汽車車燈接線盒注塑模具的設計-塑料注射模1模4腔含NX三維及9張CAD圖.zip,汽車,車燈,接線,注塑,模具,設計,塑料,注射,NX,三維,CAD
摘要
當前汽車車燈接線盒注塑成型工藝方法很多,為了進一步提高生產效率,節(jié)約生產成本,本文在現(xiàn)有的注塑成型工藝冷卻方面做了進一步改進,選擇在型芯上開設冷卻水道,希望縮短冷卻過程,從而提高生產效率。
本文主要介紹了經過優(yōu)化型芯冷卻系統(tǒng)后的汽車車燈接線盒注塑模設計、塑料成形工藝以及注塑的過程,也對注塑機也進行了一些簡單的介紹。主要設計過程有:塑料制品的工藝分析,型腔數(shù)目的確定,型芯冷卻系統(tǒng)的設計,注塑機的選擇以及模具的結構設計。本文設計的是一模四腔兩板式模具,由于汽車車燈接線盒的特殊形狀,可以直接脫模,本文對模具的各部分零件進行了設計與計算。在完成了一系列計算和構想之后,利用三維軟件畫出注件的三維圖,并設計好澆注系統(tǒng)、開模方向,然后進行開模仿真,在確定無誤之后,利用EMX7.0設計模架,在完成模架設計之后,利用裝配方法把整套模具完成整體設計并導出總裝配圖。
通過采用組合式型芯,并在型芯塊上設計螺旋狀冷卻水道的冷卻系統(tǒng)措施后,注塑過程中注件得到了良好的散熱,提高了注件生產效率。在現(xiàn)有的工藝上做了改善之后,汽車車燈接線盒的注塑過程大大縮短,既提高了生產效率,同時也節(jié)約了生產成本。
關鍵詞:汽車車燈接線盒;冷卻系統(tǒng);注塑機;注塑模;一模四腔
Abstract
In order to improve the production efficiency and save the production cost, the current injection molding process of automobile lamp junction box is improved. The cooling water channel is set up on the core, so the cooling process can be shortened so as to improve the production efficiency.
This paper mainly introduces the injection mold design, plastic forming process and injection molding process of automobile lamp junction box after the optimized core cooling system, and also introduces some simple introduction to the injection molding machine. The main design processes are: the process analysis of plastic products, the determination of the number of the cavity, the design of the core cooling system, the selection of the injection molding machine and the structure design of the mould. This design is the first mock exam four cavity two plate mold, due to the special shape of automobile lamp wiring box, can directly release, the mold parts of the design and calculation. After a series of calculations and ideas have been completed, three-dimensional software is used to draw the 3D drawings of the injection parts, and the casting system and the direction of the die are designed, then the model simulation is carried out. After the error is determined, EMX7.0 is used to design the mold frame. After the design of the mold is completed, the whole set of moulds is designed and guided to complete the whole design and guide. A general assembly drawing.
After the combined core is adopted and the cooling system of the spiral cooling water channel is designed on the core block, good heat dissipation is obtained in the injection process, and the production efficiency of the injection parts is improved. After improving the existing technology, the injection process of the car lamp junction box is greatly shortened, which not only improves the production efficiency, but also saves the production cost.
Keywords: automobile lamp junction box; cooling system; injection molding machine; injection mould; the first mock exam four cavity
V
目錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 模具行業(yè)的發(fā)展 1
1.2 注塑工藝概述 2
1.2.1 注塑工藝發(fā)展的現(xiàn)狀 2
1.2.2 注塑工藝發(fā)展趨勢 3
1.3 CAD/CAM/CAE及Pro/E的發(fā)展趨勢 3
1.4 注塑模具概述 5
1.5 課題研究的目的和意義 5
第2章 模具設計方案 6
2.1 汽車車燈接線盒二維圖 6
2.2 塑件材料 7
2.2.1 塑料材料的基本特性 7
2.2.2 塑件材料成型性能 9
2.2.3 塑件材料主要用途 10
2.3 塑料制品的工藝分析 10
2.3.1 脫模斜度 11
2.3.2 塑件的壁厚 11
2.3.3 支承面 12
2.3.4 材料的成型收縮率 12
2.3.5 尺寸精度和表面粗糙度 13
2.4 注塑過程的特點 13
2.5 型腔數(shù)目的確定 14
2.6 注塑機的選擇 15
第3章 澆注系統(tǒng)的設計 20
3.1 設計澆注系統(tǒng)基本要點 20
3.2 主流道設計 21
3.2.1 主流道的作用 21
3.2.2 主流道(澆口套)設計基本要點 21
3.3 分流道設計 22
3.3.1 分流道的作用 22
3.3.2 分流道的類型 23
3.4 澆口設計 23
3.4.1 澆口的作用 23
3.4.2 澆口的類型 23
3.5 冷料穴設計 25
3.6 排氣槽設計 25
第4章 成型零件的結構設計 26
4.1 成型零件結構設計 26
4.2 型芯冷卻系統(tǒng)的設計 29
4.3 模架的選用 31
4.4 導向機構的設計 34
4.5 脫模機構的設計 34
4.5.1 頂桿的設計 35
4.5.2 頂料板的設計 36
4.6 頂桿的復位 36
裝配圖 38
總結 39
致謝 40
參考文獻 41
第1章 緒論
1.1 模具行業(yè)的發(fā)展
模具行業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎產業(yè),是技術成果轉化的基礎,同時本身義是高新技術產業(yè)的重要領域。模具技術水平的高低,決定著產品的質量、效益和新產品開發(fā)能力,它已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志。日前,塑料模具在整個模具行業(yè)中約占30%左右。二十一世紀世界制造加工業(yè)的競爭更加激烈,對注塑產品與模具的設計制造提出了新的挑戰(zhàn),產品需求的多樣性要求塑件多品種、復雜化,市場的快速變化要求發(fā)展產品及模具的快速設計制造技術,全球性的經濟競爭要求盡可能地降低產品成本、提高產品質量,創(chuàng)新、精密、復雜、高附加值已成為注塑產品的發(fā)展方向,必須尋求高效、可靠、敏捷、柔性的注塑產品與模具設計制造系統(tǒng)。
當前,國內塑料模具市場以注塑模具需求量最大,其中發(fā)展重點為工程塑料模具。有關數(shù)據(jù)表明,目前僅汽車行業(yè)就需要各種塑料制品36萬噸:電冰箱、洗農機和空調的年產量均超過1000萬臺;彩電的年產量已超過3000萬臺;到2010年,在建材行業(yè),塑料門窗的普及率為30%,塑料管的普及率將達到50%。這些都會導致對模具的需求量人幅度增長。近來我國模具工業(yè)發(fā)展迅速,日前已呈現(xiàn)出市場廣闊、產銷兩旺的局面。深圳周邊及珠江三角洲地區(qū)是中國塑料模具工業(yè)最為發(fā)達、科技含量最高的區(qū)域,預計有可能在10年內發(fā)展成為世界模具生產中心。其次,浙江東部的余姚、寧海、黃巖溫州等地的塑料模具工業(yè)發(fā)展也非???。相當多的發(fā)達國家塑料模具企業(yè)移師中國,是國內塑料模具工業(yè)迅速發(fā)展的重要原因之一。中國技術人才水平的提高和平均勞動力成本低都是吸引外資的優(yōu)勢,這些是塑料模具市場迅速成長的重要因素所在,所以中國塑模市場的前景一片輝煌。
1.2 注塑工藝概述
隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用塑料與工程塑料在強度和精度方面的不斷提高,塑料制品的應用范圍不斷地擴大。注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法,該方法全部熱塑料和部分熱固性塑料,制得的塑料制品數(shù)量之大是其他成型方法望塵莫及的。由于注塑成型加工不僅產量多,而且運用于多種原料,能夠成批,連續(xù)的生產,并且具有固定的尺寸,可以實現(xiàn)生產自動化,高速化,因此,具有得極高的經濟效益。
作為注塑成型的加工的主要工具之一的注塑模具,在質量、精度、制造周期以及注塑成型過程中的生產效率等方面的水平的高低,直接影響產品的質量、產量、成本及產品的更新?lián)Q代,同時也決定著企業(yè)在市場競爭中的反應能力和速度。
與其他行業(yè)相比模具制造業(yè)存在成本高,要求制造周期短、技術性強的特點,目前,隨著科學技術的不斷發(fā)展和計算機的應用,這些問題得到很大的改善。由于有了計算機輔助設計和計算機輔助加工,從根本上改變了模具生產的面貌,可靠地保證了模具所生產的精度與質量。預硬、易切削以及高光亮等,新型模具材料的應用,大大地方便了加工幾熱處理。另外,模具標準件和標準件為基礎的特殊定制零件的普及,明顯地縮短了模具制造周期。
1.2.1 注塑工藝發(fā)展的現(xiàn)狀
模具行業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎產業(yè),是技術成果轉化的基礎,同時本身義是高新技術產業(yè)的重要領域。模具技術水平的高低,決定著產品的質量、效益和新產品開發(fā)能力,它已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志。日前,塑料模具在整個模具行業(yè)中約占30%左右。全球性的經濟競爭要求盡可能地降低產品成本、提高產品質量,創(chuàng)新、精密、復雜、高附加值已成為注塑產品的發(fā)展方向,必須尋求高效、可靠、敏捷、柔性的注塑產品與模具設計制造系統(tǒng)。
目前在國內外市場已涌現(xiàn)出一批成功應用于塑料注射模的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)。而且通過推廣使用模具標準件,實現(xiàn)了部分資源共享,這樣就大大減少模具設計的工作量和工作時間,對于發(fā)展CAD/AM技術、提高模具的精密度有重要意義。因此,模具成為國家重點鼓勵與支持發(fā)展的技術和產品?,F(xiàn)代模具是多學科知識集聚的高新技術產業(yè)的一部分,是國民經濟的裝備產業(yè),其技術、資金與勞動相對密集。
1.2.2 注塑工藝發(fā)展趨勢
近年來,塑料成型加工機械和成型模具增長十分迅速,高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個模具產量中所占的比重越來越大。
我國在注射模CAD技術開發(fā)、應用及研究方面起步較晚。從80年代中期開始,國內部分大中型企業(yè)先后引進了一些國外知名度較高的注塑模CAD系統(tǒng)。同時,某些高等學校和科研院所也開始了注塑模CAD系統(tǒng)的研制與開發(fā)工作。
1.3 CAD/CAM/CAE及Pro/E的發(fā)展趨勢
模具技術的發(fā)展,主要依賴于模具標準化程度、優(yōu)質模具材料的研究、先進的設計與制造技術、專用的機床設備及生產管理等。CAD/CAE/CAM技術在模具生產中的應用占有極其重要的地位,是模具產品生產立足市場競爭,滿足時間、質量、成本、服務、環(huán)境的要求,最大限度地提高生產效率,滿足用戶需求的重要保障。隨著創(chuàng)新技術能力的提高和網絡計算環(huán)境的普及,模具CAD/CAE/CAM技術的發(fā)展總體上朝著以下7個方面發(fā)展:1.集成化;2.網絡化;3.標準化;4.開放性;5.虛擬化;6.專業(yè)化;7.智能化。
近年來,我國引進了不少很強圖形功能的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)軟件,但在曲面造型和數(shù)控加工等方面依然存在一定的局限性。目前,國內一些大型企業(yè)或CAD/CAE/CAM技術較成熟的企業(yè)通常引進成套軟件,而大多數(shù)模具工廠和中小型企業(yè)的CAD/CAE/CAM技術的應用處于初級階段,通常以自我開發(fā)為主,選定適合實際情況的軟、硬件開發(fā)平臺進行二次開發(fā),提高了設計效率和質量的同時,也使軟件更加符合工廠生產實際和便于技術人員的使用。
由模具CAD/CAM的發(fā)展可以看出,一個好的模具CAD/CAM系統(tǒng)應當具有以下的特點:
1. 模具CAD/CAM系統(tǒng)必須具備描述物體幾何形狀的能力。有些設計過程最初提出的要求是一些參數(shù)或性能指標。
2. 標準化是實現(xiàn)模具CAD的必要條件。模具設計一般不具有唯一性。對于同一產品零件,不同設計人員設計的模具不盡相同。
3. 設計準則的處理是模具CAD中的一個重要問題。人工設計模具所依據(jù)的設計準則大部分是以數(shù)表和線圖形式給出的。
4. 模具CAD/CAM系統(tǒng)應具有充分的柔性模具的結構隨產品的不同而變化,模具型面的幾何形狀復雜,現(xiàn)階段,模具的設計方式基本上屬于經驗設計,設計質量在很大程度上取決于設計者的技巧。
Pro/E軟件自1988年問世以來,十余年間迅速成為全世界最普及的 3D CAD/CAM 軟件,現(xiàn)今 Pro/E 幾乎成為 3D CAD/CAM 系統(tǒng)的標準軟件。Pro/ E軟件在機械、模具、電子、通訊、工業(yè)設計、汽車、航天、家電、玩具等各行業(yè)都得到廣泛的應用。它整合零件設計、零件裝配、模具開發(fā)、鈑金設計、機械設計、動態(tài)仿真、應力分析等功能于一體,為專業(yè)人員提供了一個強大的學習、工作平臺。
1.4 注塑模具概述
本課題主要的方向在于借助計算機的輔助設計軟件三維軟件和EMX7.0來實現(xiàn)注塑件與注塑模的設計。模具是機械、汽車、電子、通訊、家電等工業(yè)產品的基礎工藝裝備之一。作為工業(yè)基礎,模具的質量、精度、壽命對其他工業(yè)的發(fā)展起著十分重要的作用,在國際上被稱為“工業(yè)之母”,對國民經濟發(fā)展起著不容質疑的作用。
塑料模具一種用于壓塑、擠塑、注射、吹塑和低發(fā)泡成型的組合式塑料模具,它主要包括由凹模組合基板、凹模組件和凹模組合卡板組成的具有可變型腔的凹模,由凸模組合基板、凸模組件、凸模組合卡板、型腔截斷組件和側截組合板組成的具有可變型芯的凸模。模具凸、凹模及輔助成型系統(tǒng)的協(xié)調變化??杉庸げ煌螤?、不同尺寸的系列塑件。
1.5 課題研究的目的和意義
本課題要求跟據(jù)圖紙以及任務書設計出結構優(yōu)化的模具。當前汽車車燈接線盒注塑成型工藝方法很多,為了進一步提高生產效率,節(jié)約生產成本,本文在現(xiàn)有的注塑成型工藝冷卻方面做了進一步改進,選擇在型芯上開設冷卻水道,希望縮短冷卻過程,從而提高生產效率。
本設計是希望經過優(yōu)化設計后,使得在用該模具在生產過程中,注件的生產質量得到改善,提高生產效率,為該行業(yè)的企業(yè)節(jié)約生產成本,提高企業(yè)的經濟效率。
第2章 模具設計方案
2.1 汽車車燈接線盒二維圖
本課題要求跟據(jù)圖紙以及任務書設計出結構優(yōu)化的模具。塑件的形狀和尺寸要求如圖2-1所示。
圖2-1 汽車車燈接線盒示意圖
圖2-2 茶杯的二維示意圖
2.2 塑件材料
2.2.1 塑料材料的基本特性
PA66(聚酰胺66或尼龍66),同PA6相比,PA66更廣泛應用于汽車工業(yè)、儀器殼體以及其它需要有抗沖擊性和高強度要求的產品。
廣泛用于制造機械、汽車、化學與電氣裝置的零件,如齒輪、滾子、滑輪、輥軸、泵體中葉輪、風扇葉片、高壓密封圍、閥座、墊片、襯套、各種把手、支撐架、電線包內層等。
PA66塑料在聚酰胺材料中有較高的熔點。PA66塑料在成型后仍然具有吸濕性,PA66塑料的粘性較低, PA66塑料熱性質熔點即結晶熔解時的溫度,對結晶性高分子PA66塑料,顯示清晰的熔點,根據(jù)采用的測試方法,熔點在259~267℃的范圍內波動。通常采用差熱分析法測出的PA66塑料的熔點為264℃。如果將體積膨脹系數(shù)顯示極大值的溫度當作熔點,則尼龍-66的熔點溫度范圍為246~263℃。接近理論熔解溫度259℃。 PA66塑料的注塑特性干燥處理:如果加工前材料是密封的,那么就沒有必要干燥。然而,如果儲存容器被打開,那么建議在85C的熱空氣中干燥處理。如果濕度大于0.2%,還需要進行105C,12小時的真空干燥。
熔化溫度:260~290C。對玻璃添加劑的產品為275~280C。熔化溫度應避免高于300C。
模具溫度:建議80C。模具溫度將影響結晶度,而結晶度將影響產品的物理特性。對于
薄壁塑件,如果使用低于40C的模具溫度,則塑件的結晶度將隨著時間而變化,為了保持
塑件的幾何穩(wěn)定性,需要進行退火處理。
注射壓力:通常在750~1250bar,取決于材料和產品設計。
注射速度:高速(對于增強型材料應稍低一些)。
流道和澆口:由于PA66的凝固時間很短,因此澆口的位置非常重要。澆口孔徑不要小于0.5*t(這里t為塑件厚度)。如果使用熱流道,澆口尺寸應比使用常規(guī)流道小一些,因為熱流道能夠幫助阻止材料過早凝固。如果用潛入式澆口,澆口的最小直徑應當是0.75mm。 PA66塑料應用PA66是PA系列中機械強度最高、應用最廣的品種,因其結晶度高,故其剛性、耐熱性都較高。
包括脂肪族聚酰胺、脂肪-芳香族聚酰胺及芳香族聚酰胺。脂肪族聚酰胺品種多、產量大、應用廣泛,既可作纖維,也可作塑料。聚酰胺纖維也稱耐綸,它與聚酰胺塑料的產量比為9∶1。脂肪-芳香族聚酰胺品種少,產量也小。芳香族聚酰胺常簡稱為聚芳酰胺,主要用作纖維,后者稱芳香族聚酰胺纖維,俗稱芳綸。聚酰胺品種的名稱,工業(yè)上習慣用單元鏈節(jié)所含碳原子數(shù)來表征,可以大體上按聚合物單體分為p型和mp型兩種。p型聚酰胺是由氨基酸H2N(CH2)p-1COOH(或內酰胺)制成的。單元鏈節(jié)結構為 :[—HN(CH2)p-1—CO—],如聚酰胺6[—HN(CH2)5CO—]n ;聚酰胺11[—HN(CH2)10CO—]n等。它們的名稱中6和11分別表示單元鏈節(jié)中的碳原子數(shù)。mp型聚酰胺是由二元酸HOOC—(C-H2)m-2COOH與二元胺H2N(CH2)pNH2制成的,單元鏈節(jié)結構為:[—OC—(CH2)m-2CONH(CH2)pNH—],如聚酰胺66[—OC(C-H2)4CONH(CH2)6NH—]n,聚酰胺1010[—OC(CH2)8CONH(C-H2)10—NH—]n等。它們的名稱中66和1010分別表示單元鏈節(jié)中酸和胺的碳原子數(shù)。工業(yè)生產的聚酰胺塑料主要品種有聚酰胺66、聚酰胺6、聚酰胺610、聚酰胺1010、聚酰胺11、聚酰胺12和共聚酰胺等。按聚酰胺中加入的添加劑不同,聚酰胺又有增強、耐磨、微晶、防老化等不同的改性品種;按加工成型的方法,可分為注塑、擠出、模壓、澆鑄、燒結等品種;按其形態(tài)還可分為粒料、薄膜、粉末和坯料等 。
2.2.2 塑件材料成型性能
PA66塑膠原料為半透明或不透明乳白色結晶形聚合物,具有可塑性。密度1.15g/cm3。熔點252℃。脆化溫度-30℃。熱分解溫度大于350℃。 連續(xù)耐熱80-120℃,平衡吸水率2.5%。能耐酸、堿、大多數(shù)無機鹽水溶液、鹵代烷、烴類、酯類、酮類等腐蝕,但易容于苯酚、甲酸等極性溶劑。具有優(yōu)良的耐磨性、自潤滑性,機械強度較高。但吸水性較大,因而尺寸穩(wěn)定性較差
PA66是PA系列中機械強度最高、應用最廣的品種,因其結晶度高,故其剛性、耐熱性都較高。
PA66在聚酰胺材料中有較高的熔點。它是一種半晶體-晶體材料。PA66在較高溫度也能保持較強的強度和剛度。PA66在成型后仍然具有吸濕性,其程度主要取決于材料的組成、壁厚以及環(huán)境條件。在產品設計時,一定要考慮吸濕性對幾何穩(wěn)定性的影響。
為了提高PA66的機械特性,經常加入各種各樣的改性劑。玻璃就是最常見的添加劑,有時為了提高抗沖擊性還加入合成橡膠,如EPDM和SBR等。
PA66塑膠圖片
PA66的粘性較低,因此流動性很好(但不如PA6)。這個性質可以用來加工很薄的元件。它的粘度對溫度變化很敏感。PA66的收縮率在1%~2%之間,加入玻璃纖維添加劑可以將收縮率降低到0.2%~1% 。收縮率在流程方向和與流程方向相垂直方向上的相異是較大的。
2.2.3 塑件材料主要用途
高溫電氣插座零件、電氣零件、齒輪、軸承、滾子、彈簧支架、滑輪、螺栓、葉輪、風扇葉片、螺旋槳、高壓封口墊片、閥座、輸油管、儲油容器、繩索、扎帶、傳動皮帶、砂輪粘合劑、電池箱、絕緣電氣零件、線芯、抽絲等
2.3 塑料制品的工藝分析
塑件的幾何形狀與成型的方法,模具分型面的選擇,塑件是否能順利成型和出模有直接的關系。因此在設計塑件時應認真考慮,使塑件的幾何形狀能滿足其成型工藝性要求,在不影響使用要求的情況下,都應力求簡單,避免側表面凹凸不平和帶有側孔,這樣容易從模腔中直接頂出,避免了模具結構的復雜性。
2.3.1 脫模斜度
為了易于使塑件從模具取出或從塑件中抽出型芯,在設計時必須考慮塑件內外壁具有足夠的脫模斜度。
最小脫模斜度與塑料性能、收縮率的大小,塑件的幾何形狀有關。但在具體選擇脫模斜度時還應注意以下幾點:
1.凡塑件要求高的,采用較小的脫模斜度。
2.凡較高的,較大的尺寸,應選用較小的脫模斜度。
3.塑件形狀復雜的,不易脫模的應選用較大的脫模斜度。
4.塑件的收縮率大的應選用較大的斜度值。
5.塑件壁厚較厚時,會使成形收縮增大,脫模斜度應采用較大的數(shù)值。
6.如果要求脫模后塑件保持在型芯的一邊,塑件的內表面的脫模斜度可選的比外表面?。环粗?,要求脫模塑件留在型腔內,則塑件外表面脫模斜度應小于內表面,但是,當內外表面脫模斜度不一致時,往往不能保證壁厚的均勻。
7.增強塑料宜取大,含自潤滑劑等易脫模塑料可取小。
8.斜度取留方向,對于塑料內表面是以小端為基準,斜度向擴大方向取,塑件外表面則應以大端為基準,斜度向縮小方向取。
綜合考慮以上幾點,選取本制品的脫模斜度為15o。
2.3.2 塑件的壁厚
塑件壁厚設計的基本依據(jù)是塑件的使用要求,例如強度、剛度、絕緣性、重量,尺寸穩(wěn)定性和與其他零件的裝配關系。壁厚設計也要考慮到塑件成形時的工藝性要求,如對熔體的流動性阻力,頂出時的強度和剛度等。在滿足工作要求和工藝要求的前提下,塑件壁厚設計時還應遵循下面兩項基本原則:
1.盡量減小壁厚
減小壁厚不僅可以節(jié)約材料,節(jié)約能源,也可以縮短成型周期,因為塑料是導熱系數(shù)很小的材料,壁厚的少量增加,會使塑件在模腔內冷卻時間明顯增長。塑件的壁厚減小也有利于獲得質量較優(yōu)的塑件,因為厚壁塑件容易產生表面凹陷和內部縮孔。
2.盡可能保持壁厚均勻
塑件壁厚不均勻時成型過程中所需的冷卻時間不同,收縮率也不同,容易造成塑件的內應力和翹曲變形。因此設計塑件時應盡量減小各部分的壁厚差別。一般情況下應使壁厚差別保持在30%以內。
對于由于塑件結構所造成的壁厚差別過大情況,可采用以下兩種方法減小壁厚差:
(1) 可將塑件過厚部分挖空。
(2) 可將塑件分解,即將一個塑件設計為兩個塑件。
綜合考慮,本制品壁厚選取為2mm,且盡量保持壁厚均勻。
2.3.3 支承面
當塑件需由一個面作為支承面時,如果整個面來作為支承面,在制造過程中是易滿足要求的。在這樣的情況下,應在設計塑件時采用凸邊或幾個凸起的支腳作為支承面。環(huán)行周邊支承面或支承底腳高度不應小于0.5mm,否則底面變形也會使塑件不能平穩(wěn)地放置。本制品環(huán)行支承面的高度取1mm。
2.3.4 材料的成型收縮率
塑件從模具中取出到冷卻至室溫會發(fā)生尺寸收縮,這種性能稱收縮性。查參考文獻[2]中的表1-2得該塑料的成型收縮率(%):0.5~0.8;由于收縮不僅與熟知的熱脹冷縮有關,還和各成型因素有關,所以將成型后塑件的收縮稱成型收縮。影響收縮的因素主要有:1.塑料品種2.塑料特性 3.模具結構 4.成型工藝
這里取計算成型收縮率為0.5%。
2.3.5 尺寸精度和表面粗糙度
根據(jù)推薦,本制品選取 SJ-1372-78 5級精度。
2.4 注塑過程的特點
注塑過程具有以下幾個特點。對這些特點的認識和正確運用對合理設計塑件和取的良好的塑件質量有直接的關系。
1. 注塑是在封閉的模腔中進行的
塑件是在封閉的模腔中成型的,成型時是將一受熱熔化的塑料的熔體在壓力作用下,通過細小的澆道注入已經閉合的模具腔體。在封閉模腔中成型塑件。為減小從模腔中脫出時的阻力,要求塑件帶有適當?shù)拿撃P倍?,也要求模具兩部分的接觸面(即分型面)應相對與所成型的塑件,安排在適當?shù)奈恢?。在封閉的型腔中成型塑件,要求在模具總體結構中帶有合理的,可保證塑件順利脫出的脫模機構或抽芯機構等,也要求設計出可以充分排除型腔內原有的空氣和塑件中低分子揮發(fā)物的排氣系統(tǒng)。
2. 注塑過程受多種工藝參數(shù)的影響
從注塑機方面看,有對料桶溫度、注射壓力、注射時間和保壓時間等參數(shù)的控制。螺桿式注塑機又有對螺桿轉速和塑化壓力的控制,螺桿結構形式的選用等。無論螺桿式注塑機或柱塞式注塑機都有對注塑量的控制,注塑機合模機構一端又有對鎖模力的控制等。
從模具方面看,有模具溫度及其分布,澆注系統(tǒng)的參數(shù),如:澆口的類型,澆口的位置,澆口面積的大小,分流道斷面形狀和大小,排氣槽的開設情況等,對塑件質量都有重大的影響。脫模機構和抽芯機構的合理性和可靠性也與塑件質量密切相關。
另外,塑件本身的機構也對塑件質量有影響。
3. 成型過程有熱交換作用并伴隨著相變和聚集態(tài)變化
塑料注塑過程中,塑料在注入模腔前,先由顆粒狀或粉末狀的固體態(tài)加熱到熔融的粘流態(tài),而注入模具后,則是從粘流態(tài)冷卻凝固為具有能保持住模腔形狀的固體態(tài),因此在進入模腔前后都存在著熱交換作用。熔體冷卻凝固變?yōu)楣腆w狀態(tài)過程中,聚合物從粘流態(tài)變?yōu)楦邚棏B(tài)再變?yōu)椴AB(tài),結晶型塑件從熔融態(tài)結晶為晶態(tài)。熔體高速進入型腔時受到剪切作用,分子鏈沿流動方向取向。剪切作用停止后,未冷卻凝固的取向分子鏈亦可由于熱運動解取向。因此,熔體與模具的熱交換情況,即熔體的冷卻速率,冷卻速率的分布情況對上述聚集態(tài)變化具有決定性影響。冷卻速率緩慢可造成結晶型塑料充分結晶,可獲得結晶速度高、晶粒粗大的塑件或取向度低的塑件。冷卻速率增快則可獲得結晶度低、晶粒細小的塑件或保留較高取向度的塑件。兩種情況下所得到的塑件力學性能、光學性能、收縮率大小等都會有明顯差別。塑件各不同部位冷卻速率的分布情況對于收縮率的均勻性內應力的形成和大小,塑件的尺寸和形狀穩(wěn)定性等則有重要的影響。
2.5 型腔數(shù)目的確定
模具中的型腔數(shù)目的確定是一項終合項目。首先應考慮注塑機的各項規(guī)格和工作性能,以及考慮制品的精度要求,模具制造的費用。以機床的注塑能力為基礎,每次注射量不超過注塑機注塑量的80%。按公式
(2-1)
式中 N—型腔數(shù)
S—注塑機的注塑量(g)
W—澆注系統(tǒng)的重量(g)
W—塑件重量(g)
代入數(shù)據(jù)得,
從塑件精度考慮,通常認為,模具中每增加一個型腔,所成型的制品精度將下降40%,多型腔模具的制造精度低,塑件的精度也低。
從塑件產量考慮,對試制或小批量塑件宜取單型腔或少型腔,大批量時宜取多型腔。
由于本制品精度要求不高,且屬于大批量生產,綜合考慮初步確定型腔數(shù)目42。
2.6 注塑機的選擇
為了保證正常生產和獲得良好的塑件。在模具設計時應選擇合適的注塑機。一般應考慮下列幾個問題:
1.額定注塑量
國產標準的注塑機均用塑料的容量(cm3)表示一次注射量。因PA66塑料比重是1.15近似與1.因此以PA66為基準來確定注塑機的額定注射量。由于習慣對注塑機的注射量也可采用克量來表示。
(1) 以容量計算:
(2-2)
式中 V— 注射機的最大注射容量(cm3)
V—成型塑件及澆注系統(tǒng)所需塑料的容量(cm3)
0.8—為系數(shù),一般要求成型塑件的容量不超過注射機容量的80%
(2) 以克量計算:
(2-3)
式中 C—注塑機最大注塑克量(g)
G—成形塑件及澆注系統(tǒng)所需塑料的容量(g)
0.8—為系數(shù),一般要求成型塑件的容量不超過注射機容量的80%
選用公式(2-2)計算
(cm3)
2.額定鎖模力
選用注塑機的鎖模力必須大于型腔壓力產生的開模力,不然模具的分型面要分開而產生溢料。注射時產生的型腔壓力,對柱塞式注塑機因注射壓力損失較大,所以型腔壓力約為注射壓力的40~70%;而有預塑裝置的注塑機及螺桿式注塑機壓力損失較小,所以型腔壓力較大。另外對不同流動性的塑料、噴嘴和模具的結構形式,其壓力損失也不一樣。一般熔料經噴嘴時其注射壓力達60~80 MP,經澆注系統(tǒng)入型腔時型腔壓力一般為25~50 MP。
鎖模力和成形面積的關系由下式確定:
(2-4)
式中 —鎖模力(T)
—型腔壓力,一般為40~50 MP
A—澆道、進料口和塑件的投影面積
代入數(shù)據(jù)得 /
即33.8(T)
3.額定注塑壓力
只考慮注塑機的最大注射量,最大成型面積和鎖模力來確定注塑機還不夠的,有些塑件由于形狀及塑料品種因素,需要很高的注射壓力才能順利成型,為此選用注塑機注塑壓力
必須大于成型所需注射壓力。即:
(2-5)
式中 —選用的注射機的最大注射壓力(MP)
—成型時需要的注射壓力(MP)
成型需要的注射壓力一般很難確定,因它與塑料品種、塑件形狀尺寸、注射成型條件、注塑機的種類、噴嘴及模具澆注系統(tǒng)都有關。一般注塑壓力常在70~150MPa范圍內選取。
4.注塑機的形式和模具的關系
(1)、模具長寬尺寸
模具長寬尺度必須小于注塑機拉桿間距,本設計選用機臺拉桿間距為455x455模具長寬為270x350,經核算機臺選用合適。
(2)、模具厚度(閉合高度)
模具閉合高度必須滿足以下公式
式中 --注射機允許的最大模厚
--注射機允許的最小模厚
本設計中模具厚度為371mm 180
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