透气盖毕业设计说明书.docx
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透气盖毕业设计说明书.docx
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透气盖毕业设计说明书
前言
光阴似箭,大学三年的学习一晃而过,为具体的检验这三年来的学习效果,综合检测理论在实际应用中的能力,除了平时的考试、实验测试外,更重要的是理论联系实际,即此次设计的课题为透气盖的注塑模具。
本次设计以透气盖模具为主线,综合了成型工艺分析,模具结构设计,最后到模具零件的加工方法,模具总的装配等一系列模具生产的所有过程。
在设计的过程中,通过不断的查阅资料,征询老师意见等方法来达到最终目的。
在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤,模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。
把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来,所谓学以致用。
在设计中除使用传统方法外,同时引用了CAD、Pro/E、UG等技术,使用Office软件,力求达到减小劳动强度,提高工作效率的目的。
通过这次设计让我对所学专业理论知识得到更好的巩固,对知识的综合运用能力得到深入和升华,为以后我走向工作岗位奠定良好的基础。
摘要………………………………………………………………………………………………4
一、塑件工艺性分析……………………………………………………………………………5
1、使用性能,塑件技术要求和生产要求……………………………………………………6
(1)、制品的外形结构……………………………………………………………………6
(2)、制品的壁厚…………………………………………………………………………6
(3)、制品的尺寸精度……………………………………………………………………6
(4)、制品的表面质量……………………………………………………………………7
(5)、制品的圆角…………………………………………………………………………7
2、塑件材料的工艺性分析……………………………………………………………………7
(1)、ABS的基本特征……………………………………………………………………7
(2)、成形特点……………………………………………………………………………7
3、塑件的结构工艺性分析……………………………………………………………………7
二、注射机的选择……………………………………………………………………………8
1、注射机的初选………………………………………………………………………………8
(1)、塑件的体积计算……………………………………………………………………8
(2)、注射机的初步选择…………………………………………………………………8
2、注射机有关参数的校核和最终选择………………………………………………………8
(1)、模具闭合高度的校核………………………………………………………………8
(2)、开模行程的校核……………………………………………………………………8
(3)、模具安装部分的校核………………………………………………………………8
(4)、注射机的参数校核…………………………………………………………………8
(5)、注射机的有关参数…………………………………………………………………8
三、塑件的模具结构设计………………………………………………………………………9
1、分型面的选择和确定………………………………………………………………………9
2、型腔数目的确定及型腔的排列……………………………………………………………10
3、浇注系统的设计……………………………………………………………………………10
(1)、主流道尺寸的设计…………………………………………………………………11
(2)、冷料井的设计………………………………………………………………………11
(3)、分流道的形状和尺寸………………………………………………………………11
(4)、浇口的设计…………………………………………………………………………11
4、成形零件的结构设计………………………………………………………………………12
(1)、型腔结构的选择……………………………………………………………………12
(2)、型芯的选择…………………………………………………………………………13
5、型腔和型芯的固定方式……………………………………………………………………13
6、推出机构的设计……………………………………………………………………………13
7、抽芯机构的设计……………………………………………………………………………14
(1)、侧向分型与抽芯机构的选择………………………………………………………14
(2)、斜导柱长度计算……………………………………………………………………16
8、冷却系统的设计……………………………………………………………………………16
9、排气结构的设计……………………………………………………………………………18
10、导向机构和定位机构的确定……………………………………………………………18
11、成形零部件刚度和强度校核……………………………………………………………18
12、模具材料选用及主要成型零件的材料选用……………………………………………18
四、模具相关尺寸的计算……………………………………………………………………19
五、设计总结…………………………………………………………………………………20
六、参考文献…………………………………………………………………………………21
摘要:
本文主要介绍的是透气盖的注射成型工艺及模具设计。
制件材料为ABS,总体形状为圆筒形,在内壁上有一段螺纹。
模具采用一模四腔的结构形式,主要特点为采用活动螺纹型芯来成型内螺纹,外型采用哈夫块成型,并用斜导柱驱动脱模。
关键字:
塑料模具成型工艺ABS螺纹抽芯
Abstract:
ThispaperdescribestheAircover injectionmoldinganddiedesign.ThematerialofthepartisABS,Theoverallshapeofbreathablecoveriscylindrical ,internalhaveathread.Dieusedafour-cavitystructure,themainfeatureofthesimultaneousUsingtheactivityThreadCore toformingcore-pullingthread ,usingthehoughblock formingappearance ,andusingbevel-drivenejection.
Keywords:
PlasticMoldingABScorepullingThread
一、塑件工艺性分析
图1-1塑件3D图
塑料:
ABS
生产批量:
小批量生产
技术要求:
1未注公差按MT5级精度
2未注圆角R=0.5mm
3外壳光滑、无凹凸点、飞边和缩水、气泡、毛刺等不良缺陷
图1-2塑件2D图
1、使用性能,塑件技术要求和生产要求
(1)、制品的结构
透气盖的结构比较简单,有侧凹,侧壁还带有两个小孔,壁厚比较均匀,该制品所占的最大空间约为¢25x30为一般中小的塑料制品.制品在二个方向上有简单的侧凹,需要用半合模的斜导柱抽芯机构,塑件还带内螺纹,因是小批量生产,故采用活动螺纹芯子,成型塑件内螺纹。
(2)、制品的壁厚
从原则上来说,制品的壁厚应按使用要求(特别是机械强度要求)来决定的,制品壁厚的大小常会使制品工艺性发生很大的变化。
该制品的壁厚约为2mm,但它螺纹孔的壁厚相对壁厚有一定的差距,且塑件上端外缘壁较厚,壁厚的不均匀造成了收缩率的不一致,这样就只能通过有效的控制模具温度来调节收缩率。
(3)、制品的尺寸精度
制品的尺寸精度直接影响到模具的制造精度,塑件的精度要求越高,模具的制造精度要求也越高,模具的制造难度及成本亦越高,而塑件的废品率也增加。
一般来讲,为降低模具加工难度和模具制造成本,在满足使用要求的前提下,尽量把制品的尺寸精度设计低一此。
该制品最高的尺寸精度为5级,对于ABS来说属于中等精度,在建议的精度范围内,帮较容易加工。
(4)、制品的表面质量
制品的表面质量包括表面粗糙度和表面缺陷状况等,在不考虑制品表面缺陷时,表面质量要由表面粗糙度决定。
一般来说,模具表面的表面粗糙度要求要比塑件低1~2级。
模具在使用过程中,由于型腔磨损而使表面粗糙度值不断加大,所以应随时给邓抛光复原。
透明件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同,而不透明塑件则根据使用情况来决定它们的表面粗度。
塑料原材料、工人操作技术水平以及模腔的表壁的表面粗糙度等因素,均对制品表面粗糙度有影响。
制品的表面粗糙度根据具体情况而定,平常除考虑使用要求外,更多地是考虑外观质量。
该塑件表面质量要求表面光泽,表面为7级精度,外壳光滑、无凹凸点、飞边和缩水等不良缺陷,无飞边毛刺缩孔流痕等工艺缺陷。
成型时避免在塑件分型面处出现毛刺,属于一般外装结构件的质量要求,取Ra=0.4,是比较容易满足的.
(5)、制品的圆角
塑件除了使用要求采用尖角之外,其余所有转角均尽可能采用圆弧过渡。
避免因制件尖角处易产生应力集中和降低制品强度。
塑件的圆角,使模具型腔对应分变呈圆角,增加模具的坚固性;塑件的外圆角对应着型腔的内圆角,使模具在淬火或使用时不致因应力集中而开裂,同时增加美观。
圆角的大小为塑件壁厚的1/3以上,最小不宜小于0.5mm,在允许的范围内。
2、塑件材料的工艺分析
(1)、ABS的基本特征
ABS是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体的共聚物,呈微黄色或白色不透明,具有良好的表面硬度、耐热性、耐化学腐蚀性、坚韧性、优良的成形加工性和着色性能,因此ABS树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。
(2)、成形特点
ABS易吸水,使成形塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。
为此,成形加工前应进行干燥处理;在正常的成形条件下,壁厚、熔料温度对收缩率影响极小;要求塑件精度高时,模具温度可控制在500C~600C,要求塑件光泽和耐热时,应控制在600C~800C;ABS比热容低,塑化效率高,凝固也快,帮成形周期短;ABS的表观黏度对剪切速率的依赖性很强,因此模具设计中大都采用点浇口形式。
3、塑件的结构工艺性分析
(1)、塑件厚度不均匀,塑件成形性一般;
(2)、塑件有侧凹,需采用侧抽芯机构即用滑块斜导柱抽芯机构;
(3)、从塑件结构看,综合考虑各因素采用侧浇口。
二、注射机的选择
1、注射机的初选
(1)、塑件的体积计算
利用软件进行三维实体建模,并可直接通过软件进行分析查询到塑件的体积为Vm=4830.8x4=19323.2mm3,其中浇注系统凝料体积约为5909.3mm3
一模二腔故总体积为V总=V件x2+V料=4830.8x4=19323.2+5909.3=25232.5mm3
(2)、注射机和初步选择
查手册得ABS的注射压力为60~100MPa,塑件较复杂取P=90MPa,
用软件进行分析查询到塑件在分型面的投影面积为2185.6mm2,凝料在分析面的投影面积为1395.2mm2,
ABS塑料的型腔压力为30MPa
锁模力F锁≥pA分=30MPaX(2185.6+1395.2)≈107.4KN
又因塑件和凝料总质量一般不超过注射机公称注射量的80%,故注射机的公
称注射量Vmax≥V总/80%=25232.5mm3/80%=29839.5mm3≈31.5cm3
查手册得案卷选螺杆式注射机:
XS-ZY-125
2、注射机有关参数的校核和最终选择
(1)、模具闭合高度的校核
安装模具的厚度应满足:
Hmin (2)、开模行程的校核 开模行程应满足Sm (3)、模具安装部分的校核 该模具的外形尺寸为280x300,XS-ZY-125型注射机拉杆空间为260X290,不符合要求,故查手册得注射机SZY—300型,其机拉杆空间为400x300,满足要求。 (4)、注射机的参数校核 注射机的压力校核P机>塑: 一般ABS取60~~100,注射机SZY—300型最大注射压力为120MPa,故满足要求。 (5)、注射机有关参数 表2-1SZY—300型注射机的主要参数 额定注射量 320 拉杆空间 400x300 最大开模行程 340 喷嘴孔直径 4 最大装模高度 355 合模方式 液压-机械 最小装模高度 285 喷嘴球头半径 12 综合验证,SZY—300型注射机完全能满足此模具的设计要求。 三、塑件的模具结构设计 1、分型面的选择和确定 图3-1分型面的选择 该塑件结构简单,外形要求美观,外壳光滑、无凹凸点、飞边和缩水等,表面质量要求一般。 在选择分型面,根据分面的选择原则,考虑不影响塑件的外观质量以及成型后能顺利取出塑件。 塑件采用侧浇口进胶,分型面如上图所示。 分型面的形式为平面。 分型面的设计原则: (1)分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处; (2)分型面的选取应有利于塑件的留模方式,便于塑件顺利脱模;(3)保证塑件的精度要求;(4)满足塑件的外观要求;(5)便于模具的制造;(6)减少分型面上的投影面积;(7)增强排气效果; 2、型腔数目的确定及型腔的排列 由于该件有两个方向侧抽芯,所以可以采用一模一腔排布,也可以采用一模多腔排布。 一模一腔可以使模具的尺寸相对较小,开模时受力也比较小,安装调试方便,但由于产品比较小,成型塑件螺纹采用螺纹型芯镶件,生产效率较低,所以采用一模四腔的设计比较符合经济性和可行性。 由于型号腔的排布与浇注系统密切相关,所以模具在设计时要综合考虑。 型腔的排布应使每个型腔都能通过浇注系统从总压力中均等地分得所需的中够压力,以保证塑料熔体能同时均匀充满每个型腔,从而使各个型腔的塑件内在质量均一稳定。 本模具采用一模四腔且为平衡式布局,采用“S”型抱有排布。 型腔的排布具体如下图3---2所示: 图3-2型腔的排布 3、浇注系统的设计 普通浇注系统包括主流道、分流道、浇口、冷料穴,设计时应根据模具类型、型腔数目、塑料的原料尺寸等设计。 浇注系统的设计原则: (1)了解塑料的成形性能,掌握塑料的流动特性以及温度、剪切速率对黏度的影响,以设计出合适的浇注系统; (2)尽量避免或减少产生熔接痕;(3)有利于型腔中气体的排出;(4)防止型芯的变形和嵌件的位移;(5)尽量采用较短的流程充满型腔;(6)流动距离比的较核。 (1)、主流道尺寸的设计 从注塑机喷嘴至模具型腔的熔融树脂流路称之为流道,其浇口套内树脂流路称之为主流道。 主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位,它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔,查表得SZY—300型注射机的喷嘴也直径为4mm,喷嘴球半径为12mm,主流道小端直径比注射喷嘴直径大0.5-1mm,主流道球面半径比喷嘴球面半径大1-2mm。 小端前面是球面其深度是3-5mm,故取模具浇口套主流道小端直径为5mm,模具浇口套主流道球面半径为16mm,为便于将凝料从主流道中拔出,将主流道设计成圆锥形,其单边斜度10,经换算得主流道大端直径D=Ф7.87。 (2)、冷料井的设计 冷料井是浇注系统的结构组成之一,位于主流道正对面的动模板上,或处于分流道末端,其作用是接受料流前锋的“冷料”,防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量,开模时又能将主流道的凝料拉出。 冷料井的直径宜等于分流道的直径,深度为4mm。 基于本次设计的模具,可采用底部带有拉料杆的冷料井,这类冷料井的底部由一个拉料杆构成。 在模具分型时,注射凝料从定模浇口套中被拉出,最后推出机构开始工作,将塑件和浇注系统凝料一起推出模外。 本设计采用的是Z字形拉料杆,拉料杆装于型芯固定板上,因此它不能随脱模机构运动。 (3)、分流道的形状和尺寸 分流道是指主流道与浇口这间的一段塑料熔体的流动通道。 分流道的作用是改变熔体流向,使其以平稳的流态均衡地分配到各个开腔。 设计是主要注意尽量减少流动过程中的热量损失与压力损失。 分流道的形状及尺寸与塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率等因素有关。 该塑件的体积比较小,形状较简单,ABS流动性好,分流道截面采用半圆形截面,查有关手册得R=3,分流道设计在分型面上。 (4)、浇口的设计 模具设计时,浇口的位置及尺寸要求比较严格,应遵循的原则有: 1、尽量缩短流动距离2、避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷3、浇口应开设在塑件厚壁处4、考虑分子定向的影响5、减少熔接痕,提高熔接强度。 初步试模后还需进一步修改浇尺寸,无论采用何种浇口,其开设位置对塑件成型性能太质量影响很大,因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节,同时浇口位置的不同还影响模具结构。 总之要使塑件具有良好的性能与外表,一定要认真考虑浇口位置的选择。 根据对该塑件结构的分析及已确定的分型面的位置,选择的浇口形式为侧浇口。 查手册得,对于中小型塑件,一般深度t=0.5~2.0mm(或取塑件壁厚的1/3~1/2),宽度b=1.5~5mm,浇口长度为L=0.7~2.0m 我所设计的制品尺寸,所采用的尺寸t=0.8mm,b=1.2mm,l=1.45mm。 图3-3浇注系统立体示意图 3、成型零件的结构设计 (1)、型腔结构选择 为了提高制品的外观质量,型腔材料必需要用较好的模具钢,为了节省材料型腔采 用镶块式的设计。 (2)、型芯的选择 塑件内部有螺纹,故用螺纹型芯成型,芯子用台肩定位在动模板上。 图3-4螺纹型芯 5、型腔和型芯的固定方式 型腔镶块有螺丝固定,螺纹型芯用限位钢珠防止螺纹型芯转动,壁免由于合模时冲击振动较大,造成型芯脱落或移动,导致塑件报废或模具损伤。 6、推出机构的设计 图3-5推出机构 塑件壁厚仅为2mm,由于塑件腔较深且为圆筒型,不宜采用推杆或推板推出,且采用活动螺纹型芯,故考虑直接有螺纹型芯推出塑件,顶出一段距离后,用手取出,顶出力均匀,顶出面积较大,运动平衡,且推出力大。 图3-6推出机构的固定 螺纹型芯用台肩固定在支撑板上,用限位钢珠防止其转动。 7、抽芯机构的设计 (1)、侧向分型与抽芯机构的选择 因为成形产品侧壁带有小孔,所以模具上成形该处的零件就必须制成可侧向移动的零件,称为活动型芯,开模时依靠注塑机的开模动力,通过侧向抽芯机构改变运动方向,将活零件抽出。 机动抽芯具有操作方便、生产效率高、便于实现自动化生产等优点,虽然模具结构复杂,但仍在生产中广为采用。 机动抽芯按结构形式主要有: 斜导柱分型抽芯、弯销分型抽芯、斜滑块分型抽芯、齿轮齿条分型抽芯、油缸抽芯等,按动力来源的不同,侧抽芯机构一般可分为机动、液压或气动以及手动等三大类型。 斜导柱滑块侧向分型与抽芯机构是利用斜导柱等零件把开模力传递给侧型芯或侧向成型块,使之产生侧向运动完成抽芯与分型动作。 这类侧向分型抽芯机构的特点是结构紧凑、动作安全可靠、加工制造方便,是设计和制造注塑抽芯时最常用的机构,但它的抽芯力和抽芯距受到模具结构的限制,一般使用于抽芯力不大及抽芯距小于60~80mm的场合。 由于该塑件选择的型腔布置方式使得模具两个方向需要侧抽芯,该塑件的最长侧芯距约为6.5mm,为了便于成型和模具的加工,所以选择斜导滑块侧向分型。 斜导柱侧抽芯机构主要由斜导柱、侧型芯滑块、导滑槽、楔紧块和型芯滑块定距限位装置等组成。 如下图3-7所示: 3-8抽芯机构斜导柱示意图 (2)、斜导柱长度计算 斜导柱的长度与抽芯距、斜导柱的直柱玫倾斜角以及斜导柱固定板厚度等有关。 其计算公式如下: L=L1+L2+L3+L4+L5; L=d2/2tana+h/cosa+d/2tana+s/sina+d/2; L=(20/2)tan18。 +60/cos18。 +(16/2)tan18。 +9/sin18。 +16/2=105.8mm 取整106mm; L---斜导柱总长度; d2---斜导柱固定部分大端直径; h----斜导柱固定板XX; d----斜导柱工作部分直径; s----抽芯距; a-----斜导柱的斜角; 抽芯距S通常比塑件上的侧孔、侧凹的深度或侧凸台的高度大3~3mm,塑件的抽芯大概4mm,故S可取9mm。 d2=20mmh=60mmd=16mms=9mma=18。 8、冷却系统的设计 注塑成型时,模具温度直接影响塑料的填充和塑料制品的质量,也影响注射周期,因此在使用模具时必须对模具进行有效的冷却,使模具保持在一定范围内,根据经验要保证模具有效冷却。 根据模具生产成本考虑,本模具采用水冷却法。 动、定模镶件的水孔直径取6mm,滑块水路真径取4mm 冷却水路布置的基本原则如下: a、通常开设在塑料制品熔接痕的位置; b、开设在离型腔壁10~20mm处; c、塑料制品较厚的部位要着重冷却; d、冷却通道应尽量不通过镶块和镶块接缝处,以防止漏水; e、冷却水道不应存水,以及产生回流的部位,应畅通无阻; f、水道接头的部位,要设置在不影响操作处,通常朝向注射机的背面; g、水道和水嘴的连接处必须密封,防止漏水; h、进出口冷却水温不宜过大,避免造成模具表面冷却不均匀; 从模具结构看,重点型腔型芯和浇汪系统的冷却,故冷却水道应开在镶块上。 如下图所示: 3-9Core冷却水路的排布 3-10滑块冷却水路的排布 3-11cavity冷却水路的排布 9、排气结构的设计 当塑料熔体填充型腔时,必须顺序地排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热而产生的气体。 若气体不能顺利排出,塑件会由于填充不足而出现气泡、接痕或表面轮廓不清等缺陷,甚至气体受压产生高温,使塑料焦化。 热塑性塑料模具排除气体较少,可利用模具分型面的间隙排气。 排气方式有: 利用配合间隙排气、在分型面开设排气槽排气、利用排气塞排气、强制性排气。 本套模具利用配合间隙排气。 10、导向机构和定位机构的确定 常用导向机构一般为导柱导套,在注射时,用导向部件对模具的动定模部分导向,以使模具合模时准确对合。 定位装置一般用来安装固定或支撑成形零部件以及其它部件。 11、成形零部刚度和强度的校核 应使成形零部件强度和刚度满足材料的许用要求。 理论分和生产实践表明,大尺寸型芯,刚度不是主要矛盾,型腔就以满足刚度条件为主(即型腔的弹性变形不超过许用变形量)而对于小尺寸的型腔,强度不足是主要矛盾,型腔应满足强度条件为准(即型腔在各种受力形式下的应力值不能超过模具材料的许用值。 强度不足,会使模具发生塑性变形,甚至破碎,而刚度不足,导致型腔尺寸扩大,其结果会使注射时产生溢料现象,会使塑件精度降低或脱模困难。 因此设计时要满足材料的许用要求。 因此,刚度计算的条件从下面三个方面考虑: 1要防止溢料2、保证塑件尺寸精度3、保证塑件顺得脱模。 12、模具材料选用及主要成型零件的材料选用 考虑模具成本还有使用性,模具材料常先用45号钢、T8A、5CrMnMo、3Cr2W8V等其中型芯和型腔常用718、P20 四、模具相关尺寸的计算
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