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四 川 理 工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計 論文 任務(wù)書 設(shè)計 論文 題目 刷座注塑模 系 機電工程 專業(yè) 材料成型與控制 班級 材控03 2 學(xué)號 030130212 學(xué)生 蘇純良 指導(dǎo)教師 胡 勇 接 受 任 務(wù) 時 間 07年3月 教 研 室 主 任 簽名 系 主 任 簽名 1 畢業(yè)設(shè)計 論文 的主要內(nèi)容及基本要求 內(nèi)容 刷座注塑模 產(chǎn)品規(guī)格 見附圖 生產(chǎn)批量 大批量 要求 要求有目錄 設(shè)計任務(wù)書及產(chǎn)品圖 工藝方案設(shè)計 提出至少兩種設(shè)計方案 進行比較和分析 單個塑件體積 重量計算 成型設(shè)備的選擇及參數(shù)校核 澆注系統(tǒng)設(shè)計 澆注系統(tǒng)及工藝圖設(shè)計圖一張 成型零件系統(tǒng)設(shè)計 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 成型零件尺寸計算 成型零件壁厚計算 繪制成型零件系統(tǒng)部件圖一份 脫模機構(gòu)設(shè)計 優(yōu)先考慮全自動脫模 模溫調(diào)節(jié)與冷卻系統(tǒng)設(shè)計 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計及總裝圖的繪制 要求 總裝圖一份 0 1張 選取標(biāo)準(zhǔn)模架 重要零部件圖紙設(shè)計 圖紙總幅面約為零號圖一張 編寫畢業(yè)設(shè)計說明書一份 推薦用電腦打印 論文不少于2萬字 2 指定查閱的主要參考文獻 塑料模具設(shè)計手冊 塑料模具設(shè)計手冊 編委會 機械工業(yè)出版社 2001 塑料模具技術(shù)手冊 塑料模具技術(shù)手冊 編委會 機械工業(yè)出版社 2001 實用塑料注射模具設(shè)計與制造 陳萬林等編著 機械工業(yè)出版社 2001 沖壓與塑料成型設(shè)備 范有成主編 高等教育出版社 2000 塑料模具設(shè)計 高 濟主編 機械工 業(yè)出版社 3 進度安排 設(shè)計 論文 各階段名稱 起 止 日 期 1 資料收集 閱讀文獻 完成開題報告 2007 03 5 2007 03 25 2 確定設(shè)計方案 重點解決關(guān)鍵疑 難問題 分析 計算 2007 03 26 2007 04 26 3 撰寫論文 繪圖 2007 04 27 2007 05 26 4 校對 修改 加工論文及圖紙 2007 05 27 2007 06 5 5 交論文圖紙 2007 06 6 2007 06 24 注 本表一式三份 系 指導(dǎo)教師 學(xué)生各一份 畢業(yè)設(shè)計附圖 名稱 刷座注塑模 材料 硬PVC 技術(shù)要求 1 收縮率0 6 2 未注公差尺寸按sj1372 78 8級 3 大批量生產(chǎn) 摘 要 注射成型加工質(zhì)量的優(yōu)劣是塑料加工業(yè)技術(shù)發(fā)展水平的標(biāo)志之一 同時反映了模 具設(shè)計和制造的水平 詳細(xì)介紹了刷座注塑模具設(shè)計的整個過程 首先通過對塑件的 結(jié)構(gòu)和成型工藝分析 確定塑件的分型面與澆口結(jié)構(gòu) 然后再進行模具零件設(shè)計 如 成型零件 脫模機構(gòu)等等 同時在整個設(shè)計過程中 還要通過計算機輔助工具 CAD CAE 進行設(shè)計 重點闡述如何利用 CAE 軟件 將注射成型中塑料熔體在型腔內(nèi)充填模擬 通過對模擬結(jié)果的分析與評判 有效預(yù)防了原模具設(shè)計方案用于實際生產(chǎn)時可能出現(xiàn) 的問題 以生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品 而在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面 重點闡述了齒輪齒條抽芯機構(gòu)設(shè) 計要點 模具結(jié)構(gòu)緊湊 合理 關(guān)鍵詞 注塑成型 注塑模設(shè)計 工藝分析 第一章 概述 2 ABSTRCT Injection molding procesing quality is the one of symbols of the quality that plastic procesing industry and technogical devlepment also deflected the mold design and manufacturing level Details on the entire procesing of the Brush Block Injection Mold Design At the first the structure of the parting line and sprue was determined based on the analysis of the structure and forming technology of the plastic Then design for the mold parts such as molding parts demoulding mechanism and so on At the same time throughout the design process through the computer aided design CAD and CAE tools Details on how to use CAE tool For simulating the filling process of plastic melts in the cavity of injection moulds The analysis on the analog result can help effectively modify the design scheme and prevent the problems that may occur in the production And in the design of structure The key points in designing the side core pulling mechanism with gears and rack were stated in detail The mould is compact in structure and effective in operation Keywords Injection Molding Design of injection mould Technique analysis 3 目 錄 第一章 概述 1 1 1 國際 國內(nèi)塑料模具成型發(fā)展概況 1 1 2 塑料模具設(shè)計方法主要發(fā)展方向 3 1 3 畢業(yè)設(shè)計課題資料查詢 3 1 4 畢業(yè)設(shè)計思想簡述 7 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計 8 2 1 成型塑料制件結(jié)構(gòu)工藝性分析 8 2 2 塑件三維 CAD 建模及 CAE 分析 9 2 3 根據(jù) CAE 分析結(jié)論進行模具工藝設(shè)計 14 第三章 選擇注射機及注射機工藝參數(shù)校核 27 3 1 注塑機的技術(shù)規(guī)范 27 3 2 注塑壓力的核核 可計算 可應(yīng)用 CAE 分析結(jié)論 28 3 3 鎖模力的校核 29 第四章 模具設(shè)計 30 4 1 確定標(biāo)準(zhǔn)注塑模架 30 4 2 模具成型零件設(shè)計 30 第一章 概述 4 4 3 型腔成型尺寸計算 31 4 4 型腔壁厚計算和強度校核 34 4 4 脫模機構(gòu)設(shè)計 34 4 5 模具主要連接 定位 導(dǎo)向件設(shè)計 37 4 6 模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計 40 第五章 繪制模具圖 41 5 1 繪制總裝結(jié)構(gòu)圖 43 5 2 繪制重要零件圖 43 5 3 校對 審圖 43 5 4 模具設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化問題 44 第六章 結(jié)論 45 參考文獻 46 致謝 47 附件 A 48 附件 B 49 第一章 概述 0 第一章 概述 1 1 國際 國內(nèi)塑料模具成型發(fā)展概況 模具在我國古代歷史上就有了記載 可以說發(fā)展的歷史非常悠久 但是如今 我 國的模具技術(shù)卻滯后國外尤其是發(fā)達國家?guī)资炅?繼美國之后 日本成為世界上第 二大模具供應(yīng)國和世界上最大的模具出口國 如果在國際上分析模具統(tǒng)計數(shù)據(jù) 可以 看到根據(jù)數(shù)據(jù)的來源不同 相應(yīng)的定義與分類均有所不同 1996 年的一項國與國之間 模具貿(mào)易的研究顯示了 美國以 29 86 億美元的貿(mào)易額排名第一 日本以 21 25 億美元 排名第 2 位 德國以 13 2 億美元排名第 3 位 根據(jù) ISTMA 日本分部的報告 1998 5 日本模具貿(mào)易額在 1996 年達到 4401 4 億日元 1997 年達到 5447 44 億日元 近年來 中國塑料工業(yè)年均增長速度達到 10 以上 塑料制品年產(chǎn)量位居世界第 二 塑料制品在農(nóng)業(yè) 塑料包裝 塑料管材和異型材 汽車 家電 電子 交通等領(lǐng) 域發(fā)展迅猛 掀起了一股投資熱潮 行業(yè)分析 塑料模具在高技術(shù)驅(qū)動和支柱產(chǎn)業(yè)應(yīng)用需求的推動下 形成了一個巨 大的產(chǎn)業(yè)鏈條 從上游的材料工業(yè)和加工 檢測設(shè)備到下游的機械 汽車 摩托車 家電 電子通信 建筑建材等幾大應(yīng)用產(chǎn)業(yè) 塑料模具發(fā)展方興未艾 汽車 摩托車工業(yè) 汽車 摩托車工業(yè)是國民經(jīng)濟五大支柱產(chǎn)業(yè)之一 2004 年中國汽車產(chǎn)銷量均已超 過 500 萬輛 業(yè)界人士甚至用 井噴 來形容 從產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展規(guī)律看 中國的人均 GDP 水平正處于 1000 美元 3000 美元階段 經(jīng)濟學(xué)家稱之為 經(jīng)濟起飛期 這種內(nèi)在 強勁的經(jīng)濟內(nèi)需使汽車模具潛在市場巨大 據(jù)估計 汽車 摩托車行業(yè)每年需要 100 多億元的模具 而中國大型精密模具的制造能力不足 目前中高檔轎車的覆蓋件模具 幾乎全部為進口產(chǎn)品 大中型內(nèi)外飾件塑料模具也是需求的重點 發(fā)展科技含量高的 大型精密汽車覆蓋件模具和大中型內(nèi)外飾件塑料模具是今后的重要工作 隨著中國汽車時代的到來以及中國摩托車出口的快速增長 以塑料替代木材和金 屬 會使塑料模具在汽車 摩托車工業(yè)中的需求量大增 尤其是新材料及新成型技術(shù) 的出現(xiàn) 使得塑料制品在汽車工業(yè)中的消費量日益增加 在一定意義上說 汽車塑料 制品的用量能反映一個國家汽車工業(yè)的發(fā)展水平 德國每輛汽車平均使用塑料制品已 經(jīng)達到了近 300 公斤 占汽車總消費材料的 22 左右 是世界上采用汽車塑料零部件 最多的國家 日本每輛汽車平均使用塑料 100 公斤 約占汽車材料消費總量的 7 5 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 1 如日本一家公司開發(fā)銷售的新型汽車 除座椅外 車頂 裝潢材料 儀表盤等內(nèi)飾件 全部采用塑料制造 當(dāng)前 汽車塑料制品的應(yīng)用趨勢已由普通裝飾件發(fā)展到結(jié)構(gòu)件 功能件 塑料原料的使用也由普通塑料 多用于汽車內(nèi)飾件 擴展到強度更高 耐沖 擊性更好的復(fù)合材料或塑料合金 可以說 隨著塑料材質(zhì)及其成型技術(shù)與工藝的提高 塑料搭上飛馳的汽車 必然引來汽車塑料模具的大發(fā)展 建筑 建材工業(yè) 建筑業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè) 今后 5 10 年中國建筑業(yè)會有更大的發(fā)展 將成為 中國市場新的消費熱點和經(jīng)濟增長點 并帶動化學(xué)建材業(yè)的發(fā)展 由于國家已禁止使 用鑄鐵管道 代之以塑料管材 預(yù)計 2010 年全國新建住宅室內(nèi)排水管的 80 及城市供 水管的 50 將采用塑料管 同時國家正在大力發(fā)展塑料門窗 預(yù)計 2010 年塑料門窗的 普及率將達到 30 50 20 世紀(jì) 80 年代以來 中國塑料門窗及給排水管件 在引進設(shè)備和技術(shù)的基礎(chǔ)上 經(jīng)過技術(shù)消化與開發(fā)迅速發(fā)展起來 十五 期間 塑料管道 塑料門窗 新型防水 材料更成為化學(xué)建材產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點 塑料建材不僅能大量替代鋼 木和傳統(tǒng)建材 而且具有節(jié)能 節(jié)材 保護生態(tài) 改善居住環(huán)境 提高建筑功能與質(zhì)量 降低建筑自重 施工便捷等優(yōu)點 將在今后得 到越來越多的應(yīng)用 預(yù)測 2005 年建筑用塑料制品將達到約 400 萬噸 化學(xué)建材擠出模具是用于生產(chǎn)新型化學(xué)建材的關(guān)鍵工藝裝備 主要包括塑料異型 材擠出模具 塑料管件模具 低發(fā)泡成型擠出模具等 其技術(shù)性能的高低直接影響著 新型化學(xué)建材的質(zhì)量與產(chǎn)量 塑料異型材擠出模具主要用于生產(chǎn)塑料門窗型材 據(jù)資 料介紹 塑料門窗在德國門窗市場的份額高達 80 其它西歐國家市場份額也達到 30 40 中國目前正在大力推廣塑料門窗 管件模具是加工難度較大的注塑模 用 于生產(chǎn)城市建筑中塑料給排水管件 預(yù)期塑料建材模具需求量將有較快增長 各種異型材擠出模具 塑料管材管件模 具將成為模具市場新的經(jīng)濟增長點 家電行業(yè) 家電行業(yè)所需模具量年增長率約為 10 一臺電冰箱約需模具 350 副 價值約 4000 萬元 一臺全自動洗衣機約需模具 200 副 價值 3000 萬元 一臺空調(diào)器僅塑料模 具就有 20 副 價值 150 萬元 單臺彩電大約共需模具約 140 副 價值約 700 萬元 僅 第一章 概述 2 彩電模具每年就有約 28 億元的市場 隨著家電市場競爭的白熱化 外殼設(shè)計成為重要 的一環(huán) 對家電外殼的色彩 手感 精度 壁厚等都提出新要求 業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為 大型 精密 設(shè)計合理 主要針對薄壁制品 的注塑模具將得到市場的歡迎 汽車工 業(yè)近年來增長速度驚人 因此汽車模具潛在市場巨大 每一種型號的汽車都需要幾千 副模具 價值上億元 而我國大型精密模具的制造能力不足 據(jù)介紹 目前我國高檔 轎車的覆蓋件模具幾乎全部為進口產(chǎn)品 有專家預(yù)測 在未來的模具市場中 塑料模 具在模具總量中的比例將步提高 其發(fā)展速度將高于其他模具 專家預(yù)言 未來模具將向大型化 高精密度 多功能復(fù)合型等方向發(fā)展 熱流道 模具在塑料模具中的比重將逐漸提高 并且隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展 氣 輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展 同時 由于近年來中國每年 用 10 億美元左右進口模具 其中精密 大型 復(fù)雜 長壽命模具占多數(shù) 從減少進口 的角度出發(fā) 中國也應(yīng)加快高檔塑料模具的開發(fā) 1 2 塑料模具設(shè)計方法主要發(fā)展方向 模具設(shè)計長期以來依靠人的經(jīng)驗和機械制圖來完成 自從二十世紀(jì)八十年代中國 發(fā)展模具計算機輔助設(shè)計 CAD 技術(shù)以來 這項技術(shù)已獲得認(rèn)可 并且得到來快的發(fā) 展 九十年代開始發(fā)展的模具計算機輔助工程分析 CAE 技術(shù) 現(xiàn)在也為許多企業(yè)應(yīng) 用 它對縮短模具制造周期及提高模具質(zhì)量有顯著的作用 一些工業(yè)發(fā)達國家的模具 企業(yè)應(yīng)用 CAD 技術(shù) 已從二維設(shè)計發(fā)展到三維設(shè)計 三維設(shè)計已達 70 以上 中國大部 分企業(yè)還停留在二維設(shè)計的水平上 能進行三維設(shè)計的企業(yè)還不到 20 CAE 軟件在國 外應(yīng)用已較普遍 國內(nèi)應(yīng)用還比較少 用於預(yù)測零件成形過程中可能發(fā)生缺陷的水平 還比較低 除了模具 CAD CAE 技術(shù)之外 模具工藝設(shè)計也非常重要 計算機輔助工藝設(shè)計 CAPP 技術(shù)已開始在中國模具企業(yè)中應(yīng)用 由於大部分模具都是單件生產(chǎn) 其工藝 規(guī)程有別於批量生產(chǎn)的產(chǎn)品 因此應(yīng)用 CAPP 技術(shù)難度較大 也難以有適合各類模具和 不同模具企業(yè)的 CAPP 軟件 為了較好地應(yīng)用 CAPP 技術(shù) 模具企業(yè)必須做好開發(fā)和研 究 雖然 CAPP 技術(shù)應(yīng)用和推廣的難度比 CAD 和 CAE 為高 但也必須重視這一發(fā)展方向 1 3 畢業(yè)設(shè)計課題資料查詢 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 3 1 3 1 分析塑件結(jié)構(gòu)及工藝技術(shù)要求 塑件二 維工程圖 1 1 由圖可知 塑件結(jié)構(gòu)屬于彎管件塑件為彎管件 需要采用組合式型芯來進行抽芯 工序 而且在凸臺上還分布有很多盲孔還需要抽芯 為了避免進行多次斜抽芯而造成 模具的復(fù)雜性 可以考慮將凸臺面水平放置 這樣 凸臺上面的孔的抽芯方向和脫模 方向相同了 此外 塑件下半部分管面設(shè)計成 2 5 的錐面 是為了脫模能順利完成 塑件的工藝技術(shù)要求包括 1 塑料的材料為 硬 PVC 2 尺寸公差按 sj1372 78 8 級處理 3 大批量生產(chǎn) 1 3 2 了解注塑機的技術(shù)規(guī)格 在接收客戶訂貨時 客戶必須對所用注射機提出明確的規(guī)格 在所提供的注射機 規(guī)格中應(yīng)包括以下內(nèi)容 1 注射機型號及生產(chǎn)廠家 2 注射機最大注射容積 最大注射量 3 注射機鎖模力 第一章 概述 4 4 注射機噴嘴球面半徑及噴嘴孔徑 5 注射機定位孔直徑 6 注射機拉桿內(nèi)間炬 7 注射機容模量 允許的模具最大 最小閉合高度 8 注射機的頂出方式 液壓頂出或機械頂出以及頂出點位置 頂桿直徑 9 注射機開模行程及最大開距 10 必要時還要提供注射機頂出行程及頂出力 1 3 3 了解塑件的加工性能和工藝性能 塑料熔體流動行為 塑料在模具 內(nèi)可能的結(jié)晶 取向及導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)力 PVC 材料是一種非結(jié)晶性材料 PVC 材料在實際使用中經(jīng)常加入穩(wěn)定劑 潤滑劑 輔助加工劑 色料 抗沖擊劑及其它添加劑 PVC 材料具有不易燃性 高強度 耐氣侯 變化性以及優(yōu)良的幾何穩(wěn)定性 PVC 對氧化劑 還原劑和強酸都有很強的抵抗力 然而 它能夠被濃氧化酸如濃硫酸 濃硝酸所腐蝕并且也不適用與芳香烴 氯化烴接觸的場 合 PVC 在加工時熔化溫度是一個非常重要的工藝參數(shù) 如果此參數(shù)不當(dāng)將導(dǎo)致材料分 解的問題 PVC 的流動特性相當(dāng)差 其工藝范圍很窄 特別是大分子量的 PVC 材料更難 于加工 這種材料通常要加入潤滑劑改善流動性 因此通常使用的都是小分子量的 PVC 材料 PVC 的收縮率相當(dāng)?shù)?一般為 0 2 0 6 它應(yīng)用于供水管道 家用管道 房屋墻板 商用機器殼體 電子產(chǎn)品包裝 醫(yī)療器械 食品包裝等 材料主要性能分述 1 PVC 是一種分子對熱不穩(wěn)定的樹脂 純 PVC 在空氣中 100 時就開始降解 隨著 溫度的升高降解加劇分解出 HCL HCL 又進一步促進 PVC 分解 所以在 PVC 加工中 必須加入熱穩(wěn)定劑方可使加工得以順利 2 PVC 耐熱性差 粘度大 流動性差 容易滯留于死角中造成分解 燒焦 此外 由于熔體粘結(jié)力差 難于得到理想表面 必須加入高分子助劑 3 PVC 抗沖擊強度差 加入改性劑要求是在室溫下能有高強性的高聚合物 且必 須與 PVC 有一定互容能力形成兩項結(jié)構(gòu)共混物 從而改善制品的沖擊強度 加工性能 耐候性能及焊接角的強度等 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 5 PVC 材料性質(zhì) 英文名字 poly vingl chloride 密度 1 35 1 45g cm3 成型收縮率 0 5 0 7 成型溫度 180 210C 干燥條件 70 C 1 小時 比熱容 1260J kg k 導(dǎo)熱率 0 210W m k 注射壓力 30 160Mpa 注射速度 一般取中低速 螺桿轉(zhuǎn)速 最大速度折合線速度為 0 25m s 模具溫度 30 60 C 保壓力 為注射壓力的 40 60 冷卻時間 10 1S 制件公差等級 SJ1372 78 8 級 噴嘴孔孔徑 大與 5mm 1 3 4 塑件收縮及補縮問題 盡量減少殘余內(nèi)應(yīng)力和翹曲變形 1 由于 PVC 塑料中的氯乙烯極性分子易吸水 會造成充型后收縮較大 因此原 料必須進行干燥 干燥溫度 85 左右 時間 2 小時以上 2 充型過程中 若充型壓力和速度較大 模具各部位溫度剃度變化比較大都會 引起內(nèi)應(yīng)力的增加 因此 需選用合適的充型壓力和速度 且加熱 冷卻系統(tǒng)要設(shè)置 合理以減小殘余內(nèi)應(yīng)力和翹曲變形 1 3 5 塑料對模具溫度的要求 1 由于材料的成型溫度接近分解溫度 故必須控制盡可能用較低的溫度進行注射 同時也應(yīng)盡可能的縮短注塑周期 以減少熔料在料筒內(nèi)的滯留時間由于 PVC 本身耐熱 性差 料在料筒內(nèi)長時間受熱 會降解析出氯化氫使膠件變黃甚至產(chǎn)生黑點 并且氯化 氫對模腔有腐蝕作用 所以要經(jīng)常清洗模腔及機頭死角位 2 模具溫度盡可能低 通常運凍水 控制模溫在 30 45 以縮短成型周期以及減 小膠件出模后變形 必要時借助定型模 縮水模來較正控制變形 1 3 6 模具材料 第一章 概述 6 塑料模具鋼的選用應(yīng)根據(jù)所成型的塑料種類 被成型塑料制品的形狀 尺寸 精 度 質(zhì)量及數(shù)量的不同要求 同時要考慮創(chuàng)造模具的條件和加工方法 選用不同類型 的鋼材 如滲碳鋼 調(diào)質(zhì)鋼 高碳工具鋼 耐蝕鋼 低碳馬氏體時效鋼等 根據(jù) 塑 料注射模具設(shè)計使用手冊 表 6 1 選擇滲碳鋼 12GrNi2 1 3 7 模具的熱量損耗 冷卻水用量 生產(chǎn)效率 模具型腔中的溫度是注塑成型中重要的因素之一 它在很大程度上決定著注塑成 型周期 即生產(chǎn)效率 如果模具熱量損耗大 則熔融塑料在型腔中的表關(guān)粘度增加 也就是流動阻力加大 這就使成型周期增加 若模具損耗熱量很小 而冷卻水的循環(huán) 又不能使模具溫度降低至熔融塑料的分解溫度之下 此時 塑料將會分解 對于一些 塑料分解出的氣體還會對模具型腔表面腐蝕等損壞 因此 必須根據(jù)具體模具的熱量 損耗情況決定冷卻水用量 以提高注塑成型的生產(chǎn)效率 1 4 畢業(yè)設(shè)計思想簡述 本次畢業(yè)設(shè)計主要是利用已學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識來進行塑料注塑模具設(shè) 計 這次的設(shè)計要求獨立完成任務(wù) 達到能基本獨立完成一套簡單模具的設(shè)計的目的 其主要內(nèi)容是注射模的成型零部件 澆注系統(tǒng) 導(dǎo)向部件 脫模機構(gòu)和分型抽芯機構(gòu) 等等的設(shè)計 同時 在這個過程中 需要通過各種途徑進行查閱有關(guān)模具的各種參數(shù) 如結(jié)構(gòu)參數(shù) 成型參數(shù) 熱平衡等等 然后充分利用計算機輔助工具 CAD CAE 進行 塑件的造型和流體模擬分析 最終設(shè)計出一副能達到使用要求的模具 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 7 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計 2 1 成型塑料制件結(jié)構(gòu)工藝性分析 尺寸精度度分析 由 1 1 節(jié)可知 塑件尺寸精度等級按尺寸公差按 sj1372 78 8 級處理 而模具的制造精度等級比塑料制品的精度高 2 3 等級 因此 模具的 尺寸精度等級取 6 級進行制造 粗糙度 由塑料制件的粗糙度確定模具的粗糙度 查得此材料的加工粗糙度的范 圍為 0 2 3 2 考慮到分型時 將塑件留在動模內(nèi) 因此分型面下方即凹模型腔的 粗糙度比上模的粗糙度低一級可取下模型腔的粗糙度為 Ra0 8mm 上模粗糙度取 Ra0 4mm 塑料制件結(jié)構(gòu)設(shè)計 塑件為彎管件 因此不可避免側(cè)向分型和抽芯 只能采用 組合式型芯 并用齒輪 齒條機構(gòu)進行斜抽芯 使模具結(jié)構(gòu)簡化 斜度設(shè)計 為了便于脫模 選擇中心線為設(shè)計基準(zhǔn) 在塑件的下半部分采用了一 段斜度的錐面 由于硬 PVC 屬于硬材料 其斜度設(shè)為 1 75 而上模凸臺部分脫模高度 尺寸為 6 10 mm 因此選用斜度為 2 5 壁厚 查得 PVC 材料的壁厚最大和最小允許值為 1 5 5 0mm 塑件壁厚屬均勻 在強度無法滿足其強度時 可適當(dāng)增加薄壁的厚度以增加起強度 由計算機輔助軟件 PRO E 可以檢測厚度 其圖見下 2 2 從上圖可知 藍色表示壁厚小于 1 5mm 因此需要適當(dāng)增加其厚度以滿足 工藝需要 而紅色代表壁厚大于 5mm 需 要說明的是 雖然圖中凸臺有幾處大大 超過了 5mm 但細(xì)心觀察紅色是由于切片 面切住了圓周面而形成的 因此對出現(xiàn) 紅色的凸臺可不作修改 另外 此結(jié)構(gòu)需要對一些邊進行圓 角設(shè)計 以防止產(chǎn)生流動死角 在死角 處會形成氣泡 縮孔 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計 8 2 2 塑件三維 CAD 建模及 CAE 分析 2 2 1 三維 CAD 建模 圖 2 1 上圖即為塑件的三維造型圖 2 2 2 塑件 CAE 分析 利用軟件 PRO E 對塑件進行了三維造型后 再進行對塑件注塑過程進行模擬 在 模擬過程中 采取了兩個方案進行結(jié)果對比 分析注塑工藝參數(shù)如下 2 2 2 1 最佳澆口位置分布分析 由左圖右邊漸變色圖可知 藍色代表澆口 最佳位置 而紅色表示澆口不適合在這些 位置進行設(shè)置 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 9 2 2 2 2 最佳充型質(zhì)量分布分析 方案 1 方案 2 由上圖 右邊漸變色 從上到下 顏色由紅 色變?yōu)榫G色 表示充型質(zhì)量逐漸變好 圖左 一處拐角處出現(xiàn)紅色 說明此處充型質(zhì)量中 等 上圖右顯示漸變色代表意義與方案 1 相同 從圖中可知 黃色和紅色所占比例差不多 說明充型質(zhì)量中等 2 2 2 3 溫度分布分析 方案 1 方案 2 從上圖可知 充型時整個模腔的溫度差為 170 149 21 C 從上圖可知 充型時整個模腔的溫度差為 170 147 9 22 1 C 2 2 2 4 成型壓力分析 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計 10 方案 1 方案 2 從上圖可知 充型是整個模腔的壓力差 63 77 0 63 77mpa 從上圖可知 充型是整個模腔的壓力差 67 83 0 67 83mpa 2 2 2 5 注射壓力損失分布分析 方案 1 方案 2 由上圖 注射壓力損失為 50 04mpa 由圖 注射壓力損失為 53 99mpa 2 2 2 6 充型時間分析 方案 1 方案 2 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 11 從上圖可知 充型時間為 1 91s 從上圖可知 充型時間為 2 11s 2 2 2 7 注射熔接痕分布分析 方案 1 方案 2 由上兩個方案的熔接痕分布可知 熔接痕都分布在澆口對面的塑件表面上 且數(shù)量也差不多 2 2 2 8 注射氣泡分布分析 方案 1 方案 2 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計 12 從上圖注射氣泡分布圖可看出 兩個方案的氣泡都集中在凸緣周邊的孔中 且對比可知 方 案 2 孔中的氣泡明顯比方案 1 氣泡少 結(jié)論 由以上熔融塑料在模具型腔中的流動行為分析可知 1 充型質(zhì)量的分析 方案 1 出現(xiàn)紅色缺陷 而方案 2 也有 說明兩種方案的充型質(zhì)量 差不多 2 充型溫度分析 方案 1 的溫度差為 21 方案 2 的溫度差為 22 兩種方案的溫度差比較相當(dāng) 3 充型壓力分析 方案 1 和方案 2 的充型壓力分別為 63 67mpa 可知方案 1 所需成型壓力較小 4 充型時間分析 方案 1 和方案 2 的充型時間分別為 1 9 2 1s 可知兩種方案充型時 間相差較小 5 充型出現(xiàn)的熔接痕和氣泡分析 從圖中可知 兩個方案出現(xiàn)的熔接痕數(shù)量和位置分 布都較相似 而對于氣泡的分布圖可明顯看出 方案 1 的氣泡數(shù)量稍多于方案 2 通過以上比較可知 方案 2 的充型效果較好 特別是考慮到若采取一模多腔進行 充型 那么方案 1 則需要的流道將會更長 不利與充型 因此決定選擇方案 2 2 3 根據(jù) CAE 分析結(jié)論進行模具工藝設(shè)計 根據(jù) 2 2 節(jié)對塑件的流動性分析 確定了澆口的位置在塑件圓周上 并采用澆口 直接與主流道直接相接的澆注系統(tǒng) 由上節(jié)繪出的塑件三維實體結(jié)構(gòu) 經(jīng)分析可知 此類結(jié)構(gòu)屬于彎管件 因此需采用組合式型芯 上半部分型芯與上模板連接 下部分 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 13 斜管道型芯留在動模上 并采用齒輪 齒條進行斜抽芯 以使模具結(jié)構(gòu)簡單 2 3 1 型腔數(shù)量的決定 型腔數(shù)必需同時滿足 交貨期 注塑機最大注塑質(zhì)量 注塑機的塑化能力 鎖模力 和模板尺寸 2 3 1 1 由交貨期計算型腔數(shù) mohctNn 3605 1 式中 1 05 故障系數(shù) 以 5 計 N 一副模具定貨量 件 210 tc 成型周期 20s 包括注射時間 2 5s 冷卻時間 10 1s 開模取制件 時間 7s th 從定貨到交貨時間 5 月 tm 模具制造時間 2 月 to 所在廠的每月工作時間計 600h 所以代入相關(guān)數(shù)據(jù)得 n 2 5 603125 1 360 mhctN 2 3 1 2 根據(jù)注塑機最大注塑質(zhì)量求型腔數(shù) 預(yù)選注塑機型號為 SZ 500 1200 非聚苯乙烯塑料其最大注塑量計算 som 實際注塑量 注人模具時由于流o 85m 動阻力增加 加大了沿螺桿逆流量 再考慮安全系 數(shù)取為機器最大注塑能力的 85 型腔數(shù)量計算 soqm0 85 n 式中 常溫下某塑料的密度 g 3 s 常溫下聚苯乙烯的密度 g 3 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計 14 1 個塑件與均分到的澆注系統(tǒng)的質(zhì)量質(zhì)量之和 當(dāng) 不到 1 時則應(yīng)改用較q n 大的機器 g 是指注塑在常溫下密度為 1 05g 3的普通聚苯乙烯的對空注塑量som 因此將數(shù)據(jù)代入公式可得 so0 85m0 8521 403 qn 考慮到模具結(jié)構(gòu)的尺寸 取 n 2 2 3 1 3 根據(jù)塑化能力求型腔數(shù) 模具的注塑容量還必須與注塑機的塑化能力相匹配 型腔數(shù) xqGtnc 610 3 式中 G 塑化能力 kg h 每分鐘的注塑次數(shù) x ct 60 tc 成型周期 s 將數(shù)據(jù)代入公式可得 23 51 92 64cGtnq 結(jié)論 根據(jù)交貨期 注塑機最大注塑質(zhì)量 以及塑化能力的計算 決定采用一模 兩腔的模具結(jié)構(gòu) 2 3 1 4 鎖模力的校核 型腔壓力計算 opk 模具型腔及流道內(nèi)塑料融體平均壓力 p aMP 注塑機料簡內(nèi)螺桿或柱塞施于塑料用體的壓力 o a 損耗系數(shù) 隨塑料品種 注塑機形式 噴嘴阻力 模具流道阻力而不同 k 其值在 1 2 一 1 3 范圍內(nèi)選取 螺桿式注塑機的 k 值較柱塞式為大 直通噴嘴比彈簧 噴嘴的 大 代入公式進行計算得 0153apkmp 型腔壓力 的經(jīng)驗值確定 通用塑料生產(chǎn)中小型制品 20 40 在作p aMP 較詳細(xì)計算時 應(yīng)根據(jù)具體情況由經(jīng)驗決定流程愈長 壁愈薄的塑件則需要較大的注 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 15 塑壓力 即需要更大的鎖模力 鎖模力計算 ApF 1 0 F 注塑機的額定鎖模力 kN A 制件加上澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積 2 將數(shù)據(jù)代入公式可得 F 2000KN 6 630 15 421501 49KN 2 3 2 型腔布置 2 3 2 1 采用一模兩腔 型腔位置的排布 圖 2 3 1 2 3 2 2 澆注系統(tǒng)設(shè)計三維圖 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計 16 圖 2 3 2 2 3 2 3 利用 PRO E 分析軟件對上圖 2 3 2 進行 CAE 分析 1 充型質(zhì)量分析 充型質(zhì)量圖 分析結(jié)論 紅色代表質(zhì)量相對較差 綠色代表 質(zhì)量較好 黃色為過度色 可知 充型質(zhì)量為中等 圖 2 3 3 2 充型時間分析 充型時間圖 結(jié)論分析 從左圖可知 流體充型通過主流 倒 分流道 以及澆口所需要的 時間為 2 5s 2s 0 6s 圖 2 3 4 3 充型溫度分析 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 17 充型溫度圖 結(jié)論分析 從圖可知 塑料流體通過 各流道時的溫度 圖 2 3 5 4 壓力分析 壓力圖 結(jié)論分析 從圖可看出 流道及澆口各處注塑 時所需的壓力分別為 77 1 68 2 62 3mpa 圖 2 3 6 2 3 3 確定分型面 有分形面的圖 滿足充型質(zhì)量圖形說明 模具最簡化 抽芯 分型面的位置要有利于模具加工 排氣 脫模及成型操作 塑料制件的表面質(zhì)量 等 2 3 3 1 型腔分型面位置的設(shè)計 考慮主要如下問題 外表質(zhì)量 分型面優(yōu)選在塑件接觸面最大的地方 方便脫模 由于塑件結(jié)構(gòu)為筒形 故需要進行較長距離的抽拔型芯 因此將制件 留在動模邊 考慮側(cè)向抽芯距離和模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜性 由于此結(jié)構(gòu)屬于彎管類的結(jié)構(gòu) 因此需要 進行斜向抽芯 并且需要采用組合式型芯 使模具結(jié)構(gòu)簡化 排氣 由 2 2 2 8 氣泡分析圖可知 大部分氣泡聚集在孔內(nèi)部 因此 可以考慮 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計 18 將分型面設(shè)置在孔口處 即能夠使料流在孔的末端 達到排氣的作用 從而能減小充 型時的氣泡數(shù)量 因此 選擇的分型面位置如下 圖 2 3 7 2 3 3 2 分型面形狀的決定 下圖為分型面的三維形狀 圖 2 3 8 2 3 3 3 確定澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng) 以氣泡分析圖為基礎(chǔ) 在設(shè)計澆注系統(tǒng)時應(yīng)考慮下列有關(guān)因素 塑料成型特性 設(shè)計澆注系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)所用塑料的成型特性的要求 以保證塑件 質(zhì)量 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 19 模具成型塑件的型腔數(shù) 設(shè)置澆注系統(tǒng)還應(yīng)考慮到模具是一模一腔或一模多腔 澆注系統(tǒng)需按型腔布局設(shè)計 塑件大小及形狀 根據(jù)塑件大小 形狀壁厚 技術(shù)要求等因素 結(jié)合選擇分型 面同時考慮設(shè)置澆注系統(tǒng)的形式 進料口數(shù)量及位置 保證正常成型 還應(yīng)注意防止 流料直接沖擊嵌件及細(xì)弱型芯受力不均以及應(yīng)充分估計可能產(chǎn)生的質(zhì)量弊病和部位等 問題 從而采取相應(yīng)的措施或留有修整的余地 塑件外觀 設(shè)置澆注系統(tǒng)時應(yīng)考慮到去除 修整進料口方便 同時不影響塑件 的外表美觀 注射機安裝模板的大小 在塑件投影面積比較大時 設(shè)置澆注系統(tǒng)時應(yīng)考慮到 注射機模板大小是否允許 并應(yīng)防止模具偏單邊開設(shè)進料口 造成注射時受力不勻 成型效率 在大量生產(chǎn)時設(shè)置澆注系統(tǒng)還應(yīng)考慮到在保證成型質(zhì)量的前提下盡 量縮短流程 減少斷面積以縮短填充及冷卻時間 縮短成型周期 同時減少澆注系統(tǒng) 損耗的塑料 冷料 在注射間隔時間 噴嘴端部的冷料必須去除 防止注入型腔影響塑件質(zhì) 量 故設(shè)計澆注系統(tǒng)時應(yīng)考慮儲存冷料的措施 2 3 4 主流道和主流道襯套結(jié)構(gòu) 主流道固化時間要求 為了有效地傳遞保壓壓力 澆注系統(tǒng)主流道及其附近的塑料 熔體應(yīng)該最后固化 臥式注塑機主流道結(jié)構(gòu)設(shè)計要點 錐角 粗糙度加工劃痕方向要求 圓錐形主流道 錐角 內(nèi)壁粗糙度值 24 Ra 0 4 m 以下 機械加工劃痕不得垂直于脫出方向 加工腐蝕性材料還應(yīng)將流道的 內(nèi)孔鍍鉻 主流道與噴嘴結(jié)構(gòu) 接觸處多作成半球形的凹坑 凹坑球半徑 R2應(yīng)比噴嘴球頭半 徑 R1大 l 2mm 主流道小端直徑 應(yīng)比注塑機噴出孔直徑約大 0 5 lmm 常取 m84 主流道大端直徑 應(yīng)比分流道深度大 15mm 以上 錐角一般取 2O一 6O 主流道村套結(jié)構(gòu) 設(shè)計成獨立的具體要求如下 撓口套與注射機噴嘴的接觸部分有兩種形式 一種為平面接觸 另一種為球 面接觸 平面接觸的主要優(yōu)點是接觸面積較大 密封較好 塑料不易外溢 其缺點是 若注射機的精度不高 容易造成噴嘴孔與澆口套孔不同軸 球面接觸噴嘴與澆口套的 接觸面積較小 若配合不當(dāng) 容易造成塑料外溢 但由于它能自動調(diào)整注射機的偏差 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計 20 所以在注射機精度不高的情況下亦能正常應(yīng)用 球面接觸的澆口套 在正常情況下 澆口套端部的球面半徑應(yīng)大于注射機噴嘴的球面半徑 澆口套錐孔的小端直徑應(yīng)大于 注射機噴嘴孔徑 球面深度 3 5mm 澆口套上有關(guān)主流道部分的設(shè)計及其參數(shù) 可參照 7 3 主流道設(shè)計 同時要 考慮到在注射過程中 為了能充分保壓及補縮 主流道部分的塑料應(yīng)最后固化 表 2 3 1 計算公式 符號 物理意義 出處 計算結(jié)果SQ 主流道的體積流率 scm3p 模具成型塑件體積 通 常取 0 5 0 8 pnQn 注射機的公稱注射量 注射時間 pSQ scm3 剪切速率 查 塑料模具 技術(shù)手冊 機械 工業(yè)出版社 1997 6 表 3 10 查塑料模設(shè)計 手冊軟件版 46 8SQ 75 根據(jù)以上要求可以選擇主流道襯套結(jié)構(gòu)如下 圖 2 3 5 具體尺寸參照下表 表 2 3 2 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 21 根據(jù)具體的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計以下尺寸 L1 26mm L2 36mm d 26mm 定位圈和澆口套的固定方式 圖 2 3 6 D 84mm d 70mm 螺釘孔距 L 55mm 冷料井類型和結(jié)構(gòu) 冷料井功用 使冷料不進人分流道和型腔 冷料井結(jié)構(gòu) 冷料井的底部或四周常作成曲折的鉤形或側(cè)向凹槽 使冷料井在分 模時能將主流道凝料從主流道中拉出留在動模上 2 3 5 主流道 分流道系統(tǒng)設(shè)計 2 3 5 1 主流道 分流道斷面尺寸 主流道橫截面計算 由經(jīng)驗公式計算橫截面 I 主流道小端直徑 注塑機噴孔直徑 0 5 lmm 常取 m84 取 4mm 主流道大端直徑 經(jīng)驗公式 式中 K4VD V 流經(jīng)主流道的熔體體積 cm 3 K 因熔體材料而異的常數(shù) PS 類 K 2 5 PE PP 的 K 4 PA 的 K 5 因此 將 V 33 94 K 1 5 代入公式得3cm 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計 22 D 4V K3 91 55m 取 D 6mm 由 PRO E 繪圖并計算出制品體積 主流道體積 分流道及澆口體積分別為 31 323 348 4562 5 41 98073 Vccm 因此 1234 8 45 0 7 3 1 45399gmVg 分流道斷面尺寸 按經(jīng)驗計算 4gL0 27d d 分流道的直徑 m 流經(jīng)的塑料熔體重量 g L 分流道的長度 適用 壁厚小于 3 塑件重量小于 200g 一般分流道直徑在 3 10 之間 高粘 度物料在 3 16 之間 341 28 50 7 3 45gmVg L 13mm 代入公式得 40 271 33 9gdmL 按經(jīng)驗取值 分流道的直徑 或相當(dāng)直徑 一般應(yīng)大于制品壁厚 特厚制品除外 取 d 6mm 校核剪切速率 校核主流道剪切速率 313450viqsR 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 23 由 PRO E 流體分析圖 2 3 4 可得 t 2 5s 333 9410 viqmst 代入公式校核 S313341672 850 vi sR 3150s 校核分流道剪切速率 34viq 215150 s 其中 由 PRO E 流體分析圖 2 3 4 可得 t 2s33328 17 0vi mst 代入公式校核 S 3133475 1viqsR 23150s 流道總損失計算 77 1mpa 41iiPp 4148viaiRqL 表 2 3 2 計算公式 符號 物理意義 出處 結(jié)果nR 當(dāng)量半徑A 流道斷面積L 流道長度 Q 流道的體積流率 3 2n 3 nR 剪切速率 查 塑料模 具技術(shù)手冊 機械工業(yè)出版 社 1997 6 表 3 10 查塑料設(shè)計 手冊軟件版 3 5 130 s 主流道的剪切速率在 的13205 1 S 范圍內(nèi) 符合設(shè)計要求 2 3 5 2 分流道截面形狀設(shè)計 在多型腔或單型腔多澆口 塑件尺寸大 時應(yīng)設(shè)置分流道 分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動 通道 它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計 24 前 通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段 因此分流道設(shè)計應(yīng)滿足 良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài) 并在流動過程中壓力損失盡可能將塑料熔體 均 圖 2 3 7 衡地塑分配到各個型腔 根據(jù)料成型特性 可以初步確定 分流道為圓形 其相應(yīng)的形式和尺寸如圖 2 3 7 所示 2 3 5 3 澆口 設(shè) 計 澆口亦稱進料口 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 形狀及尺寸對塑件性能 和質(zhì)量的影響很大 根據(jù)塑料成型特性 可以初步選擇澆口形式如圖 2 3 8 所示 圖 2 3 8 澆口斷面積 其斷面積約為分流道斷面積的 3 9 澆口長度約 0 5 2 5mm 根據(jù)計算結(jié)果所設(shè)計的澆口的剪切速率符合要求 那么可以確定澆口的尺寸長為 1mm 寬為 1mm 高為 1mm 澆口斷面尺寸 按各類型澆口的經(jīng)驗計算 澆口位置設(shè)計說明 根據(jù) CAE 分析結(jié)論 第二章第 2 節(jié)圖 2 2 2 澆口的設(shè)計需要 滿足一下條件 1 有利于減小制品翹曲變形 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 25 2 有利于改善注塑制品的力學(xué)性質(zhì) 3 有利于避免注塑成型時的噴射現(xiàn)象 4 有利于充模流動 排氣和補料 5 有利于減少熔接痕 增加熔接牢度 6 澆口位置應(yīng)防止料流將型芯或嵌件擠歪變形 第三章 選擇注射機及注射機工藝參數(shù)校核 26 第三章 選擇注射機及注射機工藝參數(shù)校核 3 1 注塑機的技術(shù)規(guī)范 3 1 1 注塑機規(guī)格 SZ 500 1200 注塑機的最大注塑量 352cm 最大注塑壓力 153Mpa 最大鎖模力 2000KN 最大成型面積 460 460 模具最大厚度和最小厚度 450mm 180mm 最大開模行程 450mm 注塑機噴嘴孔直徑 160mm 噴嘴球頭半徑 R15mm 3 1 2 型腔壓力 的經(jīng)驗值確定 p 通用塑料生產(chǎn)中小型制品 20 40 在作較詳細(xì)計算時 應(yīng)根據(jù)具體p aMP 情況由經(jīng)驗決定流程愈長 壁愈薄的塑件則需要較大的注塑壓力 即需要更大的鎖模 力 鎖模力計算 ApF 1 0 F 注塑機的額定鎖模力 kN A 制件加上澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積 2 將數(shù)據(jù)代入公式可得 F 2000KN 6 630 15 41501 49KN 3 2 注塑壓力的核核 可計算 可應(yīng)用 CAE 分析結(jié)論 jcemaxpp0 7 注塑機的最大注塑壓力maxp ZzeR2L 5p2 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 27 注塑裝置的壓力損失cp 成型需要的壓力 一般取 20 40 c aMP 澆注系統(tǒng)的壓力損失jp 將數(shù)據(jù)代入公式進行校核 max0 70 720142 5351ecjzppLR 3 3 鎖模力的校核 校核項目 額定鎖模力的計算 6631 504215023 FPAMa 模板的接觸應(yīng)力強度校核 對于鑄鋼模板 安全許用壓力 5P 因此 進行校核 66104019APaKNF 額 支架的接觸應(yīng)力進行校核 對于低炭鋼支架 其許用應(yīng)力 10MPa 因此進行校核 66224501580sAPaKNF 額 第三章 選擇注射機及注射機工藝參數(shù)校核 28 3 4 開模行程和塑件推出距離校核 由于此注塑機為雙曲肘鎖模機構(gòu) 因此注塑機最大開模行程與模厚無關(guān) 開模行程可按下式校核 1450 089SHm 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 29 第四章 模具設(shè)計 4 1 確定注塑模架 圖 4 1 由于根據(jù)塑料件所設(shè)計的模具形狀和結(jié)構(gòu)尺寸的特殊性 不能夠選出標(biāo)準(zhǔn)模架 但是可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模架類型進行設(shè)計符合所設(shè)計模具的具體結(jié)構(gòu)和尺寸 因此 決定 選擇上圖 4 1A1 型模架 4 2 模具成型零件設(shè)計 4 2 1 成型零件設(shè)計 凹模 陰模 的結(jié)構(gòu)設(shè)計 由于塑料件具有彎管件的特殊形狀 因此凹模必須設(shè)計為瓣合凹模 以利于模具 分型 同時也簡化模具的復(fù)雜性 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)該塑件的結(jié)構(gòu) 需要采用三套型芯結(jié)構(gòu)進行成型 第四章 模具設(shè)計 30 需要斜抽芯的型芯采用齒輪齒條進行抽芯 選擇凹 凸模模具材料 確定模具零件厚度及外形尺寸 由于塑料熔體為 PVC 具有腐蝕性 需要采用具有抗腐蝕能力的材料 因此 決定 模具材料采用 2Gr13 排氣方式及排氣槽的設(shè)計 由于此塑件為小型件 不采用特殊的高速注射 因此 可利用分型面排氣或利用 推桿與孔配合間隙排氣 為了增加分型面的排氣效果 可增加分型面的粗糙度 并使 加工的刀痕或磨削痕順著排氣方向 4 3 型腔成型尺寸計算 圖 4 2 4 3 1 塑件精度影響誤差值的確定 成型零件制造誤差 m 收縮率波動值 s 型腔成型零件磨損量的影響 w 4 3 2 按平均收縮率計算成型尺寸 型腔徑向尺寸計算 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 31 表 4 1 型腔徑向尺寸計算 2MCPSCPSCPLL mMCPL 塑件 尺寸 成型零件制造誤 差 m 塑件公差 收縮率 S 按平均收縮率計算尺寸 43 0 06 0 64 0 006 0 64287 60 0 06 0 74 0 006 59 32 0 06 0 56 0 006 0 6318 型芯徑向尺寸計算 尺寸 偏差規(guī)定 型芯 軸 的最大尺寸為名義尺寸 制造偏差 為負(fù)值 MLm 塑料件的內(nèi)表面 孔 的最小尺寸為名義尺寸 偏差 為正值 P 型芯徑向尺寸計算 型芯徑向平均尺寸按平均收縮率計算 考慮了型芯允許磨損 之后 w 表 4 2 型芯徑向尺寸計算 2MCPSCPSCPLL mMCPL 塑件 尺寸 成型零件制造誤 差 m 塑件公差 收縮率 S 按平均收縮率計算尺寸 38 0 06 0 56 0 006 0 63857 30 0 06 0 50 0 006 0 649 型腔深度尺寸計算 尺寸 偏差規(guī)定 型腔深度最小尺寸為名義尺寸 同時有正公差 標(biāo)注為 型腔深度平均尺mMH 第四章 模具設(shè)計 32 寸 不考慮脫模磨損 2 pMcH 塑件上的高度名義 為最大尺寸 尺寸公差 偏差 為負(fù)偏差P 塑件平均尺寸 pcH 型腔深度平均尺寸 MPcsp McH 表 4 3 型腔徑向尺寸計算 2MCPSCPSCP mMCPH 塑件 尺寸 成型零件制造誤 差 m 塑件公差 收縮率 S按平均收縮率計算尺寸 8 0 052 0 28 0 006 0 52791 型芯高度尺寸的計算 型芯高度尺寸設(shè)計 假設(shè)型芯尺寸便于修 表 4 4 型腔徑向尺寸計算 2MCPSCPSCPHH mMCPH 塑件 尺寸 成型零件制造誤 差 m 塑件公差 收縮率 S按平均收縮率計算尺寸 75 0 043 0 86 0 006 0 43758 29 0 043 0 5 0 006 2961 5 0 043 0 24 0 006 0 435 成型孔間中心距尺寸計算 模具與塑件的尺寸對應(yīng)關(guān)系 尺寸 偏差規(guī)定 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 33 塑件上中心距尺寸公差標(biāo)柱 一般采用雙向等值公差士 表示 2 模具上的中心距尺寸的公差 采用雙向等值公差士 表示 名義尺寸也就是平均尺寸 不考慮修模余量的方向性 型芯間或成型孔間中心距尺寸計算 模具上中心距尺計算 尺寸 6 ML psc pLPsc2m 60 06 131 4 4 型腔壁厚計算和強度校核 模具材料選用 2Gr13 本模具型腔采用組合式圓形型腔 側(cè)壁厚度為 式中 S 壁厚 mm 內(nèi)半徑 mm 30 r 許用應(yīng)力 MPa 800MPa 型腔內(nèi)壓力 MPa 60 由 2 3 2 3 節(jié)利用 CAE 分析所得 p 將上式代入值得 可知 模具型腔壁厚大于 4 8mm 就能滿足其強度 4 5 脫模機構(gòu)設(shè)計 4 5 1 簡單脫模 由于此模具結(jié)構(gòu)的特殊性 在開模后 進行了瓣合模的側(cè)向分型 齒輪齒條的斜 抽芯 及開模方向的抽芯后 塑件就已經(jīng)完全實現(xiàn)脫離模具 因此 此結(jié)構(gòu)不需要單 獨設(shè)計脫模結(jié)構(gòu) 4 5 2 側(cè)向分型 抽芯機構(gòu)設(shè)計 1 2Srp 806 1 4 826Sm 第四章 模具設(shè)計 34 1 側(cè)向分型結(jié)構(gòu)設(shè)計 本結(jié)構(gòu)的側(cè)向分型是利用所設(shè)計的前后瓣合模在推桿的作用下 向前后方向 同 時向上運動向外分開 由于瓣合模的前后面設(shè)計為斜面 為了運動的精確度 還需設(shè) 計一燕尾槽進行導(dǎo)向作用 具體結(jié)構(gòu)見下圖 圖 4 3 2 抽芯機構(gòu)設(shè)計 本結(jié)構(gòu)的型芯需設(shè)計三套 其中的兩套型芯所涉及的抽芯是在開模方向進行的 機構(gòu)比較簡單 這里不做詳述 需要重點設(shè)計的是其中一套需要進行斜抽芯的機構(gòu) 由于此斜抽芯的所需抽拔距離比較大 因此決定采用齒輪齒條進行抽芯 如圖所示 齒形通常采用漸開線短齒 模 數(shù)在 1 3 5mm 之間選取 較多采用 2 3mm 傳動 齒條裝于模外時 齒條前端應(yīng)有壓緊裝置 以 防受力變形 傳動 齒條裝于模內(nèi)時 齒條應(yīng)設(shè)有止轉(zhuǎn)定位銷 防 止齒條和齒輪錯位 合模后 齒條應(yīng)與齒輪軸 脫開 齒輪滑塊由定位銷定位 圖 4 4 齒輪齒條的設(shè)計 齒輪模數(shù)取 m 2 齒數(shù) Z 20 分度圓直徑為 2 20 40 齒頂圓直徑為 40 2 m 40 4 44 齒條齒頂高為 ha m h 2 1 2 齒根高為 hf ha c m 2 0 25 2 2 5 軸承的設(shè)計 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 35 根據(jù)結(jié)構(gòu) 設(shè)計軸承套基本尺寸為 d 30mm 標(biāo)記 GB T 276 94 圖 4 5 銷形定位裝置設(shè)計 決定選用銷釘基本尺寸 d 8mm 圖 4 6 彈簧參數(shù)為 1 5x11x50 x8 型號 GB T1973 3 1989 小型圓柱螺旋壓縮彈簧 以上參數(shù)代表 鋼絲直徑 平均直徑 自由長度 圈數(shù) 由此可計算得出節(jié)距為 P 7mm 后給予一個預(yù)緊力 使彈簧壓縮后的長度為 40 圖 4 7 第四章 模具設(shè)計 36 軸用彈性擋圈 用彈性擋圈 軸徑 d 28 材料 65Mn 熱處理 44 51HRC 標(biāo)記 擋圈 GB894 1 86 28 圖 4 8 軸和軸承及個零件的結(jié)構(gòu)關(guān)系圖 圖 4 9 4 6 模具主要連接 定位 導(dǎo)向件設(shè)計 4 6 1 模具主要連接件選擇或設(shè)計 1 螺釘 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 37 圖 4 10 連接推桿固定板內(nèi)六角螺釘 GB T70 85 M12X26 連接動模板 支架以及動模固定板內(nèi)六角圓柱頭螺釘螺紋規(guī)格 GB70 85 M16X140 連接定模板 以及定模固定板的內(nèi)六角螺釘規(guī)格 GB70 85 M16X37 連接定位圈 定模固定板的內(nèi)六角螺釘規(guī)格 GB70 85 M6X20 螺栓 連接齒輪固定板和動模板的螺栓 4 個 規(guī)格 GB27 88 M8 35 連接定模固定板和齒條的螺栓 2 個 規(guī)格 GB27 88 M8 70 圖 4 11 第四章 模具設(shè)計 38 4 6 2 模具主要定位件選擇或設(shè)計 銷釘 連接定模固定板和定模板的銷釘選擇 兩個 GB T119 86A12X40 圓柱銷 材料 35 鋼 公稱直徑為 d 12 長度 l 40 連接齒輪固定板的銷釘 兩個 GB T119 86A8X30 材料 35 鋼 圖 4 12 支承釘 起支承推板作用 同時對推板限位的作用 選擇 D 18mm 名稱 A 型支承釘 標(biāo)準(zhǔn) JB T8028 2 1999 材料 T8 熱處理 HRC55 60 圖 4 13 備注 其他技術(shù)條件按 JB T8 4 6 3 模具主要導(dǎo)向件選擇或設(shè)計 導(dǎo)柱導(dǎo)套的組合形式 圖 4 14 1 導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu) 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 39 圖 4 15 2 導(dǎo)套的結(jié)構(gòu) 定模導(dǎo)柱導(dǎo)套選擇 d 基本尺寸為 32 導(dǎo) 柱 L 為 180 導(dǎo)柱 GB4169 4 84 導(dǎo)套 GB4169 3 84 推板動模板導(dǎo)柱導(dǎo)套 d 基本尺寸為 16 導(dǎo) 柱 L 為 160 規(guī)格與 1 相同 圖 4 16 4 7 模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計 1 被傳導(dǎo)進模腔的總熱量 由 2 3 4 2 節(jié)可知 塑件的體積為 345 28cmV 塑 澆道系統(tǒng)的體積為 9澆 考慮模具為一模兩腔 因此 總的質(zhì)量為 總 M塑V澆 g2 495 194 3 可得每次注射量為 G 0 05Kg 由表查得 PVC 材料的潛熱為 kji 63 設(shè)注射時間為 冷卻時間為 開模取塑件的時間為s5 2 s10 s7 第四章 模具設(shè)計 40 由此得到塑件的注塑周期為 s20 因此 每小時的注塑次數(shù)為 次1836n 將以上數(shù)據(jù)代入公式 maxin 180 471802 630 529PEQniGCtLGkj 2 通過自然冷卻傳導(dǎo)傳出的熱量 通過由 PRO E 對其模具面積的計算可得模具側(cè)面的面積 對合面積20 14Fm 20 67Fm 再由設(shè)定的 得開模率為 510 2 3 故得散熱面積 0 14 37 62Fm 設(shè)模具平均溫度為 20 2tctc 室 溫 將以上數(shù)據(jù)代入公式得對流所散發(fā)帶出的熱量 4 3202 4 3364 186 0 5 0 146106C mmQFttkj 3 由輻射散發(fā)走的熱量 44204473732 8 101 527360273020 8140 5117 6mRRttQFkjhQkj 式 中 為 模 具 四 側(cè) 面 面 積為 輻 射 率 磨 光 表 面代 入 公 式 可 得 4 向注塑機工作臺傳走的熱量 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 41 20 2223 6 14 0563 LmQFtkjhmWCm 式 中 模 具 與 工 作 臺 接 觸 面 積傳 熱 系 數(shù) 可 使 用 以 下 經(jīng) 驗 值普 通 鋼 合 金 鋼 銅 金 鋼 將 代入以上公式得 2 4 F 2105 WmC 20 3 610 3659 LmQttkjhkjh 由上可知 70 8 19531 5462478CLRkjQkj 向型腔傳入的熱量可由模具和注塑機帶走 因此不需要再進行冷卻系統(tǒng)設(shè)計 鑒 于傳走的熱量太大 因此 需