塑料电子表盖注塑模具设计【含CAD图纸、说明书、三维图纸】
摘 要塑料是一种新型工程材料.发展速度迅速,塑料的加工和成型工艺也越来越得到重视,其中注射成型是最常用的塑料零件成型方法之一。塑料电子表盖是人们日常生活中常见的家庭用品,与人们生活密切相关,其外观要求很高,而且整体体积小,形状曲面要求过渡平稳,对注射成型模具和工艺的要求极高。本次设计主要分析了塑料电子表盖的塑件成型工艺的特点,详细介绍了塑料电子表盖的结构设计和模具设计的过程以及要点。重点介绍了塑料电子表盖的塑件结构的设计方法,分析和阐述了模具分型面的选择、模具型腔数目的确定、注射机的选择、模架的选择方法、排气系统、浇注系、温度调节系统等的设计过程。 关键词:塑料电子表盖;塑料注射模;模具结构;点浇口。AbstractPlastic is a new kind of engineering material. With its rapid development,Plastic Processing and forming technique have been getting more and more important,and Plastic injection molding is one of the most applied methods for parts molding. The cock is one of the most common domestic appliances and was closely related to peoples basic life. It features side opening, screw thread, and curve hole. Its high requirement of fair outside aspect, small sizes, and smooth transition between two curve planetary need the injection mold and die which was used to form it of high accuracy and technique. The injection technological characteristics of Electronic watch cover were analyzed, and the design of structure ofElectronic watch cover and the main points of mould are also introduced specifically. The most advanced technology of mold design is adopted. The design method of plastic structure is mainly introduced. The selection of sidewall thickness, the decision of the mould cavity number, the selection of injection machine, and the designing process of the parting plane, the exhaust system and feed system were stated. The design structure characteristics of Electronic watch cover are two times parting planes with pin gate style, and side core-drawing structure.Key words: Electronic watch cover;plastic injection mould;mould structure;mould structure ;pin gate;side core 。目 录引言 11 模具设计概论 11.1 我国模具工业特点与基本状况 11.2 塑料模具的发展趋势 .32 塑料电子表盖工艺性分析 42.1 产品材料分析 .42.2 注塑模工艺条件 .42.3 塑件结构和尺寸精度分析 52.3.1 塑件的产品结构 52.3.2 产品几何形状分析 63. 模具结构设计 113.1 总体方案拟订 .113.1.1 型腔数目的确定 113.1.2 注射机型号的选定 123.1.3 型腔数量及注射机有关工艺参数的校核 .133.2 分型面的设计 .164 成型零件的设计及计算 174.1 成型零部件尺寸分析 .174.1.1 塑件收缩率的影响 174.2 成型零件的设计 .184.2.1 模架的确定 184.2.2 成型型腔壁厚的计算 204.3 脱模机构 .214.3.1 脱模力的计算 214.3.2 推出零件尺寸的确定 224.4 部分部件强度校核 .224.4.1 动模板强度校核 224.4.2 定模板强度校核 234.4.3 支承板强度校核 245 浇注系统设计 245.1 浇注系统的作用 .255.2 主流道设计 .255.2.1 主流道的尺寸 255.3 分流道设计 .255.3.1 分流道的形状及尺寸 265.4 浇口的设计 .275.4.1 常用的浇口形式 275.4.2 浇口形式与塑料品种的相互适应性 .285.4.3 浇口位置选择 285.5 冷料井的设计 .296 模具排溢系统的设计 307 合模导向机构的设计 307.1 导向机构的作用 .307.1.1 定位机构的作用 307.2.1 结构形式 317.2.2 导柱结构和技术要求 317.2.3 导向机构的总设计 317.3 导套 .327.3.1 导套的结构形式 327.3.2 导套结构和技术要求 327.3.3 导柱的设计 328 推出机构的设计 328.1 推出机构的组成 .328.1.1 推出机构的分类 338.1.2 推出机构设计原则 338.2 推出机构的导向与复位 .338.2.1 复位零件 .339 典型零件的制造工艺 349.1 带头导柱加工工艺 .369.2 浇口套加工工艺 .379.3 动模板加工工艺 .389.4 定模板加工工艺 .399.5 定模座板加工工艺 .399.6 型芯 1 加工工艺 .409.7 型腔 1 加工工艺 .4110 塑料电子表盖的塑料模具装配 4210.1 模具爆炸图 .4210.2 模具总装配图 .4210.3 模具的装配过程 .4311 结论 43谢 词 44参考文献 45引言在当今工业生产中,塑料工业业已形成从设计、生产、检测到标准和教学的一整套完整的工业体系,这促进了塑料产品的研发和使用范围,塑料制品的应用从航天领域到日常生活,无所不在。这其中,模具作为成型塑料制件的重要的工艺装备,起到了至关重要的作用。由此可知,模具的设计制造在现今工业生产中至关重要。 本次毕业设计的课题是电子表盖注射模设计。所设计的电子表盖是我们品是经常接触的生活用品零件。电子手表是我们的日常用品,市场需求量大;基于此,必须实现大批量的生产、提高生产效率,降低生产周期,才能降低成本。注射模具的使用是实现高效率生产的一个非常好的途径,在本次设计中就是要电子表盖塑件的特性进行分析,对成型工艺性的可行性进行分析,完成其生产模具的设计。模具的设计过程综合性很强,需要考虑的因素很多,需要一个整体的思维模式去考虑问题,才能设计出一个合格的作品。本此设计的目标,就是通过确定成型零件、推出机构等的合理结构并进行计算校验,设计出一个结构合理、操作简单、动作可靠、使用寿命长的模具。1 模具设计概论1.1 我国模具工业特点与基本状况一、中国模具行业概况:中国的现代模具工业自本世纪 70 年代末期起,在中国政府支持下, 经过 30 多年的发展,已经建立起了较为完整的模具工业体系,包括国家、行业和企业建立的模具技术研发机构,模具材料生产和供应体系,2 万余家模具制造企业(其中规模较大的模具企业近 5000 家)和 60 余个全国(中国模具工业协会)和地区级的模具行业协会。同时,我国模具产业的鲜明特点是形成了明显的集聚式模具生产布局,在全国 33 个省、自治区、直辖市中,广东省、浙江省、江苏省和上海市(即珠三角、长三角地区)的模具生产能力占到全国(不含台湾省)总量的 80%以上。通过引进国际工业发达国家(主要是欧洲、美国、日本等)的设计制造技术和自主创新,我国模具技术水平也有了长足进步,CAD/CAM 技术已普及, CAE、CAPP、PLM、ERP 等数字化技术已有一部分企业开始采用,并收到了较好的效果,高速加工、并行工程、逆向工程、虚拟制造和标准化生产已在一些重点骨干企业实施,我国的模具行业可以生产制造业所需要的几乎全部类型的模具,部分模具的设计制造水平进入了国际先进行列。但总体水平与国际工业发达国家相比(特别是在复杂、精密、长寿命模具的设计制造技术和模具企业信息化技术应用方面),仍有 10-15 年的差距。我国模具的生产能力受我国制造业快速发展的需求拉动,也得到了快速增加,从改革开放初期的 20 亿元人民币产值(美元,汇率 3.8),增加到 2010 年的 1120 亿元人民币销售额(美元,汇率 6.5),其中 1996-2005 连续 10 年增长率超过 20%;考虑到相当数量的模具没有进入交易市场,我国的模具生产能力(产值)已接近 1800 亿元人民币,模具销售额额 1240 亿元人民币,但我国的模具企业管理水平较低、创新能力不强、劳动生产率不高,制约着整个行业的健康发展。二、中国模具行业发展前景:我国机械、汽车、电子、电器等产品的制造能力,目前均排在世界前列,由于提高竞争力的需要,对生产过程所需模具提出了高品质、低价格、快交货的新的更高要求;新能源、医疗器械、航空航天、节能减排等战略性新兴产业的发展也正在成为模具行业重要的新的增长点。因此我国的模具工业在今后 5-10 年内仍会有不低于 10%的增长速度,相应的设计制造技术和信息化应用水平也需要进一步提高。新一轮的企业扩张是在技术产品更高层次基础上的突破,模具企业由于资金缺乏,研发创新乏力,提升技术已难实现,信息化建设也步伐不大。我国已经制定了“十二五模具行业发展规划”和“转型升级”计划,进一步激发了模具企业技术改造和设备更新的积极性,许多模具企业为适应新形势而不断试制及生产高性能模具。因此,采用先进的模具技术、采购高性能的数控加工加工机床和精密测量设备,努力创造融资新渠道,加快技术改造和设备更新,正逐渐变成趋势。未来模具技术继续向“五化” 、产业特色向“两化”方向发展。模具技术在标准化、自动化、专业化、精细化、信息化以及他们的集成技术成为行业发展方向,产业向高端化、差异化方向发展更为突出,模具产业升级使得高档模具的内涵更丰富,模具参与新产品试制,使模具设计前移,使更多的企业获得比较协调得向产业升级、优化产品结构方向发展,信息化建设促进模具行业跨越发展。预计这一趋向将会持续下去、带动面也会越来越大。纵观世界格局,2010 年日本大地震和利比亚政局动荡都对全球模具产业链产生“蝴蝶效应” ,显示出当今世界仍处于后危机时代,中国模具行业发展机遇与挑战并存。罗百辉分析认为,目前模具行业呈现以下特点:1、我国还处于全球产业链分工的中低端,产品处于中低档;模具也是如此。由于市场容量缩小,模具企业竞争加剧。价格战激烈,模具产品价格急剧降低,致使企业效益下降,产品质量也受到影响。2、在组织模具开发、生产方面,发达国家普遍采用并行工程和项目管理等技术和管理方法,加强了对工作流的控制,缩短了模具开发周期,保证了质量。市场的紧缩影响了企业新产品的开发,特别是汽车新车型开发速度放慢,直接影响了模具的开发生产,使汽车模具占有很大比重的模具业受到很大影响。3、在专业化生产方面,发达国家更加普遍。专业化分工是提高生产效率,缩短模具设计制造周期和保证产品质量的必然发展趋势,它有利于突出自己的核心业务,有利于积累产品开发、生产管理及服务的经验,以在短期内提供高质量、低成本模具。4、在高新技术的应用方面,发达国家对各种高新技术的应用更加广泛,更加深入,水平也较高,包括数字化模具技术(三维设计、可制造性设计(DFM)、CAPP、CAM、CAT)、成形过程模拟(CAE)技术、高速加工技术、自动化加工技术、新材料成形技术、表面处理技术、新型(多功能复合)模具技术、信息化管理技术等等。高新技术的不断开发和广泛应用使得模具的设计制造水平达到空前的高度。5、在新技术研发创新方面,包括成形方法的创新,成形品质改善的创新,新材料成形技术的创新等,我国还没有掌握主动权,基本上是在跟踪发达国家技术发展的进程。企业不同程度加强了管理,采取了一些降低风险的措施,加强现金流的管理;加强成本核算、降低成本;积极开拓市场;加强研发工作,加大产品结构调整力度;加强企业生产管理标准化、信息化工作等等,取得了好的效果。行业总体水平提高较快。主要反映在以大型、精密、复杂、长寿命模具为主要代表的中高档模具比例继续上升,科技进步明显,产品水平有较大提高。1.2 塑料模具的发展趋势从塑料模具的设计质量和制造成本出发,我国塑料的主要可以从一下几方面考虑:1.在塑料模具设计和制造中应用 CAD/CAM/CAE 技术在塑料模具的设计和制造中,为了提高模具的设计制造质量和降低塑料产品的生产成本,在需要大型、精密、复杂、长寿命模具设计中,特别是在多型腔模具设计的平衡设计中,应用 CAD/CAM/CAE 技术具有不可替代的优势。2.应用热流道技术,发展气体辅助成型热流道内的塑料熔体在成型中更容易流动,对于大型、薄壁、难以加工的塑料产品的成型比较容易,脱模后产品的残余应力较低,产品变形小,所以制品的成型质量较好。由于热流道模具的这些特点,一些工业发达一直十分重视热流道技术的发展和应用,在欧洲国家应用率已达 35%,在美国应用率 24%。在我国目前对热流道技术的应用仅有 7%。在今后的塑料模具研制中,需要重视热流道技术的发展和应用,逐步缩小与发达国家的差距。3.发展快速成型制造技术,缩短模具的设计周期,降低生产成本应用优质材料和先进的表面处理技术,提高模具的寿命和质量,降低塑料产品的生产成本。4.提高塑料模具标准化水平和标准件的使用率在工业生产中采用标准化,可以更好地保证产品质量,缩短生产周期,降低生产成本。目前,工业发达国家模具标准化的商品化程度已达到 70%80%,但在我国还不足 30%,我国在模具生产的标准化程度方面与一些发达国家相比,仍有较大的差距。今后在模具的设计和制造中,一方面应加强标准化规范的制订,并严格标准化的管理;另一方面,应加大塑料模具标准零部件商品化的规。2 塑料电子表盖工艺性分析2.1 产品材料分析ABS ,英文全称为:acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer,中文:丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物。ABS 是在聚苯乙烯树脂改性的基础上发展起来的一种新型工程塑料。它是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种单体的三元共聚物,具有综合的优良性能(坚固、坚韧、坚硬) ,价格便宜,原料易得,因此发展很快,是目前产量最大、应用最广的一种工程塑料。ABS 是微黄色或白色不透明粒料,无毒、无味。ABS 由于是三种组分组成的,故它有三种组分的综合性能,而每一组分又在其中起着固有的作用。丙烯腈可使 ABS 具有较高的强度、硬度、耐热性及耐化学腐蚀性;丁二烯可使 ABS 具有弹性和较高的冲击强度;苯乙烯则可使 ABS 具有优良的介电性能。因此,在机械性能方面,ABS 具有质硬、坚韧、刚性等特性。ABS 树脂的缺点是耐热性不高,耐低温性不好,而且不耐燃、不透明,耐候性不好,特别是耐紫外线性能不好。由于以上的综合性能,因此广泛用来制造电视机、收音机的外壳、旋钮、电话机壳、话筒、把手、铰链、塑料铭牌等。ABS 树脂是微黄色固体,有一定的韧性,密度约为 1.041.06 gcm3。它抗酸、碱、盐的腐蚀能力比较强,也可在一定程度上耐受有机溶剂溶解。 ABS 树脂可以在-2560的环境下表现正常,而且有很好的成型性,加工出的产品表面光洁,易于染色和电镀。因此它可以被用于家电外壳、玩具等日常用品。常见的乐高积木就是 ABS制品ABS 的成型特性是:(1)ABS 粒料表面极易吸湿,使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。为此成型前必须进行干燥处理。(2)ABS 的比热容比聚烯烃低,在注射机料筒中能很快加热,因此塑化效率高,在模具中凝固也比聚烯烃快,故模塑周期短。(3)ABS 树脂的表现黏度强烈地依赖于剪切速率,因此模具设计中大都采用点浇口形式。(4)ABS 树脂为非结晶形高聚物,所以成型收缩率小。(5)ABS 树脂的熔融温度较低,熔融温度范围宽,流动性好,有利于成型。2.2 注塑模工艺条件 干燥处理:ABS 材料具有吸湿性,要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件 为 8090C 下最少干燥 2 小时。材料温度应保证小于 0.1%。 熔化温度:210280C;表 1.1 主流道直径选用原则建议温度:245C。 模具温度:2570C。 (模具温度将影响塑件光洁度,温度较低则导致光洁度较低) 。 注射压力:5001000bar(90150Mpa) 。 注射速度:中高速度。表 1.2 ABS 推荐成型工艺注射机类型 螺杆式模具温度/C 7585注射压力/Mpa 70140保压力/Mpa 6070保压时间/s 15冷却时间/s 2060成型时间/s 401202.3 塑件结构和尺寸精度分析塑件结构工艺性,直接关系到其成形模具结构、类型、生产周期与成本。只有符合模塑工艺要求塑件设计,才能顺利成形,确保内在与外观质量,达到高效率生产和低成本的目地。2.3.1 塑件的产品结构图 2.1 电子表盖技术要求:1. 未标注圆角半径为 R0.5;2. 塑件的脱模斜度为 1 度;3. 生产批量:大批量生产;4. 公差取 MT5 级公差。2.3.2 产品几何形状分析1 侧孔、内螺纹与圆弧面在龙头壳体设计中,为了产品的美观大方, ,患有消费者使用起来比较方便,侧孔是必须的,另外内螺纹是为了安装调节水量大小而设计的,圆弧面是为了尽量减少睡压力的损失,尽量减少降低水流动的而设计的,所以这些是必须的。在现代日常生活当中,消费者追求的不再是便宜,首先是美观实用,价格实惠,更是要符合人体工程学,为此,对产品的设计要求进一步提高,而圆弧则是这种要求。2脱模斜度在塑料制品的成型中,为了便于将制品从模具内脱出,制品的内外壁必须有足够的脱模斜度。脱模斜度与塑料品种、制品的形状、模具结构等因素有关,一般情况下302之间选取。一些常用塑料的脱模斜度经验数据参阅表 1-3。表 2.1 常用塑料的脱模斜度经验数据塑料名称或代号 脱模斜度聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯 301ABS、尼龙、聚甲醛、氯化聚醚、聚苯醚 40130硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚苯乙烯、有机玻璃502热固性塑料 201选择塑件的脱模斜度时,应遵循一下原则:(1) 应尽量选择较大的脱模斜度,使制品容易脱出。(2) 当塑件收缩率较大时,应选用较大的脱模斜度。(3) 当制品的壁较厚时,成型后的收缩量大,此时,应选用较大的脱模斜度。(4) 高大的制品,应尽量选用较小的脱模斜度。(5) 精度较高的制品,选用较小的脱模斜度。(6) 如果要求制品在脱模后留在型芯一侧时,则内表面的脱模斜度要比外表面的小。(7) 制品高度和孔的深度较小时(内孔深36 0.05 0.07 0.08 0.14 0.18 0.28 0.36 0.56610 0.06 0.08 0.10 0.16 0.20 0.32 0.40 0.641014 0.07 0.09 0.12 0.18 0.22 0.36 0.44 0.721418 0.08 0.10 0.12 0.20 0.26 0.40 0.48 0.801824 0.09 0.11 0.14 0.22 0.28 0.44 0.56 0.882430 0.10 0.12 0.16 0.24 0.32 0.48 0.64 0.963040 0.11 0.13 0.18 0.26 0.36 0.52 0.72 1.0电子表盖壳塑件的具体尺寸的公差可以根据上表一般公差 6 级来确定,具体偏差可以根据加工部分的难易程度来确定。(4) 塑料制品的表面粗糙度塑件的表面粗糙度除了与原材料的特性和成型工艺有关之外,模具的制造情况也起着十分关键的作用,确定塑件的表面粗糙度时,应对模具做一下考虑:一般模具的表面粗糙度比塑料制品的表面粗糙度高 1 级;对透明的塑料制品要求型腔和型芯的表面粗糙度相同;对于不透明的塑料制品,型芯的表面粗糙度的级别可比型腔的表面粗糙度低 12级;为了避免模具制造中不必要的浪费,选取的粗糙度满足要求即可。综上所述,电子表盖壳型腔的粗糙度比龙头壳体高一级。(5) 表面质量分析该零件的表面除要求没有流纹、缺陷、毛刺,没有特别的表面质量要求,故比较容易实现。3. 模具结构设计3.1 总体方案拟订对任何塑料件的模具设计都有一定的程序,首先要确定该塑件使用哪一种浇口形式,因为目前浇口的形式很多,并且用不同的浇口形式可以得到不同的塑件效果,得到的塑件表面质量也不同等,因此确定浇口形式也是至关重要的。再就是要确定在塑件的什么位置进行浇注,对于这个问题我们都没有定论,只有借助 SolidWorks 2006内的 Moldflow 模块来进行分析后再确定浇口位。接着要确定一模几腔,只有把这些前期工作都做好之后 才能够顺利的进行模具设计。3.1.1 型腔数目的确定对于一个塑件的模具设计的第一步骤就是型腔数目的确定。与多型腔模具相比,单型腔模具由如下的优点:塑料制件的形状和尺寸始终一致 在多型腔模具中很难达到这以要求,生产的零件的尺寸很小的公差尺寸时,采用但性强模具也许更为适合。工艺参数容易控制,模具的结构简单紧凑,设计自由度大 但性强模具的推出机构、冷却系统和模具分型面的技术要求,在大多数情况下都能满足而不必综合考虑。此外,但性强模具还具有制造成本低,制造周期短等特点。综上所述,考虑了塑料电子表盖的综合因素,由于零件的复杂程度一般,公差等级要求为 5 级,在考虑到生产效率,故取一模四腔结构。确定型腔数目的方法:(1) 根据经济性:n=NYt/(60C1)1/2 (3.1)式中 n-每副模具中型腔的数目N-计划生产塑件的总量Y-单位小时模具加工的费用t-成型周期(min)C1-每个型腔的模具加工费用(元)(2) 根据锁模力:n=(Q/p)-A 2/A1 (3.2)式中 Q-注射机锁模力) (kN)p-型腔内熔体的平均压力(MPa)A2-浇注系统在分型面上的投影面积A1-每一个塑件在分型面上的投影面积(3) 根据塑件的精度:根据经验,在模具中每增加一个型腔,塑件的尺寸精度就要降低 4%,由于塑料电子表盖是人们生活中的人体中的手经常触摸的日常生活消费品,且要求精度为 5 级,可以取一模四腔结构(4) 根基注射量:n=(0.8G-m 2)/m 1 (3.3)式中 G-注射机的最大注射量(g)m1-单个塑件的重量(g)m2-浇注系统的重量(g)由于塑料电子表盖属于精度比较高的家庭日用产品,产品的外观比较美观,不能有凹痕和裂纹,根据产品需要,该塑件为一模四腔。3.1.2 注射机型号的选定注射模是安装在注射机上使用的工艺装备,因此谁注射模是应该详细了解注射机的技术规范,才能设计出很符合要求的模具。1) 所需注射量的计算、塑件质量、体积计算由 SolidWorks 2007 工具当中的质量特性功能查得如图所示:图 3.1 电子表盖质量特性塑件体积 V1=5.44 cm3塑件质量 m1=5.44 克2) 浇注系统凝料体积的初步估算可按塑件体积的 0.6 倍来计算,由于模具采用一模四腔,所以浇注系统的凝料体积为 V2=0.6 V1=0.65.44=3.46 cm3质量 m2=0.6 m1=0.6x5.44=3.46 克因为设计一模两腔,故该模具一次注射所需塑料 ABS体积 V= 4*(V 1+V2)=2x(5.72+3.46)=36.72 cm3质量 m= 4*(m 1+m2)=2x(5.44+3.46)=36.72 克3) 注射机型号的确定根据以上的计算初步选定型号为 XS-ZY-250,其主要的技术参数件下表:表 3.1 XS-ZY-250 型注射机主要技术参数额定注射量/ cm 3 1000 最大开(合)模行程/mm500螺杆(柱塞)直径 /mm50 模具最大厚度 /mm 350注射压力 /MPa 130 模具最小厚度 /mm 200注射行程/(g/s) 160 动、定模固定板尺寸/mm598520注射时间/s 180 拉杆空间/mm 448370螺杆转数/ (r/min) 25、31、39、58、32、89合模方式 增压式注射方式 螺杆式 液压泵 流量 L/min压力 MPa180、126.5合模力 /kN 1800 电动机功率/kW 18.5加热功率/kW 9.83 机器外形尺寸/mm 470010001815最大成型面积/cm 2 550、500 螺杆驱动功率/ kW 5.53.1.3 型腔数量及注射机有关工艺参数的校核(1) 型腔数量的校核1) 由注射机料筒的塑化速率校核型腔数量n = = 10.38 (3.4)12360/mKMt10.87675上式中右边104,符合要求。式中 K注射机最大注射量的利用系数,结晶型塑料一般取 0.75;M注射机的额定塑化量(g/h 或 cm3/h) ,该注射机为 160g/s;t成型周期,因塑件小,壁厚不大,取 10s;1m单个塑件的质量或体积(g 或 cm3) ,取 1m=10.88g2浇注系统所需塑料质量或体积(g 或 cm3) ,取 2=7g。2) 按注射机的最大注射量校核型腔数量n = = 10.88, (3.5)12mKN95.7160远大于 4,符合要求。式中 N注射机允许的最大注射量( g 或 cm3) ,该注射机为 160g。3) 按注射机的额定锁模力校核型腔数量塑料电子表盖在动定模的作用面上的作用面积为 A1=3170.11 mm2图 3.1 产品的面积特性浇注系统在动定模作用面上的作用面积为 A2=33.711 mm2n = =5.744, (3.6)12AP型 型F1.3708符合要求。式中 F注射机的额定锁模力(N) ,该注射机为 1800000N;A1电子表盖在模具分型面上的投影面积( 2m) ;A2浇注系统在模具分型面上的投影面积( ) ;塑料熔体对型腔的成型压力(MPa) ,一般是注射压力的 30%60%,取型P型腔最大压力为 100MPa。(2) 注射机工艺参数的校核1) 最大注射压力校核注射机的额定注射压力 Pmax=130MPa,应大于注射成型时所需调用的注射压力 P0,即PmaxkP 0(1.11.25)100=110125MPa,符合要求。2) 安装尺寸校核主流道的小端直径 D 大于注射机喷嘴 d,通常为D=d+(0.51)mm对于该模具 d=7 mm,取 D=7mm,符合要求。主流道入口的凹球面半径 SR0 应大于注射机喷嘴球半径 SR,通常S R0=SR+(12)mm对于该模具 SR=20mm,取 S R0=21mm,符合要求。3) 最大与最小模具厚度模具厚度 H 应满足 min=200H max=3000查该套模具的总体高度为 201mm,如下图所示:图 3.2 模具的高度(3) 开模行程和推出机构的校核1) 开模行程校核H=500H 1+(510)mm=90+10=100 mm, (3.7)符合要求。式中 H注射机动模板的开模行程(mm) ,取 100mmH1动模板移动直至型芯完全抽出的行程;H 1=100mmH2拉料杆将冷凝塑料和塑件完全推出动模板的行程, H2=30mm。推出机构校核该注射机推出行程为 100mm,大于 30mm,符合要求。3.2 分型面的设计选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则:1) 分型面应选在塑件外形最大轮廓处2) 确定有利的留模方式,便于塑件顺利脱模 通常分型面的选择应尽可能使塑件在开模后留在动模一侧,这样有助与动模内设计的推出机构动作,否则在定模内设置推出机构往往会增加模具整体的复杂性。3) 保证塑件的精度要求。4) 满足塑件的外观质量要求 选择分型面是应避免对塑件的外观质量产生不利的影响,同时考虑分型面处所产生的飞边是否容易修正清除。5) 便于模具加工制造 为了便于模具加工制造,应尽量选择平直分型面或易于加工的分型面。6) 对成型面积的影响 为了可靠地锁模以避免涨模溢料现象的发生,选择分型面时应尽量减少塑件(型腔)在合模分型面上的投影面积。7) 对排气效果 分型面应尽量与型腔充填时塑料熔体的料流末端所在的型腔内壁表面重合。8) 对侧向抽芯的影响 为了保证侧向型芯的防止容易及抽芯机构的动作顺利,选定分型面时,应以浅的侧向凹孔或短的侧向凸台作为抽芯方向,将较深的凹孔或较高的凸台放置在开合模方向,并尽量把侧向抽芯机构设置在动模一侧。由以上阐述选择分型面的一般原则,综合考虑最主要的因素,塑料电子表盖的最优分型面如下图所示图 3.3 产品分型面分析4 成型零件的设计及计算4.1 成型零部件尺寸分析4.1.1 塑件收缩率的影响 塑件成型后的收缩率与塑件的品种,塑件的形状、尺寸、壁厚,模具的结构,成型的工艺条件等因素有关。在生产塑件时由于工艺条件、塑料批号发生变化也造成塑件收缩率的波动。收缩率的偏差和波动,都会引起塑件尺寸误差,其尺寸变化值为: sLS)(minaxs(4.1)式中 s塑料收缩率波动所引起的塑件尺寸误差maxS塑件的最大收缩率;in塑件的最小收缩率;SL塑件的基本尺寸。按照一般的要求,塑件收缩率破洞所引起的误差应小于塑件公差的 131) 模具成型零件的制造误差 模具成型零件的制造精度是影响塑件尺寸精度的重要因素之一。成型零件爱你加工精度愈低,成型塑件的尺寸精度也愈低。实践表明,成型零件的制造公差占塑件总公差的 1/3 1/4,因此在确定成型零件工作尺寸公差值时可取塑件公差的 1/31/4,或取 IT7IT8 级作为模具制造公差。2) 模具成型零件的磨损 模具在适用过程中,由于塑料熔体流动冲刷、脱模时与塑件的摩擦、成型过程中可能产生的锈蚀、以及由于上述原因造成的成型零件表面粗糙度提高而重新打磨抛光等,均造成了成型零件尺寸的变化。在上述诸多因素中脱模时塑件对成型零件的摩擦磨损时最主要的,为了简化计算起见,凡与脱模方向垂直的成型零件表面,可以不考虑磨损;与脱模方向平行的成型零件表面,应考虑磨损。对于中小型塑件,最大磨损量可取塑件的 1/6;对于大型塑件应取1/6 以下。3) 模具安装配合的误差 模具成型零件装配误差以及在成型过程中成型零件配合间隙的变化,都会引起塑件尺寸的变化。塑件在成型过程中产生的最大尺寸误差应该是上述各种误差的总和。即: = z+ c+ s+ j+ a (4.2)式中 塑件的成型误差; z模具成型零件制造公差 c模具成型零件在适用中的最大磨损量; s塑料收缩率波动所引起的塑件尺寸误差; j模具成型零件因配合间隙变化而引起塑件尺寸的误差; a因安装固定成型零件而引起的塑件尺寸误差。4.2 成型零件的设计4.2.1 模架的确定本次模架设计采用选取标准模架,再根据实际需要进行尺寸改进。模架尺寸确定之后,对模具有关零件要进行必要的强度或刚度计算,以校核所选模架是否恰当。标准件包括通用标准件和模具专用标准件两大类。通用标准件如紧固件等。模具专用标准件如定位圈、浇口套、推杆、导柱、导套、模具专用弹簧、冷却及加热件,顺序分型机构及精密定位用标准组件等。由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸,再结合标准模架,可选用标准模架 可符合要求。模架要有统一的标准,所有零件的基准应从这个基准推出,并在模具上打出相应的基准标记。一般定模座板与定模固定板要用销钉定位,定、动模固定板之间通过导向零件定位;脱出固定板通过导向零件与动模板或定模固定板定位;模具通过浇注套定位阀与注射机的中心定位孔定位动模板与动模固定板不需要销钉精确定位;垫块不需要与动模固定板用销钉精确定位;顶出垫板不需要与顶出固定板用销钉精确定位。模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉;模具外表面尽量不要有突出部分;模具外表面应光洁,加涂防锈油。模架组合形式注射模模架的组成零件级名称件模具设计与制造简明手册图。注射模中中小型模架的组合形式见该手册表 2.95,在此选择 A2 型图 4.1 A2 型模架A2 型的特点在于定模和动模均有两块模板组成,使用推杆推出塑件。根据零件的外形尺寸以及产品本身结构可以确定镶件的外形尺寸。确定好镶件的大小后,可大致确定模架的大小。普通塑料制品模具模架与镶件大小的选取,可参照如下数据。图 4.2 模架尺寸表 4.1 参数参考值4.2.2 成型型腔壁厚的计算本设计为小型模具,成型零件的强度问题比较突出,即应力达到许用数值时,弹性变形量与其许用值之间相差较大,在这种情况下只对成型零部件进行强度校核即可,在此选用材料为 T8。(1) 侧壁厚度=r( ) (4.3)21式中 : -侧壁厚度,mm;r-凹模型腔内孔的半径或边长,53mm;-材料的许用应力,一般中碳钢取 200Mp;PM-模腔压力,100MP.则型腔外轮廓半径为 mm,可作为选择模架的依据。则 : =53x( )=8.2mm,取 10mm.200251(2) 底部厚度= (4.4)324式中 -型腔底部厚度, mm;r-凹模型腔内半径,53mm-材料的许用应力,取 200Mp;PM-模腔压力,100MP。则 : = =16.88mm,取 17mm. 3255324200型腔和型芯:图 4.3 型芯和型腔模型4.3 脱模机构脱模机构应遵循如下设计原则:1 保证塑件不因顶出而变形损坏及影响外官;2 尽量将塑件留在动模;3 推出机构运动要准确、灵敏、可靠、无卡顿现象,机构本身应有足够的刚度、强度和耐磨性。因塑料表盖较深,且为一模四腔,保证塑件不变形,可利用成型零件推出。4.3.1 脱模力的计算本壳为薄壁制件所需脱模力按一下公式计算:F= (4.5)式中 -制品的壁厚,2 mm;1E-塑料的弹性模量,2000Mpa;S -塑料平均成型收缩率,0.5%;L -制件对型芯的包容长度,7mm;-模具型芯的脱模斜度,5 度; -塑料的泊松比 ,0.394;-无量纲系数,随 f 和 而异,取 1.0084;2f-制件与型芯件的摩擦系数,0.12;A-盲孔制品型芯在垂直于脱模方向上的投影面积,3170.11 平方毫米。所以 F= 23.14230000.00575(0.125)(10.394)1.0048+0.1X3170.11 (4.6) =2143.24N4.3.2 推出零件尺寸的确定本设计使用成型零件部件脱模,只需计算推杆的尺寸,根据压杆稳定公式可得推杆直径(mm)的公式:D=K(2/)1/4式中 d-推杆的最小直径, mm:K-安全系数,可取 K=1.5:L-推杆的长度,87.26mm:F-脱模力, 2143.24N:N-推杆数目,4:E-钢材的弹性模量, 3000Mpa:所以:d=1.5X =4.76(87.2622143.24/33000)1/4取 d=5.0mm。图 4.4 推料杆4.4 部分部件强度校核4.4.1 动模板强度校核由于本型腔采用的时整体式矩形型腔,这种结构愈组合式型腔相比刚性较大。由于底板与侧壁为一体,所以在型腔地面不会出现溢料间隙。因此在计算型腔壁厚时变形量的控制主要是为了保证塑件尺寸精度和顺利脱模。型腔侧壁厚度计算 侧壁厚度一般去塑件长边长度 L 或直径的 0.2 倍0.5 倍。在整体式型腔中,当 L1100mm 时,在乘以 0.850.9. 当 p510 15201050 202550100 2530100200 3040200 40通过 CAXA 查询系统知道,塑件在分型面上的投影为 3170.11 2m约为 32 2c,四腔就是 128 2cm,有经验数据表知道厚度取 30 40mm,强度就足够了。支承板的厚度取 38mm,如下图所示图 4.7 支撑板5 浇注系统设计浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内流经的通道。浇注系统的组成一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。5.1 浇注系统的作用(1) 将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输送到型腔,同时使型腔内的气体能及时顺利排出。(2) 在塑料熔体填充及凝固的过程中,将注射压力有效地传递到型腔的各个部位,以获得形状完整、内外在质量优良的塑料制件。普通流道浇注系统设计,一般遵循以下原则:1) 了解塑料的成型特性和塑料熔体的流动特性2) 采用尽量短的流程,以减少热量与与压力的损失3) 浇注系统设计应有利于良好的排气4) 防止型芯变形和嵌件的位移5) 便于修整浇口以保证塑件外观质量6) 浇注系统应结合型腔布局同时考虑7) 流动距离比和流动面积比的校核综合考虑以上各种因素,下面开始详细的浇注系统设计。5.2 主流道设计主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部位开始,到各分流道为止的塑料熔体的流动通道。它的形状和尺寸最先影响着塑料熔体的流动速度及填充时间,必须使熔体的温度和压力降最小,且不损害其把塑料熔体输送到最“远”位置的能力。图 5.1 浇口套
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