双头卷笔刀的注塑模具设计(共30页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上机械工程学院毕业设计(论文)题 目: 双头卷笔刀的注塑模具设计 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: 112 姓 名: 吴 朝 明 学 号: 指导教师: 郑 凤 菊 日 期: 2015-1- 5 目 录标题摘 要:本文对我们日常生活中经常用到的双头卷笔刀的结构进行分析并对其生产加工的注塑模具进行设计。,主要包括的内容有:模具分型面的选择、主流道、分流道及冷却水管道的设计与布局,顶出机构和导向机构等模具的重要部件的设计和计算。然后用PROE软件及AutoCAD软件绘出卷笔刀的注塑模具的三维结构图和二维总装图。关键词:注塑成型;模具设计;PROE;三维结构1 前言在
2、现代化的生产当中,模具是用来生产各种大批量产品和日用生活品的重要工艺装备,它以其特定的形状经过一定的方式方法使原料成型。由于模具成型具有质量好、产量多、省材料和成本低等特点,现如今已经在国民经济各个部门得到应用,特别是汽车、航天航空、机械制造、家用电器、仪器仪表和石油化工以及轻工日用品等部门。因为模具是塑料成型加工的一种重要的工艺装备,因此模具生产的最终产品的价值是模具自身价值的几十倍、上百倍,所以说国民经济的基础工业是模具工业,模具的生产技术水平的高低,无形之中已经变成衡量一个国家产品制造业水平高低的重要标志。由于塑料模具工业快速发展,我国今后塑料模具的发展速度必将大于模具工业总体的发展速度
3、。塑料模具生产在向着规模化和现代化发展的同时,更加专业和精度高是一个必然的发展趋势。从技术层次上来说,是为了满足用户对模具制造的 “精度高”、“质量好”、“交货期短”、“价格低”的要求。1需要通过对塑件材料、质量、体积的分析与计算,合理的选用注塑机型号,并对注塑机各个参数进行校核,设计出一副经济,合理,适用的塑料注塑模具。我国的模具标准化程度与国外相比较,还有一定的差距,国外通常为七成到八成,而我国只有三成左右。假如可以广泛应用模具标准件,将会缩短模具设计制造周期四分之一,而且可减少由于使用者自制模具件而导致的工时浪费。应用计算机辅助绘图技术设计模具已经较为普遍,推广和使用模具标准件,能够在一
4、定程度上实现部分资源的共享,这将会大大减少模具设计的工作量和工作时间,对于发展计算机辅助绘图技术、提高模具的精密度有着重要的意义。2 塑件的工艺件设计分析2.1塑件分析本章确定论文题目双头卷笔刀的材料及其收缩率和密度等特性,将会对塑件的工艺设计进行分析,然后通过计算体积确定型腔的数量和排列,根据数量和排列选择相对应的注塑机的型号和模架。零件的壁厚为5.0mm。长宽高尺寸大概多少,上面有两个孔型件,孔的直径多少。如图1所示。图2.2制品的三维立体图。该制品的精度和表面粗糙度的要求很高,零件属于方形壳体,零件侧面有两个圆孔,是将插入铅笔使用的作用。在模具设计中需要抽芯设计。添加一个已知注塑件的二维
5、零件图图1 什么什么塑件零件图2.1.1 塑件材料的确定考虑到双头卷笔刀的工作条件,是在日常生活中使用,因此必须要无毒,无臭,无味的材料制成。,又由于是用手触摸使用,必须耐酸、稳定性要好;硬度、耐磨性、抗拉强度要高,综合的机械性能要好。拥有这些条件的塑料一般第一考虑:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(英文名称:Acrylonitrile Butadiene Styrene ,称:ABS)。ABS材料的主要特性包含以下几点:(1)综合的力学性能要好,耐化学稳定性强, 抗冲击强度高,(2)高耐热、高阻燃、高增强、高抗冲、高透明;(3)与有机玻璃的熔接性要良好,表面可以镀铬,还可以喷漆处理。(4)流动性的话可
6、以比HIPS差一点,比PMMA、PC等好,柔韧性要好。 ABS材料的技术指标表2-1所示。表2-1 ABS的技术指标见下2 密度1.021.16比体积0.860.98吸水率0.20.4收缩率s0.40.7熔点130160硬度HB9.7R121抗拉屈服强度50拉伸弹性模量体积电阻率弯曲强度80热变形温度t/c0.46MP90108冲击韧度无缺口2610.185MP83103缺口11ABS材料的技术指标表2-2所示。表2-2 ABS的注射工艺参数注射机类型螺杆式螺杆转速30 60r/min喷嘴形式直通式喷嘴喷嘴温度180190模具温度50 70注射压力60 100Mpa保压压力5 10 Mpa冷却
7、时间5 15s周期15 30s后处理方法采用红外线烘箱温度70时间0.3 1h备注使用原材料应该先预干燥0.5h以上2.1.2 精度双头卷笔刀的尺寸精度:根据“塑件精度等级的选用(SJ1372-1978)”,选择采用的精度等级为ABS一般精度5级。2.1.3尺寸公差双头卷笔刀的尺寸公差:根据“塑件的尺寸公差(SJ1372-1978)”,推荐精度等级为5级的公差数值为0.52mm。 2.2 体积的计算以及确定型腔数量和型腔布局2.21 塑件的体积计算根据PROE软件对零件的测绘分析,得到零件的体积为V=4.8cm图2.5.1 体积计算根据PROE的分析可得:体积 =4801mm并由已知 密度 =
8、 1. g/cm 可得:质量 = 4.8*1.05= 5.04g2.2.2型腔布局由于零件总的来说相对简单,塑件的分布可以是在模具中心的四周,这样也可以保证了浇注系统的平衡,综合考虑到ABS的材料性质(成型周期较短)、塑件的尺寸精度、每个塑件的成型压力、生产效率和生产成本等各因素,将模具的型腔定为:一模四腔。下图为型腔的设计分布图:图2.5.2 型腔分布图2.6 塑件的脱模斜度2.6.1脱模斜度的意义和影响通常情况下塑件在冷却后会产生一定的收缩,会产生包紧力,该力作用在凸模或者成型的型芯上;也可粘附作用,塑件是紧贴在凹模的型腔内。为了容易脱模,还要防止塑件表面在脱模时刮伤和擦毛,在设计的时候塑
9、件表面沿脱模方向一般具有合理的脱模斜度。2.6.2脱模斜度的确定根据“塑件常用的脱模斜度4”中推荐 ABS材料的脱模斜度为:凹模(型腔) 2545凸模(型芯) 2045本设计中采用1的拔模斜度,这样从外表面到内表面,模具的脱模斜度基本正常,能保证正常的脱模斜度要求2.7 注塑设备的选择以及其主要的参数2.7.1注塑设备的型号选取考虑到模具的高度,选取型号为XS-ZY-125的注塑机。2.7.2射设备的主要参数注射机XS-ZY-125参数: 额定注射量:125mm最大成型面积:320cm柱塞直径:42mm注射压力:120Mpa模板尺寸:428450(mmmm)柱杆空间:260290(mmmm)锁
10、模力:900KN喷嘴圆弧半径:12mm喷嘴孔径:4mm最大开模行程:450mm(可调整型)模具最大厚度:350mm模具最少厚度:200mm2.8注塑机重要参数的校核初次选完注塑机的型号以后要对注塑机的各项的重要参数进行校核,然后和实际需求相比较,看是否能满足注塑机的重要参数。2.8.1注塑容量的校核注射机的标准规定:注塑容量是以注塑低ABS时对空注塑的条件下,注塑机的螺杆或者柱塞做一次最大行程,在形成的过程中能达到的最大容量。通常注射量的大小是作为选择注塑机的一个很重要参数。它不仅反应了注塑机的注塑能力,更加表示着注塑机能注射成型多大体积的注塑制品。在计算容量进行校核时,必须使在一个注塑周期内
11、所需的注塑塑料熔体的容量在标准注塑机额定的注射量的80%以内,就是: V塑0.8V注 (2.1)表达式中 V塑代表注塑机的最大注射容量,cm3; V注表示产品塑件与浇注系统的体积的总和,cm3;0.8为最大注塑容量的利用系数。本设计中,注射量校核如下:由PROE的分析测量体积可得:V模4.8cm3, V浇10cm3 (2.2) V塑V模4浇 =4x4.8+1029.2cm3最后得出V浇V塑/0.8=29.2/0.836.5cm3;因此注塑机容量的选择为125cm3,选定的注塑机的注射容量符合标准要求。2.8.2注射压力的校核在该模具的设计中,参考了制品的材料低ABS的材料特性,以及给定的推荐压
12、力,最终确定制品所需要的注塑压力为80MPa,由参数可知,注塑机的注射压力达到122MPa,说明注塑机的注塑机的压力符合标准要求。2.8.3锁模力的校核注塑机锁模装置用来夹紧模具的力称为锁模力。锁模力太小会导致在产品塑件成型过程中发生飞边跑料的现象。 FpA/1000 (2.3)式中:F为锁模力,KN;P为型腔压力,MPa;A为浇注系统塑件和在分型面上的投影面积,mm2。由前面的选定可知参考的低ABS的型腔压力为2530MPa。所以型腔压力确定为25MPa。浇注系统的投影面积与产品的投影面积可以通过PROE中的分析得出,A=6537.9。因为浇注系统的投影比较分散,所以定为一倍的单个制品的阴影
13、面积。锁模力即为F=pA=254486=112.15KN。因注塑机的锁模力为900KN远远大于计算所得的胀模力所以注塑机的锁模力符合标准要求。开模行程的校核模具开模后要求有足够的开模距离,便于取出制件,开模行程是指模具开合过程中动模固定板的移动距离。开模行程对于注塑机来说一般是有限的,设计模具过程当中必须对所选择的注射机的开模行程进行校核,便于与模具的开模距离相适应。对于卧式注射机而言,开模行程与模具的厚度有着密切关系,对于多分型面注射模应该具有:式中 -推出距离 -包括浇注系统凝料在内的塑件高度 =(水口料的长度+2030)总的开模距离需要H=70mm以上经计算,符合要要求。2.9 模架的选
14、择一般需要根据型腔的大小以及型腔排列的方式去考虑模架的选择。对塑件进行综合分析,确定该模具是单分型面的模具,由GB/T12556.1-12556.2-1990塑料注射模中小型模架选择CI型的模架,基本结构如下图所示:2.10本章小结本章通过对产品塑件的工艺设计的分析,确定了塑件产品的材料及其特性。之后经过计算,确定型腔的数量与排列方式,并切选择相应的注塑机型号和模架类型型号,最候对初步的选择进行计算验证,结果满足实际情况。第3章 分型面的设计3.1概述将模具视情况的分成两个或者多个可以分离开的主要部分,它们的接触表面在分开时能够容易取出塑件以及浇注系统凝料,因此它是决定模具结构的重要因素,每个
15、塑件的分型面可以是一种选择,也可以有多种选择。能够使塑件能完好的成型的先决条件使恰当的选择分型面。3.2分型面的选择一般来说,分型面可以分成平面分型面、阶梯分型面、曲面分型面、倾斜分型面以及瓣合分型面和立体分型面等。在确定分型面时通常会受到一些因素的影响:例如模具的结构、模具的制造工艺、浇注系统、总体的布局、塑件产品结构工艺性、嵌件的位置、推出顶出机构以及排气系统和操作工艺等等。所以分型面的选择必须综合考虑优化筛选才能设计出合理的方案。根据零件的实际形状,分型面设计在中间面,具体由图3.1所示:图3.1 上下分模示意图3.3 本章小结本章设计了模具分型面:上下分型面,前后分型面和内部的分型面并
16、且进行了设计分析,最终确定了最理想的方案。并在图上给出参考的指示。专心-专注-专业第4章 浇注系统浇注系统:从注塑机的喷嘴进入模具开始,到型腔入口之间的流道。多模腔模具的浇注系统一般由主流道、分流道以及浇口和冷料穴等组成。4.1主流道设计4.1.1浇口套设计注塑机的喷嘴与分流道之间的供塑料熔体流动的通道称为主流道,它的形状和尺寸对熔体的流动以及注射的时间有着很大的影响。主流道通常被设计在浇口套中。在形状上,主流道的设计通常采用圆锥形。锥度在23。内壁粗糙度在Ra0.63m。4.1.2浇口套的固定形式本次设计的浇口套固定形式如下:将浇口套设置在定模座板的表面。通过使用两个M6螺丝将定位环固定,具
17、体如图4.2:图4.2 浇口套与定位环4.2分流道的设计4.2.1分流道的布局分流道的横截面的形状有多种:圆形、六边形、梯形和圆角梯形等。在各种截面中,圆形截面是使用最为广泛的,本设计就采用了圆形截面这样的分流道使用效率高,在分流道中,在流过塑料熔体的流量相同的情况下,其分流道内部的表面积是最小的,可以减小在注射过程中的散热面积,因而减了少压力的损失。对应的缺点就是加工难度较大。不能使用加工中心端面铣刀铣削,通常会采用电火花加工。考虑到模具型腔的分布情况,为使注射压力在各个型腔较为相近,保持相同的注射压力,其具体的布局如下:图4.2 分流道4.2.2分流道的形状分流道的形状选定为圆形,分布在定
18、模板上即为半圆形。1.3mm的直径在ABS塑料的设计推荐用的直径范围之内1.59.5mm之内。具体入下图所示:图4.4 分流道4.3浇口的设计连接分流道和型腔之间的通道称为浇口。它的位置、尺寸、形状和对产品塑件的成型的影响比较大。它的设计包括了形状和尺寸的确定还有位置的选择。本次设计中为了提高生产效率采用了一模二腔的结构设计,又因为材料的特性,经过各种分析比较,优点:(1)由于冷却的时间短,进而缩短产品成型的周期,提高了相应生产效率。(2)在不影响塑件外观的情况下容易去除浇注系统凝料。(3)浇口位置的选择可根据塑件形状特点多样化。(4)因为浇口在分型面上而且形状简单因此容易加工,还可以随时调整
19、尺寸,使各型腔浇注平衡。应该注意的问题:(1) 压力的损失大,可以缩短浇口的长度或者用较大的注射压力去注射。(2) 容易形成熔接痕、缩孔和气泡等缺陷,在设计的时候需要考虑浇口位置的选择和排气措施。侧浇口的结构形式4.3.1 浇口的尺寸设计浇口时,厚度应尽量小h=0.20.8mm(不能大于塑件壁厚的1/2),长度L=0.71.5mm,宽度需要根据具体的情况去确定,但是浇口的总截面积不能大于主流道的截面积。图4.3 浇口流道4.4 本章小结本章对模具的浇注系统进行了设计,对主流道和分流道以及浇口等进行了计算和验证。 第5章 模具成型零部件的设计在模具中,成型零部件是决定产品塑件的几何形状与尺寸的零
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