短接头注塑模设计Word下载.doc
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优化模具系统结构设计和型件的CAD/CAE/CAM,并使之趋于智能化,提高型件成形加工工艺和模具标准化水平,提高模具制造精度与质量,降低型件表面研磨、抛光作业量和制造周期;
研究、应用针对各种类模具型件所采用的高性能、易切削的专用材料,以提高模具使用性能;
为适应市场多样化和新产品试制,应用快速原型制造技术和快速制模技术,以快速制造成型冲模、塑料注射模或压铸模等,应当是未来5~20年的模具生产技术的发展趋势。
所以在这种情况下,研究这一课题是具有现实意义的[5]。
近年来,我国塑料模具在高技术驱动和支柱产业应用需求的推动下,形成了一个巨大的产业链条,从上游的原辅材料工业和加工、检测设备到下游的机械、汽车、摩托车、家电、电子通信、建筑建材等几大应用产业,塑料模具发展一片生机。
在塑料模具发展开发、结构的调整以及企业管理等方面中国塑料模具工业已显示出以下新的发展趋势:
在模具的质量、交货周期、价格、服务四要素中,越来越的用户将交货周期放在首位。
大力增强主动开发能力。
模具企业不能等有了合同,才根据用户要求进行塑胶模具设计。
目前,青岛海尔模具公司等企业的“你给我一个概念,我还你一个产品”的一站式服务模式以及太仓求精模塑公司等企业主动开发的办法已被越来越多的企业所接受。
模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展,模具产品的技术含量不断提高,模具制造周期不断缩短,模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展,模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。
目前,塑料模具在整个模具行业中所占比重约为30%,在模具进出口中的比重高达50~70%。
随着我国机械、汽车、家电、电子信息和建筑建材等国民经济支柱产业的快速发展,这一比例还将持续提高。
而塑料建材大量替代传统材料也成为所趋,2010年全国塑料门窗和塑管普及率达到30%~50%,塑料排水管市场占有率超过50%,其突出地位可见一斑。
目前,CAD/CAM/CAE技术应用于模具的设计及制造,已成为一门综合性学科。
在现代化设计与生产的条件下,模具行业将面临一次新的技术革命[6]。
国外先进工业国家由于起步早和对模具CAD/CAM的重视,先后投入了大量的人力和物力,从而使模具CAD/CAM技术得到了很快的发展,应用范围日益扩大,在冲模、锻模、挤压模、注射模和压铸模等方面都开发出了较成功的商品化软件。
如法国达索(Dassault)公司开发的CATIA,美国国家航空及宇航局(NASA)开发的I-DEAS,美国麦道(MD)公司开发的UG,以及美国参数技术公司开发的Pro/ENGINEER(简称Pro/E)等[7]。
我国CAD/CAM技术的开发始于20世纪70年代末,先后开发了精冲模、普通冲裁模、锻模和注射模等系统,但多数处于试用阶段。
模具加工设备中,数控机床比例还很小,模具制造精度低、制造周期长[8]。
目前国内模具行业的基本情况是,随着轻工业及汽车制造业的迅速发展,模具设计制造日渐受到人们广泛关注,已形成一个行业。
但是我国模具行业缺乏技术人员,存在品种少.精度低.制造周期长.寿命短.供不应求的状况。
一些大型.精密.复杂的模具还不能自行制造,需要每年花几百万、上千万美元从国外进口,制约了工业的发展,所以在我国大力发展模具行业势在必行[9]。
为了提高模具企业的设计水平以及加工能力。
中国模具协会向全国模具行业推荐适合于模具企业用的CAD/CAM系统。
但国内优秀的CAD/CAM系统很少,只有少数适合模具行业应用。
而国外购买的虽有强大的三维曲面造型能力.强大的结构有限元分所能力.强大的计算机辅助制造能力.产品数据管理能力等,但价格昂贵,一般企业难以支持[10]。
1.2本课题的研究内容、要求、目的及意义
塑料件在各行各业及日常生活中使用越来越多,塑料模具的设计制造的社会需求日益增长,要求也越来越高,同时社会对具有三维CAD设计能力的人才需求也日益增长。
短接头形状不太复杂,通过此注射模设计,对学生进行模具设计、工艺设计的基本技能训练与培养,使学生基本掌握利用三维CAD软件进行工程设计的方法,培养学生应用所学知识进行工程设计的能力,适应社会需求。
要求:
设计题目:
短接头的材料为FRPP,塑件为1in的外丝接头,要求一模多用。
根据所给的短接头零件图和大批量生产的要求,进行注射工艺分析并设计一副注射模具。
一、确定模具结构方案,并进行必要的计算
二、绘制模具总装图
三、绘制全部自制零件的工程图
四、编写设计说明书
具体内容:
(1)测绘图纸,完成CAD三维造型设计
(2)注射模方案设计
(3)注射模设计类型的选择
(4)分型面的选择
(5)机构设计
(6)浇口的选择
(7)注射模具成型零件尺寸的计算
(8)完成注射模的装配图设计和全部零件的图纸设计
本课题的研究目的:
(1)检验理论知识掌握情况,将理论与实践结合。
(2)步掌握进行模具设计的方法.过程,为将来走向工作岗位进行科技开发工作和撰写科研论文打下基础。
(3)培养自己的动手能力.创新能力.计算机运用能力
研究意义:
(1)对于模具的设计可以从选材到设计到成型有一个完整的了解和初步的掌握。
以进一步的熟练掌握AutoCAD的运用。
(2)锻炼自己的独立思考能力和创造能力,为更好更快的适应工作作准备。
2设计部分
2.1塑件分析
下图是短接头,此塑件产品结构简单,尺寸为32x23x20mm,产品尺寸不大,模具结果简单,螺纹采用二次加工成型。
图1塑件图
Fig1Plasticfigure
2.2绘制模具装配草图
模具装配图的设计从绘制装配图入手,根据塑件的具体情况,经过认真考虑、比较、初步确定出各部分的结构情况,最大限度地满足塑件的技术要求和模具的合理工艺性。
初步决定选用180×
200型模架
表1 250×
315模架的基本数据
Table1Thebasicdataofthe250x250dieset
模具总厚度/
40+A+B+C+D
模板A/
50
模板B/
70
模板C/
30
模板D/
60
2.3塑料材料的成型特性
玻纤增强聚丙烯FRPP具有阻燃值大(>
40)、耐化学药品性高(耐浓盐酸、90%浓硫酸、60%硝酸和20%NaOH)、机械强度高、电绝缘性好的特点。
其耐热性、刚度也很好,吸水性小,熔料的流动性较好,成型容易。
工艺参数:
密度:
0.9g/cm³
喷嘴温度:
160~180℃
料筒中段温度:
180~200℃
料筒后端温度:
200~220℃
模具温度:
50~70℃
注射压力:
70~100MPa
保压压力20~30MPa
注射时间:
0~3s
保压时间:
15~40s
冷却时间:
15~30s
成型周期:
40~80s
2.4设备的选择
2.4.1塑件的体积
根据3D软件测量得单个塑件的体积为5911.317。
现决定采用一模四腔,固V总=23645.27。
这里从实际注射量在额定注射量的20%~80%之间考虑,初选额定注射量在30以上的卧式注射机SZ-40/250。
该设备的技术规范见表2。
表2SZ-40/250卧式注塑机参数
Table2SZ-40/250horizontalinjectionmoldingmachineparameters
名称
参数
理论注射量
40
螺杆(柱塞)直径
注射压力
200
注射速率
塑化能力
20
螺杆转速
0―200
锁模力
250
拉杆内间距
250×
模板行程
230
最大模具厚度
220
最小模具厚度
130
定位孔直径
φ55
喷嘴球半径
10
2.4.2锁模力的校核
锁模力为注射机锁模装置用于夹紧模具的力[11]。
所选注射机的锁模力必须大于由于高压熔体注入模腔而产生的胀模力,此胀模力等于塑件和流道系统在分型面上的投影面积与型腔压力的乘积。
即:
(1)
式中:
F——锁模力,
p——型腔压力,
A——塑件及流道系统在分型面上的投影面积,
已知型腔压力为25或30;
浇注系统的投影面积为1倍的塑件投影面积;
塑件及流道系统在分型面上的投影面积为:
(2)
——塑件在分型面上的投影面积,经Pro/E分析计算可得,为230
——流道系统在分型面上的投影面积,
n——模腔数
则:
A=4×
230+230=1150(3)
p×
A/1000<30×
1150/1000(4)
=34.5<
所以锁模力符合要求
2.4.3开模行程的校核
此处省略
NNNNNNNNNNNN字。
如需要完整说明书和设计图纸等.请联系
扣扣:
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该论文已经通过答辩
2.4.4模座尺寸及拉杆间距的设计
注射机模座外形尺寸的最长边小于min[H×
V],最短边小于min[H×
V],以保证模具能从注射机的拉杆之间装入。
同时还要校核模座安装螺孔尺寸。
2.5浇注系统的设计
2.5.1主流道的设计
(1)形状:
圆锥形;
(2)锥角:
3°
;
(3)内壁的粗糙度为;
(4)主流道大端呈圆角,r=1。
(5)喷嘴球的半径r=10,则凹坑的球面半径R=38;
(6)凹坑深度:
1;
喷嘴孔径d=2.5;
小端直径D=d+0.5=3;
大端直径为5.6。
(7)主流道长度取50。
设计见图:
图2浇口套
Fig2Gateset
2.5.2分流道的设计
采用圆形截面流道。
因为塑料熔体在流道中流动时,表面冷凝冻结,起绝热的作用,熔体仅在流道中心流动,圆形截面的分流道比表面积最小,固热量散失小,阻力亦小,浇口可开在流道中心线上,因而延长了浇口冻结时间。
因此分流道的理想状态应是其中心线与浇口的中心线位于同一直线上,而半圆形截面可以满足[13]。
分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口的位置,从输送熔体时的减少压力损失和热量损失及减少浇道凝料的要求出发,应力求缩短。
对于壁厚小于3,质量在200以下的塑件可用公式:
(8)
W——流经分流道的塑料量,
L——分流道长度,
D——分流道直径,为5
其中:
(9)
n——为型腔数目
m——为塑件质量,
得出:
L=(10)
=
取分流道的长度为50,分流道的布置取决于型腔的布局,两者相互影响。
分流道的布置形式有平衡式和非平衡式两种。
此设计中我采用的是平衡式布置。
平衡式布置可以使各型腔同时均衡的进料,从而保证了各型腔成型出来的塑件在强度.性能.重量上的一致性。
为了提高生产效率,降低成本,小型塑件往往采用一模多腔的结构形式。
浇注系统的平衡即是保证流过多腔模具的每个浇口,并(或)经过每个浇口(如果不只一个浇口)进入每个模腔的塑料流量实际上是相等的。
到达所有浇口的塑料应具有相同的压力和温度,这样一个模具生产的所有制品才会具有一致的性能。
2.5.3冷料穴的设计
本设计中对于冷料穴的选择是按照设计的目的来选择的。
由于此设计的目的是要实现自动脱模。
所以选择如下图的冷料穴,当主流道凝料被脱出时,塑件和流道凝料可以自动脱出,易实现自动化操。
拉料杆的根部固定在推杆固定板上,在推出制件是,冷料也一同被推出,取产品时向啦料沟的侧向稍许移动,即可脱钩将制件连同浇注系统凝料一道取下。
图3冷料穴
Fig3Coldmaterialpoint
2.5.4设计所用的浇口形式
浇口是连接分流道和型腔的一段细短的通道,是浇注系统的关键部分。
浇口的主要作用有两个:
一是塑料熔体流经的通道;
二是浇口的适时凝固可控制保压时间[14]。
见下图:
图4矩形浇口
Fig4Rectangulargate
2.5.5分型面的设计
分型面选择的总体原则:
分型面的选取不仅关系到塑件的成型和脱模,而且涉及模具结构和制造成本,因此,必须重视选择分型面。
一般来说,分型面选择的总体原则主要有三:
1)保证塑件质量。
这是最基本的一条,必须使塑件质量符合预定要求。
2)便于塑件脱模。
易于脱模,可使生产率提高,塑件不易变形,提高正品率。
3)简化模具结构。
同样一个塑件,因为分型面选择的不同,使结构的复杂程度有很大不同,合理地选择,即可简化模具结构。
打开模具取出塑件或浇注系统凝料的面叫做分型面。
分型面一般设在塑件断面尺寸最大处,在此次设计中采用的是单个分型面,并且是微阶梯式的。
把型芯和型腔设在动模一边,开模后塑件留在动模,有利于塑件的脱模。
具体的形式见下图:
图5分型面
Fig5Partingsurface
2.5.6排气槽的设计
由于此次设计的模具属小型模具,可以用分型面来排气,使型腔具有良好的排气条件。
2.6成型零部件的设计和计算
2.6.1成型零部件的设计
构成模具型腔的零件统称为成型零件,主要包括凹模、凸模、型芯、镶块、各种成型杆和成型环。
型腔是直接和高温高压的塑件相接触,它的质量直接关系到制件质量,要求它有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性,以承受塑件的挤压力和料流的摩擦力,有足够的精度和适当的表面粗糙度(一般以下),保证塑件制品表面的光洁美观和容易脱模[15]。
2.6.2成型零件工作尺寸的计算
(1)平均收缩率计算型腔尺寸
聚丙烯的收缩率一般为1%~3%,从而得出聚丙烯的平均收缩率为2%。
(a)径向尺寸
聚丙烯的一般精度等级为4级。
同时得出塑料制件的尺寸公差。
又由于塑件的最大尺寸L=20.00,所以查表得Δ=0.22
按照平均收缩率计算凹模径向尺寸公式:
(11)
LM——凹模的径向尺寸,
Scp——塑料的平均收缩率,%
Ls——塑件径向公称尺寸,
Δ——塑件公差值,
δz——凹模制造公差,
已知:
Ls=20.00 Scp=0.02 Δ=0.22
所以δz=Δ/3=0.073(12)
Lm=[20.00(1+0.02)-3/40.22]+0.073(13)
=
(b)深度尺寸
又由于塑件的深度尺寸Hs=12.50,所以查表得Δ=0.18
按照平均收缩率计算凹模深度尺寸公式:
(14)
HM——凹模的深度尺寸,
Hs——塑件高度公称尺寸,
δz——凹模深度制造公差,
Hs=12.50 Scp=0.02 Δ=0.18
所以 δz=Δ/3=0.06
Hm=[(1+0.02)12.50-2/30.18]+0.06(15)
=
(2)按平均收缩率计算组合型芯尺寸
聚丙烯的一般精度等级为4级。
又由于塑件的内径尺寸d=10.00,所以查表得Δ=0.16
按照平均收缩率计算型芯径向尺寸公式
(16)
Lm——组合型芯的径向尺寸,
δz——组合型芯制造公差,
Ls=10.00 Scp=0.02 Δ=0.16
所以δz=Δ/3=0.05
(17)
(b)高度尺寸
PA6的一般精度等级为4级。
又由于塑件的深度尺寸Hs=19.50,所以查表得Δ=0.22
按照平均收缩率计算组合型芯高度尺寸公式:
(18)
HM——组合型芯高度尺寸,
Hs——塑件孔深度公称尺寸,
δz——组合型芯高度制造公差,
Hs=19.50 Scp=0.02 Δ=0.22
所以 δz=Δ/3=0.07(19)
(20)
2.6.3型腔壁厚计算
模具的型腔将受到高压的作用,因此模具型腔应该具有足够的刚度和强度。
强度不足将导致塑性变形,甚至开裂。
刚度不足将导致弹性变形,导致型腔向外膨胀,产生溢料间隙。
在本次设计中采用整体式型腔,壁厚显然达到要求
(a)按刚度校核侧壁的厚度
(21)
E——模具材料的弹性模量,,碳刚为2.1105
p——型腔压力,,由前面所知为25或30
[δ]——刚度条件,即允许变形量,,聚丙烯的[δ]值允许范围为0.025~0.04
h——型腔深度尺寸,
所以:
(22)
(b)按强度校核侧壁的厚度
(23)
式中r——型腔径向半径,
[σ]——模具材料的许用应力,,已知为160
(24)
而型腔壁厚最薄为18,可见达到要求。
2.7合模导向机构的设计
2.7.1成型零件的导向及定位
模具在进行装配和调模试机时,保证动.定模之间一定的方向和位置。
导向零件要承受一定的侧向力,起导向和定向的作用。
当模具牢靠装在注射机上后
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