塑料模设计指导书.doc
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1、常州轻工职业技术学院塑料模设计指导书恽达明 编写2007年9月塑料模设计指导塑料模课程设计是一个重要的专业实训环节。学生通过对一副完整的塑料模具设计的综合性训练,要求达到如下目的: 训练学生熟练查阅相关技术资料,如:模具设计与制造手册、塑料模结构图册等。进一步熟悉生产实践中形成的经验算法及数据,并将之运用于设计中。掌握塑料模设计的基本程序和方法,综合运用塑料模具设计及相关专业课程的技术知识,并按照相关的技术规范,进行模具设计的基本技能训练,为毕业设计打下良好的基础。 鉴于目前塑料模设计与制造的生产实际,设计课题应以塑料注射模为主,待设计的塑料模具结构应以中等复杂程度为宜,塑料模设计中介绍的几种
2、主要的模具机构在课题中要尽量有所体现。设计课题应以课程设计任务书的形式提前下达,以便学生及时消化塑件的各项技术要求,酝酿模具结构方案等。 塑料模课程设计可分为7个阶段。 (1)塑件成型工艺分析; (2)酝酿模具结构方案并绘制结构草图; (3)论证设计方案并绘制模具装配图; (4)模具零件设计; (5)审核全套模具图纸; (6)编制课程设计说明书; (7)答辩或面批,评定成绩。 设计时间各校根据各自的具体情况安排。在设计时间确定的前提下,指导教师应制定课程设计进程表,以便具体明确课程设计阶段各天的基本任务。课程设计的最终成绩评定建议以模具全套图纸的质量考核为主,其中模具装配图设计情况占35,模具
3、零件设计占35。另由指导教师结合学生每天的工作情况记录考核工作态度(占10)、独立思考能力(10)及课程设计说明书成绩(10)。最终指导教师通过答辩或面批了解学生对塑料模设计知识的掌握程度,对总成绩在10范围内进行适当调整。一、塑料模设计的基本思路 塑料模设计要考虑的问题是多方面的。既要考虑塑件的工艺性及塑料成型加工工艺方面的问题,又要考虑模具结构及成型设备方面的问题,设计的模具应在确保塑件各项技术要求的前提下,兼顾模具的强、刚度、寿命、操作的安全方便及制造维修容易程度等。为此,须掌握塑料模设计的基本思路。(一)、塑件成型工艺分析 通常给予模具设计者的只是塑件图纸。设计前可围绕以下几点收集、分
4、析和熟悉设计资料。1塑料成型特性 根据塑件图中注明的塑料名称,查阅该塑料的比重、比容、收缩率及流动性能等特性,记下备用。 2塑件的结构工艺性 认真分析塑件图,审核塑件的几何形状、尺寸公差等级、表面粗糙度、塑件壁厚及其他技术要求,必要时还须厂解该塑件所属的部件图或组件图、塑件的载荷特性及其数值、使用条件(温度、介质、辐射等)、使用寿命等。学生还可提出塑件结构工艺性的不合理之处的修改建议,并征询指导教师的意见后加以修改。 3塑件的生产批量 塑件的生产类型是小批、中批还是大批,塑件的生产纲领、批量、件数等对模具的某些结构要素(如模具的型腔数日、脱模方式等)有着重要的影响。一般而言,生产批量愈大,就愈
5、倾向采用多型腔、自动脱模及高寿命的模具结构,以便降低塑件生产的总成本。 4注射机初选 首先确定塑件的生产条件和步骤。 (1)汁算塑件体积或重量; (2)根据塑件本身的几何形状及生产批量确定型腔数目; (3)确定注射压力; (4)确定模具温度; (5)确定是否需要冷却; (6)确定成型设备的类型; 再初定成型设备的类型及规格,并记录以下技术参数备用。 (1)最大注射量; (2)锁模力; (3)最大注射压力及注射速度; (4)模板尺寸及导柱间的间距(拉杆间距); (5)最大模具厚度及最小模具厚度; (6)模具的紧固方式及紧固螺钉的孔径; (7)合模行程; (8)脱模顶出行程、顶出杆的直径及顶出杆的
6、位置; (9)喷嘴头部孔径及球面R的尺寸;(10)定位圈直径。 (二)、分型面及浇注系统的确定 1最佳分型面的论证 选择分型面应考虑的问题是:(1)是否能确保塑件的成型质量; (2)分型面设置的部位在清除毛刺及飞边时是否容易; (3)是否有利于排除模具型腔内的气体; (4)动模与定模分开后,塑件能否留在动模内。 对于初次设计塑料模的学生,应列出塑件上若干个可能成为分型面的部位,并根据塑件的技术要求、生产条件、工艺装备等情况参阅塑料模具结构图册实例,举一反三,在构画塑料模具结构草图的过程中对最佳分型面进行沦证与完善,并在塑件图上相应位置标出分型面。 2浇注系统的设计要求 浇注系统的选择是模具设计
7、中的一个重要的环节。模具设计前首先应对塑件所采用的材料及几何形状、使用的机床设备、可能产生的缺陷以及填充条件等作一全面分析,同时分型面的选择往往与浇注系统有着密切的关系。浇注系统的设计要求是: (1)排气良好; (2)流程短; (3)防止小型芯变形; (4)热量压力损耗小; (5)整修方便; (6)防止塑件变形; (7)浇注系统容积尽可能减小。学生应选择合适的浇口类型、数量及进料位置,并加以论证。必要时用平面示意图把构思表达出来。浇注系统各组成部分零件应尽量选用标准件,可加快模具制作的速度,同时也有助于降低模具制造费用。 (三)、塑料模设计的方案论证 当分型面和浇注系统的结构、布局确定以后,模
8、具的总体结构设计也就有了基本的依据。接下来设计者就需论证以下模具结构要素。 1型腔的布局 由于注射机的料筒通常位于定模板的中心线上,由此决定了单型腔的模具其型腔位置必然处于定模板的中心线上。而对于一模多腔的模具,其型腔的分布也应尽量与模具的中心线对称,并满足以下条件。 (1)各型腔在浇注时应保持平衡填充; (2)尽量缩短到各型腔间的流程,以降低废料率; (3)各型腔之间应有足够的空间设置冷却水道、顶出杆等元件。 2成型零件的结构及其固定方式 根据塑件的几何形状考虑成型零件的结构及其固定方式。成型零件的结构应便于加工制造,必要时须采用镶拼结构,以降低制造难度或节约贵重材料。应合理确定镶块的分割位
9、置及固定方法,对于有嵌件的塑件还须考虑嵌件的安装及定位方式。3推出机构的确定 根据塑件的形状、尺寸大小、设备类型等综合考虑塑件的推出方式。开模时应尽量使塑件留在动模一侧,因为这样推出机构就既简单又可靠,模具结构也较为简单。推出元件的布局应合理,确保推力分布均匀。塑件脱模时应不变形,不损伤塑件的外观质量。推出机构的推出及复位应可靠,运动灵活,制造及配换方便容易。推出机构的类型及设计要点可查阅模具设计与制造简明手册。 4抽芯机构的设计 具有侧孔、侧凹及需要侧向分型的塑件,就需设计抽芯机构。抽芯机构的设计必须确保抽芯、复位动作灵活,运动轨迹控制合理,安全可靠及便于制造维修。如采用斜导柱抽芯机构,必须
10、避免与模具的推出机构相互干涉,必要时可设计先复位机构。 5冷却系统的设计论证从塑料成型特性出发,认真分析模具是否需要设计冷却系统。若设计冷却系统,就必须考虑冷却系统水道的数量、布局及加工方法等问题。同时在选用标准模架时也要考虑布置冷却水道这一因素,适当选择尺寸大一些的模板。确保冷却水道与模具组成零件之间互不干涉。此外,模具的导向零件、紧固零件的数量与布置、浇注系统零件(如浇口套与拉料杆等)以及模具的安装方法等也是塑料模设计方案论证时应考虑的结构要素。(四)、主要零部件的设计计算 1成型零件的成型尺寸计算 塑件成型的实际尺寸能否达到塑件图的尺寸要求与模具设计时计算成型零件的成型尺寸是否正确关系密
11、切。主要取决于收缩率的取值是否精确。根据塑料的成份及种类所查阅得到的收缩率值是一个范围,在此范围内,设计者尚须结合在模塑过程中的压力、温度、时间、脱模速度以及塑件的具体结构(如有无嵌件、壁厚情况等)作出正确的选择。在成型尺寸计算之前,还必须注意以下三点。 (1)针对塑料模的分型面处容易出现飞边的特点,在计算成型尺寸时,必须按分型面接触面积的大小,分别减去飞边厚度002005mm。 (2)塑件成型后为了脱模方便,沿脱模方向应设计脱模斜度,一般情况下,脱模斜度不包括在塑件图的尺寸公差范围内,其中外形以大端尺寸符合制件图纸的尺寸公差要求,斜度取向小端方向上;内形则以小端尺寸符合制件图纸的尺寸公差要求
12、,斜度取向大端方向。 (3)对塑件图纸进行认真消化,分析塑件图中未注公差的尺寸中哪些尺寸属于负公差类,哪些尺寸属于正公差类,以及哪些尺寸属于正负公差类。用相应的计算公式计算。 对于收缩范围较大的塑料,采用平均收缩率计算成型尺寸时是否会使塑件产品超差,事先需进行一次预见性验算,其验算公式为: 式中塑件公差; 模具制造公差; D塑件基本尺寸; Qmax塑料最大收缩率; Qmin塑料最小收缩率。 2模具概略尺寸的确定 根据模具强、刚度的计算公式,求出所需要的型腔壁厚。目前在设计工作中,很少进行强度方面的计算,而直接采用经验数据法或查阅设计手册等方式确定模具的概略尺寸,再据此选用标准模架。应注意下列要
13、点。 (1)单腔模具、凹模的壁厚确定后,再加上型腔尺寸即为凹模的长和宽或直径尺寸。 (2)多腔模具,除型腔板的壁厚外,还应根据型腔和浇注系统的布局及尺寸,相邻型腔间的壁厚等因素决定型腔板的周界尺寸。 (3)具有抽芯机构的模具,因结构的特殊需要,型腔板的周界尺寸应适当放大。 (4)选用标准模架时,应根据模具结构草图先选用相应的模体结构,再根据型腔数目、塑件尺寸、投影面积及推出塑件的要求确定合适的模体尺寸。周界尺寸一经确定,应据此审核能否安装在预定的成型设备上。 (5)模具厚度等于塑件高度量、型腔底板厚度、型芯固定板厚度动模座板厚度、推出板厚度、推出行程及富余量、合模限止销高度的总和,根据模具厚度
14、复核塑件成型后能否顺利取出模外。 (6)在模具结构草图上简要标注已确定的尺寸,供正式绘图时使用。 3抽芯机构的设计计算 抽芯机构选定后,须进行一系列的设计计算。现以常用的导柱抽芯机构为例,论述其计算步骤。 (1)确定抽芯距S。一般应大于成型塑件的侧孔深度或凸台高度13mm,有时为了安放嵌件方便等原因,根据实际需要,抽芯距S还要增加。 (2)计算抽拔力Fc。 (3)确定斜导柱的斜角z。当抽芯距较大,抽拔力较小时,可选较大值;而当抽芯距较小时,抽拔力较大时,则z应适当减小。z的取值一般为100、120、150、180、200、220、250。 (4)确定斜导柱断面直径d或矩形斜导柱的截面尺寸的长与
15、宽。 (5)确定斜导柱的总长L、固定段长度L固及导向段长度L导。 (6)确定楔紧块楔角,必要时对楔紧块进行刚度计算。 (7)确定斜导柱的安装位置及滑块装置的定位距离。 4推出机构的设计 设计推出机构首先要保证塑件不变形,要达到这一目的,就应当正确估计塑件对模具的附着力大小和所在的位置,从而使推力能得到均匀合理的分布,使塑件能平衡地从动模中脱出而不变形。为此必须注意以下原则: (1)推力的分布应尽量靠近型芯,推力面应尽可能地增大,以减小单位面积上的压力,使塑件不致变形。 (2)推力应作用在塑件能承受力最大的地方,尽量避免推力作用在塑件的薄面上。(3)尽量不损伤塑件的外观,推杆尽可能设置在塑件的加
16、工面或内侧面。 (4)为了制造和修模的方便,应尽量考虑采用标准零件(如标准圆形推杆等),这样零件的加工制造就具有互换性。(5)合理确定塑件的推出距离。对于大型、深腔高壳体的硬性塑料制件,推出后不能让塑件自由脱落以免摔坏,因此这类塑件的推出距离大致是成型部分最大凸出长度的13左右,见图1。对于小型或软性塑件,为了能连续注射,其顶出距离应略大于动、定模的最大凸出长度,见图2。 5成型设备的校核计算 模具的总体结构草图完成后,就须对初选的成形设备进行校核计算,其主要内容有: (1)注射机注射压力校核; (2)注射量的校核; (3)锁模力的校核; (4)开模距离的校核; (5)顶出距离的校核; (6)
17、安装尺寸的校核。 通过以上校核,形成成形设备选用是否合适的结论。对于某项校核后确认不合适的初选设备,应重选合适的设备,并据此对模具结构草图中相关尺寸作出调整。(五)、绘制装配图的基本规范 按照制图国标中的相关规定绘制塑料模装配图,准确、清晰地表达模具的基本构造及模具零件之间的装配关系是基本技能训练的重要内容,现分述绘制装配图的基本规范。 1作图比例和图面布置 (1)尽量采用1:1,并选择幅面大小合适的图纸绘制装配图。 (2)一般采用主视和俯视两个视图,主视图采用剖视法,俯视图则画拆去定模(或上模)部分后的实际投影。如两个视图还无法表达清楚,则可增加其他视图。 (3)塑件图布置在图纸的右上角,并
18、注明塑件名称、塑料牌号等要素,标全塑件尺寸。塑件图尺寸较大或形状较为复杂时,可单独画在零件图纸上,并装订在整套模具图纸中。(4)装配图上仅需标出模具的长、宽、高。其余尺寸一般不标注。 (5)零件序号标注要求是不漏标、不重复标,引线间不交叉,序号编制一般按顺时针方向排列,字体严格使用仿宋体,字间布置均匀,对齐等。 2标题栏及明细表标题栏内容应按统一要求填写。特别是设汁者必须在相应位置签名。编制明细表必须包括序号、代号、零件名称、图号(或页次)、数量、材料及热处理要求等。其中零件序号应自下往上进行排列。选材时应注明牌号并尽量减少材料种类。标准件应按规定进行标记,零件名称栏中文字应首尾两字对齐,字间
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