课程设计_注射模具
成型技术与模具创新设计
指 导 书
班 级
姓 名 学 号 实验组别
广东工业大学机电学院
1. 课程目的和意义:
《成型技术与模具创新设计》课程是作为《成型技术与模具》理论课之外的一门重要补充课程,由于模具结构的多样性、复杂性及其巧妙性,走马观花式的结构介绍显然难以达到对该门课程真正的理解和掌握。如结构也许可行,但是否合理;结构虽然巧妙,但能否更佳?结构即使科学,但是否经济等等,这些单凭书本知识是难以做出直观判断的。作为社会需求量极大的热门技术,必须真正地全面领会其基本结构原理,并对各类变形、延伸结构的科学性、合理性融会贯通,才能真正做到举一反三,完全掌握,满足社会的需要。
正是基于上述目的,开设了《成型技术与模具创新》课程,期望学生们能在创新设计中,将书本内容与工程实践有机结合,巩固和加深对理论知识的理解,并充分发挥同学们的想象力、创造力,形成一种科学的发散性思维。举一反三,灵活运用所学知识,进行模具结构设计。
2. 实验的内容和方法:
本课程的开设是一种新的尝试,是适应当前本科教学改革而进行的一项前沿性探索。课程学习过程中,同学们可以从网上、期刊上、工厂搜集一些实际模具的设计实例,对其结构进行分析、研究并吸收消化。完全了解其结构,掌握其工作原理,同时如有可能的话,给出更佳的替代机构,完成模具设计。
每组学生在规定的学时内完成对某一模具机构的分析。首先分析塑料制品结构特点,确定自己的模具方案,如二板模或三板模,强脱或旋脱等等;其次对照实物或平面图,研究他人模具结构特点;最后对比分析二者差异,从中获得感性的设计知识。
3. 完成步骤:
1) 搜集模具资料,现场观看实物或分析搜集图纸; 2) 分析塑料制品结构特点,拟定自己的模具方案;
3) 分析研究他人模具设计结构,与自己方案对比,从中细细体会他人模具设
计的科学性合理性,或提出自己的不同见解;
4) 进行模具设计,包括模具三维结构设计,演示模具工作过程; 5) 老师定期为学生进行辅导和答疑工作; 6) 撰写实验报告; 7) 进行答辩和评定成绩。
成型技术与模具创新设计实验报告
系班 姓名 20 13年 1 月 17 日
模具名称: 嵌入式注射模 分数 :
1. 模具结构分析。 2. 模具个部件功能和用途。
3. 以图文形式论述,附模具三维图和工作原理动画图。
目 录
一、塑件的工艺分析 ...................................... 1
1、塑件整体分析 ..................................................................................................................... 1 2.塑件金属嵌片 ..................................................................................................................... 1 3、产品的零件图 ..................................................................................................................... 2 4、产品设计要求 ..................................................................................................................... 3 5、塑件材料分析 ..................................................................................................................... 3 6、塑件的壁厚 ......................................................................................................................... 4 7、塑件体积和质量 ................................................................................................................. 4
二、选择注塑机 ..................................................... 5 三、型腔布局及模架确定 ............................................. 5 四、浇注系统设计 ................................................... 6 五、冷却系统 ....................................................... 8 六、型腔结构设计 ................................................... 9 七、 合模导向机构设计 ............................................. 10 八、 脱模机构设计 ................................................. 11
1、脱模机构设计原则 ........................................................................................................... 11
2、脱模机构设计: ............................................................................................................... 11
九、模具开模过程 .................................................. 12 十、模具总装配三维图 .............................................. 14 十一、设计总结 .................................................... 17 参考文献 .......................................................... 18
一、塑件的工艺分析
1、塑件整体分析
塑件实体图如图1所示。材料为共聚甲醛,用XZ-250/160注射机成型,塑件为圆盘状零件,上部有2处管状倒勾通管结构,K处为加金属嵌片矩形结构,M处下端也有1处环状倒钩,它们全都需要抽芯才能脱模。塑件的产品图在尺寸精度和位置精度上都有要求,金属嵌片在塑件中的位置精度要求更高。因此,既要保证金属嵌片准确定位,且和模过程中金属嵌片不变形是本副模具的设计要点,它是保证塑件产品质量的关键。
图 1 塑件图
2.塑件金属嵌片
1
图2 金属嵌片尺寸
图3 金属嵌片
3、产品的零件图
图 4 塑件
2
图5 零件图
4、产品设计要求
表1 产品设计要求
5、塑件材料分析
材料为共聚甲醛
CAS:66455-31-0 熔点:172-184℃ 中文名称:共聚甲醛
英文名称:Polyformaldehyde, copolymer
高分子量聚甲醛是一种热塑性树脂,也是重要的工程塑料。通常包括均聚物和共聚物两种。
均聚甲醛,密度约1.4,熔点约170~185℃;有优异的刚性,拉伸强度可达68.9兆帕,单位
质量的拉伸强度高于锌和黄铜,接近钢材;耐磨性好、摩擦系数和吸水性小,但热稳定性差、不耐酸。共聚甲醛改进了热稳定性,可在-40~104℃下长期使用,但机械强度略有下降。可用热塑性塑料常用的成型方法加工。主要用于做密封圈、齿轮、轴承、阀门等机械零件。通过共混、增强等手段可生产高性能的改性品种。均聚甲醛由纯甲醛在BF3乙醚络合物的催化下聚合而成,共聚甲醛由三聚甲醛与二氧戊环开环聚合而得。
聚甲醛是高结晶度、高熔点的热塑性工程塑料,具有优良的刚性、回弹性、抗蠕变性和耐磨性,可代替铜、锌、铝等金属材料,广泛应用于汽车工业、机械工业、电器仪表日用五
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金等部门。
成型性能
1.是一种高结晶性的聚合物,具有较高的弹性模量,很高的硬度和钢度 ○
2.具有较高的热变形温度,有较高的连续使用温度,可在114度连续使用2000H,短 ○
时间可使用的温度可达160度。
3.冷却速度快,模具浇注系统以粗、短为原则,宜设冷料井,浇口宜取大,模具宜加○热。
4.料温过低会造成缺料,塑件无光泽,料温过高易溢边,塑件起泡。模温低时收缩率、○
伸长率、抗冲击强度高,抗弯、抗压、抗张强度低。模温超过120度时塑件冷却慢,易变形粘模
6、塑件的壁厚
从塑件的壁厚来看,塑件竖直方向和水平方向壁厚均匀为3.1mm,除局部外,整体壁厚均匀,为避免在零件表面出现进料料痕,保证进料均匀,采用点浇口进料,浇口位置选在盖上中间部位。
7、塑件体积和质量
计算塑件的质量是为了选用注射机及确定型腔数。 塑件的体积
使用solidworks中评估质量属性功能,得到塑件体积 体积 = 71963.15 立方毫米 表面积 = 52099.89 平方毫米
根据塑料模设计手册查得塑料的密度ρ=1.20~1.22g/cm,取1.21g/cm。 质量71963.15×1.21=87.075g 经过粗略计算流道容量Vj=30 cm. 浇注系统体积
3
3
3
V浇=4.983cm3
浇注系统质量 M浇=V浇ρ =6.03g 故 V总=71.96+4.983=76.94cm
4
2
故 M总=87.075+6.03=93.104g
二、选择注塑机
考虑制件的质量中等,可采用常规浇注模具结构,结合制件的外型尺寸,注射时所需压力和标准注射机等情况,初步选用注射机为:XS-ZY-125。
XS-ZY-125注射机参数: 额定注射量:125cm 注射压力:122Mpa 锁模力:900KN 喷嘴圆弧半径:12mm 喷嘴孔径:4mm 最大开模行程:300mm 模具最大厚度:300mm 模具最小厚度:200mm
3
三、型腔布局及模架确定
根据材料的尺寸及成型性能要求,本模具采用定模抽芯结构。即斜导柱与滑块抽芯结构。
模架选用300mmX150mm
5
图 6 型腔布局
分型面的选择
由于存在侧向的孔,所以选择两个分型面,如图7所示。
分型面
图 7 分型面的选择
四、浇注系统设计
浇注系统是指模具中塑料熔体由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。其作用是将熔体充满型腔并将注射压力传递到型腔的各个部位,以获得组织细密,轮廓清晰,表面光洁,尺寸精确的塑件。浇注系统设计合理与否直接影响宿塑件质量、成型工艺调整难易。浇注系统可以分为普通浇注系统和无流道凝料浇注系统。
6
浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。
主流道:是连接注射机喷嘴与分流道或型腔的进料通道,起作用是将塑料熔体引入模具,其形状、大小会直接塑料熔体的流速和填充时间。
分流道:指连接主流道和浇口的进料通道,其作用是通过流道截面及方向的变化使塑料熔体平稳的转换流向,并均衡的分配给个个型腔。
浇口:指连接分流道与型腔之间的一段的短小的进料通道,它是浇注系统的关键部分,起着调节熔体流速,控制保压时间,防止熔体倒流的作用。
在模具中直接对着主流道的孔或槽,用以存储注射时熔体料流前锋的冷料头,防止冷料进入型腔而影响塑件的质量,或由于冷料堵塞浇口,或降低流动性而造成填充不满。
主流道的设计
根据设计手册查的得XS-ZY-125型注射机喷嘴的有关尺寸为:
喷嘴前端孔径d1=4mm
喷嘴后端球面半径R1=18mm
根据模具主流道球面半径R=R1+(1~2)mm及小端直径d=d1+(0.5~1)mm,并结合浇口套的标准,
故取主流道球面半径R=20mm
小端面直径d=5mm
为了便于将凝料从主流道中拔出,将主流道设计成圆锥形,其斜度为:1°~3°。经换算得主流道大端直径D=8mm。
分流道的设计
分流道的形状及尺寸,应根据制件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率、分流道长度、成型工艺条件等因素来确定。
冷料穴的设计
冷料穴是根据浇注系统的需要来设置的,即可设置在主流道末端,还可设置在型腔料流的末端,但必须设置在熔体流向的转折处,并迎着上游料流的方向。冷料穴有两种;一种是专门用于收聚存储冷料的,另一种是既有存储冷料兼有拉出主道冷凝料的功能。
图 8 浇注系统
五、冷却系统
冷却系统的设计原则:
● 冷却系统的布置应先于脱模机构
● 合理地确定冷却管道的直径中心距以及与型腔壁的距离 根据经验,一般冷却管道
中心线与型腔壁的距离应为冷却管道直径的1~2倍,冷却管道的中心距约为管道直
径的3~5倍,并尽可能使冷却管道分别到各处型腔表面的距离相等。
● 降低进出水的温度差 一般紧密模具的进出水温度差应在2℃内,普通模具不应超
过5℃
● 浇口处应加强冷却
● 应避免将冷却水道开设在塑件的熔接痕处,并注意干涉和密封等问题。
● 冷却水道应便于加工和清理
六、型腔结构设计
因定模部分结构较为复杂,整体加工有一定的难度,采用了如图9所示的滑块抽芯结构,主要有型芯、滑块及斜导柱组成。动模部分,设计了如图11所示的推杆顶出机构,先顶出外形,在进行强制脱模。动模型芯主要型芯、型芯套、推杆组成。
图9 定模、滑块与斜导柱
图10 推杆脱模结构
七、 合模导向机构设计
注塑模具的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构主要用于动、定模之间的开合模导向。锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。
导向机构设计:
导向机构的功用:(1) 定位作用 ——合模时保证动、定模正确的位置,以便合模后保持模具型腔的正确形状。(2) 导向作用——合模时引导动模按序正确闭和,防止损坏凹、凸模。(3) 承载作用——导柱在工作中承受一定的侧向压力。
模具设计通常购买标准模架,其中包括了导向机构。本模具采三板模且模具本身比较大,故选用龙记模具细水口本身配置的导向机构。定模板、动模板之间的导柱导套一般为四根,合理均布在模具的四角。为确保合模时只能按一个方向合模,可采用等直径导柱不对称布置或不等直径对称布置的方法。
模架采用等直径导柱,其中一个导柱导套不对称布置的方法,以防止动、定模装错。 复位杆弹簧结构设计:
而该模具的和模机构存在一定的隐患,如图11所示,若凹模14与凸模10先合模,由于滑块2向中心运动,必然与金属嵌片发生干涉,导致金属嵌片变形损坏。为防止干涉,设计上采取的措施是:在复位杆8上加弹簧9,使顶出系统先复位,拉杆8的长度比斜导柱2的垂直长度长10-20mm。这样使凹模14与凸模10先贴合,保证金属嵌片不变形。
图11 模具装配图
八、 脱模机构设计
注塑成型每一循环中,塑件必须从模具中凹、凸模上脱出,完成脱出塑件的装置称为脱模机构,也称顶出机构。
1、脱模机构设计原则
脱模机构设计时须遵循以下原则:
(1) 因为塑料收缩时抱紧凸模,所以顶出力的作用点应尽量靠近凸模;
(2) 顶出力应作用在塑件刚性和强度最大的部位,如加强条、凸缘、厚壁等处,作用面积也尽可能大一些,以防止塑件变形和损坏;
(3) 为保证良好的塑件外观,顶出位置应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位;
(4) 若顶出部位需设在塑件使用或装配的基面上时,为不影响塑件尺寸和使用,一般顶杆与塑件接触处凹进塑件0.05~0.1mm;否则塑件会出凸起,影响基面的平整。
2、脱模机构设计:
按模具结构脱模机构分为以下几类:简单脱模推出(一次推出)、二次推出、顺序推出、双脱模推出、定模推出以及带螺纹制品的脱模机构等不同类型。
制品尺寸较大而且为圆形薄壁件,开模后制品包围在型芯的包紧大也较大,所以采用推板推出。
简化细水口模架的动、定模板之间无导柱导套,因此这种模架没有推板。如果此时若用推板推出的话需要在动、定模上设置多四根导柱,使模具总体结构复杂,成本加重。本模具采用埋入式推板(见装配图)。
为减少摩擦,以及复位可靠,埋入式推板四周要做5°斜面,型芯和埋入式退块之间也要以斜面配合。
九、模具开模过程
(1)嵌片插入
(2)合模
(3)浇注
(4)一次脱模
(2)二次脱模
十、模具总装配图
1.楔形块 2.滑块 3.斜导柱 4.侧板 5.底板
6.推板 7.推板固定板 8.推杆 9.弹簧 10.凸模
11.型芯 12.塑件 13型芯 14.凹模 15.浇口 16.顶板
图12 塑件装配图
图13 整体装配图
图14 二维装配图
图15 爆炸图
十一、设计总结
在以往的每次设计中,自己的专业知识都能得到很大的提高,这次更明显了,在本次模具的课程设计中,用solidworks完成产品零件的三维建模,及其注射模的整体设计与三维建模,并结合AfterEffects制作开模动画,绘制模具装配图并介绍其开模过程,最后编写课程设计说明书。
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尽管在涉及过程中信心十足,但是还是会遇到不少问题,特别是专业基础知识,虽然课堂上都能听懂,但是在设计时还需要将所有知识综合运用。
通过这次课程设计,我对自己在制造业领域的发展更加有信心,在今后的学习生活工作中,我还会进一步扩展自己的知识技能。
参考文献
[1] 自编. 塑料模具设计资料. 广东工业大学.
[2] 齐小杰主编. 塑料成型工艺与模具设计.北京: 机械工业出版社,2005
[3] 李志刚主编. 中国模具设计大典[M]. 南昌: 江西科学技术出版社, 2003.
[4] 张维合编著.注射模具设计实用教程.化学工业出版社,2007.
[5] 王鹏驹 张杰 主编.塑料模具设计师手册.机械工业出版社.2008
[6]冯开平 左宗义编著.画法几何与机械制图[M].2007年第二版.华南理工大学出版社
[7] 嵌入式注射模的设计.王益轩 连力平.西北纺织工学院学报.2001
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