模具设计与制造毕业论文小圆盘注射模具设计.doc
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1、浙江工业职业技术学院毕业论文(2011届)小圆盘注射模具设计学生姓名 学 号 院 系 数字控制工程分院 专 业 模具设计与制造 指导教师 完成日期 2011.05. 小圆盘注射模具设计摘 要 本文主要从实用型、简单型的角度出发进行注射模设计。此注射模在设计上满足其性能要求,适应工作条件、工作可靠,力求其结构简单、尺寸紧凑、成本低、生产效率好和操作维修方便等。 本文设计的是单分型面注射模,这是注射模中最常用的一种。此模具对生产效率、设备占用情况、模具的使用寿命提出了较高的要求,用于塑件表面质量较高的生产中。本设计从模具的初步设计:包括(1)明确设计任务,收集有关资料;(2) 注射工艺分析及工艺方
2、案制定;(3)确定模块尺寸(4)确定注射模类型及结构形式(5)注射工艺计算及设计等各个方面展开设计计算的,在满足设计要求的前提下,并且进行优化,使的各零件既满足载荷要求,又使得其尺寸最小,所占空间也大大减少,并且节约大量制造成本,在使用过程中也真正体现了实用性关键词 注塑模具,单分型面,PP目 录 前言 3第一章 塑件成型工艺分析.41.1 塑件的分析41.2 PP工程塑料的性能分析5 PP的注射成型过程及工艺参数7第二章 拟定模具的结构形式和初选注射机82.1 分型面位置的确定82.2 型腔数量和排位方式的确定 82.3 注射机型号的确定9第三章 浇注系统的设计133.1 主流道的设计133
3、.2 分流道的设计143.3 浇口的设计173.4 校核主流道的剪切速率183.5 冷料穴的设计及计算19第四章 成型零件的结构设计及计算204.1 成型零件的结构设计204.2 成型零件钢材的选用204.3 成型零件工作尺寸的计算214.4 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算23第五章 脱模推出机构的设计255.1 脱模力的计算255.2 推出方式的确定26第六章 模架的确定276.1 各模板尺寸的确定276.2 模架各尺寸的校核28第七章 排气槽的设计29第八章 冷却系统的设计308.1 冷却介质308.2 冷却系统的简单计算30第九章 导向与定位结构的设计33结论 34致谢 35参考文献3
4、6引 言模具是现代工业生产中使用极为广泛的主要工艺设备,采用模具生产零部件,具有高效、节材、成本低、保证质量等一系列优点。随着科学技术的不断进步,它在国民经济中占有越来越重要的地位,是当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现我国塑料制品使用极为普遍,因此,塑料模具业发展相当快,目前,塑料模具在整个模具行业中约占30%左右,而在整个塑料模具市场以注塑模具需求为主 近几年来,虽然我国的模具工业每年增长速度发展一直较快,但总体上与工业发达的国家相比仍有较大的差距。例如,精密加工设备还很少,许多先进的技术如CAD/CAE/CAM技术的普及率还不高,特别是大型、精密、复杂和长寿命模具远远不能满足国民经济
5、各行业的发展需要。模具技术水平的高低,决定着产品的质量、效益和新产品开发能力,它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志之一。因此,模具是国家重点鼓励与支持发展的技术和产品,现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分,是国民经济的装备产业,其技术、资金与劳动相对密集。本书的主要内容为小圆盘注射模设计。对于塑件的基本概况、射机设备、注射常用的材料以及其它注射工艺及其模具作了概要的介绍,并且通过此课题设计,对我们学过的知识进行综合应用,加深对已学知识的理解,也可以加强创新以及动手能力,加强独立分析和解决问题的能力。第一章 塑件成型工艺性分析1.1 塑件的分析(1)外形尺寸 塑件外形尺寸不大,
6、 塑料熔体流程不太长,塑件材料为热塑性塑料,流动性较好,适合于注射成型。要求塑件表面平整光滑,无翘边、皱折、裂纹等缺陷,防止产生熔接痕。尺寸如图。(2)精度等级 该塑件的精度等级要求为MT3。(3)脱模斜度 该塑件壁厚为2,其脱模斜度查书1得到塑件材料为聚丙烯pp其型腔脱模斜度:25-45,其型心脱模斜度为:20-45.由于该塑料成型时收缩大,)确定塑件脱模斜度为2。) 1.2 PP工程塑料的性能分析 (1) 材料性质: 聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂通常为半透明无色固体,无味、无毒,不吸水、光泽好、易着色,其高频绝缘性能也强而且由于其不吸水,绝缘性能不受湿度影响。由于结构规整而高度
7、结晶化,故熔点高达167,耐热, 密度为g/cm3,是最轻的通用塑料。机械性能比聚乙烯好,化学稳定性较好;但不耐磨,耐寒性差,光、氧作用下易降解、老化 其性能指标如下表 密度/ kgdm-抗拉屈服强度b/MPa37比体积v/ dmkg-拉伸弹性模量E1/ MPa吸水率24 h/%0.抗弯强度/ MPa收缩率s/%冲击韧度(缺口) k/(kJm-)热变形温度t/102115硬度(HB) R9510556-67熔点t/170176体积电阻系数v/(cm)1016(2) 主要用途:板、片、透明薄膜、绳、绝缘零件、汽车零件、阀门配件、日用品等(3) 成型特点:成型时收缩范围大,易发生缩孔、凹痕及变形;
8、热容量大,注射成型模具必须设计能充分进行冷却的冷却回路;聚丙烯成型的适宜模温为80左右,不可低于50,否则会造成塑件表面光泽差或产生熔接痕等缺陷,而且温度过高会产生翘曲现象。其柔软性也好,有“铰链”特性(4) PP塑料成型参数:1) 熔化温度:PP的熔点为160-175,分解温度为350注射加工时温度设定不能超过275。熔融段温度最好在240。 2)模具温度:50-90,对于尺寸要求较高的用高模温。型芯温度比型腔温度低5以上。 3)使用温度:10-1204)注射压力:采用较高注射压力1500-1800MPa5)保压压力:约为注射压力的80%。大概在全行程的95%时转保压,用较长的保压时间。 6
9、)注射速度:为减少内应力及变形,应选择高速注射,但有些等级的PP和模具不适用(出现气泡、气纹)。如刻有花纹的表面出现由浇口扩散的明暗相间条纹,则要用低速注射和较高模温。 7)流道和浇口:流道直径4-7mm,针形浇口长度1,直径可小至。边形浇口长度越短越好,约为,深度为壁厚的一半,宽度为壁厚的两倍,并随模腔内的熔流长度逐肯增加。模具必须有良好的排气性,排气孔深,厚,要避免收缩痕,就要用大而圆的注口及圆形流道,加强筋的厚度要小(例如是壁厚的50-60%)。8)背压:5MPa,色粉料的背压可适当调高。1.3 PP的注射成型过程及工艺参数1.31注射成型过程(1)成型前的准备。对PP的色泽、粒度和均匀
10、度等进行检验,PP如果储存适当则不需要干燥处理。(2)注射过程。塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后,由模具的浇注系统进入模具的型腔成型,其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段(3) 塑件的后处理(退火)。退火处理的方法为红外线灯、烘箱、处理温度为70,处理时间为2-4h. 注射工艺参数(1)注射机:螺杆式,螺杆转速为48r/min。(2)料筒温度t/:前段180200中段190220后段160170(3)模具温度t/:8090(4)注射压力(p/MPa):70100(5)成型时间(s):30(注射时间初取1.6,冷却时间取20.4,辅助时间取8)。第二章 拟定模具的结构形
11、式和初选注射机2.1 分型面位置的确定通过对塑件结构形式的分析,分型面应选在小圆盘截面积最大且利于开模取出塑件、保证塑件精度要求及外观质量要求、有利于排气,根据要求则选择下底面:2.2 型腔数量和排位方式的确定(1)型腔数量的确定 由于塑件尺寸不大,且为大批量生产,可采用一腔多模的形式。,同时,考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的关系,以及制造费用和各种成本费等因素,初步确定为一模四腔。(2)型腔排列形式的确定由于该模具选择的是一模四腔,故流道采用H型对称排列,使进料平衡。其型腔排列形式如图所示:(3)模具结构形式的初步确定由以上分析可知,本模具设计为一模四腔,对称H型直线排列,根据塑件结构形状,推
12、出机构初选为推杆推出或推件板推出方式。浇注系统设计时,流道采用对称平衡式,浇口采用侧浇口,且开设在分型面上。因此,定模部分不需要单独开设分型面取出凝料,动模部分需要添加支撑板。由上综合分析可确定采用大水口的单分型面注射模。2.3 注射机型号的确定 注射量的计算通过Pro/E建模分析得塑件质量属性如下图所示。塑件体积:V塑=cm塑件质量:m塑=V塑=g式中,/ cm 浇注系统凝料体积的初步估算由于浇注系统的凝料在设计之前不能确定准确的数值,但是可以根据经验按照塑件体积的0.2倍1倍来估算。由于本次设计彩的流道简单并且较短,因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.3倍来估算,故一次注入模具型腔塑料熔体的
13、总体积(即浇注系统的凝料和4个塑件体积之和)为V总=1.3V塑=1.34=cm2.3.3 选择注射机根据以上计算得出在一次注射过程中注入模具型腔的塑料的总体积为V总=cm,由参考文献1式(4-18)V公= V总/0.8=/0.8=cm。根据以上的计算,初步选择公称注射量为30 cm,但最大模具厚度不够,所以注射机型号为XS-ZY-125卧式注射机,其主要参数见如下表理论注射量/cm104拉杆内向距/mm260*360螺杆柱塞直径/mm30移模行程/mm300注射压力/MPa150最大模具厚度/mm300注射时间/s最小模具厚度/mm200塑化能力锁模形式液压-机械螺杆转速80模具定位孔直径/m
14、m100锁模力/kN900喷嘴球半径/mm12喷嘴孔直径/mm4注射方式螺杆式 注射机的相关参数的校核注射压力校核。查参考文献1表4-1可知,PP所需注射压力为70 MPa100MPa,这里P=80MPa,该注射机的公称注射压力P=119MPa,注射压力安全系数k1=1.251.4,这里取k1=1.3,则:k1P0= 1.380=104MPaP,所以,注射机注射压力合格。锁模力校核塑件在分型面上的投影面积A塑 =(20-7-)/4=浇注系统在分型面上的投影面积A浇,即浇道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积A浇数值,可以按照多型腔模具的统计分析来确。A浇是每个塑件在分型面上的投影面积A塑的0.
15、2倍0.5倍。由于本设计的流道较简单,分流道相对较短,因此流道凝料投影面积可以适当取小些。这里取A浇=A塑。塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积,则A总=n(塑A浇)= n(塑塑)=4塑=2模具型腔内的胀型力F胀,则F胀= A总P模=25=kN式中,P模是型腔的平均计算压力值。P模是模具型腔内的压力,通常取注射压力的2040,大致范围为16 MPa32 MPa。对于黏度较大的精度较高的塑料制品应取较大值。PP属中等黏度的塑料且塑件有精度要求故P模取25MPa。由表6-2可知该注射机的公称锁模力F锁=250 kN,锁模力安全系数为k2=1.2,则取k2 F胀= F胀=36。060 kNF锁,所以
16、注射机锁模力满足要求。对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定,结构尺寸确定后方可进行。第三章 浇注系统的设计3.1. 主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料深体的入口处,它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形,以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外,由于主流道与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触,因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。1) 主流道尺寸(1)主流道的长度 一般由模具结构确定,对于小型模具L尽量小于60,本次设计中初取50进行计算。(2)主流道小端直径 d=注射机喷嘴尺寸+(0.51)=4.5(3)主
17、流道大端直径 D=d2L主tan(/2)=8式中4(4)主流道球面半径 SR=注射机喷嘴球头半径+(1-2)mm=12+2=14mm(5)球面的配合高度 h=3。2) 主流道的凝料体积V主=L主(R主r主 R主r主)/3=50(4 42.25)3) 主流道当量半径Rn=(24) 主流道浇口套的形式主流道衬套为标准件可选购。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触,易磨损。对材料的要求较严格,因而尽管小型注射模可以将主流道衬套与定位圈设计成一个整体,但考虑上述因素通常仍然将其分开来设计,以便于拆卸更换。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。本设计中浇口套采用碳素工具钢T10A,热处理淬火表面硬
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