手電筒注塑模具設(shè)計(jì)

浙江工業(yè)大學(xué)博士論文XX學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范題目名稱：手電筒注塑模具設(shè)計(jì)學(xué)生姓名學(xué)校編號大學(xué)專業(yè)貿(mào)易班級級別教師開始和結(jié)束時間：年月日至年月日22XX學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)手冊摘要根據(jù)塑料產(chǎn)品的要求，了解塑料零件的用途，分析塑料零件的工藝性和尺寸精度等工藝要求，選擇塑料零件的尺寸。該模具采用一件兩件式，側(cè)澆口進(jìn)料，海天80XB型注塑機(jī)，設(shè)置冷卻系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和PROE繪制二維裝配圖和零件圖，選擇合理的模具加工方法。附有說明書，用簡明的文字、簡明的示意圖和計(jì)算，系統(tǒng)地分析塑料零件，以便進(jìn)行合理的模具設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；模具設(shè)計(jì)；繪制二維地圖；PROE繪制三維圖，注塑機(jī)的選擇內(nèi)容摘要一第1章導(dǎo)言31.1塑料介紹31.2注射成型和注射模具3第二章塑料材料分析62.1塑料材料的基本特性62.2塑料零件材料的成型性能62.3塑料零件材料的主要用途7第三章塑料零件的工藝分析83.1塑料零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)83.2塑料零件的尺寸和精度93.3塑料零件的表面粗糙度103.4塑料零件的體積和質(zhì)量10第四章注塑工藝方案和模具結(jié)構(gòu)的分析與確定114.1、注射成型工藝分析5114.2閘門類型的確定124.3空腔12數(shù)量的確定4.4注塑機(jī)的選擇和驗(yàn)證124.4.1注入量檢查134.4.2驗(yàn)證分型面14上塑料零件的投影面積和夾緊力4.4.3、模具與注塑機(jī)安裝模具相關(guān)部分尺寸檢查15第五章注塑模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)175.1分型面的設(shè)計(jì)175.2空腔17的布局5.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)185.3.1澆注系統(tǒng)的組成185.3.2確定澆注系統(tǒng)的原則185.3.3主通道19的設(shè)計(jì)5.3.4分流器20的設(shè)計(jì)5.3.5閘門設(shè)計(jì)205.3.6冷料孔21的設(shè)計(jì)5.4注射模零件的設(shè)計(jì)7215.4.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)225.4.2成型零件23工作尺寸的計(jì)算5.5排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)245.5.1模具24寬度和尺寸的計(jì)算5.5.2模具25長度和尺寸的計(jì)算5.5.3模具高度尺寸25的計(jì)算5.5.4沖頭寬度尺寸25的計(jì)算5.5.5沖頭長度的計(jì)算255.5.6沖頭高度尺寸25的計(jì)算5.6脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)255.6.1脫模機(jī)構(gòu)的選擇原則265 . 6 . 2 26型脫模機(jī)構(gòu)的選擇5.6.3推桿機(jī)構(gòu)26的具體設(shè)計(jì)5.7注塑模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)275.7.1溫度調(diào)節(jié)對塑料零件質(zhì)量的影響275.9模板和標(biāo)準(zhǔn)件的選擇285.9.1模板28的選擇5.10。30型側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的選擇液壓缸側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)30的設(shè)計(jì)第六章模具材料的選擇346.1成形零件34的材料選擇6.2注塑模具用鋼等級34摘要35致謝37參考文獻(xiàn)38第一章引言模具制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要產(chǎn)業(yè)。我國模具工業(yè)的振興和發(fā)展越來越受到重視和關(guān)注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基本工藝設(shè)備”也已成為大多數(shù)行業(yè)的共識。在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家用電器和通訊產(chǎn)品中，60% 80%的零件必須依靠模具成型。模具生產(chǎn)的零件的高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗是其他加工和制造方法無法比擬的。這個模型也是一個“利益放大器”。由模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值通常是模具本身價(jià)值的幾十倍或幾百倍。模具工業(yè)是制造業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時也是高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。1.1塑料介紹塑料是一種以樹脂為主要成分的聚合物材料。它在一定的溫度和壓力下具有流動性?？沙尚蜑橐欢ǖ膸缀涡螤詈统叽?，成型固化后保持原有形狀不變。塑料具有許多優(yōu)異的性能，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)和日常生活中。它具有密度低、重量輕、比強(qiáng)度高、絕緣性能好、介電損耗低、化學(xué)穩(wěn)定性高、減摩耐磨性能好、振動和隔音性能好等優(yōu)點(diǎn)。此外，許多塑料還具有特殊的性能，如耐水性、耐濕性、透氣性、耐輻射性和耐瞬時燒蝕性1。塑料已經(jīng)從取代一些金屬、木材、皮革和無機(jī)材料發(fā)展成為各部門不可缺少的化學(xué)材料。在國民經(jīng)濟(jì)中，塑料生產(chǎn)已經(jīng)成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。1.2注射成型和注射模具將塑料成型為產(chǎn)品有許多生產(chǎn)方法。最常見的是注射、擠出、壓縮、注射、壓延和吹塑。其中，注射成型是塑料成型中最常用的方法。除了氟塑料，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用這種方法成型。它具有成型周期短、形狀復(fù)雜、尺寸精度高、易于實(shí)現(xiàn)全自動生產(chǎn)等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此，它被廣泛用于生產(chǎn)塑料零件，其產(chǎn)量約占目前塑料零件產(chǎn)量的30%。然而，注射成型的設(shè)備價(jià)格和模具制造成本相對較高，不適合單件和小批量塑料零件的生產(chǎn)。要了解注塑成型和注塑模具，首先必須了解注塑機(jī)的一些基本知識，注塑機(jī)是注塑成型的主要設(shè)備，依靠注塑機(jī)通過高壓加熱等工藝來注射顆粒狀塑料。注塑機(jī)是用于熱塑性或熱固性塑料注射成型的主要設(shè)備。根據(jù)它們的外觀，它們可以分為垂直型、水平型和直角型。它們由注射裝置、鎖模裝置、脫模裝置和模板框架系統(tǒng)組成。注射成型是根據(jù)金屬壓鑄的原理發(fā)展起來的。其基本原理是利用塑料的可擠壓性和可模塑性。首先，將松散的顆粒狀或粉末狀成型材料從注塑機(jī)的料斗中送入高溫桶中進(jìn)行加熱、熔化和塑化，使之成為粘性流體熔體；然后，在柱塞或螺桿的高壓推動下，松散的顆粒狀或粉末狀成型材料通過筒體前端的噴嘴以較大的流量注入到溫度相對較低的封閉模具中；經(jīng)過一段時間的保壓、冷卻和成型時間后，打開模具就可以將一定形狀和尺寸的塑料制品從模腔中取出。注塑生產(chǎn)中使用的模具稱為注塑模具，是實(shí)現(xiàn)注塑生產(chǎn)的工藝設(shè)備。注塑模具有很多種類型，它們的結(jié)構(gòu)與很多因素有關(guān)，例如塑料的類型、塑料零件的復(fù)雜程度以及注塑機(jī)的類型。它們的基本結(jié)構(gòu)由兩個主要部分組成：動模和定模。固定模具部件安裝在注塑機(jī)的固定板上，活動模具部件安裝在注塑機(jī)的活動模板上，在注射成型過程中，活動模板隨著注塑機(jī)的合模系統(tǒng)移動。在注射成型過程中，活動模具部分和固定模具部分由導(dǎo)柱封閉。通用注塑模具由成型零件、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、側(cè)向分型和抽芯機(jī)構(gòu)、推料機(jī)構(gòu)、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和支撐零件2組成。注塑模具、塑料原料和注塑機(jī)通過注塑工藝連接在一起。注射成型工藝的核心問題是采取一切措施獲得塑化良好的塑料熔體，將其注射到型腔中，并在受控條件下冷卻和成型塑料部件，以達(dá)到所需的質(zhì)量。注塑機(jī)和模具結(jié)構(gòu)確定后，注塑工藝條件的選擇和控制是決定成型質(zhì)量的主要因素。注塑成型有三個工藝條件，即溫度、壓力和時間。在莫塑料模具設(shè)計(jì)不僅要采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，還要采用計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)。這是發(fā)展的必然趨勢。注射成型分為兩個階段，即開發(fā)/設(shè)計(jì)階段(包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和模具制造)和生產(chǎn)階段(包括材料采購、模具測試和成型)。傳統(tǒng)的注射成型方法是在正式生產(chǎn)前根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和直覺設(shè)計(jì)模具。模具組裝后，通常需要幾次模具測試。當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題時，不僅需要重新設(shè)置工藝參數(shù)，還需要修改塑料產(chǎn)品和模具的設(shè)計(jì)，這勢必增加生產(chǎn)成本，延長產(chǎn)品開發(fā)周期。目前，在國際市場上應(yīng)用最廣泛的注塑成型模擬分析軟件有澳大利亞的MOLDFLOW、美國的CFLOW、華中科技大學(xué)的H-FLOW等。MOLDFLOW軟件包括三個部分：MOLDFLOW塑料顧問(產(chǎn)品優(yōu)化顧問，縮寫為MPA)、MOLDFLOW塑料洞察(注塑模擬分析，縮寫為MPI)、MOLDFLOW塑料專家(注塑過程控制專家，縮寫為MPX)。CAE技術(shù)可以完全取代模具測試。CAE技術(shù)提供了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的完整解決方案。在模具制造和加工之前，在計(jì)算機(jī)上模擬和分析整個注射成型過程，以準(zhǔn)確預(yù)測熔體的填充、保壓和冷卻條件，以及產(chǎn)品中的應(yīng)力分布、分子和纖維取向分布、收縮和翹曲變形，從而使設(shè)計(jì)者能夠盡快發(fā)現(xiàn)問題并及時修改產(chǎn)品和模具設(shè)計(jì)，而不是在模具測試后修復(fù)模具。這不僅是對傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方法的突破，而且對減少甚至避免模具維修和報(bào)廢、提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本具有重大的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)意義。第二章塑料材料分析2.1塑料材料的基本特性丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物由丙烯、丁二烯和苯乙烯共聚而成。這三種組分各自的特性使ABS具有良好的綜合物理性能。丙烯腈使ABS具有良好的耐腐蝕性、耐熱性和表面硬度，丁二烯使ABS堅(jiān)韌，苯乙烯使ABS具有良好的加工性能和染色性能。ABS是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用范圍最廣的工程塑料之一，因其價(jià)格便宜、原料易得。它是一種很好的熱塑性塑料。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物無毒、無味、呈黃色。模制塑料具有良好的光澤、不透明度和密度，為1.02-1.05。它具有良好的沖擊強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電性能。水、無機(jī)鹽、堿和酸對ABS影響很小。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物不溶于大多數(shù)醇類和烴類溶劑，但在與烴類長期接觸后會軟化和膨脹，并在酮類、醛類、酯類和氯化烴類中溶解或形成乳液。當(dāng)受到冰醋酸、植物油和其他化學(xué)物質(zhì)的侵蝕時，ABS的表面會產(chǎn)生應(yīng)力開裂。ABS有一定的硬度。其熱變形溫度高于聚苯乙烯、聚氯乙烯和聚酰胺。它具有良好的尺寸穩(wěn)定性，易于成型和加工?；焐罂梢曰旌铣扇魏晤伾?。其缺點(diǎn)是耐熱性低，連續(xù)工作溫度約為70，熱變形溫度約為93，耐候性差，在紫外線的作用下容易硬化和變脆。ABS性能指標(biāo)：密度1.0233541.05()，收縮率，熔點(diǎn)，抗彎強(qiáng)度80Mpa，抗拉強(qiáng)度3549Mpa，抗拉彈性模量1.8Gpa，抗彎彈性模量1.4Gpa，抗壓強(qiáng)度1839Mpa，缺口沖擊強(qiáng)度1120，硬度6286HRR，體積電阻系數(shù)，收縮范圍。ABS的熱變形溫度為93118，退火后產(chǎn)品可提高10左右。ABS在-40仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可以在-40，100的溫度范圍內(nèi)使用。2.2塑料零件的成型性能丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物容易吸水，在模制塑料零件表面產(chǎn)生斑點(diǎn)和波紋等缺陷。因此，成型前應(yīng)進(jìn)行干燥處理。當(dāng)溫度升高時，ABS的粘度增加，并且粘度高度依賴于剪切速率。因此，模具設(shè)計(jì)大多采用側(cè)澆口形式，成型壓力高，塑件脫模斜度稍大。很容易產(chǎn)生焊縫，因此在設(shè)計(jì)模具時，應(yīng)注意將澆注系統(tǒng)對材料流動的阻力降至最低。在正常成型條件下，壁厚和熔體溫度對收縮率影響不大。對于高精度塑料零件，模具溫度可控制在5060。對于塑料零件的光澤和耐熱性，模具溫度應(yīng)控制在6080。ABS比熱容低，塑化效率高，固化快，成型周期短。2.3塑料零件材料的主要用途防抱死制動系統(tǒng)在機(jī)械工業(yè)中用于制造手電筒、泵輪、軸承、手柄、管道、管接頭、電池箱、冷庫和冰箱襯里等。在汽車工業(yè)中，防抱死制動系統(tǒng)用于制造擋泥板、扶手、熱空調(diào)管道等。此外，ABS夾層板可以用來制造汽車車身。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物還可用于制造水表殼、紡織設(shè)備、電子零件、玩具、電子琴和錄音機(jī)外殼、食品包裝容器、殺蟲劑噴霧器和家具。第三章塑料零件的工藝分析在設(shè)計(jì)模具之前，有必要仔細(xì)研究和分析塑料零件的可制造性，如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸、精度等級和表面質(zhì)量。只有這樣，才能正確確定塑料零件所需的模具結(jié)構(gòu)和模具精度。如圖所示，手電筒的具體結(jié)構(gòu)和尺寸如圖所示。塑料件復(fù)雜程度中等，生產(chǎn)能力大，模具成本低，容易成型，精度要求低。圖(1)三維視圖3.1塑料零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)脫模斜度因?yàn)樽⑸涞漠a(chǎn)品在冷卻過程中收縮，所以在脫模前它會緊緊地包裹住型芯或型腔的突出部分。為了便于脫模，防止產(chǎn)品表面因脫模力過大而變形，平行于脫模方向的產(chǎn)品內(nèi)外表面應(yīng)有一定的脫模斜度。脫模斜度與產(chǎn)品形狀、壁厚和收縮率有關(guān)。如果傾斜度太小，不僅會使產(chǎn)品的尺寸變得困難，而且容易損壞或破裂產(chǎn)品的表面。如果傾斜度過大，雖然脫模方便，但會影響產(chǎn)品的尺寸精度，浪費(fèi)原材料。通常，塑料件的脫模斜度約為0.5 1.5。根據(jù)文獻(xiàn)1，ABS塑料件材料的型腔脫模斜度為0.35 130/，型芯脫模斜度為30/ 1(2)、塑料件的壁厚塑料零件的壁厚是最重要的結(jié)構(gòu)元素，也是設(shè)計(jì)塑料零件時必須考慮的問題之一。塑料零件的壁厚對注塑生產(chǎn)有非常重要的影響。它與注塑過程中的熔體流動、固化和凝固過程中的冷卻速度和時間、塑料零件的成型質(zhì)量、塑料零件的原材料、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本密切相關(guān)。一般來說，在滿足使用要求的前提下，塑料件的壁厚應(yīng)盡可能小。因?yàn)樘蟮谋诤癫粌H會增加原材料的消耗和生產(chǎn)成本，而且更重要的是，會延遲模具中塑料部件的冷卻速度并延長成型周期。此外，容易產(chǎn)生氣泡、縮孔和凹陷等缺陷。但是，如果壁