毕业设计(论文)-剃须刀透明盖模具设计.doc
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1、HUBEI UNIVERSITY OF EDUCATION 高等教育自学考试 毕业设计(论文) 题目题目 剃须刀透明盖模具设计 专业班级专业班级 07 级模具设计与制造 学号学号 姓名姓名 指导教师姓名、职称指导教师姓名、职称 所属助学单位所属助学单位 湖北第二师范学院 20112011 年年 2 2 月月 1515 日日 摘摘 要要 毕业设计课题为剃须刀透盖注射模拟及其注射模设计。 首先,设计要求运用 Pro/E 软件对塑料制件进行三维造型,再 运用 Moldflow 对制件进行注射流动模拟分析,最后在此基 础上展开模具的具体设计。 本模具采用一模两腔布局,通过对制件进行 MPI 流动分 析
2、后确定浇口为点浇口形式,综合注塑容量、锁模力、最大 注塑面积和模内压力等技术参数确定注塑机型号为国产 XS- ZY-125 型卧式注射成型机。模具的特点是:滑块在动模,斜 导柱在定模,以保证顺利完成侧向抽芯。 此次毕业设计使我更为系统的掌握了所学的专业知识。 关键词:关键词:注射模拟 三维造型 流动分析 Abstract My graduate design is the injection simulation analysis and the design of the injection mold of the warmers coping. At first, this design
3、acquires us to use Pro/E for the three-dimensional modeling of the plastic workpiece. The next task is the injection simulation analysis of the workpiece by using Moldflow. Then we can determine every details of this design one after another. The mold cavity using a mold of two layouts of parts for
4、MPI flow analysis for the spot side gate after the gate to determine the form of integrated injection molding capacity, clamping force, the largest injection-mold pressure area and the technical parameters, such as injection molding machine model to determine Horizontal injection molding XS-ZY-125ma
5、de. The characteristics of the mold are that slipper is in moving mold and cam finger is in setting template, which can ensure the core-pulling accomplished very well. This graduate design makes me master the professional knowledge more systematically. Keywords: injection simulation three-dimensiona
6、l modelling flow analyse 目目 录录 0、绪论 1 1、设计的内容、目的和意义 3 1.1 本课题设计内容 .3 1.2 本课题设计的要求 .3 1.3 本课题设计目的和意义 .3 2、塑料成形条件和成形特性 4 2.1 塑料成形条件4 2.2 成形特性4 2.3 无定形料5 2.4 吸湿性5 2.5 模具设计时要注意的要素5 3、流动模拟分析 6 3.1 最佳浇口位置6 3.2 流动分析6 4塑件的结构分析及设计方案 .11 4.1 塑件的结构分析 .11 4.2 精度和表面粗糙度11 4.2.1 塑件的尺寸精度11 4.2.2 塑件表面粗糙度的确定12 4.3 模具
7、结构的总体方案拟定12 4.3.1 模具类型的选择12 4.3.2 分型面设计.12 4.3.4 型腔数量的确定13 4.3.5 模具结构形式的确定13 4.3.6 模具结构的总体方案的比较13 4.3.7 比较结果14 5设备的型号及选择 .15 5.1 注射成型工艺 .15 5.2 注射机概述 .15 5.3 注射机的选用15 5.3.1 注射机类型的选择15 5.3.2 注射机型号的确定15 5.4 注射机有关参数的校核17 5.4.1 按注射机的最大注射量校核型腔数量17 5.4.2 注射压力的校核17 5.4.3 锁模力的校核17 5.4.4 注射机安装模具部分相关尺寸的校核18 6
8、、浇注系统的设计 .19 6.1 浇注系统的作用 .19 6.2 确定浇注系统的设计原则20 6.3 流道的设计20 6.3.1 塑件大小及形状.20 6.3.2 模具成型体的型腔数.20 6.3.3 制件的外观20 6.3.4 成型效率20 6.4 主流道的设计要点21 6.5 主流道的设计21 6.6 浇口设计 .23 6.7 排气系统的设计 .24 7 成型零部件的结构设计与计算 25 7.1 成型零件的结构设计25 7.1.1 凹模25 7.1.2 凸模和型芯25 7.2 成型零件的工作尺寸计算 .26 7.2.1 凹模和型芯的尺寸计算26 7.2.2 型腔侧壁厚度和底板厚度的计算27
9、 7.3 合模导向定位结构28 7.3.1 导柱的布置28 7.3.2 导套设计29 8、凹模型腔的强度效核 .30 9、模架的确定 .31 9.1 标准模架的选用31 9.2 模架的尺寸确定31 10抽芯机构及其设计要点 32 10.1 抽芯机构32 10.1.1 抽拔距 S.33 10.1.2 抽拔力33 10.1.3 有效开模行程34 10.2 斜导柱的设计34 10.2.1 斜导柱的组合形式34 10.2.2 斜导柱的材料及配合34 10.2.3 斜导柱的安装角度34 10.2.4 斜导柱直径计算34 10.2.5 斜导柱的长度35 10.3 滑块及导滑槽的设计35 10.3.1 滑块
10、的设计35 10.3.2 导滑槽的设计36 11、脱模机构的设计 37 11.1 脱模机构的设计要点37 11.1.1 脱模机构的原理37 11.1.2 保证塑件不损坏变形.37 11.1.3 顶出机构简单可靠.37 11.1.4 保证良好的外观37 11.2 脱模力的计算38 11.3 顶杆的布置 .38 11.4 顶杆与顶杆孔的配合及固定 .39 11.4.1 顶杆与顶杆孔的配合.39 11.4.2 顶杆的固定.39 12、温度调节系统(冷却系统) 40 13塑料模具钢的选用及热处理 42 13.1 塑料模具用钢的必要条件42 13.2 模具设计考虑的因素42 13.3 模具钢的选定 .4
11、3 结 论 44 致 谢 45 参考文献 45 绪论绪论 塑料是以树脂为主要成分的高分之有机聚合物,简称高聚物,一般相对分子质量都大 于 1 万,有的甚至可达百万级。在一定的温度和压力下具有可塑性,可以利用模具成型为 一定几何形状和尺寸的塑料制件。塑料的其余成分包括有增塑剂,稳定剂,增强剂,固化 剂,填料及其他配合剂。 注射成型也称为注射模塑或注塑,是热塑性塑料的一种重要成型方法。迄今为止,除 氟塑料外,几乎所有的热塑性塑料都可以采用此成型方法;它的特点是生产周期短、生产 效率高、易自动化,因此广泛应用于塑料制品的生产1。目前,注射成型总的发展趋势是 向精密、节能、自动化、薄壁化和微型化发展。
12、当今世界注射模具的基本格局是以日、美 及欧洲各工业化国家作为世界模具技术的领头羊,占据了世界注射模具市场的半壁江山, 他们拥有现代的设计方法和先进的模具制造设备,特别是近几年来这些国家把 CAD/CAM/CAE 系统作为模具工业发展的臂翼,其发展的趋势如日中天 2。 塑料工业是一门新兴的工业,随着石油工业的发展应运而生的。塑料工业的发展大致 分为以下几个阶段。 (1) 初级阶段:30 年代以前,科学家研究成了酚醛塑脂,硝酸纤维素及醋酸纤维素 的塑料,它们的工业特征仅是间歇法,小批量生产。 (2)发展阶段:30 年代,低密度聚乙烯,聚苯乙烯,和聚酰胺的热塑性塑料相继 工业化,奠定了塑料工业的发展
13、基础,为其进一步发展开辟了道路。 (3)飞跃发展段:50 年代中期到 60 年代末,石油工业的高速发展为塑料工业提供 了丰富而廉价的原料。这一阶段,塑料的产量和品种不断增加,成型加工技 术更趋完善。 (4)稳定增长阶段:这一阶段塑料产量下降,塑料工业的特点是通过共聚,交聚, 共混,复合,增强,填充和发泡等方法来改进塑料的性能。提高产品质量。 塑料工业向着生产工艺自动化,连续化,产品系列化,以及塑料发展的新领 域。 1 1、设计的内容、目的和意义、设计的内容、目的和意义 1.1 本课题设计内容 本次设计题目为剃须刀透盖注射模拟及注射模设计,本课题来源于广州名士须刀有限 公司。该零件的总体形状为圆
14、形,带有螺纹,结构比较简单,表面光滑。所用原料为 ABS。根据塑件的结构特点进行模具方案论证,并进行模具总体装配图的设计,主要成型零 件的设计与计算,并完成装配图和零件图的绘制。 1.2 本课题设计的要求 (1)产品为大批量生产,模具寿命为 50 万次,生产实现自动化。 (2)模具结构合理,装配图及零件图表达正确,标注完整。 (3)能够应用工程软件进行三维造型。 (4)翻译一篇不少于 15000 个英文字符的英文资料,语句通顺,翻译准确。 1.3 本课题设计目的和意义 进一步加深注塑模具设计知识的认识,掌握塑料模具设计的方法和步骤,具备塑料模 具设计的基本技能和运用标准、规范、手册、图册等有关
15、技术资料的能力。了解塑料注射 模具行业在国内外发展状况。在学习了课本知识的基础上达到理论与实际相结合的升华, 提高自己的独立动手能力。 脆化温度为-27,使用温度范围为-40100,而且 ABS 的耐候性也差,紫外线作用下 容易氧化降解,从而会导致制件变硬变脆。 2.3 无定形料 其品种牌号很多,各品种的机电性能及成形特性也各有差异,应按品种确定成形方法 及成形条件。 2.4 吸湿性 吸湿性强,含水量应小于 0.3%,必须充分干燥,要求表面光泽的塑件应要求长时间预热 干燥。 2.5 模具设计时要注意的要素 (1)浇注系统对料流阻力小。 (2)进料口处处外观不良。 (3)容易产生熔接痕。 (4)
16、应该注意选择进料口位置、形式。 (5)顶出力过大时或机械加工时,塑件外表面易呈现“白色”痕迹(但在热 水中加热可以消失) ,脱模斜度宜取 2以上。 2、塑料成形条件和成形特性 2.1 塑料成形条件 表 2-1 塑料成形条件6 序号序号项目项目条件条件 1塑料名称丙烯烃丁二烯苯乙烯共聚物 2缩写ABS 3注塑成形机类型螺杆式 4密度(g/cm3)1.031.07 5计算收缩率(%)0.30.8 温度(0C)8085 6预热 时间(h)23 后段150170 中段1651808 料桶温度 (0C) 前段1801200 11喷嘴温度(0C)170180 12模具温度(0C)50 80 13注射压力(
17、MPa)60100 注射时间2090 高压时间05 冷却时间20120 14 15 16 17 成型时间(s) 总时间50220 18螺杆转速(r/min)30 19适用注射机类型螺杆、柱塞式均可 方法红外线灯、烘箱 温度 (0C) 70 20后处理 时间(h)24 2.2 成形特性 ABS 是由丙烯青、丁二烯、苯乙烯共聚而成的聚合物,因此 ABS 具有良好的成型性和综 合力学性能。它无毒、无味,易燃烧、无自熄性。ABS 具有较高的抗冲击强度,且在低温 下迅速下降;有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性 和电气性能。ABS 有一定的硬度和尺寸稳定性,易于成型加工,且
18、易着色。ABS 几乎不受酸、 碱、盐及水和无机化合物的影响,溶于酮、醛、酯、氯代烃中,不溶于大部分醇类及烃类 溶剂,但与烃长期接触会软化溶胀。ABS 塑料表面不可接触受冰醋酸、植物油等化学物品, 否则会引起应力开裂。此外,ABS 热稳定性差,热变形温度为 93, 脆化温度为-27,使用温度范围为-40100,而且 ABS 的耐候性也差,紫外线作用下 容易氧化降解,从而会导致制件变硬变脆。 2.3 无定形料 其品种牌号很多,各品种的机电性能及成形特性也各有差异,应按品种确定成形方法 及成形条件。 2.4 吸湿性 吸湿性强,含水量应小于 0.3%,必须充分干燥,要求表面光泽的塑件应要求长时间预热
19、干燥。 2.5 模具设计时要注意的要素 (1)浇注系统对料流阻力小。 (2)进料口处处外观不良。 (3)容易产生熔接痕。 (4)应该注意选择进料口位置、形式。 (5)顶出力过大时或机械加工时,塑件外表面易呈现“白色”痕迹(但在热 水中加热可以消失) ,脱模斜度宜取 2以上。 3 3、流动模拟分析、流动模拟分析 3.1 最佳浇口位置 上图中所显示的蓝色区域为最佳浇口位置,设计中参照此分析结果,结合模具结构确定浇 口位置。 3.2 流动分析 AirAir trapstraps 气穴应当位于分形面或者筋骨末端,这样才容易从模腔间隙中排出,否则就要通过修改浇 口位置、改变制件区域壁厚或者修改制件设计等
20、方法改变困气的位置,以防止制件出现气 泡、焦痕等相关缺陷。由上图可知本制件气穴位置分布合理。 FrozenFrozen layerlayer fractionfraction 冷凝层因子结果对流动分析很重要,它可以决定保压时间的长短。冷凝层越厚则保压时间 越短。 TemperatureTemperature atat flowflow frontfront 合理的温度分布应该是均匀的,由上图可知本制件主体部分的温度分布均匀,符合要求。 FillFill timetime 从填充时间中最容易直观得看出熔体流动是否平衡,从图中可以看出最先和最迟填充得时 间相差 0.5 秒左右,基本可以接受。且在制
21、件长度方向基本同时充满,较为理想。 PressurePressure 压力分析结果显示了填充过程中模腔内的压力分布。 ResultsResults SummarySummary 44塑件的结构分析及设计方案塑件的结构分析及设计方案 4.1 塑件的结构分析 本设计的制件为剃须刀透盖,结构比较简单,形状对称,制件壁厚为 12mm,表面 粗糙度基本一致。对表面粗糙度要求不高。观察本制件结构,本制件需要有侧抽机构,但其 形状并不特别复杂,且抽拔距适中。制件结构如图: 图 4-1 制件 4.2 精度和表面粗糙度 4.2.1 塑件的尺寸精度 影响塑件尺寸精度因素十分复杂,主要有模具的制造精度、制模时由于工
22、艺条件的变 化引起成型收缩率的波动,同时由于磨损等因素会造成模具尺寸的不断变化,活动配合间 隙的变化以及模制件脱模斜度都会影响塑料制件的精度。塑件精度的确定应该合理,在满 足使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。塑件精度过高必然会增加模具的制造成本, 因此是不恰当的。关于塑件的尺寸精度和公差的国家标准 GB/T14486-1993 中 ABS 公差等级 的选用如下表 4-1: 表 4-1 塑件公差等级22 公差等级 标注公差尺寸 材料代号材料名称 高精度 一般精 度 未注公 差尺寸 ABS丙烯烃丁二烯苯乙烯MT2MT3MT5 综合考虑上述因素、塑件基本尺寸以及模具的制造成本和加工,本设计塑件的
23、尺寸精 度为一般精度 MT3。 4.2.2 塑件表面粗糙度的确定 塑件的表面粗糙度,除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、波纹等疵点外,主要有 模具表面的粗糙度决定,一般塑件的表面粗糙度值比模具表面的粗糙度值低一级。 4.3 模具结构的总体方案拟定 4.3.1 模具类型的选择 塑料成型方法一般分为熔体成型和固相成型两大类。 塑料的成型多是熔体成型,即把塑料加热到熔点以上,使之处于熔融态进行成型加工 的一种方法。属于这种方法的主要有注射成型,压缩成型,压注成型,挤出成型等。 本塑件所用的材料为 ABS,属于热塑性材料,其主要的成型方法有注射成型,挤出成 型,吹塑成型等。但是挤出成型适合生产管材、板
24、材、棒材、片材、电线和电缆覆层等, 吹塑成型适合生产中空的薄壁件,所以这两种都不适合于本件的生产,且注射成型的生产 周期短、生产效率高、模具使用寿命长、能大批量地生产形状复杂、尺寸精度高的制件。 综合考虑本塑件该选用注射成型的方法。 4.3.2 分型面设计 选择分型面时应考虑以下原则: 1、分型面应便于塑料制品的脱模; 2、分型面的选择应有利于侧面分型与抽芯; 3、分型面的选择应有利于防止溢料; 4、分型面的选择应保证制品的质量; 5、分型面的选择应有利于排气; 6、分型面的选择应有利于尽量使成; 7、分型面的选择应考虑注射机的技术参数。 不论塑料制品的结构如何,采用何种设计方法都必须首先确定
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