【溫馨提示】====【1】設(shè)計(jì)包含CAD圖紙 和 DOC文檔,均可以在線預(yù)覽,所見即所得,,dwg后綴的文件為CAD圖,超高清,可編輯,無任何水印,,充值下載得到【資源目錄】里展示的所有文件======【2】若題目上備注三維,則表示文件里包含三維源文件,由于三維組成零件數(shù)量較多,為保證預(yù)覽的簡(jiǎn)潔性,店家將三維文件夾進(jìn)行了打包。三維預(yù)覽圖,均為店主電腦打開軟件進(jìn)行截圖的,保證能夠打開,下載后解壓即可。======【3】特價(jià)促銷,,拼團(tuán)購(gòu)買,,均有不同程度的打折優(yōu)惠,,詳情可咨詢QQ:1304139763 或者 414951605======【4】 題目最后的備注【JA系列】為店主整理分類的代號(hào),與課題內(nèi)容無關(guān),請(qǐng)忽視
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
說明書
題目名稱: 帶提手的桶蓋注塑模設(shè)計(jì)
摘 要
模具制造技術(shù)迅速發(fā)展,已成為現(xiàn)代制造技術(shù)的重要組成部分。如模具的CAD/CAM技術(shù),模具的激光快速成型技術(shù),模具的精密成形技術(shù),模具的超精密加工技術(shù)。
本設(shè)計(jì)介紹了該注塑模具的設(shè)計(jì)與制造方法。該注射模采用了一模一腔的結(jié)構(gòu),其中的設(shè)計(jì)內(nèi)容有塑件的工藝性分析、塑件的體積和質(zhì)量計(jì)算及注射機(jī)參數(shù)的確定;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):分型面選擇、型腔數(shù)確定、型腔的排列方式、澆口設(shè)計(jì)、側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、推出及復(fù)位機(jī)構(gòu)方式確定;型芯、型腔尺寸計(jì)算;模具加熱和冷卻系統(tǒng)計(jì)算;模具閉合高度確定;注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核;如此設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)用可靠。最后對(duì)模具結(jié)構(gòu)與注射機(jī)的匹配進(jìn)行了校核。并用autoCAD繪制了一套模具裝配圖和零件圖。
關(guān)鍵詞:塑料 注射模具 側(cè)向抽芯
Abstract
The?die making technology rapidly expand, has become the modern technique of??manufacture?the?important?component.?For?example,?mold's?CAD/CAM?technology, mold's laser fast formation technology, mold's precise form technology, mold's ultra precision sizing technology.
This design introduced the injected mold's design and the manufacture method. This injection mold has used 1 mold 1 cavity structures. which is designed as part of the craft-oriented establishment : Plastic Parts of the Process Analysis, Plastic Parts of the size and quality of calculation and the injection parameters set; Structural design : Surface choice cavity determination, Cavity the arrangement, gate design, lateral type pulling mechanism design, launch and reattached body identified; Core, Cavity size calculation; Die heating and cooling system computation; Mold closing high set; Injection machine parameters in the verification; The design of such a structure can be used to ensure reliable die. Finally, the injection mold structure and the matching machine was calibrated. Using a set of auto mapping mold parts and assembly plans.
Key word: Plastic injection mold side core
目錄
1 引言……………………………………………………………………………(1)
2 注塑件的分析…………………………………………………………………(2)
2.1注塑件零件圖……………………………………………………………(2)
2.2 HDPE塑料概述 …………………………………………………………(2)
2.3 HDPE收縮率的確定 ……………………………………………………(3)
2.4 塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量……………………………………………(4)
2.5塑結(jié)構(gòu)分析 ……………………………………………………………(5)
3 注塑成型參數(shù)確定……………………………………………………………(6)
3.1 注塑成型的工藝參數(shù)……………………………………………………(6)
3.2 注塑機(jī)的選擇……………………………………………………………(7)
3.3 模具在注塑機(jī)上的安裝尺寸校核………………………………………(8)
4 分型面的確定及行腔數(shù)目的定………………………………………………(10)
4.1 分型面的確定…………………………………………………………(10)
4.1.1分型面的選擇原則………………………………………………(10)
4.1.2分型面的形式……………………………………………………(11)
4.1.3分型面的設(shè)計(jì)……………………………………………………(11)
4.2行腔數(shù)目的確定…………………………………………………………(11)
4.2.1初步確定行腔數(shù)目………………………………………………(11)
4.2.2根據(jù)最大注塑量確定行腔數(shù)目…………………………………(12)
5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………………………………………………………(13)
5.1交流道設(shè)計(jì)………………………………………………………………(13)
5.2分流道的設(shè)計(jì)……………………………………………………………(14)
5.3澆口設(shè)計(jì)…………………………………………………………………(14)
5.4冷料穴的設(shè)計(jì)……………………………………………………………(15)
6 模具材料的選擇及模架的確定………………………………………………(16)
6.1模具材料的選擇…………………………………………………………(16)
6.2模架的確定………………………………………………………………(17)
6.2.1模架的確定………………………………………………………(17)
6.2.2模架的選用………………………………………………………(18)
7 確定主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………(19)
7.1成型零件工作尺寸計(jì)算…………………………………………………(19)
7.1.1成型零件尺寸計(jì)算的基本內(nèi)容…………………………………(20)
7.1.2行腔、型芯工作尺寸計(jì)算…………………………………………(20)
7.2斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………(21)
7.2.1斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)……………………………………………………(21)
7.2.2滑塊的組合形式…………………………………………………(22)
7.2.3各項(xiàng)尺寸計(jì)算與校核……………………………………………(22)
7.3脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………(22)
7.4導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………………………………………………………(23)
7.4.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)………………………………………………………(24)
7.4.2導(dǎo)套的設(shè)計(jì)………………………………………………………(24)
7.5頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………………………………………………………(24)
8 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………………………………………………………(24)
8.1 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件的影響………………………………………………(24)
8.2 對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)要求…………………………………………………(25)
8.3 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………………………………………………(25)
9 模具排氣槽的設(shè)計(jì)……………………………………………………………(26)
10 proe參數(shù)化設(shè)計(jì)……………………………………………………………(26)
11 緒論…………………………………………………………………………(28)
12 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………(29)
13 致謝…………………………………………………………………………(30)
14 附錄…………………………………………………………………………(32)
附錄一 塑料制品的公差數(shù)值表………………………………………(31)
附錄二 常用液壓機(jī)的技術(shù)參數(shù)………………………………………(32)
附錄三 部分國(guó)產(chǎn)常用注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)………………………(33)
- 33 -
1 引 言
20世紀(jì)80年代開始,發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的模具工業(yè)已從機(jī)床工業(yè)中分離出來,并發(fā)展成為獨(dú)立的工業(yè)部門,其產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開放以來,我國(guó)的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來,每年都以15%的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投入力度,將技術(shù)進(jìn)步作為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿Α4送?,許多科研機(jī)構(gòu)和大專院校也開展了模具技術(shù)的研究與開發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國(guó)成為世界超級(jí)制造大國(guó)的重要原因。今后,我國(guó)要發(fā)展成為世界制造強(qiáng)國(guó),仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展,成為模具制造強(qiáng)國(guó)。
中國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在,歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì),有了很大發(fā)展,模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48"(約122CM)大屏幕彩電塑殼注射模具,6.5KG大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具,精密塑料模方面,以能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具,多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過多年的努力,在模具CAD/CAE/CAM技術(shù),模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù),快速成型與快速制模技術(shù),新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步;在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面作出了貢獻(xiàn)。
盡管我國(guó)模具工業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步,部分模具已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,但無論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要,每年仍需進(jìn)口10多億美元的各類大型,精密,復(fù)雜模具。與發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)相比,在模具技術(shù)上仍有不小的差距。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是帶提手的桶蓋注塑模具設(shè)計(jì)。本課題給出帶提手的桶蓋注塑模塑件圖,要求做出生產(chǎn)此塑件的模具。要完成此課題,首先要根據(jù)塑件的外形測(cè)繪出創(chuàng)建這個(gè)塑件的3D所需要的各個(gè)參數(shù)。用3D軟件所這個(gè)塑件做出來,并按要求把它的零件圖畫出來。最后再用CAD的方法把加工此塑件的模具給做出來。
2 注塑件的分析
2.1 注塑件零件圖
塑件零件圖:如圖2-1所示
年產(chǎn)量:小批量
材料:HDPE
圖2-1 注塑件零件圖
2.2 HDPE塑料概述
高密度聚乙烯(High Density Polyethylene,簡(jiǎn)稱為“HDPE”),是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹脂。原態(tài)HDPE的外表呈乳白色,在微薄截面呈一定程度的半透明狀。PE具有優(yōu)良的耐大多數(shù)生活和工業(yè)用化學(xué)品的特性。某些種類的化學(xué)品會(huì)產(chǎn)生化學(xué)腐蝕,例如腐蝕性氧化劑(濃硝酸),芳香烴(二甲苯)和鹵化烴 (四氯化碳)。該聚合物不吸濕并具有好的防水蒸汽性,可用于包裝用途。HDPE具有很好的電性能,特別是絕緣介電強(qiáng)度高,使其很適用于電線電纜。中到高分子量等級(jí)具有極好的抗沖擊性,在常溫甚至在-40F低溫度下均如此。
各種等級(jí)HDPE的獨(dú)有特性是四種基本變量的適當(dāng)結(jié)合:密度、分子量、分子量分布和添加劑。不同的催化劑被用于生產(chǎn)定制特殊性能聚合物。這些變量相結(jié)合生產(chǎn)出不同用途的HDPE品級(jí);在性能上達(dá)到最佳的平衡。這是決定HDPE特性的主要變量,雖然被提到的4種變量確實(shí)起到相互影響作用。乙烯是聚乙烯主要原料,少數(shù)的其它共聚單體,如1一丁烯、l一己烯或1一辛烯,也經(jīng)常用于改進(jìn)聚合物性能,對(duì)HDPE,以上少數(shù)單體的含量一般不超過1%-2%。共聚單體的加入輕微地減小了聚合物的結(jié)晶度。這種改變一般由密度來衡量,密度與結(jié)晶率呈線性關(guān)系。美國(guó)一般分類按ASTM D1248規(guī)定, HDPE的密度在 0.940g/cm以上;中密度聚乙烯(MDPE)密度范圍0.926~0.940g/cm。其它分類法有時(shí)把MDPE歸類于HDPE或LLDPE。均聚物具有最高密度、最大的剛度,良好的防滲透性和最高的熔點(diǎn),但一般具有很差抗環(huán)境應(yīng)力開裂(ESCR)。ESCR是PE抗由機(jī)械或化學(xué)應(yīng)力所引起的開裂性的能力。更高的密度一般改進(jìn)了機(jī)械強(qiáng)度性,例如拉伸強(qiáng)度、剛度和硬度;熱性能如軟化點(diǎn)溫度和熱變形溫度;防滲透性,如透氣性或水蒸氣透過性。較低的密度改進(jìn)其沖擊強(qiáng)度和E-SCR。聚合物密度主要是受共聚單體加入的影響,但較少程度也受分子量影響。高分子量百分?jǐn)?shù)使密度略有降低。例如,在一個(gè)較寬分子量范圍內(nèi)均聚物具有不同的密度。
2.3 HDPE收縮率的確定
由于影響收縮率的因素較多中,在選取收縮率時(shí)應(yīng)根據(jù)塑件的具體情況區(qū)別對(duì)待,一般來說應(yīng)遵循以下原則:
1) 對(duì)收縮率范圍較小的塑料,取平均收縮率;
2) 對(duì)收縮率范圍較大的塑料,可根據(jù)塑件的形狀選取。對(duì)壁厚的制品取上限,對(duì)壁薄的制品取下限;
3) 應(yīng)考慮注射成型中的工藝對(duì)收縮率的影響(注射壓力越高,收縮率越??;注射溫度越高,收縮率越大;注射時(shí)間越短,收縮率越大);
4) 當(dāng)塑料的收縮率很大時(shí),可根據(jù)有關(guān)的圖表選取。
由表2-2查出HDPE的收縮率為:1.5%-3.5%,根據(jù)收縮率選取的原則確定HDPE的收縮率為2%。
表2-2 常用塑料收縮率
塑料名稱
收縮率范圍(%)
塑料名稱
收縮率范圍(%)
聚苯乙烯
0.5-0.8
聚碳酸酯
0.5-0.8
聚砜
0.4-0.8
ABS
0.3-0.8
聚甲基丙烯酸甲酯
0.5-0.7
氯化聚醚
0.4-0.6
有機(jī)玻璃
0.5-0.9
注射酚醛
1-1.2
聚苯醚
0.5-1
HDPE
1.5-3.5
2.4 塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量
(1)尺寸精度的選擇;塑件的尺寸精度是決定塑件制造質(zhì)量的首要標(biāo)準(zhǔn),然而在滿足塑件使用要求的前提下,設(shè)計(jì)時(shí)總是盡量將其尺寸精度放低一些,以便降低模具的加工難度和制造成本。該塑件尺寸中等,整體結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單.多數(shù)都為曲面特征,尺寸精度要求相對(duì)較低,表面粗糙度要求一般,再結(jié)合其材料性能,故選一般精度等級(jí):6級(jí)。
(2)尺寸精度的組成及影響因素
制品尺寸誤差構(gòu)成為:
=+++ (2-1)
式中 ——制件總的成型誤差;
——塑料收縮率波動(dòng)所引起的誤差;
——模具磨損后所引起的誤差;
——模具成型零件制造精度所引起的誤差;
——模具安裝,配合間隙引起的誤差;
影響塑料制品尺寸精度的因素比較復(fù)雜,歸納有以下三個(gè)方面:
1)模具——模具各部分的制造精度是影響制件尺寸精度重要的因素。
2)塑料材料——主要是收縮率的影響,收縮率大的尺寸精度誤差就大。
3)成型工藝——成型工藝條件的變化直接造成材料的收縮,從而影響尺寸精度。
2.5 塑件結(jié)構(gòu)分析
圖2-2 塑件三維圖
上圖是本課題給出帶提手的桶蓋注塑模的塑件,要求做出生產(chǎn)此塑件的模具。要完成此課題,首先要根據(jù)塑件的外形測(cè)繪出創(chuàng)建這個(gè)塑件的3D所需要的各個(gè)參數(shù)。用3D軟件所這個(gè)塑件做出來,并按要求把它的零件圖畫出來,最后再用CAD的方法把加工此塑件的模具給做出來。下面對(duì)該塑件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析:
當(dāng)在注射成型的塑件上與開合模方向不同的內(nèi)側(cè)或外側(cè)有孔、凹穴或凸臺(tái)時(shí),塑件就不能直接由推桿等推出機(jī)構(gòu)推出脫模,此時(shí),模具上成型該處的零件必須制成可側(cè)向移動(dòng)的活動(dòng)型芯,以便在塑件脫模推出之前,先將側(cè)向成型零件抽出,然后在把塑件從模內(nèi)推出,否則就無法脫模。由這個(gè)塑件結(jié)構(gòu)的分析可知,要把這個(gè)塑件生產(chǎn)出來必須要有斜導(dǎo)柱側(cè)抽。
螺紋提手桶蓋成型后需要脫模機(jī)構(gòu),在這里我們采用油缸帶動(dòng)齒條齒輪脫模,分模后,注塑機(jī)啟動(dòng)液壓機(jī)構(gòu)使油缸帶動(dòng)齒條運(yùn)動(dòng)。
為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用側(cè)澆口。該澆口的分流道位于模具的分型面處,澆口開設(shè)在模具的型腔處,從塑料件側(cè)面進(jìn)料,因而塑件外表面受損傷比較小,不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量與美觀效果。
3 注塑成型參數(shù)確定
3.1 注塑成型工藝參數(shù)
正確的注射成形工藝可以保證塑料熔體良好塑化,順利充模、冷卻與定型,從而產(chǎn)出合格的塑料制作。溫度、壓力和時(shí)間是影響塑件注射成形的重要參數(shù)。
1)溫度
注塑成型過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”;模具溫度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制;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。對(duì)于模具的溫度,在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中有兩種方法來保證:火焰加熱和通過打塑件來提高模具的溫度。ABS料與溫度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3-1所示。
2)壓力
注射成型過程中的壓力包括注射壓力,保壓力和背壓力(塑化壓力)。注射壓力指柱塞或螺桿頂部對(duì)塑料熔體所施加的壓力。其作用是克服熔體流動(dòng)充模過程中的流動(dòng)阻力,使熔體具有一定的充模速率及對(duì)熔體進(jìn)行壓實(shí)。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),背壓的使用范圍不超過2MPa。
3)時(shí)間
完成一次注塑成型過程所需要的時(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,其他時(shí)間(開模,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)間一般不超過10s,保壓時(shí)間較長(zhǎng)一般為20~120秒,冷卻時(shí)間一般為30~120min(這三個(gè)時(shí)間都是根據(jù)塑件的質(zhì)量來決定的,質(zhì)量越大則相應(yīng)的時(shí)間越長(zhǎng))。
經(jīng)過上面的經(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)楦鱾€(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3-1所示,另外這些基本的參數(shù)在塑件注塑的過程中根據(jù)實(shí)際需要做適當(dāng)?shù)男薷摹?
表3-1 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)
40
噴嘴形式
直通式
模具溫度
25-70
噴嘴溫度/℃
180
后段溫度/℃
170~190
中段溫度/℃
190~200
前段溫度/℃
200~220
注射壓力/bar
500-1000bar
保壓力MPa
50
注射時(shí)間/s
3
保壓時(shí)間
5
冷卻時(shí)間/s
20
其他時(shí)間/s
20
成型周期/s
50
成型收縮(%)
2%
干燥溫度/℃
60~80
干燥時(shí)間/h
2
3.2 注塑機(jī)的選擇
1)塑件體積的計(jì)算
零件塑件的體積:V=409.4cm
澆注系統(tǒng)的體積:V2=12.5cm
塑件與澆注系統(tǒng)的總體積為:V=409.4+12.5=421.9cm
2)塑件質(zhì)量的計(jì)算
查手冊(cè)取密度ρ=0.94g/cm
所以,塑件的重量為:M=V×ρ=409.4cm×0.94=384.8g
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≧ V (3-1)
查國(guó)產(chǎn)注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表得選用XS-ZY-1000型號(hào)注射機(jī),其參數(shù)如下:
表3-2 XS-ZY-1000型注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)[4]
螺桿直徑/mm
85
拉桿內(nèi)間距
650x550
理論容量/
1000
最小模具厚度/mm
300
注射行程/mm
260
推動(dòng)行程/mm
430
注射速度 /(g/s)
165
頂出桿根數(shù)
1
塑化能力/(g/s)
35
定位孔直徑/mm
125
額定注射壓力/MP
121
頂出中心孔直徑/mm
40
螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min)
10~390
頂出力/KN
4000
鎖模力/KN
4500
噴
嘴
球半徑SR/mm
18
開模行程/mm
270
孔直徑/mm
7.5
3.3 模具在注塑機(jī)上的安裝尺寸校核
1)噴嘴尺寸
由注塑機(jī)參數(shù)知:注塑機(jī)前端的球面半徑R1與模具主流道始端的球面半徑R2必須吻合如下圖所示
噴嘴與主流道始端的尺寸關(guān)系:R2=R1 + (1-2)mm,而注塑機(jī)上注塑頭的半徑為R1=18mm,而模具上噴嘴的半徑尺寸為R2=20mm,滿足要求。
澆口流道與注塑機(jī)澆口之間的關(guān)系:D=d+(0.5 - 1)mm,而所選的“噴嘴孔直徑”為4mm,而設(shè)計(jì)中所采用的噴嘴直徑為8mm,滿足要求。
2)定位圈尺寸校核
在注塑機(jī)上安裝模具時(shí),應(yīng)將模具的定位圈裝入注塑機(jī)的定位孔中,以保證模具的主流道與注塑機(jī)噴嘴準(zhǔn)確對(duì)中。模具定位圈與注塑機(jī)定位孔采用H9/f9的間隙配合。
圖3-1 主流道結(jié)構(gòu)
3)螺孔尺寸校核
圖3-2 模具在注塑機(jī)上的安裝方式
由上圖知,選用圖(a)式結(jié)構(gòu)確定模具在注塑機(jī)的位置。
4)鎖模力與注射壓力的校核
(3-2)
式中:--注射時(shí)型腔壓力 查參考文獻(xiàn)得 113MPa
--塑件在分型面上的投影面積()
--澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積()
--注射機(jī)額定鎖模力,按XS-ZY-1000型注射機(jī)額定鎖模力為4500KN
經(jīng)計(jì)算得上試成立
5)模具厚度H與注射機(jī)閉和高度校核
注射機(jī)開模行程應(yīng)大于模具開模時(shí),取出塑件(包括澆注系統(tǒng))所需的開模距離
即滿足下式
(3-3 )
式中: --注射機(jī)最大開模行程,mm;
--推出距離(脫模聚居),mm;
Sk=45mm+129.23mm=174.23mm
Sk≤S=570mm 條件成立
4 分型面的確定和行腔數(shù)目的確定
4.1 分型面的確定
4.1.1 分型面的選擇原則
分型面的選擇原則:
(1)便于塑件脫模;
(2)在開模時(shí)盡量使塑件留在動(dòng)模;
(3)外觀不遭到損壞;
(4)有利于排氣和模具的加工方便;
(5)對(duì)側(cè)抽芯的影響;
(6)對(duì)排氣效果。
4.1.2 分型面的形式
該塑件的模具只有一個(gè)分型面,垂直分型。
4.1.3 分型面的設(shè)計(jì)
在型腔數(shù)目的確定時(shí)主要考慮以下幾個(gè)有關(guān)因素:由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、形狀以及摧出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響,因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析。
在實(shí)際設(shè)計(jì)中,不可能全部滿足選擇原則,一般應(yīng)抓住主要矛盾,在此前提下確定合理的分型面。
其分型面如圖4-1
圖4-1 分型面示意圖
4.2 型腔數(shù)目的確定
4.2.1 初步確定行腔數(shù)目
注塑模的型腔數(shù)目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔數(shù)目的確定時(shí)主要考慮以下幾個(gè)有關(guān)因素:
(1)塑件的尺寸精度;
(2)模具制造成本;
(3)注塑成型的生產(chǎn)效益;
(4)模具制造難度。
根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn),此塑料產(chǎn)品在模具中的側(cè)抽方式有兩種:一種是直接側(cè)抽,一個(gè)是旋轉(zhuǎn)側(cè)抽所以在這里只能采用正立的形式,其他分型面和放置方法都不妥當(dāng)。且考慮到該塑件是一般日用品,查手冊(cè)得塑件的經(jīng)濟(jì)精度推薦 6級(jí),所以初定為一模一腔最合理.排列形式如圖4-2所示.
圖4-2 行腔排列形式
4.2.1 按注塑機(jī)的最大注射量確定行腔數(shù)目
按注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目
根據(jù) (4-1)
得 (4-2)
注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù),一般取0.8;
注射機(jī)最大注射量,cmз或g;
澆注系統(tǒng)凝料量,cmз或g;
單個(gè)塑件體積或質(zhì)量,cmз或g;
根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)及尺寸精度要求,該塑件在注射時(shí)采用一模一腔 。
5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則:澆口位置應(yīng)盡量選擇在分型面上,以便于模具加工及使用時(shí)澆口的清理;澆口位置距型腔各個(gè)部位的距離應(yīng)盡量一致,并使其流程為最短;澆口的位置應(yīng)保證塑料流入型腔時(shí),對(duì)著型腔中寬敞、壁厚位置,以便于塑料的流入;避免塑料在流入型腔時(shí)直沖型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能盡快的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件變形;盡量避免使制件產(chǎn)生熔接痕,或使其熔接痕產(chǎn)生在之間不重要的位置;澆口位置及其塑料流入方向,應(yīng)使塑料在流入型腔時(shí),能沿著型腔平行方向均勻的流入,并有利于型腔內(nèi)氣體的排出。
5.1 主流道設(shè)計(jì)
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)的噴嘴在同一軸線上,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)。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。主流道參數(shù)如表5-1所示:
表5-1 主流道主要參數(shù)
參數(shù)
參數(shù)值
錐角
=2°
內(nèi)表面粗糙度
Ra=0.63
小端直徑
D=d+(0.5~1)mm
半徑
R=R+(1~2)mm
材料
T8A
下面介紹主流道的設(shè)計(jì)原則。
1)主流道應(yīng)單獨(dú)設(shè)計(jì)成襯套鑲?cè)攵0逯?,以利于制造、安裝和維修;
2)主流道為圓錐形,圓錐角為2°-4°;
3)主流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡量短,一般取<60mm;
4)出口應(yīng)做成圓角,加角半徑為r=0.5mm-3mm或r=d2/8;
5)主流道襯套與噴嘴接觸的球面半徑比噴嘴球面半徑大1mm-2mm;
6)主流道襯套與定模板的配合可用H7/m6,與定位圈的配合可用H9/f9;
7)主流道襯套材料為T8、T10,熱處理硬度HRC52-56,表面粗糙度Ra1.6;
根據(jù)選用的XS-ZY-1000型號(hào)注射機(jī)的相關(guān)尺寸得
噴嘴前端孔徑:d0=4.0mm;
噴嘴前端球面半徑:R0=10mm;
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系
取主流道球面半徑:R=18mm;
取主流道小端直徑:d=7.5mm
圖5-1 澆口結(jié)構(gòu)圖
5.2 分流道設(shè)計(jì)
分流道是主流道與澆口之間的通道,一般開設(shè)在分型面上,起分流和轉(zhuǎn)向作用,分流道的長(zhǎng)度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置,分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能短,以減少壓力損失,熱量損失和流道凝料。常用分流道斷面尺寸推薦如表4-1所示。分流道的斷面形狀有圓形,矩形,梯形,U形和六角形。要減少流道內(nèi)的壓力損失,希望流道的截面積大,表面積小,以減小傳熱損失,因此,可以用流道的截面積與周長(zhǎng)的比值來表示流道的效率,其中圓形和正方形的效率最高,但正方形的流道凝料脫模困難,所以一般是制成梯形流道。在該模具上取半圓形斷面形狀,直徑為5mm。分流道選用圓形截面:直徑D=12mm。流道表面粗糙度 。具體分流道設(shè)計(jì)如圖5-2。
5.3 澆口的設(shè)計(jì)
澆口是連接分流道與型腔的一段細(xì)短的通道,它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分,根據(jù)澆口的位置選擇要求,盡量縮短流動(dòng)距離,避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷,澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚處等要求。澆口是連接分流道與型腔的一段細(xì)短的通道,它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分,澆口的形狀,數(shù)量,尺寸和位置對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大,澆口的主要作用有兩個(gè),一是塑料熔體流經(jīng)的通道,二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。澆口的類型有很多,有點(diǎn)澆口,側(cè)澆口,直接澆口,潛伏式澆口等,各澆口的應(yīng)用和尺寸按塑件的形狀和尺寸而定, HDPE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),確定使用側(cè)澆口。 澆口設(shè)計(jì)如圖5-3。
圖5-2 分流道示意圖
圖5-3 側(cè)澆口示意圖
5.4 冷料穴的設(shè)計(jì)
現(xiàn)有的模具模架已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,所以在模具材料的選擇時(shí)主要是根據(jù)制品的冷料穴是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成之一。冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料,以免這些冷料注入型腔。這些冷料既影響熔體充填的速度,有影響成型塑件的質(zhì)量,另外還便于在該處設(shè)置主流道拉料桿的功能。注射結(jié)束模具分型時(shí),在拉料桿的作用下,主流道凝料從定模澆口套中被拉出,最后推出機(jī)構(gòu)開始工作,將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。
其設(shè)計(jì)如下圖
圖5-4 冷料穴示意圖
6 模具材料的選擇及模架的確定
6.1 模具材料的選擇
現(xiàn)有的模具模架已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,所以在模具材料的選擇時(shí)主要是根據(jù)制品的特性和使用要求選擇合理的型腔和型芯材料.如何合理的選擇模具鋼,是關(guān)系到模具質(zhì)量的前提條件,如果選材不當(dāng),則所有的精密加工所投入的工時(shí),設(shè)備費(fèi)用將浪費(fèi)。
在選擇模具鋼時(shí),首先必須考慮材料的使用性能和工藝性能,從使用性能考慮:硬度是主要指標(biāo)之一,模具在高應(yīng)力作用下欲保持尺寸不變,必須有足夠的硬度,當(dāng)承受沖擊載荷時(shí)還要考慮折斷,崩刃問題,所以韌性也是一重要指標(biāo),耐磨性是決定模具壽命的重要因素,從HDPE特性看,這三項(xiàng)指標(biāo)是必須要滿足的,此外還有紅硬性,抗壓屈服強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度和熱疲勞能力的指標(biāo)。
從工藝性能考慮:要熱加工工藝好,加工溫度范圍寬,冷加工性能如切削,銑削,拋光等加工性能好,此外還要考慮淬透性和淬硬性,熱處理變形和氧化脫碳等性能.另外從經(jīng)濟(jì)考慮,要求材料來源廣,價(jià)格低。查手冊(cè)選擇模仁的材料是40Cr.該鋼機(jī)械加工性能較好,具有優(yōu)良的耐腐蝕性能,拋光性能,較高的強(qiáng)度和耐磨性,適于制造承受高負(fù)荷,高耐磨及在腐蝕介質(zhì)作用下的塑料模具,透明塑料制品模具等.對(duì)于動(dòng)、定模座的材料,一般可采用Q235或45鋼材料,也不需要對(duì)其進(jìn)行處理。另外為了把模具固定在注射機(jī)上,動(dòng)、定模座板的兩側(cè)均需比動(dòng)、定模板的外形尺寸加寬25mm–30mm。
6.2 模架的確定
6.2.1 模架的說明
模架是設(shè)計(jì)、制造塑料注射模的基礎(chǔ)部件。為提高模具質(zhì)量,縮短模具制造周期,組織專業(yè)生產(chǎn),我國(guó)于1988年完成了《塑料注射模中小型模架》和《塑料注射模大型模架》等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。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),國(guó)內(nèi)用的最多的就是龍記標(biāo)準(zhǔn)模架及富德巴標(biāo)準(zhǔn)模架,此設(shè)計(jì)中采用德巴標(biāo)準(zhǔn)模架。市場(chǎng)上有標(biāo)準(zhǔn)件出售,這為制造注射模具提供了便利條件。
1)中小型標(biāo)準(zhǔn)注射模架(GB/T 12556.1)
標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,中小型模架的周界尺寸范圍<=560mm x 900mm,還規(guī)定了其模架結(jié)構(gòu)形式為品種型號(hào)。
a. 基本型
基本型分為A1、A2、A3、A4四個(gè)品種,模架的組成,功能及用途見表6-1
表6-1 基本型模架的組成功能及用途
型號(hào)
組成、功能及用途
中小模架A1型(大型模架A型)
定模采用兩塊模板。動(dòng)模采用一塊模板,無支撐板,設(shè)置以推桿推出塑件的機(jī)構(gòu)組成模架。適用于立式與臥式注射機(jī),單分型面一般設(shè)在合模上,可設(shè)計(jì)成多個(gè)型腔成形多個(gè)塑件的注射模
中小模架A2型(大型模架B型)
定模和動(dòng)模均采用兩塊模板,有支承面,設(shè)置以推桿推出塑件的機(jī)構(gòu)組成模架。適用于立式或臥式注射機(jī)上,用于直澆道,采用斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯,單型腔成型,其分型面可在合模面上,也可設(shè)置斜滑塊垂直分型脫模式機(jī)構(gòu)的注射模
中小模架A3、A4型(大型模架P1、P2型)
A3型(P1型)的定模采用兩塊模板,動(dòng)模采用一塊模板,它們之間設(shè)置一塊推件板連接推出機(jī)構(gòu),用以推出塑件,無支承面。
A4型(P2型)的定模和動(dòng)模均采用兩塊模板,它們之間設(shè)置一塊推件板連接推出機(jī)構(gòu),用以推出塑件,有支承面。
A3,A4型均適用于立式或臥式注射機(jī)上,脫模力大,適用于殼形塑件,以及塑件下表峭允許留有頂出痕跡的塑件注射成形的模具。
b. 派生型
派生型分P1-P9共9個(gè)品種,其模架的組成,功能及用途見表6-2
2)大型模架標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 12555.1)
大型模架中規(guī)定的周界范圍為(630mm×630mm)~(1250mm×2000mm),適用于大型熱塑性注射模。模架品種有A型、B型組成的基本型以及由P1 –?。?組成的派生型,共6個(gè)品種。A型同中小型模中的A1型,B型同中小型模架中的A2型。大型模架的組成,功能及用途見下上面6-1、6-2兩個(gè)表。
表6-2 派生型模架的組成功能及用途
型號(hào)
組成、功能及用途
中小型模架P1-P4型(大型模架P3,P4)
P1-P4型由基本型A1-A4對(duì)應(yīng)派生而成,結(jié)構(gòu)形式上的不同點(diǎn)在于去掉了A1-A4型定模板上的固定螺釘,使定模部分增加了一個(gè)分型面,多用于點(diǎn)澆口形式的注射模。其功能和用途符合A1-A4型的要求
中小型模架P5型
由兩塊模板而成,主要適用于直接澆口,簡(jiǎn)單整體型腔結(jié)構(gòu)的注射模
中小型模架P6-P9型
其中P6與P7,P8與P9是互相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu),P7和P9相對(duì)應(yīng)于P6和P8只是去掉了定模座板上的固定螺釘。這些模架均適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的注射模,如定距分型自動(dòng)脫落澆口式注射模等
6.2.2 模架的選用
1)標(biāo)準(zhǔn)模架的選用要點(diǎn)
a) 模架厚度H和注射機(jī)的閉合距離L
對(duì)于不同型號(hào)及規(guī)格的注射機(jī),不同結(jié)構(gòu)形式的鎖模機(jī)構(gòu)具有不同的閉合距離。模架厚度與閉合距離的關(guān)系為
Lmin<=H<=Lmin
b) 開模行程與定、動(dòng)模分開的間距與推出塑件所需行程之間的尺寸關(guān)系
c) 選用的模架在注射機(jī)的安裝
d) 選用模架應(yīng)符合塑件及其成形工藝的技術(shù)要求
2)模仁尺寸的確定
因?yàn)椴捎玫氖钦w式凹模和整體式凸模,所以模仁的大小可以任意制定,模仁所承受的力最終是傳遞到凸、凹模上,從節(jié)約材料和見效模具尺寸出發(fā),模仁的值取的越小越好,但實(shí)際中因?yàn)橐紤]冷卻因素,又因?yàn)榻?jīng)過模仁的冷卻系統(tǒng)比經(jīng)過模仁外部的冷卻系統(tǒng)效率高,所以為了給冷卻系統(tǒng)留有足夠的空間。
3)模架的確定
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》。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),該設(shè)計(jì)采用龍記標(biāo)準(zhǔn)模架,型號(hào)為:CI5060A170B160C120。
圖6-1模架模型示意圖圖
7 確定主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
7.1 成型零件工作尺寸的計(jì)算
成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構(gòu)成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精度直接影響塑件的精度。成型零件工作尺寸計(jì)算方法一般有兩種:一種是平均值法,即按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進(jìn)行計(jì)算;另一種是按極限收縮率、極限制造公差和磨損量進(jìn)行計(jì)算;前一種方法簡(jiǎn)便,但不適合精密塑件的模具設(shè)計(jì),后一種復(fù)雜,但能較好的保證尺寸精度。本設(shè)計(jì)采用平均值法。
7.1.1 成型零件尺寸計(jì)算的基本內(nèi)容
1) 成型零件的工作尺寸主要包括以下內(nèi)容:
l 型腔和型芯的徑向尺寸;
l 型腔嘗試和型芯高度尺寸;
l 型芯之間和成型孔之間中心距尺寸。
2) 在公式推導(dǎo)和計(jì)算中,首先做以下規(guī)定:
l 收縮率的規(guī)定:收縮率取平均值;
l 尺寸偏差的規(guī)定
A、型腔與制品外表面的尺寸偏差規(guī)定。型腔的最小尺寸為名義尺寸,偏差為正值;制品外表面的最大尺寸為名義尺寸,偏差為負(fù)值。
B、型芯與制品內(nèi)表面的尺寸偏差。型芯最大尺寸為名義尺寸,偏差為負(fù)值;制品孔最小尺寸為名義尺寸,偏差為正值。
7.1.2 型腔、型芯工作尺寸計(jì)算
HDPE塑料的收縮率是1.5%--3.5%
平均收縮率: =(1.5%--3.5%)/2 (7-1)
=2%
型腔內(nèi)徑: (7-2)
=50.27mm
型腔深度: (7-3)
=35.7mm
型芯外徑: (7-4)
=44.24mm
型芯深度: (7-5)
=32.67mm
型腔徑向尺寸(mm );
- 塑件外形基本尺寸(mm);-塑件平均收縮率;
-塑件公差
-成形零件制造公差,一般取1/4—1/6;
-塑件內(nèi)形基本尺寸( mm);
-型芯徑向尺寸(mm);
-型腔深度(mm);
-塑件高度(mm)
-型芯高度(mm);
-塑件孔深基本尺寸(mm);
7.2 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
當(dāng)在注射成型的塑件上與開合模方向不同的內(nèi)側(cè)或外側(cè)有孔、凹穴或凸臺(tái)時(shí),塑件就不能直接由推桿等推出機(jī)構(gòu)推出脫模,此時(shí),模具上成型該處的零件必須制成可側(cè)向移動(dòng)的活動(dòng)型芯,以便在塑件脫模推出之前,先將側(cè)向成型零件抽出,然后在把塑件從模內(nèi)推出,否則就無法脫模。
7.2.1 斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
1)斜導(dǎo)柱設(shè)置在定模,與滑塊的中線對(duì)齊,有足夠的強(qiáng)度。
2)斜導(dǎo)柱頂端用模珂和定模板固定并磨到和定模板平,在開模時(shí)能隨驅(qū)使滑塊沿動(dòng)模板上的導(dǎo)滑槽滑動(dòng)。
3) 斜導(dǎo)柱傾斜角為20度。
7.2.2 滑塊的組合形式
1)設(shè)計(jì)其組合方式時(shí)應(yīng)考慮分型與抽芯的方向要求,并保證塑件有較好的外觀質(zhì)量,另外還應(yīng)使滑塊的組合部分具有足夠的強(qiáng)度,該套模具采用兩瓣合模塊組合的結(jié)構(gòu)形式。
2)利用滑塊水平兩側(cè)面的凸耳與模套對(duì)應(yīng)的導(dǎo)滑槽滑動(dòng)配合,達(dá)到側(cè)向分型與復(fù)位的目的。
7.2.3 各項(xiàng)尺寸計(jì)算與校核
斜導(dǎo)柱、滑塊、導(dǎo)柱之間的相對(duì)位置以及脫模推出完成后的相對(duì)位置如圖7-1所示。
1)滑塊為兩瓣合形式,左右兩面傾角為93度,便于滑塊滑動(dòng),滑塊高度為67.4mm,全部高出動(dòng)模板。
2)斜導(dǎo)柱的導(dǎo)向傾斜角為25度,從合模到開模斜導(dǎo)柱剛離開滑塊時(shí),斜導(dǎo)柱的移動(dòng)距離是26.6mm,保證了滑塊止動(dòng)上的配合。
3)抽芯距離校核
需要抽芯的距離是:
斜導(dǎo)柱剛好抽出來時(shí)的推動(dòng)距離:
因: +3, (7-6)
所以抽芯距離滿足要求,塑件能正常取出。
螺紋提手桶蓋兩邊側(cè)抽芯。機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖7-1。
7.3 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
從圖2-1可以看出,該塑件其內(nèi)螺紋絲扣不多,接近2扣,這樣從注射工藝和模具結(jié)構(gòu)來看,要求螺紋型芯旋出的距離不大(5mm左右),采用齒條-齒輪脫內(nèi)螺紋機(jī)構(gòu)(是比較合理的。
本模具采用了油缸為內(nèi)螺紋的脫模動(dòng)力,因?yàn)楸居透资桥c注射機(jī)頂出油缸的油路(當(dāng)前出產(chǎn)的塑料注射機(jī),在操作者的反面,一般都設(shè)置有油路接口)相連接,是利用頂出油缸的油壓,實(shí)現(xiàn)本油缸活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng),不必增加油泵,是一種運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、可靠、價(jià)廉、物美的脫內(nèi)螺紋動(dòng)力。
開模時(shí),第一步油缸抽動(dòng)將螺牙轉(zhuǎn)出(齒條固定在油缸上,再有齒條帶動(dòng)齒輪子鑲件,由于軸與齒輪直徑相差不大,可以將它們?cè)O(shè)計(jì)為一整體)。第二步再由頂桿將塑件頂出。這樣模具可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。
圖7-1 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)示意圖
圖7-2齒條齒輪脫螺紋機(jī)構(gòu)是意圖
7.4 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用:1)定位作用;2)導(dǎo)向作用;3)承受一定的側(cè)向壓力
7.4.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
(1)長(zhǎng)度導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長(zhǎng)度應(yīng)比凸模端面的高度高出8—12 cm,出現(xiàn)導(dǎo)柱末導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔的情況。
(2)形狀 導(dǎo)柱前端應(yīng)做成錐臺(tái)形,以使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔。
(3)材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面和堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯,因此多采用20鋼(經(jīng)表面滲碳淬火處理),硬度為50—55HRC。
7.4.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
(1)材料 用與導(dǎo)柱相同的材料制造導(dǎo)套,其硬度應(yīng)略低與導(dǎo)柱硬度,這樣可以減輕磨損,一防止導(dǎo)柱或?qū)桌?
(2)形狀 為使導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套,導(dǎo)套的前端應(yīng)倒圓角。導(dǎo)向孔作成通孔,以利于排出孔內(nèi)的空氣。
7.5 頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì)
注射成型每一循環(huán)中,塑件必須準(zhǔn)確無誤地從模具的凹?;蛐托旧厦摮?,完成脫出塑件的裝置稱為脫模機(jī)構(gòu),也稱頂出機(jī)構(gòu)。
脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一般遵循以下原則:
1)塑件滯留于動(dòng)模邊,以便借助于開模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置,完成脫模動(dòng)作。
2)由于塑件收縮時(shí)包緊型芯,因此推出力作用點(diǎn)盡量靠近型芯,同時(shí)推出力應(yīng)施于塑件剛性和強(qiáng)度最大的部位。
3)結(jié)構(gòu)合理可靠,便于制造和維護(hù)。
這個(gè)塑件開模時(shí),由于此塑件比較的特殊先有兩個(gè)側(cè)抽, 再有油缸抽動(dòng)將螺牙轉(zhuǎn)出,最后由頂桿將塑件頂出。
8 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
8.1 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件的影響
溫度對(duì)質(zhì)量的影響體現(xiàn)在以下的幾個(gè)方面:
1)采用較低的模溫可以減小塑料制件的成型收縮率;
2)模溫均勻,冷卻時(shí)間短,注射速度快可以減少塑件的變形,增加產(chǎn)品的美觀
3)對(duì)塑件表面粗糙度影響最大的除型腔表面加工質(zhì)量外就是模具溫度,提高模溫能大大改善塑件的表面狀態(tài);
4)影響制品的力學(xué)性能,對(duì)結(jié)晶形塑料,適當(dāng)降低模具溫度有利于減小應(yīng)力和制品的開裂;對(duì)高黏度的無定形塑料,適當(dāng)提高模具溫度有利于減小應(yīng)力和制品的開裂。
溫度對(duì)塑件質(zhì)量的影響有相互矛盾的地方,設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)材料特性和使用要求偏重于主要要求。
8.2 對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求
1)根據(jù)塑料的品種確定是對(duì)模具采用加熱方式還是冷卻方式;
2)希望模溫均一,塑件各部同時(shí)冷卻,以提高生產(chǎn)率和提高塑件質(zhì)量;
3)采用低的模溫,快速,大流量通水冷卻效果一般比較好;
4)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)盡可能做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,加工容易,成本低廉;
從成型溫度和使用要求看,需要對(duì)該模具進(jìn)行冷卻,以提高生產(chǎn)率。
8.3 冷卻系統(tǒng)的確定
冷卻水回路布置的基本原則:
(1)盡量保證塑件收縮均勻,維持模具的熱平衡;
(2)冷卻水孔的數(shù)量越多,孔徑越大,則對(duì)塑件的冷卻效果越好;
(3)盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等,與制件的壁厚距離相等
(4)經(jīng)驗(yàn)表明,冷卻水管中心距B大約為2.5~3.5D,冷卻水管壁距模具
(5)邊界和制件壁的距離為0.8~1.5B。最小不要小于10。
(6)澆口處加強(qiáng)冷卻,冷卻水從澆口處進(jìn)入最佳;
(7)應(yīng)降低進(jìn)水和出水的溫差,進(jìn)出水溫差一般不超過5℃;
(8)冷卻水的開設(shè)方向以不影響操作為好,對(duì)于矩形模具,通常沿寬度方向開設(shè)水孔;
(9)合理確定冷卻水道的形式,確定冷卻水管接頭位置,避免與模具的其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉。
本套模具在螺紋提手桶蓋的旋抽型芯上開設(shè)計(jì)一條水道中間用銅片隔開。如圖8-1。
圖8-1 模具冷卻系統(tǒng)示意圖
9 模具排氣槽的設(shè)計(jì)
當(dāng)塑料熔體充填型腔時(shí),必須順序地排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱而產(chǎn)生的氣體。如果氣體不能被順利排出,塑料會(huì)由于填充不足而出現(xiàn)氣泡、接縫或表面輪廓不清等缺陷,甚至氣體受壓而產(chǎn)生高溫,使塑料焦化。特別是對(duì)大型塑件、容器類和精密塑件,排氣槽將對(duì)它們的品質(zhì)帶來很大的影響,對(duì)于在高速成行中排氣槽的作用更為重要。我們的塑件并不是很大,而且不屬于深型腔類零件,因此本方案設(shè)計(jì)在分型面之間、推桿與模板之間及活動(dòng)型芯與模板之間的配合間隙進(jìn)行排氣,間隙值取0.04㎜。
10 proe參數(shù)化設(shè)計(jì)
Proe是一個(gè)參數(shù)化的設(shè)計(jì)軟件,在模具設(shè)計(jì)中起著重要的作用。目前模具設(shè)計(jì)的軟件主要有proe和UG,其中北方用proe的多而南方用UG的居多。PTC公司為增加模具模塊的功能專門為模具設(shè)計(jì)做了一個(gè)外掛程序EMX,目前有EMX4.0和EMX5.0兩個(gè)版本,其全稱為,里面收錄了做模具標(biāo)準(zhǔn)件公司的產(chǎn)品型號(hào)。在調(diào)用中可以根據(jù)需要調(diào)用合適的產(chǎn)品,其中此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)件全部來自于EMX4.0中的標(biāo)準(zhǔn)件。目前國(guó)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)件主要有來自兩家公司——富德巴和龍記,此次模具設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)件均使用富德巴的,如果要使用龍記的還需要將龍記的公司產(chǎn)品資料加入到EMX中。
下面圖10-1是完成零件測(cè)繪后用proe所生成三維塑件圖,圖10-2是用proe設(shè)計(jì)出來的模具。
圖10-1 塑件三維圖
圖10-2 模具整體外形圖
結(jié)論
本設(shè)計(jì)首先說明了塑料工業(yè)的重要地位和當(dāng)今注塑模具的現(xiàn)狀,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,塑料工業(yè)將繼續(xù)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢(shì)。其次介紹了注塑件的一般設(shè)計(jì)原則,這次的模具設(shè)計(jì),我體驗(yàn)了模具設(shè)計(jì)的整個(gè)流程,不管以后搞不搞模具設(shè)計(jì),這對(duì)我來說都是一種不可缺少的經(jīng)歷,它也是經(jīng)驗(yàn)積累的一個(gè)過程。在本設(shè)計(jì)說明書中介紹了注塑件的一般設(shè)計(jì)原則,對(duì)塑件的特征如倒圓角、加強(qiáng)筋等做了說明,從實(shí)際來看,幾乎所有的注塑件都遵循這些原則。在做好注塑成型的準(zhǔn)備工作之后,接著介紹了模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容,冷流道注塑模具無外乎包括四大系統(tǒng):澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)和機(jī)構(gòu)系統(tǒng)(其實(shí)也可以歸為頂出系統(tǒng),該系統(tǒng)如斜導(dǎo)柱、滑塊和開閉器等)。在澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式取流道橫截面形狀,確定澆口尺寸,對(duì)流道剪切速率進(jìn)行校核;溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)說明了設(shè)計(jì)的一般步驟,確定冷卻時(shí)間,計(jì)算體積流量等做完這些工作之后,該模具的設(shè)計(jì)到此結(jié)束。
在本次設(shè)計(jì)中,由于我設(shè)計(jì)的注塑模具塑件形狀比較復(fù)雜,主要有兩個(gè)難點(diǎn):第一,需要用兩邊側(cè)抽才能把塑件加工出來,也就是需要對(duì)合滑塊結(jié)構(gòu)。第二,這個(gè)塑件有內(nèi)螺紋,在脫模時(shí)是一個(gè)難點(diǎn),通過查閱相關(guān)資料和在指導(dǎo)老師的幫助下,在這次設(shè)計(jì)中我采用了齒輪齒條脫螺紋機(jī)構(gòu)。
在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)公式有不一致的地方,不同公式的計(jì)算結(jié)果有的相差很大,特別是在溫度調(diào)節(jié)與脫模力的計(jì)算這兩塊。在完成圖紙之后發(fā)現(xiàn)塑件的設(shè)計(jì)有的地方是不合理的,比如說壁厚,雖然有經(jīng)驗(yàn)可循,但從實(shí)際中看顯然本設(shè)計(jì)的塑件壁厚過大,在冷卻系計(jì)時(shí)要考慮到零件的復(fù)雜性,冷卻時(shí)間的問題是一個(gè)很關(guān)鍵的部分,因?yàn)樗绊懼a(chǎn)效率,這里我也犯了同樣的錯(cuò)誤;從這里可以知道,注塑件的設(shè)計(jì)與模具設(shè)計(jì)關(guān)系密切,好的塑件結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu),降低生產(chǎn)成本。
目前傳統(tǒng)冷流道模具設(shè)計(jì)還是以經(jīng)驗(yàn)為主,很難對(duì)注射各參量進(jìn)行嚴(yán)密的數(shù)學(xué)建模,因?yàn)楦鲄⒘肯嗷ビ绊?,關(guān)系復(fù)雜。隨著科技的進(jìn)步及注射理論的突破,熱流道模具發(fā)展的越來越迅速,隨著技術(shù)的成熟,熱流道模具將會(huì)逐漸的增多。熱流道模具成本相對(duì)較高,但材料利用率高、成型好、產(chǎn)品質(zhì)量高,它已是模具設(shè)計(jì)的一個(gè)發(fā)展方向,以后注射模具的研究會(huì)以熱流道模具為主。
參考文獻(xiàn)
[1] 李力 崔江紅 肖慶和 胡紀(jì)云編著. 塑料成型模具設(shè)計(jì)與制造.北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2007.5
[2] 齊衛(wèi)東主編. 塑料模具設(shè)計(jì)與制造.北京:高等教育出版社,2004.7
[3] 孫鳳勤主編. 模具制造工藝與設(shè)備. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.4
[4] 黃大宇 梅瑛主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)