听筒下壳注塑模具Word文档下载推荐.docx
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多色注塑等;
向高效率、高自动化和节约能源、降低成本的方向发展。
叠模的大量制造和应用,水路设计的复杂化、装夹的自动化、取件全部自动化。
B.国外模具工厂运行的现状介绍
21世纪模具制造行业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化。
追求的目标是提高产品质量及生产效率,缩短设计周期及制造周期,降低生产成本,最大限度地提高模具制造业的应变能力,满足用户需求。
C.我国模具的发展现状
虽然中国模具工业在过去十年中取得了令人瞩目的发展,但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。
例如,精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较底,CAD/CAE/CAM技术的普及率不高,许多先进的模具技术应用还不够广泛等。
特别在大型精密、复杂和长寿命模具技术上存在明显差距。
这些类型模具的生产能力也不能满足国内需求.因而需要大量从国外进口。
但最根本的差距是观念.即质量观念!
第一是质量、第二还是质量。
质量是企业生存的基石。
特别要注意的是:
低成本不意味着低质量,低成本、低质量永远换不来大市场,质量就是最大的效益、就是最大的效率。
2总体方案设计
首先是对塑件进行测绘。
由于该塑件大都为曲面实际测量有一定困难所以采用多次取断面进行测量的方法。
测绘好后用Pro/E软件进行三维造型。
主要采用拉伸、旋转、扫描、混合及薄壁等步骤造型。
造型结束后进行模具设计。
考虑到生产批量和经济效益,还有塑件的精度等级本模具采用一模两腔。
下面选择注塑机,主要从注射量、锁模力等方面进行考虑。
要确保塑件及浇注系统所需的注射量不超过注射机最大容量的80%。
接着对各个系统进行设计,首先是浇注系统。
浇注系统分为主流道、分流道、浇口、冷料穴等。
主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线应在同一条直线上。
另外由于主流道与高温高压的熔融塑料接触所以外面要加个浇口套。
浇口套要进行淬火处理,这样可以延长模具的使用寿命。
分流道的半径与塑料种类和所需熔融塑料的体积有关,一般直径为6~10mm。
本模具设计取6mm。
主流道与分流道采用圆角过渡,这样可以减小料流转向过渡时的阻力。
分流道的布置要均匀处理,确保熔融塑料由主流道到各分流道的距离相等。
分流道表面不必很光,可以使熔融塑料的冷却皮层固定,有利于保温。
分流道与浇口采用圆弧过渡,有利于熔料的流动及填充。
浇口主要有两个作用,一是起控制作用,二是压力撤销后封锁型腔,不产生倒流。
冷料穴主要是避免冷料进入型腔影响塑件的质量和堵塞浇口。
拉料杆主要是保证浇注系统的凝料从定模浇口套中拉出,留在动模一侧,便于取出。
接着是排气系统的设计。
本模具采用间隙排气。
利用分型面的配合间隙自然排气。
下面是推出机构的设计。
推动的动力来源有手动推出、机动推出和液压与气动推出机构。
本模具设计采用注射机的开模动作驱动模具上的推出机构,实现塑件的自动脱模。
接着是推出机构的设计。
本模具设计采用塑件留在动模,要保证塑件不应推出变形或损坏,还要保证塑件的良好外观和结构可靠。
2.1塑件的测绘
塑件为电话机听筒下盖,材料为ABS,用游标卡尺对零件进行测绘。
我们最终所需要加工得到的是制造此零件的模具型腔,而我们所取的塑件是模具生产出来的千千万万个塑件中的一个,由于制造的原因,塑件在出模后不可避免的会产生一定的变形,因此对该零件的测量数值需要进行分析处理。
如对塑件较大尺寸误差的进行修正,对相同形状处所测不同尺寸的取均值进行圆整,然后绘出零件的草图。
由于条件限制所以采用多次取断面进行测量的办法。
量具:
游标卡尺(0~300、0.02),曲线测量仪等
注意做到以下几点:
a.测绘过程中必须把被测物体放在工作平面上;
b.采用多次测量求平均值;
c.正确地读取数据。
测量的主要尺寸如下图:
(a)主视图
(b)俯视图
(c)左视图
图2-1塑件的测绘
2.2塑件的造型
零件测绘草图出来以后,应该根据零件的测绘图,对零件的进行三维造型。
三维造型可以选用Pro/E软件,三维造型的所有参数与测绘的数据一致。
首先打开三维软件Pro/E,进入零件设计界面,点击
拉伸命令,向两边进行拉伸,接着用
旋转,
扫描,
混合,
造型等命令绘制三维图形,由于塑件是电话听筒上下盖所以还要进行薄壁
处理。
由于该塑件大都是曲面所以三维造型有一定的困难。
要正确的绘制出该塑件的造型图必须熟练掌握Pro/E的绘图命令。
由Pro/E软件的计算功能得塑件尺寸为:
该塑件外形尺寸为195mm×
48.5mm×
32mm,制品投影面积约为99cm2,体积约为3.18×
104mm3
根据上述的方法绘制的制品的零件图如下:
塑件的三维造型如图2-2所示:
(a)
(b)
图2-2塑件的三维造型
2.3塑件的材料选择与分析
A.塑件的材料选择
a.ABS:
高流动性,便宜,适用于对强度要求不太高的部件(不直接受到冲击,不承受可靠性测试中结构耐久性测试的部件),如听筒内部的支撑架(Keypadframe,LCDframe)等。
PC+ABS:
流动性好,强度不错,价格适中。
PC:
高强度,贵,流动性不好。
适用于对强度要求较高的外壳。
b.在材料的应用上需要注意以下两点:
避免一味减少强度风险,什么部件都用PC料而导致成型困难和成本增加;
在对强度没有完全把握的情况下,模具评审时应该明确告诉模具供应商,可能会先用PC+ABS生产T1的产品,但不排除当强度不够时后续会改用PC料的可能性。
这样模具供应商会在模具的设计上考虑好收缩率及特殊部位的拔模角。
通常外壳都是由上、下壳组成,理论上上下壳的外形可以重合,但实际上由于模具的制造精度、注塑参数等因素的影响,造成上、下外形尺寸大小不一致,即面刮(面壳大于底壳)或底刮(底壳大于面壳)。
可接受的面刮<
0.15mm,可接受底刮<
0.1mm。
在无法保证零段差时,尽量使产品的面壳大于底壳。
因此,该塑件选择ABS材料。
B.塑件的材料分析
ABS:
acrylonitrile-butadiene-styrenecopolymer丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,属于热塑性材料。
使用性能:
综合性能较好,冲击韧性、机械强度一般,尺寸稳定,耐化学性、电性能良好,易于成形和机械加工。
成型性能:
a.无定性材料,流动性中等,比聚苯乙烯、AS差,但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好,溢边值为0.04毫米左右。
b.吸湿性强,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须经长时间的预热干燥。
c.成型时易取高料温、高模温,但料温过高易分解(分解温度为≥250℃)。
对于精度较高的塑件,模温宜取50℃~60℃,对光泽、耐热塑件,模温宜取60℃~80℃。
注塑压力高于聚苯乙烯。
用柱塞式注射机成型时,料温为180℃~230℃,注射压力为1000~1400kgf/cm3。
用螺杆式注射机成型时,料温为160℃~220℃,注射压力为700~1000kgf/cm3。
2.4塑件尺寸精度
塑件的尺寸精度一般是根据使用要求确定的,但还必须充分考虑塑料的性能及成型工艺的特点。
由于该塑件是作为电话设备,要求其外表面光滑,既不会在使用过程中对人造成伤害,还要必须考虑其外形的美观。
因此该塑件取精度等级为3级。
2.5模具材料的选择
塑料模具结构比较复杂,组成一套模具的零件数目较多,而且由于各零件在工作中所处的地位、作用不同,对材料的性能要求也不同。
总的说来,用于制作塑料模具的材料,在质量上首先要求具有一定的硬度和耐磨性,其次是有一定的强度和韧性,再次是易于加工。
因此,应根据模具的结构、性能要求和使用条件、模具的制造方法,合理地选用模具材料。
根据文献[5]中的P546,模具中各个零件的材料选择如下:
.导向零件的材料选择包括导套和导柱,由于在开、合模时有相对运动,成型过程中要承受一定的压力,或偏载负荷,因此要求表面耐磨性好,心部具有一定的韧性,本设计中的导向零件选用T8A,经过渗碳淬火后表面硬度应达到50-55HRC;
.浇注系统零件的材料选择包括浇口套,拉料杆等,要求具有良好的耐磨表面、耐蚀性和热硬性,本设计中的浇注系统零件选用T8A,经过渗碳淬火后表面硬度应达到50-55HRC;
.顶出机构零件的材料选择包括推杆和复位杆,要求表面耐磨性好,并具有足够的机械强度,本设计中推杆选用45钢,淬火处理后表面硬度达到40-45HRC;
复位杆选用T8A,淬火处理后表面硬度达到50-55HRC;
.模体零件的材料选择包括各种模板、推板、固定板、垫块等,这些零件要求具有足够的机械强度,在本设计中选用45钢,经淬火处理后表面硬度达到40-45HRC,可满足上述要求;
.定位零件的材料选择包括定位圈和螺钉,要求其具有足够的机械强度,耐磨性好,考虑上述要求,定位圈选用T8A,并表面淬火使硬度达到50-55HRC;
螺钉选用45钢。
2.6脱模斜度
脱模斜度主要是为了便于脱模。
塑件沿脱模方向常用的斜度值对热塑性塑件为0.5°
~3°
,热固性酚醛压制件取0.5°
~1°
。
脱模斜度的大小与塑件的形状,脱模方向的长度,塑件表面质量有密切关系。
热塑性塑料在脱模时有较大的弹性,即使是较小的脱模斜度,也可以顺利脱模。
但为了减小脱模阻力,一般在产品没有特殊要求的条件下,选用尽可能大的脱模斜度。
较深的孔,其两端尺寸公差又较小时,可以用推板、推管等进行强制脱模。
但型芯的表面必须做成镜面,而且要有不低于52HRC的硬度。
塑料的性质不同(指硬度、表面摩擦系数、弹性等),所必须的脱模斜度也不同,一般规律为:
a.硬质塑料需比软质的脱模斜度大;
b.塑件的壁厚大时,成形收缩大,脱模斜度要大;
c.形状复杂的部分要比形状简单的部分有较大的脱模斜度;
d.型腔的深沟槽部分——如加强筋、突脐,需要较大脱模斜度。
一般选取3°
~5°
由于塑件冷却后产生收缩,会使塑件紧紧地包住模具型芯、型腔中突出的部分,为了使塑件易于从模具内脱出,在设计时必须保证塑件的内外壁具有足够的脱模斜度。
由于目前还没有比较精确的脱模斜度计算公式,在选择脱模斜度时,主要还是参照经验数据,根据ABS材料的性质在设计中选用2.5°
的拔模斜度。
2.7型腔数目的确定
型腔数越多时,精度也相对地降低。
这不仅由于型腔加工精度的参差,也由于熔体在模具内的流动不匀所致。
所以精密塑件尽量不用多腔模形式。
按照SJ/T10628—95标准中规定的1、2级超精密级塑件,宜一模一腔,当尺寸数目少时可以一模二腔。
3、4级的精密级塑件,宜一模四腔以内。
从塑件尺寸精度考虑,由于该塑件精度等级为3级所以型腔数目应控制在四腔以内。
由于本电话听筒下盖结构比较复杂,所以采用一模二腔。
2.8注射机的选择
由于型腔数目与所使用的注射机的参数有关,而工厂里的注射机的规格又是确定的,根据文献[5]中的P574,下表为XS-ZY-125型注射机的参数:
螺杆直径
42mm
最大注射容量125g
注射压力110MP
锁模力900kN
最大注射面积320cm
最大模具厚度300mm
最小模具厚度200mm
模板最大距离600mm
模板行程300mm
喷嘴圆弧半径12mm
喷嘴孔径
mm
喷嘴移动距离210mm
定位孔直径
顶出:
两侧孔径
mm孔距230mm
顶出形式两侧顶杆,机械顶出
3具体设计说明
3.1分型面的确定
A.分型面的确定要遵守以下原则:
a.分型面塑件应尽可能留在动模或下模,以便从动模或下模顶出,简化模具结构。
b.分型面塑件留于动模时,应考虑最简顶出形式,简化模具结构。
c.塑件有侧抽芯时,应尽可能放在动模或下模部分,避免定模或下模侧抽芯。
d.塑件有多组抽芯时,应尽量避免长端侧抽芯。
e.头部有圆弧的塑件,采用圆弧部分分型会损伤塑件外观。
一般应选择在头部下端分型。
f.一般塑件分型面的选择,应考虑到塑件的外观,尽量避免塑件表面留有分型痕迹。
g.有同心度要求的塑件,应尽可能将型腔设在同一分型面上。
h.一般分型面应尽可能设在塑料流动方向的末端,以利于排气。
本模具设计分型面选择塑件的下平面,如下图所示:
图3-1分型面位置
B.初步确定了分型面后,用Pro/E软件建立分型面。
主要有以下几个步骤:
a.首先打开Pro/E,调入模具参考模型,在菜单栏中选取【新建】——【制造】——【模具型腔】——【装配】,装配已画的零件图。
b.设置收缩率,在菜单管理器中选取【收缩】——【按尺寸】——【设置/复位】——【所有尺寸】输入ABS的平均收缩率0.005,单击完成。
c.设计毛坯工件,在菜单管理器中选取【模具模型】——【创建】——【工件】——【手动】单击确定。
选择【创建特征】,在菜单管理器中选取【实体】——【加材料】——【拉伸】——【实体】——【完成】进入草绘部分进行绘制。
d.设计分型面,利用菜单管理器中【分型面】的子选项进行分型面的创建和修改。
C.分型弹簧的设计
由于本设计采用的双分型面结构,所以在模具分型时必须要注意几个点,一是第一次分型的位置,二是第二次分型的位置,以及定模板位置的固定。
在这里首先应确定第一次分型面的位置。
所以采用了弹簧来促使第一次分型在定模板与定模垫板之间。
其结构如下图:
图3-2弹簧结构图
弹簧的参数如下:
簧丝的直径d=4m
弹簧的外径D=38mm
簧的内径D
=30mm
簧的有效圈数n=5
簧的节距t=10mm
圈数n
=2.5
得弹簧的计算参数为:
自由高度H
=nt+(n
-0.5)d=5
10+(2.5-0.5)
4=58mm
3.2浇注系统的设计
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3.3主流道的设计
主流道为从注射机喷嘴开始到分流为止的熔融塑料的流动通道。
它与注射机喷嘴在同一直线上。
本模具设计采用浇口套的形式镶入模板中。
如下图所示。
为防止浇口套被注射机喷嘴撞伤,应采取淬火处理使其具有一定的硬度。
主流道的基本尺寸通常取决于两个方面:
第一个方面是所使用的塑料种类,所成型的制品质量和壁厚大小。
关于主流道的基本尺寸的选定参考下表:
表3-1主流道直径参考表
制品质量/g
D/mm
R/mm
0~20
3
0.5
20~40
4
1
40~150
5
150~300
6
2
300~500
8
500~1500
10
图3-3主流道几何关系
第二个方面,注射机喷嘴的几何参数与主流道尺寸的关系,如图所示。
a)与喷嘴接触的始端直径与喷嘴直径的关系为
D=d+(0.5~1)㎜=4+1=5㎜;
b)球面凹坑半径R2=R1+(1~3)㎜=12+2=14㎜
半锥角α=2°
~4°
取2°
;
c)尽可能缩短主流道的长度L
图3-4浇口套与注塑机喷嘴关系
为防止注射机喷嘴与浇口套两部分相接触处由于有间隙而产生的溢料,浇口套的球半径应比喷嘴的球半径大2mm~5mm,主流道的小端尺寸应比喷嘴孔尺寸稍大,这样可以使喷嘴与浇口套对位容易。
本模具设计采用的注射机是XS-ZY-125,其喷嘴球径为12mm,取浇口套的球半径为14mm。
另外,为使浇口套中的塑料容易脱离主流道,应设有脱模斜度,这个斜度一般最小不小于1°
,最大不超过4°
主流道的脱模斜度不能过大,否则在注塑时会产生涡流和流速过慢等现象。
主流道应保持光滑的表面,避免留有影响塑料流动和脱模的尖角毛刺等。
3.4分流道的设计
分流道是指主流道与浇口(进料口)之间的一段通道。
分流道的表面不必要求很光,因为分流道表面不很光滑,能使熔融塑料的冷却皮层固定,有利于保温。
分流道的截面宜采用梯形及圆形截面,其作用是通过流道截面及方向变化,使熔料能平稳地转换流向注入型腔。
设计时,分流道应平衡布置,特别是对于多型腔模具,应尽量使其布置均衡,使熔料几乎能同时到达每个型腔的进料口。
并且,分流道截面积应为各进料口截面积之和,各分流道的截面积和长度应与塑件相适应,即大塑件取大截面短流道,小塑件取小截面长流道,以保证成型不同形状和重量的塑件时所有型腔能同时充满。
本模具设计中所有型腔体积相同,所以分流道设计采用等截面和等距离。
如果各型腔体积形状不相等,则分流道设计必须在流速相等的条件下,采用不等截面来达到流量不等,这样也可以达到同时填充的目的。
同时,还要用改变流道长度的办法来调节阻力大小,以保证各个型腔同时填充。
本设计中,分流道的排列方式是H形排列,以保证所有型腔同时充满。
根据文献[5]的P561,分流道直径计算如下:
分流道直径
(3-6)
式中D——主流道的大端直径
常用分流道尺寸,根据文献[5]中的P561,可从下表中查出,
所以选择
表3-2常用分流道系列尺寸
d(mm)
12
3.5浇口的设计
浇口是连接分流道与型腔的一段细短通道。
它的作用是增加和控制塑料进入型腔的流速并封闭装填在型腔内的塑料,以保证充填实,确保制品质量。
浇口类型的选择取决于制品外观的要求、尺寸和形状的制约以及所使用的塑料种类等因素。
浇口的截面积一般为分流道截面积的3%-9%,截面形状多为矩形或圆形,浇口的长度约为1-1.5mm。
在设计浇口时,应取较小值,以便在试模时加以逐步修正。
3.5.1浇口主要有以下三种结构:
.直浇口熔料直接从主流道流入型腔顶部,其优点是流程短,排气顺畅、流量大,缺点是去除浇口较困难,且在浇口处易产生气泡、缩孔等,仅适用于单型腔注射模,不宜用于平薄及易变形塑件;
.侧浇口浇口可随意选择进料位置,浇口的宽度及深度在试模后可加深、加宽便于修正,适用于多型腔中小型各种塑件,能大大提高生产效率,去除浇口方便,但流程长,易产生气泡,影响塑件质量;
.点浇口制造方便,去除浇口时易损伤塑件,浇口也易磨损,流动阻力大,仅适用于小批量生产的塑件和流动性好的塑料。
根据上述的各种浇口的优缺点,结合本设计所采用的型腔数,选用侧浇口最适合。
本模具设计采用潜伏式浇口。
潜伏式浇口的优点在于:
第一,制品分型面处不会留有进料口的疤痕;
第二,当制品经冷却固化后从模具中被推顶出来时,浇口会被自动切断,无须后处理。
第三,由于潜伏式浇口可开设在制品表面见不到的筋、柱上,所以在成型时,不会在制品表面留有由于喷射带来的喷痕和气纹等问题。
3.5.2在选择浇口位置时应遵循如下原则:
a.避免制件上产生喷射等缺陷浇口的尺寸比较小,如果正对着一个宽度和厚度都比较大的充填空间,则高速的塑料熔体通过浇口注入型腔时,将受到很高的剪切应力,会产生喷射和蠕动(蛇形流)等现象,形成塑料制品内部和表面的缺陷。
同时喷射还会使型腔内空气难以排除,造成塑件内有空气泡,甚至在某角落出现焦痕。
避免喷射有两种方法,一是加大浇口截面尺寸,降低熔体流速;
二是采用冲击型浇口,改善塑料熔体流动状况。
b.浇口应开设在塑件截面最厚处当塑件壁厚相差较大时,在避免喷射的前提下,浇口开设在塑件截面的最厚处,以利于熔体流动、排气和补料,避免产生缩孔或表面凹陷。
c.有利于型腔排气在浇口位置确定以后,应在型腔最后充填处或远离浇口的部位,开设排气槽;
或利用分型面、推杆间隙等模内的活动部分排气。
d.考虑塑件使用时的载荷状况(受力状况)通常浇口位置不能设置在塑件承受弯曲载荷或受冲击力的部位,原因在于塑件浇口附近残余应力大,强度差,一般能承受拉应力,不能承受弯曲应力和冲击力。
e.减少或避免塑件的熔接痕,增加熔接牢度塑料熔体流动前沿的汇合处常会形成熔接痕,导致该处强度降低。
f.考虑浇口位置和数目对塑件成型尺寸的影响平板形塑件翘曲变形的原因在于垂直和平行于流动方向上的收缩率不同而致。
如改用多点浇口或平缝式浇口,则可有效地克服这种翘曲变形。
g.防止将型芯或嵌件挤歪变形对于有细长型芯的圆筒形塑件,或有嵌件的塑件,应避免偏心进料,以防止型芯或嵌件被挤压移位或变形,导致塑件壁厚薄不均,或塑件脱模损坏。
3.5.3采用MoldFlow软件对本模具进行分析
对于任何注塑成型来说,最重要的是控制塑料在模具中的流动方式。
制品的许多缺陷
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