插线板底座模具设计.pdf
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1、摘要摘要 该设计是插线板底座的注射模具设计,通过计算校核,利用 pro/e 软件设计 出可行的模具和模架。该说明书包括了自己独自查阅的相关材料、模架、零件公 差、软件等的数据和资料,并对其进行了加工和整理。该设计是以 ABS 为材料,全名是聚丁二烯橡胶于单体苯乙烯和丙烯腈的接枝共 聚物。这是一种运用广泛的塑料、是继钢材、木材、水泥之后,当代新兴的第四 类工业材料之一。塑料制品生产的关键常在于模具。塑料模具工业在现代制造业 中所占的比例越来越大。塑料制品的主要加工方法塑料成型加工,常用的塑料成型工艺有注射成型、压 缩成型、中空成型等,注射成型是塑料模塑成型的一种主要成型方法。注射成型 技术出现了
2、许多新的工艺方法,如无流道凝料注射成型、热固性塑料注射成型、排气注射成型、反应注射成型以及多品种塑料的共注射成型。关键词:pro/e ABS 注射成型AbstractThedesignisasocketbaseinjectionmolddesign,bycalculatingthecheck,usepro/esoftwaretodesignapracticaldieanddieholder.Thespecificationincludeshimself read the related materials,mold,part tolerance,software,data andinforma
3、tion,andhascarriedontheprocessingandfinishing.ThedesignisbasedonABSasmaterials,fullnameofpolybutadienerubberinthemonomerstyreneandacrylonitrilegraftcopolymer.Thisisauseofawiderangeofplastic,steel,timber,cementisafterwards,contemporaryandburgeoningfourthtypesofindustrialmaterials.Theproductionofplast
4、icproductsisalwaysthekeymold.Plastic mold industry in the modern manufacturing industry accounted for anincreasinglylargeproportion.Plastic products the main processing method of plastic molding processing,commonly used in the plastic injection molding process are injection molding,compression moldi
5、ng,blow molding,injection molding plastic molding is a mainmethodofforming.Injectionmoldingtechnology appearedalotofnewmethod,suchasnoflowchannelcongealmaterialinjectionmolding,thermosettingplasticinjectionmolding,injection molding,exhaust reaction injection molding as well as manyvarietiesof plasti
6、cinjectionmolding.Keywords:pro/eABS injectionmolding目录 摘要.11 绪 论.51.1 模具工业的发展现状.51.2模具工业今后的主要发展方向.51.3 本课题研究的意义及内容.72 注塑模具简介.92.1注塑成型过程简介.92.2模具分类.92.3注塑模典型结构.103 塑件的工艺分析.123.1塑件概况.123.2塑件材料介绍.123.3 选择注射机及注射机的校核.133.3.1选择注射机.133.3.2注射机的校核.134 成型零部件设计.154.1成型零部件分类及结构.154.2 成型尺寸计算.174.3 模具强度校核.175 设计方
7、案的拟定.185.1 分型面选取.185.1.1 分型面分类及选取原则.185.1.2设计方案.195.2 浇注系统设计.195.2.1浇注系统的作用.195.2.2对浇注系统设计的具体要求.195.2.3浇注系统的设计.205.3 注塑模导向机构设计.215.3.1 导向机构的功能及其分类.215.3.2设计要点及设计方案.215.4 排气系统.225.4.1 气体来源.225.4.2 设计要点及方案.225.5顶出机构.225.5.1顶出机构的分类.225.5.2顶杆脱模机构的设计要点.235.5.3设计采用方案.235.5.4复位装置.235.5.5 推出导向.245.6冷却系统设计.2
8、45.6.1冷却系统的作用及内容.245.6.2 设计方案及计算.245.7模具总体结构分析.256 模具用钢.256.1 塑料模具用钢的必要条件.266.2 选择钢材的条件.266.3注塑模具常用材料.267 模具的装配与调试.267.1 装配基准的确定.277.2 塑料模的装配顺序.27结 束 语.28致 谢.29参考文献.301 绪 绪 论论 模具制造是国家经济建设中的一项重要产业,振兴和发展模具工业,日益受 到世界各国的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经成为广大 业内人士的共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品 中,60%80%的零部件都要依靠模具
9、成形。用模具生产制件所具备的高精度、高 复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗,是其他加工制造方法所不能比拟的。作为基础工业,模具的质量、精度、寿命对其它工业的发展起着十分重要作用,在国际上被称为“工业之母”,对国民经济的发展起着无可置疑的关键作用。1.1 模具工业的发展现状模具工业的发展现状 模具工业是制造业中的一项基础产业,是技术成果转化的基础,同时本身又 是高新技术产业的重要领域,在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁 力工业”。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”;德国则认为是所有工 业中的“关键工业”;日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力”,同时也是“整个工业发
10、展的秘密”,是“进入富裕社会的原动力”。日本模具产业 年产值达到 13000 亿日元,远远超过日本机床总产值 9000 亿日元。如今,世界 模具工业的发展甚至已超过了新兴的电子工业。我国国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求,2005 年,仅 汽车行业将需要各种塑料制件 36 万吨;电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过 1000 万台;彩电的年产量已超过 3000 万台。到 2010 年,在建筑与建材行业方 面,塑料门窗的普及率为 30%,塑料管的普及率将达到 50%,这些都会大大增大 对模具的需求量。模具工业一直以每年 13%左右的增长速度快速发展。模具行业 在“十五”期间的增长速度
11、将达到 13%15%。每年进口模具约占市场总量的 20%左右,已超过 10 亿美元,其中塑料与橡胶模具占全部进口模具的 50%以上;冲 压模具占全部进口模具约 40%。另外,我国模具制造企业约有 200000 家,并以 每年 10%15%的速度高速递增。1.2 模具工业今后的主要发展方向模具工业今后的主要发展方向 模具工业今后的主要发展方向包括:a.在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE 技术。模具作为成型必须 的工艺装备,其设计周期、生产效率和质量直接影响产品的进度、成本和效率.过去模具设计工作主要依靠设计人员的经验,模具的加工制造又在很大程度上依 赖于生产者的操作技能,因此
12、存在模具设计水平低、加工质量差、生产周期长、使用寿命短等缺陷.随着计算机硬件和软件技术的迅猛发展,CAD/CAM 技术的发展和应用越来越 普遍,出现了许多可用于注塑模设计和制造的软件.实现了产品从概念设计到制 造全过程的设计制造一体化.它提供了采用参数化设计的、基于特征的实体模型 化系统和模型间的相关联性设计以及共享数据库和强大的分析系统等技术,为产 品的设计、分析和制造的一体化提供了平台,使产品 CAD/CAE/CAM 各系统之间 实现了数据的自动传递和转换集成.注塑模设计和制造的软件通过模具检测、自动分模、模拟开模和数控加工仿真的三维动态显示的设计制造与视频技术的结 合,使过程设计生动地展
13、现出来,极大地提高了产品的设计与生产效率,同时也保 证了产品的生产进度和质量.目前,国内模具企业中已有相当多的厂家引进了较 高档的 CAD/CAE/CAM 系统,U G、Pro/Engineer、I2DEAS、Euclid2IS 等著 名软件在中国模具工业中。b.快速制模技术的开发与应用。快速成形与制造(RPM:Rapid Prototyping&Manufacturing)是融激光、材料科学、信息与控制技术等为一体的分层 层积技术,堪称是 20 世纪后半期制造技术最重大的进展之一。RPM 技术诞生 10 余年来已在汽车、家电、航空、医疗等行业中得到广泛应用。国外大型企业如通 用、福特、法拉利
14、、丰田、麦道、IBM、AT&T、Motorola 等以及我国的一些著名 企业,都积极在产品设计过程中采用这项技术,进行产品的有关设计检验、外观评 审、装配实验、动态分析、光弹应力分析、风洞实验等,成功地实现了面向市场 的产品造型设计敏捷化。而随之兴起的快速制模尤其是快速制造金属模具(RMT:Rapid Metal Tooling)则是由新产品设计迅速形成高效、低成本、优质的批量 生产并抢占市场的必由途径,是 RPM 技术进一步发展并取得更大经济效益所面临 的关键课题,成为当前 RPM 技术研究的国际前沿。该技术被美国汽车工程杂志评 为全球 15 项重大技术之首,受到全球制造业的广泛关注。快速成
15、型技术模具制造周期仅为常规模具切削制造的 1/5 至 1/3 而成本 仅为后者的 1/4 至 1/2。快速经济制造技术,具有制造周期短、成本低等优点,在精度和寿命方面又能满足生产上的使用要求,综合经济效益比较好,非常适用 于新产品开发、样品试制、工艺验证或中、小批量生产的需要。快速经济制造技 术近几年来在国内外均得到了迅速发展,特别是随着市场经济的发展,各品种小 批量产品的增多,各种新产品更新换代的周期缩短,诸多高新技术应用范围不断 扩大,类型不断的增多,创造的经济效益和社会效益越来越显著。如采用 RPM 原 型复制石膏模具复制铝(或锌)合金注塑模具,可生产近 250g 注塑件,产品精 度可达
16、015mm。用 RPM 原型复制一种硫化硅橡胶模具,制模周期短,修模方便,成本低,可铸造高强度锌合金,铝锡合金,铝合金铸件及注塑工程塑料制件等,制 件成型尺寸精度高,轮廓清晰。c.推广应用热流道技术、气辅注射成型技术。热流道注射成型法原理是在 注射模内装上分流板及热嘴,利用加热和温度控制的原理,使模具的流道部分保 持熔融状态,制品的浇口如同直接接触到注塑机的射嘴一样,那么成品在脱模时 就不会拖着一条或多条胶口。一套完整的热流道系统是由平衡式分流板、热嘴、高精度温度控制器组成.随着聚合物工业的发展,热流道技术正不断完善和加快 其推广使用。气体辅助注射成型技术 GA IM(Gas-Assisted
17、 Injection Mo lding)是 20 世纪 80 年代中后期发展起来的一种新型注射成型技术。其成型原理是在注塑件 内部注入高压气体(N2)以产生中空截面,由气体注入保压代替熔体注射保压,从 而完成注射成型过程。这种方法克服了传统注射成型的缺点,可用于生产壁厚不 均匀的制品,具有消除产品缩痕,防止制品变形等优点。被认为是注射成型技术 史上的一次革命。现在,这项技术被越来越广泛地运用到汽车、家电、电子器件 日常用品、办公自动化设备、建筑材料等塑料制件领域中。在塑料成型加工的舞 台上,气体辅助注射成型加工是一种相对较新的成型加工技术,这项技术正在快 速发展。相信在未来的几年里,气辅技术仍
18、将突破固有的模式,结合计算机辅助 模拟和其他形式的注射技术,产生巨大的经济效益。d.塑料模具的标准化和高档次模具使用。模具在满足用户要求,使模具精益 求精的基础上,价格是影响其市场占有率的一个重要因素。企业在降低塑料模具 成本方面,推广模具标准化无疑是一条必由之路。国外对模具标准化工作十分重 视,这是因为采用模具标准化不仅能有效提高模具质量、降低成本,而且能大大 缩短模具生产周期,提高生产效率。随着工业产品多品种、小批量、个性化、短 周期的发展趋势日益明显,模具标准化的意义也显得更为重用。目前我国模具标 准化使用比率有所增加,初步估计在 40%50%之间,但与国际上 70%80%的比 率相比还
19、有很大差距。日益增多高档次模具。大致可分 3 个层次,一是用于汽车、飞机、精密机械 的微米(um)级精密加工;二是用于磁盘、磁鼓制造的亚微米(0.1 um)级精密 加工;三是用于超精密电子器件的毫微米(0.001 um)级精度加工。目前,超精 密加工已进入纳米(0.1100 um)级精度阶段。这将使模具的技术含量不断提 高,使中、高档模具比例将不断增大。未来,模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展,模具产 品的技术含量不断提高,模具制造周期不断缩短,模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展。塑性成形技术与科学发展的总趋势是交叉综合化、数字智能化、清洁高效化和柔性集成化
20、。在我国经济快速发展和新技术的应用与 引导下,模具在国民经济中作用愈来愈大,一定程度上将决定了我国机械制造业 的市场竞争.1.3 本课题研究的意义及内容本课题研究的意义及内容 塑料行业从起步到现在有很大的发展,水平有了较大的提高,塑料作为高分 子化学和材料科学发展的重要成果,早已成为人类不可缺少的重要生产资料。塑 料制品、制件在工业生产和日常生活中得到了愈来愈广泛的应用,并且模具使工 业及日常生活中的用品得到了广泛的扩大,同时也取得了显著成效。因此大力推行模具业具有重大的意义,且掌握塑料注射模的设计是很有必要的。内容:本设计要求完成插线板底座注塑模具的 CAD 结构设计。通过本次设计 使学生掌
21、握塑料模具设计、机械加工、常用软件的使用方法。2 注塑模具简介注塑模具简介2.1 注塑成型过程简介注塑成型过程简介 注塑成型过程分为加料,塑化,计量,注塑充模,保压,冷却定型及脱模等 几个主要步骤。其中,塑化,注塑充模及冷却定型是决定成型周期及成型品质量 的三个重要过程,分述如下:a.塑化是指塑料在料筒内经加热达到流动状态,并具有良好可塑性的全过 程。b.注塑充模是指在螺杆或柱塞的挤压作用下,将已塑化均匀的塑料熔体经喷 嘴,流道及浇口注入闭合模腔中的过程。c.冷却定型过程是指从模腔完全充满开始到取出制品前的这一阶段,按照模 腔压力的变化特点,冷却定型过程又可分为保压补料,倒流和浇口冻结后的冷却
22、 三个阶段。2.2 模具分类模具分类 目前,模具可分为:a.单分型面注射模。模具上只有一个将动,定模分开的主分型面,成型零件 分设在动定模两部分上,闭合后构成封闭的型腔。单分型面模具又称二板模,约 占全部注塑模的 70%以上。单分型面模具结构简单,操作方便,但有其局限性-除采用直接浇口外,型腔的浇口位置只能选在制品的侧面。b.双分型面注射模。双分型面注射模 除主分型面外,还增加了一个与主分 型面平行的分型面,故又称三板模。这种模具在采用点浇口成型或当需要在定模 部分抽芯时才采用。双分型面模具可在塑料制品的中心设点浇口,可以提高成型 质量,但制造成本较高,结构复杂,开模行程也较大。c.侧向分型或
23、抽芯的注塑模。对于带有侧孔或侧凹的塑件,不能直接从模具 内顶出,必须先将成型侧孔或侧凹的模具零件从塑件上的侧向分开,为此模具必 须增加抽芯机构或侧向分型机构。d.带活动镶块的注塑模。有些塑料件,为简化模具设计和成形方便,常常在 模具中设置活动镶块,这些活动镶块成形塑件的某一部分。e.模具内机动脱模纹注塑模。对于生产批量大的螺纹塑件,采用活动螺纹成 型镶块在机外卸下的方法效率低,应使用模具内带传动机构的模具,使螺纹型芯 或型环自动从塑件上旋下。f.无流道凝料的注射模。无流道凝料模具在模具正常工作中,模具通过加热或绝热的办法,保持从塑机喷嘴到浇口之间塑料熔体保持熔融状态,这样每次注 射成形后流道内
24、均没有凝料,只需脱出制品即可。2.3 注塑模典型结构注塑模典型结构 注塑模的典型结构包括:a.成型零部件。是直接成型塑料件的零件,有型腔和型芯,分别成型塑料件 的外形和内形,型腔和型芯可能设置在定模,也可能设置在动模,或定,动模各 有一部分。动,定模闭合后组成封闭的腔体用于成型塑料件。由于塑料件特殊形 状的需要,型腔和型芯上可能镶有各种镶块,小型芯等。b.浇注系统。是注塑机喷嘴通向模具型腔的通道,一般情况下包括主流道,分流道,浇口和冷料穴四个部分,视模具的具体结构,可能没有分流道。除主流 道单独开设在一个专用零件上(主流道衬套)外,分流道,浇口,冷料穴都开设 在含有型腔的相应模具零件上。c.导
25、向系统。动、定模闭合时,由导柱起导向对准作用。导柱可安装在动模,也可安装在定模。安装在模具另一侧的导套的作用是与导柱配合承受磨损作用,磨损后若影响到导向精度,容易更换。导向精度要求高的模具可采用锥面导向。此外,要求比较高的模具顶出机构上也带有导柱,保证顶出元件顶出运动的准确 性。d.推出脱模机构。塑件在型腔中冷却凝固后,会收缩包紧在型芯上,或黏附 在型腔内,必须借助模具内的顶出机构推动其脱出模外。脱模机构一般都设置在 动模一侧,是在模具打开时动模后退至一定距离后,由注塑机顶出元件推动模具 的顶出机构脱出塑件。e.侧向分型和抽芯机构。对于带有侧孔侧凹塑料件的成型,模具内设有抽出 侧型芯或侧向分型
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