自动断浇口支架注射模设计.docx
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自动断浇口支架注射模设计
摘要
塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一,而注塑模具是其中发展较快的种类,因此,研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。
本设计首先说明了塑料工业的重要地位和当今注塑模具的现状,随着经济的发展,塑料工业将继续呈现蓬勃发展之势。
其次介绍了注塑件的一般设计原则,对塑件的特征如倒圆角、加强筋等做了说明,从实际来看,几乎所有的注塑件都遵循这些原则。
在做好注塑成型的准备工作之后,接着介绍了模具设计的内容,冷流道注塑模具无外乎包括四大系统:
浇注系统、温度调节系统、顶出系统和机构系统(其实也可以归为顶出系统,该系统如斜导柱、滑块和开闭器等)。
在浇注系统的设计中根据经验公式取流道横截面形状,确定浇口尺寸,对流道剪切速率进行校核;温度调节系统说明了设计的一般步骤,确定冷却时间,计算体积流量等;顶出系统着重说明了推杆,推管的安装要求,并进行强度校核;该模具属于简单脱模机构,无滑块抽芯机构,也无开模先后顺序的要求,做完这些工作之后,该模具的设计到此结束。
关键词:
注塑;瓶盖;模具
ABSTRACT
plasticindustryisintheworldgrowsnowoneofquickestindustryclasses,butcaststhemoldisdevelopmentquicktype,therefore,theresearchcaststhemoldtounderstandtheplasticproducttheproductionprocessandimprovestheproductqualitytohavetheverybigsignificance.
Thisdesignintroducedtheinjectiontakesshapethebasicprinciple,speciallysingleisdividedtheprofiletoinjectthemoldthestructureandtheprincipleofwork,tocasttheproducttoproposethebasicprincipleofdesign;Introducedindetailthecoldflowchannelinjectionevilspiritmoldpoursthesystem,thetemperaturecontrolsystemandgoesagainstthesystemthedesignprocess,andhasgiventheexplanationtothemoldintensityrequest;FinallyintroducednowintheworldthemostpopularthreedimensionalCAD/CAMsystemstandardsoftwarePRO/ENGNEER'sPROGRAMmodule,andledthewraptotheguidepillartocarryontheparametrizationdesign.Throughthisdesign,maytocastthemoldtohaveapreliminaryunderstanding,notesinthedesigncertaindetailquestion,understandsthemoldstructureandtheprincipleofwork;ThroughtothePROGRAMstudy,mayestablishthesimplecomponentsthecomponentsstorehouse,thuseffectiveenhancementworkingefficiency.
Keyword:
Injection;Cap;Mold
目录
1成型工艺拟定及选用设备3
1.1制品成型工艺的分析。
4
1.2成型工艺规程的拟定。
4
1.2.1ABS塑料的成型特性:
(查表1—5,塑料模设计手册,机工版)4
1.2.2成型工艺规程:
4
1.2.3成型设备的类型、型号及技术参数选择。
5
(1)估算制件的体积、重量以及正面投影面积:
5
2模具结构设计7
2.1模具类型及结构形式的确定。
7
2.2制件分型面的确定。
7
2.3型腔数目的确定和排列。
8
2.4确定浇注系统的位置和类型。
8
2.5型腔零件的结构设计。
8
2.5.1成型零件工作尺寸的计算。
8
2.5.2成型零件的结构设计10
2.6动模部分的支承板设计12
2.7模具结构零件设计13
2.7.1导柱、导套的设计13
2.7.2抽芯机构设计16
2.7.3脱模机构设计:
17
2.7.4浇口套的设计20
3模具温度调节系统设计21
3.1冷却系统的设计22
3.1.1冷却水管道的设计计算:
22
3.1.2冷却水管道的布置.24
4模具总体尺寸的确定24
4.1模具总厚度设计24
4.2模具外型轮廓尺寸校核25
4.3模具安装槽的校核:
25
4.4锁模力的校核:
25
5典型工作零件的热处理及加工工艺的制订25
5.1定模板。
25
5.2主型芯。
26
6本设计在实用过程中可能存在的问题及解决办法26
7毕业设计小结26
8主要参考文献27
致谢28
1成型工艺拟定及选用设备
1.1制品成型工艺的分析。
①该制品属盖壳类塑件,形状结构较简单,壁厚均匀;因塑件的尺寸精度和外形精度要求较高。
故可选用收缩率较小的常用塑料ABS。
②.根据制件的表面质量要求高、壁厚中等及ABS塑料成型流动性差的特点,可选中心点浇口,以保证塑件壁厚均匀。
表面无明显浇口痕迹。
③.为了防止制件在顶出时不变形,采用推板+推杆+推管的组合方式将制件顶出。
④.因制件的侧形状简单,尺寸较小,抽芯距离不大,抽芯力小等特点,故采用弹簧侧抽芯机构。
⑤.该制件的技术要求及所选用的塑料成型特性,宜采用注射成型的方式成型。
1.2成型工艺规程的拟定。
1.2.1ABS塑料的成型特性:
(查表1—5,塑料模设计手册,机工版)
①无定形塑料,其品种牌号很多,各种的机电性能及成型特性也各有差异。
应按品种确定成形方法及成形条件。
②吸湿性强,含水量应小于0.3%,必须充分干燥。
要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。
③流动性中等,溢边料0.04毫米左右。
(流动性比聚苯乙烯,AS差,但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好。
)
④比聚苯乙烯加工困难,宜取高料温,模温。
⑤模具设计时要注意浇注系统对料六阻力小,进料口出外观不良,易发生熔接痕,应注意选择进料口位置,形式,顶出力过大或机械加工时塑料表面呈现“白色”痕迹,脱模斜度宜取2°以上。
1.2.2成型工艺规程:
①注射成形机类型:
螺杆式。
②料筒温度:
前段:
180~200℃
中段:
165~180℃
后段:
150~170℃
③预热:
温度80~85℃
时间2~3小时。
④.喷咀温度:
180℃~190℃
⑤.模具温度:
50~80℃
⑥.注射压力:
100~140℃
⑦.成型时间:
a.注射时间:
20—90秒
b.高压时间:
0—5秒
c.冷却时间:
20—150秒。
说明:
塑料成型的料筒温度、模具温度、保压时间的控制对于制品的成型质量是非常重要的,实践中必须根据多次试模,不断调整成型工艺参数,以达到制件的生产要求的工艺参数。
1.2.3成型设备的类型、型号及技术参数选择。
(1)估算制件的体积、重量以及正面投影面积:
a.体积V体:
V1=3.14×4.4×0.3-3.14×4.0×4.0×0.3
=3.16cm3
V2=3.14×(4×4-3.7×3.7)
=14.5cm3
V3=3.14×3.7×3.7×0.3
=12.9cm3
V4=3.14×2.1(0.7×07-0.4×0.4)
=2.17cm3
V5=3.14×0.33×2
=0.17cm3
V6=V1+V2+V3+V4-V5
=3.2+14.5+12.9+2.17-0.17
=32.6cm3
b.塑件重量G:
查表1—4(塑料设计手册,机工版)得ABS的比重:
1.05g/cm3
G=PV
=1.05×32.6
=34克
c.正面投影面积F投:
F投=3.14×404×4.4
=60.8cm2
①成型设备选择。
a.容量V注的计算:
由公式:
0.8V注≥V件得:
V注=V件/0.8
=32.6/0.8
=40.7cm3
b.根据初步估算的注射容量,查表8(塑料模设计手册)得到预选注塑机的类型、型号及技术参数:
XS—ZY—60型注塑机技术规范及特性
名称
数值
名称
数值
螺杆直径(毫米)
38
最大模具厚度(毫米)
200
最注射容量(立方厘米)
60
最小模具厚度(毫米)
70
模力(吨)
50
模具板最大距离L0(毫米)
380
注射压力(公斤/立方厘米)
1220
模板行程L1(毫米)
180
最大注射面积(平方厘米)
130
喷嘴圆弧半径R(毫米)
12
2模具结构设计
2.1模具类型及结构形式的确定。
根据制件的基本结构,为满足已拟定好的成型工艺,即使于浇注系统的废料取出、侧孔的成型抽心要求。
故该模具可选定双分型面注射模。
2.2制件分型面的确定。
便于塑件的取出及有利于侧向抽心,应采用如图所示的分型面。
即Ⅰ--Ⅰ分型面:
3-1图
2.3型腔数目的确定和排列。
因该制件的年产量只有1万件,批量不大,精度要求较高,故宜采用将型腔排在模具中心部位。
2.4确定浇注系统的位置和类型。
根据所选用塑料成型特性和模具类型,为保证制件的成型和质量,采用中心点浇口形式,如3—1图所示。
2.5型腔零件的结构设计。
2.5.1成型零件工作尺寸的计算。
根据制件图所给的尺寸,所选塑料的收缩率,脱模斜度等有关数据进行计算。
取脱模斜度2°,ABS塑料的收缩率:
S=0.6%.
(1)型腔尺寸计算:
①φ88-0.20尺寸变换为:
φ88.1-0.30
L1=[Ls(HS)-3/4△]+δ2
=[88.1(1+0.6%)-3/4×0.30]+(0.3×1/4)
=88.4+0.075
②φ80-0.10
L2=[80(1+0.6%)-3/4×0.10]+(0.10×1/4)
=80.4+0.025
③φ14.1
L3=[Ls(1+S)-3/4△]+δ2
=[14.1(1+0.6%)-3×0.1/4]+(1/4×0.2)=14.1+0.05
④20-0.10
H4=[Hs(1+s)-2/3Δ]+δ2
=[20(1+0.6%)-2/3×0.1]+(0.1×1/4)=20.06+0.075
⑤21-0.10
H5=[Hs(1+s)-2/3Δ]+δ2
=[21(1+0.6%)-2/3×0.1]+(0.1×1/4)
=21.08+0.025
(2)型芯尺寸的计算。
①φ74+0.10
l1=[ls(1+s)+3/4Δ]—δ2
=[74(1+0.6%)+3/4×0.10]-(1/4×0.10)
=74.5-0.025
②φ8变换为φ7.9+0.2
l2=[ls(1+s)+3/4Δ]-δ2
=[7.9(1+0.6%)+3/4×0.2]+(1/4×0.2)
=8.1-0.05
③φ6变换为φ5.9+0.2
l3=[ls(1+s)+3/4Δ]-δ2
=[5.9(1+0.6%)+3/4×0.2]-(1/4×0.2)
=6.1-0.05
④17-0.10变换为16.9+0.20
h4=[hs(1+s)+2/3Δ]-δ2
=[16.9(1+0.6%)+2/3×0.20]-(1/4×0.20)
=17.1-0.05
⑤21-0.10变换为:
20.9+0.20
h5=[hs(1+s)+2/3Δ]-δ2
=[20.9(1+0.6%)+2/3×0.20]-(1/4×0.20)
=21.1-0.05
⑥3变换为:
2.9+0.20
h6=[hs(1+s)+2/3Δ]-δ2
=[2.9(1+0.6%)+2/3×0.2]-(1/4×0.20)
=3.05-0.05
(3)中心距尺寸的计算:
①40±0.10尺寸
C1=[Cs(1+S)]±d2/2
=[40(1+0.6%)]±0.2/2×4
=40.2±0.025
②10尺寸变成10±0.10
C2=[Cs(1+S)]±d/2
=[10(1+0.6%)]±0.2/2×4
=10.06±0.025
2.5.2成型零件的结构设计
(1)凹模结构设计
α.根据制件的结构简单,属小型制件,再根据初步选定的模具类型,简化模具结构,故将凹模设计成整体形成,如图所示:
b.凹模的外形尺寸
根据所选注塑模机的拉杆距离190×230mm,再考虑到整个模具的结构,将凹模的外形尺寸定为:
长×宽×高:
180×180×30mm,如图3-2所示:
(2)型芯结构设计
根据制件的结构,从便于加工,节省贵重材料,塑件的顶出脱模等方面考虑,本模具的主型芯采用组合形成,
如图所示:
固定方式采用轴肩加上销钉的方式。
(3)动模板的结构设计
α.动模板的设计依据
因该模具的主型芯设计组合形成,故动模板也就是动模套模板,动模板一般受拉伸,弯曲,压缩三种应力,变形后会影响型腔的尺寸精度。
因此,在考虑,套模尺寸时,应兼顾模具结构厚度与注塑成型中的工艺固素,故将该板设计成厚度为30mm,长,宽设计成与定模板一样。
b.模板的结构形成如下图所示:
2.6动模部分的支承板设计
(1)根据塑件的投影面积60.8cm2,参考教材(机工版)P101查5-9表,支承板的厚度可选为:
高=25mm。
(2)支承板简图:
.
动、定模的座板设计
根据动模,定模板的外形尺寸,考虑到模具在注塑机,
上的安装,动、定模座板可选择为:
长×宽×高:
80×230×20
2.7模具结构零件设计
2.7.1导柱、导套的设计
(1)导柱的布置:
(由手册4.P514.表2-6-11)
布置位置,如图所示:
(
(2)导柱的结构形式(由手册1.P220,表5-57)
选阶梯形式导柱,四根,如图:
尺寸规格表
公称直径d
d1
d1固定孔
公差
D
H
L2
R
W
L1
尺寸
公差
尺寸
公差
16
-0.02
-0.04
24
+0.027
+0.009
+0.027
28
4
5
2
2.5
16
(3)导套的布置与导柱相同
结构形式.(由手册,P221,表5-58,5-59)选I型
导套。
如图:
尺寸规格表:
公称直径d
d1
d1固定孔
公差
D
H
L2
R
W
L1
尺寸
公差
尺寸
公差
16
0
+0.019
24
+0.023
+0.009
+0.03
32
5
28
2.5
2.5
18
2.7.2抽芯机构设计
(1)抽芯力计算:
由手册1,P33公式5-27,
Q抽=Ahq(μcosa-sina)
=π×0.6×0.3×100(0.2cos0.5-sin0.5)
=15.32kg
(2)抽芯机构形式
采用弹簧,斜锲滑块抽芯
α示意图
b.锁紧块设计
如图所示:
(3)抽芯距离计算:
抽芯距:
S=3+2=5
2.7.3脱模机构设计:
根据制件的结构特点;为了防止制件脱模变形,采用推板+推管+推杆的结构形式,如图
所示:
脱模机构采用:
推板+推管+推杆结构
(1)推杆的结构设计
从加工方便,结构简单,使模具紧凑等方面出发,将其设计成如图所示的形式:
(2)推管的设计.
a.推管的结构形式(由手册、机工板,P231表5-59)
选择Ⅱ形式推管。
如图所示:
b.尺寸规格表:
公称尺寸
尺寸
D1
D2
D3
H
L1
尺寸
公差
尺寸
公差
8
+0.016
14
-0.016
-0.043
18
12
22
5
3
(3)推杆的设计。
a.结构形式(由手册、机板、P228、表5-65)
选取Ⅰ型圆顶杆形式,如图:
b.尺寸规格表:
公称尺寸d
D
与推杆配合的孔
尺寸
公差
尺寸
公差
d孔公差
长度L1尺寸
8
-0.015
-0.055
12
-0.1
-0.2
+0.030
15
(4)推杆固定板设计
a外形尺寸的确定根据前面所确定的支承板的外形尺寸及推杆固定板动模座板尺寸的确定。
再综合考虑其它一些因素。
将其外形尺寸定为:
125×125×10
b结构形式:
如图所示:
2.7.4浇口套的设计
(1)浇口套形式的确定
根据前面所确定的浇注系统类型,既中心点浇口形式,由手册P223查表5-61得浇口套形式为:
整体式,如图:
(2)浇口套的尺寸,如下
d
与d配合的孔公差
D
R
L
L1
d
尺寸
配合公差
35
+0.027
+0.009
+0.027
55
12
30
20
4
3模具温度调节系统设计
因制件属小型零件,且模具较小,且ABS塑料要求模具度在40oC左右,故可不设加热装置.
3.1冷却系统的设计
3.1.1冷却水管道的设计计算:
(1)求塑件每次注射的容量G
G=(1+0.15)G件
=1.15×34
=39.1(克)
①查表获塑件的单位热流量Q1(KJ/kg)
ABS
PP
CDPE
HDPE
PVC
3.1-4.0×102
5.9×102
5.9-6.9×102
6.9-8.0
1.6-3.6×102
ABS可取4.0×10×10KJ/kg
②设开模时间t开=7s,注射时间t1=5s,冷却
时间t2=8s,则生产周期为t=20s,由此得
每小时注射次数为:
N=3600/20=180次/小时
③代入下式得出单位时间内型腔总热量
Q=N×G×Q1
=180×39.1×4×102
=2.82×106(J/h)
④由简便公式求得冷却水体积流量
qv=Q/РC1(Q1-Q2)
式中:
р-冷却水密度。
103千克每立方米
C1-4187
Q1-出水温度(取25摄氏度)
Q2-进水温度(取18摄氏度)
故:
qv=(2.87×106/60)/103×4.87×(25-18)≈0.16×10-2(m3/min)
⑤查表得冷却水管直径d和水的流速v.
⑥水管直径:
d=8mm
水管直径d
V1(m/s)
Qv(m3/min)
8
1.66
5.0×10-3
10
1.32
6.2×10-3
12
1.10
7.4×10-3
15
0.87
9.2×10-3
由表选得d=8mm,v=1.66(m/s)
⑦求冷却水在管内的流速V.
由式(8-11)有:
V=4qv/πd2
=4×0.16×10-2/3.14×(8/1000)2×60
=0.54(m/s)
⑧求冷却管道孔壁与冷却介质的传热膜系数k.
查表8-5得f=7.22(水温为30℃时)
由式8.2有:
k=4.87f(pv)0.8/d0.2
=1.21×107(j/m2*h*℃)
⑨求冷却水管的总传热面积A.
由公式8-10有:
式中Q2-模具平均温度取40℃.
传热面积:
A=60Q1/R[Q2(Q1+Q2)/2]
=60×2.86×10⒍/60/[1.21×107(40-(25+18)/2)]
=0.0128m2
⑩求模具上应开设的冷却管的孔数n.
由式8-12
n=A/πdL
=0.0128/(3.14×0.008×0.18)
=2.45(孔)
⑾由v=0.54m/min为计算速度,流速很慢,故调整流速,
按表有:
取v′=1.0m/min
重新计算有:
n=1.6根
取n=2根.
3.1.2冷却水管道的布置.
布置方案如图:
4模具总体尺寸的确定
4.1模具总厚度设计
(1)模具总厚度=定模座板H1+流道推板H2+定模板厚H3
+动模板厚H4+垫块厚H5+动模座板厚H6
即:
Hm=H1+H2+H3+H4+H5+H6
=10+10+30+30+25+72
=177(mm)
(2)校核:
因所选注塑机的最大开模距离为300mm最小开模距离为200mm.
故:
Hmin 另外,所选注塑机要求模具最小厚度为70mm最大厚度为300mm.故该模具的总厚度符合要求. 4.2模具外型轮廓尺寸校核 模具外型尺寸为: 180×230×177 注塑机拉杆距离为: 190×230 故模具外型尺寸<注塑机拉杆距离该模具能正常安装 4.3模具安装槽的校核: 根据动、定模座板尺寸: 180×230可装于200×120列螺孔中,采用螺栓加压板方式固定模具,故座板规格合适。 4.4锁模力的校核: 根据所选注射机的额定锁模力为: P额=50吨 该模具所需锁模力为: P需=P腔×A/1000 式中: P需——所需锁模力。 A——塑件、浇道口在分型面上的投影面积。 P腔——型腔内反压力,一般为: 400—500公斤/平方厘米 故: P需=450×60.8/1000 =27.4(吨) P需<P额 5典型工作零件的热处理及加工工艺的制订 5.1定模板。 ①选材为20号模具钢。 ②热处理: 预先热处理: 调质HRC28-32; 最终热处理: 淬火HRC42-45。 ③加工工艺路线的制订。 下料→锻造→退火→粗加工→调质→半精加工 →热处理→精加工→抛光。 5.2主型芯。 ①选材为20号模具钢。 ②热处理: 预先热处理: 调质HRC28-32。 最终热处理: 淬火HRC42-45。 ③加工工艺路线的制订。 下料→锻造→退火→粗加工→调质→半精加工 →热处理→精加工→抛光。 6本设计在实用过程中可能存在
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