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JIU JIANG UNIVERSITY 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 題 目 汽車方向盤(pán)注塑模具設(shè)計(jì) 院 系 機(jī)械與材料工程學(xué)院 摘 要 塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長(zhǎng)最快的工業(yè)門(mén)類之一 而注塑模具是其中發(fā)展 較快的種類 因此 研究注塑模具對(duì)了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程和提高產(chǎn)品質(zhì)量 有很大意義 本設(shè)計(jì)介紹了注射成型的基本原理 特別是單分型面注射模具的 結(jié)構(gòu)與工作原理 對(duì)注塑產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計(jì)原則 詳細(xì)介紹了冷流道注射 模具澆注系統(tǒng) 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程 并對(duì)模具強(qiáng)度要求做了 說(shuō)明 通過(guò)本設(shè)計(jì) 可以對(duì)注塑模具有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí) 注意到設(shè)計(jì)中的某些細(xì) 節(jié)問(wèn)題 了解模具結(jié)構(gòu)及工作原理 關(guān)鍵詞 塑料模具 標(biāo)準(zhǔn) 澆注系統(tǒng) 1 目 錄 第 1 章 塑件機(jī)構(gòu)和功能設(shè)計(jì) 1 1 1 功能設(shè)計(jì) 1 1 2 材料選擇 1 1 3 結(jié)構(gòu) 3 第 2 章 注塑成型工藝 6 2 1 注塑成型工藝條件 6 2 2 注塑機(jī)的選擇與校核 7 2 2 1 注塑機(jī)的選擇 8 2 2 2 模具開(kāi)模頂出行程校核 9 2 2 3 注塑機(jī)的參數(shù)校核 9 第 3 章 模具設(shè)計(jì) 10 3 1 模具設(shè)計(jì)步驟 10 3 2 模架的選擇 11 第 4 章 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 4 1 主流道 11 4 2 分流道 12 4 3 澆口 12 4 4 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 2 第 5 章 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 5 1 脫模力計(jì)算 13 5 2 推桿脫模機(jī)構(gòu) 15 第 6 章 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 參考文獻(xiàn) 17 JIU JIANG UNIVERSITY 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 題 目 汽車方向盤(pán)注塑模具設(shè)計(jì) 院 系 機(jī)械與材料工程學(xué)院 摘 要 塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長(zhǎng)最快的工業(yè)門(mén)類之一 而注塑模具是其中發(fā)展 較快的種類 因此 研究注塑模具對(duì)了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程和提高產(chǎn)品質(zhì)量 有很大意義 本設(shè)計(jì)介紹了注射成型的基本原理 特別是單分型面注射模具的 結(jié)構(gòu)與工作原理 對(duì)注塑產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計(jì)原則 詳細(xì)介紹了冷流道注射 模具澆注系統(tǒng) 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程 并對(duì)模具強(qiáng)度要求做了 說(shuō)明 通過(guò)本設(shè)計(jì) 可以對(duì)注塑模具有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí) 注意到設(shè)計(jì)中的某些細(xì) 節(jié)問(wèn)題 了解模具結(jié)構(gòu)及工作原理 關(guān)鍵詞 塑料模具 標(biāo)準(zhǔn) 澆注系統(tǒng) 1 目 錄 第 1 章 塑件機(jī)構(gòu)和功能設(shè)計(jì) 1 1 1 功能設(shè)計(jì) 1 1 2 材料選擇 1 1 3 結(jié)構(gòu) 3 第 2 章 注塑成型工藝 6 2 1 注塑成型工藝條件 6 2 2 注塑機(jī)的選擇與校核 7 2 2 1 注塑機(jī)的選擇 8 2 2 2 模具開(kāi)模頂出行程校核 9 2 2 3 注塑機(jī)的參數(shù)校核 9 第 3 章 模具設(shè)計(jì) 10 3 1 模具設(shè)計(jì)步驟 10 3 2 模架的選擇 11 第 4 章 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 4 1 主流道 11 4 2 分流道 12 4 3 澆口 12 4 4 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 2 第 5 章 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 5 1 脫模力計(jì)算 13 5 2 推桿脫模機(jī)構(gòu) 15 第 6 章 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 參考文獻(xiàn) 17 3 第 1 章 塑件結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì) 1 1 功能設(shè)計(jì) 功能設(shè)計(jì)是要求塑件應(yīng)具有滿足使用目的功能 DVD 按鈕表面要求光 滑美觀無(wú)毛刺 不得有裂痕 擦損 缺口及明顯的變形 該塑件是日用品 要承受不斷的壓力和摩擦 要考慮它的表面磨損程度 又因?yàn)榻?jīng)常和人體接 觸 要求耐腐蝕 選擇特殊的表面處理 延長(zhǎng)磨損期 塑件的工作溫度是室 溫 這使得在材料選擇時(shí)對(duì)熱變形溫度 脆化溫度 分解溫度的要求降低 作 為一種日用品 生產(chǎn)批量應(yīng)該是大批大量生產(chǎn) 這樣 就必須考慮生產(chǎn)成本 和模具壽命 在材料的選擇時(shí)要綜合各種因素 此外 塑料都會(huì)老化 要綜合 考慮它的使用壽命 因?yàn)榇怂芗怯迷陔娖魃?因此要考慮采用絕緣材料 1 2 材料選擇 通常 選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求 以 及原材料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù) 對(duì)于常溫工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)件來(lái)說(shuō) 要考慮 的主要是材料的力學(xué)性能 如屈服應(yīng)力 彈性模量 彎曲強(qiáng)度 表面硬度等 該 塑件對(duì)材料的要求首先必須是沖擊韌性力學(xué)強(qiáng)度高 其次才是成型難易和經(jīng)濟(jì) 性問(wèn)題 和機(jī)械加工一樣要考慮到加工工藝問(wèn)題 模具成型也要考慮到材料的注塑 特性 在各特點(diǎn)都相差無(wú)幾的情況下 好的成型特性是選擇材料的主要標(biāo)準(zhǔn) 成型特性上以 ABS 為好 由于是一般性民用品 所以價(jià)格上是需要考慮的 我們主要要求是價(jià)格和沖擊韌性力學(xué)強(qiáng)度 其它如拉伸強(qiáng)度 斷裂伸長(zhǎng)率等則 是次要考慮的指標(biāo) 這由塑件的工作環(huán)境決定 ABS 為塑件材料是最初選定的 因?yàn)樗鶕碛械奶匦苑衔覀兊乃芗?丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 ABS 樹(shù)脂微黃色或白色不透明 是丙烯腈 丁 4 二烯 苯乙烯共聚物 丙烯腈使聚合物耐油 耐熱 耐化學(xué)腐蝕 丁二烯使聚合 物具有優(yōu)越的柔性 韌性 苯乙烯賦予聚合物良好的剛性和加工流動(dòng)性 因此 ABS 樹(shù)脂具有突出的力學(xué)性能和良好的綜合性能 同時(shí)具有吸濕性強(qiáng) 但原料 要干燥 它的塑件尺寸穩(wěn)定性好 塑件盡可能偏大的脫模斜度 ABS 塑料主要的性能指針 密度 Kg dm 3 1 03 1 08 收縮率 0 3 0 8 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 彎曲彈性模量 Gpa 1 4 壓縮強(qiáng)度 Mpa 18 39 缺口沖擊強(qiáng)度 kJ 1 20 硬 度 HR R62 86 體積電阻系數(shù) cm 10 13 擊穿電壓 Kv mm 1 15 介電常數(shù) 60Hz3 7 結(jié)論 本產(chǎn)品采用 ABS 塑料 1 3 結(jié)構(gòu) 5 DETAL XSC2 1 圖 1 1 原始零件圖 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性是指塑件結(jié)構(gòu)對(duì)成型工藝方法的適應(yīng)性 在塑料生產(chǎn) 過(guò)程中 一方面成型會(huì)對(duì)塑件的結(jié)構(gòu) 形狀 尺寸精度等諸方面提出要求 以 便降低模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和制造難度 保證生產(chǎn)出價(jià)廉物美的產(chǎn)品 另一方面 模具設(shè)計(jì)者通過(guò)對(duì)給定塑件的結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行分析 弄清塑件生產(chǎn)的難點(diǎn) 為 模具設(shè)計(jì)和制造提供依據(jù) 該塑件的整體形狀像一個(gè)盲孔 盲孔的深度 H 一般不 超過(guò)孔徑的 4 倍 H 4D 該塑件的最大孔深為 28 孔徑可以取短半軸的直徑 為 12 所以該塑件的盲孔形式是可以脫模的 1 壁厚 各種塑件 不論是結(jié)構(gòu)件還是板壁 根據(jù)使用要求具有一定的厚度 以保 證其力學(xué)強(qiáng)度 一般地說(shuō) 在滿足力學(xué)性能的前提下厚度不宜過(guò)厚 不僅可以節(jié) 約原材料 降低生產(chǎn)成本 而且使塑件在模具內(nèi)冷卻或固化時(shí)間縮短 提高生 產(chǎn)率 其次可避免因過(guò)厚產(chǎn)生的凹陷 縮孔 夾心等質(zhì)量上的缺陷 以下是 ABS 的壁厚推薦值 最小壁厚 0 75mm 小型件壁厚 1 25mm 中型件壁厚 1 6mm 大 型件壁厚 3 2 5 4mm 結(jié)論 本產(chǎn)品壁厚為 3mm 除去產(chǎn)品中間部分 6 2 脫模斜度 由于塑件成型時(shí)冷卻過(guò)程中產(chǎn)生收縮 使其緊箍在凸?；蛐托旧?為了便 于脫模 防止因脫模力過(guò)大而拉壞塑件或使其表面受損 與脫模方向平行的塑 件內(nèi) 外表面都應(yīng)具有合理的斜度 結(jié)論 本產(chǎn)品采用 ABS 的脫模斜度推薦值 制件外表面 40 1 20 制件內(nèi)表面 35 1 塑件內(nèi)表面在造型時(shí)就有弧度 如果要有脫模斜度就是在凹槽和鎖位處 這不僅對(duì)脫模有好處 而且可以更好的鎖緊 3 圓角 塑件上各處的輪廓過(guò)度和壁厚連接處 一般采用圓角連接 有特殊要求 時(shí)才采用尖角結(jié)構(gòu) 尖角容易產(chǎn)生應(yīng)力集中 在受力或受沖擊載荷時(shí)會(huì)發(fā)生破 裂 圓角不僅有利于物料充模 同時(shí)也有利于融料在模具型腔內(nèi)的流動(dòng)和塑件 的脫模 圓角的取值與應(yīng)力集中的關(guān)系遵循 R T 函數(shù)關(guān)系 當(dāng) R T 0 6 以后應(yīng) 力集中變的緩和 該塑件的圓角取 R1 結(jié)論 本產(chǎn)品塑件的圓角取 R1 第 2 章 注塑成型工藝 2 1 注塑成型工藝條件 1 溫度 注塑成型過(guò)程中需要控制的溫度有料筒溫度 噴嘴溫度和模具溫 度等 噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度 以防止熔料在直通式噴嘴口發(fā) 生 流涎現(xiàn)象 模具溫度一般通過(guò)冷卻系統(tǒng)來(lái)控制 為了保證制件有較高的形 狀和尺寸精度 應(yīng)避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形 模具溫度必須低于塑 料的熱變形溫度 2 壓力 注射成型過(guò)程中的壓力包括注射壓力 保壓力和背壓力 注射 壓力用以克服熔體從料筒向型腔流動(dòng)的阻力 提供充模速度及對(duì)熔料進(jìn)行壓實(shí) 等 保壓力的大小取決于模具對(duì)熔體的靜水壓力 與制件的形狀 壁厚及材料 有關(guān) 對(duì)于像 ABS 流動(dòng)性好的料 保壓力應(yīng)該小些 以避免產(chǎn)生飛邊 保壓力 可取略低于注射壓力 背壓力是指注塑機(jī)螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所 受到的壓力 背壓力除了可驅(qū)除物料中的空氣 提高熔體密實(shí)程度之外 還可 7 以使熔體內(nèi)壓力增大 螺桿后退速度減小 塑化時(shí)的剪切作用增強(qiáng) 摩擦熱量 增大 塑化效果提高 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn) 背壓的使用范圍約為 3 4 27 5MPA 3 時(shí)間 完成一次注塑成型過(guò)程所需要的時(shí)間稱為成型周期 包括注射時(shí) 間 保壓時(shí)間 冷卻時(shí)間 其它時(shí)間 開(kāi)模 脫模 涂脫磨劑 安放嵌件和閉 模等 在保證塑件質(zhì)量的前提下盡量減小成型周期的各段時(shí)間 以提高生產(chǎn)率 其中 最重要的是注射時(shí)間和冷卻時(shí)間 在實(shí)際生產(chǎn)中注射時(shí)間一般為 3 5 秒 保壓時(shí)間一般為 20 120 秒 冷卻時(shí)間一般為 30 120 秒 這三個(gè)時(shí)間都是根據(jù) 塑件的質(zhì)量來(lái)決定的 質(zhì)量越大則相應(yīng)的時(shí)間越長(zhǎng) 確定成型周期的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值 如表 2 1 所示 表 2 1 成型周期與壁厚關(guān)系 制件壁厚 mm 成型周期 s 制件壁厚 mm 成型周期 s 0 5 10 2 5 35 1 0 15 3 0 45 1 5 22 3 5 65 2 0 28 4 0 85 結(jié)論 經(jīng)過(guò)上面的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和推薦值 可以初步確定成型工藝參數(shù) 因?yàn)?各個(gè)推薦值有差別 而且有的與實(shí)際注塑成型時(shí)的參數(shù)設(shè)置也不一致 結(jié)合兩 者的合理因素 初定制品成型工藝參數(shù)如表 3 2 所示 表 2 制品成型工藝參數(shù)初步確定 特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容 注塑機(jī)類型 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速 r min 48 噴嘴形式 通用式 模具溫度 50 噴嘴溫度 180 后段溫度 150 170 中段溫度 180 190 前段溫度 200 210 注射壓力 MPa 90 保壓力 MPa 60 注射時(shí)間 s 2 保壓時(shí)間 s 5 冷卻時(shí)間 s 10 其他時(shí)間 s 3 成型周期 s 20 成型收縮 0 6 后處理溫度 70 保溫時(shí)間 2 小時(shí) 2 2 注塑機(jī)的選擇和校核 8 2 2 1 選擇注塑機(jī) 由公稱注射量選定注射機(jī) 由注射量選定注射機(jī) 由 UG 建模分析得單個(gè)塑件 材料密度取 1 05g cm 3 總體積 V 16 965cm3 總質(zhì)量 M 132 85 g 流道凝料 V1 0 5V 流道凝料的體積 質(zhì)量 是個(gè)未知數(shù) 根據(jù)手冊(cè)取 0 5V 0 5M 來(lái)估算 塑件越大則比例可以取的越小 實(shí)際注射質(zhì)量為 M 實(shí) 132 85 4 5 597 83g 實(shí)際注射量為 V 實(shí) 16 965 4 5 76 34cm3 根據(jù)實(shí)際注射量應(yīng)小于 0 8 倍公稱注射量原則 即 0 8V 公 V 實(shí) V 公 V 實(shí) 0 8 76 34 0 8 95 425cm3 一次成型的塑料重量 塑件與流道凝料之和 應(yīng)在注塑機(jī)理論注射量的 10 80 之間 既能保證制品質(zhì)量 又可充分發(fā)揮設(shè)備的能力 則選 50 80 為 最佳 塑件的形狀較復(fù)雜 壁厚不均 也無(wú)特別高的精度要求 塑件的材料為 ABS 粘度為中等 一般選用的壓力為 60 100Mpa 查表 1 初選螺桿式注射機(jī) SZ 120 表 2 3 SZ 60 型注塑機(jī)的主要參數(shù) 注塑機(jī)型號(hào) SZ 120 額定注射量 120cm3 螺桿直徑 30mm 注射壓力 180Mpa 模板行程 250mm 注射方式 螺桿式 鎖模力 400KN 頂出行程 70mm 模具最大厚度 250mm 9 2 2 2 模具開(kāi)模頂出行程校核 模具開(kāi)模頂出行程應(yīng)滿足 Sm Sz 其中 Sz 為最大頂出行程 查注射機(jī) SZ 120 型 Sz 120mm Sm 為模具的頂出行程 Sm 塑件的高度 5 10 mm 21 5 10 31mm 可見(jiàn) Sm Sz SZ 120 滿足其開(kāi)模頂出行程 2 2 3 注塑機(jī)的參數(shù)校核 根據(jù)以上計(jì)算 澆注系統(tǒng)的體積為 V 型 95 425cm3 1 最大注射量的校核計(jì)算 校核式 0 8 0 85 V 公 V 型 其中 V 型 95 425cm 3 0 8 0 85 V 公 0 8 120 96 cm 3 可見(jiàn)滿足校核式 即所設(shè)計(jì)模具注射量滿足 SZ 60 最大注射量要求 2 注射機(jī)壓力的校核 P 機(jī) P 塑 P 機(jī) 注射機(jī)的最大注射壓力 Mpa 或 N cm3 P 塑 成型塑件所需的注射壓力 Mpa 或 N cm3 一般 ABS 取 60 100Mpa SZ 60 注射機(jī)的最大注射壓力 P 機(jī) 135Mpa 可見(jiàn) SZ 60 注射機(jī)滿足 ABS 注射壓力的要求 模具最小厚度 150mm 噴嘴圓弧半徑 R10mm 頂出力 12KN 拉桿間距 220 300mm 噴嘴伸出量 20mm 電動(dòng)機(jī)功率 11KW 加熱功率 4 7 KW 機(jī)器外形尺寸 4000 1400 1600mm 10 3 模具鎖模力 校核 mF 4 1 35nAp 型 2 式中 單個(gè)塑件在分型面上的投影面積 1 2m n 型腔個(gè)數(shù) 1 35 將澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積折算成 10 35nA 塑料熔體對(duì)型腔的平均壓力 MPa p型 投影面積 2139 7mA 根據(jù)查參考文獻(xiàn) 2 表 2 2 取 35 MPap型 所以 66 542 10357423 57 4mFNK 綜合驗(yàn)證 SZ 120 型注射機(jī)完全能滿足此模具的注射要求 第 3 章 模具設(shè)計(jì) 3 1 模具設(shè)計(jì)步驟 1 項(xiàng)目初始化 材料 ABS 收縮率為 1 006 2 模具坐標(biāo)系 編輯工件坐標(biāo)系 設(shè)定模具坐標(biāo)系 3 工件 x 160mm y160mm z 向下 30mm z 向上 35mm 4 型腔布局 一模一腔 刀槽型號(hào)為 1 自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)中心 5 模型修補(bǔ) 構(gòu)造曲線 用網(wǎng)格曲面修補(bǔ) 然后轉(zhuǎn)化為內(nèi)部曲面 6 分型 先創(chuàng)建型芯 后創(chuàng)建型腔 7 添加模架 LKM PP index 2730 AP h 50 BP h 40 mold type I 8 添加標(biāo)準(zhǔn)件 LACATING RING DIAMETER 120 BOTTOM C BORE DIA 38 Sprue bushing CATALOG LENGTH 44 Springs WIRE TYPE ROUND DIAMETER 38 CATALOG LENGTH 45 UNDERSIZE 10 11 ENJECTOR CATALOG DIA 1 CATALOG LENGTH 200 9 修剪頂桿 10 添加澆注系統(tǒng) 11 添加冷卻系統(tǒng) 12 建腔 3 2 模架的選擇 模具的大小主要取決于塑件的大小和結(jié)構(gòu) 對(duì)于模具而言 在保證足夠強(qiáng) 度和剛度的條件下 結(jié)構(gòu)越緊湊越好 為節(jié)約模具鋼材和便于熱處理 根據(jù)產(chǎn) 品的外形尺寸 就可以大致確定模架的大小 注塑模模架國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè) 即 GB T12556 1990 塑料注射模中小型 模架及其技術(shù)條件 和 GB T12555 1990 塑料注射模大型模架 前者適用 于模板尺寸為 B L 560mm 900mm 后 者的模板尺寸 B L 630mm 630mm 1250mm 2000mm 由于塑料模具的蓬勃發(fā)展 現(xiàn)在在全國(guó)的部分地區(qū)形 成了自己的標(biāo)準(zhǔn) 本設(shè)計(jì) 中采用 200 230mm 的模 架 導(dǎo)柱的直徑為 20mm 模架的結(jié)構(gòu)如圖 3 5 圖 3 5 模架圖 第 4 章 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 1 主流道 主流道是連接注塑機(jī)的噴嘴與分流道的一段通道 通常和注塑機(jī)的噴嘴在 同一軸在線 斷面為圓形 有一定的錐度 目的是便于冷料的脫模 同時(shí)也改 12 善料流的速度 因?yàn)橐妥⑺軝C(jī)相配 所以其尺寸與注塑機(jī)有關(guān) 如圖 5 1 所 示 查表得知 SZ 60 型注射機(jī)的噴嘴孔直徑 d0 4mm 噴嘴球半徑 R0 12mm 故取模具澆口套主流道小端直徑為 d d0 0 5 4 0 5 4 5mm 模具澆口套主流道球面半徑為 R R0 1 2 12 2 14mm 將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形 錐度取 4 由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞 所以主流道部分 常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道澆口套 以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材單獨(dú)加工和熱處理 4 2 分流道 常用分流道斷面尺寸推薦如表 5 1 所示 表 5 1 流道斷面尺寸推薦值 塑料名稱 分流道斷面直徑 mm 塑料名稱 分流道斷面直徑 mm ABS AS 聚乙烯 尼龍類 聚甲醛 丙烯酸 抗沖擊丙烯酸 醋酸纖維素 聚丙烯 異質(zhì)同晶體 4 8 9 5 1 6 9 5 1 6 9 5 3 5 10 8 10 8 12 5 5 10 5 10 8 10 聚苯乙烯 軟聚氯乙烯 硬聚氯乙烯 聚氨酯 熱塑性聚酯 聚苯醚 聚砜 離子聚合物 聚苯硫醚 3 5 10 3 5 10 6 5 16 6 5 8 0 3 5 8 0 6 5 10 6 5 10 2 4 10 6 5 13 在該模具上取圓形斷面形狀 材料采用的是 ABS 所以采用直徑為 5mm 分流道 4 3 澆口 ABS 料的流動(dòng)性好 可適用于各種澆口 為了不影響外觀 簡(jiǎn)化模局結(jié)構(gòu) 確定本設(shè)計(jì)采用扇形側(cè)澆口 4 4 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 該模具不是高深行腔 可以通過(guò)分型面和頂桿來(lái)排氣 不需要另設(shè)排氣槽 第 5 章 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)使用簡(jiǎn)單的推桿脫模機(jī)構(gòu) 因?yàn)樵撍芗姆中兔婧?jiǎn)單 結(jié)構(gòu)也不復(fù) 雜 采用推簡(jiǎn)單的脫模機(jī)構(gòu)可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu) 給制造和維護(hù)帶來(lái)方便 在對(duì) 脫模機(jī)構(gòu)做說(shuō)明之前 需要對(duì)脫模力做個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算 5 1 脫模力的計(jì)算 塑件在模具中冷卻定型時(shí) 由于熱收縮的原因其體積和尺寸都會(huì)逐漸縮小 在塑料的軟化溫度以前收縮并不造成對(duì)型芯的包緊力 但制品固化后的繼續(xù)降 溫則會(huì)對(duì)型芯產(chǎn)生包緊力 包緊力帶來(lái)正壓力 其垂直于型芯表面 脫模溫度 越低 正壓力越大 脫模是必須克服該包緊力所產(chǎn)生的摩擦力 對(duì)于不帶通孔 的殼體類塑件 脫模時(shí)還需克服大氣的壓力 此外 還需克服塑件與鋼材之間 的黏附力及脫模機(jī)構(gòu)本身運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的摩擦阻力 由于在注塑成型時(shí)所用的 塑料一般都含有適量的脫模劑 故塑件與鋼材之間的黏附力很小 可忽略不計(jì) 正壓力計(jì)算 要確定將塑件從圓錐型芯上脫下的摩擦阻力 應(yīng)先計(jì)算塑件收縮時(shí)對(duì)型芯 的正壓力 因塑件壁厚與直徑之比 可近似用型芯半徑 r 代替1 502cptrd 塑件的平均半徑 得出塑件由于收縮而產(chǎn)生的對(duì)型芯的正壓力 Pcpr 5 2oss 1 tEtr 8 其中 E ABS 的拉伸彈性模量 塑料的收縮率 m m 塑料的泊松比 塑件的拔模斜度角 14 t 塑件的壁厚 mm 包緊力計(jì)算 全面積所受的總壓力為 模被制件包緊部分的長(zhǎng)度為 l 取高度為 dl 的pF 一圈作微分單元 圖 5 1 半徑為 r 其表面積為圖 5 1 2cosdlAr 該段所受的包緊力為 cos2 1 pdlEttFdlr 薄壁塑件收縮使型芯全面積所受的總壓力為 5 0121lPtdltl 9 同理 側(cè)型芯所受的包緊力為 1PF112Etl 其中 側(cè)孔周圍的壁厚 取近似值 10mm1t 側(cè)孔的深度l 脫模力計(jì)算 塑件包緊型芯時(shí) 其受力如圖 5 9 所示 該圖把空間匯交力系簡(jiǎn)化在平面 上 兩個(gè)對(duì)稱的 代替垂直于全圓錐表面的總包緊力 兩個(gè)對(duì)稱的表面摩2pFpF 擦力 代替作用在全圓錐表面上的 由于型芯有錐度 故在抽拔力 作用 f fF1dF 下 塑件對(duì)型芯的正壓力降低了 這時(shí)摩擦阻力為1sind A1 sin fpdF A 沿 o 軸方向 由平衡方程式 0OF 15 即 5 1cossinfdpF 10 5 11 11 si cosinpddpf F 5 12 1 inPdFftg 式中 克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦力所需的抽拔力1d 脫模系數(shù) 摩擦系數(shù) f 因塑件底部沒(méi)有孔 在推出時(shí)還需克服大氣壓力造成的阻力 2dF210dFA 式中 A 垂直于開(kāi)模方向型芯的投影面積 cm2 大氣壓力按 10N cm2 計(jì)算 不計(jì)塑料對(duì)鋼材粘附力和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的摩擦阻力時(shí) 總抽拔力 1ddF 所以單個(gè)塑件所需的抽拔力為 5 cos cos 102101in1inPdFftglftgAEt A 13 其中 28mm A 3 93cm2l0 5o 查表 4 1 知 0 3851 8 26EMPa 4 7 0 35 f 因脫模力準(zhǔn)確計(jì)算很困難 為了可靠推出 對(duì)這里的 E 取上限 f 代入數(shù)值得 3532810 5087 23 1460 7 1 320 7 dF N 所以沿開(kāi)模方向所需的總抽拔力為 4 24 dFN 總 5 2 推桿脫模機(jī)構(gòu) 推桿脫模機(jī)構(gòu)是最簡(jiǎn)單 最常用的一種形式 具有制造簡(jiǎn)單 更換方便 16 推出效果好等特點(diǎn) 推桿直接與塑件接觸 開(kāi)模后將塑件推出 推桿的截面形狀 可分為圓形 方形或橢圓形等其它形狀 根據(jù)塑件的推 出部位而定 最常用的截面形狀為圓形 推桿又分為普通推桿和成型推桿兩種 前者只是起到將塑件推出的作用 后者不僅如此還能參與局部成型 所以 推 桿的使用是非常靈活的 推桿尺寸計(jì)算 本設(shè)計(jì)采用的是推桿推出 在求出脫模力的前提下可以 對(duì)推桿做出初步的直徑預(yù)算并進(jìn)行強(qiáng)度校核 本設(shè)計(jì)采用的是圓形推桿 圓形 推桿的直徑由歐拉公式簡(jiǎn)化為 D k 5 14 2LFnEd41 d 推桿直徑 n 推桿的數(shù)量 n 取 4 L 推桿長(zhǎng)度 參考模架尺寸 估取 L 162mm E 推桿材料的彈性模量 取 E 2 1 10 MP 5a k 安全系數(shù) 取 k 1 5 總的脫模力 401 08 N dFdF 代入數(shù)據(jù)得 考慮到塑件較薄 為確保因頂桿截面太小而頂壞塑件 2 8mD 這里選擇 的頂桿 每個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)成用 1 根頂桿推出 4 推桿的固定形式 推桿的固定形式有多種 但最常用的是推桿在固定板 中的形式 此外還有螺釘緊固等形式 推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向 當(dāng)推桿較細(xì)或推桿數(shù)量較多時(shí) 為了防止因塑件反阻 力不均勻而導(dǎo)致推桿固定板扭曲或傾斜折斷推桿或發(fā)生運(yùn)動(dòng)卡滯現(xiàn)象 需要在 推出機(jī)構(gòu)中設(shè)置導(dǎo)向零件 一般稱為推板導(dǎo)柱 推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位 脫模機(jī)構(gòu)完成塑件的頂出后 為進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)必須 回復(fù)到初始位置 目前常用的復(fù)位形式主要有復(fù)位桿復(fù)位和彈簧復(fù)位 本設(shè)計(jì) 采用彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu) 彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)是一種最簡(jiǎn)單的復(fù)位方式 推出時(shí)彈簧被壓 縮 而合模時(shí)彈簧的回力就將推出機(jī)構(gòu)復(fù)位 推桿與模體的配合 推桿和模體的配合性質(zhì)一般為 H8 f7 或 H7 f7 配 合間隙值以熔料不溢料為標(biāo)準(zhǔn) 17 第 6 章 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 冷卻水道的布置 因塑件較小 單位時(shí)間注射量小 所需冷卻水道也比較小 但一條冷卻水 道是不可取的 會(huì)導(dǎo)致冷卻不均 所以這里在分型面兩側(cè)設(shè)計(jì)分別設(shè)計(jì) 2 條對(duì) 稱冷卻水道 因?yàn)樵撍芗母叨容^高 為了更好的冷卻塑件 本次設(shè)計(jì)中采用 在兩個(gè)塑件中加一冷卻水膽 使冷卻水能夠?qū)λ芗容^均勻的冷卻 冷卻水膽 的結(jié)構(gòu)如圖 7 1 所示 整個(gè)冷卻水路的布置如圖 6 1 所示 圖 6 1 冷卻水道布置圖 結(jié) 論 參考文獻(xiàn) 18 1 屈華昌 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社 1995 2 彭建聲 簡(jiǎn)明模具工實(shí)用技術(shù)手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 1993 3 唐志玉 模具設(shè)計(jì)師指南 國(guó)防工業(yè)出版社 1999 4 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè) 編寫(xiě)組 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 1994 5 賈潤(rùn)禮 程志遠(yuǎn) 實(shí)用注塑模設(shè)計(jì)手冊(cè) 中國(guó)輕工業(yè)出版社 2000 6 廖念釗 互換性與技術(shù)測(cè)量 中國(guó)計(jì)量出版社 1991 7 黃毅宏 模具制造工藝 機(jī)械工業(yè)出版社 1999 8 模具制造手冊(cè)編寫(xiě)組 模具制造手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 1996 9 馮炳堯 韓泰榮 蔣文生 模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè) 上?？茖W(xué)技術(shù)出 版社 1998 10 趙如福 金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè) 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1990 11 徐灝 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 1991 12 申開(kāi)智主編 塑料成型模具 第二版 河北 中國(guó)輕工業(yè)出版社 2005 7 13 伍先明 王群 龐佑霞 張厚安編著 塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo) 北京 國(guó)防工 業(yè)出版社 2007