卡座注塑模具设计及工艺.doc
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1、科技大学潇湘学院本科生毕业设计(论文)目录第一章 前言- 1 -第二章 概述- 2 -2.1、塑料工业的简介- 2 -2.1.1 塑料工业是制造合成树塑料材料的基本特性- 2 -2.1.2 塑件材料成型性能- 2 -2.1.3 特点- 2 -2.1.4 塑件材料主要用途- 3 -2.1.5工业现状- 3 -2.1.6 发展趋势- 4 -2.1.7我国塑料模具工业的发展现状- 4 -2.1.8 塑料成型加工方法- 5 -第三章注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定- 6 -3.1 注射成型工艺过程分析- 6 -3.2 浇口种类的确定- 6 -3.3 型腔数目的确定- 7 -3.4型腔的布置- 7
2、 -3.5分型面的设计- 7 -3.5.1分型面的设计原则- 7 -3.5.2对分型面类型的选择- 7 -3.6结构的分析- 8 -3.6.1塑件分析- 8 -3.6.2对制品的分析主要包括以下几点:- 8 -3.6.3塑件模型- 8 -3.7 塑件的结构设计- 11 -3.7.1结构分析- 11 -3.7.2脱模斜度- 11 -3.7.3塑件的壁厚- 11 -3.8塑件尺寸及精度- 11 -3.9塑件表面粗糙度- 12 -第四章 注塑机的选择- 13 -4.1注射机的技术规范- 13 -4.1.1公称注射量- 13 -4.1.2公称注射质量- 13 -4.2注塑过程注射量的计算- 14 -4
3、.2.1塑件质量、体积的计算- 14 -4.2.2浇注系统凝料的初步计算- 14 -4.2.3注塑机型号的选定- 14 -4.2.4注射机参数的校核- 15 -4.2.5由注射机料筒塑化速率校核型腔数量n- 15 -4.2.6按注射机的最大注射量校核型腔数量n- 16 -4.3最大注塑量的校核- 16 -4.4注塑压力的校核- 17 -4.5模具与注射机安装部分校核- 17 -4.6开模行程校核- 18 -第五章 浇注系统的设计- 19 -5.1浇注系统的设计原则- 19 -5.2主流道的设计- 19 -5.2.1主流道尺寸- 19 -5.2.2主流道衬套的形式- 20 -5.3冷料穴的设计-
4、 21 -5.3.1主流道冷料穴- 21 -5.3.2分流道冷料穴- 21 -5.4分流道设计- 22 -5.4.1分流道是形状及尺寸- 22 -设计的卡座的壁厚为2mm。- 22 -5.4.2分流道截面形状- 22 -5.4.3分流道的表面粗糙度- 22 -5.4.4分流道的布置形式- 22 -5.5浇口的设计- 23 -5.5.1浇口的主要作用有如下几点:- 23 -5.5.2浇口尺寸的确定- 23 -5.5.3浇口位置的选择- 23 -5.5.4浇口的结构形式- 23 -第六章 成型零件的设计- 25 -6.1成型零件的要求、选材及结构设计- 25 -6.2成型零件尺寸的进算- 25 -
5、6.2.1影响工作尺寸的因素- 25 -6.2.2 成型零件工作尺寸的计算- 26 -6.3成型零件强度计算- 27 -6.3.1型腔侧壁厚度计算- 27 -6.3.2型腔地板的厚度- 27 -第七章 模架的确定- 29 -7.1模架的选择原则- 29 -7.2各模板尺寸的确定- 29 -7.3模架各尺寸的校核- 29 -第八章 导向机构的设计- 30 -8.1导柱、导套的导向机构设计要点- 30 -8.2导柱的设计- 30 -8.2.1 导柱的布置方式- 30 -8.2.2 导柱的尺寸长度- 31 -8.2.3导柱材料的选用- 31 -8.2.4导柱的形状- 31 -8.3导套的设计- 31
6、 -8.3.1导套的形状- 31 -8.3.2导套的材料选用- 32 -8.3.3导套的尺寸- 32 -8.3.4导套的安装方法- 32 -第九章 脱模机构的设计- 33 -9.1脱模机构的分类- 33 -9.3推杆的设计- 33 -9.3.1推杆的设计要求- 33 -9.3.2推杆的材料- 34 -9.3.3推杆的布置- 34 -第十章 抽芯机构设计- 35 -10.1侧向分型与抽芯机构的分类- 35 -10.2 抽芯距离和抽芯力计算- 35 -10.2.1抽拔力- 35 -10.3斜导柱的设计- 36 -10.3.1斜导柱长度及开模行程计算- 36 -10.3.2斜导柱与滑块斜孔的配合-
7、37 -第十一章 温度调节系统、排气系统设计- 38 -11.1模具加热、冷却系统设计要点- 38 -11.1.1模具温度对模具的影响- 38 -11.1.2冷却系统的设计原则- 38 -11.2冷却系统的设计- 39 -11.2.1冷却介质的选择- 39 -11.2.2冷却水的体积流量计算- 39 -11.2.3冷却水管的直径d- 39 -11.2.4模具上应开设冷却水孔数- 39 -11.3排气系统的设计- 39 -11.3.1 排溢设计- 40 -11.3.2 引气设计- 40 -11.3.3 排气系统- 40 -11.3.4 开设排气槽应注意一下几点:- 40 -11.3.5该套模具的
8、排气方式有:- 40 -第十二章 结论- 41 -参考文献-46-致谢- 43 - 44 -本科生毕业设计(论文)第一章 前言模具工业是国民经济的基础工业,被称为“工业之母”。传统的模具制造技术,主要是根据设计图纸,用仿型加工、成型磨削以及电火花加工方法来制造模具。而现代模具不同,它不仅形状与结构十分复杂,而且技术要求更高,用传统模具制造方法显然难于制造,必须借助于现代化科学技术的发展,采用先进制造技术,才能达到它的技术要求。当前,整个工业生产的发展特点是产品品种多、更新快、市场竞争激烈,因此提出了以数字化为主题为主要因素的数字化塑性成形技术系,设计和制造模具数字化技术是实施数字化的关键,以便
9、适应市场对模具制造的短交货期、高精度、低成本的迫切要求。塑料模具又是整个模具行业中的一枝独秀,发展极为迅速,作为机械专业的学生,对模具设计的了是解必须的。本设计是严格按照模具设计的步骤及模具设计中的要求来设计的:塑件的工艺性分析、型腔熟料的确定。分型面的确定、浇注系统的设计。成型零件的设计等,着一套的程序下来感觉自己这方面的知识丰富了不少,同时在设计中也要求对机械的先关知识相当的了解:机械制图、公差与配合、机械制造、材料成型、数控技术等,同时加强了软件的熟练程度。当然在设计中也遇到了很多问题,但在指导老鹏南老师的悉心指导和同学们的帮助下,还是教为顺利的完成了这次的毕业设计!感谢我的指导老师李老
10、师,和各位同学。第二章 概述2.1、塑料工业的简介2.1.1 塑料工业是制造合成树塑料材料的基本特性ABS是由丙烯、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成的。这三种组分的各自特性,使ABS具有良好的综合理学性能。丙烯腈使ABS有良好的耐腐蚀性、耐热性及表面硬度,丁二烯使ABS坚韧,苯乙烯使ABS有良好的加工性和染色性能。ABS价格便宜原料易得,是目前产量最大、应用范围最广的工程塑料之一。是一种良好的热塑性塑料。ABS无毒,无气味,呈微黄色,成型的塑料有较好的光泽,、不透明,密度为1.02-1.05。既有较好的抗冲击强度和一定的耐磨性,耐寒性,耐油性,耐水性,化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱、酸类对
11、ABS几乎没有影响, ABS不溶于大部分醇类及烃类溶剂,但与烃长期接触会软化溶胀,在酮,醛,酯,氯代烃中会溶解或形成乳浊液。ABS表面受冰醋酸,植物油等化学药品的侵蚀时会引起应力开裂, ABS有一定的硬度,他的热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等高,尺寸稳定性较好,易于成型加工,经过调色配成任何颜色。其缺点是耐热性不高,连续工作温度为70左右,热变形温度约为93耐气候性差,在紫外线作用下ABS易变硬发脆。ABS的性能指标: 密度 1.021.05(),收缩率 ,熔点,弯曲强度80Mpa,拉伸强度3549Mpa,拉伸弹性模量1.8Gpa,弯曲弹性模量1.4Gpa,压缩强度1839Mpa,缺口
12、冲击强度1120,硬度6286HRR,体积电阻系数,收缩率 范围内。ABS的热变形温度为93118,制品经退火处理后还可提高10左右。ABS在-40时仍能表现出一定的韧性,可在-40100的温度范围内使用。2.1.2 塑件材料成型性能ABS易吸水,使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。因此,成型加工前应进行干燥处理;ABS在升温时黏度增高,黏度对剪切速率的依赖性很强,因此模具设计中大都采用侧浇口形式,成型压力较高,塑件上的脱模斜度宜稍大;易产生熔接痕,模具设计时应该注意尽量减小浇注系统对料流的阻力;在正常的成型条件下,壁厚、熔料温度对收缩率影响及小。要求塑件精度高时,模具温度可控制在5060,要
13、求塑件光泽和耐热时,模具温度应控制在6080。ABS比热容低,塑化效率高,凝固也快,故成型周期短。2.1.3 特点塑料工业最早是以天然树脂和改性的纤维素为原料,合成树脂出现后,则转向以煤焦油产品和电石乙炔为原料的合成树脂。20世纪50年代以后至今,合成树脂的原料绝大部分由石油化工提供。在这个意义上,塑料工业又常称作石油化工的下游工业。而且,随着塑料工业的发展,也促进了石油化工的发展。 塑料制品有成千上万种,其性能主要取决于所用单体和聚合方法、以及助剂和加工方法等。例如高压法聚乙烯有高支化度、低结晶度和高透明度,而低压法聚乙烯有低支化度、高结晶度、高强度和高硬度;悬浮法聚氯乙烯主要用作软质或硬质
14、塑料,而乳液法聚氯乙烯主要用作泡沫人造革。一般说,非极性树脂如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等主要用作通用塑料;而带极性基的树脂如聚丙烯腈、丙烯酸系树脂和聚醋酸乙烯酯等,则用于纤维、涂料和胶粘剂等;分子间有氢键或高结晶性树脂如聚酰胺、聚丙烯等则既可作塑料,又可作纤维。所以塑料工业与化学纤维工业、涂料工业、以及胶粘剂的生产紧密相连。 塑料工业既是原料、材料工业又是制品工业,它不仅可为本行业提供合成树脂、各种模塑粉和粒料,又为其他行业提供进一步加工的材料,如片基、管材、板材、泡沫结构材料等。还直接为社会和生活提供种类繁多、性能各异的塑料制品,包括塑料消费品等。2.1.4 塑件材料主要用途ABS在机械工业
15、上用来制造插座下盖、泵业轮、轴承、把手、管道、管连接件、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等,汽车工业上用ABS制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管等,还可用ABS夹层板制小轿车车身。ABS还可用来制造水表壳,纺织器材,电器零件、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装容器,农药喷雾器及家具等。在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量要进行仔细研究和分析,只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。脂和塑料制品的高分子化工部门,也有把塑料加工机械和模具的制造工业包括在内的。塑料工业的生产量和品种,主要依赖于合成树脂的生产和开发,因此与石油化工关系密切;塑料又以其质轻
16、、比强度高、耐腐蚀、生产效率高、能耗低等特点,在机械制造,建筑等部门的某些领域,可取代金属和木材;在电子、电器等部门,塑料已成为必需材料之一;塑料制品广泛用于农业生产和人民生活之中;在包装方面,可以说当今没有塑料,几乎就没有现代化的包装工业。 2.1.5工业现状塑料工业是发展很快的一个材料工业,1946年世界塑料产量仅600kt,1970年已达30.4Mt。1984年达72Mt,占三大合成材料(塑料、合成橡胶、合成纤维)总产量的75%,生产集中的地区分别为西欧(35%)、北美(30%)、亚洲(17%)、东欧(13%)。 70年代以后,塑料工业出现的新情况是:合成树脂的生产装置实现了大型化、连续
17、化和自动化,单条生产线的能力达到120kt以上。高效催化剂和流程简化,以及节能的本体聚合方法实现了工业化。在品种上,线型低密度聚乙烯的问世和大规模投入生产是突出的代表。工程塑料、高分子复合材料和高性能材料发展很快,出现了许多新品种,如液晶自增强塑料开始大规模生产。工程塑料的增长率也超过了通用塑料,如在70年代,工程塑料的发展速度为年平均增长15%,比通用塑料高出一倍多。1984年世界工程塑料消费的增长率为14%,总消费量达 1.383Mt。塑料加工以节能、节约原材料为目标,塑料机械的自动化水平越来越高;成型加工新方法不断涌现。例如:反应注射成型、结构泡沫塑料注射成型和热固性塑料注射成型;各种共
18、挤出技术,包括薄膜、片材和异型材的共挤出;多层吹塑,挤拉吹和注拉吹;增强塑料的拉挤成型等。世界上塑料的人均年消费量1970年8kg,1980年13.4kg,预计1995年可达到22.5kg,工业发达国家多超过50kg。 2.1.6 发展趋势今后数十年内,塑料工业的基础原料仍将以石油为主。在生产地区分布上,通用塑料的生产正逐步地由工业发达国家向产石油的发展中国家转移。工业发达国家则更加重视发展吨位小、附加价值高、性能优异的工程塑料和高性能多功能塑料。此外,各种改性的塑料新品种仍将继续大量涌现,以获得各种特定性能,扩大塑料的应用领域,创造新型材料,来满足国民经济各部门的需求。塑料废弃物的数量影响了
19、环境保护,废塑料的处理和应用将成为重要课题。 2.1.7我国塑料模具工业的发展现状模具工业是国民紧急的基础产业,收到政府和企业的高度重视,发达国家的“模具工业是进入富裕社会的源动力”之说,可见其受重视之程度,当今“模具就是经济效益”的观念已呗越来越多的人所接受。我国模具行业近年来发展的很快,据不完全统计,目前模具生产厂点共有2万多家,从业人员约50万人,全年模具产值约360亿元,总量供不应求,出口约2亿美元,进口约10亿美元,当前,我国模具行业的发展具有如下特征:大型、精密、复杂长寿命中高档模具及模具标准件发展快于总体行业发展水平;塑料模具和压铸模成比例增长;专业模具厂家数量级其生产能力增加较
20、快;“三资”企业及私营企业发展迅速;股份制改造步伐加快等。南方的发展快于北方,目前发展最快、模具生产最集中的省份是广东和浙江,其模具产值约占全国总产值的60%以上,我国模具生产总量虽然已位居世界第三,但是设计制造水平总体落后于德、美、法、日、意等发达国家,模具商品化和标准化程度低于国际水平,现在就我国塑料模具行业技术现状和发展趋势进行综述。2.1.8 塑料成型加工方法塑料成型加工是将塑料原料转化成具有使用价值的商品的工程技术。它是通过成型设备完成塑料原料塑化、变形、定型以分子链结构、凝聚态结构等物理和化学变化,最终成为高分子材料制品的过程。因此塑料成型加工方法、成型设备、成型工艺、原料特性均是
21、决定塑料制品性能或质量的基本因素。一种塑料制品可能采用多种成型加工方法,在不同类型的成型设备上,用不同的工艺进行加工,优化生产工艺流程十分必要。 塑料成型加工方法主要有:压制成型、注射成型、吹塑成型、浇注成型、压延成型、纤维缠绕成型、挤出成型、涂层成型以及发泡成型等。第三章 注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定3.1 注射成型工艺过程分析根据塑件的结构、材料及质量,确定其成型工艺过程为:第一步:为使注射过程顺利和保证产品质量,应对所用的设备和塑料作好以下准备工作。(1)、成型前对原材料的预处理根据注射成型对物料的要求,检验物料的含水量,外观色泽,颗粒情况并测试其热稳定性,流动性和收缩率等指标
22、,对原材料进行适当的预热干燥,ABS材料吸水率极低,成型前一般不必进行干燥处理。如有需要,可在70 80 下干燥24 h。(2)、料筒的清洗在初用某种塑料或某一注射机之前,或者在生产中需要改变产品、更换原料、调换颜色或发现塑料中有分解现象时,都需要对注射机(主要是料筒)进行清洗或拆换。柱塞式注射机料筒的清洗常比螺杆式注射机困难,因为柱塞式料筒内的存料量较大而不易对其转动,清洗时必须拆卸清洗或者采用专用料筒。对螺杆式通常是直接换料清洗,也可采用对空注射法清洗。 (3)、脱模剂的选用脱模剂是使塑料制件容易从模具中脱出而敷在模具表面上的一种助剂。一般注射制件的脱模,主要依赖于合理的工艺条件与正确的模
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