学位论文-—塑料电话手柄的模具设计.doc
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1、 学院 毕 业 设 计题目 塑料电话手柄的模具设计 系别 机 电 系 专业 模具设计与制造 班级 姓名 学号 指导教师 日期 II 设计任务书设计题目:塑料电话手柄注塑模的设计设计要求:1.确定合理工艺方案2.设计合理的模具结构3.在模具的设计中最好有创新4.设计要全面介绍模具的工作原理5.内容丰富、文字精练、讲述详细、实用价值高6.模具的设计有效地体现出实用的特色设计进度要求:第一周:搜集模具相关资料及前期准备工作第二周:模具基本类型与工作部分零件尺寸计算第三周:模具整体设计和绘制装配图第四周:模具主要零件图的绘制第五周:毕业论文的校核、修改第六周:打印装订、准备答辩第七周:审核设计说明书指
2、导教师(签名): 摘 要塑料模具注射成形的最大特点是:成形周期短,能一次成形外形复杂、尺寸精密等的塑料工件。对各种塑料的适应性强,生产效率高,产品质量稳定,易于实现自动化生产。注射成形是现在成形热塑件的主要方法,发挥着越来越重要的作用,因此应用范围很广。注射成形是把塑料原料放入料筒中经过加热熔化,使之成为高黏度的流体,用柱塞或螺杆作为加压工具,使熔体通过喷嘴以较高压力注入模具的型腔中,经过冷却、凝固阶段,而后从模具中脱出,成为塑料制品。塑料注射成形工艺的最大特点是复制,能够复制出所需任意数量的可直接使用或稍作处理即可使用的制品,是一种适宜大批量生产的工艺。虽然在设备上投入较大,但是可以生产制品
3、的数量非常大,实属一种经济快捷的生产方式,因此得到广泛的应用和快速的发展。本文针对塑料电话手柄上壳的结构工艺特点.分析了注射模结构的设计过程,采用热流道系统,提高了塑件表面质量及成型效率,并详细介绍了模具的工作过程。关键词:塑料电话听筒上壳 ,注射模具 ,ABSII目 录摘 要II1 塑件的工艺分析111 塑件的成形工艺性分析112 塑件的成形工艺参数确定22 模具基本结构及注射机选择321选择注射机322 模具的基本结构43选择浇注系统631主流道、主流道衬套的设计632分流道的形状及尺寸74 选择模架941 注射模标准及模架结构选用942 模架安装尺寸校核105 模具结构、尺寸的设计计算1
4、151 模具结构设计1152 斜导柱结构1253 侧滑块的设计1854 斜滑块的设计1855 模具成形尺寸设计计算1956 模具冷却系统236 注塑机参数校核2661最大注塑量校核2662 锁模力校核2663 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核2664 开模行程校核277 模具总装图及模具的装配、试模2871模具总装图及模具的装配2872 模具的安装试模28致 谢31参考文献3232 计1 塑件的工艺分析1.1塑件的成形工艺性分析1.1.1 塑件:塑料零件图如图1产品名称: 塑料电话听筒上壳产品材料: 产品数量: 大批量生产塑件尺寸: 如图1.1所示 图1.1 塑件零件图塑件颜色: 黑色塑件要求
5、:塑件外侧表面光滑,下端外沿不允许有浇口痕迹。塑件允许最大脱模斜度。1.1.2 塑件材料特性塑料(丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物)是在聚苯乙烯分子中导入了丙烯腈、丁二烯等异种单体后成为的改性共聚物,也可称改性聚苯乙烯,是三元共聚物,因此兼有三种上元素的共同的性能,使其具有“坚韧、质硬、刚性”的材料。具有比聚乙烯更好的使用和工艺性能。是一种常用的具有良好的综合力学性能的工程材料。塑料为无定型材料,一般不透明。无毒、无味,成型塑件的表面有较好的光泽。具有良好的机械强度,特别是抗冲击强度高。还具有一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电性能。的缺点是耐热性不高,并且耐气候性差,在紫外线作用下易
6、变硬发脆。此外表面还可以镀铬,成为塑料涂金属的一种常用的材料。1.1.3 塑件材料成形性能使用注射成形塑料制品时,由于其熔体黏度较高,所需的注射成形压力较高,因此塑件对型芯的包紧力较大,故塑件应采用较大的脱模斜度。另外熔体黏度较高,使用制品易产生熔接痕,所以模具设计时应注意尽量减少系统对料流的阻力。易吸水,成形加工前应进行干燥处理。在正常的成形条件下,制品的尺寸稳定性较好。1.1.4 塑件设计要求该产品应用比较普遍,且对该塑料产品有精度及表面粗糙度要求为一般精度,但在塑件的加工生产制造过程中要求对工件各部分配合之间要有一定的配合精度。1.2 塑件的成形工艺参数确定查有关手册得到(抗冲)塑料的成
7、形工艺参数如下:密度: 收缩率: 预热温度: 预热时间: 料筒温度: 后段:中段:前段:喷嘴温度: 模具温度: 注射压力: 成形时间: 注射时间: 高压时间: 冷却时间: 总周期:模具基本结构及注射机选择2.1 选择注射机2.1.1 注射机参数由塑料制品的重量查有关手册,由设计的浇注系统可计算出浇注系统的总体积:根椐塑件的质量可计算出塑件的体积为:因为模具设计为一模二腔,所以一次性注入的塑料的体积为: 由以上计算的数据可选定注塑机型号注射机的参数如下:注塑机型号: 注塑机最大注塑量 : 喷嘴球面直径: 注塑机拉杆的间距: 锁模力: 注塑压力: 注射速率: 最小模厚: 最大模厚: 喷嘴移动距离:
8、 模板最大距离: 最大开合模行程: 喷嘴前端孔直径: 最大注射面积 : 2.2 模具的基本结构2.2.1 确定成形方法该产品精度及表面粗糙度要求不高。塑件采用注射成形法生产。该产品大批量生产,故设计的模具要有较高的注塑效率,浇注系统要能自动脱模,可采用点浇口自动脱模结构。2.2.2型腔布置由于该塑件较小,生产批量较大,考虑到塑件有一个的四方形的孔,需要侧向抽芯,模具采用一模二腔结构,浇口形式采用点浇口,由于塑件较大,所以采用四点进料,以利于充满型腔。2.2.3 确定推出方式和脱模力的计算顶杆、顶管、推板、组合式顶出,决定侧凹处理方法、抽芯方式。由于塑件较小,材料工艺性能好,而且塑件较厚形状不易
9、变形,所以采用推杆推出机构即可。脱模力可用下式计算: 式中: 脱模力,单位 型芯的脱模斜度,单位 塑件包容型芯的面积,单位为 该模具为6.4510 塑件对钢的摩擦系数,通常取为0.10.3 取0.2 塑件对型芯单位面积上的包紧力,模外冷却时故: 塑件的侧向有一个的长方形孔,因此模具应有侧向抽芯机构,由于抽出距离较短,抽出力较小,所以采用斜导柱、滑块抽芯机构。斜导柱装在定模板上,滑块装在推件板上。2.2.4 确定分型面塑件分型面的位置选择要有利于模具加工,排气、脱模及成型操作,塑料制件的表面质量要求等,而AA面是零件最大廓处,这样更有利于塑件的脱模。图2.1 分型面选择2.2.5 模具排气槽设计
10、当塑料熔体充填型腔时,热固性塑料在固化时会放出大量气体,易阻塞缝隙,如果气体不能顺利地排出,塑件会由于填充不足而出现气泡,接缝式表面轮廓不清等缺陷,甚至气体受压而产生高温,使塑件焦化,所以必须开设专用排气槽排出气体。通常排气槽设计有多种方式,大多数都采用间隙排气方式,但考虑到流动性差,本模具在分型面上设置排气槽深度为0.04,宽度为8,这样有利于清理飞边及排出气体。2.2.6 模具的导向结构为了保证模具的闭合精度,模具的定模部分与动模部分之间采用导柱和导套导向定位,推出制件时,导套在导柱上运动,保证了推件板的运动精度,定模板上装有导柱,为潜伏式浇口凝料推板和定模板的运动导向。2.2.7 模具结
11、构形式模具结构的为单分型面注射模。采用在型腔上开倒锥式空将凝料从浇注系统中拉出,打开距离应大于80,塑件与浇注系统凝料一起从模具中落下。3选择浇注系统3.1 主流道、主流道衬套的设计主流道设在定模板上,并且位于模具的中心,与注射机喷喷嘴在同一轴线上,其为一圆锥孔,其小头正对注射机的喷嘴。因喷嘴外形为球面,所以主流道小头孔端的外形应为一凹球面。为了配合紧密,防止溢料,凹球面的半径应比喷嘴的球面半径略大 。主流道衬套的材料常用T8A、T10A制造,热处理后硬度为。主流道衬套与定模板采用的过渡配合,主流道衬套与定位圈采用的过渡配合。由于受型腔或分流道的反压力作用,主流道衬套会产生轴向定位移动,所以主
12、流道衬套的轴向定位要可靠。由文献:式中: 主浇道大头直径 流经主浇道的熔体体积 注射量为125 因熔体材料而异的常数表3.1 塑料的K值塑料种类PSPE/PPPAPCABSCAK值2.5451.52.12.25故: 表3.2 d、d1、D、SR间的关系d116202530d注射机喷嘴直径+(0.51)D与注射机定位孔间隙配合SR注射机喷嘴球面半径+(12)由以上可知d为5, 主流道锥度一般取,根据设计计算可知锥度为4o ,符合主流道的选取范围。所以算得主浇道大头直径为。3.2 分流道的形状及尺寸分流道的截面形状有:圆形、梯形、u形、半圆形、矩形;分流道的长度应尽可能的短,少弯折的减少压力损失和
13、热量损失;分流道的表面粗糙度为。表3.3 分流道截面形状和特征比较截面形状特征热量损失加工性能流动阻力效果U形小较难小最佳梯形较小易较小良矩形大易大不良通过以上截面形状的对比,显然半圆形形截面形状效果最佳,流动阻力小,固选用半圆形主流道。分流道半径R可用经验公式估算分流道的宽度,深度,斜度图3.2分流道截面图由文献: 潜伏式浇口的直径计算公式: 式中: 潜伏式浇口的直径 系数,依塑料种类而异 表3.4 n值表塑料种类PVCPE/PSPPPCABSPVAVn值0.90.60.80.70.30.8依塑件壁厚而异,系数为0.02型腔表面积故: 表3.5 潜伏式浇口尺寸参数 塑件厚度塑料种类(主浇道、
14、分浇道及浇口的形状、位置、大小)和排气系统(排气的方法、排气槽位置、大小)。塑件采用潜伏式浇口成形,其浇注系统如图所示。图3.3 分流道排布点浇口宽度为,点浇口长度为,头部球R2.5,分流道采用U截面流道,其半径R为,分流道长度为。主流道为圆锥形,其锥角为,小端直径d比注射机喷嘴直径大,小端直径前面为球面,其深度为,注射机喷嘴的球面在该位置与模具球面接触并贴合,因此要求主流道球面半径比喷嘴半径.上部直径与注射机喷嘴相配合,下部直径。4选择模架4.1 注射模标准及模架模架结构选用我国目前标准化注射模零件的国家标准有12个;另外还制订了塑料注射模具的标准模架,分中小型模架(GB/T12556.19
15、0)和大型模架(GB/T12555.190)两种。中小型模架标准中规定,模架的周界尺寸范围为:560x900,并规定模架的形式为品种型号,即基本型,A1、A2、A3和A4四个品种。四种模架的组成、功能及用途如下 : 表6 模架型号型号组成、功能及用途型定模采用两块模板,动模采用一块模板,与推杆推件机构组成模架,适用于立式和卧式注射机。型动、定模均采用两块模板,与推件机构组成模架,适用于立式和卧式注射机,可用于带有斜导柱侧向抽芯的模具,也可用于斜滑块侧向分型的模具型定模采用两块模板,动模采用一块模板,它们中间设置了一块推件板,用于推件板件的模具,适用于立式和卧式注射机。型动、定模均采用两块模板,
16、它们中间设置了一块推件板,用于推件板件的模具,适用于立式和卧式注射机。根据以上四种模架的组成,功能及用途可以看出,A3型模型适用于本次模具的设计,固选用A4模架。模具的结构如图下图4.1所示:图4.1 模架图4.2 模架安装尺寸校核模具外形尺寸这长,宽,高,小于射机拉杆间距和最大模具厚度,可在方便的安装要注射机上。5模具结构、尺寸的设计计算5.1 模具结构设计5.1.1 型腔、型芯结构型腔开在定模板上,而且分流道开在定模板上,这样可以有利加工,有利于型腔的抛光,降低了模具的生产周期。图5.1 型腔结构图图5.2 型芯结构图 5.2 斜导柱结构5.2.1 斜导柱的设计(1)斜导柱结构的设计其工作
17、端部设计成锥台形,斜角应大于斜导柱倾角,一般,以免端部锥台也参与侧抽芯,而导致滑块停留位置不符合原设计要求。斜导柱材料为、等工具钢,斜导柱与其固定的模板之间采用过渡配合。如图5.3:图5.3 斜导柱零件图(2)斜导柱倾斜角确定斜导柱轴向与开模方向的夹角称为斜导柱的倾斜角,如图所示,它是决定斜导柱抽芯机构工作效果的重要参数。的大小对斜导柱的有效工作长度、抽芯距和受力状况等起着决定性的影响。一般在设计时在,最常用的为。 图5.4斜导柱的倾斜角由图5.4可知: 式中: 斜导柱的工作长度 抽芯距 斜导柱的倾斜角 与抽芯距对应的开模距图中所示是斜导柱抽芯时的受力图,可得出开模力 式中: 侧抽芯时斜导柱所
18、受的弯曲力 侧抽芯时的脱模力,其大小等于抽芯力 侧抽芯时所需的开模力所以取为,由零件图可知抽芯距为,可得(3)斜导柱的长度计算 斜导住的总长度与抽芯距、斜导住的直径和倾斜角以及斜导住固定板厚度等有关。图5.5 斜导柱的总长度斜导住的总长为: 式中: 斜导柱总长度 斜导柱固定部分大端直径 斜导柱固定板厚度 斜导柱工作部分直径 抽芯距故: 斜导柱安装固定部分的长度为: 式中: 斜导柱安装固定部分的长度, 斜导柱固定部分的直径,(4) 斜导柱的受力分析与直径计算 斜导柱的受力分析斜导柱在抽芯过程中受到弯曲力的作用,如图所示。为了便于分析,先分析滑块的受力情况。在图中:是抽芯力的反作用力,其大小与相等
19、、方向相反;是开模力,它通过导滑块施加于滑块;是斜导柱通过斜导孔施加于滑块的正压力,其大小与斜导柱所受的弯曲力相等;是斜导柱与滑块间的摩擦力,是滑块与导滑槽间的摩擦力。另外,假定斜导柱与滑块、滑块与导滑槽之间的摩擦力系数均为。图5.6 斜导柱受力分析图 则 则 式中: ; 。由以上方程解得:由于摩擦力和其他力相比较一般很小,常常可略去不计,这样上式为: 斜导柱的直径计算 斜导柱的直径主要受弯曲力的影响,、根据图中所示,受的弯矩为:式中: 斜导柱所受弯矩 斜导柱弯曲力臂由材料力学可知: 式中: 斜导柱所用材料的许用弯曲应力抗弯截面系数斜导柱的截面一般为圆形,其抗弯截面系数为:所以斜导柱的直径为:
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