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四 川 理 工 學 院 畢業(yè)設計 論文 任務書 設計 論文 題目 刷座注塑模 系 機電工程 專業(yè) 材料成型與控制 班級 材控03 2 學號 030130212 學生 蘇純良 指導教師 胡 勇 接 受 任 務 時 間 07年3月 教 研 室 主 任 簽名 系 主 任 簽名 1 畢業(yè)設計 論文 的主要內容及基本要求 內容 刷座注塑模 產品規(guī)格 見附圖 生產批量 大批量 要求 要求有目錄 設計任務書及產品圖 工藝方案設計 提出至少兩種設計方案 進行比較和分析 單個塑件體積 重量計算 成型設備的選擇及參數(shù)校核 澆注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)及工藝圖設計圖一張 成型零件系統(tǒng)設計 成型零件結構設計 成型零件尺寸計算 成型零件壁厚計算 繪制成型零件系統(tǒng)部件圖一份 脫模機構設計 優(yōu)先考慮全自動脫模 模溫調節(jié)與冷卻系統(tǒng)設計 總體結構設計及總裝圖的繪制 要求 總裝圖一份 0 1張 選取標準模架 重要零部件圖紙設計 圖紙總幅面約為零號圖一張 編寫畢業(yè)設計說明書一份 推薦用電腦打印 論文不少于2萬字 2 指定查閱的主要參考文獻 塑料模具設計手冊 塑料模具設計手冊 編委會 機械工業(yè)出版社 2001 塑料模具技術手冊 塑料模具技術手冊 編委會 機械工業(yè)出版社 2001 實用塑料注射模具設計與制造 陳萬林等編著 機械工業(yè)出版社 2001 沖壓與塑料成型設備 范有成主編 高等教育出版社 2000 塑料模具設計 高 濟主編 機械工 業(yè)出版社 3 進度安排 設計 論文 各階段名稱 起 止 日 期 1 資料收集 閱讀文獻 完成開題報告 2007 03 5 2007 03 25 2 確定設計方案 重點解決關鍵疑 難問題 分析 計算 2007 03 26 2007 04 26 3 撰寫論文 繪圖 2007 04 27 2007 05 26 4 校對 修改 加工論文及圖紙 2007 05 27 2007 06 5 5 交論文圖紙 2007 06 6 2007 06 24 注 本表一式三份 系 指導教師 學生各一份 畢業(yè)設計附圖 名稱 刷座注塑模 材料 硬PVC 技術要求 1 收縮率0 6 2 未注公差尺寸按sj1372 78 8級 3 大批量生產 摘 要 注射成型加工質量的優(yōu)劣是塑料加工業(yè)技術發(fā)展水平的標志之一 同時反映了模 具設計和制造的水平 詳細介紹了刷座注塑模具設計的整個過程 首先通過對塑件的 結構和成型工藝分析 確定塑件的分型面與澆口結構 然后再進行模具零件設計 如 成型零件 脫模機構等等 同時在整個設計過程中 還要通過計算機輔助工具 CAD CAE 進行設計 重點闡述如何利用 CAE 軟件 將注射成型中塑料熔體在型腔內充填模擬 通過對模擬結果的分析與評判 有效預防了原模具設計方案用于實際生產時可能出現(xiàn) 的問題 以生產出合格的產品 而在結構設計方面 重點闡述了齒輪齒條抽芯機構設 計要點 模具結構緊湊 合理 關鍵詞 注塑成型 注塑模設計 工藝分析 第一章 概述 2 ABSTRCT Injection molding procesing quality is the one of symbols of the quality that plastic procesing industry and technogical devlepment also deflected the mold design and manufacturing level Details on the entire procesing of the Brush Block Injection Mold Design At the first the structure of the parting line and sprue was determined based on the analysis of the structure and forming technology of the plastic Then design for the mold parts such as molding parts demoulding mechanism and so on At the same time throughout the design process through the computer aided design CAD and CAE tools Details on how to use CAE tool For simulating the filling process of plastic melts in the cavity of injection moulds The analysis on the analog result can help effectively modify the design scheme and prevent the problems that may occur in the production And in the design of structure The key points in designing the side core pulling mechanism with gears and rack were stated in detail The mould is compact in structure and effective in operation Keywords Injection Molding Design of injection mould Technique analysis 3 目 錄 第一章 概述 1 1 1 國際 國內塑料模具成型發(fā)展概況 1 1 2 塑料模具設計方法主要發(fā)展方向 3 1 3 畢業(yè)設計課題資料查詢 3 1 4 畢業(yè)設計思想簡述 7 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結構設計 8 2 1 成型塑料制件結構工藝性分析 8 2 2 塑件三維 CAD 建模及 CAE 分析 9 2 3 根據(jù) CAE 分析結論進行模具工藝設計 14 第三章 選擇注射機及注射機工藝參數(shù)校核 27 3 1 注塑機的技術規(guī)范 27 3 2 注塑壓力的核核 可計算 可應用 CAE 分析結論 28 3 3 鎖模力的校核 29 第四章 模具設計 30 4 1 確定標準注塑模架 30 4 2 模具成型零件設計 30 第一章 概述 4 4 3 型腔成型尺寸計算 31 4 4 型腔壁厚計算和強度校核 34 4 4 脫模機構設計 34 4 5 模具主要連接 定位 導向件設計 37 4 6 模具冷卻系統(tǒng)設計 40 第五章 繪制模具圖 41 5 1 繪制總裝結構圖 43 5 2 繪制重要零件圖 43 5 3 校對 審圖 43 5 4 模具設計的標準化問題 44 第六章 結論 45 參考文獻 46 致謝 47 附件 A 48 附件 B 49 第一章 概述 0 第一章 概述 1 1 國際 國內塑料模具成型發(fā)展概況 模具在我國古代歷史上就有了記載 可以說發(fā)展的歷史非常悠久 但是如今 我 國的模具技術卻滯后國外尤其是發(fā)達國家?guī)资炅?繼美國之后 日本成為世界上第 二大模具供應國和世界上最大的模具出口國 如果在國際上分析模具統(tǒng)計數(shù)據(jù) 可以 看到根據(jù)數(shù)據(jù)的來源不同 相應的定義與分類均有所不同 1996 年的一項國與國之間 模具貿易的研究顯示了 美國以 29 86 億美元的貿易額排名第一 日本以 21 25 億美元 排名第 2 位 德國以 13 2 億美元排名第 3 位 根據(jù) ISTMA 日本分部的報告 1998 5 日本模具貿易額在 1996 年達到 4401 4 億日元 1997 年達到 5447 44 億日元 近年來 中國塑料工業(yè)年均增長速度達到 10 以上 塑料制品年產量位居世界第 二 塑料制品在農業(yè) 塑料包裝 塑料管材和異型材 汽車 家電 電子 交通等領 域發(fā)展迅猛 掀起了一股投資熱潮 行業(yè)分析 塑料模具在高技術驅動和支柱產業(yè)應用需求的推動下 形成了一個巨 大的產業(yè)鏈條 從上游的材料工業(yè)和加工 檢測設備到下游的機械 汽車 摩托車 家電 電子通信 建筑建材等幾大應用產業(yè) 塑料模具發(fā)展方興未艾 汽車 摩托車工業(yè) 汽車 摩托車工業(yè)是國民經濟五大支柱產業(yè)之一 2004 年中國汽車產銷量均已超 過 500 萬輛 業(yè)界人士甚至用 井噴 來形容 從產業(yè)經濟發(fā)展規(guī)律看 中國的人均 GDP 水平正處于 1000 美元 3000 美元階段 經濟學家稱之為 經濟起飛期 這種內在 強勁的經濟內需使汽車模具潛在市場巨大 據(jù)估計 汽車 摩托車行業(yè)每年需要 100 多億元的模具 而中國大型精密模具的制造能力不足 目前中高檔轎車的覆蓋件模具 幾乎全部為進口產品 大中型內外飾件塑料模具也是需求的重點 發(fā)展科技含量高的 大型精密汽車覆蓋件模具和大中型內外飾件塑料模具是今后的重要工作 隨著中國汽車時代的到來以及中國摩托車出口的快速增長 以塑料替代木材和金 屬 會使塑料模具在汽車 摩托車工業(yè)中的需求量大增 尤其是新材料及新成型技術 的出現(xiàn) 使得塑料制品在汽車工業(yè)中的消費量日益增加 在一定意義上說 汽車塑料 制品的用量能反映一個國家汽車工業(yè)的發(fā)展水平 德國每輛汽車平均使用塑料制品已 經達到了近 300 公斤 占汽車總消費材料的 22 左右 是世界上采用汽車塑料零部件 最多的國家 日本每輛汽車平均使用塑料 100 公斤 約占汽車材料消費總量的 7 5 四川理工學院畢業(yè)設計 論文 1 如日本一家公司開發(fā)銷售的新型汽車 除座椅外 車頂 裝潢材料 儀表盤等內飾件 全部采用塑料制造 當前 汽車塑料制品的應用趨勢已由普通裝飾件發(fā)展到結構件 功能件 塑料原料的使用也由普通塑料 多用于汽車內飾件 擴展到強度更高 耐沖 擊性更好的復合材料或塑料合金 可以說 隨著塑料材質及其成型技術與工藝的提高 塑料搭上飛馳的汽車 必然引來汽車塑料模具的大發(fā)展 建筑 建材工業(yè) 建筑業(yè)是國民經濟的支柱產業(yè) 今后 5 10 年中國建筑業(yè)會有更大的發(fā)展 將成為 中國市場新的消費熱點和經濟增長點 并帶動化學建材業(yè)的發(fā)展 由于國家已禁止使 用鑄鐵管道 代之以塑料管材 預計 2010 年全國新建住宅室內排水管的 80 及城市供 水管的 50 將采用塑料管 同時國家正在大力發(fā)展塑料門窗 預計 2010 年塑料門窗的 普及率將達到 30 50 20 世紀 80 年代以來 中國塑料門窗及給排水管件 在引進設備和技術的基礎上 經過技術消化與開發(fā)迅速發(fā)展起來 十五 期間 塑料管道 塑料門窗 新型防水 材料更成為化學建材產業(yè)的發(fā)展重點 塑料建材不僅能大量替代鋼 木和傳統(tǒng)建材 而且具有節(jié)能 節(jié)材 保護生態(tài) 改善居住環(huán)境 提高建筑功能與質量 降低建筑自重 施工便捷等優(yōu)點 將在今后得 到越來越多的應用 預測 2005 年建筑用塑料制品將達到約 400 萬噸 化學建材擠出模具是用于生產新型化學建材的關鍵工藝裝備 主要包括塑料異型 材擠出模具 塑料管件模具 低發(fā)泡成型擠出模具等 其技術性能的高低直接影響著 新型化學建材的質量與產量 塑料異型材擠出模具主要用于生產塑料門窗型材 據(jù)資 料介紹 塑料門窗在德國門窗市場的份額高達 80 其它西歐國家市場份額也達到 30 40 中國目前正在大力推廣塑料門窗 管件模具是加工難度較大的注塑模 用 于生產城市建筑中塑料給排水管件 預期塑料建材模具需求量將有較快增長 各種異型材擠出模具 塑料管材管件模 具將成為模具市場新的經濟增長點 家電行業(yè) 家電行業(yè)所需模具量年增長率約為 10 一臺電冰箱約需模具 350 副 價值約 4000 萬元 一臺全自動洗衣機約需模具 200 副 價值 3000 萬元 一臺空調器僅塑料模 具就有 20 副 價值 150 萬元 單臺彩電大約共需模具約 140 副 價值約 700 萬元 僅 第一章 概述 2 彩電模具每年就有約 28 億元的市場 隨著家電市場競爭的白熱化 外殼設計成為重要 的一環(huán) 對家電外殼的色彩 手感 精度 壁厚等都提出新要求 業(yè)內人士普遍認為 大型 精密 設計合理 主要針對薄壁制品 的注塑模具將得到市場的歡迎 汽車工 業(yè)近年來增長速度驚人 因此汽車模具潛在市場巨大 每一種型號的汽車都需要幾千 副模具 價值上億元 而我國大型精密模具的制造能力不足 據(jù)介紹 目前我國高檔 轎車的覆蓋件模具幾乎全部為進口產品 有專家預測 在未來的模具市場中 塑料模 具在模具總量中的比例將步提高 其發(fā)展速度將高于其他模具 專家預言 未來模具將向大型化 高精密度 多功能復合型等方向發(fā)展 熱流道 模具在塑料模具中的比重將逐漸提高 并且隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展 氣 輔模具及適應高壓注射成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展 同時 由于近年來中國每年 用 10 億美元左右進口模具 其中精密 大型 復雜 長壽命模具占多數(shù) 從減少進口 的角度出發(fā) 中國也應加快高檔塑料模具的開發(fā) 1 2 塑料模具設計方法主要發(fā)展方向 模具設計長期以來依靠人的經驗和機械制圖來完成 自從二十世紀八十年代中國 發(fā)展模具計算機輔助設計 CAD 技術以來 這項技術已獲得認可 并且得到來快的發(fā) 展 九十年代開始發(fā)展的模具計算機輔助工程分析 CAE 技術 現(xiàn)在也為許多企業(yè)應 用 它對縮短模具制造周期及提高模具質量有顯著的作用 一些工業(yè)發(fā)達國家的模具 企業(yè)應用 CAD 技術 已從二維設計發(fā)展到三維設計 三維設計已達 70 以上 中國大部 分企業(yè)還停留在二維設計的水平上 能進行三維設計的企業(yè)還不到 20 CAE 軟件在國 外應用已較普遍 國內應用還比較少 用於預測零件成形過程中可能發(fā)生缺陷的水平 還比較低 除了模具 CAD CAE 技術之外 模具工藝設計也非常重要 計算機輔助工藝設計 CAPP 技術已開始在中國模具企業(yè)中應用 由於大部分模具都是單件生產 其工藝 規(guī)程有別於批量生產的產品 因此應用 CAPP 技術難度較大 也難以有適合各類模具和 不同模具企業(yè)的 CAPP 軟件 為了較好地應用 CAPP 技術 模具企業(yè)必須做好開發(fā)和研 究 雖然 CAPP 技術應用和推廣的難度比 CAD 和 CAE 為高 但也必須重視這一發(fā)展方向 1 3 畢業(yè)設計課題資料查詢 四川理工學院畢業(yè)設計 論文 3 1 3 1 分析塑件結構及工藝技術要求 塑件二 維工程圖 1 1 由圖可知 塑件結構屬于彎管件塑件為彎管件 需要采用組合式型芯來進行抽芯 工序 而且在凸臺上還分布有很多盲孔還需要抽芯 為了避免進行多次斜抽芯而造成 模具的復雜性 可以考慮將凸臺面水平放置 這樣 凸臺上面的孔的抽芯方向和脫模 方向相同了 此外 塑件下半部分管面設計成 2 5 的錐面 是為了脫模能順利完成 塑件的工藝技術要求包括 1 塑料的材料為 硬 PVC 2 尺寸公差按 sj1372 78 8 級處理 3 大批量生產 1 3 2 了解注塑機的技術規(guī)格 在接收客戶訂貨時 客戶必須對所用注射機提出明確的規(guī)格 在所提供的注射機 規(guī)格中應包括以下內容 1 注射機型號及生產廠家 2 注射機最大注射容積 最大注射量 3 注射機鎖模力 第一章 概述 4 4 注射機噴嘴球面半徑及噴嘴孔徑 5 注射機定位孔直徑 6 注射機拉桿內間炬 7 注射機容模量 允許的模具最大 最小閉合高度 8 注射機的頂出方式 液壓頂出或機械頂出以及頂出點位置 頂桿直徑 9 注射機開模行程及最大開距 10 必要時還要提供注射機頂出行程及頂出力 1 3 3 了解塑件的加工性能和工藝性能 塑料熔體流動行為 塑料在模具 內可能的結晶 取向及導致的內應力 PVC 材料是一種非結晶性材料 PVC 材料在實際使用中經常加入穩(wěn)定劑 潤滑劑 輔助加工劑 色料 抗沖擊劑及其它添加劑 PVC 材料具有不易燃性 高強度 耐氣侯 變化性以及優(yōu)良的幾何穩(wěn)定性 PVC 對氧化劑 還原劑和強酸都有很強的抵抗力 然而 它能夠被濃氧化酸如濃硫酸 濃硝酸所腐蝕并且也不適用與芳香烴 氯化烴接觸的場 合 PVC 在加工時熔化溫度是一個非常重要的工藝參數(shù) 如果此參數(shù)不當將導致材料分 解的問題 PVC 的流動特性相當差 其工藝范圍很窄 特別是大分子量的 PVC 材料更難 于加工 這種材料通常要加入潤滑劑改善流動性 因此通常使用的都是小分子量的 PVC 材料 PVC 的收縮率相當?shù)?一般為 0 2 0 6 它應用于供水管道 家用管道 房屋墻板 商用機器殼體 電子產品包裝 醫(yī)療器械 食品包裝等 材料主要性能分述 1 PVC 是一種分子對熱不穩(wěn)定的樹脂 純 PVC 在空氣中 100 時就開始降解 隨著 溫度的升高降解加劇分解出 HCL HCL 又進一步促進 PVC 分解 所以在 PVC 加工中 必須加入熱穩(wěn)定劑方可使加工得以順利 2 PVC 耐熱性差 粘度大 流動性差 容易滯留于死角中造成分解 燒焦 此外 由于熔體粘結力差 難于得到理想表面 必須加入高分子助劑 3 PVC 抗沖擊強度差 加入改性劑要求是在室溫下能有高強性的高聚合物 且必 須與 PVC 有一定互容能力形成兩項結構共混物 從而改善制品的沖擊強度 加工性能 耐候性能及焊接角的強度等 四川理工學院畢業(yè)設計 論文 5 PVC 材料性質 英文名字 poly vingl chloride 密度 1 35 1 45g cm3 成型收縮率 0 5 0 7 成型溫度 180 210C 干燥條件 70 C 1 小時 比熱容 1260J kg k 導熱率 0 210W m k 注射壓力 30 160Mpa 注射速度 一般取中低速 螺桿轉速 最大速度折合線速度為 0 25m s 模具溫度 30 60 C 保壓力 為注射壓力的 40 60 冷卻時間 10 1S 制件公差等級 SJ1372 78 8 級 噴嘴孔孔徑 大與 5mm 1 3 4 塑件收縮及補縮問題 盡量減少殘余內應力和翹曲變形 1 由于 PVC 塑料中的氯乙烯極性分子易吸水 會造成充型后收縮較大 因此原 料必須進行干燥 干燥溫度 85 左右 時間 2 小時以上 2 充型過程中 若充型壓力和速度較大 模具各部位溫度剃度變化比較大都會 引起內應力的增加 因此 需選用合適的充型壓力和速度 且加熱 冷卻系統(tǒng)要設置 合理以減小殘余內應力和翹曲變形 1 3 5 塑料對模具溫度的要求 1 由于材料的成型溫度接近分解溫度 故必須控制盡可能用較低的溫度進行注射 同時也應盡可能的縮短注塑周期 以減少熔料在料筒內的滯留時間由于 PVC 本身耐熱 性差 料在料筒內長時間受熱 會降解析出氯化氫使膠件變黃甚至產生黑點 并且氯化 氫對模腔有腐蝕作用 所以要經常清洗模腔及機頭死角位 2 模具溫度盡可能低 通常運凍水 控制模溫在 30 45 以縮短成型周期以及減 小膠件出模后變形 必要時借助定型模 縮水模來較正控制變形 1 3 6 模具材料 第一章 概述 6 塑料模具鋼的選用應根據(jù)所成型的塑料種類 被成型塑料制品的形狀 尺寸 精 度 質量及數(shù)量的不同要求 同時要考慮創(chuàng)造模具的條件和加工方法 選用不同類型 的鋼材 如滲碳鋼 調質鋼 高碳工具鋼 耐蝕鋼 低碳馬氏體時效鋼等 根據(jù) 塑 料注射模具設計使用手冊 表 6 1 選擇滲碳鋼 12GrNi2 1 3 7 模具的熱量損耗 冷卻水用量 生產效率 模具型腔中的溫度是注塑成型中重要的因素之一 它在很大程度上決定著注塑成 型周期 即生產效率 如果模具熱量損耗大 則熔融塑料在型腔中的表關粘度增加 也就是流動阻力加大 這就使成型周期增加 若模具損耗熱量很小 而冷卻水的循環(huán) 又不能使模具溫度降低至熔融塑料的分解溫度之下 此時 塑料將會分解 對于一些 塑料分解出的氣體還會對模具型腔表面腐蝕等損壞 因此 必須根據(jù)具體模具的熱量 損耗情況決定冷卻水用量 以提高注塑成型的生產效率 1 4 畢業(yè)設計思想簡述 本次畢業(yè)設計主要是利用已學的專業(yè)基礎知識和專業(yè)知識來進行塑料注塑模具設 計 這次的設計要求獨立完成任務 達到能基本獨立完成一套簡單模具的設計的目的 其主要內容是注射模的成型零部件 澆注系統(tǒng) 導向部件 脫模機構和分型抽芯機構 等等的設計 同時 在這個過程中 需要通過各種途徑進行查閱有關模具的各種參數(shù) 如結構參數(shù) 成型參數(shù) 熱平衡等等 然后充分利用計算機輔助工具 CAD CAE 進行 塑件的造型和流體模擬分析 最終設計出一副能達到使用要求的模具 四川理工學院畢業(yè)設計 論文 7 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結構設計 2 1 成型塑料制件結構工藝性分析 尺寸精度度分析 由 1 1 節(jié)可知 塑件尺寸精度等級按尺寸公差按 sj1372 78 8 級處理 而模具的制造精度等級比塑料制品的精度高 2 3 等級 因此 模具的 尺寸精度等級取 6 級進行制造 粗糙度 由塑料制件的粗糙度確定模具的粗糙度 查得此材料的加工粗糙度的范 圍為 0 2 3 2 考慮到分型時 將塑件留在動模內 因此分型面下方即凹模型腔的 粗糙度比上模的粗糙度低一級可取下模型腔的粗糙度為 Ra0 8mm 上模粗糙度取 Ra0 4mm 塑料制件結構設計 塑件為彎管件 因此不可避免側向分型和抽芯 只能采用 組合式型芯 并用齒輪 齒條機構進行斜抽芯 使模具結構簡化 斜度設計 為了便于脫模 選擇中心線為設計基準 在塑件的下半部分采用了一 段斜度的錐面 由于硬 PVC 屬于硬材料 其斜度設為 1 75 而上模凸臺部分脫模高度 尺寸為 6 10 mm 因此選用斜度為 2 5 壁厚 查得 PVC 材料的壁厚最大和最小允許值為 1 5 5 0mm 塑件壁厚屬均勻 在強度無法滿足其強度時 可適當增加薄壁的厚度以增加起強度 由計算機輔助軟件 PRO E 可以檢測厚度 其圖見下 2 2 從上圖可知 藍色表示壁厚小于 1 5mm 因此需要適當增加其厚度以滿足 工藝需要 而紅色代表壁厚大于 5mm 需 要說明的是 雖然圖中凸臺有幾處大大 超過了 5mm 但細心觀察紅色是由于切片 面切住了圓周面而形成的 因此對出現(xiàn) 紅色的凸臺可不作修改 另外 此結構需要對一些邊進行圓 角設計 以防止產生流動死角 在死角 處會形成氣泡 縮孔 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結構設計 8 2 2 塑件三維 CAD 建模及 CAE 分析 2 2 1 三維 CAD 建模 圖 2 1 上圖即為塑件的三維造型圖 2 2 2 塑件 CAE 分析 利用軟件 PRO E 對塑件進行了三維造型后 再進行對塑件注塑過程進行模擬 在 模擬過程中 采取了兩個方案進行結果對比 分析注塑工藝參數(shù)如下 2 2 2 1 最佳澆口位置分布分析 由左圖右邊漸變色圖可知 藍色代表澆口 最佳位置 而紅色表示澆口不適合在這些 位置進行設置 四川理工學院畢業(yè)設計 論文 9 2 2 2 2 最佳充型質量分布分析 方案 1 方案 2 由上圖 右邊漸變色 從上到下 顏色由紅 色變?yōu)榫G色 表示充型質量逐漸變好 圖左 一處拐角處出現(xiàn)紅色 說明此處充型質量中 等 上圖右顯示漸變色代表意義與方案 1 相同 從圖中可知 黃色和紅色所占比例差不多 說明充型質量中等 2 2 2 3 溫度分布分析 方案 1 方案 2 從上圖可知 充型時整個模腔的溫度差為 170 149 21 C 從上圖可知 充型時整個模腔的溫度差為 170 147 9 22 1 C 2 2 2 4 成型壓力分析 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結構設計 10 方案 1 方案 2 從上圖可知 充型是整個模腔的壓力差 63 77 0 63 77mpa 從上圖可知 充型是整個模腔的壓力差 67 83 0 67 83mpa 2 2 2 5 注射壓力損失分布分析 方案 1 方案 2 由上圖 注射壓力損失為 50 04mpa 由圖 注射壓力損失為 53 99mpa 2 2 2 6 充型時間分析 方案 1 方案 2 四川理工學院畢業(yè)設計 論文 11 從上圖可知 充型時間為 1 91s 從上圖可知 充型時間為 2 11s 2 2 2 7 注射熔接痕分布分析 方案 1 方案 2 由上兩個方案的熔接痕分布可知 熔接痕都分布在澆口對面的塑件表面上 且數(shù)量也差不多 2 2 2 8 注射氣泡分布分析 方案 1 方案 2 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結構設計 12 從上圖注射氣泡分布圖可看出 兩個方案的氣泡都集中在凸緣周邊的孔中 且對比可知 方 案 2 孔中的氣泡明顯比方案 1 氣泡少 結論 由以上熔融塑料在模具型腔中的流動行為分析可知 1 充型質量的分析 方案 1 出現(xiàn)紅色缺陷 而方案 2 也有 說明兩種方案的充型質量 差不多 2 充型溫度分析 方案 1 的溫度差為 21 方案 2 的溫度差為 22 兩種方案的溫度差比較相當 3 充型壓力分析 方案 1 和方案 2 的充型壓力分別為 63 67mpa 可知方案 1 所需成型壓力較小 4 充型時間分析 方案 1 和方案 2 的充型時間分別為 1 9 2 1s 可知兩種方案充型時 間相差較小 5 充型出現(xiàn)的熔接痕和氣泡分析 從圖中可知 兩個方案出現(xiàn)的熔接痕數(shù)量和位置分 布都較相似 而對于氣泡的分布圖可明顯看出 方案 1 的氣泡數(shù)量稍多于方案 2 通過以上比較可知 方案 2 的充型效果較好 特別是考慮到若采取一模多腔進行 充型 那么方案 1 則需要的流道將會更長 不利與充型 因此決定選擇方案 2 2 3 根據(jù) CAE 分析結論進行模具工藝設計 根據(jù) 2 2 節(jié)對塑件的流動性分析 確定了澆口的位置在塑件圓周上 并采用澆口 直接與主流道直接相接的澆注系統(tǒng) 由上節(jié)繪出的塑件三維實體結構 經分析可知 此類結構屬于彎管件 因此需采用組合式型芯 上半部分型芯與上模板連接 下部分 四川理工學院畢業(yè)設計 論文 13 斜管道型芯留在動模上 并采用齒輪 齒條進行斜抽芯 以使模具結構簡單 2 3 1 型腔數(shù)量的決定 型腔數(shù)必需同時滿足 交貨期 注塑機最大注塑質量 注塑機的塑化能力 鎖模力 和模板尺寸 2 3 1 1 由交貨期計算型腔數(shù) mohctNn 3605 1 式中 1 05 故障系數(shù) 以 5 計 N 一副模具定貨量 件 210 tc 成型周期 20s 包括注射時間 2 5s 冷卻時間 10 1s 開模取制件 時間 7s th 從定貨到交貨時間 5 月 tm 模具制造時間 2 月 to 所在廠的每月工作時間計 600h 所以代入相關數(shù)據(jù)得 n 2 5 603125 1 360 mhctN 2 3 1 2 根據(jù)注塑機最大注塑質量求型腔數(shù) 預選注塑機型號為 SZ 500 1200 非聚苯乙烯塑料其最大注塑量計算 som 實際注塑量 注人模具時由于流o 85m 動阻力增加 加大了沿螺桿逆流量 再考慮安全系 數(shù)取為機器最大注塑能力的 85 型腔數(shù)量計算 soqm0 85 n 式中 常溫下某塑料的密度 g 3 s 常溫下聚苯乙烯的密度 g 3 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結構設計 14 1 個塑件與均分到的澆注系統(tǒng)的質量質量之和 當 不到 1 時則應改用較q n 大的機器 g 是指注塑在常溫下密度為 1 05g 3的普通聚苯乙烯的對空注塑量som 因此將數(shù)據(jù)代入公式可得 so0 85m0 8521 403 qn 考慮到模具結構的尺寸 取 n 2 2 3 1 3 根據(jù)塑化能力求型腔數(shù) 模具的注塑容量還必須與注塑機的塑化能力相匹配 型腔數(shù) xqGtnc 610 3 式中 G 塑化能力 kg h 每分鐘的注塑次數(shù) x ct 60 tc 成型周期 s 將數(shù)據(jù)代入公式可得 23 51 92 64cGtnq 結論 根據(jù)交貨期 注塑機最大注塑質量 以及塑化能力的計算 決定采用一模 兩腔的模具結構 2 3 1 4 鎖模力的校核 型腔壓力計算 opk 模具型腔及流道內塑料融體平均壓力 p aMP 注塑機料簡內螺桿或柱塞施于塑料用體的壓力 o a 損耗系數(shù) 隨塑料品種 注塑機形式 噴嘴阻力 模具流道阻力而不同 k 其值在 1 2 一 1 3 范圍內選取 螺桿式注塑機的 k 值較柱塞式為大 直通噴嘴比彈簧 噴嘴的 大 代入公式進行計算得 0153apkmp 型腔壓力 的經驗值確定 通用塑料生產中小型制品 20 40 在作p aMP 較詳細計算時 應根據(jù)具體情況由經驗決定流程愈長 壁愈薄的塑件則需要較大的注 四川理工學院畢業(yè)設計 論文 15 塑壓力 即需要更大的鎖模力 鎖模力計算 ApF 1 0 F 注塑機的額定鎖模力 kN A 制件加上澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積 2 將數(shù)據(jù)代入公式可得 F 2000KN 6 630 15 421501 49KN 2 3 2 型腔布置 2 3 2 1 采用一模兩腔 型腔位置的排布 圖 2 3 1 2 3 2 2 澆注系統(tǒng)設計三維圖 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結構設計 16 圖 2 3 2 2 3 2 3 利用 PRO E 分析軟件對上圖 2 3 2 進行 CAE 分析 1 充型質量分析 充型質量圖 分析結論 紅色代表質量相對較差 綠色代表 質量較好 黃色為過度色 可知 充型質量為中等 圖 2 3 3 2 充型時間分析 充型時間圖 結論分析 從左圖可知 流體充型通過主流 倒 分流道 以及澆口所需要的 時間為 2 5s 2s 0 6s 圖 2 3 4 3 充型溫度分析 四川理工學院畢業(yè)設計 論文 17 充型溫度圖 結論分析 從圖可知 塑料流體通過 各流道時的溫度 圖 2 3 5 4 壓力分析 壓力圖 結論分析 從圖可看出 流道及澆口各處注塑 時所需的壓力分別為 77 1 68 2 62 3mpa 圖 2 3 6 2 3 3 確定分型面 有分形面的圖 滿足充型質量圖形說明 模具最簡化 抽芯 分型面的位置要有利于模具加工 排氣 脫模及成型操作 塑料制件的表面質量 等 2 3 3 1 型腔分型面位置的設計 考慮主要如下問題 外表質量 分型面優(yōu)選在塑件接觸面最大的地方 方便脫模 由于塑件結構為筒形 故需要進行較長距離的抽拔型芯 因此將制件 留在動模邊 考慮側向抽芯距離和模具結構復雜性 由于此結構屬于彎管類的結構 因此需要 進行斜向抽芯 并且需要采用組合式型芯 使模具結構簡化 排氣 由 2 2 2 8 氣泡分析圖可知 大部分氣泡聚集在孔內部 因此 可以考慮 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結構設計 18 將分型面設置在孔口處 即能夠使料流在孔的末端 達到排氣的作用 從而能減小充 型時的氣泡數(shù)量 因此 選擇的分型面位置如下 圖 2 3 7 2 3 3 2 分型面形狀的決定 下圖為分型面的三維形狀 圖 2 3 8 2 3 3 3 確定澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng) 以氣泡分析圖為基礎 在設計澆注系統(tǒng)時應考慮下列有關因素 塑料成型特性 設計澆注系統(tǒng)應適應所用塑料的成型特性的要求 以保證塑件 質量 四川理工學院畢業(yè)設計 論文 19 模具成型塑件的型腔數(shù) 設置澆注系統(tǒng)還應考慮到模具是一模一腔或一模多腔 澆注系統(tǒng)需按型腔布局設計 塑件大小及形狀 根據(jù)塑件大小 形狀壁厚 技術要求等因素 結合選擇分型 面同時考慮設置澆注系統(tǒng)的形式 進料口數(shù)量及位置 保證正常成型 還應注意防止 流料直接沖擊嵌件及細弱型芯受力不均以及應充分估計可能產生的質量弊病和部位等 問題 從而采取相應的措施或留有修整的余地 塑件外觀 設置澆注系統(tǒng)時應考慮到去除 修整進料口方便 同時不影響塑件 的外表美觀 注射機安裝模板的大小 在塑件投影面積比較大時 設置澆注系統(tǒng)時應考慮到 注射機模板大小是否允許 并應防止模具偏單邊開設進料口 造成注射時受力不勻 成型效率 在大量生產時設置澆注系統(tǒng)還應考慮到在保證成型質量的前提下盡 量縮短流程 減少斷面積以縮短填充及冷卻時間 縮短成型周期 同時減少澆注系統(tǒng) 損耗的塑料 冷料 在注射間隔時間 噴嘴端部的冷料必須去除 防止注入型腔影響塑件質 量 故設計澆注系統(tǒng)時應考慮儲存冷料的措施 2 3 4 主流道和主流道襯套結構 主流道固化時間要求 為了有效地傳遞保壓壓力 澆注系統(tǒng)主流道及其附近的塑料 熔體應該最后固化 臥式注塑機主流道結構設計要點 錐角 粗糙度加工劃痕方向要求 圓錐形主流道 錐角 內壁粗糙度值 24 Ra 0 4 m 以下 機械加工劃痕不得垂直于脫出方向 加工腐蝕性材料還應將流道的 內孔鍍鉻 主流道與噴嘴結構 接觸處多作成半球形的凹坑 凹坑球半徑 R2應比噴嘴球頭半 徑 R1大 l 2mm 主流道小端直徑 應比注塑機噴出孔直徑約大 0 5 lmm 常取 m84 主流道大端直徑 應比分流道深度大 15mm 以上 錐角一般取 2O一 6O 主流道村套結構 設計成獨立的具體要求如下 撓口套與注射機噴嘴的接觸部分有兩種形式 一種為平面接觸 另一種為球 面接觸 平面接觸的主要優(yōu)點是接觸面積較大 密封較好 塑料不易外溢 其缺點是 若注射機的精度不高 容易造成噴嘴孔與澆口套孔不同軸 球面接觸噴嘴與澆口套的 接觸面積較小 若配合不當 容易造成塑料外溢 但由于它能自動調整注射機的偏差 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結構設計 20 所以在注射機精度不高的情況下亦能正常應用 球面接觸的澆口套 在正常情況下 澆口套端部的球面半徑應大于注射機噴嘴的球面半徑 澆口套錐孔的小端直徑應大于 注射機噴嘴孔徑 球面深度 3 5mm 澆口套上有關主流道部分的設計及其參數(shù) 可參照 7 3 主流道設計 同時要 考慮到在注射過程中 為了能充分保壓及補縮 主流道部分的塑料應最后固化 表 2 3 1 計算公式 符號 物理意義 出處 計算結果SQ 主流道的體積流率 scm3p 模具成型塑件體積 通 常取 0 5 0 8 pnQn 注射機的公稱注射量 注射時間 pSQ scm3 剪切速率 查 塑料模具 技術手冊 機械 工業(yè)出版社 1997 6 表 3 10 查塑料模設計 手冊軟件版 46 8SQ 75 根據(jù)以上要求可以選擇主流道襯套結構如下 圖 2 3 5 具體尺寸參照下表 表 2 3 2 四川理工學院畢業(yè)設計 論文 21 根據(jù)具體的模具結構設計以下尺寸 L1 26mm L2 36mm d 26mm 定位圈和澆口套的固定方式 圖 2 3 6 D 84mm d 70mm 螺釘孔距 L 55mm 冷料井類型和結構 冷料井功用 使冷料不進人分流道和型腔 冷料井結構 冷料井的底部或四周常作成曲折的鉤形或側向凹槽 使冷料井在分 模時能將主流道凝料從主流道中拉出留在動模上 2 3 5 主流道 分流道系統(tǒng)設計 2 3 5 1 主流道 分流道斷面尺寸 主流道橫截面計算 由經驗公式計算橫截面 I 主流道小端直徑 注塑機噴孔直徑 0 5 lmm 常取 m84 取 4mm 主流道大端直徑 經驗公式 式中 K4VD V 流經主流道的熔體體積 cm 3 K 因熔體材料而異的常數(shù) PS 類 K 2 5 PE PP 的 K 4 PA 的 K 5 因此 將 V 33 94 K 1 5 代入公式得3cm 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結構設計 22 D 4V K3 91 55m 取 D 6mm 由 PRO E 繪圖并計算出制品體積 主流道體積 分流道及澆口體積分別為 31 323 348 4562 5 41 98073 Vccm 因此 1234 8 45 0 7 3 1 45399gmVg 分流道斷面尺寸 按經驗計算 4gL0 27d d 分流道的直徑 m 流經的塑料熔體重量 g L 分流道的長度 適用 壁厚小于 3 塑件重量小于 200g 一般分流道直徑在 3 10 之間 高粘 度物料在 3 16 之間 341 28 50 7 3 45gmVg L 13mm 代入公式得 40 271 33 9gdmL 按經驗取值 分流道的直徑 或相當直徑 一般應大于制品壁厚 特厚制品除外 取 d 6mm 校核剪切速率 校核主流道剪切速率 313450viqsR 四川理工學院畢業(yè)設計 論文 23 由 PRO E 流體分析圖 2 3 4 可得 t 2 5s 333 9410 viqmst 代入公式校核 S313341672 850 vi sR 3150s 校核分流道剪切速率 34viq 215150 s 其中 由 PRO E 流體分析圖 2 3 4 可得 t 2s33328 17 0vi mst 代入公式校核 S 3133475 1viqsR 23150s 流道總損失計算 77 1mpa 41iiPp 4148viaiRqL 表 2 3 2 計算公式 符號 物理意義 出處 結果nR 當量半徑A 流道斷面積L 流道長度 Q 流道的體積流率 3 2n 3 nR 剪切速率 查 塑料模 具技術手冊 機械工業(yè)出版 社 1997 6 表 3 10 查塑料設計 手冊軟件版 3 5 130 s 主流道的剪切速率在 的13205 1 S 范圍內 符合設計要求 2 3 5 2 分流道截面形狀設計 在多型腔或單型腔多澆口 塑件尺寸大 時應設置分流道 分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動 通道 它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結構設計 24 前 通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段 因此分流道設計應滿足 良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài) 并在流動過程中壓力損失盡可能將塑料熔體 均 圖 2 3 7 衡地塑分配到各個型腔 根據(jù)料成型特性 可以初步確定 分流道為圓形 其相應的形式和尺寸如圖 2 3 7 所示 2 3 5 3 澆口 設 計 澆口亦稱進料口 是連接分流道與型腔的通道 除直接澆口外 它是澆注系統(tǒng)中 截面最小的部分 但卻是澆注系統(tǒng)的關鍵部分 澆口的位置 形狀及尺寸對塑件性能 和質量的影響很大 根據(jù)塑料成型特性 可以初步選擇澆口形式如圖 2 3 8 所示 圖 2 3 8 澆口斷面積 其斷面積約為分流道斷面積的 3 9 澆口長度約 0 5 2 5mm 根據(jù)計算結果所設計的澆口的剪切速率符合要求 那么可以確定澆口的尺寸長為 1mm 寬為 1mm 高為 1mm 澆口斷面尺寸 按各類型澆口的經驗計算 澆口位置設計說明 根據(jù) CAE 分析結論 第二章第 2 節(jié)圖 2 2 2 澆口的設計需要 滿足一下條件 1 有利于減小制品翹曲變形 四川理工學院畢業(yè)設計 論文 25 2 有利于改善注塑制品的力學性質 3 有利于避免注塑成型時的噴射現(xiàn)象 4 有利于充模流動 排氣和補料 5 有利于減少熔接痕 增加熔接牢度 6 澆口位置應防止料流將型芯或嵌件擠歪變形 第三章 選擇注射機及注射機工藝參數(shù)校核 26 第三章 選擇注射機及注射機工藝參數(shù)校核 3 1 注塑機的技術規(guī)范 3 1 1 注塑機規(guī)格 SZ 500 1200 注塑機的最大注塑量 352cm 最大注塑壓力 153Mpa 最大鎖模力 2000KN 最大成型面積 460 460 模具最大厚度和最小厚度 450mm 180mm 最大開模行程 450mm 注塑機噴嘴孔直徑 160mm 噴嘴球頭半徑 R15mm 3 1 2 型腔壓力 的經驗值確定 p 通用塑料生產中小型制品 20 40 在作較詳細計算時 應根據(jù)具體p aMP 情況由經驗決定流程愈長 壁愈薄的塑件則需要較大的注塑壓力 即需要更大的鎖模 力 鎖模力計算 ApF 1 0 F 注塑機的額定鎖模力 kN A 制件加上澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積 2 將數(shù)據(jù)代入公式可得 F 2000KN 6 630 15 41501 49KN 3 2 注塑壓力的核核 可計算 可應用 CAE 分析結論 jcemaxpp0 7 注塑機的最大注塑壓力maxp ZzeR2L 5p2 四川理工學院畢業(yè)設計 論文 27 注塑裝置的壓力損失cp 成型需要的壓力 一般取 20 40 c aMP 澆注系統(tǒng)的壓力損失jp 將數(shù)據(jù)代入公式進行校核 max0 70 720142 5351ecjzppLR 3 3 鎖模力的校核 校核項目 額定鎖模力的計算 6631 504215023 FPAMa 模板的接觸應力強度校核 對于鑄鋼模板 安全許用壓力 5P 因此 進行校核 66104019APaKNF 額 支架的接觸應力進行校核 對于低炭鋼支架 其許用應力 10MPa 因此進行校核 66224501580sAPaKNF 額 第三章 選擇注射機及注射機工藝參數(shù)校核 28 3 4 開模行程和塑件推出距離校核 由于此注塑機為雙曲肘鎖模機構 因此注塑機最大開模行程與模厚無關 開模行程可按下式校核 1450 089SHm 四川理工學院畢業(yè)設計 論文 29 第四章 模具設計 4 1 確定注塑模架 圖 4 1 由于根據(jù)塑料件所設計的模具形狀和結構尺寸的特殊性 不能夠選出標準模架 但是可以根據(jù)標準模架類型進行設計符合所設計模具的具體結構和尺寸 因此 決定 選擇上圖 4 1A1 型模架 4 2 模具成型零件設計 4 2 1 成型零件設計 凹模 陰模 的結構設計 由于塑料件具有彎管件的特殊形狀 因此凹模必須設計為瓣合凹模 以利于模具 分型 同時也簡化模具的復雜性 型芯的結構設計 根據(jù)該塑件的結構 需要采用三套型芯結構進行成型 第四章 模具設計 30 需要斜抽芯的型芯采用齒輪齒條進行抽芯 選擇凹 凸模模具材料 確定模具零件厚度及外形尺寸 由于塑料熔體為 PVC 具有腐蝕性 需要采用具有抗腐蝕能力的材料 因此 決定 模具材料采用 2Gr13 排氣方式及排氣槽的設計 由于此塑件為小型件 不采用特殊的高速注射 因此 可利用分型面排氣或利用 推桿與孔配合間隙排氣 為了增加分型面的排氣效果 可增加分型面的粗糙度 并使 加工的刀痕或磨削痕順著排氣方向 4 3 型腔成型尺寸計算 圖 4 2 4 3 1 塑件精度影響誤差值的確定 成型零件制造誤差 m 收縮率波動值 s 型腔成型零件磨損量的影響 w 4 3 2 按平均收縮率計算成型尺寸 型腔徑向尺寸計算 四川理工學院畢業(yè)設計 論文 31 表 4 1 型腔徑向尺寸計算 2MCPSCPSCPLL mMCPL 塑件 尺寸 成型零件制造誤 差 m 塑件公差 收縮率 S 按平均收縮率計算尺寸 43 0 06 0 64 0 006 0 64287 60 0 06 0 74 0 006 59 32 0 06 0 56 0 006 0 6318 型芯徑向尺寸計算 尺寸 偏差規(guī)定 型芯 軸 的最大尺寸為名義尺寸 制造偏差 為負值 MLm 塑料件的內表面 孔 的最小尺寸為名義尺寸 偏差 為正值 P 型芯徑向尺寸計算 型芯徑向平均尺寸按平均收縮率計算 考慮了型芯允許磨損 之后 w 表 4 2 型芯徑向尺寸計算 2MCPSCPSCPLL mMCPL 塑件 尺寸 成型零件制造誤 差 m 塑件公差 收縮率 S 按平均收縮率計算尺寸 38 0 06 0 56 0 006 0 63857 30 0 06 0 50 0 006 0 649 型腔深度尺寸計算 尺寸 偏差規(guī)定 型腔深度最小尺寸為名義尺寸 同時有正公差 標注為 型腔深度平均尺mMH 第四章 模具設計 32 寸 不考慮脫模磨損 2 pMcH 塑件上的高度名義 為最大尺寸 尺寸公差 偏差 為負偏差P 塑件平均尺寸 pcH 型腔深度平均尺寸 MPcsp McH 表 4 3 型腔徑向尺寸計算 2MCPSCPSCP mMCPH 塑件 尺寸 成型零件制造誤 差 m 塑件公差 收縮率 S按平均收縮率計算尺寸 8 0 052 0 28 0 006 0 52791 型芯高度尺寸的計算 型芯高度尺寸設計 假設型芯尺寸便于修 表 4 4 型腔徑向尺寸計算 2MCPSCPSCPHH mMCPH 塑件 尺寸 成型零件制造誤 差 m 塑件公差 收縮率 S按平均收縮率計算尺寸 75 0 043 0 86 0 006 0 43758 29 0 043 0 5 0 006 2961 5 0 043 0 24 0 006 0 435 成型孔間中心距尺寸計算 模具與塑件的尺寸對應關系 尺寸 偏差規(guī)定 四川理工學院畢業(yè)設計 論文 33 塑件上中心距尺寸公差標柱 一般采用雙向等值公差士 表示 2 模具上的中心距尺寸的公差 采用雙向等值公差士 表示 名義尺寸也就是平均尺寸 不考慮修模余量的方向性 型芯間或成型孔間中心距尺寸計算 模具上中心距尺計算 尺寸 6 ML psc pLPsc2m 60 06 131 4 4 型腔壁厚計算和強度校核 模具材料選用 2Gr13 本模具型腔采用組合式圓形型腔 側壁厚度為 式中 S 壁厚 mm 內半徑 mm 30 r 許用應力 MPa 800MPa 型腔內壓力 MPa 60 由 2 3 2 3 節(jié)利用 CAE 分析所得 p 將上式代入值得 可知 模具型腔壁厚大于 4 8mm 就能滿足其強度 4 5 脫模機構設計 4 5 1 簡單脫模 由于此模具結構的特殊性 在開模后 進行了瓣合模的側向分型 齒輪齒條的斜 抽芯 及開模方向的抽芯后 塑件就已經完全實現(xiàn)脫離模具 因此 此結構不需要單 獨設計脫模結構 4 5 2 側向分型 抽芯機構設計 1 2Srp 806 1 4 826Sm 第四章 模具設計 34 1 側向分型結構設計 本結構的側向分型是利用所設計的前后瓣合模在推桿的作用下 向前后方向 同 時向上運動向外分開 由于瓣合模的前后面設計為斜面 為了運動的精確度 還需設 計一燕尾槽進行導向作用 具體結構見下圖 圖 4 3 2 抽芯機構設計 本結構的型芯需設計三套 其中的兩套型芯所涉及的抽芯是在開模方向進行的 機構比較簡單 這里不做詳述 需要重點設計的是其中一套需要進行斜抽芯的機構 由于此斜抽芯的所需抽拔距離比較大 因此決定采用齒輪齒條進行抽芯 如圖所示 齒形通常采用漸開線短齒 模 數(shù)在 1 3 5mm 之間選取 較多采用 2 3mm 傳動 齒條裝于模外時 齒條前端應有壓緊裝置 以 防受力變形 傳動 齒條裝于模內時 齒條應設有止轉定位銷 防 止齒條和齒輪錯位 合模后 齒條應與齒輪軸 脫開 齒輪滑塊由定位銷定位 圖 4 4 齒輪齒條的設計 齒輪模數(shù)取 m 2 齒數(shù) Z 20 分度圓直徑為 2 20 40 齒頂圓直徑為 40 2 m 40 4 44 齒條齒頂高為 ha m h 2 1 2 齒根高為 hf ha c m 2 0 25 2 2 5 軸承的設計 四川理工學院畢業(yè)設計 論文 35 根據(jù)結構 設計軸承套基本尺寸為 d 30mm 標記 GB T 276 94 圖 4 5 銷形定位裝置設計 決定選用銷釘基本尺寸 d 8mm 圖 4 6 彈簧參數(shù)為 1 5x11x50 x8 型號 GB T1973 3 1989 小型圓柱螺旋壓縮彈簧 以上參數(shù)代表 鋼絲直徑 平均直徑 自由長度 圈數(shù) 由此可計算得出節(jié)距為 P 7mm 后給予一個預緊力 使彈簧壓縮后的長度為 40 圖 4 7 第四章 模具設計 36 軸用彈性擋圈 用彈性擋圈 軸徑 d 28 材料 65Mn 熱處理 44 51HRC 標記 擋圈 GB894 1 86 28 圖 4 8 軸和軸承及個零件的結構關系圖 圖 4 9 4 6 模具主要連接 定位 導向件設計 4 6 1 模具主要連接件選擇或設計 1 螺釘 四川理工學院畢業(yè)設計 論文 37 圖 4 10 連接推桿固定板內六角螺釘 GB T70 85 M12X26 連接動模板 支架以及動模固定板內六角圓柱頭螺釘螺紋規(guī)格 GB70 85 M16X140 連接定模板 以及定模固定板的內六角螺釘規(guī)格 GB70 85 M16X37 連接定位圈 定模固定板的內六角螺釘規(guī)格 GB70 85 M6X20 螺栓 連接齒輪固定板和動模板的螺栓 4 個 規(guī)格 GB27 88 M8 35 連接定模固定板和齒條的螺栓 2 個 規(guī)格 GB27 88 M8 70 圖 4 11 第四章 模具設計 38 4 6 2 模具主要定位件選擇或設計 銷釘 連接定模固定板和定模板的銷釘選擇 兩個 GB T119 86A12X40 圓柱銷 材料 35 鋼 公稱直徑為 d 12 長度 l 40 連接齒輪固定板的銷釘 兩個 GB T119 86A8X30 材料 35 鋼 圖 4 12 支承釘 起支承推板作用 同時對推板限位的作用 選擇 D 18mm 名稱 A 型支承釘 標準 JB T8028 2 1999 材料 T8 熱處理 HRC55 60 圖 4 13 備注 其他技術條件按 JB T8 4 6 3 模具主要導向件選擇或設計 導柱導套的組合形式 圖 4 14 1 導柱的結構 四川理工學院畢業(yè)設計 論文 39 圖 4 15 2 導套的結構 定模導柱導套選擇 d 基本尺寸為 32 導 柱 L 為 180 導柱 GB4169 4 84 導套 GB4169 3 84 推板動模板導柱導套 d 基本尺寸為 16 導 柱 L 為 160 規(guī)格與 1 相同 圖 4 16 4 7 模具冷卻系統(tǒng)設計 1 被傳導進模腔的總熱量 由 2 3 4 2 節(jié)可知 塑件的體積為 345 28cmV 塑 澆道系統(tǒng)的體積為 9澆 考慮模具為一模兩腔 因此 總的質量為 總 M塑V澆 g2 495 194 3 可得每次注射量為 G 0 05Kg 由表查得 PVC 材料的潛熱為 kji 63 設注射時間為 冷卻時間為 開模取塑件的時間為s5 2 s10 s7 第四章 模具設計 40 由此得到塑件的注塑周期為 s20 因此 每小時的注塑次數(shù)為 次1836n 將以上數(shù)據(jù)代入公式 maxin 180 471802 630 529PEQniGCtLGkj 2 通過自然冷卻傳導傳出的熱量 通過由 PRO E 對其模具面積的計算可得模具側面的面積 對合面積20 14Fm 20 67Fm 再由設定的 得開模率為 510 2 3 故得散熱面積 0 14 37 62Fm 設模具平均溫度為 20 2tctc 室 溫 將以上數(shù)據(jù)代入公式得對流所散發(fā)帶出的熱量 4 3202 4 3364 186 0 5 0 146106C mmQFttkj 3 由輻射散發(fā)走的熱量 44204473732 8 101 527360273020 8140 5117 6mRRttQFkjhQkj 式 中 為 模 具 四 側 面 面 積為 輻 射 率 磨 光 表 面代 入 公 式 可 得 4 向注塑機工作臺傳走的熱量 四川理工學院畢業(yè)設計 論文 41 20 2223 6 14 0563 LmQFtkjhmWCm 式 中 模 具 與 工 作 臺 接 觸 面 積傳 熱 系 數(shù) 可 使 用 以 下 經 驗 值普 通 鋼 合 金 鋼 銅 金 鋼 將 代入以上公式得 2 4 F 2105 WmC 20 3 610 3659 LmQttkjhkjh 由上可知 70 8 19531 5462478CLRkjQkj 向型腔傳入的熱量可由模具和注塑機帶走 因此不需要再進行冷卻系統(tǒng)設計 鑒 于傳走的熱量太大 因此 需