台灯底座注射模具设计.docx
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台灯底座注射模具设计
摘要
本文主要介绍了台灯底座塑料件的注射模具设计,台灯底座是台灯装置中的一个塑料组件,其材料为ABS塑料,根据ABS塑料成型的工艺特性和产品的使用要求,对测绘的产品尺寸和工艺分析,选择了合适的分型面,对模具进行了成型零件、浇注系统、推出机构和复位机构进行设计。
此外,本文还详细说明了台灯底座塑料件的模具设计原则、成型零件尺寸的计算过程和其模具的工作原理。
最后在设计过程中运用UG、AutoCAD2006软件进行注塑模结构设计与计算并绘制出模具总装图以及主要零件图的绘制。
并确保模具结构的可靠性、合理性、实用性。
关键词台灯底座;模具设计;ABS塑料;UG;
Abstract
Thistextmainlyintroducedtheinjectionmolddesignofthetablelampbase.thetablelampbasewasoneplasticsubassemblyoftablelamp.It’smaterialwasABSplastics.AccordingtothefashionedprocessingpropertyofABSandtheoperatingrequirementoftheproduct,theproductwasproceeddetailedtechnicalanalysis.Throughtheproduct'ssizeandtheconclusionoftechnicalanalysis.choosethefavorablepartingplaneanddesignedthemodelingpart,runnersystem,pulloutinstitutionandresetinstitution.IntheendIcompleteddesigningtheassemblediagramandthemajorparts'diagramandmadesurethecredibility,rationality,andthefunctionofthemoldingtoolstructure.Inaddition.Thearticlealsodetailsthelampbaseplasticsmolddesignprinciples,formingpartofthecalculationprocessanditsmouldworks.Finallytheapplicationinthedesignprocess,UGAutoCAD2006softwareforthestructuraldesignoftheinjectionmoldingandcalculatesanddrawsoutthemouldassemblydiagrams,anddrawingofthemainparts.Andmakesurethatthemouldstructureofreliability,rationality,practicality.
Keyword:
tablelamp;molddesign;ABSplastic;UG;
前言
由于塑料具有很多优良的性能和特点,近几年来它在各个领域得到了越来越广泛的应用。
塑料模具的设计与制造得到了空前的发展,特别是作为塑料必备成型工具的塑料注射模具,由于它成型效率高,易成型形状复杂的制件,并可实现自动化生产,得到了迅速的发展,同时其技术水平也得到了迅速的发展和提高,新的设计结构层出不穷,传统的设计理念不断更新,塑料模具已成为了模具行业不可欠缺的重要部分。
在塑料件的生产中,高质量的模具设计、先进的模具制造设备、合理的加工工艺、优质的模具材料和现代化的设备等是成型优质塑件的重要条件。
CAD/CAE/CAM技术的快速发展和推广应用给模具带来了巨大的变革,成为模具技术最重要的发展方向。
随着社会的发展,高效率和高效益正在成为企业追求的目标,而模具正是这样一个现代化的代名词,是当今工业生产的极为广泛的主要工艺装备。
毕业设计是高等学院教学计划中一个重要的综合性教学环节。
毕业设计对培养我们综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能来分析、解决实际问题的能力和进行科学研究的初步能力都起了重要作用。
毕业设计的过程,对于培养我们独立工作的能力、创新能力以及理论联系实际和严谨求实的工作作风也同样起到了十分重要的作用。
这次毕业设计的主要任务是台灯底座注射模具设计,毕业设计的指导思想是面向生产实际、坚持教学要求,努力实现教学、科研和生产三方面的有机结合,通过此次毕业设计进一步加强理论知识和工程实践的结合,提高了我的实践应用能力,在培养一名工程技术人员应有的技术水平的同时,更学习到了良好的职业道德,认真负责、求实创新、科学严谨的态度,脚踏实地、勇于进取的精神。
由于的实践经验的不足,在设计中肯定有误漏之处,殷切希望各位老师及领导予以批评和指正。
第一章塑料产品介绍及其工艺特点
1.1产品结构工艺性分析
图1.1塑件产品图
图1.1塑件产品图
本次课程设计的题目是台灯底座注射模具的设计,其产品图如(图1.1)所示。
1.1.1塑料的分析
台灯底座的材料是ABS塑料,其工艺参数见(表1.1),ABS塑料在工程上应用非常广泛,它由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的聚合物,共聚使ABS塑料具有良好的综合力学性能。
ABS塑料外观为粒状或粉状,呈浅象牙色,不透明但成型的塑料件有较好的光泽。
它无毒、无味、易燃烧、无自熄性,密度为1.08~1.2g/cm⒊.ABS塑料具有较高的抗冲击强度,且在低温下也不迅速下降;具有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性和化学稳定性和电气性能。
ABS塑料表面不可接触冰醋酸、植物油等化学药品,否则会引起应力开裂。
此外ABS塑料的热稳定性差,使用的温度范围为-40~100℃,其耐侯性也较差,紫外线作用下容易降解,从而会导致制件变硬变脆。
ABS塑料具有良好的成型性和综合力学性能,因此用途广泛,在机械工业上来制造水箱外壳、蓄电池槽、仪器壳、齿轮、泵叶轮、轴承和把手等。
ABS在汽车工业上的用途也日趋增加,用ABS塑料可制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管、加热管等,还有的用ABS塑料夹板制作小轿车等。
此外,ABS塑料还可以来制作水表壳,纺织器材、家用电器外壳、文体教育用品、玩具、电子琴及收录机壳体、食物包装容器、农药喷雾器及家具等。
表1.1塑料的成型工艺参数
材料
ABS
注塑机类型
螺杆式
螺杆转速(r.min)
30~60
密度(g/㎝3
)
1.08~1.2
计算收缩率(%)
0.3~0.8
预热
温度(0c)
80~85
时间(h)
2~3
料筒温度(0C)
后段
150~170
中段
165~180
前段
180~200
喷嘴
形式
直通式
温度(0c)
180~190
模具温度(0C)
50~70
注射压力(MPa)
70~90
保压力(MPa)
50~70
成型时间(s)
注射时间
20~90
高压时间
0~5
冷却时间
20~120
总周期
50~220
适用注塑机类型
螺杆式、柱塞式均可
1.1.2塑件的工艺分析
该塑件是台灯底座(ABS塑料),有四个小螺丝孔、斜向有个与上盖的一个大的配合孔位(难点),上表面有散热的结构,外表面有一定的外观要求。
对于小孔必须采用小型芯放在动模一侧,斜向大孔,要采用大的斜向型芯,放在定模一侧。
浇口的形式采用曲面上轮辐式浇口(内侧浇口,浇口形式采用点浇口。
此结构由于比较形状复杂,所以在设计浇注系统和型芯结构时有一定的难度,由于此塑料是台灯的大的外观零件,所以型腔必须的加工精度要比较高。
1.2塑件产品图的测绘
经过绘制,塑件的产品简图见(图1.2)。
图1.2台灯底座简图
第二章注射成型方案分析
2.1分型面及其选择
分型面是决定模具结构形式的一个重要因素,它与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和模具的制造工艺等有关,因此,分型面的选择是注射模具设计中的一个关键。
通常模具的分型面与注射机的开模方向垂直。
开模时将注射后的冷却固化的塑件及浇注凝料从模体中顶出并取下(或自动落下),再将模腔内的杂物清除,或将嵌件或活动型芯安放于模腔内。
但有时采用侧向抽芯机构或取出点浇口的凝料往往需要从几个方面进行数次分型。
该塑件是台灯底座(ABS塑料),有四个小螺丝孔、斜向有个与上盖的一个大的配合孔位(难点),上表面有散热的结构,外表面有一定的外观要求。
对于小孔必须采用小型芯放在动模一侧,斜向大孔,要采用大的斜向型芯,放在定模一侧。
浇口的形式采用曲面上轮辐式浇口(内侧浇口,浇口形式采用点浇口。
此结构由于比较形状复杂,所以在设计浇注系统和型芯结构时有一定的难度,由于此塑料是台灯的大的外观零件,所以型腔必须的加工精度要比较高。
2.2浇注系统分析
注射模浇注系统是将注塑机料筒中的熔融塑料从喷嘴高压喷出后,稳定而顺畅地充入并同时充满型腔的各个空间的通道。
它在充模及塑件固化过程中还将注射压力平衡的传递到型腔的各个部位,以获得填充殷实、完整、质量良好的塑件。
台灯底座根据要求模具采用一模一件,采用曲面上轮辐式浇口(内侧浇口)进料。
浇注系统没有分流道和冷料穴,从台灯底座形状和使用要求上看,由于都是外壳形状,所以浇口设为内浇口,分流道设在大型芯的侧面上采用半截面的形式,拉料杆设计成“Z”形,具体浇注的结构形式,如图2.1所示。
图2.1浇注系统
第三章模具的结构设计
3.1模架的选择
经过产品的测绘塑件的外形尺寸:
为直径118mm,高75mm。
由于浇注系统采用曲面上轮辐式浇口(内侧浇口)进料,故采用大水口模架,根据塑件的外形尺寸尺寸龙记标准模架大水口AI-2525-A110-B40-C80的标准模架。
其简图见图3.1。
图3.1模架简图
3.2塑件的成型设备选用
3.2.1分型面投影面积的计算
通过三维软件UG软件的造型,根据其析功能分别计算出产品组件在分型面的投影面积A1=8930.34
。
3.2.2塑件及浇注系统的体积的计算
(1)通过三维软件UG的造型,根据其析功能分别计算出产品组件在的体积为Vs1=5.3507
。
(2)浇注系统体积估算(计算公式为Vj1=
和UG软件测得),见图3.2a示。
这里由于浇注系统比较复杂。
直接使用软件测得Vj1=
。
(3)塑件总注射量的计算
V1=Vs1+Vj1
=
+
=
图3.2浇注系统示意图
3.2.3注塑机的选择
根据塑件的注塑量、分型面的投影面积和模具的合模高度选择注塑机的型号(见表2.1、表2.2)。
表2.1注塑机的型号的选择
塑件名称
注塑量(mm3)
合模高度(mm)
分型面的投影面积(mm2)
注塑机的型号
台灯底座
5.6623
315
8930.34
GS54-S200/400
表2.2型号GS54-S200/400为的注塑机参数
项目
参数
结构形式
卧式
注射方式
螺杆式
额定注射量(cm3)
200~400
螺杆直径(mm)
55
注射行程(mm)
160
注塑速率(g/s)
110
螺杆转速(r/min)
16、28、48
锁模力(KN)
2540
最大成型面积(mm2)
645
拉杆内间距(mm)
532×634
最大开模行程(mm)
260
最大模具厚度(mm)
406
最小模具厚度(mm)
165
锁模形式
双曲肘
模具定位孔直径(㎜)
125
喷嘴球半径(㎜)
SR18
喷嘴孔径(㎜)
4
推出形式
中心推出
3.3成型零部件设计
模具合模后,在动模板与定模板之间的某些零部件组成一个能填充塑料熔体的模具型腔,模具型腔的形状的与尺寸就决定了塑料制件的形状与尺寸。
构成模具型腔的所有零部件称为成型零部件。
3.3.1成型零部件的结构设计
成形零件是决定塑件几何形状和尺寸的零件。
它是模具的主要部分,主要包括凹模、凸模及镶件、成型杆和成型环等。
凹模亦称型腔,是成型塑件外表面的主要零件;凸模亦称型芯,是成型塑件内
表面的零件,而成型其他小孔的型芯称为小型芯或成型杆。
凹、凸模按结构不同主要可分整体式和组合式两种结构形式。
1)整体式的凹模和凸模是指直接在整块模板上加工出凹、凸形状的结构形式。
其特点是牢固、不易变形,不会使塑件产生拼接线痕迹。
但是加工困难,热处理不方便,整体式凸模还有消耗模具钢多、浪费材料等缺点。
所以整体式凹、凸模结构常用于形状简单的单个型腔中、小型模具或工艺试验模具。
2)组合式凹模、凸模结构是指由两个或两个以上的零件组合而成的凹模或凸模。
按组合方式的不同,可分为整体嵌入式、局部镶嵌式和四壁拼合式等形式。
,整体嵌入式多用于小型塑件多型腔的成型,使的各个型腔和型芯可以单独加工,通过H7/m6的配合压入到模板中,这种结构加工效率高,拆装方便,容易保证形状和尺寸精度。
局部镶嵌式多用于型腔、型芯有些局部不易加工成型或需要经常更换的模具结构。
四壁拼合式主要用于大型和形状复杂的凹模,通过把型腔四壁和底板分别加工,经研磨后压入模套中组成型腔。
此模具虽然比较简单,但是模具型腔不规则,特别是浇口的设计是个难点,考虑到加工的合理性本模具可以采用组合式凹模、凸模结构,定模部分有一个大的斜型芯、两个小型芯。
动模部分比较简单只是4个小型芯。
斜型芯、两个型腔和型腔的配合是H7/m6,斜型芯由于是回转体,且不对称,需要通过键来止转。
4个小型芯与大型芯的配合也是H7/m6,型腔和型芯都是通过H7/m6配合压入定模板和动模板内的结构形式见图3.3。
图3.3成型零件结构示意图
3.3.2成型零部件的工作尺寸计算
影响塑件的尺寸精度的因素很多,概括的说,有塑料原材料的、塑件结构和成型工艺、模具结构、模具制造和装配、模具使用中的磨损的因素。
在一般情况下,原材料收缩率的波动、模具的制造公差和成型零件的磨损是影响塑件的主要原因。
因为收缩率的波动引起塑件尺寸误差随塑件尺寸的增大而增大,因此,生产大型塑件时,收缩率波动是影响塑件精度的主要因素,若单靠提高模具制造精度是困难和不经济的,应稳定成型工艺条件和选择收缩率波动较小的塑料;生产小型塑件时,模具制造公差和成型零件的磨损是影响塑件尺寸精度的主要因素,因此,应提高模具制造精度等级和减少磨损。
1.型腔和型芯相关尺寸计算
(1)收缩率的确定
ABS塑料的收缩率为0.4%~0.7%,该塑料的平均收缩率
为
=(0.4%+0.7%)/2=0.55%
(这里为计算方便取0.5%)
(2)精度的确定
对于ABS塑料而言,对于标注公差,高精度选用MT2,一般精度选用MT3,对于未注公差选用MT5,对于本产品都取一般精度MT3。
(3)型腔和型芯相关尺寸计算
相关零部件的尺寸计算(由于本产品要计算的尺寸比较多,本文采用表格形式来表达具体尺寸可以自己对应来查)
表3.1成型零件尺寸计算表格
成型零件尺寸计算表格(单位mm)
尺寸
公差(MT3)
A
型芯径尺寸
下偏差(上偏差为0)
型腔径向尺寸
上偏差(下偏差为0)
型芯高度尺寸
下偏差(上偏差为0)
型腔深度尺寸
上偏差(下偏差为0)
中心距
公差(对称公差)
3.50
0.14
3.62
-0.047
3.41
0.047
3.61
-0.047
3.43
0.047
3.52
0.023
4.00
0.14
4.13
-0.047
3.92
0.047
4.11
-0.047
3.93
0.047
4.02
0.023
4.00
0.14
4.13
-0.047
3.92
0.047
4.11
-0.047
3.93
0.047
4.02
0.023
5.00
0.14
5.13
-0.047
4.92
0.047
5.12
-0.047
4.93
0.047
5.03
0.023
6.00
0.14
6.14
-0.047
5.93
0.047
6.12
-0.047
5.94
0.047
6.03
0.023
6.50
0.14
6.64
-0.047
6.43
0.047
6.64
-0.047
6.43
0.047
6.53
0.023
7.00
0.16
7.16
-0.053
6.92
0.053
7.14
-0.053
6.93
0.053
7.04
0.027
8.00
0.16
8.16
-0.053
7.92
0.053
8.14
-0.053
7.94
0.053
8.04
0.027
10.00
0.16
10.17
-0.053
9.93
0.053
10.17
-0.053
9.93
0.053
10.05
0.027
11.00
0.18
11.19
-0.060
10.92
0.060
11.17
-0.060
10.94
0.060
11.06
0.030
12.00
0.18
12.20
-0.060
11.93
0.060
12.19
-0.060
11.93
0.060
12.06
0.030
15.00
0.20
15.23
-0.067
14.93
0.067
15.21
-0.067
14.95
0.067
15.08
0.033
16.00
0.20
16.23
-0.067
15.93
0.067
16.21
-0.067
15.95
0.067
16.08
0.033
17.00
0.20
17.24
-0.067
16.94
0.067
17.22
-0.067
16.96
0.067
17.09
0.033
22.00
0.20
22.26
-0.067
21.96
0.067
22.27
-0.067
21.95
0.067
22.11
0.033
23.00
0.24
23.30
-0.080
22.94
0.080
23.27
-0.080
22.96
0.080
23.12
0.040
23.50
0.24
23.80
-0.080
23.44
0.080
23.80
-0.080
23.44
0.080
23.62
0.040
25.00
0.28
25.34
-0.093
24.92
0.093
25.31
-0.093
24.94
0.093
25.13
0.047
28.50
0.28
28.85
-0.093
28.43
0.093
28.82
-0.093
28.46
0.093
28.64
0.047
29.00
0.28
29.36
-0.093
28.94
0.093
29.35
-0.093
28.94
0.093
29.15
0.047
40.00
0.32
40.44
-0.107
39.96
0.107
40.43
-0.107
39.97
0.107
40.20
0.053
46.00
0.36
46.50
-0.120
45.96
0.120
46.46
-0.120
46.00
0.120
46.23
0.060
46.50
0.36
47.00
-0.120
46.46
0.120
46.97
-0.120
46.50
0.120
46.73
0.060
50.00
0.36
50.52
-0.120
49.98
0.120
50.51
-0.120
49.99
0.120
50.25
0.060
52.00
0.40
52.56
-0.133
51.96
0.133
52.52
-0.133
52.00
0.133
52.26
0.067
58.00
0.40
58.59
-0.133
57.99
0.133
58.59
-0.133
57.99
0.133
58.29
0.067
73.00
0.46
73.71
-0.153
73.02
0.153
73.66
-0.153
73.07
0.153
73.37
0.077
75.00
0.46
75.72
-0.153
75.03
0.153
75.75
-0.153
75.00
0.153
75.38
0.077
100.50
0.58
101.44
-0.193
100.57
0.193
101.38
-0.193
100.63
0.193
101.00
0.097
102.00
0.58
102.95
-0.193
102.08
0.193
102.89
-0.193
102.13
0.193
102.51
0.097
104.00
0.58
104.96
-0.193
104.09
0.193
104.90
-0.193
104.14
0.193
104.52
0.097
118.00
0.58
119.03
-0.193
118.16
0.193
118.59
-0.193
118.59
0.193
118.59
0.097
型芯径向尺寸:
;
型腔径向尺寸:
;
型芯高度尺寸:
;
型腔深度尺寸:
;
中心距的计算:
式中
、
——模具型芯径向基本尺寸;
——塑件内表面的径向基本尺寸;
——塑件内表面的径向基本尺寸的公差;
——模具成型零件制造公差(这里取
/3);
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