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1、河河 南南 科科 技技 学学 院院 20092009 届本科毕业论文 设计 届本科毕业论文 设计 转转椅底椅底盘线盘线控手柄固定器的模具控手柄固定器的模具设计设计 学生姓名 学生姓名 黄黄汉军汉军 所在院 系 所在院 系 机机电电学院学院 所学所学专业专业 机械 机械设计设计制造及其自制造及其自动动化化 导师导师姓名 姓名 王占合王占合 完成完成时间时间 2009 05 25 摘摘 要要 模具设计采用了 Pro ENGINEER AutoCAD 设计软件 详细叙述了模具设计 中的塑料材料的选择 分型面设计 浇注系统设计 成型零件设计 顶出机构设 计 利用 Pro ENGINEER 内部的 Pl
2、astic advisor 模块 预测了最佳浇注口 仿真了 塑料熔体在型腔内的充模流动以及冷却分析过程 优化了工艺方案及工艺参数 降低了缺陷出现的可能性 给出了完整的理论设计结果 关关键词键词 注塑模具 模具设计 模流分析 The mold design of the Swivel chair chassis handle wire fixation Abstract In the mould design process the design or analysis softwares including Plastic advisor Pro ENGINEER AutoCAD are us
3、ed In this process The choice of materials parting surface design injection system design moulding parts design and ejection system design are discussed detailedly In the whole process Three dimensional modeling The characteristics of the material were analyzed Mould flow analysis A complete result
4、of design is thus attained Technical parameters and processes have been optimized The possibility of errors was reduced Given a complete theory of design Key words Injection mold Mold technics Moldflow analysis 目目 录录 1 绪论 1 2 手控器的结构特点与材料选用 1 2 1 手控器的结构特点 1 2 2 材料选择 2 3 手控器的注塑成型工艺性分析 2 3 1 拔模斜度分析 3 3
5、 2 型腔数量及排布 4 3 3 分型面的设计 4 3 4 浇注系统设计 6 3 4 1 浇注系统的组成 6 3 4 2 浇注系统设计原则 6 3 4 3 主流道设计 6 3 4 4 分流道设计 9 3 4 5 浇口设计 9 3 4 6 冷料穴设计 10 4 模具结构设计 11 4 1 动模板的设计 11 4 2 定模板的设计 12 4 3 大滑块的设计 13 4 4 左右滑块的设计 14 5 模具机构设计 15 5 1 标准模架的选择 15 5 2 滑块机构设计 17 5 3 导向与定位机构 18 5 4 顶出系统设计 19 6 其它辅助系统的设计 21 6 1 温度调节系统设计 21 6
6、1 1 温度调节对塑件质量的影响 21 6 1 2 对温度调节系统的要求 21 6 2 设计原则 21 7 塑件模流分析 22 7 1 注塑时间分析 23 7 2 注塑压力分析 23 7 3 注塑表面流动 24 7 4 注塑时表面温度 24 7 5 冷却质量 25 7 6 表面缩痕估计 25 7 7 分析的总体结果 25 8 模具总装图 26 8 1 3D 爆炸图 26 8 2 装配明细表 27 9 结束语 28 致谢 28 参考文献 28 附录 29 1 1 绪论绪论 转椅底盘线控手柄固定器 以下简称手控器 是中高档办公用椅的重要部件 起着方便控制椅子底盘倾斜角度的作用 该固定器采用注塑工艺
7、生产 因此设计 一套生产效率高 产品质量好 生产成本低的模具十分必要 2 手控器的手控器的结结构特点与材料构特点与材料选选用用 2 1 手控器的手控器的结结构特点构特点 手控器的外形图见图 1 零件图见图 2 图 1 手控器的三维图 2 图 2 手控器的二维图 2 2 材料材料选择选择 该塑件是日用品 承受外力的几率不大 如冲击载荷 振动 摩擦等情况 比较少 塑件的工作温度是室温 这使得在材料选择时对热变形温度 脆化 温度 分解温度的要求降低 作为一种日用品 生产批量应该是大批大量生产 这样 就必须考虑生产成本和模具寿命 在材料的选择时要综合各种因素 此 外 塑料都会老化 作为一种光学用品 还
8、要考虑到材料的光氧化等问题 经 分析 本塑件基本不怎么受较大的冲击力 外观方面要求也不是特别高 本 塑件材料采用 PA66 材料简介 PA66 又称尼龙 66 聚己二酸己二胺 nylon 66 缩写 NY66 化学式 NH CH2 6 NHCO CH2 4CO n 性状 半透明或不透明乳白色结晶形聚合物 具有可塑性 密度 1 15g cm3 熔点 252 脆化温度 30 热分解温度大于 350 连续耐 热 80 120 平衡吸水率 2 5 能耐酸 碱 大多数无机盐水溶液 卤代烷 烃类 酯类 酮类等腐蚀 但易溶于苯酚 甲酸等极性溶剂 具有优良的耐磨 性 自润滑性 机械强度较高 但吸水性较大 因而
9、尺寸稳定性较差 外观为白包或带黄色颗粒状 密度 g cm3 1 10 1 14 3 拉伸强度 MPa 60 0 80 0 络氏硬度 118 冲击强度 kJ m2 60 100 静弯曲强度 MPa 1 00 120 马丁耐热 50 60 弯曲弹性模星 MPa 2000 3000 体积电阻率 cm 1 83 1015 介电常数 1 63 PA66 在聚酰胺材料中有较高的熔点 它是一种半晶体 晶体材料 PA66 在较 高温度也能保持较强的强度和刚度 PA66 在成型后仍然具有吸湿性 其程度主 要取决于材料的组成 壁厚以及环境条件 在产品设计时 一定要考虑吸湿性对 几何稳定性的影响 尼龙 66 提供了
10、各种特性的最佳平衡性 并且是所有尼龙中 最强状的 3 手控器的注塑成型工手控器的注塑成型工艺艺性分析性分析 3 1 拔模斜度分析拔模斜度分析 塑件在成型过程中 塑料从熔融状态转变为固体状态 将会产生一定量的尺 寸收缩 从而使塑件紧紧的包在模具型芯和型腔中凸起的部分上 为此必须考虑 内外壁有足够的拔模斜度 pro e 分析的拔模检测 拔模角度为 1 5 见图 3 所示 图 3 拔模斜度分析图 4 3 2 型腔数量及排布 型腔数量及排布 考虑这个塑件体积方面不是很大 且表面质量方面要求不高 为了提高 生产效率 所以型腔数量选择一模两腔 初步排版见图 4 图 4 型腔排布图 采用对面对称的排布方式
11、因为左右有侧抽 选择对称排布 可以让两个滑 块自由向外移动 3 3 分型面的分型面的设计设计 本塑件主要分模包括上下分型和两个侧抽 主分型面则设计在塑件对称的 中心面上 左右侧抽分型面则是设计在两个侧孔的位置 大滑块的侧抽分型面就 选择在塑件底部 U 形的面和几个螺丝孔部分 图 5 图 6 可以表示得很清楚 5 图 5 总分型图 图 6 各个分型面 6 3 4 浇浇注系注系统设计统设计 3 4 1 浇浇注系注系统统的的组组成成 浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道 其由 主流道 分流道 浇口及冷料穴组成 3 4 2 浇浇注系注系统设计统设计原原则则 浇注系统的设计是注塑模
12、具设计的一个重要环节 占有非常重要的地位 它 的设计合理与否对注塑的成型周期和制件质量 几何特征 物理性能 尺寸精度 等 都有直接影响 因此 浇注系统的作用是保证塑料熔体顺利 平稳地填充到型 腔当中 在这个过程中 把压力充分地传递到各个部位 以便于获得组织紧密 外形清晰的塑料制件 由于浇注系统在模具设计中的重要地位 所以设计时应遵循如下原则 1 型腔布置和浇口开设的部位应对称 防止溢料现象的产生 2 型腔和浇口的排列要合理 尽量地缩小模具的外形尺寸 3 流程应尽可能短 断面尺寸适当 太小则压力及热量损失大 太大则塑料 耗费大 且应尽量减小弯折 降低压力损失 缩短填充时间 4 对多型腔应尽可能使
13、塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落 即分流道尽可能采用平衡式布置 5 在满足充满型腔的前提下 浇注系统的容积应尽量小 以减少塑料的耗量 6 浇口位置要适当 尽量避免冲击嵌件和细小的型芯 防止型芯变形 浇口 的残痕不应影响塑件的外观 7 浇注系统的排气要良好 能够顺利地引导熔融塑料填充到型腔的各个深 度 不产成涡流和紊流 并能使模腔内的气体顺利排除 3 4 3 主流道主流道设计设计 主流道是指从注射机喷嘴与模具接触的部位起 到分流道为止的这一段 主 流道结构如图 7 图 8 所示 7 图 7 主流道接口三维图 图 8 主流道接口二维图 熔融塑料首先经过主流道 所以它的大小直接影响塑料的
14、流速及填充时间 主流道的断面形状常为圆形 主流道截面面积过小 塑料在流动过程中冷却面积 相对增加 热量损失大 粘度增加 流动性下降 成型压力损失大 造成成型困难 如主流道截面面积过大 会使流道容积加大 塑料耗量增多 而且会使塑料流动 过程中压力减弱 冷却时间延长 容易产生紊流或涡流 使塑件产生气孔 影响 塑件的质量 一般对于流动性好 塑件较小 主流道要设计得小些 流动性差 塑 件较大 主流道要设计得大些 主流道的基本尺寸通常取决于两个双方面 8 第一个方面 所使用的塑料种类 所成型的制品质量和壁厚大小 其表如 3 1 表 3 1 制品质量和壁厚大小参考表 制品质量 gD1 mmR mm 203
15、0 5 20 4041 40 15051 150 30062 300 50082 500 1500102 第二个方面 注塑机喷嘴的几何参数与主浇道尺寸的关系如图 9 所示 热塑性塑料的主流道衬套与注塑机喷嘴的尺寸 主流道始端直径 B A 0 5 1 mm 球面凹坑半径mm 半锥角 a 为 尽2 1XR 4 2 可能缩短长度 L 小于 60mm 为佳 咀 浇口套注塑机喷咀 咀 咀咀 咀 图 9 浇口套与注塑机喷嘴关系 本套模具主流道设计要点是 1 为便于凝料从主流道中拉出 主流道设计成圆锥形 其锥角 2 内壁粗 糙度为 Ra 0 63 整个主流道都在衬套中 并未采取分段组合形式 m 2 主流道大
16、端处是根据注塑机的喷嘴头来设计的 呈圆角 其半径 9 R 11mm 以减小料流在转向时过渡的阻力 3 为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出 应使主流道和注塑机的喷 嘴紧密接触 主流道对接处设计成半球形凹坑 其半径 R X 1 2 mm X 10mm 取 R 11mm 其主浇道小端直径 d2 d1 0 5 1 mm 取 d2 6mm 流道应保持光滑的表面 避免留有影响塑料流动和脱模的尖角毛刺等 3 4 4 分流道分流道设计设计 分流道是指主流道与浇口之间的这一段 它是熔融塑料由主流道流入型腔 的过渡段 也是浇注系统中通过断面积变化和塑料转向的过渡段 能使塑料得到 平稳的转换 从压力损失考虑 由于在同等断面积时的圆形周边比正方形的短 因此料流 阻力小 压力损失也小 电器盒塑料件的体积较大 特别是长度较长 所以压力 是否足够对充模成功与否具有较大的影响 所以这里应该采用U形截面的分流道 U形分流道断面的深度一般H 2r r为圆的半径 斜角a 5 10 分流道的表面不要 求很光 表面粗糙度一般达到Ra3 2 1 6即可 因为分流道的表面不光滑 就能使 熔料的冷却皮层固定 有利于保温 分流道
