阀芯套塑料模设计.docx
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阀芯套塑料模设计.docx
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阀芯套塑料模设计
·
毕业设计
课题名称阀芯套塑料模设计
系别机电系
专业模具设计
学号1132431142
学生姓名沈廉财
指导教师王春艳
完成日期2014-03-18
广州科技贸易职业学院教务处制
广州科技贸易职业学院
毕业论文(设计)任务
机电系机电一体化技术专业(模具设计方向)
兹发给11级模具班沈廉财同学冲压模课程综合实训任务书,内容如下:
1、设计题目:
阀芯套塑料模设计
2、应完成的项目:
根据图纸要求,设计落料冲孔模。
3、参考资料以及说明:
《模具课程设计指导》梅伶主编机械工业出版社2007
设计要求:
(1)绘制该工件制作所需的模具总装图。
(2)绘制该模具的凸模、凹模零件图一套。
(3)编写完善设计说明书。
(4)将说明书和图样装订成册。
(按A4尺寸装订)
4、本设计任务书于2013年12月3日发出,应于2012年12月14日前完成。
指导教师签名:
年月日
系主任签名:
年月日
广州科技贸易职业学院
塑料模课程综合实训
题目:
系别:
机电系班级:
10模具班
学生:
系主任:
张红伟
指导老师:
王春艳职称:
讲师
毕业论文(设计)评语:
指导教师签名:
年月日
成绩评定:
系负责人签名:
年月日
摘要
塑料在当今世界上无处不用,因此塑料模具有很大发展,特别是注塑模。
由此可知,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。
塑料模具的结构组成为:
成型部分,浇注系统,导向机构,侧向抽芯机构,顶出机构,冷却和加热系统。
本课题主要是针对SPOOLCOVER(阀芯套)的模具设计,通过对塑件进行工艺性分析和计算,最终设计出一副注塑模。
该课题从产品结构工艺性及具体模具结构出发,通过UG软件对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、、都有详细的设计,以及注塑机的选择及有关参数的校核。
根据题目设计的主要任务是SPOOLCOVER(阀芯套)注塑模具的设计。
也就是设计一副注塑模具来生产茶杯盖的塑件产品,以实现自动化提高产量。
CAD/CAM技术在模具生产中迅速得到普遍的应用,深刻地改变了模具生产的面貌,将模具生产引入现代化的生产模式。
现今的模具设计与制造已离不开CAD/CAM。
关键字:
塑料模具UGCAD
1).注射模现状………………………………………………………………..8
2).注射模具内外的发展状况………………………………………………..9
3.31).打开UG软件…………………………………………………………..12
3.32).导入产品………………………………………………………………..12
3.33)型芯的绘制………………………………………………………………13
3.4模具型腔的排位…………………………………………………14
3.5前后模仁的3D建立………………………………………………15
3.6模架的选择………………………………………………………19
3.61模架的确定………………………………………………………………19
3.62A板和B板的模仁开框………………………………………………..20
3.7浇注系统…………………………………………………………22
3.71主流道的设计………………………………………………………..…22
3.72分流道的设计……………………………………………………………25
3.73进胶口的设计………………………………………………………….27
3.8排气槽的设计………………………………………………….29
3.9冷却系统的设计……………………………………………….30
3.10顶出机构……………………………………………………..31
6.1模具的装配顺序……………………………………………………………………….39
6.2模具的维护…………………………………………………………………………….39
7.设计总结……………………………………………………….40
8参考文献………………………………………………………..40
前言
1.1模具工业的地位
模具是一种重要的国工工艺装备,是国民经济各工业部门发展的重要基础之一。
模具是压力加工或其它成形加工工艺中,使材料变形制成产品的一种重要工艺装备,应用广泛。
它在锻造、塑料加工、压铸等行业中起着重要作用。
模锻件、冲压件、挤压和拉拔件等,都是使金属材料在模具中发生塑性变形而获得的;压铸零件、粉末冶金零件也在模具中充填加工成形的;而塑料、陶瓷、玻璃制品等非金属材料的成形加工也多是依靠模具。
少无切削加工是机械制造业发展的一个方向,而模具是利用压力加工实现无切削工艺的关键。
模具成形有优质、高产、低消耗和低成本等特点,因此得到了广泛应用。
据初步统计:
依靠模具加工的产品和零件,电行业占80%,机电行业占70%以上。
轻工、军工、冶金及建材等行业大部分产品和生产都离不开模具。
1.2塑料注射模具的现状及发展趋势
1)注射模的现状
塑料制品在人们的日常生活中及现代化工业生产领域中得到日益广泛的应用。
随着塑料工业的发展,社会对塑料制品的需求愈来愈大。
据统计,在现代化工业生产中,60%~90%的工业产品需要使用模具加工,模具工业已经成为工业发展的基础。
而塑料注射模在模具中所占的分量越来越大,其发展也非常迅速,大有凌驾其它模具之上的趋势。
专家预测,在未来的模具市场中,塑料模具在模具总量中的比例将逐步提高,且发展速度将高于其他模具。
一般来说,国外的模具工业起步比较早,发展也比较靠前,技术也比较成熟,现在注塑成型技术在向多工位、高效率、自动化、连续化、低成本方向发展。
相比而言,国内相塑料模具就比国外落后得多,目前大多用的是单型腔,简单型腔的模具达70%以上,仍占主导地位,一模多腔精密复杂的塑料注射模,多色塑料注射模已经能初步设计和制造,但是有很多精密的模具都要靠进口。
气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟,如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在29~34英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术,一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件,取得较好的效果。
如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。
热流道模具开始推广,有的厂采用率达20%以上,一般采用内热式或外热式热流道装置,少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。
但总体上热流道的采用率达不到10%,与国外的50%~80%相比,差距较大。
2)注射模具国内外的发展状况
近年来,随着塑料工业突飞猛进地向前发展,模具设计和制造工业也发生了根本的变化.高效率、自动化、大型、超小型、高精度、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比例越来越大。
据统计:
汽车、拖拉机、电机电器、仪器仪表、自行车、电冰箱、电风扇等,分别有60%、85%和92%以上的零件用模具进行成型加工。
模具生产的费用将占产品成本的10%-30%且逐步提高。
因此日本称模具是进入“富裕社会的原动力”德国称为“金属加工中的帝王”工业发达国家的模具工业已成为独立的行业,把模具技术水平作为国家机械制造工艺水平的重要标志之一。
而国内塑料塑件在人们的日常生活中及现代工业生产领域中占有很重要的地位。
采用模具成型的工艺代替传统的切削加工工艺,可以提高生产效率,保证零件质量,节约材料,降低生产成本,从而取得很高的生产效率。
因此,在机电、仪表、化工、汽车和航天航空等领域,塑料已成为金属的良好代用材料并得到了广泛的应用,出现了金属材料塑料化的趋势。
作为最有效的塑料成型方法之一的注射成型技术具有可以一次成型各种结构复杂和尺寸精密的塑件。
成型周期短、生产率高、大批生产时成本低廉、易于实现自动化或自动化生产等优点,因此,世界塑料成型模具产量中约半数以上是注射模具。
近几年来,在我国其发展速度之快、需求量之大是前所未有的,但总体上与工业发达的国家相比仍有较大的差距。
目前,我国模具工业的当务之急是加快技术进步,调整产品结构,增加高档模具的比重,质中求效益,提高模具的国产化程度,减少对进口模具的依赖。
未来国内外塑性模具的制造技术和成型技术有如下发展趋势:
1)在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术;2)高速铣削加工将得到更广泛地应用;3)在塑料模具中推广应用热流道技术、注射成型和高压注射成型技术;4)提高模具标准化水平和模具标准件的使用率;5)研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程;6)虚拟技术将得到发展;7)模具自动加工系统的研制和发展。
广泛应用CAD/CAE/CAM技术,逐步走向集成化的方向发展。
2.阀芯套塑件分析:
如图2.1和2.2分别为阀芯套三维图和二维工程图:
图2.1
图2.2
此产品采用ABS材料注塑,ABS,密度为1.05g/cm
,收缩率0.4%-0.7%取0.5%,由UG计算可得,单个制件的体积为1.5626cm3。
重量:
1.64g。
ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。
每种单体都具有不同特性,丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性;丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性;苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。
ABS具有如下特性:
(1).综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好;
(2).与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理;
(3).有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别;
(4).流动性比HIPS差一点,比PMMA、PC等好,柔韧性好,适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件。
ABS成型的工艺条件见下表:
预热温度
80~85ºC
注射温度
20~90ºC
料筒前段温度
150~170ºC
预热时间
2~3h
高压时间
0~5s
料筒中段温度
165~180ºC
喷嘴温度
170~180ºC
冷却时间
2~120s
料筒后段温度
180~200ºC
模具温度
50~80ºC
总周期
5~220s
所以此产品适合一模四腔
3.阀芯套的注塑模具设计:
3.1.分型面选择:
分型面是指用于取出塑件和浇注系统凝料的可分离接触表面,也叫合模面。
分型免得选择好坏对塑件质量,操作难易,模具结构及制造都有很大的影响,通常遵循以下原则:
1)分型面应选择在塑件外形最大轮廓处。
2)有利于塑件的脱模,确保在开模是使塑件留在动模一侧。
3)分型面的位置要有利于模具的排气。
4)应保证塑件的同轴度。
5)便于模具的加工,特别是型芯的加工。
6)不影响塑件外观,尤其是对外观有明确要求的塑件,更应注意分型面对外观的影响。
7)避免长抽芯,长抽芯要放在动模开模的方向。
8)要考虑飞边在塑件上的位置。
9)分型面的选择要满足塑件的使用要求。
分析此塑件,决定把分型面放在底部投影面积最大处,把注塑成型后塑件留在动模部分,这样有利于脱模。
如图3.1所示
图3.1分型面的确定
3.2型腔设计:
此塑件的产品尺寸为Ø28.59x13.39,适合做一模四腔,可有效的提高注塑效率。
塑件本身无特别结构,出模斜度合理,只要满足进胶均匀,使其每个型腔受到的塑料冲击力平衡。
就可使塑料充满型腔。
具体结构如图所示。
321型腔
3.3型芯设计:
3.31打开UG软件
点击进入UG界面,新建文件夹
图3.31UG界面
UG不能读取中文,所以在文件名的保存路径上都要用字母或者数字来命名。
选择建模界面,点击选择注塑模向导。
图3.31-2建模工具条
3.32导入产品:
点击导入按钮,选取导入的产品格式,坐标会自动放到产品中心位置,通过比例体功能放产品缩水。
如图2.32-1所示,输入缩水率后,选择产品,按确定键完成操作。
在接下来的模具设计过程中,需要随时保存,以免数据丢失。
图3.32-1产品缩水
3.33型芯绘制:
阀芯套的内部结构只是由简单的一圈骨位组成,已有1°的出模斜度,故直接做出型芯即可达到要求,先点击UG的拉伸画出与产品内部相同直径的圆,最后通过求差可得出型芯,存档完毕!
图3.33拉伸图3.33-1型芯拉伸原图
图3.33-2型芯
3.4模具型腔的排位:
先把UG从建模板块却换到制图板块,进行产品的三视图排位,通过导出功能,导出产品的三视图,格式为dwg。
如图3.4所示
图3.4导出产品三视图
通过CAD软件打开导出的图档,先放缩水,然后进行进行CAD排位,确定产品之间的距离,ABS属于流动性较好的材料,所以产品之间的间距可以适当加框,故每个产品的中心距为40和55。
产品距离模仁边界的距离一般确定为28-35mm左右,模仁厚度最小为25mm,所以通过排好的产品位置,可以确定前后模仁的尺寸。
保存图档。
图3.4-1放缩水1.005:
产品间距55和40。
前模仁尺寸:
120*140*35;后模仁尺寸:
120*140*30
3.5前后模仁的3D建立:
由于产品中间是一个通孔,且上下孔边都有倒角,所以前模的孔位应该做一根镶针,与后模部分碰穿,既可以达到排气的效果,也为后期加工省下了不少工序,方便更换。
图3.5-1前模镶针图3.5-2型芯与镶针碰穿
通过变换功能,根据坐标的的方向输入移动值,进行产品的3D排位(图3.5-3).
图3.5-3排位图
进入草图界面选取分型面为基准平面,进行模仁长宽的尺寸绘制(图3.5-4),通过拉伸确定模仁厚度。
通过求差功能,在后模仁上得出产品的胶位(图3.5-5),求和功能,把型芯与后模仁合并在一起,得出后模仁。
保存。
图3.5-4绘制模仁图3.5-5求胶位
图3.5-6后模仁
求差可得前模仁的镶针位置。
图3.5-7所示
图3.5-7前模仁
通过UG提供的胡波外挂,可以直接选取前后模仁,直接求出前后模仁的虎口管位。
如图2.5-8和2.5-9所示。
绘制完毕存档!
图3.5-8胡波外挂
图3.5-9前后模仁的虎口管位
3.6模架的选择:
`3.61模架的选取:
阀芯套产品尺寸不大,结果简单,并不特殊结构,所以采用大水口模架的两板模。
A板厚度定为60,B板厚度为70,产品高度只有13.39mm,所以C板高度选用70足够顶出产品。
通过CAD软件确定模架的大小(图3.6),模架为CI-2023-A60-B70-C70。
UG中可以直接通过胡波外挂调出龙记标准模架(图3.6-1)。
最终模架如图3.6-2所示。
保存文件。
图3.6CAD中模架
图3.6-1UG模架
图3.6-2模架3D图
3.62A板和B板的模仁开框:
通过胡波外挂的开框功能,选取后模仁在B板中的坐标,外挂就能直接求出B板中后模仁的位置,如图3.62所示。
包括四角的倒角。
给后模除基准角外的其它三个角倒角,方便区分基准角。
所以B板修改为图3.62-1所示。
通过拔模功能,给B板的后模仁框加入拔模斜度,这样,在后期装配时,可以缩短加工工序,缩短配模时间,如图3.62-2与3.62-3所示.。
存档!
图3.62后模仁B板开框
图3.62-1B板
图3.62-2图3.62-3
相同方法得出A板和前模(图2.62-5):
图3.62-5A板和前模
3.7浇注系统:
普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。
在设计浇注系统之前必须确定塑件成型位置,可以才用一模两腔,浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要的环节,它对注塑成型周期和塑件质量(如外观,物理性能,尺寸精度)都有直接的影响,设计时必须按如下原则:
(1)型腔布置和浇口开设部位力求对称,防止模具承受偏载而造成溢料现象。
(2)型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸。
(3)系统流道应尽可能短,断面尺寸适当(太小则压力及热量损失大,太大则塑料耗费大):
尽量减少弯折,表面粗糙度要低,以使热量及压力损失尽可能小。
(4)对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落,及分流道尽可能平衡布置。
(5)满足型腔充满的前提下,浇注系统容积尽量小,以减少塑料的耗量。
(6)浇口位置要适当,尽量避免冲击嵌件和细小型芯,防止型芯变形浇
(7)口的残痕不应影响塑件的外观。
3.71主流道设计:
主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位,它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔,其形状为圆锥形,便于熔体顺利的向前流动,开模时主流道凝料又能顺利拉出来,主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间,由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞,通常不直接开在定模上,而是将它单独设计成主流道套镶入定模板内。
主流道套通常又高碳工具钢制造并热处理淬硬。
塑件外表面不许有浇口痕,又考虑取料顺利,对塑件与浇注系统联接处能自动减断。
采用带直流道与分流道的潜伏式点浇口,为了方便于拉出流道中的凝料,将主流道设计成锥形,锥度为3,内表面的粗糙度为Ra0.8微米,孔径为0.5毫米。
主流道的设计要点如下:
(1)为便于从主流道中拉出浇注系统的凝料以及考虑塑料熔体的膨胀,主流道设计成圆锥形,因ABS的流动性为中性,故其锥度取3度,过大会造成流速减慢,易成涡流,内壁粗糙度为R0.8um。
(2)主流道大端呈圆角,其半径取r=1~3mm,以减少流速转向过渡的阻力,r=1.5mm.
在保证塑件成形良好的情况下,主流道的长度应尽量短,否则会使主流道的凝料增多,且增加压力损失,使塑料熔体降温过多影响注射成形。
主要参数:
(1).塑件材料为ABS,流动性好,故选择主流道圆锥角为α=2º~6º,内壁粗糙度为
。
(2).主流道前端呈圆角,半径r=1~4mm。
(3).由塑件材料为ABS,塑件质量为
,选择主流道直径为d=3.5mm,D=6mm。
(4).浇口套与注射机喷嘴由的接触球面要求吻合,由于注射机喷嘴球面半径SR是定值,由所选取的注射机决定,根据下面所选注射机,SR=16mm,则sr=16mm。
断面凹球面深度L2=3mm,球面与主流道孔应以清角度连接,不应有倒拔痕迹,以保证主流道凝料顺利脱落。
(5).定位环是模体与注射机的定位装置,保证浇口套与注射机喷嘴对中定位,定位环的外径D应与注射机的定位孔间隙配合,定位环厚度取L1=15mm。
图3.71-1CAD中的浇注选择
图3.71-2定位环
图3.71-3浇口套
3.72分流道的设计:
分流道是主流道与浇口之间的通道,一般开在分型面上,起分流和转向的作用。
分流道截面的形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等,圆形和正方形截面流道的比面积最小(流道表面积于体积之比值称为比表面积),塑料熔体的温度下降小,阻力小,流道的效率最高。
但加工困难,而且正方形截面不易脱模,所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及U形。
1)分流道设计要点:
(1).在保证足够的注塑压力使塑料熔体能顺利的充满型腔的前提下,分流道截面积与长度尽量取小值,分流道转折处应以圆弧过度。
(2).分流道较长时,在分流道的末端应开设冷料井。
对于此模来说在分流道上不须开设冷料井。
(3).分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上,也可以同时开设在动,定模板上,合模后形成分流道截面形状。
(4).分流道与浇口连接处应加工成斜面,并用圆弧过度。
2)分流道的长度:
分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置,从在输送熔料时减少压力损失,热量损失和减少浇道凝料的要求出发,应力求缩短。
3)分流道的断面:
分流道的断面尺寸应根据塑件的成形的体积,塑件的壁厚,塑件的形状和所用塑料的工艺性能,注射速率和分流道长度等因素来确定。
因ABS的推荐断面直径为4.5~9.5,部分塑件常用断面尺寸推荐范围。
分流道要减小压力损失,希望流道的截面积大,表面积小,以减小传热损失,同时因考虑加工的方便性。
分流道应考虑出料的流畅性和制造方便,熔融料的热量损失小,流动阻力小,比表面和小等问题,由于采用的是潜伏式二级分流道对热损失及流动提出了较高的要求,采用圆形的份流道,为了保证外形无浇口痕,浇口前后两端形成较大的压力差,增加流速,得到外形清晰的制件,提高熔体冷凝速度,保证熔融的塑料不回流,同时可隔断注射压力对型腔内塑料的后续作用,冷却后快速切除。
同时它的效果与S浇注系统有同样的效果,有利于补塑。
4)分流道的布局:
在多型腔模具中分流道的布置中有平衡和非平衡两种,根据本模具的要求我们选取平衡式,也就是指分流道到各型腔浇口的长度,断面形状,尺寸都相同的布置形式。
它要求各对应部位的尺寸相等。
这种布置可实现均衡送料和同时充满型腔的目的,是成型的塑件力学性能基本一致。
而且在此模具中不会造成份流道过长的缺点。
绘制完3D存档。
图3.72CAD分流道尺寸
图3.72-1UG草图界面图3.72-2绘制流道引线
图3.72-3分流道引线图3.72-4管道绘制流道
图3.72-5UG中的分流道
通过求差在前后模仁上做出分流道的位置,如下图所示
图3.72-6后模仁图3.72-7前模仁
3.73进胶口的设计:
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(除直接浇口外),它是浇注系统的关键部分。
其主要作用是:
(1)型腔充满后,熔体在浇口处首先凝结,防止其倒流。
(2)易于在浇口切除浇注系统的凝料。
浇口截面积约为分流道截面积的0.03~0.09,浇口的长度约为0.5mm~2mm,浇口具体尺寸一般根据经验确定,取其下限值,然后在试模是逐步纠正。
当塑料熔体通过浇口时,剪切速率增高,同时熔体的内磨檫加剧,使料流的温度升高,粘度降低,提高了流动性能,有利于充型。
但浇口尺寸过小会使压力损失增大,凝料加快,补缩困难,甚至形成喷射现象,影响塑件质量。
浇口位置的选择:
1.浇口位置应使填充型腔的流程最短。
这样的结构使压力损失最小,易保证料流充满整个型腔,同时流动比的允许值随塑料熔体的性质,温度,注塑压力等的不同而变化,所以我们在考虑塑件的质量都要注意到这些适当值。
2.浇口设置应有利于排气和补塑。
3.浇口位置的选择要避免塑件变形。
采侧浇口在进料时顶部形成闭气腔,在塑件顶部常留下明显的熔接痕,而采用点浇口,有利于排气,整件质量较好,但是塑件壁厚相差较大,浇口开在薄壁处不合理;而设在厚壁处,有利于补缩,可避免缩孔、凹痕产生。
4.浇口位置的设置应减少或避免生成熔接痕。
熔接痕是充型时前端较冷的料流在型腔中的对接部位,它的存在会降低塑件的强度,所以设置浇口时应考虑料流的方向,浇口数量多,产生熔接痕的机会很多。
流程不长时应尽量采用一个浇口,以减少熔接痕的数量。
对于大多数框形塑件,浇口位置使料流的流程过长,熔接处料温过低,熔接痕处强度低,会形成明显的接缝,如果浇口位置使料流的流程短,熔接处强度高。
为了提高熔接痕处强度,可在熔接处增设溢溜槽,是冷料进入溢溜槽。
筒形塑件采用环行浇口无熔接痕,而轮辐式浇口会使熔接痕产生。
5.浇口位置应避免侧面冲击细长型心或镶件。
阀芯套是外观面要求高,所以选取一般的喇叭口作为进胶口,在浇注过后,断料点会对外观有影
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- 阀芯套 塑料模 设计