盖塞注塑模具设计

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M=pV =1.05×10×8731g ≈9.06g
模具采用一模两腔的结构,考虑其外形尺寸,以及注塑时所需的压力 等情况,初步选用注塑机为 XS-ZY-125 型。
1.3 塑件注塑工艺参数的确定
查找相关文献,对 PS 塑料的成型工艺参数作如下选择(试模时,根据
实际情况作适当的调整): 注塑温度:包括料筒温度和喷嘴的温度。 料筒温度:后段温度选用 150℃;
查表初选矩形截面尺寸为(b×l×h)=1.2 ㎜×1.0 ㎜×0.8 ㎜,试 模时加以修整。
2.3.4 排气槽的设计
因为模具尺寸较小拟采用分型面处排气,即可满足要求。
2.4 成型零件的结构设计
2.4.1 型腔的结构设计 该塑件的模具结构采用一模两腔的形式,考虑其结构的加工难易程度和
材料的合理利用等因素,凹模拟采用与定模固定板作成一体,可以节省材料 也能满足使用要求。其结构形式如零件图 01 所示,图中的孔分别用来安装 齿条和导柱孔。根据分流道与浇口的设计要求,分流道,主流道均可开设在 定模固定板上,节省材料,也可以满足使用要求。
2.1 分型面的选择
分型面的选择决定了模具的结构,选择时应根据分型面选用原则和塑件 的成型要求来选择分型面。
该塑件为盖塞,其表面质量无特殊要求。塑件高度为 23 ㎜,除一端有 M30 的螺纹外,其截面形状简单,如果选择端面为分型面,在脱模时不容易 螺纹抽芯,抽芯困难。如果选择台阶处为分型面,脱模较容易,可以利用 4 ×Ф8 的孔止转,减少了模具加工的难度,便于成型后取出塑件。故应选用 如 下 图 1-2 所 示 的 分 型 方 式 较 为 合 理 。
能落下。其齿轮齿条脱螺纹机构如下图 1-4 所示,其旋转方向如图。
图 1-4 齿轮齿条脱螺纹机构 模具的开模时所需的时间:
t = s/v
=270/40 s =6.75s 由齿条直线运动的速度 V 与齿轮分度圆直径d,转速n之间的关系为 V=3.14dn/60 (mm/s)
选用与齿条啮合的齿轮分度圆直径为 20 ㎜, 故 n=60V/3.14d ≈3.8r/s
螺纹型环的中径为 由公式 Dm 中=[Ds 中+Ds 中 Scp-Δ中] 得 Dm 中=[27.727+27.727×0.45﹪-0.15]
=27.7 0.03 0
螺纹型环的外径为 由公式 Dm 外=[Ds 外+Ds 外 Scp-1.2Δ中] Dm 外=[30+30×0.45﹪-1.2×0.2] =27.73 0.04
图 2-2 分型面的选择
2.2 确定型腔的排列方式
该塑件在注塑时采用一模两腔的形式,即模具需要两个型腔。综合考虑 浇 注系统,模具结构的复杂程度等因素,拟采用下图 1-3 所示型腔排列方式。
图 1-3 型腔的排列方式 采用上图所示的型腔排列方式便于设计齿轮,齿条螺纹抽芯机构,其齿条 布置在开模方向上,结构较简单,并且结构较为紧凑。
第1章 模具工艺规程的编制
该塑件是一个盖塞,其零件图如图 1-1 所示。该塑件材料采用 PS(聚苯 乙烯塑料),生产类型为大批量生产。
1.1 塑件的工艺性分析
1.1.1 塑件的原材料分析
1.1.1.1.塑件的原材料分析。塑件材料采用 PS(聚苯乙烯塑料),该塑料 从使用性能上看,其电绝缘性(尤其是高频绝缘性)优良,无色透明,着色 性,耐水性,化学稳定性良好,其强度一般,但是质脆,易产生应力碎裂, 不耐苯,汽油等有机溶剂。从成型性能上看,该塑料属于无定形料,吸湿性 小,不易分解,但热膨胀系数大。易产生内应力。流动性较好,可用螺杆式 或柱塞式注射机成型。喷嘴用直通式或自锁式,但应防止飞边,宜用高料温, 高模温低注塑压力,延长注射时间有利于降低内应力,防止缩孔,变形。可 以采用各种形式的浇口,浇口与塑件圆弧连接,以免去除浇口时损坏塑件。 要求塑件脱模斜度大,顶出均匀,塑件壁厚均匀,最好不带嵌件,各面应以 圆弧连接,不允许有缺口,尖角。塑件壁厚均匀,不带嵌件,不须顶出机构, 因此在成型时注意控制成型温度,其塑件较容易成型。
设定模具的平均工作温度为 45℃,用 20℃的常温水作为冷却介质,其 出口冷却水温度为 25℃,其产量为(初算每三分钟一套)0.36kg/h
4.1 求塑件在硬化时每小时释放的热量 Q1
查有关文献资料得到 PS 塑料的单位热流量为 27.2×10 3 J/kg
Q1=WQ2 =0.36×27.2×10 4 J
0
螺纹型环的内径为: 由公式 Dm 内=Ds 内 Scp-Δ中] =[26.211+26.211×0.45﹪-1.2×0.2] =26.13 0.04
0
3.3 型腔底板厚度计算
螺纹抽芯机构设计
该塑件的一端有一段 M30 的外螺纹,脱模时阻碍成型后塑件从模具中 脱出,其成型螺纹的轴线与快模方向一致,设计时需要在齿轮齿条传动后 再用圆锥齿轮或其他方式换向。在其塑件结构上要求塑件或模具的一侧又 回转又轴向运动,来实现塑件的自动脱螺纹。该塑件模具设计拟采用动模 一侧设置回转运动,利用端面上的 4×Φ8 ㎜的孔可以防止塑件随螺纹型环 一起旋转当止动部分长度 H 和螺纹长度h相等时,回转终了即使没有顶出 机构塑件也
2.4.2 型芯的结构设计
型芯主要是与型腔相结合构成模具型腔,考虑其加工的难易程度,其型 芯分为三个部分,一是成型螺纹部分的螺纹型环。二是成型端面圆孔的部分 将其作成四个小型芯,便于加工。三是成型塑件内部的形状部分。其具体结 构形式如零件图 02.03.04 所示。其中小型芯 03 与型芯 04 上的四个孔过盈 配合。
综合上述分析可以看出,注塑时在工艺参数控制好的情况下,零件的成 型要求可以得到保证。
1.2 计算塑件的体积和质量
计算塑件的质量是为了选用注塑机以及确定模具型腔数量。 计算塑件的体积 V
V=V1+V2+V3
≈8731mm 3
计算塑件的质量,根据设计手册,可以查得 PS 塑料的密度为
p=1.05g/㎝ 3 。故塑件的质量 M
=7.8×10 4 mm 3 /min 由体积流量 V 查表可知所需的冷却水管的直径很小。 由上述计算可知,因为模具每分钟所需的冷却水体积流量很小,故可 不设定冷却冷却系统,依靠空冷的方式冷却模具即可。
第 5 章 模具闭合高度的确定
在支承与固定零件中,其尺寸设计根据经验确定:
f c —脱模系数; P2 —制品外螺纹齿形对钢型芯牙形的轴向包紧力(N); r2 —螺纹中径的半径值; 直齿轮分度圆直径的计算:
由公式 d≥2.32 3 Km u 1 Ze 2 d u
选用载荷系数 K=1.3; 齿宽系数φd=0.8;
查得弹性影响系数 ZE=189.8 MPa ;
其齿轮材料选用 45 钢,查得接触疲劳强度极限[б]=470MPa; 对于减速传动,其齿轮的齿数比等于传动比i
2.3 浇注系统的设计
2.3.1 主流道设计
取主流道的小端直径d=5 ㎜. 为了便于将凝料从主流道中拔出,将主流道设计成圆锥形,其锥度取 1°~3°,该主流道锥度选取 3°。经换算得到主流道大端直径 D=9 ㎜。 为了使熔料顺利的进入分流道,可以在主流道出料端设计半径 R=1 ㎜的圆 弧过渡。 2.3.2 分流道的设计
1.1.1. 2.塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析
图 1-1 盖塞零件图
(1) 结构分析 从零件图上分析,该塑件的总体形状为圆柱形。在长度方向上的一侧有
一段 M30 ㎜的螺纹,长 8 ㎜。设计时需要采用螺纹抽芯机构。在另一侧的 端面上有大小相同的均布的 4×Ф8 的孔。该塑件的结构形状尺寸较简单, 因此,模具设计较容易,设计时为了成型螺纹必须设置齿轮,齿条抽芯机构, 来实现螺纹成型。该模具设计属于中等复杂程度。 (2) 尺寸精度分析
u=i=1.9 选取齿轮 5 的齿数为 30, 则大齿轮齿数 Z2=uZ1
=30×1.9
d ≥2.32 3
=57 Km u 1 Ze 2 d u
=36.3 ㎜
由公式
d1= 3 K / Kt ×d
= 3 1..2/1.3×36.3 ㎜ =35 ㎜
第 4 章 模具加热和冷却系统的计算
塑件在注塑成型时模具温度为 45℃,其温度低于 80℃。因而模具在结 构上不需要设置加热系统,是否需要冷却系统做如下设计计算:
第 3 章 模具设计的有关计算
查手册可知,PS 塑料的收缩率为 S=0.1﹪~0.8﹪,故其平均收缩率为 Scp=(0.1+0.8)﹪/2=0.45﹪。考虑生产实际,模具制造的公差选取 δz=Δ/3。
3.1 型腔和型芯工作尺寸的计算
类别 型 腔 的 尺 寸
型 芯 的 尺 寸
型腔,型芯工作尺寸计算如下表: 模具零件名称 塑件尺寸
Dm=dmin+dminSmin﹪ +Tz
工作尺寸 14.68 0.06
0
34.84 0.09 0
25.27 0 0 .08
16.89 0 0 .06 5.92 0 0 .04 8.14 0 0 .05
3.2 螺纹型环径向尺寸计算
螺纹的基本尺寸为 M30 ㎜,为粗牙螺纹。查手册可知,其螺距为 3.5 ㎜,中径尺寸为 27.727 ㎜,小径尺寸为 26.21 ㎜。中径的制造公 差Δ中=0.03,大小径的制造公差Δ中=0.04。
=9.8×10 4 J 根据热平衡条件 Qout=Qin 可得
Mw=(Δim)/[cw(tout- tin)] Mw=Ρv V=(Δim)/ [cwρ(tout- tin)] 式中 mw —冷却水每小时用量;
cw —冷却水的比热容(4.187KJ/kg℃)
tout —模具的出水口温度; tin —模具冷却水进水温度; V —冷却水的体积; V= (0.36×27.2×10 3 )/[60×4.187×10 3 ×(25-20)]
选取脱螺纹的时间为 3s,则螺纹型环的转速为
n5=r/s
故齿轮 1 与齿轮 5 之间的传动比 i 为
i = n1/n5
=3.8/1r/s =3.8r/s
螺纹旋转脱模力矩 M,由公式 M=f cPSr2= f cP2r2 P2=1.5aE(Tf-Tj)(d2-d1) =1.5×7×10 ×20.7×10 (90-60)(30 -26.211 ) =1811.4N M= f cP2r2 =0.45×1811.4×(27.727/2) =11297.7N ㎜ 式中 a—塑料的线膨胀系数; E—脱模温度下,塑料的抗拉弹性模量(MPa); Tf—软化温度; = Tj—脱模顶出时制品的温度; d—螺纹外径; d1Leabharlann Baidu螺纹内径;
分流道的形状以及尺寸的设计,根据塑件的体积,壁厚,形状的复杂程 度,注射速率,分流道长度等因素来确定。
2.3.3 浇口的设计
根据塑件的成型要求以及型腔的排列方式,选用侧浇口较为合适。其浇 口的截面形状简单,加工也比较方便。
进料时考虑从台阶处进料,并且在模具结构上可以利用分型面排气。采 用矩形截面的侧浇口,在浇口的连接处型腔的部位应成圆角,有利于料流。
中段温度选用 160℃; 后段温度选用 180℃; 喷嘴温度:选用 170℃; 模具温度:选用 45℃; 注塑压力:选用 80MPa; 注塑时间:选用 40s; 保压压力:选用 60MPa; 保压时间:选用 30s; 冷却时间:选用 40s; 成型周期:110s。
第 2 章注塑模的结构设计
注塑模的结构设计主要包括:分型面的选择,模具型腔数目的确定,型 腔的排列方式,冷却水道的布局,浇口位置的设置,模具工作零件的结构设 计,侧向分型与抽芯机构的设计,推出、顶出机构的设计等内容。
计算公式
型腔
15
Hm1=Hmax+HmaxSmid﹪ -C-0.5(Tz+Tm)
35
Dm=Dmax +Dmax Smax﹪-Tz
大型芯 小型芯
Φ25 17 6 Φ8
d =d +d Smax ﹪ +Tz
Dm=Dmax+DmaxSmax﹪ -Tz
Hm=Hmax+HmaxSmax﹪ -0.5(Tz+Tm)
该塑件的尺寸精度较简单,未注尺寸公差等级,其公差等级取 MT5。各 尺寸精度要求的较低,对应模具相关零件的尺寸加工能够保证。
从塑件的壁厚上来看,壁厚最大处为 5 ㎜,最小处壁厚为 2.5 ㎜,壁厚 差为 2.5 ㎜,其壁厚在成型范围内,塑件较容易成型。 (3) 表面质量分析
该塑件的表面除了要求没有缺陷,毛刺外,没有特别的表面质量要求, 故比较容易成型。
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