遥控器外壳注塑模设计说明书文档格式.docx
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10
熔点/。
C
130~160
拉弯强度/Mpa
80
计算收缩率(%)
0.3~0.8
抗压强度/Mpa
53
容/J·
(kg·
C)
1470
弯曲弹性模量/Mpa
1.4×
其成型工艺有:
注射温度在160℃~220℃之间。
对于薄壁、长流程、小浇口制品,注射压力可达130~150MPa,而后壁、大浇口制品只需70~100MPa。
为减小应力,保压压力不宜过高,在60MPa~70MPa之间。
注射速度中低速。
模具温度60℃左右。
3零件结构:
收缩率:
ABS的收缩率为0.3%~0.8%,在设计本产品时,在本设计中,零件的收缩率取均值0.5%。
零件壁厚:
热塑性塑料制品的壁厚一般子1~4mm。
本产品的壁厚设置为2.0mm,是通过实际测量和经验所得。
零件圆角:
塑件在面与面之间都设计了圆角过渡,这样不仅可以避免塑件尖角处的应力集中,提高塑件强度,而且可以改善物料的流动状态,降低充模阻力,便于充模。
圆角大小详见工程图。
脱模斜度:
ABS的脱模斜度一般为40’~`1°
30’,由于外壳侧面圆角较大,深度较浅,故选用较小的脱模斜度80’。
4零件体积及质量估算
借助于Pro/E软件,直接测量出:
单个塑件的体积:
V=17574mm3=17.57cm3;
单个塑件的质量:
M=ρ×
V=1.05×
17.57=18.45g。
浇注系统凝料按一个塑件体积的60%进行估算,则凝料体积V凝=17.57×
60%=10.54cm3;
四个塑件和浇注系统凝料V总=17.57×
4+10.54=80.82cm3;
总质量M=ρ×
V=1.05×
80.82=84.86g。
5注射机型号选择
注射机按照合模装置和注射装置的相对位置进行分类可分为:
卧式注塑机、立式注塑机、角式注塑机。
注塑机的主要参数有一次注射量、注射压力、注射速度、塑化能力、锁模力、合模装置的基本尺寸、开合模速度、空循环时间等。
这些参数是设计、制造、购买和使用注塑机的主要依据:
(1)一次注塑量:
指在对空注射的情况下,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注射装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力。
(2)注射压力:
为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力。
(3)注射速率:
为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。
(4)塑化能力:
是塑化装置在单位时间内所能塑化的物料量。
(5)锁模力:
是合模机构施与模具上的最大夹紧力。
锁模力的作用是与注射时模腔熔体的压力相平衡,保证在注射及保压操作时模具不被撑开。
设计模具时,应使成型塑件每次所需注射总量小于注射机的最大注射量,通常,要求注射成型时的总重量应是注射机最大注射量的80%以下。
根据计算得出的一次模具型腔的塑料总体积V总=17.57×
4+10.54=80.82cm3,则有:
V总/0.8=101cm3。
根据以上的计算,由书中提供的机型,初步选定公称注射量为125,注射机型号为XS-ZY-125螺杆式注射机,由旧书表5-1查得,主要技术参数如下。
型号
XS-ZY-125
一次注射量cm3
125
螺杆直径mm
42
注射压力MPa
119
锁模力kN
900
最大注射面积cm2
320
压板行程mm
300
模具最大厚度mm
模具最小厚度mm
200
压板尺寸axbmmxmm
420x450
拉杆空间axbmmxmm
260x290
定位圈尺寸mm
Ф100
推出形式
两侧推出,中心距为230mm
6由书中附录A查得,材料成型条件
预热
时间/h
2~3
温度/℃
80~85
料筒温度/℃
后段
150~170
中段
165~180
前段
180~200
模具温度/℃
50~80
注射压力/MPa
60~100
成型时间/s
注射
20~90
保压
0~5
冷却
20~120
总周期
50~220
7模具结构设计
7.1分型面设计
分型面的形式:
平直分型面、倾斜分型面、阶梯分型面、曲面分型面及瓣合分型面。
单分型面注塑模式注塑模具中最简单、应用最普及的一种模具,它以分型面为界将整个模具分为动模和定模两部分。
选择分型面的基本原则是:
分型面应选择在塑件断面轮廓最大的位置,以便顺利脱模。
同时在选择分型面时考虑以下因素:
(1)尽可能使制品留在动模的一侧。
(2)尽可能满足制品的使用要求。
(3)尽可能减小制品在合模方向上的投影面积,以减小所需的锁模力。
(4)不应影响制品尺寸的精度和外观。
(5)尽量简单,避免采用复杂形状,使模具制造容易。
(6)不妨碍制品脱模和抽芯。
(7)有利于浇注系统的合理设置。
(8)尽可能与料流的末端重合,有利于排气。
根据上述原则因素,结合塑件的各方面因素,空调遥控器外壳注塑模具的分型面选择平直分型面,并且只需要一个,优点是结构简单,加工方便。
空调遥控器外壳的分型面形状及位置如图:
7.2型腔布置
型腔布置包括两方面的内容,即模具型腔的数目和各型腔在模具中的排列。
确定型腔数量的方法有:
根据锁紧力确定,根据最大注塑量确定,根据塑件精度和经济性确定。
可根据注射机的最大注射量确定型腔数n,根据公式
得:
n
=10.2
综合考虑批量生产和塑料制件精度,塑料制件大小,我此次选择的是四个型腔一组,采用H形布局,其优点是型腔排列平衡,分流道设计。
7.3成型零部件设计
按功能划分,成型零部件可分为安装部分和工作部分。
适合于ABS材料成型的钢材有40Cr,供货硬度为40HRC,易于切削加工,耐磨性好且变形小。
由于材质纯净,可做镜面抛光,并能光腐蚀精细图案,有较好的电加工及抗锈蚀性能。
故这里选取40Cr作为成型零件材料。
1)凹模
凹模也称为型腔,按结构不同可分为整体式、整体嵌入式、局部镶拼式和四壁拼合式四种类型。
根据本塑件的结构特点,本课题采用整体式凹模,这种成型处塑件的质量较好,模具强度不高,不易变形。
2)凸模
通常可以分为整体式和组合式两种类型。
通过对塑件的结构分析可知,该塑件需要一个成型零件内表面的大型心,因塑件抱紧力较大,所以设在动模部分,同时有利于简化模具结构。
7.4成型零件工作尺寸
它包括型腔尺寸、型芯尺寸、和中心距尺寸。
其中型腔尺寸可分为深度尺寸和径向尺寸,型芯尺寸可分为高度尺寸和径向尺寸。
型腔尺寸属于包容尺寸,当型腔与塑料熔体或制品制件产生摩擦磨损后,该类尺寸具有增大的趋势。
型芯尺寸属于被包容尺寸,当凸模与塑料熔体或制品制件之间产生摩擦磨损后,该类尺寸具有缩小的趋势。
中心距尺寸一般指成型零件上某些对称结构制件的距离,如孔间距、型芯间距、凹槽间距和凸块间距等,这类尺寸通常不受摩擦磨损的影响,因此可视为不变的尺寸。
1)凹模径向尺寸
塑件外部整体可以看做一个矩形,长L160mm,宽W58mm,均属于A型,选择公差等级MT2。
查得公差为:
L=0.54,
W=0.30,
由公式算出凹模径向尺寸:
塑件的平均收缩率Sc为:
=0.5%
X一般在0.5到0.8之间,此处取0.6。
中小型塑件=
LM1=[(1+Sc)Ls-xΔ]0+δz
=[(1+0.5%)*160–0.6*0.54]0+0.135mm
=160.4760+0.095mm
LM2=[(1+Sc)Ls2-xΔ2]0+δz2=[(1+0.5%)*58–0.6*0.30]0+0.075mm
=58.110+0.095mm
2)凹模深度
塑件的外部高度尺寸H=7mm,B型。
查得塑件的公差为0.24。
HM=[(1+Sc)Hs-xΔ]0+δz
=[(1+0.5%)*7-0.6×
0.24]
mm
=5.886
mm
3)型芯径向尺寸
公差、制造公差、X同上,长为156mm,宽为54mm尺寸公式:
lM1=[(1+Sc)ls1+xΔ]-δz0
=[(1+0.5%)160+0.6*0.54]-0.1350mm
=161.124-0.1350mm
lM2=[(1+Sc)ls2+xΔ]-δz0
=[(1+0.5%)58+0.6*0.30]-0.0750mm
=58.47-0.0750mm
4)型芯高度尺寸
公差、制造公差、X同上,内部高度为5mm尺寸公式:
hM=[(1+Sc)hs+xΔ]-δz0
=[(1+0.5%)5+0.6*0.24]-0.060mm
5)型芯按键高度
此处高度2mm,B类尺寸,公差Δ=0.20mm
=[(1+Sc)*2-0.6*0.20]00.06mm
7.5主流道设计
主流道与注射机喷嘴在同一轴心线上。
在卧式或立式注射机用模具中,主流道垂直于分型面。
主流道的形状为圆锥形,以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。
1)主流道长度
为减少塑料熔体冲模时的压力损失和塑料损耗,应尽量缩短主流道的长度,一般主流道长度L,应尽量小于60mm。
为减小料流转向时的阻力,主流道的出口端应做成圆角,圆角半径r=0.5~3mm,主流道的出口端应与定模分型面齐平,以免出现溢料。
根据该模具结构,取L=60mm进行设计。
2)主流道小端直径
喷嘴孔直径d0=Φ4、喷嘴球半径R0=12。
d=注射机喷嘴直径+(0.5~1)mm=4+(0.5~1)mm=5mm
3)主流道锥度
主流道锥角一般应在2°
~6°
,取α=5°
,所以流道锥度为α/2=2.5°
。
4)主流道大端直径
D=d+2Ltg(α/2)(α=5°
)≈14mm
5)主流道的球半径
主流道的球半径SR=喷嘴球半径+(1~2)mm
=12+(1~2)mm=14mm
6)球面配合高度
球面配合高度h为3~8取6mm。
7)主流道衬套
主流道部分在成型过程中,其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要冷热交换地反复接触,属易损件,对材料要求较高,因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的衬套式(俗称浇口套)。
主流道衬套的形式有两种:
一是主流道衬套与定位圈设计成整体式,一般用于小型模具;
二是主流道衬套与定位圈设计成两个零件,然后配合在固定在模板上。
此套选用整体式。
7.6分流道设计
分流道设计要求:
一是使流道尽快充满型腔,在流道内的压力损失和热量损失小;
二是将塑料熔体均衡的分配到各个型腔;
三是回料量小。
截面选用梯形,易加工。
而且塑料熔体的热量散失,流动阻力均不大。
分流道应该尽量短,根据模具结构,选择L分=100mm
分流道直径可以用公式:
D=
=3.60mm
7.7冷料穴设计
冷料穴一般设在主流道末端,卧式注射机上设在主流道正对面动模上。
采用带Z形头拉料杆的冷料穴,直径大于主流道大端直径,即大于14mm。
7.8浇口设计
浇口是浇注系统中截面尺寸最小且长度最短的部分。
一般根据经验,取分流道截面积的3%~9%。
矩形侧浇口广泛用于中小型制品的多型腔注射模,优点是截面形状简单、易于加工、便于修正。
侧浇口开在模具分型面上。
其尺寸为:
h=nt=0.7×
2=1.4mm
W=
查书知侧浇口长度为1.5~2.5mm,这里取1.5mm。
7.9排气系统
选择排气槽的开设位置时,应遵循以下原则:
1)排气口不能正对操作者,以防熔料喷出而发生工伤事故;
2)最好开设在分型面上,如果产生飞边易随塑件脱出;
3)最好设在凹模上,以便于模具加工和清模方便;
4)开设在塑料熔体最后才能填充的模腔部位,如流道或冷料穴的终端;
5)开设在靠近嵌件和制件壁最薄处,因为这样的部位最容易形成熔接痕;
6)若型腔最后充满部位不在分型面上,其附近又无可供排气的推杆或活动的型心时,可在型腔相应部位镶嵌烧结的多孔金属块,以供排气;
7)高速注射薄壁型制件时,排气槽设在浇口附近,可使气体连续排出。
在本模具中。
利用分型面间隙排。
7.10脱模机构设计
根据脱模力公式:
F
=
=654.2N
是距环形塑件的平均壁厚,
=2;
E是塑料的弹性模量,E=1800MPa;
S是塑料的平均收缩率,这里取0.5%;
L是塑件对型芯的包容长度,L=7;
是模具型芯的脱模斜度,
=80‘;
f是塑件与型芯之间的精摩擦系数,对于ABS塑料取0.21;
是塑件的泊松比,μ=0.35;
K2是无因次因素,
;
A为孔塑件型芯在脱模机构方向上的投影面积,A=3647mm2
7.11导向机构
导柱不对称分布于分型面四周,设在动模一侧,确保型芯不损坏。
采用最简单常用的带凸台直导柱。
导柱高出型芯断面6~8mm。
导套前端倒圆角,与导柱配合为H8/s7.
复位装置常采用复位杆和弹簧复位,弹簧复位不可靠,故使用拉杆复位。
为了避免淬火过的复位杆端面顶到定模固定板上,常在定模固定板上镶嵌淬过火的垫块。
7.12冷却系统
ABS属于中等粘度材料,其成型温度及模具温度分别为200℃和50-80℃。
所以模具温度初步选定为50℃,用常温水对模具进行冷却。
1)单位时间内注射入模具中的塑料熔体的总质量:
W=Nm
查表得,ABS注塑总周期为50~220,此处选50s.故N=3600/50=72次/h
m=Vρ=(10.54+17.57*4)*1.05=84.86g=0.08486kg
W=6.11kg/h
2)冷却水的体积流量qv
qv=
m3/min=4.38*10-3m3/min
其中Qs=360KJ/Kg,水的ρ=1000Kg/m3,c=4.187KJ/(kg·
.C),设冷却水道入口的水温Q1=23摄氏度,冷却道出水口水温Q2=25摄氏度。
由书中表9-2知,冷却通道直径d=8mm
3)冷却管壁与水交界面的膜传热系数h
冷却水流速v=
=1.45m/s
h=
=4.187*6.75*(1000*1.45)0.8/0.0080.2=2.5*104/(m2·
h·
·
4)冷却水管的总长度L
总面积A=WQs/(hΔϑ)=6.11*360/2.5*104*(50-24))=0.0034m2
L=A/πd=0.0034/(3.14*0.008)=0.135m
选择冷却水路4条。
7.13推杆推出机构
推杆形状选择圆柱形,用固定板固定。
推杆的端面一般应高出所在型腔的底面或型芯的顶面0.05-0.1mm。
7.14模架选择
根据塑件和型腔大小,选择250mm*315mm模板。
模架结构选择A2型。
8工作过程
料通过浇口进入型腔,充满型腔后保压。
开模,由18链接的7、8、21、13和由11、19固定的9、10、20开始下移。
当9、10、20停止下移时,塑件开始被20顶出,浇口凝料被拉出。
当11碰到8,动模部分停止运动。
合模,动模部分在9引导下合模,完成一个注塑周期。
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