注塑模具说明书.docx
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注塑模具说明书.docx
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注塑模具说明书
学校代码:
11517
学号:
201050616127
HENANINSTITUTEOFENGINEERING
毕业设计
题目塑料束条注塑模具设计
学生姓名孟凡龙
专业班级机械设计制造及其自动化1121班
学号201150616127
系院机械工程学院
指导教师(职称)王静(讲师)
完成时间2013年6月10日
河南工程学院论文版权使用授权书
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论文作者签名:
年月日
河南工程学院毕业设计原创性声明
本人郑重声明:
所呈交的论文,是本人在指导教师指导下,进行研究工作所取得的成果。
除文中已经注明引用的内容外,本论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。
对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。
论文作者签名:
年月日
河南工程学院
毕业设计任务书
题目塑料束条注塑模具设计
专业机械设计制造及其自动化学号201150616127姓名孟凡龙
主要内容、基本要求、主要参考资料等:
模具设计的主要内容是要求学生灵活运用自己所学的专业知识,独立完成显示器外壳注塑模具设计,包过3D分模,2D排位等工作,从而设计出符合工程需要的模具。
最后除有毕业论文外,绘制出具有符合实际工程需要的模具工程图。
要求:
1.查阅文献资料,课题调研;
2.分析塑件成型工艺性,选择注射机型号,拟订模具总体设计方案;
3.运用solidworks进行三维模型设计,优化模具结构;
4.绘制出具有完全符合实际工程需要的模具工程图;
5.编写设计说明书;
参考文献:
[1]郭庆梁.模具设计[M].中国轻工业出版社.2010.
[2]屈华昌.塑料成型工艺与模具设计[M].高等教育出版社.2007.
[3]章飞,陈国平.注塑模具设计与制造[M].化学工业出版社.2003.
[4]姚真裔.模具CAD/CAM/CAE集成制造在铸造中的应用[J].铸造技术.2003
[5]许树勤.模具设计与制造[M].北京大学出版社.2007.
[6]周华民,李德群.ASP:
注射模CAE软件应用新模式[J].塑料科技.2002.
完成期限:
2012年12月15日至2013年6月12日
指导教师签名:
专业负责人签名:
2012年12月15日
目录
摘要I
ABSTRACTII
1绪论1
1.1我国模具企业技术现状1
1.2模具技术未来发展趋势2
2产品分析4
2.1产品结构分析4
2.2拔模分析5
2.3材料性能分析5
3模具结构设计7
3.1上模结构设计7
3.1.1上模镶件结构设计9
3.2下模结构设计9
3.2.1下模镶件结构设计11
3.3模架的设计11
4浇注系统设计13
4.1浇口套的选取13
4.2浇口的设计14
4.3冷料井及拉料杆的设计16
4.4分流道设计16
5推出系统的设计18
5.1推出系统的组成与分类18
5.2推出系统的结构设计18
6冷却系统的设计21
6.1冷却系统设置的基本原则21
6.2冷却系统结构设计21
结束语24
致谢25
参考文献26
塑料束条注塑模具设计
摘要
塑料束条是一种应用非常广泛的线束产品,可以说只要有线束出现的地方就会有塑料束条。
束条不仅使用广泛,而且数量也很大。
它的外形是呈细长薄片状,在长度的方向上有很多锯齿状的起锁紧作用的结构。
在本次设计中介绍了塑料束条的形状、尺寸及其精度,来对其进行注射成型工艺的可行性分析。
塑件的成型工艺性主要包括塑件的壁厚,拔模斜度和圆角以及是否有侧向抽芯机构。
通过以上的分析然后来确定模具分型面、型腔数、浇口的设计;其中最主要的是对型腔和型芯的结构的设计,脱模机构的设计,模具导向机构的设计和冷却系统的设计等。
最后绘制模具装配总图和模具零件图的绘制。
关键词:
分型面/浇口/型腔/型芯/脱摸力
BEAMPLASTICINJECTIONMOLDDESIGN
ABSTRACT
Theplasticbeambariseverywildlyusedwiringharnessproducts,wecansaythataslongasthereisaharnesstherewillbeplasticbeambar.beambarnotonlywidelyused,butalsoagreatnumber.itisshapeiselongatedflakymanyjaggedsincethelockingactionininthedirectionofthelengthofthelockingactioninthedirectionofthelengthofthestructure,theplasticbeambarshape,sizeanditisprecision,itisanalysisofthefeasibilityoftheinjectionmoldingprocessinthedesign.plasticpartsmoldingprocess,includingtheplasticpartspullingmechanism.throughtheaboveanalysisandtodeterminethepartingsurfaceofthemoldcavity,thedesignofthegate,foremostamongwhichisthedesignofcavityandcorestructure,calculatethemoldejectionfore,theejectionmechanismdesign,mold.thedesignoftheguidemechanismandthedesignofthecoolingsystem.Finally;drawthemappingofthetotalfigureofmoldassemblyandmoldparts.
Kywords:
partingsurface,gate,cavity,core,offtouchfore
1绪论
1.1我国模具企业技术现状
欧美发达国家的模具工业在20世纪80年代初已从机床工业中分离出来,并发展成为一个相对独立的工业部门,其工业产值已远远超过机床工业的产值。
我国在改革开放后,模具技术水平有了很大的提高。
在近几年来,每年都以极快的速度快速增长。
科学技术进步是第一生产力,也企业发展的决定性动力。
国内也有许多企业十分重视技术发展,并加大在模具技术开发方面的投入力度。
我国的注塑模具工业虽然起步较晚,但在历过了半个多世纪的发展后,我国模具工业技术有了很的提高,但与国外发达国家相比仍有很大的差距。
我国模具企业已在大型模具设计方面取得了能生产出超过120cm大屏幕彩色电视机外壳的注射模具、在结构复杂的汽车保险杠和汽车整体仪表板以及重量达6.5kg的大容量洗衣机的全套塑料外壳的设计与制造也取得了重大进步。
在高精密的注塑模方面,现在已能生产出复杂照相机塑料件模具及小模数多形腔齿轮模具。
我国模具企业经过多年的努力发展后,已在模具CAD/CAE/CAM技术,模具的电火花加工和数控加工技术,快速成型和快速制造技术,新型模具材料等方面取得了显著进步,这些先进的模具技术在提高模具产品质量和缩短模具生产周期等方面作出了杰出贡献。
利用模具技术来生产零件的方法已是现代工业进行成批和大批量生产的主要技术手段,模具的质量是产品质量高度的一致性的保证、它可以缩短模具试制周期进而争先占领市场,对加速产品更新换代和各种新产品的开发都具重大意义。
我国是世界制造业大国,产品的加工制造是主体,模具是制造业的灵魂,模具的发展水平会影响我国制造业的发展水平。
要想生产出既高质量又经济的注塑制品,必须综合考虑注塑模具、及注塑机的参数等各方面的问题,此外注塑模具的设计质量还会直接地影响到成型制品的生产效率、质量及生产成本。
所以如何设计出简明、高质量、快捷、规范化的注塑模具,已成为发挥出注塑成型工艺的优越性,提高注塑产品质量的首要问题。
虽然来我国模具技术有了很大的提高,但国内模具技术在整体方面上与欧美发达工业国家仍有很大的差距,我国模具与国外的差距主要体现在下几个方面:
(1)国内企业管理体制、产品与技术进出口结构、产品设计与制造都不合理。
(2)在模具产品开发水平和生产工艺水平上与国外先进技术相比仍有很大的差距,而模具生产周期要比先进发达的国家长很多。
(3)模具经济效益差,开发新产品能力不足。
国内模具高级技术人员在整个工业中比重太少,故新产品的开发能力差。
由于对新产品开发不够重视,故在我国模具企业在国际市场中竞争中常常陷入被动不利的地位。
(4)模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低。
(5)在企业的管理水平方面,我国模具企业在现代化的企业管理方式中比发达国家落后很多。
1.2模具技术未来发展趋势
从欧美发达模具工业的发展现状及模具工业在我国国民经济和现代工业品的地位、塑料成型模具的理论设计、模具设计和制造技术等多方面综合考虑,模具设计“软件化”和模具制造“数控化”是今后模具企业未来的发展趋势,CAD/CAE/CAM技术在模具设计中的运用是模具工业技术进步的一次革命,是模具技术发展的一个显著标志。
当引入模具CAD系统以后,模具设计借助计算机完成传统设计中各个环节的设计工作,模具设计的大部分工作与模具制造的信息可运用CAD系统直接传送,从此图纸将不再是设计与制造环节的分界线,也不再是模具制造生产过程的唯一依据。
近年来,CAD/CAE/CAM技术发展主要有如下特点:
(1)模具CAD技术及其应用已日趋成熟:
模具CAD/CAM技术在模具设计与制造中的运用已日益深入人心,且发挥着越来越重要的作用。
在20世纪,能够进行复杂形体几何造型和NC加工的CAD/CAM系统,如美国开发的的Pro/e和UG三维软件等。
(2)基于网络系统一体化的CAD/CAE/CAM技术初见端倪:
随着科学技术的进步、计算机硬件和软件技术的发展及工业部门的实际需要,在国外发达国家CAD/CAM的网络系统一体化,解决了以前传统混合型CAD/CAM系统无法解决模具在生产过程中设计与制造无法协作的问题。
(3)CAE技术正在不断的推广:
CAE技术可以使模具在加工前,用计算机对整个注塑模具的成型过程进行模拟分析,利用CAE技术可以准确地预测出塑料熔体填充、保压、冷却的情况,及塑件的应力分布情况、塑件产品收缩跟翘曲变形等情况,这可以让模具设计者在试模前就能及时地发现问题,然后提出修改塑件和模具设计方案,而不是在模具传统设计的情况下要等到试模这后出现问题后再对模具进行返修。
对传统模具设计方法而言这是可以说是一次变革和突破。
在塑料产品设计中,可以利用软件来分析熔融状态下塑料能否全部充满模具型腔、也可以运用于确定塑件实际最小壁厚、浇口位置是否合适。
在模具设计和制造方面,可以利用CAE技术分析出模具填充形式是否良好、提出最佳的浇口位置与浇口数量、最优浇注系统及冷却系统的优化设计方案。
在今后的一段时间内,我国的模具企业要提高CAD/CAE/CAM技术在塑料模设计与制造中的应用层次。
2产品分析
2.1产品结构分析
图2.1产品三维视图
该产品塑料束条的形状如图2.1所示,它呈细长薄片形状,产品的最薄处仅有1mm;如图2.2所示为该产品的二维图。
塑件尺寸不大,外部结构形状较复杂,除了外形不规则外,塑件上有下凹及56.749mm长的齿形段,产品要求表面平整光洁、无飞边、且没有顶出痕迹,其结构特征符合塑件的设计要求。
该塑件选用的材料为PP,收缩率是0.0075,属热塑性树脂,其成型性能好,流动性好;成形收缩范围及收缩率大,易发生缩孔、凹痕、变形,方向性强;比热容低,在料桶中塑化效率高,在模具中凝固较快,成型周期短;高频绝缘性能优良,几乎不吸水,如储存良好则不需干燥,可在螺杆式卧式注塑机上成型。
比重0.9~0.91克/立方厘米。
图2.2产品二维图
2.2拔模分析
塑件在模具型腔的冷却收缩后会使塑件紧紧包裹在模具的型芯或其他的部分。
因此为了能让塑件顺利地从成型零件上脱出,必须在塑件内外表面沿脱模方向上设计出足够的斜度,拔模斜度塑件大小与塑件的收缩率,塑件的形状结构壁厚及成型工艺条件等都有一定的关系,该塑件的塑料是PP,PP的收缩率是(1.0~2.5%),而且塑件不太复杂,对型芯的包紧面积也不太大,运用pro/e软件对塑件进行拔模分析结果如图2.3所示。
图2.3拔模分析
2.3材料性能分析
(1)聚丙烯性能特征:
它是一种无侧链、高密度和高结晶度的线性聚合物,综合性能优越。
它无毒、无色、无味。
在感观上与聚乙烯相似,但它的透明度比聚乙烯更透明、质量更轻,在密度在0.90~0.91g/cm之间。
它不吸水、且易着色、光泽好、刚性比聚乙烯好。
(2)机械性能:
聚丙烯是高结晶的塑料,结构规则,且具有良好的机械性能,其强度和硬度比较高但弹性相对较低,在室温及低温状态下,常规的高冲击强度会变差,它们的分子结构和分子量的也将会随之增加,冲击强度也会增加,但成型加工性能将会恶化的。
抗弯曲疲劳强度是聚丙烯最突出的性能,比如PP注塑材料的铰链可承受住7×107次打开和折叠弯曲也不出现损坏的迹象,其干摩擦系数与尼龙近似。
(3)热性能:
PP具有优良的耐热性能,在164~170℃也不熔化,在100以上℃温度时可以对产品消毒,在没有外部环境的影响下,当温度达到150℃产品才会产生变形。
其脆化温度为零下35℃,低于零下35℃脆化现象便会发生,低温抗寒性比聚乙烯好。
(4)化学稳定性:
聚丙稀除了能被高浓度的硫酸和浓硝酸腐蚀外,对其他的化学试剂的都比较稳定,但是低分子量的脂族烃,芳香烃和氯代烃会使PP软化、膨胀,而其化学稳定性随结晶度升高而提高,防腐效果好,可用于生产各种化学容器及管件的。
(5)电性能:
聚丙烯几乎不吸水,所以它具有很高的绝缘性,且绝缘性不受湿度的影响。
它具有较高的介电常数,并随着温度的上升,其击穿电压变高,适用其生产电气配件。
反电压弧性能好,但静态和铜易高接触易老化。
(6)耐候性:
聚丙烯对紫外光比较敏感,但当加入适合的氧化锌、硫代丙酸酯或其他类似的白色填料等可以提高其抗老化性能。
(7)聚丙烯材料的优缺点:
聚丙烯是一种质量很轻的塑料,其产量、抗拉和抗压强度和硬度均优于聚乙烯,刚性和耐高温拉伸应力松弛性能好;耐热性,在超过100℃的温度下,聚丙烯的稳定性几乎不会发生变化,易成型。
它一般可运用于电器绝缘零件和耐腐蚀化工设备。
(8)成型特点:
由于塑料收缩比较大,注塑的产品易在冷却后易产生收缩变形或产生凹痕,塑料流动性较好易成型,注意对塑件成形温度的控制。
聚丙烯成型80℃或合适的模具温度,不低于50℃,否则会影响成型表面的光泽度质量或产生毛刺等缺陷,若温度过高则产品会产生翘曲跟变形。
(9)主要用途:
聚丙烯还是制造很多机械零件的主要材料,例如法兰盘、自行车零件、泵叶轮、汽车零件、也可作为水、水蒸汽和各种化学液体的运输管道、制成各种化工容器和其他设备、还可运用于制造绝缘件和制药工业。
3模具结构设计
模具在合模后,会在上模和下模之间的某些零部件组成一个能充填塑料熔体的模具型腔,模具型腔的形状与尺寸精度对塑件的质量有很大的影响。
构成模具型腔的所有零部件称之为成型零部件。
成型零件决定着塑件的形状与精度,影响着模具的寿命,是模具设计的重要部分。
成型零件工作时,直接与塑料接触承受塑料熔体的高压,料流的冲刷,脱模时还会与塑料会产生摩擦力,因此成型零件要有精确的几何形状、较低的表面粗糙度值和足够的强度。
此外成型零件还要求模具结构设计合理,使用的模具材料要有足够的强度、较强的耐磨性及刚度[3]。
设计注塑模的成型零件时,应根据成型塑件的塑料性能、塑件的使用要求、塑件的几何结构,并结合分型面和浇口位置、脱模方式和排气位置的选择来考虑确定型腔的总体结构;确定型腔的组合方式;确定成型零件的机械加工、热处理、装配等要求,由此可见,注塑模具结构的设计是注塑模设计的一个重要组成部分。
为了将塑件和浇注系统凝料等从密闭的模具型腔中取出,以及为了安放嵌件,将模具适时地分成两个或若干个组成部分,这些可以分离部分的接触面,称为分型面。
分型面的选择会决定了模具的结构,所以如何合理的选择一个分型面将是注塑模具设计的关键。
本次毕业设计的模具分型面选择如图3.1所示。
产品结构复杂从而决定了分型面的形式为阶梯分型面,此分型面选取的合理性原因如下:
由于在定模上布置顶出系统会增加模具设计的复杂程度,分型面选取在定模上可使模具在开模后能使塑件顺利保留在动模一侧,这样便可降低模具设计与制造的复杂程度。
分型面选择在塑料产品外形的最大轮廓外这样可以确保避免塑料产品从模具开腔中顺利的脱出来。
塑料熔体在填充型腔时,会将分型面密封这将导致型腔中的气体无法排出,采用如图所示的分型面将有利于模具中的气体排出。
3.1上模结构设计
上模用于成型塑件的外表面,又叫型腔。
按其结构的不同可分为整体式、整体嵌入式、局部镶嵌式,大面积镶嵌式和四壁镶嵌式5种。
总体来说,整体式强度、刚度好,但是不适用于复杂的型腔。
镶嵌式采用组合的模具结构,使复杂的型腔加工相对容易,可避免采用同一材料,要模具排气时可利用其拼接间隙排气,但刚度较差,易于在塑件表面留下镶嵌块的拼接痕迹,模具结构复杂。
从凹模的使用寿命、避免浪费昂贵的模具材料、损坏后仍便于维修和更换等多方面考虑,本次上模选用整体嵌入式凹模-沉孔嵌入式结构[2]。
在保证有选取的模具钢材有足够刚度的前提下,模仁越紧凑越好。
根据经验,产品顶端至定模仁顶端的距离大于10mm,常用大于或等于25mm以上。
产品底端至定模仁底端的距离大于15mm,常用大于或等于30mm以上。
上模长L2=401mm、宽L1=144mm、高H=52mm,上模型腔外侧边到上模外侧边的距离L3=46mm、上模两型腔间的距离为L4=29mm、型腔在纵向方向的距离L5=12mm、成型塑件头部的两个凹孔间的距离L6=31mm、成型塑件头部的两个凹孔间在纵向上的距离L7=19mm、成型塑件头部的两个孔的宽度为L8=22mm并在上模作出
的倒角,以便于安装。
经过Pro/E自动分模,可得其凹模结构如图3.1所示。
图3.1上模视图
3.1.1上模镶件结构设计
上模镶件是成型产品头部里的齿形,镶件单独制造后,再嵌入模板或大型芯中。
镶件常用的固定方法是采用台肩固定的形式,后用垫板压紧,挂台的尺寸为32
20
16mm。
图3.2上模镶件视图
3.2下模结构设计
下模用于成型塑件的内表面,又称型芯。
通常成型杆特指能成型塑件上孔和局部凹槽的小型芯。
下模按结构也分为整体式和组合式两类。
由于凸模的加工相对于容易,所以大多数是整体式的,尤其是在小型模具中型芯、模板常做成一体,大中型模具采用组合式。
成型杆通常单独制造,现嵌入到模板中去[2]。
经过Pro/E自动分模,得到凸模的结构上模长L2=400mm、宽L1=144mm、高H=52mm,型芯外侧边到上模外侧边的距离L3=47mm、两型芯间的距离L4=32mm、上模上的两个成型齿形的间距L5=4mm、L6=24mm、成型塑件头部的凹孔的在横向间距离L7=24mm、成型塑件头部的凹孔的在纵向间距离L8=20mm。
在确定了前模中的镶件后,还要对前模中的水路,定位螺钉孔的位置等进行确定,还有顶针的布局,并确定顶针的位置,要注意不要发生干涉。
最终用Pro/E设计之后,其结构如图3.3所示。
图3.3下模视图
3.2.1下模镶件结构设计
镶件是用来成型塑件上的小孔或槽。
镶件是单独制造后,再嵌入模板或大型芯中。
挂台的尺寸为32
20
16mm,镶件常用的固定方法是采用台肩固定的形式,后用垫板压紧,尺寸如图4-3所示。
图3.4上模镶件视图
3.3模架的设计
塑料注射模模架现已标准化和系列化,因此在设计时只需根据塑件的结构和尺寸直接选用即可,注塑模架包括动模座板、定模座板、动模板、定模板、垫块、支承板、推板固定板、导柱、导套、复位杆、斜导柱等组成,塑料模的模架起装配,定位和安装作用[8]。
我国塑料注射模架的国家标准有两个,即《塑料注射模架中小型模架及技术条件》(GB/T12556-1900)和《塑料注射模大型模架》(GB/T12555-1900)前者按结构特征分为基本型(4种)和派生型(9种),适用的模板尺寸为B(宽)
L(长)
560mm
900mm;后者也分为基本型和,适用的模板尺寸为B(宽)
L(长)为630mm
630mm~125mm
2000mm[1]。
由于浇口采用的是侧浇口所以模架需选择大水口模架,根据行腔尺寸查《塑料模具设计》附录B提供的标准模架图例选取模架为CI-2550-A60-B80-C80。
图3.5模架图
4浇注系统设计
浇注系统是指在模具中塑料熔体从注塑机喷嘴到在模具型腔这段距离的进料通道,浇注系统的设计是注塑模设计的一个重要环节,浇注系统设计是否合理对产品的表面质量、尺寸精度、模具的结构等都有很的影响,普通浇注系统一般是由以下几个部分组成。
(1)主流道:
是指从注塑机喷嘴出口起到分流道入口为止的这一段流道。
主流道的中心线与注塑机喷嘴的中心线是重合的,主流道设计的是否合理将会直接影响到塑料熔体在模具中的流动速度。
(2)分流道:
是指从主流道的最未端到浇口之间的这一段塑料熔体的流动通道,其功用是改变塑料熔体的流向,使塑料熔体能均衡平稳的分配到每个型腔中。
(3)浇口:
也可以称为进料口,是联接分流道与模具型腔入口这段短小的熔体通道。
浇口可按其截面尺寸大小分限制性浇口和非限制性浇口两大类。
(4)冷料穴:
也可称之为冷料井,一般情况都会将其设置在主流道的下端,冷料穴主要作用是用来除去浇注系统中的产生凝料,同时也便于在此处设置拉料杆,以便在分型时,将浇注系统中凝料拉断。
4.1浇口套的选取
GB/T4169.19-2006规定了塑料注射模用浇口套的尺寸规格公差,适用于塑料模所用的浇口套。
标准同时还给出了材料指南硬度要求,并规定了浇口套的标记,
浇口套的材料由制造者选定,这里采用45钢,局部热处理,SR19mm硬度为38-45HRC,其余应符合GB/T4170-2006的规定[9]。
长度应与定模配合部分的厚度一致,主流道出口处的端面不得突出在分型面上,否则不仅会造成溢料,而且还会压坏模具。
衬套与定模之间的配
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