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I 廣東石油化工學(xué)院 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 題 目 塑 料 成 型 工 藝 及 模 具 設(shè) 計(jì) 專 業(yè) 機(jī) 電 工 程 學(xué) 院 班 級(jí) 材控 學(xué) 生 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 完成時(shí)間 購(gòu)買后包含有 CAD 圖紙和論文 咨詢 Q401339828 II 摘 要 本次模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容是 外殼注射模的設(shè)計(jì) 通過對(duì)塑件進(jìn)行工藝的分析和 比較 最終設(shè)計(jì)一副注塑模 從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性 具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā) 對(duì)模具的澆 注系統(tǒng) 模具成型部分的結(jié)構(gòu) 頂出機(jī)構(gòu) 冷卻系統(tǒng) 注塑機(jī)的選擇及有關(guān)參數(shù)的 校核 都有詳細(xì)的設(shè)計(jì) 同時(shí)并簡(jiǎn)單的編制了模具的加工工藝 通過整個(gè)設(shè)計(jì)過程 表明該模具能夠達(dá)到塑件所要求的加工工藝 根據(jù)題目設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是外殼注塑 模具的設(shè)計(jì) 也就是設(shè)計(jì)一副注塑模具來(lái)生產(chǎn)外殼塑件產(chǎn)品 以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提高產(chǎn) 量 對(duì)外殼的具體結(jié)構(gòu) 該模具是點(diǎn)澆口的單分型面注射模具 通過模具設(shè)計(jì)表明 該模具能達(dá)到外殼的質(zhì)量和加工工藝要求 關(guān)鍵詞 外殼 注塑模 分型面 塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 III 目 錄 摘 要 II 1 塑件工藝分析 1 1 1 塑件設(shè)計(jì)要求 1 1 2 塑件的材料特征 2 2 塑件的尺寸精度與結(jié)構(gòu) 5 3 注射機(jī)及模架的選用 7 3 1 注射機(jī)的選用 7 3 2 模架的選用 7 3 3 模架周界尺寸選擇 8 4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 4 1 制品成型位置及分型面的選擇 1 4 2 模具型腔數(shù)的確定 排列和流道布局 1 4 3 主流道 主流道襯套及定位環(huán)的設(shè)計(jì) 2 4 4 分流道的形狀及尺寸 4 4 5 澆口的形狀及其位置選擇 6 4 6 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7 4 7 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8 4 8 拉料桿的形式選擇 9 4 9 模具排氣槽設(shè)計(jì) 9 5 模具型腔 型芯的有關(guān)計(jì)算 10 5 1 型腔工作尺寸計(jì)算 10 5 2 型芯的工作尺寸計(jì)算 10 6 注塑機(jī)參數(shù)校核 13 6 1 最大注射量校核 13 6 2 鎖模力校核 13 6 3 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核 13 6 5 開模行程校核 14 7 模具冷卻系統(tǒng)計(jì)算 15 7 1 冷卻回路所需的總面積計(jì)算 15 7 2 冷卻回路的總長(zhǎng)度的計(jì)算 16 7 3 冷卻水體積流量的計(jì)算 16 8 注射模零件及總裝技術(shù)要求 18 8 1 零件的技術(shù)要求 18 8 2 總裝技術(shù)要求 18 9 模具裝配圖及工作原理 20 參考文獻(xiàn) 21 1 1 塑件工藝分析 1 1 塑件設(shè)計(jì)要求 外殼在我們生活中非常的普遍 幾乎每家都要用到 此次設(shè)計(jì)的外殼的結(jié)構(gòu)比 較簡(jiǎn)單 主要是在外殼的底部打長(zhǎng)條形的間隙 這樣可以讓積累在里面的水自然流 出省去人工進(jìn)行操作 也可以提高外殼的使用壽命 為滿足制品表面光滑的要求與 提高成型效率采用潛伏式澆口 澆口的分流道位于分型面上 而澆口卻斜向開設(shè)在 模具的隱蔽處 塑料熔體通過型腔的側(cè)面或推桿的頂端部注入型腔 因而塑件表面 不受損傷 不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量與美觀效果 圖 1 外殼 塑件表面質(zhì)量 Ra0 32 塑件顏色 白色 2 塑件要求 塑件外側(cè)表面光滑 下端外沿不允許有澆口痕跡 塑件允許最大脫模斜度 1 2 塑件的材料特征 1 2 1 ABS 塑料 ABS 樹脂是五大合成樹脂之一 其抗沖擊性 耐熱性 耐低溫性 耐化學(xué)藥品 性及電氣性能優(yōu)良 還具有易加工 制品尺寸穩(wěn)定 表面光澤性好等特點(diǎn) 容易涂 裝 著色 還可以進(jìn)行表面噴鍍金屬 電鍍 焊接 熱壓和粘接等二次加工 廣泛 應(yīng)用于機(jī)械 汽車 電子電器 儀器儀表 紡織和建筑等工業(yè)領(lǐng)域 是一種用途極 廣的熱塑性工程塑料 塑料 ABS 樹酯是目前產(chǎn)量最大 應(yīng)用最廣泛的聚合物 它將 PB PAN PS 的 各種性能有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái) 兼具韌 硬 剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能 ABS 是丙烯腈 丁二烯和苯乙烯的三元共聚物 A 代表丙烯腈 B 代表丁二烯 S 代表苯乙烯 經(jīng) 過實(shí)際使用發(fā)現(xiàn) ABS 塑料管材 不耐硫酸腐蝕 遇硫酸就粉碎性破裂 由于具有三種組成 而賦予了其很好的性能 丙烯腈賦予 ABS 樹脂的化學(xué)穩(wěn)定 性 耐油性 一定的剛度和硬度 丁二烯使其韌性 沖擊性和耐寒性有所提高 苯 乙烯使其具有良好的介電性能 并呈現(xiàn)良好的加工性 大部分 ABS 是無(wú)毒的 不透水 但略透水蒸氣 吸水率低 室溫浸水一年吸水 率不超過 1 而物理性能不起變化 ABS 樹脂制品表面可以拋光 能得到高度光澤 的制品 ABS 具有優(yōu)良的綜合物理和機(jī)械性能 極好的低溫抗沖擊性能 尺寸穩(wěn)定性 電性能 耐磨性 抗化學(xué)藥品性 染色性 成品加工和機(jī)械加工較好 ABS 樹脂耐 水 無(wú)機(jī)鹽 堿和酸類 不溶于大部分醇類和烴類溶劑 而容易溶于醛 酮 酯和 某些氯代烴中 ABS 樹脂熱變形溫度低可燃 耐候性較差 熔融溫度在 217 237 熱分解溫度在 250 以上 如今的市場(chǎng)上改性 ABS 材料 很多都是摻雜了水口料 再生料 導(dǎo)致客戶成型產(chǎn)品性能不一又不穩(wěn)定 1 2 2 塑件材料的確定 ABS 流動(dòng)性好 加工性能好 易著色 尺寸穩(wěn)定性好 可用注塑 擠塑 吹塑 發(fā) 泡 熱成型 粘接 涂覆 焊接 機(jī)加工 印刷等方法加工成各種制件 特別適用于 注射成型 1 無(wú)定形材料 流動(dòng)性中等 吸濕大 必須充分干燥 表面要求光澤的塑件須長(zhǎng)時(shí)間 預(yù)熱干燥 80 90 度 3 小時(shí) 2 宜取高料溫 高模溫 但料溫過高易分解 分解溫度為 270 度 對(duì)精度較高的塑 件 模溫宜取 50 60 度 對(duì)高光澤 耐熱塑件 模溫宜取 60 80 度 3 3 如需解決夾水紋 需提高材料的流動(dòng)性 采取高料溫 高模溫 或者改變?nèi)?水位等方法 4 如成形耐熱級(jí)或阻燃級(jí)材料 生產(chǎn) 3 7 天后模具表面會(huì)殘存塑料分解物 導(dǎo) 致模具表面發(fā)亮 需對(duì)模具及時(shí)進(jìn)行清理 同時(shí)模具表面需增加排氣位置 5 冷卻速度快 模具澆注系統(tǒng)應(yīng)以粗 短為原則 宜設(shè)冷料穴 澆口宜取大 如 直接澆口 圓盤澆口或扇形澆口等 但應(yīng)防止內(nèi)應(yīng)力增大 必要時(shí)可采用 調(diào)整式澆口 模具宜加熱 應(yīng)選用耐磨鋼 6 料溫對(duì)塑件質(zhì)量影響較大 料溫過低會(huì)造成缺料 表面無(wú)光澤 銀絲紊亂料 溫過高易溢邊 出現(xiàn)銀絲暗條 塑件變色起泡 7 模溫對(duì)塑件質(zhì)量影響很大 模溫低時(shí)收縮率 伸長(zhǎng)率 抗沖擊強(qiáng)度大 抗彎 抗壓 抗張強(qiáng)度低 模溫超過 120 度時(shí) 塑件冷卻慢 易變形粘模 脫模困難 成型周期長(zhǎng) 8 成型收縮率小 易發(fā)生熔融開裂 產(chǎn)生應(yīng)力集中 故成型時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制成型 條件 成型后塑件宜退火處理 9 熔融溫度高 粘度高 對(duì)剪切作用不敏感 對(duì)大于 200 克的塑件 應(yīng)采用螺 桿式注射機(jī) 噴嘴應(yīng)加熱 宜用開暢式延伸式噴嘴 注塑速度中高速 1 2 3 主要性能 a 機(jī)械性能 強(qiáng)度高 耐疲勞性 尺寸穩(wěn)定 蠕變也小 高溫條件下也極少有 變化 b 耐熱老化性 增強(qiáng)后的 UL 溫度指數(shù)達(dá) 120 140 戶外長(zhǎng)期老化性也很好 c 耐溶劑性 無(wú)應(yīng)力開裂 d 對(duì)水穩(wěn)定性 遇水易分解 高溫 高濕環(huán)境下使用需謹(jǐn)慎 e 電氣性能 1 絕緣性能 優(yōu)良 潮濕 高溫也能保持電性能穩(wěn)定 是制造電子 電氣零件 的理想材料 2 介電系數(shù) 3 0 3 2 3 耐電弧性 120s f 成型加工性 普通設(shè)備注塑或擠塑 由于結(jié)晶速度快 流動(dòng)性好 模具溫度 也比其他工程塑料要求低 在加工薄壁制件時(shí) 僅需幾秒鐘 對(duì)大部件也只要 40 60s 即可 塑料成型工藝參數(shù) 模具溫度 50 70 4 噴嘴溫度 180 190 料筒溫度 前段溫度 200 210 中段溫度 210 230 后段溫度 180 200 注射壓力 70 90MPa 注射機(jī)類型 螺桿式 保壓壓力 50 70 MPa 噴嘴形式 直通式 注射時(shí)間 3 5S 保壓時(shí)間 15 30S 冷卻時(shí)間 15 30S 成形周期 40 70S 后處理 紅外線烘箱 5 2 塑件的尺寸精度與結(jié)構(gòu) 為了降低模具加工難度和制造成本 在滿足塑件使用的前提下 用較低的尺寸 公差精度等級(jí) 表 3 塑件有關(guān)尺寸精度等級(jí)參數(shù) 精度等級(jí) 1 2 3 4 5 6 7 8基本尺寸 mm 公差數(shù)值 mm 3 0 04 0 06 0 08 0 12 0 16 0 24 0 32 0 46 3 6 0 05 0 07 0 08 0 14 0 18 0 28 0 36 0 56 6 10 0 06 0 08 0 10 0 16 0 20 0 32 0 40 0 64 10 14 0 07 0 09 0 12 0 18 0 22 0 36 0 44 0 72 14 18 0 08 0 10 0 12 0 20 0 24 0 40 0 48 0 80 18 24 0 09 0 11 0 14 0 22 0 28 0 44 0 56 0 56 24 30 0 10 0 12 0 16 0 24 0 32 0 48 0 64 0 96 30 40 0 11 0 13 0 18 0 26 0 36 0 52 0 72 1 00 40 50 0 12 0 14 0 20 0 28 0 40 0 56 0 80 1 2 50 65 0 13 0 16 0 22 0 32 0 46 0 64 0 92 1 4 65 85 0 14 0 19 0 26 0 38 0 52 0 76 1 0 1 6 85 100 0 16 0 22 0 30 0 44 0 60 0 88 1 2 1 8 100 120 0 18 0 25 0 34 0 50 0 68 1 0 1 4 2 0 120 140 0 28 0 38 0 56 0 76 1 1 1 5 2 2 塑件精度等級(jí)與塑料品種有關(guān) 根據(jù)塑料的收縮率的變化不同 塑料的公差精 度分為高精度 一般精度 低精度三種 6 表 4 塑件精度等級(jí)參數(shù) 建議采用精度等級(jí) 塑料品種 高精度 一般精度 低精度 ABS MT2 MT3 MT5 由塑件的工作環(huán)境知道工件的精度要求較高 所以精度等級(jí)選擇一般精度由表 3 表 4 可查得模具加工時(shí)的各尺寸工差 7 3 注射機(jī)及模架的選用 3 1 注射機(jī)的選用 由工件可得其質(zhì)量為 18g 因?yàn)椴捎靡荒６坏纳a(chǎn)方式 所以二個(gè)塑件的總 質(zhì)量為 36g 可計(jì)算澆注系統(tǒng)的體積為 8 5cm3 由公式所以 3364 781 05mgVcmc 塑 件 澆塑 件總 V 4 7832 選用 XS ZY 125 型臥式注射機(jī) 其性能參數(shù)如下 額定注射量 315cm 注射壓力 Mpa20 鎖模力 9KN 最大注射面積 23c 最大開模行程 m0 模具最大厚度 模具最小厚度 2 拉桿間距 609 噴嘴半徑 m 噴嘴圓弧半徑 18 3 2 模架的選用 我國(guó)目前標(biāo)準(zhǔn)化注射模零件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有 12 個(gè) 另外還制訂了塑料注射模具的 標(biāo)準(zhǔn)模架 分 中小型模架 GB T12556 1 90 和 大型模架 GB T12555 1 90 兩種 中小型模架 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定 模架的周界尺寸范圍為 560 m 并規(guī)定模架的形式為品種型號(hào) 即基本型 A1 A2 A3 和 A4 四個(gè)品種 m90 8 表 5 四種模架的組成 功能及用途 型號(hào) 組成 功能及用途 A1 型 定模采用兩塊模板 動(dòng)模采用一塊模板 與推桿推件機(jī)構(gòu)組成模架 適用于 立式和臥式注射機(jī) A2 型 動(dòng) 定模均采用兩塊模板 與推件機(jī)構(gòu)組成模架 適用于立式和臥式注射機(jī) 可用于帶有斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯的模具 也可用于斜滑塊側(cè)向分型的模具 A3 型 定模采用兩塊模板 動(dòng)模采用一塊模板 它們中間設(shè)置了一塊推件板 用于 推件板件的模具 適用于立式和臥式注射機(jī) A4 型 動(dòng) 定模均采用兩塊模板 它們中間設(shè)置了一塊推件板 用于推件板件的模 具 適用于立式和臥式注射機(jī) 根據(jù)以上四種模架的組成 功能及用途可以看出 A4 型模型適用于本次模具的 設(shè)計(jì) 故選用 A4 模架 3 3 模架周界尺寸選擇 根據(jù)模具型腔布置可以選用的模架規(guī)格為 再根據(jù)所選取的90m75 模架規(guī)格可通過標(biāo)準(zhǔn)模架 表查得上 下模板的厚度為 墊板厚度為 330m 1 4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 1 制品成型位置及分型面的選擇 選擇分型面時(shí)的考慮方向 1 塑件開模后留在動(dòng)模上 2 分型面的痕跡不影響塑件的外觀 3 澆注系統(tǒng)和澆口的合理安排 4 推桿的痕跡不露在塑件的外觀上 5 使塑件易于脫模 根據(jù)以上的分型面選擇的原則 本塑件的分型面選擇在塑件的最下面 這樣有 利于塑件型腔的加工 更有利于塑件的成形 而塑件的整體將在脫模后留在動(dòng)模側(cè) 而對(duì)于推桿的設(shè)計(jì) 將采用塑件的底面形狀 圓弧度 的面積 這樣既增大了推出 力 又減小了推桿的痕跡的存在 圖 3 分型面的選擇圖 4 2 模具型腔數(shù)的確定 排列和流道布局 與單型腔模具相比較 單型腔模具具有塑料制件的形狀和尺寸一致性好 成型 的工藝條件容易控制 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊 模具制造成本低 制造周期短等特點(diǎn) 但是 在大批量生產(chǎn)的情況下 多型腔應(yīng)收更為合適的形式 它可以提高生產(chǎn)效率 降低塑件的整體成本 2 型腔數(shù)目的確定 應(yīng)根據(jù)塑件的幾何形狀及尺寸 質(zhì)量 批量大小 交貨長(zhǎng)短 注射能力 模具成本等要求來(lái)考慮 根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力 F 的要求來(lái)確定型腔數(shù)目 n 即21FpAn 式中 F 注射機(jī)額定鎖模力 N p 型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力 MPa 分別為澆注系統(tǒng)和單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積 mm 2 1A2 大多數(shù)小型件常用多型腔注射模 而高精度塑件的型腔數(shù)原則上部超過 4 個(gè) 生產(chǎn)中如果 交貨允許 根據(jù)上述公式估算 采用一模兩腔 圖 4 型腔排列圖 因?yàn)橐荒６?所以塑件的尺寸為豎直方向 澆注系統(tǒng)的作用就是將熔融狀態(tài)的塑料均勻 迅速地輸入型腔 使型腔內(nèi)氣體 及時(shí)排出 并且將注射壓力傳遞到型腔的各個(gè)部分 從而得到組織緊密的制品 4 3 主流道 主流道襯套及定位環(huán)的設(shè)計(jì) 主流道設(shè)在定模板上 并且位于模具的中心 與注射機(jī)噴噴嘴在同一軸線上 其為一圓錐孔 其小頭正對(duì)注射機(jī)的噴嘴 因噴嘴外形為球面 所以主流道小頭孔 端的外形應(yīng)為一凹球面 為了配合緊密 防止溢料 凹球面的半徑應(yīng)比噴嘴的球面 半徑略大 m32 主流道襯套的材料常用 T8A T10A 制造 熱處理后硬度為 50 55HRC 主流道 3 襯套與定模板采用 H7 m6 的過渡配合 主流道襯套與定位圈采用 H9 m9 的過渡配合 由于受型腔或分流道的反壓力作用 主流道襯套會(huì)產(chǎn)生軸向定位移動(dòng) 所以主流道 襯套的軸向定位要可靠 主流道設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題 1 便于流道凝料從主流道襯套中拔出 主流道設(shè)計(jì)成圓錐形 錐角 粗糙度 與噴嘴對(duì)接處設(shè)計(jì)成半球形凹坑 球半徑略大于噴嘴頭半 4 2 63 0 Ra 徑 2 主流道要求耐高溫和摩擦 要求設(shè)計(jì)成可拆卸的襯套 以便選 用優(yōu)質(zhì)材 料單獨(dú)加工和熱處理 3 襯套大端高出定模端面 并與注射機(jī)定模板的定位孔成間隙配m10 5 合 起定位隙作用 4 主流道襯套與塑料接觸面較大時(shí) 由于腔體內(nèi)反壓力的作用使襯套易從 模具中退出 可設(shè)計(jì)定住 5 直角式注射機(jī)中 主流道設(shè)計(jì)在分型面上 不需沿軸線上拔出凝料可設(shè) 計(jì)成粗的圓柱形 主流道直徑計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式 由公式得 4mKVD 式中 主澆道大頭直徑 流經(jīng)主澆道的熔體體積 注射量為 603cm3cm 因熔體材料而異的常數(shù) 塑料種類 PS PE PP PA PC POM CA K 值 2 5 4 5 1 5 2 1 2 25 故 mD47 1 360 4 圖 5 主流道襯套圖 表 6 定位環(huán)的尺寸參數(shù) d1 16 20 25 30 d 注射機(jī)噴嘴直徑 0 5 1 D 與注射機(jī)定位孔間隙配合 SR 注射機(jī)噴嘴球面半徑 1 2 主流流道的大頭直徑確定為 因?yàn)樾《酥睆奖茸⑸錂C(jī)噴嘴直徑大 0 5 m47 1 由上知注射機(jī)噴嘴直徑為 所以可得主流道小端直徑為 主流道錐度m3 一般取 根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算可知錐度為 4o 所以符合主流道的選取范圍 4 2 4 4 分流道的形狀及尺寸 分流道的截面形狀有 圓形 梯形 u 形 半圓形 矩形 分流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡 可能的短 少?gòu)澱鄣臏p少壓力損失和熱量損失 分流道的表面粗糙度為 mRa6 1 表 7 分流道截面形狀和特征比較 特征 截面形狀 熱量損失 加工性能 流動(dòng)阻力 效果 圓形 小 較難 小 最佳 5 U 形 較小 易 較小 良 矩形 大 易 大 不良 通過以上截面形狀的對(duì)比 顯然圓形截面形狀效果最佳 為此選用 U 形截面形 狀 多腔模中 分流道的排布 1 平衡式和非平衡式 平衡式 分流道的形狀尺寸一致 非平衡式 a 靠近主流道澆口尺寸設(shè)計(jì)得大于遠(yuǎn)離主流道的澆口尺寸 b 分流道不能太細(xì)長(zhǎng) 太細(xì)長(zhǎng) 溫度 壓加體大會(huì)使離主流道較遠(yuǎn)的型腔難以 充滿 c 一般需要多次修復(fù) 調(diào)理達(dá)到平衡 d 即使達(dá)到料流和填充平衡 但材料時(shí)間不相同 制品出來(lái)的尺寸和性能有差 別 對(duì)要求高的制品不宜采用 e 非平衡式分布 分流道長(zhǎng)度短 f 如果分流道較長(zhǎng) 可將分流道的尺寸頭沿熔體前進(jìn)方向稍征長(zhǎng)作冷料穴 使 冷料不致于進(jìn)入型腔 g 分流道和型腔布置時(shí) 要使用塑件投影面積總重心與注塑機(jī)鎖模力的作用線 重合 U 形分流的側(cè)面斜角 常取 5o 10o 此取斜角為 6o 分流道截面形狀采用 U 形且平衡分布 因?yàn)閳A形分流道熱量損失較小 易加工 效率較高且可保證各型腔均衡進(jìn)料 從而保證塑件質(zhì)量 R2 圖 6 U 形分流道截面尺寸圖 6 4 5 澆口的形狀及其位置選擇 澆口的作用是使料流加速 并控制襯料時(shí)間 控制料流狀態(tài) 常用的截面形狀 有圓形和矩形兩種 流口不僅對(duì)塑件熔體的流動(dòng)性和充模特征有關(guān) 而且與塑件的 成形質(zhì)量有著密切的關(guān)系 因此澆口的形式與塑料品種要相互適應(yīng) 根據(jù)各種澆口 的特征比較可以看出點(diǎn)澆口的各種優(yōu)越性能 其澆口特征如下 點(diǎn)澆口的特征 1 形狀簡(jiǎn)單 便于加工 而且尺寸精度容易保證 2 試模時(shí) 發(fā)現(xiàn)不適當(dāng) 容易及時(shí)修改 3 能相對(duì)獨(dú)立的控制充填速度與封閉時(shí)間 4 可用于各種塑料 5 對(duì)于殼體類塑件 流動(dòng)填充效果較佳 基于塑件的特點(diǎn)和點(diǎn)澆口的特征來(lái)看選擇點(diǎn)澆口 點(diǎn)澆口的直徑計(jì)算公式 4Acnd 式中 點(diǎn)澆口的直徑 m 系數(shù) 依塑料種類而異 ABS 0 7 塑料種類 PVC PE PS ABS PC POM PVAV n 值 0 9 0 6 0 8 0 7 0 7 0 8 依塑件壁厚而異 系數(shù)為0 2c 型腔表面積A 故 0 15 3d 1m 表 8 點(diǎn)澆口尺寸參數(shù) 塑件厚度 塑料種類 3 5 3 PSE 70 59062 1 80AB8 6 17VCOM 18 2 92 6 澆口位置的選擇 盡量縮短流動(dòng)距離 保證熔料能迅速地充滿型腔 澆口開在塑件壁厚處 且應(yīng) 7 減少熔痕 有利于型腔氣體的排出 圖 7 澆口位置 4 6 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 當(dāng)動(dòng)定模合攏后就構(gòu)成了型腔 為了保證動(dòng)定模合攏時(shí)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 合模導(dǎo) 向機(jī)構(gòu) 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具中的作用 一是定位作用 模具每次合攏時(shí) 都有一 個(gè)唯一的準(zhǔn)確方位 從而保證型腔的正確形狀 二是導(dǎo)向作用 引導(dǎo)動(dòng)定模正確閉 合 避免凸模式型芯先進(jìn)入型腔而損壞 三是承受一定的側(cè)壓力 在成行過程中承 受單向側(cè)壓力 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要由導(dǎo)柱和導(dǎo)套組成 圖 8 導(dǎo)柱導(dǎo)套配合形式圖 4 7 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 塑件在模腔中成形后 便可以從模具中取下 但在塑件取下以前 模具必須完 成一個(gè)將塑件從模腔中推出的動(dòng)作 模具上完成這一動(dòng)作機(jī)構(gòu)稱為脫模推出機(jī)構(gòu) 8 推出機(jī)構(gòu)的組成 第一部分是直接作用在塑件上將塑件推出的零件 第二部分 是用來(lái)固定推出零件的零件 有推桿固定板 推板等 第三部分是用作推出零件推 出動(dòng)作的導(dǎo)向及和模時(shí)推遲推出零件復(fù)位的零件 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)使塑件脫模時(shí)不發(fā)生 變形或損傷塑件的外觀 推力的分布依脫模阻力的大小合理合理安排 推出機(jī)構(gòu)的 結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單 動(dòng)作可靠 不發(fā)生誤動(dòng)作 和模時(shí)要正確復(fù)位 推板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 推板一般適用于塑料制品比較高 難于脫模的塑料注射模具 推 扳與凸模接觸部分應(yīng)設(shè)有一定的斜度 一般為 這樣可減少推板與凸模壁的摩3 5 檫 推管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)該塑件的特性 推管須和其它推出元件聯(lián)合使用 才能夠合理的推 出 使用推管的優(yōu)點(diǎn)是推出動(dòng)作均勻 可靠 塑料制品上不留明顯痕跡 對(duì)于大塑件而言 因?yàn)槠鋬?nèi)型腔有兩個(gè)圓孔 所以使用一般的推桿推出機(jī)構(gòu) 推板推出機(jī)構(gòu)等滿足不了塑件脫模的要求 為此大塑件的脫模方式采用側(cè)陷槽脫出 機(jī)構(gòu) 側(cè)陷槽是指塑件在非開模方向上的凸出或凹進(jìn)部位 這些部位在脫模時(shí)必須 采用特殊的方法 推出側(cè)凹陷機(jī)構(gòu)分為用成形嵌件推出 用內(nèi)傾滑塊脫出 用內(nèi)斜 銷及滑塊脫出等多中方式 根據(jù)本模具的成型特點(diǎn)考慮 采用推桿推出 推桿截面 為圓形 推桿推出動(dòng)作靈活可靠 推桿損壞后也便于更換 推桿的位置選擇在脫模 阻力最大的地方 塑件各處的脫模阻力相同時(shí)需均勻布置 以保證塑件推出時(shí)受力 均勻 塑件推出平穩(wěn)和不變形 根據(jù)推桿本身的剛度和強(qiáng)度要求 采用六根推桿推 出 復(fù)位零件的確定 為了使推出元件合模后能回到原來(lái)的位置 在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位 推出 機(jī)構(gòu)中常用的復(fù)位零件有復(fù)位桿和彈簧 對(duì)于本模具的形式和結(jié)構(gòu)的綜合考慮 選用復(fù)位桿推出機(jī)構(gòu) 4 8 拉料桿的形式選擇 拉料桿可分為球形拉料桿 z 形拉料桿和薄片式拉料桿 根據(jù)對(duì)各種拉料桿的 對(duì)比分析和對(duì)本模具成型特點(diǎn)考慮用 z 形拉料桿 9 圖 9 z 形拉料桿尺寸及形狀圖 拉料桿的材料為 T8 進(jìn)行熱處理時(shí)頭部硬度為 HRC50 55 配合部分粗糙度為 Ra0 8um 4 9 模具排氣槽設(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 如果氣體不能順利地排出 塑件會(huì)由于填充不足而出現(xiàn)氣泡 接縫式表 面輪廓不清等缺陷 甚至氣體受壓而產(chǎn)生高溫 使塑件焦化 為此設(shè)置排氣槽是很 有必要的 通常排氣槽設(shè)計(jì)有多種方式 通過對(duì)模具型腔的研究 采用利用配合間 隙排氣的方式為最優(yōu) 因此在分型面與模板間的配合間隙進(jìn)行排氣 間隙值為 0 03 10 5 模具型腔 型芯的有關(guān)計(jì)算 5 1 型腔工作尺寸計(jì)算 模具型腔是模具和塑件的接觸處其尺寸的公差直接影響了塑件工作的性能和表 面的粗糙度 為此工件的型腔尺寸應(yīng)做到在保證工件的質(zhì)量的前提下有足夠的加工 余量 由公式得 因?yàn)?對(duì)于塑件 150m 3 4L 模 具 式中 塑件形狀最大尺寸塑 件 塑件的平均收縮率k 塑件的尺寸公差 模具制造公差 取塑件尺寸公差的 1 3 1 6 0 215 由公式得 因?yàn)?對(duì)于塑件高度 尺寸模具設(shè)計(jì)m 0 843Hhk 塑 件模 具 塑件最高方向最大尺寸塑 件 故 0 82501 543 模 具 82 5 2 型芯的工作尺寸計(jì)算 模具的型芯和型腔一樣也是和塑件直接接觸 其加工要求和型腔基本上是相同 的 但是型芯的加工要保證和塑件的內(nèi)型腔相同 其制造公差和型芯相反取負(fù)偏差 由公式得 因?yàn)?對(duì)于塑件 100mm 尺寸的模具設(shè)計(jì) 431kL塑 件模 具 11 塑件內(nèi)形徑向的最小尺寸塑 件L 故 0 15310 546 模 具 0 1536 公式得 因?yàn)?對(duì)于塑件 尺寸的模具設(shè)計(jì) 4m 32kL塑 件模 具 塑件內(nèi)腔的深度最小尺寸塑 件 故 0 52410 5143h 模 具 0 56 1 0 12 24L 內(nèi) 型 0 138 2 0 13524 內(nèi) 型 0 134 3 0 1639584L 內(nèi) 型 0 162 4 0 173524 內(nèi) 型 0 1738 0 263584L 內(nèi) 長(zhǎng) 0 269 2 0 1734154 內(nèi) 長(zhǎng) 0 7 12 1 0 19340 564L 內(nèi) 圓 弧 196 2 0 130524 內(nèi) 圓 弧 12738 3 0 13504L 內(nèi) 圓 弧 17 2 0 17340524 內(nèi) 長(zhǎng) 176 13 6 注塑機(jī)參數(shù)校核 6 1 最大注射量校核 注射機(jī)的最大注塑量應(yīng)大于制品的重量或體積 包括流道及流口凝料和飛邊 通常注塑機(jī)的實(shí)際注塑量最好在注塑機(jī)的最大注塑量 80 由公式得 所以 選用的注塑機(jī)最大注塑量應(yīng) 澆塑 件機(jī) V 8 0 式中 注塑機(jī)的最大注塑量 單位 機(jī)V3cm 注塑機(jī)的體積 單位 塑 料 該產(chǎn)品 V 塑件 34 78 3c 澆注系統(tǒng)體積 單位 澆 該產(chǎn)品 8 50澆 3m 故 4 78504 10 V 塑 件 澆機(jī) 所以 選擇注塑機(jī)的注塑量為 125 故 滿足要求 3c 6 2 鎖模力校核 由公式得 鎖 機(jī)FAP模 熔融塑料在型腔內(nèi)的壓力 70 90 Mpa 80 選取型腔內(nèi)壓力的模P 平均值為 35Mpa 所以 計(jì)算得 582 KN 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和 計(jì)算為 14000mm2A 注塑機(jī)的額定鎖模力鎖 機(jī)F 故 815KN鎖 機(jī) AP模 所以選定的注塑機(jī)為 900KN 滿足條件 6 3 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核 即 模具長(zhǎng) x 寬 拉桿間距 14 6 5 開模行程校核 我們所選的注塑機(jī)的最大行程與模具厚度有關(guān) 故注塑機(jī)的開模行程應(yīng)滿足下 式 最 小模機(jī) HS m10521 H1 推出距離 單位 H2 包括注射系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度 單位 S 機(jī) 注射機(jī)最大開模行程 故 滿足要求 15 7 模具冷卻系統(tǒng)計(jì)算 冷卻回路的設(shè)計(jì)應(yīng)做到回路系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)能充分吸收成形塑件所傳導(dǎo)的熱 量 使模具成形表面的溫度穩(wěn)定地保持在所需的溫度范圍內(nèi) 并且要做到使冷卻介質(zhì) 在回路系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)暢通 無(wú)滯留部位 7 1 冷卻回路所需的總面積計(jì)算 冷卻回路所需總表面積可按下式計(jì)算 WMqA 360 式中 冷卻回路總表面積 2m 單位時(shí)間內(nèi)注入模具中樹脂的質(zhì)量 Mhkg 單位質(zhì)量樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量 值可查表 q KJq 冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) mW 2 模具成形表面的溫度 M 冷卻水的平均溫度 W ABS 成形時(shí)放出的熱量 5 910JqKg 故 23436mwA 冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 可用下式計(jì)算 2 0 8d 式中 冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) KmW 2 冷卻水在該溫度下的密度 3g 冷卻水的流速 s 冷卻水孔直徑 dm 16 與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù) 值查表 7 1 表 9 水的 值與其溫度的關(guān)系 平均水 溫 5 10 15 20 25 30 35 40 45 56 值 6 16 6 60 7 06 7 50 7 95 8 40 8 84 9 28 9 66 10 0 5 故 0 8335 210717 61 KmW 2 7 2 冷卻回路的總長(zhǎng)度的計(jì)算 冷卻回路總長(zhǎng)度可用下式計(jì)算 dAL 10 式中 冷卻回路總長(zhǎng)度 m 冷卻回路總表面積 A2 冷卻水孔直徑 d 故 10 341 8L 確定冷卻水孔的直徑時(shí)應(yīng)注意 無(wú)論多大的模具 水孔的直徑不能大于 14 否則冷卻水難以成為湍流狀態(tài) 以致降低熱交換效率 一般水孔的直徑可m 根據(jù)塑件的平均壁厚來(lái)確定 平均壁厚為 2 時(shí) 水孔直徑可取 10 14 本mm 模具取 10 所以由模具的長(zhǎng)度可知需要排布 8 根水道才滿足冷卻水道長(zhǎng)度要求 7 3 冷卻水體積流量的計(jì)算 塑料樹脂傳給模具的熱量與自然對(duì)流散發(fā)到空氣中的模具熱量 輻射散發(fā)到空 氣中的模具熱量及模具傳給注射機(jī)熱量的差值 即為用冷卻水?dāng)U散的模具熱量 假 如塑料樹脂在模內(nèi)釋放的熱量全部由冷卻水傳導(dǎo)的話 即忽略其他傳熱因素 那么 模具所需的冷卻水體積流量則可由公式計(jì)算 17 2160 cMqV 式中 冷卻水體積流量 v min3 單位時(shí)間注射入模具內(nèi)的樹脂質(zhì)量 hkg 單位質(zhì)量樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量 q KJ 冷卻水比熱容 c KgJ 冷卻水的密度 3m 冷卻水出口處溫度 1 冷卻水入口處溫度 2 in108 25610 4609 333qV 當(dāng)注射成形工藝要求模具溫度在 80 以上時(shí) 模具必需有加熱裝置 由于 ABS 注射成形工藝要求模具溫度在 50 70 因此模具中不用設(shè)置加熱裝置即可滿足需 要 18 8 注射模零件及總裝技術(shù)要求 8 1 零件的技術(shù)要求 塑料注射模具應(yīng)優(yōu)先按 GB T12555 1 90 和 GB4169 1 11 選用標(biāo)準(zhǔn)模架和標(biāo)準(zhǔn) 件 模具成形零件 材料和熱處理要求 優(yōu)先按表 10 內(nèi)容選用 表 10 模具成形零件優(yōu)先選用材料和熱處理硬度參數(shù) 模具材料 熱處理硬度 零件名稱 牌號(hào) 標(biāo)準(zhǔn)號(hào) HBS HRC Q235 GB699 216 260 40 45 4Cr GB3077 216 260 40 45 40CrNiMOA GB3077 216 260 40 45 3Cr2Mo GB1299 預(yù)硬狀態(tài) 35 45 4Cr 5MoSiV1 GB1299 246 280 45 55 型腔 型芯定 模鑲件 動(dòng)模 鑲件 活動(dòng)鑲 件 3Cr13 GB1220 246 280 45 55 8 2 總裝技術(shù)要求 表 11 總裝技術(shù)要求 條目編號(hào) 條目?jī)?nèi)容 1 定模 式定模板 與動(dòng)模 式動(dòng)模應(yīng)板 安裝平面的平行度按 GB T12555 2 和 GB T125556 2 規(guī)定 2 導(dǎo)柱 導(dǎo)套對(duì)定 動(dòng)模安裝面 式定 動(dòng)模座半安裝面 的垂直度按 GB T12555 2 和 GB T125556 2 3 模具所有活動(dòng)部分應(yīng)保證位置準(zhǔn)確動(dòng)作可靠 不得有歪斜和卡滯現(xiàn)象 要 求固定的零件不得相對(duì)竄動(dòng) 4 塑件的嵌件或機(jī)外脫模的成形零件在模具上安放位置應(yīng)定位準(zhǔn)確 安放可 靠 具有防止錯(cuò)位措施 5 流道轉(zhuǎn)接處應(yīng)光滑圓弧連接 鑲拼處應(yīng)密合 澆注系統(tǒng)表面粗糙度為 Ra 0 8um 6 熱流道模具 其澆注系統(tǒng)不允許有樹脂泄露現(xiàn)象 7 滑塊運(yùn)動(dòng)應(yīng)平穩(wěn) 合模后鑲塊應(yīng)壓緊 接觸面積不少于 3 4 開模后定位準(zhǔn) 確可靠 19 合模后分型面應(yīng)緊密結(jié)合 成形部位的固定鑲件配合處應(yīng)緊密貼合 其間 隙應(yīng)小于塑料的額最大不落料間隙 其值應(yīng)符合如下規(guī)定 塑料流動(dòng)性 好 一般 較差8 塑料間隙 mm 0 03 0 05 0 08 9 冷卻加熱 不包括電加熱 系統(tǒng)應(yīng)暢通 不應(yīng)有泄漏現(xiàn)象 10 氣動(dòng)式液壓系統(tǒng)應(yīng)暢通 不應(yīng)有泄漏現(xiàn)象 11 電氣系統(tǒng)應(yīng)絕緣可靠 不允許有漏電式短路現(xiàn)象 12 在模具上裝有吊環(huán)螺釘時(shí) 應(yīng)用符號(hào) GB825 的規(guī)定 13 分型面上應(yīng)盡可能避免有螺釘式銷釘?shù)拇┛?以免積存溢料 20 9 模具裝配圖及工作原理 工作原理 注射機(jī)從噴嘴中注射出的塑料熔體經(jīng)由開設(shè)在定模上的主澆道進(jìn)入 模具 再由分澆道及澆口進(jìn)入型腔 待熔體充滿型腔并經(jīng)過保壓 補(bǔ)縮和冷卻定型 后開模 開模時(shí) 注射機(jī)開合模系統(tǒng)便帶動(dòng)動(dòng)模后退 這時(shí)動(dòng)模和定模兩部分從分 型面分開 塑件包在凸模 7 上隨動(dòng)模一起后退 拉料桿 15 將主澆道凝料從澆口套 6 中拉出 當(dāng)動(dòng)模退到一定位置時(shí) 安裝在動(dòng)模內(nèi)的推出機(jī)構(gòu)在注射機(jī)頂出裝置的作 用下 使推桿 18 和拉料桿 15 分別將塑件及澆注系統(tǒng)的凝料從凸模 7 和冷料穴中推 出 塑件與澆注系統(tǒng)凝料一起從模具中落下 至此完成一次模具注射 21 參考文獻(xiàn) 1 虞傳寶 冷沖壓及塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)資料 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1993 2 張如彥 塑料注射成型與模具 北京 中國(guó)鐵道出版社 1987 3 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組編著 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè) 模具手冊(cè)之二第二版 北京工業(yè)出 版社 1994 4 閻亞林 塑料模具圖冊(cè) 北京 高等教育出版社 2004 5 葉偉昌 刀量模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1995 6 齊衛(wèi)東 塑料模具設(shè)計(jì)與制造 北京 高等教育出版社 2004 7 付利 塑料模具技術(shù)手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1997 8 馮炳堯 模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè) 上海 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1985 9 李秦蕊 塑料模具設(shè)計(jì) 西安 西安工業(yè)大學(xué)出版社 1988 10 李德群 塑料成型模具設(shè)計(jì) 武漢 華中理工大學(xué)出版社 1990 11 馮愛欣 塑料注射模具機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1997 12 陳錫棟 周小玉 實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2002 13 屈華昌 塑料成形工藝與模具設(shè)計(jì) 北京 高等育出版社 2001 14 許發(fā)樾 模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1994 15 李學(xué)軍 模具常用機(jī)械設(shè)計(jì) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2003