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本科畢業(yè)設(shè)計 論文 題目 導管注塑模具設(shè)計 系 別 機電信息系 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 學 生 學 號 指導教師 2013 年 05 月 I 導管注塑模具設(shè)計 摘 要 注塑成型是塑件生產(chǎn)最常用的方法之一 本設(shè)計通過注塑模具產(chǎn)品 利用 實體模型測量產(chǎn)品的尺寸 對實體進行建模 并對塑件的材料和塑件結(jié)構(gòu)進行 分析 并對塑件的模具進行設(shè)計 包括塑件成品的設(shè)計 工藝參數(shù)的分析與計 算 工作部分的設(shè)計 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計和加工方案的制定 確定塑件的最佳澆 注位置 并通過實際情況進行調(diào)整 從而得到對實際生產(chǎn)來說最合理的澆注位 置 在確定模具型腔數(shù)目后 分析產(chǎn)品的氣穴 熔接痕 充填時間 充填結(jié)束 時的體積溫度 流動前沿處的溫度 速度 時間轉(zhuǎn)換點壓力 充填結(jié)束時的壓力 注射位置處壓力等 可確定注塑模具的合理性 該模具采用普通澆注系統(tǒng) 由于采用一模兩腔的注射結(jié)構(gòu) 必須設(shè)置分流 道 用點澆口形式從零件端部進料 此次設(shè)計中 最關(guān)鍵的是確定型芯和型腔的結(jié)構(gòu) 此外還分析了模具受力 脫模機構(gòu)的設(shè)計 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計等 關(guān)鍵詞 型腔 熔接痕 分流道 點澆口 II Catheter injection mold design Abstract Injection molding is one of the most commonly used method of plastic parts production This design injection mold products measuring the size of the entity model entity modeling and materials of plastic parts and plastic parts of the structure of analysis mold design and plastic parts including the design of the finished plastic parts analysis and calculation of the process parameters the design of the working part of the mold structure design and processing programs to develop to determine the plastic parts of the casting position and adjust the actual situation in order to get the most reasonable for the actual production of casting position Determine the number of mold cavity the cavitation analysis products Weld filling time filling the end of the volume of temperature at the temperature of the flow front velocity time conversion point pressure the pressure in the filling at the end of the injection site at the pressurecan determine the rationality of the injection mold The mold using a common gating system using a two cavity mold injection structure must be set to shunt feed the latent form of point gate from inside the part This design the most critical is to determine the structure of the core and cavity in addition to analysis of the mold by force the design of mold release and the cooling system design Key Words cavity weld shunt point gate III 目 錄 1 緒論 1 1 1 塑料成型與注塑模具 1 1 2 國內(nèi)外相關(guān)發(fā)展狀況 1 1 2 1 國內(nèi)發(fā)展狀況 1 1 2 2 國外發(fā)展狀況 2 1 3 塑料模具發(fā)展走勢 2 2 塑件材料分析與方案論證 4 2 1 塑件的工藝分析 4 2 1 1 塑件的材料 4 2 1 2 尼龍的基本特性 4 2 1 3 尼龍的成型特點 4 2 1 4 尼龍的主要用途 5 2 1 5 尼龍的注射成型工藝參數(shù) 5 2 2 塑件的成型工藝 5 2 2 1 注射成型的原理 5 2 2 2 注射成型的工藝過程 6 2 2 3 注射成型工藝參數(shù) 7 2 2 4 注塑模的機構(gòu)組成 8 2 3 方案論證 8 3 注射成型機的選擇 11 3 1 估算塑件體積 11 3 2 估算塑件質(zhì)量 11 3 3 注塑機的注射容量 11 3 4 鎖模力 11 3 5 選擇注塑機及注塑機的主要參數(shù) 12 3 5 1 注射機的選擇 12 3 5 2 XS ZY 125 型注塑機的主要參數(shù) 12 3 6 注塑機的校核 12 4 澆注系統(tǒng)設(shè)計 14 4 1 澆注系統(tǒng)的功能 14 4 1 1 澆注系統(tǒng)的組成 14 4 1 2 澆注系統(tǒng)設(shè)計原則 14 IV 4 1 3 澆注系統(tǒng)布置 14 4 2 流道系統(tǒng)設(shè)計 14 4 2 1 主流道設(shè)計 15 4 2 2 冷料井設(shè)計 16 4 2 3 分流道設(shè)計 16 4 2 4 澆口設(shè)計 17 5 成型零件設(shè)計 19 5 1 分型面的設(shè)計 19 5 2 成型零件應具備的特能 19 5 3 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 20 5 3 1 凹模 型腔 結(jié)構(gòu)設(shè)計 20 5 3 2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 20 5 4 成型零件工作尺寸計算 21 5 4 1 影響塑件尺寸和精度的因素 21 5 4 2 成型零件工作尺寸的計算 22 5 4 3 模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計算 23 6 導向機構(gòu)的設(shè)計 26 6 1 導向機構(gòu)的作用 26 6 2 導柱導向機構(gòu) 26 6 2 1 導向機構(gòu)的總體設(shè)計 26 6 2 2 導柱的設(shè)計 27 6 2 3 導套的設(shè)計 27 7 脫模機構(gòu)的設(shè)計 28 7 1 脫模機構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成 28 7 1 1 脫模機構(gòu)的設(shè)計原則 28 7 1 2 脫模機構(gòu)的結(jié)構(gòu) 28 7 1 3 脫模機構(gòu)的分類 28 7 2 脫模力的計算 29 7 3 簡單脫模機構(gòu) 29 7 3 1 推件板脫模機構(gòu)的設(shè)計要點 29 7 3 2 推件板的形狀 31 7 3 3 頂桿強度的計算 31 7 4 復位裝置 31 8 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計 32 V 8 1 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的分類 32 8 2 斜導柱側(cè)向分型與抽芯機構(gòu) 32 8 2 1 斜導柱側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計要點 32 8 2 2 斜導柱側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的工作原理及其類型 33 8 2 3 斜導柱抽心距的計算 33 8 2 4 開模行程和拉桿尺寸的確定 33 9 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 35 9 1 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用 35 9 1 1 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 35 9 1 2 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)對塑件質(zhì)量的影響 35 9 2 冷卻系統(tǒng)的機構(gòu) 36 9 2 1 模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則 36 9 2 2 模具冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 36 10 塑料模具用鋼 38 10 1 注塑模材料應具備的要求 38 10 2 模具材料選用的一般原則 38 10 3 本模具所選鋼材及熱處理 38 11 模具工作過程 40 12 模具可行性分析 42 12 1 本模具的特點 42 12 2 市場效益及經(jīng)濟效益分析 42 13 總結(jié) 43 致謝 44 參考文獻 45 畢業(yè)設(shè)計 論文 知識產(chǎn)權(quán)聲明 46 畢業(yè)設(shè)計 論文 獨創(chuàng)性聲明 47 1 緒論 1 1 緒論 1 1 塑料成型與注塑模具 塑料工業(yè)是由塑料原料和塑料制品生產(chǎn)兩大系統(tǒng)組成 二者相輔相成 缺 一不可 而塑料制品生產(chǎn)是實現(xiàn)塑料原料自身價值的唯一手段 塑料制品生產(chǎn) 的目的就是根據(jù)各種塑料的性能 利用各種工藝方法 使其成為具有一定形狀 而又有使用價值的物品或定型材料 塑料制品生產(chǎn)主要由成型 機械加工 表 面裝飾 裝配等環(huán)節(jié)組成 其重要一環(huán)就是塑料成型 塑料注塑成型過程是 塑料原料從注塑機的料斗進入加熱筒 經(jīng)塑化后由 柱塞或螺桿的推動 在一定壓力下通過噴嘴進入模具型腔 經(jīng)冷卻固化后而開 模獲得制品 塑件 除少數(shù)幾種塑件外 幾乎所有的塑件都可以注塑成型 據(jù) 有關(guān)資料統(tǒng)計 注塑制品占所有模塑件總產(chǎn)量的三分之一 注塑模具占塑料成 型模具數(shù)量的二分之一以上 注塑成型制品的應用已十分廣泛 并隨著塑料原 料的不斷改進 已逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬和非金屬材料的制品 發(fā)展注塑模具大 有可為 塑料模具材料直接影響模具的使用壽命 加工成本及產(chǎn)品的成型質(zhì)量 因此 設(shè)計時要正確地選擇模具材料 用于塑料模具材料的品種很多 其中主要是以 鋼合金工具鋼 冷 熱模具鋼 不銹鋼等 此外 有色金屬中有鋅合金 鋁合金 鈹 銅或某些新材料等 隨著材料科學不斷發(fā)展 在模具新材料的應用上 國內(nèi)外 都已經(jīng)對模具的工作條件 失效形式和提高模具的使用壽命的途徑方面進行了 大量的研究工作 并開發(fā)出許多不僅具有良好的使用性能 而且還有加工好 熱處理變形小的新型塑料模具鋼 如預硬鋼 時效硬鋼 析出硬化鋼 耐腐蝕鋼等 并在生產(chǎn)中得到廣泛應用 選擇注塑模材料的主要依據(jù)是注塑模工作條件 對 工作精度要求較低 工作條件比較好的塑料模具 可選擇價格較低廉的普通材 料制造 而對一些工作精度要求較高 工作條件惡劣的塑料模具 則需要選擇 價格較貴 使用性能好的材料制造 必要時還應對加工好的模具零件進行特殊的 強化處理 以使塑料模具有較長的使用壽命 1 2 國內(nèi)外相關(guān)發(fā)展狀況 1 2 1 國內(nèi)發(fā)展狀況 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)工業(yè) 也是一個國家加工工業(yè)發(fā)展的 重要標志 近年來 我國模具工業(yè)的技術(shù)水平取得了長足的發(fā)展 當前 國內(nèi) 1 緒論 2 已經(jīng)能生產(chǎn)精度達 2 微米的的精密多工位級進模 工位數(shù)最多已達 160 個 使 用壽命 畢業(yè)設(shè)計 論文 3 1 2 億次 大型模具 精密塑料模具和部分汽車覆蓋模具都已經(jīng)達到了很高的 水平 現(xiàn)在 我國模具生產(chǎn)廠點約有 3 萬多家 從業(yè)人數(shù) 80 多萬人 十五 期間 模具年平均增長速度達到 20 左右 2005 年模具銷售額達 650 億元 同比增長 25 模具出口 7 4 億美元 比 2004 年的 4 9 億美元增長約 50 均居世界前 列 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 其它各類模具約占 11 但是 由于創(chuàng)新能力弱 行業(yè)關(guān)鍵技術(shù) 難以突破 使得我國模具行業(yè)長期以來面臨著 低端競爭 高端進口 的尷尬局 面 為了適應市場對模具制造的短交貨期 高精度 低成本的迫切要求 模具 越來越向著大型化 高精度化 多功能復合模具化等方向發(fā)展 熱流道模具 氣輔模具等先進的模具加工技術(shù)也將在塑料模具中得到更廣泛的應用 標準件 的廣泛應用 將極大的影響模具制造周期 提高模具的質(zhì)量 并降低模具的制 造成本 模具技術(shù)含量的不斷提高 將使中高檔模具比例不斷增大 產(chǎn)品的機 構(gòu)調(diào)整將引發(fā)模具市場走勢不斷變化 1 2 2 國外發(fā)展狀況 高新技術(shù)在歐美模具企業(yè)得到廣泛應用 歐美許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水 平 在國際上是一流的 將高新技術(shù)應用于模具的設(shè)計與制造 已成為快速制 造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證 a CAD CAE CAM 的廣泛應用 顯示了用信息技術(shù)帶動和提升模具工業(yè)的 優(yōu)越性 在歐美 CAD CAE CAM 已成為模具企業(yè)普通應用的技術(shù) b 為了縮短制模周期 提高市場競爭力 普遍采用高速切削加工技術(shù) c 快速成型技術(shù)與快速制模技術(shù)獲得普遍應用 目前 國外注射成型技術(shù)的發(fā)展迅速 精密注射成型 注射成型中的計算 機技術(shù)的廣泛應用 以及全電動注射劑 兩板式注射機 無拉桿注射機 電磁 動態(tài)化注射機 低壓注射成型 高速注射成型 復合注射成型 超級小精密注 射成型等技術(shù)的研發(fā)及應用 都大大提高了國外模具的生產(chǎn)和制造水平 1 3 塑料模具發(fā)展走勢 a 提高大型 精密 復雜 長壽命模具的設(shè)計制造水平及比例 b 在塑料模設(shè)計制造中全面推廣應用 CAD CAM CAE 技術(shù) c 推廣應用熱流道技術(shù) 氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù) 采用熱 流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量 并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材 料和節(jié)約能源 氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下 大幅度降低成 畢業(yè)設(shè)計 論文 4 本 另一方面為了確保塑料件精度 繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以 及注射 畢業(yè)設(shè)計 論文 5 壓縮成型工藝與模具也非常重要 d 新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟模具 e 提高塑料模標準化水平和標準件的使用率 首先要制訂統(tǒng)一的國家標準 并嚴格按標準生產(chǎn) 其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn) 提高商品化程度 提高標準件 質(zhì)量 降低成本 再次是要進一步增加標準件規(guī)格品種 f 應用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù)對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得 十分必要 g 研究和應用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程 采用三坐標測量儀或三坐 標掃描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模 CAD CAM 的關(guān)鍵技術(shù)之一 本次畢業(yè)設(shè)計中主要應用了先進的 CAD 軟件和 Pro E 軟件 其中 Pro E 主 要用于模具成型零件的 3D 設(shè)計 并向 2D 設(shè)計人員提供制品的其它有關(guān)參數(shù) 如投影面積 體積等 以優(yōu)化模具設(shè)計 使模具結(jié)構(gòu)更加合理 我這次的畢業(yè) 設(shè)計的主要內(nèi)容是模具結(jié)構(gòu) 在論文中 對于由 CAD 軟件和 Pro E 軟件完成的 內(nèi)容將直接說明 不作具體說明 2 塑件材料分析與方案論證 6 2 塑件材料分析與方案論證 2 1 塑件的工藝分析 2 1 1 塑件的材料 此塑件的材料為尼龍 2 1 2 尼龍的基本特性 聚酰胺 PA PA 的外觀為透明或不透明乳白或淡黃的粒料 表觀角質(zhì) 堅 硬 制品表面有光澤 其密度為 1 02 1 15 吸水率為 0 3 9 0 3 cmg a 聚酰胺的力學性能 PA 在室溫下的拉伸強度和沖擊強度都較高 但沖 擊強度不如聚碳酸酯和聚甲醛高 隨溫度和溫度的升高 拉伸強度急劇下降 而沖擊強度則明顯提高 玻璃纖維增強 PA 的強度受溫度的影響小 b 聚酰胺的熱性能 PA 的熔融溫度范圍窄 具有較明晰的熔點 通常在 180 280 之間 隨著品種和結(jié)構(gòu)的不同而異 PA 的熔點雖然較高 但長期使 用溫度卻不高 一般不宜超過 80 左右 或在 100 以上的溫度下長期與氧接 觸會引起其表面緩慢熱氧降解 使制品逐漸呈現(xiàn)褐色 喪失使用性能 PA 的線 脹系數(shù)為金屬的 5 7 倍 c 聚酰胺的化學性能 PA 在室溫下耐稀酸 弱堿和大多數(shù)鹽類 但強酸 較高濃度的酸及強氧化劑會使其明顯受到侵蝕 在較高溫度下發(fā)生破壞 d 聚酰胺的電性能 各種 PA 的電性能在干態(tài)時基本相同 具有較高的電 限值 但隨著溫度和縮水率的增加有明顯降低 介電常數(shù)與此相反 隨吸水率 的增加而增大 因此 PA 不適宜作高溫 高于 80 和高溫濕度場合的電絕 緣材料 2 1 3 尼龍的成型特點 PA 的耐候性一般 制品在室內(nèi)或不受陽光照射的地方使用 其性能隨時 間的延長變化不大 但直接暴露在大氣中或在熱氧條件下選用則易于老化 導 致制品表面變色 力學性能下降 一般加入炭黑 胺類和酚類穩(wěn)定劑后明顯提 高其耐候性 2 1 4 尼龍的主要用途 通過注射成型可以制得各種形狀復雜 尺寸精度高的 PA 制品 由于其品 種較多 各類注射制品在材料選擇上既要注意其共性 又要了解各種品種的特 2 塑件材料分析與方案論證 7 性 根據(jù)實際使用環(huán)境和條件進行選用 作為耐磨和自潤滑材料 PA 齒輪在各 方面 畢業(yè)設(shè)計 論文 8 得到了廣泛應用 而各種 PA 齒輪的性能不同 具有各自的應用范圍 如 PA 6 較 6 齒輪具有較高的力學強度和剛性 優(yōu)良的耐磨性 自潤滑性 耐疲勞性及 耐熱性稍低于 PA 66 但是 它的吸水率低 具有較好的尺寸穩(wěn)定性 濕度波 動大 無潤滑或少潤滑的條件下使用 除制造齒輪外 還可用來制作軸承 軸 瓦 凸輪 滑塊 滑輪等耐磨件 2 1 5 尼龍的注射成型工藝參數(shù) 密度 g cm 3 1 02 1 15 吸水率 24h 0 3 9 0 收縮率 1 5 2 2 熱變性溫度 80 拉伸強度 MPa 65 彎曲強度 MPa 98 彈性模量 MPa 32 10 沖擊強度 無缺口 不斷 適用注塑機類型 螺桿式 柱塞式均可 2 2 塑件的成型工藝 塑料的種類很多 其成型的方法也很多 有注射成型 壓縮成型 壓注成 型 擠出成型 氣動與液壓成型 泡沫塑料的成型等 其中前四種方法最為常 用 本塑件的成型采用注射成型 注射成型又稱為注射模塑 是熱塑性塑料制件的一種主要成型方法 除個 別熱塑性塑料外 幾乎所有熱塑性塑料都可用此方法成型 近年來 注射成型 已成功的用來成型某些熱固性塑件 注射成型所用的設(shè)備是注塑機 目前注塑機的種類很多 但普遍采用的是 柱塞式注塑機和螺桿式注塑機 2 2 1 注射成型的原理 注射成型的原理是將顆粒狀態(tài)或粉狀塑料從注塑機的料斗送進加熱的料筒 中 經(jīng)過加熱熔融塑化成為粘流態(tài)熔體 在注射劑柱塞或螺桿的高壓推動下 以很大的流速通過噴嘴注入模具型腔 經(jīng)一定時間的保壓冷卻定型后可保持模 具型腔所賦予的形狀 然后開模分型獲得成型塑件 這樣就完成了一次工作循 環(huán) 如圖 2 1 所示 2 畢業(yè)設(shè)計 論文 9 圖 2 1 注射成型工作循環(huán) 2 2 2 注射成型的工藝過程 注射成型工業(yè)過程包括 成型前的準備 注射成型過程以及塑件的后處理 三個階段 a 成型前的準備 為確保注射過程順利進行和保證質(zhì)量 應對所用設(shè)備和 塑料進行一下準備工作 1 成型前對原料的預處理 根據(jù)各種塑料的特性及供料狀況 一般在成型 前對原料進行外觀和工藝性能檢驗 如果來料為粉料 則有時還需進行捏合 塑煉 造料等操作 2 料筒的清洗 在注射成型前 如果料筒內(nèi)殘余塑料與將要使用的塑料不 一致以及需要調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時 都需要對料筒進行清洗或 更換 3 螺桿式注 nbm 射機通常是直接換料清洗 為節(jié)省時間和原料 換料清洗 應根據(jù)塑料的熱穩(wěn)定性成型溫度范圍及各種塑料之間的相容性的因素采用正確 的清洗步驟 當新料的成型溫度高預料筒內(nèi)存料的成型溫度時 先將料筒溫度 升至新料的最低成型溫度 然后加入新料 并連續(xù) 對空注射 直至全部存料 清洗完畢 在調(diào)整料筒溫度進行正常生產(chǎn) 當新料成型溫度比存料成型溫度低 則先將料筒溫度升高到存料最好的流動溫度后切斷電源 用新料在降溫下進行 清洗 當新料與存料成型溫度相近時 則不必變更溫度 直接清洗即可 4 脫模劑的使用 脫模劑是使塑件容易從模具中脫出而敷在模具表面上的 一種助劑 常用的脫模劑有硬脂酸鋅液體石蠟和硅油等 b 注射成型過程 注射過程是塑料轉(zhuǎn)變?yōu)樗芗闹饕A段 它包括加料 塑化 加壓 注射 保壓 冷卻定型和脫模等步驟 1 加料 由注射劑料斗落入一定量的塑料 以保證操作穩(wěn)定 塑料塑化均 畢業(yè)設(shè)計 論文 10 勻 最終獲得良好的塑件 通常其加料量由注射機裝置來控制 2 塑化 塑化是指塑料在料筒內(nèi)經(jīng)加熱達到熔融流動狀態(tài) 并具有良好的 塑性的全過程 3 加壓注射 注射機用柱塞或螺桿推動具有流動性和溫度均勻的塑料熔體 從料筒中經(jīng)過噴嘴 澆注系統(tǒng)直至注入模腔 4 保壓 保壓是自注射結(jié)束到柱塞或螺桿開始后移的這段過程 即壓實工 序 保壓的目的一方面是防止注射壓力解除后 如果澆口尚未凍結(jié) 發(fā)生型腔 中熔料通過澆口流向澆注系統(tǒng) 導致熔體倒流 另一方面則是當型腔內(nèi)熔體冷 卻收縮時 繼續(xù)保持施壓狀態(tài)的柱塞或螺桿可迫使?jié)部诟浇娜哿喜粩嘌a充進 模具中 使型腔中塑料能成型出形狀完整而致密的塑件 5 冷卻定型 當澆注系統(tǒng)的塑料已經(jīng)冷卻凝固 繼續(xù)保壓已不再需要 此 時可退回柱塞或螺桿 同時通入冷卻水或空氣等冷卻介質(zhì) 對模具進一步冷卻 這一階段稱冷卻定型 6 脫模 塑件冷卻到一定溫度即可開模 在推出機構(gòu)的作用下將塑件推出 模外 C 塑料的后處理 塑件經(jīng)注射成型后 除去澆口凝料 修飾澆口處余料及 飛邊毛刺外 常需要進行適當?shù)暮筇幚?借以改善和提高塑件的性能 塑件的 后處理主要指退火和調(diào)濕處理 1 退火處理 退火處理是使塑件在定溫的加熱液體介質(zhì) 如熱水甘油和液 體石蠟 或熱空氣循環(huán)烘箱中靜置一段時間 然后緩慢冷卻的過程 其目的在 于減少由于塑件在料筒塑化不均勻或在型腔內(nèi)冷卻速度不一致 而形成內(nèi)應力 這在生產(chǎn)厚壁或帶有金屬鑲件得塑件時尤為重要 2 調(diào)濕處理 將剛脫模的塑件放在熱水中進行處理 以隔絕空氣 防止塑 件氧化而變色 同時 加快達到吸濕平衡的一種處理方法 2 2 3 注射成型工藝參數(shù) 對于一定的塑件 當選擇了適當?shù)乃芰掀贩N 成型方法及設(shè)備 設(shè)計了合 理的成型工藝過程及模具結(jié)構(gòu)之后 在生產(chǎn)中 工藝條件 參數(shù) 的選擇及控 制就是保證成型順利進行和塑件質(zhì)量的關(guān)鍵 注射成型最主要的工藝參數(shù)是塑 化流動和冷卻的溫度 壓力 以及相應的各個作用時間 a 溫度 注射成型過程需控制的溫度有料筒溫度 噴嘴溫度 模具溫度等 前兩種溫度主要影響塑料的塑化和流動 而后一種溫度主要影響塑料的充模和 冷卻定型 b 壓力 注塑成型過程中的壓力包括塑化壓力和注射壓力 它們關(guān)系到塑 化和成型的質(zhì)量 畢業(yè)設(shè)計 論文 11 c 時間 成型周期 完成一次注射成型所需要的時間 稱為成型周期 它是 決定注射成型生產(chǎn)率及塑件質(zhì)量的一項重要因素 2 2 4 注塑模的機構(gòu)組成 注射模具包括動模和定模兩部分 動模安裝在注射機的移動模板上 定模 安裝在注射機的固定模板上 注射時動模與定模閉合 構(gòu)成型腔和澆注系統(tǒng) 開模時動模與定模分離 以便取出塑料制品 根據(jù)模具中各個部件所起的作用 可將模具分為以下幾個基本組成部分 a 成型零部件 主要用來決定制品的幾何形狀和尺寸 如凸模決定制品的 內(nèi)形 而凹模決定制品的外形 通常由凸模 凹模 型芯和成形桿 鑲塊等構(gòu) 成 b 合模導向機構(gòu) 主要用來保證動模和定模兩大部份或模具中其它零部件 如凸模和凹模 之間的準確對和 以保證制品形狀和尺寸的精確度 并避免 模具中各種零件發(fā)生碰撞和干涉 c 澆注系統(tǒng) 是將注射機射出的塑料熔體引向閉合模腔的通道 對熔體充 模時的流動特性以及注射成型質(zhì)量都具有重要影響 由主澆道 分流道 澆口 及冷料穴等組成 d 頂出機構(gòu) 在開模過程中 將塑件從模腔的型芯上頂出脫落機構(gòu) 有頂 桿 固定板 導向零件等組成 e 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 凸模和凹模上開有加熱及冷卻孔 從安放加熱元件和通 冷卻介質(zhì)起到調(diào)節(jié)模具溫度 使模具保持工藝要求溫度下進行正常生產(chǎn) 提高 生產(chǎn)效率等 f 排氣系統(tǒng) 注射模中設(shè)置排氣結(jié)構(gòu)是為了在塑料熔體充模過程中排除模腔 中的空氣和塑料本身揮發(fā)出的各種氣體 以避免他們造成缺陷 排氣結(jié)構(gòu)即可 以是排氣槽 也可以是模腔附近的一些配合間隙 g 支承零部件 這類零部件在注射模中用來安裝固定或支承成型零部件等 上述七種功能結(jié)構(gòu) 將支承零部件組裝在一起 可以構(gòu)成模具的基本骨架 2 3 方案論證 此次設(shè)計的塑料模具的塑件圖如圖 2 2 所示 畢業(yè)設(shè)計 論文 12 a 導管二維圖 b 導管三維圖 圖 2 2 導管 方案一 采用單分型面 直澆道 側(cè)澆口 一模兩腔 采用側(cè)澆口 模具結(jié)構(gòu)簡單 方案二 采用雙分型面 直澆道 點澆口 一模兩腔 澆口采用點澆口 點澆口尺寸小 冷凝快 成型周期快 點澆口塑件一般 不需要修正工序 因而省去了修正工序 生產(chǎn)率高 而且點澆口在塑件上留下 的痕跡小 使塑件表面質(zhì)量得到了提高 方案一 采用單分型面 側(cè)澆口 雖然模具設(shè)計結(jié)構(gòu)比較簡單 但是塑件容 畢業(yè)設(shè)計 論文 13 易產(chǎn)生變形或者破壞 同時采用直接澆口 需要專門去除澆注系統(tǒng)產(chǎn)生的凝料 方案二采用雙分型面 點澆口 可以自動去除澆注系統(tǒng)中的凝料 大大提高生 產(chǎn)效率 經(jīng)過以上兩種方案綜合比較 決定采用第二種方案 其模具結(jié)構(gòu)草圖 如圖 2 3 所示 圖 2 3 導管的模具結(jié)構(gòu)草圖 3 注射成型機的選擇 14 3 注射成型機的選擇 3 1 估算塑件體積 a 用 Pro E 軟件計算塑件體積為 計算零件的體積為 7 485cm3 V塑 b 估算澆注系統(tǒng)的體積 2214Vrll 3 14 4 45 2 3 14 1 15 40 2 2593 012 mm 3 2 593 cm c 估算總體積 V 2V V12 2 7 458 2 593 17 87 cm 3 3 2 估算塑件質(zhì)量 此塑件材料為尼龍 PA 經(jīng)查表的其密度 1 02 1 15g cm 則 其質(zhì)量為 3 1 085 17 87 19 39 g mV 3 3 注塑機的注射容量 確定了單個塑件的體積和模腔數(shù)量就可以大體計算出多模塑件的總體積 再加上主系統(tǒng)中主流道 分流道 澆口 冷料井的體積 即是一模兩腔的塑料 總體積 m 在選擇注射機的注射容量 G 時可用下式計算 Z m 0 8G Z 3 1 式中 G 注射機最大注射容量 g m 成型塑件與澆注系統(tǒng)體積總和 g Z 0 8 最大注射容量的利用系數(shù) 計算得 G 24 2g 3 4 鎖模力 型腔總的投影面積為 由 proe 測得 A 327 005 248 429 575 434mm2 3 注射成型機的選擇 15 計算其所需鎖模力 F 為 F 0 5 P A 111 5KN 式中 型腔單位面積的注射壓力 MPa 查手冊得 40MPa P P 畢業(yè)設(shè)計 論文 16 3 5 選擇注塑機及注塑機的主要參數(shù) 3 5 1 注射機的選擇 綜合以上的分析 聯(lián)系實際情況 現(xiàn)初選 XS ZY 125 型注射機 3 5 2 XS ZY 125 型注塑機的主要參數(shù) 理論注射量 125g 螺桿直徑 42mm 注射壓力 119MPa 最大注射面積 320mm 2 鎖模力 900KN 模板最大行程 300mm 模具最大厚度 300mm 模具最小厚度 200mm 拉桿空間 長 寬 260 290mm 定位孔直徑 16mm 噴嘴球半徑 12mm 噴嘴孔徑 4mm 注射方式 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速 10 200r min 3 6 注塑機的校核 a 最大注射量校核 最大注射量是指注射機一次注射塑料的最大容量 設(shè) 計時應保證成型塑件所需的注射量小于所選注射機的最大注射量 XS ZY 125 型注射出成型機理論注射量 125g 24 2g 因此滿足要求 b 鎖模力校核 當高壓的塑料熔體充滿模具型腔時 會產(chǎn)生一個沿注射機 抽向的很大的推力 此推力的大小等于塑件加上澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投 影面積之和 即注射面積 乘以型腔內(nèi)的塑料壓力 此力可使模具沿分型面漲 開 為了保持動 定模閉合緊密 保密塑件的尺寸精度并盡量減小溢邊厚度 同時也為了保障操作人員的人身安全 需要機床提供足夠大的鎖模力 因此 欲使模具從分型面漲開的力必須小于注射機規(guī)定的鎖模力 即 AKT p 3 2 式中 注射機的額定鎖模力 KN T 畢業(yè)設(shè)計 論文 17 塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積 cm 2 A P 熔融塑料在模腔內(nèi)的壓力 kg cm 2 損耗系數(shù) 通常取 K31 P K A 0 5 40 5 75 111 5KN T 900KN 111 5KN 即該注塑機的鎖模力符合要求 c 模具厚度校核 模具厚度必須滿足下式 3 3minaxH 式中 模具閉合厚度 mm 注塑機所允許的最小模具厚度 200mm min 注塑機所允許的最大模具厚度 300mm ax 根據(jù)結(jié)構(gòu)草圖可知 初選的模具厚度為 270mm 滿足要求 d 開模行程校核 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 對于雙分形面的注塑模具 其開模行程按下式效核 S H H L 5 10 mm 185 5mm 3 4 12 式中 S 注塑機的最大行程 mm H 脫模距離 此模具中為 58mm 1 H 塑件加澆注系統(tǒng)總高 此模具中為 77 5mm 2 L 型腔板移動的距離 此模具中為 40mm 所以上式成立 300 185 8 即該注塑機的開模行程符合要求 由以上對各參數(shù)的效核可知該 XS ZY 125 型注塑機符合要求 4 澆注系統(tǒng)設(shè)計 18 4 澆注系統(tǒng)設(shè)計 澆注系統(tǒng)是引導塑料熔體從注塑機噴嘴到模具型腔為止的一種完整的輸送 管道 它具有傳質(zhì) 傳壓和傳熱的功能 對塑件質(zhì)量具有決定性影響 1 4 1 澆注系統(tǒng)的功能 澆注系統(tǒng)的作用 是將塑料熔體順利地充滿到型腔深處 以獲得外形輪廓 清晰 內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑料制件 因此要求充模過程快而有序 壓力損失小熱 量散失少 排氣條件好 澆注系統(tǒng)凝料易于與制品分離或切除 4 1 1 澆注系統(tǒng)的組成 澆注系統(tǒng)一般由四部分組成 a 主流道 指由注射機噴嘴出口起到分流道入口止的一段流道 它是塑料 熔體首先經(jīng)過的通道 且與注塑機噴嘴在同一軸線 b 分流道 指主流道末端至澆口的整個通道 分流道的功能是使熔體過渡 和轉(zhuǎn)向 單型腔模具中分流道是為了縮短流程 多型腔注射模中分流道中為了 分配物料 通常由一級分流道和二級分流道 甚至多級分流道組成 c 澆口 指分流道末端與模腔入口之間狹窄且短小的一段通道 它的功能 是使塑料熔體加快流速注入模腔內(nèi) 并有序的填滿型腔 且對補縮具有控制作 用 d 冷料井 通常設(shè)置在主流道和分流道轉(zhuǎn)彎處的末端 其功用為 捕捉 和 貯存熔料前鋒的冷料 冷料井也經(jīng)常起拉勾凝料的作用 4 1 2 澆注系統(tǒng)設(shè)計原則 a 澆注系統(tǒng)與塑件一起在分型面上 應有壓降 流量和溫度分布的均衡布 置 b 盡量縮短流程 以降低壓力損失 縮短充模時間 c 澆口位置的選擇 應避免產(chǎn)生湍流和渦流 及噴射和蛇形流動 并有利 排氣和補縮 d 避免高壓熔體對型芯很讓和嵌件產(chǎn)生沖擊 防止變形和位移 e 澆注系統(tǒng)凝料脫出方便可靠 易與塑件分離或切除整修容易 且外觀無 損傷 f 熔合縫位置需合理安排 必要時配置冷料井或溢料槽 g 盡量減少澆注系統(tǒng)的用料量 4 澆注系統(tǒng)設(shè)計 19 h 澆注系統(tǒng)應達到所需精度和粗糙度 其中澆口須有 IT8 以上精度 畢業(yè)設(shè)計 論文 20 4 1 3 澆注系統(tǒng)布置 在多模腔中 分流道的布置有平衡式和非平衡式兩類 一般以平衡式為宜 a 平衡式布置 從主流道末端到各型腔的分流 其長度 端面形狀和尺寸 都對應相等 這種布置可使塑料熔體均衡地充滿各個型腔 一起出模的各塑件 質(zhì)量和尺寸精度的一致性好 但分流道較長 對熔體阻力大 澆注系統(tǒng)凝料多 圓周均步 較適宜均衡充模 但流道較長 而 H 形排列 適宜于矩形塑件 b 非平衡式布置 由于從主流道末端到各個型腔的分流道長度各不相等 為達到均衡充模 需將澆口尺寸按距主流道遠近 進行修正 此種布置 流程 雖短但制件質(zhì)量一致性很難保證 澆注系統(tǒng)無論是平衡或非平衡布置 型腔均應與模板中心對稱 使型腔和 流道的投影中心與注射機鎖模力中心重合 避免注射時產(chǎn)生附加的傾側(cè)力矩 4 2 流道系統(tǒng)設(shè)計 流道系統(tǒng)包括主流道 分流道和冷料井以及結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 2 1 主流道設(shè)計 主流道通常位于模具的中心 是塑料熔體的入口 其形狀為圓錐形 便于 熔融塑料的順利進入 開模時又能使主流道的凝料順利拔出 熱塑性塑料的主 流道一般由澆口套構(gòu)成 主流道入口直徑 d 應大于注塑機噴嘴直徑 1mm 左右 這樣便于兩者能同軸對準 也使得主流道凝料能順利脫出 主流道入口的凹坑 球面半徑 R 應該大于注塑機噴嘴頭半徑約 2 3mm 反之 兩者不能很好粘 合 會讓塑料熔體反噴 出現(xiàn)溢邊導致脫模困難 錐孔粗糙度 0 8Ram 主流道的錐角 a 2 4 過大的錐角會產(chǎn)生湍流或渦流 卷入空氣 過小錐角 使凝料脫模困難 還會使充模時流動阻力大 比表面增大 熱量損耗大 2 如圖 4 3 所示 為主流道機構(gòu) 圖 4 3 澆口套三維圖 畢業(yè)設(shè)計 論文 21 圖中 d 噴嘴孔徑 1mm R 噴嘴球面半徑 2 3mm a 2 4 r D 8 H 1 3 2 5 R 主流道直徑的經(jīng)驗公式為 D 4 1 K V4 式中 D 主流道大頭直徑 mm V 流經(jīng)主流道的熔體體積 包括各個型腔 各級分流道 主流道以及冷料 穴的容積 mm K 因熔體材料而異的常數(shù) 查手冊得 PA 的 K 1 5 則 D 取 D 8mm 噴嘴孔徑為 4mm 噴嘴球面半徑為 12mm 則 d 5mm R 14mm r 2mm H 6mm 4 2 2 冷料井設(shè)計 冷料井的位置在正對主澆道的動模上 一般處于分流道的末端 它的作用 是將物料前端的 冷料 收集起來 防止 冷料 進入型腔而影響塑件的質(zhì)量 開 模時冷料井能起到將主流道的冷凝料拉出的作用 冷料井的直徑比應比主流道 的大端直徑稍微大一些 冷料井的形式有帶 Z 形拉料勾的冷料井 帶球頭形拉 料的冷料井 倒錐形冷料井 圓柱形冷料等 4 本設(shè)計采用的是倒錐形冷料 4 2 3 分流道設(shè)計 主流道與澆口之間的通道稱為分流道 直澆道模具可以省去分澆道 但在 多型腔模具中分澆道是必不可少的 a 分流道的設(shè)計要點 1 分流道要求熔體的流動阻力盡可能小 在保證足夠的注塑壓力使塑料 熔體順利充滿型腔的前提下 分流道的截面積與長度盡量取小值 尤其對于小 型塑件更為重要 2 分流道轉(zhuǎn)折處應以圓弧過度 分流道與澆口的連接處應加工成斜面 并用圓弧過度 利于塑料熔體的流動及充模 3 各型腔要保持均衡進料 4 表面粗糙度要求以 Ra0 8 為佳 5 分流道較長時 在分流道的末端應開設(shè)冷料井 6 分流道位置可單獨開設(shè)咋定模板或動模板上 也可同時開在動 定模 上 合模后形成分流道截面形狀 這主要取決于模具結(jié)構(gòu) 塑料特性及塑件脫 m7 8 5 1 4369 畢業(yè)設(shè)計 論文 22 出方法 通常分流道多開設(shè)在模具的一側(cè) 利于開模時將流道凝料脫出 畢業(yè)設(shè)計 論文 23 b 分流道截面形狀 常用的分流道截面形狀有圓形 正方形 梯形 U 形 半圓形和正六角等 澆道的截面積越大 壓力的損失越小 澆道的表面積越小 熱量的損失越小 用澆道的截面積和表面積的比值來表示澆道的效率 效率越 高 澆道的設(shè)計越合理 表 4 1 所示為不同截面的分流道的效率 表 4 1 分流道截面形狀與效率 各類截面中圓形 正方形的效率最高 即比表面積最小 但正方形流道的 凝料脫模困難 實際使用的是具有 5 10 斜度的梯形流道 U 字形是梯形流道 的變異 六角形截面科士威兩個梯形的組合 淺矩形及半圓形截面流道 由于 其效率低 比表面大 通常不采用 當分型面為平面時 可采用圓形或六角形 截面的分流道 當分型面不是平面時 長采用梯形或半圓形截面的流道 塑料 熔體在流道中流動時 表層冷凝凍結(jié) 起絕緣作用 熔體僅在流道中心部分流 動 因此分流道的理想狀態(tài)應是其中心與澆口中心一致 圓形截面流道可實現(xiàn) 這一點 而梯形截面流道就難以實現(xiàn) 經(jīng)過綜合考慮 本模具采用梯形截面分流道 畢業(yè)設(shè)計 論文 24 c 分流道的截面尺寸 應根據(jù)塑件的體積 形狀 壁厚 所用塑料的工藝 性能 注射速率以及澆道的長度等因素來確定 1 對于壁厚小于 3mm 質(zhì)量在 200g 一下的塑件可用一下經(jīng)驗公式確定分流 道的直徑 1 240 65DWL 4 2 式中 D 分流道的直徑 mm W 流經(jīng)分流道的塑料量 g L 分流道長度 mm 經(jīng)計算得 本模具分流道直徑 D 4mm d 分流道的布置 分流道的布置形式有平衡式和非平衡式兩種 本模具采 用平衡式布置形式 4 2 4 澆口設(shè)計 澆口是連接分流道和型腔的一段細短澆道 它的形狀 數(shù)量 尺寸和位置 對塑件的質(zhì)量影響很大 a 澆口的尺寸及類型 澆口的截面積一般取分流道截面積的 3 6 澆口 的長度約 1 1 5mm 在設(shè)計時應取最小值 試模時逐步修正 澆口的形狀有矩 形 厚度和寬度比為 1 3 圓形 梯形和 U 形 澆口的類型有直接口 側(cè)澆 口 平縫式澆口 扇形澆口 點澆口 環(huán)形澆口 輪輻式澆口 爪形澆口 潛 伏式澆口和護耳澆口等 點澆口的特點 澆口附近的殘余應力小 在成型件上 幾乎看不到澆口的痕跡 后加工也比較簡單 澆口廢料自動拉斷 其不足之處 是 壓力損失大 用三板式結(jié)構(gòu)時成型周期較長 尺寸取決于塑膠的流動性及 膠件的大小而選擇 圖中主要尺寸為 澆口直徑 d 0 8 1 3 mm 澆口長 1mm H 3 R 1 5 3 r 0 2 0 5 1HD4 b 澆口的位置 澆口的位置對塑件的質(zhì)量有極大的影響 澆口的位置選擇 時應遵循如下原則 1 澆口位于塑件壁厚最大部位 熔體流向從厚壁到薄壁處 保持流程相 等 防止小尺寸澆口噴射 設(shè)計沖擊性澆口 考慮良好的排氣條件 2 選擇澆口時 應考慮將塑件受到主要應力拉伸應力以及沖擊應力最大 方向與塑件料流方向一致 尤其是填充或增強塑料 更應注意這一點 3 澆口應放置在外觀不受影響的部位 與上述聯(lián)合選用 通過流體較短 流程而形成最佳融合 這樣可以防止熔接痕利用有效保壓防止凹陷 4 考慮變形及收縮量異向性所引起的尺寸誤差 注意料流方向同垂直方 向的收縮量區(qū)別 澆口所選位置應保證塑件應力最小 例如對 U 形或 T 形塑件 應把澆口放置在塑件端部 有利于排氣和補塑 畢業(yè)設(shè)計 論文 25 5 成形零件設(shè)計 26 5 成型零件設(shè)計 注射模具閉合時 成型零件構(gòu)成了成型塑料制品的型腔 成型零件主要包 括凹模 凸模 型芯 鑲拼件 各種成型桿與成型環(huán) 成型零件承受高溫高壓 塑料熔體的沖擊和摩擦 在冷卻固化中形成了塑件的形體 尺寸 和表面 在 開模和脫模時需克服與塑件的粘著力 在上萬次 甚至幾十萬次的注射周期 成型零件的形狀和尺寸精度 表面質(zhì)量及其穩(wěn)定性 決定了塑料制品的相對質(zhì) 量 成型零件在充模保壓階段承受很高的型腔壓力 作為高壓容器 它的強度 和剛度必須在容許值之內(nèi) 成型零件的結(jié)構(gòu) 材料和熱處理的選擇及加工工藝 性 是影響模具工作壽命的主要因素 5 1 分型面的設(shè)計 模具上用以取出塑件和凝料的可分離的接觸表面成為分型面 分型面大都 是平面 也有傾斜面 曲面或臺階面 分型面的選擇原則 a 分型面應選擇在塑件外形的最大輪廓處 只有這樣才能使塑件從模具中 順利地脫模 這是最根本的一條原則 b 分型面的選擇應考慮有利于塑件的脫模 一般模具的脫模機構(gòu)通常設(shè)置 在動模一側(cè) 模具開模后塑件應停留在動模一邊 以便塑件順利脫模 c 分型面的選擇要保證塑件的進度要求 塑件光畫的表面不應設(shè)計分型面 以避免影響外觀質(zhì)量 塑件中要求同軸度的部分要放在分型面的同一側(cè) 以保 證塑件同軸度的要求 d 分型面的選擇還應考慮模具的側(cè)向抽拔距 由于模具側(cè)向分型是由機械 分型機構(gòu)來完成的 所以抽拔距都比較小 選擇分型面時應將抽芯和分型距離 長的方向置于開模的方向 將小抽拔距作為側(cè)向分型或抽芯 e 分型面作為主要的排氣渠道 應將分型面設(shè)計在熔融塑料的流動末端 以便于模具型腔內(nèi)氣體的排出 f 選擇分型面時應使模具零件易于加工 減小機加工的難度 要使模具加 工工藝最簡單 鑒于以上要求 本模具的分型面設(shè)在底部 此處為塑件截面尺寸最大的部 位 是該塑件分型面的一個好的選擇 5 2 成型零件應具備的特性 由于成型零件的質(zhì)量直接影響到塑件的質(zhì)量 且與高溫高壓的塑料熔體接 畢業(yè)設(shè)計 論文 27 觸 所以必須具備一下性能 a 具有足夠的強度和剛度 以承受塑料熔體的高溫和高壓 b 具有足夠的硬度和耐磨性 以承受流料的摩擦和磨損 c 具有良好的拋光性能和耐腐蝕性能 d 零件的加工性能好 可淬性良好 熱處理變形小 e 成型部位須有足夠的位置精度和尺寸精度 5 3 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 5 3 1 凹模 型腔 結(jié)構(gòu)設(shè)計 凹模也稱為型腔 是成型塑件表面形狀的模具零部件 按結(jié)構(gòu)不同可分為 五種 a 整體式凹模 它是由整塊材料加工制成 整體式凹模的強度高 成型的 塑表面光滑無痕跡 但模具加工困難 熱處理變形大 材料浪費嚴重 適用于 中小型簡單模具 b 整體嵌入式凹模 經(jīng)常應用于多型腔模具 凹模常加工成帶臺階的鑲塊 從凹模固定板下部嵌入 或者凹模與凸模固定板采用過盈配合 用螺釘連接在 固定板上 凹模如果是回轉(zhuǎn)體 還需要銷釘或平鍵定位止轉(zhuǎn) c 鑲嵌式凹模 有的模具采用局部鑲嵌式凹模 對于大型模具或形狀復雜 的模具 為了便于機械加工或熱處理 而采用大面積鑲嵌式凹模 d 四壁拼合式凹模 弱國矩形凹模巨大且復雜 可將底部和四壁分別加工 經(jīng)研磨后嵌入模套 側(cè)壁之間采用扣鎖連接 以保證連接的準確性 e 拼塊式凹模 對于有側(cè)凹的圓形塑件要采用側(cè)向分型機構(gòu) 以便塑件順 利從凹模取出 凹?？捎袃蓧K或多塊拼合而成 本模具為外形簡單的中小型塑件 采用整體式凹模 5 3 2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 型芯是成型塑件內(nèi)表面的模具零件 根據(jù)成型情況不同 型芯可分為一下 結(jié)構(gòu)形式 a 整體型芯 整體型芯是在型芯固定板或型腔上直接加工出型芯 這種型 芯結(jié)構(gòu)牢固 成型的塑件質(zhì)量好 但模具的加工難度大 適用于內(nèi)形簡單 深 度不大的型芯設(shè)計 b 鑲嵌式型芯 在多型腔模具中常常將型芯加工成帶臺階的型芯 鑲嵌到 型芯固定板上 如型芯為回轉(zhuǎn)體且有不對稱凹槽或凸起 需要加銷釘定位止轉(zhuǎn) 當型芯細小時 可采用過盈配合 鉚接或樹脂粘結(jié)的方法將型芯與固定板連接 起來 c 組合式型芯 對于形狀較為復雜的型芯通常用兩個或多個型芯共同組合 畢業(yè)設(shè)計 論文 28 而成 這種方法可以講復雜型芯簡單化 使加工難度降低 也有利于型芯的拋 光 它需求各型芯配合面要平整 與型芯固定板的配合要緊密 不要是用銷釘 或螺釘固定連接 5 4 成型零件工作尺寸計算 注塑模成型零件工作尺寸 是指成型零件上直接成型塑件的型腔尺寸 由 于塑件在高壓和熔融溫度下充模成型 并在模具溫度下冷卻固化 最終在室溫 下進行尺寸檢測和使用 因此 塑料制品的形狀和尺寸精度的獲得 必須考慮 物料的成型收縮率等眾多因素的影響 成型零件的工作尺寸主要有型腔和型芯 的徑向尺寸 包括矩形和異形的長度和寬度尺寸 型腔的深度和型芯的高度尺 寸 型腔 型芯 與型腔 型芯 的位置尺寸等 在模具設(shè)計中 應根據(jù)塑件 的尺寸 精度來確定模具成型零件的工作尺寸和精度 5 4 1 影響塑件尺寸和精度的因素 a 成型收縮率 塑料成型后的收縮率與塑料的材料 塑件的結(jié)構(gòu) 模具的 結(jié)構(gòu)以及成型的工藝條件等因素有關(guān) 因此 在實際工作中 成型收縮率的波 動很大 從而引起塑料尺寸的誤差很大 塑件尺寸的變化值為 S S L 5 1 s maxins 式中 塑料收縮波動而引起的塑件尺寸誤差 mm s S 塑料的最大收縮率 max S 塑料的最小收縮率 in L 塑件尺寸 mm s 一般情況 由成型收縮率波動而引起的塑件尺寸誤差要求控制在塑件尺寸 公差的 1 3 以內(nèi) b 模具成型零件的制造誤差 模具成型零件的制造精度是影響塑件尺寸精 度的重要因素之一 模具成型零件的制造誤差越小 塑件的尺寸精度越高 但 是模具零件的加工困難 制造成本和加工周期也會加大加長 實踐證明 如果 模具成型零件的制造誤差在 IT7 IT8 級之間 成型零件的制造公差占塑件尺寸 公差的 1 3 c 模具成型零件的磨損 模具在使用過程中 由于塑料熔體流動的沖刷 脫模時與塑件的摩擦 成型過程中可能產(chǎn)生的腐蝕性氣體的銹蝕以及由于上述 原因造成的模具成型零件表面粗糙度提高而要求重新拋光等 均可造成模具成 型零件尺寸的變化 凹模或型腔尺寸變大 凸?；蛐托境叽缱冃?這種由于磨 損造成的模具成型零件尺寸的變化值與塑件的產(chǎn)量 塑料原料及模具都有關(guān)系 當塑件產(chǎn)量較大時 模具表面耐磨性要好 如采用高硬度材料 模具表面鍍硬 畢業(yè)設(shè)計 論文 29 金屬層 表面滲氮處理等 對于中小塑件 模具的成型零件最大磨損可取塑件 公差的 1 6 而大型塑件 模具的成型零件最大磨損應取塑件公差的 1 6 一下 d 模具安裝配合的誤差 模具的成型零件由于配合間隙的變化 會引起塑 件的尺寸變化 模具的配合間隙誤差應不影響模具成形零件的尺寸精度和位置 精度 5 4 2 成型零件工作尺寸的計算 型腔 型芯組成的模腔工作尺寸計算方法有平均收縮法和公差帶法兩種 本文按照平均收縮法進行計算 a 型腔尺寸的計算 部分型腔尺寸計算 長度 LM L 1 SCP 0 z43 220 1 1 15 1 6 0 1 6 3 221 330 0 53mm 塑件尺寸較小 系數(shù) x 0 75 以下同 寬度 Lw L 1 SCP 0 z143 240 1 1 15 8 0 1 8 3 241 410 0 6mm 高度 HM H 1 SCP 0 z43 83 1 1 15 0 88 38 83 mm29 0 畢業(yè)設(shè)計 論文 30 圖 5 1 型腔板 b 型芯尺寸的計算 型芯尺寸徑向 Lw L 1 SCP 243z 27 1 1 15 0 48 0 48 3 27 mm016 Lw L 1 S 3CP 43Z 30 5 2 0 35 29 9 017 Lw L 1 S 4CP 43Z 23 6 5 0 34 23 5 015 高度 HM H 1 SCP 32z 113 5 1 1 15 1 31 113 5 mm03 圖 5 2 型芯二維圖 5 4 3 模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計算 塑料模在注塑成型過程中 由于注射成型壓力很高 型腔內(nèi)部承受熔融塑 料的巨大壓力 這就要求型腔要有一定的強度和剛度 如果模具型腔的強度和 畢業(yè)設(shè)計 論文 31 剛度不足 則會造成模具的變形和斷裂 型腔側(cè)壁所受的壓力應以型腔內(nèi)所受 最大壓力為準 對于大型模具的型腔 由于型腔尺寸較大 常常由于剛度不足 而彎曲變形 應按剛度計算 對于小型模具的型腔 型腔常常在彎曲變形之前 其內(nèi)應力已超過許用應力 應按強度計算 a 型腔側(cè)壁厚度的計算 整體式圓形型腔的壁厚是在組合式圓形型腔壁厚 計算的基礎(chǔ)進行計算的 由于它在側(cè)壁變形時受到腔底的約束 在一定范圍之 內(nèi) 半徑的變形量較小 越接近腔底愈小 在側(cè)壁和腔底的交界處 其變形量 趨于零 而端部受其約束較小 其受力情況與組合式圓形型腔相似 所以在通 常情況下 整體式圓形型腔按強度條件計算壁厚 計算公式如下 5 5 3 4Eph15 S 式中 S 型腔的側(cè)壁厚度 mm p 型腔內(nèi)單位平均壓力 mm h 型腔高度 mm E 型腔材料的彈性模量 MPa 型腔許用變形量 mm 型腔材料取淬硬到 HRC53 58 的鋼材 其 52 10EMPa 塑件材料為 PA 的型腔許用變形量 0 06 0 08 此處取 0 6 則 mS6 5 1 2835 354 b 型腔腔底厚度的計算 1 按剛度條件計算 計算公式如下 430 56 prHE 5 6 式中 型腔腔底厚度 mm H 型腔內(nèi)半徑 mm r 則 43501 562 6m 2 按強度條件計算 計算公式如下 畢業(yè)設(shè)計 論文 32 5 7 prH287 0 式中 型腔材料的許用壓力 MPa 型腔材料去淬硬到 HRC53 58 的鋼材 取 137 2 156 8MPa 則 23041 5 8768Hm 由計算結(jié)果可以看出 此次所設(shè)計的模具滿足強度 6 導向機構(gòu)的設(shè)計 33 6 導向機構(gòu)的設(shè)計 注射模的導向機構(gòu)主要有導柱導套導向和錐面定位兩種類型 導柱導套導 向機構(gòu)用于動模和定模的開合模導向以及脫模機構(gòu)的運動導向 6 1 導向機構(gòu)的作用 在注射模中 指引動模與定模之間按一定的方向閉合和定位的裝置 稱之 為合模導向機構(gòu) 因此 導向機構(gòu)的功能有 a 定位作用 為避免模具在裝配時 因方向搞錯而損壞成型零件 并在模 具閉合后 使型腔在工作過程中能保持正確形狀和位置 確保塑件壁厚的均勻 性 b 導向作用 在動模向定模閉合行進中 導向機構(gòu)應首先接觸 引導動 定模沿準確方向和位置閉合 避免凸模首先進入型腔而發(fā)生損傷事故 為此 導柱必須比凸模端面高出 6 8mm c 承受一定側(cè)壓力 高壓塑料熔體注入型腔時 會產(chǎn)生單向側(cè)壓力 或由 于型腔側(cè)面不對稱 或由于模具的中心與分型面上成型的幾何中心不一致 會 產(chǎn)生較大的側(cè)壓力 均須由合模導向機構(gòu)來承擔 但當單向側(cè)壓力過大時 需 增設(shè)錐面定位機