USB轉(zhuǎn)接盒上蓋注塑模具設(shè)計(jì)
USB轉(zhuǎn)接盒上蓋注塑模具設(shè)計(jì),usb,轉(zhuǎn)接,盒上蓋,注塑,模具設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
第一章 緒 論
{一} 【模具介紹】
模具的作用是控制和限制材料(固態(tài)或液態(tài))的流動(dòng),使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高,產(chǎn)品質(zhì)量好,材料消耗低,生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中。模具主要類(lèi)型有:沖模、鍛摸、塑料模、壓鑄模、粉末冶金模、玻璃模、橡膠模、陶瓷模等。除部分沖模以外的上述各種模具都屬于腔型模,因?yàn)樗鼈円话愣际且揽咳S的模具型腔是材料成型。其中塑料模約占模具總數(shù)的35%,分額最大而且有繼續(xù)上升的趨勢(shì)。塑料模主要包括壓塑模,擠塑模,注射模,此外還有擠出成型模,泡沫塑料的發(fā)泡成型模,低發(fā)泡注射成型模,吹塑模等。
{二} 【模具在加工工業(yè)中的地位】
模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備,模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一,是國(guó)際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量,效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分,又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。模具在機(jī)械,電子,輕工,汽車(chē),紡織,航空,航天等工業(yè)領(lǐng)域里,日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備,它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中60%~90%的產(chǎn)品的零件,組件和部件的生產(chǎn)加工。振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè),正日益受到人們的關(guān)注。
[三] 【模具的發(fā)展趨勢(shì)】
20世紀(jì)80年代開(kāi)始,發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的模具工業(yè)已從機(jī)床工業(yè)中分離出來(lái),并發(fā)展成為獨(dú)立的工業(yè)部門(mén),其產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開(kāi)放以來(lái),我國(guó)的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來(lái),每年都以15%的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投入力度,將技術(shù)進(jìn)步作為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。此外,許多科研機(jī)構(gòu)和大專(zhuān)院校也開(kāi)展了模具技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國(guó)成為世界超級(jí)制造大國(guó)的重要原因。今后,我國(guó)要發(fā)展成為世界制造強(qiáng)國(guó),仍將依賴(lài)于模具工業(yè)的快速發(fā)展,成為模具制造強(qiáng)國(guó)。
盡管我國(guó)模具工業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步,部分模具已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,但無(wú)論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿(mǎn)足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要,每年仍需進(jìn)口10多億美元的各類(lèi)大型,精密,復(fù)雜模具。與發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)相比,在模具技術(shù)上仍有不小的差距。今后,我國(guó)模具行業(yè)應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行不斷的技術(shù)創(chuàng)新,以縮小與國(guó)際先進(jìn)水平的距離。
(1)注重開(kāi)發(fā)大型,精密,復(fù)雜模具;隨著我國(guó)轎車(chē),家電等工業(yè)的快速發(fā)展,成型零件的大型化和精密化要求越來(lái)越高,模具也將日趨大型化和精密化。
(2)加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用;使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期,降低模具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量。因此,模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。
(3)推廣CAD/CAM/CAE技術(shù);模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。實(shí)踐證明,模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向,可顯著地提高模具設(shè)計(jì)制造水平。
(4)重視快速模具制造技術(shù),縮短模具制造周期;隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷出現(xiàn),模具的制造水平也在不斷地提高,基于快速成形的快速制模技術(shù),高速銑削加工技術(shù),以及自動(dòng)研磨拋光技術(shù)將在模具制造中獲得更為廣泛的應(yīng)用。
[四] 【設(shè)計(jì)在學(xué)習(xí)模具專(zhuān)業(yè)中的作用】
通過(guò)對(duì)模具專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí),掌握了常用材料在成型過(guò)程中對(duì)模具的工藝要求,掌握模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算的方法,以達(dá)到能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)一般模具的要求。在模具制造方面,掌握一般機(jī)械加工的知識(shí),金屬材料的選擇和熱處理,結(jié)合模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。
畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠?qū)σ陨细鞣矫娴囊蠹右造`活運(yùn)用,綜合檢驗(yàn)大學(xué)期間所學(xué)的知識(shí)。
本模具設(shè)計(jì)流程:
? 、課題調(diào)研,查閱有關(guān)資料
? 2、塑件的工藝分析及工藝方案的確定
? 3、模具結(jié)構(gòu)的總體方案設(shè)計(jì)
? 4、模具的結(jié)構(gòu)參數(shù)及工藝性能參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算
? 5. 模具的裝配圖、零件工作圖的設(shè)計(jì)
? 6、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和技術(shù)文件
第二章 產(chǎn)品及模具的三維造型
如圖2-1所示塑料制件,材料為ABS,收縮率0.3%~0.8%。大批量生產(chǎn)。需說(shuō)明的是USB轉(zhuǎn)接盒上蓋作為模具畢業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品,主要目的是通過(guò)本產(chǎn)品綜合鍛煉模具設(shè)計(jì)與制造的能力。
圖2—1
本模具采用PROE3.0進(jìn)行模具分型,各步驟如下:
1.載入產(chǎn)品同時(shí)設(shè)定收縮率
2.設(shè)定模具工作坐標(biāo)系,以制件主分型面中心為模具工作坐標(biāo)且Z 指向制件頂出方向
3.設(shè)定工件大小
4.自動(dòng)補(bǔ)孔,做分型面如圖2-2所示
圖2-2
4.在各抽芯與插破處創(chuàng)建箱體,如圖2-3所示
如圖2-3
5.在箱體處補(bǔ)實(shí)體,如圖2-4所示
如圖2-4
6.創(chuàng)建分型面,如圖2-5所示
如圖2-5
7.創(chuàng)建型芯,如圖2-6所示
如圖2-6
8.創(chuàng)建型腔,如圖2-7所示
如圖2-7
第3章 該塑件材料分析和工藝性分析
3.1 材料分析
該產(chǎn)品的成型材料是ABS?;咎匦裕篈BS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。這三種組分的各自特性,使ABS具有良好的綜合力學(xué)性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化學(xué)腐蝕性及表面硬度,丁二烯使ABS堅(jiān)韌,苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。ABS無(wú)毒、無(wú)味,呈微黃色,成形的塑料件有較好的光澤。密度為1.02~1.05g/cm3。 ABS有極好的抗沖壓強(qiáng)度,且在低溫下也不迅速下降。有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性,易于成型加工。經(jīng)過(guò)調(diào)色可配成任何顏色。其缺點(diǎn)是耐熱性不高,連續(xù)工作溫度為70°C左右,熱變形溫度為93°C左右。耐氣候性差,在紫外線(xiàn)作用下變硬變脆;主要用途:ABS廣泛用于水表殼、紡織器材、電器零件、文教體育用品、玩具等;成型特點(diǎn):ABS在升溫時(shí)粘度增高,所以成型壓力比較高,塑料上的脫模斜度宜稍大,ABS易吸水,成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理;易產(chǎn)生熔接痕,模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少澆口對(duì)流道的阻力;在正常的成型條件下,壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。要求塑件精度高時(shí),模具溫度可控制在50~60°C,要求塑件光澤和耐用時(shí),應(yīng)控制在60~80°C。
3.2 工藝分析
1)該塑件尺寸不大,一般精度等級(jí)。屬于中等難度的塑料模具。包括了模具的基本結(jié)構(gòu),其中有外側(cè)抽芯兩處。
2)為滿(mǎn)足制品表面質(zhì)量要求與提高成型效率采用側(cè)澆口。
3)為了節(jié)約成本和方便加工與熱處理,型腔和型芯均采用整體鑲嵌式結(jié)構(gòu)。
4)ABS在升溫時(shí)粘度增高,所以成型壓力較高,故塑件上的脫模斜度宜稍大,要有足夠的脫模斜度a≥2。防止頂角;ABS易吸水,成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理;ABS易產(chǎn)生熔接痕,模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力,要注意澆口位置防止和減少熔接痕;在正常的成型條件下,壁厚、熔料溫度對(duì)收縮率影響極小。 模具溫度應(yīng)控制在60°~80°。
第4章 擬定的成型工藝
4.1 制件的成型方法
熱塑性塑料指定采用注射成型,本設(shè)計(jì)選用熱塑性塑料ABS,可用注射成型。
4.2 制件的成型參數(shù)
根據(jù)制品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及選定的原料ABS,可擬定如下工藝參數(shù))。
塑料名稱(chēng): ABS密度(g/cm3):1.02~1.05
計(jì)算收縮率(%):0.5
模具溫度(℃): 50~60
注射壓力(MPa):60~100
成型時(shí)間(s): 注射時(shí)間15~60;加壓時(shí)間0~3;
冷卻時(shí)間 20~90;總周期 50~160
適應(yīng)注射機(jī)類(lèi)型:柱塞式
4.3 確定型腔數(shù)目
(1)計(jì)算制品的體積和重量
通過(guò)三維制圖PROE軟件測(cè)量得:
單件塑件面積 S=23631㎜2 ;單件 塑件體積V=21487㎜3
查有關(guān)資料可知ABS的密度為1.02~1.05g/cm3 則單件塑件重量m=215g
(2)型腔數(shù)目的確定主要參考以下幾點(diǎn)來(lái)確定
1)根據(jù)經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù)目和總成型加工費(fèi)用最小的原則,并略準(zhǔn)備時(shí)間試生產(chǎn)原材料費(fèi)用,僅考慮模具加工費(fèi)和塑件成型加工費(fèi)
2)根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目,當(dāng)成型大型平板制件時(shí)常用這種方法
3)根據(jù)注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),每加一個(gè)型腔制品尺寸精度要降低4%,對(duì)于高精度制品,由于多型腔模具難以保證各型腔的成型條件一致,故推薦型腔數(shù)目不超過(guò)4個(gè)。
(3)根據(jù)本產(chǎn)品的生產(chǎn)批量及尺寸精度要求采用一腔一模,
由于單型腔模具具有塑料制件的形狀和尺寸一致性好,成型工藝條件容易控制,模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、模具制造成本低、制造周期短等特點(diǎn),并結(jié)USB轉(zhuǎn)接盒上蓋的質(zhì)量要求,所以采用一模二腔式。
第5章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
5.1制件在模具中的位置
(1)型腔的布置
主要考慮制件在分型后能保留在動(dòng)模上以便脫模,并結(jié)合制件的結(jié)構(gòu)特征應(yīng)將型腔設(shè)置在定模側(cè),型芯設(shè)置在動(dòng)模側(cè)。
(2)分型面的選擇
由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件結(jié)構(gòu)工藝性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排氣等多種因素的影響,因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析,應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)的設(shè)計(jì)原則:
1)分型面應(yīng)選擇在塑件外形最大輪廓處
2)分型面的選擇應(yīng)有利于塑件的順利脫模
3)分型面的選擇應(yīng)保證塑件的精度要求
4)分型面的選擇應(yīng)滿(mǎn)足塑件的外觀質(zhì)量要求
5)分型面的選擇要便于模具的加工制造
6)分型面的選擇應(yīng)有利于排氣
除了以上這些基本原則以外,分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上的投影面積的大小。為了保證側(cè)向型芯的位置的放置及抽芯機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順利,應(yīng)以淺的側(cè)向凹孔或短的側(cè)向凸臺(tái)作為抽芯方向,而將較深的凹孔或較高的凸臺(tái)放置在開(kāi)合模方向。
綜合考慮以上的設(shè)計(jì)原則并結(jié)合該塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和質(zhì)量要求采用下面圖示的分型面。
圖5-1
5.2 確定澆口形式及位置
對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),一般應(yīng)遵循如下基本原則:
(1)了解塑料的成型性能
(2)盡量避免或減少熔接痕
(3)有利于型腔中氣體排出
(4)防止型芯的變形和嵌件的位移
(5)盡量采用較短的流程充滿(mǎn)型腔
(6)流動(dòng)距離比和流動(dòng)面積比的校核
為了提高成型效率和綜合考慮以上的基本設(shè)計(jì)原則并結(jié)合制件質(zhì)量要求,本模具應(yīng)采用側(cè)澆口,由兩處澆口進(jìn)料。澆口位置如圖5—2所示
澆口直徑可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算
d=(0.14~0.20)
式中 d—澆口直徑(mm)
—塑件在澆口處的壁厚(mm)
A—型腔的表面積㎜2
d=(0.14~0.20)×8500≈2mm
(澆口直徑也可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值取 d=1.5mm)
澆口錐角取
澆口傾斜角取
5.3 主流道的設(shè)計(jì)
主流道是連接注射機(jī)噴嘴與分流道的一段通道,通常和注射機(jī)噴嘴在同一軸線(xiàn)上,斷面為圓形,帶有一定錐度
1)主流道設(shè)計(jì)成圓錐型,其錐角為2°~6°,內(nèi)壁粗糙度Ra取0.4um
分流道截面設(shè)計(jì)成圓型截面,加工容易,且熱量損失與壓力損失均不大為常用形式。圓形截面分流道的直徑可以根據(jù)塑料的流動(dòng)性等因素確定,該塑料件采用ABS塑料,流動(dòng)性為中等,所以選圓形截面。根具經(jīng)驗(yàn)分流道的直徑可以取d=5~6mm。根據(jù)型腔在分型面上的排布情況設(shè)置分流道。
2)主流道大端成圓角,半徑r=1~3mm,以減小料轉(zhuǎn)向過(guò)度時(shí)的阻力
3)在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下,主流道盡可能短,一般小于60mm,過(guò)長(zhǎng)則會(huì)影響流體的順利充型
4)對(duì)于小型模具可將主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成整體式,但在大多數(shù)情況下將主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成兩個(gè)零件,主流道襯套與定模板采用H7/m6過(guò)度配合與定位圈的配合采用H9/f9間隙配合
5)主流道襯套一般選用T8 T10制造,熱處理強(qiáng)度為52~56HRC
根據(jù)“常用塑料直澆口尺寸”表,選主流道始端尺寸d=2.5mm,大端尺寸D=4mm,澆口套始端半徑R=機(jī)床噴嘴小經(jīng)d +(0.5~1)=10+(0.5~1)=11mm,半錐角a=2o。其長(zhǎng)度尺寸取L=40mm,其余尺寸見(jiàn)圖。主流道內(nèi)壁粗造度Ra=0.63,拋光時(shí)要沿軸向進(jìn)行。
澆口套與定位圈采用H9/f9的配合。定位圈在模具安裝調(diào)試時(shí)應(yīng)插入注射機(jī)定模板的定位孔內(nèi),用于模具與注射機(jī)的安裝定位。定位圈外徑比注射機(jī)定模板上的定位孔徑小0.2mm以下。澆口套與模板的配合為H7/m6
5.4 分流道設(shè)計(jì)
分流道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少流動(dòng)過(guò)程中的熱量損失與壓力損失。
1)分流道的形狀與尺寸 分流道的截面尺寸視塑料的品種、塑件是尺寸、成型工藝條件以及流道長(zhǎng)短等因素來(lái)確定。通常圓形截面分流道直徑為2~10㎜ 。本制件采用的是ABS,由于ABS的流動(dòng)性能較好且分流道長(zhǎng)度教短時(shí),因此分流道采用圓形截面。初選直徑為5㎜,具體尺寸由修模時(shí)修正。
2)分流道的長(zhǎng)度 具體尺寸根據(jù)型腔的太小而定
3)分流道的表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻,只有內(nèi)部的熔體比較理想,因此分流道的表面粗糙糙不能太低,一般Ra取1.6um這可增加對(duì)外層塑料熔體的流動(dòng)阻力,使外層塑料冷卻皮固定,形成絕熱層。
4)分流道在分型面的布置形式如圖5-2
根據(jù)以上設(shè)計(jì)參數(shù)校核流動(dòng)比
式中 —流動(dòng)比距離
Li—模具中各段料流通道及各段型腔的長(zhǎng)度(mm)
ti—模具中各段料流通道及各段型腔的截面厚度(mm)
=60/3.5+37/5+4.5/5+2/2+140/2=98mm
因?yàn)橛绊懥鲃?dòng)比的因素主要是塑料的流動(dòng)性,ABS塑料的流動(dòng)性為中等,經(jīng)查有關(guān)資料可知ABS允許的流動(dòng)比[]=210~110,所以 〈[]
5.5 冷料穴設(shè)計(jì)
冷料穴位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上,或處于分流道末端。其作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒的“冷料”,以避免這些冷料注入型腔而影響塑件質(zhì)量;還有便于在流道處設(shè)置主流道拉料桿的功能。開(kāi)模時(shí)又可以將主流道的冷凝料拉出,冷料穴直徑宜稍大于主流道大端直徑,長(zhǎng)度約為主流道大端直徑。分流道冷料穴當(dāng)分流道較長(zhǎng)時(shí),可將分流道的盡頭沿料流前進(jìn)方向延長(zhǎng)作為分流道冷料穴,以貯存前鋒冷料,其長(zhǎng)度為分流道直徑的1.5~2倍。
本模具采用Z形拉料桿,設(shè)計(jì)的具體尺寸詳見(jiàn)零件圖。
第6章 成型零部件的設(shè)計(jì)
6.1 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1)本制件有5個(gè)4㎜的小淺通孔。由于現(xiàn)代制造技術(shù)的先進(jìn),那5個(gè)孔可以做成電極利用電火花來(lái)加工。
(2)圖6-1所示,外側(cè)圓形通槽采用斜導(dǎo)柱側(cè)向分型機(jī)構(gòu),做成滑塊成型
圖6-1
6.2 成型零部件工作尺寸計(jì)算
(1)由于成型零件直接與高溫高壓的塑料熔體接觸,它必須有以
一些性能:
1) 必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度,以承受塑料熔體的高壓;
2) 有足夠的硬度和耐磨性,以承受料流的摩擦和磨損。通常進(jìn)行熱處理,使其硬度達(dá)到HRC40以上;
3) 對(duì)于成型會(huì)產(chǎn)生腐濁性氣體的塑料還應(yīng)選擇耐腐濁的合金鋼理;
4) 材料的拋光性能好,表面應(yīng)該光滑美觀。表面粗造度應(yīng)在Ra0.4以下;
5) 切削加工性能好,熱處理變形小,可淬性良好;
6) 熔焊性能要好,以便修理;
7) 成型部位應(yīng)須有足夠的尺寸精度??最?lèi)零件為H8~H10,軸類(lèi)零件為h7~h10。
(2) 型腔、型芯工作部位尺寸的確定
經(jīng)查有關(guān)資料可知ABS塑料的收縮率是0.3%~0.8%
平均收縮率為: S=(0.3%+0.8%)/2=0.55%
型腔工作部位的尺寸:
型腔徑向尺寸
型腔深度尺寸
型芯徑向尺寸
型芯高度尺寸
中心距尺寸
式中 L—塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸(mm)
l—塑件內(nèi)型徑向基本尺寸的最小尺寸(mm)
H—塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸(mm)
h—塑件內(nèi)型徑向基本尺寸的最小尺寸(mm)
C—塑件中心距基本尺寸的平均尺寸(mm)
x—修正系數(shù),取0.5~0.75
△—塑件公差(mm)
—模具制造公差,?。?/3~1/4)△。
各工作部位尺寸計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)相應(yīng)零件圖紙所標(biāo)明
通常,制品中1mm和小于1mm并帶有大于0.05mm公差的部位以及2mm和小于2mm并帶有大于0.1mm公差的部位不需要進(jìn)行收縮率計(jì)算。
6.3 成型零部件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算
為了方便加工和熱處理,其型腔為整體形式。因此,型腔的強(qiáng)度和剛度按型腔整體式計(jì)算。由于型腔壁厚計(jì)算比較麻煩,也可參考經(jīng)驗(yàn)推薦數(shù)據(jù)。經(jīng)查有關(guān)資料可知型腔側(cè)壁厚S=65mm。
第7章 結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)
7.1 選用標(biāo)準(zhǔn)注射模架
(1)初選注射機(jī)
1)注射量:該塑料制件單件重量m=215g
澆注系統(tǒng)重量的計(jì)算可以根據(jù)澆注系統(tǒng)尺寸先計(jì)算澆注系統(tǒng)的體積
V= 3.601
粗略計(jì)算澆注系統(tǒng)重量為 3.601×1.053.5g
總重量 M=26×1.05×2=54.6g
聚苯乙烯的密度為1.054g/cm3 ,ABS的密度為1.02~1.05g/
滿(mǎn)足注射量 V機(jī)≥V塑件/0.80
式中 V機(jī)—額定注射量()
V塑件塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和()= 45
或滿(mǎn)足注射量M機(jī)≥M塑件
式中 M機(jī)—額定注射量(g)
M塑件—塑件與澆注系統(tǒng)凝料的重量和(g)
—聚苯乙烯的密度(g/cm3)
—塑件采用塑料的密度(g/cm3)
M塑件P2/P10.8=(21.4*2*1.05)/1.054*0.8=37.89g
2)注射壓力:
P注≥P成型
經(jīng)查有關(guān)資料可知ABS塑料成型時(shí)的注射壓力P成型=70~90MPa
3)鎖模力:
P鎖模力≥pF
式中p—塑料成型時(shí)型腔的壓力,ABS塑料的型腔壓力p=30MPa
F—澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和()
各型腔及澆注系統(tǒng)及各型腔在分型面上的投影面積
F=7208.11*2
PF=30×8187.5=216.243KN
根據(jù)以上的分析、計(jì)算,查資料初選注射機(jī)型號(hào)為:XS-ZY-125,其有關(guān)技術(shù)參數(shù)如下:
理論注射容量(cm3) 125
螺桿直徑(mm) 42
注射壓力(MPa) 119
注射行程(㎜) 115
注射方式 注塞式
鎖模力(KN) 900
最大模具厚度(mm) 300
最小模具厚度(mm) 200
噴嘴圓弧半徑(mm) 12
噴嘴孔直徑(mm) 4
最大開(kāi)合模行程(mm) 300
動(dòng)、定模板尺寸(㎜) 428×450
拉桿空間(㎜) 260×290
(2)選標(biāo)準(zhǔn)模架
根據(jù)以上分析、計(jì)算以及型腔尺寸及位置可確定模架的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格。
模具外形尺寸:320㎜×3000 ㎜×238 ㎜
7.2 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
1.為了使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)套,導(dǎo)柱端部應(yīng)做成錐形或半球形,導(dǎo)套的前端也應(yīng)倒角。
2.導(dǎo)柱設(shè)在動(dòng)模一側(cè)可以保護(hù)型芯不受損傷,而設(shè)在定模一側(cè)則便于順利脫模取出塑件,因此可根據(jù)需要而決定裝配方式。
3.一般導(dǎo)柱滑動(dòng)部分的配合形式按H8/f8,導(dǎo)柱和導(dǎo)套固定部分配合按H7/k6,導(dǎo)套外徑的配合按H7/k6。
4.除了動(dòng)模、定模之間設(shè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套外,一般還在動(dòng)模座板與推板之間設(shè)置導(dǎo)柱和導(dǎo)套,以保證推出機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)動(dòng)。
5.導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具大小而定,可參考標(biāo)準(zhǔn)模架數(shù)據(jù)選取。一次分型導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì):導(dǎo)柱固定在固定模板上,與固定模板為H7/m6的過(guò)渡配合。導(dǎo)柱直徑參考標(biāo)準(zhǔn),取D=25mm,導(dǎo)柱頭部做成半圓形。導(dǎo)柱長(zhǎng)度與主流導(dǎo)長(zhǎng)度點(diǎn)澆口長(zhǎng)度以及塑件長(zhǎng)度等有關(guān)。
第8章 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循下述原則:
1. 塑件滯留于動(dòng)模邊,以便借助于開(kāi)模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置,完成脫模動(dòng)作,致使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
2. 防止塑件結(jié)構(gòu)變形或損壞,正確分析塑件對(duì)模腔的粘附力的大小及所部位,有針對(duì)性的選擇合適的脫模裝置,使推出重心與脫模阻力中心相重合。由于塑件收縮時(shí)包緊型芯,因此推出力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近型芯,同時(shí)推出力應(yīng)施于塑件剛性和強(qiáng)度最大部位,作用面積也盡可能大一些,以防塑件變形或損壞。
3. 由于塑件收縮時(shí)包緊型芯,因此推出力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近型芯,同時(shí)推出力應(yīng)施于塑件剛性和強(qiáng)度最大部位,作用面積也盡可能大一些,以防塑件變形或損壞。
4. 力求良好的塑件外觀,在選擇頂相互位置時(shí),應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗绊懖淮蟮牟课弧T诓捎猛茥U脫模時(shí),尤其要注意這個(gè)問(wèn)題。
5. 結(jié)構(gòu)合理可靠,脫模結(jié)構(gòu)應(yīng)工作可靠,運(yùn)動(dòng)靈活,制造方便,更換容易,且有足夠的強(qiáng)度和剛度。
根據(jù)制件的形狀,本模具可才用頂桿頂出。
復(fù)位桿長(zhǎng)度尺寸:
L4=L頂桿固定板+L推桿行程+L型芯板=107mm
復(fù)位桿徑向尺寸參考標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)尺寸,取d=20mm。
推出結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
1).推件力的計(jì)算
推件力
式中 A—塑件包絡(luò)型芯的面積()
—塑件對(duì)型芯單位面積上的包緊力,p取0.8×107~1.2×107Pa
—脫模斜度
—大氣壓力0.09MPa
—塑件對(duì)鋼的檫系數(shù),約為0.1~0.3;
—制件垂直于脫模方向的投影面積()
查資料可知道ABS的脫模斜度= A 9680
=[9680×1.0×(0.2cos -sin)/+0.09×17×15]=11.6kN
(2)確定頂出方式及頂桿位置
根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),確定在制品的四角上設(shè)置12根普通的圓頂桿。普通的圓形頂桿按GB4169.—1984選用,均可滿(mǎn)足頂桿剛度要求。
經(jīng)查相關(guān)資料,選用 6㎜×123㎜型號(hào)的圓型頂桿13根。
第9章 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)采用斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu),把兩個(gè)凹槽做成成型滑塊。
(1)計(jì)算斜導(dǎo)柱傾斜角
斜導(dǎo)柱傾斜角是決定斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)中工作效果的重要參數(shù), 大小對(duì)斜導(dǎo)柱的有效工作長(zhǎng)度、抽芯距、受力狀況等有直接影響。最常用的是。本模具采用中間值a=17度.
(2)計(jì)算斜導(dǎo)柱直徑D
由于計(jì)算比較復(fù)雜,為了方便,用查表的方法來(lái)確定斜導(dǎo)柱的直徑。先按已經(jīng)求得的抽撥力和選定的斜導(dǎo)柱傾斜角查出最大的彎曲力,然后根據(jù)和以及斜導(dǎo)柱傾斜角查出斜導(dǎo)柱直徑D=8㎜。
第10章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度為200°C左右,而塑件固化后從模具型腔中取出時(shí)其溫度在60°C以下。熱塑性塑料在注塑成型后,必須對(duì)模具進(jìn)行有效的冷卻,使熔融塑料的熱量盡快的傳給模具,以便使塑件可靠冷卻定型并可迅速脫模,縮短成型周期,提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
由于制品平均厚度為2㎜,制品尺寸不大,確定水孔直徑為8㎜。由于冷卻水道的位置、結(jié)構(gòu)形式、孔徑、表面狀態(tài)、水的流速、模具材料等很多因素都會(huì)影響模具的熱量向冷卻水的傳遞,精確計(jì)算比較困難。實(shí)際生產(chǎn)中,通常都是根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定冷卻水路,通過(guò)調(diào)節(jié)水溫、水速來(lái)滿(mǎn)足要求。
第11章 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
對(duì)于小型模具,可利用分型面間隙排氣,但分型面須位于容體流動(dòng)末端。還可以利用推桿、活動(dòng)型芯等配合間隙排氣。
由于本制品尺寸不大,可利用分型面開(kāi)設(shè)排氣槽、推桿的配合間隙和活動(dòng)型芯排氣即可。
分型面排氣槽應(yīng)離開(kāi)型腔5~6㎜,深度h0.03㎜。利用間隙排氣,其配合間隙不能超過(guò)0.05㎜,一般為0.03~0.005㎜。
第12章 注塑機(jī)參數(shù)校核
12.1 最大注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核
由于在初選注射機(jī)和選用標(biāo)準(zhǔn)模架時(shí)是根據(jù)以上的四個(gè)技術(shù)參數(shù)及計(jì)算壁厚等因素選用的,所以注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度不必進(jìn)行校核,已經(jīng)符合所選注射機(jī)要求。
12.2 開(kāi)模行程的校核
注射機(jī)最大的開(kāi)模行程S
S=116<300
式中 2h件 —塑料制品高度(mm)
h澆—澆注系統(tǒng)高度
故滿(mǎn)足要求。
12.3 模具與注射機(jī)安裝相關(guān)部分尺寸校核
從標(biāo)準(zhǔn)模架外形尺寸看小于注射機(jī)拉桿空間,并采用壓板固定模具,所以所選注射機(jī)規(guī)格滿(mǎn)足要求。
第13章 繪制圖紙并編寫(xiě)技術(shù)文件
13.1繪制各非標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙
詳見(jiàn)裝配圖紙和非標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙
附本模具的工作原理:
? 開(kāi)模時(shí),動(dòng)模部分向后移,開(kāi)模力通過(guò)斜導(dǎo)柱作用于側(cè)抽芯活塊,迫使其在動(dòng)模板的導(dǎo)滑槽內(nèi)向外滑動(dòng),直至滑塊與塑件完全脫開(kāi),完成外側(cè)抽芯動(dòng)作,這時(shí)塑件包在型芯上隨動(dòng)模繼續(xù)后移,直至注射機(jī)頂桿與模具推板接觸,推出機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作,推桿將塑件從型芯上推出。合模時(shí),復(fù)位桿使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位,斜導(dǎo)柱使側(cè)型芯滑塊向內(nèi)移動(dòng)復(fù)位,繼續(xù)下一次的加工生產(chǎn)。
模具總裝配圖
13.2編寫(xiě)加工工藝和裝配技術(shù)
模具精度是影響塑料成型件精度的重要因素之一,為了保證模具精度,塑料模具制造時(shí)應(yīng)達(dá)到以下技術(shù)要求:
a、組成塑料模具的所有零件,在材料加工精度和熱處理質(zhì)量等方面均應(yīng)符合相應(yīng)圖樣的要求。
b、組成模架的零件應(yīng)達(dá)到規(guī)定的加工要求,裝配成套的模架應(yīng)活動(dòng)自如,并達(dá)到規(guī)定的平行度和垂直度要求
c、模具的功能必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求
d、為了鑒別塑料成型件的質(zhì)量,裝配好的模具必須在生產(chǎn)條件下試模,并根據(jù)試模存在問(wèn)題進(jìn)行修整,直至試出合格的成型件為止。
(1)加工要求
1)模具分型面及組合件的結(jié)合面應(yīng)很好貼合,局部間隙不大于0.02mm
2)模具成型表面的內(nèi)外銳角、尖邊、圖樣上未注明圓角時(shí)允許不大于0.5mm圓角(分型面及結(jié)合面除外)。當(dāng)不允許有圓角時(shí),應(yīng)在圖樣上注明。
3)圖樣中未注明公差的一般尺寸其極限偏差按GB1804標(biāo)準(zhǔn)即孔按H13,軸按h13,長(zhǎng)度按J14來(lái)加工。
4)模具中各承壓板(模板)的兩承壓面的平行度公差按GB1184附錄一的5級(jí)。
5)導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔對(duì)模板平面的垂直度公差按GB1184附錄一的4級(jí)。導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間的配合按H8/f8。
6)模具中安裝鏍釘(鏍栓)之螺紋孔及其通孔的位置公差不大于2mm,或相應(yīng)各孔配作。
7)導(dǎo)柱(直導(dǎo)柱、臺(tái)肩導(dǎo)柱)其配合部位的大徑與小徑的同軸度公差t按GB1184附錄一的5級(jí)。
8)導(dǎo)套(直導(dǎo)套、帶頭導(dǎo)套)外圓與內(nèi)孔的同軸度公差t按GB1184附錄一的5級(jí)。
9)主流道襯套的中心錐孔應(yīng)研磨拋光,不得有影響脫澆口的各種缺陷。
10)成型零部件:為了保證導(dǎo)向作用,動(dòng)、定模的導(dǎo)柱,導(dǎo)套孔的孔距精度應(yīng)控制在0.01mm以?xún)?nèi)。因此,必須用坐標(biāo)鏜床對(duì)動(dòng)、定模鏜孔。在缺少坐標(biāo)鏜床的情況下,較普遍采用的方法是將動(dòng)、定模合在一起,在車(chē)床、銑床或鏜床上進(jìn)行鏜孔。成型零部件采用優(yōu)質(zhì)模具鋼,強(qiáng)度高,耐磨性好,熱處理變形小,要求耐腐蝕,調(diào)質(zhì)淬火低溫回火≥55HRC。
型芯的加工:把成型面的曲面圖通過(guò)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生刀具加工路徑進(jìn)行數(shù)控銑外形加工,再銑小型芯孔和凹臺(tái),鉆推桿孔,加工澆口。再用電火花加工成型,詳見(jiàn)表13-1。
型腔的加工:把成型面的曲面圖通過(guò)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生刀具加工路徑,留余量在數(shù)控銑上加工成型,再用電火花加工成型,詳見(jiàn)表13-2。
表 13-1 型芯的機(jī)加工工藝
序號(hào)
工序名稱(chēng)
加工內(nèi)容及要求
設(shè)備
1
下料
根據(jù)模板形狀下料
2
鍛造
鍛坯料至尺寸長(zhǎng)、寬、厚
3
劃線(xiàn)
劃線(xiàn)
鉗工臺(tái)
4
鉆孔
鉆孔
鉆床
5
銑削
以孔定位銑出型腔的外形
銑床
6
刨削
精刨上下面
刨床
7
鉆孔
鉆孔
鉆床
8
鉆孔
鉆旁邊側(cè)抽芯孔到規(guī)定位尺寸
鉆床
9
熱處理
淬火,表面硬度達(dá)54~58HRC
10
磨削
粗磨底面
平面磨床
11
磨削
精磨上表面,使厚度達(dá)圖紙要求
平面磨床
表 13-2 型腔的機(jī)加工工藝
序號(hào)
工序名稱(chēng)
加工內(nèi)容及要求
設(shè)備
1
下料
根據(jù)模板形狀下料
2
鍛造
鍛坯料至尺寸長(zhǎng)、寬、厚mm
3
劃線(xiàn)
劃線(xiàn)、打樣沖4個(gè)沉頭孔的中心
鉗工臺(tái)
4
鉆孔
鉆孔
鉆床
5
銑削
以孔定位銑出型腔的外形
銑床
6
刨削
精刨上下面
刨床
7
鉆孔
鉆型腔中間的孔
鉆床
8
鉆孔
鉆旁邊側(cè)抽芯孔到規(guī)定位尺寸
鉆床
9
熱處理
淬火,表面硬度達(dá)54~58HRC
10
磨削
粗磨底面,使厚達(dá)到要求
平面磨床
11
磨削
精磨上表面,使厚度達(dá)圖紙要求
平面磨床
(2)裝配要求:
1)頂出制品的推桿的端面與所在的相應(yīng)型面保持齊平,允許推桿端面
高出型面不大于0.1mm。
2)注射模的復(fù)位桿,其端面應(yīng)與模具分型面齊平,允許低于分型面大
大于0.03mm。
3)型芯、凸模、鑲件等,其尾部高度尺寸未注明公差時(shí),其端面應(yīng)在
裝配后與其配合的零件齊平。
4)制品同一表面的成型腔分布在上、下?;騼赡r(shí),裝配后沿分型面的錯(cuò)邊不大于0.05mm,并其組合尺寸不超過(guò)型腔允許的極限尺寸。
5)凸模與凹模裝配后的配合間隙,應(yīng)保持周?chē)鶆颉?
6)需保持同軸的兩個(gè)以上零件,其同軸度必須保證裝配要求,使各配合零件能順利裝卸,活動(dòng)自如。
7)模具導(dǎo)向件的導(dǎo)向部分,裝配后保證滑動(dòng)靈活,無(wú)卡滯現(xiàn)象。
8)模具裝配后,兩安裝平面應(yīng)保持平,其平行度公差按按GB1184附錄一的6級(jí)。
(3)綜合要求
1)模具、模架及其零件的工件表面,不應(yīng)有碰傷、凹痕、裂紋、毛刺、銹蝕等缺陷。
2)經(jīng)熱處理后的零件,硬度應(yīng)均勻,不允許有脫碳、軟點(diǎn)、氧化斑點(diǎn)及裂紋等缺陷。熱處理后應(yīng)清除氧化皮,臟物油污。
3)配通用模架模具,裝配后兩側(cè)面應(yīng)進(jìn)行同時(shí)磨削加工,以保證模具能順利裝入模架。
4)模具的冷卻水道應(yīng)保證暢通。
設(shè)計(jì)總結(jié)
通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)收益匪淺,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1.培養(yǎng)我綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)和基本技能、提高分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
2.接受模具設(shè)計(jì)工程師必須的綜合訓(xùn)練,提高實(shí)際工作能力。如調(diào)查研究、查閱文獻(xiàn)和收集資料并進(jìn)行分析的能力;制訂設(shè)計(jì)或試驗(yàn)方案的能力;設(shè)計(jì)、計(jì)算和繪圖能力;總結(jié)提高撰寫(xiě)論文的能力。
3.檢驗(yàn)我綜合素質(zhì)與實(shí)踐能力,是畢業(yè)的重要依據(jù)。
心得體會(huì):我即將踏入工作的崗位。回想幾年的大學(xué)生涯,可謂艱辛,但收獲是豐盛的。在這幾年中,我掌握了許多模具設(shè)計(jì)與制造方面的知識(shí),通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)充分的發(fā)揮出來(lái)。我也從中認(rèn)識(shí)到自己的不足,彌補(bǔ)了缺乏的知識(shí)面,使專(zhuān)業(yè)知識(shí)得到升華。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的零件是“USB轉(zhuǎn)接盒上蓋”。雖然零件不算復(fù)雜,但我覺(jué)得是比較有特色的。通過(guò)本設(shè)計(jì),對(duì)注塑模具有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí),注意到設(shè)計(jì)中的某些細(xì)節(jié)問(wèn)題,掌握了模具結(jié)構(gòu)及工作原理。使自己的所學(xué)的知識(shí)得以綜合運(yùn)用。通過(guò)對(duì)PROE和AutoCAD的學(xué)習(xí),從而有效的提高工作效率。收音機(jī)外殼的形狀比較復(fù)雜,所以模具設(shè)計(jì)中要考慮的因素有很多,除考慮它的出模、分型面,還需考慮它成型的質(zhì)量,表面光潔度等。更重要的是考慮它的制造難度和加工成本。所以設(shè)計(jì)認(rèn)真分析塑料制品的結(jié)構(gòu),尋求最佳的設(shè)計(jì)方案。應(yīng)用模具設(shè)計(jì)的PROE、工程圖設(shè)計(jì)的AutoCAD、文字處理排版Word等軟件更加得心應(yīng)手。遺憾沒(méi)有能用PROE把整個(gè)模具的三維結(jié)構(gòu)畫(huà)出來(lái),主要還二維為主從而二維缺乏直觀難免有不當(dāng)和錯(cuò)誤之處!
在日后的工作學(xué)習(xí)中我定會(huì)不畏艱辛地深造和不斷地積累經(jīng)驗(yàn),爭(zhēng)取早日在模具行業(yè)中出人頭地。
致語(yǔ)謝
在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中得到老師和同學(xué)的不少幫助,老師和同學(xué)幫我解決了很多在設(shè)計(jì)中遇到的各種問(wèn)題,在此我向他們表示忠心的感謝。同時(shí),特別感謝老師在百忙之中對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)逐一作了仔細(xì)地審閱,并提出了許多問(wèn)題和建議,使本次的設(shè)計(jì)質(zhì)量得到進(jìn)一步的提高。感謝老師對(duì)我的設(shè)計(jì)課題作出的分析。
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