噴墨打印機(jī)盒蓋注塑模具設(shè)計(jì)
噴墨打印機(jī)盒蓋注塑模具設(shè)計(jì),噴墨打印機(jī),盒蓋,注塑,模具設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯院 (系): 機(jī)電信息系 專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 班 級(jí): 姓 名: 學(xué) 號(hào): 外文出處: 雜志 附 件: 1.譯文;2.原文;3.評(píng)分表 2013年 6 月 在快速注塑成型中的隨形冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的層疊結(jié)構(gòu)K. M.金及K.M.于2005 / 4八月接受:接受:25日2006 /發(fā)表于:六月2006 8#施普林格出版社倫敦有限公司2006 摘要:塑料注射模具的冷卻設(shè)計(jì)是很重要的,因?yàn)樗粌H影響零件的質(zhì)量,而且影響注射成型的周期。傳統(tǒng)的注塑模具冷卻設(shè)計(jì)是基于傳統(tǒng)的加工工藝。由于常規(guī)鉆孔方法限制了冷卻布局的幾何復(fù)雜性,限制了注塑模具內(nèi)的冷卻液體的流動(dòng)性。對(duì)小批量生產(chǎn)采用組裝工夾具的先進(jìn)快速工裝,為小批量的生產(chǎn)提供了一個(gè)有效的解決方案。此外,有研究嘗試在不同的快速制模技術(shù)下,采用隨形冷卻通道。然而,冷卻性能不能滿足模具工程師的期望。本文提出了一種新的層疊冷卻的設(shè)計(jì),此設(shè)計(jì)更適合更均勻的冷卻通道。通過計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)分析來(lái)檢查CAD模型的構(gòu)建層疊結(jié)構(gòu)和驗(yàn)證冷卻性能。關(guān)鍵詞:隨形冷卻 腳手架 快速制模 塑料注射成型1塑料注射模具冷卻通道設(shè)計(jì)的背景 近年來(lái),快速成型和模具制造過程 1 在加速生產(chǎn)工具中被廣泛使用。這些過程,大大降低了制造成本和生產(chǎn)工具所需的時(shí)間。圖1說明了傳統(tǒng)模具生產(chǎn)和現(xiàn)代快速模具制作之間的差異。1.1塑料注射模傳統(tǒng)冷卻通道 傳統(tǒng)的冷卻通道 2 允許在注塑模具內(nèi)使用冷卻液或水循環(huán),耗散除熱,它是控制模具溫度的最常用的方法,通道是由不同尺寸的孔形成,盡可能接近實(shí)際成型腔區(qū)域。圖2和圖3說明傳統(tǒng)的注射模冷卻通道。根據(jù)零件的尺寸精度要求,鉆孔總加工用鏜刀或鉆孔機(jī),該模具側(cè)壁插入冷卻液進(jìn)入橫孔和改變方向。自由曲面的幾何腔周圍有一個(gè)直線冷卻模式,這將導(dǎo)致模具冷卻不均勻,不均勻的冷卻會(huì)導(dǎo)致幾種模具缺陷發(fā)生的傾向,增加冷卻時(shí)間。一個(gè)更可接受的冷卻方法是由圖案中的冷卻劑流動(dòng)方式與被塑造的零件的幾何形狀相匹配的。2隨形冷卻通道快速軟模形成的銅管 隨形冷卻4定義為冷卻通道,這符合模腔的表面(或核心)有效地將熱量從模腔到(Int J偉Manuf工藝(2007)34:496 - 515)冷卻劑通道。長(zhǎng)期的隨形意味著冷卻通道的幾何形狀遵循曲面幾何,其目的是使成型件保持一個(gè)穩(wěn)定的和均勻的冷卻效果。圖4和圖5的幾何形狀說明不同的隨形冷卻通道,注塑模具冷卻性能通過這些研究者的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,與傳統(tǒng)的冷卻方法相比,利用隨形冷卻通道模具可以提供更均勻的溫度分布。熱量可以均勻地轉(zhuǎn)移或通過隨形冷卻通道消散。6和7的數(shù)字說明隨形冷卻通道針對(duì)原型工具,設(shè)計(jì)的3D系統(tǒng)1997 5 。 然而,銅導(dǎo)管的幾何形狀,只能部分地遵循的成型零件的形狀,它不能提供在注射模具真實(shí)的溫度均勻分布。銅導(dǎo)管的彎曲是由它的直徑、機(jī)械強(qiáng)度和成型零件的尺寸限制的,進(jìn)一步彎曲的銅管將損壞冷卻通道,值得關(guān)注的是成型表面的幾何形狀和冷卻通道之間的關(guān)系。在圖6和7所示的技術(shù),實(shí)現(xiàn)了隨形冷卻水道更好的冷卻性能。此外,如熱導(dǎo)率和熱膨脹系數(shù)的特性在快速模具制造過程中是很重要的,導(dǎo)熱系數(shù)是熱量傳遞通過在正常和特定區(qū)域表面方向上的距離形成的溫度差。模具的熱傳導(dǎo)率增加,縮短了成型零件降溫所需要的時(shí)間。作為具有低導(dǎo)熱材料的環(huán)氧樹脂,加入了鋁填料或混合環(huán)氧樹脂。相反,熱膨脹系數(shù)是材料尺寸(或長(zhǎng)度)在溫度變化下的單位變化率,價(jià)值降低時(shí),鋁填充的化合物增加。注射成型中鋁填充環(huán)氧樹脂比未填充的環(huán)氧樹脂具有較好的尺寸穩(wěn)定性。表1顯示的線性熱膨脹和各種金屬填充環(huán)氧樹脂的導(dǎo)熱系數(shù)。2.1在注射模冷卻水道的設(shè)計(jì)通過RT技術(shù)相關(guān)的工作 SFF的進(jìn)步提升了在復(fù)雜的冷卻通道的幾何形狀下注塑模具的生產(chǎn)。SFF技術(shù)快速模具包括rapidtool,SL,SLS快速鑄造, 8 等,他們提供顯著的塑料注射模具制造優(yōu)勢(shì)。通過RT技術(shù)的幾何設(shè)計(jì)大量的研究集中在提高冷卻通道。2001,徐 9 研究了注射模冷卻通道的SFF復(fù)雜過程。他描述了隨形冷卻布局,可以實(shí)現(xiàn)在零件的質(zhì)量和生產(chǎn)率的大幅改進(jìn)。他提出了一個(gè)模塊化、系統(tǒng)化的冷卻用的布局設(shè)計(jì)技術(shù),他建議的注射模制的表面成一定的可控部分分解,稱為冷卻區(qū),然后冷卻區(qū)冷卻布局系統(tǒng)進(jìn)一步劃分為一定的冷卻細(xì)胞與六個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)則或約束的輔助分析,他通過注射成型復(fù)雜的型芯和型腔中的應(yīng)用,證明了他的方法。圖8綠色部分顯示了隨形冷卻系統(tǒng)的注塑模具,由麻省理工學(xué)院的3D印刷 9 設(shè)計(jì)。李 10 研究了一種新的綜合設(shè)計(jì)方法,隨著特征識(shí)別算法的使用在初步設(shè)計(jì)階段的優(yōu)化復(fù)雜形狀塑件的冷卻系統(tǒng)。塑料零件模型分為從積分域到簡(jiǎn)單的形狀特征,然后每個(gè)形狀特征匹配和其相應(yīng)的冷卻設(shè)計(jì)布局形成模腔。本文設(shè)計(jì)合成技術(shù)可以提供模具溫度均勻性分布,無(wú)效的計(jì)算時(shí)間在域名部分細(xì)分的復(fù)雜性可能會(huì)引起在模具設(shè)計(jì)過程中的一些技術(shù)問題。圖9說明了所提出的隨形冷卻設(shè)計(jì)是基于特征識(shí)別算法。 1999,雅可布 11 描述隨形冷卻通道的注射模具鑲塊中的使用。通道是通過電鑄鎳殼建造,從有限元模擬,銅管彎曲形成隨形冷卻通道可以提高模具的溫度分布的均勻性,它也可以減少生產(chǎn)周期和零件變形。普通注塑模材料,如鋼,沒有收錄在他的研究中,該應(yīng)用僅限于銅或鎳管彎曲。施密特 12 研究試圖評(píng)估在一系列的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和測(cè)量隨形冷卻注塑的好處。他提出了模具設(shè)計(jì)的方法學(xué)的概述,冷卻通道的模擬與分析,并通過麻省理工學(xué)院的3D打印生產(chǎn)工具。仿真結(jié)果表明,隨形冷卻可以減少周期和冷卻時(shí)間在零件收縮時(shí)。然而,機(jī)械強(qiáng)度,模具材料和模具的缺陷的熱應(yīng)力在這項(xiàng)工作中不考慮。圖10說明了傳統(tǒng)的和隨形冷卻之間的比較冷卻模擬設(shè)計(jì)。費(fèi)雷拉 13 試圖使用快速軟模塑料注射成型技術(shù),他的工作是將快速模具與鋁填充環(huán)氧樹脂復(fù)合材料模具的形冷卻通道冷卻。由于決策矩陣算法的協(xié)助下,正確選擇了材料和工藝。軟模具冷卻布局是在環(huán)氧樹脂充填過程插入一個(gè)彎曲的銅管。然而,在現(xiàn)實(shí)中,冷卻布局的幾何形狀不完全符合模型,冷成型性能的影響直接與粗糙的金屬模具的表面光潔度、模具的缺陷如Flash,焊線,凹痕和低背壓的出現(xiàn)并不能避免。圖11顯示了隨形冷卻通道的軟RT模具,從上面的評(píng)論,很多研究已經(jīng)試圖應(yīng)用SFF技術(shù)隨形冷卻通道的設(shè)計(jì),然而,零件幾何形狀的復(fù)雜性的增加阻礙了隨形冷卻的實(shí)現(xiàn),在一些RT布局的制造工藝中,為了進(jìn)一步研究更有效的方法來(lái)獲得更好的冷卻性能是值得的。3隨形冷卻設(shè)計(jì)快速工具制造 RT,如快速工具的過程 14 的3D系統(tǒng),在最近的生產(chǎn)年有成功地應(yīng)用于原型。圖12和圖13表明模具制造的rapidtool過程,RT模具制造中的應(yīng)用可以評(píng)估復(fù)雜,金屬型原型比其他當(dāng)代快速原型技術(shù)更迅速。模具冷卻是一個(gè)限制因素,在注塑成型周期,RT冷卻通道的設(shè)計(jì)是重要的生產(chǎn)時(shí)間和質(zhì)量控制。3.1層鋼模具(LST) 疊層鋼模具(LST) 15 是一個(gè)過程,由鋼板的激光切割技術(shù)來(lái)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)合工具。這個(gè)過程是基于順序相結(jié)合的鋼層片,層由具有高強(qiáng)度的釬焊接頭的復(fù)合注塑模具制造。LST的優(yōu)勢(shì)是對(duì)注射成型具有高尺寸精度的生產(chǎn)工具。該技術(shù)可以給上升到注塑模具內(nèi)產(chǎn)生的復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu),然而,LST模具僅用于低熔點(diǎn)的熱塑性塑料是不適當(dāng)?shù)?,熱固性塑料或玻璃纖維高溫注塑成型工藝。LST的分層制造的特點(diǎn)是能夠制造注塑模具插入形冷卻通道成任何形狀或位置的要求。圖14顯示了LST生產(chǎn)熱platening過程。3.2快速工具 基于選擇性激光燒結(jié)(laserform熱塑性涂層鋼粉)和隨后的青銅滲透,快速工具有3D系統(tǒng)專有的過程(以前從DTM)。隨形冷卻通道可以被納入模型,最后形成千上萬(wàn)的普通塑料球。3.3銅聚酰胺 聚酰胺銅過程像 RapidTool 現(xiàn)已從 3D 系統(tǒng)提供和使用的青銅和聚酰胺粉末混合物和適形冷卻水通道,可以納入模具。3.4直接金屬激光燒結(jié)(DMLS) EOS的DMLS工藝是利用專門開發(fā)的機(jī)器和多組分金屬粉末(銅或鋼與鎳的混合物)。SLS工藝用于燒結(jié),不需要青銅滲透。圖15顯示了隨形冷卻通道設(shè)計(jì)的EOS的型芯和型腔鑲件。3.5的直接目的(準(zhǔn)確,清晰,環(huán)氧樹脂固體注射模) 快速成型的進(jìn)程提供的能力為注塑成型的三維系統(tǒng)的光固化快速模具開發(fā)(SL)。在SL的過程,一個(gè)光固化環(huán)氧樹脂形成的樹脂是通過暴露于UV激光束固化,為了進(jìn)一步提高熱傳導(dǎo)渠道,銅或鋁桿可以被添加到低熔點(diǎn)的合金混合,提出了限制模具表面?zhèn)鳠岬睦鋮s通道的一致性。圖16顯示了SL技術(shù)的注塑模具裝配體的橫截面。3.6耐高熱鑄鐵 普洛鑄鐵是麻省理工學(xué)院三維印刷工藝注塑模具的制造中的應(yīng)用,系統(tǒng)創(chuàng)建了普洛鑄鐵金屬零件選擇性結(jié)合的金屬粉末層,它使用一個(gè)在金屬粉末廣域噴墨頭存放液體粘合劑,最終的金屬模具是由燒結(jié)青銅滲透類似的3D系統(tǒng)rapidtool獲得。圖17顯示的冷卻通道可以在模具設(shè)計(jì)中位于任何位置。- 3 -畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)中期報(bào)告題目:噴墨打印機(jī)盒蓋注塑模具設(shè)計(jì)系 別 機(jī)電信息系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 導(dǎo) 師 2013年 3 月 17 日 1.設(shè)計(jì)(論文)進(jìn)展?fàn)顩r 1.1本階段的主要任務(wù)是完成了外文文獻(xiàn)A scaffolding architecture for conformal cooling designin rapid plastic injection moulding(K. M. Au & K. M. YuReceived: 4 August 2005 / Accepted: 25 March 2006 / Published online: 8 June 2006# Springer-Verlag London Limited 2006)的翻譯,(2298個(gè)單詞,翻譯后3322個(gè)字)。1.2對(duì)塑件進(jìn)行更深層次的分析和理解,包括塑件的幾何特性與物理特性,以及塑件材料的性能等。 通過以上分析,基本上完成了零件的裝配圖,大概了解了注塑機(jī)在選用過程中所依據(jù)的原則,及所選注塑機(jī)的型號(hào)與參數(shù);大概了解了注塑模具工藝過程與流程圖。1.2.1 進(jìn)一步完善了零件二維圖,如下圖所示: 圖1-11.2.2進(jìn)一步完善了零件三維圖,如下圖所示: 圖1-21.2.3.分型面的確定: 如何確定分型面,需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響,因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較,從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇注射模分型面影響的因素很多,總的要求是順利脫模,保證塑件技術(shù)要求,模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造容易。當(dāng)選定一個(gè)分型面方案后,可能會(huì)存在某些缺點(diǎn),再針對(duì)存在的問題采取其他措施彌補(bǔ),以選擇接近理想的分型面。該塑件分型面選擇有如下圖幾種方案: 分型面方案1 分型面方案2 分型面方案 3 圖 1-4方案一:方案一分型面的選擇,考慮到零件為為非規(guī)則零件,要使零件置于動(dòng)模中,又要使動(dòng)模開模距離盡量小,這樣的結(jié)構(gòu)有利于塑件的脫模。由于屬于小型塑件,型腔較小,空氣量很少,可借助分型面的縫隙排氣。方案二和方案三不利于自動(dòng)脫模,也影響了本身的美觀。我們要減少這種不必要的浪費(fèi),建立節(jié)約經(jīng)濟(jì)。故選擇分分型面方案一。1.2.5.初步完成了零件的裝配圖,如下圖所示: 圖1-3模具二維裝配圖 開模動(dòng)作:開模時(shí),在彈簧作用下,-面首先分型,動(dòng)模部分向下運(yùn)動(dòng),從而使點(diǎn)澆口被拉斷;然后,-分型面分型,從而使定模推板及澆注系統(tǒng)同時(shí)被帶往動(dòng)模,澆注系統(tǒng)脫離。當(dāng)擺鉤脫離擋板的限制后,在彈簧的作用下擺鉤脫開定模推板,此時(shí)限位板對(duì)定模推板限位,模具沿-面分型,隨后推桿穿過鑲塊推動(dòng)制品并頂出制品。 復(fù)位過程:通過彈簧作用于頂桿和復(fù)位桿的作用,推桿固定板恢復(fù)原位,動(dòng)模、定模閉合。2. 存在問題及解決措施 首先,對(duì)零件結(jié)構(gòu)的理解還不是很到位等。 其次,在設(shè)計(jì)裝配過程中為考慮冷卻系統(tǒng)。 通過與同學(xué)的探討及老師的指點(diǎn),使我對(duì)自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)有了更深一步的認(rèn)識(shí)。我深深明白了設(shè)計(jì)與實(shí)際要緊密結(jié)合,要多動(dòng)腦,勤思考。平時(shí)要多練習(xí)軟件。3. 后期工作安排 首先要完成裝配圖中冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì),其次按照畢業(yè)設(shè)計(jì)后期的進(jìn)度,完成自己的任務(wù)。安排如下:3.1 5-7周,完成全部零件設(shè)計(jì),并對(duì)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維剖析,做出模具開合結(jié)構(gòu)圖;3.2 7-9周,撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文;3.3 10周,整理資料,準(zhǔn)備答辯。 指導(dǎo)教師簽字: 年 月 日 - 6 -畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告題目:噴墨打印機(jī)盒蓋注塑模具設(shè)計(jì)系 別 機(jī)電信息系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 導(dǎo) 師 2012年 12 月 27 日 1.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)綜述(題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況)1.1 題目背景:近年來(lái),我國(guó)塑料模具業(yè)發(fā)展相當(dāng)快,目前,塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中約占30%左右,而在整個(gè)塑料模具市場(chǎng)以注塑模具需求量最大【1】。隨著模具制造行業(yè)的發(fā)展,許多企業(yè)開始追求提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率,縮短設(shè)計(jì)周期及制造周期,降低生產(chǎn)成本,最大限度地提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力等目標(biāo)。新興的模具CAD技術(shù)很大程度上實(shí)現(xiàn)了企業(yè)的愿望。近年來(lái),CAD技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越普遍和深入, 大大縮短了模具設(shè)計(jì)周期, 提高了制模質(zhì)量和復(fù)雜模具的制造能力【2】。1.2 研究意義:1.2.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)在四年中的意義 畢業(yè)設(shè)計(jì)是教學(xué)計(jì)劃中最后一個(gè)綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下,獨(dú)立從事設(shè)計(jì)工作的初步嘗試,是對(duì)即將步入社會(huì)的畢業(yè)設(shè)計(jì)能力的一次全面考核,其基本目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)、基本技能研究和處理問題的能力。是學(xué)生對(duì)前三年所學(xué)知識(shí)和技能進(jìn)行系統(tǒng)化、綜合化運(yùn)用、總結(jié)和深化的過程。通過考察、立題、收集素材、設(shè)計(jì)方案、工藝制作等過程,檢查學(xué)生的思維能力、動(dòng)手能力和掌握技藝的深度,并通過畢業(yè)答辯、畢業(yè)設(shè)計(jì)和實(shí)習(xí)工作,來(lái)考核教學(xué)水平,對(duì)深化教學(xué)改革,提高教學(xué)質(zhì)量具有重要的意義。1.2.2 本課題的意義 這次我的課題是按鈕測(cè)繪建模與模具設(shè)計(jì)和制造。我感覺所需的知識(shí)已超出了課本的知識(shí),但正是這樣,才更有鍛煉的價(jià)值。這其中要用大量的CAD/CAM/CAE技術(shù),Pro/E造型。能夠讓我對(duì)一副模具的設(shè)計(jì)過程有了更深一個(gè)層次的了解,檢查我對(duì)知識(shí)的掌握能力和動(dòng)手能力,我想我在這次的設(shè)計(jì)中一定會(huì)盡全力做好的!1.3 國(guó)內(nèi)研究的情況:80 年代以來(lái),在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下,我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速,年均增速均為13%,在未來(lái)的模具市場(chǎng)中,塑料管件在模具總量中的比例還將逐步提高。經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展,模具水平有了較大提高。在塑料管件模具方面已能生產(chǎn)19 萬(wàn)噸,上規(guī)模,高水平的企業(yè)越來(lái)越多,由于他的抗腐蝕、廉價(jià)等優(yōu)秀品質(zhì),被應(yīng)用于我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域3。精密塑料模具方面,已能生產(chǎn)醫(yī)療塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。所生產(chǎn)的這類塑件的尺寸精度、同軸度、跳動(dòng)等要求都達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的水平。還能生產(chǎn)厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較 1張魯陽(yáng).以工程思維為主線組織教學(xué)內(nèi)容.再談模具專業(yè)材料學(xué)課程改革J.機(jī)械工業(yè)高教研究 2001753 4851. 2蔣美麗.合理選用塑料模具的材料與熱處理.提高模具使用壽命J.機(jī)床與液壓 20041 142143. 3李泰蕊.塑料模具設(shè)計(jì).西北工業(yè)大學(xué)出版社.2006年9月.高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達(dá)0.02mm0.05mm表面粗糙度Ra0.2m模具質(zhì)量、壽命明顯提高了4。非淬火鋼模壽命可達(dá)1030 萬(wàn)次。淬火鋼模達(dá)501000 萬(wàn)次,交貨期較以前縮短,但和國(guó)外相比仍有較大差距。成型工藝方面,多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新方面也取得較大進(jìn)展5。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟,如青島海信模具有限公司、采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置,少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具6。但總體上熱流道的采用率達(dá)不到10%,與國(guó)外的50%80%相比,差距較大。在制造技術(shù)方面,CAD/CAM/CAE 技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個(gè)新臺(tái)階,陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM 系統(tǒng),如美國(guó)EDS 的UG、美國(guó)Parametric Technology 公司的Pro/Emgineer 軟件等等8。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn),實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM 的集成,并能支持CAE 技術(shù)對(duì)成型過程,取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益,促進(jìn)和推動(dòng)了我國(guó)模具CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展。1.4 國(guó)外研究情況: 我國(guó)模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間、分廠自產(chǎn)自配比例高達(dá)60%左右,而國(guó)外模具超過70%屬商品模具。專業(yè)模具廠大多是“大而全”、“小而全”的組織形式,而國(guó)外大多是“小而?!?、“小而精”。國(guó)內(nèi)大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的模具占總量比例不足30%而國(guó)外在50%以上。2004 年,我國(guó)模具進(jìn)出口之比為3.7:1,進(jìn)出口相抵后的凈進(jìn)口額達(dá)13.2 億美元,為世界模具凈進(jìn)口量最大的國(guó)家。注塑成型是最大量生產(chǎn)塑料制品的一種成型方法8-10。二十多年來(lái),國(guó)外的注塑模CAD 技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速。70年代已開始應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)熔融塑料在圓形、管形和長(zhǎng)方形型腔內(nèi)的流動(dòng)情況進(jìn)行分析11。80 年代初,人們成功采用有限元法分析三維型腔的流動(dòng)過程,使設(shè)計(jì)人員可以依據(jù)理論分析并結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn),在模具制造前對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)和修改,以減少試模時(shí)間,提高模具質(zhì)量。近十多年來(lái),注塑模CAD 技術(shù)在不斷進(jìn)行理論和試驗(yàn)研究的同時(shí),十分注意向?qū)嵱没A段發(fā)展,一些商品軟件逐步推出,并在推廣和實(shí)際應(yīng)用中不斷改進(jìn)13-14。2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施2.1 主要內(nèi)容:2.1.1 在開始設(shè)計(jì)階段,收集和查閱有關(guān)本次設(shè)計(jì)的相關(guān)資料;2.1.2 測(cè)繪塑料件的產(chǎn)品圖;2.1.3 進(jìn)行塑件的特點(diǎn)分析和成型該塑件模具的結(jié)構(gòu)分析,初步完成該制品模具設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu); 4武兵書.我國(guó)的模具材料及其應(yīng)用技術(shù)J.機(jī)械工人 冷加工 2002(4 )16-19. 5吳兆祥.模具材料及表面處理M.北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2003. 6屈華昌塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)北京機(jī)械工業(yè)出版社2003 7李德群,唐志玉中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典江西科學(xué)技術(shù)出版社200312.1.4 學(xué)習(xí)和熟練掌握計(jì)算機(jī)的CAD和PRO/E 等軟件,完成本次模具設(shè)計(jì)所需的技術(shù)報(bào)告; 2.1.5 對(duì)前面所有的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行小結(jié),完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。2.2研究方案:2.2.1 明確文章的研究?jī)?nèi)容,確定研究對(duì)象;2.2.2 繪制的三維圖形和零件圖; 圖2.1零件的三維視圖 1 圖2.2零件的三維視圖2 圖2.3零件圖1 圖2.4零件圖2 圖2.5零件圖3 圖2.6零件圖 4 2.2.3 大量收集論文相關(guān)資料,同時(shí)對(duì)所獲得材料進(jìn)行分類歸納加工整理,力求條理清晰。2.3研究方法:2.3.1 堅(jiān)持很好地全部閱讀指導(dǎo)教師指定的參考資料、文獻(xiàn),并閱讀了較多的自選資料和較多的外文資料,積極開展調(diào)研論證;2.3.2 充分利用時(shí)間,提前學(xué)習(xí)專業(yè)軟件,能夠熟練運(yùn)用CAD 軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析、加工等操作,使產(chǎn)品提前得到的方案可行性設(shè)計(jì)。3.本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn),前期已開展工作3.1 研究的重點(diǎn)及難點(diǎn):本課題研究的重點(diǎn)在: 3.1.1 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):根據(jù)塑料制品的形狀、精度、大小、工藝要求和生產(chǎn)批量,模具設(shè)計(jì)軟件會(huì)提供相應(yīng)的設(shè)計(jì)步驟、參數(shù)選擇計(jì)算公式以及標(biāo)準(zhǔn)模架等,最后給出全套模幾結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖15;3.1.2 塑具的結(jié)構(gòu)分析 :利用有限元分析軟件可以對(duì)制品的強(qiáng)度、應(yīng)力等進(jìn)行分析,改善制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),分型面的選擇;3.1.3 塑件設(shè)計(jì),技術(shù)要求分析 :基于特征的三維造型軟件為設(shè)計(jì)者提供了方便的設(shè)計(jì)平臺(tái),而且制品的質(zhì)量、體積等各種物理參數(shù)為后續(xù)的模具設(shè)計(jì)和分析打下了良妤的基礎(chǔ);3.1.4 分析燒口位置、燒口形式及所采用的理由并說明所有推頂裝置設(shè)置的位置及其理由。本課題研究的難點(diǎn)在于:3.1.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì): 參考各種資料了解各種澆注系統(tǒng),選擇最合適的澆注系統(tǒng);3.1.2 溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì): 根據(jù)的模具大小和形狀,選擇合適的溫控系統(tǒng)布局,使模具溫控達(dá)到最好的效果;3.1.3 對(duì)該設(shè)計(jì)方案各部分應(yīng)作環(huán)保、經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析;3.1.4 確定哪些面有脫模斜度,確定各種配合的形式并說明理由。3.2前期已展開的工作:3.2.1 查找和閱讀大量期刊、書籍、報(bào)紙及優(yōu)秀碩士論文分析相關(guān)數(shù)據(jù);3.2.2 利用CAD軟件完成噴墨打印機(jī)盒蓋的零件圖的繪制;3.2.3 利用proe軟件完成模型的三維視圖的繪制。3.2.4 在學(xué)校電子閱覽室查找有關(guān)塑料模具的外文翻譯,K.M.Au.K.M.Yu,A scaffolding architecture for conformal cooling design in rapid plastic injection moulding,Int J Adv Manuf Technol(2007)34:496-515.3.2.5 閱讀學(xué)習(xí)了李泰蕊塑料模具設(shè)計(jì)M西北工業(yè)大學(xué)出版社,2007學(xué)習(xí)了塑料制品的工業(yè)性、注射模設(shè)計(jì)、注射模具的發(fā)展近況等章節(jié),目前還在學(xué)習(xí)中。 4.完成畢業(yè)論文的工作步驟與時(shí)間安排(按周次填寫) 完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃序號(hào) 起止日期 工 作 內(nèi) 容 階段成果4.1 第一階段 20122013(第15周第16周) 調(diào)研階段,獲取感性認(rèn)識(shí); 完成模具方面知識(shí)的大體情況、完成英語(yǔ)翻譯。4.2 第二階段 20122013(第17周第18周) 確定設(shè)計(jì)總體方案 ; 繪制完裝配草圖。4.3 第三階段 20122013(第19周第20周) 理論計(jì)算和分析階段; 完成了零件的尺寸要求。4.4 第四階段 20122013(第1周第2周) 繪制圖紙和程序設(shè)計(jì)階段; 完成圖紙了的繪制。4.5 第五階段 20122013(第3周第5周) 按學(xué)校要求撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書; 畢業(yè)論文撰寫,完畢。4.6 第六階段 20122013(第5周第8周) 答辯,具體答辯時(shí)間另行通知; 仔細(xì)檢查,減少不必要的錯(cuò)誤。4.7 第七階段 20122013(第9周第10周) 根據(jù)答辯結(jié)果修改相關(guān)資料; 并整理上交歸檔,改正錯(cuò)誤。5.指導(dǎo)教師意見(對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見): 管領(lǐng)導(dǎo): 年 月 日6.所在系意見: 指導(dǎo)教師: 年 月 日 參考文獻(xiàn):1張魯陽(yáng).以工程思維為主線組織教學(xué)內(nèi)容.再談模具專業(yè)材料學(xué)課程改革J.機(jī)械工業(yè)高教研究 2001753 4851.2蔣美麗.合理選用塑料模具的材料與熱處理.提高模具使用壽命J.機(jī)床與液壓 20041 142143.3李泰蕊.塑料模具設(shè)計(jì).西北工業(yè)大學(xué)出版社.2006年9月.4武兵書.我國(guó)的模具材料及其應(yīng)用技術(shù)J.機(jī)械工人 冷加工 2002(4 )16-19.5吳兆祥.模具材料及表面處理M.北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2003.6屈華昌塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)北京機(jī)械工業(yè)出版社20037李德群,唐志玉中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典江西科學(xué)技術(shù)出版社200318塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)北京機(jī)械工業(yè)出版社19821239徐佩弘塑料制品與模具設(shè)計(jì)北京中國(guó)輕工業(yè)出版社2001710姜勇AutoCAD2006基礎(chǔ)培訓(xùn)教程人民郵電出版社2006311蔣美麗.合理選用塑料模具的材料與熱處理.提高模具使用壽命J.機(jī)床與液壓 20041 142143.12 大連理工大學(xué)工程畫教研室編機(jī)械制圖4版北京:高等教育出版社1993年5月13 林納 、P恩格 主編 注射模具130例3版北京:化學(xué)工業(yè)出版社2005年3月14塑料模具技術(shù)手冊(cè)編委會(huì)塑料模具技術(shù)手冊(cè)北京機(jī)械工業(yè)出版社2001年4月15D.Y.Yang,Y.S.Kang,Analysisanddesignofindustrialhotextrusionprocess through square dies for manufacturing complicated Al alloy profiles, Ann. CIRP 45 (1996) 239.16T. Altan, S.I. Oh, H.L. Gegel, Metal Forming Fundamentals andApplications, American Society of Metals, Cleveland, OH, 1983.17Kunstst offe P last EuropeJ11999,89(4).10題目:噴墨打印機(jī)盒蓋注塑模具設(shè)計(jì) 系 別: 機(jī)電信息系 專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí): 學(xué) 生: 學(xué) 號(hào): 指導(dǎo)教師: 2013年05月II噴墨打印機(jī)盒蓋注塑模具設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)為打印機(jī)盒蓋注塑模的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中采用一模一腔,澆口采用點(diǎn)膠口,分型面選在截面最大處,塑件成型后利用推桿將成型制品從動(dòng)模上推出,回程時(shí)利用復(fù)位桿復(fù)位。設(shè)計(jì)中需要對(duì)塑件的尺寸進(jìn)行計(jì)算,確定尺寸精度,然后進(jìn)行注射機(jī)的初步選取。以及對(duì)注塑機(jī)的澆注系統(tǒng)、成型零件的結(jié)構(gòu)、成型零件的尺寸、脫模推出機(jī)構(gòu)、排氣系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與計(jì)算。并且對(duì)注射機(jī)參數(shù)進(jìn)行校核,包括模具閉合厚度、模具安裝尺寸、模具開模行程、注射機(jī)的鎖模力等。各個(gè)參數(shù)都滿足要求后才能確定注射機(jī)的型號(hào)。在設(shè)計(jì)過程中,為了更清楚的表達(dá)模具的內(nèi)部結(jié)構(gòu),因此附有動(dòng)模鑲塊、定模鑲塊、定模推板的二維零件圖和模具三維爆炸圖。關(guān)鍵詞:打印機(jī)盒蓋;分型面;澆口;工藝分析 IInk jet printer cover injection mold designAbstractThis design is the design of injection mould for the cabinet. The design uses two mold cavity, type of the sprue is latent gate, the parting surface is chosen in the maximum section of the plastics. After plastics are molded, molding products are driven by putting from dynamic model,then using reset stem returned.In the design ,The need to calculate the size design, determine the size precision, the preliminary selection and the injection machine. And the injection molding machine of gating system, forming part of the structure, forming part of the size, mold release mechanism, exhaust system, temperature control system design and calculation. And to check the injection machine parameters, including the thickness of mold closing, mold installation size, mold opening stroke, the clamping force injection molding machine etc. All the parameters meet the requirements to determine the type of injection machine.In the design process, in order to express more clearly the internal structure of the mold, so a moving die insert, fixed die insert, the fixed mould push plate 2D part drawing and 3D map explosion.Keywords:Cabinet;Parting;surface;Runner;Process analysis 主要符號(hào)表 額定鎖模力 模腔壓力 安全系數(shù) 最小模具厚度 最大模具 塑件尺寸誤差 塑料的最大收縮率 塑料的最小收縮率 塑件尺寸 塑料的平均收縮率 塑料的公差 模具制造公差 型腔許用變形量 型腔材料的彈性模量 型腔材料的需用壓力 脫模斜度 摩擦系數(shù) 脫模力 推桿長(zhǎng)度系數(shù) 總脫模力 應(yīng)力 屈服極限II目 錄1 緒論1 1.1 題目背景1 1.2 題目國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況1 1.2.1 國(guó)內(nèi)研究的情況1 1.2.2 國(guó)外研究情況2 1.3中國(guó)與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的差距2 1.4塑料模具發(fā)展走勢(shì)22 產(chǎn)品分析4 2.1 塑件分析4 2.1.1結(jié)構(gòu)分析4 2.1.2尺寸精度分析5 2.1.3 塑件厚度檢測(cè)5 2.1.4 表面質(zhì)量分析5 2.2 塑件材料選擇6 2.2.1 物理性能6 2.2.2 ABS的主要性能指標(biāo)6 2.2.3 ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施63 擬定模具結(jié)構(gòu)形式及注射機(jī)的初步選擇7 3.1 分型面位置的確定73.1.1模具的分型面73.1.2 分型面的確定7 3.2 塑件相關(guān)計(jì)算8 3.2.1塑件相關(guān)計(jì)算9 3.3 型腔數(shù)量的確定10 3.4 初步選擇注塑機(jī)114 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)13 4.1澆注系統(tǒng) 134.1.1澆注系統(tǒng)的作用134.1.2 澆注系統(tǒng)布置13III 4.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)134.2.1 澆口套的設(shè)計(jì)134.2.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)164.2.3 分流道與澆口17 4.3 澆口設(shè)計(jì)18 4.3.1 澆口的類型18 4.3.2 澆口的位置 185 成型零件的工作尺寸計(jì)算20 5.1 成型零件工作尺寸的計(jì)算206 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)24 6.1 PRO/E中的模具模塊設(shè)計(jì)24 6.1.1 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)25 6.1.2 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)257導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)27 7.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)27 7.1.1 導(dǎo)柱27 7.1.2 導(dǎo)套28 7.1.3 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配用29 7.1.4 導(dǎo)柱布置30 7.2 定位裝置30 7.2.1 拉桿30 7.3 尼龍開閉器裝置308 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)32 8.1 在設(shè)計(jì)脫模推出機(jī)構(gòu)是應(yīng)遵循下列原則32 8.2 脫模力的計(jì)算32 8.3 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)32 8.3.1 推桿布置32 8.3.2推桿結(jié)構(gòu)及固定33 8.3.3 推桿強(qiáng)度交核33 8.4 拉料機(jī)構(gòu)349 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)3610 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)37 10.1 對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求37 10.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)37III 10.2.1 冷卻回路的布置37 10.2.1 設(shè)計(jì)原則37 10.2.2 冷卻時(shí)間的確定38 10.3 模具冷卻系統(tǒng)的計(jì)算3911 注塑機(jī)的校核40 11.1 最大注塑量的校核40 11.2 鎖模力的校核 40 11.3 噴嘴尺寸校核40 11.4 定位圈尺寸校核41 11.5 模具外形尺寸校核41 11.6 模具厚度校核41 11.7 模具安裝尺寸校核41 11.8 開模行程的校核4112 模具工作過程43 12.1 模具總體結(jié)構(gòu)43 12.2 開合模動(dòng)作4513 模具可行性分析46 13.1 本模具的特點(diǎn)46 13.2 市場(chǎng)效益及經(jīng)濟(jì)效益分析46結(jié)論 47致謝 48參考文獻(xiàn) 49畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 50畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)獨(dú)創(chuàng)性聲明 51附錄52III1 緒論1.1 題目背景近年來(lái),我國(guó)塑料模具業(yè)發(fā)展相當(dāng)快,目前,塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中約占30%左右,而在整個(gè)塑料模具市場(chǎng)以注塑模具需求量最大。隨著模具制造行業(yè)的發(fā)展,許多企業(yè)開始追求提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率,縮短設(shè)計(jì)周期及制造周期,降低生產(chǎn)成本,最大限度地提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力等目標(biāo)。新興的模具CAD技術(shù)很大程度上實(shí)現(xiàn)了企業(yè)的愿望。近年來(lái),CAD技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越普遍和深入, 大大縮短了模具設(shè)計(jì)周期, 提高了制模質(zhì)量和復(fù)雜模具的制造能力。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目:噴墨打印機(jī)盒蓋注塑模具設(shè)計(jì) 系 別: 機(jī)電信息系 專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí): 學(xué) 生: 學(xué) 號(hào): 指導(dǎo)教師: 2013年05月II噴墨打印機(jī)盒蓋注塑模具設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)為打印機(jī)盒蓋注塑模的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中采用一模一腔,澆口采用點(diǎn)膠口,分型面選在截面最大處,塑件成型后利用推桿將成型制品從動(dòng)模上推出,回程時(shí)利用復(fù)位桿復(fù)位。設(shè)計(jì)中需要對(duì)塑件的尺寸進(jìn)行計(jì)算,確定尺寸精度,然后進(jìn)行注射機(jī)的初步選取。以及對(duì)注塑機(jī)的澆注系統(tǒng)、成型零件的結(jié)構(gòu)、成型零件的尺寸、脫模推出機(jī)構(gòu)、排氣系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與計(jì)算。并且對(duì)注射機(jī)參數(shù)進(jìn)行校核,包括模具閉合厚度、模具安裝尺寸、模具開模行程、注射機(jī)的鎖模力等。各個(gè)參數(shù)都滿足要求后才能確定注射機(jī)的型號(hào)。在設(shè)計(jì)過程中,為了更清楚的表達(dá)模具的內(nèi)部結(jié)構(gòu),因此附有動(dòng)模鑲塊、定模鑲塊、定模推板的二維零件圖和模具三維爆炸圖。關(guān)鍵詞:打印機(jī)盒蓋;分型面;澆口;工藝分析 IInk jet printer cover injection mold designAbstractThis design is the design of injection mould for the cabinet. The design uses two mold cavity, type of the sprue is latent gate, the parting surface is chosen in the maximum section of the plastics. After plastics are molded, molding products are driven by putting from dynamic model,then using reset stem returned.In the design ,The need to calculate the size design, determine the size precision, the preliminary selection and the injection machine. And the injection molding machine of gating system, forming part of the structure, forming part of the size, mold release mechanism, exhaust system, temperature control system design and calculation. And to check the injection machine parameters, including the thickness of mold closing, mold installation size, mold opening stroke, the clamping force injection molding machine etc. All the parameters meet the requirements to determine the type of injection machine.In the design process, in order to express more clearly the internal structure of the mold, so a moving die insert, fixed die insert, the fixed mould push plate 2D part drawing and 3D map explosion.Keywords:Cabinet;Parting;surface;Runner;Process analysis 主要符號(hào)表 額定鎖模力 模腔壓力 安全系數(shù) 最小模具厚度 最大模具 塑件尺寸誤差 塑料的最大收縮率 塑料的最小收縮率 塑件尺寸 塑料的平均收縮率 塑料的公差 模具制造公差 型腔許用變形量 型腔材料的彈性模量 型腔材料的需用壓力 脫模斜度 摩擦系數(shù) 脫模力 推桿長(zhǎng)度系數(shù) 總脫模力 應(yīng)力 屈服極限III目 錄1 緒論1 1.1 題目背景1 1.2 題目國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況1 1.2.1 國(guó)內(nèi)研究的情況1 1.2.2 國(guó)外研究情況2 1.3中國(guó)與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的差距2 1.4塑料模具發(fā)展走勢(shì)22 產(chǎn)品分析4 2.1 塑件分析4 2.1.1結(jié)構(gòu)分析4 2.1.2尺寸精度分析5 2.1.3 塑件厚度檢測(cè)5 2.1.4 表面質(zhì)量分析5 2.2 塑件材料選擇6 2.2.1 物理性能6 2.2.2 ABS的主要性能指標(biāo)6 2.2.3 ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施63 擬定模具結(jié)構(gòu)形式及注射機(jī)的初步選擇7 3.1 分型面位置的確定73.1.1模具的分型面73.1.2 分型面的確定7 3.2 塑件相關(guān)計(jì)算8 3.2.1塑件相關(guān)計(jì)算9 3.3 型腔數(shù)量的確定10 3.4 初步選擇注塑機(jī)114 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)13 4.1澆注系統(tǒng) 134.1.1澆注系統(tǒng)的作用134.1.2 澆注系統(tǒng)布置13IV 4.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)134.2.1 澆口套的設(shè)計(jì)134.2.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)164.2.3 分流道與澆口17 4.3 澆口設(shè)計(jì)18 4.3.1 澆口的類型18 4.3.2 澆口的位置 185 成型零件的工作尺寸計(jì)算20 5.1 成型零件工作尺寸的計(jì)算206 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)24 6.1 PRO/E中的模具模塊設(shè)計(jì)24 6.1.1 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)25 6.1.2 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)257導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)27 7.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)27 7.1.1 導(dǎo)柱27 7.1.2 導(dǎo)套28 7.1.3 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配用29 7.1.4 導(dǎo)柱布置30 7.2 定位裝置30 7.2.1 拉桿30 7.3 尼龍開閉器裝置308 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)32 8.1 在設(shè)計(jì)脫模推出機(jī)構(gòu)是應(yīng)遵循下列原則32 8.2 脫模力的計(jì)算32 8.3 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)32 8.3.1 推桿布置32 8.3.2推桿結(jié)構(gòu)及固定33 8.3.3 推桿強(qiáng)度交核33 8.4 拉料機(jī)構(gòu)349 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)3610 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)37 10.1 對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求37 10.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)37III 10.2.1 冷卻回路的布置37 10.2.1 設(shè)計(jì)原則37 10.2.2 冷卻時(shí)間的確定38 10.3 模具冷卻系統(tǒng)的計(jì)算3911 注塑機(jī)的校核40 11.1 最大注塑量的校核40 11.2 鎖模力的校核 40 11.3 噴嘴尺寸校核40 11.4 定位圈尺寸校核41 11.5 模具外形尺寸校核41 11.6 模具厚度校核41 11.7 模具安裝尺寸校核41 11.8 開模行程的校核4112 模具工作過程43 12.1 模具總體結(jié)構(gòu)43 12.2 開合模動(dòng)作4513 模具可行性分析46 13.1 本模具的特點(diǎn)46 13.2 市場(chǎng)效益及經(jīng)濟(jì)效益分析46結(jié)論 47致謝 48參考文獻(xiàn) 49畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 50畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)獨(dú)創(chuàng)性聲明 51附錄52III畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)1 緒論1.1 題目背景近年來(lái),我國(guó)塑料模具業(yè)發(fā)展相當(dāng)快,目前,塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中約占30%左右,而在整個(gè)塑料模具市場(chǎng)以注塑模具需求量最大。隨著模具制造行業(yè)的發(fā)展,許多企業(yè)開始追求提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率,縮短設(shè)計(jì)周期及制造周期,降低生產(chǎn)成本,最大限度地提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力等目標(biāo)。新興的模具CAD技術(shù)很大程度上實(shí)現(xiàn)了企業(yè)的愿望。近年來(lái),CAD技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越普遍和深入, 大大縮短了模具設(shè)計(jì)周期, 提高了制模質(zhì)量和復(fù)雜模具的制造能力。1.2題目國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況1.2.1 國(guó)內(nèi)研究的情況80 年代以來(lái),在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下,我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速,年均增速均為13%,在未來(lái)的模具市場(chǎng)中,塑料管件在模具總量中的比例還將逐步提高。經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展,模具水平有了較大提高。在塑料管件模具方面已能生產(chǎn)19 萬(wàn)噸,上規(guī)模,高水平的企業(yè)越來(lái)越多,由于他的抗腐蝕、廉價(jià)等優(yōu)秀品質(zhì),被應(yīng)用于我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域。精密塑料模具方面,已能生產(chǎn)醫(yī)療塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。所生產(chǎn)的這類塑件的尺寸精度、同軸度、跳動(dòng)等要求都達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的水平。還能生產(chǎn)厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達(dá)0.02mm0.05mm表面粗糙度Ra0.2m模具質(zhì)量、壽命明顯提高了。非淬火鋼模壽命可達(dá)1030 萬(wàn)次。淬火鋼模達(dá)501000 萬(wàn)次,交貨期較以前縮短,但和國(guó)外相比仍有較大差距。成型工藝方面,多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟,如青島海信模具有限公司、采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置,少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達(dá)不到10%,與國(guó)外的50%80%相比,差距較大。在制造技術(shù)方面,CAD/CAM/CAE 技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個(gè)新臺(tái)階,陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM 系統(tǒng),如美國(guó)EDS 的UG、美國(guó)Parametric Technology 公司的Pro/Emgineer 軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn),實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM 的集成,并能支持CAE 技術(shù)對(duì)成型過程,取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益,促進(jìn)和推動(dòng)了我國(guó)模具CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展。1.2.2 國(guó)外研究情況 我國(guó)模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間、分廠自產(chǎn)自配比例高達(dá)60%左右,而國(guó)外模具超過70%屬商品模具。專業(yè)模具廠大多是“大而全”、“小而全”的組織形式,而國(guó)外大多是“小而?!薄ⅰ靶《?。國(guó)內(nèi)大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的模具占總量比例不足30%而國(guó)外在50%以上。2004年,我國(guó)模具進(jìn)出口之比為3.7:1,進(jìn)出口相抵后的凈進(jìn)口額達(dá)13.2億美元,為世界模具凈進(jìn)口量最大的國(guó)家。注塑成型是最大量生產(chǎn)塑料制品的一種成型方法。二十多年來(lái),國(guó)外的注塑模CAD 技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速。70年代已開始應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)熔融塑料在圓形、管形和長(zhǎng)方形型腔內(nèi)的流動(dòng)情況進(jìn)行分析。80 年代初,人們成功采用有限元法分析三維型腔的流動(dòng)過程,使設(shè)計(jì)人員可以依據(jù)理論分析并結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn),在模具制造前對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)和修改,以減少試模時(shí)間,提高模具質(zhì)量。近十多年來(lái)。注塑模CAD 技術(shù)在不斷進(jìn)行理論和試驗(yàn)研究的同時(shí),十分注意向?qū)嵱没A段發(fā)展,一些商品軟件逐步推出,并在推廣和實(shí)際應(yīng)用中不斷改進(jìn)。1.3中國(guó)與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的差距面對(duì)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)與高質(zhì)量制品的挑戰(zhàn),中國(guó)塑模企業(yè)不僅要加快產(chǎn)業(yè)集群化,發(fā)揮規(guī)模效應(yīng),還要注重模具產(chǎn)業(yè)鏈的前端研發(fā)、人才建設(shè)和產(chǎn)業(yè)鏈后端的檢測(cè)以及信息服務(wù),盡快縮短技術(shù)、管理、工裝水平與國(guó)際水準(zhǔn)的差距。這是塑料模具企業(yè)在發(fā)展中必須解決的重要問題。并且也要注意當(dāng)前整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展特點(diǎn)(產(chǎn)品品種多、更新快、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈)。為了適應(yīng)用戶對(duì)模具制造的短交貨期、高精度、低成本的迫切要求,我們必須學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù),改善我們操作和管理方面的各種問題。1.4塑料模具發(fā)展走勢(shì)隨著電子、信息等高新技術(shù)的不斷發(fā)展,我國(guó)模具技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)以下趨勢(shì)。a. 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展 b. 模具制造向精密、高效、復(fù)合和多功能方向發(fā)展 c. 快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)得到應(yīng)用 d. 特種加工技術(shù)有了進(jìn)一步的發(fā)展 e. 模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展 f. 模具材料及表面處理技術(shù)發(fā)展迅速 g. 模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式逐步得到了認(rèn)同 另一方面,隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展和模具行業(yè)整體水平的提高,在模具行業(yè)出現(xiàn) 了一些新的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理理念與模式。主要有:適應(yīng)模具單件生產(chǎn)特點(diǎn)的柔性制造技術(shù);創(chuàng)造最佳管理和效益的精益生產(chǎn);提高快速應(yīng)變能力的并行工程、虛擬制造及全球敏捷制造、網(wǎng)絡(luò)制造等新的生產(chǎn)模式;模具標(biāo)準(zhǔn)件的日漸廣泛應(yīng)用(模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期,且還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本);廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件的分工協(xié)作生產(chǎn)模式;適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保要求的綠色設(shè)計(jì)與制造等。532 產(chǎn)品分析2.1塑件分析2.1.1 結(jié)構(gòu)分析本次設(shè)計(jì)任務(wù)所提供的資料為塑件實(shí)體,如下圖所示:圖2.1 塑件草圖 圖2.2 零件的三維視圖 1 圖2.3 零件的三維視圖2由零件實(shí)體模型及二維草圖可知,該零件總體形狀為非對(duì)稱圖形,零件的上表面有個(gè)大的伸出圓柱體,上方有個(gè)小通孔,在零件的兩測(cè)也各有兩個(gè)小孔,此外還有諸多突出小塊,加強(qiáng)筋等等,并且有的結(jié)構(gòu)對(duì)稱布置。在模具設(shè)計(jì)時(shí),兩側(cè)的小孔可以使用小型心對(duì)插成型,沉孔及伸出塊位置也可使用小型心,總體看來(lái),該零件屬于較復(fù)雜程度。2.1.2尺寸精度分析該零件的重要尺寸精度為4級(jí),其它尺寸精度為5-6級(jí),屬于中等精度,對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)零件尺寸加工可以保證。2.1.3塑件厚度檢測(cè)塑件的厚度檢測(cè)采用Pro/Engineer設(shè)計(jì)軟件的模型分析功能自動(dòng)完成,從塑件的壁厚上來(lái)看,壁厚的最大處為4mm左右,最小處小于2mm,壁厚差較大,但大多處在23mm的范圍之內(nèi),并綜合其材料性能,只要注意控制成型溫度及冷卻速度,零件的成型并不困難(如果條件允許,也可考慮修改其結(jié)構(gòu)形式使壁厚趨向均勻)。2.1.4 表面質(zhì)量分析 該零件的表面除要求沒有凹陷,無(wú)毛刺,內(nèi)部無(wú)縮孔,沒有特別得表面質(zhì)量要求,故比較容易實(shí)現(xiàn)。綜以上分析可知,注射時(shí)在工藝參數(shù)控制較好的情況下,零件的成型質(zhì)量很容易得到保證。2.2塑件材料選擇2.2.1 物理性能ABS樹脂是一種共混物,是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,英文名Acrylonitrile-butadine-styrene(簡(jiǎn)稱ABS),這三者的比例為20:30:50(熔點(diǎn)為175)。2.2.2 ABS的主要性能指標(biāo)密度=1.2 g/;收縮率0.40.7%,取值0.55%.2.2.3 ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施主要缺陷:溢料飛邊、氣泡、熔接痕、燒焦及黑紋、光澤不良;消除措施:增大注射壓力、提高模具溫度、加排氣槽、充分預(yù)干燥。3 擬定模具結(jié)構(gòu)形式及注射機(jī)的初步選擇3. 1分型面位置的確定3.1.1模具的分型面 模具上用來(lái)取出塑件和(或)澆注系統(tǒng)可分離和接觸的表面稱為分型面。分型面的選擇應(yīng)注意以下幾點(diǎn):分型面應(yīng)選在塑件的最大截面處;不影響塑件外觀質(zhì)量,尤其是對(duì)外觀有明確要求的塑件;有利于保證塑件的精度要求;利于澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)置;便于塑件的脫模,盡量使塑件開模時(shí)留在動(dòng)模一邊;盡量減少塑件在合模平面上的投影面積,以減少所需鎖模力;型芯應(yīng)置于開模方向。3.1.2分型面的確定 如何確定分型面,需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響,因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較,從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇注射模分型面影響的因素很多,總的要求是順利脫模,保證塑件技術(shù)要求,模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造容易。當(dāng)選定一個(gè)分型面方案后,可能會(huì)存在某些缺點(diǎn),再針對(duì)存在的問題采取其他措施彌補(bǔ),以選擇接近理想的分型面。該塑件分型面選擇有如下圖幾種方案: 圖3.1 分型面方案 圖3.2 分型面方案 圖3.3 分型面方案 方案一:方案一分型面的選擇,考慮到零件為為非規(guī)則零件,要使零件置于動(dòng)模中,又要使動(dòng)模開模距離盡量小,這樣的結(jié)構(gòu)有利于塑件的脫模;考慮到塑件澆口的位置,方案一有利于澆口位置的確定;由于屬于小型塑件,型腔較小,空氣量很少,可借助分型面的縫隙排氣。方案二和方案三不利于自動(dòng)脫模,也影響了本身的美觀。我們要減少這種不必要的浪費(fèi),建立節(jié)約經(jīng)濟(jì)。故選擇分分型面方案一。3.2塑件相關(guān)計(jì)算3.2.1 塑件相關(guān)計(jì)算 圖3.4 投影面積計(jì)算a.投影面積計(jì)算塑件在分型面上的投影面積可以通過PRO/ENGINEER的分析模塊直接得出,如圖31所示。由分析可得:注塑件投影面積S=5723mm2 b.體積及質(zhì)量計(jì)算體積及質(zhì)量的計(jì)算也利用PRO/ENGINEER的分析模塊自動(dòng)計(jì)算獲得(塑件密度由塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)表14查得:=1.2g/cm3),如圖32所示: 圖3.5 質(zhì)量體積的計(jì)算故注塑件的體積為: V=19.18cm3 質(zhì)量為: M=19.18x1.2g=23.016g(注:此處的塑件體積及質(zhì)量都不包括澆注系統(tǒng)在內(nèi))當(dāng)塑件的結(jié)構(gòu)和所用的材料滿足成型工藝的要求后,就需要考慮塑件的分型面位置,確定采用單型模腔還是多型模腔來(lái)進(jìn)行生產(chǎn),這樣就初步確定模具的結(jié)構(gòu)形式,為后續(xù)的設(shè)計(jì)計(jì)算提供依據(jù)。3.3 型腔數(shù)量的確定 為了使模具與注塑機(jī)的生產(chǎn)能力相匹配,提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性,并保證塑件精度,設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)確定型腔數(shù)目。本次設(shè)計(jì)中,雖然對(duì)于塑件精度要求一般,需求量中等,原則上可多腔模更為合適,可以提高生產(chǎn)效率,降低塑件的整體成本。但是該塑件的使用環(huán)境要求,塑件需要有比較強(qiáng)的抗壓,抗拉和耐摩擦等力學(xué)性能,對(duì)塑件的質(zhì)量要求較高,生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明,每增加一個(gè)型腔,塑件的尺寸精度將降低4%,而在不同程度上對(duì)于塑件的整體質(zhì)量會(huì)有較大的影響,因此需要慎重的考慮,使得在保證塑件質(zhì)量的前提下,提高生產(chǎn)效率,降低成本。分析結(jié)論:大型薄壁塑件、深腔類塑件、需三向或者四向長(zhǎng)距離抽芯塑件等,為保證塑件成型,通常采用一模一腔。而本次設(shè)計(jì)中,塑件在模具分型面上的投影面積相對(duì)較大,且塑件整體比較薄,最厚處僅為4mm,且塑件有比較多的筋,若選擇一模多腔,不僅設(shè)計(jì)復(fù)雜,而且在生產(chǎn)實(shí)踐中很可能影響到塑件的質(zhì)量。故本次設(shè)計(jì)采用一模一腔。 圖3.6 型腔的分布3.4 初步選擇注塑機(jī)a. 由公稱注射量選定注射機(jī)塑件的體積:V=19.18cm3塑件的質(zhì)量:M=1.2x19.18=23.016g流道凝料V=0.6V(流道凝料的體積(質(zhì)量)是個(gè)未知數(shù),根據(jù)手冊(cè)取0.V(0.5M)來(lái)估算,塑件越大則比例可以取的越小);因?yàn)榇藶橐荒R磺唤Y(jié)構(gòu)。所以:實(shí)際注射量為: =V+0.V=19.18+0.619.18=30.69 ;實(shí)際注射質(zhì)量為=1.6M=1.623.016=36.8g;根據(jù)實(shí)際注射量應(yīng)小于0.8倍公稱注射量原則,即: (3.1) 式中注射機(jī)的最大注射量,3;制品的體積(包括制品、澆注系統(tǒng)及飛邊在內(nèi)),3;澆道及澆口凝料和飛邊體積,3;個(gè)制品的體積,3; 型腔數(shù);K注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù),取K=0.8。/K=36.8/0.8=46.033。 b. 由鎖模力選定注射機(jī) FK AP (3.2) 1.2(57.23+1.49)10235 246.62KN式中: F注塑機(jī)額定鎖模力:1600KN; 模內(nèi)壓力(型腔內(nèi)熔體的壓力),本設(shè)計(jì)取35; 制品、流道、澆口在分型面上的投影面積之和,。 K-壓力損失系數(shù),隨塑料品種、注射機(jī)類型、噴嘴阻力、流道阻力等因素變化,可在1.11.2范圍內(nèi)選取,在設(shè)計(jì)中取1.2;結(jié)合上面兩項(xiàng)重要技術(shù)參數(shù),初步確定注射機(jī)為XS-ZY100型,其主要技術(shù)參數(shù)如下:表1注射機(jī)參數(shù)注塑機(jī)型號(hào)XS-ZY-100額定注射量螺桿(柱塞)直徑注射壓力注射行程注射方式鎖模力最大成型面積最大開合模行程模具最大厚度模具最小厚度噴嘴圓弧半徑噴嘴孔直徑頂出形式動(dòng)、定模固定板尺寸拉桿空間合模方式液壓泵流量壓力電動(dòng)機(jī)功率加熱功率機(jī)器外形尺寸100cm385mm121Mpa260mm螺桿式1600KN1800cm2700mm550mm150mmR18mm7.5mm兩點(diǎn)設(shè)有頂桿,機(jī)械頂出900X1000mm430610mm中心液壓、兩點(diǎn)機(jī)械頂桿200、18L/min614Mpa40KW14KW7670X1740X2380mm4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1 澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)是熔融塑料從注射機(jī)噴嘴到型腔的必經(jīng)通道,它直接關(guān)系到成型的難易和塑件的質(zhì)量,是注射模設(shè)計(jì)中的重要組成部分。4.1.1 澆注系統(tǒng)的作用 澆注系統(tǒng)的作用是使熔融塑料平穩(wěn)、有序地填充到型腔中去,且把壓力充分地傳遞到型腔的各個(gè)部位,以獲得組織致密、外形清晰、美觀的塑件。對(duì)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體要求是:a. 對(duì)模腔的填充迅速有序;b. 可同時(shí)充滿各個(gè)型腔;c. 對(duì)熱量和壓力損失較小;d. 盡可能消耗較少的塑料;e. 能夠使型腔順利排氣;f. 澆注道凝料容易與塑料分離或切除;g. 不會(huì)使冷料進(jìn)入型腔;澆口痕跡對(duì)塑料外觀影響很小。4.1.2 澆注系統(tǒng)布置在多模腔中,分流道的布置有平衡式和非平衡式兩種類型,一般以平衡式為宜。 澆注系統(tǒng)無(wú)論是平衡或非平衡布置,型腔均應(yīng)與模板中心對(duì)稱。使型腔和流道的投影中心與注射機(jī)鎖模力中心重合,避免注射時(shí)產(chǎn)生附加的傾側(cè)力矩。4.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)流道系統(tǒng)包括主流道、分流道以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。4.2.1 澆口套的設(shè)計(jì) 澆口套與定模部分裝配后,必須與分模面有一定的間隙,其間隙大約為0.0050.15mm,因?yàn)樵撎幨車娮靿毫Φ挠绊懀谧⑸鋾r(shí)會(huì)產(chǎn)生變形。主澆道的設(shè)計(jì):主澆道與注射機(jī)噴嘴在同一軸心線上。在立式或臥式注射機(jī)用模具中,主流道垂直與分型面。其設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下: a. 主流道一般設(shè)計(jì)成圓錐形,其錐角一般為,流動(dòng)性差的可取,內(nèi)壁表面粗糙度,以便于澆注系統(tǒng)凝料從其中順利的拔出。 b. 為使塑料熔體完全進(jìn)入主流道而不溢出,主流道與注射機(jī)噴嘴的對(duì)接處應(yīng)做成球面凹坑。凹坑深度取。 c. 由于主流道要與高溫塑料和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞,所以主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道襯套,襯套一般選用碳素工具鋼,如T8A、T10A 等,熱處理要求。主流道襯套的結(jié)構(gòu)如下圖4.1所示,其中圖(a)結(jié)構(gòu)是將定位圈與主流道襯套做成一體,常用于小型模具;圖(b)用螺釘把定位圈與定模板連接,將主流道襯套壓住,防止主流道襯套因受熔體的反壓力而脫出;圖(c)結(jié)構(gòu)是在定位圈的下端面做出一凸臺(tái),利用注射機(jī)的固定板把定位圈和主流道襯套壓住。主流道襯套與定模板的配合可采用。 10定模板 12定位圈 13澆口套 圖4.1 主流道襯套的結(jié)構(gòu)形式d. 為減少塑料熔體充模時(shí)的壓力損失和塑料損耗,應(yīng)盡量縮短主流道的長(zhǎng)度,一般主流道的控制在60mm以內(nèi)。為減少料流轉(zhuǎn)向時(shí)的阻力,主流道的出口應(yīng)做成圓角,圓角半徑r=。主流道的出口端面應(yīng)與定模分型面齊平,以免出現(xiàn)溢料。 本次設(shè)計(jì)的澆口套的二維圖和三維圖如下圖4.2和圖4.3所示: 圖4.2 澆口套二維圖 圖4.3澆口套三維圖主流道直徑的經(jīng)驗(yàn)公式為(4.1) 式中 主流道大頭直徑,mm; 流經(jīng)主流道的熔體體積(包括各個(gè)型腔、各級(jí)分流道、主流道以及冷料穴的容積),mm; 因熔體材料而異的常數(shù),查手冊(cè)得PC的K=1.5。 取D=5.6mm。噴嘴孔徑為5mm,噴嘴球面半徑為15mm本次設(shè)計(jì)的定位圈的二維圖和三維圖下圖4.2和圖4.3所示: 圖4.4定位圈三維圖 圖4.5 定位圈二維圖 4.2.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的作用是將塑料熔體順利地充滿到型腔各處,以便獲得外形輪廓清晰、內(nèi)在質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑件。因此要求充模速度快而有序,壓力損失少,排氣條件好,澆注系統(tǒng)凝料易于與塑件分離或切除,且在塑件上留下澆口痕跡小。在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí),首先選擇澆口的位置,流道及澆口位置的選擇應(yīng)遵循以下原則。a. 流道應(yīng)盡量少?gòu)澱?,表面粗糙度為R0.81.6。b. 應(yīng)考慮到模具是一模1腔還是一模多腔,澆注系統(tǒng)應(yīng)按型腔布局設(shè)計(jì),盡量與模具中心線對(duì)稱。c. 單型腔模具投影面積較大時(shí),在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí),應(yīng)避免在模具的單面開設(shè)澆口,不然會(huì)照成注射時(shí)模具的受力不均。d. 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí),應(yīng)考慮去除澆口方便,修正澆口時(shí)在塑件上不留痕跡。e. 一腔多模時(shí),應(yīng)防止將大小懸殊的塑件放在同一副模具內(nèi)。f. 在設(shè)計(jì)澆口時(shí)避免塑料熔體直接沖擊直徑型芯及嵌件,以免產(chǎn)生彎曲、折斷或移位。g. 在滿足成型排氣良好的前提下,要選取最短的流程,這樣可以縮短填充時(shí)間。h. 能順利的引導(dǎo)塑件熔體填充各個(gè)部位,并在填充過程中不致產(chǎn)生塑料熔體渦流、紊流現(xiàn),使型腔內(nèi)的氣體順利排出模外。i. 在成批生產(chǎn)塑件時(shí),在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,要縮短冷卻時(shí)間及成型周期。j. 若是主流道型澆口,因主流到處有收縮現(xiàn)象,若塑件在這個(gè)部位要求精度較高時(shí),主流道應(yīng)留有加工余量或修正余量。主流道是連接注塑機(jī)的噴嘴與分流道(或澆口)的一段通道,通常和注塑機(jī)的噴嘴在同一軸線上,斷面為圓形,有一定的錐度,目的是便于冷料的脫模,同時(shí)也改善料流的速度,因?yàn)橐妥⑺軝C(jī)相配,所以其尺寸與注塑機(jī)有關(guān)。本次設(shè)計(jì)的主流道襯套如下圖,其主要參數(shù): 錐角=6;內(nèi)表面粗糙度Ra=0.63;小端直徑D=d+(0.51)mm=8.5mm;主流道襯套始端的球面半徑R=R+(12)mm=20mm;取主流道長(zhǎng)度l=58mm;材料為碳素工具鋼T8A。其中:d=6mm是注塑機(jī)的噴嘴口直徑,R=18mm是注塑機(jī)的噴嘴球半徑。4.2.3 分流道與澆口 這種澆口的特性: 它在單型腔模具中,塑料熔體直接流入型腔,因而壓力損失少,進(jìn)料速度快,成型比較容易,傳遞壓力好,保壓補(bǔ)縮作用強(qiáng),模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,制造方便。圓環(huán)形澆口中間的錐形型芯起分流作用,進(jìn)料均勻,在整個(gè)圓周上取得大致相同的流速,空氣也容易順序排除,無(wú)熔接縫。分流道截面形狀有圓形、梯形、U形、半圓形及巨型等。流道長(zhǎng)度宜短,因?yàn)殚L(zhǎng)的流道不但會(huì)造成壓力損失,不利于生產(chǎn),同時(shí)也浪費(fèi)材料;但過短,產(chǎn)品的殘余應(yīng)力增大,并且容易產(chǎn)生飛邊。澆道的截面積越大,壓力的損失越?。粷驳赖谋砻娣e越小,熱量的損失越小。用澆道的截面積和表面積的比值來(lái)表示澆道的效率,效率越高,澆道的設(shè)計(jì)越合理。 對(duì)于壁厚小于4mm,重量在200g以下的塑件,可用下述經(jīng)驗(yàn)公式確定分流道的直徑(此時(shí)算出的分流道直徑僅限于3.29.5mm):(4.2) 式中 D為-分流道的直徑,mm; W為-塑件的質(zhì)量,g(此零件為23.016g); L為-分流道的長(zhǎng)度,mm(約為38mm);所以D4mm。澆口尺寸的確定: 圖4.6分流道與澆口的位置關(guān)系圖4.7分流道側(cè)視圖 圖4.8 分流道與澆口的位置關(guān)系俯視圖4.3 澆口設(shè)計(jì)4.3.1 澆口的類型 綜合考慮塑件的形狀及材料表面的切料點(diǎn),并且可以通過一次分型得出塑件,決定該模具的分流道設(shè)在定模型板上,采用半圓形流道,且澆口采用點(diǎn)澆口。本模具采用的點(diǎn)澆口,其優(yōu)點(diǎn)是澆口形狀簡(jiǎn)單,尺寸容易準(zhǔn)確控制,通常用于除聚碳酸脂外的所有塑膠材料。點(diǎn)澆口的缺點(diǎn)是產(chǎn)品表面有澆口瑕疵,須切斷澆道。4.3.2 澆口的位置 澆口的位置對(duì)塑件的質(zhì)量有極大的影響,澆口的位置選擇時(shí)應(yīng)遵循如下原則:a. 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件較厚的部位,以利于熔體流動(dòng),型腔的排氣和塑料的補(bǔ)塑,避免塑件產(chǎn)生縮孔或表面凹陷; b. 澆口的設(shè)置應(yīng)避免塑件表面產(chǎn)生熔接痕,影響塑件的外觀;c. 澆口應(yīng)設(shè)置在能使型腔的各個(gè)角落同時(shí)充滿的位置;d. 澆口應(yīng)設(shè)置在有利于排出型腔中的氣體的位置;e. 澆口應(yīng)設(shè)計(jì)在能避免塑件表面產(chǎn)生熔接痕的部位;f. 模具的型芯細(xì)小時(shí),澆口設(shè)計(jì)應(yīng)注意不能使熔融塑料直接沖擊型芯,以免型芯被沖擊變形。g. 澆口不要設(shè)置在塑件使用中的承受彎曲載荷和沖擊載荷的部位。 圖4.9 點(diǎn)澆口形狀5 成型零件的工作尺寸計(jì)算模具中確定塑件幾何形狀和尺寸精度的零件稱為成型零件。成型零件包括凹模、型芯、鑲塊、成形桿和成型環(huán)等。成型過程中成型零件受到塑料熔體的高壓作用,料流的沖刷,脫模時(shí)與塑件間發(fā)生摩擦。因此,成型零件要求有正確的幾何形狀、較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度,此外還要求成型零件具有合理的結(jié)構(gòu)和良好的加工工藝性,具有足夠的強(qiáng)度、剛度和表面硬度。圖5.1 型芯和型腔5.1 成型零件工作尺寸的計(jì)算 在計(jì)算成型零件工作尺寸時(shí)要用到塑料的平均收縮率S。平均收縮率S的計(jì)算用到公式 (5.1) 公式中-塑料的最大收縮率; -塑料的最小收縮率。a. 型腔徑向尺寸的計(jì)算: (5.2) 其中,-塑件的最大尺寸; -塑件的平均收縮率; -塑件的公差; -型腔的上偏差, mm型腔的徑向尺寸如下表5.1所示表5.1型腔的徑向尺寸塑件基本尺寸L塑件的公差成型零件的上偏差型腔的工作尺寸160.280.09315.8780+0.093130.240.08012.8920+0.080110.240.08010.8810+0.08090.20.0678.9000+0.06780.20.0677.8940+0.067330.420.14032.8670+0.14070.20.0676.8890+0.06720.160.0531.8910+0.05330.160.0532.8970+0.05360.180.065.8980+0.060b. 型腔深度尺寸的計(jì)算: 其中,-塑件的最大高度;(5.3) -塑件的平均收縮率; -塑件的公差; -型腔的上偏差,型腔深度尺寸如下表5.2所示 mm表5.2 型腔深度尺寸塑件基本尺寸L塑件的公差成型零件的上偏差型腔深度尺寸60.180.0605.8860+0.060150.280.09314.8960+0.09317.50.280.09317.4100+0.09320.60.320.10720.50000.10770.200.0676.9050+0.067420.480.160419110+0.16049.30.480.16049.2510+0.160400.420.14039.9400+0.14080.20.0677.9110+0.0677.30.20.0677.2070+0.0673.10.180.0602.9970+0.06014.30.280.09314.1920+0.093 表(5-2)其中通過所計(jì)算的型腔公差與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)比較,型腔按IT10級(jí)制造。型腔的二維圖和三維圖如下圖5.1和5.2所示。c. 型芯徑向尺寸的計(jì)算: (5.4)其中,-塑件的最大尺寸; -塑件的平均收縮率; -塑件的公差; -型腔的上偏差,型芯的工作尺寸如下表5.3所示塑件基本尺寸L塑件的公差成型零件的上偏差型腔深度尺寸80.20.0678.1940-0.06720.160.0532.1310_0.053170.280.09317.3040_0.09340.180.0604.1570_0.06060.180.0606.1680_0.060140.240.08014.2570_0.080120.240.08012.2460_0.080210.320.10721.3560_0.107290.360.12029.4300_0.120310.420.14031.4860_0.140350.42014035.5080_0.14030.160.0533.1370_0.053230.320.10723.3670_0.107 表5.3型芯徑向尺寸 mm d. 型芯高度尺寸的計(jì)算:(5.5)其中,-塑件的最大高度; -塑件的平均收縮率; -塑件的公差; -型腔的上偏差,型芯的深度尺寸如下表5.4所示: 表5.4型芯深度尺寸 mm 塑件基本尺寸L塑件的公差成型零件的上偏差型芯深度尺寸310.420.14031.45100.1403.90.180.0604.04100.06010.160.0531.11200.053130.240.08013.23200.080160.280.09316.27500.09350.180.0605.14800.06040.180.0604.14200.06070.200.0677.17200.06730.160.0533.12300.05320.160.0532.11800.05315.70.280.09315.97300.093180.280.09318.28600.093200.320.10720.32300.10710.50.240.08010.71800.0806.80.20.0676.97100.067330.420.14033.46200.140其中通過所計(jì)算的型腔公差與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)比較,型腔按IT10級(jí)制造。6 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的成型零件設(shè)計(jì)方法一般為根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)及精度尺寸,并考慮塑料收縮率,計(jì)算出成型零件的工作尺寸,這種方法有以下幾個(gè)缺點(diǎn):a. 自由曲面的設(shè)計(jì)比較難;b. 曲面的尺寸不易表達(dá)清楚;c. 計(jì)算量大,設(shè)計(jì)效率低。 為了克服以上缺點(diǎn),本次設(shè)計(jì)中采用了目前在模具設(shè)計(jì)制造行業(yè)具有領(lǐng)先地位的PRO/ENGINEER設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行成型零部件的設(shè)計(jì)。6.1 PRO/E中的模具模塊設(shè)計(jì)a.利用PRO/ENGINEER內(nèi)置的模具設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)一般有以下幾步:(1) 在設(shè)計(jì)的塑件外層生成一個(gè)大小合理的胚料,胚料即以后生成的凹模凸模的大?。?2) 用parting surf命令設(shè)計(jì)出分模面(包括主分模面及側(cè)型芯分模面);b.模具開模動(dòng)作模擬:在分模面設(shè)計(jì)完成之后,可由分模面和坯料自動(dòng)生成模具體積快和型腔,并進(jìn)一步生成模具模仁及澆注件。在此基礎(chǔ)上,就可以對(duì)分模設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè),如倒勾檢測(cè)、拔模斜度檢測(cè)等等,并可簡(jiǎn)單的模擬模具開模動(dòng)作。開模圖如下所示: 圖6.1開模6.1.1 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凹模是成型塑件外表面的部件,凹模按其結(jié)構(gòu)不同可分為整體式和組合式兩大類,而組合式又可分為嵌入式組合、鑲拼式組合及瓣合式等。 a. 整體式凹模由一整塊金屬加工而成,其特點(diǎn)是牢固,不易變形,因此對(duì)于形狀簡(jiǎn)單,容易制造或形狀雖然比較復(fù)雜,但??梢圆捎梅滦螜C(jī)等殊須加工方法加工的場(chǎng)合是適宜的。一般此類成型零件都是在淬硬后在進(jìn)行加工,所以整體結(jié)構(gòu)的模具采用電火花成型加工為主、銑削加工、磨削加工、電火花線切割為輔的加工方法,并且在先進(jìn)的型腔加工機(jī)床還未普遍應(yīng)用之前,整體式型腔一般只用在形狀簡(jiǎn)單的小形塑件的成型。b. 組合式凹模組合式型腔是由兩個(gè)以上零件組合而成的。這種型腔改善了加工工藝性,減少了熱處理變形,節(jié)約了模具貴重材料,但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,裝配比較麻煩,塑件制品表面可能留有鑲拼痕跡,組合后的型腔牢固性較差。因此,這種型腔主要用于形狀復(fù)雜的塑料制品的成型。當(dāng)塑件較小,形狀較為復(fù)雜式,并且一模一腔成型時(shí),采用嵌入式組合型腔是較為合理的選擇,故此例選用的凹模形式即為整體鑲嵌式,固定方式采用支撐板固定,其結(jié)構(gòu)如圖所示: 圖6.2 定模6.1.2 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凸模設(shè)計(jì)的方法與凹模設(shè)計(jì)方法基本一樣,由塑件的結(jié)構(gòu)形式可知,凸模也采用局部鑲嵌形式,考慮定模部分無(wú)支撐板,故鑲塊的固定形式不同于凹模鑲塊,而采用內(nèi)六角圓柱螺釘固定: 圖6.3 動(dòng)模7 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)7.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)對(duì)于塑料模具是必不可少的部件,因?yàn)槟>咴陂]合時(shí)有一定的方向和位置,所以必須設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要作用一般包括定位、導(dǎo)向、承受一定側(cè)壓等。在對(duì)導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),必須考慮以下要求:a.長(zhǎng)度 導(dǎo)柱的長(zhǎng)度必須比凸模端面要高出68毫米。以免導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而凸模先進(jìn)入型腔與其相碰而損壞。b.形狀 導(dǎo)柱的端部做成錐形或球形的先導(dǎo)部分,使導(dǎo)柱能順利進(jìn)入導(dǎo)柱孔。c.材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面、堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯,因此,多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理?;蛱妓毓ぞ咪摚═8、T10)經(jīng)淬火處理硬度HRC5055,導(dǎo)柱滑動(dòng)部位按需要可設(shè)油槽。e.光潔度 配合部分光潔度要求7級(jí),此外,導(dǎo)柱的選擇還應(yīng)跟椐模架來(lái)確定。7.1.1 導(dǎo)柱本設(shè)計(jì)所選用的模座為點(diǎn) AY 2530 A25 B40 SB63 (注點(diǎn)表示點(diǎn)澆口模座,AY表示模座系例2530表示模座的寬度及長(zhǎng)度尺寸,A25表示上模板高度即母模板厚度B40表示下模板及公模板厚度SB63表示墊腳高度),查使用模具技術(shù)手冊(cè),得導(dǎo)柱直徑為30mm,結(jié)構(gòu)選取帶臺(tái)肩導(dǎo)柱形式,導(dǎo)柱安裝在定模座板,考慮其它模板厚度,確定其結(jié)構(gòu)如圖所示:圖7.1 導(dǎo)柱二維圖圖7.2 導(dǎo)柱三維圖7.1.2 導(dǎo)套結(jié)構(gòu):導(dǎo)套的選擇應(yīng)根據(jù)模板的厚度來(lái)確定,本設(shè)計(jì)在脫澆道板、中間板和動(dòng)模板上各設(shè)置一導(dǎo)套,典型的導(dǎo)套可分為直導(dǎo)套合帶頭導(dǎo)套,直導(dǎo)套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,加工方便,用于簡(jiǎn)單模具或?qū)缀竺鏇]有墊板的場(chǎng)合,帶頭導(dǎo)套結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,用于精度較高的場(chǎng)合,本設(shè)計(jì)除分流道推板上的導(dǎo)套采用直導(dǎo)套外,其它均采用帶頭導(dǎo)套形式,其具體結(jié)構(gòu)如圖所示: 圖7.3 導(dǎo)套二維圖 圖7.4導(dǎo)套三維圖
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