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1 上海電機學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說明書 課 題 推桿 塑殼開關(guān) 塑料模具設(shè)計及制造工藝 專 業(yè) 材料成型及控制工程 年 級 2009 級 姓 名 胡 荇 學(xué) 號 091002061131 指 導(dǎo) 教 師 簽字 學(xué) 院 院 長 簽字 2013 年 月 日 2 摘 要 本文闡述了對推桿 塑料開關(guān)塑料產(chǎn)品的設(shè)計到整個注射模的大體的設(shè)計過 程 首先介紹推桿 塑料開關(guān)結(jié)構(gòu) 性能要求及其設(shè)計要求 塑料成型工藝及塑 料制件的結(jié)構(gòu)工藝性 其次對注射成型原理及工藝特性 注射模結(jié)構(gòu)與注射機 塑料制品在模具中的位置與澆注系統(tǒng)設(shè)計 成型零件設(shè)計 結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計 推出機構(gòu)設(shè)計 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)等方面的介 紹 在 設(shè)計過程中也進行適當計算包括成型零件尺寸的計算和對注射機的鎖模力 最 大注射量 注射壓力 開模行程和模具與注射機安裝部分相關(guān)尺寸的校核 同 時 也對產(chǎn)品的工藝性進行分析 主要分析了塑料件的形狀特點 尺寸大小 尺寸標注方法 精度要求 表面質(zhì)量和材料性質(zhì)等因素 在設(shè)計過程種運用到 了三維軟件 ug對塑件進行三維造型并對塑件進行分模和建模分析 通過本次畢業(yè)設(shè)計 對我在大學(xué)階段所學(xué)習(xí)的模具設(shè)計方面的知識做了一 個很好的總結(jié)和鞏固 目前我們對塑料模具的認識還很膚淺 但通過這次的設(shè)計 有了一定的提高 通過不斷的摸索 逐步掌握了一些塑料模具設(shè)計的步驟和方法 同時也認識到自身的缺點與不足 這一定程度上增加了我的設(shè)計經(jīng)驗 關(guān)鍵詞 注塑模 型芯 斜導(dǎo)柱 成型零件 推出和復(fù)位機構(gòu) 3 Abstract In this paper the cup plastic cover to hold up the first product of the injection mold design to the general design process first introducedthe cup hood structure performance requirements and design requirements the structure of plastic parts process sexual Second the principle of injection molding and technical characteristics of the structure and injection mold injection machines plastic products position in the mold and gating system design molding part design structural design of components from the body design the lateral sub type and core pulling mechanism design temperature control systems introduction During the design process also includes appropriate calculation of the size of the clamping force injection molding machine the largest injection volume injection pressure the itinerary and mold and mold injection machine parts related to the size of the installation check At the same time the product of the process of analysis the main analysis of the characteristics of the shape of plastic pieces the size dimensioning methods accuracy surface quality and material properties and other factors types of use the three dimensional software ug for modeling three dimensional plastic parts and plastic parts for sub module and analysis Through this graduation design I do a very good summary and consolidation in college mold design knowledge At present we are still very superficial understanding of the plastic mold but by this design has been improved to some extent Through continuous exploration and gradually got some plastic mold design steps and methods while recognizing oneself shortcomings and inadequacies this increased to some extent my experience in the design Key words injection mold mainstream Road core molding parts introduction and reset body 4 目 錄 引言 6 1 推桿 塑料開關(guān)結(jié)構(gòu)及其設(shè)計要求 7 2 塑件材料與工藝分析 7 2 1 塑件材料 7 2 2 塑件幾何結(jié)構(gòu)及性能要求 7 2 3 收縮率 8 2 4 塑件壁厚 8 2 4 塑件尺寸精度和表面質(zhì)量 8 2 5 脫模斜度 9 3 注射機的選擇及校核 9 3 1 1 注射量的計算 9 3 1 2 鎖模力的計算 9 4 模具設(shè)計 13 4 1 塑件在模具中的位置 13 4 1 1 分型面的選 13 4 2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 14 4 2 1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則 15 4 2 2 主流道的設(shè)計 15 4 2 3 澆口的設(shè)計 16 4 3 成型零件的設(shè)計 17 4 3 1 影響塑件尺寸精度的因素 17 4 3 2 成型零部件尺寸的計算 18 4 3 3 型腔的強度和剛度計算 20 4 4 側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計 21 4 4 1 抽芯距和脫模力的計算 21 4 4 2 連桿設(shè)計 21 4 5 滑塊 導(dǎo)滑槽的設(shè)計 22 4 6 楔緊塊的設(shè)計 22 4 7 模架的確定及模具與注塑機相關(guān)參數(shù)的校核 22 4 7 1 模架的確定 22 4 7 2 模具與注塑機安裝部分相關(guān)尺寸的校核 23 4 8 脫模機構(gòu)的設(shè)計 24 4 8 1 設(shè)計原則 24 4 8 2 推出力的計算 25 4 8 3 推桿的直徑的計算 25 4 8 4 推桿的結(jié)構(gòu)和固定方法 26 4 9 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 26 4 9 1 模具溫度調(diào)節(jié)及排氣系統(tǒng) 26 4 9 2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則 27 7 總結(jié) 31 謝 辭 32 參考文獻 34 5 引言 振興和發(fā)展我國的模具工業(yè) 日益受到人們的重視和關(guān)注 模具是工業(yè) 生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備 也已經(jīng)取得了共識 在電子 汽車 電機 電器 儀 器 儀表 家電和通信等產(chǎn)品中 60 80 的零部件都要依靠模具成形 用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度 高復(fù)雜程度 高一致性 高生產(chǎn)率和低消 耗 是其他加工制造方法所不能比擬的 模具又是 效益放大器 用模具生 產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值 往往是模具自身價值的幾十倍 上百倍 目前全世界 模具年產(chǎn)值約為 600 億美元 日 美等工業(yè)發(fā)達國家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過 機床工業(yè) 從 1997 年開始 我國模具工業(yè)產(chǎn)值也超過了機床工業(yè)產(chǎn)值 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低 已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要 標志 因為模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量 效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力 鑒于模具工業(yè)的重要性 在 1989 年 3 月國務(wù)院頒布的 關(guān)于當前產(chǎn)業(yè)政策 要點的決定 中 把模具列為機械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位 生產(chǎn)和基本 建設(shè)序列的第二位 1997 年以來 又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入 了 當前國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè) 產(chǎn)品和技術(shù)目錄 和 鼓勵外商投資產(chǎn) 業(yè)目錄 經(jīng)國務(wù)院批準 從 1997 年到 2000 年 對 80 多家國有專業(yè)模具廠 實行增值稅返還 70 的優(yōu)惠政策 以扶植模具工業(yè)的發(fā)展 現(xiàn)在 應(yīng)該引起我們特別注意的是 1999 年 8 月 20 日黨中央和國務(wù)院發(fā) 布的 關(guān)于加強技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展高科技實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的決定 中 明確提出了高 新技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域 決定 指出 要在電子信息特別是集成電路設(shè)計與制造 網(wǎng)絡(luò)及通信 計算機及軟件 數(shù)字化電子產(chǎn)品等方面 加強技術(shù)創(chuàng)新 形成 一大批擁有自主知識產(chǎn)權(quán) 具有競爭優(yōu)勢的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè) 決定 還指出 要加強傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級 注重電子信息等技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的嫁接 大幅 度提高國產(chǎn)技術(shù)裝備的水平 1999 年 7 月 國家計委和科學(xué)技術(shù)部發(fā)布了 當前國家優(yōu)先發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點領(lǐng)域指南 目錄 指南 中列 入了電子專用工模具 塑料成形新技術(shù)與新設(shè)備 快速原型制造工藝及成套 設(shè)備 激光加工技術(shù)及成套設(shè)備 汽車關(guān)鍵零部件等 例如 采用快速原型 制造技術(shù)和設(shè)備 用分層實體堆積等方法 可以將復(fù)雜的 CAD 模型轉(zhuǎn)化為 實物 使模具和產(chǎn)品的設(shè)計 評價與制造周期大大縮短 企業(yè)就能快速搶占 市場 取得競爭優(yōu)勢 因此模具畢業(yè)設(shè)計對我們大學(xué)生來說是相當重要的 在設(shè)計中掌握模具的設(shè)計步驟 設(shè)計制造工藝的編制 以及相關(guān)數(shù)據(jù)的計算 和模具裝配的規(guī)程 拓展自己在各方面的能力 為走上社會打下牢實的基礎(chǔ) 6 1 推桿 塑料開關(guān)結(jié)構(gòu)及其設(shè)計要求 推桿 塑料開關(guān)結(jié)構(gòu)如圖 1 1所示 圖 1 1零件結(jié)構(gòu)圖 零件的設(shè)計要求 1 零件材料選用 PS 縮水率為 6 1000 2 零件的四周不允許有披鋒 3 零件不允許有頂白 氣孔 接合線等缺陷 4 尺寸公差范圍按照國家標準 2 塑件材料與工藝分析 2 1 塑件材料 此塑件為推桿 塑料開關(guān) 工作時要求有良的耐熱 耐油性能和化學(xué)穩(wěn)定性 尺寸穩(wěn)定 易機械加工 因此該塑件的材料選擇聚苯乙烯 PS塑料 1 基本特性 聚苯乙烯是僅次于聚氯乙烯和聚乙烯的第三大塑料品種 7 聚苯乙烯無色透明 無毒無味 落地時發(fā)出清脆的類似金屬的聲音 密度為 1 054g cm3 聚苯乙烯有良好的電性能和化學(xué)穩(wěn)定性 它能耐堿 硫酸 磷酸 10 30 的鹽酸 稀醋酸及其他有機酸 但不耐硝酸及氧化劑的作用 對水 乙 醇 汽油 植物油及各種鹽溶液也有足夠的耐蝕能力 能溶于笨 甲苯 四氯 化碳 氯仿 酮類和脂類等 聚苯乙烯的著色性能優(yōu)良 能染成各種鮮艷的色 彩 聚苯乙烯耐熱性低 熱變形溫度一般在70 80 所以只能在不高的溫度下 使用 聚苯乙烯質(zhì)地硬而脆 有較高的熱膨脹系數(shù) 因此 限制了他在工程上 的應(yīng)用 2 主要用途 它在日用品方面廣泛用于包裝材料 各種容器和玩具 在工 業(yè)上可用于制作儀表外殼 登罩 化學(xué)儀器零件 透明模型等 在電氣方面用 于制作良好的絕緣材料 如接線盒 電池蓋等 3 成型特點 由于聚苯乙烯的流動性和成型性良好 故成品率高 但易出 現(xiàn)裂紋 所以成型塑件的脫模斜度不宜過小 且推出要均勻 由于熱膨脹系數(shù) 高 塑件不宜有嵌件 否則會因兩者的熱膨脹系數(shù)相差太大而導(dǎo)致開裂 且應(yīng) 注意塑件壁厚應(yīng)均勻 且用高溫料 高模溫 低注射壓力成型并延長注射時間 以防止縮孔及變形 降低應(yīng)力 但料溫過高 則容易出現(xiàn)銀絲 由于流動性好 模具設(shè)計中大多采用點澆口形式 2 2 塑件幾何結(jié)構(gòu)及性能要求 1 此塑件為推桿 塑料開關(guān) 工作時要求它能耐堿 硫酸 磷酸 10 30 的 鹽酸 稀醋酸及其他有機酸 但不耐硝酸及氧化劑的作用 對水 乙醇 汽油 植物油及各種鹽溶液也有足夠的耐蝕能力 能溶于笨 甲苯 四氯化碳 氯仿 酮類和脂類等 有一定優(yōu)良的耐熱 耐油性能和化學(xué)穩(wěn)定性 尺寸穩(wěn)定 電性 能良好性能 因此該塑件的材料聚苯乙烯 PS塑料 2 從零件圖上分析 塑件是方形 且有側(cè)孔故采用側(cè)向抽芯機構(gòu)來進行 成型 3 該塑件結(jié)構(gòu)比較簡單 而且壁厚均勻 成型工藝性好 采用注射成型方 法進行生產(chǎn) 2 3 收縮率 塑件的材料為聚苯乙烯 PS塑料 查 模具設(shè)計與制造簡明手冊 常用熱塑性塑 料主要技術(shù)指標可知 聚苯乙烯 PS塑料 通用 收縮率 0 6 0 8 合適的壁 厚 1 8 5 2 4 塑件壁厚 8 塑料制品應(yīng)該有一定的厚度 這不僅是為了塑料制品本身在使用中有足夠 的強度和剛度 而且也是為了塑料在成型時有良好的流動狀態(tài) 塑件壁厚受使用要求 塑料材料性能 塑件幾何尺寸以及成型工藝等眾多 因素的制約 根據(jù)成型工藝的要求 應(yīng)盡量使制件各部分壁厚均勻 避免有的 部位太厚或者太薄 否則成型后會因收縮不均勻而使制品變形或產(chǎn)生縮坑 凹 陷燒傷或者填充不足等缺陷 熱塑性塑料的壁厚應(yīng)該控制在1mm 4mm之間 若 太厚 易產(chǎn)生氣泡和缺陷 同時也不易冷卻 此推桿 塑料開關(guān)壁厚為2mm 2 5 塑件尺寸精度和表面質(zhì)量 塑件的尺寸精度是指成型后所獲得的塑件產(chǎn)品尺寸和圖紙中尺寸的符合程 度 一般而言 塑件尺寸精度是取決于塑料因材質(zhì)和工藝條件引起的塑料收縮 率范圍大小 模具制造精度 型腔型芯的磨損程度以及工藝此控制因素 而模 具的某些結(jié)構(gòu)特點又在相當大程度上影響塑件的尺寸精度 故而 塑件的精度 應(yīng)盡量選擇的低些 通過查 模具設(shè)計與制造簡明手冊 塑料公差等級的選用 可查聚苯乙烯 PS塑料建議采用的公差等級 根據(jù)該塑件的工藝與性能要求 查表取精度等級為 IT5級 塑件的表面粗糙度與塑料的品種 成型工藝條件 模具成型零件的表面粗 糙度及其磨損情況有關(guān) 其中成型零件的粗糙度是決定塑件表面粗糙度的主要 因素 一般模具的表面粗糙度要比塑件的表面粗糙度低一級 由于該塑件要求 表面光滑 平整 無氣孔 縮水等缺陷 故其表面粗糙度值取 Ra 1 6 m 2 6 脫模斜度 由于制品在冷卻后產(chǎn)生收縮 會緊緊包住型芯或型腔凸出的部分 為了使 制件能夠順利從模具中取出或者脫模 必須對塑件的設(shè)計提出脫模斜度的要求 要求在塑件設(shè)計時或者在模具設(shè)計時給予充分的考慮 設(shè)計脫模斜度 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 為了推桿 塑料開關(guān)能順利的裝配和成型時能順利的脫模而在產(chǎn)品設(shè)計時設(shè) 計一個2 的斜角 所以說在這里不用考慮脫模斜度了 9 3 注射機的選擇及校核 注塑機的選用包括兩方面的內(nèi)容 一是確定注塑機的型號 根據(jù)塑件 塑 料 注塑模及注射工藝等所需要求的注塑機的規(guī)格參數(shù)在所選注塑機的規(guī)格參 數(shù)范圍之內(nèi) 二是調(diào)整注塑機的技術(shù)參數(shù)至所需要的參數(shù) 根據(jù)塑料的品種 塑件的結(jié)構(gòu) 成型方法 生產(chǎn)批量 現(xiàn)有設(shè)備及注射工藝等進行選擇 3 1 注塑機的選擇及參數(shù) 3 1 1 注射量的計算 通過 Ug建模分析 塑件的體積 V1為 1744mm3 塑件的質(zhì)量 m1 pv1 1 054 10 3 1744 1 5g p 1 054 10 3g mm3 此時流道凝料的體積未知 根據(jù)經(jīng)驗可按塑件質(zhì)量的 0 6倍進行估算 所以注 射量為 m 1 6nm1 1 6 1 1 5 2 4g v 1 6nv1 1 6 1 1744 2230mm3 3 1 2 鎖模力的計算 流道凝料 包括澆口 在分型面上的的投影面積 在此時還是個未知數(shù) 2A 根據(jù)經(jīng)驗公式 為每個塑件在分型面上的投影面積 21 0 5 A 10 取 進行估算 210 35An A nA1 A2 nA1 0 35nA1 1 35 1 A1 通過 Ug建模分析 A 1 8824 7mm2 則 A 11913 3mm 2 根據(jù)經(jīng)驗鎖模力公式 2 P KPA 3 1 3 1 式中 鎖模力 PT 制品在模板的垂直投影面積 2cm 鎖模力常數(shù) Kp2 c 常用塑料的 值通過查 簡明塑料模具設(shè)計手冊 取 ABS塑料鎖模力常數(shù) 為 0 3 0 48取 KP 取 0 4 則 P KPA 0 4 8824 7mm2 2 53KN 在實際生產(chǎn)中 臥式注射機有利于塑件生產(chǎn)的自動化 選擇常用臥式注射 機 再根據(jù)上面計算的注射量和鎖模力以及注塑機市場情況 查 簡明塑料模 具設(shè)計手冊 國產(chǎn)常用注射機的主要技術(shù)參數(shù) 初選 XS ZY 400 螺桿式注射機 其主要技術(shù)參數(shù)如表 3 1 2 表 3 1 2注塑機基本參數(shù) 最大注射量 g 200 400 模板的最大厚度 mm 406 注射方式 螺桿式 模板的最小厚度 mm 165 螺桿直徑 mm 55 最大開合模行程 mm 260 鎖模力 KN 2540 注射壓力 MPa 109 注射行程 mm 160 動定模固定板尺寸 mm 428 458 螺桿驅(qū)動 KN 5 5 最大成型面積 2cm645 噴嘴孔直徑 mm 4 拉桿空間 mm 290 368 噴嘴圓弧半徑 mm 18 外型尺寸 長 寬 高 m 4 7 1 4 1 8 重要參數(shù)意義 1 噴嘴尺寸 注塑機噴嘴頭一般為球面 其球面半徑 R 應(yīng)與模具的主流 道始端的球面半徑吻合 以免高壓熔體從隙縫處溢出 一般模具的主流道始端 的球面半徑應(yīng)比噴嘴球半徑大 1 2mm 否則主流道內(nèi)的塑料凝料無法脫出 噴嘴與澆口套相應(yīng)尺寸關(guān)系如圖 4 1所示 澆 口 套 注 塑 機 噴 咀咀澆 11 圖3 1 2 噴嘴與澆口套的尺寸關(guān)系圖 其中 R r 1 2 mm D d 0 5 1 mm 2 定位圈尺寸 注塑機定模固定板上有一規(guī)定尺寸的定位孔 注塑模定 模板上相應(yīng)設(shè)計有定位環(huán) 為了使模具的主流道的中心線與注塑機噴嘴的中心 線相重合 模具定模固定板上的定位環(huán)或主流道襯套與定位環(huán)的整體式結(jié)構(gòu)的 外徑尺寸 d應(yīng)與注塑機固定模板上的定位孔呈間隙配合 便于模具安裝 定位 環(huán)的高度小型模具為 7 10mm 大型模具為 10 15mm 定位孔深度應(yīng)大于定位 環(huán)的高度 3 模具最大 最小厚度 在模具設(shè)計時應(yīng)使模具的總厚度位于注塑機可安 裝模具的最大模厚和最小模厚之間 同時應(yīng)校核模具的外形尺寸 使得模具能從 注塑機拉桿之間裝入 模具閉合厚度應(yīng)滿足的條件 式中 maxminH 最大模具厚度 最小模具厚度 模具閉合高度maxHminH 4 模具長度和寬度 模具外形尺寸要與注塑機拉桿間距相適應(yīng) 校核其安 裝時能否穿過拉桿空間在動 定模固定板上固定 模具在注塑機動 定模固定 板上安裝的方式有兩種 用螺釘直接固定 大型注塑模多用此法 和用螺釘 壓板固定 中 小型模具多用此法 采用第一種方法時 動 定模座板上的螺 釘孔尺寸及間距應(yīng)與注塑機對應(yīng)模板上所開設(shè)的螺孔相適應(yīng) 注塑機動 定模 安裝板上開著許多不同間距的螺釘孔 只要保證與其中一組相適應(yīng)即可 若采 用后一種方法 靈活性大 只需在模具動 定模固定板附近有螺孔就行 3 2 型腔數(shù)量的確定和校核 在此設(shè)計實踐中 已經(jīng)確定注射機的型號 再根據(jù)所選用的注射機的技術(shù) 規(guī)范及塑件的技術(shù)經(jīng)濟要求 計算能夠選取的型腔的數(shù)目 分以下幾點考慮 塑料制件的批量和交貨周期 因為塑件要求大批量生產(chǎn) 因此使用多型 腔模具生產(chǎn) 這樣可提供獨特的優(yōu)越條件 提高生產(chǎn)效率 質(zhì)量控制要求 塑料制件的質(zhì)量控制要求是指其尺寸 精度 性能及表 面粗糙度要求等 每增加一個型腔 由于型腔的制造誤差和成型工藝誤差的影 響 塑件的尺才精度要降低約 4 8 成型的塑料品種與塑件的形狀及尺寸 塑件的材料 形狀尺寸與澆口的 位置和形式有關(guān) 同時也對分型面和脫模的位置有影響 因此確定型腔數(shù)目時 應(yīng)考慮這方面的因素 型腔數(shù)量與注射機的塑化速率 最大注射量及鎖模力等參數(shù)有關(guān) 此外 還受塑件的精度和生產(chǎn)的經(jīng)濟性等因素影響 12 采用注射機的最大注射量確定型腔數(shù)量 n12mKN 式中 注射機最大注射量的利用系數(shù) 一般取 0 8 K 注射機允許的最大注射量 Nm 3cg或 單個塑件的質(zhì)量或體積 1 或 澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量或體積 2 3或 在 UG 下 經(jīng)過估算求出單個塑件的質(zhì)量約為 76 73g 且估算出澆注系 統(tǒng)所需塑料 46 04g 查查 簡明塑料模具設(shè)計手冊 P128 表 3 4部分國產(chǎn)常 用注射機的主要技術(shù)參數(shù) 初選 XS ZY 125型螺桿式注射機的最大注射量為 125g 分別代入上式得 48 173 60280 n 由上式得出型腔數(shù)的取值范圍 考慮注射機安裝模板尺寸的大小 能裝多 大的模具 對稱性 成型塑件的尺寸精度及模具的生產(chǎn)成本等 綜合考慮以上 因素 最終確定型腔數(shù)量為 2 3 3 注射量校核 由于型腔數(shù)量由注射量計算而得 而且實際型腔數(shù)量少于最大型腔數(shù)量 故知注塑機的注射量必滿足要求 3 4 注射壓力的校核 注射壓力的校核是核定注射機的最大注射壓力能否滿足該塑件成型的需要 塑件成型所需要的壓力是由注射機類型 噴嘴形式 塑料流動性 澆注系統(tǒng)和 型腔的流動阻力等因素決定的 注公 p 式中 注射機的最大注射壓力 公p Pa 塑件成型所需的實際注射壓力 注 型腔內(nèi)的壓力約為注射壓力的 80 左右 通常取 20 40Mpa 左右 查教材 塑件成型工藝與模具設(shè)計 表 4 1 可知聚苯乙烯 PS塑料所需注射壓力為 15 20Mpa 而所選用的注射機的注射壓力為 200 400Mpa 即 13 Mpa20 因此 注射機的注射壓力符合要求 4 模具設(shè)計 4 1 塑件在模具中的位置 4 1 1 分型面的選擇 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 塑件的結(jié)構(gòu)工 藝性及精度 嵌件位置形狀以及推出方法 模具的制造 排氣 操作工藝等多 種因素的影響 因此在選擇分型面時應(yīng)綜合分析比較 從幾種方案中優(yōu)選出較 為合理的方案 選擇分型面時一般應(yīng)遵循以下幾項原則 1 符合塑件脫模 為使塑件能從模具內(nèi)取出 分型面的位置應(yīng)設(shè)在塑件斷 面最大尺寸的部位 2 分型面的數(shù)目和形狀 通常只采用一個與開模運動方向相垂直的分型面 確定分形面應(yīng)以模具制造及脫模方便為原則 3 型腔的選擇 盡量防止形成側(cè)孔和側(cè)凹 以避免采用較復(fù)雜的模具結(jié)構(gòu) 4 確保表面質(zhì)量 分型面盡量不要選擇塑件光滑的外表面 避免影響塑件 的外觀質(zhì)量 將塑件要求同軸度的部分放在分型面的同一側(cè) 以確保塑件的同軸 度 要考慮減小造成塑件大 小端的尺寸差異要求等 5 有利于塑件脫模 由于模具的脫模機構(gòu)通常設(shè)置在動模一側(cè) 故盡可能 使開模后塑件留在動模一側(cè) 6 考慮側(cè)向軸拔距 一般機械式分型 抽芯機構(gòu)的側(cè)向軸拔距都較小 因 此選擇分型面的時應(yīng)將抽芯或分型距離長的方向置于動 定模的開合模方向上 即將短軸拔距作為側(cè)向分型或抽芯 并注意將側(cè)抽芯放在動模邊 避免定模抽 芯 7 鎖緊模具的要求 側(cè)向合模鎖緊力較小 故對于投影面積較大的大型塑 件 應(yīng)將投影面積大的方向放在動 定模的合模方向上 而將投影面積小較小 的方向作為側(cè)向分型面 8 有利于排氣 當分型面作為主要排氣渠道時 應(yīng)將分型面設(shè)計在塑料的 流動末端 以利于排氣 9 分型面應(yīng)選擇在塑件外形最大輪廓處 并且模具零件易于加工 14 為了便于模具加工制造 應(yīng)盡是選擇平直分型面工易于加工的分型面 此塑件要求表面光滑 平整 無氣孔 縮水等缺陷 由于塑件側(cè)面帶有側(cè) 凹結(jié)構(gòu) 所以除了主分型面以外還要進行側(cè)向的分型 依據(jù)分型面的選擇原則 該塑件的主分型面如圖 4 1 1所示 圖 4 1 1主分型面 4 2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 1 澆注系統(tǒng)的作用 澆注系統(tǒng)的作用是將塑料熔體順利地充滿型腔的各個部位 并在充填保壓過程 中 將注射壓力傳遞到型腔的各個部位 以獲得外形清晰 內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑 料制品 2 澆注系統(tǒng)的組成 澆注系統(tǒng)隨注塑機的種類的不同略有區(qū)別 但基本組成卻是四部分 主流道 分流道 澆口和冷料井 1 主流道 是連接注塑機的噴嘴與分流道的一段通道 通常和注塑機的噴嘴在 同一軸線上 截面為圓形 并帶有一定錐度 熔料在主流道中并不改變方向 2 分流道 是指從主流道至澆口之間的通道 一般開在分 型面上 3 澆口 是指從分流道末端到模具型腔為止的一段細短通道 是澆注系統(tǒng)中截 面最小且最短的部分 4 冷料井 它一般位于主流道對面的動模上 或處于分流道的末端 15 4 2 1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則 澆注系統(tǒng)設(shè)計的原則 1 有利于型腔中的氣體的排出 必須保證熔料充模過程快而不紊亂 并創(chuàng)造良 好的排氣條件 2 了解塑料的成型性能 滿足所用塑料的成型特性 根據(jù)各種塑料的不同特性 來設(shè)計澆注系統(tǒng) 3 防止型芯的變形和嵌件的位移 為使熔體流動阻力減小 應(yīng)盡量避免熔料正 面沖擊小直徑型芯和脆弱的金屬嵌件 4 一模多腔時 應(yīng)使各模腔的容積不至相差太多 否則難以保證制品質(zhì)量 5 盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕 要考慮去除 修整進料口是否方便 同時要 不影響制口的外表美觀 6 流動距離比和流動面積比的校核 根據(jù)查表得聚氯乙烯 PS塑料的注射壓力 是 88 2Mpa 流動距離比 300 260 概括制品的大小 形狀 壁厚 技術(shù)要求等 因素 綜合所選分型面 同時考慮澆注系統(tǒng)的形式 進料口數(shù)量等 7 選擇進料口的位置與形狀時 應(yīng)結(jié)合塑件的形狀和技術(shù)要求進行確定 8 盡量采用較短的流程充滿型腔 地大量生產(chǎn)時 要在保證質(zhì)量的前提下 盡 量縮短流程 縮短成型周期 9 噴嘴端部的冷料不能進入型腔 在澆注系統(tǒng)中應(yīng)考慮有儲存此冷料的位置 4 2 2 主流道的設(shè)計 熔融塑料首先要經(jīng)過主流道 所以它的大小直接影響塑料的流速和填充時 間 設(shè)計時 盡量使熔體經(jīng)過主流道的壓力損失和溫度降低最小 主流道通常 比較粗大 有利于熔體的流動 但太大會造成塑料消耗過多 主流道不宜過小 否則熔體壓力和熱量損失大 對充模不利 通常對黏度大的塑料和尺寸較大的 制品 主流道截面尺寸設(shè)計得大一些 反之 流動性較好的流道截面尺寸設(shè)計 得小一些 為了便于凝料從主流道中拔出 主流道截面設(shè)計成圓錐形 其半錐角 6 2為 主流道小端直徑 一般取 3 6mm 主流道長度一般不超過 主流道襯套D60m 內(nèi)壁必須光滑 表面粗糙度應(yīng)有 澆口套一般采用碳素工具鋼 如umRa8 0 T8A T10A 等材料 制造 熱處理淬火硬度 53 57HRC 由于塑件的結(jié)構(gòu)特征決定模具設(shè)計為一模兩腔 為了保證注射時塑件完全 16 充滿 避免產(chǎn)生熔接痕 易于排氣 且便于模具的加工制造 將主流道與模具 中心位置 通過查表和注射機參數(shù)的綜合分析 得其主要尺寸為 主流道的小端直徑 D 1 5mm 主流道的大端直徑 D 2 8mm 主流道的球面半徑為 SR 20mm 主流道錐角 取 2 主流道長度 取 L 40mm 由于主流道小端與注射機噴嘴反復(fù)接觸與相撞 還受高溫料流的沖刷 特 別是當流道穿過幾塊模板是 在模板接觸面出可能產(chǎn)生溢料 妨礙主流道凝料 脫模 因此 一般設(shè)置主流襯套 形狀如圖 4 2 1所示 圖 4 2 2 澆口套的固定形式 4 2 3 澆口的設(shè)計 澆口亦稱進料口 是連接分流道與型腔的熔體的通道 澆口的設(shè)計與位置的 選擇恰當與否 直接關(guān)系到塑件能否非完好的高質(zhì)量地注射成型 n 澆注系統(tǒng)中截 面尺寸最小的部位 通過截面尺寸的突然變化使分流道送來的塑料熔體產(chǎn)生突變 的流速增加 提高剪切速率 降低粘度 使其成為理想的流動狀態(tài) 從而迅速均均衡 的充滿型腔 對于多型腔模具 調(diào)節(jié)澆口的尺寸 還可以使非平衡布置的型腔達到 同時進料的目的 提高塑件質(zhì)量 另外限制性澆口還起著較早固化防止型腔中的 17 熔體倒流的作用 非限制性澆口是整個澆注系統(tǒng)中截面尺寸最大的部位 它主要是 對中大型筒類 殼類塑件型腔起引料和進料后的施壓作用 澆口的類型 直接澆口 中心澆口 側(cè)澆口 環(huán)形澆口 輪輻式澆口 爪 形澆口 點澆口 潛伏式澆口 設(shè)計時應(yīng)遵循以下原則 1 盡量縮短熔體流動路程 2 澆口位置應(yīng)能減少熔接痕并提高熔接強度 3 澆口位置應(yīng)能避免熔體噴射和熔體破裂現(xiàn)象而引起的制品缺陷 4 澆口位置應(yīng)考慮高分子取向?qū)χ破返挠绊?5 澆口位置應(yīng)有利于排氣 6 澆口開設(shè)在制件壁厚處有利于熔體流動和補縮 7 防止料流將型芯或嵌件被擠壓變形 本塑件是采用點澆口的類型設(shè)計 點澆口是應(yīng)用較廣泛的一種澆口形式 普遍用于中小型塑件的多型腔模具 且對各種塑料 的成型適應(yīng)性腔 由于交口 截面小 減少了 澆注系統(tǒng)塑料的消耗 同時去除澆口容易 且不留明顯痕跡 但這種澆口成型的塑件往往有熔接痕存在 且注射壓力損失較大 對深型腔塑 料件排氣不利 一般厚度 t 0 5 2 0mm 或者取塑料壁厚的 1 3 2 3 寬度 b 1 5 5 0mm 澆口的長度 L 0 7 2 0mm 此模具澆口尺寸如圖 4 2 3所示 4 3 成型零件的設(shè)計 4 3 1 影響塑件尺寸精度的因素 成型零部件的設(shè)計計算主要指成型部分 與塑件接觸部分的尺寸計算 而 對于塑件尺寸精度影響的主要因素有以下方面 1 成型零件的磨損誤差 成型零件工作中的磨損使型腔尺寸 變大 c ML 型芯的尺寸 變小 中心距 不變 成型零件的磨損主要發(fā)生在平行于脫模MLMC 方向上 所以為簡化設(shè)計計算 一般只考慮與塑件脫模方向平行表面的磨損量 對于垂直方向的表面磨損不必考慮 磨損量與塑料的品種 塑料制品的產(chǎn)量 成型零件的表面硬度和粗糙度有關(guān) 對于中 小形塑料模 最大允許磨損量引 起塑料制品的誤差 可取 c 6 2 模具成型零件的制造誤差 模具成型零件的制造精度直接影響塑料z 制品的尺寸精度 成型零件的制造精度越低 塑料制品的尺寸精度也就越低 18 實驗證明 成型零件的制造公差約為塑料制品總公差的 左右 因此在已知塑13 料制品尺寸公差 時 成型零件工作尺寸公差 可定為 或者取 z z 級作為制造公差 59IT 3 塑料收縮率的偏差和波動誤差 塑料制品的成型收縮率受塑料品種 s 制品形狀 尺寸 壁厚 成型工藝條件和模具結(jié)構(gòu)等因素的影響 收縮率會在 一定范圍內(nèi)波動 加上對收縮率估計的偏差 要準確非常困難 收縮率波動導(dǎo)致塑料制品尺寸的誤差為 maxin sSLs 4 3 1 7 1 式中 塑料收縮率波動引起制品尺寸的誤差值 s 塑料的最大 最小收縮率 maxinS 塑料制品的基本尺寸 L 一般塑料收縮率波動引起的誤差小于 3 4 3 2 成型零部件尺寸的計算 在一般情況下 成型零件的磨損誤差 模具成型零件的制造誤差 和塑c z 料收縮率的波動誤差 是影響塑料制品制造公差的因素 因此 計算成型零件s 工作尺寸時 主要根據(jù)以上三項因素進行計算 成型零件的工作尺寸計算方法有平均值法和公差帶法兩種 平均值法是按平均收縮率 平均制造公差和平均磨損量進行計算 此方法 較簡便 但可能有誤差 不適合于精密計算 公差帶法按極限收縮率 極限制造公差和極限磨損量進行計算 能保證成 型制品在規(guī)定的公差范圍內(nèi) 但計算比較復(fù)雜 對于該塑件來說 采用平均值 計算法比較合適 根據(jù)規(guī)定 對塑件尺寸和成型零件的尺寸偏差統(tǒng)一按 入體 原則標注 即 1 包容面 型腔和塑件內(nèi)表面 尺寸采用單向正偏差標注 2 被包容面 型芯和塑件外表面 尺寸采用單向負偏差標注 3 中心距尺寸采用雙向?qū)ΨQ偏差標注 根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)特點 該模具型腔分為定模型腔和 動模型芯加動滑塊 并 且全部采用組合式結(jié)構(gòu) 組合式型腔便于模具的加工制造 可降低模具的制造成本 為了保證注塑 成型時主流道 凹模和兩個動滑塊的配合 動模型腔由兩個形狀大小相同的滑 塊組合而成 滑塊的定位采用彈簧定位 由于滑塊高度小 導(dǎo)滑槽設(shè)計在動模 固定板上 滑塊高于動模固定板0 2 0 5mm 以保證合模時模具完全密合 19 根據(jù)尺寸公差可知 塑件的公差等級為 MT5級 GB4458 5 84 對于此塑料 精度為中等 故取 3 6zc 塑料收縮率范圍為 0 5 0 8 則平均收縮率 為 S 1 型腔和型芯徑向尺寸的計算 根據(jù) 1 中的公式進行計算 型腔徑向尺寸 zzsmLSL 00 75 0 1 型芯徑向尺寸 zzll 式中 是塑件的平均收縮率 為塑件相應(yīng)尺寸的公差 z為制造公差 取S z為 3 塑件的徑向尺寸 08 12s 06 2 s 則得到相應(yīng)的型腔徑向尺寸 27 03 01 175 6 0 ML 6 2 5 塑件的徑向尺寸 0194sl6 028 sl 則得到相應(yīng)的型芯徑向尺寸 02 03 6 1 1975 ml 2 786 2 型腔和型芯高度尺寸的計算 按 塑料成型工藝及模具設(shè)計 中的公式進行計算 型腔徑向尺寸 zzsmHS 00 6 50 1 型芯徑向尺寸 zzhh 塑件的高度尺寸 8 012S 則得到相應(yīng)的型腔高度尺寸 27 03 8 016 1 6 M 塑件的高度尺寸 8 01 sh 027 03 8 m 4 3 3 型腔的強度和剛度計算 研究型腔強度和剛度的問題 主要目的是計算型腔側(cè)壁厚度和底板厚度 塑料模型腔受到熔體強大壓力的作用 如果型腔側(cè)壁或者底板厚度不夠 maxin0 4 7110 5 22S 20 可能因強度不足而產(chǎn)生塑性變形甚至破裂 也可能因剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形 導(dǎo)致溢料和出現(xiàn)飛邊 降低塑料制品精度和不能順利脫模 因此 應(yīng)通過強度 和剛度計算來確定型腔壁厚的 模具型腔強度和剛度計算的載荷 應(yīng)以注射成型時熔體充滿型腔或壓縮型 腔壓至最低點時產(chǎn)生的最大壓力為準 理論分析和實踐證明 大尺寸模具型腔 主要因剛度不足而產(chǎn)生過大撓曲 計算壁厚時應(yīng)滿足剛度條件 小尺寸型腔在 發(fā)生大的彈性變形之前 其內(nèi)應(yīng)力往往超過了模具材料的許應(yīng)力 計算壁厚時 應(yīng)滿足強度條件 因此 該模具為小尺寸模具型腔 按強度進行校核 型腔壁厚的強度條件 在各種受力形式下的應(yīng)力值不超過許用應(yīng)力值 即 剛度條件是 型腔彈性變形的撓度值不超過允許變形量 即max 剛度計算要保證三個方面的要求 1 成型過程中不發(fā)生溢料 2 保證塑料制品精度 3 保證塑料制品順利脫模 側(cè)壁厚度計算 mm 6 22 8 30251021 Hlps 因此 側(cè)壁厚要大于 38 8mm 7 1 式中 P 型腔內(nèi)熔體的壓力 由查表得到 P 20Mpa 承受熔1H 體壓力的側(cè)壁高度 由型腔可知 100mm H 為型芯總高度 150mm l 型腔側(cè)1 壁長邊長 l 120mm 材料的許用應(yīng)力 該材料為 T10 取 225 Mpa 側(cè)壁高度計算 mm 6 24 m 2016245034 2 BPbLh 因此 動模支撐板按標準厚度取 90mm 7 2 式中 P 型腔內(nèi)熔體的壓力 由查表得到P 20Mpa b 型腔側(cè)壁 的短邊長 由型腔可知b 106mm 按b B 1 2 B 210mm L 雙支腳間距 根據(jù) 型腔的布局 模架應(yīng)選在270 350mm 所以支腳間距L 150mm 材料的 許用應(yīng)力 該材料為45鋼 取 160 Mpa 4 4 側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計 塑件在成型過程中 考慮到我們要的側(cè)向抽芯力比較大 行程比較遠等 根據(jù)動力來源的不同 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)一般可分為機動 液壓或氣動以及 手動等三大類型 本次設(shè)計成型的塑件抽拔距離長 成型型心尺寸大 需要的 抽拔力大 所以本套模具選用側(cè)向液壓抽芯 21 4 4 1 抽芯距和脫模力的計算 側(cè)向抽芯距一般比塑件上側(cè)凹 側(cè)孔的深度或側(cè)向凸臺的高度大 m3 2 用公式表示即為 4 4 mS 3 2 1 8 1 式中 塑件上側(cè)凹 側(cè)孔的深度或側(cè)向凸臺的高度 抽芯距 因為側(cè)輪廓的深度為只有6mm 則需要抽芯長度S S 10mm 由于塑件包緊在側(cè)向型芯或粘附在側(cè)向型腔上 因此在各類型的側(cè)向分型 與抽芯機構(gòu)中 側(cè)向分型與抽芯時必然會遇到抽拔的阻力 側(cè)向分型與抽芯的 抽拔力一定要大于抽拔阻力 對于抽芯力的計算 可以按 新編塑料模具設(shè)計 手冊 中的公式來計算 即 4 4 2 sinco ApFc 4 4 2 式中 抽芯力 N c A 塑件包絡(luò)型芯的面積A 33981 5 2m 塑件對型芯單位面積上的包緊力通常在 在此p Pa77102 8 0 取平均值 Pa710 塑件在熱態(tài)時對鋼的摩擦系數(shù) 一般在 范圍之內(nèi) 取中 15 間值 2 側(cè)抽芯的脫模斜度或傾余角 取 20 故 KNFc 4 79 3 9402 15 39871 4 4 2 連桿設(shè)計 一般在設(shè)計時向抽芯傾角 不大于 最常用為 抽芯距很 25 12 短時 取小些 抽芯距較長時 取大些 抽芯力大時 可取小些 抽芯力 小時可取大些 另外 斜導(dǎo)柱在對稱布置時 抽芯力可相互抵消 可取大些 而斜導(dǎo)柱非對稱布置時 抽芯力無法抵消 要取小些 綜上所述 塑件采用側(cè)向抽芯傾角 20 斜導(dǎo)柱的直徑可用查表的方法確定 按已求得的抽拔力 和選定的斜導(dǎo)柱cF 的傾斜角 在教材 塑料成型工藝與模具設(shè)計 P213 表 9 1來確定 但考慮 到我們要的側(cè)向抽芯力比較大 行程比較遠等 經(jīng)過綜合考慮我們決定有側(cè)向 液壓抽芯 側(cè)向抽芯連桿 D 20mm d 16mm l 100mm 與滑塊的連接用螺紋連接 4 5 滑塊 導(dǎo)滑槽的設(shè)計 設(shè)計要點 首先 側(cè)型芯與滑塊的連接形式 滑塊分為整體式和組合式 22 我們的是用整體式具體看圖 其次是滑塊的導(dǎo)滑形式 滑塊在導(dǎo)滑槽中的活 動必須順利平穩(wěn) 不發(fā)生卡滯 跳動等現(xiàn)象 滑塊與導(dǎo)滑槽的配合形式也不同 一般采用 T 形槽或燕尾槽導(dǎo)滑 尤其使用局部蓋板式 T 形槽比較多 因而優(yōu)先 考慮用壓板通過銷釘和螺釘與動模板連接來形成導(dǎo)滑槽 還有是滑塊的導(dǎo)滑長 度 應(yīng)大于滑塊寬度的 1 5倍 滑塊完成抽芯動作后繼續(xù)留在導(dǎo)滑槽內(nèi) 并保 證在導(dǎo)滑槽內(nèi)的長度不小于滑塊全長的 最后是定位裝置 滑塊定位裝置在32 開模過程中用來保證滑塊停留在剛剛脫離斜導(dǎo)柱的位置 不再發(fā)生任何移動 以避免在合模時發(fā)生碰撞 有彈簧拉桿式 彈簧頂銷定位式 可根據(jù)具體情況 合理選用 由于該設(shè)計抽完芯仍有一定長度流在側(cè)滑塊上 應(yīng)而直接用擋板連 接 4 6 楔緊塊的設(shè)計 鎖緊塊的設(shè)計形式 采用如下圖 標記 4 所示 牢固可靠剛性大鎖緊塊 的楔緊角比斜導(dǎo)柱的角度要大 2 3 圖4 6 楔緊塊結(jié)構(gòu) 4 7 模架的確定及模具與注塑機相關(guān)參數(shù)的校核 4 7 1 模架的確定 注塑模模架國家標準有兩個 即 GB T12556 1990 塑料注射模中小型 模架及其技術(shù)條件 和 GB T12555 1990 塑料注射模大型模架 前者適用 于模板尺寸為 B L 560mm 900mm 后者的模板尺寸 B L為 630mm 630mm 1250mm 2000mm 因此 該設(shè)計按 GB T12556 1990 來選取 根據(jù)模具的總體結(jié)構(gòu) 定模兩塊板 動模兩塊板 采用推件板脫模機構(gòu) 因此 選用 A2型模架 該類型模架適用于直接澆口 采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯的注射 23 成形模具 因為采用的是整體嵌入式的凹模和整體式凸模 所以模仁的大小根據(jù)型腔 的布局制定 從節(jié)約材料和較小的模具尺寸出發(fā) 模仁的值取的越小越好 但 實際中因為要考慮冷卻因素 又因為經(jīng)過模仁的冷卻系統(tǒng)比經(jīng)過模仁外部的冷 卻系統(tǒng)效率高 所以為了給冷卻系統(tǒng)留有足夠的空間 因此 最終確定模架為 150 180mm 其他的尺寸如圖 4 7 1所示 圖 4 7 1 模架結(jié)構(gòu) 4 7 2 模具與注塑機安裝部分相關(guān)尺寸的校核 開模行程的校核 模具開模取出塑件所需的開模距離必須小于注塑機的最 大開模行程 注塑機最大開模行程的大小直接影響模具所能成形的塑件高度 太小時塑件無法從動 定模之間取出 因此模具設(shè)計時必須進行注塑機開模行 程的校核 使其與模具的開模距離相適應(yīng) 對于帶有不同形式的鎖模機構(gòu)的注 塑機 其最大開模行程有的與模具厚度有關(guān) 有的則與模具厚度無關(guān) 選擇液壓 機械式鎖模機構(gòu)的注塑機 其最大開模行程是由肘桿機構(gòu)或合 24 模液壓缸的沖程所決定的 而與模具厚度無關(guān) 當模具厚度變化時可由其調(diào)模 裝置 用校核時只需使注塑機最大開模行程大于模具所需的開模距離即可 模具為單分型面注塑模 其最大開模行程按下式校核 4 7 1 mHS10 521 5 7 1 式中 注塑機最大開模行程 mm max 模具所需開模距離 mm 塑件脫模距離 mm 1 包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度 mm 2 由塑件的尺寸和模具結(jié)構(gòu)可知 代入上式可得10 Hm2 S 220mm 而所初選的G54 S200 400注射機最大的開模行程 260mm 則 axS 可知開模的行程在允許范圍內(nèi) 校核合格 maxS 模具閉合高度的校核 模具的高度尺寸 312mm 165mm 350mm 406mm 模具 的最大厚度和最小厚度 校核合格 模具平面尺寸的校核 模具平面尺寸 250mm 250mm 290mm 368mm 拉桿間距 校核合格 4 8 脫模機構(gòu)的設(shè)計 4 8 1 設(shè)計原則 注射成型的每一周期中 必須將塑件從模具型腔中脫出 這種把塑件從型 腔中脫出的機構(gòu)稱為脫模機構(gòu) 也可稱為頂出機構(gòu)或推出機構(gòu) 脫模機構(gòu)的作 用包括脫出 取出兩個動作 可靠地脫模 讓固化的成型塑件完好地從模具中 頂出 取決于脫模機構(gòu)合理設(shè)計 脫模在開模的后期 常見脫模過程是塑件滯 留在動模邊 通過脫模機構(gòu)的頂出動作 將塑件從主型芯上脫出 其原則為 1 盡可能讓塑件留在動模 使脫模動作易于實現(xiàn) 2 不損壞塑件 不因脫模而使塑件質(zhì)量不合格 3 塑件被頂出位置應(yīng)盡量在塑件內(nèi)側(cè) 以免損傷塑件外觀 4 脫模零件配合間隙合適 無溢料現(xiàn)象 5 脫模零件應(yīng)有足夠的剛度和強度 6 脫模機構(gòu)要工作可靠 運動靈活 制造容易 配換方便 在這里我們用推件板推出機構(gòu) 推件板推出是由一塊與凸模按一定配合精 度相配合的模板和推桿 亦可起復(fù)位桿作用 所組成 隨著推出機構(gòu)開始工作 推桿推動推件板 推件板從塑料件的端面將其從型芯上推出 因此 推出力的 作用的面積大而均勻推出平穩(wěn) 塑件上沒有推出痕跡 推件板孔與型芯間配合 常采用 H8 f7 H8 f8的間隙配合推件板常用的材料為 45鋼 3CrMo 4CrNiMo 25 等 熱處理硬度要求 28 32 HRC 4 8 2 推出力的計算 塑料注射成型后 塑料在模內(nèi)冷卻卻定形 由于體積收縮 對型芯產(chǎn)生抱 緊力 當其從模具中推出時 就必須先克服因抱緊力而產(chǎn)生的摩擦力 塑件剛 剛開始脫模時 所需的脫模理最大 其后 推出力的作用僅僅是為了克服推出 機構(gòu)移動的摩擦力 公式如下 sin tbmF 式中 脫模時型芯受到的摩擦阻力 塑件對型芯的抱緊力 b 脫模力 推出力 t 脫模斜度 塑件對鋼的摩擦系數(shù) 為 0 1 0 3 經(jīng)過力平衡分析后推出的最后公式是 sinco sinco ApFbt KN5 81034 12 01348527 式中 A 塑件包絡(luò)型芯的面積 P塑件對型芯單位面積上的抱緊力 一般情況下 模外冷卻的塑件 p 取 模內(nèi)冷卻的塑件 p 取 a77109 3 4 2 aP77102 8 0 4 8 3 推桿的直徑的計算 推出機構(gòu)的導(dǎo)向 當推桿較細或推桿數(shù)量較多時 為了防止因塑件反阻力 不均勻而導(dǎo)致推桿固定板扭曲或傾斜折斷推桿或發(fā)生運動卡滯現(xiàn)象 需要在推 出機構(gòu)中設(shè)置導(dǎo)向零件 一般稱為推板導(dǎo)柱 但是該機構(gòu)的推桿數(shù)量不多 因 此不用采用導(dǎo)向機構(gòu) 推出機構(gòu)的復(fù)位 脫模機構(gòu)完成塑件的頂出后 為進行下一個循環(huán)必須回 復(fù)到初始位置 目前常用的復(fù)位形式主要有復(fù)位桿復(fù)位和彈簧復(fù)位 因此采用 復(fù)位桿復(fù)位在求出脫模力的前提下可以對推桿或推管做出初步的直徑預(yù)算并進 行強度校核 本設(shè)計采用的是圓形推桿 圓形推桿的直徑由歐拉公式簡化為 15 4 8 2 4 1412 2085 nFLkd脫 26 11 2 式中 d 推桿直徑 n 推桿的數(shù)量 n 取 4 k 安全系數(shù) 取 k 1 2 L 推桿長度 估取 L 250mm E 推桿材料的彈性模量 取 E 2 1 105 MPa F 總的脫模力 F 81500 N 脫 脫 實際推桿尺寸直徑為 5mm 可見是符合要求的 4 8 4 推桿的結(jié)構(gòu)和固定方法 推桿的截面形狀 可分為圓形 方形或橢圓形等其它形狀 根據(jù)塑件的推 出部位而定 最常用的截面形狀為圓形 推桿又分為普通推桿和成型推桿兩種 前者只是起到將塑件推出的作用 后者不僅如此還能參與局部成型 所以 推 桿的使用是非常靈活的 對于推桿的固定形式來說 推桿的固定形式有多種 但最常用的是推桿在固定板中的形式 此外還有螺釘緊固等形式 因為我們是 用推件板推出機構(gòu)所以對推桿的要求不是很高 最終采用圓形截面推桿 并采 用推桿固定板固定 類似圖 4 8 3所示 圖 4 8 3 推桿結(jié)構(gòu) 4 9 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 模具在成型的過程中 模具的溫度會直接影響到塑料的充模 定型 成型 周期和塑件的質(zhì)量 模具溫度過高 成型收縮大 脫模后塑件變形率大 而且 還容易造成溢料和黏模 模具溫度過低 則熔體流動性差 塑件輪廓不清晰 表面還會產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等缺陷 當模具的溫度不均勻時 型芯和型腔 溫度差過大 塑件收縮不均勻 導(dǎo)致塑件翹取變形 會影響塑件的形狀和尺寸 精度 綜上所述 高溫塑料熔體在模腔內(nèi)凝固將釋放熱量 注射模存在嚴格合適 的模具溫度 模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)是使整個成型型腔 在整個批量生產(chǎn)中保持這個合 適溫度 模溫調(diào)節(jié)包括冷卻和加熱 但在本次設(shè)計中 不需要加熱 只需冷卻 即可 27 4 9 1 模具溫度調(diào)節(jié)及排氣系統(tǒng) 溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響主要有以下幾個方面 1 尺寸精度 利用溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)來保持模具溫度的恒定或采取較低的模 溫 可減少塑件成型收縮率的波動 提高塑件精度 2 形狀精度 模具型芯與型腔各部分溫差過大 會使塑件收縮不均勻而 導(dǎo)致翹曲變形 影響塑件的美觀和使用 特別對于壁厚不一致和形狀復(fù)雜的塑 件 經(jīng)常會出現(xiàn)因收縮不均勻而變形的情況 必須采用合適的冷卻回路 使模 具型腔各個部位的溫度基本上均勻 3 表面粗糙度 模溫過低會使塑件輪廓不清晰 產(chǎn)生明顯的熔合紋 提 高模溫可改善塑件的表面狀態(tài) 使塑件的表面粗糙度降低 4 9 2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則 1 盡量保證塑件收縮均勻 維持模具的熱平衡 2 冷卻水孔數(shù)量越多 孔徑越大 則對塑件的冷卻效果越均勻 根據(jù)經(jīng) 驗 一般冷卻水孔中心線與型腔壁的距離應(yīng)為冷卻水孔直徑的 1 2 倍 冷卻 水孔中心距約為 3 5 倍 水孔直徑一般為 6 12mm 3 盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等 當塑件壁厚均勻時 冷卻 水孔與型腔表面的距離應(yīng)處處相等 4 澆口處加強冷卻 一般在注射成型時 澆口附近溫度最高 距澆口越 遠溫度越低 因此加強澆口處的冷卻 5 盡量降低進水和出水的溫度 如果進水和出水的溫度過大 將使模具 的溫度分布不均勻 尤其對流程很長的大型塑件 料溫越流越低 對于矩形模 具 通常沿模具寬度方向開設(shè)水孔 使進水與出水溫度差不大于 5 6 合理選擇冷卻水道的形式 7 合理確定冷卻水管接頭的位置 為不影響操作 進出口水管接頭通常 設(shè)在注射機背面的模具同一側(cè) 8 冷卻系統(tǒng)的水道盡量避免與模具上其他機構(gòu) 如推桿孔 小型芯孔等 發(fā)生干涉現(xiàn)象 設(shè)計時要通盤考慮 9 冷卻水孔進出接頭應(yīng)埋入模板內(nèi) 以免模具在搬運過程中造成損壞 冷卻回路設(shè)置的基本原則 1 冷卻水道應(yīng)盡量多 截面尺寸應(yīng)盡量大 2 冷卻水道離模具型腔表面的距離要適當 3 水道出入口的布置要使得出入口溫差小 28 4 冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮方向設(shè)置 5 冷卻水道的布置應(yīng)避開塑件易產(chǎn)生熔接痕的部位 冷卻回路有外接直通式 平面回路式 多層回路式 其中 外接直通式是 最簡單的外部連接 用水管接頭和橡塑管將模內(nèi)管道連接成單路或多路循環(huán) 該形式的管道加工方便 適合于較淺的矩形型腔 并且注塑塑件較小的場合 本次設(shè)計符合外接直通式 因此選用外接直通式的冷卻回路 因塑件小 單位 時間注射量下 所以需冷卻水道也比較小 但一條冷卻水道對模具來說是不可 取的 因為冷卻不均勻 會使塑件產(chǎn)生很多缺陷 根據(jù)注射廠的生產(chǎn)現(xiàn)場經(jīng)驗 本次設(shè)計水道的直徑為 結(jié)構(gòu)的布8m 局 當塑件熔體充填型腔時 必須排出型腔以 澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑件受熱而產(chǎn) 生的氣體 如果氣體不能被順序的排出 塑件由于填充不足而出現(xiàn)氣泡 接縫 或表面輪廓不清等缺陷 甚至因氣體受壓而產(chǎn)生高溫 使塑件焦化