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1、湖北鄂東職業(yè)技術(shù)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計
題目:花柄注射模具設(shè)計
系:機(jī)械工程系
班級:數(shù)控1011
姓名:李瀟
學(xué)號:06
指導(dǎo)老師:李貞
2012年10月16日
15
花柄注塑模設(shè)計
論文目的:通過畢業(yè)設(shè)計,使自己在下述基本能力上得到培養(yǎng)和鍛煉:1塑料五金制品的設(shè)計及成型工藝的選擇:2一般塑料五金制品成型模具的設(shè)計能力:3塑料五金制品的質(zhì)量分析及工藝改進(jìn),塑料模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計的能力:4了解模具設(shè)計的常用商業(yè)軟件以及同實際設(shè)計的結(jié)合。
一 產(chǎn)品要求
本零件如圖1所示
2、:材料為酚醛塑料,酚醛樹脂(加有玻璃纖維)屬于批量生產(chǎn)
二 塑料件工藝性分析
(1)查模具設(shè)計與制造課本表7.3,可知該塑件精度一般,尺寸較小,成型后的塑件收縮率也小,由于該塑件在上表面有一個弧度的流線型設(shè)計,所以我打算一模一腔的方案,并在塑件成型后不進(jìn)行后加工。
(2)為滿足成品的高光亮的要求與提高成型效率采用側(cè)澆口。
(3)為了便于加工和熱處理,型腔與型芯部分采用整體,直通式結(jié)構(gòu)。
確定型腔數(shù)目。根據(jù)塑件的生產(chǎn)批量及精度要求采用一模兩腔,根據(jù)圖1計算體積
計算塑件體積(根據(jù)圖1的三維模型,利用軟件直接查詢到)
塑件的體積:V1=275.436立方厘米
計
3、算塑件的質(zhì)量
M1=體積*密度=550.872克
(4)選用注射機(jī) 根據(jù)塑件的形狀,一模一件的模具機(jī)構(gòu),初步選取螺桿式注射成形機(jī);
XS-ZY-500
三 分型面的設(shè)計
(1)分型面的選擇應(yīng)保證塑件能順利取出。
(2)分型面選擇應(yīng)方便塑件順利脫模。
(3)分型面選擇應(yīng)保證塑件的精度要求。
(4)分型面選擇應(yīng)考慮塑件外觀質(zhì)量。
(5)分型面選擇應(yīng)考慮排氣效果。
選擇的分型面如圖-2所示
圖-2
經(jīng)過對塑件的分析,設(shè)計出花柄的分型面如下圖-3
圖-3
四 澆注系統(tǒng)的設(shè)計
澆注系統(tǒng)一般由主流道,分流道,澆口和冷料穴等四部
4、分組成
1.主流道設(shè)計
(1)主流道是指注射機(jī)噴嘴與型腔或與分流道連接的這一段進(jìn)料通道,是塑料熔體進(jìn)入模具最先經(jīng)過的部位,它與注射機(jī)噴嘴在同一軸心線上。在臥式或立式注射機(jī)用模具中,主流道垂直于分型面。主流道的結(jié)構(gòu)形式及與注射機(jī)噴嘴的連接如圖-4。
(2)主流道需設(shè)計成錐角為2~3的圓錐形,表面粗糙度Ra<0.8μm,以便于澆注系統(tǒng)凝料從其中順利拔出。由于主流道要與高溫塑料和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞,所以主流道部分常設(shè)計在課拆卸的主流道襯套內(nèi),襯套一般選用碳素工具鋼,如T8A,T10A等,熱處理要求53~57HRC,襯套與定模板的配合可采用H7/m6。
為使塑料熔體完全進(jìn)入主流道而
5、不溢出,主流道與注塑機(jī)噴嘴的對接處應(yīng)設(shè)計成半球凹坑,其半徑SR=SR1+(1~2)㎜,其小端直徑d=d1+(0.5~1)㎜,如圖所示。
圖-4
為便于模具安裝時與注射機(jī)的對準(zhǔn),模具上應(yīng)設(shè)有定位圈。在大多數(shù)情況下,主流道襯套和定位圈分開設(shè)計,然后配合固定在模板上,襯套與定位圈的配合可采用H9/f9。
2 冷料穴的分析
在主流道末端一般應(yīng)設(shè)置冷料穴。冷料穴的作用是為了防止冷料進(jìn)入澆注系統(tǒng)和型腔,影響塑件性能。冷料穴底部應(yīng)設(shè)置拉料桿,以便開模時將主流道凝料從主流道襯套中拉出。考慮花柄塑件的外觀,可以不用考慮冷料穴的設(shè)計
3 分流道設(shè)計
(1)分流道即為連接主流道和澆
6、口的進(jìn)料通道,起分流和轉(zhuǎn)向作用。分流道設(shè)計時要求塑料熔體在流道時,熱量和壓力損失小,同時使流道中的塑料量最小。為便于分流道的加工和凝料脫模,分流道大都設(shè)置在分型面上。
(2)分流道的常用截面形狀為圓形,梯形,U形,半圓形及矩形等,考慮塑件的性能,本設(shè)計采用半圓形的分流截面。如下圖-5
圖-5
(3)分流道的布置形式有平衡式和非平衡式兩種,結(jié)合塑件花柄的形狀,本論文采用平衡式的分流道,這種布置形式的優(yōu)點是可實現(xiàn)均衡送料和同時充滿各型腔,使各型腔的塑件力學(xué)性能基本一致。分流道的表面不必要求很高,表面粗糙度Ra一般在1.25μm即可。
4 澆注口的設(shè)計
(1)澆口是指連接分流道和
7、型腔的進(jìn)料通道,它是澆注系統(tǒng)中截面尺寸最小且長度最短的部分。澆口的作用表現(xiàn)為:由于塑料熔體為非牛頓液體,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,從而提高了塑料的流動性,有利于充型。同時在注射過程中,塑料充型后再澆口處及時凝固,防止熔體的倒流,成型后也便于塑件與整個澆注系統(tǒng)的分離。但是,澆口的尺寸過小會使壓力損失增大,冷凝加快,補(bǔ)縮困難。
(2)根據(jù)塑件花柄的塑形材料,設(shè)計出整個澆注系統(tǒng)如圖-6,主流道呈圓錐形,錐度取3;采用側(cè)澆口。
圖-6
(3)對于大型塑件,一般要進(jìn)行流動比的校核,流動比是指熔體在模具中流動通道的最大流動長度與其厚度之比,流
8、動比按下式計算:
流動比=Liti
式中,Li———各段流道的流程長度,㎜:
ti———各段流道的厚度或直徑,㎜
若流動比超過允許值時會出現(xiàn)充型不足,這時應(yīng)調(diào)整澆口位置或增加澆口數(shù)量,模具設(shè)計與制造課本表8.3是幾種常用塑料的極限流動比,由于花柄屬于小型塑件,在此可以不用考慮。
(4)澆口位置的選擇要避免塑件變形,如圖-6采用多個點澆口,可以克服翹曲變形缺陷。
(5)澆口位置的設(shè)置應(yīng)減少或避免產(chǎn)生熔接痕,提高熔接痕的強(qiáng)度。
五 成型零件的設(shè)計
1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
(1)凹模有整體式和組合式兩類。結(jié)合花柄塑件的外形,本設(shè)計采用整體嵌入式凹模,即組合式凹模。
9、組合式凹模是指凹模由兩個以上零件組合而成,這種凹模加工工藝性好。組合式凹模主要用于形狀復(fù)雜的塑件成型。
整體嵌入式凹模 對于多型腔模具,一般情況是將每個型腔單獨加工,然后壓入模板中,凹模與模板采用過度配合H7/m6如下圖-7所示
圖-7
(2)型芯的結(jié)構(gòu)
型芯是成型塑件內(nèi)表面的凸?fàn)盍慵?。型芯也有整體式和組合式兩類。
本設(shè)計考慮花柄的外形,采用整體嵌入式型芯,這種形式的凸模是將凸模單獨加工后鑲?cè)肽0逯薪M成,這樣可以節(jié)約貴重模具材料,便于加工,尺寸精度容易保證。配合采用H7/m6。當(dāng)凸模結(jié)構(gòu)復(fù)雜或加工困難時,可將凸模分成容易加工的幾個部分,然后鑲拼起來裝配入模板中,其相互間的配
10、合也采用H7/m6。如圖-8所示
圖-8
六 成型零件工作尺寸計算
成型零件的的工作尺寸是指凹模和型芯直接構(gòu)成塑件的尺寸。
1 影響成型零件尺寸的因素
(1)成型收縮 塑件成形后的收縮率與多種因素有關(guān),計算工作尺寸時,通常按平均收縮率計算:
S=(Smax+Smin)2100%
式中,S———塑件的平均收縮率;
Smax———塑件的最大收縮率;
Smin———塑件的最小收縮率。
(2)模具成形零件的制作公差 它直接影響塑件的尺寸公差,成形零件的精度高,則塑件的精度也高。模具設(shè)計時,成形零件的制作公差可選為塑件公差△的三分之一~四分之一,或選IT7級左右精度,
11、表面粗糙度Ra為0.8~0.4μm。
(3)模具成形零件的磨損 模具使用過程中由于塑料熔體,塑件對模具的作用,成形過程中可能產(chǎn)生腐蝕氣體的銹蝕以及模具維護(hù)時重新打磨拋光等,均有可能使成形零件發(fā)生磨損。一般來說,中小型塑件,最大磨損量可取塑件公差△的六分之一。
2 成形零件工作尺寸的計算
成形零件的工作尺寸是根據(jù)塑件成形收縮率,成形塑件的制造公差和模具成形零件的磨損量來確定的。
(1)凹模和型芯的徑向尺寸。
凹模 (LM) = (8.3)
型芯 (lM) =
12、 (8.4)
式中,LM,lM——凹模,型芯徑向工作尺寸,㎜
S——塑件的平均收縮率。
Ls,ls——塑件的徑向尺寸,㎜。
△——塑件的尺寸公差,㎜。
X——修正系數(shù)。當(dāng)塑件尺寸較大,精度較低時,x=0.5;當(dāng)塑件尺寸較小,精度級別較高時,x=0.75。
(2)凹模深度和型芯的高度尺寸
凹模 (HM) = (8.5)
型芯 (hM) = (8.6)
式中,HM,hM——凹模,型芯高度的工作尺寸
13、,㎜。
Hs,hs——塑件高度尺寸,㎜。
X——修正系數(shù)。當(dāng)塑件尺寸較大,精度級別較低時,x=三分之一;當(dāng)塑件尺寸較小,精度級別較高時,x=二分之一。
(3)中心距尺寸 塑件上凸臺之間,凹槽之間或孔的中心等這一類尺寸稱為中心距尺寸。計算時不必考慮磨損量。
(CM)= (8.7)
式中,CM——模具中心距尺寸,㎜
Cs——塑件中心距尺寸,㎜
為保證塑件實際尺寸在規(guī)定的公差范圍內(nèi),尤其是對于尺寸較大且收縮率波動范圍較大的塑件,需要對成形尺寸進(jìn)行校核。其校核的條件是塑件成形尺寸公差應(yīng)小于塑件尺寸公差。
14、
凹模或型芯的徑向尺寸:
(Smax-Smin)L++<△
凹模深度或型芯高度尺寸:
(Smax-Smin)Hs+< △
塑件的中心距尺寸:
(Smax-Smin)Cs< △
根據(jù)上述公式及條件,計算出花柄的型芯及型腔的尺寸如下:
凹模和型芯的徑向尺寸
由凹模的徑向尺寸為13㎜,根據(jù)公式(8.3)得到凹模的徑向制造公差為IT7級,計算結(jié)果12.69㎜
由凹模的徑向尺寸為10㎜,根據(jù)公式(8.3)得到凹模的徑向制造公差為IT7級,計算結(jié)果9.6805㎜
由型芯的徑向尺寸為6㎜,根據(jù)公式(8.4)得到型芯的徑向制造公差為IT6級,計算結(jié)果6.20 ㎜
15、 (計算中取IT6.IT7級精度公差值)
凹模深度和型芯的高度尺寸
由凹模尺寸為13㎜的徑向尺寸高度為2㎜,根據(jù)公式(8.5),取凹模的公差為IT7級,計算結(jié)果得到1.91㎜
由凹模的另一尺寸為10㎜的徑向尺寸高度為1.5㎜,根據(jù)公式(8.5),取凹模的公差為IT7級,計算得到結(jié)果1.46㎜
由型芯的尺寸為6㎜的徑向尺寸高度為1㎜,根據(jù)公式(8.6),取型芯的公差為IT6級,計算得到結(jié)果1.07㎜
七 機(jī)構(gòu)設(shè)計
為了保證模具正確合模,塑件順利脫模,注射模中還包含有結(jié)構(gòu)零,部件,合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu),退出機(jī)構(gòu),側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)等,其中結(jié)構(gòu)零,部件,合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)組成
16、了模架。
1 注射模模架的選擇
模架是注射模的骨架和基體,通過它將模具的各個部分有機(jī)地聯(lián)系成為一體。標(biāo)準(zhǔn)模架一般由定模座板,定模板A板,動模板B板,動模支撐板,墊塊,動模座板,推桿固定板,推板,導(dǎo)柱,導(dǎo)套及復(fù)位桿等組成。
根據(jù)塑件花柄的形狀,,查詢課表8.4,選取基本型A4模型的模架,如下圖-9
圖-9
2 支撐零部件設(shè)計
固定板的連接方式,如圖-10
圖-10
3 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)
合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位導(dǎo)向兩種形式,通常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用:保證動,定?;蛏希履N恢谜_,引導(dǎo)型芯進(jìn)入型腔,工作時承受一定的側(cè)向力,在模具裝配時可起定位作
17、用。
依據(jù)花柄是酚醛塑料,且工作時,溫度較高,型腔與型芯間間隙較大,因此其導(dǎo)向精度可適當(dāng)降低。
八 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計
把塑件從成形零件上脫出的機(jī)構(gòu)稱為推出機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)工作時必須克服塑件與型芯之間的摩擦力。
1 脫模力的計算
注射成形后,塑件在磨具內(nèi)冷卻定型,由于體積的收縮,對型芯產(chǎn)生包緊力。塑件要從型芯上面脫出,就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦力。對于殼體類塑件,脫模時還必須克服大氣壓力。脫模力F可用下式計算:
F=PA( (8.8)
式中,———塑料與鋼的摩擦系數(shù),
P———塑料對型芯的單位面積上的
18、包緊力
A———塑件包容型芯的面積
———脫模斜度
2 推出機(jī)構(gòu)的選擇
常用的推出機(jī)構(gòu)包括推桿推出機(jī)構(gòu),推件板推出機(jī)構(gòu),推管推出機(jī)構(gòu),活動鑲塊及凹模推出機(jī)構(gòu)等。本設(shè)計采用推桿推出形式,如圖-11所示
圖-11
3 推件板的選擇
推件板推出機(jī)構(gòu)是在型芯的根部安裝了一塊與之相配合推件板,在塑件的整個周邊端面上進(jìn)行推出,其工作過程與推桿推出機(jī)構(gòu)類似。這種推出機(jī)構(gòu)作用面積大,推出力大而均勻,運(yùn)動平穩(wěn),并且在塑件上無推出痕跡,因此常用于薄壁容器及各種罩類塑件?;ū耐萍暹x擇如圖-12所示。
圖-12
九 注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)校核
1 注射量的校核 如前面
19、所述,塑件的體積為V=275.436立方厘米,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于注塑機(jī)的公稱值。
2 模具閉合高度的校核 由裝配圖可知模具閉合高度:H閉=225㎜,注射機(jī)的最小裝模高度Hmin=200㎜,最大裝模高度Hmax=300㎜,能夠滿足Hmin