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文档简介
摘要:本设计包括MP3的前后盖的模具设计。前盖:此产品的材料为ABS塑料,有利于提高制品的强度,采用一模两腔的布局方法,浇口的形式为侧浇口。模具结构为斜导杆内抽芯的结构。后盖:和前者一样也同样是ABS塑料。采用一模四腔的布局,浇口的形式为潜伏式浇口。模具的结构同样为斜导杆内抽芯的结构形式。通过以下的计算和设计,此设计是可行的,并可以用于实际生产当中。关键词:注射成型模具设计侧向抽芯推出机构RapidtoolinganalysisofStereolithographyinjectionmouldtoolingAbstractIncreasingcompetitioninglobalmarketsisexertingintensepressureoncompaniestotrimtheirproductcyclescontinuously.Asdeliverytimesandcostsoftoolsareonadownwardtrend,themoderntoolmanufacturerisunderpressuretoproducetoolsquickly,accuratelyandatalowercost.Reducingthetimetoproduceprototypesisakeytospeedupthedevelopmentofnewproducts.Rapidtooling(RT)withparticularregardtoinjectionmouldfabricationusingrapidprototyping(RP)technologyofStereolithography(SL)mayleadtosavingsincostandtime.Inthispaper,SLisusedtodirectlybuildrapidinjectionmouldtoolsforshortrunproduction.SLtoolshavebeenevaluatedtoanalysethemaximumnumberofsuccessfulinjectionsandqualityofperformance.SLepoxytoolswereabletoresisttheinjectionpressureandtemperatureand500injectionswereachieved.Thetoolfailuremechanismsduringinjectionareinvestigatedandtoolfailureeitheroccursduetoexcessiveflexuralstresses,orbecauseofexcessiveshearstresses.Keywords:Rapidprototyping;Stereolithography;Rapidtooling;Injectionmoulding
目录第二章塑件的工艺分析 72.1工艺性分析 72.1.1前盖塑件成型工艺性分析 72.1.2后盖塑件成型工艺性分析 72.2塑件材料特性 82.2.1前盖的材料特性 82.2.2后盖的材料特性 82.3塑件成型工艺参数的确定 8 前盖塑件成型工艺参数的确定 82.3.2后盖塑件成型工艺参数的确定 9第三章模具结构方案及模架的选择 103.1模具的基本结构 103.1.1前盖模具的基本结构 103.1.2后盖模具的基本结构 103.2确定型腔数目及布置 103.2.1前盖的确定 103.2.2后盖的确定 103.3分型面的选择 11前盖分型面的选择 113.3.2后盖分型面的选择 113.4浇注系统的确定 123.4.1确定前盖浇注系统 12确定后盖浇注系统 143.5成型零件结构设计。 143.6确定推出方式 153.7确定侧向抽芯方式 153.8确定模温调节系统 153.9确定排气方式 153.10模具结构方案 15第四章制品的计算 161前盖的计算 164.1.1粗略计算制品的体积和质量。 164.1.2粗略计算浇注系统的体积和质量。 164.1.3总体积和总质量的计算。 164.2后盖的计算 174.2.1粗略计算制品的体积和质量。 174.2.2粗略计算浇注系统的体积和质量。 174.2.3总体积和总质量的计算。 18第五章注射机和模架的选用 205.1注塑机的选用 205.1.1前盖的选择 205.1.2后盖的选择 205.2标准模架的选用 205.2.1前盖的选用 205.2.2后盖的选用 20第六章注射机的校核 226.1前盖的校核 226.1.1注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核 226.1.2开模行程的校核注射机最大开模行程S 226.1.3模具在注射机上的安装 226.2后盖的校核 226.2.1注射量、锁模力、注射压力的校核 226.2.2开模行程的校核注射机最大开模行程S 236.3.3模具在注射机上的安装 23第七章推出机构的设计 247.1前盖的设计 247.1.1推件力的计算 247.1.2确定顶出方式和顶杆位置 247.2后盖的设计 247.2.1推件力的计算 247.2.2确定顶出方式和顶杆位置 25第八章成型零件工作尺寸的计算 268.1前盖的计算: 268.2后盖的计算: 26第九章模温和排气方式的确定 279.1确定模温调节系统 279.2确定排气方式 27结论 27致谢 27主要参考文献 29毕业设计体会......................................................30附录英文翻译中文翻译模具图纸
前言此设计是根据目前MP3充电器的样式的不断跟新而设计的。随着现在电子产品外壳的不断的发展,其相关的配件也应该有所改进,此设计是将充电器的外侧变得曲面化。在计算过程中附有详细的公式和设计方法,按照生产实际要求和设计方法、步骤,较为详细的叙述了设计的过程本设计在编写过程中尽管注意了科学性、实用性、先进性的要求,尽肯能贴近实际生产。但由于编者水平有限,时间仓促,设计中欠妥之处在所难免,恳请读者批评指正。编者2004年12月第二章塑件的工艺分析2.1工艺性分析2.1.1前盖塑件成型工艺性分析塑件如图1-1所示图1-1名称:MP3充电器前盖材料:ABS塑料(抗冲击)数量:较大批量生产质量:6.3g颜色:黑色要求:塑件表面光滑,塑件允许最大的脱模角度为0.5度。2.1.2后盖塑件成型工艺性分析塑件如图1-1所示图1-1名称:MP3充电器后盖材料:ABS塑料(抗冲击)数量:较大批量生产质量:9.5g颜色:黑色要求:塑件表面光滑,塑件允许最大的脱模角度为0.5度2.2塑件材料特性前盖的材料特性ABS塑料(丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物)是在聚苯乙烯分子中导入了丙烯腈、丁二烯等异种单体后成为的改性共聚物,也可称改性聚苯乙烯,具有聚苯乙烯更好的使用性能和工艺性能。ABS塑料是一种常用的具有良好的综合力学性能的工程塑料。它具有的良好的机械强度,特别是抗冲击强度;具有一定的耐磨性、耐寒性、耐水性、耐油性、化学稳定性和电性能。一般为无定型料,不透明,无毒、无味,成型塑件的表面有较好的光泽。其缺点是耐热性不高,并且耐气候性较差,在紫外线作用下易变硬发脆,后盖的材料特性由于后盖所选的材料和前盖相同,所以材料特性也与前盖相同,不加以详细叙述。2.3塑件成型工艺参数的确定前盖塑件成型工艺参数的确定查相关手册得到ABS(抗冲)塑料成型工艺参数:密度1.0~1.04收缩率0.3~0.8预热温度80~85,预热时间2~3;料筒温度后段150~170,中段165~180,前端180~200。喷嘴温度170~180;模具温度50~80;注射压力60~100成型时间注射时间20~90,保压时间0~5,冷却时间20~150。后盖塑件成型工艺参数的确定查相关手册得到ABS(抗冲)塑料成型工艺参数:密度1.0~1.04收缩率0.3~0.8预热温度80~85,预热时间2~3;料筒温度后段150~170,中段165~180,前端180~200。喷嘴温度170~180;模具温度50~80;注射压力60~100成型时间注射时间20~90,保压时间0~5,冷却时间20~150。第三章模具结构方案及模架的选择3.1模具的基本结构前盖模具的基本结构塑件采用注射成型生产。因为塑件内有凸起的台阶,所以模具应用内抽芯的注射模具结构。并采用侧浇口浇注系统形式。后盖模具的基本结构塑件采用注射成型生产。因为塑件内有凸起的台阶,所以模具应用内抽芯的注射模具结构。并采用潜伏式浇口浇注系统形式。3.2确定型腔数目及布置前盖的确定塑件形状较简单、质量较小、生产批量大,所以应使用多型腔注射模具。考虑到塑件内壁有突起的地方。需侧向抽芯,所以模具采用一模二腔,非平衡式型腔布置,这样模具结构尺寸较小,制造加工方便,生产效率高塑件成本低。型腔布置如图2-1所示。图2-1后盖的确定塑件形状较简单、质量较小、生产批量大,所以应使用多型腔注射模具。考虑到塑件内壁有突起的地方。需侧向抽芯,所以模具采用一模四腔,非平衡式型腔布置,这样模具结构尺寸较小,制造加工方便,生产效率高塑件成本低。型腔布置如图2-1所示。图2-13.3分型面的选择前盖分型面的选择塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求,本塑件的分型面位置如图2-2所示。图2-2所示的分型面选择在塑件下端的最大分型面上,这样的选择使塑件外表面可以在整体凹模型腔内成型,塑件外表面光滑,同时侧向抽型容易,而且塑件脱模方便。如果分型面选择在其他位置,会在分型面处留下痕迹,则会影响塑件表面的质量,同时会使侧向抽芯困难,所以选择如图2-2所示的分型面位置。图2-2后盖分型面的选择塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求,本塑件的分型面位置如图2-2所示。图2-2所示的分型面选择在塑件下端的最大分型面上,这样的选择使塑件外表面可以在整体凹模型腔内成型,塑件外表面光滑,同时侧向抽型容易,而且塑件脱模方便。如果分型面选择在其他位置,会在分型面处留下痕迹,则会影响塑件表面的质量,同时会使侧向抽芯困难,所以选择如图2-2所示的分型面位置。图2-23.4浇注系统的确定确定前盖浇注系统塑件采用侧浇口成型,其浇注系统如图2-3所示。侧浇口的厚度a=1.3mm,宽度b=4mm,长度L=1mm。分流道截面采用梯形截面,各个部分的尺寸如图2-4所示。主流道为圆锥形,主流道的锥角为2°~6°,内壁的表面粗糙度为μm小端直径d为3.5mm—8mm,长度L通常由模板的长度决定,一般不超过60mm,为了防止主流道与注射机的喷嘴处产生溢料,而造成流道凝料脱出困难,主流道与注射机喷嘴处应紧密对接,为此主流道对接处应制成半球型凹坑,凹坑的深度h为3—5mm,凹坑半径SR应比喷嘴头半径大1—2mm,主流道小端直径也应比喷嘴直径大0.5—1mm,主流道衬套的结构如图2-6示图2-3图2-4分流道的尺寸大小,如图2-5所示。图2-5图2-6冷料穴的宽度和分流道相等,其长度根据经验可以取值为宽度的1.5—2倍。所以冷料穴的长度为取为8mm。确定后盖浇注系统塑件采用潜伏式浇口成型,其浇注系统如图2-3所示。分流道截面采用梯形截面,各个部分的尺寸如图2-5所示。主流道为圆锥形,主流道的锥角为2°~6°,内壁的表面粗糙度为μm小端直径d为3.5mm—8mm,长度L通常由模板的长度决定,一般不超过60mm,为了防止主流道与注射机的喷嘴处产生溢料,而造成流道凝料脱出困难,主流道与注射机喷嘴处应紧密对接,为此主流道对接处应制成半球型凹坑,凹坑的深度h为3—5mm,凹坑半径SR应比喷嘴头半径大1—2mm,主流道小端直径也应比喷嘴直径大0.5—1mm,主流道衬套的结构如图2-6所示。图2-73.5成型零件结构设计包括凹模和型芯的结构设计。前盖:凹模采用整体式结构,这样的结构可以保证塑件的外表面的质量,并且有利于塑件的抛光。型芯的结构是组合式结构,这样有利于加工的方便,并保证配合精密,防止塑件产生飞边。后盖:由于后盖与前盖的的形式大体相同,所以成型零件的设计也与前者一样。3.6确定推出方式前盖由于塑件形状为方壳型零件,所以可以使用推竿推出机构完成塑件的推出,这种方法结构简单、推出力均匀,塑件在推出时变形小,推出可靠。后盖与前盖相同。3.7确定侧向抽芯方式前盖塑件的侧面有矩形的小孔,因此模具应设置侧向抽芯机构,由于抽芯距离较短,抽芯力较小,并且应为内抽芯,所以选用滑块抽芯机构。后盖与前盖相同3.8确定模温调节系统由于两者都式ABS材料塑件的注射模具,由于制品平均厚度只有2毫米,制品尺寸较小,所以都不必增加冷却和加热装置3.9确定排气方式由于两个制品的尺寸比较小,利用分型面和推杆的配合间隙排气即可。3.10模具结构方案模具结构都为单分型面侧向抽芯模具,模具打开的距离应大于塑件的高度,以便能够顺利去出制品。第四章制品的计算1前盖的计算4.1.1粗略计算制品的体积和质量。=5712=5.712=×ρ=6.2832gρ—ABS塑料的密度,通常取1.1g/4.1.2粗略计算浇注系统的体积和质量。=2×2×π×60+(5+6)×4/2×50=2060=2.06=×ρ=2.3g4.1.3总体积和总质量的计算。=×2+=13.484=×2+=14.8664g聚苯乙烯的密度为1.054g/,ABS塑料的密度为1.02—1.05g/满足注射量≥/0.80式中—额定注射量()—塑件与浇注系统凝料体积和()≥/0.80=13.484/0.80=16.855注射压力查表可得ABS塑料成型是的注射压力:≥查表可以得到ABS塑料成型时的注射压力=70—90MPa锁模力:≥pF式中p—塑料成型时型腔压力,ABS塑料的型腔压力p=30MPa;F—浇注系统和塑件在分型面上的投影面积()各型腔及浇注系统及在分型面上的投影面积()F=40×66+40×66+6×50=5580pF=30×5580=167400N=168KN4.2后盖的计算4.2.1粗略计算制品的体积和质量。=8748=8.5=×ρ=9.5gρ—ABS塑料的密度,通常取1.1g/4.2.2粗略计算浇注系统的体积和质量。=(5+4)×3.5÷2×(66+66+20)+9π×60=(2394+1696)=4.1=×ρ=4.31g4.2.3总体积和总质量的计算。=×4+=39=×2+=41g聚苯乙烯的密度为1.054g/,ABS塑料的密度为1.02—1.05g/满足注射量≥/0.80式中—额定注射量()—塑件与浇注系统凝料体积和()≥/0.80=41/0.80=49.8注射压力查表可得ABS塑料成型是的注射压力:≥查表可以得到ABS塑料成型时的注射压力=70—90MPa锁模力:≥pF式中p—塑料成型时型腔压力,ABS塑料的型腔压力p=30MPa;F—浇注系统和塑件在分型面上的投影面积()各型腔及浇注系统及在分型面上的投影面积()F=40×66×4+152×5=11320pF=30×11320=340000N=320KN第五章注射机和模架的选用5.1注塑机的选用5.1.1前盖的选择根据以上分析、计算,查表可以得到初选注射机的型号为XS-Z-60。注射机XS-Z-60的有关技术参数如下:最大开合模行程S180mm模具最大厚度200mm模具最小厚度70mm喷嘴圆弧半径12mm喷嘴孔直径4mm动定模板尺寸428mm×458mm拉料空间260mm×290mm5.1.2后盖的选择根据以上分析、计算,查表可以得到初选注射机的型号与前盖相同。5.2标准模架的选用5.2.1前盖的选用根据以上分析,计算以上分析,计算以及型腔尺寸及位置可以确定模架的结构形式和规格。查表选用:-160250-27-Z2GB/T12556.1—1990定模板厚度:A=32mm动模板厚度:B=25mm垫块厚度:C=50mm模具厚度:=72+A+B+C=(72+32+25+50)mm=179mm5.2.2后盖的选用根据以上分析,计算以上分析,计算以及型腔尺寸及位置可以确定模架的结构形式和规格。查表选用:-315250-27-Z2GB/T12556.1—1990定模板厚度:A=32mm动模板厚度:B=25mm垫块厚度:C=63mm模具厚度:=25+25+40+A+B+C=210mm模具外形尺寸315×250×210第六章注射机的校核6.1前盖的校核注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核由于在初选注射机和选用模架时是根据以上四个技术参数及计算壁厚等因素选用的,所以注射量、锁模力、注射压力、模具厚度不必进行校核,已符合所选注射机要求。开模行程的校核注射机最大开模行程S式中—塑料制品的高度(mm);—浇注系统的高度(mm)。=2×14+60+10=94mm故满足要求。模具在注射机上的安装从标准模架外型尺寸看小于注射机拉杆空间,并采用压板固定模具,所以所选注射机规格满足要求。推出机构的设计6.2后盖的校核注射量、锁模力、注射压力的校核由于在初选注射机和选用模架时是根据以上三个技术参数及计算壁厚等因素选用的,所以注射量、锁模力、注射压力不必进行校核,已符合所选注射机要求。模具厚度的校核由于模具的最大厚度小于模具的外型尺寸,所以必须重新选择。可选择型号为XS-ZY-125注射机XS-Z-60的有关技术参数如下:最大开合模行程S300mm模具最大厚度300mm模具最小厚度200mm喷嘴圆弧半径12mm喷嘴孔直径4mm动定模板尺寸428mm×458mm拉料空间260mm×290mm开模行程的校核注射机最大开模行程S式中—塑料制品的高度(mm);—浇注系统的高度(mm)。=2×10.5+60+10=91mm故满足要求。模具在注射机上的安装从标准模架外型尺寸看小于注射机拉杆空间,并采用压板固定模具,所以所选注射机规格满足要求。第七章推出机构的设计7.1前盖的设计推件力的计算推件力式中A—塑件包络型芯的面积()—塑件对型芯面积上的包紧力,取0.8×—1.2×Pa;α—脱模斜度;—大气压力0.09Mpa;μ—塑件对刚的摩擦系数μ,约为0.1—0.3;—制件垂直于脱模方向的投影面积()。A≈(66×14+66×14+40×14+40×14)=2968=[2968×1.2××(0.3cos40′―sin40′)/+0.09×66×40×]N=[10684.6+237.6]N=10922.2N=10922.2N确定顶出方式和顶杆位置根据制品结构特点,确定制品在除内抽芯区域外都有顶出装置,并在塑件长边的中间有两根顶杆,长度为40的边有两根,并都是普通的圆顶杆。对于流道的固化塑料也设置拉料杆和顶出杆。普通的圆形顶杆按GB4169.1—1984选用,均可满足顶杆刚度要求。查表选用φ6×125型号的圆形顶杆12根。由于制件较小,推出机构可以不设置导向装置。模具设计的有关计算7.2后盖的设计推件力的计算推件力式中A—塑件包络型芯的面积()—塑件对型芯面积上的包紧力,取0.8×—1.2×Pa;α—脱模斜度;—大气压力0.09Mpa;μ—塑件对刚的摩擦系数μ,约为0.1—0.3;—制件垂直于脱模方向的投影面积()。A≈(66×8.5×2+36×8.5×2)=1666=[1666×1.2××(0.3cos40′―sin40′)/+0.09×62×36]N=(5997.6+200.88)N=6198.48N确定顶出方式和顶杆位置根据制品结构特点,确定制品在除内抽芯区域外都有顶出装置,并在塑件长边的中间有两根顶杆,长度为40的边有两根,并都是普通的圆顶杆。对于流道的固化塑料也设置拉料杆和顶出杆。普通的圆形顶杆按GB4169.1—1984选用,均可满足顶杆刚度要求。查表选用φ6×125型号的圆形顶杆24根。由于制件较小,推出机构可以不设置导向装置。模具设计的有关计算第八章成型零件工作尺寸的计算取ABS塑料的平均收缩率为0.55%,塑件未注公差按照SJ1372种的8级精度公差选取,即R25为R、50为、45为、φ10为φ、15为、48.4为,根据计算公式得凹模、型芯工作尺寸(过程略),结果见表8.1前盖的计算:类别零件名称塑件尺寸计算公式凹模的工作尺寸凹模径向尺寸深度尺寸型芯径向尺寸高度尺寸中心距中心距尺寸8.2后盖的计算:类别零件名称塑件尺寸计算公式凹模的工作尺寸凹模径向尺寸深度尺寸型芯径向尺寸高度尺寸中心距中心距尺寸第九章模温和排气方式的确定9.1确定模温调节系统由于两者都式ABS材料塑件的注射模具,由于制品平均厚度只有2毫米,制品尺寸较小,所以都不必增加冷却和加热装置9.2确定排气方式由于两个制品的尺寸比较小,利用分型面和推杆的配合间隙排气即可。结论通过以上的计算和设计,结果表明此套模具可以开发出来,同样也可以有其他的设计方法,比如将前、后盖放在同一模具中生产出来,也可以将前盖设计为一模四腔结构,并采用潜伏式浇口。致谢此设计过程中,得到了很多的帮助,非常感谢常州机电职业技术学院的王老师所给与的建议和帮助。主要参考文献1、翁其金主编.塑料成型工艺与塑料模设计.北京:机械工业出版社,20042、《塑料模具设计手册》编写组.塑料模具设计手册.北京:机械工业出版社,20023、《机械设计手册》编委会.机械设计手册.北京:机械工业出版社,20044、孟少农主编.机械加工工艺手册.北京:机械工业出版社,19985、王晓江主编.模具设计与制造专业英语.北京:机械工业出版社,20016、清华大学《英汉技术词典》编写组.英汉技术词典.北京:国防工业出版社,19857、肖祥芷,王孝培.中国
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