线圈骨架注塑模的设计说明书.docx
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线圈骨架注塑模的设计说明书
湖南科技大学
潇湘学院毕业设计(论文)
题目
线圈骨架注塑模的设计
作者
刘敏
学院
潇湘学院
专业
机械设计及其自动化
学号
0853011003
指导教师
龚伶俐
2012年6月3日
湖南科技大学潇湘学院
毕业设计(论文)任务书
机械工程系机械制造教研室
教研室主任:
(签名)年月日
学生姓名:
刘敏学号:
**********专业:
机械设计制造及其自动化
1设计(论文)题目及专题:
线圈骨架注塑模具设计
2学生设计(论文)时间:
自2012年2月20日开始至2012年6月11日止
3设计(论文)所用资源和参考资料:
(1)《机械设计手册》、《模具设计手册》及相关资料。
(2)塑件零件图
4设计(论文)应完成的主要内容:
1.模具装配图的设计;
2.模具上、下模等主要零件的设计;
3.注塑机的选型设计;
5提交设计(论文)形式(设计说明与图纸或论文等)及要求:
1.装配图、主要零件的零件图(不少于3张A0图纸);
2.设计说明书;
6发题时间:
2012年2月20日
指导教师:
(签名)
学生:
(签名)
湖南科技大学
潇湘学院毕业设计(论文)指导人评语
指导人:
(签名)
年月日
指导人评定成绩:
湖南科技大学
潇湘学院毕业设计(论文)评阅人评语
评阅人:
(签名)
年月日
评阅人评定成绩:
湖南科技大学
潇湘学院毕业设计(论文)答辩记录
日期:
学生:
学号:
班级:
题目:
提交毕业设计(论文)答辩委员会下列材料:
1设计(论文)说明书共页
2设计(论文)图纸共页
3指导人、评阅人评语共页
毕业设计(论文)答辩委员会评语:
答辩委员会主任:
(签名)
委员:
(签名)
(签名)
(签名)
(签名)
答辩成绩:
总评成绩:
内容提要
本设计主要讲述了以软聚氯乙烯(SPVC)为材料的线圈高骨架注塑模具的设计程。
此模具在设计时,充分考虑了生产批量、以提高生产效率、降低生产成本为主要宗旨。
本产品为电动机绕线圈,形状规则,内空心,侧有凹槽,其要求它具有耐光,耐化学腐蚀、耐磨。
结合这些要求,材料选择软聚氯乙烯。
根据计算出的体积与质量选择SZ-100-60型号的注塑机注塑。
由于塑件内空心,侧有凹槽要求模具必需采用斜导柱侧抽芯机构分型。
经过比较,采用斜导柱在定模,哈夫块(斜滑块)在动模的结构。
整体斜楔定位,斜导柱侧抽芯分型,推板推出工件的工作原理。
设计中对主要零件一一的进行了设计。
文中插入了非标准零件图,以及模具结构图。
关键词:
注塑模具;线圈骨架;斜导柱侧抽芯机构;推板推出
Contentsbriefsummary
Isittelltakingsoftpolyvinylchloride(SPVC)asmaterialcoilhighskeletonmouldplasticsideacourseofmouldmainlytodesignoriginally.
Thismouldisinthedesign,fullyconsiderproductionlot,regardimprovingproductionefficiency,reducingtheproductioncostasthemainaim.
Thisproductwindsthecoilforthemotor,formrule,hollowinside,thesidehasgrooves,itrequiresitisabletobearall,abletobearchemistryandcorroded,wear-resisting.Combinetheserequirematerialchoosethesoftpolyvinylchloride.ChoosethemouldingplasticsmachineofSZ-100-60typetomouldplasticsaccordingtothevolumeandqualitycalculatedout.Mouldpiecehollow,sidehavegroovedemandmouldmustadoptobliquetoleadpostsidereleasethecoreorganizationdividingintotype.Throughcompare,adoptobliquetoleadpostmakemould,Haffpiece(obliquetoslipyuan)Movethestructureofthemould.Wholeobliquewedgemakeareservation,obliquetoleadpostsidereleasecorepersonwhodivide,pushboardputoutoperationprincipleofworkpiece.
Tothedesigningonebyoneofmajorpartinthedesign.Haveinsertedthenon-standardpartpicture,andmouldstructurechartinthearticle.
Keywords:
injecetionmold;coilskeleton;theslantedguidepillarsidecore-pullingmechanism;thepushplateroll
第一章前言…………………………………………………………………………1
第二章塑件分析……………………………………………………………………3
2.1塑件工艺性分析…………………………………………………………3
2.1.1塑件的外形尺寸和精度等级……………………………………3
2.1.2SPVC的性能………………………………………………………4
2.2节塑件批量………………………………………………………………5
2.3塑件体积和质量计算…………………………………………………5
第三章拟定模具的结构形式……………………………………………………6
3.1.分型面位置的确定………………………………………………………6
3.1.1分型面位置确定的原则…………………………………………6
3.1.2分型面位置的确定………………………………………………6
3.1.3型腔数量和排列方式的确定……………………………………7
3.2.注射剂型号的确定………………………………………………………8
3.2.1注射机的概述……………………………………………………8
3.2.2注射量的计算……………………………………………………8
3.3.注塑机参数的校核………………………………………………………9
3.3.1节最大注塑量的校核……………………………………………9
3.3.2节注塑压力的校核………………………………………………10
3.3.3节锁模力的校核…………………………………………………10
第四章成型零件的结构设计及计算…………………………………………11
4.1成型零件的结构设计…………………………………………………11
4.1.1凹模的结构设计…………………………………………………11
4.1.2凸模的结构设计(型芯)………………………………………11
4.2成型零件工作尺寸的计算……………………………………………12
4.2.1型芯尺寸的计算…………………………………………………12
4.2.2型腔尺寸的计算………………………………………………12
4.3成型腔壁厚和动模垫板的计算………………………………………14
第五张模具结构的设计…………………………………………………………15
5.1浇注系统………………………………………………………………15
5.1.1主流道的设计……………………………………………………15
5.1.2.分流道的设计……………………………………………………16
5.1.3浇口设计…………………………………………………………19
5.1.5.排气槽的设计……………………………………………………20
5.2模架的确定………………………………………………………………21
5.2.1各模板尺寸的确定………………………………………………21
5.2.2模具与注塑机安装部分相关尺寸校核…………………………22
5.3导向机构设计……………………………………………………………23
5.4塑件脱模机构设计………………………………………………………26
5.4.1脱模机构设计要求………………………………………………26
5.4.2推出方式的确定…………………………………………………26
5.5.侧向分型与抽芯机构设计………………………………………………26
5.5.1抽拔距的计算……………………………………………………27
5.5.2斜导柱的尺寸与安装形式………………………………………27
5.5.3滑块形式与导滑槽的形式………………………………………28
5.5.4锁紧楔形式………………………………………………………29
5.5.5斜导柱侧向分型最小开模行程的校核…………………………30
5.6模具温度调节系统………………………………………………………30
5.6.1冷却介质…………………………………………………………30
5.6.2冷却系统的简单计算…………………………………………30
第六章模具的装配和开模过程…………………………………………………32
6.1模具的装配顺序…………………………………………………………32
6.2模具的开模过程…………………………………………………………33
第七章材料及热处理的选择……………………………………………………34
第八章结论…………………………………………………………………………35
参考文献………………………………………………………………………………36
致谢………………………………………………………………………………………37
第一章前言
注射成型也称为注塑成型,其基本原理就是利用塑料的可挤压性与可模塑性,首先将松散的粒状或粉状成型物料从注射机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化,使之成为粘流态熔体,然后在柱塞或螺杆的高压推动下,以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中,经过一段保压冷却定型时间后,开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制品。
它与挤出和压延成型方法相比,注射成型可以用来生产空间几何形状非常复杂的塑料制品,而挤出和压延则主要用来成型截面尺寸一定长度连续的二维塑料制品。
将注射成型与压缩和压注成型相比,它又具有应用面大、成型周期短、生产效率高、模具工作条件可以得到改善,以及制品精度高和生产条件比较好、生产操作容易实现机械化等多方面的优势。
在中空吹塑成型中,注射成型还常常被用来生产吹塑所用的型坯。
我国塑料模具的发展随着塑料工业的发展而发展,在我国,起步较晚,但发展很快,特别是近几年,无论在质量、技术和制造能力上都有很大的发展,取得了很大成绩。
现在CAD/CAM/CAE技术在塑料模的设计制造上应用已越来越普遍,特别是CAD/CAM技术的应用较为普遍,取得了很大成绩。
目前,使用计算机进行产品零件造型分析、模具主要结构及零件的设计、数控机床加工的编程已成为精密、大型塑料模具设计生产的主要手段。
应用电子信息工程技术进一步提高了塑料模的设计制造水平。
这不仅缩短了生产前的准备时间,而且还为扩大模具出口创造了良好的条件,也相应缩短了模具的设计和制造周期。
此外,气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟,热流道技术的应用更加广泛,精密、复杂、大型模具的制造水平有了很大提高,模具寿命及效率不断提高,同时还采用了先进的模具加工技术和设备。
塑料模具生产企业在向着规模化和现代化发展的同时,“小而专”、“小而精”仍然是一个必然的发展趋势。
从技术上来说CAD/CAM/CAE技术将全面推广,快速原型制造(RPM)及相关技术将得到更好的发展,高铣削加工、热流道技术、气体辅助注射技术及高压注射成型将进一步发展。
随着塑料工业的发展,塑料制品在工业及日常生活中使用越来越大,因此对塑料模具设计人员的需求也在逐年的增加。
同时对设计的人员的先进的设计思维、掌握较多先加工技术以及加工工艺也是非常必要的。
作为学习模具专业的学生,我们有必须以提高自己的基础理论为前提,为促进我国模具行业的发展而努力,为促进我国工业提高标准化水平而做出自己的贡献。
模具毕业设计是模具专业最为重要的环节之一,同时它也是最后的一个关键教学环节。
它是由学生过渡到生产的一步,由学校走向工厂的桥梁。
是我们第一次系统地把所学理论应用在实际生产。
通过此次的毕业设计制造的各个环节有了更加深入明确的了解从而培养和提高设计的能力。
毕业设计的目的有两个,第一个目的是让我们掌握模具设计的基本技能,如绘图,计算,查阅设计资料和手册。
熟悉国标和各种标准的能力,能够熟练运用CAD,Pro/E。
进行绘图。
第二个目的是了解和掌握模具设计与制造的工艺,从而独立的设计一般的塑料模具,为走出学校走向社会打下基础。
我设计的是一副斜导柱抽芯机构的模具。
采用斜导柱在定模,哈夫块(斜滑块)在动模的结构。
整体斜楔定位,斜导柱侧抽芯分型,推板推出工件的工作原理。
但因本人经验不足,又加上时间仓促。
因此难避免存在一些错误,敬请各位老师批评和指正,以便取得更大的进步。
本设计实例为电动机绕线圈,在工程中,我们都知道要求选择有良好绝缘性能的材料,具有此种性能的也较多,但此塑件选用软聚氯乙烯(SPVC)这种材料还具有不易燃性、耐化学腐蚀性、耐磨性。
以下图1.1为塑件的实物图
图1.1
第二章塑件分析
2.1塑件工艺性分析
2.1.1塑件的外形尺寸和精度等级。
(1)外形尺寸该塑件壁厚为1.5mm,塑件外形尺寸不大,塑件熔体流程不太长,适合于注射成型,如图1.2所示。
图1.2
(2)精度等级该塑件外形尺寸无精度要求,只是塑件本身就要求达到IT7级的精度,它属于一般精度。
(3)脱模斜度SPVC属于无定型塑件,成型收缩率相当的低,参考《塑料成型工艺及模具设计》中常用塑件的脱模斜度表选择该塑件的型芯和凹模的统一脱模斜度为45′。
2.1.2SPVC的性能
(1)使用性能具有不易燃性,,耐腐蚀性,耐气候变化性以及优良的集合稳定性;易于成型和机械加工供水管道,家用管道,房屋墙板,商用机器壳体,电子产品包装,医疗器械,食品包装等。
(2)成型性能
1)无定型塑料。
其品种很多,个品种的机电性能及成型特性也各有差异,应按品质来确定成型方法及成型条件。
2)吸湿性强。
含水量应小于0.3%(质量),必须充分干燥,要求表面的塑件应要求长时间预热干燥。
3)流动性差。
4)模具设计时要注意注射模的浇口和流道应尽可能粗、短、厚,一减少压力损失,使塑料尽快的充满型腔。
(3)聚氯乙烯的主要性能指标
表2-1聚氯乙烯的力学性能
材料性能
软聚氯乙烯
硬聚氯乙烯
屈服强度/MPa
10-24
35-50
拉伸强度/MPa
—
35-50
断裂伸长率/%
300
20-40
弯曲强度/MPa
—
2.4-4.2
弯曲弹性模量/GPa
—
》90
简支梁冲击强度(无缺口)/(kJ/m²)
0.004-0.012
0.05-0.09
简支梁冲击强度(缺口)/(kJ/m²)
—
30
布氏硬度HBS
8.65
16.2
表2-2聚氯乙烯的物理性能
材料性能
软聚氯乙烯
硬聚氯乙烯
密度/(g/㎝³)
1.16-1.35
1.35-1.43
比体积/(㎝²/g)
0.74-0.94
0.69-0.7484
吸水性/%(24小时)
长时间
0.11-0.75
—
0.07-0.4
—
透明度或透光度
透明
透明
表2-3聚氯乙烯的热性能及电性能
材料性能
软聚氯乙烯
硬聚氯乙烯
玻璃化温度/℃
—
82
熔点(粘流温度)/℃
110-160
160-212
热变形温度/℃
45N/㎝²180/㎝²
—
—
67-82
54
线膨胀系数/(10-5/℃)
1.0-25
5.0-16.5
比热容/[J/(㎏·K)]
1684
1240
热导率/[W/(m·K)]
0.147
0.210
燃烧性/(㎝/min)
自然
自然
2.1.3SPVC的注射成型过程及工艺参数
(1)成型前准备:
1)原料的检验:
对SPVC的色泽、颗粒和均匀度等进行检验,由于SPVC吸水性较大,成型前应进行干燥,干燥的温度为85°左右,时间2小时以上。
2)嵌件的预热:
注射之前应对嵌件进行预热。
3)料筒的清洗:
应加料筒清洗干净,以防止杂质污染塑件。
4)脱模剂的选用:
甲基硅油。
(2)成型过程:
塑件在注射机料筒内经过加热、塑化到达流动状态后,由模具的浇注系统进入模具型腔成型,其过程可分为冲模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。
(3)塑件的后处理:
处理的介质为空气和水,处理温度为45-50°C,处理的时间为10-16S。
(4)热塑性材料(SPVC)的注射工艺参数
1)注射机:
螺杆式
2)螺杆转速(r/min):
16-48
3)喷嘴温度(
):
160-170
喷嘴形式:
直通式
4)模具温度(
):
40-60
5)料筒温度(
):
前段:
160-170
中段:
160—165
后段:
140--150
6)注射压力(Mpa):
40-80
7)保压压力(Mpa):
40—50
8)注射时间(S):
0~5
保压时间(S):
5~30
冷却时间(S):
5~15
成型周期(S):
10~40
2.2节塑件批量
本产品在工业生产中广泛应用,因为作为常期生产的塑件,可以说其批量值是比较大的,属于大批量生产。
故设计模具要有较高的效率,浇注系统要能自动脱模。
2.3塑件体积和质量计算
塑件质量的计算是为了选择合理的注塑机,提高设备利用率,确定模具的型腔数目。
因此,塑件质量的计算根据公式:
M塑=ρ×V塑(2.1)
而V塑=2×[(402×1.5)-(172×1.5)]+(202-172)×57
=2×(3933+6327)
≈10.26cm3
ρ=1.35g/cm3(查塑料模具设计手册)
故M塑=10.26×1.35≈13.85(g)
第三章拟定模具的结构形式
3.1分型面位置的确定
3.1.1分型面位置确定的原则
分型面除受排位的影响外,还收塑件的形状、外观、精度、浇口位置、滑块、退出、加工等多种因素影响。
分型面选择是否合理是塑件能否完好成型的先决条件,一般应该考虑以下几个方面:
(1)符合塑件脱模的基本要求,就是能使塑件从模具内取出,分型面位置应设在塑件脱模方向最大的投影边缘部位。
(2)分型线不能影响塑件的外观,即分型面应尽量不破坏塑件光滑的外表面。
(3)确保塑件留在动模一则,利于推出且推杆痕迹不线路与外观面。
(4)确保塑件质量,例如,将有同轴度要求的塑件部分放到分型面的同一侧等。
(5)应尽量避免形成侧空、侧凹,若需要滑块成型,力求滑块结构简单,尽量避免定模滑块。
(6)满足磨具的锁模要求,奖塑件投影面积大的方向放在定、动模的合模方向上,而将投影面积小的方向作为侧向分型面。
(7)合理安排浇注系统,特别是浇注位置。
(8)利于模具加工。
3.1.2分型面位置的确定
打开模具取出塑件或凝料的面叫分型面,根据塑件的结构形式分型面
如图3-1所示。
图表3.1
3.1.3.型腔数量和排列方式的确定
(1)型腔数量的确定该塑件外形尺寸无精度要求,只要求其本身就要达到IT7级的精度,且为大批量生产,可采取一模多腔的结构形式。
同时,考虑到塑件尺寸、斜导柱侧抽芯的结构、模具结构尺寸的大小关系,以及制造费用和各种成本费用等因素,初步定为一模两腔结构形式。
(2)型腔排列形式的确定多模型腔模具尽可能采用平衡式排列布置、且要力求紧凑,并与浇口开设的位置对称。
由于本设计选择的是一模两腔,故采用直线对称排列,如图2-2所示。
图3.2
(3)模具结构形式的确定从上面的分时可知,本模具设计为一模两腔,堆成直线排列,根据塑件的结构形式,侧向抽芯机构采用了斜导柱侧向分型与抽芯,推出机构采用了脱模板推出的推出形式。
浇注系统设计时,流道采用堆成平衡式,浇口采用了侧浇口,且设在分型面上。
因此,定模部分不需要单独设计分型面取出凝料,动模部分需要添加脱模板、型芯固定板和支撑板。
由上综合分析可确定选用带斜导柱侧向抽芯机构的注射模。
3.2.注射剂型号的确定
3.2.1注射机的概述
注射机的类型和规格很多,分类方法各异,按结构型式可分为立式、卧式、直角式三类,国产卧式注射机已经标准化和系列化。
这三类不同结构形式的注射成型机各特点如下:
立式注射机的注射柱塞(或螺杆)垂直装设,锁模装置推动模板也沿垂直方向移动,这种注射成型机主要优点是占地面积小,安装或拆卸小型模具很方便,容易在动模上(下模)
安放嵌件,嵌件不易倾斜或坠落。
其缺点是制品自模具中顶出以后不能靠重力下落。
需人工取出,有碍于全自动操作,但附加机械手取产品后,也可以实现全自动操作,此类注射机注射量一般均在60克以下。
卧式注射机是目前使用最广、产量最大的注射成型机,其注射柱塞或螺杆与合模运动均沿水平方向装设,并且多数在一条直线上(或相互平行)。
优点是机体较低,容易操纵和加料,制件顶出模具后可自动坠落,故能实现全自动操作,机床重心较低安装稳妥,一般大中型注射机均采用这种形式。
缺点是模具安装比较麻烦嵌件放入模具有倾斜或落下的可能,机床占地面积较大。
直角式注射机的柱塞或螺杆与合模运动方向相互垂直,主要优点是结构简单,便于自制适于单件生产者,中心部位不允许留有浇口痕迹的平面制件,同时常利用开模时丝杠的转动来拖动螺纹型芯或型环旋转,以便脱下塑件。
缺点是机械传动无准确可靠的注射和保压压力及锁模力,模具受冲击振动较大。
3.2.2注射量的计算
浇注系统的凝料在设计之前是不能确定的数值,但是可以根据塑件提及的0.2-1倍来估算。
由于本次采用留到简单并且较短,因此浇注系统的凝料按塑件提及的0.6倍来估算,故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为:
V总=V塑×2+0.6×V塑=26.52cm3(V塑=10.26cm3)
V总/0.8=33.15cm3
根据塑料制品的体积查《塑料模具设计指导》表13-1选定注射机型号为:
SZ
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