本科毕业论文---张紧轮注塑成型设计.doc

摘 要本文主要是通过对张紧轮的形状、尺寸及其精度的要求进行了注射成型工艺的可行性分析。首先运用UG进行该塑件的三维实体造型，然后对其进行工艺分析，该产品的精度要求不太高，所用材料为ABS。塑件的成型工艺性主要包括塑件的壁厚，斜度和圆角以及是否有抽芯机构。通过以上的分析来确定模具分型面、型腔数目、浇口形式、位置大小；其中最重要的是确定型芯和型腔的结构，例如是采用整体式还是镶拼式，以及它们的定位和固紧方式。此外还分析了模具受力，脱模机构的设计，合模导向机构的设计，冷却系统的设计等。模具采用一模一件、阶梯形分型面、侧向抽芯结构。关键词：模具;张紧轮;型腔 Abstract This Article passeses to piece viability assessment for request for of shape, size and its accuracy coming proceeding injecting type craft. First carries on using UG should model the three dimensional entity modelling, then carries on the craft analysis to it, this product precision request not too high, uses the material is ABS. the piece the wall for of type craft primarily including the piece is thick, slope and circle angle and whether to have core-pulling or not mechanism.Pass the above analysis to come the certain molding tool cent the type the surface, type the number, gate the form, place the size;The among them and most important is a certain type core and the construction of the type , for example adopt the whole the type of type still , and their fixed position and tight way of .In addition and still analyzed the molding tool to suffer force, mold that design that the design of the pattern draw mechanism, match the design etc. to lead to the mechanism, cooling system. The mold uses a mold laterally, a stepped appearance minute profile, pulls out the core structure.Key words: Parting line;the gate;cavity目录摘要Abstract前言1模具简介11.1设计概述11.2模具的发展趋势11.3毕业设计的目的和意义22塑件的分析33材料的成型特征和工艺参数43.1材料的成型特征43.2材料的工艺参数43.3材料的注射参数54注塑设备的选择和校核64.1注塑设备的选择64.2注塑量的校核64.3锁模力的校核74.4注射压力的校核75分型面和浇注系统的设计85.1分型面的设计85.2主流道的设计85.3分流道的设计95.4浇口形式的设计95.5排气系统的设计106成型零件设计和尺寸计算116.1成型零件的结构设计116.2成型零件的尺寸计算117合模导向机构的设计137.1导柱的结构形式137.2导柱的技术要求137.3导套的结构形式137.4导套的技术要求148推出和复位机构的组成158.1推出机构的组成158.2推出机构的设计原则158.3推杆的形状158.4复位杆的设计168.5复位杆的形状168.6脱模力的计算169侧向分型和抽芯机构的设计189.1斜导柱的设计189.2斜滑块的设计199.3导滑槽的设计209.4楔紧块的设计209.5坏块定位装置的设计2010冷却系统的设计21总结22参考文献23致谢24附录25前言塑料是一类具有可塑性的合成高分子材料。它与合成橡胶、合成纤维形成了当今日常生活不可缺少的三大合成材料。具体地说，塑料是以天然或合成树脂为主要成分，加入各种添加剂，在一定温度和压力等条件下可以塑制成一定形状，在常温下保持形状不变的材料。随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，塑料制品的应用范围也在不断扩大，塑料制品所占的比例正迅猛增加。一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属件，塑料产品的用量也正在上升。塑料模具是一种生产塑料制品的工具，它由几组零件部分构成，这个组合内有成型模腔。注射塑料原料时，模具装夹在注塑机上，熔融塑料被注入成型模腔内，并在腔内冷却定型，然后上下模分开，经由顶出系统将制品从模腔顶出离开模具，最后模具再闭合进行下一次注塑，整个注塑过程是循环进行的。本设计借鉴于上述内容，理论联系实际，解决塑料端盖的成型问题，利用CAXA绘图软件最终得到塑料端盖的模具整体结构方案。- 1 -1模具简介1.1设计概述模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业 中广泛的 使用着各 种模具。例 如金属铸造 成型使用 的砂型或压 铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展。1.2模具的发展趋势近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个方面：1、加深理论研究在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得产品的产量和质量都得到很大的提高。2、高效率、自动化大量采用各种高效率、自动化的模具结构。高速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起了很大的作用。3、大型、超小型及高精度由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。4、革新模具制造工艺 在模具制造工艺上，为缩短模具的制造周期，减少钳工的工作量，在模具加工工艺上作了很大的改进，特别是异形型腔的加工，采用了各种先进的机床，这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。5、标准化 开展标准化工作，不仅大大提高了生产模具的效率，而且改善了质量，降低了成本。1.3毕业设计的目的和意义通过对模具专业的学习，掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要求，各种模具的结构特点及设计计算的方法，以达到能够独立设计一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般机械加工的知识，塑料材料的选择和热处理，了解模具结构的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺。毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用，综合检验大学期间所学的知识。2塑件的分析图2-1 张紧轮零件图本零件为张紧轮。张紧轮的形状比较简单，在保证使用功能的情况下对其加工精度要求不高，综合考虑塑料的性能，选用工程塑料中的ABS为张紧轮材料。图2-2 张紧轮在播种机上的应用张紧轮的结构简单，在播种机上起张进链条的作用，其加工精度要求不高，保证工作的情况下没有特殊缺陷就视为合格。3材料的成型特征和工艺参数3.1材料的成型特征ABS是三元共聚物，具有良好的综合性能，丙烯腈使它具有良好的耐化学腐蚀和表面硬度；丁二烯使它具有良好的韧性和耐冲击性；苯乙烯使它具有良好的刚性和流动性。ABS在升温是粘度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060，要求塑件光泽和耐热时，应控制在6080。3.2材料的工艺参数表3-1 工艺参数表塑料性能ABS塑料性能ABS屈服强度 /Mpa50玻璃化温度 /200300拉伸强度 /Mpa38熔点（粘流温度） /130160断裂伸长率 /%35热变形温度/45 N/cm108 N/cm90108拉伸弹性模量 /Gpa1.883103弯曲强度 /Mpa80线膨胀系数/（105/）7.0弯曲弹性模量 /Gpa1.4比热容/J/(kgK)1470简支架冲击强度/（kJ/m）无缺口缺口261热导率/W/(mK)0.26311燃烧性/(cm/min)慢布氏硬度HBS9.7体积电阻/cmR121密度/（g/cm）1.021.16击穿电压/(Kv/mm)6.910比体积/(cm/g)1.021.16成型收缩率/%0.30.8吸水性 /%（24h）时0.20.4拉伸模量E/101.911.98泊松比0.383.3材料的注射参数注射类型：螺杆式；螺杆转速：3060r/min；喷嘴类型：直通式；温 度：180190；料筒温度：前段200210；中段210230；后段180200；模具温度：5070；注射压力：7090 MPa；保压力：5070 MPa；注射时间：35S；保压时间：1530S；冷却时间：1530S；成型周期：4070S；4注塑设备的选择和校核4.1注塑设备的选择塑件成型所需注射量应小于或等于所选的注射机的注射量。本次设计确定了型腔数目为N=4，然后根据生产条件和注射机的有关技术规范进行校核选取。/ (4-1)式中注射机最大注射量的利用系数，一般=0.8 ；注射机最大注射量或g；浇注系统所需塑料的体积或质量或g；单个塑件的体积或质量或g； 型腔数目为4本次设计采用UG进行三维造型，利用实体测量和计算得M37.34，则4（0.8-237.34）/37.34140.025初步选定注射机为XSZ200。 4.2注塑量的校核 /3600- (4-2)式中注射机最大注射量的利用系数，一般K=0.8 ；注射机的额定塑化量，g/h或/h；成型周期s； 浇注系统所需塑料的体积或质量或g；单个塑件的体积或质量或g； 型腔数目为4；2(/3600)/ 2.8经校核,注塑机的选取符合注塑量要求。4.3锁模力的校核=（+） (4-3)式中9 侧向分型和抽芯机构的设计当注射成型的塑件与开合模方向不同的内侧或外侧有孔、凹穴或凸台时，模具上成型该处的零件必须制成可侧向移动的，以便在塑件脱模推出之前，先将侧向成型零件抽，出然后再把塑件从模内推出，否则就无法脱模。带动侧向成型零件作侧向分型抽芯和复位的整个机构称为侧向分型与抽芯机构。根据动力来源的不同，侧向分型与抽芯机构一般可分为机动、液压或气动以及手动等三大类。由于塑件包紧在侧向型芯或粘附在侧向型腔上，因此在各种类型的侧向分型与抽芯机构中，侧向分型与抽芯时必然会遇到抽拔的阻力，侧向分型与抽芯的力或称抽拔力一定要大于抽拔阻力。图9-1 侧抽芯机构实体图9.1斜导柱的设计图9-2 斜导柱结构图斜导柱的形状如图所示,其工作端的端部可以设计成锥台形或半球形。由于半球形车制时比较困难，所以我们设计成锥台形。为了避免端部锥台也参与侧抽芯，导致滑块停留位置不符合原设计计算要求。所以斜角大于斜导柱倾斜角，我们取。斜导柱的材料选用T10碳素钢，热处理硬度HRC=60，表面粗糙度。斜导柱与其固定的模板之间采用过渡配合。由于斜导柱在工作过程中主要用来驱动侧滑块作往复运动，侧滑块运动的平稳性右导滑槽与滑块之间的配合精度保证。而合模是的最终准确位置由楔紧块决定。因此，为了保证运动的灵活性，滑块上斜导孔与斜导柱之间可以采用较松的间隙配合。图9-3 斜导柱实体图9.2斜滑块的设计斜滑块是斜导柱侧面分型抽芯机构中的一个重要零件部件，它上面安装有侧向型芯或侧向成型块，注射成型时塑件尺寸的准确性和移动的可靠性都需要它的运动精度保证。滑块的结构可分整体式和组合式。在滑块上直径制出侧向型腔的结构称整体式，分开加工称组合式。在本次设计中采用整体式结构。一般情况下，成型滑块在侧向分型抽芯和复位过程中，要求其必须沿一定的方向平稳地往复移动，这一过程是在导滑槽内完成的。根据型芯大小、形状和要求不同，有的采取T形槽或燕尾槽，但本设计侧抽芯的滑块和小型芯设计在镶在型腔上的方块型芯中滑动，上下不能移动，只有前后滑动，因此无需要另加工槽，不过滑块与型芯槽配合要求较高，为防止配合部分漏料，适当提高精度，采用H7/f7，其它部分采用H8/f8间隙配合，配合 表面粗糙度Ra0.8m滑块材料采用T10，HRC5458。9.3导滑槽的设计成型滑块在侧向分型抽芯和复位过程中，要求其必须沿一定的方向平稳地往复移动，这一过程是在导滑槽中完成的。根据模具上侧型芯的大小、形状和要求的不同，以及各工厂的具体使用情况，滑块与导滑槽的配合形式也不一样，一般采用T形槽或燕尾槽导滑。组成导滑槽的零件对硬度和耐磨性有一定的要求，一般情况下，整体式导滑槽常在动模板或定模板上直接加工出来，常用的材料为45钢。根据本塑件的特征，采用T形槽导滑的形式，采取在定模板上直接加工出，选用材料为45钢，为了便于加工和防止热处理变形，所以调质至30HRC后在铣削成形。盖板材料用T10纲，硬度要求HRC50.导滑槽与滑块部分采用H8/f8间隙配合。配合部分的表面要求比较高，表面粗糙度应Ra0.8。导滑槽与滑块还要保持一定的配合长度，因为滑块完成抽拨动作后，其滑动部分仍应全部或有部分的长度留在导滑槽内，滑块的滑动配合长度要大于滑块宽度的1.5倍，而保留在导滑槽内的 长度不应小于导滑配合长度的2/3。否则，滑块开始复位时容易偏斜，甚至损坏模具。9.4楔紧块的设计在注射成型过程中，侧向成型零件受到熔融塑料很大的推力作用，这个力通过滑块传给斜导柱，一般的斜导柱为细长杆件，受力后容易变形，导致滑块后移，因此本设计中须设置楔紧块，以便在合模后锁住滑块，承受熔融塑料给予侧向成型零件的推力。为了保证斜面在合模时压紧滑块，而在开模时又能迅速脱离滑块，以避免楔紧块影响斜导柱对滑块的驱动，因此常取楔紧角=+23取=23。由于滑块所承受的侧向压力比较大，所以楔紧块用H7/m6配合整体镶入模板中。9.5滑块定位装置的设计滑块定位装置在开模过程中用来保证滑块停留在刚脱离斜导柱的位置，不再发生任何移动，以避免合模时斜导柱不能准确地插进滑块的斜导孔内，造成模具损坏。在此我采用了内六角螺钉和弹簧定位。因为这样更利以维修。10冷却系统的设计冷却水道应尽量多，截面尺寸应尽量大；冷却水道至型腔表面距离应尽量相等，此塑件壁厚相等，所以冷却水道到型腔表面距离相等，且距离应在1215 mm，这里取15 mm；浇口处加强冷却。塑料熔体充填型腔时，浇口附近温度最高，所以要加强冷却浇口；冷却水道出入口温差应最小，尽量缩短冷却水道长度，降低出入口冷却水的温差，提高冷却效果；冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置，此外，在设计冷却水道时还要避免塑料的熔融部位，以免产生熔接痕，并且还要易于清理，冷却水道孔径取10 mm。总结通过本次塑料模毕业设计，我对于塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识。并在图书馆借阅了许多相关手册和书籍，设计中，将充分利用和查阅各种资料，熟练掌握了专业工具书的使用方法。并与同学进行充分讨论，尽最大努力搞好本次设计。在整个过程中，增强了自己的动手能力及分析及独立思考解决问题的能力。通过设计实践，逐步树立正确的设计思想，增强了创新意识和竞争意识，熟悉掌握了塑料模设计的一般规律。在设计过程中，进行了设计计算、绘图及运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，进行全面的机械设计基本技能的训练。这次设计让我在多方面都得到了锻炼，让我对塑料模设计过程有了更深一层的认识，为我以后的工作奠定了很好的基础。强化了所学知识，增强了动手能力，更深切地体会了“温故而知新”的长远意义，还有独立解决问题的能力的提高，这些是本次毕业设计留给我的最宝贵的财富。参考文献1 邹继强.塑料制品及其成型模具设计C.北京：清华大学出版社，2005.2.2 伍先明，王群，庞佑霞.塑料模具设计指导C.北京：国防工业出版社，2006.5.3 中国机械工程学会.中国模具设计大典R.南昌：江西科学技术出版社,2003.4 塑料模具设计手册编委会.模具设计手册D.北京：机械工业出版社，2002.5 陈万林.实用塑料注射模具设计与制造S.北京：机械工业出版社，2002.6 贾润礼，程志远.实用注射模设计手册D.北京：中国轻工业出版社，2000.7 王艳辉.塑料模具成型尺寸的计算J.沙洲职业工学院学报，2009（12）：14.8 罗燕峰.试析塑料模具设计中常见的问题J.科技与企业，2011（12）：194.9 李国锋.塑料模具设计的内涵与方法J.机械设计与制造，2007（5）：198.10 袁荃，杨杰.浅谈塑料模具设计流程J.科学之友，2011（4）：32.11 周永泰.我国塑料模具现状及发展趋势J.塑料，2000（6）：27.致谢在本次毕业设计过程中，指导教师李玉清老师对我的毕业设计内容各个环节给予细心指导，从论文的选题到体系安排，从论文结构到字句斟酌，无不凝聚着他的心血。他不仅治学严谨，而且以其高尚的品格给我以情操上的熏陶！同时我还要感谢工程学院的各级领导和诸多老师的悉心指导和大力帮助，在这里衷心地感谢你们对于我大学四年的关心支持和帮助，使我的毕业论文得以顺利地完成。我无法用准确生动的语言来淋漓尽致地表达自己的真实感受，只好将它深深地埋在心底，化作一道虔诚的祝福：愿帮助过我的老师和朋友们幸福安康、工作顺利！最后，感谢在百忙之中抽出时间对本论文进行审稿和参加论文答辩评议的各位老师们，由于我对所学知识理解的不够透彻，而且时间较短，又缺乏经验，设计书中难免会存在疏漏和欠缺之处，恳求对本论文的提出宝贵意见与建议！附录模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。 模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。 模具工业既是 高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。 模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市 场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业 产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。Mold industry is one of the basic manufacturing technoogy and equipment, it is the role of control and limitation of materials (solid or liquid) flows, so that the required physical form. Mould manufacture parts for its high efficiency, good quality products, low consumption of materials, production costs low and widely used in the anufacturing sector.Mold industry industry is the foundation of the national economy industries, is internationally recognized the key industries. Die production technology level is the level of a countrys manufacturers an important indicator of the level of its products to a large extent determine the quality, efficiency, and new product development capability. Revitalization and development of Chinas mould industry, are increasingly subject of concern. As early as in March 1989 the Chinese Government promulgated theon the current industrial policy elements of the decision, the machinery industry will die as a technological transformation o f the first sequence. Mold industry industrial high-tech industry is an integral part of the industrialization of high technology is an important area. Die in machinery, electronics, light industry, automobiles, textiles, aviation, aerospace and other industrial areas, has increasingly become the most widely used of the major equipment, its commitment to these industries in the area of 60% to 90% of the product parts, components And components o f the production and processing.Mold industry manufacturing primarily reflected in the importance of market demand, the only automobile and motorcycle industry market as an example of the mold. Automobile and motorcycle industry is the largest market die in industrial developed countries, this market accounted for about half of the entire market mold.