微型吸尘器底板注射成型工艺及模具设计
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毕 业 设 计 ( 论 文 ) 开 题 报 告学生姓名段银柱学号1030113305班级模具11133所属院系专业机械指导教师张清职称副教授所在部门模具教研室毕业设计(论文)题目微型吸尘器的底板注射模设计题目类型工程设计(项目)论文类作品设计类其他一、 选题简介、意义设计课题是微型吸尘器的底板塑件的模具设计,该塑件是一种桌面吸尘器的零件,其功能是作为吸尘器的底盖密封整机,表面上分布27个直径为2的孔,这些小孔中使用粘接剂装配成束的刷毛,用于将桌面灰尘扫到一起,然后接通电源,开始清洁工作,刷到一起的灰尘将从中间的大孔被吸入到吸尘器的灰尘收集框内,实现桌面清洁工作。注射成型是塑料模具应用最广的成型方法。不仅产量多,而且适用于多种原料,能够成批、连续地生产,并且具有固定的尺寸,可以实现生产自动化、高速化,因此能带来极高的经济效益。在日用家电中的运用达到很高的比重。按照模具的设计流程,研究各种成型方法及其特点,确定成型方案;结合塑件的结构特点,研究注塑成型工艺过程;研究塑件的分型面与布局设计方法,根据注塑成型技术要求,初步进行浇注系统的设计,得到一个初步的分型浇注方案;然后进行模具总体结构和模具各机构的设计。运用所学习的NX6.0三维软件和电子图版CAXA以及AUTOCAD进行设计是当前的主流设计方法,也是我期待在这方面得到长足进步、提升能力的重点。 作为模具专业的学生,完成毕业设计是对三年来所学知识和技能的综合检验,为完成这个看起来比较复杂的毕业设计,需要将机械制图、机械设计基础、工程力学、塑料成型工艺与模具设计、模具CAD/CAM、模具制造工艺学、工程力学等课程等多门课程知识,进行一次全面的温习和运用,对提高专业能力,巩固知识十分有益。接触到课题深感“学然后止不足”。为此需要认真重温课本,重温。毕业设计是就业前的练兵。为了做好毕业设计,我充分利用业余时间,增加阅读,内容涉及各类模具成型原理、典型注射模的工作原理与工作过程,模具推出机构及侧向抽芯机构的工作原理与工作工程,从而丰富了知识的内涵。结合毕业实践岗位工作选定课题,达到学以致用的目的,为今后从事技术工作奠定了坚实的技术基础。在选择的时候,自己想努力的多做一点事,使自己得到锻炼,对于这个题目我觉得它的意义在于让我更加系统化的了解了模具设计的总体过程,知道在设计的过程中,该做什么,怎么去做! 2、 课题综述课题研究:在这一课题中,围绕模具设计的常规流程,主要研究的方向包括:熟练运用先进软件NX、AUTOCAD进行设计的方法,重点完成零件的三维造型和模具三维设计;研究塑件成型与模具设计知识,完成模具总体和机构设计;研究模具制造知识,合理设计成型零部件;研究设计说明书的规范写作方法;研究设计标准,绘制完成符合国标最新标准要求的模具装配图;研究设计过程中的遇到的问题,提出与解决方案。通过这一系列的问题去列出问题表,逐步去解决,如若遇到自己不能解决的问题,可通过同学或指导老师的帮助,根据具体的问题,去找出具体的解决方法。主要研究内容:主要研究思路与方法如下;一、注射模的总体结构设计包括模具工作动作的初步设计,全盘考虑塑件从塑件充填成型到完整取出的全部框架设计,进行模架选用;再进行各个组成机构的细节设计。研究注射模的基本机构组成:浇注系统、合模导向结构、推出机构、侧向分分型与抽芯机构、成型零部件、排气系统、冷却系统、模架规格类型。二、注射模设计过程应该注重标准化设计。最大限度的减少加工周期,降低制造成本。所以研究注射模设计的相关标准也是非常重要的。找出相关标准资料,例如塑件尺寸公差标准、公差与配合模具、模具制造检验标准、注塑机规格型号、模架与模具标准件也是必须做的工作之一。通过毕业设计知道如何查阅机械制造手册、机械制造工艺标准汇编、金属材料热处理手册等专业用书。在老师的指导下知道如何收集和罗列信息,如何获取有益信息。锻炼迅速查阅和搜找资料的能力是肯定的,这对于今后的工作肯定是有用的。三、完成模具成型零部件设计,需要研究材料选用知识、材料加工制造热处理知识,模具零件的制造工艺知识,对尺寸制造精度、表面粗糙度、形位公差着重关注。四、成型零件设计和机构设计是相互融合的。塑件上具有侧向阻碍推出的结构,必须采用侧向抽芯机构来解决。因此,还需要研究和选定侧向机构的类型。重点研究斜顶侧抽机构,对其各种斜顶方案进行分析研究,得出合适的机构设计。五、从技术可靠性角度,完成必要的校核工作。校核工作的主要内容包括注塑机的注射、锁模、塑化能力校核;注射机安装接口及其工作行程等参数校核;主要零部件的强度刚度校核确定其壁厚与底壁厚度足够;冷却设计校核。六、设计手段先进,才会有高的设计效率。通过毕业设计,软件应用能力的提升是我最看重的。使用NX6.0软件进行分模设计、模架调用、模具标准件调用,完成三维模具设计,最后利用CAXA2013、AUTOCAD等软件完成模具设计的一整套模具二维图纸包括装配图、成型零件图纸以及工艺卡片等技术文件。利用WORD完成说明书的编写工作。这些都具有相当难度和挑战。 最后完成模具设计的一整套工艺技术文件。解决的问题:确定成型方案;完成分型布局设计;解决斜顶设计与顶杆位置干涉问题;提出斜顶设计中塑件定时粘斜顶的解决方法;使用NX6.0软件完成分型面的设计、浇注系统的设计、型腔和型芯的结构设计、斜顶侧向抽芯机构的设计、模架的调用、 冷却系统的设计; 计算和校核相关的参数;编制了注塑成型工艺卡;使用CAD软件绘制出零件图与总装配图(含机械加工工艺文件)。预期目标:1. 毕业设计图纸一套,DWG格式(包括模具装配图、成型零件图);2. 毕业设计说明书(论文)1份;3. 注塑成型工艺卡(1张);4. 主要成型零件制造工艺卡片(大于4张);研究步骤、方法及措施:充分利用文献,分析课题要求与文献的结合;采用罗列和排除的方法,确定模具分型方案;按照技术经济学原理,确定最佳工艺方案和工艺参数;运用3D软件进行模具设计并出具工程图。3、 设计(论文)体系、结构(大纲)分析了微型吸尘器底板结构的工艺特点,选择塑件材质,分析产品的工艺性,确定成型方案与注射成型的基本参数。充分利用文献,分析课题要求与文献的结合;采用罗列和排除的方法,确定模具分型方案;按照技术经济学原理,确定最佳工艺方案和工艺参数;运用3D软件进行模具设计并出具工程图。其内容:1. 塑件的工艺性分析2. 分型面的设计与零件的布局3. 浇注系统初步设计4. 选用模架5. 注塑机选择6. 塑件的成型工艺参数确定7. 型腔型芯结构设计8. 模具工作零件的设计与计算9. 推件机构的设计10. 模具排气槽的设计11. 冷却系统的设计12. 结论13. 参考文献指导教师意见:签字: 年 月 日 院(系)审批意见:签章: 年 月 日 毕业设计(论文)题 目 微型吸尘器底板注射成型工艺及模具设计英文并列题目 Design of plastic injection molding for the bottom cover of micro-cleaner i微型吸尘器底板注射成型工艺及模具设计摘要: 分析了微型吸尘器底板结构的工艺特点,选择塑件材质,分析产品的工艺性,确定成型方案与注射成型的基本参数。阐述了模具设计的过程,利用NX6.0软件进行三维造型,确定型腔数目及排列形式,利用NX自带的MOLDwizard模块完成分型面的设计、浇注系统的设计、型腔和型芯的结构设计、斜顶侧向抽芯机构的设计、模架的确定、排气系统的设计及冷却系统的设计等,并计算相关的参数。选取并完成注射机相关参数校核。重点阐述了斜顶设计中塑件定时粘斜顶的解决方法。最后使用CAD软件绘制出零件图与总装配图。关键词:分型面;浇注系统;型腔和型芯;斜顶抽芯。Design of plastic injection molding for the bottom cover in cleanerAbstract:The injection technology characteristics of the structure of the bottom cover in cleaner were analyzed. The material was selected, the scheme and parameters of plastic molding were determined, and the design process of injection plastic mold was demonstrated. According to the solid body by the NX 6.0 software, the 3D modeling was set up and the product was improved. The number of cavities and its arrangement were determined. The design of parting surface, and the design of feed system were completed. The core, cavity, and angle eject structure was fulfilled. The injection mold base, the air exhaust and cooling system were all accomplished by the MOLDWIZARD of the NX software. The relevant parameters were also calculated simultaneously. The injection machine was selected and checked. The solution to sticking mold problem on injection mold ejecting product process was expounded. Finally, schedule drawings of all the molding parts and engineering assemblies were generated by AutoCAD software.Key words:Angle eject structure ;Parting surface;Feed system;Cores and cavities; 目录一绪论11.1注射模具的基本概念11.2塑料模具发展概况11.3吸尘器底板塑件的设计21.4本章小结3二塑件成型工艺分析32.1设计任务书32.2塑件的初步分析32.3 塑件的结构工艺性分析42.4 ABS的注射成型过程及工艺参数确定52.5本章小结6三 塑件分型面与布局设计73.1 分型面的设计73.2 塑件的布局设计83.3本章小节9四 初选注塑机94.1 计算塑件体积和质量94.2 浇注系统凝料体积与质量的初步估算94.3 初选注塑机104.4 成型设备的校核计算114.5 本章小结12五 浇注系统的设计125.1浇注系统组成及其设计原则125.2主流道与定位圈的设计135.3分流道、浇口与冷料穴的设计145.4 本章小结16六 模具结构设计166.1 型腔布置与模具总体结构166.2 成型零件的结构确定176.3 NX6.0分型设计与模架初步加载196.4 导向定位机构设计206.5 推出机构设计236.6 斜顶侧抽机构的结构236.7 本章小结24七主要零部件的设计计算257.1成型零件的成型尺寸257.2模具型腔壁厚的核算257.3 核定内模镶件外形尺寸287.4斜推杆的设计核算287.5推出机构的尺寸设计297.6 标准模架的确定297.7 本章小结30八注塑模排气系统设计308.1排气分析308.2本章小节30九 冷却系统设计319.1 冷却系统设计319.2 冷却介质319.3 冷却系统的简单计算319.4本章小节34十 模具总体结构35结 论35参 考 文 献36致 谢3836一绪论1.1注射模具的基本概念随着社会的发展,人们对生活产品的需求也越来越广。其中包括种类丰富的塑料产品,例如:一些家用电器、厨房用具、生活用品。不仅种类繁多,而且美观耐用。新型塑料的产生和对塑料制件多样化的需求,促进了塑料成型技术的不断发展与创新,最大程度满足人们对塑料用品的需求。塑料模具已成为各类模具设计、制造与研究中最有代表意义的模具之一。塑料模具是成型塑料制件的工艺装备或工具。塑料成型的工艺方法种类很多,通常可以分为注射模具、压缩模具、传递模具、挤出模具、中空吹塑模具及热成型模具等。其中,注射成型是塑料模具应用最广的成型方法,它是根据金属压铸成形原理发展而来的。该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料,制得的塑料制品数量之大是其它成型方法望尘莫及的。由于注射成型方法不仅产量多,而且适用于多种原料,能够成批、连续地生产,并且具有固定的尺寸,可以实现生产自动化、高速化,因此能带来极高的经济效益。1.2塑料模具发展概况 现代工业的发展,新型塑料的产生和对塑料制件多样化的需求,促进了塑料成型技术的不断发展与创新。近年来,出现了许多新的塑料成型工艺方法。如注射成型技术方面的无流道凝料注射成型、热固性塑料注射成型、排气注射成型、反应注射成型以及多品种塑料的共注射成型;生产复合多层容器、片材和型材的多台挤出机,将不同塑料送入共挤出模的共挤出成型;发泡塑料制品的注射和挤出成型技术等。当前,塑料模具成型技术正朝着精密化、微型化和超大型化方向发展。精密注射成型可将成型制品的尺寸公差控制在1m 以内,其制品主要用于仪器仪表、电子等工业。 从塑料模具的设计、制造、材料选择及加工四个方面考虑,塑料模具的发展可以归纳为以下四个方面。 (1)CAD/CAM/CAE 技术的应用,显著提高了模具设计的效率。利用计算机进行模具设计(CAD),实现了注射、挤出、中空吹塑等成型工艺的计算机模拟分析(CAE),计算机辅助制造(CAM)技术的应用,促使了模具CAD、CAE、CAM 技术向着一体化方向发展。这些技术的应用,显著提高了模具设计的效率,提高了塑件和模具的质量,减少了模具设计的失误,缩短了生产周期, 降低了成本。(2)塑料模具的标准化,缩短了模具制造周期、降低成本、节省材料消耗, 实现了模具制造生产的标准化与大规模化。 (3)塑料模具专用材料的研究与开发,提高了模具的寿命,获得了良好的切削工艺性能,提高了质监质量。 (4)模具加工的新技术与发展提高了模具的加工精度和缩短了模具制造周期。模具加工技术与设备的现代化发展,推进了模具行业向着技术精密、专业化与柔性化相结合、高技术与高技艺相结合的方向发展。 1.3吸尘器底板塑件的设计 1.3.1产品外观设计 根据整机模型,应用所学的UG软件测绘设计微型吸尘器底板的三维模型,外观如图1-1。 图1-1 产品效果图1.3.2功能设计该塑件是桌面吸尘器的底盖部分,外表面分布27个直径为2的孔,在塑件的这些小孔中使用粘接剂装配成束的刷毛,用于将桌面灰尘扫到一起,然后接通电源,开始清洁工作,集中的灰尘将从中间的大孔被吸入到吸尘器的灰尘收集框内,实现桌面清洁工作。塑件结构上应与上盖连接,所以在图1-1所示的两端均设计了卡装结构。为保持塑件的壁厚,塑件内部,在灰尘框范围以外的两端设计了减薄,还有毛刷安装孔位置也可见设计的凸起结构。1.3.3材料选择塑件材料选用ABS,属于价格适中的工程塑料,以适应使用中,经常会出现桌面碰擦或跌落,而不会损害,保持足够的强度和耐用性。1.4本章小结 本章主要介绍注塑模具的发展以及当今模具的发展概况,以及微型吸尘器底板的概貌,主要包括其外观设计、功能和材料选择的介绍。二塑件成型工艺分析2.1设计任务书 微型吸尘器底板塑件的设计任务书见附录1所示。2.2塑件的初步分析2.2.1 使用性能制件技术要求和生产要求该塑件为微型吸尘器底板,用于吸尘器毛刷和灰尘框的固定以及整体连接,在灰尘框的固定部位尺寸按照ABS一般精度设计,其余尺寸没有特殊的精度要求,按照未注精度等级设计。生产纲领取决于订货, 这里按照中等批量进行了设计。模具设计应保证制件表面无明显痕迹2.2.2 塑件的材质分析 ABS塑料是聚苯乙烯的改性产品,是目前产量最大,应用最广的工程塑料。是不透明非结晶聚合物,无毒,无味,密度为p = 1.02-1.05g/cm3。可以保证材料供应通畅,满足成本要求。ABS具有突出的力学性能,坚固,坚韧,坚硬,具有一定的化学稳定性和良好的介电性能,具有较好的尺寸稳定性,易于成型和机械加工,成型塑件表面有较好光泽。其缺点是耐热性差,连续工作温度为70左右,热变形温度为93左右,但热变形温度比聚苯乙烯,聚氯乙烯,尼龙等都高;虽然耐侯性差,在紫外线作用下易变硬发脆。由于微型吸尘器是一种桌面吸尘器,所以工作环境在室内,不必考虑老化问题,满足使用要求。ABS可采用注射,挤压,压延,吹塑,真空成型,电镀,焊接及表面涂饰等多种成型加工方法,属于热塑性无定性料,吸湿性强,成型前须充分干燥。ABS成型性能如下:2 易吸水,成型加工前应进行干燥处理,表面光泽要求高的塑件应长时间预热干燥。 流动性中等,溢边值为0.04mm左右。3 壁厚和熔料温度对收缩率影响极小,塑件尺寸精度高。4 比热容低,塑化效率高,凝固也快,故成型周期短。5 表观黏度对剪切速率的依赖性强,因此模具设计中大多采用点浇口形式。6 顶出力过大或机械加工时塑件表面会留下白色痕迹,脱模斜度宜取20以上。7 易产生熔接痕,模具设计应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力。 宜采用高料温,高模温,高注射压力成型.在要塑件精度高时,模具温度可控制在50-60C;而在强调塑件光泽和耐热时,模具温度应控制在6080 。ABS收缩率为0.3%-0.8%取平均收缩率S = 0.5%。应该注意:ABS料温升高会导致粘度升高,从而引起成型压力要求高 ,脱模阻力大,注意设置较大的脱模斜度。可见采用注射工艺方法生产,成型难度不大,只需要注意七成型工艺特点,合理设计工艺参数,能够满足该塑件的成型要求,保证成型质量。2.3 塑件的结构工艺性分析2.3.1 塑件的结构分析该零件的形状如图1-1所示,塑件结构单向对称,是一个中等复杂结构的壳类零件,外形是甲壳虫轮廓,使得整机外形美观,不失活泼与生活感;两端的装卡结构处阻碍脱模,需要设计侧向抽芯机构;27个小孔位置设置内凸的腰圆形结构,全部以球形面结束,有利于塑件从中间部位选择进料位置,产生辐射状的充填,保证顺利充满型腔。塑件外表面的文字设计为凹坑凸字,制造工艺性好。塑件壁厚范围处于1.53mm之间,较为均匀。图2-1所示,左右两端 标示3mm宽的结构将塑件内腔隔开为三段,这里的脱模阻力较大,但内腔最大深度仅14mm,因此,合理设计顶出机构能够解决塑件脱模问题。 图2-1 塑件内腔结构图2.3.2塑件的表面质量分析该零件的表面要求光滑无明显缩痕以及其他裂纹、烧焦类缺陷外,表面无其它特别的要求。2.3.3 塑件尺寸精度的分析容置灰尘框部位的公差按一般精度设计,其余尺寸按照未注公差。查资料【1】表3-10“精度等级选用”和表3-9“塑件公差等级选用表”, ABS塑料一般精度为MT3级,未注公差MT5级,对照GB/T14486-2008【2】,塑件主要公差见表2-1 表2-1 塑件上主要尺寸的公差要求部位尺寸尺寸公差外形尺寸113.592.43R42.0714*(B类)28(B类)9(B类)内形尺寸87*84.15*孔尺寸2118孔定位尺寸1.330.2注意:表中带*尺寸为MT3级,其余均按照MT5级。2.3.4 塑件的生产批量该塑件生产类型属于中批量生产,可以考虑采用一模多腔、快速脱模以及成型周期不宜太长的模具,同时模具造价适当控制。2.4 ABS的注射成型过程及工艺参数确定2.4.1 注射成型过程 (1)成型前的准备。塑件为黑色ABS,首先对ABS的色泽、粒度和均匀度等进行检验,成型前须进行干燥,处理温度 8088,干燥时间为 2h,检验保证水分低于0.07%。允许使用热风干燥器,最好使用除湿设备。避免塑件出现银丝、水泡或烧焦缺陷。(2)注射过程。塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后,由模具的浇注系统进入模具的型腔成型,其过程可分为充模、压实、保压、倒流、和冷却五个阶段。为防止在充模过程中出现排气不良、灼伤、熔接痕等缺陷,要求开设深度小于0.04mm的排气槽。(3)塑件的后处理(退火)。ABS塑件可进行防止脆断的退火处理。2.4.2 确定注射成型的工艺参数根据该塑件的结构特点和ABS的成型性能,查资料【1】P49表3.1 常用塑料的注射工艺”得下表2-2。表2-3 ABS注射成型过程工艺参数工艺参数内容注射剂类型螺杆式喷嘴形式直通式料筒温度/后段1955中段2105前段2205喷嘴温度/2105模具温度/070注射压力/MPa7090成型时间/s注射时间35保压时间2030冷却时间2030总周期4565螺杆转速/(r/min)3060后处理方法红外线烤箱温度/8088时间/h232.5本章小结 本章主要对微型吸尘器底板塑件结构的工艺性要求、ABS成型工艺性进行了分析。通过对保证塑件质量的成型过程进行详细分析,确定了成型方案的可行性,查表列出了塑件的主要尺寸公差,根据经验数据表,确定各塑件的成型的主要工艺参数。在设计的时候要考虑它的一些相关性能和使用要求,这样才能根据塑件的实际要求来进行设计模具。三 塑件分型面与布局设计3.1 分型面的设计模具上用以取出制品和(或)浇注系统凝料的,可分离的接触表面称之为分型面。在制品设计阶段就应考虑成现形时分型面的形状和位置,否则无法用模具成形;在模具设计阶段,应首先确定分型面位置,然后才能选择模具的结构。分型面设计是否合理,对制品质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大的影响。因此,分型面的正确设计需要塑料产品设计人员和模具设计人员的共同努力和配合。分型面的形式常见的主要有五种,如图3-1所示。图3-1 五种分型面形式分型面位置是模具结构设计的最重要因素。一般遵循的主要原则有:1) 分型面应选择在制品的最大轮廓处,否则制品无法脱模。在选择分型面对,这是首要原则。2) 有利于保证制品的外观质量3) 有利于简化模具结构 当安排制品在型腔中方位时,应尽可能避免或减少侧向分型或抽芯,特别应避免在定模一侧的侧向抽芯,提高模具工作的稳定性和可靠性.据塑件的结构特点,遵循分型面应选在塑件外形最大轮廓处的原则,故分型面方案确定选择平直分型面,如图3-2所示。 图3-2 微型吸尘器底板塑件分型面应该注意到,配合分型面的设计,要保证塑件顺利脱模,两侧的卡勾处需要进行侧向抽芯,斜顶分型由于适合于侧向抱紧力较小、侧抽距离较短的情况,是卡装机构最经常使用的侧抽类型。这里卡勾的侧凹距离分别为塑件宽的一侧0.5mm,窄的一侧1mm,所以进一步设计斜顶分型。3.2 塑件的布局设计3.2.1 型腔数量的确定为满足中等批量生产,塑件最高精度等级为MT3级,对于ABS算而言,属于一般精度,可采用一模多腔的结构形式。同时,考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的关系,以及制造费用和各种成本费用等因素,设计一模二腔的结构形式。 3.2.2 型腔布局的确定3.2.2.1 平衡布局与非平衡布局多型腔模具的型腔在模具分型面上的排布形式分为平衡布局和非平衡式布局。平衡式布局的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度、截面形状与尺寸均对应相同,可实现各型腔均匀进料和达到同时充满型腔的目的。非平衡式布局的特点是有利于设计主流道到各型腔浇口的分流道长度不相同,因而不利于均衡进料,但这种方式可以明显缩短分流道的长度,节约塑件的原材料。3.2.2.2 微型吸尘器底板塑件的布局微型吸尘器底板塑件采用一模两腔,为了达到同时充满型腔的目的,满足精度、物理与力学性能要求,这里选用平衡式布局的形式。型腔布局示意图如图3-3、图3-4所示。 图3-3 型腔布局形式一 图3-4 型腔布局形式二 在这两个布局方案中,由于图3-3的方案将导致模仁的长宽比太大,加上塑件两端需要设计斜顶机构,从而更加增大了模仁的长宽比数值,影响模仁强度,使得模具寿命降低。选择图3-4的布局方案有效避免以上问题的出现。布局尺寸与塑件尺寸以及浇注系统形式直接有关。 在2.3.1节分型塑件结构时介绍塑件的成型从中心部位辐射式流动比较有利,但是塑件的中心孔直径只有18,不便于设计侧浇口,而且所有的中心浇口通常适合做单腔模,所以设计点浇口浇注系统能够满足上述的流动填充的要求。根据塑件最大外形和型腔深度,参考资料【2】p93的型腔排位推荐尺寸,定位尺寸如图3-4所示。3.3本章小节 在本章中解决零件分型面的设计与布局问题。 选用的是零件最大的截面处作为分型面,以此来设计一模两腔布局,但应注意到模具的侧抽问题对后续模具设计的影响。四 初选注塑机4.1 计算塑件体积和质量通过NX6.0软件三维造型可获得塑件体积V=38924.9mm3 , 分型面的投影面积为7455.27mm2。 ABS的密度为=1.05g/cm3,所以塑件的质量为:m=V=1.0538924.910-340.88g 4.2 浇注系统凝料体积与质量的初步估算塑件采用点浇口浇注系统 ,由于浇注系统凝料在设计之前不能确定准确的数值,但按照前面设定的布局距离,设计平衡式浇注系统形式如图4-1所示(在后续的设计可以获得准确的数字),假设分流道的截面面积按照直径计算,并设计两处为点浇口进料图4-1 浇注系统结构示意图口,初步定位点浇口之间的距离,并且由塑件的外形尺寸,考虑各分流道上的冷料穴长度,垂直流道4条总长854,主流道长度为12,分流道长度125+20=145,二级分流道长度(6+10)2=32,三级分流道长度为(30+10)2=80,将流道总长大约270;流道总体积:V凝= 2703.1432= 7630.2mm3 流道总质量:M凝=1.052703.143210-3 8.0 g4.3 初选注塑机至此,估算一模两腔总体积为 :V总=2V+V凝=238924.9+7630.2=85480 mm385.5cm3一模两腔总质量为 : 2m+ M凝=240.88+889.76 g注塑机规格型号的确定主要是依据塑件的大小、型腔数量和产品批量。在选择注塑机时主要考虑其塑化率、额定注射量、额定锁模力、安装模具的有效面积(注意拉杆之间的距离)、顶出行程等。根据以上估算的总体积或总质量即为注射机应该满足的一次注射量与额定塑化量数据。兼顾模具外形尺寸,初步估计模仁尺寸280175,模板尺寸取400330,对照注塑机的拉杆间距参数,螺杆式注塑机注射量为理论注射量的80%,由于密度接近,等质量情况,PS体积ABS的体积,注塑机的理论注塑容量应该满足:V额定V总/0.8=85.5/0.8=106.875 cm3M额定M总/0.8=89.76/0.8= 112.2 g拉杆间距可进400330查资料【3】,初步选择注射机AT-80-B型螺杆式注塑机的主要技术参数,见表4-1。表4-1 AT-80-B型螺杆式注塑机的主要技术参数 序号主要技术参数参数数值1螺杆直径/mm 362螺杆转速/(r/min)183理论注塑容量/cm31274理论注塑容量/g1135注塑压力/MPa1536注塑速率/(g/s)857塑化能力/(kg/h)338螺杆最大转速/(r/min)1509锁模形式肘杆式10锁模力/KN80011拉杆间距(HV)(mm/mm)35530012模板行程/mm27013最大开距/mm57014最小模厚/mm13015定位孔直径/mm10016定位孔深度/mm2517喷嘴伸出量/mm2518喷嘴球半径/mmSR1019顶出行程/mm604.4 成型设备的校核计算4.4.1 按注射机的额定塑化量进行校核式中 K注射机最大注射量的利用系数,一般取0.8; M注射机的额定塑化量,g/h; m1浇注系统所需塑料质量,g;t预塑时间,s; m单个塑件的质量,g; n型腔的数量。通过计算可得: 故该注塑机额定塑化量能满足生产需要。4.4.2 锁模力的校核 锁模力是指注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力。注射机锁模力的校核关系式为:式中 注射机锁模力,已知 压力损耗系数,一般取1.11.2; 塑料熔体对型腔的成型压力,其大小一般是注射压力的,MPa。由2.4.2确定的成型工艺参数可见注射压力为5070MPa,这里取60 MPa,故 塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之和,前述利用软件 NX6.0得到单个塑件的分型面投影面积为7455.27mm2。故AT-80-B型螺杆式注塑机锁模力足够满足锁模要求。4.5 本章小结 本章主要是根据注射量初步选择和校核了注塑机。首先确定在成型过程中需要塑件的总体积,根据体积对所初选的注塑机进行校核,主要是按额定塑化量和锁模力进行校核,若注塑机满足校核,则选择该注塑机,若不满足,则重新选择。五 浇注系统的设计5.1浇注系统组成及其设计原则 浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。浇注系统设计的优劣直接影响到产品的外观、物理性能、尺寸精度和成型周期等。在设计注射模过程中,浇注系统应遵循以下设计基本原则: 了解塑料的成型性能。 尽量避免或减少熔接痕。 有利于型腔中气体的排出。 尽量采用较短的流程充满型腔。本塑件的外观要求一般,外表面不允许有明显的表面缺陷,结合前述分析,浇口采用方便加工、凝料去除容易且不会在塑件外表面留下痕迹的点浇口,模具采用双分型面结构三板模,易于保证塑件流程最短,保证流动充填质量,实现生产的自动化。采用点浇口还可以确保塑件的外观和美感,同时,其在注塑生产中也是非常普遍的,故浇注系统采用点浇口,浇注系统的设计如图5-1所示。图5-1 浇注系统结构尺寸图5.2主流道与定位圈的设计 由模具本采用简化细水口形式,主流道与注射机的高温喷嘴反复接触碰撞,故应设计成独立可拆卸更换的浇口套,还便于有效的选用优质钢材进行单独加工和热处理,这里选用碳素工具钢T10A,进行热处理提高硬度至5050HRC,三板模浇口套又称为细水口浇口套,标准型的浇口套是和定位圈做成一体的【2】。通常受到模具结构的影响,三板模的分流道都较长,为此应尽量缩短浇口套内主流道的长度,所以选用标准型的三板模浇口套ESB85-20(浇口套高度85,SR约20),可缩短流程,从而减少塑料熔体在流道内的热压损失,保证充填的顺利进行。在NX6.0中加载浇口套如图5-2所示。装配结构如图5-3。定位圈是安装模具时做定位用的,前节查资料得 AT-80-B型螺杆式注塑机的定位圈直径为,一般定位圈高出定模座板。定位圈安装后高出模具表面10mm,主流道高度11.06mm,ABS材料大角度脱模斜度,所以流道斜度为3夹角6,主流道高度尺寸10mm,大大缩短流程,同时模架带有推料板,便于自动脱出浇注系统凝料。对照注塑机的喷嘴球面半径为Sr10,满足设计要求SR大于Sr 12的要求。由于浇口套SR19属于注射模具的通用件,所以设计者应尽量采用推荐尺寸的浇口套。 图5-2 加载浇口套 图5-3定位圈一体型的浇口套装配结构 主流道内壁的表面粗糙度应在Ra0.8m以下,抛光时沿轴向进行,保证主流道凝料顺利脱出;为了便于安装,可将浇口套的长度设计得比模板厚度短0.02mm;同时为了熔料顺利进入分流道,在主流道出料端设计的圆弧过渡;浇口套外圆盘轴肩转角半径R宜大一些,取,以免淬火开裂和应力集中。 5.3分流道、浇口与冷料穴的设计分流道是主流道至浇口之间的一段过渡通道。由于分流道往往是浇注系统中最长的部分,所以如何减小分流道的流程和流动阻力,对塑件的成型质量和模具劳动生产率的提高至关重要。对分流道的主要要求:【2】1) 尽量少的将浇注系统内的空气和熔体前端冷料带入型腔,以提高成型质量;2) 分流道的对熔体的阻力要小,体积流量要大,以减小熔体经过分流道时的压力与温度损失;3) 分流道的凝固时间应该稍后于型腔内熔体的凝固时间,以利于补缩;4) 保证熔体迅速而均衡地进入每个型腔或同一型腔的每个角落;5) 分流道的长度尽量短,容积尽量小;6) 形状和尺寸便于加工以及刀具选择;7) 上一级流道比下一级分流道大1020%;由于分流道的设计很大程度受到浇口位置、型腔布置、塑料流道特性、塑件结构以及工艺参数的影响。这里综合根据点浇口、平衡布局及型腔布置情况进行三板模分流道设计。三板模分流道分成横向和纵向分流道两部分。参见图5-1,由于设计各腔两个点浇口进料来保证顺利充填,绕过了中间填充,可避免从中心孔单侧进料引起的熔接不良痕迹。如图5-5所示。图5-5双点浇口平衡浇注横向分流道与塑件之间的尺寸保证型腔壁强度有关,一级分流道总长设计为137+6=143,其中包括两端的9mm长冷料穴;二级分流道长度16+5.5+3=24.5,其中含末端冷料穴8.5长度;三级分流道长度为30+2(3+3)=42,其中含两末端冷料穴长度6,为满足上述设计要求1),在主流道末端也设计了直径为9深度为8的冷料穴如图5-5所示。 图5-5主流道冷料穴 图5-6纵向流道嵌套纵向流道选用截面圆形的分流道浇口嵌套标准件,省掉浇口流道加工制造时间。安装在定模板和定模镶件内,与开模方向一致。加载流道嵌套元件的截面如图5-6所示。纵向流道尺寸设计从浇口尺寸起,设计浇口直径为1mm,拔模斜度3。高度尺寸由模板定,设计如图5-7所示。材质同主流道浇口套。 图5-7纵向流道嵌套尺寸 图5.8 流道截面尺寸设计为满足要求2),分流道的截面形状选用比表面积较小的U型截面,在一块模板上使用U型刀铣削加工容易实现,能有效减少热量损失和阻力损失,最快速度充填型腔。为满足要求3)应保证分流道足够大的截面尺寸,但还应注意过大的截面会引起深长周期加长。分流道截面尺寸参考经验数据取值,查经验曲线和经验表格得ABS的分流道直径为6。U型截面分流道的宽度b可在内选取,半径,深度,斜度。据此,该模具的分流道设计如图5-8所示。为满足要求7)需要设计各级分流道的截面尺寸逐级减小,但为了简化制造,在一般精度的情况下,可以将二级和三级分流道截面设计成相同的尺寸,但宽度由6减少到5,最后的垂直分流道直径由分流道宽度为大端起始直径,拔模斜度大于3,确保凝料便于脱出。浇口开设的位置对塑件的成型性能及成型质量影响都很大,因此,合理选择浇口的开设位置是提高塑件质量的一个重要设计环节。另外,浇口位置的不同还会影响模具的结构。选择浇口位置时,需要根据塑件的结构与工艺特征和成型质量要求,并分析塑料原材料的工艺特性与塑料熔体在模内的流动状态、成型的工艺条件、综合进行考虑。使用Mpa8.0对塑件进行浇口分析,分析结果推荐的浇口位置如图5-9所示。据此,设计双点浇口进料,最大限度的缩短了流动距离,并有效避免了塑件中心孔单浇口的熔接痕缺陷,提高了塑件的熔接强度。为避免点浇口断开塑件时引起塑件表面的痕迹凸出于内表面,降低浇口应力,避免流动喷射,造成流动花纹,在塑件上浇口位置处设计两个眼点,如图5-10所示。两眼点位置处于塑件中心孔两侧之间间距30。 图5-10 浇位眼点结构 图5-11 凝料拉料杆装配与细节为确保凝料顺利脱模,在定模座板上安装拉料杆,对垂直分流道凝料进行反锥度强制脱料,开模时凝料与塑件断开留在定模上。5.4 本章小结本章主要设计了点浇口形式的模具浇注系统。包括主流道和定位圈的设计、分流道的设计、浇口以及冷料穴的设计,选择了浇口套与流道嵌套标准件作为模具元件,对塑件开模过程初步设计。六 模具结构设计6.1 型腔布置与模具总体结构对于一模多腔的模具型腔布置,在保证浇注系统分流道的流程短、模具结构紧凑、模具能正常工作的前提下,尽可能使模具型腔对称、均衡、取件方便。本模具采用一模两腔,型腔平衡布局。布局尺寸以塑件中心孔为基准,考虑分型面投影面积中心保持与主流道重合,布局尺寸如图6-1所示。布局尺寸20、125。图6-1 排位图综合塑件结构与浇注系统设计,模具总体结构依据三板式结构进行设计,选用简化细水口的GB/T12555-2006带有脱料板DC型模架,便于设计自动脱出凝料机构,提高生产效率。6.2 成型零件的结构确定成型零件直接与高温高压的塑料接触,它的质量直接影响塑件的质量。该塑件的材料为ABS塑料,需要较大的脱模斜度,对表面粗糙度较高,精度要求一般,结合布局尺寸(长宽比较大),要求成型零件有足够的强度、刚度、硬度和耐磨性,良好的表面光洁度,应选用优质模具钢制作,还应进行热处理以使其具备45HRC以上的硬度。查资料7,选择预硬钢3Cr2Mo作为型腔镶块、主型芯材质,预硬硬度为3545HRC,便于加工制造,成型后不必热处理硬度便可满足使用;斜顶零件在推出过程承受较大的扭矩,在工作过程中承受运动磨损,选用H13,使得摩擦副的材质不同,避免发热融合,需要氮化处理达到表面硬度4852HRC;其余形状简单的小型芯选用优质碳结钢T10A,满足较高的淬火硬度5055HRC。6.2.1 凹模(型腔)设计凹模是成型塑件外表面的主要零件,按结构不同可分为整体式和组合式两种结构形式。由于整体式型腔不利于节约贵重的模具钢材,而且不利于热处理成本降低,故设计采用组合式凹模,现代模具设计理念,最大限度使用标准模架缩短制造周期,选用组合式结构,设计模仁镶块是当前模具设计的主流。微型吸尘器底板塑件外形带有27个细小的盲孔,以及凹坑凸字,所以机构设计时应考虑这些易损部位采用组合镶拼的凹模镶块,设计小型芯和文字镶块。组合的镶块整体嵌入定模扳。组合式凹模装配结构有通孔式、通孔台肩式和盲孔式。由于本设计产品塑件高度尺寸不大,排除斜顶部位,塑件高度为12,所以采用盲孔式装配,但应该注意为了拆装方便,在模板上设计卸除镶块的顶出孔。结构如图6-2所示,凹模镶块装配高出定模扳模面0.5mm,用于保证合模面生产过程贴合。图6-2 组合式凹模6.2.2.凸模(型芯)设计成型塑件内表面的零件称凸模,同样按结构型芯可分为整体式和组合式两种。凸模部分结构设计也应采用组合式,可节省贵重模具钢。这样动定模镶块的组合图见图6-3动定模镶块组合图。图中由于塑件内部三段之中间部分存在狭窄立壁(见图6-3椭圆部位)难以加工,为简化模具制造工艺,设计一个主型芯配入动模镶块;同样为解决中心孔侧壁的加工,设计一个圆柱型芯配入主型芯。成型塑件内壁的整体组合镶块安装在动模板上,结构同图6-2。图6-3 动定模镶块组合图6.2.3.镶块外形尺寸与模架规格塑件结构上两端存在的侧向夹料,需要设计侧向分型机构。由于夹料分别只有0.5mm、1mm,侧抽距离很短就可推出塑件,夹料宽度分别为10.6和12,所以采用最适合于短距离局部侧抽的斜顶结构来解决侧向抽芯问题。参见图6-3。根据塑件外形尺寸,参考资料【2】,保证镶块的强度刚度,在塑件布局外围单侧增加2535,考虑侧抽结构设计需要,采用单边增大30,圆整尺寸为280175(实际单边约33),所以侧壁强度刚度依据经验能满足设计要求。镶块的高度设计结合型腔高度尺寸,考虑冷却水道排布,设计定模镶块高度45,动模镶块高度50。由此选用镶块尺寸分别为28017545,28017550。模架外形尺寸大小,根据模仁镶块的尺寸,X方向单边+50,Y方向单边+50,取380275,但需要设计侧向抽芯的方向上瘾至少加大尺寸单边25,所以尺寸修正至380325;最终靠模架标准选用规格400330的。模架A板和B板厚度依据资料【2】经验,A板高度一般内模厚度加2025,B板是内模的2倍(大模具再加上1015)。考虑冷却水排布,这样初步选定A板高度90,B板高度50;按照斜顶设计常用角度58,侧抽距离取4,设计斜顶杆。在确定斜顶角度的基础上计算推出距离。考虑布局顶杆与斜顶座之间的设计空间,设斜顶角度6,则需要的顶出距离L=4/tg6=38.05,在NX6.0 环境加载模架取C值为90,这时模架可推出距离为90-20-25=45,设计垃圾钉高度5,则剩余高度为40,能够满足推出需要。因此最终确定选用模架为模架 DCI 3340-9010090 GB/T12555-2006 。小于5050的模架大部分通常用工字型的。整体模仁装配注意分模面的1mm间隙;EGguide(是否需要推出导柱)EJB_OPEN-5表示垃圾钉。6.3 NX6.0分型设计与模架初步加载打开NX6.0,按照收缩率0.5%初始化加载模型,设置模具坐标系,加载工件使用MODWIZARD工具设计分型面如图6-4所示。 图6-4 NX分型面 图6-5 分模爆炸图完成的分模爆炸图如图6-5所示。调用标准模架如图6-6所示,模架 DCI 3340-9010090 GB/T12555-2006。调用时注意EJB_OPEN设置为-5,FIX_OPEN与MOVE_OPEN均设置0.5,来保证模仁分型面密合,设置垃圾钉便于顶杆、斜顶等的装调。图6-6初步加载模架草绘拉伸挖出AB板的模仁避空,避空深度应比模仁镶块高度低0.5,保证镶块装配后高出模板0.5。为了提高整体强度,应尽量避免开框内出现尖角。增加圆角对增强侧壁刚度有较明显的帮助,可另外也可减少应力集中,防止尖角处开裂,延长模具使用寿命开框四角倒圆角,注意倒圆角值是规定的,一般是r8、R13R16/R20/R252几种。这里R13。需要说明的是:内模镶件宽度小于或等于100mm的模具,外侧抽芯时滑块靠近开框的角部,或以铍铜为内模镶件的模具,为保证定位稳定可靠,内模镶件通常不倒角。但即使镶件四个角是直角,开框的四个角也不能做成直角,而应该钻孔壁空,见图6-7。图6-7 开框圆角由上所述,开框的四个角为壁空角,。6.4 导向定位机构设计在注塑模具上,所有运动的零件都必须得到准确的导向和定位。原因如下。 模具要反复开、合。注塑模在生产过程中,活动零件较多,每次开合模时都要有精确的导向和定位,以保证成型零件每次合模后配合精度,最终保证制品尺寸精度的稳定性和延续性。 模具要承受高压。模具在生产过程中,受到强大的锁模压力和熔体胀型力的作用,没有良好的导向定位机构则无法保证其强度和刚度。 模具要承受高温。在生产过程中,模具的温度会有较大的升高,温度升高自然会有热胀冷缩带来的变形,需要导向定位机构保证成型零件在温度升高仍能保证其相对位置的精度。 模具是一种精度要求高的生产工具,为保证模具的装配精度,必须有良好的导向定位机构。 模具寿命要求高。模具是一种批量生产的工具,其寿命通常为数十万、数百万甚至数千万,为保证模具的长寿命要求,必须有良好的导向定位机构。因此,定位导向机构对于一副模具来说是非常重要的。6.4.1 A、B板之间的导向机构为保证动定模工作过程正确合模,采用带肩直导柱导向结构。简化细水口模架上仅有定模侧的长导柱,需要满足三板模开模的全部行程中的导向任务,正确设计导柱的长度是极为重要的。模具的工作过程是由尼龙开闭器保证开模过程首先断开浇口打开取凝料的A分型面,随开模过程继续进行,打开取塑件的B分型面,最后由于定距螺钉的作用打开从定模座板上脱出主流道凝料的C分型面。工作分型面示意图如图6-8所示。根据塑件总高度+推出距离+(510) 安全值为最小值,设计实际的B分型距离为45;根据垂直分流道与主流道长度设计之和加510 安全值为最小值约90,设计实际的A分型距离为110;根据主流道长度设计C分型面开模距离20。开模后A板应该由定模侧的导柱承受起运动导向与重力,B分模距离与导柱长度无关,所以导柱总长度由A、C分型距离之和加上A板、S板、T板厚度再加上10mm左右的安全值,并可在导柱末端旋上限位螺钉避免A板因惯性掉落。L=110+20+(45+30+90)+10=305 mm, 模具合模总高度为386mm,能够满足导柱的安装要求。标注模架导柱直径为D30 ,注意各段配合导套的安装,为导柱工作灵活可靠,应在导柱上分段开设油槽。图6-8 模具工作分型面设计 在多分型面注射模中, 需要通过一定的机构使模具开模时按一定的顺序和距离分开, 从而依次完成开模动作, 把这种机构称为定距顺序分型机构。定距顺序分型机构的结构形式很多, 在资料【4】中主要介绍了弹簧螺钉式、导柱式、摆钩式、滑板式等形式的定距顺序分型机构。但在注射模设计和制造的实际过程中, 摩擦式定距顺序分型机构却应用较多。胶套式定距顺序分型机构是摩擦式定距顺序分型机构中最常用的形式。这种机构也简称开闭器或拉模器, 是一种简单、方便、实用的方法, 特别适合于中、小型注射模。如图6-9所示, 开闭器主要由胶套3、调节螺钉4和定距拉杆1 组成。靠调节螺钉的锥度调整, 使模板与胶套间产生摩擦力, 从而具有缓冲模板开闭的作用。图6-9 开闭器的工作原理6.4.2 内模镶件之间的导向机构由于动定模合模后成型壳体内部的侧壁厚度为1.5mm,带肩直导柱不能满足成型均匀侧壁厚度的要求,需要设计精密定位结构。因此在动模和定模镶块上设计锥面定位的虎口结构。镶块虎口设计如图6-10所示。尺寸为151510,虎口侧面拔模斜度 10度。图6-10精密合模的虎口结构6.4.3 推杆板导柱的设计推出导柱主要作用是承受推杆板的重量和推杆在推出过程中所承受的扭力,对推杆固定板和推杆板起支撑定位导向作用。推杆板导柱的一端顶住支承板上,另一端固定在动模座板上,模架的中的推板导柱装配结构如图6-11所示,不能够对B板起支撑作用,必须设置支承柱,改善B板受力状况,抵抗B板的变形,同时保护机床安装面,如图6-12所示。为此模具设计了三根支承柱,直径为D30。 图6-11推板导向机构 图6-12推出机构支承柱6.5 推出机构设计根据塑件的形状特点,推出机构常用推件板推出或顶杆推出。其中推件板推出结构可靠、顶出力均匀,不影响塑件的外观质量,但制造困难,成本高;推杆推出结构简单,推出平稳可靠,虽然推出时会在塑件内部型腔上留下顶出痕迹,但不影响塑件外观,所以采用推杆推出机构。根据塑件结构特点,分析塑件顶出过程阻力较大的部位设置顶杆,对于壳体件,还应注意顶出位置由足够的强度,选用较大直径顶杆有利于降低局部压强,避免顶坏塑件。这里6顶杆,每个塑件6根推杆共12根,均衡分布在塑件的中心对称轴的两侧,顶杆布局尺寸如图6-13所示。 图6-13顶杆布局尺寸 图6-14 顶杆加长避免粘斜顶由于模具带有斜顶结构,为解决塑件在推出时单向粘在斜顶上的情况,采取将顶杆长度加长0.050.1mm,塑件上将产生相同深度的痕迹,留在内壁,不会影响塑件的外观与使用。见图6-14。6.6 斜顶侧抽机构的结构当成型带有内凹或内凸结构的塑件时,适用简单推出方式比较困难,这时需要设计专门的外侧抽芯机构。常见的侧抽机构主要有斜滑块侧抽机构、弯销侧抽芯机构、斜顶杆侧抽机构、弹簧侧抽机构、液压侧抽机构及齿轮齿条侧抽机构。由前面分析,本设计中由于塑件比较小而且外部侧凸结构简单,塑件的侧凹较浅,所需的抽芯距不大,采用斜顶杆机构进行侧向分型与抽芯。其特点是利用推出机构的推 (A) (B) (C)图6-13 斜顶机构及斜顶零件示意图力驱动斜顶杆在导向块内斜向运动,在塑件被推出脱模的同时完成侧向分型与抽芯动作。图6-13(A) 头部 “7”字型的斜顶杆及其装配示意图,斜顶杆安装在斜顶座上。斜顶座依靠自身的台阶压装在推杆板和推板之间固定。使用螺钉连接将导线快固定于B板。设计“7”字型的斜顶通常有两个原因,第一是避免水平飞边的产生,第二是使得斜顶的尾端位置外移,避免斜顶座位置与顶杆位置干涉,保证设计空间。斜顶杆的材质为H13,淬火后硬度4852HRC避免与导向块以及型腔镶块采用相同材料,不会产生在在不同零件相对运动产生发热粘合,保证运动灵活。导向块材质选用耐磨材料DF2,淬火硬度5256HRC,而镶块材料为3Cr2Mo,为不需要热处理的预硬钢,硬度小于45HRC。型芯上一段导滑斜孔必须有足够的配合长度,配合采用H7/F8。在B板上设计间隙0.5,由导向块支撑导滑,保持运动灵活不卡。开模后,注射机推顶装置通过推出板使斜滑块向前运动, 由于镶块导向孔和斜滑块导向块的共同导向作用,斜滑块同时向模具内侧移动,从而在推件板推出塑件的同时完成内抽芯动作。斜滑块靠模具推出机构的复位杆复位。同样应该注意,斜顶杆尾端与斜顶座之间产生相对滑动,所以斜顶座材料也选用耐磨材料DF2,淬火硬度5256HRC。 使用MOLDWIZARD加载舍设计斜顶结果如图6-13(B)所示。斜顶杆尾端结构见图6-13(C)。6.7 本章小结本章主要介绍了微型吸尘器底板模具中一些主要机构的设计要点,如抽芯机构、推出机构以及导向定位机构等设计的要点与工作原理。七主要零部件的设计计算7.1成型零件的成型尺寸塑件成型尺寸的计算方法有国标计算法和简化计算法两种。前者计算方法适合于二维设计计算。而采用三维设计则在造型时采用中间值造型,使得塑件尺寸处于中间位置,运用简化计算法进行计算和标注,更加符合软件设计的特点。公式为:该塑件的成型零件尺寸均按简化计算法计算,查有关手册得ABS平均收缩率S=0.5%,根据塑件尺寸公差数值(参见2.3.3) ,模具制造公差取,主要成型零件尺寸计算结果见表7-1。表7-1 成型零件尺寸类别模具零件名称塑件尺寸工作尺寸型腔计算定模镶件R113.592.43斜顶型芯计算主型芯动模镶件圆型芯小型芯7.2模具型腔壁厚的核算模腔在高温高压、冷却的作用下承受不均匀的热交变和压力交变应力,塑料熔体在充填过程中,型腔所承受的压力逐渐达到最大值,然后随着塑件熔体的冷却,压力逐渐降低,塑料完全固化后型腔内的压力降低到接近于常压。在这一过程中,模具型腔的各承压面必须有足够的强度和刚度。在整副模具中最危险的承压零件主要有型腔、凸模托板。当内应力超过材料的许用应力时,模具零件因强度不足而破裂,这两种情况主要发生在型腔侧壁圆角处;若刚度不足也会导致零件发生过大的弹性变形而导致溢料、影响塑件尺寸和精度、脱模困难,变形主要会发生在型腔侧壁和凸模托板承力中心【5】。所以对所设计完成的模具必须进行有关的强度校核。ABS的型腔压力一般小于注射压力的70%,按照注射压力70Mpa计算,型腔压力取值50Mpa是可行的。本模具采用的是整体组合的凹模嵌入模板A板,因此可用整体式矩形型腔壁厚计算公式来确定型腔侧壁厚度S和型腔底板厚度T,如图7-1所示。图7-1 整体式型腔布局7.2.1侧壁厚度S的计算按刚度计算:侧壁变形量与壁厚 P型腔内最大熔体压力,此处取50MPa; h型腔深度,h=10mm; E模具钢的弹性模量,一般中碳钢E=2.1105MPa,预硬化塑料模具钢E=2.2105MPa; f模具刚度计算许用变形量,查机械零件设计手册得f=0.062mm,查ABS塑料的不发生溢料的允许变形值【1】为f=0.05mm;不影响脱模的允许变形值为小于tS为3.50.005=0.0175mm,ABS收缩率比较小,因此允许变形量以不妨碍脱模的允许值为准,即取f=0.175mm。代入计算侧壁厚度 ,得到设计的最小要求值。 按强度
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