机械制造及其自动化论文

编号: 中国石油大学,北京,现代远程教育 毕 业 设 计,论 文, 照相机中塑料齿轮注塑模具 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 学生姓名 诸 权 学生学号 900083 指导教师 孙梅玉 职 称 年 级 2007 学生层次 专升本 学生专业 机械设计制造及入学时间 2007-10-01 其自动化 学习中心 安徽芜湖 填写日期 2008-03-31 中国石油大学,北京,现代远程教育学院制 目 录 目 录 .......................................................................................................................1 中文摘要 ...................................................................................................................2 第一章 前言 .............................................................................................................3 1.1模具行业的现状和发展趋势 .......................................................................3 1.2本课题的研究内容 ......................................................................................3 1.3研究步骤 ......................................................................................................4 第二章 成型工艺及零件工作尺寸计算 ...................................................................6 2.1塑件的工艺性分析 ......................................................................................6 2.2确定型腔数目 ..............................................................................................7 2.3成型零件工作尺寸的计算 ...........................................................................7 第三章 照相机塑料齿轮的注射磨具设计 ............................................................. 10 3.1浇注系统的设计 ........................................................................................ 10 3.2模架的选择 ................................................................................................ 13 3.3 注射机尺寸校核 ....................................................................................... 15 3.4对合导向机构零件的选用 ......................................................................... 16 3.5脱模机构的设计 ........................................................................................ 17 3.6加热冷却系统的设计................................................................................. 19 3.7排气方式的选择 ........................................................................................ 21 第四章 总结 ........................................................................................................... 22 后 记 ................................................................................................................. 23 参考文献 ................................................................................................................. 24 - 1 - 中文摘要 本设计是一份关于照相机中塑料齿轮的注射模具设计。本设计内容包括塑件工艺分析，成型 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 及工艺流程制定，模具类型和结构形式确定，成型工艺条件确定，工艺计算和设计(即注射量计算、浇注系统设计计算、成型零件工作尺寸计算、加热与冷却系统设计计算、注射压力、锁模力和安装尺寸校核等)注射机的选择、型腔数目的确定、分型面设计、排气方式的选择、导向与定位机械设计、脱模机械设计、模架的选择。设计中选用点浇注方式注射塑料熔体，注射周期为20秒，用四个中心对称布置的等直径的 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 带头导柱和标准带头导套进行导向定位，用弹簧进行复位。设计体现出模具标准化的在设计和制造过程中重要性，模具成型零件加工应用数控加工。 关键词:注塑模具;ABS;模具设计 - 2 - 第一章 前言 第一章 前言 随着经济的发展，照相机越来越成为人们生活的必需品。中，低档物美价廉照相机倍受人们青睐。塑料工业的发展和塑料材料性能的提高，使机械设计工业中塑料齿轮的出现成为可能。塑料齿轮在照相机中的应用，精密模具的产生，这一切大大的降低了相机的成本，极大的方便了人们的生活。 1.1模具行业的现状和发展趋势 在现代机械制造业中，模具工业已成为国民经济中一个非常重要的行业。许多新产品的开发和生产在很大程度上依赖于模具的设计和制造技术，特别是在汽车、轻工、电子和航天等领域中尤为重要。模具制造能力的强弱和水平的高低，已经成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之—。它关系着产品质量和经济效益的提高直接影响了国民经济中许多行业的发展。 20世纪80年代以来，中国的模具工业发展十分迅速，以每年约15,的增长速度发。目前，中国约有17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。1999年中国的模具工业产值已达245亿元人民币，具体情况如表1.1所示。 表1.1中国模具行业及进出口情况 年份 生产厂家 产值(亿元) 进口模具(万美元) 出口模具(万美元) 1984 6000 15 2429 130 1994 10000 130 76500 3890 1999 17000 245 88274 13285 用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，是推动模具工业技术进步的关键环节。CAD/CAE/CAM技术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术发生了重大变革。再有，模具的开发和制造水平的提高，还有赖于采用数控精密高效加工设备，如五轴加工机床、高速铣等。超精加工手段也大量用于模具加工。 1.2本课题的研究内容 1.2.1设计要求 塑料齿轮的零件图如下(其公差按塑件尺寸公差标准SJ1372-1978中的5级标准选取，要求学生自己查取主要尺寸的公差值)，选用的塑料为ABS，齿轮模数取0.5，模具成型零部件工作尺寸的制造精度为IT7级。 - 3 - 第一章 前言 图1.1 设计尺寸要求 1.2.2主要研究内容 本次注射模设计采用的塑料是丙烯腈—丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，它是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分的各自特点使ABS具有良好的综合力学性能，它无毒、无味，呈微黄色，成型的塑件有良好的机械强度、硬度和一定的饿耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性及电气性能，易于成形加工，适应各种不同的应用。合理的模具结构是获得正确的塑件尺寸和形状的主要条件之一，而注射模的结构取决于塑件制品的结构特点，注射机类型等因素，因此涉及内容也就包括注射机类型的选择。确定注射模的成型零件、浇注系统、推出机构、导向机构、分型面和抽芯机构、排气系统和调温系统。 1.3研究步骤 (1)设计前应熟悉塑件的集合形状、明确使用要求，了解塑件的用途，塑件的各部分在该用途下各起什么作用，进而明确塑件的成型收缩率、透明度、尺寸公差、表面粗糙度、允许的变形范围等问题。 (2)模具的结构设计 1)确定注射机类型:根据注射量初步确定注射机类型; 2)确定型腔的数目:模具结构为一模多腔，每腔有一个点浇口，推管脱模; 3)选定分型面:从模具结构及成型工艺的角度判断分型面的选择是否合理。初步决定上下分型; - 4 - 第一章 前言 4)确定浇注系统:主要是主流道、分流道、浇口和冷料穴的设计。初步决定进浇口。点浇口的好处是不需修毛刺，浇口自动脱落，避免破坏零件; 5)成型零部件的设计与计算:这一部分主要是型腔、型芯设计、型腔、型芯工作尺寸计算; 6)脱模机构的设计:当零件成型后，若脱模机构选用不当，也会影响产品零件精度。对于高精度零件，应选用顶杆脱模。特别是对于齿轮分度圆跳动要求较高的零件，均不宜采用推管脱模机构。 7)侧向抽芯机构的设计计算:侧向抽芯采用斜销侧向抽芯机构用楔紧块锁紧，侧型心在斜销内滑动，靠复位杆复位; 8)导向机构的设计:导向机构主要用于保证动模和定模两大分或模内其他零件部分之间的准确对合，起定位和定向作用.绝大多数导向机构由导柱和导套组成，称之为导柱机构; 9)确定冷却系统:主要是冷却水管的计算; 10)校核模具与注射机有关尺寸:包括注射量、锁模力、最大注射压力、注射机安装模具部分的尺寸、开模行程、顶出装置的校核; 11)模架的选择; 12)排气方式的选择:该模具采用分型面排气; 13)绘制模具的装配图及主要零件的零件图:装配图应尽量按照国家标准绘制，图中要清楚的表明各个零件的装配关系，以便工人装配。 (3)复核设计图样 应按制品、模具结构、成型设备、图纸质量、配合尺寸、零件的可加工性等项目进行自我校对或他人审核。 - 5 - 第二章 成型工艺及零件工作尺寸计算 第二章 成型工艺及零件工作尺寸计算 2.1塑件的工艺性分析 2.1.1塑件的原材料分析 ABS树脂是丙烯腈(Acrylonitrile)，聚丁二烯(Butadiene)和苯已烯(Styrene)三种单体共聚而成的。其中丙烯腈(A)使之有较高的硬度，表面光泽;聚丁二烯(B)能增加韧性;苯已烯(S)则使之加工性良好，因而ABS树脂具有良好的综合性能，应用领域很广泛。 由于聚丁二烯的作用，ABS树脂抗老化性能稍有下降，但可以喷涂及电镀。需要注意进行预备性干燥。由于聚丁二烯的作用，熔融时易发生气体，造成烧痕，产生银线等。ABS用途极其广泛，如用于散热器护栅，仪表盘，照相机壳体，电器产 [1]品(电视机、音响)的机壳及主体，录间及录像带盒以及电镀类零件等等。 2.1.2塑件的结构尺寸和表面质量分析 影响塑件尺寸精度的因素很多，如模具制造精度及其使用后的磨损，塑料收缩率的波动，成型工艺条件的变化，塑件的形状，飞边厚度的波动，脱模斜度及成型后塑件尺寸变化等。本设计中塑件的尺寸精度采用5级精度。 塑件制件的表面质量包括表面粗糙度和表观质量。塑件表面粗糙度的高低，主要与模具型腔表面的粗糙度有关。塑件的表面粗糙度为Ra=0.63μm，模具型腔壁的表面粗糙度应为塑件的1/2，即Ra=0.32μm。塑件的表观质量指的是塑件成型后的表观缺陷状态，如常见的缺料、溢料、飞边、凹陷、气孔、银纹、斑纺、尺寸不稳定等。它是由于塑件成型工艺条件、塑件成型原材料的选择、模具总体设计等多种因素造成的。 2.1.3 ABS技术指标 表2.1 ABS的指标 密度(g/mm3) 1.02-1.04 比热容(KJ/kg??) 1047 3抗拉强度(MPa) 50 拉伸弹性模量(MPa) 1.8×10 水率24h(,) 0.2-0.45 收缩率(,) 0.3-0.8 16硬度(hb) 9.7 体积电阻率(Ω?cm) 6.9×10 熔点(?) 130-160 弯曲强度(MPa) 80 90-108(0.45MPa) (无缺口):261 热变形温度(?) 冲击强度kJ/m 83-103(1.80MPa) (缺口):11 注射压力(MPa) 56.2-175.2 干燥温度(?) 80 - 6 - 第二章 成型工艺及零件工作尺寸计算 2.2确定型腔数目 (1)制品的体积估算: 2222 V,,，[(4.25/2),(3.75/2,1)]，6.8，,，[(3.2/2),(1.3/2)]，1.5， 22,3 ,/2，[(1.3/2，0.025),(1.3/2)]，0.025/tg11,69.82mm (2)塑件的质量 [1]3PS的密度为。根据《实用塑料注射模设计与制造》中的公式可得塑1.03g/cm 件质量M=ρv=1.03×69.82=0.07g。 采用一模四腔设计，所以总塑件质量为M=4M=4×0.70=0.280g 总 2.3成型零件工作尺寸的计算 2.3.1塑件尺寸精度的影响因素 塑件尺寸的影响因素很多，也很复杂，但主要的有以下几个因素。 (1)成型零件部件的制造误差 成型零件的制造误差包括成型零部件的加工误差和安装、配合误差两个方面设计时一般应将成型零件的制造公差控制在塑件相应公差的1/3左右，通常取IT6-9级。本设计采用IT9级。 (2)成型零部件的磨损 造成成型零部件磨损的主要原因是塑料熔体在型腔中的流动以及脱模时塑件与型腔的摩擦，而以后者造成的磨损为主。因此，为简化计算，一般只考虑与塑件脱模方向平行的表面的磨损，而对于垂直于脱模方向的表面的磨损侧予以忽略。磨损量直的大小与成型塑件的材料.成型零件部件的磨损性及生产纲领有关。对有玻璃和石英粉等填料的塑件.型腔表面耐磨性差的零部件应取大值。因此，设计时应根据塑料材料.成型零部件.热处理及型腔表面状态和模具要求的使用期限来确定最大磨损 [2]量，对中.小型塑件该值一般取1/6塑件公差，大型塑料取小于1/6塑件公差。 (3)塑料的成型收缩 成型收缩不是塑料的固有特性，它是材料的综合特性，随着制品结构、工艺条件等的影响而变化，如原料的预热与干燥程度、成型温度和压力波动、模具结构、塑料结构尺寸、不同的生产厂家。生产批号的变化都将造成收缩率的波动。 生产中由于设计时选取的计算收缩率与实际收缩率的差异以及由于塑件成型时工艺条件的波动.材料批号的变化而造成的塑件收缩率的波动，由此导致塑件尺寸的变化值为 ,,,SSL，，ssmaxmin (2.1) 式中S——塑料的最大收缩率; max S——塑料的最小收缩率; min - 7 - 第二章 成型工艺及零件工作尺寸计算 ——塑料的名义尺寸。 Ls 由式可见，塑料尺寸的变化值与塑件尺寸成正比，因此对于大尺寸塑料，收,s 缩率波动对塑件尺寸精度影响较大，应认真对待。此时，只靠提高成型零件制造精度来减少塑件尺寸误差是困难和不经济的，而应从工艺条件的稳定和选用收缩率波动值小的塑料方面来提高塑件精度。反之，对于小尺寸塑件，收缩率波动值的影响小，而模具成型零件的制造公差及其磨损量则成为影响塑件精度的主要因素。 (4)配合间隙引起的误差 例如，采用活动型芯时，由于型芯的配合间隙，将引起塑件孔的位置误差或中心距误差。又如，当型芯与型腔分别安装于动模和定模时，由于合模导向机构中导柱和导套的配合间隙，将引起塑件的壁厚误差。 [3]根据《塑料模具设计》，为保证塑料精度必须使上述各因素所造成的误差的 [3]和小于塑件的公差值，即 ,,,,，，，,,zcsj (2.2) 式中——成型零部件制造误差; ,z ——成型零部件的磨损误差; ,c ——塑料的收缩率波动引起的塑件尺寸变化值; ,s ——由于配合间隙引起塑件尺寸误差; ,j ——塑件的公差 , 2.3.2成型零部件工作尺寸计算 制品尺寸能否达到图纸尺寸的要求，与型腔、型芯的工作尺寸的计算有很大关系。成型零件工件尺寸的计算内容包括:型腔和型芯的径向尺寸(含矩形的长和宽)、高度尺寸及中心距尺寸等。成型零件工作尺寸的计算方法很多，现以塑料的平均收缩率为基准计算。 (1)型腔径向尺寸计算 [3]查《塑料模具设计》可得公式 ，,z3,,L,L，LS,,(mm) (2.3) msscp40 式中L——型腔长度(或宽度)尺寸(mm); m L——制品的长度(或宽度)最大尺寸(mm); s L——塑料的平均收缩率(%)，ABS的平均收缩率为0.6%; cp Δ——塑料的尺寸公差塑件精度选5级精度; Δz——模具的制造公差，一般取Δz=1/6~1/2Δ; [2]参照零件图尺寸L =7mm，Δ=0.2， Δz=1/3Δ;取得: s ，0.067Lm=6.892mm 0 (2)型腔深度尺寸的计算 - 8 - 第二章 成型工艺及零件工作尺寸计算 ,zH,(H，HQ，2/3,) (2.4) m0 式中——型芯径向尺寸，(mm); Hm H——制品内径的最大尺寸，(mm); Q——塑料的平均收缩率(%)，PS的平均收缩率为0.6% ,z——型芯制造公差，(mm)。 由零件图可得: H=6.8mm;?=0.2mm;=0.067mm。 ,z，0.067，0.0672则=(6.8+6.8×0.006+0.2×)=6.7075mm H030m (3)型芯径向尺寸计算 [4]根据《模具制造工艺学》得公式 30d,(d，dQ，,)m,,Z4 (2.5) 式中——型芯长度(或宽度)尺寸(mm); dm L——制品的长度(或宽度)最大尺寸(mm); Q——塑料的平均收缩率(%)，PS的平均收缩率为0.5%; ,——塑料的尺寸公差，塑件的精度选4级精度; ,z——模具的制造公差，一般取δ=1/6~1/4Δ; Z 可得: d,7,,,0.2,,,0.067z 00d则=(7，7×0.006+0.75×0.2)=7.192mm。 m,0.067,0.067(4)型芯高度尺寸计算 20hhhQ,，，,()m,,z3 (2.6) 式中——型芯高度尺寸(mm); hm h——型芯的高度尺寸(mm); Q——塑料的平均收缩率(%)，PS的平均收缩率为0.6% ,z——型芯制造公差(mm)。 即:h=6.8mm;?=0.2mm;=0.067mm ,z020则=(6.8+6.8×0.006+0.2×)=6.9741mm。h,0.067,0.0673m - 9 - 第三章 照相机塑料齿轮的注射磨具设计 第三章 照相机塑料齿轮的注射磨具设计 3.1浇注系统的设计 浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴进入模具开始到型腔为止所流经的通道。它的作用是将塑料熔体平稳地引入模具型腔，并在填充和固化过程中，将型腔内气体顺利地排出，且将压力传递到型腔的各个部位，以获得组织致密、外形清晰，表面光洁和尺寸稳定的塑件。浇注系统的设计是注射模具设计的一个很重要环节，它对获得优良性能和理想外观的塑件以及最佳的成型效率有直接的影响。浇注系统分为普通浇注系统和热流道浇注系统两大类。本设计中根据注塑件的要求及模具的结构等方面选择采用普通浇注系统。 普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷 [4]料穴等四部分组成。 3.1.1主流道设计 在卧式注射机或者立式注射机的模具中，主流道垂直于分型面，其几何形状如图3.1所示，其各种参数确定如下: 图3.1 主流道结构图 (1)主流道通常设计成圆锥形，其锥角通常取α=2?,4?，对于流动性较差的塑料可取α=3?,6?，以便于流料从主流道中拔出。基于ABS的流动性一般，取α=4?，内壁表面的粗糙度一般为Ra=0.63μm。 (2)为防止主流道与喷嘴处溢料，主流道对接紧密对接，主流道对接处制成半球形凹坑，其半径R=R+(1,2)mm，其小端直径d=d+(0.5,1)cm. 凹坑深2112 取h=3,5mm。根据所选注射机的类型XS-ZY-30，R=18mm，d=4mm，取R=20mm，112 - 10 - 第三章 照相机塑料齿轮的注射磨具设计 d=6.5mm，h=3mm。 2 (3)为减小料流转向过渡时的阻力，主流道大端呈圆角过渡，其圆角半径r=1,3mm。此处取r=2。 (4)在保证塑料良好成形性的前提下，主流道长度应尽短，否则将增加流道凝料，且增加压力损失，使塑料降温过多而影响注射成型。主流道的长度通常由模板的厚度决定，一般取L<60mm。此处取L=34mm。 (5)由于主流道与塑料熔体与喷嘴反复接触和碰撞，因此通常将主流道制成可拆卸的主流衬套(浇口套)，便于用优质钢材加工和热处理。其类型有两种，A型和B型。图示为A型，其中衬套大端高出定模端面H=5,10mm，起定位环的作用，与注射机的孔呈间隙配合。 3.1.2冷料穴的设计 冷料的作用是贮存因两次注射间隔而产生的冷料以及熔体的冷料前锋，以防止熔体冷料进入型腔。冷料穴一般设计在主流道的未端，当分流道较长时，在分流道未端也设有冷料穴。冷料穴底部常做成曲折的钩形或下陷的凹槽，使冷料穴兼有分模时将主流道凝料从主流道衬套中拉出并滞留在动模一侧的作用。本设计采用,形冷料穴，形状如图3.2所示。 图3.2 冷料穴形状图 3.1.3分流道的设计 分流道是主流道与浇口之间的通道。在多型腔模具中分流设计必不可少。在分流道的设计时应尽量减少在流道内的压力损失和尽可避免熔体温度降低，同时还要考虑减小流道的容积和分流道截面形状。常用的分流道截面形状有圆形，梯形，U形和六角形等。在流道设计中要减少在流道内的压力损失，则希望流道截面积大，又要减少传热损失，又希望流道表面积小，因此可用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率。各种形式流道中的圆形和正方形的效最高。一般地当分型面为平 - 11 - 第三章 照相机塑料齿轮的注射磨具设计 面时，常采用圆形截面流道且分流道的中心最好能与浇口中心位于同一直线上。签于以上考虑，本设计采用圆形流道。 (1)分流道尺寸计算 [5]根据《塑料成型加工与模具》，熔体的体积流量为: vq,vt (3.1) 3q其中:——熔体的体积流量，cm/s; v 3V——制件体积，通常可取V=(0.5~0.8)Vg，Vg为注射机的公称注射量(cm); t——注射时间，查表6-2得t=2.5s。 35q则=0.07/1.0=0.07cm/s，对于点浇口剪切速率为r=5×10m/s，查《塑料成型v [5]加工与模具》中图6-11得分流道的当量半径为Re=0.7mm。 (2)分流道表面粗糙度 分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度通常取Ra=1.25~2.5μm，这可以增加对外层塑料熔体的流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层，有利于保温。但表面不得凹凸不平，以免对分型和脱模不利。 3.1.4浇口设计 浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统中截面积最小的部分，也是浇注系统中的关键部分，起着调节控制料流速度、补料时间及防止倒流等作用。浇口的形状.尺寸和进料位置等对塑件的性能和质量影响很大。因此正确设计浇口是提高塑件质量的重要环节。 选择浇口形式应该遵循以下原则: (1)浇口尺寸及位置选择应避免熔体破裂而产生喷射和蠕动(蛇形留) (2)浇口位置应有利于流动.排气和补料 (3)浇口位置应使流程最短，料流变向最少，并防止型芯变形 (4)浇口位置及数量应有利于减少熔接痕和增加熔接强度 (5)浇口位置应考虑定位作用对塑件性能的影响 (6)浇口位置应尽量开设在不影响塑件外观的部位如浇口开设在塑件的边缘。底部和内侧。 根据以上原则，决定选用点浇口形式，这种浇口的优点为:浇口的位置能灵活的确定，浇口附近变形小，多型腔采用点浇口容易平衡浇注系统，对于投影面积大的塑件或者是容易变形的塑件，采用多个点浇口能够取的理想的效果。其缺点有:由于点浇口截面小，流动阻力大，需提高注射压力，宜用于成型流动性好的热塑性塑料。浇口的直径的计算: 42d,0.206ntA (3.2) 其中:t——制件壁厚，t=1.25; - 12 - 第三章 照相机塑料齿轮的注射磨具设计 n——系数与塑件品种有关，查表得n=0.7; A——塑件外侧表面面积，估算 234.25，，A,,，，2，,，4.25，6.8,119.6mm2 代入数据得d=0.53226mm，取d=0.5mm。其结构图如图3.3所示。 图3.3 浇口结构图 3.2模架的选择 3.2.1型腔侧壁与底板厚度的计算 (1)型腔侧壁厚度的计算如下: 按刚度计算时，，整体式圆形型腔侧壁受到高压熔体的压力，其侧壁下部受底部约束，沿高度方向向上约束减小，超过一定的高度极限h后，便不再受约束，视为自由膨胀。其近似计算公式为: prhS,[,]H (3.3) 其中:S——侧壁厚度，mm; p——型腔内压力，Mpa，一般为20~50Mpa，取p=50MPa; r——型腔内半径，r=20mm; h——型腔深度，h=6.8mm; H——型腔外壁高度，H=10mm; 代入数据计算结果为:S=5mm。 (2)型腔底板厚度计算。 对于整体式圆形型腔的底板可视为受均匀载荷的矩形板，在塑料熔体的作用压力下，最大的挠度发生在板中点。按刚度条件，底板厚为: 4pr3t,0.175E, (3.4) p——型腔内压力，Mpa，一般为20~50Mpa;取p=50MPa; - 13 - 第三章 照相机塑料齿轮的注射磨具设计 r——型腔内半径，r=7.5mm; 5E——弹性摩量，取中碳钢E=2.1×10MPa; δ——变形量，取δ=[δ]=0.05mm; 代入数据计算结果为:t?9.248mm。 按强度计算，底板厚为: 43prt,4,,, (3.5) 代入数据计算结果为t?6.49mm。 综合上面的计算取t=10mm。 3.2.2初选注射机 本设计的注射量为0.28g，根据文献[7]中表3.1及塑料用量选用卧式注射机 [7]XS-ZY-30。该注射机的主要技术参数如表3.1所示。 表3.1 卧式注射机XS-ZY-30参数表 型号 XS-ZY-30 (卧式) 3mm,cm3 螺杆直径/ 28 注射容量() 510pkN1190 25 a 锁模力/注射压力/ 2mmcm90 160 模板行程/最大注射面积/ mm,最大 180 球半径/12 mm喷嘴 模具厚度/ mm,最小 60 孔直径/ 4 ，0.054mmmm,,100两 孔径/ 定位孔直径/20 0 推出 侧 mm170 孔距/ 3.2.3选标准模架 [6]塑料注射模标准模架共有两种，即《塑料注射模中小型模架》和《塑料注射 [7]模大型模架》。两种标准模架的区别主要在于适用范围。中小型标准模架的模板 尺寸，而大型标准模架的模板尺寸为 BLmmmm，,，500900 ，~，BL，63063012502000。 mmmmmm 根据选择的注射机所要求的模具厚度范围:60,180mm，以及前面计算的模具 - 14 - 第三章 照相机塑料齿轮的注射磨具设计 [8]成型零件的具体尺寸，查《中国模具设计大典》选择模架型号A2-250400-60-Z2。 A2型模架定模采用两块模板，动模采用一块模板(如图3.4所示)，设置推杆推出机构。P2型模架由基本型模架A2型对应派生而成。结构型式的差别在于去掉了A2型定模座板上的固定螺钉，使定模一侧增加了一个分型面，成为双分型面成形模具，多用于点浇口。其他特点和用途同A2。 根据以上分析，计算以及型腔尺寸及位置尺寸可确定模架的结构形式和规格。 [8]查《中国模具设计大典》选用: 3.4 动模示意图 定模板厚度A=16mm，动模板厚度B=16mm，垫块厚度C=40mm， 模具厚度H=32+A+B+C+16=120mm。因此模具外形尺寸为160mm×125mm×104mm。 3.3 注射机尺寸校核 3.3.1注射量的校核 [5]根据《塑料成型加工与模具》，模具型腔能否充满与注射机的最大注射量有很大相关，设计模具时应保证注射模所需熔体总量在注射机实际的最大注射量的范围里。根据生产经验，注射机的最大注射量是其最大注射量(额定注射量)的80%，因此有n+,0.8或n+,0.8。 VVVmmmnjgnjg3mcm或gg式中:()——注射机最大注射量，; Vg3()——浇注系统凝料量，; Vmcm或gjj3()——单个塑件的容量或质量，; Vmcm或gnn33VVjcmnn ——型腔数目，型腔数量n=4， =0.07，?3cm 则有:nV+V=4×0.07+1=3.28?0.8×30=24。 nj 故满足要求。 3.3.2注射压力的校核 [9]根据《注塑成型及模具设计实用技术》，塑件成型所需的注射压力应小于或 - 15 - 第三章 照相机塑料齿轮的注射磨具设计 等于注射机的额定注射压力，其关系按下式校核: PP, (3.6) 成注 P成式中:—塑件成型所需的注射压力(MPa)，一般取40Mpa; P注—所选取注射机的额定注射压力(MPa)。 P成查《塑料模具设计制造与应用实例》表4-1有 =35MPa 。 已知=119MPa，故满足。 PPP,注成注 3.3.3锁模力的校核 根据《注塑模具设计与实用技术》，模具所需的最大锁模力应小于或等于注射机 [9]的锁模力，其关系按下式校核: PAP,, (3.7) 腔锁 P腔式中——模具型腔压力(MPa) 一般取40,60MPa; 2A——塑件与浇注系统在分型面上的投影面积(m); F锁——注射机额定锁模力(kN)。 已知=35Mpa，则 P腔 234.25，，A,，，2，，4.25，6.8,119.6mm,,2 6,635，10，119.6，10 A==N=4.165KN?25KN。 P腔 故满足要求。 3.3.4模具与注射机安装部分尺寸校核 [10]根据《精密模具制造工艺》，开模行程的校核: S?+(5,10) (3.8) HH，12 式中:S—注射机的最大开模行程; —塑料制品推出距离(mm); H1 —制品高度(mm)。 H2 已知S=160mm;=17.5mm;=6.8;则 HH12 ++10=17.5+6.8+10=34.3?160。 HH12 满足要求。 3.4对合导向机构零件的选用 合模导向装置是保证动模与定模合模时正确定位和导向的装置。合模导向装置 [11]主要有导柱导向和锥面定位。导柱导向装置的主要零件是导柱和导套。 (1)导向装置的作用 - 16 - 第三章 照相机塑料齿轮的注射磨具设计 1)导向作用 动模和定模合模时，首先是导向零件接触，引导动、定模准确合模，避免型芯先进入型腔，保证不损坏成型零件。 2)定位作用 避免模具装配时认错方位而损坏模具，可以保证在合模时定位的准确。 3)承受一定的侧向压力 塑料注入型腔过程中会产生单向侧面压力，或由于成型设备精度的限制，使导柱在工作中承受一定的侧压力。但侧向压力很大时，则不能完全由导柱来承担，需 [24]要增设锥面定位装置。在本设计中，采用有肩导柱与带头导套配合来定位和导向。 (2)导柱与导套的选用 根据选用的模架可确定有肩导柱和带头导套的基本直径为φ25。查模具设计大典: 选用导柱φ12×72×35(I)TA8 GB/T 4169.3-84 选用带头导套φ12×16(I)TA8 GB/T 4169.4-84 (3)导柱与导套的布置 导柱和导套一共4对，其直径相等，布置布置为73×78mm，有利于定位。 3.5脱模机构的设计 注射成型后，使塑件从凹模或者凸模上脱出的机构称为脱模机构，它由一系列的零件和辅助零件组成，可具有不同的脱模动作。脱模机构的设计应遵从以下几大原则。 (1)保证塑件不因顶出而变形损坏及影响外观，这是对脱模机构最基本的要求。 (2)为使推出机构简单，可靠，开模时应使塑件留于动模，以利用注射机移动部分的顶杆或液压缸的活塞推出塑件。 (3)推出机构运动要准确，灵活，可靠，无卡死与干涉现象。机构本身应有足够的刚度，强度和耐磨性。 3.5.1脱模力计算 [12]根据《注塑模设计与生产应用》，塑件注射成型后，塑件在模内冷却定型，由于体积收缩，对型芯产生包紧力，当起从模具中推出时，就必须先克服因包紧力而产生的摩擦力。脱模力的作用就是为了克服推出机构移动的摩擦力。 选用薄壁矩形断面公式: ,,,,2ESLCOSf,tan，，1F,，0.1A，，1,,，k2 (3.9) 其中:F——脱模力，N; K——无量纲系数，随f和而异;从表选取K=1.0023; ,22 - 17 - 第三章 照相机塑料齿轮的注射磨具设计 S ——塑料平均成型收缩率，S=0.6%; ——矩环形制件的平均厚度，; ,,,2mm22 L ——制件对型芯的包容长度，L=6.8mm ——塑料的泊松比，=0.3 ,, f ——制件与型芯间的摩擦因数，f=0.21; E ——塑料的弹性模量，E=2900MPa; ——模具型芯的脱模斜度，=3?; ,, 2A——盲孔制品型芯在垂直于脱模方向上的投影面积，A=119.6。 mm 3.5.2推杆的长度计算 [13]根据《实用塑料注射模设计与制造》可得: hhhh,，,，h动固杆垫块推板支撑板 (3.10) h式中:—— 推杆的总长度，mm; 杆 hh——动模固定板的厚度，=16mm; 动固动固 hh——垫块的厚度， =40mm; 垫块垫块 hh——推板的厚度， =12.5mm; 推板推板 hh——支撑板厚，=20mm。 支撑板支撑板 hhhh,，,，h计算得: =40-12.5+20+16=63.5mm。 支撑板动固杆垫块推板 3.5.3推管直径的确定 [5]根据《塑料成型加工与模具》公式 21LF4dK,()nE (3.11) 其中d——推管的最小直径，mm; K——安全系数，可取K=1.5; L——推杆的长度，L=63.5mm F——脱模力，F=12859N; n——推管数目，n=4; 5E——钢材的弹性模量，E=2.1MPa。 ，10 则计算结果为 d,2.8mm。 d,3.2mm考虑到零件本身有空，推管直径稍取大一些取。 [8]根据《中国模具设计大典》，取推管为Φ3.2×83 GB/T4169.1-1984，材料为 T8A，淬火硬度在50HRC以上，表面粗糙度Ra=0.8;n=4;L=61.1mm。 ,m - 18 - 第三章 照相机塑料齿轮的注射磨具设计 3.6加热冷却系统的设计 在注射工艺过程中，模具的温度直接影响着制品质量和注射周期，各种塑料的性能、成型工艺要求的不同相应的模具对温度的要求也不同，ABS射成型时所需要的模具温度为20,60?，对于任何塑料制品，模具温度的波动较大都是不利的，过高的模具温度会使塑料制品在冷却脱模后发生变形，延长冷却时间降低生产率。因此缩短注射循环周期的冷却时间是提高生产效率的关键。一般注射到模内的塑料熔体的温度为200?左右，熔体固化为塑料后，从60?左右的模具中脱模，温度的降低是依靠在模具内通过冷却水，将热量带走。对于像聚已稀，聚苯已稀，ABS等，仅需设计冷却系统即可，因为调节水的流量就可以调节模具的温度。本设计采用水冷的方式。 3.6.1冷却系统的设计原则 (1)在设计时，冷却系统应先于推出机构。 (2)注意型腔和型芯的热平衡，在冷却系统的设计中，要把注意力放在型芯的冷却上。 (3)精密模具中出入口水温相差应在2?以内，普通模具也不要超过5?。 (4)采用多而细的冷却管道比采用独根大冷却管道好。由于本设计的零件属于微型零件，型腔尺寸很小，所以采用多数量小直径冷却管管道。 (5)普通模具的冷却水应采用常温下的水，通过调节水流量来调节模具温度。 (6)一般冷却管道中心线与型腔壁的距离应为冷却管道直径的1,2倍，冷却管道的中心距约为管道直径的3,5倍。 (7)应尽可能使所有冷却管道空分别到各处型腔表面的距离相等。 (8)应避免冷却管道开设在塑件熔合纹的部位。在注射成型中，模具的温度直接影响到塑件的质量和生产效率，模具的冷却主要采用循环水冷却方式。 3.6.2模具温度对塑件的质量影响 其影响主要表现在以下几个方面:模具温度稳定，冷却速度均衡，可以减小塑件的变形;能减少成型收缩率的波动，提高塑件尺寸精度的稳定性;减小制件的内应力，以及改善于制件的质量。 3.6.3冷却管道的传热面积及管道数目的计算 00在注射模中，熔体从200C左右降低到50C左右，所释放的热量中约有5%以辐射，对流的方式散发到大气中去，其余95%由冷却介质水带走。因此注射模的冷却时间主要取决于冷却系统的冷却效果。根据牛顿冷却定律，冷却系统从模具中带走的热量为: - 19 - 第三章 照相机塑料齿轮的注射磨具设计 Q=h?A???t/3600 (3.11) , Q——模具与冷却系统之间所传递的热量，KJ; 02h——冷却管道孔壁与冷却介质间的传递膜系数，KJ/(?h?C); m 2A——冷却介质的传热面积，; m ?——模具温度与冷却介质温度调节之间的差值，?; , t——冷却时间，s。 (1)求出产量 [13]根据《塑料成型加工与模具》查表4-15得:对于壁厚为1.25mm的制件(材 料ABS)，成型周期为15s，模具平均温度为30?。一个小时内产生的塑件的数量 为:3600/15=240个，其中一个塑件的质量为m=70g，故得到产量为 -3W=240×70×=16.8(kg/h)。 10 (2)求塑件每小时释放的热量 2ABS塑料的单位热流量:Q=4.0×10KJ/Kg， 1 43故Q=WQ=16.8×3.1×10=5.208×10KJ/h。 1 (3)求冷却的体积流量 如果忽略模具因空气对流，热辐射以及与注射机接触所散发的热量，则模具冷 却时所需冷却介质的体积流量: WQ1q= v,,,,c，，112 (3.12) q3v式中——冷却介质的体积流量，m/min; W——单位时间内注入模具中的塑料质量，kg/min; ——单位重量的塑件在凝固时所放出的热量，kJ/kg; Q13——冷却介质的密度，kg/ ,m c——冷却介质的比热容，; KJ/Kg,?1,1——冷却介质出口的温度，取为24? ,2——冷却介质的进口温度，取为20? 将值代入公式计算得: 5208/60,33 q,,2.96，10m/minv310，4.187，(27,20) 为了使冷却水处于湍流状态，查《塑料成型加工与模具》取d=8? (4)求冷却水在管道内的流速 ,34q4，2.96，10/60v V,,,0.98m/s2,32,d3.14，(8，10) (5)求冷却管道孔壁与冷却介质之间的传递膜系数 [13][13]根据《塑料成型加工与模具》查表10-5取f=6.48，平均水温为25?。 [13][1]再由《塑料成型加工与模具》中公式10-2得: - 20 - 第三章 照相机塑料齿轮的注射磨具设计 0.830.8f(v)6.48，(0.996，10，0.98),42 h,4.187，,4.187，,0.6684，10KJ/mh?,0.230.2d(8，10) (6)求冷却管道总传递面积A 60WQ60，5208/6021 A,,,0.0179mh,t17557，[40,(27，20)/2] (7)确定管道的数目 L为模具宽度，为160mm，代入公式得: A0.01797 n,,,4,dl3.14，0.008，0.016 可见模具温度不是太高，采用一条冷却回路即可，取冷却水管道直径为8mm一般冷却管道的中线到型腔壁的距离为冷却管道直径的1~2倍，现取为10mm。根据模具的特点可以知道模具是不需要加热提升温度的。 3.7排气方式的选择 排气是注射模设计中不可忽视的一个问题。在注射成型中，若模具排气不良型腔内的气体受压缩将产生很大的背压，阻止塑料熔体正常快速充模，部分所体还会在压力作用下渗入塑料中，使塑件产生气泡，组织疏松，熔接不良，甚至气体压缩所产生的热量可能使塑料局部碳化和烧焦。 注射成型时，模内气体主有以下四个来源。 (1)型腔和浇注系统中存在空气。 (2)塑料原料中含有水分，在注射温度下蒸发而成水蒸汽。 (3)由于注射温度高，塑料分解所产生的气体。 (4)塑料中某些添加剂挥发或化学反应所生成的气体。例如，热固性塑料成型时，交联反应常产生气体。 模具型腔和浇注系统积存空气所产生的气泡，常分布在与浇口相对的部位上;塑料内含有水分蒸发产生的气泡呈不 规则 编码规则下载淘宝规则下载天猫规则下载麻将竞赛规则pdf麻将竞赛规则pdf 分布在整个塑件上;分解气体产生的气泡则冲塑件的厚度分布。从塑件上气泡的分布状况，可以判断气体的来源，从而选择合理的排气部位。 在本设计中，可利用模具分型面或模具零件间的配合间隙自然地排气，不另设排气槽。间隙的大小一般为0.02mm,0.04mm。排气间隙应与大气相通。 - 21 - 第四章总结 第四章 总结 本文理论联系实际，以照相机塑料齿轮注塑模为研究对象，研究了其模具设计，取得了以下研究成果: (1)分析了模具行业的发展现状及发展趋势; (2)对照相机塑料齿轮成型工艺及零件工作尺寸计算，包括塑件尺寸工艺分析、型腔数目的确定、成型零件的工作尺寸计算三个方面。 (3)设计了照相机塑料齿轮的注塑模具。具体设计内容包括浇注系统的设计，模架的选择，注射机尺寸校核，脱模机构的设计，加热冷却系统的设计，排气方式的设计等。 - 22 - 后 记 在 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 完成之际，衷心感谢我的指导老师孙梅玉老师，在论文的撰写过程中，一直得到孙老师的悉心指导与教诲，从论文的选题到论文的写作，都及时给与指导和沟通，是我能够顺利完成论文。我所取得的每一点成绩都凝聚着老师的汗水和心血。孙老师渊博的知识、认真细致的工作作风、严谨求实的治学精神和宽厚待人的处事态度给我留下了深刻的印象，并将使我受益终身。再次向她表示感谢。 - 23 - 参考文献 [1] 王树勋. 实用塑料注射模设计与制造[M].广州:华南理工大学出版社，1996 [2] 廖念钊，古莹庵，莫雨松等.互换性与技术测量第四版[M].北京:中国计量出版社，2000 [3] 朱光力，万全保.塑料模具设计[M].北京:清华大学出版社，2002 [4] 冯炳尧，韩泰荣，蒋文森.模具制造工艺学)[M].上海:上海科技技术出版社，1998 [5] 张晓黎.塑料成型与模具加工[M].北京:化学工业出版社，2005 [6] 屈华昌. 塑料注射模中小型模架[M].北京:机械工业出版社，1995 [7] 黄锐. 塑料注射模大型模架[M].北京:机械工业出版社，2000 [8] 李志刚、夏巨湛.中国模具设计大典[S].北京:化学工业出版社，2003 [9] 王树勋. 注塑成型及模具设计实用技术[M].广州:华南理工大学出版社，1995 [10] 李海梅，申长雨. 精密模具制造工艺[M].北京:化学工业出版社材料科学与工程出版中心，2002 [11] 屈华昌.塑料成型工艺与模具设计[M].北京:高等教育出版社，2001 [12] 黄毅宏. 注塑模设计与生产应用[M].北京:机械工业出版社，1996 [13] 黄虹.塑料成型加工与模具[M].北京:化学工业出版社，2002 - 24 -