波輪注塑模具設(shè)計(jì)

波輪注塑模具設(shè)計(jì),注塑,模具設(shè)計(jì) 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 題目 波輪注塑模具設(shè)計(jì) 二級(jí)學(xué)院 直屬學(xué)部 無(wú)錫技師學(xué)院 專業(yè) 數(shù)控車 班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師姓名 職稱 評(píng)閱教師姓名 職稱 2013 年 9 月 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 摘 要 本說(shuō)明書為機(jī)械類塑料模注射模具設(shè)計(jì)說(shuō)明書 是根據(jù)塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)上的設(shè) 計(jì)過(guò)程及相關(guān)工藝編寫的 本說(shuō)明書的內(nèi)容包括 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 畢業(yè)設(shè)計(jì)體會(huì) 參考文獻(xiàn)等 編寫本說(shuō)明書時(shí) 力求符合設(shè)計(jì)步驟 詳細(xì)說(shuō)明了塑料注射模具設(shè)計(jì)方法 以及 各種參數(shù)的具體計(jì)算方法 如塑件的成型工藝 塑料脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 本模具為波輪注射模 結(jié)構(gòu)形狀分布均勻 以整體式的零件進(jìn)行澆注 葉片不規(guī) 則 表面為洗衣工作面 加工有一定困難 波輪精度較高 選用單腔 以推桿為主推 管為輔的聯(lián)合脫模方式 采用點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng) 采用最簡(jiǎn)單的外連接直通式冷卻水道 冷卻劑用水 進(jìn)行脫模力計(jì)算以及成型零部件工作尺寸計(jì)算 關(guān)鍵詞 波輪 注射機(jī) 脫模力 推桿 波輪注塑模具設(shè)計(jì) 2 Abstract The specification for mechanical plastic mold injection mold design specification is written according to the design process of plastic mold design manual and related process The instructions include the design task book graduation design instruction graduation design specification graduation design experience reference etc The preparation of this specification and strive to meet the design steps detailed description of the plastic injection mold design method and the concrete calculation method of various parameter such as the forming process of plastic parts the design of plastic mold release mechanism The mould for the injection mold structure of impeller shape distribution pouring with integral parts irregular surface of blade for washing face processing is difficult the impeller precision is high the selection of a single cavity joint release to push rod push based pipe by using point gate Using the most simple connection through the cooling channel the coolant water Calculating and forming parts size ejection force Keywords putting the impeller injection machine mould release force 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 目 錄 摘 要 1 ABSTRACT 2 目 錄 3 緒 論 5 1 對(duì)零件工藝性分析 6 1 1 分析塑件使用材料的種類及其工藝性 6 1 2 分析塑件結(jié)構(gòu)工藝性 6 2 選擇注射機(jī)確定型腔數(shù) 7 2 1 根據(jù)塑件的形狀估算體積和重量 7 2 2 根據(jù)塑件的計(jì)算重量和體積選擇設(shè)備型號(hào)規(guī)格 確定型腔數(shù) 7 2 2 1 注射機(jī)額定注射量 G B 7 2 2 2 根據(jù)塑件精度確定型腔數(shù) 8 2 2 3 根據(jù)生產(chǎn)批量確定型腔數(shù) 8 3 確定成形方案 10 3 1 確定成型位置 10 3 2 確定分型面 10 3 3 脫模方式 10 3 4 澆注系統(tǒng)形式 10 3 5 冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)考慮 10 3 6 確定成形零部件的結(jié)構(gòu)形式 10 4 繪制結(jié)構(gòu)方案草圖 11 4 1 注射量的校核 11 4 2 鎖模力與型腔內(nèi)平均壓力 注射壓力的校核 11 4 3 模具厚度與注射機(jī)閉合高度校核 12 4 4 注射機(jī)開模行程 13 5 計(jì)算說(shuō)明 14 5 1 脫模力計(jì)算 14 5 1 1 計(jì)算公式 14 5 2 成型零部件工作尺寸計(jì)算 14 5 2 1 定模 動(dòng)模 型腔 型芯 選用材料 14 5 2 2 型腔側(cè)壁厚度和底板厚度確定 15 波輪注塑模具設(shè)計(jì) 4 5 2 3 型腔 型芯工作尺寸確定 16 5 3 推桿計(jì)算 21 5 3 1 推桿選用的材料 21 5 3 2 計(jì)算推桿長(zhǎng)度 21 5 4 進(jìn)行關(guān)鍵零件的強(qiáng)度和剛度校核 22 5 4 1 推桿的強(qiáng)度和剛度校核 22 5 4 2 型腔壁厚和底板厚度校核 24 總 結(jié) 26 致 謝 27 參考文獻(xiàn) 28 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 緒 論 塑料工業(yè)是世界上增長(zhǎng)最快的工業(yè)之一 自 1927 年聚氯乙烯塑料問世以來(lái) 隨著 高分子化學(xué)技術(shù)的發(fā)展 各種性能的塑料 特別是聚酰胺 聚甲醛 ABS 聚碳酸酯 聚砜 聚苯醚 氟塑料等工程塑料發(fā)展迅速 其速度超過(guò)了聚乙烯 聚丙烯 聚氯乙 烯與聚苯乙烯等四種通用塑料 使塑件在工業(yè)產(chǎn)品與生活用品方面獲得廣泛的應(yīng)用 以塑料代替金屬的實(shí)例 比比皆是 塑料有著一系列金屬所不及的優(yōu)點(diǎn) 諸如 重量 輕 耐腐蝕 電氣絕緣性好 易于造型 生產(chǎn)效率高與成本低廉等 但也存在許多自 身的缺陷 諸如 抗老化性 耐熱性 抗靜電性 耐燃性及比機(jī)械強(qiáng)度低于金屬 但 隨著高分子合成技術(shù) 材料改性技術(shù)及成型工藝的進(jìn)步 愈來(lái)愈多的具有優(yōu)異性能的 塑料高分子材料不斷涌現(xiàn) 從而促使塑料工業(yè)飛躍發(fā)展 塑料的塑料增多 新的工程塑料品種的增加 塑料成型設(shè)備 成型工藝技術(shù)和模 具技術(shù)水平的發(fā)展 為塑件的應(yīng)用開拓了廣闊的領(lǐng)域 目前 塑件已深入到國(guó)民經(jīng)濟(jì) 的各個(gè)部門中 特別是在辦公機(jī)器 照相機(jī) 汽車 儀器儀表 機(jī)械制造 航空 交 通 通信 輕工 建材業(yè)產(chǎn)品 日用品以及家用電器行業(yè)中的零件塑料化的趨勢(shì)不斷 加強(qiáng) 并且陸續(xù)出現(xiàn)全塑產(chǎn)品 據(jù)報(bào)道 美國(guó)塑料工業(yè)已變?yōu)槿赖谒膫€(gè)最大的工業(yè) 每年的塑料消耗量已經(jīng)超過(guò)鋼材 在全世界按照體積和重量計(jì)算塑件的消耗量也超過(guò) 了鋼材 我國(guó)的塑料工業(yè)發(fā)展也很快 特別是近 20 年 產(chǎn)量和品種都大大增加 許多 新穎的工程塑料也已投入批量生產(chǎn) 塑件 1990 年達(dá)到 536 8 萬(wàn)噸 居世界第四位 如 今 我國(guó)塑料工業(yè)已形成了相當(dāng)規(guī)模的完整體系 它包括塑料的生產(chǎn) 成型加工 塑 料機(jī)械設(shè)備 模具加工以及科研 人才培養(yǎng)等 塑料工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門中發(fā) 揮了愈來(lái)愈大的作用 塑料模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的發(fā)展與塑料工業(yè)的發(fā)展息息相關(guān) 由于塑件的制造是 一項(xiàng)綜合性技術(shù) 圍繞塑件成型生產(chǎn)將用到有關(guān)成型塑料 成型設(shè)備 成型工藝 成 型模具及模具制造等發(fā)面知識(shí) 所以這些知識(shí)便構(gòu)成了塑件成型生產(chǎn)的完整系統(tǒng) 它 大致可包括產(chǎn)品設(shè)計(jì) 塑料的選擇 塑件的成型 模具設(shè)計(jì)與制造四個(gè)主要環(huán)節(jié) 在 上述四個(gè)環(huán)節(jié)中 模具設(shè)計(jì)與制造是實(shí)現(xiàn)最終目標(biāo) 塑件使用的重要手段之一 模具是塑件生產(chǎn)的重要工藝裝備之一 模具以其特定的形狀通過(guò)一定的方式使原 料成型 不同的塑料成型方法使用著不同的模塑工藝和原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)個(gè)不相同的塑 料模具 塑件質(zhì)量的優(yōu)劣及生產(chǎn)效率的高低 模具因素占 80 一副質(zhì)量好的注射模 可以成型上百萬(wàn)次 壓縮模大約可以生產(chǎn) 25 萬(wàn)件 這些都同模具設(shè)計(jì)和制造有很大的 關(guān)系 在現(xiàn)代塑件生產(chǎn)中 合理的模塑工藝 高效的模塑設(shè)備 先進(jìn)的塑料模具和制 造技術(shù)是必不可少的因素 尤其是塑料模具對(duì)實(shí)現(xiàn)塑料加工工藝要求 塑件的使用要 求和造型設(shè)計(jì)起著重要的作用 高效的全自動(dòng)設(shè)備也只有裝上能自動(dòng)化生產(chǎn)的模具才 可能發(fā)揮其效能 產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的設(shè)計(jì)制造和更新為前提 隨著國(guó)民 經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的各個(gè)部門對(duì)塑件的品種和產(chǎn)量需求愈來(lái)愈大 產(chǎn)品更新?lián)Q代周期愈來(lái)愈短 用戶對(duì)塑件質(zhì)量的要求愈來(lái)愈高 因而對(duì)模具設(shè)計(jì)與制造的周期和質(zhì)量提出了更高的 要求 促使塑料模具設(shè)計(jì)和制造技術(shù)不斷向前發(fā)展 從而也推動(dòng)了塑料工業(yè)生產(chǎn)高速 發(fā)展 可以說(shuō) 模具設(shè)計(jì)與制造水平標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家工業(yè)化發(fā)展的程度 波輪注塑模具設(shè)計(jì) 6 1 對(duì)零件工藝性分析 1 1 分析塑件使用材料的種類及其工藝性 該塑件為 ABS 屬于通用性熱塑性塑料 其成型條件如下 2 注射成型機(jī)型 螺桿式 堆密度 1 03 1 07 g 3 計(jì)算收縮率 0 3 0 8 預(yù)熱溫度 80 85 預(yù)熱時(shí)間 2 3 h 料桶溫度 后段 150 170 s 中段 165 180 s 前段 180 200 s 噴嘴溫度 170 180 模具溫度 50 80 注射壓力 60 100 Mpa 成型時(shí)間 注射時(shí)間 20 90 s 高壓時(shí)間 0 50 s 冷卻時(shí)間 20 120 s 總周期 50 220 s 螺桿轉(zhuǎn)速 30 r min 1 彈性模量 E 1800 2900 Mpa 1 8 2 9 10 N 52 脫模斜度 型腔 40 1 20 型心 35 1 1 2 分析塑件結(jié)構(gòu)工藝性 塑件尺寸較大 最大直徑為 150mm 最大高度為 50mm 外部結(jié)構(gòu)形狀雖然呈對(duì) 稱分布 但是 波輪葉片形狀不規(guī)則 這給模具的制造帶來(lái)一定的難度 另外 波輪 中間螺釘孔四周的壁厚比較厚 而且厚度不均勻 這個(gè)有可能會(huì)在注塑時(shí)產(chǎn)生氣泡 這些都是波輪零件限定的 無(wú)法糾正 不過(guò) 高度不大 相信產(chǎn)生氣泡的幾率不大 可以投入生產(chǎn) 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 2 選擇注射機(jī)確定型腔數(shù) 2 1 根據(jù)塑件的形狀估算體積和重量 波輪的三維零件圖已經(jīng)在 CAD 中按比例 1 1 畫出 故此可以用 CAD 中的查詢功能 查出 波輪的體積為 315583 315 6 33 波輪的表面積為 S 190386 1903 9 22 塑件重量 V V 315 6 1 07g 337 69g 式中 為塑料容量 ABS 塑料的容量g 1 07g 3 2 2 根據(jù)塑件的計(jì)算重量和體積選擇設(shè)備型號(hào)規(guī)格 確定型腔數(shù) 設(shè)備未限 故需要考慮以下因素 2 2 2 1 注射機(jī)額定注射量 G B 注射機(jī)每次注射量不超過(guò)最大注射量的 80 即 1 n 2 1 SJBV 8 0 式中 n 型腔數(shù) V 澆注系統(tǒng)體積 J 3 V 塑件體積 S V 注射機(jī)額定注射量 B 估算澆注系統(tǒng)的體積 V 根據(jù)澆注系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)方案 圖 2 1 澆注系統(tǒng) J 進(jìn)行估算 V 20 J2 設(shè) n 1 則得 V 419 5 B8 0JSn 8 06315 3 波輪注塑模具設(shè)計(jì) 8 圖 2 1 澆注系統(tǒng)圖 2 2 2 根據(jù)塑件精度確定型腔數(shù) 波輪塑件精度為高精度 故此選單腔 即 n 1 2 2 3 根據(jù)生產(chǎn)批量確定型腔數(shù) 這次為了畢業(yè)設(shè)計(jì) 可以算為試制或者小批量 故此選單腔 n 1 從綜合上面?zhèn)€因素 并根據(jù)塑料注射機(jī)技術(shù)規(guī)格 選取型號(hào)為 XS ZY 500 的注射機(jī) 注 經(jīng)過(guò)下面一系列驗(yàn)算得出 如果選取型號(hào)為 XS ZY 500 的注射機(jī) 在模具 最大厚度方面不符合要求 設(shè)計(jì)模具厚度為 568mm 該注射機(jī)規(guī)定模具最大厚度為 450 mm 故此選取型號(hào)為 XS ZY 1000 的注射機(jī) 該型號(hào)的注射機(jī)能夠滿足要求 該注 射機(jī)規(guī)定模具最大厚度為 700mm 故此 綜合各方面因素 應(yīng)該選取型號(hào)為 XS ZY 1000 的注射機(jī) 關(guān)于該注射機(jī)的一些重要系數(shù) 2 額定注射量 1000 3 螺桿直徑 85 注射壓力 121Mpa 注射行程 260 注射時(shí)間 2 7s 螺桿轉(zhuǎn)速 21 27 35 40 45 50 65 83r min 注射方式 螺桿式 合模力 4500KN 最大成型面積 1800 2 最大開 合 模行程 700 模具最大厚度 700 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 模具最小厚度 300 動(dòng) 定模固定板尺寸 900 1000 拉桿空間 650 550 合模方式 兩次動(dòng)作液壓式 定位圈尺寸 150 噴嘴球頭半徑 SR18 頂出方式 兩側(cè)頂出 頂桿中心距 350 機(jī)器外形尺寸 7670 1740 2380 波輪注塑模具設(shè)計(jì) 10 3 確定成形方案 3 1 確定成型位置 由于波輪塑件上表面有葉片 下表面有筋板 中心孔還有金屬鑲件 考慮到使脫 模方便 鑲件容易定位 故塑件成形位置選擇如圖 3 1 示 3 2 確定分型面 考慮到波輪塑件的外觀質(zhì)量 同時(shí)為保證塑件在分模時(shí)能夠留在動(dòng)模一側(cè) 便于 脫模 故此將分型面設(shè)在 I I 面上 見圖 3 1 3 3 脫模方式 從波輪塑件的結(jié)構(gòu)形狀分析 宜采用以推桿為主和推管為輔的聯(lián)合脫模方式 用 四根推桿均布在四條輪輻狀筋板上 推桿中心線的位置在 200 的圓周上 推管推在 波輪鑲件及其周邊塑料層上 主要為了不讓塑件在脫模時(shí)產(chǎn)生變形及順利推出如圖 3 1 示 3 4 澆注系統(tǒng)形式 塑件上表面為洗衣工作面 要求光潔 不允許有較大的澆口痕跡 所以應(yīng)該采用 點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng) 澆口設(shè)置在上部 30 上表面 由于波輪塑件的外形尺寸比較大 所 以應(yīng)該設(shè)計(jì)雙點(diǎn)澆口的澆注形式 這樣可以是熔融塑料在填充型腔時(shí)更快 更穩(wěn) 不 容易產(chǎn)生渦流如圖 3 1 示 3 5 冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)考慮 由于 ABS 塑料成形時(shí)要求模溫在 40 60 所以模具之考慮冷卻系統(tǒng) 冷卻 系統(tǒng)采用最簡(jiǎn)單的外連直通式冷卻水道 冷卻劑用水 3 6 確定成形零部件的結(jié)構(gòu)形式 整體式和鑲拼式 雖然塑件局部結(jié)構(gòu)比較特殊 但是對(duì)現(xiàn)有的加工環(huán)境來(lái)看 主要成形零件還是做 成整體式的 圖 3 1 波輪設(shè)計(jì)總裝圖 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 4 繪制結(jié)構(gòu)方案草圖 進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并初步繪出模具完整的結(jié)構(gòu) 如圖 3 1 所示 校驗(yàn)所需注射機(jī) 的能力 校核注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù) 4 1 注射量的校核 塑件 包括澆注系統(tǒng) 在成型時(shí)每次所需注射量 V 小于注射機(jī)的最大注射量 V 的 80 即 max n V V 0 8VSJ max 注 V 注射機(jī)最大注射量 ax 3 V 波輪塑件成型時(shí)每次所需注射總量 3 V 成型時(shí)澆注系統(tǒng)每次所需注射總量 J n 型腔數(shù) 由前面計(jì)算得知 波輪塑件體積為 315 6 澆注系統(tǒng)體積 20 3 3 則 每次注射所需塑料量為 按一模一腔 1 315 6 20 335 6 3 注射機(jī)的最大注射量 1000 0 8 800 335 6 33 能夠滿足要求 4 2 鎖模力與型腔內(nèi)平均壓力 注射壓力的校核 鎖模力是在成型時(shí)鎖模模具的最大力 成型時(shí)高壓熔融塑料在分型面上顯現(xiàn)的漲 力應(yīng)該小于鎖模力 該漲力與注射機(jī)額定鎖模力的關(guān)系如下示 1 K KN 4 2 10APC 式中 F 注射機(jī)的額定鎖模力 N A 塑料制品與澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積 P 熔融塑料在型腔內(nèi)的平均壓力 Mpa C K 安全系數(shù) 常取 K 1 1 1 2 從表 8 2 查得 ABS 熔融塑料在型腔內(nèi)的平均壓力 P 為 1 C P 35 MpaC 總投影面積 A 為 A r 0 15 0 07069 22 即有 波輪注塑模具設(shè)計(jì) 12 2968KN10AKPC10769 352 型號(hào)為 XS ZY 1000 注射機(jī)的額定鎖模力 F 為 F 4500KN 2968KN 滿足要求 F 10AKPC 同時(shí) XS ZY 1000 注射機(jī)的額定注射壓力為 121Mpa 滿足 ABS 塑料 成形需 要注射壓力 60 100Mpa 成形時(shí)注射壓力的要求 4 3 模具厚度與注射機(jī)閉合高度校核 選擇的模架為標(biāo)準(zhǔn)模架 B L 500 500 0 關(guān)于它的一些重要數(shù)據(jù)如下 B L 500 500 單位 0 表 4 1 模具明細(xì)表 寬度 630 定模 40座板 厚度 動(dòng)模 40 寬帶 80墊塊 厚度 12 5 支撐板 63 推件板 40 推件固定板 25厚度 卸流道板 30 導(dǎo)柱 40 導(dǎo)套 50直徑 復(fù)位桿 25 內(nèi)六角 螺釘 12 M16 16 M12 b1 420 b 2 414 b 3 280 續(xù)表 4 1 模具明細(xì)表 b 4 312 l1 414 中心距 l 2 320 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 l 3 440 l 4 476 模具厚度 H 與注射機(jī)閉合高度按式 校核 1 H H Hmax min 式中 H 注射機(jī)允許最小模厚 300 i H 注射機(jī)允許最大模厚 700 a H 模具閉合高度 m 預(yù)選模架 B L 500 500 則有模具的閉合高度為 H 568 0 2 m 因?yàn)?700 568 300 所以 能夠滿足要求 4 4 注射機(jī)開模行程 注射機(jī)開模行程應(yīng)該大于模具開模時(shí)取出塑件 包括澆注系統(tǒng) 所需的開模距 即滿 足下式 1 L H H 5 10 a 2 式中 H 脫模距離 42 1 H 不包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的制品高度 50 2 L 注射機(jī)開模行程 700 a 定模板與型腔板的分離距離 119 則 模具的開模行程為 L 42 50 10 119 221 700 所以 注射機(jī)開模行程能夠滿足要求 波輪注塑模具設(shè)計(jì) 14 5 計(jì)算說(shuō)明 5 1 脫模力計(jì)算 當(dāng)脫模開始時(shí) 阻力最大 推桿剛度和強(qiáng)度也按此時(shí)的受力計(jì)算 也就是無(wú)視脫模斜 度 0 對(duì)于波輪塑件來(lái)說(shuō) 壁厚與凸模 最大 直徑之比為 0 01 小于 0 05 故此 脫模力 可以按照薄壁圓形件來(lái)計(jì)算 對(duì)波輪塑件來(lái)說(shuō) 塑件從模具中脫出時(shí)的摩擦力為最主要 所以 它的脫模力主要計(jì)算塑件從模具中脫出時(shí)的摩擦力 5 1 1 計(jì)算公式 薄壁圓形件的脫模力計(jì)算公式如下 3 Q 5 1 1 2fmtESL 式中 Q 脫模力 N T 塑件平均壁厚 t 0 3 E 塑料彈性模量 N 常取 1 8 2 9 10 N 這里取 2 0 10 N 2 5252 S 塑料平均成形收縮率 常取 0 3 0 8 這里取 0 6 L 包容凸模的長(zhǎng)度 f 塑料與鋼的摩擦系數(shù) 取 0 3 m 塑料的泊松比 取 0 3 r 圓柱形半徑 因?yàn)椴ㄝ喨S零件圖已經(jīng)在 CAD 中畫出 所以 L 可以用實(shí)測(cè)的方法得到 則有 L 213 12mm 代入數(shù)據(jù)有 Q 1588 33N 1 2fmtESL 3 01 0 2623 5 根據(jù)計(jì)算結(jié)果 取 Q 2000N 則 脫模力為 2000N 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 5 2 成型零部件工作尺寸計(jì)算 5 2 1 定模 動(dòng)模 型腔 型芯 選用材料 表 5 1 材料及性能 材 料 力 學(xué) 性 能 主要用途 抗拉強(qiáng) 度 Mpa b 屈服強(qiáng)度 Mpa s供應(yīng)狀態(tài)硬度 HBS Mpa 許用應(yīng)力 Mpa 15C rM n 785 590 179 295 用 作齒輪 渦輪 塑料模 具 氣 輪機(jī)密 封軸套 等 5 2 2 型腔側(cè)壁厚度和底板厚度確定 型腔結(jié)構(gòu)形式 整體式 型腔 圓形 壁厚的強(qiáng)度和剛度計(jì)算 按強(qiáng)度計(jì)算 2 型腔側(cè)壁厚度計(jì)算公式 t r 5 2 c12 p 型腔底板厚度計(jì)算公式 t 5 3 d 43 2 pr 式中 材料許用應(yīng)力 Mpa P 熔融塑料在型腔內(nèi)的平均壓力 Mpa ABS 塑料的 P 值取 35Mpa r 型腔內(nèi)最大半徑 mm 由波輪三維零件圖知 r 150mm 代入數(shù)據(jù)有 型腔側(cè)壁厚度 t r 150 75 6 c12 p 13529 型腔底板厚度 t 28 7 d 43r50 2 波輪注塑模具設(shè)計(jì) 16 按剛度計(jì)算 2 型腔側(cè)壁厚度計(jì)算公式 t 5 4 c1 rpE 型腔底板厚度計(jì)算公式 t 5 5 d3 4175 0 Er 式中 E 彈性模量 Mpa 取 E 206 10 Mpa 3 泊松比 常取 0 25 0 30 故取 0 28 成型零件的許用變型量 取 0 05 代入數(shù)據(jù) 型腔側(cè)壁厚度 t 2 78 c 1 28 0 35126 3 型腔底板厚度 t 9 1 d33 45 7 0 綜合剛度和強(qiáng)度的計(jì)算結(jié)果取以下值 型腔側(cè)壁厚度 t 75 6 取 t 80 cc 型腔底板厚度 t 28 7 取 t 30 dd 5 2 3 型腔 型芯工作尺寸確定 塑件成型收縮率 S S 為塑件在收縮范圍內(nèi)的平均值 其計(jì)算公式如下 cp 2 S 5 6 cp2minax S 塑件最大收縮率 max 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 S 塑件最小收縮率 min 查表 得塑件 ABS 的收縮率為 2 S 0 8 S 0 3 max min 則 塑料 ABS 的平均收縮率為 S 0 55 cp2minax 3 08 查得 ABS 塑件精度取 4 級(jí)精度 按該精度等級(jí)可以從 塑件公差數(shù)值表 中查到 尺寸公差值 2 表 5 2 塑件公差數(shù)值表 基本尺寸 L mm 公差數(shù)值 基本尺寸 mm 公差數(shù)值 6 10 0 10 80 100 0 44 10 14 0 12 100 120 0 50 14 18 0 12 120 140 0 56 18 24 0 14 140 160 0 62 24 30 0 24 160 180 0 68 30 40 0 26 180 200 0 74 40 50 0 28 200 225 0 82 50 65 0 32 225 280 1 00 65 80 0 38 280 315 1 20 型腔與型芯工作尺寸計(jì)算公式 2 型腔工作尺寸計(jì)算公式 徑向工作尺寸 L L L S x 5 7 msCP Z 0 軸向工作尺寸 H H H S x 5 sZ 8 b 型腔工作尺寸計(jì)算公式 徑向工作尺寸 l l l S x 5 9 msCP 0Z 軸向工作尺寸 h h h S x 5 10 s Z 式中 波輪注塑模具設(shè)計(jì) 18 S 塑料平均收縮率 塑件 ABS 的 S 0 55 CP CP 塑件公差 見表 5 2 成型零件制造公差 Z Z31 X 修正系數(shù) 一般為 取 X 2142 X 修正系數(shù) 一般為 取 X L 型腔徑向尺寸 mm m H 型腔軸向尺寸 mm L 塑件徑向基本尺寸 mm s H 塑件向軸基本尺寸 mm l 塑件內(nèi)形基本尺寸 mm s h 塑件孔深基本尺寸 mm l 型芯徑向尺寸 mm m h 型腔軸向尺寸 mm 型腔工作尺寸計(jì)算 圖 5 1 波輪 型腔徑向工作尺寸計(jì)算 如圖 5 1 塑件徑向基本尺寸 L 300 1s L 40 2s 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 查表 5 2 得 a 當(dāng) L 300 時(shí) 塑件公差 1 20 1s 1 b 當(dāng) L 40 時(shí) 塑件公差 0 28 2s 2 則有成型零件制造公差 1 20 0 4 1Z 3 0 28 0 09 2Z 31 代入已知數(shù)據(jù)得 L L L S x 300 300 0 55 1 2 301 05 1msCPZ 0 214 0 4 0 L L L S x 40 40 0 55 0 28 40 08 2s Z 0 0 則 型腔徑向工作尺寸為 L 301 05 1m4 0 L 40 08 2 0 型腔軸向工作尺寸計(jì)算 如圖 5 1 塑件最大軸向基本尺寸 H 50 s 查表 5 2 得 塑件公差 0 32mm 則有成型零件制造公差 0 32 0 11 Z 31 代入已知數(shù)據(jù)得 H H H S x 50 50 0 55 0 32 50 12 msCP Z 0211 01 0 則 型腔軸向最大工作尺寸為 H 50 115 m 0 型芯工作尺寸計(jì)算 型芯徑向工作尺寸計(jì)算 波輪注塑模具設(shè)計(jì) 20 圖 5 2 波輪 如圖 5 2 示 波輪塑件內(nèi)形向基本尺寸 l 294 1s l 24 2s l 16 3s 查表 5 2 得 當(dāng) l 294 時(shí) 塑件公差 1 20 1s 1 當(dāng) l 24 時(shí) 塑件公差 0 24 2s 2 當(dāng) l 16 時(shí) 塑件公差 0 12 3s 3 則有成型零件制造公差 1 20 0 4 1Z 0 24 0 08 2Z31 0 12 0 04 代入已知數(shù)據(jù)得 l l l S x 294 294 0 55 1 20 296 22 1ms1CP 10Z 2104 04 l l l S x 24 24 0 55 0 24 24 25 2s22 08 08 l l l S x 12 120 55 0 12 12 13 3ms3CP30Z 6 6 則 型芯徑向工作尺寸為 l 296 22 1m04 l 24 25 2m08 l 12 13 306 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 b 型芯軸向工作尺寸計(jì)算 如圖 5 2 示 波輪塑件孔深基本尺寸 h 32 1s h 40 2s 查表 5 2 得 a 當(dāng) h 32 時(shí) 塑件公差 0 26 1s 1 b 當(dāng) h 40 時(shí) 塑件公差 0 28 2s 2 則有成型零件制造公差 0 26 0 09 1Z 3 0 28 0 09 2Z 31 代入已知數(shù)據(jù)得 h h h S x 32 32 0 55 0 26 32 31 1ms1CP10Z 2109 09 h h h S x 40 40 0 55 0 28 40 36 2ss2 2Z 0 0 則 型腔軸向最大工作尺寸為 h 32 31 1m09 h 40 36 2m09 5 3 推桿計(jì)算 由于波輪塑件形狀特殊 所以采用矩形推桿 而且推桿在塑件脫模的時(shí)候起到主 要作用 所以在計(jì)算的時(shí)候 把初始脫模力作為在 推桿在工作時(shí)承受的最大負(fù)荷 四筋板總共有四條輪輻狀筋板上 推桿中心線的位置在 200 的圓周上 由于筋板的 厚度為 2 故可以設(shè)計(jì)推桿截面形狀如圖 5 3 筋板 示 5 3 1 推桿選用的材料 推桿選用的材料為 45 鋼 圖 5 3 波輪注塑模具設(shè)計(jì) 22 5 3 2 計(jì)算推桿長(zhǎng)度 根據(jù) 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè) 公式 5 97 得到 3 推桿長(zhǎng)度計(jì)算公式 l 5 11 qnEBH24 3 式中 l 推桿長(zhǎng)度 n 推桿數(shù)量 n 4 E 推桿材料的彈性模量 N 45 鋼的 E 2 1 10 N 2 72 q 推桿承受的最大負(fù)荷 N 在這里最大負(fù)荷等于塑件最大脫模力 即 q Q 2000N B 推桿截面長(zhǎng)度 B 1 2 H 推桿截面寬度 H 1 2 代入數(shù)據(jù)得 l 12 88 qnEB24 3 20441 173 取 l 12 則 每根矩形推桿長(zhǎng)度 L 10 根據(jù)模具的實(shí)際情況 推桿需要做成階梯狀 上部為矩形推桿 長(zhǎng)度為 L 89 矩 下部為實(shí)心圓柱狀 20 推桿長(zhǎng)度為 L 340 如圖 5 4 推桿 示 全 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 5 4 進(jìn)行關(guān)鍵零件的強(qiáng)度和剛度校核 5 4 1 推桿的強(qiáng)度和剛度校核 截面為矩形部分推桿校核 矩形部分推桿尺寸如下 B 1 2 H 0 2 L 8 9 a 最大負(fù)荷校核 根據(jù)根據(jù) 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè) 公式 5 97 得到 矩形截面推桿所能承受的最大負(fù) 3 荷計(jì)算公式為 3 q 5 12 124lEBH 式中 l 推桿長(zhǎng)度 l 8 9 E 推桿材料的彈性模量 N 45 鋼的 E 2 1 10 N 2 72 q 每條推桿承受的最大負(fù)荷 N 1 B 推桿截面長(zhǎng)度 B 1 2 H 推桿截面寬度 H 1 2 代入數(shù)據(jù)可得到每根矩形的推桿能夠承受最大負(fù)荷為 q 1046 7N12 34lEB 2739 8410 01 則 四條矩形推桿所能夠承受最大負(fù)荷為 q 4q 4 1046 7 4187N1總 q 4187N q 2000N總 所以 截面為矩形的推桿能夠承受脫模力帶來(lái)的負(fù)荷 b 應(yīng)力校核 截面為矩形的推桿主要受壓應(yīng)力 參考 材料力學(xué) 得到推桿的應(yīng)力校核公式如 下 6 5 13 1 nBHqS 式中 q 推桿承受的最大負(fù)荷 N 在這里最大負(fù)荷等于塑件最大脫模力 波輪注塑模具設(shè)計(jì) 24 即 q Q 2000N 矩形推桿應(yīng)力 N 1 2 推桿鋼材的屈服極限強(qiáng)度 N 45 鋼 32000 N s 2 s2 n 推桿數(shù)量 n 4 代入數(shù)據(jù) 2083 5 N 1 BHq2 014 2 所以 2083 5 N 32000 N 1 2S 2 綜合計(jì)算結(jié)果 截面為矩形的推桿滿足要求 截面為圓形部分推桿校核 圓形部分推桿尺寸如下 l 8 9 r 1 1 a 最大負(fù)荷校核 根據(jù) 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè) 公式 5 93 得到 圓形截面推桿所能承受的最大負(fù)荷計(jì)算 公式為 q 5 14 322 346lEd 式中 l 推桿長(zhǎng)度 l 25 1 q 每條推桿承受的最大負(fù)荷 N 2 d 推桿截面直徑 d 2 0 推桿長(zhǎng)度系數(shù) 0 7 代入數(shù)據(jù)可得到每根圓形推桿所能承受的最大負(fù)荷為 q 263654 6N22 7341 5 06 則 四條圓形推桿所能承受的最大負(fù)荷為 q 4q 4 263654 6 105469N2總 q 105469N q 2000N總 所以 截面為圓形的推桿能夠承受脫模力帶來(lái)的負(fù)荷 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 b 應(yīng)力校核 參考 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè) 可以得到截面為圓形的推桿的應(yīng)力校核公式如下 3 5 15 2 4dnq s 式中 q 推桿承受的最大負(fù)荷 N 在這里最大負(fù)荷等于塑件最大脫模力 即 q Q 2000N n 推桿數(shù)量 n 4 推桿鋼材的屈服極限強(qiáng)度 N 45 鋼 32000 N s 2s 2 代入數(shù)據(jù) 159 N 24dnq 20 2 所以 159 N 32000 N s 2 綜合計(jì)算結(jié)果 截面為圓形的推桿滿足要求 故此 推桿滿足要求 5 4 2 型腔壁厚和底板厚度校核 型腔壁厚校核 由于所選模架為 B L 500 500 根據(jù)型腔計(jì)算結(jié)果知 型腔最大徑向工作尺0 寸為 L 301 05 根據(jù)型腔側(cè)壁厚度計(jì)算結(jié)果知 t 80 1m4 c 故此 t 99 5 t 80 c2315 c 故此 型腔壁厚滿足要求 型腔底板厚度校核 由于所選模架為 B L 500 500 根據(jù)該模架的標(biāo)準(zhǔn)和所選數(shù)據(jù)可知 定模厚0 度為 80 根據(jù)型腔計(jì)算的結(jié)果可知 型腔最大軸向工作尺寸為 H 50 12 根m1 0 據(jù)型腔底板厚度計(jì)算結(jié)果知 型腔底板厚度 t 30 故此 t 80 50 30 d1d 故此 型腔底板厚度滿足要求 模具結(jié)構(gòu) 總裝圖和零件工作圖 的繪制 見圖 紙 總裝圖 如圖 5 5 所示 波輪注塑模具設(shè)計(jì) 26 圖 5 5 模具總裝圖 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 總 結(jié) 通過(guò)本次對(duì)洗衣機(jī)波輪的設(shè)計(jì) 使我把以前學(xué)過(guò)的課程又重新回顧了一次 并且 有了更深刻的了解 同時(shí)也得到了很好的鞏固 但是我們只是理論上的鞏固 只是一 個(gè)步行的起點(diǎn) 在此以前 我根本不了解對(duì)洗衣機(jī)波輪的設(shè)計(jì) 只是印象上有個(gè)形象意識(shí) 通過(guò) 這次的設(shè)計(jì) 使我對(duì)洗衣機(jī)波輪有了一定的了解 知道了洗衣機(jī)波輪的定義 結(jié)構(gòu)組 成以及未來(lái)的動(dòng)向和發(fā)展 通過(guò)這次的設(shè)計(jì) 使我學(xué)到了針對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù) 進(jìn)行課題調(diào)研 收集 查閱 整理 查找科技文獻(xiàn) 情報(bào)資料 融會(huì)貫通所學(xué)過(guò)的知識(shí)和技能 推出能夠解決問題的方案 與辦法并進(jìn)行運(yùn)行操作付與實(shí)施的工程設(shè)計(jì)方法 但 對(duì) 于 真 正 的 模 塊 化 生 產(chǎn) 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 來(lái) 說(shuō) 是 有 限 的 是 欠 缺 的 波輪注塑模具設(shè)計(jì) 28 致 謝 論文脫稿之際 特別感謝知道老師范豐老師為我講解新技術(shù) 提供具有代表性的 課題 材料 以及在我遇到難題時(shí) 能及時(shí)為我解答 使我順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì) 謹(jǐn)向 范老師所授予的嚴(yán)謹(jǐn) 細(xì)致 認(rèn)真的指導(dǎo)和付出的心血 致以崇高的敬意和衷心的感 謝 無(wú)錫技師學(xué)院的多位老師在我撰寫畢業(yè)論文過(guò)程中以及在學(xué)校期間 給予了很多 熱情的幫助和大力支持 為此 向他們表示誠(chéng)摯的謝意 向所有關(guān)心 支持 幫助過(guò)我的餓各位老師 同學(xué) 朋友們表示謝意 最后 向熱心評(píng)審本論文和參加答辯的老師們致以衷心的感謝 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 參考文獻(xiàn) 1 模具設(shè)計(jì)與制造 黨根茂 駱志斌 李集仁 主編 西安 西安電子科技大學(xué) 出版社 1995 年 12 第 1 版 2 實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè) 許發(fā)樾 主編 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2002 年 1 月第 1 版 3 塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè) 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè) 編寫組著 北京 機(jī)械工業(yè)出版 社 2002 年 7 月第 3 版 4 機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè) 吳宗澤 主編 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 1999 年 1 月 第 1 版 5 機(jī)械工程材料 王煥庭 李茅華 徐善國(guó) 主編 大連 大連理工大學(xué)出版 社 2000 年 5 月第 4 版 6 材料力學(xué) 劉鴻文 主編 北京 高等教育出版社 1992 年 9 月第 3 版 7 實(shí)用模具制造手冊(cè) 高佩副 主編 北京 中國(guó)輕工業(yè)出版社 1999 年 3 月第 1 版 8 海爾家用洗衣機(jī)原理與維修 青島海爾集團(tuán) 主編 北京 人民郵電出版 社 1992 年 2 月第 1 版 9 機(jī)械零件手冊(cè) 周開勤 主編 北京 高等教育出版社 1994 年 5 月第 4 版 10 模具技術(shù)問答 彭建聲 秦嘵剛 主編 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2002 年 1 月第 1 版 11 畫法幾何及機(jī)械制圖 馬曉湘 鐘均祥 主編 廣州 華南理工大學(xué)出版社 1998 年 9 月第 2 版 12 楊叔子主編 機(jī)械加工工藝師手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2002 13 大連理工大學(xué)工程畫教研室編 機(jī)械制圖 北京 高等教育出版社 1993 14 彩英主編 實(shí)用塑料注射模具設(shè)計(jì)與制造 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2003 15 許發(fā)樾主編 模具制造工藝與裝備 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2003 16 張軍編 材料專業(yè)英語(yǔ)與教程 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2001 17 馬玉錄 劉東學(xué)編譯 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)英語(yǔ) 北京 化學(xué)工業(yè)出版 社 2001 18 邢邦圣主編 機(jī)械工程制圖 南京 東南大學(xué)出版社 2003