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麦克风外壳注塑模具设计[2][自动脱螺纹抽芯]

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自动脱螺纹抽芯 麦克风 外壳 注塑 模具设计 自动 螺纹
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西南交通大学本科毕业设计(论文) 第页毕业设计(论文)任务书班 级 学生姓名 学 号 发题日期: 2007 年 4 月9 日 完成日期: 6 月20 日题 目 麦克风外壳注塑模具设计 1、本论文的目的、意义意义模具设计工件是需要非常专业的知识和多年的经验才能胜任的。随着我国机械行业的飞速发展,模具设计工程师越来越短缺。已经严重制约了模具行业的健康发展。在广东、浙江、上海、江苏等地找到五年以上设计经验的模具工程非常困难,而刚刚毕业的模具专业的学生又远远不能满足企业的需要。通过本次毕业设计实践, 采用CAD/CAM(MasterCAM、UG、Per/E)技术可以使设计者从繁沉计算和绘图工件中得到解脱。采用人机结合,各尽所长,充分发挥其人的创造思维能力,控制设计过程,使模具设计趋于合理化。而计算机则发挥其计算分折和储存信息的能力。两者结合,发挥各自的优势,有利于获得最优的设计成果,缩短开发周期。采用CAE技术,可以实现在计算机上“试模”,即对整个注射过程进行仿真分折;抱括“填充、保压、冷却、纤维取向,结构应力和收缩,以及整个塑料封装成型和热固性塑料流动分折”预测未来产品可能纤维出现的缺陷,对存在的问题在设计阶段予以解决,直至提出最优的设计参数,使一次试模成为可能;实现并行工程,从而可以加快产品的开发进程,降低试模成本,提高生产效率。 2、学生应完成的任务 1、塑件制品分折;2、注塑机的确定 ;3、 模具设计的有关计算; 4、模具结构设计 ;5、注塑机的参数校核; 6、模具凹凸模零件加工艺 ;7 、后置处理;8、后附翻译和实习报告 3、论文各部分内容及时间分配:(共 12 周)第一部分 注塑模具设计资料收集 (1 周) 第二部分塑件制品分折、注塑机的确定 ( 1周) 第三部分模具设计的有关计算 (3 周)第四部分 模具结构设计 ( 4周) 第五部分 模具凹凸模零件加工艺 ( 1.5周)评阅及答辩 ( 1周)备 注 参考文献:参考文献:洪慎章塑料成型及模具设计机械工业出版社,2006年;唐海翔UG NX2注塑模具设计清华大学出版社,2005年 模具结构设计模具设计与制造技术教育丛书编委会编 机械工业 20005年 注塑模设计与制造实战 宋满仓 黄银国 机械工业出版社 2005年 指导教师:张敬 2007 年 4 月 9 日审 批 人: 年 月 日 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第1页本科毕业设计(论文)开题报告书 本科毕业设计(论文)开题报告姓 名: 学 院: 专 业: 学 号:课 题 名 称: 指 导 教 师: 研究起止日期:2010 年 3月2010年6月开题报告填写要求1开题报告(含“文献综述”)作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成,经指导教师签署意见及所在专业审查后生效;2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式(可从教务处网页上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见;3“文献综述”应按论文的格式成文,并直接书写(或打印)在本开题报告第一栏目内,学生写文献综述的参考文献应不少于15篇(不包括辞典、手册);4有关年月日等日期的填写,应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求,一律用阿拉伯数字书写。如“2002年4月26日”或“2002-04-26”。一、论文选题的目的和意义随着中国当前的经济形势的日趋好转,在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下,中国的制造业也日趋蓬勃发展;而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一,模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高,并能获得极大的经济效益,因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本,模具被誉为“进入富裕的原动力”,德国则冠之为“金属加工业的帝王”,在罗马尼亚则更为直接:“模具就是黄金”。可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视,早在1989年3月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中,就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。 近年来,塑料模具的产量和水平发展十分迅速,高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内,塑料受热熔化后,在注塑机的螺杆或活塞的推动下,经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内,塑料在其中固化成型。 本次毕业设计的主要任务是孔板的模具设计。也就是设计一副注塑模具来生产孔板的模具产品,以实现自动化提高产量。针对孔板结构,本文对折页方盒的注射模进行了设计。使用的塑料是热塑性塑料ABS,同时,在设计过程中,通过查阅大量资料、手册、标准、期刊等,结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构(成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、排气系统、模温调节系统)有了系统的认识,拓宽了视野,丰富了知识,为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。二、国内外研究现状及发展趋势:塑料是以树脂为主要成分的高分子有机化合物,简称高聚物,一般相对分子量都大于1万,有的甚至可达百万级。在一定温度和压力下具有可塑性,可以利用模具成型为一定几何形状和尺寸的塑料制件。 塑料制件在工业中的应用日趋普遍,这是因为他们有其特殊的优点所决定的。塑料密度小、质量轻,大多数塑料密度在0.92.3g/cm3 之间,相当于钢材密度的0.11和铝材密度的0.5左右,即在同样体积下,塑料制件要比金属之间轻得多,这就是“以塑代钢”的优点。根据美国80年代的统计,汽车在采用塑料零件后,平均每辆汽车的重量可减轻180kg,这样每升汽油可使汽车多行0.4km,美国每年可节约1400万桶汽油。塑料比强度高、绝缘性能好、化学稳定性也高;此外,塑料减摩、耐磨及减震、隔音性能也较好。因此,塑料以代替部分金属、木材、皮革及无机材料发展成为各个部门不可缺少的一种化学材料。并跻身于金属、纤维材料和硅酸盐三大材料之列。 塑料工业是一门新兴的工业,它的发展大致经历了以下几个阶段。1初创阶段 上世纪30年代以前,科学家研制成了酚醛,硝酸纤维素及醋酸纤维素等塑料,它们的工业化特征值是间歇性、小批量生产。2发展阶段 上世纪30年代至50年代,低密度聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯和聚酰胺等热塑性塑料相继工业化,奠定了塑料工业的基础,为其进一步发展开辟了道路。3. 飞跃发展阶段 上世纪50年代中期至60年代末,石油工业的高速发展为塑料工业提供了丰富而廉价的原料。这一阶段,塑料的产量和品种不断增加,成型加工技术更趋完善。4. 上世纪70年代至今,由于石油危机和资本主义经济危机周期性的出现,原材料价格猛涨,塑料的增长速度显著下降。这一阶段塑料工业的特点是通过各种技术,如共聚、复合、增强和发泡等来改进塑料的性能,提高产品的质量,扩大应用领域,生产技术更趋合理。 我国的塑料工业起步较晚,40年代才开始起步,50年代末的聚氯乙烯装置的投产和70年代初是由化工装置的建成投资,塑料工业有两次跃进,与此同时,塑料成型加工机械和工艺方法也得到迅速发展,各种加工工艺都已齐全。 塑料作为一种新的工程材料,由于其不断开发与应用,加之成型工艺不断成熟与完善,极大地促进了塑料成型模具的开发与制造。三、研究的主要内容收集整理有关制件图设计、成型工艺、成型设备、机械加工、特种工艺等有关资料以备设计模具时使用。消化塑料制件图,了解塑件的用途,分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求,如:塑件的原材料表面形状、颜色与透明度、使用性能与要求;塑件的几何结构、斜度、镶件等情况;熔接痕、缩孔等成型缺陷出现的可能与允许程度;浇口、顶杆等可以设置的部位;有无涂装、电镀、胶接、钻孔等后加工等,此类情况对塑件设计均有相应要求。选择塑件精度最高的尺寸进行分析,查看估计成型公差是否低于塑件的允许公差,能否成型出符合要求的制件。若发现问题,可对塑件图纸提出修改意见。分析工艺资料,了解所用塑料的物化性能、成型特性以及工艺参数,如材料与制件必须的强度、刚度、弹性;所用塑件的结晶性、流动性、热稳定性;材料的密度、粘度特性、比热容、收缩率、热变形温度以及成型温度、成型压力、成型周期等。并注意收集如弹性模量E、摩擦因素f、泊松比等与模具设计计算有关的资料与参数。选择成型设备 模具与设备必须配套使用,因为多数情况下都是根据成型设备的种类来进行模具设计,为此,在设计模具之前,首先要选择好成型设备,这就需要了解各种成型设备的规格、性能与特点。以注塑机来说,如注射容量、锁模压力、注射压力、模具安装尺寸、顶出方式与距离、喷嘴直径与喷嘴球面半径、定位孔尺寸、模具最小与最大厚度、模板行程等,都将影响到模具的结构尺寸与成型能力。同时还应初估模具外型尺寸,判断模具能否在所选的注射机上安装与使用。拟定模具结构方案 理想的模具结构应能充分发挥成型设备的能力(如合理的行腔数目和自动化水平等),在绝对可靠的条件下使模具本身的工作最大限度地满足塑件的工艺技术要求(如塑件的几何形状、尺寸精度、表面光洁度等)和生产经济要求(成本低、效率高、使用寿命长、节省劳动力等),由于影响因素很多,可先从以下方面做起:(1) 塑件成型 按塑件形状结构合理确定其成型位置,因成型位置在很大程度上影响模具结构的复杂性;(2) 型腔布局 根据塑件的形状大小、结构特点、尺寸精度、批量大小以及模具制造的难易、成本的高低等确定行腔的数量与排列方式;(3) 选择分型面 分型面的位置要有利于模具加工、排气、脱气、脱模、塑件的表面质量及工艺操作等;(4) 确定浇注系统 包括主流道、分流道、冷料穴、浇口的形状、大小和位置,排气方法、排气槽的位置与尺寸大小等;(5) 选择脱模的方式 考虑开模、分型的方法与循序,拉料杆、推杆、推管、推板等脱摸零件的组合方式,合模导向与复位机构的设置以及侧向分行与抽芯机构的选择与设计;(6) 模温调节 模温的测量方法,冷却水道的形状、尺寸与位置,特别是与模腔壁间的距离及位置关系;(7) 确定主要零件的结构与尺寸 考虑成型与安装的需要及制造与装配的可能,根据所选材料,通过理论计算或经验数据,确定型腔、型芯、导柱、导套、推杆、滑块等主要零件的结构与尺寸以及安装、固定、定位、导向等方法;(8) 支承与联接 如何将模具的各个组成部分通过支承块、模板、销钉、螺钉等支承与连接零件,按照使用与设计要求组合成一体,获得模具的总体结构。结构方案的拟定,是设计工作的基本环节。它既是设计者的构思过程,也是设计对象的胚胎,设计者应将其结果用简图和文字加以描绘与记录,作为方案设计的依据与基础。四、研究方法及技术路线熟悉设计课题,查阅资料进行设计方案分析成型工艺设计,模具结构设计及其设计计算画装配草图,画装配图画工作零件图,编制成型零件的加工工艺路线五、课题的研究进度第一阶段(2010年3月10-2010年3年31)材料的搜集整理查阅相关资料;本阶段需要完成与课题相关的调研工作,并对相关的文章进行搜集、整理,选出与设计有关的资料备用拟定设计草图,选出最佳方案。第二阶段(2010年4.1-2010年5月10)方案设计 第三阶段 (2010年5月11-2010年6月10) 绘制装配图 零件图 撰写设计说明书本阶段主要完成与方案相符合的文章的撰写,包括摘要、前言、设计步骤、内容、参考文献等。图纸的绘制、装配图、零件图。六、预期结论本次模具设计尽量借用计算机来完成复杂的计算和建模分析,总结前人的设计经验,结合塑件的具体结构和塑料材料的具体性能,尽量设计出高的,科学的,自动化高的先进的模具。在模具的结构设计中,尽量采用标准件,降低模具设计工作量,节约原材料,降低成本,在保证质量的前提下尽量简化模具结构大学四年的本科学习即将结束,毕业设计是其中最后一个环节,是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展,采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。在完成大学四年的课程学习和课程、生产实习,我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识,对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解,达到了学习的目的。对于模具设计这个实践性非常强的设计课题,我们进行了大量的实习。在指导老师的协助下和在工厂师傅的讲解下,同时在现场查阅了很多相关资料并亲手拆装了一些典型的模具实体,明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。并在图书馆借阅了许多相关手册和书籍,设计中,将充分利用和查阅各种资料,并与同学进行充分讨论,尽最大努力搞好本次毕业设计。在设计的过程中,将有一定的困难,但有指导老师的悉心指导和自己的努力,相信会完满的完成毕业设计任务。由于学生水平有限,而且缺乏经验,设计中不妥之处在所难免,肯请各位老师指正。七、参考文献1 魁葵 黄丽.模具实用技术设计综合手册. 广州:华南理工业大学出版社,2002 2 史铁梁.模具设计指导.北京:机械工业出版社, 20033 全国模具编辑委员会.模具钳工工艺. 机械工业出版社, 2003;4 全国模具编辑委员会.模具制造工艺装备及应用. 机械工业出版社,20005 于华 .注射模具设计技术及实例. 机械工业出版社, 19976 王树勋.模具实用技术设计综合手册. 机械工业出版社,19957 王旭.塑料模具结构图册. 机械工业出版社,19948 冯丙先.模具设计与制造简明手册.上海:上海科技出版社,19919 许发樾.模具标准应用手册.机械工业出版社,199710 申开智.塑料成型模具(第二版).中国轻工业出版社,200211全国制图委员会.机械制图(第三版).高等教育出版社,199512 章飞、陈国平.型腔模具设计与制造.化学工业出版社,200113 全国模具编辑委员会.塑料模具设计及制造.机械工业出版社,200114何满才编著 模具设计与加工Mastercam 9.0 人民邮电出版社 200315戴向国编著 Mastercam 9.0数控加工基础教程 人民邮电出版社 200416严烈编著 Mastercam 8模具设计超级宝典 冶金工业出版社 200017王孝培编著 塑料成型工艺及模具简明手册 机械工业出版社 200018 唐俊、龙坤、张浩等编著 中文版Pro/ENGINEER WildFire 实力教程。清华大学出版社 2004指导教师意见:1对“文献综述”的评语:2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计(论文)结果的预测: 指导教师: 年 月 日所在专业审查意见: 负责人: 年 月 日- 8 -摘 要随着塑料工业的飞速发展,塑料模具对人们的生活影响越来越大了,已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志,并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。我国的模具水平在近几年也得到了很大的发展。在本次设计过程中,主要设计了麦克风外壳的注射模具。分析了塑件的形状尺寸,拟订了模具的总体结构设计方案,并选定了所需的注射机的型号,设计了模具的成型部分,浇注系统和冷却系统等,并对模具进行了分模。重点设计了模具的成型部分,并绘制了模具的装配图和动模定模图。关键词:注射模 麦克风外壳 抽芯模具AbstractAlong with the rapid development of plastic industry,mold effects the lifing of people more and more vast.,and has become the important signs measuring of a national manufacturing and to a extent determines the quality of products, efficiency and new product development capability.Chinas mold levels in recent years have also gotten a lot of development .In this design process ,mainly design process on the Microphone housing.Analysis the shape and size pieces of the Plastic .Developed the overall structural designed of the mold, and selected the necessary injection machine model,design of the forming part of die、gating system and the cooling system as well as do part of the mold parting. Focus is on the design of the forming die and the mapping of the die assembly map and dynamic simulation model will map.wKeywords : Injection mold Microphone housing Pulling the moldII 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 1 页页 目录目录第 1 章 绪论.31.1 塑料成型在工业生产中的重要性 .31.1.1 塑料及塑料工业的发展 .31.1.2 塑料在成型工业生产中的重要性.41.2 塑料的组成及其特性 .41.3 设计程序 .91.3.1 调研、消化原始资料.91.3.2 选择成型设备 .101.3.3 拟定模具结构方案 .101.3.4 方案的讨论与论证.111.3.5 绘制模具装配草图.111.3.6 绘制模具装配图 .121.3.7 绘制零件图 .121.3.8 编写设计说明书 .12第 2 章 模具方案设计.132.1 塑料模具的分类 .132.2 方案的确定 .14第 3 章 麦克风手柄注塑模具设计.183.1 制件塑料的选择以及麦克风塑料制件的市场前景分析 .183.2 注塑机的选择 .203.2.1 选择注塑机的相关计算:.223.3 麦克风手柄工艺分析 .253.4 模具结构设计 .303.4.1 分型面的选择 .303.4.2 浇注系统设计 .313.4.3 成型零部件的设计与计算.3尺寸的转换.3 关于凹模工作部分尺寸的计算: .3 关于凸模工作部分尺寸的计算 .3 螺纹型环尺寸的计算 .3 模具型腔侧壁的计算 .3 模架的选取 .3 模具导向机构的设计 .3.侧向分型与抽芯机构的设计 .40 温度调节系统的设计与计算 .42凹模的造型.44凸模的造型及加工仿真.47结论.51致 谢.52 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 2 页页 第第 1 1 章章 绪论绪论1.11.1 塑料成型在工业生产中的重要性塑料成型在工业生产中的重要性.1 塑料及塑料工业的发展塑料及塑料工业的发展 塑料是以树脂为主要成分的高分子有机化合物,简称高聚物,一般相对分子量都大于 1 万,有的甚至可达百万级。在一定温度和压力下具有可塑性,可以利用模具成型为一定几何形状和尺寸的塑料制件。 塑料制件在工业中的应用日趋普遍,这是因为他们有其特殊的优点所决定的。塑料密度小、质量轻,大多数塑料密度在 0.92.3g/cm3 之间,相当于钢材密度的0.11 和铝材密度的 0.5 左右,即在同样体积下,塑料制件要比金属之间轻得多,这就是“以塑代钢”的优点。根据美国 80 年代的统计,汽车在采用塑料零件后,平均每辆汽车的重量可减轻 180kg,这样每升汽油可使汽车多行 0.4km,美国每年可节约1400 万桶汽油。塑料比强度高、绝缘性能好、化学稳定性也高;此外,塑料减摩、耐磨及减震、隔音性能也较好。因此,塑料以代替部分金属、木材、皮革及无机材料发展成为各个部门不可缺少的一种化学材料。并跻身于金属、纤维材料和硅酸盐三大材料之列。 塑料工业是一门新兴的工业,它的发展大致经历了以下几个阶段。1初创阶段 上世纪 30 年代以前,科学家研制成了酚醛,硝酸纤维素及醋酸纤维素等塑料,它们的工业化特征值是间歇性、小批量生产。2发展阶段 上世纪 30 年代至 50 年代,低密度聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯和聚酰胺等热塑性塑料相继工业化,奠定了塑料工业的基础,为其进一步发展开辟了道路。3. 飞跃发展阶段 上世纪 50 年代中期至 60 年代末,石油工业的高速发展为塑料工业提供了丰富而廉价的原料。这一阶段,塑料的产量和品种不断增加,成型加工技术更趋完善。4. 上世纪 70 年代至今,由于石油危机和资本主义经济危机周期性的出现,原材料价格猛涨,塑料的增长速度显著下降。这一阶段塑料工业的特点是通过各种技术,如共聚、复合、增强和发泡等来改进塑料的性能,提高产品的质量,扩大应用领域,生产技术更趋合理。 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 3 页页 我国的塑料工业起步较晚,40 年代才开始起步,50 年代末的聚氯乙烯装置的投产和 70 年代初是由化工装置的建成投资,塑料工业有两次跃进,与此同时,塑料成型加工机械和工艺方法也得到迅速发展,各种加工工艺都已齐全。 塑料作为一种新的工程材料,由于其不断开发与应用,加之成型工艺不断成熟与完善,极大地促进了塑料成型模具的开发与制造。.2 塑料在成型工业生产中的重要性塑料在成型工业生产中的重要性 模具是工业生产中的重要工艺装备,模具工业是各部门发展的重要基础之一。塑料模是指用于成型塑料制件的模具,它是型腔模的一种类型。 模具设计水平的高低、加工设备的好坏、制作力量的强弱、模具质量的优劣,直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代,影响着产品质量和经济效益的提高。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石” ,日本则称“模具是促进社会繁荣富裕的动力” 。而更具最新的数据统计,各发达国家,如日本、美国、新加坡、韩国等国家的塑料模具与其它模具的占有量基本持平甚至有些国家塑料模具需求量要更大一些。可见,塑料模具在模具行业中占有举足轻重的地位。 近年来,我国各行各业对模具工业的发展十分重视。在重点支持技术改造的产业和产品中,把模具制造业列为机械工业技术改造序列的第一位。确定了模具工业在国民经济中的重要地位。提高模具工业的整体技术水平并迎头赶上发达国家的模具技术水平。从上世纪 80 年代末至今,我国模具行业取得了巨大的成就,但还远远不够,还需要我们更加的努力,取得更大的成绩。1.21.2 塑料的组成及其特性塑料的组成及其特性一、塑料的组成一、塑料的组成 塑料是以相对分子质量的合成树脂为主要成分,并加入其他添加剂,可以在一定温度和压力下塑化成型的高分子合成材料。1.树脂 树脂是肉热时软化,在外力作用下有流动倾向的聚合物。它是塑料中起粘结作用的成分,也叫粘料。树脂主要决定塑料的类型和基本决定塑料的主要性能。2.添加剂 为了改变塑料的性能而加入的添加剂有:(1)填料 填料在塑料中主要起增强作用,有时还可使塑料具有树脂所没有的新性能。正确使用填料,可以改善塑料的性能,扩大其使用范围,也可以减少树脂含量。 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 4 页页 对填料的一般要求是:易被树脂浸润,与树脂有很好的粘附性,本身性质稳定,价格便宜,来源丰富。(2)增塑剂 增塑剂是为改善塑料的性能和提高柔软性而加入塑料中的一种低发挥性物质。 对增塑剂的一般要求是:能与树脂很好的混融而不起化学变化,不易从制件中析出和挥发,不降低制件的主要性能,无毒、无害、成本低。(3)稳定剂 稳定剂是指能阻缓材料变质的物质。常用的稳定剂有二盐基性亚磷酸铅、三盐基性硫酸铅、硬脂酸钙、硬脂酸呗等。二、塑料的特性二、塑料的特性 塑料品种繁多,性能也各不相同。归纳起来,塑料的主要特性如下:(1)质量轻 塑料的密度一般在 1.92.3g/cm3 ,约为铝的 1/2,铜的 1/6。(2)比强度和比刚度高 塑料的强度和刚度虽然不如金属好,但由于其密度小,所以其比强度和和比刚度相当高。(3)化学稳定性能好 塑料对酸、碱等化学药物具有良好的抗腐蚀能力。因此,在化工设备以及日用工业品中得到广泛的应用。(4)绝缘性能好 塑料具有优越的电绝缘性能和耐电弧特性,所以广泛用于电机、电器和电子工业智能功做结构零件和绝缘材料。(5)耐磨和减摩性能好 塑料的摩擦系数小,耐磨性强,可以作减摩材料,如用来制造轴齿轮等零件。(6)消声和吸震性能好 塑料制成的传动摩擦零件,噪声小,吸震性好。根据以上介绍,显示出了塑料的优良性能,使其在国民生产生活中起着巨大的作用。 三、三、热固性塑料和热塑性塑料热固性塑料和热塑性塑料塑料按其所表现出来的性能不同可分为热固性塑料和热塑性塑料。热固性塑料热固性塑料 常用的热固性塑料有酚醛、氨基聚酯、聚邻苯二甲酸二丙烯酯塑料等,它们主要用于传递、压缩和注射成型。一、工艺特性(一)收缩性 塑件从模具中取出冷却到室温后,发生尺寸收缩,这种性能称为收缩性。由于 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 5 页页 树脂本身不仅产生热胀冷缩,而且收缩还与各种成型因素有关,所以成型后塑件的收缩称为成型收缩。1.成型收缩的形式及其特点(1)塑件的线尺寸收缩:由于热胀冷缩,塑件脱模时的弹性恢复、塑性变形等因素,会导致塑件脱模冷却到室温后其尺寸缩小。因此,在设计模具型腔、型芯时应予以补偿。(2)收缩方向性:成型时塑料分子按方向排列,使塑件呈现各向异性,沿料流方向则收缩大、强度高,与料流垂直方向则收缩小、强度低。因此在设计模具时应考虑收缩方向性,按塑件形状、料流方向来选取收缩率。(3)后收缩:塑件成型后,由于各种成型因素的影响,塑件内存在残余应力,塑件脱模后残余应力发生变化,使塑件发生再收缩,称为后收缩。(4)后处理收缩:有时塑件按其性能及工艺要求,在成型后需要进行热处理,热处理后也会导致塑件尺寸发生变化,称为后处理收缩。在模具设计时,应考虑以上因素。2.影响收缩性的因素(1)塑料品种:每种塑料的收缩性不同,同类塑料由于填料、相对分子量及配比不同,其收缩情况及方向性也各不相同。(2)塑件特性:塑件的形状、尺寸、大小、对收缩性也有很大影响。(3)模具结构:模具分型面及加压方向、浇注系统的形式及尺寸对塑件的收缩及方向性影响也较大。(4)成型工艺:传递和注射成型工艺一般收缩较大,方向明显。(二)流动性 塑料在一定温度与压力填充型腔的能力称为流动性。这是模具设计时必须考虑的一个重要的工艺参数。流动性好的塑料,在成型时易形成溢料过多,填充型腔不密实,塑件组织疏松,硬化过早等缺陷;流动性差的塑料则会填充不足,不易成型。所以在进行模具设计时要根据具体情况选择塑料,设计浇注系统和选择分型面及进料方向等。(三)硬化特性热固性塑料在成型过程中,在加热受压的条件下软化转变成可塑性粘流状态, 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 6 页页 随之流动性增大,可迅速填充型腔,与此同时发生缩合反应,密度不断增加,流动性迅速下降,熔料逐渐固化。在模具设计时对硬化速度快,保持流动状态时间短的塑料则应注意要便于装料,便于装卸嵌件,并且选择合理的成型条件,以免过早硬化或硬化不足,导致塑件成型不良。二、成型特性 热固性塑料的成型特性与塑料的品种有关,也与所含填料品种和粒度及颗粒均匀度有关。如细料流动性好,但预热不易均匀,充入空气多不易排出,传热不良,成型时间长。粗料则易使塑料件不光泽,表面不均匀。塑料过粗或过细均直接影响比容及压缩率和模具加料室容积。 常用热固性塑料的成型特性见表 1-1 表 1-1 常用热固性塑料的成型特性塑料名称成型特性酚醛塑料1.成型性较好,适用压缩成型,部分适用于传递成型,个别用于注射成型2.含水分、挥发物、应预热、排气3.模具对流动性影响较大,一般超过 160时流动性迅速下降4.收缩及方向性较大氨基塑料1.常用压缩和传递成型2.含水分及挥发物多,易吸潮及结块,使用时要预热干燥,要注意排气3.成型温度对塑料制品影响较大4.流动性好,硬化速度快5.性脆=嵌件周围以应力集中,尺寸稳定性差有机硅塑料1. 流动性好,硬化速度慢,适用于压缩成型2. 压制温度较高3. 压缩成型后塑料制品要经高温固化处理 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 7 页页 环氧树脂1. 常用于浇注成型,低压传递成型,封装电子元件等2. 流动性好,收缩小3. 硬化速度快,装料后应立即加压。硬化时一般不需排气4. 一般预热温度为 140170,成型压力为 1020MPa,保压时间为36s/mm热塑性塑料热塑性塑料 常用的热塑性塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、苯乙烯-丁二烯-丙烯腈(ABS 塑料) 、聚苯醚、聚四氟乙烯等。 一、工艺特性(一)收缩性热塑性塑料成型收缩的形式与热固性塑料类似。影响热塑性塑料成型收缩的因素主要有以下几个方面:(1)塑料品种:与热固性塑料相比较,热塑性塑料在成型过程中由于存在结晶化引起的体积变化,内应力强,塑件内的残余应力大,分子取向性强等因素,因此收缩率后较大,方向性更加明显。另外,脱模后收缩和后处理收缩也比热固性塑料大。(2)塑料特性:塑件的形状、尺寸、大小、对收缩性也有很大影响。 (3) 浇口形式和尺寸:这些因素直接影响料流方向、密度分布、保压补缩作用及成型时间。采用直接浇口,浇口截面大则收缩小,但方向性明显。(4)成形条件:模具温度、注射压力、保压时间等成型条件对收缩均有直接影响。(二)流动性 流动性的大小,可以从塑料的相对分子量、熔融指数、阿基米德螺旋线长度、表观粘度及流动比等进行分析。按模具设计要求,可将常用塑料的流动性分为三类:(1) 流动性好:有尼龙、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纤维等。(2) 流动性中等:有 ABS、AS、有机玻璃、聚甲醛、氯化聚醚等。(3) 流动性差:有聚碳酸酯、聚硬氯乙烯、聚苯醚、聚砜、氟塑料等。影响流动性的主要因素有温度、压力、模具结构。(三)结晶性热塑性塑料按其冷凝时有无出现结晶现象可分为结晶形塑料和非结晶形塑料两大类。 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 8 页页 塑料的结晶现象是指塑料由熔融状态到冷凝的过程中,分子由无次序的自由运动状态而逐渐排列成伪证规模性倾向的一种现象。结晶形塑料在模具设计和选择注塑机时应注意以下几点:1)料温上升到成型温度所需的热量多,要用塑化能力大的设备。2)冷凝时放出热量大,模具要充分冷却。3)塑件成型后收缩大,易发生缩孔、气孔。4)塑件壁薄,冷却快,结晶度低,收缩小,反之则相反。5)塑料各向异性明显,内应力大,脱模后易发生变形翘曲。除以上工艺特性外,热塑性塑料还具有热敏性和水敏性、应力开裂和熔融破裂、热性能和冷却速度等工艺性能的要求。二、成型特性常用热塑性塑料的特性和用途见表 1-2 表 1-2 热塑性塑料的特征与用途用 途品名特 征电 气机 械建 筑日 用 品 其 他聚氯乙烯(PVC)强度、电器绝缘性、耐药品性、加可塑剂会软化、耐热性。电线被覆、电线管、绝缘材料、胶带。车用座垫、化学工厂配管。水管、塑料地板、屋顶材料、隔热材料。手提袋、皮带、塑料鞋。玩具、农业用薄皮、涂料。聚二氯乙烯(PVDC)比 PVC 耐药品性大。车用座垫。防虫网、家俱表层皮涂膜。防湿纸、帐篷、唱片、发泡体、软水管。渔网、成型品、发泡体。ABS乳白色半透明,冲电气零件、机械之构数组橱。文具、容器、 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 9 页页 击性比 PS 差,流动性佳,化学电镀密着性佳,耐热性佳。收音机外壳。造体、金属化用品。吸尘机械零件。 1.31.3 设计程序设计程序 .1 调研、消化原始资料调研、消化原始资料收集整理有关制件图设计、成型工艺、成型设备、机械加工、特种工艺等有关资料以备设计模具时使用。消化塑料制件图,了解塑件的用途,分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求,如:塑件的原材料表面形状、颜色与透明度、使用性能与要求;塑件的几何结构、斜度、镶件等情况;熔接痕、缩孔等成型缺陷出现的可能与允许程度;浇口、顶杆等可以设置的部位;有无涂装、电镀、胶接、钻孔等后加工等,此类情况对塑件设计均有相应要求。选择塑件精度最高的尺寸进行分析,查看估计成型公差是否低于塑件的允许公差,能否成型出符合要求的制件。若发现问题,可对塑件图纸提出修改意见。分析工艺资料,了解所用塑料的物化性能、成型特性以及工艺参数,如材料与制件必须的强度、刚度、弹性;所用塑件的结晶性、流动性、热稳定性;材料的密度、粘度特性、比热容、收缩率、热变形温度以及成型温度、成型压力、成型周期等。并注意收集如弹性模量 E、摩擦因素 f、泊松比 等与模具设计计算有关的资料与参数。.2 选择成型设备选择成型设备 模具与设备必须配套使用,因为多数情况下都是根据成型设备的种类来进行模具设计,为此,在设计模具之前,首先要选择好成型设备,这就需要了解各种成型设备的规格、性能与特点。以注塑机来说,如注射容量、锁模压力、注射压力、模具安装尺寸、顶出方式与距离、喷嘴直径与喷嘴球面半径、定位孔尺寸、模具最小与最大厚度、模板行程等,都将影响到模具的结构尺寸与成型能力。同时还应初估模具外型尺寸,判断模具能否在所选的注射机上安装与使用。.3 拟定模具结构方案拟定模具结构方案 理想的模具结构应能充分发挥成型设备的能力(如合理的行腔数目和自动化水平 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 10 页页 等) ,在绝对可靠的条件下使模具本身的工作最大限度地满足塑件的工艺技术要求(如塑件的几何形状、尺寸精度、表面光洁度等)和生产经济要求(成本低、效率高、使用寿命长、节省劳动力等) ,由于影响因素很多,可先从以下方面做起:(1) 塑件成型 按塑件形状结构合理确定其成型位置,因成型位置在很大程度上影响模具结构的复杂性;(2) 型腔布局 根据塑件的形状大小、结构特点、尺寸精度、批量大小以及模具制造的难易、成本的高低等确定行腔的数量与排列方式;(3) 选择分型面 分型面的位置要有利于模具加工、排气、脱气、脱模、塑件的表面质量及工艺操作等;(4) 确定浇注系统 包括主流道、分流道、冷料穴、浇口的形状、大小和位置,排气方法、排气槽的位置与尺寸大小等;(5) 选择脱模的方式 考虑开模、分型的方法与循序,拉料杆、推杆、推管、推板等脱摸零件的组合方式,合模导向与复位机构的设置以及侧向分行与抽芯机构的选择与设计;(6) 模温调节 模温的测量方法,冷却水道的形状、尺寸与位置,特别是与模腔壁间的距离及位置关系;(7) 确定主要零件的结构与尺寸 考虑成型与安装的需要及制造与装配的可能,根据所选材料,通过理论计算或经验数据,确定型腔、型芯、导柱、导套、推杆、滑块等主要零件的结构与尺寸以及安装、固定、定位、导向等方法;(8) 支承与联接 如何将模具的各个组成部分通过支承块、模板、销钉、螺钉等支承与连接零件,按照使用与设计要求组合成一体,获得模具的总体结构。结构方案的拟定,是设计工作的基本环节。它既是设计者的构思过程,也是设计对象的胚胎,设计者应将其结果用简图和文字加以描绘与记录,作为方案设计的依据与基础。.4 方案的讨论与论证方案的讨论与论证拟定初步方案时,应广开思路,多想一些办法,随后广泛征求意见,进行分析论证与权衡,选出最合理的方案。 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 11 页页 .5 绘制模具装配草图绘制模具装配草图总装配图的设计过程比较复杂,应先从画草图着手,经过认真的思考、讨论与修改,使其逐步完善,方能最后完成。草图设计过程是“边设计、边绘图、边修改”的过程,不能指望所有的结构尺寸与数据一下就能定的合适,所以在设计过程中往往需反复多次修改。其基本做法就是将初步拟定的结构方案在图纸上具体化,最好是用坐标纸,尽量采用 1:1 的比例,先从行腔开始,由里向外,主视图与俯视图同时进行: 型腔与型芯的结构; 浇注系统、排气系统的结构形式; 分型面及分型脱模机构; 合模导向与复位机构; 冷却或加热系统的结构形式与部位; 安装、支承、连接、定位等零件的结构、数量及安装位置; 确定装配图的图纸幅面、绘图比例、视图数量布置及方式。.6 绘制模具装配图绘制模具装配图绘制模具装配图时应注意做到以下几点: 认真、细致、干净、整洁地将修改已就的机构草图,按标准画在正式图纸上。将原草图中不细不全的部分在正式图上补细补全;此过程在 CAD 上实现。 标注技术要求和使用说明,包括某些系统的性能要求(如顶出机构、侧抽芯机构等) ,装配工艺要求(如装配后分型面的贴合间隙的大小、上下面的平行度、需由装配确定的尺寸要求等) ,使用与装拆注意事项以及检验、试模、维修、保管等,达到要求; 全面检查,纠正设计或绘图过程中可能出现的差错与遗漏。.7 绘制零件图绘制零件图绘制零件图时应注意做到以下几点: 凡需自制的零件都应画出单独的零件图; 图形尽可能按的比例画出,但允许放大或缩小。要做到视图选择合理,投影正确,布置得当; 统一考虑尺寸、公差形位公差、表面粗糙度的标准方法与位置,避免拥挤与 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 12 页页 干涉,做到正确、完整、有序,可将用得最多的一种粗糙度以“其余”的形式标于图纸的右上角; 零件图的编号应与装配图中的序号一致,便于查对; 标注技术要求,填写标题栏; 自行校对,以防差错。.8 编写设计说明书编写设计说明书第第 2 2 章章 模具方案设计模具方案设计2.12.1 塑料模具的分类塑料模具的分类 塑料模具的分类方法很多,按照塑料制件的成型方法不同可分为以下几类。一、注射模 注射模又称注塑模,注射成型是根据金属压铸成型原理发展起来的,首先将粒状或粉状的塑料原料加入到注射机的料筒中,经过加热熔融成粘流态,然后再注射或螺杆的推动下,以一定的流速通过料筒前端的喷嘴和模具的浇注系统注射入闭合的模具型腔中,经过一定的时间后,塑料在模内硬化定型,接着打开模具,从模内脱出成型的塑件。这就是注塑模。它主要用于热塑性塑料制件的成型。二、压缩模 压缩模又称压塑膜。压塑成型是塑料制件成型中较早成型的一种。首先将预热过的塑料原料直接加入敞开的、经加热的模具型腔内,然后合模,塑料在热和压力的作用下称熔融流动状态充满型腔,经一段时间够硬化定型。该方法生产周期长,生产效率低,多用于热固性塑料制件的成型。三、压注模 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 13 页页 压注模又称传递模。压注模的加料室与型腔由浇注系统连接。首先将预热过的塑料原料加入预热的加料室内,然后通过压柱向加料室内塑料原料施加压力,塑料在高温高压下熔融并通过模具浇注系统进入型腔,最后发生化学交联反应逐渐硬化定型。压注模主要用于热固性塑料的成型。四、挤出模 挤出模常称挤出机头。挤出成型是利用挤出机筒内的螺杆旋转加压的方式,连续地将塑化好的、呈熔融状态的成型物料从挤出的机筒中挤出,并通过特定断面形状的口模成型,然后借助牵引装置将挤出后的塑料制件均匀的拉出,并同时进行冷却处理。这类模具能连续不断得生产断面形状相同的热塑性塑料得行材,例如管材、棒材等。五、气动成型模 气动成型模包括吹塑成型模、真空成型模和压缩空气成型模等。吹塑成型是将挤出机挤出或注射机注出的、处于高弹性状态的空心塑料型坯置于闭合的模腔内,然后向其内部通入压缩空气,使其胀大并贴紧模具型腔壁,经冷却定型后成为具有一定形状和尺寸精度的中空塑料容器。真空成型时将加热的塑料片材与模具型腔表面所构成的封闭空腔内抽真空,使片材在大气压力下发生塑性变形而紧贴于模具型腔成为塑料制件的成型方法。压缩空气成型是利用压缩空气,使热软化的塑料片才发生塑性变形并紧贴在模具型腔上称为塑料制件的成型方法。 除上述介绍的类塑料模具外,还有泡沫塑料成型模、搪塑膜、浇铸模、回转成型模等。 2.22.2 方案的确定方案的确定 热塑性塑料的注塑成型特点:热塑性塑料的注塑成型特点:热塑性塑料注塑成型这种方法即是将塑料材料熔融,然后将其注入膜腔。熔融的塑料一旦进入模具中,它就受冷依模腔样成型成一定形状。所得形状往往就是最后的成品,在安装或作为最终成品使用之前不再需要其它的加工。许多细部,诸如凸起部。肋、螺纹,都可以在注射模塑一步操作中成型出来。 注射模塑机有两个基本部件:用于熔融和把塑料送人模具的注射装置与合模装置。合模装置的作用在于:(1)使模具在承受住注射压力情况下闭合;(2)将制品取 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 14 页页 出。注射装置在塑料注入模具之前将其熔融,然后控制压力和速度将熔体注入模具。目前广泛应用的合模装置设计包括:肘杆式合模装置、液压式合模装置和液压-机械式合模装置。肘杆式合模装置鉴于其设计在制造时成本低,适用于小吨位设备。其特点包括闭锁作业的高机械效益、内设锁模减慢装置、模具损坏慢以及快速的合模操作。 合模油缸把横顶板推向前,使连肘伸长并使压板朝前运动。合模装置关闭时,机械利益降低,促使压板迅速移动。当压板到达模具关闭的位置时,连肘由高速一低机械利益转为低速一高机械利益。低速是保护模具的关键,而高机械利益是形成大吨位所需要的.一旦连肋充分伸展,液压就不再是保持吨位所必须的了。为了开启合模装置,将液压施加于合模柱塞相反的一面,为了防止成型好制品被损坏,要缓慢开启模具。通过整个连肘装置的移动和压板装置沿拉杠的移动(移到连肘装置充分伸展开前模具闭合处),来调节合模装置以适应于不同的模具高度。肘杆式合模装置的优点包括:快速的合模操作、降低了能耗和较低的设备成本。缺点是较之液压式合模模具复杂,连接销和衬套要经常维修。不过肘杆设计的发展已经可减少了肘杆合模装置的维修,这些发展包括无油衬套,大大减少了强制性润滑。 进展之一是全部电机采用目前已有的精密滚珠丝杠机床技术和先进的交流伺服电动机相结合,用以代替液压动力机组。这些电动机只提供完成机器功能所需要的动力,它们大大降低了生产每一制品的总能耗。 塑料加工中的重要因素包括:温度、稠度、色料分布和熔体密度。机筒温度产生之传导热量和螺杆转动产生的机械热二者都有助于加工出优质熔体。最常见的情况是,大多用于熔融塑料的能量,通过螺杆转动获得。 随螺杆转动混炼在螺纹之间发生,塑性粒料表面被熔融塑化。当物料沿螺杆前进时,就重复着混合和剪切作用,直至塑料被完全熔融。热固性塑料的注塑成型特点:热固性塑料的注塑成型特点:热固性塑料注塑利用一螺杆或一柱塞把聚合物经一加热过的机筒(120260F)以降低粘度,随后注入一加热过的模具中(300450F)。一旦物料充满模具,即对其保压。此时产生化学交联,使聚合物变硬。硬的(即固化的)制品趁热即可自模具中顶出,它不能再成型或再熔融。 注塑成型设备有带一用以闭合模具的液压驱动合模装置和一能输送物料的注射装置。多数热固性塑料都是在颗粒态或片状下使用的,可由重力料斗送入螺杆注射装置。 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 15 页页 当加工聚酯整体模塑料(BMC)时,它有如“面包团”,采用一供料活塞将物料压入螺纹槽中。 采用这种工艺方法的加工聚合物是(依其用量大小排列);酚醛塑料、聚酯整体模塑料、三聚氰胺、环氧树脂、脲醛塑料、乙烯基酯聚合物和邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)。 多数热固性塑料都含有大量的填充剂(达 70重量份),以降低成本或提高其低收缩性能,增加强度或特殊性能。常用填充剂包括玻璃纤维、矿物纤维、陶土、木纤维和炭黑。这些填充物可能十分有磨损性,并产生高粘度,它们必须为加工设备所克服。 工艺过程 热塑性塑料和热固性塑料在加热时都将降低粘度。然而,热固性塑料的粘度却随时间和温度而增加,这是因为发生了化学交联反应。这些作用的综合结果是粘度随时间和温度而呈 U 型曲线。在最低粘度区域完成充填模具的操作这是热固性注射模塑的目的,因为此时物料成型为模具形状所需压力是最低的。这也有助于对聚合物中的纤维损害最低。 注射模塑工艺过程利用一螺杆使物料流经加热过的机筒,机筒则以水或油循环于机筒四周的夹套中。螺杆可按每种材料的不同类型加以设计,稍加压缩以脱除空气并加热物料获得低粘度。大多数热固性物料在此处的流动都是相当好的。 使物料进入模具的操作是中止螺杆转动和用液压把螺杆高速推向前,使被塑化的低粘度物料压入模具中。这种快速流动要求在 05 秒的时间里填满模腔,压力需达到 193MPa。一旦填满膜腔时物料的高速流动产生更大的摩察热以加速化学反应。模腔一旦被填满,注射压力就将降到保压压力 34.568.9MPa。这种保压压力维持在物料上 510 秒,随后卸压,然后开始下一个周期塑化阶段。这种物料被保持在热的模具中,直至变硬,然后打开合模装置,顶出制品。制品刚顶出时可以是轻度未固化和有点柔软,在取出后 1 分钟或 2 分钟内利用制品内部保留的热量完成最终固化。热固性制品的整个生产周期为 10120 秒钟,这取决于制品厚度和原材料的类别。最早应用于热固性塑料成型的另一种工艺方法是压塑法(compression moulding)和压铸法(transfer Moulding)与它们相比,注塑法(Injection Moulding)的优缺点如下: 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 16 页页 注塑法比压塑法优越处是:较快的成型周期(23 倍)过程自动化;制品变化较少;较低的人工费;高的生产能力。 注塑法相对于压塑法的缺点是:较高的设备和模具投资;压塑法可以得到较高的制品强度和较好的表面光洁度。 压铸法的优点一般介于注塑法和压塑法之间。设备 选择热固性塑料注塑用设备的重要因素包括:合模装置能力和注塑能力;控制系统和机筒温度。 闭合压力以吨计的合模装置,其选择应根据制品和流道的确定投影成型面积。所需吨位可由 1.55tin2,这取决于模塑制品的复杂程度和所用的原材料。设备大小在 303 000t 间,大多数常见设备在 100600t 之间。钢板的厚度和机器的刚性至为重要。使注料时尽可能少产生弯曲变形,导致溢料去除困难。机器的注射能力,需要根据充填模具所需最大注射压力和模腔与流道体系内物料体积进行分析。所需注射压力由聚酯整体模塑料所需的 96.5MPa 直到一些特种酚醛塑料所需的 207MPa。机器的注射能力往往是以理论体积量来标志(螺杆或活塞注射的面积乘以其冲程)。 一般情况下,设备的能力按该设备所能生产的制品体积的 85确定。当设备以聚苯乙烯生产能力来标志时,在确定制件重量计之生产能力时必须考虑到它和热固性塑料密度上的差异。 目前流行的控制系统是计算机控制,可选择注射速度、合模装置的负荷。工艺操作的程序、侧模芯至移入模具中的运动、顶出装置的工作周期以及机筒和模具温度的控制。一个特定模具和特定原料依次加料的调定和记录的方法是极有价值的。因为在工艺过程中有大量的变量。 机筒温度的控制是通过流经包覆机筒之夹套的热水进行的。模具温度控制最普遍的是利用插入式加热器进行,但也可以采用蒸汽或循环热油进行。 高度可控的模具温度是获取均匀制品最重要的。 常用设备的选择包括:整体模塑料所用的供料器、快速更换模具系统、为快速注射用的液压流体储料缸、模具滑动用的连接于液压系统上的侧模芯、机械手式取件系统以及空气喷气装置(去除每成型周期中产生的溢料)。 由于聚合物的低粘度,它流入分模线上形成一层薄的膜状物,因此,热固性塑料成品常常需修整去除飞边。模塑制品的飞边去除往往是通过将制品进行滚光或将它们通过一台设备,在这台设备中,高速状态的塑料粒敲掉了脆的飞边层。 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 17 页页 根据该零件的特点,通过几种塑料成型的比较以及上面所介绍的注塑成型的优点,我最终选择了注塑成型。 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 18 页页 第第 3 3 章章 麦克风手柄注塑模具设计麦克风手柄注塑模具设计3.13.1 制件塑料的选择以及麦克风塑料制件的市场前景分析制件塑料的选择以及麦克风塑料制件的市场前景分析 如上图所示:我们所做的制件为麦克风手柄塑料零件,选择材料为 ABS。根据前面所讲,我们对塑料有了基本的了解。现在对 ABS 塑料进行详细的介绍如下:ABS 塑料 化学名称:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 英文名称:Acrylonitrile Butadiene Styrene 比重:1.05 克/立方厘米 成型收缩率:0.4-0.7% 成型温度:200-240 干燥条件:80-90 2 小时 特点: 1、综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好. 2、与 372 有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理. 3、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 19 页页 4、流动性比 HIPS 差一点,比 PMMA、PC 等好,柔韧性好。 用途:适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件. 成型特性: 1.无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥 80-90 度,3 小时. 2.宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为270 度).对精度较高的塑件,模温宜取 50-60 度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取 60-80 度. 3、如需解决夹水纹,需提高材料的流动性,采取高料温、高模温,或者改变入水位等方法。 4、如成形耐热级或阻燃级材料,生产 3-7 天后模具表面会残存塑料分解物,导致模具表面发亮,需对模具及时进行清理,同时模具表面需增加排气位置。 ABS 树脂是目前产量最大,应用最广泛的聚合物,它将 PS,SAN,BS 的各种性能有机地统一起来,兼具韧,硬,刚相均衡的优良力学性能。ABS 是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物,A 代表丙烯腈,B 代表丁二烯,S 代表苯乙烯。 ABS 工程塑料一般是不透明的,外观呈浅象牙色、无毒、无味,兼有韧、硬、刚的特性,燃烧缓慢,火焰呈黄色,有黑烟,燃烧后塑料软化、烧焦,发出特殊的肉桂气味,但无熔融滴落现象。 ABS 工程塑料具有优良的综合性能,有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性,成型加工和机械加工较好。ABS 树脂耐水、无机盐、碱和酸类,不溶于大部分醇类和烃类溶剂,而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。 ABS 工程塑料的缺点:热变形温度较低,可燃,耐候性较差。与其它塑料相比 ABS 具有以上特点,我们最终决定选择 ABS 塑料。市场前景:市场前景:随着居民收入的增长和生活水平的提高,人们的消费观念改变,购物、休闲、娱乐人群越来越多。据统计:去年在城镇居民所有消费支出项目中居首位,文化娱乐消费总量达 7000 亿元左右。 在娱乐方面,人们对 K 歌也越来越热爱。随之而来的是,近年来 KTV 场所也大量增加,也就大大增加了对麦克风的需求,这样也带动了许多行业的发展。 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 20 页页 我们首先来了解一下麦克风的市场动态:目前麦克风的市场需求非常大,据估计光是家用电话手机、行动电话手机中所使用的麦克风,每年至少就有 7 亿个以上的需求。以传统方式所制造的麦克风,一般而言,体积较大,忍受恶劣环境能力较差,无法承受较大声压,且产品质量控制不易,故虽具有价格低廉、发展历史悠久、技术层次较低等优点,但对于较特殊的工作环境与系统整合要求较高时就无法适用。而一般较高级的麦克风,则由于制造程序繁杂,成本过于昂贵,亦无法满足业界的要求。目前国内麦克风制作厂商颇多,多属传统产业,主要以制造驻极体式麦克风为主,应用对象为一般消费性电子产品,如家用电话手机、录音机等。价格方面亦以价廉为主要诉求,质量稳定性也不错。国外的麦克风大厂则多以制造高价麦克风为主,单价可至人民币万元以上,主要用在录音室、精密仪器等要求高质量的输入场合。另外,由于未来助听器市场商机潜力,欧美日麦克风大厂亦多兼研发助听器。由于助听器系统整合要求度高且在市场趋势(轻薄短小)要求下,各零件亦相对地希望能微小化与质量提升;理论上,麦克风亦是越小越好,可避免高频失真。麦克风的应用范围广泛,在医疗器材方面可应用在:助听器、电子耳;在计算机通讯产业上则可应用于:手机、数字相机、免持听筒、笔记型计算机.等。随着电子产业的蓬勃发展以及制程及封装技术的进步,麦克风产品的设计上更朝向多功能化的需求发展,为求达到短、小、轻、薄、省电、便宜的诉求,我们就必需发展可以和半导体制程所做出之芯片做整合的微小麦克风,这是未来麦克风发展的一大趋势。 既然麦克风每年都有如此大的生产量,我们有理由相信固定好麦克风的塑料制件同样具有广阔的发展空间。用塑料来制着麦克风手柄具有以下几个优点:1.塑料具有电绝缘性能2.塑料的价格便宜3.塑料具有抗腐蚀性强4.塑料制件在市场上具有很强的竞争力鉴于麦克风塑料制件有这样好的市场前景和诸多优点,故本人毕业设计选择了做一个有关麦克风手柄的塑料制件。3.23.2 注塑机的选择注塑机的选择注塑机的主要参数有公称注射量,注射压力,注射速度,塑化能力,锁模力,合模装 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 21 页页 置的基本尺寸,开合模速度,空循环时间等.这些参数是设计,制造,购买和使用注塑机的主要依据.(1)公称注塑量;指在对空注射的情况下,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注射装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力.。(2)注射压力;为了克服熔料流经喷嘴,流道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力.。(3)注射速率;为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度.。常用的注射速率如表3-1所示。表3-1 注射量与注射时间的关系注射量/cm 125 250 500 1000 2000 4000 6000 100003注射速率/cm/s 125 200 333 570 890 1330 1600 2000注射时间/s 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5卧式注塑机型号见表3-2 表3-2 卧式注射机主要技术规格国际通用规格60/3290/40250/80国内型号SZ-30/32SZ-68/40SZ-160/80SZ-250/1250技术参数单位理论注射容积cm337,4958,77125,163257实际注射量g33,4453,68,110,145227螺杆直径mm26,3026,3035,4045塑化能力g/s3.6,5.45.6,8.311,1317.5注射速率g/s43,5761,78100,130128注射压力MPa 170,130160,123205,157206螺杆转速r/min10160402501022010200螺杆行程mm 70110130185锁模力kN 3204008001250拉杆有效间距mm 300X300250X230330X310 410X410模板行程mm 110220260345模具最小厚度mm80130170175模具最大厚度mm 110240320380最大开距mm220460580725模板尺寸mm400X400410X390550X520 690X650顶出行程mm 50405580液压顶出力kN 172840 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 22 页页 (4)塑化能力;单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期。(5)锁模力;注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开。(6)合模装置的基本尺寸;包括模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模板的行程,模具最大厚度与最小厚度等.这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围。(7)开合模速度;为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快在到停.(8)空循环时间;在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等。.1 选择注塑机的相关计算:选择注塑机的相关计算:1. 注射量的校核塑料制品的重量(或体积)必须与所选择的最大注射量相适应,为了保证正常的注射成型,最大注射量应稍大于塑料制品的重量或体积。当注射成型机最大注射量以最大注射容积标定时,按下式校核 (3-1)01niiKVVVV浇式中:-注射成型机的最大注射量()0V3cm- 塑料制品的体积(包括制品、浇道凝料和飞边) ()V3cm- 一个塑料制品的体积()iV3cm- 浇道凝料和飞边的体积()V浇3cmn 型腔数- 利用系数,=0.8KK 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 23 页页 因塑料制品的体积与压缩率有关,故所需塑料的体积为 (3-VK V料压=2)上式中 - 塑料的体积V料- 压缩率 K压相关塑料压缩率见表 3-3塑料名称密度()3g/cm压缩率 K压高压聚乙烯0.910.941.842.30低压聚乙烯0.940.9651.7251.909聚丙烯0.900.911.921.96聚苯乙烯1.041.061.902.15硬聚氯乙烯1.351.452.3尼龙1.091.142.02.1聚甲醛ABS1.0聚碳酸酯1.21.75醋酸纤维素1.241.342.40根据图 3-1 所示的零件图,我们算出一个塑料零件的体积1V22222213111018117813.56 1 2+14.513.5152232650.89 132 1318.834101 .7mmV 根据该零件的实际情况,我们取浇道和凝料的体积为该零件体积的 5%。 =34101.75%=1705.085V浇根据设计需要,我设计的为一模两腔。故型腔数 n=2则由1niiVVV浇 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 24 页页 可以计算出=2()=358072=71614ViVV浇3372cmmm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%。初步确定选择国内型号为 SZ-250/1250 型的卧式注射机床。因为 =125 =72 0VV00.8 12510072KVV故最大注射量满足校核要求。1. 锁模力的校核 锁模力又称为合模力,是指注射成型机的合模装置对模具所施加的最大夹紧力。注射成型机的锁模力按下式计算:001A100 3-3A100 3-4FPFK P模分分 或 式中- 注射成型机的公称锁模力0F- 模内压力 =2540(MPa)P模P模- 压力损耗系数 =1K1K1323- 注射压力(MPa)P- 塑料制品及浇注系统在分型面上的投影面积之和A分3cm222A10040181 1 610023()810FPkN 模分 故锁模力满足要求。0800FkNF3.注射压力的校核注射成型机的最大注射压力应稍大于塑料制品成型所需的注射压力,即需要 (3-5)0PP式中 - 注射成型机最大注射压力()0PkN 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 25 页页 - 塑料制品成型所需的注射压力()PkN因为注射压力是可以调节的,所以只需要206()即可。PkN4.模具厚度校核模具厚度必须满足下式:H H H (35)minmmax式中 H 所设计的模具厚度为 330 mm; H注塑机所允许的最小mmin模具厚度 175 mm;H注塑机所允许的最大模具厚度 380 mm;max175 330380 故模具厚度满足要求。3.33.3 麦克风手柄工艺分析麦克风手柄工艺分析如图 3-1 所示的零件图 根据图 3-1 所示,我们可以清晰地分析零件的结构。1.结构 首先该零件的总体轮廓是一个空心 的圆锥体,侧壁有三个螺纹孔和一个方孔,锥体前端有外螺纹。2.壁厚 各种塑件,不论是结构件还是板壁,根据使用要求具有一定的厚度,以保证其力学强度.一般地说,在满足力学性能的前提下厚度不宜过厚,不仅可以节约原材料,降低生产成本,而且使塑件在模具内冷却或固化时间缩短,提高生产率;其次可避免因过厚产生的凹陷,缩孔,夹心等质量上的缺陷.以下是ABS的壁厚推荐值:最小壁厚mm小型件壁厚mm中型件壁厚mm大型件壁厚mm0.8 1.25 1.6 3.25.4该塑件属于中小型件,从图上看,塑件边缘的壁很厚,达到5mm,最小壁厚处为1mm,这样使得整个塑件的壁厚是不均匀的,但若减小边缘壁厚,则对塑件的推出不利,而且 边缘壁厚可用来放置推杆或推板。3.加强肋塑件上适当设置的加强肋可以防止塑件的翘曲变形;沿着物料流动方向图3-1 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 26 页页 的加强肋还能降低充模阻力,提高融体流动性,避免气泡,缩孔和凹陷等现象的产生。在该塑件中的加强肋起到引导物料流动的作用同时又对电池进行定位,高度比分型面低1mm,脱模斜度取2度,顶部倒圆角,低部倒角R,宽度取0.5T。通常加强肋的设计原则为高度低(过高时容易在弯曲和冲击负荷作用下受损) ,宽度小,而数量多为好。该零件具有加强肋,因而我们在设计时应注意以下几个方面:加强肋的尺寸如图 3-2 所示。 图 3-2 加强肋的尺寸 (1) 加强肋与塑件壁连接处应采用圆弧过渡。(2) 加强肋厚度不应大于塑件壁厚。(3) 加强肋的高度应低于塑件高度的0.5mm以上如图3-3所示。图 3-3 加强肋的高度a)不合理 b)合理 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 27 页页 (4) 加强肋不应设置在大面积塑件中间,加强肋分布应相互交错,如图 3-4 所示,以避免收缩不均引起塑件变形或断裂。图 3-4 加强肋应交错分布 a)不合理 b)合理该零件在内壁上有 6 根加强肋,由于该零件是一个锥体,只需要在型芯上设计出与之匹配的槽即可,这样同样能够顺利脱模。4.孔 塑料制品上的孔,应尽量开设在不减弱制品强度的部位,孔与孔之间、孔与边距之间应留有足够距离,以免造成边壁太小而破裂,不同孔径的孔边壁最小厚度见表 3-4。塑料制品上固定用孔的四周应采用凸边或凸台来加强,如图 3-5 所示。图 3-5 孔的加强肋 表表 3-43-4 孔与边壁的最小距离孔与边壁的最小距离 (mmmm) 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 28 页页 孔 径23.25.612.7孔与边壁的最小距离4.8由于盲孔只能用一端固定的型芯成形,其深度应浅于通孔。通常,注射成形时孔深不超过孔径的 4 倍,压塑成形时压制方向的孔深不超过孔径的 2 倍。当塑件孔为异型孔时(斜孔或复杂形状孔),要考虑成形时模具结构,可采用拼合型芯的方法成形,以避免侧向抽芯结构,图 3-6 是几种复杂孔的成形方法。图 3-6 几种复杂孔的成形方法 根据以上要求,该零件孔的开设完全符合要求。在注塑模具设计时,大的型腔我们设计一个大的型芯来实现,侧壁上的三个螺纹孔和方孔我们设计活动型芯来实现。活动型芯与滑块连接。5. 圆角 除使用要求尖角外,所有内外表面的连接处,都应采用圆角过渡。一般外圆弧的半径是壁厚的 1.5 倍,内圆弧的半径是壁厚的 0.5 倍。塑件上各处的轮廓过度和壁厚连接处,一般采用圆角连接,有特殊要求时才采用尖角结构。尖角容易产生应力集中,在受力或受冲击载荷时会发生破裂。圆角不仅有利于物料充模,同时也有利于融料在模具型腔内的流动和塑件的脱模。圆角的取值与应力集中的关系遵循 R/T 函数关系,当 R/T=0.6 以后应力集中变的缓和,该塑件大部分的圆角取 R1,较大值取到 R3 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 29 页页 6. 螺纹 塑料制品上的螺纹可以直接成形,通常无需后续机械加工,故应用较普遍。塑料成形螺纹时,外螺纹的大径不宜小于 4mm,内螺纹的小径不宜小于 2mm,螺纹精度一般低于 3 级。在经常装卸和受力较大的地方,不宜使用塑料螺纹,而应在塑料中装入带螺纹的金属嵌件。由于塑料成形时的收缩波动,塑料螺纹的配合长度不宜太长,一般不超过 78 牙,且尽量选用较大的螺距,如果需要使用细牙时可按表5-9 选用。为防止塑料螺纹最外圈崩裂或变形,螺孔始端应有 0.20.8mm 深的台阶孔,螺纹末端与底面也应留有大于 0.2mm 的过渡段,如图 3-7 所示。 图 3-7 塑料螺纹的形状 该零件在前端有 7mm 的外螺纹,我们设计时需要用螺纹型环来实现它。我们首先需要确定是用整体式螺纹型环还是对合式螺纹型环。我们在制作螺纹型环是还需要考虑其怎样脱模,是手动脱模还是自动脱模。本设计采用的是整体式螺纹型环、自动脱模方式。以上我分析了该零件的所有特征,也给出了成型这些特征的解决方法,但最后我们在设计时需要根据设计需要做相应的修改已达到最佳效果。 塑件上其它的特征还有如嵌件,铰链,文字和花纹等,各个特征都有其设计原则和特殊功能,因为该塑件没有涉及,所以就不一 一介绍。3.43.4 模具结构设计模具结构设计.1 分型面的选择分型面的选择 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 30 页页 根据分型面的选择原则: (1)便于塑件脱模; (2)在开模时尽量使塑件留在动模; (3)有利于排气和模具的加工方便。 图 3-8根据零件本身的结构,我在设计时选择了双分型面,A-A 分型面在开设在浇口与零件连接处,B-B 分型面开设在零件的最大截面处,即螺纹的光洁面处。如图 3-8 所示 .2 浇注系统设计浇注系统设计浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内流经的通道。浇注系统的设计是注射模具设计中最重要的问题之一,它对于获得优良性能和理想外观的塑料制件以及最佳的成型效率有直接影响,是模具设计工作者十分重视的技术问题。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。浇注系统设计是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响很大,而且还与塑件所用塑料的利用率、成型生产效率等相关,因此,浇注系统的设计应能使冲模过程快而有序,压力损失小,热量散失少,排气条件好,且凝料易于与制品分离或切除。1.主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部位开始,到分流道为止的塑料熔体的流动通道。其截面成圆锥形,锥角为24,为避免产生湍流或涡流,且使凝料容易脱模,对塑料来说,取3是合适的。流道表面粗糙度为a0.8;主流道入口直径大于喷嘴直径1大约 1左右,根据所选的注射机喷嘴直径为 5,则516。为了使注射时喷嘴与流道口贴合良好不产生熔体反喷,取入口凹球面半径比喷嘴球面半径1大约 2,即 R18220。主流道大端直径为Dd2Ltg/25230tg3/26.5,大端口圆角取 2。主流道形状和尺寸如下图 3-9 所示 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 31 页页 图 3-9 2.浇口的设计浇口亦称进料口,是连接分流道与型腔的通道。它的位置、形状及尺寸对塑件的性能和质量有着决定性的影响。浇口尺寸经常要通过试模,按成型情况酌情修正。(1)浇口的形式与尺寸麦克风手柄要求外型美观,表面处处光洁,不能留有浇口痕迹。因此,根据手柄的外形特征及结构形式,并结合其所用塑料的成型工艺特性,选用侧浇口较为合适。它是点浇口在特殊场合下的一种应用形式,具备点浇口的一切优点。这样在开模时,不仅能自动剪断浇口,而且其位置可设在背面隐蔽处,使制品外表面无浇口痕迹。浇口形状见图 3-10。 图 3-10(2)浇口位置的选择模具设计时,浇口的位置及尺寸要求比较严格,初步试模之后有时还需修改浇口尺寸。浇口的位置对塑件的成型性能及成型质量影响较大。其位置的确定,需要 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 32 页页 根据塑件的结构工艺及特征、成型质量和技术要求,并综合分析塑料熔体在模内的流动特性、成型条件等因素。此设计由于采用的是一模两件成型,综合分析后,可将浇口设在对称中心线上。经多次试模后再修正。 3.分流道的设计 分流道是熔料从主流道进入型腔前的过渡部分,其设计要求是塑料熔体在流动中压力和热量损失尽量最小,同时使流道中的塑料尽量少。 由于本模具采用的是侧浇口,且塑料很易流入型腔,故无须设计分流道。4. 冷料穴的设计冷料穴的作用是容纳冷料,并在开模时将主流道和分流道的冷凝料勾住,使其保留在动模一侧,便于脱模。本设计冷料穴设置在凹模与浇口流道相连处,根据设计塑件时所选用的材料性能,在凝料被推出后不需人工取出而能自动脱落。3 3. .4 4. .3 3 成成型型零零部部件件的的设设计计与与计计算算所谓成型零件,指的是模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件,它包括凹模、凸模、型芯、镶块以及各种成型杆和成型环等。成型零件工作时,直接与塑料接触,承受塑料熔体的高压、料流的冲刷,脱模时与塑件间还发生磨擦,因此,成型零件要求有正确的几何形状,较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度。此外,成型零件还要求结构合理,有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。 设计成型零件时,应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求,确定型腔的总体结构,然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计,计算成型零件的工作尺寸,对关键的成型零件进行强度和刚度校核。尺寸的转换尺寸的转换按照实际需要,该零件的等级精度确定为 4 级精度。对应的公差数值表见表 3-5 表 3-5 塑料制品的尺寸公差数值表 精度等级 1 2 3 4 5 6 7 8 公称尺寸公差数值 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 33 页页 3 36 610 1014 1418 1824 2430 3040 4050 5065 6580 80100 100120 120140 140160 160180 180200 200225 225250 250280 280315 315355 355400 400450 450500 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 0.12 0.13 0.14 0.16 0.18 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 0.12 0.13 0.14 0.16 0.19 0.22 0.25 0.28 0.31 0.34 0.37 0.41 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.80 0.08 0.08 0.10 0.12 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 0.26 0.30 0.34 0.38 0.42 0.46 0.50 0.56 0.62 0.68 0.74 0.82 0.90 1.00 1.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 0.24 0.26 0.28 0.32 0.38 0.44 0.50 0.56 0.62 0.68 0.74 0.82 0.90 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.60 0.16 0.18 0.20 0.22 0.24 0.28 0.32 0.36 0.40 0.46 0.52 0.60 0.68 0.76 0.84 0.92 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20 0.24 0.28 0.32 0.36 0.40 0.44 0.48 0.52 0.56 0.64 0.76 0.88 1.00 1.12 1.24 1.36 1.50 1.64 1.80 2.00 2.20 2.40 2.60 2.80 3.20 0.32 0.36 0.40 0.44 0.48 0.56 0.64 0.72 0.80 0.92 1.04 1.20 1.36 1.52 1.68 1.84 2.00 2.20 2.40 2.60 2.80 3.20 3.60 4.00 4.40 0.48 0.56 0.61 0.72 0.80 0.88 0.96 1.04 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20 2.40 2.70 3.00 3.30 3.60 4.00 4.40 4.80 5.20 5.60 6.4011221A12A23A34A45117mm 0.50mm H =15mm =0.20mm A =36mm =0.26mm A =20mm =0.22mm A =18mm =0.22mm A =30mm =0.26mm A =10mmHH对于HA5 =0.16mm 关于凹模工作部分尺寸的计算:关于凹模工作部分尺寸的计算: 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 34 页页 当凹模高度尺寸为0H时 (3-6)01mMHHScpx 当凹模高度尺寸为0H时 (3-7)01mMHHScpx 当凹模高度尺寸为H时 (3-8)m1MHHScp凹模内形尺寸计算公式如下: (3-9)01mMDDScpx 式中 凹模高度公称尺寸MH 塑料制品高度公称尺寸H 凹模内形公称尺寸MD塑料制品外形公称尺寸D凹模制造公差,一般为(1/81/4)m塑料制品公差,修正系数,一般为 1/23/4 x塑料平均收缩率 常用塑料的收缩率见表 3-6Scp 表 3-6 常用塑料的收缩率 (%)塑料名称收缩率塑料名称收缩率聚苯乙烯0.50.8聚碳酸酯0.50.8硬聚氯乙烯0.61.5聚砜0.40.8聚甲基内烯酸甲酯0.50.7ABS0.40.9有机玻璃0.50.9氯化聚醚0.40.5半硬聚氯乙烯1.52注射酚醛11.2聚苯醚0.51醋酸纤维素0.50.5计算时我们取 ABS 的平均收缩率=0.65%. =1/4 x 的修正系数取值见表 3-Scpm 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 35 页页 7 表 3-7 按平均值算法计算模具尺寸中修正系数 x 的数值制品尺寸公差/mm制品尺寸公差/mm大于至凹模和型芯径向工作尺寸计算的 x 值凹模深度和型芯高度工作尺寸计算的 x 值大于至模和型芯径向工作尺寸计算的 x 值凹模深度和型芯高度工作尺寸计算的 x 值0.800.750.700.650.600.650.630.600.580.52.00.71.02.00.580.560.540.530.550.540.530.521410+0.125011710.65%0.56 0.5056 =118.04MH 此时取x= .1410A = 361+0.65%0.7 0.26 +0. 0650 此时取x=0. 7=36. 05 具体的零件尺寸见图 3-11 142 00.055A = 201+0.65%0.7 0.22 0 此时取x=0. 7 =19. 98 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 36 页页 图 3- 关于凸模工作部分尺寸的计算关于凸模工作部分尺寸的计算凸模尺寸的计算公式为: (3-10)01pdpdScpx 式中 凸模外形公称尺寸 dp塑料制品公称尺寸d 凸模制造公差 与凹模计算公式中的意义相同。p. .Scp x 010.2240-0.0551810.65%0.70.22x0.7 =18.271 dp 此时取020.2640-0.065271 0.65%0.7 0.26x0.7 =27.36dp 此时取凸模具体形状与尺寸见图 3-12 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 37 页页 图 3- 螺纹型环尺寸的计算螺纹型环尺寸的计算螺纹型环尺寸的计算公式如下:000d11.23 11d13 12d13 13mm ddmmmScpScpScp中大大中中中中中中小小中大、中、小大、中、D m = D m = D m = 式中D mD mD m -为螺纹型环的大、中、小径尺寸() dmmmm小中-为制品外螺纹的大、中、小径尺寸() -为制品外螺纹的中径公差 ()普通螺纹的螺纹型芯和型环的制造公差见表 3-8m螺纹大径M3M12M14M33M36M45M48M68中径制造公差0.020.030.040.05粗牙螺纹大小径制造公差0.030.040.050.06细牙螺纹螺纹大径M3M22M24M52M56M68 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 38 页页 中径制造公差0.020.03 0.04大小径制造公差0.030.040.050.030.030030 1 0 6512 0.0330.159大D m =+ .% - .0.030.03002951+0.65%0.0329.66中D m.0.030.0300291 0 650.0329.16小D m+ .% 模具型腔侧壁的计算模具型腔侧壁的计算塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用,应具有足够的强度和刚度,如果型腔侧壁和底板厚度过小,可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏;也可能因刚度不足而产生挠曲变形,导致溢料和出现飞边,降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。因此,应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚。模具型腔壁厚的计算,应以熔体充满型腔的瞬间产生的最大压力为准。理论分析和生产实践表明,大尺寸的模具型腔,刚度不足是主要矛盾,型腔壁厚应以满足刚度条件为准;而对于小尺寸的模具型腔,在发生大的弹性变形前,其内应力往往超过了模具材料的许用应力,因此强度不够是主要矛盾,设计型腔壁厚应以强度条件为准。整体式矩形型腔侧壁厚度 S 为11222S=(3Ph / ) = 1.73h P/ 3-14 ()在这里,取 P50N2,46, 160 N2则S1.7330(50160)1229.01经圆整后,取 S30。在实际设计时根据需要略为大于 30mm 也可以。 模架的选取模架的选取模架的选取应综合考虑型腔的大小与布置、浇口形式、凸凹模结构形式、推出机构形式、合模导向机构等方面,尽量选用标准模架。在本次设计中,模具设计成一模两腔,采用侧浇口,利用斜导柱进行侧抽芯。另外,采用推杆和推板推出。 模具导向机构的设计模具导向机构的设计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。导向具有如下功能: 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 39 页页 定位作用:模具闭合后,保证动定模或上下模位正确,保证型腔的形状和尺寸精确;导向机构在模具装配过程中也起了定位作用,便于装配和调整。 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。 承受一定的侧向压力:塑料熔体在充型过程中可能产生单向侧压力,或者由于成型设备精度低的影响,使导柱承受了一定的侧向压力,以保证模具的正常工作。在此设计中,采用的导向机构为带头导柱与带头导套的配合导向。导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出 812,在此次设计中取 10,以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔。导柱的前端做成锥台形,以使导柱顺利地进入导向孔。所选的导柱导套材料为8 钢,淬硬后硬度为 5055。导柱中心到模具边缘距离通常为导柱直径的 11.5 倍,在此次设计中取 1 倍。导柱固定端与模板之间采用 H7/m6 的过渡配合;导柱的导向部分采用 H8f7 间隙配合。结合所选模架,确定导柱、导套结构与尺寸如图 3-13、图 3-14 所示。 图 3-13 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 40 页页 图 3-14 ..侧向分型与抽芯机构的设计侧向分型与抽芯机构的设计侧向分型与抽芯机构简称为侧抽机构,用来成型塑件外侧凸起、凹槽和孔以及壳体制品的局部凸起、凹槽和盲孔。因为有侧抽机构的注射模,其可动零件多,动作复杂,因此,侧抽机构的设计应以可靠、简单、灵活和高效为准。本模具采用的是斜导柱进块用销钉进行连接。斜导柱见图 3-15 行侧抽芯,活动型芯与滑抽芯距离与脱模力的计算:把型芯从塑料制品成型位置抽到不妨碍塑料制品脱出的位置,即型芯在抽拔方向的距离,称为抽芯距。(1)抽芯距的计算计算公式为:315SHtg 抽芯距(mm) S斜导柱完成抽芯距所需行程(mm) 图 3-15H 斜导柱倾斜角 1201021.16SHtgtg 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 41 页页 根据凹模的尺寸,计算活动型芯能否脱出。活动型芯需要脱出的最大距离为:662720151016.416.421.6SinS故活动型芯能顺利脱出。(2)脱模力的计算 塑料制品在冷却时包紧型芯,产生包紧力,若要将型芯抽出,必须克服包紧力引起的摩擦阻力,这种力叫脱模力。脱模力的计算公式为:cossin3 16FLhp 脱模力(N)FL 活动型芯被塑料制品包紧的断面形状的周长(mm)成型部分深度h单位面积的包紧力,一般取 812MPap摩擦系数 ,取 0.152。脱模斜度cossin1836118620220120.2cos3sin340FLhpkN 脱模力满足要求。 温度调节系统的设计与计算温度调节系统的设计与计算注射模的温度对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率及塑件的形状和尺寸精度都有很重要的影响。注射模中设置温度调节系统的目的,就是要通过控制模具温度,使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产率。因此,在此次设计中,对麦克风手柄模具进行温度调节系统的设计是必要的。在设计时综合考虑以下选用原则:.冷却水道尽量多、截面尺寸应尽量大;.冷却水道至型腔表面距离应尽量相等; .浇中处加强冷却; 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 42 页页 .冷却水道出入口温差尽量小; .冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置;此外,冷却水道的设计还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,一般水道直径为 8 或 10左右;冷却水道的设计要防止冷却水的泄漏,凡是易漏的部位要加密封圈等。(1) 冷却水道回路的布置本模具设计考虑到凹模中间为一实心,故布置了 8 条冷却水道在凹模上。孔径为 8mm。具体布置见凹模零件图。(2)冷却时间的计算在整个注塑周期中,冷却时间占 5080,在保证塑件质量的前提下,限制和缩短冷却时间是提高生产效率的关键。因此冷却时间的设计是重要的。所谓冷却时间是指塑料熔体从充满模具型腔起,到可以开模取出塑件为止的时间。对塑件壁厚相对流程较小的薄壁塑件,通常按塑件断面的平均温度来计算冷却时间。根据经验公式:222=H /ln 8/3 18cmmxktttt 式中 塑料的热扩散系数(2s) ;k H塑件的厚度() ; 注射塑料熔体的初始温度() ;ct 模具温度() ;mt 塑件的平均脱模温度() ;xt查手册取各参数的值如下:0.102s,220,60,65,kctmtxtH4.5;计算得 65.3s,可取冷却时间为 65s。至此,设计计算过程全部结束。 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 43 页页 用用 Pro/ENGINEERPro/ENGINEER 造型凹模的建模过程如下:造型凹模的建模过程如下:1. 草绘长方形,修改尺寸至凹模的图纸要求如图 3-16 图 3-162.拉伸,拉伸高度为 118.04,如图 3-17 图 3-173.选择上平面进行草绘,如图 3-18 图 3-18 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 44 页页 4.拉伸,选择去除材料,如图 3-19 图 3-19 5.镜像刚拉伸的特征,镜像面为中间面 得到如图 3-20图 3-206.以平移面作为草绘平面,草绘型腔尺寸,如图 3-21,在以中间平面作为镜像面得到如图 3-22图 3-21 图 3-22 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 45 页页 7.草绘侧面的孔特征,如图 3-23 图 3-238.拉伸,选择去除材料的方式得到如图 3-24,镜像后得到图 3-25 图 3-24 图 3-259.打孔,选择通孔的方式。如图 3-26 图 3-26 西南交通大学本科毕业设计西南交通大学本科毕业设计 第第 46 页页 以上是用 Pro/ENGINEER 来造型的。Pro/ENGINEER 的优点如下:Pro/ENGINEER 软件的使用技巧 建立适合自己的运行环境 在 Pro/ENGINEER 软件中通过建立合适的 文件,可以建立标准的 Pro/ENGINEER 软件运行环境和非常个性化的运行环境,以提高使用效率,尤其是合理的使用 mapkey ,建立指令组合可减少选择菜单的时间。 如使零件上色(
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本文标题:麦克风外壳注塑模具设计[2][自动脱螺纹抽芯]
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