,可以不設(shè)置冷料穴。 10(二)、成型零件的設(shè)計(jì)構(gòu)成模腔的成型零件包括型腔和型芯以及各種活動鑲件等。成型零件工作時(shí),直接與塑料接觸,承受塑料熔體的高壓、料流的沖刷,脫模時(shí)與制品間還要發(fā)生摩擦。因此,成型零件要求有正確的幾何形狀,較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度;此外,成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理,有較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。 (1)型腔型腔是成型塑件制品外表面的主要零件,按其結(jié)構(gòu)不同,可分為整體式和組合式兩類。所以,此處采用式組合式凹模。型腔設(shè)計(jì)見凹模零件圖附件(2)型芯型芯是成型塑件內(nèi)表面的零件。主要有主型芯和小型芯。對于簡單的容器,如殼、罩、蓋之類的塑件,成型其主要部分內(nèi)表面的零件稱主型芯,而將成型其他小孔的型芯稱為小型芯或成型桿。按結(jié)構(gòu)主型芯可分為整體式和組合式兩種。此處采用組合式。型芯設(shè)計(jì)見凸模零件圖附件(三)、頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在塑料成型模具中,完成將塑件從模具型腔或型芯上完整的取出的裝置稱為頂出機(jī)構(gòu),即脫模機(jī)構(gòu)。 頂出機(jī)構(gòu)一般由頂出、復(fù)位和頂出導(dǎo)向等三大零部件組成。頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)則:1、盡量設(shè)法使塑件留于動模;2、保證塑件不變形不損壞完整脫出;3、盡量不損壞塑件的外觀;4、結(jié)構(gòu)可靠;5、每副模具的推桿的直徑相同,方便加工;6、塑件推出模具10mm左右,對型腔斜度較大者,頂出塑件深度2/3即可。11頂出力的計(jì)算:將塑件從抱緊的芯上推出所需克服的阻力稱為脫模力。脫模力主要是由于塑件收包緊型芯而造成的塑件與型芯的摩擦阻力,而對于不帶通孔的殼體類塑件,脫模時(shí),大氣壓力也是脫模阻力的一大組成部分,而本次設(shè)計(jì)有通孔,故可不計(jì)大氣壓力。單個塑件所需的脫模力為:F=AP(cos-sin) =0.013x1.2x107x(0.2-0.017) =28548 N所以兩個塑件所需的脫模力為57096N式中: F脫模力(N);塑料對模具鋼的摩擦系數(shù),約為0.10.3,此處取0.2脫模斜度,為301,此處取1;A塑件包容型芯的面積(m);P塑件對型芯單位面積上的包緊力,一般情況下,模外冷卻塑件P約取(2.43.9)10Pa;模內(nèi)冷卻的塑件P約取(0.81.2)10Pa。推出機(jī)構(gòu)的類型分為一級頂出機(jī)構(gòu)、二級頂出機(jī)構(gòu)。其中一級頂出機(jī)構(gòu)又可分為頂桿頂出機(jī)構(gòu)、頂管頂出機(jī)構(gòu)、推板頂出機(jī)構(gòu)、頂塊頂出機(jī)構(gòu)、氣壓頂出機(jī)構(gòu)、成型鑲件和型腔頂出。本次設(shè)計(jì)是使用單分型面,且塑件可一次推出,所以采用一級頂出機(jī)構(gòu)中的頂桿頂出機(jī)構(gòu)。頂桿頂出機(jī)構(gòu)是頂出機(jī)構(gòu)中最簡單、最常見的一種形式。由于頂桿截面多為圓形,制造、修配方便、頂出效果好,因此在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。有于設(shè)置推桿的自由度較大,而且推桿截面大部分為圓形,容易達(dá)到推桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度,推桿推出時(shí)阻力小,推出動作靈活可靠。而推出零件固定板即推桿固定板,則與推桿一起運(yùn)動,將塑件頂出型芯。 12 單個塑件推桿的根數(shù)及直徑可通過以下公式計(jì)算并校核。D=K64F脫(uL)2/N2E 0.25式中: D推桿直徑,mm; K安全系數(shù),可取1.41.8,此處取1.6; F脫脫模力,N; u摩擦系數(shù),一端固定時(shí)u為0.7,兩端固定時(shí)u為0.5,此處取0.7; L推桿長度,mm; N推桿根數(shù); E穩(wěn)定系數(shù),此處取5106。若N為2,則 D=K64F脫(uL)2/N2E 0.25 =1.66428548(0.7128)2/23.1425106 0.25 =4.6mm所以本設(shè)計(jì)中推桿直徑采用5mm符合要求。若D為5,則N= 64F脫(uL)2/(D/K)42E =6428548(0.7128)2/(5/1.6)43.1425106 =1所以本設(shè)計(jì)中單個塑件所需的推桿根數(shù)為2符合要求,所以總共有4根推桿。推桿應(yīng)力校核:= 4K2F脫/D2N=41.6228548/6223.14=1293N/cm2。 而推桿的許用應(yīng)力為32000 N/cm2。故符合要求。13推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位為了保證推出機(jī)構(gòu)在工作過程中靈活、平穩(wěn),推出機(jī)構(gòu)需要設(shè)計(jì)導(dǎo)向裝置;而在每次合模后,推出機(jī)構(gòu)要回到原來的位置上,以組成完整的型腔,推出機(jī)構(gòu)需要設(shè)計(jì)復(fù)位裝置。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以保證推板在座板和動模墊板之間的推出和復(fù)位,防止推板的重量全由推桿來承受而使推桿變形和折斷。設(shè)計(jì)復(fù)位裝置是因?yàn)橥瞥鰴C(jī)構(gòu)在開模推出塑件后,為下一次的注射成型座準(zhǔn)備,以便恢復(fù)完整的模腔。復(fù)位裝置的類型有復(fù)位桿復(fù)位裝置和彈簧復(fù)位裝置。本次設(shè)計(jì)采用復(fù)位桿復(fù)位裝置。 (四)、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 模具冷卻裝置的設(shè)計(jì)與使用的的冷卻介質(zhì)、冷卻方法有關(guān)。冷卻介質(zhì)最普遍的是用水冷卻,因?yàn)樗臒崛萘看?,傳熱系?shù)大,成本低廉。冷卻回路的設(shè)計(jì)應(yīng)做到回路系統(tǒng)內(nèi)流動的介質(zhì)能充分吸收成形塑件所傳導(dǎo)的熱量,使模具成形表面的溫度穩(wěn)定地保持在所需的溫度范圍內(nèi),并且要做到使冷卻介質(zhì)在回路系統(tǒng)內(nèi)流動暢通,無泄留部位。(1)、冷卻回路所需的總表面積計(jì)算 冷卻回路所需總面積可按下式計(jì)算A=Mq/3600(1-2) 式中 冷卻回路總表面積, 單位時(shí)間內(nèi)注入模具中樹脂的質(zhì)量,kg /h ; 單位質(zhì)量樹脂在模具所內(nèi)釋放的熱量, Jkg,值查表得4105Jkg ;冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù), /(k) ; 1模具成形表面的溫度,C ; 2冷卻水的平均溫度,C 。14(2)、冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)可以以下公式計(jì)算=(pv)0.8/d0.2式中 冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù),/(k) ; 冷卻水在該溫度下的密度,kg/ m3 ; v冷卻水的流速,m/s ;d冷卻水孔直徑,m ;與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù)。經(jīng)查表及計(jì)算可得, 單位時(shí)間內(nèi)注入模具中樹脂的質(zhì)量為77.76 kg /h,模具成形表面的溫度1為50 C,冷卻水的平均溫度為25 C, 冷卻水在該溫度下的密度為1000 kg/ ,冷卻水的流速v 為2m/s, 冷卻水孔直徑d 為0.006m,為7.95。所以=(v)0.8/ d0.2=7.95 X (1000 X 2)0.8/0.0060.2 =9673 /(k)A(77.76 X 4 X 105)/3600 X 9673 X (50-25)0.0357 3)、冷卻回路的總長度計(jì)算 冷卻回路總長度可用下式計(jì)算 =1000A/d =1000x0.0357/3.14x6 =1.895 m在設(shè)計(jì)和制造冷卻系統(tǒng)的時(shí)候一般大于理論數(shù)值就可以了,而無需按照計(jì)算出來的尺寸來制造。15在設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)時(shí),應(yīng)遵循以下原則:序號原則簡圖及說明1冷卻水道可設(shè)計(jì)成單回路或多回路冷卻水道必須是一個回路,使水道中的水循環(huán)。當(dāng)水道較長時(shí),隨著水溫的升高,模具的溫度不均勻,可設(shè)計(jì)成多個回路2冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大圖a的冷卻水道為五個,直徑較大,型腔的表面溫度較均勻,溫度在6060.5C之間;圖b的冷卻水道為兩個,直徑較小,型腔的表面溫度不均勻,溫度在53.3358.38C之間3冷卻水道與型腔表面之間的距離應(yīng)盡量相等 當(dāng)塑件壁厚較均勻時(shí),冷卻水道與型腔表面之間的距離應(yīng)相等;當(dāng)塑件壁厚不均勻時(shí),厚的地方,冷卻水道與型腔表面之間的距離應(yīng)近些,冷卻水道的間距也應(yīng)小些。冷卻水道的孔邊與型腔表面之間的距離一般應(yīng)大于10mm,常用1215mm4冷卻水道的入口宜選在澆口附近塑料熔體在填充型腔時(shí),模具的澆口處是最熱的部分,距澆口越遠(yuǎn)的地方溫度越低,為了得到等溫的型腔表面,冷卻水的入口宜選在澆口附近,出口選在熔體流動的末端5冷卻水道的出、入口溫差應(yīng)盡量小 圖a的冷卻水道較長,其出、入口溫差會加大;圖b的冷卻水道較短,其出、入口溫差會減小。為了減小出、入口的溫差,必要時(shí),要在模具上設(shè)置多對冷卻水道的出口和入口經(jīng)驗(yàn)算,冷卻水道的的直徑能滿足冷卻要求。 16(五)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為了保證注射模的準(zhǔn)確開模和合模,注射模具必須設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱和錐面定位兩種形式。本次設(shè)計(jì)采用導(dǎo)柱定位的形式。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)作:定位作用 模具合模時(shí),導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以保證動模和定模的位置正確,以便使型腔的形狀和尺寸精確;另外,導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具的裝配過程中也起定位作用,方便模具的裝配和調(diào)整。導(dǎo)向作用 合模時(shí),模具的導(dǎo)向零件首選接觸,引導(dǎo)動、定模準(zhǔn)確合模,避免由于某種原因,使得型芯或型腔錯誤接觸而造成的損壞。承受一定的測向壓力 塑料熔體是以一定的注射壓力注入型腔的,型腔的各個方向都承受壓力,如果塑件是非對稱結(jié)構(gòu)或模具設(shè)計(jì)成非平衡進(jìn)料形式,就會產(chǎn)生單邊的測向壓力,設(shè)置導(dǎo)向結(jié)構(gòu)可以承受一定的側(cè)向壓力。設(shè)計(jì)導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)式必須注意:1. 導(dǎo)柱應(yīng)合理均勻地分布在模具分型面的四角,導(dǎo)柱至模具的尺寸來選取,關(guān)于導(dǎo)柱的直徑的選取和布置的位置可參考標(biāo)準(zhǔn)模架來選取。為了不使模具在裝配或合模時(shí)將方向搞錯,導(dǎo)柱的布置方式常采用等直徑導(dǎo)柱不對稱布置或不等直徑導(dǎo)柱的對稱布置方式2. 導(dǎo)柱的長度應(yīng)比型芯端面的高度高出68mm,以免在錯誤定位時(shí),型芯進(jìn)入凹模型腔相碰而損壞。3. 導(dǎo)柱設(shè)置在動模一側(cè)可以起到保護(hù)型芯及塑件脫模時(shí),支撐推件板的作用,設(shè)置在定模一側(cè)可以起到方便塑件脫模支撐澆道板的作用,在設(shè)計(jì)中,應(yīng)根據(jù)具體情況,來選擇導(dǎo)柱的設(shè)置,但一般設(shè)置在動模一側(cè)。4. 導(dǎo)柱的導(dǎo)滑部分的配合為H8/f7,導(dǎo)柱、導(dǎo)套固定部分的配合都按H8/f75. 除了在動模和定模之間設(shè)置導(dǎo)柱,導(dǎo)套以外,還需要在推板與動模座之間設(shè)置導(dǎo)柱、導(dǎo)套,以保證推板的順利推出。17(六)、排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)塑件熔體充填型腔時(shí),必須順序地排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱而產(chǎn)生的氣體。如果氣體不能被順利的排出,塑件會由于填充不足而出現(xiàn)氣泡、接縫或表面輪廓不清等缺點(diǎn);甚至固氣體受壓而產(chǎn)生高溫,使塑料焦化。注射模的排氣通常采取以下四種方式:1. 利用配合間隙排氣;2. 在分型面上開設(shè)排氣槽排氣;3. 利于排氣塞排氣;4. 強(qiáng)制性排氣本設(shè)計(jì)采用利用配合間隙排氣五、注塑成型設(shè)備的選擇(一)、計(jì)算塑件、澆注系統(tǒng)的體積根據(jù)畫出來塑件的三維模型圖,利用CAD軟件的查詢/面域/質(zhì)量特性可以查詢到塑件的體積為V塑=10.4616450,取值10.461cm3。而澆注系統(tǒng)的體積應(yīng)為塑件的0.6倍,所以澆注系統(tǒng)的體積為V澆=0.610.461cm3=6.275cm3 。又由于是一模兩腔結(jié)構(gòu),故一次注射所需地塑料為VV塑Ni V澆10.4612 6.275=27.198cm3。(二)、塑件的質(zhì)量計(jì)算本產(chǎn)品采用PS材料,其密度為1.04-1.06g/cm3,此處取密度為1.04g/cm3。則一個塑件的質(zhì)量M1V塑1.0410.46110.87g。而一次注射所需塑料地總質(zhì)量為M2V1.0427.19828.285g。18(三)、選擇注射機(jī)的類型和型號注射成型機(jī)是成型熱塑性塑料的主要設(shè)備,其類型和規(guī)格和多,分類方法也很多。本設(shè)計(jì)根據(jù)塑件的形狀,取一模四件的模具結(jié)構(gòu),同時(shí)結(jié)合現(xiàn)有的相關(guān)成型設(shè)備和注射的塑件的質(zhì)量,選擇臥式螺桿式的注射成型機(jī)設(shè)備,查注塑模具設(shè)計(jì)表3-1選擇螺桿注射機(jī)的型號為:J54-S200/400的國產(chǎn)注塑機(jī)。該注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下表所示:額定的注射量/ cm3200400螺桿的直徑/(mm)55注射壓力/MPa109注射行程/mm160注射方式螺桿式鎖模力/KN2540最大成形面積/ c645最大的開合模行程/mm260模具最大厚度/mm406模具的最小厚度/mm165噴嘴圓弧半徑/mm18噴嘴孔直徑/mm4模板尺寸/mm53263419六、模架的選擇及校核模架是設(shè)計(jì)、制造塑料注射模具的基礎(chǔ)部分。經(jīng)過對塑件的成型特點(diǎn)及型腔數(shù)目等的分析,本次設(shè)計(jì)采用龍記/LKM大水口模架,規(guī)格為2330,型號為AI型。其中A板為60,B板為35。(一)、注射機(jī)最大注射量校核塑件連同澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的重量一般不應(yīng)大于注射機(jī)公稱注射量的80%,注射機(jī)多以公稱容量來校核在一個注射成形周期內(nèi),需注射入模具內(nèi)的塑料熔體的容量,應(yīng)為制件和澆注系統(tǒng)兩部分容量之和,即VnV1V2式中: V 一個成形周期內(nèi)所需注射的塑料容積(cm3); n型腔數(shù)目;V1單個塑件的容量(cm3);V2澆注系統(tǒng)凝料和飛邊所需的塑料容量(cm3)。V20.6 V1故有VnV1V20.8 Vg式中: Vg注塑機(jī)額定注射量(400cm3)。VnV1V2 227.1980.627.198 70.7148 cm3V70.7148 cm3 0.8400=320 (滿足要求)20(二)、注射壓力的校核注射機(jī)的公稱壓力要大于成型的壓力,即P公P注式中 P公注射機(jī)的最大注射壓力; P注塑件成形所需的實(shí)際注射壓力;P注= KP0;K-安全系數(shù),常取K為1.251.4,此處取1.3;P0成型時(shí)所需的注射壓力P0;在實(shí)際生產(chǎn)中P0通常取70100MPa范圍,此處取80MPa。根據(jù)注射機(jī)的類型,可得注射機(jī)最大注射壓力為109 MPa,又塑件成形所需的實(shí)際注射壓力P注= KP01.380104 MPa故可知P公=109 MPaP注=104 MPa,滿足要求。(三)、鎖模力的校核由于高壓塑料熔體充滿型腔時(shí)會產(chǎn)生一個很大的推力,這個力應(yīng)小于注射機(jī)的公稱鎖模力,否則將產(chǎn)生溢料現(xiàn)象,即: F鎖pA分式中:F鎖注射機(jī)公稱鎖模力(N),查表得F鎖為2.54106 N; p注射時(shí)型腔內(nèi)注射的壓力,它與塑料品種和塑件有關(guān)(MPa)查表得p為30 MPa; A分塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積之和(m3)。流道凝料(包括澆口)在分型面上的投影面積為A2,在模具設(shè)計(jì)前還是個未知數(shù),根據(jù)多型腔的統(tǒng)計(jì)分析,A2是每個塑件在分型面上的投影面積A1的0.20.5倍,因此可用0.35A1來進(jìn)行估算,所以A分nA1A2nA10.35 A10.037 m2 F= pA分301060.0371.11106 N F鎖2.54106 N故滿足要求 21(四)、模具安裝部分得尺寸校核(1)、噴嘴尺寸注射機(jī)的噴嘴頭部的球面半徑R1應(yīng)與模具主流道始端的球面半徑R2吻合,以免高壓熔體從縫隙處溢出。一般球面半徑R2應(yīng)比噴嘴頭半徑R1大12mm,否則主流道內(nèi)的塑件凝料無法脫出。此模具主流道始端的球面半徑R=20mm注射機(jī)的噴嘴頭部球面半徑R18mm,因此符合要求(2)、定位圈尺寸為了使模具主流道的中心線與注射機(jī)噴嘴的中心線相重合,模具定模板上的定位圈或主流道襯套與定位圈的整體式結(jié)構(gòu)的外尺寸應(yīng)與注射機(jī)固定模板上的定位孔呈較松動的間隙配合,同時(shí)其大端的圓盤凸出定模端面高度510mm。本次設(shè)計(jì)模具定模板上的定位圈直徑為60mm,與所選注射機(jī)固定模板上的定位孔呈較松動的間隙配合,因此符合要求。(3)、最大、最小模厚在模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使模具的總厚度位于注射機(jī)可安裝模具的最大模厚和最小模厚之間。同時(shí)應(yīng)校核模具的外形尺寸,使得模具能從注射機(jī)拉桿之間裝入。而注射機(jī)可安裝模具的最大厚度是406mm,最小厚度是165mm,本次設(shè)計(jì)模具的總厚度為在這個范圍內(nèi),故滿足要求。(4)、螺孔尺寸注射模具的動模板、定模板應(yīng)分別與注射機(jī)動模板、定模板上的安裝方法有螺孔相適應(yīng)。模具在注射機(jī)上的安裝方法有螺栓固定和壓板固定兩種形式。本此設(shè)計(jì)采用螺釘固定。(5)、開模行程和頂出裝置的校核注射機(jī)的開模行程是有限制的,塑件從模具中取出時(shí)所需的開模距離必須小于注射機(jī)的最大開模距離,否則塑件無法從模具中取出。開模距離一般可分為兩種情況:一是當(dāng)注射機(jī)采用液壓、機(jī)械聯(lián)合作用的鎖模機(jī)構(gòu)時(shí),最大開模行程由連桿機(jī)構(gòu)的最大行程決定,并不受模具厚度的影響即注射機(jī)最大開模行程與模具厚度無關(guān);二是當(dāng)注射機(jī)采用液壓機(jī)械聯(lián)合作用的鎖模機(jī)構(gòu)時(shí),最大開模行程由連桿機(jī)構(gòu)的最大行程決定,并受模具厚度的影響即注射機(jī)最大開模行程與模具厚度有關(guān)。因?yàn)檫x用的注射機(jī)的合模方式為液壓機(jī)械式合模方式,模具為單分型面,而注射機(jī)最大開模行程與模具厚度無關(guān),它的行程大小由連桿機(jī)構(gòu)的最大沖程決定。22 對于單分型面注射模,開模行程可按下式校核: SH1 + H2 +(510) 式中: S注射機(jī)的最大開模行程(mm),查表得S260 mm;H1塑件推出距離,mm;H2制品高度,mm。 塑件推出距離H1一般等于型芯高度H1=20,H2=65 mm。則:S260 mmH1 + H2 +(510)2065(510)9095(mm)故符合要求。七、模具裝配圖和零件圖(一)、模具零件圖見零件圖附件。(二)、模具裝配圖見裝配圖附件。23致謝為了鞏固自己所學(xué)的知識,熟悉有關(guān)資料,樹立正確的設(shè)計(jì)思路、方向,掌握設(shè)計(jì)方法,培養(yǎng)實(shí)際的工作能力;根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際要求和設(shè)計(jì)方法、步驟,參照各種設(shè)計(jì)有關(guān)資料,基本上獨(dú)立地完成了該注塑模的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中,模具工作性能的好壞,影響到生產(chǎn)制作的效率、質(zhì)量、成本、直接關(guān)系到企業(yè)的利益。因此對于模具的設(shè)計(jì)和對生產(chǎn)設(shè)備的選擇或依據(jù)現(xiàn)在設(shè)備進(jìn)行量身定做模具,更是占有舉足輕重的地位。通過模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),在工藝分析、工藝方案論證、工藝計(jì)算、模具零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、編寫技術(shù)文件和查閱文獻(xiàn)方面受到一次綜合訓(xùn)練,增強(qiáng)了我的實(shí)際工作能力。由于編寫水平有限,時(shí)間倉促,如果文中有欠妥之處,懇請各位老師指點(diǎn)。謝謝指導(dǎo)老師和同學(xué)對我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的幫助。參考文獻(xiàn)1、許德珠:機(jī)械工程材料,北京:高等教育出版社,2001;2、王樹勛 朱亞林 梅伶 龍國梁:典型模具結(jié)構(gòu)圖冊,廣州: 華南理工大學(xué)出版社,2005;3、胡容華 甘澤新:公差配合與測量,北京:清化大學(xué)出版社,2005;4、屈華昌:壓鑄成型工藝與模具設(shè)計(jì),北京: 高等教育出版社,2008;5、王樹勛 朱亞林 梅伶 龍國梁:注塑模具設(shè)計(jì),廣州: 華南理工大學(xué)出版社,2005;6、孫鳳勤 閻亞林:沖壓與塑壓成型設(shè)備,北京: 高等教育出版社,200724
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模具設(shè)計(jì)
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