煤氣灶旋鈕開關的注塑模設計-塑料注射模含NX三維及4張CAD圖

煤氣灶旋鈕開關的注塑模設計-塑料注射模含NX三維及4張CAD圖,煤氣灶,旋鈕,開關,注塑,設計,塑料,注射,nx,三維,cad 煤氣灶旋鈕開關的注塑模設計 摘 要 通過這次設計可以使我所學的專業(yè)理論知識提高，進一步的掌握注射模具設計和成型零件加工工藝制定的方法；提升測繪、查閱資料等能力和使用CAD、UG等軟件的運用；還有零件制造過程中的所需成本和加工成本的合理運算；提高動手能力，為將來的實際工作打下夯實的基礎。旋鈕開關的零件結構比較簡單，所以在模具的設計方面也相對而言比較簡單，適合大批量生產。 關鍵詞：注塑模設計；UG、CAD；注塑工藝 Ⅰ 目 錄 前 言 1 1 工藝分析 2 1.1零件的分析 2 1.1.1 脫模斜度 2 1.1.2 零件的外觀要求 2 1.2 材料的分析 2 1.3 ABS注塑成型的工藝參數 3 2 分型面的確定 4 2.1 分型面的選擇原則 4 2.2 確定型腔的數量以及布局原則 4 2.2.1 型腔數量的確定主要有以下影響因素 4 2.2.2 布局原則 5 2.3 模架的選擇 5 3 注塑機的選擇 7 3.1 零件的體積和質量的計算 7 3.2 選擇注塑機 7 4 注塑模導向定位系統(tǒng) 8 4.1 導向定位系統(tǒng)的定義 8 4.2 導向系統(tǒng)的設計 8 4.2.1 A、B板之間的導柱導套設計 8 4.2.2復位桿的設計 9 5 成型零件的設計 10 5.1 型腔的結構設計 10 5.2 型芯的結構設計 10 5.3 模仁材料的選擇 11 5.4 動模、定模尺寸的確定 11 5.4.1動模板尺寸 11 5.4.2定模板尺寸 11 6 澆注系統(tǒng)的設計 13 6.1 澆口位置的選取 13 6.2 澆注流道設計 13 7 推出機構的設計 15 8 冷卻系統(tǒng)的設計 16 9 模具制圖 17 總 結 18 致 謝 19 附 錄 20 參考文獻 21 前 言 當今，模具生產技術水平的高低，已經成為衡量一個國家產品制造水平的重要標志之一。塑料零件制造成本低、效率高、易成型等方面特性所以成為各大公司賺錢的有效途徑。因為成本低和運用得方面廣泛，在各種家電和日用品上的廣泛使用所以更受人民群眾的喜愛。因此，塑料模具在這幾年里也就迅速發(fā)展起來了。因為模具的產生，推動了整個行業(yè)的發(fā)展，所以說模具這個行業(yè)在今后發(fā)展得趨勢還是很廣闊的。但中國現如今的任然存在一些不足之處：各地區(qū)的發(fā)展不平衡、機器設備的落后、技術方面的落后，以及創(chuàng)新能力的不足，導致當今中國的模具行業(yè)發(fā)展沒有其他國家那么好。如今模具的生產方式廣泛采用CAD/CAM/UG等技術，所以在人才培養(yǎng)方面也是重中之重的一個方面。 本次畢業(yè)設計的課題來源于生活中，應用廣泛，應該每個家庭都會出現，模具結構也比較簡單，產品也相對較便宜。對我們這些剛剛步入這個行業(yè)技術的人提高理論聯(lián)系實際的能力是一個很好的練習。因為模具結構比較簡單，所以對像我們這樣的初學者，正好可以去拿這個零件去練習，同時也可以鍛煉對塑料模具的設計和制造能力。 這次畢業(yè)設計是以煤氣灶旋鈕開關注射模具為主，綜合了成型工藝分析，模具結構的設計，最后是模具零件的加工方法，模具總的裝配等一系列模具生產的所有過程。 由于本人才疏學淺，知識根底不牢，缺少實踐經驗，所以在模具結構設計計算和編寫模具設計說明書的過程中出現了一些問題，但是也得到了指導老師的悉心指導以及其他機械和模具課老師的耐心指點，同時也得到了同學的熱心幫助，在此謹以致謝。 因為本人經驗有限，所以在設計過程中難免有不足之處，希望得到老師和同學的諒解，并懇請得到改正。 1 工藝分析 1.1 零件的分析 圖1-1 零件圖 零件材料為烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）。 零件名稱為煤氣灶旋鈕開關。 要求批量生產。 在上面的圖中我們可以看到本次的任務是做一個塑料的煤氣灶旋鈕開關，所以大部分尺寸精度要求不是很高，只有個別尺寸精度需要較高的要求。因為這個旋鈕開關是和煤氣灶配套的，所以市面上一般的煤氣灶都可以用這個開關，因此中間大小只要和煤氣灶配套就行了。因為零件的外形較為簡單，所以在加工制造方面也較為方便，如圖1-1所示。 1.1.1 脫模斜度 在上面的圖中我們查書我們得知，ABS材料的成型收縮率在0.4%-0.8%范圍內，該零件的外形斜度為2°，內形的脫模斜度位35′. 1.1.2 零件的外觀要求 表面光滑無毛刺，外形尺寸允許偏差，卡孔尺寸要精確。 1.2 材料的分析 該零件選用的材料為ABS塑料，它是屬于熱塑性塑料，該產品是通過注塑成型的。所以我們才會選用ABS這個材料。 ABS是由丙烯腈（A）、丁二烯（B）、苯乙烯（S）共聚生成的三元共聚物，具有良好的綜合力學性能。 ABS易吸水，從而使成型塑件表面出現斑痕，云紋等缺陷，所以在成型加工前應進行干燥處理。 ABS這個材料由于性能穩(wěn)定，所以在社會上的應用也較為廣泛。如生活用品中的電視機、計算收音機等的殼體；工業(yè)機械中的齒輪、軸承等等。 1.3 ABS注塑成型的工藝參數 注塑機選擇的螺桿式，螺桿轉速在20～60r/min之間，注塑級噴嘴的選擇方式為自鎖式，溫度在250～270℃之間。料筒溫度前段保持在255～260℃之間，中期的時候在265～280℃之間，后期的時候保持在240～250℃之間。模具溫度應該保持在50～120℃之間，注射壓力應該在80～120MPa。 整套工序的時間注射時間為0～5s、保壓時間為20～50s、冷卻時間為20～40s、成型周期為50～100s. 2 分型面的確定 2.1 分型面的選擇原則 （1）符合膠件脫模的基本要求，就是能使膠件能從模具內取出，分模面位置應設計在膠件脫模方向最大的投影邊緣部位。 （2）滿足模具的鎖緊要求，將膠件投影面積大的方向，放在前、后模的合模方向上，而將投影面積小的方向作為側向分模面；另外，分模面是曲面時，應加斜面鎖緊。 該零件分型面如圖2-1所示。 圖2-1 零件分型面 2.2 確定型腔的數量以及布局原則 2.2.1 型腔數量的確定主要有以下影響因素 （1）制品重量（包括澆注系統(tǒng)凝料）與注塑機的額定注塑量：（各腔塑料制品總量+澆注系統(tǒng)凝料）≤注塑機額定注塑量×80%。 注意：算出的數值不能四舍五入，只能向大取整數。 （2）由注塑機的額定鎖模力確定：各產品（包括凝料）在分型面上的投影面積×型腔平均壓力≤注塑機額定鎖模力×80%。 注意：型腔平均壓力需要查表2-1塑料形狀和精度不同時可選用的型腔壓力得到。 表2-1 塑料形狀和精度不同時可選用的型腔壓力 條件 型腔平均壓力/MPa 舉例 易于成型的制品 25 聚乙烯、聚苯乙烯等厚壁均勻用品、容器類 普通制品 30 薄壁容器類 高黏度、高精度制品 35 ABS、聚甲醛等機械零件、高精度制品 黏度和精度特別高制品 40 高精度的機械零件 2.2.2 布局原則 （1）保證模具的壓力平衡和溫度平衡。 保證模具的壓力和溫度平衡，可以采用將制品對稱排位或對角排位。 （2）成型零件尺寸最小原則。 成型零件的尺寸越小，模架的尺寸就越小，模具的制造成本就越低，與之匹配的注射劑就越小。小型的注射機運轉費用低，且運轉速度快。 該零件的排列方式為一模四腔對稱排列，如圖2-1。 圖2-1 型腔布局示意圖 2.3 模架的選擇 綜合以上所述，選擇的模架型號為龍記（LKM）的大水口CI. A板厚度為60mm，B板厚度為70mm，C板厚度為80mm.如圖2-2所示。 圖2-2 模架 3 注塑機的選擇 3.1 零件的體積和質量的計算 根據UG軟件的建模測量得出單個零件的體積為7.9cm3； 因為一模四穴，故得出零件的總體積V1=0.97×4=38.8cm3； 零件的總質量M1=ρV1=38.8×1.05=40.74g ABS的密度g/cm3（1.02-1.08）。 澆注時的零件廢料，查資料得出，取零件總體積的60%： 為V2=V1×60%=23.28cm3。 得出該模具一次澆注所需要材料的總體積和總質量： V=V1+V2=38.8+23.28=62.08cm3； M=ρV=1.05×62.08=65.184g。 3.2 選擇注塑機 根據上面的計算和書上內容的參考，所以初步決定選用注塑機型號為XS-ZY-125的注塑機來工作。該注塑機的參數如下表3-1所示。 表3-1 注塑機技術參數 一次注射量（cm3） 125 螺桿直徑（mm） 42 注射壓力（MPa） 119 注射方式 螺桿式 鎖模力（kN) 900 最大注射面積（cm2） 320 最大開模行程（mm） 300 模具最大厚度（mm） 300 模具最大厚度（mm） 200 動定模板尺寸（mm） 420×450 4 注塑模導向定位系統(tǒng) 4.1 導向定位系統(tǒng)的定義 （1）導向系統(tǒng)：使模具上的活動零件按照既定的軌跡運動的結構。 （2）定位系統(tǒng)：注塑模中承受側向力，保證動、定模之間及各種活動零件之間相對位置精度，防止模具在生產過程中變形錯位的結構。 （3）導向定位系統(tǒng)：注塑模中用于保證各活動零件在開、合模時準確復位，以及在注射過程中不會錯位變形的那部分機構。 4.2 導向系統(tǒng)的設計 4.2.1 A、B板之間的導柱導套設計 （1）定模板、動模板之間導柱的長度一般比型芯端面的高度高出15-25mm. （2）當有側向抽芯機構或斜滑塊時導柱的長度應在10-15mm. 如圖4-1、4-2所示。 圖4-1 導柱、導套 圖4-2 導向系統(tǒng)示意圖 4.2.2復位桿的設計 模具合模需要四根復位桿，通過托模固定板固定。如圖4-3所示。 圖4-3 復位桿 5 成型零件的設計 5.1 型腔的結構設計 零件的外表面是通過型腔成型而成的，把型腔單獨做成一個嵌塊，再將嵌塊把它固定到定模板上，形成一個完整的型腔。如圖5-1所示。 圖5-1 型腔整體結構圖 5.2 型芯的結構設計 因為零件分型面的原因，所以型芯內也存在了一部分零件表面。而型芯的設計跟型腔一樣，同樣是嵌塊嵌入動模板中，如圖5-2所示。 圖5-2 型芯嵌塊結構圖 5.3 模仁材料的選擇 根據對零件的綜合分析，該零件在外觀上的要求較低，但是塑件在數量上是需要批量生產的。零件的材料ABS具有較高的耐熱性、耐化學腐蝕性、良好的彈韌性、沖擊強度、耐寒性以及較高的抗拉強度，而且根據效益和加工簡單的方面來說，我選用S136鋼材，并淬火。 5.4 動模、定模尺寸的確定 5.4.1動模板尺寸 動模板所承受的壓力較大，根據這一點，動模板要稍微厚一點，厚度為70mm. 5.4.2定模板尺寸 定模板所承受的壓力較大需要考慮定模板開框后模仁鑲嵌并留余量，所以厚度選取為60mm。如圖5-3。 圖5-3 動、定模板結構示意圖圖 6 澆注系統(tǒng)的設計 6.1 澆口位置的選取 根據零件的成型條件，故可以采用側澆口方式來澆注，型腔數為一模四腔。因為澆口截面積的分流道較小，注射壓力所示較大，若排氣不良，則易造成零件的充填不滿和產生硬痕等現象。所以產品澆注口如圖5-1所示。 圖6-1 澆注口示意圖 6.2 澆注流道設計 澆注道分為主流道和分流道兩部分，主流道需要和注射機的噴嘴接觸相互碰撞，所以在設計的時候可以設計成可更換的澆口套。這套模具的澆口套內徑呈圓錐形，錐度大小在3°～4°之間。如圖6-2、6-3所示。 圖6-2 流道示意圖 由于采用普通的半圓形澆道，模具的分流道設計在定模板的分型面處。查詢相關資料得知，根據塑件質量得出，該分流道直徑可取3mm，長度則取60mm，主流道直徑取6mm. 圖6-3澆口套示意圖 7 推出機構的設計 這套模具應該采用頂桿頂出的方式，將零件頂出來。因為零件結構簡單，所以可以將推出機構頂桿設置在零件的中心位置。主澆道下方的冷料穴與鉤料針相連接，以便更好的取出零件。在頂桿頂出零件的時候要注意頂出力不易過大，以免造成零件的損傷。如圖7-1、7-2所示。 圖7-1 推出機構 圖7-2 推出機構 根據零件的結構特點和數量分布，頂桿數量應該有四根，分別設置在零件的中心位置。頂桿的長度為115mm，直徑為5mm，固定在推桿固定板上。頂桿的長度比較長，直徑不大，所以在選擇頂桿材料的時候，要著重硬度。因此我選擇頂桿的材料為65Mn鋼。 8 冷卻系統(tǒng)的設計 ABS材料的熔化溫度為280℃以上，模具溫度為60℃～120℃，所以模具溫度選為80℃，采用常溫水來對模具進行冷卻。為了縮短冷卻時間提高生產效率，因此這次冷卻系統(tǒng)的布局采用橫向環(huán)繞的布局方式。因為零件的尺寸不大，所以選取的水路直徑為5mm. 這套模具的冷卻系統(tǒng)如圖8-1所示。 圖8-1 型腔冷卻回路圖 9 模具制圖 模具總裝圖如圖9-1所示。 圖9-1 模具總裝圖 總 結 時間過的飛快，轉眼間兩年半的學習生涯即將結束了，迎來的卻是社會給我們的前所未有的挑戰(zhàn)。在做畢業(yè)設計的這段時間里說快也不快，說慢也不慢，也就這樣結束了。做好這份畢業(yè)設計，我覺得主要還是靠的自己以前學的課堂知識和自覺性。在做畢業(yè)設計之前，指導老師就給我們講解了關于畢業(yè)設計的很多內容，但在實際的設計過程中難免會遇到一些我們難以解決的困難，同時也發(fā)現了自己的不足之處?，F在發(fā)現的不足能改正，那還是對我們是有好處的，總比發(fā)現不了自己的不足要強的多。 第一次選定零件、第一次做分析、第一次做出整套模具出來，種種的第一次，給我?guī)淼牟粌H僅是成就感，還有就是對未來從事這行業(yè)的一種興奮與期待。因為是第一次，所以出現的問題太多了。零件選定的不合理、尺寸選定的不規(guī)范、軟件命令的不熟悉等等問題也都接踵而來。但靠著自己的不斷進取的思想、同學之間的互幫互助和指導老師的悉心指導，這些問題到最后都一一解決了。 在這次設計過程中充分利用了UG、CAD、燕秀、胡波等軟件。對這些軟件的熟練程度，在設計這套模具上面起到了不可忽視的重要地位。在設計上，按照規(guī)定的順序來操作，先怎么樣再怎么樣。這樣，出錯的概率會小很多。在這次模具設計中，我覺得我對這些軟件的應用更加得心應手了。 總之，通過這次畢業(yè)設計又一次鍛煉了我的實踐能力和積累了一些實踐經驗。同時也知道了自己的不足之處和了解了模具這一行業(yè)在社會生活中的地位。熟能生巧，能在這行業(yè)立足，最終要的還是經驗的積累。所以我會在以后的工作中不斷的積累社會經驗，從而使得自己能在這樣行業(yè)立足，變得更加優(yōu)秀。 致 謝 最后還要再次感謝我的論文指導老師、模具老師還有同學們的熱心幫助，如果沒有你們的幫助，這份論文估計不會有現在這么好。指導老師對我的制圖和論文都提出了許多的寶貴意見，在此表示衷心的感謝。也正因為你們的支持，我才能輕松的完成這篇論文設計。 附 錄 1 圖1-1 零件圖 2 圖2-1 零件分型面 3 表2-1 塑料形狀和精度不同時可選用的型腔壓力 4 圖2-1 型腔布局示意圖 5 圖2-2 模架 6 表3-1 注塑機技術參數 7 圖4-1 導柱、導套 8 圖4-2 導向系統(tǒng)示意圖 9 圖4-3 復位桿 10 圖5-1 型腔整體結構圖 11 圖5-2 型芯嵌塊結構圖 12 圖5-3 動、定模板結構示意圖圖 13 圖6-1 澆注口示意圖 14 圖6-2 流道示意圖 15 圖6-3 澆口套示意圖 16 圖7-1 推出機構 17 圖8-1 型腔冷卻回路圖 18 圖9-1 模具總裝圖 參考文獻 [1] 褚建忠，甘輝，黃志高. 塑料模具設計基礎及項目實踐. 北京：浙江大學出版社，2015. 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