電源盒注射模設(shè)計
電源盒注射模設(shè)計,電源,注射,設(shè)計
湖南工學(xué)院(籌)
畢 業(yè) 設(shè) 計
課 題: 電源盒注射模設(shè)計
專 業(yè): 模具設(shè)計與制造
班 級:
學(xué)生姓名:
指導(dǎo)老師:
2006年05月26日
湖南大學(xué)衡陽分校畢業(yè)設(shè)計
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目 錄
一、塑件分析及注塑機(jī)選定……………………………2
二、模具設(shè)計
1、主流道設(shè)計…………………………………………6
2、定模設(shè)計 ………………………………………… 7
3、支撐板設(shè)計…………………………………………10
4、排溢系統(tǒng)設(shè)計………………………………………11
5、推出機(jī)構(gòu)設(shè)計………………………………………12
6、合模機(jī)構(gòu)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計………………………… 14
7、內(nèi)型腔設(shè)計計算……………………………………15
8、推桿設(shè)計…………………………………………… 21
9、溫控系統(tǒng)設(shè)計……………………………………… 22
10、設(shè)計小結(jié)………………………………………………24
11、參考資料 …………………………………………… 25
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塑件圖如下 :
一、 根據(jù)塑件工藝確定設(shè)計思路
1、 塑件材料ABS,其特點(diǎn)有
a 無定性,流動性等
b 吸濕性強(qiáng),必須充分干燥,表面要求光澤的塑件必須長時間干燥
c 成型時宜取高料溫,高模溫,但料溫過高易分解(≥250℃)對精度要求較高的塑件,模溫宜取50~60℃,對光澤而熱塑件模溫取60~80℃,用柱塞式注射機(jī)成型時, 料溫180~230℃注射機(jī)壓力(1000~1400)×105P
參見《塑料
·橡膠成型
模具設(shè)計手冊》表1-2-2 P16
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2、 塑件體積
V=38×38×9—36×36×8—π×22×4+0.5×15×17=2610.07
材料ABS δ1=0.100% δ2=0.200%
∴δ=0.15%
比 重: 1.03~1.07
拉伸強(qiáng)度: 27.6~55.2
剛 度: 1.38~3.45
擴(kuò) 展 率: 0.27 m3/s
導(dǎo)熱系數(shù): 0.293 w/ mk
比 熱 容: C=1.047 J/ kg..k
密 度: ρ=1050 kg/ m2
塑件質(zhì)量: m=ρv=1050×103×2610.07×1/10-9=2.791 g
3、模具用鋼
選用45# 熱處理正火 規(guī)格φ25
[δb]≤600 [σs]≤355
HRC[HB] (149~127) E=204000
熱導(dǎo)入率 1949.8 w/m.k
參見《塑
料成型工藝與模具設(shè)計》表3-1 P55
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4、 塑料冷卻時間
水冷:40℃ φ=9.28
5、 型腔確定
塑料為熱塑性,為了使模具簡單,采用推板+頂針+推出,為提高效率采用一模四腔非平衡式布排
6、注射機(jī)確定,假設(shè)工廠具有此設(shè)備,根據(jù)所需注射量采用
XS—ZS—22型柱塞式注射機(jī)
參數(shù)如下:
額定注射量: 200 cm3
柱塞 直徑: 20×2 mm
注射 壓力: 117MPa
注射 行程: 130 mm
注射 時間: 0.5s
合 模 力: 250KN
鎖 模 力: 250KN
最大成型面積: 90 cm2
最大開模行程: 160 mm
模具最大厚度: 150 mm
注射機(jī)型
號參見《塑
料成型工藝與模具設(shè)計》表4-1
P100
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模具最小厚度: 60 mm
動定模固定板尺寸: 250×250 mm
拉料 空間: 235
合模 方式: 液壓
7、模具厚度確定
Hmin<H<Hmax
繪制圖 校核 H=155 符合
8、開模距確定
Smax≥S=H1+H2+5~10=35+9=50 mm
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二 模具設(shè)計
1、主流道設(shè)計
澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。
澆注系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)保證塑件熔體的流動平穩(wěn)、流程應(yīng)盡量短、防止型芯變形、整修應(yīng)方便、防止制品變形和翹曲、應(yīng)與塑件材料品種相適用、冷料穴設(shè)計合理、盡量減少塑料的消耗。
根據(jù)塑件的形狀采用推桿推出。由于采用復(fù)式點(diǎn)澆口,雙分型面,分流道采用半圓形截面,分流道開設(shè)在中間板上,在定模固定板上采用澆口套, 不設(shè)置冷料穴和拉料桿。
圖
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W=(117.9×384/32.2×0.4×106×0.2)1/3=4.814 mm
型腔冷卻計算:
A=GΔi/[3600φ(1000v)0.8/d0.2(TW—TG)(m2)]
水管直徑為φ10 長: 180 mm
查表 φ值: 10.05
熱 焰: 300000 J/kg
模具溫度: 60℃
冷卻水溫取天然火: 20℃
流速為: 5×10-5 m/s
冷卻水總熱面積: A=0.75㎡
所需 水管長度:
L=GΔi/3600πφ(1000vd)0.8(TW×TQ)m
1、 定模設(shè)計
a 確定型腔數(shù)
考慮效率初步采用一模四腔
確定鎖模力,成型面積校核
塑件整件表面積:
4×S=4×38×38 mm2
x面積:
S`=S+S流=4×100+5768
=6168 mm2
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取6200 mm2 小于90 cm2
又注射量校核
單個塑件體積: V=2610.07 cm3
V1=4×2610.07=10440.14
V= V1rV流=4×100×2+10440.14+π×4×35
=11810.1<20 cm3 故可取
b、確定定模厚度
條件:
1、 制件壁厚在滿足結(jié)構(gòu)和成型工藝條件下要求均勻一致
2、 結(jié)構(gòu),強(qiáng)度適當(dāng)
3、 脫模強(qiáng)度
4、 承受沖擊力均勻分布
5、 防止金屬嵌件裂紋
6、 孔嵌件出現(xiàn)焊接處能得到加強(qiáng)
7、 防止薄壁處的熔接痕
8、 防止壁厚處縮孔
9、 防止刃口狀部位以及薄壁處的充填不足
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c、強(qiáng)度計算
W=(DL4/32EZ8)1/3
B—板厚 L—內(nèi)寬 P—壓力
D—腔深 E—模量 Z—變形
W—側(cè)壁厚度
動模板采用: 180×180 mm
符合溫度校核水管長: 0.18 m
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2、 支撐板設(shè)計
1、 板厚校核:
W= (5PBD4/32E7Z)1/3
B= 36㎜ P= 117Mp
B= 45#(204000) T= 180㎜
D= 120 Z= 0.1㎜
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得: W= 15.447㎜
取 20㎜
(見上頁標(biāo)意圖)
3、 排溢系統(tǒng)設(shè)計
1)、利用配合間隙排氣,其間隙均為:
0.03~0.05㎜
2)、分流道端部開設(shè)冷料穴來容納前鋒冷料以保證塑料件質(zhì)量
3)、由于強(qiáng)行脫模,本模具不開設(shè)拉料桿
4、 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計
為了擴(kuò)大同壓面積,采用推板推出
推板上開有導(dǎo)柱孔,銷孔,型芯裝配孔和排氣系統(tǒng)機(jī)構(gòu)
1、 推板開在動模側(cè)
2、 采用平板使其受力均勻
3、 設(shè)計四根推桿將推板推出,推桿分布均勻,使其受力均勻
4、 合模由推板復(fù)位,正確復(fù)位
脫模力計算
ΣFx=0
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Ft+FbSinα=FCosα
Fb——塑件對型芯的包緊力;
F——脫模時型芯所受的摩擦力
Ft——脫模力;
Α——型芯的脫模斜度。
又 F=Fbμ
于是 Ft=Ap(μCosα—Sinα)
而包緊力為包容型芯的面積與單位面積上包緊力之積,即: Fb=Ap
由此 可得: Ft=Ap(μcosα-sinα)
式中:μ——為塑料對鋼的摩擦系數(shù),約為0.1~0.3;
A——為塑件包容型芯的總面積;
P——為塑件對型芯的單位面積上的包緊力,在一般情況下,模外冷卻的塑件p取2.4~3.9×107Pa;模內(nèi)冷卻的塑件p約取0.8~1.2×107Pa。
所以:經(jīng)計算,A=0.75㎡ ,μ取0.2,p取2.5×107Pa,取α=45′。
Ft=7500×10-6×2.5×107(0.2×cos45′-sin45′)
=605.176×107Pa
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、
(推板)
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6、 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計
導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動定?;蛏舷履:夏r,正確定位和導(dǎo)向的零件。
一、 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用:
1、 定位件用:模具閉合后,保證動定?;蛏舷履N恢谜_,保證型腔的形狀和尺寸精確,在模具的裝配過程中也起定位作用,便于裝配和調(diào)整。
2、 導(dǎo)向作用:合模時,首先是導(dǎo)向零件接觸,引導(dǎo)動定?;蛏舷履?zhǔn)確閉合,避免型芯先進(jìn)入型腔造成成型零件損壞。
3、 承受一定的側(cè)向壓力。
二、 導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇:
一般在注射模中,動、定模之間的導(dǎo)柱既可設(shè)置在動模一側(cè),也可設(shè)置在定模一側(cè),視具體情況而定,通常設(shè)置在型芯凸出分型面最長的那一側(cè)。而雙分型的注射模,為了中間板在工作過程中的支承和導(dǎo)向,所以在定模一側(cè)一定要設(shè)置導(dǎo)柱。
導(dǎo)柱、導(dǎo)套盡量采用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)
定位采用定位銷φ10
導(dǎo)柱:采用φ10 φ12
如下圖示:
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7、 內(nèi)型腔設(shè)計計算
1、產(chǎn)生偏差的原因:
①.塑料的成型收縮 成型收縮引起制品產(chǎn)生尺寸偏差的原因有:預(yù)定收縮率(設(shè)計算成型零部件工作尺寸所用的收縮率)與制品實際收縮率之間的誤差;成型過程中,收縮率可能在其最大值和最小值之間發(fā)生的波動。
σs=(Smax-Smin)×制品尺寸
σs——成型收縮率波動引起的制品的尺寸偏差。
Smax、Smin —分別是制品的最大收縮率和最小收縮率。
②.成型零部件的制造偏差 工作尺寸的制造偏差包括加工偏差和裝配偏差。
③.成型零部件的磨損
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取X=0.5 δz=Δ/3
ABS收縮率 δ1=0.20% δ2=0.10%
∴δ=0.150%
Lm+δz=[(1+ˉ s)(s-xΔ)ˉ ] 0+δz
LM1=[(1+0.15%)×36—0.5Δ] 0+δz
=36.2460+0.17
LM0-δz=[(1+0.15%)×38+0.5×Δ] 0-δz
HM0+δz=[(1+0.15%)×8 – 0.5×Δ] 0+δz
=8.400+0.17
HM0-δz =[(1+0.15%)×9+0.5×Δ] 0-δz
=9.41750-0.17
Cm±δz/2 =(1+0.15%)×24±δz/2
=24.13±0.085
Cm±δz/2 =(1+0.15%)×15±δz/2
=14.245±0.085
收縮率見《塑料成型工藝與
模具設(shè)計》
附錄B
計算參考
《塑料成型工藝與
模具設(shè)計》
第五章第三節(jié) P151
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(動模)
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ABS屬中粘度塑料 δ≤0.05
塑料尺寸 38屬于10~50中
δ=40/[3(1+Δi)]
取中等
δ=0.2613(1+0.26)
=0.069
取 0.07
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2、成型零件的強(qiáng)度、剛度計算
注射模在其工作過程需要承受多種外力,如注射壓力、保壓力、合模力和脫模力等。如果外力過大,注射模及其成型零部件將會產(chǎn)生塑性變形或斷裂破壞,或產(chǎn)生較大的彈性彎曲變形,引起成型零部件在它們的對接面或貼合面處出現(xiàn)較大的間隙,由此而發(fā)生溢料及飛邊現(xiàn)象,從而導(dǎo)致整個模具失效或無法達(dá)到技術(shù)質(zhì)量要求。因此,在模具設(shè)計時,成型零部件的強(qiáng)度和剛度計算和校核是必不可少的。
一般來說,凹模型腔的側(cè)壁厚度和底部的厚度可以利用強(qiáng)度計算決定,但凸模和型芯通常都是由制品內(nèi)形或制品上的孔型決定,設(shè)計時只能對它們進(jìn)行強(qiáng)度校核。
因在設(shè)計時采用的是鑲嵌式圓形型腔。因此,計算參考公式如下:
側(cè)壁:
按強(qiáng)度計算:
按剛度計算:
計算參考
《塑料成型工藝與
模具設(shè)計》
第五章第三節(jié) P153
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按剛度計算:
凸模、型芯計算公式:
按強(qiáng)度計算:
按剛度計算:
由公式分別計算出相應(yīng)的值為:
按強(qiáng)度計算得:tc=19.43mm th=34.23mm r=32.68mm
按剛度計算得:tc=4.53mm th=21.45mm r=19.32mm
參數(shù)符號的意義和單位:
Pm 模腔壓力(MPa)取值范圍50~70;
E 材料的彈性模量(MPa)查得2.06×105;
σp 材料的許用應(yīng)力(MPa)查得176.5;
u 材料的泊松比 查表得0.025;
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δp 成型零部件的許用變形量(mm)查得0.05;
采用材料為3Gr2W8V,淬火中溫回火,≥ 46HRC。
8、推桿設(shè)計
采用4根φ12推桿(如下圖)
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9、溫控系統(tǒng)設(shè)計
基本原則:熔體熱量95%由冷卻介質(zhì)(水)帶走,冷卻時間占成型周期的2/3。
注射模冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則:
1.冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大 型腔表面的溫度與冷卻水道的數(shù)量、截面尺寸及冷卻水的溫度有關(guān)。
2.冷卻水道至型腔表面距離應(yīng)盡量相等 當(dāng)塑件壁厚均勻時,冷卻水道到型腔表面最好距離相等,但是當(dāng)塑件不均勻時,厚的地方冷卻水道到型腔表面的距離應(yīng)近一些,間距也可適當(dāng)小一些。一般水道孔邊至型腔表面的距離應(yīng)大于10mm,常用12~15mm.
3.澆口處加強(qiáng)冷卻 塑料熔體充填型腔時,澆口附近溫度最高,距澆口越遠(yuǎn)溫度就越低,因此澆口附近應(yīng)加強(qiáng)冷卻,通常將冷卻水道的入口處設(shè)置在澆口附近,使?jié)部诟浇哪>咴谳^低溫度下冷卻,而遠(yuǎn)離澆口部分的模具在經(jīng)過一定程度熱交換后的溫水作用下冷卻。
4.冷卻水道出、入口溫差應(yīng)盡量小 如果冷卻水道較長,則冷卻水出、入口的溫差就比較大,易使模溫不均勻,所以在設(shè)計時應(yīng)引起注意。
冷卻水道的總長度的計算可公式: Lw=Aw/π
參考《塑料成型工藝與
模具設(shè)計》
第五章第七節(jié) P226
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Lw 冷卻水道總長度
Aw 熱傳導(dǎo)面積
Dw 冷卻水道直徑
根據(jù)模具結(jié)構(gòu)要求,冷卻水道長度
5.冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置 聚乙烯的收縮率大,水道應(yīng)盡量沿著收縮方向設(shè)置。
冷卻水道的設(shè)計必須盡量避免接近塑件的熔接部位,以免產(chǎn)生熔接痕,降低塑件強(qiáng)度;冷卻水道要易于加工清理一般水道孔徑為10mm左右,不小于8mm。根據(jù)此套模具結(jié)構(gòu),采用孔徑為8mm的冷卻水道。
冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計:
中等深度的塑件,采用點(diǎn)澆口進(jìn)料的中等深度的殼形塑件,在凹模底部附近采用與型腔表面等距離鉆孔的形式。
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10、設(shè)計小結(jié)
通過這次系統(tǒng)的注射模的設(shè)計,我更進(jìn)一步的了解了注射模的結(jié)構(gòu)及各工作零部件的設(shè)計原則和設(shè)計要點(diǎn),了解了注射模具設(shè)計的一般程序。
進(jìn)行塑料產(chǎn)品的模具設(shè)計首先要對成型制品進(jìn)行分析,再考慮澆注系統(tǒng)、型腔的分布、導(dǎo)向推出機(jī)構(gòu)等后續(xù)工作。通過制品的零件圖就可以了解制品的設(shè)計要求。對形態(tài)復(fù)雜和精度要求較高的制品,有必要了解制品的使用目的、外觀及裝配要求,以便從塑料品種的流動性、收縮率,透明性和制品的機(jī)械強(qiáng)度、尺寸公差、表面粗糙度、嵌件形式等各方面考慮注射成型工藝的可行性和經(jīng)濟(jì)性。模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求經(jīng)濟(jì)合理,認(rèn)真掌握各種注射模具的設(shè)計的普遍的規(guī)律,可以縮短模具設(shè)計周期,提高模具設(shè)計的水平。
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參考資料:
1. 屈華昌主編.塑料成型工藝與模具設(shè)計.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1995
2. 黃毅宏、李明輝主編模具制造工藝.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.6
3. 《塑料模設(shè)計手冊》編寫組編著.塑料模設(shè)計手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.7
4. 李紹林,馬長福主編.實用模具技術(shù)手冊.上海:上??茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,2000.6
5. 王樹勛主編.注塑模具設(shè)計與制造實用技術(shù).廣州:華南理工大學(xué)出版社,1996.1
6. 李紹林主編.塑料·橡膠成型模具設(shè)計手冊. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.9
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