U盘外壳塑料件模具设计说明书.doc
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1、U盘外壳塑料件模具设计说明书 作者: 日期:2 个人收集整理 勿做商业用途湘潭大学课程设计说明书题 目: U盘外壳塑料件模具设计 学 院: 兴湘学院 专 业: 材料成型及控制工程 学 号: 2010960141 姓 名: 朱胜 指导教师: 谢桂兰 目录第一章 塑件成型工艺分析三1。1 塑件分析三1。2 塑件表面工艺性分析四第二章成型设备的选择五1。 塑件成型方法五第三章 模具结构形式的拟定七3.1 分型面的确定七3.2型腔数量和排列方式的确定八3。3注射机型号的确定九4。 成型设备的校核计算十一第四章 浇注系统的设计十二4.1主流道设计十二图 5 。十三4。2 分流道设计十三4。3浇口的设计十
2、四4.4冷料井设计与计算十六第五章 主要零部件的设计计算十六5。1成型零件的结构设计十六5.2导向定位机构设计十七5。3成型零件工作尺寸的计算十八5。4 推出机构的设计十九参考文献十九第 一 页 共 二十二 页 第一章 塑件成型工艺分析1.1 塑件分析1。 外形尺寸分析: 如图: 图 1 。 塑件 该U盘外壳塑件尺寸不是很大,无侧孔,能单向顶出,成型模具中无需抽芯机构,可以采用一模多腔。 2. 材料分析:【(ABS)的成型特性与工艺参数】丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS树脂微黄色或白色不透明,是丙烯腈-丁二烯苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油,耐热,耐化学腐蚀,丁二烯使聚合物具有优越的柔性,韧
3、性;苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。因此ABS树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。同时具有吸湿性强,但原料要干燥,它的塑件尺寸稳定性好,塑件尽可能偏大的脱模斜度。 ABS塑料主要的性能指标: 密度 (Kg.dm-3) 1.131。14 收缩率 0。30。8 熔 点 130160 热变形温度 45N/cm 6598 弯曲强度 Mpa 80 拉伸强度 MPa 3549 拉伸弹性模量 GPa 1.8 弯曲弹性模量 Gpa 1.4 压缩强度 Mpa 1839 缺口冲击强度 kJ/ 1120 硬 度 HR R6286 体积电阻系数 cm 1013 击穿电压 Kv。mm1 15 介电常数 60
4、Hz3。7 1。2 塑件表面工艺性分析塑件表面质量包括:表面粗糙度要求、云纹冷疤和表面缩陷的程度要求、表面光泽性和色彩、毛刺和拼接缝缺陷的要求等.此塑件表面粗糙度为Ra 1。6。要求外观表面无云纹冷疤和便面缩陷。塑件表面色彩均匀和色泽光亮,无毛刺和拼接缝缺陷。 第二章成型设备的选择1。 塑件成型方法 该U盘外壳塑件的材料为ABS,查书本得知其密度为1.13-1.14g/cm3,收缩率为,计算其平均密度为1。135 g/cm3,平均收缩率为0.55。适宜采用注射成型。2. 成型设备的选择 考虑到塑件需要大批量生产,应该尽量选择可以实现自动化,且设备利于操作和维修。同时结合经济型和制件需求,选择最
5、合适设备.注射机根据注射和和模装置的排列方式可以分为:立式注射成型机:占地面积小,模具拆装方便,但制件顶出后需要手或其他方式取出,不易实现全自动化操作,又因为机身较高,机器的稳定性差,加料和机器维修不便。卧式注射成型机:相比于立式注射成型机,机身低,利于操作和维修,机器重心较低,故稳定,同时,制件成型后课利用其重心自动落下,容易实现全自动操作.所以,卧式应用广泛,对大、中、小型塑件的生产都适用,是国内外注射成型机中最基本的形式.角式注射成型机:使用比较普遍,在大、中、小型注射成型机中都有应用.特别适用于成型制品中心不允许留有浇口痕迹的制件,熔料是沿着模具分型面进入模腔,不存在受机器模板尺寸限制
6、的情况。对于此U盘外壳塑件,应选用卧式注射成型机.注射装置是注射成型机中直接对塑料加热和加压的部分,塑料的塑化和注射都在这里进行,是注射成型机的重要组成部分。注射装置的主要形式有:柱塞式,螺杆预塑式和往复螺杆式.由于柱塞式外热加热的热传导方式使塑料熔融塑化,会使塑料形成温度梯度,使塑料塑化不良和温度不均导致最终效果不好;螺杆预塑式结构复杂庞大,两个单向阀处容易英气塑料的停滞和分解;往复螺杆式克服了螺杆预塑式的缺点,塑化质量好,速度快,先塑化后注射,注射压力损失小,螺杆的拆装和清理容易,广泛应用各类注射机。所以,本塑件生产所用的卧式注射机采用如图2往复螺杆式注射装置。 图 2 . 往复螺杆式注射
7、机3. 注射成型过程1、 成型前的准备 对ABS的色泽、粒度和均匀度等进行检验,成型前应进行充 分的干燥预处理(100-110C)。同时,清洗料筒,对嵌件和模具进行预热,确定应使用的脱模剂,在模具型腔表面均匀涂上一层脱模剂(如硬脂酸锌、液体石蜡、硅油等),以保证塑料制品的顺利脱离,将原料加入料斗,对料筒加热到预定温度,保温20分钟之后,启动螺杆对原料进行塑化和计量。 2、注射过程 塑料原料在注射机料筒内经过加热、塑化达到粘流状态后,由模具的浇注系统进入模具型腔成型,其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。 3、塑件的后处理 调湿处理,即将刚脱模的塑件放入热水中(处理温度90-100)
8、,保温一段时间(处理时间为4小时左右),然后缓慢冷却,这样可以隔绝空气,防止塑料氧化,同时,加速吸湿平衡,稳定塑件尺寸,消除内应力。注射工艺参数: 1、注射机:螺旋式,线速度1。3m/s2、料筒温度():后段 190210; 中段 200220; 前段 210230.3、喷嘴温度():200210。4、模具温度():60100。5、注射压力(Mpa):70-120 Pa。6、充模时间: 15 S7、保压时间:20 S8、冷却时间:20-120 S 第三章 模具结构形式的拟定3。1 分型面的确定3.1.1分型面的选择: 塑料在模具型腔凝固形成塑件,为了将塑件取出来,必须将模具型腔打开,也就是必须
9、将模具分成两部分,即定模和动模两大部分.定模和动模相接触的面称分型面.通常有以下原则: (1)分型面的选择有利于脱模:分型面应取在塑件尺寸的最大处。而且应使塑件流在动模部分,由于推出机构通常设置在动模的一侧,将型芯设置在动模部分,塑件冷却收缩后包紧型芯,使塑件留在动模,这样有利脱模。如果塑件的壁厚较大,内孔较小或者有嵌件时,为了使塑件留在动模,一般应将凹模也设在动模一侧。拔模斜度小或塑件较高时,为了便于脱模,可将分型面选在塑件中间的部位,但此塑件外形有分型的痕迹. (2)分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量和精度要求。 (3)分型面的选择应有利于成型零件的加工制造。(4)分型面应有利于侧向抽
10、芯,但是此模具无须侧向抽芯,此点可以不必考虑.不论塑件的结构如何以及采用何种设计方法,都必须首先确定分型面,因为模具结构很大程度上取决于分型面的选择.该塑件为外壳,外形表面质量要求较高。在选择分型面时,根据分型面的选择原则,考虑不影响塑件的外观质量、便于清除毛刺及飞边、有利于排除模具型腔内的气体、分模后塑件留在动模一侧及便于取出塑件等因素,分型面应选择在塑件外形轮廓的最大处,如图3所示: 图 3 .分型面3。2型腔数量和排列方式的确定3。2.1 型腔数量的确定该塑件生产批量为大批量生产,故可采用一模多腔的结构形式。同时,考虑到模具结构尺寸与塑件尺寸之间的关系,加之制造成本和经济利益的因素,决定
11、选用一摸四腔的模具结构形式。3。2.2 型腔排列形式1、型腔排列的一般原则(1) 流动长度要适当,流道废料尽量少,浇口位置要合适统一,进料要平衡,还要使型腔压力平衡;(2) 排位应保证流道、浇口套距定模型腔边缘有一定距离,以满足封胶要求;(3) 排位应满足模具结构等的空间要求;(4) 为了使模具达到较好的冷却效果,排位应注意螺钉、推杆对冷却水孔的影响,预留冷却水空的位置;(5) 排位要尽可能紧凑,以减小模具的外形尺寸,且长宽比例要适中,同时也要考虑注射机的要求。2、型腔排列形式的确定综合考虑上述排列原则及加工难度、经济性、效率、成本等因素,又由于本设计选择的是一摸四腔,故采用对称排列,如图4:
12、 图 4 .型腔数及布置3.2.3模具结构形式的确定由以上的分析可知,本模具设计为一模四腔结构,对称排列型腔,根据塑件结构形状,推出机构采用推板的推出形式,利用推板推动推杆然后通过推杆再将塑件顶出模具。浇注系统设计时,流道采用对称平衡式,浇口采用侧浇口,且设在分型面上,无需侧向抽芯。因此,可确定选用单分型面注射模。3.3注射机型号的确定1.计算塑件体积和重量=4141。7903mm3=41.418cm3 塑件的质量计算:塑件的质量为M=V=41.4181.2g/cm=49。7g。 2.确定注射成型的工艺参数 根据以上所计算的结果,可选择设备型号、规格、确定型腔数。注射机的额定注射量为Vb,每次
13、的注射量不超过它的80%,即 n=(0。8-)/ 式中 n型腔数;Vj浇注系统的体积(g);-塑件体积。估算浇注系统的体积Vj:根据浇注系统初步方案进行估算浇注系统体积.=0。78由于该塑件外形较小,因此采用一模四腔,即n=4则 : Vb=(nVg+Vj)/0.8= 415.155 根据该塑件的结构特点和ABS的成型性能,查有关资料初步确定塑件的注射成型工艺参数,见下表: 塑件的注射成型工艺参数工艺参数内容工艺参数内容预热和干燥温度8090成型时间/s注射时间35时间2h保压时间1530料筒温度/后段180200冷却时间1530中段210230总周期4070前170190螺杆转速/(r/min
14、)3060喷嘴温度/180190后处理方法红外线灯烘箱模具温度/6080温度/70注射压力/MPa7090时间/h24 3.确定成型设备 由于塑件采用注射成型加工,使用一模四腔分布,因此可计算出一次注射成型过程所用塑料量为:W=8w+w废料=8X49。7+49。720=407。54g。根据以上一次注射量的分析以及考虑到塑件品种、塑件结构、生产批量及注射工艺参数、注射模具尺寸大小等因素,参考设计手册,初选SXZY500型螺杆式注射机.记录下SX-ZY-500型柱塞式注射机的主要技术参数,见下表: SXZY500型柱塞式注射机的主要技术参数序号主要技术参数项目参数数值1最大注射量/cm5002注射
15、压力/MPa10403锁模力/kN14004动、定模模板最大安装尺寸/(mmmm)620x5205最大模具厚度/mm4506最小模具厚度/mm3007最大开模行程/mm5008喷嘴前端球面半径/mm129喷嘴孔直径/mm410定位圈直径/mm1254. 成型设备的校核计算(1).锁模力的校核 锁模力是指注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力.注射机锁模力的校核关系为 FkpA式中F-注射机锁模力,查参考设计手册得SXZY500型柱塞式注射机锁模力为3500KN;k-压力损耗系数,一般取1.11.2,取1.1;P-型腔内熔体的压力,本塑件P=30Mpa;A-塑件及浇注系统在分型面上的投影面积
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