塑料模具设计与制造毕业设计论文.doc
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1、目 录绪论31 塑件的工艺性分析41.1 塑料成型工艺性41.2 塑件的结构工艺性51.2.1 塑件的结构分析51.2.2 塑件的尺寸精度分析51.2.3 塑件的表面质量分析51.3 明确塑件生产批量51.4 估算塑件的体积和质量51.5 分析塑件的成型工艺参数72 确定模具结构及模架的选择72.1确定成型方法72.2 确定型腔数量及布局形式72.3 分型面的设计82.3.1 分型面的设计原则82.3.2确定分型面92.4 浇注系统的设计92.4.1 浇注系统的形式92.4.2 主流道的设计92.4.3 分流道的设计102.4.4 浇口的设计102.4.5 排气系统的设计112.4.6 脱模原
2、理112.5 推出机构的设计123 模具结构尺寸的设计计算133.1 型腔尺寸的计算143.1.1 型腔径向尺寸的计算143.1.2 型腔深度尺寸计算153.2型芯尺寸的计算163.2.1 型芯径向尺寸的计算163.2.2 型芯深度尺寸的计算163.2.3型芯中心距尺寸的计算173.3 侧壁厚度与推板厚度的计算173.3.1 侧壁厚度173.3.2 推板的厚度173.4 斜导柱与侧抽芯有关计算173.4.1 斜导柱的设计与计算173.4.2 斜滑块(型腔)的设计193.4.3 锲紧块的设计203.4.4 导滑条的设计203.5 冷却与加热系统的设计214 模架的选择224.1初选注射机 224
3、.1.1 浇注系统的重量224.1.2 注射压力234.2 选择标准模架245 注射机的校核245.1 开模行程的校核245.2 模具在注射机上的安装246 推出机构的强度校核256.1 推杆压力的校核256.2 推板强度的校核257 模具的制造7 模具的装配与试模257.1试模前的准备 257.2 模具的安装与调试267.3 试模267.4 修模277.5 检验27结束语27绪 论塑料工业是随着石油工业的发展应运而生的新兴工业,同时又是一个飞速发展的工业领域。从20世纪30年代前后开始研制至今,塑料作为一种新的工程材料不断开发应用,目前塑料工业已实现了产品系列化、生产工艺自动化,不断开拓出功
4、能塑料的新领域。随着机械工业、电子工业、航空工业、仪器仪表工业和日用品工业的发展,塑件的需求量越来越大,质量要求也越来越高,这就要求成型塑料模具的开发、设计与制造水平也必须越来越高。因此,塑料模具设计水平的高低、制造能力的强弱及模具质量的优劣,都直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代,影响着各种产品的质量、经济效益的增长以及整体工业水平的提高。塑料之所以能够在工业中得到广泛应用,是因为它具有这一系列优点:它们密度小,质量轻;比强度高;绝缘性好,介电损耗低;化学稳定性高,对算我、碱和许多化学药品都具有良好的耐腐蚀性;同时它们还有很好的耐磨性,许多机械零件已开始采用工程塑料制造。综上所述塑料
5、模具俨然已成为现代工业不可或缺的重要工艺装备,其发展趋势可以归纳为以下几点:1. 塑料模具日趋大型化。2. 模具的精度将越来越高。3. 热流道模具在塑料模具中的比重也将逐渐提高。4. 随着塑料成型工艺的不断改进与发展,气辅模具及适应高压注塑成型等工艺的模具也将随之发展。5. 标准件的应用将日益广泛。6. 以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快,塑料模具的比例将不断增大。由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高,对塑料模具的要求也越来越高。1 塑料件的工艺性分析该材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS塑料),塑料骨架图如下:1.1 塑料成型工艺性ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成,收
6、缩率为0.3%0.8%。ABS无毒、无味、呈微黄色,成型的塑件有较好的光泽。从使用性能上看,该塑料有极好的抗冲击强度,有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。从其成型性能上看,该塑料在升温时粘度增高,所以成型压力较高,故塑件上的脱模斜度宜稍大;ABS易吸水,成型加工前应进行干燥处理;ABS易产生熔接痕,模具设计时应注意尽量减少浇注系统对流料的阻力。在常的成型条件下,壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。在要求塑件精度高时,模具温度可控制在5060,而在强调塑件光泽和耐热时,模具温度应控制在6080。1.2 塑件的结构工艺性1.2.1 塑件的结构分析从零件图上分析
7、,该零件总体形状为回转体,在一个直径为38mm高为17mm的圆柱中间有一个直径为16mm高为11mm和一个直径为19mm高为6mm的台阶孔,然后留壁厚1.5mm。该塑件有凹槽,因此,模具设计时必须设置侧向分型抽心机构,该零件属于中等复杂程度。1.2.2 塑件的尺寸精度分析该塑件所有尺寸的精度为IT14级,对塑件的尺寸精度要求不高,对应的模具相关零件的尺寸可以保证。从塑件的壁厚上来看,该塑件的所有壁厚均匀,均为1.5mm,有利于塑件的成型。1.2.3 塑件的表面质量分析由实际用途可知,对该塑件表面没有什么要求,故比较容易实现。综合以上分析,注射时在工艺参数控制的好的情况下,零件的成型要求就可以得
8、到保证。1.3 明确塑件生产批量该塑件要求大批量生产。1.4 估算塑件的体积和质量按照下图塑件各部分体积近似计算:V=3.141917=19270.18mmV=3.149.56=1700.31mmV=3.14(19-11)6=4521.6mmV=3.14(19-9.5)8=6801.25mmV=3.14811=2210.56mm故塑件的体积为:V=19270.18-1700.31-4521.6-6801.25-2210.56=4036.46mm=4.04cm塑件的质量为: M=V=1.064.04=4.2824g且式中为塑料密度(ABS的密度=1.041.07g/cm)1.5 分析塑件的成型工
9、艺参数干燥处理:ABS材料具有吸湿性,要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为8090下最少干燥2小时。材料温度应保证小于0.1%。熔化温度:210280;建议温度:245。模具温度:5070。模具温度将影响塑件光洁度,温度较低则导致塑件光洁度较低。注射压力:5070MP。注射速度:中高速度。根据塑件形状及尺寸采用一模两件的模具结构,考虑外形尺寸及注射时所需的压力情况,参考模具设计手册初选螺杆式注射机:XS-Z-60.2 确定模具结构及模架的选择2.1 确定成形方法塑件采用注射成形法生产。因为该产品设计为大批量生产,故设计的模具需要有较高的注塑效率,浇注系统要能够自动脱模,此外为保证塑件表面
10、质量采用潜伏浇口,且因为塑件有凹槽,故采用侧型芯滑块及斜导柱等机构进行抽芯分型。2.2 确定型腔数量及布局形式 该塑件在注射时采用一模两件,及模具需要两个型腔。综合考虑浇注系统,模具结构的复杂程度等因素拟定采取下图型腔排列方式。2.3 分型面的设计2.3.1 分型面的设计原则分型面是注射模中用以取出塑件或浇注系统凝料的可以分离的接触表面,是决定模具结构形式的重要因素。它影响到模具结构的复杂程度,也关系到塑件的成型质量。故选择分型面时,应考虑以下基本原则:1. 分型面应选在塑件外形的最大轮廓处。2. 分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模。3. 分型面的选择应保证塑件的精度要求。4. 分型面的选择应
11、满足塑件的外观质量要求。5. 分型面的选择要便于模具的加工制造。6. 分型面的选择应有利于排气。2.3.2 确定分型面综上述原则,最后确定分型面的位置如下图:2.4 浇注系统的设计2.4.1 浇注系统的形式浇注系统是指熔融塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所流经的通道,分普通浇注系统和热流道浇注系统两种形式。它的设计合理与否对塑件的性能、尺寸、内外部质量及模具结构、塑料的利用率等有较大的影响。所以在设计时应考虑其设计原则:1. 了解塑料的成型性能。2. 尽量避免或减少产生熔接痕。3. 有利于型腔中气体的排出。4. 防止型芯的变形和嵌件的位移。5. 尽量采用较短的流程充满型腔。6. 流动距离比的校核。
12、综上所述,最后确定浇注系统的形式为:采用普通浇注系统,由于一模两腔,必须设计分流道,用潜伏式浇口形式从零件内部进料,利用分型面间隙进行排气。2.4.2 主流道的设计根据塑料模具设计手册初步的XS-Z-60型注射机喷嘴的有关尺寸:喷嘴前端孔径:d=4mm喷嘴前端球面半径:R=12mm根据模具主流道与喷嘴的关系: R= R+(12)mm d= d+(0.51)mm取主流道球面半径:R=13mm ;取主流道的小端直径:d=5mm为了便于将凝料从主流道中拔出,将主流道设计成圆锥形,其斜度为26,取4,经换算得主流道大端直径为D=8mm 。2.4.3 分流道的设计2.4.3.1 分流道的形状和尺寸分流道
13、的形状和尺寸应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速度、分流道的长度等因素来确定。本塑件的形状不复杂,熔料填充型腔比较容易。根据型腔的排列方式可知分流道的形状长度较短,为了便于加工起见,选用截面形状为半圆形分流道,查塑料模具设计手册得R=2.5mm 。2.4.3.2 分流道的表面粗糙度由于分流道与模具接触的外层塑料迅速冷却,只有内部的熔体流动状态比较理想,因此分流道表面粗糙度要求不太低,一般R取1.6m左右,这可增加对外层塑料熔体的阻力,使外层塑料冷却皮层固定,形成绝热层。2.4.4 浇口的设计根据塑件的成型要求及型腔的排列方式,选用潜伏式浇口较为理想,如下图所示。设计时在模具结构上采用
14、瓣合式型腔,潜伏式浇口的锥角取1020查塑料模具设计手册选尺寸为1mm,试模时修正。4.5 排气系统的设计该模具为小型模具,可利用分型面间隙排气,该分型面位于熔体流动的末端。2.4.6 脱模原理制品为骨架,该模具采用斜导柱抽芯机构来实现垂直分型动作。锁紧锲与定模板做成整体,确保凹模滑块的定位锲紧。工作原理模具分流道与侧浇口开设在垂直分型面上,并有骨架凸翼腔底进料。开模时斜导柱带动凹模滑块做垂直分型面分型,最后由推板推出塑件制品。如下图:2.5 推出机构的设计该塑件为薄壁塑件,综合各个因素,选定为推板推出机构,为了防止推板刮伤凸模,推板内孔应比凸模成型部分大0.200.25mm,将凸模和推板的配
15、合做成锥面,以防止因推板偏心而出现飞边,其单边斜度10左右。如下图所示:3 模具结构尺寸的设计计算为了降低模具加工难度和制造成本,在满足塑件使用的前提下,采用较低的尺寸精度。 塑件精度等级与塑料品种有关,根据塑料的收缩率的变化不同,塑料的公差精度分为高精度、一般精度、低精度三种。塑料制件公差表: 表3-1精度等级与公差数值基本尺寸/mm精度等级12345678公差数值/mm-30.040.060.080.120.160.240.320.46360.050.070.080.140.180.280.360.566-100.060.080.100.160.200.320.400.6410-140.0
16、70.090.120.180.220.360.440.7214-180.080.100.120.200.240.400.480.8018-240.090.110.140.220.280.440.560.5624-300.100.120.160.240.320.480.640.9630-400.110.130.180.260.360.520.721.0040-500.120.140.200.280.400.560.801.250-650.130.160.220.320.460.640.921.465-800.140.190.260.380.520.761.041.6080-1000.160.22
17、0.300.440.600.881.201.80100-1200.180.250.340.500.681.001.362.00120-140-0.280.380.560.761.121.522.20表3-2 ABS建议采用精度等级表塑料品种建议采用精度等级高精度一般精度低精度ABS234由塑件的用途可知,对塑件的精度要求不高,故精度等级选择低精度。3.1 型腔尺寸的计算查课本塑料模具设计与制造得塑料ABS收缩率为0.3%0.8%取其平均收缩率 =(0.3%+0.8%)/2=0.55%修正系数x在计算型芯型腔径向尺寸时取0.50.75 ,则取x=0.75;计算深度尺寸时x取1/31/2,则取x=
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