汽車方向盤注塑模具設(shè)計【含全套CAD圖紙+畢業(yè)論文】【優(yōu)秀資料】

買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 最新最全優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計 含全套 紙和答辯論文 計說明書 題 目 汽車方向盤注塑模具設(shè)計 院 系 機械與材料工程學(xué)院 摘 要 塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類，因此，研究注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。本設(shè)計介紹了注射成型的基本原理，特別是單分型面注射模具的結(jié)構(gòu)與工作原理，對注塑產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計原則 ；詳細(xì)介紹了冷流道注射模具澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設(shè)計過程，并對模具強度要求做了說明。 通過本設(shè)計，可以對注塑模具有一個初步的認(rèn)識，注意到設(shè)計中的某些細(xì)節(jié)問題，了解模具結(jié)構(gòu)及工作原理。 買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 最新最全優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計 含全套 紙和答辯論文 【 關(guān)鍵詞 】 塑料模具；標(biāo)準(zhǔn)；澆注系統(tǒng) 買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 1 目 錄 第 1章 塑件機構(gòu)和功能設(shè)計 1 能設(shè)計 1 料選擇 1 構(gòu) 3 第 2 章 注塑成型工藝 6 塑成型工藝條件 .塑機的選擇與校核 7 塑機的選擇 8 具開模頂出行程校核 9 塑機的參數(shù)校核 9 第 3 章 模具設(shè)計 10 具設(shè)計步驟 10 架的選擇 11 第 4 章 澆注系統(tǒng)設(shè)計 11 11 12 口 12 文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 2 第 5 章 脫模機構(gòu)設(shè)計 12 模力計算 13 桿脫模機構(gòu) 15 第 6 章 冷卻系統(tǒng) 設(shè)計 16 參考文獻 17 買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 3 第 1 章 塑件結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計 能設(shè)計 功能設(shè)計是要求塑件應(yīng)具有滿足使用目的功能 ， 鈕表面要求光滑美觀無毛刺，不得有裂痕、擦損、缺口及明顯的變形。該塑件是日用品 ， 要承受不斷的壓力和摩擦，要考慮它的表面磨損程度，又因為經(jīng)常和人體接觸，要求耐腐蝕，選擇特殊的表面處理，延長磨損期；塑件的工作溫度是室溫 ， 這使得在材料 選擇時對熱變形溫度 ， 脆化溫度 ， 分解溫度的要求降低 ;作為一種日用品 ， 生產(chǎn)批量應(yīng)該是大批大量生產(chǎn) ， 這樣 ， 就必須考慮生產(chǎn)成本和模具壽命 ，在材料的選擇時要綜合各種因素 ;此外 ， 塑料都會老化 ， 要綜合考慮它的使用壽命 此要考慮采用絕緣材料。 料選擇 通常 ， 選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求 ， 以及原材料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù) 要考慮的主要是材料的力學(xué)性能 ， 如屈服應(yīng)力 ， 彈性模量 ， 彎曲強度 ， 表面硬度等 強度高 ， 其次才是成型難易和經(jīng)濟性問題。買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 4 買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 5 買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 6 和機械加工一樣要考慮到加工工藝問題，模具成型也要考慮到材料的注塑特性，在各特點都相差無幾的情況下，好的成型特性是選擇材料的主要標(biāo)準(zhǔn)。 成型特性上以 好，由于是一般性民用品，所以價格上是需要考慮的，我們主要要求是價格和沖擊韌性力學(xué)強度 ， 其它如拉伸強度 ， 斷裂伸長率等則是次要考慮的指標(biāo) (這由塑件的工作環(huán)境決定 ). 塑件材料是最初選定的 丙烯腈 苯乙烯共聚物 脂微黃色或白色不透明，是丙烯腈 烯腈使聚合物耐油，耐熱，耐化學(xué)腐蝕，丁二烯使聚合物具有優(yōu)越的柔性，韌性；苯乙烯賦予聚合物良好的剛性和加工流動性。因此脂具有突出的力學(xué)性能和良好的綜合性能。同時具有吸濕性強，但原料要干燥，它的塑件尺寸穩(wěn)定性好，塑件盡可能偏大的脫模斜度。 料主要的性能指針 密度 ( 縮率 % 點 130160 熱變形溫度 45N/ 6598 買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 7 彎曲強度 80 拉伸強度 3549 拉伸彈性模量 曲彈性模量 縮強度 1839 缺口沖擊強度 120 硬 度 6 體積電阻系數(shù) 1013 擊穿電壓 15 介電常數(shù) 論：本產(chǎn)品采用 構(gòu) D E T A L L A L E 2 : 1圖 1原始零件圖 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性是指塑件結(jié)構(gòu)對成型工藝方法的適應(yīng)性 一方面成型會對塑件的結(jié)構(gòu) ， 形狀 ， 尺寸精度等諸方面提出要求 ， 以便降低模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和制造難度 ， 保證生產(chǎn)出價廉物美的產(chǎn)品 ;另一方面 ，模具設(shè)計者通過對給定塑件的結(jié)構(gòu)工藝性進行分析 ， 弄清塑件生產(chǎn)的難點 ， 為模買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 8 具設(shè)計和制造提供依據(jù) 個盲孔，盲孔的深度 H 一般不超過孔徑的 4 倍， H 4D，該塑件的最大孔深為 28，孔徑可以取短半軸的直徑為12，所以該塑件的盲孔形式是可以脫模的。 （ 1） 壁厚 各種塑件 ， 不論是結(jié)構(gòu)件還是板壁 ， 根據(jù)使用要求具有一定的厚度 ， 以保證其力學(xué)強度 在滿足力學(xué)性能的前提下厚度不宜過厚 ， 不僅可以節(jié)約原材料 ， 降低生產(chǎn)成本 ， 而且使塑件在模具內(nèi)冷卻或固化時間縮短 ， 提高生產(chǎn)率 ;其次可避免因過厚產(chǎn)生的凹陷 ， 縮孔 ， 夾 心等質(zhì)量上的缺陷 壁厚推薦值 : 最小壁厚 小型件壁厚 中型件壁厚 大型件壁厚 論：本產(chǎn)品壁厚為 3去產(chǎn)品中間部分。 （ 2） 脫模斜度 由于塑件成型時冷卻過程中產(chǎn)生收縮 ， 使其緊箍在凸模或型芯上 ， 為了便于脫模 ， 防止因脫模力過大而拉壞塑件或使其表面受損 ， 與脫模方向平行的塑件內(nèi) ，外表面都應(yīng)具有合理的斜度 . 結(jié)論：本產(chǎn)品采用 脫模斜度推薦值 :制件外表面 40制 件內(nèi)表面351塑件內(nèi)表面在造型時就有弧度 ， 如果要有脫模斜度就是在凹槽和鎖位處 ，這不僅對脫模有好處，而且可以更好的鎖緊。 （ 3） 圓角 塑件上各處的輪廓過度和壁厚連接處，一般采用圓角連接，有特殊要求時才采用尖角結(jié)構(gòu)。尖角容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，在受力或受沖擊載荷時會發(fā)生破裂。圓角不僅有利于物料充模，同時也有利于融料在模具型腔內(nèi)的流動和塑件的脫模。圓角的取值與應(yīng)力集中的關(guān)系遵循 R/T 函數(shù)關(guān)系，當(dāng) R/T=后應(yīng)力集中變的緩和，該塑件的圓角取 結(jié)論：本產(chǎn)品塑件的圓角取 2 章 注塑成型工藝 買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 9 塑成型工藝條件 (1)溫度；注塑成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴口發(fā)生 ”流涎現(xiàn)象 ”；模具溫度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應(yīng)避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。 (2)壓力；注射成型過程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。注射壓力用以克服熔體從料筒向型腔流動的阻力，提供充模速度及對熔料進行壓實等。保壓力的大小取決于模具對熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及 材料有關(guān)。對于像 動性好的料，保壓力應(yīng)該小些，以避免產(chǎn)生飛邊，保壓力可取略低于注射壓力。背壓力是指注塑機螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動后退時所受到的壓力，背壓力除了可驅(qū)除物料中的空氣，提高熔體密實程度之外，還可以使熔體內(nèi)壓力增大，螺桿后退速度減小，塑化時的剪切作用增強，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，背壓的使用范圍約為 (3)時間；完成一次注塑成型過程所需要的時間稱為成型周期。包括注射時間，保壓時間，冷卻時間，其它時間（開模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等），在保證塑件質(zhì) 量的前提下盡量減小成型周期的各段時間，以提高生產(chǎn)率，其中，最重要的是注射時間和冷卻時間，在實際生產(chǎn)中注射時間一般為 35 秒，保壓時間一般為 20120 秒，冷卻時間一般為 30120 秒（這三個時間都是根據(jù)塑件的質(zhì)量來決定的，質(zhì)量越大則相應(yīng)的時間越長）。確定成型周期的經(jīng)驗數(shù)值如表 2示。 表 2成型周期與壁厚關(guān)系 制件壁厚 /型周期 / s 制件壁厚 / 型周期 / s 0 5 5 5 2 5 8 5 結(jié)論： 經(jīng)過上面的經(jīng)驗數(shù)據(jù)和推薦值，可以初步確定成型工藝參數(shù)，因為各個推薦值有差別，而且有的與實際注塑成型時的參數(shù)設(shè)置也不一致，結(jié)合兩者的買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 10 合理因素，初定制品成型工藝參數(shù)如表 3示。 表 2制品成型工藝參數(shù)初步確定 特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容 注塑機類型 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速（ r/ 48 噴嘴形式 通用 式 模具溫度 50 噴嘴溫度 () 180 后段溫度 () 150170 中段溫度 () 180190 前段溫度 () 200210 注射壓力 0 保壓力 0 注射 時間 s 2 保壓時間 s 5 冷卻時間 s 10 其他時間 s 3 成型周期 s 20 成型收縮 (%) 處理溫度 70 ，保溫時間 2 小時。 塑機的選擇和校核 擇注塑機 由公稱注射量選定注射機 由注射量選定注射機 G 建模分析得單個塑件：（材料密度取 =: 總體積 V= 總質(zhì)量 M= g； 流道凝料 流道凝料的體積 (質(zhì)量 )是個未知數(shù) ， 估算 ， 塑件越大則比例可以取的越小 )； 實際 注射質(zhì)量為 M 實 = 實際注射量為 :V 實 = 根據(jù)實際注射量應(yīng)小于 公稱注射量原則 ， 即： V 實 V 公 = V 實 / 一次成型的塑料重量（塑件與流道凝料之和）應(yīng)在注塑機理論注射量的10%間；既能保證制品質(zhì)量，又可充分發(fā)揮設(shè)備的能力，則選 50%最佳。 買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 11 塑件的形 狀較復(fù)雜，壁厚不均，也無特別高的精度要求，塑件的材料為度為中等，一般選用的壓力為 60 查表 【 1】 初選螺桿式注射機： 表 2注塑機的主要參數(shù) 具開模頂出行程校核 模具開模頂出行程應(yīng)滿足： z 其中： 注射機 z=120 件的高度 +（ 521+（ 5=31見 z ， 注塑機型號 定注射量 120桿直徑 30射壓力 180板行程 250射方式 螺桿式 鎖模力 400出行程 70具最大厚度 250具最小厚度 150嘴圓弧半徑 出力 12桿間距 220 300噴嘴伸出量 20動機功率 11熱功率 W 機器外形尺寸 4000 1400 1600文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 12 塑機的參數(shù)校 核 根據(jù)以上計算，澆注系統(tǒng)的體積為 =1)最大注射量的校核計算 校核式： (公 其中： =V 公 =120=96 見滿足校核式，即所設(shè)計模具注射量滿足 大注射量要求。 (2)注射機壓力的校核 注射機的最大注射壓力， 成型塑件所需的注射壓力， ， 機 =135見 (3)模具 鎖模力 校核 1 mF nA p 型（ 4 式中 1A 單個塑件在分型面上的投影面積 ( 2 n 型腔個數(shù) 塑料熔體對型腔的平均壓力（ 投影面積 21 3 9 2 m 根據(jù)查參考文獻 2表 2 5 以 661 . 3 5 4 3 9 2 . 7 7 1 0 3 5 1 0 7 4 2 3 3 . 5 3 7 . 4 K N 綜合驗證， 注射機完全能滿足此模具的注射要求 . 第 3 章 模具設(shè)計 買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 13 具設(shè)計步驟 （ 1）項目初始化：材料 縮率為 （ 2）模具坐標(biāo)系：編輯工件坐標(biāo)系，設(shè)定模具坐標(biāo)系； （ 3）工件 ： x=160mm,z 向下 =3035 （ 4）型腔布局：一模一腔，刀槽型號為 1，自動對準(zhǔn)中心； （ 5）模型修補：構(gòu)造曲線，用網(wǎng)格曲面修補，然后轉(zhuǎn)化為內(nèi)部曲面； （ 6）分型：先創(chuàng)建型芯，后創(chuàng)建型腔； （ 7）添加模架 :730,0 0,； （ 8）添加標(biāo)準(zhǔn)件： 20,8； 4； 8 5 ,0； ,00； (9)修剪頂桿； （ 10）添加澆注系統(tǒng)； （ 11）添加 冷卻系統(tǒng)； （ 12）建腔； 架的選擇 模具的大小主要取決于塑件的大小和結(jié)構(gòu)，對于模具而言，在保證足夠強度和剛度的條件下，結(jié)構(gòu)越緊湊越好。為節(jié)約模具鋼材和便于熱處理，根據(jù)產(chǎn)品的外形尺寸，就可以大致確定模架的大小。 注塑模模架國家標(biāo)準(zhǔn)有兩個，即 12556 1990塑料注射模中小型 模架及其技術(shù)條件和12555 1990 塑料注射模大型模架。前者適 用 于 模 板 尺 寸 為BL56000者 的 模 板 尺 寸 BL（ 63030買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 14 （ 1250000 由于塑料模具的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在在全國的部分地區(qū)形成了自己的標(biāo)準(zhǔn) 。本設(shè)計中采用 200 230模架，導(dǎo)柱的直徑為 20 模架的結(jié)構(gòu)如圖 3 圖 3架圖 第 4 章 澆注系統(tǒng)設(shè)計 流道 主流道是連接注塑機的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注塑機的噴嘴在同一軸在線，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時也改善料流的速度，因為要和注塑機相配，所以其尺寸與注塑機有關(guān)，如圖 5示： 查表得知 注射機的噴嘴孔直徑 4嘴球半徑 2 故取模具澆口套主流道小端直徑為 : d= +具澆口套主流道球面半徑為： R= 1 2） =12+2=14主流道設(shè)計成圓錐形，錐度取 4。 由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道部分常設(shè)計成可拆卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材 單獨加工和熱處理。 流道 常用分流道斷面尺寸推薦如表 5示。 表 5道斷面尺寸推薦值 塑料名稱 分流道斷面直徑 料名稱 分流道斷面直徑 聚乙烯 尼龍類 聚甲醛 丙烯酸 抗沖擊丙烯酸 醋酸纖維素 聚丙烯 異質(zhì)同晶體 0 810 810 510 810 聚苯乙烯 軟聚氯乙烯 硬聚氯乙烯 聚氨酯 熱塑性聚酯 聚苯醚 聚砜 離子聚合物 聚苯硫醚 0 0 6 0 0 0 3 買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 15 在該模具上取圓形斷面形狀，材料采用的是 以采用直徑為 5流道。 口 可適用于各種澆口 ， 為了不影響外觀 ， 簡化模局結(jié)構(gòu) ，確定本設(shè)計采用扇形側(cè)澆口。 氣系統(tǒng)設(shè)計 該模具不是高深行腔，可以通過分型面和頂桿來排氣，不需要另設(shè)排氣槽。 第 5 章 脫模機構(gòu)設(shè)計 本設(shè)計使用簡單的推桿脫模機構(gòu)，因為該塑件的分型面簡單，結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，采用推簡單的脫模機構(gòu)可 以簡化模具結(jié)構(gòu)，給制造和維護帶來方便。在對脫模機構(gòu)做說明之前，需要對脫模力做個簡單的計算。 模力的計算 塑件在模具中冷卻定型時，由于熱收縮的原因其體積和尺寸都會逐漸縮小。在塑料的軟化溫度以前收縮并不造成對型芯的包緊力，但制品固化后的繼續(xù)降溫則會對型芯產(chǎn)生包緊力，包緊力帶來正壓力，其垂直于型芯表面。脫模溫度越低，正壓力越大。脫模是必須克服該包緊力所產(chǎn)生的摩擦力。對于不帶通孔的殼體類塑件，脫模時還需克服大氣的壓力。此外，還需克服塑件與鋼材之間的黏附力及脫模機構(gòu)本身運動時所受到的摩擦阻力。由于在注塑成型時 所用的塑料一般都含有適量的脫模劑，故塑件與鋼材之間的黏附力很小，可忽略不計。 正壓力計算 要確定將塑件從圓錐型芯上脫下的摩擦阻力，應(yīng)先計算塑件收縮時對型芯的正壓力。因塑件壁厚與直徑之比 1 1 0 0 2 0 ，可近似用型芯半徑 r 代替塑件的平均半徑出塑件由于收縮而產(chǎn)生的對型芯的正壓力 P 2 c o s c o s( 1 )t （ 5 買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 16 其中 E 拉伸彈性模量 塑料的收縮率（ m/m） 塑料的泊松比 塑件的拔模斜度角 t 塑件的壁厚 緊力計算 全面積所受的總壓力為被制件包緊部分的長度為 l, 取高度為 一圈作微分單元， 圖 5徑為 r，其表面積為 圖 52c o r 該段所受的包緊力為 c o s 22 c o s ( 1 ) 1pd l E t E d 薄壁塑件收縮使型芯全面積所受的總壓力為 021211d l E t l （ 5 同理，側(cè)型芯所受的包緊力為1 112 1 t l 其中 1t 側(cè)孔周圍的壁厚，取近似值 10l 側(cè)孔的深度 脫模力計算 塑件包緊型芯時，其受力如圖 5示，該圖把空間匯交力系簡化在平面上，兩個對稱的2替垂直于全圓錐表面的總包緊力 兩個對稱的表面摩擦力2替作用在全圓錐表面上的 由于型芯有錐度，故在抽拔力 1用 下，塑件對型芯的正壓力降低了1 g，這時摩擦阻力為1( s i n )f p dF f F F 紙 交流資料 14951605 17 沿 o 軸方向 由平衡方程式 0即1c o s s i nf d F（ 5 11( s i n ) . c o s s i np d d F F F （ 5 1c o s ( )1 s i n c o f t gF f （ 5 式中 1 克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦力所需的抽拔力 f 脫模系數(shù)（摩擦系數(shù)） 因塑件底部沒有孔，在推出時還需克服大氣壓力造成的阻力20式中 A 垂直于開模方向型芯的投影面積 氣壓力按 10N/算 不計塑料對鋼材粘附力和機構(gòu)運動的摩擦阻力時，總抽拔力12d d F所以單個塑件所需的抽拔力為 c o s ( ) c o s ( )1 0 2 1 01 s i n c o s 1 1 s i n c o f t g l f t E t （ 5 其中 l =28 , A= 表 4： 51 . 8 2 . 6 1 0E M P a， ， 0 0 f ， =脫模力準(zhǔn)確計算很困難 ，為了可靠推出，對這里的 E、 、 f 取上限。 代入數(shù)值得 353 2 8 1 0 ( 0 . 5 5 0 . 0 0 8 7 )2 3 . 1 4 2 . 6 1 0 0 . 7 2 . 5 1 0 1 0 1 . 3 2 1 0 0 . 2 71 0 . 3 8 1 所以沿開模方向所需的總抽拔力為 4 4 1 0 0 . 2 7 4 0 1 . 0 8 N 桿脫模機構(gòu) 推桿脫模機構(gòu)是最簡單、最常用的一種形式，具有制造簡單、更換方便、推買文檔就送全套 紙 交流資料 14951605 18 出效果好等特點。推桿直接與塑件接觸，開模后將塑件推出。 推桿的截面形狀；可分為圓形，方形或橢圓形等其它形狀，根據(jù)塑件的推出部位而定，最常用的截面形狀為圓形；推桿又分為普 通推桿和成型推桿兩種，前者只是起到將塑件推出的作用，后者不僅如此還能參與局部成型，所以，推桿的使用是非常靈活的。 推桿尺寸計算：本設(shè)計采用的是推桿推出，在求出脫模力的前提下可以對推桿做出初步的直徑預(yù)算并進行強度校核。本設(shè)計采用的是圓形推桿，圓形推桿的直徑由歐拉公式簡化為 D =k( 21 （ 5 d 推桿直徑； n 推桿的數(shù)量， n 取 4； L 推桿長度（參考模架尺寸，估取 L= 162 ； E 推桿材料的彈性模量，取 E=05 k 安全系數(shù)，取 k= 總的脫 模力，N）； 代入數(shù)據(jù)得 ，考慮到塑件較薄，為確保因頂桿截面太小而頂壞塑件，這里選擇 D=4頂桿，每個產(chǎn)品設(shè)計成用 1 根頂桿推出。 推桿的固定形式：推桿的固定形式有多種，但最常用的是推桿在固定板中的形式，此外還有螺釘緊固等形式。 推出機構(gòu)的導(dǎo)向：當(dāng)推桿較細(xì)或推桿數(shù)量較多時，為了防止因塑件反阻力不均勻而導(dǎo)致推桿固定板扭曲或傾斜折斷推桿或 發(fā)生運動卡滯現(xiàn)象，需要在推出機構(gòu)中設(shè)置導(dǎo)向零件，一般稱為推板導(dǎo)柱。 推出機構(gòu)的復(fù)位：脫模機構(gòu)完成塑件的頂出后，為進行下一個循環(huán)必須回復(fù)到初始位置，目前常用的復(fù)位形式