毕业设计电源支架塑料模设计

电源支架塑料模设计 31毕业设计学院：机电工程学院 专业：材料成型及控制工程班级：姓名：学号:指导教师：日期：陕西科技大学机电工程学院 目 录摘要.IABSTRACT.II1.材料的选择31.1 选材料31.2 ABS塑料的性能特点、成型特点、用途及工艺参数31.3 ABS的主要性能指标42拟定模具结构形式52.1分型面位置的确定52.2确定型腔数量和排列方式62.3模具结构形式的确定63注射机型号的确定73.1塑件体积、质量的计算73.2浇注系统凝料体积的初步估算73.3注塑机型号的选定84型腔数量及注射机有关工艺参数的校核94.1型腔数量的校核94.2注射机工艺参数的校核95浇注系统的设计115.1主流道设计115.2冷料穴的设计115.3分流道的设计125.4浇口的设计145.5浇注系统的平衡156侧向分型与抽芯机构的设计176.1斜导柱设计176.2斜导柱的结构形状及安装形式186.3斜导柱的安装及斜角的确定186.4斜滑块的设计197按平均收缩率计算成型尺寸217.1尺寸计算217.2型腔侧壁厚度和底板厚度的计算278模架的确定309总结31致 谢32参 考 文 献331.材料的选择1.1 选材料此制件为电源支架，选用白色不透明材料ABS,加入黑色染料。1.2 ABS塑料的性能特点、成型特点、用途及工艺参数1）ABS是丙烯晴、丁二烯和苯乙烯三种单体的共聚物即：（1）丙烯晴使ABS有较高的强度、硬度、耐热性及耐化学腐蚀性。（2）丁二烯使ABS有弹性和较高的冲击强度。（3）苯乙烯则使ABS具有质硬、坚韧、刚性等特性。2）ABS显著的提高了冲击强度和表面硬度其热变形，温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯等都高，尺寸稳定性较好，具有一定的化学稳定性和良好的介电性还有很好的加工性以及能与其他塑料和橡胶相混溶的特点。3）ABS的成型特性（1）ABS表面极易潮，使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷，为此成型钱必须进行干燥处理。（2）ABS比热熔底，在注塑机料筒中能很快加热，因而塑化效率高，在模具中凝固比聚快，故模塑周期短。（3）模具设计中大都采用点浇口形式。（4）ABS树脂为非结晶高聚物，所以成型收缩率低。（5）ABS树脂的蓉蓉温度较低，熔融温度范围宽，流动性好，有利于成型。1.3 ABS的主要性能指标密度（g/cm3）1.05屈服强度/MPa53-56收缩率（%）04-0.7抗拉强度/MPa53-56比热容（J/(kg.K)）1100-1400拉伸弹性模量/GPa2.5吸水率24h/(%)0.2-0.8弯曲强度/MPa84质量体积（cm3/g）0.95弯曲弹性模量/GPa2.5-2.6玻璃化温度()80-90抗压强度/MP熔点（）170剪切强度/MP2拟定模具结构形式2.1分型面位置的确定在塑件设计阶段，就应该考虑成型时分型免得形状和位置，否则无法用模具成型。在模具设计阶段，应首先确定分型面得位置，然后才选择模具的结构。分型面设计是否合理，对塑件质量、工艺操作难易程度和模具设计制造有很大的影响。因此分型面的选择是注射模设计中的关键因素。1）分型面的选择原则（1）有利于保证塑件的外观质量。（2）分型面应选择在塑件的最大截面处。（3）尽可能使塑件留在动模一侧。（4）有利于保证塑件的尺寸精度。（5）尽可能满足塑件的使用要求。（6）尽量减少塑件在合模方向上的投影面积。（7）长型芯应置于开模方向。（8）有力于排气。（9）有力简化模具结构。2）分型面的选择根据上述原则以及塑件的结构形式，分型面应该选在电源支架最大截面处如图1-1所示：2.2确定型腔数量和排列方式1）型腔数量的确定该塑件精度要求不高，又是大批量生产，可以采用一模多腔形式，由于塑件俩侧壁都带有孔所以成型时需要侧抽，初定为一模俩腔的模具形式。2）型腔排列形式的确定如图2.3模具结构形式的确定从上面分析中可知，本模具采用一模俩腔，双列直排，推件板推出，流道采用平衡式，浇口采用点浇口，双分型面，动模部分需要一块型芯固定板和支撑板，因此基本上可以确定模具结构形式为A型带推件板的双分型面注射模。3注射机型号的确定3.1塑件体积、质量的计算1）2）塑件质量3.2浇注系统凝料体积的初步估算可按塑件体积的的倍计算，由于该模具采用一模俩腔，所以浇注系统凝料体积为该模具一次注射所需塑料ABS体积：质量：3.3注塑机型号的选定根据每一生产周期的注射量的计算值，可选用SZ-60/450卧式注塑机（上海第一塑料机械厂），见表1-1.表1-1注射机主要技术参数理论注射容量/60锁模力 /kN400螺杆直径/mm30拉杆内间距/mm220300注射压力/Mpa180移模行程/mm250注射速率（g/s） 70最大模厚/mm250塑化能力（g/s） 5.6最小模厚/mm150螺杆转速（r/min）0-200定位孔直径/mm80喷嘴球半径/mm20喷嘴孔直径/mm3锁模方式双曲肘4型腔数量及注射机有关工艺参数的校核4.1型腔数量的校核由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔个数n型腔数合格。式中：k-注射机最大注射量的利用系数0.8M-注射机的额定塑化量（5.6/s）t-成型周期（30s）4.2注射机工艺参数的校核1）注射量校核注射量以容积表示，最大注射容积为式中-模具型腔和流道的最大容积v-指定型号与规格的注射机注射容积该注射机为：。-注射系数，取0.75-0.85（非结晶塑料取=0.8-0.85，考虑了螺杆逆流漏料）该处取0.85.倘若实际注射量过小，注射机的塑化能力的不到发挥；塑料在料筒中停留时间就会过长。所以最小注射量容积，故每次注射的实际注射容积应满足而=22.027符合要求。2）锁模力校核 -每个塑件在分型面上的投影面积-流道凝料（包括浇口）在分型面得投影面积在模具设计前的0.2-0.5倍即可用0.35进行估算。由于影响型腔压力P与损耗系数k的因素较复杂，因此在采用通用塑料生产中小型制品的时候，模腔内塑料压力常取20-40Mpa取P为30Mpa则其F=450KN143.076KN校核合格。3）最大注射压力校核其中-安全系数常取=1.25-1.4取1.3-取130MP(属于薄壁窄浇口类)注射压力校核合格。5浇注系统的设计5.1主流道设计1）主流道尺寸根据所选注射机则主流道小端尺寸为：d=注射机喷嘴尺寸+（0.5-1）=3.5+0.5=4mm2)主流道球面半径为：SR=喷嘴球面半径+（1-2）mm=20+2=22mm.3)球面配合高度h=3mm-5mm取4mm.4)主流道长度尽量小于60mm，由标准模架结合该模具的结构，取来L=30+20+h+2=55mm.5)主流道大端直径。（半锥角为取=）。6）浇口套总长。7）主流道衬套的形式主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触。数易损件对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效地选用优质刚材单独进行加工和热处理，常采用碳素工具钢如T8A、T10A热处理硬度为50HRC-55HRC如图5.2冷料穴的设计1）主流道冷料穴的设计 开模是应该将主流道的凝料拉出，所以冷料穴直径应稍大于主流道大端直径，由于该模具具有侧向分型，水平分型俩部分，所以采用半球形，并采用球形头拉料杆，该拉料杆固定在动模定板上，开模时利用凝料对球头的抱紧力使主流道凝料从主流道衬套中脱出。主流道的大端直径d=7-则该模具取d+1=8mm,冷料穴深度为3/4d=5.15mm。2）分流道冷料穴的设计当分流道较长时，可将分流道端部沿料流前进方向延长作为分流道冷料穴，以贮存前锋冷料。5.3分流道的设计1）分流道的布置形式 分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：a）一方面排列紧凑，缩小模具板面尺寸;b）尽量短，锁模力力求平衡。该模具的流道布置形式采用平衡式，定模部分开有分流道。该流道形式是由模具模具结构形式所确定。2）分流道的长度 长度型尽量短，且少弯折，便于注射成型过程中最经济地使用塑料和降低注射机的能耗，减少压力热量损失；分流道长度一般在8mm-30mm之间，根据型腔数量和布置情况确定，但最短不宜小于8mm，否则给修剪带来困难，取分流道长度L=30mm.3)分流道的形状及尺寸 分流道尺寸由塑料品种，塑件大小及流道长度确定，根据常用塑料分流道直径表查表得ABS分流道直径4.8-9.5mm。对于塑件厚度在3mm以下，质量小于200g采用经验式B=0.265H=2/3BB-梯形大底边的宽度（mm）M塑件的质量（g）为8.896gL-单位分流道的长度50mmH-梯形的高度（mm）B=0.2654=0.2654=2.978mm根据参考文献【1】取B=6mmH=2/3B=2/36=4mm梯形斜角通常取，此处取。4）分流道的表面粗糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较理想，因此分流道的内表面粗糙度并不要求很低一般取0.63um-1.6um,这样稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力，避免熔流表面滑移，使中心层具有较高的剪切速率此处=0.8um。5）分流道截面形状（梯形分流道）6）从理论,分流道可比截面小10%，但为了刀具的统一和加工方便，在分型面上的分流道采用一样的截面。a.凝料体积分流道长度 L=（50+202+122）=114mm分流道截面积 A=（6+5）/24=16.5m凝料体积=114mm16.5=1881=1.881b.分流道剪切速率的校核 采用经验公式=3.3q/=3.316.995/(3.14)=1.75 Q=v/t=2/1=28.47237=16.945 =式中t=注射时间 取1sA-梯形面积（0.165）c-梯形周长（6+5+24）=1.7L=4mm=0.4cm在5-5之间，剪切速率校核合格。C主流道凝料体积 =/4(L)=/4【（71+4）/2】50=1208.998=1.209d.主流道剪切速率校核 由经验公式=3.3/() =+=1.209+1.881+28.47237=20.035cm=(7.1+4)/2/2=2.775mm=0.2775cm则=3.320.035/()=985.3455.4浇口的设计 浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部位，浇口的形状，位置和尺寸对塑件的质量影响很大。 浇口截面积通常为分流道截面积的0.07倍-0.09倍。浇口截面积形状多为矩形和圆形两种，浇口长度为0.5mm-2.0mm。根据外部特征看到个明显的浇口痕迹，利用Moldflow软件对塑件进行划分确定浇口的位置在插座表面圆中心采用点浇口形式。点浇口尺寸的确定L2/3 =0.3 D=-L=0.50.75 d=0.3-2L-浇口的长度d-浇口直径A-型腔表面积N-塑料系数 K-塑料壁厚的函数 K=0.206d=nk由于制件壁厚不均匀则取d=2mm5.5浇注系统的平衡 对于该模具从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸对应相同，各个浇口也相同，浇注系统显然是平衡的。1） 主流道与主流道冷料井凝料体积流道长度L=50+302+162=142mm分流道截面积=（6+5）/23=16.5凝料体积=142mm16.5=24142)确定适当的剪切速率a.主流道的=5/s-5/sb.分流道=5/sc.点浇口=/sd.其他浇口 =5/s-5/s3）确定体积流率q（浇注系统中各段的q值是不相同的）a.主流道体积流率 因塑件小，即使是一模两腔的模具结构；所需注射塑料熔体的体积也还是比较小的，而主流道尺寸并不小（和注射机喷嘴孔直径相关联）因此主流道体积流率并不大 =1/s=/4=6.28/s-体积流量-流道半径b.浇口体积流率点浇口=/s=w/6=1.2/s=1.2/sw-流道的宽 2mmh-流道的高 0.6mm6侧向分型与抽芯机构的设计6.1斜导柱设计斜导柱是斜导柱分型与抽芯机构关键零件之一。设计斜导柱时，先要根据塑件要计算出所需的抽拔力与抽芯距，然后再根据其他因素确定斜导柱的结构，直径及长度。抽拔力与抽芯距的确定，抽拔力是将侧型芯从塑件上抽出所需的力，抽拔力主要包括客服塑件收缩时包紧侧型芯而产生的摩擦力，对不通过的侧孔或侧凹，抽拔时还需克服大气压力，此外，还需要克服机构本身的运动的摩擦阻力，但通常情况下，开始抽拔的瞬间所需要克服的阻力最大，所以，计算抽拔力的时候一般只计算初始抽拔力。侧型芯的初始抽拔力=AP(cos)式中抽拔力（N）A 塑件包紧侧型芯的面积（a）P因塑件收缩对型芯产生的单位面积上的包紧力（Mpa）一般去P=12Mpa-20Mpa，薄件取小值，厚件取大值。取P=18 Mpa-塑件在热状态下对钢的摩擦系数取=0.15-0.2取=0.2-侧型芯的脱模斜度一般取抽芯距是指将侧型芯从成型位置抽置不妨碍塑件推出时的位置所需距离，一般抽芯距等于塑件侧孔或侧凹深度另加2mm-3mm安全距离=h+(2-3)mm=3+(2-3)mm6.2斜导柱的结构形状及安装形式6.3斜导柱的安装及斜角的确定斜导柱工作参数的确定，斜导柱的工作参数包括斜角，直径d和长度L若不考虑斜导柱与倒滑孔及滑块与倒滑槽之间的摩擦，则斜导柱所受的弯曲力，抽拔力和开模力与斜角的相互关系如下：=/cos=sin=tg-斜导柱所受的弯曲力（N）-斜导柱作用于滑块的正压力-抽拔力（N） -斜导柱的斜角（o）斜导柱的斜角一般取=-，最大不超过此设计中取=/cos=225N=sin=70N抽芯距力是斜导柱工作部分长度=/sin=19.42mm完成抽芯距所需的开模行程=cot=18.47mm1）.斜导柱直径的确定 根据斜导柱强度条件，可推得斜导柱的计算公式d=d-斜导柱直径（mm）-弯曲力作用点B距斜导柱伸出部分根部A的距离（mm）-侧型芯中心距A点的垂直距离（mm）-斜导柱材料的需用弯曲应力对碳钢（）=137.2Mpa由制件可确定=6mm则d=2）.斜导柱多用45号钢，或或20号钢渗碳淬火，淬火硬度HRC50-55。取部分直径10-40mm，则取d=16mm 固定台阶O=d+5mm=25mm3.）斜导柱的长度 L=D/2tg+h/cos+s/sin+d/2tg(10-15)=636.4斜滑块的设计1）滑块和导滑槽的设计：由于成型型芯尺寸不大工，故采用整体式滑块。 2）滑块的定位：由于侧抽距不大，滑块尺寸也不大，所以采用弹簧止动销定位。角度为15度。滑块和导滑槽的设计：，采用分离式滑块，即侧型芯与滑块分开加工并用滑槽连接。 滑块孔与斜导柱的配合：斜销端部卡在导滑槽中，当模板向下与动时，使斜顶杆产生水平的横向位移，而这时，顶杆卡在滑块中，带动滑块一起在导滑槽上产生水平运动，从而使斜顶杆端部从制件内侧脱出，完成侧抽运动。3).斜滑块的组合形式设计组合方式应该考累分型与抽芯的方向要求，并保证塑件有较好的外观质量，还要使滑块的导滑部分有足够的强度。2)滑块的各尺寸的计算与校核(1)体尺寸为74mm108mm(2)斜滑块的导向倾角为7按平均收缩率计算成型尺寸7.1尺寸计算ABS的最大成型收缩率=0.7% 最小成型收缩率=0.4% 则平均收缩率=（0.7%+0.4%）/2=0.55%(1)型腔的长度计算基本尺寸L=+=-/2=45.72=0.55%=45.97模具型腔按IT8级精度制造，其制造偏差=0.039=校核塑件可能出现的最大尺寸，设模具最大磨损量为0.04mm(+)(1)上式左端（45.93+0.039+0.04）(1-0.04)= 45.8240满足要求，故型芯长度，比平均收缩率计算的结果偏大，便于修模。（3）型腔深度按平均收缩率计算：=0.40=+.+=16.8=16.89型腔按IT8级精度制造，其制造公差为=0.027mm若型腔易修浅则=按极限尺寸计算：=校核塑件最小高度是否合格（1-）+式左端为17.04（1-0.007）+0.40=17.3217.3217故满足要求，型腔深为mm,按平均收缩率计算更偏深一些便于修模。（4）型芯高度按平均收缩率计算：=0.20=+.+=+/2=14+/2=14.1=14.18假设型芯容易修长，型芯高度按IT8级精度制造，其制造偏差查表为=0.027mm=按公差带计算，如果型芯采取轴肩连接，用修模固定板厚度的办法来调整型芯高度，即型芯易修长则=mm校核型芯可能出现的最大高度是否在制件公差允许范围内（1-）-上式左端为14.13（1-0.004）-0.20=13.8713.8714,故满足要求，型芯高度为mm（5）计算小孔中心距长度方向：把平均收缩率和按极限尺寸计算时，其尺寸都用下面的公式=(+)+孔间距的制造公差取=(+)=19.110.015 按公差带计算时结果完全相同，但需校核极限尺寸=-+-设型芯配合间隙=0上式左端为19.11-0.00419.11+0.03矩形型芯宽轴按平均收缩率法计算平均收缩率0.0055， =0.40 L=+=-=31.80=31.80+0.005531.80+31.80=31.98模具型腔按IT8级精度制造，其制造偏差=0.038=如按极限尺寸计算：=校核塑件肯能出现的最大尺寸，该模具最大磨损量为0.04mm,(+)(1-)上式左端（31.82+0.038+0.04）（1-0.004）=31.8231.8232满足要求，故型腔长度为mm比按平均收缩率计算的结果要小，有更大的修模余量。（6）宽度方向型芯按平均收缩率计算=+=+=30+=30.18=30.18+30.180.0055+30.18=30.35模具型腔按IT8级精度制造，其制造偏差=0.052如按极限尺寸计算：=30.570.052=校核塑件可能出现最小尺寸：（）（1）左边（30.57-0.052-0.04）（1-0.007）=30.2630.2630满足要求，故型芯长度为长度方向中心距按平均收缩率和按极限尺寸计算时，其尺寸都用下面的公式=(+)孔间距的制造公差取0.02=30+0.005530+300.02按公差带计算时结果完全相同，但需校核极限尺寸=+-设型芯配合间隙=0上式左端为30.17-0.00430.17+0.002-=29.99因29.9930符合要求，模具横向孔间距为30.170.027.2型腔侧壁厚度和底板厚度的计算侧壁厚度=hH-(凹模)型腔的深度17.32mma=l/h(凸模)型芯的长度或模具支撑块（垫块）的间距（mm）则=1.76 则a=1.226=模腔压力（Mpa）(通用塑料生产中小型制品的时候模腔压力p取20-40Mpa)取=40Mpa_成型零件的强度（成型零件取45钢，调制，硬度22-26HRC,淬火，硬度43-48HRC）整体式矩形型腔侧壁厚度和底板厚度计算变形量=C-由而定的常数L-侧壁内侧边长mm（30.51mm）h-侧壁内侧边高（17.32mm）则c=1.76,则c取1.226P-模腔压力（Mpa）取40Mpa(当通用塑料生产中小型制品的时候模腔压力p取20-40Mpa取P=40Mpa E-弹性模量45号钢的许用应力a=7.5mm底板厚度计算（按刚度条件）S=c-常数，由底板内壁边长之比l/b而定l/b=1.50 则由表3-5-4取=0.0240=0.0076S=8.05mmb.型芯支撑板厚度计算 垫板间净距离为L，型芯与支撑板接触长度为A=（8-4+）=A/L=40/118=0.339J=按强度计算壁厚s= = =11.89mm=12mm8模架的确定以上内容计算确定后，可根据计算结果选定模架。有前面型腔的布局以及相互位置，再根据成型零件尺寸结合标中模架，选用三板式模架，模架尺寸为200mm250三板式专用模架。模具上的所有螺钉都采用内六角螺钉；模具外面尽量不要有突出部分，模具外表面应光洁，加涂防锈油。俩板之间应有分模间隙及在装配、试调、维修过程中可以方便地分开俩块。1)定模座板（250mm250mm、厚30mm）材料为45钢。2)模压板（200 mm 250 mm、厚20mm）3）定模板（200mm250mm、厚55mm）材料45钢调制230HB-270HB。4）推板（200mm250mm、厚20mm）5）动模板（200mm250mm、250mm厚30 mm）6）支撑板（200mm250mm、厚30mm）材料45钢调制230HB-270HB。7）垫块（38250mm、厚70mm）8）动模座板（250mm250mm、厚）材料45钢。9）推板（120mm250mm、厚15mm）材料45钢。10)推杆固定板（120mm250mm、厚20mm）材料45钢。