塑料帶輪模流分析及模具設計【畢業(yè)論文答辯資料】

需要購買對應 紙 咨詢 14951605 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 編號 無錫 太湖學院 畢業(yè)設計（論文） 題目： 塑料帶輪模流分析及模具設計 信機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專業(yè) 學 號： 0923263 學生姓名： 曹 振 指導教師： 高漢華 （職稱： 副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫 太湖學院本科畢業(yè)設計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 塑料帶輪模流分析及模具設計 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內容除了在畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內容外，本畢業(yè)設計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機械 96 學 號： 0923263 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無錫 太湖學院 信 機 系 機械工程及自動化 專業(yè) 畢 業(yè) 設 計論 文 任 務 書 一、題目及專題： 1、 題目 塑料帶輪模流分析及模具設計 2、專題 二、課題來源及選題依據 課題來源于生產實際。 隨著工業(yè)生產和科學技術的發(fā)展，市場需求的增加以及環(huán)保的需要，塑料零件的使用越來越廣泛。塑料產品生產正向多產品、高質量和交貨期段的方向發(fā)展，這就要求模具設計和生產具有更短的周期、更低的成本和更高的質量。依賴傳統(tǒng)經驗和手工技能進行模具設計與制造方式遠不能滿足這種要求，應用計算機軟件進行模具設計和制造是解決這一矛盾的有效途徑。 本設計采用 件對塑料塑料 帶輪進行模擬分析和模具設計，可以節(jié)約試模費用，提高設計和生產效率，提高產品的設計質量，降低模具制造成本，并延長模具的使用壽命。 三、本設計（論文或其他）應達到的要求： 型工藝 和主要部件的參數計算。 件圖 10 張以上。 張。 計算正確完整，文字簡潔通順，書寫整齊清晰。 論文中所引用的公式和數據應注明出處。 論文字數不少于 字。 四、接受任務學生： 機械 96 班 姓名 曹振 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設計（論文）指導（或顧問）： 指導教師 簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學科組組長研究所所長 簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 摘 要 塑料工業(yè)是當今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注射模具是其中發(fā)展較快的種類。塑料注射成型模具的特點是：能一次成型外形復雜、尺寸精密的塑料制品，對各種塑料的適應性強，成型周期短，生產效率高，產品質量穩(wěn)定，易于實現生產自動化。因此，應用計算機輔助塑料模具設計，對縮短模具設計時間，提高塑料制品質量和生產效率有很大意義。 本設計主要針對塑料帶輪零件，應 用計算機輔助模具設計 。設計中首先根據塑料制品要求 擬定成型工藝方案、初選成型設備、確定模具結構方案， 設計澆注系統(tǒng)并進行模流分析、選用模架、選擇和校核注射機，完成模具型腔設計并對模具主要零件設計計算，然后 用 軟件，完成整副模具的三維設計，并對模具進行了虛擬裝配和試模，針對其中出現的問題，對模具進行了修改，最后導出模具二維工程圖。 通過本設計，我對注塑模具設計有一個比較全面的認識，加深了對模具結構及工作原理的理解 ， 了解了模具設計中應注意的一些具體細節(jié)問題， 學會了查閱和收集資料的方法 ；學會了如何應用 軟件，完成注射模設計，從而有效地提高了設計工作效率。 關鍵詞： 塑料制品；注射模具；計算機輔助設計； he is in of is of of of a of is to of of is to of of is of of IV of E to of a of to to of to to E to of of E 目 錄 摘 要 . . 錄 . 緒論 . 1 料工業(yè)的發(fā)展及用途 . 2 料模具在塑料制品生產中地位 . 3 文主要研究內容 . 4 2 塑件成型工藝分析 . 4 述 . 4 V 件的材料和注塑工藝 . 5 料 . 5 射成型工藝分析 . 5 定模具溫度及冷卻方式 . 6 件的三維圖和二維圖 . 6 輪的結構與精度分析 . 6 料制品的幾何形狀 . 7 射機的選擇 . 7 件圖及其尺寸公差 . 8 3 模具總體結構設計及零部件的設計 . 8 腔數目的確定 . 8 型面的設計 . 9 注系統(tǒng)的設計 . 10 流道 . 10 流道 . 11 口 . 12 卻及排氣系統(tǒng)設計 . 12 氣系統(tǒng)的設計 . 12 卻系統(tǒng)的設計 . 12 響塑件尺寸精度的因素 . 12 具零件工作尺寸的計算 . 13 模底板厚的確定 . 14 4 合模導向機構的設計 . 14 向機構的總體設計 . 15 柱設計 . 15 套設計 . 15 板導柱 與導套設計 . 16 5 脫模推出機構的設計 . 16 模推出機構的設計原則 . 17 管推出機構 . 17 出機構的導向與復位 . 18 6 側向分型與抽芯機構的設計 . 19 向分型與抽芯機構的工作原理 . 19 芯距和抽芯力的計算 . 19 導柱側向分型與抽芯機構 . 20 向分型與抽芯機構尺寸計算 . 23 7 利用 進行分模 . 25 建模具模型 . 25 擇模架 . 28 建 分型面 . 29 割工件獲取成型零件 . 30 建澆注系統(tǒng) . 31 模及模流分析 . 31 架概述 . 33 架的分類 . 33 架的選擇 . 33 8 注塑機的校核 . 35 模力的校核 . 35 大注射壓力的校核 . 35 模行 程的校核 . 36 9 結論與展望 . 37 論 . 37 足之處及未來展望 . 37 致 謝 . 38 參考文獻 . 40 塑料 帶輪模流分析及模具設計 1 無錫太湖學院學士學位論文 2 1 緒論 料工業(yè)的發(fā)展及用途 塑料 帶輪模流分析及模具設計 3 塑料工業(yè)是世界上增長最快的工業(yè)之一。自 1909 年實現以純粹化學合成方法生產塑料算起，塑料工業(yè)已有 100 余年的歷史。 1927 年聚氯乙烯塑料問世以來，隨著高分子化學技術的 發(fā)展，各種性能的塑料，特別是聚酰胺、聚甲醛、 碳酸酯、聚砜、聚苯醚、氟塑料等工程塑料發(fā)展迅速，其速度超過了聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯與聚苯乙烯等四種通用塑料，使塑件在工業(yè)產品與生活用品方面獲得廣泛的應用，以塑料代替金屬的實例，比比皆是。塑料有著一系列金屬所不及的優(yōu)點，諸如：重量輕、耐腐蝕、電氣絕緣性好、易于成型、生產效率高與成本低廉等。但也存在許多自身的缺陷，諸如：抗老化性、耐熱性、抗靜電性、耐燃性及比機械強度低于金屬。但隨著高分子合成技術、材料改性技術及成型工藝的進步，愈來愈多的具有優(yōu)異性能的塑料高 分子材料不斷涌現，從而促使塑料工業(yè)飛躍發(fā)展。 塑料品種眾多，新的工程塑料品種的增加，塑料成型設備、成型工藝技術和模具技術水平的發(fā)展，為塑料制品的應用開拓了廣闊的領域。目前，塑料制品已深入到國民經濟的各個部門中。特別是在辦公機器、照相機、汽車、儀器儀表、機械制造、航空、交通、通信、輕工、建材業(yè)產品、日用品以及家用電器行業(yè)中零件塑料化的趨勢不斷加強，并且陸續(xù)出現全塑產品。據報道，美國塑料工業(yè)已成為全美第四個最大的工業(yè)，每年的塑料消耗量已經超過鋼材。在全世界按照體積和重量計算塑件的消耗量也超過了鋼材。我國的塑料工 業(yè)發(fā)展也很快，特別是近 20 年，產量和品種都大大增加，許多新穎的工程塑料也已投入批量生產，塑料產量 1990 年達到了 噸，居世界第四位。如今，我國塑料工業(yè)已形成了相當規(guī)模的完整體系，它包括塑料的生產，成型加工，塑料機械設備，模具加工以及科研、人才培養(yǎng)等。塑料工業(yè)在國民經濟的各個部門中發(fā)揮了愈來愈大的作用。 料模具在塑料制品生產中地位 塑料模具設計與制造技術的發(fā)展與塑料工業(yè)的發(fā)展息息相關。由于塑料制品的制造是一項綜合性技術，圍繞塑料制品成型生產將用到有關成型物料、成型設備，成型工藝、成型模具及模 具制造等方面知識。特別是作為塑料必備成型工具的塑料注射模具，由于它成型效率高，易成型形狀復雜的制品，并可實現自動化生產，得到迅速的發(fā)展，在我國其發(fā)展速度之快、需求量之大也是前所未有的。同時，其技術水平也得到了迅速發(fā)展和提高，新的設計結構層出不窮，傳統(tǒng)的設計理念不斷更新。 塑料制品的制造包括四個環(huán)節(jié)：產品設計、塑料的選擇、塑料制品的成型、模具的設計與制造。 1產品設計 產品質量源于設計，任何產品設計都要滿足用戶提出的產品性能、使用壽命、可靠性、安全性和經濟性等方面的要求。 2塑料品種的選擇 塑料品種的合理 選擇是保證塑料制品的質量重要環(huán)節(jié)。首先要從塑料品種和性能著手，根據需要選擇。 3塑料制品的成型 塑料制品的成型加工是根據各種塑料的固有特性，采用不同的摸塑工藝，成型所使用的模具即塑料模具。 無錫太湖學院學士學位論文 4 4模具的設計與制造 模具是塑料制品生產的重要工藝設備。隨著國民經濟領域的各個部門對塑料制品的品種和產量需求愈來愈大、產品更新?lián)Q代周期愈來愈短、用戶對塑料制品質量的要求愈來愈高，因而對模具設計與制造的周期和質量提出了更高的要求，促使塑料模具設計和制造技術不斷向前發(fā)展，從而也推動了塑料工業(yè)生產高速發(fā)展，可以說 ，模具設計與制造水平標志著一個國家工業(yè)化發(fā)展的程度。 文主要研究內容 本課題來源于生產實際，屬于某公司塑料帶輪產品。 本文首先利用 軟件設計塑件并對塑件進行模流分析，然后應用 軟件完成整副模具的三維設計，并對模具進行了虛擬裝配和試模，針對其中出現的問題，對模具進行了修改，最后利用 件導出模具二維工程圖。 2 塑件成型工藝分析 述 注塑件的設計是注塑制品加工工序中必不可少的一個步驟。但不同的模具公司，不同塑料 帶輪模流分析及模具設計 5 的設計人員，采用不同的 件進行模具輔助設計，都有自己的一套設計過程。本畢業(yè)設計主要是應用 件 進行模具的設計的。 件的材料和注塑工藝 料 設計任務書可知該塑件產量 50 萬件，生產類型屬中批量生產，塑件材料為 聚苯乙烯的改性產品，是目前產量最大、應用最廣的工程塑料。 不透明非結晶聚合物，無毒、無味，密度 3/2.1 。 有突出的力學性能，堅固、堅韌、堅硬； 具有一定的化學穩(wěn)定性和良好的介電性能；具有較好尺寸穩(wěn)定性，易于成型和機械加工，成型塑件表面有較好光澤，經過調色可配成任何顏色，表面可鍍鉻。其缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為 700C 左右，熱變形溫度約為 930C 左右，但熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龍等都高；耐候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆?？刹捎米⑸洹D出、壓延、吹塑、真空成型、電鍍、焊接及表面涂飾等多種成型加工方法。成形性能如下 3： 吸水，成型加工前應進行干燥處理，表面光澤要求高的塑件應長時間預熱干燥。 2流動性中等，溢邊值 左右。 3壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小，塑件尺寸精度高。 4 熱容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。 5 表觀粘度對剪切速率的依賴性很強，因此模具設計中大都采用點澆口形式。 6頂出力過大或機械加工時塑件表面會留下白色痕跡，脫模斜度宜取 02 以上。 7易產生熔接痕，模具設計時應注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力。 8易采用高料溫、高模溫、高注射壓力成型。在要求塑件精度高時，模具溫度可控制在 650 ，而在強調塑件光澤和耐熱時，模具溫度應控制在 860 。 射成型工藝分析 根據產品三維模型，分析塑件的工藝性對模具設計的要求。開始設計之前，應根據塑件的技術圖樣和使用要求對其進行仔細地分析研究，并結合注射成型的工藝程序綜合考慮成型的難易程度，以便能在保證塑件質量和使用要求的前提下盡量選用比較簡單的模具結構，以便減小模具制造難度和降低加工成本。如果塑件的工藝性確實有問題，或者塑件成型需要極為復雜的模具結構，并因此導致模具制 造非常困難或經濟上極不利時，則應和塑件設計部門及時協(xié)商解決有關問題。 根據該塑件的結構特點和 成型性能，查有關資料初步確定注射成型工藝參數如表 示。 表 塑件的注射成型工藝參數 工藝參數 規(guī) 格 工藝參數 規(guī) 格 預熱和干燥 800 90 C 成型時間 注射時間 3 5 時間 2h 保壓時間 15 30 無錫太湖學院學士學位論文 6 料筒溫度 / C 后段 180 200 /S 冷卻時間 15 30 中段 210 230 總周期 40 70 前段 200 210 螺桿轉速 /r 0 60 噴嘴溫度 / C 180 190 后處理 方法 紅外線燈烘箱 模具溫度 / C 60 80 溫度 70 C 注射壓力 /0 90 時間 2 4 h 定模具溫度及冷卻方式 非結晶塑料，流動性中等，壁厚一般，因此，在保證順利脫模的前提下，應盡可能降低模溫，以縮短冷卻時間，從而提高生產效率。所以模具應考慮采用適當的循環(huán)水冷卻，成型模具溫度控制在 060 。 件的三維圖和二維圖 圖 件圖 由圖 以看出 塑件是對稱的圖形。 輪的結構與精度分析 帶輪的總體形狀為圓盤形，無特別明顯的卡、勾等需要特殊處理的結構；塑件的帶槽壁及中間孔壁相對比較厚，因此，熔體在模腔內的流動應比較順暢。總體而言，該帶輪的塑料 帶輪模流分析及模具設計 7 結構相對簡單。 帶輪的精度方面，中間的 軸孔有上偏差 外，矩形沉槽的深度 0 有下偏差 ，其余尺寸均為自由公差；因此，該帶 輪的精度要求不要，比較容易實現精度要求。 帶輪的表面質量方面，要求 V 型帶槽無無明顯流紋、凹陷等不良現象；表面粗糙度均為為成型后直接達到 總體而言，帶輪的表面質量要求比較容易實現。 料制品的幾何形狀 1脫模斜度 為了便于塑料制品脫模，以防止脫模時摩擦制品表面，與脫模方向平行的制品表面一般應具有合理的脫模斜度。其大小主要取決于塑料的收縮率、塑料制品的形狀和壁厚以及制品的部位。在一般情況下，脫模斜度為 30 1030，但應根據具體情況而定。當制品 有特殊要求或精度要求較高時，應該用較小的斜度；較高、較大尺寸選用較小的斜度；塑料制品斜度；塑料制品形狀復雜的，不易脫模的，應取較大的脫模斜度，制品上有凸起或加強筋，單邊應有 2030 的斜度；塑料制品壁厚打的應選用較大的斜度；在開模時，為了讓制品留著芯片上，內表面斜度比外表面斜度小，相反，為了讓制品留在行腔一邊，選用內表面脫模斜度為 30，外表面脫模斜度稍大為 為了使塑件在開模時留在動模上及順利脫模，帶輪軸套孔以及筒壁都應具有一定的脫模斜度。由于齒為工作部分，其強度要求高，所以不能有脫模斜度，以免影響 帶輪工作性能。帶輪尺寸雖然小，但精度要求較高，所以脫模斜度要選擇小一點。帶輪周邊不存在對脫模產生影響的結構，所以脫模斜度選為：筒壁部分，外壁 30，內表面 10；帶輪部分外壁10。 2塑料制品圓角 塑料制品上所有轉角應盡可能采用圓弧過渡。采用圓弧過渡的好處在于避免應力集中，提高強度，改善熔體在型腔，便于脫模。在制品結構上無特殊要求時，制品的各連接處的圓角半徑應不小于 于使用要求必須以尖角過渡或分型面處和型芯與型腔配合不便制成圓角時，側仍以尖角過渡。 帶輪的棱角主要有軸套部分，如果采用圓弧過渡， 則型腔型芯不易加工，所以沒有需要采用圓弧過渡部分。 射機的選擇 根據創(chuàng)建好的實體模型，利用 的分析功能，從中快速計算出帶輪的體積為170 3澆注系統(tǒng)凝料和廢料按塑件注射量的 0%60%2 計算，即澆注系統(tǒng)凝料的體積為34 3因帶輪的年產量僅為 5000 件，且制件軸孔有一定的尺寸精度要求 ( )，綜合考慮帶輪的 結構及精度要求，采用一模一腔的模具結構。帶輪的材料為 其密度為1 02 3則模具每次所需的注射量為： 4170( 根據一次注射量分析，以及考慮到塑料的品種、塑件結構、生產批量及注射工藝參數、無錫太湖學院學士學位論文 8 注射模具尺寸大小等因素，參考設計手冊 2，初選 螺桿式注射機，記錄下注射機的主要技術參數如表 示。 表 注射機的主要技術參數 序號 主要技 術參數項目 參數數值 1 最大注射量 /00 2 注射壓力 /45 3 鎖模力 /500 4 拉桿內向距 /40 440 5 最大模具厚度 /50 6 最小模具厚度 /00 7 最大開模行程 /00 8 噴嘴前端球面半徑 /8 9 噴嘴孔直徑 / 10 定位圈直徑 /50 件圖及其尺寸公差 標注尺寸在繪制圖紙中是非常重要的一步。傳統(tǒng)的模具設計需要計算成型零件的加工尺寸，模具型芯和型腔的加工尺寸可以通過公式 )1( 塑件模具 計算基本尺寸， S 指塑件的平均收縮率。而在使用 行模具設計的過程中，塑件已經定義了其收縮率，則不需要通過繁瑣的計算而直接可以標注出成型零部件的基本尺寸。 但尺寸標注還有一個公差的問題，這是無法從軟件自動導出的，需要設計者設定。由于塑料收縮率范圍和穩(wěn)定性各有差異，首先必須合理化確定不同塑料成形塑件的尺寸公差。即由收縮率范圍較大或收縮率穩(wěn)定性較差塑料成形塑件的尺寸公差應取得大一些。否則就會出現大量尺寸超差的廢品，為此，各國對塑料件的尺寸公差制訂了國家標準 和行業(yè)標準。中國也曾制訂了部級專業(yè)標準，但大都無相應的模具型腔的尺寸公差。對于小于 尺寸的地方就要注意，由于精度比較高，建模時就應該沿減料方向適當加大基本尺寸或者增加脫模斜度以便試模后可以修改達到合乎要求的尺寸精度。 綜上分析，該塑件可采用注射成型加工，考慮采用一模一件、快速脫模以及成型周期不太長的模具，同時模具造價要適當控制。在注射成型生產時，該塑件結構簡單，無特殊的結構要求和精度要求，只要工藝參數控制得當，該塑件是比較容易成型的。 3 模具總體 結構設計及零部件的設計 腔數目的確定 按注塑機的最大注射量確定型腔數目，型腔數目 n 根據公式 nj 可得 塑料 帶輪模流分析及模具設計 9 式中 k 注射機最大注射量利用系數，一般取 注射機最大注射量 3 g ; 澆注系統(tǒng)凝料量 , 3 g ; m 單個塑件的體積或質量 3 g 。 本課題考慮模具分型取出塑料的難易程度， n 取 1，即型腔數目為 1。 型面的設計 分型面的設計在注射模的設計中占有相當重要的位置，分型面的設計合理與否直接影響 塑件質量、模具的整體結構及工藝操作難度及模具的制作成本。分型面可以為一個也可以為多個。 分型面選擇的原則： (1)分型面應選擇在塑件外形最大輪廓處，以利于塑件從定模順利脫模。 (2)應有利于塑件脫模，一般模具的脫模機構通常設置在動模一側，模具開模后塑件應該停留在動模一邊，以便于模具順利脫模。 (3)要保證塑件的精度要求，塑件光滑表面不能作為分型面，以避免影響外觀質量，塑件中要求同軸度的部分要放在分型面的同一側，以保證塑件同軸度的要求。 考慮模具的側向抽拔距都比較小，選擇分型面時應將抽芯和分型距離長的方向置于 開合模的方向，將小抽拔距的方向作為分型和抽芯方向。 作為主要大氣排氣渠道，應將分型面設置在熔融料的流動末端，以利于模具型腔內氣體的排除。 考慮模具加工難度，要使模具利于加工，工藝要力求簡單。 圖 型面選擇 從帶輪的結構上分析可知只需要一個分型面。帶輪零件圖上并沒有標明帶輪各個表面要光滑，而且它的主要功能是傳動，只要保證精度以及同軸度要求，分型面的位置可以任意選擇，遵照分型面的設計原則應設置在最大投影面上，以便于帶輪順利脫模，有兩種方案可供選擇：一個是分型面 1，另一個分型面 2，如圖 示。 當 選擇 2 作為分型面時，澆口的設置可以是上端面，也可以是分型面 1。如果澆口設置在分型面 1，則塑料流動到上端面時，由于筒壁間隙較小，里面的空氣有可能會受到壓縮而不能排出，造成沖模不到位。同時在注射力的壓縮下，空氣會發(fā)熱，導致 分解，甚至發(fā)生意外事故。如果將澆口位置設在上端面，就可以避免這一問題。因為塑料在沖模過程中，不能一下子將分型面 1 沖滿，所以空氣完全有空間排除。但是上端面橫截面小，無錫太湖學院學士學位論文 10 當型芯固定之后，澆口就無法放置，因為型芯和澆口會發(fā)生干涉。 所以選擇 2 作為分型面時，澆口的正確位置應該設在上端面。雖然筒壁部 分的縫隙很小，但是塑件的體積很小，可以利用模具的縫隙順利排氣。 在