精密注塑模設(shè)計-設(shè)計項目說明書.doc

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精密注塑模設(shè)計項目說明書 項目名稱 長撥動按鈕塑料模具設(shè)計 姓 名 班 級 專 業(yè) 模具設(shè)計與制造 院 系 機械工程系 指導(dǎo)老師 溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2014 年 1 月 14 日 課 題 摘 要 本設(shè)計為一個塑料長撥動按鈕產(chǎn)品的模具設(shè)計 該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度中等 單側(cè)面有倒扣位 塑件的質(zhì)量要求是不允許有裂紋和變形缺陷 材料選擇 ABS 產(chǎn)品產(chǎn)量為中等批量生產(chǎn) 考慮綜合因素 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計是哈夫模 一模 二腔 側(cè)澆口進膠 掛鉤采用了塑料模中的二次推出進行處理 推出結(jié)構(gòu)采用二 次推出 冷卻系統(tǒng)采用水管進行均勻冷卻 模架選用龍記的 CI 型標準模架 推 板上安裝有推板導(dǎo)柱系統(tǒng)來保證推管的安全準確的推出以及復(fù)位 整幅模具包括 的零件有 定模板 動模板 定模座板 動模座板 頂針板 動模鑲塊 滑塊 鎖緊塊 斜導(dǎo)柱 壓塊等 關(guān)鍵詞 長撥動按鈕 哈夫模 動模抽芯 二次推出 目 錄 目 錄 2 1 分析設(shè)計資料 1 1 1 分析材料性能 1 1 2 綜合分析塑件結(jié)構(gòu)工藝性 2 2 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 3 2 1 確定型腔數(shù)目 3 2 2 分型面位置的確定 3 3 初選設(shè)備 4 3 1 計算塑件體積及重量 4 3 2 所選注塑機主要參數(shù) 5 3 設(shè)計澆注系統(tǒng) 5 3 1 確定澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 5 3 2 設(shè)計計算分流道尺寸 6 3 3 設(shè)計計算澆口尺寸 7 4 設(shè)計側(cè)向抽芯機構(gòu) 8 4 1 確定抽芯距和抽方向 8 4 2 設(shè)計鎖緊機構(gòu) 9 4 3 滑塊設(shè)計 9 4 4 壓塊設(shè)計 11 5 設(shè)計推出機構(gòu) 12 5 1 確定推桿位置 形狀 尺寸及數(shù)量 12 5 2 推出機構(gòu)復(fù)位方式的確定 12 5 3 復(fù)位機構(gòu)的設(shè)計 12 6 成型零件設(shè)計 13 6 1 計算成型零件工作尺寸 13 6 2 成型零件材料選用 15 6 3 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計 15 6 4 合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 17 7 模架選用 17 8 模具注塑開合模狀 態(tài)分析 19 1 分析設(shè)計資料 1 1 分析材料性能 本塑料件材料為丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 即 ABS 其無毒 無味 呈微黃色 成型的塑料件有較好的光澤 密度為 1 02 1 05g cm ABS 有極好 的抗沖擊強度 且在低溫下也不迅速下降 有良好的機械強度和一定的耐磨性 耐寒性 耐油性 耐水性 化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能 水 無機鹽 堿 酸類對 ABS 幾乎無影響 在酮 醛 酯 氯代烴中會溶解或形成乳濁液 不溶與大部 分醇類幾烴類溶劑 但與烴長期接觸會軟化溶脹 ABS 有一定的硬度和尺寸穩(wěn) 定性 易于成型加工 經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色 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 左右 耐氣候性差 在紫外線作用 下易變硬發(fā)脆 成型特點 ABS 在升溫時粘度增高 所以成型壓力較高 要求脫模斜度稍 大 ABS 易吸水 成型加工前應(yīng)進行干燥處理 易產(chǎn)生熔接痕 模具設(shè)計時應(yīng) 注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力 在正常的成型條件下 壁厚 熔料溫度 及收縮率影響極小 要求塑件精度高時 模具溫度可控制在 50 60 要求塑 件光澤和耐熱時 應(yīng)控制在 60 80 ABS 主要技術(shù)指標如下表 比重 1 02 1 06g cm3 抗拉屈服強度 500 公斤力 cm2 比容 0 86 0 98cm3 g 拉伸彈性模量 1 8 104 公斤力 cm2 吸水性 0 2 0 4 彎曲強度 800 公斤力 cm2 收縮率 0 4 0 7 硬度 9 7R121HB 4 6 公斤力 cm2 90 108 無缺口 261 公斤力 cm cm2 熱變形溫度 18 5 公斤力 cm2 83 103 沖擊韌性 缺口 11 公斤力 cm cm2 熔點 130 160 體積電阻系數(shù) 6 9 1016 cm 壓穿電壓 15 7 19 7 1 2 綜合分析塑件結(jié)構(gòu)工藝性 其設(shè)計重點是塑件兩側(cè)的的抽芯 合理的推出機構(gòu) 均勻的冷卻系統(tǒng)等設(shè) 計問題 由于零件的材料為 ABS 其粘度中等 成型壓力大時 根據(jù)模具特點 很容易在分型面表面產(chǎn)生熔接痕 不過由于 ABS 機械強度等性能較好 適于制 造儀表殼等重要的結(jié)構(gòu)零件 而且它有較好的光澤 所以還是采用 ABS 材料 不過在設(shè)計時要注意流道設(shè)計的合理性 在進膠時保持澆注系統(tǒng)通暢 2 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 2 1 確定型腔數(shù)目 由于此零件體積適中 在根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)和澆注口的結(jié)構(gòu)采用一模兩腔的 設(shè)計 考慮到模具成型零件和抽芯結(jié)構(gòu)以及出模方式的設(shè)計 模具的型腔排列方 式如下圖所示 2 2 分型面位置的確定 根據(jù)產(chǎn)品的外觀要求 對其分型面進行分析 符合塑件脫模 為使塑件能從模具內(nèi)取出 分型面的位置應(yīng)設(shè)在塑件 斷面最大尺寸的部位 確保表面質(zhì)量 分型面盡量不要選擇塑件光滑的外表面 避免影響塑 件的外觀質(zhì)量 將塑件要求同軸度的部分放在分型面的同一側(cè) 以確 保塑件的同軸度 要考慮減小造成塑件大 小端的尺寸差異要求等 考慮側(cè)向軸拔距 一般機械式分型 抽芯機構(gòu)的側(cè)向軸拔距都較小 因 此選擇分型面的時應(yīng)將抽芯或分型距離長的方向置于動 定模的開合 模方向上 即將短軸拔距作為側(cè)向分型或抽芯 并注意將側(cè)抽芯放在 動模邊 避免定模抽芯 有利于塑件脫模 由于模具的脫模機構(gòu)通常設(shè)置在動模一側(cè) 故盡可 能使開模后塑件留在動模一側(cè) 故該產(chǎn)品的分型面示意圖如下 3 初選設(shè)備 3 1 計算塑件體積及重量 根據(jù)三維模型 通過 UG 對零件進行造型分析 塑件體積經(jīng)分析得 V1 1422 mm3 材料的密度為 1 05g cm 3 澆注系統(tǒng)凝料體積按塑件體積的 0 2 倍計算得 V2 0 2 V1 284 4 mm3 所以一次注塑所需的塑料總體積 V 2 V1 V2 3128 4 mm3 塑件與澆注系統(tǒng)的總質(zhì)量 m V 3 3g 為了確保塑件的質(zhì)量 注塑模一次成型的塑料體積應(yīng)在理論注塑量的 35 75 范圍內(nèi) 最大可達 80 為了保證塑件的質(zhì)量 充分發(fā)揮設(shè)備的能力 選擇范圍通常在 50 80 所以選擇理論注塑量為 4 5cm3 初選臥式注射機為 SZ 10 16 3 2 所選注塑機主要參數(shù) 臥式注射機 SZ 10 16 的主要參數(shù)如下表 注射機主要參數(shù)表 注射容量 3cm10 注射壓力 MPa 150 鎖模力 kN 160 最大模具厚度 mm 150 最小模具厚度 mm 60 噴嘴球直徑 mm 20 移模行程 mm 130 3 設(shè)計澆注系統(tǒng) 3 1 確定澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 1 主流道尺寸 主流道是一端與注射機噴嘴相接觸 另一端與分流道相連的一段帶有錐度 的流動通道 主流道小端尺寸為3 5mm 2 主流道襯套的形式 主流道小端入口處與注射機噴嘴反復(fù)接觸 屬易損件 對材料要求較嚴 因而模具主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套形式 俗稱澆口套 這 邊稱唧咀 以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理 唧咀都是標準件 只需去買就行了 常用唧咀分 為有托唧咀和無托唧咀兩種下圖為前者 有托唧 咀用于配裝定位圈 唧咀的規(guī)格有 12 16 20 等幾種 由于分流道尺寸 不大 所以選用的是 8的唧咀 由于注射機的噴嘴半徑為15 所以唧咀的為 R16 結(jié)構(gòu)如下圖所示 3 主流道襯套的固定 因為采用的有托唧咀 所以用定位圈配合固定在模具的面板上 定位圈也 是標準件 外徑為 100mm 內(nèi)徑 46mm 具體固定形式如下圖所示 3 2 設(shè)計計算分流道尺寸 ABS 塑料在加熱注塑時粘度較大 為便于有良好的壓力傳遞和保持理想的 填充狀態(tài) 使塑料熔體順利充滿型腔 在流動過程中盡量減少壓力及熱量的損 失 通常選擇圓形澆道 此副模具來說采用圓形澆道為宜 分流道直徑 d 4mm 分流道形狀及尺寸見下圖 3 3 設(shè)計計算澆口尺寸 考慮這副模具為中小型模具 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)特點采用側(cè)澆口 澆口具體位 置及分布情況見下圖 4 設(shè)計側(cè)向抽芯機構(gòu) 4 1 確定抽芯距和方向 1 抽芯距 該塑件需要單側(cè)跑滑塊 可采用斜塊抽芯 開模時斜塊先帶動滑塊向外移 動 當側(cè)型芯完全脫出產(chǎn)品時 頂出機構(gòu)開始動作頂出產(chǎn)品 計算得到所需抽 芯行程 抽芯距一般應(yīng)大于成型凹槽的深度 S1 S 2 3 mm 10 3 13mm 2 抽芯方向 根據(jù)所選標準模架 所以排布如下圖 側(cè)抽芯機構(gòu) 1 M6螺釘 2 鎖緊塊 3 滑塊 4 斜滑塊 4 2 設(shè)計鎖緊機構(gòu) 由于在注射過程中 內(nèi)部抽芯成型零件 為了保證能完成抽芯 滑塊需要 設(shè)置斜楔 因為此模具的滑塊抽芯機構(gòu)較特殊 斜楔在斜導(dǎo)柱前面 其結(jié)構(gòu)如 下 圖 4 3 滑塊設(shè)計 滑塊抽芯機構(gòu) 即制品中抽芯分型面右邊部分的成型零件 其成型的關(guān)鍵 部位的形狀如下圖虛線路徑所示 即為行位成型部分的總體截面形狀 注意其 尺寸是已經(jīng)由產(chǎn)品圖放過縮水的 滑塊的尺寸結(jié)構(gòu)如下圖 斜導(dǎo)塊孔 燕尾槽 整個行位截面形狀設(shè)計成上圖所示的樣子 總長 118 55mm 總高 69 96mm 由于我們設(shè)計的斜導(dǎo)柱的傾斜角 為 30 所以行位的鎖緊角 30 5 35 行位上這部分結(jié)構(gòu)的最終結(jié)構(gòu)如下圖 由于行位上的部分結(jié)構(gòu) 因此在結(jié)構(gòu)中開出燕尾槽 在抽芯過程中也容易 測抽 5 設(shè)計推出機構(gòu) 5 1 確定推桿位置 形狀 尺寸及數(shù)量 為了有足夠的頂出力 并使推出塑件時受力均勻 保證制品不變形 所以 根據(jù)制品形狀及模具特點 推出位置設(shè)計在零件的內(nèi)部 由于塑件成型部分的 難易程度 以及冷卻水的布置 單個產(chǎn)品設(shè)置 4 個頂針退出 因部分頂針直徑 較小 所以添加中托司 具體位置見下圖 5 2 推出機構(gòu)復(fù)位方式的確定 為便于設(shè)計與制造 一般都采用復(fù)位桿復(fù)位 5 3 復(fù)位機構(gòu)的設(shè)計 用復(fù)位桿復(fù)位 在推桿固定板上同時裝有復(fù)位桿 在模具上設(shè)置四根復(fù)位 桿 其位置盡量在推桿固定板四周 以便推出機構(gòu)合模時復(fù)位平穩(wěn) 6 成型零件設(shè)計 6 1 計算成型零件工作尺寸 成型型芯的尺寸見下圖 三位效果圖如下所示 成型型腔的尺寸見下圖 三維效圖如下圖所示 6 2 成型零件材料選用 根據(jù)成型塑件的綜合分析 該塑件的成型零件要有足夠的剛度 強度 耐 磨性及良好的抗疲勞性能 同時考慮它的機械加工性能和拋光性能 所以構(gòu)成 型腔的嵌入式凹模和凸模選用 T8 6 3 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計 運水 般是用為冷卻內(nèi)模用 通運水時要注意是否成品的每一部分都有適 當?shù)睦鋮s 即冷卻要均勻 還要注意與頂針鑲針間的距離應(yīng)有 3 4mm 以上 運水塞頭深 10mm 以上 運水到膠位的距離 10 12mm 較為合適 二維效果 如圖 動模水路三維示意圖如下 定模水路三維示意圖如下 6 4 合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 脫模方式的選擇 驅(qū)動裝置 傳動系統(tǒng) 補償機構(gòu)等的設(shè)計與計算脫模方 式導(dǎo)柱采用標準件 導(dǎo)柱 25X145 共四根 推桿導(dǎo)柱 20X126 共 4 根 導(dǎo)套也采用標準件 因模板的厚度相同 故導(dǎo)套采用一種標準件 導(dǎo)套 35X90 7 模架選用 設(shè)計模具時 開始就要選定模架 當然選用模架時要考慮到塑 件的成型 流道的分布形式以及頂出機構(gòu)的形式 有抽芯的還要考慮滑塊的大 小等等因素 本套模具選用標準塑膠模架 CI 1820 A60 B60 C90 其規(guī)格如下 230 231 A 板 60 B 板 60 C 板 90 模架圖示入下 CI 1820 A60 B60 C90 為保證塑料注射模具的動模與定模的正確定位和導(dǎo)向 所以選用普通的導(dǎo) 柱 導(dǎo)套導(dǎo)向機構(gòu) 導(dǎo)柱 由于模具精度要求較高 零件生產(chǎn)批量大 采用普通導(dǎo)柱 而且導(dǎo) 柱與導(dǎo)套相配合 導(dǎo)柱固定端與模板之間一般采用 H7 m6 或 H7 k6 的過渡配合 導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分通常采用 H7 f7 或 H8 f7 的間隙配合 導(dǎo)套用 H7 k6 配合鑲?cè)?模塊 總裝圖 經(jīng)過上述一系列的分析與設(shè)計 最后通過 3D 軟件設(shè)計全三維模具總裝圖 來表示模具的結(jié)構(gòu) 如下圖 動 膜 部 分 定 膜 部 分 8 模具注塑開合模狀態(tài)分析 注塑成型是利用塑料的熱物理性質(zhì) 將物料熔融 推到螺桿的頭部 將塑 料注入模具型腔內(nèi) 型腔中的熔料經(jīng)過保壓 冷卻 固化定型后 模具在合模 機構(gòu)的作用下 開啟模具 并通過頂出裝置把定型好的制品從模具頂出落下 注塑機作業(yè)循環(huán)流程如下所示 1 鎖合模 模扳快速接近定模扳 包括慢 快 慢速 且確認無異物存在下 系統(tǒng)轉(zhuǎn) 為高壓 將模板鎖合 保持油缸內(nèi)壓力 2 射臺前移到位 射臺前進到指定位置 噴嘴與模具緊貼 3 注塑 可設(shè)定螺桿以多段速度 壓力和行程 將料筒前端的溶料注入模腔 4 冷卻和保壓 按設(shè)定多種壓力和時間段 保持料筒的壓力 同時模腔冷卻成型 5 射臺后退 預(yù)塑結(jié)束后 射臺后退到指定位置 6 開模 模扳后退到原位 包括慢 快 慢速 7 頂出 頂針頂出制品 注塑成型狀態(tài)分析 如下圖 具體效果如下圖 注射 保壓 第一次 四塊板推出 17mm 第二次 頂針板 2 兩塊 推出 16mm 合模 抽芯滑塊 推出機構(gòu)復(fù)位 準備注塑 裝配圖爆炸圖