竹毡板塑料提手注塑模毕业设计.pdf

1 1 目 录 前 言 3 1 材料的成型基础 4 1 1 塑料制件结构和工艺设计 4 1 1 1 塑件结构及其工艺分析 4 1 1 2 材料的比较和选用 4 1 2 塑料制件结构设计 5 1 2 1 尺寸及精度 5 1 2 2 壁厚 6 1 2 3 脱模斜度 错误 未定义书签 错误 未定义书签 1 2 4 圆角 错误 未定义书签 错误 未定义书签 1 2 5 粗糙度 错误 未定义书签 错误 未定义书签 1 3 注射成型工艺工艺性分析 错误 未定义书签 错误 未定义书签 1 3 1 注射成型原理及特点 错误 未定义书签 错误 未定义书签 1 3 2 注射机型式的选用 6 1 3 3 注射成型工艺过程 6 1 3 4 注射成型工艺的参数 7 1 3 5 注射机型式的选用 8 2 分型面位置的确定 9 2 1 分型面的选择原则 9 2 2 分型面的确定 9 3 拟定模具结构形式 11 3 1 确定型腔数量 11 3 2 型腔排列方式的选择 11 4 塑件的相关计算及注塑机的选择 12 4 1 塑件的计算 12 4 2 注塑机的选择 12 4 2 1 注射量的计算 12 4 2 2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算 错误 未定义书签 错误 未定义书签 4 2 3 注射机的选择 12 4 3 注塑机的校核 13 4 3 1 注射量校核 13 4 3 2 注射压力校核 13 4 3 3 锁模力校核 13 5 浇注系统形式的设计 14 2 2 5 1 普通浇注系统的组成及作用 14 5 1 1 浇注系统的组成 14 5 1 2 浇注系统的作用 14 5 2 普通流道浇注系统设计 14 5 3 主流道设计 15 5 3 1 主流道主要设计要点 错误 未定义书签 错误 未定义书签 5 3 2 主流道尺寸 15 5 3 3 主流道凝料体积 15 5 3 4 主流道衬套的设计 16 5 4 分流道设计 17 5 4 1 分流道的形状及尺寸 17 5 4 2 分流道凝料体积 17 5 4 3 分流道的布置 18 5 4 4 分流道的表面粗糙度 18 5 5 剪切速率校核 18 5 5 1 主流道剪切速率校核 18 5 5 2 分流道剪切速率校核 错误 未定义书签 错误 未定义书签 5 6 浇口的设计 19 5 6 1 浇口的类型和特点 错误 未定义书签 错误 未定义书签 5 6 2 浇口的选用 错误 未定义书签 错误 未定义书签 5 6 3 浇口的位置 20 5 7 冷料穴的设计 20 6 排气系统的设计 20 7 模架的确定 21 8 成型零件工作尺寸计算 23 8 1 影响工作尺寸的因素 23 8 2 成型零件工作尺寸计算 24 9 合模导向机构的设计 27 10 脱模推出机构的设计 29 10 1 推出机构的组成 29 10 2 推出机构的分类 29 10 3 推出机构的设计原则 29 10 4 脱模力的计算 30 11 冷却系统的简单计算 31 12 侧向分型与抽芯机构 33 12 1 侧向抽芯机构 的分类及特点 33 12 2 本模具的侧抽芯设计 34 12 3 斜导柱抽拔力与抽芯距的计算 34 12 4 抽芯机构各部分的设计 34 13 塑件 PRO E 模流分析 35 3 3 14 Pro NC 数控编程 38 14 1 数控编程的基本概念与现状 38 14 2 后置处理技术 39 14 3 Pro NC 概述 39 14 4 Pro NC 的基本概念 40 14 4 1 参考零件 40 14 4 2 毛坯模型 40 14 4 3 制造模型 错误 未定义书签 错误 未定义书签 14 4 4 数控程序编制 40 参考文献 43 致谢词 44 前 言 模具技术水平的高低 决定着产品的质量 效益和新产品的开发能力 它已成为衡量一个国家制 造业水平高低的重要标志 模具是国家重点鼓励与支持发展的技术和产品 现代模具是多学科知识聚 集的高新技术产业的一部分 是国民经济的装备产业 其技术 资金与劳动相对密集 四年的大学生活即将结束 毕业设计成为大学四年学习情况的最后一次检阅 本次毕业设计 研究的 目标是增强模具产品水平 改善技术结构和产品结构 缩短生产周期 降低生产成本 提高模具行业 的经济效益 我研究的课题是 竹毡板提手塑料模具设计 一出二 将解决制品的结构性能及塑料 的性 4 4 1 材料的成型基础材料的成型基础 1 1 塑料制件结构和工艺设计 1 1 1 塑件结构及其工艺分析 本设计题目 竹毡板提手 是竹毡板的附属结构 是一种家庭厨房用品 其所处厨房环境比较 潮湿 且可能处于轻微腐蚀 温度较高的环境之中 且其作为竹毡板的提手 所受应力比较集中 且 要求其具有一定的抗冲击 刚性的匹配性 竹毡板提手是属于手握部位 要求表面不粗糙 没有毛刺 倒勾等可能对皮肤有损害之现象 因此其表面要求比较高 且要求表面具有一定的光泽度 1 1 2 材料的比较和选用 根据 1 1 1 所述塑件结构及其工艺分析 我发现有聚乙烯 PE 聚丙烯 PP ABS 聚苯乙烯 PS 等多种塑料可选 现对其各自物理和工艺性能列表比较如下 表 1 1 塑料物理和工艺性能比较 塑料品种 聚乙烯 聚丙烯 ABS 密度 g cm3 0 96 0 97 0 89 0 93 1 05 1 07 拉伸模量 GPa 0 761 1 0 1 8 2 5 2 7 拉伸强度 MPa 25 32 37 36 40 断裂伸长率 500 700 10 60 15 25 0 45MPa 下的热变 形温度 C 100 105 1 81MPa 下的热变 形温度 C 60 65 80 95 维卡软化点 C 120 129 130 148 90 100 邵尔 洛氏硬度 D60 D69 D76 R69 R115 线性热膨胀系数 mm mm K 3 8 10 5 7 5 9 5 10 5 体积电阻 cm 1 6 1017 线性收缩 in in 0 007 0 009 0 01 0 02 0 0055 性能特点 质软 机械性能差 表 面硬度低 化学稳定性 好 但不耐强氧化剂 耐水性好 化学稳定性较好 机械性能 比聚乙烯好 耐热温度高于 100 C 耐化学腐蚀性和介电 性能优异 强度 硬度及弹 综合机械性能好 但耐 热性较差 吸水性较大 化学稳定性较好 5 5 性模量等均优于高密度聚乙 烯 无毒 成型特点 成型前可不预热 收缩 大 易变形 冷却时间 长 成型效率低 塑件 有浅侧凹可强制脱模 成型性能好 尺寸稳定性好 柔软性好 有 铰链 特性 但成型收缩较大 成型性能好 但成型前 要干燥 易产生熔接痕 浇口处外观不好 主要用途 薄膜 管 绳 容器 电器绝缘零件 日用品 等 板 片 透明薄膜 绳 绝 缘零件 汽车零件 阀门配 件 日用品等 应用广泛 如电器外壳 汽车仪表盘 日用品等 通过比较以上三种材料 从经济 安全卫生 物理性能特点及工艺特性等方面出发 我发现聚丙 烯 PP 在这几项性能的综合对比中具有较好的综合优势 所以我选用聚丙烯作为本设计 竹毡板 提手的塑料材料 1 2 塑料制件结构设计 本次设计任务是塑料制品 竹毡板提手 其形状及其基本尺寸如图 1 所示 图 1 1 塑件实物图 1 2 1 尺寸及精度 制品的总体尺寸受到塑料流动性的限制 在一定的设备和工艺条件下 流动性好的塑料可以成型 尺寸较大的制品 反之 成型出的制品尺寸就较小 在注射成型过程中 流动性差的塑料及薄壁塑件 等的尺寸不能设计的过大 大而薄的塑件在塑料尚未充满型腔时已经固化 或勉强能充满但料的前锋 已不能很好的熔合而形成冷接缝影响塑件的外观和结构强度 塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度 即所获塑件尺寸的准确度 影响塑件的精度的因素很多 模具的制造精度和模具的磨损程度 塑料收缩率的波动以及成型是工艺 条件的变化 塑件成型后的时效变化和模具的结构等 因此 塑件的尺寸精度一般不高 应在保证使 用要求的前提下尽可能选用低级精度 根据我国目前塑件的成型水平 塑件的尺寸公差可依据 SJ1372 78 塑料制件公差数值标准确定 该标准将塑件分成 8 个等级 每种塑料可选其中三个等级 即高精度 一般精度 低级精度 1 2 级精度要求较高 一般 不采用 此外 对塑件图上无公差要 求的自由尺寸 建议采用标准中的 8 级精度 对孔类尺寸数值冠以 对于轴类尺寸数值冠以 对于中心距尺寸几其他位置尺寸可取表中数值之半冠以 号 聚丙烯模塑件的公差等级如下表 表 1 2 聚丙烯模塑件的公差等级 6 6 标注公差尺寸 高精度 一般精度 未注公差尺寸 MT3 MT4 MT6 MT2 MT3 MT5 MT2 MT3 MT5 本设计竹毡板提手零件选取表面公差等级为 MT4 未注为 MT6 1 2 2 壁厚 制品的壁厚对其质量有很大的影响 塑料制件规定它的最小壁厚值 它随塑件大小不同而异 塑 件过小难以满足使用强度和刚度的要求 对于大型复杂件难以充满型腔 过厚不但造成原料浪费 而 且对热塑性塑料增加了冷却时间 降低了生产率 另外也影响了产品的质量 如产生气泡 缩孔 凹 陷等缺陷 热塑性塑料易于成型薄壁塑件 最小壁厚达到 0 25mm 但一般不宜小于 0 6 0 9mm 制品壁厚 一般在 1 6mm 范围内 大型塑件的壁厚可达 8mm 在本设 温 度 低 因此塑件的塑化程度不均匀 2 螺杆式注射机 螺杆式注射机的闭模 充型 保压 冷却及脱模过程与柱塞式注射机相同 不同的地方是 螺杆推动其头部堆积的熔体充型时本身只作平移而不转动 当塑件冷却的同时 螺杆 开始转动 由料斗加入的塑料在螺杆带动下 盐螺旋槽向前输送 由于外加热圈的加热和螺杆剪切摩 擦生热的作用 塑料 升温至黏流态 并建立起一定的压力 当螺杆头部积存的熔体压力达到一定值 时 螺杆在转动的同时后退 料筒前端的熔体逐渐增多 当达到规定注射量时 螺杆接触行程开关而 停止转动和后退 准备下一阶段的注射 整个塑料熔体在料筒内壁与螺槽之间的空隙造成一个向前卷 进的薄扁带 所以与柱塞式相比 塑化能力强 塑化效果好 压力损失小及注射速度高 且充模均衡 1 3 2 注射机型式的选用 经 1 3 1 中柱塞式和螺杆式两种注射机的比较 并结合聚丙烯我决定选用螺杆式注射机 1 3 3 注射成型工艺过程 完整的注射成型工艺过程 按其先后顺序应包括 成型前的准备 注射过程 塑件的后处理等 1 成型前的准备 为使注射成型过程能顺利进行 并保证塑料制件的质量 在成型前应做一些 必要的准备工作 包括 a 原料的检验和预处理 在成型前应对原料进行外观 如色泽 颗粒大小 均匀度 及工艺性能 如流动性 热稳定性 收缩性 水分含量等 的检验 b 料筒的清洗 c 嵌件的 预热 d 脱模剂的选用 2 注射过程 完整的注射过程包括加料 塑化 注射 保压 冷却和脱模几个步骤 其流动的 情况又可分为充型 保压 倒流和浇口冻结后的冷却四个阶段 7 7 3 塑件的后处理 塑件在成型过程中 由于塑化不均匀或由于塑料在型腔中的结晶 定向以及 冷却不均匀而造成塑件各部分收缩不一致 或因其他原因使塑件内部不可避免地存在一些内应力而导 致在使用过程中变形或开裂 因此常需要进行适当的后处理以消除存在的内应力 改善塑件的性能和 提高尺寸稳定性 其主要方法是退火和调湿处理 1 3 4 注射成型工艺的参数 注射成型工艺的核心问题 就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔体 并把他注射到型腔中 去 在控制条件下冷却定型 使塑件达到所要求的质量 在塑料成型过程中 工艺条件的选在和控制 是保证成型顺利进行和塑件质量的关键因素 主要工艺条件是影响塑化流动和冷却的温度 压力 和 相应的各个作用时间 温度 注射成型过程中需要控制的温度有料筒温度 喷嘴温度和模具温度等 前两种温度主要 影响塑料的塑化和流动 而后一种温度主要是影响塑料的流动和冷却 压力 注射模注射过程中需要控制的压力包括塑化压力 注射压力和型腔压力三种 它们直接 影响塑料的塑化和塑件质量 1 塑化压力 塑化压力又称为背压 是指采用螺杆式注射成型时 螺杆头部熔体在螺杆转动后 退时所受到的阻力 2 注射压力 注射机的注射压力是指在注射成型时 柱塞或螺杆头部单位面积对塑料熔体所施 加的压力 在注射机上常用表压指示注射压力的大小 其大小取决于塑料品种 注射机类型 模具的 浇注系统状况 模具温度 塑料复杂程度和壁厚以及流程的大小等诸因素 很难具体确定 一般要经 试模后才能确定 其常用的注射压力范围一般在 70 150MPa 之间 其作用是克服塑料熔体一定的充 型速率以及对熔体进行压实等 时间 完成一次注射成型过程所需的时间称为成型 或生产 周期 它包括以下各部分 注射时 间 保压时间 冷却时间 其他时间 含开模 脱模 喷涂脱模剂 放嵌件等 即 T t注 t保压 t冷却 t其他 本设计成型周期取 50s 成型周期直接影响到劳动生产率和注射机使用率 因此生产中 在保证质量的前提下 应尽量缩 短成型周期中各阶段的有关时间 在整个成型周期中 以注射时间和冷却时间最重要 对塑件的质量 均有决定性影响 注射时间中的保压时间就是对型腔内塑料的压实时间 在整个注射时间内所占比例 较大 一般为 20 25s 冷却时间主要决定于塑件的厚度 塑料的热性能和结晶性能以及模具温度等 冷却时间的长短应以脱模时塑件不引起变形为原则 冷却时间一般在 30 120s 之间 冷却时间过长 不仅延长生产周期 降低生产效率 对复杂塑件还将造成脱模困难 成型周期中的其他时间则与生产 过程是否连续化和自动化以及两化的程度等有关 具体的参数见表 1 4 查表可得聚丙烯 的成型工艺参数如下表 表 1 4 聚丙烯 的成型工艺参数 注射机类型 螺杆式 后段 160 170 中段 165 180 料筒温度 t C 前段 170 190 8 8 温度 t C 80 100 预热和干燥 时间 r h 1 2 模具温度 t C 80 90 注射压力 p MPa 70 100 注射时间 20 60 高压时间 0 3 冷却时间 20 90 成型时间 s 总周期 40 160 螺杆转速 n r mins 1 48 1 3 5 注射机型式的选用 经 1 3 1 中柱塞式和螺杆式两种注射机的性能及成型特点比较 并结合 1 3 3 聚丙烯射成型工艺的 参数我决定选用螺杆式注射机 9 9 2 分型面位置的确定 分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面 一副模具根据需要可能有一 个或两个以上的分型面 分型面可以是垂直于合模方向 也可以与合模方向平行或倾斜 如何确定分 型面 需要考虑的因素比较复杂 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置 浇注系统设计 塑件的 结构工艺性及精度 嵌件位置形状以及推出方法 模具的制造 排气 操作工艺等多种因素的影响 因此在选择分型面时应综合分析比较 从几种方案中优选出较为合理的方案 2 1 分型面的选择原则 选择分型面时一般应遵循以下几项原则 1 分型面应选在塑件外形最大截面处 2 便于塑件顺利脱模 a 尽量使塑件开模时留在动模一边 b 应有利于侧面分型和抽芯 c 应合理安排塑件在型腔中的位置 3 尽力保证塑件尺寸的精度要求 如同心度等 4 满足塑件的外观质量要求 5 便于模具加工制造 6 对成型面积的影响 7 对排气效果的影响 8 应有利于简化模具结构 9 分型面的选择 应有利于型腔加工和脱模方便 2 2 分型面的确定 10 10 根据我所设计的竹毡板的形状和加工的难易情况 我确定了二个分型面 选取竹毡板提手的内侧 曲面所在平面 并与两侧边及两固定孔合并 形成一个分型面 选取竹毡板提手纵向中心所在中心平 面作为一个分型面 这在各方面的原则都较适合 具体的图形可以如下所示 图 2 1 塑件分型面 图 2 2 分型面一 图 2 3 分型面二 11 11 3 拟定模具结构形式 为了使模具与注射机的生产能力相匹配 提高生产效率和经济性 并保证塑件精度 模具设计时 应确定型腔的数目及其排列方式 根据模具理论和现场工作的的经验 我们知道精度要求高的小型塑件和中大型塑件优先采用一模 一腔的结构 对于精度要求不高的小型塑件 没有配合精度要求 形状简单 又是大批量生产时 若采用多型腔模具可提供独特的优越条件 使生产效率大为提高 型腔数量确定之后 便进行型腔的排列 型腔的排列涉及模具尺寸 浇注系统的设计 浇注系统 的平衡 抽芯机构的设计 镶件及型芯的设计以及温度调节系统的设计 以上这些问题又与分型面及 浇注口的位置选择有关 所以在具体设计过程中 要进行必要的调整 以达到比较完善的设计 3 1 确定型腔数量 在本设计中 由于塑件属于小型塑件 而且精度要求不是非常高 生产批量较大 但是考虑本竹 毡板提手的形状 本设计采用了一模两腔的结构方式 以达到提高生产效率 降低生产成本的目的 3 2 型腔排列方式的选择 多型腔的排列形式通常有圆形 H 形 直线形及复合形等 在设计时应注意以下几点 1 尽可能采用平衡式排列 确保制品质量的均一和稳定 2 型腔布置与浇口开设部位应力求对成 以便防止模具承受偏载而产生溢料现象 3 尽量使型腔排列得紧凑 以便减小模具的外形尺寸 所以 我将本设计模具型腔的排列方式选择为直线形 以求达到方便侧面抽芯 应力平衡等目的 其排列方式如下图 图 3 1 型腔排列方式 12 12 4 塑件的相关计算及注塑机的选择 4 1 塑件的计算 如果采用人工测量和计算方法来对竹毡板提手进行计算 由于人为的测量误差和计算误差 只能 得到大概的计算结果 计算结果不是很科学 所以本设计采用了 Pro e 软件进行三维实体设计 其体 积 质量等都可准确地自动计算出来 加快了模具的开发时间和减少了设计人员的劳动强度 是模具 发展的趋势 根据 PRO E 软件自动生成的模型分析报告 现对其计算结果列表如下 表 4 1 模型分析报告 塑件质量属性 竹毡板提手 单件 体积 cm3 21 460731 质量 g 19 743873 塑件在分型面上的总投影面积 mm2 3674 43 4 2 注塑机的选择 4 2 1 注射量的计算 通过 4 1PRO E 建模分析 塑件质量为 19 743873g 体积 21 460731 cm3 为方便计算 取质量 m1 19 7g 体 4 2 3 注射机的选择 根据本模具的设计方案 并结合 4 2 1 及 4 2 2 中计算所得 初步选定注射机为国产注塑机的型 号为 SZ 250 1500 型卧式注塑机 其基本参数请见表 4 2 表 4 2 SZ 250 1500 型卧式注基本参数表 结构类型 卧 理论注射体积 cm3 255 螺杆直径 mm 45 注射压力 MPa 178 注射速率 g s 165 塑化能力 g s 35 13 13 螺杆转速 r min 10 390 锁模力 kN 1500 拉杆内间距 mm 460 400 移模行程 mm 430 最小模具厚度 mm 220 锁模型式 双曲轴 模具定位孔直径 mm 125 喷嘴球半径 mm 15 4 3 注塑机的校核 4 3 1 注射量校核 最大注射量 Vmax V 255 0 75 191 25 3 最小注射量 Vmin V 255 0 25 63 75 3 实际注射量 V 68 8 cm3 最小注射量 实际注射量1412 7504KN 所以 锁模力足够 综合上述三点 可见选取 SZ 250 1500 型卧式注射机符合要求 14 14 5 浇注系统形式的设计 所谓注射模的浇注系统是指模具中从注射机的始端到型腔之间的塑料熔体的流动通道 或在此通 道内冷凝的固体塑料 浇注系统的设计是注射模具设计的一个很重要的环节 它对获得优良性能和理想外观的饿塑料制 件以及最佳的成型效率有直接影响 是模具设计人员十分重视的技术问题 浇注系统一般可分为普通浇注系统和无流道浇注系统两类 5 1 普通浇注系统的组成及作用 5 1 1 浇注系统的组成 普通流道浇注系统一般由主流道 分流道 浇口和冷料穴等四部分组成 5 1 2 浇注系统的作用 1 将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳的输送到型腔 同时使型腔内的气体能及时顺利排 出 2 在塑料熔体填充及凝固的过程中 将注射压力有效地传递到型腔的各个部位 以获得形状完 整 内外质量优良的塑料制件 5 2 普通流道浇注系统设计 浇注系统设计是否合理不仅对塑件性能 结构 尺寸 内外在质量等影响很大 而且还与塑件所 用塑料的利用率 成型生产效率等相关 因此浇注系统设计是模具设计的重要环节 对浇注系统进行 总体设计时一般遵循以下原则 1 了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动性 固体颗粒状或粉末状的塑料经过加热 在注射 成型时已呈熔融状态 粘流态 因此对塑料熔体的流动性如温度 粘度 剪切速率及型腔内的压力 周期等进行分析 显得十分重要 2 采用尽量短的流程 以减少热量与压力损失 浇注系统作为塑料熔体填充型腔的流动通道 要求流经其内的塑料熔体热量损失减少到最低限度 以保持理想的流动状态以及传递最终压力 3 浇注系统设计应有利于良好的排气 浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔的各个角 落 使型腔及浇注系统中的气体有序的排出以保证填充过程中不产生紊流或涡流 也不会导致因气体 积存而引起的凹陷 气泡 烧焦等塑件成型质量 4 防止型芯变形和嵌件位移 浇注系统的设计应尽量避免塑料熔体直冲细小型芯和嵌件 以 防止熔体冲击使细小型芯变形或嵌件位移 5 便于修整浇口以塑件外观质量脱模后 浇注系统凝料要与成型后的塑件分离 为保证塑件的 美观和使用性能等 应该使浇注系统凝料与塑件易于分离 且浇口痕迹易于清除修整 6 浇注系统应结合型腔布局同时考虑浇注系统的分布形式与型腔的排布密切相关 应在设计时 尽可注射机锁模机构的锁模的可靠性以及锁模机构受力的均匀性都是有利 7 流动距离比与流动面积比的校核大型或薄壁塑料制件在注射成型时 塑料熔体有可能因其流 动距离过长或流动性较差而无法充满整个模腔 为此 在模具设计过程中 先对其注射成型时的距离 比或流动面积比进行校核 这样 就可避免充填不足现象的发生 15 15 流动距离比亦称流动比 它指塑料熔体在模具中进行最长距离流动时 其各段料流通道及各段模 腔的长度与其对应截面厚度之比值的总和 即 n i i i t L 1 式中 流动距离比 Li 模具中各段流料通道以及各段模腔的长度 ti 模具中各段料流通道以及各段模腔的截面厚度 直接浇口进料的塑件 其流动比为 3 3 2 2 1 1 t L t L t L 5 3 主流道设计 主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道 通常和注射机喷嘴在同一轴线上 断面为圆形 带有一定的锥度 5 主流道衬套一般选用 T8 T10 制造 热处理强度为 52 56HRC 5 3 2 主流道尺寸 主流道小端尺寸 d 应与所选注射机喷嘴尺寸相适应 要查阅所选注射机的使用说明书 即 d 注 射机喷嘴尺寸 d 0 5 1 一些具体参数参看塑模设计教材及设计手册 在现场设计中应选用标准件 主流道的形式如 图四 中 1 所示 5 3 3 主流道凝料体积 2 233 45 21333 820 333 442 n qd Lmmcm 主 16 16 图 5 1 分流道的布置 5 3 4 主流道衬套的设计 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触 属易损件 对材料要求较严 因而模具主流道部分常 设计成可拆卸更换的主流道衬套形式 俗称浇口套 以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处 理 一般采用碳素工具钢如 T8A T10A 等 热处理硬度为 53 57HRC 主流道衬套和定位圈设计成 整体式用于小型模具 中大型模具设计成分体式 常用浇口套分为有托浇口套和无托浇口套两种 本 设计所采用主流道衬套和定位圈设计成分体式结构 图 5 2 5 3 为该结构的样图 具体尺寸见表 5 1 图 5 2 浇口套 图 5 3 定位圈 表 5 1 主流道的主要尺寸 符号 名称 尺寸 取值 d 主流道小端 注射机喷嘴直径 0 5 1 4 SR 主流道球面半径 喷嘴球面半径 1 2 16 h 球面配合高度 3 5 4 主流道锥角 2 6 2 L 主流道长度 尽量小于或等于 60 21 D 主流道大端直径 D 2Ltg 2 5 r 主流道大端倒圆角 D 8 1 2 3 1 4 5 6 17 17 根据表 4 2 和 XS ZY 125 注射机的相关数据 主流道的设计图请参见零件图图 5 1 中 1 所示 在卧式注塑机上使用的模具中 主流道垂直于分型面 为使凝料能从其中顺利拔出 设计成圆锥 形 锥度为 2 6 表面粗糙度 Ra 0 8 m 5 4 分流道设计 在多型腔或单型腔多浇口 塑件尺寸大 时应设置分流道 分流道是指主流道末端与浇口之间这 一段塑料熔体的流动通道 它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前 通过截面积的变化 及流向变换以获得平稳流态的过渡段 起分流和转向的作用 因此分流道设计应满足良好的压力传递 和保持理想的充填状态 并在流动过程中压力损失尽可能小 能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔 5 4 1 分流道的形状及尺寸 通常分流道的断面形状有圆形 梯形 U 形 半圆形 矩形和六角形等 为了减少流道内的压 力损失和传热损失 希望流道的截面积大 表面积小 工程设计中常采用梯形截面加工工艺性好 且 塑料熔体的热量散失流动阻力均不大 一般采用下面的经验公式可确定其截面尺寸 4 2654 0LmB 式 1 BH 3 2 式 2 式中 B 梯形大底边的宽度 mm m 塑件的重量 g L 分流道的长度 mm H 梯形的高度 mm 本设计的塑料齿轮体积为 21 460731mm3 质量 19 743873g 分流道的长度预计设计成 75mm 长 且有 2 个型腔 4 2654 0LmB 4 7019 7438732654 0 3 9 取 B 5mm BH 3 2 3 33 取 H 4mm 梯形大底边宽度取 4mm 其侧边与垂直于分型面的方向约成 5 分流道的截面图如下图所示 图 5 4 分流道截面形状图 5 4 2 分流道凝料体积 分流道长度 75 2150Lmm 分流道截面积 2 45 420 2 Amm 凝料体积 33 150 2030003qLAmmcm 分 18 18 5 4 3 分流道的布置 分流道的布置取决于型腔的布局 两者互相影响 分流道的布置形式分平衡式于非平衡式两种 1 平衡式布置 平衡式布置要求从主流道至各个型腔的分流道 其长度 形状与断面尺寸都必 须对应相等 达到各个型腔同时均衡进料 以保证各型腔成型出的塑件在强度 性能及质量上的一致 性 2 非平衡式布置 非平衡式浇注系统分两种情况 一种是各个型腔的尺寸和形状相同 只有是 诸型腔距主流道的距离不同 另一种是各型腔大小与流道长度均不相同 为了使各个型腔同时均衡进 料 必须将各型腔的浇口做成不同的截面 本设计的型腔为两个 为配合型腔的布置 均衡成型塑件的强度 性能及质量 使其排列紧凑 缩小模具板面尺寸 并且流程尽量短 锁模力力求平衡 本设计的分流道布置形式采用均衡式布置形 式 如 图四 中 2 3 所示 为了便于脱模 在分流道的尽头设计一各斜孔 开模时由于斜孔内冷凝塑料的作用 使浇注系统 在浇口处与塑料断开 同时在动模板上设计反锥度拉料杆 使主流道凝料脱落定模座板 并使分流道 凝料拉出斜孔 当第一次分型结束后 拉料杆从浇注系统的主流道凝料末端退出 从而达到浇注系统 凝料的自动脱落 分流道末端的斜孔尺寸为直径 3 5mm 孔深 2 4mm 斜孔的倾斜角为 15 30 如 图四 中 5 所示 5 4 4 分流道的表面粗糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却 只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想 因面分流道的内表面粗糙度 Ra 并不要求很低 一般取 1 60 m 左右就可以 这样表面稍不光滑 有助 于增大塑料熔体的外层冷却皮层固定 从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差 以保证熔体流 动时具有适宜的剪切速度和剪切热 5 5 剪切速率校核 5 5 1 主流道剪切速率校核 由经验公式 1 33 3 33 3 46 333 4277 91 3 14 0 225 V n q rs R 在 23 5 10 5 10 之间 剪切速率校 核合格 式中 3 0 333321 5 246 333 V qqqqcm 分主塑件 在 23 5 10 5 10 之间 剪切速率校核合格 19 19 式中 3 21 5 21 5 1 V qcm t 22 33 22 0 18 0 2296 3 14 1 706 n A Rcm c 式中 t 注射时间 取 1s A 梯形面积 0 18cm2 c 梯形周长 1 706cm 5 6 浇口的设计 浇口亦称进料口 是连接分流道与型腔的通道 除直接浇口外 它 是 浇 注 系 统 中 截 面 最 小 的 部 分 但 却 是 浇 注 系 统 浇口亦称进料口 是连接分流道与型腔的通道 除直接浇口外 它 是 浇 注 系 统 中 截 面 最 小 的 部 分 但 却 是 浇 注 系 统 在本设计中 我采用的是点浇口 点浇口是截面形状小如针点的浇口 它是点浇口在特殊场合下 的一种应用形式 具备点浇口的一切优点 因而已获广泛 浇口设在塑料制品的顶端 这样不会对竹毡板毡板的外观影响很大 并不影响竹毡板提手的使用 图 5 5 点浇口 1 0 3 2 0 2 4 0 5 0 7 5 D d a l D 本设计所采用点浇口的尺寸如下 1 5Dmm 1 0dmm 4 0 5lmm 20 20 5 6 3 浇口的位置 模具设计时 浇口的位置及尺寸要求比较严格 初步试模后还需进一步修改浇口尺寸 无论采 用何种浇口 其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大 因此合理选择浇口的开设位置是提高质量 的重要环节 同时浇口位置的不同还影响模具结构 总之要使塑件具有良好的性能与外表 一定要认 真考虑浇口位置的选择 通常要考虑以下几项原则 1 浇口应开在能使型腔各个角落同时充满的位置 2 浇口应开设在制品壁厚较厚的部位 以利于补缩 3 浇口的位置选择应有利于型腔中气体的排除 4 浇口的位置应选择在能避免制品产生熔合纹的部位 5 对于带细长型芯的模具 宜采用中心顶部进料方式 以避免型芯受冲击变形 6 浇口应开设在不影响制品外观的部位 7 不要在制品中承受弯曲载荷或冲击载荷的部位开设浇口 综合以上七点原则 同时结合所测绘塑件的实物所留下的浇口印 可以确定浇口的位置如 图 所示 5 7 冷料穴的设计 冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上 其作用就是存放料流前峰的 冷料 防止 冷料 进 入型腔而形成冷接缝 此外 在开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出 冷料穴的尺寸宜稍大于主 流道大端的直径 长度约为主流道大端直径 最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积 冷料穴的形式有以下三种 1 与推杆匹配的冷料穴 这种冷料穴的底部有一根推杆 而推杆安装在推板上 与其它推杆或 推管连用 2 与拉料杆匹配的冷料穴 这类冷料穴的底部有一根拉料杆 拉料杆安装于型芯固定板上 不 随推出机构一起运动 拉料杆头部可做成球头形 菌头形 倒锥头形 圆锥头形 3 无拉料杆的冷料穴 是在主流道对面的动模板上开一锥形凹坑 再在凹坑的锥形壁上钻一深 度不大的小孔 脱模时靠小孔作用将主流道凝料拉出 当塑件被推出时 冷料穴头部先沿着小空孔轴 线移动 然后被全部拔出 本模具中的冷料穴设计采用上述冷料穴三种形式中的第三种 无拉料杆的冷料穴 如此设计可 节省拉料或推料装置 简化模具结构 其具体位置和形状如 图四 中 6 所示 6 排气系统的设计 在注射成型过程中 模具内除了型腔和浇注系统中原有的空气外 还有塑料受热或凝固产生的低 分子挥发气体 当塑料熔体填充型腔时 必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产 生的低分子挥发气体 如果型腔内因各种原因而产生的气体不被排除干净 一方面将会在塑件形成气 泡 接缝 表面轮廓不清及填充缸料等缺陷 另一方面气体受压 体积缩小而产生高温会导致塑件局 部炭化或烧焦 褐色斑纹 同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度 因此设计时必须考 虑排气问题 注射模的排气方式 大多数情况下是利用模具分型面或配合间隙自然排气 只在特殊情 况下采用开设排气槽的排气方式 21 21 该注射模成型时的排气主要采用如下两种方式进行 1 利用配合间隙排气 其间隙为 0 03 0 05mm 2 在分型面上开设排气槽排气 在排气槽在离开型腔约 5 8mm 后设计成开放的燕尾式 以使排气顺利 通畅 7 模架的确定 以上内容确定之后 便根据所定内容设计模架 在学校作设计时 模架部分要自行设计 在生 产现场设计中 尽可能选用标准模架 确定出标准模架的形式 规格及标准代号 标准件包括通用标准件及模具专用标准件两大类 通用标准件如紧固件等 模具专用标准件如定 位圈 浇口套 推杆 推管 导柱 导套 模具专用弹簧 冷却及加热元件 顺序分型机构及精密定 位用标准组件等 在设计模具时 应尽可能地选用标准模架和标准件 因为标准件有很大一部分已经商品化 随时 可在市场上买到 这对缩短制造周期 降低制造成本时极其有利的 提高公司在市场中的竞争力 22 22 设计模具时 开始就要选定模架 当然选用模架时要考虑到塑件的成型 流道的分布形式以及顶 出机构的形式 有抽芯的还要考虑滑块的大小等等因素 图 7 1 模具总体结构图 考虑到设计要求我选择了 350 L 1 模架中的 A1 型号 其中 L 350 由于本设计要求自动脱螺纹 采用了齿条与齿轮 齿轮与齿轮传动的方式 根据结构的需要对垫块做了一定的修改 各部分的设计 和尺寸如图所示 动模座板 350 400 厚 30 定模座板 350 400 厚 30 动模板 350 350 厚 40mm 定模板 350 2350 厚 40mm 动模支承板 350 350 厚 45 mm 垫块 350 63 厚 70 1 定模座板 350mm 400mm 厚 30mm 定模座板是模具与注射机连接固定的板 材料为 Q235A 钢 其上通过 2 个 M6 内六角螺钉固定 定位圈 通过 4 个 M16 内六角螺钉与定模板相连接 并且有导柱定位孔 其与导柱的配合采用 H7 k6 定模座板与浇 件 孔 与成型零件采用 H7 m6 其所采用的材料为 Q235A 4 支承板 350mm 350mm 厚 45mm 支承板应具有较高的平行度和硬度 5 垫块 350mm 75mm 厚 63mm 主要作用 在动模座板与支承板之间形成推出机构的动作空间 或是调节模具的总厚度 以适应 定模座板 动模板 垫块 动模座板 定模板 支承板 推 杆 固 定板 推板 23 23 注射机的模具安装厚度要求 垫块材料取 Q235A 制造 6 动模座板 350mm 400mm 厚 30mm 材料为 Q235A 钢 7 推板 350mm 220mm 厚 25mm 材料为 Q235A 钢 其上开有止动螺钉的螺纹孔 8 推杆固定板 350mm 220mm 厚 20mm 材料为 Q235A 钢 其上的推杆孔与推杆采用 H8 f8 8 成型零件工作尺寸计算 成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用来构成塑件的尺寸 主要有型腔和型芯径向尺寸 型 腔的深度尺寸和型芯高度尺寸 型芯和型芯之间的位置尺寸等 一般情况下 影响成型零件及塑料公 差的主要因素是模具制造公差 z 模具磨损量 c 以及塑件的收缩率 S 这三项 本设计采用平均值 法计算 8 1 影响工作尺寸的因素 1 塑件的公差 塑件的公差规定按单向极限制 制品外轮廓尺寸公差取负值 制品内腔尺 寸公差取正值 若制品上原有公差的标注方法与上不符 则按以上规定进行转换 而制品孔中心 距尺寸公差按对称分布原则计算 即取 2 24 24 3 模具制造公差 实践证明 模具制造公差可取塑件公差的 3 1 6 1 即 6 1 3 1 2 而且按成型加工过程中的增减趋向取 符号 型腔尺寸不断增大 则取 2 型芯尺寸不断减小则 端 面 因与脱模方向垂直 故磨损量0 c 4 塑件的收缩率 塑件成型后的收缩率与多种因素有关 通常按平均收缩率计算 015 0 2 02 001 0 2 minmax SS S 5 模具在分型面上的合模间隙 由于注射压力及模具分型面平面度的影响 会导致动模 定模 注射时存在着一定的间隙 一般当模具分型面的平面度较高 表面粗糙度较低时 塑件产生的飞边也 小 飞边厚度一般应小于 0 02 0 1mm 8 2 成型零件工作尺寸计算 模具制造公差取塑件公差的 1 4 根据 塑料制品成型及模具设计 聚丙烯塑件未注公差取 MT6 主要尺寸公差 MT4 25 25 图 8 1 成型零件尺寸 凹模径向尺寸的计算 0 0 50 110 1 0 50 1 1 0 500 125 4 z 1 s H110 1 1 0 125 0 18 Ms0 00 33 HH1110 1 0150 50111 275 44 z S 0 0 44 81 2 0 44 2 1 0 440 11 4 z 2 s L81 2 2 0 11 0 11 Ms0 00 33 L181 1 0150 4481 885 44 z LS 0 0 28 50 3 0 28 3 1 0 280 07 4 z 3 s 50L 3 3 0 07 0 07 Ms0 00 33 L150 1 0150 2850 54 44 z LS 0 0 26 37 4 0 26 4 1 0 260 065 4 z 4 s 37L 4 4 0 065 0 065 Ms0 00 33 L137 1 0150 2637 36 44 z LS 0 0 26 32 5 0 26 5 1 0 260 065 4 z 5 32 s L 5 5 0 065 0 065 Ms0 00 33 132 1 0150 2632 285 44 Z LLS 26 26 0 22 0 22 6 0 22 6 1 0 220 055 4 z 6 s 22l 6 6 0 055 0 Ms0 18 00 33 122 1 0150 2222 165 44 Z llS 0 38 0 66 7 0 38 7 1 0 380 10 4 z 7 6 s l 7 7 0 10 0 10 Ms0 00 33 166 1 0150 3866 69 44 z llS 0 38 0 77 8 0 38 8 1 0 380 10 4 Z s877l 8 8 0 10 0 10 Ms0 00 33 177 1 0150 3877 855 44 Z llS 0 44 0 95 9 0 44 9 1 0 440 11 4 z s877l 9 9 0 11 0 11 Ms0 00 33 195 1 0150 4496 095 44 Z llS 0 74 0 199R 10 0 74 10 1 0 740 185 4 z 10 s 199l 10 10 0 185 0 185 Ms0 00 33 1199 1 0150 74201 143 44 Z llS 0 82 0 203 11 0 82 11 1 0 820 205 4 z 11 s 203l 27 27 11 11 0 205 0 205 Ms0 00 33 1203 1 0150 82205 43 44 Z llS 0 82 0 207 12 0 82 12 1 0 820 205 4 z 12 s 207l 12 12 0 205 0 205 Ms0 00 33 1207 1 0150 82209 49 44 Z llS 0 14 0 6 13 0 14 13 1 0 140 035 4 z 13 s 6l 13 13 0 035 0 035 Ms0 00 33 16 1 0150 145 985 44 Z llS 型腔高度 0 16 0 6 5 8 0 16 8 1 0 160 04 4 z 8 6 5 s h 8 8 00 0 Ms0 10 0 04 22 16 5 1 0150 166 704 33 z hhS 9 合模导向机构的设计 为了保证注射模准确合模和开模 在注射模中必须设置导向机构 其作用有 1 定位作用 模具闭合后 保证动定模位置正确 保证型腔的形状和尺寸正确 导向机构在模具装配过程中也 起了定位作用 便于装配和调整 2 导向作用 合模时 首先是导向零件接触 引导动定模或上下模准确闭合 避免型芯先进入型腔造成成型零 件损坏 3 承受一定的侧向压力 塑料熔体在充型过程中可能产生单向侧压力 或者由于成型设备精度低的影响 使导柱承受了一 定的侧压力 以保证模具的正常工作 如果侧压力很大 不能单靠导柱来承担 则需增设锥面定位机 构 4 保持机构运动平稳 对于大 中型模具的脱模机构 导向机构有使机构运动灵活平稳的作用 28 28 5 承载作用 当采用脱模板脱模或双分型面模具时 导柱有承受脱模板和型腔板的作用 导向机构的形式主要有导柱导向和锥面定位两种 在设计设计导柱 导套时应注意 1 导柱应合理地均布在模具分型面的四周 导柱中心至模具外缘应有足够的距离 以保证模具 的强度 2 导柱的长度应比型芯端面的高度高出 6 8mm 以免型芯进入凹模时与凹模相碰而损坏 3 导柱和导套应有足够的强度和耐磨度 常采用 20 低碳钢经渗碳 0 5 0 8 淬火 48 55HRC 也可采用 T8A 碳素工具钢 经淬火处理 4 为了使导柱能顺利地进入导套 导柱端部应做成锥形或半球形 导套的前端也应倒角 5 导柱设在动模一侧可以保护型芯不受损伤 而设在定模一侧则便于顺利脱模取出塑件 因此 可根据需要而决定装配方式 6 一般导柱滑动部分的配合形式按 H8 f8 导柱和导套固定部分配合按 H7 k6 导套的外径的配合 按 H7 k6 7 除了动 定模之间设导柱 导套外 一般还在动模座板与推板之间设置导柱和导套 以保证 推出机构的正常运动 8 导柱的直径应根据模具大小而决定 当采用标准模架时 因模架本身带有导向装置 一般情 况下 设计人员只要按模架规格选用即可 综上所述 本设计采用 Pro E 的 EMX4 0 中自动导入标准模架 选用的导柱 导套也相应采用标 准值 具体数据如下 表 9 1 导柱的设计 类型 总长度 直径 示意图 导柱 SPN 80 30 表 9 2 导套的设计 类型 总长度 直径 示意图 导套 GBA 39 30 29 29 10 脱模推出机构的设计 在注射成型的每一个循环中 塑件在从模具上取下以前 都有一个从模具的成型零件上脱出的过 程 使塑件从成型零件上脱出的机构称为脱模机构 或称推出机构 顶出机构 推出机构的动作是 通过装在注射机合模机构上的顶杆或液压缸来完成的 10 1 推出机构的组成 推出机构主要由推出零件 推出零件固定板和推板 推出机构的导向与复位部件等组成 推出机 构中 凡直接与塑件相接触 并将塑件推出型腔的零件称为推出零件 常用的推出零件有推杆 推管 推件板 成型推杆等 10 2 推出机构的分类 推出机构可按其推出动作的动力来源分为手动推出机构 机动推出机构 液压和气动推出机构 手动推出机构是模具开模后 由人工操纵的推出机构塑件 一般多用于塑件滞留在定模一侧的情况 机动推出机构利用注射机开模动作驱动模具上的推出机构 实现塑件的自动脱模 液压和气动推