学士学位论文—-自选电视遥控器外壳模具设计及分析.doc
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1、浙江科技学院毕业设计(论文)浙 江 科 技 学 院本 科 毕 业 设 计 (2013届)题 目 自选电视遥控器外壳模具设计及分析 学 院 机械与汽车工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 电视遥控器外壳模具设计及分析学生姓名:周盛强 指导老师:王灿浙江科技学院机械学院摘要本设计为遥控器上下外壳注塑模具的设计。设计采用一模两腔,浇口采用潜伏式,分型面选在截面最大处,塑件成型后利用推杆将成型制品从动模上推出,回程时利用复位杆复位。由于上下 外壳的结构差别不大,本文用遥控器上下壳作为本文的设计零件,设计中需要对塑件的尺寸进行计算,确定尺寸精度,然后进行
2、注射机的选取,并用MOLDFLOW进行了最佳胶口分析。并对对注射机参数进行校核,包括模具闭合厚度、模具安装尺寸、模具开模行程、注射机的锁模力等。各个参数都满足要求后才能确定注射机的型号。在设计过程中,为了更清楚的表达模具的内部结构,因此附有大量的模具结构图和模具局部图,并通过通过cad软件画出它的二维图关键词:遥控器上下外壳 分型面 浇口 工艺分析 Design and analysis of TV remote shell moldStudent: ShengQiang Zhou Advisor: Dr.wangchanSchool of Mechanical and Automotive
3、Engineering Zhejiang University of Science and TechnologyAbstractThis design is the design of injection mould for the cabinet. The design uses two mold cavity, type of the sprue is latent gate, the parting surface is chosen in the maximum section of the plastics. After plastics are molded, molding p
4、roducts are driven by putting from dynamic model,then using reset stem returned.In the design ,the size of the plastic parts needed to calculate ,then determine the size precision and select the type of injection moulding machine. Checking the parameters of injection machine, including the thickness
5、 of mold closing,the size of mould installation,the trip of opening mold ,the clamping force of injection machine,and so on. Determining the model of injection machine after each parameter are meet the requirements. Finally use the PROE software to mill out molding parts.In the design process , in o
6、rder to express the internal structure of mould clearly,there have a lot of mould structure and mould local charts ,then throproeh CAD and proe software plot its 3d stereo.Keywords: Cabinet Parting,surface Runner Process analysis 目录摘要iAbstractii目录iii第一章 绪论1第二章 塑件分析22.1 塑件结构22.2 制品质量32.3 尺寸精度3第三章 材料的
7、选择与工艺性分析43.1 注塑成型工艺简介43.2 塑件材料选择53.2.1 材料ABS的注塑成型参数53.2.2 材料ABS性能5第四章 拟定模具结构形式74.1 分型面位置的确定74.2 型腔数量的确定8第五章 注塑机的选择及校核95.1 选择注塑机95.2 注塑机的校核105.2.1 最大注塑量的校核105.2.2 锁模力的校核105.2.3 塑化能力的校核105.2.4 喷嘴尺寸校核105.2.5 定位圈尺寸校核115.2.6 模具外形尺寸校核115.2.7 模具厚度校核115.2.8 模具安装尺寸校核12第六章 浇注系统的设计126.1 主流道136.2 分流道与浇口14第七章 成型
8、零件的工作尺寸计算157.1 成型零件工作尺寸的计算157.2 型腔壁厚、支撑板厚度的确定15第八章 脱模推出机构的设计178.1 在设计脱模推出机构是应遵循下列原则。178.2 脱模力的计算178.3 圆推杆的设计188.4 斜推杆的设计188.4.1 概念188.4.2 斜推杆的设计要点198.4.3 斜推杆倾斜角的确定20第九章 排气系统设计22第十章 温度调节系统设计2310.1 对温度调节系统的要求2310.2 冷却系统设计2310.2.1 设计原则2310.2.2 冷却时间的确定24第十一章 导向与定位机构25第十二章 模流分析2712.1 有限元法介绍2712.2遥控器外壳模型前
9、处理2712.3 方案分析结果输出28结论31参考文献32致谢33iv第一章 绪论随着电子、信息等高新技术的不断发展,我国模具技术的发展呈现以下趋势。(1) 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展 (2) 模具制造向精密、高效、复合和多功能方向发展 (3) 快速经济制模技术得到应用 (4)特种加工技术有了进一步的发展 (5)模具自动加工系统的研制和发展 (6)模具材料及表面处理技术发展迅速 (7)模具工业新工艺、新理念和新模式逐步得到了认同 另一方面,随着模具行业整体水平的提高和先进制造技术的不断发展,在模具行业出现 了一些新的管理、设计、生产理念与模式。主要有:
10、创造最佳管理和效益的精益生产;适应模具单件生产特点的柔性制造技术;提高快速应变能力的并行工程、虚拟制造及全球敏捷制造、网络制造等新的生产模式;模具标准件的日渐广泛应用(模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期,且还能提高模具的质量和降低模具制造成本);广泛采用标准件、通用件的分工协作生产模式;适应可持续发展和环保要求的绿色设计与制造等。生产塑件中,注射模是一种广为利用的制造工艺1。注射模的基本原则是固体聚合物在熔融状态下注射进模腔内,经过冷却,然后在模中被顶出。因此注射模工艺过程涉及到填充阶段,冷却阶段和顶出阶段。因此注射模的工艺过程主要就是决定于成型周期,而冷却时间又是最重要的一
11、个步骤。成型的冷却时间决定了生产塑件的速度。一直以来,现代工业中,时间与成本有着很大的关连,生产时间越长成本越高。降低零件冷却时间将会大大提高生产速率和降低成本。因此在典型的成型过程中,了解并优化热传导是非常重要的。注塑件和模具之间的热交换对注射成型的经济行为起着决定性的因素。必须达到稳定状态下(即可以脱模时)才能将塑件热量释放。需要达到这个状态的时间叫做零件冷却时间或者冻结时间。正确的冷却系统设计必须使得聚合塑料件与模具之间有最佳的热传导。在传统的模具中,通过在模心和模腔里创建直孔,然后通以冷却液并导走聚合塑料件多余的热量,可以实现降低冷却时间。这种加工孔的方法依赖于普通加工工艺,例如钻孔,
12、却不能生产复杂的轮廓状通道或者立体空间里的隐藏部位。第二章 塑件分析2.1 塑件结构图2.1 塑件图该制件形状比较复杂,都是由曲面构成 外观要求较严,由于产品结构有侧凹,所以需要较复杂机构,例如斜推杆等 2.2 制品质量下壳塑件的体积:V1=16.61cm3 上壳塑件的体积:V1=9.92cm3 塑件的质量:M=26.53x1.2g=31.836g2.3 尺寸精度由于改制件未标注公差,查(塑料成型模具P7表5.1.1-1-1、2-1-2)取MT5,B类公差。第三章 材料的选择与工艺性分析3.1 注塑成型工艺简介注塑成型是塑料先在注塑机的加热料筒中受热熔融,而后由柱塞或往复式螺杆将熔体推挤到闭合
13、模具的模腔中成型的一种方法。它不仅可在高生产率下制得高精度,高质量的制品,而且可加工的塑料品种多和用途广,因此注塑是塑料加工中重要成型方法之一。一般分为三个阶段的工作。图3.1 注塑成型压力时间曲线(1)物料准备:为了使注塑能顺利地进行并保证产品得到质量,在成型前有一系列的准备工作。包括对物料的颗粒情况、外观色泽,杂质含量等进行检验,并测试其流动性,热稳定性和收缩率等指标。对于吸湿性比较强的塑料,应进行适当的预热干燥,为了保证顺利脱模,部分塑料制品还需要选用脱模剂。(2)注塑过程:塑料在料筒内经过塑化达到流动状态后,进入模腔内的流动可分为注射,保压,倒流和冷却四个阶段,注塑过程可以用图3.1表
14、示。图中T0代表螺杆或柱塞开始注射熔体的时刻;当模腔充满熔体(T=T1)时,熔体压力迅速上升,达到最大值P0。从时间T1到T2,塑料仍处于螺杆(或柱塞)的压力下,熔体会继续流入模腔内以弥补因冷却收缩而产生的空隙。由于塑料仍在流动,而温度又在不断下降,定向分子(分子链的一端在模腔壁固化,另一端沿流动方向排列)容易被凝结,所以这一阶段是大分子定向形成的主要阶段。这一阶段的时间越长,分子定向的程度越高。从螺杆开始后退到结束(时间从T2到T3),由于模腔内的压力比流道内高,会发生熔体倒流,从而使模腔内的压力迅速下降。倒流一直进行到浇口处熔体凝结时为止。(3)制件后处理:注塑制品经脱模或机械加工后,常需
15、要经过适当的后处理以改善制品的性能和提高尺寸稳定性;制品的后处理主要指退火和调湿处理。3.2 塑件材料选择1.成型前的准备对ABS的色泽、细度和均匀度进行检验。由于ABS的吸水率大约为0.2%0.8%,容易吸湿,成型前应进行充分的干燥,干燥至水分含量0.3%。干燥条件:用烘箱以8085烘24小时或用干燥料斗以80烘12小时。2.注射过程塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后,由模具的浇注系统进入模具型腔成型,其过程可以分为充模、压实、保压、倒流、和冷却4个阶段。3.塑件的后处理采用调湿处理,其热处理条件查参考文献【1】中的表4-7由处理温度为70;保湿时间为24小时。3.2.1 材料A
16、BS的注塑成型参数注射机:螺杆式;螺杆转数(r/min):48;料筒温度():前段 200220;中段 180200;后段 160180;喷嘴温度():170180;模具温度():5080;注射压力(Moldflow):70100;成型时间(s):注射2060,保压03,冷却2090,总周期50160。3.2.2 材料ABS性能1.物理性能ABS树脂是一种共混物,是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,英文名Acrylonitrile-butadine-styrene(简称ABS),这三者的比例为20:30:50(熔点为175)。只要改变其三者的比例、化合方法、颗粒的尺寸,便可以生产出一系列具有不同冲
17、击强度、流动特性的品种,如把丁二烯的成份增加,则其冲击强度会得到提高,但是硬度和流动性就会降低,强度和耐热性变会减少。ABS为浅黄色粒状或珠状不透明树脂,无毒、无味、吸水率低,具有良好的综合物理机械性能,如优良的电性能、耐磨性,尺寸稳定性、耐化学性和表面光泽等,且易于加工成型。缺点是耐候性,耐热性差,且易燃。2.成型性能ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性:丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性;丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性;苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看,ABS是非结晶性材料。中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物,一个是苯乙烯-丙烯腈的连续
18、相,另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性,并且由此产生了市场上上百种不同品质的ABS材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性,例如从中等到高等的抗冲击性,从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。ABS具有良好的成型加工性,制品表面光洁度高,且具有良好的涂装性和染色性,可电镀成多种色泽。ABS是吸水的塑料,于室温下,24小时可吸收0.2%0.35%水分,虽然这种水分不至于对机械性能构成重大影响,但注塑时若湿度超过0.2%,塑料表面会受大的影响,所以对ABS进行成型加工时,一定要事先干燥,而且干燥后的水分含量应小于0.
19、2%。3.ABS的主要性能指标密度=1.2 g/;收缩率0.40.7%,取值0.5%.4.ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施主要缺陷:溢料飞边、气泡、熔接痕、烧焦及黑纹、光泽不良;消除措施:增大注射压力、提高模具温度、加排气槽、充分预干燥。第四章 拟定模具结构形式当塑件的结构和所用的材料满足成型工艺的要求后,就需要考虑塑件的分型面位置,确定采用单型模腔还是多型模腔来进行生产,这样就初步确定模具的结构形式,为后续的设计计算提供依据。4.1 分型面位置的确定模具上用来取出塑件和(或)浇注系统可分离和接触的表面称为分型面。分型面的选择应注意以下几点: 分型面应选在塑件的最大截面处; 不影响塑件外观质
20、量,尤其是对外观有明确要求的塑件; 有利于保证塑件的精度要求; 有利于模具加工,特别是型腔的加工; 有利于浇注、排气、冷却系统的设置; 为了使塑件的脱模变得简单,尽量使塑件在开模时留在动模一侧; 尽量减少塑件在合模平面上的投影面积,以减少所需锁模力; 便于嵌件的安装; 长型芯应置于开模方向。如下图4.1.1所示:图4.1.1 分型面4.2 型腔数量的确定考虑到塑件比较大,因此型腔形似选择一模两腔。一模两腔与多型腔相比,具有以下优点:塑件的形状和尺寸精度始终一致;工艺参数易于控制;模具结构简单、紧凑,设计制造、维修大为简化。本设计采用的一模两腔如下图4.2.1所示:图4.2.1 一模两腔第五章
21、注塑机的选择及校核5.1 选择注塑机单个塑件的体积:V=26.53cm3塑件的质量:M=1.2gx26.53=31.836g流道凝料V=0.6V;根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则 表5.1.1注射机参数注塑机型号XS-ZY-1000额定注射量1000cm3螺杆(柱塞)直径85mm注射压力121Moldflow注射行程260mm注射方式螺杆式锁模力1600KN最大成型面积1800cm2最大开合模行程700mm模具最大厚度550mm模具最小厚度150mm喷嘴圆弧半径R18mm喷嘴孔直径7.5mm顶出形式两点设有顶杆,机械顶出动、定模固定板尺寸900X1000mm拉杆空间430700mm合
22、模方式中心液压、两点机械顶杆液压泵流量200、18L/min压力614Moldflow电动机功率40KW加热功率14KW机器外形尺寸7670X1740X2380mm5.2 注塑机的校核5.2.1 最大注塑量的校核为确保塑件质量,注塑模一次成型的塑件质量(包括流道凝料质量)应在公称注塑量的35%75%范围内,最大可达80%,最小不小于10%。为了保证塑件质量,充分发挥设备的能力,选择范围通常在50%80%。V =V+0.6V=26.53+(0.6x26.53)= 42.448cm; 满足要求。5.2.2 锁模力的校核 在确定了型腔压力和分型面面积之后,可以按下式校核注塑机的额定锁模力:FK AP
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