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湖 南 工 學(xué) 院
機(jī)械工程系2006屆
畢
業(yè)
設(shè)
計(jì)
說(shuō)
書(shū)
明
設(shè)計(jì)題目: 注射器針頭套
機(jī)械設(shè)計(jì) 專(zhuān)業(yè) 03級(jí)03 班級(jí)
姓名 曹慧民
指導(dǎo)老師 張蓉 職稱(chēng) 教 授
目 錄
引言……………………………………………………………………1
設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)……………………………………………………………2
設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)……………………………………………………………4
一、畢業(yè)設(shè)計(jì)課題………………………………………………4
二、塑件及材料分析……………………………………………5
三、擬定的成型工藝……………………………………………6
四、型腔數(shù)目確定………………………………………………7
五、型腔布局……………………………………………………7
六、分型面與排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………8
七、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………9
八、成型零件設(shè)計(jì)………………………………………………11
九、導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………15
十、脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………16
十一、模溫調(diào)節(jié)與冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………18
十二、模體設(shè)計(jì)…………………………………………………20
十三、注射模與注射機(jī)的關(guān)系…………………………………21
十四、模具裝配草圖及工作原理………………………………23
十五、設(shè)計(jì)小結(jié)…………………………………………………23
十六、參考資料…………………………………………………24
引 言
本說(shuō)明書(shū)為我機(jī)械系2006屆模具專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū),意在對(duì)我專(zhuān)業(yè)的學(xué)生在大學(xué)期間所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的綜合考察、評(píng)估。要在有限的時(shí)間內(nèi)單獨(dú)完成設(shè)計(jì)。也是在走上工作崗位前的一次考察。
本設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)是本人完全根據(jù)《塑料模具技術(shù)手冊(cè)》的要求形式及相關(guān)的工藝編寫(xiě)的。說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容包括:畢業(yè)設(shè)計(jì)要求,設(shè)計(jì)課題,設(shè)計(jì)過(guò)程,設(shè)計(jì)體會(huì)及參考文獻(xiàn)等。
編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)時(shí),力求符合設(shè)計(jì)步驟,詳細(xì)說(shuō)明了塑料注射模具設(shè)計(jì)的方法,以及各種參數(shù)的具體計(jì)算方法,如塑件的成型工藝,型腔及型芯的計(jì)算,塑料脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),調(diào)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。
在編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)前,得到張老師的悉心指導(dǎo);在編寫(xiě)過(guò)程中,又得到同學(xué)的熱情幫助和指點(diǎn),在此謹(jǐn)以致意。
由于本人水平有限,編寫(xiě)過(guò)程中錯(cuò)誤難免會(huì)有的,敬請(qǐng)老師批評(píng)指正。
謝謝!
設(shè)計(jì)者:
2006年4月20日
設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)
1. 設(shè)計(jì)前應(yīng)明確的事項(xiàng)
(1) 明確制品的幾何形狀及使用要求。對(duì)于形狀復(fù)雜的制品,有時(shí)除看懂其圖樣外,還需參考產(chǎn)品模型或樣品,考慮塑料的種類(lèi)及制品的成型收縮率、透明度、尺寸公差、表面粗糙度、允許變形范圍等范圍,即充分了解制品的使用要求,因?yàn)檫@不僅是模具設(shè)計(jì)的主要依據(jù),而且還是減少模具設(shè)計(jì)者與產(chǎn)品設(shè)計(jì)者已意見(jiàn)分歧的手段。
(2) 估算制品的體積和重量及確定成型總體方案。計(jì)算制品重量的目的在于選擇設(shè)備和確定成型總體方案。成型總體方案包括確定模具的機(jī)構(gòu)形式,型腔數(shù)目,制品成型的自動(dòng)化程度,采用流道的形式(冷流道或熱流道),制品的側(cè)向型孔是同時(shí)成型還是后序加工,側(cè)凹的脫模方式等。
(3) 明確注射成型機(jī)的型號(hào)和規(guī)則。只有確定采用什么型號(hào)和規(guī)則的注射成型機(jī),在模具設(shè)計(jì)時(shí)才能對(duì)模具上與注射機(jī)有關(guān)的結(jié)構(gòu)和尺寸的數(shù)據(jù)進(jìn)行校核。
(4) 檢查制品的工藝性。對(duì)制品進(jìn)行成型前的工藝性檢查,以確認(rèn)制品的各個(gè)細(xì)小部分是否均符合注射成型的工藝性條件。
2. 基本程序
模具及其操作必須滿足各種要求,其模具設(shè)計(jì)的最佳方法是綜合考慮,系統(tǒng)制定設(shè)計(jì)方案,模具設(shè)計(jì)流程圖表示了各條件間的相互關(guān)系,以及必須滿足主功能的邊界條件和附加條件的關(guān)系。
3. 注射模設(shè)計(jì)審核要點(diǎn)
(1) 基本結(jié)構(gòu)審核
1) 模具的結(jié)構(gòu)和基本參數(shù)是否與注射機(jī)規(guī)格匹配。
2) 模具是否具有合模道向機(jī)構(gòu),機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理。
3) 分型面選擇是否合理,有無(wú)產(chǎn)生飛邊的可能,制品能否滯留在設(shè)有推出脫模機(jī)構(gòu)的動(dòng)模(或定模)一側(cè)。
4) 模腔的布置與澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理。澆口是否與塑料原料相適應(yīng),澆口位置是否恰當(dāng),澆口與流道的幾何形狀及尺寸是否合適,流動(dòng)比數(shù)值是否合理。
5) 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理。
6) 推出脫模機(jī)構(gòu)與側(cè)向分型或抽芯機(jī)構(gòu)是否合理、安全和可靠。它們之間或它們與其它模具零部件之間有無(wú)干涉或碰撞的可能,脫模板(推板)是否會(huì)與凸模咬合。
7) 是否需要排氣結(jié)構(gòu),如果需要,其設(shè)置情況是否合理。
8) 是否需要溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng),如果需要,其熱源和冷卻方式是否合理。溫控元件隨是否足夠,精度等級(jí)如何,壽命長(zhǎng)短如何,加熱和冷卻介質(zhì)的循環(huán)回路是否合理。
9) 支承零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理。
10) 外形尺寸能否保證安裝,緊固方式選擇是否合理可靠,安裝用的螺栓孔是否與注射動(dòng)、定模固定板上的螺孔位置一致,壓板槽附近的固定板上是否有緊固用的螺孔。
(2) 設(shè)計(jì)圖樣審核要點(diǎn)
1) 裝配圖。零部件的裝配關(guān)系是否明確,配合代號(hào)標(biāo)注得是否恰當(dāng)合理,零件標(biāo)注是否齊全,與明細(xì)表中的序號(hào)是否對(duì)應(yīng),有關(guān)的必要說(shuō)明是否具有明確的標(biāo)記,整個(gè)模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度如何。
2) 零件圖。零件號(hào)、名稱(chēng)、加工數(shù)量是否有確切的標(biāo)注,尺寸公差和形位公差標(biāo)注是否合理齊合。成型零件容易磨損是部位是否預(yù)留了修磨量。哪些零件具有超高精度要求,這種要求是否合理。各個(gè)零件的材料選擇是否恰當(dāng),熱處理要求和表面粗糙度要求是否合理。
3) 制圖方法。 制圖方法是否正確,是否合乎有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)(包括工廠企業(yè)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn))。圖面表達(dá)的幾何圖形與技術(shù)內(nèi)容是否容易理解。
(3) 模具設(shè)計(jì)質(zhì)量審核要點(diǎn)
1) 設(shè)計(jì)模具時(shí),是否正確地考慮了塑料原材料的工藝特性、成型性能,以及注射機(jī)類(lèi)型可對(duì)成型質(zhì)量產(chǎn)生的影響。對(duì)成型過(guò)程中可能產(chǎn)生的缺陷是否在模具設(shè)計(jì)時(shí)采取了相應(yīng)的預(yù)防措施。
2) 是否考慮了制品對(duì)模具導(dǎo)向精度的要求,導(dǎo)向結(jié)果設(shè)計(jì)得是否合理。
3) 成型零部件的工作尺寸計(jì)算是否合理,能否保證制品的精度,其本身是否具有足夠的強(qiáng)度和剛度。
4) 支撐部件能否保證模具具有足夠的整體強(qiáng)度和剛度。
5) 設(shè)計(jì)模具時(shí)是否考慮了試模和修模要求。
(4)裝拆及搬運(yùn)條件審核要點(diǎn)有無(wú)便于裝拆時(shí)用的橇槽、裝拆孔和牽引螺釘,對(duì)其是否作出了標(biāo)記。有無(wú)供搬運(yùn)用的吊環(huán)或起重螺栓孔,對(duì)其是否也作出了標(biāo)記。
設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
一、 設(shè)計(jì)課題
注射器針筒套注塑模
(一) 簡(jiǎn)介
醫(yī)療注射器針筒套體積小,比較細(xì)長(zhǎng),該塑件外表面容易出現(xiàn)縮水、頂白、浪痕、飛邊等缺陷(見(jiàn)圖1)的注塑模。材料用PP。
(二) 特點(diǎn)
1, 注塑件平整、美觀、光潔度▽以上,沒(méi)有推桿痕跡。
2, 注塑件尺寸穩(wěn)定,全部尺寸達(dá)到圖紙規(guī)定要求。
3, 注塑件的關(guān)鍵零件一型板采用坐標(biāo)鏜床直接一次鏜成,減少加工誤差,提高模具精度。
4, 注塑模具壽命高,下模板鑲有淬火凹模套,型芯淬火,型板(推板)調(diào)質(zhì)后加工。
5, 如果試模不合格,僅僅更換型芯、型板和型芯固定板,又可投入試模,縮短了制模周期。
二、塑件及材料分析
1, 塑件形狀分析
從上圖可看出,塑件小,內(nèi)腔有兩個(gè)角度,兩個(gè)環(huán)形槽,外腔有四個(gè)角度,另加六個(gè)加強(qiáng)肋板。塑件小而長(zhǎng)為了便于加工凹??蓪⒃O(shè)計(jì)成組合式凹模,設(shè)置成三塊凹模板,而凸模由于是一模八腔,可設(shè)計(jì)整體嵌入凸模固定板。
2, 材料分析
該塑件的材料為PP,它的性質(zhì)如下:
聚丙炳化學(xué)性能較好,耐寒性差,光、氧作用下易分解,機(jī)械性能比聚 烯好。
成型時(shí)收縮大,成型性能好,易變形翹曲,尺寸穩(wěn)定性好,柔軟性好,有“鉸鏈”特性。聚丙炳相對(duì)密度在0.90~1.05之間,該塑件相對(duì)密度為1。016,玻纖增強(qiáng);收縮率0。4~0.8之間、熔點(diǎn)170~178C、抗拉強(qiáng)度78~90MPa、抗彎強(qiáng)度132MPa.因有“鉸鏈”特性澆口位置設(shè)計(jì);防縮孔,變形‘收縮率為1.3%~1.7%.使用溫度。成型收縮范圍大易發(fā)生縮孔凹痕及變形熱容量大注射成型模具必須設(shè)計(jì)充分進(jìn)行冷卻的冷卻回路適宜模溫為80 C0左右不可低于50 C0否則會(huì)造成成型塑件表面光澤差或產(chǎn)生熔接痕等缺陷溫度過(guò)高會(huì)產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象
聚丙炳主要用與板、片、透明薄膜、繩、絕緣零件、汽車(chē)零件、閥門(mén)配件、日用品等
3, 塑件體積及質(zhì)量計(jì)算。
根據(jù)塑件,可粗略算出體積及質(zhì)量。
圖 2
如圖2所示,可把塑件分成13部分來(lái)計(jì)算,具體計(jì)算如下:
V圓臺(tái) =1/3π[R2H - r2h] h V圓柱 =πr2h
V1 = 1/3π(9.7/2)2x 1.7 = 41.85
V2 = 1/3π(9.3/2)2x 18.6 = 420.95
V3 = 1/3π(8/2)2x 25.6 = 428.71
V4 = 1/3π(7.11/2)2x 2.79 = 36.9
V5 = 1/3π(6.81/2)2x 27.51 = 333.84
V6 = 1/3π(2/2)2x 2 = 2.09
V7 = 6 x 1/2 x 0.58 x 17.18 x 0.8 = 23.91
V8 = 1/3π(5.7/2)2x 28.16 = 239.4
V9 = 1/3π(5.85/2)2x 1.39 = 12.45
V10 = 1/3π(7.5/2)2x 47.2 = 694.73
V11 = 1/3π[(7.86/2)2 -(7.36/2)]2 = 2.99
V12 = 1/3π[(7.95/2)2 -(7.45/2)]2 = 3.05
V13 = 1/3π(8.2/2)2x 1 = 52.78
V塑件 = V1 + V2 + V3 + V4 + V5 + V6 + V7 - V8 - V9- V10 – V10 – V11 – V12
– V13 = 0.9416cm3
V總 = V塑件 x 8 = 8 x 0.9416 = 7.5328cm3
m塑件= ρ x v = 1.016 x 0.9416 x 10 = 0.9566g
m總 = ρ x v x 8 = 1.016 x 0.9566 x 10 x 8 = 7.6533g
三、擬定的成型工藝
1、制品的成型方法
熱塑性塑料指定采用注射成型,本設(shè)計(jì)選用熱塑性塑料PP,可用注射成型。
2、制品的成型參數(shù)
根據(jù)制品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及選定的原料PP,可擬定如下工藝參數(shù)(塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè))。
塑料名稱(chēng): PP
密度(g/cm3): 1.04~1.05
計(jì)算收縮率(%):0.4~0.8
預(yù)熱溫度(℃): 80~85
預(yù)熱時(shí)間(h): 2~3
料筒溫度(℃) 前段 190~200
中段 210~220
后段 160~170
噴嘴溫度(℃): 180~190
模具溫度(℃): 70~90
注射壓力(MPa):90~130
保壓力(MPa):40~50
成型時(shí)間(s): 注射時(shí)間 2~5
保壓時(shí)間 15~40
冷卻時(shí)間 15~40
總周期 40~140
螺桿轉(zhuǎn)速(r/min): 30~60
適應(yīng)注射機(jī)類(lèi)型: 螺桿
后處理溫度(℃): 70
后處理時(shí)間(h): 2~4
四、型腔數(shù)目
型腔數(shù)目的確定主要參考以下幾點(diǎn) 來(lái)確定
(1)、塑件制品的批量和交貨期,以及塑料制件的成本。因?yàn)槭钱厴I(yè)設(shè)計(jì),因此這點(diǎn)可不予考慮。
(2)、所選用注射機(jī)的技術(shù)規(guī)則,因?yàn)樯厦嬷贿M(jìn)行了結(jié)構(gòu)及工藝成型的分析,還沒(méi)確定注射機(jī),也可暫時(shí)不予考慮。
(3)、質(zhì)量控制要求。塑件小要求成批量生產(chǎn),因此可設(shè)成一模八腔,以保證生產(chǎn)數(shù)量。
根據(jù)以上綜合考慮,實(shí)際采用一模八腔注射成型。
同時(shí)根據(jù)塑件體積v=7.5328 cm3,初步確定注射機(jī)為SZ-60/40
注射機(jī)各參數(shù)如下:
項(xiàng)目 SZ-60/40
結(jié)構(gòu)形式 臥式
理論注射容量(cm3) 60
螺桿直徑(mm) 30
注射壓力(MPa) 180
注射速率(g/s) 70
塑化能力(Kg/h) 35
螺桿轉(zhuǎn)速(r/min) 0~200
鎖模力(KN) 400
拉桿內(nèi)間距(mm) 220x300
移模行程(mm) 250
最大模具厚度(mm) 250
最小模具厚度(mm) 15
鎖模形式
模具定位孔直徑(mm) ф80
噴嘴球半徑(mm) SR10
噴嘴口孔徑(mm)
五、型腔布局
模具型腔為一模八腔,其結(jié)構(gòu)基本上呈圓兩排分布。
六、分型面與排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1、分型面選擇:
選擇分型面即是決定型腔空間在模內(nèi)應(yīng)占有的位置。
選擇時(shí)應(yīng)遵行如下原則:
1)、復(fù)合塑件脫模。為使塑件能從模內(nèi)取去,分型面的位置應(yīng)設(shè)在塑件斷面尺寸大的部位。
2)、分型面的數(shù)目及形狀。通常只采用一個(gè)與注射機(jī)開(kāi)模運(yùn)動(dòng)方向相垂直的方向,特殊情況下采用一個(gè)以上的分型面或其他形狀的分型面。確定分型面形狀時(shí)應(yīng)以模具制造及脫模方便的原則。
3)、型腔方位的確定。在決定型腔在模具內(nèi)的方位時(shí),分型面的選擇應(yīng)盡量防止孔或側(cè)凹,以免采用較復(fù)雜的模具結(jié)構(gòu)。
4)、確保塑件質(zhì)量。分型面應(yīng)不要選擇在塑件光滑的外表面,避免影響外觀質(zhì)量;將塑件要求同軸度的部分放到分型面的同一側(cè),以確保塑件的同軸度;要考慮脫模斜度造成塑件大、小端的尺寸差異要求等。
5)、有利于塑件脫模。由于模具脫模機(jī)構(gòu)通常只設(shè)在動(dòng)模一側(cè),故選擇分型面時(shí)應(yīng)盡可能使開(kāi)模后塑件留在動(dòng)模一側(cè)。這對(duì)于自動(dòng)化生產(chǎn)使用的模具尤其顯得重要。
6)、考慮側(cè)向軸拔距。一般機(jī)械式抽芯機(jī)構(gòu)的側(cè)向拔距都較小,因此選擇分型面時(shí)應(yīng)將抽芯或做為側(cè)向分型或抽芯。并注意將側(cè)抽芯放在動(dòng)模邊,避免定模抽芯。分型距離長(zhǎng)的方向置于動(dòng)、定模的開(kāi)合模方向上,而將短抽拔距
7)、鎖緊模具的要求。側(cè)向合模鎖緊力較小,故對(duì)于投影面積較大的大型塑件,應(yīng)將投影面積大的方向放在動(dòng)、定模的合模方向上,而將投影面積小的方向作為側(cè)向分型面。
8)、有利于排氣。當(dāng)分型面作為主要排氣渠道時(shí),應(yīng)將分型面設(shè)在塑料熔體的末端,以利于排氣。
9)、模具零件易于加工。選擇分型面時(shí),應(yīng)使模具分割成便于加工的零件,以減小機(jī)械加工的困難。
根據(jù)以上分型面選擇原則及塑件本身的特點(diǎn),確定為單分型面(如圖3)
圖3
2、排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
如果排氣不良就會(huì)在塑件上形成氣泡、銀紋、云霧、接縫,使表面輪廓不清,甚至充模不滿;嚴(yán)重時(shí)在塑件表面產(chǎn)生焦痕;同時(shí)可降低充模速度,影響成型周期;有可能形成斷續(xù)注射,降低生產(chǎn)效率。因此應(yīng)確定一個(gè)合理的排氣方式排氣。
根據(jù)排氣方式,以及模具分型面,塑件帶鑲件的特點(diǎn),可利用分型面排氣,拼鑲件縫 隙 排氣和推桿間隙排氣。
七、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)對(duì)注射成型周期和塑件質(zhì)量(如外觀、物理性能、尺寸精度等)都有直接影響。設(shè)計(jì)時(shí)須遵循如下原則:
1.結(jié)合型腔布局考慮,應(yīng)注意以下三點(diǎn):
1)盡可能采用平衡式布置,以便設(shè)置平衡式分流道。
2)型腔布置和澆口開(kāi)設(shè)部位力求對(duì)稱(chēng),防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。
3)型腔排列要盡量可能緊湊,以減少模具外形尺寸。
2. 熱量及壓力損失要小 為此澆注系統(tǒng)流程應(yīng)盡量短,斷面尺寸盡可能大,盡量減少?gòu)澱郏砻娲植诙纫汀?
3. 確保均衡進(jìn)料 盡可能使塑料熔體在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)入各個(gè)型腔的深處及角落,即分流道盡可能采用平衡式布置。
4.塑料耗量要少 在滿足各型腔充滿的前提下,澆注系統(tǒng)容積盡量要小,以減少塑料的耗量。
5.消除冷料 澆注系統(tǒng)應(yīng)能捕集溫度較低的“冷料”,防止其進(jìn)入型腔,影響塑件的質(zhì)量。
6.排氣良好 澆注系統(tǒng)應(yīng)能順利地引導(dǎo)塑料熔體充滿型腔各個(gè)角落,使型腔的氣體能順利排出。
7.防止塑件出現(xiàn)缺陷 避免熔體出現(xiàn)充填不足或塑件出現(xiàn)氣孔、縮孔、殘余應(yīng)力、翹曲變形或尺寸偏差過(guò)大以及塑料流將嵌件沖壓位移或變形等各種成型不良現(xiàn)象。
8.塑件外觀質(zhì)量 根據(jù)塑件大小、形狀及技術(shù)要求,做到去除修整澆口方便,澆口痕跡無(wú)損塑件的美觀和使用。
9.生產(chǎn)效率 盡可能使塑件不進(jìn)行或少進(jìn)行后加工,成形周期短,效率高。
10.塑料熔體流體特性 大多數(shù)熱塑性塑料熔體的假塑性行為,以充分利用。
(一)主流道的設(shè)計(jì)
主流道位于模具中心塑料熔體人口處,立將注射機(jī)噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入型腔,形狀為圓錐形,位于塑料熔體按序順利地向前流動(dòng)。開(kāi)模時(shí)主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動(dòng)速度和沖模時(shí)間,甚至塑件的內(nèi)在質(zhì)量。材料為熱塑性塑料,模具又是一模八腔,并采用側(cè)澆口注射,主流道可設(shè)計(jì)成如圖4所示的整體式,澆口套與定模板之間采用過(guò)渡配合,H7/r6。澆口套上做成凸臺(tái),可承受?chē)娮鞂?duì)澆口套的壓力。澆口套下端做成半圓,防止因主流道尺寸大塑件流量大而點(diǎn)澆口尺寸小,而出現(xiàn)漲溢現(xiàn)象,也可做冷料穴使用。
根據(jù)“常用塑料直澆口尺寸”表,選主流道始端尺寸d=2.5mm,大端尺寸D=5mm,澆口套始端半徑R=注射機(jī)噴嘴半徑+(0.5~1)=10+(0.5~1)=11mm,半錐角a=2o。其長(zhǎng)度尺寸取L=30mm,其余尺寸見(jiàn)圖。主流道內(nèi)壁粗造度Ra=0.8,拋光時(shí)要沿軸向進(jìn)行。
根據(jù)主流道尺寸,可求出主流道體積:
V主=1/3 πL(R2+Rr+r2)=343.44mm3=0.34cm3
圖4
(二)分流道設(shè)計(jì)
因?yàn)椴捎昧藵摲綕部谧⑸?,分流道只有一條,分流道形狀可做成圓形,容易加工。表面粗造度要求達(dá)到Ra0.8為佳,分流道與澆口的連接部分加工成斜面,并用圓弧過(guò)渡。分流道的長(zhǎng)度略等于型芯高度。取型芯高度H=40mm,L=39mm。
圖6
其直徑尺寸可按下列經(jīng)驗(yàn)公式確定:
D = 0.2654 W? L?
D — 分流道的直徑
W — 塑件的質(zhì)量
L — 分流道的長(zhǎng)度
把W=14.1mm和L=39mm帶入上式得:
D=0.2654X14.1?X39?=3.5mm
分流道直徑D=3.5mm,符合“此式計(jì)算分流道直徑限于3.2~9.5mm條件。
(三)澆口設(shè)計(jì)
澆口是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短流道,其形狀、位置、尺寸對(duì)塑件質(zhì)量影響很大。根據(jù)澆口的形式及特點(diǎn),選用限制性澆口,其特點(diǎn)是:截面尺寸為圓形,位置限制小,去除澆口后殘留痕跡小,不影響塑件外觀。開(kāi)模時(shí)可自動(dòng)拉斷,有利于自動(dòng)操作。而點(diǎn)澆口處塑件結(jié)構(gòu)厚度比其他位置的大,這就彌補(bǔ)了澆口附近補(bǔ)料造成的應(yīng)力小,對(duì)薄壁塑件因剪切速率過(guò)高,分子高度定向而造成局部應(yīng)力,甚至開(kāi)列。
澆口截面積通常為分流道截面積的0.03~0.09。
S澆=S分(0.03~0.09)=?πx32x0.09=?πd2澆
d澆=6 x0.03=0。18mm
澆口長(zhǎng)度約為0.5~2mm左右,取L=1mm(其余具體尺寸見(jiàn)圖6)
圖6
八、成型零件設(shè)計(jì)
由于成型零件直接與高溫高壓的塑料熔體接觸,必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度,以承受塑料熔體的高度,足夠的硬度和耐磨性,以承受料流的摩擦和磨損。通常進(jìn)行熱處理,使其硬度達(dá)到HRC40以上,材料的拋光性能好,表面應(yīng)該光滑美觀。表面粗造度應(yīng)在Ra0.4以下,切削加工性能好,熱處理變形小,可淬性良好,成型部位應(yīng)須有足夠的尺寸精度。凹模設(shè)計(jì)
(見(jiàn)圖7)
中徑:查表1,得塑件收縮率為0.4% 0.8% △= 0.2 δz = 1/3△=1/3 X 0.2mm。
圖7
型芯設(shè)計(jì)如圖:
根據(jù)塑件小孔尺寸,確定型芯尺寸:收縮率取s=0.006,精度等級(jí)系數(shù)取x=3/4,△=0.06,δz=△/3=0.02/3帶入上式得
dm=[ls(1+s)+ x△] 0 -δz
(五)凹模套壁厚計(jì)算
在注射過(guò)程中,凹模套承受塑料熔體的高壓作用,因此模具的凹模套應(yīng)該有足夠的強(qiáng)度。凹模套強(qiáng)度不足將發(fā)生塑件變形,甚至破裂;剛度不足將產(chǎn)生過(guò)大彈性變形,導(dǎo)致凹模套向外膨脹,并產(chǎn)生溢料間隙。
凹模套壁厚計(jì)算應(yīng)以最大型腔為準(zhǔn)。大尺寸型腔,剛度不足是主要矛盾,應(yīng)該按剛度計(jì)算;小尺寸型腔,在發(fā)生大的彈性變形前,其內(nèi)應(yīng)力已經(jīng)超過(guò)許用應(yīng)力,因此剛度已不是主要矛盾,應(yīng)按強(qiáng)度計(jì)算:
S最小≥r[([σ]/[σ]-2P)1/2 -1]
E — 模具材料的彈性模量(MPa),Gr12為2.06x10 5 MPa
P — 型腔壓力,一般取25~45MPa
[δ]— 剛度條件,即許用變形量(mm),由表3可查
[σ]— 模具材料的許用應(yīng)力(MPa),一般取1.8x10 3 ~2.2x10 3 MPa
表3
粘度特性
塑料品種
[δ]值的許用范圍(mm)
高粘度
PC、PPO、PSF、HPVC
0.06~0.08
低粘度
PA、PE、PP、POM
0.025~0.04
中粘度
PS、ABS、PMMA
0.04~0.05
S≥34.5[(2x10 3 /2x10 3 -2x35) 1/2 -1]=0.69mm
按剛度計(jì)算:查表3,?。郐模?0.045
S≥r[((0.75rp+[δ]E)/([δ]E-1.25rP))1/2 -1]
=34.5[((0.75x34.5x35+0.045x2.06x10 5 )/(0.045x2.06x10 5-1.25x34.5x35))1/2 -1]=5mm
凹模套最小厚度取S=5mm。
九、導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的開(kāi)合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。根據(jù)模具分型的特點(diǎn),選用導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。又是小型注射模,不必設(shè)錐面定位機(jī)構(gòu)。模具兩次分型,兩次分型面上都要設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu),即一次分型導(dǎo)向機(jī)構(gòu),二次分型導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
導(dǎo)柱和導(dǎo)套設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
1、導(dǎo)柱應(yīng)合理地均布在模具分型面的四周,導(dǎo)柱中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離,以保證模具的強(qiáng)度。
2、導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)比型芯(凸模)端面的高度高出6~8mm,以免型芯進(jìn)入凹模時(shí)與凹模相碰而損壞。
3、導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨讀和強(qiáng)度,常采用20#低碳鋼經(jīng)滲碳0.5~0.8mm,淬火48~55HRC,也可采用T8A碳素工具鋼 ,經(jīng)淬火處理。
4、為了使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)套,導(dǎo)柱端部應(yīng)做成錐形或半球形,導(dǎo)套的前端也應(yīng)倒角。
5、導(dǎo)柱設(shè)在動(dòng)模一側(cè)可以保護(hù)型芯不受損傷,而設(shè)在定模一側(cè)則便于順利脫模取出塑件,因此可根據(jù)需要而決定裝配方式。
6、一般導(dǎo)柱滑動(dòng)部分的配合形式按H8/f8,導(dǎo)柱和導(dǎo)套固定部分配合按H7/k6,導(dǎo)套外徑的配合按H7/k6。
7、除了動(dòng)模、定模之間設(shè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套外,一般還在動(dòng)模座板與推板之間設(shè)置導(dǎo)柱和導(dǎo)套,以保證推出機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)動(dòng)。
8、導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具大小而定,可參考標(biāo)準(zhǔn)模架數(shù)據(jù)選取。
一次分型導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì):
導(dǎo)柱固定在固定模板上,與固定模板為H7/m6的過(guò)渡配合。導(dǎo)柱直徑參考標(biāo)準(zhǔn),去D=16mm,導(dǎo)柱頭部做成半圓形。
導(dǎo)柱長(zhǎng)度與主流導(dǎo)長(zhǎng)度點(diǎn)澆口長(zhǎng)度以及塑件長(zhǎng)度等有關(guān)。
Lg=L主+2xL澆+L塑+6~8
=70+120.4+12+6~8
=200.4mm
圖10
其余具體尺寸見(jiàn)圖10所示。
二次分型導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì):
導(dǎo)柱固定于下模板上,與其下模板為H7/m6的過(guò)渡配合,導(dǎo)套固定于上模板,且為H7/m過(guò)谷渡配合導(dǎo)柱直徑可參考標(biāo)準(zhǔn),取D=16mm,導(dǎo)柱頭頭部做成錐形。
導(dǎo)柱長(zhǎng)度略小于導(dǎo)套長(zhǎng)度,取L=34mm
其具體尺寸見(jiàn)圖11所示。
十、脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
注射成型每一循環(huán)中,塑件必須準(zhǔn)確無(wú)誤的從模具的凹模中或型芯上脫出,完成模具脫模。
脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循下述原則:
2、 塑件滯留于動(dòng)模邊,以便借助于開(kāi)模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置,完成脫模動(dòng)作,致使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
3、 防止塑件結(jié)構(gòu)變形或損壞,正確分析塑件對(duì)模腔的粘附力的大小及所部位,有針對(duì)性的選擇合適的脫模裝置,使推出重心與脫模阻力中心相重合。
由于塑件收縮時(shí)包緊型芯,因此推出力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近型芯,同時(shí)推出力應(yīng)施于塑件剛性和強(qiáng)度最大部位,作用面積也盡可能大一些,以防塑件變形或損壞。
4、 力求良好的塑件外觀,在選擇頂相互位置時(shí),應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗绊懖淮蟮牟课?。在采用推桿脫模時(shí),尤其要注意這個(gè)問(wèn)題。
5、 結(jié)構(gòu)合理可靠,脫模結(jié)構(gòu)應(yīng)工作可靠,運(yùn)動(dòng)靈活,制造方便,更換容易,且有足夠的強(qiáng)度和剛度。
依據(jù)以上脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則及模具自身特點(diǎn)(如多小型芯、形狀復(fù)雜等)采用脫模板脫模機(jī)構(gòu).萁缺點(diǎn)是推出面積大、推力均勻,塑件不易變形,表面無(wú)推出痕跡,繪聲繪色簡(jiǎn)單具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖12;
圖12
脫模力的計(jì)算:
F脫=F正=P1.A
F 正— 因塑件收縮對(duì)型芯產(chǎn)生的正壓力(即包緊力):
P — 塑件對(duì)型芯產(chǎn)生的單位正壓力(包緊力),一般P≈8~12MPa,薄件取小值,厚件取大值;
A — 塑件包緊型芯的側(cè)面積(mm2)
對(duì)與不通孔的殼體塑件脫模時(shí),還需要克服大氣壓力造成的阻力F阻,其值為 F阻=0.1A
(A為型芯端面積mm2)
故總的脫模力為:
F總脫=F1脫+F阻+17xF2脫
=PA1+0.1A1+17xPA2
=10Xπx5.3x3+0.1x π/4 x5.32+17x10xπx1.8x3
≈3383.99N
=3.38KN
十一、 模溫調(diào)節(jié)與冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
塑料注射模溫調(diào)節(jié)能力,不僅影響到塑件質(zhì)量,而且也決定著生產(chǎn)效率。實(shí)際上模溫設(shè)計(jì)恰當(dāng)與否,直接關(guān)系到生產(chǎn)成本與經(jīng)濟(jì)效益。
模溫對(duì)塑件質(zhì)量的影響:
1、改善成形性 每一種塑料都有其濕度的成形模溫,在生產(chǎn)過(guò)程中若能始終維持相適應(yīng)的模溫則其成形性可得到改善,若模溫過(guò)低,會(huì)降低塑件熔體流動(dòng)性,使塑件輪廓不清,甚至充模不滿;模溫過(guò)高,會(huì)使塑件脫模時(shí)和脫模后發(fā)生變形,使其形狀和尺寸精度降低。
2、 成形收縮率 利用模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持模溫恒定,能有效減少塑料成型收縮的波動(dòng),提高塑件的合格率。采用允許的的模溫,有利于減少塑料的成形收縮率,從而提高塑件的尺寸精度。并可縮短成形周期,提高生產(chǎn)率。
3、 塑件變形 模具型芯與型腔溫差過(guò)大,會(huì)使塑件收縮不均勻,導(dǎo)致塑件翹曲變形。尤以壁厚不均和形狀復(fù)雜的塑件為甚。需采用合適的冷卻回路,確保模溫均勻,消除塑件翹曲變形。
4、 尺寸穩(wěn)定性 對(duì)于結(jié)晶性塑料,使用高模溫有利于結(jié)晶過(guò)程的進(jìn)行,避免在存放和使用過(guò)程中,尺寸發(fā)生變形;對(duì)于柔性塑料(如聚烯烴等)采用低模溫有利用塑件尺寸穩(wěn)定。
5、 力學(xué)性能 適當(dāng)?shù)哪?,可使塑件力學(xué)性能大為改善。例如,過(guò)低模溫,會(huì)使塑件內(nèi)應(yīng)力增大,或產(chǎn)生明顯的熔接痕。對(duì)于粘性大的剛性塑料,使用高模溫,可使其應(yīng)力開(kāi)裂大大的降低。
6、 外觀質(zhì)量 適當(dāng)提高模具溫度能有效地改善塑件的外觀質(zhì)量。過(guò)低模溫會(huì)使塑件輪廓不清,產(chǎn)生明顯的銀絲、云紋等缺陷,表面無(wú)光澤或粗糙度增加等。
模溫對(duì)生產(chǎn)效率的影響:
就注射成形過(guò)程講,可把模具看成為熱交換器。塑料熔體凝固時(shí)釋放出的熱量中約有5%以輻射、對(duì)流的方式散發(fā)到大氣中,其余95%由模具的冷卻介質(zhì)(一般是水)帶走。因此模具的生產(chǎn)效率主要取決于冷卻介質(zhì)的熱交換效果。據(jù)統(tǒng)計(jì),模具的冷卻時(shí)間約占整個(gè)注射成形周期的2/3至4/5,因此縮短注射成形周期內(nèi)的冷卻時(shí)間是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。故在設(shè)計(jì)過(guò)程中冷卻時(shí)間應(yīng)適當(dāng)控制。
冷卻時(shí)間的確定:
在注射過(guò)程中,塑件的冷卻時(shí)間,通常是指塑料熔體從充滿欣腔起的可以開(kāi)模取出塑件時(shí)止的這一段時(shí)間。這一段時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)常以制品已充分固化定型而且具有一定強(qiáng)度和剛度為準(zhǔn)。這段冷卻時(shí)間一般占整個(gè)注射生產(chǎn)周期的80%。由以下式可計(jì)算:
t=s2/π2.a ln[4/π . (Ts-Tm)/(TE-TM)]
a — 塑件熱擴(kuò)散系數(shù)(m2/s),查表3
s — 制品壁厚(mm)
t= 32/π2x9.4x10 -4 /360 x [4/π x (230-50)/(80-50)]
表3
塑件名稱(chēng)
熱擴(kuò)散系數(shù)a(m2.h -1 )
ABS
9.6x10 -4
PP
2.4x10 -4
表4
塑料名稱(chēng)
TS(℃)
TM(℃)
TE(℃)
PS
200~500
40~60
60~100
AS
200~260
40~60
60~100
ABS
200~260
40~60
60~100
PP
160~260
40~60
60~110
冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則:
1、 盡量保證塑件收縮均勻,維持模具的熱平衡。
2、 冷卻水孔的數(shù)量約多,孔徑約大,則對(duì)塑件的冷卻效果約均勻。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),一般冷卻水孔中心線與型腔壁的距離應(yīng)為冷卻水孔直徑的1~2倍(常位12~15mm),冷卻水孔中心距約為水孔直徑的3~5倍,水孔直徑約為8~12mm。
3、 盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等,當(dāng)塑件壁厚均勻時(shí),冷卻水孔與型腔表面的距離應(yīng)處處相等。當(dāng)塑件壁厚不均勻時(shí),壁厚處應(yīng)強(qiáng)化冷卻、水孔應(yīng)靠近型腔、距離要小,但也不應(yīng)小于10mm。
4、 澆口處加強(qiáng)冷卻。一般在注射成型時(shí),澆口附近溫度最高,距澆口越遠(yuǎn)溫度越低,因此要加強(qiáng)澆口處的冷卻。即冷卻水從澆口附近流入。
5、 因降低進(jìn)水與出水的溫差。如果進(jìn)水與出水溫差過(guò)大,將使模具的溫度分布不均勻,尤其對(duì)流程很長(zhǎng)的大型塑件,料溫越流越低,對(duì)于矩形模具,通常沿模具寬度方向開(kāi)設(shè)水孔,使進(jìn)水與出水溫差不大于5℃。
6、 合理選擇冷卻水道的形式。對(duì)于收縮大的塑件(入聚乙烯)應(yīng)沿收縮方向開(kāi)設(shè)冷卻水孔。對(duì)于不同形狀的塑件,冷卻水管的排列形式也有所不同,根據(jù)不同的形式合理選擇。
7、 合理確定冷卻水管的接頭的位置。為不影響操作,進(jìn)出口水管接頭通常設(shè)在注射機(jī)背面的模具的同一側(cè)。
8、 冷卻系統(tǒng)的水道應(yīng)盡量避免與模具上其它機(jī)構(gòu)(如推桿孔、小型芯孔等)發(fā)生干涉現(xiàn)象,設(shè)計(jì)時(shí)要通盤(pán)考慮。
9、 冷卻水管進(jìn)出接頭應(yīng)埋入模板內(nèi),以免模具在搬運(yùn)過(guò)程中造成損壞。最好在進(jìn)口和出口處分別打出標(biāo)志,如“IN”(進(jìn)口)和“OUT”(出口)等。
模具工作零件部分中,下模板零件比較多,不好設(shè)置冷卻管道,上模板只有凸模,澆口也在凸模中,因此冷卻管道就可設(shè)在上模板中,見(jiàn)圖15;
冷卻系統(tǒng)的計(jì)算:
模具為中小型,可用下面的方法簡(jiǎn)單計(jì)算,如下:
1、計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)從型腔中散發(fā)出的總熱量(Q總=Q1):
1)計(jì)算每次需要的注射量(Kg或cm3)
G=G件+G澆 = 0.9566 X 8 + 2.077g = 9.7298g =0.0097298Kg
=14.8x10 -3 +0.72x1.05
=0.77Kg
2)確定生產(chǎn)周期(s)
t=t注 + t冷 + t脫
=50s(式中數(shù)值查表得)
3)求使用的塑料單位熱流量Qs(Kj/Kg)
查表得ABS單位熱流量 310~400 Kj/Kg
4)求每小時(shí)需要注射的次數(shù)
N=3600/50
=72次
5)求每小時(shí)的注射量(Kg/h)
W=N.G
=72 x 0.0097298
=0.70054 Kg/h
6)求從型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量(Kj/h)
Q總=Q1=N.G.Qs=W.Qs=0.70054 x 590=413.32 Kj/h
2、求冷水的體積流量(m3/min)
V=q.v=Q/60 / ρ1.C1(T出 – T進(jìn))
式中,ρ為密度 103Kg/m3,C1為水的比熱熔 C1=4.187J/(Kg.℃),T出為水管出口設(shè)定溫度,T進(jìn)為水管進(jìn)口設(shè)定溫度,Q為凹模帶走的熱量(Kj/h)取ΔT=T進(jìn)-T出=5℃
q.v= 1/3 x 413.32/60 / 10 x 4.187x5℃
=4.5x10 -3 m3/min
3、求冷卻水管的直徑d(mm)
查表 得 d=8mm
4、求冷卻水的平均流速(m/s);
查表 得 Vmin=1.66m/s
表5
冷卻水管直徑d(mm)
最低流速v(m/s)
冷卻水體積流量v(m3/min
8
1.66
5.0 x 10 -3
10
1.32
6.2 x 10 -3
12
1.10
7.4 x 10 -3
15
0.87
9.2 x 10 -3
20
0.66
12.4 x 10 -3
5、計(jì)算凹模上應(yīng)設(shè)冷卻管的總長(zhǎng)度(m),由于傳熱面積A=πdL。所以:
L=A/πd =0.298m=298mm 23936/3.14 x 8 =
6、求凹模所需冷卻管根數(shù)
N=L/B≈2
以上為模具冷卻系統(tǒng)計(jì)算過(guò)程,由于模具下模板結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不好設(shè)置冷卻管道,因此冷卻管道只設(shè)在上模板中。
十二、模體設(shè)計(jì)
模體也稱(chēng)模架,是注射機(jī)的骨架和基本,模具的每一部分但寄生其中,通過(guò)他把模具的每一部分有機(jī)的聯(lián)系在一起。模架一般由定模座(或叫定模底板)、定模固定板(或叫定模板)、動(dòng)模固定板(或叫型芯固定板)、支撐板(或叫動(dòng)模墊板)、墊塊(或叫墊腳、模腳)、動(dòng)模座板(或叫動(dòng)模底板)、推板(或叫推出底板)、推桿固定板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、復(fù)位桿等組成。另外,根據(jù)需要,還有特殊結(jié)構(gòu)的模架,如點(diǎn)澆口模架、帶脫模板的模架。
1、固定板與支撐板
固定板有動(dòng)模固定板(或型芯固定板)與定模固定板以及推桿固定板,其作用是用來(lái)固定型芯(或凸模)、凹模、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、推桿等,因此要有一定發(fā)厚度及強(qiáng)度。一般用45號(hào)鋼制成,最好經(jīng)調(diào)質(zhì)235HB。
支撐板是墊在動(dòng)模固定板下面的平板,其作用是防止型芯(凸模)、導(dǎo)柱、導(dǎo)套脫落,并承受一定的彎曲應(yīng)力,因此應(yīng)具有較高的平行度和硬度。一般用45號(hào)鋼,經(jīng)熱處理235HB,或50、40Gr、45Mn2經(jīng)調(diào)質(zhì)235HB,或直接用Q235~Q275。
支撐板和定模固定板由螺釘和銷(xiāo)釘進(jìn)行連接和定位。
2、支撐件
墊塊(支撐塊):它是用來(lái)連接支撐板與動(dòng)模座板的零件。其作用有兩點(diǎn)。一是形成推出機(jī)構(gòu)的行程空間,二是調(diào)節(jié)模具的總厚度,以適應(yīng)注射機(jī)的 模具安裝厚度要求。
墊塊的機(jī)構(gòu)形式有平行墊塊和拐角墊塊(又稱(chēng)模腳),但為了加工容易,一般使用前者。
墊塊一般用中碳鋼制成,也可用A3鋼,或HT200、球鐵等。
墊塊的高度一般為:
H=h推出+h推固+h推板+h擋銷(xiāo)
式中,h推出為塑件應(yīng)推出的高度(mm),h推固為推桿固定板的厚度(mm),h推板為推板厚度(mm),h擋銷(xiāo)為擋銷(xiāo)的長(zhǎng)度(mm)。
模具組裝時(shí),應(yīng)注意墊塊高度應(yīng)一致,否則由于負(fù)荷不均會(huì)造成動(dòng)模板損壞。
墊塊與動(dòng)模座板或支撐板之間直接連接時(shí),一般不需設(shè)定位銷(xiāo),但三者之間才用間接連接時(shí),要用螺釘與定位銷(xiāo)連接。
十三、注射模與注射機(jī)的關(guān)系
注射機(jī)在前面已初步選定為SZ-160/1000,模具的各零件業(yè)已基本確定,這節(jié)只需進(jìn)行模具與注射機(jī)的校核即可。
1、注射壓力的校核:
該項(xiàng)工作是校核所選用注射機(jī)的公稱(chēng)壓力P公能否滿足塑件成型所需要的注射壓力P0,塑件成型時(shí)所需要的壓力一般由塑料流動(dòng)性、塑件結(jié)構(gòu)和壁厚以及澆注系統(tǒng)類(lèi)型等因素決定,其值一般為70~150MPa。具體可參考表6(通常要求P12>P0);
查表6 得 P0=115<180,即 P0 < P公。
表6 MPa
材料
注射條件
厚壁件
中等壁厚件
難流動(dòng)的薄壁窄澆口件
聚丙烯
70——100
100——120
120——150
聚甲醛
85——100
100——200
120——150
ABS
80——110
100——130
130——150
聚苯乙烯
80——100
100——120
120——150
有機(jī)玻璃
100——120
110——150
>150
聚酰胺
90——101
101——140
>140
2、鎖模力的校核
鎖模力是指注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所施加的最大加緊力。當(dāng)高壓的塑料熔體充填模腔時(shí),會(huì)沿鎖模方向產(chǎn)生一個(gè)很大的脹型力。為此,注射機(jī)的額定鎖模力必須大于該脹型力,既:
F鎖≥F脹=A分.P型
式中,F(xiàn)鎖——注射機(jī)的額定鎖模力(N);
P型——模具型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力(MPa),一般為注射機(jī)壓力的0.3~0.65倍,通常為20~40MPa;
A分——塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和(mm2)。
將P型=650MPa,A分=198.2 mm2帶入上式,得:
F鎖 = 650 x 198.2=128845.6N
=129KN<1000KN
即F鎖>F脹。
3、開(kāi)模行程與推出機(jī)構(gòu)的校核
開(kāi)模行程是指從模具中取出塑件所需要的最小開(kāi)合距離,用H表示,它必須小于注射機(jī)移動(dòng)模板的最大行程S。SZ-160/1000的鎖模機(jī)構(gòu)為液壓—機(jī)械聯(lián)合作用的注射機(jī),其模板行程是由連桿機(jī)構(gòu)的最大沖程決定,而與模板無(wú)關(guān)。
S機(jī)≥H=H1+H2+(5~10)
式中,H1——塑件推出距離(mm);
H2——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度(mm);
H——所需塑件開(kāi)模行程(mm)。
將各值帶入上式,得:
H=23.2+30.3+10+110 78.2+78.2+10
=166.4mm<250mm
即S機(jī)>H。
4、 安裝部分相關(guān)尺寸校核
模具與注射機(jī)安裝部位的的相關(guān)尺寸主要有噴嘴尺寸、定位圈尺寸、拉桿間距、最大模具厚度與最小模具厚度以及模具與注射機(jī)的安裝關(guān)系。
1) 噴嘴尺寸:注射機(jī)的噴嘴與模具的澆口套(主流道襯套)關(guān)系主要有:主流道始端的球面半徑R應(yīng)比注射機(jī)噴嘴頭球面半徑R0大1~2mm;主流道小端直徑d應(yīng)比噴嘴直徑d0大0.5~1mm,以防止主流道口部積存凝料而影響脫模。
R=11mm,R0=10mm。
即 R-R0=11-10=1mm∈1~2mm
2) 定位圈與注射機(jī)固定板的關(guān)系:模具定模座板上的定位圈要求與主流道同心,并與注射機(jī)固定模板上的定位孔呈較松動(dòng)的間隙配合。定位圈的高度,對(duì)小型模具為8~10mm,對(duì)大模具為10~15mm。此外,對(duì)中、小型模具一般只在定模座板上設(shè)定位圈,而對(duì)大型模具,可在動(dòng)模座板、定模座板上同時(shí)設(shè)定位圈。
模具為下型模具,定位圈高度 H=8mm∈8~10mm
3) 模板規(guī)格與拉桿間距的關(guān)系:模具的安裝有兩種方式,即從注射機(jī)上方直接吊裝入機(jī)內(nèi)進(jìn)行安裝,或先吊到側(cè)面再由側(cè)面推入機(jī)內(nèi)安裝。而模具的外形尺寸受到拉桿間距的限制,因以重視。
注射機(jī)拉桿間距為 220x300mm ,模具的外形尺寸為 160x280mm。
4) 模具總厚度與注射機(jī)模板閉合厚度的關(guān)系:兩者之間關(guān)系應(yīng)滿足:
Hmin≤Hm≤Hmax
而 Hmax= Hmin+ΔH
式中,Hm——模具閉合后總厚度(mm);
Hmax——注射機(jī)允許的最大模具厚度(mm);
Hmin——注射機(jī)允許的最小模具厚度(mm);
ΔH——注射機(jī)在模具厚度方向的調(diào)節(jié)量(mm)。
當(dāng) Hm< Hmin時(shí),可以增加模具墊塊高度,但當(dāng)Hm> Hmax時(shí),則模具無(wú)法閉合,尤其是機(jī)械—液壓式鎖模的注射機(jī),因其肘桿無(wú)法撐直。
Hm=327mm,Hmax=360mm,Hmin=170mm
170mm < 327mm < 360mm
5) 模具與注射機(jī)的安裝關(guān)系:模具的安裝固定形式有壓板式與螺釘式兩種。當(dāng)用壓板固定時(shí),只有模具座板以外的附近有螺孔就能固定,很靈活方便,當(dāng)用螺釘直接固定使,模具座板上必須設(shè)安裝孔,同時(shí)還要與注射機(jī)模板上的安裝孔完全吻合,并且很麻煩,固生產(chǎn)成廣泛采用前者。使用壓板時(shí),動(dòng)模、定模各用2~4個(gè)壓板即可。
十四、模具裝配草圖及工作原理
1、 模具裝配草圖:
具體草圖見(jiàn)
2、模具工作原理:
模具注射成型后,動(dòng)模同注射機(jī)向后運(yùn)動(dòng)塑件緊貼在型芯上連云港同凝料一起脫離凹模,脫模板在推桿的推力作用下向前運(yùn)動(dòng)塑件脫離凸模,塑件順利脫模。
十五、設(shè)計(jì)小結(jié)
這次畢業(yè)設(shè)計(jì),檢查了我所學(xué)的知識(shí),讓我深深覺(jué)的自己的知識(shí)是那樣薄弱,從而又讓我溫習(xí)了一次以前的知識(shí),也算是對(duì)我在走上工作崗位前的一次檢查。不只溫習(xí)了專(zhuān)業(yè)知識(shí),還涉及了一些本該知道的知識(shí)(查資料、Word文擋的使用以及最平常的打字、畫(huà)圖等,這次都派上了用場(chǎng)),而以前卻似乎一無(wú)所知,這次也正好彌補(bǔ)上。
十六、參考資料
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設(shè)計(jì)體會(huì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)所學(xué)知識(shí)與能力的綜合應(yīng)用和檢測(cè),是每一個(gè)合格的大學(xué)生的必經(jīng)工程,也是一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì),不僅培養(yǎng)了我們正確的設(shè)計(jì)思想;同時(shí)也讓我們掌握了工程設(shè)計(jì)的一般程序和方法,以及鍛煉了我們綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中,我們大量閱讀了各種技術(shù)