塑料件模具设计与加工工艺模板.doc
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1、摘 要本课题关键是针对小型电风扇挡尘板模具设计,经过对塑件进行工艺分析和比较,最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性,具体模具结构出发,对模具浇注系统、模具成型部分结构、顶出系统、冷却系统、注塑机选择及相关参数校核、全部有具体设计,同时并简单编制了模具加工工艺。经过整个设计过程表明该模具能够达成此塑件所要求加工工艺。依据题目设计关键任务是小型电风扇挡尘板注塑模具设计。也就是设计一副注塑模具来生产小型电风扇挡尘板塑件产品,以实现自动化提升产量。针对小型电风扇挡尘板具体结构,该模具是侧浇口注射模具。为了方便脱模,采取了四根顶杆均匀分布在塑件能承受较大推力地方,方便了脱模,也简化了模具机构,降
2、低了成本。关键字:塑料模具 小型电风扇挡尘板 推杆 侧浇口目 录序言1塑料件三维零件图2第一章 塑件工艺分析3 1、塑件分析3 2、电风扇挡尘板物料性能、成型性能和零件结构3第二章 注塑设备选择41、测量塑件体积42、计算出塑件质量43、选定注射机44、XS-Z-30型注射机参数5第三章 分型面位置确实定51、分型面选择标准52、零件图析确定分型面6第四章 浇注系统形式和浇口设计61、浇注系统设计标准62、主流道衬套设计63、分流道设计74、浇口设计9第五章 成型零件设计和加工工艺101、定模板设计112、动模板设计123、型芯设计124、模架设计13第六章 合模导向机构设计14 1、导向和定
3、位机构设计14第七章 脱模机构设计151、脱模机构设计15第八章 注塑机参数校核17 1、最大注塑量校核172、注射压力校核183、锁模力校核194、模具和注射机安装相关部分尺寸校核19第九章 排气、冷却系统设计和计算201、排气系统设计和计算202、冷却系统设计和计算21第十章 模具装配231、模具装配程序23设计总结24结束语25参考文件26序言 e: -N伴随中国目前经济形势日趋好转,在“实现中华民族伟大复兴”口号倡引下,中国制造业也日趋蓬勃发展;而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平关键标志之一,模具工业能促进工业产品生产发展和质量提升,并能取得极大经济效益,所以引发了各国高度重视和赞
4、赏。在日本,模具被誉为“进入富裕原动力”,德国则冠之为“金属加工业帝王”,在罗马尼亚则更为直接:“模具就是黄金”。可见模具工业在国民经济中关键地位。中国对模具工业发展也十分重视,早在1989年3月颁布相关目前国家产业政策关键点决定中,就把模具技术发展作为机械行业首要任务。 1jj3Yi 多年来,塑料模具产量和水平发展十分快速,高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战百分比越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机加热料筒内,塑料受热熔化后,在注塑机螺杆或活塞推进下,经过喷嘴和模具浇注系统进入模具型腔内,塑料在其中固化成型。 g6q I8 此次毕业设计关键任务是小型电风扇挡尘板注
5、塑模具设计。也就是设计一副注塑模具来生产小型电风扇挡尘板塑件产品,以实现自动化提升产量。针对小型电风扇挡尘板具体结构,经过此次设计,使我对侧浇口模具设计有了较深认识。同时,在设计过程中,经过查阅大量资料、手册、标准、期刊等,结合教材上知识也对注塑模具组成结构(成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、排气系统、模温调整系统)有了系统认识,拓宽了视野,丰富了知识,为未来独立完成模具设计积累了一定经验。设计者:江源二一年十一月塑料件三维零件图第一章:塑件工艺分析1、塑件分析小型电风扇挡尘板为塑料小件,需要大批量生产,则选择一模两件,其材质必需有良好绝缘性,相对强度要求不高,从经济环境保护角度考虑选
6、择聚丙烯(PP)塑料。小型电风扇挡尘板尺寸见图1-2-1,整体尺寸是80圆形壳盖,高20mm,尺寸精度要求不高。 6h =I 塑件尺寸较大不过表面及内部尺寸要求精度等级不高,采取常规侧浇口即可。塑件为中小批量生产 ,且塑件形状不复杂。因为塑件为了安装和取下方便,采取是套式结构,没有卡槽结构或螺纹结构,制造注塑模简单,降低了制造成本。2、电风扇挡尘板物料性能、成型性能和零件结构 聚丙烯性能及用途:强度、刚性、耐热性均优于HDPE,硬度比HDPE高,可在100左右使用。含有优良耐腐蚀性,良好绝缘性,不受温度影响,但低温变脆、不耐磨、易老化。适适用于制作通常机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。 聚丙烯成
7、型性能:流动性极好,冷却速度快,收缩率大,塑件应壁厚均匀,避免缺口、夹角、预防应力集中。零件结构:图 1-2-1 电风扇挡尘板零件结构图第二章:注塑设备选择1、测量塑件体积 经过三维制图软件将塑件在三维软件中表现出来,并利用三维软件自带体积查询功效查看其体积。经查看: V件 10.76 cm32、计算出塑件质量查书【1】P389 附录A可得: 聚丙烯密度:= 0.90 g/cm3依据公式: m =V得出塑件质量为:m 9.7g3、选定注射机注射机注射量要满足:V总= V件+V浇道因为是一模两件,所以:V总= 2 x 10.76+10= 31.52 cm3 V机 V总/0.8 则:V机 39.4
8、 cm3查书【1】P395 附录D:选择XS-Z-60型号注塑机4、XS-Z-30型注射机参数查书【1】P395 附录D:表2-4-1 XS-Z-60型注射机参数表 标称注射量60 cm3拉杆空间190x300 mm螺杆(柱塞)直径38 mm合模方法液压-机械注射压力1220x105Pa泵流量70,12 L/min合模力50x104 N泵压力65x105 Pa螺杆转数/电动机功率11 kW注射行程170 mm螺杆驱动功率/注射时间/加热功率2.7 kW注射方法柱塞式机器外型尺寸3.61x0.85x1.55 m模具最小厚度70 mm机器重量2x104 N模具最大厚度200 mm资料提供单位上海塑
9、机厂模板最大行程180 mm锁模力45x104 N最大成型面积130 cm2喷嘴球径R10 mm模版尺寸330x440 mm喷嘴口直径2 mm第三章:分型面位置确实定1、分型面选择标准怎样确定分型面,需要考虑原因比较复杂。因为分型面受到塑件在模具中成型位置、浇注系统设计、塑件结构工艺性及精度、嵌件位置形状和推出方法、模具制造、排气、操作工艺等多个原因影响,所以在选择分型面时应综合分析比较,从多个方案中优选出较为合理方案。选择分型面时通常应遵照以下几项标准:分型面应选在塑件外形最大轮廓处。便于塑件顺利脱模,尽可能使塑件开模时留在动模一边。确保塑件精度要求。满足塑件外观质量要求。便于模具加工制造。
10、对成型面积影响。对排气效果影响。对侧向抽芯影响。其中最关键是第和第第点。为了便于模具加工制造,应选择平直分型面易于加工分型面。2、零件图析确定分型面 图3-2-1 分型面A-A 能够把前模做成一个平面就行了,大大简化了模具制造,而且提升了模具使用寿命。采取B-B分型面需要加工前模,增加了模具生产难度,从而提升生产成本,选择使用A-A分型面。图 3-2-1 分型面选择第四章:浇注系统形式和浇口设计1、浇注系统设计标准教主系统设计是注射模设计一个很关键步骤,它对注塑成型效率和塑件质量全部有直接影响,所以在设计浇注系统时必需注意下面标准:了解塑料成型工艺特点。尽可能采取平衡式部署。确保热量和压力损失
11、小。降低浇注系统及塑料耗量。排气良好。预防型芯和塑件变形。整修方便,确保塑件外观质量。2、主流道衬套设计为了便于流道内凝料拉出,主流道设计成圆锥形,其锥角 = 2 6。主流道衬套和注射机喷嘴接触凹坑球半径应比喷嘴球头半径大 12mm,主流道小端直径应比喷嘴直径大0.51mm。图 4-2-1 主流道衬套3、分流道设计分流道断面形状选择:分流道常见断面形状有圆形、正六边形、梯形、U形、半圆形、矩形等。比较常见且单边加工方便,轻易脱模断面是U形,则选择U形断面。其中止面百分比为: h=2r(r为半圆半径),斜角= 5 10。图 4-3-1 U形断面图分流道形状尺寸设计:为了便于加工及凝料脱模,分流道
12、大多设置在分型面上,分流道截面形状通常为圆形梯形U形半圆形及矩形等,此次设计中采取U形截面,加工工艺性好,且塑料熔体热量散失流动阻力均不大,通常采取下面经验公式可确定其截面尺寸:其中: B开口宽度(mm) m塑件重量(g) L分流道长度(mm) hU形截面深度(mm)查书【2】 P94 表6-1:PP推荐直径为4.89.5 mm,选直径为5mm,其分流道长度选择为40mm,见下图4-3-2 则上式: 则U形截面深度为 3mm,开口宽度为 4mm。图 4-3-2 主分流道示意图及U形断面尺寸图分流道部署本塑件采取是一模两件,其行腔布局以下图:图 4-3-3 行腔布局图分流道和浇口连接为了有利于塑
13、料熔体流动和填充,分流道和浇口连接处应加工成斜面或用圆弧过分:图 4-3-4 分流道和浇口连接图4、浇口设计浇口形式很多,有侧浇口、直接浇口、扇形浇口、点浇口、潜伏式浇口、护耳式浇口等。查书【1】 P123 表 4-4得到个个浇口优缺点。侧浇口优缺点:侧浇口通常开设在分型面上,可依据塑件形状、特点灵活地选择塑件某个边缘进料,它能方便地调整熔体充模时剪切速率和浇口封闭时间。侧浇口截面形状为矩形,轻易加工,便于试模后修正,浇口出去较方便。但侧浇口注射压力损失大,熔料流速较高,保压补缩作用小,成型壳类件时排气困难,易形成熔接痕、缺料、缩孔等。直接浇口优缺点:浇口尺寸较大,步骤短,流动阻力小,进料快,
14、压力传输好,保压、补缩作用强,利于排气和消除熔接痕。但浇口除去困难,且痕迹显著,浇口周围热量集中,冷凝速度慢,故内应力大,且易产生气泡缩孔等缺点。扇形浇口优缺点:它是侧浇口变异形式之一,浇口沿进料方向逐步变宽,厚度逐步变薄,所以,沿宽度方向进料较均匀,可降低塑件内应力和降低带入行腔空气,克服了流纹及定向效应等缺点,但浇口去除困难,且痕迹显著。点浇口优缺点:它是一个尺寸很小截面为圆形浇口。开模时浇口能够自动拉断,利于自动化操作,浇口出去后残留痕迹小。对于投影面积大或易于变形塑件,采取多个点浇口可提升成型质量。但注射压力损失大,收缩大,塑件易变形。浇口尺寸太小时,料流易产生喷射。潜伏式浇口优缺点:
15、它是由点浇口演变而来。其进料部分经过隧道可放在塑件内表面、侧表面或表面看不见肋、柱上,所以,它除含有点浇口特点外,比点浇口塑件便面质量愈加好。这种浇口及流道中心线和塑件顶出方向有一定角度,靠顶出时剪切力作用,使塑件和浇注系统凝料分离。这种浇口注射压力损失大,浇口加工困难。护耳式浇口优缺点:能够克服小浇口易产生喷射及在浇口周围有较大内应力等缺点,预防浇口处有脆弱点和破裂。护耳部分视塑件要求除去或保留,能够确保塑件外观。但护耳除去困难。经过去塑件分析,选择使用侧浇口。侧浇口示意图:图 4-4-1 侧浇口示意图第五章:成型零件设计和加工工艺模具中决定塑件几何形状和尺寸零件称为成型零件,包含凹模、型芯
16、、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时,直接和塑料接触,塑料熔体高压、料流冲刷,脱模时和塑件间还发生摩擦。所以,成型零件要求有正确几何形状,较高尺寸精度和较低表面粗糙度,另外,成型零件还要求结构合理,有较高强度、刚度及很好耐磨性能。设计成型零件时,应依据塑料特征和塑件结构及使用要求,确定型腔总体结构,选择分型面和浇口位置,确定脱模方法、排气部位等,然后依据成型零件加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计,计算成型零件工作尺寸,对关键成型零件进行强度和刚度校核。此次设计成型零件有定模板,动模板,和两个相同型芯。1、定模板设计依据分型面选择(图3-2-1)A-A,定模板表面不要做加工取平面,
17、只需在上面按上镶块。其定模板,动模板为一个长方体板块,其尺寸面积最少覆盖塑件3至4倍。查书【3】P64表2-87能够经过塑件投影面积,确定模架尺寸,选定定模板长度为250mm,宽度160mm,厚度32mm。见图5-1-1图5-1-1 定模板主视左视图及三维图2、动模板设计查书【3】P64表2-87能够经过塑件投影面积,确定模架尺寸,选定定模板长度为250mm,宽度160mm,厚度32mm。见图5-2-2图5-2-1 动模板主视左视图及三维图3、型芯设计型芯是成型塑件内表面成型零件。依据型芯所成型零件内表面大小不一样,又有型芯和成型杆这分。型芯通常是指塑件中较大关键内型成型零件,又称主型芯;成型
18、杆通常是指成型塑件上较小孔零件,又称小型芯。其中型芯分为整体式和组合式。因为设计塑件是两个较大成型内表面,所以使用整体式加工困难,材料消耗多不易采取,则采取组合式型芯。依据塑件形状,能够确定型芯形状尺寸,因为是一模两件所以只需要两个相同型芯。见图5-3-1图5-3-1 型芯尺寸图4、模架设计模架顾名思义,是组成塑料模整体框架结构,依据塑件面积能够决定型腔大小,也能够查出对应模架尺寸。模架组成注射模模架由模具支撑零件、导向装置和推出机构组成。支撑零件包含定模座板、动模座板、动模板、定模版、支撑板、垫块等,这些零件在模具中起装配、定位和安装作用。其中动模座板和定模座板既是动模和定模基座,又是模具和
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