变压器外壳

变压器外壳 湖南大学衡阳分校 毕 业 设 计 课 变压器外壳 专 业 模具设计与制造 班 级 学生姓名: 指导老师: 2005年05月26日 湖南大学衡阳分校毕业设计 说 明 计 算 内 容 目 录 一、塑件分析及注塑机选定……………………………2 二、模具设计 1、主流道设计…………………………………………5 2、定模设计 ………………………………………… 9 3、支撑板设计…………………………………………10 4、排溢系统设计………………………………………10 5、推出机构设计………………………………………12 6、合模机构导向机构设计……………………………13 7、内型腔设计计算…………………………………… 13 8、推杆设计………………………………………………17 9、温控系统设计…………………………………………18 10、设计小结………………………………………………19 11、参考资料 ……………………………………………… 共 25 页 第 1 页 湖南大学衡阳分校毕业设计 说 明 计 算 内 容 变压器壳注射模设计 塑件图如下 : 一、 根据塑件工艺确定设计思路 参见《塑料 ?橡胶成型 1、 塑件材料ABS，其特点有 模具设计 》 a 无定性，流动性等 1-2-2 P 16 b 吸湿性强，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件必须长时间干燥 c 成型时宜取高料温，高模温，但料温过高易分解(?250?)对精度要求较高的塑件，模温宜取50~60?，对光泽而热塑件模温取60~80?，用柱塞式注射机成型时， 料温180~230? 5注射机压力(1000~1400)×10P 共25 页 第2页 湖南大学衡阳分校毕业设计 说 明 计 算 内 容 2、 塑件体积 2 V=38×38×9—36×36×8—π×2×4+0.5×15× 17=2610.07 材料ABS δ=0.100% δ=0.200% 12 ?δ=0.15% 比 重: 1.03~1.07 拉伸强度: 27.6~55.2 参见《塑 刚 度: 1.38~3.45 料成型工艺与模具3扩 展 率: 0.27 m/s 设计》表3-1 P55导热系数: 0.293 w/ mk 比 热 容: C=1.047 J/ kg..k 2 密 度: ρ=1050 kg/ m 3-9 塑件质量: m=ρv=1050×10×2610.07×1/10=2.791 g 3、模具用钢 选用45# 热处理正火 规格φ25 ,δ,?600 ,σ,?355 bs HRC,HB, (149~127) E=204000 热导入率 1949.8 w/m.k 共 25 页 第 3页 湖南大学衡阳分校毕业设计 说 明 计 算 内 容 4、 塑料冷却时间 水冷:40? φ=9.28 5、 型腔确定 塑料为热塑性，为了使模具简单，采用推板+顶针+推出，为 提高效率采用一模四腔非平衡式布排 6、注射机确定，假设工厂具有此设备，根据所需注射量采用 XS—ZS—22型柱塞式注射机 参数如下: 注射机型 3 额定注射量: 200 cm 号参见《塑 料成型工 柱塞 直径: 20×2 mm 艺与模具 设计》表4-1 注射 压力: 117MPa P100 注射 行程: 130 mm 注射 时间: 0.5s 合 模 力: 250KN 锁 模 力: 250KN 2最大成型面积: 90 cm 最大开模行程: 160 mm 模具最大厚度: 150 mm 共 25 页 第 4 页 湖南大学衡阳分校毕业设计 说 明 计 算 内 容 模具最小厚度: 60 mm 动定模固定板尺寸: 250×250 mm 拉料 空间: 235 合模 方式: 液压 7、模具厚度确定 H,H,H minmax 绘制图 校核 H=155 符合 8、开模距确定 S?S=H1+H2+5~10=35+9=50 mm max 共 25 页 第 5 页 湖南大学衡阳分校毕业设计 说 明 计 算 内 容 二 模具设计 1、主流道设计 浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。 浇注系统的设计应保证塑件熔体的流动平稳、应尽量短、防止 型芯变形、整修应方便、防止制品变形和翘曲、应与塑件材料品种 相适用、冷料穴设计合理、尽量减少塑料的消耗。 根据塑件的形状采用推杆推出。由于采用复式点浇口，双分型 面，分流道采用半圆形截面，分流道开设在中间板上，在定模固定 板上采用浇口套, 不设置冷料穴和拉料杆。 图 0.02A 25A 4? 42 x0.52sr20 38 0.02 共 25 页 第 6页 湖南大学衡阳分校毕业设计 说 明 计 算 内 容 461/3W=(117.9×38/32.2×0.4×10×0.2)=4.814 mm 型腔冷却计算: 0.80.2()2A=GΔ/,3600φ(1000v)/d(TW—TG)m, i 水管直径为φ10 长: 180 mm 查表 φ值: 10.05 热 焰: 300000 J/kg 模具温度: 60? 冷却水温取天然火: 20? -5 流速为: 5×10 m/s 冷却水总热面积: A=0.75? 所需 水管长度: 0.8 L=GΔ/3600πφ(1000vd)(TW×TQ)m i 1、 定模设计 a 确定型腔数 考虑效率初步采用一模四腔 确定锁模力，成型面积校核 塑件整件表面积: 2 4×S=4×38×38 mm x面积: S`=S+S=4×100+5768 流 2 =6168 mm 共 25 页 第 7 页 湖南大学衡阳分校毕业设计 说 明 计 算 内 容 22取6200 mm 小于90 cm 又注射量校核 3 单个塑件体积: V=2610.07 cm V=4×2610.07=10440.14 1 V= VrV=4×100×2+10440.14+π×4×35 流1 3 =11810.1,20 cm 故可取 b、确定定模厚度 条件: 1、 制件壁厚在满足结构和成型工艺条件下要求均 匀一致 2、 结构，强度适当 3、 脱模强度 4、 承受冲击力均匀分布 5、 防止金属嵌件裂纹 6、 孔嵌件出现焊接处能得到加强 7、 防止薄壁处的熔接痕 8、 防止壁厚处缩孔 9、 防止刃口状部位以及薄壁处的充填不足 共 25 页 第 8页 湖南大学衡阳分校毕业设计 说 计 算 内 容 明 c、强度计算 41/3W=(DL/32EZ8) B—板厚 L—内宽 P—压力 D—腔深 E—模量 Z—变形 W—侧壁厚度 动模板采用: 180×180 mm 符合温度校核水管长: 0.18 m A-AB-B180 20 B 44R2 4490 AA20 技术要求:1.表面粗糙度要求为3.2 2.未注明圆角为R235 3515材料 比例 1 :18407 15动模板151数量 图号 A 4B5690 2006.5.23杨乐制图湖南工学院03级 模具一班19号审核 共 25 页 第 9页 湖南大学衡阳分校毕业设计 说 明 计 算 内 容 180 20 x?106 ?x12 4 2070 15 56 180 2、 支撑板设计 1、 板厚校核: 41/3W= (5PBD/32E7Z) B= 36? P= 117Mp B= 45,(204000) T= 180? D= 120 Z= 0.1? 共 25 页 第 10页 湖南大学衡阳分校毕业设计 说 明 计 算 内 容 得: W= 15.447? 取 20? (见上页标意图) 3、 排溢系统设计 1)、利用配合间隙排气，其间隙均为: 0.03~0.05? 2)、分流道端部开设冷料穴来容纳前锋冷料以保证塑料件质量 3)、由于强行脱模，本模具不开设拉料杆 4、 推出机构设计 为了扩大同压面积，采用推板推出 推板上开有导柱孔，销孔，型芯装配孔和排气系统机构 1、 推板开在动模侧 2、 采用平板使其受力均匀 3、 设计四根推杆将推板推出，推杆分布均匀，使其受力均 匀 4、 合模由推板复位，正确复位 脱模力计算 ΣFx=0 共 25 页 第 11 页 湖南大学衡阳分校毕业设计 说 明 计 算 内 容 F+FSinα=FCosα tb F——塑件对型芯的包紧力; b F——脱模时型芯所受的摩擦力 F——脱模力; t Α——型芯的脱模斜度。 又 F=Fμ b 于是 F=Ap(μCosα—Sinα) t 而包紧力为包容型芯的面积与单位面积上包紧力 之积，即: F=Ap b 由此 可得: F=Ap(μcosα-sinα) t 式中:μ——为塑料对钢的摩擦系数，约为0.1~0.3; A——为塑件包容型芯的总面积; P——为塑件对型芯的单位面积上的包紧力，在一 般情况下，模外冷却的塑件p取2.4~3.9× 7710Pa;模内冷却的塑件p约取0.8~1.2×10Pa。 7所以:经计算，A=0.75? ,μ取0.2,p取2.5×10Pa,取 ′α=45。 -67′′ F=7500×10×2.5×10(0.2×cos45-sin45) t 7=605.176×10Pa 共 25 页 第 12 页 湖南大学衡阳分校毕业设计 说 计 算 内 容 明 A-A B-B18032 B?1236 R2AA?10?7?10 15技术要求:1.材料的淬火硬度为HRC45-5090 ?10材料 比例 1 :1S136推 板数量 图号 A 4175?0.02B 2006.5.23杨乐制图180湖南工学院03级 审核模具一班19号 共25 页 第 13页 湖南大学衡阳分校毕业设计 说 明 计 算 内 容 6、 合模导向机构设计 导柱导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向 的零件。 一、 导柱导向机构的作用: 1、 定位件用:模具闭合后，保证动定模或上下模位置正确，保证 型腔的形状和尺寸精确，在模具的装配过程中也起定位作用，便于 装配和调整。 2、 导向作用:合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下 模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。 3、 承受一定的侧向压力。 二、 导柱导套的选择: 一般在注射模中，动、定模之间的导柱既可设置在动模一侧，也 可设置在定模一侧，视具体情况而定，通常设置在型芯凸出分型面 最长的那一侧。而双分型的注射模，为了中间板在工作过程中的支 承和导向，所以在定模一侧一定要设置导柱。 导柱、导套尽量采用标准结构 定位采用定位销φ10 导柱:采用φ10 φ12 如下图示: 共 25 页 第 14页 湖南大学衡阳分校毕业设计 说 明 计 算 内 容 106 10 0.04204 0.025 2 2820 R2 7、 内型腔设计计算 1、产生偏差的原因: ?(塑料的成型收缩 成型收缩引起制品产生尺寸 偏差的原因有:预定收缩率(设计算成型零部件工作尺寸所用的收 缩率)与制品实际收缩率之间的误差;成型过程中，收缩率可能在 其最大值和最小值之间发生的波动。 σ=(S-S)×制品尺寸 smaxmin σ成型收缩率波动引起的制品的尺寸偏差。 s—— S、S —分别是制品的最大收缩率和最小收缩率。 maxmin ?(成型零部件的制造偏差 工作尺寸的制造偏差包括加工偏差 和装配偏差。 ?(成型零部件的磨损 共 25 页 第 15 页 湖南大学衡阳分校毕业设计 说 明 计 算 内 容 取X=0.5 δ=Δ/3 z收缩率见《塑料成ABS收缩率 δ=0.20% δ=0.10% 12型工艺与 模具设计》 ?δ=0.150% 附录B +δz Lm+δ=[(1+?s )(s-xΔ)? ] 0z 计算参考 +δz LM1=[(1+0.15%)×36—0.5Δ] 0《塑料成型工艺与 +0.17 =36.246 0模具设计》 第五章第00 LM=[(1+0.15%)×38+0.5×Δ] -δz-δz 三节 P151 +δz+δz HM=[(1+0.15%)×8 – 0.5×Δ] 0 0 +0.17 =8.400 0 0HM =[(1+0.15%)×9+0.5×Δ] -δz-δz 0 =9.4175-0.17 Cm?δ/2 =(1+0.15%)×24?δ/2 zz =24.13?0.085 Cm?δ/2 =(1+0.15%)×15?δ/2 zz =14.245?0.085 共 25 页 第 16 页 15 湖南大学衡阳分校毕业设计 说 明 计 算 内 容 9 25 B180 ?12 20 38 15 38 A ?17,58 ?12 15 B 75 (动模) 共 25 页 第 17 页 湖南大学衡阳分校毕业设计 说 明 计 算 内 容 ABS属中粘度塑料 δ?0.05 塑料尺寸 38属于10~50中 δ=40/[3(1+Δi)] 取中等 δ=0.2613(1+0.26) =0.069 取 0.07 036-0.07 017-0.02 00.5 -0.02 0-0.32 0332 -0.02 5 0,5 R2 ?4 11 24 共 25 页 第 18页 44 湖南大学衡阳分校毕业设计 说 明 计 算 内 容 2、成型零件的强度、刚度计算 注射模在其工作过程需要承受多种外力，如注射压力、保压力、 合模力和脱模力等。如果外力过大，注射模及其成型零部件将会产 生塑性变形或断裂破坏，或产生较大的弹性弯曲变形，引起成型零 部件在它们的对接面或贴合面处出现较大的间隙，由此而发生溢料 及飞边现象，从而导致整个模具失效或无法达到技术质量要求。因 此，在模具设计时，成型零部件的强度和刚度计算和校核是必不可 少的。 一般来说，凹模型腔的侧壁厚度和底部的厚度可以利用强度计算决 定，但凸模和型芯通常都是由制品内形或制品上的孔型决定，设计 时只能对它们进行强度校核。 因在设计时采用的是镶嵌式圆形型腔。因此，计算参考如下: 侧壁: 计算参考 ,p《塑料成tcr,(,1)按强度计算: 型工艺与 ,ppm,2模具设计》 第五章第 三节 P153 3，m ,hPrr按刚度计算: t4,p 共25 页 第 19 页 湖南大学衡阳分校毕业设计 p说 明 计 算 内 容 ,Em ,(u,1)c按刚度计算: prPt,r(,1) ,E m ,(u，1) rP 凸模、型芯计算公式: m 按强度计算: P ,2rL,,p PL4 m r按刚度计算: 3, ,E, p 由公式分别计算出相应的值为: 按强度计算得:t=19.43mm th=34.23mm r=32.68mm c 按刚度计算得:tc=4.53mm th=21.45mm r=19.32mm 参数符号的意义和单位: P 模腔压力(MPa)取值范围50~70; m 5E 材料的弹性模量(MPa)查得2.06×10; σ材料的许用应力(MPa)查得176.5; p u 材料的泊松比 查表得0.025; 共 25 页 第 20 页 湖南大学衡阳分校毕业设计 说 计 算 内 容 明 δp 成型零部件的许用变形量(mm)查得0.05; 采用材料为3Gr2W8V，淬火中温回火，? 46HRC。 8、推杆设计 采用4根φ12推杆(如下图) A-A B-B 18032 B ?12 36 R2 A A?10?7?10 15技术要求: 1.材料的淬火硬度为HRC45-50 90 ?10材料 比例 1 :145 推 板数量 图号 A 4175?0.02B 2006.5.23杨乐制图180湖南工学院03级 审核模具一班19号 共 25 页 第 21 页 湖南大学衡阳分校毕业设计 说 明 计 算 内 容 9、温控系统设计 基本原则:熔体热量95%由冷却介质(水)带走，冷却时间 占成型周期的2/3。 注射模冷却系统设计原则: 参考《塑料 成型工艺 1.冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大 型腔表面的温度与与 模具设计》 冷却水道的数量、截面尺寸及冷却水的温度有关。 第五章第 七节 P2262(冷却水道至型腔表面距离应尽量相等 当塑件壁厚均匀 时，冷却水道到型腔表面最好距离相等，但是当塑件不均匀时，厚 的地方冷却水道到型腔表面的距离应近一些，间距也可适当小一些。 一般水道孔边至型腔表面的距离应大于10mm，常用12~15mm. 3(浇口处加强冷却 塑料熔体充填型腔时，浇口附近温度最 高，距浇口越远温度就越低，因此浇口附近应加强冷却，通常将冷 却水道的入口处设置在浇口附近，使浇口附近的模具在较低温度下 冷却，而远离浇口部分的模具在经过一定程度热交换后的温水作用 下冷却。 4(冷却水道出、入口温差应尽量小 如果冷却水道较长，则 冷却水出、入口的温差就比较大，易使模温不均匀，所以在设计时 应引起注意。 冷却水道的总长度的计算可公式: Lw=Aw/π 共25 页 第 22页 湖南大学衡阳分校毕业设计 说 明 计 算 内 容 Lw 冷却水道总长度 Aw 热传导面积 Dw 冷却水道直径 根据模具结构要求，冷却水道长度 5(冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置 聚乙烯的收缩率 大，水道应尽量沿着收缩方向设置。 冷却水道的设计必须尽量避免接近塑件的熔接部位，以免产生熔 接痕，降低塑件强度;冷却水道要易于加工清理一般水道孔径为 10mm左右，不小于8mm。根据此套模具结构，采用孔径为8mm的 冷却水道。 冷却系统的结构设计: 中等深度的塑件，采用点浇口进料的中等深度的壳形塑件，在凹 模底部附近采用与型腔表面等距离钻孔的形式。 共 25 页 第 23 页 湖南大学衡阳分校毕业设计 说 明 计 算 内 容 10、设计小结 通过这次系统的注射模的设计，我更进一步的了解了注射模的 结构及各工作零部件的设计原则和设计要点，了解了注射模具设计 的一般程序。 进行塑料产品的模具设计首先要对成型制品进行分析，再考虑 浇注系统、型腔的分布、导向推出机构等后续工作。通过制品的零 件图就可以了解制品的设计要求。对形态复杂和精度要求较高的制 品，有必要了解制品的使用目的、外观及装配要求，以便从塑料品 种的流动性、收缩率，透明性和制品的机械强度、尺寸公差、表面 粗糙度、嵌件形式等各方面考虑注射成型工艺的可行性和经济性。 模具的结构设计要求经济合理，认真掌握各种注射模具的设计的普 遍的规律，可以缩短模具设计周期，提高模具设计的水平。 共 25 页 第 24 页 湖南大学衡阳分校毕业设计 说 明 计 算 内 容 参考资料: 1. 屈华昌主编.塑料成型工艺与模具设计.北京:机械工业出版社， 1995 2. 黄毅宏、李明辉主编模具制造工艺.北京:机械工业出版社，1999.6 3. 《塑料模设计手册》编写组编著.塑料模设计手册.北京:机械工业 出版社，2002.7 4. 李绍林，马长福主编.实用模具技术手册.上海:上海科学技术文献 出版社，2000.6 5. 王树勋主编.注塑模具设计与制造实用技术.广州:华南理工大学出 版社，1996.1 6. 李绍林主编.塑料?橡胶成型模具设计 手册. 北京:机械工业出版社，2000.9 共 25 页 第 25页 湖南大学衡阳分校毕业设计 说 明 计 算 内 容 共 15 页 第 26 页 湖南大学衡阳分校毕业设计 说 明 计 算 内 容 共 15 页