仪表外壳塑料设计说明书.docx
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仪表外壳塑料设计说明书
精密塑料模具设计与制造
课程设计
课程名称
仪表外壳塑料模设计
姓名
学号
专业
模具设计与制造
班级
指导老师
完成时间
2012年6月15日
摘要
本模具是一个塑料的注塑模具。
设计内容包括介绍注塑成型工艺分析及零件注塑模具的设计。
塑料注塑模的设计计算包括模具结构设计、注塑机的选用、浇注系统的设计等方面。
本次设计的大体思路及内容是:
首先对设计产品—仪表外壳塑料模设计成型工艺分析。
接着对已完成的分析进行注塑模模具型腔设计,然后为其选用合适的标准模架,以确定其脱模结构,画结构草图,并对模具与注射机有关尺寸校核,然后进行装配。
关键词:
塑料仪表外壳;注塑机;注塑
塑料模具设计说明书
1塑件的成型工艺分析
1.1塑件的分析
塑件如图1所示
产品名称:
仪表外壳
材料:
ABS
厚度:
2mm
精度:
未注公差按MT5
塑件尺寸:
如图1所示
设计要求:
1、绘制制作该工件所需的塑料模具总装图。
2、绘制模具成型零件(凹模、型芯、镶件等)的零件图。
3、编制设计说明书(含成型零件制造工艺)。
4、将设计说明书装订成册、图纸折叠成A4尺寸并装订成册,并与设计方案草图一起装入档案袋。
1.2ABS塑料的分析
塑料品种
结构特点
使用温度
化学稳定性
性能特点
成形特点
ABS
热塑性塑料
线性结构
非结晶型
小于70℃
较好
比较稳定
机械强度较好,有一定的耐磨性。
但耐热性较差,吸水性较大。
成型性能很好,成型前原料要干燥。
结论
该塑料有良的工艺性能,适宜注射成型,成型前原料要干燥处理。
ABS树脂特性简述如下:
(1)一般性能
ABS的外观为不透明呈象牙色的粒料,无毒、无味、吸水率低其制品可着成各种颜色,并具有90%的高光泽度。
ABS的相对密度为1.05,ABS同其它材料的结合性好,易于表面印刷、涂层和镀层处理。
ABS的氧指数为18.2,属易燃聚合物,火焰呈黄色,有黑烟,烧焦但不滴落,并发出特殊的肉桂味。
ABS是一种综合性能十分良好的树脂,在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度,热变形温度比PA、PVC高,尺寸稳定性好,收缩率在0.4%~0.8%范围内,若经玻纤增强后可以减少到0.2%~0.4%,而且绝少出现塑后收缩。
其临界表面张力为34—38mN/cm。
ABS熔体的流动性比PVC和PC好,但比PE、PA及PS差,与POM和HIPS类似。
ABS的流动特性属非牛顿流体,其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系,但对剪切速率更为敏感。
(2)力学性能
ABS有优良的力学性能,其冲击强度极好,可以在极低的温度下使用。
即使ABS制品被破坏,也只能是拉伸破坏而不会是冲击破坏。
ABS的耐磨性能优良,尺寸稳定性好,又具有耐油性,可用于中等载荷和转速下的轴承。
ABS的蠕变性比PSF及PC大,但比PA和POM小。
ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。
ABS的力学性能受温度的影响较大。
(3)热学性能
ABS属于无定形聚合物,无明显熔点;熔体粘度较高,流动性差;热稳定不太好,耐候性较差,紫外线可使变色;热变形温度为70—107℃,制品经退火处理后还可提高10℃左右。
对温度,剪切速率都比较敏感;ABS在-40℃时仍能表现出一定的韧性,可在-40℃到80℃的温度范围内长期使用。
(4)电学性能
ABS的电绝缘性较好,并且几乎不受温度、湿度和频率的影响,可在大多数环境下使用。
(5)环境性能
ABS不受水、无机盐、碱醇类和烃类溶剂及多种酸的影响,但可溶于酮类、醛类及氯代烃,受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。
ABS的耐候性差,在紫外线的作用下易产生降解,置于户外半年后,冲击强度下降一半。
1.3塑件的成型工艺参数确定
查手册得到ABS塑料的成型工艺参数:
适用注射机类型螺杆式
密度1.01~1.07g/cm3;
收缩率0.3~0.8%;
预热温度80C°~85C°,预热时间2~3h;
料筒温度后段150C°~170C°,中段165C°~180C°,前段180C°~200C°;
喷嘴温度170C°~180C°;
模具温度50C°~80C°;
注射压力60~100MPa;
成型时间注射时间20~90s,保压时间0~5s,冷却时间20~120s。
2模具的基本结构及模架选择
2.1模具的基本结构
2.1.1确定成型方式
塑件采用注射成型法生产。
为保证塑件表面质量,使用直接浇口成型,因此模具应为双分型面注射模(三板式注射模)。
2.1.2型腔布置
该塑件采用一模一件注塑成型,型腔布置在模具的中间,这样有利于浇注系统的排列和模具的平衡。
2.1.3确定分型面
分型面应选择在塑件截面最大处,尽量取在料流末端,利于气体的排出,保证塑件表面质量,该塑件的分型面如图2所示,取塑件的底。
图3为型芯和型腔的分割简图。
图2分型面
图3型芯和型腔的分割简图
2.1.4选择浇注系统
塑件采用侧浇口成型,其浇注系统如图4所示。
主流道设计
主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处,他将注射剂喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。
其主要形状为圆锥形,以便于熔体的流动和开模使主流道凝料顺利拔出。
主流道小端直径D=注射机喷嘴直径+(0.5~1)
=4+(0.5~1),取D=5
主流道球面半径SR=注射机喷嘴球头半径+(1~2)
=12+(1~2),取SR=14
球面配合高度h=3~5mm,取h=3mm。
主流道长度L=40mm
主流道大端直径D’=D+2Ltanα=7.79,取D’=8
选择标准的主流道衬套(浇口套)为主流道零件,因此浇口套的总长L’=42mm
图4侧浇口浇注系统
2.1.5确定推出方式
此模具的型芯在动模,开模后塑件包紧型芯留在动模一侧,根据塑件是壳类零件的特点,采用推件板推出结构推出塑件,这样推出平稳,有效保证了推出后塑件的质量,模具结构比较简单。
2.1.6侧向抽芯机构
塑件的侧面有10mm*6mm方孔,因此模具应有侧向抽芯机构,由于抽出距离较短,抽出力较小,所以采用斜导柱、滑块抽芯机构。
斜导柱装在定模板上,滑块装在凹模上。
1.确定抽芯距
S=侧孔深度+3mm=2mm+3mm=5mm
2.斜导柱的设计
(1)直径d。
因侧孔形状较小,深度不深且形状简单,斜导柱直接按经验取12mm。
(2)斜角。
模具所需抽芯距不大,所以斜导柱设计为18°。
(3)有效长度l。
根据侧抽芯机构的运动原理,斜导柱的有效长度和斜角符合以下关系。
l=s/sinα=5/sin18°=16.19mm
3.侧型芯的计算
根据型芯径向尺寸算得:
相应尺寸为10.32-0.013/-0.027和6.230/-0.05
2.1.7选择成型设备
1.计算塑件体积
根据零件三维模型,利用三维软件直接查询到塑件的体积为:
V1=9563.66mm3
浇注系统体积:
V2=1551.52mm3
2.计算塑件质量
经查得,密度ρ=1.05×106kg/mm³
塑件质量:
M1=V1×ρ=10g
塑件与浇注系统的总质量:
M=V×ρ=10.7g
3.选择注射机
选用XS-ZY-125型卧式注射机,其有关参数为:
额定注射量125cm3;
注射压力120MPa;
锁模力900kN;
最大注射面积320cm2;
模具最大厚度300mm;
最大开合模行程300mm;
喷嘴圆弧半径12mm;
喷嘴孔直径4mm;
拉杆间距290×368mm。
2.2选择模架
2.2.1模架的结构(见图5所示)
2.2.2模架安装尺寸校核
模架外型尺寸为,长180mm、宽160mm、高75mm,小于注射机拉杆间距和最大模具厚度,可以方便地安装在注射机上。
3模具结构、尺寸的设计计算
3.1模具结构设计分析
3.1.1型腔结构
见装配图所示,型腔由定模板4、定模镶件26和滑块19共三部分组成。
定模板4和滑块19构成塑件的侧壁,定模镶件26成型塑件的顶部,而且侧浇口开在定模镶件上,这样使加工方便,有利于型腔的抛光。
定模镶件可以更换,提高了模具的使用寿命。
3.1.2型芯结构
见装配图所示,型芯由动模板16上的方孔固定。
考虑到加工的工艺性,型芯采用整体、直通式外形结构。
3.1.3斜导柱、滑块结构
见装配图
A.因侧孔形状较小,深度不深且形状简单,斜导柱直接按经验值取12mm,将斜导柱固定在定模板上。
B.因侧孔形状简单、深度较浅,滑块和侧型芯设为整体式。
侧向分型抽芯机构的特点是结构紧凑、动作安全可靠、加工制造方便。
3.1.4模具的导向机构
为了保证模具的闭合精度,模具的定模部分与动模部分之间采用导柱1和导套2导向定位。
3.2模具成型尺寸设计计算
ABS收缩率为0.6%,修整系数X取0.7,制造公差δz=Δ/3
序号
类别
塑件尺寸
计算公式
模具尺寸
1
型腔尺寸
径向尺寸
18-0.18
17.97+0,060
2
70
67.78+0.28.
3
50
49.94+0.213
4
R8
7.34+0.093
5
深度
20
19.83+0.147
6
22
21.84+0.147
7
型芯尺寸
径向尺寸
66+0.34
66.65-0.019
8
46+0.26
46.47-0.016
9
R6
6.25-0.093
10
15.69
16.07-0.127
11
高度
18
18.36-0.127
12
20
22.42-0.147
4模具总装图及模具的装配、试模
4.1模具总装图
图5装配图
1—动模座板2—推板3—推杆固定板4—复位杆5—支承板6—螺塞
7—弹簧8—定位球9—斜导柱10—滑块11—楔紧块12—定模座板
13—浇口套14—型腔15—型芯固定板16—拉料杆17—压板18、20、23—螺钉19—销钉21—导套22—导柱24—型芯25—垫块
4.2模具的安装试模
试模是模具制造中的一个重要环节,试模中的修改、补充和调整是对于模具设计的补充。
4.2.1试模前的准备
试模前要对模具及试模用的设备进行检验。
模具的闭合高度,安装与、于注射机的各个配合尺寸、推出形式、开模距、模具工作要求等要符合所选设备的技术条件。
检查模具各滑动零件配合间隙适当,无卡住及紧涩现象。
活动要灵活、可靠,起止位置的定位要正确。
各镶嵌件、紧固件要牢固,无松动现象。
各种水管接头、阀门、附件、备件要齐全。
对于试模设备也要进行全面检查,即对设备的油路、水路、电路、机械运动部位、各操纵件和显示信号要检查、调整,使之处于正常运转状态。
4.2.2模具的安装及调试
模具的安装是指将模具从制造地点运至注射机所在地,并安装在指定注射机的全过程。
模具安装在注射机上要注意以下方面:
1)模具的安装方位要满足设计图样的要求。
2)模具中有侧向滑动结构时,尽量使其运动方向为水平方向。
3)当模具长度与宽度尺寸相差较大时,应尽可能使较长的边与水平方向平行。
4)模具带有液压油路接头、气路接头、热流道元件接线板时,尽可能放置在非操作一侧,以免操作不方便。
模具在注射机上的固定多采用螺钉、压板的形式,如图13所示。
一般采用4-8块压板,对称布置。
图13模具固定
1—压板2—螺钉3—模具4—注射机模板
模具安装于注射机上之后,要进行空循环调整。
其目的在于检验模具上各运动机构是否可靠、灵活,定位装置是否能够有效作用,要注意以下方面:
1)合模后分型面不得有间隙,要有足够的合模力。
2)活动型芯、推出及导向部位运动及滑动要平稳、无干涉现象,定位要正确、可靠。
3)开模时,推出要平稳,保证将塑件及浇注系统凝料推出模具。
4)冷却水要畅通,不漏水,阀门控制正常。
4.2.3试模
模具安装调整后即可以进行试模。
1)加入原料原料的品种、规格、牌号应符合产品图样中的要求,成型性能应符合有关标准的规定。
原料一般要预先进行干燥。
2)调整设备按照工艺条件要求调整注射压力、注射速度、注射量、成型时间、成型温度等工艺参数。
3)试模采用手动操作,试模注射出样件。
4.2.4检验
通过试模可以检验出模具结构是否合理;所提供的样件是否符合用户的要求;模具能否完成批量生产。
针对试模中发现的问题,对模具进行修改、调整、再试模,使模具和生产出的样件满足客户的要求,即可交付生产使用。