充電器外殼注塑模具設計【含CAD圖紙和UG三維模型】

充電器外殼注塑模具設計【含CAD圖紙和UG三維模型】,含CAD圖紙和UG三維模型,充電器,外殼,注塑,模具設計,cad,圖紙,以及,ug,三維,模型 畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯 系 別： 機電信息系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 姓 名： 學 號： 外文出處：材料加工技術雜志187-188（2007） 附 件： 1. 原文； 2. 譯文 2013年03月 自適應系統(tǒng)溫度調節(jié)的電動注塑模具 摘要 在開發(fā)和生產過程中對注塑模具的控制是否在模具溫度條件的控制是一個基本問題。精確的研究在模具熱力學過程中表明,換熱可以操縱熱電。這樣的系統(tǒng)升級傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)在模具或可以是一個獨立應用熱操縱。 論文中,作者將目前的研究項目的結果進行了三個階段,其結果是在A686專利、2006專利。測試階段,原型階段和工業(yè)化階段將提出。項目的主要成果是總體加快在線溫度調節(jié)的模具的周期時間和總體影響強調變形控制的塑料產品的質量。 應用程序的提出是模具溫度和產品質量控制在注射成型過程的一個里程碑。 關鍵詞：注塑模具冷卻；熱電模塊；有限元模擬 1.引言 開發(fā)技術的冷卻模具通過熱電氣(TEM)意味著推動工業(yè)實踐和發(fā)展，即在設計、工具制造和開發(fā)工具。目前的冷卻技術有技術的局限性。其局限性的位置及與事先預測有限元分析(FEA)仿真包，但不是完全可以避免的。不同狀態(tài)的結果的藝術分析顯示所有現(xiàn)有的冷卻系統(tǒng)不提供可控的傳熱能力足以符合當前聚合物加工要求的工藝窗口。 只有熱容操作功能的聚合物加工是當今有限的(在任期短傳感器的生產周期時間內,降低成本)。其他方產品優(yōu)化功能已經驅動機械和聚合物加工的局限性[3]。 1.1.熱過程在注模塑料的處理 塑料的處理是基于熱傳導塑料材料和模腔之間的。在計算傳熱時，應該考慮兩個主要事實:首先是所有使用能源，這是基于第一定律熱力學定律的能量保護[1]；第二是速度的傳熱。在傳熱分析的基本任務是隨時間和溫度計算其分布在研究系統(tǒng)。最后取決于速度之間的熱傳導的系統(tǒng)與環(huán)境和速度的傳熱系統(tǒng)內部?；趥鳠峥梢宰鳛闊醾鲗?、對流和輻射[1]。 1.2.冷卻時間 完成注射模塑過程周期包括模具閉合階段,注入融化成腔、包裝測定不同條件下動物血壓相補償收縮效應、冷卻階段,開模階段和部分排出期。在大多數情況下,最長時間的上述所有階段是冷卻時間。 冷卻時間在注射模塑過程被定義為時間需要冷卻塑料零件到彈射溫度[1]。 降低冷卻過程的主要目的是減少附加冷卻時間，但理論上是不必要的。在實踐中,它擴展了從45% 到67%的整個周期時間[1,4]。 從文學與實驗[1,4],它可以看到，模具溫度對脫模時間影響極大,因此冷卻時間(成本）。 注射成型過程是一個循環(huán)過程,模具溫度變化見圖1,溫度也有所不同,從平均價值通過整體周期時間。 圖1 模具在一個周期內的溫度變化 2.塑料注射模具冷卻技術 因為它已經描述,已經有幾種不同的技術,讓用戶來冷卻模具[5]。最傳統(tǒng)的方法是用鉆井技術,即生產模具的洞。通過這些孔(冷卻線),冷卻介質流動,消除生成和積累的熱量從模具[1,2]。它也是非常方便的在不同的材料建造,不同的熱導率,目的是提高控制模具溫度條件。這樣的方法是所謂的被動方法對模具溫度控制。 這個具有挑戰(zhàn)性的任務是使系統(tǒng)活躍,它可以改變熱條件,對于所需的方面,比如產品質量或周期時間。對于模具，一個這樣的方法是集成熱電氣模塊(TEM),它可以改變熱條件期望的性質。用這樣的方法,一個可以控制傳熱與時間和空間變量,那意味著什么,晝夜可以調節(jié)整個注塑周期,獨立于位置的模具。熱控制是通過控制單元,輸入變量是收到的人工輸入或從注塑仿真輸入。對于輸出值,控制單元模塊行為監(jiān)控TEM。 2.1.熱電模塊(TEM) 為需要的熱操作,TEM模塊集成到模具。熱量與電之間的交互變量對于換熱是基于珀爾帖效應。珀爾帖效應的現(xiàn)象是眾所周知的,但直到現(xiàn)在從未用于注塑應用程序。TEM模塊(見圖2)是一個對P和N型半導體妥善安排的設備由,在兩個陶瓷板之間的位置形成的熱與冷溫差冷卻器的網站。傳熱的力度可以容易控制通過的大小和極性的提供的電力電流。 圖2 TEM框圖 2.2模具冷卻的應用 應用程序的主要想法是插入到墻壁的TEM模塊模腔作為主要傳熱單元。 這些基本的裝配中見圖3。二次傳熱是通過常規(guī)流體冷卻系統(tǒng)實現(xiàn),允許從模腔熱力學系統(tǒng)熱流入與流出。設備呈現(xiàn)在圖3，包括熱電模塊(A),使主要的傳熱來自可控表面模具腔(B)的溫度。二次傳熱是通過冷卻通道(C)啟用,在模具中提供恒溫條件。熱電模塊(A)作為熱泵運行，像這樣的操縱與熱派生通過流體冷卻系統(tǒng)(C)到模具。系統(tǒng)二次加熱與冷卻通道操作作為熱交換器。減少熱容的可控區(qū)域保溫(D)安裝在模腔(F)和模具結構板(E)之間。 整個應用程序包括TEM模塊,一個溫度傳感器和電子裝置，來控制系統(tǒng)的完整。該系統(tǒng)的描述見圖4，包括一個輸入單元(輸入界面)和一個供應單元(電子單元和電力電子供應H橋單元)。 輸入和供應單元與溫度傳感器回路信息附在一個控制單元,作為執(zhí)行單元試圖強加預定義的溫帶/時間/位置關系。使用珀爾帖效應,單元可以用于加熱或冷卻的目的。 二級除熱是通過流體冷卻媒體實現(xiàn)視為換熱器,如圖4。根據目前的冷卻技術和作為一個水槽或源的熱量第一單位。這允許完全控制過程從溫度、時間和位置通過整個周期。此外,它允許不同的溫度/時間/位置循環(huán)，也為起點和終點的過程。技術的描述可用于各種工業(yè)和研究目的,精確的溫度/時間/位置控制是必需的。 本文系統(tǒng)分析了從理論以及實踐的觀點見圖3和4。通過有限元模擬分析了理論方面,而實用的開發(fā)和實現(xiàn)的原型應用到實際測試。 圖3 TEM冷卻裝配的結構 圖4溫度檢測和監(jiān)管結構 3.有限元分析模具冷卻 當前的發(fā)展對注塑模具設計包括幾個階段[3]。其中還設計和優(yōu)化一個冷卻系統(tǒng)。這是通過使用定制的有限元法進行模擬軟件包(模塑仿真分析[4]),可以預測冷卻系統(tǒng)功能,特別是其影響塑料。與這種模擬相似,模具設計師收集了關于在產品流變學和變形的信息，由于收縮作為生產時間周期信息。 這個熱信息通常是準確的,但仍然存在不可靠的情況下的流變材料信息不足。高質量的輸入為熱調節(jié)TEM,需要得到一個關于溫度分布在周期時間和整個模具表面和整個模具厚度的圖片。因此,不同的過程模擬是必要的。 3.1物理模型,有限元分析 有限元分析為開發(fā)項目的實現(xiàn)是由于作者長期經歷這樣的包裝[4]和在虛擬環(huán)境中執(zhí)行不同測試的可能性。整個冷卻系統(tǒng)設計了原型在有限元環(huán)境(見圖5)通過溫度分布在每個部分的原型和聯(lián)系人之間的冷卻系統(tǒng)進行了探討。為在一個樣機上模擬物理特性機,仿真模型構建了利用COMSOL軟件多重物理量。結果是一個有限元模型與真實的原型(見圖7),通過它可以比較和評估結果。 就有限元模型在術語的傳熱物理的探討考慮兩個熱源:一個水換熱器與流體物理和熱電模塊與傳熱物理(只有傳導和對流輻射進行分析,忽略了由于低相對溫度,因此低影響溫度)。 在實際測試中，有限元分析的邊界條件設定目標達到相同的工作條件。周圍的空氣和水換熱器被設定在穩(wěn)定溫度20 ℃。 有限元分析的結果中可以看到，如圖6,即晝夜分布通過模擬區(qū)域顯示在圖5。圖6表示穩(wěn)態(tài)分析,非常準確的原型測試相比。為了模擬時域響應進行了瞬態(tài)仿真,對于未來的工作也顯示非常積極的結果。在很短的時間(5s)能夠實現(xiàn)一個溫差200℃,可能會在TEM結構導致一些問題。這些問題通過幾個方案就都解決了,如充足的安裝,選擇合適的材料和應用TEM智能電子監(jiān)管。 圖5 一個原型在有限元環(huán)境的橫截面 圖6 有限元分析的溫度分布 3.2.實驗室測試 因為它已經描述,原型制作和測試(見圖7)。結果顯示,設置的假設被證實。用TEM模塊,可以在整個周期的時間控制溫度分布的不同部分的模具。與實驗室測試,這是證明了的,可以是實際的熱操縱監(jiān)管與TEM模塊。測試是在實驗室,模擬真實的工業(yè)環(huán)境,注塑成型機克勞斯?馬斐公里60 ℃、溫度傳感器、紅外攝像機和原型TEM模塊。反應溫度在1.8 s反應溫度從5℃到80℃，這代表了一個在注射成型周期廣闊的區(qū)域內的熱量控制。 圖7 現(xiàn)實環(huán)境中的原型 4.結論 利用熱電模塊與它直接連接輸入和輸出之間的關系是冷卻應用程序一個里程碑。對注塑模具的引入與冷卻結構精密問題的處理,部分高質量的塑料代表了很高的期望。 作者是假設使用珀爾帖效應可用于溫度控制在模具注塑。基于仿真工作的方法和真正的生產實驗室設備證明,假設被證實。仿真結果顯示,在注塑過程中一個廣泛的領域可能應用TEM模塊。 提到的溫度曲線跨周期時間的功能,注射模塑過程可以完全控制。工業(yè)的問題,如均勻冷卻問題類表面及其后果的塑料零件的外表可以解決。在注射時間過熱的一些表面可以解決薄長填充墻的問題。此外,這樣的應用程序控制流變特性的塑料材料可以獲得。在充填階段的模腔，用適當的熱調節(jié)TEM是可能甚至控制熔體流動的模具。這是做了適當的溫度分布的模具(更高的溫度對薄壁零件的產品)。 應用TEM模塊,可以顯著減少周期時間在注塑過程。時間的限制可能減少在于框架的額外的冷卻時間10% 25%,在1.2節(jié)描述。 應用TEM模塊可以積極控制產品的翹曲和產品翹曲調節(jié)量的方式來達到所需的產品公差。 本文提出了TEM模塊冷卻應用注射模塑過程，這是是一個優(yōu)先的選擇專利,屬于TECOS舉行。 目 錄 目 錄 0 摘 要 1 ABSTRACT 2 1 前言 3 1 1 模具工業(yè)在國民經濟中的地位 4 1 2 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀 5 1 3 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 6 2 成型工藝分析 7 2 1 充電器外殼零件圖 7 7 圖 1 塑料充電器外殼零件圖 7 2 2 塑件的工藝性分析 7 2 3 模塑設備的選擇 9 2 4 塑件注射工藝參數的確定 10 2 5 注射模的結構設計 10 3 模具的有關計算 17 3 1 型腔和型芯工作尺寸計算 17 3 2 型腔側壁厚度和底版厚度計算 19 4 模架的選擇 20 5 注射機的校核 22 5 1 最大注射量的校核 22 5 2 注射壓力的校核 22 5 3 鎖模力的校核 23 5 4 模具外形尺寸校核 23 5 5 開模行程的校核 23 5 6 推出機構的校核 24 總 結 25 參考文獻 25 致 謝 26 充電器外殼注射模具設計 摘 要 近幾年國家振興機械行業(yè) 與機械相關的各個行業(yè)都越來越重視 CAD CAM 技術 不僅是因為 CAD CAM 技術已發(fā)展成為一項比較成熟的 共性技術 同時還因為塑料制品及模具的 3D 設計與成型過程中 3D 分析正在 塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用 在本次畢業(yè)設計中 通過運用三維實 體造型高端軟件 PROE 對 充電器外殼 外形進行 3D 造型 同時也設計了其 塑料外殼注塑模的 3D 模型 還根據所設計的模具尺寸選擇安裝了相應的模架 最終生成了直觀的結構設計圖 此外還利用 CAD 繪制了模具裝配圖以及各種 成型零件圖 這是第一次利用繪圖軟件對整套模具進行設計 對所學知識進行 了全面鞏固 意義重大 關鍵詞 殼體 注塑模 實體造型 模具 模架 AutoCAD CAD UG PROE Abstract Over the past few years the country vitalizes machinery industry each industry that related with mechanics is all paying more and more attention to the CAD CAM technology That is not only because CAD CAM technology has already been developed into one ripe generality technology but also because 3D design of Plastics piece make and mould and 3D analysis of molding process plays a more and more important role in plastics mould industry In the graduation project throPROEh using 3D entity sculpting software PROE I build 3D mold of Electrical enclosure also build the plastics injection 3D mold of the shell crust at the same time I chose the appropriate mold frame and made it fixed with the mold according to the measurement of the mold Finally I do the intuitionistic drawing of 3D mold as well In addition also has drawn up the mold assembly drawing as well as each kind of Molding Parts drawing using CAD This is that the first time makes use of the software drawing to carry out design on package mould have carried out all round consolidation on what be learned knowledge The significance is significant Keywords Shell Plastics injection mold solid mold mold mold fram AutoCAD CAD UG PROE 1 前言 1 1 模具工業(yè)在國民經濟中的地位 模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備 它的作用是控制和限制材料 固態(tài)或 液態(tài) 的流動 使之形成所需要的形體 用模具制造零件以其效率高 產品質 量好 材料消耗低 生產成本低而廣泛應用于制造業(yè)中 模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè) 是國際上公認的關鍵工業(yè) 模具生產技 術水平的高低是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志 它在很大程度上 決定著產品的質量 效益和新產品的開發(fā)能力 振興和發(fā)展我國的模具工業(yè) 正日益受到人們的關注 早在 1989 年 3 月中國政府頒布的 關于當前產業(yè)政策 要點的決定 中 將模具列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位 模具工業(yè)既是高新技術產業(yè)的一個組成部分 又是高新技術產業(yè)化的重要 領域 模具在機械 電子 輕工 汽車 紡織 航空 航天等工業(yè)領域里 日 益成為使用最廣泛的主要工藝裝備 它承擔了這些工業(yè)領域中 60 90 的產 品的零件 組件和部件的生產加工 模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場的需求上 僅以汽車 摩托車行業(yè)的模 具市場為例 汽車 摩托車行業(yè)是模具最大的市場 在工業(yè)發(fā)達的國家 這一 市場占整個模具市場一半左右 汽車工業(yè)是我國國民經濟五大支柱產業(yè)之一 汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件 經濟型轎車和重型汽車 汽車模具作為發(fā)展重點 已在汽車工業(yè)產業(yè)政策中得到了明確 汽車基本車型不斷增加 2005 年將達到 170 種 一個型號的汽車所需模具達幾千副 價值上億元 為了適應市場的需 求 汽車將不斷換型 汽車換型時約有 80 的模具需要更換 中國摩托車產量 位居世界第一 據統(tǒng)計 中國摩托車共有 14 種排量 80 多個車型 1000 多個型 號 單輛摩托車約有零件 2000 種 共計 5000 多個 其中一半以上需要模具生 產 一個型號的摩托車生產需 1000 副模具 總價值為 1000 多萬元 其他行業(yè) 如電子及通訊 家電 建筑等 也存在巨大的模具市場 目前世界模具市場供不應求 模具的主要出口國是美國 日本 法國 瑞 士等國家 中國模具出口數量極少 但中國模具鉗工技術水平高 勞動成本低 只要配備一些先進的數控制模設備 提高模具加工質量 縮短生產周期 溝通 外貿渠道 模具出口將會有很大發(fā)展 研究和發(fā)展模具技術 提高模具技術水 平 對于促進國民經濟的發(fā)展有著特別重要的意義 1 2 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀 自 20 世紀 80 年代以來 我國的經濟逐漸起飛 也為模具產業(yè)的發(fā)展提供 了巨大的動力 20 世紀 90 年代以后 大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速 模具工業(yè)的 總產值在 1990 年僅 60 億元人民幣 1994 年增長到 130 億元人民幣 1999 年已 達到 245 億元人民幣 2000 年增至 260 270 億元人民幣 今后預計每年仍會 以 10 15 的速度快速增長 目前 我國 17000 多個模具生產廠點 從業(yè)人數五十多萬 除了國有的專 業(yè)模具廠外 其他所有制形式的模具廠家 包括集體企業(yè) 合資企業(yè) 獨資企 業(yè)和私營企業(yè)等 都得到了快速發(fā)展 其中 集體和私營的模具企業(yè)在廣東和 浙江等省發(fā)展得最為迅速 例如 浙江寧波和黃巖地區(qū) 從事模具制造的集體 企業(yè)和私營企業(yè)多達數千家 成為我國國內知名的 模具之鄉(xiāng) 和最具發(fā)展活 力的地區(qū)之一 在廣東 一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè) 為了提高其 產品的市場競爭能力 紛紛加入了對模具制造的投入 例如 科龍 美的 康 佳和威力等知名集團都建立了自己的模具制造中心 中外合資和外商獨資的模 具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達地區(qū) 現(xiàn)已有幾千家 在模具工業(yè)的總產值中 企業(yè)自產自用的約占三分之二 作為商品銷售的 約占三分之一 其中 沖壓模具約占 50 中國臺灣 40 塑料模具約占 33 中國臺灣 48 壓鑄模具約占 6 中國臺灣 5 其他各類模具 約占 11 中國臺灣 7 中國臺灣模具產業(yè)的成長 分為萌芽期 1961 1981 成長期 1981 1991 成熟期 1991 2001 三個階段 萌芽期 工業(yè)產品生產設備與技術的不斷改進 由于紡織 電子 電氣 電機和機械業(yè)等產品外銷表現(xiàn)暢旺 連帶使得模具制造 維修業(yè)者和周邊廠商 如熱處理產業(yè)等 逐年增加 在此階段的模具包括 一般民生用品模具 鑄 造用模具 鍛造用模具 木模 玻璃 陶瓷用模具 以及橡膠模具等 1981 年 1991 年是臺灣模具產業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長的時期 有鑒 于模具產業(yè)對工業(yè)發(fā)展的重要性日益彰顯 自 1982 年起 臺灣地區(qū)就將模具產 業(yè)納入 策略性工業(yè)適用范圍 大力推動模具工業(yè)的發(fā)展 以配合相關工業(yè)產 品的外銷策略 全力發(fā)展整體經濟 隨著民生工業(yè) 機械五金業(yè) 汽機車及家 電業(yè)發(fā)展 沖壓模具與塑料模具 逐漸形成臺灣模具工業(yè)兩大主流 從 1985 年 起 模具產業(yè)已在推行計算機輔助模具設計和制造等 CAD CAM 技術 所以臺灣 模具業(yè)接觸 CAD CAM CAE CAT 技術的時間相當早 成熟期 在國際化 自由化和國際分工的潮流下 1994 年 1998 年 由臺 灣地區(qū)政府委托金屬中心執(zhí)行 工業(yè)用模具技術研究與發(fā)展五年計劃 與 工 業(yè)用模具技術應用與發(fā)展計劃 以協(xié)助業(yè)界突破發(fā)展瓶頸 并支持產業(yè)升級 朝向開發(fā)高附加值與進口依賴高的模具 1997 年 11 月間臺灣憑借模具產業(yè)的 實力 獲得世界模具協(xié)會 ISTMA 認同獲準入會 正式成為世界模具協(xié)會會 員 整體而言 臺灣模具產業(yè)在這一階段的發(fā)展 隨著機械性能 加工技術 檢測能力的提升 以及計算機輔助設計 臺灣模具廠商供應對象已由傳統(tǒng)的民 用家電 五金業(yè)和汽機車運輸工具業(yè) 提升到計算機與電子 通信與光電等精 密模具 并發(fā)展出汽機車用大型鈑金沖壓 大型塑料射出及精密鍛造等模具 1 3 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 20 世紀 80 年代開始 發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來 并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門 其產值已超過機床工業(yè)的產值 改革開放以來 我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速 近年來 每年都以 15 的增長速度快速發(fā)展 許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展 加大了用于技術進步的投入力度 將技術進 步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力 此外 許多科研機構和大專院校也開展了模具技 術的研究與開發(fā) 模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國成為世界超級制造大國的重要 原因 今后 我國要發(fā)展成為世界制造強國 仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展 成為模具制造強國 2 成型工藝分析 2 1 充電器外殼零件圖 圖 1 塑料充電器外殼零件圖 2 2 塑件的工藝性分析 2 2 1功能分析 功能設計是要求塑件應具有滿足使用目的功能 并達到一定的技術指標 該 塑件是日用品 要承受一定的外力 所以對制件的塑性有一定的要求 如屈服強度 摩 擦因素等 塑件的工作溫度是室溫 這使得在材料選擇時對熱變形溫度 脆化溫度 分 解溫度的要求降低 作為一種日用品 生產批量應該是大批大量生產 這樣 就必 須考慮生產成本和模具壽命 在材料的選擇時要綜合各種因素 此外 塑料都會老 化 還要考慮其氧化性 2 2 2塑件的原材料分析 ABS 樹脂是丙烯腈 A 丁二烯 B 和苯乙烯 S 三種單體的共聚物 ABS 樹脂保持了苯乙烯的優(yōu)良電性能和易加工成型性 又增加了彈性 強度 丁二烯的特性 耐熱和耐腐蝕性 丙烯腈的優(yōu)良性能 且表面硬度高 耐 化學性好 同時通過改變上述三種組分的比例 可改變 ABS 的各種性能 故 ABS 工程塑料具有廣泛用途 主要用于機械 電氣 紡織 汽車和造船等工業(yè) 允許使用溫度范圍 40 到 80 ABS 塑料機械強度與耐熱性在通用塑膠原料中極為優(yōu)秀 表面光澤度 表面 噴涂及電鍍性佳 具有吸濕性 底色為黃色 一般的成型塑料制品需要染色 用途 適于制作一般機械零件 減磨耐磨零件 傳動零件和電訊零件 成型特性 1 無定形料 流動性中等 吸濕大 必須充分干燥 表面要求光澤的塑件須長 時間預熱干燥 80 90 度 3 小時 2 宜取高料溫 高模溫 但料溫過高易分解 分解溫度為 270 度 對精度較 高的塑件 模溫宜取 50 60 度 對高光澤 耐熱塑件 模溫宜取 60 80 度 3 如需解決夾水紋 需提高材料的流動性 采取高料溫 高模溫 或者改 變入水位等方法 4 如成形耐熱級或阻燃級材料 生產 3 7 天后模具表面會殘存塑料分解物 導致模具表面發(fā)亮 需對模具及時進行清理 同時模具表面需增加排氣位置 ABS 樹脂是目前產量最大 應用最廣泛的聚合物 ABS 工程塑料一般是不 透明的 外觀呈淺象牙色 無毒 無味 兼有韌 硬 剛的特性 燃燒緩慢 火焰呈黃色 有黑煙 燃燒后塑料軟化 燒焦 發(fā)出特殊的肉桂氣味 但無熔 融滴落現(xiàn)象 ABS 工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能 有極好的沖擊強度 尺寸穩(wěn)定性好 電性能 耐磨性 抗化學藥品性 染色性 成型加工和機械加工較好 ABS 樹 脂耐水 無機鹽 堿和酸類 不溶于大部分醇類和烴類溶劑 而容易溶于醛 酮 酯和某些氯代烴中 ABS 工程塑料的缺點 熱變形溫度較低 可燃 耐熱性較差 綜合上述 塑件可以注射成型 2 2 3尺寸精度分析 從零件圖上分析 該零件的形狀比較簡單 但三側面都有圓孔 模具設計時 須設置側向分型面等復雜機構 該零件的主要尺寸精度為 IT8 級 由以上分析 可見 該零件的尺寸精度要求不是很高 對應模具相關零件的尺寸加工可以保 證 從塑件厚度上來看 厚度為 4mm 塑件均勻 比較容易注射成型 2 2 4表面質量分析 該零件的表面除表面粗糙度為 Ra1 6um 要求不得有毛刺 沒有其他特別 的表面質量要求 故比較容易實現(xiàn) 2 3 模塑設備的選擇 按塑化方式 即塑化用的零部件及原理 不同 注射機可分為柱塞式和螺桿式 兩大類注射機 螺桿式注射機 先是動模部分和定模部分合模 接著注射油缸活塞推動螺 桿按要求的注射壓力和注射速度將已塑化好的塑料經噴嘴及模具的澆注系統(tǒng)射 入型腔 當塑科充滿型腔后 螺桿繼續(xù)對塑料保持一定的壓力 促使塑料補充 塑件冷卻收縮所需之料 同時阻止塑料倒流 經一定時問的保壓后 注射油缸 活塞壓力消失 螺桿開始轉動 這時 由料斗落入科簡的塑料在料簡中塑化 當模具型腔內的塑件冷卻定型后 摸具打開 在模具推出機構的作用下 塑件 由模具型芯中脫出 柱塞式注射機 由注射機的合模機構帶動模具的動模部分與定模部分合模 然后注射機的柱塞將塑料推進到加料筒中 使其熔融成粘流態(tài) 在高壓下 高 速地通過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入型腔 充滿型腔的熔體在型腔中保壓冷卻 定型 然后 柱塞復位 料斗中的塑料又落入料筒 合模機構帶動動模部分把 模具打開 由推件板把塑件由型芯上推下 模塑設備的選擇主要依據注射量 因此需計算塑件的質量 經計算 塑件 的體積 V 21 13 根據設計手冊可查得 ABS 的密度為 1 05g 故塑件的質3cm3cm 量為 W 22 2X2 44 4g 根據以上因素及計算結果 考慮塑件的外形尺寸 注射時所需壓力和一般工 廠的現(xiàn)有設備等情況 本模具采用一模兩腔的模具結構 注射機為 XS Z 60 滿 足要求 但注射機為 XS Z 60 是柱塞式注射機的成型機 而螺桿式注射機額定注射 量最小的型號為 XS ZY 125 2 4 塑件注射工藝參數的確定 根據設計手冊并參考工廠實際應用的情況 增強 ABS 的成型工藝參數可作為 如下選擇 1 預熱 溫度 80 85 時間 2 3h 2 料筒溫度 后段 150 170 中段 165 180 前段 180 200 3 噴嘴溫度 170 180 4 模具溫度 50 80 5 注射壓力 60 100Mpa 6 成型時間 注射時間 20 90s 高壓時間 0 5s 冷卻時間 20 120s 總周期 50 220s 7 螺桿轉速 30r min 上述工藝參數在試模時需作適當調整 2 5 注射模的結構設計 2 5 1分型面的選擇 如何確定分型面 需要考慮的因素比較復雜 由于分型面受到塑件在模具 中的成型位置 澆注系統(tǒng)設計 塑件的結構工藝性及精度 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 面時應綜合分析比較 選擇分型面時一般應遵循以下幾項原則 1 分型面應選在塑件外形最大輪廓處 2 便于塑件順利脫模 盡量使塑件開模時留在動模一邊 3 保證塑件的精度要求 4 滿足塑件的外觀質量要求 5 便于模具加工制造 6 有利于防止溢料 7 有利于排氣的效果 該塑件分型面沒有懸念 就選取在塑件投影面積最大處 圖2 分型面 2 5 2確定型腔的排列方式 本塑件在注射時采用一模兩腔 考慮到模具成型零件和出模方式的設計 模具的型腔排列方如圖 3 所示 圖 3 型腔的排樣 2 5 3澆注系統(tǒng)的設計 注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機噴嘴到型腔之間的進料通道 它的 作用是將熔體平穩(wěn)的引入到型腔 并在填充的過程中將壓力傳遞到型腔的各部 位 以獲得組織致密 外形清晰 表面光潔和尺寸穩(wěn)定的塑件 因此澆注系統(tǒng) 的設計直接關系到注射成型的效率和塑件的質量 澆注系統(tǒng)可分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩大類 普通澆注系統(tǒng)的組成 注射模的澆注系統(tǒng)均由主流道 分流道 澆口及冷料穴四部分組成 1 主流道 主流道是指從注射機噴嘴與模具接觸處開始到有分流道為止的一段料流通 道 它起到將熔體從噴嘴引入模具的作用 主流道尺寸的大小直接影響熔體的 流動速度的填充時間 2 分流道 分流道是主流道與型腔進料口之間的一段流道 主要起分流和轉向作用 即將熔體由主流道分流到各個型腔的過渡通道 也是澆注系統(tǒng)的斷面變化和熔 體流動轉向的過渡通道 3 澆口 澆口是指料流進入型腔前最狹窄部分 也是澆注系統(tǒng)中最短的一段 其尺 寸狹小且短 目的是使料流進入型腔前加速 便于充滿型腔 且又利于封閉型 腔口 防止熔體倒流 另外 也便于成型后冷料與塑件分離 4 冷料穴 在每個注射成型周期開始時 最前端的料接觸低溫模具后會降溫 變硬被 稱之為冷料 為防止此冷料堵塞澆口或影響制件的質量而設置的冷料穴 其作 用就是儲藏泠料 冷料穴一般設在主流道的末端 有時在分流道的末端也增設 冷料穴 澆注系統(tǒng)設計的基本原則 1 必須了解塑料的工藝特性 2 排氣良好 3 防止型芯和塑件變形 4 減少熔體流程和塑料耗量 5 修整方便并保正塑件的外觀質量 6 要求熱量及壓力損失最小 2 5 4主流道設計 1 為便于凝料從主流道中拔出主流道設計成圓錐形 2 主流道與分流道結合處采用圓角過度 其半徑 R 為 1 3mm 3 在保證塑件成型良好的前提下 主流道的長度 L 應盡量短 L 不超 過 60mm 4 設置主流道襯套 根據以上原則得 主流道尺寸 主流道是一端與注射機噴嘴相接觸 另一端與分流道相連的一段 帶有錐度的流動通道 根據設計手冊查XS ZY 125型注射機噴嘴的有關尺寸 噴嘴孔徑為d 4mm 噴嘴前端球面半徑R 12mm 根據模具主流道與噴嘴 SR SR1 1 2 mm 和 d d1 0 5 1 mm 取主流 道球面半徑 SR 13mm 小端直徑 d 4 5mm 經過計算大端直徑為 10 5mm 為了便于將凝料從主流道中拔出 將主流道設計成圓錐形其斜度為1至3度 經換算主流道 為了使熔料順利進入分流道 可在主流道出料斷設計半徑r 5 mm的圓弧過 渡 主流道襯套的形式 主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸 屬易損件 對材料要求較嚴 因而模具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式 澆口套 以便有 效的選用優(yōu)質鋼材單獨進行加工和熱處理 澆口套都是標準件 只需去買就行 了 常用澆口套分為有托澆口套和無托澆口套兩種下圖為前者 有托澆口套用 于配裝定位圈 由于注射機的噴嘴圓弧半徑為12mm 所以澆口套的為R13mm 如 圖4所示 圖 4 主流道襯套 分流道和膠口如下圖 2 5 8澆注系統(tǒng)的平衡 對于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式 設計應盡量保證 所有的型腔同時得到均一的充填和成型 一般在塑件形狀及模具結構允許的情 況下 應將從主流道到各個型腔的分流道設計成長度相等 形狀及截面尺寸相 同 型腔布局為平衡式 的形式 否則就需要通過調節(jié)澆口尺寸使各澆口的流 量及成型工藝條件達到一致 這就是澆注系統(tǒng)的平衡 顯然 我們設計的模具 是平衡式的 即從主流道到各個型腔的分流道的長度相等 形狀及截面尺寸都 相同 2 5 9推件機構的設計 推出機構 把塑件及澆注系統(tǒng)從從型腔中或型芯上脫出來的機構 推出機構組成 推出部件 推桿 拉料桿 復位桿 推桿固定板 推桿墊 板 限位釘 推出導向部件 推桿導柱 推桿導套 復位部件 復位桿 推出機構設計原則 制件推出 頂出 是注射成型過程中的最后一個環(huán)節(jié) 推出質量的好壞將 最后決定制品的質量 因此 制品的推出是不可忽視的 在設計推出脫模機構 時應遵循下列原則 1 推出機構應盡量設置在動模一側 由于推出機構的動作是通過裝在注射 機合模機構上的頂桿來驅動的 所以一般情況下 推出機構設在動模一側 正 因如此 在分型面設計時應盡量注意 開模后使塑件能留在動模一側 2 保證塑件不因推出而變形損壞 為了保證塑件在推出過程中不變形 不 損壞 設計時應仔細分析塑件對模具的包緊力和粘附力的大小 合理的選擇推 出方式及推出位置 推力點應作用在制品剛性好的部位 如筋部 凸緣 殼體 形制品的壁緣處 盡量避免推力點作用在制品的薄平面上 防止制件破裂 穿 孔 如殼體形制件及筒形制件多采用推板推出 從而使塑件受力均勻 不變形 不損壞 3 機構簡單動作可靠 推出機構應使推出動作可靠 靈活 制造方便 機 構本身要有足夠的強度 剛度和硬度 以承受推出過程中的各種力的作用 確 保塑件順利脫模 4 良好的塑件外觀 推出塑件的位置應盡量設在塑件內部 或隱蔽面和非 裝飾面 對于透明塑件尤其要注意頂出位置和頂出形式的選擇 以免推出痕跡 影響塑件的外觀質量 5 合模時的正確復位 設計推出機構時 還必須考慮合模時機構的正確復 位 并保證不與其他模具零件相干涉 推出機構的種類按動力來源可分為手動 推出 機動推出 液壓氣動推出機構 6 把塑件推出模具 10mm 左右 如果脫模斜度較大時可以頂出塑件深度的 2 3 就可以了 本套模具的推出機構為機動推出 形式較為簡單 型腔有10個直徑為5 頂針 和2個直徑為4 的推筒 其布置形式見圖8 圖 8 推桿的分布 2 5 10成型零件結構設計 1 凹模結構設計 凹模的結構形式 1 整體式凹模 凹模由整塊材料構成 結構特點 牢固 不易變形 塑件質量好 適用范圍 形狀簡單或形狀復雜但凹模可用電火花和數控加工的中小型塑 件 大型模具不易采用整體式結構 1 不便于加工 維修困難 2 大件不易熱處理 淬不透 3 模 具生產周期長 成本高 4 切削量太大 浪費鋼材 5 搬運不便 2 整體嵌入式凹模 凹模由整塊金屬材料加工成并鑲入模套中 結構特點 型腔尺寸小 凹模鑲件外形多為旋轉體 更換方便 適用范圍 塑件尺寸較小的多型腔模具 裝配情況 過渡配合 H7 js6 較松過渡配合 H7 n6 較緊過渡配合 H7 m6 介于二者之間 3 局部鑲嵌式凹模 將凹模中易磨損的部位做成鑲件嵌入模體中 結構特點 易磨損鑲件部分易加工易更換 大面積鑲拼凹模 凹模由許多拼塊鑲制組合而成 組合目的 滿足大型塑件凸凹形狀的需求 便于機加 維修 拋光 研磨 熱處理以及節(jié)約貴重模具鋼材 適用范圍 廣泛應用于大型塑件上 根據鑲拼方式的不同可分為 2 凸模結構設計 1 整體式型芯 2 組合式型芯 型芯采用拼塊組合 型芯采用拼塊組合 適用范圍 塑件內型較復雜的情況 優(yōu)缺點 節(jié)約貴重金屬 減少加工量 拼接處必須牢靠嚴密 根據以上凹凸模結構形式與分析 結合塑件的結構圖 1 與 2 看出本 塑件比較簡單 精度要求不高 本模具采用一模兩件的結構形式 考慮加工的難 易程度和材料的價值利用等因素 凹凸模采用整體結構 其結構形式 加工工藝過程 1 備料 材料 45 鋼 m51825 2 熱處理 退火 240 HBS 3 刨 銑 平面 刨 銑 六個平面后劃線 4 磨平面 磨上 下平面保證尺寸 50 2mm 磨兩端面至尺寸 250 2mm 磨兩 側面保證尺寸 180 2mm 5 鉗工劃線 劃 40mm 32mm 和與其連接的直線 6 銑削 按劃 40mm 與 32mm 之間和中間近似矩形銑削深度 2mm 7 檢驗 8 熱處理 淬火 9 磨削 磨上 下平面 兩端面 兩側面至尺寸要求 10 點火花 對型腔的表面進行加工 表面粗糙度 0 8 1 6um 之間 11 鉗工 進行拋光 3 模具的有關計算 3 1 型腔和型芯工作尺寸計算 本塑件中成型零件工作尺寸均采用平均法計算 查表得 ABS 塑料的收縮率 為 所以平均收縮率為 8 0 3 0maxmin SS 考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件 模具 52 cp 制造公差取 z a 型腔工作尺寸計算 根據型腔徑向尺寸計算公式 zcpsMSL 043 現(xiàn)對有關尺寸進行計算 4 0563 zcpsMSL 043 3 4 0 5 6 38 02 3 mm 8 06 8 0716 zcpsMSL 043 3 8 0 5 176 02 9 mm02 671 根據型腔深度尺寸計算公式 可得 ZCPsmSH 032 038 64 ZCPsmSH 03 038 2 5 062 mm013 4 b 型芯工作尺寸計算 根據型芯徑向尺寸計算公式 對有關尺寸進行計 043zcpsmSHL 算 014 87 043zcpsmSHL 0314 5 17 mm038 c 型孔之間的中心距 根據中心距計算公式 對有關尺寸計算 2zCPsmS 01 2945 zPsC 310 2 5 0 mm94 3 2 型腔側壁厚度和底版厚度計算 模具對強度和剛度都有要求 如果型腔側壁厚度和底板厚度不夠 當型 腔中產生的內應力超過型腔材料的許用應力時 型腔即發(fā)生強度破壞 與此 同時 剛度不足則發(fā)生過大的彈性變形 從而產生溢料及和影響塑件尺寸及 成型精度 也可能導致脫模困難等 但實踐和理論分析證明 模具對強度及 剛度的要求也并非要同時兼顧 對大尺寸型腔 剛度不足是主要矛盾 應按 剛度條件計算型腔壁厚和底板厚度 對小尺寸型腔 強度不夠則是主要矛盾 應 按強度條件計算型腔壁厚和底版厚度 由于本塑件型腔的尺寸屬于小尺寸 型腔 且采用整體式結構 所以根據整體式型腔壁厚的經驗公式得 mLmLS 10259 0172 0 強 8 35 考慮到凹模板上還需安放導向機構等 故取凹模板的外形尺寸為 m1605 根據支承板厚度的經驗數據 得 bt5 4 強 代入公式計算得 0mt24 強 考慮到模具整體的結構協(xié)調 取 5 4 模架的選擇 型腔模板的長度為 SAL 40m752075m 型腔模板的寬度為 BtN2161 式中 L 型腔模板的長度 N 型腔模板的寬度 S 型腔至模板邊緣壁厚 A 型腔長度 B 型腔寬度 1 確定模架組合形式 2 確定型腔壁厚 3 計算型腔模板周界限 把本模具型腔近似看成如圖 9 所示結構 圖 9 動模板的長寬 根據上述計算公式算出的結果查模具設計手冊可得有關標準件的尺寸 選擇的模架為 CI 型 如圖 10 圖 10 標準模架 動定模座板 m25403 動模板 m925 定模板 8 墊塊 48 推桿固定板 11 推板支撐板 2040 導柱 d6 導套 md241 復位桿 0 六角螺釘 8 M10 內六角螺釘 4 M6 根據支承與固定零件的設計中提供的經驗數據 動模座板 墊塊 mh251 動模板 推桿支撐板 定模板 mC80 mB90 h20 A80 定模座板 h51 32hC 因而模具的閉合高度為 BAH 11 mm809258025 3 5 注射機的校核 5 1 最大注射量的校核 注射機的最大注射量指注射機一次注射塑料的最大容積 選擇注射機時 必須保證塑件連同凝料 飛邊在內的質量或體積吧大于注射機的最大注射量 否則 就會使塑件成型吧完整或內部組織疏松 塑件強度降低 校核公式 pKmn 1的 注 射 條 件所 以 滿 足 Kmn ccmp 1 331 0258 48290 5 2 注射壓力的校核 注射壓力校核的目的是校驗注射機的最大注射壓力能否滿足塑件成型的需 要 注射機的的最大壓力應大于或等于塑件成型時所需的注射壓力 即 p max 因注射機的最大注射壓力 塑件的成型壓力 滿足要求 MPa120max MPa50 5 3 鎖模力的校核 當高壓熔體充滿模具型腔時 會在型腔內產生很大的力 迫使模具沿分型 面脹開 這個力的大小等于塑件及澆注系統(tǒng)在分型面投影面積的之和乘以模具 型腔內熔體壓力 它要小于注射機的額定鎖模力 才能保證注射時不發(fā)生溢pF 料現(xiàn)象 即 pSAnPF 1 因本塑件模具型腔數目 單個塑件在分型面上的投影面積2 澆注系統(tǒng)在分型面上投影面積 型腔內熔體壓力2145mA 214 50m 代入公式得 注射機的公稱鎖模力 MPa0MPaFs19 MPaFp90 所以滿足要求 5 4 模具外形尺寸校核 模具的外形尺寸應小于注射機的拉桿距離 否則無法安裝 同時 模具的 座板尺寸不能超過注射機的模板尺寸 查模具設計手冊得 XS ZY 125 的拉桿空 間為 動 定模固定板尺寸為 本模具的外m2906 m4582 形尺寸為 動 定模座板的尺寸為 通過比較45 03 可知滿足要求 5 5 模具厚度校核 模具總厚度要位于注射機可安裝的最大厚度和最小厚度之間 查模具設計 手冊得 XS ZY 125 的安裝厚度在 之間 而本模具的厚度為m30 2 滿足要求 m30 5 5 開模行程的校核 開模行程指模具開合過程中 注射機移動模板的距離 本模具是單分型面 注射模 由校核公式 mhS10 521 因塑件脫模所需的推出距離 包括澆注系統(tǒng)在內的制件高度 代入得 注射機的最大開模行程 mh521 mh601 mS30 所以滿足要求 5 6 推出機構的校核 查模具設計手冊可知 XS ZY 125 是兩側雙頂桿機械推出裝置 頂桿的距離 由于動模座板的尺寸為 座板與墊板的單邊接觸mL230 m250 寬度太窄 不符合要求 1 所以把 XS ZY 125 注射機換成相關參數相同 中心頂桿機械推出裝置的 XZ 800 注射機 總 結 隨著經濟的發(fā)展 塑料工業(yè)將繼續(xù)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢 塑料制件在我們生 活用品中占居重要地位 在設計中我們不僅僅要把模具設計出來也要考慮它經 濟性 本套模具大部分非標零件采用 45 剛 經濟適用 滿足設計要求 本設計對塑件進行工藝分析之后 對成型塑件的模具結構進行了必要的計 算和詳細的設計 其中包括分面的選擇 澆注系統(tǒng) 推出機構的設計 成型零 部件的計算等 最后對所選注塑機進行校核 順利如期的完成本次畢業(yè)設計給了我很大的信心 讓我了解專業(yè)知識的同 時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心 但在設計計算中經常用很多的經驗公式 公式與公式之間存在差異 計算結果又有很大差距 尤其壁厚計算相當明顯 原則與原則之間也存在沖突 特別是分型面的選擇 故許多知識需在以后的工 作中學習積累 參考文獻 1 楊安 塑料成型工藝與模具設計 北京理工大學出版社 2007 2 李舒燕 林承全 模具制造工藝 湖北科學技術出版社 2008 3 陳劍鶴 模具設計基礎 機械工業(yè)出版社 2008 4 翁其金 塑料模塑工藝與塑料模設計 M 北京 機械工業(yè)出版社 2001 5 屈華昌 塑料成型工藝與模具設計 機械工業(yè)出版社 1995 6 彭建聲 簡明模具工實用技術手冊 機械工業(yè)出版社 1993 7 唐志玉 模具設計師指南 國防工業(yè)出版社 1999 8 塑料模設計手冊 編寫組 塑料模設計手冊 機械工業(yè)出版社 1994 9 賈潤禮 程志遠 實用注塑模設計手冊 中國輕工業(yè)出版社 2000 10 廖念釗 互換性與技術測量 中國計量出版社 1991 11 黃毅宏 模具制造工藝 機械工業(yè)出版社 1999 12 模具制造手冊編寫組 模具制造手冊 機械工業(yè)出版社 1996 致 謝 經過兩個月的忙碌和工作 本次畢業(yè)論文設計已經接近尾聲 完成一個專 科生的畢業(yè)論文 由于經驗的匱乏 難免有許多考慮不周全的地方 如果沒有 導師的督促指導 以及一起工作的同學們的支持 想要完成這個設計是難以想 象的 在這次畢業(yè)設計中通過參考 查閱各種有關模具方面的資料 得到了老師 的親切關懷和耐心的指導 特別是模具在設計中遇到的具體問題 使我在這短 暫的時間里 對模具的認識有了一個質的飛躍 在論文寫作過程中 得到了老師的親切關懷和耐心的指導 老師嚴肅的科 學態(tài)度 嚴謹的治學精神 精益求精的工作作風 深深地感染和激勵著我 從 課題的選擇到項目的最終完成 老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持 多少個日日夜夜 老師在給我以精心指導 治學嚴謹和科學研究的精神也是我 永遠學習的榜樣 并將積極影響我今后的學習和工作 在此謹向老師致以誠摯 的謝意和崇高的敬意 從陌生到開始接觸 從了解到熟悉 這是每個人學習事物所必經的一般過 程 我對模具的認識過程亦是如此 在論文即將完成之際 我的心情無法平靜 從開始進入課題到論文的順利 完成 有多少可敬的師長 同學 朋友給了我無言的幫助 在這里請接受我誠 摯的謝意