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第三章模具结构尺寸的设计计算
3.1型腔尺寸的计算…………………………………………………13
3.2型芯尺寸的计算…………………………………………………14
第四章模架的选择
4.1初选注射机………………………………………………………15
4.2选择标准模架……………………………………………………16
第五章注射机的校核
5.1开模行程的校核…………………………………………………175.2模具在注射机上的安装………………………………………18
第六章推出机构的强度校核
6.1推板压力的校核………………………………………………18
6.2推板强度的校核…………………………….........18
第七章模具特点和工作原理
7.1模具的特点…………………………………………………18
7.2模具的工作过程……………………………………19
设计小结…………………………………………………………………20
参考文献…………………………………………………………………20
一、前言
塑料模具课程设综合实训是在具备了机械制图,公差与技术测量,材料与热处理,机械设计基础,机械制造技术,塑料模具设计,机械与自动化,数控加工技术等必要的基础知识与专业知识的基础上进行的。
本次课程设计课题来源于生产实际,应用广泛,但成型难度相对较难,模具结构相对复杂,对我们初学模具设计的学生是一个很好的考验。
它能加强对塑料模具成型原理的理解,同时锻炼对塑料成型模具的设计和制造能力。
本次设计以支架注塑模具为主线,综合了成型工艺分析,模具结构分析,最后是模具的设计计算等一系列模具设计的所有过程。
能很好的达到学以致用的效果。
在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤,模具设计中常用的公式、数据、模具结构与零部件。
把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来,所谓学以致用。
在设计中除使用传统方法外,同时使用了AutoCAD、UG等软件。
由于实际经验和理论技术有限,设计的错误和不足之处在所难免,希望各位老师和同学批评指正。
1.塑料件的工艺分析
该材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS塑料),塑料支架图如下:
1.1塑料成型工艺性
ABS丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物化学和物理特性ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。
每种单体都具有不同特性:
丙烯腈有高强度、热稳定性与化学稳定性;
丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性;
苯乙烯具有易加工、高光洁度与高强度。
从形态上看,ABS是非结晶性材料。
三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物,一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相,另一个是聚丁二烯橡胶分散相。
ABS的特性主要取决于三种单体的比率以与两相中的分子结构。
这就可以在产品设计上具有很大的灵活性,并且由此产生了市场上百种不同品质的ABS材料。
这些不同品质的材料提供了不同的特性,例如从中等到高等的抗冲击性,从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。
ABS材料具有超强的易加工性,外观特性,低蠕变性和优异的尺寸稳定性以与很高的抗冲击强度。
注塑模工艺条件干燥处理:
ABS材料具有吸湿性,要求在加工之前进行干燥处理。
建议干燥条件为80~90C下最少干燥2小时。
材料温度应保证小于0.1%。
熔化温度:
210~280C;
建议温度:
245C。
模具温度:
25…70C。
(模具温度将影响塑件光洁度,温度较低则导致光洁度较低)。
注射压力:
500~1000bar。
注射速度:
中高速度。
典型用途汽车(仪表板,工具舱门,车轮盖,反光镜盒等),电冰箱,大强度工具(头发烘干机,搅拌器,食品加工机,割草机等),机壳体,打字机键盘,娱乐用车辆如高尔夫球手推车以与喷气式雪撬车等。
1.2塑件的结构工艺性
1.2.1塑件的分析
从零件图上分析,该零件总体形状为回转体,在一个直径为50mm高为30mm的圆柱中间有一个直径为26mm高为25mm和一个直径为42mm高为5mm的台阶孔,然后留壁厚1.5mm。
该塑件有凹槽,因此,模具设计时必须设置侧向分型抽芯机构,该零件属于中等复杂程度。
1.2.2塑件的尺寸精度分析
该塑件所有尺寸的精度为IT14级,对塑件的尺寸精度要求不高,对应的模具相关零件的尺寸可以保证。
从塑件的壁厚上来看,高塑件的所有壁厚均匀,均为1.5mm,有利于塑件的成型。
1.2.3塑件的表面质量分析
由实际用途可知,对该塑件表面没有什么要求,故比较容易实现。
综合以上分析,注射时在工艺参数控制的好的情况下,零件的成型要求就可以得到保证。
1.3明确塑件生产批量
该塑件要求大批量生产。
1.4估算塑件的体积和质量
按照塑件各部分体积近似计算:
V1=3.14×
9×
36×
3=3052.08
V2=3.14×
30×
7.5×
11=7771.5
V3=3.14×
4=4069.44
V4=3.14×
50×
12.5×
12=23550
V5=3.14×
21×
5=6923.7
V6=3.14×
13×
25=13266.5
故塑件的体积为:
V=3025.08+7771.5+4069.44+23550-6923.7-13266.5=18225.82㎜
塑件的质量为:
M=q×
v=1.06×
18.23=19.3238
1.5分析塑件的成型工艺参数
干燥处理:
建议干燥条件为80-90摄氏度下最少干燥2小时,材料温度应保证小于0.1摄氏度。
融化温度:
210-280摄氏度;
240摄氏度。
模具温度:
50-70摄氏度。
模具温度将影响塑件光洁度,温度较低则导致塑件光洁度较低。
注塑压力:
50-70MP.注塑速度:
中等速度。
根据塑件形状与尺寸的采用一模一腔的模具结构,考虑外形尺寸与注射时所需的压力情况,参考模具设计手册初选螺旋式注射机:
XS-Z-60.
2确定模具结构与模架的选择
2.1确定成形方法
塑件采用注射成型法生产。
因为该产品设计为大批量生产,故毕业的模具需要有较高的注塑效率,浇注系统要能够自动脱模,此外为保证塑件表面质量采用潜伏浇口,且因为塑件有凹槽,故采用侧型芯滑块与斜导柱等机构进行抽芯分型。
2.2确定型腔数量与布局形式
该塑件在注射时采用一模一件,与模具需要一个型腔。
综合考虑浇注系统,模具结构的复杂程度等因素拟定采取下图型腔排列方式。
2.3分型面的设计
2.3.1分型面的设计原则
分型面是注射模中用以取出塑件或浇注系统凝料的可以分离的接触表面,是决定模具结构形式的重要因素。
它影响到模具结构的复杂程度,也关系到塑件的成型质量。
故选择分型面时,应考虑以下基本原则:
1.分型面应选在塑件外形的最大轮廓处
2.分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模。
3.分型面的选择应保证塑件的精度要求。
4.分型面的选择应满足塑件的外观质量要求。
5.分型面的选择要便于模具的加工制造。
6.分型面的选择应有利于排气。
2.3.2确定分型面
综上述原则,最后确定分型面的位置如下图:
2.4浇注系统的设计
2.4.1浇注系统的形式
浇注系统是指熔融塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所流经的通道,分普通浇注系统和热流道浇注系统两种形式。
它的设计合理与否对塑件的性能、尺寸、外部质量与模具结构、塑件的利用率等有较大的影响。
所以在设计时应考虑其设计原则:
1.了解塑件的成型性能。
2.尽量避免或减少产生熔接痕。
3.有利于型腔中气体的排出。
4.防止型芯的变形和嵌件的位移。
5.尽量采用较短的流程充满型腔。
6.流动距离比的校核。
综上所述,最后确定浇注系统的形式:
采用普通浇注系统,由于一模一腔,无须设计分流道。
2.4.2主流道的设计
根据《塑料模具设计手册》初步XS-Z-60型注射机喷嘴的有关尺寸:
喷嘴前端孔径:
d=ø
4㎜
喷嘴前端球面半径:
R0=12㎜
根据模具主流道与喷嘴的关系:
R=R0+(1~2)㎜
d=d0+(0.5~1)㎜
取主流道球面半径:
R=13㎜
取主流道的小端直径:
5㎜
为了便于将凝料从主流道中拔出,将主流道设计成圆锥形,其斜度为2~6°
,取4,经换算得主流道大端直径为D=ø
8㎜。
2.4.3分流道的设计如图
2.4.3.1分流道的形状和尺寸
分流道的形状和尺寸应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速度、分流道的长度等因素来确定。
本塑件的形状不复杂,熔料填充型腔比较容易。
根据型腔的排列方式可知分流道的形状长度较短,为了便于加工起见,选用截面形状为半圆形分流道,查塑件模具设计手册得R=2.5㎜。
2.4.3.2分流道与模具接触的外层塑料迅速冷却,只有部的熔体流动状态比较理想,因此分流到表面粗糙度要求不太低,一般Ra取1.6um左右,这可增加对外层塑料熔体的阻力,使外层塑料冷却皮层固定,形成绝热层。
2.4.4浇口的设计
根据塑件的成型要求与型腔的排列方式,选用潜伏式浇口较为理想,如下图所示。
设计时在模具结构上采用瓣合式型腔,潜伏式浇口锥角取10°
~20°
查《塑料模具设计手册》选尺寸为ø
1㎜,试模时修正。
2.4.6脱模原理
制品为支架,该模具采用侧轴芯机构来实现分型动作。
工作原理
模具分流道与侧浇口开设在凸模上,并有支架凸翼腔底进料。
开模时滑块带动侧轴芯一起抽出,最后有椎板推出塑件制品。
3模具结构尺寸的设计计算
为了降低模具加工难度和制造成本,在满足塑件使用的前提下,采用较低的尺寸精度。
塑件精度等级与塑料品种有关,根据塑料的收缩率的变化不同,塑料的公差精度分为高精度、一般精度、低精度三种。
塑料制件公差表:
表3-1精度等级与公差数值
基本尺寸∕㎜
精度等级
1
2
3
4
5
6
7
8
公差数值∕㎜
—3
0.04
0.06
0.08
0.12
0.16
0.24
0.32
0.46
3—6
0.05
0.07
0.14
0.18
0.28
0.36
0.56
6—10
0.10
0.20
0.40
0.64
10—14
0.09
0.22
0.44
0.72
14—18
0.48
0.80
18-24
0.11
24—30
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