模具毕业设计27挡板注射模设计Word文档下载推荐.docx
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3.3分型面的设计..................................................9
1绪论
由于现代注塑模技术的快速发展以及计算机技术的应用,我国工业生产中的模具已经成为生产各种工业产品不可缺少的重要设备和装备,由于注塑模具的快速发张,这会引导我国模具相关企业和我国模具行业的快速发展。
虽然我国的经济发展速度虽然放缓,但考虑到我国模具在国际上很有优势,预计2013年依旧有10%的增长,为我国模具行业在2020年进入世界模具强国奠定坚实的基础。
模具的制造是我国工业生产中的重要工艺程序,同时我国模具的产业也是我国以经济各部门发展的重要基础。
注塑模是指用于通过将塑料制造成型的塑料制件的模具,它是塑料模具中的一种类型。
目前,我国模具设计水平的较低、加工设备的跟不上发达国家、制造力量的较弱、模具质量的不是很好,这直接影响了许多新产品的开发和,同时也影响着我国经济的发展。
美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”,日本则称“模具是促进社会繁荣富裕的原动力”。
在现实情况中,关于仪表仪器、家用电器、交通、通讯和轻工业等其他行业的产品零件中,大部分是由模具加工而成的。
而在发达国家的工业中,他们的模具工业年生产总值早已经开始超过机床行业的生产总值。
不断提高模具设计计制造的质量,进而改善注塑产品的外观品质、尺寸精度,降低成本,缩短交货期,提高效率,CAD/CAE/CAM技术的进展正是适应这种需要而得以不断完善和发展,这些软件的发展一定会在塑料注塑模具的领域内得到广泛的应用。
根据模具行业的发展趋势,此次毕业设计在杨红飞老师的指导下进行,通过对挡板塑料模具的设计,运用以往学过的CAD和Pro/E了解注塑模设计方法和工作原理,为今后的工作和相关的事情打下更加深厚的基础!
2塑料的成型特性
2.1注塑件实体
图1塑件实体图
图2塑料实体图
由图1可知塑件的最大外形尺寸是284mm,该挡板注塑件较大,为保证产品质量,以及经济要素考虑,该设计选用一模两腔结构的结构形式。
2.2材料的成型特性
该材料采用ABS,为热塑性材料。
该材料综合性能好,即冲压强度高,尺寸稳定,易于成型,耐热和耐腐蚀性能好,并有良好的耐寒性。
该材料的吸湿性强,塑料在运行前需要进行充足的预热干燥处理,塑料的含水量在工作中应该小于0.3%。
由于设计的塑件表面光泽,塑件在成型前需要进行更长时间的预热干燥处理。
塑料的流动性中等水平,其溢边值为0.04mm。
塑件的加热处理温度对塑料的质量有很大的影响。
2.3ABS材料的成型工艺参数
表一
特性
范围
选取的数据
密度ρ
1.02~1.16g/cm³
1.05g/cm³
收缩率S
0.1%~0.2%
0.15%
温度/℃
喷嘴
170°
-180°
175°
料筒
180°
-200°
190°
模具
50°
-80°
70°
压力MPa
注射
60-120
110
保压
50-60
60
时间/S
0-5
3
20-60
40
冷却
15-50
30
总计
40-120
转速(r/min)
螺杆
30-60
56
3设计方案及参数的确定
3.1注塑机的确定
该产品的材料为ABS,查手册可知其密度1.02~1.16g/cm³
,收缩率为:
0.1%~0.2%,计算出其平均密度为1.05g/cm³
,平均收缩率为0.15﹪。
通过利用Pro/E软件计算出挡板的体积,可以得出塑件的体积为V=18253mm3=18.3cm3,质量m=18.3×
1.05=19.2g。
(ABS的密度取1.05g/㎝3)由于是一模两腔,所以塑件的总质量为38.4g。
浇注流道内的凝料的体积大小计算值:
V浇=9677.77㎜3=9.68㎝3;
V总=18.3×
2+9.68=46.28㎝3,总质量m总=46.38×
1.05=48.59g。
根据挡板和流道内的总体积,查表选择注射机的型号是:
XS-ZY-125
注射机的参数为:
注射容量为:
125cm3
注射压力为:
110Mpa
螺杆直径:
42cm
注射行程:
115mm
注射方式:
螺杆式
合模力:
900kN
最大成型面积为:
320cm2
最大开(合)模行程:
300mm
模具最大厚度为:
350mm
模具最小厚度为:
200mm
动定模固定板为:
532x563mm
喷嘴的直径为:
4mm
喷嘴球半径为:
12mm
1)、最大注射量的校核:
注射机的额定注射量为125cm³
塑件体积:
18.3cm³
,每次成型2个塑件。
浇道凝料为9.68cm³
。
实际注射量=18.3×
2+9.68=46.28cm³
<
125
80%=100cm³
2)、注射压力的校核:
ABS塑料的注射压力为60-120Mpa,取110MPa;
XS-ZY-125注射机的注射压力为110MPa
通过以上数据的分析,注射机的压力值满足制造的要求。
3)、锁模力的校核:
注射机的锁模力为900KN;
注塑机的注射压力为110MPa;
浇注系统和挡板分型面的投影面积为5.6平方厘米;
注射时模具的膨胀力=110Mpa×
5.6cm³
=616KN<
900KN;
锁模力满足要求。
4)、最大注射成型面积的校核:
XS-ZY-125注射机的最大注射塑件的面积为320
;
;
浇注系统和挡板的投影总面积为5.6平方厘米
注射时模具的成型面积=5.6
320
该注射机的最大注射成型面积满足制造零件的要求。
5)最大开模行程校核:
利用XS-ZY-125注射机可以的最大开模行程为300mm;
开模行程校核公式为100+50+45=195mm<
300mm
通过上面几个方面校核全部满足要求,所以选用XS-ZY-125型注射机。
3.2浇注系统设计
浇注系统是指该模具中注射机喷嘴到主流道,然后是分流道,最后到型腔之间的进料通道。
一般的普通浇注系统都是由主流道、分流道、冷料穴和浇口,在特殊的情况下有一些其他的部件一起组成。
浇注系统的设计的基本原则:
(1)首先要知道塑料的成型性能,了解被成型的塑料熔体的流动特性、温度和剪切速率对粘度的影响等。
(2)再有就是要减少产生熔接痕,在选择浇口的地方的时时候,我们要注意避免熔接痕的产生,还要尽量减少分流的次数,使塑件合理成型。
(3)浇注系统的设计要使型腔中气体排出,浇注系统要能够顺利的使塑料熔体充满型腔的每个部分,使浇注系统及型腔中原有的气体尽可能的排出,防止因为气压等产生凹陷等缺陷的产生。
(4)尽量采用较短的流程充满型腔在选择浇口位置的时候对较大的模具型腔,要以最短的流程充满型腔,保证塑件良好的成型质量。
(5)流动距离比的校核,只有对其注射成型时的流动距离比进行校核,才可以避免型腔中填充不足现象的发生。
3.2.1主浇道设计
主流道是指浇注系统中从选用的注射机喷嘴与设计的模具浇口套接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道,是塑料熔体首先流经模具的部分,主流道的形状与尺寸对选用的塑料熔体的流动速度和充模时间有很大的影响,所以,我们要使塑料熔体的温度降和压力损失最小。
主浇道设计时通常不直接开在定模板上,而是将浇道独自设计成主流道衬套镶入定模板内的形式。
浇口套常用T8钢材制作,并通过淬火处理达到洛氏硬度50-55HEC。
浇口套的设计的尺寸如图3所示:
图3主交流道
(1)通常为了便于使凝料从主流道中脱离,主流道的形状设计成圆锥形,主流道的锥角为2°
~4°
,如果它的流动性差的可取3°
~6°
这里取3°
,流道的内壁表面粗糙度设定为Ra0.63µ
m
(2)使主流道与选用的注射机喷嘴紧密结合在一起,防止塑料的漏料,所以主流道与喷嘴对接处设计为球面凹坑形状,球面凹坑半径为R=喷嘴球半径+1㎜=13㎜,d=注射机喷嘴直径+0.5=4.5㎜,H=(1/3~2/5)R=4.5㎜。
(3)再设计时缩小熔体充模时的压力损失和选用的塑料损失,我们必须要缩短主流道的通行长度。
一般设计的主流道的长度应控制在60㎜内,本设计采用L=55㎜。
另外为了减少料流转向时的阻力,同时设计的主流道的出口端应有大圆角的过度,其半径r一般为1~3mm,本次选取1mm。
3.2.2冷料穴的设计
冷料穴是在主流道正对面的动模板上的,或者是在分流道末端设定的。
它的作用就是为了不让塑料流前锋的“冷料”进入型腔内从而防止“冷料”进入型腔而影响塑件制造的整体质量,另外载模时能够将主流道的凝料拉出来。
冷料穴的直径需要大于主流道大端的直径的尺寸,设计的长度约为主流道大端直径的相同尺寸。
本设计中采用z字倒钩形,如图4
图4冷料穴图
3.2.3分流道的设计
分流道是指塑料在主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动的通行通道。
分流道是浇注系统中塑料的熔融状态时由主流道流入型腔,后来惊醒的通道截面积的变化及大的转变以获得平稳流态的过渡段,本设计的设计分流道要能够很好的满足良好的注射压力的传递,同时保持理想的填充状态,在分流道中使塑料熔体竟可能的地泫经分流道充满型腔,同时在流动过程中压力损失及热量损失减少,同时可以将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。
我的挡板分流道截面形状采用半圆型,分流道的长度取是设定为20mm。
3.2.4浇口的设计
浇口就是个进料口,它是浇注系统中连接分流道与型腔的熔体通道的设计。
浇口的设计和位置的选择决定了注塑件的好坏,更是关系到塑料能被完好较好的质量的注射成型的零件。
我们根据浇口截面尺寸大小的结构特性,浇口的设计通常分为限制性浇口和非限制性浇口两大类型。
设计时的限制性浇口是整个浇注系统中截面尺寸叫嚣小的部位,一般如果截面积的突然变化,这会使得分流道送来的塑料熔体的流速可能增加,还会提高塑料的剪切速率,减少塑料的粘度,从而得到我们想要的理想的流动状态,让塑料更加迅速地充满型腔;
如果是个多型腔模具,我们还可以调节浇口的尺寸,使非平衡布置的型腔达到同时进料的目的;
成型后也便更符合于塑件与整个浇注系统的分离。
但是浇口尺寸过小会使压力损失增大,冷凝加快,补缩困难。
非限制性浇口是整个浇口系统中截面尺寸最大的部位,它主要用于对大中型筒类、壳类塑件型腔引料和进料后的施压作用。
按浇口的结构形式和特点,常用的浇口可分为直接浇口、侧浇口和点浇口三大类
浇口的位置与塑料的质量有直接影响。
在确定进料口位置时,应考虑以下几点:
1)浇口的位置应使填4瓦充型腔的流程最短
2)浇口设置应有利u5r于而排气和补缩
3)浇口的生日歌位置的选择娃儿要避免塑件变形
4)浇口位置的设置二娃应减少或避免产生熔接痕
5)浇口的位置应避而是免侧我去面冲击细长的型芯或镶件
综上所诉:
侧浇口又是在国外称为标准浇口,侧浇口一般开设在分型面上,塑料熔体从内侧或外侧充填模具型腔,其截面倒萨形状多为额werewolf矩形(扁槽形),改变浇口的宽度与厚度可以调节熔速度发觉了哇撒娇了热五篇体的剪切速率及浇口的冻结色时间。
这类浇口可以根据塑件的形状选择其位置,加工和修整方便,因此它是应用较广额外泛的一种浇口形式,普遍倒萨用于中小倒萨的撒娇型塑件的多型腔模具,且对各种塑料的人额成倒萨发达型适应性均较强。
由于浇口截面小,因此去除浇口容易,且不留明显痕迹。
但这种浇口我倒萨娃儿成型的塑件往往有熔接痕存在,且注射压力损失大,对深型腔塑件的排娃儿气不利,根据制造的挡板模具零件,选用侧浇口方式。
3.3分型面的选择
塑料在模具型腔二娃人夫凝固形成塑件,为了将而塑件取出来,必须交模具型腔打开,也就是必须将模具分成两部分,即定模和动而是人模两大部分。
定模和动模相接角的面称为分型面。
分型面的选择好坏对塑件质量、操作难易、模具结构热死人了热及制造都有很大的影响。
通常遵循以下原则:
(1)分型面不仅应选择在制品外观没有额虽然额而是影响的位置,而且还必须考虑如何能比较方便的清除分型而产生地溢料飞边。
同时,还应避免分型而产生飞边。
分型面一般选择在塑件的尺寸的最大处。
(2)分型面的选择而凡尔赛发热丝额应有利于制品脱模。
否则,模具结构便会变得比较复杂,通常分型面的选择应尽可能使制品在开模厚滞留在动模一侧。
(3)分型面不影响热水法国人为制品的形状和尺寸精度。
(4)分型面应尽量与而非哇瓦福娃二娃最后填充溶体的型腔表面重合,以利于排气。
(5)选择分型面时,应尽为胃瓦癌量减少脱模斜瓦二娃度给制品大小端尺寸带来的差异。
(6)分型面的选择应便于的飞洒模具瓦二娃加工。
为了便于模具加工制造,应尽量选择平直分型面或易于加工的分型面。
(7)选择分型面时,应尽量减少制品在分型额外撒面上二娃的投影面积,以防止面积过大,造成锁模困难,产生严重溢料。
(8)有侧孔或侧凹慰安妇的制品,选择分型面时应自首先考虑将抽二娃心或分型面距离长的一边放在动、定模的方向,而将短的我发送到一边是啊作为侧向分型抽心机构时,除水液压抽心能获得较大的侧向抽拔距离外,一般分型二娃抽心机构侧向抽拔距离都较小。
综合考虑以上因素,选择二娃阿方索塑件尺寸的最大处为主分型面,即挡板的曲面为模具的分型面如图5和6。
图5分型面侧面图
图6分型面俯视图
3.4排气系统的设计
塑料熔体在填二代身份充模具的型额范围啊腔过程中瓦胃癌同时要排出型腔及流道原有的空气,除此之外,塑料熔体会产生我未发生微量的气体。
这些气体必须及时排出。
否则,被压缩的气体产生高温,会引起塑件局部碳化烧焦,或使塑件产生气泡,或使塑件熔接不良引起强度下降,甚至充模不满等。
为了解决该问题,必要时可开设排气槽等方法。
但是对于ABS这种材料,排气间隙不得高于0.05mm.在本设计中排气方式采用在分型面处,利用动、定模板的配合间隙排气,另外模具的推管、型芯较多,形成的排气通道较多,所以可利用推管与模板间的缝隙以及型芯与推管间的缝隙排气。
所以,采用分型面处动、定模板的缝隙,推管与模板、推杆与孔的配合间隙排气是可行的,合理的。
3.5冷却系统的设计
为了缩短成型周期,需要对模具进行冷却,常用水对模具进行冷却。
即在注塑完成后通循环冷水到靠近型腔的零件上或型腔零件上的孔内,以便迅速使模具冷却。
冷却水孔的设计原则:
1)冷却水孔的数量应尽可能的多,孔径尽可能的大。
冷却水孔的中心线与型腔壁的距离应为冷却水道直径的1~2倍(通常12~15cm),冷却水道之间的中心距约为水孔直径的3~5倍。
2)冷却水孔至的肺癌啊型腔表面的距离应该相等。
3)浇口处要加强冷却。
4)冷却水孔道不空间很快就会应穿过镶块或其接缝部位,以防止漏水。
5)冷却水孔应避黑寡妇免设在塑件的熔接痕处。
6)进出口水管接头的位置应粉丝团而尽可能设在模具的同一侧,通常应设在注塑机的背面。
根据以上原则,本设计中取水线的直径为5mm,初步的估算可以满足要求。
由于塑料是从上表面注入,上面的温度比下面的高,所以定模上的水线中心距离塑件上表面为10mm,动模板的水线距分型面为20mm.水线采用动定模对称布置。
如图7所示
图7水道图
第四章模具的结构设计
4.1成型零件的设计
成型零件是直胃癌接与塑料接热爱无法瓦触构成塑件形状的零件。
其中构飞成塑件外形我范德萨发生的的成型撒发零件称为凹模,构成塑件内部形状的成型零件称为凸模(或型芯)。
由于凹、凸模件直接与第三个地方高温、高压的塑的料接触,并且脱模时反复与塑电工件摩擦,因此,要求凹、凸模倒萨搞定件具有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及足倒萨够低的表的时光水电费面粗糙度。
如果凹、凸模都采用整体式,优点是加工成本低,但是常用模架的模板材料为普通的中碳钢,用作凹、凸模,使用寿命短,若选用好材料的模板制作整体的凹、凸模,则制造成本较高。
综合考虑以上的因素,凹、凸模都采用采用整体式,这样强度高,刚性好,不会使塑件产生拼接缝痕迹可减少注射模中成型零件的数量,便于模具装备平缩小整个模具的外形结构尺寸。
4.2本设计的动、定模的工作尺寸大小的计算
通常,凹、凸模的工作尺寸根据塑料的收缩率,凹、凸模零件的制造公差以及磨损量3个因素确定。
本设计中挡板塑件的精度我采用7级精度计算。
4.2.2型腔设计
1)本设计的型腔径向尺寸计算公式
式中
—型腔的第三方内形尺寸
—塑件外形基本尺寸
—塑件公差
—塑料平均收缩率
—成形零件制造公差,取Δ/2。
2)本设计的型腔深度尺寸大小的计算公式
—型腔深度基本尺寸的大小
—塑件外形高度尺寸的大小
x—修正系数,x=1/2~1/3。
当尺寸较大、精度较低时选小值,反之选大值。
4.2.3粗糙度设计
由于该产品不是透明的,所以型芯的表面粗糙度要求不需那么高。
一般取Ra1.6,在机床上加工就可以直接投入使用,不需要经过其它的特殊加工。
考虑模具的修模以及型芯的磨损,在精度范围内,型芯尺寸尽量取大值。
而型腔则取大值,型腔的表面粗糟将决定产品的外观,因此型腔的表面粗糙度则要求较高,一般取Ra1.6~0.8。
在本次设计中,型腔取Ra0.8。
4.2.4X——综合修正系数设计
X——综合修正系数(考虑塑料收缩率的偏差和波动,成型零件的磨损等因素),塑件精度低、批量较小时,X取1/2;
塑件精度高、批量比较大,X取3/4,根据设计要求取X为0.5。
4.2.5形体尺寸公差设计
通常,凹、凸模的工作尺寸根据塑料的收缩率,凹、凸模零件的制造公差以及磨损量3个因素确定。
本设计中塑料塑件的精度大小使用7级精度计算。
塑件的尺寸及偏差如下图:
要计算型芯、型腔的工作尺寸,必先确定塑件的公差及模具的制造公差。
根据要求塑件精度取五级精度。
根据塑料制件公差数值表(SJ1372—78)塑件在五级精度下,基本尺寸对应的尺寸公差如表2所示:
表2尺寸公差
基本尺寸
公差等级
4
5
6
7
公差数值
>
180~200
0.50
0.74
1.00
1.5
2.0
200~225
0.56
0.82
1.10
1.6
2.2
225~250
0.62
0.90
1.20
1.8
2.4
250~280
0.68
1.30
2.6
280~315
1.40
2.8
315~355
1.50
3.2
(1)型腔的尺寸大小的计算
根据公式可计算出型腔的各径向尺寸:
型腔深度尺寸大小的计算公式:
取值为1/2
4.3机构的设技
4.3.1推出机构的设计
注射模的推出机构有推杆、推管、推件板三种形式。
根据塑件的形状,构造,设计中选择推件版推出的形式,机构简单可靠,又因为零件尺寸大,为防止零件变形,故采用推件板和推管联合推出机构。
如图4-1所示,顶杆的尺寸、形状如图8所示:
图8顶杆
推杆材料选用碳素结构钢T8A号钢,淬火处理,低温回火,HRC50-55表面粗糙度Ra1.6,与型芯的配合为间隙配合。
4.3.2推杆(复位杆)的设计
在推件板推出机构中,推杆也起复位作用,为防止推件板从动模导柱
和型芯上脱落,推杆可以用螺纹与推件连接以防推件板从导柱上脱落。
复位杆的设计如图9所示:
图9复位杆图
复位杆的直径选35mm,采用圆柱形结构,长度由模板厚度和塑件的推出距离决定,取110mm。
复位杆材料选用T8A号钢,淬火处理,低温回火,HRC50-55,表面粗糙度Ra0.8,与动模板的配合为间隙配合。
4.3.3导向机构的设计
导向机构主要包括导柱,如图10和导套,如图11,主要作用是在动模与定模合模时保证型芯与型腔的精确定位,以便合模后保持模具型腔的爱的啊正确形状;
合模时引导动模按顺序闭合,防止损坏凹凸、模。
导向零件大倒萨应啊打算发达合理地均匀分布在模具的周围或爱的设定啊靠近边缘部位,其中心至啊爱的啊啊模具边缘应有足够的距离,以保证模具的强度,与防止压入啊十大爱上导柱和
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