注塑-机器人压缩机外壳塑料模具设计-论文

注塑-机器人压缩机外壳塑料模具 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 -论文 西安工业大学北方信息工程学院 本科毕业设计论文 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目:机器人压缩机外壳塑料模具设计 系 别: 机电信息系 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: B090207 学 生: 李宁 学 号: B09020711 指导教师:米社虎2013年 5 月 毕业设计(论文)任务书 系(部)机电信息系 专业机械设计制造及其自动化班级B090207姓名 李宁 学号B09020711 1.毕业设计(论文)题目:机器人压缩机外壳塑料模具设计2.题目背景和意义: 现在工业生产中需要大批量的生产塑料模具,特引导学生模拟实际的模具设计全过程,使学生熟悉掌握现代设计软件--塑料模具设计这一实用技能和工具的应用.加深基本技能应用和创新思维的磨练。设计论文的主要内容(理工科含技术指标):?塑件零件成型工艺性分析:?对零件进行结构分析,确定分型面?材料 和注塑工艺的选定;?拟定的成型 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ,模腔的结构;?零件排出方式?流道及浇口的基本形式?浇口的位置的选择,模拟成型过程,确定最佳浇口的位置和最后成型位置。 ?注射机型号的选定:?注射量的确定?相关面积和力的计算?根据注射量的确定和相关面积和力的计算选择机床 推出机构的确定:?根据模型确定推出行程?推杆的结构设计 ?排气系统的设计 ?侧抽芯机构设计:?侧抽芯力的计算?侧抽芯倾斜角和行程的计算?斜拉杆直径的确定?锁紧块的设计?滑块的设计?导向与定位,复位的设计:?材料选择?配合方式?长度确定?热处理要求的确定 ?冷却系统的设计。 4.设计的基本要求及进度安排(含起始时间、设计地点):1-2周查阅资料,绘制零件工程图,3周论文摘要,英文翻译、4-5周模具方案制定,总图设计;6-7周模具零部件工程图设计;8-9周模具设计开合过程分析;10-11周编写论文。 5.毕业设计(论文)的工作量要求 : 难度适中,工作量适中,要求学生熟悉注塑模具的设计工程及使用Solidworks 软件 。 ? 实验(时数)*或实习(天数): 20 ? 图纸(幅面和张数)*:一套图纸 要求绘制一套图纸:绘制全部零件图,模具结构总图,“0”号或“1”号图纸至少一张, 图纸要求:按照国家制图 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 执行。例如零件名称、图号、材料牌号、热处理等要求都要填写。论文不少于10000字? 其他要求:要求学生具备机械设计、材料力学、机械制造基础、机械制造工艺学以及工程图学等方面的基本知识。 指导教师签名: 年 月 日 学生签名: 年 月 日系主任审批: 年 月 日 说明:1本表一式二份,一份由各系集中归档保存,一份学生留存。 2 带*项可根据学科特点选填。 机器人压缩机外壳塑料模具设计 摘 要 本设计主要介绍的是机器人压缩机外壳塑料模具的设计方法。 根据压缩机外壳的结构,对塑件的结构进行分析,确定模具的结构方案,本设计采用三板式模具结构,采用哈夫滑块两面侧抽芯机构,实现压缩机外壳两面凸台、两小圆孔以及四面筋的结构,采用点浇口从而保证塑件的表面要求。由于塑件为壳盒状零件,利用顶杆顶出实现脱料。采用此模具能够保证塑件尺寸精度以及表面要求。 本设计主要内容包括塑件成型工艺分析、浇注系统的设计、顶出机构的设计、成型零件的设计、抽芯机构的设计、导向机构的设计、垫板厚度的计算、冷却系统的计算等方面。如此设计出的结构可确保模具工作运行可靠。 关键词:注射模具;压缩机外壳;滑块 Robot compressor shell plastic mold design Abstract This design is mainly introduced design method of robot compressor shell plastic mold. According to the compressor shell structure, carries on the analysis to the structure of the plastic part, determine the structure scheme of the mould, the design of the mold structure, using Bhave slider side core-pulling mechanism, realize the compressor shell biconvex table, two small round holes and structure surrounded by bars, using point gate so as to ensure that the requirements of part surface. Because the plastic parts for shell box part, using the top out achieve stripping. Adopting the die can ensure the plastic parts size precision and surface requirements. The design of the main contents include plastic molding process analysis, the design of gating system, ejection mechanism design, forming part of the design, core-pulling mechanism design, the guide mechanism design, plate thickness, the calculation of the cooling system calculation etcSo the structure is designed to ensure reliable operation of die. Key word: injection mold;Compressor casing;Oblique slider 主 要 符 号 表 公称压力 注射压力 最大注射量 收缩率 体积流量 锁紧块的斜角 模具最大闭合高度 斜导柱倾斜角 模具最小闭合高度 α斜导柱倾斜角 开模行程 摩擦系数 最大收缩率 模具制造公差 模具制造公差 模具磨损量 传热膜系数斜导柱直径 材料的许用应力导滑槽施加的压力 抽芯距塑件对型芯产生的单位正压力 流道中各段流程的厚度 塑件包紧型芯的侧面积 模具型腔的总热量 为脱模板中心允许的最大变形量 L斜导柱的有效工作长度结晶型塑料溶解潜热 导滑槽与滑块之间的摩擦阻力 斜导柱与滑块之间的摩擦阻力 塑料脱模温度抽拔阻力 流道中各段流程的长度 目 录 1 绪论 11.1前言 11.2模具发展现状及发展方向 11.3本课题的内容和具体要求 2 1.3.1本课题的内容 2 1.3.2具体要求 2 2 零件材料分析 32.1零件的材料及材料的特性 3 2.1.1零件的材料 3 2.1.2ABS材料的特点 3 2.1.3ABS的注射成型工艺参数 3 3 方案的论证 53.1ABS注射成型的原理及工艺过程 53.2方案的论证和初步确定 5 4 注射成型机的选择 74.1估算零件体积及质量 7 4.1.1估算零件体积 74.2选择注射机及注射机的主要参数 7 5 浇注系统的设计 85.1主流道设计 85.2分流道设计 95.3浇口设计 9 6 成型零件结构设计 106.1分型面的设计 106.2型腔的分布 106.3凹模的结构设计 106.4凸模的结构设计 106.5成型零件工作尺寸的计算 116.6动模强度计算 13 7 导向机构设计 147.1导向机构的作用和设计原则 14 7.1.1导向机构的作用 14 7.1.2导向机构的设计原则 147.2导柱、导套的设计 14 7.2.1导柱的设计 15 7.2.2导套的设计 15 7.2.3导向孔的总体布局 15 8 脱模机构的设计 178.1顶出机构的确定 178.2顶杆脱模机构设计 178.3顶杆的形式 18 9 侧向分型与抽芯机构的设计 199.1抽芯机构的确定 199.2斜导柱抽芯机构的有关参数计算 19 9.2.1抽芯距S 19 9.2.2斜导柱倾斜角α的确定 19 9.2.3斜导柱直径的确定 20 9.2.4斜导柱长度的计算 219.3滑块的设计 219.4导滑槽的设计 219.5滑块定位装置 22 9.5.1滑块定位装置的作用 22 9.5.2结构形式 229.6锁紧块 22 9.6.1作用 22 9.6.2锁紧块的设计 23 9.6.3锁紧块的结构形式 23 10 排气系统的设计 24 11 冷却系统 2511.1温度调节对塑件质量的影响 2511.2对温度调节系统的要求 2511.3模具冷却装置的设计 25 11.3.1冷却装置的设计要点 25 11.3.2水嘴的结构形式 26 11.3.3冷却水道的结构 2611.4模具冷却装置的计算 26 12 其他结构零部件设计及校核 2812.1模具各板尺寸 2812.2注射基本压力校核 2812.3锁模力的校核 2812.4开模行程的校核 2812.5安装部分相关尺寸的校核 29 13 模具的材料 3113.1塑料模具用钢的应该具备下列性能 3113.2本模具选择材料如下 3113.3模具的淬火硬度 3113.4模具的表面粗糙度 3113.5热 处理的选择 32 14 模架的选择 33 15 模具的总装图 34 16 模具的可行性分析 3616.1本模具的特点 3616.2市场前景与经济效益分析 3616.3环保性分析 36 结论 37 参考文献 38 致谢 39 毕业设计(论文)知识产权声明 40 毕业设计(论文)独创性声明 41 1 绪论 1.1前言 现今我国模具工业呈现新的发展特点与趋势,结构调整等方面取得了不少成绩,信息社会经济全球化不断发展进程,模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展。伴随着产品技术含量不断提高,模具向着信息化、数字化、精细化,自动化方面发展;模具企业向着技术集成化、设备精良化,产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。 随着汽车、IT电子、航空等相关行业领域高速发展,我国模具行业日新月异、高技术含量模具成为“十二五”发展的重点。未来中国将重点发展高技术含量模具,模具产品向轻巧、精美、快速、低成本与高质量方向发展[1]。 1.2模具发展现状及发展方向 模具工业是制造业中的一项基础产业,是技术成果转化的基础,同时本身 又是高新技术产业的重要领域,在欧美等工业发达国家被称为点铁成金的磁力工业。美国工业界认为"模具工业是美国工业的基石;德国则认为是所有工业中的关键工业;日本模具协会也认为模具是促进社会繁荣富裕的动力,同时也是整个工业发展的秘密,是进入富裕社会的原动力[1]。日本模具产业年产值达到1300亿日元,远远超过日本机床总产值9000亿日元。如今,世界模具工业的发展甚至已超过了新兴的电子工业。 我国国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求,到2005年,仅汽车行业将需要各种塑料制件36万吨;电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过1000万台;彩电的年产量已超过3000万台。近年来,我国的模具工业一直以每年13%左右的增长速度快速发展。据预测,我国模具行业在"十五"期间的增长速度将达到135~15%。模具钢的需求量也将以年12%的速度递增,全国年需求量约70万吨左右,而国产模具钢的品种只占现有国外模具钢品种的60%,每年进口模具钢约6万吨。我国每年进口模具约占市场总量的20%左右,已超过10亿美元,其中塑料与橡胶模具占全部进口模具的50%以上;冲压模具占全部进口模具约40%。目前,全世界模具的年产值约为650亿美元,我国模具工业的产值在国际上排名位居第三位,仅次于日本和美国。虽然近几年来,我国模具工业的技术水平已取得了很大的进步,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各行业的发展需要。 纵观发达国家对模具工业的认识与重视,我们感受到制造理念陈旧则是我国模具工业发展滞后的直接原因。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。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。目前,我国模具工业的当务之急是加快技术进步,调整产品结构,增加高档模具的比重,质中求效益,提高模具的国产化程度,减少对进口模具的依赖。 现代模具技术的发展,在很大程度上依赖于模具标准化、优质模具材料的研究、先进的设计与制造技术、专用的机床设备,更重要的是生产技术的管理等。21世纪模具行业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化。追求的目标是提高产品的质量及生产效率,缩短设计及制造周期,降低生产成本,最大限度地提高模具行业的应变能力,满足用户需要。 在科技发展中,人是第一因素,因此我们要特别注重人才的培养,实现产、学、研相结合,培养更多的模具人才,搞好技术创新,提高模具设计制造水平。在制造中积极采用多媒体与虚拟现实技术,逐步走向网络化、智能化环境,实现模具企业的敏捷制造、动态联盟与系统集成。我国模具工业一个完全信息化的、充满着朝气和希望而又实实在在的新时代即将到来。 1.3本课题的内容和具体要求 1.3.1本课题的内容 根据该机器人压缩机外壳模型样品,设计一套注射模具。 1.3.2具体要求 1. 本设计中要注意的问题:塑件的精度要求为四级,表面粗糙度要求为0.4。 2. 设计预期的效果:通过本次设计,熟练掌握模具设计开发的基本流程, 并能熟练应用AUTO-CAD、Solidworks进行模具设计。完成以下工作量: 1 利用Solidworks软件,创建塑件三维实体,并绘出塑件零件图。 2 生成工程图纸,其中包括:a. 塑件零件图;b. 注射模具装配图;c. 成型零件图;d. 其它结构零件图。 3 编写设计说明书一份。 2 零件材料分析 2.1零件的材料及材料的特性 2.1.1零件的材料 此零件的材料是ABS,是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的缩写。 2.1.2 ABS材料的特点 ABS是一种强度高、刚性好,硬度、耐冲击性高的易于加工成型的热塑型高分子材料。制品表面光泽性好,耐磨性好。因为其强度高、耐腐蚀、耐高温,所以常被用于制造机器的塑料外壳。ABS有优良的成型加工性,尺寸稳定性好,着色性能、电镀性能都好,具有一定的化学稳定性和良好的介电性能。ABS材料具有吸湿性,要求在加工之前进行干燥处理。一般精度为MT3。 ABS的应用很广,在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、仪表壳等;汽车工业上用它制造汽车车轮盖、反光镜盒、热空气调节导管、加热器等;ABS还可用来制作水表壳、纺织器材、文教体育用品等。 2.1.3 ABS的注射成型工艺参数 密度g/c?:1.02~1.16,取1.05;摩擦因数0.45;吸水率(%)0.2~0.4,;计算收缩率(%):0.4~0.7,常用0.5;注射压力(MPa):50~100;屈服强度(MPa):50;抗拉强度(MPa):38;伸长率(%):35;拉伸弹性模量(GPa):1.8;弯曲强度(MPa):80;弯曲 弹性模量(GPa):1.4;后处理:利用油、水、盐水,在温度为90~100时,放置4小时。 ABS成型性能:无定性料,流动性中等,比聚苯乙烯、AS差,但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好,溢边值为0.04毫米左右。 吸湿性强,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须经长时间的预热干燥。成型时易取高料温、高模温,但料温过高易分解(分解温度为?250?)。对于精度较高的塑件,模温宜取50?~60?,对光泽、耐热塑件,模温宜取60?~80?。注塑压力高于聚苯乙烯。用柱塞式注射机成型时,料温为180?~230?,注射压力为1000~1400。用螺杆式注射机成型时,料温为160?~220?,注射压力为700~1000 。 图2.1 塑件二维图 图2.2 塑件三维图 3 方案的论证 3.1 ABS注射成型的原理及工艺过程 将塑料颗粒定量注入,加入到注塑机的料筒内,通过料筒的传热,螺杆转动时产生的剪切摩擦作用使塑料逐渐融化成流动状态,然后在柱塞或螺杆的推挤下熔融塑料以高压和较快的速度通过喷嘴注入到温度较低的闭合模具的型腔中,由于模具的冷却作用,使膜腔内的熔融塑料逐渐凝固并定型,最后开模取出塑件[1]。注射成型工艺过程包括成型前的准备、注射过程和制品的后处理。 3.2方案的论证和初步确定 方案一 以底面为分型面,使用双向侧抽芯,哈夫模分离侧面的筋,采用顶杆推出,点浇口。由于零件两个侧面都有孔,只能采用一模两腔的方案。 方案二 以两圆孔的对称平面为分型面,单向侧抽最大的型芯,两小圆孔 通过动模和定模的开合过程进行抽芯,然后顶管顶出,侧流道型浇口,一模两腔。此方案的侧抽芯时的抽拔力比较大,而且抽芯距比较大,不宜采用。 方案三 以垂直两圆孔对称面的平面为分型面,三个方向侧抽芯,同样也是侧流道浇口,一模两腔。此方案比较复杂,不宜采用。 图3.1 二维装配草图 综合考虑,方案一可行。方案采用三板式结构,斜导柱安装在定模型板上, 利用哈夫滑块两面抽芯机构成型塑件两个侧孔和外围的筋。利用弹簧分型实现第一个分型面的打开,定距拉杆实现第二个分型面的打开,注射机实现第三分型面的打开,利用顶杆顶出机构顶出塑件、实现脱模。该方案结构简图如图3.1和图3.2: 图3.2 模具三维装配图 与后两种方案相比,模具的结构简单,各个机构的实现比较简单,利于实现。 4 注射成型机的选择 4.1估算零件体积及质量 4.1.1估算零件体积 计算零件的体积[1] 由软件测出塑件的质量为 加上飞边及流道损失,选浇口及流道损失 因为是一模两腔 在加工过程中考虑到塑料的利用率,取利用系数k0.8 故注射成型机最大注射量应大于或等于即: 4.2选择注射机及注射机的主要参数 据注射容积初选注射机型号为 XS-ZY250. 表4.2.1 XS-ZY-250型注塑机的主要参数如下 项目 参数 项目 参数 额定注射量/ 250 喷嘴圆弧半径/mm 18 螺杆(柱塞)直径/mm 50 喷嘴孔直径/mm 4 注射压力/MPa 147 动定模固定板尺/mm×mm 598×520 注射行程/mm 160 拉杆空间/mm 295×373 注射方式 螺杆式 合模方式 液压式 锁模力/KN 1800 液压泵流L/min 180 最大成型面积/ 500 液压泵压力/Mpa 6.5 模板最大行程/mm500 电动机功率/KW 24 模具最大厚度/mm 350 机器外形尺/mm×mm×mm4700×1000×4500 模具最小厚度/mm 200 注射时间/s 2 5 浇注系统的设计 5.1主流道设计 主流道是熔融塑料进入模具型腔时最先经过的部位,它的大小首先影响 塑料的流动速度和填充时间。如果主浇道太小,则塑料流动时的冷却面积就相对 增加,热量损耗大,使熔体黏度变大,流动性变差,注射压力损失也相应增大,造成成型困难。反之,若主流道太大,则会使流道的容积增加,回收料增多,且塑件定型的冷却时间延长,降低了劳动生产率。同时由于主浇道要与高温塑料和注射机喷嘴反复接触和碰撞,所以通常不把主流道直接开在定模板上,而是将它单独开设在一个浇口套上,也称为主流道。 1. 浇口套与注射机喷嘴接触处球面的圆弧度必须吻合。设模具浇口套球面半径为R,注射机球面半径为r,其关系式如下: 2. 浇口套进口的直径d应比注射机喷嘴孔直径大0.5~1mm。 3. 主流道的尺寸计算。根据1可知d5mm,当注射模主流道和分流道的剪切速率~。浇口的剪切速率时,所成型的塑件质量较好。由此,对一般热塑性塑料,将以上推荐的剪切速率值作为计算依据,则可用以下经验公式表示: 5.1 式中-体积流量,浇注系统断面当量半径cm。 确定主流道的体积流量, 5.2 取主流道1500。由式5.1得 图5.1 主浇道尺寸 5.2分流道设计 1. 分流道是主流道与浇口之间的通道。它是熔融塑料由主流道流入型腔的过渡段,能使塑料的流向得到平稳的转换。对多腔模分浇道还起着向各型腔分配塑料的作用[2]。 2. 分流道的截面形状为梯形。由于梯形分流道易于加工,热量损失和压力损失都不大,因此是最为常用的形式。其断面尺寸比例关系为:D为梯形的下地 面宽度,h为梯形的高,x为梯形的上底面的宽度。 3. 分流道的截面尺寸计算[2] 确定分流道体积流量 据式5.1得 取, 5.3浇口设计 浇口是连接分流道和型腔之间的一段细短流道(除直接浇口外),是塑料熔体进入型腔的入口。它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、数量、位置及尺寸对塑件的成型性能及成型质量影响很大。合理选择浇口的位置是提高塑件质量的重要环节,浇口位置不同,也将直接影响模具的结构以及塑件的成型质量。由于塑件表面质量的要求,故浇口采用点浇口。 根据表4.7[1]可以查的点浇口的尺寸D1.0~3.0,1.0。取d1。 6 成型零件结构设计 6.1分型面的设计 在该模具中设计三个分型面,分别选在塑件的最大轮廓面处,分流道面板上,定模座板与脱料板中间,从而有利于保证塑件的表面要求和顺利脱模脱料。 6.2型腔的分布 综合考虑,本模具型腔采用一模两腔所以对称放置,如图6.1所示。 图6.1 型腔分布图 6.3凹模的结构设计 由于该模具需采用两面抽芯机构成型,所以采用两个滑块配合形成塑件 的凹模和整体嵌入式凹模两种方式。 6.4凸模的结构设计 由于该模具型芯简单,所以采用整体式型芯,如图6.2所示。 图 6.2 型芯 6.5成型零件工作尺寸的计算 设计模具时应该对成型零件的结构形式、计算尺寸、强度校核给以足够的重视。一般情况下,影响成型零件及塑料公差的主要因素是模具制造公差、模具磨损量以及塑件的收缩率s这三项。 1. 凹模的尺寸计算: 该塑件的收缩率为0.4~0.7%,根据实际情况取平均收缩率为s0.5%。模具制造误差,模具磨损量。 按平均值法: 按公差带法: 按平均值法: 按公差带法: 按平均值法: 按公差带法: 按平均值法: 按公差带法: 按平均值法: 按公差带法: 按平均值法: 按公差带法: 2. 型芯的尺寸计算 : 图6.3 型芯尺寸 按平均值法: 按公差带法: 6.6动模强度计算 动模板由于受到成形压力的作用而发生变形,若变形过大就会导致塑件的壁厚发生变化,还会发生溢料现象,一次必须将其最大变形量限制在0.1~0.2mm以下,计算公式如下: 6.1 式中:P?动模板受的总压力,MPa; F?塑件浇注系统在动模上的投影面积,cm; P?型腔压力,一般取20-40MPa,取30MPa; K?修正系数,取0.68;B?动模垫板厚度,45mm, L?支撑板的跨距,184mm。 经计算的,塑件及浇注系统在动模板上的投影面积为527.28mm,则动模垫板所受压力为219.905MPa,小于材料的许用应力1250MPa,满足要求。 7 导向机构设计 7.1导向机构的作用和设计原则 7.1.1导向机构的作用 导向机构是保证塑料注射模具的动模与定模合模时正确定位和导向的重要零件,通常采用导柱导向,主要零件包括导柱和导套,如图7.1所示。 图7.1 导套 7.1.2导向机构的设计原则 1. 导柱(导套)应合理地均布在模具分型面的四周,导柱中心至模具外缘应有足够的距离,以保证模具强度; 2. 导柱(导套)的长度应比型芯端面的高度高出6~8mm; 3. 为了使导柱能顺利地进入导套、导柱端部应做成锥形或半球形,导套的前端也应倒角。 4. 导柱和导套应有足够的耐磨性强度,常采用20号低碳钢经渗碳0.5~0.8mm;也可采用T8A碳素工具钢,经淬火处理。 5. 一般导柱滑动部分的配合形式按H8/f8,导柱和导套固定部分配合按H7/k6,导套外径的配合按H7/k6。 6. 除了动模、定模之间设导柱外,一般还在动模座板与推板之间设置导柱和导套,以保证推出机构的正常运动。 7.2导柱、导套的设计 导柱导向是指导柱与导套采用间隙配合使导柱在导套内滑动,配合间隙一般采用H7/k6级配合。 7.2.1导柱的设计 导柱的结构形式有两种:一种为单节式导柱,另一种为台阶式导柱。小型模具采用单节式导柱,大型模具采用台阶式导柱。在导柱的工作部分上开设油槽,可以改善导向条件,减少摩擦。故导柱采用加油槽的台阶式导柱。 根据国家标准选用直径为30mm长度为365mm的导柱。其示意图7.2如下: 图7.2 导柱的结构尺寸 7.2.2导套的设计 由于导柱已选定,所以由模具设计与速查手册可查的与之相配的导套分别为 I型导套。其示意图7.3如下: 图7.3 导套 7.2.3导向孔的总体布局 导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位,其中心距模具边缘应有足够的距离,以保证模具的强度,防止压入导柱和导套后发生变形。 根据手册推荐值选定的导柱分布情况如下图7.4所示: 图7.4 导柱孔分布图 8 脱模机构的设计 8.1顶出机构的确定 本模具采用的为一次顶出脱模机构,它包括常见的顶杆、推板、活动镶块等脱模机构。由于塑件为圆筒状而且型腔大又深,考虑到顶杆脱模机构的以下特点:顶出时运动阻力小,顶出灵活可靠,损坏后便于更换,结构简单,适用于筒形容器及各种罩壳形塑件,因此采用顶杆脱模机构。 8.2顶杆脱模机构设计 顶杆底板的厚度计算: 1. 脱模力的计算: 其中-摩擦系数 p-塑件对型芯产生的单位正压力。一般娶8~12MPa 塑件包紧型芯的侧面积 由表5.8《塑料模具设计》查的为0.2~0.4 N 2. 顶杆底板的厚度计算:按刚度计算则为 8.1 取则按表4.18[8]查的0.2099 1.205 材料的许用应力 为顶杆底板中心允许的最大变形量,一般塑件在顶杆顶出方向上尺寸公差的1/10~1/5。 按强度计算: 8.28.3顶杆的形式 根据标准模架参考确定推杆尺寸形状尺寸如下图8.1所示: 图8.1 推杆尺寸 9 侧向分型与抽芯机构的设计 9.1抽芯机构的确定 由于该模具比较简单,抽芯力不大,故采用斜导柱和带有凹模的滑块组合侧向脱模的抽芯机构。 9.2斜导柱抽芯机构的有关参数计算 9.2.1抽芯距S 抽芯距指型芯从成型位置抽至不妨碍脱模的位置时,型芯或滑块在抽芯方向所移动的距离。对于本次模具设计,我所选用的是哈夫模结构,它的抽芯距也就是塑件外圆的半径长度,即抽芯距s30mm。 9.2.2斜导柱倾斜角α的确定 斜导柱的倾斜角是决定斜导柱抽芯机构工作效果的一个重要参数,它不仅决定了抽芯距离和斜导柱的长度,更重要的是它决定着斜导柱的受力状况如图9.1[1]。 斜导柱受力图:根据图4.130如右图所示: N-斜导柱所受弯曲力; 抽拔阻力与抽拔力大小相等方向相反; 导滑槽施加的压力; 斜导柱与滑块之间的摩擦阻力; 图9.1 斜导柱受力图 导滑槽与滑块之间的摩擦阻力 由上式可以看出,当所需的抽拔力确定以后,斜导柱所受的弯曲力P与cos成反比,即a角增大时,cos减小,弯曲力P也增大,斜导柱受力状况变坏。 另外,从抽芯距S与角的关系来看 SH tgL sin 式中 L---斜导柱的有效工作长度。 当S确定以后,开模行程H及斜导柱工作长度L与成反比,即角增大,tg也增大,则为完成抽芯所需的开模行程减小,另外,角增大时sin增大,斜导柱有效工作长度可减小。 综上所述,当斜导柱倾斜角增大时,斜导柱受力状况变坏,但为完成抽芯所需的开模行程可减小;反之,当角减小时,斜导柱受力状况有所改善,可是开模行程却增加了,而且斜导柱的长度也增加了。这会使模具厚度增加。因此,斜导柱倾斜角过大或过小都是不好的,一般角取10?~20?,最大不超过25?。 对于该模具,由于抽拔力不大,综合考虑斜导柱的倾斜角取20?。 9.2.3斜导柱直径的确定 1. 抽拔力的计算 ABS对钢0.35~0.46 则 由于 2. 斜导柱的有效工作长度 S/sinα30/sin20?81.86mm 3. 斜导柱直径d的确定 斜导柱弯曲力的计算: 9.1 对圆形截面的斜导柱,其直径dmm为: 9.2 其中许用弯曲应力,对于碳钢137.2 斜导柱有效长度 斜导柱最大弯曲力 取d24mm 9.2.4斜导柱长度的计算 斜导柱的长度是根据活动侧型芯的抽芯距S,斜导柱直径d,倾斜角以及安装斜导柱的模板厚度h来决定的。 h/cos+s/sin+d/2 60/cos20?+30/+24/2 ?139 mm 由以上计算过程,可最终确定斜导柱的的尺寸如下图9.3所示: 图9.3 斜导柱 9.3滑块的设计 滑块是斜导柱机构中的可动零件,滑块与侧型芯既可做成整体式的;也可做成组合式的,为了保证加工精度,故选择滑块与侧型芯做成整体式的。其结构如下图9.4所示: 图9.4 滑块的结构尺寸 9.4导滑槽的设计 斜导柱驱动滑块是沿着导滑槽移动的,故对导滑槽提出如下要求[2]: 1. 滑块在导滑槽内运动要平稳,无上下窜动和卡紧现象; 2. 为了不使滑块在运动中产生偏斜,其滑动部分要有足够的长度,一般为滑块宽度的一倍以上; 3. 滑块在完成抽拔动作后,仍留在导滑槽内,其留下部分的长度不应小于滑块长度的2/3,否则,滑块在开始复位时容易发生偏斜,甚至损坏模具; 4. 滑块与导滑槽间应上、下与左、右各有一对平面呈动配合,配合精度可选,其余各面均应留有间隙; 5. 导滑槽应有足够的硬度HRC52~56。 基于以上要求,且该塑件不大所需开模行程也不大,故导滑槽采用整体式,形状采用矩形。 9.5滑块定位装置 9.5.1滑块定位装置的作用 开模后,滑块必须停留在刚刚脱离斜导柱的位置上,不可任意移动,否则,合模时斜导柱将不能准确进入滑块上的斜孔,致使模具损坏。而定位装置可以保证滑块离开斜导柱后,可靠地停留在正确的位置上。它起着保障完全的作用。 9.5.2结构形式 其结构形式如下图9.5所示: 图9.5 滑块定位装置的结构形式 9.6锁紧块 9.6.1作用 1. 注射时,型腔里的塑料熔体以很高的压力作用在侧型芯上,特别是当侧型芯的面积较大时,将产生一个很大的侧推力。这个力通过滑块传给斜导柱,会使斜导柱产生弯曲变形。 2. 由于斜导柱与滑块的配合间隙较大,故合模后靠斜导柱不能保证滑块的精确位置。侧型芯的准确位置要靠精确加工的压紧块来保证。 9.6.2锁紧块的设计 1. 滑块锁紧楔形式:为了防止活动型芯和滑块在成型过程中受力而移动,滑块应采用楔紧块锁紧,常用的锁紧形式有整体式、镶拼式、嵌入式[2]。 2. 楔紧块的楔角:当斜导柱带动滑块作抽芯移动时,楔紧块的楔角必须大于斜导柱的斜角一般取,这样当模具一开模,楔紧块就让开,否则斜导柱将无法带动滑块作抽芯动作,一般=+。 9.6.3锁紧块的结构形式 锁紧块用螺钉固定在定模型板上。其结构如下图9.6所示:图9.6 锁紧块 10 排气系统的设计 在注射成型过程中,为了将型腔中的气体排出模外,常常需要开设排气系统。排气系统通常是在分型面上有目的的开设几条排气沟槽,另外许多模具推杆或活动型芯与模板之间的配合间隙可起排起作用。小型塑件的排气量不大,因此可直接利用分型面排气。因该套模具是小型模具,排气量小,且分型面出动定模板间留有1mm间隙,因此无需单独开设排气槽。 11 冷却系统 11.1温度调节对塑件质量的影响 质量优良的塑件应满足以下六个方面的要求,即收缩率小,变形小,尺寸稳定,机械强度高,耐应力开裂性好和表面质量好[2]。 1. 采用较低的模温可以减小塑料制品的成型收缩率,特别对于结晶型塑料的影响更大一些。因为在较低的模温下成型出的塑件结晶度较低,而结晶度较高时收缩率越大,较低的结晶度则可降低收缩率。模温均匀,冷却时间短,注射速度快可以减小塑件的变形,其中均匀一致的模温尤为重要。 2. 模温均匀,冷却时间短,注射速度快可以减少塑件的变形,其中均匀一致的模温最为重要。但由于塑件形状复杂,壁厚也往往不一致,再加上充模顺序先后不同,以致常常出现冷却不均匀现象。为了改变这一现状,可将冷却水先通入模具温度最高的地方,甚至在冷的快的地方通温水,冷的慢的地方通冷水,使模温尽量均匀,塑件各部位能同时凝固。 11.2对温度调节系统的要求 1. 根据选用的塑料品种,确定温度调节系统是采用冷却方式还是加热方式; 2. 希望模温均匀,塑件各部分同时冷却,以提高生产率和塑件质量; 3. 采用较底的模温,快速、大流量通水冷却一般效果比较好; 4. 温度调节系统要尽量做到结构简单,加工容易,成本低廉。 11.3模具冷却装置的设计 11.3.1冷却装置的设计要点 1. 尽量保证塑件收缩均匀,维持模具的热平衡; 2. 水孔与型腔表面各处最好有相同的距离,即将孔的排列与型腔形状相吻合; 3. 冷却水孔的数量越多,孔径越大,则对塑件的冷却效果越好; 4. 浇口处加强冷却; 5. 应降低进水与出水的温差;如果进水与出水的温差过大,将使模具的温度分布不均匀,尤其对流程很长的大型塑件,料温越流越低。 6. 冷却系统的水道尽量避免与模具上其它机构发生干涉现象,设计时要 通盘考虑; 11.3.2水嘴的结构形式 由《塑料注射模具设计实用手册》查的水嘴的结构如下图10.1所示: 图10.1 水管接头 11.3.3冷却水道的结构 根据装配图各零件的结构,确定冷却水道开在推板上其分布见装配图所示。 11.4模具冷却装置的计算 1. 塑件熔体传导给模具型腔的总热量对于小型模具[2]: 其中每小时注射次数; 每次注射的塑料量包括浇注系统在内,; 塑料熔体与塑料冷却后的比焓之差,见表4-23; 熔融塑料进入型腔的温度 塑料脱模温度; 结晶型塑料溶解潜热,见表4-23; 1 计算每次需要的注射量 2 确定生产周期 2.7s查得冷却时间为27.0321。表9.8-6《中国模具设计大典》 取 3 每小时注射的次数: 取98次 4 每小时注射量 5 求从型腔内发出的总热量 其中系数由《中国模具设计大典》表查的 2. 求冷却水的体积流量 (假设 ) 3. 由表查的冷却水孔的直径 4. 求冷却水的平均流速 取为最低流速1.66 5. 求冷却水管壁与水交界面的传热膜系数 由表4-27查得 6. 计算总的传热面积 7. 有 8. 所需冷却水管根数 n3,两滑块上布置两条循环水路,定模镶件上布置一条循环水路。 12 其他结构零部件设计及校核 12.1模具各板尺寸 各板参数如下mm,长×宽×厚:定模座板350×350×45、定模板350×282×60、动模座板350×350×25、动模板350×300×120、脱料板350×300×30、垫块350×55×120、型芯垫板350×300×45、顶杆固定板350×180×20、顶杆垫板350×180×25,总厚445mm。 12.2注射基本压力校核 该项工作是校核所选注塑机的公称压力能否满足塑件成型时所需要的注射压力,即: 。 由附录D []]查得ABS的注射压力50~100MPa; 根据所选注塑机的公称压力为147MPa;满足要求 12.3锁模力的校核 锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力。当高压的塑 料熔体充填模腔时,会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。为此,注塑机的额定锁模力必须大于该胀型力,即: 12.1 两腔总的投影面积为: 由于通常为20~40MPa所以取40MPa 计算其所需锁模力为: 2.72235N 12.4开模行程的校核 由于所选注塑机为液压作用的注塑机,三板模的开模距离通过定距分型机构来保证。流道推板和定模板打开的距离B流道凝料总高度+30mm;流道推板和面板打开的距离C6~10mm;定距分型机构中限位杆移动距离流道推板和定模板打开的距离;限位钉移动距离流道推板和面板打开的距离。三板模最小开模行程为H。所选注射机的动模板最大行程必须大于模具的最小开模行程,所选注射机的动模板和定模板的最小间距必须小于模具的最小厚度。 根据 12.2 由于有侧抽芯机构,此时应考虑抽芯距离所增加的开模行程 12.3 其中-抽芯距 -斜导柱倾斜角 取斜导柱夹角 有 54+58+77+102++30+10+5~10341mm 由于 所以开模行程校核合理。 12.5安装部分相关尺寸的校核 1. 喷嘴尺寸:注射机的喷嘴与模具的浇口套关系如图4.1所示。流道始 端的球面半径应比喷头球面半径R0大1~2mm;主流道小端直径d应比喷嘴直径大0.5~1mm,以防止主流道口部积存凝料而影响脱模[1]。 其中20、18、4、d5满足要求 2. 定位圈与注射机固定板的关系:图12.1 注射机喷嘴与主流道配合关系 模具定模座板上的定位圈要求与主流道同心,并与注射机固定板上的定位孔呈较松的间隙配合。对大型模具为10~15mm。此外,对中、小型模具一般只在定模板上设定位圈,而对大型模具,可在动模座板、定模座板上同时设定位圈[1]。本模具定位圈与浇口套采用整体式高度h1515mm、D120mm与所选注塑机一致,满足要求 3. 模具总高度与注塑机模板闭合厚度的关系:两者之间应满足: 12.4 而 12.5 因为 因此:不满足要求,又,故选XS-ZY-500型注射机。表12.1 XS-ZY-500 型注塑机的主要参数如下 项目 参数 项目 参数 额定注射量/ 500 喷嘴圆弧半径/mm 18 螺杆(柱塞)直径/mm 65 喷嘴孔直径/mm 4 注射压力/MPa 102 动定模固定板尺/mm×mm 598×520 注射行程/mm 200 拉杆空间/mm 540×440 注射方式 螺杆式 合模方式 液压式 锁模力/KN 3500 液压泵流L/min 200 最大成型面积/ 1000 液压泵压力/Mpa 6.5 模板最大行程/mm500 电动机功率/Km 29.5 模具最大厚度/mm 450 机器外形尺/mm×mm×mm 6500×1300×2000 模具最小厚度/mm 300 注射时间/s 2.7 13 模具的材料 塑料模的工作条件与冷冲模有所不同,塑料模一般都在一定温度150~ 200?C条件下进行工作,除承受一定压力外,还承受一定的温度,此外有些塑料在成型过程中还会分解出腐蚀性气体,使模具表面受腐蚀。因此,塑料模成型零件的主要失效形式是磨损、变形和表面腐蚀等。为了使塑料模正常工作,并保证有一定的使用寿命,如何合理选用模具零件用材料及其热处理 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 是个很重要的问题。 13.1塑料模具用钢的应该具备下列性能 1. 机械加工性能优良,热处理变形小,可淬性良好。 2. 抛光性能优良,加工表面应该光滑美观。 3. 耐摩性能好。 4. 具有足够的机械强度,应该没有气孔等内部缺陷。 5. 耐腐蚀性能好,在使用中不易生锈。 6. 要能够熔焊,便于修理。 13.2本模具选择材料如下 CrWMn用于