按钮注塑模具设计.doc
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1、精品文档,仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除目录摘要2绪论4第1章 塑料工艺设计71.1塑件的原材料分析81.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析91.2.1结构分析及选材91.2.2尺寸精度分析101.2.3表面质量分析101.2.4 计算塑件的体积和质量111.3 改性聚苯乙烯塑料注射成型的工艺参数。(注塑工艺卡)111.4 塑料成型设备的选取12第2章注塑模的结构设计132.1 型腔数目的确定132.2 分型面的选择以及型腔的排列方式的确定142.2.1 分型面的选择142.2.2 确定型腔的排列方式152.3 浇注系统形式和浇口的设计162.3.1 主流道设计162.3.1.1 主
2、流道尺寸162.3.1.2 主流道衬套的形式的确定162.3.1.3 主流道衬套的固定172.3.2 分流道设计182.3.3 主分流道的形状及尺寸182.3.4主分流道长度192.3.5分流道的表面粗糙度192.3.6 分流道的布置形式202.3.7 浇口的设计202. 4 浇口设计212.4.1 浇口的选用222.4.2 浇口位置的选择232.5 浇注系统的平衡232.6 冷料穴的设计242.7 排气结构的设计24第3章 模具工作零件的设计253.1模具的工作尺寸的计算253.1.1型腔、型芯工作尺寸计算25第4章 模具加热和冷却系统的设计26第5章 模具闭和高度的确定27第6章 注塑机有
3、关参数的校核28第7章 基于 ProENGINEER软件的模具设计30第8章 主要零件加工工艺规程的编制318.1型芯型腔的一般常用加工工序318.1.1凸模的一般常用加工工序318.1.2 凹模的一般常用加工工序31第9章 模具装配与调试339.1浇口套的装配339.2成型零件的装配339.2.1型芯的装配339.2.2型腔的装配349.3脱模结构的装配349.3.1导柱和导套的装配349.3.2推杆的装配349.4总装359.4.1动模的装配359.4.2定模部分的装配369.5试模36结束语37致谢38参考文献39第1章 塑料工艺设计本节根据一个塑件的模塑成型要求,综合介绍塑件的注塑成型
4、工艺的选择,成型模具的设计程序,模具主要零部件的加工工艺规程的编制及模具装配与试模的工艺方法等内容.原始资料:本设计的塑件是一个按钮,基于Pro/E Wildfire2.0按钮三维模型及模具设计。而且本塑件所采用的材料为改性聚苯乙烯,生产类型为大批量生产。未注公差 MT5级精度。 图1.1塑件图1.1塑件的原材料分析 塑件的材料采用改性聚苯乙烯,属于热塑性塑料,改性聚苯乙烯是苯乙烯聚合而成的。合成方法有本体聚合,溶液聚合和乳液聚合。改性聚苯乙烯分子链是含有苯基侧基的饱和链,分子结构不对称,加之苯环体积的影响,使大分子链不容易发生旋转,因此,改性是典型的非结晶态线性高分子化合物,能制造各种塑料制
5、品,其分子量常在4500070000范围。它的力学性能与聚合方法及相对分子量的大小、定向度和杂质量有关。改性聚苯乙烯熔点较低(约90度),具有较好的熔融温度范围,其熔体充模流动性好,加工成型性很好。聚苯乙烯制品以注塑为主大约用在电气仪表零件、工艺品、发泡成型生产的发泡PS广泛用在包装材料、保温、装璜制品,其它塑料制品成型方法也有所应用,但不通用。另外还具有很小的吸水率,有潮湿的环境中和尺寸的变化小,适用于制品制造尺寸稳定的制品如仪表、壳体等。聚苯乙烯的缺点就是脆性大,形状复杂,制品成型后存在有较大的内应力时,常会在使用过程中自行开列。为了改善它的脆性,加入少量的丁二烯可明显降低脆性,提高抗冲击
6、韧性。成型特点、流动性和成型性优良,成品率高。但易出现裂纹,成型塑料的脱模斜度不宜太小,但顶出要均匀,由于热膨胀系数高,塑料不宜有嵌件,否则因为两者的热膨胀系数相差太大导致开裂,塑件壁厚应均匀,宜用高料温高模温低注射压力成型。并延长注塑时间,以防止缩孔及成型收缩率,是成型工艺性最好的塑料制品之一,容易制造形状复杂的制品。1.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析1.2.1结构分析及选材从塑件图上分析,该零件的总体形状为圆桶形,并且其机构没有侧凸侧凹,其直径31mm,塑件的高度为2mm,该塑件结构简单,在顶出零件的作用下,通过一次顶出动作就能将塑件完全脱出,属于简单脱模、,因此,模具设计时采用顶出
7、脱模机构,使制品脱模容易,模具结构简单。通过对结构的分析选用工作零件的分析选用45钢表1.2.1 塑料模具钢的选用工作条件推荐钢号生产塑料产品批量较小,精度要求不高,尺寸不大的模具45,55钢或10,20钢渗碳在使用过程中有较大的动载荷,生产批量大,磨损严重12CrNi3A,20Cr, 20CrMnMo,20Cr2Ni4A钢渗碳大型,复杂,批量,较大,注塑成型模具3Cr2Mo,4Cr3Mo3SiV,5CrNiMo,5CrMnMo,4Cr5MoSiV,4Cr5MoSiV1热固性成型及要求高耐磨,高强度塑料模具9Mn2V,7CrMn2WMo,CrWMn,MnCrWV,GCr155Cr2MnWMoV
8、s,Cr2MnSiWMoV,Cr6WV,Cr12MoV,Cr12耐腐蚀和高精度塑料模具4Cr13,9Cr18,Cr18MoV,Cr14Mo,Cr14Mo4V复杂,精密,高耐磨塑料模具25CrNi3MoAl18Ni(250),18Ni(300),18Ni(350) 1.2.2尺寸精度分析由塑件零件图可知。该塑件的尺寸属于未注公差尺寸,又因为塑件采用改性聚苯乙烯,所以该塑件尺寸精度公差等级选用IT5级(GB/T14489-1993),由以上分析可见,该零件的尺寸精度为一般精度,对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。塑件壁厚均匀,有利于零件成型,制品的外形尺寸标注单向的负公差,内行尺寸标注单向的正公
9、差。1.2.3表面质量分析该零件要求表面不应有缺陷,内部不得有导电杂质,比较容易实现。一般情况下模具精度低于制品12个等级,塑料制品的粗糙度一般在Ra0.20.8之间。综上所述分析可以看出,注塑时,在工艺参数控制得好的情况下,零件的成型要求可以得到保证。1.2.4 计算塑件的体积和质量计算塑件的体积和质量主要是为了选用注塑机及确定模具形腔。塑件的体积V=H+- 3.142+3.141.5-3.141 286.13+117.75-28.26=375.62mm塑件的质量计算 m=v 查模具设计与制造简明手册知改性聚苯乙烯塑料密度为=1.041.10g/3 这里取=1.04g/ 由密度可得出单个制件
10、的质量: Q=V=1.040.375 =0.39g(在这里为大致计算,其中圆角处的尺寸可不预考虑在选取注塑机时适当放缩。)1.3 改性聚苯乙烯塑料注射成型的工艺参数。(注塑工艺卡) 第2章注塑模的结构设计2.1 型腔数目的确定塑件的生产属大批量生产,宜采用多型腔注塑模具,其型腔个数与注塑机的塑化能力,最大注射量以及合模力等参数有关,此外还受制件精度和生产的经济性等因素影响,有上述参数和因素可按下列方法确定模腔数量; 确定最经济的型腔数目n,其影响因素有技术参数和经济指标两个方面。技术参数包括锁模力、最小最大注射量、塑化能力,模板尺寸、制品精度和流变参数等。本设计通过注射机注射量来确定型腔数目。
11、 查中国模具设计大典则有 n= 式中 G 注射机公称注塑量(cm) V 单个制品的体积(cm) c 流道和浇口的总体积(cm)生产中每次实际注射量应为公称注射量G的(0.750.45),这里取0.75进行计算。 n= =6.8(个)在这里可以选取的个数是1,2,3,4,5,6个,考虑的制件的取出和模具的开模以及生产批量等情况,以及模具的主流道长度最好小于60mm,以防止因为注塑压力的降低而带来的制件充型不足等缺陷。经过以上的分析该模具用一模六腔即 N=6 2.2 分型面的选择以及型腔的排列方式的确定2.2.1 分型面的选择模具设 取主流道的小端直径: d=3.5mm为了方便将凝料从主流道中拔出
12、,将主流道设计为圆锥形式其斜度取13度经换算得主流道大端直径D=6mm,为了使料能顺利的进入分流道,可在主流道的出料端设计半径r=5mm的圆弧过渡。2.3.1.2 主流道衬套的形式的确定主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触,属易损件,对材料要求较严,因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式(俗称浇口套),以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。浇口套都是标准件,只需去买就行了。常用浇口套分为有托浇口套和无托浇口套两种下图为前者,有托浇口套用于配装定位圈。浇口套的规格有12,16,20等几种。由于注射机的喷嘴半径为12,所以浇口套的为R15。2.3.1.3 主流道衬套的固定因为采
13、用的有托浇口套,所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是标准件,外径为98mm,内径35mm。具体固定形式如下图所示:2.3.2 分流道设计在多型腔或单型腔多浇口(塑件尺寸大)时应设置分流道,分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前,通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态,并在流动过程中压力损失尽可能小,能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。2.3.3 常设计成可以拆卸的, 以便于维修。(2) 冷料穴一般选择底部带有推杆的, 常见形状有Z型、倒锥形、槽形等。Z形冷料
14、穴便于拉料杆将主流道凝料拉出, 然后在顶出塑件时取出主流道凝料和零件。采用倒锥形或槽形冷料穴虽也可将主流道凝料拉出,但是顶出时容易出现冷料屑。(3) 分流道截面形状有半圆形、梯形、U形和六角形等多种, 现选用半圆形分流道, 以利于塑料的流动和保温。2. 4 浇口设计 以再通过修模来使其达到理想的尺寸。实际加工中,是先用圆形铣刀铣出直径为的分流道,再将材料进行热处理,然后做一个铜公(电极)去放电,用电火花打出这个浇口来的。2.4.2 浇口位置的选择模具设计时,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
15、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. 应有利于型腔中塑料的流动和补料,气体排出。5. 考虑分子定向方位对塑件性能的影响。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。根据本塑件的特征,综合考虑以上几项原则,每个型腔设计一个进料点。2.5 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。
16、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。显然,我们设计的模具是平衡式的,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。2.6 冷料穴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1025mm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
17、低的冷料进入型腔,便会产生次品。为克服这一现象的影响,用一个井穴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11.5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字形和拉料杆的形式,具体要根据塑料性能合理选用。本模具中的冷料穴的具体位置和形状如图中所示。实际上只要将分流道顺向延长一段距离就行了。2.7 排气结构的设计在注塑模具的设计过程中,必须考虑排气结构的设计,否则,熔融的塑料流体
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