塑料模具設計論文-wenkub

　

【正文】 圖 7 型腔的布局三維圖 分型面的設計 在塑料注射模制造過程中，會遇到分型面確定 的 問題， 不同塑件的分型面選擇是有區別的 ，受到許多因素的制約。當模具的型腔較淺時，也可不加脫模斜度。 其 成型溫度： 200～ 240℃ ， 干燥條件： 80～ 90℃ ， 工作溫度： 70~50 ?? ℃，主要 特點 有 綜合性能較好 ,沖擊強度較高 ,化學穩定性。 利用 IDEAS 軟件，根據零件圖紙繪制出三維圖形，如圖 3（圖中螺紋結構未畫塑料模具設計論文 5 出）所示： 圖 3 塑件三維圖 利用 IDEAS 軟件中的三轉二功能，將上圖的 3D 塑件轉成相應的軸測圖，如圖 4所示： 圖 4 塑件軸測圖 塑件材料 的 性能分析 塑件材料選用 ABS。在此塑件中保持電話線相接的主要是兩個銅制嵌件，如圖 2所示，嵌件上有兩個螺釘的螺紋孔，電話線和電話線可以用螺釘固定，利用嵌件的導電性進行連接。 研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產價廉高質量的元器件，是發展熱流道模具的關鍵。 在塑料模設計制造中全面推廣應用 CAD/CAM/CAE 技術。沒有產品的需求、產品的更新換代，就沒有模具行業的技術進步，也就沒有模具產品的上規模、上檔次。 業內普遍認為，在國家宏觀調控下，國民經濟發展仍將保持高速增長，國內外模具市場繼續看好 。 隱憂之二是模具人才，特別是高技能、高水平人才全行業缺乏，這已制約了模具行業的進一步發展。 三是國際合作進一步發展，中國模具正在加速融入世界，因而也為中國模具今后的進一步發展創 造了更為有利的條件。 二是行業骨干隊伍正快速形成，集群式生產方式得到進一步發展，勞動生產率不斷提高。 我國塑料模具的發展現狀 塑料模具設計論文 2 裝備制造業在 2020 年的迅速發展 ，尤其是汽車和電子電器產品的高速增長，為模具工業的發展營造了良好的市場環境。據了解，在我國目前的模具企業中，產值過億的企業只有 20 多家，中型企業幾十家，其余都是小型企業，多數只有幾十名職工，百十萬元產值，很多企業依然采用傳統 的作坊式的管理方式。模具既直接為高新技術產業化服務，又大量采用高新技術，如 CAD/CAE/CAM，新工藝、新材料 ，各類先進制造技術及裝備等，模具工業已成為高新技術產業的重要組成部分。國外將模具比喻為“工業之母”、“金鑰匙”、“進入富裕社會的原動力”。日、美等工業發達國家模具的產值早已超過了機床工業的產值。由于模具在各行業中應用日益廣泛，我國模具總量又供不應求，因此模具已成為許多工業產品發展的“瓶頸”。技術水平落后，生產效率低，這使得我國幾乎所有的模具企業都只能生產中低檔的模具產品，而高中檔產品只能大量進口。雖然統計數據尚未出來，但根據產需兩旺、持續高速運行的發展態勢分析，模具行業 2020 年的發展速度要高于上年的 18%，可望達到 20%以上。繼 2020 年之后，全國的模具城得到了進一步發展。無論是出展出訪還是來展來訪，中國模具行業2020 年國際合作方面的活動都要比往年更豐富，參與的企業數和人數更多，成效更加顯著。由于總數量的供不應求，高層次人才的正常流動現在已變得 有一些不正常了，用人單位的用人成本也顯著增加。 我國塑料模具的主要發展方向 模具方面，中國經濟的持續高速發展，為模具工業的發展提供了廣闊的空間。模具技術水平的高低，在很大程度上決定著產品的質量、效塑料模具設計論文 3 益和新產品的開發能力。 CAD/CAM 技術已發展成為一項比較成熟的共性技術，近年來模具 CAD/CAM 技術的硬件與軟件價格已降低到中小企業普遍可以接受的程度，為其進一步普及創造了良好的條件；基于網絡的CAD/CAM/CAE 一體化系統結構初見端倪，其將解決傳統混合型 CAD/CAM 系統無法滿足實際生產過程分工協作要求的問題； CAD/CAM 軟件的智能化程度將逐步提高。氣體輔助注射成型可在保證產品質量的前提下，大幅度降低成本。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現逆向工程是塑料模 CAD/CAM 的關鍵技術之一。制件的中間有一個 M14X2 的螺紋孔，主要是和接線盒盒蓋進行連接。 ABS 塑料 的 化學名稱 為 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 ，比重 :， 成型收縮率 :～ %。 經查資料 ABS 塑料的注射成型工藝典型值如下表： ABS 塑料的注射成型工藝典型值 料筒溫度 /C? ： 前段 210～ 250 中段 200～ 240 后段 180～ 220 噴嘴 溫度 / C? ： 160～ 165 模具溫度 / C? :50～ 80 注射壓力 /MPa:70～ 100 保壓壓力 /MPa： 60～ 80 保壓時間 /s： 15～ 30 冷卻時間 /s： 15～ 30 注塑機類型：螺桿式 噴嘴形式：直通式 塑件 的 結構和尺寸精度及表面質量分析 塑料模具設計論文 6 從零件圖上可以看出，零件尺寸未標注公差，有螺紋結構， 塑料螺紋在成型過程中，由于螺距容易變化，因此，一般塑料螺紋的螺距不應小于 ，注射成型螺紋直徑不得小于 2mm， 為增加塑件螺紋的強度，防止最外圈螺紋可能產生的崩裂或變形，應使其始末端不得突然開始和結束，須留有一定的過渡段，經查手冊 塑件內螺紋的詳細結構如圖 5 所示 ；塑件表面質量無特殊要求，一般注塑可達到要求。 注 塑 模分型面的確定 型腔數目的確定 型腔數目的確定，應根據塑件的幾何形狀及尺寸、質量要求、批量大小、交貨期長短、注射機能力、模具成本等要求來綜合考慮。在選擇分型面時應抓住主要矛盾，放棄次要因素。當選定一個分型面方案后，可能會存在某些缺點，再針對存在的問題采取其他措施彌補，以選擇接近理想的分型面。注塑加工時所需注射壓力與塑件品種、塑件的形狀及尺寸、注塑機類型、噴嘴及模具流道阻力等因素有關。 則 澆注塑件額定 VVV ??= ??? = cm3 即所選用的注塑機額定注射量至少要大于等于 。主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，對材料要求較嚴，因而模具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式，以便有效的選用優質鋼材單獨進行加工和熱處理。 4） 主流道長度 L宜小于 60mm 為佳，最長不宜超過 95mm。定位圈與主流道襯套的配合為 H9/f9，如圖 12所示。 （ 1）為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形、梯形、 U形、半圓形及矩形等，如圖 13 所示。 由于塑件的材料是 ABS，所以其圓形分流道直徑取 ～ 10mm，若采用梯形截面，則相關尺寸為 B==～ ， H==～ 。 （ 4）分流道與澆口的連接 在分流道與澆口的連接處應逐漸光滑過渡，如圖 14 橢圓框內所示。這類澆口可以根據塑件的形狀特征選擇其位置，加工和修整方便，因此它是應用較廣泛的一種澆口形式，普遍用于中小型塑件的多型腔模具，且對各種塑料的成型適應性均較強。 側澆口尺寸計算的經驗公式如下： b= ? ?30 ~ t=? ?~ ? 式中 b—— 側澆口的寬度， mm； A—— 塑件的外側表面積， mm2 t—— 側澆口的厚度， mm； ? —— 澆口處塑件的壁厚， mm。 l1 =? ? ~ ? =? ? ~ ? =～ ，為了加工方便，取 2mm。冷料穴分主流道冷料穴和分流道冷料穴。 排氣方案的設計 注射成型排氣不良的后果 在注射成型過程中，需要排除的氣體有因干燥不良而存在于熔體中的水 汽、模腔內空氣、原料中易揮發物質的揮發氣、材料降聚分解氣等。利用模具分型面的貼合間隙排氣，利用推出零件與模板導滑孔之間的配合間隙排氣，利用成型零件、成型鑲件等的配合間隙排氣。成型零件工作時，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑件間還發生摩擦。 ①凹模的結構設計 凹模亦稱型腔，是成型塑件外表面的主要零件，按結構不同可分為整體式和組合式兩種結構形式。 整體嵌入式凹模如下圖所示。 圖 19 型腔三維圖 塑料模具設計論文 16 ②凸模的結構設計 由于型芯和凹模的結構十分類似，所以選用的結構形式和凹模的結構形式 一樣，采用整體嵌入式，如圖 20 所示。多見于外螺紋或分段內螺紋的成型。 工作尺寸主要包括型腔徑向、深度；型芯徑向、高度，型芯間位置尺寸等。 本次畢業設計中，塑料件的材料是 ABS，該塑件有以下尺寸： SR SR 8? 、? ? 5 1 1 1 2 SR（ 4+1）、 SR（ 5+1）、 ? 5 1 ? 50、1 2 1 28，還有螺紋尺寸 M14X2，通過查手冊螺紋的大徑為 ? 1中徑? 、小徑 ? 。當成型大型塑件時，取偏下限；當成型小塑件或采用組合式型芯與凹模，取偏上限。 2）組合式圓形型腔底板厚度 (即本設計中的支承板 )的計算 組合式圓形型腔底板固定在圓環形的模上，并假定模腳的內半徑等于型腔內半徑，這樣底板可視作周邊簡支的圓板，最大變形發生在板中心。本設計中，嵌件的形狀為薄壁形，直接利用其兩個螺紋孔定位，如圖 24和圖 25 所示，由嵌件定位器將其固定。具體設計上應做到：首先塑件上必須塑料模具設計論文 24 帶有止轉結構；其次模具應能為脫模機構中提供旋轉運動。 圖 26 脫模機構的結構 脫模力（旋轉扭矩）的計算 塑件在冷卻時，將包緊型芯，產生包緊力：包緊力的大小，與塑件的收縮率、塑件的壁厚和形狀及大小所形成的塑件剛度，塑件對型芯和型腔表面的粗糙度及加工紋向等因素所形成的摩擦阻力、塑件材料及其對型芯及型腔的粘附力、以及注射壓力、開模時間、脫模斜度等都有關系。對于旋轉脫螺紋機構，則應計算其旋轉脫螺紋所需的扭矩，方法如下： 根據塑件上螺紋對應部分的幾何尺寸，分為薄壁螺紋塑件與厚壁螺紋塑件；當螺紋部位的壁厚 t 與螺紋中徑 dm 之比 ? 時，稱為薄壁螺紋塑件，反之稱為厚壁螺紋塑件。 ① 塑件型芯的扭矩 螺紋部位的壁厚 t 與螺紋中徑 dm 之比mdt ? ? ? 2/1422? =，所以屬于厚壁螺紋塑件。則采用的公式為： Mmin = ???? ?cos fr4 2cpS LES 式中： E=， r= 2/dm =， L? d? 2= 8 2=，? =arctanmdn?P = arctan 41?? =? ， ? =h/cos? =? =6/cos30? = ，? =? ? ? ? ???? 2222 rR/rR =? ? ? ? . 3 54/3 . 3 54 2222 ??? =， f=， S=4mm ，? 查表取 ， Scp =%。 計入齒根應力校正系數 Ysa 后，強度條件式為： ][ FsaFatF ?? ?? bm YYKF 引入齒寬系數后，可得設計公式： 3 ][2FsaFa21d1 ?? YYZKTm ?? 齒輪傳動的強度計算說明：彎曲強度計算中，因大、小齒輪的 [ F? ] 、 YFa 、 YSa值不同，故按此強度準則設計齒輪傳動時，公式中應代 ? ?Sa1Fa11FYY? 和 ? ?Fa2Fa22FYY? 中較小者。小齒輪上的轉矩： T1 ? 2 Mmin1 + Mmin2 = 2+= （四） 直角錐齒輪的設計 錐齒輪用于相交軸之間的傳動。其中斜齒錐齒輪傳動應用較少。工作中振動和噪聲較大，故圓周速度不宜過高。的直齒錐齒輪傳動主要幾何參數（如圖28 所示）如下： 傳動比：211212 t a nc o t ?? ???? ddzzu ，齒頂高： ha =h*a m，齒根高： hf =（ h*a +c* ）m，錐距： Re = 2m 2221 ZZ ? ，齒頂角： tan a? =eahR ，齒根角： tanf? =efhR ，分度圓齒塑料模具設計論文 29 厚： s=m? /2，齒寬： b=（ ~ ） Re 圖 28 圓錐齒輪的主要參數 圖 29 圓錐齒輪傳動 齒根彎曲疲勞強度計算，直齒錐齒輪的彎曲疲勞強度可近似地按齒寬中點處的當量圓柱齒輪進行計算。小齒輪上的轉矩： T1 ? 2 Mmin1 + Mmin2 = 2+= 齒頂角： tan a? =eahR = =， a? =? 齒根角： tan f? =efhR = =， f? =? 分度圓齒厚 s=m? /2= ? = 齒寬 b=（ ~ ） Re =（ ~ ） = ~ mm，取 20mm （ 2）驗算齒面接觸強度 Ft =11dm2T =111bsind 2 ??T = ??? ? 4 3 4 in2040 = H? =ZE ZH ? ? UURKF 21t ??? ? = ? ?3 2 ?????? ? = Mpa? ?1H? =400MPa，安全。 mm 塑料模具設計論文 32 則齒條所需的力為 F= T1 s= 30mm=7353 N,即脫模力。） 小齒輪分度圓直徑： d1 =mz1 = 20=30mm 齒寬 :b=? d d1 = 30=15mm，取 b1 = 20mm， b