摘 要
分析了
分线盒的结构特征,使用Pro/E软件进行分模设计,利用注塑模设计专家(EMX)外挂进行其模架的设计。为了减少试模次数,降低设计成本,选用Moldflow软件对塑件进行模具设计的优化分析,并对
分线盒注塑模进行了流动模拟分析。
在进行塑件3D设计后,利用CAD进行2D的排位,制图和出图。主要注射模的定模机构、动模机构、浇注系统、导向装置、顶出机构、抽芯机构、冷却和加热装置、排气系统等的设计。
塑件流动模拟分析内容包括:充填分析、保压分析、残余应力分析。主要包括,充填时间、平均速度、气穴、熔接痕、体积收缩率、塑件变形等,由此获得满意合理的浇口数量和位置。
分析了降低塑件成本的方法,针对批量不大的不同规格结构形式的
分线盒,设计成一模多用的模具。只需更换模具中的几个关键零件就可以生产多规格形式的塑件,减少模具数量,成本费大幅度减少。
关键词:分线盒; CAD/CAE; 流动分析; 一模多用; 滑动型芯
目录
1 绪论 1
2 塑件工艺分析 2
2.1 塑件分析 2
2.2 塑件的原材料分析及工艺参数 3
2.2.1 塑件的原材料分析 3
2.3 HPVC的注射工艺参数 4
2.4 HPVC的主要性能指标 4
3 注塑机的选型 5
3.1 所需注射量的计算 5
3.1.1 塑件质量、体积计算 5
3.2 注射机型号的选择 5
3.3 型腔数量及注射机有关工艺参数的校核 6
3.1.1 型腔数量的校核 6
3.1.2 注射机工艺参数的校核 6
3.1.3 安装尺寸校核 7
3.1.4 开模行程和推出机构的校核 7
3.1.5 模具尺寸与拉杆内间距校核 8
4 分型面的选择 9
4.1 确定型腔数量和排列方式 10
5 浇注系统设计 11
5.1 主流道的设计 11
5.2 主流道衬套的形式 11
5.3 浇口的结构形式 12
5.4 浇注系统的平衡 12
6 成型零件的结构设计和尺寸设计 13
6.1 成型零部件的结构形式 13
6.1.1 凸凹模的结构设计 13
6.1.2 成型零部件的工作尺寸的计算 13
6.1.3 型腔零件强度、刚度的校核 14
7 脱模机构的设计 16
7.1 脱模推出机构的设计原则 16
7.2 推出机构的设计 16
7.2.1 脱模力的计算 16
7.2.2 确定顶出方式及顶杆位置 17
7.2.3 推杆强度计算 17
8 侧抽芯机构的设计 18
8.1 滑动堵头与滑动型芯设计 18
8.2 斜导柱长度的计算 18
9 温度调节系统 20
9.1 冷却系统的设计原则 20
9.2 冷却介质的选用 20
9.2.1 冷却系统的粗略计算 20
10 模架的确定 21
11 塑件的Mold flow分析 22
11.1 有限元法介绍 22
11.2 分线盒模型前处理 22
11.3 分线盒注塑模流动分析及改进 23
致 谢 28
参考文献 29
1 绪论
塑件的生产成本包括原料费、水电费、人工费、 模具费等,其中原料费、水电费、人工等与生产塑件的数量成正比关系,模具费分摊到每个塑件的费用与生产塑件的数量密切相关,即模具生产塑件的数量越多,模具费分摊到每个塑件的费用就越少,注射模设计制造周期长,精度要求高,价格昂贵,因此注射模适合大批量生产,但如图1所示分线盒塑件,需求量不大或在一段时间内需求量不大,而规格、型号较多,如每一个规格、型号塑件都做1副模具,模具数量多,生产周期长,制造费用高,成本高, 缺乏市场竞争力。现设计 1副一模多用的注射模,只需更换模具中的几个关键零件就可生产多种规格塑件,成本大幅度减少,提高了市场竞争力,企业经济效益也显著提高。
2 塑件工艺分析
2.1 塑件分析
分线盒主要用于通讯、网络等的分线管接线。从使用要求看,分线盒具有高电绝缘性和难燃、阻燃特性,防尘防潮,因此分线盒塑料选用硬聚氯乙烯(HPVC)。HPVC成型性能好,使用性能稳定,货源充足,价格合理,收缩率 0.6%~1.5%,溢料值 0.06mm,可满足使用和成型要求。 图 (a)为四通分线盒,有 4个通路口, mm通路口与分线管相配,64±0.2mm尺寸与分线盒盖相配,这2组尺寸精度要求较高,其余尺寸精度只作一般要求。塑件上4个通路mm与分线盒的主分型面垂直,为外侧凸起和侧孔,为便于开模取件必须设计侧抽芯结构,而且为节约制造成本,侧抽芯的结构必须实现一模多用,只需要更换其中的部分零件就可以生产5种不同规格的制品。要生产的制件如图2-1所示
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图2-1 分线盒二维图图2-2 分线盒三维图
2.2 塑件的原材料分析及工艺参数
2.2.1 塑件的原材料分析
塑件的原材料采用硬聚氯乙烯(HPVC)属热塑性塑料。从实用性能上看,有较好的抗拉、抗弯、抗压抗冲击性能,有较好的电器绝缘性能。但热稳定性较差,长时间加热会导致分解,放出氯化氢气体。从成型性能上看,易放出氯化氢,必须加入稳定剂和润滑剂,并严格控制温度及熔料的滞留时间,模具浇注系统应粗短,进料口截面易大,模具应有冷却装置。
a)尺寸精度分析
b)根据任务书的要求:该零件工作尺寸的制造精度为IT9级。塑件最大壁厚为3mm,最小为2mm,壁差为1mm,较均匀,有利于零件成型。从课本《塑料成型加工与模具》表4-2得:壁厚为2mm.
c)表面质量分析
d)该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺、内部不得有导电杂质外,没有特别的表面质量要求,故比较容易实现。
2.3 HPVC的注射工艺参数
(a)、注射机:螺杆式
(b)、螺杆转速(r/min):15~25
(c)、料筒温度(℃): 后段:150~160
中段:165~170
前段:170~180
(d)、喷嘴温度(℃): 180~200 ;喷嘴形式:通用型。
(e)、模具温度(℃): 30~60
(f)、注射温度(℃): 190~215
(g)、注射压力(MPA):80~130
(h)、保压压力(MPA):40~60
(i)、成型时间(S):注射2~5;保压15~40;成型周期40~90;冷却15~40。
2.4 HPVC的主要性能指标
表2-1 HPVC的主要性能指标
密度(g/cm^3)
1.35---1.45
屈服强度/Map
35---50
质量体积(cm^/g)
0.69---0.74
抗拉强度/Map
35---50
吸水率24h/%
0.07---0.4
拉弯弹性模量/Gap
2.4---4.2
玻璃化温度/℃
87
抗弯强度/Map
≥90
熔点/℃
160---212
弯曲弹性模量/Map
0.05---0.09
计算收缩率/%
抗弯强度/Map
比热容/(j/(kg*k))
1260
抗剪强度/Map
3 注塑机的选型
注射机为塑料注射成型所用的主要装备,因此设计注射模是应该详细了解注射机的技术规范,才能设计出符合要求的模具。注射机规范的确定是根据素件的大小及型腔的数目和排列方式,再确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下,设计人员应对模具所需的注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大和最小模具厚度