洗衣机把手注塑模具设计说明书.doc
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1、目目 录录 引 言.2 1 注塑模具概论.3 1.1 塑料成型模具及其在塑料成型加工中的作用.3 1.2 塑料成型模具的分类.5 1.3 注塑模具概况.6 2 塑件的分析.7 2.1 塑件实体分析.7 2.2 设计任务.7 2.3 塑件工艺分析.8 3 塑料材料的成型特性与工艺参数.8 3.1 苯乙烯-丁二稀-丙烯晴共聚物(ABS)的性质与材料性能.9 3.2 ABS 材料的成型工艺参数.9 3.3 溢边值.10 4 注射机的选择.10 4.1 注射机的初步选择.10 4.2 校核模具的型腔数目.11 4.3 校核注射机技术参数.12 5 浇注系统的设计.13 5.1 主流道设计.13 5.2
2、 分流道的设计.14 5.3 浇口的设计.14 6 模架的选择和标准件的选用.15 6.1 模架的选择.15 6.2 标准件的选用.16 7 成型零件的设计.17 7.1 成型零件的结构设计.17 7.2 成型零件的工作尺寸计算.18 8 排气系统与冷却系统的设计.20 8.1 排气系统的设计.20 8.2 冷却系统的设计.20 9 合模导向机构的设计.22 91 导向装置的作用.22 92 导向机构的设计.22 10 脱模推出机构的设计.23 101 侧向抽芯机构的设计.23 102 齿轮齿条抽芯机构.26 11.模具工作过程.26 12 PRO/E 二维装配图和三维图展示、.27 致 谢.
3、30 参考文献:.30 洗衣机把手注塑模具设计 摘要摘要:本文对塑料洗衣机把手了实体及工艺分析,并按照其要求选定材料,分析材料的特性及工艺参数。选择了注射机的类型并对其进行了校核。对成型零部件进行了结构设计和工作尺寸计算。完成了浇注系统、排气系统、脱模推出机构、冷却系统和合模导向机构的设计。最后,完成了模具装配图和三维立体图。关键词关键词:塑料 注塑模 侧向抽芯机构 引 言 塑料是以合成树脂为基础的、在一定的温度和压力下能塑化流动成型并在冷却后能保持其既定形状的一大类可塑性材料。现在塑料在我们的生活中已得到越来越大的应用。目前,塑料的注射成型这一方式已经普遍应用于塑料加工领域。注塑有成型周期短
4、,能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的塑料制品,生产效率高、能实现自动化生产,对原材料的适应性强等一系列的优越性。因此,注塑是一种先进的、经济的成型技术,发展迅速。当然注塑也有设备复杂、投资大,设备的维修与保养较难,工艺控制难度较大等方面的局限性。模具是现代化工业生产的重要工艺装备,被称为“工业之母”。而塑料模具又在整个模具工业中的一枝独秀,发展十分迅速。注塑模具更是具有更大的发展前途和应用前景。塑料制件中有许多的小制件,模具相应的也有许多的中小型的模具。设计中小型模具也成为许多院校学生毕业设计的首选,这对学生将来毕业走向社会有着很大的帮助,也会提高我国模具设计专业人才的水平,
5、对我们国家的经济发展有着巨大的影响。采用塑料注射成型工艺是成型塑料制品的一种重要方法。其基本工艺路线为塑料原材料经注射机熔融塑化并注入模具,在模具中固化后脱模成为制品。目前采用的注射成型工艺生产的塑料制品产量,约占塑料制品总量的 20%30%。注射工艺在注射制品成型中起着极其重要的作用,因此,如何提高塑料制品的表面质量、内在质量、成型精度和成型效率,成为发挥注塑成型工艺优越性,扩大注塑制品应用的首要问题。注塑模具结构由浇注系统、冷却系统、脱模机构、排气机构等构成,而浇注系统是决定模具质量的关键因素之一,其构造方式则成为模具设计的核心部分。脱模机构是设计的难点之一,其脱模机构复杂程度视成型制品复
6、杂程度而定。浇注系统分为两大类,固化后的浇注系统和制品一同从模具中取出的浇注系统称之为冷流道浇注系统;而在模具内通过加热装置,保持流道内的树脂为熔融状态的称之为热流道浇注系统。塑件上有与开模方向不同的内外侧孔或侧凹,塑件不能直接脱模,必须将成型侧孔或侧凹的零件在塑件脱模前先抽出,然后再脱出塑件。完成侧抽芯和复位的机构称为侧向分型与抽芯机构。本次设计的模具属于中小型注塑模具,其设计过程如下:(1)查阅相关资料,注塑模具现在、发展趋势进行一定的了解(2)对塑件进行实体分析、工艺分析、对塑件进行三维造型,进行模具制造工艺分析(3)对塑料材料的成型特性与工艺参数进行分析,了解材料 ABS 的特性和成型
7、工艺参数(4)进行注射机的选择和相关参数的校核。(5)对浇注系统的设计,包括主流道、分流道、浇口的设计(6)模架的选择额标准间的选用(7)成型零件的设计包括结构设计和尺寸的设计,(8)排气系统和冷却系统的设计(9)合模导向机构的设计(10)脱模推出机构和复位机构的设计。1 注塑模具概论 1.1 塑料成型模具及其在塑料成型加工中的作用 材料只有通过成型才能成为具有使用价值的各种制品,75以上的金属制品,95的塑料制品是通过模具来成型的。模具是工业生产的重要工艺装备,它被用来成型具有一定形状和尺寸的各种制品。在各种材料的加工工业中广泛的使用着各种模具,如金属制品成型的压铸模、锻压模、浇铸模,非金属
8、制品成型的玻璃模、陶瓷模、塑料模等。每种材料成型模具按成型方法不同又分为若干种类型。采用模具生产制件具有生产效率高,质量好,切削少,节约能源和原材料,成本低等一系列优点,模具成型已成为当代工业生产的重要手段,成为多种成型工艺中最具有潜力的发展方向。模具是机械、电子等行业的基础工业,他对国民经济和社会的发展起着越来越大的作用。一个国家模具生产能力的强弱、水平的高低。直接影响着许多工业部门的新产品开发和老产品更新换代,影响着产品质量和经济效益的提高。我国为了优先发展模具工业,制订了一系列优惠政策,并把它放在国民经济发展十分重要的战略地位。对塑料模具的全面的要求是:能高效的生产出外观和性能均符合使用
9、要求的制品。模具使用时要求高效率、自动化、操作简便,因尽量减少合模和取制件过程的手工操作,为此常用自动脱模、自动侧抽芯等高效率自动化的模具,在全自动生产时还要保证制品脱出时能自动坠落或能用机械手取出。模具制造要求模具零件的加工工艺性能好,选材合理,制造容易,成本价廉。除简易模具外一般来说制模费用是十分昂贵的,一幅优良的注塑模具可生产百万件以上的制品,压制模具一般也能生产制品约 25 万件。因此当塑件批量不大时,分摊在每一个塑件上的模具费用会很高,这时应尽可能的采用简单、合理、廉价的模具。应特别强调塑料制品质量与模具之间的关系,模具的形状、尺寸精度、表面粗糙度、分型面位置、脱模方式对塑件的尺寸精
10、度、形位精度、外观质量影响很大。模具的控温方式、进浇点、排气槽位置等对塑件的结晶、取向等凝聚态结构及由它们决定的物理力学性能、残余内应力、光学、电学性能,以及气泡、凹陷、烧焦、冷疤、银纹等各种制品缺陷有重要的关系。塑料制品生产中先进合理的成型工艺、高效的设备是必不可少的重要因素。塑料模具对实现塑料成型工艺要求和塑件使用要求起着十分重要的作用。任何塑件的生产和更新换代都是以模具的制造和更新为前提的,由于目前工业和民用塑件的产量猛增,质量要求越来越高,因而导致了塑料模具研究、设计和制造技术的迅猛发展。80 年代以来,在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下,中国塑料模具工业发展迅
11、速,年均增速为13%,1999 年我国模具工业产值为 245 亿,至 2000年我国模具总产值已达 270 亿元,其中塑料模约占 30%左右。在未来的模具市场中,塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。中国塑料模具工业从起步到现在,历经半个多世纪,有了很大发展,模具制作水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产 48 英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具;精密塑料模具方面,已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星 I.K模具有限公司制造的多腔 VCD和DVD齿轮模具,所生产的这类
12、齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平,而且还采用最新的齿轮设计软件,纠正了由于成型收缩造成的齿形误差,达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为 0.08mm 的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达 0.020.05mm,表面粗糙度 Ra0.2m,模具质量、寿命明显提高了,非淬火钢模寿命可达 1030 万次,淬火钢模达 501000 万次,交货期较以前缩短,但和国外相比仍有较大差距。成型工艺方面,多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟,如青岛海
13、信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在 2934 英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术,一些厂家还使用了 C-MOLD 气辅软件,取得较好的效果。目前中国模具产品已经形成 10 大类 46 个小类,模具生产厂点两万多家,从业人员约50 万人。在所有模具产品中,自产自用的比例占大部分,2003 年实现了商品化流通的模具占 45%左右。在 10 大类模具产品中,塑料模具的比例在 2000 年模具总量中已达到 36%,2002年则接近 40%,塑料模具在进出口中的比重更是高达 50%60%,并且随着中国机械、汽车、家电、电子信息和建筑建材等国民经济支柱产业的快速发展,这一
14、比例还将持续提高。近年来,中国塑料模具工业年均增长速度达到 10%以上,塑料制品年产量在世界位居第二,2001 年达到 2000 万吨。塑料制品在农业、塑料包装、塑料管材和异型材、汽车、家电、电子、交通、邮电等领域发展迅猛,掀起了一股国内外厂商投资的热潮。据预测,到 2005 年中国塑料模具总产值将达到 460 亿元。模具及模具标准件出口将从现在的 9000 多万美元增长到 2005 年的 2 亿美元左右。专家认为,国内模具制造业的发展方向,重点应是既能满足大量需要,又有较高技术含量,特别是目前国内尚不能自给、需要大量进口的模具,以及能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命的模具。1.2 塑料
15、成型模具的分类 不同的塑料成型方法采用原理和结构特点各不相同,按照成型加工方法的不同,可将塑料模具分为以下几类4。1.2.1 1.2.1 压塑成型模具压塑成型模具 压塑成型模具简称压模。将塑料原料直接加在敞开的模具型腔内,再将模具闭合,塑料在热和压力作用下成为流动状态并充满型腔,然后由于化学或者物理变化使塑料硬化成型,这种成型方法叫压塑成型,这种成型方法所用的模具叫压塑成型模具。压塑模具多用于成型热固性塑料,也有用来成型热塑性塑料的热挤冷压模具。另外还有一类不加热的冷压成型模具,用于成型聚四氟乙烯坯件。1.2.2 1.2.2 注塑成型模具注塑成型模具 塑料先加在注塑机的加热料筒内,塑料受热熔融
16、后,在注塑机的螺杆或者活塞的作用下,经喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔,塑料在模具型腔内固化定型,这就是注塑成型的简单过程。注塑成型所用的模具叫注塑模具。注塑模具主要用于热塑性塑料制品的成型,但近年来也越来越多地用于热固性塑料成型。注塑成型在塑料制件成型中占有很大比重,世界塑料成型模具产量中的约半数以上为注塑模具。近年来发展了一种在注塑成型时注入塑料溶体后,立即向制件内部充入惰性气体,以进行保压的气体辅助注塑成型方法及其模具,它能生产厚壁的和壁厚相差悬殊的注塑制品,能获得更加优良的制品的外观和性能,同时还能减轻制品的重量,节约原材料。1.2.3 1.2.3 传递成型模具传递成型模具 传递成型模
17、具是将塑料原料加入预热的加料室,然后通过压柱向塑料施加压力,塑料在高温高压下熔融并通过模具的浇注系统,进入型腔,逐渐硬化成型,这种塑料成型方法叫做传递成型,这种成型方法所用的模具叫传递模具。传递模具多用于热固性塑料的成型。1.2.4 1.2.4 挤塑成型模具挤塑成型模具 挤塑成型模具包括挤出机头和定型模两部分。在挤塑机螺杆的推动下,使粘流状态的塑料在高温下通过具有特定断面形状的机头口模,然后连续进入温度较低的定型模,塑料在定型模中固化,生产出具有所需断面形状的连续型材,该成型方法叫挤塑成型。用于塑料挤塑成型的模具叫挤塑成型模具。1.2.5 1.2.5 中空制品吹塑成型模具中空制品吹塑成型模具
18、将挤塑或注塑成型的处于塑化状态的管状坯料,趁热放到模具成型腔内,立即在管状坯料的中心通以压缩空气,使管坯膨胀而紧贴于模具型腔上,冷硬后即可得到一中空制品。此种制品成型方法所用的模具叫中空制品吹塑模具。用挤塑的方法生产管坯的叫挤吹模具,用注塑方法生产管坯的叫注吹模具,产品的性能和尺寸精度因上述方法不同而有很大差异。1.2.6 1.2.6 真空或压缩空气成型模具真空或压缩空气成型模具 真空或压缩空气成型模具,它是一单独的阴模或阳模。将预先制成的塑料片,加热软化后,将其周边紧压在模具周边上,然后在紧靠模具的一面抽真空,或在其反面充以压缩空气,使塑料发生塑性变形,而贴到模具上,冷却定型后得到制品。此种
19、成型方法,模具受力较小,强度要求不高,甚至可用非金属材料,但是为了取得较高的生产效率,模具的导热性是很重要的,铝合金模具得到了广泛的应用。除了上述的几种塑料模具外,还有搪塑成型模具、反应注塑成型模具、泡沫塑料成型模具、玻璃纤维增强塑料低压成型模具等,在此就不再一一叙述了。1.3 注塑模具概况 根据要求本设计采用注塑模,现在简要的介绍一下注塑模的历史和发展 1.3.1 1.3.1 注塑技术的发展历史注塑技术的发展历史 注塑技术经历了移植、技术成熟、发展创新几个阶段:(1)技术移植阶段 1920 年以前,早期的塑料注射成型技术是从其它材料的加工方法(如铸造、热成型)中借鉴过来的,成型技术主要是移植
20、改造,使粘弹性高的塑料熔体成型。(2)技术成熟阶段 1920 一 1970 年,聚碳酸醋(PC)、聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPO),聚矾(PSU)、聚酞亚胺(PI)、环氧树脂(EP)等一大批高性能塑料的出现,要求塑料成型加工技术向更高的阶段发展。同时,随着塑料成型设备设计和制造技术的不断进步,以及塑料成型加工理论研究的不断深人,为塑料成型加工技术的提高创新提供了条件;往复式螺杆注塑机、双螺杆挤出机的出现,使热敏性和高熔体粘度的热塑性、热固性塑料都能采用高效的成型技术生产出高质量的制品。反应注塑技术使聚氨醋(PUR),EP 和 UP 的液态单体或低聚物的聚合成型成为可能。这一切标志着塑料成型加
21、工已从改造、移植为主的时期过渡到了技术成熟时期。(3)发展创新阶段 1970 年以后,随着科技的发展,控制技术、计算机技术的引人,促使塑料制品的生产过程从机械化、自动化进一步向连续化、程序化和自适应控制的方向发展。此阶段的塑料成型加工技术与前一时期相比,在可加工原材料的范围、制品的范围和制品质量等方面均有重大突破,不仅以往难以成型的热敏性、高熔体粘度的原料能方便地加工成制品,而且长纤维增强塑料、片状和团状模塑料也被用作高效成型技术的原材料。件重超过100 kg 的汽车外壳、容积超过 50000 L 的特大容器、幅宽大于 30 m 的薄膜和宽度大于 2m 的板材及件重仅几十克的微型齿轮,都成为塑
22、料制品家族中的成员。1.3.2 1.3.2 发展趋势发展趋势 在传统注射成型技术基础上创新或揉合其它先进技术,利用“杂交优势”出新,仍是注射成型技术发展的主流。新技术使制品用料更省,性能更高。“水辅助注射成型”、“薄壁注射成型”、“金属粉末注射成型”等这些似乎尚有些陌生的术语,已在企业得到应用。塑料成型加工技术的发展仍在继续,其发展趋势是:(1)由单一性技术向组合性技术发展,如注射拉伸吹塑成型技术和挤出模压热成型技术等;(2)由常规条件下的成型技术向特殊条件下的成型技术发展,如超高压和高真空条件下的塑料成型加工技术;(3)由基本上不改变原有性能的保质成型加工向赋予塑料新性能的变质性成型加工技术
23、发展,如发泡成型、借助电子束与化学交联机使热塑性塑料在成型过程中进行交联反应的交联挤出等;(4)为提高加工精度、缩短制造周期,在模具加工技术方面更广泛地应用仿形加工、数控加工等;(5)广泛应用模具新材料。模具材料的选用直接影响到模具的加工成本、使用寿命以及塑料制品的成型质量等,因此,国内外己开发出许多具有良好使用性能、加工性能,热处理变形小的新型塑料模具钢,如预硬钢、新型淬火回火钢、马氏体时效钢、析出硬化钢和耐腐蚀钢,经过试用,均取得了较好的技术和经济效果;(6)CAE 技术将在注塑领域发挥越来越重要的作用,其本身也将随着注塑技术的发展要求而更加完善、实用、方便。2 塑件的分析 对塑料端盖进行
24、分析是模具设计的基础工作,是决定模具结构形状和所采用加工工艺的依据,所以对塑件分析非常重要,现分别论述。其制成品形状剖视图如图 21 所示:2.1 塑件实体分析 该塑件是一塑料洗衣机把手,塑件壁厚差别较大,生产批量中等,材料苯乙烯-丁二稀-丙烯晴共聚物(ABSABS),),成型工艺性能很好,可以注射成型。图 21 为其制成品形状剖视图和侧视图。从其形状上看,外形较复杂,侧壁具有凹槽结构,下部具有斜孔结构。12 1590 图 21 洗衣机把手 fig21 Washing hands 2.2 设计任务(1)确定型腔数量和排列方式;(2)确定分型面、流道、浇口的位置和形式;(3)确定推出方式;(4)
25、确定温度调整的方式;(5)完成浇注系统、成型系统、热交换系统、脱模系统等的设计工作,撰写设计说明书一份;(6)设计并绘制模具设计装配图一套;(7)绘制指定的成型零件工作图。2.3 塑件工艺分析 为了保证在生产过程中制造出理想的塑料制品,除应合理选用塑件材料外,还必须考虑塑件的成形工艺性。塑件的成形工艺性与模具设计有直接的关系,只有塑件的设计能适应成形工艺要求,才能设计出合理的模具结构。这样既能保证塑件顺利成形,防止塑件产生缺陷,又能达到提高生产率和降低成本的目的。2.3.1 2.3.1 脱模斜度脱模斜度 为保证塑件很好的脱模,塑件应有一定的脱模斜度,最小脱模斜度与塑料性能、收缩率的大小、塑件的
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