儿童早教机模具的设计建模及装配毕业论文(有附录)(编辑修改稿)

儿童早教机模具的设计建模及装配毕业论文(有附录)(编辑修改稿)内容摘要：

注射装置 额定注射量 /cm3 500 螺杆直径 /mm φ 65 注射压力 /MPa 145 注射行程 /mm 200 注射方式 螺杆式 最大成形面积 /cm178。 1000 喷嘴孔直径 /mm φ 喷嘴球半径 /mm 18 合模装置 锁模力 /kN 3500 最大开 合 模行程 /mm 500 模具最 大 厚度 /mm 450 模具最小厚度 /mm 300 拉杆空间 /mm 540 440 动定模固定板尺寸 /mm 700 850 合模方式 液压 机械 其他 电动机功率 /kW 22 加热功率 /kW 14 定位 孔 直径 /mm φ 150  中心孔径 /mm φ 150 顶出形式 中心 液压 顶出， 两侧顶杆机械顶出 注塑机有关 工艺 参数校核 在多型腔模具的实际设计中，有的是首先确定注塑机的型号，再根据注塑机的技术参数和塑件的技术经济要求，计算出要求选取型腔的数目；也有先根据生产效率以及制件精度要求确定型腔数目，然后再选择注塑机或对现有的注塑机进行校核。 本课题正是 采用 了后一种方案 ，既然型腔的数目已确定，就可据此校核注塑机的相关参数。 1． 按 型腔数量校核 注塑机的 最大注射量 山东科技大学学士学位论文 12 nm1 +m2 ≤ kmn 式 式中 n模具型腔数量 ， n=2； m1 单个塑件的 体积 （ 1m =179。 ）； m2 浇注系统 凝料的体积 （ m2 =25 cm179。 ）； mn 注 塑 机的 最大注射 量 （ mn =500 cm179。 ）； k注塑机 最大注射量 利用系数，一般取。 把上述参数全部代入 式 中， 2 +25=222≤ 500，所以注塑机的最大注射量符合要求。 2． 按 型腔数量校核 注塑机的 锁模力 （ n 1A + 2A ） p≤ nF 式 式中 nF 注塑机 的额定锁模力（ Fn =3500kN）； 1A 单个 塑件在模具分型面上的投影面积（ 不超过 50000 mm178。 ）； 2A 浇注系统在模具分型面上的投影面积（ 最大为 500 2mm ）； p塑料熔体对型腔的成型压力， 对于 ABS 其值取 p=30Mpa。 把上述参数代入 式 中， （ 2 50000+500） 30=3015kN≤ 3500kN 上述计算中 ， 1A 值是按单个塑件在分型面上 最大投影面积代入 的 ，其实际值是小于 50000 的， 所以注塑机的锁模力也符合条件。 3． 注塑机 的 注射压力校核 塑料成型时所需的注射压力是由塑料品种、注塑机类型、喷嘴形式、塑件形状 以及浇注系统的压力损失等因素决定的。 按照经验 ABS 塑料成型山东科技大学学士学位论文 13 时所需的注射压力为 30Mpa，小于注 塑机的额定注射压力 145Mpa，因此注塑机的注射压力也是符合要求的。 4． 注塑机的 开 模行程校核 由于注塑机是液压和机械联合作用的开合模机构，所以注塑机的最大开模行程与模具厚度无关，其校核方法如下 ： s≥ 1H + 2H +（ 5~10） mm 式 式中 s注 塑 机的 最大开模行程 （ s=500mm）； 1H 推出距离 （ 1H =24+6mm） ； 2H 包括浇注系统在内的塑件高度 （ 2H =130mm）。 把所有参数代入 式 中， 500≥ 30+130+10=170， 所以注塑机的最大开模行程也是符合要求的。 浇注系统设计 浇注系统的设计原则 浇注系统的设计是模具设计的一个重要环节，设计合理与否对塑件的性能、尺寸、内在质量、外在质量及模具的结构、塑料的利用率等有较大影响。 浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴 四部分组成。 对浇注系统进行设计时，一般应遵循以下几个原则 ： 了解塑料的成型性能 ； 尽量避免或减少产生熔接痕 ； 有利于型腔中气体的排出 ； 防止型芯的变形和嵌件的位移 ； 尽量采用较短的流程充满型腔 ； 流动距离比的校核。 浇口的设计 浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。 浇口的设计与位置的选择恰当与否，直接关系到塑件能否被完好高质量地注塑成型。 浇口的设计主要包括浇口形式的选择和浇口位置的确定 两部分内容。 从塑件的山东科技大学学士学位论文 14 结构特征可知，适用于该塑件的浇口形式有点浇口和侧浇口。 选择浇口位置时，需要根据塑件的结构工艺 性 和成 型质量要求，并 结合 塑料原材料的特性与塑料熔体在模内的流动状态 等 ，综合进行考虑。 由于塑件整体处在定模部分，因此浇口位置只能选在塑件的外表面。 但无论采用点浇口还是侧浇口，都难免产生浇注痕迹， 从产品 的美观性 要求考虑， 浇口位置的选择应尽量减少 浇注痕迹 的影响。 综合各方面因素，如图 所示，现有两种浇口位置选择方案： 1. 可以 将浇口 选在 图中 的 A 位置， 因为塑件出厂时要在此处贴上一层动画纸，它可以覆盖住浇口痕迹， 因此浇口去除后不会影响产品的外观。 理论上此处可以设计点浇口或直接浇口，但塑件壁厚太薄，若采用直接浇口不仅去 除浇口困难，还容易损坏塑件。 因此最佳的浇口形式为点浇口，去除容易，痕迹小。 2. 还可以把浇口选在图中所示的 B 位置，因为此处为塑件侧面，只要控制好浇口大小，也不会对塑件外观造成太大影响。 理论上此处也可以有潜伏浇口和侧浇口两种选择，但采用潜伏浇口无疑会增加模具复杂程度，给加工带来困难。 因此最佳的浇口形式为侧浇口。 采用第一种方案，具有不影响塑件外观的优点，但要使用三板式注射模，而且会增加分流道长度；采用第二种方案，则相对缩短了熔体流程，对后期冲模有利，但塑件尺寸较大，若浇口太小，则把手位置可能会产生浇不到缺陷。 两种浇口形式的优缺点还可以 通过 计算机有限元模拟 分析 来比较 ，我们可以更加直观的观察到产品可能产生气穴和熔接痕的位置，从而为浇口形式的选择提供更为充分的参考。 本步骤的工作将在第 4 章中详细阐述。 综合对比点浇口和侧浇口各自的优缺点，本 课题拟采用第二种方案，并选用侧浇口中的扇形浇口，以加大浇口尺寸，以免 充填不足 现象的发生。 山东科技大学学士学位论文 15 图 扇形浇口示意图 如图 所示为扇形浇口结构简图，浇口长 l=， 深 t=， 宽b=10mm， 整个扇形浇口的长度 L=8mm。 分流道的设计 分流道 是指主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体流动通道，其作用是改变熔体流向，使其以平稳的流态均衡地分配到各个型腔。 设计时应注意尽量减少流动过程中的热量损失与压力损失。 分流道可 开设在 分型面 的两侧或任意一侧，其截面形状应尽量使其比表面积（流道表面积与其体积之比）小，使温度较高的的塑料熔体和温度相对较低的模具之间提供较小的接触面积，以减少热量损失。 常用的 分流道截面形状有圆形、梯形、 U 形、半圆形及矩形等几种形式。 本课题采用半圆形截面分流道， 如图 所示， 由于塑件面积较大，属于薄壁制品，且 ABS 树脂 的熔体流动性亦属中等，故分流道的截面半径应取得略为大些， R=4mm。 分流道平衡式布置，如图 所示，由于只有两个型腔，故只有一次分流道，其长度 L=10mm； 为了使靠近流道的熔体迅速冷却成绝热层，分流道的表面粗糙度值不可太低，取 Ra=。 山东科技大学学士学位论文 16 图 分流道 截面示意图 图 分流道 布局 主流道设计 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具浇口套接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分，它的形状尺寸对塑料熔体的流 动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。 在卧式或立式注塑机上使用的模具中，主流道垂直于分型面。 主流道通常 开设在 模具的 浇口套 中，为了使主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流 道 设计成圆锥形，锥角  为 2~6。 浇口套有多种结构形式，本课题拟采用贯穿式浇口套，其结构形式如图 所示： 山东科技大学学士学位论文 17 图 浇口套 结构形式 图中各参数确定方法如下： R=R0 +（ 1~2） mm； d=d0 +（ ~1） mm； R0 注塑机喷嘴头部球面半径， R0 =18； d0 注塑机喷嘴前端孔径， d 0 =（ R0 、 d0 为注塑机参数，详见 节）。 所以浇口 套始端球面半径 R=20mm， 小端直径 d=8mm，取主流道大端直径 D=20mm。 浇口套的长度 L 是由定模板厚度、定模座板厚度以及进入定位圈的长度（ 9mm）三部分组成的， L=134mm，详见 节。 由此便可计算主流道的圆锥角  =176。 ，在 2176。 ~6176。 范围之内。 浇口套采用 优质 碳素具钢 T10A 制造 ， 热处理 硬 度 5355HRC， 主 流道表面粗糙度 Ra m。 浇口套以基孔制 H7/m6 与 定模板过渡配合，以基孔制 H9/f9 与 定位圈间隙配合。 根据主流道和分流道的设计结果可计算出浇注系统凝料总体积浇V =179。 ,由此可见 节的估算结果也在合理范围之内。 山东科技大学学士学位论文 18 拉料杆 和 冷料穴 设计 主流道拉料杆有两种基本形式，一种是推杆式的拉料杆，固定在推杆固定板上，其中 Z 字形拉料杆是典型的结构形式，工作时依靠 Z 字形钩将主流道凝料拉 出浇口 套，推出时，推出结构带动拉料杆将主流道凝料推出模外，推出后由于钩子的方向性而不能自动脱落，需要人工取出，其结构形式如图 所示。 还可以在动模板上开 设反锥度冷料穴，它的后面 设有推杆，分型时靠动模板上的反锥度穴的作用将主流道凝料拉出浇口套，推出时靠后面的推杆强制 将其推出 ， 其结构如图 所示。 另 一种是仅适用于推件板脱模的拉料杆，固定在动模板上。 其典型结构有球字头 拉料杆 和 菌字头拉料杆 两种，分别 如图 、 d 所示。 他们是靠头部凹下去的部分将主流道凝料从浇口套中拉出来，然后推件板推出时，将主流道凝料从拉料杆上强制脱出。 本课题 采用图 所示的球头 拉料杆。 （ a） Z 型 （ b） 倒锥形 （ c） 球头 形 （ d） 菌头 形 图 主流道拉料杆和 冷料穴 的形式 冷料穴是浇注系统的结构 组成 之一。 冷 料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以免这些冷料注入 型腔 ，既影响熔体 的 填充 速度，又 影响塑件 的 成型质量。 主流道末端的冷料穴除了上述作用外，还便于在该处设置主流道拉料杆，注射结 束模具分型时，在拉料杆的作用下，主流道凝料从定模浇口套被拉出， 然 后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统凝料一起推出模外。 本 课题 采用图 所示的 球头冷料穴 形式。 山东科技大学学士学位论文 19 推出机构设计 每次 注射成型 后 把 塑料制件及浇注系统 凝料从模 具中脱出的机构称为推出机构 或脱模机构。 推出机构的动作通常是由安装在注射机上的顶杆或液压缸完成的。 推出机构 设计的合理性与可靠性直接影响到塑件的质量，因此推出机构的设计也是注射模设计中的一个重要环节。 推出机构 的结构组成及 设计要求 推出机构 一般由推出、复位和导向 等 三大 元 件组成。 推出元件是与塑件和浇注系统凝料直接接触并将其推出模外的元件，像推杆、推件板、推管、拉料杆均属于这类元件；复位元件是为了使推出机构能回复到塑件被推出时的位置而设置的，复位杆就是典型的复位元件； 导向元件是对推出机构进行导向，使其在推 出和复位的 过程中平稳地运动的元件，同时它还对推板和推杆固定板等零件起到支承作用，推板导柱和推板导套即为典型的导向元件。 推出机构 通常按推出元件分为推杆推出、推件板推出、推管推出等几种典型结构形式。 推出机构 的 选择与 设计通常有以下几点要求： 1. 推出机构设计时应尽量使塑件留于动模一侧。 由于推出机构的动作是通过注射机动模一侧的顶杆或液压缸驱动的，所以推出机构应设置在动模一侧。 2. 塑件在推出过程中不发生变形和损坏。 由于塑件属于薄壁制品，而且成型面积较大，若采用推杆推出机构则需要设置 6 根以上推杆，而且容易顶坏塑 件，从这一点考虑比较适合采用推件板推出机构。 3. 不损坏塑件的外观质量。 即推出位置应尽量设在塑件的内表面，结合 节的分型方案，塑件的内表面应 向 动模一侧，方能 符合要求。 若采用推件板推出机构则不需要考虑这一点。 山东科技大学学士学位论文 20 4. 合模时应使推出机构正确复位。 当采用推件板推出机构时， 推杆可起到 复位 杆的作用，因此 无需再设置复位杆。 5. 推出机构应动作可靠。 这就要求在设计推出机构时应设置导向元件。 综合考虑上述各种因素，本研究课题拟采用推件板推出机构。 脱模力的计算 塑件 成型后。