马达盖注塑模具设计Word格式.docx
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二、塑件的体积与质量的计算
该产品材料为ABS,查资料得知其密度为1.02~1.05g/cm3,收缩率为0.3%~0.8%。
利用PRO/E计算得塑件的体积V=4.894cm3
塑件质量:
M=Vρ=1.03g/cm3×
4.894cm3≈5.041g
三、注塑机的确定
根据原材料和塑料制件的各种参数,选定注射机的型号为:
XS-Z-60,其有关参数如下:
(参照教材表4.2)
注塑机的最大注塑量:
60cm3;
螺杆直径:
38mm
注射压力:
122MPa;
注射行程:
170mm
注射方式:
注塞式;
锁模力:
500KN
最大成型面积:
130cm3;
最大开合模行程:
180cm
最大模厚:
200mm;
最小模厚:
70mm
喷嘴圆弧半径:
R12mm;
喷嘴孔直径:
Ф4mm
注塑机拉杆空间:
190×
300/mm×
mm动、定模固定尺寸:
330×
440/mm×
mm
四、注射模设计
1、型腔的确定
该塑料结构简单,为了使模具与注射机的生产能力想匹配,提高生产效率和经济性,采用的是一模两腔
2、分型面的选择
分型面是决定模具结构形式的重要因素,它的设计要综合地考虑各方面的因数。
因为本塑件结构较简单,需内侧向抽芯,选择下图水平分型方式降低了模具的复杂程度,又便于成型后脱模,因此将塑件的分型面设计如下:
图1
3、浇注系统
(1)主流道的设计
查资料得XS—Z—60型注射机喷嘴有关尺寸为,喷嘴孔直径为d1=4mm,主流道球面半径为R1=12mm,球面配合高度为3~5mm,取其平均值4mm,主流到锥角为2~6度,取3度,模具主流道球面半径R=R1+(1-2)mm为11mm及小端直径d=d1+1mm为5mm,经换算取得主流道下端直径D=7mm。
为了使溶料顺利进入分流道可在主流道出料端设半径为r=1mm的圆弧过渡。
采用T8A制造,淬火硬度50HRC,表面粗糙度值小于0.8µ
m。
(2)分流道的设计
分流道的形状及尺寸应根据塑件的体积,壁厚,形状的复杂程度,注射速率,分流道长度等因素来确定。
本塑件的形状不算太复杂,熔料填充比较容易。
根据一模一腔的方式可知分流道的长度不算太长。
(2)浇口的设计
根据塑件的成型要求及塑件的形状,选用侧浇口较为理想浇口。
浇注系统结构如图
图2
4、成型零件的结构设计
(1)凹模:
塑件结构简单,故采用整体式凹模结构,如下图:
图3
(2)凸模采用镶拼式结构。
结构如图:
图4
5、成型零件工作尺寸部分尺寸计算:
由上面得知,零件材料为ABS,其收缩率S为0.3%~0.8%,取S=0.5%,产品为马达盖,外表面要求高,故取其精度为4级。
根据零件个尺寸查教材表3.9得∆1=0.38mm∆2=0.32mm∆3=0.20mm∆4=0.18mm∆5=0.12mm故型腔、型芯的计算步骤如下:
δ1=(1/3-1/4)∆1=0.095~0.127取δ1=0.100mm
δ2=(1/3-1/4)∆2=0.080~0.107取δ2=0.100mm
δ3=(1/3-1/4)∆3=0.050~0.070取δ3=0.060mm
δ4=(1/3-1/4)∆4=0.045~0.060取δ4=0.060mm
δ5=(1/3-1/4)∆5=0.030~0.040取δ5=0.004mm
型腔径向尺寸的计算:
Lm1=(1+s)Ls1=72.360+0.100
Lm2=(1+s)Ls2=52.260+0.100
Lm3=(1+s)Ls3=18.090+0.060
Lm4=(1+s)Ls4=1.0050+0.100
型芯径向尺寸的计算:
L'
m1=(1+s)L'
s1=70.350-0.100
m2=(1+s)L'
s2=50.250-0.100
m3=(1+s)L'
s3=16.080-0.060
L'
m4=(1+s)L'
s4=2.010-0.040
型腔深度Hm1=(1+s)Hs1=12.060+0.06
Hm2=(1+s)Hs2=5.0250+0.04
型芯高度H'
m1=(1+s)H'
s1=11.0550-0.060
H'
m2=(1+s)H'
s2=5.0250-0.040
6.导向机构设计
注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。
导柱导向机构用于动、定模之间开合模导向和脱模机构的运动反复系。
导柱导向通常由导柱与导套(或孔)的间隙配合组成,并呈滑动运动的导向机构,主要零件有导柱和导套。
7.脱模机构设计
注射成型没一循环中,塑件必须准确无误地从模具的凹模中或型芯上脱出,完成脱出塑件的装置称为脱模机构,也称顶出机构或脱模装置。
(1)脱模力的计算:
壳体形塑件脱模力通常按薄壁与厚壁两种类型考虑。
薄壁壳体形塑件系指塑件壁厚与其内孔直径之比小于1/20,即t/D≤1/20的塑件。
材料(ABS)的壁厚t为1mm,内孔直径为70mm,1/70=1/50<
1/20。
即塑件的脱模力可按公式Q=[2πEεtLcosφ(f-tgφ)/(1–u)k1]+10B(N)
计算。
式中:
Q——脱模力(N);
E——塑料的拉伸模量(Mpa);
ε——塑料成形的平均收缩率(%);
L——被包型芯的长度(mm),L=12mm;
t——塑件的壁厚(mm),t=1mm;
U——塑料的泊松比;
φ——脱模斜度(º
),φ=0;
f——塑料与钢材之间的摩擦系数;
B——塑件在与开模方向垂直的平面上投影面积(cm2)),当塑件底部上有通孔时,10B项视为零;
k1——有f和φ决定的无因次数,可由下式计算,k1=1+fsinφcosφ
查资料得ABS塑料的某些性能,取得E为0.89x10Mpa,ε为0.5%,u为0.47,f为0.23。
计算k1为1,因底部有通孔,所以10B项可视为零。
即Q=2πx0.89x10x0.005x1x12x1x(0.23-0)/(1-0.47)x1
=146N
(2)、脱模结构的设计。
该零件存在有孔,采用内侧抽芯,且分型面较为简单,故采用斜滑块来完成侧抽芯与推出装置。
8.模温调节与冷却系统的设计
塑料注射模温度调节能力的好坏,直接影响到塑件的质量,而且也决定着生产效率的高低,塑件在型腔内的冷却力求做到均匀、快速,以减少塑件的内应力,使塑件的生产做到优质高效率。
(1)温度调节系统的作用
温度调节系统在模具中的作用是至关重要的,尤其对厚壁塑件和平整度有要求的大型薄壁塑件来讲更为重要。
1.温度调节系统的要求质量优良的塑件应满足以下六方面的要求,即收缩率小,变形小,尺寸稳定,冲击强度高,耐应力开裂性好和表面粗糙度低。
1)低的模温可以减少塑料制件的成型收缩率。
模温均匀,冷却时间短,注射速度快一,
可以减少塑件的变形。
其中均匀一致的模温尤为重要,但是由于塑件形状复杂,壁厚不一样,充满顺序先后不同,常出现冷却不均匀的情况。
为了改善这一情况,可将冷却水先通入模温
最高的地方,在冷得快的地方通温水,慢是地方通冷水,使模温均匀,塑件各部位能同时凝固,这不仅提高了制品质量,也缩短了成型周期,但由于模具结构复杂,要先达到理想的调温往往是困难的
2)对于结晶型塑料,为了使塑件尺寸稳定,应该提高模温,使结晶在模具内尽可能的达到
平衡,否则塑件在存放和使用过程中由于后结晶会早晨尺寸和力学性能的变化(特别是玻璃化温度低于室温的聚烯烃类塑件),但模温过高对制品性能也会产生不好的影响.
3)结晶型塑料的结晶度还影响塑件在溶剂中的耐应力开裂能力,结晶度越高,该能力越低,故降低模温是有利的.但是对于聚碳酸酯一类的高粘度非结晶型塑料,耐应力开裂能力和塑件的内应力关系很大,堵提高冲模速度,减少补料时间并采用高模温是有利的.
(2)模温对塑件质量的影响:
热塑性塑料熔体注入型腔后,释放大量热量而凝固.不同的塑料品种,需要模腔维持在某一适当温度.模温对塑件质量的影响主要表现在如下六个方面.
1、改善成形性每一种塑料都有其湿度的成形模温,在生产过程中若能始终维持相适应的模温则其成形性可得到改善,若模温过低,会降低塑件熔体流动性,使塑件轮廓不清,甚至充模不满;
模温过高,会使塑件脱模时和脱模后发生变形,使其形状和尺寸精度降低。
2.成形收缩率利用模温调节系统保持模温恒定,能有效减少塑料成型收缩的波动,提高塑件的合格率。
采用允许的的模温,有利于减少塑料的成形收缩率,从而提高塑件的尺寸精度。
并可缩短成形周期,提高生产率。
3.塑件变形模具型芯与型腔温差过大,会使塑件收缩不均匀,导致塑件翘曲变形。
尤以壁厚不均和形状复杂的塑件为甚。
需采用合适的冷却回路,确保模温均匀,消除塑件翘曲变形。
4.尺寸稳定性对于结晶性塑料,使用高模温有利于结晶过程的进行,避免在存放和使用过程中,尺寸发生变形;
对于柔性塑料(如聚烯烃等)采用低模温有利用塑件尺寸稳定。
5.力学性能适当的模温,可使塑件力学性能大为改善。
例如,过低模温,会使塑件内应力增大,或产生明显的熔接痕。
对于粘性大的刚性塑料,使用高模温,可使其应力开裂大大的降低。
6.外观质量适当提高模具温度能有效地改善塑件的外观质量。
过低模温会使塑件轮廓不清,产生明显的银丝、云纹等缺陷,表面无光泽或粗糙度增加等。
(3)冷却时间的确定
注射模实质是一种热交换器.确定恰当是热交换(冷却)时间,是模具设计者的重要任务.为此,首先分析影响冷却时间的因素.
影响冷却时间的因素:
1.模具材料从机械强度出发,通常选钢材为模具材料。
如果考虑材料的冷却效果时,则热导率愈高,从熔融塑料吸收热量愈迅速,冷却得愈快。
2.冷却介质温度及流动状态一般采用常温水进行冷却。
以冷却水出、入口温差小为好,一般控制在5℃以内。
冷却水在通道中的流速,以尽老能高为好,其流动状态湍流为佳,即雷诺准数为Re>10为宜。
因为湍流的热传递效率为层流的10~20倍。
3.模塑材料塑料的热性能,对冷却时间具有重大影响。
4.塑件厚度塑件壁厚越厚,传热阻力越大,所需冷却时间越长。
通常冷却时间与塑件的厚度平方成正比。
5.冷却回路的布置成型腔周围冷却回路的分布状态,即冷却回路距型腔的距离和通道之间的间隔,对冷却时间也有影响。
6.模具温度系指与塑料接触的模腔表面温度。
它直接影响到塑料熔体在模腔中的冷却速度。
选择合适的模温会缩短成形周期,提高塑件质量,减少废品率。
为了满足塑料对模温的要求,现代化生产技术多采用模具恒温器,以闭路循环冷却介质对模温进行控制。
在注射过程中,塑件的冷却时间,通常是指塑料熔体从充满模具型腔起到可以开模取出塑件时止的这一段时间.这一时间标准常以制品已充分固化定型热切具有一定强度和刚度为准,这段冷却
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