烤架手柄塑件注射模设计

南 京 工 程 学 院 毕业设计说明书 论文 作 者 王长江王长江 学 号 205040827205040827 学院 系 部 材料工程学院材料工程学院 专 业 材料成型及控制工程 模具设计 材料成型及控制工程 模具设计 题 目 手柄塑料件注射模设计手柄塑料件注射模设计 指导者 评阅者 2008 年 6 月 南 京 第 I 页 毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 中中文文摘摘要要 本文主要介绍了烤架手柄塑料件的注射模设计 其材料为PP 根据 PP 塑料的工艺特性和产品的使用要求 分析了烤架手柄的结构特点和成型工 艺 通过应用 MoldFlow 软件对塑件进行流动模拟分析 确定了塑件的注射 模结构以及工作过程 采用PRO E 软件进行 3D 分模 对模具进行了成型 零部件 浇注系统 侧向抽芯机构 推出脱模机构及冷却系统的设计分析 最后 完成模具总装图设计及主要零件图的绘制 从而确保模具结构的可靠 性 合理性和实用性 关键词 烤架手柄 注射模设计 Pro E 第 II 页 毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 英英文文摘摘要要 TitleTitle The injection mold design of the warmer handle AbstractAbstract This paper describes the injection mold design of the warmer handle The material of warmer handle is PP According to the processing property of PP and the product s operating requirement The structure and manufacturability of warmer handle was analyzed Through making use of MoldFlow software to flow simulate analyses an injection mould structure and its operating process was determined Making use of Pro E system to set up 3D mold opening designing the molding part runner system cross range ejecting mechanism reset mechanism and the cooling system In the end drawn the mold general assembly drawing and major parts drawing accordingly ensure mould structure s security rationality and practicability Keywords warmer handle design of injection mould Pro E 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 III 页 目 录 前 言 1 第一章 塑料模具设计简介 3 1 1 塑料模具技术的发展现状和趋势 3 1 2 塑料制件的设计原则 4 1 3 注射模设计要点 5 第二章 烤架手柄塑件成型工艺性分析 6 2 1 塑件结构分析 6 2 2 PP 塑料注射成型特性 7 2 2 1 PP 塑料特性 7 2 2 2 PP 塑料成型性能 7 2 3 PP 塑料注射成型工艺参数 8 第三章 成型设备与模架的选用 9 3 1 注射机的选择 9 3 2 模架的选择 10 3 3 模具参数的校核 11 第四章 模具结构形式的拟定 14 4 1 分型面位置的确定 14 4 1 1 分型面的选择原则 14 4 1 2 烤架手柄分型面的确定 15 4 2 确定型腔数量及排列方式 15 4 3 浇注系统的设计 15 4 3 1 主流道设计 16 4 3 2 分流道设计 17 4 3 3 浇口设计 20 4 3 4 冷料穴的设计 21 4 3 5 浇注系统的平衡 21 4 4 成型零部件的设计 21 4 4 1 型腔的结构设计 22 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 IV 页 4 4 2 型芯的结构设计 22 4 4 3 型芯镶件的设计 23 4 5 侧向抽芯与分型机构的设计 24 4 5 1 斜导柱的设计 24 4 5 2 侧滑块的设计 25 4 5 5 侧滑块定位装置的设计 26 4 6 推出与复位机构的设计 27 4 6 1 推出机构的设计 27 4 6 2 复位机构的设计 28 4 7 结构零部件的设计 29 4 7 1 支承零部件的设计 29 4 7 2 导柱导向机构的设计 30 4 8 排气与冷却系统的设计 31 4 8 1 排气系统的设计 31 4 8 2 冷却系统的设计 31 4 8 3 型腔和型芯的冷却 32 第五章 Pro E 和 Moldflow 软件的应用 33 5 1 应用 Pro E 软件 3D 分模 33 5 1 1 模具设计流程 33 5 1 2 烤架手柄塑料模的设计步骤 33 5 2 烤架手柄塑件模流分析 37 5 2 1 Moldflow 模流分析流程 37 第六章 结论 42 致 谢 43 参考文献 44 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 1 页 前 言 塑料制品的使用越来越泛 在很多方面 它己成为金属制品的替代物 塑料 模具作为成型方式中的一种 是家用电器 汽车和航空航天等领域中塑料制品 的重要生产工具 并且随着 塑 料 工业的迅猛发展 人们对塑料制品的质量 要求越来越高 外形在满足性能要求的同时也变得越来越复杂 而且产品品种 多 更新快 价格低 市场竞争剧烈 据统计 日本一万多家模具企业中 生产塑料模具的就占 40 韩国模具专业厂中生产塑料模的占43 塑料模具 是塑料产品开发中至关重要的一个环节 也是批量产品得以投放市场的先决条 件 在塑料模具中 由于注塑模具能够一次成型形状复杂 尺寸精确的制品 适用于高效率 大批量的自动化生产方式 使其在塑料模中的占用量超过了 50 以上 是塑料制品成型的主要方法 因此 为了适应市场竞争对塑料模具的 交货期短 质量好 价格低的要求 模具制造行业就必须以最快的速度 最低 的成本 最高的质量生产出塑料模具来 在今天这样激烈竞争的环境中 客户对缩短注塑模具设计和制造周期的要求 日益迫切 缩短模具设计和制造周期 成了模具企业间竞争取胜的重要因素之 一 与模具成型零件变化多样相比 模具基本结构和常用零部件的变化要少得 多 设计中相当一部分时间花在结构类似的零部件设计和绘图上 可见 缩短 这些常用零部件的设计时间 能极大地提高模具设计的效率和缩短模具的交货 期 因此 对引进 CAD CAE CAM 系统 进行本地化 用户化的二次开发具 有重要的实际意义 通过建立必要的标准模架库 充分地发挥计算机和CAD 软件的功能 才能达到缩短模具设计周期 提高模具设计水平的目的 使科学 技术转化为实实在在的生产力 模具 CAD CAE CAM 技术是改造传统模具生产方式的关键技术 是一项高 科技 高效益的系统工程 塑料模CAD CAE CAM 技术能显著缩短模具设计 与制造周期 降低生产成本 提高产品质量 塑料模CAD CAE CAM 技术的 重要性正逐渐被模具界所认识 其中注塑模具应用软件的发展引人注目 据统 计 在国外 注射模采用 CAD 技术的比例约占所有不同模具CAD 技术的 75 在我国 注射模 CAD 技术也在不断地应用和推广中 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 2 页 本文结合烤架手柄注射模具的设计实例 理论联系实际 通过查阅大量资料 采用图例和文字相结合的方法介绍了模具设计基本过程和技巧 在本次设计中 采用了 PRO E AUTOCAD 软件做了 3D 造型和 2D 绘图 最后还运用 MOLDFLOW 软件对零件的成型过程做了模拟分析 使模具结构得到了优化 当然由于能力有限 难免有不足之处 望阅者多多指教 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 3 页 第一章 塑料模具设计简介 1 1 塑料模具技术的发展现状和趋势 模具生产技术 是衡量一个国家制造工艺水平的重要标志之一 而塑料模 具在模具占有非常重要的地位 从总体上看 塑料注射模具的基本发展趋势是朝高效率 高精度 高寿命方 向发展 为了提高塑料制品生产效率 在模具结构上将向多型腔 自动装卸料 节能省料方向发展 为了充分发挥注塑机的潜力 发展了多层多腔模具 多工 位多腔模具 热流道模具应用范围正在逐渐扩大 已发展应用于微型注射件 热敏性材料 的注射成型等等 以及多层多腔注射模 热流道装置已成为专门的商业产品 测温控制系统的发展改善了注射件的尺寸精度和成型效率 冷却系统不单对 型腔进行冷却 对滑块 型芯都进行冷却 从而构成空间的立体冷却系统 这 些技术的应用 解决了注射成型中模温 模压 溢料等问题 使产品的内应力 分布趋于合理 减少了废品率 在设计方法上 用计算机模拟塑料成型时的料流速度 温度控制 流动方式 以及应力场的分布等 使模具达到最优的参数和结构选择 得到最佳的浇注系 统和冷却系统 减少反复试模的工作量 在加工技术上 机械与电子技术日益密切结合 更多地采用数控 数显 计 算机控制 如采用数控铣床 光学曲线磨床 高精度电火花加工机床和紧密镗 床 数控雕刻机等高精度 高效率的加工设备 这使模具精度越来越多地由设 备来保证 减少了对人工技巧的依赖性 新型电加工工艺已发展成为一种与其他工艺相结合的复合加工工艺 实现高 层次的自动化是目前电火花加工的一个发展方向 喷雾电火花加工也是新近发 展起来的电火花加工技术 这种新加工方法 对改变电火花加工后材料表面的 金相属性有重要意义 在实际应用中有较大的价值 我国模具材料及应用技术较落后 塑料模具的设计 制造水平仅相当于先进 工业国家 70 年代中期的水平 热处理工艺还停留在采用普通热处理方式 真空 热处理工艺尚不完善 为使我国模具工业有较大发展 除加强加工与检测设备 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 4 页 的研究外 对材料及其处理工艺的研究也应得到足够的重视 1 2 塑料制件的设计原则 塑料制件主要是根据使用要求进行设计 要想获得优质的塑件 塑件本身必 须有良好的结构工艺性 这样不仅可使成型工艺得以顺利进行 而且能得到最 佳的经济效益 塑件的设计视塑料成型方法和塑料品种性能不同而有所差异 塑件的设计原则是在保证使用性能 物理性能 力学性能 电气性能 耐化 学腐蚀性能和耐热性能等前提下 尽量选用价格低廉和成型性能较好的塑料 同时还应力求结构简单 壁厚均匀 成型方便 在设计塑件时 还应考虑其模 具的总体结构 使模具型腔易于制造 模具抽芯和推出机构简单 塑件形状有 利于模具分型 排气 补缩和冷却 此外 在塑件成型后尽量不再进行机械加 工 在塑料制件时 应考虑以下几点 1 为了便于塑件从成型零件上顺利脱出 必须在塑件外表面沿脱模方 向设计足够的斜度 一般斜度取30 1 30 2 在满足制件结构各使用要求的条件下 尽可能用较小的壁厚 并且 同一塑件的壁厚应尽可能均匀一致 否则会因冷却和固化速度不均产生附加应 力 3 加强肋的布置应考虑到其方向尽量与熔体充模流动方向一致 以避 免熔体流动干扰 影响成型质量 4 制件的两相交平面之间尽可能以圆角过渡 避免因锐角而造成应力 集中 同时采用圆角过渡可增加塑件的美观程度和增加塑件的强度 5 孔与孔的中心距应大于孔径 两者中的小孔 的2 倍 孔中心至 边缘的距离为孔径的 3 倍 孔周边的壁厚要加大 其值比与之相装配件的外径 大 20 40 以避免 收缩应力所造成的不良影响 6 为增加塑件螺纹的强度 防止最外圈螺纹可能产生的崩裂或变形 应使其始末端留出一定距离 当考虑螺纹螺距收缩率时 塑件与金属螺纹的配 合长度不能太长 一般不大于螺纹直径的1 5 倍 或 7 8 牙 7 塑件上标记的凸出高度不小于0 2mm 线条宽度一般不小于 0 3mm 通常以 0 8mm 为宜 两条线的间距不小于0 4mm 边框可比字高出 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 5 页 0 3mm 以上 8 铰链部分厚度应减薄一般为0 2 0 4mm 且其厚度必须均匀一致 壁厚的减薄处应以圆弧过渡 1 3 注射模设计要点 1 模具的结构和基本参数是否与注射机规格相匹配 2 模具是否具有合模导向机构 机构设计是否合理 3 分型面选择是否合理 有无产生飞边的可能 制品能否滞留在设有 推出脱模机构的动模 或定模 一侧 4 模腔的布置与浇注系统设计是否合理 浇口是否与塑料原料相适应 浇口位置是否恰当 浇口与流道的几何形状尺寸是否合适 流动比数值是否合 理 5 成型零部件结构设计是否合理 6 推出脱模机构与侧向分型或抽芯机构是否合理 安全和可靠 它们 之间或它们与其它模具零部件之间有无干涉或碰撞的可能 脱模板 推板 是 否会与型芯咬合 7 是否需要排气结构 如果需要 其设置情况是合理 8 是否需要温度调节系统 如果需要 其热源和冷却方式是否合理 温控元件是否足够 精度等级如何 寿命长短如何 加热和冷却介质的循环回 路是否合理 9 支承零部件装配关系是否合理 10 外形尺寸能否保证安装 紧固方式选择得是否合理可靠 安装用 的螺栓孔是否与注射动 定模固定板上的螺孔位置一致 压板槽附近的固定板 上是否有紧固用的螺钉 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 6 页 第二章 烤架手柄塑件成型工艺性分析 2 1 塑件结构分析 烤架手柄属于小型塑件 如图2 1 所示 其壁厚为 1 5mm 其外形尺寸为 46 42 mm 24 14 mm 22 09mm 烤架手柄外形结构具有复杂的曲面 四周都 有圆角过渡 要求塑件表 面美观 光洁 无明显熔接痕 银丝和流痕 同时不 产生明显的翘曲 变形 塑件一侧带有侧孔 下部由一个深为23mm 的方形孔 塑件侧孔需采用侧抽芯机构 可设置一侧型芯 利用侧滑块和斜导柱驱 图 2 1 烤架手柄 动 这样便于分型 烤架手柄下部由一个不规则方形孔 为了便于模具制造 利于脱模 简化模具结构 以及便于修模 节约成本 本人采用小型芯镶件成 型 否则 型芯部分加工困难 且成型小孔部分易弯曲 磨损 损坏之后将导 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 7 页 致整个型芯报废 难以修复 无形中增加了模具的制造成本 2 2 PP 塑料注射成型特性 2 2 1 PP 塑料特性 1 物理性能 聚丙烯为无毒 无臭 无味的乳白色高结晶的聚合物 密度只有 0 90 0 91g cm 是目前所有塑料中最轻的品种之一 它对水特别 稳定 在水中 24 小时吸水率仅为 0 01 成型性好 但因收缩率大 厚壁制 品易凹陷 制品表面光泽好 易于着色 2 力学性能 聚丙烯的结晶度高 结构规整 因而具有优良的力学性 能 其强度和硬度 弹性都比HDPE 高 但在室温和低温下 由于本身的分子 结构规整度高 所以冲击强度较差 分子量增加的时候 冲击强度也增大 但 成型加工性能变差 PP 最突出的性能就是抗弯曲疲劳性 3 热性能 PP 具有良好的耐热性 熔点在164 170 制品能在 100 以上温度进行消毒灭菌 在不受外力的 150 也不变形 脆化温度为 35 在低于 35 会发生脆化 耐寒性不如聚乙烯 4 化学稳定性 聚丙烯的化学稳定性很好 除能被浓硫酸 浓硝酸侵 蚀外 对其它各种化学试剂都比较稳定 但低分子量的脂肪烃 芳香烃和氯化 烃等能使 PP 软化和溶胀 同时它的化学稳定性随结晶度的增加还有所提高 所 以聚丙烯适合制作各种化工管道和配件 防腐蚀效果良好 5 电性能 聚丙烯的高频绝缘性能优良 由于它几乎不吸水 故绝缘 性能不受湿度的影响 它有较高的介电系数 且随温度的上升 可以用来制作 受热的电气绝缘制品 它的击穿电压也很高 适合用作电气配件等 抗电压 耐电弧性好 但静电度高 与铜接触易老化 6 耐候性 聚丙烯对紫外线很敏感 加入氧化锌 碳黑或类似的乳白 填料等可以改善其耐老化性能 2 2 2 PP 塑料成型性能 1 结晶料 吸湿性小 易发生融体破裂 长期与热金属接触易分解 2 流动性好 但收缩范围及收缩值大 易发生缩孔 凹痕 变形 3 冷却速度快 浇注系统及冷却系统应缓慢散热 并注意控制成型 温度 模具温度低于 50 时 塑件不光滑 易产生熔接不良 90 以上易发 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 8 页 生翘曲变形 4 塑料壁厚须均匀 避免缺胶 尖角 以防应力集中 5 PP 料从 280 附近开始劣化 所以加热温度宜在270 以下操作 其分子配向性很强 在低温成型时 易因分子配向而翘曲及扭曲 应注意 2 3 PP 塑料注射成型工艺参数 PP 塑料注射成型工艺参数如表2 1 所示 表表 2 1 PP 塑塑料料注注射射成成型型工工艺艺参参数数 塑料名称PP 工艺参数 注射机螺杆式 料筒温度 185 200 喷嘴温度 200 220 温度 模具温度 20 70 压力注射压力 Mpa70 90 注射时间 S3 5 保压时间 S15 30 冷却时间 S15 30 时间 总周期 S40 70 螺杆转速 R min 30 收缩率 0 3 0 4 方法红外线灯 鼓风烘干 温度 60 90后处理 时间 h1 备注 通用级 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 9 页 第三章 成型设备与模架的选用 3 1 注射机的选择 对于模具设计 必须首先选则合适的注塑机型号 以确定额定注射量 最大 注射压力 最大锁模力 模具的安装尺寸及开模行程等技术规范后 才能进行 下面真正的模具设计 根据塑件的形状及尺寸 计算其在分型面上的投影面积和塑件以及浇注系统 的质量 计算所需锁模力 总注射物料量 然后初选设备 由于制品的由许多曲面构成 形状复杂 首先利用Pro E 软件的分析工具 中的投影面积功能对制品在分型面上的投影面积进行计算与测量 在Pro E 软件里打开三维模型 利用分析测量功能对制品的表面积 体积 质量进行分 析与计算 根据软件计算得出结果如下 塑件在分型面上的投影面积 A 34070 5mm2 塑件体积 V 2836mm3 塑件密度 0 90 0 91g cm3 所以塑件的质量 M 2 836 0 905 2 567g 从生产批量上考虑 年产量为30 万件 以一周六个工作日来计算 一年 的工作日约为 365 6 7 312 9 天 假设采用一模两件生产方式 则每天需要完 成的产量为 300000 312 961 5 962 件 若每天的生产时间为 10 小时 则产品所需要的成型周期为 60 60 962 10 37 42 秒 件 所以本设计采用一模四腔的模具族 并考虑塑件的收缩率为1 6 实际 所需 PP 材料体积为 V 2 836 4 0 905 0 016 1 10 632g 加上浇注系统及冷凝料材料体积约为15g 所以初选设备为 XS ZY 125 其主要技术规格如下 表 3 1 所示 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 10 页 表 3 1 设备主要技术规格 额定注射量 cm125模具最大厚度 mm 300 螺杆直径 mm42模具最小厚度 mm 200 注射压力 Mpa120动定模固定板尺寸 mm 428 458 注射行程 mm115拉杆空间 mm 260 290 注射时间 s3 0合模方式 液压 机械 螺杆转数 r min 21 27 40 5 0 液压泵流量 L min 100 12 注射方式螺杆式液压泵压力 Mpa 6 5 锁模力 KN900电动机功率 Kw 40 5 5 最大成型面积 mm320加热功率 Kw 11 最大开合模行程 mm 300螺杆驱动功率 Kw 4 喷嘴圆弧半径 12喷嘴孔直径 4 推出形式两侧推出 中心距为 230 mm 3 2 模架的选择 根据型腔的布局可看出 型腔嵌件分布尺寸为160 120 又根据型腔侧 壁最小厚度 再考虑到导柱 导套及连接螺钉布置应占的位置和采用推杆推出 等各方面问题 确定选用模架为龙记模胚序号为2525 模架结构为 A2 的形 式 如图 3 1 所示 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 11 页 3 1 模架 各模板尺寸的确定 A 40mm B 50mm 支承板 C 80mm TP 25mm BP 25mm 垫块 SB 80mm ERP 15mm EP 20mm 所以模具的总厚度为 25 40 50 35 80 25 255mm 在注塑机的装模行程之内 3 3 模具参数的校核 1 注射量的校核 要求注射量不超过注射机的最大注射量 注塑生产中 注塑机每一个成型周 期向模具腔内注入的塑料熔体体积或质量称为塑件的注射量 其中包括浇注系 统内所存留的塑料熔体体积 选择注塑机时 必须保证塑件的注射量小于注塑 机的最大注射量的 80 最小注射量不小于注塑机注射量的20 根据式 3 1 max kMM mMiM n i 1 式中 Mmax 注塑机最大注射量 mm3 Mi 浇注系统凝料的质量或体积 mm3 m 单个制件质量或体积 mm3 n 型腔数目 个 k 注射机最大注射量利用系数 一般取0 8 0 8 1255 2 836 4 0 905 0 016 1 15 632g 注射机注射量满足要求 2 注射压力的校核 塑料成型所需要的注射压力是由塑料品种 注射机类型 喷嘴形式 塑件形 状以及浇注系统的压力损失等因素决定的 注射压力的校核是检验注射机的最 大注射压力能否满足制品的成型要求 所选的塑料原料为 PP 制件结构合理 流体流动性能好 其注射压力在 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 12 页 70 100Mpa 之间 其值在所选的注射机成型范围之内 满足要求 3 锁模力的校核 注射时塑料熔体充满型腔的时候 仍然存在较大的压力 它会使模具从分型 面涨开 该压力等于塑件和浇注系统在分型面上不重合的投影面积之和乘以型 腔的压力 它应小于注射机的最大锁模力 才能使注射时不发生溢料和涨模现 象 为了保证注射成型过程当中型腔能够可靠的锁闭 必须满足 0 9 F 8 0 l F 3 2 式中 Fl 锁模力 kN F 注射机的注射压力 Mpa 两制件在分型面上的投影 根据Pro E 软件分析可知 S4 1123 5352 4494 1408 mm2 注射机的注射压力为 120Mpa 选最大压力 则需要的锁模力为 4496 14 120 539536 8N 539 536kN 而注塑机的锁模力为 900KN 所以模具在所选注射机的作用下 在成型过 程当中 是完全锁模的 不会因模具锁模力过大而出现涨模溢料现象 满足使 用要求 4 安装部分尺寸校核 1 模具厚度校核 由于注射机的动模和定模固定板之间的距离都有一定的调节量H 因此 对安装使用的模具厚度有一定的限制 一般情况下 模具的实际厚度H 必须 在注射机允许安装的最大模具厚度和最小模具厚度之间 所选用的注射机的模具最大厚度Hmax 为 300mm 最小模具厚度 Hmin 为 200 mm 所设计的模具总厚度为 255 mm 此值在所选注射机的最大模具厚 度和最小模具厚度之间 因此 设计的模具厚度满足注射机对模具的合模要求 2 模具的长度和宽度校核 本副模具采用压板紧固的方式 将模具的固定板安放在压板外侧附近就能够 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 13 页 固定 模具为 2525 型模坯 模架为 250 250 注射机的装夹空间为 428 458mm 因此所设计的模具在注射机的装夹范围内 满足要求 3 浇口套球面尺寸 设计的模具时 浇口套内主流道始端的球面必须比注射机球面半径略大一些 即 R 比 r 大 1 2mm 主流道的小端直径要比喷嘴直径略大 即D 比 d 大 0 5 1mm 设计中 R 取 12 5mm r 12mm D 取 5mm d 4mm 所以 符合设计 要求 4 定位圈尺寸 为了使模具在注射机上安装准确 可靠 定位圈的设计非常关键 定位圈的 外径尺寸必须与注射机的定位孔尺寸相匹配 为了使模具主流道的中心线与注 射机喷嘴的中心线重合 通常采用间隙配合 定位圈的基本直径为100mm 一部分用于压紧主流道衬套 一部分与注射机上的定位孔配合 模具定模板 上的定位圈与注射机的定位圈孔要有松动的间隙配合为H11 h11 定位圈装配 高度为 5mm 总高为 15mm 5 模具开模行程的校核 注射机的开模行程是受合模机构限制的 注射机的最大开模行程必须大于脱 模距离 否则塑件无法从模具中取出 XS ZY 125 注射机的合模形式为两次动 作液压式 其最大开模行程受模具厚度的影响 此时最大开模行程等于注射机 移动模板与固定板之间的最大距离s 减去模具厚度 对于单分型面注射模 m H 具 校核公式为 10 mm 5 21 HHHs m 3 3 式中 s 注射机最大开模行程 mm 模具厚度 mm m H 推出距离 mm 1 H 包括浇注系统在内的塑件高度 mm 2 H 即 开模行程要求 s255 22 22 5 10 mm 304 309mm 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 14 页 而注射机最大开合模行程为320mm 实际合模行程为 309mm 所以模具 所需要的开模距离与注射机的最大开合模行程相适应 综上分析 本副模具与所选的注射机完全相互适应 模具的最大注射量 最 大注射压力 最大锁模力 模具安装尺寸及开模行程都在所选的注射机技术规 格之内 因此 所选的 XS ZY 125 型注射机完全能够符合本次模具设计要求 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 15 页 第四章 模具结构形式的拟定 通过塑件分析得知其外观质量要求不高 尺寸精度要求一般 结构不是太复 杂 因此根据烤架手柄的结构 设计时采用单分型面模具即二板模 一模四腔 左侧两个零件侧孔型芯做在同一个侧滑块上 同时侧抽成型 右边两个零件的 侧孔同理做出 4 1 分型面位置的确定 分型面是决定模具结构形式的一个重要因素 分型面的类型 形状及位 置与模具的整体结构 浇注系统的设计 塑件的脱模和模具的制造工艺等有关 不仅直接关系到模具结构的复杂程度 也关系到塑件的成型质量 4 1 1 分型面的选择原则 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 镶件位置形状以及推出方式 模具制造 排气 操作工艺等多种因 素的影响 因此在分型面的选择时应综合分析比较 从几种方案中优选出较为 合理的方案 选择分型面时 应遵循以下几项基本原则 1 分型面应选在塑件外形最大轮廓处 塑件在动 定模的方位确定后 其分型面应选在塑件外形的最大轮廓处 否则塑件会无法从型腔中脱出 这是最基本的选择原则 2 分型机的选择应有利于塑件顺利脱模式 由于注射机的顶出装置在动模一侧 所以分型号的选择应尽可能使塑件在开 模后留在动模一侧 这样有助于在动模部分设置的推出机构工作 若在定模内 设置推出机构就会增加模具的复杂程度 3 分型面的选择应保证塑件的尺寸精度和表面质量 同轴度要求较高的塑件 选择分型面时最好把有同轴度要求的部分放置在模 具的同一侧 4 分型面的选择应有利于模具的加工 通常在模具设计中 选择平直分型面居多 便于模具的制造 应根据模具的 实际情况选择合理的分型面 5 分型面的选择应有利于排气 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 16 页 分型面的选择与浇注系统的设计应同时考虑 分型面应尽量设置在塑料融体流 动方向的末端 4 1 2 烤架手柄分型面的确定 烤架手柄塑件要求有良好的表观质量 表面不能飞边 溢料 并且为了避免 分模的接合痕迹留在塑件的表面而影响外观 塑件的四周都有圆角过渡 为了 有利于开模 因此 模具的分型面设置在顶面的下曲面与过渡圆角的中间位置 A 为主分型面 B 为侧分型面 如图 4 1 所示 4 1 烤架手柄分型面 4 2 确定型腔数量及排列方式 为了提高生产率和经济性 平衡浇注系统并保证塑件的精度 设计时要合理 确定型腔数目和排列方式 分析塑件的结构特点并考虑所选注射机的型号 将模具设计为一模四腔 侧孔向外排列以实现侧抽芯顺利进行 其型腔排列方 式如图 4 2 所示 4 3 浇注系统的设计 浇注系统的作用是 将来自注塑机喷嘴的熔融塑料输送到各型腔中 浇注系 统的形状和尺寸将对熔融塑料的充填产生很大的影响 浇注系统设计得好 熔 融塑料就能顺利地充满型腔 浇注系统设计不合理 则会出现型腔充填不满 或塑件外观质量差 尺寸精度低等缺陷 浇注系统一般都由四部分组成 主 流道 分流道 浇口 冷料穴 对浇注系统设计的具体要求是 1 对模腔的填充迅速有序 可同时充满各个型腔 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 17 页 图 4 2 型腔排列方式 2 对热量和压力损失较小 尽可能消耗较少的塑料 3 能够使型腔顺利排气 4 浇注系统凝料容易与塑料分离或切除 5 不会使冷料进入型腔 浇口痕迹对塑件外观影响很小 4 3 1 主流道设计 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具浇口套接触处开始到分流道为止 的塑料熔体的流动通道 是熔体最先流进模具的部分 它的形状与尺寸对塑料 熔体的流动速度和充模时间有较大的影响 因此 必须使熔体的温度降和压力 损失最小 1 主流道被套形式 本设计虽然是小型模具 为了损坏时方便更换和维修 主流道通常单独开设 在主流道衬套上 PP 的成型压力比较大 为了防止熔体反压力对衬套的反作用 力并使其退出 故选用 A 型结构如图 4 3 所示 2 主流道尺寸 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 18 页 根据所选注射机 则主流道小端尺寸为 d 注射机喷嘴尺寸 0 5 1 4 1 5 mm 主流道球面半径为 SR 喷嘴球面半径 0 5 2 12 0 5 12 5 mm 图 4 3 主流道衬套 3 主流道配合形式 主流道衬套与定模板采用过渡配合 H7 m6 所以其尺寸为直径mm 定 0 015 0 002 22 模板上对应的孔直径为 mm 配合长度为mm与定模座板用 0 021 0 22 430 01 间隙配合 H9 f9 故尺寸为mm 定模座板上对应的孔mm 0 020 0 072 30 0 052 0 30 4 3 2 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 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 1 分流道布置形式 分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态 使塑料熔体尽快地 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 19 页 经分流道均衡的分配到各个型腔 因此 采用平衡式分流道 如图4 4 所示 2 分流道长度 第一级分流道 L1 32 5 mm 第二级分流道 L2 10 33 mm 3 分流道形状 截面尺寸及凝料体积 1 形状及截面尺寸 为了便于机械加工及凝料脱模 本设计的分流道 图 4 4 分流道布置 设置在型面上动模一侧 截面形状采用加工工艺性比较好的梯形截面 梯形 截面对塑料熔体及流动阻力均不大 一般采用下面的经验公式来确定截面尺寸 即 4 0 2654BmL 4 1 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 20 页 式中 B 梯形大底边宽度 mm m 塑件质量 g L 分流道的长度 mm B 0 2654 1 015mm2 567 4 32 5 根据参考文献 1 取 B 4 mm mm 取 H 3mm2 32 3 42 67HB 分流道 L1 截面形状如图 4 5 所示 从理论上 L2 分流道可比 L1 截面小 10 但为了刀具的统一和加工方便 在分型面上的分流道采用一样的截面 2 凝料体积 分流道长度 mm6520 66 2106 32L 图 4 5 分流道截面形状 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 21 页 分流道截面积 mm2 43 2 310 5A 凝料体积 mm3 1 116mm3106 32 10 51116 36q 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 只有内部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 不宜太小 以防将冷料带入型腔 一般 取 1 6 m 左右即可 这样表面稍不光滑 可增大外层塑料熔体的流动阻力 有助于 塑料熔体的外层冷却皮层固定 减小流速 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率和剪切热 此外 为了有利于塑料 的流动和填充 防止产生反压力 消耗动能 分流道与浇口的连接处既在浇口进料 口端导圆过渡 4 3 3 浇口设计 浇口是模具浇注流道的最后一部分 它一端与浇注流道中的其他流道相连接 熔融材料就是从这端流入浇口的 它的另外一端直接与模具型腔相连接 这一 端非常重要 如果与模具的型腔接触面积过大 将直接导致生成的零件与设计 的零件条件不相符 但是如果与模具型腔接触太小 可能导致熔融材料无法及 时补充进入模具型腔 前面的已经冷却凝固 而后面的熔融材料还没有补充进 来 造成产品充填不足 导致零件产品出现缺陷 1 选择浇口类型 浇口的形式有很多种 直浇口 侧浇口 扇形浇口 点浇口等 每种浇 口都有其自己实用的情况 综合分析 本设计采用侧浇口 与其它浇口相比 它 有许多优点 如浇口的截面形状简单 加工方便 浇口截面小 去除浇口较容 易 且不留明显痕迹 对浇口能进行精密加工 修正浇口尺寸方便 迅速 即 使注塑模已经安装在注塑机上 也能进行修正 常用的成型材料均可选用这种 浇口 2 浇口的位置 浇口的位置选择是非常重要的 最好能够保证材料能够同时均匀的填满整个 模具型腔 浇口与模具型腔的接触位置也需要注意 最好是平面接触 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 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 22 页 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 尽量缩短流动距离 2 浇口应开设在塑件壁厚最大处 3 必须尽量减少熔接痕 4 应有利于型腔中气体排出 5 考虑分子定向影响 6 避免产生喷射和蠕动 7 浇口处避免弯曲和受冲击载荷 8 对外观质量的影响 3 浇口结构结构尺寸的经验确定 根据参考文献 1 取得侧浇口尺寸 深度 h 0 5 mm 宽度 w 1 6 mm 长度 l 1 2 mm 4 3 4 冷料穴的设计 冷料穴主要是用来储藏在注射间隔时期内由于喷嘴端部温度低而构成的所谓 冷料渣 以及用它来拉出凝固在浇口的塑料 前锋冷料 接触冷模而使料温下降 如果让这部分温度已经下降的塑料流入 型腔 则无论从物理性能或外观质量来看均不甚好 所以需要设置一个冷料穴 冷料穴应设置在浇道中塑料流动方向的转折处 以便将冷料导入穴中存留起 来 通常可按 装配图中实线所示的形式在塑料前进的方向延长线处设置冷料穴 如果按虚线所示的方向设置冷料穴 则起不到存留冷料的作用 冷料穴的长度通常是浇道直径的1 5 2 倍 如果冷料穴长度过短 则部分 冷料将流入到型腔 会在成型件上出现冷料斑或其它表面缺陷 对进料口也一 样要在进料口或直浇口的延长线处设置冷料穴 让冷料留入穴中 分析了主流道 分流道形状尺寸位置以及分型面的形式 现采用以下冷料穴和拉料杆形式 尺寸部分详细见装配图和零件图 4 3 5 浇注系统的平衡 对于一模多腔的中小型塑件的注射模具 设计时应尽量保证所有的型腔同时得 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 23 页 到均一的充填和成型 一般在塑件形状及模具结构允许的情况下 应力求主流道到 各个型腔的分流道设计成长度相等 形状及截面尺寸相同 否则需要通过调节浇口 尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致 这就是浇注系统的平衡 本套模具 采用平衡式浇注系统 即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等 形状及截面尺 寸都相同 4 4 成型零部件的设计 具的成型零件是塑料模具设计的核心部分 由型腔 型芯 成型滑块 螺纹 型芯 型环 成型顶杆以及可以活动的型芯镶件侧滑块等组成 模具中决定塑 件几何形状和尺寸的零件称为成型零件 成型零件工作时 直接与塑料接触 塑料熔体的高压 料流的冲刷 脱模时与塑件间还发生摩擦 因此 成型零件 要求有正确的几何形状 较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度 较高的强度 刚度及较好的耐磨性能 此外 设计时成型零件还要求结构合理 制造简单 易于保证精度 模具制造成本低 设计成型零件时 应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求 确定型腔的总 体结构 选择分型面和浇口位置 确定脱模方式 排气部位等 然后根据成型零件 的加工 热处理 装配等要求进行成型零件结构设计 计算成型零件的工作尺寸 对关键的成型零件进行强度和刚度校核 4 4 1 型腔的结构设计 本套模具采用一模四件 由于塑件的尺寸比较小 形状复杂 宜采用现代技术 来加工 因此采用整体镶入式型腔 由于有四个塑件 所受的压力较大 因此厚 度需设计大一点 将模板用线切割机床 切割成贯通的模框 将矩形型腔镶块从背 面嵌入模体 通过与定模板的过盈配合来固定 用台阶来定位 其中型腔和定模板 之间采用 H7 m6 配合 采用这种结构 工艺简单 易于保证配合精度 另外还要 考虑到冷却水道的布置等 综合上述因素 应用 Pro E 软件来进行结构设计 查表 设计型腔的长为 160mm 宽为 120mm 高为 40mm 如图 4 4 1 所示 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 24 页 图 4 6 型腔结构 4 4 2 型芯的结构设计 本套模具的型芯结构宜采用整体镶入式结构 其整体结构如图4 6 和 4 7 所示 将型芯安装在动模板的通孔中 另装支撑板 用通过盈配合将型芯固定 图 4 7 型芯结构 并夹紧型芯 因型腔和型芯有同心度要求 利于塑件的成型及型芯镶件的固定 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 25 页 所以可将型芯的底部做成与型腔相同的尺寸 动模板与定模板组合在一起加工 这在没有精密机床场合 容易保证相互配合的同心度 这种结构形式多在多腔 模具中采用 4 4 3 型芯镶件的设计 当塑件局部有不同形状的孔和沟槽时 对一些形状简单的可在主体型芯上一 并成型 但对一些形状较为复杂 加工起来费时 费料的塑件 只有在主体型 芯上的某一部分镶嵌与塑件对应的形状 即可大大简化工艺 又便于制造与维 修 型芯镶件的固定形式采用与型芯孔H7 m6 的过渡配合固定 本模具的镶件为了成型烤架手柄下部的小孔尺寸在3D 分模时考虑收缩率 所得尺寸即是 无需单独计算 结构形式如图4 8 所示 图4 8 型芯镶件 4 5 侧向抽芯与分型机构的设计 当在注射成型的塑件上与开合模的方向不同的内侧或外侧具有孔 凹穴或凸台 时 塑件就不能直接由推杆等推出机构推出脱模 此时 模具上成型该处的零件必 须制成可侧向移动的活动型芯 以便在塑件脱模推出之前 先将侧向成型零件抽出 然后再把塑件从模内推出 否则就无法脱模 根据本塑件的结构 塑件侧孔的 成型采用侧滑块抽芯机构需要利用斜导柱提供侧抽力该结构多用于有局部侧孔或侧 凹不能直接随主分型面脱模成型的部位 4 5 1 斜导柱的设计 1 斜导柱的结构形式 斜导柱的结构形式如图 4 9 所示 斜导柱末端做成凸肩形 固定于模板内 与 模板内的安装孔采取 H7 m6 的过渡配合 右边为完成抽芯所需工作部分长度 斜导 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 26 页 柱的倾斜角为 18 侧滑块与斜导柱工作部分采用 H11 b11 配合 2 斜导柱长度计算 1 抽芯距的确定 根据塑件上的侧孔的深度为了H 1 724 mm 则抽芯距 mm 实际取 s 4 5mm 2 3 3 724 4 724sH 2 斜导柱直径的确定 根据抽芯力 cossin t FAp u 4 2 式中 脱模斜度 度 摩擦系数 u 塑件单位面积上对型芯的包紧力 N p 单个塑件包络型芯的面积 mm2 A 则抽芯力 kN 7 56 291 1 10 0 2cos1sin1 0 103 t F 两个侧型芯的抽芯力 kN0 206 t F 根据参考文献 2 查得最大弯曲力是 1kN 斜导柱的直径为 8mm 实际取 斜导柱直径 mm12d 斜导柱固定部分大端直径 mm 2 17d 斜导柱固定部分直径 mm 1 14d 3 斜导柱长度的确定 斜导柱的总长为 4 3 12345z LLLLLL mm 2 2tan cos 2tan sin 5 10 dhs 式中 斜导柱长度 mm z L 斜导柱固定部分大端直径 mm 2 d 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 27 页 斜导柱固定板厚度 mm h 斜导柱工作部分的直径 mm d 侧向抽芯距 mm s mm17 2tan1840 cos187tan1845 sin18 5 10 z L mm66 67 71 67 实际取 mm68 z L 图 4 9 斜导柱 4 5 2 侧滑块的设计 侧滑块是斜导柱侧向分型与抽芯 机构中的一重要零部件 一般情 况下 它与侧向型芯组合成侧滑块型芯 结合本塑件的结构特点 侧型 芯复杂 加 工困难 因此将侧滑块和侧型芯分别 加工 侧滑块与侧型芯采用 H7 m6 过渡 配合 用圆柱销定位 在侧向分型与 抽芯过程中 塑件的尺寸精度和侧滑块移 动的可靠性都要靠其运动的精度来保 证 滑块的底部 T 形来定位 与导滑槽 的配合为 H8 g7 这样侧型芯的中心与 T 形导滑面较近 抽芯时滑块稳定性较 好 侧滑块的结构如图 4 10 所示 侧型芯的结构如图 4 11 所示 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 28 页 图4 10 侧滑块 图4 11 侧型芯 4 5 5 侧滑块定位装置的设计 侧滑块与斜导柱的分别工作在模具动 定模两侧的侧抽芯机构开模后 侧滑 块必须停留在刚脱离的斜导柱的位置上 以便合模时斜导柱准确插入侧滑块的 斜导孔中 因此 必须设计侧滑块的定位装置 以保证侧滑块脱离斜销后 可 靠地停留在正确的位置上 根据本模具的运动关系 侧滑块是向上抽芯 侧滑 定位装置结构采用拉杆挡块装置定位 4 6 推出与复位机构的设计 4 6 1 推出机构的设计 注射成型每一循环中 塑件必须准确无误地从模具的型腔或型芯上脱 出 完成脱出塑件的装置称为脱模机构 推出机构设计的合理性与可可靠 南京工程学院毕业设计说明书 论文 第 29 页 性直接影响到塑料制件的质量 因此 推出机构的设计是注射模设计的一 个十分重要的环节 1 推出脱模机构的设计原则 塑件推出是注射成型过程中的最后一个环节 根据制品的形状 复杂程度和 注射机推出结构形式设计合适的推出机构 其选用原则如下 1 推出机构应尽量设置在动模一侧 2 保证塑件不因推出而变形损坏好 3 机构简单 动作可靠 4 保证有良好的塑件外观 5 合模时的准确复位 2 塑件推出的基本方式 1 推杆推出 推杆推出是一种基本的 也是一常用的塑件推出方式 常用的推十形式有圆 形 矩形 阶梯形 2 推件板推出 对于轮廓封闭且周长较长的塑件 采用