注塑模报告.docx
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注塑模报告.docx
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注塑模报告
1.前言
2.浇注系统的设计
浇注系统由浇道(主流道)、分流道、浇口组成。
从注塑机喷嘴至模具型腔的熔融树脂流路称之为流道,其浇口套内树脂流路称之为主流道,其余部分称之为分流道。
分流道末端通向型腔的节流孔称之为浇口,在不通向型腔的分流道末端设置冷料井。
浇注系统分为两大类,制品与固化的浇注系统一同从模具中取出的浇注系统称之为冷流道浇注系统。
通过加热装置保持流道中树脂为熔融状态的称之为热流道浇注系统。
浇注系统的作用是将塑料熔体顺利地充满到型腔各处,以便获得外形轮廓清晰,内在质量优良的塑件。
因此要求充模速度快而有序,压力损失小,热量散失少,排气条件好,浇注系统凝料易于与塑件分离或切除,且在塑件上留下浇口痕迹小。
2.1主流道设计
主流道是指连接注射机喷嘴与分流道的塑料熔体通道,是熔体注入模具最先经过的一段流道。
其形状,大小会直接影响熔体的流动速度和注射时间。
注射机的喷嘴头部与主流道衬套的凹下的球面半径R相接触,二者必须匹配,无漏料。
一般要求主衬套球面半径比喷嘴球面半径大1~2mm.主流道进口直径d比注射机喷嘴出口直径d应大0.5~1mm。
其作用:
一是补偿喷嘴与主流道的对中误差;二是为了便于流道凝料的脱出,主流道设计成锥形,锥角一般为2°~6°。
表面粗糙度Ra<0.8um,主流道出口应做成圆角,圆角半径r=0.5~3mm。
为减少压力损失和回收料量,主流道长度应尽量短些,常取L≤60mm。
本塑件的各参数选择如下:
锥度α=2°~6°,取3°
小径d=d1+(0.5~1.0),取1,则d=d1+0.5=3.5+0.5=4mm
SR主流道球面半径SR=14
球面配合高度h=3-5,取4
轴部长度L<60mm,取L=40mm
由于主流道大端需要与高温塑料和喷嘴频繁接触与相碰,设置浇口套是很必要的。
尤其当主流道需要穿过几块模板时更应该设置浇口套,否则在模板接触面可能溢料,致使主流道凝料难以取出。
浇口套一般选用碳素工具钢,如T8A、T10A等,在此选用T10A钢。
热处理要求53-57HRC,其与定模板配合可采用H7/m6。
其结构形式如图所示:
图2-1主流道fig5-1Mainchannel
2.2分流道的设计
分流道是熔料从主流道进入型腔前的过渡部分,其作用是通过浇道截面及方向变化,使熔料平稳的转换流向,注入型腔。
常见的分流道的截面形状有圆形、半圆形、梯形和U型等。
其中,圆形截面分流道的表面积最小,热量不容易散失,流动阻力最小,但它需要开在动模和定模上,要保证两半圆完全吻合,制造困难;梯形截面分流道加工容易,热量散失和阻力也不大,是最常用的形式;U形截面分流道的优缺点与梯形截面基本相同。
分流道的形状及尺寸,应根据塑料的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率、分流道长度因素来确定。
另外,从传热面积考虑,热固性塑料的注射模宜用矩形截面分流道,而热塑性塑料宜用圆形截面分流道;从压力损失考虑,圆形分流道最好。
由于该塑件采用了一模一腔,熔体能够较快的充满型腔。
所以,该模具可以不设置分流道。
2.3浇口的设计
浇口的基本作用是使分流道来的熔体产生加速,以快速充满型腔。
浇口在大多数情况下是整个浇注系统中截面最小的部分(除直接浇口外)。
当熔体通过狭小浇口时,其剪切速率增高,同时由于摩擦作用,熔体温度升高,熔体粘度降低,流动性提高,有利于填充型腔,获得外形清晰的制品。
当浇口截面尺寸过小时,压力损失大,冷凝快,补缩困难,会造成制品缺料、缩孔等疵病,甚至还会产生熔体破裂形成喷射现象,制品表面出现凹凸不平。
相反,浇口截面尺寸过大,注射速度降低,温度下降,制品可能产生明显的熔接痕和表面云层现象。
所以浇口形式、大小和位置的选择,数量多少,在很大程度上决定了成品质量的好坏,也影响着制品成型周期的长短。
浇口形式较多,一般可分为直接浇口、中心浇口、侧浇口、点浇口、潜伏式浇口及护耳浇口等。
一般来说小浇口优点较多,它可以增加熔体通过的流速,充模容易,这对于塑料熔体粘度对剪切速率较敏感的塑料,如聚乙烯、聚苯乙烯等尤其有利;小浇口对熔体有较大的摩擦阻力,结果使熔体温度明显上升粘度降低,流动性增大,有利于薄壁复杂制品的成型。
浇口设计很重要的一方面是位置的设计,浇口位置选择不当会使塑件产生变形、熔接痕、凹陷、裂纹等缺陷。
一般说来,浇口位置选择要遵循以下原则。
(1)浇口位置的设置应使塑料熔体填充型腔的流程最短、料流变向最少;
(2)浇口位置的设置应有利于排气和补缩;
(3)浇口位置的选择要避免塑件变形;
(4)浇口位置的设置应减少或避免产生熔接痕、提高熔接痕的强度。
根据该塑料的特性及塑件的结构形式,由于本塑件采用一模一腔结构模具设计简单,为了减少注射成型后的修饰工作因此采用直流道点浇口的形式。
3模架的选择和标准件的选用
3.1模架的选择
模架是模具的骨架,用模架将模具的各个部分联系在一起,对于注塑模具常常用通用型的模架,其模架是标准的,可以在市场上够买,也可以自己设计。
选择模架应从以下几个方面考虑:
(1).塑件的结构尺寸;
(2).根据型腔的大小和布置方式;
(3).根据所选用模架的类型,将导柱、导套分布在合理的位置上;
(4).模具的大小主要取决于塑件的大小和结构,对于模具而言,在保证足够强度和刚度的条件下,结构越紧凑越好。
结合本塑件在分型面上的投影面积或周边尺寸以及齿条及型芯沿抽出方向移动的距离等因素来确定模架大小的原则,本塑件以P5型模架为基础进行必要的设计改进如下图
图3-1模架fig6-1Mold
压板:
20*45*170mm
垫板:
20*170*200mm
动模板厚度:
50*170*200mm
动模座板厚度:
240㎜
定模座板厚度:
35㎜
带头导柱:
4—Φ15㎜
紧固螺钉:
4-M8
螺栓:
4-M6
3.2标准件的选用
标准件包括通用标准件及模具专用标准件两大类。
通用标准件如紧固件等。
模具专用标准件如定位圈、浇口套、推杆、推管、导柱、导套、模具专用弹簧、冷却及加热元件,顺序分型机构及精密定位用标准组件等。
在设计模具时,应尽可能地选用标准模架和标准件,因为标准件有很大一部分随时可在市场上买到,这对缩短制造周期,降低制造成本是及其有利的。
模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉;模具外表面尽量不要有突出部分;模具外表面应光洁,加涂防锈油。
两模板之间应有分模间隙,即在装配、调试、维修过程中,可以方便地分开两块模板。
1.定模座板(110mm×170mm、厚35mm)座板是模具与注射机连接固定的板,材料为45钢。
通过4个M10的内六角圆柱螺钉与定模固定板连接;定位圈通过4个M6的内六角圆柱螺钉与其连接;定模座板与定位圈为H8/f8配合。
2.压板:
连接在定模座上的,起到轴向固定动模,在垫块上固定导柱,其中和导柱固定的配合是H8/k6配合。
压板材料为Q235A,也可用HT200、球墨铸铁等。
该模具采用Q235A制造。
3.垫板(20*170*200mm):
在垫块和动模座之间,是为了提高齿条的刚度而增加的材料为垫板材料Q235A,也可用HT200、球墨铸铁等。
该模具采用Q235A制造。
。
4.带头导柱:
4—Φ15㎜。
是为了保证模具正确的合模,塑件顺利的脱模,其安装在压板上,与压板的配合采用H8/k6的配合与导套(在动模设计的孔)H7/f8配合。
导柱应该有足够的耐磨性,一般选用20钢渗碳处理,其硬度不低于50-55HRC
5.紧固螺钉,起到固定模具的作用,材料选45钢
4成型零件的设计
模具中确定塑件几何形状和尺寸精度的零件称为成型零件。
成型零件包括凹模、型芯、镶件、成型杆和成型环等。
成型过程中成型零件受到塑料熔体的高压作用,料流的冲刷,脱模时与塑件间发生摩擦。
因此,成型零件要求有正确的几何形状、较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度,此外还要求成型零件具有合理的结构和良好的加工工艺性,具有足够的强度、刚度和表面硬度。
4.1成型零件的结构设计
4.1.1滑块的设计
在此次设计中,由于采用了侧向抽芯机构,滑块的型腔充当凹模结构,它的结构决定于塑件制品的成型需要和加工与装配的工艺要求,通常可分为整体式和组合式两大类。
其中,整体式凹模是由整块钢材直接加工而成的。
这种凹模结构简单,成型出的塑件质量较好,模具强度好,不易变形。
但加工工艺性差,所以只适用于形状简单的塑件成型。
在此,采用整体式凹模,其结构如下图所示:
注:
考虑到塑件的精度,本塑件滑块采用整体的加工,然后在进行切断
图4-1滑块的剖面视图
4.1.2动模的结构设计
本模具的动模设计时采用的是整体设计,这种设计可以使得成型出的塑件质量较好,模具强度好,不易变形。
其结构图7-2所示
图4-2动模的结构
4.1.3型芯的结构设计
型芯是指注射模中成型塑料制品有较大内表面的凸状零件,它又称主型芯,型芯有整体式和组合式两类。
(1)整体式型芯将型芯与模板制成一体,其结构牢固,但工艺性较差,同时模具材料耗费多,这类型的型芯主要用于形状简单的单型腔模具
(2)组合式型芯可以分为整体式嵌入型芯和镶拼式这种类型型芯可以节约贵重的模具材料,便于加工,尺寸精度容易保证。
用于本模具的型芯式用来成型斜孔,故设计时采用齿轮齿条抽芯,为了保证成型后的塑件精度,整体式型芯,可以采用电火花线切割机床进行加工
4.2成型零件的工作尺寸计算
成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用来构成塑件的尺寸,主要有型腔和型芯的径向尺寸(包括矩形和异形零件的长和宽)、型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸、型芯和型芯之间的尺寸等。
任何塑件都有一定的几何形状和尺寸精度的要求,如有配合要求的尺寸,则精度要求较高。
在模具设计时,应根据塑件的尺寸精度等级确定模具成型零件工作尺寸的依据。
影响塑件尺寸精度的主要因素相当复杂,这些因素应作为确定成型零件工作尺寸的依据。
影响塑件尺寸精度的主要因素有如下几个方面[5]。
(1)塑件收缩率所引起的尺寸误差δs。
(2)模具成型零件的制造误差δz。
(3)模具成型零件的磨损δc。
(4)模具安装配合的误差δj。
在计算型腔和型芯工作尺寸之前,对塑件各重要尺寸应按机械设计中最大实体原则进行转化,即塑件外形尺寸(名义尺寸)为最大尺寸,其公差Δ为负值;塑件的内腔尺寸(名义尺寸)为最小尺寸,其公差Δ为正值;中心距尺寸为公称尺寸,其公差为正负Δ/2。
(1)型腔径向尺寸的计算
根据成型零件的型腔径向尺寸计算公式可知:
LM=[LS+LS
-XΔ]+
(mm)
式中:
LM-型腔的径向尺寸(㎜);
LS-塑件的径向尺寸(㎜);
-所用塑料的平均收缩率,ABS为0.55%;
X为修正系数,此处为0.75
Δ-塑件允许的公差值;
-模具的制造公差,一般取1/3Δ;
1)滑块的型腔:
Δ=0.2LS=90
LM=[LS+LS
-XΔ]+
(mm)=90.345
2)动模的型腔Δ=0.2LS=110
LM=[LS+LS
-XΔ]+
(mm)=110.455
(2)型芯径向尺寸的计算
根据成型零件的型芯径向尺寸计算公式可知:
lM=(ls+ls
+XΔ)-δ
式中:
lM-型腔的径向尺寸(㎜);
lS-塑件的径向尺寸(㎜);
s-所用塑料的平均收缩率,ABS为0.55%;
X为修正系数,此处为0.1
Δ-塑件允许的公差值;
故型芯的径向尺寸为:
X=0.1
lM=(ls+ls
+XΔ)-δ=90.570
(3)型腔深度尺寸的计算:
根据成型零件型腔深度计算公式可知:
HM=(HS+HS
-0.5Δ)+δ
式中:
HM-型腔深度尺寸(mm);
HS-塑件高度尺寸(mm);
其它符号意义同上式。
1)滑块的深度:
Δ=0.5LS=7.28
HM=(HS+HS
-0.5Δ)+δ=7.22
(4)型芯高度尺寸的计算
根据型芯高度尺寸计算公式可知:
hM=(hs+hs
+0.5Δ)-δ
式中:
hM-型芯高度尺寸(mm);
Hs-塑件高度尺寸(mm);
故型芯高度:
Δ=0.1hs=7.28
hM=(hs+hs
+0.5Δ)-δ=7.37mm
5排气系统与冷却系统的设计
5.1排气系统的设计
注塑成型的排气机构设计是一个很重要的问题,对于成型大型制品、精密制品等易分解产生气体的树脂来说尤为重要。
当塑料熔体注入型腔时,如果型腔内原有气体、蒸汽或塑料降解等产生的气体不能顺利地排出,将在制品上形成气孔、接缝、表面轮廓不清,不能完全充满型腔,同时还因气体被压缩而产生的高温灼伤制件,使之产生焦痕、色泽不佳等缺陷。
如果在成型时,气体不能快速排出,可能会造成不能实现完全填充,流动末端的树脂会因气体被压缩“绝热”而烧焦等,无法成型制品要求的状态。
所以向型腔填充熔融树脂的同时,必须设置能将型腔内的空气快速排出的机构。
否则,会无法成型填充或影响制品的质量。
实行高速注射时,一般易出现排气不通畅的状况,采用低速注塑或注射速度采用程序控制,在填充的最终阶段实行低速,则可改善排气不善的状况。
排气机构的设置,一般有如下几种方法[6]:
●利用分型面排气。
在型腔周围设置排气槽,采用这种方法排气时,易在模具上的排气处残留树脂分解的物质,特别是浇口对侧的部位,必须及时将其清除,否则久而久之会腐蚀模具的型腔的表面。
●利用推杆排气。
在推杆槽上设置排气槽,由于推杆是运动零件,可达到自清理效果,清理效果较好。
●利用镶件排气。
对于制品的筋、槽部位经常采用这种方法排气。
●利用烧结合金排气。
一般情况下,模具不开设专门的排气槽,气体也能由分型面的间隙中排出。
由于本课题设计的是塑料端盖的模具,有一个分型面,而且因ABS流动性较好的特点,型腔内的气体是完全可以由分型面和型心与推件板之间的轴向间隙排出。
又因为此塑件的厚度较小,所以该模具适合利用配合间隙直接进行排气,不需要开排气槽。
5.2冷却系统的设计
模具的温度控制是提高产品质量、提高生产效率的一个有效途径。
模具的温度明显地影响了收缩率、表面光泽、内应力、充填难易以及注塑周期等。
如果对模具温度不加控制,就会在模塑过程中使注塑条件改变,使产品质量和生产效率下降。
因而,良好的模具设计和注塑工艺应该包括严格合理的模具温度控制。
它的合理控制应能达到令人满意的效果。
改善成型模具具有和注塑适应的温度能改善流动性能;
产品质量稳定模具温度的变动将影响塑料的收缩,对于结晶料尤其如此,模具温度恒定、均匀,将使收缩率稳定,产品质量稳定;
减少应力变形均匀恒定的温度使收缩均匀,应力减少,变形量减少;
改善外观质量合理的模具温度能使塑件表面光泽提高,冷流痕减少,尤其对于透明件更为有益;
提高塑件物理性能模具温度在合适条件下使塑料处于较佳的物理状态;
提高生产效率模具温度在很大程度上控制制品的冷却脱模时间,如果能保持在相对较低的水平,则能使生产周期缩短,生产效率提高。
模具中冷却通道设计有两条基本原则,即冷却要迅速,冷却要均匀。
使模具迅速冷却就是要在比较短的时间内使模具摄取的过多的热量被带走。
模具的绝大部分热量由循环通道内的冷却介质带走,可以忽略自然对流、热辐射和模具与注塑机之间的热传递造成的热量损失。
所以,迅速冷却只有通过较多的冷却通道(表面积)和较大的流量,以及适当的介质温度来达到。
任何情况下,尽量开设多而大且均匀布置的冷却孔道孔道密不仅加大了冷却面积,而且使冷却孔道布置变得均匀,模腔表面温度也变得均匀。
而较大直径的冷却孔也能达到同样的目的,使等温线变得较平坦。
因此在满足结构要求的情况下,冷却孔应多且大,尽可能使冷却孔道中心距小于5倍直径。
冷却孔分布对模具温度均匀的影响。
图5—1冷却孔分布对模具温度均匀性的影响
冷却孔至型腔表面距离均匀塑件厚度均匀时,冷却孔至型腔表面距离均匀,能使冷却均匀。
塑件厚度不均匀时,壁厚处应当加强冷却,但距离太小也是不利的。
一般情况下都要大于10~20mm,但大于3倍直径时就会大大降低冷却速率,因此距离也不宜太大。
加强靠近浇口处的冷却在模具上浇口附近温度最高,因而要加强冷却。
降低出入冷却介质温差一般情况下,模具上冷却孔串联在一起比较好,因为并联后单独控制比较麻烦,难以保持一致,以至影响冷却的均匀性。
对于本设计的塑料把手的冷却,考虑到制件的体积不大,我们在定模板上设置冷却通道,这种模具体内直接设置冷却通道结构简单,便于制造,而且设计成本低,冷却效果好。
设计如下图:
图5—2冷却水道的布置
致谢
时光飞逝,为期近二周的创新设计已经接近尾声。
回首这段时间的设计过程,感慨万千。
使我从中学到了以前在课内根本就学不到的东西。
受益匪浅!
在这次设计过程中,使我真正的认识到自己的不足之处,以前上课没有学到的知识,在这次设计当中也涉及到了。
使我真正感受到了知识的重要性。
这次设计将我以前学过的机械制造工艺与装备、公差与配合、机械制图、工程材料与热处理工艺等知识很好的串联了起来,起到了穿针引线的作用,巩固了所学知识的作用。
在设计中还用到了CAD制图和一些计算机软件,因为学的时间长了,因此在开始画图的时候有很多问题,而且不熟练,需参阅课本。
但不久就能熟练的画了。
CAD制图不管是现在,对以后工作也是有很大的帮助的。
因此,这次真正将以前所学的联系到实际应用中来了。
,在这次设计中我学到了很多知识,有一点更是重要,就是我能作为一个设计人员,设计一个零件,也因此,我了解了设计人员的思想,每一个零件,每件产品都是先设计出来,再加工的,因此,作为一个设计人员,在设计的过程中一点不能马虎,每个步骤都必须有理有据,不是凭空捏造的。
而且,各种标准都要严格按照国家标准和国际标准,查阅大量资料,而且设计一个零件,需要花好长时间。
亲自上阵后我才知道,做每件是都不是简简单单就能完成的,是要付出大量代价的。
因此,我们也要用心去体会每个设计者的心思,这样才能像他们一样设计出好的作品。
在这设计中,对我来说有所收获也存在着不足之处。
收获:
1)能把以前所学的各种知识,综合的运用的这次设计中,巩固了以前所学的知识。
2)学会了参阅各种资料及查各种余量、切削用量等手册。
不足之处:
1)有些步骤,问题解决的方法不是很好,需在以后的学习、实践中进一步改进。
2)有些工艺路线制定的不是太好,而且余量、切削用量设计不是很精确,需在以后的实践中积累经验,进一步改进。
综上所述:
这次的械制造工艺课程设计对我以后的工作起了很大的帮助,我认识到,无论是工作还是学习都必须做到认真、谨慎,时时处处细心。
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