2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  (20_ _屆)</b></p><p><b>  本科畢業(yè)設計</b></p><p>  割草機后堵蓋注塑模具設計及數(shù)控仿真加工</p><p><b>  摘 要</b></p><p>  本次設計的課題是割草機后堵蓋注塑模具設計及數(shù)控

2、仿真加工。割草機屬于農(nóng)用機械,隨著人工草場的發(fā)展,70年代中期開始生產(chǎn)并使用旋轉(zhuǎn)式割草機。在畜牧業(yè)機械化高度發(fā)展的國家,新型割草機的研究正向著高速、節(jié)能的方向發(fā)展。</p><p>  設計過程包括設計準備、塑件設計、模具設計、零件圖的繪制和畢業(yè)設計論文的完成等五個環(huán)節(jié)。其中,塑件設計和模具設計是重要環(huán)節(jié)。</p><p>  在整個模具設計過程中,涉及到了塑件的結構設計、注塑機的選擇及注

3、塑機的一些重要工藝參數(shù)的校核,并詳細敘述了模具設計中的分型面設計、澆注系統(tǒng)設計、頂出機構設計、冷卻系統(tǒng)設計等。</p><p>  在模具設計過程中主要運用了Pro/ENGINEER 5.0來完成整個設計工作,此外還利用了AutoCAD2004軟件進行裝配圖及零件圖的繪制。同時,在設計過程中,通過查閱大量資料、手冊、期刊等,結合教材上的知識對注塑模具有了系統(tǒng)的認識,拓寬了視野,豐富了知識,為將來獨立完成模具設計積

4、累了一定的經(jīng)驗。</p><p>  關鍵詞:割草機,模具設計,Pro/ENGINEER 5.0</p><p>  The Injection mold design and NC machining simulation of Mower’s back cover</p><p><b>  Abstract</b></p>

5、<p>  This design is the subject of The Injection mold design and NC machining simulation of Mower's back cover. Mower are agricultural machinery, with the development of artificial grassland, people began to pr

6、oduce and use rotary mower in the mid-70's. In Livestock highly developed countries, the research of new mower come to be high-speed and Energy conservation.</p><p>  Design process including design prep

7、aration, plastic design, mold design, part mapping and graduate thesis completed these five links. Which, The most important part is plastic parts design and mold design.</p><p>  Throughout the mold design

8、process, related to the structural design of plastic parts the choice of injection molding machine and the check of some important process parameters of injection molding machine. Described mold design parting design, ga

9、ting system design, mechanical design ejection, cooling system design in detail.</p><p>  Throughout the mold design process, I mainly use of Pro/ENGINEER 5.0 to complete the design work. In addition, use of

10、 AutoCAD2004 to the assembly drawing and mapping the parts. At the same time, in the design process, I make a good understanding of injection mold combined with the knowledge on materials and through access to large amou

11、nts of data, manuals, periodicals, etc. I broaden the horizons, enrich the knowledge and accumulated some experience of mold design independently for the future.</p><p>  Keywords: mower, mold design, Pro/EN

12、GINEER 5.0</p><p><b>  目錄</b></p><p><b>  摘 要II</b></p><p>  AbstractIII</p><p><b>  1 緒論1</b></p><p>  1.1選題的背景和意義

13、1</p><p>  1.2塑料的組成、分類與特點1</p><p>  1.2.1塑料的組成2</p><p>  1.2.2塑料的分類2</p><p>  1.2.3塑料的特點2</p><p>  1.3塑料模具的種類2</p><p>  1.4 塑料的成型方法2<

14、;/p><p>  1.5 注射成型工藝2</p><p>  1.5.1注射成型工藝原理2</p><p>  1.5.2注射成型工藝過程3</p><p>  1.5.3注射成型工藝參數(shù)3</p><p>  1.6 Pro/ENGINEER概述3</p><p>  1.7本次注塑模

15、具設計的主要內(nèi)容4</p><p>  2 塑料注射模具的設計和結構組成5</p><p>  2.1塑料注射模具的設計步驟5</p><p>  2.2塑料注射模具的結構組成6</p><p>  2.2.1單分型面注射模的組成6</p><p>  2.2.2單分型面注射模的工作過程6</p>

16、;<p>  3 割草機后堵蓋塑料件7</p><p>  3.1塑料件的結構和特點7</p><p>  3.1.1產(chǎn)品形狀和參數(shù)8</p><p>  3.1.2模具結構和參數(shù)8</p><p>  3.2塑料件的材料8</p><p>  3.2.1聚丙烯的性能和用途8</p>

17、;<p>  3.3割草機后堵蓋塑料件的參數(shù)10</p><p>  3.3.1塑件的體積10</p><p>  3.3.2塑件的質(zhì)量11</p><p>  4塑料注射機選用12</p><p>  4.1注射機的類型和組成結構12</p><p>  4.2注射機的選用原則12</

18、p><p>  4.3注射機的選用12</p><p>  5塑料注射模具設計14</p><p>  5.1型腔數(shù)目和分布14</p><p>  5.2分型面的選擇14</p><p>  5.2.1分型面原則和選擇14</p><p>  5.2.2割草機后堵蓋注塑模具在Pro/EN

19、GINEER中的設計步驟15</p><p>  5.3定模仁和動模仁的設計20</p><p>  5.3.1動模仁的設計20</p><p>  5.3.2定模仁的設計21</p><p>  5.4澆注系統(tǒng)21</p><p>  5.4.1澆注系統(tǒng)的作用21</p><p>

20、  5.4.2澆注系統(tǒng)的組成21</p><p>  5.4.3澆注系統(tǒng)的設計原則22</p><p>  5.4.4澆注系統(tǒng)設計22</p><p>  5.5推出機構2錯誤!未定義書簽。</p><p>  5.5.1推出機構的作用與分類26</p><p>  5.5.2割草機后堵蓋推出機構的組成26

21、</p><p>  5.5.3割草機后堵蓋推出機構的設計26</p><p>  5.6導向機構27</p><p>  5.6.1導向裝置的組成和作用27</p><p>  5.6.2導向機構的設計27</p><p>  5.7冷卻和排氣系統(tǒng)設計27</p><p>  5.7

22、.1冷卻系統(tǒng)設計27</p><p>  5.7.2排氣系統(tǒng)設計28</p><p>  5.8機架的選用29</p><p>  5.8.1選用標準模架的型號29</p><p>  5.8.2確定模架的厚度29</p><p>  5.9模具的開模仿真29</p><p>  6

23、數(shù)控仿真加工31</p><p>  6.1 Cimatron軟件概述31</p><p>  6.2 Cimatron仿真加工31</p><p>  6.1.1 Cimatron NC31</p><p>  6.1.2割草機后堵蓋注塑模具在Cimatron中的仿真加工步驟31</p><p><b

24、>  總結35</b></p><p><b>  參考文獻36</b></p><p><b>  致謝37</b></p><p><b>  附錄38</b></p><p>  附錄圖1 裝配圖38</p><p> 

25、 附錄圖2 支承座38</p><p>  附錄圖3 推板38</p><p>  附錄圖4 動模座板38</p><p>  附錄圖5 動模模仁38</p><p>  附錄圖6 動模38</p><p>  附錄圖7 定位環(huán)38</p><p>  附錄圖8 定模座板38<

26、;/p><p>  附錄圖9 定模38</p><p>  附錄圖10 頂桿38</p><p><b>  1 緒論</b></p><p>  1.1選題的背景與意義</p><p>  割草機是能切割牧草或其他可制成干草的作物,并將其鋪放在地面上的畜牧機械。20世紀初開始發(fā)展到現(xiàn)在,已經(jīng)經(jīng)過

27、了幾代人的開發(fā)和研究。在畜牧業(yè)機械化高度發(fā)展的國家,新型割草機的研究正向著高速、節(jié)能的方向發(fā)展。</p><p>  作為開啟工業(yè)現(xiàn)代化的金鑰匙,模具是實現(xiàn)產(chǎn)品批量生產(chǎn)和新產(chǎn)品研發(fā)所不可缺少的工具。沒有高水平的模具,就不會有高水平、高質(zhì)量的工業(yè)產(chǎn)品,模具的重要性不言而喻。數(shù)控加工業(yè)向高速、精密、復合、智能和綠色趨勢發(fā)展,近幾年來,在實用化和產(chǎn)業(yè)化等方面取得可喜成績。</p><p>  所

28、以對割草機后堵蓋用pro/e模具設計,通過對塑件進行工藝分析和比較,采用Master CAM自動編程數(shù)控加工,不僅讓我們能夠熟練地掌握三維軟件的應用以適應未來工作的需要,而且讓我們掌握刀路設計及參數(shù)設計的步驟和原則</p><p>  我國模具技術水平正在逐步提高,但與工業(yè)較為先進的國家相比,仍存在較大的差距,縱觀我國的模具工業(yè),既有高速發(fā)展的良好勢頭,又存在模具品種少、精度低、結構欠合理、壽命短等一系列的不足,

29、無法滿足整個工業(yè)迅速發(fā)展的迫切要求[1]。</p><p>  隨著塑料工業(yè)的發(fā)展,塑料注射模已經(jīng)成為制造塑料制造品的主要手段之一,且發(fā)展成為最有前景的模具之一。在我國塑料模具的起步較晚,但發(fā)展很快,特別是最近幾年,無論在質(zhì)量、技術和制造能力上都有很大發(fā)展,取得了很大成績。我國塑料模具的質(zhì)量、技術和制造能力近年來確實發(fā)展很快,有些已達到或接近國際水平,尤其是隨著改革開放政策的不斷深入。然而,由于我國模具制造基礎薄

30、弱,各地發(fā)展極不平衡,因此總體來看,與國際先進水平相比和與國內(nèi)外市場需求相比,差距還很大[2]。</p><p>  1.2塑料的組成、分類與特點</p><p>  激光熱處理既可以通過僅改變基體上部材料的微觀結構也可以通過激光淬火、滲碳、滲氮、離子注入、激光熔覆和合金化等方法同時改變基體上層的化學成份和微觀結構。其中,激光淬火是現(xiàn)有各種激光表面處理技術中研究和應用最多的方法之一。<

31、;/p><p>  1.2.1 塑料的組成</p><p>  塑料是一種以合成樹脂為主要成分,加入一定量的添加劑制成的高分子有機化合物。在一定的溫度、壓力和時間條件下,塑料可以通過模具成型出具有一定形狀和尺寸的制件,并且當外力解除后,在常溫下仍能使形狀保持不變。成型所用的模具稱為塑料模,它是型腔模的一種。</p><p>  1.2.2 塑料的分類</p>

32、<p>  按照塑料合成樹脂的分子結構和受熱特性分類,可分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩大類。這種分類方法反應了高聚物的結構特點、物理特性、化學性能和成型特性。</p><p>  按照塑料的性能和用途分,可分為通用塑料、工程塑料和特種塑料。</p><p>  1.2.3 塑料的特點</p><p>  質(zhì)量輕;比強度和比剛度高;化學穩(wěn)定性好;電絕緣性能

33、好;耐磨和減磨性能好;消聲和吸震性能好。</p><p>  1.3 塑料模具的種類</p><p>  塑料模具的種類很多,比較常見的有注射模、壓縮模、壓注模和擠出模。</p><p>  1.4 塑料的成型方法</p><p>  成型是塑料制品生產(chǎn)過程中最重要的工序,塑料的種類很多,其成型方法也很多,主要有注射成型、擠出成型、壓縮成型、

34、壓注成型、氣動成型和泡沫成型等,其中前四種方法最為常用。熱塑性塑料多采用注射和擠出方法成型。熱固性塑料多采用壓縮和壓注成型,同時其注射成型工藝也有較大的發(fā)展[3]。</p><p>  1.5 注射成型工藝</p><p>  注射成型又稱注射模具,是熱塑性塑料制件的一種主要成型方法。除個別熱塑性塑料外,幾乎所有的熱塑性塑料都可用此方法成型。近年來,注射成型已成功地用來成型某些熱固性塑料制

35、件。</p><p>  注射成型可成型各種形狀的塑料制件,它的特點是成型周期短,能一次成型外形復雜、尺寸精密、帶有嵌件的塑料制件,且生產(chǎn)效率高,易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn),所以廣泛用于塑料制件的生產(chǎn)中,但注射成型的設備及模具制造費用較高,不適合單件及批量較小的塑料制件生產(chǎn)。</p><p>  1.5.1 注射成型工藝原理</p><p>  注射成型的原理是將顆粒狀態(tài)或

36、粉狀塑料從注射機的料斗送進加熱的料筒中經(jīng)過加熱熔融塑化成為粘流態(tài)熔體,在注射機柱塞或螺桿的高壓推動下,以很大的流速通過噴嘴注入模具型腔,經(jīng)一定時間的保壓冷卻定型后可保持模具型腔所賦予的形狀,然后開模分型獲得成型塑件。這樣就完成了一次注射工作循環(huán)(如圖1-1所示)。</p><p>  圖1-1 注射成型工作循環(huán)</p><p>  1.5.2 注射成型工藝過程</p><

37、;p><b>  1)成型前的準備</b></p><p>  原料與處理、料筒的清洗、預熱嵌件、選擇脫模劑</p><p><b>  2)注射過程</b></p><p>  加料、塑化、充模、保壓補縮、倒流、冷卻、脫模</p><p><b>  3)塑件后處理</b&g

38、t;</p><p><b>  退火處理、調(diào)濕處理</b></p><p>  1.5.3 注射成型工藝參數(shù)</p><p>  1)溫度。注射過程需控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度等。</p><p>  2)壓力。注射成型過程中的壓力包括塑化壓力和注射壓力。</p><p>  3)

39、時間。完成一次注射成型說需要的時間,成為成型周期[4]。</p><p>  1.6 Pro/ENGINEER概述</p><p>  Proe是美國PTC公司旗下的產(chǎn)品。一款集CAD/CAM/CAE功能一體化的綜合性三維軟件,在目前的三維造型軟件領域中占有著重要地位,并作為當今世界機械CAD/CAE/CAM領域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣,是現(xiàn)今最成功的CAD/CAM軟件之一。<

40、;/p><p>  單一數(shù)據(jù)庫Pro/Engineer是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫,就是工程中的資料全部來自一個庫,使得每一個獨立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作,不管他是哪一個部門的。換言之,在整個設計過程的任何 一處發(fā)生改動,亦可以前后反應在整個設計過程的相關環(huán)節(jié)上。</p><p>  全相關性Pro/ENGINEER的所有模塊都是全相關的。這就意味著在產(chǎn)品開發(fā)過程中某一處進行

41、的修改,能夠擴展到整個設計中,同時自動更新所有的工程文檔,包括裝配體、設計圖紙,以及制造數(shù)據(jù)。</p><p>  基于特征的參數(shù)化造型Pro/ENGINEER使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構造要素。這些特征是一些普通的機械對象,并且可以按預先設置很容易的進行修改。本文采用的是Pro/Engineer 5.0,在設計過程中主要使用以下幾個模塊:(1)草繪模塊(Pro/SKETCH),用于創(chuàng)建和編輯二維平面草

42、圖,是三維零件模型創(chuàng)建的基礎。(2)零件模塊(Pro/PART),用于創(chuàng)建和編輯零件的三維實體模型,用戶通過實體建模最終實現(xiàn)產(chǎn)品設計和生產(chǎn)的目的。(3)模具設計模塊(Pro/MOLDESIGN),用于創(chuàng)建、修改、分析模具元件及其組件,并可根據(jù)設計模型的變化對它們進行更快速更新,并且提供了一些實用的分析檢測功能,如投影面積計算、充模仿真、開模仿真等[5]。</p><p>  1.7 本次注塑模具設計的主要工作內(nèi)容

43、</p><p>  本次注塑模具設計以單分型面注射模具為主,主要內(nèi)容包括所設計塑件的說明書、注塑機的選用、塑料注射模具設計、裝配圖和零件圖紙的繪制等。</p><p>  2 塑料注射模具的設計和結構組成</p><p>  2.1 塑料注射模具的設計步驟</p><p>  1)設計前的準備工作</p><p> 

44、 a)熟悉塑件:塑件的幾何形狀、塑件的使用要求、塑件原料的特性;</p><p>  b)檢查塑件的成型工藝;</p><p>  c)明確現(xiàn)有注射機的型號和規(guī)格;</p><p>  2)填寫塑件成型工藝卡</p><p>  3)注射模具結構設計步驟</p><p><b>  a)確定型腔數(shù)目</

45、b></p><p><b>  b)選擇分型面</b></p><p>  c)確定型腔的布置方案</p><p><b>  d)確定澆注系統(tǒng)</b></p><p><b>  e)確定脫模方式</b></p><p>  f)確定調(diào)溫系統(tǒng)結

46、構</p><p>  g)確定凹模和型芯的固定方式</p><p><b>  h)確定排氣尺寸</b></p><p>  i)確定注射模的主要尺寸</p><p><b>  j)選用標準模架</b></p><p>  k)繪制模具的結構草圖</p>&

47、lt;p>  l)校核模具與注射機有關尺寸</p><p>  m)注射模結構設計的審查</p><p>  n)繪制模具的裝配圖</p><p><b>  o)繪制模具零件圖</b></p><p><b>  p)復核設計樣圖</b></p><p><b&

48、gt;  4)注射模具的審核</b></p><p>  a)基本結構方面的審核</p><p>  b)設計圖紙方面的審核</p><p>  c)注射模設計質(zhì)量的審核</p><p>  d)拆裝及搬運條件方面的審核[6]</p><p>  2.2 塑料注射模具的結構組成</p><

49、;p>  2.2.1 單分型面注射模的組成</p><p>  根據(jù)注射模各個零部件所起的作用,可以將注射模分為如下幾個組成部分:成型零部件、澆注系統(tǒng)、導向機構、推出裝置、溫度調(diào)節(jié)和排氣系統(tǒng) 、結構零部件。圖2-1所示為單分型面注塑模。</p><p>  圖2-1單分型面注塑模</p><p>  2.2.2 單分型面注射模的工作過程</p&

50、gt;<p>  單分型面注射模的一般工作過程:模具閉合→模具鎖緊→注射→保壓→補縮→冷卻→開?!瞥鏊芗H鐖D2-2所示</p><p>  圖2-2 單分型面注射模的工作過程</p><p>  3 割草機后堵蓋塑料件</p><p>  3.1 塑料件的結構和特點</p><p>  割草機后堵蓋塑件的結構簡單,尺寸適中。

51、為提高生產(chǎn)率可采用一模二腔。根據(jù)割草機后堵蓋塑件的特征,選用澆注系統(tǒng)為側澆口的單分型面多型腔注射模。采用側澆口基本不影響塑件外觀。</p><p>  用Pro/ENGINEER對割草機后堵蓋進行建模,本設計中得割草機后堵蓋相對于現(xiàn)實中得割草機后堵蓋,通過拉伸、抽殼、倒圓角。拔模等命令,就可以完成整個模型得建模工作,圖3-1為割草機后堵蓋塑料件的三維效果圖,圖3-2為割草機后堵蓋的工程圖。</p>

52、<p>  圖3-1 割草機后堵蓋三維圖</p><p>  圖3-2 割草機后堵蓋工程圖</p><p>  3.1.1 產(chǎn)品形狀和參數(shù)</p><p>  割草機后堵蓋外觀形狀如圖3-2所示,長寬高為206×204×76(mm),采用聚丙烯塑料制造(簡稱PP塑料),其收縮率為1.0%~3.0%。</p><p&g

53、t;  3.1.2 模具結構和參數(shù)</p><p>  本例模具為“一模一腔”的多腔模具,塑件在模具中對稱布置。定模為一塊模板,外形尺寸為350×350×90mm。動模分成動模模板和四個鑲件,動模模板的外形尺寸為350×350×60mm。如圖3-3所示。</p><p>  定模模板 動模模板

54、 </p><p>  圖3-3 割草機后堵蓋的模具</p><p>  3.2 塑料件的材料</p><p>  3.2.1 聚丙烯(PP)的性能和用途</p><p>  聚丙烯無色、無味、無毒。外觀似聚乙烯,但比聚乙烯更透明、更輕。它不吸水,光澤好,易著色。屈服強度、抗拉強度、抗壓強度和硬度及彈性比聚乙烯好。定向拉伸

55、后聚丙烯可制作鉸鏈,有特別高的抗彎曲疲勞強度。如用聚丙烯注射成型一體鉸鏈(蓋和本體合一的各種容器),經(jīng)過7×107次開閉彎折未產(chǎn)生損壞和斷裂現(xiàn)象。聚丙烯熔點為164~170℃,耐熱性好,能在100℃以上的溫度下進行消毒滅菌。其低溫使用溫度達-15℃,低于-35℃時會脆裂。聚丙烯的高頻絕緣性能好,而且不吸水,絕緣性能不受濕度的影響。但在氧、熱、光的作用下極易解聚、老化,所以必須加入防老化劑。</p><p&g

56、t;  聚丙烯可用作各種機械零件如法蘭、接頭、泵葉輪、汽車零件和自行車零件,水、蒸汽,各種酸堿等的輸送管道,化工容器和其他設備的襯里、表面涂層。制造蓋和本體合一的箱殼,各種絕緣零件,并用于醫(yī)藥工業(yè)中。表3-1所示為聚丙烯的綜合性能。</p><p>  表3-2 聚丙烯的注射成型工藝參數(shù)</p><p>  表3-1 聚丙烯的綜合性能</p><p>  表3-2

57、聚丙烯的注射成型工藝參數(shù)</p><p>  3.3 割草機后堵蓋塑料件的參數(shù)[7]</p><p>  3.3.1 塑件的體積</p><p>  1)通過Pro/ENGINEER軟件的“質(zhì)量屬性(如圖3-4所示)”分析塑件,得到塑件的體積為</p><p><b>  (3-1)</b></p><

58、;p><b>  曲面面積約為:</b></p><p><b>  (3-2)</b></p><p>  圖3-4 質(zhì)量屬性示意圖</p><p>  3.3.2 塑件的質(zhì)量</p><p>  計算塑件的質(zhì)量,材料PP的密度??;</p><p><b>

59、  塑件質(zhì)量:</b></p><p><b> ?。?-6)</b></p><p><b>  4 塑料注射機選用</b></p><p>  4.1 注射機的類型和組成結構</p><p>  塑料注射機按用途可以分為熱塑性塑料通用注射機和專用注射機(熱固性塑料注射機、注射吹塑機、

60、發(fā)泡注射機、排氣注射機等);按外形可以分為臥式注射機、立式注射機和直角式注射機;按塑料在料筒內(nèi)的塑化方式可以分為柱塞式注射機和螺桿式注射機。目前,在生產(chǎn)中應用最為廣泛的是臥式螺桿式熱塑性塑料通用注射機。</p><p>  塑料注射機一般由注射裝置、合模裝置、液壓和電氣控制系統(tǒng)、機架等四個部分組成。注射裝置的作用是:將一定量的塑料加入料筒;將加入料筒內(nèi)的塑料加熱并均勻地塑化成熔體;以足夠地速度和壓力將一定量地塑料

61、熔體注射進模具型腔;注射完成后保持一定時間的壓力,進行補縮并防止熔體返流。合模裝置的作用是:準確可靠地實現(xiàn)模具的開、合模動作,注射時保證可靠地鎖緊模具;開模時保證制件頂出脫模。液壓和電氣控制系統(tǒng)的作用是控制注射機的工作循環(huán)過程和成型工藝條件,使注射機按注射工藝預定的動作要求和工作要求準確有效的工作。機架的作用是將上述三個部分組合在一起同時作為液壓系統(tǒng)的油箱[8]。</p><p>  4.2 注射機的選用原則&l

62、t;/p><p>  塑料注射機的規(guī)格是指決定注射機加工能力和適用范圍的一些主要技術參數(shù),在設計塑料注射模時,應根據(jù)實際情況對這些技術參數(shù)進行校核。</p><p><b>  1)注射量</b></p><p><b>  2)注射壓力</b></p><p><b>  3)鎖模力<

63、/b></p><p>  4)安裝部分的配合、連接尺寸[8]</p><p>  4.3 注射機的選用[9]</p><p>  根據(jù)塑件的大小和實際中常用的注射機,注射割草機后堵蓋塑件選用SZ-250/160立式塑料注射機。表4-1所示為SZ-250/160型號注射機主要參數(shù)。</p><p>  表4-1 SZ-250/160注射

64、機主要技術參數(shù)</p><p>  5 塑料注射模具設計</p><p>  5.1 型腔數(shù)目和分布</p><p>  在設計時,先確定注射機的型號,在根據(jù)所選用的注射機的技術規(guī)格記塑件的技術要求,計算出選取的型腔數(shù)目;也有根據(jù)經(jīng)驗先確定型腔數(shù)目,然后根據(jù)生產(chǎn)條件,如注射機的有關技術規(guī)格等進行校核計算,但無論采用哪種方式,一般考慮的要點有:塑料制件的批量和交貨周期

65、;質(zhì)量的控制要求;成型的塑料品種與塑件的形狀及尺寸;所選用的注射機的技術規(guī)格[10]。</p><p>  按注射機的最大注射量確定型腔數(shù)量</p><p><b> ?。?-1)</b></p><p>  式中:Vg(mg)——注射機最大注射量,cm3或g;</p><p>  Vj(mj)——澆注系統(tǒng)凝料量,cm3

66、或g;</p><p>  Vg(mg)——單個制品的容積或質(zhì)量,cm3或g。</p><p>  注射機最大注射量取400cm3;</p><p>  假設澆道凝料取10cm3;</p><p>  單個塑件的體積取255.13cm3。</p><p><b>  所以 </b></p&

67、gt;<p><b> ?。?-2)</b></p><p>  由于塑件的形狀復雜,重量較重,所以應使用單型腔模具。綜合分析本設計采用一模一腔、平衡布置。 </p><p>  5.2 分型面的選擇</p><p>  5.2.1 分型面原則與選擇</p><p>  分型面位于模具動模和定模的結合處,在

68、塑件最大外形處,設計的目的是為了塑件和凝料的取出。根據(jù)分型面的設計原則: </p><p>  1)分型面應選擇在塑件外形的大輪廓處; </p><p>  2)分型面的選取應有利于塑件的留模方式,便于塑件順利脫模; </p><p>  3)保證塑件的

69、精度要求;</p><p>  4)滿足塑件外觀的要求;</p><p>  5)便于模具的制造。</p><p>  結合該產(chǎn)品的結構,塑件分型面確定在塑件的最大投影面積上.本設計中塑件的分型面選取如圖5-1所示。這樣選取的塑件的外表面可以在整體的定模型腔內(nèi)成型,表面質(zhì)量好,而且塑件脫模方便[11]。</p><p>  圖5-1 分型面選

70、取</p><p>  5.2.2 割草機后堵蓋注塑模具在Pro/ENGINEER中的設計步驟[12][13][14]</p><p>  Pro/ENGINEER軟件在模具設計中,最重要的部分就是分型面設計。結合生產(chǎn)實際,本此設計割草機后堵蓋的分型面設計主要在零件界面中完成。表5-1所示為割草機后堵蓋注塑模具設計的主要流程圖。</p><p>  表5-1割草機后

71、堵蓋注塑模具設計的主要流程圖解</p><p><b>  1)創(chuàng)建分型面</b></p><p>  a)在進入Pro/ENGINEER模具設計界面后,在菜單管理器中選擇【模具模型】→【裝配】→【參照模型】,如圖5-2所示。然后選擇零件導入界面中。在模具設計界面中,從【菜單管理器】中選擇【收縮】,系統(tǒng)自動更新,出現(xiàn)一個收縮選項類型【菜單管理器】,如圖5-3所示,在收

72、縮選項類型中選擇【按比例】選項,系統(tǒng)彈出一個【按比例收縮】對話框,如圖5-4所示,在【按比例收縮】特征中選擇公式【1+S】→選擇零件模型的【坐標系】→在【收縮率】中輸入“S”值【0.018】,收縮設置成功。</p><p>  圖5-2 參照模型選擇界面 圖5-3 收縮選項對話框</p><p>  圖5-4 收縮操作對話框</p>

73、<p>  b)打開參照模型,進入草繪界面確定模板中心基準線,如圖5-5所示,根據(jù)剛才做好基準線創(chuàng)建一根中心軸線。單擊【拉伸】“”按鈕→單擊【拉伸為曲面】“”按鈕→進入草繪界面,根據(jù)本割草機后堵蓋的結構特點和模板大小,作出如圖5-6所示的分型線圖→轉(zhuǎn)到曲面拉伸意向?qū)υ捒颍瑔螕簟緦ΨQ拉伸】“”按鈕,進入3D界面,如圖5-7所示。</p><p>  圖5-5 模板中心基準線操作圖 圖5-6 分型線圖

74、 圖5-7 分型面效果圖</p><p>  c)根據(jù)模具的強度要求,在此將分型面通過【拉伸】的方法作一下修剪。再將分型面靠中心的兩開放端延伸到大面,在大面的兩開放端做兩塊【平整曲面】,然后與分型面合并成一個完整的曲面,兩端碰穿處做脫模斜度3°,豎邊倒圓角R8,分型面創(chuàng)建完成,其結果如圖5-8所示。在產(chǎn)品中創(chuàng)建分型面后,返回到模具設計界面</p><p> 

75、 圖5-8 分型面效果圖</p><p><b>  2)創(chuàng)建工件模型</b></p><p>  a) 選擇菜單管理器中的【模具】→【模具模型】→【創(chuàng)建】→【模具模型類型】→【工件】→【手動】,如圖5-9所示。</p><p><b>  圖5-9</b></p><p>  b) 進入【創(chuàng)建選項

76、】對話框,在【創(chuàng)建方法】中選擇【創(chuàng)建特征】,然后單擊“”按鈕進入【特征操作】界面,選擇【實體】→【伸出項】→【實體選項】→【拉伸】→【實體】,如圖5-10所示,單擊“”按鈕,系統(tǒng)進入實體拉伸作圖界面。</p><p><b>  圖5-10</b></p><p>  c) 進入草繪對話框,根據(jù)分型面的大小確定工件大小,如圖5-11所示。工件創(chuàng)建完成。</p&g

77、t;<p>  圖5-11工件大小示意圖</p><p>  d) 進入【菜單管理器】,選擇如圖5-12所示【特征】→【創(chuàng)建】→【實體】→【倒角】→【邊】。5×5的倒角就完成了。</p><p>  圖5-12 倒角特征選項</p><p><b>  3)創(chuàng)建體積塊</b></p><p>  

78、單擊【體積塊】分割“”按鈕,系統(tǒng)自動彈出分割體積塊菜單,如圖5-13所示。保持【菜單管理器】中的參數(shù)不變,直接單擊“”按鈕,系統(tǒng)彈出【分割】菜單,如圖5-14所示,單擊如圖5-15所示已做好的分型面(選中后呈紅色),然后單擊【選取】對話框中的“”按鈕,再單擊【分割】對畫框中的“”按鈕,系統(tǒng)會自動打開【體積塊名稱】對話框,單擊“”按鈕出現(xiàn)模具體積塊效果圖,如圖5-16所示,單擊對畫框中的“”按鈕,體積塊創(chuàng)建完成。</p>&

79、lt;p>  圖5-13 分割體積塊對話框 圖5-14 分割對話框</p><p>  圖5-15選取的分型面 圖5-16著色圖</p><p>  4)創(chuàng)建模具開模過程</p><p>  a) 單擊【主菜單管理器】中的【模具進料孔】或“”圖標,【菜單管理器】將會自動更新如圖

80、5-17所示,單擊【主菜單管理器】中的【定義間距】選項,【菜單管理器】將會自動更新如圖5-18所示,單擊【主菜單管理器】中的【定義移動】選項,系統(tǒng)會自動打開如圖5-19所示的【選取】對話框。</p><p>  圖5-17 單管理器1 圖5-18 單管理器2 圖5-19 “選取”對話框</p><p>  b) 單擊如圖5-20中所指的顯【紅色】模具元件,將其作為

81、移動對象,然后單擊【選取】對話框的“”按鈕,此時系統(tǒng)要求選取邊、軸或表面,作為分解方向上的參照。</p><p>  c) 單擊如圖5-21中標識所指的邊,將其作為分解方向上的參照基準,系統(tǒng)會自動添加方向指示箭頭,并在窗口打開【輸入沿指定方向的位移】操控板,在操控板中的文本框里輸入“200”,將其作為移動距離,單擊“”按鈕,再單擊菜單管理器中的“”按鈕,確定當前操作。</p><p>  

82、d) 用同樣的方法操作另一模具元件,單擊菜單管理器中的“”按鈕,系統(tǒng)會自動顯示出開模后的效果,如圖5-22所示。</p><p>  圖5-20 選取模具元件 圖5-21 選取的參照邊 圖5-22 模具開模后的效果</p><p>  5.3 定模仁和動模仁的設計</p><p>  5.3.1 動模仁的設計</p><

83、;p>  動模仁零件是成型塑料件外表面的主要零件。按結構不同可分為:</p><p>  1)整體式動模仁結構</p><p>  整體式動模仁是由整塊金屬加工而成的,其特點是牢固、不易變形、不會使塑件產(chǎn)生拼接線痕跡。但是由于整體式動模仁加工困難,熱處理不方便,所以常用于形狀簡單的中、小型模具上。</p><p>  2)組合式動模仁結構</p>

84、<p>  組合式動模仁結構是指動模仁是由兩個以上的零部件組合而成的。按組合方式不同,組合式動模結構可分為整體嵌入式、局部鑲嵌式、側壁鑲嵌式和四壁拼合式等形式。</p><p>  本次設計采用整體式動模仁結構。</p><p>  整體式動模仁的優(yōu)點是:強度和剛度相對較高,且不易變形,對塑件的上表面不會產(chǎn)生拼模縫的痕跡,缺點為切削量大,模具成本高,同時給熱處理和表面處理帶來一

85、定的困難,本設計割草機后堵蓋的動模仁的3D圖如圖5-23所示。</p><p>  圖5-23 動模仁的3D圖</p><p>  5.3.2 定模仁的設計</p><p>  按結構定模仁可分為整體式和組合式兩種。組合式定模仁其結構牢固,但不便加工,消耗的模具剛多,主要用于工藝實驗或小型模具上的簡單型芯。組合式定模仁設計時必須注意結構合理,應保證定模仁和鑲塊的強度

86、,防止熱處理時變形且應避免尖角與壁厚突變。</p><p>  本設計割草機后堵蓋采用的是整體式定模仁結構。本次設計中的定模仁的3D圖如圖5-24所示。</p><p>  圖5-24 定模仁的3D圖</p><p>  5.4 澆注系統(tǒng)[15]</p><p>  澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機噴嘴到型腔之間的進料通道。</p>

87、<p>  5.4.1 澆注系統(tǒng)的作用</p><p>  澆注系統(tǒng)的作用是將注射機中的熔化的塑料順利引入模具中完成注塑。</p><p>  5.4.2 澆注系統(tǒng)的組成</p><p>  普通澆注系統(tǒng)的組成:主流道、分流道、澆口、冷料穴</p><p>  1)主澆道是指從注射機噴嘴與模具接觸處開始,到有分澆道支線為止的一段料流

88、通道,它起到將熔體從噴嘴引入模具的作用,其尺寸的大小直接影響熔體的流動速度和填充時間。</p><p>  2)分澆道是主澆道與型腔進料口之間的一段流道,主要起分流和轉(zhuǎn)向作用,使熔體以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個型腔。</p><p>  3)澆口也稱進料口,是指料流進入型腔前最狹窄部分,也是澆注系統(tǒng)中最短的一段,其尺寸狹小且短,目的是使料流進入型腔前加速,便于充滿型腔,且又利于封閉型腔口,

89、防止熔體倒流,也便于成型后冷料與塑件分離。</p><p>  4)在每個注射成型周期開始時,最前端的料接觸低溫模具后會降溫、變硬稱之為冷料,為防止此冷料堵塞澆口或影響制件的質(zhì)量而設置的料穴,冷料穴一般設在主流道的末端,有時在分澆道的末端也增設冷料穴。</p><p>  組成澆注系統(tǒng)的零件有:澆口套、定位圈、拉料桿、定模板</p><p>  5.4.3 澆注系統(tǒng)

90、的設計原則</p><p>  1)了解塑料的成型工藝特性。掌握塑料的流動特性以及溫度、剪切速度對精度的影響,以設計出合適的澆注系統(tǒng)。</p><p>  2)盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕。熔體流動時應盡量減少分流的次數(shù),有分流必然有匯合,熔體匯合之處必然會產(chǎn)生熔接痕尤其在流程長、溫度低時,這對塑件強度的影響較大。</p><p>  3)有利于型腔中氣體的排除。澆注系

91、統(tǒng)應能順利地引導塑料熔體充滿型腔的各個部分,使?jié)沧⑾到y(tǒng)及型腔中原有的氣體能有序地排出,避免充填過程中產(chǎn)生紊流或渦流,也避免因氣體積存而引起凹陷、氣泡、燒焦等塑件地成型缺陷。</p><p>  4)防止型芯的變形和嵌件的位移。澆注系統(tǒng)設計時應盡量避免塑料熔體直接沖擊細小型芯和嵌件,以防止熔體的沖擊力使細小型芯變形或嵌件位移。</p><p>  5)盡量采用較短的流程充滿型腔。這樣可有效減

92、少各種質(zhì)量缺陷。</p><p>  6)流動距離比的校核。對于大型或薄壁塑料制件,塑件熔體有可能因其流動距離過長或流動阻力太大而無法充滿整個型腔。</p><p>  5.4.4 澆注系統(tǒng)設計</p><p><b>  1)主流道設計</b></p><p>  主流道是熔體最先流經(jīng)模具的部分,它的形狀與尺寸對塑件熔

93、體的流動速度和充模時間有較大的影響,因此,必須使熔體的溫度降低和壓力損失最小。</p><p>  由于主流道要與高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復接觸,所以只有在小批量生產(chǎn)時,主流道才在注射模上直接加工,在大部分注射模中,主流道通常設計成可拆卸、可更換的主流道澆口套形式。</p><p>  為了讓主流道凝料能從澆口套中順利拔出,主流道設計成圓錐形。其錐角α為2°~6°,小

94、端直徑d比注射機噴嘴直徑大0.5~1mm。由于小端的前面是球面,其深度為3~5mm,注射機噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合,因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1~2mm。流道的表面粗糙度值Ra為0.08μm。</p><p>  表5-2 主流道設計參數(shù)</p><p><b>  2)分流道設計</b></p><p>  分流道設計

95、時應使熔體較快地充滿整個型腔,流動阻力小,流動中溫降盡可能低,同時應能將塑料熔體均勻地分配到各個型腔。</p><p>  分流道開設在動、定模分型面地兩側或任意一側,其截面形狀應盡量使其比表面積(流表面積與其體積之比)小。常用地分流道截面形式有圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等。梯形及U形截面分流道加工容易,且熱量損失與壓力損失均不大,是常用的形式。</p><p>  本次設計分流道采用

96、梯形截面分流道。梯形截面分流道的尺寸可按下面經(jīng)驗公式確定:</p><p><b> ?。?-3)</b></p><p><b> ?。?-4)</b></p><p>  式中:b——梯形大底邊寬度,mm;</p><p>  m——塑件的質(zhì)量,g;</p><p>  

97、L——分流道的長度,mm;</p><p>  h——梯形的高度,mm。</p><p><b>  所以</b></p><p><b>  梯形大底邊寬度:</b></p><p><b>  梯形的高度:</b></p><p><b>

98、  3)側澆口設計</b></p><p>  塑件采用側澆口成型。側澆口一般開設在分型面上,塑料熔體從內(nèi)側或外側充填模具型腔,其截面形狀多為矩形(扁槽),是限制性澆口。側澆口廣泛使用在多型腔單分型面注射模上,由于澆口截面小,減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量,同時去除澆口容易,不留明顯痕跡。但是這種澆口成型的塑件往往有熔接痕存在,且注射壓力損失較大,對深型腔塑件排氣不利。</p><p&

99、gt;  側澆口尺寸的計算公式如下:</p><p><b> ?。?-5)</b></p><p><b>  (5-6)</b></p><p>  式中:b——側澆口的寬度,mm;</p><p>  A——塑件的外側表面積,mm;</p><p>  t——側澆口的厚

100、度,mm;</p><p>  δ——澆口處塑件的厚度,mm。</p><p><b>  所以</b></p><p><b>  側澆口的寬度:;</b></p><p><b>  側澆口的厚度:;</b></p><p><b>  側

101、澆口的長度:。</b></p><p>  4)澆注系統(tǒng)零件的設計</p><p><b>  a)定位圈的設計</b></p><p>  SZ-250/160注射機的固定模板上定位孔直徑為110mm。</p><p>  定位圈的外徑取110mm,厚度12mm。</p><p> 

102、 定位圈的固定使用M6內(nèi)六角螺釘。</p><p>  定位圈的材料選用普通碳素結構鋼A3,熱處理淬火處理中溫回火,表面硬度HRC45-50。</p><p>  定位圈示意圖如圖5-25所示。</p><p>  圖5-25 定位圈示意圖</p><p><b>  b)拉料桿的設計</b></p>&l

103、t;p>  澆口套出料口直徑為7mm,取拉料桿的直徑與出料口相等7mm。</p><p>  拉料桿上部選用鉤頭(Z字形)形結構。</p><p>  材料選用45號鋼,淬火處理HRC40-45,表面粗糙度Ra1.6。</p><p>  與動模板的配合H8/f8</p><p><b>  外徑尺寸取7mm。</b&g

104、t;</p><p>  拉料桿示意圖如圖5-26所示。</p><p>  圖5-26 拉料桿示意圖</p><p>  d)澆注系統(tǒng)的主流道</p><p>  主流道上端直徑取5mm,下端直徑取8mm,高度取123mm,錐角4°。</p><p>  e)澆注系統(tǒng)的分流道</p><

105、p>  分流道由定模板形成,分流道的截面形狀常選用梯形或U形,但考慮便于加工選用半圓形,分流道半徑取4mm。</p><p><b>  f)澆注系統(tǒng)的澆口</b></p><p>  本設計選用標準側澆口,形狀為矩形。</p><p>  側澆口的寬度:b=2.54mm;</p><p>  側澆口的厚度:t=1

106、.5mm;</p><p>  側澆口的長度:l=2.5mm。</p><p>  g)澆注系統(tǒng)的冷料穴</p><p>  冷料穴是澆注系統(tǒng)的結構組成之一。冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前部冷料,以免這些冷料注入型腔。</p><p>  主流道末端的冷料穴還有便于在該處設置主流道拉料桿的功能。在模具分型時,注射凝料從定模澆口套中被

107、拉出,最后推出機構開始工作,將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。</p><p>  冷料穴示意圖如圖5-27所示。</p><p>  圖5-27 冷料穴示意圖</p><p><b>  5.5 推出機構</b></p><p>  在注射成型的每一循環(huán)中,塑件必須由模具的型腔或型芯上脫出,脫出塑件的機構稱為推出機構。

108、</p><p>  5.5.1 推出機構的作用與分類</p><p>  1)推出機構的作用:</p><p>  推出機構的作用就是指分型后將塑件從模具中推出的裝置。</p><p>  2)簡單推出機構的分類:</p><p>  簡單推出機構的種類包括:推桿推出機構、推管推出機構、推件板推出機構、推塊推出機構等

109、。</p><p>  5.5.2 割草機后堵蓋推出機構的組成</p><p>  割草機后堵蓋推出機構的組成有:推桿、復位桿、推板導柱、推板導套、推板、推桿固定板、固定螺釘、支承釘。</p><p>  5.5.3 割草機后堵蓋推出機構的設計</p><p><b>  1)推桿</b></p><

110、p>  推桿的直徑選7mm,采用圓柱形結構,長度由模板厚度和塑件的推出距離決定,取269mm。</p><p>  推桿材料選用優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼45號鋼,淬火處理,低溫回火,HRC45-50,表面粗糙度Ra1.6,與型芯的配合為間隙配合H8/g7。</p><p><b>  2)復位桿</b></p><p>  復位桿的直徑選24mm,

111、采用圓柱形結構,長度由模板厚度和塑件的推出距離決定,取156mm。推桿材料選用優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼45號鋼,淬火處理,低溫回火,HRC45-50,表面粗糙度Ra1.6,與動模板的配合為間隙配合H8/f8。</p><p><b>  3)推板導套</b></p><p>  推板導套的直徑選32mm,長度取60mm。推板導套的材料選用碳素工具鋼T8A淬火處理HRC45-48

112、。</p><p><b>  4)推板導柱</b></p><p>  推板導柱的直徑選22mm,長度取160mm。推板導柱的材料選擇碳素工具鋼T8A,熱處理為淬火處理,硬度HRC52-55。</p><p><b>  5)推板</b></p><p>  推板的長、寬、厚分別為700mm、5

113、00mm、35mm,材料為采用普通碳素結構鋼A3。</p><p><b>  6)推桿固定板</b></p><p>  推桿固定板的長、寬、厚分別為700mm、500mm、30mm,材料為采用普通碳素結構鋼A3。</p><p><b>  5.6 導向機構</b></p><p>  合模導向

114、裝置是保證動模與定?;蛏夏Ec下模合模時正確定位和導向的裝置。</p><p>  5.6.1.導向裝置的組成和作用</p><p><b>  1)導向裝置的組成</b></p><p>  導向裝置的組成主要有:導柱、導套。</p><p><b>  2)導向裝置的作用</b></p>

115、;<p>  導向作用、定位作用、承受一定的側向壓力。</p><p>  5.6.2 導向機構的設計</p><p><b>  1)導柱的設計</b></p><p>  導向部分直徑64mm,高度300mm,倒角高度5mm。材料選用碳素工具鋼T8A,淬火處理HRC45~48。表面粗糙度Ra0.8。</p>&l

116、t;p><b>  2)導套的設計</b></p><p>  選用臺肩型導套,導向部分直徑64mm,高度150mm,壁厚20mm,臺肩高度20mm。材料選用碳素工具鋼T8A,淬火處理HRC45~48。表面粗糙度Ra0.8。</p><p>  5.7 冷卻和排氣系統(tǒng)設計[16]</p><p>  5.7.1 冷卻系統(tǒng)設計</p&

117、gt;<p>  注射模的溫度對塑料熔體的充模流動、固化定形、生產(chǎn)率及塑件的形狀和尺寸精度都有重要的影響。熱塑性塑料在注射成型過程中,根據(jù)其品種的不同,模溫的要求也有所不同。對于熔融粘度較低,流動性較好的塑料,如聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、尼龍等,需要對模具進行人工冷卻,對于結晶型塑料,冷凝時放出的熱量大,應對模具充分冷卻,以便塑件在模腔內(nèi)很快冷凝定型,縮短成型周期,提高生產(chǎn)率。對于熔融粘度較高,流動性差的塑料,如聚碳酸酯、

118、聚甲醛、聚礬等,則要求較高的模溫,否則會影響其流動性,產(chǎn)生熔接痕和充模不滿等缺陷,因此當要求模具溫度在80℃以上時需對模具進行加熱。</p><p>  1)冷卻系統(tǒng)設計原則</p><p>  a)冷卻水孔應盡量多、孔徑應盡量大。</p><p>  b)冷卻水道到型腔表面的距離應盡量相等。</p><p>  c)澆口處加強冷卻。<

119、/p><p>  d)降低入水與出水的溫差。</p><p>  e)冷卻水道要避免接近熔接痕部位,以免熔接不牢,影響塑件的溫度。</p><p>  f)冷卻水道的大小要易于加工和清理。一般孔徑為8~10mm。</p><p>  2)常見冷卻系統(tǒng)結構</p><p>  a)直流式和直流循環(huán)式;</p>

120、<p><b>  b)循環(huán)式;</b></p><p><b>  c)噴流式。</b></p><p>  5.7.2 排氣系統(tǒng)設計</p><p>  型腔內(nèi)氣體的來源,除了型腔內(nèi)原有的空氣外,還有因塑料受熱或凝固而產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體。塑料熔體向注射模型腔填充過程中,必須要考慮把這些氣體順序排出,否則,不

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