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河南機電高等?？茖W校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 畢業(yè)設計題目 塑料手柄的注射成型與模具設計 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設計與制造 班 級 模具 112 班 學生姓名 雷金龍 學 號 111304218 指導教師 于智宏 2014 年 04 月 20 日 河南機電高等?？茖W校 畢 業(yè) 設 計 評 語 學生姓名 雷金龍 班級 模具 112 班 學號 111304218 題 目 塑料手柄的注射成型與模具設計 綜合成績 指導者評語 1 該同學畢業(yè)設計說明書 內容基本完整 格式基本規(guī)范 2 該同學設計圖紙標注基本規(guī)范 設計圖紙基本合理 3 該同學零件工藝卡 零件加工過程基本合理 4 該同學基本可以達到畢業(yè)設計要求 5 該同學成績評定為 指導者 簽字 年 月 日 畢 業(yè) 設 計 評 語 評閱者評語 1 該生畢業(yè)設計說明書格式比較規(guī)范 內容基本完整 2 模具設計圖紙結構較合理 繪圖基本規(guī)范 3 典型零件加工工藝路線比較合理 零件加工工藝卡填寫基本規(guī) 范 4 建議該生畢業(yè)成績?yōu)榧案?評閱者 簽字 年 月 日 答辯委員會 小組 評語 畢業(yè)設計說明書格式基本規(guī)范 內容基本完整 模具設計圖紙結 構較合理 繪圖基本規(guī)范 繪圖表達有少許錯誤 技術要求不規(guī)范 評定該生畢業(yè)成績?yōu)榧案?答辯委員會 小組 負責人 簽字 年 月 日 河南機電高等專科學校 學生畢業(yè)設計中期檢查表 學生姓名 雷金龍 學 號 111304218 指導教師 于智宏 課題名稱 塑料手柄的注射成型于模具設計 難易程度 偏難 適中 偏易選題情況 工作量 較大 合理 較小 任務書 有 無 開題報告 有 無符合規(guī)范化 的要求 外文翻譯質量 優(yōu) 良 中 差 學習態(tài)度 出勤情況 好 一般 差 工作進度 快 按計劃進行 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 負責人 2014 年 4 月 16 日 塑料手柄注塑模設計 摘要 本設計題目為手柄注塑模設計 體現(xiàn)了塑料制品的設計要求 內容及方向 有 一定的設計意義 通過對該零件模具的設計 進一步加強了設計者注塑模的基礎知識 為設計更復雜的注塑模具做好了鋪墊幷吸取了更深刻的經(jīng)驗 本設計運用塑料成型工藝及模具設計的基礎知識 首先分析了塑件的成分及性能要 求 為選取澆口的類型做好了準備 然后估算了塑件的體積 便于選取注塑機及確定 型腔數(shù)目 最后分析了塑件的特征 確定模具的設計參數(shù) 設計要點 及推出裝置的 選取 通過分析塑料手柄的工藝性 可知塑件采用內抽芯機構進行脫模 由圖可知 手 柄為兩個局部段 對應在模具上制成兩個內抽的滑塊 這些滑塊始終不脫離型芯座 由于手柄部分要求嚴格 所以采用側澆口澆注系統(tǒng) 脫模后不在修正澆口的痕跡 但 采用這種澆口時 常常要在模具上增加一個分型面 以便澆口凝料脫模 關鍵詞 工藝分析 塑件成型澆 注系統(tǒng) 模具結構 DESIGN OF INJECTION MOULD FORPLASTIC HANDLE ABSTRACT This design topic is the handle of the injection mold design the design of plastic products content and direction of requirements the design of a certain significance Through the design of the die parts further strengthen the basic knowledge of injection mold designers paving the way and draw a more profound experience for the injection mold design more complex This design using the basic knowledge of plastic molding process and mold design first analyzes the composition and performance of the plastic parts ready to select the type of gate plastic parts and estimated the volume to select the injection molding machine and determine the number of cavity finally analyses the characteristics of plastic parts the design key points to determine the design parameters die and selection launch device Through the technological analysis of the plastic handle plastic parts with internal core pulling mechanism of release it can be seen from the figure the handle is the two partial sections corresponding to the mould made of block two pumping the slider is always not from core seat The handle part is strict so the side gate after stripping without correction gate But the gate often to add a parting surface in the mould so that the gate gas ejector KEYWORDS process analysis plastic molding casting system die structure 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計任務書 系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設計與制造 學 生 姓 名 雷金龍 學 號 111304218 設計題目 手柄塑件注射成型工藝與模具設計 起 迄 日 期 2013 年 11 月 2 號 2013 年 11 月 8 號 指 導 教 師 于智宏 2013 年 11 月 2 日 畢 業(yè) 設 計任 務 書 1 本畢業(yè)設計 論文 課題來源及應達到的目的 本設計題目為手柄塑料模設計 來源于生活用品 通過對本塑件的模具設計 對塑 料模結構有一定的掌握 能熟悉塑料模設計的一般流程 能熟練使用相關設計手冊 撰 寫相應的設計說明書 同時能熟練應用有關軟件繪制零件圖和總裝圖 編制典型零件的 加工工藝規(guī)程 2 本畢業(yè)設計 論文 課題任務的內容和要求 包括原始數(shù)據(jù) 技術要求 工作要求等 原始數(shù)據(jù) 產(chǎn)品名稱 豆?jié){機手柄 材料 ABS 生產(chǎn)批量 大批量生產(chǎn) 設計任務 1 了解目前國內外塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀 2 分析手柄塑件的成形工藝并確定其工藝方案 3 成型設備的選用及校核 4 模具的整體設計 繪制模具總裝圖與拆畫非標準件零件圖 5 編寫設計說明書一份 6 編制主要零件加工工藝過程卡 所在專業(yè)審查意見 負責人 年 月 日 系部意見 系領導 年 月 日 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 1 頁 共 46 頁 1 緒 論 1 1 注塑成型概述 近年來 隨著我國經(jīng)濟的騰飛 塑料成型加工機械和成型模具發(fā)展十分迅速 高 效 自動化 大型 微型 精密 高壽命的模具在整個模具行業(yè)中所占的比例越來越 大 我國大型 復雜 精密 高效和長壽命模具又上了一個新臺階 不少種類模具已 能替代進口模具 模具 CAD CAM 技術得到了較快推廣應用并取得了良好效果 快速 成形制造技術和設備有了長足發(fā)展并已開始進入實用推廣階段 高速銑等新一代制造 技術已被人們重視并開始應用 從模具使用角度來說 要求高效 自動化 作簡便 從模具制造角度 要求結構合理 制造容易 低成本 現(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中 合理的 加工工藝 高效的設備 先進的模具是必不可少的三項重要因素 模具與其他機械產(chǎn) 品比較 一個重要特點就是技術含量高 凈產(chǎn)值比重大 隨著化工 輕工產(chǎn)業(yè)的快速 發(fā)展 我國的模具工業(yè)近年來一直以每年 13 15 左右的增長速度高速發(fā)展 而各 行業(yè)對模具的要求也越來越高 面對市場的變化 有著高技術含量的模具正在市場上 嶄露頭角 隨著工業(yè)發(fā)展 工業(yè)產(chǎn)品的品種 數(shù)量越來越多 對產(chǎn)品質量和外觀的要 求 更是趨精美 華氣 因此 結合中國具體情況 學習國外模具工業(yè)建設和模具生 產(chǎn)的經(jīng)驗 宣傳 推行科學合理化的模具生產(chǎn) 才能推進模具技術的進步 注塑成型是熱塑性塑料制件最重要的加工方法 用此方法加工成型的塑料制件 其品種與樣式之多是其他成型方法無可比擬的 起過程是借助與螺桿的推力 將已塑 化的塑料熔體注入閉合的模具型腔內 經(jīng)冷卻固化定型后開模得到塑件 因此 構成注塑成型的三個必要條件 一是塑件必須以熔融狀態(tài)進入模腔 二是 塑料溶體必須要有足夠的壓力和流速 以確保及時的充滿整個模腔的各個角落 三是 需有符合制件形狀和尺寸并滿足成型工藝的要求的模具 注塑成型技術與其他成型技術相比較有其獨特的優(yōu)勢 表現(xiàn)在以下幾個方面 其 一是成型物料的熔融塑化和流動造型是分別是在塑料筒和模腔兩處進行 模具可以始 終處于是溶體很快冷凝或交聯(lián)固化的狀態(tài) 從而有利于縮短成型周期 其二是先鎖緊 模具然后才將塑料溶體注入 加之具有良好的流動性的溶體對模腔的磨損很小 因而 可以用一套模具大批量成型復雜零件 表面圖形與標記清晰和尺寸精度較高的制品 其三是成型過程的合模 加料 塑化 注塑 啟模和頂出制品等全部成型作均由注塑 機自動完成 從而使注塑工藝容易全自動化和實現(xiàn)程序控制 但我們也要看到注塑成 手柄成型工藝與模具設計 第 2 頁 共 46 頁 型的不足之處 由于冷卻條件的限制 很難用這種技術制的無缺陷 壁厚的變化又較 大的熱塑性塑料制品 另外由于注塑機和注塑模具的造價很高 成型設備的啟始投資 較大 所以注塑技術不適合于小批量制品的生產(chǎn) 注塑成型又稱注射模塑或注射成型 是熱塑性塑料制品成型的一種重要方法 除 極少數(shù)幾種熱塑性塑料外 幾乎所有的熱塑性塑料都可以用此方法成型塑件 注塑成 型可以成型各種形狀 滿足眾多要求的塑料制件 注塑成型已經(jīng)成功地運用于某些熱 固性塑料制件 甚至橡膠制品的工業(yè)生產(chǎn)中 注塑成型的過程是 將粒狀或粉狀塑料從注射機的料斗送入加熱的料筒 經(jīng)加熱 塑化成熔融狀態(tài) 由螺桿 或柱塞 施加壓力而通過料筒底部的噴嘴注入低溫的 閉 合的模具型腔中 經(jīng)冷卻硬化而保持模腔所賦予的形樣 開模取得所注塑成型塑件 在作上完成了一個周期 注塑成型是塑料模塑成型的一種重要方法 生產(chǎn)中已有廣泛的應用 它具有以下幾方 面的特點 成型周期短 能一次成型外形復雜 尺寸準確 帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件 對成型各種塑料的適應性強 目前 除氟塑料外 幾乎所有的熱塑性塑料都可以用 此方法成型 某些熱固性塑料也可以采用注塑成型 生產(chǎn)效率高 易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn) 注塑成型所需設備昂 模具結構比較復雜 制造成本高 所以注塑成型特別適合大 批量生產(chǎn) 1 2 我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 80 年代以來 在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引導下 我國模具工業(yè)發(fā)展迅速 年均增速均為 13 1999 年我國模具工業(yè)產(chǎn)值為 245 億 2003 年模具進出口統(tǒng)計中 我國模具的出口總額為 2 52 億美元 我國模具的出口總額 3 億美元 進口額則達到 13 億多美元 在進口模具中的塑料模具占到 50 左右 可以看 出 在塑料模具方面 我國與國外產(chǎn)品還存在較大差距 在引進的塑料模具中 以科技含量較高的模具居多 如高精度模具 大型模具 熱流道模具 氣輔及高壓注射成型模具等 現(xiàn)代塑料制品對表面光潔度 成型時間都 提高了更高的要求 因而也推動了塑料模具的發(fā)展 以電視機塑料外殼模具為例 其 精度已由以前的 0 05 0 1mm 提高到 0 005 0 01mm 制造周期也由 8 個月縮短到了 2 個 月 并且使用壽命也由過去可制 10 萬 20 萬件制品延長到了可 60 萬件制品 從電視機 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 3 頁 共 46 頁 外殼塑料模具的發(fā)展可以看到 高精密 長壽命 短周期 低成本是模具的發(fā)展方向 目前我國使用覆蓋率和使用量最大的模具標準件為冷沖模架 注塑模架和推桿管這三 類產(chǎn)品 以注塑模架為例 目前全國總產(chǎn)值有 20 多億元 按照需求 國內約需注塑模 架 30 多億元 而實際上國內市場并未達到這個規(guī)模 其中主要一個原因就是模具廠家 觀念舊 注塑模架自產(chǎn)配比例較高 外購很少 這樣做廠家不僅重復制造本應標準化 的購件 延長了模具生產(chǎn)周期 又不利于維修 很多相關的模具標準件并沒有相關的 國家標準 因此制定模具構件的標準規(guī)范工作也是當務之急 1 3 國際塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 美國 1991 年發(fā)表的 國家關鍵技術報告 認為 材料領域的進展幾乎可以顯著改 進國民經(jīng)濟所有部門的產(chǎn)品性能 提高它們的競爭能力 因此把材料列為六大關鍵技術 的首位 這是由于先進材料與制造技術是未來國民經(jīng)濟與國防力量發(fā)展的基礎 是各種 高 新技術成果轉化為實用產(chǎn)品與商品的關鍵 當前各種新材料市場規(guī)模超過 1000 億 美元 預計到 2000 年將達 4 000 億美元 由新材料帶動而產(chǎn)生的新產(chǎn)品新技術則是一 個更大的市場 以上參展項目基本上代表了當前國際和國內的先進水平和發(fā)展趨勢 1 4 我國塑料模具工業(yè)和技術今后的主要發(fā)展方向 1 提高大型 精密 復雜 長壽命模具的設計制造水平及比例 2 在塑料模設計制造中全面推廣應用 CAD CAM CAE 技術 基于網(wǎng)絡的 CAD CAM CAE 一 體化系統(tǒng)結構初見端倪 CAD CAM 軟件的智能化程度將逐步提高 塑料制件及模具的 3D 設計與成型過程的 3D 分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用 3 推廣應用熱流道技術 氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術 氣助注射成型可在 保證產(chǎn)品質量的前提下 大幅度降低成本 氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝 有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制體輔 而且其常用于較復雜的大型制品 模具設計 和控制的難度較大 因此 開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件 顯得十分重要 4 開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟模具 以適應多品種 少批量的生產(chǎn)方式 手柄成型工藝與模具設計 第 4 頁 共 46 頁 5 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 提高標準件質量 降低成本 再次是要進一步增加標準件規(guī)格品種 6 應用優(yōu)質模具材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質量顯得十分必要 7 研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程 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 的關鍵技術之一 研究和應用多樣 調整 廉價的檢測 設備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提 8 十一五 期間我國塑料模具發(fā)展方向 塑料模具占模具總量近 40 而這個比例 仍不斷上升 塑料模具中為汽車和家電配套的大型注塑模具 為集成電路配套的精密 塑料模具 為電子信息產(chǎn)業(yè)和機械及包裝配套的多層 多腔 多材質 多色精密注塑 模 為新型建材及節(jié)水農業(yè)配套的塑料異型材擠出模及管路和噴頭模具等 目前雖然 已有相當技術基礎并正在快速發(fā)展 但技術水平與國外仍有較大差距 每年進口達幾 億美元 因此 十一五 期間應重點發(fā)展 1 5 本次設計的目的 此次畢業(yè)設計給了我親自動手的機會 于以后的工作 學習等都有很大的幫助 是大學三年學習的一個總結 中國的塑料模具制造工業(yè)的飛速發(fā)展是需要理論和實踐 相結合的 所以這次畢業(yè)設計的意義十分重大 目的是通過對該零件的注塑模工藝的 設計 了解注塑模具的設計步驟 ABS 等材料的各項性能指標 工藝方案的選擇 和 側向抽芯技術的掌握 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 5 頁 共 46 頁 2 塑件成型工藝性分析 2 1 塑件 塑料手柄 分析 2 1 1 塑料手柄的塑件圖如下所示 手柄成型工藝與模具設計 第 6 頁 共 46 頁 圖 1 1 2 1 2 塑件分析 塑料手柄工件如圖所示 它是一種常見的塑料工件 從工件本身來看 屬中型件 其抽芯脫模機構較為復雜 側向抽芯技術可以說是這次課題的難點零件直通管的成型 采用側向抽芯機構 因此本次畢業(yè)設計主要是針對以上問題進行模具設計 以解決實 際生產(chǎn)中存在的問題 2 1 3 成型工藝分析如下 1 精度等級 影響塑件精度的因素很多 塑料的收縮 注塑成型條件 時間 壓力 溫度 等 塑 件形狀 模具結構 澆口 分型面的選擇 飛邊 斜度 模具的磨損等都直接影響 制品的精度 按 SJ1372 1978 標準 塑料件尺寸精度分為 8 級 本塑件所用材料為丙 烯烴 丁二烯 苯乙烯共聚物 ABS 由此查塑料模具設計手冊可知 本塑件宜選用一 般精度 5 級 2 脫模斜度 由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮 會緊緊地包住模具型芯 型腔中凸出的部分 使塑件脫出 困難 強行取出會導致塑件表面擦傷 拉毛 為了方便脫模 塑件設計時必須考慮與 脫模 及軸芯 方向平行的內 外表面 設計足夠的脫模斜度 只有塑件高度不大 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 7 頁 共 46 頁 沒有特殊狹窄細小部位時 才可以不設計斜度 最小脫模斜度與塑料性能 收縮率 塑件的幾何形狀等因素有關 塑件脫模斜度為 35 1 30 考慮到本塑件的結構以及模具的側抽芯結構 可以使開模后塑件自動留在型腔中 所 以不需要考慮脫模斜度 2 2 ABS 的注射成型過程及工藝參數(shù) 2 2 1 注射成型過程 1 成型前的準備 對 ABS 的色澤 細度和均勻度進行檢驗 2 注射過程 塑料在注塑機料筒里進行加熱 塑化達到流動狀態(tài)后由模具的澆注系 統(tǒng)進入模具型腔成型 其過程可以分為充模 壓實 保壓 倒流和冷卻 5 個階段 3 塑件的后處理 采用調濕處理 紅外線燈烘箱 熱處理溫度 70 處理時間 2 小時 2 2 2ABS 的注射工藝參數(shù) 1 注射機 螺桿式 2 螺桿轉速 r min 30 3 料筒溫度 150 170 后段 165 180 中段 180 200 前段 2 2 3ABS 的物力和化學特性 塑料手柄所用的材料是 ABS 全稱丙烯晴 丁二烯 苯乙烯共聚物 它將 PS SAN BS 的各種性能有機的統(tǒng)一起來 兼具韌 硬 剛相均勻的優(yōu)良力學性能 ABS 是丙烯晴 丁二烯和苯乙烯的三元共聚物 A 代表丙烯晴 B 代表丁二烯 S 代表苯乙 手柄成型工藝與模具設計 第 8 頁 共 46 頁 烯 ABS 工程塑料一般是不透明的 外觀呈前象牙色 無毒 無味 兼有韌 硬 剛的 特性 燃燒緩慢 火焰呈黃色有黑煙 燃燒后塑料軟化 燒焦發(fā)出特殊的肉桂氣味 但無熔融低落現(xiàn)象 1 使用性能 綜合性能好 沖擊強度高 化學穩(wěn)定性好 電性能良好 抗化學藥品性好 染色性 成型加工和機械加工性好 ABS 樹脂耐水 碘和酸類 不溶于大部分醇類和烴類溶劑 而容易溶于醛酮脂和一些氯代氫中 ABS 工程塑料的缺點 熱變形溫度較低 可燃耐火 性差 因而 ABS 適用于制作一般的機械零件 減摩耐磨零件 傳動零件和電訊零件 ABS 塑料的適用范圍為 40 100 2 成型特性 1 無定形塑件 其品種很多 各品種的機電性能及成性特性也有差異 應按品種確 定成型的方法及成型條件 2 吸濕性強 含水量因小于 0 3 必須充分干燥 要求表面光澤的塑件應要求長時 間預熱干燥 3 流動性中等 溢邊料 0 04mm 左右 流動性比聚苯乙烯 AS 差 但比聚碳酸酯 聚 氯乙烯好 4 比聚苯乙烯加工困難 宜取高料溫 模溫 對耐熱 高沖擊和中沖擊型樹脂 料溫 更宜取高 料溫対物性影響較大 料溫過高易分解 分解溫度為 250 左右 比聚苯 乙烯易分解 對其要求精度較高 3 擬定模具結構形式 3 1 分型面的選擇 塑件設計階段 就應考慮成型時分型面的形狀和位置 否則無法用模具成型 在 模具設計階段 應首先確定分型面的位置 然后才選擇模具的結構 分型面設計是否 合理 對塑件質量 工藝操作難易程度和模具的設計制造都有很大的影響 因此 分 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 9 頁 共 46 頁 型面的選擇是注射模具設計中的一個關鍵因素 3 1 1 分型面的選擇原則 1 有利于保證塑件的外觀質量 2 分型面因選擇在塑件的最大截面處 3 盡可能使塑件留在動模一側 4 有利于保證塑件的尺寸精度 5 盡可能滿足塑件的使用要求 6 盡量減少塑件在合模方向上的投影面積 7 長型芯應置于開模方向上 8 有利于排氣 9 有利于簡化模具結構 3 1 2 分型面的確定 根據(jù)本塑料手柄的具體結構和以上確定分型面的基本原則 本設計確定分型面的 位置如圖 2 1 所示 在該結構中 有外側抽芯 所以在確定分型面時 還要確定好側 抽芯結構 外側抽芯采用斜導柱側抽芯 具體結構見裝配圖 圖 3 1 分型面的選擇 手柄成型工藝與模具設計 第 10 頁 共 46 頁 圖中 所示截面作為分型面 它是塑件的最大截面 便于抽芯 3 2 型腔數(shù)目的確定 為了使模具與注塑機的生產(chǎn)能力相匹配 提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性 并保證塑件精 度 模具設計時應確定型腔的數(shù)目 型腔數(shù)目的確定一般可以根據(jù)經(jīng)濟性 注塑機的 最大注射量 制品的精度等 一般來說 大中型塑件和精度要求高的小型塑件優(yōu)先采 用一模一腔的結構 但對于精度要求不高的小型塑件 沒有配合精度要求 形狀簡單 又是大批量生產(chǎn)時 若采用多型腔模具可提供獨特的優(yōu)越條件 使生產(chǎn)率大為挺高 該塑件要求不高 生產(chǎn)批量適中 且具有兩邊抽芯 抽芯距較長 從模具加工成本考 慮 故擬定為一模兩腔 采用一模兩件 能夠適應生產(chǎn)的需求 側澆口 澆口去除方 便 模具結構孔不復雜 容易保證塑件質量 型腔布置形式如圖 3 2 所示 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 11 頁 共 46 頁 圖 3 2 型腔布置 4 注塑機型號的確定 注塑模是安裝在注塑機上使用的工藝設備 應此設計注射模是應該詳細了解注塑 機的技術規(guī)范才能設計出符合要求的模具 注塑機規(guī)格的確定主要是根據(jù)塑件的大小及型腔的數(shù)目和排列方式 在確定模具 結構形式及初步估算外形尺寸的前提下 設計人員應對模具所需的注射量 鎖模力 注射壓力 拉桿間距 最大和最小模具厚度 推出形式 推出行程 開模距離等進行 計算 根據(jù)這些參數(shù)選擇一臺和模具相匹配的注塑機 倘若用戶已提供了注塑機的型 號和規(guī)格 設計人員必須對其進行校核 若不能滿足要求 則必須自己調整或與用戶 商量調整 4 1 所需注射量的計算 利用 Pro E 三維軟件定性測得該塑件的實際體積為 1 40 25cm 3 塑件質量 1為 44 28g 設澆注系統(tǒng)的體積為素間的 0 6 倍 所以一次總的注射量為 流道凝料的質量 2 2 0 6m1 53 134g 手柄成型工藝與模具設計 第 12 頁 共 46 頁 流道凝料的體積 v 0 2v1 v2 40 25 2 61 39 141 89 cm3 公稱注射量為 v 公 v0 0 8 141 89 0 8 177 4 cm3 4 2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計算 流道凝料 包括澆口 在分型面上的投影面積 A2在模具設計前是個未知數(shù) 根 據(jù)多型腔模的統(tǒng)計分析 大致是每個塑件在分型面上的投影面積的 0 2 0 5 倍 因此可用 0 35nA1來進行估算 所以 A nA1 A2 nA1 0 35 nA1 1 35 nA1 1 35 2 1198 9 3237mm2 式中 A 1 為塑件在分型面上的投影面積 N 型腔數(shù) 鎖模力是指注塑機的鎖模機構對模具所施加的最大夾緊力 即 F 鎖 A P 型 A 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面的投影面積之和 mm 2 F A P 型 3237 30 97100N 97 1kN 4 3 選擇注塑機 注塑成型機按結構形式分可分為立式 臥式 和直角式三類 立式注塑機式注射柱 塞 或螺桿 垂直裝設 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 容易在動模上安放嵌件 嵌件傾斜或墜落 其缺點 是制品自模具中頂出后不能靠重力下落 需要人工取出 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與合模運 動方向沿水平裝設 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)點是結構簡單 便于自動 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 同時常利用開模絲杠的轉動來拖動螺紋型芯或型環(huán)旋轉 以便脫 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 13 頁 共 46 頁 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 通過上述的分析 該塑件的注射量和鎖模力較大 由于本模具具有抽芯機構 設 計較為復雜 同時考慮到開模行程和脫模力的原因 所以應該采用臥式注塑機 根據(jù)每以生產(chǎn)周期的注塑量和鎖模力的計算值 差資料 可選用 SZ 200 1000 臥 式注塑機 表 4 1 注塑機主要技術參數(shù) 項目 數(shù)據(jù) 項目 數(shù)據(jù) 理論注射容量 cm 3 210 鎖模力 100 螺桿直徑 mm 42 拉桿內間距 mm 370 320 注射壓力 Mpa 150 開模行程 mm 300 注射速率 g s 110 最大模厚 mm 350 塑化能力 s 14 最小模厚 mm 150 螺桿轉速 r min 10 250 定位孔直徑 mm 125 噴嘴球半徑 mm 15 噴嘴直徑 mm 4 鎖模方式 雙曲軸 4 4 注塑機有關參數(shù)的校核 手柄成型工藝與模具設計 第 14 頁 共 46 頁 4 4 1 型腔數(shù)量的校核 1 由注塑機料筒塑化速率校核模具的型腔數(shù) n N kMt m 2 0 8 14 30 0 6 2 53 13 53 13 4 77 2 型腔數(shù)校核合格 式中 k 注塑機最大注射量的利用系數(shù) 一般取 0 8 M 注塑機的額定塑化量 14g s t 成型周期 取 30s 2 按注塑機的最大注射量校核型腔數(shù)量 n N kMn m 2 m1 0 8 231 0 6 2 53 13 53 13 2 08 2 符合要求 式中 MN 注塑機的允許最大注射量 cm 3或 g 該注射機為 210 cm3 1 1g cm3 231g 其他符號意義與取值同前 4 4 2 注塑機工藝參數(shù)的校核 1 最大注射壓力的校核 塑料壓力校核的目的式校核注塑機的最大注射壓力能否滿足塑件成型的需求 注塑 機最大注射壓力應稍大于塑件成型所需要的壓力 即 Pe kP 0 1 3 100 130MPa 而 Pe 150 MPa 注射壓力校核合格 式中 P e 注塑機額定壓力 MPa K 注射壓力安全系數(shù) 取 1 3 P0 成型所需要的注射壓力 MPa 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 15 頁 共 46 頁 2 鎖模力校核 F KF m KAP 型 1 2 97 1 116 52KN 而 F 1000KN 鎖模力校核合格 4 4 3 安裝尺寸 1 噴嘴尺寸 1 主流道的小端直徑 D 大于注塑機噴嘴 d 通常 D d 0 5 1 mm 對于該模具 d 3 5 mm 取 D 4 5 mm 符合要求 2 主流道入口的凹球半徑 SR0應大于注射機噴嘴半徑 SR 通常為 SR0 SR 1 2 mm 對于該模具 SR 15 mm 取 17 mm 符合要求 2 最大與最小模具厚度 模具厚度 H 應滿足 Hmin H H max 式中 Hmin 150 mm H max 350 mm 4 4 4 開模行程的校核 H H 1 H2 5 10 mm 式中 H 注塑機動模板的開模行程 H1 塑件推出行程 mm 取 6 mm 塑件壁高處的高度 H2 包括流道凝料在內的塑件高度 mm 其值為 H2 46 5 10 mm 51 56 mm 46 mm 由裝配圖直接量取 所以 H 300 mm 50 80 10 140 mm 手柄成型工藝與模具設計 第 16 頁 共 46 頁 由計算得到符合要求 5 澆注系統(tǒng)的形式和澆口的設計 所謂注射模的澆注系統(tǒng)是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動通道 澆注系統(tǒng)是引導塑料熔體從注塑機噴嘴到模具型腔的進料通道 具有傳物質 傳 壓和傳熱的功能 對塑件質量影響很大 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 5 1 主流道的設計 主流到普通常位于模具中心塑料熔體的入口處 它將注塑機噴嘴射出的熔體導入 分流道或型腔中 主流道的形狀為圓錐形 以便于熔體的流動和開模時主流道凝料的 勝利拔出 5 1 1 主流道設計要點 1 為便于凝料從主流道中拉出 主流道通常設計成錐形 其錐角 2 0 6 0 內比 表面粗糙度一般為 Ra 0 8 2 為防止主流道與噴嘴處溢料及便于將主流道凝料拉出 主流道與噴嘴應緊密接 觸 主流道進口處應制成球面凹坑 其球面半徑為 R2 R1 1 2 mm 凹入深度 3 5 mm 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 17 頁 共 46 頁 3 為了物料的流動阻力 主流道末端與分流道連接處呈圓角過渡 其圓角半徑 r 1 3 mm 4 主流道長度 L 應盡量短 否則將增加主流道凝料 增大壓力損失 一般主流道 長度由模具結構和模板厚度所確定 一般不大于 60 mm 取 L 40 mm 5 因主流道和塑料熔體反復接觸 進口處與噴嘴反復碰撞 因此 長將主流到設 計成可拆卸的主流道襯套 用較好的鋼材制造并進行熱處理 一般用 T8 T10 制造 熱處理硬度為 HRC50 55 5 1 2 主流道尺寸 1 主流道小端直徑 D 注塑機噴嘴直徑 0 5 1 3 5 0 5 1 取 D 4 5mm 2 主流道球面半徑 SR 0 注塑機噴嘴球頭半徑 1 2 15 1 2 取 SR0 170mm 圖 5 1 主流道襯套 5 1 3 主流道襯套的固定 由于本模具主流道較長 定位圈和襯套設計形式較宜 其定位圈結 構尺寸如圖 5 2 所示 手柄成型工藝與模具設計 第 18 頁 共 46 頁 圖 5 2 定位圈 5 2 冷料穴的設計 當注塑機未注射塑料之前 噴嘴前面的熔體塑料的溫度降低 形成冷凝料頭 為 了防止這些冷凝料進入型腔而影響塑件質量 在進料口的末端的動模板上開設一洞穴 或者在流道的末端開設洞穴 這個洞穴就是冷料穴 它的作用是儲存因兩次注塑間隔 而產(chǎn)生的冷料頭以及熔體流動的前鋒冷料防止冷料進入型腔而形成冷接縫 冷料穴的 尺寸宜大于主流大端的直徑 長度約為主流道大端的直徑 為了是主流道凝料能勝利 地從主流道襯套中脫出 往往是冷料穴兼有開模時將主流道凝料從主流道拉出而附在 動模一邊的作用 根據(jù)拉料方式的不同 冷料穴的形式又可分為與推桿匹配的冷料穴 與拉料桿匹配的冷料穴和無拉料桿的冷料穴 1 主流道冷料穴的設計 該設計采用 Z 型拉料桿 2 分流道冷料穴的設計 該模具設計采用側澆口形式 無須考慮分流道的冷料穴設計 5 3 分流道的設計 分流道是連接主流道和澆口的進料通道 在單腔模中 長不開設分流道 而在多腔 模中 一般都設置有分流道 塑料沿分流道流動時 要求通過它盡快地充滿型腔 流 動中溫度降低盡可能小 阻力盡可能低 同時 應能將塑料熔體均衡地分配到各個型 腔 因此 采用平衡式分流道 分流道應短而粗 但為了減少澆注系統(tǒng)的回料量 分 流道也不能過粗 過粗的分流道冷卻緩慢 還會增長模塑周期 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 19 頁 共 46 頁 5 3 1 分流道的長度 長度應盡量取短 且少折彎 該模具分流道的長度很短 分流道長度 第一級分流道 L 1 15 2 30mm 第二級分流道 L 2 19 mm 5 3 2 分流道的形狀及尺寸 分流道的截面形狀有圓形 半圓形 矩形 梯形 U 形等多種 在流過同等橫截 面積的條件下 橫截面為正方形的流動阻力最大 傳熱最快 熱量損失最大 因此對 熱塑性塑料注射模而言 不宜采用正方形的分流道 而圓形橫截面流動阻力小 熱量 損失最小 熔體降溫也最慢 但從加工來說 它需要同時在動模和定模上開設半截面 要使兩者完全吻合 制造較困難 半圓形和矩形截面的分流道比表面積 即表面積 體 積 較大 較少采用 而梯形截面 U 形截面的分流道 加工容易且熱量散失和流動阻 力也不大 為了便于機械加工及凝料脫模 本設計的分流道設置在分型面上 截面形 狀采用加工工藝性比較好的梯形截面 梯形截面分流道容易加工 且塑料熔體的熱量 散失及流動阻力均不大 一般可以采用下面的經(jīng)驗公式來計算截面尺寸 B 0 2654 mL4 查參考文獻 模具設計與制造手冊 表 6 150 取 B 6 6mm 式中 B 梯形大底邊的寬度 mm m 塑件的質量 g L 單向分流道的長度 mm H 2 3B 2 3 6 6 4 4mm 5 3 3 分流道的表面粗糙度 由于分流道終于模具接觸的外層塑料迅速冷卻 只有中心部位的塑料熔體的流動 狀態(tài)較理想 因此分流道的內表面粗糙度 R a并不要求很低 一般取 0 63um 1 6um 手柄成型工藝與模具設計 第 20 頁 共 46 頁 這樣的表面稍不光滑 有助于增大塑料熔體的外層流動阻力 避免熔體表面滑移 使 中心層具有較高的剪切速率 此處 Ra 1 6um 5 4 澆口的設計 澆口亦稱進料口 是連接分流道與型腔之間的一段細短通道 除了直接澆口外 它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分 澆口的主要作用 1 型腔充滿后 熔體在澆口處首先凝結 防止其倒流 2 易于切除澆口尾料 3 對于多型腔模具 用以控制熔接痕的位置 當塑料熔體通過澆口時 剪切速率較高 同時熔體的內摩擦加劇使料流的溫度升 高 黏度降低 提高流動性能 有利于充型 但是澆口尺寸過小會使壓力增大 凝料加快 補縮困難 甚至形成噴射現(xiàn)象 影響塑件質量 5 4 1 澆口的形式 澆口的形式有很多但是要根據(jù)具體情況來選擇 注射模常用澆口形式有以下幾種 1 側澆口 2 重疊式澆口 3 點澆口 4 潛伏式澆口 5 4 2 澆口位置的選擇 澆口的位置選擇 應遵循如下原則 1 避免制件上產(chǎn)生噴射等缺陷 避免噴射有兩種方法 a 加大澆口截面尺寸 降低熔體流速 b 采用沖擊形澆口 改善塑料熔體流動狀況 該模具采用方 法 b 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 21 頁 共 46 頁 2 澆口應開設在塑件截面最厚處 3 有利于塑件熔體流動 4 有利于型腔排氣 5 考慮塑件使用時的界面狀況 6 減少或避免塑件的熔接痕 7 考慮分子取向對塑件性能的影響 8 考慮澆口位置和數(shù)目對塑件成型尺寸的影響 9 防止將型芯或嵌件擠歪變形 5 4 3 澆口尺寸的確定 澆口截面積通常為分流道截面積的 0 07 0 09 倍 澆口截面積形狀多為矩形和圓 形兩種 澆口長度約為 0 5 2 mm 左右 澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定 取其下限 值 然后在試模時逐步修正 d nk A4 式中 d 澆口直徑 mm n 塑料系數(shù) 由塑料性質決定 k 系數(shù) 塑件壁厚的函數(shù) k 0 206 0 0206 0 80t6 A 型腔表面積 mm t 塑件壁厚 mm d 1035 mm 5 5 澆注系統(tǒng)的平衡 手柄成型工藝與模具設計 第 22 頁 共 46 頁 對于該模具 從主流道到各個型腔的分流道的長度相同 形狀及截面尺寸對應相 同 各個澆口也相同 澆注系統(tǒng)顯然是平衡的 5 6 澆注系統(tǒng)凝料體積計算 1 主流道與主流道冷料穴凝料體積 V 1 3 7 65 22 200 1 3 4 5 2 22 110 2479 8 mm主 3 2 分流道凝料體積 V 分 2 15 19 68mm 3 3 澆口凝料體積 V 澆 約等于零 可以忽略不計 4 澆注系統(tǒng)凝料體積 V 總 V 主 V 分 V 澆 2547 8mm3 2 55 cm 3 該值小于前面 4 1 中澆注系統(tǒng)凝料的估算值 61 39cm3 所以前面有關澆注系統(tǒng)的 各項計算與校核符合要求 不需要重新設計計算 5 7 澆注系統(tǒng)各截面流過熔體的體積計算 1 流過澆口的體積 V3 V 型 51 16cm3 2 流過分流道的體積 V2 V 塑 V 分 2 51 228 cm 3 3 流過主流道的體積 V1 2V2 V 主 104 936 c 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 23 頁 共 46 頁 6 成型零件的結構設計和計算 型腔通常包括凹模 凸模 小型芯 螺紋等 由于這種成型零件直接與高溫 高 壓的塑料容體接觸 并且脫模是反復與塑件摩擦 因此要求它有足夠的強度 剛度 硬度 耐磨性和較低的表面粗糙度 同時還應考慮零件加工性及模具的制造成本 應 通過強度和剛度計算來確定型腔壁厚 尤其對于重要的精度要求高的或大型模具的型 腔 更不能單純憑經(jīng)驗來確定型腔壁厚和底板厚度 6 1 成型零件的結構設計 塑料模柄分模時無法脫出 需要使用側抽芯才能勝利的脫模 型芯一般單獨制造 側面的結構采用一個側抽芯 主要方向采用兩個相同的主型芯 選擇在中心處分模 這樣易于加工 并且在生產(chǎn)中方便替換 提高生產(chǎn)效率 6 2 成型零件工作尺寸的計算 成型零件工作尺寸是指凹模和凸模直接用以構成塑件的尺寸 它通常包括凹模和 凸模的徑向尺寸 凹模和凸模高度尺寸以及位置 中心距 尺寸等 成型零件的加工 精度和質量決定了塑件的精度和質量 工作尺寸的計算受塑件尺寸精度的制約 影響 塑件尺寸精度的因素甚多 主要有模具制造公差 模具的磨損量和塑件收縮率等因素 因此 計算工作零件尺寸時應根據(jù)上述三個因素進行考慮 本設計采用平衡收縮法計 算模腔各工作尺寸 在計算成型零件型腔和型芯的尺寸時 塑料制品和成型零件尺寸均按單向極限值 即孔類尺寸均以其最小尺寸作為公稱尺寸 即公差值為正 凡是軸類尺寸均以其最大 尺寸作為公稱尺寸 公差值為負 而孔心距尺寸則按公差帶對稱分布的原則進行計算 手柄成型工藝與模具設計 第 24 頁 共 46 頁 查閱資料 該設計的公式如下 型腔徑向尺寸的計算 LM 1 S cp L s 3 4 0 型芯高度尺寸的計算 HM 1 Scp hS 2 3 0z 上式中 L M 型腔徑向尺寸 mm Lsls 塑件徑向尺寸 mm Scp 塑料的平均收縮率 S cp 0 004 0 007 2 塑件公差值 mm 模具制造公差 mm 一般取 3 z z 1 型腔尺寸的計算 對于型腔來說 具體尺寸見圖 6 1 圖 6 1 腔尺寸型 已知型腔徑向尺寸 L s1 31 0 20 0 07 將以上數(shù)據(jù)代入上式 可得z LM1 1 0 55 31 3 4 0 20 31 02 07 已知型腔深度尺寸 H s110 5 0 26 1 0 09 Hs2 9 Hs3 9 5 z 2 0 12 2 0 04 將以上數(shù)據(jù)代入上式 可得z 2 側型芯尺寸的計算 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 25 頁 共 46 頁 對于側型芯來說 具體尺寸見圖 6 2 圖 6 2 側型芯 已知型芯徑向尺寸 l s1 18 1 0 12 0 04 ls2 63 2 0 22 1z 2z 0 07 ls3 41 3 0 20 0 07 將以上數(shù)據(jù)帶入公式 可得 3z LM1 1 0 55 18 3 4 0 12 18 2604 04 LM2 1 0 55 63 3 4 0 22 63 5307 07 LM3 1 0 55 41 3 4 0 20 41 3 已知型芯高度尺寸 H s1 10 1 0 12 0 04 Hs2 31 1z 2 0 18 0 06 Hs3 3 3 0 08 0 03 將以上數(shù)據(jù)代入公式 可得2z 3z H 1 0 55 10 2 3 0 12 10 131M04 04 手柄成型工藝與模具設計 第 26 頁 共 46 頁 H 1 0 55 31 2 3 0 18 31 252M06 06 H 1 0 55 3 2 3 0 08 3 03 3 03 0 6 2 1 根據(jù)側壁厚校核強度 剛度 查閱資料 選擇下面公式 按剛度條件計算 S r 1 rpE25 1 7 0 1 15 30152 0 4435 2 1 0 838mm 按強度計算有 s 2 26mm 根據(jù)上面剛度 強度比較 取 s 2 26mm 8mm 符合要求 6 2 2 根據(jù)底板厚度校核強度 剛度 按剛度條件計算有 h 0 90 s 4 Epr31 按強度條件計算有 h 1 1 s 2 pr1 式中 Mpa E 模具材料的彈性模量 Mpa 碳鋼為 2 1 10 Mpa5 P 型腔的壓力 Mpa 剛度條件 即允許變形量 mm 模具材料的許用應力 Mpa 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 27 頁 共 46 頁 R 型腔內徑 r 15mm 已知 25 Mpa E 2 1 10 Mpa P 30 Mpa 0 04 按剛度條件計算有 h 0 90 s 4 Epr31 0 9 04 1 253 1 5 1mm 按強度計算條件有 h 1 1 s 2 pr1 1 1 24530 2 1 5 77mm 所以取 h 值必須大于 5 77mms 手柄成型工藝與模具設計 第 28 頁 共 46 頁 7 模架的確定和標準件的選用 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸 在根據(jù)成型零件尺寸結合標準模架尺寸 為 355mm 450mm 的標準模架 實際選擇尺寸為 370mm 468mm 1 定模座板 500mm 400mm 厚 30 mm 定模座板是模具與注塑機固定連接的板 材料為 45 鋼 通過 8 個 M12 的內六角圓柱螺釘與定模固定板連接 定位圈通過 2 個 M8 的內六角圓 柱螺釘與其連接 定模座板與澆口套為 H7 m6 配合 2 定模板 型腔固定板 468mm 370mm 厚 65mm 用于固定型腔 導套 固定板應有一定的厚度 足夠的強度 一般選擇 45 鋼 調 質 230HB 270HB 其上的導套孔與導套一端采用 H7 k6 配合 另一端采用 H7 f7 配合 定模板與澆 口套采用 H7 m6 配合 上面還開有 4 個斜導柱孔 定模板上的斜導柱孔與斜導柱為 H8 f7 配合 3 動模板型芯固定板 468mm 370mm 厚 67mm 用于固定型芯 導柱 其上還有斜導柱孔 滑塊孔 一般選擇 45 鋼 調質 230HB 270HB 整體式型芯通過兩翼的鋼條固定在其上 用內六角螺釘固定在其上 導柱固定孔與導柱為 H7 k6 配合 斜導柱孔與斜導柱為 H8 f7 配合 4 墊塊 50mm 468mm 厚度為 100 mm 1 主要作用 在動模座板與支撐板之間形成推出機構的動作空間 或調節(jié)模具的總厚度 以適應注 射機的模具安裝厚度要求 2 結構形式 可以是平行墊塊或拐角墊塊 改模具采用平行墊塊 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 29 頁 共 46 頁 3 墊塊材料 墊塊材料為Q235A 也可用HT200 球墨鑄鐵等 該模具墊塊采用Q235A 制造 4 墊塊的厚度h 校核 h 585mm 100mm 符合要求 5 推桿固定板 368mm 270mm 厚17mm 材料為45 鋼 6 推板 500mm 210mm 厚20mm 材料為 45 鋼 手柄成型工藝與模具設計 第 30 頁 共 46 頁 8 合模導向機構的設計 為了保證注塑模準確合模和開模 在注塑模中必須設有導向機構 導向機構主要 起定位 導向以及承受一定側壓力的作用 導柱導向機構 包括導柱和導套兩個主要 零件 分別安裝在動 定模兩邊 導柱的基本機構形式有兩種 一種是除安裝部分的凸肩外 長度的其余部分直徑 相同 稱帶頭導柱 另一種是除安裝部分的凸肩外 使安裝的配合部分直徑比外伸的 工作部分直徑大 稱有肩導柱 帶頭導柱用于生產(chǎn)批量不大的模具 可以不用導套 有肩導柱用于采用導套的大批量生產(chǎn)并高精度導向的模具 裝在模具另一邊的導套安 裝孔 可以和導柱安裝孔以同一尺寸一次加工而成 保證了同軸度 導柱前端均須有錐形引導部分 并可割有儲油槽 導柱直徑尺寸隨模具模板外形 尺寸而定 模板尺寸愈大 導柱間的中心距應愈大 所選導柱直徑也應愈大 當采用 標準模架時 因模架本身帶有導向裝置 一般情況下 只要按照模架規(guī)格選用即可 若需采用精密導向定位裝置 則需根據(jù)模具結構進行具體設計 8 1 導向結構的總體設計 1 導向零件應合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位 其中心至模具邊緣應 有足夠的 距離 以保證模具的強度 防止壓入導柱和導套后變形 2 該模具采用4根導柱 其布置由標準模架決定 3 該模具導柱安裝在支承板上 導套安裝在定模板上 4 為了保證分型面很好的接觸 導柱和導套在分型面處應制有承屑槽 即可削去一個 面或在導 套的孔口倒角 該模具采用后者 5 在合模時 應保證導向零件首先接觸 避免凸模先進入型腔 導致模具損壞 動定 模板采用 合并加工時 可確保同軸度要求 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 31 頁 共 46 頁 8 2 導柱設計 1 該模具采用帶頭導柱 加油槽 2 為使導柱能順利地進入導向孔 導柱的端部常做成圓錐形或球形的先導部分 3 導柱的長度必須比凸模高度高出6mm 8mm 4 導柱直徑應根據(jù)模具尺寸來確定 應保證具有足夠的抗彎強度 該導柱直徑有標準 模架可知為 16mm 5 導柱的安裝形式 導柱固定部分與模板按H7 k6配合 導柱滑動部分按H7 f7或 H8 f7的間隙配合 該模具滑動部分采用H7 f7的間隙配合 6 導柱工作部分的表面粗糙度為Ra 0 4 m 7 導柱應具有堅硬而耐磨的表面 堅韌而不易折斷的內芯 多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火 處理或碳素工具鋼T8A T10A經(jīng)淬火處理 硬度為50HRC以上或45鋼經(jīng)調質 表面淬火 低溫回火 硬度為50HRC以上 該設計采用碳素工具鋼T8A 8 3 導套設計 導套與安裝在另一半模上的導柱相配合 用以確定動 定模的相對位置 保證模具運 動導向精度的圓套零件 導套常用的結構形式有兩種 直導套 GB T4169 2 1984 帶頭導套 GB T4169 3 1984 1 結構形式 采用帶頭導套 I型 2 導套的端面應倒圓角 導柱孔最好做成通孔 利于排出孔內剩余空氣 3 導套空的滑動部分按H8 f7或H7 f7的間隙配合 表面粗糙度0 4 m 該設計采用 H7 f7 4 導套材料可用淬火鋼或銅 青銅合金 等耐磨材料制造 該模具采用T8A 手柄成型工藝與模具設計 第 32 頁 共 46 頁 9 脫模推出機構的設計 注射成型的每一周期中 必須將塑件從模具型腔中脫出 這種把塑件從型腔中脫 出的機構稱為脫模機構 也可稱為頂出機構或推出機構 脫模機構的作用包括脫出 取出兩個動作 推出機構的設計原則 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 33 頁 共 46 頁 1 推出機構應盡量設置在動模一側 2 使制品在推出過程中不變形不損壞 3 機構簡單 推出動作可靠 4 使脫模后的制品有良好的外觀 5 合模時的準確復位 式中 p 塑件對型芯產(chǎn)生的單位包緊力 一般p 8 12MPa A 塑件包緊型芯的側面積 mm2 由塑件的型芯零件圖可算得 A 28260mm2 取p 為 12MPa f 摩擦系數(shù) 取0 21 脫模斜率 取 0 10 側向抽芯機構的設計 當塑件上具有與開模方向不一致的孔或側壁有凹凸形狀時 除極少數(shù)情況下可以 手柄成型工藝與模具設計 第 34 頁 共 46 頁 強制脫模外 一般都必須將成型側孔或側凹的零件做成可活動的結構 在塑件脫模前 先將其抽出 然后才能將整個塑件從模具中脫出 完成側向活動型芯的抽出和復位的 這種機構就叫做側向抽芯機構 這種模具脫出塑件的運動有兩種情況 一是開模時優(yōu) 先完成側向分型和抽芯 然后推出塑件 二是側向抽芯與塑件的推出同時進行 側向 分型的抽芯機構按動力來源可分為手動 氣動 液壓和機動四種類型 手動抽芯機構 的結構簡單 但勞動強度大 生產(chǎn)效率低 故僅適用于小型制品的小批量生產(chǎn) 液壓 或氣動抽芯側向分型的活動型芯可以依靠液壓或氣壓傳動的機構抽出 由于注塑機沒有抽芯液壓缸或氣壓缸 因此需要另行設計液壓或氣壓傳動機構及 抽芯系統(tǒng) 機動抽芯是利用注塑機的開模力通過傳動機構改變運動方向 將側向的活 動型芯抽出 機動抽芯機構的結構比較復雜 但抽芯不需人工操作 抽拔力較大 具 有靈活 方便 生產(chǎn)效率高 容易實現(xiàn)自動化操作 無需另外添置設備等優(yōu)點 由于 該塑件在與開模方向不一致的方向上有兩個小孔 不能順利分模 需要側向抽芯 綜 合上述分析 本設計選擇機動抽芯機構進行抽芯 10 1 抽芯距與抽芯力的計算 1 由塑件外形尺寸可以計算的抽芯距S s 2 3 26 2 28mm 完成抽拔芯距S 滑塊在開模方向所需移動的距離 即完成抽拔所需的開模行程 H Sctg 2 由于塑件冷縮時 只有側壁塑料包住型芯 也就是兩個小孔的內壁與型芯接觸 而 兩個小孔的內壁是 n 狀的 沒有脫模斜度 所以這塊活動型芯的抽拔阻力 也就是 塑件收縮產(chǎn)生對側型芯的摩擦力 即 F f 塑F 0 21 15835 3325 4N 式中 FQ 抽芯力 N F 塑 因塑件收縮產(chǎn)生對側型芯的正壓力 N f 塑件與型芯的摩擦系數(shù) 取 0 21 p 塑件收縮對型芯單位面積的正壓力 取 p 12MPa 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 35 頁 共 46 頁 F 塑 pA 12 15835N610 24 610 10 2 斜導柱截面尺寸的確定 本設計采用的是在中小型模具中常用的一種結構形式 其臺肩部相平于模面 角 度與抽拔角一致 材料多為T8 T10 等碳素工具鋼 也可用 20 鋼作滲碳處理 由于斜 導柱經(jīng)常于滑塊摩擦 熱處理要求硬HRC 55 表面粗糙度 Ra 0 8 m 斜導柱固定部分 與模板的配合精度為H7 m6 的過渡配合 如圖10 1 所示 圖 10 1 斜導柱 1 圓柱形斜導柱直徑的確定 圓柱形斜導柱直徑取決于斜導柱所受的彎曲力 而彎曲力又取決于抽拔力F 抽拔角 以及受力點的位置 一般地 斜導柱和斜滑塊的斜孔的配合都有一定的間隙 0 2 0 4 在開模瞬間 定程距為 M d H 32 cos10 wFwaMsin2 d 斜導柱直徑 mm F c 抽芯力 N Hw 受力點到固定板平面的距離 Hw 21mm 手柄成型工藝與模具設計 第 36 頁 共 46 頁 抽拔角 w 斜導柱鋼材的許用彎曲應力 MPa 碳素鋼取 137 MPa d 12mm 取 20 mm36210 7cos10 2 斜導柱傾斜角 的選擇 斜導柱傾斜角 與斜導柱的有效工作長度L 抽芯距S 斜導柱完成抽芯時所需最小 開模行程H有關 增大 L 和H 減小 有利于減小模具尺寸 但斜導柱所受的彎曲 力和側抽芯時的開模力將增大 反之亦反 綜合兩方面考慮 一般最常用為12 22 本設計取 為20 3 圓柱形斜導柱總長度的計算 斜導柱的總長度 L 10 mm1L65432L 5 sinta2costan2 dhD L 斜導柱總長度 mm D 斜導柱臺肩直徑 mm 11 排氣系統(tǒng)的設計 在注射成型過程中 模具內除了型腔和澆注系統(tǒng)中原有的空氣外 還有塑料受熱 或凝固產(chǎn)生的低揮發(fā)氣體 這些氣體若不能順利排出 型腔內氣體將產(chǎn)生很大的壓力 阻止塑料熔體正?？焖俪淠?同時氣體壓縮產(chǎn)生高溫 可能是塑料燒焦 在充模速度 大 溫度高 物料粘度低 注射壓力大和塑件 壁厚較厚的情況下 氣體在一定的壓縮程度下會滲入塑件內部 造成氣孔 組織疏松 等缺陷 注塑模的排氣方式 大多數(shù)情況下是利用模具分型面或配合間隙自然排氣 只在 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 37 頁 共 46 頁 特殊情況下采用開設排氣槽的排氣方式 排氣槽一般設在分型面上凹模一側 以便于 模具制造與清理 排氣槽尺寸一般為寬1 5 6mm 深0 02 0 05mm 以塑料不從排氣 槽溢出為宜 即應小于塑料的溢料間隙 該塑件為小型塑件 即模具是屬小型模具 且不須采用特殊的高速注射 故利用 分型面和推桿的配合間隙排氣即可 因此本設計不單獨開設排氣槽 12 溫度調節(jié)系統(tǒng)設計 塑料在成型過程中 模具溫度會直接影響到塑料的充模 定型 成型周期和塑件 質量 模具溫度過高 成型收縮大 脫模后塑件變形率大 而且還容易造成溢料和粘 模 溫度過低 則熔體流動性差 塑件輪廓不清晰 表面會產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等 缺陷 當模溫不均勻時 型芯和型腔溫差過大 塑件收縮不均勻 導致塑件翹曲變形 會影響塑件的形狀和尺寸精度 通常溫度調節(jié)系統(tǒng)包括冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)兩種 一 般注塑到模具內的塑料溫度為200 左右 而塑件固化后從模具型腔中取出時其溫度在 60 以下 熱塑性塑料在注射成型后 必須對模具進行有效的冷卻 使熔融塑料的熱 手柄成型工藝與模具設計 第 38 頁 共 46 頁 量盡快地傳給模具 以使塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模 該設計塑件材料為ABS 在注塑成型時 黏度低 流動性好 要求模具溫度 一 般低于80 較低 用常溫水對模具進行冷卻 由于該模具的模溫要求在80 以下 有是小型模具 所以無需設置加熱裝置 僅需要設置冷卻系統(tǒng)即可 冷卻系統(tǒng)的設計原則 1 冷卻回路數(shù)量應盡量多 冷卻通道孔徑要盡量大 2 冷卻通道的布置應合理 3 冷卻回路應有利于降低冷卻水進 出口水溫的差值 4 冷卻回路結構應便于加工和清理 5 冷卻水道至型腔表面的距離應盡可能相等 6 冷卻水道要避免接近熔痕部位 以免熔接不牢 影響塑件的精度 12 1 冷卻時間的計算 本塑件材料為ABS 塑料 其冷卻時間的的經(jīng)驗計算公式為 t 4ln 12mtas 式中 s 制品的厚度 mm A1 塑料擴散率 mm2 s 查 模具設計基礎及模具 CAD 表 9 2 得 a1 0 080 e 塑件注射溫度 m 模具溫度 l 塑料的熱變形溫度 已知 s 5 5 mm 1 a 0 080mm s e 2 175280 河 南 機 電 高 等 專 科 學 校 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 39 頁 共 46 頁 100 50264 m 可得 t ln 12mleas 5017 4l 08 52 44 4s 在一個注射成型周期中 注射熔料的時間為1 5s 取模時間為 30 s 所以注射成型 一次所需的時間為44 4 1 5 30 75 9s 則在一個小時內成型次數(shù)為 3600 75 9 48 次 因為每次的注塑量為 m 180 1g 所以一個小時內注入模具內的塑料量為 180 1 48 8644 8g h 8 645kg h 12 2 冷卻管道傳熱面積及管道數(shù)目的簡易計算 傳熱面積的計算 如果忽略模具因空氣對流 熱輻射與注射機所散失的熱量 假設塑料熔