電話機(jī)外殼下蓋注塑模設(shè)計(jì)-電話機(jī)底座模具設(shè)計(jì)【17張圖紙】
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中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)目錄前言2第一章 塑件分析設(shè)計(jì)3第1.1節(jié) 塑料材料的選擇31.1.1選材依據(jù)31.1.2 選材方法41.1.3 材料選擇5第1.2節(jié) 塑料制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)51.2.1 塑件的尺寸精度與精度51.2.2 表面質(zhì)量61.2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝性6第二章 方案的選擇7第三章 注射機(jī)的選擇9第四章 注塑模設(shè)計(jì)10第4.1節(jié) 塑料制件在模具中的位置114.1.1 型腔數(shù)的確定114.1.2 分型面的選擇11第4.2節(jié) 澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)124.2.1 主流道及主流道襯套124.2.2 冷料井的設(shè)計(jì)134.2.3 分流道設(shè)計(jì)144.2.4 澆口的設(shè)計(jì)154.2.5 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)16第4.3節(jié) 成型零件的設(shè)計(jì)174.3.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)174.3.2 成型零件工作尺寸計(jì)算184.3.3 型腔壁厚和底板厚度計(jì)算21第4.4節(jié) 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)224.4.1 抽芯距確定和抽拔力計(jì)算322442斜推桿導(dǎo)滑的斜滑塊分型抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)23第4.5節(jié) 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)244.5.1 模溫對(duì)塑件的影響244.5.2、制品所需的成型周期的計(jì)算244.5.3 冷卻參數(shù)的計(jì)算254.5.3 冷卻回路設(shè)計(jì)26第4.6節(jié) 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)264.6.1概述264.6.2 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)274.6.3導(dǎo)套的設(shè)計(jì)要點(diǎn)27第4.7節(jié) 塑件脫模機(jī)構(gòu)284.7.1 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)一般應(yīng)遵循下述原則:284.7.2 脫模力的計(jì)算294.7.3推桿的設(shè)計(jì)29第4.8節(jié) 工藝參數(shù)的校核304.8.1 最大注射量的校核314.8.2 注射壓力的校核314.8.3 鎖模力的校核314.8.4 開(kāi)模行程的校核314.8.5 安裝尺寸的校核32第五章 結(jié) 論33參考文獻(xiàn)33致謝:35外文翻譯36前言 塑料材料只有通過(guò)成型才能成為具有使用價(jià)值的各種制品,而塑料的成型一般通過(guò)模具來(lái)成型,因此在塑料生產(chǎn)過(guò)程中模具是必不可少的。塑料模具對(duì)實(shí)現(xiàn)成型工藝要求和塑件使用要求起著十分重要的作用。任何塑件的生產(chǎn)和更新?lián)Q代都是以模具的制造和更新為前提的,由于目前工業(yè)和民用塑件的產(chǎn)量猛增,質(zhì)量要求越來(lái)越高,因而導(dǎo)致了塑料模具研究、設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的迅猛發(fā)展。我國(guó)具工業(yè)從起步到飛躍發(fā)展,歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì),近幾年來(lái),我國(guó)模具技術(shù)有了很大發(fā)展,模具水平有了較大提高。大型、精密、復(fù)雜、高效和長(zhǎng)壽命模具又上了新臺(tái)階。大型復(fù)雜沖模以汽車覆蓋件具為代表,我國(guó)主要汽車模具企業(yè),已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級(jí)進(jìn)模、覆蓋面大增,已從電機(jī)、電鐵芯片模具,擴(kuò)大到接插件、電子零件、汽車零件、空調(diào)器散熱片等家電零件模具上。塑料模已能生產(chǎn)34、48大展幕彩電塑殼模具,大容量洗衣機(jī)全套塑料模具及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具。近幾年來(lái)塑料成型模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速,高效率、自動(dòng)化、大型、精密、長(zhǎng)壽命模具在模具總產(chǎn)量中所占比例越來(lái)越大,塑料模熱流道技術(shù)更臻成熟,氣體鋪助注射技術(shù)已開(kāi)始采用。壓鑄模方面已能生產(chǎn)自動(dòng)扶梯整體梯級(jí)壓鑄 模及汽車后轎齒輪箱壓鑄模等模具質(zhì)量、模具壽命明顯提高;模具交貨期較前縮短。CAD/CAM/CAE技術(shù)相當(dāng)廣泛地得到應(yīng)用,并開(kāi)發(fā)出了自主版權(quán)的模具CAD/CAE軟件。電加工、數(shù)控加工在模具制造技術(shù)發(fā)展上發(fā)揮了重要作用。模具加工機(jī)床品種增多,水平明顯提高。快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展,尤其這一領(lǐng)域的高新技術(shù)快速原型制造技術(shù)(RPM)進(jìn)展很快,國(guó)內(nèi)有多家已自行開(kāi)發(fā)出達(dá)到國(guó)際水平的相關(guān)設(shè)備。模具標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)用更加廣泛,品種有所擴(kuò)展。模具材料方面,由于對(duì)模具壽命的重視,優(yōu)質(zhì)模具鋼的應(yīng)用有較大進(jìn)展。正由于模具行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步,模具水平得以提高 ,模具國(guó)產(chǎn)化取得了可喜的成就。歷年來(lái)進(jìn)口模具不斷增長(zhǎng)的勢(shì)頭有所控制,模具出口穩(wěn)步增長(zhǎng)。在新世紀(jì)來(lái)到之際,我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展將面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。回顧以往,展望未來(lái),我們滿懷信心期待模具技術(shù)在“十五”期間有更快的發(fā)展。實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化推動(dòng)了我國(guó)塑料模具加工工業(yè)的發(fā)展,并將繼續(xù)為我國(guó)塑料模具生產(chǎn)企業(yè)提高技術(shù)水平、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力、加快融入國(guó)際大市場(chǎng)的步伐提供必要的技術(shù)保障。做為新世紀(jì)的大學(xué)生,我一定要學(xué)好模具的專業(yè)知識(shí),用心做好每一個(gè)模具設(shè)計(jì),努力為國(guó)家的模具設(shè)計(jì)事業(yè)作出我一點(diǎn)貢獻(xiàn)。設(shè)計(jì)者:邱海軍2005年6月13日第一章 塑件分析設(shè)計(jì)一個(gè)完美的塑料制件,要根據(jù)制品的使用要求和外觀要求從力學(xué)性能、美術(shù)造型和成型工藝、塑料模具設(shè)計(jì)和制造等多方面進(jìn)行考慮。塑件的物理力學(xué)性能,如剛度、強(qiáng)度、韌性、彈性、吸水性、以及對(duì)應(yīng)力的敏感性。設(shè)計(jì)塑件時(shí)盡量發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn),避免和補(bǔ)償其缺點(diǎn)。塑料的成型工藝,如流動(dòng)性、成型收縮率及收縮率的各項(xiàng)差異等。塑件的形狀應(yīng)有益于脫模、排氣、補(bǔ)縮,同時(shí)能使熱塑性塑料制品達(dá)到高效、均勻冷卻。塑件結(jié)構(gòu)應(yīng)是模具結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單,特別是避免側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)和簡(jiǎn)化脫模機(jī)構(gòu)。使模具機(jī)構(gòu)符合制造工藝要求。第1.1節(jié) 塑料材料的選擇注射塑料制品的選材要求主要取決于使用要求,為達(dá)到均衡選材還需考慮材料的注射工藝性和模具的結(jié)構(gòu)工藝性。1.1.1選材依據(jù)(1)塑料件所需性能(使用要求)。使用要求是一個(gè)綜合性的問(wèn)題。這里我們?cè)O(shè)計(jì)的塑料制件是電話機(jī)外殼下蓋注射模的設(shè)計(jì),屬一般的室內(nèi)用塑料件,對(duì)耐候性要求不高。需要有一定的剛度,并對(duì)制品表面的粗糙度也有一定要求。已確定采用注射模塑成型,對(duì)原材料性能的最低要求如表11:表11 原材料性能項(xiàng)目的最低數(shù)值清單:抗壓強(qiáng)度50 MPa彎曲模量900 MPa熱變形溫度80 帶缺口懸臂沖擊強(qiáng)度2 kJ/m2斷裂伸長(zhǎng)率5 %(2)幾種塑料性能比較,見(jiàn)表12。(3)塑料材料性能排序,見(jiàn)表13。表12 幾種塑料的性能比較材料名稱密度(g/cm3)強(qiáng)度極限b(kg/mm2)比強(qiáng)度b/彈性模量E(kg/mm2)比剛度(E/)價(jià)格元/噸PE0.9639.541.21078.71123.76600PP0.9032.335.91274.81416.47450PS1.0648.645.93137.92905.87850ABS1.0548.045.12059.31961.210100POM1.4160.442.82745.71947.315000PA-61.1381.071.72745.72418.3116900PA-661.1478.368.61274.81118.218900PC1.2061.851.52353.41961.120100表13 幾種常用塑料的使用性能排序序號(hào)性能說(shuō) 明塑料代號(hào)排序1強(qiáng)度剛度高 低PA POM PSU PET EP ABS PS PVC PMMA PP PE2耐磨減磨好 差PA PAR PP PBT PC FEP POM ABSPVC PS PMMA PSU3耐化學(xué)性好 可PCTFEF3 PEEK PPS PENTON PTFE PPSU PPO ABS HDPE PB PA PC PMMA 4耐熱性高 低PTFE EP PSU PC PP PE POM PMMA ABS PS PVC5尺寸穩(wěn)定性精 粗PENTON PVC PSF PS PMMA ABS PC PA PSU PPO PP PE6抗老化性強(qiáng) 弱FEP F46 PTFE UEMWPE PEEK PMMA PAR PBT PC POM7阻燃性好 差PTFE PVC PI PPO PC PVF PEC EP PMMA PE PP8電性能低 高PTFE PE PVC PET PMMA PI PBT PPS PA TTE PPP 9透明性好 劣PMMA PS PC PCTFEF3 PA PA-10101.1.2 選材方法經(jīng)驗(yàn)法。按選材經(jīng)驗(yàn)和推薦使用情況綜合考慮使用要求,選取合適的材料,其中還須考慮經(jīng)濟(jì)成本和材料來(lái)源。1.1.3 材料選擇根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和推薦電話機(jī)外殼采用材料ABS。ABS的特性、注射工藝及模具條件介紹:特性:(1) (丙烯腈)ABS有高的良好的耐熱和耐腐蝕性。 B(丁二烯)很高的韌性和低溫條件S(苯乙烯)使ABS具有良好的成型工藝性,剛性和著色性(2) ABS五毒、 無(wú)味,密度為1.021.08g/cm,吸水性很小1%。(3) 使用溫度范圍為-40110,力學(xué)性能優(yōu)良,耐疲勞、沖擊硬度好(4) 化學(xué)性能穩(wěn)定性好,耐酸、耐堿、耐鹽的化學(xué)腐蝕(5) 著色性良好,電緣性也很好(6) 表面可以電鍍、噴漆、印刷、繪畫(huà)注塑工藝及模具條件:干燥處理:ABS材料具有吸濕性,在注射成型前進(jìn)行干燥處理。建議干燥條件:8090下最小干燥2h,且材料溫度波動(dòng)應(yīng)保證小于0.1。熔化溫度:210280建議溫度:245模具溫度:2570 注射壓力:50100MP注射速度:中高速度第1.2節(jié) 塑料制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.2.1 塑件的尺寸精度與精度 塑料制品的尺寸精度與塑料制品品種有關(guān),根據(jù)各種塑料收縮率不同,可將各種塑料的公差等級(jí)分為高精度、一般精度和低精度。對(duì)于塑料制品技術(shù)要求和尺寸精度盡量降低,采用一般精度。電話機(jī)外殼選用的尺寸精度等級(jí)一般為4級(jí),根據(jù)GB/T14486-1993標(biāo)準(zhǔn);公差為0.74mm 。1.2.2 表面質(zhì)量塑件表面質(zhì)量包括表面粗糙度和表觀缺陷狀況(缺料、溢料、凹陷、熔接痕、銀紋、澆口處發(fā)渾、翹曲、粘膜和粘流道等)。如果不考慮表觀缺陷狀況,則制品的表面質(zhì)量主要取決于表面粗糙度。一般而言,原材料的質(zhì)量、工人操作水平及模具型腔的表面粗糙度等因素均對(duì)制品的表面粗糙度有影響,其中模腔的表面粗糙度影響最大。制品要求的表面粗糙度數(shù)值越小,模腔表面越光滑,加工模具時(shí)的研磨拋光要求也越高,模具制造的難度也越大。因此,制品表面的粗糙度應(yīng)視情況而定,除了考慮使用要求外,還須考慮美觀。模塑制品的表面粗糙度通常為Ra0.80.2之間,此電話機(jī)外殼取Ra0.5um。模腔表面粗糙度數(shù)值為制品的1/2,即Ra0.40.1,這里取Ra0.25。1.2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝性如圖11 塑件圖。圖11 塑件圖(1) 塑件的壁厚電話機(jī)外殼底座塑件如圖1.1所示,其壁厚是最重要的結(jié)構(gòu)要素。塑件的壁厚對(duì)熔體充滿模具型腔的流程影響很大,壁太厚就很難達(dá)到完全均勻的硬度,且易產(chǎn)生氣泡、縮孔等缺陷;太薄則剛度差,在脫模、裝配、使用中會(huì)發(fā)生變形,影響塑件的使用和裝配的正確性。塑件不均勻,將導(dǎo)致塑件各個(gè)部件固化收縮不均勻,易在塑件上產(chǎn)生氣孔、裂紋,引起內(nèi)應(yīng)力及變形等缺陷。塑件壁厚一般在13mm范圍內(nèi),最常用的是23mm,大型塑件也有更厚的。根據(jù)所設(shè)計(jì)的電話機(jī)外殼的材料、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度等要求,取塑件壁厚為2mm。(2) 塑件的圓角為防止塑件轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中,改善其成型加工過(guò)程中的充模特性,增強(qiáng)相應(yīng)位置模具和塑件的力學(xué)性能,需在塑件的轉(zhuǎn)角出和內(nèi)部聯(lián)結(jié)處,采用圓角過(guò)度。實(shí)驗(yàn)證明,當(dāng)圓弧半徑大于塑件壁厚1/4時(shí),其應(yīng)力集中系數(shù)小于2,當(dāng)此比值增大到1/2,應(yīng)力集中系數(shù)可減至1.5。塑件內(nèi)外表面轉(zhuǎn)角處,采用圓弧過(guò)渡,可以有效減少內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)塑件結(jié)構(gòu)不允許有圓角時(shí),圓角半徑視具體情況可取0.20.5mm.(3)的脫模斜度 塑件冷卻時(shí)的收縮率會(huì)使它緊包住模具型芯或型腔中的凸起部分。因此,為了便于從塑料中抽出型芯或從型腔中脫出塑件,防止脫模時(shí)拉傷塑件;在設(shè)計(jì)時(shí),必須使塑件內(nèi)外表面沿著脫模方向留有足夠的斜度,從表查得ABS塑件脫模斜度,型腔為30130,型芯為351。脫模斜度取決于塑件的形狀、壁厚、及塑料的收縮率。成型型芯越長(zhǎng)或型腔越深,則斜度應(yīng)取偏小值;反之可選用偏大值。因此,此次設(shè)計(jì)的電話機(jī)外殼的脫模斜度型腔取1型芯取40。(4) 塑件的孔塑件上常用的孔有通孔、盲孔、自攻螺釘和形狀復(fù)雜的孔等。這些孔不宜設(shè)在可能削弱塑件的強(qiáng)度的部位,孔之間及邊壁之間,應(yīng)均勻留有足夠的距離。第二章 方案的選擇由于塑件內(nèi)部存在很多孔和側(cè)向有矩形孔,針對(duì)這種情況本設(shè)計(jì)模具的凸模和凹模都采用整體結(jié)構(gòu),比較緊湊。針對(duì)側(cè)孔本設(shè)計(jì)采用抽芯,具體采用何種經(jīng)過(guò)以下的分析和比較,我采用了二次分型斜桿導(dǎo)滑的斜滑塊內(nèi)側(cè)抽芯的結(jié)構(gòu)。側(cè)向分型或側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)是塑料注塑模的一個(gè)重要組成部分,在塑件上凡是脫出方向和開(kāi)模方向不同的側(cè)孔或側(cè)凹除少數(shù)淺側(cè)凹外,都需要進(jìn)行側(cè)向抽芯或側(cè)向分型方能將塑件順利脫出。手動(dòng)側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)是利用人力將模具側(cè)向分型或把側(cè)向型芯從成型塑件中抽出。,這類機(jī)構(gòu)操作不方便,工人勞動(dòng)強(qiáng)度大,生產(chǎn)效率較低,抽拔力有限,但模具的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,加工制造成本低,因此常用于產(chǎn)品的試制、小批量生產(chǎn)或無(wú)法采用其他側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的場(chǎng)合。這里不適合。液壓(氣壓)側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)系指以壓力油(或壓縮空氣)作為動(dòng)力來(lái)源,驅(qū)動(dòng)模具進(jìn)行側(cè)向分型、抽芯及其復(fù)位的機(jī)構(gòu)。這類機(jī)構(gòu)的主要特點(diǎn)是抽拔距離長(zhǎng),抽拔力大,動(dòng)作靈活,不受開(kāi)模過(guò)程限制,常在大型注射模具中使用。如注射機(jī)本身帶有備用的液壓缸,尤為適用。但缺點(diǎn)是液壓或氣動(dòng)裝置成本較高。在這里抽拔距離短,故不適合采用。機(jī)動(dòng)側(cè)抽芯一般系指借助注射機(jī)的開(kāi)模力或頂出力與合模力進(jìn)行模具側(cè)向分型、抽芯及其復(fù)位動(dòng)作的機(jī)構(gòu)。這類機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,但分型與抽芯無(wú)需手工操作,生產(chǎn)效率高,經(jīng)濟(jì)性好,動(dòng)作可靠,實(shí)用性強(qiáng),其主要形式有:彈簧分型抽芯、斜銷分型抽芯、彎銷分型抽芯、斜滑塊分型抽芯、齒輪齒條抽芯等。為了提高經(jīng)濟(jì)性,我們采用機(jī)動(dòng)側(cè)向抽芯。彈簧分型抽芯采用彈簧(或硬橡皮)實(shí)現(xiàn)抽芯動(dòng)作,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但它只適合抽拔距小、抽拔力不大的場(chǎng)合。斜導(dǎo)柱分型抽芯機(jī)構(gòu)是利用斜導(dǎo)柱等零件把開(kāi)模力傳遞給側(cè)型芯或側(cè)向成型塊,使之產(chǎn)生側(cè)向運(yùn)動(dòng)完成抽芯與分型動(dòng)作。這類機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊、加工制造方便、動(dòng)作安全可靠。它的拔力和抽芯距受到模具結(jié)構(gòu)的限制,一般使用于抽芯力不大且抽拔距小于6080mm的場(chǎng)合。所以這里不適合采用此方法。 斜推桿導(dǎo)滑的斜滑塊分型抽芯機(jī)構(gòu)是在成型滑塊的底部連接一根斜桿(矩形或圓形均可),推出時(shí)斜桿在斜孔內(nèi)運(yùn)動(dòng),使斜滑塊一面上升一面完成分型動(dòng)作。由于斜桿剛度較差,多用于抽拔力不大的場(chǎng)合,優(yōu)點(diǎn)是它占位小,既可用于外側(cè)抽芯,也可用于內(nèi)側(cè)抽芯。由于電話機(jī)的矩形孔抽拔距離短,抽拔力小,故本設(shè)計(jì)采用斜推桿導(dǎo)滑的斜滑塊內(nèi)側(cè)抽芯。第三章 注射機(jī)的選擇注塑成型機(jī)類型和規(guī)格很多,臥式注塑機(jī)是目前使用最廣泛的注塑成型機(jī),其注塑柱塞或螺桿與模板的合模運(yùn)動(dòng)均沿水平方向裝設(shè),并且多數(shù)在一條直線上,其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體較低,容易操縱和加料,制件推出模具后可自動(dòng)墜落,故意實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化操作,機(jī)床重心較低安裝穩(wěn)定,一般大中型注塑機(jī)均采用這種形式。此處就采用臥式螺桿式注塑機(jī)。模具設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮注射機(jī)技術(shù)的規(guī)范有:最大注射量、最大注射壓力、最大鎖模力、模具安裝尺寸和開(kāi)模行程等。由于同一規(guī)格的注射機(jī),生產(chǎn)廠家不同,技術(shù)規(guī)格也有所不同,所以設(shè)計(jì)時(shí)最好查閱注射機(jī)生產(chǎn)廠家提供的注射機(jī)使用說(shuō)明書(shū)上標(biāo)明的技術(shù)規(guī)格。根據(jù)ABS的注射容量,m=148g/cm或注射容積V=140.95cm3,初選如下: 浙江塑料機(jī)械廠生產(chǎn)SZ-1000/ZT,SZ-1000/ZC注射機(jī)的主要參數(shù)名稱單位螺桿直徑Mm45理論注射量Cm3259注射壓力Mp200鎖模力Kn1600模具厚度MmMax480min175模板行程mm385模板最大開(kāi)距Mm865頂出力Kn45頂出行程mm125 中國(guó)海太機(jī)械廠生產(chǎn)的HDL1380注塑機(jī)的主要參數(shù)項(xiàng)目項(xiàng)目名稱單位HD1380B注射裝置螺桿直徑mm45理論注射容量cm3238注射重量g222注射速率g/s130塑化能力g/s19注射壓力MPa155螺桿轉(zhuǎn)速rpm190合模裝置合模力kN1380移模行程mm380拉桿間距mm450*450最大模厚mm460最小模厚mm170頂出行程mm115頂出力kN33其它最大油泵壓力MPa14油泵馬達(dá)功率kW13電熱功率kW7.2外形尺寸(長(zhǎng)*寬*高)m4.6*1.5*1.8機(jī)器重量t3.8根據(jù)塑件要求本設(shè)計(jì)選擇第二種注射機(jī)方案圖31 注塑機(jī)的安裝尺寸第四章 注塑模設(shè)計(jì)第4.1節(jié) 塑料制件在模具中的位置4.1.1 型腔數(shù)的確定經(jīng)天平測(cè)量,測(cè)的塑件的質(zhì)量m=148g,根據(jù)手冊(cè)知ABS的密度為1.021.08g/cm3所以平均密度為,所以可計(jì)算的注射容積為V=140.95cm3初選一模一腔(1)型腔數(shù)確定這里根據(jù)所選注塑機(jī)的技術(shù)規(guī)范及塑件的技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求,計(jì)算可以選擇的型腔數(shù)。注塑機(jī)的最大的注塑量按國(guó)際慣例是指注塑在常溫下密度為的普通聚苯乙烯的對(duì)空注射量,實(shí)際的注射量取機(jī)器的最大注塑量的85%實(shí)際注射量:,為理論的最大的注射量對(duì)于其它的非聚苯乙烯的塑料,其最大的注塑量為: , (4-1) 1個(gè) 所以,注射機(jī)的最大注射量是合格,型腔數(shù)的選擇也是可行的。4.1.2 分型面的選擇模具上用以取出制品及澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸面稱分型面分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素,它與模具的整體結(jié)構(gòu)和模具的制造工藝有密切關(guān)系,并且直接影響著塑料熔體的流動(dòng)充模特性及塑件的脫模,因此,分型面的選擇是注塑模具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問(wèn)題。常見(jiàn)的取出塑件的主分行面,與開(kāi)模方向垂直。分型面的選擇不僅關(guān)系到塑件的正常成型和脫模,而且涉及模具的結(jié)構(gòu)與制造成本。在選擇分型面時(shí),應(yīng)遵守以下規(guī)則: (1):分型面應(yīng)該選擇在塑件的最大的截面處; (2):盡可能地將塑件留在動(dòng)模一側(cè)。因?yàn)樵趧?dòng)模一側(cè)設(shè)置和制造脫模機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)便易行; (3):有利于保證塑件的尺寸精度; (4):有利于保證塑件的外觀的質(zhì)量; (5):考慮滿足塑件的使用要求。注塑件在模塑過(guò)程中,有一些很難避免的工藝缺陷,如拔模斜度、分型面上飛邊及頂桿與澆口的痕跡等。在設(shè)計(jì)分型面時(shí),應(yīng)從使用角度避免這些工藝缺陷影響塑件的功能; (6):盡量減少塑件在合模平面上的投影面積,以減少所需的鎖模力; (7):長(zhǎng)芯應(yīng)置于開(kāi)模方向; (8):有利于排氣,應(yīng)有利于簡(jiǎn)化模具??紤]以上幾方面,因側(cè)向合模鎖緊力較小,故對(duì)于投影面積較大的大型制品,應(yīng)將投影面積大的分型面放在動(dòng),定模的合模主平面上,而將投影面積較小的分型面作側(cè)向分型面。本模具的分型面選擇在塑件的大平面出。大致結(jié)構(gòu)如簡(jiǎn)圖:圖41 分型面第4.2節(jié) 澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.2.1 主流道及主流道襯套為了有效地傳遞壓力,澆注系統(tǒng)主流道及其附近的塑料熔體應(yīng)該最后固化,主流道與分型面垂直,為便于流道凝料拔出,設(shè)計(jì)成2(24)錐角的圓錐形。內(nèi)壁粗糙度,內(nèi)壁研磨拋光時(shí)不形成與開(kāi)模方向垂直的劃痕,以免造成脫模困難。主流道與噴嘴接觸處作半球形凹坑,二者配合嚴(yán)密,避免高壓塑料熔體溢出,凹坑球半徑R2比噴嘴球頭半徑R1大0.51.5mm,R2=R1+(0.51.5)=16mm,主流道小端直徑比注塑機(jī)噴嘴孔徑大0.51mm,取5mm。大端直徑比分流道深度大1.5mm以上。臺(tái)階轉(zhuǎn)角半徑R宜大一些,以免淬火開(kāi)裂或應(yīng)力集中,取R=3mm。由于主流道與注塑機(jī)的高溫噴嘴反復(fù)接觸和碰撞,所以設(shè)計(jì)成獨(dú)立的主流道襯套。選用優(yōu)質(zhì)鋼材T8A制作,并經(jīng)熱處理淬火+低溫回火提高硬度至5055HRC。單位:mmDdD1LL1385183010流道錐角 =2噴嘴球半徑SR15噴嘴口孔徑4 圖42主流道襯套4.2.2 冷料井的設(shè)計(jì)當(dāng)注射機(jī)未注射塑料之前,噴嘴最前端的熔融塑料的溫度較低,形成冷料渣,為了集存這部分料渣,在進(jìn)料口的末端的動(dòng)模板上開(kāi)設(shè)一洞穴或者在流道的末端開(kāi)設(shè)洞穴,這個(gè)洞穴就叫冷料穴。在注射時(shí)必須防止冷料渣進(jìn)入流道或者模具型腔內(nèi),否則將會(huì)堵塞流道和減緩料流速度,進(jìn)入模具型腔就會(huì)造成塑料制品上的冷把或冷斑。因此在模具設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)冷料穴。4.2.3 分流道設(shè)計(jì)影響分流道設(shè)計(jì)的因素很多,制品的幾何形狀、壁厚、尺寸大小及尺寸的穩(wěn)定性,內(nèi)在質(zhì)量和外在質(zhì)量要求,塑料的種類,注射機(jī)的壓力,加熱溫度,注射速度,主流道及分流道的拉料及脫落方式,型腔布置及澆口形式的選擇都能影響分流道的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)分流道時(shí)考慮以下幾點(diǎn):1. 塑料流經(jīng)分流道時(shí)的壓力損失及溫度損失要小。2. 分流道的固化時(shí)間應(yīng)稍后于制品的固化時(shí)間,以利于壓力的傳遞及保壓。3. 保證塑料迅速而均勻的進(jìn)入各個(gè)型腔。4. 分流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短,其容積要小。5. 要便于加工及刀具的選擇。(1)分流道截面分析圓形截面分流道 其優(yōu)點(diǎn)是表面積與體積之比值為最小,在容積相同的分流道中圓形截面分流道的塑料與模具接觸的面積最小,因此其壓力損失及溫度損失小,有利于塑料的流動(dòng)及壓力傳遞,其缺點(diǎn)是圓形截面分流道必須在動(dòng)、定模上分別設(shè)計(jì)兩個(gè)半圓形,因此給模具加工帶來(lái)一定難度。拋物面截面(U形截面) 其截面的形狀接近于圓形截面,同時(shí)此種截面的分流道只在模具一面加工。但缺點(diǎn)是與圓形截面相比,熱損失較大,流道廢料較多。梯形截面 此種截面是拋物線形截面的變形,與以上兩種截面相比,其熱損失較大,但便于分流道的加工及刀具的選擇。因而,這里選擇圓形截面分流道。查表得到ABS的圓形截面分流道直徑為 D=4.79.5mm,這里取D=4.8mm。a. 圓形截面 b. U形截面 c.梯形截面圖43 分流道截面4.2.4 澆口的設(shè)計(jì)澆口是連接流道與型腔之間的一段細(xì)短的通道。它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的設(shè)計(jì)或選擇恰當(dāng)與否,直接關(guān)系制品能否被完好的注射成型。澆口種類有直澆口,側(cè)澆口,扇形澆口,環(huán)行澆口及點(diǎn)澆口。根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)要求,本設(shè)計(jì)采用點(diǎn)澆口形式。點(diǎn)澆口是一種尺寸很小的澆口。物料通過(guò)時(shí)有很高的剪切速率,這對(duì)于降低假塑性流體的表觀黏度是有益的,熔體粘度在高速剪切力場(chǎng)中減小后,將在一段時(shí)間內(nèi)繼續(xù)保持該粘度進(jìn)入型腔,盡管這時(shí)型腔中的剪切速率已經(jīng)降低。同時(shí)熔融物料通過(guò)小澆口時(shí)還有摩擦生熱提高料溫的作用,使粘度進(jìn)一步降低。點(diǎn)澆口的主要尺寸及澆口圖: l=0.752,此處選l=1 c=0.3x45,=2D1D=4.8直徑按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:d= (46)式中 凹模邊型腔表面積,即塑件外表面積mm。 n-塑料類常數(shù) K-系數(shù) =211118=24898mmd=2.56mm 4.2.5 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 開(kāi)設(shè)排氣系統(tǒng)的目的 塑料注射模具的型腔,在熔融塑料的填充的過(guò)程中,除了模具型腔內(nèi)有空氣外,還有因塑料受熱而產(chǎn)生的氣體,尤其在高速注射成型時(shí)產(chǎn)生的氣體更多,因此在模具設(shè)計(jì)時(shí)必須設(shè)置排氣槽。 排氣系統(tǒng)的作用排氣系統(tǒng)對(duì)確保塑件成型質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。塑料制品在注射成型過(guò)程中,除了型腔原有的空氣之外,還有塑料受熱后揮發(fā)出來(lái)的氣體。這些氣體必須隨著塑料的進(jìn)入而排出模外,否則會(huì)引起縮孔,出現(xiàn)熔接線和沖料不足,燒灼等缺陷,對(duì)于流動(dòng)性好的塑料,更應(yīng)考慮排氣效果。此塑件選用分型面進(jìn)行排氣,排氣效果比較好。在注射模試模生產(chǎn)中常會(huì)出現(xiàn)填充不足。壓縮空氣灼傷、制品內(nèi)部很高的內(nèi)應(yīng)力、表面流線和熔合線等現(xiàn)象。對(duì)于這些現(xiàn)象除了應(yīng)首先調(diào)整注塑工藝外,還要考慮模具澆口是否合理。當(dāng)注塑工藝和澆口這兩個(gè)問(wèn)題都排除以后;那么模具的排氣就是主要的問(wèn)題了,解決這一問(wèn)題的主要手段是開(kāi)設(shè)排氣槽。排氣槽的作用排氣槽的作用主要有兩點(diǎn)。一是在注射熔融物料時(shí),排除模腔內(nèi)的空氣;二是排除物料在加熱過(guò)程中產(chǎn)生的各種氣體。越是薄壁制品,越是遠(yuǎn)離澆口的部位,排氣槽的開(kāi)設(shè)就顯得尤為重要。另外對(duì)于小型件或精密零件也要重視排氣槽的開(kāi)設(shè),因?yàn)樗四鼙苊庵破繁砻孀苽妥⑸淞坎蛔阃?,還可以消除制品的各種缺陷,減少模具污染等。那么,模腔的排氣怎樣才算充分呢?一般來(lái)說(shuō),若以最高的注射速率注射熔料,在制品上卻未留下焦斑,就可以認(rèn)為模腔內(nèi)的排氣是充分的。本模具為中小型的簡(jiǎn)單型腔,且設(shè)有推桿定出機(jī)構(gòu)和側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu),可以利用推桿、活動(dòng)型芯與模板的配合間隙進(jìn)行排氣,其間隙可取在0.030.05mm之間,這里取0.04mm。排氣槽如圖所示:第4.3節(jié) 成型零件的設(shè)計(jì)4.3.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整體式凹模有一整塊金屬切削而成,結(jié)構(gòu)牢固、不易變形。這里模具型腔結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜,可以采用整體式凹模。模板一般采用45#鋼制作,但是45#鋼在局部淬火時(shí)容易變形,所以定模板加工時(shí),留修模余量,對(duì)型腔部分作局部淬火,后再次對(duì)模板進(jìn)行修模。模板材料45#鋼正火,硬度170210HBS,表面粗糙度:。型腔表面淬火,硬度4348HBS,表面粗糙度:圖.凹模結(jié)構(gòu)圖(2)型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于模具的凸模部分存在很多孔和槽,故凸模也才用整體試結(jié)構(gòu),比較緊湊。型芯的材料是35SiMn合金結(jié)構(gòu)鋼,調(diào)質(zhì)220260HBS。表面的粗糙度:。圖4.7凸模結(jié)構(gòu)圖4.3.2 成型零件工作尺寸計(jì)算按平均收縮率計(jì)算成型尺寸比較簡(jiǎn)便易行,是最常用的計(jì)算方法,這里采用此方法。ABS平均收縮率,塑件制造公差,對(duì)應(yīng)模具制造公差。(1)型腔徑向尺寸計(jì)算 (47) (48)式中 型腔(孔)的最小尺寸型腔使用過(guò)程中允許的最大磨損量(取塑件總誤差的1/6,一般在0.020.05mm之間)成型零件制造誤差(正值)塑件(軸)的最大尺寸 塑件公差(負(fù)值)出于修??紤],對(duì)型腔徑向尺寸來(lái)說(shuō)易修大,預(yù)留一負(fù)修模余量,標(biāo)上制造公差得型腔徑向名義尺寸: =+ 對(duì)于注塑模,型腔磨損量很小時(shí),可用下式計(jì)算:= + (49)塑件徑向尺寸=213mm, =212.59mm;213.86mm模具型腔按級(jí)精度制造,其制造偏差=0.185mm,=(213.86-0.185)+0.185=213.67+0.185mm(2)型芯徑向尺寸計(jì)算=標(biāo)上制造公差得型芯徑向名義尺寸:=-對(duì)于注塑模,型腔磨損量很小時(shí)修模余量也很小時(shí)可用下式計(jì)算:=- (410)塑件尺寸=195mm,=195+=195.41mm;=196.59mm模具制造偏差=0.185mm,(196.59+0.185)-0.185=196.78-0.185 mm塑件尺寸=220mm,=220+=220.41mm;221.74mm模具制造偏差=0.185mm,(221.74+0.185)-0.185=221.92-0.185 mm (3)型腔深度尺寸計(jì)算+若取修模余量為,則型腔容易修淺 + (411)塑件大端尺寸=36mm,36=35.87mm;=36.09mm模具制造偏差=0.100mm,型腔易修淺,36.09+0.100mm。塑件小端尺寸=26mm,26=25.88mm;=26.04mm模具制造偏差=0.084mm,型腔易修淺,26.04+0.084mm。(4)型芯高度尺寸的計(jì)算 -型芯容易修長(zhǎng)- (412)塑件大端高度尺寸=34mm,34=34.13mm;=34.34mm模具制造偏差=0.100mm,型腔易修長(zhǎng),34.34+0.100mm。塑件大端高度尺寸=24mm,24=24.11mm;=24.25mm模具制造偏差=0.084mm,型腔易修長(zhǎng),24.25+0.084mm。4.3.3 型腔壁厚和底板厚度計(jì)算(1)型腔側(cè)壁厚度計(jì)算 型腔為不規(guī)則形狀,近似于矩形,按整體式矩形型腔進(jìn)行計(jì)算。但塑料熔體注入時(shí),其最大變形發(fā)生在自由邊的中點(diǎn)。變形量為 (413)式中 由而定的常數(shù),;側(cè)壁內(nèi)側(cè)邊長(zhǎng)211mm;側(cè)壁內(nèi)側(cè)邊高(型腔深度)36mm。模腔壓力=50100 Pa,為注塑壓力。 (414) 1.438 26.3 mm 故側(cè)壁厚選26.3 mm。(2)底板厚度計(jì)算 允許變形量已知,按剛度條件計(jì)算 (415)型腔內(nèi)壁短邊長(zhǎng)常數(shù),由 而定。 =1.8,查表得c,= p=80MP =0.05=34.4mm按許用應(yīng)力計(jì)算最大應(yīng)力集中在底板中心和長(zhǎng)邊中點(diǎn)處,而以長(zhǎng)邊中點(diǎn)處的應(yīng)力最大,應(yīng)力為 按許用應(yīng)力計(jì)算底板最小厚度(mm)為 (417)式中 由決定的常數(shù),查表取=0.487。 61.9 mm 故底板厚度選61.9 mm。第4.4節(jié) 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4.4.1 抽芯距確定和抽拔力計(jì)算 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)稱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu),用來(lái)成型具有外側(cè)凸起,凹槽和孔的塑料件,成型殼體制品的內(nèi)側(cè)的局部凸起,凹槽和盲孔。側(cè)抽機(jī)構(gòu)必須在開(kāi)模方向塑料件脫模之間完成抽拔動(dòng)作。斜導(dǎo)柱的側(cè)向抽芯距:mm h-活動(dòng)型芯安全脫出成型部位的距離mm k-抽芯安全系數(shù) 查得k=2 s=2+2=4mm 注塑成型后,塑件在模具內(nèi)冷卻定型,由于體積的收縮,對(duì)型芯產(chǎn)生包緊力,塑件要從模腔中脫出,就必須克服因包緊產(chǎn)生的摩擦力。對(duì)于不帶通孔的殼類塑件,脫模時(shí)還要克服大氣壓力。一般而論,塑件剛開(kāi)始脫模時(shí),所需克服的阻力最大,即所需的脫模力最大。圖46為不帶通孔的殼類塑件脫模時(shí)型芯的受力分析。脫模力可以按圖46來(lái)估算。根據(jù)力平衡原理,列出平衡方程式:=0則: Ft + Fb sin = Fcos式中 Fb塑件對(duì)型芯的包緊力; F脫模時(shí)型芯所受的摩擦阻力; Ft脫模力; 型芯的脫模斜度。又 F = Fb于是 Ft = Fb(cos- sin)而包緊力為包容型芯的面積與單位面積上包緊圖48力之積,即:Fb =A p由此可得: Ft =A p(cos- sin) (418)式中 塑料對(duì)鋼的摩擦系數(shù),約為0.10.3; A塑件包容型芯的面積; P塑件對(duì)型芯單位面積上的包緊力,一般情況下,模外冷卻的塑件p約取2.43.9107Pa;模內(nèi)冷卻的塑件p約取0.81.2107Pa。 抽拔力的計(jì)算也一樣,假設(shè)制件為不帶通孔的殼體類塑件,應(yīng)用此公式計(jì)算得到Ft =(121210-6)1.2107(0.2cos 1-sin1) =316.24 N考慮塑件得形狀是由式(418) 可以看出:脫模力的大小隨塑件包容型芯的面積增大而增大,隨脫模斜度的增大而減小。由于影響脫模力大小的因素很多,如推出機(jī)構(gòu)(抽芯機(jī)構(gòu))本身運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦阻力,塑料與鋼材間的粘附力、大氣壓力及成型工藝條件的波動(dòng)等等,因此要考慮到所有因素的影響較困難,而且也只能是個(gè)近似值,所以式(418)只能做粗略的估計(jì)。442斜推桿導(dǎo)滑的斜滑塊分型抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 在成型滑塊的底部連接著一根斜桿(矩形或圓形),推出時(shí)斜桿在斜孔內(nèi)運(yùn)動(dòng),使斜滑塊一面上升一面完成抽芯分型動(dòng)作。斜桿的頭部成型制品的矩形孔,其下端裝有滑輪,在推板上滑動(dòng),脫模時(shí)制件一面離開(kāi)主型芯,同時(shí)完成抽芯動(dòng)作。采用鉸鏈連接的辦法也可以避免斜桿下端與推板之間的摩擦。本設(shè)計(jì)斜推桿采用矩形而不是圓形,因?yàn)閳A形感推出時(shí)容易發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)為了避免復(fù)位時(shí)發(fā)生困難。第4.5節(jié) 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.5.1 模溫對(duì)塑件的影響熱塑性塑料熔體注入型腔后,釋放大量熱量而凝固。不同的塑料品種,需要模腔維持在某一適當(dāng)溫度。模溫對(duì)塑件質(zhì)量的影響主要表現(xiàn)在如下六個(gè)方面。(1)改善成型性 每一種塑料都有其適宜的成型模溫,在生產(chǎn)過(guò)程中若能始終維持相適宜的模溫,則其成型性可得到改善。若模溫過(guò)低,會(huì)降低塑料熔體流動(dòng)性,使塑件輪廓不清,甚至充模不滿;模溫過(guò)高,會(huì)使塑件脫模時(shí)和脫模后發(fā)生變形,使其形狀和尺寸精度降低。(2) 成型收縮率 利用模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持模溫恒定,能有效減少塑料成型收縮的波動(dòng),提高塑件的合格率。采用允許的低模溫,有利于減小塑件的成型收縮率,從而提高塑件的尺寸精度。并可縮短成型周期,提高生產(chǎn)率。(3) 塑件變形 模具型芯與型腔溫差過(guò)大,會(huì)使塑件收縮不均勻,導(dǎo)致塑件翹曲變形。尤以壁厚不均和形狀復(fù)雜的塑件為甚。需采用合適的冷卻回路,確保模溫均勻,消除塑件翹曲變形。(4) 尺寸穩(wěn)定性 對(duì)于結(jié)晶性塑料,使用高模溫有利于結(jié)晶過(guò)程的進(jìn)行,避免在存放和使用過(guò)程中尺寸發(fā)生變化;對(duì)于柔性塑料采用低模溫有利于塑件尺寸穩(wěn)定。(5) 力學(xué)性能 適當(dāng)?shù)哪?,可使塑件力學(xué)性能大為改善。例如,過(guò)低模溫會(huì)使塑件內(nèi)應(yīng)力增大,或產(chǎn)生明顯的熔接痕。對(duì)于粘性大的剛性塑料,使用高模溫,可使其應(yīng)力開(kāi)裂大大降低。(6) 外觀質(zhì)量 適當(dāng)提高模具溫度能有效地改善塑件外觀質(zhì)量。過(guò)低的模溫會(huì)使塑件輪廓不清,產(chǎn)生明顯的銀絲,云紋等缺陷,表面無(wú)光澤或粗糙度增加等。4.5.2、制品所需的成型周期的計(jì)算注入模具內(nèi)的塑料熔體所帶入的熱量通過(guò)模具模板進(jìn)入冷卻介質(zhì),少量散發(fā)到大氣中,它們之間的熱交換速度是決定制品冷卻時(shí)間的決定因素。由公式(3-9-3)可得: 式中 S制品的壁厚(mm) ,這里取S=2.0mm 塑料注塑溫度() ,這里取=260 塑料注塑溫度() ,這里取=60 塑料的熱擴(kuò)散系數(shù)(),查表可得 =所以制品的注塑時(shí)間為: 由產(chǎn)品得知,厚度為2mm,故制品的在模內(nèi)冷卻時(shí)間應(yīng)以制品厚度為計(jì)算依據(jù)。查表得,得到制品在模內(nèi)冷卻時(shí)間為9s。所以塑件成型周期為:T=9+2.18=11.18s 所以每小時(shí)注射的次數(shù) (次)塑件的質(zhì)量為148g,所以每小時(shí)注射總量:4.5.3 冷卻參數(shù)的計(jì)算(1)求塑件每小時(shí)在模內(nèi)釋放的熱量Q查表(3-41)得:ABS成型時(shí)放出的熱量所以 (2)求冷卻水的體積流量V,由式(3-8)得設(shè)水進(jìn)出口溫度,其中 水出模具時(shí)的溫度,水進(jìn)模具時(shí)的溫度 (9.5)(3)求冷卻水孔的直徑根據(jù)體積流量V,由表(3-44)查找,取冷卻水孔的直徑d=8mm(4)求水在水孔內(nèi)的流速 (9.6)(5)求冷卻水孔壁與冷卻水間的傳熱系數(shù)由表(3-38)查得25時(shí)水的=7.95,所以由式(3-79)得 (6)冷卻水流動(dòng)狀態(tài)校核當(dāng)平均水溫為22.5時(shí),由圖(3-319)查得水的運(yùn)動(dòng)粘度,所以由式(3-91)得 (9.10)所以冷卻處于湍流,冷卻效果好。 4.5.3 冷卻回路設(shè)計(jì)由前面計(jì)算得到冷卻孔數(shù)5,孔徑8mm。取冷卻水孔中心線與型腔壁距離15mm,冷卻通道之間中心距35mm。型腔較淺,可以采用最簡(jiǎn)單的直通式冷卻水路,動(dòng)、定模冷卻水路布置相同。圖49冷卻水到分布簡(jiǎn)圖第4.6節(jié) 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4.6.1概述 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證塑料注射模具的動(dòng)模和定模的正確定位和導(dǎo)向的重要零件。它可以保證塑料模閉合時(shí)型腔形狀和尺寸的精確性,使之按一定的方向和位置合模。最常見(jiàn)的導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)是在模具型腔四周設(shè)2-4對(duì)相互配合的導(dǎo)向和導(dǎo)向孔, 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)向,定位和承受注塑時(shí)產(chǎn)生側(cè)壓力三個(gè)作用。4.6.2 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)柱的直徑任何一副模具在定、動(dòng)模之間都設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu),起著定位、導(dǎo)向、承載和保持運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)的作用。按經(jīng)驗(yàn),導(dǎo)柱直徑和模板寬度之比=0.060.1,圓整后其標(biāo)準(zhǔn)值,模具選尺寸=450450。選擇導(dǎo)柱直徑。導(dǎo)柱的形狀 導(dǎo)柱的端部做成了錐形,錐形頭高度取與其相鄰圓柱直徑的,前端倒了角,使起能順利進(jìn)入導(dǎo)向孔。導(dǎo)柱的配合公差 安裝段與模板間采用過(guò)渡配合H7/K6,導(dǎo)向段和導(dǎo)向孔間采用動(dòng)配合H7/f7。粗糙度 固定段表面用Ra0.8m,導(dǎo)向段表面用Ra0.4m。導(dǎo)柱的材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面,堅(jiān)韌而不易折斷的芯部,因此在本設(shè)計(jì)中所選導(dǎo)柱的材料為20#鋼,滲碳0.50.8,淬硬5660HRC。導(dǎo)柱的示意圖:4.6.3導(dǎo)套的設(shè)計(jì)要點(diǎn)形狀 為了方便導(dǎo)套壓入模板的同時(shí)便于導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套,在導(dǎo)套端面內(nèi)外倒圓角,模具上的導(dǎo)向孔做成了通孔,這樣合模時(shí)孔中的空氣易排出,這樣就避免形成附加阻力,同時(shí)也便于排除意外落入的塑料廢屑。公差配合與表面粗糙度 導(dǎo)套內(nèi)孔與導(dǎo)柱之間為動(dòng)配合H7/f7,外表面與模板孔為較緊的過(guò)渡配合H8/k7(帶軸肩導(dǎo)套),其前端設(shè)計(jì)為一長(zhǎng)3mm的引導(dǎo)部分,按松動(dòng)配合H8/e8制造,其粗糙度內(nèi)外表面可用Ra0.8m。導(dǎo)套的材料 導(dǎo)套的材料可用耐磨材料,在本設(shè)計(jì)中采用的是20#鋼,:熱處理5055HRC,滲碳0.50.8,淬硬5660HRC。導(dǎo)套的示意圖:第4.7節(jié) 塑件脫模機(jī)構(gòu)4.7.1 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)一般應(yīng)遵循下述原則:(1)塑件滯留于動(dòng)模邊,以便借助于開(kāi)模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置,完成脫模動(dòng)作,致使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 (2)防止塑件變形或損壞,正確分析塑件對(duì)模腔的粘附力的大小及其所在的部位,有針對(duì)性地選擇合適的脫模裝置,使推出重心與脫模阻力中心相重合。由于塑料收縮時(shí)包緊型芯,因此推出力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近型芯,同時(shí)推出力應(yīng)施于塑件剛性和強(qiáng)度最大的部位,作用面積也應(yīng)盡可能大一些,以防塑件變形或損壞。(3)力求良好的塑件外觀,在選擇頂出位置時(shí),應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的部位。在采用推桿脫模時(shí),尤其要注意這個(gè)問(wèn)題。(4)結(jié)構(gòu)合理可靠,脫模機(jī)構(gòu)應(yīng)工作可靠,運(yùn)動(dòng)靈活,制造方便,更換容易,且具有足夠的強(qiáng)度和剛度。4.7.2 脫模力的計(jì)算脫模力由以下公式計(jì)算: 其中: E 塑料的拉伸模量(MPa),查得為0.2110 MPa; 塑料成型平均收縮率(%),查得為0.5%;t 塑件的平均壁厚(mm);t=2mmL 塑件包容型芯的長(zhǎng)度(mm);L=36mm 塑料的泊松比,查得為0.42; 脫模斜度(塑件側(cè)面與脫模方向之夾角);=1f 塑料與鋼材之間摩擦系數(shù),查得為0.2B 塑件在與開(kāi)模方向垂直的平面上的投影面積(cm2)B=211118100=248.98K1 由f和決定的無(wú)因次數(shù),由下式計(jì)算: 計(jì)算得 Q=15004N注射模必須有準(zhǔn)確可靠的脫模機(jī)構(gòu),以便在每一個(gè)循環(huán)中將塑件從型腔內(nèi)或型芯上自動(dòng)的脫出模外,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化、半自動(dòng)化。 推桿是推出機(jī)構(gòu)中最簡(jiǎn)單最常見(jiàn)的一種形式。它加工簡(jiǎn)單、安裝方便、維修容易、使用壽命長(zhǎng)、脫模效果好,因此在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。這里才用這種形式,但考慮到它與推桿的接觸面積較小,為了避免應(yīng)力集中或塑件變形,采用直桿式圓柱形推桿。4.7.3推桿的設(shè)計(jì)穩(wěn)定裕度:試中對(duì)鋼推桿,n=2 試中 E-彈性模量2.1 J-取推桿截面中心慣矩中的最小值, L-推桿全長(zhǎng)127mm -穩(wěn)定系數(shù),取20.19常見(jiàn): 本設(shè)計(jì)d取16mm推桿如圖所示:圖4.9推桿示意圖裝配時(shí),推桿端面應(yīng)和型腔在同一平面或比型腔平面高出0.050.1mm,以免影響塑件外形。推桿孔的配合段用H7/h7,推桿與固定板采用軸肩連接,兩者的配合間隙0.8mm。安裝時(shí)推桿軸線可做少許位移,確保與型腔上配合孔的同心度。材料采用T8A,頭部局部淬火,推桿上段表面硬度HRC6065,配合段表面粗糙度Ra0.8,其余Ra1.6。第4.8節(jié) 工藝參數(shù)的校核4.8.1 最大注射量的校核注射模一次成型的塑料重量(塑件和流道凝料重量之和)應(yīng)在公稱注射量的35%75%范圍內(nèi),最大達(dá)80%,最低不小于10%。既保證塑件質(zhì)量,有充分發(fā)揮設(shè)備的能力。選在50%80%范圍內(nèi)為好。實(shí)際一次成型的塑料重量為182+14=50g ,是公稱注射量的100%=73.7% ,在最佳范圍內(nèi),合適。4.8.2 注射壓力的校核所選注射機(jī)的注射壓力必須大于成型塑件所需的注射壓力。成型所需的壓力與塑料品種、塑件形狀尺寸、注射機(jī)類型、噴嘴及模具流道的阻力等因素有關(guān)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),這里成型的塑件形狀一般,精度要求一般,塑料熔體流動(dòng)性較好,所需注射壓力一般在50100MPa,小于注射機(jī)的注射壓力155MPa,符合要求。4.8.3 鎖模力的校核 選用注塑機(jī)的鎖模力必須大于型腔壓力產(chǎn)生的開(kāi)模力,否則模具分型面會(huì)在注射壓力下分開(kāi)而產(chǎn)生溢料。對(duì)于螺桿式注射機(jī)壓力損失較小,所以型腔壓力較大。鎖模力和成型面積的關(guān)系由下式確定: (3.2)式中 -鎖模力(N); -型腔壓力,一般為40-50MP ,這里取=50MP; S-澆道、進(jìn)料口和塑件的投影面積();經(jīng)過(guò)計(jì)算:S=32214mm 所以,理論的需要的壓力:而實(shí)際注塑機(jī)的鎖模力為=550KN 因?yàn)?,F(xiàn) ,所以注塑機(jī)的鎖模力是合格的。4.8.4 開(kāi)模行程的校核 開(kāi)模取出塑件所需的開(kāi)模距離必須小于注射機(jī)的最大開(kāi)模行程。肘桿式鎖模機(jī)構(gòu),其最大行程不受模板厚度影響,對(duì)于單分型面注塑模具,開(kāi)模行程可按下式校核: (437)式中 塑件脫模(推出距離)距離,mm塑件高度,包括澆注系統(tǒng)在內(nèi),mm=270mm31+52+10=93mm合適。綜合分析考慮抽芯機(jī)構(gòu)、制件高度、脫模距離、模厚等因素,開(kāi)模行程合適。4.8.5 安裝尺寸的校核(1)噴嘴尺寸 注射模主流道襯套在設(shè)計(jì)時(shí)就根據(jù)注射機(jī)噴嘴尺寸得到的,所以這里不再校核。(2)定位圈尺寸 選用的注射機(jī)定模板臺(tái)面上的定位孔孔徑120mm,注射模端面凸臺(tái)徑向尺寸120mm,與定位孔呈間隙配合,便模具安裝并使主流道噴嘴同心,模具端面凸臺(tái)高度5mm小于定位孔深度。合適。(3)模具外形注射機(jī)拉桿內(nèi)間距450450,模具寬450mm,可以移去四根中的一根拉桿間的空間裝固在注射機(jī)工作臺(tái)面上。 (4)模具厚度(閉合高度) 模具厚度必須滿足以下關(guān)系:
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