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外罩注塑成型工藝與模具設(shè)計(jì)
前 言
塑料工業(yè)是世界上增長(zhǎng)最快的工業(yè)之一。隨著科技日新月異的發(fā)展,塑料工業(yè)得到了前所未有的發(fā)展,從而使塑料的數(shù)量也不斷上漲。當(dāng)然塑料工業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)塑料模具設(shè)計(jì),模具工業(yè)被譽(yù)為“工業(yè)之母”。隨著模具技術(shù)的迅速發(fā)展,在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,模具已成為各種工業(yè)產(chǎn)品不可或缺的重要工藝設(shè)備。模具成型具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗、低成本的特點(diǎn)。因而,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)得到了極其廣泛的應(yīng)用。在模具成型中,塑料成型占很大的比重。由于塑料具有化學(xué)穩(wěn)定性好,電絕緣性強(qiáng),力學(xué)性能高,自潤(rùn)滑,耐磨及相對(duì)密度小等獨(dú)特的優(yōu)異性能,成為工業(yè)部分必不可少的新型材料。
由于模具成型有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和低成本等其它加工方法無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn),因此在機(jī)械、電子、輕工業(yè)、航空,日用品等工業(yè)領(lǐng)域得到了極其廣泛的應(yīng)用。尤其現(xiàn)在電子產(chǎn)品種類(lèi)繁多且更新?lián)Q代速度之快,更加快了模具行業(yè)的發(fā)展?,F(xiàn)在模具成型技朮已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。但隨著科技的不斷發(fā)展,各種性能的塑料產(chǎn)品的不斷開(kāi)發(fā),注塑工藝越來(lái)越多地被各個(gè)制造領(lǐng)域用以成型各種性能要求的產(chǎn)品。要高質(zhì)量、低價(jià)格、快速地生產(chǎn)注塑產(chǎn)品,必須綜合考慮成型材料,注塑模具及注塑機(jī)的問(wèn)題。塑料模具設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響成型產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、質(zhì)量及成本。 這樣對(duì)注塑模具全方位的要求越來(lái)越高。高質(zhì)量、低價(jià)格、快速地開(kāi)發(fā)模具顯得尤為重要。
近年,模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加大,主要表現(xiàn)在,大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命、中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于一般模具產(chǎn)品;塑料模和壓鑄模比例增大;專(zhuān)業(yè)模具廠(chǎng)數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加;“三資”及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速;股份制改造步伐加快等。從地區(qū)分布來(lái)看,以珠江三角洲和長(zhǎng)江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū),南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江,江蘇、上海、安徽和山東等地近幾年也有較大發(fā)展。
以上所體現(xiàn)的各個(gè)方面,都與模具設(shè)計(jì)有著非常密切的關(guān)系。一副設(shè)計(jì)合理的模具,就有85﹪成功的希望,其余就要靠設(shè)備和模具制造工人的熟練程度來(lái)達(dá)到,所以,提高塑料注射模具的設(shè)計(jì)水平尤為重要。 本套模具在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,結(jié)合前人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和這幾年模具發(fā)展的新成果,采用了很多更合理的模具結(jié)構(gòu)。如今,我國(guó)模具成型工業(yè)已形成了相當(dāng)規(guī)模的完整體系,越來(lái)越多的新技術(shù),新工藝,新材料誕生,并將應(yīng)用在模具產(chǎn)業(yè)中,這將促使我國(guó)模具工業(yè)的飛躍發(fā)展。同時(shí),我國(guó)模具工業(yè)的總體水平與世界先進(jìn)國(guó)家相比還有一定差距,還要大力推進(jìn)模具產(chǎn)業(yè)的科技進(jìn)步,開(kāi)展新技術(shù),新材料研究開(kāi)發(fā),并進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)模具工業(yè)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng),使之可持續(xù)發(fā)展,為我國(guó)模具成型加工技術(shù)超趕世界先進(jìn)水平作出貢獻(xiàn)。
通過(guò)這次設(shè)計(jì),我對(duì)塑料模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí),豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過(guò)程方面的知識(shí),而對(duì)于模具的制造工藝更是實(shí)現(xiàn)了零的突破。在圖書(shū)館借閱了許多相關(guān)手冊(cè)和書(shū)籍,設(shè)計(jì)中,將充分利用和查閱各種資料,并與同學(xué)進(jìn)行充分討論,盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,將有一定的困難,但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力,相信會(huì)完滿(mǎn)的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限,而且缺乏經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)中不妥之處在所難免,肯請(qǐng)各位老師指正。
1塑件的工藝性分析
原始數(shù)據(jù)如圖:
1.1原材料分析
ABS屬于熱塑性塑料,是丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物,原料易得,價(jià)格低廉,是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的工程塑料之一。ABS無(wú)毒、無(wú)味,為呈微黃色或白色不透明粒料,成型的塑件有較好的光澤,密度為1.02~1.05g/cm。
ABS是由三種組分組成的,故它有三種組分的綜合力學(xué)性能,而每一組分又在其中起著固有的作用。丙烯腈使ABS具有良好的表面硬度、耐熱性及耐化學(xué)腐蝕性,丁二烯使ABS堅(jiān)韌,苯乙烯使ABS具有良好的成型加工性和著色性能。
1.1.1使用性能
ABS塑料是在聚苯乙烯分子中導(dǎo)入了丙烯腈、丁二烯等異種單體后成為的改性共聚物,也可以稱(chēng)為改性聚苯乙烯。ABS塑料的熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龍等都要高,尺寸穩(wěn)定性較好,具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的介電性能,經(jīng)過(guò)調(diào)色可配成任何顏色。
ABS塑料的缺點(diǎn)是耐熱性不高,最高連續(xù)工作溫度為70℃左右。不透明,耐氣候性較差,在紫外線(xiàn)的作用下易變硬發(fā)脆。
1.1.2成型性能
使用ABS注射成型塑件時(shí),由于熔體粘度高,所需要的注射成型壓力較高,因此塑件對(duì)型芯的包緊力較大,故塑件應(yīng)采用較大的脫模斜度;另外熔體粘度高,使ABS塑件易產(chǎn)生熔接痕,所以模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力。表現(xiàn)粘度對(duì)剪切速率的依賴(lài)性很強(qiáng),因此在模具設(shè)計(jì)中大都采用點(diǎn)澆口形式。
ABS易吸水,使成型塑件表面出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷。為此,成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理。在正常成型條件下,壁厚、熔料溫度對(duì)收縮率影響極?。灰笏芗雀邥r(shí),模具溫度可控制在50~60℃,要求塑件光澤和耐熱時(shí),應(yīng)控制在60~80℃;比熱容低,塑化效率高,故成型周期短。
1.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度
1.2.1結(jié)構(gòu)分析
從塑件上分析,該塑件為盒形件,頂部有一矩形凸臺(tái)和一圓孔,側(cè)壁有兩個(gè)矩形孔。由此可見(jiàn),模具設(shè)計(jì)時(shí)必須設(shè)置側(cè)向分型機(jī)構(gòu)。
該零件壁厚均勻,精度不高,為中等復(fù)雜零件。
1.2.2尺寸精度分析
塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸相符合程度,即所獲得塑件尺寸的準(zhǔn)確度。塑件的尺寸精度與模具的制造精度,模具的磨損程度,塑件收縮率的波動(dòng)及成型時(shí)工藝條件的變化,塑件成型后的時(shí)效變化和模具的結(jié)構(gòu)形式等有關(guān),因此,塑件的尺寸精度往往不高,應(yīng)在保證使用要求的前提下盡可能選用低精度等級(jí)。
查表可知ABS材料的制件未注公差按MT5級(jí)查取公差(見(jiàn)《塑料注射模結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》楊占堯,王高平主編,表4-10模塑件尺寸公差表):
塑件外形尺寸:50mm,13.5mm,16mm,8mm,0.5mm,
塑件內(nèi)形尺寸:44mm,10.5mm,10mm,5mm,
已注公差的尺寸有100.2mm,130.2mm,5.40.2mm,Φ10mm。
以上分析可見(jiàn),該零件的尺寸精度不高,沒(méi)有太多的的精度要求,對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。
1.2.3表面質(zhì)量分析
該零件的表面除要求沒(méi)有質(zhì)量缺陷,沒(méi)有特別的表面質(zhì)量要求,故比較容易實(shí)現(xiàn)。
綜上分析可以看出,注塑時(shí)在工藝參數(shù)控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證。
2 成型設(shè)備的選擇
2.1計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量
計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)及確定模具型腔數(shù)。
計(jì)算塑件的體積為,
計(jì)算塑件的質(zhì)量:查資料得ABS的密度,
故零件的質(zhì)量:
2.2 注射機(jī)的初步選定
注射模具是安裝在注射機(jī)上的,模具與注射機(jī)應(yīng)當(dāng)相適應(yīng),這將關(guān)系到制件的質(zhì)量、均勻性及成型周期。選擇注塑機(jī)時(shí),必須保證制品的注射量小于注射機(jī)允許的最大注射量。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),制品注射量一般不超過(guò)注射機(jī)最大注射量的80%,由于采用中等批量生產(chǎn),此模具采用一模兩件,所以塑件的總質(zhì)量為22.7g。取澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為0.5m,得澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為5.68g。
考慮到塑件外形尺寸、注射所需壓力和現(xiàn)有設(shè)備,初步選用XS-Z-125型注塑機(jī)。其主要技術(shù)參數(shù)如下:
結(jié)構(gòu)形式 臥式
注射方式 螺桿式
最大注射量cm 125
螺桿直徑/mm 42
注射壓力/MPa 150
注射速率/g.s-1 120
塑化能力/g.s-1 16.8
螺桿轉(zhuǎn)速/r.min-1 0~220
鎖模力/kN 1200
拉桿內(nèi)向距/mm 350385
模具最大厚度/mm 400
模具最小厚度/mm 230
最大開(kāi)模行程/mm 250
合模方式 雙曲肘
模具定位孔直徑/mm 125
噴嘴球半徑:/mm 15
噴嘴孔半徑:/mm 4
3 注塑機(jī)工藝參數(shù)的確定
注塑機(jī)類(lèi)型: 螺桿式
后段:150~170
料筒溫度(℃) 中段:165~180
前段:180~200
模具溫度(℃): 50~80
噴嘴溫度(℃): 170~180
注射壓力(MPa): 50~80
注射時(shí)間:0~5
成型時(shí)間(s) 保壓時(shí)間:15~30
冷卻時(shí)間:15~30
成型周期(s): 40~70
4 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括:分型面的選擇、模具型腔數(shù)目的確定及型腔的排列方式、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、模具工作零件的設(shè)計(jì)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)零件設(shè)計(jì)等內(nèi)容。
4.1 分型面選擇
分型面是動(dòng)、定模具的分界面,即打開(kāi)模具取出澆注系統(tǒng)凝料的面。分型面的位置影響著成型零件的結(jié)構(gòu)形狀,型腔的排氣情況也與分型面的開(kāi)設(shè)密切聯(lián)系。
實(shí)際的模具結(jié)構(gòu)基本上有三種情況:型腔完全在動(dòng)模一側(cè);型腔完全在定模一側(cè);型腔各有一部分分別在動(dòng)、定模中。分型面的選取不僅關(guān)系到塑件的正常成型和脫模,而且涉及模具結(jié)構(gòu)與制造成本。一般來(lái)說(shuō),分型面的總體選擇原則是:
(1)分型面的選擇有利于脫模:分型面應(yīng)取在塑件尺寸的最大處。
(2)分型面的選擇應(yīng)有利于保證塑件的外觀(guān)質(zhì)量和精度要求。
(3)分型面的選擇應(yīng)有利于成型零件的加工制造。
(4)分型面的選擇應(yīng)有利于提高排氣效果。
(5)分型面應(yīng)有利于側(cè)向抽芯。
塑件脫模方便,不僅要求選取的分型面位置不會(huì)使塑件卡在型腔中無(wú)法取出,也要求塑件在動(dòng)、定模打開(kāi)時(shí)盡可能滯留在動(dòng)模一側(cè),按這一要求,一般都是將主型芯裝在動(dòng)模一側(cè),使塑件收縮包緊在主型芯上,這是型腔可以設(shè)在定模一側(cè)。通過(guò)對(duì)塑件結(jié)構(gòu)形式的分析,塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,考慮到排氣順利和便于分型,采取塑件的大端面為分型面,如下圖2所示:
圖2 分型面的選擇
4.2型腔排列方式的確定
單件塑件的質(zhì)量為11.35g,取澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為 5.68g,本模具采用一模兩件的結(jié)構(gòu)形式,其型腔布局如圖3所示:
圖3 型腔布局
4.3澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.3.1主流道的設(shè)計(jì)
流道是澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具相接觸的部位開(kāi)始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道,是熔融塑料進(jìn)入模具是最先經(jīng)過(guò)的部位。主流道的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括主流道本身的設(shè)計(jì)及其主流道襯套和定位環(huán)設(shè)計(jì)等工作。
主流道的形狀為圓錐形,以便熔體的流動(dòng)和開(kāi)模時(shí)主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間。另外,由于其與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸,因此設(shè)計(jì)中常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的澆口套。
根據(jù)本模具結(jié)構(gòu),主流道設(shè)計(jì)如下:
噴嘴前端孔徑:
噴嘴前端球面半徑:
根據(jù)模具主流道和噴嘴的關(guān)系:
取主流道小端直徑r=13mm,
主流道球面半徑D=4.5mm,
為了便于將凝料從主流道中取出,將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形,斜度為1~3°,為便于使熔料順利流入分流道,可在主流道出料端設(shè)計(jì)成半徑為的圓弧渡。
4.3.2 主流道襯套的選取
為了提高模具的壽命在模具與注塑機(jī)頻繁接觸的地方設(shè)計(jì)為可更換的主流道襯套形式,選取材料為T(mén)8A,熱處理以后的硬度為53~57HRC,主流道襯套和定模的配合形式為H7/m6的過(guò)渡配合。
4.3.3分流道的設(shè)計(jì)
(1)分流道的布置形式
為了盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低,同時(shí)還要考慮減少分流道的容積和壓力平衡,因此采用平衡式分流道。
(2)分流道的長(zhǎng)度
由于分流道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,根據(jù)兩個(gè)型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),分流道較短,故設(shè)計(jì)時(shí)可適當(dāng)選小一些。單邊分流道長(zhǎng)度取49mm。
(3)分流道截面形狀
采用圓形截面,其比表面積最小,且塑料熔體的熱量不易散失,流動(dòng)阻力也小。
(4)分流道的尺寸
為使熔體阻力小,可優(yōu)先選用圓形分流道,直徑D=4mm,。
4.3.4冷料井設(shè)計(jì)
冷料穴位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上,其作用主要是儲(chǔ)存熔體前方的冷料, 防止冷料進(jìn)入模具型腔而影響制品的表面質(zhì)量。
取Φ8mm 的拉料桿,頭部裝一個(gè)近似梯形拉料的圓頭,動(dòng)定模打開(kāi)時(shí),借頭部的錐形結(jié)構(gòu),將主流道的凝料拉向動(dòng)模一側(cè),拉料桿安裝在頂出元件的固定板上,與頂出元件的運(yùn)動(dòng)時(shí)同步的,如下圖6所示:
圖6 冷料井
4.3.5澆口的設(shè)計(jì)
澆口時(shí)熔融塑料經(jīng)分流道注入型腔的進(jìn)料口,是流道和型腔制件的連接部分,也是注射模澆注系統(tǒng)的最后部分,其基本作用是:
(1)使分流道來(lái)的熔融塑料以最快的速度進(jìn)入并充滿(mǎn)型腔。
(2)型腔充滿(mǎn)后,澆口能迅速冷卻封閉,防止型腔內(nèi)還未冷卻的熔融塑料回流。
根據(jù)澆口的作用,澆口的截面要小,長(zhǎng)度要短,因?yàn)橹挥羞@樣才能滿(mǎn)足增大料流速度、快速冷卻封閉、便于與塑件分離以及澆口殘痕最小等要求。
該塑件要求不允許有裂紋和變形缺陷,表面質(zhì)量要求高,采用一模兩腔注射,為便于調(diào)整充模時(shí)的剪切速率和封閉時(shí)間,綜合比較分析,因此采用側(cè)澆口。其界面形狀簡(jiǎn)單,易于脫模,表面外觀(guān)質(zhì)量較高。
澆口選擇截面為矩形的側(cè)澆口,查表初選尺寸為(b×l×h)為2mm×1mm×0.5mm,試模時(shí)修正。
4.4 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在注塑模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中,必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),否則,熔融的塑料流體進(jìn)入模具型腔內(nèi),氣體如不能及時(shí)排出會(huì)使制件的內(nèi)部有氣泡,甚至?xí)a(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦,從而出現(xiàn)廢品。
排氣方式有兩種:開(kāi)排氣槽排氣和利用合模間隙排氣。
由于外罩注塑模是中小型鑲拼式模具,可直接利用分型面和鑲拼間隙進(jìn)行排氣,而不需在模具上開(kāi)設(shè)排氣槽。
4.5 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.5.1凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凹模是成型塑件外表面的成型零件。凹模的基本結(jié)構(gòu)可分為整體式、 整體嵌入式和組合式等。采用鑲拼結(jié)構(gòu)的凹模,對(duì)于改善模具加工工藝性有明顯好處。
本次設(shè)計(jì)凹模的結(jié)構(gòu)采用鑲拼式結(jié)構(gòu),凹模鑲塊反嵌在型腔板上,均采用配合,如圖4所示:
圖4 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.5.2凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凸?;窘Y(jié)構(gòu)可分為整體式、鑲拼式等。
本次設(shè)計(jì)凸模的結(jié)構(gòu)與凹模一樣采用鑲拼式結(jié)構(gòu),凸模鑲塊反嵌在型芯板上,采用配合。結(jié)構(gòu)同上圖。
4.5.3工作零件的尺寸計(jì)算
現(xiàn)設(shè)制品的名義尺寸D是最大尺寸,其公差按規(guī)定為負(fù)值“-Δ”; 凹模的名義尺寸D是最小尺寸,其公差按規(guī)定為正值“+”現(xiàn)由公式可得:
式中,“Δ”前的系數(shù)(此處為0.5)可隨制品的精度和尺寸變化,一般在0.5~0.75之間,ABS的收縮率S為0.005。制品偏差大則取小值,偏差小則取大值。模具制造公差取=Δ/4。Δ值由塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)《公差數(shù)值表》可查:(這里塑料件取MT5級(jí))。
固可由以上公式算出其尺寸:
(1)型腔內(nèi)形尺寸
mm
=mm
=
=mm
(2)型腔深度尺寸
=mm
mm
(3)型芯外形尺寸
設(shè)塑件內(nèi)型腔尺寸為d,公差為正值“+Δ”,制造公差為負(fù)值“-”,經(jīng)過(guò)與上面型腔徑向尺寸相似推理,可得:
大型芯:
=mm
圓型芯:
=mm
側(cè)型芯:
=mm
d=[d(1+s)+0.5Δ+0.5δz]0 -δ
=mm
(4)型芯高度尺寸
=mm
4.5.4型腔側(cè)壁壁厚、底厚的確定
在注射成型過(guò)程中,型腔主要承受塑料熔體的壓力,因此模具型腔應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度和剛度。如果型腔壁厚和底板的厚度不夠,當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過(guò)型腔材料本身的許用應(yīng)力時(shí),型腔將導(dǎo)致塑性變形,甚至開(kāi)裂。與此同時(shí),若剛度不足將導(dǎo)致過(guò)大的彈性變形,從而產(chǎn)生型腔向外膨脹或溢料間隙。因此,有必要對(duì)型腔進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計(jì)算,尤其是對(duì)大型塑件。
(1)凹模側(cè)壁厚度的計(jì)算
凹模側(cè)壁厚度與型腔內(nèi)壓強(qiáng)及凹模的深度有關(guān),其厚度公式查《模具專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)手冊(cè)》(主編魏春雷、朱三武等)表13-11凹模側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算公式得:整體式矩形凹模側(cè)壁按剛度計(jì)算:
h≥(c p a/E[δ])
其中:[δ]為允許變形量,mm,按塑料性質(zhì)選取,一般不超過(guò)塑料的溢邊值,取0.015;
P為型腔壓力,一般取20~40MPa,這里我們?nèi)?0MPa;
C為常數(shù),由l/a而定。查表得取0.140;
a為凹模受型腔壓力高度(一般為塑件高度),13.5mm;
E為彈性模量,,鋼取2.1×10MPa。
計(jì)算得 h≥4.04mm。取10mm。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),本模具側(cè)壁厚均取10mm,底厚取20mm。
4.6頂出機(jī)構(gòu)
考慮塑件的結(jié)構(gòu)和壁厚,為使脫模力平衡,制件平穩(wěn)推出,采用五個(gè)頂桿對(duì)稱(chēng)布置脫模,頂桿規(guī)格為,布局如圖5所示:
圖5 頂桿的布置
4.7冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
根據(jù)塑件材料的成型條件,本模具需要設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng),本模具采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的“二”形排布,水道貫穿模具,并貫穿型腔鑲塊,在型腔板與鑲塊過(guò)度部位添加密封圈,防止漏水。
4.7側(cè)向分型和抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
側(cè)向分型和抽芯機(jī)構(gòu)常用來(lái)成型塑件上的外側(cè)凸起、凹槽和孔以及殼體的內(nèi)側(cè)局部凸起和不通孔,根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)選擇常用的斜導(dǎo)柱和側(cè)向滑塊抽芯。
4.8.1抽拔力計(jì)算
只計(jì)算抽拔力大的一側(cè)(及全部為長(zhǎng)透氣的一側(cè)),查《模具專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)手冊(cè)》(主編魏春雷、朱三武等)表13-15得:
Q=LHq(μcosα-sinα),
其中Q為通孔型芯抽拔力,N;
Α為脫模斜度,取2°;
μ為塑料對(duì)鋼的摩擦系數(shù),通常取0.15~0.2,取為0.2;
L為活動(dòng)型芯被塑料包緊的斷面周長(zhǎng),為30mm;
H為活動(dòng)型芯成型部分高度,為3mm;
q為包緊型芯的壓力,一般取8~12MPa,取10MPa;
計(jì)算得Q=148.5N。
4.8.2確定抽拔距
抽芯距一般應(yīng)大于成型孔的深度,側(cè)孔深為3mm,為安全起見(jiàn),取抽拔距S抽=8mm
4.8.3確定斜導(dǎo)柱傾角
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)一般取 a=10°~25°,最大不超過(guò)30°。本模具取a=25°,大小適中,抽芯時(shí)的開(kāi)模力為抽芯力的30%~35%,斜導(dǎo)柱承受的彎曲力近于抽芯力的1.05倍。
4.8.4確定斜導(dǎo)柱尺寸
斜導(dǎo)柱優(yōu)先選用圓形截面,因?yàn)閳A形制造方便,裝配容易,應(yīng)用廣泛。
利用查表法確定斜導(dǎo)柱直徑,一、由求得的抽拔力和選定的斜導(dǎo)柱傾斜角,查《模具專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)手冊(cè)》(主編魏春雷、朱三武等)表13-19得斜導(dǎo)柱的最大彎曲力。二、由查得的最大彎曲力和選定的斜導(dǎo)柱傾斜角以及滑塊端面至受力點(diǎn)的垂直距離查表13-20得到斜導(dǎo)柱直徑10mm。
根據(jù)斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度的計(jì)算公式:
L=L+L+L
=(D-d)tanɑ/2+H/cosɑ+dtanɑ+s/sinɑ+(10~15)
其中:L為斜導(dǎo)柱總長(zhǎng),mm;
L為斜導(dǎo)柱固定段長(zhǎng)度,mm;
L為斜導(dǎo)柱工作段長(zhǎng)度,mm;
L為斜導(dǎo)柱導(dǎo)向段長(zhǎng)度,mm;
D為斜導(dǎo)柱臺(tái)階直徑,mm;
D為斜導(dǎo)柱工作段直徑,mm。
計(jì)算得斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度為62mm。
4.8.5滑塊和導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì)
①滑塊與側(cè)型芯的連接方式設(shè)計(jì):側(cè)型芯與滑塊的連接方式有兩種:組合式和整體式。本次設(shè)計(jì)滑塊和側(cè)型芯為組合結(jié)構(gòu),側(cè)型芯利用銷(xiāo)釘固定鑲嵌在滑塊頭中。如圖所示:
圖7 側(cè)型芯與滑塊連接方式
②滑塊的導(dǎo)滑方式:滑塊在導(dǎo)滑槽中滑動(dòng)要平穩(wěn),不應(yīng)發(fā)生卡滯、跳動(dòng)現(xiàn)象。常用的滑塊與導(dǎo)滑槽的配合有T形槽導(dǎo)滑整體式、整體蓋板式、局部蓋板式,整體燕尾式導(dǎo)滑等形式。
綜合考慮,本次設(shè)計(jì)采用局部蓋板式T形槽導(dǎo)滑,導(dǎo)滑部分淬硬后便于磨削加工,精度容易保證,而且裝配方便。導(dǎo)滑槽與滑塊導(dǎo)滑部分采用間隙配合,一般采用H8/f8。
如圖8所示:
圖8 滑塊導(dǎo)滑方式
③滑塊的定位方式:滑塊限位裝置要靈活可靠,保證開(kāi)模后滑塊停止在一定位置上而不任意滑動(dòng)。限位方式有擋塊限位,彈簧銷(xiāo)限位,彈簧滾珠限位。本模具采用擋塊限位,其形式如圖9:
圖9 滑塊的定位方式
4.8.6鎖緊塊設(shè)計(jì)
鎖緊塊的作用是保證在注射過(guò)程中滑塊能閉合緊密,避免側(cè)向分型面產(chǎn)生毛邊,保證塑件尺寸精度,免除斜導(dǎo)柱承受型腔的側(cè)向推擠壓力。
鎖緊塊可以根據(jù)型腔對(duì)滑塊產(chǎn)生推擠壓力大大小而采用不同的結(jié)構(gòu)形式。因本次設(shè)計(jì)是小型模具,型腔對(duì)滑塊側(cè)向推擠壓力較小,所以采用螺釘將鎖緊塊從側(cè)向固定在定模扳上,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。如圖10所示:
圖10 鎖緊塊形式
5 模具閉模高度的確定
選定2330標(biāo)準(zhǔn)模架,根據(jù)模架上數(shù)據(jù):定模座板:H1=30,型腔板:H2=40,型芯板:H3=25,支撐板:H4=35,動(dòng)模座板H5=25m,根據(jù)推出行程和推出機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)尺寸確定墊塊:H6=70,因而模具的閉合高度:
H= H1+ H2+ H3+ H4+ H5+ H6
=30+40+25+35+25+70=225mm。
6 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
6.1 注射量的校核
,該注射機(jī)能滿(mǎn)足注射量的要求,可以使用。
6.2 鎖模力的校核
①塑件在分型面上的投影面積,則:
②澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A,即流道凝料(包括澆口)在分型面上的投影面積A數(shù)值,可以按照多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析來(lái)確定。A是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積的0.2~0.5倍。由于本例流道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,分流道相對(duì)較短,因此流道凝料投影面積可以適當(dāng)取小一些。這里取A=0.5。
③塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面積,則:
④模具型腔內(nèi)的脹型力,則:
==6250×35=218.7(KN)
式中,p是模具型腔內(nèi)塑料熔體的平均計(jì)算壓力值,通常取注射壓力的20%~40%,大致范圍為25~40MPa。對(duì)于粘度較大的精度較高的塑料制品應(yīng)取較大值。ABS屬中等粘度塑料及有精度要求的塑件,故取35MPa。
查表1-2可得該注射機(jī)的公稱(chēng)鎖模力F=400kN,鎖模力安全系數(shù)為k=1.1~1.2,這里取k=1.2,則:
k F=1.2 F=1.2×218.7KN=262.5KN
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