基于三维软件插座卡套注塑模具设计【含UG三维、CAD图纸、说明书】
本科毕业设计(论文)任务书题目名称 基于三维软件的插座卡套模具设计学生姓名 专业班级 学号题目来源教师科研 社会实践实验室建设 其它题 目 类 型理论研究 应用研究设计开发 其它工作任务与要求1、主要内容与基本要求:(1) 根据产品的功能与应用场合,选择合适的材料,产品如图所示;(2) 对产品进行结构工艺分析,并选择合理的模具结构设计方案;(3) 根据产品的成型特点、生产批量、模具方案选择合适的成型设备;(4) 利用 UGNX 三维软件及其模具设计模块对产品进行三维模具结构设计;(5) 通过模具三维装配结构,完成模具的二维装配图。2、成果清单(1) 产品零件图一张;(2) 模具二维装配图一张 (A1);(3) 模具非标件零件图若干张;(4) 模具三维装配数字化模型电子档;(5) 产品零件图、模具二维装配图及其所有非标件零件图电子档。以上内容由指导教师填写指导教师签 字教师姓名:年 月 日系部审核审核意见: 组长签字: 年 月 日学生接受任务签字接受任务时间: 年 月 日 学生签名:宁毕 业 设 计 (论 文 )插座卡套注塑模具设计所 在 学 院专 业班 级姓 名学 号指 导 老 师年 月 日II摘 要本文主要介绍了插座卡套注塑模设计,塑料成形工艺以及注塑的过程,也对注塑机也进行了一些简单的介绍。注塑模设计的主要过程有:塑料制品的工艺分析,型腔数目的确定,注塑机的选择以及模具的结构设计。模具的结构设计包括:浇注系统的设计,成型零件设计,导向机构设计,侧面分型机构设计,脱模机构设计,冷却机构设计以及排气系统设计。本文设计的是一模两腔三板式模具。由于特殊形状,无法直接脱模,需设置侧面分型机构,本套模具是通过斜导柱进行侧面分型,本文对模具的各部分零件进行了设计与计算。本文给出了详细的设计过程及装配图。关键词:插座卡套;成型;注塑模;工艺AbstractThis paper describes the socket card sets of injection mold design, plastic injection molding technology and processes, but also on the injection molding machine also made some simple introduction. The main injection mold design process are: process analysis design of plastic products, the determination of the number of cavities, the choice of the injection molding machine and mold. Structural design of the mold comprising: gating system design, molded part design, guide mechanism design, side parting mechanism design, mold release mechanical design, mechanical design cooling and exhaust system design. This design is a three-plate mold two cavity mold. Because of the special shape, you can not directly release, set side parting mechanism, the set mold by Bevel column side typing paper various parts of the mold is designed and calculated. This article gives a detailed design process and assembly drawings.Key Words: card socket sets; molding; injection molding; ProcessIV目 录摘 要 IIAbstract.III目 录 IV第 1 章 绪 论.11.1 模具的作用与地位 11.2 注射成形基本过程 .11.3 注射模的基本结构 .2第 2 章 塑件的工艺分析.32.1 塑件的工艺性分析 .42.1.1 塑件的原材料分析 42.1.2 ABS 的注塑工艺参数 52.2 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析 .52.2.1 结构分析 52.2.2 尺寸精度分析 52.2.3 表面质量分析 52.3 计算塑件的体积和质量 .6第 3 章 注射机的选择及校核.73.1 注射机的选择 73.2 型腔数目的确定及校核 93.3 锁模力的校核 93.4 开模行程的校核 10第 4 章 浇注系统的设计.114.1 分型面的选择 114.2 主流道的设计 124.3 浇口设计 124.3.1 剪切速率的校核 .134.3.2 主流道剪切速率校核 .134.3.3 浇口剪切速率的校核 .14第 5 章 成型零部件设计.155.1 型腔和型芯工作尺寸计算 155.2 型腔侧壁厚度计算 16第 6 章 合模导向机构设计.18第 7 章 温度调节系统设计.207.1 对温度调节系统的要求 207.2 冷却系统设: 207.2.1 设计原则 .207.2.2 冷却时间的确定 .217.2.3 塑料熔体释放的热量 .217.2.4 高温喷嘴向模具的接触传热 .217.2.5 注射模通过自然冷却传导走的热量 .227.2.6 冷却系统的计算 .237.2.7 凹模冷却系统的计算 .23第 8 章 抽芯系统的设计.268.1 斜导柱设计 268.2 滑槽的设计 298.3 楔紧设计 298.4 滑块定位设计 29第 9 章 模具工作原理说明.30总 结.31参考文献.32致 谢.331第 1 章 绪 论1.1 模具的作用与地位模具影响着制品的质量。首先,模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次,在加工过程中,模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时,应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动,为此,常采用自动开合模自动顶出机构,在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时,模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大,这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具,以降低成本。现代生产中,合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素,尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用,产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大,对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展1.2 注射成形基本过程注射成形是现在成形热塑性塑件的主要方法,因此应用范围很广。所使用的成形机称为注射机。注射成形是把塑料原料(一般为经过造粒、染色、加入添加剂等处理后的颗粒料)放入料筒中,经过加热融化,使之成为高粘度的流体称为“溶体” ,容柱塞或螺杆作为加压工具,使溶体通过喷嘴以较高的压力(约为 2580Mpa)注入模具的型腔中,经过冷却、凝固阶段,而后从模具中脱出,成为塑料制品。注射成形的全过程可以分为:(1) 塑化过程 现代的注射机基本上是采用螺杆式的塑化设备。塑料原料(称为“物料” )自送料斗以定容方式送入料筒。通过料筒外的电加热和料筒内的螺杆旋转的摩擦热使物料熔化,达到一定的温度后即开始注射。注射动作是由螺杆的推进完成的。(2) 充模过程 熔体自注射机的喷嘴喷出后,进入模具的形腔,把形腔内的空气排2除,并充满形腔,然后升压到一定的压力,使熔体的密度增加,充实形腔的各部位。(3) 冷却凝固过程 热塑性塑料的注射成形过程是热交换的过程。即: 塑化 注射充模 固化成形加热 (理论上绝热) 散热 热交换效果的优劣,觉得塑件的质量外表面质量和内在的质量。因此,模具设计对热交换也要做充分的考虑。现代的设计方法中也采用了计算机。(4) 脱模过程 塑件在型腔内固化后,必须用机械的方式把它从形腔中取出。这个动作要由“脱模机构”来完成。不合理的脱模机构对塑件的质量有很大的影响;但塑件的几何形状是千变万化的,所以必然采用最有效的和最适当的脱模方式。由(1)到(4)形成了一个循环。每一次循环,就完成一次成形一个乃至数十个塑件。1.3 注射模的基本结构注射模的基本结构依使用的目的而不同,大致上可以作如下的分类:单腔二板式结构二板式结构 多腔二板式结构普通模具 单腔三板式结构三板式结构多腔三板式结构滑动型心式结构瓣合式结构特殊模具 脱螺纹结构多层结构 3第 2 章 塑件的工艺分析该塑件是插座卡套产品,其零件图如图所示。本塑件的材料采用ABS,生产类型为大批量生产。4图1 插座卡套图2.1 塑件的工艺性分析2.1.1 塑件的原材料分析壳体是人们用手接触相当频繁的部件,对其有着较高的外观要求,要求表面色泽均匀,成型收缩率小,制件成型后不能有明显色差、缩痕、熔接痕、污点、银丝等缺陷,还需要有一定的手感。综合考虑选择ABS。选择材料:ABS Acrylonitrile-butadiene-styrene 丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物塑料分析:()、基本特性:是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分的各自特性,使具有良好的综合力学性能。丙烯腈使有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度,丁二烯使坚韧,苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。ABS无毒、无味,呈微黄色,成型的塑料件有较好的光泽。密度为1.021.05/cm。ABS有极好的抗冲击强度,且在低温下也不迅速下降。有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。水、无机盐、5碱、酸类对ABS几乎无影响,在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液,不溶于大部分醇类及烃类溶剂,但与烃长期接触会软化溶胀。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性,易于成型加工。经过色可配成任何颜色。其缺点是耐热性不高,连续工作温度为70度左右,热变形温度约为93度左右。耐气侯性差,在紫外线作用下易变硬发脆。根据ABS中三种组分之间的比例不同,其性能也略有差异,从而适应各种不同的应用。根据应用不同可分为超高冲击型、高冲击型、中冲击型、低冲击型和耐热型等。(2) 、主要用途 ABS在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机外壳、仪表壳、仪表盘、水箱外壳、蓄电池、冷藏库和冰霜衬里等。汽车工业上用ABS制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节管、加热器等,还有用ABS夹层板制小轿车车身。ABS还可用来制作水表壳、纺织器材、电器零部件、文教体育用品、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装容器、农药喷雾器及家具等。(3)成型特点:ABS在升温时粘度增高,所以成型压力较高,塑料上的脱模斜度宜稍大;ABS易吸水,成型加工前应进行干燥处理;易产生熔接痕,模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力;在正常的成型条件下,壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高时,模具温度可控制在5060度,要求塑件光泽和耐热时,应控制在6080度。2.1.2 ABS 的注塑工艺参数1、注塑机类型: 螺杆式 7、保压力 5070MPa2、喷嘴形式 直通式 8、注射时间 35s3、螺杆转速(r/min)3060 9、保压时间 1530s4、喷嘴温度 180190 C10、模具温度 50705、成型温度 C料筒:前 200210中 210230后 18020011、冷却时间 1530s66、注射压力 7090 MPa12、成型周期 4070s2.2 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析2.2.1 结构分析从零件图上分析,该零件总体形状为圆形。在凸台上,一个带有孔对称分布,因此,模具设计,该零件属于中等复杂程度.2.2.2 尺寸精度分析从塑件的壁厚上来看,壁厚最大处为3mm,壁厚均匀,,在制件的转角处设计圆角,防止在此处出现缺陷,由于制件的尺尺寸中等。2.2.3 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,没有什么特别的表面质量要求,故比较容易实现。综上分析可以看出,注塑时在工艺控制得较好的情况下,零件的成型要求可以得到保证.2.3 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=17.78cm (单个)3计算塑件的质量:根据设计手册可查得ABS的密度为=1.06kg/dm 3塑件质量:M=V19g(通过3D软件测量得到)采用一模4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,初步选用注塑机XSZY125型。7第 3 章 注射机的选择及校核3.1 注射机的选择设计模具时,应详细地了解注射机的技术规范,才能设计出合乎要求的模具,应了解的技术规范有:注射机的最大注射量、最大注射压力、最大锁模力、最大成型面积、模具最大厚度和最小厚度、最大开模行程以及机床模板安装模具的螺钉孔的位置和尺寸。公称注塑量;指在对空注射的情况下,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注塑成型过程所需要的时间称为装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力。注射压力;为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力。注射速率;为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。常用的注射速率如表所示。表 1 注射速率注射量/CM125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000注射速率/CM/S125 200 333 570 890 1330 1600 2000注射时间/S1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5塑化能力;单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期.锁模力;注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开.8合模装置的基本尺寸;包括模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模板的行程,模具最大厚度与最小厚度等.这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围.开合模速度;为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快在到停.空循环时间;在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等动作的情况下,完成一次循环所需的时间.选择螺杆式注塑机的型号为:XS-ZY-500,其主要技术参数如下:表 2 注射机参数注塑机型号 XS-ZY-125额定注射量 500cm3螺杆(柱塞)直径 85mm注射压力 121Mpa注射行程 260mm注射方式 螺杆式锁模力 4500KN最大成型面积 1800cm2最大开合模行程 700mm模具最大厚度 700mm模具最小厚度 300mm喷嘴圆弧半径 R18mm喷嘴孔直径 7.5mm顶出形式 两侧设有顶杆,机械顶出动、定模固定板尺寸 900X1000mm拉杆空间 650X550mm合模方式 中心液压、两侧机械顶杆液压泵 流量 200、18L/min压力 614Mpa电动机功率 40KW加热功率 14KW9机器外形尺寸 7670X1740X2380mm3.2 型腔数目的确定及校核根据市场经济及生产效率的要求,本模具采用一模 4 腔型腔结构,即型腔数目。因型腔数量与注射机的塑化速率、最大注射量及锁模量等参数有关,因此4n有任何一个参数都可以校核型腔的数量。一般根据注射机料筒塑化速率确定型腔数量 ; mKnp1式中 注射机最大注射量的利用系数,一般取 0.8;注射机最大注塑量,g;p浇注系统所需塑料质量, ;1mg单个塑件的质量, 。式中 、 、 也可以为注射机最在注射体积(cm 3) 、浇注系统凝料体积(cm 3) 、p1单个塑件的体积(cm 3) 。故取 n=4 满足我们设计要求。3.3 锁模力的校核注射成型时,塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素,其数值越大,需要的锁模力也就越大。注射成型时,模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关,为了可靠地锁模,不使成型过程中出现溢料现象,应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模离,即:(式中符号同前)pFAn)(110式中 为单个塑件在分型面上的投影面积,mm 2;A为浇注系统在分型面上的投影与型腔不重叠部分的面积,mm 2;1P 为塑料熔体在型腔中的成型压力,Mpa;为注塑机的额定销模力,N。pF3.4 开模行程的校核注射机开模行程是有限的,开模行程应该满足分开模具取出塑件的需要。因此,塑料注射成型机的最大开模距离必须大于取出塑件所需的开幕距离。为了保证开模后既能取出塑件又能取出流道内的凝料,对于双分型面注射模具,需要满足下式:(4-3)10521aHS式中 模具开模行程;推出距离(脱模距离)1塑件高度;(H 2)2定模板与中间板之间的分开距离。a则 =291mm500mm10521aS小于注射机最大开合模行程,故满足要求。11第 4 章 浇注系统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,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,分流道、冷料穴,浇口。浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要环节,它对注塑成型周期和塑件质量(如外观、物理性能、尺寸精度等)都有直接影响,故设计时要使型腔布置和浇口开始部位力求对称,防止模具承受偏载而产生溢料现象,而浇口的位置也要适当,尽量避免冲击嵌件和细小的型芯,防止型芯变形,浇口的残痕不影响塑件的外观。概括说来,需要注意以下问题:1.适应塑料的工艺性;2.流程要短;3.排气良好;4.避免料流直冲型芯或嵌件;5.浇注系统在分型面上的投影面积应尽量小;6.浇注系统的位置尽量与模具的轴线对称;7.修整方便,保证制品外观质量;8.防止塑件变形。4.1 分型面的选择分型面是模具结构中的基准面,选择模具分型面时通常考虑如下有关问题:1 根据塑件的某些技术要求,确定成型零件在动模和定模上的配置;2 塑件的生产批量;3 结合塑件的流动性确定浇注系统的形式和位置;4 型腔的溢流和排气条件;5 模具加工的工艺性。124.2 主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道,是熔体最先流经模具的部分。在卧式注射机上主流道垂直于分型面,为使凝料能顺利拔出,设计成圆锥形,主流道通常设计在主流道衬套(浇口套)中,为了方便注射,主流道始端的球面必须比注射机的喷嘴圆弧半径大12mm,防止主流道口部积存凝料而影响脱模,通常将主流道小端直径设计的比喷嘴孔直径大 0.51mm。其中,浇口套主流道大端直径 D 应尽量选得小些。如果D 过大模腔内部压力对浇口套的反作用也将按比例增大,到达一定程度浇口套容易从模体中弹出。4.3 浇口设计浇口又称进料口,是连接分流道与型腔之间的一段细短流道,浇口是连接分流道与型腔的通道,它是浇注系统最关键的部分,它的形状、尺寸、位置对塑件的质量有着很大的影响。它的作用主要有以下两个:一是作为塑料熔体的通道,二是浇口的适时凝固可控制保压时间。常用的浇口形式有直接浇口、侧胶口、侧胶口、轮辐浇口、潜伏浇口等。由于不同的浇口形式对塑料熔体的充型特性、成型质量及塑件的性能会产生不同的影响。而各种塑料因其性能的差异对于不同的浇口形式也会有不同的适应性。在模具设计时,浇口位置及尺寸要求比较严格,它一般根据下述几项原则来参考:13尽量缩短流动距离;浇口应开设在塑件壁最厚处;必须尽量减少或避免熔接痕;应有利于型腔中气体的排除;考虑分子定向的影响;避免产生喷射和蠕动;不在承受弯曲或冲击载荷的部位设置浇口;浇口位置的选择应注意塑件外观质量。4.3.1 剪切速率的校核生产实践表明,当注射模主流道和分流道的剪切速率 R=5.810 510S 、231浇口的剪切速率 R=10 10 S 时,所成型的塑件质量最好。对一般热塑性塑料,451将以上推荐的剪切速率值作为计算依据,可用以下经验公式表示:R=3.nvRq式中 q 体积流量( CM /S) ;R 浇注系统断面当量半径( CM) 。v 33n4.3.2 主流道剪切速率校核Q =0.8Q /T =338.21.5=225.5 (CM /S)主 v公 3T 注射时间:T=2.5(S) ; R 主流道的平均当量截面半径:R = =0.538(CM) n n421dd 主流道小端直径 , d =0.63 (CM) ; d 主流道大端直径,1 2d =1.2(CM)2R = = 3.1158.9/(3.140.2783)=1.4710 S主 3.nvq 3114510 1.4710 510 (满足条件)2334.3.3 浇口剪切速率的校核R = =3.67152/(3.140.423)=1.45103 S浇 3.nvq 1其中:浇口面积 S= /4(D22-D12),当量面积 S= R 所以 R =7mm。 2当n当n单从计算上看,交口剪切速率偏小。但由于模具比较特殊,为一模 1 腔,无分流道,压力损失少,进料速度快,成型比较容易, ,传递压力好,所以浇口的剪切速率是合适的。从以上的计算结果看,流道与浇口剪切速率的值都落在合理的范围内,证明流道与浇口的尺寸取值是合理的。15第 5 章 成型零部件设计本成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算。查表得 PP 收缩率为 Q=12.5%,故平均收缩率为Qcp=(0.3+0.8)%/2=2%,考虑到工厂模具制造的现有条件,模具制造公差取z=/3。5.1 型腔和型芯工作尺寸计算型腔径向尺寸 已知在规定条件下的平均收缩率 S,塑件的基本尺寸 Ls 是最大的尺寸,其公差为负偏差,因此塑件平均尺寸为 Ls-,模具型腔的基本尺寸 Lm 是最小尺寸,公差为正偏差,型腔的平均尺寸为 Lm+z/2。型腔的平均磨损量为 c/2,如以 Lm +Z 表示型腔尺寸, PP 平均收缩率 S=2%.Lm +z/2+c/2=(Ls-/2)+(Ls-/2)SX-修正系数,取 0.5-0.75-塑件公差,取 MT7=0.6-模具制造公差取(1/3-1/4) =0.15-0.2Lm +z/2+c/2=(Ls-/2)+(Ls-/2)S1)径向计算公式:L = ( L + L S - 3/4 ) (7)MS 0Z式中: - 塑件的尺寸公差,单位:;L - 成型零件的径向尺寸,单位:;- 成型零件的制造公差, =( 1/31/6 ) () ;Z ZS- 塑件的成型收缩率,取平均值;L - 塑件的径向基本尺寸,单位: ;S型腔尺寸:28(10.02)3/40.56 3/56.030(10.02)30.63/40.56 /.18(10.02)3/40.56 3/56.02)型腔深度计算公式:H = ( H + H S- 2/3 ) (8)MS 0Z16式中: - 塑件的尺寸公差,单位:;- 成型零件的制造公差, =( 1/31/6 ) () ;Z ZS- 塑件的成型收缩率, (取平均值) ;H - 成型零件的深度方向的尺寸,单位:;MH - 塑件的深度方向基本尺寸,单位:;S凹模深度尺寸计算:HH (1k)(2/3) 塑 22.5(10.02)22.952/30.34 3/4.02、型芯尺寸的计算公式:型芯长度的计算公式:L = ( L + L S + 3/4 ) (9)MS 0Z式中: - 塑件的尺寸公差,单位:;- 成型零件的制造公差, =( 1/31/6 ) () ;ZS- 塑件的成型收缩率,取平均值 ;L - 成型零件的径向尺寸,单位:;ML - 塑件的径向基本尺寸,单位:;S5.2 型腔侧壁厚度计算(1)凹模型腔侧壁厚度计算凹模型腔为组合式型腔,按强度条件计算公式SR-r=r(/-2p)1/2-1 进行计算。式中各参数分别为:p=50Mpa(选定值);=0.05mm;=160MPar=28mmSR-r=r(/-2p)1/2-1=28(160/160-250)1/2-116.8mm一般在加工时为了加工方便,我们通常会取整数,所以凹模型腔侧壁厚度为 17。(2)凹模底板厚度计算17按强度条件计算,型腔地板厚为:p=50 Mpar=28mm=160MPah1.22pr 2/ 1/21.225028 2/1601/217.3mm一般在加工时为了加工方便,我们通常会取整数,所以凹模型腔侧壁厚度为18mm。18第 6 章 合模导向机构设计导向机构是保证动模和定模上下模合模时,正确定位和导向的零件。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位,本设计采用导柱导向定位。导向机构除了有定位和导向作用外,还要承受一定的侧向压力。塑料熔体在充型过程中可能产生单面侧压力,或者由于成型设备精度低的影响,使导柱承受了一定的侧向压力,从保证模具的正常工作。导柱的结构形式可采用带头导柱和有肩导柱,导柱导面部分长度比凸模端面高出 812,以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔。导柱材料采用 T10,HRC5055,导柱固定部分表面粗糙度 Ra 为 0.8m,导向部分 Ra 为 0.80.4m,本设计采用?根导柱,固定端与模板间采用 H7/m6 导套常采用 T10A,型导套,采用 H7/m6 配合镶入模板。具体结构如下图所示:导柱:国家标准规定了两种结构形式,分为带头导柱和有肩导柱,大型而长的导柱应开设油槽,内存润滑剂,以减小导柱导向的摩擦。若导柱需要支撑模板的重量,特别对于大型、精密的模具,导柱的直径需要进行强度校核。导套:导套分为直导套和带头导套,直导套装入模板后,应有防止被拔出的结构,带头导柱轴向固定容易。设计导柱和导套需要注意的事项有:(1)合理布置导柱的位置,导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度;导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线的 1/3 处最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置,或不等直径对称布置。(2)导柱工作部分长度应比型芯端面高出 68 mm,以确保其导向与引导作用。(3)导柱工作部分的配合精度采用 H7/f7,低精度时可采取更低的配合要求;导柱固定部分配合精度采用 H7/k6;导套外径的配合精度采取 H7/k6。配合长度通常取配合直径的 1.52 倍,其余部分可以扩孔,以减小摩擦,降低加工难度。(4)导柱可以设置在动模或定模,设在动模一边可以保护型芯不受损坏,设在定模一边有利于塑件脱模。本书模具设置四个标准带头导柱配合标准直导套作为导向系统,导柱设置在动模上,以保护型芯不受损坏。导套和导柱结构如下:导柱:国家标准规定了两种结构形式,分为带头导柱和有肩导柱,大型而长的导柱应开设油槽,内存润滑剂,以减小导柱导向的摩擦。若导柱需要支撑模板的重量,特别对于大型、精密的模具,导柱的直径需要进行强度校核。19导套:导套分为直导套和带头导套,直导套装入模板后,应有防止被拔出的结构,带头导柱轴向固定容易。20第 7 章 温度调节系统设计模具成型过程中,模具温度会直接影响到塑料熔体的充模、定型、成型周期和塑件质量。模具温度过高,成型收缩大,脱模后塑件变形大,并且还容易造成溢料和粘膜;模具温度过低,则熔体流动性差,塑料轮廓不清晰,表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷;当模具温度不均匀时,型芯和型腔温差过大,塑料收缩不均匀,导致塑料翘曲变形,会影响塑件的形状和尺寸精度。综上所述,模具上需要设置温度调节系统以达到理想的温度要求。PP 推荐的成型温度为 160-220,模具温度为 4080 。7.1 对温度调节系统的要求(1) 根据塑料的品种确定是对模具采用加热方式还是冷却方式;(2)希望模温均一,塑件各部同时冷却,以提高生产率和提高塑件质量;(3)采用低的模温,快速,大流量通水冷却效果一般比较好;(4)温度调节系统应尽可能做到结构简单,加工容易,成本低廉;(5)从成型温度和使用要求看,需要对该模具进行冷却,以提高生产率。7.2 冷却系统设:7.2.1 设计原则(1)尽量保证塑件收缩均匀,维持模具的热平衡;(2)冷却水孔的数量越多,孔径越大,则对塑件的冷却效果越好;(3)尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等,与制件的壁厚距离相等,经验表明,冷却水管中心距 B 大约为 2.53.5D,冷却水管壁距模具边界和制件壁的距离为 0.81.5B。最小不要小于 10。(4)浇口处加强冷却,冷却水从浇口处进入最佳;(5)应降低进水和出水的温差,进出水温差一般不超过 5(6)冷却水的开设方向以不影响操作为好,对于矩形模具,通常沿宽度方向开设水孔。(7)合理确定冷却水道的形式,确定冷却水管接头位置,避免与模具的其他机构发生干涉。217.2.2 冷却时间的确定在对冷却系统做计算之前,需要对某些数据取值,以便对以后的计算作出估算;取闭模时间 3S,开模时间 3S,顶出时间 2S,冷却时间 30S,保压时间 20S,总周期为 60S。其中冷却时间依塑料种类、塑件壁厚而异,一般用下式计算:t = 冷2S28SMET=62/(3.1420.07)8/3.14 2(200-50)/(80-50)= 73(S)式中:S塑件平均壁厚,S 取 6mm; 塑料热扩散系数(mm /s), =0.07;2T 成型温度 160-220,T 取 200;S ST 平均脱模温度,T 取 80;EET 模具温度 4080 ,T 取 50。MM由计算结果得冷却时间需要 73 S,这么长的冷却时间显然是不现实的。本模具型芯中的冷却管道扩大为腔体(如下图) ,使冷却水在型芯的中空腔中流动,冷却效果大为增强。参照经验推荐值,冷却时间取 30S 即可。7.2.3 塑料熔体释放的热量Q =nG C (t t )1S10= 60217.610 1.9(22060)3= 3969.02KJ/h式中:n每小时注射次数, n=60 (次) ;G每次的注射量(KG), G=217.610 ;3C 塑料的比热容(KJ/KG), C =1.9 ;S St 熔融塑料进入型腔的温度,t =220;1 1t 塑件脱模温度, t =60。0 07.2.4 高温喷嘴向模具的接触传热Q =3.6A (t t )2Z12=3.6406910 140(22050)6=348.63 KJ/h22式中:A 注塑机的喷嘴头与模具的接触面积(m ) ,Z 2A =406910 m (A =4 R =43.1418 =406910 m ,R=18mm 注塑机喷62Z2 62嘴球半径, ) ;金属传热系数 =140(W/ m );2t 模具平均温度 t =50 ;2t 熔融塑料进入型腔的温度 t =220。1 17.2.5 注射模通过自然冷却传导走的热量(1)对流传热Q =h A ( t t )对 m234=5.350.203(5020) 3=112 KJ/h式中:h 传热系数(KJ/ m h ) ,h =5.35(h =4.187(0.25+1 211)= 4.187(0.25+ )= 5.35) ;2360t3605A 两个分型面和四个侧面的面积 m2,A =0.203【A =(A )+ m m1(A ) nmk= 0.097+0.220.48=0.203,A =2BL=222022010 =0.097 m ; A =4BH 1m622=422025010 =0.22m ) ;B 模具宽度 m m,B=220; L 模具长度 m 62m,L=220,开模率 n = =(60-31.5)/60=0.48】 ;k(tt注 冷 )t 模具平均温度,t =50;2 2t 室温,t =20。33(2)辐射散发的热量Q =20.8 A ( ) ( ) 辐 m2710t43710t4=20.80.220.8( ) ( ) 524=128.7 KJ/h式中: 辐射率,一般表面 =0.80.9;A =0.22; 2m(3)工作台散发的热量Q =h A ( t t ) h台 2接 232= 5020.0484(5030)23=485.94 KJ/h式中:传热系数h =502KJ/(m h ); 22AA 模具与工作台的接触面积 m ,A =0.0484;接 接A =bl= 22022010 =0.0484;b 模具与工作台接触宽度 m m,b=220;模具与接 6工作台接触长度 m m,l=220。从计算的结果看,工作台散发的热量比塑料熔体释放的热量还多,这显然是不正确的,说明了 Q 的计算结果错误。这是因为有关 Q 的计算参考资料很少,计台 台算中有很多地方不规范。简单的计算以塑料熔体释放出的热量 Q 为总热量,这些1热量全部由冷却介质带走,这些热量应分别由凹模和型芯的冷却系统带走,实验表明,约 1/3 的热量被凹模带走,其余由型芯带走。模具应由冷却系统带走的热量:Q =(Q + Q )(Q + Q + Q )冷 12对 辐 台由于现在无法得到 Q 的正确值,所以计算以简单计算原则,取 Q = Q 。台 总 17.2.6 冷却系统的计算型腔内发出的总热量(KJ/h):Q = n G Q总 s=60 217.610 3003=3916.8(1)每次需要的注射量(KG)G=217.610 3(2)确定生产周期(S)t=60(3)塑料单位热流量(KJ/h)Q =280350; 取 Q =300s s(4)每小时的注射次数n=60从计算结果看,Q 与 Q 相差不多但不相等,这是因为 Q 涉及的因素较多,所总 1 1以应该应该取 Q 来计算。 总7.2.7 凹模冷却系统的计算(1)凹模的冷却水体积流量q =(60CT凹出 进 )v= 763103/1034.187103(25-20)60= 0.6110 m /min24式中: Q =1/3 Q =1/32289=763 KJ/h凹 总水的密度 10 KG/m ;3C 水的比热容 4.18710 J/KG ;1 AT 水管出口温度,T 取 25;出 出T 水管入口温度,T 取 20。进 进(2)冷却水管的平均流速:V =平 均 24dqv=40.6110 /(3.140.008 2)3=12.14 m/min =0.202 m/s式中:d冷却水管直径,取 d=8 mm查冷却水的稳定湍流速度与流量得,管径为 8mm 的冷却水管所对应的最低流速为 1.66 m/s 时才能达到湍流状态,故冷却水在凹模冷却管道中的流动未达到湍流。(3)冷却水管壁与水交界面的传热膜系数 =2.08(dV)平 均=7.6(10000.202) 0.8/0.0080.2=1395 (w/m k)式中: 是与冷却介质温度有关的物理系数, 取 7.6。(4)凹模冷却管的传热面积A= )(360TQ凹=763103/36001395(50-22.5)=5.5210 m2式中:T 模具与冷却介质平均温度, T =27.5(T = T (T +T )/2 M出 进=50(20+25)/2 =22.5 ) 。(5)冷却水孔总长 LL= )()3608.0TdVQ平 均 凹(=763103/36003.147.6(10000.2020.008) 0.8(50-22.5)=0.22m(6)模具上应开设的冷却水孔圈数n=L/B =0.22(40.076) =0.72,所以冷却水孔数位 1 根(如下图) 。本科毕业设计(论文)任务书题目名称 基于三维软件的插座卡套模具设计学生姓名 专业班级 学号题目来源教师科研 社会实践实验室建设 其它题 目 类 型理论研究 应用研究设计开发 其它工作任务与要求1、主要内容与基本要求:(1) 根据产品的功能与应用场合,选择合适的材料,产品如图所示;(2) 对产品进行结构工艺分析,并选择合理的模具结构设计方案;(3) 根据产品的成型特点、生产批量、模具方案选择合适的成型设备;(4) 利用 UGNX 三维软件及其模具设计模块对产品进行三维模具结构设计;(5) 通过模具三维装配结构,完成模具的二维装配图。2、成果清单(1) 产品零件图一张;(2) 模具二维装配图一张 (A1);(3) 模具非标件零件图若干张;(4) 模具三维装配数字化模型电子档;(5) 产品零件图、模具二维装配图及其所有非标件零件图电子档。以上内容由指导教师填写指导教师签 字教师姓名:年 月 日系部审核审核意见: 组长签字: 年 月 日学生接受任务签字接受任务时间: 年 月 日 学生签名:
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