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工作灯注塑模具设计说明书
多用工作灯前盖注塑模具第1页共20页
目录
中英文摘要-------------------------------------------------------2
第一章绪论------------------------------------------------------2
第二章模具设计
2.1零件材料选择及性能------------------------------------3
2.2注射机的选择与校核------------------------------------3
2.3浇注系统设计------------------------------------------6
2.4型腔分型面设计----------------------------------------7
2.5成形零件工作尺寸的计算--------------------------------8
2.6脱模力的计算------------------------------------------11
2.7模架的选择--------------------------------------------12
2.8导向机构的设计----------------------------------------13
2.9顶出件的设计------------------------------------------14
2.10注塑模温控系统的设计----------------------------------16
第三章模具的CAD/CAM设计
3.1多用工作灯前盖制品的设计------------------------------18
3.2型腔的加工--------------------------------------------18
设计总结---------------------------------------------------------21
参考文献---------------------------------------------------------22多用工作灯前盖注塑模具第2页共20页
Abstract
Thistextaboutmouldingplasticsthecomputersofmouldassist
designingformanufacturing,divide,Theformeristomould,type
core,theorganizationofdrawingofpatterns,Itpumpscorethe
designsoforganizationthelattermakedswhoengineermakebehind
theentitywithCAXA,Carryoncuttersetup,walkonehundred
sheetsesofparametersetupandturnintocutterorbitandputand
dealwithandturnintoGcode.
Keyword:
Mouldplasticsthemould,thecomputerassists
designingformanufacturing.
摘要:
本文是关于注塑模具的计算机辅助制造设计,分为注射摸具的设
计和摸具加工制造,前者是对模腔,型芯,脱模机构,抽芯机构的设
计,后者用CAXA制造工程师做成的3d实体后,进行刀具设置,走
刀参数设置并生成刀具轨迹,后置处理生成G代码。
关键词:
注塑模具,计算机辅助制造设计。
第一章绪论
模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的工具。
对塑料模
具的全面要求是:
能生产出在尺寸精度,外观,物理性能等方面均达到要
求的优质制品。
以模具的使用角度,要求高效率、自动化、操作简便;从
模具制造的角度,要求结构合理,制造容易,成本低廉。
塑料模具影响着塑料制品的质量。
首先,模具型腔的形状、尺寸、表
面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精
度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各
向同向性、外观质表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要
的影响。
其次,在塑料加工过程中,模具结构对操作难易程度影响很大。
在大批量生产塑料制品时,应尽量减少开模,合模和取制件过程中的手工
劳动,为此常采用自动开合模和自动顶出机构。
在全自动生产时还要保证
制件能自动从模具上脱落。
另外,模具对塑料制品的成本也有相当的影响。
除简易模具外,一般来说制模费是十分昂贵的。
一副优良的注射模具可生
产制品百万件以上,压制模约能生产二十五万件。
当批量生产不大时,模
具费用在制品成本中所占的比例将会很大,时应尽可能地采用结构合理而多用工作灯前盖注塑模具第3页共20页
简单的模具,以降低成本。
现代塑料制品生产中,合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是
必不可少的三项重要因素,尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求。
塑
料制件使用要求和造型设计起着重要作用。
高效的全自动的设备也只有装
上能自动化生产的模具才能发挥其效能,产品的生产和更新都是以模具的
制造和更新为前提。
由于工业塑件和日用塑料制品的品种和产量要求量很
大,对塑料模具也提出了越来越高的要求,因此促使塑料模具生产不断向
前发展。
计算机辅助设计(ComputerAidedDesign,简写为CAD),是指利用
计算机的计算功能和高效的图形处理能力,对产品进行辅助设计分析、修改
和优化。
它终合计算机知识和工程设计知识的成果,并随计算机软硬件的不
断提高而逐渐完善。
本设计采用AUTOCAD和CAXA两套软件进行设计。
第二章模具设计
2.1零件材料选择及材料性能
本设计的塑料制品先用ABS塑料成型,ABS是丙烯晴,丁二烯和苯
乙烯三种单体的三无共聚物,ABS具有较高的强度、硬度、耐热性及耐化
学性的优良性能,且价格便宜,原料易得。
综上所述,选用ABS塑料。
技术指标如下:
密度(g/cm3):
1.5比容(cm3/g):
0.92
扩拉强度(mpa):
50拉伸弹性模量(mpa):
2.5x103
吸水率24h(%):
0.3收缩率(%):
0.3-0.7
熔点(℃):
130-160弯曲强度(mpa):
80
硬度(hb):
9.7体积电阻率(.cm:
6.9x1016
冲击强度kj/m2(无缺口):
261(缺口):
11
热变形温度(℃):
(0.45mpa)90-108,(1.80mpa)83-103
2.2注射机的选择与校核
1.制品的体积估算
从CAXA制造工程师的零件体积计算,其具体步骤如下:
打开“制造工程师XP”,点击[文件]→[打开]→[Part1]→[打
开]→[工具]→[查询]→[零件属性],得:
多用工作灯前盖的体
积为13.60cm3
2.塑件的质量多用工作灯前盖注塑模具第4页共20页
ABS的密度为1.02-1.16g/cm3取
ρ=1.07g/cm3
塑料质量M=ρv=1.07x13.60=14.55g
因为2个型腔同时加工所以总塑料质量为M*2=29.10g
3.据体积选注射机
本设计的注射量为29.10g,根据《模具设计与制造》表3-1及塑料用量
选用卧式注射机XS-ZY-125
该注射机的主要技术参数如下:
型号XS-ZY-125
结构型式卧式
锁模方式:
液压-机械
注射方式螺杆式
螺杆直径(mm)42
理论注射容量(cm2)125
注射压力(mpa)1190
锁模力(KN)900
最大注射面积(mm2)320
模具厚度(mm)Hmax=300
Hmin=200
模板最大行程(mm)=300
拉杆空间(mm)260X290
注射行程115
圆嘴圆弧半径R=12
喷嘴孔径d=4
最大成型面积(cm2)320
4.注射机有关工世参数的校核与
(1)注射量的校核
据式V件≤
0.8V注
式中:
V件—塑件与浇注系统的体积(cm3)
V注—注射机的注射量(cm3)
0.8—最大注射容量的利用系数
则有:
0.8xV注=0.8X200~400=160~320cm3
故满足要求
(2)注射压力的校核
塑件成开所需的注射压力应小于或等于注射机的额定注射压力,基多用工作灯前盖注塑模具第5页共20页
关系按下式校核
P成≤
P注
式中P成—塑件成形所需的注射压力(mpa),一般取40
P注—所选取注射机的额定注射压力(mpa)
查《塑料模具设计制造与应用实例》表4-1有P成=35mpa
已知P注=109mpa
故满足P成≤
P注
(3)锁模力的校核
模具所需的最大锁模力应小于或等于注射机的锁模力,其关系按下式校核:
P腔A
≤F锁
式中P腔—模具型腔压力(Mpa)一般取40~60Mpa
A—塑件与浇注系统在分型面上的投影面积(cm2)
F锁—注射机额定锁模力(KN)
已知P腔=35MpaA约为4
12Π502+412Π902=16650N
∴P腔A=35X16650=5.8X105N
≤F锁=2.54xX106N
故满足要求
2.3浇注系统的设计
浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道。
浇
注系统设计好坏对制品性能、外观和成型难易程度影响颇大
根据注塑件的要求及模具的结构等方面来选择浇注系统。
1.浇口形式
选择浇口形式应该遵循以下原则:
(1)尽可能采用平衡式设置;
(2)型腔排列进料均衡;
(3)型腔布置和浇口开设部位力求对称,防止模具承受偏载而产生溢料现
象;
(4)确保耗料量小;
(5)不影响塑件外观。
根据以上原则,决定选用侧浇口形式,这种浇口的优点为:
去浇口方便,残
留痕迹小;熔体流速高;翘曲比直接浇口小;宜成型薄壁、复杂形状制品。
其缺
点有:
注射压力损失大;保压补缩作用比直接浇口小;对壳形制品排气不方便,
易产生熔接痕。
总的来说,侧浇口适用于各种形状及一模多腔制品,是最常用的多用工作灯前盖注塑模具第6页共20页
一种形式。
2.定位圈
定位圈的作用是使注射机的喷嘴与模具主流道浇口保持同心。
根据所选定的浇口套,因为没有标准型号的定位圈跟它配合,所以可以根据
浇口套的尺寸设计出定位圈,如下图:
定位圈与浇口套结构
3.浇口套
浇口套亦采用标准型式,B型,B型可以由定位圈压住,防止松动
由定位圈与浇口套的结构可知浇口套的基本尺寸d=20
设计出浇口套的型式与尺寸为:
其中浇口套高度是主观尺寸,根据模架现取其高度值为63推荐值。
4.浇口形式及尺寸
浇口彩圆形截面,由[4]8-16查得多用工作灯前盖注塑模具第7页共20页
h
d=0.8
式中d—浇口直径
h—制品平均厚度
则有d=0.8h=0.8X2=1.4
由《模具设计与制造》表8-17查得浇口厚度为1.3mm
2.4型腔分型面设计
为将塑件从密闭的模腔内取出,以及为了取出浇注系统,必须将模具分成两
个或几个部分,一般将分开模具能取出塑件的面,称为分型面,同时,以分型面
为界,模具分成两大部分,即为动模和定模.分型面的方向尽量采用与注射成型
机开模方向垂直的方向。
合理选择分型面,有利于制品的质量提高,工艺操作
和模具的制造。
因此,在模具设计过程中是一个不容忽视的问题,选择分型面
一般根据以下的原则:
A.分型面的位置要不影响制品的精度和外观;
B.尽量简单,避免采用复杂形状,使模具制造增加困难;
C.要尽量有利于塑料制品的脱模和抽芯;
D.有利于浇注系统的合理设计;
E.尽可能与料流末端重合,以利于系统的排气。
根据零件的特点和分型面的选择原则,采用型腔完全在定模一侧的模具结
构形式,这种结构形式便于塑件的脱模,采用分型面的类型为单分型面。
如下
图所示:
2.5成形零件工作尺寸的计算
制品尺寸能否达到图纸尺寸的要求,与型腔、型芯的工作尺寸的计算有很大
关系。
成型零件工件尺寸的计算内容包括:
型腔和型芯的径向尺寸(含矩形的
长和宽)、高度尺寸及中心距尺寸等。
成型零件工作尺寸的计算方法很多,现以
塑料的平均收缩率为基准计算。
(1)开模行程
S≥H1+H2+(5~10)
式中
S—注射机的最大开模行程;
H1—塑料制品推出距离(mm)
H2—制品高度(mm)已知S=160H1+H2+10=57+30+10=97(mm)≤S多用工作灯前盖注塑模具第8页共20页
所以满足要求。
(2)型腔内径尺寸计算
由[1]查4-8模腔工作尺寸计算选用平均尺寸法.(下同)
z)
4
3
-DQ(DDM
δ+?
+=
(mm)
式中Dm—型腔内径尺寸(mm)
D—制品的最大尺寸(mm)
Q—塑料的平均收缩率(%),ABS的平均收缩率为0.5%?
—制品公差
4
3
—系数,可随制品精度变化,一般取0.5~0.8之间,取0.7zδ—
模具的制造公差,一般取zδ=4
1
~6
1,取0.25
按矩形计算,多用工作灯前盖长度、宽度上的最大尺寸分别为
D1=60mmD2=50mm
查《模具设计与制造》表7-18,取ABS材料制品的精度等级IT10
查《模具设计与制造》表7-18得△=0.12
D1=(60+60×0.005-0.7x0.12)25
.0
0
+=77.91625.0
0
+mm
D2=(50+50
×0.005-0.7x1.12)25.0
0
+=50.16625.0
0
+mm
(2)型腔径向尺寸的计算
Dm=(D+DQ+
4
3?
)Z
δ?
式中Dm—
型芯径向尺寸(mm)
D—制品内径的最大尺寸(mm)zδ—型芯制造公差(mm)取0.25
其余符号同上
多用工作灯前盖内径+长度、宽度上的最大尺寸分别为
D1=56mmD2=46mm
查《模具设计与制造》表7-18得1?
=0.12mm2?
=0.1mm,则
D1=(56+56x0.5%+0.7x0.12)025?
=56.364025?
多用工作灯前盖注塑模具第9页共20页
D2=(46+46x0.5%+0.7x0.1)025
?
=46.3025?
(3)型腔深度尺寸的计算HM
由《模具设计与制造》式8-20可得:
HM=(h1+h1Q-2/3
△)ZS+
式中HM:
型腔深度尺寸(mm);h1:
制品高度最大尺寸(mm);
△、S意义同上。
由《模具设计与制造》表7-19得△=0.5代
入公式得
HM=(30+30
×3.5%-2/3×0.5)2.0
0
+
=30.752
.0
0
+
(4)型芯高度尺寸的计算
由《模具设计与制造》式8-21可得:
hM=(H1+H1Q+2/3
△)S?
式中hM:
型芯高度尺寸(mm);H1:
制品深度最小的尺寸(mm);
△、S意义同上。
由《模具设计与制造》表7-19得△=0.7
代入公式得:
hM=(28+28
×3.5%+2/3×0.7)0
2.0?
=29.450
2.0?
以上计出的型腔与型芯尺寸并不是最终尺寸,要经过修模后才方可确定。
A.(5)型腔侧壁与底板厚度的计算
本设计的型腔采用瓣合式结构,由于此型腔的特殊性,使其特性兼有组
合式与整体式模具的特点,本设计暂且采用整体式结构来计算型腔侧壁与底板厚
度。
B.型腔侧壁
{1}按刚度计算
查查《注塑成型及模具设计实用技术》式7-10得
S≥3
4]
[SE
pH
式中S—圆形型腔侧壁厚度(mm)
p—型腔内熔体的压力(mpa),p取35mpa
H—承受熔体压力的侧壁高(mm),H=30mm多用工作灯前盖注塑模具第10页共20页
E—模具材料的弹性模量;对于钢E取2.06
×105Mpa;
〔δ〕:
刚度条件,行腔自由端所允许的径向变形量(mm);
引:
对于塑料基本尺寸>8~100mm
〔δ〕=
△/[5+(1+△)]
=0.38/638
=0.06mm
已知P=25Mpah=30mmE=2.06×105Mpa代入运算可得:
S=1.15×(25×304/0.06×105×2.06)
=13.56mm
{2}按强度计算
侧壁强度计算公式查《注塑成型及模具设计实用技术》式7-11得S=r
{(〔σ〕/〔σ〕-2P)1/2-1}
式中〔σ〕:
模具材料的许用应力,Mpa;
r:
型腔半径,可取塑件半径,(mm)。
已知〔σ〕=160Mpar=30mm代入式子可得
S=6.2mm
为保证满足要求,必须使S≧14mm。
因为采用的型腔周边形状为矩
形,所以在设计时必须使型腔到各个边的距离大于或者等于14mm。
C.底板厚度的计算
同上以型腔为整体式圆形型腔来计算,查《注塑成型及模具设计实用技
术》式7-12得:
1.底板刚度计算公式:
hs=0.56r(]
[SE
r
P)3/1
式中hs:
圆形型腔底板的厚度,mm[S]=△/[5+(1+△)]
△可查的为0.26所以求的[S]=0.26/6.26=0.04;
p:
型腔压力(Mpa);
E:
模具材料的弹性模量;对于钢E取2.06×105Mpa;
已知r=30mmP=25Mpa
代入可得:
hs=0.56×(04
.0*100000*06.2
30
*25)3/1
=7.56mm
2.底板强度计算公式多用工作灯前盖注塑模具第11页共20页
查《注塑成型及模具设计实用技术》式7-13得:
hs=0.87r(p/〔σ〕)2
/1
r,p,〔σ〕,的大小和按刚度计算时一样,代入公式得:
hs=0.87*30(25/160)2
/1
=10.3mm
所以为满足条件,取hs≥11mm
上面求出的型腔的侧壁厚度和底板厚度当作一个范围,实际在设
计时其尺寸只要满足这个要求则可。
2.6脱模力的计算
塑件注射成型后,塑件在模内冷却定型,由于体积收缩,对型芯产
生包紧力,当起从模具中推出时,就必须先克服因包紧力而产生的摩擦力。
脱模力的作用就是为了克服推出机构移动的摩擦力。
由《塑料成型工艺与模具设计》式8.4可得
(cossin)
FApμαα=?
式中F—脱模力;
A—塑件包络型芯的面积;p—塑件对型芯单位面积上的包紧力。
模内冷却的塑件,p取0.8×107~1.2×107Pa,这里取71.010
×Pa;μ—塑件对钢的摩擦系数,约为0.1~0.3,这里取0.2;α—脱模斜度,本塑件为ABS材料选取为1ο
已知A=6.44310?
×2m
代入式子有F=6.44310?
×
×1.0×71.010
×
×(0.2coslo-sinlo)
=11.9KN
2.7模架的选择
根据选择的注射机所要求的模具厚度范围:
200~300,以及前面计算的模具
成型零件的具体尺寸,查《中国模具设计大典》选择模架型号为:
A3-180200-19
如下图:
多用工作灯前盖注塑模具第12页共20页
部分尺寸如下:
动模底板250X200X25
垫块180X200X63
垫板180X200X32
动模板180X200X50
推板114X200X20
定模底板180X200X20
型腔板180X200X32
定模板250X200X25
由模架的尺寸可以算出模具的闭合高度为
H=25+63+32+50+20+32+25=247mm
2.8导向机构的设计
导向机构的主要作用是保证在模具闭合后,动、定模板位置准确;
在模具装配过程中也起了定位的作用,合模时候,引导动、定模板准确
闭合,能够承受一定的侧向压力,以保证模具的正常工作。
(1)导柱的设计
导柱采用的是标准带头导柱(GB/T-4196.4-1984)
一般对导柱有以下几个重要的技术要求:
1.导柱的长度应根据具体的情况而定,一般比凸模端面高出8~
12mm
2.导柱的前端做成倒圆角的形状,以便导柱顺利进入导孔
3.导柱的数量为4个,均匀分布在模具周围,其余的要求要根据
具体的情况而定,导柱、导套的材料均采用T8A。
导柱与导套
的配合形式见模具的装配图。
导柱的长度必须比凸模端面的高度高出8~12mm,以免在导柱未导正
方向之前凸模先进入型腔,相碰而损坏。
所以其长度L≥80+(6~8)
=88mm
所以选取导柱:
Φ20×112×30(D×L×L1)GB/T4196.4-1984
如下图:
多用工作灯前盖注塑模具第13页共20页
S=50
10.0?
mmD=20020.0?
mmd1=d
(2)导套的选取
根据模架的已知尺寸选取标准带头导套:
Φ20×63(Ι)
GB/T4196.3-1984,材料为T8A,热处理50~55HRC,图示倒角不大于
0.5×45°。
如下图:
d2=28015
.0
002.0mmD=32020.0?
mmd3=dS=60
10.0?
mmR=1mm
2.9顶出件的设计
(1)顶杆的长度
查《注塑成型及模具设计实用技术》式9-7得:
h杆=h凸+
δ1+h动垫+S顶+δ2+h顶固
式中h杆:
顶杆的总长度,mm;
h凸:
凸模的总长度,mm;多用工作灯前盖注塑模具第14页共20页
h动垫:
动模垫板的厚度,mm;
S顶:
顶出行程,mm;
h顶固:
顶杆固定板的厚度,mm;
δ1:
富裕量,一般(0.05~0.1)mm,顶杆端面应比型腔平面高出的尺寸;
δ2:
顶出行程富裕量,一般为3~6mm,以免顶出板直接顶到动模
垫板。
所以:
h杆=98+0.1+0+16+5+16
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