带双滑块的塑料模具设计文档格式.docx
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=169.6㎜3
v4=3.14×
2.52×
7
=137.4㎜3
v=v1+v2-v3-v4
=4170+733.6-169.6-137.4
=4579.9㎜3
塑件在开模方向的最大投影面积:
S≤14.4×
41.3
=594.7㎜2
2.3.2注射机的选择与校核
注射机的确定根据初步整体模具的大小结构选择注射机型号为:
SZ—100/80。
此注射机的主要参数如下:
理论注射体积80㎝3
注射压力400MPa
锁模力800kN
拉杆间距320×
320㎜
最大模具厚度250㎜
最小装具厚度150㎜
模具定位口直径100㎜
(1)按照注射量校核:
塑件的体积约为5㎝3,凝料的体积估算为20㎝3
n=(0.8G-m2)/m1(2.1)
式中:
G——注射机的最大注射量(g);
m1——单个塑件的重量(g);
m2——浇注系统的重量(g)
n=(0.8G-m2)/m1
=(0.8×
80-20)/5
=2
故采用一模具两腔式。
(2)按照注射机的锁模力校核:
塑件在分型面上的投影面积为600㎜2整个流道在分型面上投影面积估算为5㎝2,按照下式校核:
n=(
)/A1(2.2)
式中:
Q—注射机锁模力(kN);
p—型腔内熔体的平均压力(MPa);
A2—浇注系统在分型面上的投影面积(cm^2);
A1—每一个塑件在分型面上的投影面积(cm^2)。
n=(
)/A1
=(
)/6
两个公式校核的结果统一,选用SZ—100/80型注射机采用一模两腔式的模具符合生产要求。
2.4拟订模具各个具体结构形式
2.4.1确定型腔数量及排列方式
由分析塑件可知,每个塑件都有侧向和斜上方的抽芯机构,为了保证整个模具结构在开合模过程中的稳定,考虑到侧向抽芯时对与模具开合模方向上各个力的抵消和影响,型腔的分布形式采用中心对称式,具体分布形式如下图所示:
图2.2型腔排列形式图
2.4.2模具结构的总体设计
分析塑件的结构可以知道,在开模过程中,需要先完成侧向抽芯机构,然后再由分型面打开模具,然后顶出机构将成品塑件顶出脱落。
模具结构采用双分型面,由于弹簧的作用模具先由1-1面打开模具,由定距拉杆确定开模的距离,此次动作过程完成斜上方和侧向滑块结构的抽芯动作。
然后模具在分型面2-2打开,由于塑件包紧型芯塑件和动模运动,动作完成后,顶出机构推动推板将塑件从模板上脱下,具体结构形式如下图所示:
图2.3总体结构图
2.4.3塑件分型面的设计
如何确定分型面,需要考虑的因素比较复杂。
由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件的机构工艺及精度、嵌件位置形状及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种的影响,因此在选择分型面时应该综合的分析各种影响因素,可以先预定几个方案,然后互相比较从几种方案中选择较为合理的方案[6]。
在选择分型面时一般遵循以下几项原则:
8分型面应选在塑件外形的最大轮廓处。
②要便于塑件的顺利脱模具,并且尽量使塑件在开模后留在动模一边。
③要保证塑件的精度要求。
④满足塑件的外观要求。
⑤便于模具的成型加工。
⑥对成型面积的影响。
⑦对排气效果的影响。
⑧对侧向抽芯的影响。
在上面所说的几点当中,①是分型面的必要条件,而⑤、②和⑧却是最重要的也是在设计过程所要考虑的。
对于本塑件来说,具体分型面的设计如下图所示:
图2.4分型面图
2.4.4浇注系统和浇口的设计
⑴浇注系统的组成与设计要点
浇注系统有四个部分组成:
主流道:
指紧接注射机喷嘴到分流道为止的那一段流道,熔融塑料进入模具首先经过它。
它和注射机喷嘴在同一轴线上。
物料在主流道中不改变流动方向,主流道断面一般为圆形,其断面尺寸可变,可不变。
分流道:
主流道与浇口之间的一段将塑料熔体沿分型面引入各个型腔的那一段流道,因此它开设在分型面上,分流到的断面可以呈圆形、半圆形、梯形、矩形、U字形,它可以由动模和定摸两边的勾槽组成,如圆形,也可单开在定模或动模一侧,如梯形、矩形等。
浇口:
流道末端将塑料引入型腔的狭窄部分,是进入型腔的门户,一般说来,其断面尺寸比分流道断面尺寸小,长度也短,起着控制料流速度,补料时间的作用,其断面形状常见的有圆形、矩形。
冷料井:
为了去除料流中的前锋冷料而设置的。
在注射过程的循环中,由于喷嘴与低温的模具接触,使喷嘴前端存在有一小段低温料,常称冷料。
在注射入模时,冷料在料流最前端。
如冷料进入型腔将造成塑件的冷接缝,甚至在未进入型腔前,冷料头将浇口堵塞而不能进料。
冷料井一般设在主流道末端,有时分流道末端也设有冷料井[7]。
⑵主流道称套和主流道的设计
①主流道称套
由于主流道要与高温的塑料和喷嘴反复接触和碰撞,所以模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套,以便选用优质钢材单独进行加工和热处理。
主流道称套选用T8A碳素钢经过热处理,要求表面硬度应该稍小于注射机喷嘴的硬度。
由于在生产过程主流道称套更换,这样的硬度要求有利于生产的顺利进行。
主流道尺寸的设计:
主流道是一端与注射机喷嘴相接触,另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。
具体的尺寸由所选的注射机确定,其小端的直径尺寸略大于主流道径向尺寸的小端应大于喷嘴口孔径0.5~1.0mm。
此次设计选用注射机的喷嘴尺寸为4mm,故主流道小端直径为5mm。
为了能够使主流道内的凝料在开模是能够顺利的从流道内脱出,主流到设计为一锥形圆柱,角度为2°
~6°
,本模具设计主流道角度为2°
。
主流道是聚合物从注射机进如型腔的通道,其表面光滑度要达到Ra0.6以上。
主流道的及主流道的具体尺寸如下图所示:
图2.5主流道称套图
主流道称套的固定形式:
由于主流道采取的的是有托形式,所以可以采用定位圈配合固定在模具的面板上。
标准定位环的选择可以又注射机确定。
与本模具的注射机想配合的定位环的外直径是100mm。
⑶分流道的形状及尺寸设计:
分流道是聚合物由主流道流入模腔所经过的通道。
分流道的设计一般要遵循以下几条原则:
①充模要保证融合线最小;
②对熔体流动的阻碍尽可能小;
③所占注射重量比尽可能小;
④易于脱模;
⑤分流道长度在工艺条件允许下应尽可能短,以保证将压力温度以及材料的损耗为最小;
⑥分流道横截面所选的尺寸应使冷却时间等于或略大于塑件的冷却时间,只有这样才能在塑件固化前保证足够的保压压力。
分流道的截面形式有实际设计中所采用的分流道断面形状有圆形、梯形、U形、半圆形和矩形。
从减小压力损失和热量损失以及加工方面的综合考虑,梯形截面具有最好的综合性能,所以选用梯形截面尺寸。
其尺寸可以根据以下经验公式确定。
(2.3)
式中W——成型件的重量,g;
L——分流到长度
=
=2.4
梯形的高度按照公式h=
D计算
h=
D
=1.6mm
浇口的的具体截面形式和尺寸可由下图具体表示:
图2.6分流道图
分流道的布置形式,分流道要尽可能短,且少弯折,便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗,减少压力损失和热量损失。
将分流道设计成直的,总长120mm。
⑷浇口形式、浇口尺寸和位置的设计
浇口位置的选择和确定
浇口是连接分流道和型腔或者说是塑件的桥梁,是整个浇注系统的最薄点。
其形状和安放位置应根据各种实际需要来确定。
模具设计时,浇口的位置及尺寸要求比较严格,初步试模后还需进一步修改浇口尺寸,无论采用何种浇口,其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大,因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节,同时浇口位置的不同还影响模具结构。
总之要使塑件具有良好的性能与外表,一定要认真考虑浇口位置的选择,通常要考虑以下几项原则:
①尽量缩短流动距离。
②浇口应开设在塑件壁厚最大处。
③必须尽量减少熔接痕。
④应有利于型腔中气体排出。
⑤考虑分子定向影响。
⑥避免产生喷射和蠕动。
⑦浇口处避免弯曲和受冲击载荷。
⑧注意对外观质量的影响。
参照塑件分析中的计算机模拟充模过程,并且给定了一个供参考的浇口位置。
综合以上各个原则,结合塑件的结构形式并参考计算机模拟冲模过程给定的浇口位置,加上对模具分型面的确定以及侧向抽芯机构的设定形式,下面是不同的浇口位置聚合物的充模过程的计算机机模拟。
由比较可以确定采用的形式。
如下图所示,箭头所指的塑件下表面处为浇口处:
图2.7浇口位置图
浇口形式和尺寸的设计:
聚合物在充模过程中有很多类型的浇口供选择,主要包括以下几种类型的浇口:
针点式浇口、潜伏式浇口、边缘浇口、扇形浇口、平缝式浇口、盘形浇口、环形浇口、轮辐式浇口、爪浇口、护耳式浇口、直接浇口等。
每种浇口都有其使用的条件和和适用的结构形式。
在设计过程中,浇口形式的确定受很多因素的影响,主要可分为成型塑件结构形式,成型塑件的材料特性以及模具结构的综合因素的影响。
具体到这个具体的模具设计中,考虑到塑件的分型面选择,侧向抽芯机构的运动,成型塑料的特性和浇口的加工难易程度,我们选用边缘浇口形式。
其具体形式和尺寸可由下图表示,深为1mm,宽为2mm,浇口台阶长为1mm:
图2.8形状图
浇注系统的平衡
对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式,设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。
一般在塑件形状及模具结构允许的情况下,应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同(型腔布局为平衡式)的形式,否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致,这就是浇注系统的平衡[8]。
显然,我们设计的模具是采用的中心对称的一模两腔式的模具形式,即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等,形状及截面尺寸都相同。
⑸冷料井的设计
在完成一次注射循环的间隔,考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度,从喷嘴端部到注射机料筒以内约10一25mm的深度有个温度逐渐升高的区域,这时才达到正常的塑料熔体温度。
位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳,如果这里温度相对较低的冷料进入型腔,便会砂次品。
为克服这一现象的影响,用一个井井将主流道延长以接收冷料,防止冷料进入浇注系统的流道和型腔,把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。
冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上(也即塑料流动的转向处),其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些,深度约为直径的1一1.5倍,最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积,冷料穴有六种形式,常用的是端部为Z字形和拉料杆饿形式,具体要根据塑料性能合理选用[9]。
具和形状如下图所示中所示:
图2.9主流道冷料井图
2.5成型零部件的设计与校核
2.5.1成型零部件概述和组成
模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件,通常包括:
凹模、凸模、成型杆、成型环等。
成型零件工作时,直接与塑料接触,塑料融体的高压,塑料流体的冲刷,脱模时还与模具之间的摩擦。
因此成型零件要有正确的几何形状,教高的尺寸精度和教低的表面粗糙度,此外,成型零件还要求结构合理,有较高的强度、刚度和交好的耐磨性能。
2.5.2成型零部件的具体设计
⑴设计步骤:
首先根据塑料的特性,塑件的适用要求确定型腔的总体结构,进浇点、分型面、排气部位、脱模方式;
然后根据制件尺寸计算成型零件的工作尺寸,从机械加工角度决定型腔各个零件之间的组合方式,详细地确定型腔各零件的结构。
由于塑料熔体有很高的压力,因此还应该对关键的成型零件进行强度和刚度校核。
⑵分型面的选择与排气装置的设计:
模具的分型面选择由塑件的在模腔中的排放形式确定。
由塑件的分析可知,塑件体积较小,故不必另外开设排气槽,直接由分型面排气就可满足排气要求.
⑶型腔的的结构设计:
凹模是成型塑件外表面的部件,凹模按其结构不同可分为整体式、整体嵌入式、局部镶嵌式、大面积镶嵌组合式五种[10]:
①整体式凹模
②整体嵌入式凹模
③局部镶嵌式凹模
④大面积镶嵌组合式凹模
⑤四壁拼合的组合式凹模
模具采用一模两腔的形式布置,在定模板上需要为侧向行位运动空间。
在定模板上面,成型两个塑件需要为四个斜导柱开孔,四个边角上要为导套开孔。
在斜上方的侧向抽芯结构需要安装两个滑块,一个用来直接成型塑件的内孔,另外一个则是保证成型的滑块的正确运动形式。
这样则需在定模板相应的位置上开设型芯的安装孔和导滑T型槽。
此结构是本设计的主要内容,定模板在这里的具体结构可以由下图来简单的表示,具体的结构尺寸参照定模板的零件图。
图2.10型腔结构图
侧向T型的采用在定模板上开槽,然后加钢板形成T型滑槽,构成T型槽的钢板与定模间采用螺钉仅固。
滑槽底部要与滑块间相互接触,为了减少他们之间的滑动摩擦,对此平面的表面粗糙度有教高的要求。
具体结构如下图所示:
图2.11滑槽结构图
另外一侧的侧向抽芯机构滑块在模板的的运动形式与此类似,只不过滑槽开在动模板上而已。
这个定模板的具体结构形式可参照零件图。
⑷型腔的成型尺寸计算与模板上个孔径尺寸的确定:
①定模边型腔腔成型尺寸的计算:
模具的制造公差取0.02mm,塑料的收缩率为0.02,塑件的公差为0.04mm。
塑件为不规则形状,在这里只计算各个方向的最大尺寸,其余具体尺寸大小参照零件图中的塑件。
各个方向的最大尺寸按照平均收缩率计算相应方向的尺寸。
宽度的计算:
LM=Ls+LsScp-3/Δ(2.4)
=13.87+13.87×
0.02-3/4×
0.04
=14.12+0.02
长度的计算:
LM=Ls+LsScp-3/4Δ
=41.36+41.36×
0.4
=41.88+0.02
深度的计算:
HM=Hs+HsScp-2/3Δ(2.5)
=12.8+12.8×
0.02-2/3×
=13.05+0.02
⑸动模边的的模具型心的设计:
动模边的型腔结构采用整体嵌入试。
由于型腔部分的硬度强度要求教高,在加工成型过程中要经过比较复杂的工艺过程[11]。
采用这样的结构形式,有利于型腔的加工,节省高级钢材的使用和降低模具加工成本。
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