开关盒塑料注塑模具设计【一模四腔】
开关盒塑料注塑模具设计【一模四腔】,一模四腔,开关,塑料,注塑,模具设计
毕业设计书课题名称: 姓 名 学 号 班 级 专 业 院 系 指导教师 目录摘要III1塑件的工艺分析11.1 材料性能11.2 结构工艺性分析11.3 ABS成型条件12 成型设备的选择12.1 计算塑件的体积12.2 注塑机的初步选择23 分型面的选择和浇注系统33.1 型腔数量与排列方式33.2 分型面的选择与浇注系统43.2.1 分型面及其选择43.2.2 浇注系统的设计53.2.3 主流道的设计53.2.4 分流道的设计53.2.5 浇口的设计63.2.6 冷料穴和拉料杆的设计63.2.7 排气系统的设计64成型零部件的设计74.1 凸凹模的结构设计74.2 成型零部件工作尺寸的计算74.3 成型零部件的强度和刚度计算95 结构零部件设计105.1 支撑零部件的设计105.2 合模导向机构设计106.1 推出机构的结构组成116.2 推出机构的设计要求116.3 确定推出机构的类型116.4 推出机构的导向与复位127.1 抽芯距的确定127.2 斜导柱侧向分型与抽芯机构137.2.1 斜导柱的设计137.2.2 侧滑块的设计137.2.3 导滑槽设计137.2.4 楔紧块的设计147.2.5 侧滑块定位装置的设计148 温度调节系统的设计148.1 温度对模具影响148.2 冷却系统的结构149 模具整体设计159.1 标准模架的设计159.2 模具厚度校核15总结17致谢23参 考 文 献24摘要 本设计是开关盒的注射成型设计,主要是通过对塑件的分析,设计合理的型芯、型腔以及模架,然后整个结构能够满足模具生产要求的一个设计。本装置主要包括模具的浇注系统的设计、成型零部件的设计、结构零部件的设计以及推出机构的设计。因为所要设计的开关外壳在侧面是有孔的,所以要增加一个侧抽芯的机构。要保证塑件的质量和技术要求,要对温度调节系统进行设计。因为开关外壳的表面要求光滑,不能出现痕迹,所以脚铐的形式选择为潜伏式浇口,由于塑件本身的体积比较小,所以设计成一模四腔的机构,可以提高产品的经济性能,侧抽芯采用斜导柱与滑块的方法,可以有效的进行操作。通过各个机构的配合,来完成对整个塑件的加工。关键词:开关盒 注塑模 设计1塑件的工艺分析1.1 材料性能 开关盒的所用材料是ABS,ABS是丙烯腈、丁二烯和乙烯的三元共聚物,ABS树脂是目前产量最大、应用最广泛的聚合物。密度为,抗拉强度,抗弯强度,收缩率为。它将PS、SAN、BS的各种性能有效的统一起来,兼具韧、硬、刚相均衡的优良力学性能。有较好的冲击强度、尺寸稳定性、电性能、耐磨性、抗化学药品性,成型加工和机械加工较好。1.2 结构工艺性分析 该塑件尺寸偏小,整体结构较简单.多数都为曲面特征。 1.3 ABS成型条件 注射机类型:柱塞式、螺杆式均可 预热 : 料筒温度 :前段 中端 后端 喷嘴温度 : 模具温度 : 注射压力 : 成型时间 :注射: 高压: 冷却: 总周期:2 成型设备的选择2.1 计算塑件的体积 经过Pro/E对塑件的分析,可以得到件=4409.91。 浇注系统凝料的体积初步计算: 总=件(1+0.5)=6613.375。 浇注系统的凝料在设计之前是不确定值,但是可以根据经验按照塑件体积的倍来计算。2.2 注塑机的初步选择 塑件成型所需的注射总量应小于所选注射剂的容量,一般件33067.8其中注表示注射机的注射容量。 所以注射机的理论注射量要大于33.076,查模具设计与制造简明手册选择理论注射量为60的注射机,型号为。注射机的参数:注射机的理论注射量:60注射压力:180锁模力:400移模行程:250最小摸厚:80最大模厚:250喷嘴球半径:10喷嘴口孔径: 3顶出直径:下面校核注射机的参数:注射量:注,符合条件注射压力校核:注,塑件的注射压力在,符合条件锁模力校核: 腔式中 注射机的额定锁模力, 腔注射时所需要的型腔压力, 塑件与浇注系统在分型面上的投影面积, 通过Pro/E分析可知投影面积为=1745.604,400 腔 腔,符合条件模具厚度:所设计的模具厚度为,小于模具的最大厚度该注射机均满足与设计的要求。3 分型面的选择和浇注系统3.1 型腔数量与排列方式3.1.1 按注射机的最大注射量确定型腔的数目 式中- 型腔的数目; - 注射机最大的注射量的利用系数,一般取0.8; - 注射机的最大注射量, - 浇注系统凝料量, - 单个塑件的体积或质量,得到 按照塑件的精度要求,根据产品的生产效率和产品的技术经济要求,型腔不宜过多,通常不超过4个,因为多型腔难以使型腔的成型条件条件一致。所以取。3.1.2 塑件在模具中的位置图3-1 模具中的位置型腔在模具中的排布保证压力均等,使塑料熔体能同时均匀地充填每一个型腔。考虑各方面因素,选择第二个塑件在模具中的位置。3.2 分型面的选择与浇注系统3.2.1 分型面及其选择 分型面对模具的结构形式有着重要的影响,不仅直接关系到模具结构的复杂程度,也关系到塑件的成型质量。 根据对塑件的结构分析,分型面选在塑件最大尺寸处,这样就利于模具的加工以及塑件的顺利脱模,简图如下: 图 3-2 分型面3.2.2 浇注系统的设计 浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。3.2.3 主流道的设计 主流道大部分位于模具中心塑料熔体的的入口处,它的形状为圆锥形,以便于熔体的流动和主流道凝料的顺利拔出。由于主流道与塑料以及注射机喷嘴的接触的次数比较多,所以部分常采用可拆卸更换的浇口套。如下图 图3-3 浇口套 为了使凝料顺利拔出,主流道的小端直径D应稍大于注射机喷嘴直径d,通常为D=d+(0.51)mm主流道入口的球面半径R2也应大于注射机球头半径R1,通常为R2=R1+(12)mm经计算:D=4mm R2=12mm主流道内壁的表面粗糙度应在Ra0.8以下,浇口套常用T8A或T10A钢材制作,经过淬火洛氏硬度为5055HRC。3.2.4 分流道的设计 分流道的作用是改变熔体的流向,使其均匀地分配到各个型腔,设计时要注意减少流动过程中的热量损失与压力损失。常用的分流道有以下几种形式: 图3-4 截面形状截面的形状应尽量使其比表面积小,从而减少热量的损失,在上图的截面中圆形流道截面的比表面积最小,所以选用圆形截面的流道。对于大部分塑料,分流道截面直径常取5 6mm。由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却,只有内部的熔体流动状态比较理想,因此分流道表面粗糙度值不要太低,一般Ra取1.6左右。3.2.5 浇口的设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道。它是浇注系统的主要部位。浇口的理想尺寸往往很难准确的把握,在实际中浇口往往先取较小的尺寸,以便在以后试模时逐步加以修正。根据塑件的结构,浇口的形式选择为潜伏式浇口,这类浇口的分流道位于模具的分型面上,而浇口却斜向开设在模具的隐秘处,塑件的外表面不受损伤,保证了塑件的表面质量与美观效果。3.2.6 冷料穴和拉料杆的设计冷料穴的作用是放置浇注系统中先注入的塑料,防止这些冷料注入型腔从而影响了熔体的充填速度和塑件的质量。冷料穴的长度通常为流道直径d的1.5-2倍。下面是模具拉杆的简图: 图3-4 拉料杆 采用Z字型拉料杆,公称直径.3.2.7 排气系统的设计为了保证塑料熔体顺利的充满型腔,必须将浇注系统和型腔内的空气顺利的排出模外,如果气体不能顺利的排出模外,塑件就会出现质量问题。对于简单型腔的小型模具,可以利于推杆、活动镶件以及型芯端部与模板的配合间隙进行排气。4成型零部件的设计 构成模具型腔的所有零部件称为成型零部件。成型零件不仅要求有正确的几何形状、较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度值,而且还要有合理的结构和较高的强度、刚度及较好的耐磨性。4.1 凸凹模的结构设计 为了节约材料和有利于热处理,型芯、型腔都采用整体镶块式结构,型芯型腔均采用螺钉来进行固定.4.2 成型零部件工作尺寸的计算 型腔和型芯的径向尺寸计算: 本产品使用ABS材料,是大批量生产的小型零件,此产品采用5级精度,属于低精度制品,查表可知ABS材料的收缩率为0.003-0.007之间,所以塑料的平均收缩率=0.0045。具体计算如下:型腔径向尺寸计算:式中 Lm- 模具型腔径向基本尺寸; LS- 塑件外表面的径向基本尺寸; -模具成型零件的制造误差,取/3;系数x在塑件精度较低时取0.5,当塑件尺寸较小、精度较高时一般取0.76。对于该塑件设计时要求x为0.5。型芯径向尺寸计算:式中 -模具型芯径向基本尺寸; -塑件内表面的径向基本尺寸; -模具成型零件的制造误差,取/3;型腔深度和型芯高度尺寸计算:式中 -模具型腔深度基本尺寸; -塑件凸起部分高度基本尺寸; -模具成型零件的制造误差,取/3;式中 -模具型芯高度基本尺寸; -塑件孔或凹槽深度尺寸 -模具成型零件的制造误差,取/3;因为塑件的精度取五级精度,根据塑料之间的公差数值表,塑件的基本尺寸所对应的尺寸公差如下:表4-1 基本尺寸对应的偏差 基本尺寸 公差 基本尺寸 公差 0.200.340.270.410.50型腔:宽度方向82.8;=0.0045 长度方向91.25;型芯:宽度方向=82.8; 长度方向91.25;型腔深度:=11;型芯高度:=7.75;型芯的表面粗糙度要求不需要那么高,一般取1.6,型腔的表面粗糙度将决定产品的外观,因此要求较高,一般取0.8。4.3 成型零部件的强度和刚度计算 塑料模具是在一定温度和一定压力下工作的,模具型腔受到的塑料熔体压力的作用,必须具有足够的刚度和强度。如果型腔侧壁和底板的厚度过小,就可能因强度不够而产生塑件的版型甚至破坏。对于小型腔来说,强度不足为主要矛盾,计算型腔壁厚应以满足强度条件为准。壁厚的强度计算条件是型腔在各种受力形势下受到的最大压力值不得超过模具材料的许用应力,即。所以计算公式如下:型腔底板的厚度: 式中 -型腔内熔体的压力,一般取 -型腔侧壁边长 -型腔宽度 -凹模宽度 材料的许用应力,一般取计算得=,当塑件比较小且型腔比较浅时,一般取26左右。型腔壁厚尺寸:表4-2 型腔壁厚尺寸型腔内壁短边型腔壁厚4026 根据塑件的短边尺寸可得壁厚为25左右5 结构零部件设计5.1 支撑零部件的设计 固定板:固定板在模具中起到安装与固定成型零件、合模导向机构以及推出脱模机构等零部件的作用。为了保证固定零件的稳定性,要求要有足够的厚度和刚度以及强度,材料一般采用碳素结构钢。垫块:垫块的作用是在动模支撑板与动模座板之间形成推出机构所需的动作空间。一般用中碳钢制造。5.2 合模导向机构设计 定位作用:装配过程中避免动定模的错位,模具闭合后保证型腔形状与尺寸精度 导向作用:动定模接触时,首先导向零件相互接触,引导动定模正确闭合承受一定的侧向压力 导柱导向机构是比较常用的一种形式,其主要零件是导柱和导套。根据塑件的结构和精度要求,选择导柱的形式为带头导柱,其结构简单,加工方便。 图5-1 导柱 导柱的端面一般制成半球形的部分,为了使导柱能顺利的起到导向作用。导柱的长度必须比凸模端面高出6-8mm。避免导柱未导准方向而型芯先进入型腔与其可能相碰而损坏。导柱表面要有较好的耐磨性,芯部坚韧。所以多采用低碳钢经渗碳淬火处理。导柱固定部分与模板之间一般采用H7/m5或H7/k5的过渡配合。 在型芯、型腔固定板上加工导柱导套时应将两块板合在一起加工,以保证孔的同心度。6 推出机构设计6.1 推出机构的结构组成 推出机构一般由推出机构、复位和导向等三大原件组成。6.2 推出机构的设计要求 推出机构设计时应尽量使塑件留于动模一侧 塑件在推出过程中不发生变形和损坏 不损坏塑件的外观质量 合模时应使推出机构正确复位 推出机构应动作可靠6.3 确定推出机构的类型 推出机构要求是使塑件在推出过程中不受损坏,本模具采用一次推出机构。 推杆的数量及结构:此塑件结构简单,采用A型推杆,尾部采用台肩固定。根据推杆布置的许可空间,塑件共采用12根推杆,其直径为。图6-1 推杆推杆的固定与配合: 下图所示的推杆固定形式是最为常用的,在推杆固定板上制有台阶孔,将推杆装入其中。这种形式强度高,不易变形。 图 6-2 推杆的固定推杆固定部分的配合如上图所示,一般直径为d的推杆,在推杆固定板上的孔应为d+1mm,推杆台阶部分的直径常为d+5mm,推杆固定板上的台阶孔为d+6mm。推杆工作部分与模板或型芯上推杆孔的配合常采用H6/f7-H6/f8的间隙配合,推杆的材料常用碳素工具钢或66Mn弹簧钢等,热处理要求硬度为45-50HRC。6.4 推出机构的导向与复位 使推出机构复位最简单、最常用的方法是在推杆固定板上同时安装上复位杆,复位杆为圆形截面,一般每副模具都设置4根复位杆,对称分布在推杆固定板上。还可以借助弹簧的弹力使推出机构复位。7 侧向分型与抽芯机构 分析塑件在侧壁上有孔,不能直接由推杆等推出机构推出模具,所以制成可侧向移动的活动型芯,以便在塑件脱模推出之前,先将侧向成型零件抽出,然后再把塑件从模内推出。抽芯结构为斜导柱,固定在定模座板上。7.1 抽芯距的确定 侧向抽芯距一般比塑件上侧孔的深度大2-4mm,用公式表示为:式中 为抽芯距,mm; 为塑件侧孔的深度,mm;塑件侧孔深度为4mm,所以抽芯距=6mm。7.2 斜导柱侧向分型与抽芯机构7.2.1 斜导柱的设计 塑件侧型芯滑块抽芯方向与开合模方向是垂直的,通过受力分析与理论计算可知,斜导柱的倾角取,最常用的是。考虑到抽芯距不是很大,这里取=。考虑到抽芯力和倾斜角不大,这里工作部分的直径初步设为10mm。 斜导柱工作部分长度:式中 为斜导柱总长度 为斜导柱固定部分大端的直径 为斜导柱固定板厚度= =,计算=。7.2.2 侧滑块的设计 侧滑块是斜导柱侧向分型与抽芯机构中的一个重要零部件,使用最广泛的是T形滑块,T形设计在滑块的底部,用于较薄的滑块,侧型芯的中心与T形导滑面较近,抽芯时滑块的稳定性较好。 图 7-1 侧滑块7.2.3 导滑槽设计 斜导柱侧向抽芯机构工作时,侧滑块是在导滑槽内按一定的精度和沿一定的方向往复移动的零件。根据零件的结构和侧滑块,导滑槽设计成整体式形槽,结构紧凑。为了让侧滑块在导滑槽内移动灵活,不被卡死,导滑槽和侧滑块要求保持一定的配合长度。滑块与导滑槽之间的导滑部分采用的间隙配合。7.2.4 楔紧块的设计 为了保证侧滑块的位置和塑件的尺寸精度,合模注射时,必须要设置锁紧装置锁紧侧滑块,常用的装置为楔紧块。在设计楔紧块时,楔紧块的斜角应大于斜导柱的倾斜角,否则开模时,楔紧块会影响侧抽芯动作的运行。当侧滑块抽芯方向垂直于合模方向时,。7.2.5 侧滑块定位装置的设计 侧滑块与斜导柱分别工作在模具动定模两侧的侧抽芯机构,开模抽芯后,侧滑块必须留在刚脱离的斜导柱的位置上,以便合模时斜导柱准确的插入侧滑块的斜导孔中,因此要设计侧滑块的定位装置,以保证侧滑块脱离后可以可靠地停留在正确的位置上。本设计中采用限位销来进行限位。8 温度调节系统的设计8.1 温度对模具影响 注射模具的温度对塑件熔体的充模流动、固化定型、生产效率、塑件的形状与尺寸精度都有重要的影响。注射模具中设置温度调节系统的目的,是通过控制模具温度,使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产力。ABS属于中等粘性材料,温度过高容易分解,所以,成型的时候要控制模具温度在,冷却水采用常温进行冷却。 需要注意的是,无论多大的模具,水孔的直径不能大于14mm,否则冷却水难以成为湍流状态,以致降低热交换率,一般水孔直径根据塑件平均壁厚来决定。平均壁厚为时,水孔直径取,平均壁厚时,水孔直径取,平均壁厚为时,水孔直径取。在型腔与水管的配合处加入防漏圈,防止冷却介质泄漏。8.2 冷却系统的结构 冷却回路设置的基本原则: 冷却水道数量尽量多、冷却孔径尽量大 冷却水道至型腔表面距离应尽量相等,一般水道孔边至型腔表面的距离应大于10mm,常采用12-15mm。 浇口处加强冷却 冷却水道出、入口温差应尽量小 冷却应沿着塑料收缩的方向设置 冷却水道的布置应避开塑件易产生熔接痕的部位冷却水路的布置: 图8-1 冷却水路9 模具整体设计9.1 标准模架的设计 采用标准化的模架可以提高生产效率,降低成本。根据塑料注射模中小型模架 ,选取定模座板、动模座板、垫块、推板、推杆固定板、复位杆、导柱、导套、推杆、水嘴等标准件。其中动定模座板的厚度为,型芯型腔固定板的厚度为,垫块的厚度为,推板与推杆固定板的厚度分别为、。可以保证塑件顺利脱模。9.2 模具厚度校核 模具厚度H必须满足式中 为注射机允许的最小的模厚 为注射机允许的最大的模厚,符合。图 9-1 模具整体结构图 9-2 模具整体结构的爆炸图 总结 经过近两个月的努力,终于把毕业设计完成了,虽然说明书里面存在一定的不足,但通过这段时间的学习与积累,掌握了许多基础知识,对自己有很大的帮助。通过这次的注塑模具设计,使我对模具的机构又有了进一步的认识,明白了模具设计要注意的细节和技术要求,以及模具设计的一般程序。明白了如何去查阅参考书籍以及相关资料,书本上的知识是有限的,要自己动手去查阅模具书籍才能完成整个设计过程,锻炼了独立学习的能力。由于模具方面的基础知识不太牢固,过程中走了不少弯路,在老师的帮助下慢慢的解决了问题。毕业设计绘制了许多CAD图纸,很好的重温了计算机绘图的基本技巧,另外对Pro/E也有了很好的掌握。 毕业设计对自己来说是一个很好的锻炼,是自己在各个方面都有提高,培养了严肃认真和实事求是的态度,对以后的工作学习起到了重要的作用。 22致谢 这次能够顺利的完成毕业设计,要多些我的指导老师赖曲芳老师,没有赖老师的悉心指导,我也不可能顺利的完成我的毕设。赖老师在模具设计方面的知识非常丰富,是我了解和掌握了许多书本上没有的理论知识,是我对模具有了新的认识。在设计的过程中,对软件的运用不是非常的熟练,这要感谢班上同学的帮助,通过学习,掌握了在模具设计中软件的基本应用。提高了自己对模具设计的兴趣以及独立学习的能力。在设计的过程中,由于对模具基础知识的缺乏和软件操作的方法,要查阅很多的书籍和相关的资料,所以要感谢学校给我们提供的平台,使我们在设计的过程中变得顺利。最后要感谢在模具行业中辛勤劳动的前辈们,是你们的努力与创新,才成就了现在模具行业的辉煌,也因为你们,提高了机械行业的生产效率以及产品加工的经济性能。感谢你们为之的奉献,在此忠诚的感谢。参 考 文 献1 秦大同 谢里阳编著 现代机械设计手册,化学工业出版社,2011。2 彭建生编著 模具设计与加工速查手册,机械工业出版社,2005。3 彭建声 秦小刚编著 模具技术问答,机械工业出版社,2003年第二版。4 徐进 陈再枝编著 模具材料应用手册,机械工业出版社,2001。5 李德群 唐志玉主编 中国模具设计大典,江西科学技术出版社,2003年第二卷。6 詹友刚主编 Pro/ENGINEER中文野火版5.0模具设计教程,机械工业出版社,2013。7 屈华昌主编 塑料成型工艺与模具设计,高等教育出版社,2007。 8 何铭新 钱克强 徐祖茂主编 机械制图,高等教育出版社,2010。9 王柏平主编 互换性与测量技术基础,机械工业出版社,2008。10 刘鸿文主编 材料力学,高等教育出版社,200724
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