波轮注塑模具设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 业 设 计 说 明 书 题目 ： 波轮注塑模具设计 二级学院（直属学部）： 无锡技师学院 专业： 数控车 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师姓名： 职称： 评阅教师姓名： 职称： 2014 年 03 月买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 摘 要 本说明书为机械类塑料模注射模具设计说明书，是根据塑料模具设计手册上的设计过程及相关工艺编写的。本说明书的内容包括：毕业设计任务书，毕业设计指导书，毕业设计说明书，毕业设计体会，参考文献等。 编写本说明书时，力求符合设计步骤，详细说明了塑料注射模具设计方法，以及各种参数的具体计算方法，如塑件的成型工艺，塑料脱模机构的设计。 本模具为波轮注射模，结构形状 分布均匀，以整体式的零件进行浇注，叶片不规则，表面为洗衣工作面，加工有一定困难 ， 波轮精度较高，选用单腔；以推杆为主推管为辅的联合脱模方式；采用点浇口浇注系统。采用最简单的外连接直通式冷却水道，冷却剂用水。进行脱模力计算以及成型零部件工作尺寸计算。 关键词： 波轮 注射机 脱模力 推杆 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 he is to of of to of of as of of of of is is of a to by 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 目 录 摘 要 . 1 . 2 目 录 . 3 绪 论 . 5 1 对零件工艺性分析 . 6 析塑件使用材料的种类及其工艺性 . 6 析塑件结构工艺性 . 6 2 选择注射机确定型腔数 . 7 据塑件的形状估算体积和重量 . 7 据塑件的计算重量和体积选择设备型号规格 ,确定型腔数 . 7 射机额定注射量 . 7 据塑件精度确定型腔数 . 8 据生产批量确定型腔数 . 8 3 确定成形方案 . 9 定成型位置 . 9 定分型面 . 9 模方式 . 9 注系统形式 . 9 却系统和加热系统考虑 . 9 定成形零部件的结构形式 . 9 4 绘制结构方案草图 . 10 射量的校核 . 10 模力与型腔内平均压力、注射压力的校核 . 10 具厚度与注射机闭合高度校核 . 11 射机开模行程 . 12 5 计算说明 . 13 模力计算 . 13 算公式 . 13 型零部件工作尺寸计算 . 13 模、动模（型腔、型芯）选用材料 . 13 腔侧壁厚度和底板厚度确定 . 14 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 腔、型芯工作尺寸确定 . 15 杆计算 . 20 杆选用的材料 . 20 算 推杆长度 . 20 行关键零件的强度和刚度校核 . 21 杆的强度和刚度校核 . 21 腔壁厚和底板厚度校核 . 24 总 结 . 25 致 谢 . 26 参考文献 . 27 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 绪 论 塑 料工业是世界上增长最快的工业之一。自 1927 年聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展，各种性能的塑料，特别是聚酰胺、聚甲醛、 碳酸酯、聚砜、聚苯醚、氟塑料等工程塑料发展迅速，其速度超过了聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯与聚苯乙烯等四种通用塑料，使塑件在工业产品与生活用品方面获得广泛的应用，以塑料代替金属的实例，比比皆是。塑料有着一系列金属所不及的优点，诸如：重量轻、耐腐蚀、电气绝缘性好、易于造型、生产效率高与成本低廉等。但也存在许多自身的缺陷，诸如：抗老化性、耐热性、抗静电性、耐燃性及比机械强度低于 金属。但随着高分子合成技术、材料改性技术及成型工艺的进步，愈来愈多的具有优异性能的塑料高分子材料不断涌现，从而促使塑料工业飞跃发展。 塑料的塑料增多，新的工程塑料品种的增加，塑料成型设备、成型工艺技术和模具技术水平的发展，为塑件的应用开拓了广阔的领域。目前，塑件已深入到国民经济的各个部门中。特别是在办公机器、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、航空、交通、通信、轻工、建材业产品、日用品以及家用电器行业中的零件塑料化的趋势不断加强，并且陆续出现全塑产品。据报道，美国塑料工业已变为全美第四个最大的工业，每年的塑料 消耗量已经超过钢材。在全世界按照体积和重量计算塑件的消耗量也超过了钢材。我国的塑料工业发展也很快，特别是近 20 年，产量和品种都大大增加，许多新颖的工程塑料也已投入批量生产。塑件 1990 年达到 吨，居世界第四位。如今，我国塑料工业已形成了相当规模的完整体系，它包括塑料的生产，成型加工，塑料机械设备，模具加工以及科研、人才培养等。塑料工业在国民经济的各个部门中发挥了愈来愈大的作用 。 塑料模具设计与制造技术的发展与塑料工业的发展息息相关。由于塑件的制造是一项综合性技术，围绕塑件成型生产将用到有关成型塑料 、成型设备、成型工艺、成型模具及模具制造等发面知识，所以这些知识便构成了塑件成型生产的完整系统。它大致可包括产品设计、塑料的选择、塑件的成型、模具设计与制造四个主要环节，在上述四个环节中，模具设计与制造是实现最终目标 塑件使用的重要手段之一。 模具是塑件生产的重要工艺装备之一。模具以其特定的形状通过一定的方式使原料成型。不同的塑料成型方法使用着不同的模塑工艺和原理及结构特点个不相同的塑料模具。塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具因素占 80%。一副质量好的注射模可以成型上百万次，压缩模大约可以生产 25 万件， 这些都同模具设计和制造有很大的关系。在现代塑件生产中，合理的模塑工艺、高效的模塑设备、先进的塑料模具和制造技术是必不可少的因素，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求、塑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可能发挥其效能，产品的生产和更新都是以模具的设计制造和更新为前提。随着国民经济领域的各个部门对塑件的品种和产量需求愈来愈大、产品更新换代周期愈来愈短、用户对塑件质量的要求愈来愈高，因而对模具设计与制造的周期和质量提出了更高的要求，促使塑料模具设计和制造技术不断 向前发展，从而也推动了塑料工业生产高速发展，可以说，模具设计与制造水平标志着一个国家工业化发展的程度。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 1 对 零件 工艺性分析 析塑件使用材料的种类及其工艺性 该塑件为 2 ,属于通用性热塑性塑料，其成型条件如下： 注射成型机型：螺杆式 堆密度： g. 3 计算收缩率： 预热温度： 80 85/ 预热时间： 2 3/h 料桶温度：后段： 150 170/s 中段： 165 180/s 前段： 180 200/s 喷嘴温度： 170 180/ 模具温度： 50 80/ 注射压力： 60 100/型时间：注射时间： 20 90/s 高压时间： 0 50/s 冷却时间： 20 120/s 总周期： 50 220/s 螺杆转速： 30/r 弹性模量 E： 1800 2900/105 N/ 2 脱模斜度：型腔： 40 1 20 型心： 1 析塑件结构工艺性 塑件尺寸较大，最大直径为 150大高度为 50外部结构形状虽然呈对称分布，但是，波轮叶片形状不规则，这给模具的制造带来一定的难度。另外，波轮中间螺钉孔四周的壁厚比较厚，而且厚度不均匀，这个有可能会在注塑时产生气泡。这些都是波轮零件限定的，无法纠正。不过，高度不大，相信产生气泡的几率不大，可以投入生产。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 2 选择注射机确定型腔数 据塑件的形状估算体积和重量 波轮 的三维零件图已经在 按比例 1:1 画出 ,故此可以用 的查询功能查出 : 波轮的体积为 : 315583( 3 ) 3 ) 波轮的表面积为 :S=190386( 2 ) 2 ) 塑件重量 : =式中 为塑料容量 ,料的容量 = 3 。 据塑件的计算重量和体积选择设备型号规格 ,确定型腔数 设备未限 ,故需要考虑以下因素 2 : 射机额定注射量 注射机每次注射量不超过最大注射量的 80% 1 ，即： n=V 2 式中 ,n 型腔数 ; 浇注系统体积 ( 3 ) ； 塑件体积 ( 3 )； 注射机额定注射量 ( 3 )。 估算浇注系统的体积 据浇注系统初步设计方案（图 2浇注系统 ,进行估算 0 2 设 n=1，则得： S = 3 图 2注系统 图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 据塑件精度确定型腔数 波轮塑件精度为高精度，故此选单腔，即 n=1。 据生产批量确定型腔数 这次为了毕业设计，可以算为试制或者小批量，故 此选单腔 n=1。 从综合上面个因素，并根据塑料注射机技术规格，选取型号为 注射机。 注：经过下面一系列验算得出，如果选取型号为： 注射机， 在模具最大厚度方面不符合要求（设计模具厚度为 568注射机规定模具最大厚度为 450 故此选取型号为 注射机。该型号的注射机能够满足要求（该注射机规定模具最大厚度为 700。 故此，综合各方面因素，应该选取型号为 注射机。 关于该 注射机的一些重要系数 2 ： 额定注射量： 1000 3 螺杆直径： 85 注射压力： 121射行程 :260 注射时间： 杆转速： 21、 27、 35、 40、 45、 50、 65、 83r/射方式：螺杆式 合模力： 4500大成型面积： 1800 2 最大开（合）模行程： 700 模具最大厚度 :700 模具最小厚度 :300 动、定模固定板尺寸： 900 1000 拉杆空间： 650 550 合模方式：两次动作液压式 定位圈尺寸： 150 喷嘴球头半径： 顶出方式：两侧顶出 顶杆中心距： 350 机器外形尺寸 :7670 1740 2380 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 3 确定成形方案 定成型位置 由于波轮塑件上表面有叶片，下表面有筋板，中心孔还有金属镶件。考虑到使脱模方便，镶件容易定位，故塑件成形位置选择如图 3 。 定分型面 考虑到波轮塑件的外观质量，同时为保证塑件在分模时能够留在动模一侧，便于脱模。故此将分型面设在 上，见图 3 模方式 从波轮塑件的结构形状分析，宜采用 以推杆为主和推管为辅的联合脱模方式。用四根推杆均布在四条轮辐状筋板上， 推杆中心线的位置在 200 的圆周上。推管推在波轮镶件及其周边塑料层上， 主要为了不让塑件在脱模时产生变形及顺利推出如图3。 注系统形式 塑件上表面为洗衣工作面，要求光洁，不允许有较大的浇口痕迹。 所以 应该 采用点浇口浇注系统。浇口设置在上部 30 上表面。由于波轮塑件的外形尺寸比较大，所以应该设计双点浇口的浇注形式。这样可以是熔融塑料在填充 型腔时更快，更稳，不容易产生涡流如图 3。 却系统和加热系统考虑 由于 料成形时要求模温在（ 40 60） ，所以模具之考虑冷却系统。冷却系统采用最简单的外连直通式冷却水道，冷却剂用水。 定成形零部件的结构形式 （整体式和镶拼式）： 虽然塑件局部结构比较特殊，但是对现有的加工环境来看，主要成形零件还 是做成整体式的。 图 3轮设计总装图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 4 绘制结构方案草图 进行 模具结构设计并初步绘出模具完整的结构，如图 3示。校验所需注射机的能力。 校核注射机有关工艺参数： 射量的校核 塑件（包括浇注系统）在成型时每次所需注射量 0 ， 即： n J 注射机最大注射量（ 3 ） ； 波轮塑件成型时每次所需注射总量 （ 3 ） ； 成型时 浇注系统每次所需注射总量 （ 3 ） ； n 型腔数 。 由前面计算得知，波轮塑件体积为： 3 ，浇注系统体积： 20 3 。 则，每次注射所需塑料量为（按一模一腔）： 1 0= 3 注射机的最大注射量： 1000 00 3 3 能够满足要求。 模力 与型腔 内平均压力、注射压力的校核 锁模力 是在成型时锁模模具 的最大力，成型时高压熔融塑料在分型面上显现 的涨力应该小于锁模力。该涨力与注射机额定锁模力的关系如下示 1 ： K1000N) （ 4 式中 : F 注射机的额定锁模力 (N); A 塑料制品与浇注系统在分型面上的总投影面积 ( ); 熔融塑料在型腔内的平均压力 ( K 安全系数，常取： K= 从表 (81 查得 融塑料在型腔内的平均压力 5 投影面积 A 为： A= ) 即有 ： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 1000 0 0 0 100 7 0 6 =2968号为 射机的额定锁模力 F 为： F=45002968足要求： F1000射机的额定注射压力为： 121足 料（成形需要 注射压力： 60 100形 时 注射压力的要求。 具厚度与注射机闭合高度校核 选择的模架为标准模架： L=500 500 关于它的一些重要数据如下： L=500 500 (单位： ) 表 4模具明细表 ) 座板 宽度 630 厚度 定模 40 动模 40 垫块 宽带 80 厚度 度 支撑板 63 推件板 40 推件固定板 25 卸流道板 30 直径 导柱 40 导套 50 复位杆 25 内六 角螺钉 1216心距 420 414 280 续表 4具明细表 ) 312 414 320 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 440 476 模具厚度 H 与注射机闭合高度按式 1 校核： 式中， 注射机允许最小 模厚 (=300 )； 注射机允许最大模厚 (=700 )； 模具闭合高度 。 预选模架 L=500 500 2 ,则有模具的闭合高度为 : 68 因为 700 568 300,所以 ,能够满足要求 。 射机开模行程 注射机开模行程应该大于模具开模时取出塑件 (包括浇注系统 )所需的开模距 ,即满足下式 1 : L （ 5 10） +a ( ) 式中 , 脱模距离 (=42 ); 不包括浇注系统在内的制品高度 (=50 ); L 注射机开模行程 (=700 ); a 定模板与型腔板的分离距离 (=119 ); 则 ,模具的开模行程为 : L=42+50+10+119=221( ) 700( ) 所以 ,注射机开模行程能够满足要求 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 5 计算说明 模力计算 当脱模开始时 ,阻力最大 。 推杆刚度和强度也按此时的受力计算 ,也就是无视脱模斜度 ( =0)壁厚与凸模 (最大 )直径之比为 于 故此 ,脱模力可以按照薄壁圆形件来计算 。 对波轮塑件来说 ,塑件从模具 中脱出时的摩擦力为最主要 ,所以 ,它的脱模力主要计算塑件从模具中脱出时的摩擦力 。 算 公式 薄壁圆形件的脱模力计算公 式如下 3 ： Q=)1)(1( 2 （ 5 式中， Q 脱模力 (N); T 塑件平均壁厚 ( ),t= ; E 塑料弹性模量 (N/ 2 )，常取 105 N/ 2 ，这里取 105 N/ 2 ; S 塑料平均成形收缩率 ( / )，常取 ，这里取 ; L 包容凸模的长度 ( ) f 塑料与钢的摩擦系数，取 m 塑料的泊松比，取 r 圆柱形半径 ( )。 因为波轮三维零件图 已经在 画出，所以， L 可以用实测的方法得到， 则有： L= 代入数据有： Q=)1)(1( 2 =) 0 =据计算结果，取 Q=2000N。 则，脱模力为 2000N。 型零部件工作尺寸计算 模、动模（型腔、型芯）选用材料 表 5料及性能） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 材 料 力 学 性 能 主要用途 15C b(屈服强度 s (供应状态硬度 许用应力 (用作齿轮、涡轮 、塑料模具、气轮机密封轴套等。 785 590 179 295 腔侧壁厚度和底板厚度确定 型腔结构形式 整体式。 型腔（圆形）壁厚的强度和刚度计算： 按强度计算 2 ： 型腔侧壁厚度计算公式： tc=r 12 p (5型腔底板厚度 计算公式： 43 2 (5式中， 材料许用应力 ( P 熔融塑料在型腔内的平均压力 ( 料的 P 值取 35r 型腔内最大半径（ 由波轮三维零件图知： r=150 代入数据有： 型腔侧壁厚度： tc=r 12 p =150 1352295 295 = 型腔底板厚度 : 43 22954150353 2 = 按刚度计算 2 : 型腔侧壁厚度计算公式： 1)1()1( （ 5 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 型腔底板厚度计算公式： (5式中， E 弹性模量（ ,取 E=206 103 泊松比 ，常取 取 = 成型零件的 许用变型量，取 = 代入数据： 型腔侧壁厚度： 1)51 5 0102 0 6)51 5 0102 0 633= 型腔底板厚度： = 综合刚度和强度的计算结果取以下值： 型腔侧壁厚度 : , 取 ： 0 型腔底板厚度： , 取 ： 0 腔、型芯工作尺寸确定 塑件成型收缩率： S 计算公式如下 2 ： S （ 5 塑件最大收缩率 ； 塑件最小收缩率 。 查表 2 得塑件 则，塑料 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 S =2 = 查得 级精度，按该精度等级可以从“塑件公差数值表”中查到尺寸公差值 2 ： 表 5 塑件公差数值表 ） 基本尺寸 L（ 公差数值 基本尺寸（ 公差数值 6 10 0 100 0 14 00 120 4 18 20 140 8 24 40 160 4 30 60 180 0 40 80 200 0 50 00 225 0 65 25 280 5 80 80 315 腔与型芯工作尺寸计 算公式 2 型腔工作尺寸计算公式： 径向工作尺寸： ) Z0（ 5 轴向工作尺寸： ) Z0（ 5 b、 型腔工作尺寸计算公式： 径向工作尺寸： x )0Z（ 5 轴向工作尺寸： x )0Z（ 5 式中， 塑料平均收缩率 ，塑件 ; 塑件公差 ( ),见表 5 Z 成型零件制造公差 （）， Z = 31 ； X 修正系数 ， 一般为2143,取 X=21； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 X 修正系数 ， 一般为2132,取 X =21； 型腔 径向尺寸 （ ； 型腔 轴向尺寸 （ ； 塑件径向基本尺寸 （ ； 塑件向 轴 基本尺寸 （ ； 塑件内形 基本尺寸（ ； 塑件孔深基本尺寸（ ； 型 芯径向尺寸 （ 型腔轴向尺寸 （ 型腔工作尺寸计算 图 5轮） 型腔径向工作尺寸计算 如图（ 5件径向基本尺寸： 00 0 查表（ 5 :a、当 00 时 ，塑件公差 1 = ; b、 当 0 时，塑件公差 2 =。 则有成型零件制造公差 1Z =31 1 =31 2Z =31 2 =31 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 代入已知数据得： ) Z0=(300+300 ) Z0=(40+40 则，型腔径向工作尺寸为 ： ; 。 型腔轴向工作尺寸计算 如图（ 5件最大轴向基本尺寸， 0 查表（ 5：塑件公差 =则有成型零件制造公差 Z =31 =31 代入已知数据得： ) Z0=(50+50 则，型腔轴向最大工作尺寸为 型芯 工作尺寸计算 型芯径向工作尺寸计算 图 5轮） 如图（ 5，波轮塑件内形向基本尺寸 94 ; 4 ; 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 6 。 查表 （ 5：当 94 时 ，塑件公差 1 = ; 当 4 时 ;，塑件公差 2 = ; 当 6 时，塑件公差 3=。 则有成型零件制造公差 1Z =31 1 =31 ； 2Z =31 2 =31 ; 3Z =313=31 。 代入已知数据得： + x 1 )01Z=(294+294 +21 + x 2 )02Z=(24+24 + + x3)03Z=(12+21 则，型芯径向工作尺寸为： b、 型芯轴向工作尺寸计算 如图 （ 5，波轮塑件孔深基本尺寸 2 ; 0 。 查表 （ 5： a、 当 2 时，塑件公差 1 = ; b、 当 0 时，塑件公差 2 =。 则有成型零件制