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塑料壳体模具课程设计【全部图纸和说明书】【原创资料】

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目  录

1  前言 1

1.1 模具的介绍 1

1.2 模具制造业的特点 1

1.3 模具工业发展的历史和现状 2

2  塑件壳体的工艺分析 3

2.1壳体的工艺性分析 3

2.2壳体的特点 4

2.3塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析 5

2.4计算塑件的体积和质量 6

2.5注塑机的选择 6

3  分型面选择和浇注系统设计 7

3.1 注射模具分型面的选择 7

3.2 浇注系统的设计 8

4  成型零件的设计 12

4.1 模具型腔的结构设计 12

4.2 型芯的结构设计 12

4.3 成型零件的尺寸确定 12

4.4 型芯的结构设计 13

4.5 成型零件的尺寸确定 13

5  顶出机构的设计 17

6  冷却系统的设计 19

7  排气系统 20

8  成型设备有关参数校核 21

9  模具特点和工作原理 22

参考文献 23




1  前言

1.1 模具的介绍

随着塑料工业的飞速发展和通用塑料与工程塑料在强度和精度方面的不断提高,塑料制品的应用范围不断地扩大,如:家用电器、仪器仪表、建筑材料、汽车工业、日用五金等众多领域,塑料制品所占的比例正迅速猛增加。注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法,该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料,制得的塑料制品数量之大是其它成型方法望尘莫及的。由于注塑成型加工不仅产量多,而且运用于多种原料,能够成批,连续的生产,并且具有固定的尺寸,可以实现生产自动化,高速化,因此,具有得极高的经济效益。

模具是指一种专用工具,用于装在各种压力机上,通过压力把金属或非金属材料制出所需另件的形状制品,这种专用工具即统称模具。 模具已经成为当今工业生产中使用的极为广泛的主要工艺装备,是最重要的工业生产手段及工艺发展方向.一个国家工业水平的高低,在很大生活方式上取决于模具工业的发展水平,模具工业的发展水平,是衡量一个国家工业水平的重要标志之一。

作为注塑成型加工的主要工具之一注塑模具,在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效率等方面水平高低,直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代,同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。

1.2 模具制造业的特点

与其它机械行业相比,模具制造业主要有以下三个特点:

第一,模具不能像其它机械那样可作为基本定型的商品随时都可以在机电市场上买到。这是因为每副模具都是针对特定塑料制品的规格而生产的,由于塑料制品的形状、尺寸各异,差距甚大,其模具结构也是大相径庭,所以模具制造不可能形成批量生产。换句话说,模具是单件生产的,其寿命越长,重复加工的可能性越小。因此,模具的制造成本较高。

 第二,因为注塑模具是为产品中的塑料制品而订制的,作为产品,除质量、价格等因素之外,很重要的一点就是需尽快地投放市场,所以对于为塑料制品而特殊订制的模具来说,其制造周期一定要短。

第三,模具制造是一项技术性很强的工作,其加工过程集中了机械制造中先进技术的部分精华与钳工技术的手工技巧,因此要求模具工人具有较高的文化技术水平,特别是对于企业来说要求培养“全能工人”(既多面手),使其适应多工种的要求,这种技术工人对模具单件生产方式组织均衡生产是非常重要的。

综上所述,模具制造业存在成本高,要求制造周期短,技术性强等特点,目前,随着科学技术的不断发展和计算机的应用,这些问题得到了很大的改善。由于有了计算机辅助设计和计算机辅助加工,从根本上改变了模具生产的面貌,可靠地保证了模具所需要的精度与质量。预硬、易切削以及高光亮等,新型模具材料的应用,大大的方便了加工及热处理。另外,模具标准件和以标准件为基体的特殊定制零件的普及,明显的缩短了模具制造周期。

1.3 模具工业发展的历史和现状

我国模具工业发展的历史和现状可分为:

1.   八十年代以前的模具工业发展:在大中型国有企业,模具车间或称工具车间,作为配套部门,专业化生产模具的厂家少,模具的种类是冲压模,锻造模。

2.   八十年代随着我国工业生产的发展,特别是工程塑料的推广及应用,推动模具工业的快速发展,主要表现在塑料模的快速发展。1987年在全国工科院校试点开设模具专业,模具工业的国际行标的制订与完善,压铸模,钻合金挤压模,铜墙铁壁型材模的开发和生产。

3.   九十年代后期,模具的生产向专业化,精密化发展,模具设计与制造的科技含量与技术含量越来越高。特别是CAD/CAM的高新软件的出现,象AutoCAD、pro/g,MasterCAM、UG、Cimatron 等,用于产品设计和模具设计和模具设计,加快了模开发的速度,又保证了模具的质量、而数控加工技术的出现使复杂模具的加工成为可能,实现设计与制造的体化流程,加快了模具开发的建设,提高了模具制造的质量。



2  塑件壳体的工艺分析

该塑件是塑料壳体产品,其零件图如图所示。生产类型为大批量生产。


内容简介:
广西工学院鹿山学院 课程设计 说明书 课程名称: 课题名称: 塑料 壳体 注塑模具设计 指导教师: 班 级: 姓 名: 学 号: 成绩评定: 指导教师签字: 年 月 日 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 录 1 前言 . 1 具的介绍 . 1 具制造业的特点 . 1 具工业发展的历史和现状 . 2 2 塑件壳体的工艺分析 . 3 体的工艺性分析 . 3 体的特点 . 4 件的结构和尺寸精度及表面质量分析 . 5 算塑件的体积和质量 . 6 塑机的选择 . 6 3 分型面选择和浇注系统设计 . 7 射模具分型面 的选择 . 7 注系统的设计 . 8 4 成型零件的设计 . 12 具型腔的结构设计 . 12 芯的结构设计 . 12 型零件的尺寸确定 . 12 芯的结构设计 . 13 型零件的尺寸确定 . 13 5 顶出机构的设计 . 17 6 冷却系统的设计 . 19 7 排气系统 . 20 8 成型设备有关参数校核 . 21 9 模具特点和工作原理 . 22 参考文献 . 23 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 1 1 前言 具的介绍 随着塑料工业的飞速发展和通用塑料与工程塑料在强度和精度方面的不断提高,塑料制品的应用范围不断地扩大,如 :家用电器、仪器仪表、建筑材料、汽车工业、日用五金等众多领域,塑料制品所占的比例正迅速猛增加。注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法,该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料,制得的塑料制品数量之大是其它成型方法望尘莫及的。由于注塑成型加工不仅产量多,而且运用于多种原料,能够成批,连续的生产,并且具有 固定的尺寸,可以实现生产自动化,高速化,因此,具有得极高的经济效益。 模具是 指 一种专用工具,用于装在各种压力机上,通过压力把金属或非金属材料制出所需另件的形状制品,这种专用工具即统称模具。 模具 已经成为 当今工业生产中使用的极为广泛的主要工艺装备,是最重要的工业生产手段及工艺发展方向 在很大生活方式上取决于模具工业的发展水平,模具工业的发展水平,是 衡量 一个国家工业水平的重要标志之一。 作为注塑成型加工的主要工具之一注塑模具,在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效率等方面水平高 低,直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代,同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。 具制造业的特点 与其它机械行业相比,模具制造业主要有以下三个特点: 第一,模具不能像其它机械那样可作为基本定型的商品随时都可以在机电市场上买到。这是因为每副模具都是针对特定塑料制品的规格而生产的,由于塑料制品的形状、尺寸各异,差距甚大,其模具结构也是大相径庭,所以模具制造不可能形成批量生产。换句话说,模具是单件生产的,其寿命越长,重复加工的可能性越小。因此,模具的制造成本较高。 第二,因为注塑模具 是为产品中的塑料制品而订制的,作为产品,除质量、价格等因素之外,很重要的一点就是需尽快地投放市场,所以对于为塑料制品而特殊订制的模具来说,其制造周期一定要短。 第三,模具制造是一项技术性很强的工作,其加工过程集中了机械制造中先进技术的部分精华与钳工技术的手工技巧,因此要求模具工人具有较高的文化技术水平,特别是对于企业来说要求培养“全能工人”(既多面手),使其适应多工种的要求,这种技术工人对模具单件生产方式组织均衡生产是非常重要的。 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 2 综上所述 ,模具制造业存在成本高 ,要求制造周期短 ,技术性强等特点 ,目前 ,随着科 学技术的不断发展和计算机的应用 ,这些问题得到了很大的改善。由于有了计算机辅助设计和计算机辅助加工,从根本上改变了模具生产的面貌,可靠地保证了模具所需要的精度与质量。预硬、易切削以及高光亮等,新型模具材料的应用,大大的方便了加工及热处理。另外,模具标准件和以标准件为基体的特殊定制零件的普及,明显的缩短了模具制造周期。 具工业发展的历史和现状 我国模具工业发展的历史和现状可分为: 1. 八十年代以前的模具工业发展:在大中型国有企业,模具车间或称工具车间,作为配套部门 ,专业化生产模具的厂家少,模具的 种类是冲压模,锻造模。 2. 八十年代随着我国工业生产的发展,特别是工程塑料的推广及应用,推动模具工业的快速发展,主要表现在塑料模的快速发展。 1987 年在全国工科院校试点开设模具专业,模具工业的国际行标的制订与完善,压铸模,钻合金挤压模,铜墙铁壁型材模的开发和生产。 3. 九十年代后期,模具的生产向专业化,精密化发展,模具设计与制造的科技含量与技术含量越来越高。特别是 高新软件的出现,象 g,,用于产品设计和模具设计和 模具设计,加快了模开发的速度,又保证了模具的质量、而数控加工技术的出现使复杂模具的加工成为可能 ,实现设计与制造的体化流程,加快了模具开发的建设,提高了模具制造的质量。 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 3 2 塑件 壳体 的工艺分析 该塑件是 塑料 壳体 产品,其零件图如图所示。生产类型为大批量生产。 图 料 壳体 图 体 的工艺性分析 该材料为 聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物,密度只有 0. 90. 91g/目前所有塑料中最轻的品种之一。它对水特别稳定,在水中的吸水率仅为 0. 01%,分子量约 8万一 15万。成型性好,但因收缩率大 (为 1% 一些尺寸精度较高零件,还难于达到要求,制品表面光泽好,易于着色。 聚丙烯的结晶度高,结构规整,因而具有优良的力学性 能。聚丙烯力学性能的绝对值高于聚乙烯,但在塑料材料中仍属于偏 低的品种,其拉伸强度仅可达到 30 稍高的水平。等规指数较大的聚丙烯具有较高的拉伸强度,但随等规指数的提高,材料的冲击强度有所下降,但下降至某一数值后不再变化。 温度和加载速率对聚丙烯的韧性影响很大。当温度高于玻璃化温度时,冲击破坏呈韧性断裂,低于玻璃化温度呈脆性断裂,且冲击强度值大幅度下降。提高加载速率,可广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 4 使韧性断裂向脆性断裂转变的温度上升。聚丙烯具有优异的抗弯曲疲劳性,其制品在常温下可弯折 106 次而不损坏。 但在室温和低温下,由于本身的 分子结构规整度高,所以抗冲击强度较差。聚丙烯最突出的性能就是抗弯曲疲劳性,俗称百折胶 体 的 特点 无毒、无味,密度小,强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯 ,可在 100 左右使用。具有良好的电性能和高频绝缘性且不受湿度影响,但低温时变脆,不耐磨、易老化。适于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。常见的酸、碱等有机溶剂对它几乎不起作用,可用于食具。 聚丙烯具有许多优良特性: 1、相对密度小,仅为 塑料中最轻的品种之一。 2、良好的力学性能,除耐冲击性外,其他力学性能均比聚乙烯好,成 型加工性能好。 3、具有较高的耐热性,连续使用温度可达 110。 4、化学性能好,几乎不吸水,与绝大多数化学药品不反应。 5、质地纯净,无毒性。 6、电绝缘性好。 7、聚丙烯制品的透明性比高密度聚乙烯制品的透明性好。 它有很多优点但也有缺点: 1、制品耐寒性差,低温冲击强度低。 2、制品在使用中易受光、热和氧的作用而老化。 3、着色性不好。 4、易燃烧。 5、韧性不好,静电度高,染色性、印刷性和黏合性差 料筒温度 喂料区 3050(50) 区 1 160250(20 0) 区 2 200300(220) 区 3 220300(240) 区 4 220300(240) 区 5 220300(240) 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 5 喷嘴 220300(240) 括号内的温度建议作为基本设定值,行程利用率为 35%和 65%,模件流长与壁厚之比为 50: 1到 100: 1 熔料温度 220 280 料筒恒温 220 模具温度 20 70 注射压力 具有很好的流动性能,避免采用过高的注射压力 80 140001400 一些薄壁包装容器 除外可达到 1801800保压压力 避免制品产生缩壁,需要很长时间对制品进行保压 (约为循环时间的 30%);约为注射压力的 30% 60% 背压 5 200 200注射速度 对薄壁包装容器需要高的注射速度 (带蓄能器 );中等注射速度往往比较适用于其它类的塑料制品 螺杆转速 高螺杆转速 (线速度为 s)是允许的,只要满足冷却时间结束前完成塑化过程就可以 计量行程 4D(最小值最大值 ); 4D 的计量行程为熔料提供足够长的驻留时间是很重要的 残料量 2 8决于 计量行程和螺杆转速 预烘干 不需要;如果贮藏条件不好,在 80 的温度下烘干 1回收率 可达到 100%回收 收缩率 收缩程度高; 24h 后不会再收缩 (成型后收缩 ) 浇口系统 点式浇口或多点浇口;加热式热流道,保温式热流道,内浇套;浇口位置在制品最厚点,否则易发生大的缩水 机器停工时段 无需用其它材料进行专门的清洗工作; 温升 料筒设备 标准螺杆,标准使用的三段式螺杆;对包装容器类制品,混合段和切变段几何外形特殊 (L: D 25: 1),直通喷嘴,止逆阀 塑件精度要求 ,塑件工作要求不高, 故选普通精度:级 件的结构和尺寸精度及表面质量分析 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 6 从零件图上分析,该零件总体形状为 圆 形。因此 ,模具设计 ,该零件属于中等复杂程度 . 从塑件的壁厚上来看 ,壁厚最大处为 3厚均匀 ,,在制件的转角处设计圆角,防止在此处出现缺陷,由于制件的尺尺寸中等 。 该零件的表面除要求没有缺陷毛刺,内部不得有 杂质外,没有什么特别的表面质量要求,故比较容易实现。 综上分析可以看出 ,注塑时在工艺控制得较好的情况下 ,零件的成型要求可以得到保证 . 算塑件的体积和质量 计算塑件的质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。 计算塑件的体积: V=计算塑件的质量:根据设计手册可查得 = 塑件质量: M= 50g(通过 3 塑机 的 选择 根据塑件的计算重量或体积,选择设备型号规格,确定型腔数当未限定设备时,须考虑以下因素: 采用一模两件的模具结构,考虑其外 形尺寸,注塑时所需压力和工厂现有设备等情况,初步选用注塑机 125型。 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 7 3 分型面选择和浇注系统设计 射模具分型面的选择 型面的基本形式 分型面的形式由塑料的具体情况而定,但大体上有平面式分型面、阶梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、综合式分型面。 型面选择的基本原则 选择分型面的基本原则:( 1)保持塑料外观整洁;( 2)分型面应有利于排气;( 3)应考虑开模是塑料留在动模一侧;( 4)应容易保证塑件的精度要求;( 5)分型面应力求简单适用并易于加工;( 6)考虑 侧向分型面与主分型面的协调;( 7)分型面应与 成型设备 的参数相适应;( 8)考虑脱模斜度的影响 11。 型面的选择 1、 确定成型位置 由于塑件结构简单 ,所以不用设计小型心 ,型腔直接开设在定模板和中间板上 两排各 8个型腔分布 . 2、 确定分型面 采用单分型面注射模 ,从 型面一次分型 ,如下图所示 : 图 分型面 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 8 注系统的设计 注系统的组成 浇注系统是将熔融的塑料从 成型设备 喷嘴进入模具型腔所经的通道,它包括主流道、分流道、浇口及冷料。在设计注射模具的浇注系统应注意以下几项原则 12。 ( 1)根据所确定的塑件型腔数设计合理的浇注系统布局。 ( 2)根据塑件的形状和大小以及壁厚等诸多因素,并结合选择分型面的形式选择浇注系统的形式及位置。 ( 3)应尽量的 缩短物料的流程和便于清除料把,以节省原料,提升注射效率。 ( 4)应根据所选用塑件的成型性能,特别是它的流动性能,选择浇注系统的截面积和长度,并使其圆滑过渡以利于物流的流动。 射模具主流道的设计 主流道是熔融塑料由 成型设备 喷嘴先经过的部位,它与 成型设备 喷嘴在同一轴心线上。由于主流道与熔融 成型设备 喷嘴反复接触、碰撞,一般浇口不直接开设在定模上,为了制造方便,都制成可拆卸的浇口套,用螺钉或迫合形式在定模板上 13。 ( 1)主流道的设计 主流道是指浇注系统中从 成型设备 喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的 塑料熔体的流动通道。主流道的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响,因此,必须使熔体的温度降和压力损失最小。 ( 2)主流道尺寸 在卧式或立式 成型设备 上使用的模具中,主流道垂直于分型面。为了让主流道凝料能从浇口套中顺利拔出,主流道设计成圆锥形,其锥角 为 2 6。小端直径 d 比 成型设备 喷嘴直径大 1 于小端的前面是球面,其深度为 35 成型设备 喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合,因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大 12道的表面粗糙度值 ( 3)主流道浇口套 主流道浇口套一般采用碳素工具钢如 处理淬火硬度 5357 浇口套的材料应选用优质钢 应进行淬火处理,为了防止 成型设备 喷嘴不被碰撞而损坏,浇口套的硬度应低于 成型设备 喷嘴的硬度。为了便于浇注凝料从主流道中取出,主流道采用为 3 6左右的圆锥孔。浇口套于 成型设备 的喷嘴头的接触球面广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 9 必须吻合,由于 成型设备 喷嘴是球面,半径是固定的,所以为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出,应使浇口套端面的凹球面与 成型设备 喷嘴端的凸面接触良好,圆锥孔的小端 直径则大于喷嘴的内孔直径,球面与主流道孔应以清角连接,不应有倒拔痕迹。为了便于浇注凝料从主流道中取出,主流道采用为 3 6度左右的圆锥孔,对流动性较差的塑料也可取得稍大一些,但过于大则容易引起注射速度缓慢,并容易形成涡流。 浇口套与塑料注射区直接接触时,其出料端端面直径应尽量选得小些。浇口套于 成型设备 的喷嘴头的接触球面必须吻合,由于 成型设备 喷嘴是球面,所以为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出,应使浇口套端面的凹球面与 成型设备 喷嘴端的凸面接触良好,圆锥孔的小端直径则大于喷嘴的内孔直径,球面与主流道孔应 以清角连接,不应有倒拔痕迹,以保证主流道凝料顺利脱模 14。 定位环是模体与 成型设备 的定位装置,它保证浇口套与 成型设备 的喷嘴对中定位,定位环的外径应与 成型设备 的定位孔间隙配合。浇口套端面应与定模相配合部分的平面高度一致。 成型设备 400 的喷嘴球半径为 18 嘴孔径为 2 以要使浇口套端面的凹球面与 成型设备 喷嘴的端凸球面接触良好,凹球面半径取 19 锥孔的小端直径则应大于喷嘴口内径,取 3 图 图 口套 主流道垂直于分型面。为了让主流道凝料能顺利从浇口中拔出,主流道设计成圆锥形,其锥角为 3。小端直径 d 比 成型设备 喷嘴直径大 1于小端的前面是球面,其深度为 3 5值为 5成型设 备 喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合,因此要求主流道球面半径比喷嘴球面大 1 2 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 10 流道的设计 分流道是将熔融塑料从主流道截面及其方向的变化,平稳进入单腔中的进料浇口或主流道进入多腔的浇口的通道,它是主流道与浇口的中间连接部分,起分流和转换方向的作用,通常分流道设置在分型面的成型区域内。 在注射过程中,熔融的塑料在流经分流道时,应是它的压力损失以及热量损失最小,而以分流道中产生的凝料最少为原则,分流道的设计要点总体归纳如下: 分流道的形状要考虑分流道的截面积与其周边长度的比最大为好,这样可以 减少熔料的散热面积和摩擦阻力,减少压力损失。 在可能情况下,分流道的长度应尽量的短,以减少压力损失,避免模体过大影响成本,在多型腔模具中和型腔的分流道长度尽量相等,以达到注射大时压力传递的平衡,保证塑料尽可能同时均匀的充满各个型腔。在有些情况下分流道长度不能相等时,则应在浇口处作必要的补救措施,如果分流道较长时,应在其末端设置冷料穴,放置冷料和空气进入模腔 15。 在满足注射成型工艺的前提下,分流道的截面积应尽量的小,但分流道的截面积过小会降低注射速度,使填充时间延长,同时可能出现缺料、焦烧、皱纹、缩孔 等塑件缺陷,而分流道过大则增大冷却时间应比型腔中塑件的冷却时间要短,才不影响注射时的效率。因此在设计时应采用较小的截面积,以便于在试模是为不要的修正留有余地。 分流道和型腔的分布是排列紧凑,距离合理,应采用轴对称或中心对称,使其平衡,尽量缩小成型区域的总面积。最好使型腔和分流道在分型面上的总投影面积的几何中心和锁紧力的中心相重合。 在分流道上的转向次数尽量少,在转向处应圆滑过渡,不能有尖角,这些都是为了减小压力损失,有利于物料的流动。 当分流道设在定模一侧或分流道延伸较长时,应在浇口附近或分流道的交叉处设置 钩料杆,以便于在开模时在钩料杆的作用下首先从定模中拉出分流道的凝料,并与塑料一起顶出。 分流道的内表面不必要求很光,一般表面粗糙度取 m 即可,这样可以在分流道的摩擦阻力下使料流外层的流动小些,使其分流道的冷却皮层固定,有利于熔融塑料的保温。 在总体分布中,应综合考虑冷却系统的方式和布局,并留出冷却水路的空间。 a分流道的形状和尺寸 分流道开设在定模板上,其截面形状为半圆形,底部以圆角相连。分流道为二次广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 11 分流道,具体形状如图三。 b、分流道的表面粗糙度 由于分流道与模具接触的外层塑料迅速冷却,只有内部的 熔体流动状态比较理想,因此分流道表面粗糙度要求不太低,一般 m 左右,这可增加对外层塑料熔体的阻力,使外层塑料冷却皮层固定,形成绝热层。 c、分流道在分型面上的布置形式 分流道在分型面上的布置形式与行腔在分型面上的布置形式密切相关。由于行腔呈矩形形状分布,则分流道一般采用“非”字状分布。 口的设计 此套模具采用的是点浇口的形式,点浇口是一种截面尺寸很小的浇口。这种浇口由于前后两端存在较大的压力差,可较大程度地增加塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热,从而导致容体的表现粘度下降,流动性增 加,有利于型腔的充填。 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 12 4 成型零件的设计 具型腔的结构设计 型腔大体有以下几种结构形式:整体式、整体组合式、局部组合式和完全组合式。 型腔由整块材料制成,用台肩或螺栓固定在模板上。它的主要优点是便于加工,特别是在多型腔模具中,型腔单个加工后,在分别装入模板,这样容易保证各型腔的同心度以及尺寸精度要求,并且便于部分成型件进行处理等。 型腔由整块材料制成,但局部镶有成型嵌件的局部组合式型腔。局部组合式型腔多于型腔较深或形状较为复杂,整体加工比较困难或局部需要淬硬的模具。 完全组合式是由 多个螺栓拼块组合而成的型腔。它的特点是,便于机加工,便于抛光研磨和局部热处理。节约优质钢材。这种形式多用于不容易加工的型腔或成型大面积塑件的大型型腔上。这里选择整体式型腔。 在塑料注射模具的注射过程中,型腔从合模到注射保证过程中受到高压的冲击力,因此模具型腔应该有足够的硬度和刚度,总的来说,型腔所承受的力大体有合模时的压应力、注射过程中塑料流动的注射压力、浇口封闭前一瞬间的压力保证和开模时的压应力,但型腔所承受的力主要是注射压力和保证压力,并在注射过程中总是在变化。在这些压力作用下,当型腔的刚度不足时,往往 会产生弹性变形,导致型腔向外膨胀,它将直接影响塑件的质量和尺寸精度。所以在模具设计时要首先考虑使型腔的壁厚和底板厚度都有足够的强度和刚度,以保证型腔在注射过程中产生超过规定限度的弹性变形。因此型腔壁厚和底板的计算和选择是十分重要的。 芯的结构设计 型芯的结构形式大体有:整体式、整体复合式、局部组合式、完全组合式。 型零件的尺寸确定 ( 1)型腔侧壁厚度的计算 按强度计算 其壁厚 S 按下列公式计算 12 式中 型腔材 料的许用应力, =p 型腔内单位平均压力, P=西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 13 r 型腔内半径, r=10入公式得: S=4 2)底板厚度的计算 按强度计算 其壁厚 H 按下面公式计算 式中 型腔材料的许用应力, =p 型腔内单位平均压力, P=r 型腔内半径, r=10入公式得: H=芯的结构设计 型芯的结构形式大体有:整体式、整体复合式、局部组合式、完全组合 式。 型零件的尺寸确定 ( 1)型腔尺寸计算 型腔的各部分尺寸一般都是趋于增大尺寸,因此应选择塑件公差的 1/2,取负偏差,再加上 的磨损量,而型芯深度则再加上 的磨损量,这样的型芯的计算尺寸的表述如下。 ( a)型腔的径向尺寸的计算式: 0*00 431 型芯的最小基本尺寸; 塑件的最大基本尺寸; S 塑件的平均收缩率, S= 塑件的公差,取八级精度; 模具制造公差,按 1/4选 取; 根据公式计算得型腔的径向尺寸: *0 ( b)型腔的深度根据尺寸的计算公式 0*00 321 型腔深度的最小尺寸; 塑件的最大基本小尺寸; 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 14 S 塑件的平均收缩率; 塑件的公差,取八级精度; 模具制造公差,按 1/4选取; 根据公式计算得型腔的深度尺寸: *0 ( 2)型芯尺寸的计算 型芯的各部尺寸除特殊情况外都是趋于缩小尺寸 ,因此应选择塑件公差的 1/2,取正偏差 ,再加上 +1/4 的磨损量 ,而型芯高度则加上 +1/6 的磨损量 ( a)型芯的径向尺寸的计算式: 0*00 431 式中 型芯的最大基本尺寸; 塑件的最小基本尺寸; S 塑件的平均收缩率; 塑件的公差,取八级精度 ; 模具制造公差,按 1/4选取; 根据公式计算得型芯的径向尺寸: *0 ( b)型芯的高度尺寸的计算: 0*00 321 式中 型芯高度的最大尺寸; 塑件内形深度的最小尺寸; S 塑件的平均收缩率; 塑件的公差,取八级精度; 模具制造公差, 按 1/4选取; 根据公式计算得型芯的高度尺寸: *0 确定主要零件结构及尺寸 经过初步设计 ,预选 中小型 315 400 194 标准 板厚数值皆已有国际规定,其强度足够。 定模座板 外形尺寸: 400 315 25料: 质 口套与板之间采用 20H7/15 过渡配合,四个孔距为 260 160个小孔为 160 100 的销钉孔。 如图 5 所示。 图 5 定模座板 型腔 外形尺寸: 31531532料: 45 钢;调质 上开 16 腔孔;采用四个 30,孔距为 230*6H7/。 芯 外形尺寸: 315 315 32料: 45 钢;调质 上开 24 腔孔;采用四个 20距为 258 260导柱与孔采用过渡配合 ( H7/ 260 160 杆固定板 外形尺寸: 199 315 20料: 个与 杆过渡配合、孔距为150 240孔;四个用于连接推板的 钉孔,孔距为 285 160 板 外形尺寸: 315 199 20料: 45 钢;淬火 个用于连接推杆固定板的 12 孔,孔距为 285 160图 9所示。 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 16 图 9 模座板 外形尺寸: 400 315 25料: 质 个孔距为 260 16016 螺钉孔。如图 10 所示。 图 10 动模座板 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 17 5 顶出机构的设计 顶出机构的分类:按驱动方式分类可分为:手动顶出、机动顶出、启动顶出。 按模具结构分类可分为:一次顶出、二次顶出、螺纹顶出、特殊顶出。 ( 1)推出机构的结构组成 在注射成形的每个周期中,将塑料制品及浇注系统凝料从模具巾脱出的机构称为推出机构,也叫顶出机构或脱模机构。推出机构的动作通常是由安装在 成型设备 上的机械顶杆或液压缸的活塞杆来完成的。 结构组成:由推出、复位和导向零件组成。 ( 2)结构分类 手动推出 、机动推出、液压或气动推出。 ( 3)结构设计要求 塑件留在动模 ,塑件在推出过程中不变形、不损坏 ,不损坏塑件的外观质量 ,合模时应使推出机构正确复位 ,动作可靠。 ( 4)结构设计 ( a)推杆推出机构 推杆推出机构是整个推出机构中最简单、最常见的一种形式。由于设置推杆的自由度较大,而且推杆截面大部分为圆形,容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔的配合精度推杆推出时运动阻力小,推出动作灵活可靠,因此在生产中广泛应用。 但是因为推杆的推出面积一般比较小,易引起较大局部应力而顶穿塑件或使塑件变形,所以很少用于脱模斜度小和脱 模阻力大的管类或箱类塑件。 ( b)推管推出机构 推管推出机构是用来推出圆筒形、环形塑件或带有孔的塑件的一种特殊结构形式,其脱模运动方式和推杆相同。由于推管是一种空心推杆,故整个周边接触塑件,推出塑件的力量均匀,塑件不易变形,也不会留下明显的推出痕迹。 ( c)推件板的推出机构 凡是薄壁容器、壳形塑件以及表面不允许有推出痕迹的塑料制品,可采用推件板推出推件板推出机构义称顶板顶出机构,它由一块与型芯按一定配合精度相配合的模板和推杆组成。 特点:推件板推出的特点是顶出力均匀,运动平稳,且推出力大。但是对 于截面为非圆形的塑件,其配合部分加工比较困难。 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 18 ( d)活动嵌件及凹模推出机构 有一些塑件由于结构形状和所用材料的关系,不能采用推杆、推管、推件板等简单推出机构脱模时,可用成形嵌件或型腔带出塑件。 ( 5)顶出机构的设计原则: 塑件在成型顶出后,一般都留有顶出痕迹,但应尽量使顶出的残留痕迹不影响塑件的外观,这是在选择顶出形式和顶出位置时必须考虑到的问题。一般顶出机构应设在塑件的内表面以及不显眼的位置。 注射设备的顶出装置都设计在动模一侧,因此,在一般情况下开模时,尽量设计使塑件留在动模一侧,以便于顶出 塑件。这在分型面的选择时就应充分考虑。 在实践中如果出现塑件并没有留在动模侧的情况时,可设法增加动默一侧的阻力,一是将型芯的脱模斜度变小,或增加型芯的表面粗糙度,或者在不影响塑件使用的前提下,在型芯侧面人为的开设横凹槽、凹窝等脱模障碍,以增大动模的阻力。在特殊情况下必须使塑件留在定模时可采用定模顶出机构。 塑件在成型顶出后,一般都留有顶出痕迹,但应尽量使顶出的残留痕迹不影响塑件的外观,这是在选择顶出形式和顶出位置时必须考虑到的问题。一般顶出机构应设在塑件的内表面以及不显眼的位置。 顶出零件应有足够的 机械强度和耐磨性能,使其在相当长的运作周期内平稳顺畅,无卡滞现象,并力求制造方便,容易维修。 顶出装置力求均匀分布,顶出力作用点应在塑件承受顶出力最大的部件,尽量避免顶出力作用于最薄的部位,防止塑件在顶出过程中的变形和损伤。 顶出零件应有足够的机械强度和耐磨性能,使其在相当长的运作周期内平稳顺畅,无卡滞现象,并力求制造方便,容易维修。 广西科技大学鹿山学院塑料模具设计课程设计说明书 19 6 冷却系统的设计 塑料在生产过程中由于需要对熔融的塑料流体进行冷却,塑料制件不能有太高的温度(防止出模后制件发生翘曲,变形)冷却系统设计可按下式进行计算: 设该 模具平均工作温度为 60,用 20的常温水作为模具的冷却介质,其出口温度为 30,产量为( 1 分钟 2模) 1000g/h。 求塑件在硬化时每小时释放的热量为 有关文献得尼龙 1010 的单位热流量为 g ,取 50J/g: 008g/h 350J/h=352800J 求冷却水的体积流量 V V=1 =140度调节对塑件的质量影响主要表现在以下几个方面:变形尺寸精度 力学性能 表面质量 在选择模具温度时,应根据使用情况着重满 足制件的质量要求。 在注射模具中溶体从 200 0 C,左右降低到 600 C 左右,所释放的能量 5以辐射,对流的方式散发到大气中,其余 95由冷却介质带走,因此注射模的冷却时间只要取决与冷却系统的冷却效果。模具的冷却时间约占整个循环周期的 2/3。缩短循环周期的冷却时间是提高是提高生产效率的关键。在冷却水冷却过程中,在湍流下的热传递是层流的 10 20倍。在此我选择湍流。 如表五: 冷却水道直径 d/( 最低流量 v /( m/s) 流量 12 10 广西科技大学鹿山学院
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