電源盒注射模設計

電源盒注射模設計,電源,注射,設計 湖南工學院（籌） 畢 業(yè) 設 計 課 題： 電源盒注射模設計 專 業(yè)： 模具設計與制造 班 級： 學生姓名： 指導老師： 2006年05月26日 湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計 計 算 內(nèi) 容 說 明 目 錄 一、塑件分析及注塑機選定……………………………2 二、模具設計 1、主流道設計…………………………………………6 2、定模設計 ………………………………………… 7 3、支撐板設計…………………………………………10 4、排溢系統(tǒng)設計………………………………………11 5、推出機構(gòu)設計………………………………………12 6、合模機構(gòu)導向機構(gòu)設計………………………… 14 7、內(nèi)型腔設計計算……………………………………15 8、推桿設計…………………………………………… 21 9、溫控系統(tǒng)設計……………………………………… 22 10、設計小結(jié)………………………………………………24 11、參考資料 …………………………………………… 25 共 25 頁 第 1 頁 湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計 計 算 內(nèi) 容 說 明 電源盒注射模設計 塑件圖如下 ： 一、 根據(jù)塑件工藝確定設計思路 1、 塑件材料ABS，其特點有 a 無定性，流動性等 b 吸濕性強，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件必須長時間干燥 c 成型時宜取高料溫，高模溫，但料溫過高易分解（≥250℃）對精度要求較高的塑件，模溫宜取50~60℃，對光澤而熱塑件模溫取60~80℃，用柱塞式注射機成型時， 料溫180~230℃注射機壓力（1000~1400）×105P 參見《塑料 ·橡膠成型 模具設計手冊》表1-2-2 P16 共25 頁 第2頁 湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計 計 算 內(nèi) 容 說 明 2、 塑件體積 V=38×38×9—36×36×8—π×22×4+0.5×15×17=2610.07 材料ABS δ1=0.100% δ2=0.200% ∴δ=0.15% 比 重： 1.03~1.07 拉伸強度： 27.6~55.2 剛 度： 1.38~3.45 擴 展 率： 0.27 m3/s 導熱系數(shù)： 0.293 w/ mk 比 熱 容： C=1.047 J/ kg..k 密 度： ρ=1050 kg/ m2 塑件質(zhì)量： m=ρv=1050×103×2610.07×1/10-9=2.791 g 3、模具用鋼 選用45# 熱處理正火 規(guī)格φ25 ［δb］≤600 ［σs］≤355 HRC［HB］ (149~127) E=204000 熱導入率 1949.8 w/m.k 參見《塑 料成型工藝與模具設計》表3-1 P55 共 25 頁 第 3頁 湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計 計 算 內(nèi) 容 說 明 4、 塑料冷卻時間 水冷：40℃ φ=9.28 5、 型腔確定 塑料為熱塑性，為了使模具簡單，采用推板+頂針+推出，為提高效率采用一模四腔非平衡式布排 6、注射機確定，假設工廠具有此設備，根據(jù)所需注射量采用 XS—ZS—22型柱塞式注射機 參數(shù)如下： 額定注射量： 200 cm3 柱塞 直徑： 20×2 mm 注射 壓力： 117MPa 注射 行程： 130 mm 注射 時間： 0.5s 合 模 力： 250KN 鎖 模 力： 250KN 最大成型面積： 90 cm2 最大開模行程： 160 mm 模具最大厚度： 150 mm 注射機型 號參見《塑 料成型工藝與模具設計》表4-1 P100 共 25 頁 第 4 頁 湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計 計 算 內(nèi) 容 說 明 模具最小厚度： 60 mm 動定模固定板尺寸： 250×250 mm 拉料 空間： 235 合模 方式： 液壓 7、模具厚度確定 Hmin＜H＜Hmax 繪制圖 校核 H=155 符合 8、開模距確定 Smax≥S=H1+H2+5~10=35+9=50 mm 共 25 頁 第 5 頁 湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計 計 算 內(nèi) 容 說 明 二 模具設計 1、主流道設計 澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。 澆注系統(tǒng)的設計應保證塑件熔體的流動平穩(wěn)、流程應盡量短、防止型芯變形、整修應方便、防止制品變形和翹曲、應與塑件材料品種相適用、冷料穴設計合理、盡量減少塑料的消耗。 根據(jù)塑件的形狀采用推桿推出。由于采用復式點澆口，雙分型面，分流道采用半圓形截面，分流道開設在中間板上，在定模固定板上采用澆口套, 不設置冷料穴和拉料桿。 圖 共 25 頁 第 6頁 湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計 計 算 內(nèi) 容 說 明 W=（117.9×384/32.2×0.4×106×0.2）1/3=4.814 mm 型腔冷卻計算： A=GΔi/［3600φ（1000v）0.8/d0.2（TW—TG）（m2）］ 水管直徑為φ10 長： 180 mm 查表 φ值： 10.05 熱 焰： 300000 J/kg 模具溫度： 60℃ 冷卻水溫取天然火： 20℃ 流速為： 5×10-5 m/s 冷卻水總熱面積： A=0.75㎡ 所需 水管長度： L=GΔi/3600πφ（1000vd）0.8（TW×TQ）m 1、 定模設計 a 確定型腔數(shù) 考慮效率初步采用一模四腔 確定鎖模力，成型面積校核 塑件整件表面積： 4×S=4×38×38 mm2 x面積： S`=S+S流=4×100+5768 =6168 mm2 共 25 頁 第 7 頁 湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計 計 算 內(nèi) 容 說 明 取6200 mm2 小于90 cm2 又注射量校核 單個塑件體積： V=2610.07 cm3 V1=4×2610.07=10440.14 V= V1rV流=4×100×2+10440.14+π×4×35 =11810.1＜20 cm3 故可取 b、確定定模厚度 條件： 1、 制件壁厚在滿足結(jié)構(gòu)和成型工藝條件下要求均勻一致 2、 結(jié)構(gòu)，強度適當 3、 脫模強度 4、 承受沖擊力均勻分布 5、 防止金屬嵌件裂紋 6、 孔嵌件出現(xiàn)焊接處能得到加強 7、 防止薄壁處的熔接痕 8、 防止壁厚處縮孔 9、 防止刃口狀部位以及薄壁處的充填不足 共 25 頁 第 8頁 湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計 計 算 內(nèi) 容 說 明 c、強度計算 W=（DL4/32EZ8）1/3 B—板厚 L—內(nèi)寬 P—壓力 D—腔深 E—模量 Z—變形 W—側(cè)壁厚度 動模板采用： 180×180 mm 符合溫度校核水管長： 0.18 m 共 25 頁 第 9頁 湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計 計 算 內(nèi) 容 說 明 2、 支撐板設計 1、 板厚校核： W= （5PBD4/32E7Z）1/3 B= 36㎜ P= 117Mp B= 45＃（204000） T= 180㎜ D= 120 Z= 0.1㎜ 共 25 頁 第 10頁 湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計 計 算 內(nèi) 容 說 明 得： W= 15.447㎜ 取 20㎜ （見上頁標意圖） 3、 排溢系統(tǒng)設計 1）、利用配合間隙排氣，其間隙均為： 0.03~0.05㎜ 2）、分流道端部開設冷料穴來容納前鋒冷料以保證塑料件質(zhì)量 3）、由于強行脫模，本模具不開設拉料桿 4、 推出機構(gòu)設計 為了擴大同壓面積，采用推板推出 推板上開有導柱孔，銷孔，型芯裝配孔和排氣系統(tǒng)機構(gòu) 1、 推板開在動模側(cè) 2、 采用平板使其受力均勻 3、 設計四根推桿將推板推出，推桿分布均勻，使其受力均勻 4、 合模由推板復位，正確復位 脫模力計算 ΣFx=0 共 25 頁 第 11 頁 湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計 計 算 內(nèi) 容 說 明 Ft+FbSinα=FCosα Fb——塑件對型芯的包緊力； F——脫模時型芯所受的摩擦力 Ft——脫模力； Α——型芯的脫模斜度。 又 F=Fbμ 于是 Ft=Ap（μCosα—Sinα） 而包緊力為包容型芯的面積與單位面積上包緊力之積，即： Fb=Ap 由此 可得： Ft=Ap(μcosα-sinα) 式中：μ——為塑料對鋼的摩擦系數(shù)，約為0.1~0.3； A——為塑件包容型芯的總面積； P——為塑件對型芯的單位面積上的包緊力，在一般情況下，模外冷卻的塑件p取2.4~3.9×107Pa;模內(nèi)冷卻的塑件p約取0.8~1.2×107Pa。 所以:經(jīng)計算，A=0.75㎡ ,μ取0.2,p取2.5×107Pa,取α=45′。 Ft=7500×10-6×2.5×107(0.2×cos45′-sin45′) =605.176×107Pa 共 25 頁 第 12 頁 湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計 計 算 內(nèi) 容 說 明 、 (推板) 共25 頁 第 13頁 湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計 計 算 內(nèi) 容 說 明 6、 合模導向機構(gòu)設計 導柱導向機構(gòu)是保證動定?；蛏舷履：夏r，正確定位和導向的零件。 一、 導柱導向機構(gòu)的作用： 1、 定位件用：模具閉合后，保證動定?；蛏舷履Ｎ恢谜_，保證型腔的形狀和尺寸精確，在模具的裝配過程中也起定位作用，便于裝配和調(diào)整。 2、 導向作用：合模時，首先是導向零件接觸，引導動定?；蛏舷履蚀_閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。 3、 承受一定的側(cè)向壓力。 二、 導柱導套的選擇： 一般在注射模中，動、定模之間的導柱既可設置在動模一側(cè)，也可設置在定模一側(cè)，視具體情況而定，通常設置在型芯凸出分型面最長的那一側(cè)。而雙分型的注射模，為了中間板在工作過程中的支承和導向，所以在定模一側(cè)一定要設置導柱。 導柱、導套盡量采用標準結(jié)構(gòu) 定位采用定位銷φ10 導柱：采用φ10 φ12 如下圖示： 共 25 頁 第 14頁 湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計 計 算 內(nèi) 容 說 明 7、 內(nèi)型腔設計計算 1、產(chǎn)生偏差的原因： ①．塑料的成型收縮　　　成型收縮引起制品產(chǎn)生尺寸偏差的原因有：預定收縮率（設計算成型零部件工作尺寸所用的收縮率）與制品實際收縮率之間的誤差；成型過程中，收縮率可能在其最大值和最小值之間發(fā)生的波動。 σs=(Smax-Smin)×制品尺寸 σs——成型收縮率波動引起的制品的尺寸偏差。 Smax、Smin —分別是制品的最大收縮率和最小收縮率。 　　　　　　　　　 ②．成型零部件的制造偏差　　工作尺寸的制造偏差包括加工偏差和裝配偏差。 ③．成型零部件的磨損 共 25 頁 第 15 頁 湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計 計 算 內(nèi) 容 說 明 取X=0.5 δz=Δ/3 ABS收縮率 δ1=0.20% δ2=0.10% ∴δ=0.150% Lm+δz=[（1+ˉ s）（s-xΔ）ˉ ] 0+δz LM1=[（1+0.15%）×36—0.5Δ] 0+δz =36.2460+0.17 LM0-δz=[（1+0.15%）×38+0.5×Δ] 0-δz HM0+δz=[（1+0.15%）×8 – 0.5×Δ] 0+δz =8.400+0.17 HM0-δz =[（1+0.15%）×9+0.5×Δ] 0-δz =9.41750-0.17 Cm±δz/2 =（1+0.15%）×24±δz/2 =24.13±0.085 Cm±δz/2 =（1+0.15%）×15±δz/2 =14.245±0.085 收縮率見《塑料成型工藝與 模具設計》 附錄B 計算參考 《塑料成型工藝與 模具設計》 第五章第三節(jié) P151 共 25 頁 第 16 頁 湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計 計 算 內(nèi) 容 說 明 （動模） 共 25 頁 第 17 頁 湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計 計 算 內(nèi) 容 說 明 ABS屬中粘度塑料 δ≤0.05 塑料尺寸 38屬于10~50中 δ=40/[3（1+Δi）] 取中等 δ=0.2613（1+0.26） =0.069 取 0.07 共 25 頁 第 18頁 湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計 計 算 內(nèi) 容 說 明 2、成型零件的強度、剛度計算 注射模在其工作過程需要承受多種外力，如注射壓力、保壓力、合模力和脫模力等。如果外力過大，注射模及其成型零部件將會產(chǎn)生塑性變形或斷裂破壞，或產(chǎn)生較大的彈性彎曲變形，引起成型零部件在它們的對接面或貼合面處出現(xiàn)較大的間隙，由此而發(fā)生溢料及飛邊現(xiàn)象，從而導致整個模具失效或無法達到技術(shù)質(zhì)量要求。因此，在模具設計時，成型零部件的強度和剛度計算和校核是必不可少的。 一般來說，凹模型腔的側(cè)壁厚度和底部的厚度可以利用強度計算決定，但凸模和型芯通常都是由制品內(nèi)形或制品上的孔型決定，設計時只能對它們進行強度校核。 因在設計時采用的是鑲嵌式圓形型腔。因此，計算參考公式如下： 側(cè)壁： 按強度計算： 按剛度計算： 計算參考 《塑料成型工藝與 模具設計》 第五章第三節(jié) P153 共25 頁 第 19 頁 湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計 計 算 內(nèi) 容 說 明 按剛度計算： 凸模、型芯計算公式： 按強度計算： 按剛度計算： 由公式分別計算出相應的值為： 按強度計算得：tc=19.43mm th=34.23mm r=32.68mm 按剛度計算得：tc=4.53mm th=21.45mm r=19.32mm 參數(shù)符號的意義和單位： Pm 模腔壓力（MPa）取值范圍50~70； E 材料的彈性模量（MPa）查得2.06×105； σp 材料的許用應力（MPa）查得176.5； u 材料的泊松比 查表得0.025； 共 25 頁 第 20 頁 湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計 計 算 內(nèi) 容 說 明 δp 成型零部件的許用變形量（mm）查得0.05； 采用材料為3Gr2W8V，淬火中溫回火，≥ 46HRC。 8、推桿設計 采用4根φ12推桿（如下圖） 共 25 頁 第 21 頁 湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計 計 算 內(nèi) 容 說 明 9、溫控系統(tǒng)設計 基本原則：熔體熱量95%由冷卻介質(zhì)（水）帶走，冷卻時間占成型周期的2/3。 注射模冷卻系統(tǒng)設計原則： 1.冷卻水道應盡量多、截面尺寸應盡量大 型腔表面的溫度與冷卻水道的數(shù)量、截面尺寸及冷卻水的溫度有關(guān)。 2．冷卻水道至型腔表面距離應盡量相等 當塑件壁厚均勻時，冷卻水道到型腔表面最好距離相等，但是當塑件不均勻時，厚的地方冷卻水道到型腔表面的距離應近一些，間距也可適當小一些。一般水道孔邊至型腔表面的距離應大于10mm，常用12~15mm. 3．澆口處加強冷卻 塑料熔體充填型腔時，澆口附近溫度最高，距澆口越遠溫度就越低，因此澆口附近應加強冷卻，通常將冷卻水道的入口處設置在澆口附近，使?jié)部诟浇哪＞咴谳^低溫度下冷卻，而遠離澆口部分的模具在經(jīng)過一定程度熱交換后的溫水作用下冷卻。 4．冷卻水道出、入口溫差應盡量小 如果冷卻水道較長，則冷卻水出、入口的溫差就比較大，易使模溫不均勻，所以在設計時應引起注意。 冷卻水道的總長度的計算可公式： Lw=Aw/π 參考《塑料成型工藝與 模具設計》 第五章第七節(jié) P226 共25 頁 第 22頁 湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計 計 算 內(nèi) 容 說 明 Lw 冷卻水道總長度 Aw 熱傳導面積 Dw 冷卻水道直徑 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)要求，冷卻水道長度 5．冷卻水道應沿著塑料收縮的方向設置 聚乙烯的收縮率大，水道應盡量沿著收縮方向設置。 冷卻水道的設計必須盡量避免接近塑件的熔接部位，以免產(chǎn)生熔接痕，降低塑件強度；冷卻水道要易于加工清理一般水道孔徑為10mm左右，不小于8mm。根據(jù)此套模具結(jié)構(gòu)，采用孔徑為8mm的冷卻水道。 冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計： 中等深度的塑件，采用點澆口進料的中等深度的殼形塑件，在凹模底部附近采用與型腔表面等距離鉆孔的形式。 共 25 頁 第 23 頁 湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計 計 算 內(nèi) 容 說 明 10、設計小結(jié) 通過這次系統(tǒng)的注射模的設計，我更進一步的了解了注射模的結(jié)構(gòu)及各工作零部件的設計原則和設計要點，了解了注射模具設計的一般程序。 進行塑料產(chǎn)品的模具設計首先要對成型制品進行分析，再考慮澆注系統(tǒng)、型腔的分布、導向推出機構(gòu)等后續(xù)工作。通過制品的零件圖就可以了解制品的設計要求。對形態(tài)復雜和精度要求較高的制品，有必要了解制品的使用目的、外觀及裝配要求，以便從塑料品種的流動性、收縮率，透明性和制品的機械強度、尺寸公差、表面粗糙度、嵌件形式等各方面考慮注射成型工藝的可行性和經(jīng)濟性。模具的結(jié)構(gòu)設計要求經(jīng)濟合理，認真掌握各種注射模具的設計的普遍的規(guī)律，可以縮短模具設計周期，提高模具設計的水平。 共 25 頁 第 24 頁 湖南大學衡陽分校畢業(yè)設計 計 算 內(nèi) 容 說 明 參考資料： 1. 屈華昌主編.塑料成型工藝與模具設計.北京：機械工業(yè)出版社，1995 2. 黃毅宏、李明輝主編模具制造工藝.北京：機械工業(yè)出版社，1999.6 3. 《塑料模設計手冊》編寫組編著.塑料模設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2002.7 4. 李紹林，馬長福主編.實用模具技術(shù)手冊.上海：上?？茖W技術(shù)文獻出版社，2000.6 5. 王樹勛主編.注塑模具設計與制造實用技術(shù).廣州：華南理工大學出版社，1996.1 6. 李紹林主編.塑料·橡膠成型模具設計手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，2000.9 共 25 頁 第 25頁