電位器上蓋注塑模具設計

電位器上蓋注塑模具設計,電位器,注塑,模具設計 電位器上蓋注塑模具設計 目 錄 1 引言 4 2 塑件的成形工藝性分析 5 2 1 塑件材料的選擇及其結構分析 5 2 2 ABS 塑料的材料特性 5 2 3 ABS 塑料的成型工藝參數 5 3 設計方案及參數的確定 7 3 1 注塑機的確定 7 3 2 澆注系統設計 9 3 2 1 主澆道設計 9 3 2 2 脫模方式的選擇 10 3 3 分型面的選擇 11 4 模具的結構設計 12 4 1 成型零件的設計 12 4 2 模架的確定和標準件的選用 12 參考文獻 19 致謝 20 電位器上蓋注塑模具設計 2 摘要 通模具按制造的產品分類 可以分為塑料模具 又分為注塑模具 鑄壓模 具和吹塑模具 沖壓模具 鑄造模具 橡膠模具和玻璃模具等 其中 尤以注 塑模具和沖壓模具用途廣 技術成熟 占據的比重大 通過對電位器上蓋工藝 的正確分析 設計了一副一模一腔的塑料模具 詳細的敘述了模具成型零件包 括型腔 型芯等設計 重要零件的工藝參數的選擇與計算 澆注系統 冷卻系 統以及其它結構的設計過程 模架的選擇原則 并利用 PRO E 中的 Plastic Advisor 塑料顧問 對設計完成的塑料模具進行了塑料流動分析 關鍵詞 電器支架 注塑模具 PRO E CAD 電位器上蓋注塑模具設計 3 Abstrac Through the mold by manufacturing the product category can be divided into plastic molds also divided into injection mold casting mold and blow mold stamping die die casting rubber molds and glass molds Among them especially in the injection mold and die stamping uses technology is mature occupy than a major Through the potentiometer to cover the correct analysis of the technology designed mold four cavity of the plastic mold A detailed description of the mold of molding parts includes a cavity core design an important part of the process parameter selection and calculation pouring system cooling system and other structural design process the choice of mold principle And the use of PRO E Plastic Advisor Plastic Advisor on the finished design plastic mold of plastic flow analysis Key words electric support of injection mould PRO E CAD 電位器上蓋注塑模具設計 4 1 引言 進入工業(yè)社會以后 為了進一步提高生產效率并保證規(guī)?；a 模具被 越來越廣泛地應用 模具工業(yè)是整個制造業(yè)發(fā)展的基礎 模具種類繁多 我們 日常樣生活中常見的各種物品以注塑模具生產出的居多 注塑模產品廣泛應用 于機電 儀表 化工 汽車和航天航空等領域 模具工業(yè)呈現了單件多品種 產品結構復雜 產品模型變更頻繁 加工精度要求高 設計制造周期短等特點 傳統的設計制造方法和理念已經不能滿足模具工業(yè)發(fā)展的需求 進入 20 世紀 80 年代以來得益于計算機輔助設計技術的發(fā)展 這一問題已得到了妥善解決 目前 國內注塑模具設計業(yè)內應用比較廣 泛的兩款設計軟件為 Pro E 和 UG 美國的 EDS 公司針對注射模具設 計推出了注射模設計向導 Mold wizard 模 塊 該模塊無縫地集成于三 維機械 CAD CAE CAM 系統中 為用戶提供了注射 模設計的環(huán)境和工具 封裝了模具設計的專家知識 提供了豐富的標準化的模 架庫 零件庫和嵌件庫 電位器上蓋注塑模具設計 5 2 塑件的成形工藝性分析 2 1 塑件材料的選擇及其結構分析 1 塑件模型圖 圖 1 電位器上蓋 該制品的材料為 ABS ABS 樹脂為微黃色或白色不透明顆粒料 無毒無味 是丙烯腈丁 丁二烯 苯乙烯共聚物 丙烯腈使聚合物耐油 耐熱 耐化學腐蝕 丁二烯使聚合物具有卓越的柔性 韌性 苯乙烯賦以聚合物良好的剛性和加工 流動性 因此 ABS 樹脂具有突出的力學性能和良好的綜合性能 ABS 塑料的表 面可以電鍍 但它的使用溫度不高 不超過 80 C ABS 塑料廣泛用于制造汽車內飾件 電器外殼 手機 電話外殼 旋鈕 儀表盤 容器蓋 也可以生產板材 管材等產品 2 2 ABS 塑料的材料特性 1 使用 ABS 塑料成型塑件時 由于溶體的黏度值較高 注射成形的壓力 值高 所以塑件對型芯的包緊力較大 為便脫模 塑件應采用較大的脫模斜度 2 ABS 塑料的溶體黏度高 制品易產生熔接痕 設計模具時應減少澆注 系統對料流的阻力 流道長度短一些 3 ABS 塑料吸濕性強 易吸水 成型前應進行干燥處理 4 在正常成型條件下 ABS 塑件的尺寸穩(wěn)定性好 2 3 ABS 塑料的成型工藝參數 電位器上蓋注塑模具設計 6 表 1 ABS 塑料成型工藝參數 參數 取值范圍 選取數值 密度 1 02 1 05g cm 1 03g cm 收縮率 S 0 3 0 8 0 5 噴嘴 180 190 180 料筒 210 230 220溫度 模具 50 70 60 注射 70 90 80 壓力 MPa 保壓 50 70 60 注射 3 5 3 保壓 15 30 20 冷卻 15 30 25 時間 S 總計 40 70 48 電位器上蓋注塑模具設計 7 3 設計方案及參數的確定 3 1 注塑機的確定 該產品的材料為 ABS 查手冊可知其密度 03 1 3 7 cmg 收縮率為 0 4 0 7 計算出其平均密度為 5 cg 平均收縮率為 0 55 1 注射量的校核 注射機一個注射周期內所需注射量的塑料熔體的總量必須在注射機額定注 射量的 80 以內 在一個注射成形周期內 需注射入模具內的塑料熔體的容量或質量 應為制件 和澆注系統兩部份容量或質量之和 即 V nVz Vj 或 M nmz mj 式中 V m 一個成形周期內所需射入的塑料容積或質量 cm 或 g n 型腔數目 Vz mz 單個塑件的容量或質量 cm 或 g Vj mj 澆注系統凝料和飛邊所需塑料的容量或質量 cm 或 g 故應使 nVz Vj 0 8Vg 或 nmz mj 0 8mg 式中 Vg mg 注射機額定注射量 cm 或 g 根據容積計算 1 主流道的體積約為 V cm 3 14 0 62 5 8 2 該模具總共需填充塑件的體積約為 V cm 19 21 8 27 21 nVz Vj 27 21 0 8Vg 可見注射機的注射量符合要求 2 型腔數量的確定和校核 型腔數量與注射機的塑化率 最大注射量及鎖模力等參數有關 此外 還受塑 件的精度和生產的經濟性等因數影響 可根據注射機的最大注射量確定型腔數 n 12mKN 電位器上蓋注塑模具設計 8 式中 K 注射機的最大注射量的得用系數 一般取 0 8 mN 注射機允許的最大注射量 m 2 澆注系統所需塑料的質量或體積 g 或 cm m 1 單個塑件的質量或體積 g 或 cm 所以需要 8942 3683 08 n n 1 符合要求 3 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力校核 注射成型時 塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素 其數 值越大 需要的鎖模力也就越大 如果這一數值超過了注射機允許使用的最大 成型面積 則成型過程中將會出現溢漏現象 因此 設計注射模時必須滿足下 面關系 nA1 A2 A 式中 A 注射機允許使用的最大成型面積 mm2 其他符號意義同前 注射成型時 模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關 為了 可靠地鎖模 不使成型過程中出現溢漏現象 應使塑料熔體對型腔的成型壓力 與塑件和澆注系統在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模力 即 nA1 A2 p F 式中符號意義同前 所以需要 2 40 95 9 80 75600 A 查得 ABS 的平均成型壓力為 30 cm2 MPa 0 2 4 7 0 6 8 30 3 52 30 10 56 F 符合要求 4 最大注射壓力校核 注射機的額定注射壓力即為它的最高壓力 pmax 應該大于注射機成型時所調用 的注射壓力 即 pmax Kp0 很明顯 上式成立 符合要求 5 模具與注射機安裝部份的校核 噴嘴尺寸 注射機頭為球面 其球面半徑與相應接觸的模具主流道始端凹下 的球面半徑相適應 模具厚度 模具厚度 H 又稱閉合高度 必須滿足 Hmin H Hmax 式中 Hmin 注射機允許的最小厚度 即動 定模板之間的最小開距 Hmax 注射機允許的最大模厚 注射機允許厚度 150 H 250 電位器上蓋注塑模具設計 9 符合要求 6 開模行程校核 開模行程 s 合模行程 指模具開合過程中動模固定板的移動距離 注射機的 最大開模行程與模具厚度無關 對于單分型面注射模 Smax s H1 H2 5 10mm 式中 H1 摧出距離 脫模距離 mm H2 包括澆注系統凝料在內的塑件高度 mm 開模距離取 H1 50 包括澆注系統凝料在內的塑件高度取 H2 20 余量取 8 則有 Smax s 50 20 28 98 符合要求 3 2 澆注系統設計 澆注系統是塑料熔體自注射機的噴嘴射出后 到進入模具型腔以前所流經 的一段路程的總稱 普通澆注系統由主流道 分流道 冷料穴和澆口組成 澆注系統的設計原則 1 型腔的布置和澆口開設部位力求對稱 防止模具承受偏載而產生溢料現象 2 能短 斷面尺寸適當 盡可能減少彎折 表面粗糙度要低 以使熱量及壓 力損失盡可能小 3 對多型腔應盡可能使塑料熔體在同一時間內進入各個型腔的深處及角落 即分流道盡可能采用平衡式布置 4 滿足型腔充滿的前提下 澆注系統容積盡可能小 以減小塑料的耗量 5 澆品位置要適當 盡量避免沖擊嵌件和細小的型芯 防止型芯變形 澆 口的殘痕不應影響塑件的外觀 由于設計的是一摸一腔的簡單模具 所以這里采用直澆口設計 3 2 1 主澆道設計 主澆道是塑料熔體進入模具型腔時最先經過的部位 它將注塑機噴嘴注出 的塑料熔體導入分流道或型腔 其尺寸直接影響到塑料熔體的流動速度和充模 時間 由于主流道要與高溫塑料和注塑機噴嘴反復接觸和碰撞 通常不直接開 在定模板上 而是將它單獨設計成主流道襯套鑲入定模板內 澆口套的設計如果 電位器上蓋注塑模具設計 10 圖 2 主流道襯套 3 2 2 脫模方式的選擇 由于制件內表面有伸出材料 小凸臺 本著簡便快速的設計理念 首先考 慮是不是能夠強行脫模 圖 3 加工零件 圖 4 強制脫模示意圖 塑件的內外側凹陷較淺 同事成型塑件為聚乙烯 聚苯乙烯 聚甲醛這類 任帶有足夠彈性的塑件 為使脫模是的脫模阻力不要太大引起塑件損壞和變形 塑件側凹深度必須在要求的合理范圍內 見下面的公式說明 同事還要重視將 凹凸起伏處設計為圓角或斜面過度結構 A B 100 B 5 A 96 33 B 94 6078 所以 96 33 94 6078 100 94 6078 1 82 5 符合強制脫模要求 電位器上蓋注塑模具設計 11 3 3 分型面的選擇 塑料在模具型腔凝固形成塑件 為了將塑件取出來 必須交模具型腔打開 也就是必須將模具分成兩部分 即定模和動模兩大部分 定模和動模相接角的 面稱為分型面 分型面的選擇好壞對塑件質量 操作難易 模具結構及制造都有很大的影 響 通常遵循以下原則 1 分型面不僅應選擇在制品外觀沒有影響的位置 而且還必須考慮如何能比 較方便的清除分型而產生地溢料飛邊 同時 還應避免分型而產生飛邊 分型 面一般選擇在塑件的尺寸的最大處 2 分型面的選擇應有利于制品脫模 否則 模具結構便會變得比較復雜 通 常分型面的選擇應盡可能使制品在開模厚滯留在動模一側 3 分型面不影響制品的形狀和尺寸精度 4 分型面應盡量與最后填充溶體的型腔表面重合 以利于排氣 5 選擇分型面時 應盡量減少脫模斜度給制品大小端尺寸帶來的差異 6 分型面的選擇應便于模具加工 為了便于模具加工制造 應盡量選擇平直 分型面或易于加工的分型面 7 選擇分型面時 應盡量減少制品在分型面上的投影面積 以防止面積過大 造成鎖模困難 產生嚴重溢料 8 有側孔或側凹的制品 選擇分型面時應自首先考慮將抽心或分型面距離長 的一邊放在動 定模的方向 而將短的一邊作為側向分型抽心機構時 除水液 壓抽心能獲得較大的側向抽拔距離外 一般分型抽心機構側向抽拔距離都較小 綜上因素 選擇塑件尺寸的最大處為主分型面 圖 5 分型面 電位器上蓋注塑模具設計 12 4 模具的結構設計 4 1 成型零件的設計 成型零件是直接與塑料接觸構成塑件形狀的零件 其中構成塑件外形的成 型零件稱為凹模 構成塑件內部形狀的成型零件稱為凸模 或型芯 由于凹 凸模件直接與高溫 高壓的塑料接觸 并且脫模時反復與塑件摩擦 因此 要 求凹 凸模件具有足夠的強度 剛度 硬度 耐磨性 耐腐蝕性以及足夠低的 表面粗糙度 如果凹 凸模都采用整體式 優(yōu)點是加工成本低 但是常用模架 的模板材料為普通的中碳鋼 用作凹 凸模 使用壽命短 若選用好材料的模 板制作整體的凹 凸模 則制造成本較高 綜合考慮以上的因素 凹 凸模都 采用整體嵌入式 這樣既保證了模具的使用壽命 又不浪費價格昂貴的材料 并且損壞后 維修 更換方便 4 2 模架的確定和標準件的選用 模架尺寸確定之后 對模具有關零件要進行必要的強度或剛度計算 以校 核所選模架是否適當 尤其時對大型模具 這一點尤為重要 標準件包括通用標準件及模具專用標準件兩大類 通用標準件如緊固件等 模 具專用標準件如定位圈 澆口套 推桿 推管 導柱 導套 模具專用彈簧 冷卻及加熱元件 順序分型機構及精密定位用標準組件等 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸 再結合標準模架 可選用標準模 架 350 L 其中 L 取 350mm 可符合要求 模架上要有統一的基準 所有零件的基準應從這個基準推出 并在模具上 打出相應的基準標記 一般定模座板與定模固定板要用銷釘定位 動 定模固 定板之間通過導向零件定位 脫出固定板通過導向零件與動模或定模固定板定 位 模具通過澆注套定位圈與注射機的中心定位孔定位 動模墊板與動模固定 板不需要銷釘精確定位 墊快不需要與動模固定板用銷釘精確定位 頂出墊板 不需與頂出固定板用銷釘精確定位 模具上所有的螺釘盡量采用內六角螺釘 模具外表面盡量不要有突出部分 模具外表面應光潔 加涂防銹油 兩模板之間應有分模隙 即在裝配 調試 維修過程中 可以方便地分開 兩塊模板 一 定模固定板 定模座板 300 250 厚 25mm 主流道襯套固定孔與其為 H7 m6 過渡配合 通過 4 個 10 的內六角螺釘與定模固定板連接 定模墊板通常就是模具與注射機連接處的定模板 電位器上蓋注塑模具設計 13 圖 6 定模座板 二 定模板 250 250 厚 60mm 其導柱固定孔與導柱為 H7 m6 過渡配 圖 7 定模固定板 電位器上蓋注塑模具設計 14 三 動模板 250 250 厚 30mm 其注射機頂桿孔為 40mm 其上的推板導柱孔與導柱采用 H7 m6 配合 圖 8 動模固定板 四 支撐板 250 250 厚 35mm 其注射機頂桿孔為 40mm 其上的推板導柱孔與導柱采用 H7 m6 配合 圖 9 支撐板 電位器上蓋注塑模具設計 15 五 墊塊 48 250 2 厚 60mm 1 主要作用 在動模座板與動模墊板之間形成頂出機構的動作空間 或是 調節(jié)模具的總厚度 以適應注射機的模具安裝厚度要求 2 結構型式 可為平行墊塊 拐角墊塊 該模具采用平行墊塊 3 墊塊一般用中碳鋼制造 也可用 Q235A 制造 或用 HT200 球墨鑄鐵等 4 模具組裝時 應注意左右兩墊塊高度一致 否則由于負荷不均勻會造成 動模板損壞 圖 10 墊塊 六 推桿固定板 150 250 厚 15mm 固定推桿 電位器上蓋注塑模具設計 16 圖 11 推桿固定板 電位器上蓋注塑模具設計 17 七 推板 150 250 厚 20mm 圖 12 推桿支撐板 八 動模固定板 300 250 厚 25mm 圖 13 動模座板 電位器上蓋注塑模具設計 18 九 模具的整體設計 圖 14 模架整體 為了保證塑件的質量與模具的壽命要求 各組成部分應滿足以下技術要求 成型部位及分型面 型面粗糙度及尺寸形狀 型腔與型空間尺寸 脫模斜度必須 達到設計的要求 分型面光滑平整 棱邊清晰 鑲件組合等符 合質量要求 固定結合部分配合嚴密 不得有間隙 凹凸模組 合后應保持間隙一致 塑件同一表面由上下模或兩半模成型 時錯位應在允許的范圍內 頂出系統 頂出時動作靈活輕松 頂出行程滿足要求 各頂出件無晃動 竄動 頂出 桿等在塑件上殘留的痕跡應在塑件要求范圍內 一般允許高出型面 0 1mm 復位可靠正確 復位桿卅復位系統裝配正確 一般應低于型面 0 02 0 05mm 導向系統 導柱 導套垂直度為 100mm 0 02mm 導套內外孔同軸度 0 01mm 滑動靈 活 無松動及吸死現象 保證導向部位和各零件相對位置 導柱 導套 電位器上蓋注塑模具設計 19 軸線對模板垂直度公差為 100mm 0 02mm 澆注系統 主澆道 分澆道 進料口的尺寸 形狀 糙度等均應符合要求 流道平 直 圓滑連接 無死角 縫隙 坑 澆口套的主流道 加工粗糙度 加工痕 跡應有利于塑料流動及澆注系統脫模 不得有與注射橫噴嘴 R 吻合的 側坑 進料端口孔不得有影響脫模的倒錐 模具各零部件的加工應保證精度要求 導柱 導套應保證同軸度要求 加工導 柱 導套孔時應同時加工 以保證同軸度要求 其它有同軸度要求的孔都采用同時 加工的方法 模具在裝配時應保證各零件的準確位置精度 模具上 下平面的平行度誤差 不大于 0 05mm 相鄰零件或相鄰單元之間的配合與連接均需按裝配工藝確定的 裝配基準進行定位與固定 以保證其間的配合精度和位置精度 電位器上蓋注塑模具設計 20 參考文獻 1 何銘新 錢可強 機械制圖 北京 高等教育出版社 2004 2 屈華昌 塑料成型工藝與模具設計 北京 機械工業(yè)出版社 1996 3 申樹義 高濟 塑料模具設計 北京 機械工業(yè)出版社 2002 4 蔣曉 Auto CAD 2008 中文版機械設計標準視力教程 北京 清華大學出版社 2008 5 馮炳亮 模具設計與制造簡明手冊 上海 上?？茖W技術出版社 2002 6 廖念釗 互換性與技術測量 北京 中國計量出版社 1994 7 唐深玉 擠出模與塑料模設計優(yōu)化手冊 北京 機械工業(yè)出版社 1996 8 陳錫棟 周小玉 實用模具技術手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2002 9 付麗 張秀棉 塑料模具技術制造于應用實例 北京 機械工業(yè)出版社 2002 10 余桂英 郭紀林 AutoCAD2006 基礎實用教程 大連 大連理工出版社 2003 11 楊明忠 朱家誠 機械設計 武漢 武漢理工大學出版社 2002 12 曾志新 呂明 機械制造技術基礎 武漢 武漢理工大學出版社 2005 13 王先奎 機械制造工藝學 上海 上海交通大學出版社 2004 14 譚建榮 張樹有 圖學基礎教程 北京 高等教育出版社 1999 15 丁淑輝 Pro ENGINEER Wildfire5 0 基礎設計與實現 北京 清華大學出版社 2010 16 夏巨諶 李志剛 中國模具設計大典 電子版 中國機械工程學會 17 孫玉芹 孟兆新 機械精度設計基礎 科學出版社 2003 18 塑料模具設計手冊 編委會 塑料模具技術手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2001 電位器上蓋注塑模具設計 21 致謝 本論文是在尊敬的導師蔡金平講師親切的關懷和精心的指導下完成的 他 工作態(tài)度嚴謹 有高度的責任心 不僅給我們提供了大量的參考資料 還孜孜 不倦的指導我們 使得我們能順利的完成設計任務 他的工作作風更是我們學 習的榜樣 值此學位論文完成之際 謹向指導老師表示衷心的感謝 并致以崇 高的敬意 并在此對系里其他對本設計提出寶貴意見的老師以及同學和評審老師表示 感謝