電扇旋轉開關的塑料注塑模具設計說明書
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電扇旋轉開關的塑料注塑模設計
摘 要
本設計主要是針對電扇旋轉開關的塑料模設計,通過對塑件進行工藝的分析和比較,最終設計出一副注塑模。該設計從產品的結構工藝性,模具結構出發(fā),對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結構、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和注射機都有詳細的設計,并配備了相應的圖紙。完整地描述了塑料設計的程序步驟,并參閱了大量相關的資料。
關鍵詞:模具;注射機;電扇旋轉開關
Ⅰ
目 錄
前 言 1
1 塑料件的工藝分析 2
1.1 塑料件的外形尺寸 2
1.2 精度要求 2
1.3 塑料件的材料 2
1.3.1 ABS的基本特性 2
1.3.2 主要用途 3
1.4 脫模斜度 3
2 擬定模具結構形式 4
2.1 分型面的確定 4
2.2 確定型腔數(shù)與排列方式 4
3 澆注系統(tǒng)的設計 5
3.1 主流道的設計 5
3.2 定位圈的確定 5
3.3 分流道的設計 6
3.3 澆口的設計 6
4 成型零件的結構設計 7
4.1 型腔的結構設計 7
4.2 型芯的結構設計 7
4.3 成型零件鋼材的選擇 8
5 模架的選擇 9
6 注塑設備的選擇 10
6.1塑件的質量計算 10
6.2 澆注系統(tǒng)的質量計算 10
6.3 注射機的選擇 10
7 頂出系統(tǒng)的設計 11
8 冷卻系統(tǒng)的設計 12
總 結 13
致 謝 14
附 錄 15
參考文獻 16
前 言
塑料的運用已經有很多了,大到國防武器,小到一些零件。生活中隨處可見塑料的身影,家中的電器,汽車中的一些零件,建筑中的一些管道,甚至醫(yī)療衛(wèi)生中現(xiàn)在也有好多塑料的影子。曾經人人都以為塑料是有害物質,現(xiàn)在隨著科技的發(fā)展,塑料正在慢慢改變人們的生活。
本次的課題來源于生活,電扇旋轉開關在生活中很常見,其成型難度很小、模具結構簡單,對我們提高實際的能力是一個非常好的練習,讓我們加強對塑料成型模具的設計和制造能力。
本次的設計產品,首先要了解其結構外形,根據(jù)其結構外形的特點來制定設計內容。只有合理的設計才能保證產品各方面得到要求,使模具達到更好的經濟效益。在設計該模具的同時也學習了其他模具設計的一般方法、步驟。此次設計要用到UG、AutoCAD進行零件圖實體造型、然后分模制造,零件的產品說明書用Office軟件進行編制
?在編寫說明書過程中,我參考了《塑料模具設計基礎及項目實踐》、《實用注塑模設計手冊》和《模具制造工藝》等有關教材。由于本人水平的有限,知識根底不牢,缺少經驗,本說明書存在一些缺點和錯誤,希望老師多加指正,以達到本次設計的目的。
1 塑料件的工藝分析
1.1 塑料件的外形尺寸
該塑料件是電扇旋轉開關,結構簡單且尺寸較小,外形尺寸為35×35×30.壁厚為2mm.如圖1-1所示。
圖1-1 電扇旋轉開關
1.2 精度要求
該塑料件表面精度要求不高,因此其尺寸公差取MT5級精度。
1.3 塑料件的材料
該塑料件為電扇旋轉開關,根據(jù)其結構特性和成型工藝,我選擇的材料是ABS。
1.3.1 ABS的基本特性
ABS塑料具有優(yōu)良的綜合性能,有非常好的沖擊強度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗化學藥品性、染色性,成型加工和機械加工較好。如表1-1所示。
表1-1 ABS塑料的主要技術指標
密度ρ/(㎏/dm3)
1.02~1.16
拉伸彈性模量
1.8×10
比體積ν/(dm3/㎏)
0.86~0.98
抗彎強度
80
吸水率(24h)
0.2~0.4
沖擊韌度
11
熱變形溫度t/℃
90~108
硬度HB
9.7R121
熔點t/℃
130~160
體積電阻系數(shù)·㎝
6.9×
抗拉屈服強度
50
收縮率s/%
0.4~0.7
1.3.2 主要用途
ABS樹脂的最大應用領域是汽車、電子電器和建材。汽車領域包括有儀表板、車身外板、內裝飾板、方向盤、隔音板管等很多部件。在電器方面則廣泛應用于電冰箱、電視機、洗衣機、空調器、計算機等電子電器中 。建材方面,ABS管材、ABS衛(wèi)生潔具、ABS裝飾板廣泛應用于建材工業(yè)。此外ABS還廣泛的應用于包裝、家具體育和娛樂用品、機械和儀表工業(yè)中。
1.4 脫模斜度
ABS屬于無定型塑料,成型收縮率為0.5%,該塑料件脫模斜度周圍均勻都為1o.如表1-2所示。
表1-2 塑料常用的脫模斜度
塑料名稱
脫模斜度(α)
型腔
型芯
PE、PP、IPVC、PA、CPT、PC、PSF
25′~45′
25′~45′
PVC、PC、PSF
35′~40′
30′~50′
PS、PMMA、ABS、POM
35′~1o30
30′~40′
PF、UF、MF、OAP、EP
25′~40′
20′~50′
2 擬定模具結構形式
2.1 分型面的確定
分型面的確定要考慮以下幾個方面:
1)分型面位置應在塑料件脫模方向最大的投影邊緣部位。
2)保證塑料件留在動模且方便頂出。
3)分型線的位置應盡量不影響塑料件的外觀。
4)分型面的選擇應盡量避免形成側孔、側凹。
5)合理安排澆注系統(tǒng),特別是澆口位置。
塑料件分型面的選擇有兩種方案,一種是放在塑料件臺階表面處,另一種為底面的最大截面處。根據(jù)以上原則可以把分型面位置確定在塑件底面的最大截面處,如圖2-1所示。
圖2-1 分型面
2.2 確定型腔數(shù)與排列方式
該塑料件外觀要求不高,尺寸精度要求一般。在本次設計中采用一模兩腔的排列方式。采用一模兩腔,即模具需要兩個型腔。為了保證模具的壓力和溫度平衡,可以采用對稱排位來保證平衡,現(xiàn)采用如圖2-2的型腔排列方式。
圖2-2 型腔排列方式
3 澆注系統(tǒng)的設計
用一模兩腔的成型方法,將澆注系統(tǒng)設在塑件中央孔處,采用側澆口的澆注形式,分流道截面為圓形,使得模具結構簡單,易于加工。
3.1 主流道的設計
主流道為圓錐形,一般主流道的小端直徑為2mm-6mm,與注射機噴嘴配合,查表得知XS-ZY-30型注射機的噴嘴孔直徑d=Φ4mm、噴嘴球半徑R=Φ10mm。一般情況下,主流道小端直徑比噴嘴孔直徑要大0.5~1mm,故主流道小端直徑選3.5mm。
主流道的半錐角α通常為1o~2o,因為過大的錐角會產生湍流或渦流,卷入空氣,過小的錐角會使脫模困難,所以在這錐角選為2o。
主流道頂端深入定模底板5mm,到塑料件中央長度為95mm,如圖3-1所示。
圖3-1 主流道
3.2 定位圈的確定
定位圈可采用自制或外購標準件,在這選擇100mm的規(guī)格。定位圈的其中一種安裝方式如圖3-2所示。
圖3-2 定位環(huán)
3.3 分流道的設計
分流道是主流道到進膠口的通道,常用的分流道形狀有圓形,正方形,梯形和U形。圓形和正方形流道的效率最高,考慮到加工的方便性,優(yōu)先采用圓形的流道,其加工較容易。
分流道的尺寸一般有4mm,5mm,6mm,8mm,10mm,12mm。ABS材料的密度為1.16 g/cm3,塑料件的體積為13.733 cm3,可以得到W=ρV=1.16×13.733≈16g,塑料件的壁厚為2mm,查表可知分流道的直徑可取3.5~4mm,這里取分流道直徑為4mm,如圖3-3所示。
圖3-3 分流道
3.3 澆口的設計
根據(jù)分流道的分布采用側澆的方式進行進膠,由于進澆口不能做在塑料件的外表面和裝配位置。該塑料件為電扇旋轉開關,因此把進澆口選在塑料件的底面。ABS的理論參考值為0.5~1.5mm,在此進澆口取1.2mm,如圖3-4所示。
圖3-4 澆口
4 成型零件的結構設計
模仁的設計需要考慮主、分流道布局,水路布局和加工的成本,同時模仁的尺寸大小也需要滿足以下幾個條件:
1)塑料件與模仁邊的距離要在20-50mm,約等于模仁寬的15%。
2)塑料件與塑件之間的距離要在10-30mm。
3)塑料件與模仁底面尺寸要在為20-50mm,且模仁厚度必須≥20mm。
4.1 型腔的結構設計
型腔是成型塑料件外表面的成型零件。本次設計采用整體嵌入式型腔結構,塑料件尺寸為35×35×30,模仁的長寬高需要取整,因此設定型腔件的尺寸為135×135×40,如圖4-1所示。
圖4-1 型腔
4.2 型芯的結構設計
型芯是成型塑料件內表面的成型零件,通常有整體式和組合式兩種類型。通過對塑料件的結構分析,本次設計采用整體嵌入式,塑料件尺寸為35×35×30,模仁的長寬高需要取整,因此設定型芯件的尺寸為135×135×30,如圖4-2所示。
圖4-2 型芯
4.3 成型零件鋼材的選擇
根據(jù)成型塑料件的結構分析,該塑料件為旋轉開關,對成型要求一般,所以構成模仁的型芯和型腔選用45#,并淬火熱處理。
5 模架的選擇
模架方面可確定為單分型面模架,考慮到模仁的尺寸大小因此選用龍記模架的CI2525型大水口模架,其外形尺寸:長×寬×高=300×250×280。
A板需要裝入型腔件,型腔件的高度為40mm,加上型腔上面還要再加入冷卻水道,要在A板上面留出足夠的距離空間來開設水道,又為了保證A板有足夠的強度,故A板的厚度取75mm。
B板的選取和A板相同,也同樣要開設冷卻水道,再加上注射時要承受很大的壓力,故B板的厚度也取75mm。
經上述分析,模架如圖5-1所示。
圖5-1 模架
6 注塑設備的選擇
6.1塑件的質量計算
計算塑件的重量是為了更好的選擇注射機
計算塑件的體積:V=13733 mm3
計算塑件的質量:W=Vρ
根據(jù)設計手冊得知:ABS的密度ρ=1.16kg/dm3,因此塑件的質量為W=Vρ=137733×1.16×10ˉ3=160g。
6.2 澆注系統(tǒng)的質量計算
計算澆注系統(tǒng)的體積:V澆=2V澆口+V主流道+V分流道=2611 mm3
V總=塑件+V澆=2611+13733=16344 mm3
查有關資料得:ABS材料ρ=1.02~1.16g/cm3。?
塑件和澆注系統(tǒng)的質量:?W總=ρ(V澆+V塑件)=1.09×16.344≈17.81g
6.3 注射機的選擇
一次注入模具型腔的塑料總質量V總=16.344 cm3,要與注射機理論注射量的0.8倍相比配,理論注射量為:
V注射機=V/0.8 cm3=20.43 cm3
因此選注射機理論注射容量為30 cm3,注射機型號為XS-Z-30型注射機,如表6-1所示。
表6-1 XS-Z-30型注射機的主要參數(shù)
標稱注射量
30cm3
定位孔直徑
Φ55mm
最大開模行程S′
160mm
噴嘴球頭半徑
R10mm
最大裝模高度Hmax
180mm
噴嘴孔直徑
Φ4mm
最小裝模高度Hmin
60mm
螺桿直徑/mm
Φ28
模板最大安裝尺寸
250×280
mm
最大開模行程
160mm
7 頂出系統(tǒng)的設計
在塑膠模具中,頂出系統(tǒng)是為了使產品、流道和廢料從模具中順利脫出,保證生產的持續(xù)進行所設置的相關機構。
頂出系統(tǒng)設計的基本要求:
1)不能損傷制品。
2)要保持頂出平衡。
3)需要易加工的。
4)頂桿不能太靠邊,要與邊保持1-3mm的距離。
5)頂桿優(yōu)先使用在制品四周難脫模的位置。
頂桿一般有圓頂桿,扁頂桿,推管,頂出塊,斜頂,氣頂。頂桿的大小一般有1-6mm,8mm,10mm,12mm。由于該塑料件為電扇旋轉開關,分型面在制品的底面最大截面處,因此選用圓頂桿。制品尺寸不大,頂桿大小選為5mm,與邊保持了1-2mm,滿足設計要求。頂桿頂端與型芯齊平,長度為143mm,材料為碳素工具鋼,如圖7-1所示。
圖7-1 推桿
8 冷卻系統(tǒng)的設計
冷卻系統(tǒng)的作用是縮短成型周期,提高生產效率和產品質量。選擇冷卻系統(tǒng)的原則是快速,均勻冷卻和加工簡單。因此水道的布置一般采用橫向布置,其優(yōu)點為加工簡單,冷卻效率高。冷卻系統(tǒng)一般有以下幾個要求:
1)水道離塑料件要保證10―20mm。?
2)離螺絲的最小距離是5mm。?
3)離鑲件頂針的最小距離為4mm。?
4)冷卻水道的直徑一般是8mm,10mm,其中6mm和12mm的很少用。
5)水井直徑一般有16mm,20mm,25mm。
6)澆口壁厚附近處應加強冷卻。?
7)避免造成模具表面冷卻不均勻。?
設計水道也要注意幾個地方:不能與其他配件相撞,在水嘴25—30mm范圍內無其他配件。塑件為電扇旋轉開關,尺寸不大,選擇水道直徑為8mm,水道的布置為橫向布置,放置塑件澆口的附近,如圖8-1所示。
圖8-1 冷卻回路
總 結
2016年10月,我開始了我的畢業(yè)設計,到現(xiàn)在,論文基本上已經完成。這次的設計是對自己在大學這三年所學知識的一次匯總,檢驗自己在大學三年里學到了什么。這次的設計從一開始的茫然,到后來慢慢進入狀態(tài),再到整個設計思路漸漸清晰,整個設計過程難以用言語來表達。在這整個過程中有悲傷有難受也有把問題解決時的快樂,遇到困難時,我都不知道從哪里寫起,該寫點什么,一點頭緒也沒有,像無頭蒼蠅亂飛;當困難解決時,我會覺得豁然開朗,很多好的思路全都涌現(xiàn)出來,所學的知識全部浮現(xiàn)在腦中供自己使用。這次的設計也是對自己的一個挑戰(zhàn),在大學中所學到的和所掌握的都將在這次設計中體現(xiàn)出來。
在2016年10月份時,當老師讓我們準備開始畢業(yè)論文時,我的大腦是一片空白,不知道應該寫什么。那個時候一點準備都沒有,論文的內容更是沒有想好。于是我主動找到老師,老師告訴我可以找一找生活中一些常見的物品,也好了解其形狀特點。通過尋找我發(fā)現(xiàn)生活中我們使用的好多東西都跟塑料模有關,經過老師的幫助,我確定了自己的設計內容。
這次設計中我查閱了大量有關資料,去圖書館借書來查閱資料,利用空余時間網(wǎng)上百度,盡量的使我的資料完善。將自己大學所學的專業(yè)知識和查閱到的資料融合在一起,完成了這次畢業(yè)設計。當然了,在設計的過程中碰到了好多的問題,一開始的字體和格式問題讓我修改了好長時間。后來經過老師的檢查也發(fā)現(xiàn)了自己的論文中很多的錯誤,尤其是CAD中的圖,圖的問題很大,修改CAD圖也花了自己好久的時間。
本次的設計有喜有悲,過程難以用言語表達,但通過這次的畢業(yè)設計,也發(fā)現(xiàn)了自己好多的問題。平時以為自己已經掌握了的知識,在實際運用中卻會發(fā)現(xiàn)有好多的不足。這次的設計也告訴我理論知識加實際操作能力是非常重要的,通過實際操作能發(fā)現(xiàn)自己的不足,從而完善自己的能力。經過這幾個月的努力,我相信這次畢業(yè)設計一定能為大學三年生涯劃上一個圓滿的句號,為將來的事業(yè)奠定堅實的基礎。
致 謝
在這次設計的過程中,感謝老師對我的幫助。在我不懂的地方指導我并且指出我的不足。在這設計過程中,我通過查閱大量有關資料,也與同學交流學習。正是有了老師和同學們的幫助,我才能完成這次設計。
附 錄
參考文獻
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