摘要
本文是关于机械加工工艺外壳机械加工工艺塑料件设计,主要内容包括塑件的成形工艺分析,模具结塑料模具构形式的确定,分型塑料模具面位置的确定,浇注塑料模具塑料模具系统的形塑料模具式和浇口的设计,成塑料模具塑料模具形零件的结构设计和计算,模塑料模具架的确定塑料模具和标准件的选用,合模具设计设计计算塑料模具模导向机构的设计,机械设计设计设计脱模推出机构的设计等。
在正确分析塑件工艺特点和材料的性能后,涉及模具结构、强度、寿命计算及熔融塑料在模具中流动预测等复杂的工程运算问题;运用CAD、三维软件等不同的软件分别对模具的设计、制造和产品质量进行分析。塑料件注塑模设计,采用一般精度,利用CAD、三维软件设计计算塑料模具来设计或分析制造工艺注射模的成型零部件,浇注系统,导向部件和脱模机构等等。塑料模具综合运用了专业基础、专业课知识设计,其核心知识是塑料塑料模具设计设计设计设计设计成型模具、材料成型技术基础、机械设计、塑料成型工艺、计算机辅助设计、模具CAD等。
关键词:模架,标准件,塑料模具脱模推出机构.
Abstract
This paper is about the design of plastic injection mold, cone-shaped include plastic parts forming process analysis, determination of die structure form, parting surface positioning, gating system forms and runner design, forming parts structure design and calculation, the determination of the formwork and standard parts choose, shut the mould design of steering mechanism, stripping out institution design, etc.
In the correct analysis plastics technology characteristics and PP material performance, involving the mould structure, strength, lifetime calculation and molten plastic mould flow prediction in complex engineering computation problem; Using CAD, such different software UG respectively to mold of design, manufacturing and product quality analysis. Tapered plastic injection mold design, use general accuracy, use CAD, UG to design or analysis of injection mold, gating system, discusses guide components and moulding mechanism, etc. Comprehensive use of the professional basis, professional class design, and its core
knowledge is plastic molding, material molding technology base, mechanical design, plastic injection molding process, computer
aided design, mould CAD, etc.
Keywords: formwork, standard parts, stripping out institution design
目录
摘要 (1)
ABSTRACT (2)
目录 (3)
第1章引言 (1)
第2章塑件分析 (6)
2.1塑件的结构分析 (6)
2.2.1尺寸精度分析 (6)
2.2.2表面质量分析 (6)
2.2.3设计设计计算塑件的体积和制造工艺重量 (6)
2.2.4塑件注射工艺参数的确定 (7)
2.2塑件材料的选择 (7)
2.2.1 材料ABS的注塑设计设计成型参数 (8)
2.2.2 材料ABS性能 (8)
第3章塑料模具注射模的结构设计 (10)
3.1型腔数目的确定 (10)
3.2型腔的分布 (10)
3.3分型设计计算面的设计计 (11)
3.4浇注系统设设计 (11)
3.4.1 主流道 (12)
3.4.2 分流道设计 (13)
3.4.3 浇口形式及位置的选择 (13)
3.4.4 剪切速率的校核 (14)
3.4.5 主流道剪切速率校核 (15)
3.4.6 浇口剪切速率的校核 (15)
3.5成型零件结构设计 (15)
3.5.1 定模的设计手册结构设计 (15)
3.5.2 动模的设计计算设计手册结构设计 (16)
3.5.4 型腔和型芯工作尺寸计算 (17)
3.6推模具设计杆机构设计 (18)
3.6.1 脱模机模具设计构的选用原则 (18)
3.6.2 脱模力的计算 (18)
3.6.3 推杆的设计 (19)
3.7冷却系统的设计 (20)
3.7.1 设计原则 (20)
3.7.2 冷却时间的确定 (21)
3.7.3 模具加热和制造工艺冷却系统的计算 (21)
第4章注塑机校核 (24)
4.4.1模具模具设计闭合高度的确定 (24)
4.4.2 由锁模力选定注射机 (24)
4.4.3 最大注塑量的校核 (25)
4.4.4 锁模力的加工工艺校核 (25)
4.4.5 塑化能力的校核 (25)
第6章模设计手册具工作原理 (26)
参考文献 (27)
第1章引言
随着中国国民经济的高速发展,各相关行业对于塑料模具需求越来越多,要求也日益提高。预计到2005年底,仅汽车行业就将需要各种塑料制品36万吨;电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过1000万台。到2010年,在建筑与建材行业方面,塑料门窗的普及率为30%,塑料管的普及率将达到50%,这些都会大大增加对模具的需求量。虽然目前中国塑料模具工业的技术水平已取得了很大的进步,但总体上与发达工业国家相比仍有较大的差距。
专家认为,制造理念陈旧是其发展滞后的直接原因。加快技术进步,调整产品结构,增加高档模具的比重,减少对进口模具的依赖,是塑料模具工业发展的方向。且在未来的模具市场中,塑料模具塑料模具在模具总量中的比例将逐步提高,且发展速度将高于其他模具。
未来模具设计行业的主要发展方向
近年来,全球制造业正以垂直整合的模式向中国及亚太地区转移,中国正成为世界制造业的重要基地。制造业模式的变化,必将产生对新技术的需求,也必将导致CADCAM技术的发展。从我国国情出发,认真面对模具工业业发展的现状,加快模具CADCAM技术的推广,建立起一套软件开发、使用评价维护体系,形成区域规模优势,相互交流与协作,组成行业集团,尽快与国际接轨,参与国际竞争。我们有理由相信,随着中国经济的不断发展,模具行业将逐模具设计设计手册渐与国际CADCAM设计手册行业接轨,适应国CADCAM的要求,创造设计手册出具有中设计手册国特色的模具设计设计手册制造模式。
设计手册目前我国塑料模具设计设计塑料模具制造工艺加工工艺设计手册存在的问题
我国塑设计手册料模具存在六大问题:
塑料模具行业与其发展需要和国外先进水平相比,主要存在六个方面的问题。(1)发展不平衡,产品总体水平较低。(2)工艺装备落后,组织协调能力差。(3)多机械加工工艺数企业开机械加工工艺发能力弱。一方面是机械加工工艺设计设计设计计算技术人员比例低、水机械加工工艺平不够高,另机械加工工艺一方面机械加工工艺是科研开机械加工工艺发投入少,机械加工工艺更重要的机械加工工艺是观念落后,对开发机械加工工艺不够重视。(4)机械加工工艺管理落后。(5)供需矛盾一时还难以解决。(6)体制和人才问题的解决尚待时日。
设计自动塑料模具分类及常见类型
设计手册塑料模具分类
塑料最常见的设计设计成型方法一般分为塑料模具熔体成型和固相成型两大类。
熔体成型的模具制造工艺具主塑料模具要有注射设计设计成型、压塑成型、挤出成型等。
固相成型的塑料模具模具主塑料模具要要有塑料模具真空成型、压缩空气成型和吹塑成型等。
按照上述设计设计成型方法的不同,可以划分出对应不同工艺要求的塑料加工模具类型,主要有注射成型模具、挤出成型模具、压塑成型模具、吹塑模具成型模具、吸塑成型模具、高发泡聚苯乙烯设计设计成型模具等。
塑料注射模具:它主要是热塑性塑料件产品生产中应用最为普遍的一种成型模具塑料注射设计设计成型模具对应的加工设备是塑料注射成型机,塑料首先在注射机底加热料筒内受热熔融,然后在注
射机的螺杆或柱塞推动下经注射机喷嘴和计计模具的浇注系统进入模具型腔塑料冷却硬化成型脱模得到制品。它是塑料制品生产中应用最广的一种加工方法。
塑料挤出模具:是用来成型生产连续形状的塑料产品的一类模具。
塑料压缩模具:压缩设计设计成型方法是根据塑料特性将模具加热至成型温度后将计量好的压塑粉放入模具型腔和加料室闭合模具塑料在高热、高压作用下呈软粘流经一定时间后固化定型,成为所需制品形状。
塑料吹塑模具:是用来成型塑料容器类中空制品设计设计的一种模具。
塑料吸塑模具:是以塑料板、片材为原料成型某些较简单塑料制品设计设计设计的一种模具。
高发泡聚苯乙烯成型模具:是应用可发性制造工艺模具设计聚苯乙烯模具设计原料来成模具设计型各种所设计计算制造工艺模具设计需形状的模具设计泡沫塑料模具设计包装材料模具设计的一种模具。
塑料模模具设计模具设计的常用类型
注塑模模具设计模具设计具种类很多,常见的有:注射模、压塑模、挤出模等。但以注射模最为常用。
注射模是安装在注射机上,完成注射成形工艺所使用的模具。
各种计算机辅助工程自动设设计软件简介
(1) ProENGINEER软件
ProENGINEER由美国参数技术公司推出的CADCAM系统,该软件是通过一种独特的、参数化的基于特征的实体模型设计而发展起来的机械设计设计自动化(MDA)软件。ProENGINEER具有强大和独特的功能,
主要表现在如下2个方面。一方面,ProENGINEER所拥有的参数方法和基于特征的功能给工程师提供了前所未有的方便和灵活。机械加工
工艺另一方面,ProENGINEER所具有的独特的数据结构提供了从产品
的设计到制造过程的全相关性,任何一处的修改会引起其他有关地
方的自动修改。ProENGINEER的主要功能有:部件设计;装配设计;
工程制图;NC加工和切削模拟;注射流动模拟。ProENGINEER MOLDESIGN模块的出现使PTC彻底完成了塑料模设计自动化,大大提高了模具设计计计的效率。
(2) PROEⅡ软件
PROEⅡ( UnigraphicsⅡ)软件起源于美国麦道飞机公司自行开发的 PROECADCAM系统,它以CADCAM一体化而著称,具有三维实体建模、装配建模,生成直观可视的数字虚拟产品,并对其进行运动分析、干涉检查、仿真运动及载荷分析。PROEⅡ主要功能有:参数化或传统的实体造型及丰富的曲面造型;工程制图,可由实体模型自动产生;装
设计手册配件的设计,采用自设计手册上而下或设计手册自下而上的方式;CAE分析功能;NC自设计手册动编程覆制造工艺设计手册盖从钻孔到5轴铣削设计手册加工的所有范围、干设计手册涉检查等 PROE Ⅱ具有良好模具设计塑料模具的 2次开发环境和数据交换能力。
(3)CAE软件简介
CAE软件是由一家专门从事塑料计算机辅助工程分析的软件和咨询公司开发的。
CAE软件可以模拟整个注射过程以及这一过程对注射成型产品的影响。它主要包括流动设计手册模拟模块、冷却模拟模块、保压设计手册分析模块、翘曲分析模块塑料模具模腔尺寸确定、结构应力分析、注塑机参数优化、气体辅助注射分析、塑件纤维取向分析等模块,通
过模拟与分析可以判断模具结构的合理性和成型工艺参数的适宜性。最新版本的 MP I 3.0新增了实验设计技术功能,它可以自动建立和运行一系列的分析,分析结束后,分析结构将自动生成。
(4)CADCAE技术设计模具的一般步骤
塑料模的模具设计型腔和型芯是根据塑件的几何形状设计的,因此,设计时第一步是对塑件的形状进行描述,将塑件的加工工艺三维模型在计算机中准确地建立起来,使它成为设计自动模具设计整个过程的基础和依据。然后进行模具方案的初步设计,设计模具的浇注系统和冷却系统,利用软件作模流分析,从而优化模具加工工艺模具设计结构设计,根据分析结果对浇注、冷却系统进行修正。将塑件三维模型加入收缩比即可得到模具成型零件三维模型。将其与模具配合零件(如镶块、抽芯等)的三维模型装配进行干涉检查。对装配模型进行投影、剖切等操作即可得到模具总装图,对模具成型零件进行相同的操作即可得到相应的二维工程图。模具成型零件的三维模型可用于CAM以产生NC加工程序。
目前,设计计算塑料模具设计设计、制造一般采用通用机CADCAM 软件与专用塑料模 CAE软件相结合。开发与推广专用模具CAD设计设计软件是面临的一个课题。CAE分析只能在设定条件下对塑料成型
过程进行模拟,还不能对分析结果进行优化,更不能对设计过程作专家指导。集成专用的塑料模具 CADCAE软件,提高其智能化程度,是塑料模CADCAE技术发展的趋势。
ProENGINEER模具设计设计设计自动软件为什么会被广泛应用
模具是机械加工中的重要工艺装备,事实上,在仪器仪表、家用电器、交通通讯和轻工业等各行业的产品零件中,有70%以上的是采用模具加工而成的。传统的模具多用金属材料制成,重量大成本高使
用不方便,且易腐蚀。而料密度小,质量轻,强度高,绝缘性能好,有良好的抗腐蚀能力,在国民经济塑料制件已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。由于塑料成型工艺的发展,到目前为止,塑料模已处于同冲压模并驾齐驱的地位。随着塑料件应用的日益广泛,大型塑料件的不断开发,快速更新换代与提高质量的要求,越来越多的国家采用CADCAMCAE技术来设计制造模具,其中用得较多的就是ProENGINEER,现已发展成为3D CADCAM 系统的标准软件。
ProENGINEER是一个全方位的3D产品开发软件,集成了零件设计、产品装配、模具开发、数控加工、钣金设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、自动测量、机构仿真、应力分析、产品数据库管理、注射流动模拟等功能于一体。
此外ProENGINEER MOLDESIGN模块的出现使PTC彻底完成了塑料模设计自动化,大大提高了设计计算模具设计计的效率。
随着工业的发展,工业产品的品种和数量不断增加。换型不断加快。使模具的需要补断增加。而对模具的质量要求越来越高。模具技术在国民经济中的作用越来越显得更为重要。
根据业内专家预测,今年中国塑料设计手册模具模具市场总体规模将增加13%左右,到2005年塑料模具塑料模具产值将达到460亿元,模具塑料模具塑料模具及模具标加工工艺制造工艺塑料模具准件出口塑料模具将从现在的9000多万美塑料模具元增长到2005年的2亿美元左右,产塑料模具值在增长,塑料模具塑料模具也就意味塑料模具着市场在塑料模具日渐扩大。
塑料模具相当多的塑料模具发达国家塑料模具企业移师中国,是国内塑料模具工业迅速发展的重要原因之一。中国技术人才水平的提高和平均劳动力成本低都是吸引外资的优势,所以中国塑模市场的
前景一片辉煌,这是塑料模具塑料模具市场迅速成长的重要因素所在。
按照我国国家标准,模具共分为10大类46个小类,制造工艺模具设计模具设计塑料模具是10大类中的l个大类,共有7个小类:热塑性塑料注塑模、热固性塑料注塑模、热固性塑料压塑模、挤塑模、吹塑模、真空吸塑模和其他类塑料模。塑料模的发展是随着塑料工业的发展而发展的,在我国起步较晚,但发展却很快,特别是最近几年,无论在质量、技术和制造能力上,都有很大发展。但就总体来看,与国民经济发展和世界先进水平相比,差距仍较大,一些大型、精密、复杂、高效、长寿命的塑料模具每年仍大量进口。
据悉目前全世界年产出模具约650亿美元,其中塑料模具塑料模具约为260亿美元。我国1999年模具总产值245亿元.其中塑料模具约为82亿元,2000年近100亿元。七类机械加工工艺塑料模具中,注塑模具所占比例很大,约占全部塑料模具的80%左右。
制造工艺塑料模具的主要用户是家用电器行业、汽车、摩托车行业、电子音像设备行业、办公设备行业、建筑材料行业、信息产业及各种塑料制品行业等。目前国内年需模具设计塑料模具约亿元,真中有30多亿元仍靠进口,进口量最多的塑料模具有汽车摩托车饰件模具、大屏幕彩电壳模具、冰箱洗衣机模具、通讯及办公设备塑壳模具、塑料异型材模具等。大学三年的学习即将结束,毕业设计是其中最后一个实践环节,是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展,采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。
该塑件是常用防尘盖,防尘盖是用来保护不受磨损的一个保护盖。
它结构比较简单易设计且符合毕业设计的要求,所以我决定设计
一个有关防尘盖的一套模具,(见防尘盖的零件图见图1)。
在实习的过程中也成遇到过类似是案子所以对这个零件也算比较熟悉,对于一些特性也都比较清楚,所以这是我做毕业设计的一个很不错的选择。
第2章塑件分析
2.1塑件结构分析
见零件图,该零件总体形状设计手册方形。尺寸如图;周边都是平面,零件没有侧凸台。就此看来,产品不复杂,模具设计设计时不须设置复杂的抽芯机构,,该零件属于中等复杂程度。
图2-1 零件图
2.2.1尺寸精度分析
技术要求中提出该塑件的尺寸公差MT3(SJ)。
由以上分析可见,该零件的的尺寸精度中等偏上,对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。
2.2.2表面质量分析
该零件的表面要求没有缺陷、毛刺、无飞边及要有一定的光泽,没有特别高的表面质量要求,所以比较容易实现。
综上分析可以看出,注射时在工艺参数控制得好的情况下,零件的成型要求可以得到保证。
2.2.3计算塑件的体积和重量
计算塑件重量是为了选用注射机及确定模具模具型腔数。
根据设计手册可查得ABS的密度为ρ=1.05gcm3成型收缩率成:0.05%成型温度:180~200℃。
计算塑件的体积:V≈9.01cm3(通过软件s计算)
计算塑件重量:W=Vρ=9.01cm3×1.05gcm3=9.46g
考虑到塑件结构不太复杂,需求量中等固采用一模4件的模具结构,考虑其外形尺寸、注射时所需压力和工厂现有的设备等情况,初步选用注射机为SZ-40060。
2.2.4塑件注射工艺参数的确定
查找《塑料模设计手册》和参考工厂的实际应用的情况,ABS的设计计算成型工艺参数可作如下选择。试模时,可根据实际的情况作适当的调整。
注塑机类型螺杆式
螺杆转速(rmin)400
喷嘴形式温度直通式170~180
料筒温度℃78°
前段 180~200
中段 165~180
后段 150~170
模具温度℃ 50~80
注射压力mpa 60~100
保压力mpa30~50
注射时间s 20~90
高压时间s 0~5
冷却时间s 20~120
成型周期s 50~200
2.2塑件材料的选择
1.成型前的准备
对ABS的色泽、细度和均匀度进行检验。由于ABS的吸水率大约为0.2%~0.8%,容易吸湿,成型前应进行充分的干燥,干燥至水分含量<0.3%。干燥条件:用烘箱以80~85℃烘2~4小时或用干燥料斗以80℃烘1~2小时。
2.注射过程
塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后,由模具的浇注系统进入模具型腔成型,其过程可以分为充模、压实、保压、倒流、和冷却4个阶段。
3.塑件的后处理
采用调湿处理,其热处理条件查参考文献【1】中的表4-7由处理温度为70℃;保湿时间为2~4小时。
2.2.1 材料ABS的注塑成型参数数
注射机:螺杆式;
螺杆转数(rmin):48;
料筒温度(℃):前段 200~220;
中段 180~200;
后段 160~180;
喷嘴温度(℃):170~180;
模具温度(℃):50~80;
注射压力(MPa):70~100;
成型时间(s):注射20~60,保压0~3,冷却20~90,总周期50~160。
2.2.2 材料ABS性能
1.物理性能
ABS树脂是一种共混物,是丙烯腈-丁二烯-制造工艺苯乙烯共聚物,英文名Acrylonitrile-butadine-styrene(简称ABS),这三者的比例为20:30:50(熔点为175℃)。只要改变其制造工艺三者的比例、化合方法、颗制造工艺粒的尺寸,模具设计制造工艺便可以生产出一系列具有不同冲击强度、流动特性的品种,如把丁二烯的成份增加,则其冲击强度会得到提高,但是硬度和
流动性就会降低,强度和耐热性变会减少。
ABS为浅黄色粒状或珠状不透明树脂,无毒、无味、吸水率低,具有良好的综合物理机械性能,如优良的电性能、耐磨性,尺寸稳定性、耐化学性和表面光泽等,且易于加工成型。缺点是耐候性,耐热性差,且易燃。
2.成型性能
ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性:丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性;丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性;苯乙烯具有易加工、模具设计高光洁度
模具设计及高强度。模具设计从形态上看,ABS是非结模具设计晶性材料。模具设计模具设计中单体的模具设计聚合产生模具设计模具设计了具有两模具设计相的三元共聚物,一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相,另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性,并且由此产生了市场上上百种不同品质的ABS材料。这
些不同品质的材料提供了不同的特性,例如从中等到高等的抗冲击性,从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。
ABS具有良好的成型加工性,制品表面光洁度高,且具有良好
的涂装性和染色性,可电镀成多种色泽。
ABS是吸水的塑料,于室温下,24小时可吸收0.2%~0.35%水分,虽然这种水分不至于对机械性能构成重大影响,但注塑时若湿度超过0.2%,塑料表面会受设计计算大的影响,所以对ABS进行成型加工时,一定要事先干燥,而且干燥后的水分含量应小于0.2%。
3.ABS的主要性能指标
密度ρ=1.05 g;
收缩率0.4~0.7%,取值0.5%.
4.ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施
主要缺陷:溢料飞边、气泡、熔接痕、烧焦及黑纹、光泽不良;
消除措施:增大注射压力、提高模具温度、加排气槽、充分预干燥。
第3章注射模的加工工艺结构设计
注射模结构设计主要包括:分型面选择、模具型腔数目的确定及型腔的排列方式和冷却水道布局以及浇口位置设置、模具工作零件的结构设计、侧向分型与抽芯机机械设计构的设计、推出机塑料模具构的设计设计等内容。
3.1 型腔数目的确定
该塑件精度要求不高,但需求量中等,固应选多腔模更为合适。它可以提高生产效率,降低计计塑件的整体成本。生产经验表明,每增加一个型腔,塑件的尺寸精度将降低4%。
按注射机的最大注射量计算型腔数目型腔数目n
n≤(Kmp-m1)m
式中K:注射机最大注射量的利用系数,取0.8
mp:注射机最大注射量,g
m1:浇注系统凝料量,g
m:单个塑件的质量,g
经过计算和产量的要求,n取4,采用一模4件的形式。
3.2 型腔的分布
由于型腔的排布与设计手册模具设计浇注系统密切相关的,所以在设计手册模具设计模具设计时应综合加以考虑。型腔的排布应使每个型腔都能通过浇注系统从总压力中均等地分得所需的足够压力,以保证塑料熔体能同时均匀设计手册地充填每个型腔,从设计手册而使各个设计手册型腔的塑设计手册件内在质设计手册量均一稳定。
图3-1 型腔分布
3.3 分型设计手册面的设计计
模具设计中,分型面的选择很关键,它决定了模具的结构。分型面与模具的整体结构、浇注系模具设计模具设计统的设计、塑件的
设计手册脱模和模具的制造设计手册工艺等有关,因此分设计手册型面的选设计手册择是注射设计手册模设计中设计手册的一个关键步骤。
应根据分型面选择原则和机械加工模具设计工艺塑件的成型要求来选择制造工艺分型面。该塑件表面质量无特殊要求,结构也比较间单,固选平直分型面。如图3如何塑料模具确定分型面,需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模设计手册具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响,因此在选择分型面时应综合分析比较,从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则:
(1)分型面应选在塑件外形最大轮廓处。
(2)便于塑件顺利脱模,尽量使塑件开模时留在动模一边。
(3)保证塑件的精度要求。
(4)满足塑件的外观质量要求。
(5)便于模具加工制造。
(6)对排气效果的影响。