三通管接頭注塑模具設(shè)計

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1 摘 要 塑料注射模具是成型塑料的一種重要工藝裝備 通過對液壓管路三通塑料模具設(shè)計 能夠全面的了解塑料模具設(shè)計的基本原則 方法 并能較為熟練的使用 Proe4 0 AUTOCAD 軟件進行塑料模具設(shè)計 提高自己的繪圖能力 為今后從事設(shè)計工作 打下了堅實的基礎(chǔ) 隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要 塑料制品在工業(yè) 農(nóng)業(yè) 日常生活和軍事等各個領(lǐng)域的 應(yīng)用范圍越來越廣 質(zhì)量要求也越來越高 中國已經(jīng)成為全球最大的塑料市場之一 塑 料制品產(chǎn)量全球第二 為了做到高質(zhì) 高效 低成本 從而提高市場占有率 注塑模具 的開發(fā) 設(shè)計 加工與 CAD CAE CAM 技術(shù)相結(jié)合具有重大意義 本次主要設(shè)計是對液壓管路三通注射模的設(shè)計 重點對塑件的成型原理 原料選用和 注射技術(shù)進行分析 通過根據(jù)形狀 尺寸 精度及表面質(zhì)量要求的分析結(jié)果 確定所需 的模塑成型方案 制品的后加工 分型面的選擇 型腔的數(shù)目和排列 成型零件的結(jié)構(gòu) 澆注系統(tǒng)等 關(guān)鍵詞 注塑模 模具結(jié)構(gòu) 側(cè)型芯 工藝方案 1 目 錄 前 言 1 1 研究概況 2 1 1 國外研究現(xiàn)狀 2 1 2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 2 2 塑件制品分析 3 2 1 明確制品設(shè)計要求 3 2 2 明確制品批量 4 2 3 材料選擇及性能 4 2 4 成型設(shè)備 5 2 5 拔模斜度 5 2 6 計算制品的體積和質(zhì)量 5 3 注射機及成型方案的確定 7 3 1 注射機的確定 7 3 2 成型方案的確定 7 4 型腔數(shù)的確定及分型面的選擇 10 4 1 型腔數(shù)的確定 10 4 2 分型面的選擇 10 4 3 確定型腔的排列方式 11 4 4 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 12 5 成型零部件的設(shè)計與計算 13 5 1 凸模設(shè)計 13 5 2 凹模的設(shè)計 13 5 3 成型零件工作尺寸的計算 14 6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 16 6 1 主流道設(shè)計 16 6 2 分主流道的設(shè)計 17 6 3 澆口的設(shè)計 17 6 4 平衡進料 17 6 5 冷料穴設(shè)計 18 7 排氣與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 19 7 1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計的原則 19 2 7 2 冷卻水路的計算 19 7 3 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 20 8 頂出與抽芯機構(gòu)的設(shè)計 21 8 1 推桿復(fù)位裝置 21 8 2 抽芯機構(gòu)的選擇 21 8 3 抽芯距的計算 22 8 4 斜導(dǎo)柱抽芯的設(shè)計 22 8 5 滑塊的設(shè)計 23 8 5 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)三維效果圖如下所示 23 9 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 24 9 1 導(dǎo)向 定位機構(gòu)的主要功能 24 9 2 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 24 10 注射機與模具各參數(shù)的校核 25 10 1 工藝參數(shù)的校核 25 10 2 模具安裝尺寸的校核 25 10 3 開模行程的校核 26 11 模具安裝和試模 27 12 主要成型零件加工工藝 28 結(jié) 論 30 致 謝 32 參考文獻 33 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 1 前 言 注射成型也稱為注射或注塑 是熱塑性塑料的一種重要成型方法 到現(xiàn)在為止 有 超過 1 3 的塑料原材料 是通過注射成型工業(yè)加工的 除氟塑料外 幾乎所有的熱塑性塑 料都可以采用此成型方法 它的特點是生產(chǎn)周期短 生產(chǎn)效率高的 易自動化 因此廣 泛應(yīng)用于塑料制品的生產(chǎn) 現(xiàn)在塑料成型生產(chǎn)中 塑料制件的質(zhì)量與塑料成型模具 塑 料成型設(shè)備和塑料成型工藝密切相關(guān) 在這三要素中 塑料成型模具的質(zhì)量最為關(guān)鍵 他的功能是雙重的 賦予塑料熔體以期望的形狀 性能 質(zhì)量 冷卻并推出成型的塑件 模具是決定最終產(chǎn)品的性能 規(guī)格 形狀以及尺寸精度的載體 塑料成型模具是使塑料 成型生產(chǎn)過程順利進行 保證塑料成型質(zhì)量不可缺少的工藝裝備 是體現(xiàn)塑料成型設(shè)備 高效率 高性能和合理先進塑料成型工藝的具體實施者 也是新產(chǎn)品開發(fā)的決定環(huán)節(jié) 由此可見 周而復(fù)始地獲得符合技術(shù)經(jīng)濟要求及質(zhì)量穩(wěn)定的塑料制件 塑料成型模具的 優(yōu)劣是關(guān)鍵 它最能反映出整個塑料成型生產(chǎn)過程的技術(shù)含量以及經(jīng)濟效益 因此 注 射成型的模具設(shè)計制造成為當(dāng)今社會模具發(fā)展的熱點 己發(fā)展成為熱塑性塑料最主要的成 型加工方法 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 2 1 研究概況 1 1 國外研究現(xiàn)狀 在工業(yè)發(fā)達國家 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 當(dāng)今世界注射模具的基本格局是以日 美及歐洲各工業(yè)化國家作為世界模具技術(shù)的 領(lǐng)頭羊 占據(jù)了世界注射模具市場的半壁江山 他們擁有現(xiàn)代的設(shè)計方法和先進的模具 制造設(shè)備 特別是近幾年來這些國家把 CAD CAM CAE 系統(tǒng)作為模具工業(yè)發(fā)展的臂翼 其發(fā)展的趨勢如日中天 在注塑模具設(shè)計工業(yè)中 國外先進國家 日本 德國 美國等 從 20 世紀(jì) 80 年代中期已廣泛使用計算機對塑料模進行輔助設(shè)計 CAD 輔助制造 CAM 并對模具設(shè)計的各個環(huán)節(jié)進行定量計算機和數(shù)值分析 CAE 已由經(jīng)驗數(shù)據(jù) 逐步過渡到計算機設(shè)計 對模具澆注系統(tǒng)和型腔的熔料流動行為以及溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的熱 量分布都采用了微機輔助設(shè)計 1 2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 20 世紀(jì) 80 年代開始 發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來 并發(fā)展成 為獨立的工業(yè)部門 其產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的產(chǎn)值 改革開放以來 我國的模具工業(yè)發(fā) 展也十分迅速 近年來 每年都以 15 的增長速度快速發(fā)展 許多模具企業(yè)十分重視技 術(shù)發(fā)展 加大了用于技術(shù)進步的投入力度 將技術(shù)進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力 此外 許多科研機構(gòu)和大專院校也開展了模具技術(shù)的研究與開發(fā) 模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我 國成為世界超級制造大國的重要原因 今后 我國要發(fā)展成為世界制造強國 仍將依賴 于模具工業(yè)的快速發(fā)展 成為模具制造強國 中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在 歷經(jīng)了半 個多世紀(jì) 有了很大發(fā)展 模具水平有了較大提高 在大型模具方面已能生產(chǎn) 48 約 122CM 大屏幕彩電塑殼注射模具 6 5KG 大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠 和整體儀表板等塑料模具 精密塑料模方面 以能生產(chǎn)照相機塑料件模具 多形腔小模 數(shù)齒輪模具及塑封模具 經(jīng)過多年的努力 在模具 CAD CAE CAM 技術(shù) 模具的電加工 和數(shù)控加工技術(shù) 快速成型與快速制模技術(shù) 新型模具材料等方面取得了顯著進步 在 提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面作出了貢獻 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 3 2 塑件制品分析 2 1 明確制品設(shè)計要求 液壓管路三通管工件如圖所示 它是一種常見的塑料工件 廣泛應(yīng)用與建筑行業(yè) 由于塑件材料為 ABS 模具澆注系統(tǒng)應(yīng)粗短 進料口截面宜大 溶料流程不易長 因此 采用側(cè)澆口 根據(jù)該塑件的結(jié)構(gòu)特點 模具設(shè)計為上下開模 三向側(cè)抽芯 由滑塊上的 型芯成型 為了使模具與注射機相匹配以提高生產(chǎn)力和經(jīng)濟性 保證塑件精度 并考慮 模具設(shè)計時應(yīng)合理確定型腔數(shù)目 該模具選擇一次開模及一模兩腔 1 圖 2 1 塑料制品的三維立體圖 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 4 圖 2 2 塑件尺寸 2 2 明確制品批量 該產(chǎn)品生產(chǎn)量大 故設(shè)計的模具要求有較高的注塑效率 又考慮到模具的抽芯 結(jié) 構(gòu)復(fù)雜 因此模具采用一模二腔結(jié)構(gòu) 澆口形式采用側(cè)澆口 2 3 材料選擇及性能 2 3 1 材料選擇 液壓管路三通該塑件作為工業(yè)用品 要具備安全無毒 化學(xué)穩(wěn)定性高 不易分解等 特點和價格低廉的要求 同時 作為承重物件在一定的高度掉下或過載時 不會出現(xiàn)裂 紋甚至斷裂 這就意味著塑件所使用的材料要有一定的機械強度 2 3 2 材料品種 根據(jù) 2 1 中對塑件的分析要求 同時考慮原材料價格要低廉 現(xiàn)決定選用應(yīng)用廣泛的 ABS 工程塑料 ABS 塑料是以丙烯腈 丁二烯 苯乙烯三種原料為單體經(jīng)過共聚而成的 一種熱塑性塑料 可以反復(fù)加熱軟化冷卻成型的塑料 因此兼有三種元素的共同性能 使其具有 堅韌 質(zhì)硬 剛性 的性質(zhì) ABS 塑料無毒 無味 表 2 1 ABS 塑料的部分技術(shù)指標(biāo) 技術(shù)指標(biāo) 值 密度 g cm 3 1 02 1 16 收縮率 0 4 0 7 透明度 不透明 比熱容 J kg 1 k 1 1470 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 5 吸水性 24 小時 0 2 0 4 屈服強度 MPa 50 拉伸彈性模量 GPa 1 8 抗壓強度 MPa 53 彎曲彈性模量 GPa 1 4 熔點 130 160 2 4 成型設(shè)備 注塑成型機按結(jié)構(gòu)形式可分為立式 臥式 和直角式三類 立式注塑機是注射柱塞 或螺桿 垂直裝設(shè) 鎖模裝置推動模板也沿垂直方向移動 主要優(yōu)點是占地面積小 安裝或拆卸小型模具很方便 容易在動模上 下模 安放嵌件 嵌件不易傾斜或墜落 其缺點是制品自模具中頂出后不能靠重力下落 需靠人工取出 這就有礙于全自動操作 但附加機械手取產(chǎn)品后 也可實現(xiàn)全自動操作 臥式注塑機是注射柱塞或螺桿均沿水平 裝設(shè) 合模運動也在水平方向上 其優(yōu)點是機體較低容易操縱和加料 制件頂出后可自 動墜落 故易實現(xiàn)全自動操作 直角式注塑機是注塑機柱塞或螺桿與合模運動方向相互 垂直 這種注塑機的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單 便于自制 適用于單件生產(chǎn)中心部位不允許 留有澆口痕跡的平面制件 同時常利用開模時絲桿的轉(zhuǎn)動來拖動螺紋型芯或型環(huán)旋轉(zhuǎn) 以便脫下塑件 考慮到生產(chǎn)成本和易于實現(xiàn)自動化 塑件還是靠自身重力下落比較合適 且重心較低安裝穩(wěn)妥 經(jīng)比較 成型設(shè)備采用臥式注射機較好 其優(yōu)點是機體較低 容易操作和加料 塑件 脫模后可以自動落下可實現(xiàn)自動化操作 注塑機的重心較低安裝穩(wěn)定 適合大中型注射 機的設(shè)計制造 2 5 拔模斜度 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 防止塑件表面在脫模時劃傷 擦毛等 在設(shè)計時應(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 由于零件深度很小 所以拔 模角度為一度 2 6 計算制品的體積和質(zhì)量 2 6 1 表面質(zhì)量的分析 該零件的表面質(zhì)量要求很高各個成型面都得進行拋光處理 2 6 2 塑件的體積重量 計算塑件的重量是為了選用注射機及確定模具型腔數(shù) 通過 Proe 建模分析如下圖所 示 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 6 圖 2 3 建模分析 計算得塑件的體積 V 30 8cm3 計算塑件的質(zhì)量 公式為 根據(jù)設(shè)計手冊查得 ABS 的密度為 1 05 g cm3 vpw 故塑件的重量為 30 8 1 05 32 34gvpw 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 7 3 注射機及成型方案的確定 3 1 注射機的確定 根據(jù)注射所需的壓力和塑件的重量以及其它情況 主要考慮到模具的高度問題 查 閱 塑料成型工藝與模具設(shè)計 初步選用注射機 XS ZY 125 注射機 XS ZY 125 參數(shù) 額定注射量 125mm 2 最大成型面積 320cm 柱塞直徑 42mm 注射壓力 120Mpa 模板尺寸 428 450 mm mm 柱桿空間 260 290 mm mm 鎖模力 900KN 噴嘴圓弧半徑 12mm 噴嘴孔徑 4mm 最大開模行程 450mm 可調(diào)整型 模具最大厚度 300mm 模具最少厚度 200mm 3 2 成型方案的確定 3 2 1 成型設(shè)備的選擇 柱塞式成型機中 塑料熔化成黏流態(tài)的熱量主要由筒外部的加熱器提供 在柱塞的 平穩(wěn)推動下 料流是一種平緩的滯流態(tài)勢 料筒內(nèi)同一橫截面上不同徑距的質(zhì)點有著梯 度變化的流速 結(jié)果靠料筒軸心的流速快 靠近料筒壁的流速慢 料筒同一截面上的溫 度分布也有差異 靠近筒壁的料 因流速慢 又直接接受外壁的電熱圈加熱 所以溫度 高 而靠近軸心的料 因流動快 且又與料筒加熱圈隔了一層熱阻很大的塑料層 所以 溫度低 可見在柱塞式料筒內(nèi) 塑料的塑化程度很不均勻 這種注射成型法雖然注射機 本身結(jié)構(gòu)簡單 成本低 但是需要配置熱煉機和煉膠工人 從而增加了設(shè)備成本和工人 勞動強度 最重要的是這種注射成型方法生產(chǎn)效率低 塑化不均勻 從而影響到制品的 質(zhì)量 螺桿式注射成型機中 在螺桿的旋轉(zhuǎn)作用下受到強烈的剪切 膠溫很快升高 當(dāng)膠 料沿螺桿移動到螺桿的前端時 已得到充分而均勻的塑化 螺桿一邊旋轉(zhuǎn)一邊向后移動 當(dāng)螺桿前端積聚的膠料達到所需要的注射量時 軸向動力機構(gòu)以強大的推力推動螺桿向 前移動 從而將膠料注入模腔 這種往復(fù)式注射成型方法 膠料的塑化是通過機械剪切 獲得 因而膠料升溫快 塑化均勻 這樣一來生產(chǎn)效率和制品質(zhì)量都得到提高 另外由 于這種注射成型方法可以直接將冷膠料喂入注射機中 從而省去了熱煉工序 減少了設(shè) 備投資和設(shè)備占地面積 同時提高了生產(chǎn)效率 降低了勞動強度 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 8 因此 該液壓管路三通選用螺桿式注塑機 型號為 XS ZY 125 3 2 2 成型的特點 注射成型又稱注射模塑 成型周期短 能一次成型外形復(fù)雜 尺寸精密 帶有嵌件的塑料 制件 制品無需修整或僅需少量修正 可得到較窄的公差 廢料損耗最小 且生產(chǎn)效率高 易 于實現(xiàn)自動化生產(chǎn) 適于多件批量較大的塑件生產(chǎn)等優(yōu)點 但是 產(chǎn)品質(zhì)量有時難短期穩(wěn)定 模具的結(jié)構(gòu)有時不宜高效成型等缺點 3 2 3 成型的原理 注射成型工藝是塑料成型的一種最常用的方法 它將粒狀或粉狀的塑料原料加入到 注射機的料筒中 經(jīng)過加熱到流動狀態(tài) 在注射機的柱塞或螺桿的推動下 以一定的流 速 通過噴嘴和閉合模具的澆注系統(tǒng)而充滿型腔 經(jīng)過一定的時間的冷卻定型 打開模 具 從模內(nèi)取出成型的塑件 3 2 4 成型過程 注塑成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性 首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從 注塑機的料斗送入高溫的機筒內(nèi)加熱熔融塑化 使之成為粘流狀態(tài)熔體 然后在柱塞或 螺桿的高壓推動下 以很大的流速通過機筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中 經(jīng)過一段時間的保壓冷卻以后 開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑 料制件 一般分為成型前的準(zhǔn)備 注射成形過程以及塑件的后片理三個階段 1 物料準(zhǔn)備 為使成形工藝過程能順利進行并保證塑料制件的質(zhì)量 在成形前應(yīng)進行一系列必要 的準(zhǔn)備工作 成型前應(yīng)對物料的外觀色澤 顆粒情況 有無雜質(zhì)等進行檢驗 并測試其 熱穩(wěn)定性 流動性和收縮率等指標(biāo) 對于吸濕性強的塑料 應(yīng)根據(jù)注射成型工藝允許的 含水量進行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥 若有嵌件 還要知道嵌件的熱膨脹系數(shù) 對模具進行適當(dāng) 的預(yù)熱 以避免收縮應(yīng)力和裂紋 有的塑料制品還需要選用脫模劑 以利于脫模 另外 當(dāng)改變產(chǎn)品 更換原料及顏色時均需清洗料筒 通常柱塞式料筒可拆卸清洗 而螺桿式 料筒可采用對空注射法清洗 2 注塑成形過程 完整的注射成型過程包括加料 加熱塑化 加壓注射 保壓 冷卻定型 脫模等工 序 但從實質(zhì)上講主要是塑化 注射充模和冷卻定型等基本過程 塑料在料筒內(nèi)經(jīng)過加熱達到流動狀態(tài)后 進入模腔內(nèi)的流動可分為充模 圖 3 1 中 0 t1 時間段 保壓補縮 圖 3 1 中 t1 t2 時間段 倒流階段 圖 3 1 中 t2 t3 時間段 和澆 口凍結(jié)后的冷卻 圖 3 1 中 t3 t4 時間段 冷卻四個階段 注塑過程可以用如圖所示 圖 中 0 代表螺桿或柱塞開始注射熔體的時刻 當(dāng)模腔充滿熔體 T t1 時 熔體壓力迅速 上升 達到最大值 P0 從時間 t1 到 t2 塑料仍處于螺桿的壓力下 熔體會繼續(xù)流入模腔 內(nèi)以彌補因冷卻收縮而產(chǎn)生的空隙 由于塑料仍在流動 而溫度又在不斷下降 定向分 子 分子鏈的一端在模腔壁固化 另一端沿流動方向排列 容易被凝結(jié) 所以這一階段 是大分子定向形成的主要階段 p1 為澆口凍結(jié)時的壓力 這一階段的時間越長 分子定 向的程度越高 從螺桿開始后退到澆口處熔體凍結(jié)為止 時間從 t2 t3 由于模腔內(nèi)的壓 力比流道內(nèi)高 會發(fā)生熔體倒流 從而使模腔內(nèi)的壓力迅速下降 其中 塑料凝結(jié)時的 壓力和溫度是決定塑料制件平均收縮率的重要因素 從澆口處塑料完全凍結(jié)起到制件脫 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 9 模取出時為止 倒流不再繼續(xù)進行 模腔內(nèi)的塑料塑料冷卻并凝固定型 在冷卻階段中 隨著溫度的迅速下降中 模腔內(nèi)的塑料體積收縮 壓力也逐漸下降 開模時 模腔內(nèi)的 壓力不一定等于外界大氣壓 有可能有一個殘余壓力 即圖 3 1 中 p2 當(dāng)殘余壓力為下 值時 脫模比較困難 塑件容易被刮傷甚至破裂 當(dāng)殘余壓力為負(fù)值時 塑件表面出現(xiàn) 凹陷或內(nèi)部產(chǎn)生真空泡 當(dāng)殘余壓力接近零時 塑件不僅脫模方便 而且質(zhì)量較好 圖 3 1 注射成形過程中塑料壓力的變化 3 制件后處理 由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力下的變形流動非常復(fù)雜 再加上流動前塑化 不均勻以及充模后冷卻速度不同 制件內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的結(jié)晶 取向和收縮 導(dǎo)致制 件內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)晶 取向和收縮應(yīng)力 脫模后除引起時效變形外 還會使制件的力學(xué) 性能 光學(xué)性能及表觀質(zhì)量變壞 嚴(yán)重時會開裂 故有的塑件需要進行后處理 常用的 后處理方法有退火和調(diào)濕兩種 退火是為了消除或降低制件成型后的殘余應(yīng)力 此外 退火還可以對制件進行解除 取向 并降低制件硬度和提高韌性 溫度一般在塑件使用溫度以上的 10 20 度至熱變形溫 度以下 10 20 度之間 調(diào)濕處理是一種調(diào)整制件含水量的后處理工序 主要用于吸濕性很 強 而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件 調(diào)濕處理所用的加熱介質(zhì)一般為沸水或醋酸鉀 溶液 沸點為 121 加熱溫度為 100 121 保溫時間與制件厚度有關(guān) 通常取 2 9 小時 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 10 4 型腔數(shù)的確定及分型面的選擇 4 1 型腔數(shù)的確定 以機床的注射能力為基礎(chǔ) 每次注射量不超過注射機最大注射量的 80 計算 件 澆WS 8 0 34 251X 2 76 式中 N 型腔數(shù) S 注射機的注射量 g W 澆 澆注系統(tǒng)的重量 g W 件 塑件重量 g 因為 N 2 76 2 所以 此模具型腔為一模 2 腔結(jié)構(gòu)合理 4 2 分型面的選擇 4 2 1 分型面的主要選擇原則 分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的一個重要因素 它與模具的整體結(jié)構(gòu) 澆注系統(tǒng)的設(shè) 計 塑件的脫模和模具的制造工藝的有關(guān) 一副模具根據(jù)需要可能有一個或兩個以上的 分型面 分型面可以是垂直于合模方向 也可以與合模方向平行或傾斜 因此 分型面的選 擇是注射模設(shè)計中的一個關(guān)鍵 根據(jù)分型面的選擇原則 1 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處 2 在開模時盡量使塑件留在動模 3 分型面的選擇應(yīng)保證塑件的尺寸精度和表面質(zhì)量 4 有利于排氣和模具的加工方便 5 有助于避免側(cè)抽芯或便于側(cè)抽芯 該塑件對美觀不太要求 無斑點和熔接痕 表面質(zhì)量要求一般 在選擇分型面時 根據(jù)分型面的選擇原則 考慮不影響塑件的外觀質(zhì)量以及成型后能順利取出塑件 屬于 薄壁殼小型塑件 塑件冷卻時會因為收縮作用而包覆在凸模上 所以 應(yīng)有利于塑件滯 留在動模一側(cè) 以便于脫模 并不影響塑件的質(zhì)量和尺寸精度 以及外觀形狀 綜上所述 合理的分型面應(yīng)選擇在下部 如圖所示 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 11 圖 4 1 分型面位置 4 3 確定型腔的排列方式 多型腔有模板上的排列形式通常有圓形 H 形 直線型及復(fù)合型等 在設(shè)計時有以下原則 1 盡量采用對稱式排布 確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定 2 塑件結(jié)構(gòu)簡單 應(yīng)盡量使型腔緊湊排列 而減小模具的外形尺寸 3 分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置 分流道的設(shè)計應(yīng)盡可能 短 4 為了避免模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象 澆口開口部位與型腔布置應(yīng)對稱 因為該塑件屬大批量生產(chǎn)的小型塑件 但對產(chǎn)品的精度 表面粗糙度還是有較高的 要求 通過前面算出的單個產(chǎn)品的體積 V 和質(zhì)量 W 綜合考慮生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本及產(chǎn) 品質(zhì)量等各種因素 以及注射機的類型選擇確定采用一模 2 腔對稱排布 本塑件在注射時采用一模 2 件 綜合考慮澆注系統(tǒng) 模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等因素采 用如下圖 4 2 的型腔排列方式 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 12 4 2 模具型腔排列方式 4 4 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 設(shè)計模具時 開始就要選定模架 當(dāng)然選用模架時要考慮到塑件的成型 流道的分 布形式以及頂出機構(gòu)的形式 有抽芯的還要考慮滑塊的大小及注射機型號的選用等因素 一般導(dǎo)向分為動 定模之間的導(dǎo)向 推板的導(dǎo)向 推件板的導(dǎo)向 一般導(dǎo)向裝置由于受 加工精度的限制或使用一段時間之后 其配合精度降低 會直接影響制品的精度 因此 對精度要求較高的制品必須另行設(shè)計精密導(dǎo)向定位裝置 當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)模架時 因模架本 身帶有導(dǎo)向裝置 一般情況下 設(shè)計人員只要按模架規(guī)格選用即可 若需采用精密導(dǎo)向 定位裝置 則須由設(shè)計人員根據(jù)模具結(jié)構(gòu)進行具體設(shè)計 選用標(biāo)準(zhǔn)模架的程序和要點有 如下幾個方面 1 1 模架厚度 H 和注射機的閉合距離 L 對于不同型號的注射機 不同結(jié)構(gòu)形式的 鎖模機構(gòu)具有不同的閉合距離 模架厚度和閉合距離的關(guān)系為 Lmin H L max 2 開模行程與定 動模分開的間距與退出塑件所需行程之間的尺寸關(guān)系 設(shè)計時 須計算確定 在取出塑件時的注射機開模行程應(yīng)大于取出塑件所需的定 動模分開的間 距 而模具頂出塑件距離須小于頂出液壓缸的額定頂出行程 3 選用的模架在注射機上的安裝 安裝時需注意 模架外形尺寸不應(yīng)受注射機拉 桿的間距影響 定位孔徑與定位環(huán)尺寸需配合良好 注射機頂出桿孔的位置和頂出行程 是否合適 噴嘴孔徑和球面半徑是否與模具的澆口套孔徑和凹球面尺寸相配合 模架安 裝孔的位置和孔徑與注射機的移動模板及固定模板上的相應(yīng)螺孔相配 4 選用模架應(yīng)符合塑件及其成型工藝的技術(shù)要求 為保證塑件質(zhì)量和模具的使用 性能及可靠性 需對模架組合零件的力學(xué)性能 特別是它們的強度和剛度進行準(zhǔn)確地校 核及計算 以確定動 定模板及支承板的長 寬 厚度尺寸 從而正確地選定模架的規(guī) 格 4 3 模架裝配圖 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 13 5 成型零部件的設(shè)計與計算 5 1 凸模設(shè)計 凸模用于成型塑料的內(nèi)表面 又稱型芯 陽模或成型桿 結(jié)構(gòu)分整體式和組合式兩 種 為了便于加工和有利于排氣 運用整體式的型芯結(jié)構(gòu) 如圖 5 1 所示 圖 5 1 凸模設(shè)計 5 2 凹模的設(shè)計 凹模用于成型塑件的外表面 又稱陰模 型腔 按照結(jié)構(gòu)的不同可以分為整體式 整體嵌入式 局部鑲嵌式 大面積鑲嵌式和四壁鑲嵌式五種 該設(shè)計采用整體嵌入式結(jié) 構(gòu) 由整塊金屬材料直接加工成母模仁 如圖 5 2 所示 圖 5 2 凹模設(shè)計 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 14 5 3 成型零件工作尺寸的計算 本設(shè)計中零件工作尺寸的計算均采用平均尺寸 平均收縮率 平均制造公差和平均 磨損量來進行計算 已給出這 ABS 的成型收縮率為 0 003 模具的制造公差取 z 3 5 3 1 模腔工作尺寸的計算 1 凹模的內(nèi)形尺寸 3 1 4 Lk 凹 式中 L 凹為型腔內(nèi)形尺寸 mm L 塑為塑件外徑基本尺寸 mm 即塑件的實際外形尺寸 K 為塑料平均收縮率 此處取 0 3 s 為塑件公差 查表知 ABS 塑件精度等級取 5 級 塑件基本尺寸在 3 6mm 范圍內(nèi) 取 0 24mm 18 24mm 范圍內(nèi)取 0 24mm 80 100mm 范圍內(nèi)取 1 00mm 在 100 120mm 公差 取 1 14mm 在 140 160mm 公差取 1 44mm 在 200 225mm 公差取 1 92mm 在 280 350mm 公差取 2 5mm 在 315 355mm 公差取 2 8mm 所以型腔尺寸如下 L1 50 1 0 003 3 4 0 74 49 593 74 0 24 0 L2 70 1 0 003 3 4 0 86 59 56869 型腔深度的尺寸計算 h h 1 k 3 4 5 7 凹 塑 3 式中 h 凸模 型芯高度尺寸 mm 凹 h 為塑件內(nèi)形深度基本尺寸 mm 即塑件的實際內(nèi)形深度尺寸 塑 s K 含義如 1 式中 H1 13 1 0 003 3 4 0 32 12 832 0 107 2 凸模的外形尺寸計算 L L 1 k 3 4 5 8 凹 塑 式中 L 凸模 型芯外形尺寸 mm 凹 L 為塑件內(nèi)形基本尺寸 mm 即塑件的實際內(nèi)形尺寸 塑 s k 含義如 1 式中 由于該塑料的收縮率不大為 0 3 故只需在型腔尺寸比較大的考慮其收縮率 在尺 寸小的地方不用考慮由收縮率引起的尺寸偏差 所以型芯的尺寸如下 L1 50 1 0 003 3 4 0 74 50 70374 0 024 L2 70 1 0 003 3 4 0 74 70 85 869 L3 35 1 0 003 3 4 0 56 35 525 1 0 型芯的深度尺寸計算 h h 1 k 2 3 5 10 凹 塑 3 式中 h 為凸模 型芯高度尺寸 mm 凹 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 15 h 為塑件內(nèi)形深度基本尺寸 mm 即塑件的實際內(nèi)形深度尺寸 塑 s k 含義如 1 式中 型芯的高度為 H 13 1 0 003 2 3 0 36 13 2836 0 012 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 16 6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng)是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動通道 引導(dǎo)塑料熔體從注射機 噴嘴到模具型腔的進料通道 具有傳料 傳壓和傳熱的功能 對塑件質(zhì)量影響很大 它 分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng) 該模具采用普通流道澆注系統(tǒng) 包括主流道 分流道 冷料穴 澆口 對澆注系統(tǒng)設(shè)計時 應(yīng)遵循以下幾個基本原則 1 1 分析塑料的成型性能 2 盡量避免產(chǎn)生熔接痕 3 有利于型腔中氣體的排出 4 防止型芯的變形和嵌件的位移 5 盡量采用較短的流程充滿型腔 6 要注意對流動距離比和流動面積比的校核 6 1 主流道設(shè)計 主流道設(shè)計一般有以下幾個要點 1 為便于將凝料從主流道中拉出 主流道通常設(shè)計成錐形 其錐角 2 6 內(nèi)壁表面粗糙度一般為 Ra 0 8um 2 為防止主流道與噴嘴處溢料及便于將主流道凝料拉出 主流道與噴嘴應(yīng)緊密對 接 主流道進口處應(yīng)制成球面凹坑 其球面半徑為 R2 R1 1 2 mm 凹入深度 3 5mm 3 為了減小物料的流動阻力 主流道末端與分流道連接處呈圓角過渡 其圓角半 徑 r 1 3mm 4 在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下 主流道應(yīng)盡可能短 一般小于 60mm 過長則會影 響熔體的順利充型 5 對于小型模具可將主流道澆口套與定位圈設(shè)計成整體式 但在大數(shù)情況下是將 主流道與定模座采用 H 7 m6 過渡配合 與定位圈的配合采用 H9 f9 間隙配合 6 因主流道與塑料熔體反復(fù)接觸 進口處與噴嘴反復(fù)碰撞 因此 常將主流道設(shè) 計成可拆卸的主流道襯套 用較好的鋼材制造并熱處理 一般選用 T8 T10 熱處理硬度 要達到 HRC50 55 設(shè)計手根據(jù)冊查得 XS ZY 125 型注射機噴嘴有關(guān)尺寸如下 噴嘴前端孔徑 d0 3mm 噴嘴前端球面半徑 R0 12mm 為了使凝料能順利拔出 主流道的小端直徑 D 應(yīng)稍大于注射噴嘴直徑 d D d 0 5 1 mm 3 0 5 3 5mm 主流道的半錐角 通常為 1 2 過大的錐角會產(chǎn)生湍流或渦流 卷入空氣 過小的 錐角使凝料脫模困難 還會使充模時熔體的流動阻力過大 此處的錐角選用 1 經(jīng)換算 得主流道大端直徑 D 7 74mm 為使熔料順利進入分流道 可在主流道出料端設(shè)計半徑 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 17 1mm 的圓弧過渡 主流道的長度 L 取 73 6 2 分主流道的設(shè)計 分流道是主流道與澆口之間的通道 一般開在分型面上 起分流和轉(zhuǎn)向的作用 分 流道截面的形狀可以是圓形 半圓形 矩形 梯形和 U 型等圓形和正方形截面流道的表 面積與體積之比最小 塑料熔體的溫度下降小 阻力小 流道的效率最高 但加工困難 而且正方形截面不易脫模 所以在實際生產(chǎn)中較常用的截面形狀為梯形 半圓形及 U 形 在分流道的設(shè)計時 應(yīng)考慮盡量減小在流道內(nèi)的壓力損失 盡可能避免熔體溫度的 降低 同時還要考慮減小流道的容積 在此 選擇半圓形 取半圓直徑 6mm 參見 塑 料制品成型及模具設(shè)計 6 3 澆口的設(shè)計 澆口又稱進料口 是連接分流道與型腔之間的熔體通道 它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分 其主要作用是 1 熔體充模后 澆口處首先凝固 可防止其倒流 2 熔體在流經(jīng)狹窄的澆口時產(chǎn)生摩擦熱 使熔體升溫 有助于充模 3 易于在澆口切除澆注系統(tǒng)的凝料 澆口截面積的 0 03 0 09 澆口的長度約為 0 5mm 2mm 澆口的具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定 取其下限值 當(dāng)塑料熔體通過澆口時 剪切速率增高 同時熔體的內(nèi)摩擦加劇 使料流的溫度升 高 粘度降低 提高了流動性能 有利于充型 根據(jù)澆口的成型要求及型腔的排列方式 選用側(cè)澆口較為合適 6 4 平衡進料 作為一模 2 腔的多腔模具 其澆注系統(tǒng)的平衡進料很重要 一模多腔澆注系統(tǒng)的平 衡 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 18 圖 6 1 平衡式澆注系統(tǒng) 6 5 冷料穴設(shè)計 常用的冷料穴有 Z 形拉料桿的冷料穴 倒錐孔冷料穴 圓環(huán)槽冷料穴 圓頭形冷料 穴 菌頭形冷料穴 圓錐頭形冷料穴 本設(shè)計采用帶 Z 型拉料桿 由于拉料桿頭部的側(cè) 凹將主流道凝料鉤住 分模是即可將凝料從主流道中拉出 拉料桿的根部固定在推出板 上 在推出塑件時 冷料也一同被推出 取產(chǎn)品時向拉料鉤的側(cè)向稍微許動 即可脫鉤 將塑件連同澆注系統(tǒng)凝料一道取下 圖 6 2 冷料穴示意圖 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 19 7 排氣與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 塑料在成型過程中 模具溫度會直接影響塑料的充模 定型 成型周期和塑件質(zhì)量 所以 我們在模具上需要設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以到達理想的溫度要求 一般注射模內(nèi)的塑料熔體溫度為 200 左右 而塑件從模具型腔中取出時其溫度在 60 以下 所以熱塑性塑料在注射成型后 必須對模具進行有效地冷卻 以便使塑件可 靠冷卻定型并迅速脫模 提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率 對于熔融黏度低 流動性比較 好的塑料 如聚丙烯 有機玻璃等等 當(dāng)塑件是小型薄壁時 如我們的塑件 則模具課 簡單地進行冷卻或利用自然冷卻不設(shè)定冷卻系統(tǒng) 當(dāng)塑件是大型的制品時 則需要對模 具進行人工冷卻 通過比較最終確定本次設(shè)計的冷卻系統(tǒng)采用循環(huán)水冷卻方法 7 1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計的原則 1 冷卻水孔數(shù)量盡可能多 尺寸盡可能的大 2 冷卻水孔與型腔表面各處最好有相同間距 一般水孔邊離型腔的距離大于 10mm 常用 12 15mm 3 降低入水與出水的溫度差 防止制品變形 4 水道的開設(shè)便于加工和清理 一般孔徑為 6 10mm 5 采用并流流向 加強澆口處的冷卻 7 2 冷卻水路的計算 在注射過程中 塑件的冷卻時間是指塑料熔體從充滿模具型腔起到可以開模取出塑 件時為止的這段時間 這一時間標(biāo)準(zhǔn)常以制品已充分固化定型而且具有一定的強度和剛 度為準(zhǔn) 確定生產(chǎn)周期 脫冷注 tt 式中 t 為生產(chǎn)周期 s t 注為注射時間 t 冷為冷卻時間 t 澆為脫模時間 由 塑料 制品成型及模具設(shè)計 第 237 頁附錄 D 可查得 t 注 15 60s t 冷 15 60s 總周期 t 為 40 140s ABS 的單位熱流量 ABS 的單位熱流量 Qs 為 590 690 kJ kg 每小時需要注射的次數(shù) N 3600 t 取 t 120s 可求得 N 30 次 每小時的注射量 hkgGNW 72 043 從型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量 sQ總 Qs 取 650kJ kg 代入式中得 kJJ 468 65 總 根據(jù)塑件產(chǎn)品在模具中的位置和模板的布置 確定水路圖如圖 7 1 所示 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 20 圖 7 1 水路圖 7 3 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 如果型腔內(nèi)因各種原因產(chǎn)生的氣體不能被排除干凈 塑件上就會形成氣泡 產(chǎn)生熔 接不牢 表面輪廓不清及充填不滿等成型缺陷 另外氣體的存在還會產(chǎn)生反壓力而降低 充模速度 因此設(shè)計模具時必須考慮型腔的排氣問題 注射模通常以如下三種方式排氣 1 利用配合間隙排氣 2 在分型面上開設(shè)排氣槽 3 利用排氣塞排氣 對于簡單型腔的小型模具 可以利用推桿 活動型芯 活動鑲件以及雙支點鼓固定 的型芯端部與模板的配合間隙進行排氣 其配合間隙不能超過 0 5 mm 一般為 0 03 0 05 mm 本設(shè)計采用利用配合間隙排氣的方式排氣 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 21 8 頂出與抽芯機構(gòu)的設(shè)計 在注射成型的每一循環(huán)中 都必須便塑件從模具型腔中型芯上脫出 模具中這種脫出 機構(gòu)稱為脫模機構(gòu) 或推出機構(gòu) 頂出機構(gòu) 脫模機構(gòu)的作用包括脫出 取出兩個動作 即首先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具松動分離 稱為脫出 然后把其脫出物從模具內(nèi) 取出 1 推出機構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)在動模一側(cè)以便借助于開模力驅(qū)動脫模裝置 完成脫模動作 2 保證塑件不因推出而變形損壞 外形良好 3 結(jié)構(gòu)簡單可靠 機械的運動準(zhǔn)確 可靠 靈活 并有足夠的剛度和強度 用推件板推出機構(gòu)中 為了減少推件板與型芯的摩擦 在推件板與型芯間留 0 20 0 25mm 的間隙 并用錐面配合 防止推件因偏心而溢料 8 1 推桿復(fù)位裝置 本模具采用的為一次頂出脫模機構(gòu) 它包括常見的推桿 推管 推板 推塊或活動 鑲塊等脫模機構(gòu) 該機構(gòu)是最常用的頂出方式 即塑件在頂出機構(gòu)的作用下 通過一次 動作即可頂出 基于以上原則 該模具的脫模零部件設(shè)在動模上 選擇推桿頂出形式 9 圖 8 1 推桿 8 2 抽芯機構(gòu)的選擇 根據(jù)動力來源的不同 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)一般可分為手動 機動和氣動 液壓 三大類 1 手動側(cè)向分型與抽芯機構(gòu) 手動側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)是由人工將側(cè)型芯或鑲塊 連同塑件一起取出 在模外使塑件與型芯分離 2 機動側(cè)向分型與抽芯機構(gòu) 機動側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)是利用注射機的開模力 通過傳動件使模具中的側(cè)向成型零件移動一定距離而完成側(cè)向分型與抽芯動作 這類機 構(gòu)經(jīng)濟性好 效率高 動作可靠 實用性強 其主要形式有斜導(dǎo)柱分型與抽芯機構(gòu) 3 液壓或氣動側(cè)向分型與抽芯機構(gòu) 液壓或氣動側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)是以液壓力 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 22 或壓縮空氣作為側(cè)向分型與抽芯的動力 8 3 抽芯距的計算 抽芯距是指將側(cè)型芯抽至不妨礙塑件脫模位置的距離 一般抽芯距等于成型塑件的 孔深或凸臺高度再加 2 3 mm 的安全系數(shù) 即 S h 2 3 mm 3 5 3 6 5 mm 式中 S 抽芯距 mm h 塑件的側(cè)孔深度或側(cè)凸高度 8 4 斜導(dǎo)柱抽芯的設(shè)計 斜導(dǎo)柱分型與抽芯機構(gòu)是生產(chǎn)中最常見得一種 它是利用斜導(dǎo)柱等零件把開模力傳 遞給側(cè)型芯 使之產(chǎn)生側(cè)向移動來完成抽芯動作的 斜導(dǎo)柱抽芯設(shè)計示意如圖 8 2 結(jié)構(gòu)原理 斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)由與模具開模方向成一定角度的斜導(dǎo)柱和滑塊組成 并 有保證抽芯動作穩(wěn)妥可行的滑板定位裝置 起到固定作用的側(cè)向固定板和提供鎖緊力的 鎖緊裝置 斜導(dǎo)柱如圖 8 3 所示 圖 8 2 斜導(dǎo)柱抽芯設(shè)計示意 圖 8 3 斜導(dǎo)柱示意圖 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 23 8 5 滑塊的設(shè)計 滑塊是斜導(dǎo)柱側(cè)向分型抽芯機構(gòu)中的一個重要零部件 注射成型時塑件尺寸的準(zhǔn)確 性和移動的可靠性都需要它來保證 經(jīng)驗所得 滑塊長度 運動方向 應(yīng)為寬度的 1 5 倍 滑塊在側(cè)向分型抽芯機構(gòu)和 復(fù)位過程中 要沿一定的方向平穩(wěn)往復(fù)運動 為了保證滑塊運動平穩(wěn) 抽芯及復(fù)位可靠 無上下竄動和卡緊現(xiàn)象 滑塊在導(dǎo)滑槽內(nèi)必須很好地導(dǎo)滑 如圖 8 4 圖 8 4 滑塊設(shè)計示意 8 5 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)三維效果圖如下所示 圖 8 5 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)三維效果圖 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 24 9 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 9 1 導(dǎo)向 定位機構(gòu)的主要功能 1 定位作用 導(dǎo)向裝置直接保證動模 定模位置的正確性 保證模具型腔的形狀 和尺寸的精確性 從而保證塑料制品的精度 同時 在模具裝配的過程中便于裝配和調(diào) 整 2 導(dǎo)向作用 合模時引導(dǎo)動模按序正確閉合 防止損壞型芯 并承受一定的側(cè)壓 力 3 承載作用 塑料熔體在充模過程中 或由于成型設(shè)備精度低的影響 可能產(chǎn)生 單向的側(cè)壓力 故需導(dǎo)向裝置能產(chǎn)生一定的單向側(cè)壓力 以保證模具的正常工作 9 2 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 9 2 1 導(dǎo)柱的設(shè)計 1 導(dǎo)柱應(yīng)合理地均布在模具分型面的四周 導(dǎo)柱中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離 以保證模具的強度 2 導(dǎo)柱的長度應(yīng)比型芯端面的高度高出 6 8mm 以免型芯進入凹模時與凹模相碰 而損壞 3 導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨度和強度 4 為了使導(dǎo)柱能順利的進入導(dǎo)套 導(dǎo)柱端部應(yīng)做成錐形或半球形 導(dǎo)套的前端也 應(yīng)倒角 5 導(dǎo)柱設(shè)在動模一側(cè)可以保護型芯不愛損傷 而設(shè)在定模一側(cè)則便于順利脫模取 出塑件 因此可根據(jù)需要而決定裝配方式 6 般導(dǎo)柱滑動部分的配合形式按 H8 f8 導(dǎo)柱和導(dǎo)套固定部分配合按 H7 k6 導(dǎo) 套外徑的配合按 H6 k6 7 除了動模 定模之間設(shè)導(dǎo)柱 導(dǎo)套外 一般還在動模座板與推板之間設(shè)置導(dǎo) 柱和導(dǎo)套 以保證推出機構(gòu)的正常運動 8 導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具大小而決定 可參考標(biāo)準(zhǔn)框架數(shù)據(jù)選取 9 2 2 導(dǎo)套的設(shè)計 1 該模具采用帶頭導(dǎo)柱 且加油槽 2 導(dǎo)柱的長度必須比凸模端面高度高出 6 8mm 3 為使導(dǎo)柱能順利地進入導(dǎo)向孔 導(dǎo)柱的端部常做成圓錐形或球形的先導(dǎo)部分 4 導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來確定 應(yīng)保證具有足夠的抗彎強度 該導(dǎo)柱直徑 由標(biāo)準(zhǔn)模架 5 導(dǎo)柱的安裝形式 導(dǎo)柱固定部分與模板按 H7 m6 配合 導(dǎo)柱滑動部分按 H7 f7 或 H8 f7 的 6 導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為 Ra0 4 m 7 導(dǎo)柱滑動部分按 H8 h8 間隙配合 固定部分按 H7 m6 過渡配合 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 25 10 注射機與模具各參數(shù)的校核 10 1 工藝參數(shù)的校核 1 注射量的校核 按體積 注射機的最大注塑量應(yīng)大于制品的質(zhì)量或體積 包括流道及澆口凝料和飛邊 通常 注塑機的實際注塑量最好是注塑機的最大注塑量的 80 所以 選用的注塑機的最大注 塑量應(yīng)滿足 0 8V 機 V 塑 V 澆 式中 V 機 注塑機的最大注塑量 125cm3 V 塑 塑件的體積 該產(chǎn)品 V 塑 30 8 cm3 V 澆 澆注系統(tǒng)體積 該產(chǎn)品 V 澆 10 cm3 故 V 機 2XV 塑 V 澆 0 8 89 5 cm3 而所選定的注塑機為 125cm3 以符合要求 2 鎖模力的校核 公式 F KAPm 式中 F 注射機的額定鎖模力 kN A 制品和流道在分型面上的投影和 cm2 Pm 型腔的平均計算壓力 MPa 由表 9 9 4 取 30 K 安全系數(shù) 通常取 K 1 1 1 2 則 KAPm 1 2 19829 30 713 8kN 900kN 所以符合要求 3 最大注射壓力的校核 Pmax K P0 式中 Pmax 注射機的額定注射壓力 MPa 150 P0 成型時所需的注射壓力 MPa 取 45 K 安全系數(shù) 常取 K 1 25 1 4 取 1 3 則 K P0 1 3 45 58 5MPa Pmax150 所以符合要求 10 2 模具安裝尺寸的校核 10 2 1 噴嘴的校核 注塑模具主流道襯套始端凹坑的球面半徑應(yīng)大于注射機噴嘴球頭半徑 以利于塑料 熔體的流動 防止流涎 10 2 2 定位圈尺寸的校核 注塑機固定板臺面的中心有一規(guī)定尺寸的孔 稱為定位孔 注塑模端面凸臺的徑向 尺寸需與定位孔成間隙配合 便于模具的安裝 并使主流道的中心線與噴嘴的中心線重 合 模具端面的凸臺高度應(yīng)小于定位孔的深度 10 2 3 模具外形尺寸的校核 注塑模外形尺寸應(yīng)小于注塑機的工作臺面的有效尺寸 模具長寬反響的尺寸要與注 塑機拉桿的間距相適應(yīng) 模具至少由一個方向的尺寸穿過拉桿件的空間裝在注射機的工 作臺面上 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 26 10 2 4 模具厚度的校核 模具的厚度 閉合高度 必須滿足下式 Hmin Hm Hmax 注 Hm 所設(shè)計的模具厚度 mm Hmin 注塑機允許的最小模具厚度 mm Hmax 注塑機允許的最大模具厚度 mm 10 2 5 安裝參數(shù)的校核 模具各模板的厚度分別為 H1 定模座板 H2 型腔固定板 H3 型芯固定板 H4 墊塊 H5 動模座板 模具的閉合高度 H H1 H2 H3 H4 H5 235mm 所允許的最小模具厚度 Hmin 200mm 所允許的最大模具厚度 Hmax 300mm 即模具滿足 Hmin 281mm Hmax的安裝條件 所以注射機的開模行程足夠 由以上的驗證可知 型注射機能滿足使用要求 故可 采用 10 3 開模行程的校核 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 經(jīng)查資料注射機的 最大開模行程 300mm S H1 H2 5 10 mm 35 60 10 105mm 滿足要求 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 27 11 模具安裝和試模 1 清理模板平面定位孔及模具安裝面上的污物 毛刺 2 因模具外形尺寸不大 故采用整體安裝法 先在機器下面兩根導(dǎo)軌上墊好板 模具從側(cè)面進入機架間 定模入定位孔 并放正 慢速閉合模板 壓緊模具 然后用壓 板或螺釘壓緊定模 并初步固定動模 然后慢速開閉模具 找正動模 應(yīng)保證開閉模具 時平穩(wěn) 靈活 無卡住現(xiàn)象 然后固定動模 3 調(diào)節(jié)鎖模機構(gòu) 保證有足夠開模距及鎖模力 使模具閉合適當(dāng) 4 慢速開啟模板直至模板停止后退為止 調(diào)節(jié)頂出裝置 保證頂出距離 開閉模 具觀察頂出機構(gòu)運動情況 動作是否平衡 靈活 協(xié)調(diào) 5 模具裝好后 待料筒及噴嘴溫度上升到距離預(yù)定溫度 20 30 C 即可校正噴嘴 澆口套的相對位置及弧面接觸情況 可用一紙片放在噴嘴與澆口套之間 觀察兩者接觸 印痕 檢查吻合情況 必須使松緊合適 校正后擰緊注射座定位螺釘 緊固定位 6 開空車運轉(zhuǎn) 觀察模具各部分運行是否正常 然后才可注射試模 雖然是在選定成型材料 成型設(shè)備時 在預(yù)想的工藝條件下進行模具設(shè)計 但是人 們的認(rèn)識往往是不完善的 因此必須在模具加工完成以后 進行試模試驗 看成型的制 件質(zhì)量如何 試模時 塑件上?？赡艹霈F(xiàn)各種弊病 為此必須進行原因分析 排除故障 造成次 廢品的原因很多 有時是單一的 但經(jīng)常是多方面綜合的原因 需按成型條件 成型設(shè)備 模具結(jié)構(gòu)及制造精度 塑件結(jié)構(gòu)及形狀等因素逐個分析找出其中主要矛盾 然后再采取調(diào)節(jié)成型工藝參數(shù) 修整模具等方法加以解決 因為成型條件容易改變 所 以一般的做法是先變更成型條件 當(dāng)變更成型條件不能解決問題時 才考慮修理模具 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 28 12 主要成型零件加工工藝 工藝規(guī)程是指規(guī)定產(chǎn)品或零件的制造工藝過程和操作方法等內(nèi)容的工藝技術(shù)文件 簡稱工藝規(guī)程 工藝規(guī)程的內(nèi)容主要包括零件加工的工藝路線 各道工序的具體加工內(nèi) 容 切削用量 工時定額 所選用的設(shè)備與工藝裝配 以及毛坯設(shè)計等 塑件的精度高低 表面質(zhì)量好壞 全取決于成型零件的制造工藝 因此編制出一個 科學(xué)合理制造工藝是保證成型零件質(zhì)量 進而保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵 成型零件主要有兩 類 型腔類和型芯類 簡單的型腔和型芯以機械切削加工為主 再加拋光工序 復(fù)雜的 型腔和型芯以機械切削進行粗加工 精加工以電加工為主 復(fù)雜的小型異形型芯以電加 工為主 機械切削加工基本上是數(shù)控化加工 因為本設(shè)計的型腔采用的是整體式型腔 定模板與型腔形成一個整體 故定模板和 動模板是主要成型零件 故在此只列出定模板的加工工藝卡 如下表 12 1 所示 加工工藝過程 日期 材料名稱 45 下料規(guī)格 420 480 75 審核 零件圖號 17 零件名稱 定模板 數(shù)量 批準(zhǔn) 序號 工序 工 序 內(nèi) 容 設(shè)備及 工具 單件定 額 檢驗員 檢驗 日期 1 下料 方塊料 420 480 75mm 1 件 鍛造 2 熱處理 正火處理 噴丸處理 熱處理 3 立銑 銑六方 各留 5mm 余量 銑床 4 鉗工 劃周邊 4 個 48 通孔及冷卻水道孔 位置 導(dǎo)柱孔位置 鉗工 5 磨 磨六方至圖紙規(guī)定尺寸 磨床 6 銑 數(shù)控銑 48 孔及沉孔 55 并數(shù)銑 定模板上表面 銑床 7 銑 銑 M36 的螺紋 銑床 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 29 8 鉗工 鉆通 6 18 的斜導(dǎo)孔 鉆攻 2 M14 深 10 的螺紋孔 及 8mm 的水道 鉗工 9 車 各倒角 車床 10 平磨 磨厚度及基面見光 磨床 11 熱處理 調(diào)質(zhì) 保證 50 52HRC 熱處理 12 鉗工 研光各型孔達要求 鉗工 13 檢驗 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 30 結(jié) 論 此畢業(yè)設(shè)計已接近尾聲 畢業(yè)設(shè)計的大部分工作已完成 只是某些小的細節(jié)仍需要 修改 但這比以前的工作量要小許多 這次的畢業(yè)設(shè)計不僅僅是模具的設(shè)計 還有軟件 的學(xué)習(xí) 任務(wù)量很大 在設(shè)計的過程中困難很多 不過在老師 同學(xué)以及參觀實習(xí)中模 具師傅的講解 使問題一個一個的被解決掉 通過這次的畢業(yè)設(shè)計學(xué)習(xí)到了很多的東西 特別是模具及 proe 軟件方面的相關(guān)知識 這次的畢業(yè)設(shè)計不僅僅是我們模具方面所學(xué)的 知識 還有軟件方面的內(nèi)容 在現(xiàn)在的模具設(shè)計中 軟件已成為一個優(yōu)秀設(shè)計師不可缺 少的工具 雖然它只是一個工具但要靈活運用 還需要一段很長的路要走 軟件操作雖 然不是什么高深的知識 但要想成為高手也確屬不易 你也必須有一個良好的學(xué)習(xí)方法 和吃苦耐勞的精神 軟件的操作非一日之功這需要我們付出努力才會有收獲 本設(shè)計中詳細介紹了模具設(shè)計的流程及各個過程中參數(shù)的確定方法 保證模具的各 個參數(shù)都有來歷 設(shè)計是一個繁瑣的工作 在有設(shè)計方案的情況下 需要不斷的修改 確定里面的各個參數(shù) 從最初的框架設(shè)計到最后的產(chǎn)品要很長的一段路要走 在設(shè)計過 程中 proe 是參數(shù)化的 這就給設(shè)計帶來了便利 但同時也給修改帶來了不便 在參數(shù)化 的修改中 參數(shù)少時可以給修改帶來方便 但參數(shù)比較多時就給修改帶來了不便特別是 模具的分型面 修改非常的不易 有時修改還沒有重新建立快 但只要少數(shù)的情況大多 數(shù)情況下還是修改的快 這就對我們的軟件操作能力有更高的要求 在開題報告中已說明了塑料工業(yè)的重要地位和當(dāng)今注塑模具的現(xiàn)狀 隨著經(jīng)濟的發(fā) 展 塑料工業(yè)將繼續(xù)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢 模具設(shè)計已成為一種不可缺少的行業(yè) 這次的 模具設(shè)計 我體驗了模具設(shè)計的整個流程 不管以后搞不搞模具設(shè)計 這對我來說都是 一種不可缺少的經(jīng)歷 它也是經(jīng)驗積累的一個過程 在本設(shè)計說明書中介紹了注塑件的 一般設(shè)計原則 對塑件的特征如倒圓角 加強筋等做了說明 從實際來看 幾乎所有的 注塑件都遵循這些原則 在做好注塑成型的準(zhǔn)備工作之后 接著介紹了模具設(shè)計的內(nèi)容 冷流道注塑模具無外乎包括四大系統(tǒng) 澆注系統(tǒng) 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 頂出系統(tǒng)和機構(gòu)系統(tǒng) 其實也可以歸為頂出系統(tǒng) 該系統(tǒng)如斜導(dǎo)柱 滑塊和開閉器等 在澆注系統(tǒng)的設(shè)計 中根據(jù)經(jīng)驗公式取流道橫截面形狀 確定澆口尺寸 對流道剪切速率進行校核 溫度調(diào) 節(jié)系統(tǒng)說明了設(shè)計的一般步驟 確定冷卻時間 計算體積流量等 該模具屬于復(fù)雜脫模 機構(gòu) 四個方向都有滑塊抽芯機構(gòu) 采用點澆口的形式并需要二次分型 設(shè)計相對比較 的復(fù)雜 做完上述這些工作之后 該模具的設(shè)計到此結(jié)束 在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)不同的教材中 經(jīng)驗公式有不一致的地方 不同公式的計算結(jié) 果有的相差很大 特別是在溫度調(diào)節(jié)與脫模力的計算這兩塊 所以我們計算出來的結(jié)果 只能作為參考 在實際的應(yīng)用中要根據(jù)實際情況作出相應(yīng)的調(diào)整 在完成圖紙之后發(fā)現(xiàn) 模具設(shè)計的有些結(jié)構(gòu)是不合理的 這就又要做出修改 設(shè)計過程就是一個不斷修改完善 的過程 注塑件的生產(chǎn)中模具的結(jié)構(gòu)相當(dāng)?shù)闹匾?好的模具結(jié)構(gòu)可以提高生產(chǎn)效率 降低生產(chǎn)成本 減少維修時間 目前傳統(tǒng)冷流道模具設(shè)計還是以經(jīng)驗為主 很難對注射各參量進行嚴(yán)密的數(shù)學(xué)建模 因為各參量相互影響 關(guān)系復(fù)雜 隨著科技的進步及注射理論的突破 熱流道模具發(fā)展 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計 31 的越來越迅速 隨著技術(shù)的成熟 熱流道模具將會逐漸的增多 熱流道模具成本相對較 高 但材料利用率高 成型好 產(chǎn)品質(zhì)量高 它已是模具設(shè)計的一個發(fā)展方向 以后注 射模具的研究會以熱流道模具為主 在完成參數(shù)化設(shè)計之后發(fā)覺 AutoCAD 的設(shè)計確實