注塑模具.doc
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1、目录第一章 绪论31.模具在加工工业中的地位32.我国塑料模具今后的主要发展方向33.中国模具企业与欧美的差距3第二章 塑料的工艺分析51.1 ABS塑料主要的性能指标51.2 ABS的注射成型工艺参数:51.3塑件分析6第三章 模具设计的有关计算82.1型腔型芯工作尺寸的计算82.2型腔壁厚、底板厚度的确定92.3模具型腔壁厚的计算10第四章 浇注系统的设计113.1主流道设计113.2冷料井设计123.3分流道设计123.4浇口选择13第五章 分型面的选择16第六章 合模导向机构的设计17第七章 脱模机构的设计18第八章 温度调节系统的设计197.1模具冷却系统的设计20第九章 模 具 的
2、 装 配218.1模具的装配顺序218.2开模过程分析22第十章 模具的装配程序及工艺239.1装配程序239.2模具零件的装配工艺23第十一章 注塑机的选择2410.1估算塑件体积2410.2选择注射机2410.3模架的选择2510.4最大注射压力的校核25设计总结27致谢28第一章 绪论1.模具在加工工业中的地位注射模具是应用于各种塑料成型的好方法。模具市场的整体趋向是安稳向上,在将来的模具市场中,塑料模具的发展速度将逐步增长。随着塑料工业的不断发展,对塑料模具的要求也越来越高。因此,精密、大型、复杂、长寿命模具占多数,所以从减少进口,提高国产化率的角度来看,这样的市场份额也将逐步增长高档
3、模具。2.我国塑料模具今后的主要发展方向出于塑料膜成型的成品日渐大型化、庞大化和高精度的请求,和为顺应高生产率而成长的一模多腔的缘由,此后应当重点进步大型、紧密型、庞大型模具。在塑料膜设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术,随着CAD/CAM软件智能化程度的逐步提高,塑料制件及模具的三维设计与成型过程的模拟分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。开发新的成型工艺和快速经济模具,以适应多品种、小批量的生产方式。提高塑料膜标准化水平和标准件的使用率。为提高模具质量和降低模具
4、制造成本,模具标准件的应用要大力推广。为此,首先要制定统一的国家标准,并严格按标准生产;其次要逐步形成规模生产,提高上平滑程度,提高标准件质量,降低成本;再次就是要进一步增长标准件的规格品种。应用优质材料和先进的表面处理技术来提高模具寿命和质量。 摘自基于J2EE的分布式模具生产信息平台的研究3.中国模具企业与欧美的差距 欧美的模具的人均出产量远远高于我国,我国依然处于模具出产的初级阶段,并且靠人力的企业很是多,所以我们要鉴戒外国模具企业的一些优势,来填补我国在模具行业的劣势,才气更好的发挥优势,争夺成为注塑强国。 首先,人员精简,精益管理。大多数欧洲的小型模具企业,对人员精简的实施,“薄”型
5、管理。100多人的员工数量少,模具企业的数量一般在20 50人。企业人员配置非常精简,一专多能,一人多职,企业不能看到闲人。精益生产,“薄”型的管理理念更好的体现。 欧美模具企业采取专业化,产品定位准确。为了生存,市场竞争中谋求发展,每个模具的厂家有自己的技术和产品优势,走专业化生产模式。大多数模具企业在欧洲和美国都有一些用户长期合作,在大型模具公司,公司和大量的模具制造商的合作。这种互惠互利,双赢,共存,合作伙伴关系,有的已持续了30 40年。紧跟发展方向,采取先进的信息化管理系统,实现集成化管理。欧洲和美国的模具企业,特别是大型模具企业,基本上实现了计算机管理。从生产规划,技术开发,质量检
6、验、库存、统计,计算机的广泛使用,在公司各部门通过计算机网络共享信息。先进的技术管理,标准化程度高。与国内模具厂主要以适应合同生产组织模式不同的是,欧洲和美国的模具制造商保证高度的标准化。零件精度和生产进度,通过先进的工艺设备和工艺路线。每个模块进行了详细设计,包括各部分的详细设计,并制定了详细的加工工艺。第二章 塑料的工艺分析 该产品采用的材料为ABS工程塑料。ABS工程塑料PC+ABS(工程塑料合金),在化工业的中文名字叫塑料合金,之以是命名为PC+ABS,是因为这种材料既具有PC树脂的优良耐热耐候性、尺寸稳定性和耐冲击性能,又具有ABS树脂优良的加工流动性。以是在薄壁、形状复杂的产品应用
7、中,能保持其优异的性能,以及保持塑料与一种酯构成的材料的成型性。ABS工程塑料的最大缺点就是质量重、导热机能欠佳。它的成型温度取于它们两者原料的之间温度,就是240-265度,温度太高ABS会分解,温度太低会导致PC料的流动性不良。1.1 ABS塑料主要的性能指标密度(Kg.dm-3) 1.131.14收缩率% 0.30.8熔 点 130160热变形温度45N/cm 6598弯曲强度Mpa 80拉伸强度MPa 3549拉伸弹性模量GPa 1.8弯曲弹性模量Gpa 1.4压缩强度Mpa 1839缺口冲击强度kJ/ 1120硬 度HR R6286体积电阻系数 cm 1013介电常数 60Hz3.7
8、1.2 ABS的注射成型工艺参数:注塑机类型:螺杆式喷嘴形式: 通用式 料筒一区 150170料筒二区 180190料筒三区 200210喷嘴温度 180190模具温度 5070注塑压 60100保压 4060注塑时间 25保压时间 510冷却时间 515周期 1530温度(70) 1.3塑件分析工件三维实体模型如图1-1、图1-2所示,材料为ABS,密度为1.05g/cm,收缩率0.4%-0.7%取0.5%,通过UG计算可得,单个制件的体积为15364.17 cm。ABS是由丁二烯、丙烯腈和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具备不同特征,丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性;丁二烯有坚韧性、
9、抗冲击特征;苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。 单件体积为15364.17 cm,总高12mm,径向最大长度近73mm,厚度10mm。 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,可以制成双色塑件,并且可在表面镀铬,做喷漆处理;(3)有高耐热、高抗冲、阻燃、透明增强等特性;(4)但是流动性比HIPS 差一点,比PMMA、PC 等好,柔韧性好,适合制作一般性能机械零件,减磨耐磨零件。图1-1 三维实体模型(背面) 图1-2 三维实体模型(正面) 第三章 模具设计的有关计算工作尺寸是零件上用来成型塑件部分尺寸,主要分为型腔和
10、型芯的径向尺寸、型腔深度和型芯高度和尺寸。由于电子称后盖须与前盖配合,以是只有电子称后盖的边缘的榫才起着配合决定性的作用,还有电子称后盖与电池盖的配合,故需要计算相对于榫和铰链的凹、凸模的尺寸、凹模和凸模型腔尺寸则直接按产品尺寸确定。因为ABS的成型收缩率为0.40.7%,所以平均收缩率取S=0.5%。 摘自UGNX8.0塑料模具CAD/CAM2.1型腔型芯工作尺寸的计算(1)凹模的工作尺寸计算凹模是成型塑件形状的模具零件,它的工作尺寸属包涵尺寸,在使用凹模过程中凹模的磨合会使包涵尺寸逐步增大。所以,为了使模具留有修模的余地以及装配的需要,在设计模具时尽量取包容尺寸的下限尺寸,尺寸公差的上偏差
11、。具体计算公式如下:凹模的径向尺寸计算公式: L=L塑1+k-34 +式中:L塑塑件外形工程尺寸; k塑件的平均收缩率; 塑件的尺寸公差; 模具制造公差,去塑件相应公差尺寸的1/3-1/6。凹模的深度计算公式: H=H塑1+k-23 +式中:H塑塑件高度方向的公称尺寸。(2)凸模的工作尺寸计算凸模是成型塑件内形的模具零件,它的工作尺寸属于被包容尺寸,在使用过程中凸模的磨损会使得地被包容尺寸逐渐减少。以是,为了使得磨具具有修模的余地以及装配的需求,在设计模具时,被包容尺寸尽量取上限尺寸,尺寸公差取下偏差。具体公式如下: 凸模的径向尺寸计算公式:l=l塑1+k+34 - 式中:l塑塑件内型径向尺寸
12、。 凸模的高度尺寸计算公式: h=h塑1+k+23 -式中:h塑塑件深度方向的公称尺寸。(3)模具中的位置尺寸计算(如孔的中心距尺寸)计算公式:C=C塑(1+k)2式中:C塑塑件位置尺寸。2.2型腔壁厚、底板厚度的确定型腔壁厚、板底厚度的确定从理论上来说要通过力学的刚度及强度公式进行计算。刚度将产生过大的弹性变形,并产生溢料间隙;强度不足将导致型腔产生塑变形乃至破裂。 因为注塑成型受温度、压力、塑料特征及塑件大小等因素的影响,并不能通过理论计算来反映真实结果。在模具设计过程中,型腔壁厚及支撑板厚度通常不通过计算确定,而是凭借经验来确定。表2-1、表2-2列举了一些经验数据供设计参考。表2-1
13、型腔侧壁厚度S的经验数据型腔压力/Mpa型腔侧壁厚度S/mm29(压塑)0.14L+1249(压塑)0.16+15100mm时,表中值需乘以0.850.9 表2-2支撑板厚度h的经验数据b/mmbL/mmb1.5L/mmb2L/mm102(0.120.13)b(0.100.11)b0.08b102300(0.130.15)b(0.110.12)b(0.080.09)b300500(0.150.17)b(0.120.13)b(0.090.10)b注:当压力P1.5b时,取表中数值乘以1.251.35;当29MPaP49Mpa、L1.5b时,取表中数值乘以1.51.6。图2-1 型芯2.3模具型腔
14、壁厚的计算 若利用公式计算不但会比较烦琐,而且不能保证生产过程中的精确性,但是我们可以根据相关书籍中的经验值来取。成型零件材料选择:为了让产品具有更高的性能,选用模具材料应具有高耐磨性、高耐蚀性的特性,良好的稳定性和良好的导热性。必需具有一定的强度,表面需要耐磨,淬火变型要小,但不需要耐腐蚀性,因为ABS不会被腐蚀。可以采取P20,经调质,淬火加低温回火、正火HRC55。可以去型腔壁厚为:0.20L+17=33。图2-2型腔第四章 浇注系统的设计普通浇注系统由主流道、分流道、冷料井和浇口构成。在设计浇注系统之前必需确定塑件成型位置。本设计可以采取一模两腔布局方式,浇注系统的设计是注塑模具设计的
15、重要环节之一,它对注塑成型周期和塑件质量(如外观、物理性能、尺寸精度)都有直接影响,所以设计时应遵循以下原则:1)型腔布置和浇口开设部位应当对称分布,以防止模具承受偏载所造的成溢料现象发生。2)系统流道应尽可能短、断面尺寸大小适中(太小会造成压力及热量损失大,太大则会消耗不必要的塑料)尽量减少弯折、表面粗糙度要低,这样才能使热量损失尽可能小。3)多型腔应使塑料熔体在同一时间内同时进入各个型腔的深处及角落,并使分流道尽可能平衡布置。4)满足型腔充满之前提条件,浇注系统应容积尽量小,以减少塑料的耗量。浇口位置要合适,以防止与嵌件和细小型芯干涉,防止型芯变形浇口的残痕不应影响塑件的外观。图3-1主流
16、道及浇口3.1主流道设计主流道是熔融塑料进入模具型腔时最先经过的部位,注塑机喷嘴注出的塑料熔体通过主流道导入分流道或型腔,其形状为圆锥形,便于熔体向前流动,开模时主流道凝料又能顺利地被拉出来,主流道的尺寸直接影响熔融塑料的流动速度以和充模时间,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于定模板内。主流道套通常又高碳工具钢制造并热处理淬硬。塑件外表面不允许有浇口痕,为方便取料顺利,对塑件与浇注系统联接处能自动剪断。采取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,将主流道设计为锥形,锥度为3,内表面的粗糙度为Ra0.8微米,孔
17、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到塑料熔体的膨胀,主流道应当设计成圆锥形,因ABS的流动性为中性,故其锥度取3度,锥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=13mm,目的是减少流速转向过渡的阻力,r=1.5mm.3)在保证塑件成形良好的情况下,主流道的长度应尽量做短,否则会使主流道的凝料增多,而且增长压力损失严重,使塑料熔体降温过多影响注射成形。4)为使熔融塑料完全进入主流道而不溢出,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=
18、d+(0.51),凹坑深度常取34mm。在此模具中取r2=1112mm。5)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,以是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,其大端兼作定位环,圆盘凸出定模端面的长度H=510mm。同时因该电子称后盖采取ABS材料,需要加热,所以在主流道处采取电加热以提高料温。3.2冷料井设计冷料井位于主流道正对面的动模板上,或处于分流道末端,其作用是接受料流前锋的“冷料”,防止“冷料”进入型腔以至于影响塑件质量,开模的时候又能将主流道的凝料拉出。冷料井的直径宜大于大端直径,长度约为主流道大端直径。根据模具设计原则,底部设有拉杆冷
19、料井,这类冷料井的底部由一个拉料杆,因此它不能随脱模机构运动,利用球头形的拉料杆配合冷料井。3.3分流道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半圆形、矩形、圆形、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,因此,在实际生产过程中,横截面形状更经常使用的为梯形、半圆形与U形。3.3.1 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的值,分流道转折处应以圆弧过
20、度。(2)分流道较长时,在分流道的末端应开设冷料井。对于此模来讲在分流道上没有必要开设冷料井。(3)可以在动模板或者定模板上单独开始分流道,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要加工成斜面,并用圆弧来过度。3.3.2 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的位置,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,应力求收缩。3.3.3 分流道的断面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来确定分流道的断面尺寸。因ABS的推荐断面直径为4.59.5,部分塑件经常使用断面
21、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,这样可以减少传热损失,同时因考虑到加工的方便性。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,比表面积小等问题,由于采取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,采取圆形的分流道,为了保证外形无浇口痕,浇口前后两端形成较大的压力差,增长流速,得到外形清晰的制件,提高熔体冷凝的速度,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浇注系统有着同样的效果,这样有对于补塑有好处。3.3.4 分流道的布局在多型腔模具中分流道的布置中分为平衡和非平衡两种,根据
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