订书机外壳注射模具设计

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 毕毕 业业 设设 计计 说说 明明 书书 题目题目 订书机外壳注射模具设计订书机外壳注射模具设计 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 2015 年 05 月 常州工学院毕业设计 摘摘 要要 本毕业设计说明书详细介绍订书机外壳塑件的注射模设计 主要内容是材料 聚 丙稀 PP 特性分析 塑料注射模的结构设计 标准件的选择 模具材料选择 典型零 件的数控加工 3G 程序代码编程设计 该塑件外表面要求达到境面 内部有弯曲的加强 肋 底部进行文字加工 不但有外侧抽芯成型两个圆柱孔 两个半圆柱孔及圆柱孔旁 边的浅孔 还有内侧抽芯成型内部四个突台 外侧抽芯距离短 模架小 在型腔板上 固定弯销来实现侧抽芯 由于塑件中部有两不易成型的圆肋 采用了增加两个小型芯 镶件的办法减少加工模具的难度 整体外形为曲面 不能用传统的加工工艺 而是在 Pro E 建模的基础上电火花成型 关键词关键词 订书机外壳 注射模设计 侧抽芯 曲面 订书机外壳注射模具设计 Abstract This graduate design instruction book has introduced the design of the book sewer outside shell injecting molding in detail It mainly contains the analysis of property of the material polypropylene PP the structural design of injection mold the selection of standardized part and the material of injection mold the 3G code NC part programming for typical part The surface of this plastic part should be mirror finished The inside of it has bending reinforcing rib The bottom of it should be worked with words It not only has two cylindrical pore two half cylindrical pore and short hole beside the cylindrical pore that should be formed by outside extracting part but also has four lug formed by inside extracting part The distance of extracting is short and the mould is small so fixing angle block on the cavity die is to finish outside extracting Because the inside of the plastic part has two round ribs that are difficult to be formed two inserts are added to make it easier to form mold The integral surface is camber It can t be formed by conventional job operation so spark machine is needed to form it on the basis of Pro E molding foundation Key words book sewer design of injection mold outside extracting camber 常州工学院毕业设计 目目 录录 1 塑件工艺分析塑件工艺分析 1 1 1 塑件分析 1 1 2 塑料材料的成型特性分析 1 1 3 脱模斜度 2 1 4 拟定模具的结构型式 2 1 4 1 型腔数量的确定 2 1 4 2 模腔排列形式的确定 2 1 5 注射机型号的确定 3 1 5 1 注射量的计算 3 1 5 2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需要的锁模力计算 3 1 5 3 选择注射机 4 1 6 注射机有关参数的校核 4 1 6 1 锁模力的校核 4 1 6 2 型腔数目的校核 5 1 6 3 开模行程的校核 5 2 浇注系统的设计浇注系统的设计 6 2 1 主流道的设计 6 2 2 主流道衬套的设计 7 2 3 分流道的设计 8 2 4 冷料穴的设计 9 2 5 浇口形式设计 10 2 6 分型面的设计 11 2 7 排气槽的设计 11 3 成型零部件的设计和计算成型零部件的设计和计算 13 3 1 凹模的结构设计 13 3 2 凸模的结构设计 13 3 3 型芯安装固定形式 14 3 4 成型零件工作尺寸的计算 14 3 5 型腔壁厚计算 16 3 6 矩形模具动模垫块厚度计算 19 4 模架的确定模架的确定 21 订书机外壳注射模具设计 4 1 确定定模座板 mmmm250315 厚25mm 21 4 2 确定定模 固定 板 mmmm250250 厚mm50 21 4 3 确定垫块 mmmm25050 厚mm63 21 4 4 确定动模座板 mmmm250315 厚25mm 21 4 5 确定推板 mmmm250148 厚mm20 22 4 6 确定推杆固定板 mmmm250148 厚mm20 22 5 对合导向机构零部件设计对合导向机构零部件设计 23 5 1 导柱对合导向机构 23 5 1 1 导柱设计 23 5 1 2 导柱尺寸 24 5 1 3 导柱的布置 24 5 2 导套设计 24 6 脱模机构的设计和计算脱模机构的设计和计算 26 6 1 脱模机构设计 26 6 1 1 脱模推出机构的设计原则 26 6 1 2 制品推出的基本方式 26 6 1 3 塑件的推出机构 26 6 2 脱模阻力的计算 27 7 侧向抽芯机构的设计侧向抽芯机构的设计 29 7 1 抽芯机构选择 29 7 2 抽芯机构的计算 29 8 温度调节系统的设计和计算温度调节系统的设计和计算 31 8 1 加热系统 31 8 2 冷却系统的设计 31 8 3 冷却系统的简略计算 32 8 4 冷却装置的布置 34 9 排气系统的设计排气系统的设计 35 9 1 排溢的影响 35 9 2 引气的影响 35 9 3 排气方式 35 常州工学院毕业设计 10 标准零件的选取和各零件材料选择标准零件的选取和各零件材料选择 36 10 1 设计中所用标准螺钉 36 10 2 塑料模具成型零件 型腔 型芯 的选材 36 10 3 模板零件的选材 36 10 4 侧向分型与抽芯机构的选材 36 10 5 浇注系统零件的选材 36 10 6 导向零件的选材 36 10 7 推出机构零件的选材 36 10 8 其它零件的选材 37 11 模具工作过程模具工作过程 38 12 数控加工设计数控加工设计 39 12 1 数控机床程序的编制的内容与步骤 39 12 2 数控加工工艺 39 12 3 具体加工程序 39 参考文献参考文献 44 致致 谢谢 46 常州工学院毕业设计 1 1 塑件工艺分析塑件工艺分析 1 1 塑件分析塑件分析 如图 1 1 所示是订书机外壳 从该塑件的外观可以看出为了要使此塑件的外观光 滑 对模具型腔的要求是达到镜面光洁度 可以利用弯销来实现侧抽芯 塑件尺寸比 较小 但是有较多的内部弯曲的加强肋 考虑到该塑件注射时要有一定的流动性 从 其中的浇口痕迹看 只有一个浇口位置 处于塑件中部 一端有两个圆柱孔 两个半 圆柱也及圆柱孔旁边的浅孔 这些可以通过外侧抽芯来实现 而内部的凸台可以通过 滑块实现内侧抽芯实现成型 订书机外壳在使用过程中要承受一定的力量 所以塑料 应该有足够的刚度 强度 硬度以及抗冲击性等因素 所以选择聚丙烯 PP 做为该 订书机外壳的材料 型腔使用 EDM 进行最后的精加工 EDM 加工时要请注意选择合适的加工工艺 如应用较小的加工电流 保证加工表面粗糙度值较小以方便后续的抛光处理 如果放 电加工工艺选择不当 则可能 造成放电白层 抛光时可能没有将该层抛除 就会影响 模具的质量 图 1 1 塑件外观图 1 2 塑料材料的成型特性分析塑料材料的成型特性分析 性能特点 化学稳定性好 耐寒性差 光 氧作用下易降解 机械性能比聚乙烯 好 成型特点 成型时收缩大成型性能好 易变形翘曲 尺寸稳定性好 柔软性好 有 铰链 特性 该订书机外壳需要与上盖进行配合 所以对其尺寸稳定性也有要求 订书机外壳注射模具设计 2 而选用聚丙稀能达到此要求 模具设计的注意事项 因有 铰链 特性 注意浇口位置设计 防缩孔 变形 收缩率为 1 0 3 0 纯聚丙稀 在本设计中选用的收缩率为 2 使用温度 10 120 订书机都是在常温下使用 满足使用温度的要求 主要用途 板 片 透明薄膜 绳 绝缘零件 汽车零件 阀门配件 日用品等 订书机属于日用品 1 3 脱模斜度脱模斜度 由于制品冷却后产生收缩时会紧紧包在凸模上 或由于黏附作用而紧贴在型腔内 为了便于脱模 防止制品表面在脱模时划伤 擦毛等 在制品设计时应考虑其表面在 合理的脱模斜度 聚丙烯的脱模斜度是 25 1 之间 本设计中的脱模斜度采用 1 1 4 拟定模具的结构型式拟定模具的结构型式 1 4 1 型腔数量的确定型腔数量的确定 该塑件精度要求一般 生产批量比较大 可以采用一模多腔的形式 根据经验 在模具中每增加一个型腔 制品尺寸精度要降低 4 再加上考虑到经济因素 初定为 一模二腔的模具形式 1 4 2 模腔排列形式的确定模腔排列形式的确定 该塑件有侧孔 要使它能顺利的脱模 须设计一套侧抽芯机构 为了不影响脱模 等原因 多模腔的排列形式用对称形 表 1 聚丙烯的力学性能 材料性能纯聚丙烯 玻纤增强聚丙烯 屈服强度 MPa 37 78 90 拉伸强度 MPa 78 90 断裂伸长率 200 弯曲强度 MPa 67132 弯曲弹性模量 GPa 1 454 5 简支梁冲击强度 无缺口 kJ m 7851 简支梁冲击强度 缺口 kJ m 3 5 4 8 14 1 布氏硬度 HBS 8 659 1 常州工学院毕业设计 3 表 1 2 聚丙烯的热性能及电性能 材料性能纯聚丙烯玻纤增强聚丙烯 收缩率1 0 3 00 4 0 8 熔点 粘流温度 170 176170 180 热变形温度 45N 180 102 115 56 67 127 127 线膨胀系数 10 9 84 9 比热容 J K 1930 热导率 W m K 0 118 燃烧性 min 慢 体积电阻 1016 击穿电压 kV 30 表 1 聚丙烯的物理性能 材料性能纯聚丙烯玻纤增强聚丙烯 密度 g 0 90 0 91 比体积 g 1 10 1 11 吸水性 24 小时 长时间 0 01 0 03 浸水 18d0 5 0 05 透明度或透光度半透明 表 1 4 聚丙烯的工艺参数 材料性能纯聚丙烯玻纤增强聚丙烯 成型收缩率 1 0 3 00 4 0 8 拉伸模量 E 10 MPa1 6 1 73 1 6 2 泊松比 0 43 与刚的摩擦因数 0 49 0 51 1 5 注射机型号的确定注射机型号的确定 1 5 1 注射量的计算注射量的计算 根据 PRO E 建模得到塑件的质量为 m 2 94 克 密度由表可查得 0 9 0 91 g 所以塑件的体积可以得出本课题的塑件体积为 cm27 3 9 0 9447958 2 v 3 p M 而流道凝料的质量未知 在此按 m 的 0 6 倍来计算 总注射量是 1 m g464 1094 2 21 6 1 6nm0 6nmnmmnmM 1 订书机外壳注射模具设计 4 1 5 2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需要的锁模力计算塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需要的锁模力计算 流道凝料 包括浇口 在分型面上的投影面积 a 在模具设计前是个未知数 根据 多型腔模的统计分析 大致是每个塑件在分型面上的投影 a 的 0 2 0 5 倍 因此总的投 影面积可计算为 A na 0 2 0 5 na 式中 a 长方型的面积 2 5124mm42122 s 此设计中取 0 3 所以 4 188851243 2512420 351242A 从而得到锁模力 KN 9 452304 1888 APF 式中型腔压力 P 取 30 MPa 1 5 3 选择注射机选择注射机 根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值 可选用 SZ 100 600 立式注射机 如下表所列 表 1 5 注射机主要技术参数 理论注射量 75 105 螺杆 柱塞 直径 35 注射压力 MPa 150 注射速率 g s 60 塑化能力 g s 7 3 螺杆转速 r min 14 200 锁模力 kN 600 拉杆内间距 440 340 移模行程 260 最大模具厚度 340 喷嘴口直径 4 定位孔直径 125 喷嘴球半径 12 1 6 注射机有关参数的校核注射机有关参数的校核 1 6 1 锁模力的校核锁模力的校核 锁模力为注射机锁模装置用于夹紧模具所须施加的最大夹紧力 当高压的塑料熔 体充填模腔时 会沿锁模方向产生一个很大的胀型力 所选注射机的锁模力必须大于 由于高压熔体注入模腔而产生的胀型力 此胀型力等于塑件和流道系统在分型面上的 常州工学院毕业设计 5 投影面积与型腔压力的乘积 即 1000 A PF 式中 F 锁模力 kN p 型腔压力 MPa A 塑件及流道系统在分型面上的投影面积 已知型腔压力为 30MPa 浇注系统的投影面积为 1 倍的塑件投影面积 塑件及流 道系统在分型面上的投影面积为 0 6nbanabA 式中 b a 流道系统在分型面上的投影面积 n 模腔数 由于在选择珠注射机的时候就已经计算了锁模力 因此它的锁模力是符合要求的 1 6 2 型腔数目的校核型腔数目的校核 由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数 23327 3 27 3 26 0 36002536006 5 0 8m m 3600 KMtn 所以型腔数合格 式中 K 注射机最大注射量的利用系数 一般取 0 8 M 注射机的额定塑化量 T 成型周期 取 25 秒 1 6 3 开模行程的校核开模行程的校核 开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程 对于液压 机械式 锁模机构注塑机 其最大开模行程由注塑机曲肘机构的最大行程决定 与模具厚度无 关 单分型面注射模 其开模行程按下式校核 5 10 21 HHS 式中 S 注塑机的最大开模行程 移动模板台面行程 H1 塑件脱出距离 H2 包括流道凝料在内的塑件高度 已知 H1 34mm H2 54mm 所以H1 H2 5 10 34 54 5 10 98 又由于 SZ 100 600 立式注塑机的移模行程为 260mm 98mmd 图 5 3 导柱尺寸关系 5 1 3 导柱的布置导柱的布置 一副模具最少要用两根导柱 模板外形尺寸大的模具 可最多用 4 根导柱 本设 计用的是四根直径相同的导柱对称布置 5 2 导套设计导套设计 导向孔可带有导套 也可以不带导套 但无论那种形式 都不能设计为盲孔 因 为盲孔会增加模具闭合时的阻力 并使模具不能紧密闭合 在该设计中采用导套的直 径为 16mm 长度为 50mm 根据模具大典得出下图 常州工学院毕业设计 25 0 5 图 5 4 推板导套 0 75 图 5 5 导套 订书机外壳注射模具设计 26 6 脱模机构的设计和计算脱模机构的设计和计算 6 1 脱模机构设计脱模机构设计 在注射成型的每一个循环中 都必须使塑件从模具型腔中或型芯上脱出 模具中 这种脱出塑件的机构称为脱模机构 或称推出机构 顶出机构 脱出机构的作用包括 脱出 取出两个动作 即首先将塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离 称为脱出 然后把其脱出物从模具内取出 6 1 1 脱模推出机构的设计原则脱模推出机构的设计原则 制件推出 顶出 是注射成型过程中的最后一个环节 推出质量的好坏将最后决 定制品的质量 因此 制品的推出是不可忽视的 在设计推出脱模机构时应遵循下列 原则 1 运动灵活顺畅 无卡刹和过分磨损现象 2 接触塑件的配合间隙无溢出现象 3 具有足够强度 刚度 工作稳定可靠 4 对塑件顶推力分布均匀合理 不会引起塑件变形或塑件顶列 5 对塑件外观无明显损害 6 有利于将塑件和浇注道凝料带向动模部分 7 容易制造和装配 6 1 2 制品推出的基本方式制品推出的基本方式 1 推杆推出 推杆推出是一种基本的也是一种常用的制品推出方式 常用的推 杆形式有圆形 矩形 D 形 2 推件板推出 对于轮廓封闭且周长较长的制品 采用推件板推出结构 推件 板推出部分的形状根据制品形状而定 3 气压推出 对于大型深型腔制品 经常采用或辅助采用气压推出方式 6 1 3 塑件的推出机构塑件的推出机构 本套模具的推出机构形式较为复杂 全部采用推杆推出 每个塑件由 12 根推杆出 随塑件结构形状不同 脱模机构的类型和繁简也有很大的差别 形状简单的 件从模具内脱出 是在脱模行程中一次动作完成 相应的脱模机构称为一级脱模 机构 形状复杂的需要进行二次脱模 甚至要进行第三次脱模 该设计只须一次脱模 常用的一级脱模机构有顶杆机构 顶管机构 推块机构 脱件板机构 拉料板机构及 这些机构的某些简单组合机构形式 该塑件的设计如下 1 采用带肩推杆 每个塑件由 14 根推杆 共为 28 个 2 推杆应设在脱模阻力大的地方 3 推杆应均匀布置 4 推杆应设在塑件强度 刚度较大处 常州工学院毕业设计 27 5 该推杆的形式 标准形式 6 推杆直径与模板上的推杆孔采用 H8 f7 或 H8 f8 的间隙配合 7 通常推杆装入模具后 其端面应与型腔底面平齐 或高出型腔底面 0 05 0 10mm 8 推杆与推杆固定板 通常采用单边 0 5mm 的间隙 由于该套模具各塑件的 8 根推杆分布比较紧凑 故采用单边 0 25mm 的间隙 这样可以降低加工要求 又能 在多推杆的情况下 不因由于各板上的推杆孔加工误差引起的轴线不一致而发生卡死 现象 9 推杆的材料常用 T8 T10 碳素工具钢 热处理要求硬度 HRC50 工作端 配合部分的表面粗糙度为 Ra0 8 该塑件推杆推出机构的示意如图 6 1 图 6 1 推出机构示意图 6 2 脱模阻力的计算脱模阻力的计算 塑件在冷却时 将包紧型芯或凸模 产生包紧力 包紧力的大小 与塑件的收缩 率 塑件的壁厚和形状及大小所成的塑件刚度 塑件对型芯和型腔表面的粗糙度及加 工纹向等因素形成的摩擦阻力 塑件材料及其对型芯及型腔的粘附力 以及注射压力 开模斜度等都有关系 对于不通孔壳形塑件脱模时 还须克服大气压力 但在计算和 确定脱模力时 一般只考虑主要因素 进行近似计算 并使确定的脱模力大于上述诸 因素所形成的阻力 此阻力在开模的瞬间最大 所以 计算的脱模力为初始脱模力 其计算方法为 对于一般塑和通孔壳形塑件 按下式计算 并确定其脱模力 Q sincos aafLhpQ 订书机外壳注射模具设计 28 式中 型芯或凸模被包紧部分的断面周长 cm 取 240cm L 被包紧部分的深度 cm 取 1 5cm h 由塑件收缩产生的单位面积上的正压力 一般取 7 8 11 8MPa 这里取p 10MPa 磨擦系数 一般取 0 1 0 2 这里取 0 15f 脱模斜度 1 a KNQ8 341sin1cos15 0 105 1240 按分工计算的脱模力 当考虑塑件材料对型芯的粘附力 以及塑件刚性等因素的 影响 加以修正 实际脱模力 从而选用相应的标准推杆的直径及数量和分布 对于不通孔的壳形塑件脱模时 需克服大气压力造成的阻力 H Q 即FQH 1 式中 为垂直于推出型芯方向的投影面积 cm2 为 100 6 cm2 F 并设大气压力为 0 09MPa 则 1 006KNFQH 所以 当不计算塑件对型芯的粘附力是其总的脱模力 Q总 为 Q总 Q QH 35 8KN 常州工学院毕业设计 29 7 侧向抽芯机构的设计侧向抽芯机构的设计 当塑件上具有与开模方向不一致的孔或侧壁有凹凸形状时 除极少数情况可以强 制脱模外 一般都必须将成型侧孔或侧凹做成可活动的结构 在塑件脱模前 先将其 抽出 然后才能将整个塑件从模具中脱出 完成侧向活动型芯的抽出和复位的这种机 构叫做抽芯机构 它应具备以下基本功能 1 能够保证不引起塑间件变形的情况下准确地抽芯 2 运动灵活动作可靠 无过分磨损现象 3 具有必要的强度和刚度 4 配合间隙和拼缝线不溢料 7 1 抽芯机构选择抽芯机构选择 弯销侧抽芯机构是用的较多的抽芯机构 它结构简单 制造方便 安全可靠等特 点 该设计采用的是弯销在定模 滑块在动模的抽芯结构 对靠内的采取的是带滑块 的抽芯机构 其抽芯结构图如图 7 1 图 7 1 抽芯机构图 7 2 抽芯机构的计算抽芯机构的计算 弯销的长度主要根据抽芯距离和弯销的倾角的大小而确定 参照图 7 2 其长度 计算公式如下 L 4 sina 4 sin15 19 3 式中 L 弯销总长度 mm a 弯销的倾角 设计为 15 度 S 抽芯距离 代入计算过的相关数据 S 5mm 取其长度为 18 91mm 订书机外壳注射模具设计 30 图 7 2 弯销 图 7 3 斜推杆 斜滑块内部抽芯成型高为 1 的凸台 而两个凸台之间的距离只有 15 再考虑到斜 滑块的宽度 所以选择抽芯距离为 2 4 倾角为 6 度 为了方便脱出斜滑块一直延伸到 塑件底部 但是比型芯低出 0 07 以勉产生干涉 由于推杆的推出距离为 23 正好达 到抽芯距离的要求 具体形状尺寸见图 7 3 常州工学院毕业设计 31 8 温度调节系统的设计和计算温度调节系统的设计和计算 模具的温度直接影响到塑件的成型质量和生产效率 所以模具上需要添加温度调 节系统以达到理想的温度要求 热塑性塑料在注射成型后 必须对模具进行有效的冷 却 使熔融的塑料的热量尽快传给模具 以便使塑件可靠冷却定型并可迅速脱模 提 高塑件定型质量和生产效率 注射模设计温度调节系统的目的 就是要通过控制模具 温度 使注射成形具有良好的产品质量和较高的生产率 因为水的热容量大 传热系数大 成本低 且低于室温的水容易取得 所以冷却 水普遍使用 用水冷却即在模具型腔周围或型腔内开设冷却水通道 利用循环水将热 量带走 8 1 加热系统加热系统 对于某些熔融度高 流动性差的塑料 如聚碳酸酯 聚甲醛 氯化聚醚 聚砜 聚苯醚等 要求有较高的模具温度 此时需要对模具进行加热主 这些塑料若模温过 低 则会影响塑料的流动性 产生较大的剪切力 使塑件内应力增大 甚至还会出现 冷流痕 银丝 轮廓不清等缺陷 由于该套模具的模温要求在 80 C 以下 又是小型模 具 所以无需设置加热装置 8 2 冷却系统的设计冷却系统的设计 冷却装置的设计要考虑以下几点 1 保证塑件收缩均匀 维持模具热平衡 2 冷却水孔的数量越多 孔径越大 对塑件冷却也就越均匀 3 水孔与型腔表面各处最好有相同的距离 即水孔的排列与型腔形状尽量吻合 4 浇口出要加强冷却 一般熔融塑料填充型腔时 浇口附近温度最高 距浇口 越远温度越低 因此浇口附近应加强冷却 通冷却水 而在温度较低的外側只需通过 经热交换后的温水即可 5 降低入水与出水的温度 可通过改变冷却孔道排列的形式 6 要结合塑料的特性和塑件的结构 合理考虑冷却水通道的排列形式 如塑件 的收缩率 壁厚等 7 冷却水通道要避免接近塑件的熔接痕部位 冷却通道的密封性要好 冷却通 道的进口与出口接头尽量不要高出模具外表面 一般注射到模具内的塑料温度为 200 C 左右 而制品固化后从模具型腔中取出时 其温度在 60 C 以下 热塑性塑料在注射成形后 必须对模具进行有效的冷却 使熔融 塑料的热量尽快地传给模具 以使塑料可靠冷却定型并可迅速脱模 对于粘度低 流动性好的塑料 例如 聚乙烯 聚丙烯 聚苯乙烯 尼龙 66 等 因为成形工艺要求模温都不太高 所以常用常温水对模具进行冷却 订书机外壳注射模具设计 32 PP 的成形温度和模具温度分别为聚丙烯的塑料温度 232 2 282 2 C 取 250 C 模 具温度 4 4 79 4 C 取 40 C 冷却介质 有冷却水和压缩空气 但用冷却水较多 因为水的热容量大 传热系 数大 成本低 用水冷却 即在模具型腔周围或内部开设冷却水道 8 3 冷却系统的简略计算冷却系统的简略计算 如果忽略模具因空气对流 热辐射以及与注射机接触所散发的热量 不考虑模具 金属材料的热阻 可对模具冷却系统进行初步的和简略的计算 1 求塑料制品在固化时每小时释放的热量Q 查表 9 8 4 1 得 PP 单位重量放出的热量 为 故kgkJQ 109 5 2 1 89 88860109 510511 2 22 1 hkJWQQ 式中 单位时间 每分钟 内注入模具中的塑料重量 该模具每分W min kg 钟注射 60 25 2 4 次 所以 min 10511 2 464 10 25 60 2 kgW 2 求冷却水的体积流量 在单位时间内熔体凝固时放出的热量等于冷却水所带走的的热量 因此由式 9 8 15 1 得 min 1017 1 2023 187 4 10 109 510511 2 33 3 22 211 1 m c WQ qv 式中 冷却水的密度 为 33 1 10 kg m 冷却水的比热容 为 1 c 187 4 CkgkJ 冷却水出口温度 取 1 C 23 冷却水入口温度 取 2 20 C 3 求冷却管道直径查表 9 8 1 1 为使冷却水处于湍流状态 取 d 8dmm 4 求冷却水在管道内的流速 由式 9 8 20 1 得v sm d q v V 39 0 60 108 1017 1 44 23 3 2 5 求冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数 查表 9 8 5 1 取h 常州工学院毕业设计 33 水温为 再由式 9 8 18 1 有468 6 fC 23 1021 7 008 0 39 0 10996 0 468 6 6 36 3 23 2 0 8 0 3 2 0 8 0 ChmkJ d v fh 6 求冷却管道总传热面积 由式 9 8 17 1 有A 231 1066 6 2 2023407210 60 89 8886060 m h WQ A 式中 模具温度与冷却水温度之间的平均温差 模具温度取 40 C C 7 求模具上应开设的冷却管道的孔数 由是 9 8 21 1 有n 06 1 1000 2501000 8 1066 6 3 dL A n 式中 模具长度 为 250mmL 订书机外壳外形尺寸较小 帮故冷却要求不高 为缩短循环周期及方便产品质量 控制 再考虑到一模两腔 尽可能使塑件冷却均匀 布置每腔 2 根水道 因此取水道 数为 4 孔 8 模具冷却时间的计算 塑件在模内的冷却时间通常是指塑料熔体从充满型腔时起 到开模取出塑件时为 止 可以开模的标准是制品已充分固化 具有一定的强度和刚度 在开模时不至于变 形开裂 目前有三种衡量制品是否已充分固准则 1 对于无定形塑料的厚壁制品 其最大壁厚中习部分的温度已冷却到该塑料的热 变形温度以下 2 对于无定形塑薄壁制品 制品截面内的平均温度已达到所规定的制品的出模温 度 3 对于结晶形塑料 最大壁厚的中心层温度达到固熔点 或者结晶度达到某一百 分比 目前尚无精确的冷却时间计算公式 只能借助于一些简化公式或经验公式对冷却 时间作近似计算 聚丙烯塑料制件的最大壁厚中心层达到凝固点时所需的冷却时间的经验公式 sst w 683 60 9 223 490250 285 37 9 223 490 85 37 202 式中 棒内或板类塑料制品的初始成型温度 C 0 模具温度 Cw 订书机外壳注射模具设计 34 板类制品的厚度 cm s 制品所需的冷却时间 s t 8 4 冷却装置的布置冷却装置的布置 由于该制品为近似矩形零件 由于分两个水孔布置 可心在每个型腔镶件中沿着 塑件排放的方向布置水孔 水孔中心离塑件距离平均约为 10mm 离型腔镶件表面距离 为 10mm 而型芯镶件中有拉料杆 推杆所以不能布置水孔 又由于从型腔镶件两侧 进水不易保证水孔对准及良好的密封 所以采取先让水进入定模座板后往下进入型腔 镶件中 再从定模座板中流出 为使冷热均匀 两水孔从相对的方向进入 从各自对 面导出 见下图 图 8 1 水道布置 常州工学院毕业设计 35 9 排气系统的设计排气系统的设计 9 1 排溢的影响排溢的影响 排溢是指排出充模熔料中的前锋冷料和模具内的气体等 在注射成型过程中模具 内除了型腔和浇注系统中原有的空气外 还有塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体 若不能顺利排出 则可能因充填时气体被压缩而产生高温 引起塑件局部烧焦 或使 塑件产生气泡 或使塑件熔接不良而引起缺陷 9 2 引气的影响引气的影响 对于一些大型深腔壳形制品 注射成形后 整个型腔由塑料填满 型腔内气体被 排出 此时制品的包容面与型芯的被包容面基本上构成真空 当制品脱模时 由于受 到大气压的作用 造成脱模困难 如采用强行脱模 势必使制品发生变形或损坏 因 此必须加引气装置 由于本设计中的型腔比较小 而且各镶件 推杆 拉料杆与型芯 接合处都有逢隙 所以没有设计引气装置 9 3 排气方式排气方式 利用排气槽 利用型芯 镶件 推杆等配合间隙 有时为了防止制品在顶出时造 成真空而变形 必须设置进气装置 该套模具的排气方式有 1 利用制品推杆的配合间隙 2 制品与拉料杆之间的间隙 3 制品与侧抽心之间的间隙 订书机外壳注射模具设计 36 10 标准零件的选取和各零件材料选择标准零件的选取和各零件材料选择 在本次设计中 采用的标准零件有螺钉 导柱 导套 模架和浇口套 10 1 设计中所用标准螺钉设计中所用标准螺钉 表 10 1 设计中所用螺钉 作用名称规格数目 固定垫板和动模座板内六角圆柱头螺钉 GB70 85 M12 60 4 连接推板和推杆固定板内六角圆柱头螺钉GB79 85 M830 4 固定滑座内六角圆柱头螺钉 GB70 85 M6 14 4 连接型芯镶件 1 及型芯内六角圆柱头螺钉 GB70 85 M6 16 6 固定定位圈内六角圆柱头螺钉GB70 85 M825 4 固定侧抽心弯销内六角圆柱头螺钉GB70 85 M620 8 固定型腔板内六角圆柱头螺钉GB70 85 M625 4 连接定模座板和定模板内六角圆柱头螺钉GB70 85 M1230 4 10 2 塑料模具成型零件 型腔 型芯 的选材塑料模具成型零件 型腔 型芯 的选材 型腔和型芯的材料为 Cr12MoV 热处理为 58HRC 62HRC 10 3 模板零件的选材模板零件的选材 表 10 2 模板零件的选材 零件名称材料牌号热处理方法硬度 垫块 Q235 淬火43HRC 48HRC 动 定模板 动 定模座板 45 调质230HB 270HB 10 4 侧向分型与抽芯机构的选材侧向分型与抽芯机构的选材 斜滑块 Cr12MoV 淬火 58HRC 62HRC 10 5 浇注系统零件的选材浇注系统零件的选材 主流道衬套 T10A 淬火 53HRC 57HRC 10 6 导向零件的选材导向零件的选材 表 10 3 导向零件的选材 零件名称材料牌号热处理方法硬度 导柱 T8A 淬火50HRC 55HRC 导套 T8A 淬火50HRC 55HRC 推板导柱 推板导套 T8A 淬火50HRC 55HRC 10 7 推出机构零件的选材推出机构零件的选材 表 10 4 推出机构零件的选材 常州工学院毕业设计 37 零件名称材料牌号热处理方法硬度 推杆 T8A 淬火50HRC 55HRC 推板 45 淬火230HB 270HB 复位杆 T10A 淬火54HRC 58HRC 推杆固定板 45 淬火230HB 270HB 10 8 其它零件的选材其它零件的选材 1 定位圈 45 钢 2 各 销 35 钢 热处理后硬度 28HRC 38HRC 3 各螺钉 45 钢 淬火 硬度 43HRC 48HRC 4 水 嘴 黄铜 5 弹 簧 60Si2Mn 订书机外壳注射模具设计 38 11 模具工作过程模具工作过程 模具装配试模完毕之后 模具进入正式工作状态 其基本工作过程如下 1 对塑料 PP 进行烘干 并装入料斗 2 清理模具型芯 型腔 并涂上脱模剂 进行适当的预热 3 合模 锁紧模具 4 对塑料进行预塑化 注射装置准备注射 5 注射 其过程包括充模 保压 倒流 浇口冻结后的冷却和脱模 6 脱模过程 开模时 开合模系统带动动模部分后移 塑件 因包紧力和拉料 杆的作用 随动模部分移动 此时弯销开始带动活动向两侧移动 从而在两边实现侧 抽芯动作 开模一段距离后 开合模机构停止运动 推出机构开始动作 此时拉料杆 和顶针将塑件往外推 同时塑件中间的活动滑块塑件推出 塑件推出后 在注射机液 压机作用下复位杆推动推板来实现复位 以便进行下一次注射 7 塑件的后处理 剪掉塑件上的浇注凝料 对塑件进行退火处理或调湿处理 常州工学院毕业设计 39 12 数控加工设计数控加工设计 随着生产和科学技术的发展 机械产品的日趋精密 复杂 而且改型频繁 这就 对制造机械产品的设备机床提出了高性能 高精度和高自动化的要求 在机械产品中 单件和小批量产品占绝大部分 采用传统的普通加工设备已很难适应高效率 高质量 多样化的加工要求 机床数控技术的应用 一方面促使机械加工的大量前期准备工作 与机械加工过程连成一体 另一方面又促使机械加工的全过程与柔性自动化水平不断 提高 即提高了制造系统适应各种生产条件变化的能力 数控技术就是以数字量编程 实现控制机械或其它设备自动工作的技术 在本设计中 我对型腔等采用数控编程来 进行加工 从而可以保证塑件的精度 12 1 数控机床程序的编制的内容与步骤数控机床程序的编制的内容与步骤 在普通机床上加工零件时 首先由工艺人员对零件进行工艺分析 制定零件加工 的工艺规程 同样 加工零件时也必须对零件进行工艺分析 制定工艺规程 同时要 将工艺参数等进行记录 并将信息传到数控装置 由数控装置完成对零件的加工 它 主要包括如下几方面的内容 1 分析零件图 2 确定工艺过程 3 计算加工轨迹和加工尺寸 4 编写加工程序单和校核 5 制作控制介质 6 程序校核和试切削 12 2 数控加工工艺数控加工工艺 数控加工程序的编制方法分为手工编程和自动编程两种 在该设计中采用手工编 程 利用刀具长度补偿和固定循环加工推杆固定板 零件如下图所示 1 钻孔直径为 9 和 14 的孔 2 钻孔直径 2 和 7 的孔 3 一 16 钻孔直径为 3 和 7 的孔 17 和 18 钻 孔直径为 6 19 和 20 钻孔直径为 28 工件坐标系零点设在零件对称中心 初始平面 上各坐标轴方向如图所示 刀位点设在主轴端面中心 换刀点设在 x 0 y 0 z 250 独立 位置 选用 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 号刀具 如表 10 所示 加工前 将刀具长度补偿值分别设定在 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9 号存储器中 12 3 具体加工程序 具体加工程序 O0100 N001 G92 X0 Y0 Z0 坐标系设定 刀具定位在初始平面 N002 G90 G00 Z250 T1 M06 换 T1 号刀 N003 G43 Z0 H1 取 H1 内数值进行刀具长度补偿 订书机外壳注射模具设计 40 N004 S300 M03 主轴每分钟 300 转 顺转 N005 G99 G81 X0 Y0 Z 73 R 47 F300 定位后加工 19 孔 返回到 R 点 表 12 1 数控加工刀具 偏移号偏移量 mm存储器号刀具号钻头直径 mm 1150H1T19 2190H2T214 3100H3T32 4100H4T43 5110H5T56 6130H6T67 7200H7T728 8140H8T88 9140H8T98 N006 G00 Z0 M05 返回到零点 主轴停 N007 G49 Z250 T2 M06 取消刀具长度补偿 换刀 N008 G43 Z0 H2 取 H2 内数值进行刀具补偿 N009 S20 M03 主轴启动 N010 G99 G85 X0 Y0 Z 73 R 47 F600 定位后钻孔加工 114 孔 返回到 R 点 N011 G00 X0 Y0 M05 返回到零点 主轴停 N012 G49 Z250 T3 M06 T3 取消刀具长度补偿 换刀 N013 G43 Z0 H3 取 H3 内数值进行刀具长度补偿 N014 S20 M03 主轴启动 N014 G00 X0 Y22 Z0 快速移动到 2 上方 N015 G99 G85 X0 Y22 Z 73 R 47 F300 定位后钻孔加工 22 孔 返回到 R 点 表 12 2 数控加工流程 工序 号 工步内容刀号及规格 mm 主轴转速 r min 进给速度 mm min 1 钻孔T01 9 钻头 30040 常州工学院毕业设计 41 2 钻孔T02 14 钻头 60050 3 钻孔T03 2 钻头 30040 4 钻孔T04 3 钻头 30040 5 钻孔T05 6 钻头 500100 6 钻孔T06 7 钻头 500100 7 镗孔T07 28 钻头 50070 8 加工内螺纹T08 8 钻头 500100 9 铣削方孔T098 铣刀 500100 N016 G00 X0 Y0 M05 返回到零点 主轴停 N017 G49 Z250 T4 M06 取消刀具长度补偿 换刀 N018 G43 Z0 H4 取 H4 内数值进行刀具长度补偿 N019 S20 M03 主轴启动 N020 G99 G85 X 50 24 Y42 855 Z 73 F300 定位后钻孔加工 33 孔 返回到 R 点 N021 G91 Y15 71 钻孔加工 4 直径 3 的孔 返回到 R 点 N022 G00 X15 04 Y24 265 钻孔加工 5 直径 3 的孔 返回到 R 点 N023 G00 Y 11 41 钻孔加工 6 直径 3 的孔 返回到 R 点 N024 G00 Y 11 41 钻孔加工 7 直径 3 的孔 返回到 R 点 N025 G00 X5 81 Y17 02 钻孔加工 8 直径 3 的孔 返回到 R 点 N026 G00 Y 11 22 钻孔加工 9 直径 3 的孔 返回到 R 点 N027 G00 X18 10 Y5 61 钻孔加工 10 直径 3 的孔 返回到 R 点 N028 G00 X13 82 Y5 745 钻孔加工 11 直径 3 的孔 返回到 R 点 N029 G00 Y 11 49 钻孔加工 12 直径 3 的孔 返回到 R 点 N030 G00 X38 42 Y10 125 钻孔加工 13 直径 3 的孔 返回到 R 点 N031 G00 Y 8 76 钻孔加工 14 直径 3 的孔 返回到 R 点 N031 G00 X11 23 Y8 75 钻孔加工 15 直径 3 的孔 返回到 R 点 N032 G00 Y 8 74 钻孔加工 16 直径 3 的孔 返回到 R 点 N033 G90 G00 X0 Y0 Z0 M05 返回到零点 主轴停 N034 G49 Z250 T5 M06 取消刀具长度补偿 换刀 N035 G43 Z0 H5 取 H5 内数值进行长度补偿 订书机外壳注射模具设计 42 N036 S20 M03 主轴启动 N037 G99 G85 X 117 Y66 Z 73 R 47 F500 定位后钻孔加工 17 直径 6 的孔 返回 到 R 点 N038 G91 X234 钻孔加工 17 直径 6 的孔 返回到 R 点 N039 G90 G00 X0 Y0 Z0 M05 返回到零点 主轴停 N040 G49 Z250 T6 M06 取消刀具长度补偿 换刀 N041 G43 Z0 H6 取 H6 内数值进行刀具长度补偿 N042 S20 M03 主轴启动 N043 G99 X0 Y22 R 47 F500 定位后锪孔加工 2 直径 7 的孔 返回到 R 点 N044 G91 Y15 71 锪孔加工 4 直径 7 的孔 返回到 R 点 N045 G00 X15 04 Y24 265 锪孔加工 5 直径 7 的孔 返回到 R 点 N046 G00 Y 11 41 锪孔加工 6 直径 7 的孔 返回到 R 点 N047G00 Y 11 41 锪孔加工 7 直径 7 的孔 返回到 R 点 N048 G00 X5 81 Y17 02 锪孔加工 8 直径 7 的孔 返回到 R 点 N049 G00 Y 11 22 锪孔加工 9 直径 7 的孔 返回到 R 点 N050 G00 X18 10 Y5 61 锪孔加工 10 直径 7 的孔 返回到 R 点 N051 G00 X13 82 Y5 745 锪孔加工 11 直径 7 的孔 返回到 R 点 N052 G00 Y 11 49 锪孔加工 12 直径 7 的孔 返回到 R 点 N053 G00 X38 42 Y10 125 锪孔加工 13 直径 7 的孔 返回到 R 点 N054 G00 Y 8 76 锪孔加工 14 直径 7 的孔 返回到 R 点 N055 G00 X11 23 Y8 75 锪孔加工 15 直径 7 的孔 返回到 R 点 N056 G00 Y 8 74 锪孔加工 16 直径 7 的孔 返回到 R 点 N057 G90 G00 X0 Y0 Z0 M05 返回到零点 主轴停 N058 G49 Z250 T7 M06 取消刀具长度补偿 换刀 N059 G43 Z0 H7 取 H7 内数值进行长度补偿 N060 S20 M03 主轴启动 N061 G99 G85 X 104 Y35 R 47 F500 定位后镗孔加工 19 直径 28 的孔 返回到 R 点 N062 G90 X0 Y0 Z0 M05 返回到零点 主轴停 N063 G49 Z250 T8 M06 取消刀具长度补偿 换刀 N064 G43 Z0 H8 取 H8 内数值进行刀具长度补偿 N065 S20 M03 主轴启动 N066 G99 G82 X 117 Y66 Z 73 R 47 F100 定位后加工 17M8 螺纹 返回到 R 点 N067 G91 X234 定位后加工 18M8 螺纹 返回到 R 点 常州工学院毕业设计 43 N068 G00 X0 Y0 M05 返回到零点 主轴停 N068 G49 Z250 T9 M06 取消刀具长度补偿 换刀 N069 G42 Z0 H9 取 H9 内数值进行刀具长度补偿 N070 S20