注塑模设计案例1.docx
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注塑模设计案例1
4.2首饰盒注射模具设计与制造
如图4-2、4-3所示首饰盒塑料件工程图,图4-4为三维结构。
塑件材料为ABS,未注壁厚均为1.5mm,颜色为灰色或瓷白,大批量生产。
要求塑件不允许有飞边、毛刺、缩孔、气泡、裂纹与划伤等缺陷。
试设计并制造注射模具。
图4-2合盖塑件图4-3盒体塑件
4.2.1首饰盒塑件原材料与结构工艺性分析
1.首饰盒原材料性能与使用要求
该塑件所用塑料为ABS,是家用电器及汽车行业常用的一种热塑性工程塑料,具有优良的综合性能。
模具设计方面注意事项:
需采用较高的料温与模温;注意选择浇口位置,避免浇口与熔接痕位于塑料件显眼处;塑料件顶出时表面易顶白或拉白,因此应合理设计顶出机构;溢边值为0.04mm。
2.注塑成型工艺条件
1)ABS具有吸湿性,吸水率少高,若存放严密,图4-4首饰盒塑件三维结构
可不干燥。
通常工厂生产前都有干燥。
干燥温度T=80-85°C,干燥时间2-4小时。
成型收缩率在0.3%~0.8%之间,通常取平均收缩率0.5%。
2)注塑工艺条件
①熔化温度170-200℃,建议温度185℃;②模具温度50-80℃(模具温度将影响塑件表面粗糙度,温度较低则导致塑件表面质量差);③注射压力取50-100MPa;④注射速度宜中高速度。
(3)注意点对于电镀产品,表面质量要好,不允许有顶出痕迹。
壁厚不能太薄,厚壁有利于电镀。
3.首饰盒结构工艺性分析
1)塑件尺寸精度分析
该塑件属于日用品,零件较小,外形不复杂,精度要求不高,配合部位精度为MT4,其他尺寸精度为MT6。
注射成型尺寸精度容易保证。
2)塑件表面质量分析
该塑件要求外形美观,表面粗糙度0.1μm,要求较高。
另外求塑件不允许有飞边、毛刺、缩孔、气泡裂纹与划伤等缺陷。
壁厚为1.5mm,容易注射成型,ABS成型性能较好,塑件外观质量容易保证。
3)塑件结构工艺性分析
由塑件图纸可知,零件为盒形体,结构简单,尺寸精度一般,壁厚均匀且符合最小厚度要求,采用注射成型工艺方案最佳。
4.2.2注射成型设备选择与成型工艺编制
1.模具型腔的选择
该塑件尺寸较小,复杂程度一般,但表面质量要求较高,两个塑件外形相似,质量接近,采用一模两腔的模具结构较合理,即一次生产可注射盒体和盒盖两个塑料件。
2.塑件体积和质量计算
由三维软件可计算塑件体积为:
V=V1+V2=cm3
流道体积V′=cm3
查ABS塑料密度ρ=1.04g/cm3,塑件质量m=(V+V′)ρ=(+)×1.04=g
3.注射机初步选择
根据塑件外形尺寸,估算模架尺寸。
ABS塑料适合螺杆式注射机,查塑料注射成型工艺参数表,注射压力在P=50~100Mpa之间。
注射机锁模力:
F机≥P模·A面
浇注系统和塑件在分型面上的投影面积
A面≈π(D1/2)2+π(D1/2)2+π(D3/2)2+6×35=3.14×(24.92+29.52+32)+210
=4707.7+210=4917.7mm2=4.92×10-3m2
查本书表7-21,得模具内型腔压强P模=30×106Pa
F机≥P模·A面=20×106×4.92×10-3=98400N=98.4KN
查本书表8-12,XS-Z-60注射机锁模力和注射量均能保证。
初选螺杆式注射机型号XS-Z-60。
3.编制注射成型工艺
1)注射成型工艺参数的确定查本书表7-18、表7-22,把相关内容填入下表。
表4-14首饰盒注射成型工艺参数
ABS
预热和干燥
温度70~80°C
成型时间(s)
注射时间
1~5
时间4~8h
保压时间
20~40
料筒温度
(°C)
前段
200~210
冷却时间
20~90
中段
210~230
成型周期
40~135
后段
180~200
螺杆转速r/min
28
射嘴温度(°C)
180~190
后处理
方法
红外线灯
模具温度(°C)
70~110
温度(°C)
鼓风烘箱100~110
注射压力(Mpa)
80~130
时间(h)
8~12
2)填写注射成型工艺卡,如表4-15所示。
4.2.3首饰盒注射模具结构设计
1.分型面选择
该塑件结构较简单,分型面选在外形最大轮廓处,如图4-5所示。
(a)盒体分型面选择
(b)盒盖分型面选择
图4-5首饰盒塑件分型面确定
2.浇注系统设计
塑件尺寸较小,型腔排列为一模两件,能采用的浇口形式有点浇口、侧浇口、潜伏式浇口。
点浇口使盒盖塑件表面留有浇口痕迹,外观质量达不到要求,不能采用。
而侧浇口与潜伏式浇口的痕迹都在塑件背面不明显处,不影响外观质量,均可采用。
本套模具采用侧浇口。
由塑件结构可知,分流道和浇口若选在塑件中心位置,模具两个型腔此处均有镶件,注射时高压熔融塑料直接冲击镶件,将会使镶件变形甚至弯曲断裂。
因此应采用圆弧形分流道以避开模具镶件,如图4-6所示。
为确保塑件留在动模,防止主流道留在定模,主流道底部设计Z型拉料装置。
主流道、分流道、浇口与冷料穴结构尺寸如图4-7所示。
图4-6分流道形式与浇口位置
表4-15首饰盒注射工艺卡
车间
××××
首饰盒注射成型工艺卡片
资料编号
×××
零件名称
灯罩
材料牌号
PC
共页
第页
装配图号
××××
材料定额
××
设备型号
XS-Z-60
零件图号
××××
单件质量(净)
240.21g
每模件数
2件
材料干燥
设备
干燥机
温度(°C)
70~80
时间(h)
4~8
料筒温度
(°C)
前段
200~210
中段
210~230
后段
180~200
射嘴
180~190
模具温度(°C)
50-80
成型时间(s)
注射时间
1~2
保压时间
3~5
冷却时间
10~15
压力
(Mpa)
注射压力
70~90
背压力
50~70
后处理
温度(°C)
时间定额
(S)
辅助时间
3
时间(s)
单件
22
检验
编制
校对
审核
组长
车间主任
检验组长
主管工程师
3.确定型腔、型芯镶件
1)动模型芯结构确定
由于动模型芯结构较复杂,镶拼零件较多,通常模具设计从动模型芯开始。
为便于动模型芯加工和抛光及节约贵重模具钢材,动模型芯采用组合式镶拼结构,如图4-8所示。
2)定模型腔结构确定
为方便定模型腔数铣加工、配研和抛光,也采用组合镶拼式结构,在模板上开框镶入,如图4-6所示。
型腔、型芯尺寸传统计算方法见教材“注射模成型零件尺寸确定”,在3D设计中只需输入收缩率与脱模斜度,绘图软件会自动计算模具工作零件的相关尺寸。
3)型腔排位
型腔排位如图4-9所示。
4)定模镶件尺寸确定
取模腔到镶件边缘距离20mm,图4-7浇注系统结构与尺寸
则镶件宽度:
B1=75+2×25=125mm,圆整为130mm。
镶件长度:
L1=2×(74+25)+2×25=248mm,圆整为250mm。
模腔最深处h=12.9mm,取定模镶件厚度H1=15+12.9=27.9mm,圆整为30mm。
查5-7表选取定模板厚度A=35mm。
图4-8动模镶拼结构
5)动模镶件尺寸确定
动模镶件可直接把凸模加工好后镶入动模板内。
动模镶件最高凸起11.4mm,取动模板厚度B=25mm。
图4-9型腔排位
4.确定模架型号与规格
1)动、定模板尺寸选择
定模板尺寸:
长×宽×高=(250+2×25)×(130+2×25)×(30+20)
=300mm×180mm×50mm
动模板长宽尺寸和定模板取一致,厚度取25mm,即300mm×180mm×25mm
2)模架选择
由浇注系统和动模型芯镶拼结构,查本书表5-4,选择直浇口A型基本模架。
由动、定模板尺寸,查本书表5-7,选用1830模架较合适,即:
宽×长=180mm×300mm。
查本书表5-7,支承板厚度取35mm。
5.侧向抽芯机构设计
两个塑件都存在侧凸搭扣结构,尺寸为8mm×0.8mm,4mm×l.2mm。
两处侧抽芯位置较小,采用其他抽芯结构较难实现,模具结构也复杂。
因此采用斜顶杆侧抽芯结构比较合适。
侧凸较小,抽芯距取4mm,塑件推出高度15mm已完全脱离动模型芯,取推出距离为25mm,用作图法求得斜推杆倾斜角度为10.1°,圆整为10°,如图4-10所示。
为使斜推杆在推出时稳定可靠,设计斜推杆导向底座,如图4-11所示。
图4-10斜顶杆角度
用同样方法设计另一处斜推杆。
6.脱模机构设计
该盒形塑件深度较低,加强筋较少,脱模斜度足够。
因此本套模具主要采用推杆推出,在有搭扣和加强筋处设计有两条斜推杆。
在φ2铰链处采用活动型芯,该处塑件没有封闭,只有两面贴紧活动型芯,包紧力很小,因此塑件被推出后采用手工脱模,结构如图4-12所示。
推出形式与推杆平面位置如图4-13所示。
7.冷却系统设计
1)定模型腔镶件采用直通式水流冷却,如图4-16所示。
2)动模主要是型芯温升高,应加强冷却。
对于两个型芯采用冷却效果好的水井隔片式冷却,如图4-17和4-18所示。
8.排气系统设计
本套模具可利用分型面、推杆、斜顶杆、
活动型芯等零件之间的间隙进行排气。
图4-11斜顶杆设计图4-12活动型芯结构
9.模具整体结构设计与绘图步骤
由上面计算与分析,可进行模具整体结构设计,过程如下:
1)打开AutoCAD,建立新图名,将该制品图形插入;
2)建立新图层:
其中包括尺寸线图层、冷却水图层、推杆图层、型腔和型芯图层、中心线图层、虚线图层;
3)将图纸缩放到1:
1,塑件尺寸加收缩率;
4)将塑件图镜射成型腔、型芯图,并更换成型腔、型芯图层;
5)绘制并完善各零件;
6)标注总体、配合和主要零件外形尺寸;
7)调入图框,填写标题栏和明细表,详细说明技术要求;
8)清理图块,减小占用计算机空间。
如图4-14所示为模具立体结构,图4-15为模具平面结构。
模具装配标题栏与明细表参见表4-16。
图4-13推出形式与推杆平面位置
图4-14模具装配立体图
图4-15模具装配图
10.注射机校核
本模具的外形尺寸为300mm×2300mm×240mm。
查本书表8-12,XS-Z-60型注射机模板最大安装尺寸为190mm×300mm,模具最大安装厚度200mm,最小厚度70mm。
本套模具的闭合高度H=240mm,因此,厚度不能满足模具的安装要求,长宽尺寸也没有安装余量,初选注射机不合用。
查本书表8-12,选用XS-Z-125型注射机的最大开模行程S=300mm,最大模具厚度300mm,长宽最大安装尺寸260×300,满足要求。
两板模开模行程计算:
Smin≥H1+H2+A+C+(5~10)=15+70+10=95mm,满足开模要求。
因此,XS-ZY-125型注射机能够满足使用要求。
4.2.4首饰盒注射模具主要零件设计与制造
由装配图拆画模具零件图,如图4-16~图4-20所示。
根据模具零件图内容编制机械加工工艺规程,如表4-17~表4-21所示。
技术要求
1.外形加工完成后装入定模板内,配作φ14浇口套孔,装入浇口套;2.数铣型腔、分流道。
图4-16定模型腔镶件
表4-16首饰盒注射模标题栏、明细表(工厂生产常用格式)
技术要求
1.塑件精度MT6,配合处精度MT4;
2.模架规格1830;
3.使用注塑设备:
XS-ZY-125。
31
GB/T70.1-2000
内六角螺栓
2
M6×20
12
M6×30
4
M12×150
4
M12×30
30
导柱
T8A
4
56~60HRC
29
导套
T8A
4
56~60HRC
28
MS10-100-23
动模型芯Ⅲ
预硬738
2
30-35HRC
27
塑料盒盖
ABS
1
26
MS10-100-22
隔水片
δ1.5紫铜片
2
25
MS10-100-21
活动型芯
预硬738
1
30-35HRC
24
O形密封圈
丁氰胶
2
φ30×2.65
23
MS10-100-20
内侧斜顶杆
预硬738
1
30-35HRC
22
MS10-100-19
推杆Ⅱ
Gr15
4
50~54HRC
21
垫块
45
2
20
MS10-100-18
动模座板
45
1
19
MS10-100-17
推板
45
1
18
MS10-100-16
推杆固定板
45
1
17
复位杆
Gr15
4
50~54HRC
16
MS10-100-15
转销
T8A
2
50~55HRC
15
MS10-100-14
导向座
45
2
38~42HRC
14
MS10-100-13
Z型拉料杆
Gr15
1
50~55HRC
13
MS10-100-12
推杆Ⅰ
Gr15
6
50~54HRC
12
MS10-100-11
支承板
45
1
11
MS10-100-10
动模板
45
1
10
MS10-100-09
外侧斜顶杆
预硬738
1
30-35HRC
9
MS10-100-08
动模型芯Ⅱ
预硬738
2
30-35HRC
8
MS10-100-07
动模型芯Ⅰ
预硬738
1
30-35HRC
7
MS10-100-06
定模板
45
1
6
塑料盒体
ABS
1
5
MS10-100-05
定模型腔镶件
预硬738
1
30-35HRC
4
MS10-100-04
定模小型芯
预硬738
1
35-38HRC
3
MS10-100-03
定模座板
45
1
2
MS10-100-02
浇口套
T8A
1
40~44HRC
1
MS10-100-01
定位圈
45
1
序号
图号
名称
材料
数量
备注
首饰盒
注射模装配图
MS10-100-00
标记
处数
分区
更改
签名
年月日
设计
标准化
阶段标记
质量
比例
设计
1:
1
审核
工艺
批准
共24张第1张
表4-17定模型腔镶件机械加工工艺规程卡
车间
模具车间
工艺规程
名称
定模板
数量
1
毛坯
256×136×35
共23页
编号
05
图号
MS10-100-05
材料
预硬738
重量
第5页
序号
工艺内容
定额
设备
检验
备注
1
开料毛坯256×136×35
带锯床
2
铣或刨六面,单面留磨量0.2~0.3mm
普通铣床
3
平磨六面,保证相临边垂直度要求
平面磨床
4
装配后,数控铣床铣型腔,分流道和浇口,留单面0.05mm抛光余量
数控铣床
5
与定模座板配钻铰浇口套固定孔
台式钻床
6
线切割定模型芯孔
线切割机
7
钻水道孔2×φ6,钻攻4×M10、4×M8螺纹孔
摇臂钻床
8
钳工划线,与浇口套配铣分流道与浇口
铣床
9
制造铜公,打8×6.5×5.5沉孔
电火花机
10
抛光型腔表面至Ra=0.1μm
抛光工具
编制
校对
审核
批准
技术要求
1.组合镶拼型芯1、2、3分别线切割成型,未注脱模斜度均为0.5°;
2.数控铣R1.5mm,R6.5mm,成型面锥度0.5°;
3.抛光型芯成型面至Ra=0.04μm;
4.镶件配作φ4mm销钉,装配后整体装入动模板内。
图4-17动模型芯Ⅰ
表4-18动模型芯Ⅰ机械加工工艺规程卡
车间
模具制造车间
工艺规程
名称
动模镶件Ⅰ
数量
1
毛坯
77×76×40
共19页
编号
06
图号
MS10-100-07
材料
预硬738
重量
第6页
序号
工艺内容
定额
设备
检验
备注
1
开料毛坯尺寸77×76×40
带锯床
2
普通铣床加工36.5厚度两面留磨0.3~0.4mm,
铣床
3
平面磨36.5两面
平面磨床
4
线切割外形及拼块
线切割机
5
装入动模板后数控铣床铣外形,用φ2mm中心钻定位各孔
数控铣床
6
钻铰各顶杆孔,成型塑件孔
台式钻床
7
装入动模板后线切割斜推杆孔
线切割机
8
抛光成型表面至Ra=0.4μm
抛光工具
编制
校对
审核
批准
技术要求
1.型芯外形线切割加工;
2.型芯装入动模板后数控铣R7.5mm,线切割斜顶杆孔;
3.电火花加工筋位。
图4-18动模型芯Ⅲ
表4-19动模型芯Ⅲ机械加工工艺规程卡
车间
模具制造车间
工艺规程
名称
动模型芯Ⅲ
数量
1
毛坯
77×76×36
共19页
编号
19
图号
08M4-30
材料
738
重量
第16页
序号
工艺内容
定额
设备
检验
备注
1
加工32.5厚度,两面留磨0.3
铣床
2
平面磨32.5两面
平面磨床
3
线切割外形
线切割机
4
装入动模板后加工中心铣外形,定位各孔
加工中心
5
钻铰各顶杆孔,成型塑件孔,水道
台式钻床
6
装入动模板后线切割斜推杆孔
线切割机
7
电火花成型筋位
电火花机
8
抛光成型表面至Ra=0.8μm
抛光工具
编制
校对
审核
批准
表4-20外侧斜顶杆机械加工工艺规程卡
车间
模具制造车间
工艺规程
名称
外侧斜推杆
数量
1
毛坯
120×20×12
共23页
编号
09
图号
MS10-100-09
材料
预硬738
重量
第9页
序号
工艺内容
定额
设备
检验
备注
1
加工8mm厚度两面,留磨0.3,
铣床
2
平面磨8mm两面
平面磨床
3
钳工钻工艺孔φ2mm
台钻
4
线切割外形,φ4mm孔
线切割机
5
抛光成型面及槽内各面至0.8μm
抛光工具
编制
校对
审核
批准
技术要求技术要求
全部线切割成型全部线切割成型
图4-19外侧斜顶杆图4-20内侧斜顶杆
表4-21内侧斜顶杆机械加工工艺规程卡
车间
模具制造车间
工艺规程
名称
内侧斜推杆
数量
1
毛坯
125×20×12
共23页
编号
20
图号
MS10-100-20
材料
预硬738
重量
第20页
序号
工艺内容
定额
设备
检验
备注
1
加工8mm厚度两面,留磨0.3,
铣床
2
平面磨8mm两面
平面磨床
3
钳工钻工艺孔φ2mm
台钻
4
线切割外形,φ4mm孔
线切割机
5
抛光成型面及槽内各面至0.8μm
抛光工具
编制
校对
审核
批准
技术要求
线切割成型,抛光成型面。
图4-21活动型芯
表4-22活动型芯机械加工工艺规程卡
车间
模具制造车间
工艺规程
名称
活动型芯
数量
1
毛坯
135×20×15
共23页
编号
21
图号
MS10-100-21
材料
预硬738
重量
第17页
序号
工艺内容
定额
设备
检验
备注
1
加工14.6mm两面,留磨0.3~0.4mm,
铣床
2
平面磨14.6mm两面
平面磨床
3
线切割外形
线切割机
4
抛光成型表面
编制
校对
审核
批准
表4-23动模板机械加工工艺规程卡
车间
模具制造车间
工艺规程
名称
动模板
数量
1
毛坯
300×180×25
共19页
编号
06
图号
MS10-100-06
材料
45
重量
第9页
序号
工艺内容
定额
设备
检验
备注
1
线切割型芯固定孔
线切割机
2
铣流道
铣床
3
装入镶件后线切割两处斜推杆方孔
线切割机
4
钳工钻铰φ6拉料杆孔
台钻
编制
校对
审核
批准
表4-24支承板机械加工工艺规程卡
车间
模具制造车间
工艺规程
名称
支承板
数量
1
毛坯
300×180×30
共19页
编号
06
图号
MS10-100-06
材料
45
重量
第10页
序号
工艺内容
定额
设备
检验
备注
1
钳工配钻10×φ6,3×φ7各孔
台式钻床
2
划线,钻φ6水道孔,钻攻4×M10
摇臂钻床
3
线切割三个矩形孔
线切割机
4
数铣密封槽
数控铣床
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图4-22动模板
图4-23支承板
图4-24导向座
表4-25导向座机械加工工艺规程卡
车间
模具制造车间
工艺规程
名称
导向块
数量
2
毛坯
35×36×25
共23页
编号
14
图号
MS10-100-14
材料
45
重量
第14页
序号
工艺内容
定额
设备
检验
备注
1
铣20mm两面
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- 注塑 设计 案例