(1)塑料制品的设计:基于特征的三维造型软件为设计者提供了方便的设计平台,而且制品的质量、体积等各种物理参数为后续的模具设计和分析打下了良妤的基础。 (2)结构分析:利用有限元分析软件可以对制品的强度、应力等进行分析,改善制品的结构设计。
(3)模具结构设计:根据塑料制品的形状、精度、大小、工艺要求和生产批量,模具设计软件会提供相应的设计步骤、参数选择.计算公式以及标准模架等,最后给出全套模几结构设计图。
(4)模具开合模运动仿真:运用CAD技术可对模具开模、合模以及制品被推出的全过程进行仿真,从而检查出模具结构设计的不合理处,并及时更正,以减少修模时间。
(5)注射过程数值分析:采用CAE方法可以模拟塑料熔体在模腔中的流动与保压过程,其结果
对改进模具浇注系统及调整注塑工艺参数有着重要的指导意义,同时还可检验模具的刚度和强度、制品的翘曲性、模壁的冷却过程等。
影响卡爪尺寸精度的因素
表3-1列出了造成外罩尺寸误差的主要原因。
表3-1 环氧树脂阻燃剂影响外罩尺寸精度的因
原因分类 | 原因的细节 |
和模具直接有关系 | 模具的形式或基本结构;模具的加工制造误差;模具的磨损、变形、热膨胀。 |
和塑料有关的原因 | 塑料的标准收缩率的变化;塑料的成型收缩、流动性、结晶化程度的差异;再生塑料的混合、着剂等添加剂的影响;塑料中的水分以及挥发和分解气体的影响。 |
和成型工艺有关的原因 | 由于成型条件变化造成的成型收缩率的波动;成型操作变化的影响;脱模顶出时的塑料变形,弹性恢复。 |
和成型后实效有关的原因 | 周围温度、湿度不同造成的尺寸变化;塑料的塑性变形及因为外力作用产生的蠕变、弹性恢复;残余应力、残余变形起的变化。 |
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从表中可以看到卡爪尺寸误差的产生是诸多因素综合影响的结果。目前我国一些工厂的经验是,卡爪的基本尺寸在17~40mm,模具成型部件的尺寸公差取卡爪尺寸公差的1/9~1/8。 本零件在使用上不需要采用高精度等级,但为了不影响外罩的美观,也不能采用低精度等级。同时,考虑到本卡爪材料的性能和成型工艺特点,经查表6-44《实用模具设计与制造手册》,精度等级选为MT6级。
塑件注塑成型工艺参数的确定
表2-2聚甲醛(POM)注射成型工艺参数
工艺参数 | 规格 | 工艺参数 | 规格 |
注射机类型 | 螺杆式 | 模具温度 /℃ | 90 ~ 120 |
螺杆转速(r/min) | 28 | 注射压力 / MPa | 80 ~ 130 |
喷嘴形式 | 直通式 | 保压压力 / MPa | 40 ~ 50 |
喷嘴温度 /℃ 手压式旋转拖把 | 170 ~ 180 | 注射时间 /S | 20 ~ 90 |
料筒前段温度 /℃ | 180 ~ 190 | 保压时间 /S | 0 ~ 5 |
料筒中段温度 /℃ | 170 ~ 180 | 冷却时间 /S | 15 ~ 60 |
料筒后段温度 /℃ | 160 ~ 170 | 成型周期 /S | 40 ~ 120 |
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3.2 成型设备的选择
计算塑件的体积:V7.24mm³(计算过程略)
计算塑件的质量:
计算塑件的质量是为了选择注射机及确定模具型腔数目。
查有关手册POM的密度为:
ρ=1.1~1.43g/cm³ 取ρ=1.25g/cm³
故其质量为 M=ρV = 1.25×7.24 9.05g
3.2.1 注塑机的基本参数
根据塑件形状尺寸、外形结构和塑件原材料的分析及注射时所需的压力情况,初选卧式热塑性螺杆式塑料注射机:XS-ZY-125,其主要参数见下表:
技术参数 | 参数值 | 技术参数 | 参数值 |
理论注射量 / ㎝³ | 125 | 注射方式 | 螺杆式 |
注射压力 / MPa | 120 | 注射行程 /mm | 115 |
螺杆(柱塞)直径背板制作/ | 42 | 螺杆驱动功率/KW | 4 |
锁模力 /KN | 900 | 合模方式 | 液压——机械 |
最大模具厚度 /mm | 300 | 最大成型面积 / cm2 | 320 |
最小模具厚度 /mm | 200 | 喷嘴圆弧半径 / mm | 12 |
模板最大行程 /mm | 300 | 喷嘴孔直径/mm | 4 |
动、定模固定板尺寸 /mm | 420× 450 | 液压泵流量/(L/min) | 100、12 |
拉杆空间H x V/(mm) | 260× 290 | 液压泵压力MPa | 6.5 |
电动机功率/KW | 11 | 加热功率/KW | 5 |
顶出形式 | 两侧设有顶杆,机械顶出,中心距230mm | 六氢邻苯二甲酸酐外形尺寸(L x W x H)/mm | 3340 x 750 x 1550 |
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注:1.H x V中,H表示水平间距,V表示垂直间距。
2.L x W x H中,L、W、H分别表示长、宽、高。
3.2.2 模具开模行程的确定
(1) 卡爪模具开模行程的校核
XS-ZY-125型注射机的最大开模行程湿法炼锌Sz=300mm抛光磨头,超过塑件深度79mm,能够完全脱模,因此满足要求。
3.2.3 注射机锁模力的计算校核
(1) 顶盖模具注射机锁模力的校核
因为,注射压力120 ,塑件在分型面上的投影面积约为:
43×36-31×37+10×17=571mm
则总压力为:120×571=685.2kN
而XS-ZY-125型注射机的锁模力为900kN,所以,该注射机满足要求。
3.3 成型零件工作尺寸的计算
成型零件是构成模具型腔的零件,通常包括凹模、凸模、型芯、螺纹型芯、螺纹型环等。由于型腔直接与高温高压的塑料相接触,它的质量直接关系到塑件的质量,因此要求它有足够的强度、刚度、硬度和耐磨性,以承受塑料的积压力和料流的摩擦力,达到足够的精度和表面粗糙度。
3.3.1凹摸的结构设计
(1)凹模的结构形式
凹模又称阴模,它是成型塑件外表面的零件。凹模的结构形式要根据塑件成型的需要和加工与装配的工艺要求而定。本次设计的卡爪采用整体式凹模,因为塑件的结构比较简单而且整体式凹模结构简单牢固、强度高、成型零件的质量比较好。见图3-1:以卡爪为例,其尺寸见零件图:3-1
(2)凹模的技术要求
①凹模的材料 对一般结构形状较简单的凹模常采用T8、T10、T10A钢。本凹模结构形状比较简单,因此采用T8钢。
图:3-1 ②凹模的热处理 因为本凹模结构形状比较见简单,因此凹模热处理硬度要求达45~50HRC。
③凹模的表面粗糙度 表面粗糙度采用一般要求,为Ra0.2~Ra0.1um。
④凹模的表面处理 成型表面镀铬,镀铬层深度为0.015~0.02mm,镀铬应抛光,达到表面粗糙度的要求。