Bsabs机械毕业设计方案衣架的模具设计方案qq提供.docx
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生命是永恒不断的创造,因为在它内部蕴含着过剩的精力,它不断流溢,越出时间和空间的界限,它不停地追求,以形形色色的自我表现的形式表现出来。
--泰戈尔
毕业设计(论文)
题目名称:
衣架的模具设计
年级:
层次:
□本科 □专科
学生学号:
指导教师:
学生姓名:
技术职称:
学生专业:
机电一体化技术学习中心名称:
****大学网络教育学院制
毕业设计(论文)
任务书
题目名称衣架的模具设计
题目性质
真实题目□虚拟题目
学生学号指导教师
学生姓名
专业名称机电一体化技术技术职称讲师
学生层次高起专学习中心名称
年月日
毕业设计(论文)内容与要求:
1、本课题是《塑料衣架模具的设计和典型模具零件的数控加工》。
通过对塑件材料、质量、体积的分析与计算,合理选用注塑机,并对各个参数进行了校核,设计出一副合理,经济,适用的塑料注塑模具。
2、该衣架设计中,注射模具只有一个分型面,分型面的形状采用平直分型面,将分型面选在塑件外形最大轮廓处;并使塑件在开模后留在动模一侧,有利于塑件的顺利脱模,分型面的选择保证了塑件的尺寸精度和表面质量,有利于模具的加工,有利于排气,符合设计原则。
3、本设计采用利用模具零件配合间隙排气:
利用各种间隙排气,利用分型面的间隙排气,利用型心和顶杆的间隙排气,利用侧抽芯和凹凸模的间隙排气。
4、本设计采用了组合式当中的嵌入式凹、凸模结构。
此结构的凹模和凸模是指在模板上加工沉孔,将成型镶块镶入。
用螺栓将模板和镶块连接的结构形式。
其特点是加工方便,易损件便于更换。
毕业设计领导小组负责人:
(签字)
2008年3月1日
毕业设计(论文)
成绩考核表
过程评分
评阅成绩
答辩成绩
总成绩
百分制
等级制
1、指导教师评语
论文格式正确,条理清晰,语言通顺。
该同学为了写好这篇论文显然查阅了大量的资料,论述较充分,文献材料收集详实,本论文选题有一定的应用价值,综合运用了所学知识解决问题,结论正确,有自己的见解。
是一篇合格的论文。
建议成绩指导教师签字:
年月日
2、论文评阅教师评语
建议成绩评阅教师签字:
年月日
3、毕业答辩专家组评语
建议成绩答辩组长签字:
年月日
4、毕业设计领导小组推优评语
组长签字:
年月日
摘要
在现代生产中,模具是大批量生产各种产品和日用生活品的重要工艺装备,它以其特定的形状通过一定的方式使原料成型。
由于模具成型具有优质、高产、省料和成本低等特点,现已在国民经济各个部门,特别是汽车、拖拉机、航天航空、仪器仪表、机械制造、家用电器、石油化工、轻工日用品等部门得到极其广泛的应用。
以塑料衣架模具的设计和典型模具零件的数控加工为例,介绍了注塑模具的设计方法和流程。
首先根据塑件材料及工艺特性用pro/e软件对零件进行模型分析,然后选择注塑机并确定型腔数目,接着确定成形方案:
总体结构设计、分型面设计、浇注系统设计、脱模机构设计、冷却系统设计等。
最后进行注塑机工艺参数校核,包括注射量、锁模力、注射压力、模具厚度和注射机闭合高度等方面,然后运用MasterCAM软件对成型零件的数控加工,确定刀具路径和加工方法,模拟其加工过程
关键词:
注塑模数控加工模具设计
ABSTRACT
Abstract:
ThispaperintroducethedesignandprocessofinjectionmoldbaseontheexampleofPlasticmolddesignofclothesracksandit’stypicalmoldcomponentsprocessbyNC.Atfirst,underthepiecesofplasticmaterialsandprocesscharacteristicswithsoftwarepro/eformodelanalysis,thenchooseinjectionmoldingmachineandtodeterminethenumberofcavity,thendetermineformingprograms:
overallstructuraldesign,typedesign,gatingsystemdesign,ejectionmechanismdesign,designofthecoolingsystem.Finallycheckingprocessingparametersoftheinjectionmoldingmachine,includingtheinjectionvolume,clampingforce,injectionpressure,thicknessandinjectionmoldmachineclosureheight.NextusingtherightsoftwareMasterCAMmoldingpartsNCtodeterminetoolpathsandprocessingmethods,Simulationoftheirprocessing。
Keyword:
injectionmoldNCmolddesignMasterCAM
引言
在现代生产中,模具是大批量生产各种产品和日用生活品的重要工艺装备,它以其特定的形状通过一定的方式使原料成型。
由于模具成型具有优质、高产、省料和成本低等特点,现已在国民经济各个部门,特别是汽车、拖拉机、航天航空、仪器仪表、机械制造、家用电器、石油化工、轻工日用品等部门得到极其广泛的应用。
模具是塑料成型加工的一种重要的工艺装备,模具生产的最终产品的价值往往是模具自身价值的几十倍、上百倍,因此模具工业是国民经济的基础工业,模具的生产技术水平的高低,已成为衡量一个国家产品制造业水平高低的重要标志。
由于塑料模具工业快速发展及上述各方面差距的存在,因此我国今后塑料模具的发展必将大于模具工业总体发展速度。
塑料模具生产企业在向着规模化和现代化发展的同时,“小而专”、“小而精”仍旧是一个必然的发展趋势。
从技术上来说,为了满足用户对模具制造的“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求。
本课题是《塑料衣架模具的设计和典型模具零件的数控加工》。
通过对塑件材料、质量、体积的分析与计算,合理选用注塑机,并对各个参数进行了校核,设计出一副合理,经济,适用的塑料注塑模具。
重点解决的问题
材料的选用
抽芯机构的确定
顶出系统的设计
数控加工的工序卡的编制
第一章制品图样
1.1制品3D图
图1-1衣架头3D图
图1-2衣架身3D图
1.2制品的尺寸
该制件只要能满足一般使用要求,对精度要求一般,根据ABS塑料的性质及特性,其精度等级可按MT3来查并取其公差,其主要尺寸的公差如图1-3,1-4所示。
图1-3衣架头尺寸
图1-4衣架身尺寸
第二章制品分析
2.1材料的选择
本设计选用ABS塑料成型,ABS是一种具有良好综合性能的工程材料,它具有苯聚乙烯的良好成型性,聚丁二烯的韧性,聚丙烯晴的化学稳定性和表面硬度,其抗拉强度可达35~50Mpa,ABS粘度适中,流动性好。
它的另一个优点是耐气候性,其制品的使用温度范围40℃~100℃。
ABS的线膨胀系数小,制品具有良好的尺寸稳定性,且抗蠕变性好;拉伸强度、冲击强度、硬度值都较高;能耐水、无机酸、碱等.由于ABS中B组分的存在,耐候性差,易发生光氧化老化和热氧化老化,为了提高耐候性,可加入抗氧化剂和光稳定剂。
综上所述,由于ABS具有良好的耐酸碱性、较强力学性能、使用温度范围较宽,相比之下ABS更加适合做衣架的成型材料。
2.2材料的性能参数:
ABS是目前较常用的塑料材料,它是一种非结晶性材料。
ABS的密度1.05--1.08g/cm3。
收缩率在0.3--0.8%之间,熔点(130--160)。
C,热变形温度(65—98)。
C,拉伸强度:
35--44MP,拉伸弹性模量1.8GPa,弯曲强度:
800MP,弯曲弹性模量:
1.4GPa,压缩强度18~39MPa,硬度R62~86。
ABS(丙烯晴-丁二烯-苯乙烯聚物)具有耐热、表面硬度高、尺寸稳定、耐化学及电性能好、易成型加工、可镀金各等特点。
鉴别:
外观:
浅象牙色或白色,不透明。
火焰:
颜色---黄色形态—软化无滴气味—特殊味烟—慢然烟黑。
2.3工艺参数
干燥处理:
吸湿性强,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须经长时间预热干燥。
模具温度:
60~68℃
喷嘴温度:
180~190℃
中段温度:
210~230℃
后段温度:
180~200℃
注射压力:
70~90MPa
塑化形式:
螺杆式
喷嘴形式:
直通式
注射时间:
3~5s
保压时间:
15~30s
冷却时间:
15~30s
成型周期:
40~70s
2.4产品结构和质量分析
1)、产品的结构分析:
本产品是生活当中经常用到的衣架,该制品要求有高的耐气候性以及优良的集合稳定性,这就要求材料具有良好的强度,材料均匀。
衣架身有个孔,需要用到侧抽芯机构。
2)、表面质量分析:
该制品用于晾晒衣服,所以要求没有缺陷、毛刺、斑点及熔接痕,粗糙度可取Ra=1.6μm。
2.5脱模斜度的确定:
塑件高度在25mm以下时可以不考虑脱模斜度。
本产品的衣架身有个侧抽芯机构,必须考虑下脱模的斜度,取脱模斜度为0.5°。
衣架头不采用侧抽芯机构,采取碰穿的形式,所以必须采用脱模斜度,也同样取0.5°。
其他的因为制品的截面比较简单,而且高度小于25mm,所以不考虑脱模斜度。
2.6塑料工件的结构工艺性:
(1)、塑件公差等级的选用与塑料的品种有关:
模具塑件尺寸公差的代号为MT,公差等级分为7级,每一级又可分为A、B两部分,其中A为不受模具活动部分影响尺寸的公差,B为受模具活动部分影响尺寸的公差。
塑件尺寸精度的确定应合理选择,尽可能选用低精度等级。
常用材料模塑件公差等级的选用。
材料为ABS时,选取一般精度等级为MT3,未注公差尺寸的公差等级为MT5。
(2)、塑件的表面粗糙度,除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点外,主要取决于模具成型零件的表面粗糙度。
一般模具的表面粗糙度要比塑件的低1~2级,塑料制件的表面粗糙度Ra值一般为3.2~0.2μm,在模具使用中,由于型腔磨损而使表面粗糙度不断加大,应随时给以抛光复原。
透明制件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同;而不透明制件则根据使用情况而定,非配合表面和隐藏面可取较大的表面粗糙度值,除塑件外表面有特殊要求外,一般型腔的表面粗糙度要低于型芯的表面粗糙度。
ABS塑料表面粗糙度的取值范围为0.025μm~1.6μm。
在本设计中表面粗糙度采用1.6μm。
第三章确定制品的基本参数、计算及其注射机的选用
体积=4.61×104mm3
密度=1.06×10-6g/mm3
体积=7.993×103mm3
密度=1.06×10-6g/mm3
质量=8.48g
由于衣架的长和宽比较大,所以采用一模一腔,衣架的注塑量为4.61×104mm3。
要求注射成型时的总注射量应是注射机最大注射量的80%以下,
初选注射机为XS-ZY-200~400技术参数如表3.1:
表3-1XS-ZY-200~400注塑机技术参数
理论容量/cm^3
200
螺杆直径/mm
55
注射压力/MPa
109
移模行程/mm
740
锁模力/KN
2540
最大注射面积/cm^2
645
模具最大厚度/mm
406
模具最小厚度/mm
165
模板最大距离mm
260
模板行程mm
666
喷嘴圆弧半径mm
18
喷嘴孔径mm
4
喷嘴移动距离mm
310
其他
总力280KN开模力8T,顶杆最大距离190mm
采用一模四腔,总体积是7.993×103mm3×4=31.972㎝3要求注射成型时的总注射量应是注射机最大注射量的80%以下,由公式(3-1)得Gmax=G/0.8=31.972/0.8=39.965mm3
表3-2初选注射机为XS-ZY-125
理论容量/cm^3
200
螺杆直径/mm
55
注射压力/MPa
109
移模行程/mm
740
锁模力/KN
2540
最大注射面积/cm^2
645
模具最大厚度/mm
406
模具最小厚度/mm
165
模板最大距离mm
260
模板行程mm
666
喷嘴圆弧半径mm
18
喷嘴孔径mm
4
喷嘴移动距离mm
310
其他
总力280KN开模力8T,顶杆最大距离190mm
第四章注射机有关参数的校核
4.1衣架身注塑机的校核
最大注射量应满足以下关系:
NM+Mj≤KMn(4-1)
其中N--------型腔数量;
M--------单个塑件的体积或质量,cm3或g
Mj-------浇注系统的凝量,cm3或g;
Mn-------注射机最大注射量,cm3或g;
K---------注射机最大注射量利用系数,一般取0.8;
M=46.1cm3,Mj=10cm3,KMn=0.8×200=160cm3
将已知数据带入可得:
NM+Mj=56.1cm≤KMn=160cm
所以校核最大注射量满足要求。
型腔压力的估算:
根据表3-6,ABS注射压力Pi为100~130Mpa,取Pi=115Mpa,则模腔压力按式(3-3)得,PM=kPi=0.4×115=46Mpa。
锁模力等于制品与浇注系统在分型面上的投影面积之和乘以型腔内熔体压力PM.。
FL=2.62×10-2×4.6×106=1205.2<(0.8~0.9)F=2540=2031KN~2286KN
所以锁模力满足要求。
常用塑料推荐选用型腔内熔体平均压力p=35Mpa注射机的注射压力为109Mpa,即注射压力>型腔成型压力,所以注射压力满足要求。
4.2衣架头注塑机的校核
M=7.993cm3,N=4,Mj=15cm3,KMn=0.8×200=160cm3
将已知数据代入公式(4-1)可得:
NM+Mj=46.972cm≤KMn=160cm
所以校核最大注射量满足要求。
型腔压力的估算:
根据表3-6,ABS注射压力Pi为100~130Mpa,取Pi=115Mpa,则模腔压力按式(3-3)得,PM=kPi=0.4×115=41Mpa。
锁模力等于制品与浇注系统在分型面上的投影面积之和乘以型腔内熔体压力PM.。
FL=4×4.572×10-3×4.6×106=84.12KN<(0.8~0.9)F=(0.8~0.9)2540=2031KN~2286KN
所以锁模力满足要求。
常用塑料推荐选用型腔内熔体平均压力p=35Mpa,注射机的注射压力为109Mpa,即注射压力>型腔成型压力,所以注射压力满足要求。
第五章标准模架的选择
5.1衣架身注射模架的选择
衣架身采用A1型整体式模架。
有关壁厚公式的计算来的到型腔壁厚尺寸。
tc=0.21+17(5-1)
式中
——型腔侧壁厚
L——型腔长度
数据代入得tc=0.2×401.4+17=97.28mm
型腔模板的长:
型腔模板的宽:
N=tc+B+S
式中L——型腔模板的长度
N——型腔模板的宽度
tc——型腔侧壁厚,经验数据见表3-36
A——型腔长度
B——型腔宽度
tc’——型腔间壁厚,经验数据见表3-36
S——系数,一般取5~10mm。
代入数据得L=97.28+110.9+10=508.68mm
N=97.28+110.9+10=218.18mm
有步骤(3)计算的模板周界不大可能与标准的尺寸相等,所以必须将计算的数据想标准尺寸“靠拢”,一般取向叫大的修整。
另外还得考虑到在壁厚位置上应该有足够的位置安装其他的零部件,如果不够的话,需要增大尺寸。
一般情况下,动定模镶块的尺寸比制件的外形尺寸大30~80mm,制件外形尺寸也大,镶块尺寸与制件外形的尺寸的差值也应该选的越大。
这里根据制件外形尺寸和型腔排列情况,选取动定模镶块尺寸为160mm×440mm,可以确定模板的周界尺寸为250mm×560mm。
因为选择了A1型的模板,所以H=h1+A+B+C+h1具体机构如图4-1
图4-1模架结构
因此整副模架的厚度为H=h1+A+B+C+h1=25+50+50+63+25=213mm
5.2衣架头注射模架的选择:
衣架头也采用A1型整体式模架。
查表3.3.6有关壁厚公式的计算来的到型腔壁厚尺寸。
数据代入公式
tc=0.2l+17=0.2×114.8+17=39.96mm
tc’
19.98mm
数据代入公式
型腔模板的长:
=39.96+114.8+19.98+114.8+10=299.54mm
型腔模板的宽:
N=tc+B+S=39.96+72+19.98+72+10=213.96mm
有步骤(3)计算的模板周界不大可能与标准的尺寸相等,所以必须将计算的数据想标准尺寸“靠拢”,一般取向叫大的修整。
另外还得考虑到在壁厚位置上应该有足够的位置安装其他的零部件,如果不够的话,需要增大尺寸。
一般情况下,动定模镶块的尺寸比制件的外形尺寸大30~80mm,制件外形尺寸也大,镶块尺寸与制件外形的尺寸的差值也应该选的越大。
这里根据制件外形尺寸和型腔排列情况,选取动定模镶块尺寸为200mm×300mm,可以确定模板的周界尺寸为400mm×500mm。
因为选择了A1型的模板,所以H=h1+A+B+C+h1,因此整副模架的厚度为H=h1+A+B+C+h1=32+50+50+100+32=264mm
第六章模具结构的确定
6.1位置的确定
制品的成型位置:
本设计衣架身采用单型腔模具,如图6-1,衣架头采用一模四腔模具,两者都采用塑件在动模中和定模中都有的分布,如图6-2。
图6-1衣架身模腔分布图
图6-2衣架头的型腔分布图
6.2分型面选择
分型面的选择是注射模设计中的一个关键。
它是决定模具结构形式的一个重要因素,它与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和模具的制造工艺有关。
(1)分型面应先在塑件外形的最大轮廓处
(2)分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模
(3)分型面的选择应保证塑件的尺寸精度和表面质量
(4)分型面的选择应有利于模具的加工
(5)分型面的选择要有利于排气
该衣架设计中,注射模具只有一个分型面,分型面的形状采用平直分型面,将分型面选在塑件外形最大轮廓处;并使塑件在开模后留在动模一侧,有利于塑件的顺利脱模,分型面的选择保证了塑件的尺寸精度和表面质量,有利于模具的加工,有利于排气,符合设计原则。
6.3浇注系统与排气系统的结构
浇注系统的结构:
浇注系统指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。
普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。
主流道的设计原则:
1.要能保证塑件的质量(避免常见的充填问题)
2.尽量减小及缩短浇注系统的断面及长度
3.尽可能做到同步填充
主流道为直接与注射几的喷嘴连接的部分。
主流道要与高温塑料及喷嘴反复接触,容易损坏,为便于更换,常设计成可拆卸的主流道衬套结构。
主流道衬套的进口端在注射时承受很大的喷嘴压力,同时,其出口端与分流道、浇口也承受型腔的反压力,因此,主流道衬套应代凸缘,使之固定在定模上。
主流道为一圆锥孔,其小头正对注射机的喷嘴,因喷嘴外形为球面,所以主浇道小头孔端的外形应为一凹球面,为了配合紧密,防止溢料,凹球面的半径应比喷嘴的球面半径略大2~3mm,主流道的个部分尺寸如图6-3:
图6-3浇道的形式
衣架模具主流道的尺寸:
d=喷嘴孔径+1(mm)=4+1=5mm
R=喷嘴球面径+(2~3)(mm)=18+(2~3)=20~21mm
=2°~4°本设计中取2°
r=1~3(mm)取2mm
H=(1/3~1/5)R=6.66mm~7mm
D=10mm
衣架头主流道的尺寸:
d=喷嘴孔径+1(mm)=4+1=5mm
R=喷嘴球面径+(2~3)(mm)=18+(2~3)=20~21mm
=2°~4°本设计中取2°
r=1~3(mm)取2mm
H=(1/3~1/5)R=6.66mm~7mm,取7mm
D=10mm
技术参数:
浇口套材料选用T8A,热处理后达到50~55HRC。
粗糙度为Ra(0.4~0.8)vmm.
分流道的设计原则:
1.保证熔体迅速而均匀地充满型腔
2.分流道的尺寸尽可能短,容易尽可能小
3.要便于加工及刀具的选择
分流道是指主流道与浇口的通道,其作用是使熔融塑料过度和转向。
本设计采用半圆形截面,如图6-4。
图6-4分浇道的截面示意图和尺寸
本设计当中衣架身的分流道的d取6mm,衣架头的分流道d取6mm。
衣架身分流道和衣架头的布置如图6-5,6-6。
图6-5衣架身分流道的布置方式
图6-6衣架头分流道的布置方式
在一模多腔时,主流道截面面积应不小于分流道面积的总和,分流道的表面粗糙度应高于主流道表面的粗糙度,从增大外层料流的阻力,降低流速以获得中心料流有相对速度差,有利于熔融塑料冷皮层固定,起到保温作用。
常在主流道或一级分流道的转弯的末端设置冷料井
冷料井的直径稍大于主流道大端直径d2,冷料井与拉料杆头部结构紧密相连。
本设计采用倒锥形拉料杆冷料井,这种结构形式有足够大的冷料井,在成型韧性好的塑料制品时,应用比较广泛。
在取出主流道凝料时无需作侧向移动,易于实现自动化操作。
如图6-7
图6-7冷料井的结构形式
衣架身和衣架头的主流道直径D都取10mm,所以冷料井的直径D=12mm。
6.4脱模机构(推出机构)的结构形式
(1)推出机构分类
推出机构一般由推出、复位和导向等三大元件组成,推出机构设计的合理性与可靠性直接影响到塑料制件的质量。
推出机构按基本传动形式可分为机动推出、液压推出和手动推出等三类。
本设计采用液压推出,它是利用开模动作,由注射机上的液压缸推动模具上的推出机构,将塑件从动模部分推出。
推出机构按推出元件的类别可分为推杆推出、推管推出、推件板推出等。
本设计采用推杆推出机构,推杆推出机构是推出机构中最简单、动作最可靠、最常见的结构形式,因为设置推杆的自由度较大,而且推杆截面大部分为圆形,制造、修配方便,容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔的配合精度,推杆推出时运动阻力小,推出动作灵活可靠,推杆损坏后也便于更换。
(2)推杆的形状
本设计中推杆的形状采用圆柱头直通式推杆,尾部采用台肩固定,这种形式通常在d>3mm时采用,是最常用的形式。
本设计中衣架身和衣架头的推杆直径d都取4mm。
推杆尺寸(GB/T4169.1-1984)
(3)推杆的固定与配合
在推杆固定板上制有台阶孔,将推杆装入其中。
这种形式强度高,不易变形,但在推杆很多的情况下,台阶孔深度的一致性很难保证,本设计a)衣架身所使用的推杆数为4,不是很多,可采用此种形式。
b)衣架头所使用的推杆数为8。
推杆固定板上的孔为d+1mm,即5mm;推杆台阶部分的直径为8mm,推杆固定板上的台阶孔为9mm
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