电器柜电缆插座注塑模毕业设计.docx
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电器柜电缆插座注塑模毕业设计
电器柜电缆接插座注塑模设计
目录
前言..........................................................................1
1塑件成型工艺分析.....................................................................5
1.1塑件分析.............................................................................5
1.2PP的注射成型过程及工艺参数..........................................................6
2拟订模具结构形式.....................................................................8
2.1分析塑件的结构工艺性...............................................................8
2.2分型面的选择.......................................................................8
2.3型腔数目的确定.....................................................................9
3注塑机型号的确定....................................................................10
3.1所需注射量的计算..................................................................10
3.2锁模力的计算......................................................................11
3.3注塑机的选择......................................................................11
3.4注射机有关参数的校核..............................................................12
4浇注系统设计........................................................................14
4.1主流道的设计......................................................................14
4.2浇口的设计........................................................................15
4.3浇注系统的平衡....................................................................17
4.4浇注系统凝料体积计算..............................................................17
4.5浇注系统各截面流过熔体的体积计算...................................................17
4.6普通浇注系统截面尺寸的计算与校核...................................................17
5成型零件的结构设计和计算...........................................................20
5.1成型零件的结构设计.................................................................20
5.2成型零件工作尺寸的计算.............................................................21
5.3型腔零件强度、刚度的校核............................................................26
6模架的确定和标准件的选用...........................................................29
7合模导向机构的设计.................................................................31
7.1导向结构的总体设计.................................................................31
7.2导柱设计...........................................................................31
7.3导套设计...........................................................................32
8脱模推出机构的设计..................................................................33
8.1设计原则及分类.....................................................................33
8.2脱模力的计算.......................................................................33
8.3脱模机构的结构设计.................................................................34
8.4浇注系统凝料脱出机构...............................................................34
9侧向抽芯机构的设计..................................................................35
9.1侧抽芯.............................................................................35
9.2斜顶侧抽芯机构.....................................................................35
10排气系统的设计.....................................................................37
10.1排溢设计..........................................................................37
10.2引气设计.........................................................................37
11温度调节系统的设计和计算..........................................................38
11.1冷却系统的设计....................................................................38
11.2冷却时间的计算....................................................................39
11.3冷却参数的计算....................................................................40
12模具零件加工工艺...................................................................40
结束语...................................................................................44
致谢........................................................................................45
参考文献................................................................................46
1塑件成型工艺性分析
1.1塑件(电器柜电缆接插座)分析
1.1.1塑件图
塑件的视图如图1-1所示:
图1-1塑件立体图
1.1.2塑件分析
该塑件尺寸中等,整体结构较简单.多数都为曲面特征。
除了配合尺寸要求精度较高外,其他尺寸精度要求相对较低,但表面粗糙度要求较高,再结合其材料性能,故选一般精度等级:
IT5级。
材料为PP聚炳烯,成型工艺好,可以注射成型。
1.1.3成型工艺分析如下:
(1)精度等级
影响塑件精度的因素很多,塑料的收缩、注塑成型条件(时间、压力、温度)等,塑件形状、模具结构(浇口、分型面的选择),飞边、斜度、模具的磨损等都直接影响制品的精度。
按SJ1372—1978标准,塑料件尺寸精度分为8级,本塑件所用材料为PP,由此查塑料模具设计手册可知,本塑件宜选用一般精度5级。
(2)脱模斜度
由于塑件冷却后产生收缩,会紧紧地包住模具型芯、型腔中凸出的部分,使塑件脱出困难,强行取出会导致塑件表面擦伤、拉毛。
为了方便脱模,塑件设计时必须考虑与脱模(及轴芯)方向平行的内、外表面,设计足够的脱模斜度。
只有塑件高度不大、没有特殊狭窄细小部位时,才可以不设计斜度。
最小脱模斜度与塑料性能、收缩率、塑件的几何形状等因素有关。
塑件脱模斜度为:
35'~1º30'
一般型芯的脱模斜度要比型腔大,型芯长度及型腔深度越大,则斜度越小。
在不影响外观的情况,脱模斜度尽量大一点,以便脱模。
1.2PP的注射成型过程及工艺参数
1.2.1注射成型过程
(1)成型前的准备对PP的色泽、细度和均匀度等进行检验。
(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型腔成型,其过程可以分为充模、压实、保压、倒流和冷却5个阶段。
1.2.2PP注射成型的工艺参数
(1)注射机:
螺杆式
(2)预热和干燥:
80~100(
)
1~2(
)
(3)料筒温度(
):
160~180(后段)
180~200(中段)
200~220(前段)
(4)模具温度(
):
80~90
(6)注射压力(
):
70~100
(7)成型时间(
):
注射时间20~60高压时间0~3
冷却时间20~90总周期50~160
1.2.3PP的化学和物理特性
PP是一种半结晶性材料。
它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。
由于均聚物型的PP温度高于0℃以上时非常脆,因此许多商业的PP材料是加入1~4%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。
共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度(100℃)、低透明度、低光泽度、低刚性,但是有更强的抗冲击强度。
PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。
PP的维卡软化温度为150℃。
由于结晶度较高,这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。
PP不存在环境应力开裂问题。
通常,采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。
PP的流动率MFR范围在1~40。
低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。
对于相同MFR的材料,共聚物型的强度比均聚物型的要高。
由于结晶,PP的收缩率相当高,一般为1.8~2.5%。
并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。
加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。
均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。
然而,它对芳香烃(如苯)溶剂、氯化烃(四氯化碳)溶剂等没有抵抗力。
PP也不像PE那样在高温下仍具有抗氧化性。
1.2.4注塑工艺条件
干燥处理:
如果储存适当则不需要干燥处理。
熔化温度:
190~230℃。
模具温度:
40~80℃,建议使用50℃。
结晶程度主要由模具温度决定。
注射压力:
可大到1800bar。
注射速度:
通常,使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。
如果制品表面出现了缺陷,那么应使用较高温度下的低速注塑。
流道和浇口:
对于冷流道,典型的流道直径范围是4~7mm。
建议使用通体为圆形的注入口和流道。
所有类型的浇口都可以使用。
典型的浇口直径范围是1~1.5mm,但也可以使用小到0.7mm的浇口。
对于边缘浇口,最小的浇口深度应为壁厚的一半;最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。
表1-1PP塑料的主要技术指标
密度
0.90~0.91
抗拉屈服强度
37
比体积
1.10~1.11
抗拉强度
67.5
吸水率
0.01~0.83
冲击韧度(
)
78(无缺口)
3.5~4.8(缺口)
收缩率
1.0~3.0
硬度
8.65R95~105
熔点
170~176
体积电阻系数
热变形温度
102~115(0.46MPa)
56~67(0.185MPa)
击穿强度
30
2拟定模具结构形式
2.1分析塑件的结构工艺性
工艺性分析:
为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用点浇口。
塑件的工艺参数:
模具温度:
注射压力:
保压力:
注射时间:
保压时间:
冷却时间:
成型周期:
2.2分型面的选择
塑件设计阶段,就应考虑成型时分型面的形状和位置,否则无法用模具成型。
在模具设计阶段,应首先确定分型面的位置,然后才选择模具的结构。
分型面设计是否合理,对塑件质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大影响。
因此,分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。
2.2.1分型面的选择原则
(1)有利于保证塑件的外观质量;
(2)分型面应选择在塑件的最大截面处;
(3)尽可能使塑件留在动模一侧;
(4)有利于保证塑件的尺寸精度;
(5)尽可能满足塑件的使用要求;
(6)尽量减少塑件在合模方向上的投影面积;
(7)长型芯应置于开模方向;
(8)有利于排气;
(9)有利于简化模具结构。
2.2.2分型面的确定
该塑件在进行模具设计时已经充分考虑了上述原则,所以分型面,如图2-1所示。
图2-1分型面的位置
这样的分型面设计有以下的特点:
a.这样的设计保证了分模时塑件留在动模一侧;
b.模具结构相对简单,塑件成型精度可靠;
c.便于塑件脱模。
2.3型腔数目的确定
为了制模具与注塑机的生产能力相匹配,提高生产效率和经济性,并保证塑件精度,模具设计时应确定型腔数目。
型腔数目的确定一般可以根据经济性、注射机的额定锁模力、注射机的最大注射量、制品的精度等。
一般来说,大中型塑件和精度要求高的小型塑件优先采用一模一腔的结构,但对于精度要求不高的小型塑件(没有配合精度要求),形状简单,又是大批量生产时,若采用多型腔模具可提供独特的优越条件,使生产效率大为提高。
根据塑件的结构及尺寸精度要求,该塑件在注射时采用一模一腔
3注塑机型号的确定
注射模是安装在注射机上使用的工艺装备,因此设计注射模是应该详细了解注射机的技术规范,才能设计出符合要求的模具。
注射机规格的确定主要是根据塑件的大小及型腔的数目和排列方式,在确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下,设计人员应对模具所需的注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、开模距离等进行计算。
根据这些参数选择一台和模具相匹配的注射机,倘若用户已提供了注射机的型号和规格,设计人员必须对其进行校核,若不能满足要求,则必须自己调整或与用户取得商量调整。
3.1所需注射量的计算
1)塑件质量、体积的计算
根据零件的三维模型,利用三维软件直接可查询到塑件的体积
塑件质量:
查手册取密度ρ=0.904g/cm
2)浇注系统凝料体积的初步估算:
可按塑件体积的0.6倍计算,由于改模具采用一模一腔,所以浇注系统凝料体积为
3)该模具一次注射所需塑料PP:
体积:
质量:
3.2塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算:
流道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积A2,在模具设计前是个为知值,根据多型腔模的统计分析,A2是每个塑件在分型面上的投影面积A1的0.2倍~0.5倍,因此可用0.35nA1来进行估算,所以
式中 A1为塑件在分型面上的投影面积,由PRO/E模型分析所得;
n─型腔数。
锁模力是指注塑机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力。
即:
式中F
─注塑机的额定锁模力(N);
P
─模具型腔内塑料熔体平均压力(MPa),一般为注塑压力的0.3~0.65倍,通常为20~40MPa,取P
为30MPa。
A─塑件和浇注系统在分型面的投影面积之和(mm2)
所以
3.3选择注射机
注塑成型机按结构形式可分为立式、卧式、和直角式三类。
立式注塑机是注射柱塞(或螺杆)垂直装设,锁模装置推动模板也沿垂直方向移动,主要优点是占地面积小,安装或拆卸小型模具很方便,容易在动模上(下模)安放嵌件,嵌件不易倾斜或坠落。
其缺点是制品自模具中顶出后不能靠重力下落,需靠人工取出,这就有碍于全自动操作,但附加机械手去产品后,也可实现全自动操作。
卧式注塑机是注射柱塞或螺杆与合模运动方向均沿水平装设,其优点是机体较低容易操纵和加料,制件顶出后可自动坠落,故易实现全自动操作。
直角式注塑机是注塑机柱塞或螺杆与合模运动方向相互垂直,这种注塑机的主要优点是结构简单,便于自制,适用于单件生产中心部位不允许留有浇口痕迹的平面制件,同时常利用开模时丝杆的转动来拖动螺纹型芯或型环旋转,以便脱下塑件。
考虑到生产成本和易于实现自动化,塑件还是靠自身重力下落比较合适,且重心较低安装稳妥。
通过以上分析,查阅参考书,可选用XS—ZY—125注塑机,其主要技术参数,见表3-1。
表3-1注射机主要技术参数
标称注射量/cm3
104、106、125
合模力/kN
900
螺杆直径/mm
30、45、42
拉杆内间距/mm
260×360
注射压力/MPa
150
模板最大行程/mm
300
注射行程/mm
160
最大模厚/mm
300
注射时间/s
1.8
最小模厚/mm
100
螺杆转速/(r/min)
10~140
定位圈尺寸/mm
100
喷嘴球半径/mm
12
喷嘴孔直径/mm
4
合模方式
液压—机械
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