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插座盖板塑料模具设计

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插座 盖板 塑料 模具设计
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插座盖板塑料模具设计,插座,盖板,塑料,模具设计
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题 目 插座盖板塑料模具设计 系 别 材 料 工 程 系 专 业 名 称 模 具 设 计 与 制 造 目录目录 .I内容摘要 .IIIAbstract .IV前言 .V一 塑 件 工 艺 性 分 析 .11.1 塑 件 分 析 .11.1.1 塑 件 模 型 .11.1.2 工艺性与结构分析 .21.2 ABS的 性 能 分 析 .21.2.1 ABS基 本 性 能 .21.2.2 成型性能 .31.2.3 ABS主要性能指标 .41.2.4 ABS主要用途 .51.3 ABS的注射成型过程 .5二成型设备的选择 .62.1计算塑件体积 .62.2注 塑 机 的 选 择 .62.2.1锁模力的计算 .72.3塑件模塑成型工艺参数的确定 .8三塑料模的结构设计 .103.1 分型面的选择 .103.2 型腔数目的确定及排列 .113.3 浇注系统的结构和浇注系统尺寸设计 .133.3.1 浇口套尺寸 .133.3.2 分流道 .143.3.3 浇口设计 .163.4 型芯型腔结构的确定 .173.5 推件方式的选择 .183.6 脱模机构分类 .183.7 冷却系统的设计 .20I3.7.1冷却系统的设计原则 .203.7.2冷却介质的选择 .213.7.3冷却系统的计算 .21四塑料模设计尺寸计算 .264.1 成型零件尺寸计算 .264.1.1型腔尺寸计算 .294.1.2型芯尺寸计算 .304.1.3斜推杆尺寸计算 .304.1.4型腔侧壁和底板厚度的计算 .314.2抽芯机构的设计与计算 .324.2.1侧向分型机构类型的确定 .324.2.2抽芯距的计算 .334.2.3抽芯力的计算 .334.3标准模架的选择 .344.3.1模架的确定 .344.3.2标准件的选用 .35五注射机参数校核 .375.1 注射量校核 .375.2 开模行程和脱模距离的校核 .385.3模具闭合高度的校核 .38六制定模具零件加工工艺过程 .396.1 型芯加工工艺过程 .396.2 型腔加工工艺过程 .406.3 动模板加工工艺过程 .416.4定模板加工工艺过程 .42设计总结 .43参考文献 .44致谢 .45II内容摘要进 入 二 十 一 世 纪 以 来 , 中 国 塑 料 工 业 取 得 了 令 世 人 瞩 目 的 成 就 ,实 现 了 历 史 性 的 跨 越 。 蓬 勃 发 展 的 中 国 塑 料 工 业 , 在 中 国 现 代 化 经济 建 设 中 发 挥 着 越 来 越 大 的 作 用 。 塑 料 制 品 在 人 们 的 日 常 生 活 中 随处 可 见 , 因 此 其 注 塑 模 具 的 需 求 也 日 益 增 多 , 市场前景广泛,而且因为不同塑件的外形不同,注塑模具也就有了很大的不同。本 设 计 是 关 于 插 座 盖 板 的 注 塑 模 具 设 计 , 通 过 注 塑 机 注 塑 成 形零 件 。 运 用 Pro/E软 件 绘 制 塑 件 的 三 维 模 型 。 介 绍 了 注 塑 机 的 选 用 , 塑件 的 选 材 , 浇 注 系 统 的 设 计 , 分 型 面 及 型 腔 数 目 的 设 计 , 导向、脱模及冷却系统的设计等,以及对模具的校核。随 着 塑 料 加 工 工 业 持 续 快 速 发 展 , 塑 料 制 品 在 工 业 、 农 业 、 军 事及 人 民 生 活 的 各 个 领 域 得 到 广 泛 的 应 用 , 塑 料 制 品 的 研 究 、 生 成 与应 用 开 发 得 到 迅 速 发 展 , 塑 料 模 具 的 设 计 、 制 造 技 术 也 随 之 不 断 提高 。 随着 CAD/CAM/CAE 技术的引用 , 更 是 显 著 提 高 了 模 具 设 计 的 效 率 ,减 少 模 具 设 计 过 程 中 的 失 误 , 提 高 了 模 具 和 塑件的质量,缩短了生产周期,降低了模具和塑件的成本。关 键 词:模具设计 注塑模具 插座盖板 Pro/EIIIAbstractsince twenty-first Century, Chinas plasticsindustry has made remarkable achievements, achieved a historic leap. China plastics industryvigorous development, plays a more and more important role in Chinasmodernization economic construction. Plastic products can be seen everywherein peoples daily life in, so the injection mold growing demand, broad market prospects, but because of the different shape of plastic parts injection molddifferent, will have a very different.This design is injection mold design on the socket cover, forming parts byinjection molding machines. Draw three-dimensional model of plastic parts by using Pro/E software. The selecting of the injection machine is introduced in this paper, plastic material, the design of gating system, design surface and thenumber of cavities, guide, release and cooling system design, and the verification of the mold.With the sustained and rapid development of the plastics processing industry,plastic products are widely used in industry, agriculture, military fields and peoples lives, study, generation and application development of plastic productshas obtained the rapid development, plastic mold design, manufacturing technology is also constantly improve. With the reference of CAD/CAM/CAE technology, but also significantly improve the efficiency of mould design, mould design to reduce errors in the process, improve the mould and the quality of plastic parts, shorten the production cycle, reduce the cost of molds and plastic parts.Key words:Design of the die Injection mould Socket cover Pro/EIV前言1. 模具在加工工业中的地位模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。对模具的全面要求是:能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度,要求高效率、自动化操作简便;从模具制造的角度,要求结构合理、制造容易、成本低廉。模具影响着制品的质量。首先,模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次,在加工过程中,模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时,应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动,为此,常采用自动开合模自动顶出机构,在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时,模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大,这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具,以降低成本。 现代生产中,合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素,尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用,产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大,对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展。V2. 模具的发展趋势近年来,模具增长十分迅速,高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看,模具的发展趋势可分为以下几个方面:毕业设计论文代做平台 580 毕业设计网 是专业代做团队 也有大量毕业设计成品提供参考 QQ3449649974(1)提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。(2)在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM 技术已发展成为一项比较成熟的共性技术,近年来模具 CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度,为其进一步普及创造良好的条件;基于网络的 CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪,其将解决传统混合型 CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题;CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高;塑料制件及模具的 3D设计与成型过程的 3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。(3)推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量,并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源,所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准,积极生产价廉高质量的元器件,是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下,大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制,而且常用于较复杂的大型制品,模具设计和控制的难度较大,因此,开发气体辅助成型流动分析软件,显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度,继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常重要。(4)开发新的成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。VI(5)提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低,与国外差距甚大,在一定程度上制约着我国模具工业的发展,为提高模具质量和降低模具制造成本,模具标准件的应用要大力推广。为此,首先要制订统一的国家标准,并严格按标准生产;其次要逐步形成规模生产,提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本;再次是要进一步增加标准件的规格品种。(6)应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。(7)研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模 CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。3.设计在学习模具制造中的作用通过对模具专业的学习,掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要求,各种模具的结构特点及设计计算的方法,以达到能够独立设计一般模具的要求。在模具制造方面,掌握一般机械加工的知识,金属材料的选择和热处理,了解模具结构的特点,根据不同情况选用模具加工新工艺。毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用,综合检验大学期间所学的知识。一 塑 件 工 艺 性 分 析1.1 塑 件 分 析1.1.1 塑 件 模 型图 1.1插座盖板三维立体图 1.2 插座盖版平面图本塑件材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(缩写代号为 ABS),其色调为不明白 色 。1.1.2 工艺性与结构分析(1)外形尺寸 塑件结构复杂程度一般,表面质量要求也不高。如图 2.1与 2.2所示,塑件的两内侧分别有四个侧凹,需设置侧向分型抽芯机构。(2)精度等级ABS塑件高精度为 3级,一般精度为 4级,低精度为 5级,本产品为配合件,故选用的尺寸精度等级 3级。(3)表面质量分析 塑件外表面不允许出现划伤、气泡、缩孔、熔接痕等缺陷,因而浇口应避免开设在塑件的外表面因此采用侧浇口。由于塑件外形尺寸不大,塑料熔体流程不太长,适合与注射成型。(4)脱模斜度ABS属于无定型塑料,成型收缩率小,其脱模斜度,型腔为 35130,型芯 301。脱模斜度取决于塑件的形状、壁厚、及塑料的收缩率。成型型芯越长或型腔越深,则斜度应取偏小值;反之可选用偏大值。因此, 此设计脱模斜度型腔取 1, 型芯取 40。(塑件内孔以型芯小端为准;塑件外形以型腔大端为准)一般情况下,脱模斜度不包括在塑件的公差范围内。当要求开模后塑件留在型腔内时,塑件内表面的脱模斜度应不大于塑件外表面的脱模斜度。1.2 ABS的 性 能 分 析1.2.1 ABS基 本 性 能ABS,中 文 名 : 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯英文名:Acrylonitrile - butadiene - styrene。ABS 是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分的各自特性,使 ABS具有良好的确综合性能。丙烯腈使 ABS有 良 好 的 耐 化学 腐 蚀 性 及 表 面 硬 度 , 丁二烯使 ABS坚韧,苯乙烯使它有良好的加工和染色性能。ABS无毒、无味,呈微黄色,成型的塑料件有较好的光泽。有极好的冲击强度,且在低温下也不迅速下降。水、无机盐、碱、酸类对 ABS几乎无影响,在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液,不溶于大部分醇类及烃类溶剂,但与烃长期接触会软化溶胀。ABS 表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。ABS 有一定的硬度和尺寸稳定性,易于成型加工。经过调色可配成任何颜色。其缺点是耐热性不高。ABS综合性能较好,冲击韧度、力学性能较高,尺寸稳定而化学性、电气性能良好;易于成形和机械加工,与有机玻璃的熔接性良好,可作双色成形塑件,且表面可镀铬。适于制作一般机械零件、减摩耐摩零件、传动零件以及化工、电器、仪表等零件。1.2.2 成型性能(1)无定形料其品种牌号很多,各品种的机电性能及成形特性也各有差异,应按品种确定成形方法及成形条件。(2)吸湿性强含水量应小于 0.3%(质量),必须进行充分干燥,要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。(3)流动性中等溢边料 0.04mm左右(流动性比聚苯乙烯、ABS 差,但是比聚碳酸酯、聚氯乙烯好)。(4)比聚苯乙烯加工困难宜取高料温、高模温(对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂,料温更宜取高),料温对物性影响较大,料温过高易分解(分解温度为 250左右,比聚苯乙烯易分解),对要求精度较高塑件模温宜取 5060,要求光泽及耐热型料宜取 6080,注射压力应比加工聚苯乙烯的高,一般用柱塞式注射机时料温为 180230,注射压力为 100140Mpa,螺杆式注射机则取 160220,70100Mpa。(5)模具设计时要注意浇注系统对料流阻力小,浇口处外观不良,容易发生熔接痕,应注意选择浇口位置、形式,顶出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色”痕迹(但在热水中加热可消失),脱模斜度宜取 2以上。1.2.3 ABS主要性能指标ABS,易燃,屈服强度 50Mpa,拉伸强度 38Mpa,伸长率 35%,摩擦系数0.45,热变形温度 80103,计算收缩率 0.40.7%。具体如表 1.1所示。表 1.1 ABS的主要性能指标性能 单位 数值密度 3g/cm1.021.08比体积 0.860.98吸水率 % 0.20.4收缩率 % 0.40.7熔点 130160热变形温度 83103(0.185MPa)抗拉屈服强度 MPa 50拉伸弹性模量 MPa 310.4抗弯强度 MPa 80冲击韧度 2kJ/m261(无缺口)11(缺口)硬度 HB 9.7体积电阻系数 cm 160.9拉伸强度 MPa 38抗压强度 MPa 53弯曲弹性模量 MPa 310.4比热容 J/(kg) 14701.2.4 ABS主要用途在机械工业系统中用来制造凸轮,齿轮,泵叶轮,轴承,电机外壳,仪表表壳,蓄电池槽,水箱外壳,手柄,冰箱衬里等,汽车工业中用来制造驾驶盘,空气调节器,管加热器等,还可供电视机晶体管收音机制造外壳。1.3 ABS的注射成型过程(1)成型前的准备对 ABS的色泽、粒度和均匀度等进行检验,由于 ABS吸水性较大,成型前应进行充分干燥。(2)注射过程塑件在注塑机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后,由模具的浇注系统进入模具的型腔成型,其过程可分为充模、压实、保压、倒流、冷却五个阶段。(3)塑件的后处理处理的介质为空气和水,处理温度为 6070,处理时间为 1620min。大多数中小型制件常用多型腔注射模,而高精度塑件的型腔数原则上不超过 4 个,生产中如果交货允许,我们根据上述公式计算得出 n=7,当型腔数为7的时候在型腔的分布、浇注系统的设计会复杂很多,所以我们采用一模四腔。型腔的排列:采用平衡式排列,以便构成平衡式浇注系统,保证制品质量的均一和稳定;型腔布置和浇注口开设的部位应该对称,防止模具承受偏载而产生溢料现象;尽可能使型腔排列紧凑,以便减小模具的外形尺寸。如图 3.2。图 3.2 一模四腔3.3 浇注系统的结构和浇注系统尺寸设计3.3.1 浇口套尺寸主流道小端直径:d=注射机喷嘴直径-0.51,这样便于喷嘴和主流道能同轴对准,也能使的主流道凝料能顺利脱出。主流道球面半径:主流道入口的凹坑球面半径 R,应该大于注射机喷嘴球头半径的 23。反之,两者不能很好的贴合,会让塑件熔体反喷,出现溢边致使脱模困难。SR=注射机喷嘴球头半径+12。主流道长度 L:一般按模板厚度确定,但为了减小充模时压力降和减少物料损耗,以短为好,小模具控制在 50之内,在出现过长流道时,可以将主流道衬套挖出深凹坑,让喷嘴伸入模具。毕业设计论文代做平台 580 毕业设计网 是专业代做团队 也有大量毕业设计成品提供参考 QQ3449649974根据公式和注射机参数表 2.1D=d+(0.51)=3+(0.51)=3.5 (3.3)R=r+(12)=15+(12)=16 (3.4)式中 D:主流道小端直径,;d:注射机喷嘴直径,;R:主流道入口的凹坑球面半径,;r:注射机喷嘴球头半径,。主流道半锥角度 通常为 23,主流道的表面粗糙度Ra0.8,浇口套常用 T8 或 T10 刚材制作,经淬火洛氏硬度为5055HRC。如图 3-3。图 3-3浇口套图 3-4定位圈四塑料模设计尺寸计算4.1 成型零件尺寸计算型腔尺寸计算:模具型腔的径向尺寸为: zScpmxL01型腔深度尺寸计算:型腔深度公式: zScpm-H0型芯尺寸计算:模具型芯的径向尺寸为: 01z-scpmxll型芯高度尺寸计算:型芯高度公式: 0z-scpmhS式中 材料的平均收缩率;cpS模具型腔径向的基本尺寸,为最小尺寸;mL模具型芯径向的基本尺寸,为最大尺寸;l模具型腔深度的基本尺寸,为最小尺寸;mH模具型芯高度的基本尺寸,为最大尺寸;h模具尺寸公差;修正系数,可查 4.3得;x模具成型零件制造误差;z模具成型零件制造误差 :已知塑料精度为 3级,根据表 4.1可知z模具精度为 IT8级,根据表 4.2可知尺寸的公差 。m图 4.2模架4.3.2标准件的选用1) 定模座板(400mm450mm厚 30mm)定模座板是模具与注射机连接固定的板,材料为 45钢。通过 6个 M16的内六角圆柱螺钉与定模固定板连接;定位圈通过 2个 M6的内六角圆柱螺钉与其连接;定模固定板与浇口套为 H7/m6配合。2) 定模板(400mm400mm厚 40mm)用于固定凹模和导套。定模固定板应有一定的厚度,并有足够的强度,材料为 45钢,最好调质 230HB270HB。其上的导套孔与导套一端采用 H7/k6配合,导柱和导套采用 H7/f7配合;定模固定板与浇口套采用 H7/m6配合。凹模与定模板用 4个 M6的内六角圆柱螺钉固定。3) 动模板(400mm400mm厚 40mm)用于固定型芯和导柱。型芯固定板和型芯采用整体嵌入式,用 4个 M6的圆柱头内六角圆柱螺钉固定,导柱与其上导柱孔采用 H7/k6配合,材料一般为45钢,最好调质 230HB270HB。4) 支承板(400mm400mm厚 50mm)支承板应具有较高的平行度和硬度,材料为 45钢,调质 230HB270HB。支承板需要很好的强度。5) 垫块(400mm68mm厚 100mm)垫块的主要作用是在动模座板与支承板之间形成推出机构的动作空间,或是调节模具的总厚度,以适应注射机的模具安装厚度要求。垫块材料一般为 45钢,也可用 HT200、球墨铸铁等。此设计采用 45钢。五注射机参数校核5.1 注射量校核根据工艺参数校核可知(5.1)325198025m.V额max(5.2)g.G 84(5.3)3min 60.(5.4)g582i式中 模具型腔和流道凝料最大容积, ;maxV3cm模具型腔和流道凝料最小容积, ;in模具型腔和流道凝料最大质量,g;maxG模具型腔和流道凝料最小质量,g;in指定型号和规格的注射机注射量容积, ;额V 3cm塑料的固态密度, ABS的密度为 1.04 ; g/注射系数,ABS 为无定形材料,取 0.85。每次的注射的实际容积应该满足下面的公式 或 minV额axminGax由上述可得 且 ,故符合要求。i minax具闭合高度满足要求。六制定模具零件加工工艺过程6.1 型芯加工工艺过程表 6.1 型芯工艺卡工序号 工序名称 工序内容1 下料、锻 板料 268 mm252mm32mm2 热处理 退火3 铣 铣六面至 266mm250mm30mm4 磨 磨六面至 265mm249mm29mm,5 钳 保证上下平面与四平面互相垂直,垂直度为 0.02mm,上下面平行度 0.02mm。6 钳 配钻 4M6 螺纹孔,并攻丝到要求7电加工电火花加工型芯到 ,m7.1483.0m83.00.-1-.1- 。,46.5.6-.-0.-,加工出分流道413720.-0.13-0.-8 抛光 抛光去除加工痕迹,提高表面质量至 Ra0.89 表面硬化处理 进行表面硬化处理提高型芯的耐用度10 检验 毕业设计论文代做平台 580 毕业设计网 是专业代做团队 也有大量毕业设计成品提供参考 QQ3449649974设计总结这次设计具有较新的特点,首先在工具书中查找相关资料,得到了模具设计需要的初始资料,由此来确定型腔数量和分型面等,进而初选注射机;再运用到 UG三维建模软件对模具进行结构上的 3D 建模。通过查阅资料,了解到塑料模具设计的主流方向及一些新的技术,比如,在本设计中运用到 CAXA软件、UG三维建模软件等都是一些现在比较前卫的分析设计方法。通过此次盒盖注塑模具的设计,对热塑性塑料的各项工艺特性,注射机的选用,分型面的选择,浇注系统的选择,模架等的选择,以及型腔,型芯的尺寸计算等模具相关设计细节有了更深的了解,并较熟练的掌握了 CAXA 软件、UG 三维建模软件。参考文献1屈华昌.塑料成型工艺与模具设计M.北京:高等教育出版社,20052王卫卫.材料成型设备M.北京:机械工业出版社,2004.83陈万林等实用塑料注射模具设计与制造M北京:机械工业出版社,20013申开智. 塑料成型模具M. 北京:中国轻工业出版社,2002.94吴宗泽、罗圣国.机械设计课程设计手册M.北京:高等教育出版社,20065王刚等.Molgflow 模具分析应用实例M.北京:清华大学出版社,20056贾润礼.实用注塑模具设计手册M.北京:中国轻工业出版社,2000.47刘振学等.实验设计与数据处理M.北京:化学工业出版社,20048李德群、唐志玉.中国模具工程大典 第 3卷 塑料与橡胶模具设计M.北京:电子工业出版社,2007.3致谢本次毕业设计的题目上盖注塑模具设计,在几个月的设计过程中,我学会了很多实用的知识。此次的设计不仅是自身辛苦劳动的结晶,还源自于广大师生好友的帮助。当我的毕业设计画上句号时,涌上心头的不是长途跋涉后抵达终点的欣喜,而是源自心底的诚挚谢意。首先,我要感谢学院领导,谢谢你们的关心和支持。其次,我要感谢我的指导老师,对我的设计方案以及说明书的内容不厌其烦的进行指导和悉心指点。每次都是坐下还没来得及休息就开始认真仔细的检查我们的设计进度,为我们指出设计中的不足之处。再次,感谢同学们,谢谢你们对我无私的帮助。最后,我由衷感谢答辩组的各位老师对我们的指导,在即将毕业之际,我想说将来无论我人在哪里,我都不会忘记母校的培育之情,我将继续努力争取使自己的人生对社会产生些许积极的价值!题 目 插座盖板塑料模具设计 系 别 材 料 工 程 系 专 业 名 称 模 具 设 计 与 制 造 目录目录 .I内容摘要 .IIIAbstract .IV前言 .V一 塑 件 工 艺 性 分 析 .11.1 塑 件 分 析 .11.1.1 塑 件 模 型 .11.1.2 工艺性与结构分析 .21.2 ABS的 性 能 分 析 .21.2.1 ABS基 本 性 能 .21.2.2 成型性能 .31.2.3 ABS主要性能指标 .41.2.4 ABS主要用途 .51.3 ABS的注射成型过程 .5二成型设备的选择 .62.1计算塑件体积 .62.2注 塑 机 的 选 择 .62.2.1锁模力的计算 .72.3塑件模塑成型工艺参数的确定 .8三塑料模的结构设计 .103.1 分型面的选择 .103.2 型腔数目的确定及排列 .113.3 浇注系统的结构和浇注系统尺寸设计 .133.3.1 浇口套尺寸 .133.3.2 分流道 .143.3.3 浇口设计 .163.4 型芯型腔结构的确定 .173.5 推件方式的选择 .183.6 脱模机构分类 .183.7 冷却系统的设计 .20I3.7.1冷却系统的设计原则 .203.7.2冷却介质的选择 .213.7.3冷却系统的计算 .21四塑料模设计尺寸计算 .264.1 成型零件尺寸计算 .264.1.1型腔尺寸计算 .294.1.2型芯尺寸计算 .304.1.3斜推杆尺寸计算 .304.1.4型腔侧壁和底板厚度的计算 .314.2抽芯机构的设计与计算 .324.2.1侧向分型机构类型的确定 .324.2.2抽芯距的计算 .334.2.3抽芯力的计算 .334.3标准模架的选择 .344.3.1模架的确定 .344.3.2标准件的选用 .35五注射机参数校核 .375.1 注射量校核 .375.2 开模行程和脱模距离的校核 .385.3模具闭合高度的校核 .38六制定模具零件加工工艺过程 .396.1 型芯加工工艺过程 .396.2 型腔加工工艺过程 .406.3 动模板加工工艺过程 .416.4定模板加工工艺过程 .42设计总结 .43参考文献 .44致谢 .45II内容摘要进 入 二 十 一 世 纪 以 来 , 中 国 塑 料 工 业 取 得 了 令 世 人 瞩 目 的 成 就 ,实 现 了 历 史 性 的 跨 越 。 蓬 勃 发 展 的 中 国 塑 料 工 业 , 在 中 国 现 代 化 经济 建 设 中 发 挥 着 越 来 越 大 的 作 用 。 塑 料 制 品 在 人 们 的 日 常 生 活 中 随处 可 见 , 因 此 其 注 塑 模 具 的 需 求 也 日 益 增 多 , 市场前景广泛,而且因为不同塑件的外形不同,注塑模具也就有了很大的不同。本 设 计 是 关 于 插 座 盖 板 的 注 塑 模 具 设 计 , 通 过 注 塑 机 注 塑 成 形零 件 。 运 用 Pro/E软 件 绘 制 塑 件 的 三 维 模 型 。 介 绍 了 注 塑 机 的 选 用 , 塑件 的 选 材 , 浇 注 系 统 的 设 计 , 分 型 面 及 型 腔 数 目 的 设 计 , 导向、脱模及冷却系统的设计等,以及对模具的校核。随 着 塑 料 加 工 工 业 持 续 快 速 发 展 , 塑 料 制 品 在 工 业 、 农 业 、 军 事及 人 民 生 活 的 各 个 领 域 得 到 广 泛 的 应 用 , 塑 料 制 品 的 研 究 、 生 成 与应 用 开 发 得 到 迅 速 发 展 , 塑 料 模 具 的 设 计 、 制 造 技 术 也 随 之 不 断 提高 。 随着 CAD/CAM/CAE 技术的引用 , 更 是 显 著 提 高 了 模 具 设 计 的 效 率 ,减 少 模 具 设 计 过 程 中 的 失 误 , 提 高 了 模 具 和 塑件的质量,缩短了生产周期,降低了模具和塑件的成本。关 键 词:模具设计 注塑模具 插座盖板 Pro/EIIIAbstractsince twenty-first Century, Chinas plasticsindustry has made remarkable achievements, achieved a historic leap. China plastics industryvigorous development, plays a more and more important role in Chinasmodernization economic construction. Plastic products can be seen everywherein peoples daily life in, so the injection mold growing demand, broad market prospects, but because of the different shape of plastic parts injection molddifferent, will have a very different.This design is injection mold design on the socket cover, forming parts byinjection molding machines. Draw three-dimensional model of plastic parts by using Pro/E software. The selecting of the injection machine is introduced in this paper, plastic material, the design of gating system, design surface and thenumber of cavities, guide, release and cooling system design, and the verification of the mold.With the sustained and rapid development of the plastics processing industry,plastic products are widely used in industry, agriculture, military fields and peoples lives, study, generation and application development of plastic productshas obtained the rapid development, plastic mold design, manufacturing technology is also constantly improve. With the reference of CAD/CAM/CAE technology, but also significantly improve the efficiency of mould design, mould design to reduce errors in the process, improve the mould and the quality of plastic parts, shorten the production cycle, reduce the cost of molds and plastic parts.Key words:Design of the die Injection mould Socket cover Pro/EIV前言1. 模具在加工工业中的地位模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。对模具的全面要求是:能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度,要求高效率、自动化操作简便;从模具制造的角度,要求结构合理、制造容易、成本低廉。模具影响着制品的质量。首先,模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次,在加工过程中,模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时,应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动,为此,常采用自动开合模自动顶出机构,在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时,模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大,这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具,以降低成本。 现代生产中,合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素,尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用,产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大,对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展。V2. 模具的发展趋势近年来,模具增长十分迅速,高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看,模具的发展趋势可分为以下几个方面:(1)提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。(2)在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM 技术已发展成为一项比较成熟的共性技术,近年来模具 CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度,为其进一步普及创造良好的条件;基于网络的 CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪,其将解决传统混合型 CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题;CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高;塑料制件及模具的 3D设计与成型过程的 3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。(3)推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量,并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源,所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准,积极生产价廉高质量的元器件,是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下,大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制,而且常用于较复杂的大型制品,模具设计和控制的难度较大,因此,开发气体辅助成型流动分析软件,显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度,继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常重要。(4)开发新的成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。(5)提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低,与国外差距甚大,在一定程度上制约着我国模具工业VI的发展,为提高模具质量和降低模具制造成本,模具标准件的应用要大力推广。为此,首先要制订统一的国家标准,并严格按标准生产;其次要逐步形成规模生产,提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本;再次是要进一步增加标准件的规格品种。(6)应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。(7)研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模 CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。3.设计在学习模具制造中的作用通过对模具专业的学习,掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要求,各种模具的结构特点及设计计算的方法,以达到能够独立设计一般模具的要求。在模具制造方面,掌握一般机械加工的知识,金属材料的选择和热处理,了解模具结构的特点,根据不同情况选用模具加工新工艺。毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用,综合检验大学期间所学的知识。一 塑 件 工 艺 性 分 析1.1 塑 件 分 析1.1.1 塑 件 模 型图 1.1插座盖板三维立体图 1.2 插座盖版平面图本塑件材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(缩写代号为 ABS),其色调为不明白 色 。1.1.2 工艺性与结构分析(1)外形尺寸 塑件结构复杂程度一般,表面质量要求也不高。如图 2.1与 2.2所示,塑件的两内侧分别有四个侧凹,需设置侧向分型抽芯机构。(2)精度等级ABS塑件高精度为 3级,一般精度为 4级,低精度为 5级,本产品为配合件,故选用的尺寸精度等级 3级。(3)表面质量分析 塑件外表面不允许出现划伤、气泡、缩孔、熔接痕等缺陷,因而浇口应避免开设在塑件的外表面因此采用侧浇口。由于塑件外形尺寸不大,塑料熔体流程不太长,适合与注射成型。(4)脱模斜度ABS属于无定型塑料,成型收缩率小,其脱模斜度,型腔为 35130,型芯 301。脱模斜度取决于塑件的形状、壁厚、及塑料的收缩率。成型型芯越长或型腔越深,则斜度应取偏小值;反之可选用偏大值。因此, 此设计脱模斜度型腔取 1, 型芯取 40。(塑件内孔以型芯小端为准;塑件外形以型腔大端为准)一般情况下,脱模斜度不包括在塑件的公差范围内。当要求开模后塑件留在型腔内时,塑件内表面的脱模斜度应不大于塑件外表面的脱模斜度。1.2 ABS的 性 能 分 析1.2.1 ABS基 本 性 能ABS,中 文 名 : 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯英文名:Acrylonitrile - butadiene - styrene。ABS 是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分的各自特性,使 ABS具有良好的确综合性能。丙烯腈使 ABS有 良 好 的 耐 化学 腐 蚀 性 及 表 面 硬 度 , 丁二烯使 ABS坚韧,苯乙烯使它有良好的加工和染色性能。ABS无毒、无味,呈微黄色,成型的塑料件有较好的光泽。有极好的冲击强度,且在低温下也不迅速下降。水、无机盐、碱、酸类对 ABS几乎无影响,在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液,不溶于大部分醇类及烃类溶剂,但与烃长期接触会软化溶胀。ABS 表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。ABS 有一定的硬度和尺寸稳定性,易于成型加工。经过调色可配成任何颜色。其缺点是耐热性不高。ABS综合性能较好,冲击韧度、力学性能较高,尺寸稳定而化学性、电气性能良好;易于成形和机械加工,与有机玻璃的熔接性良好,可作双色成形塑件,且表面可镀铬。适于制作一般机械零件、减摩耐摩零件、传动零件以及化工、电器、仪表等零件。1.2.2 成型性能(1)无定形料其品种牌号很多,各品种的机电性能及成形特性也各有差异,应按品种确定成形方法及成形条件。(2)吸湿性强含水量应小于 0.3%(质量),必须进行充分干燥,要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。(3)流动性中等溢边料 0.04mm左右(流动性比聚苯乙烯、ABS 差,但是比聚碳酸酯、聚氯乙烯好)。(4)比聚苯乙烯加工困难宜取高料温、高模温(对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂,料温更宜取高),料温对物性影响较大,料温过高易分解(分解温度为 250左右,比聚苯乙烯易分解),对要求精度较高塑件模温宜取 5060,要求光泽及耐热型料宜取 6080,注射压力应比加工聚苯乙烯的高,一般用柱塞式注射机时料温为 180230,注射压力为 100140Mpa,螺杆式注射机则取 160220,70100Mpa。(5)模具设计时要注意浇注系统对料流阻力小,浇口处外观不良,容易发生熔接痕,应注意选择浇口位置、形式,顶出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色”痕迹(但在热水中加热可消失),脱模斜度宜取 2以上。1.2.3 ABS主要性能指标ABS,易燃,屈服强度 50Mpa,拉伸强度 38Mpa,伸长率 35%,摩擦系数0.45,热变形温度 80103,计算收缩率 0.40.7%。具体如表 1.1所示。表 1.1 ABS的主要性能指标性能 单位 数值密度 3g/cm1.021.08比体积 0.860.98吸水率 % 0.20.4收缩率 % 0.40.7熔点 130160热变形温度 83103(0.185MPa)抗拉屈服强度 MPa 50拉伸弹性模量 MPa 310.4抗弯强度 MPa 80冲击韧度 2kJ/m261(无缺口)11(缺口)硬度 HB 9.7体积电阻系数 cm 160.9拉伸强度 MPa 38抗压强度 MPa 53弯曲弹性模量 MPa 310.4比热容 J/(kg) 14701.2.4 ABS主要用途在机械工业系统中用来制造凸轮,齿轮,泵叶轮,轴承,电机外壳,仪表表壳,蓄电池槽,水箱外壳,手柄,冰箱衬里等,汽车工业中用来制造驾驶盘,空气调节器,管加热器等,还可供电视机晶体管收音机制造外壳。1.3 ABS的注射成型过程(1)成型前的准备对 ABS的色泽、粒度和均匀度等进行检验,由于 ABS吸水性较大,成型前应进行充分干燥。(2)注射过程塑件在注塑机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后,由模具的浇注系统进入模具的型腔成型,其过程可分为充模、压实、保压、倒流、冷却五个阶段。(3)塑件的后处理处理的介质为空气和水,处理温度为 6070,处理时间为 1620min。二成型设备的选择2.1计算塑件体积 (1)零件体积、质量该产品材料为 ABS塑料,其密度为 1.021.07( ),计算其平均密3g/cm度为 1.04( )3g/cm由 Pro/e三维建模分析可得:塑件体积为 312.7。塑件质量为 13.2g7.04VM塑塑 (2.1)(2)浇注系统凝料体积的初步计算此时浇注系统的形状尺寸未知,可按塑件体积的 0.6倍计算,由于该模具采用一模四腔,所以浇注系统的凝料体积为 312 0.48cm.62740.6v(2.2)(3)一次注射量体积 32108.c(2.3) 质量 (2.4)4.gm.61)(2.2注 塑 机 的 选 择注射模是安装在注射机上使用的工艺装备,因此设计注射模是应该详细了解注射机的技术规范,才能设计出符合要求的模具。注射机规格的确定主要是根据制品的大小及型腔的数目和排列方式,在确定模具结构型式及初步估算外形尺寸的前提下,设计人员应对模具所需的注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大、最小模具厚度、推出型式、推出位置、推出行程、开模距离等进行计算。根据这些参数选择一台和模具相匹配的注塑机,倘若用户已提供了注射机的型号和规格,设计人员必须对其进行校核,若不能满足要求,则必须自己调整或与用户取得商量调整。2.2.1锁模力的计算(1)塑件及流道凝料在分型面的投影面积计流道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积 ,在模具设计前是个未2A知值,根据多型腔模的统计分析, 是每个塑件在分型面上的投影面积 的2 1A0.2倍0.5 倍,因此可用 0.35n 来进行估算,所以1A21403m685-78(2.5)(2.6)12.nn式中 1A单一塑件在分形面上的投影面积n预定型腔数目 2流道凝料在分形面上的投影面积(2)锁模力的计算 645.2KNAPFm型(2.7)式中型腔压力 取 30MPa型P( 3) 注 射 机 的 选 择根据上面计算得到的 0和 mF值来选择一种注射机,注射机的最大注射量(额定注射量 G)和额定锁模力 F应满足(2.8)0G式中 注射系数,ABS 为无定形材料,取 0.85(2.9) mF综合各方面考虑,可选 SZ-250/1500型注射机。其主要参数见下表 2.1。表 2.1 注塑机主要技术参数结构形式 卧 拉杆内间距/mm 460400理论注射容积/ 3cm255 移模行程/mm 430蜗杆直径/mm 45 最大模具厚度/mm 550注射压力/MPa 178 最小模具厚度/mm 220注射速率/(/s) 165 锁模形式 双曲肘塑化能力/(g/s) 35 模具定位孔直径/mm 125螺杆转速 /(r/min 10200 喷嘴球半径/mm SR15锁模力/KN 1500 喷嘴口孔径/mm 32.3塑件模塑成型工艺参数的确定正确的注射成型工艺可以保证塑料熔体良好塑化,顺利充模、冷却与定型,从而生产出合格的塑料制件。温度、压力和时间是影响注射成型工艺的重要参数。1温度 注射成型过程需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度等,其中前两种温度主要控制塑料的塑化和流动,后一种温度主要影响塑料的流动和冷却成型。1)料筒温度 料筒温度的选择与诸多因素有关2)喷嘴温度 喷嘴温度一般低于料筒的最高温度,目的是防止熔料在喷嘴出产生流涎现象。3)模具温度 模具温度直接影响熔体的充模流动能力、塑件的冷却速度和成型后的塑件性能等。2压力 注射模塑过程中的压力包括塑化压力和注射压力两种,他们直接影响塑料的塑化和塑件质量。1)塑化压力 塑化压力 又称背压,是指采用螺杆式注射机时,螺杆头部熔料在螺杆转到后退时所受到的压力。2)注射压力 注射机的注射压力是指柱塞或螺杆头部轴向移动时其头部对塑料熔体所施加的压力。3时间(成型周期) 完成一次注射成型过程所需的时间称成型周期,它包括以下各部分:成型周期:1注射时间1) 充模时间(柱塞或螺杆前进时间)2) 保压时间(柱塞或螺杆停留在前进位置的时间)2模内冷却时间(柱塞后撤或螺杆转动后退的时间均在其中)3其他时间(指开模、脱模、喷涂脱模剂、安放嵌件和合模时间)冷却时间主要决定于塑件的厚度、塑料的热性能和结晶性能以及模具温度等。冷却时间的长短应以脱模时塑件不引起变形为原则,冷却时间一般在30120s之间。冷却时间过长,不仅延长生产周期,降低生产效率,对复杂塑件还将造成脱模困难。成型周期在中的其他时间则与生产过程是否连续化和自动化以及这两种的参与程度有关。表 2.2 注射工艺参数注射机 螺杆式,螺杆转速 30r/min预热和干燥 温度 8085,时间 23 小时后段 150170中段 165180料筒温度前段 180220喷嘴温度 170180模具温度 5080注塑压力 60100Mpa成型时间 30s(注射时间取 1.6s,冷却时间 20.4s,辅助时间 8s)三塑料模的结构设计3.1 分型面的选择塑料在模具型腔凝固形成塑件,为了将塑件取出来,必须将模具型腔打开,也就是必须将模具分成两部分,即定模和动模两大部分。定模和动模相接触的面称分型面。通常有以下原则:1) 分型面应取在塑件尺寸的最大处。2) 尽可能使制品留在动模一侧,因为注射机的推出液压缸设在动模一侧,制品留在动模一侧有利于脱模机构的设置。3) 分型面的选择应有利于保证塑件的精度要求。4) 分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量。5) 分型面的选择尽可能满足制品的使用要求。6) 分型面的选择尽量减小制品在合模方向上的投影面积。7) 分型面的选择应有利于排气。8) 分型面应有利于简化模具特征。不论塑件的结构如何以及采用何种设计方法,都必须首先确定分型面,因为模具结构很大程度上取决于分型面的选择。在选择分型面时,根据分型面的选择原则,考虑不影响塑件的外观质量、便于清除毛刺及飞边、有利于排除模具型腔内的气体、分模后塑件留在动模一侧及便于取出塑件等因素,分型面应选择在塑件外形轮廓的最大处,如图 3.1 所示画分型面的图。图 3.1分型面3.2 型腔数目的确定及排列与单型腔模具相比较,单型腔模具具有塑料制件的形状和尺寸一致性好、成型工艺条件容易控制,模具结构简单紧凑、模具制造成本低、制造周期短等特点。但是,在大批量生产的情况下,多型腔为更为合适的形式,它可以提高效 率,降低塑件的整体成本。型腔数目的确定,应根据塑件的几何形状及尺寸、质量、批量大小、交货长短、注射能力、模具成本等要求来综合考虑。型腔数目的计算公式根据注射机锁模力:(3.1)7AP0.6Fn1型F:注射机锁模力 kN(1500kN);A:每个制品在分型面上的投影面积 2m(4033 2);:型腔内熔体的平均压力 MPa(查表 3.1可知 ABS型腔的平均型P压力为 30MPa)。根据注射机的注射量:(3.2)7V0.35Gn2G:注射机公称注射量(225 );cmV:单个制品的体积(12.7 )。3表 3.1 型腔平均压力塑料品种 型腔压力/MP 塑料品种 型腔压力/MP高压聚乙烯(PE)1015 ABS 30低压聚乙烯(PE)20 POM 35PS 1520 PC 40AS 30大多数中小型制件常用多型腔注射模,而高精度塑件的型腔数原则上不超过 4 个,生产中如果交货允许,我们根据上述公式计算得出 n=7,当型腔数为7的时候在型腔的分布、浇注系统的设计会复杂很多,所以我们采用一模四腔。型腔的排列:采用平衡式排列,以便构成平衡式浇注系统,保证制品质量的均一和稳定;型腔布置和浇注口开设的部位应该对称,防止模具承受偏载而产生溢料现象;尽可能使型腔排列紧凑,以便减小模具的外形尺寸。如图 3.2。图 3.2 一模四腔3.3 浇注系统的结构和浇注系统尺寸设计3.3.1 浇口套尺寸主流道小端直径:d=注射机喷嘴直径-0.51,这样便于喷嘴和主流道能同轴对准,也能使的主流道凝料能顺利脱出。主流道球面半径:主流道入口的凹坑球面半径 R,应该大于注射机喷嘴球头半径的 23。反之,两者不能很好的贴合,会让塑件熔体反喷,出现溢边致使脱模困难。SR=注射机喷嘴球头半径+12。主流道长度 L:一般按模板厚度确定,但为了减小充模时压力降和减少物料损耗,以短为好,小模具控制在 50之内,在出现过长流道时,可以将主流道衬套挖出深凹坑,让喷嘴伸入模具。根据公式和注射机参数表 2.1D=d+(0.51)=3+(0.51)=3.5 (3.3)R=r+(12)=15+(12)=16 (3.4)式中 D:主流道小端直径,;d:注射机喷嘴直径,;R:主流道入口的凹坑球面半径,;r:注射机喷嘴球头半径,。主流道半锥角度 通常为 23,主流道的表面粗糙度Ra0.8,浇口套常用 T8 或 T10 刚材制作,经淬火洛氏硬度为5055HRC。如图 3-3。图 3-3浇口套图 3-4定位圈3.3.2 分流道直径():已知,塑件的厚度为 2,制品重量约为 84.8g,对于PSABSSANBS 等塑料制品,其分流道直径可由图 3-5查出,D 的直径3.54,可取 4。长度():在设计时尽量减小流道内压力损失和尽可能避免熔体温度的降低,同时考虑减小流道体积,分流道的长度一般在 830之间,不易小于8,所以选择长度为 16。012340567809345678D/mG/g s=1.5234.5图 3.5D-分流道直径 G-制品重量 S-制品壁厚分流道的布置:流道排列的原则:1) 尽可能使熔融塑料从主流道到各浇口的距离相等。2) 使型腔压力中心尽可能与注射机的中心重合。流道的布置要平衡,可以说自然平衡,如果自然没法平衡的话需要人工平衡。图 3.6分流道3.3.3 浇口设计浇口:连接分流道和型腔的桥梁,是浇注系统中最薄弱最关键的环节。浇口的作用:1熔料经狭小的浇口增速、增温,有利于填充型腔。2注射保压补缩后浇口处首先凝固封闭型腔,减小塑件的变形和破裂。3狭小浇口便于浇道凝料与塑件分离,修正方便。常用的浇口类型有直接浇口、侧浇口、重叠式浇口、扇形浇口等,在这里我们选用侧浇口,侧浇口一般开在模具的分型面上,从制品的边缘进料。侧浇口的截面为矩形,其优点是截面形状简单,易于加工、便于试模后修正。浇口长度 L 在结构强度允许的情况下以短为好,侧浇口的长度 L 一般选0.50.75mm,在这里选用 0.5mm;有经验公式可知侧浇口厚度 t为 1.5mm,浇口宽度 b 为 2mm。经验公式: (3.5)230681.5.730A.96b)(3.6).m.t)(式中 b-浇口宽度,;A-型腔表面积,即制品外侧表面积, ;2t-侧浇口的厚度,;-浇口处塑件的壁厚,。3.4 型芯型腔结构的确定凹模结构设计:凹模亦称型腔,是成型零件外表面的主要零件,根据塑件的外部特征,考虑到模具结构的复杂程度,在此总体上采用整体嵌入式凹模。此结构需要用销钉式螺钉定位。凹模和固定板之间采用过渡紧配合甚至过盈配合,以便使凹模固定牢靠。凸模结构设计:成型零件内表面的零件称为凸模或型芯,主要有主型芯,小型芯,螺纹型芯等。在本工件中我们采用组合式主型芯,局部嵌入、用螺栓拉紧。其优点是节省优质模具钢材,便于机加工和热处理。图 3.7型腔图 3.8型芯3.5 推件方式的选择推出机构的设计原则:1尽可能使制品滞留在动模一侧,以便助于开模力驱动脱模装置,完成脱模动作。2防止制品变形或损坏,正确分析制品对型腔的粘附力大小及其所在部位,有针对性的选择合适的脱模机构,使推出重心与脱模阻力中心相重合。3推出位置尽量选择在塑件内侧,保证塑件外观良好。4结构合理可靠,运动灵活,制造方便,更换容易,推杆应具有足够的强度和刚度。3.6 脱模机构分类按动力来源分类:手动脱模;机动脱模;液压脱模;气动脱模。按结构分类:1) 简单脱模机构(推杆、推管和推件板等脱模机构)。2) 二级脱模机构(用于一些特殊的制品)。3) 双脱模机构(动模、定模均设有简单的脱模机构)。4) 顺序脱模机构(用于多分型面)。5) 螺纹制品脱模机构。本工件外形简单,制品厚度较薄,没有螺纹,但需要内侧抽在这里采用简单脱模机构,用斜推杆推出工件,斜推杆截面为方形,斜推杆推出动作灵活可靠。图 3.9斜推杆图 3.10拉料杆3.7 冷却系统的设计模具在成型的过程中,模具的温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑件的质量。模具温度过高,成型收缩大。脱模后塑件变形率大,而且还容易造成溢料和黏模。模具温度过低,则熔体流动性差,塑件轮廓不清晰,表面还会产生明显的银丝或流纹等缺陷。当模具的温度不均匀时,型芯和型腔温度差过大,塑件收缩不均匀,导致塑件翘取变形,会影响塑件的形状和尺寸精度。模具温度控制系统包括冷却与加热两个方面。对于大多数塑料,凡在模具温度不大于 300时,可利用熔融塑料传给模具的余热来解决,在模具上不需设置加热装置。由于 ABS塑料成型时要求模温在 5080,并且塑件尺寸较小,故模具不考虑设置加热系统。3.7.1冷却系统的设计原则冷却水道的位置受模具上镶快和顶出杆等零件的限制,必须根据模具的特点,灵活地设置冷却装置,其设计要点如下冷却装置考虑如下:1) 尽量保证塑件收缩均匀,维持模具的热平衡;2) 冷却水孔数量越多,孔径越大,则对塑件的冷却效果越均匀。根据经验,一般冷却水孔中心线与型腔壁的距离应为冷却水孔直径的 12 倍,冷却水孔中心距约为水孔直径的 35 倍,水孔直径一般为 812mm;3) 尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等,当塑件壁厚均匀时,冷却水孔与4) 型腔表面的距离应处处相等;5) 浇口处加强冷却。一般在注射成型时,浇口附近温度最高,距浇口越远温度越低,因此加强浇口处的冷却;6) 尽量降低进水和出水的温度。如果进水和出水的温度过大,将使模具的温度分布不均匀,尤其对流程很长的大型塑件,料温越流越低,对于矩形模具,通常沿模具宽度方向开设水孔,使进水与出水温度差不大于 5;7) 合理选择冷却水道的形式;8) 合理确定冷却水管接头的位置。为不影响操作,进出口水管接头通常设在注射机背面的模具同一侧;9) 冷却系统的水道尽量避免与模具上其他机构(如推杆孔、小型芯孔等)发生干涉现象,设计时要通盘考虑;10)冷却水孔进出接头应埋入模板内,以免模具在搬运过程中造成损坏。3.7.2冷却介质的选择冷却介质有冷却水和压缩空气,但用冷却水较多,因为水的热容量大、传热系数大,成本低。用水冷却,即在模具型腔周围或内部开设冷却水道。由于ABS的黏度中等、流动性好,成型工艺要求模具温度都不太高,所以常采用水对模具冷却。3.7.3冷却系统的计算1单位时间里模具型腔内的总热量 Q:总热量(kJ/h)为(3.7)11NGQW式中 单位时间内模具型腔中的塑料重量(kg/min),按每分钟两次,W即= (3.8)6.3Kg/hn0.1g/mi15.6g/in2.8N每小时注射次数每次塑料的注射量(kg)G单位重量的塑料制品从熔体状态进入型腔开始到冷却结束时所放1Q出的热量(kJ/kg), 又称之为单位热流量之差或热焓之差。1对于某些塑料,可从表 3.2中查到不同温度下的热焓量,其值可以由下式近似求得:(3.9)( 1minax21-cQ式中 塑料的比热容,kJ/(kJ);2c结晶型塑料的熔化质量焓,kJ/kg;进入型腔的熔体温度,;1max冷却结束时制品的温度,。in和 可查表 3.3,在表 3.4 中也给出了常用塑料 的近似值。2c 1Q表 3.2 部分塑料注射冷却时间计算的参考数值材料名称热扩散系数k/ 2m初始温度/0模具温度/w制品平均脱模温度/2断面中心层脱模温度/1PC 0.105 230290 80100 90100 132140PS 0.080 150190 2070 5070 82104ABS 0.080.10 190240 4070 5070 90108PP 0.065 170220 5060 5570 102115SAN 0.080 220250 5080 8590 90110PA6 0.070 210240
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