隔板注塑模具设计及其关键零件数控加工工艺与数控编程.doc

前 言
模具是现代化工业生产的重要工艺装备,被称为“工业之母”。其广泛应用于汽车、拖拉机、飞机、家用电器、工程机械、动力机械、冶金、机床、兵器、仪器仪表、轻工、日用五金等制造业中,起着极为重要的作用;模具是实现上述行业的钣金件、锻件、粉末冶金件、铸件、压铸件、注塑件、橡胶件、玻璃件、陶瓷件等生产的重要工艺装备。采用模具生产毛坯或成品零件,是材料成形的重要方式之一,与且学加工相比,具有材料利用率高、能耗低、产品性能好、生产率高和成本低等显著特点。
塑料模具是整个模具工业中的一枝独秀,发展极为迅速,应用范围极其广泛。其中塑料注射成型所用的模具称为注射成型模具,简称注射模。塑料的注射成型过程,是借助于注射机内的螺杆或柱塞的推力,将已经塑化的塑料熔体以一定的压力和速率注射到闭合的模具型腔内,经冷却、固化、定型后开模而获得制品。当塑料原材料,注射机和注射成型工艺参数确定后,制品的质量和注射成型的生产率就基本上取决于注射模的结构类型和工作特性。
本次毕业设计的题目为排骨架的注塑模具设计, 设计目的在于检验理论知识掌握情况,将理论与实践结合; 培养自己的动手能力、创新能力;系统实践Pro/E,Auto—CAD的应用,提高这两种软件的操作和应用其解决实际问题的能力;进一步掌握进行模具设计的方法和过程,为将来走向工作岗位进行科技开发工作和撰写科研论文打下基础。主要内容包括: 制品材料的选择及材料性能的分析、注射机的选用、模具结构选择、浇注系统的设计、成型零件的设计、合模导向机构的设计、冷却系统的设计、抽芯机构的设计、推出机构的设计以及部分零件的制造工艺分析和数控加工等。通过此次设计,加深了模具的设计中从选材到设计到成型的了解,并系统掌握模具设计和制造的各个细节;锻炼了自己的独立思考能力和创造能力,为更好更快的适应工作做了必要的准备。
由于是初次对整个模具进行设计,故在设计过程中,本人遇到了不少的困难,但通过老师的指导、同学的帮助和查阅相关资料,尤其是指导老师的耐心修改,基本上都克服那些困难了。相信本设计能符合设计要求,顺利完成毕业设计任务。
由于水平有限,经验不足,不妥之处在所难免,恳请老师们不吝指正。
第二章 隔板设计要求及成型工艺分析
2.1产品基本要求
几何尺寸:90.7x15.1x17.52如图2.1所示
精度要求:一般(3级)。
外观要求:外表乳白色且光泽性好,无成型缺陷。
其他要求:具有一定的机械强度,散热性良好。
图2.1 塑件的三视图
2.2塑件材料选择
材料ABS,其综合性能优异,具有较高的力学性能,流动性能好,易于成型;成型收缩率,理论计算收缩率为0.55%;溢料值为0.04mm左右;比热容较低,在模具中凝固较快,模具周期短。制件尺寸稳定,表面光亮,综合以上选择ABS为该塑件的材料
2.3成型方法及其工艺的选择
根据塑件所选用的材料为ABS,根据塑件的外形特征和使用要求,选择最佳的成型方法就是注射成型。
2.3.1成型工艺分析
(1)外观要求 此塑件为薄壁骨架类塑件,外形为矩形,较规则。要求塑件表面平整光滑,无翘曲、褶皱、裂纹等缺陷,防止产生熔接焊。
(2)精度等级 此塑件对精度要求不高,采用一般精度3级。
(3)脱模斜度 该塑件平均壁厚约为1.43mm,其脱模斜度根据参考文献[1]表
2—1选择脱模斜度35￠~1°30￠。ABS的流动性为中等,为使注射充型流畅取其脱模斜度为1°。
2.3.2注射成型工艺过程及工艺参数
混料—干燥—螺杆塑化—充模—保压—冷却—脱模—塑件后处理
(1)ABS塑料的干燥 ABS塑料的吸湿性和对水分的敏感性较大,在加工前应进行充分的干燥和预热,不但能消除水汽造成的制作表面烟花状带、银丝、而且还有助于塑料的塑化,减少制件表面色斑和云纹。ABS原料需要控制水分在0.3%以下。注射前的干燥条件是:干冬季节在75°~80°以下,干燥2h~3h,夏季雨季在80°~90°以下,干燥4h~8h,干燥达8h~16h可避免因微量水汽的存在导致制品表面雾斑。
表2.1 ABS综合性能
性能名称
数 值
性能名称
数 值
密度/(g/cm3)
收缩率/%
比体积/cm3/g
吸水率%(24h)
熔点°C
比热容/J·(kg·°C)—1
1.02~1.08
0.2~0.4
0.86~0.98
0.2~0.4 130~160
1470
拉伸弹性模量/MPa 拉伸强度/MPa
抗弯强度/MPa
抗压强度/MPa
弯曲弹性模量/MPa
屈服强度/MPa
1.4x103
38
80
53
1.4x103
50
(2)注射成型时各段温度 ABS塑料非牛顿性强,在融化过程中温度升高时,其黏度降低较大,但一旦达到成型温度(适宜加工的范围),如果继续盲目升温,就将导致耐热性不太高的ABS的热性解反而熔融黏度增加,注射困难,塑件的机械性能也下降。
料筒前段温/°C:200~220
料筒中段温/°C:180~200
料筒后段温/°C:160~180
(3)注射压力 ABS熔融的黏度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高,在注射时要采用较高的注射压力。但并非所有的ABS制件都要施用高压考虑到本塑件不大,结构不算复杂,厚度适中,可以用较低的注射压力。注射过程中,浇口封闭瞬间型腔内的压力大小决定了塑件的表面质量及银丝状缺陷的程度。压力过小,塑件收缩率大,制件表面容易雾化。压力过大,塑料与瓣合模的摩擦作用强烈,容易造成黏膜。对于螺杆式注射剂一般取150~165MPa。
(4)模具温度 ABS比聚苯乙烯加工困难,易取高料温模温,料温过高易分解,一般取50~80/°C。
第三章 选择注射机及相关参数的校核
3.1概述
在对排骨架进行材料选定、零件工艺性分析、成型工艺过程的分析和工艺参数大致选定的基础上,根据塑件批量大小和精度要求就可以确定型腔数量和排列方式,分型面的选择。根据模具所需注射量就可以确定注射机的型号及安装尺寸的确定。
3.2型腔数量及排列方式选择
此排骨架属于小型塑件,形状比较规则,精度要求一般,且为批量生产,但塑件需要抽芯。如采用一模一腔可简化模具的结构,提高制件的精度。但考虑到经济效益和生产效率,并结合模具的结构,防止模具结构过于复杂,初定为一模两腔,如图3.1所示:
图3.1 型腔数量的排列布置
3.2.1注射机的选择
(1)塑件质量、体积计算 通过Pro/E建模分析,如图所示3.2所示,塑件体积=5.62cm3,塑件质量=5.9g(取ABS密度为1.05g/cm3),流道凝料的质量还是一个未知数,但是可以根据经验按照塑件体积的0.2~1倍来计算。由于本设计采用的流
道简单并且较短。因此,按塑件质量的0.2倍来计算。从以上分析中确定为一模两腔,所以注射量为:
=1.2=1.225.9=14.16g
==13.486cm3
=/0.8=16.858cm3
图3.2 塑件质量属性
(2)塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算
流道凝料在分型面上的投影面积,在模具设计前是个未知值,根据多型腔模的统计分析是每个塑件在分型面上的投影面积的0.2~0.5倍,因此可用0.35,进行估算:
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