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本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 題目 固定器底座塑料模具設(shè)計(jì) 系 別 機(jī)電信息系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué) 生 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 2013 年 05 月 I 固定器底座塑料模具設(shè)計(jì) 摘要 本文講述了固定器底座塑料模具設(shè)計(jì) 主要內(nèi)容包括制品材料的選擇及材 料性能的分析 注射機(jī)的選用 模具結(jié)構(gòu)選擇 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 成型零件的 設(shè)計(jì) 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及部分零件 的制造工藝分析和經(jīng)濟(jì)性分析及環(huán)保分析等 設(shè)計(jì)過(guò)程中運(yùn)用到了 Pro Engineer AutoCAD 等一些常用的 CAD 技術(shù) 另外還涉及到 Photoshop 的應(yīng) 用 其與傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)相比 在很多方面都具有相當(dāng)大的優(yōu)越性 本設(shè)計(jì)旨 在熟悉和鞏固模具設(shè)計(jì)過(guò)程 塑料注射模具是成型塑料的一種重要工藝裝備 通過(guò)對(duì)固定器底座模具設(shè) 計(jì) 能夠全面的了解塑料模具設(shè)計(jì)的基本原則 方法 并能較為熟練的使用 Pro Engineer AutoCAD 等軟件進(jìn)行塑料模具設(shè)計(jì) 提高自己的繪圖能力 能為 今后從事設(shè)計(jì)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 關(guān)鍵詞 注塑模 工藝分析 澆注系統(tǒng) II Fixing device mold design Abstract This paper describes the fixing device mold design the main contents include the selection of product material and its property analysis the selection of injection machine mold structure design of gating system the design of molding parts mold closing mechanism design cooling system design introduced the design of institutions as well as parts of the manufacturing process analysis and the economic analysis and environmental analysis The design process is applied to the Pro Engineer AutoCAD and some other commonly used CAD technology moreover also relates to the application of Photoshop With the traditional mold design in many aspects has great superiority In a mold design is the difficulty of design process hole Is the use of the plastic parts of the design to replace the side core pulling replace sb This design is for the purpose of understanding and consolidate the mould design process Injection mould for plastic molding plastics is an important process equipment based on the fixing device mold design can fully understand the plastic mold design basic principle method of And more skilled use of Pro Engineer AutoCAD software for plastic mold design to improve their drawing skills to engage in design work and lay a solid foundation Key Words plastic injection mould Process analysis gating system III 目 錄 1 緒論 1 1 1 題目背景 1 1 2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況 1 1 3 中國(guó)與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的差距 2 1 4 塑料模具發(fā)展走勢(shì) 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 ABS 的成型工藝特性與性能 4 2 1 3 塑件的工藝性分析 4 2 1 4 苯乙烯 丁二烯 丙烯腈 ABS 的注射成型工藝參數(shù) 5 2 2 塑件的成型工藝 6 2 2 1 注射成型的原理 6 2 2 2 注射成型的工藝過(guò)程 7 2 3 注塑模的機(jī)構(gòu)組成 8 2 4 方案論證 9 3 注射機(jī)的選擇 11 3 1 塑件收縮率與模具尺寸的關(guān)系 11 3 2 確定零件的體積 11 3 3 選擇注射機(jī)及注射機(jī)的主要參數(shù) 11 3 3 1 注射機(jī)的類型 11 3 3 2 注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 13 3 3 3 注射機(jī)的校核 13 4 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 15 4 1 澆注系統(tǒng) 15 IV 4 1 1 澆注系統(tǒng)的作用 15 4 1 2 澆注系統(tǒng)布置 15 4 2 流道系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 4 2 1 澆口套的設(shè)計(jì) 15 4 2 2 冷料井設(shè)計(jì) 17 4 2 3 分流道設(shè)計(jì) 17 4 3 澆口設(shè)計(jì) 18 4 3 1 澆口的類型 18 4 3 2 澆口的位置 18 5 成型零件設(shè)計(jì) 20 5 1 分型面的設(shè)計(jì) 20 5 2 成型零件應(yīng)具備的性能 20 5 3 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21 5 3 1 凹模 型腔 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21 5 3 2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21 5 4 成型零件工作尺寸計(jì)算 22 5 4 1 影響塑件尺寸和精度的因素 22 5 4 2 成型零件工作尺寸的計(jì)算 23 5 4 3 模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算 25 6 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 27 6 1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 27 6 2 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 27 6 2 1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì) 27 6 2 2 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 28 6 2 3 導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 28 7 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 29 7 1 脫模機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成 29 7 1 1 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 29 V 7 1 2 脫模機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 29 7 1 3 脫模機(jī)構(gòu)的分類 29 7 2 脫模力的計(jì)算 30 7 3 簡(jiǎn)單脫模機(jī)構(gòu) 30 7 3 1 推件板脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 30 7 4 復(fù)位裝置 32 8 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 33 8 1 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的分類 33 8 2 斜滑塊側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 33 8 2 1 斜滑塊側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 33 8 2 2 斜滑塊側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的工作原理及其類型 33 8 3 斜導(dǎo)柱的計(jì)算 34 8 3 1 拔模力的計(jì)算 34 8 3 2 抽芯距的計(jì)算 34 8 4 斜滑塊的設(shè)計(jì) 35 9 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 36 10 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 37 10 1 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用 37 10 1 1 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 37 10 1 2 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)塑件質(zhì)量的影響 37 10 2 冷卻系統(tǒng)的機(jī)構(gòu) 38 10 2 1 模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 38 10 2 2 模具冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 38 11 塑料模具用鋼 40 11 1 注塑模材料應(yīng)具備的要求 40 11 2 模具材料選用的一般原則 40 11 3 本模具所選鋼材及熱處理 40 12 模具工作過(guò)程 42 VI 13 模具可行性分析 43 13 1 本模具的特點(diǎn) 43 13 2 市場(chǎng)效益及經(jīng)濟(jì)效益分析 43 14 總結(jié) 44 致謝 45 參考文獻(xiàn) 46 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 48 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 獨(dú)創(chuàng)性聲明 49 1 緒論 1 1 緒論 1 1 題目背景 塑料注射模具是成型塑料制件的一種重要工藝裝備 在塑料制品的生產(chǎn)中 起著關(guān)鍵的作用 塑料模具工業(yè)從起步到現(xiàn)在 歷經(jīng)半個(gè)世紀(jì) 有了很大發(fā)展 模具水平有了較大提高 在成型工藝方面 多材質(zhì)塑料成型模 高效多色注射 模 鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面也取得較大進(jìn)展 氣體輔助 注射成型技術(shù)的使用更趨成熟 如青島海信模具有限公司 天津通信廣播公司 模具廠家在 29 34 英寸電視機(jī)外殼以及一些厚壁零件的模具上運(yùn)用氣輔技術(shù) 一些廠家還使用了 C MOLD 氣輔軟件 取得較好的效果 如上海新普雷斯等公司 就能為用戶提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù) 在制造技術(shù)方面 CAD CAM CAE 技術(shù)的 應(yīng)用水平上了一個(gè)新臺(tái)階 以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表 陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù) 量的 CAD CAM 系統(tǒng) 如美國(guó) EDS 的 UG 美國(guó) Parametric Technology 公司的 Pro Engineer 美國(guó) CV 公司的 CADS5 美國(guó) Delta cam 公司的 CADS5 美國(guó) Delta cam 公司的 Doct5 日本 HZS 公司的 CRADE 以色列公司的 Cimatron 美國(guó) AC Tech 等 1 整體來(lái)看 中國(guó)塑料模具無(wú)論是在數(shù)量上 還是質(zhì)量 技術(shù)和能力等方面 都有了很大的進(jìn)步 但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求 世界先進(jìn)水平相比 差距任然 很大 一些大型 精密 復(fù)雜 長(zhǎng)壽命的中高檔塑料模具每年仍需大量進(jìn)口 在總量供不應(yīng)求的同時(shí) 一些低擋塑料模具卻供過(guò)于求 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈 還有 一些技術(shù)含量不太高的中高檔塑料模具也有供過(guò)于求的趨勢(shì) 2 1 2 題目國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況 加入 WTO 給塑料模具產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn) 同時(shí)帶來(lái)更多的機(jī)會(huì) 由 于中國(guó)塑料模具以中低檔產(chǎn)品為主 產(chǎn)品價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯 有些甚至只有國(guó)外價(jià) 格的 1 5 1 3 加入 WTO 后 國(guó)外同類產(chǎn)品對(duì)國(guó)內(nèi)沖擊不大 而中國(guó)中低 檔模具的出口量則加大 在高精模具方面 加入 WTO 前本來(lái)就主要依靠進(jìn)口 加 入 WTO 后 不僅為高精尖產(chǎn)品的進(jìn)口帶來(lái)了更多的便利 同時(shí)還促使更多外資 來(lái)中國(guó)建廠 帶來(lái)國(guó)外先進(jìn)的模具技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn) 對(duì)培養(yǎng)中國(guó)的專業(yè)模具人 才起到了推動(dòng)作 3 雖然近幾年模具出口增幅大于進(jìn)口增幅 但所增加絕對(duì)量仍是進(jìn)口大于出 口 至使模具外貿(mào)逆差逐年增大 這一狀況在 2006 年已得到改善 逆差略有減 少 模具外貿(mào)逆差增大主要有兩方面原因 一是國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展 特別 是汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展帶來(lái)了對(duì)模具的旺盛需求 有些高檔模具國(guó)內(nèi)實(shí)在生產(chǎn) 不了 只好進(jìn)口 但確實(shí)也有一些模具國(guó)內(nèi)可以生產(chǎn) 也可以進(jìn)口 這與中國(guó) 現(xiàn)行的關(guān)稅政策及項(xiàng)目審批制度有關(guān) 二是對(duì)模具出口鼓勵(lì)不夠 現(xiàn)在模具與 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 2 其它機(jī)電產(chǎn)品一樣 出口退稅率只有 13 而未達(dá) 17 4 從市場(chǎng)情況來(lái)看 塑料模具生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展那些技術(shù)含量高的大型 精密 復(fù)雜 壽命高的模具 并大力開發(fā)國(guó)際市場(chǎng) 發(fā)展出口模具 隨著中國(guó) 塑料工業(yè) 特別是工程塑料的高速發(fā)展 可以預(yù)見 中國(guó)塑料模具的發(fā)展速度 仍將繼續(xù)高于模具工業(yè)的整體發(fā)展速度 未來(lái)幾年年增長(zhǎng)率仍將保持 20 左右 的水平 近年來(lái) 港資 臺(tái)資 外資在中國(guó)大陸發(fā)展迅速 這些企業(yè)中大量自產(chǎn)自用塑 料模具無(wú)確切的統(tǒng)計(jì)資料 因此未能進(jìn)入上述統(tǒng)計(jì)之中 在科技發(fā)展中 人是 第一要素 因此我們特別注意人才的培養(yǎng) 實(shí)現(xiàn)產(chǎn) 學(xué) 研相結(jié)合 培養(yǎng)更多 的模具人才 搞好技術(shù)創(chuàng)新 提高模具設(shè)計(jì)制造水平 在制造中積極采用多媒 體與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 逐步走向網(wǎng)絡(luò)化 智能化環(huán)境 實(shí)現(xiàn)模具企業(yè)的敏捷制造 動(dòng)態(tài)聯(lián)盟與系統(tǒng)集成 我國(guó)模具工業(yè)一個(gè)完全信息化的 充滿著朝氣和希望而 又實(shí)實(shí)在在的新時(shí)代即將到來(lái) 5 1 3 中國(guó)與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的差距 面對(duì)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)與高質(zhì)量制品的挑戰(zhàn) 中國(guó)塑模企業(yè)不僅要加快產(chǎn)業(yè)集 群化 發(fā)揮規(guī)模效應(yīng) 還要注重模具產(chǎn)業(yè)鏈的前端研發(fā) 人才建設(shè)和產(chǎn)業(yè)鏈后 端的檢測(cè)以及信息服務(wù) 盡快縮短技術(shù) 管理 工裝水平與國(guó)際水準(zhǔn)的差距 這是塑料模具企業(yè)在發(fā)展中必須解決的重要問(wèn)題 并且也要注意當(dāng)前整個(gè)工業(yè) 生產(chǎn)的發(fā)展特點(diǎn) 產(chǎn)品品種多 更新快 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈 為了適應(yīng)用戶對(duì)模具 制造的短交貨期 高精度 低成本的迫切要求 我們必須學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù) 改善我們操作和管理方面的各種問(wèn)題 1 4 塑料模具發(fā)展走勢(shì) 塑料新材料及多樣化成型方式今后必然會(huì)不斷發(fā)展 因此對(duì)模具的要求也 越來(lái)越高 為了滿足市場(chǎng)需要 未來(lái)的塑料模具無(wú)論是品種 結(jié)構(gòu) 性能還是 加工都必將有較快發(fā)展 而且這種發(fā)展必須跟上時(shí)代步伐 展望未來(lái) 下列幾 方面發(fā)展趨勢(shì)預(yù)計(jì)會(huì)在行業(yè)中得到較快應(yīng)用和推廣 1 超大型 超精密 長(zhǎng)壽命 高效模具將得到發(fā)展 2 多種材質(zhì) 多種顏色 多層多腔 多種成型方法一體化的模具將得到 發(fā)展 3 為各種快速經(jīng)濟(jì)模具 特別是與快速成型技術(shù)相結(jié)合的 RP RT 技術(shù)將 得到快速發(fā)展 4 模具設(shè)計(jì) 加工及各種管理將向數(shù)字化 信息化 網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展 5 更高速 更高精度 更加智慧化的各種模具加工設(shè)備將進(jìn)一步得到發(fā) 展和推廣應(yīng)用 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 3 6 更高性能及滿足特殊用途的模具新材料將會(huì)不斷發(fā)展 隨之將產(chǎn)生一 些特殊的和更為先進(jìn)的加工方法 7 各種模具型腔表面處理技術(shù) 如涂覆 修補(bǔ) 研磨和拋光等新工藝也 會(huì)不斷得到發(fā)展 8 逆向工程 并行工程 復(fù)合加工乃至虛擬技術(shù)將進(jìn)一步得到發(fā)展 9 熱流道技術(shù)將會(huì)迅速發(fā)展 氣輔和其它注射成型工藝及模具也將會(huì)有 所發(fā)展 10 模具標(biāo)準(zhǔn)化程度將不斷提高 11 在可持續(xù)發(fā)展和綠色產(chǎn)品被日益重視的今天 綠色模具 的概念已 逐漸被提到議事日程上來(lái) 即 今后的模具 從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 原材料選用 制造 工藝及模具修復(fù)和報(bào)廢 以及模具的回收利用等方面 都將越來(lái)越考慮其節(jié)約 資源 重復(fù)使用 利于環(huán)保 以及可持續(xù)發(fā)展這一趨向 6 2 塑件材料分析與方案論證 4 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 ABS 2 1 2 ABS 的成型工藝特性與性能 非結(jié)晶型塑料 品種牌號(hào)很多 各品種的機(jī)電性能和成型性能也各有差異 應(yīng)按品種確定成型方法和成型射時(shí)間和冷卻時(shí)間最重要 它們對(duì)塑件的質(zhì)量均 有決定性影響 注射時(shí)間中的 充模時(shí)間和充模速度成正比 在生產(chǎn)中 充模時(shí) 間一般為 3s 5s 注射時(shí)間中的保壓時(shí)間就是對(duì)型腔的壓實(shí)時(shí)間 在整個(gè)注射 時(shí)間內(nèi)所占的比例較大 一般為 20s 25s 特厚塑件可高達(dá) 5min 10min 在熔料凍結(jié)澆口之前 保壓時(shí)間的多少 將對(duì)塑件密度和尺寸精度產(chǎn)生影響 保壓時(shí)間的長(zhǎng)短不僅與塑件的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān) 而且與料溫 模溫以及主流道和 澆口的大小有關(guān) 如果主流道和澆口的尺寸合理 工藝條件正常 通常以塑件 收縮率波動(dòng)范圍最小的壓實(shí)時(shí)間為最佳值 冷卻時(shí)間主要決定于塑件的厚度 塑件的熱性能和結(jié)晶性能以及模具溫度 等 冷卻時(shí)間的長(zhǎng)短應(yīng)以脫模時(shí)塑件不引起變形為原則 冷卻時(shí)間一般在 30s 120s 之間 成型周期中的其他時(shí)間則與生產(chǎn)過(guò)程是否連續(xù)化和自動(dòng)化 以及連續(xù)化和自動(dòng)化的參與程度有關(guān) 7 2 1 3 塑件的工藝性分析 塑件名稱 固定器底座 精度 零件的精度等級(jí)為塑 4 級(jí) 表面粗糙度為 Ra0 4 零件尺寸 零件的尺寸見圖 2 1 所示 零件的三維圖如下圖 2 2 所示 圖 2 1 塑件二維圖 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 5 圖 2 2 塑件三維圖 工藝條件 吸濕性強(qiáng) 成型前需充分干燥 要求含水量不小于 0 3 對(duì) 于表面光澤要求叫高的制品 需要長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥 流動(dòng)性一般 溢料間隙約 0 4mm 流動(dòng)性比 PS 和 AS 差 但比 PC RPVC 好 成型難度較聚苯乙烯大 宜采用較高的料溫和模溫 對(duì)耐熱 高抗沖擊型 和中抗擊型品種 應(yīng)在允許范圍內(nèi) 將其料溫去取最大值 料溫對(duì)制品物性影 響較大 若料溫過(guò)高 很容易使熔體分解 分解溫度約 250 C 若制品精度 要求過(guò)高 模溫宜取 50 C 60 C 若制品表面要求具有光澤或?qū)τ谀蜔嵝推?種 模溫宜取 600 C 80 C 注射壓力應(yīng)比成型聚苯乙烯時(shí)高 采用柱塞式注射機(jī)時(shí) 料溫可取 180 C 330 C 注射壓力可取 100Mpa 140Mpa 采用螺桿式注射機(jī)時(shí) 料溫可取 160 C 220 C 注射壓力可取 70Mpa 100Mpa 設(shè)計(jì)模具時(shí)需注意 澆注系統(tǒng)的流動(dòng)阻力應(yīng)可能小 澆口形式及其位置應(yīng) 合理并能防止產(chǎn)生熔接痕或減少熔接痕數(shù)量 另外 脫模斜度宜取 2 以上 頂出力不宜過(guò)大 否則 成型時(shí)或成型后對(duì)制品進(jìn)行機(jī)械加工時(shí) 制品表面容 易 發(fā)白 變渾 對(duì)于有發(fā)白現(xiàn)象的制品 需要在熱水中加熱 以消除發(fā)白現(xiàn) 象 2 1 4 苯乙烯 丁二烯 丙烯腈 ABS 的注射成型工藝參數(shù) ABS 材料性能指數(shù)如表 2 1 所示 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 6 表 2 1 ABS 材料性能 名稱 單位 數(shù)值 密度 g cm3 1 04 1 06 熔 點(diǎn) 130 160 熱變形溫度 45N cm 65 98 彎曲強(qiáng)度 Mpa 80 拉伸強(qiáng)度 MPa 35 49 拉伸彈性模量 GPa 1 8 硬度 HR R62 86 收縮率 0 4 0 8 缺口沖擊強(qiáng)度 kJ m2 11 20 彎曲彈性模量 Gpa 1 4 壓縮強(qiáng)度 HR R62 86 體積電阻系數(shù) cm 1013 擊穿電壓 Kv mm 1 15 介電常數(shù) 60Hz 3 7 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(dòng)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(gè) 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(lái) 注射成型 已成功的用來(lái)成型某些熱固性塑件 注射成型可成型各種形狀的塑料制件 它的特點(diǎn)是成型周期短 能一次成 型外觀復(fù)雜 尺寸精密 帶有嵌件的塑料制件 且生產(chǎn)率高 易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 生產(chǎn) 所有廣泛用于塑料制件的生產(chǎn)中 但注射成型的設(shè)備及模具的制造費(fèi)用 較高 不適合單件及批量較小的塑料制件生產(chǎn) 注射成型所用的設(shè)備是注塑機(jī) 目前注塑機(jī)的種類很多 但普遍采用的是 柱塞式注塑機(jī)和螺桿式注塑機(jī) 8 2 2 1 注射成型的原理 注射成型是原理是將顆粒狀態(tài)或粉狀塑料從注塑機(jī)的料斗送進(jìn)加熱的料筒 中 經(jīng)過(guò)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(dòng)下 以很大的流速通過(guò)噴嘴注模具型腔 經(jīng)一定時(shí)間的保壓冷卻定型后可保持模具 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 7 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) 2 2 2 注射成型的工藝過(guò)程 注射成型工業(yè)過(guò)程包括 成型前的準(zhǔn)備 注射成型過(guò)程以及塑件的后處理 三個(gè)階段 a 成型前的準(zhǔn)備 為確保注射過(guò)程順利進(jìn)行和保證質(zhì)量 應(yīng)對(duì)所用設(shè)備和塑料進(jìn)行一下準(zhǔn)備 工作 1 成型前對(duì)原料的預(yù)處理 根據(jù)各種塑料的特性及供料狀況 一般在 成型前對(duì)原料進(jìn)行外觀 指色澤 粒度大小及均勻性等 和工藝性能 熔融指 數(shù) 流動(dòng)性 收縮率等 檢驗(yàn) 如果來(lái)料為粉料 則有時(shí)還需進(jìn)行捏合 塑煉 造料等操作 此外對(duì)所用料粒有時(shí)還需要進(jìn)行干燥 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(shí) 都需要對(duì)料筒進(jìn)行清 洗或更換 柱塞式注射機(jī)料筒內(nèi)的存料量較多且料筒中間有分流梭 因此清洗較困難 必須拆卸清洗或者采用專用料筒 3 螺桿式注射機(jī)通常是直接換料清洗 為節(jié)省時(shí)間和原料 換料清洗 應(yīng)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(dāng)新料的成型溫度高預(yù)料筒內(nèi)存料的成型溫度時(shí) 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(duì)空注射 直至全部存料 清洗完畢 在調(diào)整料筒溫度進(jìn)行正常生產(chǎn) 當(dāng)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(dòng)溫度后切斷電源 用新料在降溫下進(jìn)行 清洗 當(dāng)新料與存料成型溫度相近時(shí) 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 除了硬脂酸鋅不 能用于聚酰胺之外 上述三種脫模劑對(duì)于一般塑料均可使用 其中尤以硅油脫 模效果最好 只要對(duì)模具施用一次 即可長(zhǎng)效脫模 但價(jià)格很貴 硬脂酸鋅多 用于高溫模具 而液體石蠟多用于中低溫模具 使用脫模劑時(shí) 要求涂層適量和均勻 否則會(huì)影響塑料的外觀及性能 b 注射成型過(guò)程 注射過(guò)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 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 8 化均勻 最終獲得良好的塑件 通常其加料量由注射機(jī)裝置來(lái)控制 2 塑化 塑化是指塑料在料筒內(nèi)經(jīng)加熱達(dá)到熔融流動(dòng)狀態(tài) 并具有良 好的塑性的全過(guò)程 就生產(chǎn)的工藝而論 對(duì)這一過(guò)程的總要求是 在規(guī)定時(shí)間 內(nèi)提供足夠數(shù)量的熔融塑料 塑料熔體在進(jìn)入型腔之前要充分塑化 既要達(dá)到 規(guī)定的成型溫度 又要使塑化料各處的溫度盡量均勻一致 還要使熱分解物的 含量達(dá)最小值 這些要求與塑料的特性 工藝條件的控制及注射機(jī)塑化裝置的 結(jié)構(gòu)等密切相關(guān) 3 加壓注射 注射機(jī)用柱塞或螺桿推動(dòng)具有流動(dòng)性和溫度均勻的塑料 熔體 從料筒中經(jīng)過(guò)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(guò)程 即壓 實(shí)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(guò)澆口流向澆注系統(tǒng) 導(dǎo)致熔體倒流 另一方面則是當(dāng)型腔內(nèi)熔 體冷卻收縮時(shí) 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(bǔ) 充進(jìn)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(dāng)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(shí)可退回柱塞或螺桿 同時(shí)通入冷卻水或空氣等冷卻介質(zhì) 對(duì)模具進(jìn)一步冷 卻 這一階段稱冷卻定型 實(shí)際上冷卻定型過(guò)程從塑料注入型腔起就開始 它 包括從注射完成 保壓到脫模前這一段時(shí)間 6 脫模 塑件冷卻到一定溫度即可開模 在推出機(jī)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(jìn)行適當(dāng)?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(shí)間 然后緩慢冷卻的過(guò)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(yīng)力 這在生產(chǎn)厚壁或帶有金屬鑲件得塑件時(shí)尤為重要 一般退火溫度控制在 塑件使用溫度以上 10 15 或低于塑料的熱變形溫度 10 20 退火處理的時(shí) 間取決于塑件品種 加熱介質(zhì) 溫度 塑件的形狀和成型條件 退火時(shí)間到達(dá) 后 塑件緩慢冷卻至室溫 冷卻太快 有可能重新產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力 2 調(diào)濕處理 將剛脫模的塑件放在熱水中進(jìn)行處理 以隔絕空氣 防 止塑件氧化而變色 同時(shí) 加快達(dá)到吸濕平衡的一種處理方法 通過(guò)處理 使 塑件的顏色性能和尺寸達(dá)到穩(wěn)定 通常聚酰胺類塑件需進(jìn)行調(diào)濕處理 處理的 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 9 時(shí)間隨塑料的品種形狀厚度及結(jié)晶度大小而異 10 2 3 注塑模的機(jī)構(gòu)組成 注射模具主要包括動(dòng)模和定模兩部分 動(dòng)模安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上 定模安裝在注射機(jī)的固定模板上 注射時(shí)動(dòng)模與定模閉合 構(gòu)成型腔和澆注系 統(tǒng) 開模時(shí)動(dòng)模與定模分離 以便取出塑料制品 11 2 4 方案論證 方案一 采用強(qiáng)制脫模 其澆口套和澆口設(shè)在定模固定板上 方案二 采用彈簧抽芯 型芯將由大小不同的三對(duì)鑲塊組成 由鑲塊組成 的型芯結(jié)構(gòu)內(nèi)部是空心的 空心部分加一頂桿 在鎖模力解除后 頂桿抽出 在彈簧力的作用下 型芯鑲塊向里運(yùn)動(dòng) 從而實(shí)現(xiàn)脫模 方案三 采用一模四腔結(jié)構(gòu) 其澆口設(shè)置在定模板上 用推桿實(shí)現(xiàn)脫模 且效率高 方案一采用強(qiáng)制脫模 雖然模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)比較 但是塑件容易產(chǎn)生變形或 者破壞 方案二采用彈簧抽芯機(jī)構(gòu) 由于彈簧存在一定的擰緊力 使鑲塊中間 的頂桿運(yùn)動(dòng)受阻 方案三采用一模四腔結(jié)構(gòu) 效率高 采用側(cè)澆口 經(jīng)過(guò)以上三種方案比較及塑件本身特點(diǎn) 決定采用側(cè)澆口 其模具的二維 裝配圖草圖如下圖 2 3 所示 a 模具裝配主視圖 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 10 b 模具裝配左視圖 1 定模座板 2 螺釘 3 推板 4 推桿 5 推桿固定板 6 墊塊 7 支撐板 8 導(dǎo)柱 9 快速接頭 10 動(dòng)模板 11 12 導(dǎo)套 13 定模版 14 型腔 15 定模座板 16 水 道膠圈 17 銅塞 18 斜導(dǎo)柱 19 限位擋塊 20 限位彈簧 21 限位螺釘 22 螺釘 23 推板導(dǎo) 套 24 推板導(dǎo)柱 25 拉料桿 26 螺釘 27 螺釘 28 定位圈 29 澆口套 30 螺釘 31 型芯 32 螺釘 33 彈簧 34 回程桿 圖 2 3 模具二維草圖 3 注塑機(jī)的選擇 11 3 注塑機(jī)的選擇 3 1 塑件收縮率與模具尺寸的關(guān)系 注塑件脫模后的尺寸要比模具零件的相應(yīng)尺寸小 這是由于注塑成型過(guò)程 中熔融塑料產(chǎn)生收縮造成的 成型塑件的收縮率是一個(gè)與多種因素有關(guān)的量 通常 塑料的收縮率是有生產(chǎn)廠家按照某一實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)給定的成型工藝 經(jīng)過(guò)實(shí) 驗(yàn)后給出一個(gè)取值范圍 實(shí)際過(guò)程中的成型工藝不可能完全與實(shí)驗(yàn)條件相同 因此 對(duì)具體的塑件 要根據(jù)其成型工藝選擇收縮率范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)闹?一般是 取塑件收縮率的平均值 12 在選擇塑件收縮率值時(shí)要注意 厚壁塑件 壁厚在 3mm 以上 按給定收縮率范 圍的上限取值 而薄壁塑件 壁厚在 1mm 以下 按給定收縮綠范圍的下限取值 成型收縮率與模具和塑件尺寸有下述關(guān)系式 式中 k 為成型收縮率 為模具尺寸 mm 為塑件尺寸 mm MS PS 3 2 確定零件的體積 a 零件的基本參數(shù) 一模四腔 92mm 32mm 48 5mm1L21H b 零件的體積 由 Pro e 軟件計(jì)算出塑件體積 4 96 cm 零V c 損失的體積 考慮飛邊及流道損失 選取澆口及流道損失 3cm 澆 V 4 96 3 7 96cm 零V澆 d 塑件的總體積 因塑料的體積與壓縮率有關(guān) 故所需體積為 V 4 7 96 31 84cm 在加工過(guò)程中考慮到塑料的利用率 取利用系數(shù) 斜 壓K K 0 8 故注射成型機(jī)最大注射量 V0 應(yīng)大于或等于 K 及 V0 斜V斜 K 31 84 0 8 39 8cm 3 3 選擇注射機(jī)及注射機(jī)的主要參數(shù) 3 3 1 注射機(jī)的類型 不同的注射成型方法 對(duì)注射機(jī)的要求及裝配位置是不同的 用于注射成 型的設(shè)備有 通用注射機(jī) 熱固性塑料注射機(jī) 特種注射成型工藝用注射機(jī)等 類別 通用注射機(jī)主要用于熱塑性塑料注射成型 是一類應(yīng)用很廣泛是的注塑機(jī) 在這種注塑機(jī)上加上特定的輔助設(shè)施 可以用于熱流道注射成型 氣體輔助注 射成型 多級(jí)注射成型等 熱固性塑料注射機(jī)用于熱固性塑料注射成型 在其上面添加流道的溫度調(diào) 節(jié)與控制系統(tǒng) 或在鎖模機(jī)構(gòu)上加上二次合模系統(tǒng) 可用于熱固性塑料冷流道 注射成型或熱固性塑料壓鑄成型 10 P 3 1 0 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 12 特種注射機(jī)有很多 如動(dòng)力熔融注射機(jī) 排氣注射機(jī) 結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射機(jī) BMC 注射機(jī) 液態(tài)注射機(jī) 反應(yīng)注射機(jī)等 它們主要用于不同的特種注射成型 工藝 13 就本課題而言 主要用的是通用注射機(jī) 通用注射機(jī)按分類方式不同 有 多種形式 a 按注射機(jī)的注射方向和模具的開合方向 可分為三類 1 臥式注射機(jī) 這種注射機(jī)成型物料的注射方向與合模機(jī)構(gòu)開合方向 均沿水平方向 其特點(diǎn)是重心低 穩(wěn)定 加熱 操作及維修均很方便 塑件推 出后可自行脫落 便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn) 其缺點(diǎn)是模具安裝較麻煩 嵌件放入 模具有傾斜和脫落的可能 機(jī)床占地面積較大 目前 大 中型注射機(jī)一般采 用這種形式 2 立式注射機(jī) 成型物料的注射方向與合模機(jī)構(gòu)開合方向均垂直于地 面 其主要有點(diǎn)是占地面積小 安裝和拆卸模具方便 安裝嵌件較容易 缺點(diǎn) 是重心高 不穩(wěn)定 加料較困難 推出的塑件要人工取出 不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生 產(chǎn) 這種機(jī)型一般為小型的 最大注射量在 60g 以下 3 角式注射機(jī) 成型物料的注射方向與合模機(jī)構(gòu)開合方向相互垂直 又成為直角式注射機(jī) 目前國(guó)內(nèi)使用最多的角式注射機(jī)采用沿水平方向開合模 沿垂直方向注射 其主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 便于自制 主要缺點(diǎn)是不能準(zhǔn)確可 靠地控制注射壓力 保壓壓力和鎖模力 模具受沖擊和震動(dòng)較大 b 按注射裝置分類 可分為三類 1 螺桿式 以同一螺桿來(lái)實(shí)現(xiàn)成型物料的塑化和注射 它能使成型物 料的混煉塑化均勻 無(wú)材料滯留 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 但壓力損失較大 是當(dāng)前使用較 廣泛的機(jī) 型 2 柱塞式 以加熱料筒 分流梳和柱塞來(lái)實(shí)現(xiàn)成型物料的塑化和注射 它構(gòu)造簡(jiǎn)單 適合于小型塑件的成型 但材料滯留嚴(yán)重 壓力損失大 3 螺桿預(yù)塑化型 這是雙料筒形式 螺桿 料筒進(jìn)行塑化 柱塞 料 筒進(jìn)行注射 它能使塑化均勻 計(jì)量準(zhǔn)確 適合與精密成型 但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜 材料滯留大 c 按鎖模裝置分類 可分為兩類 1 直壓式 以液壓缸直接鎖模 這種形式調(diào)整 保壓都較容易 但能 量消耗大 2 肘拐式 以連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鎖模 常與液壓缸一起組合使用 它可以 實(shí)現(xiàn)高速合模 鎖?？煽?產(chǎn)品不易實(shí)現(xiàn)飛邊 但調(diào)整復(fù)雜 需要經(jīng)常保養(yǎng) 14 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 13 綜上所述 根據(jù)注射容積 注射壓力 鎖模力初選注射機(jī)型號(hào)為 XS ZY 125 3 3 2 注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 注塑機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如表 3 1 所示 表 3 1 注塑機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 工程注射量 125 螺桿直徑 42 注射壓力 Mpa 119 鎖模力 kN 900 最大成型面積 320 模板最大行程 300 模具最大厚度 300 模具最小厚度 200 模板尺寸 a b 260 290 拉桿空間 a 或 a b 205 定位圈尺寸 16 頂出形式 兩側(cè)頂出中心距 70 生產(chǎn)廠家 上海塑機(jī)廠 噴嘴圓弧半徑 12 噴嘴孔徑 4 3 3 3 注塑機(jī)的校核 a 最大注射量校核 最大注射量是指注射機(jī)一次注射塑料的最大容量 設(shè) 計(jì)時(shí)應(yīng)保證成型塑件所需的注射量小于所選注射機(jī)的最大注射量 SZ 250 160 型注射出成型機(jī)理論注射量 125g 20 8g 因此滿足要求 b 鎖模力校核 當(dāng)高壓的塑料熔體充滿模具型腔時(shí) 會(huì)產(chǎn)生一個(gè)沿注射機(jī) 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(dòng) 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(shí)也為了保障操作人員的人身安全 需要機(jī)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(jī)規(guī)定的鎖模力 即 3 2 AKT p 式中 注射機(jī)的額定鎖模力 KN T 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 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 14 損耗系數(shù) 通常取 K312 P K A 0 5 40 2 10 42KN T 900KN 42KN 即該注塑機(jī)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(jī)所允許的最小模具厚度 200mm min 注塑機(jī)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 290mm 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(jī)的最大開 模行程 對(duì)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 200 5mm 3 4 12 式中 S 注塑機(jī)的最大行程 mm H 脫模距離 此模具中為 22mm 1 H 塑件加澆注系統(tǒng)總高 此模具中為 120mm 2 L 型腔板移動(dòng)的距離 此模具中為 48 5mm 所以上式成立 300 200 5 即該注塑機(jī)的開模行程符合要求 由以上對(duì)各參數(shù)的效核可知該 XS ZY 125 型注塑機(jī)符合要求 4 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 15 4 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4 1 澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)是熔融塑料從注射機(jī)噴嘴到型腔的必經(jīng)通道 它直接關(guān)系到成型 的難易和塑件的質(zhì)量 是注射模設(shè)計(jì)中的重要組成部分 4 1 1 澆注系統(tǒng)的作用 澆注系統(tǒng)的作用是使熔融塑料平穩(wěn) 有序地填充到型腔中去 且把壓力充 分地傳遞到型腔的各個(gè)部位 以獲得組織致密 外形清晰 美觀的塑件 對(duì)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體要求是 a 對(duì)模腔的填充迅速有序 b 可同時(shí)充滿各個(gè)型腔 c 對(duì)熱量和壓力損失較小 d 盡可能消耗較少的塑料 e 能夠使型腔順利排氣 f 澆注道凝料容易與塑料分離或切除 g 不會(huì)使冷料進(jìn)入型腔 澆口痕跡對(duì)塑料外觀影響很小 4 1 2 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種類型 一般以平衡式 為宜 澆注系統(tǒng)無(wú)論是平衡或非平衡布置 型腔均應(yīng)與模板中心對(duì)稱 使型腔和 流道的投影中心與注射機(jī)鎖模力中心重合 避免注射時(shí)產(chǎn)生附加的傾側(cè)力矩 4 2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(jì) 4 2 1 澆口套的設(shè)計(jì) 澆口套與定模部分裝配后 必須與分模面有一定的間隙 其間隙大約為 0 005 0 15mm 因?yàn)樵撎幨車娮靿毫Φ挠绊?在注射時(shí)會(huì)產(chǎn)生變形 主澆道的設(shè)計(jì) 主澆道與注射機(jī)噴嘴在同一軸心線上 在立式或臥式注射機(jī)用 模具中 主流道垂直與分型面 其設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下 a 主流道一般設(shè)計(jì)成圓錐形 其錐角一般為 流動(dòng)性差的可取 6 2 內(nèi)壁表面粗糙度 以便于澆注系統(tǒng)凝料從其中順利的拔出 6 4umRa8 0 b 為使塑料熔體完全進(jìn)入主流道而不溢出 主流道與注射機(jī)噴嘴的對(duì)接 處應(yīng)做成球面凹坑 凹坑深度取 3 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 16 c 由于主流道要與高溫塑料和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞 所以主流道部分常 設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道襯套 襯套一般選用碳素工具鋼 如 T8A T10A 等 熱處理要求 主流道襯套的結(jié)構(gòu)如下圖 4 1 所示 其中圖 a 結(jié)構(gòu)HRC57 3 是將定位圈與主流道襯套做成一體 常用于小型模具 圖 b 用螺釘把定位圈 與定模板連接 將主流道襯套壓住 防止主流道襯套因受熔體的反壓力而脫出 圖 c 結(jié)構(gòu)是在定位圈的下端面做出一凸臺(tái) 利用注射機(jī)的固定板把定位圈和 主流道襯套壓住 主流道襯套與定模板的配合可采用 9 6 7mH或 d 為減少塑料熔體充模時(shí)的壓力損失和塑料損耗 應(yīng)盡量縮短主流道的長(zhǎng)度 一般主流道的控制在 60mm 以內(nèi) 為減少料流轉(zhuǎn)向時(shí)的阻力 主流道的出口應(yīng) 做成圓角 圓角半徑 r 主流道的出口端面應(yīng)與定模分型面齊平 以m3 5 0 免出現(xiàn)溢料 16 本次設(shè)計(jì)的澆口套的二維圖和三維圖如下圖 4 2 和圖 4 3 所示 圖 4 2 澆口套二維圖 a b c 1 主流道襯套 2 定模板 3 定位圈 圖 4 1 主流道襯套的結(jié)構(gòu)形式 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 17 圖 4 3 澆口套三維圖 主流道直徑的經(jīng)驗(yàn)公式為 式中 主流道大頭直徑 mm D 流經(jīng)主流道的熔體體積 包括各個(gè)型腔 各級(jí)分流道 主流道V 以及冷料穴的容積 mm 因熔體材料而異的常數(shù) 查手冊(cè)得 PC 的 K 1 5 K 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(jì) 冷料井的位置在正對(duì)主澆道的動(dòng)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(lái) 防止 冷料 進(jìn)入型腔而影響塑件的質(zhì)量 開 模時(shí)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(yīng)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 倒錐形冷料井等 17 本方案采用的是帶 Z 形拉料桿 4 2 3 分流道的設(shè)計(jì) 分流道是指主流道與澆口之間的通道 其作用是使熔融材料過(guò)渡和轉(zhuǎn)向 在単型腔模具中可不設(shè)置分流道 在多型腔模具中均設(shè)置分流道 且常由一級(jí) 分流道和二級(jí)分流道共同完成 要求滿足熔融料流壓力損失小 容積最小 分流道截面形狀有圓形 梯形 U 形 半圓形及巨型等 為減小分流道內(nèi) 4 1 KV 4m7 8514 369 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 18 的壓力損失 希望分流道截面面積要大 為減少散熱 又希望分流道表面積要 小 流道長(zhǎng)度宜短 因?yàn)殚L(zhǎng)的流道不但會(huì)造成壓力損失 不利于生產(chǎn) 同時(shí)也 浪費(fèi)材料 但過(guò)短 產(chǎn)品的殘余應(yīng)力增大 并且容易產(chǎn)生飛邊 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(lái)表示澆道的效率 效率越高 澆道的設(shè)計(jì)越合理 17 對(duì)于壁厚小于 mm 重量在 200g 以下的塑件 可用下述經(jīng)驗(yàn)公式確定分流 道的直徑 此時(shí)算出的分流道直徑僅限于 3 2 9 5mm 式中 D 為 分流道的直徑 mm W 為 塑件的質(zhì)量 g 此零件為 5 21g L 為 分流道的長(zhǎng)度 mm 約為 51 所以 D 4mm 4 3 澆口設(shè)計(jì) 4 3 1 澆口的類型 a 直接澆口 熔融塑料直接從主流道進(jìn)入模具型腔 b 側(cè)澆口 開設(shè)在型腔的側(cè)面 與型腔和分流到相連 其橫截面形狀一 般為矩形 c 搭接式澆口 d 扇形澆口 e 帶有調(diào)整片的澆口 f 盤壯澆口 g 環(huán)壯澆口 h 膜片澆口 i 點(diǎn)澆口 j 潛伏式澆 綜合考慮塑件的形狀及材料表面的切料點(diǎn) 并且可以通過(guò)一次分型得出塑 件 決定該模具的分流道設(shè)在動(dòng)模型板上 采用半圓形流道 且澆口采用側(cè)澆 口 本模具采用的側(cè)澆口 其優(yōu)點(diǎn)是澆口形狀簡(jiǎn)單 尺寸容易準(zhǔn)確控制 通常 用于除聚碳酸脂外的所有塑膠材料 側(cè)澆口的缺點(diǎn)是產(chǎn)品表面有澆口瑕疵 須切斷澆道 4 3 2 澆口的位置 澆口的位置對(duì)塑件的質(zhì)量有極大的影響 澆口的位置選擇時(shí)應(yīng)遵循如下原 則 41256 0LWD 4 2 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 19 a 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件較厚的部位 以利于熔體流動(dòng) 型腔的排氣和塑料 的補(bǔ)塑 避免塑件產(chǎn)生縮孔或表面凹陷 b 澆口的設(shè)置應(yīng)避免塑件表面產(chǎn)生熔接痕 影響塑件的外觀 c 澆口應(yīng)設(shè)置在能使型腔的各個(gè)角落同時(shí)充滿的位置 d 澆口應(yīng)設(shè)置在有利于排出型腔中的氣體的位置 e 澆口應(yīng)設(shè)計(jì)在能避免塑件表面產(chǎn)生熔接痕的部位 f 模具的型芯細(xì)小時(shí) 澆口設(shè)計(jì)應(yīng)注意不能使熔融塑料直接沖擊型芯 以 免型芯被沖擊變形 g 澆口不要設(shè)置在塑件使用中的承受彎曲載荷和沖擊載荷的部位 18 5 成型零件設(shè)計(jì) 20 5 成型零件設(shè)計(jì) 注射模具閉合時(shí) 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(shí)需克服與塑件的粘著力 在上萬(wàn)次 甚至幾十萬(wàn)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(duì)質(zhì) 量 成型零件在充模保壓階段承受很高的型腔壓力 作為高雅容器 它的強(qiáng)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(jì) 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 分型面的設(shè) 計(jì)在注射模的設(shè)計(jì)中占有相當(dāng)重要的位置 分型面的設(shè)計(jì)合理與否直接影響到 塑件的質(zhì)量 模具的整體機(jī)構(gòu) 工藝操作的困難程度及模具的制造成本 常見 的取出區(qū)間的主分型面 與開模方向垂直 也有采用與開模方向一致的側(cè)向主 分型面 分型面大都是平面 也有曲面或臺(tái)階面 分型面的選擇原則 a 分型面應(yīng)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(yīng)考慮有利于塑件的脫模 一般模具的脫模機(jī)構(gòu)通常設(shè) 置在動(dòng)模一側(cè) 模具開模后塑件應(yīng)停留在動(dòng)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(jìn)度要求 塑件光畫的表面不應(yīng)設(shè)計(jì)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(yīng)考慮模具的側(cè)向抽拔距 由于模具側(cè)向分型是由機(jī) 械分型機(jī)構(gòu)來(lái)完成的 所以抽拔距都比較小 選擇分型面時(shí)應(yīng)將抽芯和分型距 離長(zhǎng)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(yīng)將分型面設(shè)計(jì)在熔融塑料的流動(dòng)末端 以便于模具型腔內(nèi)氣體的排出 f 選擇分型面時(shí)應(yīng)使模具零件易于加工 減小機(jī)加工的難度 要使模具加 工工藝最簡(jiǎn)單 鑒于以上要求 本模具的分型面設(shè)在動(dòng)定模的結(jié)合面處 此處為塑件截面 尺寸最大的部位 是該塑件分型面的一個(gè)好的選擇 19 5 2 成型零件應(yīng)具備的性能 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(jì) 論文 21 觸 所以必須具備一下性能 a 具有足夠的強(qiáng)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(jì) 5 3 1 凹模 型腔 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(qiáng)度高 成型 的塑表面光滑無(wú)痕跡 但模具加工困難 熱處理變形大 材料浪費(fèi)嚴(yán)重 適用 于中小型簡(jiǎn)單模具 b 整體嵌入式凹模 經(jīng)常應(yīng)用于多型腔模具 凹模常加工成帶臺(tái)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(guò)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) 整體嵌入式 凹模加工和安裝容易 熱處理變形小 便于凹模損壞時(shí)的更換和維修 成型后 的塑件如有毛刺扥缺陷時(shí) 有利于脫模和后處理 c 鑲嵌式凹模 有的模具采用局部鑲嵌式凹模 對(duì)于大型模具或形狀復(fù) 雜的模具 為了便于機(jī)械加工或熱處理 而采用大面積鑲嵌式凹模 局部鑲嵌 的凹模一般都是凹模的易損部分或難于加工成型的部分 凹模鑲嵌的配合表面 要磨平 拋光 以減少塑件成型時(shí)的表面毛刺 保證塑件表面質(zhì)量 d 四壁拼合式凹模 弱國(guó)矩形凹模巨大且復(fù)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(zhǔn)確性 e 拼塊式凹模 對(duì)于有側(cè)凹的圓形塑件要采用側(cè)向分型機(jī)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 20 本模具為外形復(fù)雜且型腔較多的中小型塑件 故采用嵌入式凹模 5 3 2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(jiǎn)單 深度不大的型芯設(shè)計(jì) b 鑲嵌式型芯 在多型腔模具中常常將型芯加工成帶臺(tái)階的型芯 鑲嵌 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 22 到型芯固定板上 如型芯為回轉(zhuǎn)體且有不對(duì)稱凹槽或凸起 需要加銷釘定位止 轉(zhuǎn) 當(dāng)型芯細(xì)小時(shí) 可采用過(guò)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(lái) c 組合式型芯 對(duì)于形狀較為復(fù)雜的型芯通常用兩個(gè)或多個(gè)型芯共同組 合而成 這種方法可以講復(fù)雜型芯簡(jiǎn)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 21 型芯結(jié)構(gòu)同型腔結(jié)構(gòu)類似 亦采用嵌入式凸模 5 4 成型零件工作尺寸計(jì)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(jìn)行尺寸檢測(cè)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(zhǎng)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(jì)中 應(yīng)根據(jù)塑件 的尺寸 精度來(lái)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(shí)際工作中 成型收縮率 的波動(dòng)很大 從而引起塑料尺寸的誤差很大 塑件尺寸的變化值為 式中 塑料收縮波動(dòng)而引起的塑件尺寸誤差 mm 塑料的最大收縮率 塑料的最小收縮率 塑件尺寸 mm 一般情況 由成型收縮率波動(dòng)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(huì)加大加長(zhǎng) 實(shí)踐證明 如 果模具成型零件的制造誤差在 IT7 IT8 級(jí)之間 成型零件的制造公差占塑件尺 寸公差的 1 3 s maxSinsL 5 1 maxin ssSL 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 233 Z 3 Z c 模具成型零件的磨損 模具在使用過(guò)程中 由于塑料熔體流動(dòng)的沖 刷 脫模時(shí)與塑件的摩擦 成型過(guò)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?；蛐颓怀叽缱兇?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(dāng)塑件產(chǎn)量較大時(shí) 模具表面耐磨性要好 如采用高硬度材料 模具表 面鍍硬金屬層 表面滲氮處理等 對(duì)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(yīng)取塑件公差的 1 6 以下 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(huì)引起 塑件的尺寸變化 模具的配合間隙誤差應(yīng)不影響模具成形零件的尺寸精度和位 置精度 22 5 4 2 成型零件工作尺寸的計(jì)算 在計(jì)算成型零件工作尺寸時(shí)要用到塑料的平均收縮率 S 平均收縮率 S 的 計(jì)算用到公式 公式中 塑料的最大收縮率 1S 塑料的最小收縮率 2 1 型腔徑向尺寸的計(jì)算 其中 塑件的最大尺寸 SL 塑件的平均收縮率 塑件的公差 型腔的上偏差 Z 2 型腔深度尺寸的計(jì)算 其中 塑件的最大高度 SH 塑件的平均收縮率 塑件的公差 ZSMH 02 ZSLM 043 5 2 21S 5 3 5 4 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 24 型腔的上偏差 Z 型腔的徑向尺寸如下表 5 1 所示 表 5 1 型腔的徑向尺寸 塑件基本尺 寸 L 塑件的公差 成型零件的上 偏差 Z 型腔的工作尺 寸 ML 66 0 38 0 127 127 086 8 0 16 0 053 53 7 0 16 0 053 0 9 6 0 14 0 047 47 2 9 0 16 0 053 05 1 14 0 18 0 06 8 12 0 18 0 06 06 47 10 0 16 0 053 5 2 4 0 12 0 04 0 13 13 0 18 0 06 6 21 0 22 0 073 07 17 0 20 0 067 6 45 11 0 18 0 06 0 1 22 0 22 0 073 73 2 58 0 32 0 107 0 98 型腔深度尺寸如下表 5 2 所示 表 5 2 型腔深度尺寸 其 中 通過(guò)所計(jì)算的型腔公差與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)比較 型腔按 IT10 級(jí)制造 3 型芯徑向尺寸的計(jì)算 塑件基本尺 寸 L 塑件的公差 成型零件的上偏 差 Z 型腔深度尺寸 MH 0 5 0 12 0 04 04 53 1 0 12 0 04 61 4 0 14 0 043 04 298 mm 5 0283 21 S表 5 2 mm 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 25 3 Z 3 Z 其中 塑件的最大尺寸 SL 塑件的平均收縮率 塑件的公差 型腔的上偏差 Z 3 型芯高度尺寸的計(jì)算 其中 塑件的最大高度 SH 塑件的平均收縮率 塑件的公差 型腔的上偏差 Z 型芯的工作尺寸如下表 5 3 所示 表 5 2 型芯高度尺寸 mm 塑件基本尺 寸 L 塑件的公差 成型零件的上偏 差 Z 型腔的工作尺 寸 ML 型腔的高度 MH 7 0 16 0 053 036 17 036 1457 32 0 26 0 087 2 2 21 0 22 0 073 05 805 14 0 18 0 06 43 43 9 其中 通過(guò)所計(jì)算的型腔公差與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)比較 型腔按