注射-波轮注射模设计(机械专业设计含cad图纸).zip

江 南 大 学继 续 教 育 学 院 （ 系 ） 数 控 技 术 专 业毕 业 设 计 任 务 书一、题目及专题：１、题目 洗衣机波轮注射模 ２、专题 总体及主要零、部件设计 二、课题来源及选题依据20 世纪五六十年代出现于日本的波轮洗衣机目前是我国人民最了解，市场占有率最高的洗衣机种类。 早期的波轮洗衣机一般采用偏置波轮，而不是目前常见的波轮位于内桶中央，把波轮设计在内桶边上目的是为了提高洗衣机的洗净力。这是在权衡各种因素后设计出来的产品，水流方式是利用波轮先正向旋转 30 秒，然后停5 秒，再反向旋转 30 秒，再停 5 秒，周而复始的循环下去，这种方式维持了二、三十年之久，进入 20 世纪 80 年代后，出现了新型波轮和新型水流才取代了这种方式：波轮在桶的底部，还通过其它设计大大改变了水流。新型全自动洗衣机的水流方式一般为正向旋转1-3 秒，停 0．5－l 秒， 再反向应转 l－3 秒，再停 0．5－l 秒，这和旧式水流大不一样，这种方式也是多年研究的成果，有利于各因素之间的平衡，兼顾了洗涤力、磨损率、缠绕状况，洗涤均匀度等因素。三、本设计（论文或其他）应达到的要求：1.对零件工艺性分析 2. 确定成形方案 以及相应的计算 3. 技术图样折合 A0 不少于二张 。 4．设计说明书一份，字数不少于 10000 字。 四、接受任务学生：70201 班 姓名 席 伟 五、开始及完成日期：自 2007 年 10 月 8 日 至 2007 年 11 月 10 日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师 签名签名教 研 室 主 任〔学科组组长研究所所长〕 签名院长(系主任) 签名2006 年 11 月 10 日 编号 毕 业 设 计题目： 波轮注射模 继续教育 学院 数控技术 专业学 号： 20051457 学生姓名： 席 伟 指导教师： 范 丰 07 年 11 月摘要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：注射机，脱模力，推杆 大专（脱产）毕业设计开 题 报 告 书题 目 波轮注射模设计姓 名 席伟 学 号 20051457专 业 数控技术指导教师 范 丰 职 称2007 年 11 月课题来源企业生产实际需求。科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）20世纪五六十年代出现于日本的波轮洗衣机目前是我国人民最了解，市场占有率最高的洗衣机种类。 早期的波轮洗衣机一般采用偏置波轮，而不是目前常见的波轮位于内桶中央，把波轮设计在内桶边上目的是为了提高洗衣机的洗净力。这是在权衡各种因素后设计出来的产品，水流方式是利用波轮先正向旋转 30秒，然后停 5秒，再反向旋转 30秒，再停 5秒，周而复始的循环下去，这种方 式维持了二、三十年之久，进入 20世纪 80年代后，出现了新型波轮和新型水流才取代了这种方式：波轮在桶的底部，还通过其它设计大大改变了水流。新型全自动洗衣机的水流方式一般为正向旋转 1-3秒，停 0．5－l秒， 再反向应转 l－3 秒，再停 0．5－l 秒，这和旧式水流大不一样，这种方式也是多年研究的成果，有利于各因素之间的平衡，兼顾了洗涤力、磨损率、缠绕状况，洗涤均匀度等因素。研究内容1对塑件进行工艺分析2选择注射机确定型腔数3确定成型方案4绘制结构方案草图5计算与说明现基本以机械设计为主，其它为辅。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析按照设计任务，根据调查研究所提供的权据和有关技术资料，进行以下工作：进行数据计算、绘制有关图纸（零件图、部件总图、装配图等），编写计算过程等。其基本内容如下：1）绘制被加工零件模具图、零件图、总装图。2）波轮装配图设计。3）按规定格式编制设计计算说明书。研究计划及预期成果塑件尺寸较大，最大直径为 150mm，最大高度为 50mm。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。特色或创新之处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。已具备的条件和尚需解决的问题已具备的条件：波轮洗衣机，能通过波轮旋转产生正向向外的水流，松散洗涤衣物。、不断地运动，产生各种水流，像无数只手一样，达到洗净衣物的功能。尚需解决的问题：浮于水中，不与波轮接触与摩擦”。波轮洗衣机被摩擦后出现磨损，最好是“搓揉”。衣物不与桶壁发生摩擦，使衣物悬浮于水的“中央”。技术进步为先决条件，走得较稳，保持了企业研发的后续力量。指导教师意见指导教师签名：年 月 日教研室（学科组、研究所）意见教研室主任签名：年 月 日院系意见主管领导签名：年 月 日1目 录第一章 对塑件进行工艺分析·························11.1 分析塑件使用材料的种类及其工艺性··········································11.2 分析塑件结构工艺性························································1 第二章选择注射机确定型腔数························22.1 根据塑件的形状估算其体积和重··············································22.2 选择设备型号规格,确定型腔数················································22.2.1 注射机额定注射量·····················································22.2.2 根据塑件精度确定型腔数···············································32.2.3 根据生产批量确定型腔数···············································3第三章确定成型方案································53.1 确定成型位置······································2························53.2 确定分型面································································53.3 脱模方式··································································53.4 浇注系统形成······························································53.5 冷却系统和加热系统考虑····················································53.6 确定成形零部件的结构形式··················································5第四章绘制结构方案草图····························74.1 注射量的校核······························································74.2 锁模力与型腔内平均压力、注射压力的校核····································74.3 模具厚度与注射机闭合高度校核··············································94.4 注射机开模行程····························································9第五章计算与说明·································105.1 脱模力计算·······························································105.1.1 计算公式······································1··························105.2 成型零部件工作尺寸计算···················································105.2.1 定模、动模(型腔、型芯 )选用材料··········································105.2.2 型腔侧壁厚度和底版厚度确定··············································115.2.3 型腔、型芯工作尺寸确定··················································125.3 推杆计算·································································175.3.1 推杆选用材料····························································175.3.2 计算推杆长度····························································175.4 进行关键零件的强度和刚度校核··············································185.4.1 推杆的强度和刚度的校核·················································185.4.2 型腔型腔壁厚和底板厚度校核·············································20总结········································································21致谢········································································22参考文献····································································232波轮注射模设计第 1 页 共 21 页第一章对零件工艺性分析1.1 分析塑件使用材料的种类及其工艺性该塑件为 ABS ,属于通用性热塑性塑料，其成型条件如下：2注射成型机型：螺杆式堆密度：1.03～1.07∕g.㎝ 3计算收缩率：0.3～0.8/%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/Mpa成型时间：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·min 1弹性模量 E：1800～2900/Mpa1.8～2.9×10 N/㎝52脱模斜度：型腔：40′～1°20′型心：.35′～1°1.2 分析塑件结构工艺性塑件尺寸较大，最大直径为 150mm，最大高度为 50mm。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。第二章 选择注射机确定型腔数2.1 根据塑件的形状估算体积和重量江南大学毕业设计（论文）第 2 页 共 21 页图 2-1波轮的三维零件图已经在 CAD 中按比例 1:1 画出,故此可以用 CAD 中的查询功能查出:波轮的体积为:Ｖ＝315583(㎜ )≈315.6(㎝ ) 33波轮的表面积为:S=190386(㎜ )≈1903.9(㎝ ) 22塑件重量:V =V· =315.6×1.07g=337.69g。式中 为塑料容量,ABS 塑料的容量g =1.07g/㎝ 。32.2 根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 :22.2.1 注射机额定注射量 G 。B注射机每次注射量不超过最大注射量的 80% ，即：1n= （2-SJBV8.01）式中,n—型腔数;V —浇注系统体积(㎝ ) ；J 3V —塑件体积(㎝ )；SV —注射机额定注射量(㎝ )。B3估算浇注系统的体积 V ，根据浇注系统初步设计方案（图 2-1）浇注系统,进行估算 VJ=20㎝J2设 n=1，则得：V = = =419.5㎝B8.0JSn8.0263153波轮注射模设计第 3 页 共 21 页2.2.2 根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。2.2.3 根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 XS-ZY-500的注射机。注：经过下面一系列验算得出，如果选取型号为：XS-ZY-500 的注射机，在模具最大厚度方面不符合要求（设计模具厚度为 568mm,该注射机规定模具最大厚度为 450 mm） ，故此选取型号为 XS-ZY-1000 的注射机。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 700mm） 。故此，综合各方面因素，应该选取型号为 XS-ZY-1000 的注射机。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：121Mpa注射行程:260㎜注射时间：2.7s螺杆转速：21、27、35、40、45、50、65、83r/min注射方式：螺杆式合模力：4500KN最大成型面积：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㎜江南大学毕业设计（论文）第 4 页 共 21 页拉杆空间：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：SR18㎜顶出方式：两侧顶出顶杆中心距：350㎜机器外形尺寸:7670×1740×2380㎜第三章确定成形方案3.1 确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 3-1 示。波轮注射模设计第 5 页 共 21 页图 3-13.2 确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 I-I 面上，见图 3-1。3.3 脱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 3-1 示。3.4 浇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3-1 示。3.5 冷却系统和加热系统考虑由于 ABS 塑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。3.6 确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 3-1（波轮设计总装图）江南大学毕业设计（论文）第 6 页 共 21 页第四章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 3-1 所示。校验所需注射机的能力。校核注射机有关工艺参数：4.1 注射量的校核 2波轮注射模设计第 7 页 共 21 页塑件（包括浇注系统）在成型时每次所需注射量 V 小于注射机的最大注射量 V 的max80％，即：n·V +V 0.8VSJmax注： V — 注射机最大注射量（㎝ ） ；max 3V — 波轮塑件成型时每次所需注射总量（㎝ ） ；S 3V — 成型时浇注系统每次所需注射总量（㎝ ） ；Jn — 型腔数。由前面计算得知，波轮塑件体积为：315.6㎝ ，浇注系统体积：20㎝ 。3 3则，每次注射所需塑料量为（按一模一腔）：1×315.6+20=335.6㎝ 3注射机的最大注射量：1000×0.8=800㎝ ＞335.6㎝能够满足要求。4.2 锁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 ：1K (KN) （4-10APC2）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(㎡);P — 熔融塑料在型腔内的平均压力(Mpa);CK— 安全系数，常取：K=1.1～1.2。从表(8-2) 查得 ABS 熔融塑料在型腔内的平均压力 P 为：1 CP =35 MpaC总投影面积 A 为：A= ×r = ×0.15 =0.07069(㎡)22即有：= =2968KN10AKPC10769.35.型号为 XS-ZY-1000 注射机的额定锁模力 F 为：F=4500KN＞2968KN江南大学毕业设计（论文）第 8 页 共 21 页满足要求：F 10AKPC同时，XS-ZY-1000 注射机的额定注射压力为：121Mpa。满足 ABS 塑料（成形需要注射压力：60～100Mpa）成形时注射压力的要求。4.3 模具厚度与注射机闭合高度校核 2选择的模架为标准模架：B ×L=500×500㎜0关于它的一些重要数据如下：B ×L=500×500㎜ (单位：㎜) 0表 4-1(模具明细表)宽度 630定模 40座板厚度 动模40宽带 80垫块厚度 12.5支撑板 63推件板 40推件固定板 25厚度卸流道板 30导柱 40导套 50直径复位杆 25内六角螺钉 12-M16；16-M12b1 420b2 414b3 280续表 4-1(模具明细表) b4 312l1 414l2 320中心距l3 440波轮注射模设计第 9 页 共 21 页l4 476模具厚度 H 与注射机闭合高度按式 校核：1H H Hmaxin式中，H — 注射机允许最小模厚(=300㎜)；minH — 注射机允许最大模厚(=700㎜)；axH — 模具闭合高度。m预选模架 B ×L=500×500 ,则有模具的闭合高度为: H =568㎜02 m因为 700＞568＞300,所以,能够满足要求。4.4 注射机开模行程: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 :1L H +H +（5～10）+a (㎜)12式中, H — 脱模距离(=42㎜);1H — 不包括浇注系统在内的制品高度(=50㎜);2L— 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。第五章 计算说明5.1 脱模力计算 3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).对于波轮塑件来说,壁厚与凸模(最大)直径之比为 0.01,小于 0.05。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。5.1.1 计算公式：薄壁圆形件的脱模力计算公式如下 ：3江南大学毕业设计（论文）第 10 页 共 21 页Q= （5-)1(2fmtESL1）式中，Q— 脱模力(N);T— 塑件平均壁厚(㎝),t=0.3㎝;E— 塑料弹性模量(N/㎝ )，常取 1.8～2.9×10 N/㎝ ，这里取 2.0×10 N/㎝ ;2 5252S— 塑料平均成形收缩率(㎜/㎜)，常取 0.3～0.8％，这里取 0.6％;L— 包容凸模的长度(㎝)f— 塑料与钢的摩擦系数，取 0.3;m— 塑料的泊松比，取 0.3；r— 圆柱形半径(㎝)。因为波轮三维零件图已经在 CAD 中画出，所以，L 可以用实测的方法得到，则有：L=213.12mm。代入数据有：Q= = =1588.33N)1(2fmtES)3.01(.0.2623.5根据计算结果，取 Q=2000N。则，脱模力为 2000N。5.2 成型零部件工作尺寸计算 25.2.1 定模、动模（型腔、型芯）选用材料表 5-1（材料及性能）材 料 力 学 性 能 主要用途抗拉强度(Mpa)b屈服强度 (Mpa)s供应状态硬度HBS(Mpa)许用应力[ ](Mpa)15CrMn785 590 179 295用作齿轮、涡轮、塑料模具、气轮机密封轴套等。5.2.2 型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： t =r· (5-2)c12][p型腔底板厚度计算公式： t = (5-3)d][43r式中，[ ]— 材料许用应力(Mpa);波轮注射模设计致谢论文脱稿之际，特别感谢知道老师范丰老师为我讲解新技术、提供具有代表性的课题、材料，以及在我遇到难题时，能及时为我解答，使我顺利完成毕业设计。谨向范老师所授予的严谨、细致、认真的指导和付出的心血，致以崇高的敬意和衷心的感谢！无锡技师学院的多位老师在我撰写毕业论文过程中以及在学校期间，给予了很多热情的帮助和大力支持。为此，向他们表示诚挚的谢意！向所有关心、支持、帮助过我的饿各位老师、同学、朋友们表示谢意！最后，向热心评审本论文和参加答辩的老师们致以衷心的感谢！波轮注射模设计参考文献〈1〉 、 《模具设计与制造》/党根茂 骆志斌 李集仁 主编- 西安：西安电子科技大学出版社，1995 年 12 第1 版；〈2〉 、 《实用模具设计与制造手册》/许发樾 主编-北京：机械工业出版社，2002 年 1 月第 1 版；〈3〉 、 《塑料模具设计手册》/《塑料模设计手册》 编写组著-北京：机械工业出版社，2002 年 7 月第 3版；〈4〉 、 《机械设计实用手册》/吴宗泽 主编-北京：化学工业出版社，1999 年 1 月第 1 版；〈5〉 、 《机械工程材料》/王焕庭 李茅华 徐善国 主编-大连：大连理工大学出版社，2000 年 5 月第 4 版；〈6〉 、 《材料力学》/刘鸿文 主编-北京：高等教育出版社，1992 年 9 月第 3 版；〈7〉 、 《实用模具制造手册》/高佩副 主编-北京：中国轻工业出版社，1999 年 3 月第 1 版；〈8〉 、 《海尔家用洗衣机原理与维修》/青岛海尔集团 主编-北京：人民邮电出版社，1992 年 2 月第 1 版；〈9〉 、 《机械零件手册》周开勤 主编-北京：高等教育出版社，1994 年 5 月第 4 版；〈10〉 、 《模具技术问答》/彭建声 秦哓刚 主编-北京：：机械工业出版社，2002 年 1 月第 1 版；〈11〉 、 《画法几何及机械制图》/马晓湘 钟均祥 主编-广州：华南理工大学出版社，1998 年 9 月第 2 版。