医疗输液袋吊环注塑模具设计与制造

摘要睫。本文主要研究工作及成果如下：和MoldWizard模块设计注塑模具的关键技术。6)运用UG软件MoldWizard模块中的自动分型、修补开口及孔洞和自动生成型芯和型腔的方法。把握好镶块、抽芯及脱模方向几个关键问题，即能实现村料：PP图1.1医疗输液袋吊环1.2我国塑料模具现状及发展方向我国模具行业近年来发展很快，据不完全统计，目前模具生产厂点共有2万多家，从业人员约50万人，全年模具产值约360亿元，总量供不应求，出口约2亿美元。进口约10亿美元。当前，我国模具行业的发展具有如下特征：大占全国总产值的60%以上。我国模具总量虽然已位居世界第三，但设计制造水但总体上热流道的采用率达不到10%,与国外的50～80%相比，差距较大。较大差距(表1.1)。表1.1国内外塑料模具技术比较表国外国内注塑模型腔精度型腔表面粗糙度非淬火钢模具寿命10～60万次10～30万次淬火钢模具寿命160～300万次50～100万次热流道模具使用率80%以上总体不足10%标准化程度小于30%中型塑料模生产周期一个月左右2～3个月(3)制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产还是在采用日本或台湾的品牌。目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在(1)提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。由于塑(2)在塑料模模具设计制造中全面推广应用一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型(3)推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用(4)开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生(5)提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模(6)应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显(7)研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三2.1塑件的工艺分析2.1所示分型面。图2.1分型面取产品最大轮廓处有利于脱模2.2塑件的材料分析是三种材料的性能和成型特性比较，如表2.1所示。塑料品种聚苯乙烯性能特点透明性好，成型特点模具设计注意使用温事项度成型性能因流动途装饰制(PS)电性能好，抗好，成型前可不性好，适宜用拉强度高，耐干燥，但注射时点浇口，但因品，仪表壳， 绝缘零件，容—30器，泡沫塑料，聚炳烯抗冲击强度品易产生内应件中不宜有℃~80℃差，化学稳定力，易开裂嵌件性教好聚炳烯是流动性极合理设计日用品等的，强度、刚痕，缩孔，易产于充型，脱模度、硬度、耐生收缩，冷却速斜度0.5~1.5热性都优于度快，浇注系统度，严格控制品，防腐朽产品，日用品及电器外壳PE,可在100及冷却系统应料温与模温，0℃左右使用。具散热缓慢。料温以防分解有优良的耐腐160-220度，模蚀性，良好的温80-90度。绝缘性，不受湿度的影响收缩率取0.2%,拍气槽不能太深会溢料酯小，力学性能干燥，易产生残力，塑料要干〈130℃电机电子产品好，抗冲击，余应力，甚至裂燥，不宜采用脆化温度零件，光学零抗蠕变性能突纹，质硬，易损金属嵌件，脱为件等差，不耐碱好钳段式共聚物。共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度(100℃)、低透明度、PP的收缩率相当高，一般为1.8~2.5%料要好得多。加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。如表2.2所示。密度(g/cm³)喷嘴温度(℃)料筒温度(℃)模具温度(℃)保压力(MPa)成型时间(s)方法温度(℃)时间(h)4表2.3注塑模工艺条件工艺条件干燥处理干燥条件为80～90℃下干燥1小时。材料温度应保证小于0.1%。熔化温度220～275℃;建议温度：245℃。模具温度注射压力注射速度中高速度2.7塑件的圆角分析2.8塑件上孔的设计表2.4注塑模工艺条件注塑机型号注射量/cm3螺杆直径/mm注射压力/Mpa注射时间/s6注射方式螺杆式最大成型面积/cm2拉杆空间/mm锁模方式液压-机械喷嘴球径/mm喷嘴孔径/mm第3章模具设计3.1整体设计用浇注系统的体积取塑件的18%,V总=V件+V浇=2.8cm33.2系统设计图3.2主浇道(2)分流道的设计：分流道长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置。从减少输送熔体是压力损失和热量损失的要求去发，应力求缩短长度。分流道截面尺寸取决于多种因素，其中包括塑件质量、壁厚、塑料黏度和分流道本身的长度。分流道截面面积应保证行腔充满并补充因腔内塑件收缩所需的熔体后方可冷却凝固。因此，分流道的截面直径或厚度应大于塑件的壁厚。为了便于加工和凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等。圆形流道比表面积小，热量损失和流动阻力较小，对于流动性不太好的塑料或薄壁塑件，通常采用圆形流道，这样可以减小熔体的流动阻力和热量损失。但是流道应开设在动、定模两个部分，所以对机械加工精度要求比较高。本产品由于是一模十楼穴的大产量医疗产品，为了节约材料以及快速的产量，因采用热流道系统。其分流道在高温加热的分流板中。具体设计如下图3.3所示：.96然肆心肆心图3.3分流道(3)浇口的设计：根据本方案的特点以及PP材料的性能满足，热嘴口的点浇口形式。浇口一般开始在产品的上表面上，塑料熔体于型腔的上面充模，其截面形状多为小圆孔形，容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置。图3.4浇口尺寸(4)冷料穴设计从第三章的分析可以看出，由于塑件本身产生的气穴都分布在塑件的上表因PP要求的模温为40℃~70℃,不超过80℃,故无须设置加热装置。只需冷却回路的设计应做到回路系统内流动的介质充分吸收成形塑件所传导的注塑成型中常用的冷却剂用常温(25℃)的水作为模具冷却介质，取其出口温度为28℃,并且冷却水在通道内呈湍流状态。已知模具温度为60℃。模具宽式中Qin——塑料传给模具的热量G——每次的注射量(Kg)m——每小时注射的塑料量(Kg)△——塑料的热焓量之差(KJ/Kg)取△=400KJ/KgQin=400×60×1.05×3.83又有Qout=mwCw(tout—tin)式中Qout——冷却水每小时从模具携走的热量(KJ/h)mw——冷却水每小时的用量(kg/h)Tout——模具的出水温度°CTin——模具的进水温度°C为25℃;根据入口与出口温度控制在2～3℃,取Tout为28℃;mw=96.6÷4.2÷(28-25)≈7.7k冷却水的体积流量V=mw/60P,求得V≈0.12m3/min。查《注塑模具设计手册》得到其对应冷却道直径为20mm。其对应的水道最低却流速v=1.66m/s,则3.3合模导向机构的设计导向机构是保证定模和动模合模时，正确定位和导向的零件。导向机构主要有定位、导向和承受一定侧压力三个作用。而导柱导向机构的主要零件是导柱和3.3.1导套选用标准导套(GB4169.4-84),材料T10A,处理50-55HRC,采用H7/k6配合镶入模板。图3.5导套1、长度导柱的长度必须比凸模端面高6-8毫米，以免导柱未导正方向而凸3、材料导柱应具有硬而耐磨的表面，多用低碳钢(20号)渗碳淬火处理，4、配合精度导柱装入模板多用二级精度第二种过渡配合。5、配合导柱固定端与模板之间采用H7/k6过渡配合；导柱导向部分采用图3.6导柱3.4顶出距离的确定顶出至少需要4.5mm。第一次必须将整个产品完全顶出才可实现第二次强行顶距离S为：图3.7第一次顶出距离由下图测量得知，产品倒扣深度约1.5理论上顶出1.5即可，产品总厚扩一图3.8第二次顶出距离图3.9倒扣顶杆板上，动模仁镶在动模板上，如图3.10及3.11所示。1叩烟120闭8图3.10定模仁264.99±0.6图3.11动模仁3.5.2成型零件工作尺寸计算1)制造误差2)成型零件的磨损允许的磨损量：δc=3)塑件收缩率的波动PP的收缩率S=1.8%(S—塑料成型收缩率Lm—模具型腔在室温下的尺寸Ls—塑件在室温下的尺寸)根据《塑料模具设计手册》可查得塑件上的所有孔的直径和长度已知(公差△=0.64mm△z=1/3△δc=1/2△z)(Scp:平均收缩率Scp=0.009)c)对塑件顶推力分布均匀合理，对塑件外观无明显损坏，不会引脱模，即通过动、定模分开时动模的运动，借助注塑机的顶出元件，推动模具内设置的脱模机构是塑件从芯心上脱出。推杆采用普通推杆中的圆柱头顶针。顶杆接触塑件的顶出配合段，与模板上相应孔的配合间隙，应以不超过塑件的溢料间隙为限，一般情况下H8/f7或H7/f7就可以满足这一要求。本模具采用H8/f7配合。凸肩部分与固定板上的安装孔留有1m的双边间隙，这样可以避免由于模板的孔垂直度偏差使得推杆被开住或过分磨损。下图为第一次顶出和第二次顶出的顶针图3.12顶杆两次顶出设计原理第一次顶出：注塑机作用下，受力点在第二块顶板上，圆顶针和成型顶杆在强力锁扣带动下同时一起顶出10mm,然后强力锁扣分开，第三块顶板及成型顶杆不动，继续向前顶出10mm,此时圆顶针强行将产品从成型杆上顶出脱离模具并掉下。实现产品强制脱模并自动掉落的程序。注塑机顶出机构缩回后，模具在复位弹簧的作用下，顶板自动往回弹，完成顶板和所有顶出机构的复位工作并继续下一次生产。图3.13两次顶出原理3.6注射机校核3.6.1注射量校核必须保证塑件所需的注射量(包括浇注系统及飞边在内)小于注射机允许的最大注射量，一般占注射机理论注射量的80%以内。如公式4.6所示式中V注---塑料件所需塑料的体积(包括浇注系统凝料及飞边在内，cm³);Vg---注射机理论注射量(公称容积，cm³)。2.8x16=44.8cm³。80%×100=80>44.8cm³理论注射量大于实际需要。故满足。3.6.2最大锁模力校核式中F---塑件加浇注系统在分型面上的投影面积(m²);q---行腔内塑料熔体的单位面积压力(MPa);P---注塑机额定锁模力(KN)。根据UG工具面积测量的塑件与浇注系统的总投影面积为40cm²,根据《注塑模设计与生产应用》的PP熔体压力为400MPa。代入数据得：该型号注射机的锁模力为500KN>16KN,所以符合要求。3.6.3注射压力校核该型号注塑机的注塑压力为400MPa,符合要求。3.6.4模具厚度校核由于注射机可安装模具的厚度有一定限制，所以设计模具的闭合厚度H.必须在注射机允许安装的最大模具厚度Hx及最小模具厚度Hmin之间，即Hmin≤Hm≤Hmax由前面的框架选择得知模具闭合高度：3.6.5开模行程的校核单分型面注射模式中H---注射机动模板的开模行程(mm);H₁---塑件顶出距离(mm);H₂---包括浇注系统凝料在内的塑件高度(mm)。H=400mm>20+10+10=40mm,所以符合要求。nn图4.1模具总装图图4.2模板平面图图4.3模板三维图聚留超品聚留超品04.力0.01台品台品01图4.4模仁平面图图4.5模仁三维图单分型面注射模是最为简单和常见的一种结构形式，约占全部注射模具的[1]屈华昌.塑料成型工艺与模具设计.北京：机械工业出版社，2001.4[2]唐志玉.塑料模具设计师指南.国防工业出版社，2000.5[3]塑料模设计手册编写组.模具设计手册.北京：机械工业出版社，2002.3[4]丁浩主，塑料工艺实用手册