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正文內(nèi)容

電熱取暖器控制面板注塑模具設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2025-01-08 15:28 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 ..................... 50 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 51 附 錄 .................................................................................................................................. 52 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告用紙 緒 論 塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機(jī)化合物,樹脂可分為天然樹脂和合成樹脂兩大類,塑料大多采用合成樹脂。各種合成樹脂都是將低分子化合物的單體通過合成的方法生產(chǎn)出的高分子化合物,一般相對分子質(zhì)量都大于 1 萬,有的甚至可達(dá)百萬級。在一定溫度和壓力下,塑料具有可塑性,可以利用模具將其成型為具有一定幾何形狀和尺寸精度的塑料制品。 塑料工業(yè)是新興的工業(yè),是隨著石油工業(yè)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的,目前塑料制件幾乎已經(jīng)進(jìn)入一切工業(yè)部門以及人民日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。塑料工業(yè)又是一個(gè)飛速發(fā)展的工業(yè)領(lǐng)域。世界塑料工業(yè)從 20 世紀(jì) 30 年代前后開始研 制到目前的塑料產(chǎn)品系列化、生產(chǎn)工藝自動化、連續(xù)化以及不斷開拓功能塑料新領(lǐng)域。塑料作為一種新的工程材料,其不斷被開發(fā)與應(yīng)用,加之成型工藝的不斷成熟、完善與發(fā)展,極大地促進(jìn)了塑料成型方法的研究與應(yīng)用和塑料成型模具的開發(fā)與制造。隨著工業(yè)塑料制件和日用塑料制件的品種和需求量日益增加,這些產(chǎn)品的更新?lián)Q代的周期愈來愈短,因此對塑料的品種、產(chǎn)量和質(zhì)量多提出高的要求。 近年來,中國塑料模具發(fā)展速度相當(dāng)快。目前,塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中所占比重約為 30%。隨著中國汽車、家電、電子通訊、各種建材迅速發(fā)展,預(yù)計(jì)在未來模具市場中,塑 料模具占模具總量的比例仍將逐步提高,且發(fā)展速度將快于其他模具。 塑料加工方法的種類很多,注塑成型是其中之一,也是最常用的成型方法。該種成型方法發(fā)展很快,是目前最具前景的塑料成型加工方法。雖然成型用的設(shè)備一般造價(jià)較高,但適應(yīng)性強(qiáng),生產(chǎn)效率高,可成型性能好、形狀復(fù)雜、精度高的塑料制品。 本設(shè)計(jì)為 電加熱器控制面板設(shè)計(jì) , 由于塑料質(zhì)輕價(jià)格便宜且易于成型 我們可以在日常生活中看到的大部分 家用電器外殼都 使用塑料制成的。 美國 PTC 公司的三維設(shè)計(jì)軟件 Pro/E 能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具分型、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和模具數(shù)控加工等一整套自動化功能。本設(shè)計(jì)將把 Pro/E 強(qiáng)大的功能與塑料模具開發(fā)設(shè)計(jì)有效地結(jié)合起來。本文將詳細(xì)介紹 控制面板 的設(shè)計(jì) 過程 與 成型零件的 制造 工藝 。本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于 分型面的選擇和 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),如何選擇一個(gè)合理的又不至于使模具結(jié)構(gòu)更趨復(fù)雜的分型面和抽芯機(jī)構(gòu),以及熟悉注塑材料和注塑模設(shè)計(jì)步驟便是本設(shè)計(jì)的目的和意義所在。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告用紙 1 塑件工藝特性分析 塑件 使用 材料 的 工藝 分析 通常 , 選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求 , 以及原材料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù) 。 對于 一般 工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)件來說 , 要考慮的主要是材料的力學(xué)性能 , 如屈服應(yīng)力 、 彈性模量 、 彎曲強(qiáng)度 、 表面硬度等 , 該塑件對材料的要求首先必須是 手感 性好 。 其次才是成型難易和經(jīng)濟(jì)性問題 ,拿 以下幾種材料的性能對比 。 聚丙烯( PP) PP 無色、無味、無毒。外觀似聚乙烯,但比聚乙烯更透明、更輕。密度僅為~。它不吸水、光澤好、易著色。聚丙烯的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和硬度及彈性比聚乙烯好。聚丙烯的熔點(diǎn)為 164~170℃,其耐熱性好,能在 100℃ 以上的溫度下進(jìn)行消毒滅菌。聚丙烯耐低溫的使用溫度可達(dá) 15℃,在低于 35℃時(shí)會脆裂。聚丙烯的高頻絕緣性能好,而且由于其不吸水,絕緣性能不受濕度的影響。聚丙烯在氧、熱、光的作用下極易解聚、老化、所以必須加入防老化劑。 聚丙烯成型收縮范圍大,由于結(jié)晶, PP 的收縮率相當(dāng)高,一般為 %~%。并且收縮率的方向均勻性比 PE— HD 等材料要好看得多。加入玻璃添加劑可以使收縮率降到 %~%。易發(fā)生縮孔、凹痕及變形;聚丙烯熱容量大,注射成型模具必須設(shè)計(jì)能充分進(jìn)行冷卻的冷卻回路;聚丙烯成型的適宜模溫為 80℃ 左右不可低于 50℃,否則會造成成型塑件表面光澤差或產(chǎn)生熔接痕等缺陷,且溫度過高會產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象。 — 丁二烯 — 苯乙烯三元共聚物( ABS) ABS 外觀上是淡黃色非晶態(tài)樹脂,不透明,密度與聚苯乙烯基本相同。 ABS 具有良好的綜合物理力學(xué)性能,耐熱,耐腐,耐油,耐磨、尺寸穩(wěn)定,加工性能優(yōu)良,它具有三種單體所賦予的優(yōu)點(diǎn)。其中丙烯腈賦予材料良好的剛性、硬度、耐油耐腐、良好的著色性和電鍍性;丁二烯賦予材料良好的韌性、耐寒性;苯乙烯賦予材料剛性、硬度、光澤性和良好的加工流動性。改變?nèi)M分的比例,可以調(diào)節(jié)材料性能。 ABS 為無定形聚合物,無明顯熔點(diǎn),熔融流動溫度不太高,隨所含三種單體比例不同,在 160~190℃范圍即具有充分的流動性,且熱穩(wěn)定性較好,在約高于 285℃時(shí)才出現(xiàn)分解現(xiàn)象,因此加工溫度范圍較寬。 ABS 熔體具有明顯的非 牛頓性,提高成型壓力可以使熔體粘度明顯減小,粘度隨溫度升高也會明顯下降。 ABS 吸濕性稍大于聚苯乙烯,吸水率約在 %~%之間,但由于熔體粘度不太高,故對于要求不高的制品,可以不經(jīng)干燥,但干燥可使制品具有更好的表面光澤并可改善內(nèi)在質(zhì)量。在 80~90℃下干燥2~3h,可以滿足各種成型要求。 ABS 具有較小的成型收縮率,收縮率變化最大范圍約為%~%,在多數(shù)情況下,其變化小于該范圍。注塑是 ABS 塑料最重要的成型方法,桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告用紙 可以采用柱塞式注塑機(jī),但更長采用螺桿式注塑機(jī),后者更適于形狀復(fù)雜制品、大型制品成 型。 ( PS) 聚苯乙烯是無色無臭的透明剛硬固體,制品擲地時(shí)有金屬般響鳴。聚苯乙烯透光率不低于 80%,霧度約為 3%,折射率較大,在 ~ 之間,具有特殊光亮性,但儲存時(shí)易泛黃。泛黃原因之一是單體純度不夠,特別是在含有微量元素時(shí);二是聚合物在空氣中緩慢老化引起發(fā)黃。聚苯乙烯較輕,密度在 ~ 之間。 聚苯乙烯分子鏈雖是剛性鏈,但由于是無定形結(jié)構(gòu),超過玻璃化溫度即開始軟化,軟化點(diǎn)僅 95℃左右,許多力學(xué)性能都受到溫度升高的明顯影響。最高連續(xù)使用溫度僅60~80℃。 120℃開 始成為熔體, 180℃后開始具有流動性,其熱穩(wěn)定性較好,超過 300℃才開始分解,因此聚苯乙烯具有較高的成型加工區(qū)間。 聚苯乙烯是非極性聚合物,具有頗為優(yōu)異的介電、電絕緣性能,由于吸濕性很小,電性能也不受環(huán)境濕度改變的影響。吸濕性很小,加工前一般不需要專門的干燥工序,成型溫度范圍較寬,收縮率及其變化范圍都很小,一般在 %~%有利于成型出尺寸精度較高和尺寸較穩(wěn)定的制品 ,聚苯乙烯制品容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,并且在空氣中會緩慢老化引起發(fā)黃很顯然不適合選用。 和機(jī)械加工一樣要考慮到加工工藝問題,模具成型也要考 慮到材料的注塑特性,在各特點(diǎn)都相差無幾的情況下,好的成型特性是選擇材料的主要標(biāo)準(zhǔn) 。材料最終選定為PP,其綜合性能優(yōu)異,具有較高的力學(xué)性能,流動性好,易于成型; 聚丙烯的熔點(diǎn)為164~170℃ ,其耐熱性好,能在 100℃ 以上的溫度下進(jìn)行消毒滅菌。聚丙烯耐低溫的使用溫度可達(dá) 15℃ ,在低于 35℃ 時(shí)會脆裂。 其綜合性能優(yōu)異,具有較高的力學(xué)性能,流動性好,易于成型; 聚丙烯的高頻絕緣性能好,而且由于其不吸水,絕緣性能不受濕度的影響。 PP成型特點(diǎn) 聚丙烯成型收縮范圍大,由于結(jié)晶, PP 的收縮率相當(dāng)高,一般為 %~%。并且收縮率的方向均勻性比 PE— HD 等材料要好看得多。加入 30%的玻璃添加劑可以使收縮率降到 %。聚丙烯成型的適宜模溫為 80℃左右不可低于 50℃,否則會造成成型塑件表面光澤差或產(chǎn)生熔接痕等缺陷,且溫度過高會產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象。 PP 注塑參數(shù)如表 11所示 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告用紙 表 11 PP 注塑參數(shù) 注射類型 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 30~ 60 噴嘴形式 直通式 噴嘴溫度 oC 170~ 190 料筒 溫度℃ 前段 180~ 200 模具溫度 oC 40~ 80 中段 200~ 220 注射壓力 MPa 70~ 120 后段 160~ 170 保壓力 MPa 50~ 60 注射時(shí)間 S 0~ 5 保壓時(shí)間 S 20~ 60 冷卻時(shí)間 S 15~ 50 成型時(shí)間 S 40~ 120 塑件結(jié)構(gòu)工藝性分析 電加熱器控制面板 的三維立體圖如圖 11 所示 圖 11 塑件圖 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性是指塑件結(jié)構(gòu)對成型工藝方法的適應(yīng)性 .在塑料生產(chǎn)過程中 ,一方面成型會對塑件的結(jié)構(gòu) ,形狀 ,尺寸精度等諸方面提出要求 ,以便降低模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和制造難度 ,保證生產(chǎn)出價(jià)廉物美的產(chǎn)品 。另一方面 ,模具設(shè)計(jì)者通過對給定塑件的結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行分析 ,弄清塑件生產(chǎn)的難點(diǎn) ,為模具設(shè)計(jì)和制造提供依據(jù) 。 該塑件是一種常見的塑料工件,屬小型件,精度要求一般,為民用級產(chǎn)品。塑件設(shè)計(jì)的難度在于其 固定卡扣的 設(shè)計(jì)和其側(cè)抽芯脫模機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜,而側(cè)向抽芯更是這次課桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告用紙 程設(shè)計(jì)的重點(diǎn),零件 固定卡扣 的成型采用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。由于抽拔距不是很長,普通的斜導(dǎo)柱抽芯結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)抽芯。 模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的決定性因素,通常要比塑件高出一個(gè)等級。 為便于塑件從模腔中脫出和從塑件中抽出型芯,塑件設(shè)計(jì)時(shí)須考慮其內(nèi)外壁面應(yīng)該有足夠的脫模斜度。最小脫模斜度與塑料性能、塑件幾何形狀有關(guān)。 塑件的尺寸精度是決定塑件制造質(zhì)量的首要標(biāo)準(zhǔn),然而,在滿足塑件使用要求的前提下,設(shè)計(jì)時(shí)總是盡量將其尺寸精度放低一些,以便降低模具的加工難度和制造成本。對塑件的精度要求,要具體分析,根據(jù)裝配情況來確定尺寸公差,該塑件是一般民用品,所以精度要求為一般精度即可,根據(jù) 《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》中表 310 中查得 精度等級選用 一般精度 , PP 的高精度為 MT2 級,一般精度為 MT3 級。根據(jù) 《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》中表 39 塑件公差數(shù)值表( GB/T 14486— 1993) ,公稱尺寸 > 0~ 3 范圍內(nèi),去 MT3B 級的公差數(shù)值 ;公稱尺寸在 100~120 范圍內(nèi),取 MT3B 級的公差數(shù)值為 , 公稱尺寸在 180~ 200 范圍內(nèi) MT3B 級的公差數(shù)值為 。 由于塑件在冷卻過程中產(chǎn)生收縮,因此在脫模前會緊緊地包住凸模(型芯)或模腔中的其他凸起部分。為了便于脫模,防止塑件表面再脫模時(shí)劃傷、擦毛等,在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮與脫模方向平行的塑件內(nèi)表面應(yīng)具有 一定的脫模斜度。 塑件上脫模斜度大小,與塑件的性質(zhì)、收縮率大小、摩擦系數(shù)大小、塑件壁厚和幾何形狀有關(guān)。硬質(zhì)塑料比軟質(zhì)塑料脫模斜度大;形狀越復(fù)雜或成型孔較多的塑件取,較大的脫模斜度;塑件高度越高、孔越深,則去較小的脫模斜度;壁厚增加,內(nèi)孔包住型芯,脫模斜度也應(yīng)大些。因此根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》中表 312 中查得:型腔脫模斜度范圍是 25′~ 45′,型芯脫模斜度范圍是 20′~ 45′,所以型腔選取 30ˊ,型芯選取 30′。 塑件應(yīng)具有一定的壁厚,壁厚過大或者過小都對塑件的質(zhì)量有直接的影響。這 不僅是為了塑件在使用中有足夠的強(qiáng)度和厚度,而且是為了塑料在成型時(shí)保持良好的流動狀態(tài),并且在脫模時(shí)能夠承受一定的推出力使塑件本身不至于變形。 具體確定脫模斜度時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn): 1).對于收縮率大的塑料制件應(yīng)選用較大的脫模斜度; 2).對于大尺寸制件或尺寸精度要求高的制件應(yīng)采用較小的脫模斜度; 3).制件壁厚較厚時(shí),成型收縮增大,因此脫模斜度應(yīng)取大; 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告用紙 4).對于增強(qiáng)塑料脫模斜度宜取大; 5).含自潤滑劑等易脫模塑料可取??; 6).一般情況下脫模斜度不包括在制件公差范圍內(nèi)。 各種塑件 ,不論是結(jié)構(gòu)件還是板壁 ,根據(jù)使用要求具有一定的厚度 ,以保證其力學(xué)強(qiáng)度 。一般地說 ,在滿足力學(xué)性能的前提下厚度不宜過厚 ,不僅可以節(jié)約原材料 ,降低生產(chǎn)成本 ,而且使塑件在模具內(nèi)冷卻或固化時(shí)間縮短 ,提高生產(chǎn)率 。 其次可避免因過厚產(chǎn)生的凹陷 ,縮孔 ,夾心等質(zhì)量上的缺陷 。 以下是 PP的壁厚推薦值 如表格 12。 表 12 最小壁厚 mm 一般制件 件壁厚 mm 大型件壁厚 mm ~ > ~ 該塑件屬于中小型 ,根據(jù)實(shí)際使用需求 塑件的壁厚 為 2mm,可用推 桿 來推出 。桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告用紙 2 成型工藝方案的確定 分型面的選擇 分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的一個(gè)重要因素,它與模具的整體結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件的脫模和模具的制造工藝等有關(guān),因此分型面的選擇是注射模設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵步驟。 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件結(jié)構(gòu)工藝性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排氣等多種因素的影響,因此在選擇分型面是應(yīng)綜合分析比較以選出較為合理的方案。選擇分型面時(shí),應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)基本原則。
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