绝缘板的课程设计说明书解析.docx
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绝缘板的课程设计说明书解析
课程设计
课程名称_塑料成型工艺及模具设计
课程设计
题目名称绝缘板的注射模具设计
学生学院_____
专业班级
学号
学生姓名
指导教师
2014年06月26日
目录
设计任务书………………………………………………………………4
塑料零件图及说明、要求………………………………………………6
一、塑件的工艺分析……………………………………………………6
二、注射机的选择………………………………………………………7
三、确定模具基本结构和模具结构设计
1、模具型腔排列方式的确定……………………………………8
2、模架的选择和A、B板厚度的确定…………………………8
3、模具分型面的选择……………………………………………8
4、注射模浇注系统设计…………………………………………9
5、确定型腔、型芯的结构及固定方式…………………………14
6、确定顶出机构类型……………………………………………11
7、确定导向机构…………………………………………………11
8、排气机构………………………………………………………12
9、模具冷却系统的确定…………………………………………12
10、模具材料………………………………………………………12
四、校核计算
1、注射量的校核…………………………………………………13
2、锁模力的校核…………………………………………………13 3、模具闭合高度的校核…………………………………………13 4、模具的开模行程的校核…………………………….……….13
5、注射机压力的校核 ……………………………………….13
五、有关模具工作部分设计计算
1、型腔与型芯的设计……………………………………………14
2、成型零部件的尺寸计算………………………………………14
六、总结…………………………………………………………………16
八、参考资料……………………………………………………………17
广东工业大学课程设计任务书
题目名称
绝缘板的注射模具设计
学生学院
专业班级
姓名
学号
一、课程设计的内容
《模具成型工艺及模具设计课程设计》的设计内容是根据本任务书指定的塑料制品,分析该制品成型工艺性,设计注射成型该产品的模具,根据制品的要求及所设计的模具尺寸等选择成型注射机,撰写设计说明书。
具体工作量按第三点执行。
二、课程设计的要求与数据
1.在规定时间内独立完成自己的设计任务;
2.及时了解有关资料,作好准备工作,充分发挥自己的创造性;
3.要求计算准确,结构合理,图面整洁,图样和标注符合国家标准;
4.设计说明书要求表达清楚,句子流畅,书写工整,插图清晰整齐。
三、课程设计应完成的工作
1.对任务书指定的塑料零件进行工艺分析及工艺计算。
并确定模具结构。
2.根据模具的结构和尺寸选择使用的注塑机型号;
3.设计塑件的注射成型模具,计算各成型零件尺寸,校核主要零件的强度硬度;
4.绘制所设计模具的装配图(手工绘图)和零件图,完成1.5-2张零号图纸的工作量;
5.撰写设计计算说明书,按学校毕业设计说明书规定格式编写并装订成册(A4纸约20页)。
四、课程设计进程安排
序号
设计各阶段内容
地点
起止日期
1
1.布置塑料成型模具设计任务
2.了解设计目的,任务要求,进度安排
准备设计资料,工具.
教1-410
教1-206
6月16日
2
工艺计算,选择成型设备,拟定设计方案,手工绘制模具草图
教1-206
6月17-18日
3
设计成型模具结构;包括浇注系统设计、分型面选择、顶出结构设计、冷却系统设计,绘制模具装配图(手工绘图)
教1-206
6月19-23日
4
绘制模具所有零件图(包括标准件)
教1-206
6月24-25日
5
撰写设计计算说明书
教1-206
6月26日
6
答辩
工3-305
6月26下午-27上午日
7
改正错误,提交全部设计资料
工3-305
6月27日
五、应收集的资料及主要参考文献
[1]齐晓杰主编.塑料成型工艺及模具设计.北京:
机械工业出版社,2005.50-78
[2]张留成等编著.高分子材料基础.北京:
化学工业出版社,2001
[3]自编.《塑料成型工艺及模具设计》课程设计指导书.
[4]自编.塑料模具设计资料
[5]王鹏驹、张杰主编.塑料模具设计师手册.北京:
机械工业出版社,2008
[6]吴宗泽主编.机械零件设计手册.北京:
机械工业出版社,2003.11
[7]罗河胜.塑料材料手册.广州:
广东科技出版社
发出任务书日期:
2014年06月16日指导教师签名:
陈绮丽、潘晓涛
计划完成日期:
2014年6月16日基层教学单位责任人签章:
陈绮丽
主管院长签章:
一、塑料零件图及说明、要求
二、塑件的工艺分析
三、初选注射成型机的型号和规格
四、注射模结构设计
1.模具型腔排列方式的确定
2.模具分型面的选择
3、注射模浇注系统设计
4.选择推出机构
5.顶出机构的导向
6.合模导向机构
7.排气机构
8.温控系统的计算
9、标准模架的选择
10.模具材料
11、注射机有关参数的校核和最终选择
五、有关模具工作部分设计及计算
1.型腔与型芯的设计:
2、抽芯结构的设计计算
3、成型零部件的尺寸计算:
六、冷却系统设计
七、设计小结
八、参考文献
一、塑料零件图及说明、要求
该塑料产品为结构件。
材料为HDPE,精度等级为8级,制品要求外观表面光泽、无杂色,生产批量中等。
零件图如下:
图一:
塑件图
二、塑件的工艺分析
1、塑件材料分析:
HDPE为热塑性材料,密度为0.94~0.96g/cm3,收缩率为1.5~3.6%,常取3%。
该材料分子链支链较少,相对分子质量,结晶度和密度均较高,所以比较刚硬、耐磨、耐蚀、耐热和绝缘性较好。
。
2、成型特性及条件:
1)聚乙烯成型时流动性较好,质软易脱模,塑件有浅的侧凹时可强行脱模;
2)聚乙烯成型流动性对压力变化敏感,加热时间长易产生分解;
3)聚乙烯收缩率大,方向性明显,易变形、翘曲,产生锁孔,应控制模具温度;
4)加热时间长则发生分解、烧伤。
3、结构工艺性:
零件壁厚基本均匀,所有壁厚均大于塑件的最小壁厚0.6mm,注射时不会发生填充不满现象;塑件没有侧孔,注射模具不用设置侧抽芯机构,一模四件,采用侧浇口。
4、注射成型工艺参数:
注射机类型柱塞式
预热和干燥70~80摄氏度,3~4小时
料筒温度后段:
150~170;
中段:
200~220;
前段:
200~210;
喷嘴温度160~190
注射压力60~110MPa
模具温度40~60
成型时间注射时间:
3~10s;
保压时间:
4~15s;
冷却时间:
20~40s;
成型周期:
30~65s;
料斗干燥空气循环干燥箱干燥
5、塑件的表面质量分析:
塑件为结构件,在使用上只要求一般的配合精度,但是表面精度要求高,外表面粗糙度等级1.6级,故比较难实现。
由以上分析可见,该零件结构属于简单构件,结构工艺性合理,不需要对制件的结构进行修改。
塑件的尺寸精度要求中等,对应的模具零件的尺寸加工容易保证。
注射时,在工艺参数控制得较好的情况下,制件的成型要求可以得到保证。
6、零件体积估算:
计算塑件的体积是为了选用注射机及确定型腔数。
单个塑件的体积
V=4.125cm3 m=4.125x0.95=3.92g
四个塑件与浇注系统凝料总体积,考虑其浇注系统凝料,则
V=4.125x5=20.63cm3总质量m=19.6g
三、初选注射成型机的型号和规格
从实际注射量应在额定注射量的20%~80%之间考虑,初选额定注射量在30cm3以上的卧式注射成型机XS-Z-30。
卧式注射成型机XS-Z-30的参数如下:
额定注射量:
30cm3
锁模力:
250kN
柱塞直径:
Φ28mm
公称注射压力:
119Mpa
最大注射面积:
90mm2
柱杆内距离:
250
280(mm×mm)
定位圈尺寸:
Φ55mm
喷嘴圆弧半径:
R12mm
喷嘴孔直径:
Φ2mm
模板行程:
160mm
模具最大厚度:
180mm
模具最小厚度:
60mm
四、注射模结构设计
1、模具型腔排列方式的确定
确定模具型腔的方法有:
根据锁模力确定;根据最大注射量确定;根据塑料件精度确定和经济性确定。
本零件主要从经济性确定。
试制或小批量时,宜取单型腔或少型腔,大批量时采用多型腔。
而根据材料的尺寸及成型性能要求,本模具采用一模四腔,即一次注射成型四个塑料制件。
当所有的型腔不在同一个时间注满时,是得不到尺寸正确和性能良好的塑料件的。
为此,必须对浇注系统进行平衡,采用如下图所示的型腔分布,使所有的型腔在同一时刻充满。
该平衡浇注系统的特点是:
从分流道到浇口及型腔,其形状、长度尺寸、圆角、模壁的冷却条件都完全相同。
两塑件的型腔做成整体式,对称分布在动模板上,如下图示:
图二:
型腔排布图
2、模具分型面的选择
该零件结构简单,只需要垂直抽芯,故采用单分型面注射模。
分型面应使塑件留在脱模机构的一边,并且有利于排气,便于模具零件的加工。
综合考虑各方面因素得出合理的分型面选择。
图三:
分型面
3、注射模浇注系统设计
浇注系统一般有主流道、分流道、浇口、冷料穴四部分组成,其作用是将来自注射机喷嘴的塑料熔体,稳定而顺序地流入并充满全部型腔,同时,在充模的过程中将注射压力传递到型腔的各个部位,以保证塑件完整成型。
<1>主流道的设计
根据设计手册查的得XS-Z-30型注射机喷嘴的有关尺寸为:
喷嘴前端孔径d1=φ2mm
喷嘴后端球面半径R1=12mm
根据模具主流道球面半径R=R1+(2~3)mm及小端直径d=d1+(0.5~1)mm,并结合浇口套的标准,
故取主流道球面半径R=15mm
小端面直径d=φ3mm
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:
3°~5°。
经换算得主流道大端直径D=φ10mm。
图四:
浇口套
<2>分流道的设计
分流道是主流道与浇口之间的通道,在多型腔模具中,一般距设置分流道。
分流道的形状及尺寸,应根据制件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率、分流道长度、成型工艺条件等因素来确定。
塑件的形状简单,溶料填充型腔比较容易。
根据型腔的排列方式可知,分流道的长度较长,为了便于制造,本模具分流道为半圆形,只设在动模一侧,分流道直径为d=φ4mm,高度h=2mm长度l=20mm。
<3>浇口设计
根据塑件的成型要求及型腔的排列方式,选用侧浇口较为理想。
初选尺寸为:
1mm×1mm×1mm(b×r×h),试模时修正。
图五:
浇口
<4>冷料穴的设计
冷料穴设置在主流道的末端,采用Z形的拉料穴和拉料杆。
4、选择推出机构
根据模具的结构,该模具选用推杆推出机构。
根据推杆布置许可空间,共设20根,每个塑件5根;杆直径d=φ4。
5、顶出机构的导向
推杆通常装配在推件板和推杆固定板之间。
推件板在顶出过程中的导向是十分重要的。
由于模具尺寸较小,可以直接利用推杆作为其导向装置。
6、合模导向机构
为了保证模具的闭合精度,模具的定模部分与动模部分之间采用导柱和导套定位,初定采用倒装式带头导柱,导套采用带头的形式。
导柱应合理均布在模具分型面的四周,导柱中心至模具外缘应有足够的距离,以保证模具的强度。
为了确保动模和定模只能按一个方向合模,导柱的布置方式采用等直径导柱的不对称布置方式。
图八合模导向机构
7、排气机构
该塑件为小型零件,一模四腔,排除的气体量比较少,所以利用分型面及推杆之间的缝隙排气即可,不必单独考虑排气系统。
8、温控系统的计算
因塑料的加热温度对塑件的质量影响很大,温度过高极易分解,故该塑件在注射成型时,需要设置要温控系统,查《塑料模具设计资料》表2-36,模具温度应在50~80°C之间,因而主要是塑件的冷却。
塑件表面积较小,而且滑块是活动的,所以重点是冷却型腔。
故定在型腔的顶侧设置冷却水管冷却。
9、标准模架的选择
<1>初选标准模架
根据塑件的外形尺寸、型腔的排列方式,初选模架为AI型1525,L×B为250×200(mm×mm)。
<2>确定闭模高度
由以上的设计各模板厚度的选定,模具厚度M=(20+25+25+32+50+20)mm=172mm。
10、模具材料
型芯型腔的、镶件等分标准模具零件材料为T8A、T10A、Cr12、Cr12MoV,淬火加低温回火硬度>=55HRC;
各种模板、垫块、固定板、支撑块、压块、挡块等材料选45钢,热处理后硬度>=200HBS;或材料Q235、Q275钢,正火。
11、注射机有关参数的校核和最终选择
<1>注射量的校核
由冷料穴以及浇流道的大概体积为4.026cm3,则可大致确定一个成型周期内塑料的总体积为
V=nVz+Vj=4.125×4+4.026=20.526cm3左右。
而注射量应满足:
V=nVz+Vj≤0.8Vg
由此可得,V=20.526cm3<0.8×30=24cm3,满足要求。
<2>锁模力的校核
锁模力应满足:
F锁>(A塑+A浇)×P型
所以F=250KN>(3200+391.06)×52=187KN,满足要求。
<3>模具闭合高度的校核
安装模具的厚度应满足:
Hmin+10mm<H<Hmax-5mm
XS-Z-30型,最大装模高度Hmax=180mm,最小装模高度Hmin=60mm,设计模具厚度H总=172mm,故满足模具厚度安装要求。
<4>模具开模行程校核
模具开模行程应满足:
Sm 其中: Sz为最大开模行程,查注射机XS-Z-30型 Sz=160mm,Sm为模具的开模行程; 因为Sm=H1+H2+(5~10)mm=50-16-12.5+6+10=37.5mm 所以Sm <5>模具安装部分的校核 该模具的外形尺寸为250mm×200mm,XS-Z-30型注射机模板最大安装尺寸为280mm×250mm,故能满足模具安装要求。 <6>注射机压力的校核 注射机压力应满足: P机≥P塑 P机——注射机的最大注射压力,Mpa或N/cm3 P塑——成型塑件所需的注射压力,Mpa或N/cm3 该注射产品说需要的注射压力为60~100MPa,属于小型塑件,取80Mpa,XS-Z-30注射机的最大注射压力P机=119Mpa,可见SZ-60/40注射机满足塑件注射压力的要求。 综合验证,SZ-500/200型注射机完全能满足此模具的注射要求。 五、有关模具工作部分设计及计算 1、型腔与型芯的设计: 该制件采用一模四腔的结构形式,考虑加工的难易程度、材料的价值和利用率等因素,流道和浇口均设在动模板上。 凹模采用整体式的结构形式。 型芯采用镶拼式的结构形式,台阶固定,使型芯在开模过程中不至于粘在定模上面。 型芯镶块如下图所示: 图九: 型芯镶块结构简图 2、抽芯结构的设计计算 由于该塑件没有侧向抽芯,直接利用动模的运动实现抽芯。 抽芯距S>6mm 3、成型零部件的尺寸计算: 查HDPE的平均收缩率为S=3%。 塑件要求的公差等级为8级,一般模具工作部分的精度要比塑件高1~2级,故取工作部分的公差等级为7级。 根据对塑件尺寸公差分析,修正系数取1/2,模具的制造公差取δz=Δ/3。 成型零件部分尺寸如下: 4、其他零件参照零件图。 六、冷却系统设计: 1、冷却系统设计原则 1)、尽量保证塑件收缩均匀,维持模具的热平衡 2)、冷却水孔的数量越多,孔径越大,则对塑件的冷却效果越均匀。 3)、尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等。 4)、浇口处加强冷却。 5)、应降低进水与出水的温差。 6)、合理选择冷却水道的形式。 7)、合理确定冷却水管接头位置。 8)、冷却系统的水道尽量避免与模具上其他机构发生干涉现象。 9)、冷却水管进出接头应埋入模板内,以免模具在搬运过程中造成损坏。 2、综合设计冷却水道: 1)冷却水管直径φ8mm 2)冷却回路的形式型腔采用直通式循环回路冷却。 七、设计小结 通过十几天的辛苦奋斗,终于完成了这次的课程设计。 通过这次课程设计,把先修课程(机械制图,机械制造,机械设计,塑料成型工艺学,模具材料与热处理)中所学到的理论知识在实际的设计工作中综合地加以运用。 使这些知识得到巩固发展,初步培养了我塑料模具设计的独立工作打下良好基础,树立正确的设计思路。 刚开始做课程设计的时候,我有种无从下手的感觉! 通过不断翻书和同学讨论过程中,不断认识到零件的结构以及模具的构造。 在这短短的十几天里,从白纸到完成模具总装图,零件图,设计说明书。 学到很多原本学到的但不是很懂的知识,了解了一些设计的原理和过程。 例如,塑料裁模具设计一般步骤: (1)、塑件的工艺分析 (2)、初选压力机 (3)、注射模结构设计 (4)、有关模具工作部分设计及计算 (5)、冷却系统设计 还有更多的知识,在这里不做过多的叙述。 本次课程设计,不仅培养了我们正确的设计思想;同时也让我们掌握了工程设计的一般程序和方法,锻炼了我们综合运用知识的能力。 通过翻查和阅读各种技术资料及手册,我不仅学会思考和探讨模具设计领域的各种问题,而且学会了对零件进行全面的分析。 虽然在设计过程中遇到很多问题与麻烦,但通过辅导老师的耐心教导和帮助,克服了这些困难。 在此,我向一直很负责任的陈老师道一声: 谢谢! 在这次设计中,我总结了: 要学会亲自去尝试,不要害怕失败。 失败也是一份财富,经历也是一份拥有。 此外,这次设计过程中还有许多不如意和不完善的地方,通过这次的经历,希望以后会越做越好! 八、参考文献 [1]齐晓杰.塑料成型工艺与模具设计[M].北京: 机械工业出版社,2005. [2]张留成.高分子材料基础[M].北京: 化学工业出版社,2002. [3]宋玉恒.塑料注射模具设计实用手册[M].北京: 航空工业出版社,2002. [4]机械设计手册编写组.机械设计手册[M].北京: 机械工业出版社,2002. [5]罗河胜.塑料材料手册[M].广州: 广东科技出版社,2008. [6]自编.塑料模具设计资料[Z].广州: 广东工业大学教材科,2009. [7]自编.《塑料成型工艺及模具设计》课程设计指导书料[Z].广州: 广东工业大学教材科,2009. 塑件的 体积: 4.125cm3 四个塑件与浇注系统凝料的体积: 20.63cm3 选择XS-Z-30的注射机 型腔分布如图 确定如图分型面 主流道的设计 主流道大端直径D=10mm 分流道的设计 分流道取d=8mm 采用侧浇口 采用Z形头的拉料穴和拉料杆 塑件用推杆推出 用推杆导向 采用导柱和导套定位和导向 利用分型面,推杆排气 型腔冷却 初选模架AI型―250×200 闭模高度为172mm 注射量满足要求 锁模力满足要求 模具闭合高度满足安装要求 模具开模行程满足要求 模具安装部分尺寸满足要求 注射机压力满足要求 注射机符合工艺要求 斜滑块直接作凹模 型芯采用镶拼式的结构 型芯镶块结构简图 抽芯距S=7.5mm 倾斜角α=15° 开模行程H=32mm 冷却水管的直径为d=8mm
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