旋纽模具的设计.doc
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1、丽职院机电信息分院毕业设计丽水职业技术学院机电信息分院毕 业 设 计旋纽模具的设计 学生学号: 学生姓名: 导师姓名: 班级 专业名称 提交日期 答辩日期 年 月 日19 摘 要在这次设计中充分运用了所学的专业知识,将所学的知识运用到实践中来,在设计的塑料件也是利用注射模具来成型的,本套设计说明书主要放在塑件结构和模具设计这一环节,如注射机的选择和校核、分型面的选择、模具的结构设计、浇注系统和冷却系统的设计等方面。市场的竞争越来越激烈的;不断增长的控制或减少成本的压力;更小的批量;更短的交付时间/JIT;更少的存货;有限的资金承担;更高的生产率。实现快速简易模具卸换的挑战“部件与部件”生产转换
2、时的最短停工期;当最后流程完毕,需要卸下以及移动用过的热态模具;安装新的模具,如果可能,在操作温度范围内进行作业;新的装夹系统要求容易改进; 必须保持安全操作。关键字:注塑模具、模具卸换.、模具设计、装夹系统、CAD、安全操作目 录目 录2一引言3二塑件的工艺性分析42.1塑件的原材料分析42.2塑件的尺寸精度及表面质量分析42.3塑件的注射工艺参数的确定4三合模导向机构的设计53.1合模导向机构5四型腔数的确定及浇注系统的设计64.1分型面的选择64.2型腔数的确定64.3确定型腔的排列方式74.4浇注系统的设计74.4.1浇口的设计8五排气、冷却系统的设计与计算105.1排气系统的设计10
3、5.2冷却系统的设计与计算10六模具工作零件的设计与计算116.1型芯与型腔的设计116.2型腔侧壁厚度和底板厚度的计算13七脱模机构的设计与计算147.1脱模力的计算147.2推板的厚度147.3顶杆直径的计算15八注射机与模具各参数的校核168.1工艺参数的校核168.2安装参数的校核16九模具的装配:17十总结评价:18致谢18参考文献19附录:19一引言当今市场竞争日趋激烈,批量生产使得模具更换频繁,生产商必须具备警觉的观念以帮助提高生产力。减少系统模具卸换所需的冗长时间,将有助于改善车间的效率,以及帮助降低成本。当讨论涉及到使用快速模具卸换的理由以及任务执行的时候,就涉及到许多不同的
4、需要考虑的因素。比如劳动力成本,机器成本,机器生产能力,减少停机时间以及安全和人体工程学等。二塑件的工艺性分析2.1塑件的原材料分析塑件的材料采用聚甲基丙烯酸甲酯,属热塑性塑料,该塑料具有如下的成型特性:无定形料、吸湿性大、不易分解。质脆、表面硬度低。性中等,溢边值0.03mm左右,易发生填充不良、缩孔、凹痕、熔接痕等缺陷。宜取高压注射,在不出现缺陷的条件下宜取高料温、模温,可增加流动性,降低内应力、方向性,改善透明度及强度。模具浇注系统应对料流阻力小,脱模斜度应大,顶出均匀,表面粗糙度应好,注意排气。质透明,要注意防止出现气泡、银丝、熔接痕及滞料分解、混入杂质。2.2塑件的尺寸精度及表面质量
5、分析该零件的重要尺寸,如,30.90.09mm的尺寸精度为3级,次重要尺寸3.750.07mm的尺寸精度为4级,其它尺寸均无公差要求,一般可采用8级精度。由以上的分析可见,该零件的尺寸精度属中等偏上,对应模具相关零件尺寸的加工可保证。从塑件的壁厚上来看,壁厚最大处为4.5mm,最小处为2.25mm,壁厚差为2.25mm,较为均匀。2.3塑件的注射工艺参数的确定根据情况,聚甲基丙烯酸甲酯的成型工艺参数可作如下选择,在试模时可根据实际情况作适当的调整。注射温度:包括料筒温度和喷嘴温度。料筒温度:后段温度t1选用180中段温度t2选用200前段温度t3选用220喷嘴温度:选用220注射压力:选用10
6、0MP注射时间:选用20s保压时间:选用2s保压: 80MP冷却时间:选用28s总周期: 50s三合模导向机构的设计3.1合模导向机构导向合模机构对于塑料模具是必不可少的部分,因为模具在闭合时要求有一定的方向和位置,所以必须设有导向机构,导柱安装在动模一边或定模一边均可,通常导柱设在主型腔周围。导向机构的主要作用有:定位、导向和承受一定侧压力。定位作用:为避免装配时方位搞错而损坏模具,并且在模具闭合后使型腔保持正确形状,不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均。塑件在注入型腔过程中会产生单向侧压力,或由于注射机的精度限制,使导柱工作中承受一不定的导向作用。动定模合模时,首先导向机构接触,引导动定模
7、正确闭合,避免凸模或型芯先进入型腔,产生干涉而坏零件。由于注塑压力的各向性就会对导柱进行径向的剪力,导致导柱容易折断。对型芯和型腔改进后,其的配合可以进行定位。导柱、导套零件图如下图(1)图(2)所示: 图1导柱零件图 图2导套零件图四型腔数的确定及浇注系统的设计4.1分型面的选择该塑件为旋纽,表面质量无特殊要求,端部因与人手指接触因此形成自然圆角,此零件可采用下图(3)所示的分型面比较合适。图3旋钮图零件图4.2型腔数的确定型腔数的确定有多种方法,本题采用注射机的注射量来确定它的数目。其公式如下: n2=(G-C)/V 式中:G注射机的公称注射量/cm3 V单个制品的体积/cm3 C浇道和浇
8、口的总体积/cm3生产中每次实际注射量应为公称注射量G的(0.750.45)倍,现取0.6G进行计算。每件制品所需浇注系统的体积为制品体积的(0.21)倍,现取C0.6V进行计算。 n2=0.6G/1.6V=0.375G/V=(0.37560)/90132=2.46由以上的计算可知,可采用一模两腔的模具结构。4.3确定型腔的排列方式本塑件在注射时采用一模两件,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,拟采用下图(4)所示的型腔排列方式。图4型腔排列图4.4浇注系统的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
9、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。主流道的设计要点如下: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。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。为使熔融塑料完全进入主流道而不溢出,
10、应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接,主流道对接处设计成半球形凹坑,其半径为r2=r1+(12),其小端直径D=d+(0.51),凹坑深度常取34mm。由于主流道要与高温高压的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞,所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道衬套,以便选用优质钢材单独加工和热处理。所以根据设计手册查得SZ60/40型注射机喷嘴有关尺寸如下: 喷嘴前端孔径:d0=3.5mm 喷嘴前端球面半径:R015mm为了使凝料能顺利拔出,主流道的小端直径D应稍大于注射喷嘴直径d。Dd+(0.51)mm=3.5+14.5mm主流道的半锥角通常为12过大的锥角会产生湍流或涡流,卷入空气,过小的锥角使凝料脱模困难,还
11、会使充模时熔体的流动阻力过大,此处的锥角选用2。经换算得主流道大端直径D8.5mm,为使熔料顺利进入分流道,可在主流道出料端设计半径5mm的圆弧过渡。主流道的长度L一般控制在60mm之内,可取L55mm。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。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
12、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。(5)所以根据一般分流道直径在310mm范围内,分流道的截面尺寸可根据制品所用的塑料品种、重量和壁厚,以及分流道的长度由中国模具设计大典第2卷中图9.212所示的经验曲线来选定,经查取D=5.6mm较为合适,分流道长度取L20mm从图9.214中查得修正系数fL=1.02,则
13、分流道直径经修正后为DDfL=5.61.02=5.712,取D6mm4.4.1浇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:型腔充满后,熔体在浇口处首先凝结,防止其倒流。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0.030.09,浇口的长度约为0.5mm1.5mm,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
14、,影响塑件质量。浇口位置的选择: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。浇口设置应有利于排气和补塑。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。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
15、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。浇口位置应避免侧面冲击细长型心或镶件。因冲击细长型心或镶件,型心易变形镶件易脱落,造成塑件变形。 所以根据浇口的成型要求及型腔的排列方式,选用侧浇口较为合适。侧浇口一般开设在模具的分型面上,从制品的边缘进料,故也称之为边缘浇口。侧浇口的
16、截面形状为矩形,其优点是截面形状简单,易于加工,便于试模后修正。缺点是在制品的外表面留有浇口痕迹,因为该制件无表面质量的特殊要求,又是中小型制品的一模两腔结构,所以可以采用侧浇口。在侧浇口的三个尺寸中,以浇口的深度h最为重要。它控制着浇口内熔体的凝固时间和型腔内熔体的补缩程度。浇口宽度W的大小对熔体的体积流量的直接的影响,浇口长度L在结构强度允许的条件下以短为好,一般选L0.51.5mm。确定浇口深度和宽度的经验公式如下: h=nt W=nA1/2/30 式中:h侧浇口深度(mm)中小型制品常用h=0.52mm,约为制品最大壁厚的1/32/3,取1.5mm t制品的壁厚(mm) 3.38mm
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