耳機(jī)殼的注塑模具設(shè)計(jì)-抽芯注射模帶模流分析含NX爆炸三維及12張CAD圖.zip,耳機(jī),注塑,模具設(shè)計(jì),注射,模帶模流,分析,NX,爆炸,三維,12,CAD I 摘 要 根據(jù)塑料耳機(jī)殼制品的要求 了解塑件的用途 分析塑件的工藝性 尺寸精度 等技術(shù)要求 考慮塑件制件尺寸 本模具采用一模二腔 點(diǎn)澆口進(jìn)料 注射機(jī)采用 HTF 80 xA 型號 設(shè)置冷卻系統(tǒng) CAD 和 UG 繪制二維總裝圖和零件圖 選擇模具合 理的加工方法 附上說明書 系統(tǒng)地運(yùn)用簡要的文字 簡明的示意圖和和計(jì)算等分 析塑件 從而作出合理的注塑模具設(shè)計(jì) 關(guān)鍵詞 耳機(jī)殼 一模二腔 點(diǎn)澆口 注射機(jī) 冷卻系統(tǒng) 注塑模具 II Abstract According to the requirements of plastic earphone shell products understand the use of plastic parts analyze the technical requirements of plastic parts such as manufacturability and dimensional accuracy and consider the size of plastic parts This mold adopts the first mock exam two cavity point gate feeding and injection machine using HTF 80 xA model set up the cooling system CAD and UG drawing two dimensional assembly and parts drawing choose the reasonable processing method of mould A brief description concise illustration and calculation are used to analyze the plastic parts so as to make reasonable injection mold design Keywords headset shell the first mock exam two cavity point gate injection machine cooling system injection mold III 目錄 摘 要 I ABSTRACT II 1 前言 1 1 1 課題背景 1 1 2 課題分析 3 2 塑件分析 4 2 1 產(chǎn)品分析及其技術(shù)條件 4 2 2 塑件材料的確定 6 2 3 塑件材料的性能分析 6 2 3 1 基本特性 6 2 3 2 成型性能 6 2 3 3 主要用途 7 3 成型布局及注塑機(jī)選擇 8 3 1 進(jìn)膠方式選擇 8 3 2 型腔的布局及成型尺寸 8 3 3 估算塑件體積質(zhì)量 9 3 4 注塑機(jī)的選擇和校核 9 3 4 1 注射膠量的計(jì)算 9 3 4 2 鎖模力的計(jì)算 10 3 4 3 注塑機(jī)選擇確定 11 4 注塑模具設(shè)計(jì) 12 4 1 模架的選用 12 4 1 1 模架基本類型 12 4 1 2 模架的選擇 12 4 1 3 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 IV 4 2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14 4 2 1 主流道設(shè)計(jì) 14 4 2 2 分流道的設(shè)計(jì) 15 4 2 3 澆口的設(shè)計(jì) 16 4 2 4 冷料穴的設(shè)計(jì) 16 4 3 分型面的設(shè)計(jì) 16 4 4 成型零部件的設(shè)計(jì) 17 4 4 1 成型零部件結(jié)構(gòu) 17 4 4 2 成型零部件工作尺寸的計(jì)算 19 4 4 3 模具強(qiáng)度與剛度校核 20 4 5 脫模及推出機(jī)構(gòu) 21 4 5 1 脫模力 21 4 5 2 推出機(jī)構(gòu) 21 4 6 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 22 4 6 1 冷卻水道設(shè)計(jì)的要點(diǎn) 23 4 6 2 冷卻水道在定模和動模中的位置 23 4 6 3 冷卻水道的計(jì)算 24 4 7 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25 4 8 模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 25 4 9 模具動作校核 26 4 10 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)類型選擇 27 第 5 章 塑件成型 CAE 分析 31 5 1 CAE 的概念 31 5 2 分析步驟 31 5 3 成型窗口分析 32 致謝 38 參考文獻(xiàn) 39 第 1 頁 共 43 頁 1 前言 1 1 課題背景 模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的基礎(chǔ)工藝裝備 在汽車 電機(jī) 儀表 電器 電子 通信 家電和輕工業(yè)等行業(yè)中 60 80 的零件都依靠模具成形 并且隨著 近年來這些行業(yè)的迅速發(fā)展 對模具的要求越來越高 結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜 用模具 生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度 高復(fù)雜性 高一致性 高生產(chǎn)效率和低耗率 是其 它加工制造方法所不能比擬的 隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用塑料與工程塑料在 強(qiáng)度和精度等方面的不斷提高 塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷地?cái)U(kuò)大 越來越普遍 地采用塑料成型 該方法適用于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料 制得的塑料制 品數(shù)量之大是其它成型方法望塵莫及的 作為注塑成型加工的主要工具之一注塑模 具 在質(zhì)量 精度 制造周期以及注塑成型過程中的生產(chǎn)效率等方面水平高低 直 接影響產(chǎn)品的質(zhì)量 產(chǎn)量 成本及產(chǎn)品的更新?lián)Q代 同時(shí)也決定著企業(yè)在市場競爭 中的反映能力和速度 注射模的種類很多 其結(jié)構(gòu)與塑料品種 塑件的復(fù)雜程度和注射機(jī)的種類等很 多因素有關(guān) 其基本結(jié)構(gòu)都是由動模和定模兩大部分組成的 定模部分安裝在注射 機(jī)的固定板上 動模部分安裝在注射機(jī)的移動模板上 在注射成型過程中它隨注射 機(jī)上的合模系統(tǒng)運(yùn)動 注射成型時(shí)動模部分與定模部分由導(dǎo)柱導(dǎo)向而閉合 一般注 射模由成型零部件 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 澆注系統(tǒng) 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 推出機(jī)構(gòu) 加熱和冷卻系統(tǒng) 排氣系統(tǒng)及支承零部件組成 由于模具的使用特點(diǎn) 決定了模具設(shè)計(jì)也區(qū)別與其它行業(yè) 模具設(shè)計(jì)要考慮的 要點(diǎn)如下 a 塑件的物理力學(xué)性能 如強(qiáng)度 剛度 韌性 彈性 吸水性以及對應(yīng)力的 敏感性 不同塑料品種其性能各有所長 在設(shè)計(jì)塑件時(shí)應(yīng)充分發(fā)揮其性能上的優(yōu)點(diǎn) 避免或補(bǔ)償其缺點(diǎn) b 塑料的成型工藝性 如流動性 成型收縮率的各向差異等 塑件形狀應(yīng)有 利于成型時(shí)充模 排氣 補(bǔ)縮 同時(shí)能使熱塑性塑料制品達(dá)到高效 均勻冷卻或使 第 2 頁 共 43 頁 熱固性塑料制品均勻地固化 c 塑件結(jié)構(gòu)能使模具總體結(jié)構(gòu)盡可能簡化 特別是避免側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)和 簡化脫模結(jié)構(gòu) 使模具零件符合制造工藝的要求 對于特殊用途的制品 還要考慮其光學(xué)性能 熱學(xué)性能 電性能 耐腐蝕性能 等 目前 我國的模具制造技術(shù)已從過去只能制造簡單模具發(fā)展到可以制造大型 精密 復(fù)雜 長壽命的模具 在塑料模具方面 能設(shè)計(jì)制造汽車保險(xiǎn)杠及整體儀表 盤大型注射模 一些塑料模主要生產(chǎn)企業(yè)利用計(jì)算機(jī)輔助分析 CAE 技術(shù)對塑料注 塑過程進(jìn)行流動分析 冷卻分析 應(yīng)力分析等 合理選擇澆口位置 尺寸 注塑工 藝參數(shù)及冷卻系統(tǒng)的布置等 使模具設(shè)計(jì)方案進(jìn)一步優(yōu)化 也縮短了模具設(shè)計(jì)和制 造周期采用模具先進(jìn)加工技術(shù)及設(shè)備 使模具制造能力大為提高 采用 CAE 技術(shù) 可以完全代替試模 CAE 技術(shù)提供了從制品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的完整解決方案 在模具制 造加工之前 在計(jì)算機(jī)上對整個(gè)注射成型過程進(jìn)行模擬分析 準(zhǔn)確預(yù)測熔體的填充 保壓 冷卻情況 以及制品中的應(yīng)力分布 分子和纖維取向分布 制品的收縮和翹 曲變形等情況 以便設(shè)計(jì)者能盡早發(fā)現(xiàn)問題 及時(shí)修改制件和模具設(shè)計(jì) 而不是等 到試模以后再返修模具 這不僅是對傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方法的一次突破 而且對減少甚 至避免模具返修報(bào)廢 提高制品質(zhì)量和降低成本等 都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義 某些國外電加工機(jī)床具有內(nèi)容豐富 實(shí)用可靠的工藝數(shù)據(jù)和專家系統(tǒng) 使模具的深 槽窄縫加工 微細(xì)加工 鏡面加工等效率和質(zhì)量大大提高 新的模糊控制系統(tǒng)具有 加工反力的監(jiān)測和控制 提高了大面積加工的深度控制精度 電火花混粉加工技術(shù) 的應(yīng)用有效地提高了模具表面質(zhì)量 模具逆向工程技術(shù) 快速經(jīng)濟(jì)模具制造技術(shù) 三維掃描測量技術(shù)及數(shù)控模具雕刻機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用 對模具制造能力的提高也起到 了很大作用 我國經(jīng)濟(jì)仍處于高速發(fā)展階段 國際上經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展趨勢日趨明顯 這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機(jī)遇 一方面 國內(nèi)模具市場將繼 續(xù)高速發(fā)展 另一方面 模具制造也逐漸向我國轉(zhuǎn)移以及跨國集團(tuán)到我國進(jìn)行模具 采購趨向也十分明顯 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用 模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)正朝著數(shù)字化方向發(fā)展 特 別是模具成型零件方面的軟件等 這些技術(shù)采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 進(jìn)而將數(shù)據(jù)交換 第 3 頁 共 43 頁 到加工制造設(shè)備 實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助制造 或?qū)⒃O(shè)計(jì)與制造連成一體實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造一 體化 1 2 課題分析 本課題內(nèi)容是對耳機(jī)外殼進(jìn)行測繪及基于生產(chǎn)實(shí)踐之上對注塑模具設(shè)計(jì) 模具 設(shè)計(jì)主要內(nèi)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(shè)置 推出機(jī)構(gòu)設(shè)置 注塑機(jī)臺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(shù) 要求 本模具采用一模二腔布局 點(diǎn)澆口進(jìn)料 注射機(jī)采用 HTF 80 xA 型號 設(shè)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(yùn)用簡要的文字 簡明的示 意圖和和計(jì)算分析 從而作出合理的模具設(shè)計(jì) 選擇合理的加工方法 模具方案確 定后進(jìn)行工藝分析 根據(jù)此方案可以達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期效果 并且大大提高了注塑模 的質(zhì)量 第 4 頁 共 43 頁 2 塑件分析 2 1 產(chǎn)品分析及其技術(shù)條件 在模具設(shè)計(jì)之前需要對塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu) 尺寸大小 精度等級和表面 質(zhì)量要進(jìn)行仔細(xì)研究和分析 只有這樣才能恰當(dāng)確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模 具精度 課題目標(biāo)產(chǎn)品是一個(gè)耳機(jī)外殼 其零件外形如圖所示 具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見圖 紙 該塑件結(jié)構(gòu)簡單 生產(chǎn)量大 要求較低的模具成本 成型容易 精度要求不高 耳機(jī)外殼塑件 3D 圖 第 5 頁 共 43 頁 耳機(jī)外殼塑件三維 塑件的尺寸精度直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和模具的制造精度 為降低模具的加 工難度和模具的制造成本 在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設(shè)計(jì)得 低一些 由于塑料與金屬的差異很大 所以不能按照金屬零件的公差等級確定精度 等級 根據(jù)任務(wù)書和圖紙要求 本次產(chǎn)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 這除了在成型時(shí)從工藝上盡可能避免 冷疤 云紋等疵點(diǎn)來保證外 主要是取決于模具型腔表面粗糙度 塑料制品的表面 粗糙度一般為 Ra 0 02 1 25 之間 模腔表壁的表面粗糙度應(yīng)為塑件的 1 2 即m Ra 0 01 0 63 模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加 所 第 6 頁 共 43 頁 以應(yīng)隨時(shí)給以拋光復(fù)原 該塑件外部需要的表面粗糙度比內(nèi)部要高 為 Ra0 8 內(nèi)部為 Ra1 2 m m 2 2 塑件材料的確定 塑料是以樹脂為主要成分的高分子材料 它在一定的溫度和壓力下具有流動 性 可以被模塑成型為一定的幾何形狀和尺寸 并在成型固化后保持其既得形狀而 不發(fā)生變化 塑料有很多優(yōu)異性能 廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)和日常生活 它具有密度 小 質(zhì)量輕 比強(qiáng)度高 絕緣性能好 介電損耗低 化學(xué)穩(wěn)定性高 減摩耐磨性能 好 減振隔音性能好等諸多優(yōu)點(diǎn) 另外 許多塑料還具有防水 防潮 防透氣 防 輻射及耐瞬時(shí)燒蝕等特殊性能 此產(chǎn)品壁厚均勻 ABS 性能優(yōu)良 成本低廉 符合需求生產(chǎn)量大的要求 容易 成型 對于本課題零件相當(dāng)適用 所以在這選擇其為產(chǎn)品的材料 2 3 塑件材料的性能分析 2 3 1 基本特性 ABS 是 大 多 數(shù) 商 業(yè) 用 的 透 明 的 非 晶 體 材 料 ABS 具 有 非 常 好 的 幾 何 穩(wěn) 定 性 熱 穩(wěn) 定 性 光 學(xué) 透 過 特 性 電 絕 緣 特 性 以 及 很 微 小 的 吸 濕 傾 向 它 能 夠 抵 抗 水 稀 釋 的 無 機(jī) 酸 但 能 夠 被 強(qiáng) 氧 化 酸 如 濃 硫 酸 所 腐 蝕 并 且 能 夠 在 一 些 有 機(jī) 溶 劑 中 膨 脹 變 形 典 型 的 收 縮 率 在 0 4 0 6 之 間 是 一 種 良 好 的 熱 塑 性 塑 料 2 3 2 成型性能 ABS 吸 水 性 極 小 成 型 前 可 不 予 干 燥 性 脆 易 裂 熱 脹 系 數(shù) 大 容 易 產(chǎn) 生 內(nèi) 應(yīng) 力 流 動 性 很 好 應(yīng) 注 意 模 具 間 隙 防 止 出 現(xiàn) 飛 邊 可 用 柱 塞 式 或 螺 桿 式 注 射 機(jī) 成 型 為 防 止 淌 料 建 議 采 用 直 通 式 或 自 鎖 式 噴 嘴 宜 用 高 料 溫 高 模 溫 低 注 射 壓 力 延 長 注 射 時(shí) 間 以 利 于 降 低 內(nèi) 應(yīng) 力 防 止 縮 孔 及 變 形 但 料 溫 過 高 容 易 出 現(xiàn) 銀 絲 料 溫 低 或 脫 模 劑 地 多 則 塑 件 透 明 性 差 可 采 用 各 種 形 式 的 澆 口 推 出 要 求 受 力 均 勻 注 塑 模 工 藝 條 件 通 常 不 需 要 干 燥 處 理 如 果 需 要 干 燥 建 議 干 燥 條 件 為 第 7 頁 共 43 頁 80 2 3小 時(shí) 熔 化 溫 度 180 280 對 于 阻 燃 型 材 料 其 上 限 為 250 模 具 溫 度 40 50 注 射 壓 力 200 600bar 2 3 3 主要用途 ABS 在機(jī)械工業(yè)上用來制造殼體蓋 泵業(yè)輪 軸承 把手 管道 管連接件 蓄 電池槽 冷藏庫和冰箱襯里等 汽車工業(yè)上用 ABS 制造汽車擋泥板 扶手 熱空氣 調(diào)節(jié)導(dǎo)管等 還可用 ABS 夾層板制小轎車車身 ABS 還可用來制造水表殼 紡織器 材 電器零件 玩具 電子琴及收錄機(jī)殼體 食品包裝容器 農(nóng)藥噴霧器及家具 產(chǎn)品包裝 家庭用品 餐具 托盤等 電氣 透明容器 光源散射器 絕緣薄膜 等 第 8 頁 共 43 頁 3 成型布局及注塑機(jī)選擇 3 1 進(jìn)膠方式選擇 注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道 其作用是將塑料熔體充滿型腔并使注射壓力傳遞到各個(gè)部分 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)恰當(dāng)與否直接關(guān)系到制品能否完好的成型 常向的澆 口形式有直接澆口 側(cè)澆口 點(diǎn)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(zhì)量有直接影響 在確定澆口位置時(shí) 應(yīng)考慮以下幾點(diǎn) 1 熔體在型腔內(nèi)流動時(shí) 其動能損失最小 要做到這一點(diǎn)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(shí)到達(dá)其最遠(yuǎn)端 3 應(yīng)先從壁厚較厚的部位進(jìn)料 4 考慮各股分流的轉(zhuǎn)向越小越好 2 有效地排出型腔內(nèi)的氣體 由于本設(shè)計(jì)中塑件外表面質(zhì)量要求較高 所以選用點(diǎn)澆口 點(diǎn)澆口在產(chǎn)品端面 處 成形后切除澆口 使用時(shí)澆口處被遮擋面 3 2 型腔的布局及成型尺寸 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中采用點(diǎn)澆口 且塑件的尺寸小 為提高塑件成功概率 并從經(jīng)濟(jì) 型的角度出發(fā) 節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率 采用一模二腔 進(jìn)行加工生產(chǎn) 型腔的布局與澆注系統(tǒng)的布置密切相關(guān) 型腔的排布應(yīng)使每個(gè)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(gè)型腔 使各 型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)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(shí) 采用平衡流道 第 9 頁 共 43 頁 成型型腔尺寸依據(jù)塑件布局計(jì)算確定 需考慮成形封閉結(jié)合面大小 太大造成 模具尺寸過大 成本浪費(fèi) 太小易導(dǎo)致成型時(shí)溢料飛邊 甚至型腔變形 因模具是 一模二腔 考慮排布可得型腔布局如圖 型腔布局 3 3 估算塑件體積質(zhì)量 本次設(shè)計(jì)中 塑件的質(zhì)量和體積采用 3D 測量 在 UG 軟件中 使用塑模部件驗(yàn) 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(zhì)量約為 0 7g 3 4 注塑機(jī)的選擇和校核 3 4 1 注射膠量的計(jì)算 模具設(shè)計(jì)時(shí) 必須使得在一個(gè)注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機(jī)額定 注射量的 80 以內(nèi) 校核公式為 第 10 頁 共 43 頁 mn 8021 式中 型腔數(shù)量n 單個(gè)塑件的重量 g 1m 澆注系統(tǒng)所需塑料的重量 g 2 本設(shè)計(jì)中 n 2 0 7g 3 7 g 12m m 2x0 7 3 7 0 8 即 m 6 4g 因而預(yù)選注塑機(jī)額定注塑量最少為 6 4g 以上 3 4 2 鎖模力的計(jì)算 選用注射機(jī)的鎖模力必須大于型腔壓力產(chǎn)生的開模力 不然模具分型面要分開 而產(chǎn)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(gè)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(shè)計(jì)中 2x382 95 430 1195 92An m 鎖模力和成型面積的關(guān)系根據(jù)依照以下計(jì)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(jīng)噴嘴時(shí)其注射壓力達(dá) 60 80MPa 經(jīng)澆注系統(tǒng)入型腔時(shí)型腔壓力通 常為 20 40MPa 這里取 30MPa 第 11 頁 共 43 頁 計(jì)算 A 1000 30 1195 9 1000 0 8 39 47kN P腔 得出預(yù)選注塑機(jī)額定注塑壓力為 39 47kN 以上 3 4 3 注塑機(jī)選擇確定 綜合考慮以上因素 選定注射機(jī)為 HTF 80 xA 其相關(guān)性能符合成型方案要求 以下相關(guān)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(zhuǎn)速 r min 0 220 料筒加熱功率 KW 5 7 鎖模力 KN 800 拉桿內(nèi)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(jī)功率 KW 11 油箱容積 l 200 機(jī)器尺寸 長 寬 高 m 4 3 1 25 1 8 機(jī)器重量 t 3 22 最小模具尺寸 長 寬 mm 150 150 表 注塑機(jī)參數(shù) 部分 第 12 頁 共 43 頁 4 注塑模具設(shè)計(jì) 4 1 模架的選用 4 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(jié)構(gòu)分類所分的典 型結(jié)構(gòu)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(cè)向 分型抽芯注射模 定模帶有推出機(jī)構(gòu)的注射模 自動卸螺紋的注射模 熱流道注射 模 4 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(jié)構(gòu)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(xì)水口模架 適合點(diǎn)澆口 采用斜導(dǎo)柱或定模側(cè)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(dǎo)柱導(dǎo)套的安裝方式 經(jīng)過考慮分析 導(dǎo) 柱導(dǎo)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(yīng)的模板的厚度以及模具的外輪廓尺寸 經(jīng)過計(jì)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 13 頁 共 43 頁 把型腔排列成一模二腔可側(cè)得長為160mm 寬為90mm 模架的長L 160 復(fù)位桿的直徑 螺釘?shù)闹睆?型腔壁厚 300mm 模架的寬W 90 復(fù)位桿的直徑 型腔壁厚 滑塊位置 230mm 根據(jù)內(nèi)模仁的尺寸 在計(jì)算完模架的長寬以后 還需要考慮其他螺絲導(dǎo)柱等零件對 模架尺寸的影響 在設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)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(qiáng)度要求 A板為60mm C板為70mm C的選擇應(yīng)考慮推出機(jī)構(gòu)的推 出距離是否滿足推出的高度 在本設(shè)計(jì)中 因?yàn)椴捎谬堄浀腇CI2330 A60 B70 C70標(biāo)準(zhǔn)模架 其標(biāo)準(zhǔn)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 4 1 3 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 保證模具在進(jìn)行開合模時(shí) 保證公母模之間一定的方向和位 置 導(dǎo)向零件承受一定的側(cè)向力 起了導(dǎo)向和定位的作用 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)零件包括導(dǎo)柱 和導(dǎo)套等 1 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì) 1 導(dǎo)向零件應(yīng)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(yīng)有足夠的距離 以保證模具的強(qiáng)度 防止壓入導(dǎo)柱和導(dǎo)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(gè)導(dǎo)柱 如果 模具的 凸模與凹模合模有方位要求時(shí) 則用兩個(gè)直徑不同的導(dǎo)柱 或用兩個(gè)直 徑相同 但錯(cuò)開位置的導(dǎo)柱 3 由于塑件通常留于公模 所以為了便于脫模導(dǎo)柱通常安裝在母模 4 導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處應(yīng)有承屑槽 5 導(dǎo)柱 導(dǎo)套及導(dǎo)向孔的軸線應(yīng)保證平行 6 合模時(shí) 應(yīng)保證導(dǎo)向零件首先接觸 避免公模先進(jìn)入模腔 損壞成型零 件 第 14 頁 共 43 頁 2 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 1 有單節(jié)與臺階式之分 2 導(dǎo)柱的長度必須高出公模端面 6 8mm 3 導(dǎo)柱頭部應(yīng)有圓錐或球形的引導(dǎo)部分 4 固定方式有鉚接固定和螺釘固定 5 其表面應(yīng)熱處理 以保證耐磨 3 導(dǎo)套和導(dǎo)向孔 1 無導(dǎo)套的導(dǎo)向孔 直接開在模板上 模板較厚時(shí) 導(dǎo)向孔必須做成盲 孔 側(cè)壁增加排氣孔 2 導(dǎo)套有套筒式 臺階式 凸臺式 3 為了導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套孔 在導(dǎo)套前端應(yīng)倒有圓角 r 一般情況下 導(dǎo)柱與導(dǎo)套共同使用 用于保證動模與定模兩大部分內(nèi)零件的準(zhǔn)確 對合和塑料部品的形狀 尺寸精度 并避免模內(nèi)零件互相碰撞與干涉 起到合模導(dǎo)向 的作用 4 2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道始端到型腔之間的熔體進(jìn)料通道 澆注系統(tǒng)可 分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道凝料澆注系統(tǒng)兩類 本設(shè)計(jì)中采用普通點(diǎn)澆口澆注 系統(tǒng) 正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)對獲得優(yōu)質(zhì)的塑料制品極為重要 澆注系統(tǒng)組成 普通流道澆注系統(tǒng)的組成一般包括以下幾個(gè)部分 1 主澆道 2 第一分澆道 3 第二分澆道 4 第三分澆道 5 澆口 6 型腔 7 冷料穴 4 2 1 主流道設(shè)計(jì) 所選用 HTF 80 xA 型注射劑噴嘴有關(guān)尺寸如下 噴嘴前段孔徑 d0 3 5mm 噴嘴圓弧半徑 R0 12mm 第 15 頁 共 43 頁 為了使凝料能夠順利拔出 主流道的小段直徑 d 應(yīng)稍大于噴嘴直徑 d d0 0 5 1 4mm 主流道設(shè)計(jì)成圓錐形 其錐角 通常為 2 4 過大的錐角會才產(chǎn)生湍流或渦流 卷入空氣 過小的錐角使凝料脫模困難 還會使沖模時(shí)熔體的流動阻力過大 此處 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(jīng)測量主流道長度 L 取 45mm 4 2 2 分流道的設(shè)計(jì) 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(yīng)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?nèi)垠w流向 使其以平穩(wěn)的 流態(tài)均衡地分配到各個(gè)型腔 分流道的長度應(yīng)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(nèi)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(shè)計(jì)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 第 16 頁 共 43 頁 4 2 3 澆口的設(shè)計(jì) 點(diǎn)澆口普遍用于中小型塑件的多型腔模具 一般開設(shè)在分型面上 一般塑料熔 體從外側(cè)充填模具型腔 其截面形狀多為圓形 點(diǎn)澆口設(shè)計(jì)尺寸澆口直徑為 1mm 4 2 4 冷料穴的設(shè)計(jì) 主流道的末端需要設(shè)置冷料穴以往上制品中出現(xiàn)固化的冷料 因?yàn)樽钕攘魅氲?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(zhì)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(shè)置冷料穴 以便將這部分冷料存留起來 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 4 3 分型面的設(shè)計(jì) 將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€(gè)或幾個(gè)可以分離的主要部分 它們的接觸表面分開時(shí)能 夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料 當(dāng)成型時(shí)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(jié)構(gòu)的重要因素 每個(gè)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(shí) 應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮 1 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處 第 17 頁 共 43 頁 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 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(diǎn) 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(cè) 如圖所示 分型面的選擇 4 4 成型零部件的設(shè)計(jì) 模具閉合時(shí)用來填充塑料成型制品的空間稱為型腔 構(gòu)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(shè)計(jì)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(jīng)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(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)形式 準(zhǔn)確計(jì)算其尺寸和公差并保證它們具有足夠的強(qiáng)度 剛度和良好的表面質(zhì)量 4 4 1 成型零部件結(jié)構(gòu) 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要應(yīng)在保證塑件質(zhì)量要求的前提下 從便于加工 裝配 第 18 頁 共 43 頁 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(jié)構(gòu)與制品的形狀 尺寸 使用 要求 生產(chǎn)批量及模具的加工方法等有關(guān) 常用的結(jié)構(gòu)形式有整體式 嵌入式 鑲 拼組合式和瓣合式四種類型 本設(shè)計(jì)中采用整體式型腔及嵌入式型芯 如圖所示 其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)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(gè)模具的外形結(jié)構(gòu)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 第 19 頁 共 43 頁 4 4 2 成型零部件工作尺寸的計(jì)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(guān)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 在模具設(shè)計(jì)時(shí)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(jì)算型芯型腔的尺寸有一定的 誤差 因?yàn)槟＞咧圃旃詈湍＞叱尚土悴考谑褂弥械淖畲竽p量大多憑經(jīng)驗(yàn)決定 這里就只考慮塑料的收縮率計(jì)算模具盛開零部件的工作尺寸 塑件經(jīng)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(jì)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(shí)際尺寸 1 型腔和型芯徑向尺寸的計(jì)算 型腔徑向尺寸計(jì)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(jì)算 lm 1 s ls X 模具制造公差 lm 模具型芯徑向基本尺寸 第 20 頁 共 43 頁 ls 塑件內(nèi)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(jì)算 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 4 4 3 模具強(qiáng)度與剛度校核 普通意義上的模具強(qiáng)度包括模具的強(qiáng)度 剛度 模具的各種成型零部件和結(jié)構(gòu) 零部件均有強(qiáng)度 剛度的要求 足夠的強(qiáng)度才可以保證模具能正常工作 由于模具形式較多 計(jì)算也不盡相同且較復(fù)雜 實(shí)際生產(chǎn)中 采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和 強(qiáng)度校核相結(jié)合的方法 通過強(qiáng)度校核來調(diào)整設(shè)計(jì) 保證模具能正常工作 模具強(qiáng)度計(jì)算較為復(fù)雜 一般采用簡化的計(jì)算方法 計(jì)算時(shí)采取保守的做法 原則是 選取最不利的受力結(jié)構(gòu)形式 選用較大的安全系數(shù) 然后再優(yōu)化模具結(jié)構(gòu) 充分提高模具強(qiáng)度 為保證模具能正常工作 不僅要校核模具的整體性強(qiáng)度 也要 校核模具局部結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度 整體性強(qiáng)度主要針對型腔側(cè)壁厚度 型腔底板厚度 合模面所能承受的壓力等 幾個(gè)方面 實(shí)際選用尺寸應(yīng)大于計(jì)算尺寸并取整 校核時(shí)應(yīng)從強(qiáng)度與彎曲兩個(gè)方面 分別計(jì)算 選取較大的尺寸 第 21 頁 共 43 頁 4 5 脫模及推出機(jī)構(gòu) 4 5 1 脫模力 脫模力的產(chǎn)生范圍 脫模 塑件在模具中冷卻定型時(shí) 由于體積收縮 產(chǎn)生包緊力 不帶通孔殼體類塑件 脫模時(shí)要克服大氣壓力 機(jī)構(gòu)本身運(yùn)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(jìn)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(jì)算脫模力時(shí) 一般 計(jì)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(guān) 各 項(xiàng)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 4 5 2 推出機(jī)構(gòu) 塑件從模具上取下以前有一個(gè)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(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu) 主要由推出零件 推出零件固定板和推板 推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向和復(fù)位部件等組成 脫模機(jī)構(gòu)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 氣動推出機(jī)構(gòu) 根據(jù)推出零件的類別還可分為推桿推出機(jī)構(gòu) 推管推出機(jī)構(gòu) 推板 推出機(jī)構(gòu) 推塊推出機(jī)構(gòu) 利用成型零部件推出和斜滑桿側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)等 脫模機(jī)構(gòu)的選用原則 1 使塑件脫模時(shí)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 第 22 頁 共 43 頁 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(chǎn)生隙裂 4 推桿的強(qiáng)度及剛性應(yīng)足夠 在推出動作時(shí)不產(chǎn)生彈性變形 5 推桿位置痕跡須不影響塑件外觀 考慮到塑件的特征等要求不高 決定選用簡單推出機(jī)構(gòu)中最簡單 使用最廣泛 的推板推出機(jī)構(gòu) 推板將塑件從動模的型芯推出脫模 推出機(jī)構(gòu) 4 6 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 注射模的溫度對于塑料熔體的充模流動 固化成型 生產(chǎn)效率以及制品的形狀 和尺寸精度都有影響 對于任一個(gè)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(shí)間又會使生產(chǎn)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(nèi)應(yīng)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(nèi)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(nèi)通入冷卻水 將熱量帶走 對于要求較低 第 23 頁 共 43 頁 模溫 一般小于 的塑料 僅需要設(shè)置冷系統(tǒng)即可 因?yàn)榭梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)水的C 80 流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度 4 6 1 冷卻水道設(shè)計(jì)的要點(diǎn) 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(yīng)加設(shè)冷卻裝置 當(dāng)設(shè)計(jì)冷卻孔直徑為 D 時(shí) 它的孔距 最好為 5D 孔與型腔的距離為 3D d 當(dāng)大型塑件或薄壁零件成型時(shí) 料流較長 而料溫越流越低 可以適當(dāng)?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(qiáng)度 f 冷卻水道不應(yīng)穿過接縫部分 以防漏水 g 冷卻水道內(nèi)不應(yīng)有存水或產(chǎn)生回流的部分 h 澆口部分由于經(jīng)常接觸注塑機(jī)噴嘴 是模具上最熱的部分 應(yīng)加強(qiáng)冷卻 有時(shí)應(yīng)考慮進(jìn)料嘴單獨(dú)冷卻 i 進(jìn)出水水嘴接頭 應(yīng)設(shè)在不影響操作的方向 盡可能設(shè)在模具的同一側(cè) 通常在注塑機(jī)操作的對面 j 如果型芯太長 冷卻水道無法開設(shè) 則可以選用熱導(dǎo)系數(shù)較大的材料 在 型芯下部采用噴水法進(jìn)行冷卻 4 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(yīng)設(shè) 置在塑料向模具熱傳導(dǎo)困難的地方 根據(jù)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 冷卻水道應(yīng)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(shí)直接在模板上加工 而成的 也可以采用拼鑲結(jié)構(gòu) 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(shè)置冷卻水道 在模板上直接設(shè)置冷卻水道 同樣應(yīng)遵循冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)中型芯型腔各單獨(dú)設(shè)置冷卻水回路 此方式冷卻快速 塑件冷卻均勻 第 24 頁 共 43 頁 確保尺寸變形一致 冷卻水路排布如圖所示 模具冷卻水路圖 4 6 3 冷卻水道的計(jì)算 冷卻計(jì)算 單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入模具應(yīng)除去的總熱量 Q 可以用參考文獻(xiàn)中的公式 計(jì)算 Q W 1 a 5 式中 W 1 單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入模具的塑料的重量 g a 克塑料的熱容量 J g 經(jīng)計(jì)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(jì)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(dǎo)系數(shù) 經(jīng)計(jì)算 W 278 997 g h 第 25 頁 共 43 頁 由下式可以計(jì)算出冷卻水道的直徑 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(jīng)計(jì)算 d 5 128 mm 取 6mm 4 7 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 排氣是注射模設(shè)計(jì)中不可忽視的一個(gè)問題 在注射成型中 若模具排氣不良 型腔內(nèi)的氣體受壓縮將產(chǎn)生很大的背壓 阻止塑料熔體正?？焖俪淠?同時(shí)氣體壓 縮所產(chǎn)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(nèi)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(yán) 格 在塑料熔體充模過程中 模腔內(nèi)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(chǎn)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(xué)反應(yīng)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(shè)排氣槽排氣 利用推桿運(yùn)動間隙排氣等 由于本次設(shè)計(jì)中模具尺寸不大 本設(shè)計(jì)中采用間隙排氣的方式 而不另設(shè)排氣 槽 利用間隙排氣 以不產(chǎn)生溢料為宜 4 8 模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 1 模具長寬尺寸 模具長寬尺度必須小于注塑機(jī)拉桿間距 本設(shè)計(jì)選用機(jī)臺拉桿間距為 465 465 模具長寬為 400 x400 經(jīng)核算機(jī)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 第 26 頁 共 43 頁 式中 注射機(jī)允許的最大模厚minH 注射機(jī)允許的最小模厚ax 本設(shè)計(jì)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(jī)的開模行程是有限的 設(shè)計(jì)模具必須校核所選注射機(jī)的開模行程 以便 與模具的開模距離相適應(yīng) 對于臥式注射機(jī) 其開模行程與模具厚度有關(guān) 對于雙 分型面注射模應(yīng)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(shè)計(jì)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(jīng)計(jì)算 符合要求 4 9 模具動作校核 第 27 頁 共 43 頁 模具裝配圖 模具安裝在注射機(jī)上 定模部分固定在注射機(jī)的定模板上 動模部分固定在注 射機(jī)的動模板上 合模后 注射機(jī)通過噴嘴將熔料經(jīng)流道注入型腔 經(jīng)過保壓冷卻 后塑件成型 工作原理 當(dāng)模具型腔填充完后 動模部分在注塑機(jī)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(shí) 滑塊在斜導(dǎo)柱和彈簧的推動下向后移動 完成側(cè)孔抽芯 當(dāng) 注塑機(jī)動模移動到一定位置時(shí)停止移動 注塑機(jī)頂棍通過底板頂棍孔 推動頂針墊 板 帶動頂針 從而推動產(chǎn)品將產(chǎn)品從型芯上推出 產(chǎn)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(shí) 斜導(dǎo)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(jìn)行下一次填充 4 10 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)類型選擇 一 般 指 的 模 具 的 行 位 機(jī) 構(gòu) 即 凡 是 能 夠 獲 得 側(cè) 向 抽 芯 或 側(cè) 向 分 型 以 及 復(fù) 位 動 作 來 拖 出 產(chǎn) 品 倒 扣 低 陷 等 位 置 的 機(jī) 構(gòu) 下 圖 列 出 模 具 的 常 用 行 位 結(jié) 構(gòu) 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(jī) 動 側(cè) 向 行 位 機(jī) 構(gòu) 和 液 壓 氣 壓 側(cè) 向 行 位 機(jī) 構(gòu) 1 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的類型 1 手動抽芯 2 液壓或氣動抽芯 3 機(jī)動抽芯 第 28 頁 共 43 頁 2 抽心距 S H 3 5 其中 S 為抽芯機(jī)構(gòu)需要行走的總距離 H 為通過測量出來的產(chǎn)品抽芯距離 可以通過 3D 或 2D 進(jìn)行實(shí)際測量 3 5MM 為產(chǎn)品抽芯后的安全距離 本設(shè)計(jì)中 抽芯距離較大 抽芯 10mm 即可以達(dá)到目的 3 抽芯力 將塑料制品從包緊的側(cè)型芯上脫出時(shí)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(cè)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(shè)計(jì) 滑塊設(shè)計(jì)的要點(diǎn)在于滑塊與側(cè)向型芯連接以及注射成型時(shí)制品尺寸的準(zhǔn)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(dǎo)滑槽設(shè)計(jì) 1 導(dǎo)滑槽與滑塊導(dǎo)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(dǎo)滑槽內(nèi)的長度 不應(yīng)小于導(dǎo)滑配合長度的 2 3 3 導(dǎo)滑槽材料通常用 45 鋼制造 調(diào)質(zhì)至 HRC 28 HRC32 3 滑塊定位裝置設(shè)計(jì) 由于我們采用的是后模行位的形式 根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情 況 采用行位壓板的方式 主要作用為固定與導(dǎo)向作用 4 楔緊塊設(shè)計(jì) 楔緊角 應(yīng)比斜導(dǎo)柱的傾斜角 大 2 3 5 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式 斜導(dǎo)柱和滑塊在模具上因安裝位置不同 組成了抽芯機(jī)構(gòu)的不同結(jié)構(gòu)形式 第 29 頁 共 43 頁 1 斜導(dǎo)柱在定模上 滑塊在動模上的結(jié)構(gòu) A 設(shè)計(jì)時(shí)必須注意 滑塊與推桿在合模復(fù)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(fù)位先于推桿的復(fù)位致使活動側(cè)向型芯與推桿相碰撞 造成活 動側(cè)向型芯或推桿損壞 B 如果發(fā)生干涉 常用的先復(fù)位附加裝置有彈簧先復(fù)位 楔形滑塊先復(fù)位 擺桿 先復(fù)位等多種形式 2 斜導(dǎo)柱在動模上 滑塊在定模上的結(jié)構(gòu) 3 斜導(dǎo)柱和滑塊同在定模上 4 斜導(dǎo)柱和滑塊同在動模上 本設(shè)計(jì)中采用斜導(dǎo)柱頂出抽芯 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu) 斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯的特點(diǎn)是利用推出機(jī)構(gòu)的推力驅(qū)動斜導(dǎo)柱斜向運(yùn)動 在制品被推出 脫模的同時(shí)由斜導(dǎo)柱完成側(cè)向抽芯動作 一般分為外側(cè)抽芯和內(nèi)側(cè)抽芯兩種 1 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)適用于制品具有側(cè)孔或較淺側(cè)凹 成型面積較大的場合 2 特點(diǎn) 在制品被推出脫模的同時(shí)由斜導(dǎo)柱完成側(cè)向抽芯動作 3 斜導(dǎo)柱的導(dǎo)滑形式 4 傾斜角通常不超過 30 5 進(jìn)行斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí) 若定模一側(cè)有成型型芯 則需設(shè)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(cè) 第 30 頁 共 43 頁 第 31 頁 共 43 頁 第 5 章 塑件成型 CAE 分析 5 1 CAE 的概念 在設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn) 分析這些過程里面 CAE 都使用到其中 這個(gè)技術(shù)就是將工程設(shè)計(jì) 分析 文件生成還有加工都放到研發(fā)產(chǎn)品的環(huán)節(jié)里面去 電腦是輔助工具 對產(chǎn)品的設(shè)計(jì) 進(jìn)行指導(dǎo) 現(xiàn)在注射模 CAE 只能在注射加工的時(shí)候用電腦分析 5 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(zhuǎn)化成為 igs 格式 在 moldflow 軟件里面能夠?qū)@個(gè)文件直接進(jìn)行使用 這個(gè)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(gè) study 對它的面進(jìn)行網(wǎng)格劃分 2 劃分網(wǎng)格的時(shí)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(luò)進(jìn)行分 析檢查 針對那些不滿足要求的要及時(shí)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 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(chǎn)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(jī)的具體數(shù)據(jù) 第 32 頁 共 43 頁 五 根據(jù)設(shè)計(jì)的辦法 將流道 冷卻管道建立起來 并且將澆口所處地點(diǎn)還有冷卻水 進(jìn)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(jī)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(jìn)行分析 八 分析好了之后 對它進(jìn)行處理 5 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(shí) 間 注射壓力 剪切速率的最大值 冷卻時(shí)間的最大值等等 將最好的方案找出來 接下來選擇一個(gè)函數(shù)來分析 在模具溫度 熔體溫度 注射時(shí)間里面選一個(gè)數(shù)據(jù)作為 變量 對別的兩個(gè)參變量進(jìn)行調(diào)整 這樣就可以將參變量的變化曲線都畫出來 1 填充時(shí)間 這篇論文里面設(shè)置的機(jī)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 5 3 里面都展示了 根據(jù)設(shè)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(shí) 間 對這個(gè)結(jié)果進(jìn)行分析 第 33 頁 共 43 頁 圖5 3 填充時(shí)間模擬圖 看圖紙之后發(fā)現(xiàn) 填滿模具花費(fèi)的時(shí)間是 1 33 秒 還能跟右邊的時(shí)間標(biāo)尺進(jìn)行對比 這樣就可以知道某一個(gè)時(shí)刻的時(shí)候 塑料熔體在模具里面處在什么地方 2 壓力 3 填充區(qū)域 4 流動前沿溫度 5 6 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(gè)地方溫度降低 的比較少 可以滿足填充需要 5 中心取向 5 7 展示的就是塑料加工產(chǎn)品中性面的分析結(jié)果 還有中性面周圍取向分析結(jié)果 第 34 頁 共 43 頁 圖5 4 壓力模擬圖 圖5 5 填充區(qū)域模擬圖 第 35 頁 共 43 頁 圖5 6 流動前沿溫度模擬圖 圖5 7 制品中心取向模擬圖 6 鎖模力 8 8 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(shí)候很快的變大 填充結(jié)束了之后 鎖模力就達(dá)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(gè) 最小的數(shù)值 之后這個(gè)數(shù)值就不會有變化了 7 體積收縮 第 36 頁 共 43 頁 8 8 里面就是體積的收縮 查看圖紙之后 可以知道塑料產(chǎn)品的收縮是非常勻稱的 圖5 8 鎖模力 時(shí)間曲線 圖5 9 體積收縮模擬圖 第 37 頁 共 43 頁 結(jié)語 本次模具設(shè)計(jì)課題 通過對塑件的工藝分析 確定模具的總體設(shè)計(jì) 并進(jìn)行各 個(gè)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 所設(shè)計(jì)的模具能滿足其工作狀態(tài)的質(zhì)量要求 使用時(shí)安全可靠 易于維修 在注塑成型時(shí)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(shè)計(jì)到加工的全過程有了清醒而直觀的認(rèn)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(shè)計(jì)及精度的確定具備了一 定的經(jīng)驗(yàn)知識 能夠?qū)δ＞咴O(shè)計(jì)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(jī) 確定模架的結(jié)構(gòu)及尺寸 確定型腔數(shù) 選擇分型面 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng) 抽芯機(jī)構(gòu)等 由于知識及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的缺乏 在設(shè)計(jì)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(xué)習(xí)中還有待改進(jìn) 第 38 頁 共 43 頁 致謝 在為期三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中 我深深地感覺到基礎(chǔ)知識的重要 通過這次 設(shè)計(jì)我又重新溫故 受益非淺 在設(shè)計(jì)中對 Auto CAD UG 等繪圖軟件的應(yīng)用更加 熟悉 但是對于某些方面還是運(yùn)用不夠靈活 在模具設(shè)計(jì)中 參照模具設(shè)計(jì)手冊 設(shè)計(jì)出了較為合理的模具 但在一些細(xì)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(fù)雜的平面的模具設(shè)計(jì)仍需要繼續(xù)學(xué)習(xí) 整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中 我學(xué)到了很多東西 對待設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn) 工作態(tài)度的嚴(yán)肅認(rèn)真 設(shè)計(jì)中承蒙老師的悉心指導(dǎo)和幫助 在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中提供了很多寶貴的資料 設(shè)計(jì)和方向 設(shè)計(jì)思路 以及模具結(jié)構(gòu)原理方面的知識 在此向他表示衷心的感謝 因本人工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與理論水平有限 時(shí)間較短 設(shè)計(jì)過程中難免存在錯(cuò)誤 懇請 廣大老師不吝批評指正 第 39 頁 共 43 頁 參考文獻(xiàn) 1 陳孝康 周興隆 實(shí)用模具技術(shù)手冊 M 北京 中國輕工業(yè)出版社 2001 2 彭建生 模具設(shè)計(jì)與加工速查手冊 M 北京 機(jī)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(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 5 張錚 模具制造技術(shù) M 北京 電子工業(yè)出版社 2002 6 丁聞 實(shí)用塑料成型模具設(shè)計(jì)手冊 M 西安 西安交通大學(xué)出版社 1993 7 李志剛 夏巨諶 中國模具設(shè)計(jì)大典 M 中國機(jī)械工程學(xué)會 2003 8 潘寶權(quán) 模具制造工藝 M 北京 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