基于UG桔形塑料包裝盒體的注塑模具設計-注射模含三維及12張CAD圖帶開題-獨家.zip

基于UG桔形塑料包裝盒體的注塑模具設計-注射模含三維及12張CAD圖帶開題-獨家.zip,基于,UG,塑料包裝,注塑,模具設計,注射,三維,12,CAD,開題,獨家 1 基于 UG 桔形塑料包裝盒體的注塑模具設計 摘要 本次設計我的課題是基于 UG 桔形塑料包裝盒體模具設計 選截面最大處做 分型面的設計 模具上設有滑塊 成型后通過推板從動模上將塑件推出 回程 時用復位桿即可 在設計時必要要對塑件的各個尺寸進行計算 還要確定精度 然后還要選 擇本設計最合適的注塑機 在校核注塑機的有關參數 比如模具閉合厚度 安 裝尺寸 開模行程 鎖模力等 每一個參數都滿足本設計的要求后才能將注塑 機的型號確定下來 要清楚詳細的表達出模具的內部結構 必須還要另附一些模具結構零件圖 剖視圖 還要用 UG 設計出整個模具的三維圖 最后還要在 CAD 中按國家的要求 導出工程圖 關鍵詞 塑件 滑塊 鎖模力 三維圖 2 ABSTRACT This design is my topic UG orange shaped plastic box body mold design choose the largest cross section of the design to make parting with the slider on the mold after forming driven by the push plate mold plastic parts will be introduced based on you can use the reset lever return Necessary in the design of the various sizes of plastic parts to be calculated but also to determine the accuracy of and then have to choose the most appropriate design of injection molding machine In checking the parameters of injection molding machines such as the thickness of the mold is closed the installation size opening stroke clamping force and so on After each parameter in order to meet the design requirements of the injection molding machine model determined To clearly express the detailed internal structure of the mold the mold structure must also attach some of the parts diagram sectional view but also with the entire mold design UG three dimensional map finally according to national requirements in CAD export drawings Keywords plastic parts slider clamping force three dimensional map 3 目錄 摘要 2 ABSTRACT 3 1 塑件技術要求及工藝分析 7 1 1 塑件技術要求 7 1 1 1 塑件零件圖 7 圖 1 1 塑件零件圖 7 1 1 2 塑件技術要求 7 1 2 塑件的工藝性分析 8 1 2 1 塑件的原材料的分析 8 1 2 2 塑件的尺寸分析 9 1 2 3 塑件表面質量分析 10 1 2 4 結構分析 10 1 2 5 計算塑件的體積和質量 10 1 3 桔形塑料包裝盒體的三維造型 10 2 分型面的選擇與澆注系統(tǒng)設計 15 2 1 分型面及型腔的選擇 15 2 2 初步確定注射機的型號 16 2 3 澆注系統(tǒng)的設計 17 2 3 1 主流道 17 2 3 2 分流道設計 17 2 3 3 澆口設計 18 2 4 澆注系統(tǒng)的計算 19 2 4 1 剪切速率的校核 19 2 4 2 主流道剪切速率校核 20 2 4 3 澆口剪切速率的校核 20 4 3 成型零部件及計算 21 3 1 型腔和型芯工作尺寸計算 21 3 2 型腔側壁厚度計算 23 4 模架的設計 25 5 推出機構設計 28 5 1 概述 28 5 2 脫模力的計算 28 5 3 推桿的設計 30 6 冷卻系統(tǒng)設計 31 6 1 溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求 31 6 2 冷卻回路尺寸的確定 31 6 3 冷卻回路的布置 32 7 注射機參數的校核 35 7 1 注射量的校核 35 7 2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 35 7 3 模具厚度 閉合高度 36 7 4 開模行程 S 的校核 36 8 模具工作過程 37 9 排氣系統(tǒng)設計 38 9 1 排氣系統(tǒng)的作用及氣體來源 39 9 2 排氣系統(tǒng)的設計要點 39 10 在 UG8 0 中的模具 CAD 40 10 1 初始化項目 40 10 2 模具坐標系 40 10 3 設置收縮率 40 10 4 創(chuàng)建模具工件 40 5 10 5 創(chuàng)建型腔布局 40 10 6 添加模架 43 10 7 添加標準件 43 10 8 創(chuàng)建澆注系統(tǒng) 43 10 9 創(chuàng)建冷卻系統(tǒng) 44 11 生成和處理工程圖 45 11 1 UG 中生成工程圖 45 11 2 用 AUTOCAD 處理工程圖 46 總結 48 致謝 49 參考文獻 50 6 1 塑件技術要求及工藝分析 1 1 塑件技術要求 1 1 1 塑件零件圖 如下圖 1 1 所示 圖 1 1 塑件零件圖 1 1 2 塑件技術要求 本次設計產品的表面比較光滑 沒有毛刺和飛邊 對表面質量要求不是很 高 相對來說還是比較容易實現 經過對塑件的分析 產品的模具設計比較簡 單 不需要利用側抽芯機構 7 1 2 塑件的工藝性分析 1 2 1 塑件的原材料的分析 ABS 成型性能主要有 一般性能 ABS 產品類型分很多種 有很多種顏色 還有很高的光澤度 不容易吸水受 潮 能與大多數材料很好的結合 燃點比較低 燃燒時火焰呈黃色 有黑煙發(fā) 出 同時還伴隨特殊的氣味 力學性能 ABS 的抗沖擊強度極好 不易直接撞擊造成材料破裂 在寒冷的天氣下也可 以使用 也很耐磨 尺寸穩(wěn)定性好 耐油 可用于中等載荷和轉速下的軸承 ABS 的力學性能最受溫度的影響 溫度的急劇上升或下降都會對力學性能造成重 大的影響 電學性能 ABS 的電絕緣性較好 幾乎不受溫度 濕度和頻率的影響 一般環(huán)境下都可 以使用 環(huán)境性能 ABS 很容易溶于有機溶劑 容易受到天氣和氣候的影響 特別是在在紫外線 的照射下 最容易發(fā)生降解 所以為了產品性能的穩(wěn)定 一般都不要將它暴露 在陽光下過長 ABS 塑料的加工性能 ABS 材料非常容易加工 因此可將它做成各種各樣的塑料產品 用通用的加 工方法也可以對它進行加工 ABS 的熔體流動性好 屬非牛頓流體 加工溫度和剪切速率對熔體的黏度都 有影響 剪切速率更為敏感 很容易吸水受潮 加工前必須對它進行干燥 在 溫度為溫度 80 85 時 大多數產品都能被干燥 同時制品在加工的時候容易產 生內應力 因此加工前要對其進行退火處理 再冷卻至室溫即可 在確定注射工藝條件時 要合理的選擇工藝參數 選擇對本設計最合適的 8 注射機 這樣才能提高成型周期和生產效率 使利潤達到最高 表 1 ABS 的注射工藝參數 料筒溫度 注 射機類 型 預熱 溫度 噴嘴 溫度 前段 后段 模具 溫度 柱 塞式 60 7 5 160 170 170 190 140 160 20 60 表 2 ABS 的注射工藝參數 注射 壓力 MPa 成型 時間 S 冷卻 時間 S 成型 周期 S 后 處理介 質 后 處理溫 度 后 處理時 間 S 60 100 15 45 15 30 40 90 熱 水浴或 鼓 風烘箱 70 2 4 表 3 ABS 的熱處理條件 塑 料 熱處理 介質 處理溫 度 制件厚 度 mm 處理時 間 min 60 70 6 30 60ABS 空氣或 水 70 77 7 120 3 60 1 2 2 塑件的尺寸分析 本設計中我們選塑件的尺寸公差為 IT3 級 對塑件進行分析可得出 該零件對尺寸精度的要求比較高 模具相關零件 的的尺寸比較容易加工 9 1 2 3 塑件表面質量分析 本次設計產品的表面比較光滑 沒有毛刺和飛邊 對表面質量要求不是很 高 相對來說還是比較容易實現 分析可知 工藝參數選擇正確合理后 很容 易滿足模具零件成型的要求 1 2 4 結構分析 見零件圖 該零件總體形狀為圓型 考慮到簡化模具結構 而且產品沒有側 凹 不需要側抽芯結構 就此看來 該零件屬于中等復雜程度 1 2 5 計算塑件的體積和質量 為了選擇對本設計正確適合的注射機 確定設計合適的模具型腔數目 必 須計算出塑件的重量 查手冊可知 ABS 的成型收縮率為 0 5 密度 1 05g cm 成型溫度 180 200 計算塑件的體積 V 59 95cm 通過軟件計算 1 計算塑件重量 W V 2 代入數值 可得 W 59 95cm 1 05g cm 62 9475g 故塑件的重量為 62 9475g 1 3 桔形塑料包裝盒體的三維造型 1 建立塑件模型 打開 UG8 0 點擊 新建 按鈕 在 單位 選擇框中選 擇 毫米 更改文件名后再保存到相應的文件夾中 單擊 確定 圖標按鈕 新文件的建立好 如圖 2 1 所示 10 圖 2 1 新建文件對話框 2 點擊 開始 按鈕 然后在菜單中選擇選擇 建模 圖標按 鈕 模具設計界面打開 再點擊 首選項 菜單 再選擇 草圖 選項 界面上會彈出 草圖首選項 界面 按照本次設計的要求將尺寸標簽改成值 把 文本高度 定位 4 然后再單擊 確定 圖標按鈕 草圖的設定 就完成了 如圖 2 2 所示 圖 2 2 標注尺寸的設置 1 選擇繪制平面 單擊 草圖 圖標按鈕 在 創(chuàng)建草圖 對話框 中的類型 選擇框中選擇 在平面上 然后再選擇 創(chuàng)建平面 單擊 指定平面 選擇 Z 軸 做為本設計的平面 在 距離 中輸入 0 如 圖 2 3 所示 單擊 確定 圖標按鈕 草圖的創(chuàng)建就完成了 11 圖 2 3 2 繪制幾何輪廓 形狀尺寸如下圖 2 4 所示 圖 2 4 3 完成上述操作后 單擊 完成草圖 圖標按鈕 完成草圖的 繪制 然后再進入三維界面 再單擊 拉伸 圖標按鈕 進入拉伸建立實體 階段 然后再選擇要拉伸的線條 再輸入要拉伸的數據 如圖 2 5 所示 然后 再單擊 確定 圖標按鈕 此次拉伸在這里就完成了 12 圖 2 5 4 接著上步操作 點擊 草圖 圖標按鈕 然后再在 創(chuàng)建草圖 對 話框的 類型 選擇框中選擇平面類型為 Y Z 平面 然后再選擇 創(chuàng)建平面 單擊 指定平面 繪制出如圖 2 6 所示的曲線 單擊 確定 圖標按鈕 草圖創(chuàng)建就完成了 圖 2 6 5 打開 UG 工具欄 再點擊圖標按鈕 在打開的 實例幾何體 對話框 中的 類型 中選擇 反射 選項 完成操作后 會顯示出如下圖 2 7 的界面 然后再單擊 確定 圖標按鈕 反射就完成了 13 圖 2 7 6 完成上述操作后 再點擊 草圖 圖標按鈕 在彈出的 創(chuàng)建草圖 對話框的類型選擇框中選擇 Y Z 平面 作為草繪平面 然后再創(chuàng)建平面 單擊 指定平面 就可以了 再按設計的要求畫出曲線 草圖的創(chuàng)建完成 7 單擊 基準平面 圖標按鈕 然后再選擇 在曲線上 然后再選擇 要選的曲線 再點擊 指定平面 按照給出的數據畫出曲線 再單擊 確定 圖標按鈕 草圖的創(chuàng)建就完成了 8 完成第 7 步的操作后 然后再選擇 邊倒圓 圖標按鈕 然后再選 擇需要倒圓的那個邊 橫截面的 半徑 輸入 4 然后再單擊確定 在這里 邊倒圓就完成了 如下圖 2 8 所示 圖 2 8 14 2 分型面的選擇與澆注系統(tǒng)設計 2 1 分型面及型腔的選擇 模具設計中 分型面的選擇決定模具的結構 分型面的選擇跟很多因素都 有關系 每個模具設計分型面的選擇都不一定相同 因此要根據自己的設計的 要求和塑件的成型要求來確定 本設計對塑件的質量和外觀都沒有特殊的要求 設計起來比較簡單 可以選擇平直分型面 不過在選擇分型面時也應該綜合分 析比較 選擇出對本次設計最合理的分型面 在設計分型面時必須要按照以下 幾個要求 1 便于塑件順利脫模 盡量使塑件開模時留在動模一邊 2 保證塑件的精度要求 3 對排氣效果的影響 4 滿足塑件的外觀質量要求 5 應選在塑件外形最大邊界處 6 便于模具加工制造 單型腔模具形狀和尺寸比較一致 結構要比多型腔的簡單 容易控制工藝 性能 成本很低 但生產率很低很低 在大批量生產的情況下 選擇多型腔的 結構形式 可以降低塑件的成本 生產效率可以得到提高 型腔數可根據很多 因素來確定 比如批量 精度 制造成本 注射機最大注射量 鎖模力等等 型腔數目的確定 也要根據很多因素來綜合考慮 比如塑件的幾何形狀 批量 注射能力 模具成本等等 澆注系統(tǒng)會對模具的型腔造成很大的影響 首先必須要為整個模具排布好 型腔 同時還要保證熔體能充填每個型腔 這樣整個塑件的質量才能穩(wěn)定可靠 為了簡單便于設計 本設計采用一模一腔 15 2 2 初步確定注射機的型號 確定本設計的注射量 通過軟件可以計算出塑料制件的單件質量 澆注系統(tǒng)的重量可根據 0 6 倍塑件體積來計算澆注系統(tǒng)的體積 計算塑件的體積 V 59 95cm 通過軟件計算 計算塑件重量 W V 3 59 95cm 1 05g cm 62 9475g 故塑件的重量為 62 9475g 滿足注射量 80 塑機 v 式中 額定注射量 機v 塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積塑 2 注射壓力 成 型注 Pp F 鎖 F A P 分 型 4 5026 55 50 251 3275 KN 式中 F 鎖 注射機的鎖模力 N A 塑件的投影面積 通過軟件可以得分 出 A 5026 55mm2 P 型腔壓力 取 P 50MP 分 型 型 通過上面的計算 然后再查有關注射機的資料可以初步選擇注塑機 XS Z 200 相關參數已經記錄下來 如下表 2 1 所示 表 2 1 注射機參數 型號 XS Z 200 型 螺桿直徑 mm 35 注射容量 cm 3或 g 200 注射壓力 N cm 3 150 鎖模力 KN 600 最大注射面積 cm 2 14 05 16 模具厚度 mm 150 550 模板行程 mm 300 噴嘴球半徑 mm 10 噴嘴孔直徑 mm 4 噴嘴伸出量 mm 20 頂出行程 mm 80 外形尺寸 m m m 3 9 X 1 3 X 1 8 2 3 澆注系統(tǒng)的設計 2 3 1 主流道 主流道是指噴嘴與模具接觸處開始到分流道的一個通道 主流道對熔體的 流動速度有很大的影響 因此在設計時必須要引起重視 主流道一般會有很多殘余的塑料 為了便于讓其脫出 我們將主流道設計 成圓錐形 錐度為一到三度就可以了 經計算可得出大端直徑 在出料端設計 半徑為三毫米的圓弧過渡 這樣熔料就比較容易進入分流道了 圖 2 3 主流道 2 3 2 分流道設計 分流道是指主流道末端與澆口之間的流動通道 分流道可以用來改變熔體 流向 讓各個型腔內的熔體流態(tài)均衡 同時也要讓相應的損失減到最低 如 熱量損失 壓力損失 分流道的形狀及尺寸要根據很多因素來確定 比如塑件的體積 塑料壁的 17 厚度 注射速度 分流道設計的長度等等 本塑件的形狀對我來說還是比較復 雜 曲面比較多并且還不對稱 通過分析判斷可知 熔料比較容易進入型腔 保證每個地方都能均勻 本設計分流道不是很長 為了方便加工 分流道選擇 圓形的 查 塑料模設計手冊 可得出半徑為三毫米 通過對本設計的綜合分析與考慮 我們選擇一個最適合本設計的分流道表 面粗糙度 Ra1 6mm 這也是最常用的 2 3 3 澆口設計 澆口是連接分流道與型腔的熔體通道 塑件想要高質量地注射成型 澆口 的設計和選擇必須要得體 常用澆口按澆口的結構形式和特點可分為以下幾種形式 1 點澆口 2 環(huán)形澆口 3 爪形澆口 4 中心澆口 5 輪輻式澆口 6 點膠口 7 直接澆口 按照本設計對塑件外表面的要求 澆口的位置和尺寸對模具的影響很大 因此在選擇前必須先要做好分析 澆口的尺寸還需要再次的修改 不管什么樣 形式的澆口 澆口的位置和尺寸都會對塑件的質量造成影響 因此在設計前 也要合理選擇澆口的開設位置 通過查書本 本次的澆口主要按照以下幾個要 求設計 1 澆口處避免彎曲和受沖擊載荷 2 避免產生噴射和蠕動 3 盡量縮短流動距離 4 應有利于型腔中氣體排出 5 必須盡量減少熔接痕 6 澆口應開設在塑件壁厚最大處 18 7 考慮分子定向影響 圖 2 4 膠口的位置 2 4 澆注系統(tǒng)的計算 2 4 1 剪切速率的校核 生產實踐表明 成型的塑件質量最好時 流道剪切速率 R 5 8 10 5 10 S 澆口的剪切速率 R 10 10 S 大多數塑料計算都可231 451 以依據以上的剪切速率 查資料可知 R 5 3 nvRq Q 為體積流量 CM S R 為澆注系統(tǒng)斷面當量半徑 CM 33n 19 2 4 2 主流道剪切速率校核 Q 0 8Q T 338 2 1 5 225 5 CM S 主 v公 3 6 T 注射時間 T 2 5 S 7 R 為主流道平均當量截面半徑 R 0 538 CM n n421d 通過計算得出 d 0 63 CM d 1 2 CM 12 R 3 1 158 9 3 14 0 2783 1 47 10 S 主 3 nvq 31 8 5 10 1 47 10 5 10 滿足條件 233 2 4 3 澆口剪切速率的校核 R 3 67 152 3 14 0 423 1 45 103 S澆 3 nvq 1 其中 澆口面積 S 4 D22 D12 9 當量面積 S R R 7mm 2當n當n 從計算結果可知 本次計算剪切速率比較小 因為本設計為一模一腔 各 種損失相對來說會小些 又因為進料速度很快 很容易成型 所以計算出的澆 口的剪切速率還是是合適的 可以用于本次設計 從以上的計算結果看 流道與澆口的尺寸取值是合理的 20 3 成型零部件及計算 本模具設計的工作尺寸都取平均值即可 先查表然后計算平均值得出 ABS 的平均收縮率為 0 5 再加上現階段國內大多數工廠模具設計的水平 本設計 就取模具制造公差 z 3 3 1 型腔和型芯工作尺寸計算 定模的結構較簡單 加工比較容易 所以定模芯采取整體式結構 其結構 見總裝圖 模具有型芯和型腔組成 對于結構相對簡單的塑件而言 成型其主體部分 就一個主體型芯 我們把它稱為主型芯 凸模 有的復雜的還分主型芯和次型 芯 主型芯有整體式和組合式的 通過對本模具的研究和分析 選擇組合式的 型芯能滿足本次設計的要求 我們用動模型芯采取組合式結構 將型芯都分開 就更容易加工了 模具的結構形式可以參考本設計的模具總裝圖 型腔徑向尺寸的確定 因為我們已知平均收縮率 S Ls 最大的尺寸 公 差 為負偏差 因此可以得出平均尺寸為 Ls Lm 是最小尺寸 公差為正偏 差 然后我們可以計算出模具型腔的平均尺寸為 Lm z 2 型腔的平均磨損量 為 c 2 用 Lm Z 表示型腔尺寸 前面我們又計算出了 ABS 平均收縮率為 0 5 Lm z 2 c 2 Ls 2 Ls 2 S 10 X 為修正系數 范圍在 0 5 到 0 75 之間 塑件公差 取 MT7 0 6 為模具制造公差 范圍在 0 15 到 0 2 之間 Lm z 2 c 2 Ls 2 Ls 2 S 1 徑向計算公式 21 L L L S 3 4 MSS 0Z 11 式中 塑件的尺寸公差 單位 L 成型零件的徑向尺寸 M 成型零件的制造公差 1 3 1 6 Z Z S 塑件的成型收縮率 L 塑件的徑向基本尺寸 單位 S 型腔計算 12 07 28 0410013846253 41 zzsm 13 07 28 0410013845213 4 zzsmLSL 型腔高度計算 07 07 28 041006918533692 zzsmHSH 14 型芯計算 22 05 0 02 4100134813 41 zzsmlSl 15 型芯高度計算 07 07 028 410054819235421 zzsmhSh 16 3 2 型腔側壁厚度計算 1 凹模型腔側壁厚度計算 本設計為組試型腔 按設計計算強度 查表按照公式可得 S R r r 2p 1 2 1 式中各參數分別為 p 50Mpa 選定值 0 05mm 160MPa r 28mm S R r r 2p 1 2 1 17 28 160 160 2 50 1 2 1 16 8mm 為了加工方便 我們就取整數 17 23 2 凹模底板厚度計算 按照條件計算可以得出型腔板厚為 P 50 Mpa r 28mm 160MPa h 1 22pr 2 1 2 1 22 50 28 2 160 1 2 17 3mm 18 所以凹模型腔側壁厚度為 18mm 24 4 模架的設計 4 1 選擇模架 在選擇模架時 關鍵參數的選擇很重要 千萬不能出錯 不然會對模具的 設計造成很大的影響 因此我們必須要根據塑件的形狀和尺寸來選擇有關參數 然后再選擇模架 參考資料 模架的選擇的三個步驟 1 確定型腔壁厚 取 S 80 2 確定模架的組合形式 3 計算型腔模板的周界尺寸 圖 4 1 周邊尺寸 25 型腔模板的長度 SAL 19 型腔模板的寬度 BtN 20 式中 L 型腔模板的長度 N 型腔模板的寬度 S 壁厚 A 型腔長度 B 型腔寬度 t 型腔間壁厚 一般壁厚 S 尺寸的 3 1 或 4 4 2 組成模架的主要零件 一 動模座板和定模座板 動定模座板起連接和固定作用 必須要能承受一定的壓力 因此足夠的強 度和剛度是模具能否完好的前提條件 二 動模板和定模板 動模版和定模版也是起固定作用 導柱和導套也需要它們來固定 支承板是墊在固定板背面的模板 可以防止型芯和型腔 導柱和導套等零 件的脫出 四 墊塊 墊塊的作用是調節(jié)模具高度 4 3 導柱的設計 導柱設計要點如下 1 導柱必須具有足夠的抗彎強度 芯部要堅韌 表面要耐磨 因此熱處理 后的低碳鋼 20 常用來做導柱的材料 也可以用碳素工具鋼 T8 T10 淬火 處理 2 為了防止導柱未導正時凸模先進入型腔與其碰撞而發(fā)生損壞 導柱的長 度一般要高出凸模端面 6 8mm 3 在本設計中 將導柱的端部設計成錐形或半球形更能滿足設計的要求 4 配合精密導柱 在這個設計中 導柱和導孔間隙配合 H7 f6 用導向銷 26 安裝孔過渡配合 H7 m6 0 8 的表面粗糙度 Ra 的部分 另外要注意 一定要防 止安裝導柱從洞里冒出 5 導柱直徑的選擇通常是基于模板的尺寸而定 導柱直徑和模板尺寸 成正比的 如果模版的尺寸越大 導柱的直徑肯定就會越大 4 4 合模導向系統(tǒng)設計 本設計采用的是導柱導向機構 它的作用是 1 導向作用 按順序完成合模動作 防止凸模發(fā)生損壞 讓合模和開模工 序能正常進行 2 定位作用 合模后保持模腔的正確形狀 3 讓運動平穩(wěn) 即使是大型模具的脫模和合模 一樣能運動平穩(wěn)靈活 4 承載作用 承受推件板和定模型腔板的重載荷 4 5 導向孔與導套 查的資料可知導向孔的設計要點如下 1 為了防止產生反壓力給導柱運動造成阻力 在設計時導向孔最好為通孔 如果導向孔必須做成盲孔時 應在盲孔側壁增設透氣孔式透氣槽 2 應倒有圓角 這樣就可以使導柱順利地進入導套 另外在設計的時候 硬度必須要低于導柱的硬度 這樣導柱就不容易受損 3 查了相關信息 我們可以看到 間隙配合導套孔的滑動部分 H8 f8 導套外徑與過渡配合 H7 m6 4 導套的安裝方式 使用固定肩 或螺釘 4 6 導柱的數量和布置 相關資料說明 導柱的選擇也是模具設計中比較重要的一個環(huán)節(jié) 導柱一 般取 2 到 4 根 在設計時要準確無誤的確定其數量和布置形式 本設計模板采 用標準模板 如導柱布置圖 4 2 27 圖 4 2 導柱布置圖 5 推出機構設計 5 1 概述 開模后將塑件推出的機構叫推出機構 本設計采用推板推出 現在在很多 模具設計中都得到了廣泛應用 也得到了很多工程師們的認可 如果設計不當 很容易產生應力集中使塑件變形 因此對于脫模斜度小的塑件 一定要增加推 板數量和接觸面積 制品的質量與推出質量的好壞密切相關 所以千萬不能小視推出機構 在 設計推出脫模機構時必須要嚴格按照以下幾個要求 1 應盡量設置在動模一側 2 保證塑件不會因為推出而變形損壞 3 機構簡單動作可靠 機構本身要有足夠的強度 剛度和硬度 確保塑件 28 可以順利脫模 4 良好的塑件外觀 5 要考慮合模時機構的正確復位 不能干擾其它零件的運動 5 2 脫模力的計算 制件從型芯上脫出時所需要的力 這一個力叫做脫模力 計算脫模力時應 考慮以下幾個因素 1 推出機構運動摩擦阻力 2 由塑件的粘附力造成的脫模阻力 3 由大氣造成的阻力 4 制品與型芯的摩擦阻力 除此之外 脫模力的大小還與很多其他因素有關 同學們可以自己去另外 查找資料 這里我就不一一列出了 在本設計中 可對脫模力進行估算 查 塑料成型加工與模具 資料可知 制件為矩形斷面所需的脫模力為 AKfESLF1 0 1 tancos822 21 22 cosin2 fK K2 量綱系數 值隨 f 和 的變化而變化 t d 壁厚與直徑之比 2 矩形制件的平均壁厚 a b 矩形型芯的斷面尺寸 S 塑料平均成型收縮率 E 塑料的彈性模量 MPa L 制件能包下型芯的長度 mm f 制件與型芯之間的摩擦系 脫模斜度 0 塑料的泊松比 29 A 盲孔制品型芯在垂直于脫模方向上的投影面積 查 塑料成型加工與模具 可知 ABS 的相關參數為 的范圍為 0 4 0 8 本設計中 就取 0 6 E 的范圍為 1100 到 1600 我們就取 1350 取 0 32 f 取 0 30 查表 8 2 脫模斜度取 140 2 3 S 1 5 L 100 20 4 180mm 該制件為通孔 所以 A 0 07384196 9645 02543 012 K NF 84 53621 2 2357894 0 8138 5 3 推桿的設計 本設計塑件通過推出機構脫模 這樣才能實現自動化 提高生產效率 本設計推出機構設計如圖 5 1 所示 它的設計原則有以下幾點 1 結構應盡量簡單 2 合模時推出機構正確復位 3 塑件在推出時不發(fā)生變形和損壞 4 應盡量使塑件留于動模一側 5 不損壞塑件的外觀質量 30 圖 5 1 推桿的設計 6 冷卻系統(tǒng)設計 6 1 溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求 模具溫度過高容易會對塑件的表面質量造成很大的影響 這樣肯定不會滿 31 足本設計的要求 本設計明確要求了塑件的外觀質量 當模具溫度不均勻時 塑件的形狀和尺寸精度會受到影響 所以本設計還需要溫度調節(jié)系統(tǒng)來調節(jié)具 體的溫度 ABS 推薦的模具溫度為 40 80 成型溫度為 160 220 模具采用 何種加熱或冷卻方式要根據塑料的品種確定 同時模具溫度要均勻 在冷卻的 時候也要同時進行冷卻 而不應該部分進行冷卻 此外 考慮要加工的復雜程 度和經濟效益 溫度調節(jié)系統(tǒng)應該是越簡單越好 同時還要降低生產和制造成 本 在注塑成型工藝過程中 塑料的充模和塑料件的定形由模具溫度直接決定 模具溫度同時還影響注塑周期和塑料件質量 因此 為了使溫度保持在一定范 圍內 就必須對模具進行有效冷卻 注射模具的溫度對模具的很多方面都有影響 其中最直接的影響就是塑件 的質量和生產率 因此 也必須對模具的溫度進行調節(jié)和控制 所以溫度調節(jié) 系統(tǒng)在本設計中必然是不能缺少的 模具溫度調節(jié)系統(tǒng)包括冷卻和加熱 對于大多數要求較低模溫的塑料 只 需設置模具的冷卻系統(tǒng) 6 2 冷卻回路尺寸的確定 計算塑件在硬化時每小時釋放的熱量 Q1 查表得 ABS 的單位流量為 30 10 4 J Kg 得 Q1 WQ 23 0 26 30 104 7 8 104 需要設計冷卻回路 冷卻回路的孔直徑的確定 32 無論什么模具 水的直徑的設計必須不大于孔 14 毫米 否則會影響熱交換性能 首先 計算塑件的平均厚度 然后再回過頭來確定水孔的直徑 通過調查獲得 的信息 當塑件為 2mm 的平均厚度 水孔直徑可取 8 10 毫米 當塑件的平均壁 厚 2 時 以 4mm 為準 水孔直徑可取 10 12 毫米 當塑件的平均厚度為 4 6MM 最好是水孔直徑 10 14 毫米 6 3 冷卻回路的布置 冷卻回路設置的原則 在一定的范圍內 冷卻水道越多越好 對應的截面尺寸越大越好 冷卻水道到型腔表面距離相當最好 水道出入口的布置 水道出入口的布置應該做到澆口處加強冷卻和冷卻水道的出入口溫差應盡 量小 應沿著塑料收縮方向設置 應避開塑件易產生熔接痕的部位 1 成型周期的確定根據制件材料為 ABS 并且制件中壁厚最大達到 3 通 過查黃虹 塑料成型加工與模具 查表 10 6 塑料制品厚度與冷卻時間的關系得 出 冷卻時間為 該制件為自動脫模 設開模時間為 再加上注st251 st62 射時間 故得本制件的成型周期為 st3 24 stT34621 2 求塑料制件在固化時每小時釋放的熱量 Q KJ h 即單位時間型腔內的總 熱量 25 11NGQW 式中 W 為塑料質量 N 每小時的注射次數 60 60 34 105 88 次 h G 每次塑料的注射量 415 0 91 10 3 0 378 單位質量的塑料制品在凝固時所放出的熱量 通過查書本 塑料成1Q 型加工與模具 中的表 10 4 可知 常用塑料熔體的單位熱流量 5 9 102 kgJ 33 將以上參數代入公式 得 hKJQ 3576 2109 5378 015 3 求冷卻水的體積流量 查書本上的公式可得 26 21 cqv Q 固化時釋放的熱量 KJ h 冷卻水的體積流量 v min 3 冷卻水的密度 kg 冷卻水的出口溫度 1 Co 冷卻水的入口溫度 2 冷卻水的比熱容 1c kgKJo 在 塑料成型加工與模具 表 10 4 查得 3 0mkg 2 41CJco 5 綜上 則 27 min 0187 52 410363qv 4 塑料成型加工與模具 表 10 1 可知 選取冷卻水的穩(wěn)定湍流速度和直徑 in 1087 3qv md3 但是由于該塑件本身的結構特點 以及型芯 型腔具體冷卻水道的布置等 等原因 見總裝配圖 我們改用小的水道孔徑 定模部分取 8 動模取 10 5 冷卻水道在管道中的流速 v 查 塑料成型加工與模具 式 10 16 有 28 smdqv 642 0 15 0 4 3 8722 34 6 冷卻管道孔壁與冷卻介質之間的傳熱膜系數 h 根據表 10 5 取系數 f 為 7 22 Co30 29 2 08 1 87 4dvh 冷卻水的密度 3 mkg 冷卻水的平均流速v d 冷卻水管道直徑 則 10278 5 642 4 187 408 80CbmkJdvfho 7 冷卻管道總傳熱面積 A 30 2 41019 2 05 8 776 36mthWQA 35 7 注射機參數的校核 7 1 注射量的校核 計算塑件的體積 V 59 95cm 通過軟件計算 計算塑件重量 W V 59 95cm 1 05g cm 62 9475g 故塑件的重量為 62 9475g 滿足注射量 80 塑機 v 式中 額定注射量 機v 塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積塑 7 2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 如果鎖模力過大 很有可能會導致整個模具出現漲模溢料現象 因此在校 核時 必須經過反復的嚴格的計算 然后再仔細認真的核對 確定無誤后再選 取 同時還必須滿足以下關系 31 An 21 式中 n 型腔數目 塑件在分型面上的投影面積1 澆注系統(tǒng)的投影面積 在分型面上 2A 注射機允許使用的最大成型面積 我們在學校學過 如果要完全能夠鎖模 注射機額定鎖模力必須大于熔體 對型腔的壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積 即 P F 32 21An 式中 P 熔體對型腔的壓力 F 注射機額定鎖模力 36 F 鎖 F A P 33 分 型 5026 55 50 251 3275 KN 式中 F 鎖 注射機的鎖模力 N A 塑件在分型面上的投影面積再分 加上和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 通過 UG 可以計算得出 A 5026 55mm2 P分 型腔壓力 取 P 50MP 型 型 7 3 模具厚度 閉合高度 模具閉合高度必須滿足以下公式 34 maxminH 式中 注射機允許的最大模厚i 注射機允許的最小模厚ax 本設計中 符合要求50391150 H 7 4 開模行程 S 的校核 模具開模后為了便制件取出 必須有足夠的開模距離 在合模過程中動模 固定板的移動距離稱為開模行程 模具的開模行程是模具設計中一個很重要的參數 設計模具時必須要對它 進行校核 以便適應模具的開模距離 查資料得 對于注射模有 35 mHS10 521max 式中 推出距離 包括澆注系統(tǒng)凝料在內的塑件高度2 經計算 符合要要求 37 8 模具工作過程 本模具設計模具工作原理 在注射機上安裝模具 動定模分別固定在注射 機的動定模板上 然后再開始合模動作 首先注射機先要將熔料注入模具型腔 通過噴嘴 然后再保壓 冷卻后塑件再成型 開模時 動模部分會隨著動板 的運動而運動 慢慢將分型面打開 當分型面完全打開后 凝料就可以從上模 中脫出了 在注塑機頂桿的作用下 頂桿通過推板將塑件和凝料系統(tǒng)頂出 在 頂出的瞬間 塑件和凝料自動分離 塑件自動脫落 實現全自動脫模的過程 合模時 隨著分型面的閉合復位桿將動模板復位 模具閉合 這樣一個完整的 模具工作過程就完成了 緊接著 又可以自動實現一個新的注射循環(huán)過程 模 具就可以反復的按照這個過程循環(huán)運動了 38 9 排氣系統(tǒng)設計 排氣是注射成型中不可缺少的一個過程 如果排氣系統(tǒng)設計不當 型腔內 會產生很大的背壓 同時會產生很大的熱量 使塑料燒焦 氣體隨著壓縮程度 的增大會滲入塑料內部 造成氣孔 組織疏松等缺陷 在塑料熔體充模過程中 模腔內除了原有的空氣外 還會產生很多其他氣 體 如水蒸氣 因此需要在分型面上開排氣槽 這樣就更方便排氣 注射模的型腔中會有大量的空氣 如果不及時排出的話 就會直接滲透到 塑件內部 使塑件產生氣孔 然后就會使塑件表面質量達不到設計的要求 造 成組織疏松 還會影響塑件的外觀質量 如果注射模具的排氣系統(tǒng)不好 這將 會給塑件的質量帶來很多危害 1 熔體充填困難 不能充滿型腔 2 形成氣孔 空洞 銀紋等質量缺陷 3 塑件出現局部碳化和燒焦 4 塑件的力學性能降低 5 影響成型周期 降低生產效率 注塑模的排氣方式主要有以下幾種 1 流道排氣 2 分型面排氣 3 鑲件配合面及側向抽芯結構排氣 4 在困氣處加冷料井 增加圓形凸起 透氣鋼排氣 本模具相對較小 且頂針和斜頂頂出機構相對較多 模具的排氣可以通過 模具分型面頂出機構與模具間的間隙等進行排氣 當注塑條件不滿足時可以增 加排氣槽 39 9 1 排氣系統(tǒng)的作用及氣體來源 在注射過程中應該將型腔中的氣體排出 否則塑件會出現氣泡 疏松等缺 陷 模具型腔中主要有以下四種氣體 1 澆注系統(tǒng)和型腔中原有的氣體 2 注射高溫下蒸發(fā)的水蒸汽 3 塑料受熱分解產生的揮發(fā)氣體 4 發(fā)生化學反應生成的氣體 9 2 排氣系統(tǒng)的設計要點 在設計排氣系統(tǒng)時必須按照以下留個要求進行設計 1 排氣速度應該與注射速度相適應 2 排氣槽設在塑料流末端 3 應設在主分型面凹模一側 4 盡量設在塑件較厚的部位 5 設在便于清理的位置 6 為了保證操作人員的安全 排氣方向應避開操作區(qū) 通過對本模具的分析和研究 型芯和型腔之間存在很大的間隙 這樣不開設排 氣槽 都可以很好的排氣 所以本設計不用開設排氣槽 40 10 在 UG7 5 中的模具 CAD 10 1 初始化項目 1 加載三維模型 首先打開 UG7 5 軟件 單擊 初始化項目 選擇 模型路徑 2 項目單位的定義 完成第一步操作后 在下拉列表中選擇毫米選項 3 然后再設置項目路徑和名稱 10 2 模具坐標系 在 注塑模向導 工具條中單擊 模具 CSYS 按鈕 然后選擇當前 WCS 10 3 設置收縮率 打開 UG 界面 找到 收縮率 按鈕 然后再單擊它 然后再在縮 放體對話框類型中的列表中選擇均勻 定義比例因子 在比例因子區(qū)域的均勻 文本框中輸入數值 1 007 10 4 創(chuàng)建模具工件 打開 UG7 5 軟件 按照要求把模具工件創(chuàng)建好 由于本設計需要截圖的地 方很多 簡單的圖在這里我就不一一截下來了 10 5 創(chuàng)建型腔布局 打開 UG 然后再在注塑模向導中單擊型腔布局選項 然后再在布局類型中 選擇矩形和平衡選項 本設計的型腔數為一個 那我們就輸入 1 再單擊開始布 局 然后在點擊自動對準中心就可以了 布局好了的圖已經截圖 如圖 10 1 所 示 41 圖 10 1 布局后的模具工件 1 設計區(qū)域 模具工件創(chuàng)建好以后 再單擊模具分型工具選項 然后再 在模具分型工具中單擊 區(qū)域分析 這時模型已經被加亮加亮 同時開模方向 也已經顯示出來 然后再計算設計區(qū)域 首先單擊 計算 按鈕 設置區(qū)域顏 色 在 檢查區(qū)域 單擊區(qū)域選項卡 取消選中內環(huán) 分型邊和不完整的環(huán) 然后單擊 設置區(qū)域顏色 設置各區(qū)顏色 定義區(qū)域型腔 如圖 10 2 所示 42 圖 10 2 檢查區(qū)域命令 2 創(chuàng)建型腔 型芯區(qū)域分型線 在 注塑模向導 單擊 模具分型工 具 系統(tǒng)彈出 模具分型工具 工具條和 分型導航器 最后再創(chuàng)建區(qū)域和創(chuàng) 建分型線復選框 這樣分型區(qū)域線就創(chuàng)建好了 3 編輯分型線 單擊 設計分型面 選項 界面就會打開 這樣就可 根據自己的產品設計出適合的分型線 4 創(chuàng)建分型面 在 設計分型面 對話框中設置區(qū)域中接受系統(tǒng)默認 的公差值 拉伸出分型面 5 創(chuàng)建型腔和型芯 在 模具分型工具 工具條中單擊 定義型腔和 型芯 在 定義型腔和型芯 的對話框中選取選擇片體區(qū)域下的所有區(qū)域選項 型腔型芯如圖 10 3 10 4 所示 圖 10 3 模具型腔零件圖 43 圖 10 4 模具型芯零件 10 6 添加模架 1 模架的加載 在 注塑模向導 單擊模架庫 系統(tǒng)彈出 模架設計 對話框 然后再為整個模具添加模架 2 創(chuàng)建模仁刀槽 10 7 添加標準件 1 定位圈的加載 打開已建好的三維模具圖 然后再單擊 標準部件庫 設置好參數 如圖 10 5 所示 圖 10 5 加載定位圈 2 加載澆口套 方法和定位圈的加載一樣 設置好參數就行了 10 8 創(chuàng)建澆注系統(tǒng) 1 創(chuàng)建分流道 在注塑模向導工具條中單擊流道選項 再把引導線和 流道通道定義好即可 2 創(chuàng)建分流道槽 3 創(chuàng)建澆口 4 創(chuàng)建澆口槽 44 10 9 創(chuàng)建冷卻系統(tǒng) 在型腔中創(chuàng)建冷卻通道 然后再單擊 模具冷卻工具 然后再在 模具冷卻工具 中單擊 冷卻標準部件庫 選項 選擇通道類型 修改尺寸 選取表面 定義通道的坐標點 然后在 模具冷卻工具 工具條中單擊 冷卻 標準部件庫 中添加水塞 密封圈 同理在定模板 動模板上創(chuàng)建冷卻通道 添加水嘴 在型芯中創(chuàng)建冷卻通道和水塞 整個模具三維圖如圖 10 6 所示 圖 23 模具的三維圖 45 11 生成和處理工程圖 11 1 UG 中生成工程圖 UG NX 是一款強大的作圖和建模軟件 他綜合了 CAD 和 CAM 等一系列常用 的功能 現在在實際生產中已經被廣泛應用 現在也是一個趨勢 以后 UG 也會 在模具制造中越來越被眾人所知 有實力的企業(yè)一般利用 CAM 直接編制 CNCE 在 數控設備上加工出模具 為了能清楚的表達出整個模具里外的結構 便于設計 和加工 模具三維立體圖創(chuàng)建好后 我們還要導出相應的工程圖 這樣就更能 清楚直觀的表達出整個模具的結構了 1 在 UG7 5 中 把需要得到工程圖的實體用格式下的移動到圖層命令移動 到新的圖層 2 點擊制圖 新建圖紙頁 定制圖紙尺寸為 A0 型號的圖紙 按照國家的設 計要求 改用第一視角投影 將需要制圖的實體再圖層中打開 1 個 然后投影 剖視 并雙擊視圖更換合適的視圖樣式 然后再關掉當前圖層 打開下一個 以此類推 3 點擊保存 在文件下拉菜單中點擊導出命令 里面的 2D Exchange 命令 把圖形導出到相應的文件夾 4 在 Auto CAD2007 中打開 按 alt f u p 清理導出圖形中的垃圾 較詳細 寫用圖層控制線型 線寬 用尺寸標注樣式和文字樣式 分別注出符合國家標 準的尺寸和尺寸公差 注寫技術要求 標題欄和明細欄的過程 如圖 11 1 所示 46 圖 11 1 exchange 命令 圖 11 2 片體命令 11 2 用 AutoCAD 處理工程圖 1 在 AutoCAD 中打開相應工程圖 首先進行圖層的設置 新建好圖層 根據圖紙類型繪制邊框 繪制表格 并保存為模板圖紙 如圖 11 3 所示 47 圖 11 3 圖層屬性管理器 圖 11 4 圖紙模板 2 編輯導出工程圖 選擇要編輯的圖線 設置當前的圖層樣式隨圖層 如圖 11 5 所示 圖 11 5 圖層特性 然后點擊圖層管理器 選擇要放置的圖層 圖中的直線線條 線寬 快速設 置的顏色 同樣在虛線上 中心線進行處理 根據國家的統(tǒng)一標準來修改圖 48 總結 從三月份到五月底 畢業(yè)設計在總體上總算是完成了 由于自己在學校的 這四年學習不是特別出色 所以本次設計也存在很多的不足之處 還希望老師 和同學參考后能及時的指出 然后在給出合理的建議 我會虛心的接納和學習 讓自己的知識水平提升到另一個高度 在本次設計的過程中我也遇到了不少的 問題 自己去圖書館查過資料 上網也找過 這期間當然也找過老師 問過同 學 他們都給出了一個合理的設計思路 當然在本次設計中也有一些自我認為 比較滿意的地方 例如導柱和澆口的設計 因為我們還是學生 缺乏很多與之 有關的實際經驗 還不是一個真正的模具設計師 所以很多東西都不是很專業(yè) 不足之處當然會很多很多 不過這些都沒關系 在以后的工作過程中 我會認 真努力的去學習和探索 爭取讓自己學到更多的知識 成為一個專業(yè)的模具設 計師 本次設計是對我的考驗 但我每步都是通過自己的努力最終完成了它 我 為此感到驕傲 走出社會以后 還有很多很多的東西需要我們自己去學習 自 己去摸索 虛心的向比我們優(yōu)秀的人請教 爭取讓自己學到更多的知識 然后 再去影響和幫助更多需要我們幫助的人 49 致謝 通過本次畢業(yè)設計 我學到了很多很多 同時我也明白了成功要自己去努 力 因為自己還沒有完全走出學校 還不是一個真正專業(yè)的模具設計師 所以 在設計的時候碰到了很多很多的問題 這里再次感謝老師給我的幫助 特別是 要感謝我的指導老師陶衛(wèi)民老師 他是一個對學生特別負責任的老師 從開題 報告到畢業(yè)設計說明書 老師親自對我們的指導不下于幾十次 每次交論文上 去自己的親自審批并標注哪里有問題后 然后再一一發(fā)郵箱給我們怎么修改 能在百忙之中抽出時間來給我們批注和修改數次 真的非常幸苦 在這里再次 感謝陶衛(wèi)民老師 謝謝您對我的熱情的指導 同時也感謝的其他幫助我的老師和同學們 他們同時都有著自己的設計要 做 還親自抽出時間來手把手教我三維模具設計 如何生成工程圖 從他們身 上我學會了人活著不光為了自己 更要用自己的已學的知識去幫助和改變一個 人 在這里再次感謝你們的幫助 謝謝 50 參考文獻 1 鐘日銘 UG NX 7 5 完全自學手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2011 2 李穎晴 UG NX 7 5 注塑模設計師基礎與范例標準教程 北京 電子工 業(yè)出版社 3 王樹勛 UG NX 注塑模具設計 北京 清華大學出版社 2009 4 李麗華 李偉 UG NX4 0 模具設計基礎與進階教程 北京 機械工業(yè)出 版社 2008 5 楊波 UG NX 7 5 曲面造型與典型范例 北京 電子工業(yè)出版社 2011 6 模具制造手冊 編寫組 模具制造手冊 第二版 M 北京 機械工業(yè)出 版社 2003 7 王樹勛 吳裕農 典型模具結構圖冊 M 廣州 華南理工大學出版社 2005 4 8 張耀宸 馬占永 機械加工工藝設計實用手冊 M 北京 國防工業(yè)出版社 2002 3 9 俞芙芳主編 塑料成型工藝與模具設計 M 武漢 華中科技大學出版社 2007 9 10 J Crawford Rubber and Plastic Engineering Design and Application Applied Publisher Ltd 1987 p 110