衬筒注塑模具设计【proE】.rar

课程设计说明书衬筒注塑模设计学 院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 提交日期 2018 年 1 月 7 日 I摘要最近几年，国内注塑模具行业超过 10%的年均增长率，跃居全球年产第二。在农业方面，塑料包装的塑料塑件的快速发展，塑料管材及异型材，汽车，家电，电子，交通运输，邮电通信等领域，掀起了国内外厂商投资热潮。在这篇论文中，在衬筒为例，日常生活中最常见的，详细介绍了衬筒注塑模具成型零件包括浇注系统、推出机构，导向机构，冷却系统的设计和参数计算，并给出了型芯和型腔零件图和装配图。节约模具制造成本，提高模具和塑件质量，缩短模具制造周期。本模具采用一模两腔，潜伏式浇口进料，注射机采用 XS-ZY-125 型号，设置冷却系统，CAD 和 PROE 绘制二维总装图和零件图，选择模具合理的加工方法。附上说明书，系统地运用简要的文字，简明的示意图和和计算等分析塑件，从而作出合理的模具设计。关键词：机械设计；模具设计；CAD；PROE。i目 录摘要 ................................................................................................................................I引言 ...............................................................................................................................3一 塑件造型及分析 ...................................................................................................51.1 塑件的造型设计 ...............................................................................................................51.2 塑件的材料分析 ...............................................................................................................51.3 塑件的体积质量 ...............................................................................................................6二、模具结构设计 .......................................................................................................72.1 进胶方式选择 ...................................................................................................................72.2 模具类型的选择 ...............................................................................................................82.3 模具分型面的确定 ...........................................................................................................92.4 浇注系统的设计 ...............................................................................................................92.4.1 主流道的设计 .....................................................................................................102.4.2 分主流道的设计 .................................................................................................102.4.3 浇口的设计 .........................................................................................................102.4.4 拉料杆的设计 .....................................................................................................112.4.5 冷料穴的设计 .....................................................................................................112.5 成型零部件设计 .............................................................................................................112.5.1 型腔设计 ..............................................................................................................112.5.3 成型零部件工作尺寸的计算 ..............................................................................122.6 导向与定位机构设计 .....................................................................................................142.7 脱模机构的设计 .............................................................................................................162.7.1 脱模机构的选择 .................................................................................................162.7.2 推杆推出机构设计 .............................................................................................162.8 模温调节系统的设计 .....................................................................................................172.8.1 温度调节对塑件质量的影响 .............................................................................172.8.2 冷却管道直径的确定 .........................................................................................172.8.3 冷却管道数量的确定 .........................................................................................182.8.4 冷却水道在定模和动模中的位置 ......................................................................19三、成型工艺分析及注射机选择 .............................................................................203.1 塑件的成型工艺分析 .....................................................................................................203.2 注塑机的选择及校核 .....................................................................................................203.2.1 最大注塑量校核 ..................................................................................................213.2.2 注射力的计算 ......................................................................................................223.2.3 锁模力校核 ..........................................................................................................223.2.4 安装尺寸校核 ......................................................................................................233.2.5 开模行程校核 ......................................................................................................23结论 .............................................................................................................................24附图 .............................................................................................................................25ii致谢 .............................................................................................................................26参考文献 .....................................................................................................................273引言模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，塑件质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。塑料是以树脂为主要成分的高分子材料，它在一定的温度和压力下具有流动性。可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状而不发生变化。塑料有很多优异性能，广泛应用于现代工业和日常生活，它具有密度小，质量轻，比强度高，绝缘性能好，介电损耗低，化学稳定性高，减摩耐磨性能好，减振隔音性能好等诸多优点。另外，许多塑料还具有防水、防潮、防透气、防辐射及耐瞬时烧蚀等特殊性能。塑料以从代替部分金属、木材、皮革及无机材料发展成为各个部门不可缺少的一种化学材料，在国民经济中，塑料制作已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。将塑料成型为制品的生产方法很多，最常用的有注射，挤出，压缩，压注，压延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，几乎的有的热塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精度较高、易于实现全自动化生产等一系列优点。因此广泛用于塑料制件的生产中，其产口占目前塑料制件生产的 30%左右。但注射成型的设备价格及模具制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑料件的生产。要了解注射成型和注射模，首先得了解注射机的一些基本知识，注射机是注射成型的主要设备，依靠该设备将粒状塑料通过高压加热等工序进行注射。注射机为热塑性或热固性塑料注射成型所用的主要设备，按其外形可分为立式、卧式、直角式三种，由注射装置、锁模装置、脱模装置，模板机架系统等组成。注射成型生产中使用的模具叫注射模，它是实现注射成型生产的工艺装备。注射模的种类很多，其结构与塑料品种、塑件的复杂程度和注射机的种类等很多因素有关，其基本结构都是由动模和定模两大部分组成的。定模部分安4装在注射机的固定板上，动模部分安装在注射机的移动模板上，在注射成型过程中它随注射机上的合模系统运动。注射成型时动模部分与定模部分由导柱导向而闭合。一般注射模由成型零部件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、加热和冷却系统、排气系统及支承零部件组成。注射模、塑料原材料和注射机通过注射成型工艺联系在一起。注射成型工艺的核心问题就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔体，并把它注射到型腔中去，在控制条件下冷却定型，使塑件达到所要求的质量。注射机和模具结构确定以后，注射成型工艺条件的选择与控制便是决定成型质量的主要因素。注射成型有三大工艺条件，即：温度、压力、时间。在成型过程中，尤其是精密制品的成型，要确立一组最佳的成型条件决非易事，因为影响成型条件的因素太多，有制品形状、模具结构、注射装备、原材料、电压波动及环境温度等。塑料模具的设计不但要采用 CAD 技术，而且还要采用计算机辅助工程（CAE）技术。这是发展的必然趋势。注塑成型分两个阶段，即开发/设计阶段（包括塑件设计、模具设计和模具制造）和生产阶段（包括购买材料、试模和成型） 。采用 CAE 技术，可以完全代替试模，CAE 技术提供了从制品设计到生产的完整解决方案，在模具制造加工之前，在计算机上对整个注射成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题，及时修改制件和模具设计，而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等，都有着重大的技术经济意义。从塑料用品走进生活以来,越来越多的塑件部件被塑件所代替,衬筒同样大量采用塑料成型机体构件。本次就这一简易塑件进行课题设计研究。5一 塑件造型及分析1.1 塑件的造型设计依据塑件二维图，运用软件对其进行三维造型，因塑件简单故而运用简单的拉伸、旋转、草绘等命令即可完成。在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量要进行仔细研究和分析，这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。本设计课题-衬筒如图所示，具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结构较为简单，生产量大，要求较低的模具成本，成型容易，精度要求不高。塑件图1.2 塑件的材料分析此塑件壁厚均匀，PA 性能优良，成本低廉，强硬、坚韧、透明，符合需求生产量大的要求，容易成型，对于本课题零件相当适用，所以在这选择其为塑件的材料。1.2.1 塑料材料的基本特性PA 聚 已 内 酰 胺 （ Polycaprolactam） 俗 称 尼 龙 , 属 于 聚 酰 胺（ Polyamides） 类 ， 含 有 许 多 酰 胺 组 合 ， 经 线 性 脂 族 部 份 （ 以 甲 烯 组 合 为基 ） 接 连 ， 这 些 组 合 便 成 为 线 性 脂 族 （ Linear Ailphatic） 聚 酰 胺 。 如 果缩 写 后 面 有 单 数 目 ， 即 表 示 此 物 是 由 W-氨 基 酸 或 内 酰 胺 （ Lactam） 造 成 。PA 便 是 利 用 开 环 式 加 工 方 法 由 已 内 酰 胺 制 成 ， 乃 结 晶 体 ， 刚 韧 、 有 弹 性 、抗 蠕 变 （ 动 力 负 荷 ） 的 物 料 。 被 视 为 对 温 度 敏 感 的 物 料 。 PA 的 熔 胶 点 低 ，加 工 范 围 较 广 （ ≈ 25℃ ） ； 颜 色 略 浅 ， 冲 击 强 度 较 高 ， 有 较 佳 的 低 温 性 质 。6抗 溶 剂 、 油 脂 及 清 洁 剂 的 能 力 。 PA 的 等 级 很 多 ， 因 为 可 利 用 纤 维 填 料 或 塑化 剂 等 加 以 改 良 。 另 有 防 火 级 ， 不 含 卤 素 或 磷 ， VO 额 定 值 0.25 毫 米 。 在低 温 及 低 湿 度 的 环 境 下 ， PA 为 良 好 的 绝 缘 体 。1.2.2 塑件材料成型性能PA 在 升 温 时 粘 度 增 高 ， 所 以 成 型 压 力 较 高 ， 故 塑 件 上 的 脱 模 斜 度 宜 稍大 ， 要 有 足 够 的 脱 模 斜 度 5。 防 止 顶 角 ； PA 易 吸 水 ， 成 型 加 工 前 应 进 行干 燥 处 理 ； PA 易 产 生 熔 接 痕 ， 模 具 设 计 时 应 注 意 尽 量 减 少 浇 注 系 统 对 料 流的 阻 力 ， 要 注 意 浇 口 位 置 防 止 和 减 少 熔 接 痕 ； 在 正 常 的 成 型 条 件 下 ， 壁 厚 、熔 料 温 度 对 收 缩 率 影 响 极 小 。 模 具 温 度 应 控 制 在 60°～ 80°。1.2.3 塑件材料主要用途由 于 PA 坚 固 、 轻 盈 、 又 可 抵 抗 冲 击 ， 故 被 用 作 轻 工 程 物 料 。 其 良 好 的耐 磨 损 性 能 有 利 于 制 造 轴 承 及 其 它 活 动 性 制 品 。 PA 可 与 POM 竞 争 市 场 。尼 龙 的 韧 性 和 抗 摩 擦 力 较 POM 佳 ， 虽 不 及 PC 刚 韧 ， 但 有 较 佳 的 抗 应 力 龟裂 和 抗 溶 剂 能 力 。 PA 的 增 强 玻 璃 和 改 良 冲 击 力 级 是 良 好 的 绝 缘 体 ， 能 抵 受一 定 程 度 的 高 温 而 不 致 变 形 ， 适 宜 制 造 动 力 工 具 的 外 壳 。1.3 塑件的体积质量本次设计中，塑件的质量和体积采用 3D 测量，在 PROE 软件中，使用塑模部件验证功能，可以测得塑件的体积为 42 ，因 PA 的密度为 1.12 ，3/cmg3/cmg即可以得出该塑件制品的质量约为 47 。7二、模具结构设计2.1 进胶方式选择注射模的浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道。其作用是将塑料熔体充满型腔并使注射压力传递到各个部分。浇注系统设计的好坏对塑件性能、外观及成型难易程度影响很大。它由主流道、分流道、浇口及冷料穴组成。其中浇口的选择与设计恰当与否直接关系到制品能否完好的成型。常向的浇口形式有直接浇口，侧浇口，点式浇口，扇形浇口，圆盘式浇口，环形浇口等。浇口的位置选择原则：浇口的位置与塑件的质量有直接影响。在确定浇口位置时，应考虑以下几点：1. 熔体在型腔内流动时，其动能损失最小。要做到这一点必须使1)流程(包括分支流程)为最短；2)每一股分流都能大致同时到达其最远端；3)应先从壁厚较厚的部位进料；4)考虑各股分流的转向越小越好。2. 有效地排出型腔内的气体由于本设计中塑件外表面质量要求不高，所以选用潜伏式浇口。浇口在塑件端面处，成形后切除浇口, 零件组装时浇口被遮挡起来。浇口位置82.2 模具类型的选择注射模具的分类方式很多，此处是介绍的按注射模具的整体结构分类所分的典型结构如下： 单分型面注射模、双分型面注射模、带有活动成型零件的模、侧向分型抽芯注射模、定模带有推出机构的注射模、自动卸螺纹的注射模、热流道注射模。根据对塑件的综合分析，确定该模具是单分型面的模具，由 GBT12555-2006 《塑料注射模模架》可选择 AT 型的模架，其基本结构如下：AT 型模架图AT 型模具定模动模分别采用两块模板，大水口模架，适合侧浇口或潜伏式浇口的注射成形模具。由分型面的选择而选择模具的导柱导套的安装方式，经过考虑分析，导柱导套选择选正装。根据所选择的模架的基本型可以选出对应的模板的厚度以及模具的外轮廓尺寸，该模具是一模两腔的模具，而型腔之间的距离在 20-30mm 之间。模架的长 L=复位杆的直径+螺钉的直径+型腔壁厚 250mm模架的宽 B=复位杆的直径+型腔壁厚 180mm在计算完模架的长宽以后，还需要考虑其它螺丝导柱等零件对模架尺寸的影响，在设计中避免干涉。取 B L=180x250 的模架，塑件的高度为 54mm，塑件的大部分部胶位都留在型芯部分，该模具结构简单，型芯、型腔的固定是固定总高度的加 20-30mm，A 板的厚度取 50mm，满足强度要求，B 板为 80mm，C 板为 80mm（C 的选择应考虑推出机构的推出距离是否满足推出的高度）综上所述所选择的模架的型号为：AT-1825-A50-B80-C80