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带提手的桶盖注塑模具设计(全套图纸)

更新时间:2020-07-01 21:46
 

  原创通过答辩毕业设计说明书论文 模具制造技术迅速发展,已成为现代制造技术的重要组成部分。如模具的CAD/CAM 技术,模具的激光快速成型技术,模具的精密成形技术,模具的超精 密加工技术。 本设计介绍了该注塑模具的设计与制造方法。该注射模采用了一模一腔的 结构,其中的设计内容有塑件的工艺性分析、塑件的体积和质量计算及注射机 参数的确定;结构设计:分型面选择、型腔数确定、型腔的排列方式、浇口设 计、侧向分型抽芯机构设计、推出及复位机构方式确定;型芯、型腔尺寸计算; 模具加热和冷却系统计算;模具闭合高度确定;注射机有关参数的校核;如此 设计出的结构可确保模具工作运用可靠。最后对模具结构与注射机的匹配进行 了校核。并用 autoCAD 绘制了一套模具装配图和零件图。 关键词:塑料 注射模具 侧向抽芯 原创通过答辩毕业设计说明书论文ng automapping mold parts assemblyplans. Key word: Plastic injection mold side core 原创通过答辩毕业设计说明书论文 III 目录 注塑件的分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(2)2.1 注塑件零件图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(2) 2.2 HDPE 塑料概述 2.3HDPE 收缩率的确定 2.4塑件的尺寸精度及表面质量„„„„„„„„„„„„„„„„„(4) 2.5 塑结构分析 注塑成型参数确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(6)3.1 注塑成型的工艺参数„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(6) 3.2 注塑机的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(7) 3.3 模具在注塑机上的安装尺寸校核„„„„„„„„„„„„„„„(8) 分型面的确定及行腔数目的定„„„„„„„„„„„„„„„„„„(10)4.1 分型面的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(10) 4.1.1 分型面的选择原则„„„„„„„„„„„„„„„„„„(10) 4.1.2 分型面的形式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(11) 4.1.3 分型面的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(11) 4.2 行腔数目的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(11) 4.2.1 初步确定行腔数目„„„„„„„„„„„„„„„„„„(11) 4.2.2 根据最大注塑量确定行腔数目„„„„„„„„„„„„„(12) 浇注系统的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(13)原创通过答辩毕业设计说明书论文 IV 5.1 交流道设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(13) 5.2 分流道的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(14) 5.3 浇口设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(14) 5.4 冷料穴的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(15) 模具材料的选择及模架的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„(16)6.1 模具材料的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(16) 6.2 模架的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(17) 6.2.1 模架的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(17) 6.2.2 模架的选用„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(18) 确定主要零件结构设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(19)7.1 成型零件工作尺寸计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(19) 7.1.1 成型零件尺寸计算的基本内容„„„„„„„„„„„„„(20) 7.1.2 行腔、型芯工作尺寸计算„„„„„„„„„„„„„„„„(20) 7.2 斜导柱抽芯机构设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(21) 7.2.1 斜导柱的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(21) 7.2.2 滑块的组合形式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(22) 7.2.3 各项尺寸计算与校核„„„„„„„„„„„„„„„„„(22) 7.3 脱模机构设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(22) 7.4 导向机构的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(23) 7.4.1 导柱的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(24) 7.4.2 导套的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(24) 原创通过答辩毕业设计说明书论文 7.5顶出机构的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(24) 冷却系统的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(24)8.1 温度调节对塑件的影响„„„„„„„„„„„„„„„„„„(24) 8.2 对温度调节系统要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(25) 8.3 冷却系统的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(25) 模具排气槽的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(26)10 proe 参数化设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(26) 11 绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(28) 12 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(29) 13 致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(30) 14 附录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(32) 附录一 塑料制品的公差数值表„„„„„„„„„„„„„„„(31) 附录二 常用液压机的技术参数„„„„„„„„„„„„„„„(32) 附录三 部分国产常用注射机的主要技术参数„„„„„„„„„(33) 原创通过答辩毕业设计说明书论文 20世纪 80 年代开始,发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来, 并发展成为独立的工业部门,其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来, 我国的模具工业发展也十分迅速。近年来,每年都以15%的增长速度快速发展。 许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度,将技术进 步作为企业发展的重要动力。此外,许多科研机构和大专院校也开展了模具技 术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要 原因。今后,我国要发展成为世界制造强国,仍将依赖于模具工业的快速发展, 成为模具制造强国。 中国塑料模工业从起步到现在,历经了半个多世纪,有了很大发展,模具 水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48(约122CM)大屏幕彩电塑壳 注射模具,6.5KG 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等 塑料模具,精密塑料模方面,以能生产照相机塑料件模具,多形腔小模数齿轮 模具及塑封模具。nba篮彩经过多年的努力,在模具 CAD/CAE/CAM 技术,模具的电加工 和数控加工技术,快速成型与快速制模技术,新型模具材料等方面取得了显著 进步;在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。 尽管我国模具工业有了长足的进步,部分模具已达到国际先进水平,但无 论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要,每年仍需进口 10 多亿美元的各 类大型,精密,复杂模具。与发达国家的模具工业相比,在模具技术上仍有不 小的差距。 本次毕业设计的题目是带提手的桶盖注塑模具设计。本课题给出带提手的 桶盖注塑模塑件图,要求做出生产此塑件的模具。要完成此课题,首先要根据 塑件的外形测绘出创建这个塑件的 3D 所需要的各个参数。用 3D 软件所这个塑 件做出来,并按要求把它的零件图画出来。最后再用 CAD 的方法把加工此塑件 的模具给做出来。 原创通过答辩毕业设计说明书论文 注塑件的分析2.1 注塑件零件图 塑件零件图:如图2-1 所示 年产量:小批量 材料:HDPE 图2-1 注塑件零件图 2.2 HDPE 塑料概述 高密度聚乙烯(High Density Polyethylene,简称为“HDPE”),是一种 结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态 HDPE 的外表呈乳白色,在微薄截面呈一 定程度的半透明状。PE 具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。某些 种类的化学品会产生化学腐蚀,例如腐蚀性氧化剂(浓硝酸),芳香烃(二甲苯) 原创通过答辩毕业设计说明书论文 和卤化烃(四氯化碳)。该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性,可用于包装 用途。HDPE 具有很好的电性能,特别是绝缘介电强度高,使其很适用于电线电 缆。中到高分子量等级具有极好的抗冲击性,在常温甚至在-40F 低温度下均如 各种等级HDPE的独有特性是四种基本变量的适当结合:密度、分子量、分 子量分布和添加剂。不同的催化剂被用于生产定制特殊性能聚合物。这些变量 相结合生产出不同用途的HDPE 品级;在性能上达到最佳的平衡。这是决定HDPE 特性的主要变量,虽然被提到的 种变量确实起到相互影响作用。乙烯是聚乙烯主要原料,少数的其它共聚单体,如 一丁烯、l一己烯或 一辛烯,也经常用于改进聚合物性能,对 HDPE,以上少数单体的含量一般不超过1%-2%。 共聚单体的加入轻微地减小了聚合物的结晶度。这种改变一般由密度来衡量, 密度与结晶率呈线性关系。美国一般分类按ASTM D1248 规定, HDPE 的密度在 0.940g/cm 以上;中密度聚乙烯(MDPE)密度范围0.926~0.940g/cm。其 它分类法有时把 MDPE 归类于 HDPE LLDPE。均聚物具有最高密度、最大的刚度,良好的防渗透性和最高的熔点,但一般具有很差抗环境应力开裂(ESCR)。 ESCR PE抗由机械或化学应力所引起的开裂性的能力。更高的密度一般改进 了机械强度性,例如拉伸强度、刚度和硬度;热性能如软化点温度和热变形温 度;防渗透性,如透气性或水蒸气透过性。较低的密度改进其冲击强度和 SCR。聚合物密度主要是受共聚单体加入的影响,但较少程度也受分子量影响。高分子量百分数使密度略有降低。例如,在一个较宽分子量范围内均聚物具有 不同的密度。 2.3 HDPE 收缩率的确定 由于影响收缩率的因素较多中,在选取收缩率时应根据塑件的具体情况区 别对待,一般来说应遵循以下原则: 对收缩率范围较大的塑料,可根据塑件的形状选取。对壁厚的制品取上限,对壁薄的制品取下限; 应考虑注射成型中的工艺对收缩率的影响(注射压力越高,收缩率越小;注射温度越高,收缩率越大;注射时间越短,收缩率越大); 2-2查出 HDPE 的收缩率为:1.5%-3.5%,根据收缩率选取的原则确定 HDPE 的收缩率为2%。 原创通过答辩毕业设计说明书论文 表2-2常用塑料收缩率 塑料名称 收缩率范围(%) 塑料名称 收缩率范围(%) 聚苯乙烯 0.5-0.8 聚碳酸酯 0.5-0.8 0.4-0.8ABS 0.3-0.8 聚甲基丙烯酸甲酯 0.5-0.7 氯化聚醚 0.4-0.6 有机玻璃 0.5-0.9 注射酚醛 1-1.2 聚苯醚 0.5-1 HDPE 1.5-3.5 2.4 塑件的尺寸精度及表面质量 (1)尺寸精度的选择;塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准, 然而在满足塑件使用要求的前提下,设计时总是尽量将其尺寸精度放低一些, 以便降低模具的加工难度和制造成本。该塑件尺寸中等,整体结构较简单.多数 都为曲面特征,尺寸精度要求相对较低,表面粗糙度要求一般,再结合其材料 性能,故选一般精度等级:6 (2)尺寸精度的组成及影响因素制品尺寸误差构成为: ——模具安装,配合间隙引起的误差;影响塑料制品尺寸精度的因素比较复杂,归纳有以下三个方面: 1)模具——模具各部分的制造精度是影响制件尺寸精度重要的因素。 2)塑料材料——主要是收缩率的影响,收缩率大的尺寸精度误差就大。 3)成型工艺——成型工艺条件的变化直接造成材料的收缩,从而影响尺寸 精度。 2.5 塑件结构分析 原创通过答辩毕业设计说明书论文 图2-2塑件三维图 上图是本课题给出带提手的桶盖注塑模的塑件,要求做出生产此塑件的模 具。要完成此课题,首先要根据塑件的外形测绘出创建这个塑件的3D 所需要的 各个参数。用3D 软件所这个塑件做出来,并按要求把它的零件图画出来,最后 再用CAD 的方法把加工此塑件的模具给做出来。下面对该塑件进行结构分析: 当在注射成型的塑件上与开合模方向不同的内侧或外侧有孔、凹穴或凸台 时,塑件就不能直接由推杆等推出机构推出脱模,此时,模具上成型该处的零 件必须制成可侧向移动的活动型芯,以便在塑件脱模推出之前,先将侧向成型 零件抽出,然后在把塑件从模内推出,否则就无法脱模。由这个塑件结构的分 析可知,要把这个塑件生产出来必须要有斜导柱侧抽。 螺纹提手桶盖成型后需要脱模机构,在这里我们采用油缸带动齿条齿轮脱 模,分模后,注塑机启动液压机构使油缸带动齿条运动。 为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用侧浇口。该浇口的分流 道位于模具的分型面处,浇口开设在模具的型腔处,从塑料件侧面进料,因而 塑件外表面受损伤比较小,不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。 原创通过答辩毕业设计说明书论文 注塑成型参数确定3.1 注塑成型工艺参数 正确的注射成形工艺可以保证塑料熔体良好塑化,顺利充模、冷却与定型, 从而产出合格的塑料制作。温度、压力和时间是影响塑件注射成形的重要参数。 1)温度 注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度,喷嘴温度和模具温度等。喷嘴 温度通常略微低于料筒的最高温度,以防止熔料在直通式喷嘴口发生“流涎现 象”;模具温度一般通过冷却系统来控制;为了保证制件有较高的形状和尺寸精 度,应避免制件脱模后发生较大的翘曲变形,模具温度必须低于塑料的热变形温 度。对于模具的温度,在现实生产中有两种方法来保证:火焰加热和通过打塑件 来提高模具的温度。ABS料与温度的经验数据如表3-1所示。 2)压力 注射成型过程中的压力包括注射压力,保压力和背压力(塑化压力)。注射 压力指柱塞或螺杆顶部对塑料熔体所施加的压力。其作用是克服熔体流动充模 过程中的流动阻力,使熔体具有一定的充模速率及对熔体进行压实。保压力的 大小取决于模具对熔体的静水压力,与制件的形状,壁厚及材料有关。对于流 动性好的料,保压力应该小些,以避免产生飞边,保压力可取略低于注射压力。 背压力是指注塑机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压力,背压力除 了可驱除物料中的空气,提高熔体密实程度之外,还可以使熔体内压力增大, 螺杆后退速度减小,塑化时的剪切作用增强,摩擦热量增大,塑化效果提高, 根据生产经验,背压的使用范围不超过2MPa。 3)时间 完成一次注塑成型过程所需要的时间称为成型周期。包括注射时间,保压 时间,冷却时间,其他时间(开模,脱模,涂脱磨剂,安放嵌件和闭模等),在 保证塑件质量的前提下尽量减小成型周期的各段时间,以提高生产率,其中, 最重要的是注射时间和冷却时间,在实际生产中注射时间一般不超过 10s,保 压时间较长一般为20~120 秒,冷却时间一般为30~120min(这三个时间都是根 据塑件的质量来决定的,质量越大则相应的时间越长)。 经过上面的经验数据和推荐值,可以初步确定成型工艺参数,因为各个推 荐值有差别,而且有的与实际注塑成型时的参数设置也不一致,结合两者的合 理因素,初定制品成型工艺参数如表 所示,另外这些基本的参数在塑件注塑的过程中根据实际需要做适当的修改。 原创通过答辩毕业设计说明书论文 表3-1制品成型工艺参数初步确定 特性 内容 特性 内容 注塑机类型 螺杆式 螺杆转速/ (r/min) 40 喷嘴形式 直通式 模具温度 25-70 喷嘴温度/ 180 后段温度/ 170~190 中段温度/ 190~200 前段温度/ 200~220 注射压力/bar 500-1000bar 保压力MPa 50 注射时间/s 冷却时间/s20 其他时间/s 20 成型周期/s 50 成型收缩(%) 2% 干燥温度/ 60~80 干燥时间/h 3.2注塑机的选择 1)塑件体积的计算 零件塑件的体积:V=409.4cm 2)塑件质量的计算查手册取密度ρ =0.94g/cm 所以,塑件的重量为:M=Vρ=409.4cm 0.94=384.8g根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则, (3-1)查国产注射机主要技术参数表得选用XS-ZY-1000型号注射机,其参数如下: 表3-2 XS-ZY-1000型注射机主要技术参数 原创通过答辩毕业设计说明书论文 螺杆直径/mm85 拉杆内间距 650x 550 理论容量/ cm1000 最小模具厚度/mm 300 注射行程/mm 260 推动行程/mm 430 注射速度 塑化能力/(g/s)35 定位孔直径/mm 125 额定注射压力/MP 121 顶出中心孔直径/mm 40 螺杆转速/(r/min) 10~390 顶出力/KN 4000 锁模力/KN 4500 SR/mm18 开模行程/mm 270 孔直径/mm 7.5 3.3 模具在注塑机上的安装尺寸校核 1)喷嘴尺寸 由注塑机参数知:注塑机前端的球面半径 R1 与模具主流道始端的球面半径 R2 必须吻合如下图所示 喷嘴与主流道始端的尺寸关系:R2=R1 (1-2)mm,而注塑机上注塑头的半径为R1=18mm,而模具上喷嘴的半径尺寸为R2=20mm,满足要求。 浇口流道与注塑机浇口之间的关系:D=d+(0.5 1)mm,而所选的“喷嘴孔直径”为 4mm,而设计中所采用的喷嘴直径为8mm,满足要求。 2)定位圈尺寸校核 在注塑机上安装模具时,应将模具的定位圈装入注塑机的定位孔中,以保 证模具的主流道与注塑机喷嘴准确对中。模具定位圈与注塑机定位孔采用H9/f9 的间隙配合。 原创通过答辩毕业设计说明书论文 图3-1主流道结构 3)螺孔尺寸校核 图3-2 模具在注塑机上的安装方式 由上图知,选用图(a)式结构确定模具在注塑机的位置。 4)锁模力与注射压力的校核 --注射时型腔压力查参考文献得 113MPa --注射机额定锁模力,按XS-ZY-1000型注射机额定锁模力为4500KN 经计算得上试成立 5)模具厚度H 与注射机闭和高度校核 原创通过答辩毕业设计说明书论文 注射机开模行程应大于模具开模时,取出塑件(包括浇注系统)所需的开模距离 即满足下式 --推出距离(脱模聚居),mm;Sk=45mm+129.23mm=174.23mm SkS=570mm 条件成立 分型面的确定和行腔数目的确定4.1 分型面的确定 4.1.1 分型面的选择原则 分型面的选择原则: (1)便于塑件脱模; (3)外观不遭到损坏;(4)有利于排气和模具的加工方便; (6)对排气效果。4.1.2 分型面的形式 该塑件的模具只有一个分型面,垂直分型。 4.1.3 分型面的设计 在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素:由于分型面受到塑件在 模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件的结构工艺性及精度、形状以及摧 出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响,因此在选择分型面 时应综合分析。 在实际设计中,不可能全部满足选择原则,一般应抓住主要矛盾,在此前 原创通过答辩毕业设计说明书论文 提下确定合理的分型面。其分型面如图 4-1 图4-1 分型面示意图 4.2 型腔数目的确定 4.2.1 初步确定行腔数目 注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确 定时主要考虑以下几个有关因素: (1)塑件的尺寸精度; (2)模具制造成本; (3)注塑成型的生产效益; (4)模具制造难度。 根据产品结构特点,此塑料产品在模具中的侧抽方式有两种:一种是直接侧 抽,一个是旋转侧抽所以在这里只能采用正立的形式,其他分型面和放置方法 都不妥当。且考虑到该塑件是一般日用品,查手册得塑件的经济精度推荐 所以初定为一模一腔最合理.排列形式如图4-2所示. 原创通过答辩毕业设计说明书论文 图4-2行腔排列形式 4.2.1 按注塑机的最大注射量确定行腔数目 按注射机的最大注射量确定型腔数目 根据 浇注系统的设计浇注系统的设计原则:浇口位置应尽量选择在分型面上,以便于模具加工 及使用时浇口的清理;浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致,并使其流 程为最短;浇口的位置应保证塑料流入型腔时,对着型腔中宽敞、壁厚位置, 以便于塑料的流入;避免塑料在流入型腔时直冲型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能 尽快的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件变形;尽量避免使制件产生熔接痕, 或使其熔接痕产生在之间不重要的位置;浇口位置及其塑料流入方向,应使塑料 在流入型腔时,能沿着型腔平行方向均匀的流入,并有利于型腔内气体的排出。 原创通过答辩毕业设计说明书论文 5.1主流道设计 主流道是连接注塑机的喷嘴与分流道的一段通道,通常和注塑机的喷嘴在 同一轴线上,断面为圆形,有一定的锥度,目的是便于冷料的脱模,同时也改 善料流的速度,因为要和注塑机相配,所以其尺寸与注塑机有关。由于主流道 要与高温的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞,所以主流道部分常设计成可拆卸 的主流道浇口套,以便选用优质的钢材单独加工和热处理。主流道参数如表 5-1 所示: 表5-1 主流道主要参数 参数 参数值 内表面粗糙度Ra=0.63 小端直径D=d+(0.5~1)mm 半径 +(1~2)mm材料 T8A 下面介绍主流道的设计原则。 1)主流道应单独设计成衬套镶入定模板中,以利于制造、安装和维修; 2)主流道为圆锥形,圆锥角为 2-4; 3)主流道的长度应尽量短,一般取

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