3791 圓蓋注塑模設(shè)計
3791 圓蓋注塑模設(shè)計,注塑,設(shè)計
河南機(jī)電高等專科學(xué)校學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(論文)中期檢查表學(xué)生姓名 黃曉鵬 學(xué) 號 0312210 指導(dǎo)教師 楊占堯課題名稱 圓蓋注塑模設(shè)計難易程度 偏難 適中 偏易選題情況工作量 較大 合理 較小任務(wù)書 有 無開題報告 有 無符合規(guī)范化 的要求外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 中 差學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況 好 一般 差工作進(jìn)度 快 按計劃進(jìn)行 慢中期工作匯報及解答問題情況優(yōu) 良 中 差中期成績評定:所在專業(yè)意見:負(fù)責(zé)人: 年 月 日河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書系 部: 材料工程系 專 業(yè): 模具設(shè)計與制造 學(xué) 生 姓 名 : 黃曉鵬 學(xué) 號: 0312210 設(shè)計(論文) 題目: 圓蓋注塑模設(shè)計 起 迄 日 期: 2006 年 4 月 03 日~ 5 月 10 日 指 導(dǎo) 教 師: 楊占堯 教授 發(fā)任務(wù)書日期: 2006 年 4 月 3 日畢 業(yè) 設(shè) 計(論 文)任 務(wù) 書1.本畢業(yè)設(shè)計(論文)課題來源及應(yīng)達(dá)到的目的:該課題來源于楊占堯老師主編的《塑料模具設(shè)計圖冊》P244—油管接頭注塑模。在完成該課題之后,應(yīng)對注塑工藝生產(chǎn)較為熟悉,能熟練掌握相關(guān)設(shè)計手冊的使用,能獨立完成一套模具的設(shè)計及模具工作零件加工工藝的編制,能夠運(yùn)用模具設(shè)計軟件完成模具裝配圖及零件圖的繪制。2.本畢業(yè)設(shè)計(論文)課題任務(wù)的內(nèi)容和要求(包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等):(1)塑件的結(jié)構(gòu)工藝分析;(2)計算機(jī)按鍵注塑模設(shè)計,繪制模具總裝圖一張; (3)畫出非標(biāo)準(zhǔn)件零件的零件圖;(4)編寫設(shè)計說明書一份;(5)編制主要零件加工工藝過程卡。原始資料:塑件圖及其尺寸如右圖所示,材料:改性 PS生產(chǎn)批量:大批量生產(chǎn)所在專業(yè)審查意見:負(fù)責(zé)人: 年 月 日系部意見:系領(lǐng)導(dǎo): 年 月 日河南機(jī)電高等??茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 1 頁 共 34 頁圓蓋注塑模設(shè)計緒 論模具工業(yè)在工業(yè)發(fā)展中占有很重要的地位,各行各業(yè)均離不開模具,特別在汽車、摩托車、玩具、及家電等行業(yè)。其中塑料模具又是模具工業(yè)中重要的組成部分,彩電、電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)機(jī)等產(chǎn)品,需要的塑料模具量很大,在建筑、建材方面,今后塑料門窗、塑料水管和裝飾塑料制品將會有一個很大的發(fā)展。到2010年,塑料門窗的普及率和塑料管的普及率將達(dá)到30%-50%,對模具的需求會有很大增長。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家,據(jù)1991年統(tǒng)計,日本生產(chǎn)塑料模和生產(chǎn)沖壓模的企業(yè)各占40 ;韓國模具專業(yè)廠中,生產(chǎn)塑料模的占43.9 ,生產(chǎn)沖壓模的占44.8%;新加坡全國有460家模具企業(yè),60%生產(chǎn)塑料模,35%生產(chǎn)沖模和夾具。中國模具工業(yè)一直以每年巧%左右的增長速度快速發(fā)展,2000年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值己達(dá)280億元人民幣,在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中,沖壓模具約占50%,塑料模具約占33%,壓鑄模具約占6%,其他各類模具約占110。由以上事實可以看出塑料模具已處于同沖壓模具并駕齊驅(qū)的地位。在塑料模具中注射模具是應(yīng)用最廣泛、類型最多、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的一種。在現(xiàn)代塑料制件的生產(chǎn)中,合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進(jìn)的模具是必不可少的三項重要因素,尤其是塑料模具對實現(xiàn)塑料加工工藝要求、滿足塑料制件的使用要求、降低塑料制件的成本起著重要的作用。一副好的注塑模可成型上百萬次,一副優(yōu)良的壓鑄模大約能成型 25 萬次,這與模具的設(shè)計、模具材料及模具的制造有著很大的關(guān)系。河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 2 頁 共 34 頁第 1 章 注射模具的設(shè)計1.1 塑件分析與模具材料和注射機(jī)的選取1.1.1 塑件結(jié)構(gòu)分析該圓蓋材料為改性 PS,制品內(nèi)孔中部有三處長 20mm 凸起結(jié)構(gòu),外觀質(zhì)量求較高。模具設(shè)計的關(guān)鍵在于如何實現(xiàn)順利脫模。1.1.2 塑件零件圖技術(shù)要求分析由塑件零件圖中的技術(shù)要求可見,此零件材料為改性聚苯乙烯,批量生產(chǎn),,各配合尺寸精度要求一般,所以制造的模具精度取一般精度就已經(jīng)滿足要求。因為塑件是批量生產(chǎn),所以型腔板和型芯的硬度、耐磨性能要求比較高。1.2 塑料材料的成型特性與工藝參數(shù)由圓蓋零件圖中的技術(shù)要求可知,塑件材料為改性聚苯乙烯,其特點如下:1.2.1 基本特性:聚苯乙烯流動性好,加工性能好,易著色,尺寸穩(wěn)定性好。可用注塑、擠塑、吹塑、發(fā)泡、熱成型、粘接、涂覆、焊接、機(jī)加工、印刷等方法加工成各種制件。特別適用于注塑成型,注塑成型時物料一般可不經(jīng)過干燥直接使用。但為了提高制品質(zhì)量,可在 55-70 攝氏度鼓風(fēng)箱內(nèi)預(yù)干燥 1-2 小時。具體加工條件大致為:料筒溫度 200 攝氏度左右,模具溫度 60-80 攝氏度,注塑溫度 170 至 220攝氏度,注塑壓力比為 1.6-4.0。成型后的制品應(yīng)在紅外線或鼓風(fēng)烘箱內(nèi),于 70攝氏度恒溫處理 2-4 小時。河南機(jī)電高等??茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 3 頁 共 34 頁1.2.2 主要用途聚苯乙烯,可用于日用品、電氣、儀表外殼、玩具、燈具、家用電器、文具、化妝品容器、室內(nèi)外裝飾品、果盤、光學(xué)零件(如三棱鏡、透鏡)透鏡窗和模塑、車燈、電訊配件,電頻電容器薄膜,高頻絕緣材料、電視仙等集裝箱、波導(dǎo)管,化工容器等。懸浮聚合樹脂可制成不同密度的泡沫塑料,用作絕熱、隔音、防震、漂浮、包裝材料,軟木代用品,預(yù)發(fā)泡體可作水過濾介質(zhì)及制配輕質(zhì)混凝土,低發(fā)泡塑料可制成合成木材做家具等。高沖擊級聚苯乙聚(HIPS)可注塑或擠塑成各種制品,適合家電產(chǎn)品外殼,電器用品、儀表儀器配件、冰箱內(nèi)襯、板材、電視機(jī)、收錄機(jī)、電話機(jī)殼體、文教用品、玩具、包裝容器、日用品、家具、餐具、托盤、結(jié)構(gòu)泡沫制品等。1.3 模具材料的選取及熱處理由塑件技術(shù)要求分析可知,型腔板和型芯的硬度、耐磨性能要求比較高。所以在本設(shè)計中,型腔板和型芯的材料,本人選取 40Cr,調(diào)質(zhì)處理。模架各板的材料和熱處理參照《模具設(shè)計與制造簡明手冊》中表 2-177 選取。則模具中各板的材料和熱處理如表 1.3.1 所示:表 1.3.1零件名稱 材料牌號 熱處理方法 硬度定模板 45 調(diào)質(zhì) HB230~270型腔板 40Cr 調(diào)質(zhì) HRC54~58型芯 40Cr 調(diào)質(zhì) HRC54~58型芯固定板 45 調(diào)質(zhì) HB230~270支承板 45 淬火 HRC43~48推板 45 淬火 HRC43~48推桿固定板 45模腳 451.4 注射機(jī)的選取塑件成形所需的注射總量應(yīng)該小于所選注射機(jī)的注射量。注射容量以容積( cm3)表示時,塑件體積(包括澆注系統(tǒng))應(yīng)小于注射機(jī)的注射容量,其關(guān)系按《模具設(shè)計與制造簡明手冊》中式 2-54 校核:河南機(jī)電高等??茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 4 頁 共 34 頁V 件 ≤0.8V 注式中 V 件 ——塑件與澆注系統(tǒng)的體積( cm3) ;取 V 件 =80cm3;V 注 ——注射機(jī)的注射容量( cm3) ;0.8——最大注射容量利用系數(shù)。則有: 1.25×80=100 cm3≤V 注根據(jù) V 注 ≥100 cm3和《模具設(shè)計與制造簡明手冊》表 2-40 初步選取的注射機(jī)型號為 XS-ZY-500。其主要參數(shù)如下:螺桿直徑(mm):φ65;注射容量( cm3):500;注射壓力(MPa):104;鎖模力(kN): 3500;最大注射面積( cm2):1000;模具厚度(mm):最大 450mm,最小 300mm;模板行程(mm):700;噴嘴:球半徑(mm):18;孔直徑(mm):φ7.5;定位孔直徑(mm):φ ;06.15?頂出:中心孔徑(mm):φ150;兩側(cè)孔徑:φ24.5;孔距:φ530。河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 5 頁 共 34 頁第 2 章 確定模具的結(jié)構(gòu)方案2.1 確定塑件在模具中的位置和分型面位置如何確定分型面,需要考慮的因素比較復(fù)雜。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)分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。(2)便于塑件順利脫模,盡量使塑件開模時留在動模一邊。(3)保證塑件的精度要求。(4)滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。(5)便于模具加工制造。(6)對成型面積的影響。(7)對排氣效果的影響。(8)對側(cè)向抽芯的影響。其中最重要的是第 5)和第 2) 、第 8)點。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。2.1.1 型腔數(shù)目的確定在設(shè)計實踐中,型腔數(shù)目的確定,一般考慮的要點有:1、料制件的批量和交貨周期;2、量控制要求;3、成型的塑料品種與塑件的形狀及尺寸;4、塑料制件的成本;5、所選用的注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范。河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 6 頁 共 34 頁根據(jù)上述要點所確定的型腔數(shù)目,既要保證最佳的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性,技術(shù)上又要充分保證產(chǎn)品的質(zhì)量,也就是應(yīng)保證塑料制件最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。因此根據(jù)本塑件的形狀及尺寸,確定型腔的數(shù)目為一模一腔。2.1.2 塑件在模具中的位置和分型面的方案確定分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素,它與模具的整體結(jié)構(gòu)和模具的制造工藝有密切關(guān)系,并且直接影響著塑料熔體的流動充填特性及塑件的脫模,因此,分型面的選擇是注射模設(shè)計中的一個關(guān)鍵。如何確定分型面,需要考慮的因素比較復(fù)雜。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。在選擇分型面時一般應(yīng)遵循以下幾項原則:1:塑件脫摸方便 2:模具結(jié)構(gòu)簡單 3:型腔排氣順利 4:確保塑件質(zhì)量 5:無損塑件外觀 6:設(shè)備利用合理對于圓蓋塑件,分型方案如下:圓蓋的外觀質(zhì)量要示較高,應(yīng)將分型面定在圓蓋底部,表面不允許有澆口痕跡,故采用點澆口澆注。制品內(nèi)孔中有三處長 20mm 的凸起結(jié)構(gòu),必須進(jìn)行側(cè)向抽芯。根據(jù)塑件結(jié)構(gòu),設(shè)計的模具為,塑件全部在上模型腔中,設(shè)計定模抽芯方式對其進(jìn)行側(cè)抽芯,因抽芯行程較短,采用斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu),并將三個斜塊做成一個整體。頂出機(jī)構(gòu)采用動模后退,點澆口拉斷后,斜滑塊沿主型芯 T 型導(dǎo)軌向內(nèi)移動與制品脫離。2.2 選擇澆注系統(tǒng)與排氣系統(tǒng)的方式2.2.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計和澆口的選擇澆注系統(tǒng)設(shè)計是否合理不僅對塑件性能、結(jié)構(gòu)、尺寸、內(nèi)外在質(zhì)量等影響很大,而且還與塑件所用的利用率、成型生產(chǎn)效率等相關(guān),因此澆注系統(tǒng)設(shè)計是模具設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。對澆注系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計時,一般應(yīng)遵循如下基本規(guī)則:(1)排氣良好 能順利的引導(dǎo)熔融塑料填充到型腔的各個深度,不產(chǎn)生渦流和紊流,并能使型腔內(nèi)的氣體順利排出;(2)流程短 在滿足成型和排氣良好的情況下,要選取短的流程來充滿型腔,且應(yīng)盡量減少彎折,以降低壓力損失,縮短填充時間;河南機(jī)電高等??茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 7 頁 共 34 頁(3)防止型芯和嵌件變形 應(yīng)盡量避免熔融塑料正面沖擊直徑較小的型芯和金屬嵌件,防止型芯彎曲變形和嵌件移位;(4)整修方便 澆口位置和形式應(yīng)結(jié)合塑件形狀考慮,做到整修方便并無損塑件的外觀和使用;(5)防止塑件翹曲變形; (6)合理設(shè)計冷料穴和溢料槽;(7)澆注系統(tǒng)的斷面積和長度。除滿足以上各點外,澆注系統(tǒng)的斷面積和長度應(yīng)盡量取最小值,以減少澆注系統(tǒng)占用的塑料量,從而減少回收料。因為本塑件不是大型或薄壁塑料制件,所以無需進(jìn)行流動距離比和流動面積比的校核。1.主流道設(shè)計主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具相接觸的部位開始,到分流道為止的塑料熔體的流動距離。主流道部分在成型過程中,其小端入口處與注射機(jī)噴嘴及一定溫度、壓力的塑料熔體要冷熱交替地反復(fù)接觸,屬于移損件,對材料的要求較高,因而模具的主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套式(也稱澆口套) ,以便有效地選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進(jìn)行加工和熱處理。一般采用碳素工具鋼如T8A、 T10A 等,熱處理要求淬火 53~57HRC。主流道襯套應(yīng)設(shè)置在模具的對稱中芯位置上,并盡可能保證與相聯(lián)接的注射機(jī)噴嘴為同一軸芯線。主流道襯套形式如圖 2.2.1 所示,圖 2.2.1 a 為主流道與定位圈設(shè)計成整體式,一般用于小型模具;圖 2.2.1 b 和圖 2.2.1 c 所示為將主流道襯套和定位圈設(shè)計成a) b) c) 圖 2.2.1兩個零件,然后配合固定在模板上。在本設(shè)計中,為了安裝與拆卸方便,所以采用圖 2.2.1 b 的形式。2.澆注口位置的選擇模具設(shè)計時,澆口的位置及尺寸要求比較嚴(yán)格,初步試模之后有時還需修改澆口尺寸。無論采用什么形式的澆口,其開設(shè)的位置對塑件的成型性能及成型質(zhì)河南機(jī)電高等??茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 8 頁 共 34 頁量影響很大,因此合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高塑件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié),同時澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)。一般在選擇澆口位置時,需要根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)工藝特征、成型質(zhì)量和技術(shù)要求,并綜合分析塑料熔體在模內(nèi)的流動特性、成型條件因素。以下幾項原則可以參考:(1)盡量縮短流動距離;(2)澆口應(yīng)開設(shè)在塑件最大壁厚處;(3)必須盡量減少或避免熔接痕;(4)應(yīng)有利于型腔中氣體的排除(5)考慮分子定向的影響;(6)避免產(chǎn)生噴射和蠕動(蛇形流) ;(7)不在承受彎曲或沖擊載荷的部位設(shè)置澆口;(8)澆口位置的選擇應(yīng)注意塑件外觀質(zhì)量。預(yù)先擬訂澆注口位置的設(shè)計方案有兩種,分別為在I處和II處。根據(jù)上面的幾項原則來分析:如果開在I處,那就產(chǎn)生澆注口不平衡,而且會影響塑件外觀質(zhì)量,而在II 處開澆注口是非常平衡的,也盡量縮短了塑料的流動距離,不影響塑件的外觀質(zhì)量,澆口凝料也易于去除,還能夠同時填充滿型腔,所以我選擇在II處開澆注口。3.澆口的選擇澆口亦稱進(jìn)料口,連接分流道與型腔的通道。除直接澆口外,它是澆注系統(tǒng)中截面積最小的部分,但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的位置、形狀及尺寸對塑件的性能和質(zhì)量的影響很大。根據(jù)所采取澆口的位置,擬訂采用澆口的形式如下:(1)環(huán)形澆口 環(huán)形澆口主要用來成型圓筒形塑件,它開設(shè)在塑件的外側(cè),采用這類澆口,塑料熔體在充模時進(jìn)料均勻,各處料流速度大致相同,模腔內(nèi)氣體易排出,避免了使用側(cè)澆口時容易在塑件上產(chǎn)生的熔接痕,但澆口去除較難,澆口痕跡明顯。(2)輪輻澆口 輪輻澆口是在內(nèi)側(cè)開設(shè)的環(huán)形澆口的基礎(chǔ)上加以改進(jìn),由四周進(jìn)料改為幾段小圓弧進(jìn)料,澆口尺寸與側(cè)澆口類似。這樣澆口凝料易于去除且用料也有減少,這類澆口在生產(chǎn)中比環(huán)形澆口應(yīng)用廣泛,但塑件易產(chǎn)生多條熔接痕從而影響了塑件的強(qiáng)度。(3)潛伏澆口 潛伏澆口又稱剪切澆口,由點澆口演變而來。這類澆口的分流道位于分型面上,而澆口本身設(shè)在模具內(nèi)的隱蔽處,塑料熔體通過型腔側(cè)面斜向注入型腔,因而塑件外表面不受損傷,不致于因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量及美觀效果。三種澆口的優(yōu)缺點經(jīng)比較易見,環(huán)形澆口凝料去除比較難,增加了工人的勞動強(qiáng)河南機(jī)電高等??茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 9 頁 共 34 頁度,所以不采用環(huán)形澆口。潛伏澆口的優(yōu)點比較多,但因為本塑件是摩托車燈罩的內(nèi)部零件,對塑件的外表面質(zhì)量及美觀效果要求不是很高,只須能保證其一般的尺寸精度就可以了,而輪輻澆口已經(jīng)滿足其設(shè)計要求。為了加工的方便性,所以決定采用輪輻澆口。4.冷料穴的設(shè)計在完成一次注射循環(huán)的間隔,考察注射機(jī)噴嘴和主流道入口小端間的溫度狀況時,發(fā)現(xiàn)噴嘴端部的底于所要求的塑料熔體溫度,從噴嘴端部到注射機(jī)料筒以內(nèi)約10~25㎜的深度有個溫度逐漸升高的區(qū)域,這時才達(dá)到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域的塑料的流動性能及成型性能不佳,如果這里溫度相對較低的冷料進(jìn)入型腔,便會產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響,用一個井穴將主流道延長以接收冷料,防止冷料進(jìn)入澆注系統(tǒng)的流道和型腔,把這一用來容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴。冷料穴一般開設(shè)在主流道對面的動模板上,其標(biāo)稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些,深度約為1~1.5倍,最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積。.冷料穴的各種形式如圖所示。圖2.2.2 a~c 是底部帶推桿的冷料穴形式,圖2.2.2 a 是端部部為 Z 字形拉料桿形式冷料穴,是最常用的一種形式,開模時主流道凝料被拉料桿拉出,a) b) c) 河南機(jī)電高等??茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 10 頁 共 34 頁d) e) 圖 2.2.2推出后常常需用人工取出而不能自動脫落;圖 2.2.2 b 是靠帶倒錐形的冷料穴拉出主流道凝料的形式;圖 2.2.2 c 是環(huán)形槽代替了倒錐形用來拉主流道凝料的形式,b 圖和 c 圖適用于彈性較好的軟質(zhì)塑料,能實現(xiàn)自動化脫模。圖2.2.2 d 和圖 2.2.2e 是適用于推件板脫模的拉料桿形式冷料穴。在比較了這幾種冷料穴的特點后,和經(jīng)過對塑件的結(jié)構(gòu)分析,可能將采用推桿將塑件推出,所以在這里預(yù)先選用圖 2.2.2 b 形式的冷料穴。2.2.2 排氣系統(tǒng)的設(shè)計當(dāng)塑料熔體填充型腔時,必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內(nèi)因各種原因而產(chǎn)生的氣體,不被排除干凈,一方面將會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及充填缺料等成型缺陷,另一方面氣體受壓,體積縮小而產(chǎn)生高溫會導(dǎo)致塑件局部炭化或燒焦(褐色斑紋) ,同時積存的氣體還會產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度,因此設(shè)計型腔時必須考慮排氣問題。有時在注射成型過程中,為保證型腔充填的均勻合適及增加塑料熔體匯合處的熔接強(qiáng)度,還需在塑料最后充填到的型腔部位開設(shè)溢流槽以容納余料,也可以容納一定量的氣體。注射模具成型時的排氣通常以如下四種方式進(jìn)行:1、利用配合間隙排氣;2、在分型面上開設(shè)排氣槽排氣;3、利用排氣塞排氣;4、強(qiáng)制性排氣。在本設(shè)計中,利用配合間隙就足以滿足排氣的需要,所以就無須再設(shè)計其它方式排氣。2.3 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件,包括凹模、型芯、鑲件、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時,直接與塑料接觸,承受塑料熔體的高壓、料流的沖殺刷,脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦。因此,成型零件要求有正確的幾何形狀,較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度,此外,成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理,有較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。河南機(jī)電高等??茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 11 頁 共 34 頁設(shè)計成型零件時,應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求,確定型腔的總體結(jié)構(gòu),選擇分型面和澆口位置,確定脫模方式、排氣部位等,然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計,計算成型零件的工作尺寸,對關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。2.3.1 凹模凹模是成型零件外表面的主要零件,按其結(jié)構(gòu)不同,可分為整體式和組合式兩類。1、體式凹模 整體式凹模由整快材料加工而成。2、組合式凹模 組合式凹模是指凹模由兩個以上零件組合而成。按組合方式的不同分為以下幾種形式:①、嵌入式凹模②、局部鑲嵌式凹模③、底部鑲拼式凹模④、側(cè)壁鑲拼式凹模⑤、多件鑲拼式凹模⑥、四壁拼合式凹模根據(jù)以上這些原則和特點,本人對型腔的設(shè)計提出了三種設(shè)計方案,其設(shè)計結(jié)構(gòu)如下:方案(一):型腔根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點,把型腔設(shè)計成左右兩半拼合式。這樣的話,就方便了型腔的加工,降低了加工成本,但由于是兩對半式拼合,所以在拼合處塑件會產(chǎn)生痕跡,影響塑件的外觀質(zhì)量,同時使得模具安裝困難。方案(二):這種方案的特點是結(jié)構(gòu)加工效率高,裝拆方便,節(jié)省了模具加工需要的模具工具鋼材料,適合于多型腔或大型模具。方案(三):采用的是整體式型腔結(jié)構(gòu)。它的特點是結(jié)構(gòu)牢固,使用中不容易發(fā)生變形,不會使塑件產(chǎn)生拼接線痕跡。但由于加工困難熱處理不方便,整體式凹模常用在形狀簡單的、中小模具上。因為塑件表面輪廓簡單,而且塑件又不是很大,加工后的模具也不大,為了使得加工簡單和節(jié)省模具制造成本,所以決定采用整體式凹模。河南機(jī)電高等??茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 12 頁 共 34 頁2.3.2 凸模和型芯凸模和型芯均是成型塑件內(nèi)表面的零件。凸模一般是指成型塑件中比較大的、主要內(nèi)形的零件,又稱主型芯;型芯一般是指成型塑件上比較小的孔槽的零件。主型芯的結(jié)構(gòu) 主型芯按結(jié)構(gòu)可分為整體式和組合式兩種。整體式結(jié)構(gòu)牢固,但不便加工,消耗的模具鋼多,主要用于工藝實驗或小型模具上的形狀簡單的型芯。組合式型芯的優(yōu)缺點和組合式凹模的基本相同。在此本人對型芯的機(jī)構(gòu)提出了兩種方案。方案(一):采用整體式型芯,因為采用了整體式型芯,所以對于型芯內(nèi)的結(jié)構(gòu)布置就容易了許多,如水道、推出機(jī)構(gòu)等的設(shè)計,因為塑件兩邊有凸出的臺肩,所以其加工的工藝性就不好。方案(二):經(jīng)過對塑件的分析,因為塑件兩邊有凸出的臺肩,所以對其采取鑲塊處理,這樣的話,型芯的加工制造就容易多了,節(jié)省了制造成本。在經(jīng)過多方面的考慮之后,本人決定采取方案(二)的型芯結(jié)構(gòu)方式。2.4 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動定?;蛏舷履:夏r,正確定位和導(dǎo)向的兩件。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式,通常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。2.4.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用1、定位作用 模具閉合后,保證動定?;蛏舷履N恢谜_,保證形腔的形狀和尺寸精確;導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具裝配過程中也起了定位作用,便于裝配和調(diào)整。2、導(dǎo)向作用 合模時,首先時導(dǎo)向零件接觸,引導(dǎo)動定?;蛏舷履?zhǔn)確閉合,避免型芯先進(jìn)入形腔造成成型零件損壞。3、承受一定的側(cè)向壓力 塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力,或者由于成型設(shè)備精度低的影響,使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)向壓力,以保證模具的正常工作。若側(cè)壓力很大時,不能單靠導(dǎo)柱來承擔(dān)。需要增設(shè)錐面定位機(jī)構(gòu)。4、保持運(yùn)動的平穩(wěn)作用。河南機(jī)電高等??茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 13 頁 共 34 頁2.4.2 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套。1 導(dǎo)柱導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式 導(dǎo)柱的典型結(jié)構(gòu)如圖 2.4.1 所示。圖 2.4.1 a 為帶頭導(dǎo)柱,結(jié)構(gòu)簡單,加工方便,用于簡單模具。小批量生產(chǎn)一般不需要導(dǎo)套,而是導(dǎo)柱直接與模板中的導(dǎo)向孔配合。生產(chǎn)批量大時,也可在模板中設(shè)置導(dǎo)套,只需更換導(dǎo)套即可;圖 2.4.1 b 和圖 2.4.1 c 是有肩導(dǎo)柱的兩種形式,其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,用于精度要求高、生產(chǎn)批量大的模具,導(dǎo)柱與導(dǎo)套相配合,導(dǎo)套固定孔直徑與導(dǎo)柱固定孔直徑相等,兩孔同時加工,確保同軸度的要求。其中圖2.4.1c 所示導(dǎo)柱用于固定板太薄的場合,在固定板下面再加墊板固定,這種結(jié)構(gòu)不太常用。導(dǎo)柱的導(dǎo)滑部分根據(jù)需要可加工出油槽,以便潤滑和集塵,提高使用壽命。a b c2.4.1在分析了以上三種導(dǎo)柱的特點后,因為本塑件的生產(chǎn)批量比較大,而且塑件的精度要求也比較高,所以決定采用帶頭導(dǎo)柱與導(dǎo)套配合的導(dǎo)向機(jī)構(gòu),故導(dǎo)柱采用圖 2.4.1 b 的形式。2.導(dǎo)套導(dǎo)套的典型結(jié)構(gòu)如圖所示。圖 2.4.2 a 為直導(dǎo)套(Ⅰ型導(dǎo)套) ,結(jié)構(gòu)簡單,加工方便,用于簡單模具或?qū)缀竺鏇]有墊板的場合;圖 2.4.2 b 和圖2.4.2 c 為帶頭導(dǎo)套(Ⅱ型導(dǎo)套) ,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,用于精度較高的場合,導(dǎo)套的固定孔便于與固定孔同時加工,其中圖 2.4.2 c 用于兩塊板固定的場合。河南機(jī)電高等??茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 14 頁 共 34 頁在本模具設(shè)計中,塑件對模具的精度要求比較高,所以我采用圖 2.4.2 b(Ⅱ型導(dǎo)套) 。a) b) c) 圖 2.4.22.5 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計塑件在從模具上取下以前,還有一個從模具的成型零件上脫落的過程,使塑料件從成型零件上脫落的機(jī)構(gòu)為推出機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)的動作是通過裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂桿或者液壓缸來完成的。推出機(jī)構(gòu)可按其推出動作的動力來源分為手動推出機(jī)構(gòu)、機(jī)動推出機(jī)構(gòu)、液壓和氣壓推出機(jī)構(gòu)。手動推出機(jī)構(gòu)是模具開模后,由人工操縱的推出機(jī)構(gòu)推出塑件,一般多用于塑件滯留在定模一側(cè)的情況;機(jī)動推出機(jī)構(gòu)利用注射機(jī)的開模動作驅(qū)動模具上的推出機(jī)構(gòu),實現(xiàn)塑件的自動脫模;液壓和氣動推出機(jī)構(gòu)是依靠設(shè)置在注射機(jī)上的專用液壓和氣動裝置,將塑件推出或者從模具中吹出。推動機(jī)構(gòu)還可以根據(jù)推出零件的類別分類,可分為推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)、凹模或成型推桿(塊)推出機(jī)構(gòu)、多元綜合推出機(jī)構(gòu)等。另外還可以根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)特征來分類,如:簡單推出機(jī)構(gòu)、動定模雙向推出機(jī)構(gòu)、順序推出機(jī)構(gòu)、二級推出機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)凝料的脫模機(jī)構(gòu);帶螺紋塑件的脫模機(jī)構(gòu)等等。推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則:(1)推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動模一側(cè)。(2)保證塑件不因推出而變形損壞。(3)機(jī)構(gòu)簡單動作可靠。(4)良好的塑件外觀。(5)合模時的正確復(fù)位。河南機(jī)電高等??茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 15 頁 共 34 頁2.5.1 推桿推出機(jī)構(gòu)由于設(shè)置推桿位置的自由度較大,因而推桿推出機(jī)構(gòu)時最常見的推出機(jī)構(gòu),常被用來推出各種塑件。推桿的截面形狀根據(jù)塑件的推出情況而定,可設(shè)計成圓形、矩形等等。其中圓形最為常用,因為使用圓形推桿的地方,較容易達(dá)到推桿合模板或型芯上推桿孔的配合精度,另外圓形推桿還具有減少運(yùn)動阻力、防止卡死現(xiàn)象等優(yōu)點,損壞后還便于更換。合理地布置推桿的位置時推出機(jī)構(gòu)設(shè)計中的重要工作之一,推桿的位置分布得合理,塑件就不致于變形或被頂壞。推桿應(yīng)設(shè)在脫模阻力大的地方;推桿應(yīng)均勻布置;推桿應(yīng)設(shè)在塑件強(qiáng)度剛度較大處;推桿的直徑;推桿的形狀及固定形式。2.5.2 推件板推出機(jī)構(gòu)推件板推出機(jī)構(gòu)是由一塊于凸模按一定配合精度相配合的模板,在塑件的整個周邊端面上進(jìn)行推出,因此,作用面積大。推出力大而均勻,運(yùn)動平穩(wěn),并且塑件上無推出痕跡。但如果型芯合推件板的配合不好,則在塑件上會出現(xiàn)毛刺,而且塑件有可能會滯留在推件板上。方案(一):采用推桿推出,如圖 2.5.1 所示,利用塑件的兩個凸臺安置推桿,還有頂部可安置一根。圖 2.5.1方案(二):采用推板推出,如圖 2.5.2 所示,用推板將塑件推出。經(jīng)過對塑件的分析,因為塑件壁厚為 3㎜,所以本人采用方案(二)推板推出塑件。河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 16 頁 共 34 頁圖 2.5.2 2.5.3 推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計為了保證推出機(jī)構(gòu)在工作過程中靈活、平穩(wěn),每次合模后,推出元件能回到原來的位置,通常還需要設(shè)計推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位裝置。1.導(dǎo)向零件推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向零件,通常由推板導(dǎo)柱與推板導(dǎo)套組成,簡單的小模具也可由推板導(dǎo)柱直接與推板上的導(dǎo)向孔組成。導(dǎo)向零件使各推出元件得以保持一定的配合間隙,從而保證推出和復(fù)位動作順利進(jìn)行。有的導(dǎo)向零件在導(dǎo)向的同時還起支承作用。推板導(dǎo)柱與推板導(dǎo)套相配合的,推板導(dǎo)柱除了起導(dǎo)向作用外,還支承著動模支承板,從而改善了支承板的受力狀況,大大提高了支承板的剛性,推板導(dǎo)柱固定在支承板上的結(jié)構(gòu),則推板導(dǎo)柱直接與模板上的導(dǎo)線孔相配合,推板導(dǎo)柱也不起支承作用,這種相似用于生產(chǎn)較小批量素件的小型模具。當(dāng)模具較大時。推板導(dǎo)柱的數(shù)量根據(jù)模具的大小而定,至少要設(shè)置兩根,大型模具需要四根。圖 2.5.3在分析了幾種形式的推板導(dǎo)向機(jī)構(gòu)后,本人決定采用圖 15a 形式的推板導(dǎo)向機(jī)構(gòu),不過其具體結(jié)構(gòu)有一點改變,其設(shè)計如圖 2.5.3 所示。河南機(jī)電高等??茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 17 頁 共 34 頁2.復(fù)位桿復(fù)位為了使推出元件合模后能回到原來的位置,推桿固定板上同時裝由復(fù)位桿,如圖所示。常用的復(fù)位桿均采用原形截面, 一般每副模具設(shè)置四復(fù)位桿,其位置近來能夠設(shè)在固定板的四周,以便推出機(jī)構(gòu)合模時復(fù)位平穩(wěn),復(fù)位桿端面與所在動模分型面平齊。3.彈簧復(fù)位彈簧復(fù)位時利用彈簧的彈力使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位。彈簧復(fù)位與復(fù)位桿復(fù)位的主要區(qū)別是:用彈簧復(fù)位時,推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位先于合模動作完成,所以,通常為了便于活動鑲件的安放而采用彈簧先復(fù)位機(jī)構(gòu)。在本模具設(shè)計中,沒有活動鑲件,所以使用復(fù)位桿復(fù)位已經(jīng)滿足設(shè)計要求,而且復(fù)位桿復(fù)位將會使得模具加工方便,所以在設(shè)計中我采用復(fù)位桿復(fù)位。2.6 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計在第一節(jié)第二部分的分型面設(shè)計的方案(一)里,需要對圓蓋內(nèi)孔設(shè)計側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu),抽芯機(jī)構(gòu)與側(cè)向分型按其動力來源可分為手動、機(jī)動、氣動或液壓三大類。2.6.1 手動側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)手動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)是利用人力將模具側(cè)向分型或把側(cè)向型芯從成型塑件中抽出。這一類機(jī)構(gòu)操作不方便、工人勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)率低,但模具的結(jié)構(gòu)簡單、加工制造成本低,因此常用于產(chǎn)品的試制、小批量生產(chǎn)或無法采用其他側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的場合。手動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的形式很多,可根據(jù)不同塑料制件設(shè)計不同形式的手動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。手動側(cè)向分型與抽芯可分為兩類,一類是模內(nèi)手動分型抽芯,另一類是模外手動抽芯,而模外手動抽芯機(jī)構(gòu)實質(zhì)上是帶有活動鑲件的模具結(jié)構(gòu)。2.6.2 氣動或液壓側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)液壓或氣動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)是以液壓力或壓縮空氣作為動力進(jìn)行側(cè)向分型與抽芯,同樣亦靠液壓力或壓縮空氣使側(cè)向成型零件復(fù)位。液壓或氣動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)多用于抽拔力大、抽芯距比較長的場合,例河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 18 頁 共 34 頁如大型管子塑件的抽芯等。這類分型與抽芯機(jī)構(gòu)是靠液壓缸或汽缸的活塞來回運(yùn)動進(jìn)行的,抽芯的動作比較平穩(wěn),特別是有些注射機(jī)本身就帶有抽芯液壓缸,所以采用液壓側(cè)向分型與抽芯更為方便,但缺點是液壓或氣動裝置成本較高。2.6.3 機(jī)動側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)機(jī)動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)是利用注射機(jī)開模力作為動力,通過有關(guān)傳動零件(如斜導(dǎo)柱)使力作用于側(cè)向成型零件而將模具側(cè)向分型或把側(cè)向型芯從塑料制件中抽出,合模時又靠它使側(cè)向成型零件復(fù)位。這類機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,但分型與抽芯無需手工操作,生產(chǎn)率高,在生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛。根據(jù)傳動零件的不同,這類機(jī)構(gòu)可分為斜導(dǎo)柱、彎銷、斜導(dǎo)槽、斜滑塊和齒輪齒條等許多不同類型的側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。本題中對圓蓋內(nèi)孔中部凸起結(jié)構(gòu)的抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計擬定了幾個抽芯方案:(1)開模后手工抽芯;(2)用彈簧實現(xiàn)抽芯和斜面壓回復(fù)位;(3)液壓抽芯;(4)斜導(dǎo)柱機(jī)構(gòu)抽芯。由于抽芯距離比較短。而且塑件是大批量生產(chǎn)的,所以最好能夠?qū)崿F(xiàn)自動化生產(chǎn)。因此,在這個設(shè)計中,如果采用手動的抽芯方式就會使生產(chǎn)率大大降低,并且會加大工人的勞動強(qiáng)度,浪費(fèi)了人力資源;而如果采用氣動或液壓的抽芯方式則顯得太不現(xiàn)實,因為這個塑件的抽芯距不大;所以本人也不太贊成采用這種抽芯方式,很明顯用機(jī)動抽芯機(jī)構(gòu)是最合理的選擇。因此,采用彈簧側(cè)抽芯或者斜導(dǎo)柱抽芯。用彈簧進(jìn)行側(cè)抽芯也是可以的,但因為型腔受的壓力比較大,若采用彈簧側(cè)抽芯的話,可能會因為彈簧產(chǎn)生的壓力不夠而產(chǎn)生溢料。因此不推薦使用這種抽芯形式。而用斜導(dǎo)柱進(jìn)行側(cè)抽芯的話,就沒有這種問題存在,因為斜導(dǎo)柱產(chǎn)生的側(cè)壓力很大,所以在此本人采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯的抽芯形式。其結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖 2.6.1 所示:對于內(nèi)抽芯,其設(shè)計結(jié)構(gòu)形式有彈簧內(nèi)抽芯、斜滑塊內(nèi)抽芯,開模后手工抽芯。 由圖2.6.2可見掛鉤的尺寸比較小, 長只有25㎜。需要抽芯部分也只有3㎜深。 圖 2.6.1因為是大批量生產(chǎn)的,所以不采用開模后手工抽芯。而采用彈簧內(nèi)抽芯,因為型芯比較小,不好設(shè)計,況且如果彈簧的強(qiáng)度不夠的話會產(chǎn)生溢料、變形,不能保河南機(jī)電高等??茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 19 頁 共 34 頁證尺寸精度,所以本人在此不采用彈簧內(nèi)抽芯。采用斜滑塊內(nèi)抽芯,其既可以滿足了設(shè)計要求,也可以作為推桿把塑件頂出。在此本人擬定了兩個方案,其分別如圖2.6.3、圖2.6.4所示。經(jīng)過考慮和比較,兩個方案各有各的優(yōu)點,在此,本人采取圖2.6.3 的方案。圖2.6.2圖2.6.3 圖2.6.42.7 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)注射模的溫度對塑料熔體的充模流動、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。注射模具設(shè)置溫度調(diào)節(jié)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。河南機(jī)電高等??茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 20 頁 共 34 頁2.7.1 模具溫度調(diào)節(jié)的重要性1.溫度及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)對塑件質(zhì)量的影響無論何種塑料進(jìn)行注射成型,均有一個比較適宜的模具溫度范圍,在此溫度范圍內(nèi)塑料熔體的流動性好,容易充滿型腔,塑件脫模后收縮和翹曲變形小,形狀與尺寸穩(wěn)定,力學(xué)性能以及表面質(zhì)量也比較高。為了使模溫能控制在一個合理的范圍內(nèi),必須設(shè)計模具溫度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。模具溫度的調(diào)節(jié)是指對模具進(jìn)行冷卻或加熱,必要時兩者兼有,從而達(dá)到控制模溫的目的。對模具進(jìn)行冷卻還是加熱,與塑料品種、塑件的形狀與尺寸、生產(chǎn)效率及成型工藝對模具溫度的要求有關(guān)。對于粘度低、流動性好的塑料(例如聚乙烯、聚丙烯,聚苯乙烯,聚酰胺等),因為成型工藝要求要求模溫都不太高,所以常用常溫水對模具進(jìn)行冷卻,有時為了進(jìn)一步縮短在模內(nèi)的冷卻時間,也可用冷水控制模溫。對于粘度高、流動性差的的塑料(例如聚碳酸脂,聚砜、聚甲醛,聚苯醚和氟塑料等) ,為了提高充型性能,成型工藝要求有較高的模溫,因此經(jīng)常需要對模具加熱。對于粘流溫度或熔點較低的塑料,一般需用常溫或冷水對模具進(jìn)行冷卻;而對于高粘流溫度或高熔點的塑料,可用溫水控制模溫。對于熱固性塑料,模溫要求在 150~200℃,必須對模具加熱。流程長、壁厚較大的塑件,或者粘流溫度或熔點雖不高,但成型面積很大時,為了保證塑料熔體在充模過程中不至溫降太大而影響蟲型,可對模具采取適當(dāng)?shù)募叶胧τ诖笮湍>?,為了保證生產(chǎn)之前用較短的時間達(dá)到工藝所要求的模溫,可設(shè)置加熱裝置對模具進(jìn)行預(yù)熱。對于小型薄壁塑件,且成型工藝要求模溫不太高時。可以不設(shè)置冷卻裝置依靠自然冷卻。設(shè)置溫度調(diào)節(jié)裝置后,有時會給注射帶來一些問題,例如,采用冷水調(diào)節(jié)模具時,大氣中水分易凝聚在模型表壁,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)計時應(yīng)予以注意。2.模具溫度與生產(chǎn)效率的關(guān)系模具溫度與生產(chǎn)效率的關(guān)系主要是由冷卻時間來體現(xiàn)的,塑件在模內(nèi)停留冷卻的時間與其傳遞給模具的熱量有如下關(guān)系:Q=h1A1Δθt 2式中 Q——塑料傳給模具的熱量(J) ;h1——塑料對模型材料的傳熱系數(shù)(W/(m 2.K) );A1——模腔的表面積;Δθ——模腔內(nèi)塑料與模腔表壁的溫度差( 0C) ;河南機(jī)電高等??茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 21 頁 共 34 頁t2——塑件在模內(nèi)停留冷卻的時間(s) 。 如果塑料的品種、模具設(shè)計和成型工藝已定,那么 h1, 圖 2.7.1A1及 Q 也就基本確定。則有:t2∝ ??1上式說明,塑料在模具內(nèi)停留冷卻的時間 t2與溫差 Δθ 成反比關(guān)系,若要縮短塑件在模內(nèi)的停留冷卻時間以提高生產(chǎn)率,就必須在工藝條件允許的情況下盡量增大塑料與模腔的溫差。但是,如果模具沒有溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng),模內(nèi)的熱量就會伴隨著注射次數(shù)的增加而逐漸積累,使模溫升高,導(dǎo)致 Δθ 減小,從而生產(chǎn)效率隨著塑件在模具內(nèi)停留時間和成型周期的延長而下降,因此,模具內(nèi)設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)是非常必要的。2.冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則與冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(1)冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大;(2)冷卻水道至型腔表面距離應(yīng)盡量相等;(3)澆口處加強(qiáng)冷卻;(4)冷卻水道出、入口溫差盡量??;(5)冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置;(6)合理確定冷卻水接頭位置。此外,冷卻水道的設(shè)計還必須盡量避免接近塑件的熔接部位,以免產(chǎn)生熔接痕,降低塑件強(qiáng)度;冷卻水道要易于加工清理,一般水道孔徑為 10㎜左右(不小于 8㎜) ;冷卻水道的設(shè)計要防止冷卻水的泄漏,凡是易漏的部位要加密封圈等等。根據(jù)這些原則,和針對本塑件的特點和要求,本人設(shè)計了型腔冷卻水道和的型芯冷卻水道。型芯的進(jìn)水由孔 A 進(jìn)孔 B 出。河南機(jī)電高等??茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 22 頁 共 34 頁第 3 章 工作尺寸的計算和注射機(jī)的校核3.1 模架各零件的計算和選取3.1.1 腔板尺寸的計算在確定型腔壁厚和底板厚度時,應(yīng)分別從強(qiáng)度和剛度兩方面來計算,相互校核后取其大值。在型腔的機(jī)構(gòu)方式里已經(jīng)采取整體式型腔,所以型腔板的壁厚和底板厚按整體式圓形型腔來計算。根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計》 ,型腔的側(cè)壁厚和底板厚計算如下:1.側(cè)壁厚度的計算整體式圓形型腔的側(cè)壁可以看作是封閉的厚壁圓筒,側(cè)壁在塑料熔體壓力作用下變形,由于側(cè)壁變形受到底板的約束,在一定高度 h2范圍內(nèi),其內(nèi)半徑增大量較小,愈接近底板約束愈大,側(cè)壁增大量愈小,可以近似地認(rèn)為底板處側(cè)壁內(nèi)半徑為零。當(dāng)側(cè)壁高到一定界限(h 2)以上時, 側(cè)壁就不再受底板約束的影響, 圖 3.1.1 其半徑增大量與組合式型腔相同,故高于 h2的整體式圓形型腔可按組合式圓形型腔作剛度和強(qiáng)度計算。整體式圓形型腔內(nèi)半徑增大受底板約束的高度 h2,由式(5-51)有:h2=43)(rR?R——型腔外半徑(㎜) ;r——型腔內(nèi)半徑(㎜) ;h2——受約束高度(㎜) 。根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計》中表 5-19 列舉的圓形型腔壁厚的經(jīng)驗數(shù)據(jù),和塑件的直徑為 83,故取型腔壁厚為 R-r=65mm,則有:河南機(jī)電高等??茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 23 頁 共 34 頁h2= = =69.09㎜43)(2rR?43658?2.型腔的底板厚度型腔的底板厚度按照整體式來計算,按剛度條件,根據(jù)式(5-55)底板厚度為:h 剛= =17.93mm][175.043?Epr按強(qiáng)度條件,根據(jù)式(5-56)底板厚度為:h 強(qiáng)=r =20.08mm][75.0?p因為 h 強(qiáng)>h 剛,所以按強(qiáng)度條件計算的結(jié)果來確定底板的厚度,取底板厚度為 h 底=25mm。因為型心還要與型腔咬合,故選取型腔底板厚為 30mm。3 型腔板的最小尺寸計算型腔板高度:h 凹 =h 塑+h 底=30+37=67mm型腔板長: L=83+60×2=203mm型腔板寬: L=83+60×2=203mm因此,初步確定型腔板的尺寸為:203×203×67㎜。3.1.2 型芯固定板尺寸的計算根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計》中型芯板厚度的選取,則有:h= h 塑31式中 h——型芯板的厚度(㎜) ;h 塑 ——塑件的高度(㎜) ;h 塑 =37㎜。則有h= h 塑 = ×37=12.33mm31圓整后初步選取型芯固定板厚度為:h=12mm。河南機(jī)電高等??茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 24 頁 共 34 頁3.1.3 模架各板尺寸的選取與校核根據(jù)型腔板的外形尺寸和型心固定板的厚度,參照《中國模具設(shè)計大典數(shù)據(jù)庫》表 13.3-11 注射模中小型模架組合尺寸,選取 355×L 中派生型 A2型號標(biāo)準(zhǔn)模架尺寸。其圖和尺寸數(shù)據(jù)如圖 3.1.2 所示。圖 3.1.21、模架各板尺寸的選取參照《模具設(shè)計大典數(shù)據(jù)庫》中表 3.3.11 注射模中、型模架組合尺寸,和型腔型芯板厚的尺寸;本人設(shè)計模架各板的尺寸如下:定模板 450×415×12 推桿固定板 450×225×20型腔板 450×355 ×67推件板 450×225×25型芯固定板 450×355×12 模腳 450×100×120型芯支承板 450×355×50表 3.2 注射機(jī)的校核選取的注射機(jī)型號為 XS-ZY-500,其主要參數(shù)在第一章第四節(jié)里有。河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 25 頁 共 34 頁3.2.1 校核鎖模力:模具所需的最大鎖模力應(yīng)該小于或等于注射機(jī)的額定鎖模力,其關(guān)系按下《模具設(shè)計與制造簡明手冊》中式 2-56 校核P 腔 F≤P 鎖式中 P 腔 ——模具型腔壓力,取 30MPa;P 鎖 ——注射機(jī)額定鎖模力(N) ;F——塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積( cm2) ;則有: P 腔 F =30×3.14×752=529.875kN≤P 鎖 =3500kN所以鎖模力符合要求。3.2.2 校核注射壓力塑件成形所需的注射壓力應(yīng)小于或等于注射機(jī)的額定注射壓力,其關(guān)系按《模具設(shè)計與制造簡明手冊》中式 2-57 校核P 成 ≤P 注式中 P 成 ——塑件成形所需的注射壓力(MPa) ,根據(jù)《模具設(shè)計與制造簡明手冊》中表 2-36,和塑件材料為改性 PS 可查得 P 成大于 60 小于 100。P 注 ——所選注射機(jī)的額定注射壓力(MPa) 。P 注 =104;則有:P 成 ≤P 注 =104所以注射機(jī)的注射壓力符合塑件的注射壓力。3.2.3 校核模具的閉合厚度模具閉合時的厚度應(yīng)在注射機(jī)動、定模板的最大閉合高度和最小閉合高度之間,其關(guān)系按《模具設(shè)計與制造簡明手冊》中式 2-58 校核H 最小 <H 模 <H 最大式中 H 最小 ——注射機(jī)所允許的最小模具厚度,此型號為 300mm;H 最大 ——注射機(jī)所允許的最大模具厚度,此型號為 450mm;H 模 ——模具閉合高度;H 模 =376mm。因為 300<376<450,則有 H 最小 <H 模 <H 最大 。所以模具閉合高度符合所選河南機(jī)電高等??茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 26 頁 共 34 頁注射機(jī)的模具厚度。3.2.4 校核最大開模行程塑件所需的開模距應(yīng)小于注射機(jī)的最大開模行程。因為所采用的澆口形式是潛伏澆口,所以可以采用點澆口的公式校核,其關(guān)系按《模具設(shè)計與制造簡明手冊》中式 2-56 校核H1+H2+a+5~10mm≤S式中 H 1——脫模距離(推出距離) (mm) ;H1=30mm;H2——塑件高度(mm) ;H2=37mm;a——點澆口取出距離(mm) ;a=40mm;S——注射機(jī)模板行程。則有30+37+40+5~10=112~127≤S=700所以塑件的開模距符合注射機(jī)的最大開模行程。經(jīng)過校核,所選擇的注射機(jī)符合要求。3.3 型腔、型心尺寸的計算根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計》中式 5-16,塑料的平均收縮率計算如下:S= %102minax??S式中 S——塑料的平均收縮率;Smax——塑料的最大收縮率;Smin——塑料的最小收縮率。根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計》附錄 B 常用塑料的收縮率,改性 PS 為0.3%~0.8%,取 SMAX=0.8%,S MIN =0.3%,則有:S= =0.55%%1023.8.0??3.3.1 型腔尺寸的計算1.型腔的大、小端徑向尺寸根據(jù)《塑料注射模具設(shè)計技巧與實例》中的公式 5-15 有:河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 27 頁 共 34 頁D=[ ????00]43)1(SD式中 D——型腔的最小基本尺寸;D0——塑件的最大基本尺寸; S——塑料的平均收縮率;Δ——塑件的公差;根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計》中表 3-8 選取;δ——模具制造公差,精度要求不高的塑件按( ~ ) 選取。316?根據(jù)塑件零件圖有:D 0=83, =80,高 H0=37, =34.0d0h則有型腔直徑為:D=[ =[83×(1+0.55%)- ×0.31 =????00]43)1(S431.0]?1.059832.型腔深度尺寸計算根據(jù)《塑料注射模具設(shè)計技巧與實例》中式 5-16 有:H=[H0(1+S)- 32???0]式中 H——型腔深度的最小基本尺寸;H0——塑件的最大基本尺寸。則有型腔最大深度尺寸為:H=[H0(1+S)- =[37×(1+0.55%)- =32???0]32087.]?087.3最小深度直徑為=[ (1+S)- =[34×(1+0.55%)- =0h??0] 087.]2087.643.3.2 型芯尺寸的計算1.型心端徑尺寸計算:根據(jù)《塑料注射模具設(shè)計技巧與實例》中式 5-17 有:d=[d0(1+S)+ 43?0]??式中 d——型心的最大基本尺寸;d0——塑件的最小基本尺寸;d0=80 河南機(jī)電高等??茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 28 頁 共 34 頁其余符號與公式 5-15 相同。則有型芯直徑為:d=[ (1+S)+ =[80×(1+0.55%)+ =0d0]43???01.]32??01.968?2.型心的高度尺寸計算根據(jù)《塑料注射模具設(shè)計技巧與實例》中式 5-18 有:h=[ (1+S)+0h0]3???式中 h——型心高度的最大尺寸;h0——塑件內(nèi)形深度的最小尺寸。其余符號與公式 5-15 相同。則有:h=[ (1+S)+ =[32.5×(1+0.55%)+2×0.22/3 =0h0]32???087.]?087.143?3.4 斜導(dǎo)柱和其它零件的尺寸計算3.4.1 斜導(dǎo)柱的計算與確定1.抽心力的計算參照《塑料成型工藝與模具設(shè)計》 ,對于側(cè)型芯的抽心力,采用式 5-59 進(jìn)行估算: )sinco(????hpFc式中 F C——抽心力(N) ;c——側(cè)型心成型部分的截面平均周長(m) ;h——側(cè)型心成型部分的高度(m) ;p——塑件對側(cè)型心的收縮應(yīng)力(包緊力) ,其值與塑件的幾何形狀及塑料的品種、成型工藝有關(guān),一般情況下模內(nèi)冷卻的塑件,p=(0.8~1.2)×10 7Pa,模外冷卻的塑件,p=(2.4~3.9)×107Pa;μ ——塑料在熱狀態(tài)時對鋼的摩擦系數(shù),一般 μ =0.15~0.20;α——側(cè)型心的脫模斜度或傾斜角( 0) 。根據(jù)塑件,取 c=3.14×10=31.4mm,h=5mm,p=1.2×107Pa, α=2.5 0。則有河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 29 頁 共 34 頁=31.4× ×5× ×1.2×)sinco(????hpFc 310?3?(0.20×cos2.5 -sin2.5 ) =294.26N7102.斜導(dǎo)柱傾斜角確定參照《塑料成型工藝與模具設(shè)計》中式 5-60、5-61,斜導(dǎo)柱工作長度與抽心距、傾斜角開模距的關(guān)系如下:L=s/sin 5-60?H=sctg 5-61式中 L——斜導(dǎo)柱的工作長度;s——抽心距;s=7mm;α——斜導(dǎo)柱的傾斜角;α﹤25 0,常用 120≤α≤22 0,取 α=20 0。H——與抽心距 s 對應(yīng)的開模距。則有L=s/sin =7/sin =20.47mm?02H=sctg =7×ctg =19.23mm3.彎曲力與開模力的計算根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計》中式 5-62 和 5-63 有FW = ?costFK = Ft tgα式中 F W——側(cè)抽心時斜導(dǎo)柱所受的彎曲力;Ft——側(cè)抽心時的脫模力,其大小等于抽心力 FC;FK——側(cè)抽心時所需的開模力。則有= = =313.14NwF?cost026.94= tg =294.26×tg =107.11Nkt4.斜導(dǎo)柱的直徑計算根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計》中式 5-74 有d= ??23cos][10wHF式中 HW——側(cè)型心滑塊受的脫模力作用線與斜導(dǎo)柱中心線的交點到斜導(dǎo)柱固定板的距離,H W =H+M;式中 M 為開模瞬間斜導(dǎo)柱空程距,河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 30 頁 共 34 頁M= = =1.17mm,根據(jù)模具設(shè)計,H=33mm;式中 δ??sin20i4.為斜導(dǎo)柱與側(cè)型心斜孔的間隙;[σ W]——斜導(dǎo)柱所用材料的許用彎曲應(yīng)力;對碳素鋼取[σ W]=137.2MPa;則有=H+M=33+1.17=34.17mmwH所以有d= = =13.07mm??23cos][10wF023cos.176.940?參照《模具設(shè)計與制造簡明手冊》表 2-121 斜銷推薦尺寸表,確定斜導(dǎo)柱直徑為 d=16mm,所選取的斜導(dǎo)柱為:斜導(dǎo)柱 φ16×180。3.4.2 其它零件的計算1.澆口套的參數(shù)確定根據(jù)《模具設(shè)計與制造簡明手冊》表 2-48 有d=d0+0.5~1R=R1+1~2=2~?04式中 d0——噴嘴直徑,見熱塑性塑料注射機(jī)技術(shù)規(guī)格;參照《模具設(shè)計與制造簡明手冊》表 2-40 中的 XS-ZY-500 有,d0=7.5;R——噴嘴球半徑,見熱塑性塑料注射機(jī)技術(shù)規(guī)格;參照《模具設(shè)計與制造簡明手冊》表 2-40 中的 XS-ZY-500 有,R=18。則有:d=d0+0.5~1=7.5+0.5~1=8~8.5R=R1+1~2=18+1~2=19~20根據(jù)所計算得的尺寸,參照《模具設(shè)計與制造簡明手冊》表 2-118 中注射模澆口套推薦尺寸表選取的澆口套參數(shù)如下:材 料 T10A 熱處理 HRC50~55d(k6) d2(f8) d3 h R d1 L河南機(jī)電高等??茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書第 31 頁 共 34 頁基本尺寸極限偏差 基本尺寸 極限偏差25+0.015+0.00235.5-0.025-0.06445 5 20 8.5 31.5~100L 402.定位圈的參數(shù)確定因為所選注射機(jī)的定位孔直徑為 ,所以參照《模具設(shè)計與制造簡明手冊》表 2-138 中注射模定位圈推薦尺寸表選取的定位圈的外直徑為 。其主要參數(shù)如下:材料 45 鋼D d基本尺寸極限偏差基本尺寸極限偏差d1 d2 d3 h c H150-0.20-0.4035.5+0.039080 9 13.5 8.5 2 123.導(dǎo)柱、導(dǎo)套的確定由圖 3.1.2 可見導(dǎo)柱的基本直徑為 φ32,根據(jù)第二章第四節(jié)合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計中選取的導(dǎo)柱形式為圖 2.4.1 b 的形式,根據(jù) 《模具設(shè)計大典數(shù)據(jù)庫》中表13.2-6 選導(dǎo)柱的肩長為 40㎜,因為型腔的高度為 125㎜,
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- 關(guān) 鍵 詞:
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注塑
設(shè)計
- 資源描述:
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3791 圓蓋注塑模設(shè)計,注塑,設(shè)計
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