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1 盒蓋注塑模設(shè)計(jì)與制造 緒論 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低 已成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo) 志 因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q定著產(chǎn)品的質(zhì)量 效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力 在電 子 汽車 電機(jī) 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(jià)值 往往是模具自身價(jià)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(dá)國家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過 機(jī)床工業(yè) 從 1997 年開始 我國模具工業(yè)產(chǎn)值也超過了機(jī)床工業(yè)值 一 模具工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀 按照中國模具工業(yè)協(xié)會(huì)的劃分 我國模具基本分為 10 大類 其中 沖壓模 和塑料成型模兩大類占主要部分 按產(chǎn)值計(jì)算 目前我國沖壓模占 50 左右 塑料成形模約占 20 拉絲模 工具 約占 10 而世界上發(fā)達(dá)工業(yè)國家和地 區(qū)的塑料成形模比例一般占全部模具產(chǎn)值的 40 以上 我國的塑料成形模具設(shè)計(jì) 制作技術(shù)起步較晚 整體水平還較低 目前單型 腔 簡(jiǎn)單型腔的模具達(dá) 70 以上 仍占主導(dǎo)地位 一模多腔精密復(fù)雜的塑料注 射模 多色塑料注射模已經(jīng)能初步設(shè)計(jì)和制造 模具平均壽命約為 80 萬次左右 主要差距是模具零件變形大 溢邊毛刺大 表面質(zhì)量差 模具型腔沖蝕和腐蝕 嚴(yán)重 模具排氣不暢和型腔易損等 注射模精度已達(dá)到 5um 以下 最高壽命已 突破 2000 萬次 型腔數(shù)量已超過 100 腔 達(dá)到了 80 年代中期至 90 年代初期的 國際先進(jìn)水平 二 模具工業(yè)技術(shù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀 我國模具工業(yè)目前技術(shù)水平參差不齊 懸殊較大 從總體上來講 與發(fā)達(dá)工業(yè) 國家及港臺(tái)地區(qū)先進(jìn)水平相比 還有較大的差距 在采用 CAD CAM 等技術(shù)設(shè)計(jì)與 制造模具方面 無論是應(yīng)用的廣泛性 還是技術(shù)水平上都存在很大的差距 在應(yīng) 用 CAD 技術(shù)設(shè)計(jì)模具方面 僅有約 10 的模具在設(shè)計(jì)中采用了 CAD 距拋開繪圖 板還有漫長的一段路要走 在應(yīng)用 CAM 技術(shù)制造模具方面 一是缺乏先進(jìn)適用的 制造裝備 二是現(xiàn)有的工藝設(shè)備或因計(jì)算機(jī)制式不同 或因字節(jié)差異 運(yùn)算速度 2 差異 抗電磁干擾能力差異等 聯(lián)網(wǎng)率較低 只有 5 左右的模具制造設(shè)備近年 來才開展這項(xiàng)工作 三 模具的發(fā)展趨勢(shì) 1 模具 CAD CAE CAM 正向集成化 三維化 智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展 1 模具軟件功能集成化模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊 全 同時(shí)各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型 以實(shí)現(xiàn)信息的綜合管理與共享 從而 支持模具設(shè)計(jì) 制造 裝配 檢驗(yàn) 測(cè)試及生產(chǎn)管理的全過程 達(dá)到實(shí)現(xiàn)最佳 效益的目的 集成化程度較高的軟件包括 Pro ENGINEER UG 和 CATIA 等 2 模具設(shè)計(jì) 分析及制造的三維化傳統(tǒng)的二維模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已越來越不適 應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)和集成化技術(shù)要求 模具設(shè)計(jì) 分析 制造的三維化 無紙化要 求新一代模具軟件以立體的 直觀的感覺來設(shè)計(jì)模具 所采用的三維數(shù)字化模 型能方便地用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的 CAE 分析 模具可制造性評(píng)價(jià)和數(shù)控加工 成形過 程模擬及信息的管理與共享 如 Pro ENGINEER UG 和 CATIA 等軟件具備參數(shù) 化 基于特征 全相關(guān)等特點(diǎn) 從而使模具并行工程成為可能 國內(nèi)有華中理 工大學(xué)研制的同類軟件 HSC3D4 5F 及鄭州工業(yè)大學(xué)的 Z mold 軟件 2 模具檢測(cè) 加工設(shè)備向精密 高效和多功能方向發(fā)展 1 模具檢測(cè)設(shè)備的日益精密 高效精密 復(fù)雜 大型模具的發(fā)展 對(duì)檢測(cè) 設(shè)備的要求越來越高 現(xiàn)在精密模具的精度已達(dá) 2 3 m 目前國內(nèi)廠家使用較 多的有意大利 美國 日本等國的高精度三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 并具有數(shù)字化掃描功能 如東風(fēng)汽車模具廠不僅擁有意大利產(chǎn) 3250mm 3250mm 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 還擁有數(shù) 碼攝影光學(xué)掃描儀 率先在國內(nèi)采用數(shù)碼攝影 光學(xué)掃描作為空間三維信息的獲 得手段 從而實(shí)現(xiàn)了從測(cè)量實(shí)物 建立數(shù)學(xué)模型 輸出工程圖紙 模具制造全過 程 成功實(shí)現(xiàn)了逆向工程技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用 2 數(shù)控電火花加工機(jī)床 日本沙迪克公司采用直線電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)的 AQ325L AQ550LLS WEDM 具有驅(qū)動(dòng) 反應(yīng)快 傳動(dòng)及定位精度高 熱變形小等優(yōu)點(diǎn) 瑞士夏米爾公司的 NCEDM 具有 P E3 自適應(yīng)控制 PCE 能量控制及自動(dòng)編程專家系統(tǒng) 3 高速銑削機(jī)床 HSM 銑削加工是型腔模具加工的重要手段 而高速銑削具有工件溫升低 切削力小 加工平穩(wěn) 加工質(zhì)量好 加工效率高 為普通銑削加工的 5 10 倍 及可加工硬材 料 1016 1016 1013 1017 擊穿強(qiáng)度 E KV mm 1 19 7 27 5 有關(guān)常用熱塑件注射成型的工藝參數(shù)如下表所示 表 2 常用熱塑件注射成型的工藝參數(shù) 聚苯乙烯 塑料名稱 7 純 20 30 玻璃 增強(qiáng) 柱塞式 注射機(jī)類型 60 75 預(yù)熱和干燥 溫度 t c 時(shí)間 r h 140 160 170 190 成型溫度 260 280 料筒溫度 t c 后段 中段 前段 32 65 模具溫度 t c 60 110 56 160 注射壓力 P MPa 15 45 0 3 15 60 40 120 成型時(shí)間 t c 注射時(shí)間 高壓時(shí)間 冷卻時(shí)間 總周期 48 螺桿轉(zhuǎn)速 n r min 1 紅外線燈 烘 箱 70 2 4 后處理 方法 溫度 t c 時(shí)間 t h 丁苯橡膠改性 的聚苯乙烯的 成型條件與上 相似 說明 塑料模設(shè)計(jì)與制造 P429 1 2 3 成型特點(diǎn) 流動(dòng)性和成型優(yōu)良 成品率高 但易出現(xiàn)裂紋 成型塑件的脫模斜度不宜過 小 但頂出要均勻 由于熱膨脹系數(shù)高 塑件中不宜有嵌件 否則會(huì)因兩者的熱 膨脹系數(shù)相差太大而導(dǎo)致開裂 塑件壁厚應(yīng)均勻 宜用高料溫 高模溫 低注射 壓力成型并延長注射時(shí)間 以防止縮孔及變形降低內(nèi)應(yīng)力 但料溫過高 容易出 現(xiàn)銀絲 因流動(dòng)性好 模具設(shè)計(jì)中大多采用點(diǎn)澆口形式 1 2 4 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 線型結(jié)構(gòu)非結(jié)晶型 使用溫度 30 80 8 PS 屬于熱塑性塑料它的主要技術(shù)指標(biāo)見表 1 常見熱塑性塑料成型的工藝參數(shù)見 表 2 2 盒蓋注塑模工藝規(guī)程的編制 以下是根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書題目所提供的原始數(shù)據(jù)即一個(gè)塑件的模型要求 來綜合介紹塑件的注射成型工藝的選擇 成型模具的設(shè)計(jì)程序 模具主要零部件 的加工工藝規(guī)程的編制及模具裝配與試模的工藝方法等內(nèi)容 2 1 模具工藝規(guī)程的編制 該塑件是一個(gè)罩蓋 其零件如圖所示 本塑件的材料采用 PS 生產(chǎn)類型為大 批量生產(chǎn) 圖 2 1 罩蓋零件圖 2 1 1 塑件的工藝性分析 2 1 1 1 塑件的原材料分析 見上文 聚苯乙烯 Polystyrene 簡(jiǎn)寫為 PS 14 1 結(jié)構(gòu)分析 從零件圖上分析 該零件總體形狀為長方形并且在長度方 向兩端加上兩個(gè)小半圓弧 在寬度方向的兩側(cè)有兩個(gè)高度為 1 2mm 的兩個(gè)凸起 在兩個(gè)高度為 1 2mm 長 寬分別為 6mm 和 1 2mm 的凸臺(tái) 模具設(shè)計(jì)時(shí)必須設(shè) 置斜桿導(dǎo)滑塊抽芯機(jī)構(gòu)解決制品的脫模問題 模具結(jié)構(gòu)緊湊 動(dòng)作可靠 制造成 本低 該零件屬于中等復(fù)雜程度 9 2 尺寸精度分析 該零件重要尺寸如 0 325 尺寸精度為 3 級(jí) GB T14486 1993 次重要尺寸如 0 64 0 86 等的尺寸精度為 4 5 級(jí) GB T14486 1993 由以上分析可見 該零件的尺寸精度中等偏上 對(duì)應(yīng)的 模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證 從塑件的壁厚上來看 壁厚最大處為 1 74mm 最小處為 1 2mm 壁厚差為 0 54mm 較均勻 有利于零件的成型 表面質(zhì)量分析 該零件的表面除要求沒有缺陷 毛刺 內(nèi)部不得有導(dǎo)電雜質(zhì)外 沒有特別的表面質(zhì)量要求 故比較容易實(shí)現(xiàn) 綜上分析可以看出 注射時(shí)在工藝參數(shù)控制得較好的情況下 零件的成型要 求可以得到保證 塑件制品為罩蓋 罩蓋通過兩個(gè)溝槽與機(jī)身聯(lián)接 為保證裝配關(guān)系與要求 兩個(gè)側(cè)向溝槽裝配部分公差為 0 1 其余部分極限偏差按 JS15 要求表面光滑無 毛刺 工作環(huán)境溫度較高 先用耐熱性 PS 從該塑件制品的圖形可知該制品的形 狀結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜 但對(duì)尺寸大小 精度和表面質(zhì)量的要求都不太高 制品的尺寸 制品尺寸大小主要取決于塑料品種的流動(dòng)性和注射機(jī)的規(guī)格 在一定的設(shè)備 和工藝條件下 流動(dòng)性好的塑料品種可以成型出較大尺寸的制品 反之成型出的 制品尺寸較小 原材料 PS 流動(dòng)性一般 滿足尺寸大小要求不高的要求 3 制品的尺寸精度 制品的尺寸精度直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和模具的制 品精度 該塑件圖上尺寸公差 0 1mm 0 2mm 屬一般精度 其余 Js 屬較低精度 4 制品的形狀結(jié)構(gòu) 制品結(jié)構(gòu)上有一定的特征 在平行于脫模方向的塑件 表面上 沒有一定的斜度 此斜度即脫模斜度 目的是便于塑件從模腔中脫出 斜度留取方向 對(duì)于塑件內(nèi)表面是以小端為基準(zhǔn) 即保證徑向基本尺寸 斜度 向擴(kuò)大方向取 塑件外表面則應(yīng)以大端為基準(zhǔn) 保證徑向基本尺寸 斜度向縮 小方向取 脫模斜度隨制件形狀 塑件種類 模具結(jié)構(gòu) 表面精加工程度 精加 工方向等而異 一般情況下 脫模斜度取 130 6 2 1 較適宜 實(shí)際工作 中采用的最小脫模斜度為 120 0 5 脫模斜度的選取 往往采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 如果在允許范圍內(nèi)取較大值 可使制件頂出更加容易 所以應(yīng)盡可能采用較大的 脫模斜度 其目的是使模具成型零件有修理的余地 留有足夠的修模余量 查楊 占堯主編 塑料注射模結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 表 2 2 不同高度塑件的脫模斜度值可得 PS 塑件外表面 35 1 30 塑件內(nèi)表面 30 1 h 10 2 則塑件外表面 脫模斜度 0 125 0 250mm 塑料內(nèi)表面對(duì)應(yīng)的值 0 080 0 170mm 根據(jù)塑件的用 10 途 工作環(huán)境 對(duì)塑件圖上制品形狀 尺寸精度 表面粗糙度等要求進(jìn)行綜合性 分析 可知該塑件的工藝性較好 比較容易注射成型 注射成型工藝規(guī)程對(duì)模具 設(shè)計(jì)的要求在設(shè)計(jì)任務(wù)書上無特殊要求 故此地不作特殊說明 1 2 1 2 分析制品的工藝性和注射成型工藝規(guī)程對(duì)模具設(shè)計(jì)的要求 塑料制品為罩蓋 根據(jù) 實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè) 注射壓力 49 190 10 6Pa 6 由 模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明與制造手冊(cè) 塑料注塑模結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 可知 成型塑件材 料為 PS 收縮率為 0 5 0 6 塑料的脫模斜度 塑件外表面為 35 1 30 塑件內(nèi)表面 30 1 塑件圖見裝配圖 2 查表 3 2 得 熱塑性塑料擠出成型時(shí)的溫度參數(shù) 聚苯乙烯 PS 擠出溫度 室溫 100 加料段 130 170 壓縮段 220 均化段 180 245 機(jī)頭及口模段 0 1 原料中水份控制 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性 尺寸及其精度 PS 高精度 3 級(jí) 一般精度 4 級(jí) 低精度 5 級(jí) 2 1 3 分析研究制品的生產(chǎn)綱領(lǐng) 注射成型制品的生產(chǎn)綱領(lǐng)屬于大批量生產(chǎn) 對(duì)于大批量生產(chǎn) 由于模具價(jià)格 在整個(gè)生產(chǎn)費(fèi)用中所占的比例小 生產(chǎn)率和模具壽命問題比較突出 因此可考慮 使用自動(dòng)化程度較高的復(fù)雜模具結(jié)構(gòu) 以及對(duì)成型零部件采用較好的模具材料 2 2 根據(jù)塑件形狀尺寸 估算塑件體積和重量 4 11 V 70 6 51 6 10 2 1 2 1 0 6 4 70 6 57 12 10 2 51 6 2 57 68 5 2 51 6 2 1 2 38 2 4 121 5021 77mm3 m V 1 08 4 8 5 4g 選 m 10g 2 2 1 型腔數(shù)量的確定 塑件的生產(chǎn)屬于大批量生產(chǎn) 宜用多型腔注射模 其模腔數(shù)量的注射機(jī)的塑 化能力 最大注射量以及合模力等參數(shù)有關(guān) 此外還要受制品的精度和生產(chǎn)的經(jīng) 濟(jì)性等因素影響 由上述參數(shù)和因素按下列方法確定模腔數(shù)量 同時(shí)介紹一下聚 苯乙烯的工藝條件 表 3 聚苯乙烯的工藝條件 工藝條件 聚苯乙烯 柱塞式 注射機(jī) 溫度 料筒溫度 后 140 160 中 前 170 190 噴嘴溫度 模具溫度 壓力 注射壓力 MPa 60 110 時(shí)間 注射時(shí)間 s 15 45 高壓時(shí)間 s 0 3 冷卻時(shí)間 s 15 60 總周期 s 40 120 螺桿轉(zhuǎn)速 r min 48 收縮率 0 4 0 7 后處理 方法 紅外線燈 鼓風(fēng)烘箱 溫度 70 時(shí)間 h 2 4 上述工藝參數(shù)可在生產(chǎn)中借鑒和參考 也可作為注射機(jī)型恰當(dāng)選擇的一個(gè)依據(jù) 即機(jī)型的規(guī)格 大小以及性能參數(shù)的范圍都應(yīng)盡量與注射工藝參數(shù)相接近 根據(jù)計(jì)算及原材料的注塑成型工藝參數(shù) 初選注射機(jī) 塑料模設(shè)計(jì)與制造 P429 2 2 1 1 按注射機(jī)的額定鎖模力確定模腔數(shù)量 N1 根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力大于 將模具分型面脹開的力得 12 F niPA 則型腔數(shù) jn 式中 F 注射機(jī)的額定鎖模力 N P 塑料熔體對(duì)型腔的平均壓力 MPa An 單個(gè)塑件在分型面上的投影面積 mm2 Aj 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 mm2 其中 F 250KN 250000N A j 初取 530 66mm An 70 6 51 6 3642 96mm P 查表 3 1 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì) 取值為 40MPa 代入數(shù)值 N1 250000 40 530 40 3642 96 228800 145718 4 1 57 故取 1 2 2 1 2 按注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)量 n 2 jnvkg 7 1 2jgnMnK 式中 Vg M g 注射機(jī)最大注射量 cm3 或 g Vj M j 澆注系統(tǒng)凝料量 cm3 或 g Vn Mn 單個(gè)塑件的體積或質(zhì)量 cm3 或 g K 注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù) 其中 M g 30 M j 初取 10 K 0 8 Mn 10 代入數(shù)值得 2 0 831n 1 4 1 為了使模具與注射機(jī)相匹配以提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性 并保證塑件精度 模具設(shè)計(jì) 時(shí)應(yīng)合理確定型腔數(shù)目 一般模腔數(shù)量取 1 2 4 6 8 16 個(gè) 參照上邊的計(jì) 算結(jié)果 同時(shí)考慮到制品的形狀結(jié)構(gòu) 特別帶有側(cè)向凸臺(tái) 確定該注射模為一模 一腔 聚苯乙烯的成型條件見表 5 2 2 1 3 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 3 13 1 注射量校核 Mi Mn Mj Mi 0 8Mi 由上面計(jì)算代入相應(yīng)數(shù)據(jù) 1 10 10 0 8 30 注射量滿足要求 20 24 2 開模行程的校核 選用的注射機(jī)合模系統(tǒng)為柱塞 直通式 且模具結(jié)構(gòu) 為雙分型面 故校核開模行程采用下式 Smax H 1 H2 a 5 10 mm 式中 H1 制品所用的脫模距離 單位為 mm H2 制品高度 單位為 mm a 取出澆注系統(tǒng)凝料必須的長度 單位為 mm 其中 H 1 50 mm H 2 10 2mm a 30 mm Smax 160mm 代入數(shù)值 160 50 10 2 30 5 10 95 2 100 2 對(duì)于帶有斜桿導(dǎo)滑的斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)的塑料模 在校核開模行程時(shí) 需考慮側(cè) 向抽芯動(dòng)作的開模距離 Hc 由后面的有關(guān)斜滑塊部分的計(jì)算可得抽拔距 S 22mm 對(duì)應(yīng)的開模距 Hc 5ctg 22 ctg20 60 Hc H 1 H2 故這里可不考 慮 Hc 對(duì)最大開模行程的影響 開模行程滿足要求 3 模具厚度校核 H min 實(shí)際模具厚度 mm Hmin Hmax 注射機(jī)允許安裝的最小 大 模具厚其中 H min 60 Hmax 180 Hm 由后面模架的選取中計(jì)算取 60 H m 180 模具厚度滿足要求 4 模具在注射機(jī)上的安裝與固定尺寸校核 模具外形尺寸應(yīng)小于注射機(jī)拉桿內(nèi)間距 模具外形尺寸由后面模架的選取中 取 250 290 定模板 注射機(jī)拉桿的間距為 250 280 動(dòng)模板 模具外形尺寸滿足要求 3 模腔的選擇與設(shè)計(jì) 塑件形狀結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜 采用一模一腔大批量生產(chǎn) 定模動(dòng)模部分的成型零 部件均采用嵌入式 塑件內(nèi)部四側(cè)均有一內(nèi)凹 該模具采用斜桿導(dǎo)滑塊抽芯機(jī)構(gòu) 模具融融洽整體上為二次分型抽芯機(jī)構(gòu) 由于塑件尺寸較小 且結(jié)構(gòu)復(fù)雜 故采 用二級(jí)脫模機(jī)構(gòu) 14 4 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)指模具中從注射機(jī)噴嘴起到型腔入口為止的塑料由塑料熔體的流動(dòng) 通道 普通澆注系統(tǒng)包括流道 由主流道 分流道和冷料穴組成 和澆口 4 1 主流道設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得 XS ZY 30 注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸 噴嘴前端孔徑 d 0 3 5mm 噴嘴前端球面半徑 R0 12mm 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系 R R 0 1 2 mm D d0 0 5 1 mm 取主流道球面半徑 R 13mm 取主流道的小端直徑 d 3 5mm 進(jìn)口端 主流道通常位于模具中心塑料熔體入口處 它將注射機(jī)噴嘴注出的塑料熔體 導(dǎo)入分流道或型腔 其形狀為圓錐形 便于塑料熔體順利地向前流動(dòng) 開模時(shí)主 流道凝料又能順利地向前流動(dòng) 開模時(shí)主流道又能順利地被拔出 為了便于將凝 料從主流道中拔出 將主流道設(shè)計(jì)為圓錐形 其斜度為 1 3 須換算得主流 道大徑為 D 5mm 可在主流道出料端設(shè)計(jì)半徑為 r 5mm 的圓弧過渡 PS 熱 塑性塑料 的主流道一般有澆口套構(gòu)成 主流道襯套的形式及尺寸如圖所示 圖 中 d d0 0 5 1 R R 1 2 1 3 LZ 50 主流道進(jìn)口端與出口端直徑 D1 3 5mm D2 5mm D1 進(jìn)口端直徑 D 2 出口端直徑 以上為主流道截面推 薦值 15 圖 4 1 主流道截面圖 4 2 分流道設(shè)計(jì) 分流道是主流道與澆口之間的通道 多型腔模具一定設(shè)置分流道 分流道的 形狀及尺寸 應(yīng)根據(jù)塑件的體積壁厚 形狀的復(fù)雜程度 注射速率 分流道長度 等因素來確定 常見分流道的截面形狀有圓形 梯形 U 字形和六角形等 本塑件的形狀復(fù)雜 熔料填充型腔不太容易 根據(jù)型腔的排列方式可知分流 道的長度較短 為了便于加工起見 選用截面形狀為梯形的分流道 查表 6 2 H 4mm L 6mm 圖 4 2 分流道截面形狀簡(jiǎn)圖 查部分分流道斷面尺寸推薦范圍 分流道斷面直徑 mm PS 的該項(xiàng)值為 3 5 10mm 由 塑料模具技術(shù)手冊(cè) 可得分流道直徑由經(jīng)驗(yàn)公式確定 對(duì)于壁厚 16 小于 3mm 質(zhì)量在 200g 以下的塑件 可用下述經(jīng)驗(yàn)公式確定分流道的直徑 D 0 2654 124L mm 式中 塑件的質(zhì)量 g L 分流道長度 mm 其中 10g L 一般取 8 30mm 此處可初選為 50mm 代入數(shù)值 D 0 2654 12405 4 mm 分流道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn) 各型腔均衡進(jìn)料 應(yīng)采用平衡式布置 R0 8 表面粗糙度 分流道多開設(shè)在定模一側(cè) 分流道與澆口的連接處應(yīng)加工成斜面 并用圓弧過渡 4 3 冷料井及拉料桿設(shè)計(jì) 冷料井位于主流道正對(duì)面的模板上 或處于分流道末端 其作用是捕集料流 前鋒的 冷料 防止 冷料 進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量 開模時(shí)又能將主流道 中的冷凝料拉出 冷料井直徑宜稍大于主流道大端直徑 長度約為主流道大端直徑 這類冷料 井的結(jié)構(gòu)如圖所示 圖略 底部帶推桿的冷料井直徑 定模座板 冷料井 動(dòng)模板 推桿 選自 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè) 編寫組編 1984 年 11 4 4 澆口設(shè)計(jì) 7 根據(jù)塑件的成型要求及型腔排列方式 選用點(diǎn)澆口 澆口是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短流道 它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分 澆口 長度約為 0 5 2mm 具體尺寸一般由經(jīng)驗(yàn)確定 取其下限值 然后在試模時(shí)逐步修 正 澆口位置選擇遵循原則 15 a 避免塑件上產(chǎn)生缺陷 避免澆口正對(duì)著寬度和厚度都比較大的型腔空間 17 b 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件截面最大處 由上述兩個(gè)原則 結(jié)合塑件的結(jié)構(gòu) 澆口的位置選擇在塑件長度 寬度方向 的對(duì)稱中心線交點(diǎn)處 點(diǎn)澆口又稱橄欖形澆口或菱形澆口 是一種截面尺寸特小的圓形澆口 其特 點(diǎn)是 澆口位置限制小 去除澆口后殘留痕跡小 不影響塑件外觀 開模時(shí)澆口 可自動(dòng)拉斷 有利于自動(dòng)化操作 澆口由補(bǔ)償造成的應(yīng)力小 但對(duì)于薄壁塑件因 剪切速率過高 由于分子高度定向而造成局部應(yīng)力 甚至開裂 為改善這一情況 在不影響使用前提下 可局部增加澆口處塑件壁厚 以圓弧 R 過渡 壓力損失大 模具必須采用三板式模具結(jié)構(gòu) 導(dǎo)致模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜 并要采用順序分模結(jié)構(gòu) 但 在無流道模具中仍有采用二板式模具結(jié)構(gòu) 對(duì)于投影面積大的塑件及容易變形的 塑件 應(yīng)采用多點(diǎn)澆口 以減小翹曲變形 它特別適用于表現(xiàn)粘度隨剪切速率增 大而明顯降低的塑料 查 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì) 屈華昌主編 上表 5 4 可得常用的澆口形式 點(diǎn)澆口尺寸及說明 d 0 8 2 0mm 4 60 90 18 圖 4 3 點(diǎn)澆口圖 1 12 30 l 0 8 1 2mm l0 0 5 1 5mm l1 1 0 2 5mm l 0 5 0 75 有倒角 C 時(shí)取 l 0 75 2 C R0 3 或 30 45 d 0 3 2 2 4 1 6 15 023Ll 0 3 D1 D 經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式 d nK 4A K 系數(shù) 為塑件壁厚的函數(shù) 見表注為了去澆口方便 可取 0 5 2 l 澆口 長度 mm d 澆口直徑 mm A 型腔表面積 mm2 圖略 2 塑料系數(shù) n 由塑料性質(zhì)決定 通常 PS n 0 6 k 系數(shù) 塑料壁厚的函數(shù) k 0 206 k 值適用于 t 0 75 2 5 t 5 分型面的選擇設(shè)計(jì) 13 模具設(shè)計(jì)中 分型面選擇很關(guān)鍵 它決定了模具的結(jié)構(gòu) 應(yīng)該根據(jù)分型面選 擇原則和塑料的選擇要求選擇分型面 模具取出塑件回澆注系統(tǒng)凝料的面 稱為 分型面 分型面的選擇受塑件的形狀 壁厚 外觀 尺寸精度及模腔數(shù)量排槽和 澆口位置等許多因素的影響 根據(jù)下述分型面選擇原則確定分型面位置 5 1 符合塑件脫模 分型面的位置應(yīng)設(shè)在塑件斷面尺寸最大的部位 5 2 分型面數(shù)目應(yīng)盡量少 形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單 5 3 有利于塑件脫模 選擇分型面應(yīng)盡可能使開模后塑件留在動(dòng)模 一側(cè) 19 5 4 考慮側(cè)向抽拔距選擇分型面時(shí)應(yīng)盡可能使開模后塑件留在動(dòng)模 一側(cè) 5 5 有利于排氣 5 6 模具零件易于加工 選擇分型面時(shí) 應(yīng)將模具分割成便于加工 的零件 概括起來說選擇分型面的原則是 塑件脫出方便 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 腔排氣順 利 確保塑件質(zhì)量 無損塑件外觀 設(shè)備利用合理 綜上所述 該塑件采用二次分型 開模時(shí) 先通過彈簧彈力使 面分型 即沿定模板與定模座板接觸面分型 然后再沿 面即動(dòng)模板與定模板接觸面 分型 這樣便于拉斷點(diǎn)澆口然后既可降低模具復(fù)雜程度 減少模具加工難度又便 于成型后出件 確定型腔的排列方式 本塑件在注塑時(shí)采用一模一件 即模具需要一個(gè)型腔 綜合 采用如圖所示的型腔排列方式 見裝配圖 這種型腔的排列方式便于設(shè)置斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu) 其缺點(diǎn)是將熔料進(jìn)入型腔后 弄另一端的料流長度較長 但因本塑件較小 幫對(duì)成型無太大的影響 6 排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8 從某種意義上說 注射模也是一種置換裝置 即塑體進(jìn)入模腔的同時(shí) 置出 模腔內(nèi)的氣體 這些氣體如果不能排出模腔 將會(huì)影響制品成型以及脫模后的質(zhì) 量 因此 在設(shè)計(jì)模具時(shí) 必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題 排氣方式有兩種 排氣槽排氣 間隙排氣 塑件采用的是中小型模具 可直接利用分型面 斜滑塊活動(dòng)余量 頂桿間隙 頂 桿間隙 拼鑲件縫隙進(jìn)行排氣 而不需要另設(shè)排氣榜 間隙大小以不產(chǎn)生溢料現(xiàn) 象為宜 通常在 0 02 0 05mm 選擇 20 7 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 9 注射模中 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要用來確保動(dòng)模和定模兩大部分或模內(nèi)其它零件 之間準(zhǔn)確對(duì)合 以保證塑料制品的形狀和尺寸精度 并避免模內(nèi)各種零件發(fā)生碰 撞和干涉 對(duì)于小型模具 可選以導(dǎo)柱為基本零部件構(gòu)成的合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 該導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 通常由導(dǎo)柱與導(dǎo)套的間隙配合組成 導(dǎo)柱形式尺寸查 塑料成型工藝與模具簡(jiǎn)明 手冊(cè) 王孝培主編 表 3 44 可得直通式導(dǎo)柱 導(dǎo)柱長度 L 應(yīng)保證 開模后導(dǎo)柱長度比凸模端面長出 6 8mm 查表 3 44 直通式 導(dǎo)柱 取值 材料為 T8A 淬火回火后硬度 50 55HRC 長度 L 及 L1 按使用情況自選 表 4 表 5 在后面 表 4 導(dǎo)柱的有關(guān)尺寸 公稱直 徑 d d1 固定孔公 差 H7 D H L2 R W L3 參考 尺寸 公差 f7 尺寸 公差 m6 16 0 016 0 033 16 0 019 0 007 0 019 20 4 10 2 2 5 16 表 5 導(dǎo)套的有關(guān)尺寸 公稱尺寸 d d1 d1 固定孔 落 H7 D H R 尺寸 公差 H7 尺寸 公差 m6 16 0 019 24 0 023 0 008 0 023 30 5 2 5 注 材料為 20 鋼滲碳或 T8 淬硬 50 55HRC L 按使用情況決定 L 1 一般為 1 1 5d 查表 3 45 導(dǎo)套長度系列尺寸 取導(dǎo)套長度為 69 導(dǎo)套形式及尺寸查表 7 導(dǎo)套系列尺寸 mm 公稱尺寸為 d 30 該模具采用的導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式如圖所示 導(dǎo)柱的數(shù)量和布置采 用適當(dāng)?shù)墓潭ǚ椒?以防止導(dǎo)柱從安裝孔中脫出 導(dǎo)柱與安裝孔間采用過渡配合 H7 m6 或 H7 k6 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合與安裝 導(dǎo)柱與導(dǎo)套一般采用間隙配合 H7 f7 或 H8 f8 導(dǎo) 柱的安裝方式 采用型可不需要導(dǎo)套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單加工方便 21 8 注射設(shè)備的選擇 2 根據(jù)計(jì)算及原材料的注射成型工藝參數(shù) 初選注射機(jī) XS Z 30 查 塑料成 型工藝與模具簡(jiǎn)明手冊(cè) 王孝培主編表 3 17 部分國家注射機(jī)技術(shù)規(guī)格可得 型號(hào) XS Z 30 額定注射量 30cm 2 螺桿注塞直徑 28mm 注射壓力 119Mpa 注射行程 130 mm 注射時(shí)間 0 7s 注射方式 柱塞式 鎖模力 250KN 最大成型面積 90cm 最大開合模行程 160mm 模具最大厚度 180mm 模具最小厚度 60mm 動(dòng) 定模固定板尺寸 250 180mm 拉桿空間 235mm 合模方式 液壓 機(jī)械式 液壓泵流量 50L min 壓力 6 5Mpa 電動(dòng)機(jī)功率 5 5 機(jī)器外形尺寸 2340 800 1460 推出形式 四側(cè)沒有推桿 機(jī)械推出 查 塑料模具設(shè)計(jì)師指南 表 18 12 1 常用注射機(jī)技術(shù)規(guī)范及特性可得 模板最大距離 L0 340mm 4 噴嘴圓弧半徑 R 12mm 模板行程 L1 160mm 噴嘴孔徑 d 2mm 查表 3 18 定位圈尺寸及推出形式 12 型號(hào) XS Z 30 定位圈尺寸 63 5mm 推出形式兩側(cè)推出 中心距為 170mm 22 查表 3 19 某些熱塑性塑料的密度及壓縮比 PS 密度 1 04 1 06g cm2 壓縮比 f 1 90 215 下面介紹一下注射機(jī)注射工藝參數(shù) 表 6 注射機(jī)注射工藝參數(shù) PS 注射工藝參數(shù) 注射機(jī)類型 柱塞式 螺桿轉(zhuǎn)速 r min 噴嘴形式 溫度 直通式 160 170 料筒溫度 前段 中段 后段 170 190 140 160 模具溫度 20 60 注射機(jī)壓力 60 100 保壓力 30 40 注射時(shí)間 0 3 保壓時(shí)間 15 40 冷卻時(shí)間 15 30 成型周期 40 9 屈華昌主編 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 4 9 模架的選擇與設(shè)計(jì) 1 塑件形狀結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜 采用一模一腔大批量生產(chǎn) 定動(dòng)模部分均采用嵌入 式 塑件內(nèi)部四側(cè)均有一內(nèi)凹 該模具采用斜桿導(dǎo)滑的斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu) 模具整 體上為二次分型抽芯機(jī)構(gòu) 由于塑件尺寸較小 且結(jié)構(gòu)復(fù)雜 故采用二級(jí)脫模結(jié) 構(gòu) 模架型模架的按結(jié)構(gòu)特征可分為基本型和派生型 基本型有四種 即 A1 A A 3 和 A4 派生型有九種 即 P1 P 2 P 3 P 4 P 5 P 6P7 P 8 P 9 9 1 特點(diǎn)和用途 P1 P4 型由基本型 A1 A4 對(duì)應(yīng)派生而生 其不同在于取掉了定模板上的固定螺 釘 使定模部分增加了一個(gè)分型面而成為三板式模具 多用于需要點(diǎn)澆口場(chǎng)合 其它特點(diǎn)及用途同 A1 A4 由前面分析 選用模架如下 部分尺寸參照標(biāo)準(zhǔn)模架 P1 或 P3 型 教材 P125 23 動(dòng)模板 B L 250 280 定模板 B L 250 290 9 2 塑料注射模標(biāo)準(zhǔn)模架標(biāo)準(zhǔn)的尺寸組合 查表 5 18 塑料注射模標(biāo)準(zhǔn)模架標(biāo)準(zhǔn)的尺寸組合得 250 L 1 L250 315 355 400 導(dǎo)柱 25 編號(hào)數(shù) 01 64 模板 A B 尺寸為 20 25 32 40 50 63 80 100 墊塊高度 C50 63 80 中小型模架系列依模板的寬和長 B L 劃分 除了模板的厚度需要設(shè)計(jì)者從標(biāo) 準(zhǔn)中選取外 模架的其他相關(guān)尺寸在標(biāo)準(zhǔn)中均已規(guī)定 圖 5 30 是塑料模架有關(guān)的 周界尺寸 圖見教材 9 3 模架的規(guī)格系列 中小型模架規(guī)格依照品種 寬度系列所選模板 A B 板 和墊塊 C 的厚 度劃分 查教材表 5 30 周界尺寸為 355 9 4 中小型模架的標(biāo)記方法 規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)方法如下 1 2 3 4 1 品種 基本型型號(hào) 2 系列 模板 B L 3 規(guī)格 4 導(dǎo)柱的安裝形式 導(dǎo)柱的安裝形式 規(guī)格 編號(hào)數(shù) 系列 模板 B L 品種 基本型型號(hào) 10 頂出脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 推出脫模機(jī)構(gòu)是注射模的重要功能結(jié)構(gòu)之一 它由一系列推出零件和輔助零 件組成 可以具有不同的推出動(dòng)作 其作用是將冷卻固化后的成型制品從模具中 24 取出 最理想的情況是模具開啟后 制品由自身重力作用而從型腔或型芯上自動(dòng) 脫落 10 1 推出脫模機(jī)構(gòu)的選取用原則 注射成型每項(xiàng)一個(gè)循環(huán)中 塑件必須準(zhǔn)確無誤地從模具的型腔或型芯上脫模 頂 出脫模機(jī)構(gòu)時(shí) 必須根據(jù)制品的形狀 復(fù)雜程度和注射機(jī)推出結(jié)構(gòu)形式 采用各 種不同類型的推出脫模機(jī)構(gòu) 其選取用原則如下 10 1 1 使制品脫模后不致變形 推力面盡可能大 并靠近型芯 10 1 2 制品在推出時(shí)不能造成碎裂 推力應(yīng)設(shè)在制品能承受較大力的地方 如 肋部 凸緣 殼體壁等處 10 1 3 盡量不損傷制品的外觀 10 1 4 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)動(dòng)作可靠 運(yùn)動(dòng)靈活 制造方便 配換容易 10 2 推出脫模機(jī)構(gòu)分類 推出脫模機(jī)構(gòu)按推出零件的類別對(duì)機(jī)構(gòu)分類它采用推板 脫件板 推出脫模 較合適 按機(jī)構(gòu)的推出脫模動(dòng)作特點(diǎn)分類 它屬于二次推出脫模 另外 還可以 按推出動(dòng)作的動(dòng)力來源對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類 它屬于機(jī)動(dòng)推出 機(jī)動(dòng)推出依靠注射機(jī) 的開模動(dòng)作實(shí)現(xiàn)制品脫模 脫模力的計(jì)算將制品從包緊的型芯上脫出時(shí)所需要克服的阻力稱為脫模力 它主要包括由制品的收縮引起的制品與型芯的磨擦阻力和大氣壓力 該塑件屬于 d 0 05 薄壁制品 矩環(huán)形斷面的脫模力 N Q 8E tLcos f tg 1 k1 0 1B 注 壁厚與直徑之比大于 0 05 為厚壁 小于 0 05 為薄壁 式中 k1 為無因次系數(shù) 可由 3 30 選取 k 1 1 fsin cos 1 塑料的平均成型收縮率 由表 3 29 查得 E 塑料的彈性模量 Mpa 由表 3 29 查得 t 塑件的平均壁厚 mm L 制品對(duì)型芯的包容長度 mm f 制品與型芯之間的靜磨擦系數(shù) 常取為 0 1 0 2 由表 3 29 查得 25 為模具型芯的脫模斜度 為泊松比 由表 3 29 查得 B 盲孔制品型芯在脫模方向上的投影面積 mm 2 通孔制品的 10B 0 查表 3 29 得常用塑料的某些性能得 PS 0 5 0 8 E 3 2 3 4 103Mpa 0 38 f 0 45 0 75 1 30 0 262 k1 1 代入上式得 Q 8E tLcos f tg 1 k1 0 1B 8 3 4 103 0 8 1 2 70 6 2 4 cos1 30 0 75 tg1 30 1 0 38 1 10 51 6 70 6 100 3645038 362N 塑料模具技術(shù)手冊(cè) 編委會(huì)編 塑料模具技術(shù)手冊(cè) 輕工業(yè)模具手冊(cè)之一北 京 機(jī)械工業(yè)出版社 1997 6 6 查表 3 50 常用塑料溢力值可得 PS 塑料種類 溢邊值 0 03 10 3 推板推出脫模機(jī)構(gòu) 推板推出的原理是在型芯根部安裝一與之密切配合的扒板 推板沿型芯周邊 移動(dòng)將制品推離型芯 其特點(diǎn)是推出力均勻 力量大 運(yùn)動(dòng)平衡 主要用于薄壁 容積殼體以及表面不允許帶出推出痕跡的制品 但對(duì)于型芯周邊外形復(fù)雜時(shí) 推 板與凹模配合部分加工困難 10 3 1 推板推出脫模機(jī)構(gòu)的形式見表 3 52 說明 對(duì)于大形殼體 深腔 薄壁等制品 應(yīng)增加進(jìn)氣裝置 否則制品內(nèi)易 形成真空 推出制品困難或損壞 10 3 2 推板和型芯的配合位置 設(shè)由 5 10 的配合斜度 便于脫模 為了減小推出過程中扒板與凸模間的 磨擦 二者之間應(yīng)留有 0 25mm 的間隙 26 設(shè)計(jì)推板推出脫模機(jī)構(gòu)注意的事項(xiàng) 10 3 2 1 配合應(yīng)淬火 推板的推出距離不得大于導(dǎo)柱長度 間隙配合 一般為 H8 f8 10 3 2 2 推板與型芯的配合應(yīng)為錐面 斜度不小于 5 若用直面 一則不易 導(dǎo)向 二則容易磨損而導(dǎo)致溢出飛邊 在合模過程中 因?yàn)橥瓢迥茉诤夏ＡΦ淖?用下回到初始位置 所以在結(jié)構(gòu)中不必另設(shè)復(fù)位機(jī)構(gòu) 詳見王孝培主編 塑料成型工藝及模具簡(jiǎn)明手冊(cè) P175 2 簡(jiǎn)圖一 簡(jiǎn)圖二 略 11 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 該模具采用斜桿導(dǎo)滑的斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu) 由于受斜導(dǎo)桿強(qiáng)度的限制 常用在 抽芯力不大的場(chǎng)合 如圖 3 88 所示為斜導(dǎo)桿導(dǎo)滑的斜滑塊內(nèi)側(cè)分型機(jī)構(gòu) 11 1 設(shè)計(jì)斜滑塊分型與抽芯機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問題 11 1 1 主型芯位置的合理選擇 11 1 2 開模時(shí)制動(dòng)斜滑塊的方法 11 1 3 斜滑塊的推出行程與傾角 11 1 4 斜滑塊的裝配要求 11 1 5 斜滑塊推力不均問題 解決辦法 可在推桿與斜滑塊之間加設(shè)一個(gè)推 板 該結(jié)構(gòu)的斜導(dǎo)桿與滑塊合為一體 制品內(nèi)側(cè)的凸起由斜導(dǎo)柱 5 的頭部成型 在型芯 7 上開有斜孔 滑座 2 固定在推桿固定板上 斜導(dǎo)柱桿的成型端可在型芯 7 的斜孔內(nèi)滑動(dòng) 另一端與滑座 T 型槽配合 在推出裝置的作用下 斜導(dǎo)桿 5 沿 斜孔移動(dòng)而實(shí)現(xiàn)內(nèi)側(cè)抽芯 同時(shí)由推件板 4 推出制品 斜導(dǎo)桿成型端在抽芯的同 時(shí) 斜導(dǎo)桿另一端在滑座 T 形槽中滑動(dòng) 即斜導(dǎo)桿兩端同步移動(dòng) 不致卡死 斜 導(dǎo)桿 5 的復(fù)位桿 3 完成 27 圖 11 1 斜滑塊的簡(jiǎn)圖 11 2 見圖 3 88 斜導(dǎo)桿導(dǎo)滑的內(nèi)側(cè)分型抽芯機(jī)構(gòu) 圖略 推桿固定板 滑座 復(fù)位桿 推件板 斜導(dǎo)柱 凹模 型芯 定模座板 11 3 斜滑塊的導(dǎo)滑與組合形式 按斜滑塊的導(dǎo)滑部分的特點(diǎn) 可分為鑲塊導(dǎo)滑 見圖 3 89a 圓銷導(dǎo)滑 見圖 3 89b 凸耳導(dǎo)滑 見圖 3 89c 和燕尾導(dǎo)滑 見圖 3 89d 前三種結(jié) 28 構(gòu)簡(jiǎn)單 制造方便 應(yīng)用較廣 而燕尾式加工制造復(fù)雜 但占用面積小 故在斜 滑塊的鑲拼塊較多時(shí)采用 斜滑塊導(dǎo)滑部位采用間隙配合 H7 f7 本模具采用 a b 兩種 本模具采用四塊斜滑塊 選用導(dǎo)滑的組合形式時(shí) 應(yīng)根據(jù)塑制品的形狀 盡 可能使制品表面不留有明顯的痕跡 以保證制品外觀美觀 還應(yīng)保證斜滑塊的組 合部分具有足夠的強(qiáng)度 若制品外形有轉(zhuǎn)折 則斜滑塊的鑲拼 z 線應(yīng)與制品上的 轉(zhuǎn)折線重合 見圖 見圖 3 90e 圖略 12 成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 在講成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算之前 先介紹一下聚苯乙烯的成型條件見表 7 表 7 聚苯乙烯的成型條件 聚苯乙烯 縮略符號(hào) 一般用途 耐沖擊性 耐熱性 30 玻璃纖維增強(qiáng) PS HIPS SB PS PS GF30 成型條件 預(yù)干燥 溫度 時(shí)間 h 注塑 料筒溫度 模具溫度 成型收縮率 流動(dòng)比 L T 220 280 20 60 4 0 7 200 500 220 280 10 80 4 0 7 200 500 220 280 20 80 0 2 0 6 200 280 20 80 0 1 0 3 擠塑 機(jī)筒溫度 200 280 200 280 二次加工性 化學(xué)鍍膜 噴涂印刷 真空渡膜 濺 鍍 燙金 超聲波焊接 溶劑粘結(jié) 粘 接劑粘結(jié) 密度 g cm 3 1 03 1 05 1 03 1 06 1 05 1 09 1 02 1 22 29 12 1 成型零部件的性能 成型零部件是指構(gòu)成模具型腔的所有零部件 凹模 凸模 型芯 成型桿 螺紋成型桿 以及各種成型環(huán)和成型鑲塊等 成型零零件應(yīng)具備的性能 由于成 型零件直接與高溫高壓的塑料熔體接觸 它必須具備如下一些性能 12 1 1 具備足夠的強(qiáng)度 剛度 以承受塑料熔體的高壓 12 1 2 具備足夠硬度和耐磨性 以承受料流的磨擦和磨損 通常應(yīng)進(jìn)行熱處 理 使其硬度達(dá) HRC40 以上 12 1 3 由于成型會(huì)產(chǎn)生腐蝕性氣體的塑料 如 PVC POM PF 等 還應(yīng)選 擇耐腐蝕的合金鋼或進(jìn)行強(qiáng)度鉻處理 12 1 4 的拋光性能好 表面應(yīng)該光滑美觀 表面粗糙度要求在 Ra0 4 以下 成型光學(xué)用制品的模具型腔表面應(yīng)達(dá)到鏡面 12 1 5 削加工性能好 熱處理變形小 可淬性良好 12 1 6 焊性能要好 以便于修理 12 1 7 型部件應(yīng)須有足夠的尺寸精度 通?？最惲慵葹?H8 H10 軸類零件 精度為 h7 h10 12 2 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模用以成型塑件的外表面 按其結(jié)構(gòu)不同可分六種 該模具采用整體式凹 模 說明 如圖所示 適用于形狀簡(jiǎn)單 小型模具 可在型板上直接加工出型腔 模具一般不進(jìn)行熱處理 圖見后面 30 圖 12 1 凹模簡(jiǎn)圖 12 3 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸模用來成型塑件的內(nèi)表面 成形桿多用來成型塑件上的孔 視情況不同 凸模可分為整體式凸模 組合式凸模 成形桿 該模具采用整體式凸模 即將凸 模與模板做成整體 說明 用整體式模具材料直接加工而成 結(jié)構(gòu)牢靠 不易變形 制品無鑲拼接縫 的溢料痕跡 但形狀復(fù)雜時(shí)不易加工 材料消耗量大 適用于凸模形狀簡(jiǎn)單的小 型模具 如圖所示 圖在后面 12 4 成型零部件工作尺寸計(jì)算 31 表 8 成型零部件工作尺寸計(jì)算 尺寸部位類別 序號(hào) 模具零 件名稱 塑件尺寸 計(jì)算尺寸公式 計(jì)算公式說明 工作尺寸 凹模徑向尺寸 1 凹模 LS1 70 LS2 51 6 LS3 38 LS4 6 平均尺寸法 LM 1 SCP Ls 34 Z 注 1 注 1 34 項(xiàng)系數(shù)隨塑件精度 和尺寸變化 一般在 0 5 0 8 間 LM 凹模徑向尺寸 mm Ls 塑件徑向公稱尺寸 mm Scp 塑料的平均收縮率 Z 凹模制造公差 mm 塑件公差值 mm LM1 70 488 00 21 LM2 51 438 00 19 LM3 37 845 00 15 LM4 5 82 00 09 凹模深度方向尺 寸 2 凹模 HS1 10 2 HS2 1 2 HS3 5 2 0 32 平均尺寸法 HM 1 SCP Hs 23 Z 注 3 注 3 23 項(xiàng) 有的資料介紹系 數(shù)為 0 5 HM 凹模深度尺寸 mm Hs 塑件高度公稱尺寸 mm Z 凹模制造公差 mm 其余符號(hào)同上 HM1 10 038 00 17 HM2 1 033 00 09 HM3 5 0668 00 06 凸模徑向尺寸 3 凸模 LS1 66 00 64 LS2 57 LS3 68 00 86 平均尺寸法 LM 1 SCP Ls 34 z 注 2 注 2 注 1 34 項(xiàng)系數(shù)隨塑件 精度和尺寸變化 一般在 0 5 0 8 間 LM 凸模徑向尺寸 mm Scp 塑料的平均收縮率 Z 凸模制造公差 mm c 型芯磨損量 mm 其余符號(hào)同上 LM1 66 90660 0 11 LM2 57 7050 0 19 LM3 69 027150 0 11 所謂工作尺寸是指成型零件上直接用于成型塑件部位的工作尺寸 主要有凹 模和型芯的徑向的徑向尺寸 包括矩形和異形的長度和寬度尺寸 凹模的深度 和型芯的高度尺寸 中心距尺寸等 工作尺寸計(jì)算受塑件尺寸精度的制約 本例 按照成型零部件的工作尺寸的有關(guān)規(guī)定 計(jì)算時(shí)均采用平均值法 即采用平均尺 寸 平均收縮率 平均制造公差和平均磨損易來進(jìn)行計(jì)算 查 塑料成型工藝及模具簡(jiǎn)明手冊(cè) 王孝培主編上表 3 35 部分熱塑性塑料的標(biāo) 準(zhǔn)成型收縮率得 PS 通用 線脹系數(shù) 10 5 1 6 0 8 0 成型收縮率為 0 2 0 6 抗沖擊型 線脹系數(shù) 10 5 1 3 4 21 0 成型收縮率為 0 2 0 6 PS 20 30 玻璃纖維 32 線脹系數(shù) 10 5 1 1 8 4 5 成型收縮率為 0 1 0 2 查 塑料模具技術(shù)手冊(cè) 輕工業(yè)模具手冊(cè)之一表 2 39 得 PS 的平均收縮率為 0 5 表 2 36 塑件精度等級(jí)的選用 SJ1372 78 末注尺寸公差等級(jí) MT5 標(biāo)注 尺寸公差等級(jí)為 MT3 表 2 37 SJ1327 78 公差數(shù)值表 mm 得公差值 13 溫調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 1 模具溫度調(diào)節(jié)的重要性 13 1 1 模具加熱與冷卻系統(tǒng)對(duì)塑件質(zhì)量的影響 塑料注射模溫度調(diào)節(jié)能力 不僅影響到塑件質(zhì)量 而且也決定著生產(chǎn)效率 實(shí)際上模具設(shè)計(jì)恰當(dāng)與否 直接關(guān)系到生產(chǎn)成本與經(jīng)濟(jì)效益 注射模的溫調(diào)系統(tǒng) 必須具有冷卻或加熱的功能 必需時(shí)還二者兼有 注射模的溫度對(duì)塑料熔體的充 模流動(dòng) 固化定型 生產(chǎn)效率及塑件的形狀和尺寸精度都有重要的影響 注射模 中設(shè)置溫調(diào)系統(tǒng)的目的 就是要通過控制模具溫度 使注射成型具有良好的產(chǎn)品 質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率 對(duì)模具進(jìn)行冷卻還是加熱與塑料品種 塑料的形狀與尺寸 生產(chǎn)效率與成型工藝對(duì)模具的要求有關(guān) 對(duì)于粘度低 流動(dòng)性好的塑料 如聚乙烯 聚苯乙烯等 因?yàn)槌尚蜏囟裙?藝要求模溫都不太高 所以常用常溫水對(duì)模具進(jìn)行冷卻 有時(shí)為了進(jìn)一步縮短在 模內(nèi)的冷卻時(shí)間 亦可用冷水控制模溫 對(duì)于小型薄壁塑件 且成型工藝要求模具太高時(shí) 可以不設(shè)置冷卻裝置而依 靠自然冷卻 設(shè)置溫調(diào)裝置后 有時(shí)會(huì)給注射生產(chǎn)帶來一些問題 例如 采用冷 水調(diào)節(jié)裝置模具時(shí) 在大氣中水份易凝聚在模型表壁 影響塑件表面質(zhì)量 而采 用加熱措施后 模內(nèi)一些間隙配合的零件可能由于膨脹而使間隙減小或消失 從 而造成卡死或無法工作 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以注意 13 2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 本塑料件在注射成型時(shí)不要求有太高的模溫 因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng) 是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)選擇冷卻或加熱措施的原則及影響因 素 該系統(tǒng)選用常溫水作為介質(zhì)對(duì)模具進(jìn)行冷卻 設(shè)定模具平均工作溫度為 40 用 20 的常溫水作為介質(zhì) 其出口溫度為 30 16 33 求塑料在硬化時(shí)每小時(shí) 釋放的熱量 Q3 查表 3 78 單位質(zhì)量 或體積 聚合物在 注射成型溫度下的總熱容 h 得 PS 的 h 272q J g 1 即 293q J cm 3 由前面 的成型周期 90S 注射量 32 4g 產(chǎn)量為每 1 5 分鐘 1 套 1 296kg h 即 32 4 10 3 9360 1 296kg h Q WQ 1 296 27 2 104J kg 35 2512 104J kg 求冷卻水流量 V WQ Pc1 t 1 t2 35 512 104 60 103 4 187 103 30 20 0 14 10 3m3 min 查 塑料模具技術(shù)手冊(cè) 表 3 44 可得由體積流量 V 表可查得所需冷卻水管的 直徑非常小 由上述可知 模具每分鐘所需的冷卻水體積流量很小 故可不設(shè)冷 卻系統(tǒng) 依靠空冷的方式冷卻模具即可 14 繪制模具的總裝圖 見圖紙 15 模具的工作原理和動(dòng)作過程 本模具的工作原理 斜推桿脫模的注射模 如圖 3 391 所示 該模具成型塑 料四邊具有內(nèi)側(cè)凹 模具采用順序 分型脫出點(diǎn)澆口流道凝料 斜推桿頂出塑料 斜推桿頂出塑件 模具結(jié)構(gòu)緊湊 動(dòng)作可靠 動(dòng)作過程 開模時(shí)由彈簧的作用 模具沿 面分型 脫出流道凝料 當(dāng)限 位釘拉住定模型腔板時(shí) 模具沿 面動(dòng) 定模分型 塑件留于動(dòng)模邊 注射 機(jī)頂桿推動(dòng)推板時(shí) 斜推桿 3 斜向中心前移 推出塑件 斜推桿 3 同時(shí)在滑座 6 內(nèi)橫向移動(dòng) 通過滑座 由復(fù)位桿迫使斜推桿復(fù)位 16 塑料模具的安裝 6 16 1 模具的裝配及調(diào)試見下表 表 9 模具的裝配及調(diào)試見下表 34 裝配步驟 裝配方法說明 1 精修定模 定模前工序完成情況 外形粗加工 每邊 1mm 加工余量 型腔用電火花加工 按要求留 0 2mm 加工余量 用油電火花加工 深度按要求留加工余量 0 2mm 油石修光型腔表面 控制腔深度分型面 2 精修定模固定板孔 按劃線加工定模固定板型孔 按線將預(yù)加工的型芯精修成型 用鏜導(dǎo)柱 導(dǎo)套孔及定模型芯 采用標(biāo)準(zhǔn)模架已完成 按動(dòng)定模固定板疊合在一起 使分型面 緊密 貼合 然后夾緊 锪導(dǎo)套 導(dǎo)柱孔的臺(tái)肩 4 復(fù)鉆各螺孔 銷孔 定模錠模板疊合在一起來緊復(fù)鉆螺孔銷孔的模 固定板 墊板 支板 動(dòng)模板 疊合夾緊來復(fù) 鉆螺孔 銷孔 5 型芯壓入定模固定板 將型芯壓入固定并配合緊密 裝配后 型芯外露部分要符合圖紙要求 壓入導(dǎo)柱導(dǎo)套 采用標(biāo)準(zhǔn)模架已完成 將導(dǎo)套壓入定模 將導(dǎo)柱壓入固定模 檢查導(dǎo)柱導(dǎo)套的配合松緊程度 7 磨安裝基面 將定模上平面磨磨平 將動(dòng)模固定板下平面磨平 8 裝斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu) 將滑塊型芯裝入滑塊槽 并推至端面與定模板 定位面相接觸 用軸銷上螺釘 使滑塊與滑座均勻接觸 同時(shí) 分型面間留有 0 2mm 的間隙 此間隙可用塞尺 檢查 保證模具閉合后 滑座和滑塊之間具有 鎖緊力 通過斜滑塊對(duì)定模板復(fù)鉆 鉸銷釘孔后裝入銷 釘 鏜銷孔 壓入斜滑塊 9 將澆口套壓入定模板 用壓力機(jī)將澆口套壓入定模板 10 裝好定模部分 將定模板 復(fù)鉆螺孔鉆孔后 擰入螺釘和敲入 銷釘緊固 11 裝好動(dòng)模部分 將定模板復(fù)鉆螺孔鉆孔后 擰入螺釘和敲入銷 釘緊固 12 試模調(diào)整 各部分裝配完成后 進(jìn)入試模 檢查制品 驗(yàn) 證模具質(zhì)量狀況 發(fā)現(xiàn)問題可以調(diào)整 16 2 裝配調(diào)試的工藝要求及注意問題 試模前 應(yīng)對(duì)零件的裝配過程再次檢查一遍 以防安裝模具過程中造成傷人 同時(shí)必須對(duì)設(shè)備的油路 水路進(jìn)行檢查 并按規(guī)定作好開機(jī)前的準(zhǔn)備 原料應(yīng)該 35 合格開始試模則上選擇在低壓 低溫和較長的時(shí)間條件下成型 然后按壓力時(shí)間 溫度這樣的先后順序變動(dòng) 注射成型時(shí) 可選用高速和低速兩種工藝 一般在制 件壁厚面大時(shí)采用高速注射成型 對(duì)料度和熱穩(wěn)定性差的塑料 采用較慢的螺桿 轉(zhuǎn)速和略低度的背壓加料和預(yù)塑 而粘度較低和熱穩(wěn)定性好的塑料 可采用較快 的螺桿轉(zhuǎn)速和略高的背壓 試模后 將模具清理干凈 涂上防銹漆 然后分別入 庫和返修 參考文獻(xiàn) 1 楊占堯主編 塑料注射模結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 北京 清華大學(xué)出版社 2004 9 2 王孝培主編 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channels for mould and cooling lines with cooling tower for injection moulding shop J The Journal of Technology Studies 1999 9 17 我國模具工業(yè) 20 年發(fā)展及未來 20 年科技進(jìn)步方向 作者 ahfxdq 中國模具工業(yè)協(xié)會(huì) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文任務(wù)書 題目 罩蓋注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造 內(nèi)容 1 設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作 37 2 以下是根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書題目所提供的原始數(shù)據(jù)即一個(gè)塑件的模型要求 來綜合介紹塑件的注射成型工藝的選擇 成型模具的設(shè)計(jì)程序 模