编制设计方案计算说明书副本副本.docx
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编制设计方案计算说明书副本副本
3.1.9编制设计计算说明书<略)
3.2注射模具设计案例分析二
3.2.1设计任务书
下盖的设计任务书如图3-14所示。
技术要求
表面光亮物划伤痕迹
3.2.2塑件的结构工艺性分析
1.塑件的集合形状分析
熟读塑件的图样,在头脑中建立清晰的塑件三维形状,复杂的塑件可通过计算机三维建模或橡皮泥制模等手段帮助理解其几何形状。
该塑件的三维图如图3-15所示。
2.塑件原材料的成型特性分析
ABS是苯乙烯的改性产品,是目前产量最大,应用最广的工程塑料。
ABS是不透明非结晶型聚合物,无毒、无味,密度为1.02~1.05g/㎝3。
ABS具有突出的力学性能,坚固、坚韧、坚硬;具有一定的化学稳定性和良好的介电性能;具有较好的尺寸稳定性,易于成型和机械教工,成型塑件表面有较好光泽,经过调色和可配成任何颜色,表面可镀铬。
其缺点是耐热性差,连续工作温度为70℃左右,热变形温度为93℃左右,但热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙等都高;耐侯性差,在紫外线作用下易变硬发脆。
ABS可采用注射、挤出、压延、吹塑、真空成型、电镀、焊接及表面涂饰等多种成型加工方法。
ABS成型性能如下:
(1)易吸水,成型加工前应进行干燥处理,表面光泽要求高的塑件樱长时间预热干燥。
(2)流动性中等,溢边值为0.04㎜左右。
(3)壁厚和熔料温度对收缩率影响极小,塑件尺寸精度高。
(4)比热容低,塑化效率高,凝固也快,故成型周期短。
(5)表面黏度对剪切速率的依赖性很强,因此模具设计中大都采用点浇口形式。
(6)顶出力过大或机械加工对塑件表面会留下白色痕迹,脱模斜度宜取2°以上。
(7)易产生熔接痕,模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力。
(8)宜采用高料温,高模温,高注射压力成型。
在要求塑件精度高时,模具温度可控制在50~60℃;而在强调塑件光泽和耐热是,模具温度应控制在60~80℃。
3.塑件的结构工艺性分析
(1)塑件的尺寸精度分析
该塑件需标注公差的尺寸有φ97±0.25、φ9.5
、18
,属于一般精度要求,其他尺寸均为标注公差的自由尺寸,可按MT5查取公差。
查表3-5所列为塑件主要尺寸的公差要求。
表3-5塑件主要尺寸的公差要求
部位
尺寸
尺寸公差
部位
尺寸
尺寸公差
外形尺寸
φ97
±0.25
孔尺寸
φ12
48.6
φ15.7
18
φ9.5
16
孔间距尺寸
48.6
±0.14
2
97.2
±0.22
20
内形尺寸
φ63
φ89
15.5
(2)塑件的表面质量分析
该塑件要求外观光洁、色彩艳丽,不允许有成型斑点和熔接痕,Ra为0.4
m,而表面无特殊要求。
(3)塑件的结构工艺性分析
1从图纸上看,该塑件外形为四方壳罩,圆角过渡且无尖角存在,壁厚均匀,且符合最小壁厚要求。
2塑件型腔较大,有尺寸不等的孔,如φ63、φ89、,它们均符合最小孔径要求。
3内部有四个均布的加强肋,可增强塑件的强度,减少塑件的变形。
肋的侧壁设有1°左右的斜度,底部等处有R0.5的圆角过渡。
4在塑件一侧有两个
12的孔,另一侧内部有内凸,要考虑侧向分型抽芯装置。
5为使塑件顺利脱模,可在塑件内部机加强肋处增设1°~2°的拔模斜度。
综上所述,该塑件可采用注射成型加工。
4.塑件的生产批量
塑件的生产类型对注射模具结构、注射模具材料使用均有重要的影响。
在大批量生产中,由于注射模具价格在整个生产费用中所占比例较小,提高生产率和注射模具寿命问题比较突出,所以可以考虑使用自动化程度较高、结构复杂、精度寿命高的模具。
如果是小批量生产,则应尽量采用结构简单、制造容易的注射模具,以降低注射模具的成本。
该塑件产量达10万件,生产类型属于中批量生产,可以适合考虑采用一模多腔、快速脱模以及成型周期不宜太长的模具,同时模具造价要适当控制。
5.初选注射机
(1)计算塑件体积或重量
通过三维造型可获得下盖的体积V=9.65x10^3㎝3。
ABS的密度为
=1.03g/cm3,所以塑件的质量
=
V=1.03×9.65x10^3=9.94kg。
(2)根据塑件本身的几何形状及生产批量确定型腔数目
由于该塑件两侧面分别有侧孔和内凸,加上塑件尺寸有一般精度要求,内表面有高光洁要求,不易采用太多型腔数目,所以考虑采用一模两腔,型腔平衡布置在型腔板两侧,以方便侧抽实现、浇口排列和模具的平衡。
(3)确定注射成型的工艺参数
根据该塑件的结构特点和ABS的成型性能,查有关资料初步确定塑件的注射成型工艺参数,见表3-6.
表3-6塑件的注射成型工艺参数
工艺参数
内容
工艺参数
内容
预热和干燥
温度80~90℃
成型时间
注射时间
3~5
时间2h
保压时间
15~30
料筒温度/℃
后段
180~200
冷却时间
15~30
中段
210~230
总周期
40~70
前段
200~210
螺杆转速/(r/min>
30~60
喷嘴温度/℃
180~190
后处理
方法
红外线灯烘箱
模具温度/℃
60~80
温度/℃
70
注射压力/MPa
70~90
时间/h
2~4
(4)确定模具温度及冷却方式
ABS为非结晶型塑件,流动性中等,壁厚一般,因此在保证顺利脱模的前提下应尽可能降低模温,以缩短冷却时间,从而提高生产率。
所以模具应考虑采用适当的循环水冷却,成型模具温度控制在60~80℃。
(5)确定成型设备
由于塑件采用注射成型加工,使用一腔两模分布,由此可计算出一次注射成型过程所用塑料量为:
W=2ω+ω废料=2×9.65x10^3+9.65x10^3×20%=21.2kg。
根据以上一次注射量的分析以及考虑到塑料品种、塑件结构、生产批量及注射工艺参数、注射模具尺寸大小等因素,参考设计手册,初选SZY-300型螺旋式注射机<经后面3.2.6节中注射机的校核,SZY-300型螺旋式注射机能满足锁模力、安装尺寸与开模行程等各项要求,故最终选定SZY-300型螺旋式注射机)。
记录下SZY-300型螺旋式注射机的主要技术参数,见表3-7.
表3-7SZY-300型螺旋式注射机的主要技术参数
序号
主要技术参数工程
参数数值
1
最大注射量/cm3
320
2
注射压力/MPa
125
3
锁模力/kN
1400
4
动、定模模板最大安装尺寸/(mm×mm>
520×620
5
最大模具厚度/mm
355
6
最小模具厚度/mm
130
7
最大开模行程/mm
340
8
喷嘴前端球面半径/mm
12
9
喷嘴孔直径/mm
4
10
定位圈直径/mm
125
(6)制定塑件注射成型工艺卡
综上分析,填写塑件注射成型工艺卡,见表3-8。
表3-8塑料成型工艺卡
<厂名)
塑件注射成型工艺卡
资料编号
共页
第页
塑件名称
下盖
材料牌号
ABS
设备型号
SZY—300
装配型号
材料定额
每模件数
2件
零件图号
单件质量/g
9940
工装号
材料干燥
设备
温度
80~90℃
时间
2h
料筒温度/℃
后段
180~200
中段
210~230
前段
200~210
喷嘴
180~190
模具温度/℃
60~80
时间/s
注射
3~5
保压
15~30
冷却
15~30
压力/MPa
注射压力
70~90
背压
后处理
温度
红外线灯烘箱70℃
时间定额/min
辅助
时间
2~4h
单件
检验
编制
校对
审核
组长
车间主任
检验组长
主管工程师
3.2.3分型面及浇注系统的设计
1.分型面的选择
不论塑件的结构如何以及采用何种设计方法,都必须首先确定分型面,因为模具结构很大程度上取决于分型面的选择。
为保证塑件能顺利分型,主分型面应首先考虑选择在塑件外形的最大轮廓处。
如图3-16所示,在满足该原则的三个方案中,方案A的塑件开模后留在定模一侧,塑件不易取出,顶出机构设计复杂;方案B的侧向抽芯滑块可安放在动模,实现侧抽机构简单,但会产生影响塑件外观的飞边,且飞边不易清除;方案C既保证了塑件的外观,且毛刺飞边的清除也较容易,因此选择方案C。
图3-16主分型面的选择方案
2.浇注系统的设计
浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴四个部分组成。
考虑到塑件的外观要求较高,外表面不允许有成型斑点和熔接痕,以及一模两腔的布置、ABS对剪切速率较为敏感等因素,浇口采用方便加工修整、凝料去除容易且不会在塑件外壁留下痕迹的侧浇口,模具采用但分型面结构两板模,模具制造成本比较容易控制咋合理的范围内。
浇注系统的设计如图3-17所示。
(1)主流道和定位圈的设置
主流道与注射机的高温喷嘴反复接触碰撞,故应设计成独立可拆卸更换的浇口套,采用优质钢材并经热处理提高硬度,定位圈与浇口套分开设计,如图3-18所示。
查资料得到SYZ-300型注射机与喷嘴的有关尺寸:
喷嘴前端球面半径R0=12mm,喷嘴直径d0=4mm,定位圈直径为
。
为为保证模具主流道与喷嘴的紧密接触,避免溢料,主流道的关系为:
SR=R0+<1~2),d=d0+0.5。
因此取:
主流道球面半径SR=14mm<取标准值),主流道的小端直径d=4.5mm。
为了便于凝料从主流道中拔出,应将主流道设计成圆锥形,其斜度为2°~4°,计算其大端直径约为10mm。
为避免模内的高压塑料产生过大的反压力,配合段直径D不宜过大,去D=25mm;同时为了使熔料顺利进入分流道,在主流道出料端设计R2的圆弧过渡;为补偿在注射机喷嘴冲击力作用下浇口套的变形,将浇口套的长度设计得比模板厚度短0.02mm;浇口套外圆盘轴肩转角半径R宜大一点,去R=3mm,以免淬火开裂和应力集中。
定位圈是安装模具时做定位用的,查资料得SYZ-300型螺杆式注射机的定位圈直径为
,一般定位圈高出定模座板表面5~10mm。
由于浇口套与定位圈均属于注射模具的通用件,所以设计者应尽量采用推荐尺寸的浇口套的定位圈。
浇口套和定位圈的详细设计件后面介绍的零件图。
(2)分流道的设计
本案例采用U形断面分流道,切削加工在一块模板上,加工容易实现,且比表面积不大,热量损失和阻力损失不太大。
查有关经验表格得ABS的分流道推荐直径为4.8~9.5mm,据此,该模具的分流道设计如图3-19所示。
(3)浇口的设计
根据塑件的外观要求及型腔分布情况,选用如图3-20所示的侧浇口。
从塑件的底侧中部进料,去除凝料时不会在塑件的外壁留下浇口痕迹,不影响塑件的外观。
图3-20浇口的设计
(4)冷料穴的设计
采用带Z型口拉料杆的冷料穴,如图3-21所示,将其设置在主流道的末端,既起到冷料穴的作用,由兼有开模分型时将凝料从主流道中拉出流在动模一侧,稍作侧向移动凝料便可取出的作用
3.2.4模具设计方案论证
1.型腔布置
对于一模多件的模具型腔布置,在保证浇注系统分流道的流程短、模具结构紧凑、模具能正常工作的前提下,尽可能使模具型腔对称、均衡、取件方便。
本案例的模具采用一模两腔,型腔平衡布置在型腔板两侧。
3.2.8绘制零件图
本案例主要零件图如图3-28~图3~38所示。
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