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编号 毕业设计说明书题目塑料斜齿轮旋转脱螺纹注塑模具设计学 院国防生学院专业机械设计制造及其自动化学生姓名柯招军学号1000110104指导教师单位机电工程学院姓名曹泰山职称讲师题目类型理论研究实验研究工程设计工程技术研究软件开发2014年5月4日摘要伴随着全球性经济发展,新技术革命浪潮不断的突破与发展,跨越性的技术发展已经成为推动世界经济增长的重要因素市场经济的不断繁荣,极大地促进了对体积小,工业产品的品种多,低成本,高品质的方向发展为了提高生产周期的市场竞争力的核心产品的要求越来越高,开发周期短,因此对各种产品的制造的关键技术及设备,模具的要求也越来越严格和苛刻的模具是基础工业之一随着市场经济全球化趋势和各种高新技术的迅猛发展,快速经济模具被赋予了新的内涵和新的任务,种类的激增,促使快速经济制模材料向着多品种系列化迈进,不断促使工艺有新突破和发展鉴于商品经济的快速发展,产品换代更新的加速,以及市场竞争愈发激烈,都愈发高的刺激着快速经济制模技术朝着短周期、低成本、高质量及高制造精度等方向发展鉴于它能够使企业获得更大的市场,创造更大显著的经济效益,因此愈发受到企业家的垂青以及获得相关领导部门的政策资金的支持鉴于快速发展的高新技术以及各种技术的综合运用,未来必定会产生新型节能省材的快速制模技术来适应社会生产中差异化需求此次毕业设计是对塑料斜齿轮注塑模具设计,难点在于实现自动旋转脱螺纹功能本设计有两大亮点,一是使用齿轮齿条传动机构来实现测抽芯,二是用轴承使型腔旋转来实现脱螺纹设计因模具中有多处需要配合,可能使模具在制造和装配方面有些难度关键词模具;斜齿轮;结构设计;注射模;型腔AbstractWiththeglobaleconomicdevelopmentnewtechnologyrevolutioncontinuedbreakthroughsanddevelopmentleapfrogtechnologydevelopmenthasbecomeanimportantfactorinpromotingworldeconomicgrowth.Continuedprosperityofthemarketeconomywhichgreatlypromotedtosmallmulti-varietyofindustrialproductslow-costhigh-qualitydirection.Inordertoenhancethecoreproductsinthemarketcompetitivenessoftheproductioncycleandincreasinglydemandingshorterdevelopmentcycleandthereforethekeytothemanufactureofvariousproductstechnologyandequipment-moldrequirementsareincreasinglystringentanddemanding.Moldisoneofthebasicindustries.Withtherapiddevelopmentofeconomicglobalizationandavarietyofhigh-techmarketsrapideconomicmoldwasgivenanewmeaningandanewtaskthetypeofsurgepromptingrapideconomicmodelingmaterialmovingtowardmulti-varietyseriescontinuetopromotetechnologybreakthroughsanddevelopment.Giventherapiddevelopmentofthecommodityeconomyacceleratetheupgradingproductsandmarketmorecompetitiveareincreasinglyhightostimulaterapideconomicmodelingtechniquestowardsshort-cyclelow-costhigh-qualityandhighmanufacturingprecisiondirection.Givenitsabilitytoenableenterprisestogainalargermarketcreatinggreatersignificanteconomicbenefitsandthereforeincreasinglyfavoredbytheentrepreneursandaccesstofundingtosupportpoliciesrelatedtotheleadershipdepartment.Giventherapiddevelopmentofhigh-techandcomprehensiveuseofvarioustechnologiesthefuturewillcertainlygeneratenewenergy-savingmaterialsforrapidtoolingtechnologytomeetthesocialneedsofthedifferenceinproduction. Thegraduationprojectisaplasticinjectionmolddesignhelicalgearthedifficultyliesofftheautomaticrotationofthethreadedfunction.ThisdesignhastwobrightspotsoneusingrackandpinionmechanismtoachievemeasuredPullingtwobearingssothatthecavityisrotatedtoachievethede-threaddesign.Becausetherearemanydiewithbloodmaycausesomedifficultyinmoldmanufacturingandassemblyareas.Keyword:mold;bevelwheel;structuraldesign;plasticsinjectionmold;cavity目录引言11塑件(斜齿轮)的分析
31.1塑件(ABS)的三维模型
31.2塑料的基础知识与应用
41.3ABS塑料
41.
3.1塑料ABS的基本概念
41.
3.2塑料ABS的特性
51.
3.3塑料ABS的成型特性及成型条件
61.
3.4塑料ABS的成型条件
61.4塑件结构工艺性要求的了解及分析
71.5脱模斜度[1]
71.6塑件的壁厚[1]
71.7圆角82注射机的选择93型腔数目的决定104成型零件设计
124.1确定型腔壁厚
124.2动模板厚度的计算
124.3分型面的确定[1]
134.4排气系统的设计
134.5成型零件的结构设计
144.
5.1成型凹模的结构设计
144.
5.2成型凸模的结构设计
144.
5.3型腔尺寸计算145浇注系统设计
185.1主浇道(浇口套)的设计
185.2浇口的设计[1]
205.3定位圈的选择206模具温度调节系统的设计
216.1模具温度调节对塑件质量的影响
216.2加热系统的设计
216.3冷却系统设计217脱模机构的设计
227.1推管脱模机构设计
227.2内螺纹抽芯脱模机构的设计
227.
2.1螺纹型芯的设计
227.
2.2传动齿条的设计248复位机构的设计和选择
268.1弹簧的选用[4]
268.2弹簧的分布形式279合模导向机构的设计
289.1导向机构的功用
289.2导向机构的选用[5]2810型芯与侧型芯脱模力的计算
2910.1型芯脱模力的计算
2910.2侧抽芯力计算2911模具的闭模高度和开模行程验算3012模具其它零件的设计3113标准件的选择[5]3214模具的总装图以及运动顺序、及其特点3315模具的安装、调试3416工艺卡片
3516.1塑件成型工艺卡
3516.2机械加工工艺卡
3616.
2.1浇口套定位圈机械加工工艺卡
3616.
2.2定模板机械加工工艺卡
3716.
2.3垫块机械加工工艺卡38结论39谢辞40参考文献41引言模具是一种重要的工业产品的生产技术和设备,是国民经济的基础,被冠以现代“工业之母”现代生产中,模具因其加工效率高,互换性,节约了材料,所以广泛应用作为一个蓬勃发展的行业,在整个模具塑料模具发展很快作为制造行业的一个后起之秀,它以它独特的优势而被广泛应用,极大地促进了塑料工业的质的发展
(一)、我国塑料模具的发展现状模具是现代工业生产的重要工艺装备依工业技术的飞跃式发展,依靠模具来进行加工在国民经济的各领域中愈发常见随着塑料工业的迅速发展,效率高,自动化程度高,寿命长和高精密模具的设计和制造是关注未来的重点例如电视机外壳、空调机零件、洗衣机内缸、电冰箱、灯座、周转箱等模具世界上的一些工业化国家,其工业产值已超过机床工业的模具,其增长率也超过了机床,汽车,电子等行业在这些国家,模具工业已成为国民经济的基础工业之一美国工业界称“模具工业是美国工业的基石”,日本模具协会称“模具是促进社会富裕的动力”什么东西既具有自己的价值通过同一模具为社会创造了巨大的经济效益和社会效益一流的模具设计理念、高质量的制造水平、上等的材料、合理的加工工艺和现代化管理及成型设备等都是制造优质模具不可获缺的一副优质的模具可以重复上百万次成型,这是和上面所陈述的因素分不开的纵观国内外同行情况,注塑成型技术发展趋势大致有以下几个方面
(1)CAD/CAE/CAM技术在模具设计与制造中的应用;
(2)模具制造对工业领域的推动发展;
(3)开发模具逆向工程,创新模具的快测技术;
(4)开发上等的模具材料和对其表面进行特殊处理;
(5)提升模具标准化水平,用模块化实现模具的重组;
(6)模具的模块化、集成化、精密化塑料模具在我国的发展很快塑料模的设计制造、CAD/CAE/CAM技术、CAPP技术,已有不少的企业及研究机构在开发及应用在设计及制造技术上与一流水准相比有一定的不足专用模具钢的种类少少、标准化程度不高、质量尚不稳定等问题还在困扰着我国模具行业;模具的商品化、系列化及规模化能力还有不少改进及提升的空间;CAD、CAM、FlowCool等软件应用程度不是很高;提高模具的设计与制造水平是增加国际核心竞争能力比不可少的近些年来,伴随着模具综合技术的提升,模具产品也更加复杂、精密,模具制造成本和周期也在缩短
(二)、研究此项目的内容、目的和意义通过计算机数据模拟和仿真对塑料注射模具的设计思路和制造过程进行有效的评估和预测,并且可改善模具的结构设计并快速制得样品,便于赢得客户,争取定单,从而扩大市场及占有率;此外还降低返厂率,缩短生产周期,节省材料和费用,进而很大幅度地降低了模具的生产成本此项目针对的内容和要求:
(1)拟定斜齿轮塑件的成型工艺,选用合理的成型设备
(2)合理的模具设计结构必要时可依模具要求对塑件图纸进行适当的修改
(3)长使用寿命、高强度,高耐磨性是模具配件必不可少的
(4)经济性好、便于制造是模具制造需要考虑的
(5)确定零件尺寸及形状,选择合理的结构
(6)高效率、高可靠性、高自动化程度是模具设计制造的精髓研究此项目的目的与意义:
(1)选择合适的塑料及成型工艺
(2)通过对产品质量分析,改进模具的工艺及结构设计
(3)将模具设计融合到CAD/CAM/CAE的运用中去
(4)提高分析和解决问题的能力,改进我们的学习与创新发展
1.塑件(斜齿轮)的分析
1.1塑件(ABS)的三维模型如下图
1.1ab图
1.1塑件三维图图
1.2塑件尺寸图
1.2塑料的基础知识与应用塑料是塑料为主要原料,再加入适量填料,增塑剂,润滑剂,稳定剂,着色剂等材料,固化剂塑料的种类繁多,性能上也有较大差异从事塑料应用技术领域工作时人,应该首先对所选的塑料的类型,结构和相关性能的认识,有必要获得必要的基本知识以及了解塑料的应用范围按塑料的分子结构及特性可分为热塑性塑料和热固性塑料两种按塑料的使用情况一般可以分为通用塑料、特种塑料、工程塑料三大类
1.3ABS塑料
1.
3.1塑料ABS的基本概念ABS塑料丙烯腈-丁二烯-苯乙烯英文名称:AcrylonitrileButadieneStyrene比重:
1.05g/cm³成型收缩率:
0.3~
0.9%成型温度180~200℃干燥条件80~85℃2~3小时塑料性能:
(1)良好的整体性能,高的抗冲击强,化学稳定性
(2)具有较高的耐热性,高的影响,完全燃烧,提高透明度
(3)与有机材料的熔接性较好,且表面可进行处理,如镀铬、喷漆等
(4)较HIPS流动性差一些,较PMMA、PC等好,柔韧性好ABS塑料是以高分子化合物为基础而混合的复合材料综合了原有材料的性能特点,其最大的特点是可根据需要进行材料设计,这也是它和其它塑料最大的不同ABS高分子材料独特的结构和易加工、易改性特点,使其具有其他材料无法比拟、无可取代的优越性能于此同时ABS塑料不仅有聚合物的一般热性能和力学性能外,还具有一些特殊功能,如物质、信息和能量的转换、传递和储存等
1.
3.2塑料ABS的特性ABS的详细特性在下表1-1中给出表1-1ABS塑料的特性性能项目试验条件[状态]测试方法测试数据数据单位基本性能熔体流动速率230℃×
2.16KgASTMD-
12381.8g/10min收缩率23℃FCFCMethod
0.3-
0.8%密度23℃/23℃ASTMD-
7920.96机械性能降伏点抗张强度23℃ASTMD-638360kg/cm2断裂延长率23℃ASTMD-638200%弯曲模量23℃ASTMD-790A15500kg/cm2洛氏硬度23℃ASTMD-785100R-ScaleIzod冲击强度23℃1/8″厚ASTMD-
2566.0kg-cm/cm2热性能热变形温度at
4.6kg/cm2,Unannealed1/4″厚ASTMD-648135℃其它性能FDACompliance21CFRPt
177.1520Yes通常,塑料的熔点并非是一个固定的数值,而是用热变形温度来显示 ABS是升级强化版的PP,有较高的热变形温度,耐热性能好,注塑收缩率较低,尺寸稳定性能好,故特别适用于有耐温需求的汽车零件以及电气部件等热塑性塑料在恒压力下,依据受热的温度的差异,存在玻璃、高弹和粘流三种状态ABS是在粘流态下成型的制品,可用注射成型来制作ABS具有适度的流动性,主要由压力和温度确定其流动性因为是热塑性的,所以在模具设计和注塑成型的选择都需要注意螺杆注射机的选择,浇注截面应大些,料筒及模具应镀铬,不应有有死角滞料,加热时间、模温、成型温度、螺杆转速及背压等都需要严格控制[1]
1.
3.3塑料ABS的成型特性及成型条件材料成型收缩率小,易产生应力集中而引发熔融开裂,因此控制成型条件以及成型后退火处理可以有效减少塑件的开裂情况⑴无定形料流动性中等吸湿大须充分干燥表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80~85℃度2~3小时.⑵高料温、高模温等方法可以提高材料的流动性,减少夹水纹现象⑶摩擦系数低,高,浅侧凹槽可强迫脱模,塑件表面可带有皱纹花样,但易产生表面缺陷,如毛斑、折皱、熔接痕、缩孔、凹痕等弊病⑷收缩率及成型收缩范围中等⑸ABS塑料的干燥,ABS塑料的吸湿性和对水分的敏感性较大,在加工前需进行干燥和预热⑹选用直通式喷嘴,为避免流涎现象可将喷嘴孔改成喇叭状,并适当地控制喷嘴温度⑺模温对塑件质量有较大的影响,模温低时,收缩率,抗压,抗弯,抗冲击强度大,料温对塑件质量影响较大,料温过低会造成缺料⑻模具浇注系统对料流阻力要小,进料口宜取厚,尽可能的避免死角积料
1.
3.4塑料ABS的成型条件表1-2塑料ABS的成型条件 注射成型机类型螺杆式比重(g/cm)
1.41~
1.43收缩率%
0.3~
0.9注射压力kg/cm800~1000喷嘴温度ºC170~180螺杆转速n/min28模具温度ºC90~120适用注射机类型螺杆式预热温 度(ºC)时间(h)80~1003~5料筒 温度(ºC)前 断中 断后 断180~200190~220160~170成型时间(s)注射时间高压时间冷却时间总周期20~900~520~6050~160后处理方法温度(ºC)时间(h)红外线灯鼓风烘箱140~
14541.
3.5塑料ABS的主要用途作为热塑性工程塑料的ABS具有较高的韧性、耐热性和强度,还具有加工优势,如熔体温度低、结晶快等,同时还有其基本优点,如尺寸稳定性,耐化学品性ABS也是一种重要的工程塑料,它的抗疲劳强度较高,尺寸稳定制品可在-40~100ºC范围内能以较高的硬度,耐磨性,刚度和强度长期使用在工业生产中,ABS可代替一部分金属应用于电器、汽车、机床、化工、机械、、农业机械等行业ABS特别适用于制作辊子、滚轮、齿轮、轴承、凸轮等传动等耐磨零件,也可以用来制造化油器,汽车的仪表板,各种管道等盖ABS是极具市场前景工程塑料,ABS是新的商机,潜在市场
1.4塑件结构工艺性要求的了解及分析要想得到优良的塑料制件,除了选用合理的原材料以外,塑件结构的工艺性必须在考虑的范围之内,我们在考虑塑件结构工艺性时,需要遵守以下原则⑴在设计之初,必须将收缩率、流动性等将原材料的结构工艺性考虑在内⑵在保证塑件的性能,物理性能和力学性能,耐化学性,耐热性和电性能,如要求的前提下,尽可能的厚度均匀,结构简单,使用方便⑶设计时需考虑模具的总体布局结构,使模具的抽芯和推出机构简易和模具型腔制造方便⑷对塑件外观有较高的要求时,需先进行造型,然后在绘制图样选择模具分型面几何形状和塑件的成型方法,直接决定了塑料成型模具的成功所以,在设计时应该使塑件的几何形状能适用于其成形工艺
1.5脱模斜度[1]由于塑件在冷却过程中产生收缩,因此在脱模前会紧紧地包住型芯或型腔中的其它凸起部分为了便于剥离,防止模具塑料表面划伤,擦毛等,为了便于塑件从塑料芯模腔取出,在设计时沿脱模方向均应有足够的脱模斜度塑件上脱模斜度的大小,与塑件的性质、收缩率大小、摩擦系数大小、塑件厚度和几何形状有关与软质塑料相比,硬质塑料的脱模斜度较大;脱模斜度与塑件形状的复杂程度或成型孔的数目有关;塑件的脱模斜度与高度、孔深呈反比;壁厚增加,内孔包住型芯,脱模斜度也应大些根据塑件材料ABS推荐的脱模斜度为40'~1°30'由塑件属硬脆类塑料且厚壁的塑件,故脱模斜度可取较大值依据塑件几何形状及收缩规律,因为它的向心收缩性,所以一般内表面的脱模斜度大于外表面依据塑胶零件的精度来确定脱模的斜度,内表面取1°,外表面取1°30'
1.6塑件的壁厚[1]塑件需有一定的厚度,才能保证塑件在使用中有足够的强度和刚度,而且也为了塑料在成型时保持良好的流动状态有时塑件在使用时所需的强度虽然很小,但也需要有适当的厚度来承受脱模退出力热塑性塑件的厚度一般在1-4mm,壁厚大,就会易产生起泡和凹陷,并且也不易冷却壁厚与流程有密切关系,且成比例关系,根据ABS属流动性中等可得(1-1) 即厚度≥2mm即可;由于塑件最薄处为
5.5mm,因此符合要求,流程短愈短愈有利于注射成型
1.7圆角设计塑件时,为了减小应力集中,同时增加手感体验和美观,体现人性化设计,常采用圆弧过渡此外,圆弧还提高了塑件的强度,使脱模更易,同时还使模具型腔在淬火或使用时不易开裂本设计中塑件圆角都取R=
0.5mm2注射机的选择⑴塑件的体积计算 (2-1) (2-2)⑵选择注射机由于塑件为大批量生产,所以尽可能采用多型腔,综合考虑应选用ZS—ZY—125型卧式注塑机依XS—ZY—125型注塑机可得如下表2-1表2-1XS—ZY—125型注塑机参数(mm)螺杆直径42最大理论注射量125注射压力120MPa锁模力900KN最大成型面积645㎝²模具最大厚度300注射行程115模具最小厚度200模板最大行程300喷嘴孔径4喷嘴圆弧半径12喷嘴移动距离210型腔许用压力280(kg/cm²)定模板上孔径100两拉杆之间距260×290定模板上孔深10顶出形式中间顶出动模板上孔径1003型腔数目的决定注射模的型腔数目可根据需要来确定,可以是一模一腔或一模多腔型腔数目越多,塑件尺寸的精度精度也就相对较低,若塑件的精度不高,可选用多型腔数以注塑成型的生产效益上看,表面上多型腔模比单型腔模经济效益要高,但以制造的难度来衡量的话,单型腔比多型腔制造难度小由于此塑件的精度要求不高,生产批量适中,而且还有侧抽芯,抽芯距也较长,在制品生产及模具的加成本上考虑,可选为一模一腔
(1)注射机的锁模力锁模力务必要超过模具在开模方向上投影面积的注射压力总和
①注射基本压力(依塑件流程比及壁厚而不同) (3-1)P——型腔注射压力,P取=2800Pb——基本压力Kc=
1.7 (ABS)Kѕ=1~
1.25 取Kѕ=
1.4
②、锁模力 锁模力不小于总注射压强的
1.5倍,即 (3-2)壁厚为
5.5mm,取最小本次设计选用采用圆薄片型浇口,流程比为42/
5.5=
7.6有查图可得L/t=
7.6,壁厚=
5.5mm,Ps=13Mpa,由Kc系数表查得Kc=
1.25,塑件形状复杂可取Ks=
1.4,由公式(3-3)得注射压力P投影面积型腔总投影面积由得锁模力故锁模力是足够的
③开模距离由塑料部分长度为42mm,是从模具中取出,距离应大于两倍的模板浇注系统的总长度的长度,即L=2×42+50=134mm.由ZS-ZY-125注射机的最大开模行程为300mm,故能够完全可以取出塑件
④模板面积
3.1浇口的设计[1]浇口亦称进料口,是连接浇注系统(分流道)与型腔的熔体通道 浇口的位置的设计与选择,与塑件能否完好以及高质量地成型直接相关浇口可分为限制性浇口和非限制性浇口两大类限制性浇口是整个浇注系统中截面尺寸最小的部位,通过截面积的突然变化,使分流道送来的塑料熔体产生的流速增加,提高剪切速率,降低粘度,使其成为理想的流动状态,从而迅速均衡地充满型腔对于多型腔模具,调节浇口的尺寸,还可以使非平衡布置的型腔达到同时进料的目的,提高塑件的质量另外,限制性浇口还起着较早固化防止型腔中熔体倒流的作用非限制性浇口是最大的部分是整个浇注系统截面尺寸,它主要是对中大型筒类、壳类塑件型腔起引料和进料后的施压作用按浇口的结构形式和特点,常用的浇口可分为直接浇口、中心浇口、侧浇口、环形浇口、轮辐式浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏浇口等等浇口的形状和位置尺寸直接与塑件的内、外在质量联系在一起如果选择不合理,会使塑件产生融合痕、翘变形、气泡、填充不良以及密度不均匀等问题PPT塑料的流速增高、凝结速度快,同时摩擦也会使料温增高,使其填充型腔能力更好并且还能够缩短成型的周期,较小残余应力,可减小塑件的翘曲,破裂和变形,也有助于对浇口痕迹的后续加工浇口的选择是基于对塑料件的形状要求,对塑料件的质量直接影响因为这是一个工程塑胶配件,齿轮齿形,长圆柱形,内螺纹的孔和轴需要配合所以,内壁外侧开浇口显然是不合适的,故选用圆薄片状浇口(属于环形浇口)较为合理由于流程短,排气效果好,可减少熔接痕产生,并且更适合用于筒形中间通孔的塑件,通常进料口厚度可取
0.2-
1.2mm
3.2定位圈的选择定位圈尺寸如下图
5.2图
5.2定位圈依XS-ZY-125型注射机的数据可查得,定模板与浇口套间的配合孔径为Ф100﹢
00.054mm,推荐定位圈的参考值有可如下D=100mmd3=75mmd2=50mmh=14mm4模具温度调节系统的设计模具温度的合适、稳定和均一,会很大的影响着塑件的尺寸精度、外观和形状以及塑料熔体的固化定型及充模流动、生产效率等模具温度调节的能力直接影响着塑件的质量和生产效率模具温度控制系统是通过模具温度控制,高质量和高效率的注塑件生产一般对于连续工作的注射模来说,人为因素会产生较大的影响,因此不必十分精确的计算,加热冷却系统通常可依据塑料的成型特性以及型腔的几何形状来确定
4.1模具温度调节对塑件质量的影响模温是指模具型芯以及型腔的表面温度高温熔体释放的热量通过在模腔内凝固形成模具内的一个合适的温度分布的热平衡使塑件质量最好模具的温度控制和调节对塑件质量的影响主要有以下四个方面
(1)力学性能对于结晶性塑料,成型温度越高,塑件的应力开裂趋势也会愈大,所以站在应力开裂的角度上看,减少模具的温度是好的然而,像聚碳酸酯一类高黏度无定形的塑料,塑件中内应力的大小与其应力开裂倾向有关联,适当的提高模具温度可减小塑件中的内应力也即降低其应力开裂的倾向
(2)尺寸精度模具温度调节系统可促使模具温度的稳定,从而可以提高塑料的成型收缩率的稳定,进而提升塑件尺寸精度但在可能时可适当降低模具的温度,以便使塑件的成型收缩率减小
(3)塑件表面质量塑件表面质量的改善可通过提升模具温度来实现,模温过低则易使使塑件轮廓模糊并产生清晰熔接痕,以至于增加塑件的表面粗糙度
4.2加热系统的设计鉴于ABS塑料在进行加工前的干燥处理时可得到预加热作用同时又因为模具型腔的壁厚相对有些大;依据塑料的成形特性,PPT熔融速度相对较快且结晶性熔融范围窄,并且温度变化对流动性影响不大,因此模具无需特定的加热系统进行加热
4.3冷却系统设计依ABS塑料成形特性知ABS凝固速率较快熔料温度略低于熔融温度就会凝固化由于塑料的壁厚≧4mm;因此塑料凝固时的模具温度可取t=100c°~120c°,由于塑件体积比较小,且塑件能够在较高的温度下进行脱模,有此可知推出塑件在成形时可不必另装冷却系统但为了提高生产率,装冷却系统.的话就需要在型腔板以及定模板上设置冷却孔详情见装配图5脱模机构的设计脱模机构根据塑件的形状,成型设备的差异和各种不同形式的要求,但要使组织灵活的动作,结构简单可靠本次设计有斜齿轮旋转脱螺纹机构和侧螺纹孔抽芯机构
5.1推管脱模机构设计
5.
1.1脱模机构运动形式由于塑件的螺旋升角为14º,如果采用强制脱模的话,由于其齿数多,模数小,容易破坏制件,因此强脱是不合理的在此采用推管在推动上升的同时,塑件也带动型腔转动来使斜齿轮顺利的旋出型腔,以此来实现脱模
5.
1.2推管的结构形式推管如图
7.1所示图
7.1推管结构如上图所示其是以推管为主的脱模结构因为塑件带是斜齿轮,所以要一边推顶一边旋转,故需要设置旋转机构在图中我们可以看到,其顶推作用通过推管来实现,而其旋转运动通过型腔的转动来实现而型腔的转动是通过装在型腔旁边的轴承来实现的同时在塑件脱模时,有排气作用,从而不影响脱模推管的固定一般都采用台阶式固定推管与采用销紧固推管固定板的联接处
5.2内螺纹抽芯脱模机构的设计
5.
2.1抽芯脱模机构的设计塑料产品的螺纹可分两种,即内螺纹与外螺纹而螺纹则大多都需要相应的卸螺纹装置,常用的卸螺纹装置可按以下几种来分类
(1)依据动作方式
①螺纹型腔转动,推管推动产品脱离;
②螺纹型芯转动,推管推动产品脱离此次模具采用第
①种方式设计
(2)依据驱动方式
①齿条+齿轮
②油缸+齿条
③来福线螺母
④油马达/电机+链条此次模具采用第
①种方式设计由于此塑件是圆柱斜齿轮,它的圆形侧面方向上有侧螺纹孔,选用齿条+齿轮的驱动方式螺纹型芯转动同时后退,自然脱离产品由于模具内有和塑件螺纹孔相等的2个侧螺纹型芯,合模时,全部型芯都抵在模芯上,组合成了塑件型腔侧型芯上的2个螺纹和型腔上的螺纹相互配合,齿条部分和齿轮相互配合开模时,齿条带动螺纹型芯转动,于此同时螺纹型芯也后退,以此实现内螺纹的抽芯动作
(3)螺纹型芯的设计内螺纹的参数“D”——螺纹外径,4mm“L”——螺纹牙长,
5.5mm“P”——螺纹牙距,1mm4螺纹型芯转动圈数的确定U=L/P+Us=4/1+Us=
5.75~
6.5Us我们的安全系数要确保完整的旋出,并加一定的余量,一般取
0.25~1U螺纹型芯转动的圈数5齿轮的啮合条件压力角与模数都相同的齿条以及齿轮都能正确啮合6齿轮齿数、模数等参数的确定
①齿数当传动的中心距一定时,传动的平稳性随齿数增多而加强,同时噪音也会低但齿数的增多,也会导致齿轮的齿厚、模数减小,从而另其弯曲强度降低,所以在符合齿轮弯曲强度的情况下,尽进尽可能选取较小的模数和较多的齿数为免于发生根切现象,一般选取的齿数Z≥17,螺纹型芯的齿数最少应该大于14齿
②模数d=P/πxZS=ZxP=πxdΠ为无理数,为计算方便,一般常取P/π为常数,亦称模数,以m表示,故可得如下公式d=mxz分度圆的直径等于模数乘齿数我国规定模数有2个系列,优先采用第一系列模数第一系列
1、
1.
25、
1.
5、
2、
2.
5、
3、
4、
5、
68、10…模数第二系列
1.
75、
2.
25、
2.
75、
3.
25、
3.
5、
4.
5、
5.
5、7…工业用齿轮模数一般取m≥2英制齿轮选用的是径节制,径节齿轮把齿数z与分度圆直径d之比定为径节,以”P”表示,也即,模数和径节的换算公式为综述,渐开线直齿圆柱齿轮选定如下参数齿轮齿数--------“z”表示,15齿轮模数--------“m”表示,
0.6分度圆直径------“d”表示,9mm分度圆周长--------“S”表示,9πmm齿轮压力角--------“ɑ”表示,20齿轮齿距--------“p”表示,P=πm=
1.9其中ha*=1c*=
0.25齿顶圆直径--------“da”表示,da=d+2ha*=10mm由传动的齿轮模数也为
0.6,压力角为20°,小齿轮齿数为40,齿宽为13mm,大齿轮齿数为106,齿宽为18mm因此可算得要使螺纹型芯完全旋出齿轮,则齿条与其最少配合传动长度为L=USi=7*24π*9π/64π=75mm(取U=7)则开模的距离为116+75=191mm300mm,由于小于开模距离300mm,故其符合条件
5.
2.2传动齿条的设计
(1)齿条的形状一般常用的齿条形状是与齿轮是相对一致的,图上的齿条是传动用的其形状如下图
7.2所示图
7.2齿条齿轮和齿条配合工作时需要有足够的强度以及材料外表硬而耐磨齿条的详细尺寸可参见零件图2传动齿条的固定方式传动齿条固定在定模板开出与传动齿条尺寸相配合的槽上在槽内镶入传动齿条以两螺钉和销钉紧固定位螺钉内六角螺钉GB70—85—M8×55销钉标准销GB119—86—A5×35定模板与斜楔加工时应配作加工,同时可在定模板销孔位置上设通气孔以便能顺利装入销3定位装置一般为了保证侧抽芯能准确到位以及塑件尺寸精度,都会在侧抽芯机构上设置定位装置依模具结构可让螺纹配合来完成定位与复位,详情可参考装配图6复位机构的设计和选择模具一般通常有复位弹簧和复位杆两种复位形式依此模具结构来说选择弹簧复位比较适宜复位机构组成弹簧,螺钉和推杆
6.1弹簧的选用[4]若要使弹簧复位,应该使弹簧产生的弹力大于顶管与垫板,顶管与销以及型腔之间产生的摩擦力由于弹簧的受力难以计算,通常由经验公式选择4个在周围上均布的中径为ф10mm的弹簧来进行复位参考《机械设计与工艺手册》表2-86选取工作载荷F=
184.3N弹簧的中径D=ф10mm圈弹簧极限工作负荷下变形量fˊ=
2.033节距P=
4.28mm材料直径d=
1.6mm最小的导柱直径Dmin=16mmFmax=212NK=m/m-1+1/4mM=D/d=10/
1.6=
6.25K=
6.25/
6.25-1+1/4×
6.25=
1.23参照《机械设计与工艺手册》P192Fsc=K×F2=
1.23×212=
260.76N=K×F2+fo/fˊ×Fsc/Flim其中f2=28mmfo=
0.25—
0.43f2N=k1·f2+fo/[fˊ·Fsc/Flim]=
1.23×28+
0.4×
0.28/[
2.033×
260.76/
184.3]=
15.8n取16n总=N+
2.5=16+
2.5=
18.5H0=nt+2dT=p=
4.28H0=
18.5×
4.28+2×
1.6=
82.38mm取H0=8mm因此弹簧可选
1.6×10×80,GB2089-
806.2弹簧的分布形式弹簧的分布如下图
8.1所示图
8.1弹簧分布一般来说,在冷冲模中经常选择橡胶进行复位,然而在塑料模中一般选用弹簧来复位,由于弹簧的体积小易于更换,只需拆开垫板,同时调节弹力的大小.还可通过垫片来实现7合模导向机构的设计
7.1导向机构的功用合模导向机构是保证模具开合运动时动、定模相对的精确位置的定位和导向的零件其作用主要有三点定位作用、导向作用、承受一定的侧向压力有助于保证型腔的形状和尺寸精度;避免型芯在合模时与型腔发生碰撞;保证模具的正常工作其具体要求为配合精确,以便保证模具开合动作轻便、寿命长具体要求则是能够承受足够的重量以及导向准确和平稳
7.2导向机构的选用[5]为达到上述功用和要求,采用了导套、导柱对准中心在定模板和定模固定板之间装入了B型导套,在型腔固定板上装入A型导柱导套选d=ф20的标准件国标为GB
4169.3-84-ф20×26导柱选d=ф20的标准件国标为GB
4169.5-84-ф20×240在推管固定板和推管盖板之间装入B型导套在动模板上装入B型导柱导套选d=ф20的标准件国标为GB
4169.3-84-ф20×46导柱选d=ф20的标准件国标为GB
4169.5-84-ф20×908型芯与侧型芯脱模力的计算
8.1型芯脱模力的计算在脱模刚开始时,脱模阻力最大,推杆额刚度和强度需按照此时的受力情况来计算,即此时不需要脱模斜度(即α=0)Q—成型斜齿轮上部孔的抽拔力(10-1)因为是注射机顶杆来提供此力,又因所用的注射机的法定推力为F=
2.5吨即所以合格
8.2侧抽芯力计算(10-2)h=6P=8~12Mpaμ=
0.1~
0.2取μ=
0.2=
120.6~
180.9N则其侧抽芯力为Q=180N9模具的闭模高度和开模行程验算
1、模具的闭模高度模具的闭模高度指的是闭模时定模板到模脚下表面的距离从模具的装配图中量得H=234mm∴Hmin≤H≤Hmax=300mmHmin=200mm∴此模具能够安装该设备上模具的开模行程由于侧螺纹抽芯时,齿轮与齿条的传动距离至少为75mm,所需齿条的长度为最少为191mm,远远大于塑件的高度所以,S′=H1+5~10(11-1)=191+5~10=(196~201)mmH1为齿条所需的长度(mm依据前面注射机的技术参数可得注射机的开模行程S=300mmSS′故模具能够顺利脱出塑件10模具其它零件的设计
(1)型芯与斜齿轮型腔型芯的材料可选择T8A详细地尺寸可见零件图斜齿轮型腔详细尺寸亦见零件图
(2)型腔板
①型腔其总体结构需要和型腔固定板、斜齿轮型腔结构以及推管相适合并且应该加工出八个侧型芯的成型孔以及放置斜齿轮型腔的空间和用于固定的紧定缧纹孔详细尺寸可见零件图
②型腔固定板板的总体结构应该与转盘以及型腔的结构相配合并且还需要在加工出八个侧型芯的导滑槽及其放置空间详细尺寸结构可见零件图
(3)模板
①定模板固定板由定模板固定板为长宽相等的长方体,材料取用45钢,模板是用于连接成型设备与模具的板因此定模板的固定板的边长应该大于型腔固定板的边长所欲可取边长为280mm
②定模板因为定模板是成型板因此定模板的边长应该小于定模固定板所以可选用长宽各为240mm,可取用材料为T8A
③动模板动模板是用于连接成型设备和模具的板通常会连接模脚因此动模板长和宽会与定模板的相同同样可选240mm取用材料为45钢
(4)推板推管固定板与推管盖板通称推板其材料选45钢其中推板的总体结构与垫块相适
(5)模脚
①垫块垫块的高度应该使顶出机构能够顺利的将塑件推出型腔并且要超过分型面5~15mm左右以便使塑件掉出来,综上所诉,故由前面计算顶出空间为H=45mm就可以满足要求故垫块高度为85mm其具体结构尺寸详见零件图
②底板其结构应该和注射机顶杆的结构相配合详细地尺寸可见零件图11标准件的选择[5]
(一)螺钉和销的选用1螺钉2M8×55GB70-852螺钉19M8×125GB70-853螺钉35M10×85GB70-853螺钉36M8×30GB70-854螺钉37M6×15GB70-855销3A5×35GB119-866销14A5×15GB119-867销22A10×47GB119-868销28A6×25GB119-86注有设计的情况可知,螺钉、销所受力不大,因此不需要对其进行校核
(二)弹簧的选用1弹簧
151.6×10×100GB2089-80
(三)导柱、导套的选用1导柱20d=ф20L=90GB
4169.5-842导柱24 d=ф20L=116GB
4169.5-843导套17 d=ф20L=36GB
4169.5-844导套29 d=ф20L=36GB
4169.5-84注其余模具中所用的标准件已在相应的章节里指明,这里就不再重述了12模具的总装图以及运动顺序、及其特点至止,整副模具的零件已完成本次所设计有两个亮点地方一是两个侧型芯的成形、脱模在此模具中,由抽芯距只有4mm,使抽芯方便、准确为防止干涉及抽芯彻底,再加1~2mm的抽芯距;二是顶出机构,本模具采用了简单的顶管顶出机构因斜齿轮不可强制脱模,否则易损伤塑件在脱模时利用轴承使型腔转动,从而脱出斜齿轮,是本副模具的特色当然该模具也有不少的不足,因多处需要配合,因此模具装配的难度较大此模具的运动程序如下首先进行注射塑料,完毕后保温、冷却一段时间,在进行开模开模时先使定模板与型腔固定板分离在销的作用下,转盘的转动使侧抽芯抽芯完成开模完成后,在压力机上的顶杆的作用下,推管固定板先前运动时携推管前行,型腔随轴承一起转动转动,脱出斜齿轮部分顶管继续运动,直至整个塑件被顶出,合模,注射13模具的安装、调试检验各零件是否到位将型腔压入型腔固定板25,把侧型芯6插入型腔固定板25把型腔固定板
25、动模垫板21夹紧,一起镗孔插入定位销,磨出基准面(⊥)拆开分别修整型腔固定板25以及垫板21上面的一系列孔和槽将型腔压入型腔固定板25,检验垂直度磨平将型芯插入推管的同时,与推管配合,插入销22,将推管压入推管固定板,将导柱分别压入型腔固定板
25、动模垫板21,检验垂直度、磨平以导柱导向,将导套压入推管固定板将浇口套压入定模板安装动模部分全拆开,型芯、型腔进行镀铬,抛光总装、检验14工艺卡片
14.1塑件成型工艺卡柯招军塑料成型工艺卡片资料编号 学号1000110104工装号零件名称斜齿轮塑件材料牌号ABS设备型号ZS-ZY-125装配图号单件重量34g每模件数1零件图号材料定额
177.5g 材料干燥设备烘干机温度/℃80~100时间/h4料筒温度/℃后段160~170 中段190~220 前段180~200喷嘴170~180 模具温度90~120时间/S注射2~5 保压20~90 冷却20~60 压力/MPa注射压力80~120背压 12后处理温度/℃140~145时间定额辅助/min
0.6时间/h4h单件/min2检验 编制审核
14.2机械加工工艺卡
14.
2.1浇口套定位圈机械加工工艺卡1000110104柯招军机械加工工艺卡片零件图号零件名称浇口套定位圈材料牌号T45钢毛坯种类模锻件毛坯外形尺寸φ102mm×16mm每毛坯件数1每台件数1共3页第1页工序号工名序称工序内容车间工段设备1下料方块料为φ102mm厚16mm的圆形坯料1件铸锯床2粗、精车粗车外圆及粗车端面,外圆车至Ф
100.5mmZ轴方向留
0.5mm然后精车外圆及端面留下的
0.5mm余量金工卧式铣床3钻按图纸位置在端面钻4×Ф
9.5mm孔,以及中心孔Ф50mm孔金工钻床4铣在4×Ф
9.5mm孔上铣同心的深度为8的4×Ф15mm沉孔金工铣床5铣在中心孔Ф50mm上铣2×45度倒角金工铣床6平磨磨厚度及基面见光检砂纸7热处理调质处理保证50~52HRC金工8钳工研光各类型孔以达到技术要求金工9检验
14.
2.2定模板机械加工工艺卡1000110104柯招军机械加工工艺卡片零件图号零件名称定模板材料牌号T8A钢毛坯种类模锻件毛坯外形尺寸242mm×242mm×16mm每毛坯件数1每台件数1共3页第2页工序号工名序称工序内容车间工段设备1下料方块料为长、宽、高分别为242mm、242mm、16mm的长方体坯料1件铸锯床2粗、精铣粗铣长宽高各端面,按尺寸要求各边留
0.5mm的余料,然后精铣各端面留下的
0.5mm余量金工卧式铣床3钻孔按图纸在上端面钻1×φ35mm、4×φ28mm、4×φ
8.5mm、3×φ3mm孔金工钻床4铣在孔4×φ
8.5上铣同圆心的深度为8mm的沉孔4×φ15mm然后在另一端面的孔4×φ28mm上铣同圆心的深度为6mm的沉孔4×φ32mm沉孔金工铣床5磨磨六个端面至图纸规定的尺寸金工平面磨床6平磨磨厚度及基面见光检砂纸7热处理调质处理,保证50~52HRC金工平面磨床8钳工研光各类型孔以达到要求金工9检验
14.
2.3垫块机械加工工艺卡1000110104柯招军机械加工工艺卡片零件图号零件名称垫块材料牌号T45钢毛坯种类模锻件毛坯外形尺寸242mm×42mm×92mm每毛坯件数2每台件数2共3页第3页工序号工名序称工序内容车间工段设备1下料方块料为长242mm宽42mm,高87mm的圆形坯料2件铸锯床2粗、精铣粗铣方块料的长、宽、高,按尺寸要求在各处留
0.5mm的余量然后精铣各端面留下的
0.5mm余量金工卧式车床3钻按图纸位置在端面钻4xФ
11.5mm的通孔金工钻床4平磨磨厚度及基面见光检砂纸5热处理调质保证50~52HRC金工6钳工研光各型孔达要求金工7检验结论为期几个月的毕业设计至今己将近尾声,这次毕业设计是我对自己这四年的专业知识学习的一个检测与总结,它让我知道了自己的不足以及需要改进的地方这次毕业设计是理论和实践相融合的大课题,它考察着我们分析问题和解决问题的能力,同时毕业设计也培养着我的思维和创新能力它在巩固运用知识的能力发挥了举足轻重的作用,提升着我们的实践操作技能,为以后我们去社会上工作垫定好良好的基础毕业设计刚开始时,因为对模具这方面不太熟悉,只能摸着石头过河,去图书馆借书看来打好基础知识其次,CAXA软件有些操作不熟悉,因此操作起来也相当的费劲,但不管遇到什么困难,我相信自己可以克服在设计过程中,我除了自己的努力外,还通过与同学的交流,请教指导老师,他们给了我一些设计的灵感以及在设计过程中需要注意的问题和专业知识方面的辅导正是因为他们的热心帮助,我的毕设才得以有条有理的进行通过这次毕业设计,我对注射模具的设计思路及步骤有相对感官的认识对于给出的一个塑件,我们要首先熟悉这种塑料的特性,如伸缩性、强度、熔点等,还要了解这个塑件的使用场合鉴于对塑件的工艺性进行分析的情况下,在满足其使用要求的情况下可对塑件进行改进注射模的设计步骤主要还包括确定型腔数、选择分型面、型腔配置、浇口系统及主浇道的确定、模具温度调控系统及抽芯和推出机构的设计,拉料杆型式的确定、型腔、型芯固定方式的确定,以及绘制装配图与校核鉴于模具适用于大批量生产,因此模具耐磨性要好由于理论知识不扎实,以至于在设计过程中碰到好多困难,但在请教指导老师和查阅书籍下,改进了一些之前不合理的设计,在制造和技术方面有了更周全的理解由于此前并未接触和操作实际模具,光凭课本上的理论知识,在设计上可能会有些不合理或与模具的实际生产有不少差距,请老师们批评指正我也将在以后的学习中不断积累经验,提升自己在专业方面的能力谢辞此次毕设是在我的指导导师的悉心指导下完成的,同时在四年的学习期间我也得到了许许多多的老师和同学的关怀和帮助在这里我要深深感谢他们,是他们的支持使我顺利的完成了本阶段的学习在此,我要感谢我的母校——桂林电子科技大学给我提供的学习机遇,在这四年里,我学到了不少关于专业方面的知识,更学会做人的道理以及一些为人处世方法在学校的学习过程中拓宽了我的视野,增长了我的见识,我也掌握了一定的专业基础知识并且在学习过程培养了我的思维和创新意识,让我有足够的勇气与信心来完成大学阶段学习在我的毕设完成之际,特此向我的母校——桂林电子科技大学,表示诚挚的谢意与崇高的敬意于此同时,我也要感谢国防生学院和机电工程学院的所有领导和老师们给我学习上的谆谆教诲和生活上的关心与帮助,使我能够更好的学习与生活,在此我向他们致以真挚的感谢此外,我还要感谢我的舍友以及同组的几位同学,在我遇到困难时,他们总是陪伴在我身边,在学习和生活上给予我帮助,正是与他们的交流和讨论,让我在设计少走了弯路并且设计上也更为合理,与他们的讨论也拓宽了我的眼界感谢他们给我的鼓劲和合作,使我能够顺利的完成毕业设计此次毕业设计,是对我这四年学习的一个检测与总结它能更清楚的让我认识到自己的不足以及需要改进的地方.使我进一步的了解了模具的设计过程,同时也加深了我对理论知识的稳固在模具设计过程中,我对成型零部件的设计及计算,分型面的选择、侧抽芯机构以及脱螺纹机构的设计等都有更深层次的掌握如今我已基本完成了我的毕业设计任务,在此我想要对给予我技术支持的同学们,以及给予中肯指导的曹泰山导师!如果没有指导老师耐心的指导,时刻关注着我的毕设进度,并及时指出我的错误,同时还给出许多中肯的建议若没有他们的帮助,我的毕设进度不会如此的顺利最后,我还要特别感谢我的家人,正是他们在生活上关怀和对我学业上的鼎力支持,让我能够全身心的投入到学习中,顺利的完成毕业设计再次感谢所有关心,支持和帮助过我的老师们,亲戚们和朋友们!谢谢你们!参考文献
[1]屈华昌.塑料成型工艺与模具设计[M].北京高等教育出版社,2006.7
[2]阎亚林.塑料模设计手册[M].北京高等教育出版社,2004.8
[3]徐佩弦.机械设计与工艺手册[M].北京中国轻工业出版社,2001.8
[4]叶久新,王群主编.塑料制品成型及模具设计[M].长沙湖南科学技术出版社,2005.7
[5]王家庆,曹阳根,李德群.塑料模具设计手册[M].北京机械工业出版社,2002.9
[6]廖念钊主编.互换性与技术测量[M].北京中国计量出版社,2000.
1.
[7]贾润礼,程志远主编.实用注塑模设计手册[M].北京中国轻工业出版社,2000.4
[8]郭克希主编.机械制图[M].北京机械工业出版社,
2004.10
[9]郭广思主编.注塑成型技术[M].北京机械工业出版社,
2002.4
[10]肖青.注射模设计[M].北京机械工业出版社,
2005.4
[11]史铁梁主编.模具设计指导[M].北京机械工业出版社,
2003.8
[12]刘小年,郭克希.机械制图[M].北京机械工业出版社,
2004.10
[13]许发樾.模具设计与制造手册[M].北京机械工业出版社,
2000.10
[14]任冬云.模具制造手册[M].北京化学工业出版社,
2003.6
[15]伍先明,王群,庞佑霞.塑料模具设计指导[M].北京国防工业出版社,
2006.5
[16]GedyeR,SmithF,WestawayK,etal.UseofMicrowaveOvensforRapidOrbanicSynthesis.TetrahedronLett[M],
1986.2
[17]Y.ZhangW.HuandY.Rongetal.Graph-basedset-upplanningandtolerancedecompositionforcomputer-aidedfixturedesign.InternationalJournalofProductionResearch[J]20013914:31093126。