旋鈕模具設(shè)計說明書
旋鈕模具設(shè)計說明書,旋鈕,模具設(shè)計,說明書,仿單
旋紐模具的設(shè)計
一、 塑件的工藝性分析
1、塑件的原材料分析
塑件的材料采用聚甲基丙烯酸
甲酯,屬熱塑性塑料,該塑料具有
如下的成型特性:
l 無定形料、吸濕性大、不易分解。
l 質(zhì)脆、表面硬度低?! ?
l 流動性中等,溢邊值0.03mm左右
,易發(fā)生填充不良、縮孔、凹痕、
熔接痕等缺陷。
l 宜取高壓注射,在不出現(xiàn)缺陷的條件下宜取高料溫、模溫,可增加流動性,降低內(nèi)應(yīng)力、方向性,改善透明度及強(qiáng)度。
l 模具澆注系統(tǒng)應(yīng)對料流阻力小,脫模斜度應(yīng)大,頂出均勻,表面粗糙度應(yīng)好,注意排氣。
l 質(zhì)透明,要注意防止出現(xiàn)氣泡、銀絲、熔接痕及滯料分解、混入雜質(zhì)。
2、塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析
1)塑件的結(jié)構(gòu)分析
該零件的總體形狀為圓形,結(jié)構(gòu)比較簡單。
2)塑件尺寸精度的分析
該零件的重要尺寸,如,30.9±0.09mm的尺寸精度為3級,次重要尺寸3.75±0.07mm的尺寸精度為4級,其它尺寸均無公差要求,一般可采用8級精度。
由以上的分析可見,該零件的尺寸精度屬中等偏上,對應(yīng)模具相關(guān)零件尺寸的加工可保證。從塑件的壁厚上來看,壁厚最大處為4.5mm,最小處為2.25mm,壁厚差為2.25mm,較為均勻。
3)表面質(zhì)量的分析
該零件的表面要求無凹坑等缺陷外,表面無其它特別的要求,故比較容易實(shí)現(xiàn)。
綜上分析可以看出,注射時在工藝參數(shù)控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證。
3、塑件的體積重量
計算塑件的重量是為了選用注射機(jī)及確定模具型腔數(shù)。
計算得塑件的體積:V=9132mm3
計算塑件的質(zhì)量:公式為W=Vρ
根據(jù)設(shè)計手冊查得聚甲基丙烯酸甲酯的密度為ρ=1.18kg/dm3,故塑件的重量為:
W=Vρ
=9132×1.18×10-3
=10.776g
根據(jù)注射所需的壓力和塑件的重量以及其它情況,可初步選用的注射機(jī)為:SZ-60/40型注塑成型機(jī),該注塑機(jī)的各參數(shù)如下表所示:
理論注射量/cm3
60
移模行程/mm
180
螺桿直徑/mm
30
最大模具厚度/mm
280
注射壓力/Mp
150
最小模具厚度/mm
160
鎖模力/KN
400
噴嘴球半徑/mm
15
拉桿內(nèi)間距/mm
295×185
噴嘴口孔徑/mm
φ3.5
4、塑件的注射工藝參數(shù)的確定
根據(jù)情況,聚甲基丙烯酸甲酯的成型工藝參數(shù)可作如下選擇,在試模時可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
注射溫度:包括料筒溫度和噴嘴溫度。
料筒溫度:后段溫度t1選用180℃
中段溫度t2選用200℃
前段溫度t3選用220℃
噴嘴溫度:選用220℃
注射壓力:選用100MP
注射時間:選用20s
保壓時間:選用2s
保壓: 80MP
冷卻時間:選用28s
總周期: 50s
二、型腔數(shù)的確定及澆注系統(tǒng)的設(shè)計
1、分型面的選擇
該塑件為旋紐,表面質(zhì)量無特殊要求,
端部因與人手指接觸因此形成自然圓角,此
零件可采用右圖所示的分型面比較合適。
2、型腔數(shù)的確定
型腔數(shù)的確定有多種方法,本題采用注射機(jī)的注射量來確定它的數(shù)目。其公式如下:
n2=(G-C)/V
式中:G——注射機(jī)的公稱注射量/cm3
V——單個制品的體積/cm3
C——澆道和澆口的總體積/cm3
生產(chǎn)中每次實(shí)際注射量應(yīng)為公稱注射量G的(0.75-0.45)倍,現(xiàn)取0.6G進(jìn)行計算。每件制品所需澆注系統(tǒng)的體積為制品體積的(0.2-1)倍,現(xiàn)取C=0.6V進(jìn)行計算。
n2=0.6G/1.6V=0.375G/V=(0.375×60)/90132=2.46
由以上的計算可知,可采用一模兩腔的模具結(jié)構(gòu)。
3、確定型腔的排列方式
本塑件在注射時采用一模兩件,即模具需要兩個型腔。綜合考慮澆注系統(tǒng)、模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等因素,擬采用下圖所示的型腔排列方式。
4、澆注系統(tǒng)的設(shè)計
1)主流道的設(shè)計
根據(jù)設(shè)計手冊查得SZ-60/40型注射機(jī)噴嘴有關(guān)尺寸如下:
噴嘴前端孔徑:d0=φ3.5mm
噴嘴前端球面半徑:R0=15mm
為了使凝料能順利拔出,主流道的小端直徑D應(yīng)稍大于注射
噴嘴直徑d。
D=d+(0.5-1)mm=φ3.5+1=φ4.5mm
主流道的半錐角α通常為1°-2°過大的錐角會產(chǎn)生湍流或渦流,卷入空氣,過小的錐角使凝料脫模困難,還會使充模時熔體的流動阻力過大,此處的錐角選用2°。經(jīng)換算得主流道大端直徑D=φ8.5mm,為使熔料順利進(jìn)入分流道,可在主流道出料端設(shè)計半徑r=5mm的圓弧過渡。主流道的長度L一般控制在60mm之內(nèi),可取L=55mm。
2)冷料穴與拉料桿的設(shè)計
對于依靠推件板脫模的模具常用球頭拉料桿,當(dāng)前鋒冷料進(jìn)入冷料穴后緊包在拉料桿的球頭上,開模時,便可
將凝料從主流道中拉出。球頭拉料桿固定在動模
一側(cè)的型芯固定板上,并不隨脫模機(jī)構(gòu)移動,所
以當(dāng)推件板從型芯上脫出制品時,也將主流道凝
料從球頭拉料桿上硬刮下來。其結(jié)構(gòu)如右圖所示:
3)分流道的設(shè)計
分流道在設(shè)計時應(yīng)考慮盡量減小在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度的降低,同時還要考慮減小流道的容積。圓形和正方形流道的效率最高,當(dāng)分型面為平面時一般采用圓形的截面流道,但考慮到加工的方便性,可采用半圓形的流道。
一般分流道直徑在3-10mm范圍內(nèi),分流道的截面尺寸可根據(jù)制品所用的塑料品種、重量和壁厚,以及分流道的長度由《中國模具設(shè)計大典》第2卷中圖9.2-12所示的經(jīng)驗(yàn)曲線來選定,經(jīng)查取D’
=5.6mm較為合適,分流道長度取L=20mm從圖9.2-14中查得修正系數(shù)fL=1.02,則分流道直徑經(jīng)修正后為D=D’fL=5.6×1.02=5.712,取D=6mm
4)澆口的設(shè)計
根據(jù)澆口的成型要求及型腔的排列方式,選用側(cè)澆口較為合適。
側(cè)澆口一般開設(shè)在模具的分型面上,從制品的邊緣進(jìn)料,故也稱之為邊緣澆口。側(cè)澆口的截面形狀為矩形,其優(yōu)點(diǎn)是截面形狀簡單,易于加工,便于試模后修正。缺點(diǎn)是在制品的外表面留有澆口痕跡,因?yàn)樵撝萍o表面質(zhì)量的特殊要求,又是中小型制品的一模兩腔結(jié)構(gòu),所以可以采用側(cè)澆口。
在側(cè)澆口的三個尺寸中,以澆口的深度h最為重要。它控制著澆口內(nèi)熔體的凝固時間和型腔內(nèi)熔體的補(bǔ)縮程度。澆口寬度W的大小對熔體的體積流量的直接的影響,澆口長度L在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度允許的條件下以短為好,一般選L=0.5-0.75mm。
確定澆口深度和寬度的經(jīng)驗(yàn)公式如下:
h=nt ①
W=nA1/2/30 ②
式中:h——側(cè)澆口深度(mm)中小型制品常用h=0.5-2mm,約為制品最大壁厚的1/3-2/3, 取1.5mm
t——制品的壁厚(mm) 3.38mm
n——塑料材料的系數(shù) 查表得 0.8
W——澆口的寬度(mm)
A——型腔的表面積(mm2) 計算得2940mm2
將以上各數(shù)據(jù)代入公式得:h=1.5mm,W=1.5mm, L取0.5mm。計算
后所得的側(cè)澆口截面尺寸可用r=6q/(Wh2)≥104s-1作為初步校驗(yàn)。
制品的體積V=9.132cm3,設(shè)定充模時間為1s,于是:
q=9.132/1=9132mm3/s
r=6q/Wh2=(6×9132)/(1.5×1.52)=1.6×104>104s-1
所以符合要求。
三、排氣、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計與計算
1、排氣系統(tǒng)的設(shè)計
排氣槽的截面積可用如下公式進(jìn)行計算:
F=25m1(273+T1)1/2/tP0 ?、?
式中:F——排氣槽的截面面積(m2)
m1——模具內(nèi)氣體的質(zhì)量(kg)
P0——模具內(nèi)氣體的初始壓力(Mp)取0.1Mp
T1——模具內(nèi)被壓縮氣體的最終溫度(℃)
t——充模時間(s)
模內(nèi)氣體質(zhì)量按常壓常溫20℃的氮?dú)饷芏圈?=1.16kg/m3計算,有
m1=ρ0V0 ?、?
式中:V0——模具型腔的體積(m3)
應(yīng)用氣體狀態(tài)方程可求得上式中被壓縮氣體的最終溫度(℃)
T1=(273+T0)(P1/P)0.1304-273 ②
式中:T0——模具內(nèi)氣體的初始溫度(℃)
由V=9132mm3
充模時間t=1s
被壓縮氣體最終排氣壓力為P1=20MPa
由③式得:T1=(273+20)(20/0.1)0.1304-273=311.7℃
模具內(nèi)的氣體質(zhì)量由②式得:
m1=V0ρ0=9.132×10-6×1.16kg=1.06 ×10-5kg
將數(shù)據(jù)代入①式得:所需排氣槽的截面面積為:
F=[25×1.06×10-5(273+311.7)1/2]/(1×0.1×106)=0.064mm2
查取排氣槽高度h=0.03mm,因此排氣槽的總寬度為:
W’’=F/h=0.064/0.03=2.13mm
為了便于加工和有利于排氣,運(yùn)用鑲拼式的型芯結(jié)構(gòu),與整體式型芯相比,鑲拼型芯使加工和熱處理工藝大為簡化。
2)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計與計算
冷卻系統(tǒng)設(shè)計的有關(guān)公式:
qV=WQ1/ρc1(θ1-θ2) ①
式中:qV——冷卻水的體積流量(m3/min)
W——單位時間內(nèi)注入模具中的塑料重量(kg/min)
Q1——單位重量的塑料制品在凝固時所放出的熱量(kJ/kg)
ρ——冷卻水的密度(kg/m3) 0.98×103
c1——冷卻水的比熱容[kJ/(kg.℃)] 4.187
θ1——冷卻水的出口溫度(℃) 25
θ2——冷卻水的入口溫度(℃) 20
Q1可表示為:Q1=[c2(θ3-θ4)+u]
式中:c2——塑料的比熱容[kJ/(kg.℃)] 1.465
Q3——塑料熔體的初始溫度(℃) 200
θ4——塑料制品在推出時的溫度(℃) 60
u——結(jié)晶型塑料的熔化質(zhì)量焓(kJ/kg)
Q1=[c2(θ3-θ4)+u]=1.465(200-60)=205.1kJ/kg
將以上各數(shù)代入①式得:
qV=(0.013×205.1)/[0.98×103×4.187(25-20)]m3/min
=0.13×10-3m3/min
上述計算的設(shè)定條件是:模具的平均工作溫度為40℃,用常溫20℃的水作為模具的冷卻介質(zhì),其出口溫度為25℃,產(chǎn)量為0.013kg/min。
由體積流量查表可知所需的冷卻水管的直徑非常小,體積流量也很小,故可不設(shè)冷卻系統(tǒng),依靠空冷的方式即可。但為滿足模具在不同溫度條件下的使用,可在適當(dāng)?shù)奈恢貌贾弥睆絛為8mm的管道來調(diào)節(jié)溫度。
四、模具工作零件的設(shè)計與計算
凹模的結(jié)構(gòu)采用整體嵌入式,這樣有利于節(jié)省貴重金屬材料。
型芯采用鑲拼式結(jié)構(gòu),有利于加工和排氣。(如圖所示)
本設(shè)計中零件工作尺寸的計算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進(jìn)行計算,已給出這PMMA的成型收縮率為0.005,模具的制造公差取z=Δ/3。
型腔型芯工作尺寸的計算
類別
塑件尺寸
計算公式
模具尺寸
型
腔
計
算
型腔板
φ35.250-1.0
Lm=(Ls+Ls.Scp%-3/4Δ)0+δz
φ34.6800.33
R7.5±0.64
R7.0600.21
19.20±0.44
Hm=(Hs+Hs.Scp%-2/3Δ)0+δz
18.7100.15
推件板
φ30.9±0.09
Lm=(Ls+Ls.Scp%-3/4Δ)0+δz
φ30.8800.06
型
芯
計
算
主型芯
φ26.2500.96
Lm=(Ls+Ls.Scp%+3/4Δ)0-δz
27.100-0.32
R2.25±0.24
R2.620-0.16
17.25±0.48
Hm=(Hs+Hs.Scp%+2/3Δ)0-δz
17.980-0.32
小型芯
φ3.75±0.07
Lm=(Ls+Ls.Scp%+3/4Δ)0-δz
φ3.870-0.05
7.5±0.32
Hm=(Hs+Hs.Scp%+2/3Δ)0-δz
8.050-0.11
2、型腔側(cè)壁厚度和底板厚度的計算
1)型腔側(cè)壁厚度的計算
根據(jù)圓形整體式型腔的側(cè)壁厚度計算公式:
S≥0.90[Pr4/E(δ)]1/3 ?、?
式中:S——側(cè)壁厚度(mm)
P——型腔壓力(Mpa) 40
r——型腔半徑(mm) 17.625
E——模具材料的彈性模量(MPa) 2.1×105
[δ]——剛度條件,即允許變形量(mm) 0.05
將以上各數(shù)代入式得:
S≥1.15[(40×19.84)/(2.1×105×0.05)]1/3
=9.62mm
2)底板厚度的計算公式如下:
hs≥0.56(Ph4/E[δ])1/3
將各參數(shù)代入式中得:hs≥4.68mm
型腔的厚度h腔hc+h=4.68+19.8=24.48mm
S可取10mms腔取32mm
根據(jù)計算,型腔側(cè)壁厚度應(yīng)大于9.62mm,而型腔的直徑為35-25mm。根據(jù)澆注系統(tǒng)的條件及制件的大小,初選標(biāo)準(zhǔn)模架,依據(jù)《塑料注射模中小型模架及技術(shù)條件》(GB/T12556-90),根據(jù)模板的參數(shù)確定導(dǎo)柱、導(dǎo)套、墊塊等的有關(guān)尺寸。
五、脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計與計算
1、脫模力的計算
此模具采用推件板脫模,因該制件的,屬厚壁制品,厚壁制品脫模力受到材料向壁厚中性層冷卻收縮的影響,可用彈性力學(xué)的有關(guān)厚壁圓筒的理論進(jìn)行分析計算,公式如下:
Qc=[1.25kfcaE(Tf-Tj)Ac]/{[(dk+2t)2+dk2]/[(dk+2t)2-dk2]}
式中,對于圓筒制品中:
k——脫模斜度系數(shù)
k=(fcCosβ-Sinβ)/fc(1+fcSinβCosβ)=0.92
fc——脫模系數(shù),即在脫模溫度下制品與型芯表面之間的靜摩擦系數(shù),它受高分子熔體經(jīng)高壓在鋼表面固化中粘附的影響。 0.50
α——塑料的線膨脹系數(shù)(1/℃) 查表得:6×10-5
μ——塑料的泊松比 0.40
E——在脫模溫度下塑料的抗拉彈性模量(MPa) 3.16×103
Tf——軟化溫度(℃) 100
Tσ——脫模頂出時制品的溫度(℃) 60
Ac——制品包緊在型芯上的有效面積(mm2) 1422.55
t——制品的厚度(mm) 3.38
將以上各數(shù)據(jù)代入公式得:
Qc=1372.45N
2)推板的厚度
筒形或圓形制品采用推件板脫模,推件板的受力狀態(tài)可簡化為圓環(huán)形平板周界受集中載荷的力學(xué)模型,最大撓度產(chǎn)生在板的中心。按剛度條件和強(qiáng)度條件的計算公式如下,取大者為依據(jù)。
按剛度條件:h=(C2QeR2/Eδp)1/3 ?、?
按強(qiáng)度條件:h=(K2Qe/σp)1/2 ②
式中:h——推件板的厚度(mm)
C2——隨R/r值變化的系數(shù) 0.3500
R——推桿作用在推件板上的幾何半徑(mm) 61
r——推件板圓形內(nèi)孔或型芯半徑(mm) 13.125
Qe——脫模力(N) 1372.45
E——推桿材料的彈性模量(MPa) 2.1×105
K2——隨R/r值變化的系數(shù) 1.745
σp——推件板材料的許用應(yīng)力(MPa) 610
δp——推件板中心允許變形量(mm),通常取制品尺寸公差的1/5-1/10,
即δp=(1/5-1/10)Δi 0.088
其中Δi——制品在被推出方向上的尺寸公差(mm) 0.88
將上述各數(shù)據(jù)代入①式得:h=1.69mm
將上述各數(shù)據(jù)代入②式得:h=1.98mm
所以推件板的厚度可取:16mm
3、頂桿直徑的計算
推桿推頂推件板時應(yīng)有足夠的穩(wěn)定性,其受力狀態(tài)可簡化為一端固定、一端鉸支的壓桿穩(wěn)定性模型,根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式推導(dǎo)推桿直徑計算式為:
d=K(l2Qe/nE)1/4 ?、?
推桿直徑確定后,還應(yīng)用下式進(jìn)行強(qiáng)度校核:
σc=4Qe/nπd2≤σs ②
式中:d——推桿直徑(mm)
K——安全系數(shù),通常取K=1.5-2 2
l——推桿的長度(mm) 102
Qe——脫模力(N) 1372.45
E——推桿材料的彈性模量(MPa) 2.1×105
n——推桿根數(shù) 4
σc——推桿所受的壓應(yīng)力(MPa)
σs——推桿材料的屈服點(diǎn)(MPa) 360
將以上各數(shù)據(jù)代入①式得:
d=4.06mm 圓整取5mm
將以上各數(shù)據(jù)代入②式進(jìn)行校核:
σc=4Qe/nπd2=17.47 MPa≤σs=360 MPa
所以此推桿符合要求。
六、注射機(jī)與模具各參數(shù)的校核
1、工藝參數(shù)的校核
1)注射量的校核(按體積)
Vmax=αV ①
式中:Vmax——模具型腔流道的最大容積(cm3)
V——指定型號與規(guī)格注射機(jī)的注射量容積(cm3)
ρ——塑料的固態(tài)密度(g/cm3)
α——注射系數(shù)取0.75-0.85,無定形料可取0.85,結(jié)晶形可取0.75。
將以上各數(shù)代入①式得:Vmax=αV =0.85×60=51cm3
倘若實(shí)際注射量過小,注射機(jī)的塑化能力得不到發(fā)揮,塑料在料筒中停留的時間會過長。所以最小注射量容積Vmin=0.25V。
Vmin=0.25V=0.25×60=15cm3
實(shí)際注射量V’=2V0+2×0.6V0=2×9.132+2×0.6×9.132=29cm3
即Vmin <V’<Vmax
所以符合要求。
2)鎖模力的校核
公式:F≥KAPm
式中F——注射機(jī)的額定鎖模力(kN) 400
A——制品和流道在分型面上的投影和(cm3)
Pm——型腔的平均計算壓力(MPa) 由表9.9-4 取30
K——安全系數(shù),通常取K=1.1-1.2 1.2
則:KAPm=1.2×2[π(35.25/2)2+20×6]×30
=78.905kN<400kN=F
所以符合要求。
3)最大注射壓和的校核
Pmax≥K’P0
式中:Pmax——注射機(jī)的額定注射壓力(MPa) 150
P0——成型時所需的注射壓力(MPa) 100
K’ ——安全系數(shù),常取K=1.25-1.4 取1.3
則K’P0=1.3×100=130 MPa<Pmax150 MPa
所以符合要求。
2、安裝參數(shù)的校核
模具各模板的厚度分別為:
H1——上模座 30mm H2——型腔板 32mm
H3——脫件板 16mm H4——型芯板 25mm
H5——型芯固定板 32mm H6——墊塊 63mm
H7——下模座 30mm
模具的閉合高度H=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7=228mm
所允許的最小模具厚度Hmin=160mm
所允許的最大模具厚度Hmax=280mm
即模具滿足Hmin≤228mm≤Hmax的安裝條件。
經(jīng)查資料SZ-60/40型注射機(jī)的最大開模行程S=180mm
S≥H1+ H2+(5-10)mm
=17.5+20+10
=47.5mm
滿足要求
所以注射機(jī)的開模行程足夠,由以上的驗(yàn)證可知,型注射機(jī)能滿足使用要求,故可采用。
七、參考文獻(xiàn)
1、《塑料注塑模結(jié)構(gòu)與設(shè)計》 主編:楊占堯 2003.8
2、《實(shí)用注塑模設(shè)計手冊》 主編:程志遠(yuǎn) 2000.4
3、《塑料模具手冊》 主編:閻亞林 2004.8
4、《公差配合與測量技術(shù)》 主編:黃云清 2003.7
5、《中國模具設(shè)計大典》
14
收藏
編號:2353326
類型:共享資源
大?。?span id="p55xxfz" class="font-tahoma">201.56KB
格式:RAR
上傳時間:2019-11-21
15
積分
- 關(guān) 鍵 詞:
-
旋鈕
模具設(shè)計
說明書
仿單
- 資源描述:
-
旋鈕模具設(shè)計說明書,旋鈕,模具設(shè)計,說明書,仿單
展開閱讀全文
- 溫馨提示:
1: 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
裝配圖網(wǎng)所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網(wǎng)友學(xué)習(xí)交流,未經(jīng)上傳用戶書面授權(quán),請勿作他用。