模具设计6.docx
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模具设计6.docx
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模具设计6
课程名称:
塑料模具设计与制造
项目名称:
塑料碗注塑模具设计与制造
学生姓名:
所在班级:
所在组别:
院系名称:
设计时间:
指导老师:
目录
1、塑件的工艺性分析1
1.1塑件的原材料分析2
1.2塑件的尺寸精度分析2
1.3塑件的表面质量分析2
1.4塑件的表面质量分析2
2、注射机的选择3
2.1计算塑件的体积和质量3
2.2确定模具型腔数量3
2.3选择注射机3
2.4制定注射成形工艺参数3
3、模具结构设计4
3.1分型面的选择4
3.2型腔布局4
3.3确定模具总体结构类型5
3.4成型零件设计5
3.5选择标准模架7
3.6浇注系统9
3.7推出机构11
3.8温度调节系统11
3.9排气系统11
4、注射机的校核11
4.1最大注射量11
4.2注射压力11
4.3锁模力12
4.4安装部分尺寸12
5、装配图零件图12
5.1装配图12
5.2零件图12
项目二:
塑料碗注射模具设计
1、塑件的工艺性分析
塑件名称:
碗(如图1-1,1-2所示)
生产批量:
10万件
材料:
ABS
未注公差尺寸按GB/T14486-1993中MT5
.
图1-1塑料碗二维图
。
.
图1-2垃圾桶盖三维图
塑件的工艺性分析包括塑件的原材料分析、塑件的尺寸精度分析、塑件表面质量和塑件的结构工艺性分析,其具体分析如下。
1.1塑件的原材料分析
本塑件采用品种为ABS的工程塑料,颜色为白色。
ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物,A代表丙烯腈,B代表丁二烯,S代表苯乙烯。
ABS树脂是目前产量最大、应用最广泛的聚合物,它将PS、SAN、BS的各种性能有机地统一起来,兼具韧、硬、刚相均衡的优良力学性能。
ABS工程塑料一般是不透明的,外观呈浅象牙色、无毒、无味,兼有韧、硬、刚的特性,燃烧缓慢,火焰呈黄色,有黑烟,燃烧后塑料软化、烧焦,发出特殊的肉桂气味,但无熔融滴落现象。
成形特点如下:
⑴无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度、3小时。
⑵宜取高料温、高模温,但料温过高易分解(分解温度为>270度)。
对精度较高的塑件,模温宜取50~60度,对高光泽、耐热塑件,模温宜60~80度。
⑶如需解决夹水纹,需提高材料的流动性,采取高料温、高模温,或者改变入水位等方法。
⑷如成形耐热级或阻燃级材料,生产3~7天后模具表面会残存塑料分解物,导致模具表面发亮,需对模具及时进行清理,同时模具表面需增加排气位置。
1.2塑件的尺寸精度分析
此塑件有5个尺寸标注公差,分别是9.5+0.16、81+0.52、11-0.18、84-0.52、87-0.38,按标准GB/T14486-1993中9.5+0.16、81+0.52、11-0.18、84-0.52为MT3级精度,属于一般精度;87-0.38为MT2级精度,属于高精度,在模具设计和制造过程中应保证此尺寸精度要求;其余尺寸未注公差,按MT5级精度。
1.3塑件的表面质量分析
塑件表面不得有气孔、熔接痕、飞边等缺陷,表面粗糙度可取Ra1.6。
1.4塑件的表面质量分析
此塑件为回转体壳类零件,腔体深9.5mm。
壁厚均匀1.5mm,大于最小壁厚要求。
总体尺寸φ87×11,属于小型塑件。
侧壁无斜度,由于高度较小,可以顺利脱模。
塑件顶面内圆角R1.5,外圆角R3,可以提高模具强度、改善熔体的流动情况和便于脱模。
通过以上分析可知,此塑件可采用注射成形生产。
又因产量为100,000件,属于大批量生产,采用注射成形具有较高的经济效益。
2、注射机的选择
2.1计算塑件的体积和质量
经UG软件测得塑件的体积V=9cm3,ABS的密度为1.02~1.05g/cm3,则质量M=9×1.05=9.45g。
2.2确定模具型腔数量
塑件的生产批量为100,000件,属于大批量生产,且塑件精度要求不高,因此,应采用一模多腔,为使模具尺寸紧凑,确定型腔数目为一模两腔。
2.3选择注射机
根据公式Vmax≥(n·Vs+Vj)/K
式中Vmax——注射机的最大注射量(cm3)
n——型腔数量
Vs——塑件体积(cm3)
Vj——浇注系统凝料体积(cm3)
K——注射机最大注射量利用系数,一般取K=0.8
已知n=2,Vs=9cm3,估计Vj=5cm3
则Vmax≥(2×9+5)/0.8
=28.8cm3
查附录表,初步选择注射机XS-ZY-125。
明确注射机的规格参数:
最大注射量:
125cm3
注射压力:
120MPa
最大开模行程:
300mm
模板尺寸:
428mm×458mm
锁模力:
900kN
模具厚度:
最大300mm、最小200mm
拉杆空间:
260mm×290mm
喷嘴尺寸:
圆弧半径R12mm、孔直径φ4mm
定位孔直径:
φ100mm
顶出形式:
两侧顶出,孔径φ22mm,孔距230mm。
2.4制定注射成形工艺参数
查附录表,ABS的注射成形工艺参数如下:
⑴温度(℃)
喷嘴温度:
180~190
料筒温度:
前段200~210,中段210~230,后段180~200
模具温度:
50~70
⑵压力(MPa)
注射压力:
70~90
保压压力:
50~70
⑶时间(S)
注射时间:
3~5
保压时间:
15~30
冷却时间:
15~30
成形周期:
40~70
3、模具结构设计
3.1分型面的选择
首先确定模具的开模方向为塑件的轴线方向,根据分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处原则,则此塑件的分型面选在盒盖的下底面处,如图1-3所示。
。
.
图1-3分型面
3.2型腔布局
由于采用一模两腔模具结构,型腔间隔20mm布置。
。
。
。
。
图1-4型腔布局
3.3确定模具总体结构类型
由于塑件结构比较简单,且表面没有特殊要求,考虑到模具结构简单,优先采用两板模结构,即总体结构类型为单分型面注射模。
3.4成型零件设计
⑴结构设计
图1-5型芯结构形式
图1-5型腔结构形式
图1-6型芯结构形式
型腔和型芯的结构有两种基本形式,即整体式与组合式。
考虑到塑件大批量生产,则应选用优质模具钢,为节省贵重钢材,型腔和型芯都宜于采用组合式结构,此外,组合式结构还可减少热处理变形、利于排气、便于模具的维修。
型芯结构简单,选择通孔台肩式,其为最常用的方法。
其结构形式见图1-5。
型腔尺寸较小、结构简单,适于采用整体嵌入式,为装拆方便,选通孔台肩式。
其结构形式见图1-6。
⑵工作尺寸计算
对于标注公差的型芯、型腔尺寸按相应公式进行尺寸计算,其余则按简化公式计算。
查附录表,可知ABS的收缩率Smin=0.3%,Smax=0.8%,则其平均收缩率Scp=(Smin+Smax)/2
=(0.3%+0.8%)/2
=0.55%
81+0.52型芯径向尺寸:
lM=(lS+lSScp+3Δ/4)-δz
=(81+81×0.55%+0.52×3/4)-(0.52/4)
=81.84-0.13
9.5+0.16型芯高度尺寸
hM=(hS+hSScp+2Δ/3)-δz
=(9.5+9.5×0.55%+2/3×0.16)-(0.16/4)
=9.66-0.04
84-0.52型腔径向尺寸:
LM=(LS+LSScp−3Δ/4)+
=(84+84×0.55%−3/4×0.52)+(0.52/4)
=84.07+0.13
87-0.38型腔径向尺寸
LM=(LS+LSScp−3Δ/4)+
=(87+87×0.55%−3/4×0.38)+(0.38/4)
=87.19+0.09
11-0.18型腔深度尺寸:
HM=(HS+HSScp−2Δ/3)+
=(11+11×0.55%−2/3×0.18)+(0.18/4)
=10.94+0.05
1.5、3尺寸未注公差,按简化公式LM=(LS+LSScp)计算,制造公差取IT7级,查附录得。
R1.5型芯圆角尺寸:
lM=(lS+lSScp)-δz
=(1.5+1.5×0.55%)-0.01
=1.51-0.01
R3型腔圆角尺寸:
LM=(LS+LSScp)+
=(3+3×0.55%)+0.01
=3.02+0.01
1.5型腔深度尺寸:
HM=(HS+HSScp)+
=(1.5+1.5×0.55%)+0.01
=1.51+0.01
⑶型腔侧壁和底板厚度计算
此模具采用组合式矩形型腔,查相关知识表,已知矩形型腔内壁短边87mm,则型腔壁厚S1=13~14mm,模套壁厚S2=40~45mm。
查相关知识表,由公式,L/b=87/87=1.0则a`=0.3078,已知p=40MPa,b=87mm,[σ]=300MPa,带入公式t≥(a`p/[σ])0.5b=(0.3078×40/300)0.5×87=18mm
3.5选择标准模架
此设计中模架标准采用GB/T12556.1-1990《塑料注射模中小型模架》。
(参见附录。
)
⑴确定模架组合形式
采用推板推出机构,定模和动模均由两块模板组成,则应选择A4型。
⑵计算型腔模板周界(如图1-7所示)
长度L=40+14+87+15+87+14+40=297
宽度N=40+14+87+14+40=195
图1-7型腔模板周界
⑶选取标准的型腔模板周界尺寸
首先确定模架宽度,N=195最接近于标准尺寸200,则选200×L;然后从L系列标准尺寸中选择接近于L=297的315。
最终确定的模架规格为200×315。
⑷确定模板厚度
A板(定模板),用来嵌入型腔镶块,因型腔镶块采用通孔台肩式,则A板厚度等于型腔镶块厚度,型腔镶块厚度=型腔深度+底板厚度=11+18=29,选取标准中A板厚度HA=40mm。
B板(动模板),用来固定型芯,采用通孔台肩式,B板厚度=(0.5~1)型芯高度,型芯高度9.5mm,则B板厚度HB在4.75~9.5之间,标准化取HB=20mm。
C板(垫块),形成推出机构的移动空间,其厚度=推杆垫板厚度+推杆固定板厚度+塑件推出距离,保证把塑件完全推离型芯。
此模架推杆垫板厚度=20mm,推杆固定板厚度=16mm,塑件推出距离=型芯高度+(5~10)=9.5+5=14.5mm,则C板厚度=20+16+14.5=50.5,选标准Hc=50mm。
⑸选定模架
模架标记:
A4-200315-22-Z2GB/T12556.1-1990如图1-8所示。
图1-8标准模架
⑹检验模架与注射机的关系
模具外形尺寸315×250<拉杆空间260×290,适合。
最大模具厚度300>模具厚度212>最小模具厚度200,合理。
开模行程=9.5+11+10=30.5<最大开合模行程300,合理。
3.6浇注系统
型腔布局为一模两腔,塑件结构简单,因此,采用简单而常用的浇口形式侧浇口。
浇注系统组成为主流道、分流道、浇口。
⑴主流道
圆锥形,锥角a=3°,表面粗糙度Ra0.63
m。
主流道进口端直径D1=4.5mm,长度L由装配决定,完整尺寸见附录浇口套零件图。
设计成浇口套形式,节约优质钢材,便于拆卸和更换。
如图1-9所示。
图1-9浇口套
⑵分流道
选用常用的梯形截面分流道,长度取13mm,截面上底边长
==1.5mm。
查表《常用梯形截面分流道推荐尺寸》,取b=4mm,H=3mm,下底边长
a=3b/4=3×4/4=3mm。
图1-10分流道截面尺寸
⑶浇口
采用侧浇口,查表《矩形侧浇口基本尺寸》,已知材料为ABS,塑件壁厚1.5mm,简单塑件,则浇口厚度h=(1.2~1.4)mm,取h=1.2mm。
宽b=(3~10)h,取b=3h=3×1.2=3.6mm。
长度L=(0.7~2)mm,取L=1mm。
图1-11浇口截面尺寸
浇注系统详细结构见图1-12、图1-13。
图1-12浇注系统
图1-13浇注系统局部放大图
3.7推出机构
采用推板推出机构,其优点是作用面积大,推出力大,脱模力均匀,运动平稳,塑件上无推出痕迹。
注意事项:
⑴导柱长度要足够,以保证推出塑件时推板留在模具上。
⑵推板与型芯的间隙为0.5mm,不会擦伤型芯,锥面配合,起到辅助定位作用,也可防止推板因偏心而溢料。
⑶由于塑件高度较小,型腔深度不是很大,且非软质塑料,不容易形成真空,因此不必设置引气装置。
3.8温度调节系统
注射模的温度对塑料熔体的充模流动、固化定形、生产效率以及塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响,因此应设置冷却系统。
由于此塑件为小型(9.45g)、薄壁(1.5mm)塑件,且成形工艺对模温要求不高,也可以采用自然冷却。
此模具设计中采用人工冷却,冷却系统设计如图1-14所示。
图1-14冷却水道
3.9排气系统
由于此模具属于中小型模具,且模具结构较为简单,可利用模具分型面和模具零件间的配合间隙自然地排气,间隙通常为0.02~0.03mm,不必设排气槽。
4、注射机的校核
4.1最大注射量
已知Vs+Vj=9×2+1.5=19.5,Vmax=125,K取0.8,则KVmax≥Vs+Vj,适合。
4.2注射压力
已知P注=70~90MPa,P公=120MPa,则P公≥P注,适合。
4.3锁模力
已知Pq=20~40MPa,A分=3.14×(87/2)2×2+32=59737.3mm2。
F锁=900kN,则PqA分=40×5973.7=238946N=239kN。
显然F锁>PqA分,适合。
4.4安装部分尺寸
喷嘴圆弧半径φ12<浇口套圆弧半径φ14
喷嘴孔直径φ4<主流道小端直径φ4.5
定位孔直径φ100=定位圈外径φ100
拉杆空间260×290>模具外形250×315
最小模厚200<模具厚度212<最大模厚300
4.5开模行程
开模行程=9.5+11+10=30.5
最大开模行程300
则最大开模行程>开模行程,适合。
4.6推出机构
两侧顶出,孔径φ22mm,孔距230mm。
5、装配图零件图
5.1装配图
5.2零件图
绘制成型零件和需要加工的结构零件的零件图,符合机械制图国家标准。
如图1-16~1-21所示。
技术要求:
1.型芯与推杆配合精度为H8/F6
2.推出机构的动作要保证灵活可靠,不发生误运动。
11
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名称
模具装配图
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1
设计人
时间
2013.
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名称
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定模坐板
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设计
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序号
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名称
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材料
单件
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定模板
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重量
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名称
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单件
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定位圈
图样标记
重量
比例
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1:
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设计
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校对
审核
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