滑轮注塑模模具设计毕业设计论文Word格式文档下载.docx
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干燥处理:
如果加工前材料是密封的,那么就没有必要干燥。
然而,如果储存容器被打开,那么建议在85℃的热空气中干燥处理。
如果湿度大于0.2%,还需要进行105℃,12小时的真空干燥。
熔化温度:
260~290℃。
对玻璃添加剂的产品为275~280℃。
熔化温度应避免高于300℃
模具温度:
建议80℃。
模具温度将影响结晶度,而结晶度将影响产品的物理特性。
对于薄壁塑件,如果使用低于40℃的模具温度,则塑件的结晶度将随着时间而变化,为了保持塑件的几何稳定性,需要进行退火处理。
注射压力:
通常在750~1250bar,取决于材料和产品设计。
1.3PA66的注射成型过程及工艺参数
1.3.1注射成型过程
(1)成型前的准备对PA66的色泽、粒度和均匀度等进行检验且成型前须进行真空干燥(鼓风机、烘箱),干燥2h。
PA66的性能指标
密度ρ/kg.dm3
1.1
抗拉屈服强度σb/MPa
89.5
比体积ν/(dm3.kg-1)
0.91
拉伸弹性模量E/MPa
1.25-2.88x10
吸水率24h/%
0.9-1.5
抗弯强度σw/MPa
126
收缩率s/%
1.5
冲击韧度ak/(kJ.m-2)
6.5
热变形温度t/℃
82-121
硬度(HB)
R100-118
熔点t/℃
250-265
体积电阻系数ρv/(Ω.cm
4.2X10
(2)注射过程塑料在注射料筒内经过加热,塑化达到流动状态后,由模具的浇注系统进入模具的型腔成型,其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。
(3)塑件的后处理须进行调温处理,其方法为油、水、盐水,处理温度90-100℃,处理时间4h。
1.3.2注射工艺参数
(1)注射机:
螺杆式。
(2)料筒温度t/℃:
245-350。
(3)模具温度t/℃:
110-120。
(4)注射压力p/MPa:
80-130。
2.拟定模具结构形式和初选注射机
2.1分型面的确定
通过对塑件结构的形式的分析,结合分型面须选择在塑件最大轮廓面处。
2.2型腔数量和排列方式的确定
2.2.1型腔数量
由于该塑件精度不高,尺寸较小,故可采用一模多腔的结构形式,则本设计初步定为一模二腔。
2.2.2型腔排列形式的确定
由于该塑件形状较简单,质量较小,生产量大且塑件有侧凹,故采用对称排列一模二腔,这样模具结构较小,制造方便。
型腔布置如下图:
2.2.3模具结构的初步确定
有分析可知,该塑件有侧凹故模具采用侧抽芯一模二腔的注射模具结构,根据塑件结构形状推出机构初选为推件板推出或推杆推出方式,浇注系统设计时,流道采用对称平衡式,浇口采用侧浇口且开在分型面上,因此,定模部分不需要单独开设分型面取出凝料,动模部分需添加型芯固定板、推件板,故确定采用带推件板单分型面注射模。
2.3注射机型号的确定
2.3.1注射量的计算
通过Pro/E建模分析得塑件质量属性知:
塑件体积:
V塑=27.779cm³
塑件质量:
M塑=V塑=27.779x1.1=30.6g
注:
可根据参考文献[2]表9-6取1.1g/cm³
2.3.2浇注系统凝料体积的初步计算
根据经验按照塑件体积的0.2-1倍来计算,由于本次采用的浇道简单且较浅,因此,浇注系统的凝料按塑件体积的0.3倍来估算,故V总=浇注系统的凝料+2塑件体积。
V总=1.3nV塑=1.3x2x27.779=72.23cm³
2.3.3选择注射机
由式可得V公=V总/0.8=90.3cm³
根据计算,初步选择表13-1公称注射量为104cm³
,注射机型号为XS-ZY-125
注射技术要求
理论注射量/cm3
104
拉杆空间/mm
260x360
螺杆直径/mm
30
移模行程/mm
300
注射压力/MPa
150
最大模具厚度/mm
塑化能力/(g/s)
16.8
最小模具厚度/mm
200
锁模力/kn
100
模具定位孔直径/mm
喷嘴口直径/mm
4
喷嘴球直径/mm
12
2.3.4注射机的相关参数的校核
(1)注射压力校核
查表13-2PA66所需注射压力为80-130MPa这里取Po=100MPa,改注射机公称注射压力P公=150MPa注射压力安全系数K1=1.25-1.4,此处取K1=1.3.
则K1xPo=1.3x100=130MPa<
P公
故此,注射机压力合格。
(2)锁模力校核
①件在分型面上的投影面积
A塑=π(R²
-r²
)=π(12²
-6²
)=339.3m㎡
②浇注系统在分型面上的投影面积A浇,即浇道凝料(包括浇口)在分型面上的投影A浇的数值,可以按照多型腔模具的统计分析来确定,A浇是每个塑件在分型面上的投影面积A塑的0.2-0.5倍,由于本设计的流道简单,分流道相对较短,因此,凝料投影面积可以适当取小些。
此处A浇=0.2A塑=0.2x339.3=67.86mm³
③塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积
则A总=n(A塑+A浇)=2(A塑+0.2A塑)=813.32mm³
④模具型腔内的胀型力F胀
则F胀=A总xP模=814.32x35=28.5Kn
P模是型腔的平均计算压力值,通常取注射压力的20%-40%,大致范围25MPa-40MPa,由于PA66属中等黏度的塑料且塑件有精度要求,故P模取35MPa。
由表13-1可知,改注射机的公称合模力F锁=90Kn,合模力安全系数K2=1.1-1.2这里取K2=1.2。
则K2xF胀=1.2xF胀=1.2x28.5=34<
F锁
所以,注射机锁模力满足要求。
3.浇注系统的设计
3.1主浇道的设计
由于主浇道与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触,因此,采用可拆卸
换的浇口套
主流道尺寸如下:
主流道的长度一般由模具结构确定,对小型模具L应小于60mm,
则本次初选50mm.
主流道小端直径d=注射机喷嘴尺寸+(0.5-1)mm=4.5mm
主流道大端直径D=d+L主tana=8mm
主流道球面半径SR=注射机喷嘴球头半径+(1-2)mm=12+2=14mm
球面的配合高度h=3mm
3.1.1主流道的凝料体积
V主=L主(R主²
+r主²
+R主r主)π/3
=50(4²
+2.25²
+4x2.25)x3.14/3
=1573.3mm³
3.1.2主流道当量半径
Rn=(R主/2+r主/2)/2
=(2.25+4)/2
=3.125mm
3.1.3主流道浇口套的形式
主流道衬套为标准件课选购,主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触,易磨损。
对材料的要求严格,故以便于拆卸更换,则分开来设计。
同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。
本设计中浇口套采用碳素工具钢T10A,热处理淬火表面硬度50HRC-55HRC.如下图。
定位圈的结构由总装配图来确定。
3.2分流道的设计
3.2.1分流道的布置形式
为了尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低,同时还要考虑减少分流道的容积和压力平衡,因此采用平衡式分流道。
3.2.2分流道的长度
根两个型腔的结构设计,分流道长度适中40mm,
3.2.3分流道的当量直径
流过分流道的塑料质量
m=ρV塑=27.779x1.1=30.6g<
200g
但该塑件壁厚3mm-4mm之间,按图2-4的经验曲线查得D`=3.2,再根据单向分流道长度16mm由图2-5查得修正系数fl=1.01,则分流道直径经修正后为:
D=D`fl=3.32≈3mm
3.2.4分流道的截面形状
本设计采用梯形截面,其加工工艺好,且塑料的热量损失流动阻力均不大。
3.2.5分流道的尺寸
由经验值b=4-12mm,流动性好的材料可小到2mm。
则b取3mmh=2b/3=2mmr=1-3°
此处取r=1°
3.2.6分流道的表面粗糙度和脱模斜度
分流道的表面粗糙度要求不是很低,一般取Ra1.25μm-2.5μm即可,此处取1.6μm。
另外脱模斜度一般在5°
-10°
之间,由上式得脱模斜度为10.3°
,脱模斜度足够。
3.3浇口的设计
该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷,表面质量要求较高,采用一模二腔注射为便于调整充模时的剪切速率和封闭时间,因此采用侧浇口。
其界面形状简单,易于加工。
3.3.1侧浇口尺寸的确定
(1)计算侧浇口的深度
根据表2-6,可得侧浇口的深度h计算公式为:
h=nt=0.6x3=1.8mm≈2
t是塑件壁厚,这里t=3mm;
n是塑料成型系数PA66取0.6
(2)计算侧浇口的宽度
根据表2-6,可得侧浇口的宽度B的计算公式为
注;
A为凹模的内表面积(约等于塑件的外表面积)
(3)计算侧浇口的长度根据表2-6,可取侧浇口的长度L浇=0.75mm。
3.3.2侧浇口剪切速率的校核
(1)确定注射时间:
查表2-3,可取t=1.6s.
(2)计算浇口的体积流量:
q浇=V塑/t=27.779/1.6=17.36cm²
·
s¹
(3)计算浇口的剪切速率:
对于矩形浇口可得:
则,剪切速率合格。
3.4校核主流道的剪切速率
上面分别求出了塑件的体积、主流道的体积分流道的体积(浇口的体积大小可以忽略不计)以及主流道的当量半径,这样就可以校核主流道
体的剪切速率。
1)计算主流道的体积流量
q主=(V主+V分+nV塑)/t
=(1.573+6+2x27.779)/1.6
=39.47
2)计算主流道的剪切速率
主流道的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率
之间,所以,主流道的剪切速率合格。
3.5选择推出方式
该塑件为簿壁塑件,综合各个因素,选定为推板、推杆推出机构,如下图。
为了防止推板刮伤凸模,推板内孔应比凸模成型部分大
外,将凸模和推板的配合做成锥面,以防止因推板偏心而出现飞边,其单边斜度
左右为易。
4、成型零件工作尺寸计算
成形零部件工作尺寸是指直接用来构成塑件型面的尺寸,例如型腔和型芯的径向尺寸、深度和高度尺寸、孔间距尺寸、孔或凸台制某成形表面的距离尺寸等。
该塑件的工作尺寸有型腔,型芯。
它的工作尺寸均按平均法计算。
查表《塑料模设计手册》表1-4塑料pa66的平均收缩率为1.5%
塑件的总误差是由塑件的成形误差、塑料收缩率波动引起的塑件尺寸误差、模具成形零件的制造误差、模具成形零件的最大磨损量和模具安装配合间隙的变化而引起的塑件尺寸误差的总合。
一般情况下,塑料收缩率波动和成形零件的制造公差是影响塑件尺寸和精度的主要原应。
对于大型塑件,其塑料收缩率对塑件的尺寸公差影响最大,应稳定成形工艺条件,并选择波动较小的塑料来减小塑件的成形误差;
对于中小型塑件,成形零件的制造误差对塑件的尺寸影响最大,应提高模具精度等级来减小成形误差。
通过分析该塑件,模具的制造公差和塑料的收缩率是主要影响因素。
根据该制件尺寸公差要求,模具的制造公差取δz=Δ/4。
在计算过程中,塑件尺寸与模具成型零件尺寸都有相关的规定,详细内容见下表:
:
型腔的计算
径向尺寸的计算
24
12
深度尺寸的计算
9
型芯的计算
4
9
型芯中心距尺寸
40
40.015
5.斜导柱等侧抽芯机构的设计
5.1斜导柱的设计与计算
一般设计时,
,最常用
,此处斜导柱倾斜角取为20°
5.1.1斜导柱的结构设计
斜导柱的形状如下图,其工作端的端部可以设计成锥台或半球形,但半球形制作较困难,则设计成锥台,但必须注意斜角
应大于斜导柱倾斜角
,通常
=
+(2°
——3°
)材料多为T8、T10等碳素钢,由于斜导柱经常与滑块摩擦,热处理要求硬度HRC
55,表面租糙度Ra
0.8μm.其余固定模板之间采用过度配合H7/m6.
5.1.2斜导柱长度与受力的计算
斜导柱的工作长度:
=8/
=23
=
=21.97
式中L——斜导柱的工作长度;
S——抽芯距;
——斜导柱的倾斜角;
H——与抽芯距s对应的开模行程
斜导柱抽芯时的受力:
=127N
——侧抽芯时斜导柱所受的弯曲力(N);
——侧抽芯时的脱模力,其大小等于抽芯力(N);
——侧抽芯时所需的开模力
由于抽拔方向与开模方向垂直,完成抽芯距所需最小开模行程为:
H=S·
=8·
=21.98mm
5.1.3抽芯距确定
S抽=h+k=6+2=8mm
式中S抽——抽芯距(mm);
h——塑件侧孔深度,该塑件侧孔深度6mm;
K——安全距离(2mm-3mm);
斜导柱的总长度与抽芯距斜导柱的直径和倾斜角以及斜导柱固定板厚度等有关。
=53+5=58mm
式中,
——斜导柱总长度(mm);
——斜导柱固定部分大端直径(mm);
h——斜导柱固定板厚度(mm);
d——斜导柱工作部分直径(mm)
s——抽芯距(mm);
斜导柱安装固定部分的长度为
=18mm
式中
——斜导柱安装固定部分的长度;
——斜导柱固定部分的直径;
5.1.4抽芯力计算
——抽芯力(N);
——塑件对钢的摩擦力,为0.1-0.3;
A——塑件包容侧型芯的面积;
P_____塑件对侧型芯的单位面积上的包紧力,模内冷却的塑件p取(0.8-1.2)x
;
_____侧型芯的脱模斜度;
5.2斜滑块(型腔)的设计
斜滑块设计(配作)如图
5.3楔紧块的设计
本模具采用楔紧块与定模板制成一体的整体式结构。
如图
5.4导滑条的设计
斜滑块的导滑长度不能太短,一般应保证滑块在完成抽拔动作后,留在导滑条中的长度不小于有效长度的
,经计算,该滑块在完成抽拔动作后留在导滑条中的长度为12mm,总的有效长度为75mm,所以导滑条的长度足够。
6.选择模架与校核
因为要考虑该副模具采用采用推件板和推杆综合推出方式及导柱、导套的布置形式等因素,根据表7-1可确定选用带推件板的直浇口B型模架。
6.1各模板尺寸的确定
(1)A板尺寸A板厚度取20mm。
(2)B板尺寸B板是型芯固定板,按模架标准板厚取40mm。
(3)C板(垫板)尺寸垫块=推出行程+推板厚度+推板固定板厚度+(5——10)mm=(27+15+13+5-10)=60-66mm,初步选定C为70mm.
(4)根据塑件在分型面上投影的面积或模仁周边尺寸,以塑件布置在推杆推出范围之内或模仁边缘保持一定距离为原则来确定模架大小。
塑件投影宽度W’≤W3-10
塑件投影长度L’≤L2-D2-30
式中常数10——推杆边缘与垫块之间的双边距离,参见表7-4
30——推杆与型腔或模仁边缘之间的双边距,参见表7-4
知,型腔表面尺寸24x64mm决定用侧浇口,塑件用推杆推件板推出,
查表7-4可求得,w3=90;
w=150;
D2=12;
L2=114;
L=150
故此,选模架为WxL=150x150mm
经上述尺寸计算,模家尺寸以确定,标记为:
C1515-20x40x70GB/T12555_2006.其他尺寸按标准标注。
6.2模架尺寸的校核
根据所选注射机来校核该模具设计的尺寸。
(1)模具平面尺寸150mmx200mm<
260mmx360mm(拉杆间距),校核合格。
(2)模具高度尺寸234mm,200mm<
234mm<
300mm(模具的最大厚度和最小厚度),校核合格。
(3)模具的开模行程,2x9+18+(5-10)=41-46mm<
300mm,校核合格
6.3模具在注射机上的安装
从标准模架外形尺寸看小于注射机拉杆空间,并采用压板固定模具,所以选注射机规格满足要求。
7.合模导向机构
合模导向机构是保证动、定模在合模时,正确的定位和导向的零件。
合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式,通常采用导柱导向。
这次我选用导柱导向。
导柱应具有硬而耐磨且不易折断的特点,硬度为50-55HRC。
导柱固定部分的表面粗糙度为Ra=0.8μm,导向部分的表面粗糙度为Ra=0.4μm。
导柱固定端与模板之间采用H7/m6的过渡配合,导柱的导向部分常采用H7/f7的间隙配合。
带肩导套用H7/m6的过度配合镶入模板,导套固定部分的粗糙度为Ra=0.8μm,导向部分的粗糙度为Ra=0.4μm。
8.模具总装配图
制品为滑轮骨架。
该模具采用斜导柱抽心机构来实现垂直分型动作。
楔紧块与定模板做成整体,确保凹模滑块19的定位锁紧。
如图:
1.动模座板2.垫块3.推板4.拉料杆5.推杆6.支撑板7.导柱8.型芯固定板9.型芯10.推件板11.直导套12.带肩导套13.定模座板14.定位圈15.连接螺钉16.浇口套17.连接螺钉18.定位销19.凹模滑块20.倒滑条21.连接螺钉22.定位销23.连接螺钉
工作原理:
模具分流道与侧浇口开设在垂直分型面上,并由滑轮骨架顶边进料。
开模时,定模板与凹模滑块分型面分型,斜导柱带动凹模滑块19做垂直和水平分型面分型。
最后,由推杆与推板10组合推出塑件制品。
合模时,由推件板带动推杆进行
结束语
经过了一年对模具专业课程的学习,自己感觉收获颇多,领会了模具设计的要领,但经此次毕业设计,方觉自身知识欠缺太多,思维局限于书本,许多实际生产方面的知识极其欠缺。
由于本人缺少实际经验,在开始设计时所选的方案都有太多漏洞,不适合实际生产,为此,从开始标准模架的选择,到最后图纸的绘制,整个设计过程中不断的修改设计方案。
在整个设计过程中,多方面查找数据、图纸及请教王老师和同学,忙碌了一个月多余,终于有了一定的成果。
回想整个过程,虽然忙碌疲惫,但收获颇多,学习到了设计模具是应注意的事项,特别学习到了怎样去思考,对以后工作有极大的帮助,为此我感到比较满意。
同时,特别感谢王老师在这段时间尽心尽责的指导帮助,才使我的设计能顺利完成,并获益匪浅!
毕竟由于能力有限,论文和图纸中难免出现错误,希望王老师批评指正。
谢辞
在整个毕业设计中,指导老师王仙萌老师从