2679 盖板注塑模设计
2679 盖板注塑模设计,盖板,注塑,设计
河南机电高等专科学校设 计 说 明 书系 部材 料 工 程 系专 业模具设计与制造班 级模 具 054学生姓名常 圣 旺学 号 050216109 1盖板注塑模设计本设计根据塑件的模塑成型要求,综合介绍塑件的注塑成型工艺的选择,成型模具的设计程序,模具主要零件部件的加工工艺规程的编制及模具装配与试模的工艺方法等内容。一 工艺规程的编制塑件是一个单孔双凸台盖板,其零件图如图 1 所示。材料采用 ABS,生产类型为大批量生产。图 1 单孔双凸台盖板零件图1 塑件的工艺性分析1)塑件的原材料分析。塑件的材料采用 ABS,属热塑料塑料。从使用性能上看,塑料具有刚度好,耐水,耐热性强。从成型性能上看,塑件吸水性小,熔料的流动性好,成型容易,但收缩率大。另外,该塑件成型时易产生缩孔,凹痕,变形等缺陷,成型温度低时,方向性明显,凝固速度较快,易产生内应力。因此,在成型时应注意控制成型温度,浇注系统应较缓慢散热,冷却速度不宜过快。2)塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析(1)结构分析。从零件图上分析,该零件总体形状为长方形。在高度方向上有两个高度为 2mm 半径为 2.5mm 凸台,有一个半径为 2.5mm 的通孔。因此,模具设计时必须设置分型抽芯机构,该零件属于中等复杂程度。(2)尺寸精度分析。该零件尺寸按 MT3 级,从塑件的壁厚上来看,塑件壁厚最大处为 5mm,最小处为 3mm,壁厚差为 2 较均匀,有利于零件的成型。2(3)表面质量分析。该零件的表面除要求没有缺陷,毛刺,内部不得有杂质外,没有特别的表面质量要求,故比较容易实现。综上分析可以看出,注塑时在工艺参数控制得较好的情况下,零件的成型要求可以得到保证。2 计算塑件的体积和质量计算塑件的质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。计算塑件的体积:V=919.625mm 3计算塑件的质量:根据设计手册查 ABS 的密度为 1.021.07kg/m3 取 1.05 kg/m3故塑件的质量为:W=V=919.6251.0510 3=0.9656 g采用一模两件的模具结构,考虑其外形尺寸,注塑时所需压力和工厂现有设备等情况,初选注塑机为 XS-Z-60 型。3 塑件注塑工艺参数的确定查找相关文献和参考工厂的实际应用情况,ABS 的成型工艺参数可作如下选择:(试模时,可根据实际情况适作调整)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 220;后段温度 t2 选用 240;后段温度 t3 选用 260;喷嘴温度:选用 220;注塑压力:选用 100MPa;注塑时间:选用 30s;保 压:选用 72MPa;保压时间:选用 10s;冷却时间:选用 30s。3二 注塑模的结构设计注塑模的结构设计主要包括:分型面的选择,型腔数目的确定,型腔的排列方式,冷却水道布局,浇口位置设置,模具工作零件的结构设计,侧向分型与抽芯机构的设计,推出机构的设计等内容。1、分型面的选择模具设计中,分型面的选择很关键,它决定了模具的结构。应根据分型面选择原则和塑件的成型要求选择分型面。图 2 分型面的选择该塑件为盖板,表面质量无特殊要求,在使用过程中各端面与工人的手指接触较多,因此棱角处做成圆角。此外,零件高度为 3mm,且垂直与轴线的截面形状较为简单和规范,选择如图 2 所示水平分型方式既可降低模具的复杂程度,减少模具加工难度又便于成型后出件。2、确定型腔的排列方式本塑件在注塑时采用一模两件,即模具需要两个型腔。综合考虑浇注系统,模具结构的复杂程度等因素采用如图 1 所示的型腔排列方式。图 3 型腔排列方式 1采用如图 3 所示的型腔排列方式的最大优点是便于设置分型与抽芯机构,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。4图 4 型腔排列方式 2若采用如图 4 所示的型腔排列方式,显然料流长度较短,但侧向分型与抽芯机构设置则相当困难,势必成倍增加模具结构的复杂程度。3、注系统的设计(1)主流道的设计。喷嘴前端孔径:d0=4mm喷嘴前端球面半径:R0=12mm根据模具主流道与喷嘴的关系:R=R0+(11.5)mm d=d0+(0.51)mm取主流道球面半径 R=13mm取主流道的小端直径 d=4.5mm为便于将凝料从主流道中拔出,将主流道设计成圆锥形,其斜度为 24,换算得主流道大端直径 D=6mm。为了使凝料顺利进入分流道,可在主流道出料端设计半径 2mm 的圆弧过渡。(2)分流道的设计。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、注塑速率、分流道的长度因素来确定。本塑件的形状不复杂,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,为了便于加工起见,选用截面形状为半圆形的分流道,查表得半径为 4mm。(3)浇口设计。根据塑件的成型要求及型腔的排列方式,选用侧浇口较为理想。4、成型零件结构设计(1)凹模的结构设计。模具采用一模两件的结构形式,考虑加工的难易程度5和材料的价值利用等因素。凹模采用整体式结构。(2)凸模的结构设计。凸模主要是与凹模相结和构成模具的型腔,结构如图所示。三 模具设计的有关计算表一 型心型腔的工作尺寸计算类别 模具零件名称塑件尺寸 计算公式 工作尺寸50+0.1 Lm=(Ls+LsScp+0.75) -z 05.1-0.03 0型心 型心30+0.1 Hm=(hs+hsScp+0.67) -z 03.083-0.03 05.1-0.03 0 Lm=(Ls+LsScp-0.75) 0+z 4.90+0.03型腔 型腔3-0.03 0 Hm=(hs+hsScp+0.67) 0+z 2.9170+0.03四 模具加热与冷却系统的计算本塑件在注射成型时不要求有太高的温度,因而在模具上可不设加热系统。是否要冷却系统可作以下计算:设定模具平均工作温度为 40,有 20的常温水作为模具冷却介质。其出口温度为 30,产量为(初选每 2 分钟/套)0.058kg/h 。(1)求塑件在硬化时每小时释放的热量 Q3,查文献的 ABS 的单位热流量为1.55103J/kgQ3=WQ2=0.0581.55103=87J/kg(2)有体积流量可计算的所需的冷却水管直径非常小。因为模具每分钟所需的6冷却氺体积流量很小,故可不设冷却系统,依靠空冷的办法冷却模具即可。五 模具闭合高度的确定在支承与固定零件的设计中 ,根据经验确定:H 1=25mm 模座板:H 2=25mm 上固定板:H 3=40mm 下固定板:H 4=25mm 支撑板:H 动模座板: H6=25mm。预定垫块 H5=50mm。模具的闭合高度:H=H 1+H2+H3+H4+H5+H6=25+25+40+25+50+25=190mm六 注塑机有关参数的校核模具的外形尺寸为 280mm190mm190mm。XS-Z-60 型模板最大安装尺寸为350mm280mm,故能满足模具的安装要求。有上述计算模具的闭合高度 H=190mm,XS-Z-60 型注塑及所允许模具的最小厚度 Hmin=70mm,Hmax=200mm,满足模具的安装条件。HminHHmax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侏儒型腔,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,与此同时在斜销的作用下侧抽芯滑块从型腔中退出,完成抽芯动作。当分型面打开时,动模运动停止,在注塑机顶出装置的作用下,推出推杆运动将速降顶出。合模时,随着分型面的闭合侧型芯滑块复位至型腔,同时复位杆也对推杆进行复位。七 塑模主要零件加工工艺规程的编制在此对上凹模鑲块,下固定板块的加工工艺进行分析。1 上凹模鑲块。上凹模鑲块加工工艺过程见表序号 工序名称 工序内容1 下料 切割钢板至尺寸 90mm*80mm*10mm2 锻料 锻至尺寸 85mm*75mm*7mm73 热处理 退火 180 至 200HBS4 刨 刨六面至尺寸 81mm*71mm*5mm5 平磨 磨六面至尺寸 80.4mm*70.4mm*4.4mm6 数控铣 铣浇口及流道,除其深度按图纸要求应加深0.25mm 外,其余到要求7 钳 研光型腔及浇口流道 Ra(0.2-0.4)m8 热处理 淬火至要求9 钳 将本件压入固定板10 平磨 与上固定板配磨,本件与上固定板上下齐平,且使型腔深度到要求11 钳 研型腔及浇口2 下固定板。固定板加工工艺过程如下表序号 工序名称 工序内容1 下料 切割钢板至尺寸 90mm*80mm*45mm2 刨 刨六面至尺寸 85mm*75mm*41mm3 热处理 调质至 20-24HRC4 平磨 磨六面至尺寸保证各面互相垂直,垂直度0.01mm/10mm5 钳 画线、钻孔6 线切割 割孔至要求7 钳 钳修8八 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.2. 中国模具设计大典.3. 王孝陪主编.塑料成型工艺及模具简明手册.机械工业出版社.20004. 模具制造手册编写组.模具制造手册.机械工业出版社.19965. 冯炳尧,韩泰荣,蒋文生主编.模具设计与制造简明手册.上海科学技术出版社,19986.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.唐志玉主编.模具设计师指南.国防工业出版社.19998.屈华昌主编.塑料成型工艺与模具设计.机械工业出版社.19959.黄毅宏主编.模具制造工艺.机械工业出版社.199910.彭建声主编.简明模具工实用技术手册.机械工业出版社.1993目录一、工艺规程的编制.11、塑件的工艺性分析.12、计算塑件的体积和质量.23、塑件注塑工艺参数的确定.2二、注塑模的结构设计.31、分型面的选择.32、确定型腔的排列方式.33、注系统的设计.44、成型零件结构设计.4三、模具设计的有关计算.5四、模具加热与冷却系统的计算.5五、模具闭合高度的确定.6六、注塑机有关参数的校核.6七、塑模主要零件加工工艺规程的编制.6八、参考文献.8河南机电高等专科学校设 计 说 明 书系 部材 料 工 程 系专 业模具设计与制造班 级模 具 054学生姓名常 圣 旺学 号 050216109 1盖板注塑模设计本设计根据塑件的模塑成型要求,综合介绍塑件的注塑成型工艺的选择,成型模具的设计程序,模具主要零件部件的加工工艺规程的编制及模具装配与试模的工艺方法等内容。一 工艺规程的编制塑件是一个单孔双凸台盖板,其零件图如图 1 所示。材料采用 ABS,生产类型为大批量生产。图 1 单孔双凸台盖板零件图1 塑件的工艺性分析1)塑件的原材料分析。塑件的材料采用 ABS,属热塑料塑料。从使用性能上看,塑料具有刚度好,耐水,耐热性强。从成型性能上看,塑件吸水性小,熔料的流动性好,成型容易,但收缩率大。另外,该塑件成型时易产生缩孔,凹痕,变形等缺陷,成型温度低时,方向性明显,凝固速度较快,易产生内应力。因此,在成型时应注意控制成型温度,浇注系统应较缓慢散热,冷却速度不宜过快。2)塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析(1)结构分析。从零件图上分析,该零件总体形状为长方形。在高度方向上有两个高度为 2mm 半径为 2.5mm 凸台,有一个半径为 2.5mm 的通孔。因此,模具设计时必须设置分型抽芯机构,该零件属于中等复杂程度。(2)尺寸精度分析。该零件尺寸按 MT3 级,从塑件的壁厚上来看,塑件壁厚最大处为 5mm,最小处为 3mm,壁厚差为 2 较均匀,有利于零件的成型。2(3)表面质量分析。该零件的表面除要求没有缺陷,毛刺,内部不得有杂质外,没有特别的表面质量要求,故比较容易实现。综上分析可以看出,注塑时在工艺参数控制得较好的情况下,零件的成型要求可以得到保证。2 计算塑件的体积和质量计算塑件的质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。计算塑件的体积:V=919.625mm 3计算塑件的质量:根据设计手册查 ABS 的密度为 1.021.07kg/m3 取 1.05 kg/m3故塑件的质量为:W=V=919.6251.0510 3=0.9656 g采用一模两件的模具结构,考虑其外形尺寸,注塑时所需压力和工厂现有设备等情况,初选注塑机为 XS-Z-60 型。3 塑件注塑工艺参数的确定查找相关文献和参考工厂的实际应用情况,ABS 的成型工艺参数可作如下选择:(试模时,可根据实际情况适作调整)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 220;后段温度 t2 选用 240;后段温度 t3 选用 260;喷嘴温度:选用 220;注塑压力:选用 100MPa;注塑时间:选用 30s;保 压:选用 72MPa;保压时间:选用 10s;冷却时间:选用 30s。3二 注塑模的结构设计注塑模的结构设计主要包括:分型面的选择,型腔数目的确定,型腔的排列方式,冷却水道布局,浇口位置设置,模具工作零件的结构设计,侧向分型与抽芯机构的设计,推出机构的设计等内容。1、分型面的选择模具设计中,分型面的选择很关键,它决定了模具的结构。应根据分型面选择原则和塑件的成型要求选择分型面。图 2 分型面的选择该塑件为盖板,表面质量无特殊要求,在使用过程中各端面与工人的手指接触较多,因此棱角处做成圆角。此外,零件高度为 3mm,且垂直与轴线的截面形状较为简单和规范,选择如图 2 所示水平分型方式既可降低模具的复杂程度,减少模具加工难度又便于成型后出件。2、确定型腔的排列方式本塑件在注塑时采用一模两件,即模具需要两个型腔。综合考虑浇注系统,模具结构的复杂程度等因素采用如图 1 所示的型腔排列方式。图 3 型腔排列方式 1采用如图 3 所示的型腔排列方式的最大优点是便于设置分型与抽芯机构,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。4图 4 型腔排列方式 2若采用如图 4 所示的型腔排列方式,显然料流长度较短,但侧向分型与抽芯机构设置则相当困难,势必成倍增加模具结构的复杂程度。3、注系统的设计(1)主流道的设计。喷嘴前端孔径:d0=4mm喷嘴前端球面半径:R0=12mm根据模具主流道与喷嘴的关系:R=R0+(11.5)mm d=d0+(0.51)mm取主流道球面半径 R=13mm取主流道的小端直径 d=4.5mm为便于将凝料从主流道中拔出,将主流道设计成圆锥形,其斜度为 24,换算得主流道大端直径 D=6mm。为了使凝料顺利进入分流道,可在主流道出料端设计半径 2mm 的圆弧过渡。(2)分流道的设计。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、注塑速率、分流道的长度因素来确定。本塑件的形状不复杂,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,为了便于加工起见,选用截面形状为半圆形的分流道,查表得半径为 4mm。(3)浇口设计。根据塑件的成型要求及型腔的排列方式,选用侧浇口较为理想。4、成型零件结构设计(1)凹模的结构设计。模具采用一模两件的结构形式,考虑加工的难易程度5和材料的价值利用等因素。凹模采用整体式结构。(2)凸模的结构设计。凸模主要是与凹模相结和构成模具的型腔,结构如图所示。三 模具设计的有关计算表一 型心型腔的工作尺寸计算类别 模具零件名称塑件尺寸 计算公式 工作尺寸50+0.1 Lm=(Ls+LsScp+0.75) -z 05.1-0.03 0型心 型心30+0.1 Hm=(hs+hsScp+0.67) -z 03.083-0.03 05.1-0.03 0 Lm=(Ls+LsScp-0.75) 0+z 4.90+0.03型腔 型腔3-0.03 0 Hm=(hs+hsScp+0.67) 0+z 2.9170+0.03四 模具加热与冷却系统的计算本塑件在注射成型时不要求有太高的温度,因而在模具上可不设加热系统。是否要冷却系统可作以下计算:设定模具平均工作温度为 40,有 20的常温水作为模具冷却介质。其出口温度为 30,产量为(初选每 2 分钟/套)0.058kg/h 。(1)求塑件在硬化时每小时释放的热量 Q3,查文献的 ABS 的单位热流量为1.55103J/kgQ3=WQ2=0.0581.55103=87J/kg(2)有体积流量可计算的所需的冷却水管直径非常小。因为模具每分钟所需的6冷却氺体积流量很小,故可不设冷却系统,依靠空冷的办法冷却模具即可。五 模具闭合高度的确定在支承与固定零件的设计中 ,根据经验确定:H 1=25mm 模座板:H 2=25mm 上固定板:H 3=40mm 下固定板:H 4=25mm 支撑板:H 动模座板: H6=25mm。预定垫块 H5=50mm。模具的闭合高度:H=H 1+H2+H3+H4+H5+H6=25+25+40+25+50+25=190mm六 注塑机有关参数的校核模具的外形尺寸为 280mm190mm190mm。XS-Z-60 型模板最大安装尺寸为350mm280mm,故能满足模具的安装要求。有上述计算模具的闭合高度 H=190mm,XS-Z-60 型注塑及所允许模具的最小厚度 Hmin=70mm,Hmax=200mm,满足模具的安装条件。HminHHmax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侏儒型腔,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,与此同时在斜销的作用下侧抽芯滑块从型腔中退出,完成抽芯动作。当分型面打开时,动模运动停止,在注塑机顶出装置的作用下,推出推杆运动将速降顶出。合模时,随着分型面的闭合侧型芯滑块复位至型腔,同时复位杆也对推杆进行复位。七 塑模主要零件加工工艺规程的编制在此对上凹模鑲块,下固定板块的加工工艺进行分析。1 上凹模鑲块。上凹模鑲块加工工艺过程见表序号 工序名称 工序内容1 下料 切割钢板至尺寸 90mm*80mm*10mm2 锻料 锻至尺寸 85mm*75mm*7mm73 热处理 退火 180 至 200HBS4 刨 刨六面至尺寸 81mm*71mm*5mm5 平磨 磨六面至尺寸 80.4mm*70.4mm*4.4mm6 数控铣 铣浇口及流道,除其深度按图纸要求应加深0.25mm 外,其余到要求7 钳 研光型腔及浇口流道 Ra(0.2-0.4)m8 热处理 淬火至要求9 钳 将本件压入固定板10 平磨 与上固定板配磨,本件与上固定板上下齐平,且使型腔深度到要求11 钳 研型腔及浇口2 下固定板。固定板加工工艺过程如下表序号 工序名称 工序内容1 下料 切割钢板至尺寸 90mm*80mm*45mm2 刨 刨六面至尺寸 85mm*75mm*41mm3 热处理 调质至 20-24HRC4 平磨 磨六面至尺寸保证各面互相垂直,垂直度0.01mm/10mm5 钳 画线、钻孔6 线切割 割孔至要求7 钳 钳修8八 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.2. 中国模具设计大典.3. 王孝陪主编.塑料成型工艺及模具简明手册.机械工业出版社.20004. 模具制造手册编写组.模具制造手册.机械工业出版社.19965. 冯炳尧,韩泰荣,蒋文生主编.模具设计与制造简明手册.上海科学技术出版社,19986.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.唐志玉主编.模具设计师指南.国防工业出版社.19998.屈华昌主编.塑料成型工艺与模具设计.机械工业出版社.19959.黄毅宏主编.模具制造工艺.机械工业出版社.199910.彭建声主编.简明模具工实用技术手册.机械工业出版社.1993目录一、工艺规程的编制.11、塑件的工艺性分析.12、计算塑件的体积和质量.23、塑件注塑工艺参数的确定.2二、注塑模的结构设计.31、分型面的选择.32、确定型腔的排列方式.33、注系统的设计.44、成型零件结构设计.4三、模具设计的有关计算.5四、模具加热与冷却系统的计算.5五、模具闭合高度的确定.6六、注塑机有关参数的校核.6七、塑模主要零件加工工艺规程的编制.6八、参考文献.8
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