099-手機后蓋塑料模具設計
099-手機后蓋塑料模具設計,099,手機,塑料,模具設計
本科畢業(yè)設計(論文)題目:手機后蓋塑料模具設計手機后蓋塑料模具設計摘 要這次的畢業(yè)設計的內(nèi)容是手機后蓋的注塑模設計。注射成形的過程是把塑料原料放入料筒中經(jīng)過加熱熔融塑化成為黏流態(tài)的流體,用柱塞或螺桿的高壓推動下,使熔體通過噴嘴以較高壓力注入模具的型腔中,經(jīng)過冷卻、凝固階段,冷卻定形后,然后開模分型得成形塑件,得到塑料制品。塑料模具注射成形的最大特點是:成形同期短,能一次成形外形復雜、尺寸精密等的塑料工件;對各種塑料的適應性強;生產(chǎn)效率高,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。設計中主要進行的工作有首先是對塑料進行工藝性能的分析并畫出塑件零件圖,以及主流道的設計、模具型腔的分部以及型腔位置的選擇,并要畫出它們的零件圖,模架的選擇和校核、注塑機的選取和校核等,而其中最重要的一部就是對模具結構中型腔、型芯各徑向尺寸和高度尺寸的計算,這些工作都要在查閱有關書籍后進行,總的設計,最后要畫出模具設計的總裝配圖,并要對模具進行裝配和試模,對其中出現(xiàn)的問題對模具進行改進,直到最后的零件符合設計要求。關鍵詞:注射模具;注射成型;型芯型腔計算Mobile phone back cover plastic mould designAbstractThe graduation design content is the design of injection mould for mobile phone back.The process of injection molding is the plastic material into the barrel through the heating and melting into the viscosity of the fluid flow, using high pressure to push the plunger or screw, cavity melt through the nozzle into the higher pressure in the mold, after cooling, solidification, cooling, and then open type shaped plastic parts, get plastic products.The biggest characteristic of plastic mold injection molding: forming period is short, the one-step molding plastic workpiece shape, size precision of the complex of all kinds of plastic; adaptability; high production efficiency, stable product quality, easy to realize automation production.The main design work is firstly analyses the process performance of the plastic and painted plastic parts diagram, as well as the design, the main channel of mould cavity segment and location of cavitys choice, and to draw the part drawing, mold selection and verification, the selection of injection molding machine and checking, and one of the most important part is the calculation of the structure of die cavity, the core of the radial dimension and the height dimension, these are to be carried out in the access to the books, the total design, finally to draw the assembly drawing of die design, and to the mold assembly and test mode, improvement on the problems of mold, until the end of the parts meet the design requirements.Key Words: Injection mol;Injection molding ,Core cavity calculation主要符號表 材料的抗拉強度 安全系數(shù) 安裝及導向系數(shù) 實際彈性模數(shù) 材料的彈性模數(shù) 材料組織缺陷系數(shù) 截面不均勻系數(shù)目 錄1緒論5 1.1我國塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀5 1.2國外塑料模的發(fā)展狀況62塑件注塑成型的工藝分析8 2.1塑件的測繪與造型8 2.2塑件分析8 2.3塑件材料的成型工藝參數(shù)9 2.3.1ABS塑料主要的性能指標9 2.3.2ABS的注射成型工藝參數(shù):10 2.3塑件的體積和質(zhì)量103 注射機型號的確定12 3.1注射量的計算12 3.2注塑機的選擇124 注塑機的相關參數(shù)校核13 4.1注射量的校核13 4.2鎖模力的校核13 4.3注射機安裝模具部分的尺寸校核145 分型面的確定15 5.1分型面的形式15 5.2分型面的選擇原則15 5.3本設計分型面的選擇156 塑件工作尺寸的計算16 6.1 型腔凹模尺寸的計算17 6.2型芯凸模尺寸的計算187澆注系統(tǒng)的設計20 7.1主流道設計20 7.2分流道的布置21 7.3澆口的設計228推出機構和導向機構的設計24 8.1脫模推出結構的設計24 8.2合模導向機構的設計259溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設計2728 9.1溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計27 9.2 排氣系統(tǒng)的設計2810 繪制模具裝配圖及零件圖29總結30參考文獻31致謝.32畢業(yè)設計(論文)知識產(chǎn)權聲明.33畢業(yè)設計(論文)獨創(chuàng)性聲明.341 緒論80年代以來,在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引導下,我國模具工業(yè)發(fā)展迅速,年均增速均為13%,1999年我國模具工業(yè)產(chǎn)值為245億,至2000年我國模具總產(chǎn)值預計為260-270億元,其中塑料模約占30%左右。在未來的模具市場中,塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。1.1 我國塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在,歷經(jīng)半個多世紀,有了很大發(fā)展,模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5kg大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具;精密塑料模具方面,已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如天津津榮天和機電有限公司和煙臺北極星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齒輪模具,所生產(chǎn)的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都達到了國外同類產(chǎn)品的水平,而且還采用最新的齒輪設計軟件,糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差,達到了標準漸開線齒形要求。還能生產(chǎn)厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達0.020.05mm,表面粗糙度Ra0.2m,模具質(zhì)量、壽命明顯提高了,非淬火鋼模壽命可達1030萬次,淬火鋼模達501000萬次,交貨期較以前縮短,但和國外相比仍有較大差距. 成型工藝方面,多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新設計方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟,如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在2934英寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術,一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件,取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設備及技術。熱流道模具開始推廣,有的廠采用率達20%以上,一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置,少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道裝置,少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達不到10%,與國外的5080%相比,差距較大。 在制造技術方面,CAD/CAM/CAE技術的應用水平上了一個新臺階,以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表,陸續(xù)引進了相當數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng),如美國EDS的UG、美國Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美國CV公司的CADS5、英國Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進,雖花費了大量資金,但在我國模具行業(yè)中,實現(xiàn)了CAD/CAM的集成,并能支持CAE技術對成型過程,如充模和冷卻等進行計算機模擬,取得了一定的技術經(jīng)濟效益,促進和推動了我國模具CAD/CAM技術的發(fā)展。近年來,我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展,主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等,這些軟件具有適應國內(nèi)模具的具體情況、能在微機上應用且價格較低等特點,為進一步普及模具CAD/CAM技術創(chuàng)造了良好條件。 近年來,國內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼,如:P20、3Cr2Mo、PMS、SM 、SM等,對模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響,但總體使用量仍較少。塑料模標準模架、標準推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應用,并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標準化程度和商品化程度一般在30%以下,和國外先進工業(yè)國家已達到70%-80%相比,仍有很大差距。 據(jù)有關方面預測,模具市場的總體趨熱是平穩(wěn)向上的,在未來的模具市場中,塑料模具的發(fā)展速度將高于其它模具,在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展,對塑料模具提出越來越高的要求是正常的,因此,精密、大型、復雜、長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時,由于近年來進口模具中,精密、大型、復雜、長壽命模具占多數(shù),所以,從減少進口、提高國產(chǎn)化率角度出發(fā),這類高檔模具在市場上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展,使各種異型材擠出模具、PVC塑料管材管接頭模具成為模具市場新的經(jīng)濟增長點,高速公路的迅速發(fā)展,對汽車輪胎也提出了更高要求,因此子午線橡膠輪胎模具,特別是活絡模的發(fā)展速度也將高于總平均水平;以塑代木,以塑代金屬使塑料模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量巨大;家用電器行業(yè)在“十五”期間將有較大發(fā)展,特別是電冰箱、空調(diào)器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大;而電子及通訊產(chǎn)品方面,除了彩電等音像產(chǎn)品外,筆記本電腦和網(wǎng)機頂盒將有較大發(fā)展,這些都是塑料模具市場的增長點。整體來看,中國塑料模具無論是在數(shù)量上,還是在質(zhì)量、技術和能力等方面都有了很大進步,但與國民經(jīng)濟發(fā)展的需求、世界先進水平相比,差距仍很大。一些大型、精密、復雜、長壽命的中高檔塑料模具每年仍需大量進口。在總量供不應求的同時,一些低檔塑料模具卻供過于求,市場競爭激烈,還有一些技術含量不太高的中檔塑料模具也有供過于求的趨勢。1.2 國外塑料模的發(fā)展狀況 國外先進國家對發(fā)展塑料模很重視,塑料模比例一般占30%-40%。專業(yè)化、標準化程度高、設計和工藝技術先進,如模具CAD/CAM技術采用普遍,加工設備數(shù)控化率高等,模具生產(chǎn)效率高、周期短。國外,70%以上是商品化的。工藝裝備水平CAE技術在歐美已經(jīng)逐漸成熟。在注射模設計中應用CAE分析軟件,模擬塑料的沖模過程,分析冷卻過程,預測成型過程中可能發(fā)生的缺陷。CAE技術在模具設計中的作用越來越大,意大利COMAU公司應用CAE技術后,試模時間減少了50%以上。一些壽命高的和高精度的模具拿制作模具的原材料來說,國內(nèi)的材料很難達到大型、精密模具所需要的性能要求、CAECADCAM.CAPP等軟件很多都是國外的。拿塑封模具來說,國外一次可以加工出上百個型腔的模具,還有熱流道技術、氣輔成型這些工藝應用都很普遍。德國的模具很多采用熱流道技術,使用熱流道技術,產(chǎn)品的質(zhì)量好,成型周期短,精度高。 本課題設計進度的安排如下:1.了解目前國內(nèi)外塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀,所用時間15天;2.確定加工方案,所用時間5天;3.模具的設計,所用時間30天;4.模具的調(diào)試所用時間5天2 塑件注塑成型的工藝分析2.1塑件的測繪與造型本次設計以步步高V207手機后蓋為設計對象,首先對塑件進行測繪,利用測量工具游標卡尺,偏差范圍保持在0.1mm之內(nèi),利用三維制圖軟件UG 對塑件進行造型,主要利用 草圖 拉伸,圓角等命令。2.2塑件分析 2.2.1 外形尺寸分析該制件外形尺寸不大,同時塑料熔體流程不太長;適合于注塑成型,如圖所示:圖2.1 手機后蓋外形 2.2.2精度等級分析 塑件精度等級為MT5,未注尺寸都是按照這一精度查取的,屬于較低精度的塑件。 2.2.3脫模斜度 2.2.4參考塑料成型工藝及模具設計表210選擇該塑件上型芯和凹模的統(tǒng)一脫模斜度為。表2-1 常用塑料的脫模斜度塑料名稱脫模斜度凹模型芯聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯、氯酰胺、氯化聚醚25452045硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜35403050聚苯乙烯、有機玻璃、ABS、聚甲醛 351303040熱固性的塑料254020502.3塑件材料的成型工藝參數(shù)苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物(ABS)可認為是改性聚苯乙烯。性能:綜合性能較好、沖擊韌、力學強度高,尺寸穩(wěn)定,耐化學性、電性能良好:易于成型和機械加工,與有機玻璃的熔接性良好,可作雙色成型塑件,且表面可鍍絡等裝飾性顏色。用途:適于制作一般機械零件、各類殼體、汽車配件、日用品、管材及文具等。2.3.1ABS塑料主要的性能指標 密度 (Kg.dm-3) 1.021.16收縮率 % 0.40.7熔 點 130160熱變形溫度 6598彎曲強度 Mpa 80拉伸強度 MPa 50拉伸彈性模量 GPa 1.810彎曲彈性模量 Gpa 1.4壓縮強度 Mpa 1839缺口沖擊強度 kJ/ 1120硬 度 HR R6286體積電阻系數(shù) cm 1013 擊穿電壓 Kv.mm-1 15介電常數(shù) 60Hz3.72.3.2 ABS的注射成型工藝參數(shù):注塑機類型:螺桿式噴嘴形式: 通用式料筒一區(qū) 150170料筒二區(qū) 180190料筒三區(qū) 200210噴嘴溫度 180190模具溫度 5070注塑壓 60100保壓 4060注塑時間 25保壓時間 510冷卻時間 515周期 1530后處理 紅外線烘箱溫度(70)時間(0.31)2.3.3 塑件的體積和質(zhì)量該產(chǎn)品材料為ABS,查書本得知其密度為1.02-1.10g/cm3,計算其平均密度為1.06 g/cm3,收縮率為0.3-0.8,平均收縮率為0.55。使用軟件畫出三維實體圖,軟件能自動計算出所畫塑件的體積。如圖所示:圖2.2 體積測量 因此估算塑件體積:V塑6787mm3塑件質(zhì)量: m塑V塑1.0667877.2g 3 注射機型號的確定3.1注射量的計算塑件質(zhì)量: m塑V塑1.0667877.2g 3.2注塑機的選擇澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算由于澆注系統(tǒng)的凝料在設計之前不能去定準確的數(shù)值,但是可根據(jù)經(jīng)驗按照塑件體積的0.2倍到1倍來估算。由于本次設計采用的流道簡單并且較短,因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.55倍來估算,故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積(即澆注系統(tǒng)的凝料和2個塑件體積之和)為 : V總=1.6n V塑=1.626787=21.7 表3-1 注塑機數(shù)據(jù)項目XS-ZY125結構形式立理論注射容量/cm3125螺桿(柱塞)直徑/mm42注射壓力/Mpa119鎖模力/KN900拉桿內(nèi)間距/mm260290移模行程/mm300最大模具厚度/mm300最小模具厚度/mm200噴嘴球半徑/mm16噴嘴口孔徑/mm64 注塑機的相關參數(shù)校核4.1注射量的校核 根據(jù)模具設計與制造簡明手冊可知:塑件的體積應小于注射機的注射容量,其公式按下式校核: 0.8=0.8125=100 (4.1)式中:塑件與澆注系統(tǒng)的體積總和 注射機的注射量() 0.8最大注射量的利用系數(shù)經(jīng)估計算得: V總=1.6n V塑=1.626787=21.7 (4.2)所以=21.7 pF=497KN 故合格4.3注射機安裝模具部分的尺寸校核噴嘴尺寸:噴嘴尺寸與澆口套相適應,澆口套是根據(jù)噴嘴尺寸來設計的;定位環(huán)尺寸:定位環(huán)高度10mm,直徑100mm(與定位孔相配合);模具厚度:Hmin=200mm290Hm=Hmax=300mm 合格 5 分型面的確定5.1分型面的形式分型面的形式與塑件的幾何形狀、脫模方法、模具類型及排氣條件等有關,常見的形式有:水平分型面、垂直分型面、斜分型面、階梯分型面和平面、曲面分型面。5.2分型面的選擇原則1、復合塑件脫模的基本要求,就是能使塑件從模具中取出,分型面應設在脫模方向最大的投影邊緣部位;2、分型線不影響塑件外觀,即分型面應盡量不破壞塑件光滑的外表面;3、確保塑件留在動模一側,利于推出且推桿痕跡不顯露于外觀面;4、確保塑件質(zhì)量;5、要你管盡量避免成型孔、側凹,若需要滑塊成型,力求滑塊結構簡單,盡量避免定?;瑝K;6、滿足模具的鎖緊要求,將塑件投影面積大的方向放在定動模的合模方向上,而將投影面積小的方向作為側向分型面;另外,分型面是曲面的,應加斜面鎖緊;7、合理安排澆注系統(tǒng)特別是澆口位置,有利于開模;5.3本設計分型面的選擇通過對塑件結構形式的分析,同時根據(jù)以上分型面的選擇原則綜合考慮,決定將分型面選在塑件截面積最大且利于開模取出塑件的底平面上,其位置如圖所示圖5.1 分型面 6 塑件工作尺寸的計算該塑件的材料ABS是一種收縮范圍較大的塑料,因此成型零件的尺寸均按平均值法計算。查手冊得的收縮率為0.3%0.8 %,故平均收縮率為 0.55%。表6.1 塑料公差數(shù)值表5.9-11基本尺寸精 度 等 級公 差 數(shù) 值-精度等級表,表6.2 精度尺寸的選用2-3、5類別塑件種類建議采用的精度等級高精度一般精度低精度ABS根椐塑件的要求,由以上兩表可查得:該塑件可按精度等級為級精度選取。此產(chǎn)品采用4級精度,屬于一般精度制品。因此,凸凹模徑向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造與作用修正系數(shù)x取值可在0.50.75的范圍之間,凸凹模各處工作尺寸的制造公差,因一般機械加工的型腔和型芯的制造公差可達到ITIT級,綜合參考,相關計算具體如下:6.1 型腔凹模尺寸的計算(相關公式參見塑料制品成型及模具設計第79-80頁)(一)、型腔徑向尺寸的計算: L+z =(1+Scp)LS-3/4+z (6.1) 凹模徑向尺寸(mm)LS塑件徑向公稱尺寸(mm)Scp塑料的平均收縮率()塑件公差值(mm)z 凹模制造公差(mm) 由:LS1=114.6 mm Ls2=48.2 mm (6.2)又查表知4級精度時塑件公差值 1= 0.22mm 2= 0.30 mm實踐證明:成型零件的制造公差約占塑件總公差的1/31/4,因此在確定成型零件工作尺寸公差值時可取塑件公差的1/31/4。為了保持較高精度選1/4。 由于: z= 1/4 (6.3)得: z1=1/40.22=0.05 mm z2=1/40.30=0.08 mm則: L1+z=(1+Scp)LS-3/4+z (6.4) =(1+0.55%)114.6-3/40.22+0.05 =115.06+0.05 mm L2+z=(1+Scp)LS-3/4+z =(1+0.55%)48.2-3/40.30+0.08=48.24+0.03 mm 型腔深度尺寸的計算:凹模深度尺寸同樣運用平均收縮率法: H+z =(1+Scp)LS-2/3+ z (6.5)H凹模深度尺寸(mm)z凹模深度制造公差(mm)其余符號同上由:HS1=9.5 mm HS2=10.1mm 取4級精度時1=0.44 mm 2=0.30 mm 由z=1/4得: z1=0.11 mm z1=0.08 mm則:H1+z =(1+Scp)LS-2/3+z =(1+0.55%)9.5-2/30.44+0.11 =9.26 +0.11 mmH2+z =(1+Scp)LS-2/3+z =(1+0.55%)10.1-2/30.30+0.08 =9.96+0.08 mm6.2型芯凸模尺寸的計算運用平均收縮率法: Lz =(1+Scp)LS+3/4 z (6.5)L 型芯徑向尺寸(mm)z 型芯徑向制造公差(mm)其余符號同上由:LS1=114.6mm LS2=46.2 mm 取精度時1=0.30 mm 2=0.20 mm由z=1/4得:z1=0.08 mm z2= 0.05 mm 則:L1z =(1+Scp)LS+3/4z =(1+0.55%)114.6+3/40.300.08 =115.460.08mmL2z =(1+Scp)LS+3/4z =(1+0.55%)46.2+3/40.200.05 =46.60.05 mm型芯高度尺寸的計算運用平均收縮率法: Hz =(1+Scp)LS+2/3z (6.6)H型芯高度尺寸(mm)z型芯高度制造公差(mm)其余符號同上由:H1=9 mm H2=9.5 mm 取4級精度時 1=0.16 mm 2=0.40 mm 由z=1/4得:z1=0.04 mm z2=0.1 mm 則:H1z =(1+Scp)LS+2/3z =(1+0.55%)9+2/30.160.04 =9.1560.04 mmH2z =(1+Scp)LS+2/3z =(1+0.55%)9.5+2/30.400.1 =9.8 0.1 mm7 澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)它是獲得優(yōu)良性能和理想外觀的塑件以及最佳的成型效率有直接影響。 此塑件采用普通流道系統(tǒng),它是主由流道、分流道、澆口、冷料穴組成的。澆注系統(tǒng)是一副模具的重要的內(nèi)容之一。從總體來說,它的作用可以作如下歸納:它是將來自注塑機噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)地輸教送到型腔,同時使型腔的氣體能及時順利排出,在塑件熔體填充凝固的過程中,將注塑壓力有效地傳遞到型的各個部位,以獲得形完整、內(nèi)外在質(zhì)量優(yōu)良的塑件制件。澆注系統(tǒng)的設計的一般原則:了解塑件的成型性能和塑件熔料的流動特性。采用盡量短的流程,以降低熱量與壓力損失。澆注系統(tǒng)的設計應該有利于良好的排氣,澆注系統(tǒng)應能順利填充型腔。便于修整澆口以保證塑件外觀質(zhì)量。確保均勻進料。普通澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料井組成。在設計澆注系統(tǒng)之前必須確定塑件成型位置,澆注系統(tǒng)的設計是注塑模具設計的一個重要的環(huán)節(jié),它對注塑成型周期和塑件質(zhì)量(如外觀,物理性能,尺寸精度)都有直接的影響,設計時必須按如下原則:型腔布置和澆口開設部位力求對稱,防止模具承受偏載而造成溢料現(xiàn)象。型腔和澆口的排列要盡可能地減少模具外形尺寸。系統(tǒng)流道應盡可能短,斷面尺寸適當(太小則壓力及熱量損失大, 太大則塑料耗費大):盡量減少彎折,表面粗糙度要低,以使熱量及壓力損失盡可能小。對多型腔應盡可能使塑料熔體在同一時間內(nèi)進入各個型腔的深處及角落,及分流道盡可能平衡布置。滿足型腔充滿的前提下,澆注系統(tǒng)容積盡量小,以減少塑料的耗量。澆口位置要適當,盡量避免沖擊嵌件和細小型芯,防止型芯變形澆口的殘痕不應影響塑件的外觀。7.1主流道設計主流道是塑料熔體進入模具型腔是最先經(jīng)過的部位,它將注塑機噴嘴注出的塑料熔體導入分流道或型腔,其形狀為圓錐形,便于熔體順利的向前流動,開模時主流道凝料又能順利拉出來,主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動速度和充模時間,由于主流道要與高溫塑料和注塑機噴嘴反復接觸和碰撞,通常不直接開在定模上,而是將它單獨設計成主流道套鑲入定模板內(nèi)。主流道套通常又高碳工具鋼制造并熱處理淬硬。塑件外表面不許有澆口痕,又考慮取料順利,對塑件與澆注系統(tǒng)聯(lián)接處能自動減斷。采用帶直流道與分流道的潛伏式點澆口,為了方便于拉出流道中的凝料,將主流道設計成錐形,錐度為3,內(nèi)表面的粗糙度為Ra0.8微米,孔徑為0.5毫米。主流道的設計要點如下:為便于從主流道中拉出澆注系統(tǒng)的凝料以及考慮塑料熔體的膨脹,主流道設計)成圓錐形,因ABS的流動性為中性,故其錐度取3度,過大會造成流速減慢,易成渦流,內(nèi)壁粗糙度為R0.8um。主流道大端呈圓角,其半徑取r=13mm,以減少流速轉向過渡的阻力,r=1.5mm.在保證塑件成形良好的情況下,主流道的長度應盡量短,否則會使主流道的凝料增多,且增加壓力損失,使塑料熔體降溫過多影響注射成形。為使熔融塑料完全進入主流道而不溢出,應使主流道與注射機的噴嘴緊密對接,主流道對接處設計成半球形凹坑,其半徑為r2=r1+(12),其小端直徑D=d+(0.51),凹坑深度常取34mm。在此模具中取r2=1112mm。由于主流道要與高溫高壓的塑料熔體和噴嘴反復接觸和碰撞,所以主流道部分常設計成可拆卸的主流道襯套,以便選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨加工和熱處理,其大端兼作定位環(huán),圓盤凸出定模端面的長度H=510mm。同時因該鬧鐘后蓋采用ABS,需加熱,所以在主流道處采用電加熱以提高料溫。圖7.1 澆口套7.2分流道的布置分流道是指主流道末端與澆口之間的通道。此副模具采用圓形的截面形狀,對于壁厚小于3mm,質(zhì)量在200g以下的塑件,截面的直徑可采用如下的的經(jīng)驗公式: D=0.2654W1/2L1/4 =6mm其中D是分流道的直徑,L是分流的長度,W是塑件的質(zhì)量,此副模具選分流道的截面直徑為D=6mm,由于分流道與模具接觸的外層塑料迅速冷卻,只有中心部位的塑料的熔體的流動狀態(tài)較為理想,因而分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra要求比較高,一般取1.6um左右。分流道在分型面上的布置的形式,它必須遵循以下兩方面的原則,即一方面排列緊湊,縮小模具板面的尺寸,一方面流程盡量短,鎖模力力求平衡,該模具采用對稱平衡式的分流道。7.3澆口的設計澆口亦稱進料口,是連接分流道與型腔的通道。它是整個澆注系統(tǒng)的關鍵的部位,也是最薄點。其形狀、大小及位置應根據(jù)塑件大小、形狀、壁厚、成型材料及塑件技術要求等進行而確定。澆口分限制性澆口和非限制性澆口,該塑件采用的是限制性澆口,它一方面通過截面積的突然變化,使分流道輸送來的塑料熔體的流速產(chǎn)生加速度,提高剪切速率,有利于塑料進入,使其充滿型腔。另一方面改善塑料熔體進入型腔的流動特性,調(diào)節(jié)澆口尺寸,可使多型腔同時充滿,可控制填充時間、冷卻時間及塑件表面質(zhì)量,同時還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流,并便于澆口凝料與塑件分開的作用。設計中,澆口的位置及尺寸的要求是比較嚴格的,初步試模,必要時還需要修改。因此澆口的位置的開設,對成型性能及成型質(zhì)量的影響是很大的。一般在選擇澆口位置時,需要根據(jù)塑件的結構工藝及特征,成型質(zhì)量和技術要求,綜合分析。一般要滿足以下原則: 盡量縮短流動距離。 澆口應開設在塑件的壁厚。 必須盡量減少或避免產(chǎn)生熔接痕。 應有利于型腔中氣體的排除。 考慮分子定向的影響。 避免產(chǎn)生噴射和蠕動。 不在承受彎曲沖擊載荷的部位設置澆口。 澆口位置的選擇應注意塑件的外觀質(zhì)量。該模具設計中澆口的形式為側澆口。圖7.2 澆口尺寸8 推出機構和導向機構的設計8.1脫模推出結構的設計在對塑件進行脫模是必須遵循以下原則:1、因為塑料收縮是抱緊凸模,所以頂出力的作用點應盡量靠近凸模。因為塑件的壁厚的關系我們可以利用推板。2、頂出力應作用在塑件剛性和強度最大的部位,如加強筋,壁厚等處。作用面積盡可能大一些,以防止塑件變形和損壞。3、為了保證良好的塑件外觀,頂出位置應盡量設在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的部位。將頂桿設計在塑件的內(nèi)部型腔。4、若頂出部位需設在塑件使用或裝配的基準面上時,對不影響塑件尺寸和使用,一般頂桿與塑件接觸處凹進塑件0.1mm;否則塑件會出現(xiàn)凸起,影響基面的平整。本次模具設計中采用斜頂完成產(chǎn)品內(nèi)扣得脫模,和推桿完成產(chǎn)品的整個脫模。推桿的具體形狀如圖所示:圖8.1 推桿斜頂?shù)木唧w形狀如圖所示:圖8.2 斜頂8.2 合模導向機構的設計導向合模機構對于塑料模具是必不可少的部分,因為模具在閉合時要求有一定的方向和位置,所以必須設有導向機構,導柱安裝在動模一邊或定模一邊均可,通常導柱設在主型腔周圍。導向機構的主要作用有:定位、導向和承受一定側壓力。定位作用:為避免裝配時方位搞錯而損壞模具,并且在模具閉合后使型腔保持正確形狀,不至因為位置的偏移而引起塑件壁厚不均。塑件在注入型腔過程中會產(chǎn)生單向側壓力,或由于注射機的精度限制,使導柱工作中承受一不定的導向作用。動定模合模時,首先導向機構接觸,引導動定模正確閉合,避免凸?;蛐托鞠冗M入型腔,產(chǎn)生干涉而壞零件。由于注塑壓力的各向性就會對導柱進行徑向的剪力,導致導柱容易折斷。對型芯和型腔改進后,其的配合可以進行定位。本次模具設計導柱,導套進行導向。9.溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設計9.1溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計在注射成型過程中,模具溫度直接影響到塑件的質(zhì)量如收縮率、翹曲變形、耐應力開裂性和表面質(zhì)量等,并且對生產(chǎn)效率起到?jīng)Q定性的作用,在注射過程中,冷卻時間占注射成型周期的約80%,然而,由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同,模具溫度的要求有盡相同,因此,對模具冷卻系統(tǒng)的設計及優(yōu)化分析在一定程度上決定了塑件的質(zhì)量和成本,模具溫度直接影響到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件質(zhì)量,而模具溫度的高低取決于塑料結晶性,塑件尺寸與結構、性能要求以及其它工藝條件如熔料溫度、注射速度、注射壓力、模塑周期等。影響注射模冷卻的因素很多,如塑件的形狀和分型面的設計,冷卻介質(zhì)的種類、溫度、流速、冷卻管道的幾何參數(shù)及空間布置,模具材料、熔體溫度、塑件要求的頂出溫度和模具溫度,塑件和模具間的熱循環(huán)交互作用等。低的模具溫度可降低塑件的收縮率。模具溫度均勻、冷卻時間短、注射速度快,可降低塑件的翹曲變形。對結晶性聚合物,提高模具溫度可使塑件尺寸穩(wěn)定,避免后結晶現(xiàn)象,但是將導致成型周期延長和塑件發(fā)脆的缺陷。隨著結晶型聚合物的結晶度的提高,塑件的耐應力開裂性降低,因此降低模具溫度是有利的,但對于高粘度的無定型聚合物,由于其耐應力開裂性與塑料的內(nèi)應力直接相關,因此提高模具溫度和充模,減少補料時間是有利的。提高模具溫度可以改善塑件的表面質(zhì)量。在注射成形過程中,模具的溫度直接影響塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率,根據(jù)塑料的要求,注射到模具內(nèi)的塑料溫度為2000C左右,而從模具中取出塑件的溫度約為600C,溫度降低是由于模具通入冷卻水,將溫度帶走了,普通的模具通入常溫的水進行冷卻,通過調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度因注塑產(chǎn)品使用的塑料是ABS,要求模溫高,若模具溫度過低則會影響塑料的流動性,增加剪切阻力,使塑件的內(nèi)應力較大,甚至還出現(xiàn)冷流痕、銀絲、注不滿等缺陷。因此在注射開始時,為防止填充不足,充入溫水或者模具加熱??傊龅絻?yōu)質(zhì)、高效率生產(chǎn),模具必須進行溫度調(diào)節(jié)。對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求: 確定加熱或是冷卻;模溫均一,塑件各部分同時冷卻;采用低的模溫,快速且大量通冷卻水;溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應盡量結構簡單,加工容易,成本低謙本次模具設計中 運水的布置為經(jīng)典環(huán)繞型運水如圖所示:圖9.1 冷卻水路9.2 排氣系統(tǒng)的設計ABS料在熔化時,會產(chǎn)生氣體,所以當塑料在充滿型腔時及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣,如果在型腔中不及時排除干凈,可以會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及充填缺料等缺陷。另一方面氣體的受壓產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度,還可能造成塑件碳化或燒焦。注射成型時的排氣可采用如下四種方式排氣:利用配合間隙排氣;在分型面上開設排氣槽排氣;利用排氣守排氣;強制性排氣;該模具是采用利用配合間隙排氣。其間隙值約為0.030.05mm.它常用于中小型的簡單模具。 10 繪制模具裝配圖及零件圖模具整體設計也就是模體的設計,隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,模體設計已接近標準化,可以從市場上購買相應的模體。標準模體一般包括定模板、動模板、墊塊、頂出固定板、頂板、導柱、導套、復位桿等。標準模架有12種結構,15876種規(guī)格。在本次設計中,澆口套、導柱、導套、頂桿、水嘴都采用標準件,可以外購。經(jīng)過以上所有計算,利用cad軟件繪制出如圖所示的裝配圖以及其明細表如下圖10.1 裝配圖11總結經(jīng)過幾個月的時間,我完成了畢業(yè)設計。在這短短的幾個月內(nèi),我學到了很多東西,可說是受益非淺。雖說是短短的幾個月,但我認為通過實踐所得比從書本上學到的東西要有價值的多。通過畢業(yè)設計使我真正做到了理論聯(lián)系實際。在張暉老師耐心、認真的教導下,使我獨立地完成了這次畢業(yè)設計。在此設計中我還學會了如何查閱設計手冊,如何對塑件的工藝分析,如何模具設計。在張老師的帶領下,還看到了型腔、型芯、滑塊等各種模具零部件。這樣在我腦海里有了一個深刻的印象,不至于對模具模棱兩可。同時也清楚的看到了實踐與理論的差別。更重要的是經(jīng)過這次設計,使我更加牢固、扎實的掌握了專業(yè)理論知識,對我以后的學習工作上有了更大的幫助,并奠定了扎實的基礎。由于本人水平有限,時間倉促,本次設計難免有錯誤和欠妥之處,懇請老師們批評指正。最后我誠摯的感謝老師們對我的教導。參考文獻1 康亞鵬主編,MastercamX數(shù)控加工自動編程,北京:機械工業(yè)出版社 ,2006。2 屈華昌主編,塑料成型工藝與模具設計,北京:機械工業(yè)出版社,2001。3 邢邦圣主編,機械工程制圖,南京:東南大學出版社,2003。4 楊占堯白柳主編 ,塑料模具典型結構設計實例,北京:化學工業(yè)出版社,2009。5 高軍主編,注塑成型工藝分析及模具設計指導,北京:化學工業(yè)出版社,2009。6 王衛(wèi)兵編,Mastercam數(shù)控加工實例教程,北京:清華大學出版社 2006。7 何滿才主編,Pro/E模具設計與Mastercam數(shù)控加工,北京:人民郵電出版社,2005。8 劉彩英主編,實用塑料注射模具設計與制造,北京:機械工業(yè)出版社,2003。9 章飛主編,型腔模具設計與制造,北京:化學工業(yè)出版社,2003。10 王孝培主編,塑料成型工藝及模具簡明手冊,北京:機械工業(yè)出版社,2000。11 劉建雄主編,模具設計與制造專業(yè)英語,北京:北京大學出版社2003。12 張軍主編,材料專業(yè)英語與教程,北京:機械工業(yè)出版社,2001。13 楊叔子主編,機械加工工藝師手冊,北京:機械工業(yè)出版社,2002。14 郭廣思主編注塑成型技術M機械工業(yè)出版社,北京,200215 朱旭霞,楊寧等模具企業(yè)動態(tài)建模方法的研究J模具技術2004:216 T. Altan, S.I. Oh, H.L. Gegel. Metal Forming Fundamentals andApplicationsDB/CD. American Society of Metals,1983-3-12.17 S. Kumar,R. Singh,G.S. Sekhon. An Expert System for Design of Blanking Dies for Sheet Metal OperationsDBCD. World Congress on Engineering and Computer Science, 2008-10-22 18 德K.Stoeckhert/G.Menning編著,模具制造手冊,北京:化學工業(yè)出版社,2003 年。 致 謝 面對大學生涯中任務最繁重,工作量最大,工作過程最辛苦的畢業(yè)設計,一度沖動而又茫然?;仡欉^去幾個月進行畢業(yè)設計的艱辛歷程,一切仍然歷歷在目。圖書館、教室、寢室電腦前都留下了我們忙碌的身影。這期間,我們利用了教科書、設計手冊、設計圖冊、網(wǎng)絡資源等一系列有助于畢業(yè)設計的力量和工具。在此要特別感謝導師的精心指導,是他通過不怕辛苦的悉心指導過程,幫我們解決了關鍵性技術難題,為我們指引了正確的設計思路,并詳細的給我們講解了設計中用到的實際工程設計經(jīng)驗,從而使我們設計中始終保持著清晰的思維,少走了許多彎路;此外,也使我學會了綜合應用所學知識,提高分析和解決實際問題的能力,為以后走上工作崗位從事實際工作奠定了扎實的理論基礎和實踐經(jīng)驗。 此外,還要感謝我們的室友以及班上的同學,是他們在這個設計中給我提出了許多寶貴的建議和意見,并且給予了我很大的關心,鼓勵和支持,在此謝謝他們。
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