密封罩塑料注射模设计说明书.pdf
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1、-目 录 摘要2 前言4 第一章 塑件的工艺分析5 1.1塑件原材料分析5 1.2塑件结构、尺寸精度及表面质量分析6 1.3塑件的体积与重量6 1.4塑件注塑工艺分析6 第二章 拟定成型方案8 2.1分型面的选择8 2.2确定型腔布置9 2.3浇注系统的设计10 2.3.1主流道的设计10 2.3.2浇口设计10 2.4分流道设计11 2.5温度调节系统12 第三章 模具成型零件的设计与计算13 3.1确定模具结构形式及外形尺寸13 3.2脱模机构的设计与计算15 3.3 顶杆直径的计算16 3.4滑块的设计17 3.5斜导柱侧抽芯机构的设计18 3.6定模的设计19 第四章 注塑机的选定与相
2、关参数的校核20 4.1注塑机初步的选定20 4.2注塑机相关参数的校核20 第五章 塑料注射模设计注意事项22 5.1模具总装图及模具安装23 5.2试模23 设计小结25 参考文献26 -摘 要 模具是制造业的重要工艺基础,在我国,模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具,但长期未形成产业。近年,不仅国有模具企业有了很大发展,三资企业、乡镇(个体)模具企业的发展也相当迅速。塑料制品已在工业,农业,国防和日常生活中的方面得到广泛应用。塑料制品的成型方法很多。其主要用于是注射,挤出,压制,压铸和气压成型等和气压成型等。而注射模,挤出约占成型总数的 60%以上。注射成型分
3、为加料,熔融塑料,注射制件冷却和制件脱模等五个步骤。当然如利用电气控制。可实现半自动化或自动化作业。本次设计密封罩的设计要注意塑件的设计要求,采用的材料和特性,注塑工艺的条件,注塑模,型腔,型芯,浇注系统,的设计,塑件的尺寸精度、表面质量及几何形状,要明确塑件的生产批量及体积质量,本产品的平面选择,再次要注意注塑机的选择及安装,了解注射机的形式和模具的关系,总体知道模具结构的设计,如何运用浇注系统、推出机构、温度调节系统和排气系统,最后完成相关的设计计算 关键词:注塑模,型腔,型芯,浇注系统,密封罩 前 言 模具是一种技术密集、资金密集型产品,在我国国民经济中的地位也非常重要。模具工业已被我国
4、正式确定为基础产业,并在“十五”中列为重点扶持产业。由于新技术、新材料、新工艺的不断发展,促使模具技术不断进步,对人才的知识、能力、素质的要求也在不断提高。1、计算机技术在注射模中的应用领域 塑料产品从设计到成型生产是一个十分复杂的过程,它包括塑料制品设计、模具结构设计、模具加工制造和塑件生产等几个工要方面。它需要产品设计师模具设计师、模具加工工艺师及熟练操作工人协同努力来完成,它是一个设计、修改、再设计的反复迭代、不断优化的过程。传统的手工设计已越来越难以满足市场激烈竞争的需要。计算机技术的运用,正在各方面取代传统的手工设计方式,并取得了显著的经济效益。计算机技术在注射模中的应用主要表现在以
5、下几个方面:(1)塑料制品的设计:基于特征的三维造型软件为设计者提供了方便的设计平台,而且制品的质量、体积等各种物理参数为后续的模具设计和分析打下了良妤的基础。(2)结构分析:利用有限元分析软件可以对制品的强度、应力等进行分析,改善制品的结构设计。(3)模具结构设计:根据塑料制品的形状、精度、大小、工艺要求和生产批量,模具设计软件会提供相应的设计步骤、参数选择计算公式以及标准模架-等,最后给出全套模几结构设计图。(4)模具开合模运动仿真:运用 CAD 技术可对模具开模、合模以及制品被推出的全过程进行仿真,从而检查出模具结构设计的不合理处,并及时更正,以减少修模时间。(5)注射过程数值分析:采用
6、 CAE 方法可以模拟塑料熔体在模腔中的流动与保压过程,其结果对改进模具浇注系统及调整注塑工艺参数有着重要的指导意义,同时还可检验模具的刚度和强度、制品的翘曲性、模壁的冷却过程等。大专五年学习即将结束,毕业设计是其中最后一个环节,是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。在完成大专两年的课程学习和课程、生产实习,我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识,对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解,达到了学习的目的。对于模具设计这个实践性非常强的设计课题,我们进行了大量的实习。经过五个月的毕业实习,我对于模具特别是塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识,
7、丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识,而对于模具的制造工艺更是实现了零的突破。在指导老师的协助下和在工厂师傅的讲解下,同时在现场查阅了很多相关资料并亲手拆装了一些典型的模具实体,明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。并在图书馆借阅了许多相关手册和书籍,设计中,将充分利用和查阅各种资料,并与同学进行充分讨论,尽最大努力搞好本次毕业设计。在设计的过程中,将有一定的困难,但有指导老师的悉心指导和自己的努力,相信会完满的完成毕业设计任务。由于学生水平有限,而且缺乏经验,设计中不妥之处在所难免,肯请各位老师指正。第一章 塑件的工艺分析 1.1 塑件原材料分析 查中国模具设计大典表 8.3-7 得
8、材料 PP 的特如下:使用性能:乳白色、无臭、无味、无毒的热塑性塑料。密度为0.91g/cm3,熔点1650C,燃点 5900C,弹性模量 3500Mpa,不吸水,导热性低,耐酸碱盐腐蚀,有良好的绝缘性能,化学稳定性和良好的物理机械性能及加工性能.加工性能:1 耐强酸或氧化性酸。2 流动性好。3 结晶度高。收缩率不大。4 不吸水。一般可不用干燥处理。5 磨擦系数低,弹性高。6 宜用螺杆式注塑机成型。7 模具浇注系统以料流阻力要小,进料口小。物理热性能如下表 参数 密度(g/cm3)熔点(C0)收缩率 数值 0.91 165 0.6%-2%-零件二维图 1.1(1)材料:塑件材料采用 ABS,A
9、BS 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯共聚物三种化学单位合成,每种单体都有不同特性;丙烯腈有高强度,热稳定性及化学稳定性;丁二烯具有坚韧性,抗冲击特性;苯乙烯具有易加工,高光洁及高强度。从形态上看,ABS 是非结晶性材料。三种单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物,一个是苯乙烯丙烯腈的连 续相,另一个是聚丁二烯胶分散相。这就决定了 ABS 材料的耐高温性、抗冲击性及易加工性等多种特性。ABS的流动性中等,较易成形,收缩率为0.4%0.7%,取平均值 0.55%,变化范围大,吸湿性强,成形前必须充燥。特别对于表面要求光泽的塑件要经过长时间的预热干燥。ABS 的表观黏度对剪切速率的依赖性强。ABS 的比热
10、容低,塑化效率高,凝固也快,故成形周期短。1.2 塑件结构、尺寸精度及表面质量分析 1)塑件的结构分析 该零件的总体形状为圆形,结构比较简单。2)塑件尺寸精度的分析 该零件的重要尺寸,如,30.90.09mm 的尺寸精度为 3 级,次重要尺寸 3.750.07mm 的尺寸精度为 4 级,其它尺寸均无公差要求,一般可采用 8 级精度。由以上的分析可见,该零件的尺寸精度属中等偏上,对应模具相关零件尺寸的加工可保证。从塑件的壁厚上来看,壁厚最大处为 4.5mm,最小处为 2.25mm,壁厚差为 2.25mm,较为均匀。3)表面质量的分析 塑件对表面的精度要求较高,根据经验,ABS 可取一般精度为 3
11、 级精度,表面要光滑。因此在设计模具时应加以考虑。-1.3 塑件的体积重量 计算塑件的重量是为了选用注射机及确定模具型腔数。计算得塑件的体积:V6598mm3 计算塑件的质量:公式为 WV 根据设计手册查得聚甲基丙烯酸甲酯的密度为1.18kg/dm3,故塑件的重量为:WV 65981.1810-3 9.776g 从图可知,塑件形状为一壳类塑件,其壁厚均匀,但是形状比较复杂,且需要双面抽芯加斜顶机构,给模具设计制造和加工成形工艺的确定都带来了不小的麻烦。1.4 塑件注塑工艺分析 分析塑胶件的工艺性包括技术和经济两方面,在技术方面,根据产品图纸,只要分析塑胶件的形状特点、尺寸大小、尺寸标注方法、精
12、度要求、表面质量和材料性能等因素,是否符合模塑工艺要求;在经济方面,主要根据塑胶件的生产批量分析产品成本,阐明采用注射生产可取得的经济效益。1、塑胶件的形状和尺寸:塑胶件的形状和尺寸不同,对模塑工艺要求也不同。2、塑胶件的尺寸精度和外观要求:塑胶件的尺寸精度和外观要求与模塑工艺方法、模具结构型式及制造精度等有关。3、生产批量 生产批量的大小,直接影响模具的结构型式,一般大批量生产时,可选用一模多腔来提高生产率;小批量生产时,可采用单型腔模具等进行生产来降低模具的制造费用。4、其它方面 在对塑胶件进行工艺分析时,除了考虑上诉因素外,还应分析塑胶件的厚度、塑料成型性能及模塑生产常见的制品缺陷问题对
13、模塑工艺的影响。第二章 拟定成型方案 2.1 分型面的选择 分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。一副模具根据需要可能有一个或两个以上的分型面,分型面可以是垂直于合模方向,也可以与合模方向平行或倾斜,我在这里选用与合模方向倾斜。-e)、尽量使模具加工方便 2.2 确定型腔布置 型腔数的确定有多种方法,本题采用注射机的注射量来确定它的数目。其公式如下:n2=(G-C)/V 式中:G注射机的公称注射量/cm3 V单个制品的体积/cm3 C浇道和浇口的总体积/cm3 生产中每次实际注射量应为公称注射量 G 的(0.750.45)倍,现取0.6G 进行计算。每件制品所需浇注系统的
14、体积为制品体积的(0.21)倍,现取 C0.6V 进行计算。n2=0.6G/1.6V=0.375G/V=(0.37560)/90132=1.46 由以上的计算可知,可采用一模一腔的模具结构。确定型腔的排列方式型腔的数量是由于制件形状复杂,两侧需斜倒柱侧抽芯,为“一出一”即一模一位,主要考虑了本产品的生产数量和注射机型号。模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计,又考虑到单分型面的成本相对较低,结构也较为简单,故初步设计为单分型面环行式浇口。由于塑件形状复杂,重量一般,采用一模一位 2.3 浇注系统的设计 浇注系统设计包括主流道的选择、分流道截面形状及尺寸的确定、浇口的位置的选择、浇口形式及浇口
15、截面尺寸的确定。2.3.1 主流道的设计 主流道是一端与注射机喷嘴相接触,另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为 3mm。主流道的半锥角通常为 12过大的锥角会产生湍流或涡流,卷入空气,过小的锥角使凝料脱模困难,还会使充模时熔体的流动阻力过大,此处的锥角选用2。经换算得主流道大端直径D8.5mm,为使熔料顺利进入分流道,可在主流道出料端设计半径 5mm 的圆弧过渡。主流道的长度L 一般控制在 60mm 之内,可取 L55mm。主流道衬套的固定-因为采用的有托唧咀,所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是标准件,外径为100mm,内径70mm。2.3.2 浇口的设计
16、浇口指流道末端与型腔之间的细小通道。1 作用:a、使熔体快速进入型腔,按顺序填充。b、冷却材料作用 2 浇口参数:a、形状一般为圆形或矩形。b、面积与分流道比为 0.030.09。c、长度一般:0.52.0mm。3 小浇口的优点:a、改变塑料非牛顿流体的表观粘度,增剪切速率。b、小浇口改变流体流速,产生热量,温度升高。c、易冻结,防止型腔内熔体的倒流。d、便于塑件与浇注系统的分高。根据浇口的成型要求及型腔的排列方式,选轮辐浇口较为合适。轮辐式浇口是在环形浇口基础上改进而成,由原来的圆周进料改为数小段圆弧进料,容易去除浇口,因为该制件无表面质量的特殊要求,又是中小型制品的一模一腔结构,所以可以采
17、用轮辐浇口。在轮辐浇口的三个尺寸中,以浇口的深度 h 最为重要。它控制着浇口内熔体的凝固时间和型腔内熔体的补缩程度。浇口宽度 W 的大小对熔体的体积流量的直接的影响,浇口长度 L 在结构强度允许的条件下以短为好,一般选 L0.50.75mm。通常要考虑以下几项原则:a 尽量缩短流动距离。b 浇口应开设在塑件壁厚最大处。c 必须尽量减少熔接痕。d 应有利于型腔中气体排出。e 考虑分子定向影响。f 避免产生喷射和蠕动。g 浇口处避免弯曲和受冲击载荷。h 注意对外观质量的影响。确定浇口深度和宽度的经验公式如下:h=nt W=nA1/2/30 式中:h侧浇口深度(mm)中小型制品常用 h=0.52mm
18、,约为制品最大壁厚的 1/32/3,取 1.5mm t制品的壁厚(mm)3.38mm n塑料材料的系数 查表得 0.8 W浇口的宽度(mm)A型腔的表面积(mm2)计算得 2940mm2 将以上各数据代入公式得:h=1.5mm,W=1.5mm,L 取 0.5mm。计算 后所得的侧浇口截面尺寸可用 r=6q/(Wh2)104s-1作为初步校验。制品的体积 V9.132cm3,设定充模时间为 1s,于是:q=9.132/1=9132mm3/s r=6q/Wh2=(69132)/(1.51.52)=1.6104104s-1-图:浇口 2.4 分流道设计 为了便于加工及凝料脱模,分流道大多设置在分型面
19、上,分流道截面形状一般为圆形梯形 U 形半圆形及矩形等,工程设计中常采用梯形截面加工工艺性好,且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大,一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸:42654.0LmB (式 1)BH32 (式 2)式中 B梯形大底边的宽度(mm)m塑件的重量(g)L分流道的长度(mm)H梯形的高度(mm)梯形的侧面斜角a 常取 515,在应用式(式 1)时应注意它的适用范围,即塑件厚度在3.2mm以下,重量小于200g,且计算结果在 3.29.5mm 范围内才合理。2.5 温度调节系统 模具温度调节的重要性 1)模具温度极其调节系统对塑件质量的影响表现为以下几个方面:(1),塑件的力学
20、性能。对于结晶型塑料,结晶度越高,塑件的应力开裂的倾向越大,从减少应力开裂的角度出发,降低模温是有利的。但对于聚碳酸酯一类的高黏度无定性塑料,其应力开裂的倾向与塑件的内应力的大小有关,提高模温,有助于减少塑件中的内应力,从而减少了有于应力而硬气开裂的可能。(2),塑件的表面质量。提高模具的温度可以改善塑件的表面光洁;过低的模温会使塑件的轮廓不清晰,并产生明显的熔和纹。-(3),模具温度及其调节系统对生产效率的影响据实验表明,塑料熔体在注射模中稳定注射时,其温度由200降到 60,其释放热量中的5是以辐射,对流的方式散发到大气中,其余 95的热量都是由冷却介质(一般是水)带走,模具的冷却时间一般
21、约占整个注射循环周期的 2/3,可见注射的生产效率主要取决于模具的冷却时间,也可以从下式来理解模具温度与生产效率的关系:Q=A1h1at2 式中 Q塑料传给模具的热量(J);A1模具型腔的表面积();h1塑料对模具材料的传热系数(W/.k);a模具型腔内塑料与模具型腔表壁的温度差();t2塑件在模具内停留的时间(min)。如果塑料种类、模具设计和成型工艺已定,那么 Q,A1及 h1也就确定了,则:t21/a 由上式可知,塑料在模具内停留的时间 t2 与模具型腔内塑料与模具型腔表壁的温度差a 成反比,如果要提高生产效率的话,即减少 t2 的值,必须在工艺条件允许下增大a 的值。然而,模具型腔接受
22、塑料熔体传给的热量,会逐渐升温a 必然减小,如果模具没有调节系统的话,必然靠增加塑料在模具中停留的时间来完成换热,因此除去薄壁小型件的注射可利用自然冷却以为,大部分的塑件的模具都要设置冷却系统,进行人工冷却,以增大a 的值,提高生产效率。第三章 模具成型零件的设计与计算 模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件,包括型腔、型芯、动定模板,动定模镶块、滑块,斜顶等。成型零件工作时,直接与塑料接触,塑料熔体的高压、料流的冲刷,脱模时与塑件间还发生摩擦。因此,成型零件要求有正确的几何形状,较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度,此外,成型零件还要求结构合理,有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。设计成
23、型零件时,应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求,确定型腔的总体结构,选择分型面和浇口位置,确定脱模方式、排气部位等,然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计,计算成型零件的工作尺寸,对关键的成型零件进行强度和刚度校核 3.1 确定模具结构形式及外形尺寸 模具结构为单分型面注射模,如图所示。模具的开模距离应大于 70mm,方便取出塑件和浇口。选择模架为国标中小型模架(GB/T12556.1-1990),选择基本型的 A2 型,模具的外形尺寸 160160mm,其各板料厚度如下图所示:。-本设计中零件工作尺寸的计算均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计
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