盖塞注塑模具Φ4025.docx
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盖塞注塑模具Φ4025.docx
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盖塞注塑模具Φ4025
摘要
模具是近代工业大量生产时所经常使用的一项重要工业与技术。
模具制造的精密程度和技术层次,对于所生产的产品品质,生产原料的有效应用,和生产能力的提高等方面,都有非常大的的影响。
模具业在工业中有着非常重要的位置,而模具业又是以塑料模为主。
跟我们生活离不开的的家电产品,电信产品及汽车零件中,绝大部分都是塑料制品。
科技文明的进步,我们的生活水平也在不断提高,工业社会里也会有各产品推陈出新。
想要实现此目的,就必须用模具实现大量生产,这样才能够尺寸稳定,经济实用。
该设计的设计题目是盖塞注塑模具设计,由于盖塞的结构特点和本质特性,选择它的生产类型,该塑件的生产为大批量生产、PS(聚苯乙烯)塑料的成型性能特点以及盖塞的结构的特点,设计成盖塞注塑模具较为合理。
由于盖塞为日常的通用零件,对其精度要求并不是很高。
但是由于这种塑件的特殊的结构原因,在成型的时候需要成型外部螺纹,使模具结构变得相对复杂,从而增加了装配时的难度。
为了生产时成型螺纹,模具结构上需要采用螺纹抽芯机构,为方便螺纹型芯的抽出,模具采用的是齿轮齿条抽芯机构,即可采用普通卧式注塑机,由于塑件对精度要求不高,成型零件加工也比较容易。
本模具采用的是一模两腔,但是总体上该模具机构比较简单,制造相对容易,生产周期不是很长,从而节约了企业公司单位的加工成本,大大的缩短了模具制造周期。
关键词:
外部螺纹 ;螺纹抽芯 ;齿轮齿条机构
Abstract
Moldisanimportantindustrialandtechniquesofmodernindustrialmassproductionfrequentlyused.Moldmanufacturingsophisticationandtechnicallevel,fortheproductionofqualityproducts,effectiveuseofrawmaterials,andproductioncapacityincrease,etc.,haveaverybigimpact.Moldindustryintheindustryhasaveryimportantposition,andtheplasticmoldindustryinturnisbased.Nowwecannotlivewithouthomeappliances,telecommunicationproductsandautomobileparts,mostareplasticproducts.Technologicaladvancesofcivilization,andourstandardoflivingisalsorising,industrialsocietywillhaveallproductinnovation.Wanttoachievethisgoal,wemustachievemassproductionmold,soastodimensionallystable,economicalandpractical.
Thedesignofthedesignproblemisstopperedinjectionmolddesign,duetothestructuralcharacteristicsandtheessentialcharacteristicsstopperedandchooseitstypeofproduction,theproductionofplasticpartsforthemassproduction,PS(polystyrene)andplasticmoldingFeaturesFeaturescoverplugstructure,designedtocoverthepluginjectionmoldismorereasonable.Sincethecoverplugfortheeverydaycommonparts,itsprecisionisnotveryhigh.However,duetostructuralreasonsforthisspecialplasticparts,moldedinmoldingouterthreadwhenneeded,sothatthemoldstructurebecomesrelativelycomplicated,thusincreasingthedifficultyduringassembly.Fortheproductionofthreadforming,themoldstructurerequirestheuseofthreadpullingmechanism,tofacilitatetheextractionofthecorethread,usingtherackandpinionmoldcorepulling,youcanuseordinaryhorizontalinjectionmoldingmachines,duetotheprecisionplasticpartsnothigh,moldedpartsmachiningeasier.
Themoldisusedinatwocavitymold,butoverallthemoldbodyisrelativelysimple,relativelyeasytomanufacture,notverylongproductioncycle,thussavingthecostofprocessingenterprisesunit,greatlyreducingthemoldmanufacturingcycle.
Keywords:
externalthread;threadcorepulling;rackandpinionmechanism
目录
第一章模具工艺规程的编制1
1.1塑件的工艺性分析1
1.1.1塑件的原材料分析1
1.2计算塑件的体积和质量2
1.3塑件注塑工艺参数的确定3
第二章注塑模的结构设计4
2.1分型面的选择4
2.2确定型腔的排列方式4
2.3浇注系统的设计5
2.3.1主流道设计5
2.3.2分流道的设计5
2.3.3浇口的设计5
2.3.4排气槽的设计6
2.4成型零件的结构设计6
2.4.1型腔的结构设计6
2.4.2型芯的结构设计6
第三章模具设计的有关计算7
3.1型腔和型芯工作尺寸的计算7
3.2螺纹型环径向尺寸计算7
3.3型腔底板厚度计算8
3.4螺纹抽芯机构设计9
第四章模具加热和冷却系统的计算12
4.1求塑件在硬化时每小时释放的热量Q112
第五章模具闭合高度的确定13
第六章注塑机有关参数的校核14
第七章结构与辅助零部件的设计15
7.1导柱的选用15
7.2导套的选用15
第八章绘制模具总装配图和非标零件工作图17
第九章模具的装配与调试18
9.1模具的装配18
9.2试模18
9.3试模可能产生的问题及改善措施19
9.3.1粘着模腔19
9.3.2粘着模芯19
9.3.3粘着主流道20
9.3.4成型缺陷20
9.3.5调整措施22
结论23
参考文献24
致谢25
第一章模具工艺规程的编制
此塑件为一个盖塞,其零件图如图1-1所示。
此塑件材料采取PS(聚苯乙烯塑料),大批量生产是其生产类型。
1.1塑件的工艺性分析
1.1.1塑件的原材料分析
1.1.1.1.塑件的原材料分析
塑件的材料采取的是PS(聚苯乙烯塑料),此塑料从使用性能上研究,其电绝缘性(尤其是高频绝缘性)优秀,无色透明,着色性,耐水性,化学稳定性良好,其强度一般,但是质脆,比较爱产生应力碎裂,不耐苯,汽油等有机溶剂。
从其成型性能上研究,这种塑料是无定形料,比较难分解,吸湿性较低,但是热膨胀系数比较大。
容易产生内应力。
其流动性好,可采取螺杆式或柱塞式注射机成型。
喷嘴使用直通式或者自锁式,但必须防止飞边,应该使用高料温,高模温低注塑压力,增加注射的时间有利于降低内应力,预防其缩孔,变形。
可以采用各种形式的浇口,浇口与塑件圆弧连接,防止去除浇口时使塑件损坏。
要求塑件脱模斜度大,顶出均匀,塑件的壁厚均匀,最好不带嵌件,其各面应以圆弧连接,不应该有缺口,尖角。
塑件的壁厚均匀,不带嵌件,不须顶出机构,所以在成型时必须注意控制成型温度,其塑件较快成型。
1.1.1.2.塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析
图1-1盖塞零件图
(1)结构分析
从图1-1研究,此塑件的总体形状是圆柱形。
在长度方向上的一侧有一段M25㎜的螺纹,长8㎜。
设计时应该采用螺纹抽芯机构。
在另一侧的端面上有均布的大小相同的4×Ф8的孔。
该塑件的结构形状尺寸比较简单,所以,模具设计比较容易,设计时为了成型螺纹必须设置齿轮,齿条抽芯机构,以实现螺纹成型。
该模具设计属于中等复杂程度。
(2)尺寸精度分析
该塑件的尺寸精度比较简单,未注尺寸公差等级,其公差等级取MT5。
各尺寸精度的要求比较低,对应模具相关零件的尺寸加工能够保证。
从塑件的壁厚来看,壁厚最大处为5㎜,最小处壁厚为2.5㎜,壁厚差为2.5㎜,其壁厚在成型的范围内,塑件比较容易成型。
(3)表面质量分析
该塑件的表面除了要求没有缺陷,毛刺外,没有其他特别的表面质量要求,所以比较容易成型。
综合以上的分析可以看出,注塑时在工艺参数控制好的情况下,零件的成型要求能够得到保证。
1.2计算塑件的体积和质量
求取塑件的质量是因为要选用注塑机以及确定模具型腔数量。
求取塑件的体积V
V=V1+V2+V3
≈8731mm
求取塑件的质量,查看设计手册,能够得知PS塑料的密度为p=1.05g/㎝
。
所以塑件的质量M
M=pV
=1.05×10×8731g
≈9.06g
模具选取一模两腔的结构,考虑其外形尺寸,和注塑时所需要的压力等情况,初步确定的注塑机为XS-ZY-125型。
1.3塑件注塑工艺参数的确定
翻阅相关文献,对PS塑料的成型工艺参数确定如下选取(试模时,根据实际情况作适当的调整):
注塑温度:
包括料筒温度和喷嘴的温度。
料筒温度:
后段温度选用150℃;
中段温度选用160℃;
后段温度选用180℃;
喷嘴温度:
选取170℃;
模具温度:
选用45℃;
注塑压力:
选用80MPa;
注塑时间:
选用40s;
保压压力:
选用60MPa;
保压时间:
选用30s;
冷却时间:
选用40s;
成型周期:
110s。
第二章注塑模的结构设计
注塑模的结构设计主要包括:
分型面的确定,模具型腔数目的确定,型腔的排列方式,冷却水道的布局,浇口位置的设置,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、顶出机构的设计等内容。
2.1分型面的选择
模具的结构的确定在于分型面的选择,选择时要根据分型面选用原则和塑件的成型要求来选择分型面。
此塑件为盖塞,其表面质量没有特殊要求。
此塑件高度为23㎜,除一端有M30的螺纹外,其截面形状较为简单,如果选择端面为分型面,在脱模时不容易螺纹抽芯,抽芯相对困难。
如果选择台阶处为分型面,则脱模较方便,可以采用4×Ф8的孔止转,减少了模具加工的难度,方便成型后取出塑件。
因此应选用如下图2-1所示的分型方式较为合理。
图2-1分型面的选择
2.2确定型腔的排列方式
该塑件在注塑时采用的一模两腔的形式,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,拟应用下图2-2所示型腔排列方式。
图2-2型腔的排列方式
采取上图所示的型腔排列方式设计齿轮较为简单,齿条螺纹抽芯机构,其齿条布置在开模方向上,结构比较简单,并且结构比较紧凑。
2.3浇注系统的设计
2.3.1主流道设计
取主流道的小端直径d=5㎜.
为了方便将凝料从主流道中拔出,将主流道设计成圆锥形,其锥度取1°~3°,该主流道锥度选取3°。
经过换算得到主流道大端直径为D=9㎜。
为了能够使熔料顺利的进入分流道,可以在主流道出料端设计一个半径R=1㎜的圆弧过渡。
2.3.2分流道的设计
分流道的形状以及尺寸的设计,根据塑件的壁厚,体积,形状的复杂程度,注射速率,分流道长度等因素来确定。
2.3.3浇口的设计
根据塑件的成型要求以及型腔的排列方式,选则侧浇口比较合适。
其浇口的截面形状较简单,加工也比较方便。
进料时考虑从台阶处进料,并且在模具结构上可以利用分型面进行排气。
采用矩形截面的侧浇口,在浇口的连接处型腔的部位应为圆角,有利于料流。
查表初选得矩形截面尺寸为(b×l×h)=1.2㎜×1.0㎜×0.8㎜,试模的时候加以修整。
2.3.4排气槽的设计
因为模具尺寸比较小拟采用分型面处排气,即可满足要求。
2.4成型零件的结构设计
2.4.1型腔的结构设计
该塑件的模具结构采用的是一模两腔的形式,考虑到结构的加工难易程度和材料的合理利用等因素,凹模拟采用与定模固定板作成一体,这样可以节省材料也能满足使用要求。
其结构形式如零件图01所示,图中的孔分别用来安装齿条和导柱孔。
根据分流道与浇口的设计要求,分流道,主流道都可开设在定模固定板上,既可以节省材料,也可以满足使用要求。
2.4.2型芯的结构设计
型芯主要是与型腔相结合构成模具型腔,考虑其加工的难易程度,将型芯分为三个部分,一是成型螺纹部分的螺纹型环。
二是成型端面圆孔的部分将其作成四个小型芯,方便加工。
三是成型塑件内部的形状部分。
其具体的结构形式如零件图02.03.04所示。
其中小型芯03与型芯04上的四个孔过盈配合。
第三章模具设计的有关计算
查手册可知,PS塑料的收缩率为S=0.1﹪~0.8﹪,所以其平均收缩率为
Scp=(0.1+0.8)﹪/2=0.45﹪。
考虑到生产实际,故模具制造的公差选取
δz=Δ/3。
3.1型腔和型芯工作尺寸的计算
型腔,型芯工作尺寸计算如下表:
表1型芯尺寸计算表
类别
模具零件名称
塑件尺寸
计算公式
工作尺寸
型腔的尺寸
型腔
15
Hm1=Hmax+HmaxSmid﹪-C-0.5(Tz+Tm)
14.68
35
Dm=Dmax+DmaxSmax﹪-Tz
34.84
型芯的尺寸
大型芯
Φ25
d=d+dSmax﹪+Tz
25.27
17
Dm=Dmax+DmaxSmax﹪
-Tz
16.89
小型芯
6
Hm=Hmax+HmaxSmax﹪
-0.5(Tz+Tm)
5.92
Φ8
Dm=dmin+dminSmin﹪
+Tz
8.14
3.2螺纹型环径向尺寸计算
螺纹的基本尺寸为M30㎜,是粗牙螺纹。
查手册可得,其螺距为3.5㎜,中径尺寸为27.727㎜,小径尺寸为26.21㎜。
中径的制造公差为Δ中=0.03,大小径的制造公差为Δ中=0.04。
螺纹型环的中径为
由公式Dm中=[Ds中+Ds中Scp-Δ中]得
Dm中=[27.727+27.727×0.45﹪-0.15]
=27.7
螺纹型环的外径为
由公式Dm外=[Ds外+Ds外Scp-1.2Δ中]
Dm外=[30+30×0.45﹪-1.2×0.2]
=27.73
螺纹型环的内径为:
由公式Dm内=Ds内Scp-Δ中]
=[26.211+26.211×0.45﹪-1.2×0.2]
=26.13
3.3型腔底板厚度计算
在注塑成型的过程中,型腔所受到的力为合膜时的压力及开模时的拉力等。
其中最主要的是来自塑料的熔体的压力。
在塑料熔体的压力作用下,型腔将产生内应力及形变。
对于该塑料,其强度不足是主要问题。
型腔底板厚底应该按照强度条件来计算。
由强度计算公式th=
得
th=
/4
=21.4mm
式中th—型腔底板的计算厚度(mm);
Pm—模腔的压力(MPa);
r—材料许用应力(MPa);
(材料为45钢,其许用应力160MPa)
3.4螺纹抽芯机构设计
此塑件的一端有一段M30的外螺纹,脱模的时候会阻碍成型后塑件从模具中脱出,其成型螺纹的轴线与快模方向一致,设计的时候需要在齿轮齿条传动后再用圆锥齿轮或者其他方式换向。
在其塑件结构上要求塑件或者模具的一侧又回转又轴向运动,来实现塑件的自动脱螺纹。
该塑件模具设计拟采用动模一侧设置回转运动,利用端面上的4×Φ8㎜的孔就能防止塑件随螺纹型环一起旋转。
当止动部分长度H和螺纹长度h相等时,回转终了即使没有顶出机构塑件也能落下。
模具的开模时所需的时间:
t=s/v
=270/40s
=6.75s
由齿条直线运动的速度V与齿轮分度圆直径d,转速n之间的关系为
V=3.14dn/60(mm/s)
选用与齿条啮合的齿轮分度圆直径为20㎜,
故n=60V/3.14d
≈3.8r/s
选取脱螺纹的时间为3s,则螺纹型环的转速为
n5=r/s
故齿轮1与齿轮5之间的传动比i为
i=n1/n5
=3.8/1r/s
=3.8r/s
则斜齿轮2的转速为3.8r/s;
齿轮5的转速为1r/s;
取斜齿轮2,3之间的传动比为2;
则齿轮4,5之间的传动比为
i15=i5/i23
=3.8/2
=1.9
齿轮3的转速为
n3=n2/i3
=3.8/2r/s
=1.9r/s
螺纹旋转脱模力矩M,由公式
M=fcPSr2=fcP2r2
P2=1.5aE(Tf-Tj)(d2-d1)
=1.5×7×10×20.7×10(90-60)(30-26.211)
=1811.4N
M=fcP2r2
=0.45×1811.4×(27.727/2)
=11297.7N㎜
式中a—塑料的线膨胀系数;
E—脱模温度下,塑料的抗拉弹性模量(MPa);
Tf—软化温度;
Tj—脱模顶出时制品的温度;
d—螺纹外径;
d1—螺纹内径;
fc—脱模系数;
P2—制品外螺纹齿形对钢型芯牙形的轴向包紧力(N);
r2—螺纹中径的半径值;
直齿轮分度圆直径的计算:
由公式d≥2.32
选用载荷系数K=1.3;
齿宽系数φd=0.8;
查得弹性影响系数ZE=189.8
;
其齿轮材料选用45钢,查得接触疲劳强度极限[б]=470MPa;
对于减速传动,其齿轮的齿数比等于传动比i
u=i=1.9
选取齿轮5的齿数为30,
则大齿轮齿数Z2=uZ1
=30×1.9
=57
d≥2.32
=36.3㎜
由公式
d1=
×d
=
×36.3㎜
=35㎜
查得式中载荷系数K=1.20;
取模数为标准值m=1;
则分度圆直径:
d5=mZ5=30×1=30mm
d4=mz4=57×1=57mm
齿轮的宽度:
b=φdd5
=30×0.8mm
=24mm
第四章模具加热和冷却系统的计算
塑件在注塑成型时的模具温度为45℃,其温度低于80℃。
所以模具在结
构上不需要设置加热系统,是否需要冷却系统做如下设计计算:
设定模具的平均工作温度为45℃,用20℃的常温水作为冷却介质,其出口冷却水温度为25℃,其产量为(初算每三分钟一套)0.36kg/h
4.1求塑件在硬化时每小时释放的热量Q1
查有关文献资料得到PS塑料的单位热流量为27.2×10
J/kg
Q1=WQ2
=0.36×27.2×10
J
=9.8×10
J
根据热平衡条件Qout=Qin可得
Mw=(Δim)/[cw(tout-tin)]
Mw=Ρv
V=(Δim)/[cwρ(tout-tin)]
式中mw—冷却水每小时用量;
cw—冷却水的比热容(4.187KJ/kg℃)
tout—模具的出水口温度;
tin—模具冷却水进水温度;
V—冷却水的体积;
V=(0.36×27.2×10
)/[60×4.187×10
×(25-20)]
=7.8×10
mm
/min
由体积流量V查表可知所需的冷却水管的直径很小。
综合上述计算可知,因为模具每分钟所需的冷却水体积流量很小,所以可不设定冷却冷却系统,依靠空冷的方式冷却模具即可。
第五章模具闭合高度的确定
在支承与固定零件中,其尺寸的设计根据经验确定:
取定模固定板(型腔板)的厚度40㎜。
固定板厚度取30㎜,垫板的厚度取50㎜;
支承板厚度取20㎜,支架的高度取60㎜;
因此模具的闭合高度H=H1+H2+H3+H4+H5
=40+30+50+20+60㎜
=200㎜
第六章注塑机有关参数的校核
该模具的外形尺寸为350㎜×200㎜×200㎜,选用的XS-ZY-125型注塑机模板最大安装尺寸370㎜×320㎜。
所以该注塑机能够满足模具的安装要求。
由上述的计算可知模具的闭合高度H=200㎜。
XS-ZY-125型注塑机所允许的最小模具厚度Hmin=150mm,最大模具闭合高度Hmax=300mm。
模具的安装条件:
Hmin≤H≤Hmax
150mm≤200mm≤300mm
即满足模具的安装条件。
查资料可知,XS-ZY-125型注塑机的最大开模行程S=270㎜,模具顶出塑件要求开模行程
S=H1+H2+(5~10)㎜
=15+8+10㎜
=33㎜
所以注塑机的开模行程能够满足顶出塑件的要求。
由于螺纹的抽芯距离比较短,不会过大的增加开模行程,注塑机的开模行程足够。
经过验证,XS-ZY-125型注塑机能够满足使用要求,可以采用。
第七章结构与辅助零部件的设计
7.1导柱的选用
导柱选用带头导柱,由导柱直径与模板外形的尺寸关系,其尺寸选用Φ16㎜×100㎜×25㎜,材料选用20钢。
GB/T4169.4-1984其结构形式如下图7-1所示:
图7-1导柱的结构形式
该导柱安装时与模板之间的配合的公差取IT7级,安装沉孔直径应该比导柱直径大(1~2)㎜。
7.2导套的选用
导套应该选用直导套,与导柱的配合。
尺寸应该选Φ16×40,材料应该选用20钢。
GB/T4169.2-1984它的结构形式如下图7-2所示:
图7-2导套的结构形式
导套与模板的安装孔径之间的配合公差IT7级,安装后把下平面磨平。
这种模具由于塑件的精度要求比较低,所以采用两
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