SD卡盒注射模具设计


    SD卡盒注射模具设计 摘 要 塑料模具在现代社会中越来越广泛的应用,从电脑、手机、台灯、水笔、水盆等方面应用较为广泛,可以说从我们的衣食住行都离不开它。注射成形是成形热塑件的主要方法,因此应用范围较广。注射成型是将塑料的原料桶,加热使它成为一个高粘度液体。使用柱塞或螺杆作为一个紧迫的工具,融化是通过喷嘴注入到模具的空腔在更高的压力,并冷却。等候侯凝固阶段,从模具上成为一个塑料产品。 这个主题主要用于SD卡盒模具设计,设计一副注塑模具。本主题从产品的结构和模具的结构到模具的铸造系统,模具成型部件的结构,喷射系统,冷却系统,注塑机的选择和检查的详细设计。相关参数。根据主题设计的主要任务是SD卡盒注塑模具的设计。对于SD卡盒具体结构,模具是点门的双截面注塑模具。优点是机构简化,模具形状减小,模具制造成本大大降低。模具设计表明模具可以满足盖子的质量和加工要求。 关键词:塑料模具 SD卡盒 模具 ABSTRACT Plastic Mould in today's society becomes more widely used, computers, mobile phones, table lamps, Kandelia, basins and other areas of extremely extensive, it can be said to live from our food and clothing line can not do without it. Injection molding is the main method of forming thermoplastic parts, so it has a wide range of applications. Injection molding is the process of heating a plastic bucket into a high viscosity liquid. Using a plunger or screw as a pressing tool, the melt is injected through the nozzle into the mold cavity at higher pressure and cooled. Hou, solidification stage, from the mold into a plastic product. This theme is mainly used for SD card box mold design, design a plastic injection mold. This topic from the product structure and the concrete mold structure to the mold casting system, the mold molding part structure, the injection system, the cooling system, the injection molding machine choice and the inspection detailed design. Related parameters. According to the theme design the main task is the SD card box injection mold design. For the specific structure of SD card box, the mold is the double-section injection mold of the point door. The advantages are simplified mechanism, reduced mold shape, mold manufacturing costs greatly reduced. Mold design shows that the mold can meet the quality and processing requirements of the cover. Keywords:Plastic Mould SD Card Box Mould 目 录 绪 论 1 第一章 塑料制件设计 4 1.1 SD卡盒塑件的测绘与设计 4 1.2 SD卡盒塑件工艺分析 4 1.3 SD卡盒塑件材料选用及特性 5 第二章 注塑模具总体结构设计 7 2.1注塑机的选择与确定 7 2.1.1模具结构的确定 7 2.1.2 计算型腔数目 8 2.1.3 注塑机参数校核 8 第三章 模具的设计 11 3.1塑料配方说明 11 3.2 分型面的确定 11 3.3浇注系统设计 12 3.3.1 主流道 12 3.3.2分流道 13 3.3.3冷料穴 13 3.3.4 浇口 14 3.4成型零部件设计 15 3.4.1凹模结构 15 3.4.2 凸模结构 15 3.4.3型腔壁厚和底板厚度计算 16 3.5合模导向机构零件的设计 16 3.5.1导柱设计 17 3.5.2导套设计 18 3.5.3导套位置的合理布置 18 3.5.4 材料的选择 18 3.6脱模机构设计 18 3.6.1设计原则 18 3.6.2脱模力的计算 19 3.6.3脱模机构的选择 20 3.7成型零件工作尺寸的计算 22 3.7.1凹模工作尺寸的计算 22 3.7.2 凸模工作尺寸的计算 24 3.8排气设计 25 3.8.1排气设计原则: 25 3.8.2排气方法的选择 25 3.9温度调节系统设计 25 3.9.1温度调节对塑件质量的影响 26 3.9.2对温度调节系统的要求 26 3.9.3冷却系统设计 26 3.9.4冷却回路布置 30 结 论 31 致 谢 32 参考文献 33 绪 论 一、 模具工业在国民经济中的地位 模具是制造业的重要基础工艺装备,模具生产的零件由于高效率,产品质量好,成本低,材料消耗低,在制造业中得到广泛应用。 模具工业的振兴和发展受到各行业越来越多的关注。早在1989年4月,政府就“关于当前产业政策要点的决定”发布了“模具”,将模具作为机械工业技术改造序列中的第一个。 模具工业与高新技术已成为不可分离的部分。模具越来越成为最普遍使用的主要工艺设备。模具承担了工业领域50%~95%的零部件的生产和加工。 二、 中国模具工业的现状 自1990年代以来,中国的工业发展非常迅速,模具工业产值在1990年仅为60亿元,1994年增长到人民币110亿元,2012年增加到260~270亿元。预计未来每年的贸易量将以10%~15℅速度快速增长。 目前,我国除国家专业模具厂外,其他形式的模具制造企业,也都得到了迅速发展。例如,在浙江宁波和黄岩地区,有数以百计的集体和私营企业从事模具制造,模具已成为最着名的小镇。中外合资企业和外商独资模具企业集中在发达的沿海工业区,现在已有数千家。 三、模具技术国内外现状及发展趋势 从1980年代以来,美国,日本等国家的模具行业已经成为独立的部门,摆脱了机床部门。改革开放以来,我国的模具工业也发展迅速。目前许多模具企业高度重视技术开发,增加技术方面的投资,一个企业发展的核心推动力也是靠着技术的发展带动起来的。 中国的塑料模具工业自成立以来已经走过了半个多世纪。随着开发的不断深入,模具的水平得到了很大的提升。已经可以生产大型模具48寸大屏彩色电视塑胶外壳注塑模具,6.5公斤的大容量洗衣机全套塑胶模具,保险杠等。 虽然我国模具工业进步迅速,但距离国际水平还差很远。每年仍需进口各种大型、精密、复杂的模具。从今往后,我国模具行业应在以下几个方面进行创新,以缩小与国际先进水平的差距。 (1)重点发展大型、精密、复杂的模具。 (2)推广使用模具标准件。 (3)促进CAD / CAM / CAE技术的发展。 (4)重视模具快速成型技术。 四、 毕业设计的目的和意义 毕业设计是培养大学生能力的重要组成部分,也是最后一个重要环节。以此来培养学生综合适用所学理论知识和技能,理论联系实际,使学生由书本吃食转向实际工作的过度阶段,其具体目的如下: 1. 培养学生综合适用所学知识,收集与研究相关参考文献和现代资料,经验。分析与解决机械制造与设计方面的实际问题。 2. 巩固深化扩大专业知识和基本理论知识,在对设计中出现的问题进行独立分析和研究的基础上提出自己的意见,并完成所规定的设计任务。 3. 通过毕业设计,锻炼了学生独立解决问题的能力,能让我们了解到很多方面的知识,对以后的工作,生活都有很大的帮助。也锻炼了我们的钻研能力。 发展塑料工业,会使塑料制品在社会上应用越来越广泛。由于塑料易着色 质轻,易加工,可收回利用,价格低廉,所以现已大量应用与飞机,车船,机械化工,建筑,电子,宇宙等部门。 随着塑料的广泛应用,塑料芯模的生产变得越来越普遍。塑料成型模具分为:压模成型模具,压铸模具,折射成型模具,挤出成型模具,中空产品吹塑模具,玻璃纤维,增强塑料低压成型模具。 过度阶段毕业设计工作之前,有效果,形成之间的连接杆前,因此必须在设计可以提高他们解决问题的能力,培养独立思考的习惯和强烈的责任感,学习各种各样的思想、方法,此求工作上的日趋完美。 第一章 塑料制件设计 1.1 SD卡盒塑件的测绘与设计 本次毕业设计的产品为SD卡盒,具体结构见图1.1 图1.1 1.2 SD卡盒塑料件工艺分析 (1)尺寸和精度 尺寸指塑件的总尺寸,从设计分析来看,尺寸合理,避免塑性体的填充量不满足模具型腔或塑性成型不正常,塑性材料为ABS,等级精度为:5。 (2)形状 这种塑料零件的形状除了可以满足功能使用外观的要求外,还应使模具结构简单,易于加工成型。 (3)壁厚 一般,热塑性塑料的注塑部件通常具有1-4mm的壁厚。分析设计塑件功能要求,确定塑件的壁厚为1.5mm。设计制品应尽量减少壁厚和壁厚不均匀,这样有利于缩短模塑周期,提高生产效率及节省材料。 (4)脱模斜度 根据已选定的材料ABS,其脱模斜度宜为(40ˊ-1.5°)。为使注塑开模后,塑件留在动模一侧的型芯上,取其脱模斜度为1°。 (5)圆角 通常采用塑料部件表面和表面之间的弧形过渡,从而可以避免塑料部件尖角处的应力集中,提高塑料部件的强度,以及塑料部件的 流动状态。可以改善腔体中的熔化,这有利于填充腔体。容易脱模。卡盒三个壁面结合处的转角和内外圆角应设计成圆角。 (6)成型的方法 主要依赖注塑机(柱塞式、螺杆式)和注塑模具来完成。ABS塑料成型和加工性能好,对注塑螺杆注塑机的选择。 1.3 SD卡盒塑件材料选用及特性 SD卡盒原材料采用ABS,即丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。 英文名称:Acrylonitrile Butadiene Styrene 。 1. 材料特性 ABS的性质主要取决于三相中的比例和两相中的分子结构。 ABS的收缩率在0.4%~0.7%之间。常用收缩率0.5%。 ABS材料的综合性能较好:ABS的强度,硬度,抗冲击耐磨性好。 ABS耐热90℃以上,化学稳定性好和良好的介电性能,不易燃烧。 ABS具有良好的加工性能、尺寸稳定性和良好的电镀染色性能。(它是最好的电镀性能在所有塑料) ABS缺点:不耐有机溶剂,耐气候性差,在紫外线下易老化。 2. 模具设计方面 ①  需要采用高的模温,浇注系统流动阻力小。避免高喷射压力下的门附近扩大导致产品变形,可以使用耳罩门。 ②  注意选择浇口位置,避开浇口,焊缝标记位于产品外观区域。合理设计顶出脱模结构,推出力过大时,制品表面易“发白”,“变浑(顶白)”。 3.注塑工艺条件 干燥处理 ABS具有吸湿性,加工前要干燥,建议80-90°C下干燥2小时 料筒温度 建议210-280°C推荐温度240 °C 模具温度 40-90°C(模具的温度会影响塑料部件的光滑度) 注射压力 推荐50-100Mpa 注射速度 中等和高等速度 ABS密度 1.07g/cm² 成型收缩率 0.4-0.7% 成型的温度 210-240°C 熔化温度 200-280°C 模具温度 25-75°C 注射压力 500-1000pa 注射速度 高速 4.注塑工艺分析 运用SolidWorks进行分析得: 单个塑件体积为: = 6.32(cm); 塑件的重量: =ρ = 6.76(g); 塑件在分型面上的投影面积: A = 42() 冷凝料的体积为: = 27.5(cm); 冷凝料的重量为: =ρ = 29.39(g)。 冷凝料在分型面上的投影面积: A = 24.78() 第二章 注塑模具总体结构设计 2.1注塑机的选择与确定 注塑机的主要参数是标称喷射量,喷射压力,喷射速度,塑化能力,夹紧力,夹紧装置的基本尺寸,开合速度,空循环时间等。这些参数的设计,制造,购买和使用注射机的最主要的依据。 (1) 公称注射量:注射螺杆喷射最大注射量 (2) 注射压力:螺杆对物料施加的压力 (3) 注射速率:最大的注射量注射螺杆喷射设备的最大条件下空气喷射注射中风。 (4) 塑化能力:物料每一个时间单位被塑化的量。假如塑化能力高,机器空转时间 长,塑化单元不能使用,否则,成型周期会拖延。 (5) 夹紧力:必须让模具在被放上时,机器能够夹紧模具,使得模具不松动,不掉落 (6) 合模装置的尺寸:拉杆之间的距离、打开模板之间的距离,移动模板的距离、模具的最大最小厚度。 (7) 开关速度:当模具打开时,塑料部件不被损坏,也就是说,从快速到慢模具关闭,开模由缓慢到快速到停止。 喷嘴圆弧半径 12mm 最大注射面积 130cm² 模板最大距离 380mm 模板行程 180mm 喷嘴孔径 4mm 喷嘴移动距离 210mm (8) 周期时间:完成所需的时间周期,无需塑化、注射压力、冷却,取出塑件等。查《简明模具工实用技术手册》表4-42并根据制品的体积和重量,选择注塑机型号为: XS-ZY-60。其参数有: 理论注射容量 60g 螺杆直径 38mm 夹紧力 500KN 注射压力 122Mpa 最小模厚 70mm 最大模厚 200mm 2.1.1模具结构的确定 为保证配合精度,据相关资料建议,模具采用双分型面三板结构。 2.1.2 计算型腔数目 1. 根据注塑机的注射量确定型腔数目 (各腔塑料制品总重+浇注系统凝料)注射机额定注射量80% 注意:算出的数值不能四舍五入,只能向小取整数。 2. 根据注射机的公称锁模力确定型腔数 假设各腔塑料制品在分型面上的投影面积之和为(),公称锁模力为,熔体对型腔的平均压力为,则 (2—1) 由上得 = (2—2) 所以 : n= =2.75 取整得n=2 所以为两腔。 2.1.3 注塑机参数校核 (1)最大注塑量校验 注塑机注塑量的80%应大于产品和流道的总重 所以 运用SolidWorks进行分析得:=29.39 g =2×6.32+29.39=42.91 g ≤80%×=48 g 所以我们选取的注塑机符合最大注塑量的要求。 (2)锁模力校核 校核公式: K·Pc·A; (2-3) 取安全系数K=1.1; 利用SolidWorks算出塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积为132.56; 型腔压力: =kp (2-4) -----腔压力(MPa); P------注射压力(MPa); k------压力损耗系数,取0.25。 所以: =0.25×122=30.5(MPa)=3050(N/) K·Pc·A=1.1×3050×132.56=444738.8N444.8kN=500kN; 而注塑机的F=500kN,正好合适。 (3)模具闭合高度校验:模具实际厚度=200mm;注塑机最小闭合厚度 = 70mm,注塑机最大闭合厚度=200mm,即≤≤,所以满足。 (4)注塑成型条件 1)熔胶温度 ABS 属于无定型塑料,无明显熔点,熔融流动温度不太高,160℃以上即有充分的流动性,但温度过高并不会使流动性增强。ABS 的品种较多,卡盒模具的熔融温度为240℃。 2)模具温度。 产品的质量的好坏取决于模具的温度。在成型过程中,模具温度应控制在允许的范围内。 3)注射压力。 根据不同塑料部件的结构和壁的厚度,压力也不同,通用ABS 的注射压力为50-70Mpa (5)喷嘴尺寸校核 在实际情况下,注射机喷嘴的球形半径R1.1~2 mm小于浇口衬套之间的球半径R2,喷嘴直径d比主流道小头直径D小0.5~1 mm,如图3.1所示,注塑机喷嘴尺寸是标准的,模具的制造是基于此。 图2.1 (6)定位圈尺寸校验 固定的注塑机模板中心的规定大小的一个孔叫做定位孔。径向尺寸必须与定位孔匹配以便安装模具,中心线的主要通道和喷嘴的中心线一致。模具的顶面高度应小于定位孔的深度。 第三章 模具的设计 3.1塑料配方说明 塑料配方设计的一个重要组成部分的处理过程中塑料制品加工设备和工艺参数。设计的水平直接关系到最终使用塑料制品的性能。也是现代技术修改塑料的应用。这个过程是极其技术。一个成功配方的产生是多年实践经验与应用高新技术的结局。塑料是高分子聚合物和具体量添加剂的混合物。添加剂通常是填充、增塑、着色剂等。依据ABS的特性和性能要求,配方中应含有以下添加剂。 增韧剂,对ABS性能的影响很差,是一种非常易碎的材料,增韧改性是必须的。 光稳定剂——氧化锌;塑料制品在阳光下,由于吸收紫外线光能,发生氧化反应,聚合物降解,使产品外观或内部性能变差。 润滑剂——硬脂酸及其盐类;塑料表面经过去润滑以防止塑料在模塑过程中粘附并改善塑料产品的表面光洁度。 抗菌剂——磷酸锆系银离子抗菌剂;考虑到该产品人们可能会作为玩具把玩,因此需要做此设计。许多塑料制品的表面可以滋生致病菌,这可能导致感冒、咽炎、结核等疾病的传播。就是在树脂中添加抗菌剂,它逃离塑料表面可以杀死部件表面细菌或抑制细菌的繁殖以保持清洁。 3.2 分型面的确定 分型面就是动,定模或瓣合模的接触面,模具分开后由此可取出塑件和浇注系统。 分型面的选择原则: 1. 符合塑料的分离:为了使产品可以从模具中取出,最大塑料部件的截面尺寸,应是分型面的位置 2. 数量和形状:通常只有一个分型面垂直于模开运动的方向。 3. 型腔选择:尽量以防侧凹和侧面孔的形成。 4. 确保表面质量:分型面应尽量不选择塑料光滑部件的外表面,以免影响塑料表面。 5. 对于塑料脱模:由于模具脱模机构通常设置在动态模型的侧面,因此尽可能使模具和塑料件在动态模型的一侧。 6. 考虑侧向轴拔距。通用机械分型抽芯机构的横向轴脱离较小,所以选择分型面应长方向斜或分离距离动态和决定模具的方向打开和关闭的死,短轴脱离侧面分型抽芯。并注意在动态模型的边缘侧抽芯,避免固定模具抽芯。 7. 锁紧模具的要求:横向夹紧力小,所以对于大型塑料部分大型投影区域,大的方向投射区应放置在模具夹紧的方向的移动和固定模具,和投影面积越来越小的方向作为侧向分型面。 8. 有利于排气。当分型面做为唯一排气道时,应将分型面设计在塑料的末端。 9. 模具零件便于加工。 根据塑件结构的分析,分型面在塑料件的最大投影面积上。如图3.1所示。 图3.1 3.3浇注系统的设计 浇注系统是熔化的塑料溶体从喷嘴进入气腔的过程,这是一个主流动路径,一个分支流路径,冷材料孔和一个门。传质,传热和压力室确定塑料零件的内外质量。 3.3.1 主流道 主流道是将注塑机喷嘴连接到分支道的部分。为了方便脱模,截面应是圆形,有锥度(半径单位mm) 核心参数 锥角=3° 内表面粗糙度 Ra=0.63μm 小头直径 D=d+(0.5~1) 半径 R=R+(1~2) 材料 T8 为了解决主通道经常与高温熔体和喷嘴经常相撞的情况,主通道要设计成可拆卸主浇口。 3.3.2分流道 主流道和浇口之间的通道,一般在分型面上,模腔的布置和口的位置决定了分流道的长度,并联通道的设计应尽可能短。一般分流道断面尺寸推荐如表4.1所示。 表4-1流道断面尺寸推荐值 塑料名称 分流道断面直径mm 塑料名称 分流道断面直径 mm ABS,AS 聚乙烯 尼龙类 聚甲醛 丙烯酸 抗冲击丙烯酸 醋酸纤维素 聚丙烯 异质同晶体 4.8~9.5 1.6~9.5 1.6~9.5 3.5~10 8~10 8~12.5 5~10 5~10 8~10 聚苯乙烯 软聚氯乙烯 硬聚氯乙烯 聚氨酯 热塑性聚酯 聚苯醚 聚砜 离子聚合物 聚苯硫醚 3.5~10 3.5~10 6.5~16 6.5~8.0 3.5~8.0 6.5~10 6.5~10 2.4~10 6.5~13 转轮的横截面形状为圆形,矩形,梯形,U形和六边形。为了减小流动通道中的压力损失,期望流动通道的横截面积大并且表面积小以减少传热损失。因此,流动通道的横截面积与圆周的比率可用于表示流动通道的效率,其中圆形和正方形是最有效的,但是方形流动通道难以脱模,所以一般是制成梯形流道。在该模具上取梯形断面形状,直径为9mm。 3.3.3冷料穴 冷材料孔通常位于可移动模板上,与主通道相对,或位于分支通道的末端,用于将冷材料储存在流的前端,以防止冷材料进入腔体形成冷接头,此外,模具打开时可以打开模具。主流冷凝水从固定模板中拉出。冷进料孔的尺寸大于主流路大口的直径,长度等于主流路大端的直径。 3.3.4 浇口 这是一个短和短通道连接流道和空腔。这是最后一次浇注系统的一部分。它的功能是使塑料进入和填充腔以更快的速度。它可以快速冷却和关闭以防止回流的冷却腔的融化。设计必须考虑产品大小,横截面积大小、模具结构、成型条件和塑料的属性。门应尽可能短,容易分离的产品,不会引起明显的痕迹。 1浇口的作用 1) 防止回流。当注射模具的压力消失时,腔体被阻塞,使得未冷却和凝固的塑料不会倒流回到支流道。 2) 提高熔化温度。当熔体通过浇口时,由于剪切和挤压而升温,有利于熔体的充填腔。 3) 调整和控制加料速度和进给速度。在多腔注塑模中,当分流道采用非平衡布置时,可以通过改变浇口大小控制进料量,使各腔能在差不多相同的时间内同时完成。这叫做人工平衡进料。 4)提高成型的质量。口设计不合理,容易产生填充不足、蛇形、地震线,焊接标志和翘曲变形等缺陷。 2浇口的分类 浇口的形式很多,包括侧面浇口、点浇口、伞形浇口及二次浇口等。 3浇口设计要点 ①  门的位置应选择尽可能多的分模面清洁和模具加工。因此,可以不使用一个门侧浇口。 ②  浇口位置距型腔各个部位距离应尽量一样,使得流程最短,使得熔胶能在最短的时间内同时添满型腔的各个部位。 ③  应选择浇口的位置以面向腔体的宽而厚的部分,这样便于进给并且不会形成收缩凹陷之类的缺陷。当熔体在薄壁腔进入厚壁腔时,发生再注入,导致熔体速度和温度突然下降,这对填充是不利的。 ④  靠近细长形状的芯子,以避免浇口的开口,以避免材料流动错位芯直接导致变形或弯曲。 ⑤  在满足注射成型要求的情况下,浇口数量越少越好,以减少焊接痕迹。 ⑥  位置有便于通风 ⑦  位置不影响外观和功能 ⑧  门不应太大或太小。 ⑨  在不平衡模具中,为了能够进料平衡,浇口宽度必须可以调节。 ⑩  一般情况下,浇口的横截面形状为圆形或矩形,浇口长度为0.5-2.0mm,表面粗糙度 不低于0.4 。 根据《注塑模具设计实用教程》表6-4中有关点浇口的推荐值,其尺寸为浇口长度为1mm,点浇口直径为4mm。 3.4成型零部件设计 直接接触一部分塑料形成的形状被称为模制品,塑料部分,成型部分构成一个形状的塑料部分称为凹模,和成型部分构成一个内部形状的塑料部分称为穿孔(或核心)。3.4.1凹模结构 凹模用以成型塑件的外观表面的设计,其类型有: 整体嵌入模:由整块材料,不易变形的,如果产品比较复杂,一般制造模具腔就浇的困难。所以简单的塑料部件完全集成。 镶入式凹模:它属于完全整体模具的演变,即完整的整体模具被转换成直接嵌入固定板中的整体凹模块,或嵌入固定板中嵌入的模框架的形式。 局部镶嵌式凹模:凹模具有一个复杂的形状或部分损坏,部分很难过程或很容易损坏设计成一个插入形式和嵌入在腔主体。 四壁拼合式凹模:对于大而复杂的凹模,凹模的四个壁可以单独加工,然后插入模套中,然后与底板结合。 螺纹型环式凹模:螺纹型环是用来成型塑件外螺纹的一类活动镶件,成型后随塑件一起脱模,在模外卸下。 固定板 或模框 垫板 完全整体式 整体嵌入式 图 3.2 本次设计模具采用整体嵌入式凹模,用螺钉将其与模板连接。 3.4.2 凸模结构 整体冲头切割时加工能力大,浪费材料多。模具结构主要是整体嵌入式冲头和拼联冲头。 这次设计模具采用整体嵌入式凸模,用螺钉将其与模板连接。 3.4.3型腔壁厚和底板厚度计算 在注塑中,腔的强度和刚度要满足,如果腔壁太薄和底部太薄,腔可能会开裂。如果刚度不足,太大的弹性变形会导致外腔膨胀。所以,有必要的强度和刚度计算腔。 因为注塑的影响因素如温度、压力、塑料和塑料零件的形状特点,无法计算出空心墙厚度和支撑板厚度 ,通常是凭以往的经验确定。 型腔侧壁厚度: S=0.16L+15 (3-1) L=108(mm) 所以S=0.16×108+15=32.3(mm) 取整数方便绘图 取 S=35(mm) 支承板厚度:h=0.08b×1.5=0.08×40×1.5=4.7(mm) 在注塑腔有很多成型的压力,当投影表面的塑料部件和材料在凝固区分开很大,如果穿孔金属板厚度是不够的,很可能使模板发生变形或损坏,所以穿孔金属板厚度尺寸需要检查可以肯定的是,为了安全,底板厚度是16毫米。 模台是因为与注塑机工作台接触,被力推到工作台上,所以凹模底板的厚度同样只要留有走冷却系统的空间就可以,该设计取凹模底板厚度为36mm。 3.5合模导向机构零件的设计 转向机构的卷积功能是保证,上下两个零件对准,在运动模上进行加工,并在模具表面成形,在模具中闭合,形成型腔的形状和尺寸精度,从而保证零件的形状、厚度和尺寸的准确。 模具设计使用导柱组件设计与引导机制。这种机制是应用最普遍的模具设计,包括导柱和导套。 导柱:国家规定了两种结构形式,分为带头导柱和肩导柱,导料销大而长应该开槽,存有润滑剂。如果导料销需要支持模板重量,尤其是大型、精密模具、导料销的直径强度需要校验。如图3.3和图3.4。 图 3.3 图3.4 导套:在导套和导套内引入导套,直导板设置成模板,应采用上拉结构,导向销轴向固定便利。 设计导柱和导套要注意的事项有: 1)合理安排导料销,导杆的中心到外模,和至少一个定位销直径;导杆不应放置在危险截面矩形的四个角模具。通常是安全设置长边在中心线的1/3。导柱的安排列通常是安排在一个等直径不对称的方式或对称安排在不平等的直径。 2)导杆的长度应该是6 ~ 8毫米高于端面,确保其核心指导和指导行动。 3)H7 / f7精密导柱构件、低精度要求低;导柱固定精密H7 /k6;导套直径匹配精度H7 /k6。要配合长度与直径的1.5-2倍。 4)导柱模具安装在活动模具中,可以保护芯体免受可动模具侧面的损坏,并且模具设置在固定模具的侧面,以便于塑料部件的脱模。 3.5.1导柱设计 对导柱设计的核心要求: (1)导销的长度必须高于冲头面的高度6 - 8 mm,以避免错误的定向,芯体进入凹模腔内碰撞和损坏。 (2)导柱制成锥形端或半球形部件的前端。 (3)导柱表面应坚硬耐磨,芯部应坚硬不易破碎。 (4)局部粗糙度要求为7。 (5)配合精度:导柱装入模板多用二级精度算第二种过渡配合。与本设计部分配合选择此处安装直径比悬挂大直径阶梯导销的工作部分。用于批量生产,需要使用导套,功能定位和模板匹配,具有定位销的效果。 (6)导销应均匀分布在模具分型面拐角处,导销模具边缘应有足够的距离。 (7)引导柱设置在可动模的一侧,并且可以用作保护芯。 (8)导柱的导滑部分配合为H8/f7,导杆和导套的固定部分根据H8 / s7相匹配。 (9)推板与动态模板之间需要设计导销、导套,以保证推板的顺利引入。 3.5.2导套设计 这里与导柱配合选择直导套。该导套与另—模板配合,要使用定位销来定位。 3.5.3导套位置合理布置 导柱中心外模,应该至少有一个定位销直径厚度:导料销不应位于矩形的四个角模具在危险的部分。通常位于长边远离中线的三分之一是最安全的地方。导柱安排经常使用:如直径不对称布置 3.5.4 材料选择 导柱与导套应有充分的耐磨性,经常采用低碳钢经渗碳淬火处理,其硬度为HRC48—55。工作表面粗糙度为Ra0.4,固定部分Ra0.8。导套内外表面粗糙度取为Ra0.8为妥。 3.6脱模机构设计 在每个周期的注塑,塑料部件能够完整的从模具中取下来叫做脱模机构。 3.6.1设计原则 (1)塑料部件保持在可动模具的侧面,以通过模具打开力驱动脱模装置,以完成脱模动作,从而形成简单的模具结构。 (2)防止塑料部件变形或损坏,正确分析塑料部件与型腔的粘附性及其位置,选择合适的脱模机构进行有针对性的分析,使挤出中心与脱模中心重合。 (3)力求塑件外观良好。选择顶出位置时,应将其放置在对塑料件外观影响很小的零件中。 (4)结构合理,可靠,脱模机构应可靠,运动灵活,制作容易,更换方便,强度和刚度充足。 本设计采用顺序脱模。根据塑料件的形状,分模前必须对模具进行分型,然后对固定模具进行动定模分型。这种装置称为顺序脱模机构。 3.6.2脱模力计算 脱模力是部件从型芯上脱离所需摆脱的阻力。当部件包裹型芯时,正压力()就是对型芯的包紧力,此时的摩擦阻力即为=。然而,由于型芯的正压力降低了 ,即变成了(),所以此时的摩擦阻力为:()=- (3-2) 式中 ——摩擦阻力,N; ——摩擦系数,一般=0.15-1.0; ——塑件收缩对型芯产生正压力,N; ——脱模力,N; ——脱模斜率,一般为。 由此列出平衡方程式 即: +*=* (3-3) 由于一般很小,式(13-1)中项之值可以忽略。式(13-2)为: =**-*=(*-) (3-4) 当(**)项不忽略时,即为: +*=(*-**)* = (3-5) =p*A (3-6) 式中p——部件对型芯产生每单位正压力,取p=8-12M 。 A——部件包裹型芯侧面积, 封闭孔塑件脱模时,要摆脱空气压的力: =0.1A(A为型芯端面面积) (3-7) 故总的脱模力应为: (3-8) 对于一般模具,采用公式(3-3)即可,对于要求严格的模具,可以采用公式(3-4)。 所以 =p*A =80049.2=39360 N (p取8Mp) =**-*=(*-) = =7184 N 3.6.3脱模机构的选择 本设计模具选择推杆脱模机构,设计原则是: (1)推杆能保证推出阻力最大 (2)直径中等 (3)推杆应在部件的内侧上,推杆的端面一般比型腔的平面高出0.05—0.1mm,以免在塑件留下凸台。 (4)推杆与模具的配合间隙可以起排气作用,间隙值应小于塑料的溢出间隙值。 (5)在保证塑件的质量和顺利推出的情况下,推杆数量不宜太多,推杆应安排均匀,让塑料件受力平衡,推杆的布置应避开冷却水道和侧抽芯。 推杆有两种种类(普通推杆和成型推杆),普通的只是将部件推出,成型的还可以局部的成型。 1)推杆尺寸的计算:这个设计中用的推杆直径用来做一个简单的预算,检查推杆的强度的前提下确定释放力量。这个设计使用一个圆形的推杆。的直径圆推杆由欧拉公式简化: d= (3-9) = = 3.01(mm) d n L E K F脱 推杆直径 数量n=16 长度L=100 (MPa)(弹性模量) K=1.4(安全系数 7184(N)总脱模力 实际推杆直径为4mm,是合理的。再进行强度校验,公式为: d≥ (3-10) = =1.96(mm) 强度满足。 []—推杆材料的许用压应力, []=150(Mpa)。 2)固定推杆方式:大部分用推杆固定板,螺钉连接,等。 3)发射机构的引导:为了以防推杆固定板扭转或倾斜推杆或由于塑料部件的不均匀背部阻力引起运动粘连,有必要在推动机制。设置导向部件,通常称为推板导向器。 4)重置:弹射装置顶部的形式去除机制完整的塑料,必须来到原位。常用的有复位杆复位和弹簧复位。该设计采用弹簧复位,当弹簧释放时,弹簧被压缩,当模具夹紧时弹簧重置回弹力推动使之复位。 5)带推杆和模体:推杆和模体本质上为H8 / f7或H7 / f7,在熔融材料不发光的基础上配合间隙值。推杆和推杆在固定板孔之间要留有足够的缝隙。 3.7成型零件尺寸计算 成型件的工作尺寸是指凹模和冲头直接形成塑料件的尺寸。 成型件工作尺寸计算方法有两种:一种是平均法,求出平均公差和磨损量;另一种计算基于最终收缩,极限制造公差与磨损量;前一种不适合精密塑件的模具设计,后一种虽然复杂,但能保证尺寸精度。 模具是塑造塑料部件形状的模具部件,其工作尺寸是容纳尺寸,并且在使用期间模具的磨损使得包装的尺寸逐渐变大。因此,为了使模具的磨损留有模具修理空间和组装需要,在设计模具时,安全壳尺寸应尽可能小,并且尺寸公差应有偏差。模具尺寸与塑料件尺寸的关系如图3.8(a,b,c)所示: 3.7.1凹模工作尺寸计算 1) 凹模径向尺寸计算 L=[(1+S)L-] (3-11) =[(1+0.005)×108-×0.52] =108.15(mm) 凹模尺寸如下图4.8 a所示。 式中 L------凹模径向尺寸1。 L------塑件外形公称尺寸1。 -------塑件的公差值。 塑件尺寸公差依据《塑料模具技术手册》中表2-40,GB/T14486——1993模塑件尺寸公差表取MT2——B级,由尺寸段决定值的大小; ------制造公差,=; S------塑件的平均收缩率,S=0.005。 L=[(1+S)L-] =[(1+0.005) ×40-×0.40] =40(mm) 式中 L------凹模径向尺寸2。 L------塑件外形公称尺寸2。 图3.8 a 2)凹模深度尺寸的计算: H=[(1+ S)H-] (3-12) =[(1+0.005)×1.5-×0.34] =1.29(mm) 式中 H------塑件的高度尺寸,H=3.5mm 。 图3.8 b 3.7.2 凸模工作尺寸的计算 冲压成型塑料零件外观,其工作大小通过包含大小,穿的过程中使用凸触摸通过缩小公差。因此,为了使模具磨损修复的空间模式,和装配的需要,在模具的设计,包含大小限制,尽可能消除偏差的尺寸公差。 1)凸模径向尺寸的计算: L=[(1+ S) L+] (3-13) =[(1+0.005)×108+×0.52] =108.93(mm) 凸模尺寸如图4.8 c所示。 式中 L-------凸模的径向尺寸1; L=[(1+ S) L+] =[(1+0.005)×40+×0.40] =40.5(mm) 式中 L-------凸模的径向尺寸2。 2)凸模高度尺寸的计算: H=[(1+ S) H+] (3-14) =[(1+0.005)×2+×0.32] =2.23(mm) 式中 H------凹模深度减去塑件壁厚型芯的理论高度。 图3.8 c 3.8排气设计 塑熔体进入注射腔时,除了原来的空气腔外,还有挥发性(或化学)和热定型剂组成的塑料添加剂,G塑料交联硬化释放气体等;这些气体如果不能被熔融塑料平滑放电腔,零件中的形成孔隙、接合处、表面轮廓不清晰,就不能完全填满该腔,同时,还会因为气体被压缩而产生的高温灼伤制件,使之产生焦痕,色泽不佳等缺陷。 排气可以由排气槽、分离面,利用间隙型芯,推杆,等排出。 3.8.1排气设计原则: 设计排气槽位置时,遵循以下原则: 1)气口务必不能朝着其他人。 2)最好在分型面,如果产生闪光的塑料部件容易。 3)优选将其放置在模具上以便于模具加工和模具清洁。 4)开口填充塑料中的空腔熔化端部零件,如端口或冷料点终端。 5)在插件的最薄部分和部件的壁上打开,因为这样的部件最有可能形成焊接线。 6)如果腔体的最后部分不在分型面上,则其附近没有推杆或排气芯的活动,可以在腔内相应的烧结多孔金属马赛克部件,用于排气。 7)高速喷射式薄壁件,排气槽位于闸门附近,能使气体连续排出。 3.8.2排气方法的选择 采用间隙排气,一般用于中小型简易注塑模具。 该设计选用配合间隙排气。 3.9温度调节系统的设计 在注射过程中,产品成型质量好坏和效率的快慢受模温的影响很大。流动剪切力的增大,部件内侧压力的增大,冷流痕会出现,等各种缺陷。普通通量进入室温水来冷却,模具的温度可以调节通过调节水的流量,也可以降低水温,然后进入模具。ABS成型温度建议是200 ~ 270°C,模具温度40 ~ 80°C。 3.9.1温度调节对塑件质量影响 (1)降低模具温度可以减少塑料零件的成型收缩。 (2)模具温度均匀,冷却时间短,注射速度快,可减少塑料件的变形。 (3)影响塑料模具表面粗糙度的温度是最大的型腔表面质量,提高模具温度可以改善表面的塑性状态。 3.9.2温度调节系统的要求 (1)是根据塑料品种来确定模具的加热或冷却方式 (2)保持模具温度平衡,塑件各部一起冷却,以提高生产效率和塑件质量 (3)采用较低的模具温度,迅速,大流量的通水冷却效果通常较好 (4)温度调节系统应尽可能做到结构的简单,加工时容易,低成本 3.9.3冷却系统的设计 (1)设计原则: (1)尽可能保证塑性收缩均匀,保持模具热平衡 (2)冷却孔的数量越多,孔越大,塑料部件的冷却效果越好 (3)冷却水孔与腔体表面之间的距离应相等,与工件壁厚的距离相等。冷却水管的中心距B约为2.5~3.5D,冷却水管壁与模具边界和工件壁之间的距离为0.8~1.5B。最低不少于10。 (4)浇口处应加强冷却,冷却水最好从浇口处进入 (5)必须降低进出水的温差,进出水温差最好不超过5℃ (6)冷却水的开启方向也不影响操作,矩形模具,通常是沿宽度方向开孔 (7)合理确定冷却水通道的形式,冷却水管接头的位置,避免干扰模具的其他机构 (2)冷却时间计算 依据塑料的种类,壁的厚度而异,一般用下式计算: t= (3-16) = =4.2(s) 式中S------塑件平均壁厚,S取1.5mm; -----塑料热扩散系数(m/s) =2.7×10; T-----成型温度 200~270℃ T取230; T-----脱模温度 60~100℃ T取80; T------模具温度 40~80℃ T取50。 (3)塑料熔体释放的热量 Q =nG (3-17) = 100×42.91×10×3×10 = 1.29×10(J/h) 式中 n-------每小时注射次数, n=100(次); G-------每次的注射量(kg) G=64.11×10(kg); ------塑料成型时放出的热焓量,ABS取3×10J/kg 。 (4)求冷却水的体积流量V V= (3-18) = = 1.029×(m/min) 式中 ------水的密度10kg/m; C------水的比热容4.187×10J/kg℃; T-----水管出口温度,T取25℃; T-----水管入口温度,T取20℃。 (5)问冷却水孔的直径 依据体积流量,在《塑料模具技术手册》表3-44 查找,查出冷却水孔直径d=8(mm) (6) 求冷却水在水孔中的流速 = (3-19) = =0.341(m/s) (7)冷却水管壁与水交界面的传热膜系数 = (3-20) = =2.343×10(w/mk) 式中 -------与冷却介质温度有关的物理系数,由《塑料模具技术手册》表3-38 查找, 取8.4。 (8) 的传热面积 A= (3-21) = =6.79×10(m) 式中 T-------模具与冷却介质平均温度, T=22.5℃。 [ T= T-(T+T)/2 =50-(20+25)/2 =22.5℃ ] (9) 冷却水孔总长L L= (3-22) = =0.27(m) (10) 求模具上应开设的冷却水孔数n n= (3-23) = =4.10 4(孔) (11) 冷却水流动状态校核 R= (3-24) = =3410<10 式中 R-----雷诺数; ------水的运动粘度,由《塑料模具技术手册》图3-319 查,当平均水温22.5℃时,=0.8×10(m/s); (12)冷却水进出口温差校核 T-T= (3-25) = =4.913(℃) 5(℃) 校核的结果与预期的一样,说明实际应用正确。 3.9.4冷却回路布置 型腔冷却回路设计,常采用型腔附近钻冷却水孔。采用内部钻孔法沟通,用堵塞或隔板使之形成规定的冷却回路,核心冷却回路设计的底部打开冷却回路的核心特点考虑塑料零件内外表面温度趋于平衡,每一部分的温度也要考虑,保持模具冷却腔,核心温度均匀性与冷却速度是平衡的塑料,以便有更多的收缩,有效防止变形的形成。确定距离表面的管腔的壁,尽可能使冷却水孔隙之间的距离小,可以确保室壁的温度。同时,因为冷却介质的温度上升冷却水通道长度的增加,让空腔和核心温差沿水道。所以,每一个通道冷却循环长度小于2米。应在大型模具设置冷却循环。矩形塑料零件,减少冷却回路长度,模具温度越低,以确保均匀冷却。 结 论 该设计首先说明了塑料工业的重要地位和注塑模具的现状。世界在不断发展,塑料行业将继续呈现出蓬勃发展的态势。其次,介绍了注塑件的一些设计原则。冷流道注塑模具只是四个系统:浇注系统、温度调节、顶出系统和机械系统。在浇注系统的设计中,流道横断面的形状是根据经验公式取得;温度调节系统描述了设计的一般步骤,确定了冷却时间,计算体积流量等。顶出系统强调了推杆的安装。本模具属于一个简单脱膜机制,有开模先后顺序的要求,无滑块抽芯机构,做完这些工作之后,该模具的设计到此结束。 在设计的过程中发现经验公式有不一致的地方,不同公式的计算结果有的相差很大,特别是在温度调节与脱模力的计算这两块。在完成图纸之后发现塑件的设计有的地方是不合理的,比如说壁厚,虽然有经验可循,但从实际中看显然本设计的塑件壁厚过大,从这里可以知道,注塑件的设计与模具设计关系密切,好的塑件结构可以简化模具结构,降低生产成本。 但是现在传统的冷流道模具设计以经验为主,很难在严格的数学模型上注入各种参数,因为各种参数相互影响,关系复杂。随着科学技术的进步和突破注塑模具的热流道理论的发展越来越快,随着技术的成熟,热流道模具的生产控制将比以前更容易,将更好地提高产品质量,因此,注塑后的模具研究是热流道模具优先考虑。 通过本次毕业设计,运用SolidWorks三维制图软件进行制件设计,模具实体设计,以及装配设计,学会了三维实体设计建模。发现其有之二维建模无可比拟的优势,可见其在不久的将来,三维设计将逐步代替二维设计,成为设计者的必不可少的工具。 参考文献 [1] 王文广,田宝善,田雁晨.塑料注塑模具设计技巧与实例[[M]北京:化学工业出版社 ,2004 [2] 冯炳尧等.模具设计与制造简明手册[M].上海:上海科学出版社,1990 [3] 黄雁,彭华太.塑料模具制造技术[M].广州:华南理工大学出版社,2003 [4] 申开智.塑料成型模具 (第二版) [M]北京;中国轻工业出版社,2006 [5] 王兴天.注塑成型技术[M].北京:化学工业出版社,1989 [6] 王文俊.实用塑料成型工艺[M].北京:国防工业出版社,1999 [7] 朱光力,万金保.塑料模具设计[M]北京:清华大学出版社,2003 [8] 洪慎章. 实用注射成型及模具设计[M]北京:机械工业出版社,2006 [9] 吴培熙,王祖玉,张玉霞,景志坤.塑料制品生产工艺手册(第三版)[M].北京:化学工业出版社,2004 [10] 李基洪,李轩.注塑成型技术问答[M].北京:机械工业出版社,2004 [11] 王鹏驹,唐志玉等. 注塑模具技术手册[M]. 北京:机械工业出版社,1997.6 [12] 张维合 编著。 注塑模具设计实用教程。 --北京;化学工业出版社,2007.6 [13] T.A.Osswald, L.Turng, P.J.Gramann. Injection Molding Handbook [M]. Cincinnati: Hanser Gardner Publications, 2001 [14] Edmund Linder, Peter Unger. Injection Molds:130 Proven Designs , Third Edition[M]. Cincinnati: Hanser Gardner Publications, 2002 [15] Herbert Rees .Mold Engineering ,2nd Edition[M]. Cincinnati: Hanser Gardner Publications,2002 致 谢 毕业设计即将完成,在短暂的时间里,经过导师的细心指导和自己的不断努力,我顺利地完成了毕业设计所规定的内容和要求。 我的设计题目《SD卡盒注射模具设计》由于对塑料模具没有进行系统的学习,而且一个较上几界有所不同的课题,所以我在前人单型腔设计的基础上进行了改进,进行型腔设计。这样不但提高了效率,而且有效得节省了材料,人力,物力。并且从中吸取了不少知识。塑料是现今社会的“黑黄金”。而我所搞的这个课题恰好与塑料有关。相信这次毕业设计对我以后的工作将是收益非浅。 通过这次毕业设计,我感觉是对大学四年里所学知识的一次回顾和贯穿。使我对机械设计这个专业有了更深层次的理解,把理论应用实际,不断提高自己独立思维,使所学知识在脑海里得以形成一个完整的体系。 本次设计的绘图工作我都是应用Solidworks绘图。把计算机和机械设计有效的结合起来,大大提高了工作效率。使我对机械制图又增添了许多兴趣和动力,从而使这次设计更加完美化。 大学生活至此划上了圆满的句号,从此将步入社会,开始人生崭新的一页。在长春理工大学这块土地上得到过许许多多老师和同学的帮助,使我能在这块土地上我健康快乐的成长,在这里我对他们的帮助表示深深的感谢。 设计中难免会出现一些差错,望各位老师给予批评指正。 本文档由香当网(https://www.xiangdang.net)用户上传

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    文档贡献者

    王***朝

    贡献于2020-12-23

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