技术在开关面板注塑模具设计中的应用设计说明书.docx
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1、摘 要通过对开关面板塑件的结构分析,确定总体的设计方案,包括确定注塑模具分型面、型腔数目,以及设计浇注系统、温度调节系统和顶出系统等。详细地讨论了模具成型零件包括型芯、型腔的尺寸计算过程,重要零件工艺参数的选择与计算,推出机构、斜顶机构以及其它结构的设计过程。利用Moldflow软件完成模流分析,找出注塑成型过程中缺陷的种类及位置,提出解决的方法。设计方案在保证塑件质量与模具结构合理的前提下尽量使结构简单,生产加工成本低、易加工。关键词 开关面板;注塑模具;斜顶机构;MoldflowAbstractBy the structural analysis of the switch panel t
2、o determine the overall design,Including the injection mould parting surface, the number of cavity, and gating system of the injection mold, temperature regulation systems and ejection system.Discussed the molding parts detailedly,Including the process of core and cavitys size calculation, the selec
3、tion and calculation of important parts parameters,the design process of releasing institutions,slant institutions and other structures.Using Moldflow software to complete moldflow analysis,identify the types and location of defects in injection molding process,than propose solutions.In ensuring the
4、 quality of plastic parts and the rationality of mold structure,design plan make the structure simply and release cost of production and to process easily.Key words switch panel; injection mould; slant institutions; Moldflow目 录摘 要、关键词IAbstract、Key wordsII1.引言12.塑料工艺分析与模具方案确定22.1 制件的分析22.2 模具方案的确定32.
5、3 总装配图33.注塑成型准备43.1 塑料的成型特性及工艺参数43.1.1 聚碳酸脂的成型性能43.1.2聚碳酸脂的工艺参数43.2 注塑设备的选择53.2.1 计算塑件的体积和重量53.2.2 选择设备型号、规格、确定型腔数54.结构设计64.1 浇注系统64.1.2 确定成型位置64.1.2 分型面的选择64.1.3 浇口套的选用84.1.4 分流道和浇口84.1.5 冷料穴94.1.6 排气槽94.1.7 流动比的校核94.1.8 常见缺陷分析114.2脱模机构的设计134.2.1 顶出机构的设计134.2.2 脱模力的计算134.2.3 顶杆的结构与尺寸144.2.3 复位机构154
6、.3斜顶机构的设计154.3.1 抽拔距的校核164.3.2 斜顶机构的设计164.3.3 斜顶机构的固定165.注射机有关工艺参数的校核175.1 注射量的校核175.2 锁模力与注射压力的校核175.3 材料厚度与注射机开模行程的校核186温度调节机构的选择196.1 模具温度调节对塑件质量的影响196.2 冷却系统的设计原则196.3 冷却装置的布置207.成型零部件的设计与计算机构形式207.1 成型零部件的结构形式207.2 成型零部件的工作尺寸的计算218.连接零件的设计与选择238.1 定模座板238.2 定模板238.3 动模板248.4 支承板和垫块248.5 动模座板249
7、.合模导向与定位机构的设计259.1 导柱导向机构259.2 导向孔、导套的结构及要求269.3 导柱布置26致 谢27参考文献281.引言 注塑成型又称注射成型,是使热塑性或热固性成型料先在加热料筒中均匀塑化,而后由柱塞或移动螺杆推挤到闭合模具的模腔中成型的方法。注射成型的成型周期短(几秒到几分钟),成型制品的质量范围可以是几克到几十千克,能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的成型品。因此,注塑成型工艺在整个塑料制品生产行业中占有非常重要的地位。目前,除了少数几种塑料品种外,几乎所有的塑料(即全部热塑性塑料和部分热固性塑料)都可采用注塑成型。 随着注射成型技术的不断发展,塑料制
8、品已经深入到日常生活中的每一个角落。由于塑料件具有重量轻,生产方便,价格便宜,大到成人用品,小到儿童玩具,几乎全部采用塑料件生产。塑料件的模具结构设计,应根据企业实际生产的具体要求来进行模具结构设计。 本次设计是开关面板注塑模设计,在以下的说明书里,将就成型物料的工艺特性、具体的成型工艺、成型零部件的设计、注射机工艺参数的校核等做出详尽阐述。2.塑料工艺分析与模具方案确定2.1 制件的分析如图2-1所示为开关面板零件图,材料为PC,外观要求光亮、无飞边及分模线。零件的三维图如2-2所示。图2-1 零件图图2-2 零件三维图2.2 模具方案的确定由于塑件壳体内部有四个小倒扣,必须采用内抽芯机构,
9、考虑倒扣的尺寸较小,可采用斜顶机构。2.3 总装配图图2-3 总装配图1-动模座板 2-推板 3-推板固定板 4-垫块 5-内六角螺钉 6-动模板 7-定模板 8-水嘴 9-内六角螺钉 10-定模座板 11-内六角螺钉 12-定位环 13-型腔 14-导套 15-冷却水管 16-导柱 17-型芯 18-内六角螺钉 19-耐磨板 20-复位杆 21-斜滑杆 22-拉料杆 23-内六角螺钉 24-推杆 25-耐磨座 26-圆柱销3注塑成型准备3.1 塑料的成型特性及工艺参数 聚碳酸脂塑料缩写为PC,属热塑性塑料。从使用性能上看,该塑料具有突出的冲击强度,较高的的弹性模量和尺寸稳定性。无色透明,着色
10、性好,耐热性比尼龙,聚甲醛搞,抗蠕变和电绝缘性较好,耐蚀性,耐磨性良好。但自润性差,不耐碱,酮,胺,芳香烃,有应力开裂倾向;高温易水解,与其他树脂相溶性差。适于制作腐蚀介质中的减摩耐磨零件,传动零件以及一般机械及精密机械零件。3.1.1 聚碳酸脂的成型性能聚碳酸脂的主要成型性能如下:1. 无定形料,热稳定性好,成型温度范围宽,流动性差。吸湿小,但对水敏感,须经干燥处理。成型收缩率小,易发生熔融开裂和应力集中,故应严格控制成型条件,塑件须经退火处理。2. 熔融温度高,粘度高,大于200g的塑件,宜用加热式的延伸喷嘴。3. 冷却速度快,模具浇注系统以粗、短为原则,宜设冷料井,浇口宜取大,模具宜加热
11、。4. 料温过低会造成缺料,塑件无光泽,料温过高易溢边,塑件起泡。模温低时收缩率、伸长率、抗冲击强度高,抗弯、抗压、抗张强度低。模温超过120度时塑件冷却慢,易变形粘模。3.1.2聚碳酸脂的工艺参数查文献得聚碳酸脂的主要工艺参数如表3-1。表3-1 聚碳酸脂的主要工艺参数料筒温度/后部210240中部230280前部240285喷嘴温度/240250模具温度 /90110注射压力/Mpa80130计算收缩率0.50.7拉伸弹性模量/Mpa 2.3x103容量/(g.cm-3)1.23.2 注塑设备的选择3.2.1 计算塑件的体积和重量体积:通过UG软件的“分析-测量体”分析塑件,得到塑件的体积
12、为 V=13825mm3=13.825cm3重量:查表聚碳酸脂塑料的密度=1.18-1.20g/cm3选择 =1.19g/cm3则塑件重量为: W=V=13.8251.19 =16.45g3.2.2 选择设备型号、规格、确定型腔数 根据以上所计算的,可选择设备型号、规格、确定型腔数。注射机的额定注射量为Vb,每次的注射量不超过它的80%,即n=(0.8-)/ (3-1) 式中 估算浇注系统的体积Vj:浇注系统体积初选塑件体积的2倍:Vj =27.65cm3该塑件需要采用斜顶机构,综合考虑各种因素,包括模腔的合理布置,决定采用一模两腔的结构,即:n=2则 Vb=(nVg+Vj)/0.8=75.6
13、9cm3结合计算结果,并根据塑料注射机的技术规格,选用国产XSZY125型注射机。该注射机的主要参数如表3-2。表 3-2 注塑机主要参数理论注射量/cm3125拉杆空间/mm260x360注射压力/MPa119模板行程/mm30螺杆直径/mm42模板尺寸/mm25x200模具厚度/mm最大300喷嘴球半径/mmR12最小200锁模力/mm900喷嘴孔直径/mm4定位圈尺寸/mm1004结构设计4.1 浇注系统4.1.2 确定成型位置由于本塑件壳体内侧有4个倒扣,需要采用斜顶机构;又因为采用一模两腔,所以将斜滑杆安排在模具的左右两侧。4.1.2 分型面的选择打开模具,取出塑件或浇注系统凝料的面
14、称之为分型面。模具设计中分型面的选择很关键,它决定了模具结构,它是型腔设计的第一步,受塑件的形状、壁厚、外观、尺寸精度及模具的型腔数目和浇口位置(及形式)等诸多因素的影响。选择分型面时应遵循以下原则:1)有利于脱模;2)有利于保证塑件的外观质量和精度要求;3)有利于成型零件的加工制造;4)分型面数目与形状通常采用平行分型面,即采用一个与注射机开模运动方向垂直的分型面;5)型腔方位的确定:在决定型腔在模具内的方位时,分型面的选择应尽量防止形成侧孔或侧凹,以避免采用比较复杂的模具结构;6)有利于侧向抽芯;7)考虑侧向抽拔距;8)应将抽芯或分型距离长的方向置于动、定模的开合模方向上,而将短抽拔距作为
15、侧向分型芯或抽芯,并注意将侧抽芯放在动模边,避免定模抽芯;9)锁紧模具的要求;10)有利于排气。分型面的选择应考虑注射机的技术参数。综上所述,本塑件的分型面选择在A-A端面,如图4-1所示:图4-1 分型面4.1.3 浇口套的选用 由于主流道与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触和碰撞,所以常将主流道设计成可拆卸的浇口道,材料为T10A钢,并淬火处理到洛氏硬度5055HRC.浇口道形状如图所示。用螺钉把定位环与定模板连接将浇口套压住,防止浇口套因受熔体的反压力而脱出。浇口套如图4-2所示。图4-2 浇口套4.1.4 分流道和浇口用moldflow软件分析得最佳浇口位置如图4-3所示:图4-3 最佳
16、浇口位置 最佳浇口位置在蓝颜色最深处,考虑到制件表面需光滑平整,以及降低模具成本。本次设计把浇口位置设置在塑件边缘A处,采用侧浇口进胶。用拉料杆推离塑件,推杆出塑件,这对塑件外观影响不大。分流道和浇口的形状分别如下面相关的图4-4所示:图4-4分流道分流道采用半圆形分流道,它具有容易加工、容体的热量散发和流动阻力都不大等优点。4.1.5 冷料穴 冷料穴一般位于主流道对面的动模板上,或处于分流道的末端。其作用就是存放料流前端的“冷料”,防止“冷料”进入型腔而形成冷接缝;开模时又能将主流道中的凝料拉出。这里采用带拉钩形头冷料穴,开模时将主流道冷凝料拉出定模,然后在推板推出塑件时靠推板将冷凝料从拉料
17、杆上刮下。4.1.6 排气槽由于塑件不大,可利用分型面的间隙和推杆与孔配合间隙处排气,不需要另外设置排气槽。4.1.7 流动比的校核为了知道塑料熔体会不会因其流动距离过长或流动性能较差而无法充满整个型腔,可在模具设计之前对注射成型的流道比进行校核,如果设计出的流道比比塑料允许使用的流道比大,注射成型便有可能发生充模不足或制品缺料的现象。流动比是指塑料熔体在模具中进行最长距离流动时,其各段料流通道以及各模腔之长度与其对应截面高度比值的总和,即: (4-1)式中 流动比;Li模具中各段料流通道以及各段模腔的长度;模具中各段料流通道以及各段模腔的截面高度PC塑料允许的流动比范围=120180如图4-
18、2所示,塑件的流动比为: = =经过比较其结构合理。 图4-5是利用Moldflow软件进行的充填区域分析,可以看出塑料熔体能充填塑件的整个区域。以验证上面流动比的校核。图4-5充填区域4.1.8 常见缺陷分析 1)气穴:制品表面和内部有许多气泡,主要在料头附近。流道中途和远离料头的地方不仅是发生在制品壁厚的地方。气泡有着不同的尺寸和不同的形状。气穴的位置如图4-6所示,大部分集中在侧抽芯部位和分型面附近,可自然消除,对塑件影响不大,其余的可通过降低料筒温度、螺杆背压和螺杆转速等办法消除。图4-6气穴位置 2)熔接痕:在充模方式里,熔接缝是指各流体前端相遇时的一条线。特别是模具有高抛光表面的地
19、方,制品上的熔接缝很象一条刮痕或一条槽,尤其是颜色深或透明的制品上更明显。熔接缝的位置总是在料流方向上。 熔接痕的位置如图4-7所示,在塑件内表面的熔接痕对外观影响不大,外边面的熔接痕可通过提高此处模具温度和增加保压,尽早进行保压切换等办法消除。图4-7熔接痕位置4.2脱模机构的设计4.2.1 顶出机构的设计1-推杆 2-斜滑杆 3-垫块 4-推板固定板 5-推板图4-8 顶出机构如图4-8所示,本塑件采用一模两腔的结构,设置4个推杆来推动塑件,这样做的原则是:1)塑件滞留与动模边,以便借助于开模力驱动脱模装置,完成脱模动作。2)脱模机构应尽量简单可靠,有合适的推出距离;3)脱模机构运动的动力
20、一般来自于注射机的推出机构,故脱模机构一般设置在注射机的动模内;4)力求良好的塑件外观。5)斜滑杆亦有脱模作用,与推杆相互协调运作。4.2.2 脱模力的计算塑件在模具冷却定型时,由于体积收缩,其尺寸逐渐缩小,而将型芯或凸模包紧,在塑件脱模时必须克服这一包紧力。对于不带通孔的壳体类塑件,脱模时还要克服大气压力;此外,尚需克服机构本身运动的摩擦阻力几塑料和钢材之间的粘附力。一般而论,制品刚刚开始脱模之瞬间的摩擦力最大。脱模力的计算过程为: t/D=2/850.05该塑件为薄壁塑件,又因为塑件的断面为矩环形,根据参考知其计算公式6: (4-2)式中塑件的平均壁厚塑料平均成型收缩率(%);塑料的弹性模
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