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營養(yǎng)快線瓶蓋塑料成型工藝及模具設(shè)計 1 1 緒論 1 1 塑料模具的功用 模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的制品的工具 按制品 所采用的原料不同 成型方法不同 一般將模具分為塑料模具 金屬沖壓模具 金屬壓鑄模具 橡膠模具 玻璃模具等 因人們?nèi)粘Ｉ钏玫闹破泛透鞣N機(jī) 械零件 在成型中多數(shù)是通過模具來制成品 所以模具制造業(yè)已成為一個大行 業(yè) 在高分子材料加工領(lǐng)域中 用于塑料制品成形的模具 稱為塑料成形模具 簡 稱塑料模 塑料模優(yōu)化設(shè)計 是當(dāng)代高分子材料加工領(lǐng)域中的重大課題 塑料模具的設(shè)計是模具制造中的關(guān)鍵工作 通過合理設(shè)計制造出來的模具 不僅能順利地成型高質(zhì)量的塑件 還能簡化模具的加工過程和實施塑件的高效 率生產(chǎn) 從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本和提高附加價值的目的 塑料制品已在工業(yè) 農(nóng)業(yè) 國防和日常生活等方面獲得廣泛應(yīng)用 為了生 產(chǎn)這些塑料制品必須設(shè)計相應(yīng)的塑料模具 在塑料材料 制品設(shè)計及加工工藝 確定以后 塑料模具設(shè)計對制品質(zhì)量與產(chǎn)量 就決定性的影響 首先 模腔形 狀 流道尺寸 表面粗糙度 分型面 進(jìn)澆與排氣位置選擇 脫模方式以及定 型方法的確定等 均對制品 或型材 尺寸精度形狀精度以及塑件的物理性能 內(nèi)應(yīng)力大小 表觀質(zhì)量與內(nèi)在質(zhì)量等 起著十分重要的影響 其次 在塑件加 工過程中 塑料模結(jié)構(gòu)的合理性 對操作的難易程度 具有重要的影響 再次 塑料模對塑件成本也有相當(dāng)大的影響 除簡易模外 一般來說制模費(fèi)用是十分 昂貴的 大型塑料模更是如此 現(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中 合理的加工工藝 高效的設(shè)備和先進(jìn)的模具 被譽(yù) 為塑料制品成型技術(shù)的 三大支柱 尤其是加工工藝要求 塑件使用要求 塑 件外觀要求 起著無可替代的作用 高效全自動化設(shè)備 也只有裝上能自動化 生產(chǎn)的模具 才能發(fā)揮其應(yīng)有的效能 此外 塑件生產(chǎn)與更新均以模具制造和 更新為前提 塑料摸是塑料制品生產(chǎn)的基礎(chǔ)之深刻含意 正日益為人們理解和掌握 當(dāng) 塑料制品及其成形設(shè)備被確定后 塑件質(zhì)量的優(yōu)劣及生產(chǎn)效率的高低 模具因 素約占 80 由此可知 推動模具技術(shù)的進(jìn)步應(yīng)是不容緩的策略 尤其大型塑 料模的設(shè)計與制造水平 常標(biāo)志一個國家工業(yè)化的發(fā)展程度 1 2 我國塑料模具現(xiàn)狀 塑料模是現(xiàn)代塑料工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備 塑料模工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的 基礎(chǔ)工業(yè) 用塑料模生產(chǎn)成型零件的主要優(yōu)點(diǎn)是制造簡 材料利用率高 生產(chǎn) 率高 產(chǎn)品的尺寸規(guī)格一致 特別是對大批量生產(chǎn)的機(jī)電產(chǎn)品 更能獲得價廉 物美的經(jīng)濟(jì)效果 在模具方面 我國模具總量雖已位居世界第三 但設(shè)計制造水平總體上比 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 2 德 美 日 法 意等發(fā)達(dá)國家落后許多 模具商品化和標(biāo)準(zhǔn)化程度比國際水 平低許多 在模具價格方面 我國比發(fā)達(dá)國家低許多 約為發(fā)達(dá)國家的 1 3 1 5 工業(yè)發(fā)達(dá)國家將模具向我國轉(zhuǎn)移的趨勢進(jìn)一步明朗化 隨著我國改革開放步伐的進(jìn)一步加快 我國正逐步成為全球制造業(yè)的基地 特別是加入 WTO 后 作為制造業(yè)基礎(chǔ)的模具行業(yè)近年來得到了迅速發(fā)展 塑 料模的設(shè)計 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)計技術(shù)和制造技術(shù)上與發(fā)達(dá)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(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 多屬勞動密集 型企業(yè) 因此 我國要從一個制造業(yè)大國發(fā)展成為一個制造業(yè)強(qiáng)國 必須要振 興和發(fā)展我國的模具工業(yè) 努力提高模具工業(yè)的整體技術(shù)水平 提高模具設(shè)計 與制造水平 提高國際競爭能力 1 3 塑料模發(fā)展趨勢 塑料作為現(xiàn)代四大工業(yè)基礎(chǔ)材料之一 越來越廣泛地在各行各業(yè)應(yīng)用 其 中注塑成型在塑料的各種成型工藝中所占的比例也越來越大 隨著社會的經(jīng)濟(jì) 技術(shù)不段向前發(fā)展 對注塑成型的制品質(zhì)量和精度要求都有不同程度的提高 塑料制品的造型和精度直接與模具設(shè)計和制造有關(guān)系 對注塑制品的要求就是 對模具的要求 由于計算技術(shù)和數(shù)控加工迅速發(fā)展 使得 CAD CAM 逐漸取代了過去塑料模 的設(shè)計與制造技術(shù) 使傳統(tǒng)的設(shè)計制造方法及組織生產(chǎn)的模式發(fā)生了深刻變化 塑料模 CAD CAM 的發(fā)展不僅可以提高塑料模質(zhì)量 減少塑料模的設(shè)計與制造工 時 縮短塑料模生產(chǎn)周期 加快塑件生產(chǎn)和產(chǎn)品的更新?lián)Q代 而且更主要的是 能滿足當(dāng)前用戶對塑料模行業(yè)提出的 質(zhì)量高 交貨快 價格低 的要求 塑料模以后的發(fā)展主要有以下幾方面 1 注射模 CAD 實用化 2 擠塑模 CAD 的開發(fā) 3 壓模 CAD 的開發(fā) 4 塑料專用鋼材系列化 5 塑料模 CAD CAE CAM 集成化 6 塑料模標(biāo)準(zhǔn)化 有人說 模具是現(xiàn)代工業(yè)之母 新的世紀(jì)已經(jīng)來到了 世界各國對模具生 產(chǎn)技術(shù)非常重視 出現(xiàn)許多新工藝 新技術(shù) 從而促進(jìn)模具制造局勢的不斷進(jìn) 步 營養(yǎng)快線瓶蓋塑料成型工藝及模具設(shè)計 3 1 4 本設(shè)計的目的 本次設(shè)計的主要任務(wù)是營養(yǎng)快線瓶蓋注塑模具的設(shè)計 之所以選擇這個設(shè) 計題目的主要有兩方面意義 1 瓶蓋是帶內(nèi)螺紋的塑件要求設(shè)計時要充分考慮 到脫模的方式方法 多分型面結(jié)構(gòu)以及點(diǎn)澆口方式的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計方法 2 瓶 蓋屬中小型件在我們的日常生活中有一定的普遍性和代表性 為今后的實用性 模具設(shè)計奠定了基礎(chǔ)以更好的服務(wù)模具制造業(yè)服務(wù)社會 本次設(shè)計的主要目的 了解模具設(shè)計的方法與內(nèi)容 掌握各類型模具的基 本結(jié)構(gòu)以及各零部件與非標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計 熟悉模具材料的性能與應(yīng)用以及加工 方法與加工手段 熟練應(yīng)用各種模具設(shè)計軟件 包括 CAD UG Pro E 等 了 解模具的發(fā)展?fàn)顩r與發(fā)展方向 同時 在設(shè)計過程中 通過查閱大量資料 手 冊 標(biāo)準(zhǔn)等 結(jié)合教材上的知識也對注塑模具的組成結(jié)構(gòu) 成型零部件 澆注 系統(tǒng) 導(dǎo)向部分 推出機(jī)構(gòu) 側(cè)抽機(jī)構(gòu) 模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng) 有了系統(tǒng)的認(rèn)識 拓 寬了視野 豐富了知識希望通過本次設(shè)計為今后的工作奠定一個良好的基礎(chǔ) 以及為將來獨(dú)立完成模具設(shè)計積累了一定的經(jīng)驗 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計 4 2 塑件的工藝性分析 零件名稱 營養(yǎng)快線瓶蓋 生產(chǎn)批量 大量生產(chǎn) 材 料 聚乙烯 PE 圖 1 1 塑件圖 塑件的工藝性分析包括 塑件的原材料分析 塑件的工藝性分析 塑件的尺 寸精度分析和塑件表面質(zhì)量 其具體分析如下 2 1 塑件的原材料分析 2 1 1 材料簡介 LDPE 中文名 低密度聚乙烯 英文名 Low density polyethylene 聚乙烯抗多種有機(jī)溶劑 抗多種酸堿腐蝕 但是不抗氧化性酸 在氧化性 環(huán)境中聚乙烯會被氧化 聚乙烯在薄膜狀態(tài)下可以被認(rèn)為是透明的 但是在塊狀存在的時候由于其 內(nèi)部存在大量的晶體 會發(fā)生強(qiáng)烈的光散射而不透明 聚乙烯結(jié)晶的程度受到 其枝鏈的個數(shù)的影響 枝鏈越多 越難以結(jié)晶 聚乙烯的晶體融化溫度也受到 枝鏈個數(shù)的影響 分布于從 90 到 130 的范圍 枝鏈越多融化溫度越低 聚 乙烯單晶通常可以通過把高密度聚乙烯在 130 以上的環(huán)境中溶于二甲苯中制 備 LDPE 低密度聚乙烯是高壓下乙烯自由基聚合而獲得的熱塑性塑料 無毒 無味 呈乳白色 密度為 0 916 0 930g cm3 有一定的機(jī)械強(qiáng)度 具有良 好的耐沖擊性 柔軟性及透明性 但和其他的大型塑料構(gòu)件相比強(qiáng)度 剛度較 差 表面硬度差 聚乙烯的絕緣性能優(yōu)異 在常溫下聚乙烯不會溶于任何一種 營養(yǎng)快線瓶蓋塑料成型工藝及模具設(shè)計 5 已知的溶劑 并耐稀硫酸 稀硝酸和任何濃度的其他酸以及各種濃度的堿 鹽 溶液 聚乙稀有高度的耐水性 長期與水接觸其性能可保持不變 適合做飲料 低腐蝕性液體的瓶蓋 其透水氣性能較差 而透氧氣 二氧化碳以及許多有機(jī) 物質(zhì)蒸氣的性能好 在熱 光 氧氣等作用下會產(chǎn)生變脆和老化 一般使用溫 度約在 80 左右 耐寒 在 60 時仍有較好的力學(xué)性能 70 時仍有一定的 柔軟性 2 1 2 成型特性 成型前應(yīng)對物料的外觀色澤 顆粒情況 有無雜質(zhì)的進(jìn)行檢驗 并測試其 熱穩(wěn)定性 流動性和收縮率等指標(biāo) 低密度聚乙烯屬于結(jié)晶形塑料 吸濕性小 熔體粘度小 成型前可不預(yù)熱 成型時不易分解 流動性極好 溢邊值為 0 02mm 左右 流動性對壓力變化敏感 加熱時間長則易發(fā)生分解 收縮率較大 方向性明顯 易發(fā)生變形 翹曲 結(jié)晶度及模具冷卻條件對收縮率有較大影響 應(yīng)控制模溫 冷卻速度快 必須得到充分冷卻 設(shè)計模具時要設(shè)冷料穴和冷卻系統(tǒng) 宜用高壓注射 料溫要均勻 填充速度應(yīng)快 保壓要均勻 不宜采用直接澆口 注射 否則會增加內(nèi)應(yīng)力 使收縮不均勻和方向性明顯 應(yīng)注意選擇澆口位置 質(zhì)軟易脫模 塑件有淺的側(cè)凹可強(qiáng)行脫模 2 1 3 綜合性能 壓縮比 1 84 2 30 熱變形溫度 1 88MPa 48 oC 0 46MPa 60 82 oC 拉伸彈性模量 0 84 0 95GPa 抗拉屈服強(qiáng)度 22 39MPa 彎曲強(qiáng)度 25 40MPa 彎曲彈性模量 1 1 1 4GPa 壓縮強(qiáng)度 225MPa 疲勞強(qiáng)度 11Mpa 脆化溫度 70 2 1 4 LDPE 的注射工藝參數(shù) 注射機(jī)類型 柱塞式 噴嘴形式 直通式 模具溫度 30 45 oC 噴嘴溫度 150 170 oC 后段溫度 140 160 oC 中段溫度 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 6 前段溫度 170 210 oC 注射壓力 60 100MPa MPa 保壓力 40 50MPa 注射時間 s 0 5s 保壓時間 s 15 60s 冷卻時間 s 15 60s 其他時間 s 3s 成型周期 s 40 140s 成型收縮 0 8 干燥溫度 60 80 oC 2 2 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 2 2 1 塑件的成型分析 從圖紙上分析 該塑件的外形為回轉(zhuǎn)體 該構(gòu)件的表面的形狀和整體的結(jié)構(gòu)較 其他塑件較為簡單 經(jīng)過對大量的營養(yǎng)快線瓶蓋的統(tǒng)計檢驗 整個瓶蓋的外部 輪廓高達(dá) 12mm 外徑 40mm 壁厚 1 4mm 作為對表面粗糙度要求不太高的塑件 而且較為實用性零件對其尺寸公差沒有太嚴(yán)格的要求 且本身塑件壁厚較小 均勻 可以用大批量的注塑模具加以生產(chǎn) 2 2 2 塑件的壁厚分析 各種塑件 不論是結(jié)構(gòu)件還是板壁 根據(jù)使用要求具有一定的厚度 以保 證其力學(xué)強(qiáng)度 塑件的壁厚對塑件質(zhì)量的影響很大 如果壁厚過大 會浪費(fèi)原 料 而且使冷卻時間增加 更重要的還會使塑件產(chǎn)生氣泡 縮孔 翹曲變形等 缺陷 一般地說 在滿足力學(xué)性能的前提下厚度不宜過厚 不僅可以節(jié)約原材 料 降低生產(chǎn)成本 而且使塑件在模具內(nèi)冷卻或固化時間縮短 提高生產(chǎn)率 因此 該塑件的壁厚均為 1 4mm 在其最小壁厚范圍內(nèi) 塑件符合注塑的模具 成型的厚度要求 2 2 3 塑件的圓角分析 帶有圓角的塑件 在成型時往往會在該處產(chǎn)生局部應(yīng)力集中 在受力或沖 擊下會發(fā)生開裂 所以 為了避免應(yīng)力集中 提高塑件的局部強(qiáng)度 減小應(yīng)力 集中 改善熔體的流動性能且便于脫模 在塑件各內(nèi)外表面的過渡連接處 應(yīng) 采用過渡圓弧 采用圓弧過度可增加塑件的美觀程度和增加塑件的強(qiáng)度 根據(jù) 應(yīng)力集中系數(shù)和圓角半徑的關(guān)系可得 理想的內(nèi)圓角半徑應(yīng)為壁厚的 1 3 以上 通常塑件內(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 在塑件內(nèi)壁有螺紋 因此成型后塑件不易取出 需要考慮脫螺紋機(jī)構(gòu)裝置 營養(yǎng)快線瓶蓋塑料成型工藝及模具設(shè)計 7 2 3 塑件的尺寸精度分析 該塑件的尺寸 38 的公差等級按 MT6 其余尺寸的公差等級按 MT7 級公 差要求 塑件的尺寸 14 0 80 237 7 0 1826 2 4 塑件表面質(zhì)量分析 該塑件要求外型美觀 色澤鮮艷 外表面沒有斑點(diǎn)及熔接痕 粗糙度可取 Ra 0 4um 而塑件內(nèi)部不需要較高的表面粗糙度要求 結(jié)論 該塑件可采用注射成型加工 且加工性能較好 但成型以后需要設(shè)置抽 螺紋機(jī)構(gòu)才能將塑件順利脫出 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計 8 3 成型設(shè)備選擇 3 1 估算塑件的體積 使用 UG 軟件畫出三維圖建模 并可直接用軟件進(jìn)行分析 查詢得到該塑 件的近似體積 4 44cm3 V 3 2 估算塑件的質(zhì)量 由 0 916 0 930g cm3 可得塑件質(zhì)量 g 129 4 067 4 cm g0 93 16Vm33 3 3 注塑機(jī)的選擇 根據(jù)塑件制件的體積和質(zhì)量 可選擇注塑機(jī)的型號為 XS Z 60 注塑機(jī)的參數(shù)如下所示 序號 主要技術(shù)參數(shù)項目 參數(shù)數(shù)值 1 最大注射量 cm 60 2 注射壓力 Mpa 122 3 最大成型面積 cm 130 4 鎖模力 kN 500 5 動 定模模板最大安裝尺寸 mm mm 300 440 6 拉桿空間 mm 190 300 7 最大模具厚度 mm 200 8 最小模具厚度 mm 70 9 噴嘴前端球面半徑 mm 12 10 噴嘴孔直徑 mm 4 11 定位圈直徑 mm 55 營養(yǎng)快線瓶蓋塑料成型工藝及模具設(shè)計 9 柱塞式成型機(jī)中 塑料熔化成黏流態(tài)的熱量主要由筒外部的加熱器提供 在柱塞的平穩(wěn)推動下 料流是一種平緩的滯流態(tài)勢 料筒內(nèi)同一橫截面上不同 徑距的質(zhì)點(diǎn)有著梯度變化的流速 結(jié)果靠料筒軸心的流速快 靠近料筒壁的流 速慢 料筒同一截面上的溫度分布也有差異 靠近筒壁的料 因流速慢 又直 接接受外壁的電熱圈加熱 所以溫度高 而靠近軸心的料 因流動快 且又與 料筒加熱圈隔了一層熱阻很大的塑料層 所以溫度低 可見在柱塞式料筒內(nèi) 塑料的塑化程度很不均勻 注射機(jī)的分類 按外形可分為 臥式 立式和直角式 按傳動方式可分為 機(jī)械式 液壓式和液壓 機(jī)械聯(lián)合式 按用途又可分為 通用型和專用型 所選注射機(jī)的型號為 XS Z 60 屬于臥式通用型注射機(jī) 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 10 4 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括 模具型腔數(shù)目的確定及型腔的排布 分型面的 選擇 澆注系統(tǒng)設(shè)計 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 推件方式 模具結(jié)構(gòu)零件設(shè)計等內(nèi)容 4 1 型腔數(shù)目的確定及排布 注射模的型腔數(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 時主要考慮以下幾個有關(guān)因素 塑件的尺寸精度 模具制造成本 注射成型的生產(chǎn)效益 模具制造難度 為了提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性并與注射機(jī)的生產(chǎn)能力相配合 保證塑件較高 的精度 模具設(shè)計時應(yīng)確定型腔數(shù)目 常用的方法有以下幾種 塑料模具設(shè)計 準(zhǔn)則 4 1 1 根據(jù)經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù)目 根據(jù)總成型加工費(fèi)用最小的原則 僅考慮模具加工費(fèi)和塑件成型加工費(fèi) 并忽略試生產(chǎn)原材料費(fèi)用 4 1 2 根據(jù)制件要求的尺寸精度確定型腔數(shù)目 根據(jù)經(jīng)驗 在模具中每增加一個型腔 制件尺寸精度要降低 4 6 設(shè)模具 中的型腔數(shù)目為 n 制件的基本尺寸為 L 塑件尺寸公差為 單型腔模具注塑 模具生產(chǎn)時可能性產(chǎn)生的尺寸誤差為 不同的材料 有不同的值 如 d 尼龍 66 為 0 3 聚甲醛和聚酰胺 66 分別為 0 2 0 3 聚碳酸酯 聚乙 烯 聚氯乙烯 ABS 和 SAN 等非結(jié)晶型塑料為 0 05 則有塑件尺寸精度的 表達(dá)式為 L n 1 L 4 d d 簡化后可得型腔數(shù)目為 24l50nd 4 1 3 根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目 當(dāng)成型大型表面積塑件時 常用這種方法 設(shè)注射機(jī)的額定鎖模力大小為 F N 營養(yǎng)快線瓶蓋塑料成型工藝及模具設(shè)計 11 型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力為 Pm 單個制件在分型面上的投影面積為 1A 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積為 2 則 n Pm F 即 1A2 1m2P Fn 對于高精度制件 由于多型腔模具難以使各型腔的成型條件均勻一致 故 通常推薦型腔數(shù)目不超過 4 個 4 1 4 根據(jù)注射機(jī)的額定最大注射量確定型腔數(shù)目 設(shè)注塑機(jī)最大注塑量的利用系數(shù)為 K 一般取 0 8 注射機(jī)的額定塑化量為 g h 或 h pm3c 單個制件的質(zhì)量或體積為 s 澆注系統(tǒng)和飛邊所需塑料熔體的質(zhì)量或體積為 jm 成型周期為 t s 則型腔數(shù)目 n 為 sjpm360t K 型腔的排布 多型腔有模板上的排列形式通常有圓形 H 形 直線型及復(fù)合型等 其型 腔排布如下圖所示 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 12 圖 3 1 在設(shè)計時有以下原則 盡量采用對稱式排布 確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定 塑件結(jié)構(gòu)簡單 應(yīng)盡量使型腔緊湊排列 而減小模具的外形尺寸 分流道的長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 應(yīng)盡可能短 為了避免模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象 澆口開口部位與型腔布置應(yīng) 對稱 因為該塑件屬大批量生產(chǎn)的小型塑件 但對產(chǎn)品的精度 表面粗糙度還是 有較高的要求 通過前面算出的單個產(chǎn)品的體積 V 和質(zhì)量 M 綜合考慮生產(chǎn)效 率和生產(chǎn)成本及產(chǎn)品質(zhì)量等各種因素 以及注射機(jī)的類型選擇確定采用一模四 腔對稱排布 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)計應(yīng)盡可能短 以減少壓力損失 熱量損失和流道凝料 參見 塑料制品成 型及模具設(shè)計 的表 如下表所示 部分塑料常用分流道斷面尺寸推薦范圍 分流道直徑可選 1 6 9 5mm 表 3 1 分流道斷面直徑選擇 塑料名稱 分流道斷面直徑 mm 塑料名稱 分流道斷面直徑 mm 營養(yǎng)快線瓶蓋塑料成型工藝及模具設(shè)計 13 ABS AS 聚乙烯 PE 尼龍類 PA 聚甲醛 POM 抗沖擊丙烯 酸 4 7 9 5 1 6 9 5 1 6 9 5 3 5 10 8 12 5 聚苯乙烯 PS 軟聚氯乙 烯 硬聚氯乙 烯 聚氨酯 聚苯醚 3 5 10 3 5 10 6 5 16 6 5 8 0 6 5 10 根據(jù)塑件的壁厚 0 6 1 4 2 4 和外形因素和機(jī)械加工因素來確定澆注方 式 確定為澆注方式 參見 塑料制品成型及模具設(shè)計 并采用對稱平衡的排 布方式 如下圖示 圖 3 2 4 2 分型面的選擇 分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的一個重要因素 它與模具的整體結(jié)構(gòu) 澆注 系統(tǒng)的設(shè)計 塑件的脫模和模具的制造工藝的有關(guān) 一副模具根據(jù)需要可能有 一個或兩個以上的分型面 分型面可以是垂直于合模方向 也可以與合模方向平行 或傾斜 因此 分型面的選擇是注射模設(shè)計中的一個關(guān)鍵 根據(jù)分型面的選擇原則 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 14 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處 在開模時盡量使塑件留在動模 分型面的選擇應(yīng)保證塑件的尺寸精度和表面質(zhì)量 有利于排氣和模具的加工方便 有助于避免側(cè)抽芯或便于側(cè)抽芯 該塑件為營養(yǎng)快線瓶蓋 對其美觀要求不太高 無斑點(diǎn)和熔接痕 表面質(zhì) 量要求一般 在選擇分型面時 根據(jù)分型面的選擇原則 考慮不影響塑件的外 觀質(zhì)量以及成型后能順利取出塑件 瓶蓋屬于薄壁殼小型塑件 塑件冷卻時會 因為收縮作用而包覆在型芯上 所以 應(yīng)有利于塑件滯留在動模一側(cè) 以便于 脫模 并不影響塑件的質(zhì)量和尺寸精度 以及外觀形狀 綜上所述 瓶蓋合理的分型面應(yīng)選擇在下部 如圖所示 圖 3 3 4 3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 注射模的澆注系統(tǒng)是指從注流道的開始端到型腔之間的熔體流動通道 它 由主流道 分流道 冷料穴和澆口組成 它向型腔中的傳料 傳熱 傳壓情況 決定著塑件的內(nèi)在和外表質(zhì)量 它的布置和安排影響著成型的難易程度和模具 設(shè)計及加工的復(fù)雜程度 澆注系統(tǒng)設(shè)計原則 澆注系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)保證塑件熔體的流動平穩(wěn) 流程應(yīng)盡量短 防止型芯變 形 整修應(yīng)方便 防止制品變形和翹曲 應(yīng)與塑件材料品種相適用 冷料穴設(shè) 計合理 盡量減少塑料的消耗 4 3 1 主流道設(shè)計 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑 料熔體的流動通道 是熔體最先流經(jīng)模具的部分 它的形狀與尺寸對塑料熔體 的流動速度和充模時間有較大的影響 因此 必須使熔體的溫度降和壓力損失 營養(yǎng)快線瓶蓋塑料成型工藝及模具設(shè)計 15 最小 根據(jù)手冊查得 XS Z 60 型注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸 噴嘴球半徑 R 12mm 噴嘴孔直徑 d 4mm 4 3 1 1 主流道尺寸 主流道通常設(shè)計在澆口套中 為了讓主流道凝料能順利從澆口套中拔出 主流道設(shè)計成圓錐形 其錐角 為 2 4 主流道表壁的表面粗糙度應(yīng)小于 Ra0 63 1 25 主流道進(jìn)口端直徑 d 一般要比注射機(jī)噴嘴出口端直徑大 0 5 1mm 現(xiàn)取錐角 4 主流道進(jìn)口端直徑比噴嘴出口端直徑大 1mm 澆 口套一般采用碳素工具鋼材料制造 熱處理淬火硬度 50 55HRC 由于主流道 進(jìn)口端的前面是球面 其深度為 3 5mm 現(xiàn)取為 3mm 注射機(jī)噴嘴的球面在 該位置與模具接觸并且貼合 因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大 1 2mm 澆口套與模板間配合采用 H7 m6 的過渡配合 主流道是一端與注射機(jī)噴嘴相接觸 另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流 動通道 主流道進(jìn)口端直徑尺寸為 4 8mm 4 3 1 2 主流道襯套的形式 主流道進(jìn)口端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸 屬易損件 對材料要求較嚴(yán) 因而模具主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套形式 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 常用澆口套分為澆口套 定位圈整體式和澆 口套與定位圈單獨(dú)分開兩種 下圖為前者 由于注射機(jī)的噴嘴球半徑為 12mm 所以澆口套的為 R16mm 圖 3 4 澆口套 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計 16 4 3 2 分流道的設(shè)計 分流道是主流道與澆口之間的通道 一般開在分型面上 起分流和轉(zhuǎn)向的 作用 分流道截面的形狀可以是圓形 半圓形 矩形 梯形和 U 型等圓形和正 方形截面流道的表面積與體積之比最小 塑料熔體的溫度下降小 阻力小 流 道的效率最高 但加工困難 而且正方形截面不易脫模 所以在實際生產(chǎn)中較 常用的截面形狀為梯形 半圓形及 U 形 在分流道的設(shè)計時 應(yīng)考慮盡量減小在流道內(nèi)的壓力損失 盡可能避免熔 體溫度的降低 同時還要考慮減小流道的容積 在此 采用截面形狀為半圓形 的分流道 查有關(guān)的手冊 選擇 R 4mm 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 6 m 左右既可 這樣表面稍不光滑 有助 于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 以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱 4 3 3 冷料穴的設(shè)計 冷料穴是將主流道或分流道延長所形成的井穴 冷料穴一般設(shè)在主流道正 對面的動模板上或處于分流道末端 其作用是存放料流前鋒的冷料 以防止冷 料進(jìn)入型腔而形成接縫 另外 開模時又能將主流道的凝料拉出 冷料穴的直 徑宜大于主流道出口端直徑 冷料穴的形式有三種 一是與推桿匹配的冷料穴 二是與拉料桿匹配的冷料穴 三是無拉料桿的冷料桿 本塑件采用冷料穴與拉料桿匹配中的拉料桿 4 3 4 澆口設(shè)計 澆口又稱進(jìn)料口 是連接分流道與型腔之間的熔體通道 它是澆注系統(tǒng)的 關(guān)鍵部分 其主要作用是 a 熔體充模后 澆口處首先凝固 可防止其倒流 b 熔體在流經(jīng)狹窄的澆口時產(chǎn)生摩擦熱 使熔體升溫 有助于充模 c 易于在澆口切除澆注系統(tǒng)的凝料 澆口截面積的 0 03 0 09 澆口的長度 約為 0 5mm 2mm 澆口的具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定 取其下限值 當(dāng)塑料熔體通過澆口時 剪切速率增高 同時熔體的內(nèi)摩擦加劇 使料流 的溫度升高 粘度降低 提高了流動性能 有利于充型 澆口位置的選擇 營養(yǎng)快線瓶蓋塑料成型工藝及模具設(shè)計 17 澆口開設(shè)的位置對制品的質(zhì)量影響很大 在確定澆口時 應(yīng)遵循以下原則 a 澆口應(yīng)開在能使型腔各個角落同時充滿的位置 b 澆口應(yīng)開設(shè)在制品壁厚較厚的部位 以利于補(bǔ)縮 c 澆口的位置應(yīng)選擇在有利于型腔中氣體的排除 d 澆口的位置應(yīng)選擇在能避免制品產(chǎn)生熔合紋的部位 對于圓筒類制品 采用中心澆口比側(cè)澆口好 e 對于帶細(xì)長的型芯模具 宜采用中心頂部進(jìn)料方式 以避免型芯因沖擊 變形 f 澆口應(yīng)設(shè)在不影響制品外觀的部位 g 避免產(chǎn)生噴射和蠕動 h 澆口處避免彎曲和受沖擊載荷 根據(jù)以上原則以及該塑件的外觀要求 故而采用側(cè)澆口 側(cè)澆口的尺寸計算的經(jīng)驗公式 30 9 6 bA t 其中 b 側(cè)澆口的寬度 mm A 塑件的外側(cè)表面積 2m t 側(cè)澆口的厚度 mm 澆口處塑件的厚度 mm 對于中小型塑件 一般厚度 t 0 5 2 0mm 或取塑件壁厚的 1 3 2 3 寬 度 b 1 5 5 0mm 澆口的長度 l 0 7 2 0mm 4 4 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 排氣結(jié)構(gòu)的作用 塑料熔體在充模的型腔過程中同時要排出型腔及流道原有的空氣 另外 塑料熔體會產(chǎn)生微量的分解氣體 所以長在分型面上開設(shè)排氣槽進(jìn)行排氣 否 則 被壓縮的空氣產(chǎn)生高溫 會引起塑件局部碳化燒焦或塑件產(chǎn)生泡沫 或使 塑件熔接不良引起強(qiáng)度下降 甚至充模不滿 當(dāng)塑料熔體充填型腔時 必需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地排出 塑件會由于充填不足而出現(xiàn) 氣泡 接縫或表面輪廓不清等缺點(diǎn) 甚至因氣體受壓而產(chǎn)生高溫 使塑料焦化 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 18 排氣系統(tǒng) 當(dāng)塑料熔體填充型腔時 必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱 或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體 如果型腔內(nèi)因各種原因而產(chǎn)生的氣體不被排除 干凈 一方面將會在塑件上形成氣泡 接縫 表面輪廓不清及充填缺料等成型缺 陷 另一方面氣體受壓 體積縮小而產(chǎn)生高溫會導(dǎo)致塑件局部碳化或燒焦 褐 色斑紋 同時積存的氣體還會產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度 因此設(shè)計型腔時 必須考慮排氣問題 有時在注射成型過程中 為保證型腔充填量的均勻合適及 增加塑料熔體匯合處的熔接強(qiáng)度 還需在塑料最后充填到的型腔部位開設(shè)溢流 槽以容納余料 也可容納一定量的氣體 通常中小型模具的簡單型腔 可利用推桿 活動型芯以及雙支點(diǎn)的固定型 芯端部與模板的配合間隙進(jìn)行排氣 其間隙為 0 03 0 05mm 4 5 模具成型零部件設(shè)計 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 凸模 型芯 各種成型環(huán)與成型桿等 模具的成型零件主要是凹模型腔和底板厚度的 計算 塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用 應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和 剛度 如果型腔側(cè)壁和底板厚度過小 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)計時應(yīng)首先根據(jù)塑料的性能 制件的使用要求來確定型腔的總體結(jié)構(gòu) 進(jìn)澆點(diǎn) 分型面 排氣部位 脫模方式等 然后根據(jù)制件尺寸 計算成型零件 的工作尺寸 4 5 1 凹模的的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凹模 即型腔 是成型塑件外輪廓的零件 凹模的基本結(jié)構(gòu)形式有以下幾 種 1 整體式凹模 由整塊金屬材料直接加工而成 這種形式的結(jié)構(gòu)簡單 牢固可靠 不易變形 成型的塑件質(zhì)量較好 但當(dāng)塑件形狀復(fù)雜時 采用一般 機(jī)械加工方法制造型腔比較困難 因此它適用于形狀簡單的塑件 2 整體嵌入式凹模 整體嵌入式凹模適用于小型 多腔注塑?；蚬?jié)約優(yōu) 質(zhì)材料的場合 它的特點(diǎn)是其型腔部分仍用整體材料加工制造而成 但必須嵌 入到固定板或特制的模套中才能使用 該結(jié)構(gòu)能節(jié)約優(yōu)質(zhì)模具鋼嵌入模板后有 足夠強(qiáng)度與剛度 3 組合式凹模 對于形狀復(fù)雜的塑件或難于機(jī)械加工的整體式凹模 為 了節(jié)省優(yōu)質(zhì)鋼 便于型腔加工 減少熱處理 通常采用組合式凹模 4 鑲拼式凹模 各種結(jié)構(gòu)的凹模 都可用鑲件或拼塊組成凹模的局部型 腔 具有 簡化凹模型腔加工 熱處理工藝比較容易 節(jié)約優(yōu)質(zhì)模具鋼以 及 在保證鑲拼接縫不發(fā)生溢料的前提下 可利用拼縫間隙排氣的特點(diǎn) 營養(yǎng)快線瓶蓋塑料成型工藝及模具設(shè)計 19 本塑件的外形簡單 并且是一模多腔 采用整體式凹模 其適用于形狀簡 單且凸模高度較小的塑件 整體式凹模為非穿通式模體 強(qiáng)度好 不易變形 4 5 2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凸模 即型芯 是成型塑件內(nèi)表面的成型零件 通?？煞譃檎w式和組合 式 1 整體式凸模 整體式凸模使用整塊模具材料加工而成 其優(yōu)點(diǎn)是 結(jié)構(gòu)牢固 不易變形 成型制品不會帶有鑲拼接縫的溢料痕跡 但形狀復(fù)雜時 加工困難 優(yōu)質(zhì)模具材料的消耗量大 2 組合式凸模 當(dāng)塑件的內(nèi)形比較復(fù)雜而不便于機(jī)械加工時 或形狀 雖不復(fù)雜 但為了節(jié)省貴金屬 減少加工量 通常采用組合式凸模 固定板和 凸?？煞謩e采用不同的材料制造和熱處理 然后再連接成一體 這種結(jié)構(gòu)形式 適用于大型凸模 由瓶蓋的特殊結(jié)構(gòu) 有兩層 內(nèi)有螺紋 采用鑲件組合式凸模 塑件為 LDPE 制品 屬于大批量生產(chǎn)的小型塑件 預(yù)定的收縮率取 1 5 至 3 5 平均收縮率 為 2 5 此產(chǎn)品采用 MT6 級精度 屬于一般精度制品 凸s 凹模各處工作尺寸的制造公差 因一般機(jī)械加工的型腔和型芯的制造公差可達(dá) 到 IT11 級 4 5 3 齒輪型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 齒輪型芯主要是與凹模相結(jié)合構(gòu)成模具的型腔 齒輪型芯的結(jié)構(gòu)如下圖所 示 圖 3 5 齒輪型芯 4 5 4 成型零部件工作尺寸的計算 型腔內(nèi)形尺寸 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 20 m90 4216 05 23 050z SDM 型芯外形尺寸 m23 8216 05 207 Sd0 16 050z Mm548 27213 05 206 Sd 026 13 050z Mm983 2213 05 20 Sd026 13 050z M 型腔深度尺寸 營養(yǎng)快線瓶蓋塑料成型工藝及模具設(shè)計 21 m64 1221 05 20 0 1 0500z SHM 型芯高度尺寸 02 0075 108932 57 5 7 2 ZMSh 其中 型腔內(nèi)形尺寸 mm MD 制件外形的基本尺寸或最大極限尺寸 mm 型芯外形尺寸 mm Md 制件內(nèi)形的基本尺寸或最小極限尺寸 mm 型腔深度尺寸 mm MH 制件高度的基本尺寸或最大極限尺寸 mm 型芯高度尺寸 mm Mh 制件型孔深度的基本尺寸或最小極限尺寸 mm 制件公差或偏差 mm 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計 22 成型零件的制造公差或偏差 mm z 或 31 531 5z 式中取 5z 塑料的平均收縮率 S 4 5 5 成型零部件的壁厚計算 注射模在其工作過程需要承受多種外力 如注射壓力 保壓力 合模力和 脫模力等 如果外力過大 注射模及其成型零部件將會產(chǎn)生塑性變形或斷裂破 壞 或產(chǎn)生較大的彈性彎曲變形 引起成型零部件在它們的對接面或貼合面處 出現(xiàn)較大的間隙 由此而發(fā)生溢料及飛邊現(xiàn)象 從而導(dǎo)致整個模具失效或無法 達(dá)到技術(shù)質(zhì)量要求 塑件的壁厚對質(zhì)量影響很大 如果壁厚過薄 塑件在使用上可能不具備足 夠的強(qiáng)度和剛度 且在成型時流動阻力大 大型復(fù)雜的制件難以充滿型腔 在 脫模時 難以承受脫模機(jī)構(gòu)的沖擊和振動 裝配時不能承受緊固力 在運(yùn)輸中 會造成變形甚至損壞 如果塑件過厚 會因為用料過多 而使成本增加 并且 會使成型時間加長 從而降低生產(chǎn)效率 此外 壁厚過厚的塑件也易產(chǎn)生氣泡 縮孔 凹痕 翹曲等缺陷 因此 由于塑件屬于中小型制品 這里我們?nèi)⌒颓槐诤駷?7mm 底板厚度 取 18mm 4 6 結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 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) 導(dǎo)向機(jī) 構(gòu)的作用是導(dǎo)向 定位以及承受一定的側(cè)向壓力 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)柱合模導(dǎo)向 機(jī)構(gòu)和錐面對合導(dǎo)向機(jī)構(gòu)兩種 根據(jù)本塑件的實際情況 采用導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 定位件用 模具閉合后 保證動定?；蛏舷履Ｎ恢谜_ 保證型腔的形 狀和尺寸精確 在模具的裝配過程中也起定位作用 便于裝配和調(diào)整 導(dǎo)向作用 合模時 首先是導(dǎo)向零件接觸 引導(dǎo)動定模或上下模準(zhǔn)確閉 合 避免型芯先進(jìn)入型腔造成成型零件損壞 承受一定的側(cè)向壓力 導(dǎo)柱導(dǎo)套的設(shè)計原則 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 營養(yǎng)快線瓶蓋塑料成型工藝及模具設(shè)計 23 導(dǎo)柱的長度應(yīng)比型芯端面的高度高出 6 8mm 以免型芯進(jìn)入凹模時與凹 模相碰而損壞 導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨度和強(qiáng)度 為了使導(dǎo)柱能順利的進(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 導(dǎo)柱設(shè)在動模一側(cè)可以保護(hù)型芯不愛損傷 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 一般導(dǎo)柱滑動部分的配合形式按 H8 f8 導(dǎo)柱和導(dǎo)套固定部分配合按 H7 k6 導(dǎo)套外徑的配合按 H6 k6 除了動模 定模之間設(shè)導(dǎo)柱 導(dǎo)套外 一般還在動模座板與推板之間 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 導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具大小而決定 可參考標(biāo)準(zhǔn)框架數(shù)據(jù)選取 4 6 1 導(dǎo)柱的設(shè)計 1 該模具采用帶頭導(dǎo)柱 且?guī)в匈A油槽 2 導(dǎo)柱的長度必須比凸模端面高度高出 6 8mm 3 為使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔 導(dǎo)柱的端部常做成圓錐形或球形的先 導(dǎo)部分 4 導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來確定 應(yīng)保證具有足夠的抗彎強(qiáng)度 該 導(dǎo)柱直徑由標(biāo)準(zhǔn)模架可知為 20mm 5 導(dǎo)柱的安裝形式 導(dǎo)柱固定部分與模板按 H7 m6 配合 導(dǎo)柱滑動部 分按 H7 f7 或 H8 f7 的間隙配合 6 導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為 Ra0 4 m 7 導(dǎo)柱滑動部分按 H8 h8 間隙配合 固定部分按 H7 m6 過渡配合 導(dǎo) 柱與導(dǎo)套選用間隙配合 導(dǎo)柱的尺寸如下圖 圖 3 6 導(dǎo)柱圖 4 6 2 導(dǎo)套的設(shè)計 對導(dǎo)套的要求 1 為使導(dǎo)柱比較順利地進(jìn)入導(dǎo)套 在導(dǎo)套的前端應(yīng)倒有圓角 R 2 對于大型注射模 當(dāng)開模力過大時 為了防止導(dǎo)套拔出 應(yīng)在導(dǎo)套上部加 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 24 裝蓋板 3 導(dǎo)套材料可用淬火鋼或銅等耐磨材料制造 但其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱的硬度 這樣可以改善摩擦 以防止導(dǎo)柱或?qū)桌?4 導(dǎo)套配合部分的表面光潔度不能過低 5 導(dǎo)套孔的滑動部分按 H8 h8 間隙配合 導(dǎo)套外徑按 H7 m6 過渡配合 導(dǎo)套選用直導(dǎo)套 與導(dǎo)柱的配合 尺寸選 16 40 材料選用 20 鋼 GB T4169 2 1984 其結(jié)構(gòu)形式如下圖所示 圖 a 圖 b 圖 3 7 導(dǎo)套圖 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的布置 定端與模板間用 H7 m6 或 H7 k6 的過渡配合 導(dǎo)向部分通常采用 H7 f7 或 H8 f7 的間隙配合 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的要求 與導(dǎo)柱同動作的彈簧應(yīng)布置 4 個 并盡可能對稱布 置于 A 分型面的四周 以保持分型時彈力均勻 中間板不被卡死 布局形式如圖所示 圖 3 8 導(dǎo)柱排布圖 營養(yǎng)快線瓶蓋塑料成型工藝及模具設(shè)計 25 4 7 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 在注射成型的每一循環(huán)中 塑件必須由模具型腔中取出 完成取出塑件這個 動作的機(jī)構(gòu)就是脫模機(jī)構(gòu) 或推出機(jī)構(gòu) 頂出機(jī)構(gòu) 脫模機(jī)構(gòu)的作用包括脫出 取出兩個動作 即首先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具松動分離 稱為脫出 然后把其脫出物從模具內(nèi)取出 脫模機(jī)構(gòu)的組成 推出機(jī)構(gòu)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 件組成 即推件板 推件板緊固螺釘 推板固定板 推桿墊板 頂板導(dǎo)柱 頂 板導(dǎo)套以及推板緊固螺釘 按推出零件的類別分類 推桿式脫模 推管推出脫模 推件板推出脫模 又稱卸料板或刮板 利用成型零件推出制品的脫模 適用于螺紋型環(huán)一類的制品 利用模具 中某些成型零件推出塑件 多元聯(lián)合式脫模 按脫模動作分類 一次推出脫模 二次推出脫模 動定模雙向推出脫模 帶螺紋塑件的脫模機(jī)構(gòu)可采用強(qiáng)制脫模 活動型芯和型環(huán)形式脫螺紋及 回轉(zhuǎn)式脫螺紋 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則 1 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)在動模一側(cè)以便借助于開模力驅(qū)動脫模裝置 完成脫 模動作 2 保證塑件不因推出而變形損壞 外形良好 3 結(jié)構(gòu)簡單可靠 機(jī)械的運(yùn)動準(zhǔn)確 可靠 靈活 并有足夠的剛度和強(qiáng)度 用推件板推出機(jī)構(gòu)中 為了減少推件板與型芯的摩擦 在推件板與型芯間留 0 20 0 25mm 的間隙 并用錐面配合 防止推件因偏心而溢料 4 8 模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 塑料在成型過程中 模具溫度會直接影響塑料的充模 定型 成型周期和 塑件質(zhì)量 所以 我們在模具上需要設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以到達(dá)理想的溫度要求 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計 26 一般注射模內(nèi)的塑料熔體溫度為 200 左右 而塑件從模具型腔中取出時 其溫度在 60 以下 所以熱塑性塑料在注射成型后 必須對模具進(jìn)行有效地冷 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 于熔融黏度低 流動性比較好的塑料 如聚丙烯 有機(jī)玻璃等等 當(dāng)塑件是小 型薄壁時 如我們的塑件 則模具課簡單地進(jìn)行冷卻或利用自然冷卻不設(shè)定冷 卻系統(tǒng) 當(dāng)塑件是大型的制品時 則需要對模具進(jìn)行人工冷卻 模具冷卻時間的確定 在注射過程中 塑件的冷卻時間是指塑料熔體從充滿模具型腔起到可以開 模取出塑件時為止的這段時間 這一時間標(biāo)準(zhǔn)常以制品已充分固化定型而且具 有一定的強(qiáng)度和剛度為準(zhǔn) 確定生產(chǎn)周期 脫冷注 tt 式中 t 為生產(chǎn)周期 s 為注射時間 s 注t 為冷卻時間 s 冷t 為脫模時間 s 澆t 由 塑料制品成型及模具設(shè)計 附錄 D 可查得 15 60s 15 60s 總周期注t冷t t 為 40 140s 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則 1 盡量保證塑件收縮均勻 維持模具的熱平衡 2 冷卻水孔數(shù)量越多 孔徑越大 則對塑件的冷卻效果越均勻 3 盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等 4 澆口處加強(qiáng)冷卻 5 應(yīng)降低進(jìn)水和出水的溫差 6 合理選擇冷卻水道的形式 7 合理確定冷卻水管接頭位置 8 冷卻系統(tǒng)的水道盡量避免與模具上其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉現(xiàn)象 9 冷卻水管進(jìn)出接口應(yīng)埋入模板內(nèi) 以免模具在搬運(yùn)過程中損壞 冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 營養(yǎng)快線瓶蓋塑料成型工藝及模具設(shè)計 27 根據(jù)塑料制品的形狀及其所需的冷卻效果 冷卻回跟可分為直通式 圓周 式 多級式 螺旋式 噴射式 隔板式等多種樣式 同時還可以互相配合 構(gòu) 成各種冷卻回路 1 簡單流道式 2 螺旋式 3 隔片導(dǎo)流式 4 噴流式 5 導(dǎo)熱桿及導(dǎo)熱 型芯式 冷卻系統(tǒng)的主要零件 冷卻系統(tǒng)對應(yīng)不同的冷卻裝置有不同的零件 主要有以下幾種 1 水管接頭 2 螺塞 3 密封圈 4 密封膠帶 5 軟管 冷卻系統(tǒng)的計算 LDPE 的單位熱流量 LDPE 低密度聚乙烯 的單位熱流量 Qs 為 590 690 KJ kg 每小時需要注射的次數(shù) N 3600 t 取 t 120s 可求得 N 30 次 每小時的注射量 0 72Kg h43GNW 從型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量 Qs 取 650kJ kg 代入式中得sQ總 hkJgkJhgQ 468 650 72 0 總 求冷卻水的體積流量 V V 6021tCPGi 0 54 87J Kg3 0 37 m min 103 式中 為水的密度 C 為水的比熱容 為水管3 kg CkgJ 187 41t 出口設(shè)定溫度 為水管進(jìn)口設(shè)定溫度 設(shè)定水管進(jìn)口溫度 水管出2t 02t 口溫度 C 5t1 由體積流量 V 查表可知所需的冷卻水管直徑非常小 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 28 由上述計算可知 因為模具每分鐘所需的冷卻體積流量很小 故可不設(shè)冷 卻系統(tǒng) 依靠空冷的方式冷卻模具即可 5 成型設(shè)備相關(guān)參數(shù)的校核 5 1 模具閉合高度的確定 在支撐與固定零件的設(shè)計中 根據(jù)經(jīng)驗確定 定模座板 H 25 壓板 1 H 15 形腔板 H 25 型芯板 H 25 齒輪座板 H 40 234 5 墊鐵 H 45 動模座板 H 15 67 因此 模具的閉合高度 H H H H H H H H H H 190 123456789 5 2 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 本模具的外形尺寸為 250 200 190 XS Z 60 型注塑機(jī)模板最 大安裝尺寸為 320 270 故能滿足模具的安裝要求 由上述計算模具的閉合高度 H 175 XS Z 60 注塑機(jī)所允許模具最 小厚度 H 70 最大厚度 H 200 即模具滿足安裝要求 min max H H Hin max 經(jīng)查資料 XS Z 60 注塑機(jī)的最大開模行程 S 180 滿足式頂出塑件要求 S H H H3 5 10 12 25 15 25 10 營養(yǎng)快線瓶蓋塑料成型工藝及模具設(shè)計 29 75 此外 由于螺旋抽芯距較短 不會過大增加開模距離 注塑機(jī)的開模行程 足夠 經(jīng)驗證 XS Z 60 型注塑機(jī)能滿足使用要求 故可采用 6 塑料模的裝配 試模與維修 6 1 模具裝配 模具設(shè)有斜滑塊機(jī)構(gòu) 先安裝斜導(dǎo)柱 作為模具的裝配基準(zhǔn) 裝配順序如 下 裝配前按圖檢驗主要工作零件及其零件的尺寸 將導(dǎo)柱壓入型芯板中 保證兩導(dǎo)柱的對稱度 裝配型芯 將型芯固定在定模座板上 保證垂直度 將座板固定在固定 板上 將凹模壓入動模固定板中 保證垂直度 以凹模為基準(zhǔn) 斜導(dǎo)柱起導(dǎo)向定位作用 將側(cè)滑塊裝配在斜導(dǎo)柱上 使 分型面密合 以凹模為基準(zhǔn)將動?；鶞?zhǔn)板固定在動模故定板上 裝配其他輔助零件 裝配完成 試模 6 2 試模 試模前 先對設(shè)備的油路 水路以及電路進(jìn)行檢查 選取的原料必須合格 根據(jù)選用的工藝參數(shù)將料筒和噴嘴加熱 開始試模時 應(yīng)該先選擇選定的壓力 溫度和注塑時間的條件下成型 制品不符合要求然后按壓力 注塑時間 溫度 這樣的先后順序變動 注意一 次只改變一個參數(shù) 在試模過程中作出詳細(xì)的記錄 并將結(jié)果填入試模記錄卡 注明模具是 否合格 如果需要返修 提出返修意見 通過不斷的試模和返修 生產(chǎn)出合格的制件后 將模具清理干凈 涂上 防銹油 入庫 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 30 6 3 試?？赡墚a(chǎn)生的問題及改善措施 試模中所獲得的樣件是對模具整體質(zhì)量的一個全面反映 以檢驗樣件來修 正和驗收模具 是塑料模具這種特殊產(chǎn)品的特殊性 首先 在初次試模中我們 最常遇到的問題是根本得不到完整的樣件 常因塑件被粘附于模腔內(nèi) 或型芯 上 甚至因流道粘著制品被損壞 這是試模首先應(yīng)當(dāng)解決的問題 6 3 1 粘著模腔 制品粘著在模腔上 是指塑件在模具開啟后 與設(shè)計意圖相反 離開型芯 一側(cè) 滯留于模腔內(nèi) 致使脫模機(jī)構(gòu)失效 制品無法取出的一種反常現(xiàn)象 其 主要原因是 注射壓力過高 或者注射保壓壓力過高 注射保壓和注射高壓時間過長 造成過量充模 冷卻時間過短 物料未能固化 模芯溫度高于模腔溫度 造成反向收縮 型腔內(nèi)壁殘留凹槽 或分型面邊緣受過損傷性沖擊 增加了脫模阻力 6 3 2 粘著模芯 注射壓力和保壓壓力過高或時間過長而造成過量充模 冷卻時間過長 制件在模芯上收縮量過大 模腔溫度過高 使制件在設(shè)定溫度內(nèi)不能充分固化 機(jī)筒與噴嘴溫度過高 不利于在設(shè)定時間內(nèi)完成固化 可能存在不利于脫模方向的凹槽或拋光痕跡需要改進(jìn) 6 3 3 粘著主流道 閉模時間太短 使主流道物料來不及充分收縮 料道徑向尺寸相對制品壁厚過大 冷卻時間內(nèi)無法完成料道物料的固化 主流道襯套區(qū)域溫度過高 無冷卻控制 不允許物料充分收縮 主流道襯套內(nèi)孔尺寸不當(dāng) 未達(dá)到比噴嘴孔大 0 5 1 主流道拉料桿不能正常工作 一旦發(fā)生上述情況 首先要設(shè)法將制品取出模腔 芯 不惜破壞制件 保 護(hù)模具成型部位不受損傷 仔細(xì)查找不合理粘模發(fā)生的原因 一方面要對注射 工藝進(jìn)行合理調(diào)整 另一方面要對模具成型部位進(jìn)行現(xiàn)場修正 直到認(rèn)為達(dá)到 要求 方可進(jìn)行二次注射 營養(yǎng)快線瓶蓋塑料成型工藝及模具設(shè)計 31 6 3 4 成型缺陷 當(dāng)注射成型得到了近乎完整的制件時 制件本身必然存在各種各樣的缺陷 這種缺陷的形成原因是錯綜復(fù)雜的 一般很難一目了然 要綜合分析 找出其 主要原因來著手修正 逐個排出 逐步改進(jìn) 方可得到理想的樣件 下面就對 度模中常見的成型制品主要缺陷及其改進(jìn)的措施進(jìn)行分析 注射填充不足 所謂填充不足是指在足夠大的壓力 足夠多的料量條件下注射不滿型腔而 得不到完整的制件 這種現(xiàn)象極為常見 其主要原因有 a 熔料流動阻力過大 這主要有下列原因 主流道或分流道尺寸不合理 流道截面形狀 尺寸不 利于熔料流動 盡量采用整圓形 梯形等相似的形狀 避免采用半圓形 球缺 形料道 熔料前鋒冷凝所致 塑料流動性能不佳 制品壁厚過薄 b 型腔排氣不良 這是極易被忽視的現(xiàn)象 但以是一個十分重要的問題 模具加工精度超高 排氣顯得越為重要 尤其在模腔的轉(zhuǎn)角處 深凹處等 必須合理地安排頂桿 鑲塊 利用縫隙充分排氣 否則不僅充模困難 而且易產(chǎn)生燒焦現(xiàn)象 c 鎖模力不足 因注射時動模稍后退 制品產(chǎn)生飛邊 壁厚加大 使制件料量增加而引起 的缺料 應(yīng)調(diào)大鎖模力 保證正常制件料量 溢邊 毛刺 飛邊 批鋒 與第一項相反 物料不僅充滿型腔 而且出現(xiàn)毛刺 尤其是在分型面處毛 刺更大 甚至在型腔鑲塊縫隙處也有毛刺存在 其主要原因有 a 注射過量 b 鎖模力不足 c 流動性過好 d 模具局部配合不佳 e 模板翹曲變形 制件尺寸不準(zhǔn)確 初次試模時 經(jīng)常出現(xiàn)制件尺寸與設(shè)計要求尺寸相差較大 這時不要輕易 修改型腔 應(yīng)行從注射工藝上找原因 a 尺寸變大 注射壓力過高 保壓時間過長 此條件下產(chǎn)生了過量充模 收縮率趨向小 值 使制件的實際尺寸偏大 模溫較低 事實上使熔料在較低溫度的情況下成 型 收縮率趨于小值 這時要繼續(xù)注射 提高模具溫度降低注射壓力 縮短保 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計 32 壓時間 制件尺寸可得到改善 b 尺寸變小 注射壓力偏低 保壓時間不足 制在冷卻后收縮率偏大 使制件尺寸變小 模溫過高 制件從模腔取出時 體積收縮量大 尺寸偏小 此時調(diào)整工藝條件 即可 通過調(diào)整工藝條件 通常只能在極小范圍內(nèi)使尺寸京華 可以改變制件 相互配合的松緊程度 但難以改變公稱尺寸 7 繪制模具總裝圖和非標(biāo)準(zhǔn)零件工作圖 7 1 模具總裝圖 見附頁 7 2 模具非標(biāo)準(zhǔn)零件圖 見附頁 7 3 模具工作過程 模具裝配試模完畢之后 模具進(jìn)入正式工作狀態(tài) 其基本工作過程如下 1 對塑料 LDPE 進(jìn)行烘干 并裝入料斗 2 清理模具型芯 型腔 并涂上脫模劑 進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱 3 合模 鎖緊模具 4 塑料進(jìn)行預(yù)塑化 注射裝置準(zhǔn)備注射 5 注射 其過程包括充模 保壓 倒流 澆口凍結(jié)后的冷卻和脫模 6 脫模過程 開模時 機(jī)臺帶動脫摸絲杠 13 作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通過導(dǎo)向鍵 14 傳 動給齒輪軸 12 使其作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動及軸向運(yùn)動 通過齒輪傳動帶動齒輪型芯 17 帶動塑件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動 打開分型面 II 型腔板 6 在彈簧 4 的作用下作軸向運(yùn)動 分型面 I 處分開 繼續(xù)開模 直至產(chǎn)品完全被脫出 7 合模過程 機(jī)臺帶動脫模絲杠作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動并作前行閉模運(yùn)動 型腔板復(fù) 位 合模結(jié)束 營養(yǎng)快線瓶蓋塑料成型工藝及模具設(shè)計 33 8 設(shè)計總結(jié) 對于我國來說 塑料工業(yè)在整個國民基礎(chǔ)建設(shè)中的發(fā)揮了越來越大的作用 對于我們大學(xué)生來說 對于塑具的學(xué)習(xí)還是比較淺顯的 但通過這幾個月對瓶 蓋的塑料模具的設(shè)計 我對注射模具的工作流程與方法有了一個比較系統(tǒng)的掌 握 進(jìn)行塑料產(chǎn)品的模具設(shè)計要對成型制品進(jìn)行全面分析 再考慮型腔的分布 澆注系統(tǒng) 溫度控制機(jī)構(gòu)等設(shè)計 通過制品的零件圖就可以了解制品的設(shè)計要 求 對形態(tài)復(fù)雜和精度要求較高的制品 有必要了解制品的使用目的 外觀及 裝配要求 從而塑料品種的流動性 收縮率和制品的機(jī)械強(qiáng)度 尺寸公差 表 面粗糙度等各方面考慮注射成型工藝的設(shè)計 而在裝配圖的繪制中 又遇到了 前面零件圖上的很多困難 對之前畫的零件圖進(jìn)行多次修改 經(jīng)過很長時間的 思考和查閱資料 才成功地完成了整個模具的設(shè)計過程 當(dāng)然 瓶蓋的塑料模具的設(shè)計也存在了很多的不足之處 在實際生產(chǎn)中也 許無法正常生產(chǎn) 畢竟是在學(xué)校做畢業(yè)設(shè)計 難免會存在各種各樣的問題 在 模具的設(shè)計過程中 多虧了同學(xué)們的幫助和老師的指導(dǎo) 才能順利地完成畢業(yè) 設(shè)計 在這里要感謝同學(xué)的幫助 也向各位指導(dǎo)老師表示衷心的感謝 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計 34 致 謝 通過設(shè)計實踐 我逐步樹立了正確的設(shè)計思想 增強(qiáng)了創(chuàng)新意識 熟悉掌 握塑料模具設(shè)計的一般規(guī)律 培養(yǎng)了分析問題和解決問題的能力 通過設(shè)計計 算 繪圖以及運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)范 設(shè)計手冊等有關(guān)設(shè)計資料 進(jìn)行了全面的 塑料模具設(shè)計基本技能的訓(xùn)練 從陌生到開始接觸 從了解到熟悉 這是每個人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過 程 我對模具的認(rèn)識過程亦是如此 經(jīng)過近三個月的努力 我相信這次畢業(yè)設(shè) 計一定能為三年的大學(xué)生涯劃上一個圓滿的句號 為將來的事業(yè)奠定堅實的基 礎(chǔ) 首先感謝本人的導(dǎo)師于智宏老師 她對我的仔細(xì)審閱了本文的全部內(nèi)容并 對我的畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議 在畢業(yè)設(shè)計的過程中 特別是遇 到困難時 她給了我鼓勵和幫助 在這里我向她表示真誠的感謝 感謝母校 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校的辛勤培育之恩 感謝材料工程系給 我提供的良好學(xué)習(xí)及實踐環(huán)境 使我學(xué)到了許多新的知識 掌握了一定的操作 技能 感謝那些曾經(jīng)討論過的同窗同學(xué) 和他們在一起討論 研究使我受益非淺 最后 我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí) 生活中認(rèn)識了很多可敬的老師和可親 的同學(xué) 并感激師友的