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毕业设计--- 手机保护罩的计算机辅助设计

2017-12-27 49页 doc 303KB 14阅读

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毕业设计--- 手机保护罩的计算机辅助设计毕业设计--- 手机保护罩的计算机辅助设计 目 录 摘要………………………………………………………………………2 第一章:塑件成型工艺性分析…………………………………………3 第二章:模流分析………………………………………………………7 第三章:拟定模具结构…………………………………………………17 第四章:注塑机型号的确定……………………………………………20 第五章:浇注系统形式和浇口的设计…………………………………21 第六章:成型零件尺寸表………………………………………………25 第七章:模架的确定和标准件的选用…...
毕业设计--- 手机保护罩的计算机辅助设计
毕业设计--- 手机保护罩的计算机辅助设计 目 录 摘要………………………………………………………………………2 第一章:塑件成型工艺性分析…………………………………………3 第二章:模流分析………………………………………………………7 第三章:拟定模具结构…………………………………………………17 第四章:注塑机型号的确定……………………………………………20 第五章:浇注系统形式和浇口的设计…………………………………21 第六章:成型零件尺寸表………………………………………………25 第七章:模架的确定和件的选用…………………………………28 第八章:脱模推出机构…………………………………………………28 第九章:排气系统的设计………………………………………………32 第十章:冷却系统的设计………………………………………………32 第十一章:型腔数量及注射机有关工艺参数的校核…………………34 第十二章:非标零件的加工工艺…………………………………… 37 小结…………………………………………………………………… 41 致谢…………………………………………………………………… 45 参考文献……………………………………………………………… 46 1 手机保护罩的计算机辅助设计 摘要:本课题主要是针对手机保护罩的注射模设计。从模具的开模和分型开始, 再结合一定的理论知识和成型工艺的要求进行整套模具的设计和必要的尺寸计 算等,设计出结构合理的模具。在设计过程中运用了MOLD FLOW、PRO/E、UG、 AUTOCAD2007。运用MOLD FLOW做模具的模流分析、PRO/E做模具的结构设计、 UG做模具的加序、AUTOCAD2007绘制零件的装配图和零件图。 关键词:聚碳酸酯工艺分析、结构、浇注系统、脱模结构、斜顶针 Computer Aided Design of mobile protection cover Abstract:This topic is mainly aimed at mobile protective shield of the injection mold, Mold from the mold and start typing,Combined with theoretical knowledge and process requirement for complete mold design and the necessary size calculation, Reasonable structure of the mold design,In the design process used the MOLD FLOW、PRO/E、UG、AUTOCAD2007、 MOLD FLOW make molds using mold flow analysis、PRO / E to do the structural design of mold、UG do mold processing、AUTOCAD2007 draw assembly drawings of parts and parts diagram。 Key words: Polycarbonate process analysis、Structure of the program、Gating system、 Stripping structure、Oblique thimble. 2 第一章 塑件成型工艺性分析 一、塑件 图1.1 塑件 1. 塑件尺寸如图1.1所示 2. 塑料名称:聚碳酸酯(PC) 3. 色调:无色透明 4. 生产纲领:小批量 5. 塑件结构及成型工艺性分析 (1)结构分析如下 该零件为手机保护罩,对于外观要求较高,不允许出现熔接痕、顶杆痕迹、 印纹等。在塑件的两边有内凹结构,成型时推出要平稳,而且需要斜顶针,零件 壁厚很薄需要用推板推出。 (2)成型工艺分析如下 1精度等级 选为5级,MT5 2脱模斜度 3? 6(塑件壁厚 3 聚碳酸酯树脂(PC)作为一种综合性能比较优秀的热塑性工程塑料,在国民经济不少领域都已得到应用,其制品可用注塑、挤塑吹塑、吸塑等成型工艺制备。在使用注射成型制成的产品中,不乏有作为结构零件使用的实例。然而由于注射成型的一般规律和PC本身的一些工艺特性,故在产品设计时,其壁厚一般均要求在0.5-5.0mm围内,而且要求壁厚能均匀过渡。 8. 塑件的原材料分析 PC是分子链中含有碳酸酯一类化合物的总称。在其分子主链结构中除了含有酯基外,还有苯环和异丙基。碳酸酯链赋予PC有一定的柔顺性和韧性;而苯环则赋予PC具有刚性,因此这些基团使PC具有既韧又刚的力学性能。主链苯环空间位阻大,因此在一定程度上刚性占有主导地位,这正是PC制品容易造成内应力甚至制品易开裂的主要原因之一。为此,要求制品合理设计并正确掌握成型工艺。酯基对水敏感,易吸潮水解,特别是在高温下树脂更易水解。将透明的PC产品在121?、0.015 MPa水中反复蒸煮10次,则会完全失去透明度而成为乳白色 不透明产品。这就要求PC树脂在成型加工之前必须 进行充分的干燥处理,在加工过程中对于加料斗中的 或待加工已经干燥的树脂,必需采取严格的保温措施,以防树脂重新吸潮。目前常用的PC树脂,大部分是以双酚A作为主要原料聚合而成的。对此类的PC,链节重复单元较长(约100左右)每一个链节中又有两个苯环,它限制了分子的柔顺性,导致 PC的玻璃化温度和熔融温度都比较高,熔体黏度较大。PC分子链虽对称简单,但结构 庞大,空间位阻大,使PC成为无定形结构,无明显熔点。PC的这些特征要求模具的浇道、浇口设计短而粗,尽量减少熔体流动阻力,同时需采用较高的注射压力,而较高的注射压力,可能会因PC分子刚性大,取向和解取向都困难,使制品内应力较大。PC树脂的熔体黏度较高,可多达1.0x104Pa?s (比一般的塑料要大出2个数量级),而且熔体黏度对剪切速率的依赖性较小,对注射压力的依赖性较小,而对温度的敏感性较大。这就是说要提高熔体的流动性,应采用提高注射温度的办法而不是采用增大注射压力的办法来实现。 二:热塑性塑料的注射成型过程及工艺参数 1. 注射成型过程 4 (1) 成型前准备。 成型之前必须预干燥,水分含量应低于0.02%,微量水份在高温下加 工会使制品产生白浊色泽,银丝和气泡。 (2) 注射过程。 在料筒内经过加热,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。过程可分为充填、压实、保压、倒流、和冷却。 (3) 塑件后处理 2. 注射工艺参数 表1.1 塑件注射成型工艺参数如表1所示,试模时,可根据实际情况作适当调整。 表1.1 注射工艺参数 料筒温度 喂料区 70,90?(80?) 区1 230,270?(250?) 区2 260,310?(270?) 区3 280,310?(290?) 区4 290,320?(290?) 区5 290,320?(290?) 喷嘴 300,320?(290?) 括号内的温度建议作为基本设定值,行程利用率为35,和65,,模件流长与壁厚之比为50:1到100:1 熔料温度 280,310? 料筒恒温 220? 模具温度 80,110? 注射压力 因为材料流动性差,需要很高的注射压力:90-110MPa 保压压力 注射压力的40,,60,;保压越低,制品应力越低 背压 10,15MPa(100,150bar) 注射速度 取决于流长和截面厚度:薄壁制品需要快速注射;需要好的表面质量,则用多级慢速注射 螺杆转速 最大线速度为0.6m/s;使塑化时间和冷却时间对应;螺杆需要大扭矩 计量行程 (0.5,3.5)D 残料量 2,6mm,取决于计量行程和螺杆直径 5 预烘干 在120?温度下烘干3h;保持水份低于0.02,,会使得力学性能更优 回收率 最多可加入20,回料;较高的回料比例会保持抗热性,但力学性能会降低 0.6,,0.8,,若为玻璃增强类型,0.2,,0.4, 收缩率 浇口系统 浇口直径应该至少等于制品最大壁厚的60,,70,,但是浇口直径至少为1.2mm(浇口斜度为3,5,或表面质量好的制品需要2);对壁厚均匀的较小制品可采用点式浇口 机器停工时段 如生产中断,操作机器像挤出机那样直到没有塑料挤出并且温度降到200?左右:清洗料筒,用高粘性PE,将螺杆从热料筒中抽出并用钢丝刷刷去残料 料筒设备 标准螺杆,止逆环,直通喷嘴 三:PC的主要性能指标 聚碳酸酯(Polycarbonate,简称PC)是一种无色透明的无定性热塑性材料。其名称来源于其内部的CO3基团。 聚碳酸酯无色透明,耐热,抗冲击,阻燃BI级,在普通使用温度内都有良好的机械性能。同性能接近聚甲基丙烯酸甲酯相比,聚碳酸酯的耐冲击性能好,折射率高,加工性能好,需要添加阻剂才能符合UL94 V-0级。 但是聚甲基丙烯酸甲酯相对聚碳酸酯价格较低,并可通过本体聚合的生产大型的器件。随着聚碳酸酯生产规模的日益扩大,聚碳酸酯同聚甲基丙烯酸甲酯之间的价格差异在日益缩小。 不能长期接触60?以上的热水,聚碳酸酯燃烧时会发出热解气体,塑料烧焦起泡,但不着火,离火源即熄灭,发出稀有薄的苯酚气味,火焰呈黄色,发光淡乌黑色,温度达140?开始软化, 220?熔解,可吸红外线光谱。聚碳酸酯的耐磨性差。一些用于易磨损用途的聚碳酸酯器件需要对表面进行特殊处理。 密度:1.20,1.22 g/cm 线膨胀率:3.8×10 cm/cm?C 热变形温度:130?C。 不耐强酸,不耐强碱。聚碳酸酯耐酸,耐油。聚碳酸酯不耐紫外光,不耐强碱。聚碳酸酯的耐磨性差。一些用于易磨损用途的聚碳酸酯器件需要对表面进行特殊处理。 第二章 模流分析 6 目前,CAD/CAM技术已经比较成熟的运用在注塑模具设计与制造中,且能 制造出高质量和高精度的模具,但如果仅凭经验的进行设计、制造,必将会进行 多次的修模,浪费大量的时间与成本。因此,需要运用CAE技术对产品进行模 流分析。注塑成型CAE技术采用有限元计算方法来模拟整个注塑过程及这一过 程对注塑成型产品质量的影响,它可以模拟塑料制品在注塑成型过程中的流动, 保压和冷却过程以及预测制品中的应力分布、分子取向、收缩和翘曲变形等,帮 助设计人员及早发现问题,及时修改模具设计,提高一次试模成功率,帮助企业 缩短产品上市周期,增强市场竞争能力。 单个塑件模流分析:模型详细资料 : 图1:划分网格图 网格类型 = 双层面 网格匹配百分比 = 89.8 % 相互网格匹配百分比 = 86.5 % 节点总数 = 3427 注射位置节点总数 = 1 注射位置节点标签是: 2754 单元总数 = 6862 制品单元数 = 6862 7 主流道/流道/浇口单元数 = 0 管道单元数 = 0 连接器单元数 = 0 分型面法线 (dx) = 0.0000 (dy) = 0.0000 (dz) = 1.0000 三角形单元的平均纵横比 = 3.2478 三角形单元的最大纵横比 = 96.1119 具有最大纵横比的单元数 = 112 三角形单元的最小纵横比 = 1.1570 具有最小纵横比的单元数 = 2277 总体积 = 2.7710 cm^3 最初充填的体积 = 0.0000 cm^3 要充填的体积 = 2.7710 cm^3 要充填的制品体积 = 2.7710 cm^3 要充填的主流道/流道/浇口体积 = 0.0000 cm^3 总投影面积 = 7.7080 cm^2 注塑机参数:注塑机参数: 最大注塑机锁模力 = 7.0002E+03 tonne 最大注射压力 = 1.8000E+02 MPa 最大注塑机注射率 = 5.0000E+03 cm^3/s 注塑机液压响应时间 = 1.0000E-02 s 工艺参数: 充填时间 = 0.4000 s 自动计算已确定注射时间。 射出体积确定 = 自动 冷却时间 = 20.00 s 速度/压力切换方式 = 自动 保压时间 = 10.0000 s 8 螺杆速度曲线(相对): % 射出体积 % 螺杆速度 --------------------------------- 0.0000 100.0000 100.0000 100.0000 保压压力曲线(相对): 保压时间 % 充填压力 --------------------------------- 0.0000 s 80.0000 10.0000 s 80.0000 20.0000 s 0.0000 环境温度 = 25.0000 C 熔体温度 = 277.0000 C 理想型腔侧模温 = 95.0000 C 理想型芯侧模温 = 95.0000 C 充填分析 充填阶段: 状态: V = 速度控制 P = 压力控制 V/P= 速度/压力切换 |-------------------------------------------------------------| | 时间 | 体积 | 压力 | 锁模力 | 流动速率|状态 | | (s) | (%) | (MPa) | (tonne) |(cm^3/s) | | |-------------------------------------------------------------| | 0.02 | 3.94 | 10.63 | 0.03 | 6.12 | V | | 0.04 | 8.36 | 18.44 | 0.10 | 6.18 | V | | 0.06 | 12.83 | 26.08 | 0.19 | 6.24 | V | | 0.08 | 17.14 | 33.14 | 0.31 | 6.37 | V | | 0.10 | 21.74 | 40.07 | 0.44 | 6.46 | V | | 0.12 | 26.31 | 46.41 | 0.58 | 6.54 | V | | 0.14 | 31.22 | 52.49 | 0.72 | 6.61 | V | 9 | 0.16 | 35.59 | 58.12 | 0.88 | 6.61 | V | | 0.18 | 40.38 | 65.05 | 1.10 | 6.62 | V | | 0.20 | 45.00 | 72.23 | 1.33 | 6.64 | V | | 0.22 | 49.68 | 79.71 | 1.59 | 6.67 | V | | 0.24 | 54.39 | 87.55 | 1.88 | 6.72 | V | | 0.26 | 58.96 | 94.93 | 2.17 | 6.76 | V | | 0.28 | 63.54 | 102.06 | 2.44 | 6.79 | V | | 0.30 | 68.14 | 108.80 | 2.72 | 6.82 | V | | 0.32 | 72.79 | 118.13 | 3.18 | 6.81 | V | | 0.34 | 77.24 | 127.13 | 3.65 | 6.85 | V | | 0.36 | 81.69 | 135.33 | 4.10 | 6.88 | V | | 0.38 | 86.31 | 142.41 | 4.52 | 6.91 | V | | 0.40 | 90.75 | 148.30 | 4.92 | 6.93 | V | | 0.42 | 95.19 | 157.54 | 5.85 | 6.93 | V | | 0.42 | 95.52 | 158.15 | 5.95 | 6.80 | V/P | | 0.43 | 97.38 | 126.52 | 5.42 | 3.53 | P | | 0.44 | 98.19 | 126.52 | 5.63 | 3.31 | P | | 0.46 | 99.82 | 126.52 | 5.94 | 2.30 | P | | 0.46 | 99.93 | 126.52 | 5.99 | 2.22 | P | | 0.46 |100.00 | 126.52 | 6.01 | 2.22 |已充填 | |-------------------------------------------------------------| 充填阶段结果摘要 : 最大注射压力 (在 0.422 s) = 158.1520 MPa 充填阶段结束的结果摘要 : 10 充填结束时间 = 0.4626 s 总重量(制品 + 流道) = 3.1842 g 最大锁模力 - 在充填期间 = 6.0085 tonne 推荐的螺杆速度曲线(相对): %射出体积 %流动速率 --------------------------------- 0.0000 28.7720 10.0000 55.4869 20.0000 80.5013 30.0000 93.8049 40.0000 83.8582 50.0000 90.6897 60.0000 100.0000 70.0000 88.9774 80.0000 96.7963 90.0000 80.0855 100.0000 23.6146 % 充填时熔体前沿完全在型腔中 = 0.0000 % 制品的充填阶段结果摘要 : 体积温度 - 最大值 (在 0.422 s) = 290.6630 C 体积温度 - 第 95 个百分数 (在 0.422 s) = 286.1520 C 体积温度 - 第 5 个百分数 (在 0.462 s) = 186.9950 C 体积温度 - 最小值 (在 0.462 s) = 95.0000 C 剪切应力 - 最大值 (在 0.381 s) = 6.2901 MPa 剪切应力 - 第 95 个百分数 (在 0.420 s) = 1.4446 MPa 剪切速率 - 最大值 (在 0.141 s) = 1.6666E+04 1/s 剪切速率 - 第 95 个百分数 (在 0.020 s) = 1.5758E+04 1/s 11 制品的充填阶段结束的结果摘要 : 制品总重量(不包括流道) = 3.1842 g 体积温度 - 最大值 = 287.7720 C 体积温度 - 第 95 个百分数 = 283.1580 C 体积温度 - 第 5 个百分数 = 186.9970 C 体积温度 - 最小值 = 95.0000 C 体积温度 - 平均值 = 259.3190 C 体积温度 - 标准差 = 29.6289 C 剪切应力 - 最大值 = 4.1304 MPa 剪切应力 - 第 95 个百分数 = 0.8572 MPa 剪切应力 - 平均值 = 0.3859 MPa 剪切应力 - 标准差 = 0.2206 MPa 冻结层因子 - 最大值 = 1.0000 冻结层因子 - 第 95 个百分数 = 0.2215 冻结层因子 - 第 5 个百分数 = 0.0000 冻结层因子 - 最小值 = 0.0000 冻结层因子 - 平均值 = 0.0480 冻结层因子 - 标准差 = 0.0687 剪切速率 - 最大值 = 8693.3203 1/s 剪切速率 - 第 95 个百分数 = 2139.0701 1/s 剪切速率 - 平均值 = 615.7250 1/s 剪切速率 - 标准差 = 741.9620 1/s 塑件充填区域图2.2:从图中可看出塑件已经充填满 图2.2 塑件填充区域图 12 充填时间图2.3:从图中可看出充填时间为0.4626s最后充填的区域为右下尖角 图2.3填充时间图 气穴图2.4:从图中可看出气穴出现在中间及塑件边角。可通过在模具分型面处增大适当间隙排除气体,和降低模具温度不要让塑件产生气泡,还可以在烘料时把原料中的水分除尽来解决问题。 图2.4 气穴 13 熔接痕图2.5:从图中可明显看出四个熔接痕。解决办法1.塑料温度太低 提高机筒。喷嘴及模具温度2注射速度太慢 提高注射速度 3.改变塑件结构,降低成型工艺要求。 图2.5 熔接痕 注射压力图2.6:从图中可看出注射压力太高达到158Mpa,可以把浇口位置放到塑件中间,这样可以减小浇口到尖角的距离,从而降低注塑压力。还可以改变塑件的尖角形状,使其过度圆滑。 图2.6 注塑压力图 14 推荐的螺杆速度 图2.7 图2.7推荐的螺杆速度图 结论:此次分析存在的主要问题是注射压力太大,气泡多,熔接痕多,可以通过 调节零件结构,和模具结构以及工艺参数的方法来解决。 调节零件结构和工艺参数后在做模流分析得出结果如下所示: 熔接痕图2.8 图2.8 熔接痕 15 通过与图2.5比较,可看出塑件上面的熔接痕明显减少,而且分布在结合处,符合流动的规 律。 气穴图2.9 图2.9 气穴图 通过与图2.4比较,可看出塑件上面的气泡减少很多。 注射压力图2.10 图2.10 注塑压力图 16 通过与图2.6比较可看出塑件的注射压力明显升高,在浇口位置注射压力达到180?, 可改变模具结构来降低塑件的注塑压力。 通过以上两种塑件结构的注塑工艺参数的对比,可以看出改变零件上面难成型的结构从而提高塑件的注塑质量是可行的。 第三章:拟定模具结构形式 一:分型面选择分型面的形状应尽可能简单,以便于制品成形和模具制造。分型面的形状可以是平面、阶梯面或者曲面。一般情况下只采用一个与注射机开模方向相垂直的分型面,而且尽可能用简单的平面作为分型面。 选择分型面时应遵守如下原则: 1.分型面应选择在制品的最大截面处,否则制品无法脱模。在选择分型面时,这是首要原则。 2.尽可能使制品留在动模一侧,因为注射机的推出液压缸设在动模一侧,制品留在动模一侧有利于脱模机构的设置。 3.有利于保证制品的尺寸精度 4.有利于保证制品外观质量,动、定模相配合的分型面上稍有间隙,熔体就会在制品上产生飞边,影响制品的外观质量。因此在制品平滑平整的表面或圆弧曲面上,应尽量避免选择分型面。 5.尽可能满足制品的使用要求,在注射成形过程中,制品上会产生一些很难避免的工艺缺陷,如脱模斜度、飞边及推杆与浇口痕迹等。在分型面设计时,应从使用角度避免这些工艺缺陷影响制品的使用功能。 17 6.尽量减小制品在合模方向上的投影面积,以减小所需锁模力。 7.长型芯应置于开模方向,当制品在相互垂直的两个方向都需要设置型芯时,应将较短的型芯置入侧抽芯方向,有利于减小抽拔距。 8.有利于排气 9.有利于简化模具结构 10.在选择非平面分型面时,应有利于型腔加工和制品的脱模方便 结论:根据分型面应选择在制品的最大截面处,尽可能使制品留在动模一侧等原因,有以下两种方案可供选择。 方案1:选择塑件外表面图3.1 图3.1 外边面分型面 方案2:选择塑件内表面图3.2 图3.2内表面分型面 通过分析:由于该塑件有内凹结构,需要斜顶针,如果选择外表面会干涉 斜顶针的运动,所以选择塑件内表面为分型面。 开模图3.3: 图3.3 开模图 18 二:确定型腔数量及排列方式 型腔数量:该塑件为小型塑件 先暂定为一模两腔。 排列方式: 1.型腔在模板上通常采用圆形排列、H形排列、直线形排列以及复合排列等。在设计时应注意以下几点: 2.尽可能采用平衡式排列,以便构成平衡式浇注系统,保证制品质量的均一和稳定。 3.型腔布置和浇口开设部位应力求对称,以便防止模具承受偏载而产生溢料现象。 4.尽可能使型腔排列得紧凑,以便减小模具的外形尺寸。 5.型腔的圆形排列所占的模板尺寸大,虽有利于浇注系统的平衡,但加工困难。除圆形制品和一些高精度制品外,在一般情况下,常用直线形排列和H形排列。 结论:为了保证制品质量的均一和注塑过程受力平衡,型腔布置和浇口开设部位对称,并使型腔排列得紧凑更加便于加工.具体型腔图见3.4 图3.4 型腔三维图 19 三:模具结构形式的确定图3.5 通过分析该塑件有小的内凹结构,需要选择斜顶针。 图3.5 斜顶针三维图 推板三维 图3.6 图3.6 推板三维图 第四章:注塑机型号确定 20 1:塑件质量、体积计算 1)塑件体积:=6.86cm^3 V1 2)塑件质量:8.24g 2:浇注系统凝料体积初步估算 可按塑件体积的0.6倍计算,由于该模具采用一模两腔,所以浇注系统凝料体积 ,为 =20.6=8.23cm^3 V2V1 3:该模具一次注射所需塑料PC 3 =+=15.09cm 体积V0V1V2 质量 m==18.1g ,V0 4: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 ,,1)=245mm100mm=9000mm^2 S1 投影面积按照经验取=1000mm^2 S2 总投影面积A=10000mm^2 ,FmA,p型=10000110N=1100000N=1100KN aa取110MP(PC注射压力为80-120MP取大值,因为塑件为薄壁零件) P型 2)选择注射机 根据每一周期的注射量和锁模力的计算值,可选用SZ-250/1250(上海第一塑料机械场) 注射机主要技术参数见下表4.1: 表4.1 注塑机参数图 结构类型 注射容量 螺杆直径 注射压力 注射速率 塑化能力 螺杆转锁模力 速 270 卧 45 160 110 18.9 10~200 1250 拉杆内向距 移模行程 最小模厚 锁模形式 定位孔径 喷嘴半径 415*415 360 150 160 14 双曲肘 第五章:浇注系统形式和浇口的设计 一:主流道的设计 21 设计原则:1(结合型腔布置考虑,尽可能采用平衡式分流道布置。在平衡式布置中,从主流道末到各型腔的分流道和浇口,其长度、断面面积和尺寸都对应相等。这种布置能使塑料熔体均衡地进料,在同一时刻,以相同的额定压力和温度充满型腔。 2(尽量缩短熔体的,以便降低压力损失、缩短充模时间。为此,浇注系统的长度应尽量短、断面尺寸应合理、应尽量减少流道的弯折。 3(浇口尺寸、位置和数量的选择十分关键,应有利于熔体流动、避免产生涡流、喷射和蛇形流动,并有利于排气和不缩。 4(避免高压熔体对模具型芯和嵌件产生冲击,防止变形和位移的产生。 5(浇注系统凝料脱出应方便可靠,凝料应易于和制品分离或者易于切除和修整。 6(熔接痕部位与浇口尺寸、数量及位置有直接关系,设计浇注系统时要预先考虑到熔接痕的部位、形态,以及对制品质量的影响。 7(尽量减少因开设浇注系统而造成的塑料凝料用量。 8(浇注系统的模具工作表面应达到所需的硬度、精度和表面粗糙度,其中浇口应有IT8以上的精度要求。 9(设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。 10(应尽可能使主流道中心与模板中心重和,若无法重合也应使两者的偏离距离尽可能缩短。 1)主流道尺寸 1: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 2:主流道球面半径SR=注射机喷嘴球头半径+(1-2) ? =14+(1-2) 取SR=15 3:球面配合高度h=3-5 mm 取h=3mm ? 4:主流道长度 尽量小于60mm,由标准模架结合该模具结构, ? 取L=50mm 5:主流道截面一般设计成圆锥型,锥角设为3?。 ? 22 2)主流道衬套的形式 选择浇口套的形式,浇口套为模架专用零件,以以设计时可参照市 场上可要买到的标准零件。结构形式如下图。 图纸详见:零件图4.1 图5.1 浇口套 1)定位环的选择。选择方法可以参照浇口套的方法。结构形式如下 图4.2 图5.2 定位环 二:分流道的设计 分流道截面形状原则 在分流道设计时应考虑尽量减小在流道内的压力损失和尽可能避免熔体 U形、六角形等。圆形和正方形流道的效率最高。但是,正方形截面的 23 流道不易于凝料的推出。U形和六角形截面的流道均是梯形截面流道的 变异形式。六角形截面的流道实质上是一种双梯形截面的流道。一般当 分型面为平面时,通常采用圆形截面的流道。当分分型面不为平面时, 考虑到加工的困难,常采用梯形或半圆形截面的流道。 工程设计中常采用梯形截面流道,这种流道加工工艺性好,且塑料熔体 的热量散失、流动阻力均较小。所以选择梯形分流道。 脱模斜度为5?-10? 取6? 截面上端尺寸一般为5-10mm 取8mm 高度一般为上端面的(2/3 – 3/4)倍 取6mm 三:侧浇口的设计 设计原则:浇口是塑料熔体进入到型腔的阀门,对塑件质量具有决定性的影响。因而浇口类型与尺寸、浇口位置与数量便成为浇注系统设计中的关键。 浇口可分为:直接浇口、侧浇口、重叠式浇口、扇形浇口、薄片浇口、圆环形浇口、轮辐浇口、爪形浇口和点浇口。 为了方便进料以及加工所以选择使用侧浇口。侧浇口一般开设在模具的分型面上,从制品的边缘进料,故也称之为边缘浇口。侧浇口的截面形状为矩形。其优点是夫面形状简单、易于加工、便于试模后修正。缺点是在制品的外表面留有浇口痕迹。中小型制品的多型腔模常采用侧浇口设计方案。 在侧浇口的三个尺寸中,以浇口深度h最为重要。它控制着浇口内熔体的凝固时间和型腔内熔体的补缩程度。浇口宽度W的大小对熔体的体积流量有直接影响。浇口长度L在结构强度允许的情况下以短为好,一般选用L=0.5,0.75mm。 )浇口类型及位置的确定 1 选择为侧浇口 位置如图5.3 图5.3浇口及主流道图 24 )浇口结构尺寸的经验计算 2 经验公式为 h=nt w=n/30 A h为侧浇口深度 w为浇口宽度 A为塑件外表面积 t为塑件壁厚 n为塑料系数 (PC为0.7) 代如公式可得:h=0.7mm w=4.5mm 浇口长度按照经验可得l=1mm 四:浇注系统的平衡 对于该模具,从主流道到各个型腔的分流道的长度相等,形状及截面 尺寸对应相同,各个浇口也相同,浇注系统显然是平衡的。 第六章:成型零件尺寸表 一:成型零件的工作尺寸 1:型腔径向尺寸(类尺寸,塑件标注形式)计算公式: A1AS-, +,z,,ZA =[(1+S)-] ASx,M 2:型腔深度尺寸(类尺寸,塑件尺寸标注形式)计算公式: A2 HS,, +,,ZZ,2,,,,SH H[(1)]SM3 +,3:型芯径向尺寸(类尺寸,塑件标注形式BS)计算公式: B1 B1M-,ZS,,,,SBx,, ,,,,,,z +, 4:型芯高度尺寸(类尺寸,塑件标注形式)计算公式: HB2S 25 2,, M-,zSSH H1,,,,,,3,,,z, 5:由于次塑件不存在成型孔之间等中心距尺寸(C类尺寸) 故不将其公式列出。 ,Z x是塑件尺寸公差,S是塑件平均收缩率(取0.006),是模具制造公差, 是, ,Zx工作尺寸的制造与使用修正系数,塑件尺寸较小时=,=3/4,是塑件未,/3AS 注公差尺寸。 塑件等级为5级:取值列表(表7.1)如下 , 表6.1 塑件公差等级 , 基本尺寸范围 公差值 , 0-3 0.16 3-6 0.18 6-10 0.20 10-14 0.22 14-18 0.24 18-24 0.28 24-30 0.32 30-40 0.36 40-50 0.40 50-65 0.46 65-80 0.52 80-100 0.60 塑件图6.1 图6.1 塑件图 26 主视图上面尺寸的尺寸类型:如表6.2 表6.2 未标注公差 尺寸类型 R9.5 A2 R8.7 B2 5 A 1 R9.2 B2 R1.5 B2 R10 A2 6.5 A2 0.4 B1 5.6 B2 0.7 A2 通过查表6.1可以得出零件的公差带,通过对尺寸类型的划分,可 以分析清楚成型零件的尺寸要求。通过上面的公式可以算出成型零 件的基本尺寸以及公差。 俯视上面的尺寸的尺寸类型如表6.3 27 表6.3 R2 B2 22 B1 32 B1 6.5 A 1 5 A 1 6.4 A2 4 B1 69.4 A2 8 A2 22.5 A2 43.4 A 1 44.5 A 1 61.3 A2 93.7 A 1 95.5 A 1 通过查表6.1可以得出零件的公差带,通过对尺寸类型的划分,可 以分析清楚成型零件的尺寸要求。通过上面的公式可以算出成型零 件的基本尺寸以及公差。 右视图上面尺寸的尺寸公差如表6.4 表6.4 R2 A2 R1.5 B2 1.2 A 1 0.8 A 1 0.4 A 1 通过查表6.1可以得出零件的公差带,通过对尺寸类型的划分,可 以分析清楚成型零件的尺寸要求。通过上面的公式可以算出成型零 28 件的基本尺寸以及公差。 计算关键尺寸 ,0.3603232.46 ,00.12 ,0.24,02222.4 0,0.08 ,00.066.56.42 ,0.20, 第七章:模架的确定和标准件的选用 由前面型腔的的布局以及相互位置尺寸,再根据成型零件尺寸结合标准模架, ,选择模架尺寸为355mm200mm 1.板类零件 ,55mm200mm厚度为25mm)材料45钢 1) 定模座板(3 ,2) A板(315mm200mm 厚度为60mm))材料45钢 , 3)推板(199mm200mm 厚度为16mm) 材料45钢 , 4)B板(315mm200mm 厚度为50mm) 材料45钢 ,, 5)垫块(200mm40mm100mm) 材料Q235A钢 , 6)动模座板(355mm200mm厚度为25mm) 材料45钢 注射机顶杆孔为mm ,50 2.合模导向机构 导向机构整体设计 导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位,其中心至 模具边缘有足够的距离,以保证模具的强度,防止压入导柱和导套后变 形。 在合模时应该保证导向零件首先接触,避免凹模先进入型腔,导致模具 损坏。 动定模板采用合并加工,可保证同轴度要求。 动定模板导柱导套的选择:标准带头导柱(摘自GB/T4169.4-1984) dmmLmmLmm,,,20,90,251 材料:T8A GB/T1298-1986 热处理 50HRC-55HRC 29 标准带头导套(摘自GB/T4169.2-1984) 选用?型: dmmLmmdmmdmmDmm,,,,,20,40,24,24,3212 材料:T8A GB/T1298-1986 热处理 50HRC-55HRC 推板导柱的选择:标准带头导柱(摘自GB/T4169.4-1984) dmmLmmLmmdmmDmm,,,,,16,125,25,16,2011 1. 定位块结构如图7.1 材料选择 T8A 图7.1 未加推板时的定位块 加了推板的定位块 30 红颜色的为定位块,由于导柱精度太低,六个定位块对推板在合模过程中精定位。 具体尺寸可参考零件图。 4(弹簧的选择 采用圆柱压缩弹簧(摘自GB/1358-78) 弹簧直径:d=3mm 中径:D=25mm,节距:t=9.3mm 最大工作负载330pNn/ 第八章:脱模推出机构 注塑成型每一个循环中,塑件必须准确无误地从模具的凹模中或型芯上 脱出,完成脱出塑件的装置称为脱模机构,也常称为推出机构。 脱模力计算: 脱模力是指从动模一侧的主型芯上脱出制品所需施加的外力,它包括型芯包紧力、真空吸力、粘附力和脱模机构本身的运动阻力。包紧力是指制品在冷却固化中,因体积收缩而产生的对型芯的包紧力。真空吸力是指封闭的壳类制品在脱模时与型芯之间成形成真空,与大气压差产生的阻力。粘附力是指脱模时,制品表面与模具钢材表面之间所产生的吸附力。 脱模力是指注射模脱模机构设计的重要依据。但脱模力的计算与测量十分复 31 杂。对于任意形状的壳类制品的脱模力,除了采用专用的计算机程序外,很难用 手工计算出来,只能将其简化为圆筒形或矩形进行近似计算。下面分别介绍脱模 力的简单估算和分析计算法。 脱模力Q由两部分组成 e Q=Q+Q=1000+968=1968(N) ecb Q——制品对型芯包紧的脱模阻力 c Q——使封闭壳体脱模需克服的真空吸力(N),Q=0.1A,这里0.1的单位bbb 2mm为MPa,A为型芯的横截面面积()。 b Q=0.1A=0.1X10000.2=1000(N) bb rcp,,,10在脱模力计算中,将的制品视为薄壁制品。反之,视为厚壁制品。t t为制品厚度(mm)。r为型芯的平均半径(mm)。 cp 薄壁矩形制品: 8tEhK,8123000.60.0320.423,,,,,fQN,,,968() c110.42,,u E——塑料的拉伸弹性模量。MPa E,2300 ,,——塑料的平均成型收缩率,, ,0.6 uu0.42——塑料的泊松比,= 0,,,0.3——型芯的脱模斜度, h,H——型芯脱模方向的高度0.032m K——脱摸斜度修正系数K=0.423 ff fcossin,,,K, f1sincos,f,, f——制品与钢材表面之间的静摩擦系数,查表得f=0.525 rcp,,,——比例系数, t lb,r——型芯的平均半径(mm),对于矩形型芯,10 r,cpcp, 32 t——制品壁厚(mm) 结论:该塑件的脱模力为1968N。 1:推出机构的设计过称: 由于塑件壁厚较薄,所以采用推板推出。 内凹结构的推出设计过程: 第一次为将零件整体推出然后手工将其取下,经过老师的指导发现不可 取。第二次为将推迟机构自动设在B板中,经过老师的指导也不可取, 因为零件的制造比较复杂。第三次设计为斜顶针推出机构,零件的加工也 较简单,最后决定采用斜顶针推出。 塑件推出总结构:推板+推杆+斜顶针。 2:推板的定位形式 导柱+定位块 3:斜顶针形式如图7.2:(材料:T10A、54HRC-58HRC) 图7.2 斜顶针形式图 4:推杆(摘自GB/T4169.1-1984) 材料:T8A 技术要求: (1) 工作边棱边不允许有倒角。 (2) 工作端面不允许有中心孔。 (3) 其他按GB/T4170-1984。 ,10选d= 33 第九章:排气系统的设计 该模具在分型面处用的是推板推出机构,在推板与型芯配合处有缝隙,所以不用设置排气系统。 第十章:温度调节系统的检验 1. 由于该套模具的模具温度要求在80?以下,又是小型模具,所以 没有设置加热装置。 2. 冷却系统 一般注射道模具内的塑料温度为200?左右,而塑件固化后从模具 型腔中取出时其温度在60?以下。热塑性塑料在注射成型后,必 须对模具进行有效的冷却,使熔融塑料的热量尽快的传给模具,以 使塑料可靠冷却定型并可迅速脱模。 3. 冷却介质 水 4. 冷却系统的简略计算 忽略模具因空气对流、热辐射以及与注塑机接触所散发的热量,不考虑模具技术材料的热阻,可对模具冷却系统进行初步和简略计算。 (1):求塑件在固化时每小时所释放的热量Q 聚碳酸酯单位质量放出的热量Q1=5*10^2KJ/KG Q=WQ1=8.24*10^-3*Q1*60=247.2KJ/KG W为单位时间内注入模具中的塑料质量,该模具每分钟注射一次 (2)求冷却水体积流量 c1q=Q/()=0.3*10^-3m^3/min ,,,12, 为冷却水密度 1*10^3kg/m^3 , c1冷却水比热容 4.187kj(kg.?C) 冷却水出口温度25? ,1 冷却水入口温度20? ,2 (3)冷却水管道直径取8mm (4)冷却水在管道内的流速 2V=4q/,d=0.1m/s 34 (5)求冷却水在管道孔壁与冷却水之间的传热模系数h 0.8320.2(),v,,,:10/(c)KJmhh=3.6f/=3.34 d (6求冷却管道总传热面积A ,3A=60Q/h=5.28*mm^2 10,, 为模具温度与冷却水温度之间的平均温差(?)模具温度取65?。 ,, =65-(25+20)/2 ,, (6):求模具上应开的冷却管道的孔数n n=A/=1.76 ,dl 为水道方向模具的宽度 l 该模具采用四条冷却水道,冷却可达到目的。而且上下冷却管道分布 均匀,不会发生翘曲变形。 第十一章:型腔数量及注射机有关工艺参数的校核 1.型腔数量校核 按注射机的额定锁模力校核型腔数量 ,,公式为:n<=F-/=1250000-1101000/1104500=2.3 P型S2SP型 2<=2.3 F为注射机的额定锁模力(N),该注射机为1250000N 为浇注系统在分型面上的投影面积 S2 为单个塑件在分型面上的投影面积 S 为注射压力 P型 通过校核型腔数量合格 2.注射机工艺参数的校核 1)锁模力校核 ,F>=KA=1.11100=1210 P型kNkN K为安全系数 F=1250 kN 锁模力合格 2)最大注射压力校核 35 注射机的额定压力及为该机器的最高压力=130 PmxaMPa >=k 130>=121 PmxaP型 k为安全系数取1.1 最大注射压力合格 3.安装尺寸校核 2. 喷嘴尺寸 1主流道小端尺寸D大于注射机喷嘴d,通常为 ? D=d+(0.5-1)mm 对于该模具d=4mm 取D=5mm, 符合要求 2主流道入口的凹球面半径SR应大于注射机喷嘴R,通常为 ? SR=R+(1-2)mm 对于该模具R=15mm,取SR=16mm, 符合要求 3. 最大与最小模具厚度 模具厚度H应满足 =++(5-10)mm H1H2 H动模板的开模行程 取200mm 塑件推出行程 取30mm H1 包括流道在内的塑件高度40mm H2 200>=30+40+(5-10)=75-80 符合要求 2推出机构校核 ? 该注射机推出行程为100mm 大于30mm 符合要求 4.模架尺寸与注射机拉杆内间距校核 , 该套模具模架的外形尺寸为315mm200mm,而注射机拉杆间距为 ,415mm415mm 符合要求 36 注:对于第?部分的校核内容是与后面的模具结构设计交叉进行,但为 了行文整体形式与内容的统一,所以将此部分收放与此。 4.对模具进行强度和刚度的校核。 1:在塑料的注射成形过程中,注射模腔内熔体压力很高,其工作状态可视为型腔压力高达100mpa的耐高压容器。在成形零件中,凹模和动模板是构成型腔的主要受力构件,经常需要对它们进行强度和刚度的力学计算和校核。在必要时,还需对型芯在高压熔体作用下的变形和偏移进行校核。 注射模的凹模和垫板均应有足够的厚度,厚度过薄会导致模具的刚度不足或强度不够。强度不够会使模具发生塑性变形甚至破裂,而刚度不足则会使模具过大的弹性变形,造成熔体溢料的弊病。当凹模尺寸的变形量大于制品的收缩量时,制品成形后的弹性恢复会使凹模紧紧包住制品而造成开模困难。因此,需要对模具进行强度和刚度的校核。 由理论分析和生产实际证实,在塑料熔体的高压作用下,小尺寸模具主要是强度问题,首先要防止模具的塑性变形和断裂破坏。因此,用强度条件计算公式进行凹模壁厚和垫板厚度的设计计算,再用刚度条件计算公式进行校核。对于大尺寸模具主要是刚度问题,要防止模具产生过大的弹性变形。因此,须先确定不同情况下的许用变形量,用刚度条件计算公式进行壁厚和垫板进行强度和刚度的设计计算,再用强度条件计算公式进行校验。 对具有复杂型腔的凹模的垫板进行强度和刚度的精确计算,需要借助于计算机,用有限差分、有限元或者边界元为基础的数值分析方法进行。 模具刚度计算许用变形量的确定通常从以下三个方面考虑: 1(从模具型腔不产生溢料考虑 组合式凹模型腔中的一些配合接触面,当高压熔体注入时会产生足以溢料的间隙,故由不同塑料的黏度特性来决定许用变形量,高黏度塑料取0.08mm 2(在保证制品尺寸精度考虑 模具型腔不能产生过大的、使制品超差的变形量。凹模壁厚的许用变形量应为制品尺寸及其公差的函数,在模具的尺寸精度又与制品精度有对应关系。 3(从保证制品顺利脱模考虑: 当模具型腔的弹性变形量超过制品的收缩值时,制品成形后的弹性恢复会使 37 制品被凹模紧紧包住造成开模困难。因此,型腔的许用变形量应小于制品厚度的收缩值。 型腔零件强度、刚度校核。 1:1)型腔壁厚 3刚度校核:=14mm SpaLEHc,^432, P是型腔内熔体压力 取110 MPa L是型腔侧壁长边尺寸 取100mm H是型腔高度 取4.5mm ,E是弹性模量 取2.110^5 MPa ,是允许变形量 取0.07mm 通过校核刚度度符合要求 强度校核: paL2paL1^2,,,+<=[]=300 拉弯+=MPaC2HSc2HS =202<= 300 MPaMPa =130mm =100mm L2L1 其他值同刚度校核里面的尺寸 通过校核强度符合要求 2:型腔底板厚度可按经验取大值 取30mm 3:动模垫板厚度可按经验取大值 取50mm 第十二章:典型零件的制造工艺 塑件的精度高低、表面质量的好坏,全取决于成型零件的制造工艺,因此编制一个科学合理的制造工艺,是保证零件质量,进而保证产品质量的关键。成型零件主要有两类:型芯和型腔。简单的型芯和型腔以机械切削为主,再加抛光工序;复杂的型腔型芯以机械切削进行粗加工,精加工以电加工为主,复杂的小型异形型芯以电加工为主。切削加工基本上是数控化加工。现对本设计有代表性的几个零件编制制造工艺过程。 一:型腔(加工程序在电子文档) 38 表1:型腔制造工艺过程 序号 工序名称 加工工艺过程及要求 加工工具 1 下料 备 购买 CrMoV1216512032mmmmmm,, 2 粗铣削 铣削凸台到30.5mm 铣刀 ,8mm 3 精铣削 铣削凸台到30mm 铣刀 ,6mm 4 铣圆角 铣R1.5mm与R8的圆角 球头铣刀 ,3mm,18mm5 钻孔 钻出四个冷却水道孔和与型腔连接麻花钻 ,8mm 的八个水道孔 6 铰孔 把第五步的12个孔进行精铰 铰刀 ,8mm7 铣冷料穴 铣削达到冷料穴的要求 铣刀 ,16mm8 电火花 两侧面为基准 用铜电极(电脉冲)电火花成型机床 左右型腔 9 表面处理 用电镀的方法在型腔表面镀层金属电镀设备 使其表面粗糙度达到要求。 10 攻螺纹 攻出6个螺纹孔 螺纹刀 11 热处理 表面渗氮处理 硬度达到要求 12 钳工 去除毛刺 表面粗糙度达到要求 钳工机台 磨刀 13 检验 最后检验各项尺寸精度和形状位置人工 精度符合图纸要求 二:型芯固定板(加工程序在电子文档) 表2:型芯固定板制造工艺过程 序号 工序名称 加工工艺过程及要求 加工工具 1 下料 准备355*200*50的料(45#) 购买(标准件) 2 铣型芯腔 铣两个型芯腔达到设计要求 ,8mm平铣刀 3 铣定位孔 铣六个定位孔 ,3mm平铣刀 4 钻导柱孔 钻四个导柱孔达到公差要求 ,20钻刀 39 5 钻推杆孔 钻六个导柱孔达到设计要求 ,10钻刀 6 钻推板导柱孔 钻四个推板导柱孔 钻刀 ,167 攻螺纹 攻出零件上的所有螺纹 螺纹刀 8 线切割 线切割割出斜顶针孔 线切割机 9 检验 最后检验各项尺寸精度和形状位人工 置精度符合图纸要求 型芯加工:(加工程序在电子文档) 序号 工序名称 加工工艺及过程要求 加工设备 1 备料 准备34*43*94的料 购买 2 粗铣 留0.5mm的余量 球头铣刀 ,63 精铣 加工到所需尺寸 球头铣刀4 ,4 电镀 电镀改善零件表面粗糙度 电镀机 5 钻孔 钻孔加攻螺纹 麻花钻螺纹刀 6 热处理 热处理达到58HRC-62HRC 人工 7 检验 检验尺寸合格 人工 型腔加工: 序号 工序名称 加工工艺及过程要求 加工设备 1 备料 准备165*120*32 购买 2 粗铣 留0.5mm的余量 6球头铣刀, 3 精铣 加工到所需尺寸 ,4球头铣刀 4 电镀 电镀改善零件表面粗糙度 电镀机 5 钻孔 钻孔加攻螺纹 麻花钻螺纹刀 6 热处理 热处理达到58HRC-62HRC 人工 7 检验 检验尺寸合格 人工 40 41 小结: 我此次的毕业设计内容为手机保护罩的注射模设计,虽然说并不能算是很复杂,但在设计的过程中还一发现了自己的很多不足之处,同时也在很多的事情当中发现了种种的问题,所以在这次设计的过程中,不仅是进行设计,还是在设计中进行学习。 首先我根据我所选择的塑件对其进行一定的分析,如塑件的形状、塑件公差等级、脱模斜度、塑件的原材料、塑件的壁厚、塑件的体积和塑件的质量等,这一系列的分析可以方便之后的一些设计和计算,可以说是所有设计的基础,很这是至关重要的第一步,只有走好了第一步之后的路才能方便很多。 在完成了以上的这些基础部分之后先是初步拟定模具推出结构,在拟定模具结构过程中一共有两次大的错误。第一个就是退出机构设计不合理,我的第一次设计是采用推杆直接推出然后用手工拿下零件,最后在贾老师的指导下选择用斜顶针推出,这次也我采用了把斜顶针放在型芯固定板里面,最后经过贾老师指导,发现把斜顶针放在型腔固定板里面会造成模具在使用过程中维修起来很不方便,而且小的斜顶针加工起来不好加工,所以最后有改变模具的结构,这次在贾老师以及工厂师傅的帮助下选择滑块形式的斜顶针,最后模具的推出形式确定。第二个就是分型面的安放形式错误,起初我选择的是放在塑件的外表面,最后经过贾老师的指导,发现分型面放在外边面会影响斜顶针,所以最后确定放在塑件的内便面,这样就可以解决干涉问题。先是分型面的选择,分型面的形状应尽可能简单,以便于制品成形和模具制造。分型面的形状可以是平面、阶梯面或者曲面。一般情况下只采用一个与注射机开模方向相垂直的分型面,而且尽可能用简单的平面作为分型面。所以我选择了塑件的内表面作为分型面,这样不仅方便分型而且又方便加工,并可使得型芯和型腔看起来不会很复杂。然后根椐初选的注射机来进行型腔数目的计算,计算方式可分为三种,有按注射机的锁摸力计算、按注 42 射机最大注射量计算和从制品精度方面考虑进行计算,得出型腔的数目为2个,之后对这2个型腔的排列分析,首先我选择的是两个零件的对称排列,最后在贾老师的指导下改成了两个零件沿不同方向排列,这样可以使模具在受力过程中保持平衡。型腔的布置完成后对其的壁厚和底板厚度进行计算,在塑料的注射成形过程中,注射模腔内熔体压力很高,其工作状态可视为型腔压力高达110mpa的耐高压容器。在成形零件中,凹模和动模板是构成型腔的主要受力构件,经常需要对它们进行强度和刚度的力学计算和校核。在必要时,还需对型芯在高压熔体作用下的变形和偏移进行校核。由此可计算出型腔的长宽尺寸以及厚度,从而算出模架的大小。同时进行模具加热和冷却系统的计算,不过本塑件在注射成型时不要求有太高的模温因而在模具上可不设加热系统。经过对冷却系统的分析计算得出了四条对称水道冷却模具的方式,可以达到塑件的顺利脱模。 模架的整体确定完成后就是流道的设计也就是浇注系统的设计,浇注系统的设计的正确与否,对注射机成形过程和制品质量均有着直接影响,所以非常的重要,先是主流道的尺寸,主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处,它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流或型腔中。主流道的形状为圆锥形,以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。主流道要与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触,所以在注射模中主流道部分常设计成可拆卸更换的浇口套。完成后就是分流道设计,在分流道设计时应考虑尽量减小在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度的降低,同时还要考虑减小流道的容积。常用的流道截面形状有圆形、梯形,U形、六角形等。圆形和正方形流道的效率最高。考虑到加工方便选择梯形分流道。之后就是浇口的设计,浇口是连接流道与型腔之间一段细短通道。它是浇注系统的关键部位。浇口的形状、位置和尺寸对制品的质量影响很大。为了方便进料以及加工所以选择使用侧浇口。侧浇口一般开设在模具的分型面上,从制品的边缘进料,其优点是夫面形状简单、易于加工、便于试模后修正。缺点是在制品的外表面留有浇口痕迹。中小型制品的多型腔模常采用侧浇口设计方案。确定了浇口的型式后使用计算公式算出浇口的尺寸。完成后再对冷料穴和拉料杆进行简单的计算和设计后浇注系统就算是大体完成了。 然后就是导向机构在注射模中,引导动模和定模之间按一定方向闭合或开启 43 的装置,称为导向机构。此外用于卧式注射机的注射模,其脱模机构也需设置导向机构。导向机构由导柱和导套组成,分别安装在动模和定模两边,由于导向机构多为标准件,所以只须简单的查询即可。 脱模机构的设计,首先是对脱模力进行计算,脱模力是指从动模一侧的主型芯上脱出制品所需施加的外力,它包括型芯包紧力、真空吸力、粘附力和脱模机构本身的运动阻力。包紧力是指制品在冷却固化中,因体积收缩而产生的对型芯的包紧力。真空吸力是指封闭的壳类制品在脱模时与型芯之间成形成真空,与大气压差产生的阻力。粘附力是指脱模时,制品表面与模具钢材表面之间所产生的吸附力。计算完成后就是脱模结构的设计,脱模结构又可分为推杆脱模机构、推管脱模机构、推板脱模机构和其他脱模机构。此模具的型芯在动模,开模后塑件包紧型型芯留在动模一侧,根据塑件是壳类零件的特点,并且推出表面以圆面为主,故采用推件板推出形式,这样推出平稳,有效保证了推出后塑件的质量,而且模具结构也要比使用推杆推出来的简单。确定好推出机构后进行推板计算,并与标准模架的尺寸对照,合适既可。 之后是成型零件工作尺寸计算,根据收缩率和模具制造公差来对型芯和型腔的工作尺寸计算,以便确定型芯以及型腔的尺寸和大小。 最后就是对注射机的选择和校合,因为之前所用的注射机只是初选的注射机,可能有些性能和要定不能符合所设计出的模具,所以要进行一定的校合。首先是最大注射量的校核,以免注射量过大或者不足,然后是注射压力的校核,以免注射压不足而导至制品的变形等而产生次品。再是锁摸力的校核,以防锁模力不足而产生过多的溢料飞边。还有模具安装参数的校核,为了使注射模具能顺利地安装在注射机上并生产出合格的制品,在设计模具时必须校核注射机上与模具安装有关的尺寸,因为不同型号和规格的注射机,其安装模具部位的形状和尺寸各不相同。一般情况下设计模具时应校核的安装参数包括喷嘴尺寸、最大模厚、最小模厚等。 全部完成后整个设计就算是完成了,这个设计虽然可能还存在着一些问题,但它已经是我在解决了一个一个小问题和大问题之后总结出来的一整套东西,也可以算是一个很花心思和时间的设计,在这十几周的时间里非常还非常感谢贾老师的指导和帮助,还有同学之间的互相支持,解决了很多的问题,也对我产生了 44 引导,让我一步步的接近尾声,在此表示感谢。 致谢: 首先感谢我的毕业指导老师***老师,本人能够顺利完成手机保护罩模具的毕业设计,中间得到贾老师的大力指导,而且为我提供了合适的毕业设计课题和实践机会,使得我受益非浅。通过这次毕业设计使我更进一步的掌握模具设计知识,让我们把所学的知识有一个真正实践机会,不能总是纸上谈兵。*老师在指导我们时孜孜不倦,要求严格从不马虎,他的治学严谨、为人正直、待人和蔼,使我们学到的不仅仅是设计的知识,更多的是做人的道理。同时,在毕业设计过程中,学校有关部门领导、机械系部领导以及相关老师,都给予我很大帮助,在此一并表示衷心感谢。 参考文献: 1.奇晓杰主编. 塑料成型工艺与模具设计. —北京:机械工业出版社,2005.10 2.付建军主编. 模具制造工艺. —北京:机械工业出版社,2004.8 3.谭雪松,钟廷志,甘露萍主编. Pro/ENGINEER Wildfire模具设计与数控加工. 45 —北京:人民邮电出版社,2006.8 4.李名尧主编. 模具CAD/CAM. —北京:机械工业出版社,2004.7 5.王卫卫主编. 材料成型设备. —北京:机械工业出版社,2004.8 6.张景黎主编.模具加工与装配.—北京:化学工业出版社,2007.4 7.刘品 李哲主编.机械精度设计与检测基础—北京:机械工业出版社,2007.7 8.刘镇昌主编.机械工程英语 —北京:机械工业出版社,2004.7 9.周华主编.数控编程—北京:机械工业出版社,2006.7 10.伍明先主编.塑料模具设计指导-北京:国防工业出版设,2008.2.4 11. Mode for the Development of China,s Mould Manufacturing Industry in 2008 Dai Fulai 《橡塑机械时代》2008年 第6期 12. Seeking Chance in the Crisis--China Mould IndustryGuo Yan 《中国对外贸易:英文版》2009年 第7期 13.Mould made in china《橡塑机械时代》2009年 第1期 46
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