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插板底座板下蓋-公牛插座底蓋外殼的注塑模具設計
摘要
本次設計的題目是：公牛插座底蓋注射模。本次設計主要是通過對塑件的形狀、尺寸及其精度的要求來進行注射成型工藝的可行性分析。塑件的成型工藝性主要包括塑件的壁厚，斜度和圓角以及是否有抽芯機構(gòu)。通過以上的分析來確定模具分型面、型腔數(shù)目、澆口形式、位置大??；其中最重要的是確定型芯和型腔的結(jié)構(gòu)，例如是采用整體式還是鑲拼式，以及它們的定位和固緊方式。此外還分析了模具受力，脫模機構(gòu)的設計，合模導向機構(gòu)的設計，冷卻系統(tǒng)的設計等。最后繪制完整的模具裝配總圖和主要的模具零件圖。
關鍵詞：插座底蓋；注射模；分型面；型腔；澆口；型芯；冷卻系統(tǒng)
Abstract
The title of this design is: Bull socket bottom cover injection mold. This design is mainly through the shape of plastic parts, size and precision requirements for injection molding process feasibility analysis. The molding process of plastic parts mainly includes wall thickness, slope and fillet, and whether there is a core pulling mechanism. Through the above analysis to determine the mold parting surface, cavity number, gate form, location size; the most important thing is to determine the core and cavity structure, such as the use of integrated or mosaic, and their positioning and fastening mode. In addition, the force of the die, the design of the demoulding mechanism, the design of the clamping and guiding mechanism and the design of the cooling system are analyzed. Finally, draw up a complete die assembly plan and main parts drawing.
Key words: socket bottom cover; injection mold; parting surface; cavity; gate; core; cooling system
目 錄
摘要 I
Abstract II
前 言 1
1 塑件的工藝性分析 3
1.1塑件的原材料工藝性分析 4
1.2注塑模工藝條件 4
1.3確定成型工藝條件 5
2 注塑機的選擇 6
2.1計算塑件的體積和重量 6
2.2確定注塑成型體積 7
2.3注塑機基本參數(shù) 7
2.3.1注塑機概況 7
2.3.2注塑機的分類 7
2.3.3注塑機型號 7
2.4注塑機的校核 8
2.4.1注射量的校核 8
2.4.2鎖模力的校核 8
2.4.3注射機安裝模具部分的尺寸校核 9
3 成型零件尺寸的計算 9
3.1型腔尺寸計算 11
3.2型芯尺寸計算 12
4 模具結(jié)構(gòu)設計 14
4.1分型面的選擇 14
4.2澆注系統(tǒng) 15
4.2.1澆口套的選用 15
4.2.2分流道的布置 16
4.2.3澆口的設計 17
4.2.4冷料的穴設計 18
4.2.5澆口套及定位圈的設計 18
4.3 脫模機構(gòu)與合模導向結(jié)構(gòu)設計 19
4.3.1脫模結(jié)構(gòu)設計 19
4.3.2合模導向機構(gòu)的設計 20
4.4 模架的選用 21
4.5 溫度系統(tǒng)與排氣系統(tǒng)的設計 22
4.5.1排氣系統(tǒng)的設計 22
4.5.2溫度控制系統(tǒng)的設計 23
4.6 模具總裝圖的繪制 25
總 結(jié) 27
致謝 27
參考文獻 28
IV
前 言
模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，被成為“工業(yè)之母”。而塑料模具又是整個模具行業(yè)中的一枝獨秀，發(fā)展極為迅速。自從1927年聚氯乙烯塑料問世以來，隨著高分子化學技術(shù)的發(fā)展以及高分子合成技術(shù)、材料改性技術(shù)的進步，愈來愈多的具有優(yōu)異性能的高分子材料不斷涌現(xiàn)，從而促使塑料工業(yè)飛躍發(fā)展。
在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，69%~90%的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具加工，模具工業(yè)已成為工業(yè)發(fā)展的基礎，許多新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)在很大程度上都依賴于模具生產(chǎn)，特別是汽車、輕工、電子、航空等行業(yè)尤為突出。我國自改革開放以來，塑料工業(yè)發(fā)展很快，表現(xiàn)在不僅塑料增加而且其品種更為增多，其產(chǎn)量已上升到居世界第四位，由此可見，塑料工業(yè)已在我國國民經(jīng)濟的各個部門中發(fā)揮了愈來愈大的作用。
在模具方面，我國模具總量雖已位居世界第三，但設計制造水平總體上比德、美、日、法、意等發(fā)達國家落后許多，模具商品化和標準化程度比國際水平低許多。在模具價格方面，我國比發(fā)達國家低許多，約為發(fā)達國家的1/3~1/5，工業(yè)發(fā)達國家將模具向我國轉(zhuǎn)移的趨勢進一步明朗化。
我國塑料模的發(fā)展迅速。塑料模的設計、制造技術(shù)、CAD技術(shù)、CAPP技術(shù)，已有相當規(guī)模的確開發(fā)和應用。在設計技術(shù)和制造技術(shù)上與發(fā)達國家和地區(qū)差距較大，在模具材料方面，專用塑料模具鋼品種少、規(guī)格不全質(zhì)量尚不穩(wěn)定。模具標準化程度不高，系列化商品化尚待規(guī)?；籆AD、CAE、Flow Cool軟件等應用比例不高；獨立的模具工廠少；專業(yè)與柔性化相結(jié)合尚無規(guī)劃；企業(yè)大而全居多，多屬勞動密集型企業(yè)。因此努力提高模具設計與制造水平，提高國際競爭能力，是刻不容緩的。
近年來，隨著科學技術(shù)的進步以及對塑件質(zhì)量要求的提高，塑料模塑成型技術(shù)正向高精度、高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的方向發(fā)展，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：
（1）塑料成型理論研究的進展。
（2）新的成型方法不斷涌現(xiàn)。
（3）塑件更趨向精密化、微型化及超大型化。
（4）開發(fā)出新型模具材料。
（5）模具表面強化熱處理新技術(shù)應用。
（6）模具CAD/CAM/CAE技術(shù)發(fā)展迅速。
（7）模具大量采用標準化。
在工業(yè)發(fā)達的國家，模具工業(yè)已經(jīng)從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為一個獨立的工業(yè)部門，而且其產(chǎn)值已經(jīng)超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。目前國內(nèi)模具行業(yè)的基本情況是，隨著輕工業(yè)及汽車制造業(yè)的迅速發(fā)展，模具設計制造日漸受到人們廣泛關注，已形成一個行業(yè)。但是我國模具行業(yè)缺乏技術(shù)人員，存在品種少、精度低、制造周期長、壽命短、供不應求的狀況。一些大型、精密、復雜的模具還不能自行制造，需要每年花幾百萬.上千萬美元從國外進口，制約了工業(yè)的發(fā)展，所以在我國大力發(fā)展模具行業(yè)勢在必行。
1 塑件的工藝性分析
本文設計的是公牛插座底蓋注塑模，其零件圖見圖，設計要求為：
1. 材料：ABS
2. 收縮率：0.75%
3. 外觀要求：光滑，無明顯制件缺陷（如縮痕、氣泡、翹曲）。
4. 生產(chǎn)批量：***萬件
圖-公牛插座底蓋零件圖
圖-三維造型
1.1塑件的原材料工藝性分析
1. 結(jié)晶料，濕性小，易發(fā)生融體破裂，長期與熱金屬接觸易分解。
2. 流動性好，但收縮范圍及收縮值大，易發(fā)生縮孔凹痕變形。
3. 冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應緩慢散熱，并注意控制成型溫度，料溫低溫高壓時容易取向，模具溫度低于50度時，塑件不光滑，易產(chǎn)生熔接不良，流痕，90度以上易產(chǎn)生翹曲變形。
4. 塑料壁厚均勻，避免缺膠，尖角，以防應力集中。
1.2注塑模工藝條件
注塑機選用，對注塑機的選用沒有特殊要求。由于ABS具有高結(jié)晶性，需采用注射壓力較高及可多段控制的電腦注塑機。鎖模力一般按3800t/m2 來確定，注射量20%-85%即可。
干燥處理：如果儲存適當則不需要干燥處理。
熔化溫度：ABS的熔點為160-175℃，分解溫度為350℃，但在注射加工時溫度設定不能超過275℃，熔融段溫度最好在240℃。
模具溫度：模具溫度50-90℃。對于尺寸要求較高的用高模溫。型芯溫度比型腔溫度低5℃以上。
注射壓力：采用較高注射壓力（1500-1800bar）和保壓壓力（約為注射壓力的80%）。大概在全行程的95%時轉(zhuǎn)壓，用較長的保壓時間。
注射速度：為減少內(nèi)應力及變形，應選擇高速注射，但有些等級的ABS和模具部不適用（出現(xiàn)氣泡、氣紋）。如刻有花紋的表面出現(xiàn)由澆口擴散的明暗相間條紋，則要用低速注射和較高模溫。
流道和澆口：流道直徑4.7mm，針形澆口長度1-1.5mm，直徑可小至0.7mm，深度為壁厚的一半，寬度為壁厚的兩倍，并隨筆并隨模腔內(nèi)的熔流長度逐步增加。模具必須有良好的排氣性。排氣孔深0.0225mm-0.038mm，厚1.5mm，要避免收縮痕，就要用大而圓的注口及圓形流道，加強筋的厚度要?。ɡ缡潜诤竦?0- 60%）
1.3確定成型工藝條件
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的阻力，提供充模速度及對熔料進行壓實等。保壓力的大小取決于模具對熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關。對于像abs流動性好的料，保壓力應該小些，以避免產(chǎn)生飛邊，保壓力可取略低于注射壓力。背壓力是指注塑機螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動后退時所受到的壓力，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，塑化時的剪切作用增強，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，背壓的使用范圍約為3.4~27.5MPA。
3) 時間:完成一次注塑成型過程所需要的時間稱為成型周期。包括注射時間，保壓時間，冷卻時間，其他時間（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間，以提高生產(chǎn)率，其中，最重要的是注射時間和冷卻時間，在實際生產(chǎn)中注射時間一般為3~5秒，保壓時間一般為20~120秒，冷卻時間一般為30~120秒（這三個時間都是根據(jù)塑件的質(zhì)量來決定的，質(zhì)量越大則相應的時間越長）。確定成型周期的經(jīng)驗數(shù)值如表2.2所示。
表 成型周期與壁厚關系
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
經(jīng)過上面的經(jīng)驗數(shù)據(jù)和推薦值，可以初步確定成型工藝參數(shù)，因為各個推薦值有差別，而且有的與實際注塑成型時的參數(shù)設置也不一致，結(jié)合兩者的合理因素，初定制品成型工藝參數(shù)如下：
表 ABS注射成型工藝參數(shù)
工藝參數(shù)
規(guī)格
工藝參數(shù)
規(guī)格
料筒溫度/℃
后段
中段
前段
160-220
180-200
160-180
成型時間/t
注射時間
保壓時間
冷卻時間
2
15
20
噴嘴溫度/℃
220-310
螺桿轉(zhuǎn)速/r.min-1
40
模具溫度/℃
20-60
注射壓力/Mpa
70-100
2 注塑機的選擇
2.1計算塑件的體積和重量
體積：通過UG軟件的“測量體”分析塑件，得到塑件的體積為Vg=29602mm3。如圖所示：
圖 體積說明
質(zhì)量：材料ABS的密度取=1.06g/ cm3，則單個塑件的質(zhì)量m=V=18.5g。
2.2確定注塑成型體積
由于采取側(cè)澆口以及制件的大小我們可以采取一模兩腔，可決定設備型號、規(guī)格。注射機的額定注射量為V（額）每次的注射量不超過它的80%，若成型產(chǎn)品需要的注射量應是主流道以及分流道剩余凝料和兩個產(chǎn)品的體積之和：
即 V總=2×1.2×17471=42
0.8V額≧V總 所以可得出 V額≧52.5mm3
2.3注塑機基本參數(shù)
2.3.1注塑機概況
注塑機是將熱塑性塑料或熱固性料利用塑料成型模具制成各種形狀的塑料制品的主要成型設備。
圖注塑機
注射成型是通過注塑機和模具來實現(xiàn)的。
2.3.2注塑機的分類
注塑機的類型有:立式、臥式、全電式，但是無論那種注塑機，其基本功能有兩個：
（1）加熱塑料，使其達到熔化狀態(tài)；
（2）對熔融塑料施加高壓，使其射出而充滿模具型腔。
2.3.3注塑機型號
根據(jù)以上注塑體積計算以及模具總高度H模=225和《模具設計與制造簡明手冊》表2-40選擇注射機SZA-YY60螺桿式注射機，其參數(shù)如下：
額定注射量：125
螺桿直徑：42mm
注射壓力：119Mpa
鎖模力：900KN
模板行程：300mm
模具最大厚度：300mm
模具最小厚度：200mm
模板尺寸：330×440mm
拉桿空間：260×290mm
定位孔直徑：100mm
合模方式：液壓—機械
2.4注塑機的校核
每副模具都只能安裝在與其相適應的注塑機上進行生產(chǎn)，因此模具設計與所用的注塑機關系十分密切。在設計模具時，應校核注塑機的一些技術(shù)參數(shù)
2.4.1注射量的校核
根據(jù)《模具設計與制造簡明手冊》可知：塑件的體積應小于注射機的注射容量，其公式按下式校核：
V件0.8V注=0.8X125cm3=100cm3
式中：V件塑件與澆注系統(tǒng)的體積總和
V注注射機的注射量（）
0.8最大注射量的利用系數(shù)
經(jīng)計算得： 0.8V（額）≥V（注）≈42cm3 （具體計算過程見2.2章）
所以是合格的
2.4.2鎖模力的校核
由P注 P成型
查《模具設計指導》表6-5ABS塑料成型時的注射壓力
P成型=50~70Mp
P鎖模pF
式中 p塑料成型時型腔壓力，abs塑料的型腔壓力p=90Mpa
F澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和（mm2）
各型腔及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積
F=（100402）=8000
pF=708000=560KN
P鎖模=900KN>pF=560KN
2.4.3注射機安裝模具部分的尺寸校核
噴嘴尺寸：噴嘴尺寸與澆口套相適應，澆口套是根據(jù)噴嘴尺寸來設計的；
定位環(huán)尺寸：定位環(huán)高度10mm，直徑100mm（與定位孔相配合）；
模具厚度：Hmin=200mm
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