耳機殼的注塑模具設計-抽芯注射模帶模流分析含NX爆炸三維及12張CAD圖.zip,耳機,注塑,模具設計,注射,模帶模流,分析,NX,爆炸,三維,12,CAD I 摘 要 本課題內容是對耳機外殼進行測繪及基于生產實踐之上對注塑模具設計 模具 設計主要內容有型腔布局 澆口形式與位置 模胚選擇 分型面的確定 冷卻系統(tǒng) 設置 推出機構設置 注塑機選擇及注塑工藝分析等 根據(jù)塑料制品的要求 了解塑件的用途 分析塑件的工藝性 尺寸精度等技術 要求 考慮塑件制件尺寸 本模具采用一模二腔布局 點澆口進料 注射機采用 HTF 80 xA 型號 設置冷卻系統(tǒng) CAD 和 UG 繪制二維總裝圖和零件圖 系統(tǒng)地運用 簡要的文字 簡明的示意圖和和計算分析 從而作出合理的注塑模具設計 選擇合 理的加工方法 模具方案確定后進行工藝分析 根據(jù)此方案可以達到設計的預期效 果 并且大大提高了注塑模的質量 關鍵詞 耳機殼 注塑模具 一模二腔 點澆口 注射機 冷卻系統(tǒng) II Abstract This topic is about the mapping of the earphone shell and the design of injection mold based on production practice The main contents of the mold design include the layout of the cavity the form and position of the gate the selection of the mold the determination of the parting surface the setting of the cooling system the setting of the ejection mechanism the selection of the injection molding machine and the analysis of the injection molding process According to the requirements of the plastic products understand the use of plastic parts requirements analysis process size precision technology of plastic parts plastic parts size the mould adopts the first mock exam two cavity layout point gate feeding and injection machine using HTF 80 xA model set up the cooling system CAD and UG drawing two dimensional assembly diagram and drawing system Using concise text concise schematic diagram and calculation analysis a reasonable injection mold design is made Choose a reasonable processing method After the die plan is determined the process is analyzed According to this scheme the expected effect of design can be achieved and the quality of injection mold can be greatly improved Keywords headset shell injection mould the first mock exam two cavity point gate injection machine cooling system III 目錄 摘 要 I Abstract II 1 塑件工藝及材料選擇 1 1 1 產品分析及其技術條件 1 1 2 精度及粗造度分析 2 1 3 塑件材料的確定 2 2 成型布局及注塑機選擇 3 2 1 進膠方式選擇 3 2 2 型腔的布局及成型尺寸 3 2 3 估算塑件體積質量 4 2 4 注塑機的選擇和校核 4 2 4 1 注射膠量的計算 4 2 4 2 鎖模力的計算 5 2 4 3 注塑機選擇確定 6 3 注塑模具設計 7 3 1 模架的選用 7 3 1 1 模架基本類型 7 3 1 2 模架的選擇 7 3 1 3 導向與定位機構設計 8 3 2 澆注系統(tǒng)的設計 9 3 2 1 主流道設計 9 3 2 2 分流道的設計 10 3 2 3 澆口的設計 10 3 2 4 冷料穴的設計 10 3 3 分型面的設計 11 3 4 成型零部件的設計 12 3 4 1 成型零部件結構 12 IV 3 4 2 成型零部件工作尺寸的計算 13 3 4 3 模具強度與剛度校核 15 3 5 脫模及推出機構 15 3 5 1 脫模力 15 3 5 2 推出機構 16 3 6 冷卻系統(tǒng)的設計與計算 17 3 6 1 冷卻水道設計的要點 17 3 6 2 冷卻水道在定模和動模中的位置 18 3 6 3 冷卻水道的計算 19 3 7 排氣結構設計 20 3 8 模具與注射機安裝模具部分相關尺寸校核 20 3 9 模具動作校核 21 3 10 側向抽芯機構類型選擇 22 4 塑件成型 CAE 分析 25 4 1 CAE 的概念 25 4 2 分析步驟 25 4 3 成型窗口分析 26 致謝 32 參考文獻 33 第 1 頁 共 37 頁 1 塑件工藝及材料選擇 1 1 產品分析及其技術條件 在模具設計之前需要對塑件的工藝性如形狀結構 尺寸大小 精度等級和表面 質量要進行仔細研究和分析 只有這樣才能恰當確定塑件制品所需的模具結構和模 具精度 課題目標產品是一個耳機外殼 其零件外形如圖所示 具體結構和尺寸詳見圖 紙 該塑件結構簡單 生產量大 要求較低的模具成本 成型容易 精度要求不高 耳機外殼塑件 3D 圖 第 2 頁 共 37 頁 耳機外殼塑件三維 1 2 精度及粗造度分析 根據(jù)任務書和圖紙要求 本次產品尺寸均采用 MT5 級精度 未注采用 MT8 級精 度 塑件的表面要求越高 表面粗糙度越低 該塑件外部需要的表面粗糙度比內部 要高 為 Ra0 8 內部為 Ra1 2 m m 1 3 塑件材料的確定 第 3 頁 共 37 頁 此產品壁厚均勻 ABS 性能優(yōu)良 成本低廉 符合需求生產量大的要求 容易 成型 對于本課題零件相當適用 所以在這選擇其為產品的材料 2 成型布局及注塑機選擇 2 1 進膠方式選擇 常向的澆口形式有直接澆口 側澆口 點式澆口 扇形澆口 圓盤式澆口 環(huán) 形澆口等 澆口的位置選擇原則 澆口的位置與塑件的質量有直接影響 在確定澆口位置時 應考慮以下幾點 1 熔體在型腔內流動時 其動能損失最小 要做到這一點必須使 1 流程 包括分支流程 為最短 2 每一股分流都能大致同時到達其最遠端 3 應先從壁厚較厚的部位進料 4 考慮各股分流的轉向越小越好 2 有效地排出型腔內的氣體 由于本設計中塑件外表面質量要求較高 所以選用點澆口 點澆口在產品端面 處 成形后切除澆口 使用時澆口處被遮擋面 2 2 型腔的布局及成型尺寸 因為本設計中采用點澆口 且塑件的尺寸小 為提高塑件成功概率 并從經濟 型的角度出發(fā) 節(jié)省生產成本和提高生產效率 采用一模二腔 進行加工生產 型腔的布局與澆注系統(tǒng)的布置密切相關 型腔的排布應使每個型腔都通過澆注 系統(tǒng)從總壓力中均等的分得所需的壓力 以保證塑料熔體均勻地充滿每個型腔 使各 型腔的塑件內在質量均一穩(wěn)定 這就要求型腔與主流道之間的距離盡可能短 同時 采用平衡流道 成型型腔尺寸依據(jù)塑件布局計算確定 需考慮成形封閉結合面大小 太大造成 模具尺寸過大 成本浪費 太小易導致成型時溢料飛邊 甚至型腔變形 因模具是 第 4 頁 共 37 頁 一模二腔 考慮排布可得型腔布局如圖 型腔布局 2 3 估算塑件體積質量 本次設計中 塑件的質量和體積采用 3D 測量 在 UG 軟件中 使用塑模部件驗 證功能 可以測得塑件的體積為 0 7 ABS 的密度為 1 05 即可以得出3cm3 cmg 該塑件制品的質量約為 0 7g 2 4 注塑機的選擇和校核 2 4 1 注射膠量的計算 模具設計時 必須使得在一個注射成型的塑料熔體的容量或質量在注射機額定 注射量的 80 以內 校核公式為 mn 8021 式中 型腔數(shù)量n 第 5 頁 共 37 頁 單個塑件的重量 g 1m 澆注系統(tǒng)所需塑料的重量 g 2 本設計中 n 2 0 7g 3 7 g 12m m 2x0 7 3 7 0 8 即 m 6 4g 因而預選注塑機額定注塑量最少為 6 4g 以上 2 4 2 鎖模力的計算 選用注射機的鎖模力必須大于型腔壓力產生的開模力 不然模具分型面要分開 而產生溢料 塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素 成型投影面積 2An 21 式中 n 型腔數(shù)目 單個塑件在模具分型面上的投影面積1A 澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積2 n 2 382 95 430 12mA2 本設計中 2x382 95 430 1195 92An m 鎖模力和成型面積的關系根據(jù)依照以下計算公式確定 80 10P 腔鎖 式中 鎖模力 kN P鎖 型腔壓力 MPa 腔 A 成型投影面積 mm 2 一般熔料經噴嘴時其注射壓力達 60 80MPa 經澆注系統(tǒng)入型腔時型腔壓力通 常為 20 40MPa 這里取 30MPa 計算 A 1000 30 1195 9 1000 0 8 39 47kN P腔 得出預選注塑機額定注塑壓力為 39 47kN 以上 第 6 頁 共 37 頁 2 4 3 注塑機選擇確定 綜合考慮以上因素 選定注射機為 HTF 80 xA 其相關性能符合成型方案要求 以下相關參數(shù) 型號 參數(shù) 單位 80 A 80 B 80 C 螺桿直徑 mm 34 36 40 理論注射容量 cm3 111 124 153 注射重量 PS g 101 113 139 注射壓力 Mpa 206 183 149 注射行程 mm 122 螺桿轉速 r min 0 220 料筒加熱功率 KW 5 7 鎖模力 KN 800 拉桿內間距 水平 垂直 mm 365 365 允許最大模具厚度 mm 360 允許最小模具厚度 mm 150 移模行程 mm 310 移模開距 最大 mm 670 液壓頂出行程 mm 100 液壓頂出力 KN 33 液壓頂出桿數(shù)量 PC 5 油泵電動機功率 KW 11 油箱容積 l 200 機器尺寸 長 寬 高 m 4 3 1 25 1 8 機器重量 t 3 22 最小模具尺寸 長 寬 mm 150 150 表 注塑機參數(shù) 部分 第 7 頁 共 37 頁 3 注塑模具設計 3 1 模架的選用 3 1 1 模架基本類型 注射模具的分類方式很多 此處是介紹的按注射模具的整體結構分類所分的典 型結構如下 單分型面注射模 雙分型面注射模 帶有活動成型零件的模 側向 分型抽芯注射模 定模帶有推出機構的注射模 自動卸螺紋的注射模 熱流道注射 模 3 1 2 模架的選擇 根據(jù)對塑件的綜合分析 確定該模具是多分型面的模具 由GB T12556 1 12556 2 1990 塑料注射模中小型模架 可選擇FCI型的模架 其基本結構如下 FCI型模具定模采用兩塊模板 動模采用一塊模板 又叫三板模 細水口模架 適合點澆口 采用斜導柱或定模側抽芯的注射成形模具 由分型面分型面的選擇而選擇模具的導柱導套的安裝方式 經過考慮分析 導 柱導套選擇選正裝 根據(jù)所選擇的模架的基本型可以選出對應的模板的厚度以及模具的外輪廓尺寸 經過計算可以知道該模具是一模二腔的模具 而型腔之間的距離在20 30mm之間 第 8 頁 共 37 頁 把型腔排列成一模二腔可側得長為160mm 寬為90mm 模架的長L 160 復位桿的直徑 螺釘?shù)闹睆?型腔壁厚 300mm 模架的寬W 90 復位桿的直徑 型腔壁厚 滑塊位置 230mm 根據(jù)內模仁的尺寸 在計算完模架的長寬以后 還需要考慮其他螺絲導柱等零件對 模架尺寸的影響 在設計中避免干涉 所以就取B L 230X300的模架 塑件的高度為 8 5mm 塑件的全部膠位都留在定模部 分 該模具型腔結構簡單 型芯 型腔的固定是固定總高度的加30 50mm B板的厚 度取70mm 滿足強度要求 A板為60mm C板為70mm C的選擇應考慮推出機構的推 出距離是否滿足推出的高度 在本設計中 因為采用龍記的FCI2330 A60 B70 C70標準模架 其標準模腳的高度 為70mm 完全滿足頂出要求 綜上所述所選擇的模架的型號為 LKM FCI2330 A60 B70 C70 3 1 3 導向與定位機構設計 導向機構的作用 保證模具在進行開合模時 保證公母模之間一定的方向和位 置 導向零件承受一定的側向力 起了導向和定位的作用 導向機構零件包括導柱 和導套等 1 導向結構的總體設計 1 導向零件應合理的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 發(fā)生變形 2 根據(jù)模具的形狀和大小 一副模具一般需要 2 4 個導柱 如果 模具的 凸模與凹模合模有方位要求時 則用兩個直徑不同的導柱 或用兩個直 徑相同 但錯開位置的導柱 3 由于塑件通常留于公模 所以為了便于脫模導柱通常安裝在母模 4 導柱和導套在分型面處應有承屑槽 5 導柱 導套及導向孔的軸線應保證平行 6 合模時 應保證導向零件首先接觸 避免公模先進入模腔 損壞成型零 件 第 9 頁 共 37 頁 2 導柱的設計 1 有單節(jié)與臺階式之分 2 導柱的長度必須高出公模端面 6 8mm 3 導柱頭部應有圓錐或球形的引導部分 4 固定方式有鉚接固定和螺釘固定 5 其表面應熱處理 以保證耐磨 3 導套和導向孔 1 無導套的導向孔 直接開在模板上 模板較厚時 導向孔必須做成盲 孔 側壁增加排氣孔 2 導套有套筒式 臺階式 凸臺式 3 為了導柱順利進入導套孔 在導套前端應倒有圓角 r 一般情況下 導柱與導套共同使用 用于保證動模與定模兩大部分內零件的準確 對合和塑料部品的形狀 尺寸精度 并避免模內零件互相碰撞與干涉 起到合模導向 的作用 3 2 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)設計的好壞對塑件性能 外觀及成型難易程度影響很大 它由主流道 分流道 澆口及冷料穴組成 其中澆口的選擇與設計恰當與否直接關系到制品能否 完好的成型 本設計中采用普通點澆口澆注系統(tǒng) 3 2 1 主流道設計 所選用 HTF 80 xA 型注射劑噴嘴有關尺寸如下 噴嘴前段孔徑 d0 3 5mm 噴嘴圓弧半徑 R0 12mm 為了使凝料能夠順利拔出 主流道的小段直徑 d 應稍大于噴嘴直徑 d d0 0 5 1 4mm 主流道設計成圓錐形 其錐角 通常為 2 4 過大的錐角會才產生湍流或渦流 卷入空氣 過小的錐角使凝料脫模困難 還會使沖模時熔體的流動阻力過大 此處 第 10 頁 共 37 頁 的錐角選用 2 主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大 1 2mm 這里取主流道球面半 徑 R20mm 經測量主流道長度 L 取 45mm 3 2 2 分流道的設計 分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動通道 分流道應能滿 足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài) 其作用是改變熔體流向 使其以平穩(wěn)的 流態(tài)均衡地分配到各個型腔 分流道的長度應該盡可能短 折彎少 盡量減少流動 過程中的熱量損失與壓力損失 節(jié)約塑料的原材料和降低能耗 由于分流道中與模 具接觸的外層塑料迅速冷卻 只有內部的熔體流動狀態(tài)比較理想 因此分流道表面 粗糙度值不要太低 一般取 Ra 為 1 6 m 本設計選擇圓形截面的分流道 d 3mm 采用流道布局如圖所示 流道布局 3 2 3 澆口的設計 點澆口普遍用于中小型塑件的多型腔模具 一般開設在分型面上 一般塑料熔 體從外側充填模具型腔 其截面形狀多為圓形 點澆口設計尺寸澆口直徑為 1mm 3 2 4 冷料穴的設計 第 11 頁 共 37 頁 主流道的末端需要設置冷料穴以往上制品中出現(xiàn)固化的冷料 因為最先流入的 塑料因接觸溫度低的模具而使料溫下降 如果讓這部分溫度下降的塑料流入型腔會 影響制品的質量 為防止這一問題必須在沒塑料流動方向在主流道末端設置冷料穴 以便將這部分冷料存留起來 冷料穴一般開設在主流道對面的動模板上 其標稱直徑與主流道直徑相同或略 大一些 最終要保證冷料體積小于冷料穴體積 如圖 冷料穴及拉料針 3 3 分型面的設計 將模具適當?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分 它們的接觸表面分開時能 夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料 當成型時又必須接觸封閉 這樣的接觸表面稱為分型 面 它是決定模具結構的重要因素 每個塑件的分型面可能只有一種選擇 也可能 有幾種選擇 合理地選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件 選擇分型面時 應從以下幾個方面考慮 1 分型面應選在塑件外形最大輪廓處 2 使塑件在開模后留在動模上 3 分型面的痕跡不影響塑件的外觀 4 澆注系統(tǒng) 特別是澆口能合理的安排 5 使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上 第 12 頁 共 37 頁 6 使塑件易于脫模 綜合考慮各種因素 并根據(jù)本模具制件的外觀特點 采用平面分型面 并選擇 在塑件的最大平面處 開模后塑件留在動模一側 如圖所示 分型面的選擇 3 4 成型零部件的設計 模具閉合時用來填充塑料成型制品的空間稱為型腔 構成模具型腔的零部件稱 成型零部件 一般包括型腔 型芯 型環(huán)和鑲塊等 成型零部件直接與塑料接觸 成型塑件的某些部分 承受著塑料熔體壓力 決定著塑件形狀與精度 因此成型零 部件的設計是注射模具的重要部分 成型零部件在注射成型過程中需要經常承受溫度壓力及塑料熔體對它們的沖擊 和摩擦作用 長期工作后晚發(fā)生磨損 變形和破裂 因此必須合理設計其結構形式 準確計算其尺寸和公差并保證它們具有足夠的強度 剛度和良好的表面質量 3 4 1 成型零部件結構 成型零部件結構設計主要應在保證塑件質量要求的前提下 從便于加工 裝配 使用 維修等角度加以考慮 型腔是用來成型制品外形輪廓的模具零件 其結構與制品的形狀 尺寸 使用 要求 生產批量及模具的加工方法等有關 常用的結構形式有整體式 嵌入式 鑲 拼組合式和瓣合式四種類型 第 13 頁 共 37 頁 本設計中采用整體式型腔及嵌入式型芯 如圖所示 其特點是結構簡單 牢固 可靠 不容易變形 成型出來的制品表面不會有鑲拼接縫的溢料痕跡 還有助于減 少注射模中成型零部件的數(shù)量 并縮小整個模具的外形結構尺寸 不過模具加工起 來比較困難 要用到數(shù)控加工或電火花加工 型腔 型芯圖 3 4 2 成型零部件工作尺寸的計算 成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關尺寸 主要有 型腔和型芯的徑向尺寸 型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸 型芯和型芯之間的位 置尺寸 以及中心距尺寸等 第 14 頁 共 37 頁 在模具設計時要根據(jù)塑件的尺寸及精度等級確定成型零部件的工作尺寸及精度 等級 影響塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收縮率 模具成型零部件的制造誤差 模具成型零部件的磨損及模具安裝配合方面的誤差 這些影響因素也是作為確定成 型零部件工作尺寸的依據(jù) 由于按平均收縮率 平均制造公差和平均磨損量計算型芯型腔的尺寸有一定的 誤差 因為模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨損量大多憑經驗決定 這里就只考慮塑料的收縮率計算模具盛開零部件的工作尺寸 塑件經成型后所獲得的制品從熱模具中取出后 因冷卻及其它原因會引起尺寸 減小或體積縮小 收縮性是每種塑料都具有的固有特性之一 選定 ABS 材料的平均 收縮率為 0 5 剛計算模具成型零部件工作尺寸的公式為 A B 0 005B 式中 A 模具成型零部件在常溫下的尺寸 B 塑件在常溫下實際尺寸 1 型腔和型芯徑向尺寸的計算 型腔徑向尺寸計算 Lm 1 s Ls X 制造公差 Lm 模具型腔徑向基本尺寸 Ls 塑件外表面的徑向基本尺寸 S 塑料平均收縮率 X 修正系數(shù) 0 5 0 75 塑件外表面徑向基本尺寸的公差 所以 1 0 005 10 7 0 75x0 26 10 7535 0 26 0 型芯徑向尺寸計算 lm 1 s ls X 模具制造公差 lm 模具型芯徑向基本尺寸 ls 塑件內表面的徑向基本尺寸 所以 1 0 005 40 0 75x0 26 40 2 0 0 26 2 型腔深度和型芯高度尺寸的計算 第 15 頁 共 37 頁 型腔深度 Hm 1 s Hs X 制造公差 Hm 模具型腔深度基本尺寸 Hs 塑件凸起部分高度基本尺寸 X 修正系數(shù) 0 5 0 75 1 0 005 8 5 0 75x0 26 8 5425 0 26 0 型芯高度 hm 1 s Hs X 制造公差 hm 模具型芯高度基本尺寸 hs 塑件孔或凹槽深度尺寸 1 0 005 4 26 0 75 0 26 4 28 0 0 26 3 4 3 模具強度與剛度校核 普通意義上的模具強度包括模具的強度 剛度 模具的各種成型零部件和結構 零部件均有強度 剛度的要求 足夠的強度才可以保證模具能正常工作 由于模具形式較多 計算也不盡相同且較復雜 實際生產中 采用經驗設計和 強度校核相結合的方法 通過強度校核來調整設計 保證模具能正常工作 模具強度計算較為復雜 一般采用簡化的計算方法 計算時采取保守的做法 原則是 選取最不利的受力結構形式 選用較大的安全系數(shù) 然后再優(yōu)化模具結構 充分提高模具強度 為保證模具能正常工作 不僅要校核模具的整體性強度 也要 校核模具局部結構的強度 整體性強度主要針對型腔側壁厚度 型腔底板厚度 合模面所能承受的壓力等 幾個方面 實際選用尺寸應大于計算尺寸并取整 校核時應從強度與彎曲兩個方面 分別計算 選取較大的尺寸 3 5 脫模及推出機構 3 5 1 脫模力 脫模力的產生范圍 第 16 頁 共 37 頁 脫模 塑件在模具中冷卻定型時 由于體積收縮 產生包緊力 不帶通孔殼體類塑件 脫模時要克服大氣壓力 機構本身運動的磨擦阻力 塑件與模具之間的粘附力 初始脫模力 開始脫模進的瞬間防要克服的阻力 相繼脫模力 后面防需的脫模力 比初始脫模力小 防止計算脫模力時 一般 計算初始脫模力 脫模力的影響因素 a 脫模力與塑件壁厚 型芯長度 垂直于脫模方向塑件的投影面積有關 各 項值越大 則脫模力越大 b 塑件收縮率 彈性模量 E 越大 脫模力越大 c 塑件與芯子磨擦力俞大 則脫模阻力俞大 d 排除大氣壓力和塑件對型芯的粘附等因素 則型芯斜角大到 塑件則自動 脫落 3 5 2 推出機構 塑件從模具上取下以前有一個從模具的成型零部件上脫出的過程 使塑件從成 型零部件上脫出的機構稱為脫模機構 主要由推出零件 推出零件固定板和推板 推出機構的導向和復位部件等組成 脫模機構按其推出動作的動力來源分為手動推出機構 機動推出機構 液壓和 氣動推出機構 根據(jù)推出零件的類別還可分為推桿推出機構 推管推出機構 推板 推出機構 推塊推出機構 利用成型零部件推出和斜滑桿側抽芯機構等 脫模機構的選用原則 1 使塑件脫模時不發(fā)生變形 略有彈性變形在一般情況下是允許的 但不 能形成永久變形 2 推力分布依脫模阻力的的大小要合理安排 3 推桿的受力不可太大 以免造成塑件的被推局部產生隙裂 4 推桿的強度及剛性應足夠 在推出動作時不產生彈性變形 5 推桿位置痕跡須不影響塑件外觀 第 17 頁 共 37 頁 考慮到塑件的特征等要求不高 決定選用簡單推出機構中最簡單 使用最廣泛 的推板推出機構 推板將塑件從動模的型芯推出脫模 推出機構 3 6 冷卻系統(tǒng)的設計與計算 注射模的溫度對于塑料熔體的充模流動 固化成型 生產效率以及制品的形狀 和尺寸精度都有影響 對于任一個塑料制品 模具溫度波動過大都是不利的 過高 的模溫會使塑件在脫模后發(fā)生變形 若延長冷卻時間又會使生產率下降 過低的模 溫會降低塑料的流動性 使其難于充模 增加制品的內應力和明顯的熔接痕等缺陷 由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同 對模具溫度的要求也不相同 一般注射 到模具內的塑料粉體的溫度為 左右 熔體固化成為塑件后 從 左右的C 20 C 60 模具中脫模 溫度的降低是依靠在模具內通入冷卻水 將熱量帶走 對于要求較低 模溫 一般小于 的塑料 僅需要設置冷系統(tǒng)即可 因為可以通過調節(jié)水的 80 流量就可以調節(jié)模具的溫度 3 6 1 冷卻水道設計的要點 第 18 頁 共 37 頁 a 冷卻水孔的數(shù)量越多 對塑件冷卻也就越均勻 b 冷卻水孔與型腔表面各處最好有相同的距離 即將孔的排列與型腔的形狀 一致 c 塑件局部壁厚處 應加設冷卻裝置 當設計冷卻孔直徑為 D 時 它的孔距 最好為 5D 孔與型腔的距離為 3D d 當大型塑件或薄壁零件成型時 料流較長 而料溫越流越低 可以適當?shù)?改變冷卻水道的排列密度 e 冷卻水道要避免接近塑料的熔接痕部分 以免熔接不牢 降低強度 f 冷卻水道不應穿過接縫部分 以防漏水 g 冷卻水道內不應有存水或產生回流的部分 h 澆口部分由于經常接觸注塑機噴嘴 是模具上最熱的部分 應加強冷卻 有時應考慮進料嘴單獨冷卻 i 進出水水嘴接頭 應設在不影響操作的方向 盡可能設在模具的同一側 通常在注塑機操作的對面 j 如果型芯太長 冷卻水道無法開設 則可以選用熱導系數(shù)較大的材料 在 型芯下部采用噴水法進行冷卻 3 6 2 冷卻水道在定模和動模中的位置 冷卻水道的位置取決于制品的形狀和定 動模板的厚度 原則上冷卻水道應設 置在塑料向模具熱傳導困難的地方 根據(jù)冷卻系統(tǒng)的設計原則 冷卻水道應圍繞模 具所成型的制品 且盡量排列均勻一致 不少小型模具的型腔時直接在模板上加工 而成的 也可以采用拼鑲結構 但是由于模具尺寸較小 所以型腔與型芯的鑲件尺 寸更小 對于這類模具 可以直接在模板上設置冷卻水道 在模板上直接設置冷卻水道 同樣應遵循冷卻系統(tǒng)的設計原則 使冷卻水道盡 量靠近型腔表面和盡量圍繞型腔 使制品在成型過程中冷卻均勻 本設計中型芯型腔各單獨設置冷卻水回路 此方式冷卻快速 塑件冷卻均勻 確保尺寸變形一致 冷卻水路排布如圖所示 第 19 頁 共 37 頁 模具冷卻水路圖 3 6 3 冷卻水道的計算 冷卻計算 單位時間內進入模具應除去的總熱量 Q 可以用參考文獻中的公式 計算 Q W 1 a 5 式中 W 1 單位時間內進入模具的塑料的重量 g a 克塑料的熱容量 J g 經計算 Q 142 5 1 1 1 6 130 364 75J 則帶走上述熱量 所需的冷卻水量按下式計算 134 aKT 式中 W 通過模具冷卻水的重量 g h T3 出水溫度 T4 入水溫度 K 熱傳導系數(shù) 經計算 W 278 997 g h 由下式可以計算出冷卻水道的直徑 第 20 頁 共 37 頁 WdL 式中 冷卻液容重 kg cm3 0 001 kg cm L 冷卻水道長度 cm L 317 4cm d 冷卻水道直徑 mm 經計算 d 5 128 mm 取 6mm 3 7 排氣結構設計 排氣是注射模設計中不可忽視的一個問題 在注射成型中 若模具排氣不良 型腔內的氣體受壓縮將產生很大的背壓 阻止塑料熔體正?？焖俪淠?同時氣體壓 縮所產生的熱使塑料燒焦 在充模速度大 溫度高 物料黏度低 注射壓力大和塑 件過厚的情況下 氣體在一定的壓縮程度下會滲入塑料制件內部 造成氣孔 組織 疏松等缺陷 特別是快速注射成型工藝的發(fā)展 對注射模的排氣系統(tǒng)要求就更為嚴 格 在塑料熔體充模過程中 模腔內除了原有的空氣外 還有塑料含有的水分在注 射溫度下蒸發(fā)而成的水蒸氣 塑料局部過熱分解產生的低分子揮發(fā)性氣體 塑料中 某些添加劑揮發(fā)或化學反應所生成的氣體 常用的排氣方式有利用配合間隙排氣 在分型面上開設排氣槽排氣 利用推桿運動間隙排氣等 由于本次設計中模具尺寸不大 本設計中采用間隙排氣的方式 而不另設排氣 槽 利用間隙排氣 以不產生溢料為宜 3 8 模具與注射機安裝模具部分相關尺寸校核 1 模具長寬尺寸 模具長寬尺度必須小于注塑機拉桿間距 本設計選用機臺拉桿間距為 465 465 模具長寬為 400 x400 經核算機臺選用合適 2 模具厚度 閉合高度 模具閉合高度必須滿足以下公式 maxminH 式中 注射機允許的最大模厚i 第 21 頁 共 37 頁 注射機允許的最小模厚maxH 本設計中模具厚度為 276mm 150 H 360 符合要求 3 開模行程 S 模具開模后為了便于取出制件 要求有足夠的開模距離 所謂開模行程是指模 具開合過程中動模固定板的移動距離 注塑機的開模行程是有限的 設計模具必須校核所選注射機的開模行程 以便 與模具的開模距離相適應 對于臥式注射機 其開模行程與模具厚度有關 對于雙 分型面注射模應有 Smax S H1 H2 H3 H4 C 式中 H1 流道脫模開距 H2 頂出行程 H3 塑件高度 H4 模厚 465mm C 安全距離 本設計中 980 100 mm 10mm H3 10mm H4 276mm C 取maxS12 20mm 總的開模行程需要 H 416mm 以上 經計算 符合要求 3 9 模具動作校核 模具裝配圖 第 22 頁 共 37 頁 模具安裝在注射機上 定模部分固定在注射機的定模板上 動模部分固定在注 射機的動模板上 合模后 注射機通過噴嘴將熔料經流道注入型腔 經過保壓冷卻 后塑件成型 工作原理 當模具型腔填充完后 動模部分在注塑機動模鎖模板的帶動下向后移動 從而模具 從分型面打開 同時 滑塊在斜導柱和彈簧的推動下向后移動 完成側孔抽芯 當 注塑機動模移動到一定位置時停止移動 注塑機頂棍通過底板頂棍孔 推動頂針墊 板 帶動頂針 從而推動產品將產品從型芯上推出 產品脫離模具后 動模鎖模板 帶動動模部分向前移動 移動到一定位置時 斜導柱帶動滑塊向前移動 滑塊又回 到開模前位置 讓動模與定模又配合在一起進行下一次填充 3 10 側向抽芯機構類型選擇 一 般 指 的 模 具 的 行 位 機 構 即 凡 是 能 夠 獲 得 側 向 抽 芯 或 側 向 分 型 以 及 復 位 動 作 來 拖 出 產 品 倒 扣 低 陷 等 位 置 的 機 構 下 圖 列 出 模 具 的 常 用 行 位 結 構 1 從 作 用 位 置 分 為 下 模 行 位 上 模 行 位 斜 行 位 斜 頂 2 從 動 力 來 分 為 機 動 側 向 行 位 機 構 和 液 壓 氣 壓 側 向 行 位 機 構 1 側向分型與抽芯機構的類型 1 手動抽芯 2 液壓或氣動抽芯 3 機動抽芯 2 抽心距 S H 3 5 第 23 頁 共 37 頁 其中 S 為抽芯機構需要行走的總距離 H 為通過測量出來的產品抽芯距離 可以通過 3D 或 2D 進行實際測量 3 5MM 為產品抽芯后的安全距離 本設計中 抽芯距離較大 抽芯 10mm 即可以達到目的 3 抽芯力 將塑料制品從包緊的側型芯上脫出時所需克服的阻力稱為抽芯力 抽芯力 F PA f cos sin p 塑料制品收縮對型芯單位面積的正壓力 通常取 8 12Mpa A 塑料制品包緊型芯的側面積 f 磨擦系數(shù) 取 0 1 0 2 脫模斜度 一般就是幾度而已 F 單位為 N F 10 x3534x0 001x 0 1x25cos25 sin25 79KN 1 滑塊的設計 滑塊設計的要點在于滑塊與側向型芯連接以及注射成型時制品尺寸的準確性和移動 的可靠性 滑塊分為整體式和組合式兩種 滑塊材料常用 45 鋼或 T8 T10 等制造 要求硬度在 HRC40 以上 2 導滑槽設計 1 導滑槽與滑塊導滑部分采用間隙配合 一般采用 H8 f8 2 滑塊的滑動配合長度通常要大于滑塊寬度的 1 5 倍 而保留在導滑槽內的長度 不應小于導滑配合長度的 2 3 3 導滑槽材料通常用 45 鋼制造 調質至 HRC 28 HRC32 3 滑塊定位裝置設計 由于我們采用的是后模行位的形式 根據(jù)生產的實際情 況 采用行位壓板的方式 主要作用為固定與導向作用 4 楔緊塊設計 楔緊角 應比斜導柱的傾斜角 大 2 3 5 斜導柱抽芯機構的結構形式 斜導柱和滑塊在模具上因安裝位置不同 組成了抽芯機構的不同結構形式 1 斜導柱在定模上 滑塊在動模上的結構 第 24 頁 共 37 頁 A 設計時必須注意 滑塊與推桿在合模復位過程中不能發(fā)生 干涉 現(xiàn)象 所謂 干涉現(xiàn)象是指滑塊的復位先于推桿的復位致使活動側向型芯與推桿相碰撞 造成活 動側向型芯或推桿損壞 B 如果發(fā)生干涉 常用的先復位附加裝置有彈簧先復位 楔形滑塊先復位 擺桿 先復位等多種形式 2 斜導柱在動模上 滑塊在定模上的結構 3 斜導柱和滑塊同在定模上 4 斜導柱和滑塊同在動模上 本設計中采用斜導柱頂出抽芯 斜導柱抽芯機構 斜導柱側向抽芯的特點是利用推出機構的推力驅動斜導柱斜向運動 在制品被推出 脫模的同時由斜導柱完成側向抽芯動作 一般分為外側抽芯和內側抽芯兩種 1 斜導柱抽芯機構適用于制品具有側孔或較淺側凹 成型面積較大的場合 2 特點 在制品被推出脫模的同時由斜導柱完成側向抽芯動作 3 斜導柱的導滑形式 4 傾斜角通常不超過 30 5 進行斜導柱抽芯機構設計時 若定模一側有成型型芯 則需設置銷釘鎖緊或壓 緊的止動裝置 保證制品與定模型芯分離而留在動模一側 第 25 頁 共 37 頁 4 塑件成型 CAE 分析 4 1 CAE 的概念 在設計 實驗 分析這些過程里面 CAE 都使用到其中 這個技術就是將工程設計 分析 文件生成還有加工都放到研發(fā)產品的環(huán)節(jié)里面去 電腦是輔助工具 對產品的設計 進行指導 現(xiàn)在注射模 CAE 只能在注射加工的時候用電腦分析 4 2 分析步驟 一 建立三維模型 在論文里面 通過繪圖軟件將 3D 模型建立起來 之后再把它轉化成為 igs 格式 在 moldflow 軟件里面能夠對這個文件直接進行使用 這個就可以開始建模了 二 劃分網(wǎng)格 1 在 3D 軟件里面建立一個 study 對它的面進行網(wǎng)格劃分 2 劃分網(wǎng)格的時候 邊長是 5mm IGES 合并公差 0 1mm 3 劃分好網(wǎng)格之后 網(wǎng)格的形狀系數(shù)不是全部能符合要求的 所以要對網(wǎng)絡進行分 析檢查 針對那些不滿足要求的要及時改正 4 軟件上的修改網(wǎng)格的工具 改正了之后就都能夠符合形狀系數(shù)的要求了 第 26 頁 共 37 頁 三 確定符合要求的工藝流程 分析流程有 成型窗口分析 Molding Window 澆 口位置分析 Gate Location 填充分析 Fill 流動分析 Flow 冷卻分析 Cool 翹 曲分析 Warp 以及這些過程的組合形式 如 Cool Flow Warp Flow Warp Cool Flow 等 其中 Flow 分析過程包括填充 Fill 和保壓 Pack 分析 四 確定產品的原材料 moldflow 軟件材料庫是非常龐大的 論文里面使用的原材 料是 ABS 注塑機的具體數(shù)據(jù) 五 根據(jù)設計的辦法 將流道 冷卻管道建立起來 并且將澆口所處地點還有冷卻水 進口的地方都定下來 六 將加工過程的數(shù)據(jù)定下來 有注塑機的數(shù)據(jù) 成型數(shù)據(jù) 模具溫度 還有熔體有 多少度等等 七 開始進行分析 八 分析好了之后 對它進行處理 4 3 成型窗口分析 成型窗口分析是最基本的分析 分析的對象有模具的溫度 熔體的溫度 還有注射時 間 注射壓力 剪切速率的最大值 冷卻時間的最大值等等 將最好的方案找出來 接下來選擇一個函數(shù)來分析 在模具溫度 熔體溫度 注射時間里面選一個數(shù)據(jù)作為 變量 對別的兩個參變量進行調整 這樣就可以將參變量的變化曲線都畫出來 1 填充時間 這篇論文里面設置的機臺數(shù)據(jù)還有工藝數(shù)據(jù) 還有一些材料 ABS 的數(shù) 據(jù) 圖紙 4 1 里面都展示了 根據(jù)設定的方案畫將流道還有冷卻水道都建立出來 這樣可 以回到填充時間 對這個結果進行分析 第 27 頁 共 37 頁 圖4 1 填充時間模擬圖 看圖紙之后發(fā)現(xiàn) 填滿模具花費的時間是 1 33 秒 還能跟右邊的時間標尺進行對比 這樣就可以知道某一個時刻的時候 塑料熔體在模具里面處在什么地方 2 壓力如圖 4 2 所示 圖4 2 壓力模擬圖 3 填充區(qū)域如圖 4 3 所示 第 28 頁 共 37 頁 圖4 3 填充區(qū)域模擬圖 4 流動前沿溫度如圖 4 4 所示是流動的塑料熔體 最前面的地方多少度 看圖紙 可以知道這個地方溫度降低的比較少 可以滿足填充需要 圖4 4 流動前沿溫度模擬圖 第 29 頁 共 37 頁 5 中心取向 如圖 4 5 所示 展示的就是塑料加工產品中性面的分析結果 還有中 性面周圍取向分析結果 圖4 5 制品中心取向模擬圖 5 鎖模力如圖 4 6 所示 里面體現(xiàn)的是鎖模力的改變 查看圖紙可以發(fā)現(xiàn)鎖模力在 填充的時候很快的變大 填充結束了之后 鎖模力就達到最大數(shù)值了 之后鎖模力在最快 的速度下降低 降到一個最小的數(shù)值 之后這個數(shù)值就不會有變化了 第 30 頁 共 37 頁 圖4 6 鎖模力 時間曲線 6 體積收縮 如圖 4 7 所示 里面就是體積的收縮 查看圖紙之后 可以知道塑料 產品的收縮是非常勻稱的 圖4 7 體積收縮模擬圖 第 31 頁 共 37 頁 5 結語 本次模具設計課題 通過對塑件的工藝分析 確定模具的總體設計 并進行各 個子系統(tǒng)的設計 所設計的模具能滿足其工作狀態(tài)的質量要求 使用時安全可靠 易于維修 在注塑成型時有較短的成型周期 成型后有較長的使用壽命 具有合理 的模具制造工藝性 通過以上工作 我對一套模具從設計到加工的全過程有了清醒而直觀的認識 了解了注塑模的工作原理 對模具中型腔等主要零件的設計及精度的確定具備了一 定的經驗知識 能夠對模具設計中常出現(xiàn)的問題提出了合理的解決方法 能夠正確 地選取注塑機 確定模架的結構及尺寸 確定型腔數(shù) 選擇分型面 設計澆注系統(tǒng) 抽芯機構等 由于知識及實踐經驗的缺乏 在設計過程中 零件加工精度的確定尚 存在許多不足之處 在以后的工作 學習中還有待改進 第 32 頁 共 37 頁 致謝 在為期三個月的畢業(yè)設計過程中 我深深地感覺到基礎知識的重要 通過這次 設計我又重新溫故 受益非淺 在設計中對 Auto CAD UG 等繪圖軟件的應用更加 熟悉 但是對于某些方面還是運用不夠靈活 在模具設計中 參照模具設計手冊 設計出了較為合理的模具 但在一些細節(jié)問題的處理上仍欠缺考慮 掌握了簡單零 件的分型 對于比較復雜的平面的模具設計仍需要繼續(xù)學習 整個畢業(yè)設計過程中 我學到了很多東西 對待設計的嚴謹 工作態(tài)度的嚴肅認真 設計中承蒙老師的悉心指導和幫助 在畢業(yè)設計過程中提供了很多寶貴的資料 設計和方向 設計思路 以及模具結構原理方面的知識 在此向他表示衷心的感謝 因本人工程實踐經驗與理論水平有限 時間較短 設計過程中難免存在錯誤 懇請 廣大老師不吝批評指正 第 33 頁 共 37 頁 參考文獻 1 陳孝康 周興隆 實用模具技術手冊 M 北京 中國輕工業(yè)出版社 2001 2 彭建生 模具設計與加工速查手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2005 3 申開智 塑料成型模具 M 北京 中國輕工業(yè)出版社 2002 4 劉守勇 機械制造工藝與機床夾具 M 北京 機械工業(yè)出版社 2000 5 張錚 模具制造技術 M 北京 電子工業(yè)出版社 2002 6 丁聞 實用塑料成型模具設計手冊 M 西安 西安交通大學出版社 1993 7 李志剛 夏巨諶 中國模具設計大典 M 中國機械工程學會 2003 8 潘寶權 模具制造工藝 M 北京 機械工業(yè)出版社 2004 9 王伯平 互換性與測量技術 M 北京 機械工業(yè)出版社 2002 10 李益民 機械制造工藝設計簡明手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1993 11 李云程 模具制造技術 M 北京 機械工業(yè)出版社 2002 12 黃誠駒 李鄂琴 逆向工程項目實訓教程 M 北京 電子工業(yè)出版社 2004 13 劉彥國 嚴慧萍 注塑成型模腔數(shù)量的擇優(yōu)確定 J 電加工與模 2006