机械毕业设计(论文)电器旋钮注射模具设计(全套图纸三维).doc
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1、目录1 塑件成型工艺性分析41.1 塑件的分析41.2 ABS工程塑料的性能分析41.2.1基本性能41.2.2 ABS物理性能51.2.3 ABS热性能51.2.4 ABS力学性能:51.3 ABS的注射成型过程及其工艺参数71.3.1注射成型过程71.3.2 注射工艺参数72 拟定模具的结构形式和初选注射机82.1 分型面位置的确定82.2 型腔数量和排列方式的确定82.3 注射机型号的确定92.3.1 注射量的计算92.3.2 浇注系统凝料提及的初步估算92.3.3 选择注射机102.3.4 注射机的相关参数的校核103 浇注系统的设计123.1主流道的设计123.1.1 主流道尺寸12
2、3.1.2 主流道的凝料体积123.1.3 主流道当量半径123.1.4交口套的形式123.2 分流道的设计133.2.1 分流道的布置形式133.2.2 分流道的长度133.2.3 分流道的当量直径133.2.4 分流道的截面形状143.2.5 分流道截面面积及凝料体积143.2.6 校核剪切速率143.2.7 分流道的表面粗糙度和脱模斜度153.3 浇口的设计153.3.1 侧浇口尺寸的确定163.3.2 侧浇口剪切速率的校核163.4 校核主流道的剪切速率173.5 冷料穴的设计计算184 成型零件的结构设计及计算194.1 成型零件的结构设计194.2 成型零件钢材的选用204.3 成
3、型零件工作尺寸的计算205 推出机构的设计236 侧向分型与抽芯机构的设计246.1 侧向分型与抽芯机构类型的确定246.2 斜导柱抽芯机构的设计247 模架的确定267.1 各模板厚度尺寸的确定267.2 计算并选择模架型号267.3 注射机相关参数的校核278 排气槽的设计289 冷却系统的设计299.1 冷却介质299.2 冷却系统的计算299.2.1 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量W299.2.2 确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量299.2.3 计算冷却水的体积流量309.2.4 确定冷却水路的直径309.2.5 冷却水在管内的流速309.2.6 求冷却管壁与水交界的膜转
4、热系数h309.2.7 计算冷却水道的导热总面积A319.2.8 计算冷却模具水管的总长度L319.2.9 冷却水路的根数x3110.导向与定位机构的设计3210.1 导柱导向机构3211 装配图的绘制3312 设计小结35参考文献36致谢37全套图纸,加1538937061 塑件成型工艺性分析1.1 塑件的分析 (1)外形尺寸 该塑件直径7.513,塑件外形尺寸不大,塑料熔体流程一般,其材料为ABS塑料,为热塑性塑料,流动性较好,适合于注射成型。 (2) 精度等级 塑件所有尺寸公差在任务书中未能给出,未注公差的尺寸取为MT5. (3) 脱模斜度 ABS的成型性能良好,成型收缩率较小,参考文献
5、1中表1-12,选择塑件上型芯和凹模的统一脱模斜度为1。 图(1)零件图 1.2 ABS工程塑料的性能分析 1.2.1基本性能ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性:丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性;丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性;苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看,ABS是非结晶性材料。三种单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物,一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相,另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性,并且由此产生了市场上百种不同品质的ABS材料。这些不同品质的材料提
6、供了不同的特性,例如从中等到高等的抗冲击性,从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。ABS材料具有超强的易加工性,外观特性,优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。适于制作一般机械零件、减摩耐磨零件,专动零件和电信结构零件。成形特性:(1)无定形料,其品种牌号很多,各品种的机电性能及成形特性也各有差异,应按品种确定成形方法及成形条件。(2)吸湿性强,含水量应小于0.3%,必须充分干燥,要求表面光泽的塑件应长时间干燥。(3)流动性中等,溢边料0.04mm左右(流动性比聚苯乙烯,AS差,但是比聚碳酸酯、聚氯乙烯好)。 (4)比聚苯乙烯加工困难,宜取高料温、(对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂,料温更宜取高)
7、,料温对物性影响较大、料温过高易分解(分解温度在250左右,比聚苯乙烯易分解),对要求精度较高塑件模具温度宜取5060,要求光泽及耐热型塑件宜取6080,注射压力应比加工聚苯乙烯稍高,一般用柱塞式注射机时料温为180230,注射压力为100140MPa,螺杆式注射机则取160220,70100MPa为宜。 1.2.2 ABS物理性能表1:ABS物理性能名称 参数值密度: 1.031.08g/cm3比体积: 0.860.98 cm3/g吸水率: 0.20.4%1.2.3 ABS热性能表2:ABS热性能名称 参数值熔点: 130160熔融指数: 200负荷50N,喷嘴2.09 0.410.82g/
8、10min维卡针入度; 71122马丁耐热: 63热变形温度: 90108(45N/cm2) 83103(180N/cm2)线膨胀系数: 7.010-5/计算收缩率: 0.40.7%比热容: 1470 J/ (kg . K)燃烧性: 慢热导率: 0.263 W/ (m . k)1.2.4 ABS力学性能:表3:ABS力学性能名称 参数值屈服强度: 50MPa抗拉强度: 38MPa断裂伸长率: 35%拉伸强性模量: 1.8GPa抗弯强度: 80MPa弯曲弹性模量: 1.4GPa抗压强度: 53MPa抗剪强度: 24MPa冲击韧度:无缺口 261 k / Jm2有缺口 11 k / Jm2布氏硬度
9、: 9.7HBS密度: 1.031.08g/cm3比体积: 0.860.98 cm3/g吸水率: 0.20.4%注:该成形条件为加工通用级ABS料时所用,苯乙烯-丙烯腈共聚物(即AS)成形条件与上相似。 查参考文献1中表1-3得其主要性能指标,见表4。表4:ABS的性能指标名称 参数值密度 1.031.07比体积 0.860.98吸水率 0.20.4收缩率 0.30.8热变形温度 90108熔点 130160抗拉屈服强度 50拉伸弹性模量 1.8抗弯强度 80冲击韧度(缺口) 11硬度 9.7,R121体积电阻系数 6.91.3 ABS的注射成型过程及其工艺参数1.3.1注射成型过程 (1)成
10、型前准备。对ABS的色泽、粒度和均匀度等进行检验,由于ABS含有氰基等吸水性集团,故吸水性较大,因此成型前须进行充分干燥,使其水分含量降至0.1%以下,常用方法是循环鼓风干燥,温度控制是7080,时间4h以上。也可以采用烘箱干燥,温度控制在80100,时间2h,干燥粒层厚度不超过50mm。 (2)注射过程。塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后,由模具的浇注系统进入模具的型腔成型,其过程分为冲模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。 (3)塑件的后处理(退火)。退火处理的方法为红外线灯、烘箱,处理温度为70,处理时间为2h4h。1.3.2 注射工艺参数表5:ABS物理性能名称 参数值注射机
11、 螺杆式螺杆转速 30r/min料筒温度t/:前段 180200中段 165180;后段 150170注射时间 2090 S高压时间 05 S冷却时间 20120 S 总周期 50220 S2 拟定模具的结构形式和初选注射机2.1 分型面位置的确定 通过对塑件结构形式的分析,分型面应选在塑件截面积最大,且有利于开模取出塑件的底平面上。故选择零件中部十字筋最大截面处为分型面。图(2)分型面位置2.2 型腔数量和排列方式的确定 (1)型腔数量的确定 由于该塑件精度要求不高,塑件尺寸较小,且为大批量生产,可采用一模多腔的结构形式。同时,考虑到塑件尺寸、模具结构、制造成本、生产质量及生产效率等问题,初
12、步定为一模四腔的结构形式。 (2)型腔排列方式的确定 由于该模具选择的是一模四腔,其型腔中心距的确定故流道采用H型对称排列,使型腔进料平衡,如图(3)所示。图(3) 型腔数量的排列布置 (3)模具结构形式的初步确定 由以上分析可知,本模具设计是一模四腔,对称H型直线排列,根据塑件结构形状,推出机构初选推件板推出或是推出杆推出方式。浇注系统设计时,流道采用对称平衡式,浇口采用侧浇口,且开设在分型面上。因此,定模部分不需要单独开设分型面取出凝料,动模部分需要添加型芯固定板、支撑板或推件板。由上综合分析可确定采用大水口(或带推件板)的单分型面注射模。2.3 注射机型号的确定 2.3.1 注射量的计算
13、 通过Pro/E建模分析得塑件质量属性如图(4)所示。图(4) 塑件质量属性 塑件体积: 塑件质量:=1.051.5528=1.63g式中,可根据参考文献3表9-6取为1.05。2.3.2 浇注系统凝料提及的初步估算 由于浇注系统的凝料在设计之前不能确定准确的数值,但是可以根据经验按照塑件提及的0.2倍1倍来估算。由于本次设计采用的流道简单并且较短,因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.3倍来估算。故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积(即浇注系统的凝料和4个塑件体积之和)为: (1)=1.341.5528=8.07462.3.3 选择注射机根据以上计算得出在一次注射过程中,注入模具型腔的塑料的总体积
14、为=9.66,由参考文献2式(4-18),=/0.8=8.07/0.8=10.09。根据以上的计算,查参考文献中表13-1,初步选定公称注射量为30,注射机型号为XS-Z-30卧式注射机,其主要技术参数见表6。表6:注射机主要技术参数名称 参数值理论注射量 30螺杆直径/mm 28注射压力 119注射时间/s 0.7塑化能力 4电动机功率/KW 5.5锁模力/kN 250拉杆空间/mm 125移模行程/mm 160最大模具厚度/mm 240最小模具厚度/mm 60锁模形式 液压机械模具定位孔直径/mm 63.5喷嘴球半径/mm 122.3.4 注射机的相关参数的校核 (1) 注射压力校核 查参
15、考文献4可知,ABS所需注射压力为70MPa90MPa,这里取=90MPa,该注射机的公称注射压力=119MPa,注射压力安全系数=1.251.4,这里取=1.3,则:=1.390=117,所以注射机注射压力符合要求。 (2) 锁模力校核。 塑件在分型面上的投影面积=369.4 浇注系统在分型面上的投影面积,即浇道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积的数值,可以按照多型腔模具的统计分心来确定。是每个塑件在分型面上的投影面积的0.2倍0.5倍。由于本设计的流道较简单,分流道相对较短,因此流道凝料投影面积可以相应取小一些,这里取=0.2。 塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积,则有=n(+)=n(
16、+0.2) (2)=41.2=1773.12 模具型腔内的胀型力,则= (3)=1773.1235=62.06kN式中,是型腔的平均计算压力值。是模具型腔内的压力,通常取注射压力的20%40%,大致范围在24MPa48MPa。对于黏度较大的精度较高的塑件制 品应取较大值。ABS属于中等黏度塑料切精度要求不高,故将取为35MPa。由表2 可知注射机的公称锁模力是=250kN,锁模力安全系数=1.11.2这里取=1.2,则取=1.2=1.262.06=74.472所以注射机锁模力满足要求。对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定,结构尺寸确定后方可进行。3 浇注系统的设计3.1主流道的设计 主流道通常
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