电话机底座注塑模具设计.docx
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电话机底座注塑模具设计
本科毕业设计(论文)
题目:
电话机底座注塑模具设计
系别:
机电信息系
专业:
机械设计制造及其自动化
班级:
学生:
学号:
指导教师:
2013年05月
电话机底座注塑模具设计
摘要
模具是工业生产的基础工艺装备,也是发展和实现少无切削技术不可缺少的工具。
它在工业生产中使用极为广泛,是当代工业生产的重要手段和工艺发展方向,许多现代工业的发展和技术水平的提高,在很大程度上取决于模具工业的发展水平。
因此,模具技术发展状况及水平的高低,直接影响到工业产品的发展。
也是衡量一个国家工艺水平的重要标志之一。
本文主要论述了塑料注射模的基本原理和设计过程,并着重讲述了充电器外壳注射模的设计过程。
首先,讲述了模具的作用和国内外的发展状况及其发展方向。
然后论述了方案的选择和确定。
再次对于所确定的方案给出了详细的设计过程和计算过程,最后还对所设计的模具进行了经济性可行性分析。
此次设计中,最关键的是确定型芯和型腔的结构,此外还分析了模具受力,脱模机构的设计、冷却系统的设计等。
总的来说,所设计的这套模具经济合理,可行性强,生产方便,是一套实用性较强的模具。
关键词:
注射模;定模;动模;抽芯;斜导柱
Telephonebaseinjectionmolddesign
Abstract
Themoldingtoolisafoundationcraftthatindustryproducetoequip,italsoadevelopmentwithrealizesthelittlehavingnoslicetheindispensabletoolinthetechniqueofcutting.Itisinindustryproducetheusageisextremelyextensive,itanimportantmeansthatcontemporaryindustryproducetodevelopthedirectionwiththecraft,manymodernindustrialdevelopmentswithhorizontalexaltationintechnique,bedecidedbytheindustrialdevelopmentinmoldingtoolleveltoalargeextent.Therefore,moldingstooltechniquedevelopmentconditionandhorizontalandhighandlow,affectthedevelopmentoftheindustryproductdirectly.Tooistomeasuretheoneofthehorizontalandimportantmarkingsinanationalcraft.
Thegraduationprojecttitleisthecamerabracketapartsinjectionmolddesign.,thistextdiscussedprimarilytheplasticsinjectsthebasicprincipleofthemoldwithdesigntheprocess,combiningtoemphasizetorelatetheChargersshellinjectthedesignprocessofthemold.First,relatedthefunctionofthemoldingtoolwithdomesticandinternationaldevelopmentconditionanditsdevelopmentdirections.Thendiscussedthechoiceoftheprojectwithcertain.Returnsaprojectformakingsuregiveadetaileddesignprocesswithcomputeprocess;verymuchagainthemoldingtooltodesigntoprecededtheeconomicviabilityassessment.
Totaltosay,athissetofmoldingtoolsfordesigningeconomyreasonable,thepossibilityisstrong,producingtheconvenience,itastrongermoldingtoolinasetoffunction.
Keyword:
Injectthemold;Settlethemold;Movethemold;Takeoutcore;Inclinedslipperypiece
目录
1绪论1
1.1题目背景意义1
1.2塑料工业简介1
1.3我国塑料模具现状2
1.4塑料模具发展趋势3
2制品的特性分析4
2.1制品(电话机底座)的简介4
2.1.1对制品的分析主要包括以下几点4
2.1.2本设计中塑件各项要求5
2.2制品的工艺性及结构分析5
2.2.1结构分析5
2.2.2成型工艺分析5
2.2.3材料的性能分析5
2.3注射成形过程7
2.3.1ABS的注射工艺参数7
2.3.2ABS的主要性能指标8
2.3.3ABS工艺条件8
3注射成型机的选择9
3.1估算塑件体积9
3.2估算塑件质量9
3.3注塑机的注射容量10
3.4锁模力10
3.5选择注塑机及注塑机的主要参数10
3.5.1注射机的选择10
3.5.2SZ-200/120型注塑机的主要参数10
3.6注塑机的校核11
4浇注系统的设计13
4.1浇注系统设计原则13
4.2主流道的设计13
4.2.1主流道尺寸13
4.2.2主流道衬套的形式及尺寸14
4.2.3定位圈的结构尺寸15
4.2.4主流道衬套的固定15
4.3冷料穴的设计15
4.4浇口的设计16
4.4.1浇口的主要作用16
4.4.2浇口尺寸的确定16
4.4.3浇口位置的选择16
4.4.4浇口结构的形式17
4.5浇注系统凝料的脱出机构17
4.5.1普通浇注系统的凝料的脱出17
4.5.2点浇口式浇注系统凝料的脱出17
4.6脱模推出机构的确定18
4.6.1脱模推出机构的设计原则18
4.6.2制品推出的基本方式18
5成型零部件的设计20
5.1分型面的设计20
5.2成型零件应具备的特性21
5.3成型零件的结构设计21
5.3.1凹模(型腔)结构设计21
5.3.2型芯的结构设计22
5.4成型零件工作尺寸计算22
5.4.1影响塑件尺寸和精度的因素22
5.4.2成型零件工作尺寸的计算23
5.4.3模具型腔侧壁和底板厚度的计算25
6导向机构的设计27
6.1导向机构的作用27
6.2导柱导向机构27
6.2.1导向机构的总体设计27
6.2.2导柱的设计28
6.2.3导套的设计28
7侧抽芯机构的设计29
7.1侧向分型与抽芯机构的分类29
7.2斜导柱侧向分型与抽芯机构设计要点30
7.2.1正确选择主型芯位置30
7.2.2斜导柱的设计计算30
7.2.3滑块和导滑槽的设计30
8冷却系统32
8.1模具冷却系统的设计原则32
8.2模具冷却系统的结构32
9总结33
毕业设计(论文)知识产权声明36
毕业设计(论文)独创性声明37
本设计全部说明书与图纸联系QQ2576636538
2制品的特性分析
2.1制品(电话机底座)的简介
图2.1电话机底座
制品的分析是对所要成型的产品有个初步的了解,在接受设计任务书以后就要对塑料的品种、批量的大小、尺寸精度与技术条件,产品的功用及工作条件有个整体概念,以便在设计模具时优选各种方式来成型塑件。
2.1.1对制品的分析主要包括以下几点
a.产品尺寸精度及其图纸尺寸的正确性;
b.脱模斜度是否合理;
c.塑件厚度及其均匀性;
d.塑件种类及其收缩率;
e.塑件表面颜色及表面质量要求。
2.1.2本设计中塑件各项要求
a.塑料名称:
丙烯腈~丁二烯~苯乙烯共聚物(ABS);
b.色调:
白色不透明;
c.生产纲领:
大批大量。
2.2制品的工艺性及结构分析
2.2.1结构分析
该制品为小型零件,在模具设计和制造上要有精密的定位措施和良好的加工工艺,以保证零件各项参数精度
2.2.2成型工艺分析
a.精度等级:
采用一般精度5级
b.脱模斜度:
15度。
2.2.3材料的性能分析
ABS是由丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)和苯乙烯(Styrene)三种化学单体合成。
其中A代表丙烯腈,B代表丁二烯,S代表苯乙烯。
其化学分子结构方式如图2.2:
图2.2ABS化学分子结构
每种单体都具有不同特性:
丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性;丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性;苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。
从形态上看,ABS是非结晶性材料。
三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物,一个是苯乙烯~丙烯腈的连续相,另一个是聚丁二烯橡胶分散相。
ABS不透明,外观除薄膜外都呈浅象牙色、无毒、无味、兼有韧、硬、刚特性,燃烧缓慢,离火后仍继续燃烧,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。
ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。
这就可以赋予用户在产品设计上有很大的灵活性,并且由此产生了市场上数百种不同品质的ABS材料。
ABS具有优良的综合性能,由于组分、牌号和生产厂家生产方法的不同,使之在性能上存在较大差异。
使用性能:
a.物理力学性能
ABS具有优良的物理力学性能,如不透水,但略透水蒸气,冲击强度较高,尺寸稳定性好等。
ABS有极好的冲击强度,即使在低温也不迅速下降。
但是它的冲击性能与树脂中所含橡胶的多少、粒子大小、接枝率和分散状诚有关,同时也与使用环境有关、如温度越高则冲击强度越大。
当聚合物中丁二烯橡胶含量超过30%时,不论冲击、拉伸、剪切还是其它力学性能都迅速下降(见表5~5和5~6)。
b.热性能。
ABS制品的负荷变形温度约为93℃,若能对制品进行退火处理,则还可增加10℃左右。
c.电性能。
ABS聚合物的电绝缘性受温度和湿度的影响很小,且在很大频率变化范围内保持恒定。
d.耐环境性
ABS聚合物几乎不受水、无机盐、碱、酸类的影响,但在酮、醛、氯代烃中会溶解或形成乳浊液,它不溶于大部分醇类及烃类溶剂,但长期与烃接触会发生软化溶胀。
ABS聚合物表面受冰醋酸、植物油等化学药品的锓蚀会引起应力开裂。
e.耐候性
ABS聚合物的最大不足之处是耐候性较差,这是由于分子中丁二烯所产生的双键在紫外线作用下易受氧化降解的缘故。
经受350nm以下波长的紫外线照射,氧化作用更甚。
氧化速度与光的强度及波长的对数成正比。
ABS是一种成型加工性能优良的热塑性工程塑料,可用一般加工方法成型加工。
f.ABS的流变性
ABS聚合物在熔融状态下流动特性属于假塑型液体。
虽然ABS的熔体流动性与加工温度和剪切速率都有关系,但对剪切速率更为敏感。
因此在成型过程中可以采用提高剪切速率来降低熔体粘度,改善熔体流动性。
ABS属一无定形聚合物,无明显熔点,成型后无结晶,成型收缩率为0.4%~0.5%。
在成型过程中,ABS的热稳定性较好,不易出现降解或分解,但温度过高时,聚合物中橡胶相有破坏的倾向。
g.ABS的吸水性
ABS具有一定的吸水性,含水量在0.3%~0.8%范围。
成型时如果聚合物中含有水分,制品上就会出现斑痕、云纹、气泡等缺陷,因此在成型前,需将聚合物进行干燥处理,使其含水量降到0.2%左右。
h.ABS制品的后处理
一般情况下很少出现应力开裂,所以除了使用要求较为苛刻的制品,通常不作制品的后处理。
注射速度对ABS的熔体流动性有一定影响,注射速度快,制品表面光洁度不佳;注射速度慢,制品表面易出现波纹、熔接痕等现象,因而除了充模有困难的情况下,一般以中、低速为宜。
在制品要求表面光泽较高时,模具温度可控制在60~80℃对一般制品可控制在50~60℃。
2.3注射成形过程
对ABS的色泽、细度和均匀度等进行检验。
塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后,由模具的浇注系统进入模具型腔成型,其过程可以分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。
2.3.1ABS的注射工艺参数
注射机:
螺杆式
喷嘴形式:
直通式
喷嘴温度:
170~180
料筒温度(℃):
前段180~200
中段165~180
后段150~170
模具温度(℃):
50~80
注射压力(MPa):
60~100
保压力(MPa):
40~50
高压时间(s):
0~5
保压时间(s):
15~30
冷却时间(s):
15~30
成形周期(s):
40~70
2.3.2ABS的主要性能指标
表2.1ABS的主要性能指标
密度g/cm3
比溶
吸水率
收缩率
热变形
温度℃
1.02-1.05
0.8-0.98
0.2%-0.4%
130-160
0.3%-0.8%
83-103.
抗拉强度MPa
拉伸弹性
模量MPa
弯曲强度
冲击强度HB
体积cm3
50
1.8X107
80
11HB
9.7
6.9X10
2.3.3ABS工艺条件
ABS吸湿性强,成型前需充分干燥,要求含水量不小于0.3%,对于表面光泽要求叫高的制品,需要长时间预热干燥;
流动性一般,溢料间隙约0.4mm(流动性比PS和AS差,但比PC、RPVC好);
成型难度较聚苯乙烯大,宜采用较高的料温和模温(对耐热,高抗冲击型和中抗击型品种,应在允许范围内,将其料温去取最大值),料温对制品物性影响较大,若料温过高,很容易使熔体分解(分解温度约250°C)。
若制品精度要求过高,模温宜取50°C~60°C,若制品表面要求具有光泽或对于耐热型品种,模温宜取600°C~80°C;
注射压力应比成型聚苯乙烯时高,采用柱塞式注射机时,料温可取180°C~330°C、注射压力可取100Mpa~140Mpa,采用螺杆式注射机时,料温可取160°C~220°C,注射压力可取70Mpa~100Mpa。
4浇注系统的设计
浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔为止的一种完整的进料通道,具有传质、传压和传热的功能,对制品质量影响很大。
他的作用是将塑料熔体顺利地充满到模具行腔深处,以获得外形轮廓清晰,内在质量优良的塑料制件。
该模具采用普通流道浇注系统,其包括:
主流道、冷料穴、浇口。
4.1浇注系统设计原则
a.浇注系统与塑件一起在分型面上,应有压降,流量和温度的分布的均衡布置;
b.结合型腔布置考虑,尽可能采用平衡式分流道布置;
c.尽量缩短熔体的流程,以便降低压力损失、缩短充模时间;
d.浇口尺寸、位置和数量的选择十分关键,应有利于熔体流动、避免产生湍流、涡流、喷射和蛇形流动,有利于排气和补缩,且应设在塑件较厚的部位,以使熔料从后断面移入薄断面,以利于补料;
e.避免高压熔体对模具型芯和嵌件产生冲击,防止变形和位移的产生;
f.浇注系统凝料脱出应方便可靠,凝料应易于和制品分离或者易于切除;
g.熔接痕部位与浇口尺寸、数量及位置有直接关系,设计浇注系统时要预先考虑到熔接痕的部位、形态,以及对制品质量的影响;
4.2主流道的设计
主流道通常位于模具中芯塑料熔体的入口处,它将注射机喷射出的熔体导入型腔中。
主流道的形状为圆锥形,以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。
4.2.1主流道尺寸
a.主流道小端直径d=注射机喷嘴直径+0.5~1
=3+0.5~1取d=3.5(mm)
这样便于喷嘴和主流道能同轴对准,也能使的主流道凝料能顺利脱出。
b.主流道球面半径
主流道入口的凹坑球面半径R,应该大于注射机喷嘴球头半径的2~3mm.反之,两者不能很好的贴合,会让塑件熔体反喷,出现溢边致使脱模困难.
SR=注射机喷嘴球头半径+2~3
取SR=12+2=14(mm)
c.主流道长度L
一般按模板厚度确定,但为了减小充模时压力降和减少物料损耗,以短为好,小模具控制在50之内在出现过长流道时,可以将主流道衬套挖出深凹坑,让喷嘴伸入模具。
本设计中结合该模具的结构取L=42(mm)
d.主流道大端直径
D=d+2Ltgα(半锥角α为1°~2°,取α=1.5°)
≈6.5
取D=6.5(mm)
4.2.2主流道衬套的形式及尺寸
主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触,属易损件,对材料要求较严,因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套,以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理,常采用碳素工具钢,如T8A、T10A等,热处理硬度为53~57HRC。
由于该模具主流道较长设计成分体式较宜。
图4.1主流道衬套
‘
4.2.3定位圈的结构尺寸
由于浇注套比较长,自身能满足定位要求,故此定位圈只对注射方向起导正作用。
图4.2定位圈
4.2.4主流道衬套的固定
图4.3主流道衬套的固定
4.3冷料穴的设计
在完成一次注射循环的间隔,考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度,从喷嘴端部到注射机料筒以内约10~25mm的深度有个温度逐渐升高的区域,这时才达到正常的塑料熔体温度。
位于这一区域内的塑料的流动性能及成形性能不佳,如果这里相对较低的冷料进入型腔,便会产生次品。
为克服这一现象的影响,用一个井穴将主流道延长以接收冷料,防止冷料进入浇注系统的流道和型腔,把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴(冷料井)。
冷料穴的作用是储存因两次注射间隔而产生的冷料头及熔体流动的前锋冷料,以防止冷料进入型腔而影响制件质量。
4.4浇口的设计
浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道,它是浇注系统的关键部位,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。
浇口的形状、位置和尺寸对制品的质量影响很大。
4.4.1浇口的主要作用
a.熔体充模后,首先在浇口处凝结,当注射机螺杆抽回时可防止熔体向流道回流;
b.熔体在流经狭窄的浇口时会产生摩擦热,使熔体升温,有助于充模;
c.易于切除浇口尾料;
d.对于多型腔模具,浇口能用来平衡进料。
对于多浇口的单型腔模具,浇口还能用以控制熔接痕的位置。
4.4.2浇口尺寸的确定
浇口的截面积一般为流道截面积的3%~9%,截面的形状多为矩形(宽度与厚度的比为3:
1)或圆形;浇口长度约为0.5~2.0mm左右。
在设计的时候一般取小值,在以便在试模时修正。
浇口最终的具体尺寸根据经验和零件的尺寸和形状的要求确定。
4.4.3浇口位置的选择
浇口位置与数量对制品质量影响很大,选择浇口位置时应遵循如下原则
a.浇口应设在能使型腔的各部位、各角落同时充满的位置;
b.浇口应开设在塑件较厚的部位,以使熔料从厚断面移入薄断面,以利于补料;
c.浇口应设在有利于排除型腔中气体的部位;
d.口应设在避免塑件表面产生熔合纹的部位;
e.对于带有长型芯的模具,浇口应设置在能使进料沿型芯轴向均匀进行,
以免型芯被熔体冲击而变形;
f.浇口的设置应避免熔体的断裂;
g.浇口的设置应不影响塑件的外观;
4.4.4浇口结构的形式
注射模的浇口结构形式较多,不同类型的浇口其尺寸、特点及应用情况个不相同。
按浇口的特征可分为限制浇口和非限制浇口;按浇口形状可分为点浇口、扇形浇口、盘形浇口、环行浇口及薄片式浇口;按浇口的特征性质可分为潜伏式浇口、护耳浇口;按浇口所在的塑件的位置可分为中芯浇口和侧浇口等。
对于该模具,是中小型制品的多型腔模具,同时从塑件的形状等各方面分析知采用的是一般侧浇注口。
浇口又可称橄榄形浇口或菱形浇口,是种截面尺寸特小的圆形浇口。
浇口一般设在型腔底部,排气畅通,成型良好,塑件无不良痕迹。
有利于实现制动化操作,常用于成型如壳盒形等中、小型塑件的一模多腔模具中,也可用于单型腔模具或表面不允许有较大痕迹的塑件,能制动切断浇口凝料。
4.5浇注系统凝料的脱出机构
4.5.1普通浇注系统的凝料的脱出
通常采用侧浇口、直接浇口及盘形环浇口类型的模具,其浇注系统凝料一般与塑件连在一起。
塑件脱出时,先用拉料杆拉住冷料穴,使浇注系统留在动模一侧,然后用推杆或拉料杆推出,靠其自重而脱落。
4.5.2点浇口式浇注系统凝料的脱出
点浇口浇注系统凝料,一般用人工、机械手取出,但生产效率低,为适应自动化生产的需要,可采取以下方式脱出凝料:
利用推杆拉断点浇口凝料、利用侧凹拉断点浇口凝料、利用拉料杆拉断点浇口凝料、利用定模推板拉断点浇口凝料等。
4.6脱模推出机构的确定
注射成形每一循环中,塑料制品必须准确无误地从模具的凹模中或型芯上脱出,模具中这种脱出塑件的机构,称为脱模机构,也常称为推出机构。
脱模机构的作用包括脱出、取出两个动作。
既首先将塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离,称为脱出,然后把其脱出物从模具内取出。
4.6.1脱模推出机构的设计原则
制品推出(顶出)是注射成形过程中的最后一个环节,推出质量的好坏将最后决定制品的质量,因此,制品的推出是不可忽视的。
在设计推出脱模机构时应遵循下列原则:
a.结构可靠:
机械的运动准确、可靠、灵活,并有足够的刚度和强度,且推出机构应尽量设置在动模一侧;
b.保证制品不因推出而变形损坏;
c.机构简单动作可靠;
d.保证良好的制品外观;
e.尽量使塑件留在动模一边,以便借助于开模力驱动脱模装置,完成脱模。
4.6.2制品推出的基本方式
按模具中的推出零件分:
a.推杆推出:
推杆推出是一种基本的也是一种常用的制品推出方式,常用的推杆形式有圆形、矩形、“D”形。
b.推件板推出:
对于轮廓封闭且周长较长的制品,采用推件板推出结构。
推件板推出部分的形状根据制品形状而定。
c.推管推出:
适用于薄壁圆桶形塑件。
d.推块式脱模:
适用于齿轮类或一些带有凸缘的制品,可防止塑件变形。
e.利用成型零件推出制品的脱模:
使用于螺纹型环一类的制品,利用模具中某些成型零件推出塑件
f.多元联合式脱模:
对于某些深腔壳体、薄壁制品以及带有环状凸起、凸肋或金属嵌件的复杂制品,为防止其出现缺陷,常采用两种或两种以上的推出机构联合动作以完成脱模过程
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