F型果杯支架脚设计文档格式.docx
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3.4排气系统的设计19
3.5冷却系统的设计19
第四章模具的结构设计20
4.1成型零件的设计20
4.2动、定模的工作尺寸计算20
4.2.1型芯设计21
4.2.2型腔设计21
4.2.3粗糙度设计22
4.2.4X——综合修正系数设计22
4.2.5形体尺寸公差设计22
4.3机构的设技24
4.3.1推出机构的设计24
4.3.2推杆(复位杆)的设计24
4.3.3导向机构的设计25
4.3.4拉料杆的设计26
4.4注射模标准模架的设计27
4.4.1模架设计27
4.4.2动模板的设计27
4.4.3定模板的设计28
4.4.4定模座板设计28
4.4.5动模座板设计28
4.4.6垫块设计29
4.4.7推杆固定板设计29
4.4.8推板的设计30
4.5模具的整体设计30
参考文献33
致谢34
第一章绪论
目前,我国模具工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。
这就要求,用户对模具制造的要求是交货期短、质量好、精度高、价格低。
因此,模具的发展的趋势是非常明显。
虽然我国的经济发展速度虽然放缓,但考虑到我国模具在国际上很有优势,预计2013年依旧有10%的增长,为我国模具行业在2020年进入世界模具强国奠定坚实的基础。
根据模具行业的发展趋势,此次毕业设计在刘木华老师的指导下进行,通过对果杯轮脚的设计,运用以往学过的CAD和Pro/E了解注塑模设计方法,生产原理,为今后的学习工作打下更深厚的基础!
1.1设计在学习模具制造中的作用
模具是工业生产的基础工艺装备,被称为“工业之母”。
作为国民经济的基础行业,模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业,应用范围十分广泛。
随着信息技术的不断发展,智能化的概念开始逐渐渗透到各行各业以及我们生活中的方方面面。
以智能模具为代表产品之一的高端装备制造业及助力模具企业生产的企业,将有力支撑中国高端装备零件制造等领域快速发展。
与传统模具相比,智能模具具有技术含量高、产品附加值高、使用寿命长、应用范围广、市场空间大等明显优势。
使用模具标准件不但能缩短模具制造周期,而且能提高模具质量和降低模具制造成本。
因此,模具标准件的应用必将日渐广泛。
1.2我国模具技术与国外的差距
(1)矛盾
工业发展水平的不断提高,工业产品的更新速度的要求越来越高,模具,改革开放以来,模具工业有了长足的进步,但在数量和质量上都还不能满足国内市场的需求,满意率达70%。
供需矛盾的原因,一是专业化,标准化程度低,除了少量的标准件购买,大部分工作量的完成模具厂。
加工企业管理制度的约束,造成模具制造周期长,不能适应市场的要求。
二是设计和工艺技术,如模具CAD/CAM技术是不常见的,加工设备,数控率低,导致模具的生产效率不高,周期长。
总之,把握发展机电,轻工业。
(2)产品,企业结构
根据国家标准模具分为十类,冲压模具,塑料模具占模具总量的大部分。
根据生产统计,中国目前的冲压占50%~60%,塑料模具占25%-30%。
国外十分重视对塑料模具的发展,塑料模具占30%-40%。
国内模具,大型,精密,复杂,长寿命模具相对较低,约20%,50%多个外国。
我国模具结构不合理的生产企业,主要的模具产能集中在主机厂模具厂生产(如车间),模具产品率低,模具自住的比例高达70%。
在国外,70%以上的商品。
(3)产品水平
衡量模具产品水平,主要模具加工和制造精度和表面粗糙度,复杂度,模具加工模具的使用寿命和制造周期。
(4)差距,我国模具产业存在和海外的原因
近年来,中国的模具行业的快速发展,但不能满足国民经济发展的需要。
主要的问题是低模过剩,高档模具是供不应求,而必须依靠进口。
因此,模具企业必须找到自己的弱点,我们与国外同行的差距主要表现在以下五个方面:
原材料问题,生产技术水平,模具设计系统,调试水平,支撑系统。
1.3CAD/CAE在塑料模具中的运用
随着塑料工业的迅速发展,传统的手工设计和制造塑料注塑模具已无法适应当前的应用。
事实上,缩短模具设计制造周期,提高了制造精密塑胶和性能是一个正确的方式。
80年代以来,为注塑模具的实验研究阶段进入实用阶段的CAD技术,并在生产中取得了明显的经济效益。
进入第二十一个世纪的传播时代,高科技通讯产品如手机,更新的周期越来越升级,产品外观,功能的要求越来越高,相应的周期,质量,模具的设计与制造成本的要求也越来越高,所以应用CAD/CAE技术将带来巨大的经济效益的好处。
CAE(计算机辅助工程)主要是基于有限元法,有限差分法,有限体积和无网格方法是软件产业发展的数学基础。
在有限元方法的广泛应用,所以这里主要介绍国内应用有限元软件,其他一些软件不做过多的阐述。
技术的出现为第二十世纪中叶,随着计算机技术的飞速发展,有限元技术的迅速发展和广泛应用。
基于有限元方法,形成了在世界市场上百亿的规模,以及主要制造商包括ABAQUS,SolidWorksSimulation,ADINA,ALGOR有限元,ANSYS和MSC,其他一些有限元算法的基础上,分析专业软件将不胜枚举。
随着有限元技术的发展,原有的有限元应用体系正在发生深刻的变化。
早在80年代初,中国已经形成了一批高校和有限元技术的研究,重点研究开发机构,应用系统。
SAP大学教师袁明武早期应用,在当时引起了广泛的影响。
在这样的背景下,国内学者已经开发出多套的有限元程序,如有限元大连JIFEX,郑州机械研究所,紫瑞分析系统的北京农学院,和FEPG计算梁国平先生。
软件的一些原因,虽然在国内有一定影响,但还没有被广泛的应用在企业界。
随着90年代国外商业软件进入中国,掀起了第二波有限元应用。
并根据国内高校有限元技术应用的发展,已成为应用程序的早期阶段的主要力量。
第二章塑料的成型特性
2.1、注塑件实体
图2-1塑件实体图
(1)
图2-2塑件实体图
(2)
由以上两图可知塑件的最大外形尺寸是78mm,可见注塑件较小,为保证产品质量,以及节约资本,选用一模两腔结构。
图2-3凹模主视图
图2-3制件主视图
2.2、材料的成型特性
该材料是聚丙烯(PP塑料)。
它具有良好的流动性,冷却速度,塑料壁厚应均匀,具有良好的化学稳定性。
PP吸水率小于0.2%,因此,高频率的绝缘性能,它可以干燥成型前。
在100°
在威胁灭菌PP,熔点在164°
170°
,在150的最高温度。
特别高的疲劳强度,良好的可成形性!
为此,毕业选择塑料材料PP!
PP具有许多优良的特性,所以他用来制造各种机械零件,如法兰,配件,叶片泵,汽车配件,而且作为一个盖和罐体保温。
2.3、PP材料的成型工艺参数
参数
取值范围
选取数值
密度ρ
0.90~0.91g/cm³
0.90g/cm³
收缩率S
1.0%~2.5%
1.5%
温度/℃
喷嘴
-190°
180°
料筒
200°
-220°
210°
模具
40°
-80°
60°
压力MPa
注射
70-120
80
保压
50-60
60
时间/S
0-5
3
20-60
40
冷却
15-50
30
总计
40-120
第三章设计方案及参数的确定
3.1注塑机的确定
本产品由聚丙烯,检查手册,它的密度是0.90~0.91g/cm³
,收缩率为:
1.0%~2.5%,计算0.90g/cm³
平均密度,2﹪平均收缩。
利用Pro/E软件计算图形的体积,可以得出的体积塑件是=19.6。
因为它是一模两腔的密度,根据塑件可以从塑性体积计算:
=17.64g。
的凝固铸造材料系统内的体积计算约为=3,=2.7g
总体积的所需的塑料和总质量:
+=17.64+2.7=20.34g
约22.6毫升的总体积。
根据塑料表所需的总体积可以选择注射机的类型:
xs-zs-22
注塑机参数:
注射容量为:
30cm3
注射压力为:
117Mpa
螺杆直径:
20*2cm
注射行程:
130cm
最大成型面积为:
90cm2
最大开(合)模行程:
160mm
模具最大厚度为:
180mm
模具最小厚度为:
60mm
合模方式:
机械、液压
注射时间:
0.5s
1)、最大注射量的校核:
注射机的额定注射量为30cm3
塑件体积:
19.6cm³
,每次成型2个塑件。
浇道凝料为3.0cm³
。
实际注射量=19.6+3.0=22.6cm³
<
30
80%=24cm³
2)、注射压力的校核:
PP塑料的注射压力为75-105Mpa,取100MPa;
XS-ZS-22注射机的注射压力为117MPa
注射机的注射压力满足要求。
3)最大开模行程校核:
G-54-S200/400注射机的最大开模行程为260mm;
开模行程校核公式为8.0+50+10=68mm<
160mm
因上面几方面校核都满足要求,所以选用XS-ZS-22型注射机合适。
3.2浇注系统设计
浇注系统的设计原则:
型腔的布置和浇口开设部位力求对称,防止模具承受偏载而产生溢料现象。
型腔和浇口的排列要尽可能减小模具外形尺寸。
系统流道应尽可能短,断面尺寸适当;
尽可能减少弯折,表面粗糙度要低,以使热量及压力损失尽可能小。
对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落,即分流道尽可能采用平衡式布置。
满足型腔充满的前提下,浇注系统容积尽可能小,以减小塑料的耗量。
浇品位置要适当,尽量避免冲击嵌件和细小的型芯,防止型芯变形,浇口的残痕不应影响塑件的外观。
3.2.1主浇道设计
主浇道是塑料熔体进入模具型腔时最先经过的部位,它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。
其尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间。
由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞,通常不直接开在定模板上,而是将它单独设计成主流道衬套镶入定模板内。
浇口套常用T8或T10钢材制作,并淬火处理到洛氏硬度50-55HRC。
3.2.2冷料穴的设计
冷料穴位于主流道正对面的动模板上,或处于分流道末端。
其作用是捕集料流前锋的“冷料”,防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量,载模时对能将主流道的凝料拉出。
冷料穴的直径宜大于主流道大端的直径,长度约为主流道大端直径。
本设计中采用倒钩形,如图3-2
图3-2冷料穴示意图
3.2.3分流道的设计
分流道是主流道与浇口之间的通道,一般开在分型面上,起分流和转向的作用。
它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔之前,通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段,因此要求所设计的分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态,使塑料熔体尽快地泫经分流道充满型腔,并且流动过程中压力损失及热量损失尽可能小,能将塑料熔体均匀的分配到各个型腔。
分流道截面的形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等,圆形和正方形截面流道的比面积最小(流道表面积于体积之比值称为比表面积),塑料熔体的温度下降小,阻力小,流道的效率最高。
但加工困难,而且正方形截面不易脱模,所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及U形。
3.2.4浇口的设计
浇口的位置与塑料的质量有直接影响。
在确定进料口位置时,应考虑以下几点:
1)浇口的位置应使填充型腔的流程最短
2)浇口设置应有利于排气和补缩
3)浇口的位置的选择要避免塑件变形
4)浇口位置的设置应减少或避免产生熔接痕
5)浇口的位置应避免侧面冲击细长的型芯或镶件
综合分析可以选择浇口的位置如图3-4通孔圆心的地方。
图3-4最佳浇口位置分析
3.3分型面的选择
塑料在模具型腔凝固形成塑件,为了将塑件取出来,必须将模具型腔打开,也就是必须将模具分成两部分,即有定模和动模两大部分。
定模和动模相接触的面称分型面。
分型面的选择好坏对塑件质量、操作难易、模具结构及制造都有很大的影响。
通常遵循以下原则:
(1)分型面不仅应选择在制品外观没有影响的位置,而且还必须考虑如何能比较方便的清除分型而产生地溢料飞边。
同时,还应避免分型而产生飞边。
分型面一般选择在塑件的尺寸的最大处。
(2)分型面的选择应有利于制品脱模。
否则,模具结构便会变得比较复杂,通常分型面的选择应尽可能使制品在开模厚滞留在动模一侧。
(3)分型面不影响制品的形状和尺寸精度。
(4)分型面应尽量与最后填充溶体的型腔表面重合,以利于排气。
(5)选择分型面时,应尽量减少脱模斜度给制品大小端尺寸带来的差异。
(6)分型面的选择应便于模具加工。
为了便于模具加工制造,应尽量选择平直分型面或易于加工的分型面。
(7)选择分型面时,应尽量减少制品在分型面上的投影面积,以防止面积过大,造成锁模困难,产生严重溢料。
(8)有侧孔或侧凹的制品,选择分型面时应自首先考虑将抽心或分型面距离长的一边放在动、定模的方向,而将短的一边作为侧向分型抽心机构时,除水液压抽心能获得较大的侧向抽拔距离外,一般分型抽心机构侧向抽拔距离都较小。
3.4排气系统的设计
塑料熔体在填充模具的型腔过程中同时要排出型腔及流道原有的空气,除此之外,还有会产生微量的气体。
这些气体必须及时排出。
否则,这部分气体会产生高温,会引起局部碳化烧焦,使塑件产生气泡,或使塑件熔接不良,引起强度下降,甚至充模不满等。
但是对于PP这种材料,排气间隙不得高于0.05mm.在本设计中排气方式采用在分型面处,利用动、定模板的配合间隙排气,另外模具的推管、型芯较多,形成的排气通道较多,所以可利用推管与模板间的缝隙以及型芯与推管间的缝隙排气。
所以,采用分型面处动、定模板的缝隙,推管与模板、推杆与孔的配合间隙排气是可行的,合理的。
3.5冷却系统的设计
为了缩短成型周期,需对模具冷却,常用水来对其进行冷却。
即在注塑完成后,通循环的冷水到靠近型腔的零件上或型腔零件上的孔内,使模具冷却。
冷却水孔的设计原则:
1)冷却水孔的数量应尽可能的多,孔径尽可能的大。
冷却水孔的中心线与型腔壁的距离应为冷却水道直径的1~2倍(通常12~15cm),冷却水道之间的中心距约为水孔直径的3~5倍。
2)冷却水孔至型腔表面的距离应尽可能的相等。
3)浇口处要加强冷却。
4)冷却水孔道不应穿过镶块或其接缝部位,以防止漏水。
5)冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处。
6)进出口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧,通常应设在注塑机的背面。
由以上原则得,本设计中取水线的直径为5mm,初步的计算满足要求。
由于塑料是从上表面注入,上面的温度比下面的高,且温度不高,所以定模上的水线中心距离塑件上表面为10mm,动模板不需要。
第四章模具的结构设计
4.1成型零件的设计
成型零件是直接与塑料接触的塑料成型件。
其中一个成型塑件形状称为模具成型零件,塑胶零件构成的内部形状为凸模(或核心)。
由于凹,凸模直接与高温,高压塑料接触,并多次和塑料的摩擦,因此释放,凹,凸模要有足够的强度,刚度,硬度,耐磨性,耐腐蚀性和足够低的表面粗糙度。
如果凹,凸模与一体,具有成本低,但共同的框架模板材料为普通碳钢,作为一个凹,凸模,寿命短,如果好的材料选择模板的凹,凸模整体,制造成本高。
考虑上述因素,凹,采用整体式凸模,所以强度高,刚性好,不离缝痕迹使塑件能降低注塑模具成型零件的数量,容易成型的模具..平缩小。
4.2动、定模的工作尺寸计算
通常,凹、凸模的工作尺寸根据塑料的收缩率,凹、凸模零件的制造公差以及磨损量3个因素确定。
本设计中塑件的精度采用5级精度计算。
4.2.1型芯设计
1)型芯径向尺寸计算公式:
式中
—型芯外径尺寸
—塑件内形尺寸
—塑件公差
—塑料平均收缩率
—成形零件制造公差,尺寸较大、精度较低时取Δ/2,反之取Δ/3。
2)型芯高度计算公式:
—模具型芯高度基本尺寸;
—塑件空深度基本尺寸。
4.2.2型腔设计
1)型腔径向尺寸计算公式
—型腔的内形尺寸
—塑件外形基本尺寸
—塑件公差
—成形零件制造公差,取Δ/2。
2)型腔深度尺寸计算公式
—型腔深度基本尺寸
—塑件外形高度尺寸
x—修正系数,x=1/2~1/3。
当尺寸较大、精度较低时选小值,反之选大值。
4.2.3粗糙度设计
该产品是不是透明的,使核心的表面粗糙度不需要太高。
一般Ra1.6,处理可直接投入使用的机器上,无需特殊处理等。
考虑到模具维修及穿芯模,在精度范围内,芯的尺寸为大的值。
腔较大的值,表面粗糙的腔将决定产品的外观,因此,型腔表面粗糙度较高,一般ra0.8~0.4。
在本设计中,空腔ra0.8。
4.2.4X——综合修正系数设计
X——综合修正系数(考虑塑料收缩率的偏差和波动,成型零件的磨损等因素),塑件精度低、批量较小时,X取1/2;
塑件精度高、批量比较大,X取3/4,根据设计要求取X为0.5。
4.2.5形体尺寸公差设计
通常,凹、凸模的工作尺寸根据塑料的收缩率,凹、凸模零件的制造公差以及磨损量3个因素确定。
塑件的尺寸及偏差如下图:
要计算型芯、型腔的工作尺寸,必先确定塑件的公差及模具的制造公差。
根据要求塑件精度取五级精度。
根据塑料制件公差数值表(SJ1372—78)塑件在五级精度下,基本尺寸对应的尺寸公差如表4-1所示:
表4-1尺寸公差
基本尺寸
公差等级
4
5
公差数值
>
180~200
0.50
0.74
1.00
200~225
0.56
0.82
1.10
225~250
0.62
0.90
1.20
250~280
0.68
1.30
280~315
1.40
315~355
1.50
(1)型腔的尺寸计算
根据公式可计算出型腔的各径向尺寸:
型腔深度尺寸计算公式:
取值为1/3
(2)型芯的尺寸计算
根据公式计算型芯各径向尺寸:
’
根据型芯高度尺寸计算公式:
4.3机构的设技
4.3.1推出机构的设计
注射模的推出机构有推杆、推管、推件板三种形式。
根据塑件的形状,构造,设计中选择推件版推出的形式,机构简单可靠,又因为零件尺寸大,为防止零件变形,故采用推件板和推管联合推出机构。
如图4-1所示,顶杆的尺寸、形状如图4-2所示:
图4-2推管
推杆材料选用碳素结构钢T10A号钢,淬火处理,低温回火,HRC50-55表面粗糙度Ra1.6,与型芯的配合为间隙配合。
4.3.2推杆(复位杆)的设计
在推件板推出机构中,推杆也起复位作用,为防止推件板从动模导柱
和型芯上脱落,推杆可以用螺纹与推件连接以防推件板从导
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