毕业设计论文 梳子注射模设计.docx
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毕业设计论文梳子注射模设计
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毕业设计(论文)
梳子注射模设计
DESIGNOFINJECTIONMOLDFORCOMB
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年 月 日
摘要
在工业的生产中,有一种极为重要的生产工艺----模具成型,模具可以快速的生产产品。
由于工业的起步较晚,我国的模具发展水平较世界相比还差很远,但这个差距逐渐在缩小。
因为工业的发展离不开模具,所以不大力发展模具是行不通的。
塑料模具是模具的一种,它在整个模具装备中有着举足轻重的地位。
21世纪初,这个比例达到了30%。
据推测,在我国,整个模具行业的前途还是很光明的,这仅仅是开始。
随着工业的不断进步和技术水平的提高,它还将有一个很好的发展未来,并且发展速度会很快。
关于模具的市场前景,由于国外塑料模具价格高,所以国内市场的前景还是很宽阔的。
相异的性质和特性可以划分出很多的类别,塑料模具也不例外。
它可以分为许多种,常见的塑料模具大多数是注塑成型模具。
一样的,对于每一种塑料,都有最适合成型方法。
比如我们本次的任务是设计制作梳子的注射模,就是用注射成型的办法。
热塑性的塑料一般能够采用这种成型方法成型。
使用这种措施,不需要后期的处理,成型后,基本不需要切割等工艺技能得到各种外观的产品。
本课题的研究内容是以生活里常见的梳子为基本模型,参考模具设计的基本知识,叙说剖析此次模具设计的进程。
本设计是以塑料梳子为基本模型。
首先,对塑件实施了实体的建模,在此过程中,运用到了UG6.0软件。
同时,运用软件的分析功能剖析了整个塑件的构造。
确定了设计的基本方向和思路后,对整个工艺过程进行了制定并对每个工序进行了分析和计算。
这种设计的目的是为了确保模具的可靠性并提高与其他部件的配合度。
当对工艺过程确定后,画出了此次设计需要的图纸。
关键词注射成型;塑料模具;模具设计;梳子
Abstract
Themold isakindof importantequipment intheproduction, themold canproduceaproductfast. Duetotheindustrystartedrelativelylate,China'smolddevelopmentlevelistheworldcomparedtofarworse,butthegapgraduallynarrowing. Dueto thedevelopmentofindustry cannotdowithout mould, so wedonotdevelop themold isnotfeasible. Plasticmoldsisa kindofmolds, whichplaysanimportant roleinthewholemould equipment. Atthestartoftwenty-firstCentury, the proportion reached30%. Presumably, the developmentofplasticmoldindustry China isfarfromover, thisisonlythebeginning. Withthecontinuousprogressofindustryandtechnicallevelimproved.Itwillalsohaveagooddevelopmentinthefuture,andthedevelopmentspeedisveryfast. Aboutthe mold marketprospects, becauseforeignplasticmold priceishigh, so thedomesticmarket prospectis very broad.
Thedifferentpropertiesandcharacteristics canbe dividedintodifferent typesof plasticmolds.It canbedividedintomanytypes, themost commonisthe plasticmoldinjectionmold.
Similarly, forming differentmeasures isalsosuitablefor differentplastics. Forexample, wedesigntheinjectionmoldofcomb,injectionmolding method is used. Plasticmolding cangenerally usethis. Usingthismeasure, butalso through theformingprocessof simple shape plasticparts. Theresearchcontentofthispaperistolifeincommoncombasthebasicmodel,referencethebasicknowledgeofdiedesign,thenarrativeanalysisofthemolddesignprocess.
Thedesignisbasedonthe basicmodel for plasticcomb. Firstofall, onthe implementationofthe solid modeling ofplasticparts, inthisprocess, theuseoftheUG6.0 software. Atthesametime, usingthe analysis functionofthesoftware analyzed the structure ofplasticparts. Afterdeterminingthebasicdirectionandideaofdesign,theentireprocessofdevelopandtheanalysisandcalculationofeveryprocedure. Thepurposeofthisdesign istoensurestabilitiesofmold andimprove coordination withothercomponents. Whendetermining theprocess, Idraw the design drawings.
Keywordsinjectionmoldingplasticmoldmolddesigncomb
目录
摘要I
AbstractII
目录1
1绪论3
1.1塑料模具3
1.1.1塑料模具的优良特性3
1.1.2模具的用途3
1.1.3模具成型技术在国内的现状3
1.1.4模具成型技术在世界范围内的发展趋势3
1.2课题要求4
2塑件的工艺性能分析5
2.1塑件分析5
2.2塑件工艺性能分析5
2.2.1成型塑料的工艺性能5
2.2.2成型塑料的成型加工性能6
2.3塑料成型主要技术指标7
2.4成型塑料注射成型工艺参数7
2.5塑件的结构工艺性8
2.6塑件外型8
3注射成型模具的设计9
3.1模架的选择9
3.2模具与注射机的关系10
3.3浇注系统的设计10
3.3.1浇口设计11
3.3.2冷料井设计12
3.4注塑模成型零部件设计13
3.4.1型腔分型面13
3.4.2塑件在型腔中放置方位的确定13
3.4.3分型面形状的决定13
3.4.4分型面位置的选择13
3.5成型零件的结构设计14
3.5.1凹模的结构设计14
3.5.2内型芯的结构设计15
3.5.3凸模的结构设计15
3.6排气系统设计16
3.7型腔成型尺寸的设计16
3.7.1塑件精度及其影响因素16
3.7.2型腔型芯的成型尺寸计算17
3.8合模导向和定位机构19
3.8.1定位作用19
3.8.2导向作用20
3.8.3可以承受侧压力20
3.9脱模机构设计21
3.10模具冷却系统22
结论24
致谢25
参考文献26
1绪论
1.1塑料模具
1.1.1塑料模具的优良特性
塑料是生活生产中常用的材料,因其特殊的物理化学性质及各种优点,塑料近些年在工业生产中被广泛使用。
塑料的优良性质主要包括①大多数的塑料化学性质稳定,不易被腐蚀②成型性能好,加工简单且成本不高;③一般塑料都具有不错的抵抗冲击力的性能;④没有固定的熔点,易于熔化。
塑料模具在整个塑料产业一直处于举足轻重的地位,因此,伴随着塑料产业近些年的发展,塑料模具进步也很迅速。
[1]尤其是塑料注塑模具的发展发展更快。
注塑模具可以开展大规模的自动化生产,它具有不俗的成型效率。
同时,塑料注射模可以塑造外观多样的塑件。
因此在我国得到了迅速、长足的发展。
1.1.2模具的用途
作为生产中的不可或缺的工艺装备,模具一般被用于制造各种结构、形状复杂的产品。
模具是一种非常常见的技术和设备,它被应用于塑造各种工业产品的零件。
在新的工业发展趋势下,模具越来越能发挥更显著的作用,以下是它的几个用途:
①利用模具成型的技术,可以去得到其他工艺产品。
例如粉末冶金制品,它就是通过模具而成型的。
②使用模具成型工艺加工、制造产品,极大的降低了成本。
同时,由于工艺简单,操作性简单,在我国制造业中一直扮演着举足轻重的作用。
生活中的家电,出行工具等很大一部分都离不开模具成型。
1.1.3模具成型技术在国内的现状
模具对于国家的重要作用不言而喻。
我国的很大一部分制造业产品,包括汽车、数码家电等都依赖于模具行业。
这个行业的发展前途很大程度上决定着我国工业的发展前途。
我国还是一个工业为支柱产业的国家,工业的发展又离不开模具的快速发展,因此在一定程度上,模具的发展引领着我国经济的发展。
[2]使用模具成型的技术来加工产品,极大的降低了成本。
同时,由于工艺简单,操作性简单,模具成型的操作空间在国内得到了更广的使用和应用。
生活中的家电,出行工具等很大一部分都离不开模具成型。
在将来,减少切割的工艺会越来越广泛,这也是未来的一个发展趋势。
模具成型在精度要求不高的情况下可以不用切割一次成型,这种方法节省了加工材料,降低了设计的成本。
另外,模具的技术发展很快,在未来,即使高精度、高品质的零件很可能也可以直接成型,不需要切割了。
1.1.4模具成型技术在世界范围内的发展趋势
长远来说,模具在世界范围内也将有不俗的发展前途。
以下方面将是模具发展的一个具体走向:
①在模具设计制造中,广泛地应用电脑技术,比如绘图使用的UG、CAD软件等,还有分析用的CAE等;②高速铣削的加工方法也将被广泛应地用于塑料模具的制造过程中;③广发使用高压力注射技术④大力发展标准化模具和模具标准件;⑤研究高速测量技术和逆向工程;⑥大力开发虚拟技术,通过各种仿真软件,运用计算机技术简化设计过程;⑦开发模具自动处理系统。
模具成型技术已被广泛运用到生活、工业生产中,与此同时,它也在形形色色的制造工艺中独树一帜,有着及其重要的地位。
现在的社会离不开电脑技术,在生产中使用了电脑技术,也能帮助我们的设计。
CAD\CAM等软件的使用使模具的设计过程更加流畅、简便。
时间就是金钱,效率在模具的设计中显得尤为重要,这也突出了计算机的作用。
1.2课题要求
①产品外观设计:
产品的形状测量,得到产品的尺寸,提供产品设计。
②塑料制品的总的结构分析和设计,具体每个组装零件部分的设计:
主要含有各个零件的尺寸、外形设计。
[3]③对整个设计过程的工艺性分析,合理的选择注塑机。
准确的计算每个过程中涉及到的数据。
④认真仔细地根据相关说明和要求进行设计,并写出任务说明书,绘制需要的相关图纸,按照国家标准完成尺寸的标注。
最终圆满的完成此次毕业设计题目。
2塑件的工艺性能分析
2.1塑件分析
一个完美的塑料零件的生产制造是由所需求产品的特点决定的,它包括零件的外观、复杂程度、功用等方面。
同时在设计制造过程中,还应考虑塑料的力学性能,包括塑料的屈服强度、韧性、塑形等。
另外,加工的难易程度也会影响塑料制件的质量。
[4]
本次毕业设计的塑件是日常生活中随处可见的塑料梳子,塑料梳子属于小型塑件。
梳子这类小型塑件不需要有很高的尺寸要求,因为尺寸要素相比与梳子的功用要素来说显得微不足道。
因此在设计中,考虑最主要的方面应该是使用时的舒适程度和耐用性,尤其是使用时,要觉得光滑,舒适。
所以对塑件表面质量要求较高,且表面无气孔、缩孔等现象。
梳子产品图见图3-1。
图2-1梳子产品图
2.2塑件工艺性能分析
2.2.1成型塑料的工艺性能
根据分析,选取的塑料是ABS。
ABS是一种由三种成分组成的聚合物。
这几种成分是:
苯乙烯,丁二烯和丙烯腈,ABS继承了三种成分的优良性能。
[5]ABS具有优良的物理力学性能,冲击强度高,尺寸稳定性好,不透水,耐热温度高,电绝缘性能受温度和湿度的影响很小,耐环境性能好,几乎不受水、无机盐、碱、酸类的影响。
ABS最大不足之处是在光线的照射下容易老化。
因此在使用时一定要注意避免强光照射。
ABS在室温下的物理力学性能见表2-1。
表2-1ABS在室温下的物理力学性能
性能
高抗冲型
耐热型
中抗冲型
拉伸强度/MPa
35-44
45-57
42-62
断裂伸长率/%
5-60
3-20
5-25
拉伸弹性模量/MPa
1600-3300
2300-3000
2300-3000
压缩强度/MPa
49-64
65-71
73-88
弯曲强度/MPa
52-81
70-85
69-92
悬臂梁冲击强度(缺口)/J。
M-1
16-44
11-25
6-22
洛氏硬度
65-109
105-115
108-115
弯曲弹性模量/MPa
1600-2500
2100-3000
2100-3100
压缩弹性模/MPa
1200-1400
1700
1900
吸水性/%
0.2-0.45
0.2-0.45
0.2-0.45
密度g*cm-3
1.02-1.05
1.06-1.08
1.05-1.07
2.2.2成型塑料的成型加工性能
ABS具有很好的成型加工性,使用一般的加工方法如机床、电火花加工等就可一次成型。
ABS的流变性:
当在熔融状态下时,ABS聚合物的流动特性是假塑性。
所谓的假塑性就是指材料的粘度随着剪切速率的增大而减小的特性。
所以,为了提高ABS在加工成型过程中的流动性能,可以使用降低剪切速率的方法,这样便降低了流体的粘度。
[6]ABS无明显的熔点,成型后无结晶,通常在160度以上即可成型。
ABS的热稳定功能是很优越的。
一般情况下,不容易发生分解或降解。
但是温度过高时,在270度以上,也会对ABS的结构、性质、功能产生不同程度的改变。
ABS的吸水性:
ABS具有一定的吸水性,含水量在0.3%-0.8%。
若在加工前,ABS有水分,会导致塑件出现气泡等缺陷,极大地影响了塑件的质量。
可以对ABS进行干燥处理来解决这一问题。
使用干燥箱可以减少ABS内的水分,但这属于传统方法,此方法简单但却有着明显的缺点:
由于干燥设备耗能多,造成了相当于制造成本本身来说不小的花费。
目前常用的干燥方法为使用廉价高价的干燥剂。
干燥处理过后的材料基本可以满足使用的要求,为后续的塑件成型提供了有利条件。
ABS的最终处理方法:
将制品放入温度为70-800C的热风循环干燥箱里内处理2-4h,等待缓慢冷却至室温后即可。
因为在成型加工过程中,ABS制品会产生内应力,塑件的各方面尤其是表面会受到应力影响较多,所以必须将ABS制品放在干燥箱中处理后使用。
ABS的成型工艺条件:
ABS注塑时要选择合适的注塑机进行成型加工。
常用的可以采用螺杆式注塑机。
成型温度尽量取低些,以防止发生热分解或对其物理力学性能有所不利。
通常螺杆式注塑机温度在160-2200C之间。
选择合适的保压压力对制品的质量和性能有很大的影响。
若选取的保压压力超出一定数值,则会在制件内产生大量的内应力,不宜过高也不宜过低,通常选取60-70MPa。
[7]ABS在熔化状态下,其流动性因注射速度的改变而改变,过快或者过慢都会影响制品。
若选择的速度太快,塑件的表面光洁度差,这对于梳子来说是不能满足要求的;如果选择的速度注射太慢,最后得到的制品表面会出现波纹等。
出于以上考虑,选取的速度不宜过快也不宜过慢,一般选择中低速度。
2.3塑料成型主要技术指标
ABS塑料的特性及技术指标见表2-2。
表2-2ABS主要技术指标
密度g/cm3
1.02-1.16
弯曲强度MPa
80
比容cm3/g
0.86-0.98
硬度HB
9.7
吸水率(24h)%
0.2-0.4
体积电阻率Ω
6.9×1016
拉伸强度
50
熔融指数g/10min
3
热变形温度0C
0.45MP
90-108
冲击强度KJ/m2
无缺口
261
1.82MP
83-103
缺口
11
拉伸弹性模量MPa
1.8×103
收缩率%
0.4-0.7
2.4成型塑料注射成型工艺参数
注射机的工艺参数见表2-3。
表2-3成型塑料注射成型工艺参数
塑料名称
ABS
注射机类型
螺杆式
预热和干燥
温度(0C)
80-95
时间(h)
4-5
料筒温度(0C)
后段
150-170
中段
165-180
前段
180-200
喷嘴温度(0C)
170-180
模具温度(0C)
40-50
注射压力(Mpa)
60-100
成型时间(S)
高压时间
0-5
保压时间
15-30
冷却时间
15-30
成型周期
40-70
螺杆转速(r/min)
30-60
2.5塑件的结构工艺性
影响塑件尺寸精度的因素非常复杂,主要有模具在制造时的精度、模具使用时的磨损导致模具本身尺寸变化。
另外,由于工艺条件的变化引起成型收缩率的波动也会对成型塑件产生影响,配合间隙的变化以及模脱模斜度都会影响塑料制件的精度。
塑件精度的确定应该合理,在满足使用要求前提下尽可能选用低精度。
本次设计的塑件是日常梳子,属于比较小型零件。
其尺寸公差按SL1372—78标准取四级精根据塑件的尺寸,其公差值为0.62。
由于本塑件要求外观平滑,无气孔、缩孔等现象。
模具型腔的粗糙度对塑料制品的表面影响较大。
本塑件的脱模表面粗糙度Ra为0.4,其余为0.8。
一般情况下,模具型腔的表面粗糙度要比塑件表面粗糙度高1-2级,所以模具的型腔的脱模表面粗糙度Ra为0.2。
由于模具在使用中型腔会不断磨损而使表面变得粗糙,所以应对型腔即时维护。
为了顺利的完成脱模,应在制品的内表面设计脱模斜度,塑件沿脱模方向常用的斜度值对不同材料取值不同。
对于热塑性塑件来说,通常选择范围为0.5°-3.0°。
本塑件材料为热塑性材料,我以我们把塑料外壁部分的脱模斜度设置为45°,内壁为1.75°
2.6塑件外型
梳子的外形见图2-2。
图2-2梳子外型
3注射成型模具的设计
3.1模架的选择
模架也叫做模座。
由于在设置模具的过程中,首先要保证模具的稳固,不能产生机械晃动。
这就需要模架帮助达到这一目标。
在注射成型过程中,模架的外形尺寸不会随着制品的改变而改变,这是由于模架只起到支撑、保护的作用,而不参与成型。
模架的外形尺寸仅收受制品的外观形状、尺寸结构等影响。
所以为了生产方便,模架已经基本实现标准化。
由于不同的注射模具在结构上有很多共同的特点,因此,模架的区别只在于不同模架的厚度、大小尺寸不一样。
在采用了标准化模架后,简化了设计过程,降低了生产成本,提高了效率。
在这里采用(LKM)生产的标准型模架,模架类型为大水口。
其组合形式主要有3种,分别是AI(有支撑板)、BI(有推板也有支撑板)、CI(无推板也无支撑板)。
[8]
本次毕业设计要设计的是梳子的模具,由于梳子是小型塑件,大约是边长100mm的长方形。
结合实际考虑,塑件形状结构不需要设计的很复杂。
所以,采用一模两腔的方案是可行的。
采用推杆推出塑件的办法。
这时,不能使用支撑板,最好采用支撑柱。
这样,在节约材料、降低成本的同时还保证了模具的生产效率。
模架具体形状见图3-1。
图3-1模架
3.2模具与注射机的关系
由于塑件结构不规则,不易计算塑件的体积,我们的目标是便捷更快的精算出体积,于是我们采用CAE来帮助我们分析计算。
应用UG就能轻松计算出塑件的总体积。
根据UG所算出的体积来设计时,应保证注射模内所需熔体总量在注射机实际的最大注射的范围内。
同时应确保尺寸的稳定性,确保实际生产情况。
通过UG计算可得塑件曲面区域约为4473.22cm^2。
对于注射机,通常可分为两种,一种是柱塞式注射机,一种是螺杆式注射机。
柱塞式注射机出现较早,它的混炼性差,塑化性也常常达不到要求。
不仅如此,柱塞式注射机还要配有分流梭装置。
因此,目前基本已经淘汰,反而取代的是螺杆式注射机。
螺杆式注射机混炼性和塑化性都要高于柱塞式注射机,并且不需要安装分流梭装置。
这既提高了生产速度,又节约了成本。
因此螺杆式注射机已经得到普遍的使用。
热塑性塑料注射机型号与主要技术规格中,初步选XS—ZY—125注射机。
[9]它表示注射机在无模具时,对空注射的最大注射容量不低于125立方厘米的螺杆式塑料注射成型机。
其主要技术规格见表3-1。
表3-1125注射机主要技术规格
螺杆直径(mm)
Ф42
锁模力(KN)
900
注射容量(cm3)
125
最大注射面积(cm2)
320
注射压力(MPa)
120
模板行程(mm)
115
模具厚度(mm)
最大
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