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1 前 言 我國(guó)塑料模具工業(yè)現(xiàn)狀 我國(guó)塑料模具工業(yè)從起步到現(xiàn)在 歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì) 有了很大的發(fā)展 模具水平有了較大提 高 在大型模具方面 已經(jīng)生產(chǎn)大屏幕彩電塑殼注塑模具等 精密塑料模具方面 已經(jīng)生產(chǎn)照相機(jī) 塑料件模具 多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具 用這些模具生產(chǎn)的一些塑料制品制件達(dá)到了國(guó)外 同類產(chǎn)品的水平 但總體和國(guó)外相比仍有較大差距 在成型工藝方面 多材質(zhì)塑料成型模 高效多色注塑模 抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新方面也取得較大 進(jìn)展 氣輔注射成型技術(shù)的使用更加成熟 熱流道模具開始推廣 有些企業(yè)的采用率達(dá) 20 以上 一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置 少數(shù)單位還采用了具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道 模具 但總體上熱流道的采用率達(dá)不道 10 與國(guó)外的 50 60 相比 差距較大 在模具方面 我國(guó)模具總量雖已位居世界第三 但設(shè)計(jì)制造水平總體上比德 美 日 法 意 等發(fā)達(dá)國(guó)家落后許多 模具商品化和標(biāo)準(zhǔn)化程度比國(guó)際水平低許多 在模具價(jià)格方面 我國(guó)比發(fā)達(dá) 國(guó)家低許多 約為發(fā)達(dá)國(guó)家的 1 3 1 5 工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家將模具向我國(guó)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)進(jìn)一步明朗化 我國(guó)塑料模的發(fā)展迅速 塑料模的設(shè)計(jì) 制造技術(shù) CAD 技術(shù) CAPP 技術(shù) 已有相當(dāng)規(guī)模的 確開發(fā)和應(yīng)用 在設(shè)計(jì)技術(shù)和制造技術(shù)上與發(fā)達(dá)國(guó)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(biāo)準(zhǔn)化程度不高 系列化 商品化尚待規(guī)?；?CAD CAE Flow Cool 軟件等應(yīng)用比例不高 獨(dú)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(dòng)密集型企業(yè) 因此努力提高模具設(shè)計(jì)與制造水平 提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力 是刻不容緩的 塑料模發(fā)展趨勢(shì) 1 出于塑料模成型的制品日漸大型化 復(fù)雜化和高精度的要求 而適應(yīng)高生產(chǎn)率而發(fā)展的一模 多腔的原因 今后應(yīng)該重點(diǎn)提高大型 精密 復(fù)雜 長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)水平及比例 2 在模具設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用 CAD CAM CAE 技術(shù) 3 推廣應(yīng)用熱流道技術(shù) 氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù) 4 開發(fā)新的成型工藝和快捷經(jīng)濟(jì)模具 以適應(yīng)多品種 少批量的生產(chǎn)方式 5 提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率 6 應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)來提高模具壽命和質(zhì)量 此次的畢業(yè)設(shè)計(jì) 手機(jī)外殼模具設(shè)計(jì) 采用在 Pro ENGINEER Wildfire 環(huán)境下完成設(shè)計(jì) 其中涉 及到零件模塊 裝配模塊 工程圖模塊 Pro Moldesign 模塊 在本次設(shè)計(jì)過程中 曾遇到了不少的困難 但在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下和同學(xué)的大力幫助下 都 加以解決了 但本人知識(shí)水平有限 設(shè)計(jì)中肯定會(huì)有不完善的地方 懇請(qǐng)老師指正 2 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 開題報(bào)告 姓名 專業(yè)班 系別 自動(dòng)化 指導(dǎo)教 師 同組姓名 論文題 目 手機(jī)外殼模具設(shè)計(jì) 課題研究背景 我國(guó)塑料模具工業(yè)從起步到現(xiàn)在 歷經(jīng)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)大屏幕彩電塑殼 注射模具和打印機(jī)外殼注射模具 精密塑料模具方面 已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件 模具等 但與國(guó)外相比還需進(jìn)一步提高大型 精密 復(fù)雜 長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì) 水平及比例 在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用 CAD CAM CAE 技術(shù) 開發(fā)新的 成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具 提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率 應(yīng)用優(yōu) 質(zhì)材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對(duì)于提高模具壽命和質(zhì)量 研究和應(yīng)用模具的高 速測(cè)量技術(shù)與逆向工程 未來的發(fā)展趨勢(shì)是 大型化 高精密度化 多功能 復(fù)合型 熱流道模具 氣輔模具 高壓注射成型 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容 主要有以下幾點(diǎn) 一 手機(jī)外殼的成型工藝參數(shù)及成型條件 包括成型的工藝參數(shù)有成型溫度 成型壓力 成型保持時(shí)間和成型的條件的選擇 二 手機(jī)外殼模具設(shè)計(jì)的工藝性要求 主要四個(gè)方面 1 手機(jī)外殼幾何形狀 的要素 如 壁厚 加強(qiáng)筋與增強(qiáng)結(jié)構(gòu) 支撐面與凸臺(tái) 圓角與孔 文 字 符號(hào) 花紋 合葉設(shè)計(jì)及其它幾何形狀要求 2 手機(jī)外殼的尺度精 度 有影響尺度精度的因素和手機(jī)外殼的尺度公差 三 本模具型腔的設(shè)計(jì)與計(jì)算 主要包括型腔數(shù)的確定 分型面的確定 成 型零部件結(jié)構(gòu)形式 凹模與凸模工作尺寸計(jì)算 四 本模具零件強(qiáng)度設(shè)計(jì)及校核 確定模具型腔時(shí) 應(yīng)考慮使其在高壓熔體 的作用下具有足夠的強(qiáng)度與剛度 又不使模具過于笨重 五 注射機(jī)的選擇 應(yīng)考慮九個(gè)方面 1 注射量的校核 2 合模力的校核 3 注射壓力的校核 4 模具高度與注射機(jī)閉合高度的關(guān)系校核 5 開 模行程 6 推出裝置的校核 7 模具外型與注射機(jī)拉桿間距的關(guān)系 8 定位孔的直徑 9 噴嘴前端孔徑和球面半徑 六 本模具設(shè)計(jì)采用的標(biāo)準(zhǔn) 包括零件標(biāo)準(zhǔn) 中小型模架標(biāo)準(zhǔn)和大型模架標(biāo) 準(zhǔn) 七 本模具構(gòu)件設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn) 需要四個(gè)方面的設(shè)計(jì) 1 模具構(gòu)件設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) 構(gòu)件包括支承件 導(dǎo)向副及定位零件 其設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)需查表 2 模具附 加機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) 包括抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) 抽芯機(jī)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)與 標(biāo)準(zhǔn)和脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) 3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 包括澆注系統(tǒng)組成及設(shè) 計(jì)要求 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 主澆道 分澆道 澆口 澆口位置的選擇 冷 料穴與拉料桿 排氣槽 和熱澆道設(shè)計(jì) 4 加熱與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 主 要考慮冷卻水路形式 冷卻計(jì)算 加熱元件和加熱量計(jì)算等 重點(diǎn)與難點(diǎn) 模具的設(shè)計(jì)過程包括產(chǎn)品建模 工藝分析 制定模具方案 選擇模架 模具工件部件 輔助裝置和零件詳細(xì)的設(shè)計(jì) 模具總裝圖設(shè)計(jì)等部 分 最終能夠生成總裝圖 部裝圖及模具零件圖 本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與難點(diǎn)主要有十個(gè)方面 模具是否有良好的充填形式 制 品能否全部注滿 是否達(dá)到實(shí)際最小壁厚 澆口位置與澆口數(shù)量是否最佳 流 道系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 工藝方案分析與論證 模具典型零 件的加工與裝配 如何減小返修成本 如何減小塑件應(yīng)力和翹曲 型腔加工仿 真 畢業(yè)設(shè)計(jì)成果 設(shè)計(jì)論文 零件圖 裝配圖 參考書 籍 1 塑料模設(shè)計(jì)及制造 中國(guó)機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會(huì) 組編 機(jī) 械工業(yè)出版社 2 實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè) 許發(fā)樾 主編 機(jī)械工業(yè)出 版社 3 塑料制品與模具設(shè)計(jì) 徐佩弘 主編 中國(guó)輕工業(yè)出版 社 4 型腔模具設(shè)計(jì)與制造 章飛 陳國(guó)平主編 化學(xué)工業(yè)出版 社 5 14 200531485540 asp 6 教師 簽字 同組設(shè)計(jì) 者 簽字 教研主任 簽字 二 年 月 日 1 手機(jī)外殼注塑模設(shè)計(jì) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 王駿超 指導(dǎo)老師 陳立鋒 肖思文 摘 要 本次設(shè)計(jì)的制品為 ABS 手機(jī)外殼注射模設(shè)計(jì) 利用 Pro E 來完成制品模三唯模型 利用 CAD 來完成其裝配 圖和零件圖 模具采用了側(cè)抽芯 使側(cè)向的筋和肋能更好的脫模 模具結(jié)構(gòu)緊湊 工作可靠 操作方便 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn) 冷卻效果好 勞動(dòng)強(qiáng)度低 生產(chǎn)效率高 生產(chǎn)的塑件精度高 生產(chǎn)成本低 本文從型腔數(shù)量和布局的確定 注射機(jī)選 擇 流道的設(shè)計(jì) 模板及其標(biāo)準(zhǔn)件的選用 冷卻系統(tǒng) 成型部件的設(shè)計(jì)等給出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)過程 關(guān)鍵字 塑料 注射模 Pro E CAD Mechanical design and manufacturing automation Wang Jun Chao Instructor Chen Li Feng Xiao Si Wen To pick The current design of products for mobile phone casings ABS injection mould design the use of products Pro E to complete three state model the use of CAD to complete its assembly and parts maps Adjacent pumping core components used to scan the tendons and getting better drawing of patterns Advanced cohesive working reliable easy to operate smooth operation good cooling effect low labour intensity production efficiency the integrated production of high accuracy low cost of production The number and layout from Xingqiang identification injection machine selection flow Road design the choice of standards and templates cooling systems shaped components of the design gives detailed design process Internet plastic injection mould Pro E CAD 1 目 錄 前 言 1 塑件成型工藝性分析 1 1 1 軟件簡(jiǎn)介 1 1 2 塑件 某手機(jī)外殼 分析 1 1 3 零件結(jié)構(gòu)特征 塑料的性能 技術(shù)要求及結(jié)構(gòu)工藝性的分析 2 1 3 1 尺寸及精度 2 1 3 2 壁厚 2 1 3 4 脫模斜度 3 1 3 5 圓角 3 1 3 6 粗糙度 3 1 3 7 塑料性能的分析 3 2 模具的設(shè)計(jì) 5 2 1 擬定模具結(jié)構(gòu)形式 5 2 2 確定型腔數(shù)量及排列形式 5 2 3 分型面的確定 6 2 4 注射機(jī)型號(hào)的確定 6 2 4 1 注射機(jī)的選擇 6 2 4 2 注射成型工藝的參數(shù) 6 2 4 3 注塑機(jī)的校核 7 2 5 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 2 5 1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 8 2 5 2 澆注系統(tǒng)的組成 9 2 5 3 澆注系統(tǒng)的作用 9 2 5 4 澆注系統(tǒng)各部件設(shè)計(jì) 9 2 5 5 澆口的設(shè)計(jì) 11 2 5 6 澆注系統(tǒng)的平衡 12 2 5 7 澆注系統(tǒng)凝料體積計(jì)算 12 2 5 8 注塑時(shí)間的計(jì)算 13 2 5 8 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 2 6 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 14 2 6 1 成型零件鋼材的選用 14 2 6 2 成型零件工作尺寸計(jì)算 15 2 6 3 成型零件強(qiáng)度 剛度的校核 17 2 7 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 18 2 8 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 19 2 8 1 合模導(dǎo)向零件機(jī)構(gòu)的作用 19 2 8 2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 19 2 9 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 20 2 9 1 推出機(jī)構(gòu)的組成 20 2 2 9 2 推出機(jī)構(gòu)的分類 20 2 9 3 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 20 2 9 4 脫模力的計(jì)算 21 2 9 5 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 22 2 10 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 23 2 10 1 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的分類及特點(diǎn) 23 2 10 2 本模具的側(cè)抽芯設(shè)計(jì) 23 2 10 3 斜滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu) 24 2 11 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 2 11 1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 25 2 11 2 冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)單計(jì)算 26 3 模具的試模與修模 28 3 1 制品的粘著 28 3 2 成型缺陷 28 3 3 注射填充不足 28 3 4 注射工藝不足 28 4 次品分析 28 5 模流分析 28 參考文獻(xiàn) 28 1 1 塑件成型工藝性分析 1 1 軟件簡(jiǎn)介 本設(shè)計(jì)中主要為模具的設(shè)計(jì)與計(jì)算 為后面完成裝配圖作好資料準(zhǔn)備 裝配圖用AutoCAD來完 成其三個(gè)視圖的顯示 零件為某手機(jī)可換機(jī)殼的后蓋 整體由不規(guī)則曲面構(gòu)成 殼內(nèi)有多處定位和 固定結(jié)構(gòu) 發(fā)現(xiàn)小型復(fù)雜零件 不能用一般的拉伸剪切就能達(dá)到要求 而零件圖的繪制在AutoCAD 中也較難畫出 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) Computer Aided Design 簡(jiǎn)寫為CAD 是指利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算功能和高效的 圖形處理能力 對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)分析 修改和優(yōu)化 它終合計(jì)算機(jī)知識(shí)和工程設(shè)計(jì)知識(shí)的成果 并隨計(jì)算機(jī)軟硬件的不斷提高而逐漸完善 AutoCAD的最大特點(diǎn)是讓設(shè)計(jì)者更為輕松 設(shè)計(jì)者或繪 圖者幾乎可不必離開屏幕就能連續(xù)地完成工作 AutoCAD適合于工程制造 建筑設(shè)計(jì) 裝潢設(shè)計(jì)等 各行業(yè)技術(shù)人員作為設(shè)計(jì)依據(jù) 完成圖紙上的工作 AutoCAD是美國(guó)Autodesk公司開發(fā)的一種通用CAD軟件 1982年首次推出了AutoCAD R1 0版本 經(jīng)過十余次的版本更新 AutoCAD已從一個(gè)簡(jiǎn)單的繪圖軟件發(fā)展成為包括三維建模在內(nèi)的功能十分 強(qiáng)大的CAD系統(tǒng) 是世界上最流行的CAD 軟件 現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械 電子 建筑 化工 汽車 造船 輕工及航空航天等領(lǐng)域 Pre Engineer是美國(guó)PTC參數(shù)技術(shù)公司推出 是國(guó)際上最先進(jìn)也是最成熟使用參數(shù)化特征造型技 術(shù)的大型CAD CAM CAEA集成軟件 這是我們零件模型設(shè)計(jì)與加工過程中的主要工具 下面是一些 簡(jiǎn)單的介紹 Pre Engineer包括三維實(shí)體造型 裝配模擬 加工仿真NC自動(dòng)編程 板金設(shè)計(jì) 電路布線 裝 配管路設(shè)計(jì)等專有模塊 ID反求工程 CE并行工程等先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和模式 其主要特點(diǎn)是參數(shù)化 的牲造型 統(tǒng)一的能使各模塊集成起來的數(shù)據(jù)庫(kù) 設(shè)計(jì)修改的關(guān)聯(lián)性 即一處修改 別的模塊中的 相應(yīng)圖形和數(shù)據(jù)也會(huì)自動(dòng)更新 它的性能優(yōu)良 功能強(qiáng)大 是一套可以應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì) 機(jī)械設(shè)計(jì) 功能仿真 制造和管理等眾多領(lǐng)域的工程自動(dòng)化軟件包 Pre Engineer自動(dòng)化自1988年問世以來 10 多年來已成為全世界最普及的3DCAD CAM系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件 Pre Engineer在今日儼然已成為 3DCAD CAM系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件 廣泛應(yīng)用于電子 機(jī)械 模具 工業(yè)設(shè)計(jì) 汽車 自行車 航天 家電 玩具等各行各業(yè) Pre Engineer是一套由設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的機(jī)械自動(dòng)化軟件 是新一代產(chǎn)品造型系 統(tǒng) 是一個(gè)參數(shù)化 基于特征的實(shí)體造型系統(tǒng) 并且具有單一的數(shù)據(jù)庫(kù)功能 1 2 塑件 某手機(jī)外殼 分析 塑件的相關(guān)技術(shù)參數(shù)見零件圖紙 塑件所采用的塑料名稱 ABS 塑件的生產(chǎn)批量 中等批量 塑件的體積和重量見表 1 1 表 1 1 塑件主要參數(shù) 材料密度 density 體積 volume 質(zhì)量 mass 1 05 g cm305 1 mm3310 g50 3 2 1 3 零件結(jié)構(gòu)特征 塑料的性能 技術(shù)要求及結(jié)構(gòu)工藝性的分析 塑料制品形狀如圖 1 1 圖 1 1 1 3 1 尺寸及精度 塑件尺寸的大小取決于塑料的流動(dòng)性 在注射成型過程中 流動(dòng)性差的塑料及薄壁塑件等的尺 寸不能設(shè)計(jì)的過大 大而薄的塑件在塑料尚未充滿型腔時(shí)已經(jīng)固化 或勉強(qiáng)能充滿但料的前鋒已不 能很好的熔合而形成冷接縫影響塑件的外觀和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸的符合程度 即所獲塑件尺寸的準(zhǔn)確度 影響塑件的精度的因素很多 首先是模具的制造精度和模具的磨損程度 其次是塑料收縮率的波動(dòng) 以及成型是工藝條件的變化 塑件成型后的時(shí)效變化和模具的結(jié)構(gòu)等 因此 塑件的尺寸精度一般 不高 應(yīng)在保證使用要求的前提下盡可能選用低級(jí)精度 根據(jù)我國(guó)目前塑件的成型水平 塑件的尺 寸公差可依據(jù)SJ1372 78塑料制件公差數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)確定 該標(biāo)準(zhǔn)將塑件分成8個(gè)等級(jí) 每種塑料可選其 中三個(gè)等級(jí) 即高精度 一般精度 低級(jí)精度 1 2級(jí)精度要求較高 一般 不采用 此外 對(duì)塑件 圖上無公差要求的自由尺寸 建議采用標(biāo)準(zhǔn)中的8級(jí)精度 對(duì)孔類尺寸數(shù)值冠以 對(duì)于軸類尺寸 數(shù)值冠以 對(duì)于中心距尺寸幾其他位置尺寸可取表中數(shù)值之半冠以 號(hào) 在本設(shè)計(jì)中根據(jù) 中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典 可查得 手機(jī)后蓋選用的精度等級(jí)為一般精度選用4級(jí) 1 3 2 壁厚 塑料制件規(guī)定它的最小壁厚值 它隨塑件大小不同而異 塑件過厚不但造成原料浪費(fèi) 而且對(duì) 熱塑性塑料增加了冷卻時(shí)間 降低了生產(chǎn)率 另外也影響了產(chǎn)品的質(zhì)量 如產(chǎn)生氣泡 縮孔 凹陷 等缺陷 3 熱塑性塑料易于成型薄壁塑件 最小壁厚達(dá)到 0 25mm 但一般不宜小于 0 6 0 9mm 常取 2 4mm 在本設(shè)計(jì)中 壁厚取 1mm 左右 同時(shí)同一塑件的壁厚應(yīng)盡可能一致 否則因冷卻或固化 的速度不同產(chǎn)生附加內(nèi)應(yīng)力 使塑件產(chǎn)生翹曲 縮孔 裂紋甚至開裂等的缺陷 1 3 4 脫模斜度 為了便于脫模 防止脫模是拉傷塑件在設(shè)計(jì)時(shí)必須使塑件塑料封頭內(nèi)外表面沿脫模方向留有足 夠的脫模斜度 脫模斜度取決于塑件的形狀 壁厚及塑料收縮率 一般取 30 1 30 取斜度的 方向一般內(nèi)孔以小端為準(zhǔn) 符合圖樣要求斜度由擴(kuò)大方向取得 外形以大端為準(zhǔn) 符合圖樣要求 斜度由縮小方向取得 而且脫模斜度不包括在塑料制品公差范圍內(nèi) 脫模斜度見表 表 1 2 常用塑料的脫模斜度 脫模斜度塑料名稱 型腔 型芯 聚乙烯 聚丙烯 軟聚氯乙烯 氯化聚醚 25 45 20 45 硬聚氯乙烯 聚碳酸酯 聚砜 35 40 30 40 聚苯乙烯 有機(jī)玻璃 ABS 聚甲醛 35 1 30 30 40 熱固性塑料 25 40 20 40 1 3 5 圓角 在塑料制品設(shè)計(jì)中 制品的轉(zhuǎn)角處應(yīng)盡可能采用圓弧過渡 因?yàn)閹в屑饨堑乃芗?往往會(huì)在尖 角處產(chǎn)生應(yīng)力集中 在受力或受沖擊振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生破裂 甚至在脫模過程由于成型內(nèi)應(yīng)力而開裂 特別是塑件的內(nèi)角處 理想的內(nèi)圓角半徑應(yīng)為壁厚的 1 3 以上 這樣避免應(yīng)力集中 提高塑料制品 的強(qiáng)度 改善制品成型時(shí)的塑料流動(dòng)情況及脫模 此外 有了圓角 模具在淬火或使用時(shí)不致因應(yīng) 力集中而開裂 但是 采用圓角會(huì)使凹模型腔加工復(fù)雜化 使鉗工勞動(dòng)量增大 通常內(nèi)壁圓角半徑 應(yīng)是壁厚的一半 而外壁圓角半徑可為壁厚的 1 5 倍 一般圓角半徑不應(yīng)小于 0 5mm 1 3 6 粗糙度 塑件的外觀要求越高 表面粗糙度應(yīng)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)來保證外 主要取決于模具型腔表面粗糙度 一般模具粗糙度要比塑件的要求低1 2級(jí) 塑料制件 表面粗糙度一般為0 8 0 2m之間 模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷加大 所以 應(yīng)隨時(shí)給以拋光復(fù)原 透明塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同 而不透明塑件則根據(jù)使用情況 決定他們的表面粗糙度 1 3 7 塑料性能的分析 塑料的選用及相應(yīng)特征的說明 選擇的塑料的要求價(jià)格合適 具有較好的加工性能 機(jī)械性能 該塑料制品選用的是ABS塑料 ABS是丙烯晴 丁二烯和苯乙烯三種單體的三元共聚物 ABS具有較高的強(qiáng)度 硬度 耐熱性及耐 化學(xué)腐蝕性 具有彈性和較高的沖擊強(qiáng)度 它具有優(yōu)良的介電性能及成型加工性能等綜合的優(yōu)良性 能 且價(jià)格便宜 原料易得 ABS的主要技術(shù)指針見表2 3 4 表1 3 ABS各項(xiàng)性能參數(shù)表 密度 g 3cm 1 05 抗拉屈服強(qiáng)度 mpa 50 比容 g 0 92 拉伸彈性模量 mpa 310 8 吸水率24h 0 3 無缺口 261 收縮率 130 160 2m缺口 11 熔點(diǎn) C 130 160 彎曲強(qiáng)度 mpa 80 0 45mpa 90 108 強(qiáng)度 hb 9 7 1 80mpa 83 103 體積電阻率 2m 3109 6 5 2 模具的設(shè)計(jì) 2 1 擬定模具結(jié)構(gòu)形式 36H7 n2f 圖 2 1 2 2 確定型腔數(shù)量及排列形式 根據(jù)任務(wù)書的設(shè)計(jì)要求 該模具采用一模兩腔 多型腔模具排列形式設(shè)計(jì)的要點(diǎn) 1 盡可能采用平衡式排列 確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定 2 型腔布置與澆口開設(shè)部位應(yīng)力求對(duì)稱 以便防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象 3 盡量使型腔排列得緊湊 以便減小模具的外形尺寸 排列形式如圖 2 2 圖 2 2 定模座 板 推桿固 定板 推 板動(dòng)模座 板 墊 塊 動(dòng)模板 6 2 3 分型面的確定 分型面的選取不僅關(guān)系到塑件的正常和脫模 而且涉及模具結(jié)構(gòu)與制造成本 一般來說 分型 面的設(shè)計(jì)原則 1 分型面位置應(yīng)設(shè)在塑件截面尺寸最大的部位 便于脫模和加工型腔 2 有利于保證塑件尺寸精度 3 有利于保證塑件的外觀質(zhì)量 塑料熔體容易在分型面上產(chǎn)生飛邊 從而影響塑件的外觀質(zhì)量 因此在光滑平整表面或圓弧曲面上應(yīng)盡量避免選擇分型面 4 考慮滿足塑件的使用要求 注塑件在成型過程中 有一些難免的工藝缺陷 如脫模斜度 推 桿及澆口痕跡等 選擇分型面時(shí) 應(yīng)從使用角度避免這些工藝缺陷影響塑件功能 5 考慮注塑機(jī)的技術(shù)規(guī)格 使模板間距大小合適 6 考慮鎖模力 盡量減小塑件在分型面的投影面積 7 盡可能將塑件留在動(dòng)模一側(cè) 易于設(shè)置和制造簡(jiǎn)便易行的脫模機(jī)構(gòu) 8 考慮側(cè)向抽拔距 9 盡量方便澆注系統(tǒng)的布置 10 有利于排氣 11 便于模具零件加工 2 4 注射機(jī)型號(hào)的確定 2 4 1 注射機(jī)的選擇 完整的注射成型工藝過程 按其先后順序應(yīng)包括 成型前的準(zhǔn)備 注射過程 塑件的后處理等 1 成型前的準(zhǔn)備 為使注射成型過程能順利進(jìn)行 并保證塑料制件的質(zhì)量 在成型前應(yīng)做一些 必要的準(zhǔn)備工作 包括 a 原料的檢驗(yàn)和預(yù)處理 在成型前應(yīng)對(duì)原料進(jìn)行外觀 如色澤 顆粒大小 均勻度 及工藝性能 如流動(dòng)性 熱穩(wěn)定性 收縮性 水分含量等 的檢驗(yàn) b 料筒的清洗 c 嵌件的 預(yù)熱 d 脫模劑的選用 2 注射過程 完整的注射過程包括加料 塑化 注射 保壓 冷卻和脫模幾個(gè)步驟 其流動(dòng)的 情況又可分為充型 保壓 倒流和澆口凍結(jié)后的冷卻四個(gè)階段 3 塑件的后處理 塑件在成型過程中 由于塑化不均勻或由于塑料在型腔中的結(jié)晶 定向以 及冷卻不均勻而造成塑件各部分收縮不一致 或因其他原因使塑件內(nèi)部不可避免地存在一些內(nèi)應(yīng)力 而導(dǎo)致在使用過程中變形或開裂 因此常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚硪韵嬖诘膬?nèi)應(yīng)力 改善塑件的 性能和提高尺寸穩(wěn)定性 其主要方法是退火和調(diào)濕處理 2 4 2 注射成型工藝的參數(shù) 注射成型工藝的核心問題 就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體 并把他注射到型腔 中去 在控制條件下冷卻定型 使塑件達(dá)到所要求的質(zhì)量 在塑料成型過程中 工藝條件的選在和 控制是保證成型順利進(jìn)行和塑件質(zhì)量的關(guān)鍵因素 主要工藝條件是影響塑化流動(dòng)和冷卻的溫度 壓 力 和相應(yīng)的各個(gè)作用時(shí)間 溫度 注射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 前兩種溫度主要 影響塑料的塑化和流動(dòng) 而后一種溫度主要是影響塑料的流動(dòng)和冷卻 壓力 注射模注射過程中需要控制的壓力包括塑化壓力 注射壓力和型腔壓力三種 它們直接 7 影響塑料的塑化和塑件質(zhì)量 1 塑化壓力 塑化壓力又稱為背壓 是指采用螺桿式注射成型時(shí) 螺桿頭部熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后 退時(shí)所受到的阻力 2 注射壓力 注射機(jī)的注射壓力是指在注射成型時(shí) 柱塞或螺桿頭部單位面積對(duì)塑料熔體所施 加的壓力 在注射機(jī)上常用表壓指示注射壓力的大小 其大小取決于塑料品種 注射機(jī)類型 模具 的澆注系統(tǒng)狀況 模具溫度 塑料復(fù)雜程度和壁厚以及流程的大小等諸因素 很難具體確定 一般 要經(jīng)試模后才能確定 其常用的注射壓力范圍一般在 70 150MPa 之間 其作用是克服塑料熔體一 定的充型速率以及對(duì)熔體進(jìn)行壓實(shí)等 時(shí)間 完成一次注射成型過程所需的時(shí)間稱為成型 或生產(chǎn) 周期 它包括以下各部分 注射時(shí)間 保壓時(shí)間 冷卻時(shí)間 其他時(shí)間 含開模 脫模 噴涂脫模劑 放嵌件等 即 T t 注 t 保壓 t 冷卻 t 其他 本設(shè)計(jì)成型周期取 20s 成型周期直接影響到勞動(dòng)生產(chǎn)率和注射機(jī)使用率 因此生產(chǎn)中 在保證質(zhì)量的前提下 應(yīng)盡量 縮短成型周期中各階段的有關(guān)時(shí)間 在整個(gè)成型周期中 以注射時(shí)間和冷卻時(shí)間最重要 對(duì)塑件的 質(zhì)量均有決定性影響 注射時(shí)間中的保壓時(shí)間就是對(duì)型腔內(nèi)塑料的壓實(shí)時(shí)間 在整個(gè)注射時(shí)間內(nèi)所 占比例較大 一般為 20 25s 冷卻時(shí)間主要決定于塑件的厚度 塑料的熱性能和結(jié)晶性能以及模具 溫度等 冷卻時(shí)間的長(zhǎng)短應(yīng)以脫模時(shí)塑件不引起變形為原則 冷卻時(shí)間一般在 30 120s 之間 冷卻時(shí) 間過長(zhǎng) 不僅延長(zhǎng)生產(chǎn)周期 降低生產(chǎn)效率 對(duì)復(fù)雜塑件還將造成脫模困難 成型周期中的其他時(shí) 間則與生產(chǎn)過程是否連續(xù)化和自動(dòng)化以及兩化的程度等有關(guān) 具體的參數(shù)見表 2 1 最終確定注射機(jī) 型號(hào)為 XS ZY 60 具體參數(shù)如表 2 1 表 2 1 住注射機(jī)主要參數(shù) 2 4 3 注塑機(jī)的校核 2 4 3 1 注射量校核 注射機(jī)的表稱注射量 V 機(jī) 60cm3 塑件體積 V s 2 3 33 6 66 cm3 而澆注系統(tǒng)流道凝料的體積 V 凝 2 33cm3 則實(shí)際需要的注射量 V 實(shí) Vs V 凝 6 66 2 33 8 99 cm3 所以 注射量符合 2 4 3 2 注射壓力校核 因?yàn)?HDPE 的注射壓力是 70 150MPa 而 XS ZY 60 注塑機(jī)的壓力為 180Mpa 顯然注塑機(jī)的 注射壓力滿足要求 2 4 3 3 鎖模力校核 塑料對(duì)模板的壓力為 理論注射容積 注射壓力 注射時(shí)間 注射速率 螺桿轉(zhuǎn)速 60 3 180 MPa 2s 70g s 0 200r min 鎖模力 拉桿內(nèi)間距 開模行程 最大模具厚度 最小模具厚度 400KN 200 300mm 500mm 250mm 150mm 噴嘴孔直徑 定位孔直徑 噴嘴球半徑 4mm 125mm SR18mm 8 P 0 3 P1 0 3 100 30MPa F 脹 nA 塑件 A 澆 P 2 2989 2092 30 242 KN F 額 400KN 242KN F 脹 鎖模力足夠 2 4 3 4 開模行程與推出機(jī)構(gòu)的校核 具有側(cè)向抽芯 S 側(cè) 87 75 5 25 93 mm 91 86 mm 82 5 4 06 5 25 H 1 H2 5 10 mm 所以只要校核側(cè)向抽芯需要的開模距離 S 側(cè) 與注射機(jī)的最大開模行程 Smax 相對(duì)比即可 本設(shè) 計(jì)注塑機(jī)的最大開模行程 Smax 500mmm 93mm S 側(cè) 2 4 3 5 安裝部分相關(guān)尺寸的校核 噴嘴尺寸 主流道始端的球面半徑 SR 主流道 13mm 注射機(jī)噴嘴球面半徑 SR0 10mm 主流道小端直徑 d 4 注射機(jī)噴嘴直徑 d0 3 定位圈與注射機(jī)固定板的關(guān)系 注射機(jī)所要求的定位圈尺寸為 80mm 模具總厚度與注射機(jī)模板閉合厚度的關(guān)系 模具總厚度 Hm 230mm 注射機(jī)允許的最大模具厚度 Hmax 250mm 最小厚度 Hmin 150mm 即 Hmin H m H max 滿足要求 2 5 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 5 1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理不僅對(duì)塑件性能 結(jié)構(gòu) 尺寸 內(nèi)外在質(zhì)量等影響很大 而且還與塑件 所用塑料的利用率 成型生產(chǎn)效率等相關(guān) 因此澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié) 對(duì)澆注系統(tǒng) 進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)一般遵循以下原則 1 重點(diǎn)考慮型腔布局 包括以下三點(diǎn) 盡可能采用平衡布置 以便設(shè)置平衡式分流道 型腔布置和澆口開設(shè)部位力求對(duì)稱 防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象 盡量使型腔排列得緊湊 以便減小模具的外形尺寸 2 熱量及壓力損失要小 為此澆注系統(tǒng)流程應(yīng)盡量短 截面尺寸應(yīng)盡可能大 彎折盡量少 表 面粗糙度要低 3 均衡進(jìn)料 盡可能使塑料熔體在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)入各個(gè)型腔的深處及角落 即分流道盡可能采 用平衡式布置 4 塑料耗量要少 在滿足各型腔充滿的前提下 澆注系統(tǒng)容積盡量小 以減少塑料的耗量 5 消除冷料 澆注系統(tǒng)應(yīng)能收集溫度較低的 冷料 防止其進(jìn)入型腔 影響塑件質(zhì)量 6 排氣良好 澆注系統(tǒng)應(yīng)能順利地引導(dǎo)塑料熔體充滿型腔各個(gè)角落 使型腔的氣體能順利排出 7 防止塑件出現(xiàn)缺陷 避免熔體出現(xiàn)充填不足或塑件出現(xiàn)氣孔 縮孔 殘余應(yīng)力 翹曲變形或 9 尺寸偏差過大以及塑料流將嵌件沖壓位移或變形等各種成型不良現(xiàn)象 8 塑件外觀質(zhì)量 根據(jù)塑件大小 形狀及技術(shù)要求 做到去除修整澆口方便 澆口痕跡無損塑 件的美觀和使用 9 生產(chǎn)效率 盡可能使塑件不進(jìn)行或少進(jìn)行后加工 成型周期短 效率高 本設(shè)計(jì)的塑件屬于日常用品 生產(chǎn)批量中等采用普通澆注系統(tǒng)更符合經(jīng)濟(jì)要求 2 5 2 澆注系統(tǒng)的組成 普通流道澆注系統(tǒng)一般由主流道 分流道 澆口和冷料穴等四部分組成 2 5 3 澆注系統(tǒng)的作用 將來自注射機(jī)噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)的輸送到型腔 同時(shí)使型腔內(nèi)的氣體能及時(shí)順利排出 在塑料熔體填充及凝固的過程中 將注射壓力有效地傳遞到型腔的各個(gè)部位 以獲得形狀完整 內(nèi) 外質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑料制件 2 5 4 澆注系統(tǒng)各部件設(shè)計(jì) 1 主流道設(shè)計(jì) 主流道通常位于模具的入口處 其作用是將注塑機(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 便于塑料熔體的流動(dòng)及流道凝料的拔出 熱塑性塑料注塑成型用的主流道 由于要 與高溫塑料及噴嘴反復(fù)接觸 所以主流道常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道襯套 以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材 單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理 主流道設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1 主流道圓錐角 2 6 對(duì)流動(dòng)性差的塑料可取 3 6 內(nèi)壁粗糙度為 Ra 0 63 m 2 主流道大端成圓角 半徑 r 1 3mm 以減小料流轉(zhuǎn)向過度時(shí)的阻力 3 在模具結(jié)構(gòu)允許 主流道應(yīng)盡可能短 一般小于 60mm 過長(zhǎng)則會(huì)影響熔體的順利充型 4 主流道襯套與定模座板采用 H7 m6 過渡配合 與定位圈的配合采用 H9 f9 間隙配合 5 主流道襯套一般選用 T8 T10 制造 熱處理強(qiáng)度為 52 56HRC 主流道的具體尺寸見表 2 2 表 2 2 主流道具體尺寸 符號(hào) 名稱 尺寸 取值 d 主流道小端 注射機(jī)噴嘴直徑 0 5 1 5 SR 主流道球面半徑 噴嘴球面半徑 1 2 13 h 球面配合高度 3 主流道錐角 2 6 2 L 主流道長(zhǎng)度 盡量小于或等于 60 60 D 主流道大端直徑 D 2Ltg 2 6 1 r 主流道大端倒圓角 D 8 1 本設(shè)計(jì)的主流道襯套的結(jié)構(gòu)形式如圖 2 3 10 圖 2 3 2 冷料穴的設(shè)計(jì) 主流道一般為于主流道對(duì)面的動(dòng)模板上 其作用就是存放料流前鋒的 冷料 防止 冷料 進(jìn)入 型腔而形成冷接縫 此外 在開模時(shí)又能將主流道凝料從定模板中拉出 冷料穴的尺寸宜稍大于主 流道大端直徑 長(zhǎng)度約為主流道大端直徑 冷料穴的形式有 1 與推桿匹配的冷料穴 2 與拉料桿匹配的冷料穴 3 無拉料桿的冷料穴 本設(shè)計(jì)的塑件為 ABS 該塑料具有良好的韌性 采用 與推 桿匹配的冷料穴 中的倒錐形將主流道凝料拉出 當(dāng)其被推出時(shí) 塑件和流道凝料能自動(dòng)墜落 具體見圖 2 4 3 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)向的作用 多型腔模具一般需設(shè)置分流道 單型腔大型 圖 2 4 塑件在使用多個(gè)點(diǎn)澆口時(shí)也要設(shè)置分流道 分流道設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1 分流道要求熔體的流動(dòng)阻力盡可能的小 在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體順利充滿型腔的 前提下 分流道的截面積與長(zhǎng)度盡量取小值 尤其對(duì)于小型 更為重要 2 分流道轉(zhuǎn)折處應(yīng)以圓弧過渡 與澆口的連接處應(yīng)加工成斜面 并用圓弧過渡 利于塑料熔體 的流動(dòng)及填充 3 各型腔要保持均衡進(jìn)料 4 表面粗糙度要求以 Ra0 8 為佳 5 分流道較長(zhǎng)時(shí) 在分流道的末端應(yīng)開設(shè)冷料井 分流道的截面形狀設(shè)計(jì) 分流道的截面形狀選取 從減少流道內(nèi)的壓力損失考慮 要求流道的截面積大 從熱傳導(dǎo)角度 考慮 為減少熱損失 要求流道的比表面積 截面積與外周長(zhǎng)之比 最小 在生產(chǎn)實(shí)踐中還應(yīng)考慮 分流道的加工難度 分流道形狀及效率見表 2 3 11 表 2 3 常用的分流道截面的形狀及其效率 D 4 0 166D D 4 0 100D效率 0 25D 0 25D 0 217D 0 153D 0 195D d D 6 0 071D 各種分流道當(dāng)中 圓形 正方形的效率最高 即比表面積最小 所以本設(shè)計(jì)采用圓形截面的 分流道 分流道的分布 由于分流道的長(zhǎng)度與分布跟型腔的數(shù)量及其排布有密切關(guān)系 并且分流道的直徑要稍大于主流 道大端直徑 其分布如圖 2 5 圖 2 5 分流道的表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻 只有中心部位的塑料熔體的流動(dòng)狀態(tài)較為理想 因面分流道的內(nèi)表面粗糙度 Ra 并不要求很低 一般取 1 60 m 左右就可以 這樣表面稍不光滑 有 助于增大塑料熔體的外層冷卻皮層固定 從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差 以保證熔 體流動(dòng)時(shí)具有適宜的剪切速度和剪切熱 2 5 5 澆口的設(shè)計(jì) 澆口亦稱進(jìn)料口 是連接分流道與型腔的通道 除直接澆口外 它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部 分 但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分 澆口的位置 形狀及尺寸對(duì)塑件性能和質(zhì)量的影響很大 澆口截面積通常為分流道截面積的 7 9 澆口截面積形狀為矩形和圓形兩種 澆口長(zhǎng)度為 0 5mm 2 0mm 澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定 取下限值 然后在試模時(shí)逐步修正 澆口的設(shè)計(jì) 通常要求考慮下面的原則 1 盡量縮短流動(dòng)距離 2 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚最大處 3 必須盡量減少熔接痕 4 應(yīng)有利于型腔中氣體排出 5 考慮分子定向影響 6 避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng) 7 澆口處避免彎曲和受沖擊載荷 12 8 注意對(duì)外觀質(zhì)量的影響 綜合八點(diǎn)原則 同時(shí)結(jié)合所測(cè)繪塑件的實(shí)物所留下的澆口印 本設(shè)計(jì)采用側(cè)澆口 側(cè)澆口又稱邊緣澆口 一般開在分型面上 從塑件的外側(cè)進(jìn)料 側(cè)澆口是典型的矩形截面澆口 能方便地調(diào)整充模時(shí)的剪切速率和封閉時(shí)間 故也稱標(biāo)準(zhǔn)澆口 它截面形狀簡(jiǎn)單 加工方便 澆口 位置選擇靈活 去除澆口方便 痕跡小 但塑件容易形成熔接紋 縮孔 凹陷等缺陷 注射壓力損 失較大 對(duì)殼體件排氣不良 澆口結(jié)構(gòu)尺寸見表 2 4 表 2 4 澆口結(jié)構(gòu)尺寸 側(cè)澆口尺寸 mm 塑件壁厚 mm 深度 h 寬度 w 澆口長(zhǎng)度 mm 0 8 0 0 5 0 1 0 0 8 2 4 0 5 1 5 0 8 2 4 2 4 3 2 1 5 2 2 2 4 3 3 3 2 6 4 2 2 2 4 3 3 6 4 1 0 注 源自參考文獻(xiàn) 注塑成型及模具實(shí)用技術(shù) 李海梅 申長(zhǎng)雨主編 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2002 綜上得本設(shè)計(jì)的側(cè)澆口尺寸為 深度 h 1mm 寬度 w 2 5mm 長(zhǎng)度 l 1mm 2 5 6 澆注系統(tǒng)的平衡 對(duì)于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式 設(shè)計(jì)應(yīng)盡量保證所有的型腔同時(shí)得到 均一的充填和成型 一般在塑件形狀及模具結(jié)構(gòu)允許的情況下 應(yīng)將從主流道到各個(gè)型腔的分流道 設(shè)計(jì)成長(zhǎng)度相等 形狀及截面尺寸相同 型腔布局為平衡式 的形式 否則就需要通過調(diào)節(jié)澆口尺 寸使各澆口的流量及成型工藝條件達(dá)到一致 這就是澆注系統(tǒng)的平衡 本設(shè)計(jì)采用平衡式流道布置 從主流道到各個(gè)型腔的分流道的長(zhǎng)度相等 形狀及截面尺寸對(duì)應(yīng) 相同 各個(gè)澆口也相同 顯然澆注系統(tǒng)是平衡的 2 5 7 澆注系統(tǒng)凝料體積計(jì)算 1 主流道凝料體積 22313 486 516 37 23V m 主 2 分流道凝料體積 31 5 740 分 3 澆口凝料體積 由于澆口部分體積很小 可取為 0 4 冷料穴體積 223114 5 3 754 896 3V m 冷 5 澆注系統(tǒng)凝料體積 1333137 240 679 430 829 VVmc 總 分 主 冷 澆 口 澆注系統(tǒng)各截面流過熔體的體積計(jì)算 按分流道取其中一個(gè)方向計(jì)算 1 流過澆口的體積 332 5cm塑 2 流過分流道的體積 34 V 塑 3 流過主流道的體積 312 5c塑 2 5 8 注塑時(shí)間的計(jì)算 1 確定適當(dāng)?shù)募羟兴俾?主流道 2110s 31s 分流道 5 側(cè)澆口 313 41 2 確定體積流率 q 澆注系統(tǒng)各段的 q 值是不相同的 主流道的體積流率 1q33310 251 265 SRcms 澆口體積流率 3 243 66Wh 3 注射時(shí)間的計(jì)算 模具充模時(shí)間 st1 549 3752Vsq 總 式中 主流道體積流率 1q3 cms 注射時(shí)間 st 模具成型時(shí)所需塑料熔體的體積 SV3c 單個(gè)型腔充模時(shí)間 3t12 50 986SVsq 注射時(shí)間 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式求得注射時(shí)間 t 324 7520 983 24st s 根據(jù)注塑機(jī)的有關(guān)參數(shù) 可知 注射機(jī)最短注射時(shí)間 2s 所選時(shí)間合理 t 2 5 8 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 排氣槽的作用是將型腔和型芯中周圍空間內(nèi)的氣體及熔料所產(chǎn)生的氣體排到模具之外 該注射 模屬于小型模具 在推桿的間隙和分型面上都有排氣效果 無需另外開排氣槽 14 2 6 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 注射模具的成型零件是指構(gòu)成模具型腔的零件 通常包括了凹模 型芯 成型桿等 凹模用以 形成制品的外表面 型芯用以形成制品的內(nèi)表面 成型桿用以形成制品的局部細(xì)節(jié) 成形零件作為 高壓容器 其內(nèi)部尺寸 強(qiáng)度 剛度 材料和熱處理以及加工工藝性 是影響模具質(zhì)量和壽命的重 要因素 如果型腔和底板厚度過小 可能因強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞 也可能因剛度不足 而產(chǎn)生撓曲變形 導(dǎo)致溢料飛邊 降低塑件尺寸精度并影響順利脫模 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首先根據(jù)塑料的性能 制件的使用要求確定型腔的總體結(jié)構(gòu) 澆口 分型面 排氣部 位 脫模方式等 然后根據(jù)制件尺寸 計(jì)算成型零件的工作尺寸 從機(jī)加工工藝角度決定型腔各零 件的結(jié)構(gòu)和其他細(xì)節(jié)尺寸 以及機(jī)加工工藝要求等 此外由于塑件熔體有很高的壓力 因此 應(yīng)通 過強(qiáng)度和剛度計(jì)算來確定型腔壁厚 尤其對(duì)于重要的精度要求高的型腔 更不能單純憑經(jīng)驗(yàn)來確定 型腔壁厚和底板厚度 2 6 1 成型零件鋼材的選用 對(duì)于模具鋼的選用 必需要符合以下幾點(diǎn)要求 1 機(jī)械加工性能良好 要選用易于切削 且在加工以后能得到高精度零件的鋼種 2 拋光性能優(yōu)良 注射模成型零件工作表面 多需要拋光達(dá)到鏡面 Ra 0 05 m 要求鋼材硬 度在 HRC35 40 為宜 過硬表面會(huì)使拋光困難 鋼材的顯微組織應(yīng)均勻致密 極少雜質(zhì) 無疵斑和 針點(diǎn) 3 耐磨性和抗疲勞性能好 注射模型腔不僅受高壓塑料熔體沖刷 而且還受冷熱溫度交變應(yīng)力 作用 一般的高碳合金鋼可經(jīng)熱處理獲得高硬度 但韌性差易形成表面裂紋 不以采用 所選鋼種 應(yīng)使注塑模能減少拋光修模次數(shù) 能長(zhǎng)期保持型腔的尺寸精度 達(dá)到所計(jì)劃批量生產(chǎn)的使用壽命期 限 4 具有耐腐蝕性 對(duì)有些塑料品種 如聚氯乙稀和阻燃性的塑料 必須考慮選用有耐腐蝕性能 的鋼種 我國(guó)鋼鐵冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) YB T094 1997 推薦的塑料模具鋼的用途見表 2 5 表 2 5 塑料鋼主要性能 鋼號(hào) 特性和用途 SM45 價(jià)格低廉 機(jī)械加工性能好 用于日用雜品 玩具等塑料制品的模具 SM50 硬度比 SM45 高 用于性能要求一般的塑料模具 SM55 淬透性好 強(qiáng)度比 SM50 好 用于較大型的 性能要求一般的塑料模具 SM1CrNi3 塑性好 用于需冷擠壓反印法壓出型腔的塑料模具制作 SM45 鋼屬碳素塑料模具鋼 其化學(xué)成分與高強(qiáng)中碳優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼 45 鋼相近 但鋼的潔凈度 更高 碳含量的波動(dòng)范圍更窄 力學(xué)性能更穩(wěn)定 SM45 鋼經(jīng)正火或調(diào)質(zhì)處理后 具有一定的硬度 強(qiáng)度和耐磨性 而且價(jià)格便宜 切削加工性能好 適宜制造形狀簡(jiǎn)單的小型塑料模具或精度要求不 高 使用壽命不需很長(zhǎng)的模具等 綜上所述 再根據(jù)本塑件 手機(jī)外殼 為日常用品 其生產(chǎn)批 15 量中等 本設(shè)計(jì)的成型零件的材料取 SM45 鋼 2 6 2 成型零件工作尺寸計(jì)算 制品尺寸能否達(dá)到圖紙尺寸的要求 與型腔 型芯的工作尺寸的計(jì)算有很大關(guān)系 成型零件工 件尺寸的計(jì)算內(nèi)容包括 型腔和型芯的徑向尺寸 含矩形的長(zhǎng)和寬 高度尺寸及中心距尺寸等 成 型零件工作尺寸的計(jì)算方法很多 現(xiàn)以塑料的平均收縮率為基準(zhǔn)計(jì)算 1 型腔內(nèi)徑尺寸計(jì)算 z 43 DQ M mm 式中 型腔內(nèi)徑尺寸 mm D 制品的最大尺寸 mm Q 塑料的平均收縮率 ABS的平均收縮率為0 5 制品公差43 系數(shù) 可隨制品精度變化 一般取0 5 0 8之間z 模具的制造公差 一般取 z 6 1 4 按矩形計(jì)算 手機(jī)后蓋長(zhǎng)度 寬度上的最大尺寸分別為 1D 102mm 2D 45mm 根據(jù)塑件的要求取 1 0 44mm 2 0 28mm 則 M1 82 82 0 005 0 44 35 0 82 74 35 0 mm4 M2D 42 42 0 005 0 28 2 42 42 2 mm3 2 型芯徑向尺寸計(jì)算 模具型芯徑向尺寸是由制品的內(nèi)徑尺寸所決定的 與型腔徑向尺寸的計(jì)算原理一樣 分長(zhǎng) 寬兩部分計(jì)算 z 43 DQ dM mm 式中 型芯外徑尺寸 mm 1 制品內(nèi)徑最小尺寸 mm 其余符號(hào)含義同型腔計(jì)算公式 按矩形計(jì)算 手機(jī)后蓋長(zhǎng)度 寬度的最小尺寸分別為 1D 81mm 2D 40mm 由上可知 1 0 44mm 2 0 28mm 則 1MD 81 81 0 005 0 44 0 35 81 73 0 35 mm4 16 2MD 40 40 0 005 0 28 0 25 40 39 0 25 mm43 3 型腔深度尺寸計(jì)算 模具型腔深度尺寸是由制品的高度尺寸所決定 設(shè)制品名義高度尺寸為最大尺寸 公差 負(fù)偏 差 型腔深度名義尺寸為最小尺寸 其公差為正偏差 z 由于型腔底部或型芯端面的磨損很小 可以略去磨損量 c 在計(jì)算中取 加上制造偏差有 3 t mm z 32QhhH 11M 式中 型腔的深度尺寸 mm 制品高度最大尺寸 mm 由零件圖上可知 1H 5mm 可得 0 14mm 因此 M 5 5 0 005 2 3 0 14 0 3 4 93 0 3 mm 4 型芯高度尺寸計(jì)算 模具型芯高度尺寸是由制品的深度尺寸所決定 設(shè)制品高度名義尺寸為最大尺寸公差為正偏差 型芯高度設(shè)計(jì)為最大尺寸 其公差為負(fù)偏差 z 根據(jù)有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)公式 Mh 1H Q z mm 32 式中 型芯高度尺寸 mm 1 制品深度最小尺寸 mm 由零件圖中可得 1 4mm 查表1 15 得 0 12mm MH 4 4 0 005 0 25 6 14 0 25 mm 3 5 型腔壁厚與底板厚度計(jì)算 注射成型模型腔壁厚的確定應(yīng)滿足模具剛度好 強(qiáng)度大和結(jié)構(gòu)輕巧 操作簡(jiǎn)便等要求 在塑料 注射充型過程中 塑料模具型腔受到熔體的高壓作用 故應(yīng)有足夠的強(qiáng)度 剛度 否則可能會(huì)因?yàn)?剛度不足而產(chǎn)生塑料制件變形損壞 也可能會(huì)彎曲變形而導(dǎo)致溢料和飛邊 降低塑料制件的尺寸精 度 并影響塑料制口的脫模 從剛度計(jì)算上一般要考慮下面幾個(gè)因素 1 使型腔不發(fā)生溢料 ABS不溢料的最大間隙為0 05mm 2 保證制品的順利脫模 為此同時(shí)要求型腔允許的彈性變形量小于制品冷卻固化收縮量 3 保證制品達(dá)到精度要求 制品有尺寸要求 某些部位的尺寸常要求較高精度 這就要求模 具型腔有很好的剛度 按整體式的凹模計(jì)算側(cè)壁厚度 31 yEcphb mm 17 式中 b 凹模側(cè)壁理論厚度 mm h 凹模型腔的深度 mm p 凹模型腔內(nèi)熔體壓力 Mpa 1y 凹模長(zhǎng)邊側(cè)壁的允許彈性變形量 mm 一般塑件 1y 0 005mm c 1 08 0 8 E 2 1 105Mpa b 315 0 812 5 2 89mm 取壁厚大于10mm就能能滿足要求 底板厚度計(jì)算 根據(jù)公式 312 Eyplc mm 由 2 3 1 2 8 10 2 0 005 則l21 318 051245 5 89mm 取實(shí)際底板厚度大于10mm就能滿足要求 2 6 3 成型零件強(qiáng)度 剛度的校核 本設(shè)計(jì)屬中小型 鑲拼式塑料模具 所以型腔壁厚按強(qiáng)度條件計(jì)算 按剛度條件校核 根據(jù) 模具材料應(yīng)用手冊(cè) 得本設(shè)計(jì)所使用的模具材料為 SM50 其相關(guān)參數(shù)如表 2 6 表 2 6 SM50 主要參數(shù) 材料名稱 MPab MPas J cm 2ka SM50 630 315 14 35 對(duì)側(cè)壁的厚度校核 首先按強(qiáng)度條件對(duì)塑件的壁厚進(jìn)行計(jì)算 633650124 50 629 7281Phtl mH 強(qiáng) 18 按剛度條件對(duì)塑見的壁厚進(jìn)行校核 4633433 950124 50 6210 828Phlt mEH 剛 各參數(shù)介紹如下 l 塑件的長(zhǎng)度 本次計(jì)算按塑件為長(zhǎng)方體進(jìn)行計(jì)算 取 50 62 l 模腔的壓力 一般取 30 50MPa 本次取大值 30MPaP 塑件的高度 取 24 65 hh 模具材料的許用應(yīng)力 375208 1 sMPan 材料的彈性模量 取 200 109PaEE 成型零件的許用變形量 2 7 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 成型零件確定之后 便根據(jù)所定內(nèi)容設(shè)計(jì)模架 在學(xué)校作設(shè)計(jì)時(shí) 模架部分要自行設(shè)計(jì) 在生 產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)中 盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)模架 確定出標(biāo)準(zhǔn)模架的形式 規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)代號(hào) 標(biāo)準(zhǔn)件包括通用標(biāo)準(zhǔn)件及模具專用標(biāo)準(zhǔn)件兩大類 通用標(biāo)準(zhǔn)件如緊固件等 模具專用標(biāo)準(zhǔn)件如 定位圈 澆口套 推桿 推管 導(dǎo)柱 導(dǎo)套 模具專用彈簧 冷卻及加熱元件 順序分型機(jī)構(gòu)及精 密定位用標(biāo)準(zhǔn)組件等 在設(shè)計(jì)模具時(shí) 應(yīng)盡可能地選用標(biāo)準(zhǔn)模架和標(biāo)準(zhǔn)件 因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)件有很大一部分已經(jīng)商品化 隨 時(shí)可在市場(chǎng)上買到 這對(duì)縮短制造周期 降低制造成本時(shí)極其有利的 提高公司在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力 設(shè)計(jì)模具時(shí) 開始就要選定模架 當(dāng)然選用模架時(shí)要考慮到塑件的成型 流道的分布形式以及 頂出機(jī)構(gòu)的形式 有抽芯的還要考慮滑塊的大小等等因素 而且 模具上所有的螺釘盡量采用內(nèi)六 角螺釘 模具外表面盡量不要有突出部分 模具外表面應(yīng)光潔 加涂防銹油 兩模板之間應(yīng)有分模 間隙 即在裝配 調(diào)試 維修過程中 可以方便地分開兩塊模板 本設(shè)計(jì)充分利用 Pro E 的外掛模塊 EMX4 0 直接調(diào)入模架部分 可以很便捷的選用標(biāo)準(zhǔn)模架 盡量達(dá)到生產(chǎn)中的水平 提高生產(chǎn)率 使我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)更接近實(shí)際生產(chǎn)中的技術(shù)水平 本設(shè)計(jì)要求采用一出二的型腔設(shè)置 根據(jù)成型零件的尺寸 以及側(cè)抽芯的尺寸最終確定本設(shè)計(jì) 選用的模架為 futbaba 2P 的 SB Type 模架 其尺寸為 400 400 模架的安裝高度 320mm 模具的具體形式如圖 2 6 19 圖 2 6 2 8 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2 8 1 合模導(dǎo)向零件機(jī)構(gòu)的作用 1 定位作用 模具閉合后 保證動(dòng)定模位置正確 保證型腔的形狀和尺寸正確 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在 模具裝配過程中也起了定位作用 便于裝配和調(diào)整 2 導(dǎo)向作用 合模時(shí) 首先是導(dǎo)向零件接觸 引導(dǎo)動(dòng)定?；蛏舷履?zhǔn)確閉合 避免型芯先進(jìn) 入型腔造成成型零件損壞 3 承受一定的側(cè)向壓力 塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力 或者由于成型設(shè)備精 度低的影響 使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)壓力 以保證模具的正常工作 若側(cè)壓力很大 不能單靠導(dǎo)柱 來承擔(dān) 需增設(shè)錐面定位機(jī)構(gòu) 4 保持機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) 對(duì)于大 中型模具的脫模機(jī)構(gòu) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)有使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)靈活平穩(wěn)的作 用 5 承載作用 當(dāng)采用脫模板脫模或雙分型面模具時(shí) 導(dǎo)柱有承受脫模板和型腔板的作用 2 8 2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)導(dǎo)柱 導(dǎo)套時(shí)還應(yīng)注意 1 導(dǎo)柱應(yīng)合理地均布在模具分型面的四周 導(dǎo)柱中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離 以保證模具 的強(qiáng)度 2 導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)比型芯端面的高度高出 6 8mm 以免型芯進(jìn)入凹模時(shí)與凹模相碰而損壞 3 導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和耐磨度 常采用 20 低碳鋼經(jīng)滲碳 0 5 0 8 淬火 48 55HRC 也可采用 T8A 碳素工具鋼 經(jīng)淬火處理 4 為了使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)套 導(dǎo)柱端部應(yīng)做成錐形或半球形 導(dǎo)套的前端也應(yīng)倒角 5 導(dǎo)柱設(shè)在動(dòng)模一側(cè)可以保護(hù)型芯不受損傷 而設(shè)在定模一側(cè)則便于順利脫模取出塑件 因此 20 根據(jù)需要而決定裝配方式 6 一般導(dǎo)柱滑動(dòng)部分的配合形式按 H8 f8 導(dǎo)柱和導(dǎo)套固定部分配合按 H7 k6 導(dǎo)套的外徑的配 合按 H7 k6 綜上所述 本設(shè)計(jì)采用 Pro E 的 EMX4 0 中自動(dòng)導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)模架 選用的導(dǎo)柱 導(dǎo)套也相應(yīng)采用 標(biāo)準(zhǔn)值 具體數(shù)據(jù)如下 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)見表 2 7 表 2 7 導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 類型 總長(zhǎng)度 直徑 導(dǎo)柱 SPN 180 35 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)見表 2 8 表 2 8 導(dǎo)套設(shè)計(jì) 類型 總長(zhǎng)度 直徑 導(dǎo)套 GBA 42 36 2 9 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 塑件在從模具上取下以前 還有一個(gè)從模具的成型零件上脫出的過程 使塑件從成型零件上脫 出的機(jī)構(gòu)稱為推出機(jī)構(gòu) 推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是通過裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂桿或液壓缸來完成的 2 9 1 推出機(jī)構(gòu)的組成 推出機(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)向與復(fù)位部件等組成 推出 機(jī)構(gòu)中 凡直接與塑件相接觸 并將塑件推出型腔的零件稱為推出零件 常用的推出零件有推桿 推管 推件板 成型推桿等 2 9 2 推出機(jī)構(gòu)的分類 推出機(jī)構(gòu)可按其推出動(dòng)作的動(dòng)力來源分為手動(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) 手動(dòng)推出機(jī)構(gòu)是模具開模后 由人工操縱的推出機(jī)構(gòu)塑件 一般多用于塑件滯留在定模一側(cè)的情況 機(jī)動(dòng)推出機(jī)構(gòu)利用注射機(jī)開模動(dòng)作驅(qū)動(dòng)模具上的推出機(jī)構(gòu) 實(shí)現(xiàn)塑件的自動(dòng)脫模 液壓和氣動(dòng)推出 機(jī)構(gòu)是依靠設(shè)置在注射機(jī)上的專用液壓和氣動(dòng)裝置 將塑件推出或從模具中吹出 推出機(jī)構(gòu)還可以 根據(jù)推出零件的類別分類 可分為推桿推出機(jī)構(gòu) 推管推出機(jī)構(gòu) 推件板推出機(jī)構(gòu) 成型推桿 塊 推出機(jī)構(gòu) 多無綜合推出機(jī)構(gòu)等 另外 也可根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)來分類 2 9 3 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 1 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)晝調(diào)協(xié)在動(dòng)模一側(cè) 由于推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是通過裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂桿來驅(qū)動(dòng)的 所以一般情況下 推出機(jī) 構(gòu)設(shè)在動(dòng)模一側(cè) 正因如此 在分型面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量注意 開模后使塑件能留在動(dòng)模一側(cè) 2 保證塑件不因推出而變形損壞 為了保證塑件在推出過程中不變形 不損壞 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)仔細(xì)分析塑件對(duì)模具的包緊力和粘附力 的大小 合理的選擇推出方式及推出位置 從而使塑件受力均勻 不變形 不損壞 3 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單動(dòng)作可靠 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)使推出動(dòng)作可靠 靈活 制造方便 機(jī)構(gòu)本身要有足夠的強(qiáng)度 剛度和硬度 以承 受推出過程中的各種力的作用 確保塑件順利地脫模 21 4 良好的塑件外觀 推出塑件的位置應(yīng)盡量設(shè)置在塑件內(nèi)部 以免推出痕跡影響塑件的外觀質(zhì)量 5 合模時(shí)的正確復(fù)位 設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)時(shí) 還必須考慮合模時(shí)機(jī)構(gòu)的正確復(fù)位 并保證不與其他模具零件相干涉 綜上所述 本套模具的推出機(jī)構(gòu)形式采用推桿推出 推桿的位置參考原塑件留下的推桿位置 根據(jù)以上原則 本設(shè)計(jì)的推桿位置如圖 2 7 所示 推桿的數(shù)量為每個(gè)型腔 4 根 總共 8 根 推桿的直徑為 其與推桿孔4 之間采用 H8 f8 間隙配合 推桿與推桿固定板采用單邊 0 5 的間隙 這樣可 以降低加工要求 又能在多推桿的情況下 不因各板上的推桿孔加工誤差引起 的軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象 推桿的材料采用 T8 碳素工具鋼 熱處理要求硬度 54HRC 58HRC 工作端配合部分懂得表面粗糙度為 Ra 0 8 圖 2 7 m 推桿形式見圖 2 8 圖 2 8 2 9 4 脫模力的計(jì)算 脫模力是從動(dòng)模一側(cè)的主型芯上脫出塑件所需施加的外力 需克服塑件對(duì)型芯包緊力 真空吸 力 粘附力和脫模機(jī)構(gòu)本身的運(yùn)動(dòng)阻力 本設(shè)計(jì)主要計(jì)算由型芯包緊力形成的脫模阻力 當(dāng)開始脫模時(shí) 模具所受的阻力最大 推桿剛度及強(qiáng)度應(yīng)按此時(shí)計(jì)算 亦即無視脫模斜度 a 0 由于制品是薄壁矩形件 Q 8t E S l f 1 m 1 f kN 式中 Q 脫模最大阻力 kN t 塑件的平均壁厚 cm E 塑料的彈性模量 N 2cm S 塑料毛坯成型收縮率 mm mm l 包容凸模長(zhǎng)度 cm f 塑料與鋼之間的摩擦系數(shù) m 泊松比 一般取0 38 0 49 查表得 S 0 005 E 1 8 10 5N cm2 已知 t 0 12cm l 4 5cm f 0 28 Q 8 0 12 1 8 105 0 005 4 0 0 28 1 0 43 1 0 28 1 32kN 660 1240 837145 02FffPAN 正阻 22 摩擦阻力 N F阻 摩擦系數(shù) 一般取0 15 1 0 本設(shè)計(jì)取0 5f 因塑件收縮對(duì)型芯產(chǎn)生的正壓力 N 正 塑件對(duì)型芯產(chǎn)生的單位正壓力 一般取8 12MPa 本設(shè)計(jì)取10MPaP 塑件包緊型芯的側(cè)面積 2 A 2 9 5 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 為了保證注射模準(zhǔn)確合模和開模 在注射模中必須設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 其作用有 1 定位作用 模具閉合后 保證動(dòng)定模位置正確 保證型腔的形狀和尺寸正確 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具裝配過程中 也起了定位作用 便于裝配和調(diào)整 2 導(dǎo)向作用 合模時(shí) 首先是導(dǎo)向零件接觸 引導(dǎo)動(dòng)定?；蛏舷履?zhǔn)確閉合 避免型芯先進(jìn)入型腔造成成型 零件損壞 3 承受一定的側(cè)向壓力 塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力 或者由于成型設(shè)備精度低的影響 使導(dǎo)柱承受了 一定的側(cè)壓力 以保證模具的正常工作 如果側(cè)壓力很大 不能單靠導(dǎo)柱來承擔(dān) 則需增設(shè)錐面定 位機(jī)構(gòu) 4 保持機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) 對(duì)于大 中型模具的脫模機(jī)構(gòu) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)有使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)靈活平穩(wěn)的作用 5 承載作用 當(dāng)采用脫模板脫?；螂p分型面模具時(shí) 導(dǎo)柱有承受脫模板和型腔板的作用 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的形式主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種 在設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)導(dǎo)柱 導(dǎo)套時(shí)應(yīng)注意 1 導(dǎo)柱應(yīng)合理地均布在模具分型面的四周 導(dǎo)柱中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離 以保證模具 的強(qiáng)度 2 導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)比型芯端面的高度高出 6 8mm 以免型芯進(jìn)入凹模時(shí)與凹模相碰而損壞 3 導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和耐磨度 常采用 20 低碳鋼經(jīng)滲碳 0 5 0 8 淬火 48 55HRC 也可采用 T8A 碳素工具鋼 經(jīng)淬火處理 4 為了使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)套 導(dǎo)柱端部應(yīng)做成錐形或半球形 導(dǎo)套的前端也應(yīng)倒角 5 導(dǎo)柱設(shè)在動(dòng)模一側(cè)可以保護(hù)型芯不受損傷 而設(shè)在定模一側(cè)則便于順利脫模取出塑件 因此 可根據(jù)需要而決定裝配方式 6 一般導(dǎo)柱滑動(dòng)部分的配合形式按 H8 f8 導(dǎo)柱和導(dǎo)套固定部分配合按 H7 k6 導(dǎo)套的外徑的配 合按 H7 k6 7 除了動(dòng) 定模之間設(shè)導(dǎo)柱 導(dǎo)套外 一般還在動(dòng)模座板與推板之間設(shè)置導(dǎo)柱和導(dǎo)套 以保證 推出機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)動(dòng) 8 導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具大小而決定 當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)模架時(shí) 因模架本身帶有導(dǎo)向裝置 一般情 況下 設(shè)計(jì)人員只要按模架規(guī)格選用即可 23 2 10 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 完成側(cè)向型芯的抽出和復(fù)位的機(jī)構(gòu)叫做側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu) 當(dāng)塑件上具有與開模方向不一致的孔或 側(cè)壁有凸凹形狀時(shí) 除極少數(shù)情況可以強(qiáng)制脫模外 一般都必須將成型側(cè)孔或側(cè)凹的零件做成可活 動(dòng)的結(jié)構(gòu) 在塑件脫模前 先將其抽出 然后才能將整個(gè)塑件從模具中脫出 這種模具脫出塑件的 運(yùn)動(dòng)有兩種情況 一是開模時(shí)優(yōu)先完成側(cè)向分型和抽芯 然后推出塑件 二是側(cè)向抽芯分型與塑件 的推出同步進(jìn)行 2 10 1 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的分類及特點(diǎn) 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)按其動(dòng)力來源可分為手動(dòng) 機(jī)動(dòng) 氣動(dòng)或液壓三大類 手動(dòng)側(cè)抽芯 該種模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 生產(chǎn)效率低 勞動(dòng)強(qiáng)度大 抽拔力有一定限制 故只在特殊 場(chǎng)合下應(yīng)用 如試制新產(chǎn)品或小批量生產(chǎn)等 機(jī)動(dòng)側(cè)抽芯 開模時(shí) 依靠注射機(jī)的開模動(dòng)力 通過側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)改變運(yùn)動(dòng)方向 將活動(dòng)零件 抽出 機(jī)動(dòng)側(cè)抽芯操作方便 生產(chǎn)效率高 便于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化 但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜 機(jī)動(dòng)側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)形式主要有 斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯 斜彎銷側(cè)抽芯 斜滑塊側(cè)抽芯 齒輪齒條側(cè)抽芯 以及彈簧側(cè)抽芯等 液壓或氣動(dòng)側(cè)抽芯 在模具上配置專門的油缸或汽缸 通過活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行側(cè)向抽芯 這類機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是抽拔力大 抽芯距離長(zhǎng) 動(dòng)作靈活且不受開模過程限制 常在大型注射模中使用 2 10 2 本模具的側(cè)抽芯設(shè)計(jì) 根據(jù)塑件的特點(diǎn) 分型面的選擇 本塑料模具屬中小型模具 采用機(jī)動(dòng)側(cè)抽芯比較適合 而且 本塑件需要有兩個(gè)方向的側(cè)抽芯 分別為斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯 斜滑塊側(cè)抽芯 下面將分別介紹 1 斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯 斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)是最常用的一種側(cè)抽芯機(jī)構(gòu) 它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 制造方便 安全可靠等特點(diǎn) 其工作過程是 開模時(shí)斜導(dǎo)柱作用于滑塊 迫使滑塊 帶側(cè)型芯 在動(dòng)模板的導(dǎo)滑槽內(nèi)向上移動(dòng) 完成側(cè)抽芯動(dòng)作 塑件由推桿推出型腔 側(cè)導(dǎo)柱如圖 2 9 圖 2 9 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)的幾種常見形式 1 斜導(dǎo)柱在定模 滑塊在動(dòng)模 2 斜導(dǎo)柱在動(dòng)模 滑塊在定模 24 3 斜導(dǎo)柱和滑塊同在定模 4 斜導(dǎo)柱和滑塊同在動(dòng)模 本設(shè)計(jì)采用 斜導(dǎo)柱在定模 滑塊在動(dòng)模 的斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯形式 該側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的具體工作過程 為 開模時(shí) 動(dòng) 定模沿分型面分開 滑塊與型芯一起帶塑件脫離定模 同時(shí)滑塊在斜導(dǎo)柱的作用 下 沿導(dǎo)滑板向外運(yùn)動(dòng)抽出型芯 合模時(shí) 在機(jī)床合模裝置的推動(dòng)下 滑塊在斜導(dǎo)柱的作用下 完成合模 并靠楔緊塊壓緊 2 斜導(dǎo)柱抽拔力與抽芯距的計(jì)算 抽拔力 660 51354 91074 5FffPAN 正阻 式中 摩擦阻力 N 阻 摩擦系數(shù) 一般取 0 15 1 0 本設(shè)計(jì)取 0 5f 因塑件收縮對(duì)型芯產(chǎn)生的正壓力 N 正 塑件對(duì)型芯產(chǎn)生的單位正壓力 一般取 8 12MPa 本設(shè)計(jì)取 10MPaP 塑件包緊型芯的側(cè)面積 2 A 抽芯距 塑件的側(cè)抽芯距離大于 42 89 所以本設(shè)計(jì)采用 45 的抽芯距 2 10 3 斜滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu) 1 斜滑塊的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1 斜滑塊的導(dǎo)向斜角 可比斜導(dǎo)柱的大些 但也不大于 一般取 斜滑塊的推出 30 1 25 長(zhǎng)度 必須小于導(dǎo)滑總長(zhǎng)的 2 3 l 2 斜滑塊與導(dǎo)滑槽應(yīng)有一定的雙面間隙 3 為保證斜滑塊的分型面密合 而且在斜滑塊與動(dòng)模套的配合面磨損后仍能緊密拼合 成型時(shí) 不致發(fā)生溢料 斜滑塊底部與模套之間應(yīng)留有 0 2 0 5 的間隙 同時(shí)斜滑塊的頂面應(yīng)高出模套 0 2 0 5 本設(shè)計(jì)的模具由于已經(jīng)有一個(gè)斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu) 另一方向的抽芯距離很短 只有 3 48 采 用斜滑塊更能使模架結(jié)構(gòu)緊湊 2 斜滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)抽芯距與抽芯力的計(jì)算 斜導(dǎo)柱角度a與開模所需的力 斜導(dǎo)柱所受的彎曲力 實(shí)際能得到的抽拔力及開模行程有關(guān) a 越大時(shí) 所需抽拔力應(yīng)增大 因而斜導(dǎo)柱所受的彎曲力也應(yīng)增大 故希望a角度小些為好 但當(dāng)脫模 距一定時(shí) a角度越小則使斜導(dǎo)柱工作部分及開模行程加大 降低斜導(dǎo)柱的剛性 所以斜角a的確定 需要適當(dāng)兼顧脫模距及斜導(dǎo)柱所受的彎曲力 根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)證明 斜角a值一般不得大于25 通常采用15 20 當(dāng)脫模距較長(zhǎng)而適當(dāng)增大a角即可滿足脫模距時(shí) 也可略增大a角 但也需相應(yīng)增 加斜導(dǎo)柱直徑和固定部分長(zhǎng)度 以便能承受較大的彎曲力 另外 為了滿足滑塊鎖緊楔先開模 斜 導(dǎo)柱后抽芯的動(dòng)作要求 斜滑塊鎖緊角的角度也應(yīng)比斜導(dǎo)柱的角度大2 3 本設(shè)計(jì)中 取a 20 楔緊塊的角度為21 C 25 F lhp fcosa sina N 式中 l 活動(dòng)側(cè)芯被塑料包緊的斷面周長(zhǎng) m h 成型芯部分的深度 p 制品對(duì)側(cè)芯的壓力 一般取下 a f 塑料對(duì)鋼的摩擦系數(shù) 常用f 0 1 0 2 側(cè)芯的脫模斜度 常取1 0 2 0 10 3 10 3 cos1 sin1 10 6N 計(jì)算斜導(dǎo)柱角度a跟脫模距的關(guān)系 平行分型面方向抽出 按以下式子計(jì)算 4L S sin ctg H sin 式中 4L 脫模距為S時(shí)斜導(dǎo)柱工作部分長(zhǎng)度 mm S 最大脫模距離 mm 斜導(dǎo)柱斜角 H 最大脫模距為S時(shí)所需的開模行程 mm 4L 6 sin20 17 5mm H S 6 ctg20 16 5mm ctg 3 活動(dòng)形式和滑塊的鎖緊 為了防止側(cè)型芯在塑件成型時(shí)受力移動(dòng) 對(duì)活動(dòng)型芯和滑塊應(yīng)鎖緊楔鎖住 開模時(shí)又需要使楔 塊首先脫開 一般不允許用斜導(dǎo)柱起鎖緊側(cè)型芯的作用 鎖緊鎖緊的角度一般取 2 3 2 11 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 塑料在成型過程中 模具溫度會(huì)直接影響到塑料的充模 定向 成型周期和塑件質(zhì)量 模具溫度過高 成型收縮大 脫模后塑件變形率大 而且還容易造成溢料和黏模 模具溫度過低 則熔體流動(dòng)性差 塑件輪廓不清晰 表面會(huì)產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等缺陷 當(dāng)模具溫度不均勻時(shí) 型芯和型腔溫度差過大 塑件收縮不均勻 導(dǎo)致塑件翹曲變形 會(huì)影響 塑件的形狀和尺寸精度 一般注射模具內(nèi)的塑料熔體溫度為 200 左右 而塑件從模具型腔中取出時(shí)其溫度在 60 以下 所以熱塑性塑料在注射成型后 必須對(duì)模具進(jìn)行有效的冷卻 以便使塑件可靠冷卻定型并迅速脫模 提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率 對(duì)于熔融黏度低 流動(dòng)性較好的塑料 如聚乙烯 聚丙烯 尼龍 聚苯乙烯 聚氯乙烯 有機(jī)玻璃等 當(dāng)塑件是小型薄壁時(shí) 則模具可利用自然冷卻而不設(shè)冷卻系統(tǒng) 2 11 1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)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)塑件的冷卻效果越均勻 3 盡