電源按鈕注塑模具設計-滑塊抽芯塑料注射模含NX三維及12張CAD圖,電源,按鈕,注塑,模具設計,滑塊抽芯,塑料,注射,nx,三維,12,十二,cad
摘 要
根據(jù)塑料電源按鈕制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術要求，考量塑件制件尺寸。本模具采用一模兩腔，潛澆口進料，注射機采用HTF80X1A型號，設置冷卻系統(tǒng)，CAD和UG繪制二維總裝圖和零件圖，選擇模具合理的加工方法。附上說明書，系統(tǒng)地運用簡要的文字，簡明的示意圖和和計算等分析塑件，從而作出合理的注塑模具設計。
關鍵詞：電源按鈕；一模兩腔；潛澆口；冷卻系統(tǒng)；注塑模具
Abstract
According to the requirements of plastic power button products, understand the use of plastic parts, analyze the technical requirements of plastic parts such as workability, dimensional accuracy, and consider the size of plastic parts. This mold adopts a mold two cavity, the submerged gate feed, the injection machine adopts the HTF80X1A model, sets the cooling system, CAD and UG draw two-dimensional assembly drawings and parts drawing, choose the reasonable processing method of the mold. Attached is an instruction book, which systematically uses simple words, simple sketches and calculations to analyze plastic parts, so as to make a reasonable design of injection moulds.
Key words: power button; one mold two cavity; submerged gate; cooling system; injection mold
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第一章 緒論 1
1.1塑料成型工業(yè)的發(fā)展 1
1.2塑料成型工業(yè)在生產(chǎn)中的重要性 1
1.3塑料成型技術的發(fā)展趨勢 2
第二章 工藝性分析 3
2.1 產(chǎn)品分析及其技術條件 3
2.2 塑件材料的確定 4
2.3 塑件材料的性能分析 4
2.3.1 基本特性 4
2.3.2 成型性能 5
2.3.3 主要用途 5
第三章 注塑機及選用 6
3.1注塑機的分類 6
3.1.1注射機按外型結構特征分類 6
3.1.2注塑機按塑化方式分類 6
3.2注塑機的選用 7
3.3 注射量的校核 8
3.4 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 8
3.5模具與注射機安裝模具部分相關尺寸校核 9
第四章 模具設計 10
4.1型腔布置 10
4.2確定澆注系統(tǒng) 11
4.2.1主流道設計 11
4.2.2澆口套的設計 12
4.2.3分流道設計 12
4.2.4澆口的設計 13
4.3成形零部件的設計 14
4.3.1成型零件的結構設計 14
4.3.2成型零件的計算 14
4.4 成型零件材料的選擇 16
4.5排氣系統(tǒng)的設計 16
4.5.1排氣不良的危害 16
4.5.2排氣系統(tǒng)的設計方法 16
4.6導向與脫模機構的設計 17
4.6.1導向機構的作用和設計原則 17
4.6.2導柱、導套的設計 17
4.7脫模推出機構的確定 18
4.8頂針板導柱導套的結構設計 19
4.9墊塊的尺寸設計 20
4.10冷卻系統(tǒng)的設計 20
4.10.1冷卻系統(tǒng)的設計原則 20
4.10.2溫度調節(jié)對塑件質量的影響 21
4.10.3對溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求 21
4.10.4冷卻裝置的設計要點 21
4.11 側向抽芯機構類型選擇與設計 22
4.11.1側向抽芯機構類型 22
4.6.2側向抽芯機構主要參數(shù)的確定 24
第五章 模具的安裝和試模 27
總 結 28
參考文獻 29
致謝 30
IV
第一章 緒論
1.1塑料成型工業(yè)的發(fā)展
塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機化合物，簡稱高聚物，一般相對分子質量都大于1萬，有的甚至可達百萬級。在一定溫度和壓力下具有可塑性，可以利用模具成型為一定幾何形狀和尺寸的塑料制件。塑料的其余成分包括有增塑劑、穩(wěn)定劑、增強劑、固化劑、填料及其他配合劑。 塑料制件在工業(yè)中的應用日趨普遍，這是由于它們具有一系列特殊的優(yōu)點所決定的。
塑料密度小、質量輕，大多數(shù)塑料密度在1.0—1.4g/c m2之間，相當于鋼材密度的0.11和鋁材密度的0.5左右，即在同樣的體積下，塑料制件要比金屬制件輕得多，這就是“以塑代鋼”的優(yōu)點。據(jù)美國90年代統(tǒng)計，汽車上采用塑料零件后，平均每輛汽車的重量可減輕180kg，這樣，每升汽油可使汽車多行駛0.4km，英國每年可節(jié)約1400萬桶汽油，塑料比強度高，鋼的拉伸比強度約為160MPa，而玻璃纖維增強的塑料拉仲比強度可高達170--400MPa；塑料的絕緣性能好，介電損耗低，是電子工業(yè)不可缺少的原材料；塑料的化學穩(wěn)定性高，對酸、堿和許多化學藥品都有良燈的耐腐蝕能力，迄今聚四氟乙烯塑料化學穩(wěn)定性最高，“王水”對它也無可奈何，所以稱之為“塑料王”。此外，塑料減摩、耐磨及減震、隔音性能也較好。因此，塑料已從代替部分金屬、木材、皮革及無機材料發(fā)展成為各個部門不可缺少的一種化學材料，并躋身于金屬、纖維材料和硅酸鹽三大傳統(tǒng)材料之列，在國民經(jīng)濟中，塑料制件已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。
1.2塑料成型工業(yè)在生產(chǎn)中的重要性
模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟各部門發(fā)展的重要基礎之一。塑料模是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一種類型。模具設計水平的高低、加工設備的好壞、制造力量的強弱、模具質量的優(yōu)劣，直接影響著許多新產(chǎn)品的開發(fā)和老產(chǎn)品的更新?lián)Q代，影響著產(chǎn)品質量和經(jīng)濟效益的提高。美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”， 日本則稱“模具是促進杜會繁榮富裕的動力”。事實上，在儀器儀表、家用電器、交道、通訊和輕工業(yè)等各行各業(yè)的產(chǎn)品零件中，有70％以上是采用模具加工而成的。工業(yè)先進的發(fā)達園家，其模具工業(yè)牛產(chǎn)值早已超過機床行業(yè)的產(chǎn)值。目前，塑料模具已處于同沖裁模具并駕齊驅的地位。
1.3塑料成型技術的發(fā)展趨勢
在現(xiàn)代塑料制件的生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設備、先進的模具是必不可少的三項重要因素尤其是塑料模具對實現(xiàn)塑料加工工藝要求、滿足塑料制件的使用要求、降低塑料制件的成本起著重要的作用。一副好的注射?？沙尚蜕习偃f次，這與模具的設計、模具材料及模具的制造有著很大的關系。從塑料模的設汁、制造及模具的材料等方而考慮，塑料成型技術的發(fā)展趨勢可以簡單地歸納為以下幾個方面。
1.模具的標準化
為了適應大規(guī)模成批生產(chǎn)塑料成型模具和縮短模具制造周期的需要，模具的標準化工作十分重要，目前我國模具標準化程度只達到20%。注射模方面關于模具零部件、娛具技術條件和標推模架等有以下14個國家標準：
GB4169.1-84 推桿 GB4169.2-84 直導套
GB4169.3-84 帶頭導套 GB4169.4-84 帶頭導柱
GB4169.5-84 有肩導柱 GB4169.6-84 墊塊
GB4169.7-84 推板 GB4169.8-84 模板
GB4169.9-84 限位釘 GB4169.10-84 支承板
GB4169.11-84 圓錐定位件 GB4169.12-84 技術條件
GB/T12555-90大型注射模架標準 GB/T12556-902 中小型注射模架標準
2.加強理論研究
3.塑料制件的精密化、微型化和超大型化
4.新材料、新技術、新工藝的研制、開發(fā)和應用
第二章 工藝性分析
2.1 產(chǎn)品分析及其技術條件
在模具設計之前需要對塑件的工藝性如形狀結構、尺寸大小、精度等級和表面質量要進行仔細研究和分析，只有這樣才能恰當確定塑件制品所需的模具結構和模具精度。
課題目標產(chǎn)品是一個生活中常見的電源按鈕，其零件外形如圖所示。具體結構和尺寸詳見圖紙，該塑件結構簡單，生產(chǎn)量大，要求較低的模具成本，成型容易，精度要求不高。
產(chǎn)品3D視圖
塑件的尺寸精度直接影響模具結構的設計和模具的制造精度。為降低模具的加工難度和模具的制造成本，在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設計得低一些。由于塑料與金屬的差異很大，所以不能按照金屬零件的公差等級確定精度等級。根據(jù)任務書和圖紙要求，本次產(chǎn)品尺寸均采用MT5級精度，未注采用MT8級精度。
塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。這除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點來保證外，主要是取決于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般為Ra 0.02～1.25之間，模腔表壁的表面粗糙度應為塑件的1/2，即Ra 0.01～0.63。模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應隨時給以拋光復原。
該塑件外部需要的表面粗糙度比內部要高，為Ra0.8，內部為Ra1.2。
2.2 塑件材料的確定
塑料是以樹脂為主要成分的高分子材料，它在一定的溫度和壓力下具有流動性?？梢员荒Ｋ艹尚蜑橐欢ǖ膸缀涡螤詈统叽纾⒃诔尚凸袒蟊３制浼鹊眯螤疃话l(fā)生變化。塑料有很多優(yōu)異性能，廣泛應用于現(xiàn)代工業(yè)和日常生活，它具有密度小，質量輕，比強度高，絕緣性能好，介電損耗低，化學穩(wěn)定性高，減摩耐磨性能好，減振隔音性能好等諸多優(yōu)點。另外，許多塑料還具有防水、防潮、防透氣、防輻射及耐瞬時燒蝕等特殊性能。
此產(chǎn)品壁厚均勻，ABS性能優(yōu)良，成本低廉，符合需求生產(chǎn)量大的要求，容易成型，對于本課題零件相當適用，所以在這選擇其為產(chǎn)品的材料。
2.3 塑件材料的性能分析
2.3.1 基本特性
ABS是由丙烯、丁二烯、苯乙烯三種單體共聚而成的。這三種組分的各自特性，使ABS具有良好的綜合理學性能。丙烯腈使ABS有良好的耐腐蝕性、耐熱性及表面硬度，丁二烯使ABS堅韌，苯乙烯使ABS有良好的加工性和染色性能。ABS價格便宜原料易得，是目前產(chǎn)量最大、應用范圍最廣的工程塑料之一。是一種良好的熱塑性塑料。
ABS無毒，無氣味，呈微黃色，成型的塑料有較好的光澤，、不透明，密度為1.02--1.05g/cm3。既有較好的抗沖擊強度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化學穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機鹽、堿、酸類對ABS幾乎沒有影響， ABS不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹，在酮，醛，酯，氯代烴中會溶解或形成乳濁液。ABS表面受冰醋酸，植物油等化學藥品的侵蝕時會引起應力開裂， ABS有一定的硬度，他的熱變形溫度比聚苯乙烯、ABS、聚酰胺等高，尺寸穩(wěn)定性較好，易于成型加工，經(jīng)過調色配成任何顏色。其缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70左右，熱變形溫度約為93耐氣候性差，在紫外線作用下ABS易變硬發(fā)脆。
ABS的性能指標：密度 1.02——1.05（），收縮率 ，熔點，彎曲強度80Mpa，拉伸強度3549Mpa，拉伸彈性模量1.8Gpa，彎曲彈性模量1.4Gpa，壓縮強度1839Mpa，缺口沖擊強度1120，硬度6286HRR，體積電阻系數(shù)。ABS的熱變形溫度為93118℃，制品經(jīng)退火處理后還可提高10℃左右。ABS在-40℃時仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40100℃的溫度范圍內使用。
2.3.2 成型性能
ABS易吸水，使成型塑件表面出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷。因此，成型加工前應進行干燥處理；ABS在升溫時黏度增高，黏度對剪切速率的依賴性很強，因此模具設計中大都采用側澆口形式，成型壓力較高，塑件上的脫模斜度宜稍大；易產(chǎn)生熔接痕，模具設計時應該注意盡量減小澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響及小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在5060℃，要求塑件光澤和耐熱時，模具溫度應控制在6080℃。ABS比熱容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。
2.3.3 主要用途
ABS在機械工業(yè)上用來制造殼體蓋、泵業(yè)輪、軸承、把手、管道、管連接件、蓄電池槽、冷藏庫和冰箱襯里等，汽車工業(yè)上用ABS制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調節(jié)導管等，還可用ABS夾層板制小轎車車身。ABS還可用來制造水表殼，紡織器材，電器零件、玩具、電子琴及收錄機殼體、食品包裝容器，農(nóng)藥噴霧器及家具等。
第三章 注塑機及選用
3.1注塑機的分類
3.1.1注射機按外型結構特征分類
（1）臥式注塑機：臥式注塑機是最常用的類型。其特點是注射總成的中心線與合?？偝傻闹行木€同心或一致，并平行于安裝地面。它的優(yōu)點是重心低、工作平穩(wěn)、模具安裝、操作及維修均較方便，模具開檔大，占用空間高度??；但占地面積大，大、中、小型機均有廣泛應用。
（2）立式注塑機：其特點是合模裝置與注射裝置的軸線呈一線排列而且與地面垂直。具有占地面積小，模具裝拆方便，嵌件安裝容易，自料斗落入物料能較均勻地進行塑化，易實現(xiàn)自動化及多臺機自動線管理等優(yōu)點。缺點是頂出制品不易自動脫落，常需人工或其它方法取出，不易實現(xiàn)全自動化操作和大型制品注射；機身高，加料、維修不便。
（3）角式注塑機：注射裝置和合模裝置的軸線互成垂直排列。根據(jù)注射總成中心線與安裝基面的相對位置有臥立式、立臥式、平臥式之分：①臥立式，注射總成線與基面平行，而合?？偝芍行木€與基面垂直；②立臥式，注射總成中心線與基面垂直，而合?？偝芍行木€與基面平行。角式注射機的優(yōu)點是兼?zhèn)溆信P式與立式注射機的優(yōu)點，特別適用于開設側澆口非對稱幾何形狀制品的模具。
3.1.2注塑機按塑化方式分類
1.注塞式注射機。塑料在料筒內受到料筒壁和分流梭兩方面?zhèn)鱽淼臒崃慷芑扇廴跔顟B(tài)。由于塑料的導熱性很差，如果塑料層太厚，則它的外層熔融塑化時，內層尚未塑化，若要使塑料的內層也熔融塑化，塑料的外層就會因受熱時間過長而分解。因此，注塞式結構不宜用于加工流動性差、熱敏性強的塑料。
2.螺桿式注射機。可使進入料筒內的塑料顆粒有一個預先塑化的過程，注射機內的注射注塞用螺桿代替。螺桿除作旋轉運動外，還可作往復運動。進入料筒的塑料，一方面在料筒的傳熱及螺桿與塑料之間的剪切摩擦發(fā)熱的加熱下逐步熔融塑化，另一方面被螺桿不斷推向料筒前端。當靠近噴嘴處的塑料熔體達到一次注射量時，螺桿停止轉動，并在液壓系統(tǒng)的驅動下向前推動，將熔體注入模具形腔中去。
3.2注塑機的選用
ABS是流動性、熱穩(wěn)定性都很差的塑料，因此不宜選用注塞式注射機。再根據(jù)給定塑料件的大小，初步設計一模多腔的注射模所需的注射量要大于100cm，且模具形狀不大，所以適合選用臥式注射機。立式注射成形機和直角式注射成形機的結構為注塞式結構，而臥式注射成形機的結構多為螺桿式，因此，此塑件應選用臥式且為螺桿式的注射機進行成形加工。根據(jù)技術規(guī)格的不同，此類注射機分有多種型號。由ABS的成型條件工藝參數(shù)和注塑機型號選型號為海天80X1A的注射機 ，注塑機詳細參數(shù)如表3.1。
表3.1
型號
單位
80×A
80×B
80×C
參數(shù)
螺桿直徑
mm
34
36
40
理論注射容量
cm3
111
124
153
注射重量PS
g
101
113
139
注射壓力
Mpa
206
183
149
注射行程
mm
122
螺桿轉速
r/min
0~220
料筒加熱功率
KW
5.7
鎖模力
KN
800
拉桿內間距(水平×垂直)
mm
365×365
允許最大模具厚度
mm
360
允許最小模具厚度
mm
150
移模行程
mm
310
移模開距(最大)
mm
670
液壓頂出行程
mm
100
液壓頂出力
KN
33
液壓頂出桿數(shù)量
PC
5
油泵電動機功率
KW
11
油箱容積
l
200
機器尺寸(長×寬×高)
m
4.3×1.25×1.8
3.3 注射量的校核
模具設計時，必須使得在一個注射成型的塑料熔體的容量或質量在注射機額定注射量的80%以內。校核公式為：
式中 --型腔數(shù)量
--單個塑件的體積（）
--澆注系統(tǒng)所需塑料的體積（）
本設計中：n=2 3.51 =1.75
M=2x3.51+1.75=8.77g（約等于）
注塑機額定注塑量為101g
注射量符合要求
3.4 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核
注射成型時塑件的模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。如果這一數(shù)值超過了注射機所允許的最大成型面積，則成型過程中會出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，必須滿足以下關系。
式中 n --型腔數(shù)目
--單個塑件在模具分型面上的投影面積
--澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積
n=2 =698.82 =145.74
=2x698.82+145.74=1543.38
注射成型時為了可靠的鎖模，應使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模力。即：
（）P < F
式中： P—塑料熔體對型腔的成型壓力（MPa）
F—注射機額定鎖模力（N）
其它意義同上
根據(jù)教科書表5-1，型腔內通常為20-40MPa，一般制品為24-34MPa，精密制品為39-44MP
（）P=1543.38x30x1.1x0.01=50.93KN<800KN
鎖模力符合要求
3.5模具與注射機安裝模具部分相關尺寸校核
（1）、模具厚度（閉合高度）
模具閉合高度必須滿足以下公式
式中 --注射機允許的最大模厚
--注射機允許的最小模厚
本設計中模具厚度為300mm 150
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