389 底座注塑模,底座,注塑
題目：底座注塑模設計論文系 （部）：自動化系專 業(yè) 班：機械電子工程 0301班姓 名：學 號：20031100002指導老師：2007年 4月畢業(yè)設計（論文）開題報告姓名 專業(yè)班 機電 0301 系別 自動化指導教師同組姓名 、 論文題目底座注塑模設計論文課題研究背景：我國塑料模具工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產大屏幕彩電塑殼注射模具和打印機外殼注射模具；精密塑料模具方面，已能生產照相機塑料件模具等。但與國外相比還需進一步提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計水平及比例；在塑料模設計制造中全面推廣應用 CAD/CAM/CAE技術；開發(fā)新的成型工藝和快速經濟模具；提高塑料模標準化水平和標準件的使用率；應用優(yōu)質材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質量；研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程。未來的發(fā)展趨勢是：大型化、 高精密度化 、多功能復合型 、熱流道模具 、氣輔模具、 高壓注射成型。本次畢業(yè)設計研究內容：主要有以下幾點：一：底座的成型工藝參數(shù)及成型條件。包括成型的工藝參數(shù)有成型溫度、成型壓力、成型保持時間和成型的條件的選擇。二：打印機外罩設計的工藝性要求。主要四個方面：1、底座幾何形狀的要素。如：壁厚、加強筋與增強結構、支撐面與凸臺、圓角與孔、文字、符號、花紋、合葉設計及其它幾何形狀要求 2、底座的尺度精度。有影響外罩尺度精度的因素和底座的尺度公差。三：本模具型腔的設計與計算。主要包括型腔數(shù)的確定、分型面的確定、成型零部件結構形式、凹模與凸模工作尺寸計算。四：本模具零件強度設計及校核。確定模具型腔時，應考慮使其在高壓熔體的作用下具有足夠的強度與剛度，又不使模具過于笨重。五：注射機的選擇。應考慮九個方面：1、注射量的校核。2、合模力的校核。3、注射壓力的校核。4、模具高度與注射機閉合高度的關系校核。5、開模行程。6、推出裝置的校核。7、模具外型與注射機拉桿間距的關系。8、定位孔的直徑。9、噴嘴前端孔徑和球面半徑。六：本模具設計采用的標準。包括零件標準、中小型模架標準和大型模架標準。七：本模具構件設計及標準。需要四個方面的設計：1、模具構件設計與標準。構件包括支承件、導向副及定位零件，其設計與標準需查表。2、模具附加機構設計與標準。包括抽芯機構設計與標準、抽芯機構零件的設計與標準和脫模機構設計與標準。3、澆注系統(tǒng)設計。包括澆注系統(tǒng)組成及設計要求、澆注系統(tǒng)設計（主澆道、分澆道、澆口、澆口位置的選擇、冷料穴與拉料桿、排氣槽）和熱澆道設計。4、加熱與冷卻系統(tǒng)的設計。主要考慮冷卻水路形式、冷卻計算、加熱元件和加熱量計算等。重點與難點：模具的設計過程包括產品建模、工藝分析；制定模具方案、選擇模架；模具工件部件、輔助裝置和零件詳細的設計、模具總裝圖設計等部分；最終能夠生成總裝圖、部裝圖及模具零件圖。本次設計的重點與難點主要有十個方面：模具是否有良好的充填形式，制品能否全部注滿,是否達到實際最小壁厚；澆口位置與澆口數(shù)量是否最佳；流道系統(tǒng)的優(yōu)化設計；冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設計；工藝方案分析與論證；模具典型零件的加工與裝配；如何減小返修成本；如何減小塑件應力和翹曲；型腔加工仿真。畢業(yè)設計成果：設計論文、零件圖、裝配圖參考書籍1、《塑料模設計及制造》 中國機械工業(yè)教育協(xié)會 組編 機械工業(yè)出版社2、《實用模具設計與制造手冊》 許發(fā)樾 主編 機械工業(yè)出版社3、《塑料制品與模具設計》 徐佩弘 主編 中國輕工業(yè)出版社.4、《型腔模具設計與制造》 章飛 陳國平主編 化學工業(yè)出版社.5、http://old.icad.com.cn/html/2005-3-14/200531485540.asp6、http://www.21ct.cn/info/infoview.asp?id=75468指導教師（簽字）同組設計者（簽字）教研室主任（簽字）二Ｏ 年 月 日塑料工業(yè)是當今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類，因此，研究注塑模具對了解塑料產品的生產過程和提高產品質量有很大意義。本論文介紹了注射成型的基本原理，特別是單分型面注射模具的結構與工作原理，對注塑產品提出了基本的設計原則，詳細介紹了冷流道注射模具澆注系統(tǒng)、溫度調節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設計過程，并對模具強度要求做了說明。設計成型零部件以及設計合理的推出機構。對設計進行驗證主要是對注射機的相關重要參數(shù)進行驗證，包括模具閉合厚度、模具安裝尺寸、模具開模行程、注射機的鎖模力等。在校驗合格后，進行成型零件加工工藝過程的制定，既要保證塑件的質量，又要兼顧經濟性。最后則是模具的裝配環(huán)節(jié)，包括制定裝配步驟、明確注意事項等。通過本設計，可以對注塑模具有一個初步的認識，注意到設計中的某些細節(jié)問題，了解模具結構及工作原理；通過對 AutoCAD的學習，可以建立較簡單零件的零件庫，從而有效的提高工作效率。關鍵詞：生產工藝 注射模 成型零件 裝配 塑料模具 分型面AbstractPlastic industry is grows now one of quickest industry classes in the world, but casts the mold is development quick type, therefore, the research casts the mold to understand the plastic product the production process and improves the product quality to have the very big significance.This design introduced the injection takes shape the basic principle, specially single is divided the profile to inject the mold the structure and the principle of work, to cast the product to propose the basic principle of design; Introduced in detail the cold flow channel injection evil spirit mold pours the system, the temperature control system and goes against the system the design process, and has given the explanation to the mold intensity request. Design shaped parts，reasonable drawing mechanism and so on．The design should be certification．Primarily related to the injection machine of important parameters for the certification including die close thickness sizes，the name distance，injection machine of the die draw force and so on．After Qualified in check，the molding parts machining process design must ensure that the quality of Supervision taking into account the economy．Final assembly is part of the mold，which including the design of assembly steps，clear proceeding required attention．Through this design, may to cast the mold to have a preliminary understanding, notes in the design certain detail question, understands the mold structure and the principle of work; Through to the PROGRAM study, may establish the simple components the components storehouse, thus effective enhancement working efficiency.Key word: Manufacture process Injection mold Shaped parts The plastic mold Divides the profile1 緒 論1.1 我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及特點 我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產 48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5Kg 大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如天津津榮天和機電有限公司和煙臺北極星Ⅰ.K 模具有限公司制造多腔 VCD和 DVD齒輪模具，所生產的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都達到了國外同類產品的水平，而且還采用最新的齒輪設計軟件，糾正了由于成型收縮造成齒形誤差，達到了標準漸開線齒形要求。還能生產厚度僅為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 0.02mm～0.05mm，表面粗糙度 Ra0.2μm，模具質量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達 10～30 萬次，淬火鋼模達 50～1000 萬次，交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有較大差距。成型工藝方面，多材質塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29～34 英寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術，一些廠家還使用了 C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設備及技術。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達 20%以上，一般采用內熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進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不到 10%，與國外的 50%～80%相比，差距較大。 在制造技術方面，CAD/CAM/CAE 技術的應用水平上了一個新臺階，以生產家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當數(shù)量的 CAD/CAM系統(tǒng)，如美國 EDS的UGⅡ、美國 Parametric Technology公司的 Pro/Emgineer、美國 CV公司的CADS5、英國 Deltacam公司的 DOCT5、日本 HZS公司的 CRADE、以色列公司的Cimatron、美國 AC-Tech公司的 C-Mold及澳大利亞 Moldflow公司的 MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了 CAD/CAM的集成，并能支持 CAE技術對成型過程，如充模和冷卻等進行計算機模擬，取得了一定的技術經濟效益，促進和推動了我國模具CAD/CAM技術的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模 CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的 CAXA系統(tǒng)、華中理工大學開發(fā)的注塑模 HSC5.0系統(tǒng)及 CAE軟件等，這些軟件具有適應國內模具的具體情況、能在微機上應用且價格低等特點，為進一步普及模具 CAD/CAM技術創(chuàng)造了良好條件。近年來，國內已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，對模具的質量和使用壽命有著直接的重大影響，但總體使用量仍較少。塑料模具標準模架、標準推桿和彈簧等越來越廣泛得到應用，并且出現(xiàn)了一些國產的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標準化程度的商品化程度一般在 30%以下，和國外先進工業(yè)國家已達到70%～80%相比，仍有差距。據(jù)有關方面預測，模具市場的總體趨勢是平穩(wěn)向上的，在未來的模具市場中，塑料模具發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，對塑料模具提出越來越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復雜、長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時，由于近年來進口模具中，精密、大型、復雜、長壽命模具占多數(shù)，所以，從減少進口、提高國產化率角度出發(fā)，這類高檔模具在市場上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展，使各種異型材擠出模具、PVC 塑料管材接頭模具成為模具市場新的經濟增長點，高速公路的迅速發(fā)展，對汽車輪胎也提出了更高要求，因此子午線橡膠輪胎模具，特別是活絡模的發(fā)展也將高于總平均水平；以塑代木，以塑代金屬使塑料模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量巨大；家用電器行業(yè)在“十五”期間將有較大發(fā)展，特別是電冰箱、空調器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大；而電子及通訊產品方面，除了彩電等音像產品外，筆記本電腦和網(wǎng)機頂盒將有較大發(fā)展，這些都是塑料模具市場的增長點。1.2 我國塑料模具工業(yè)和今后的主要發(fā)展方向(1)提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度要求以及因高生產率要求而發(fā)展的一模多腔所致。 (2)在塑料模設計制造中全面推廣應用 CAD/CAM/CAE技術。CAD/CAM 技術已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術，近年來模具 CAD/CAM技術的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進一步普及創(chuàng)造良好的條件；基于網(wǎng)絡的 CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結構初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實際生產過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM 軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的 3D設計與成型過程的 3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。 (3)推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產價廉高質量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關鍵。氣體輔助注射成型可在保證產品質量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復雜的大型制品，模具設計和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要。(4)開發(fā)新的成型工藝和快速經濟模具。以適應多品種、少批量的生產方式。(5)提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質量和降低模具制造成本，模具標準件的應用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產；其次要逐步形成規(guī)模生產，提高商品化程度、提高標準件質量、降低成本；再次是要進一步增加標準件的規(guī)格品種。 (6)應用優(yōu)質材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質量顯得十分必要。 (7)研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模 CAD/CAM的關鍵技術之一。研究和應用多樣、調整、廉價的檢測設備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提。1.3 論文的主要研究目標及內容1.3.1 設計目標 （1） 完成底座的結構設計。（2） 完成底座的模具設計。（3） 完成底座罩零件圖和模具裝配圖的繪制。1.3.2 設計的主要內容本論文，主要是對底座外罩結構和模具設計做了研究和探討，所做的工作主要有以下幾個方面：（1） 介紹了底座在當前社會上發(fā)展的結構形式狀況，以這些情況為主要思路，設計出底座的結構形式。（2） 根據(jù)底座的結構形式，選出模具的基本模架，然后根據(jù)底座的工藝要求設計出底座的成型零件和模具所有構件。（3） 對模具進行試模、調整。以得到符合實際生產要求的模具。1.3.3 設計的關鍵技術問題在設計模具的過程中，要解決的最主要問題是，各個構件之間相互配合的問題。各個構件之間選用合適的配合的方式，使各個構件之間不發(fā)生碰撞，靈活自如，整個模具平穩(wěn)運作。2 底座材料的成型工藝參數(shù)及成型條件目前，塑件材料主要分為熱固性塑料和熱塑性材料兩大類。成型的方式有：注射、壓縮、壓注等多種。本次畢業(yè)設計采用熱塑性材料即 ABS工程塑料，注射成型。2.1 成型工藝參數(shù)塑件的成型工藝參數(shù)主要是溫度、壓力和時間三大要素。1 溫度。注射成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度等。（1） 料筒溫度 料筒溫度的選擇應保證塑料塑化良好，能順利實現(xiàn)注射，而不會引起塑料分解。（2） 噴嘴溫度 料筒和噴嘴溫度的選擇應與其它工藝條件相配合。料筒和噴嘴溫度對成型條件及塑件的物理力學性能影響十分顯著。（3） 模具溫度 模具溫度對塑件的內在性能和表現(xiàn)質量有很大影響。模具溫度根據(jù)塑件是否結晶、塑件的尺寸和結構要求等。2. 壓力。注射成型過程中的壓力包括塑化壓力和注射壓力兩種，它們都直接影響塑料的塑化和塑件的質量。（1） 塑化壓力 注射過程中塑化壓力的大小是隨塑桿的設計、塑件質量的要求以及塑件的種類等的不同而異。（2） 注射壓力 注射壓力的大小取決于注射成型機的類型、模具結構、塑件壁厚、塑件種類和注射成型工藝等。3. 時間。 一次注射成型周期包括注射時間（充模時間和保壓時間） 、閉模冷卻時間和其它時間（開模、脫模、涂脫模劑、安放嵌件、閉模等時間） 。（1） 生產中充模時間為 3～5s。注射時間中的保壓時間所占比例較大，一般約為 20～120s。在澆口處熔料凝結之前，保壓時間的長短對塑件尺寸精度有直接影響，而澆口處凝結之后則無影響。保壓時間以塑件的收縮波動范圍最小的時間為準。（2） 冷卻時間取決于塑件厚度，塑件的熱性能和結晶性能，以及模具溫度。冷卻時間約為 30～120s 范圍內。冷卻時間過長會對復雜塑件造成脫模困難。溫度、壓力和時間。這三大成型工藝控制因素，都需要根據(jù)塑料品種、塑件壁厚和形狀以及模具結構來恰當?shù)倪x定。2.2 成型條件成型條件的選擇和控制直接影響塑料的塑化流動和冷卻的溫度、壓力和相應的各個作用時間，是生產優(yōu)質塑件的主要因素。本外罩的成型條件見表 1-1。表 1-1 外罩的成型條件塑料名稱 苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物縮寫 ABS注射成型機類型 螺桿式堆密度/g·㎝ -3（不小于） 1.05計算收縮率（%） 0.5溫度/℃ 80預熱時間/h 2后段 165中段 170料筒溫度前段 190噴嘴溫度/℃ 175模具溫度/℃ 65注射壓力/MPa 80注射時間 55高壓時間 3冷卻時間 70成型時間/s總周期 128螺桿轉速/r·min -1 30適用注射機類型 螺桿、柱塞均可方法 紅外線燈烘箱溫度/℃ 70后處理時間/h 2說明 該成型條件為加工通用級 ABS料時所用。⑴塑件尺寸較小，一般精度等級，為降低成本費用，采用一模多件，并不對制品進行后加工。 3 為滿足制件的高光亮的要求與提高成型率，采用潛伏式澆口。⑶ 為了方便加工和熱處理，型腔與型芯分采用拼鑲結構。確定型腔數(shù)目根據(jù)塑件的生產批量及尺寸精度要求，采用一模八件。按照圖形所示尺寸（小溝，槽等部位簡化）塑件體積 V=9.6x11.2x8.9-(4.3+4.9)x7.6x8.9+1x(10.6-7.4)x4x2+1x0.6x9.6x2=372cm3查表塑料 PBT的密度為 1.15~2.00g/cm3單件塑件質量 m=0.372x1.5=0.56g1．型腔，型芯工作部位尺寸的確定查表 PBT塑料的收宿率 s=0.7%~01.5%，平均收宿率 s=（0.7+1.5）/2=0.5%型腔工作部位尺寸Ls0＆z 1+0.5）Ls-X△] 0＆z =[(1+s)Ls- 0.5x0.75]△/4 =16.4250.188Lm0-＆z =[(1+s)Lm- X△] 0-＆Z =13.425-0.188Hm+＆z =[(1+s)Hs-X△] ＆z =16.4250.188hs-＆z =[(1+s)hs-X△] -＆Z =15.525-0.188Cs±＆ z/2={1+s}Cs±＆ Z/2=(1+0.5)(4.9+2+43.)/2±0.75/2=8.4±0.375各工件部位尺寸計算結果見圖：通常制品中的 1mm和小于 1mm的并帶有大于 0.05mm公差部件以及 2mm和小于 2mm并帶有大于 0.1mm公差的部位不要進行收宿計算。2．選用模架⑴型腔強度和剛度的計算，為了方便加工和熱處理，其型腔可分為三部分。且可以知道型腔為整體式，因此，型腔的強度個剛度按型腔為整體式進行計算。由于型腔壁厚，計算比較麻煩，也可以參照經驗得出數(shù)據(jù)查表可知：型腔側壁厚 S=25mm ⑵選用注射機① 注射量：該塑件制品單件生產 M=0.56g澆注系統(tǒng)重量的計算可根據(jù)圖 先計算澆注系統(tǒng)的體積V=（A 1+A2）h/2=（∏r 12+∏r 22）x12.5=526.34V2=6x3[26+20+26-2(9.6/2+2.5)]=967.59V3=4x2x[52-2x(2+1+2)] =336V4=∏r 2x6x2+4x2x2x4x2=75.36+128=203.36V 總 =V+V2+V3+V4=526.34+976.59=672=2349.27粗計算澆注系統(tǒng)的質量 m=V 總 xρ=2349.29x1.5=3.52gM=0.56x8=4.48gM 總 =m+M=3.52+4.48=8.00g滿足注射量 M 機 ≧M 塑件 ρ 2/(ρ 1x0.8)式中 M 機 為額定注射量M 塑件 為塑件與澆注系統(tǒng)零料的重量和ρ 1為聚苯乙烯的密度(1.054g/cm 3)ρ 2為塑件采用塑料的密度(1.5g/cm 3)M 塑件 xρ 2/ρ 1x0.8=8x1.5/1.054x0.8=14.298② 注射壓力 P 注射 ≧P 成型查表 PBT 塑料成型時的注射壓力 P 成型 60—90Mpa② 鎖模力P 鎖 ﹥P f式中 P為塑件成型時型腔壓力 PBT 塑料的型腔壓力 P=30MPaF為澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和各型腔及澆注系統(tǒng)各型腔在分型面上的投影面積 F1=6x51.4+∏r 2=308.4+9∏=336.66F2=4x42=168F3=∏r 2/2x6+∏r 2/2=51.81F4=(11.2x9.6+2x2)x8=892.16F=F1+2F2+2F3+F4=336.28+336+103.62+892.16=1668.44根據(jù)以上分析計算以及型腔大小及位置尺寸可能模架的結構形式和規(guī)格:查表A-160-27-ZSGB/T 12556.1-1990定模板厚度A=30動模板厚度B=25墊塊厚度C =50模具厚度計算H=50+A+B+C=50+30+25+50=155模具外行尺寸=200mmX200mmX155mm5:校核注射機注射量,鎖模力,注射壓力,模具厚度的校核由于在初選注射機選用標準模架的時候是根據(jù)以上的四個技術參數(shù) 及計算壁厚等因素選用的,所以 注射量,鎖模力,注射壓力,模具厚度不必進行校核,已符合所選用注射機的要求. 開模行程的校核注射機最大開模具行程SS≥2H+h+(5-10)式中H為塑料制品高度h為澆注系統(tǒng)高度2H+h+(5-10)=2X16.425+30-7+(5-10)=33+23+10=66
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