注塑模具设计.docx
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注塑模具设计
注塑模具设计
一,设计任务书
(1)塑料制品名称:
遥控器外壳
(2)成型方法与设备:
在xs-z-125型注塑机上成型
(3)塑料原料:
改性ps(聚苯乙烯)
(4)收缩率:
0.2%~1%
(5)生产批量:
5000件
(6)塑件图:
二,塑件成型工艺分析
1塑件成型特性
聚苯乙烯是第四大通用热塑性塑料品种。
聚苯乙烯为非结晶型聚合物,无色,透明无毒无味,有光泽易着色,落地时发出清脆的类似金属的声音,密度为:
1.054g/cm3其塑料原料为无色透明的颗粒状或珠状,易燃,燃烧时有黑烟并伴有特殊气味。
聚苯乙烯的绝缘性优良,可以与熔融的石英相聘美,其透明性很好,有一定的化学稳定性,其质地脆而硬。
(1)改性PS成型加工性好,可采用注塑,挤出,真空和模压等成型方法加工。
(2)改性ps性脆易裂,所以成型塑件脱模斜度宜选在2度以上,顶出均匀以防止脱模不良而发生开裂
(3)塑件中不宜有嵌件,缺口和尖角,各面应圆滑连接,塑件厚壁应均匀。
(4)由于流动性好,溢边值在0.03mm左右,应注意磨具间隙,防止形成飞边。
(5)磨具设计中大多采用点浇口形式,防止除去浇口时损坏塑件,也可用热流道系统。
(6)宜采用高料温高模温,低注射压力成型并延长注射时间,这样有利于降低内应力,以防止缩孔及变形。
如料温低或脱模剂多,则塑料透明性差,但料温过高容易出现银丝
2塑件的结构工艺性
(1)塑件的尺寸精度分析
该塑件的尺寸精度无特殊要求,所有尺寸均为自由尺寸可按MT7级精度查取精度。
(2)塑件表面质量分析
该塑件表面无特殊要求,一般情况下,表面要求光洁,表面粗糙度Ra可以取0.8um;没有特殊要求的塑件内部表面粗糙度Ra可取3.2um。
1,必须避免在塑件分型面处出现毛边,2,注意通孔处不出现锐边
(3)塑件的生产批量
该塑件的生产类型时小批量生产,因此采用一腔一模,并尽量采用结构简单,制造容易的的注塑模具,以降低成本。
3,关于注射机
(1)由公称注射量选定注射机
由注射量选定注射机,由pro/e建模分析得(材料密度为1.054g/cm3)
总体积V=15.18cm3总质量M=20.55g流道凝料V=0.5v实际注射量为V实=15.18*1.5=22.77cm3实际注射量为M实=1.5M=20.55*1.5=30.83g
根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量的原则,即:
0.8V公>V实V实=28.46cm
(2)一次成型的塑料重量(塑件与流道凝料之和)应在注塑机理论注塑量的10%-80%之间,既能保证制品质量,又可以充分发挥设备的能力,则选50%-80%为最佳
(3)塑件的形状复杂,壁厚不均,也无特殊精度要求,但是塑件的材料为ps,粘度为中等,一般选用的压力为100-140Mpa
查表可知,ps的注塑机压力在60-100Mpa,,塑件的结构较复杂,取p=80Mpa
塑件的投影面积计算A=117*42-20*14-5*3.14*4*4*2=41.32cm3
型腔的压力计算p腔=2/3*p=53.3Mpa
锁模力的计算F=AP腔=41.32*53.3=22*103N
根据计算,查表可得初选柱塞式注塑机:
xs-z-125
三,分型面的选择及浇注系统的设计
1根据分型面的选择原则:
(1)便于塑件脱模
(2)在开模时尽量使塑件留在动模
(3)外观不遭到损坏
结合该产品的结构,分型面确定在塑件的最大投影面积上如图
2型腔数目的确定
注塑模的型腔数目,可以是一腔一模,也可以是一腔多模,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个因素:
(1)塑件的尺寸精度
(2)模具制造的成本
(3)塑件成型的生产效益
(4)模具制造的难度
根据小批量的生产要求,本磨具采用一腔一模,塑件型腔位置设在模具偏中心处
浇口的确定
Ps的流动性好,可适用于各种浇口,为了不影响外观,简化模具结构,确定使用潜伏式浇口
3浇注系统的设计
由于一腔一模,将浇注系统设在塑件中央孔处,如采用轮辐浇口,模具结构简单,易于加工,但需要修剪浇口,如不慎,会损伤塑件孔壁,若采用潜伏式浇口,不但避免塑件侧壁因修剪浇口而损伤,而且浇口能自动切断,模具结构也不算太复杂,提高了经济效益,因此确定采用潜伏式浇口。
浇注系统结构如下图:
4主流道
主流道是连接注塑机的喷嘴与分流道的一段通道,通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上,断面为圆形,有一定的难度,目的是便于冷料得脱模,同时也改善流料的速度,因为要和注塑机相配,所以其尺寸与注塑机有关,如图所示:
查表得知XS-ZY-125型注塑机的喷嘴直径do=Φ4mm,喷嘴球半径R0=12mm,
故取模具浇口套主流道小径端直径为:
d=d0+0.5=4.5mm
模具浇口套主流道球面半径为R=R+(1-2)=6+2=8mm
将主流道设计为圆锥形,锥度取4度
由于主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道浇口套,以便选用优质的钢材单独加工和热处理。
5,分流道
分流道是主流道与浇口之间的通道上,起分流和转向作用,分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置,分流道的设计应尽可能短,以减少压力损失,热量损失和流道凝料。
聚苯乙烯的流道断面直径一般为3.5-10mm分流道的断面有圆形,矩形,梯形,U型和六角形。
要减少流道内的压力损失,希望流道的截面积大,表面积小,以减少传热损失,因此,可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率,其中圆形和正方形的效率最高,但正方形的流道凝料脱模困难,所以一般是制成梯形流道。
在该磨具上取圆形断面形状,直径为8mm.
6冷料穴
冷料穴的位置在主流道的末端,采用倒锥形的拉料穴拉料
7浇口
该模具采用潜伏式浇口,有以下特性:
(1)形状简单,去除浇口方便,便于加工,而且尺寸精度容易保证:
(2)试模时如发现不当,容易及时修改
(3)能相对独立的控制填充速度及封闭时间
(4)对于壳体型塑件,流动充填效果较佳
侧浇口深度尺寸H的确定
H=nt=0.6*3=1.8mm
N塑料系数ps料取0.6;t塑料在浇口位置的壁厚,该设计壳体中间壁厚t=3mm(经验数据表明,H的取值范围在0.5-2.0mm之间)
5标准模架的选择
通过相关计算,可得,
(1)定模由两块模板组成,动模由两块模板组成
(2)采用推杆推出制件(3)定模坐板厚25mm支撑板厚32mm,垫块厚80mm动模板厚25mm标准模模架国家标准有两个,即GB/T12556-1990和GB/T12555-1990
模仁尺寸的确定
因为采用的是整体式凹模和整体式凸摸,所以模仁的大小可以任意制定,模仁所承受的力量最终是传传递到凸凹模上,从节约材料和见效尺寸出发,模仁的取值越小越好,但实际上因为要考虑冷却因素,又因为经过模仁的冷却系统比经过模仁外部的冷却系统效率高,所以为了给冷却系统留下做够的空间,该设计取模仁的大小为250*250mm
模具高度尺寸的确定
安装模具的高度应满足:
Hmin (2)导柱工作部分长度应比型芯高出6-8mm,以确保其导向引导作用 (3)导柱工作部分胡精度配合采用H7/F7,低精度时可采用更低的配合要求,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1.5-2倍,其余部分可以扩张,以减少摩擦,降低加工难度 (4)导柱设置在动模或定模,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 四顶出系统的设计 注射成型每一循环中,塑件必须准确无误的从模具的凹模或型芯上脱出,完成脱出塑件的装置称为脱摸机构,也称顶出机构。 脱模机构的设计一般遵循一下原则: (1)塑件滞留于动模边以便借助于开模力驱动脱模装置,完成脱模动作 (2)由于塑件收缩时包紧型芯,因此推出作用点尽量靠近型芯,同时推出力应施于塑件刚性和强度最大的部位。 (3)结构合理可靠,便于制造和维护 本设计使用简单的推杆机构,因为该塑件的分型面简单,结构也不复杂,采用推简单的脱模机构可以简化模具机构,给制造和维护带来方便,在对脱模机构作说明之前,需要对托模力做出相应的计算。 托模力的计算: 由式可知,QE=QC+QB 式中qc制品对制品对型芯的脱模阻力(N) Qb=0.1Ab,0.的单位为MpaAb为型芯的横截面积 Ab=38.59*115.28=4448.66mm2QB=0.1*4448.66=444.9N 对于矩形制品dk=(1+b)/2=(54+21)/2=37.5 Dk/t=37.5/2=18.75<20属于薄壁制品。 由式可知,qc=[2(1+b)Ehkf_]/(1+u+k) 式中e塑料的拉伸弹性模量mpa 2推杆脱模机构 推杆脱模机构最简单,最常用的一种形式,具有制造简单,更换方便,推出效果好等特点。 推出直接与塑件接触,开模后将塑件推出。 推杆的截面形式,可分为圆形,方形或椭圆形等其他形状,根据塑件的推出部位而定,最常用的截面形状为圆形推杆又分为普通推杆和成型推杆两种,前者只是起到将推出的做出初步的直径预算并进行强度校核。 本设计采用的是圆形推杆,圆形推杆的直径由欧拉公式简化为 D=k(L2QE/NE)1/4 =1.5*(1292*5226.9/6*2.0*105)1/4=4.37MM D-推杆直径 N-推杆的数量,n取6 L-推杆长度(参考模架尺寸,估取L=129mm) E-推杆材料的弹性模量,取E=2.1*105MPA K-安全系数,取k=1.5 实际推杆尺寸直径为4mm.,但为了安全起见,在对其进行强度校核,强度校核公式 满足强度要求 (2)推杆材料的许用压应力 推杆的固定形式有多种,但需要常用得是推杆在固定板中的形式, 此外还有螺钉紧固等形式。 推出机构的导向: 当推杆较细或推杆数量较多时,为了防止因塑件反阻力不均匀而导致推杆固定板扭曲或倾斜折断推杆或发生运动卡滞现象,需要在推出机构中设置导向零件,一般称为推板导柱。 推出机构的复位: 脱模机构完成塑件的顶出后,为进行下一个循环必须回复到初始位置,目前常用的复位形式主要有复位和弹簧复位。 本设计采用弹簧复位机构,弹簧复位机构是一种最简单的复位方式。 推出时弹簧被压缩,而合摸时弹簧的回力就将推出机构复位。 五温度调节系统设计 在注塑成型过程中,模具的温度直接影响到塑件的质量和生产效率。 由于各种塑件的性能和成型工艺要求不同,模具的温度要求不同。 流动性差的塑料如PCPOM等,要求模具温度高,温度过低会影响塑料的流动,增大流动剪切力,使塑件内应力增大,出现冷留痕,银丝,注不满等缺陷。 普通的模具通常通入常温的水进行冷却,通过调节水的流量就可以调节模具的温度,为了缩短成型周期,还可以把常温的水降低温度后再通入模内,可以提高成型效率,对于高熔点,流动性差的塑料,流动距离长的制作,为了防止填充不足,有时也在水管中通入温水把模具加热,推荐的成型温度为1710-280,模具温度为20-70摄氏度 12温度的调节对塑件质量的影响 (1)采用较低温度可以减少塑件制作的成型收缩率 (2)模温均匀,冷却时间短,注塑速度块可以减少塑件的变形 (3)对塑件表面粗糙度影响最大的除型腔表面加工质量就是模具温度,提高模温能大大改善塑件的表面状态 温度对塑件质量的影响有相互矛盾的地方,设计时要根据材料特性和使用要求偏重于主要要求 五盖模塑工艺卡 2主要零件的加工工艺过程 型腔板零件图: 3型芯零件图: 型芯加工工艺:
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