智能插座前盖的注塑模具设计-斜顶抽芯塑料注射模含NX三维及10张CAD图
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摘要根据智能插座前盖塑料制品的要求,了解塑件的用途,分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求,考量塑件制件尺寸。本模具采用一模两腔,潜伏式进胶口搭底进料,注射机采用海天HTF300XB型号,设置冷却系统,CAD和3D绘制二维总装图和零件图,选择模具合理的加工方法。附上说明书,系统地运用简要的文字,简明的示意图和和计算等分析塑件,从而作出合理的注塑模具设计。关键字:智能插座前盖;一模两腔;注射机;海天HTF300XB;冷却系统;注塑模具AbstractAccording to the requirements of plastic products for front cover of intelligent socket, 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. The mold adopts a two cavity and a latent inlet. The injection machine adopts Haitian HTF300XB model and sets up the cooling system. CAD and 3D draw two-dimensional assembly drawings and parts drawing, and choose the reasonable processing method of the mould. 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: smart socket front cover; one mold two cavity; injection machine; Haitian HTF300XB; cooling system; injection mold目录摘要IAbstractII第一章 绪 论- 1 -第二章 注塑工艺分析及成型方法- 2 -2.1智能插座前盖塑件分析- 2 -2.1.1材料分析- 3 -2.1.2塑件的结构及成型工艺分析- 3 -2.2材料ABS的注射成型过程及工艺参数- 4 -2.2.1注射成型过程- 4 -2.2.2 材料ABS的注塑成型参数- 4 -2.2.3材料ABS性能- 5 -第三章 注塑模具结构设计- 7 -3.1拟定模具结构设计- 7 -3.1.1分型面位置的确定- 7 -3.1.2 确定型腔数量及排列方式- 8 -3.1.3 模具结构形式的确定- 9 -3.1.4 注射机型号的确定- 9 -3.1.5 注塑机的参数较核- 11 -3.2 浇注系统、关键零部件设计- 13 -3.2.1浇注系统形式和浇口的设计- 13 -3.2.2成型零件设计- 16 -3.2.3排气系统的设计- 18 -3.2.4温度调节系统设计- 18 -3.2.5脱模机构的设计- 21 -第四章 总结- 26 -4.1模具设计过程体会- 26 -4.2设计存在问题及解决设想- 26 -第五章 注塑模具工作原理- 27 -参考文献- 28 -致谢- 29 -III第一章 绪 论作为工业生产基础工艺装备的模具,在国民经济中占有重要的地位,模具技术也已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。 在第十一五规划中指出,模具是工业生产的基础工艺装备,国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑都要求模具工业发展与之相适应。 模具因其生产效率高、产品质量好、材料消耗低、生产成本低而获得广泛应用,与其他加工制造业所无法比拟的。从工业产品生产行业看,模具是现代工业,特别是汽车、摩托车、航空、仪表、仪器、医疗器械、电子通讯、兵器、家用电器、五金工具、日用品等工业必不可少的工艺装备。据资料统计,利用模具制造的零件数量,在飞机、汽车、摩托车、拖拉机、电机、电器、仪器仪表等机电产品中占80%以上;在电脑、电视机、摄像机、照相机、录像机、传真机、电话及手机等电子产品中占85%以上;在电冰箱、洗衣机、空调、微波炉、吸尘器、电风扇、自行车、手表等轻工业产品中占90%以上;在了弹、枪支等兵器产品中占95%以上。我国模具工业在政府十分重视及关怀下,并提出相应的优惠政策进行模具技术开发,在模具工业中大量采用先进技术和设备,努力提高模具设计和制造水平,取得显著的经济效益。另外,从资料获悉,目前,美国、日本、德国等发达国家的模具总产值都已超过机床总产值。模具技术的进步极大地促进了工业产品的生产发展,模具是“效益放大器”,用模具生产最终产品的价值将超过自身价格的几十倍乃至百倍及上千倍。据各国报导,模具工业在欧美等工业发达国家被称之“点铁成金”的“磁力工业”,如今世界模具工业的发展速度超过了新兴的电子工业,已实现了模具专业化、标准化和商业化,因而深受赞誉。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”,日本称模具工业为“进入富裕社会的原动力”,在德国,被冠之以“金属加工业中的帝王”之称号,而欧盟一些国家称“模具就是黄金”,新加坡政府则把模具工业作为“磁力工业”,中国模具权威经理称为“模具是印钞机”。可见模具工业在世界各国经济发展中具有重要的显著地位。模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。第二章 注塑工艺分析及成型方法2.1智能插座前盖塑件分析在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量要进行仔细研究和分析,只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。本设计课题-智能插座前盖如下图所示,具体结构和尺寸详见图纸,该塑件结构简单,生产量大,要求较低的模具成本,成型容易,精度要求不高。图2-1 智能插座前盖上盖三维图图2-2 注塑二维2.1.1材料分析生产纲领为:日产5001000件,属于大批量生产,自动化生产。根据各材料的注塑性能及加工使用性能,综合市场价格,选择材料为Abs。2.1.2塑件的结构及成型工艺分析1.结构分析该塑件结构中等难度,分别在不同的型腔内成型,故在模具设计和制造上要有一定的定位措施和良好的加工工艺,以保证转动的顺畅和零件的使用寿命。该塑件装配在智能插座前盖表面,对表面美观有一定要求,设计时要注意对外边面的处理。2.成型工艺分析精度等级:采用一般精度5级。脱模斜度:该注塑零件壁厚约为12mm,其脱模斜度查参考文献【1】中的表3-4有塑件内表面351,塑件外表面40120。由于该塑件没有特殊狭窄细小部位,所用塑料为ABS,流动性较好。2.2材料ABS的注射成型过程及工艺参数2.2.1注射成型过程1.成型前的准备对ABS的色泽、细度和均匀度进行检验。由于ABS的吸水率大约为0.2%0.8%,容易吸湿,成型前应进行充分的干燥,干燥至水分含量 H最小; 故满足要求。3) 开模行程校核此处所选用的注塑机的最大行程与模具厚度有关(如全液压合模机构的注塑机)。注塑机的开模行程应满足下式:S机-(H模- H最小) H1H2+(510)mm (4-3)因为S机- (H模- H最小)660-(390-250)=520mmH1H2(510)25+95+10=130mm即 S机-(H模-H最小) H1H2+(510)mm故满足要求。式中: H1推出距离,单位mm;H2包括浇注系统在内的塑件高度,单位mm;S机注塑机最大开模行程。3.2 浇注系统、关键零部件设计3.2.1浇注系统形式和浇口的设计浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道,具有传质、传压和传热的功能,对塑件质量影响很大。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。该模具采用普通流道浇注系统,包括主流到,分流到、冷料穴,浇口。1.主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处,它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。主要的形状为圆锥形,以便于熔体的流动和开模是主流道凝料的顺利拔出(1)主流道尺寸主流道小端直径 D=注射机喷嘴直径+(0.51) (4-4) =3+(0.51),取D=3.5主流道球面半径SR0=注射机喷嘴球头半径+(12)(4-5) =10+(12),取SR0=11球面配合高度h=35mm,取h=3mm主流道长度L=95mm主流道大端直径D=3.6+2Ltan=3.1+2130tan1=6.21,取D=6mm(4-6)浇口套总长LO=L+h=85mm(4-7)(2)主流道衬套的形式主流道小端入口处于注塑机喷嘴反复接触,属于易损件,对材料要求较严格,因而模具主流道部分设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套,以便有效的选用幼稚钢材进行单独加工和热处理,常采用碳素工具钢,如T8A、T10A等,热处理硬度为50HRC55HRC。由于该模具流道较长,定位圈和衬套设计成分体式较合适。(3)主流道衬套的固定主流道衬套采用2个螺钉均布固定。2.冷料穴的设计(1)主流道冷料穴的设计开模时应将主流道中的凝料拉出,所以冷料穴的直径应稍大于主流道大端直径。由于该模具型腔分布对称,所以冷料穴可设在中心位置。冷料穴直径=8 mm = D(4-8)冷料穴深度=3/4 D=6 mm(4-9)(2)分流道冷料穴的设计此模具分流道比较短,所以可以不加冷料穴。3.分流道设计(1)分流到布置形式分流道在分型面上的布置与型腔排列密切相关,有多种不同的布置形式,应该遵循两方面原则:一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸;另一方面流程尽量段、锁模力力求平衡。改模具的流道布置形式采用平衡式。流道分布如图3-4所示。图3-4流道分布示意图(2)分流道的长度长度应尽量短,减少弯折。该模具的分流道长度在设计过程中由绘图的出,L=20 mm。(3)分流道的形状及尺寸为了便于加工及凝料脱模,分流道设置在分型面上,采用圆形截面,ABS经验值d=(4.89.5)mm,由d(1.11.2)=d上级,所以得出d=5.8,取为6 mm。(4)分流道表面粗糙度由于流道中于模具接触的外层塑料迅速冷却,只有中心部位的塑料熔体的流动状态较理想,因此分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低,一般取0.631.6微米,这样表面稍不光滑,有助于增大塑料熔体的外层流动阻力。避免熔流表面滑移,是中心层具有较高的剪切速率,此处Ra=0.8。4.浇口的设计浇口是连接流道于型腔之间的一段细短通道,它是浇注系统的关键部位。浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。浇口截面积通常为分流道的0.070.09倍,浇口截面积取为矩形。(1)浇口类型及位置的确定该模具是中小型塑件的多型腔模具,同时,对外观要求较高,所以从搭底浇口和牛角式浇口中进行选择。其中,搭底浇口模具结构简单,只需两板模即可,比较有优势。综合以上,采用搭底浇口最合适,而且相应的模具结构也比较简单,所以选用搭底浇口。(2)浇口尺寸设计由经验公式,浇口的深度d=0.206=1.207;(4-10)3.2.2成型零件设计直接与塑料接触构成塑件形状的零件称为成型零件,其中构成塑件外形的成型零件成为凹模,构成塑件内部形状的成型零件成为凸模(型芯)。由于凹、凸模件直接与高温、高压的塑料接触,并且脱模时反复与塑件摩擦,因此,要求凹、凸模件具有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及足够低的表面粗糙度,如果型腔侧壁和底板厚度过小,可能因强度不够而产生变形甚至破坏;也可能因刚度不足而产生翘曲变形,导致溢料飞边,降低塑件尺寸精度并影响脱模。分型成功后凹模如图3-5所示,凸模如图3-7所示。图3-5型腔三维图图3-6型腔二维图图3-7型芯三维图图3-8型芯二维图3.2.3排气系统的设计该套模具是属于小型模具,排气量很小,可利用分型面、滑块和顶杆等间隙进行排气,不需要单独开设排气槽。3.2.4温度调节系统设计1.加热系统由塑料模具的温度直接影响到塑件的成型质量和生产率。ABS材料的注塑成型温度为5080,查参考文献【1】中表6-10 常用热塑料的模具温度表,可以得知所选塑件材料模具温度为:100C,所以可以不设置加热装置。2.冷却系统一般注射到模具内的塑料温度为200左右,而塑件固化后从模具性强中取出时其温度在60以下。热塑性塑料在注射成型后,必须对模具进行有效的冷却,使熔融塑料的热量尽量快的传给模具,一是塑料可靠冷却定型并可迅速脱模。(1)设计原则:冷却水孔数量尽可能的多,孔径尽可能大;冷却水孔至型腔表面的距离应尽可能相等;浇口处要加强冷却;冷却水孔道不应穿过镶块或其接缝部位,以防漏水;冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处;进出口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧,通常应设在注塑机的背面。(2)设计过程:已知:材料ABS,塑件厚度2mm,ABS单位热流量系数Q1=350kg/kg,解:冷却时间(4-11)s 根据ABS性能,取=10s 注射时间=2s,保压2s 注射周期为t=10+2+2+(58)=20s (4-12) 每小时注射次数N=3600/20=180 总热量 Q=W=NG (4-13) =800.0215350 =1354.5kJ/h 模具四侧面积 (4-14) 分型面面积 开模率 (4-15)散热表面积=0.04m2 (4-16)模温70,室温20对流所散发的热量: (4-17)辐射所散发的热量: (4-18) =0.86 注塑机所散发的热量: (4-19) 应由冷却系统从模具中带走的热量为 为负(4-20)所以模具靠自身可以散热。但为更加安全和提高效率,仍添加冷却系统。(3)冷却系统的布置 该塑件分型面为大致为阶梯形,把模仁分为上下两部分,上部分由分流道,应重点加强冷却,因此布置在偏上位置。 由上面计算可知,该模具塑料释放的总热量不大,旨在模具型腔周围开始冷却水管即可,凹模水管直径为8mm,凸模水管直径为8mm。 水管具体分布线如图3-7所示。3-7水路示意图3.2.5脱模机构的设计注射成型的每一循环中,塑件必须准确无误的从模具的凹模中或型芯上脱出,完成脱出塑件的装置成为脱模机构,也称为推出机构。1.脱模推出机构的设计原则 塑件推出是注射成型过程中的最后一个环节,推出质量的好坏将最后决定塑件的质量,因此,塑件的推出是不可忽视的。在设计推出脱模机构时,应遵循下列原则。(1)推出机构应尽量设置在动模一侧;(2)保证塑件不因推出而变形损坏;(3)机构简单、动作可;(4)良好的塑件外观;(5)合模时的准确复位。2.塑件推出的基本方式选择零件脱模无特殊要求,采用最常见的推杆推出即能满足脱模要求。推杆形式选择圆形推杆。3.顶杆布局顶杆布局如图3-8所示图3-8顶杆布局示意图4.顶杆尺寸计算(1)脱模力(4-21) (4-22) (4-23) (4-24) 取1,查参考文献【1】中表8-2得=3.556由ABS特性和模具材料得f=0.21 取1,查参考文献【1】中表8-3得=1.0052=1.75mm,E=1800Mpa,S=0.5%,=0,L=14cm=625N(2)推板厚度 (4-25) =300mm,E=210000Mpa,B=150mm, =1/5*0.28mm(3)推杆直径 (4-26) K=1.5,L=140,n=7,E=2100000,取d=4mm3.3模架的确定选用标准模架,可以大大缩短模具的制造周期,提高企业的经济效益。由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸,再根据成型零件尺寸结合标准模架,选用结构形式为CI,如图3-9所示。模架尺寸为300350mm。图3-9标准模架各模板尺寸的确定:1.A板尺寸A板是定模腔板,塑件高度25mm,在模板上还要开设冷却水道,冷却水道离型腔应由一定的距离,因此A板厚度取80mm。2.B板尺寸B板是凸模固定板,凸模的成型部分高度为30,同样要有冷却水道的位置,所以B板厚度取80mm。3.C垫块尺寸垫块=推出行程+推板厚度+推板固定板厚度+(510)=90mm,取垫块厚度为90mm。上述尺寸确定之后,就可以确定标准模架,利用 3D添加标准零件和之前设计好的结构,逐步完成设计。模具整体效果如图3-10所示。图3-10模具整体效果第四章 总结4.1模具设计过程体会在对智能插座前盖的设计过程中,本人查阅了很多资料,学习了之前未曾了解的一些知识,开阔了视野,对模具行业也有了新的认识。在技能方面,通过对此塑件模具的设计,本人更加熟练了对3D和AutoCAD的运用,同时,学习了新的软件,如CAD和3D插件。期间,我遇到了不少困难,如由于对软件不熟悉,设计初期没有设置绘图尺寸,直到导入模架才发现问题;设计初期经验不足,考虑不全面,没有对工作资料进行备份,由于失误丢失前期工作,只能重做等等。这些困难有专业性的也有非专业性的,解决专业性难题,让本人更加深刻的掌握了模具设计的基础知识,而解决那些非专业性的难题,让本人学会了做事缜密,锻炼了自己的耐心和毅力。在设计过程中,本人运用了大量的计算机辅助设计,大大地提高了效率,本人深深感受到CAD/CAE技术的优越性和科学性。4.2设计存在问题及解决设想由于对软件和设计方法的不熟悉,本人走了很多弯路,浪费了许多时间,造成时间紧张,导致最后还有有很多不完善的地方有待改进。由于时间紧张,只能放弃。最大的失误就是在早期放置塑件位置布局型腔时,由于经验不足,没有做长远考虑,塑件位置摆反,导致两个型腔距离过近,以致影响到后来冷却系统、顶出系统和浇口的设计。由于时间紧迫,已经来不及重做,所以只得带着遗憾完成此毕业设计。但遗憾也是一种收获,它会在以后的工作中时时督促本人做的更好。第五章 注塑模具工作原理当模具型腔填充完后,动模部分在注塑机动模锁模板的带动下向后移动,从而模具从分型面打开,当注塑机动模移动到一定位置时停止移动,注塑机顶棍通过下模板顶棍孔,推动顶针板,带动顶针和斜顶,从而将产品从型芯上推出,产品脱离模具后,动模锁模板带动动模部分向前移动,让动模与定模又配合在一起进行下一次填充。 参考文献1 夏江梅,塑料成型模具与设备M.北京,机械工业出版社,2005.4.2 塑料模具设计手册编写组. 塑料模设计手册M.北京:机械工业出版社,2000.13 李学锋. 塑料模设计及制造M.北京:机械工业出版社,2001.104 邓石城、王旭. 实用模具技术手册M.上海:上海科技教育出版社,2000.35 翁其金. 冷冲压技术M.北京:机械工业出版社,2003.56屈华昌,伍建国,塑料模设计M. 北京:机械工业出版社,19937屈华昌. 压铸成型工艺与模具设计M. 北京:机械工业出版社,2004.58 黄虹:塑料成型加工与模具,化工工业出版社,2003.39 骏毅科技、关兴举 等:3D塑料模具设计,人民邮电出版社,2006.210 朱光力、万金保 等:塑料模具设计,清华大学出版社,200311 中国机械工程学会、中国模具设计大典编委会:中国模具设计大典,江西科学技术出版社,200112 伍先明、王群 等:塑料模具设计指导,国防工业出版社, 2006.513 黄胜杰、机械科技研究中心:实战3D工程图, 中国铁道出版社,2002.1014 许志:模具造型的数字化扫描及数控加工技术,制造技术与机床,1996年第9期 15 赵葛霄:仿形技术在模具设计制造中的应用研究,模具工业,2001年第2期16 M.M.Fisher, F.E.Mark and T.Kingsbury:Energy recovery in the sustainable recycling of plastics from end-of-life electrical and electronic products,2005 IEEE International Symposium on Electronics and the Environment, May 2005.17 Bill Davies.Serge Jonnaert:Guide to Better Hot Runner Control White Paper,MoldflowCorporation,March 2004. 致谢在此感谢XXX指导老师及身边的同学悉心的教导和帮助。感谢XXX老师我很多方向性的建议,在设计过程中给予的帮助和支持!感谢XXX老师在模架选择和浇口设计上给予的指导,感谢XXX同学在模具分型设计上给予的建议,感谢XXX同学在设计细节上的帮助。使我加深了对模具方面的认识,培养了我独立思考题、解决问题的能力。- 30 -
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