水果刀手柄注射模具毕业设计论文.docx
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水果刀手柄注射模具毕业设计论文
目录
第一章设计任务4
1.1塑件的成型工艺性分析5
1.1.1塑件材料PP的加工、使用性能5
1.2塑件的成型工艺参数确定5
第二章模具的基本结构6
2.1模具的基本结构及模架选择.......................................6
2.1.1确定成型方法6
2.1.2型腔布置6
2.1.3确定分型面6
2.1.4选择浇注系统7
2.1.5确定顶出方式7
2.1.6侧向抽芯机构7
2.1.7模具的结构形式7
2.1.8选择成型设备8
2.2选择模架10
2.2.1模架的结构10
2.2.2模架安装尺寸校核10
第三章模具结构、尺寸的设计计算11
3.1模具结构设计计算11
3.1.1型腔结构11
3.1.2型芯结构11
3.1.3斜导柱、滑块结构11
3.1.4模具的导向结构12
3.1.5结构强度计算(略)13
3.2模具成型尺寸设计计算13
3.2.1型腔径向尺寸14
3.2.2型腔深度尺寸14
3.2.3型芯径向尺寸15
3.2.4型腔芯高度尺寸15
3.2.5中心距尺寸16
3.3模具冷却系统16
3.4脱模力计算17
第四章模具总装图19
5.1模具总装图19
参考文献
第一章设计任务
1.1塑件的成型工艺性分析
产品图零件图如下所示
图1塑件图
图2零件图
产品名称:
削皮器刀柄
产品材料:
PP
产品数量:
较大批量生产
塑件尺寸:
如图2所示
塑件重量:
11.81克
塑件颜色:
橙色
塑件要求:
塑件外侧表面光滑,下端外沿不允许有浇口痕迹。
塑件允许最大脱模斜度0.5°
1.1.1塑件材料PP的使用、加工性能
塑件的材料采用聚丙烯,属于塑性塑料。
从使用性能上看,该塑料具有刚度好、耐水、耐热性强,其介电性能与温度和频率无关等优点,是理想的绝缘材料;从成型性能上看,该塑料吸水性能小,熔料的流动性能较好,成型容易,但收缩率大。
另外,该塑料成型时易产生缩孔、凹痕、变形等缺陷,成型温度低时,方向性明显,凝固速度较快,易产生内应力。
因此,在成型时应注意控制成型温度,浇注系统应较缓慢散热,冷却速度不宜过快。
。
1.2塑件的成型工艺参数确定
表1.2.1塑件的注射成型工艺参数
工艺参数
内容
工艺参数
内容
预热和干燥
温度80~100℃
成型时间/s
注射时间
0~5
时间0.5h
保压时间
20~60
料筒温度/℃
前段
200~220
冷却时间
15~50
中段
180~2000
总周期
35~115
后段
160~180
螺杆转速/(r/min)
48
喷嘴温度/℃
170~190
后处理
方法
室温空冷
模具温度/℃
80~90
温度/℃
20~30
注射压力/MPa
70~100
时间/h
1~2
第二章模具的基本结构及模架选择
2.1模具的基本结构
2.1.1确定成型方法
塑件采用注射成型法生产。
为保证塑件表面质量,使用点浇口成型,因此模具应为双分型面注射模(三板式注射模)。
2.1.2型腔布置
塑件形状较简单,重量较轻,生产批量较大。
所以应使用多型腔注射模具。
考虑到塑件的侧面有Φ3.0mm的圆孔,需侧向抽芯,所以模具采用一模二腔、平衡布置。
这样模具尺寸较小,制造加工方便,生产效率高,塑件成本较低。
其布置如图2所示。
图3型腔布置
2.1.3确定分型面
塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求,本实例中塑件的分型面选在最大尺寸处。
这样的选择使塑件的外表面可以在整体凹模型腔内成型,塑件大部分外表面光滑。
同时侧向抽芯容易,而且塑件脱模方便。
因此塑件选择如图3(b)所示的分型面。
图4分型面选择
2.1.4选择浇注系统
塑件采用点浇口成型,其浇注系统如图4所示。
点浇口直径为Φ0.7mm,点浇口长度为1mm,头部球R1.5mm。
分流道采用半圆截面流道,其半径R为3.5mm。
主流道为圆锥形,锥角α为3˚,上部直径与注射机喷嘴相配合,下部直径Φ6.97mm。
图5点浇口浇注系统
2.1.5确定顶出方式
由于塑件形状较为简单,不要求过高精度及形状精度,使用顶杆推出,这种方法结构简单、推出力均匀,塑件在推出时变形小,推出可靠。
2.1.6侧向抽芯机构
塑件的侧面有Φ3.0mm的圆孔,因此模具应有侧向抽芯机构,由于抽出距离较短,抽出力较小,所以采用斜导柱、滑块抽芯机构。
斜导柱装在定模板上,滑块装在动模板上。
2.1.7模具的结构形式
模具结构为双分型面注射模,如图6所示。
图6双分型面注射模模具结构
1—拉杆2—导套3—定模板(中间板)4—螺钉5—推件板6—复位杆7—动模板8—支承板9—推杆固定板10—推板11—垫块12—动模座板13—导柱14—导套15—导套16—定模做板17—脱出板18—导套19—导柱20—限位螺钉
2.1.8选择成型设备
2.1.8.1注射机的选用
选用注射机时,通常是以某塑件(或模具)实际需要的注射量和注射压力初选某一公称注射量的注射机型号,然后依次对该机型的公称锁模力、模板行程以及模具安装部分的尺寸一一进行校核。
为了保证正常的注射成型,模具每次需要的实际注射量应该小于某注射机的公称注射量,即:
式子中,
—实际塑件(包括浇注系统凝料)的总体积(
)。
由PRO/E质量特性测量,可得塑料手柄的体积为12.98cm3,考虑到设计为1模2腔,加上浇注系统的冷凝料,
=12.98×2+12.98×2×0.3=29.854
表2.1PP相关参数
材料
密度/(g/
)
注射成型类型
加工温度/
模具温度/
收缩率/%
PP
0.91
螺杆式
160-200
80--90
1.0—1.5
为了保证注射成型,注射机的注射压力要大于注射时需要的压力。
查表得ABS的注射压力为60-100Mpa取100Mpa查阅塑料模设计手册的国产注射机技术规
范及特性,可以选择XS-ZY-125卧式注塑机
表2.2XS-ZY-125型注射机的主要参数
主要技术参数项目
参数数值
主要技术参数项目
参数数值
最大注射量/cm3
104
最大模具厚度/mm
300
螺杆直径/mm
30
最大开模行程/mm
300
注射压力/Mpa
150
最小模具厚度/mm
200
注射行程/mm
160
定位圈直径/mm
100
注射方式
螺杆式
喷嘴口直径/mm
4
锁模力/KN
900
喷嘴球半径/mm
12
2.8.1.2锁模力的校核
锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力,当高压的塑料熔体充填模腔时,会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。
为此,注射机的额定锁模力必须大于该胀型力,即:
F锁
P腔xA/1000
F锁:
锁模力,kN;
P腔:
型腔压力,MPa;
A:
塑料件及流道系统在分型面上的面积,
;
型腔内压力一般为注射机压力的20%-40%左右,查表4-1取型腔压力为150MPa,两个产品加上浇注系统在分型面上投影面积约为68.995
,所以;
F锁=900KN
P腔xA/1000=124KN
所以经校核,锁模力符合要求。
2.8.1.3开模行程校核
开模行程是指从模具中取出塑料所需要的最小开合距离,用H表示,它必须小于注射机移动模板的最大行程S=300mm。
塑件脱模距离H1为6mm,塑件高度H2W为12mm定模座板与定模形腔分开距离a为111.5即可成功完成脱模所需开模行程为:
H=H1+H2+a+(5~10)=6+12+106.5+(5~10)=129..5mm---134.5mm
故经校核:
开模行程合格。
2.2选择模架
选择模架为龙记生产的细水口模具DCI2375A60B60C80型号。
2.2.1模架的结构
图7模架
2.2.2模架安装尺寸校核
模具外型尺寸为,长350mm、宽320mm、高286mm,小于注射机拉杆间距和最大模具厚度,可以方便地安装在注射机上。
第三章模具结构、尺寸的设计计算
3.1模具结构设计计算
3.1.1型腔结构
见装配图所示,型腔由定模板4、定模镶件26和滑块19共三部分组成。
定模板4和滑块19构成塑件的侧壁,定模镶件26成型塑件的顶部,而且点浇口开在定模上,这样使加工方便。
3.1.2型芯结构
模具型芯较小,直径仅为3.0mm,为使模仁加工简单,直接在动模仁上开一直径为3.03mm的半圆槽,型芯相映部分加工为半圆槽,成型部分为直径3.0mm的圆柱。
图8型芯结构
3.1.3斜导柱、滑块结构
图9斜导柱结构
(1)计算抽拔力
P1包紧力,P2摩擦力,P抽拔力
P1=ChP0=π×3×3×10-6×1×107=282.N
P=P2=μP1=0.15×282.2=42.4N=0.0422KN
(2)抽芯距的计算
根据塑件的结构,确定机构的抽芯距s=6mm,取斜导柱的倾斜角度α=18。
所以开模的行程至少为H=scotα=6×cot18。
=18.5mm
(3)确定斜导柱侧抽芯机构的具体尺寸
开模力Fk=Ptanα=42.4×tan18。
=13.78N
斜导柱所受的弯曲力
Fw=P/cosα=42.4/cos18。
=44.58N
查表取斜导柱的工作直径为
D=10mm
—斜导柱弯曲力臂
—斜导柱所用材料的许用弯曲应力
考虑到结构的设计需要,该侧抽芯机构采用的斜导柱的直径是d=φ10
斜导柱的总长是:
+(5--10)
=90.7mm----95.7mm
所以斜导柱的长度取为91mm,结构图见上。
3.1.4模具的导向结构
为了保证模具的闭合精度,模具的定模部分与动模部分之间采用导柱2和导套3导向定位。
推件板13上装有导套34,推出时,导套34在导柱35上运动,保证了推件板的运动精度。
定模座板上装有导柱9,为点浇口凝料推板4和定模板5的运动导向。
3.1.5结构强度计算(略)
3.2模具成型尺寸设计计算
该塑件材料为pp其成型零件尺寸计算时均采用平均尺寸,平均收缩率,平均制造公差和平均磨损量来进行计算。
查有关模具设计手册得PP的收缩率为s=1.0%~2.5%,故平均收缩率为1.75%。
根据塑件尺寸公差要求,模具的制造公差取
。
塑件未注公差按照SJ1372中6级精度公差值选取。
塑件尺寸如下图所示。
图10型芯结构
型腔和型芯工作尺寸计算如下:
3.2.1型腔径向尺寸
1)Ls1=105,Δ=0.88mm,
—塑件平均收缩率
;
Ls1—塑件外形尺寸长边尺寸
X—修正系数,尺寸大精度低的塑件为0.5.尺寸小精度高的塑件为0.75;
Δ—塑件尺寸的公差
2)Ls2=46.01,Δ=0.56mm,
3.2.2型腔深度尺寸
模具最大磨损量取塑件公差的1/6;模具的制造公差δz=Δ/4;取x=2/3。
1)Hs1=6,Δ=0.32mm,
2)Hs1=3.5,Δ=0.28mm,
3.2.3型芯径向尺寸
模具最大磨损量取塑件公差的1/6;模具的制造公差δz=Δ/4;取x=0.75。
1)Ls1=40.01,Δ=0.56mm,
2)R7Δ=0.32mm,
3.2.4型芯高度尺寸
模模具最大磨损量取塑件公差的1/6;模具的制造公差δz=Δ/4;取x=2/3。
1)hs1=3mm,Δ=0.28mm,
3.2.5中心距尺寸
模具最大磨损量取塑件公差的1/6;模具的制造公差δz=Δ/4
1)Cs1=37mm,Δ=0.52mm,
上式符号的意义同上
3.3模具冷却系统
PP属于低黏度的材料,成型温度是200。
C,模具的温度是80-90。
C。
(1)浇注系统和塑件总体积V总=30.71cm3,总质量M总=27.95g,
(2)塑件壁厚t=3mm,查表得T冷=25s,取注射时间T注=30s,脱模时间T脱=12s,保压时间T保=25s,故注射周期T=T冷+T注+T脱+T保=90
所以每小时的注射次数是N=3600/15=40
(3)PP单位热流量是Qs=590J/Kg。
设冷却水道入口的水温θ2=20。
C,出水口的温度θ1=25。
C,取水的密度ρ=1000kg/m3,水的比热容是c=4.187kJ/(kg.。
c)。
所以冷却水的体积流量
根据上述数值查表可得水道的直径d=0.006mm
(4)冷却水在管内的速度
(5)计算冷却管壁与水交界面膜传热系数
(6)计算冷却水道的导热总面积A
(7)冷却水道总长度
假设每条水道的长度l=150mm,则需要的水道的数目是
因模具型芯很小,只有3毫米,模具的冷却主要是型腔的冷却。
由上述计算可以看出,一条冷却水道显然是不合理的,所以本模具动模和定模分开冷却,在定模板、动模板上分别开两条直径为6mm的冷却水道具体的水道排布只要是冷却均匀。
布图如下:
图11定模板冷却水道
3.4脱模力计算
本塑件外轮廓是椭圆形,所以为了计算脱模力的方便,将其简化为一个无斜度l=105mm,b=63mm的矩形塑件。
(1)对于矩形塑件:
因为
所以本塑件为厚壁塑件
(2)两个φ3小型芯脱模力
因为λ=r/t=1.5/3=0.5﹤10,所以此处为厚壁件,所需的脱模力为:
以上公式符号意义如下:
—脱模斜度
K—脱模斜度系数
—脱模系数
l—矩形边长
b—矩形宽度
E—塑料的拉伸弹性模量(Mpa);
S—塑料成型的平均收缩率(%);
T—塑件的厚度;
L—被包型芯的长度;
μ—塑料的泊松比;
ψ—脱模斜度;
f—塑料与钢材之间的摩擦系数;
r—型芯的平均半径;
K1—由λ和ψ决定的无因系数
;
K2—由f和ψ决定的无因系数
。
总脱模力
N
推出方式的确定
采用推杆推出,每个塑件有6根φ2推杆推出,那么推出面积是
图12顶杆位置分布图
推杆推出应力 查表可知,许用应力
故采用推杆顶出机构合格。
第四章模具总装图及模具的装配、试模
图13模具主视图
图13模具俯视图
图14模具侧视图
参考文献
1.伍先明、张蓉主编.塑料模具设计指导.国防工业出版社,2010.4
2.骆俊延、张丽丽.塑料成型模具设计.国防工业出版社.2010.4
3.模具设计技术手册.机械工业出版社.1997.6ISBN7-111-05348-6
4.陈万林,实用塑料注塑模设计与制造.机械工业出版社2002
5.杨占尧,塑料模具标准件及设计应用手册.化学工业出版社2008
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