本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 題目 控制器殼體蓋塑料模具設(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 年 05 月 I 控制器殼體蓋塑料模具設(shè)計(jì) 摘 要 本次設(shè)計(jì)題目控制器殼體蓋塑料模具設(shè)計(jì) 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 選擇塑件制件尺寸 本 模具采用一出二件 側(cè)入式澆口進(jìn)料 注射機(jī)采用海天 120W1 B 型號(hào) 設(shè)置冷 卻系統(tǒng) CAD 和 PROE 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(shuō)明書 系統(tǒng)地運(yùn)用簡(jiǎn)要的文字 簡(jiǎn)明的示意圖和和計(jì)算等分析塑件 從而 作出合理的模具設(shè)計(jì) 關(guān)鍵詞 機(jī)械設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì) CAD 繪制二維圖 PROE 繪制 3D 圖 注射機(jī)的選 擇 II III IV V The controller housing cover plastic mold design Abstract The title of the thesis is the design of the controller housing which used plastic mould To understand the use of plastic parts in accordance with the requirements of the plastic products analysis of the technical requirements of the plastic parts of the process dimensional accuracy select the workpiece size of the plastic parts The mold using a two side gate feed injection machine adopts Haitian the 120W1 B models and set a cooling system CAD and PROE drawing two dimensional assembly diagram and parts diagram reasonable mold processing methods Attach a manual use brief text a concise diagram and calculated analysis of plastic parts in order to make a reasonable mold design Keywords mechanical design mold design CAD drawing two dimensional map PROE draw 3D maps injection machine selection VI 主要符號(hào) T 額定鎖模 q 模腔壓力 K 安全系數(shù) minH 最小模具厚度 maxH 最大模具 s 塑件尺寸誤差 S 塑料的最大收縮率 inS 塑料的最小收縮率sL 塑件尺寸 塑料的平均收縮率 塑料的公差 模具制造公差 型腔許用變形量 E 型腔材料的彈性模量 型腔材料的需用壓力 脫模斜度f(wàn) 摩擦系數(shù) F 脫模力 推桿長(zhǎng)度系數(shù) Q 總脫模力 應(yīng)力 s 屈服極限強(qiáng)度 IV 目 錄 1 緒論 1 1 1 塑料簡(jiǎn)介 1 1 2 注塑成型及注塑模 1 1 3 本文主要研究?jī)?nèi)容 2 2 塑料材料分析 3 2 1 塑料材料的基本特性 3 2 2 塑件材料成型性能 3 2 3 塑件材料主要用途 4 3 塑件的工藝分析 5 3 1 塑件尺寸及精度 6 3 2 塑件表面粗糙度 6 3 3 塑件的體積和質(zhì)量 7 4 注射成型工藝方案及成型零件設(shè)計(jì) 8 4 1 注射成型工藝過(guò)程分析 8 4 2 澆口種類的確定 8 4 3 型腔數(shù)目的確定 9 4 4 注射機(jī)的選擇和校核 9 4 4 1 注射量的校核 10 4 4 2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 10 4 4 3 模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 11 5 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 13 5 1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 13 5 2 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 13 5 2 1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì) 13 5 2 2 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 14 5 2 3 導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 14 6 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 6 1 分型面的設(shè)計(jì) 15 6 2 型腔的布局 15 6 3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16 6 3 1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的組成及要求 16 6 3 2 主流道設(shè)計(jì) 16 V 6 4 分流道設(shè)計(jì) 17 6 4 1 分流道設(shè)計(jì)要點(diǎn) 18 6 4 2 分流道的形狀和尺寸 18 6 4 3 分流道的表面粗糙度 19 6 4 4 冷料穴的設(shè)計(jì) 19 6 5 注射模成型零部件的設(shè)計(jì) 19 6 5 1 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 6 5 2 成型零部件工作尺寸的計(jì)算 20 6 6 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23 6 7 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 23 6 7 1 脫模機(jī)構(gòu)的選用原則 23 6 7 2 脫模機(jī)構(gòu)類型的選擇 24 6 7 3 脫模力的計(jì)算 24 6 7 4 推桿機(jī)構(gòu)具體設(shè)計(jì) 24 6 8 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 25 6 8 1 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響 25 6 8 2 冷卻系統(tǒng)之設(shè)計(jì)規(guī)則 26 6 9 模架的選用 26 7 模具材料的選用 28 7 1 成型零件材料選用 28 7 2 注射模用鋼種 28 8 模具工作過(guò)程 30 總結(jié) 32 參考文獻(xiàn) 33 致謝 35 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 36 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 獨(dú)創(chuàng)性聲明 37 1 緒論 1 1 緒論 現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展為素有 工業(yè)之母 美譽(yù)的模具工業(yè)帶來(lái)前所未有的發(fā) 展機(jī)遇 而模具材料的應(yīng)用在模具制造中起舉足輕重的作用 塑料 作為重要 的模具材料之一 隨著家電 汽車 電子 電器 通訊產(chǎn)品的迅猛發(fā)展而得到 更為廣泛的應(yīng)用 塑料模具 成為時(shí)下模具品種之 關(guān)鍵詞 在此背景下 如 何更深入地認(rèn)識(shí)塑料模具的發(fā)展?fàn)顩r并把握其市場(chǎng)走向 成為重要課題 隨著 中國(guó)汽車 家電 電子通訊 各種建材的迅速發(fā)展與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng) 在 未來(lái)的模具市場(chǎng)中 塑料模具在模具總量中的比例將進(jìn)一步提高 其發(fā)展速度 將快于其他模具種類 塑料模具的加工與生產(chǎn)將形成遍地開花之勢(shì)模具制造是 國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的一項(xiàng)重要產(chǎn)業(yè) 振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè) 日益受到人們 的重視和關(guān)注 模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備 也已經(jīng)成為廣大業(yè)內(nèi)人士的共 識(shí) 1 1 塑料簡(jiǎn)介 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(dòng)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 塑料以從代替部分金屬 木 材 皮革及無(wú)機(jī)材料發(fā)展成為各個(gè)部門不可缺少的一種化學(xué)材料 在國(guó)民經(jīng)濟(jì) 中 塑料制作已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一 1 2 注塑成型及注塑模 將塑料成型為制品的生產(chǎn)方法很多 最常用的有注射 擠出 壓縮 壓注 壓延和吹塑等 其中 注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法 除氟塑 料外 幾乎的有的熱塑性塑料都可以采用此方法成型 它具有成型周期短 能 一次成型外形復(fù)雜 尺寸精度較高 易于實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)等一系列優(yōu)點(diǎn) 因 此廣泛用于塑料制件的生產(chǎn)中 其產(chǎn)口占目前塑料制件生產(chǎn)的 30 左右 但注 射成型的設(shè)備價(jià)格及模具制造費(fèi)用較高 不適合單件及批量較小的塑料件的生 產(chǎn) 要了解注射成型和注射模 首先得了解注射機(jī)的一些基本知識(shí) 注射機(jī)是 1 緒論 2 注射成型的主要設(shè)備 依靠該設(shè)備將粒狀塑料通過(guò)高壓加熱等工序進(jìn)行注射 注射機(jī)為熱塑性或熱固性塑料注射成型所用的主要設(shè)備 按其外形可分為立式 臥 式 直角式三種 由注射裝置 鎖模裝置 脫模裝置 模板機(jī)架系統(tǒng)等組 成 注射成型是根據(jù)金屬壓鑄成型原理發(fā)展而來(lái)的 其基本原理是利用塑料的 可擠壓性和可模塑性 首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注射機(jī)的料斗送入 高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱熔融塑化 使之成為粘流態(tài)熔體 然后在柱塞或螺桿的高壓 推動(dòng)下 以很大的流速通過(guò)料筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具中 經(jīng)過(guò)一段保壓冷卻定型時(shí)間后 開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和 尺寸的塑料制品 注射成型生產(chǎn)中使用的模具叫注射模 它是實(shí)現(xiàn)注射成型生產(chǎn)的工藝裝備 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(dòng)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(dòng)模部分安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上 在注射成型過(guò) 程中它隨注射機(jī)上的合模系統(tǒng)運(yùn)動(dòng) 注射成型時(shí)動(dòng)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 2 注射成型有三大工藝條件 即 溫度 壓力 時(shí)間 在成型過(guò)程中 尤其 是精密制品的成型 要確立一組最佳的成型條件決非易事 因?yàn)橛绊懗尚蜅l件 的因素太多 有制品形狀 模具結(jié)構(gòu) 注射裝備 原材料 電壓波動(dòng)及環(huán)境溫 度等 1 3 本文主要研究?jī)?nèi)容 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是控制器殼體蓋注射模設(shè)計(jì) 也就是設(shè)計(jì)一副注塑模 具來(lái)生產(chǎn)殼體蓋塑件產(chǎn)品 基于此 必須實(shí)現(xiàn)大批量的生產(chǎn) 提高生產(chǎn)效率 降低生產(chǎn)周期 才能降低成本 注射模具的使用是實(shí)現(xiàn)高效率生產(chǎn)的一個(gè)非常 好的途徑 在本次設(shè)計(jì)中就是要對(duì)塑料殼體蓋塑件的特性進(jìn)行分析 對(duì)成型工 藝性的可行性進(jìn)行分析 完成其生產(chǎn)模具的設(shè)計(jì) 模具的設(shè)計(jì)過(guò)程綜合性很強(qiáng) 需要考慮的因素很多 需要一個(gè)整體的思維模式去考慮問(wèn)題 才能設(shè)計(jì)出一個(gè) 合格的作品 本此設(shè)計(jì)的目標(biāo) 就是通過(guò)確定成型零件 推出機(jī)構(gòu)等的合理結(jié) 構(gòu)并進(jìn)行計(jì)算校驗(yàn) 設(shè)計(jì)出一個(gè)結(jié)構(gòu)合理 操作簡(jiǎn)單 動(dòng)作可靠 使用壽命長(zhǎng) 的模具 2 塑料材料分析 3 2 塑料材料分析 2 1 塑料材料的基本特性 ABS 是由丙烯 丁二烯 苯乙烯三種單體共聚而成的 這三種組分的各自 特性 使 ABS 具有良好的綜合理學(xué)性能 丙烯腈使 ABS 有良好的耐腐蝕性 耐熱性及表面硬度 丁二烯使 ABS 堅(jiān)韌 苯乙烯使 ABS 有良好的加工性和染 色性能 ABS 價(jià)格便宜原料易得 是目前產(chǎn)量最大 應(yīng)用范圍最廣的工程塑料 之一 是一種良好的熱塑性塑料 ABS 無(wú)毒 無(wú)氣味 呈微黃色 成型的塑料有較好的光澤 不透明 密度 為 1 02 1 05 3cmg 既有較好的抗沖擊強(qiáng)度和一定的耐磨性 耐寒性 耐油性 耐水性 化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能 水 無(wú)機(jī)鹽 堿 酸類對(duì) ABS 幾乎沒(méi)有影響 ABS 不溶于大部分醇類及烴類溶劑 但與烴長(zhǎng)期接觸會(huì)軟化溶脹 在酮 醛 酯 氯代烴中會(huì)溶解或形成乳濁液 ABS 表面受冰醋酸 植物油等化學(xué)藥品的 侵蝕時(shí)會(huì)引起應(yīng)力開裂 ABS 有一定的硬度 他的熱變形溫度比聚苯乙烯 聚氯乙烯 聚酰胺等高 尺寸穩(wěn)定性較好 易于成型加工 經(jīng)過(guò)調(diào)色配成任何 顏色其缺點(diǎn)是耐熱性不高 連續(xù)工作溫度為 70 C 左右 熱變形溫度約為 93C 耐候性差 在紫外線作用下 ABS 易變硬發(fā)脆 ABS 的性能指標(biāo) 密度 1 02 1 05 3 dmKg 收縮率 8 0 3 熔 點(diǎn) 160 3 彎曲強(qiáng)度 80Mpa 拉伸強(qiáng)度 35 49Mpa 拉伸彈性模量 1 8Gpa 彎曲彈性模量 1 4Gpa 壓縮強(qiáng)度 18 39Mpa 缺口沖擊強(qiáng)度 11 202mkJ 硬度 62 86HRR 體積電阻系數(shù) c 130 收縮率 00 4 范圍 內(nèi) ABS 的熱變形溫度為 93 118 制品經(jīng)退火處理后還可提高 10 左右 ABS 在 40 時(shí)仍能表現(xiàn)出一定的韌性 可在 40 100 的溫度范圍內(nèi)使用 2 2 塑件材料成型性能 ABS 易吸水 使成型塑件表面出現(xiàn)斑痕 云紋等缺陷 因此 成型加工前 應(yīng)進(jìn)行干燥處理 ABS 在升溫時(shí)黏度增高 黏度對(duì)剪切速率的依賴性很強(qiáng) 因 此模具設(shè)計(jì)中大都采用潛伏式澆口形式 成型壓力較高 塑件上的脫模斜度宜 稍大 易產(chǎn)生熔接痕 模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意盡量減小澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力 在正常的成型條件下 壁厚 熔料溫度對(duì)收縮率影響及小 要求塑件精度高時(shí) 模具溫度可控制在 50 60 C0 要求塑件光澤和耐熱時(shí) 模具溫度應(yīng)控制在 60 80 C0 ABS 比熱容低 塑化效率高 凝固也快 故成型周期短 2 塑料材料分析 4 2 3 塑件材料主要用途 ABS 在機(jī)械工業(yè)上用來(lái)制造殼體蓋 泵業(yè)輪 軸承 把手 管道 產(chǎn)品 蓄電池槽 冷藏庫(kù)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(lái)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) 藥噴霧器及家具等 3 塑件的工藝分析 5 3 塑件的工藝分析 在模具設(shè)計(jì)之前需要對(duì)塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu) 尺寸大小 精度等級(jí)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 殼體蓋如圖 3 1 所示 具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見圖紙 該塑件結(jié)構(gòu)中等復(fù)雜程 度 生產(chǎn)量大 要求較低的模具成本 成型容易 精度要求不高 圖 3 1 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 脫模斜度的確定 由于注射制品在冷卻過(guò)程中產(chǎn)生收縮 因此它在脫模前 會(huì)緊緊的包住模具型芯或型腔中突出的部分 為了便于脫模 防止因脫模力過(guò) 大拉傷制品表面 與脫模方向平行的制品內(nèi)外表面應(yīng)具有一定的脫模斜度 脫 模斜度的大小與制品形狀 壁厚及收縮率有關(guān) 斜度過(guò)小 不僅會(huì)使制品尺寸 困難 而且易使制品表面損傷或破裂 斜度過(guò)大時(shí) 雖然脫模方便 但會(huì)影響 制品尺寸精度 并浪費(fèi)原材料 通常塑件的脫模斜度約取 0 5 1 5 本次設(shè)計(jì) 塑件材料 ABS 的型腔脫模斜度為 型芯脫模斜度為 1 301 塑件的壁厚是最重要的結(jié)構(gòu)要素 是設(shè)計(jì)塑件時(shí)必須考慮的問(wèn)題之一 塑 件的壁厚對(duì)于注射成型生產(chǎn)具有極為重要的影響 它與注射充模時(shí)的熔體流動(dòng) 固化定型時(shí)的冷卻速度和時(shí)間 塑件的成型質(zhì)量 塑件的原材料以及生產(chǎn)效率 和生產(chǎn)成本密切相關(guān) 一般在滿足使用要求的前提下 塑件的壁厚應(yīng)盡量小 因?yàn)楸诤裉蟛粌H會(huì)使原材料消耗增大 生產(chǎn)成本提高 更重要的是會(huì)延緩塑 件在模內(nèi)的冷卻速度 使成型周期延長(zhǎng) 另外還容易產(chǎn)生氣泡 縮孔 凹陷等 缺陷 但如果壁厚太小則剛度差 在脫模 裝配 使用中會(huì)發(fā)生變形 影響到 塑件的使用和裝配的準(zhǔn)確性 選擇壁厚時(shí)應(yīng)力求塑件各處壁厚盡量均勻 以避 免塑件出現(xiàn)不均勻收縮等成型缺陷 塑件壁厚一般在 1 4 m 最常用的數(shù)值為 3 塑件的工藝分析 6 2 3 m 該產(chǎn) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 7 品壁厚均勻 周邊和底部壁厚均為 2 5 m左右 c 塑件的圓角是為防止塑件轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中 改善其成型加工過(guò)程中的 充模特性 增加相應(yīng)位置模具和塑件的力學(xué)角度 需要在塑件的轉(zhuǎn)角處和內(nèi)部 聯(lián)接處采用圓角過(guò)度 在無(wú)特殊要求時(shí) 塑件的各連接角處均有半徑不小于 0 5 1 m的圓角 一般外圓弧半徑大于壁厚的 0 5 倍 內(nèi)圓角半徑應(yīng)是壁厚的 0 5 倍 d 塑料制品上通常帶有各種通孔和盲孔 原則上講 這些孔均能用一定的 型芯成型 但當(dāng)孔太復(fù)雜時(shí) 會(huì)使熔體流動(dòng)困難 模具加工難度增大 生產(chǎn)成 本提高 困此在塑件上設(shè)計(jì)孔時(shí) 應(yīng)盡量采用簡(jiǎn)單孔型 由于型芯對(duì)熔體有分 流作用 所以在孔成型時(shí)周圍易產(chǎn)生熔接痕 導(dǎo)致孔的強(qiáng)度降低 故設(shè)計(jì)孔時(shí) 孔時(shí)孔間距和孔到塑件邊緣的距離一般都尖大于孔徑 孔的周邊應(yīng)增加壁厚 以保證塑件的強(qiáng)度和剛度 3 1 塑件尺寸及精度 塑料制品外形尺寸的大小主要取決于塑料品種的流動(dòng)性和注射機(jī)規(guī)格 在 一定的設(shè)備和工藝條件下流動(dòng)性好的塑料可以成型較大尺寸的制品 反正成型 出的制品尺寸就比較小 從節(jié)約材料和能源的角度出發(fā) 只要能滿足制品的使 用要求 一般都應(yīng)將制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的盡量緊湊 以便使制品的外形尺寸玲瓏 小巧些 該塑件的材料為 ABS 流動(dòng)性較好 適用于不同尺寸的制品 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關(guān) 等級(jí)確定精度等級(jí) 根據(jù)我國(guó)目前的成型水平 塑件尺寸公差可以參照文獻(xiàn) 表 3 2 塑件的尺寸與公關(guān) SJ1372 1978 的塑料制件公差數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定 4 根據(jù)任務(wù)書和圖紙要求 本次產(chǎn)品尺寸均采用 MT3 級(jí)精度 未注采用 MT4 級(jí) 精度 3 2 塑件表面粗糙度 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(lái)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 m 之間 模腔表壁的表面粗糙度應(yīng)為塑 件的 1 2 即 Ra 0 01 0 63 模具在使用過(guò)程中由于型腔磨損而使表面粗糙 度不斷增加 所以應(yīng)隨時(shí)給以拋光復(fù)原 由于該塑件外部需要的表面粗糙度比內(nèi)部要高 外部為 Ra0 8 m 內(nèi)部為 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 8 Ra1 2 m 3 3 塑件的體積和質(zhì)量 本次設(shè)計(jì)中 塑件的質(zhì)量和體積采用 3D 測(cè)量 在 PROE 軟件中 使用塑 模部件驗(yàn)證功能 可以測(cè)得塑件的質(zhì)量 ABS 的密度為 1 023902 54mv 3 cmg 即可以得出該塑件制品的質(zhì)量為 g3 56902 4 1 4 注射成型工藝方案及成型零件設(shè)計(jì) 9 4 注射成型工藝方案及成型零件設(shè)計(jì) 4 1 注射成型工藝過(guò)程分析 根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu) 材料及質(zhì)量 確定其成型工藝過(guò)程為 第一步 為使注射過(guò)程順利和保證產(chǎn)品質(zhì)量 應(yīng)對(duì)所用的設(shè)備和塑料作好 以下準(zhǔn)備工作 a 成型前對(duì)原材料的預(yù)處理 ABS 材料具有吸濕性 加工前的干燥很重要 干燥條件為 100 到 200 2 3 小時(shí) 加工前的濕度必須小于 0 02 b 料筒的清洗 在初用某種塑料或某一注射機(jī)之前 或者在生產(chǎn)中需要改 變產(chǎn)品 更換原料 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)注射機(jī) 主要是料筒 進(jìn)行清洗或拆換 柱塞式注射機(jī)料筒的清洗常比螺桿式注射機(jī)困難 因?yàn)橹搅贤矁?nèi)的存 料量較大而不易對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng) 清洗時(shí)必須拆卸清洗或者采用專用料筒 對(duì)螺桿式 通常是直接換料清洗 也可采用對(duì)空注射法清洗 c 脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而敷在模具表面上的一種助劑 一般注射制件的脫模 主要依賴于合理的工藝條件與正確的模具設(shè)計(jì) 在和產(chǎn) 上為了順利脫模 常用的脫模劑有 硬脂酸鋅 液體石蠟 白油 硅油 對(duì) ABS 材料 可選用硬脂酸鋅 因?yàn)榇嗣撃┏埘０匪芰贤?一般塑料都可使 用 第二步 注射成型過(guò)程 完整的注射過(guò)程表面上共包括加料 塑化 注射入模 穩(wěn)壓冷卻和脫模幾 個(gè)步驟 但實(shí)際上是塑化成型與冷卻兩個(gè)過(guò)程 第三步 制件的后處理 注射制件經(jīng)脫模或機(jī)械加工后 常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚?目的是為了消 除存在的內(nèi)應(yīng)力 以改善和提高制件的性能及尺寸穩(wěn)定性 制件的后處理主要 有退火和調(diào)濕處理 該塑料制件材料為 ABS 就采用退火處理 1 3 小時(shí) 4 2 澆口種類的確定 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(dòng)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(duì)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 4 注射成型工藝方案及成型零件設(shè)計(jì) 10 成型 由于本設(shè)計(jì)中殼體蓋塑件外表面質(zhì)量要求不是很高 所以本次設(shè)計(jì)選用 側(cè)入式澆 口如圖 4 1 所示 圖 4 1 側(cè)澆口示意圖 4 3 型腔數(shù)目的確定 單型腔模具的優(yōu)點(diǎn)是 塑件精度高 工藝參數(shù)易于控制 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 模具制造成本低 周期短 缺點(diǎn)是 塑件成型的生產(chǎn)效率低 成本高 單型腔 模具適用于塑件較大 精度要求較高或者小批量及試生產(chǎn) 多型腔模具的優(yōu)點(diǎn)是 塑件成型生產(chǎn)率高 成本低 其缺點(diǎn)是 塑件精度 低 工藝參數(shù)難以控制 模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜 模具制造成本高 周期長(zhǎng) 多型腔模 具適用于大批量長(zhǎng)期成產(chǎn)的小塑件 在多型腔模具的實(shí)際設(shè)計(jì)中 型腔數(shù)目的確定方法主要有兩種 a 首先確定注射機(jī)的型號(hào) 在根據(jù)注射機(jī)的技術(shù)參數(shù)和塑件的技術(shù)經(jīng)要求 計(jì)算出要求選取型腔的數(shù)目 b 先根據(jù)生產(chǎn)效率的要求和制件的精度要求確定型腔的數(shù)目 然后再選擇 注射機(jī)或?qū)ΜF(xiàn)有的注射機(jī)進(jìn)行校核 一般可以按以下幾點(diǎn)對(duì)型腔數(shù)目進(jìn)行確定 按注射機(jī)的最大注射量 按注射機(jī)的額定鎖模力 按塑件的精度要求 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性 考慮到塑料端蓋為單塑件 綜合以上因素 這里考慮采用方案 2 的方法確 定型腔數(shù)目 為保證產(chǎn)品質(zhì)量 以及提高生產(chǎn)效率 考慮采用一模兩腔的形式 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中采用側(cè)入式澆口 且塑件的尺寸不大 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 采用一模兩腔 進(jìn)行加 工生產(chǎn) 4 4 注射機(jī)的選擇和校核 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 11 由于采用一模兩腔 需要至少注射量為 56 3 2 112 6g 流道水口廢料 3 5g 總注塑量達(dá)到 116 1g 再根據(jù)工藝參數(shù) 主要是注射壓力 綜合考慮各 種因素 選定注射機(jī)為海天 120W1 B 注射方式為螺桿式 其有關(guān)性能參數(shù)為 表 4 1 海天 120W1 B 注塑機(jī)參數(shù) 型號(hào) 參數(shù) 單位 120W1 B 螺桿直徑 mm 40 理論注射容量 cm3 214 注射重量 PS g 195 注射壓力 Mpa 171 注射行程 mm 170 螺桿轉(zhuǎn)速 r min 0 190 料筒加熱功率 KW 9 75 鎖模力 KN 1200 拉桿內(nèi)間距 水平 垂直 mm 410 410 允許最大模具厚度 mm 450 允許最小模具厚度 mm 150 移模行程 mm 360 移模開距 最大 mm 810 液壓頂出行程 mm 120 液壓頂出力 KN 33 液壓頂出桿數(shù)量 PC 5 油泵電動(dòng)機(jī)功率 KW 13 油箱容積 l 280 機(jī)器尺寸 長(zhǎng) 寬 高 m 4 83 1 26 1 96 機(jī)器重量 t 4 6 最小模具尺寸 長(zhǎng) 寬 mm 290 290 4 4 1 注射量的校核 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 4 1 80 mn21 式中 n 型腔數(shù)量 1m 單個(gè)塑件的重量 g 2 澆注系統(tǒng)所需塑料的重量 g 本設(shè)計(jì)中 n 2 156 3 g 2 3 5 g 注塑機(jī)額定注塑量為 195g 注射量符合要求 65 3 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 12 4 4 2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 注射成型時(shí)塑件的模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素 如 果這一數(shù)值超過(guò)了注射機(jī)所允許的最大成型面積 則成型過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)漲模溢 料現(xiàn)象 必須滿足以下關(guān)系 4 2 An 21 式中 n 型腔數(shù)目 1A 單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積 2 澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積 n 2 1 6392 5 2m A 363 6 2m 21n 2 6392 5 363 6 13148 6 2 注射成型時(shí)為了可靠的鎖模 應(yīng)使塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力與塑件和澆 注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模力 即 21An P F 4 3 式中 P 塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力 MPa F 注射機(jī)額定鎖模力 N 其它意義同上 根據(jù)表 4 1 所示 型腔內(nèi)通常為 20 40MPa 一般制品為 24 34MPa 精密 制品為 39 44MP 21An P 13148 6 30 1 1 433 9KN 1200KN 鎖模力符合要求 4 4 3 模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 a 模具閉合高度必須滿足以下公式 4 4 maxminH 式中 minH 注射機(jī)允許的最大模厚 ax 注射機(jī)允許的最小模厚 本設(shè)計(jì)中模具厚度 H 為 350mm 150 H 450 符合要求 b 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(guò)程中動(dòng)模固定板的移動(dòng)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(duì)于臥式注射機(jī) 其開模行程與模具厚度有關(guān) 對(duì)于單分型面注射模應(yīng)有 4 5 CHS 321max 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 13 式中 H1 模具厚度 H2 頂出行程 H3 包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度 C 安全距離 本設(shè)計(jì)中 maxS 810 1 350 mm 2H 60mm H3 133mm C 取 30mm 總的開模距離需要 S 580mm 以上經(jīng)計(jì)算 符合要求 c 頂出裝置的校核在設(shè)計(jì)模具推出機(jī)構(gòu)時(shí) 需校核注射機(jī)頂出的頂出形式 要注意在兩側(cè)頂出時(shí)模具推板的面積應(yīng)能覆蓋注射機(jī)的雙頂桿 注射機(jī)的最大 頂出距離要保證能將塑件從模具中脫出 海天 120W1 B 型注射機(jī)為兩側(cè)推出機(jī)構(gòu) 經(jīng)檢查能滿足將模具脫出的要 求 5 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 14 5 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向和錐面定位兩種類型 導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo) 向機(jī)構(gòu)用于動(dòng)模和定模的開合模導(dǎo)向以及脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向 5 1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 在注射模中 指引動(dòng)模與定模之間按一定的方向閉合和定位的裝置 稱之 為合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 因此 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功能有 a 定位作用 為避免模具在裝配時(shí) 因方向搞錯(cuò)而損壞成型零件 并在模 具閉合后 使型腔在工作過(guò)程中能保持正確形狀和位置 確保塑件壁厚的均勻 性 b 導(dǎo)向作用 在動(dòng)模向定模閉合行進(jìn)中 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)應(yīng)首先接觸 引導(dǎo)動(dòng) 定模沿準(zhǔn)確方向和位置閉合 避免凸模首先進(jìn)入型腔而發(fā)生損傷事故 為此 導(dǎo)柱必須比凸模端面高出 6 8mm c 承受一定側(cè)壓力 高壓塑料熔體注入型腔時(shí) 會(huì)產(chǎn)生單向側(cè)壓力 或由 于型腔側(cè)面不對(duì)稱 或由于模具的中心與分型面上成型的幾何中心不一致 會(huì) 產(chǎn)生較大的側(cè)壓力 均須由合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)來(lái)承擔(dān) 但當(dāng)單向側(cè)壓力過(guò)大時(shí) 需 增設(shè)錐面定位機(jī)構(gòu)來(lái)承擔(dān) d 支撐定模型腔板或動(dòng)模推件板 對(duì)于雙分型面注射模 導(dǎo)柱還需支撐定 模型腔板的重力 也對(duì)此板導(dǎo)向和定位 對(duì)于脫模機(jī)構(gòu)中設(shè)置的導(dǎo)柱 也有此 種功能 5 2 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng) 定?；蛟谏?下模合模時(shí) 正確的定位和導(dǎo)向的 件 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式 一般情況下常采用導(dǎo) 柱導(dǎo)向定位 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套兩個(gè)主要零件 分別安裝在動(dòng) 定模兩邊 5 2 1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì) a 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 導(dǎo)柱的直徑是模具大小而定 但必須具有足夠的抗強(qiáng) 度 且表面要耐磨 芯部要堅(jiān)韌 因此導(dǎo)柱的材料多半采用低碳鋼 20 滲碳 淬火處理 硬度為 50 55HRC 也可直接采用 T8A 碳素工具鋼 再經(jīng)淬火處理 b 導(dǎo)柱的長(zhǎng)度通常應(yīng)高出凸模端面 6 8mm 以免在導(dǎo)柱未導(dǎo)正時(shí)凸模先進(jìn) 入型腔與其碰撞而損壞 c 導(dǎo)柱的端部常設(shè)計(jì)成錐形或半球形 便于導(dǎo)柱順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔 5 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 15 d 導(dǎo)柱的配合精度 導(dǎo)柱與導(dǎo)向孔通常采用間隙配合 H7 f6 或 H8 f8 而 安裝孔則采用過(guò)渡配合 H7 m6 或 H7 k6 配合部分表面粗糙度為 Ra 0 8 m 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 16 e 導(dǎo)柱直徑尺寸按模具模板外形尺寸而定 模具尺寸越大 導(dǎo)柱間中心應(yīng) 越大 所選導(dǎo)柱直徑也越大 所選導(dǎo)套直徑也越大 5 2 2 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 導(dǎo)柱的基本結(jié)構(gòu)形式有兩種 一種是除安裝部分的凸肩外 長(zhǎng)度的其余部 分直徑相同 成為帶頭導(dǎo)柱 GB4169 4 84 另一種是除安裝部分的凸肩外 使 安裝的配合部分直徑比外伸的工作部分直徑大 成為有肩導(dǎo)套 GB4169 5 84 帶頭導(dǎo)柱用于生產(chǎn)批量不大的模具 可以不用導(dǎo)套 有肩導(dǎo)套用于采用導(dǎo)套的 大批量生產(chǎn)并高精度導(dǎo)向的模具 為了減小導(dǎo)柱導(dǎo)套的摩擦 有的導(dǎo)柱開設(shè)油 槽 小型模具常采用帶頭導(dǎo)柱 大型模具常采用有肩導(dǎo)柱 本模具采用不加油槽的帶頭導(dǎo)柱 根據(jù) GB4169 4 84 選用直徑為 30mm 長(zhǎng) 度為 175mm 的導(dǎo)柱 其示意圖 5 1 如下 a 導(dǎo)柱二維圖 b 導(dǎo)柱三維圖 圖 5 1 導(dǎo)柱 5 2 3 導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 導(dǎo)套形狀為了使導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套比較順利 在導(dǎo)套的前段倒一圓角 R 導(dǎo)柱 孔最好打通 否則導(dǎo)柱進(jìn)入未打通的導(dǎo)柱孔 不通孔 時(shí) 孔內(nèi)空氣無(wú)法逸出 而產(chǎn)生發(fā)反壓力 給導(dǎo)柱的進(jìn)入造成阻力 當(dāng)結(jié)構(gòu)需要開不通孔時(shí) 就要不通 孔的側(cè)面增加通氣孔或在導(dǎo)柱的側(cè)壁磨出排氣槽 導(dǎo)套材料可用淬火鋼或銅等耐磨材料制造 但其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱硬度 這 樣可以改善摩擦 以防止導(dǎo)柱或?qū)桌?本模具根據(jù) GB4169 3 84 選用直徑為 42mm 的導(dǎo)套 其示意圖 5 2 如下 a 導(dǎo)套二的二維圖 b 導(dǎo)套二的三維圖 圖 5 2 導(dǎo)套二 6 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 6 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 1 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 a 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處 b 使塑件在開模后留在動(dòng)模上 c 分型面的痕跡不影響塑件的外觀 d 澆注系統(tǒng) 特別是澆口能合理的安排 e 使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上 f 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(dòng)模一側(cè) 分型面如下圖 6 1 圖 6 1 分型面 6 2 型腔的布局 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(guò)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 型腔布局如圖 6 2 所示 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 18 圖 6 2 型腔布局方式 6 3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6 3 1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的組成及要求 普通澆注系統(tǒng)一般由主流道 分流道 澆口和冷料穴四部分組成 澆注系統(tǒng)是塑料熔體由注塑機(jī)噴嘴通向模具型腔的流動(dòng)通道 因此它應(yīng)能 夠順利的引導(dǎo)熔體迅速有序地充滿型腔各處 獲得外觀清晰 內(nèi)在質(zhì)量?jī)?yōu)良的 塑件 澆注系統(tǒng)對(duì)塑件性能 尺寸 質(zhì)量 原材料利用率和模具結(jié)構(gòu)有很大影 響 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)一般考慮的內(nèi)容有 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 h 澆口痕跡對(duì)塑料外觀影響很小 6 3 2 主流道設(shè)計(jì) 主流道是塑料熔體進(jìn)入模具型腔是最先經(jīng)過(guò)的部位 它將注塑機(jī)噴嘴注出 的塑料熔體導(dǎo)入分流道或型腔 其形狀為圓錐形 便于熔體順利的向前流動(dòng) 開模時(shí)主流道凝料又能順利拉出來(lái) 主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動(dòng) 速度和充模時(shí)間 由于主流道要與高溫塑料和注塑機(jī)噴嘴反復(fù)接觸和碰撞 通 常不直接開在定模上 而是將它單獨(dú)設(shè)計(jì)成主流道套鑲?cè)攵０鍍?nèi) 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑 料熔體的流動(dòng)通道 一個(gè)好的主流道應(yīng)該能使溫度降和壓力損失最小 主流道 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 19 通常設(shè)計(jì)在澆口套中 如下圖 6 3 所示 為了能使凝料能順利從主流道中脫出 主流道應(yīng)該設(shè)計(jì)成圓錐形 其錐角 2 6 本次設(shè)計(jì)取 小端直徑 d 比注射 2 機(jī)噴嘴直徑達(dá) 0 5 1mm 主流道球面半徑應(yīng)該比噴嘴球面半徑大 1 2mm 流道 的表面粗糙度 aR 0 8 m 圖 6 3 主流道形式與噴嘴機(jī)關(guān)系 1 注射機(jī)噴嘴 2 澆口套 澆口套一般采用碳素工具鋼 如 T8A T10A 等材料制造 熱處理淬火硬 度為53 57HRC 澆口套的結(jié)構(gòu)形式如圖6 4所示 澆口套與模板間的配合采用 H7 m6過(guò)渡配合 澆口套與定位圈采用 H9 f9配合 圖 6 4 澆口套的結(jié)構(gòu)形式 經(jīng)過(guò)對(duì)澆口套結(jié)構(gòu)形式的對(duì)比 與對(duì)塑料成型性能的分析 考慮模具結(jié)構(gòu) 的合理性 最終決定本設(shè)計(jì)采用臺(tái)階固定形式 其參數(shù)具體設(shè)計(jì)如下 設(shè)計(jì)中選用的注射機(jī)為海天 120W1 B 其噴嘴直徑為 3 m 噴嘴球面半 徑為 10 m 6 4 分流道設(shè)計(jì) 分流道是主流道與澆口之間的通道 一般開在分型面上 起分流和轉(zhuǎn)向的 作用 分流道是主流道與澆口之間的通道 多型腔膜局一定要設(shè)置分流道 大 型塑件由于使用多澆口進(jìn)料也許設(shè)置分流道 分流道截面的形狀可以是圓形 半圓形 矩形 梯形和 U 形等 圓形和正 方形截面流道的比面積最小 流道表面積于體積之比值稱為比表面積 塑料熔 體的溫度下降小 阻力小 流道的效率最高 但加工困難 而且正方形截面不 易脫模 所以在實(shí)際生產(chǎn)中較常用的截面形狀為梯形 半圓形及 U 形 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 20 6 4 1 分流道設(shè)計(jì)要點(diǎn) a 在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體能順利的充滿型腔的前提下 分流道 截面積與長(zhǎng)度盡量取小值 分流道轉(zhuǎn)折處應(yīng)以圓弧過(guò)度 b 分流道較長(zhǎng)時(shí) 在分流道的末端應(yīng)開設(shè)冷料井 對(duì)于此模來(lái)說(shuō)在分流道 上不須開設(shè)冷料穴 c 分流道的位置可單獨(dú)開設(shè)在定模板上或動(dòng)模板上 也可以同時(shí)開設(shè)在動(dòng) 定模板上 合模后形成分流道截面形狀 d 分流道與澆口連接處應(yīng)加工成斜面 并用圓弧過(guò)度 e 分流道的長(zhǎng)度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口位置 從在輸送熔 料時(shí)減少壓力損失 熱量損失和減少澆道凝料的要求出發(fā) 應(yīng)力求縮短 6 4 2 分流道的形狀和尺寸 a 分流道的形狀和分流道設(shè)計(jì)在動(dòng)模或定模的一側(cè)或兩側(cè) 在設(shè)計(jì)時(shí) 其 截面形狀應(yīng)盡量使其比表面積小 可以使其熱量損失減少 常用的分流道截面 形狀有圓形 梯形 U 形 半圓形和矩形等幾種形式 如圖 6 5 所示 圖 6 5 澆口道 圓形截面的比面積最小 但是需要開設(shè)在分型面的兩側(cè) 制造時(shí)要保證模板上 兩部分的對(duì)中吻合 加工不是很方便 梯形和 U 形截面加工比較容易 熱量損 失和壓力損失也較小 為常用的截面形式 半圓截面加工需球頭銑刀 表面積 比梯形和 U 形略大 也是設(shè)計(jì)中嘗使用的形式 矩形截面比面積大 流動(dòng)阻力 大 不常用 經(jīng)過(guò)綜合考慮 本模具采用梯形截面分流道 b 分流道的截面尺寸應(yīng)根據(jù)塑件的體積 形狀 壁厚 所用塑料的工藝性 能 注射速率以及澆道的長(zhǎng)度等因素來(lái)確定 對(duì)于壁厚小于 3mm 質(zhì)量在 200g 一下的塑件可用一下經(jīng)驗(yàn)公式確定分流道 的直徑 4 1265 0LWb 6 1 式中 b 分流道的直徑 mm W 流經(jīng)分流道的塑料量 g L 分流道長(zhǎng)度 mm 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 21 經(jīng)計(jì)算得 本模具分流道直徑 D 5mm 6 4 3 分流道的表面粗糙度 分流道中 熔體塑料與模具接觸后迅速冷卻 只有內(nèi)部的熔體流動(dòng)狀態(tài)比 較理想 因此 分流道的表面粗糙度要求不能太低 一般 Ra 取 1 6 m 左右 這樣可以使外塑料冷卻后形成皮層 間接起到絕熱層的作用 6 4 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?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(huì)影響制品的質(zhì)量 為防止這一問(wèn)題必須在沒(méi)塑料流動(dòng)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(lái) 冷料穴一般開設(shè)在主流道對(duì)面的動(dòng)模板上 其標(biāo)稱直徑與主流道直徑相同 或略大一些 這里取為 6mm 最終要保證冷料體積小于冷料穴體積 冷料穴的 z 形式有多種 這里采用倒錐形的冷料穴拉出主流道凝料的形式 它與推桿配 用 開模時(shí)倒錐形的冷料穴通過(guò)內(nèi)部的冷料先將主流道凝料拉出定模 最后在 推桿的作用下將冷料和和主流道凝料隨制品一起被頂出動(dòng)模 6 5 注射模成型零部件的設(shè)計(jì) 模具閉合時(shí)用來(lái)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 一般包括凹模 凸模 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(guò)程中需要經(jīng)常承受溫度壓力及塑料熔體對(duì)它們的 沖擊和摩擦作用 長(zhǎng)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 6 5 1 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) a 型腔是用來(lái)成型制品外形輪廓的模具零成型零部件結(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 使用 維修等角度加以考慮 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 其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 牢固可靠 不容易變形 成型出來(lái)的制品表面不會(huì)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(guò)模具加工起來(lái)比較困難 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 22 要用到數(shù)控加工或電火花加工 b 本型芯的設(shè)計(jì)中零件結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單 深度不大 經(jīng)過(guò)對(duì)塑件實(shí)體的仔細(xì) 觀察研究確定 塑件采用整體式型芯 這樣的型芯加工方便 便于模具的維護(hù) 型芯與動(dòng)模板的配合可采用 6 7mH 6 5 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(jí)確定成型零部件的工作尺寸及 精度等級(jí) 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(huì)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 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 maxin ssSL 6 2 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) 型腔 型芯組成的模腔工作尺寸計(jì)算方法有平均收縮法和公差帶法兩種 本文按照平均收縮法進(jìn)行計(jì)算 a 型腔徑向尺寸 型腔徑向尺寸的計(jì)算式 6 3 4 3 1 SDM 式中 模具成型基本尺寸 D 塑件的基本 公稱 尺寸 M S 塑料的平均收縮率 最大極限尺寸 max s maxSinsL 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 23 最小極限尺寸minD 模具制造公差 按 IT9 級(jí)公差選取而精度要求不要的塑件按 1 3 1 2 選取 此處選 1 2 基本尺寸為 127 時(shí) 740 127 93 74 021 3 5 1 8 2 MD 37 0 型腔深度尺寸 型腔深度尺寸的計(jì)算式 002 1 3HS 6 4 式中 H 型腔的最小基本尺寸 0 塑件的最大基本尺寸 S 塑料的平均收縮率 塑料的公差 塑件制造尺寸公差按 IT4 選取 模具制造公差 按 IT9 級(jí)公差選取而精度要求不要的塑件按 1 3 1 2 選取 此處選 1 2 所以型腔深度尺寸如下 基本尺寸為 49 85 時(shí) 查表得 62 0 49 69 6 0 1 3 5 1 8 49 H31 0 型腔標(biāo)注尺寸如圖 6 9 所示 a 型腔二維視圖 b 型腔三維視圖 圖 6 9 型腔 b 型芯徑向尺寸 型芯徑向尺寸的計(jì)算公式 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 24 003 1 4dS 6 5 式中 d 型腔的最小基本尺寸 0 塑件的最大基本尺寸 S 塑料的平均收縮率 塑料的公差 塑件制造尺寸公差按 IT4 選取 模具制造公差 按 IT9 級(jí)公差選取而精度要求不高的塑件按 1 3 1 6 選取 此處選 1 6 所以型芯徑向尺寸如下 查表得基本尺寸為 122 85 時(shí) 74 0 012 74 0611 3 05 1 8 2 d 查表得基本尺寸為 2 時(shí) 2 02 012 62 43 05 1 d 查表得基本尺寸為 45 時(shí) 01 062 13 45 32 05 1 4 d 型芯的高度尺寸 型芯高度尺寸的計(jì)算式 00 3hS 6 6 式中 h 型腔的最小基本尺寸 0 塑件的最大基本尺寸 S 塑料的平均收縮率 塑料的公差 所以型芯高度深度尺寸如下 基本尺寸為 47 35 時(shí) 查表得 62 0 01 611 48 3 05 3 47 h 基本尺寸為 36 時(shí) 查表得 2 01 06 11 593 6 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 25 型芯標(biāo)注尺寸如圖 6 10 所示 a 型芯二維視圖 b 型芯三維視圖 圖 6 10 型芯 6 6 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(wèn)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(guò)厚的情況下 氣體在一定的壓縮程度下會(huì)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(duì)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(guò)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(guò)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(dòng)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 其值與塑料熔體的粘度有關(guān) 6 7 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 塑件從模具上取下以前還有一個(gè)從模具的成型零部件上脫出的過(guò)程 使塑 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 6 7 1 脫模機(jī)構(gòu)的選用原則 a 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 b 推力分布依脫模阻力的的大小要合理安排 c 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 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 26 d 推桿的強(qiáng)度及剛性應(yīng)足夠 在推出動(dòng)作時(shí)不產(chǎn)生彈性變形 e 推桿位置痕跡須不影響塑件外觀 6 7 2 脫模機(jī)構(gòu)類型的選擇 推出機(jī)構(gòu)按其推出動(dòng)作的動(dòng)力來(lái)源分為手動(dòng)推出機(jī)構(gòu) 機(jī)動(dòng)推出機(jī)構(gòu) 液 壓和氣動(dòng)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) 套管推出機(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多元件綜合推出機(jī) 構(gòu)等 本設(shè)計(jì)中采用推桿推出機(jī)構(gòu)使塑料制件順利脫模 6 7 3 脫模力的計(jì)算 經(jīng)過(guò)注射機(jī)的高壓注射塑料在模具內(nèi)冷卻定型 此時(shí)塑料收縮將型芯包緊 這一包緊力是開模后塑件脫出時(shí)所必須克服的 此外還有不通孔帶來(lái)的大氣壓 力 塑料及型芯的粘附力 摩擦力及機(jī)構(gòu)本身運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦阻力 開始 脫模時(shí)的瞬時(shí)阻力最大 稱為初始脫模力 脫模力的計(jì)算一般總是計(jì)算初始脫 模力 塑件的脫模力計(jì)算公式如下所示 cosin FpAf 6 7 式中 脫模力 N p 單位面積塑件對(duì)型芯的正力 Pa 一般取 p 4 48 11 76 MPa A 塑件包緊型芯的側(cè)面積 2m f 塑件與模體剛才的摩擦系數(shù) 一般去 f 0 1 0 3 脫模斜度 1 5 有 proe 測(cè)的 A 0 025 2 18447N 5 1sin co1 0 5 106F 6 7 4 推桿機(jī)構(gòu)具體設(shè)計(jì) a 推桿布置該塑件采用了 1 5mmx8mm 大小扁推桿 其分布情況如圖 6 11 所示 這些推桿均勻的分布在產(chǎn)品邊緣處 使制品所受的推出力均衡 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 27 圖 6 11 推桿布置 b 頂桿的設(shè)計(jì)中 本設(shè)計(jì)中采用臺(tái)肩形式的扁推桿如圖 6 12 所示 設(shè)計(jì)時(shí) 推桿的直徑根據(jù)不同的設(shè)置部位選用不同的直徑 推桿端平面不應(yīng)有軸向竄動(dòng) 推桿與推桿孔配合一般為 9 8 fHf或 其配合間隙不大于所用溢料間隙 以免產(chǎn)生飛邊 ABS 塑料的溢料間隙為 m06 4 a 頂桿三維圖 b 頂桿二維圖 圖 6 12 頂桿 6 8 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 在注射模中 模具的溫度直接影響到塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率 由于各種塑 料的性能和成型工藝要求不同 對(duì)模具溫度的要求也不相同 一般注射到模具 內(nèi)的塑料熔體的溫度為 C 20左右 熔體固化成為塑件后 從 C 60左右的模具 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(duì)于要求較低 模溫 一般小于 8 的塑料 如本設(shè)計(jì)中的聚碳酸酯 ABS 僅需要設(shè)置冷系 統(tǒng)即可 因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度 模具的冷卻主要采用循環(huán)水冷卻方式 模具的加熱有通入熱水 蒸汽 熱 油和電阻絲加熱等 6 8 1 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響 注射模的溫度對(duì)于塑料熔體的充模流動(dòng) 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(duì)于任一個(gè)塑料制品 模具溫度波動(dòng)過(guò)大都是不利 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 28 的 過(guò)高的模溫會(huì)使塑件在脫模后發(fā)生變形 若延長(zhǎng)冷卻時(shí)間又會(huì)使生產(chǎn)率下 降 過(guò)低的模溫會(huì)降低塑料的流動(dòng)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 本設(shè)計(jì)中型芯型腔各兩組冷卻水回路 此方式冷卻快速 兩個(gè)塑件冷卻均勻 確保尺寸變形一致 冷卻水路排布如圖 6 13 所示 圖 6 13 模具冷卻水路 6 8 2 冷卻系統(tǒng)之設(shè)計(jì)規(guī)則 設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)的目的在于維持模具適當(dāng)而有效率的冷卻 冷卻孔道應(yīng)使用 標(biāo)準(zhǔn)尺寸 以方便加工與組裝 設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)時(shí) 模具設(shè)計(jì)者必須根據(jù)塑件的 壁厚與體積決定下列設(shè)計(jì)參數(shù) 冷卻孔道的位置與尺寸 孔道的長(zhǎng)度 孔道的 種類 孔道的配置與連接 以及冷卻劑的流動(dòng)速率與熱傳性質(zhì) 塑件壁厚應(yīng)該盡可能維持均勻 冷卻孔道最好設(shè)置是在型腔與型芯內(nèi) 設(shè) 在模塊以外的冷卻孔道比較不易精確地冷卻模具 通常 鋼模的冷卻孔道與模具表面 模穴或模心的距離應(yīng)維持為冷卻孔道 直徑的 1 2 倍 冷卻孔道之間的間距應(yīng)維持 3 5 倍直徑 冷卻孔道直徑通常為 6 12 mm 7 16 9 16 英吋 本次設(shè)計(jì)取 8mm 6 9 模架的選用 a 確定模具的基本類型 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(dòng)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(dòng)卸螺紋的注射模 熱流道注射模 b 模架的選擇根據(jù)對(duì)塑件的綜合分析 確定該模具是單分型面的模具 由 GB T12556 1 12556 2 1990 塑料注射模中小型模架 可選擇 CI 型的模架 其 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 29 基本結(jié)構(gòu)如圖 6 14 所示 圖 6 14 模架結(jié)構(gòu)圖 CI 型模具定模采用兩塊模板 動(dòng)模采用一塊模板 又叫兩板模 大水口模 架 適合側(cè)澆口 側(cè)入式澆口 采用斜導(dǎo)柱側(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(guò)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(duì)應(yīng)的模板的厚度以及模具的外輪廓 尺寸 經(jīng)過(guò)計(jì)算可以知道該模具是一出二腔的模具 而型腔之間的距離在 30 40mm 之間 把型腔排列成一出二腔可得長(zhǎng)為 190mm 寬為 190mm 模架的長(zhǎng) L 190 復(fù)位桿的直徑 螺釘?shù)闹睆?型腔壁厚 350mm 模架的寬 W 190 導(dǎo)柱 的直徑 型腔壁厚 330mm 根據(jù)內(nèi)模仁的尺寸 在計(jì)算完模架的長(zhǎng)寬以后 還需要考慮其他螺絲導(dǎo)柱 等零件對(duì)模架尺寸的影響 在設(shè)計(jì)中避免干涉 在此設(shè)計(jì)中 由于有斜滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu) 還需要考慮側(cè)抽芯對(duì)模具設(shè)計(jì)中 模架外形尺寸的影響 綜合考慮本設(shè)計(jì)選用 W L 330 x350 的模架 塑件的高度為 50mm 塑件 的大部分部膠位都留在型腔部分 型芯 型腔的厚度是塑件所伸入高度加 30 50mm 考慮強(qiáng)度要求 動(dòng)模板的厚度取 80mm 定模板取 100mm 考慮推桿 的頂出行程要求 支撐板取 110mm 以滿足頂出要求 綜