隔板注塑模具设计及其关键零件数控加工工艺与数控编程.doc
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1、前 言模具是现代化工业生产重要工艺装备,被称为“工业之母”。其广泛应用于汽车、拖拉机、飞机、家用电器、工程机械、动力机械、冶金、机床、兵器、仪器仪表、轻工、日用五金等制造业中,起着极为重要作用;模具是实现上述行业钣金件、锻件、粉末冶金件、铸件、压铸件、注塑件、橡胶件、玻璃件、陶瓷件等生产重要工艺装备。采用模具生产毛坯或成品零件,是材料成形重要方式之一,及且学加工相比,具有材料利用率高、能耗低、产品性能好、生产率高与成本低等显著特点。塑料模具是整个模具工业中一枝独秀,发展极为迅速,应用范围极其广泛。其中塑料注射成型所用模具称为注射成型模具,简称注射模。塑料注射成型过程,是借助于注射机内螺杆或柱塞
2、推力,将已经塑化塑料熔体以一定压力与速率注射到闭合模具型腔内,经冷却、固化、定型后开模而获得制品。当塑料原材料,注射机与注射成型工艺参数确定后,制品质量与注射成型生产率就基本上取决于注射模结构类型与工作特性。本次毕业设计题目为排骨架注塑模具设计, 设计目在于检验理论知识掌握情况,将理论及实践结合; 培养自己动手能力、创新能力;系统实践Pro/E,AutoCAD应用,提高这两种软件操作与应用其解决实际问题能力;进一步掌握进行模具设计方法与过程,为将来走向工作岗位进行科技开发工作与撰写科研论文打下基础。主要内容包括: 制品材料选择及材料性能分析、注射机选用、模具结构选择、浇注系统设计、成型零件设计
3、、合模导向机构设计、冷却系统设计、抽芯机构设计、推出机构设计以及部分零件制造工艺分析与数控加工等。通过此次设计,加深了模具设计中从选材到设计到成型了解,并系统掌握模具设计与制造各个细节;锻炼了自己独立思考能力与创造能力,为更好更快适应工作做了必要准备。由于是初次对整个模具进行设计,故在设计过程中,本人遇到了不少困难,但通过教师指导、同学帮助与查阅相关资料,尤其是指导教师耐心修改,基本上都克服那些困难了。相信本设计能符合设计要求,顺利完成毕业设计任务。由于水平有限,经验不足,不妥之处在所难免,恳请教师们不吝指正。第二章 隔板设计要求及成型工艺分析2.1产品基本要求 几何尺寸:90.7x15.1x
4、17.52如图2.1所示精度要求:一般(3级)。外观要求:外表乳白色且光泽性好,无成型缺陷。其他要求:具有一定机械强度,散热性良好。 图2.1 塑件三视图2.2塑件材料选择材料ABS,其综合性能优异,具有较高力学性能,流动性能好,易于成型;成型收缩率,理论计算收缩率为0.55%;溢料值为0.04mm左右;比热容较低,在模具中凝固较快,模具周期短。制件尺寸稳定,表面光亮,综合以上选择ABS为该塑件材料2.3成型方法及其工艺选择根据塑件所选用材料为ABS,根据塑件外形特征与使用要求,选择最佳成型方法就是注射成型。2.3.1成型工艺分析(1)外观要求 此塑件为薄壁骨架类塑件,外形为矩形,较规则。要求
5、塑件表面平整光滑,无翘曲、褶皱、裂纹等缺陷,防止产生熔接焊。(2)精度等级 此塑件对精度要求不高,采用一般精度3级。(3)脱模斜度 该塑件平均壁厚约为1.43mm,其脱模斜度根据参考文献1表21选择脱模斜度35130。ABS流动性为中等,为使注射充型流畅取其脱模斜度为1。2.3.2注射成型工艺过程及工艺参数混料干燥螺杆塑化充模保压冷却脱模塑件后处理(1)ABS塑料干燥 ABS塑料吸湿性与对水分敏感性较大,在加工前应进行充分干燥与预热,不但能消除水汽造成制作表面烟花状带、银丝、而且还有助于塑料塑化,减少制件表面色斑与云纹。ABS原料需要控制水分在0.3%以下。注射前干燥条件是:干冬季节在7580
6、以下,干燥2h3h,夏季雨季在8090以下,干燥4h8h,干燥达8h16h可避免因微量水汽存在导致制品表面雾斑。表2.1 ABS综合性能性能名称数 值 性能名称数 值密度/(g/cm)收缩率/%比体积/cm/g 吸水率%(24h) 熔点C比热容/J(kgC)1 1.021.08 0.20.40.860.98 0.20.4 130160 1470 拉伸弹性模量/MPa 拉伸强度/MPa 抗弯强度/MPa抗压强度/MPa弯曲弹性模量/MPa屈服强度/MPa 1.4x1033880531.4x103 50 (2)注射成型时各段温度 ABS塑料非牛顿性强,在融化过程中温度升高时,其黏度降低较大,但一旦
7、达到成型温度(适宜加工范围),如果继续盲目升温,就将导致耐热性不太高ABS热性解反而熔融黏度增加,注射困难,塑件机械性能也下降。 料筒前段温/C:200220料筒中段温/C:180200料筒后段温/C:160180 (3)注射压力 ABS熔融黏度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高,在注射时要采用较高注射压力。但并非所有ABS制件都要施用高压考虑到本塑件不大,结构不算复杂,厚度适中,可以用较低注射压力。注射过程中,浇口封闭瞬间型腔内压力大小决定了塑件表面质量及银丝状缺陷程度。压力过小,塑件收缩率大,制件表面容易雾化。压力过大,塑料及瓣合模摩擦作用强烈,容易造成黏膜。对于螺杆式注射剂一般取150165MP
8、a。 (4)模具温度 ABS比聚苯乙烯加工困难,易取高料温模温,料温过高易分解,一般取5080/C。第三章 选择注射机及相关参数校核3.1概述 在对排骨架进行材料选定、零件工艺性分析、成型工艺过程分析与工艺参数大致选定基础上,根据塑件批量大小与精度要求就可以确定型腔数量与排列方式,分型面选择。根据模具所需注射量就可以确定注射机型号及安装尺寸确定。3.2型腔数量及排列方式选择此排骨架属于小型塑件,形状比较规则,精度要求一般,且为批量生产,但塑件需要抽芯。如采用一模一腔可简化模具结构,提高制件精度。但考虑到经济效益与生产效率,并结合模具结构,防止模具结构过于复杂,初定为一模两腔,如图3.1所示:
9、图3.1 型腔数量排列布置3.2.1注射机选择 (1)塑件质量、体积计算 通过Pro/E建模分析,如图所示3.2所示,塑件体积=5.62cm3,塑件质量=5.9g(取ABS密度为1.05g/cm3),流道凝料质量还是一个未知数,但是可以根据经验按照塑件体积0.21倍来计算。由于本设计采用流 道简单并且较短。因此,按塑件质量0.2倍来计算。从以上分析中确定为一模两腔,所以注射量为:=1.2=1.225.9=14.16g=13.486cm3 =/0.8=16.858cm3 图3.2 塑件质量属性 (2)塑件与流道凝料在分型面上投影面积及所需锁模力计算流道凝料在分型面上投影面积,在模具设计前是个未知
10、值,根据多型腔模统计分析是每个塑件在分型面上投影面积0.20.5倍,因此可用0.35,进行估算:此文档为不完全文件,我这有全套毕业设计压缩包,里面有说明书与CAD装配图与零件图图纸,翻译,开题报告,实习报告,你能用到基本都有。若有你需要材料可以联系我,qq号944439233或734570778,我这里还有其他题目毕业设计全本,欢迎介绍朋友下载。注塑模具还可以定制哦!欢迎下次光临!表3.1 注射机主要技术参数理论注射量/200螺杆(柱塞)直径/40注射压力/MPa165注射速率/(g/s)120塑化能力/(g/s)55螺杆转速/(r/min)0220锁模力/kN1200拉杆内间距/355385
11、移模行程/350最小模具厚度/230喷嘴口直径/3定位孔直径/125喷嘴球半径/SR153.2.2型腔数量校核(1)由注设计料筒化速率校核模具型腔数n=55.9655.962故型腔数校核合格。式中 注射机最大注射量利用系数,无定形塑料一般取0.8;注射机额定塑化量,该注射机为3500g/h;成型周期,由参考文献2表132取50s;单个塑件质量或体积,=5.9g;浇注系统所需塑料质量或体积;(2)按注射机最大注射量校核型腔数量 =6.6326.63,故型腔校核合格。为注射机最大注射量,该注射机为200cm3。(3)按注射机额定锁模力校核型腔数量 =8.5528.55,故该注射机符合设计要求式中
12、注射机额定锁模力,该注射机为4xN; 一个塑件在模具分型面投影面积,=1235.07mm2;浇注系统在模具分型面上投影面积,=0.35=864.55mm2;塑料熔体对型腔成型压力,该处取35MPa;3.2.3注射机工艺参数校核 (1)锁模力校核 前面已经校核,符合要求。 (3)最大注射压力校核 注射机额定注射压力即为该注射机最高压力=150MP应大于注射成型所需调用注射压力,即 =1.4(70100)=98140MPa 故符合设计要求。式中安全系数,常取K=1.251.4,该处取1.4; 实际生产中,该塑件成型时所需注射压力为70MPa100MPa。 其它尺寸及开模行程校核模具设计完成后进行。
13、第四章 浇注系统设计4.1分型面位置确定在塑件设计阶段,就应该考虑成型时分型面形状与位置,否则无法用模具成型。在模具设计阶段,首先要确定分型面位置与扇形浇口形式,然后才能确定模具结构。分型面设计是否合格,对塑件质量,工艺操作难易程度与模具设计制造都有很大影响。因此,分型面选择是注射模设计中一个关键因素。通过对塑件结构形式分析,分型面应选在排骨架中间,如图4.1所示: 图4.1 型面选择 4.2浇注系统浇注系统是注射模中从主流道始端到型腔之间熔融之间熔体进料通道,它作用是将塑料熔体顺利充满型腔各个部分。具有传质,传压与传热功能,正确设计浇注系统对获得优质塑件极为重要。注射成型基本要求是在合适温度
14、与压力下使足量塑料熔体尽快充满型腔,影响顺利充模关键之一就是浇注系统设计。浇口形式选定浇道系统,而流道系统又决定了模具结构形式。本设计若采用点浇口,点浇口被拉断后痕迹很小且又在隐蔽之处,流程比较小,但是注射压力损失较大,模具结构相对比较复杂。若采用扇形浇口,熔融塑料在流经浇口时在横向得到更为均匀分配,减少了流纹与定向效应,降低了塑件内应力与避免了带入空气可能性,从而防止塑件翘曲变形与气泡产生。因此,本模具采用一模两腔扇形浇口普通流道浇注系统,包括:主流道、分流道、浇口、冷料穴。4.2.1主流道设计 (1)主流道尺寸 主流道通常位于模具中心塑料熔体入口处,它将注射喷嘴射出熔体导入分流道与型腔中。
15、主流道形状为圆形,以便于熔体流动流动与开模时主流道凝料顺利拔出。由于主流道及注射机高温喷嘴反复接触与碰撞,所以设计成独立主流道衬套,材料选用45钢并经局部热处理球面硬度3845HRC,设计独立定位圈用及安装模具时起定位作用,主流道衬套进口直径略大于喷嘴直径0.5mm1mm以避免溢料并且防止衔接不准而发生堵截现象,其关系如图4.2所示: 图4.2 主流道浇口套 衬套主流道长度:小型模具尺寸应小于60mm,本次计初取=50mm,进行设计。 瓣合模主流道长度:=17.52mm。 主流道小端直径:d=注射机喷嘴尺寸+(0.51)mm=(3+0.5)mm=3.5mm。 主流道大端直径:d=d+2tan7
16、mm,式中=4。 瓣合模主流道直径取:d=5.25mm。 主流道球面半径:S=注射机喷嘴球头半径+(12)=12mm。 球面配合高度h=35mm,取h=3mm。 (2)主流道凝料体积注:衬套主流道及瓣合模主流道之间有一台阶,直径初定为=10mm,=1.5mm,=117.75mm3。=+=(+)+=1.62cm3(3)主流道当量半径=2.625mm(4)校核主流道剪切速率计算主流道体积流量=24.5cm3/s计算主流道剪切速率=1.424最佳剪切速率5x5x,符合。(5)主流道浇口套形式主流道衬套为标准件可选购。主流道小端入口处及注射机喷嘴反复接触,易磨损。对材料要求较严格,因此小型芯注射模可以
17、将主流道浇口套及定位圈设计成一个整体,但考虑到上述因素通常仍然将其分开来设计,以便于拆装跟换。同时以便于选用优质钢材进行单独加工与热处理。设计中常采用碳素工具钢(T8A),热处理淬火表面硬度为5055HRC,如图4.2所示:4.2.2分流道设计分流道一般开设在分型面上,起分流与转向作用,分流道长度取决于模具型腔总体布置与浇口位置,分流道设计应尽可能短,以减少压力损失,热损失与流道凝料。 (1)分流道布置形式布置形式应遵循两方面原则:一方面排列紧凑,缩小模具版面尺寸:另一方面流程尽量短,锁模力力求平衡。该模具采用平衡式,以便塑料熔体经分流道能均衡分配到两个型腔与避免局部膨胀模力过大影响锁模,如图
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