喜歡這套資料就充值下載吧。。。資源目錄里展示的都可在線預(yù)覽哦。。。下載后都有,,請(qǐng)放心下載,,文件全都包含在內(nèi),,【有疑問咨詢QQ:1064457796 或 1304139763】
厚度2MM
塑料底座模具畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
第1章 緒論
1.1塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性
1.1.1塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展
塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機(jī)化合物,簡(jiǎn)稱高聚物。塑料其余成分包括增塑劑、穩(wěn)定劑、增強(qiáng)劑、固化劑、填料及其它配合劑。
塑料制件在工業(yè)中應(yīng)用日趨普遍,這是由于它的一系列特殊的優(yōu)點(diǎn)決定的。塑料密度小、質(zhì)量輕。塑料比強(qiáng)度高;絕緣性能好,介電損耗低,是電子工業(yè)不可缺少的原材料;塑料的化學(xué)穩(wěn)定性高,對(duì)酸、堿和許多化學(xué)藥品都有很好的耐腐蝕能力;塑料還有很好的減摩、耐磨及減震、隔音性能也較好。因此,塑料躋身于金屬、纖維材料和硅酸鹽三大傳統(tǒng)材料之列,在國民經(jīng)濟(jì)中,塑料制件已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。
塑料工業(yè)的發(fā)展階段大致分為一下及個(gè)階段:
1. 初創(chuàng)階段 30年代以前,科學(xué)家研制分醛、硝酸纖維和聚酰胺等熱塑料,他們的工業(yè)化特征是采用間歇法、小批量生產(chǎn)。
2. 發(fā)展階段 30年代,低密度聚乙烯、聚氯乙烯等塑料的工業(yè)化生產(chǎn),奠定了塑料工業(yè)的基礎(chǔ),為其進(jìn)一步發(fā)展開辟了道路。
3. 飛躍階段 50年代中期到60年代末,塑料的產(chǎn)量和數(shù)量不斷增加,成型技術(shù)更趨于完善。
4. 穩(wěn)定增長(zhǎng)階段 70年代以來,通過共聚、交聯(lián)、共混、復(fù)合、增強(qiáng)、填充和發(fā)泡等方法來改進(jìn)塑料性能,提高產(chǎn)品質(zhì)量,擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域,生產(chǎn)技術(shù)更趨合理。塑料工業(yè)向著自動(dòng)化、連續(xù)化、產(chǎn)品系列化,以及不拓寬功能性和塑料的新領(lǐng)域發(fā)展。
我國塑料工業(yè)發(fā)展較晚。50年代末,由于萬噸級(jí)聚氯乙稀裝置的投產(chǎn)和70年代中期引進(jìn)石油化工裝置的建成投產(chǎn),使塑料工業(yè)有了兩次的躍進(jìn),于此同時(shí),塑料成型加工機(jī)械和工藝方法也得到了迅速的發(fā)展,各種加工工藝都已經(jīng)齊全。
塑料由于其不斷的被開發(fā)和應(yīng)用,加之成型工藝的不斷發(fā)展成熟于完善,極大地促進(jìn)了成型模具的開發(fā)于制造。隨著工工業(yè)塑料制件和日用塑料制件的品種和需求的日益增加,而且產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期也越來越短,對(duì)塑料和產(chǎn)量和質(zhì)量提出了越來越高的要求。
1.1.2塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用
模具是工業(yè)生產(chǎn)中重要的工藝裝備,模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)各部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。塑料模是指用于成型塑料制件的模具,它是型腔模的一種類型。
模具設(shè)計(jì)水平的高低、加工設(shè)備的好壞、制造力量的強(qiáng)弱、模具質(zhì)量的好壞,直接影響著許多新產(chǎn)品的開發(fā)和老產(chǎn)品的更新?lián)Q代,影響著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的提高。美國工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基礎(chǔ)”,日本則稱“模具是促進(jìn)社會(huì)繁榮富裕的勞動(dòng)力”。
近年來,我國各行業(yè)對(duì)模具的發(fā)展都非常重視。1989年,國務(wù)院頒布了“當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定”,在重點(diǎn)支持改造的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品中,把模具制造列為機(jī)械技術(shù)改造序列的第一位,它確定了模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位,也提出了振興模具工業(yè)的主要任務(wù)。
1.1.3 塑料成型技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
一副好的塑料模具與模具的設(shè)計(jì)、模具材料及模具制造有很大的關(guān)系。塑料成型技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)可以簡(jiǎn)單地歸納為一下幾個(gè)方面:
1. 模具的標(biāo)準(zhǔn)化 為了適應(yīng)大規(guī)模成批生產(chǎn)塑料成型模具和縮短模具制造周期的需要,模具的標(biāo)準(zhǔn)化工作十分重要,目前我國標(biāo)準(zhǔn)化程度只達(dá)到20%。注射模具零部件、模具技術(shù)條件和標(biāo)準(zhǔn)模架等有一下14個(gè)標(biāo)準(zhǔn):
當(dāng)前的任務(wù)是重點(diǎn)研究開發(fā)熱流道標(biāo)準(zhǔn)元件和模具溫控標(biāo)準(zhǔn)裝置;精密標(biāo)準(zhǔn)模架、精密導(dǎo)向件系列;標(biāo)準(zhǔn)模板及模具標(biāo)準(zhǔn)件的先進(jìn)技術(shù)和等向標(biāo)準(zhǔn)化模塊等。
2. 加強(qiáng)理論研究
3. 塑料制件的精密化、微型化和超大型化
4. 新材料、新技術(shù)、新工藝的研制、開發(fā)和應(yīng)用
各種新材料的研制和應(yīng)用,模具加工技術(shù)的革新,CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用都是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展趨勢(shì)。
1.1.4CAD/CAM開發(fā)平臺(tái)及其發(fā)展趨勢(shì)
CAD/CAM技術(shù)從誕生至今已有三十多年的歷史,歷經(jīng)二維繪圖、線框模型、自由曲面模型、實(shí)體造型、特征造型等重要發(fā)展階段,其間還伴隨著參數(shù)化、變量化、尺寸驅(qū)動(dòng)等技術(shù)的融入。
通過三十多年的努力,CAD/CAM技術(shù)在基礎(chǔ)理論方面日趨成熟,同時(shí)推出了許多商品化系統(tǒng),諸如Pro/Engineer,UGII,CATIA,Solid Works等?!懊谰朴愑恪?,但軟件技術(shù)則不同,停止就意味著被淘汰,CAD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)正伴隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的高速發(fā)展向著更高、更深層次方向發(fā)展。AD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)主要可分為三種方式:(1)完全自主版權(quán)的開發(fā),一切需從底層做起;(2)基于某個(gè)通用CAD 系統(tǒng)的二次開發(fā),如基于AutoCAD軟件的二次開發(fā);(3)基于CAD/CAM軟件平臺(tái)的開發(fā),此類開發(fā)界于前兩種方式之間,較二次開發(fā)可以更深入核心層,具有開發(fā)周期短、見效快、系統(tǒng)穩(wěn)定性好和功能強(qiáng)等特點(diǎn),當(dāng)然平臺(tái)的價(jià)格也很昂貴.當(dāng)今比較流行的CAD/CAM平臺(tái)很多,主要有ACIS,PARASOLID,CAS.CADE,Pelorus,DESIGNBASE等。
可以得知CAD/CAM開發(fā)平臺(tái)向著更深、更高層次發(fā)展,同時(shí)不斷融入計(jì)算機(jī)軟件新技術(shù),并呈現(xiàn)出開放化、多元化發(fā)展趨勢(shì)。CAD/CAM平臺(tái)發(fā)展趨勢(shì)概括如下:
(1) 支持多種主流的計(jì)算平臺(tái),包括Windows 95&NT,Apple Power Macintosh、最流行的UNIX工作站(如Sun,SGI,DEC Alpha,HP 9000,IBM RS/6000等)。
(2) 采用面向?qū)ο蠹夹g(shù).對(duì)象具有封裝性、多態(tài)性、繼承性,使對(duì)象模塊化、即插化,從而提高應(yīng)用開發(fā)和軟件維護(hù)效率,增強(qiáng)了代碼的可重用性和互操作能力,最終達(dá)到改善應(yīng)用整體質(zhì)量的目標(biāo)。
(3) 采用軟件組件技術(shù)與開放式結(jié)構(gòu)?;诮M件的功能可為設(shè)計(jì)者提供很大程度的柔性,通過組件技術(shù)提供的功能模塊,開發(fā)者可方便地把它嵌入到應(yīng)用中,并能夠快速適應(yīng)前沿技術(shù)和擴(kuò)展核心功能.采用組件技術(shù)的最好例證當(dāng)屬CAD軟件新軍SolidWorks. SolidWorks利用PARASOLID作為實(shí)體幾何建模器,從開發(fā)到推出極其迅速,在很短的時(shí)間內(nèi)就提供了優(yōu)質(zhì)的軟件產(chǎn)品,而且從1995年推出至今,已成為很有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品,這些均主要得益于它采用了組件技術(shù).軟件組件技術(shù)為開放奠定了基礎(chǔ),既然開放就應(yīng)該統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn).目前在軟件技術(shù)領(lǐng)域有兩個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn),即CORBA(Common Object Request Broker Architecture)規(guī)范和IDL(Interface Defination Language)規(guī)范.CORBA的目標(biāo)是要使異構(gòu)分布環(huán)境內(nèi)的不同應(yīng)用系統(tǒng)之間能夠互操作,IDL則是一種用來定義組件如何與ORB交換信息的標(biāo)準(zhǔn)語言。
(4) 支持混合維造型——線框、曲面、實(shí)體,在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層采用統(tǒng)一的精確邊界表示,支持流形與非流形拓?fù)?,并在造型功能上做的越來越深入、廣泛.如PARASOLID的復(fù)雜過渡處理、ACIS的可變形曲面、CAS.CADE的參數(shù)化和特征等功能。
(5) 提供更用戶化的功能。傳統(tǒng)的CAD/CAM平臺(tái)只提供最基本的幾何造型功能,如基本圖形的繪制、基本體素的生成.當(dāng)今的平臺(tái)則提供更上層的功能,如特征造型、約束造型.而且在提供造型功能的同時(shí),提供諸如顯示、交互、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等功能,即提供了一個(gè)集造型、可視化、交互、數(shù)據(jù)管理為一體的集成化開發(fā)環(huán)境。這種集成開發(fā)環(huán)境可大大提高開發(fā)者的開發(fā)效率,更便于以CAD/CAM為核心的集成化、一體化產(chǎn)品的開發(fā)。
1.2塑料模具的分類
塑料模具的分類的方法很多,按照塑料制件的成型方法不同可以分為以下幾類:
1. 注射模(又稱注塑模);
2. 壓縮模;
3. 壓注模;
4. 擠出模;
5. 氣動(dòng)成型模。
以上是常見的成型方法,還有泡沫塑料成型模、搪塑模、澆鑄模、回轉(zhuǎn)成型模、聚四氟乙稀壓錠模等。
1.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到的要求
通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì),應(yīng)達(dá)到學(xué)校對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求,同時(shí)對(duì)于本具體的塑料注射模的設(shè)計(jì),應(yīng)達(dá)到如下目的:
6. 更深入了解聚合物的物理性能、流動(dòng)性、成型過程中的物理、化學(xué)變化以及塑料的組成、分類及其性能。
7. 更深入了解塑料成型的基本原理和工藝特點(diǎn),正確分析成型工藝對(duì)模具的要求。
8. 掌握各種成型設(shè)備對(duì)各類模具的要求。
9. 掌握各類成型模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算方法,能設(shè)計(jì)中等復(fù)雜模具。
10. 具有分析、解決成型現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)技術(shù)問題的能力,包括具有分析成型缺陷產(chǎn)生的原因和提出克服辦法的能力。
11. 在設(shè)計(jì)中熟練使用Pro Engineer和UG等3D造型軟件和Auto CAD等2D繪圖軟件。
12. 結(jié)合以前學(xué)過的各門課程,綜合運(yùn)用各種知識(shí)來完善這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。
13. 在設(shè)計(jì)過程中,還應(yīng)該注意了解塑料模具的新工藝、新技術(shù)和新材料的發(fā)展動(dòng)態(tài),閱讀外文資料,學(xué)習(xí)掌握新知識(shí),更好地為本設(shè)計(jì)和振興我國的塑料成型加工技術(shù)服務(wù)。
第2章 零件的工藝分析
2.1 材料的選擇
本產(chǎn)品為塑料底座,首先從它的使用性能上分析必須具備有一定的綜合機(jī)械性能包括良好的機(jī)械強(qiáng)度,和一定的耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電器性能。能滿足以上性能的塑料材料有多種,但從材料的來源以及材料的成本考慮,ABS更適合些。ABS是目前世界上應(yīng)用最廣泛的材料,它的來源廣,成本低,符合塑料成型的經(jīng)濟(jì)性。因此,在選用材料時(shí),考慮采用ABS,并且作為鼠標(biāo)的一個(gè)外殼后蓋ABS能滿足它的使用性能合成型特性。
圖1.1
2.1.1基本特性
ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。這三種組分的各自特性使ABS具有良好的綜合力學(xué)性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化學(xué)腐蝕性及表面硬度,丁二烯使ABS堅(jiān)韌,苯乙烯使ABS有良好的加工性能和染色性能。
ABS無毒、無味,呈微黃色,成形的塑料件有較好的光澤。密度為1.02~1.05g/cm3,ABS(抗沖)收縮率為0.3~0.8,ABS(耐熱)收縮率為0.3~0.8。ABS具有及好的抗沖擊強(qiáng)度,且在低溫下也不迅速降解。有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機(jī)鹽、堿、酸類對(duì)ABS幾乎無影響,在酮、醛、酯、氯代烴中會(huì)溶解或形成乳濁液,不溶于大部分醇類及烴類溶劑,但與烴長(zhǎng)期接觸會(huì)軟化溶脹。ABS塑料表面受冰酸醋、植物油等化學(xué)藥品的侵蝕會(huì)引起應(yīng)力開裂。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性,易于成型加工。經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。其缺點(diǎn)是賴熱性不高,連續(xù)工作溫度為70°C左右,熱變形溫度約為93°C左右。耐氣候性差,在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。
根據(jù)ABS中三種組分之間的比例不同,其性能也略有差異,從而適應(yīng)各種不同的應(yīng)用。根據(jù)應(yīng)用不同可分為超高沖擊型、高沖擊型、中沖擊型、低沖擊型和耐熱型等。
2.1.2主要用途
ABS在機(jī)械工業(yè)上用來制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機(jī)殼、儀表殼、儀表盤、水箱外殼等。汽車工業(yè)上用ABS制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)管、加熱器等,還有用ABS夾層板制小轎車車身。ABS還可以用來制作紡織器材、電器零件、文教體育用品、玩具、電子琴及收錄機(jī)殼體、農(nóng)藥噴霧器及家具等。
2.1.3成型特點(diǎn)
ABS在升溫是粘度增高,所以成型壓力較高,塑料上的脫模斜度宜稍大;ABS易吸水,成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理;易產(chǎn)生熔接痕,模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減小澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力;在正常的成型條件下,壁厚、熔料溫度對(duì)收縮率影響極小。要求塑件精度高時(shí),模具溫度可控制在50~60°C,要求塑件光澤和耐熱時(shí),應(yīng)控制在60~80°C。
2.1.4 ABS注射參數(shù)
注射類型:螺桿式
螺桿轉(zhuǎn)速:30~60r/min
噴嘴類型:形式 直通式;溫度 180~190°C
料筒溫度:前段 200~210°C;中段 210~230°C;后段 180~200°C
模具溫度:50~70°C
注射壓力:70~90 MPa
保壓力?。?0~70 MPa
注射時(shí)間:3~5 S
保壓時(shí)間:15~30 S
冷卻時(shí)間:15~30 S
成型時(shí)間:40~70 S
2.2 產(chǎn)品工藝性與結(jié)構(gòu)分析
影響尺寸精度的因素很多。首先是模具的制造精度和模具的磨損程度,其次是塑料收縮率的波動(dòng)及成型時(shí)工藝條件的變化、塑件成型后時(shí)效變化和模具結(jié)構(gòu)形狀等。因塑件的尺寸精度往往不高,應(yīng)在保證使用要求的前提下盡可能選用低精度等級(jí)。
塑件公差數(shù)值根據(jù)SJ1372-78塑料制件公差數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)確定。精度等級(jí)選用根據(jù)SJ1372-78選擇,本零件配合要求不高,精度等級(jí)選擇一般精度,為4級(jí)精度,無公差值者,按8級(jí)精度取值,如表1所示。
表1.1 塑件尺寸公差(㎜)
基本尺寸
精度等級(jí)
基本尺寸
精度等級(jí)
4
8
4
8
~3
0.12
0.48
>65~80
0.38
1.6
>3~6
0.14
0.56
>80~100
0.44
1.8
>6~10
0.16
0.61
>100~120
0.50
2.0
>10~14
0.18
0.72
>120~140
0.56
2.2
>14~18
0.20
0.80
>140~160
0.62
2.4
>18~24
0.22
0.88
>160~180
0.68
2.7
>24~30
0.24
0.96
>180~200
0.74
3.0
>30~40
0.26
1.0
>200~225
0.82
3.3
>40~50
0.28
1.2
>225~250
0.90
3.6
>50~65
0.32
1.4
>250~280
1.0
4.0
>280~315
1.60
6.40
2.2.1表面粗糙度
塑件的外觀要求不高,表面粗糙度應(yīng)取高些。一般模具表面粗糙度要比塑件要求低1~2級(jí)。一般塑件的表面粗糙度為Ra0.8~0.2μm之間。
2.2.2形狀
塑件在滿足功能要求的前提下,其內(nèi)外表面形狀應(yīng)盡可能保證有利于成型。具體結(jié)果參見塑件結(jié)構(gòu)圖。
2.2.3斜度
塑件冷卻時(shí)收縮會(huì)使它緊緊包緊型芯或型腔中的凸起部分,因此,為了便于從塑件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)必須塑件內(nèi)外表面沿脫模方向留有足夠的斜度。脫模斜度取決于塑件的形狀、壁厚及塑料的收縮率。在不影響塑件的使用前提下,脫模斜度可以取大一些。
在開模后塑件留在型腔內(nèi),查表可知ABS的脫模斜度為:型腔:40ˊ~1°20ˊ;型芯:35ˊ~1°。如果開模后塑件留在型腔內(nèi)時(shí),塑件內(nèi)表面的脫模斜度應(yīng)大于塑件外表面的脫模斜度,即以上值反之。在本次設(shè)計(jì)的塑件中,設(shè)ABS的脫模斜度為:型腔:1°,型芯:50ˊ。一般情況下,脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內(nèi)。
2.2.4壁厚
塑件的壁厚對(duì)塑件的質(zhì)量有很大的影響,壁厚過小成型時(shí)流動(dòng)阻力大,大型塑件就難以充滿型腔。塑件壁厚的最小尺寸應(yīng)滿足一下幾方面要求:具有足夠的強(qiáng)度和剛度;脫模時(shí)能夠受推出機(jī)構(gòu)的推出力而不變形;能夠受裝配時(shí)的緊固力。查熱塑性塑件最小壁厚及推薦壁厚可知, ABS制件最小壁厚為0.8㎜,中型塑件推薦壁厚為1㎜。
同一塑件的壁厚應(yīng)盡可能一致,否則會(huì)因冷卻或固化速度不同產(chǎn)生附加內(nèi)應(yīng)力,使塑件產(chǎn)生翹曲、縮孔、裂紋甚至開裂。塑件局部過厚會(huì)出現(xiàn)凹痕,內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生氣泡。在要求必需有不同壁厚時(shí),不同壁厚的比例不應(yīng)超過1∶3,且應(yīng)采用適當(dāng)?shù)男揎棸霃揭詼p緩厚薄過渡部分的突然變化。
綜上,根據(jù)塑件的使用性能要求,本塑件的壁厚取值本塑件的壁厚δ為1.5㎜。
2.2.5圓角
塑件除了有使用要求的部位要采用尖角外,其它轉(zhuǎn)角處都應(yīng)用圓角過渡,這樣才不會(huì)因在轉(zhuǎn)角處應(yīng)力集中,在受力或沖擊震動(dòng)時(shí)發(fā)生破裂,甚至在脫模過程中由于成型內(nèi)應(yīng)力而開裂,特別是在塑件的內(nèi)角處。通常,內(nèi)壁圓角半徑應(yīng)是壁厚額一半,而外壁圓角半徑為壁厚的1.5倍,一般圓角不小于0.5㎜。。
塑件各個(gè)圓角半徑參見塑件零件圖。
2.2.6孔的設(shè)計(jì)
由于需要,本塑件有設(shè)置圓柱孔和其他形式的通孔,其結(jié)構(gòu)參數(shù)見零件圖。由于這些孔結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜,可以用機(jī)械加工或電火化加工即可。
第3章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
注射模具的典型結(jié)構(gòu)有單分型注射模、雙分型注射模、斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯注射模、斜滑塊側(cè)向抽芯注射模、帶有活動(dòng)鑲件的注射模、定模帶有推出裝置的注射模等等。
跟據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特征和使用要求,本模具采用雙分型面結(jié)構(gòu),其中一個(gè)分形面是為了使?jié)沧⑾到y(tǒng)的冷凝料自動(dòng)脫落下來,而另外一個(gè)分型面則是用于脫模了。
由于本塑件側(cè)壁有2個(gè)與開模方向不一致的凹槽,所以必須首先將成型這部分的型芯脫離出件,才能將整個(gè)塑件從模具中脫出。這種型芯通常稱為側(cè)型芯,并加工成可動(dòng)形式。
這里考慮開模時(shí)側(cè)向抽芯與分型與塑件的推出同步,故可采用斜滑塊外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。這里采用斜導(dǎo)柱在定模上,滑塊在動(dòng)模上的注塑模結(jié)構(gòu)。斜滑塊使用壓條安裝在動(dòng)模凹槽內(nèi),可以沿凹槽滑動(dòng)。斜導(dǎo)柱固定在定模上。斜導(dǎo)柱與滑塊上的斜孔一般采用H8/f8或H8/f7的配合,在開模時(shí),滑塊隨著動(dòng)模沿斜導(dǎo)柱向外側(cè)運(yùn)動(dòng),脫離出件。為了保證制品的精度(考慮到只靠導(dǎo)柱對(duì)斜滑塊進(jìn)行定位,怕強(qiáng)度不夠,影響制品的尺寸精度)應(yīng)為斜滑塊設(shè)計(jì)定位裝置。這里采用限位塊的形式,將它與斜滑塊之間為斜面配合。把限位塊與定模做成整體式,這樣在注塑是對(duì)滑塊起到定位作用,從而保證了制品的尺寸精度。
3.1型腔數(shù)量以及排列方式
本塑料制件為塑料底座,生產(chǎn)的批量較大,為了提高生產(chǎn)效率,但又要保證產(chǎn)品的一致性,故不宜采用一模多腔的形式:每增加一個(gè)型腔,由于型腔的制造誤差和成型工藝誤差的影響,塑件的尺寸精度要降低約4%~8%,因此多型腔模具(n>4)一般不能生產(chǎn)高精度的塑件。因此,本模具可采用一模一腔的形式。
3.2 初選注射機(jī)
注塑模具是安裝在注射機(jī)上使用的。在設(shè)計(jì)模具時(shí),除了應(yīng)掌握注射成型工藝過程外,還應(yīng)對(duì)所選用的注射機(jī)的有關(guān)技術(shù)參數(shù)有全面的了解,以保證設(shè)計(jì)的模具與使用的注射機(jī)相適應(yīng)。注射機(jī)是生產(chǎn)熱塑性塑料制件的主要設(shè)備,按其外形注射機(jī)可分為立式、臥式和角式三種,應(yīng)用較多的是臥式注射機(jī)。
3.2.1注塑量校核
模具型腔能否充滿與注塑機(jī)允許的最大注塑量密切相關(guān),設(shè)計(jì)模具時(shí),應(yīng)保證注塑模具內(nèi)所需要熔體總量在注塑機(jī)實(shí)際的最大注塑量的范圍內(nèi)。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),注塑機(jī)的注塑量是所允許最大注塑量(額定注塑量)的80%。
由參考文獻(xiàn)〈1〉公式4.5及參考文獻(xiàn)〈2〉表2—1。
nm1+m2≦80%m
則 nv+m2≈2×170×70×2×10-3+20=67.6(cm3)
而 80%m=80%×125=100(cm3)
即 nm1+m2≦80%m
所以合適
式中 n——型腔數(shù)量,取雙型腔
m1——單個(gè)塑件的質(zhì)量和體積(g或cm3)
m2——澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量和體積 (g或cm3)
V——塑件的體積(cm3)
m——注塑機(jī)允許的最大注塑量(g或cm3)
3.2.2 塑件鎖模力校核
在確定型腔的數(shù)量后確定注射機(jī)的類型,參考教材《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》式4-3:按注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目n≤F-PA2/PA1
式中 F——注射機(jī)的額定鎖模力(N);
A1——單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積(㎜2);
A2——澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積(㎜2);
P——塑料容體對(duì)型腔的成型壓力(MPa),其大小一般是注射壓力大小見本說明書表二。
由上面的公式得F≥PA2+PA1×n
p值查本說明書表二(注射壓力在60~100之間),取中間值p=80 Mpa,A1=9828㎜2,A2=112㎜2,故F≥80×130+80×9828×2
=8960+1572480
=1582880(N)
合1582.88 KN。
本模具所需要的鎖模力≥1581.44 KN,符合條件的注射機(jī)有多種,在此是初步選用XS-ZY-250注射機(jī)。下面是XS-ZY-250注射機(jī)的技術(shù)規(guī)格:
表3.1
螺桿直徑
注射容量
注射壓力
鎖模力
ф50㎜
250㎝2
130MPa
1800KN
最大注射面積
最大模具厚度
最小模具厚度
中心孔徑
500㎝2
350㎜
250㎜
ф150㎜
模板行程
噴嘴球半徑
噴嘴孔直徑
定位孔直徑
350㎜
18㎜
ф4
ф1250+0.06
注塑加工時(shí)所需注塑壓力與塑料品種,塑件形狀和尺寸,注塑機(jī)類型、噴嘴及模具流道的阻力等因素有關(guān)。選擇的注塑機(jī)的注塑壓力必需大于成型制品所需的注塑壓力。
3.2.3注射壓力的校核
由ABS注射參數(shù)可知,注射壓力為70~90 MPa,注射機(jī)額定注射壓力為119MPa。符合要求。
3.2.4模具安裝尺寸校核
噴嘴尺寸,模機(jī)外形尺寸及模具厚度均應(yīng)在注塑機(jī)所要求的技術(shù)規(guī)格范圍內(nèi).模具主澆道中心線與料筒、噴嘴的中心線相一致,噴嘴頭的凸球面比較、半徑Rn與主澆道始端凹球面半徑Rp、噴嘴的孔徑dn與主澆道襯套的孔徑dp之間,分別保持如下關(guān)系:
Rp>Rn, dp>dn
則 16mm>12mm 3mm>2mm 所以合適。
3.2.5開模行程的校核
開模取出塑件所需的開模距離必需小于注塑機(jī)的最大開模行程。由于選用的是液壓--機(jī)械式鎖模機(jī)構(gòu)注塑機(jī),其最大開模行程由注塑機(jī)連桿機(jī)構(gòu)的最大行程決定,與模具厚度無關(guān)。
由于采用單分型面注塑模,其開模行程可按下式校核:
S≥H1+H2+(5~10)
式中 H1——推出距離(脫模距離)(mm)
H2——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度(mm)
S——注塑機(jī)最大開模行程(mm)
3.2.6模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸的校核
為了保證模具能順利安裝在注射機(jī)上,需對(duì)其相關(guān)尺寸加以校核。
1. 噴嘴尺寸 注射機(jī)噴嘴為球面,其球面半徑于相應(yīng)的模具主流道始端凹下球面半徑相適應(yīng),本設(shè)計(jì)也滿足(詳見澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì))。
2. 定位圈尺寸 根據(jù)模具和注射機(jī)配合的要求,模具安裝在注射機(jī)上必須使模具的中心線與料筒、噴嘴的中心線重合。因此,定位圈的中心線要和噴嘴的中心線重合,本設(shè)計(jì)也能滿足要求(詳見澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì))。
3. 模具厚度 本模具閉合高度H=355.5㎜,注射機(jī)允許的閉合高度為Hmax=370㎜,Hmin=355.5 ㎜,顯然,滿足要求。
3.3確定分型面
分型面的位置要有利于模具加工,排氣、脫模及成型操作,塑料制件的表面質(zhì)量等。應(yīng)設(shè)法避免與開模運(yùn)動(dòng)方向垂直或傾斜的側(cè)向分型和側(cè)向抽芯。
3.3.1型腔分型面位置的設(shè)計(jì)
考慮主要如下問題
外表質(zhì)量:分型面優(yōu)選在塑件外型的最大輪廓處。
脫模:制件留在動(dòng)模邊,從制件的推出裝置設(shè)置方便考慮。
塑件精度:保證塑件精度,滿足外觀要求。
模具制造:便與模具制造,減少成型面積。
抽芯行程:應(yīng)使側(cè)向抽芯行程較短。
排氣:當(dāng)分型面作為主要排氣面時(shí),料流的末端應(yīng)在分型面上以利排氣。
下圖是通過交貨期所確定的型腔數(shù)量和上述條件綜合考慮,確定出的本次設(shè)計(jì)分型面的擺放情況:
閉模狀態(tài)下的主分型面位置:(圖中粉紅色部分為主分型面)
圖2-3-3
不帶主分型面的型腔開模圖:
圖2-3-4
帶主分型面的型腔開模圖(圖中可以看見主分型面立體形狀):
圖2-3-5
經(jīng)CAE分析,得知單個(gè)塑料件的體積,密度,質(zhì)量如下:
圖2-3-6
即密度為1.35 g/cm3,質(zhì)量為175g,體積為129629mm3。
經(jīng)CAE分析,得知加上澆注系統(tǒng)的塑件的體積,密度,質(zhì)量如下
圖2-3-7
即密度為1.35 g/cm3,質(zhì)量為181g,體積為133868mm3。
整個(gè)澆注系統(tǒng)和型腔充型時(shí)間:
圖2-3-8
總的充型時(shí)間為8.05秒,有圖中不難看出從澆口開始的圖示顏色為橙紅色,所以大概估算從澆口到整個(gè)型腔澆注完畢所需時(shí)間為8.05-0.81=7.24秒。
3.3.2確定澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)(以氣泡分析圖為基礎(chǔ))
圖2-3-9
產(chǎn)生氣泡可能的原因:
1)塑料干燥不夠,含有水分?
2)塑料有分解?
3)注射速度太快?
4)注射壓力太小?
5)模具溫太底,充模不完全?
6)模具排氣不良?
7)從加料端帶入空氣?
解決的對(duì)策可以從下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮:
1)在制品壁厚較大時(shí),其外表面冷卻速度比中心部的快,因此,隨著冷卻的進(jìn)行,中心部的樹脂邊收縮邊向表面擴(kuò)張,使中心部產(chǎn)生充填不足。這種情況被稱為真空氣泡。解決方法主要有:
a)根據(jù)壁厚,確定合理的澆口,澆道尺寸。一般澆口高度應(yīng)為制品壁厚的50%~60%。
b)至澆口封合為止,留有一定的補(bǔ)充注射料。
c)注射時(shí)間應(yīng)較澆口封合時(shí)間略長(zhǎng)。
d)降低注射速度,提高注射壓力,
e)采用熔融粘度等級(jí)高的材料。
2)由于揮發(fā)性氣體的產(chǎn)生而造成的氣泡,解決的方法主要有:
a)充分進(jìn)行預(yù)干燥。
b)降低樹脂溫度,避免產(chǎn)生分解氣體。
3)流動(dòng)性差造成的氣泡,可通過提高樹脂及模具的溫度、提高注射速度予以解決。
由上圖可以看出氣泡在分型面處分布較多,所以要在分型面處開設(shè)排氣系統(tǒng)。
3.4主流道和主流道襯套結(jié)構(gòu)
主流道固化時(shí)間要求:為了有效地傳遞保壓壓力,澆注系統(tǒng)主流道及其附近的塑料熔體應(yīng)該最后固化。
3.4.1臥式注塑機(jī)主流道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
錐角、粗糙度加工劃痕方向要求:圓錐形主流道,錐角=~;內(nèi)壁粗糙度值Ra=0.4m以下;機(jī)械加工劃痕不得垂直于脫出方向;加工腐蝕性材料還應(yīng)將流道的內(nèi)孔鍍鉻。
主流道與噴嘴結(jié)構(gòu):接觸處多作成半球形的凹坑,凹坑球半徑R2應(yīng)比噴嘴球頭半徑R1大l~2mm。
主流道幾何關(guān)系:
圖2—3—10
主流道大端直徑:錐角一般取2O一6O。
計(jì)算公式: D= (2-5)
式中:D----主流道大頭直徑(mm)
V——流經(jīng)主澆道的熔體容積(包括各個(gè)型腔、各級(jí)分澆道、主澆道以及冷料穴的容積(cm3));
K——因熔體材料而異的常數(shù),PA66取5
帶入相關(guān)數(shù)據(jù),則D=12mm
主流道小端直徑:應(yīng)比注塑機(jī)噴出孔直徑約大0.5~lmm 常取。
主流道村套結(jié)構(gòu):設(shè)計(jì)成獨(dú)立的;
計(jì)算公式
符號(hào)
物理意義
出處
計(jì)算結(jié)果
()
主流道的體積流率()
①查《塑料模具技術(shù)手冊(cè)》機(jī)械工業(yè)出版社1997.6表3—10
②查塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)軟件版
=16.65
模具成型塑件體積,通常取=(0.5~0.8);由前述可知=134cm
。
注射機(jī)的公稱注射量(200cm3)
注射時(shí)間圖2—3—8可知為8.05s
根據(jù)以上要求可以選擇主流道襯套結(jié)構(gòu)如下:
圖2—3—11
L2=10mm,L3=8mm,L1=22mm,d=27mm。
定位圈和澆口套的固定方式:
圖2—3—12
D=124mm,d=110mm,螺釘孔距L=92mm
3.4.2點(diǎn)澆口的設(shè)計(jì):
(1)點(diǎn)澆口斷面積:本次設(shè)計(jì)采用點(diǎn)澆口。澆口其斷面積約為主流道斷面積的3%-9%,在本設(shè)計(jì)中取為3mm2;澆口長(zhǎng)度約0.5~2.5mm在本設(shè)計(jì)中取為1mm;
剪切速率校核: (2-6)
式中 ——主流道澆口剪切速率;
——主流道澆口體積流量;=16.65
R——主流道澆口當(dāng)量半徑cm;R=0.6cm。
帶入相關(guān)數(shù)據(jù),得=6×,固符合要求。
澆口主視圖
澆口側(cè)視圖
(2)澆口位置設(shè)計(jì)說明(根據(jù)CAE分析已得出結(jié)論,此處作為說明)。
澆口的設(shè)計(jì)需要滿足以下條件:
1.有利于減小制品翹曲變形
2.有利于改善注塑制品的力學(xué)性質(zhì)
3.有利于避免注塑成型時(shí)的噴射現(xiàn)象
4.有利于充模流動(dòng)、排氣和補(bǔ)料
5.有利于減少熔接痕,增加熔接牢度:
6.澆口位置應(yīng)防止料流將型芯或嵌件擠歪變形
3.4.3 冷料井的設(shè)計(jì)
冷料井又稱冷料穴,它是為貯存兩次注塑間隔產(chǎn)生的冷料頭。防止冷料頭進(jìn)入型腔造成制品熔接不牢,影響制品質(zhì)量,甚至堵住澆口,而造成成型不良。冷料井常主流道末端。冷料井的直徑稍大于主流道大端直徑,長(zhǎng)度一般取主流道直徑的1.5~2倍。冷料井與拉料桿頭部結(jié)構(gòu)緊密相連。這里采用最常用的Z形頭拉料桿冷料井。
3.4.4排溢系統(tǒng)設(shè)計(jì)
當(dāng)塑料熔體填充型腔時(shí),必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內(nèi)因各種原因產(chǎn)生的氣體不能被排除干凈,一方面將會(huì)在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及填料等缺陷,另一方面氣體受壓,體積縮小而產(chǎn)生高溫會(huì)導(dǎo)致塑件局部碳化或燒焦,同時(shí)積存氣體還會(huì)產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度。因此設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮排氣問題。注射模成型時(shí)排氣通常以如下四種方式進(jìn)行:
1. 利用配合間隙排氣;
2. 在分型面上開設(shè)排氣槽排氣;
3. 利用排氣塞排氣;
4. 強(qiáng)制排氣。
根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和型芯型腔以及模具的結(jié)構(gòu),本副模具因?yàn)樾托臼遣捎描偲唇Y(jié)構(gòu),固采用利用間隙配合排氣,同時(shí),鉗工在加工時(shí),適當(dāng)在分型面上開設(shè)很小的排氣槽(ABS排氣槽深度為0.03㎜)。
3.5 成型零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算
成型零件決定塑件的幾何行狀和尺寸。成型零件工作時(shí),直接與塑料接觸,承受塑料熔體的高壓、料流的沖刷,脫模時(shí)與塑料間還發(fā)生摩擦。因此,成型零件要求有正確幾何形狀,較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度,此外,成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理,有較高強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。
模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件即成型零件設(shè)計(jì),包括凹模、型芯、鑲塊、凸模和成型桿等。設(shè)計(jì)成型零件時(shí),應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求,確定型腔的總體結(jié)構(gòu),選擇分型面和澆口位置,確定脫模方式、排氣部位等,然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),計(jì)算成型零件的工作尺寸,對(duì)關(guān)鍵零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。
3.5.1模具材料的選擇
根據(jù)模具的生產(chǎn)條件和模具的工作條件需要,結(jié)合模具材料的基本性能和相關(guān)的因素,來選擇適合模具需要的,經(jīng)濟(jì)上合理、技術(shù)上先進(jìn)的模具材料。對(duì)于一種模具,如果單純從材料的基本性能考慮,可能幾種模具材料都能符合要求,然而必需綜合考慮模具的使用壽命、模具制造工藝過程的難易程度、模具制造費(fèi)用以及分?jǐn)偟街圃斓拿恳粋€(gè)工件上的模具費(fèi)用等多種因素,進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià),才能得出符合實(shí)際的正確結(jié)論。
主要指標(biāo)有:
1. 模具材料的基本性能 要考慮模具材料的耐磨性、韌性、硬度和紅硬性(紅硬性是指模具材料在一定溫度下保持其硬度和組織穩(wěn)定性抗軟化的能力)。還要根據(jù)實(shí)際工作條件,分別考慮其實(shí)際要求的性能,如抗氧化能力、抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度等。
2. 模具材料的工藝性 模具材料的工藝性,經(jīng)常考慮一下幾種:可加工性;淬火溫度和淬火變形;淬透性和淬硬性;氧化脫碳敏感性等。
3. 模具材料的冶金質(zhì)量及其它考慮因素 冶金質(zhì)量也對(duì)模具材料的性能有很大的影響,只有優(yōu)秀的冶金質(zhì)量,才能充分發(fā)揮模具材料的各種性能。??紤]的冶金質(zhì)量指標(biāo)有:冶煉質(zhì)量,鍛造軋制工藝,熱處理和精加工,導(dǎo)熱性,精料和制品化等。其它還要考慮選用的模具材料的價(jià)格和通用性。
總之,選用高質(zhì)量、高性能、高精度的模具材料的精料和制品,高效率、高速度低成本地生產(chǎn)高質(zhì)量的模具,已經(jīng)成為當(dāng)前工業(yè)發(fā)達(dá)國家模具制造的主要發(fā)展趨勢(shì),我國也正在向這一方向發(fā)展。
以下成型零件材料就根據(jù)以上原則選擇。
3.5.2 凹模的設(shè)計(jì)
為了提高零件的加工效率,裝拆方便,保證兩個(gè)型腔形狀,尺寸一致,采用整體式凹模結(jié)構(gòu)。在凹模與定模板間的配合用。
影響成型零件的尺寸因素有:
1.塑件的收縮率,其值為δs=(Smax-Smin )Ls;
式中 δs——塑料收縮率波動(dòng)所引起的塑件尺寸誤差;
Smax——塑料的最大收縮率;
Smin——塑料的最小收縮率;
Ls ——塑件的基本尺寸。
2.模具成型零件的制造誤差;
參考《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》P所列出的經(jīng)驗(yàn)值,成型零件的制造公差約占塑件總公差的-,或取IT7-IT8級(jí)作為模具制造公差。模具成型零件制造公差用δz表示。
收縮率的波動(dòng)引起塑件尺寸誤差隨塑件的尺寸增大而增大。在計(jì)算成型零件時(shí),所用到的收縮率均用平均收縮率來表示= ×100%
式中 ——塑件的平均收縮率;
Smax——塑料的最大收縮率;
Smin——塑料的最小收縮率。
計(jì)算公式參考教材P151式(5-18):
(LM)δz =[(1+ )LS–(0.5~0.75)Δ]δz
式中 ——表示塑料的平均收縮率;(=0.55%)
LS——表示塑件的基本尺寸;
Δ——表示塑件尺寸的公差;
δZ——取Δ/3。
當(dāng)制件的尺寸較大、精度級(jí)別較底時(shí)式中取0.75,當(dāng)精度級(jí)別較高時(shí)式中取0.5。本塑件為塑料底座其精度要求較高,故在本設(shè)計(jì)中取0.75。
腔深度的計(jì)算:計(jì)算公式參考教材P151式(5-20)
(HM)δz =[(1+ )HS–χΔ]δz
式中 HM——表示型腔的深度;
——表示塑料的平均收縮率;
HS——表示塑件凸出的高度;
χ——修正系數(shù),χ=1/2~1/3,精度要求低時(shí)取小值,反之取大值。在此取1/3。
Δ——表示塑件的基本尺寸;
δZ=1/3Δ。
基本尺寸為16的計(jì)算:查教材P67表3-9該尺寸的公差為Δ=0.16。
利用公式 (HM)δz =[(1+ )HS–χΔ]δz
=[(1+0.55%)×16–1/3×0.16]0.053
=16.0020.053 mm
3.5.3 型心尺寸的計(jì)算
型心尺寸的計(jì)算公式參考教材P151式5-19:
(LM)δz =[(1+ )LS+0.75Δ]δz
式中 ——表示塑料的平均收縮率;(=0.55%)
LS——表示塑件的基本尺寸;
Δ——表示塑件尺寸的公差;
δZ——取Δ/3。
當(dāng)制件的尺寸較大、精度級(jí)別較底時(shí)式中取0.75,當(dāng)精度級(jí)別較高時(shí)式中取0.5。本塑件為塑料底座其精度要求較高,故在本設(shè)計(jì)中取0.75。
型芯高度尺寸的計(jì)算
運(yùn)用平均收縮率法:
(hm)–δz =[(1+Scp)LS+1/3Δ]–δz
HM————型芯高度尺寸(mm)
δz————型芯高度制造公差(mm)
(hm)–δ=[(1+0.55%)×14+0.16/3]–δ
=14.097
中心距離的尺寸計(jì)算
中心距離尺寸的計(jì)算公式參考教材P151式5-22:
(CM)δZ/2=(1+) CSδZ/2
式中 ——表示塑料的平均收縮率;(=0.55%)
CS——表示塑件的基本尺寸;
Δ——表示塑件尺寸的公差;
δZ——取Δ/3。
3.5.4 模具型腔側(cè)壁和底版厚度的計(jì)算
塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用,應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度,如果型腔側(cè)壁和底版厚度過小,可能因硬度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞;也可能因剛度不足產(chǎn)生翹曲變形導(dǎo)致溢料和出現(xiàn)飛邊,降低塑件尺寸精度和順利脫模。因此,應(yīng)通過強(qiáng)度和剛度計(jì)算來確定型腔壁厚。
矩形型腔的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算
在本模具設(shè)計(jì)中采用了整體矩形型腔。
整體式矩形型腔,這種結(jié)構(gòu)與組合式型腔相比剛度較大。由于底板與側(cè)壁為一體,所以在型腔底面不會(huì)出現(xiàn)溢料間隙,因此在計(jì)算型腔壁厚時(shí)變形量的控制主要是為保證塑件尺寸精度和順利脫模。矩形板的最大變形量發(fā)生在自由邊的中點(diǎn)上。壁厚的計(jì)算公式參考《模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)》表2-158凹模側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算。S=
式中 C——常數(shù),其值由型腔的高度與型腔的長(zhǎng)度之比確定。因型腔的高度與型腔的長(zhǎng)度之比=14/119.52=0.117135,查手冊(cè)得C=1.4。
P——型腔壓力,一般取25~45MPa,在此取40 MPa。
a——型腔的深度。其值為10。
E——彈性模量。鋼的取2.1×105。
δ——允許變形量,查教材表5-12ABS為≤0.05,在此取0.01。則:
S=
=
=13.3mm。
查教材表5-17矩形型腔壁厚推薦尺寸,取45 mm。所以本模具型腔的壁厚值為45 mm。
底板厚度計(jì)算.
由于熔體壓力,板的中心將產(chǎn)生最大變形量。按剛度條件,型腔厚度為h=
式中 C,——常數(shù),其值由型腔的高度與型腔的長(zhǎng)度之比確定。因型腔的高度與型腔的長(zhǎng)度之比=14/119.52=0.117135,查手冊(cè)得C=1.4;
P——型腔壓力,一般取25~45MPa,在此取40 MPa;
a——型腔的深度。其值為10.;
E——彈性模量。鋼的取2.1×105;
δ——允許變形量,查教材表5-12ABS為≤0.05,在此取0.01。
h=
=
=32.17 mm
查手冊(cè)的推薦值在此取37 mm。
動(dòng)模墊板厚度的確定
查《模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)》動(dòng)模墊板厚度的推薦值,塑件在分型面上的投影面積為(119.52×64)×2=15298.56合152.98,在100~200的范圍內(nèi),則墊板的厚度為30~40,在此取40mm。
3.6推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要考慮以下幾項(xiàng)的原則:
1. 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)計(jì)在動(dòng)模的一側(cè);
2. 保證塑件不因推出而變形損壞;
3. 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單動(dòng)作可靠;
4. 保證良好的塑件外觀;
5. 合模時(shí)的真確復(fù)位。
在本模具的設(shè)計(jì)過程中采用推桿的形式對(duì)塑件進(jìn)行脫模,其具體的布置情況考慮平衡受力的原則。
3.6.1 脫模力的計(jì)算
注射成型以后,塑件在模具中冷卻定型,由于體積收縮,對(duì)型腔產(chǎn)生包緊力,塑件必須克服磨擦阻力才能從模腔中脫出。
按力的平衡原理,列出平衡方程式:
Ft=AP(μcosα-sinα)
在式中μ——塑料對(duì)鋼的摩擦系數(shù),約為0.1~0.3;
A——塑件對(duì)型芯的包容面積;
P——塑件對(duì)型芯的單位面積上的包緊力,模內(nèi)冷卻一般取(0.8~1.2)×107;在此取中間值1.0×107。
Ft——脫模力;
α——型芯的脫模斜度,在本模具中為40'。
先計(jì)算A值:A=(10×64.98+119.52×10)×4=7380
Ft=Ap(μcosα-sinα)
=7380×(0.2×cos40'-sin40')
=7.3×106KN。
3.7側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
在給定的制件外形分析,成型時(shí)可用側(cè)向分型機(jī)構(gòu)來完成,但使模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜??紤]到要實(shí)現(xiàn)制件的外形,觀察其外形形狀,在內(nèi)兩側(cè)邊可以用側(cè)向抽芯實(shí)現(xiàn)成型,在型腔與型芯之間用一鑲塊的型芯來成型,必須用抽芯機(jī)構(gòu)進(jìn)行成型,這樣可以把模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,降低制造成本。
在本模具設(shè)計(jì)過程中采用的是機(jī)動(dòng)側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。
①抽芯距離的確定和抽芯力的計(jì)算:
為了安全的起見,側(cè)向抽芯距離通常比塑件上的側(cè)孔、側(cè)凹的深度或側(cè)向凸臺(tái)的高度大2~3mm。
抽芯距用s表示,則s=s1+2~3mm=2+2=4mm。
抽芯力的計(jì)算:對(duì)于側(cè)向抽芯的抽芯力,往往采用如下的公式進(jìn)行估算:
Fc=chP(μcosα-sinα)
在式中μ——塑料對(duì)鋼的摩擦系數(shù),約為0.1~0.3;
c——側(cè)型芯成型部分的截面平均周長(zhǎng)(m);
h——側(cè)型芯成型部分的高度(m);本模具為9mm
P——塑件對(duì)型芯的單位面積上的包緊力,模內(nèi)冷卻一般?。?.8~1.2)×107;在此取中間值1.0×107。
Fc——抽芯力(KN);
α——型芯的脫模斜度,在本模具中為40'。
在此先算c——側(cè)型芯成型部分的截面平均周長(zhǎng):
故抽芯力Fc=chP(μcosα-sinα)
=10×8×0.001×0.009×1.0×107(0.2×cos40'-sin40')
=1782×0.08
=142.56(KN)
3.7.1側(cè)滑塊的設(shè)計(jì)
在本模具的側(cè)滑塊采用了鑲拼的形式,導(dǎo)滑槽采用的是矩形的形式其配合用H8/f8的間隙配合。其零件圖見圖紙。
3.7.2 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)定?;蛏舷履:夏r(shí),正確定位和導(dǎo)向的零件。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式。本模具采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。
3.7.2.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用
1、定位作用 模具閉合后,保證動(dòng)定?;蛏舷履N恢谜_,保證型腔的形狀和尺寸精確;導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具裝配過程中也起了定位作用,便于裝配和調(diào)整。
2、導(dǎo)向作用 合模時(shí),首先是導(dǎo)向零件接觸,引導(dǎo)動(dòng)定?;蛏舷履?zhǔn)確閉合,避免型芯先進(jìn)入型腔造成成型零件損壞。
3、承受一定的側(cè)壓力 塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力,或者由于成型設(shè)備精度低的影響,使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)壓力,以保證模具的正常工作。若側(cè)壓力很大時(shí),不能單靠導(dǎo)柱來承擔(dān),需增設(shè)錐面定位機(jī)構(gòu)。
導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套,導(dǎo)柱和導(dǎo)套均采用標(biāo)準(zhǔn)件。導(dǎo)柱設(shè)置在動(dòng)模一側(cè),導(dǎo)柱固定端與模板之間采用H7/m6的過渡配合:導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分采用H7/f7的間隙配合,而導(dǎo)套用H7/r6的配合鑲?cè)肽0濉?
3.7.2.2導(dǎo)套和導(dǎo)柱
3.7.2.2.1導(dǎo)柱
1、導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式 導(dǎo)柱采用[1]表2-111標(biāo)準(zhǔn)形式,這種形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,加工方便,用于簡(jiǎn)單模具。
2、導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求
(1) 長(zhǎng)度 導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長(zhǎng)度應(yīng)比凸模端面的高度高出8~12mm,以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔。
(2) 形狀 導(dǎo)柱前端應(yīng)做成錐臺(tái)形或半球形,以使導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)向孔。
(3) 材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面,堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯,因此多采用Y8、T10鋼經(jīng)淬火處理,硬度為HRC50~55。導(dǎo)柱固定部分表面粗糙度Ra為0.8μm,導(dǎo)向部分表面粗糙度Ra為0.8~0.4μm。
(4) 配合精度 導(dǎo)柱固定端與模板之間一般采用H7/m6或H7/k6的過渡配合;導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分通常采用H7/F7或H8/f7的間隙配合。
3.7.2.2.2導(dǎo)套
1、導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式 本模具的結(jié)構(gòu)形式采用[1]表2-114形式,這種形式結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,便于加工。
2、導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求
(1) 形狀 為了使導(dǎo)柱順利地進(jìn)入導(dǎo)套,在導(dǎo)套的前端應(yīng)倒圓角,導(dǎo)柱孔最好作成通孔,以利于排出孔內(nèi)空氣及殘?jiān)鼜U料。如模板較厚,導(dǎo)柱孔必須作成盲孔時(shí),可在盲孔的側(cè)面打一小孔排氣。
(2) 材料 導(dǎo)套與導(dǎo)柱用相同的材料或同合金等耐磨材料制造,其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱硬度,以減輕磨損,防止導(dǎo)柱或?qū)桌?dǎo)套固定部分和導(dǎo)滑部分的表面粗糙度一般為Ra0.8μm。
(3) 固定形式及配合精度 導(dǎo)套用環(huán)形槽代替缺口,固定在定模板上。用H7/f7或H7/k6配合鑲?cè)肽0濉?
3.8 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
注射模的溫度對(duì)塑料熔體的充模流動(dòng)、固化定型、生產(chǎn)效率及塑件的形狀和尺寸精度都有重要的影響。注射模中設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的,就是要通過控制模具溫度,使注射成型具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率。
根據(jù)ABS塑料的成型工藝,本模具只要設(shè)置冷卻系統(tǒng)即可。
3.8.1冷卻系統(tǒng)的計(jì)算
冷卻系統(tǒng)的計(jì)算包括熱傳導(dǎo)面積的計(jì)算、溫控介質(zhì)通道的尺寸和介質(zhì)用量的確定以及通道回路的排布等,這些工作是注射模設(shè)計(jì)中的一個(gè)難點(diǎn)。這里略,其參數(shù)根據(jù)資料推薦值選則。
3.8.2冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
為了提高冷卻效率和爭(zhēng)取型腔表面溫度的均勻和穩(wěn)定,在系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)中應(yīng)遵守生產(chǎn)中的約定原則。在管道回路布置時(shí),還需要進(jìn)一步考慮型腔的形狀和尺寸,并使加工方便和密封效果好。冷卻水道的設(shè)計(jì)原則如下:
1. 冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大;
2. 冷卻水道至型腔表面距離應(yīng)盡量相等個(gè);
3. 澆口處加強(qiáng)冷卻;
4. 冷卻水道出、入口溫差應(yīng)盡量?。?
5. 冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置。
還有冷卻水道應(yīng)盡量避免接近塑件的熔接部位,以免產(chǎn)生熔接痕,降低塑件的強(qiáng)度;冷卻水道應(yīng)易于清理,一般水道孔徑為10㎜(不小于8㎜)。
根據(jù)中間板的厚度和型腔尺寸,參考設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦值,在中間板中開設(shè)5條直通式冷卻水道,直徑為10㎜,具體布局參間零件圖。
冷卻水道和外界的連接采用標(biāo)準(zhǔn)件水嘴連接。
3.9 注射機(jī)參數(shù)的較核
由于選用XS-ZY-250注射機(jī),其裝模高度在250-370之間而本模具的總高度是355.5,在裝模的范圍之內(nèi)。塑件在分型面上的投影面積為(112×82)×2=18638合186.38,而XS-ZY-250注射機(jī)的最大注射面積是500 cm2,也在合格的范圍內(nèi)。所以在前面的初選用XS-ZY-250注射機(jī)是符合本模具的要求的。
塑料底座模具畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
第4章 繪制裝配圖和零件圖
裝配圖是機(jī)械設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)意圖的反映,是機(jī)械設(shè)計(jì)、制造的重要技術(shù)依據(jù)。在部件和零件設(shè)計(jì)和制造及裝配時(shí),都需要裝配圖。本模具裝配圖表達(dá)了模具的工作原理、零件的安裝配合關(guān)系和各零件的主要結(jié)構(gòu)形狀以及裝配、檢驗(yàn)和安裝時(shí)所需要的尺寸和技術(shù)要求。
本套圖紙中還有一張型芯組件圖,表達(dá)了主型芯、鑲塊和動(dòng)模板之間的位置和配合關(guān)系。
零件圖是設(shè)計(jì)部門提交給生產(chǎn)部門的重要技術(shù)文件,它更具體的反映了設(shè)計(jì)者的意圖,表達(dá)了機(jī)械或部件對(duì)零件的要求(包括對(duì)零件的結(jié)構(gòu)要求和制造工藝的可能性、合理性要求等),是制造和檢驗(yàn)零件的依據(jù)。本套模具圖紙中詳細(xì)標(biāo)注了零件的各個(gè)尺寸和公差,位置公差和粗糙度等。
在設(shè)計(jì)中繪圖主要用計(jì)算機(jī)繪圖,使用的軟件主要有:Pro/Engineer、Auto CAD2002等。
在繪制塑件圖、裝配圖和零件圖時(shí),由于自己的水平有限,出了很多的錯(cuò)誤和標(biāo)注不合理的地方,經(jīng)過多次改正,不斷提高圖紙質(zhì)量。
第5章 注射件成型缺陷分析
模具設(shè)計(jì)制造完后,要進(jìn)行試模。由于設(shè)計(jì)存在的缺陷,可能會(huì)出現(xiàn)這樣那樣的問題,因此要根據(jù)具體的情況及時(shí)解決,不要在正式生產(chǎn)中產(chǎn)生類似的問題和缺陷。
以下表4注射模成型缺陷分析及解決方法。
表5.1注射塑件成型缺陷分析
序號(hào)
成型缺陷
生產(chǎn)原因
解決措施
1
制 制品形狀欠缺
1.料筒及噴嘴溫度偏低
2.模具溫度太低
3.加料量不足
4.注射壓力不足
5.進(jìn)料速度慢
6.鎖模力不夠
7.模腔無適當(dāng)排氣
8.注射時(shí)間太短,柱塞或螺桿回退時(shí)間太早
9.雜物堵塞
10.流道澆口太小,太薄、太長(zhǎng)
提高料筒及噴嘴溫度
提高模具溫度
增加料量
提高注射壓力
調(diào)節(jié)進(jìn)料速度
增加鎖模力
修改模具,增加排氣孔
增加注射時(shí)間
清理噴嘴
正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)
2
制品滋邊
1.注射壓力太大
2鎖模力過小或單向受力.
3.模具碰損或磨損
4.模具間落入雜物
5.料溫太高
6.模具變形或分型面不平
降低注射壓力
調(diào)節(jié)鎖模力
修理模具
擦凈模具
降低料溫
調(diào)整模具或磨平
3
熔合紋
明顯
1. 料溫過低
2. 模溫低
3. 擦脫模劑過多
4. 注射壓力底
5. 注射速度慢
6. 加料不