2240 按键的注塑模设计
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河南机电高等专科学校毕业设计(论文)开题报告学生姓名: 张少杰 学 号:0312248 专 业: 模具设计与制造 设计(论文) 题目: 按键注射模具 指导教师: 杨占尧 2006 年 04 月 10 日 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告文 献 综 述在进行毕业设计之前,必须做好一切准备工作,而收集有关设计课题研究方面的资料、文献是最为重要的。在设计工作开始时,只有对课题研究的内容有了,充分地了解,才会有设计目的和方向;所以收集、查阅有关文献资料是必要的。随着工业的发展,工业产品的品种和数量不断增加。换型不断加快。使模具的需要补断增加。而对模具的质量要求越来越高。模具技术在国民经济中的作用越来越显得更为重要。1.我国的模具业的发展现状:进入 21 世纪,随着科学技术的发展,我国的工业化程度也有了很大地提高,特别是在模具行业有了很大地发展。如:在模具设计与制造上,不但自己可以制造一些大型,精密,复杂,高效,长寿命的模具,并且能够出口到国外,打开国外的市场。但是,目前我国的冲压技术与工业发达国家相比还相当落后,主要原因是我国在冲压基础理论及成型工艺,模具标准化,模具设计,模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家尚有相当大的差距,导致我国的模具在寿命,效率,加工精度,生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。因此这就需要我们努力去研究,推动我国模具业的发展。2.随着工业产品质量的不断提高,塑料产品的生产正呈现出多品种、少批量,复杂、大型、精密,更新换代速度快等变化特点,塑料模具也正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。为适应市场的变化,随着计算机技术和制造技术的迅速发展,塑料模具设计与制造技术正在由手工设计、依靠工人的经验和常规的机械加工技术向计算机辅助设计(CAD) 、数控加工中心进行切削加工、数控线切割、数控电火花等为核心的计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)技术方面转变。模具的发展现状及发展趋势如下详述:1).CAD/CAM 技术的应用: CAD/CAM 是一项高科技、高效益的系统工种,是模具设计与制造行业的有效辅助工具;通过它能够对产品、模具结构、成型工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。现在已经广泛地应用与模具的设计与制造加工的过程中,并还在不断地发展和创新。2).模具标准件:模具的标准化对缩短模具制造周期、提高质量、降低成本起到很大的作用。我国的模具标准化程度达到 30%以下,而国外先进国家达到 70%80%左右。这样,不仅有利于国内的模具制造的发展,也有利于模具的国际化发展。3).模具的制造精度:国外的制造水平能够是制造公差达到 0.0030.005 mm,表面的粗糙度达到 Ra 0.0002 mm 以下(花 10 以上) ;我国的制造水平可以是制造公差达到 0.010.02 mm,模具表面的粗糙度达到 Ra0.00160.0008 mm(花 78) 。由此可见,如今模具技术的发展水平还是很高的,但也可以看出我国在这方面的技术与国外先进国家还有很大的差距。4).模具的使用寿命:国外的冲压模具的使用寿命, (合金钢制模)5001000 万次,(硬质合金制模)2 亿次;我国的冲压模具的使用寿命分别为:100400 万次,60001亿次。模具的使用寿命的加长就意味着模具的制造成本降低,从而提高了生产效益。5).模具的加工制造设备:国外已经广泛地使用了数控加工中心,线切割,电火花,化学腐蚀等先进的设备,大大地提高了模具的制造周期。3.在查阅、收集有关资料的时候,不仅使我对模具业的发展现状及发展趋势、模具的设计与制造技术等有了更多,更全面地了解;而且收集到了许多有关本课题的研究,与本课题相关、相似的东西,查找各种有关模具设计与制造方面的经验公式,和经验数据;通过查阅资料和文献能够将课堂上所学习到的理论知识,与实际生产当中的实例相结合去更好地成设计任务;并且使我在课程设计上有了更多的设计思路,也有了更多的考虑空间,同时也使我在设计的过程中能够从多方面地去考虑问题模具设计的合理性及对设计好的模具在工作过程中可能会出现的问题及解决办法。 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告本课题的研究思路(包括要研究或解决的问题和拟采用的研究方法、手段(途径)及进度安排等):1. 先通过收集和查阅各种文献资料和与同学老师的交流、指导,对目前国内外的模具(塑料模具)的发展状况和发展趋势进行深入的了解,预计用时间一天;2. 对拿到的零件图进行细致的分析,因为零件图的尺寸不全,要对工件上的具体尺寸,进行确定,以便于后面的计算,根据给出的模具材料查出该材料的机械性能,预计两天;3. 得到最后的工件结构图,对工件进行结构形状、尺寸精度、加工工艺性等方面作出详细地分析,并查阅相关资料看是否符合常规零件结构设计,预计用时一天;4. 经过对工件的结构工艺性分析,并经过分析,研究、比较,选择一种最为合理的注射 工艺作为生产应用,估计用时间一天;5. 进行主要的设计计算,利用各种经验公式或者经验数据对模具主要工作零件进行计算,预计需用时间两天;6. 根据工件的结构,材料,生产批量来进行模具的总体设计,包括模具的类型,定位方式,卸料方式,导向方式等方面的设计,在设计中,应该综合考虑模具的安装,维修,生产效率等,预计用时间两天;7. 对模具的主要零部件进行设计,主要有型腔、型芯、固定板等零件,根据工作需要的强度来设计尺寸,包括各零件的图纸,预计需用时间两天;8. 模具的总装图和工作原理(有装配简图)需要用时间两天;9. 模具主要零部件的加工工艺过程(凸模、凹模)分析与设计,预计用时间一天;10.模具的装配与调试,预计用时一天; 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告指导教师意见:1对“文献综述”的评语:2对本课题的研究思路、深度、广度及工作量的意见和对设计(论文)结果的预测:指导教师: 年 月 日所在专业审查意见:负责人: 年 月 日河南机电高等专科学校学生毕业设计(论文)中期检查表学生姓名 张少杰 学 号 0312248 指导教师 杨占尧课题名称 按键的注塑模设计难易程度 偏难 适中 偏易 选题情况工作量 较大 合理 较小任务书 有 无开题报告 有 无符合规范化 的要求外文翻译质量 优 良 中 差学习态度、出勤情况 好 一般 差工作进度 快 快 按计划进行 慢中期工作汇报及解答问题情况优 良 良 中 差中期成绩评定: 所在专业意见:负责人: 年 月 日毕 业 设 计(论 文)任 务 书1本毕业设计(论文)课题来源及应达到的目的:设计题目:按键材料: ABS生产批量:大批量上产2本毕业设计(论文)课题任务的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等):1、了解目前国内塑料模具的发展现状2、分析按键的工艺并确定其工艺方案3、绘制模具总装图,并绘制零件图4、按键零件的模具安装与调整5、得出设计结论所在专业审查意见:负责人: 年 月 日系部意见:系领导: 年 月 日毕业设计/论文任务书题目:按键注塑模具设计内容:(1)完成按键零件的工艺性分析及工艺方案制定(2)按键模具装配图及全部零件图的绘制(3)完成模具主要工作零件的工艺规程编制(4)编写设计说明书(5)(6)原始资料: 设计题目:按键材料: ABS生产批量:大批量上产插图清单图 1-1 产品零件图.图 3-1 分型面的选择.图 3-2 型腔排列方式.图 3-4 凹模结构. .图 3-5 带头导柱.图 7-1 总装配图.表格清单表 4-1 确定型腔的、型芯的工作尺寸. .表 8-1 模具典型零件机械加工工序卡. (毕业设计/论文题目) 摘要( 中文)根据塑件的简单结构的特点,本模具合适选用侧浇口和单分行面,型芯适合整体加工、 ,使模具结构合理,运行灵活、平稳、可靠。概塑件是一个简单的按键 ,以它为例来介绍结构简单、形状规则的该塑件的成型工艺和模具设计。采用推件板顶出机构,使塑件一次性成型。即不需要定模抽芯机构和楔柱连杆联合机构共同完成塑件抽芯,直接由推件板进行脱模,制件就从型芯脱下,可以保证制品的成型质量。实践运行安全可靠,自动化程度高,能满足产品成型要求。关键词:塑料模 凹模镶块 整体型芯 侧浇口 顶出机构 (毕业设计/论文英文题目) Abstract According to the structure characteristics of plastic part with complex profile,through proper selection of adirect gate and a simple parting line and reasonable ,combination of the slant sliding core、spring、and movable insert of the core-pulling system,the mould structure was designed reasonblly and safely 。The plastic part is a bucket lid with the inside slot of the part 。Taking the bucket lid as example , the moulding of the plastic part with complicated structure and irregular shape was introduced 。By adopting the multi-combination core-pulling mechanism,the plastic could be formed by a single moulding 。Practices proved the multi-combination core-pulling mechanism run safe and reliable , and is of hige-level antomation ,could meet the requirement of the products 。Keywords:Plastic moulding The multi-combination core-pulling mechanism Sliding core Movable insert Concaves in the side Direct gateSlide core-pulling mechanisms 毕业设计说明书目录绪 论第 1 章 分析制件了解性能 1.1 明确设计任务和准备的必要技术资料1.2 分析研究原材料的工艺特性和成型性能1.3 塑件的结构和尺寸精度等级及表面质量分析第 2 章 确定型腔数选择注塑机2.1 计算塑料制件的体积和质量2.2 选用标准模架2.3 塑件注塑工艺参数的确定2.4:塑料成型设备的选取2.5:模腔数量的确定第 3 章 选择分型面确定模具的总体结构设计3.1 分型面的选择以及型腔的排列方式的确定3.2 浇注系统设计3.3 拉料杆的设计3.4 推出机构的设计原则3.6 排气结构的设计3.5 调温系统设计3.7 成型零件结构设计 3.8 结构与辅助零部件设计第 4 章 模具设计的有关计算4.1 型腔及型芯工作尺寸的计算4.2 侧壁厚度和底板厚度计算第 5 章 模具闭合高度的确定第 6 章 注塑机有关参数校核第 7 章 绘制模具总装图和非标准零件工作图第 8 章 注塑模主要零件加工工艺规程的编制第 9 章 模具的安装与调试 9.1 模具的安装 9.2 模具的调试 设计总结致谢参考文献1按键的注塑模设计绪 论注塑成型是使热塑性或热固性模塑料先在加热机筒中均匀塑化,而后由柱塞或移动螺杆推挤到闭和模具的模腔中成型的一种方法。注射成型有称注塑模塑,是一种注射兼模塑的成型方法。注射方法是聚合物组分的粉料或粒料,通过注射机料斗,进入机筒内,通过机筒外部加热和螺杆旋转产生的剪切摩擦热,使物料经历了加热,输送,排气,压缩混合,均匀等作用而塑化。塑化的物料在喷嘴的阻挡下,积于机筒的前端,然后借助柱塞或螺杆向塑化好的的物料轴向施压,则高温熔体经喷嘴和模具的浇注系统进入已闭合好的低温模具中,再经历保压,冷却定型可开启模具,顶出制品,得到与模腔几何尺寸及精度相似的塑料制品。上述这种注塑方法是塑料成型加工最普遍也是最早的成型方法,早在 19 世纪 80 年代就出现了最简单纤维素的塑料制品。注塑成型具有一次能成型出形状复杂,尺寸精度高和带有金属嵌件等特点。因此,今年来发展较快,其成型产品占目前塑料制品生产量的 20%-40%。注塑成型正继续向着高速化,自动化,精密化的方向发展。用注塑方法生产的塑料品种十分广泛。除了大多数的热塑性树脂,如PE,PP,PVC,PS,ABS,PA,POM 等。通用塑料和工程塑料外,还有他们的共聚,共混,增强,填充材料等。今年来高分子材料的种类增加并不快,但是通过各种化学,物理的方法改性的新材料,新工艺,新品种发展极为迅速。如高分子合金,功能性塑料,包括导电,导磁感光等。这些材料和工艺的出现,促进了成型设备2的发展,同时也满足了国民经济不断发展的需要。我国塑料模具工业现状及发展方向在现代生产中,注塑模具以其特定的形状通过一定的方式使原料成型,是大批量生产各种产品和日用品的重要工艺装备。随着科技水平的不断提高以及社会经济的不断发展,人们对工业产品的品种、数量、质量及款式的要求越来越高,模具的使用越来越广泛。世界上各工业发达国家都十分重视模具技术的开发,积极采用先进技术和设备,大力发展模具工业,提高模具制造水平。模具工业正朝着高品质、高效率及低成本的方向发展,其在国民经济中的地位正日益提高。模具技术已成为衡量一个国家产业制造技术的重要标志之一。研究和发展模具技术,对于促进国民经济的发展具有特别重要的意义。一、我国塑料模具工业的发展现状80 年代以来,在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下,我国模具工业发展迅速,年均增速均为 13%,1999 年我国模具工业产值为 245 亿,至 2002 年我国模具总产值为 360 亿元,其中塑料模约占30%左右。在未来的模具市场中,塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。成型工艺方面,多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟,如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在 2934 英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术,一些厂家还使用了 C-MOLD 气辅软件,取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广,有的厂采3用率达 20%以上,一般采用内热式或外热式热流道装置,少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置,少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到 10%,与国外的 5080% 相比,差距较大。 近年来,国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢,如:P20、3Cr2Mo 、PMS、SM 、SM 等,对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响,但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用,并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在 30%以下,和国外先进工业国家已达到 70%-80%相比,仍有很大差距。 表一、国内外塑料模具技术比较表 1项目 国外 国内 注塑模型腔精度 0.0050.01mm 0.020.05mm 型腔表面粗糙度 Ra0.010.05m Ra0.20m 非淬火钢模具寿命 1060 万次 1030 万次 淬火钢模具寿命 160300 万次 50100 万次 热流道模具使用率 80%以上 总体不足 10% 标准化程度 7080% 小于 30% 中型塑料模生产周期 一个月左右 24 个月 在模具行业中的占有量 3040% 2530% 据有关方面预测,模具市场的总体趋热是平稳向上的,在未来的模具市场中,塑料模具的发展速度将高于其它模具,在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展,对塑料模具提出越来越高的要求是正常的,因此,精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时,由于近年来进口模具4中,精密、大型、复杂、长寿命模具占多数,所以,从减少进口、提高国产化率角度出发,这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展,使各种异型材挤出模具、PVC 塑料管材管接头模具成为模具市场新的经济增长点,高速公路的迅速发展,对汽车轮胎也提出了更高要求,因此子午线橡胶轮胎模具,特别是活络模的发展速度也将高于总平均水平;以塑代木,以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大;家用电器行业在“十五” 期间将有较大发展,特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大;而电子及通讯产品方面,除了彩电等音像产品外,笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展,这些都是塑料模具市场的增长点。 二、我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向将包括:1、提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。2、在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE 技术。3、推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量,并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源,所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准,积极生产价廉高质量的元器件,是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下,大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制,而且其常用于较复杂的大型制品,模具设计和控制的难度较大,因此,开发气体辅助成型流动分析软件,显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度,继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模5具也非常重要。4、开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。5、提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低,与国外差距甚大,在一定程度上制约着我国模具工业的发展,为提高模具质量和降低模具制造成本,模具标准件的应用要大力推广。为此,首先要制订统一的国家标准,并严格按标准生产;其次要逐步形成规模生产、提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本;再次是要进一步增加标准件规格品种。6、应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。7、研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模 CAD/CAM 的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。 本次设计题目“按键注塑模设计” 。本说明书将分项阐述该塑件注射成型和模具设计的全过程。由于本人设计水平有限,错误的不妥之处在所难免,恳请老师批评指正。6第一章 分析制件了解性能.明确设计任务和准备的必要技术资料注射模设计工作必须以模具设计任务书作为依据。由设计任务书了解塑料制品的技术图样,生产纲领,使用要求。注塑成型工艺要求和完成时间等内容。明确设计任务之后,通过必要的技术资料进行初步设计。该塑件是矩形按键,零件图如图 1-1 所示本塑件的材料采用 ABS,生产类型为大批量生产。图 1-1 零件图7. 分析研究原材料的工艺特性和成型性能塑件的原材料分析,塑件的材料采用 ABS,属于热塑性塑料。其成型性能查如下所示:11.2.1 非结晶型塑料,品种牌号很多,各品种的机械性能和成型条件也各有差异,应按品种确定成型方法和成型工艺条件。1.2.2 吸湿性强,成型前需充分干燥,要求含水量小于百分之三,对于光泽度要求较高的制件,需要更长的干燥时间。1.2.3 流动性能一般,溢流间隙 0.04。1.2.4 成型难度较聚苯乙烯大,宜采用较高的模温(对于耐高温抗冲击型和中冲击型,应在允许范围内将取料温最大值。1.2.5 精度对之制件影响较大,有破坏 ABS 橡胶相的倾向,通常 ABS 在 250左右变色,270开始分解。1.2.6 若制件精度要求较高模温宜采取 5060,若制件表面要求具有光泽模温宜取 6080,我们的线圈骨架采用 60。1.2.7 注射压力应比聚苯乙烯较大,采用螺杆式注塑机料温可取 160220,注射压力可取 7090MPa。1.2.8 模具设计过程中注意事项,浇注系统流动阻力应尽可能小,浇口位置及形式应合理并能防止熔接痕的产生,同时要考虑模具制造的经济性和加工的合理性。 .:塑件的结构和尺寸精度等级及表面质量分析1.3.1 从该制件的零件图可知;形状,结构对制件脱模要求较高,但对尺寸大小,产品精度和表面质量要求都不高。成型制件的尺寸大小主要取决于塑料原料的流8动性和注射时的压力,在一定的设备和工艺条件下,流动性较好的塑料品种可以成型较大的制件,塑料 ABS 的流动性能较好。1.3.2 制件的精度等级;塑料制件的尺寸精度主要取决于塑料收率的波动和模具制造误差,塑料件未注公差,由于该制件的原材料为 ABS,成型条件相对较严格,精度选择可参照表 2-18,选塑件精度等级为 5 级。再查表 2-17 对应塑件尺寸2 3公差,可得各部分尺寸如下;6 ,15.5 024.,2 ,1.5 ,14 ,12.5 ,7 ,0.718.001601602.2.020.16.0零件尺寸精度等级较低,对应的模具相关零件尺寸加工可以保证。从塑件的厚度看,查表 2-16 常用塑料壁厚选用范围如;、ABS 为 1.02.12mm,最小壁厚为51.0mm,最大壁厚为 2.0mm。塑件壁厚不均匀时,成型中各部分所需要的冷却时间不同,收缩率也不同容易造成塑件的内应力和翘曲变形,一般情况下应使壁厚差别保持在 30%以内,该制件的波动率为(2.12-1.5)/2.12100%=29.3%30%符合条件。1.3.3 制件的表面质量;塑料制件的精度等级较低,我们所要获得的制件对制品的表面质量除要求无缺陷,毛刺,内部不得有导电杂质外无特殊要求,一般的模具制造工艺和注塑工艺就能满足要求。1.3.4 制件的形状结构;该零件总体是形状为长方体,长是 15.5mm,宽是 6mm,高是 14mm,上面有三个凹槽,其中有两个 2mm2mm 的凹槽成对称分布的,深度为 12.5mm,还有中间的是 3.5mm4mm 的阶梯孔,倒角为 0.7450mm。9第二章 确定型腔数选择注塑机2.1:计算塑料制件的体积和质量计算塑件的体积和质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数量。计算塑料制件的体积:V=(15.5146)-0.70.7 (6+15.5)-(12.523.5 )2-(3.547)-(12.5-7)3.53.5+0.70.70.7961.5mm-3计算塑件的质量:根据可查 得 ABS 的密度为 1.01.1kg/dm-3, 即可取5p=1.1kg/ d m-3,由于采用的是一模八腔的模具结构,故塑件的质量为w=Vp=8961.51.110-3g=8.46g,设计模具时,成型制件所需要的注射量应小于所选的注塑机的最大注射量。即M G1式中 G1-注塑机实际的最大注塑量M-塑件成型所需要的最大注射量而 M=n.Ms+Mj式中 n-型腔个数10Ms-每个塑件的质量Mj-浇注系统的质量查资料根据生产经验的总结,一般 G1 最好在注塑机额定注塑量 G 的 80%以内,即 M =0.8G,考虑到其外型尺寸,注塑时需要的压力等情况可初步选注塑机为YS-ZY-45(直角式)型。2.2 选用标准模架:根据所选注塑机型号,以及与之配套的模板来定标准模架。依据模具结构则属于中小型模具,切结构简单,又是大批量生产。由此可选用中小型基本型 A4 模架。2.3:塑件注塑工艺参数的确定查找 资料,ABS 的成型工艺参数可作如下选择:ABS 成型工艺参数可作如6下选择:注塑温度:包括料筒温度和喷嘴温度。料筒温度: 后段温度 t1 选用 150170;中段温度 t 选用 165180;前段温度 t 选用 180220; 喷嘴温度:选用 200;注塑压力:选用 70100MPa;注塑时间:选用 1560s;保 压:选用 6070MPa;保压时间:选用 10s;冷却时间:选用 30s. 2.4:塑料成型设备的选取11根据计算及原材料的注射成型参数初选注塑机为 YS-ZY-45(直角式)型查材料表 2-40 知:7螺杆直径/cm 28注射容量/克: 45 克注射压力/MPa: 125Mpa锁模力 kN: 400kN最大注射面积/: 95 2模具最小厚度/mm: 70mm模具最大厚度/mm -模板行程/mm: -喷嘴 球半径: -孔半径: -定位孔直径/ -推出 孔径/mm -孔距/mm -2.5:模腔数量的确定塑件的生产属大批量生产,宜采用多型腔注塑模具,其型腔个数与注塑机的塑化能力,最大注射量以及合模力等参数有关,此外还受制件精度和生产的经济性等因素影响,有上述参数和因素可按下列方法确定模腔数量;2.5.1. 按注射机的额定锁模力确定型腔数量 N1N1=(F/PC)/AB/A其中: F 注塑机的锁模力 NPC 型腔内的平均压力 MPa12A 每个制件在分型面上的面积( )2B 流道和浇道在分型面上的投影面积( )B 在模具设计前为未知量,根据多型腔模具的流动分析 B 为(0.20.5) ,常取 B=0.35,熔体内的平均压力取决于注射压力,一般为 2540MPa 实际所需锁模力应小于选定注塑机的名义锁模力,为保险起见常用 0.8F 则N1=0.8F/APC 10 (个)2.5.2 注射机注塑量确定型腔数目 N2N2=(GC)/V其中: G 注射机的公称注塑量( )3V 单个制件体积 ( )C 流道和浇口的总体积( )3生产中每次实际注塑量应为公称注塑量的 0.8 倍,取 0.8 倍计算,同时流道和浇道的体积为未知量,据统计每个制品所需浇注系统是体积的 0.21倍,现取 C=0.6 则N2=0.8G/1.6V=0.375G/V=300.375/V11(个)从以上讨论可以看到模具的型腔个数必须取 N1,N2 中的较小值,在这里可以选取的个数是 2,4,6,8,10,11 个,考虑的制件的取出和模具的开模等情况,以及模具的主流道长度最好小于 60mm,以防止因为注塑压力的降低而带来的制件充型不足等缺陷。我们所设计的注塑模具采用一模八腔的方案,即 N=8 13第三章选择分型面确定模具的总体结构设计注塑模结构设计主要包括:分型面的选择,型腔的排列方式,冷却水道的布局,浇口位置设置,模具工作零件的结构设计,冷料穴和拉料杆的设计,以及推出机构的设计等。3.1:分型面的选择以及型腔的排列方式的确定3.1.1 分型面的选择模具设计中,分型面的选择很关键,他决定了模具的结构。应根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。该塑件为按键,表面质量无特殊要求,但在上面与手指接触较多,因此上端面最好自然形成倒角.此外,该零件高度为14mm,行状比较简单和规范,若选择如图 3-1 所示;14图 3-1 分型面的选择3.1.2 确定型腔的排列方式本塑件在注塑时采用一模八件,即模具需要八个型腔,综合考虑浇注系统,模具结构的复杂程度等因素拟采用如图 3-2 所示的行腔排列方式。图 3-2 型腔的排列方式采用 3-2 所示的型腔排列方式的最大优点是设置简单,其缺点是熔料进入型腔后到另一端的料流长度较长,但因本塑件较小,故对成型没有太大影响。若采用如图 3-3 所示的型腔排列方式,显然料流长度较短,但不适合角式注塑机注塑,势必成倍增加模具的结构的复杂程度。15图 3-3 型腔的的排列方式3.2 浇注系统设计 3.2.1 主流道设计根据设计手册查 得 YS-ZY-45(直角式)型注塑机喷嘴的有关寸:8喷嘴前端孔径:d 0=7mm;喷嘴前端球面的半径:R 0=15mm 根据主流道与喷嘴的关系: R=R0+(12)mmd=d0+(0.51)mm取主流道球面半径 R=17mm;取主流道的小端直径 d=8mm。主流道开设在分型面上,其截面形状可为圆形,结构比较简单,因此不需要沿轴线上拔出凝料。在主流道末端通常开设冷料穴,深度为 45mm。为了使熔料顺利进入分流道,可在主流道出料端设计半径 r=3mm 的圆弧过度。3.2.2 分流道设计分流道的形状及尺寸,应根据塑件的体积,壁厚,形状的复杂程度,注塑速度,分流道长度等因素来确定。本塑件的形状比较简单,熔料填充型腔比较容易。根据型腔的排列方式可知分流道的长度较短,取 7mm,由于制件形状为矩形,通常采用分流道垂直主流道方向。为了加工起见,选用截面形状为半圆形的分流道,查 资料得 R=4mm。103.2.3 浇口设计根据塑件的成型的排列方式,选用侧浇口较为理想。浇口是流道和型腔之间的连接部分,也是注塑模进料系统的最后部分,其基16本作用是:1使从流道来的熔融塑料以最快的速度进入并充满型腔;2型腔充满后,浇口能迅速冷却封闭,防止型腔内还未冷却的热料回流。浇口的设计与塑件形状、断面尺寸、模具结构、注塑工艺条件(压力)及塑料性能等因素有关系。但是,根据上述两项基本作用来说,浇口的截面要小,长度要短,因为只有这样才能满足增大料流速度、快速冷却封闭、便于与塑件分离以及浇口残痕最小等要求。设计时应考虑从壁厚为 2mm 处进料,料由厚处往薄处流,而且在模具结构上采取镶拼式型腔,有利于填充,排气.。这种浇口不影响塑件的外观,有时可以避免螺旋流纹。在侧浇口进入或连接行腔的部位,应成圆角过度以防劈裂,试模时再修正。3.2.4 冷料穴的设计:冷料穴,顾名思义是存熔料前峰冷料的处所。注射前,注塑机喷嘴最前端部分因热传导作用,使物料温度降至非成型温度范围内,注塑时,这种冷料进入流道,会堵塞流道或减缓熔料流速,进入模腔就会造成制件上的冷斑或冷泡。通常角式注塑机,浇道开设在分型面上,那么冷料穴自然也就是主流道的延伸。3.3 拉料杆的设计由于模具采用的是角式注射机和侧向浇注,浇道就在分型面上,因此不需要拉料杆。 ,3.4 推出机构的设计原则: 由于模具结构简单,此制件较小并且壁厚较薄,所以不易用推杆,采用推板或17推管比较合适,而此模具是一模八腔若用推管则需八个,采用推板较合适。3.5 调温系统设计:在注射成型中,模具温度直接影响到成型制件的质量和生产效率。注塑模温度调节是采用加热或冷却方式来实现的,确保模具温度在成型要求的范围之内。模具加热方法有蒸汽,热油,热水加热及电加热等方法,最常用的是电阻加热法;冷却方法则采用常温水冷却,冷却水强力冷却或空气冷却等方法,而大部分采用常温水冷却法。此塑件采用的 ABS 对模具的模温的要求较底,所以不需要加热.由于塑件尺寸比较小,靠模具本身散热就可以了,因此也不需要冷却系统。3.6 排气结构的设计在注塑模具的设计过程中,排气结构的设计是一个不可忽视的问题,否则,熔融的塑料流体进入模具型腔内,气体如不能及时排出会使制件的内部有气泡,甚至会产生很高的温度使塑料烧焦,从而出现废品。排气方式有两种:开排气槽排气,利用和模间隙排气。由于按键注塑模是小型镶拼式模具,可直接利用分型面和镶拼间隙进行排气,而不需在模具上开设排气槽。 (ABS 塑料的最小不溢料间隙为 0.04mm,间隙较小,再加上 ABS 的流动性较好,也不宜开排气槽。 )3.7 成型零件结构设计凹模结构设计,凹模是成型模具的凹模板上的加工型腔零件,凹模的基本结构可分为整体式,整体镶嵌式和组合式。采用镶拼结构的凹模,对于改善模具加工工艺性有明显好处,各种结构的凹模,都可以采用镶件或镶块组成凹模的局部型腔,局部镶拼的凹模镶件可嵌在四壁,也可嵌在底部,在凹模设计中,采18用镶拼结构有一下好处:1简化凹模型腔的加工,将复杂的凹模内形体的加工变成镶件的外形加工。降低了凹模整体的加工难度。2镶件可用高碳钢或高碳合金钢淬火。淬火后变形较小,可用专用磨床研磨复杂的形状和曲面。3可节约优质塑料模具钢,尤其对于大型模具更是如此。4有利于排气系统和冷却系统的通道的设计和加工。该模具采用一模八腔的结构形式,为便于加工和保证精度,考虑到材料的价值利用等因素,凹模拟采用底部嵌入式结构,其结构如图 3-4 所示图 3-43.8 结构与辅助零部件设计:3.8.1 导柱的设计:导柱安装在动模一侧,有时也可以安装在动模一侧,但更多还是安装在动模的一侧,因为主型芯在动模一侧,导柱与主型芯安装在同一侧,在合模时可起保护作用。此设计采用无肩带头导柱,在工作部分设有储油槽。这样可以储存润滑油延长润滑时间。导套安装孔可以和导柱安装孔采用同一尺寸,一次加工而成,保证了严格的同轴。导柱的形式如图 35:19图 35 导柱导柱的直径尺寸随模具分型面处模板外形尺寸而定,导柱的尺寸应能保保证位于动、定模两侧的型腔和型芯开始闭合前导柱已经进入导孔的长度不小于导柱直径。初选(d=20) 。3.8.2 导套的设计:导向孔可以带有导套,也可以不带导套,带导套的导向孔用于生产批量大或导向精度高的模具。无论带导套或不带导套的导向孔,都不应设计为盲孔,盲孔会增加模具闭合时的阻力,并使模具不能紧密闭合。经分析,此零件要求的精度不高,所以可以不必设计导套,只设计一个和导柱匹配的导向孔即可20第四章模具设计的有关计算4.1 型腔和型芯工作的有关计算成型零件均采用平均尺寸, 平均收缩率,平均制造公差和平均磨损量来计算。4.1.1 ABS 平均收缩率计算查 资料得 ABS 的收缩率很底,一般为 4%7%之间。故平均收缩率为1Scp=( 0.4%+0.7%)/2=0.0.55%,成型零件的制造公差直接影响制件的精度,显然成型零件的公差的精度愈底,生产的制件尺寸精度也愈底.根据我国目前生产加工水平,再考虑到工厂模具的现有条件,模具制造公差通常占制件公差的 1/3.即取z= /3.有时还可取比制件相应公差提高 12 级作为制造公差。4.1.2 模具安装的配合公差:成型零件由于配合间隙的变化,会引起塑件尺寸变化。例如:型芯按间隙配合安装在模具内的话,则塑件孔的位置误差要受到配合间隙影响;若采用过盈配合,则不存在此误差。模具安装配合间隙引起的误差用 来表示。j综上所述,塑件在成型过程中产生的最大尺寸误差应该是上述误差的总和即: szcj21式中: -塑件的成型误差( mm)-塑件收缩率波动而引起的塑件尺寸误差(mm)s-模具成型零件制造公差(mm)z-模具成型零件最大磨损量(mm)c型腔,型芯工作尺寸计算见表 4-1。表 4-1 型腔,型芯工作尺寸计算类别 零件名称 塑件尺寸 计算公式 型腔或型芯的工作尺寸15.5 024. 15.40 08.6 18.0 5.9 06.0.7 016.LM=(Ls+LsScp-3/4) 00.57 5.0型腔的计算凹模的计算14 2.0LM=(Hs+HsScp%-2/3) 013.93 7.4 20. 4.15 08.2 160Lm=(Ls+LsScp%+3/4) 0 0.5213型芯的计算两边型芯的计算12.5 .hM=(hs+hsScp+2/3) 012.71 7.4 20. 4.15 08.3.5 20.Lm=(Ls+LsScp+3/4) 0 3.64 06.7 . 7.17 07.中心型芯的计12.5 2.0LH=(Hs+HsScp+2/3) 0 12.71 .22算4.2 型腔侧壁厚度和底板度计算1) 凹模型腔侧壁的确定。凹模镶块型腔为组合式矩形型腔,根据组合式矩形型腔侧壁厚度计算公式进行计算。2) 侧壁厚: 432McpPhltEH凹模型腔侧壁的计算厚度(mm)cth型腔的深度(mm)模腔压力( )MpaP成型零件的许用变形量(mm)H凹模外侧的高度(mm)凹模型腔的长边尺寸(mm)l经查表 或计算得:h=13.93,取 =0.05, =170, =15.40, =25。1 pMlH所以: 2.5mmct底壁厚: 4352MhpPbltEBB凹模外侧底面的高度(mm)凹模型腔的短边尺寸(mm)b取 B=250, =5.9。其余同上。b所以, 1.49mmht考虑模具整体结构协调,取 =13mm 。ht23第 5 章 模具闭合高度的确定:经查询有设计手册 和塑件尺寸分析确定有关尺寸如下:2定模座板厚: =50厚;型腔板厚: =25;推件板厚: =20;1H2H3H型芯固定板厚: =25:支承板厚: =32;动模座板厚:4 5=75mm。6H模具闭合时的厚度应在注射机定模板的最大闭合高度之间,其关系按下式校核; H min H H max式中: H min注射机所允许的最小厚度(mm)H模具的闭合高度(mm)H max 注射机所允许的最大厚度(mm)因而模具的闭合高度:123456HH24=50+25+20+25+32+75=227第 6 章 注塑机有关参数校核本模具的外形尺寸为 250mm315mm227mm。YS-ZY-45 型注塑机模板最大安装尺寸为 290mm350mm,故能满足模具的安装要求。由 上 述 计 算 模 具 的 闭 合 高 度 H=227mm, YS-ZY-45 型 注 塑 机 所 允 许 模 具 的最 小 厚 度 H min=165mm, 最 大 厚 度 H max 没 有 要 求 , 开 模 行 程 也 没 作 要 求 , 即模 具 满 足 安装条件H min H H max经验证,YS-ZY-45 型注塑机能满足使用要求,故可采用。塑件所需的开模距应小于注塑机的最大开模行距,对于角式注塑机上用的模具,其关系按下式校核;H 模+H1+H2+510(mm) S 开式中: H 1脱模距离(mm)25H 模 模具的闭合高度(mm)H2 塑件的高度(mm)S 开注射机的模板最大开距(mm)第 7 章 绘制模具总装图和非标准零件工作图本模具的总装图见装配图 7-1 所示。非标准件图见零件图。26图 7-1本模具的工作原理:模具安装在注塑机上,定模部分固定在注塑机的定模板上,动模固定在注塑机的动模板上。合模后,注塑机通过喷嘴将熔料经流道注入型腔,经保压、冷却后塑件成型。开模时动模部分随动模板一起运动渐渐将分型面打开,型芯随动模一起运动,塑件依附在型芯上。型芯随型芯固定板 4 运动一定距离后停止运动,此时推件板 5 在顶杆 15 驱动下向前运动使塑件脱离型芯。合模时,随着推件板复位,带动顶杆复位,最后完全闭合。27第 8 章 注塑模主要零件加工工艺规程的编制型芯的加工工工艺过程,见下页表 81。28模具典型零件机械加工工序卡产品型号YS-ZY-45零(部)件图号 11机械加工工序卡片产品名称 零(部)件名称 型芯 共(1 )页 第(1 )页车间 工序号 工序名称 材料牌号45毛坯种类毛坯外形尺寸每个毛坯可制件数每台件数方钢 1 1设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数1夹具编号 夹具名称 切削液30#机油工序工时工位器具编号 工位器具名称准终 单件工步工时工步内容 工艺装备主轴转速rmin 1切削速度mmin1进给量mmr1切削深度mm进给次数 机动 辅助工步号设 计(日期)审 核(日期)标准化(日期)会 签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期29第 9 章 模具的安装与调试:9.1 模具的安装:装配的要求如下:(1)模具上下平面的平行度偏差不大于 0.05mm,分型面处需密合。(2)推件时推件杆和卸料板动作要同步。装配顺序:(1) 装配前按图检验主要工作零件及其他零件的尺寸。(2) 镗导柱孔,将定模 6,推件板 5,型芯固定板 4 合在一起,使分模面紧密接触并夹紧。镗导柱孔,型孔,在空内压入工艺定位销后,加工侧面的垂直基准。(3) 加工定模,用定模侧面的垂直基准确定定模上型腔中心的实际位置,并依次作为加工基准,镗线切割用的穿丝孔 ,线切割矩形孔。10m(4) 加工推件板,按定模实际加工中心位置在推件板 5 上镗线切割用的穿丝孔,并以穿丝孔为基准切割型孔。10m(5) 压入导柱。在定模座,推件板,型芯固定板上分别压入导柱,使导向可靠,滑动灵活。 (6) 装配型芯。将型芯固定板 4 与推件板 5 合拢,把型芯放入推件板型孔内,用螺孔复印法和压销钉套法使型芯 9 紧固在型芯固定板 6 上。(7) 通过型芯引钻支撑板和型心固定板上的孔。(8) 通过支撑板引钻推杆固定板 18 上的孔。(9) 在推杆固定板 18 和支撑板 3 上加工限位螺钉孔和复位杆孔。(10) 将镶块 8,9 装入定模。(11) 加工定模座板,加工螺孔,限位孔和导柱孔。30(12) 定模和定模座板的装配。用平行夹头把它们夹紧,通过定模板的孔引钻在定模上,拆开后,再定模上攻螺孔,然后用螺钉和销钉将定模和定模座板紧固。(13) 装配动模部分,修正推杆和复位杆长度。(14) 完成装配后进行试模,并校验入库。9.2 模具的调试:注射模装配成以后。也要按正常的生产条件进行试模,以了解模具的实际使用性能是否满足生产要求、有无不完善的地方进行改进或作调整。通过试模塑件上常会出现各种弊病,为此必须进行原因分析,排除故障。造成次废品的原因很多,有时是单一的,但经常是多个方面综合的原因。需按成型条件,成型设备,模具结构及制造精度,塑件结构及形状等因素逐个分析找出其中主要矛盾,然后再采取调节成型条件,修整模具等方法加以解决。首先,在初次试模中我们最常遇到的问题是根本得不到完整的样件。常因塑件被粘附于模腔内,或型芯上,甚至因流道粘着制品被损坏。这是试模首先应当解决的问题。在试模过程中,应做详细记录,并将结果填入试模记录卡,注明模具是否合格。如需返修,则应提出返修意见。在记录卡中应摘录成型工艺条件及操作注意要点,最好能附加上加工出的制件,以供参考。试模后,将模具清理干净,涂上防锈漆,然后分别入库和返修。31设计总结毕业了,说不出喜悦还是枯涩. 在这个知识转化为财富的季节, 每个人都希望自己能学会所有的东西。做毕业设计是一项非常繁杂的工作,它涉及的知识比较广泛,很多都是我们所学课本上没有的东西,这就要靠自己去图书馆查找自己所需要的资料;还有很多设计计算,这些都要靠自己运用自己的思维能力去解决,可以说,完成这样复杂的工作需要一定的毅力和耐心。在学校中,我们主要学的是理论性的知识,而实践性很欠缺,而毕业设计就相当于实战前的一次演练。通过毕业设计可是把我们以前学的专业知识系统的连贯起来,使我们在温习旧知识的同时也可以学习到很多新的知识;这不但提高了我们解决问题的能力,开阔了我们的视野,在一定程度上弥补我们实践经验的不足,为以后的工作打下坚实的基础。本设计设计内容为按键塑料模设计,通过对按键的设计,基本掌握了对塑料模设计的方法及步骤,对塑料模有了更进一步的了解和认识,对模具的制造方法和制造途径积累了丰富的经验。由于水平有限,很多知识掌握的不是很牢固,因此在设计中难免要遇到很多难题,由于有了课程设计老师的不吝指导和同学的热心帮助下,克服了一个又一个的困难,使我的毕业设计日趋完善。本设计中模板等尺寸也不代表一种最佳的选择,例如模板的厚度,可以根据能取得的原料的厚度按最小的加工量选择(要满足最小厚度要求,同时也不能太厚太重) 。同一塑件由不同的人设计有多种多样的方案,最终都有可能很好的使用,通过这次设计,我认识到了除了正确掌握和应用书本知识外,吸取他人的设计经验也是非常重要的。32致 谢时间过的很快,三年的大学生活一晃而过,而我也即将离开可敬的老师和熟悉的同学踏入不是很熟悉的社会中去。离校之前,为了将我们三年所学的知识系统进行复习和总结,为了达到学习的理论和实践相结合,为了增强我们以后在社会的适应能力。老师布置了毕业设计题目,要求在老师的指导下完成毕业设计。毕业设计是一项非常繁杂的工作,它涉及的知识比较广泛,很多都是我们所学课本上没有的东西,这就要靠自己去图书馆查找自己所需要的资料;还有很多设计计算,这些都要靠自己运用自己的思维能力去解决,可以说,完成这样复杂的工作需要一定的毅力和耐心。在学校中,我们主要学的是理论性的知识,而实践性很欠缺,而毕业设计就相当于实战前的一次演练。通过毕业设计可是把我们以前学的专业知识系统的连贯起来,使我们在温习旧知识的同时也可以学习到很多新的知识;这不但提高了我们解决问题的能力,开阔了我们的视野,在一定程度上弥补我们实践经验的不足,为以后的工作打下坚实的基础。由于资质有限,很多知识掌握的不是很牢固,因此在设计中难免要遇到很多难题,由于有了课程设计的经验及老师的不时指导和同学的热心帮助下,克服了一个又一个的困难,使我的毕业设计日趋完善。毕业设计虽然很辛苦,但是在设计中不断思考问题,研究问题,咨询问题,一步步提高了自己,一步步完善了自己。同时也汲取了更完整的专业知识,锻炼了自己独立设计的能力,使我受益匪浅,我相信这些经验对我以后的工作一定大有益处。最后,再次感谢各位老师特别是我的指导老师杨占尧老师在这一段时间给予无私的帮助和指导,并向他们致意深深的敬意,以后到社会上我一定努力工作,不辜负他们给予我的知识和对我们寄予的厚望!33参考文献1 杨占尧主编. 塑料注塑模结构与设计. 清华大学出版社, 20042 许发樾主编. 实用模具设计与制造手册. 机械工业出版社, 20003 陈锡栋 周小玉主编. 实用模具技术手册. 机械工业出版社, 20014 王善勤主编. 塑料成型工艺与设备. 北京高等教育出版社, 20015 黄锐主编. 塑料工程手册. 机械工业出版社, 20006 贾润礼,程志远主编. 实用注塑模设计手册. 中国轻工业出版社, 20007 陈万林主编. 实用注塑模设计与制造. 北京机械工业出版社, 20008 张克慧主编. 注塑模设计. 西北工业大学出版社, 20019 马金俊主编. 注塑模具设计. 中国科学技术出版社, 199410 翟德梅主编. 模具制造技术. 2001
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