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目 錄 目 錄 1 摘 要 I 第一章 緒 論 1 1 1 課題背景 1 1 2 設(shè)計(jì)的目的及意義 2 1 3 設(shè)計(jì)簡介 2 第二章 塑件成型工藝性分析 3 2 1 聚氯乙烯的基本性能與成型特點(diǎn) 3 2 2 注塑工藝條件 3 2 3 塑件結(jié)構(gòu)分析 4 2 4 塑件的精度分析 5 2 5 塑件表面粗糙度分析 6 2 6 注塑機(jī)的選擇 6 第三章 分型面的選擇和澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7 3 1 型腔的分布 7 3 2 分型面的選擇 7 3 3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 3 4 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12 第四章 成型零件的設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算 13 4 1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 4 2 成型零件工作尺寸的計(jì)算 14 第五章 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 16 5 1 推出力的計(jì)算 16 5 2 推出機(jī)構(gòu)的選擇及位置的確定 16 5 3 推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位 18 6 1 模架和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 20 6 2 支成零部件的設(shè)計(jì) 22 6 3 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 22 第七章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 25 7 1 冷卻回路尺寸的確定和布置 25 7 2 模具加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 28 第八章 主要參數(shù)的校核 29 8 1 注射壓力的校核 29 8 2 鎖模力的校核 29 8 3 注射量的校核 30 8 4 模具安裝部分的校核 30 8 5 模具開模行程的校核 30 第九章 模具的試模與修模 32 結(jié) 論 34 致 謝 35 參考文獻(xiàn) 36 I 摘 要 本課題主要是設(shè)計(jì)塑件注塑模設(shè)計(jì) 通過對塑件的工藝性以及產(chǎn)品的外形進(jìn)行分 析 并利用相關(guān)軟件繪制裝配圖和注塑模具型芯 型腔及重要零部件零件圖 本說明 書以圖文結(jié)合的形式 對澆注系統(tǒng) 分型面 模具成型部分的結(jié)構(gòu) 推出機(jī)構(gòu) 冷卻 系統(tǒng)都有了較詳細(xì)的論述 最后對有關(guān)參數(shù)的校核也有詳細(xì)的計(jì)算 關(guān)鍵字 澆注系統(tǒng) 推出機(jī)構(gòu) 型芯 型腔 II 1 第一章 緒 論 1 1 課題背景 近年來 塑料模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速 高效率 自動化 大型 長壽命 精密模具在模具產(chǎn)量中所戰(zhàn)比例越來越大 注塑成型模具就是將塑料先加在注塑機(jī)的 加熱料筒內(nèi) 塑料受熱熔化后 在注塑機(jī)的螺桿或柱塞的比強(qiáng)度高推動下 經(jīng)過噴嘴 和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔內(nèi) 塑料在其中固化成型 塑料制件之所以能夠在工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用 是由于它們本身具有一系列特殊 優(yōu)點(diǎn)所決定的 塑料的密度小 質(zhì)量輕 塑料的比強(qiáng)度高 按單位質(zhì)量計(jì)算的強(qiáng)度稱 為比強(qiáng)度 由于塑料的密度小 所以其比強(qiáng)度高 塑料的絕緣性能好 介電損耗低 由于塑料內(nèi)部一般都沒有自由電子和原子 所有大多數(shù)塑料都有良好的介電性能以及 很低的介電損耗 所以 塑料是現(xiàn)代電工行業(yè)和電器行業(yè)中不可缺少的原材料 塑料 的化學(xué)性能穩(wěn)定 對酸 堿和許多化學(xué)藥品都具有良好的耐腐蝕性能 其中以聚四氟 乙烯的耐化學(xué)腐蝕能力最強(qiáng) 化學(xué)穩(wěn)定性最高 即使是 王水 也不能將其腐蝕 因 此有 塑料王 之稱 由于塑料的減摩耐磨損性能好 所以現(xiàn)代工業(yè)中開始采用工程 塑料制造 此外塑料的減振和隔音性能好 許多塑料甚至都有透光性能和絕緣性能以 及防水 防透氣和防輻射的特殊性能 因此 塑料已經(jīng)成為各行各業(yè)不可缺少的一種 重要的材料 塑料工業(yè)是新興工業(yè) 是隨著石油工業(yè)應(yīng)運(yùn)而生的 目前塑料制件幾乎已經(jīng)進(jìn)入 到一切工業(yè)部門以及日常生活的各個(gè)部門的各個(gè)領(lǐng)域 塑料工業(yè)優(yōu)勢一個(gè)飛速發(fā)展的 工業(yè)領(lǐng)域 塑料工業(yè)從 20 世紀(jì) 30 年代前后開始研制到現(xiàn)在的塑料產(chǎn)品系列化 生產(chǎn) 工藝現(xiàn)代化 生產(chǎn)工業(yè)現(xiàn)代化 連續(xù)化以及不斷開拓功能塑料新領(lǐng)域 它經(jīng)歷了初創(chuàng) 階段 發(fā)展階段 飛躍階段 穩(wěn)定增長階段等這樣幾個(gè)階段 作一種新的工程 材料 其不斷被開發(fā)應(yīng)用 加之成型工藝的不斷成熟 完善與發(fā)展極大地促進(jìn)了塑料 方法的研究與應(yīng)用以及塑料成型機(jī)模具設(shè)計(jì)的開發(fā)與制造 隨著工業(yè)塑料制件和塑料 品種和需求量不斷增加 這些產(chǎn)品的更新?lián)Q代的周期越來越短 因此對塑料的品種 產(chǎn)量和質(zhì)量都提出來了越來越多的要求 結(jié)合塑料劃時(shí)代的需要以及在人類生活中方方面面的滲透 本次課程設(shè)計(jì)根據(jù)塑 2 料在生活中的應(yīng)用并通過自身在塑料方面學(xué)習(xí)到的一些比較淺薄的知識來設(shè)計(jì)出應(yīng)用 在生活中比較常見的塑料制件 從而達(dá)到對塑料的一個(gè)方方面面的認(rèn)識以及達(dá)到一個(gè) 只是輸出的過程 本次課程設(shè)計(jì)主要任務(wù)是塑件注塑模具的設(shè)計(jì) 也就是設(shè)計(jì)一副注 塑模具來生產(chǎn)塑件制件 以實(shí)現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量 同時(shí) 在設(shè)計(jì)過程中 通過查閱大 量資料 手冊 標(biāo)準(zhǔn)等 結(jié)合教材上的知識也對注塑模具的組成結(jié)構(gòu) 成型零部件 澆注系統(tǒng) 推出機(jī)構(gòu) 模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng) 有了系統(tǒng)的認(rèn)識 拓寬了視野 豐富了知識 為將來獨(dú)立完成模具設(shè)計(jì)積累了一定的經(jīng)驗(yàn) 然而 畢竟知識有限 我們只能從 塑 料成型性能 注塑模具 塑料產(chǎn)品化 這樣比較簡單的設(shè)計(jì)過程來達(dá)到模具設(shè)計(jì) 以及產(chǎn)品輸出這樣比較理論化的過程 本次課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是塑件注塑模具的設(shè)計(jì) 也就是設(shè)計(jì)一副注塑模具來生 產(chǎn)塑件制件 以實(shí)現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量 同時(shí) 在設(shè)計(jì)過程中 通過查閱大量資料 手 冊 標(biāo)準(zhǔn)等 結(jié)合教材上的知識也對注塑模具的組成結(jié)構(gòu) 成型零部件 澆注系統(tǒng) 推出機(jī)構(gòu) 模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng) 有了系統(tǒng)的認(rèn)識 拓寬了視野 豐富了知識 為將來獨(dú)立 完成模具設(shè)計(jì)積累了一定的經(jīng)驗(yàn) 1 2 設(shè)計(jì)的目的及意義 以此作為課題來進(jìn)行研究具有十分深遠(yuǎn)的意義 符合當(dāng)今時(shí)代背景又與所學(xué)專業(yè) 對口 在研究過程中 查閱相關(guān)資料可以對我國現(xiàn)有的注塑模水平有個(gè)較為深入地了 解 而且在設(shè)計(jì)中可以對現(xiàn)有的方案進(jìn)行對比和改進(jìn) 不斷創(chuàng)新 在為今后而工作崗 位上先操作起來 1 3 設(shè)計(jì)簡介 在設(shè)計(jì)之前分析制件的結(jié)構(gòu)以及材料的性質(zhì) 并填寫成型工藝卡 選擇注射機(jī)型 號及確定注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范 設(shè)計(jì)計(jì)算模具結(jié)構(gòu) 模具總體方案擬擬定及說明 結(jié)構(gòu) 特點(diǎn) 模架結(jié)構(gòu) 推出脫模機(jī)構(gòu)及復(fù)位機(jī)構(gòu) 澆注系統(tǒng) 排氣系統(tǒng) 熱抽芯系統(tǒng)設(shè)計(jì) 方案 參數(shù)計(jì)算等 關(guān)鍵零件設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 并完成說明書 在說明書上要列出各 項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算過程及依據(jù)和計(jì)算結(jié)果 并在設(shè)計(jì)完要對設(shè)計(jì)好的模具進(jìn)行說明 指出 哪些地方還不夠完善 進(jìn)一步進(jìn)行改進(jìn) 3 第二章 塑件成型工藝性分析 2 1 聚氯乙烯的基本性能與成型特點(diǎn) 聚氯乙烯為白色蠟狀固體 是一種高結(jié)晶度材料 是常用塑料中最輕的 密度 僅為 1 15g cm 1 2g cm 由于聚氯乙烯不僅化學(xué)性能穩(wěn)定 其他滲透性低 吸水 性小 介電性能高 而且還具有無毒 無味 原料易得 價(jià)格低廉 加工容易等優(yōu)點(diǎn) 被廣泛用于電氣 化學(xué) 食品 機(jī)械制造 以及農(nóng)業(yè) 醫(yī)藥衛(wèi)生 家庭日用等各個(gè)方 面 1 基本特性 聚氯乙烯熔點(diǎn)為 164 170 耐熱性好 能在 100 以上的溫度 下進(jìn)行消毒滅菌 其最高使用溫度可達(dá)到 150 最低使用溫度為 15 低于 35 時(shí)會脆裂 因?yàn)椴晃?所以聚氯乙烯的絕緣性能不受濕度的影響 但在氧 熱 光 的作用下極易降解 老化 所以必須加入防老化劑 2 成型特點(diǎn) 聚氯乙烯成型收縮范圍大 容易發(fā)生縮孔 凹痕及變形 聚氯乙烯 熱容量大 注射成型模具必須設(shè)計(jì)能充分進(jìn)行冷卻的冷卻回路 聚氯乙烯成型的適宜 模具溫度為 20 60 2 2 注塑工藝條件 1 干燥處理 如果儲存適當(dāng)則不需要干燥處理 2 染色與裝飾 PVC 染色性較差 色粉在塑料中擴(kuò)散不夠均勻 大塑件尤為明顯 PVC 塑件表面若需噴油移印等裝飾 須先用 PVC 底漆擦拭 3 熔化溫度 因 PVC 高結(jié)晶 所以加工溫度需要較高 前料筒 200 240 中料 筒 170 200 后料筒 160 190 注意不要超過 275 實(shí)際上為減少飛邊 收 縮等缺陷往往取偏下限料溫 4 模具溫度 20 60 建議使用 50 左右 結(jié)晶程度主要由模具溫度決定 模 具溫度太低 塑件表面光澤差 甚至無光澤 模具溫度太高 則容易發(fā)生翹曲變形 收縮凹陷等 5 注射壓力 PVC 成型收縮率大 尺寸不穩(wěn)定 塑件容易變形收縮 可采用提高注射 壓力及注射速度 減少層間剪切力使成型收縮率降低 但 PVC 流動性好 注射壓力大 4 時(shí)容易出現(xiàn)飛邊 且有方向性強(qiáng)的缺陷 注射壓力一般為 70MPa 140MPa 壓力太小 會收縮明顯 保壓壓力取注射壓力的 80 左右 宜取較長的保壓時(shí)間補(bǔ)縮及較長的 冷卻時(shí)間保證塑件尺寸 變形程度 6 注射速度 PVC 冷卻速度快 宜快速注射 適當(dāng)加深排氣槽來改善排氣不良 如果 塑件表面出現(xiàn)凹陷 也可以使用較高溫度下的低速注射 應(yīng)注意的是 高結(jié)晶的 PVC 高分子在熔點(diǎn)附近 其容積會發(fā)生很大變化 冷卻時(shí)收縮及結(jié)晶化導(dǎo)致塑件內(nèi)部產(chǎn)生 氣泡甚至局部空心 這樣會影響制件機(jī)械強(qiáng)度 所以調(diào)節(jié)注射工藝參數(shù)要有利于補(bǔ) 縮 2 3 塑件結(jié)構(gòu)分析 1 塑件表面上平整光滑 無翹曲 折皺 裂紋等缺陷 沒有尖利或薄弱結(jié)構(gòu) 2 塑件簡單 容易加工 3 分型面容易 4 壁厚均一 5 有圓角過渡 有較好的剛度和強(qiáng)度 塑件平面圖如圖 2 1 所示 a 圖 2 1 塑件平面圖 5 塑件立體圖如圖 2 2 所示 圖 2 2 塑件立體圖 由 Pro E 建模分析得塑件質(zhì)量屬性如圖 2 3 所示 圖 2 3 塑件質(zhì)量屬性 塑件體積為 19 0cm 質(zhì)量為 19 9g 2 4 塑件的精度分析 該塑件尺寸精度的影響因素很多 首先是模具的制造精度和模具的磨損程度 其 次是塑料收縮率的波動以及成型時(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)形狀等 在本設(shè)計(jì)中根據(jù) 模塑塑料件尺寸公差 GB T 14486 2008 可查得 本設(shè)計(jì)中 PVC 塑件選用的精度等級一般為 MT5 級 塑件表面要求光滑無痕跡 因此選 用高精度等級 MT4 塑件內(nèi)表面精度要求不高 選用一般精度即可 故塑件外表面精 度等級為 MT4 級 內(nèi)表面為 MT5 級 6 2 5 塑件表面粗糙度分析 塑件表面粗糙度主要與模具型腔表面的粗糙度有關(guān) 一般來說 模具表面的粗糙 度值要比塑件低 1 2 級 塑件的表面粗糙度 Ra 一般為 0 8 m 0 2 m 模具在使用 過程中 由于型腔磨損而使表面粗糙度增大 所以應(yīng)隨時(shí)拋光復(fù)原 透明塑件要求型 腔和型芯的表面粗糙度相同 2 6 注塑機(jī)的選擇 根據(jù) Pro E 的計(jì)算結(jié)果 得 19 0cm 根據(jù)設(shè)計(jì)要求為一模 4 腔 所以有下面塑V 的公式算出塑料的總體積 式 2 1 塑總 n3 1 式 2 2 80 總公 得 98 8cm 所以 123 5cm 根據(jù)以上計(jì)算 初步選擇理論注射量為 總V公 304cm 注塑機(jī)型號為 XS ZY 125 其主要參數(shù)見表 2 1 表 2 1 注塑機(jī)參數(shù) 理論注塑量 cm 104 最大模具厚度 mm 300 螺桿直徑 mm 30 最小模具厚度 mm 200 鎖模力 KN 900 噴嘴球半徑 mm 12 注射壓力 MPa 150 定位孔直徑 mm 100 噴嘴口直徑 mm 4 注射行程 mm 160 移模行程 mm 300 塑化能力 g s 16 8 7 第三章 分型面的選擇和澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3 1 型腔的分布 根據(jù)設(shè)計(jì)要求為一模 4 腔且為矩形分布 制件在模具中的位置如圖 3 1 所示 圖 3 1 型腔的分布 3 2 分型面的選擇 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 塑件結(jié)構(gòu)工藝性及尺 寸精度 嵌件位置 塑件的推出 排氣等多種因素的影響 因此在選擇分型面的時(shí)應(yīng) 綜合考慮分析比較以選出較為合理的方案 選擇分型面時(shí) 應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)基本原則 1 為了方便脫模 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處 2 有利于保證尺寸精度 3 保證塑件外觀質(zhì)量 減少飛邊的產(chǎn)生 4 有利于排氣 5 保證開模時(shí)產(chǎn)品在動模一側(cè) 6 有利于加工 7 保證嵌件安裝方便 定位可靠 8 盡量減少由于脫模斜度造成塑件的大小端尺寸差異 8 根據(jù)制件在模具中的位置 在此次選擇分型面的階段 考慮到方便制品的脫模 保證塑件外觀質(zhì)量 有利于排氣 保證開模時(shí)產(chǎn)品在動模一側(cè)等這些因素 如圖 3 1 所示 上下模塊制件的平面為該制品在模具中的分型面的位置 圖 3 2 分型面的位置 3 3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道的始端到型腔之間的熔體進(jìn)料通道 它的作用是 將塑料熔體順利的充滿型腔的各個(gè)部位 具有傳質(zhì) 傳壓和傳熱的功能 正確設(shè)計(jì)澆 注系統(tǒng)是獲得優(yōu)質(zhì)的塑件極為重要 注射成型的基本要求是在合適的溫度和壓力下使 足量的塑料熔體盡快充滿型腔 影響順利充模的關(guān)鍵之一就是澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 因此 在設(shè)計(jì)時(shí)一般遵循以下基本原則 1 必須了解塑料的工藝特性 每一種塑料都有其所適應(yīng)的溫度及速率 設(shè)計(jì)澆 注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)首先了解它們的這些工藝特性 以便考慮澆注系統(tǒng)尺寸對熔體流動的影響 一般情況下澆注系統(tǒng)均不宜太長和太短 2 排氣良好 澆注系統(tǒng)應(yīng)能順利地引導(dǎo)熔體充滿型腔 料流快而有條不紊 并 能把型腔內(nèi)的氣體順利排出 3 防止型芯和塑件變形 高速熔融塑料進(jìn)入型腔時(shí) 要盡量避免料流直接沖擊 型芯或嵌件 否則會使注射壓力消耗大或使型芯或嵌件變形 對于大型塑件或精度要 求較高的塑件 可考慮多點(diǎn)進(jìn)澆 以防止?jié)部谔幱捎谑湛s應(yīng)力過大而造成塑件變形 4 減少熔體流程及塑料消耗量 在滿足成型和排氣良好的前提下 塑料熔體應(yīng) 以最短的流程充滿型腔 這樣可縮短成型周期 提高成型效率 減少塑料用量 9 5 要求熱量和壓力損失最小 熔融塑料通過澆注系統(tǒng)時(shí) 要求其熱量及壓力損 失最小 防止溫度和壓力降低過多而引起填充不滿等缺陷 因此澆注系統(tǒng)應(yīng)盡量減少 轉(zhuǎn)彎 采用較小的表面粗糙度值 在保證成型質(zhì)量的前提下 盡量縮短流程 合理選 用流道斷面形狀和尺寸等 以保證最終的壓力和傳遞 3 3 1 主流道的設(shè)計(jì) 主流道是指緊接注射機(jī)噴嘴出口起到分流道入口止的一段流道 熔融塑料進(jìn)入模 具時(shí)首先經(jīng)過它 它與注射機(jī)噴嘴在同一軸線上 物料在主流道中不改變流動方向 主流道形狀一般為圓錐形或圓柱形 在設(shè)計(jì)主流道時(shí)通常要注意一下事項(xiàng) 1 流道工作時(shí) 與熱的注射機(jī)噴嘴接觸 受到聚合物熔體的高溫與高壓的作用 故 容易磨損 所以主流道一般單獨(dú)設(shè)計(jì)成可拆卸更換的澆口套 即主流道襯套 如圖所 示 常采用碳素工具鋼材料制造 熱處理淬火硬度為 53 57HRC 2 為便于主流道凝料順利拔出和聚合物熔體的順利填充 主流道通常設(shè)計(jì)成圓錐形 錐角為 流動性較差的材料該角度應(yīng)該大一些 但不超過 其表面粗糙度 4 6 為 Ra 0 4 3 主流道尺寸直接影響聚合物熔體的填充速度 進(jìn)而可能影響到制件的質(zhì)量 主流 道與噴嘴處一般做成凹球形 主流道凹球面與注射機(jī)噴嘴凸球面應(yīng)嚴(yán)密貼合 為了便 于主流道凝料的取出 主流道凹球半徑 與噴嘴半徑 大 1 2 主流道小端直徑1rr 也應(yīng)比噴嘴直徑 大 0 5 1 d1d 4 主流道長度通常由定模底板的厚度來決定 應(yīng)盡可能短 盡量不采用分級對接的 形式 一般取 mm 綜上所述 本次設(shè)計(jì)中的主流道參數(shù)如下 60 L 主流道小端直徑 d 注射機(jī)噴嘴直徑 0 5 1 mm 5mm 主流道大端直徑 D d 7mm 4tan 主流道的球半徑 SR 注射機(jī)噴嘴球頭半徑 1 2 mm 14mm 球面配合高度 h 3mm 主流道錐度 4 3 3 2 澆口套的設(shè)計(jì) 主流道小端入口處與高溫塑料和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞 易磨損 對材料要求較高 因而盡管小型注射模可以將主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成一個(gè)整體 但考慮上述因素通 常仍然將其分開來設(shè)計(jì) 以便于拆卸更換 同時(shí)也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進(jìn)行單獨(dú)加工和 10 熱處理 本設(shè)計(jì)中澆口套采用碳素鋼 T10A 熱處理淬火表面硬度為 50 55HRC 在澆 口套端部設(shè)一個(gè)與注射機(jī)定位孔相配的定位環(huán) 并在端面用螺釘將澆口套壓在模體內(nèi) 克服塑件對澆口套的反座力 澆口套與定位圈采用 H9 f9 的配合 定位圈在模具安 裝調(diào)試時(shí)應(yīng)插入注射機(jī)定模板的定位孔內(nèi) 用于模具與定位孔的安裝定位 定位圈外 徑比注射機(jī)定模板上的定位孔徑小 0 2mm 以下 根據(jù) GB T4169 19 2006 規(guī)定 選擇 澆口套的型號為 16 32 定位圈的型號采用直徑 D 為 100 3 3 3 分流道的設(shè)計(jì) 分流道是主流道末端至澆口的整個(gè)通道 它通常在多型腔或者單型腔多澆口時(shí)設(shè) 置 分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài) 使塑料熔體盡快 地流經(jīng)分流道充滿型腔 并且流動過程中壓力損失及熱量損失盡可能小 能將塑料熔 體均衡地分配到各個(gè)型腔 在設(shè)計(jì)分流道是應(yīng)注意一下幾點(diǎn) 1 確定分流道時(shí) 應(yīng)該使其截面積適當(dāng)小一些 截面積過小會降低注射速率 延長 充填時(shí)間 還可能使材料發(fā)生充不足 縮孔 流痕等缺陷 截面積過大會增大流道凝 料的回收量 延長流道物料的冷卻時(shí)間 設(shè)計(jì)時(shí)采用較小的截面積可給進(jìn)一步試模有 修正的時(shí)間 另外 一模多腔的注射模具中 分流道的截面積總和應(yīng)該盡量不大于主 流道截面積 2 分流道和型腔的分布應(yīng)排列緊湊 距離合理 盡量以軸對稱或中心點(diǎn)對稱而平衡 盡量縮小成型區(qū)的總面積 盡量使型腔和分流道在分型面上總投影面積的幾何中心與 機(jī)器鎖模力的中心保持重合 3 分流道在定模一側(cè)或分流道延伸較長時(shí) 要設(shè)分流道拉料桿 以便在模具打開時(shí) 能夠自動拉開分流道凝料 4 分流道的轉(zhuǎn)向次數(shù)要盡量少 轉(zhuǎn)向處應(yīng)設(shè)圓角過渡 避免出現(xiàn)尖角 分流道與澆 口的連接處應(yīng)該加工成斜面 并用圓弧過渡 以利于聚合物的填充 5 分流道的內(nèi)表面粗糙度不必要求很低 Ra 1 6 m 主要原因在于 聚合物熔體在 流動時(shí)與分流道相接觸時(shí) 其外層多一些摩擦阻力 更容易形成冷卻皮層 從而起到 絕熱層的效果 更利于熔體的保溫和流動 根據(jù)以上分流道的設(shè)計(jì)原則 由于此次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品壁厚為 2mm 3mm 質(zhì)量為 22 781g 200g 且根據(jù)要求為一模兩腔 另外精度要求不高 加工容易 因此將 分流道的截面形狀設(shè)計(jì)成半圓形 故采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式來確定分流道的直徑 11 式 3 1 4265 0LmD 式中 D 為分流道直徑 mm m 為塑件的質(zhì)量 g L 為分流道的長度 mm 根據(jù)分析分流道長度為 43cm 得 D 3mm 分流道分布及尺寸如圖 3 5 所示 圖 3 5 分流道分布及尺寸 3 3 4 澆口的設(shè)計(jì) 澆口是指分流道末端與型腔入口之間狹窄且較短的一段通道 它的功能是時(shí)聚合 物熔融體順利注入型腔內(nèi) 有序的充滿型腔 又能及時(shí)冷卻封閉 以防止熔體倒流并 對補(bǔ)縮具有控制作用 且便于切除 1 澆口截面的選擇 由于此次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品要求為一模多腔 且尺寸較小 所以選擇 側(cè)澆口 另外側(cè)澆口還有截面形狀簡單 加工方便的優(yōu)點(diǎn) 2 澆口位置的選擇 為了提高制品質(zhì)量 不影響制品性能 在設(shè)計(jì)澆口時(shí)考慮一下 幾項(xiàng)原則 1 澆口應(yīng)設(shè)在塑件壁厚最大處 使熔體從厚壁流向薄壁 并保持澆口至型腔各處的 流程基本一致 2 避免澆口處發(fā)生噴射和蠕動 防止在充填過程中產(chǎn)生波紋 12 3 考慮分子的取向影響 澆口位置應(yīng)設(shè)在塑件的主要受力方向 4 在選擇澆口位置時(shí)應(yīng)考慮到塑件尺寸的要求 5 須減少熔接痕 應(yīng)有利于型腔中氣體的排出 6 注意外觀質(zhì)量的影響 根據(jù)以上設(shè)計(jì)原則和對塑件進(jìn)行分析 將澆口的位置設(shè)計(jì)如圖 3 6 所示 3 澆口的尺寸 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 點(diǎn)澆口的計(jì)算公式如下 式 3 2 4Ankd 式中 n 為塑料系數(shù) 由塑料性質(zhì)決定 k 為系數(shù) 為塑件壁厚的函數(shù) 為了出去澆口方便 可取 這里取 為 2 5 0 ll 0 5 A 為型腔表面積 查表得 n 0 61 經(jīng)過計(jì)算 A 8988 76 所以 d 1 5mm 尺寸如圖 3 7 形狀 如圖 3 8 所示 3 3 5 冷料穴的設(shè)計(jì) 冷料穴是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成之一 冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流前 面冷卻凝料 以免這些冷料注入型腔 不僅影響熔體充填的速度 而且影響成型塑件 的質(zhì)量 根據(jù)制品及以上設(shè)計(jì)部分分析 冷料穴形式采用半球形 如圖 3 8 和 3 9 此外 主流道末端的冷料穴除了上述作用外 還有便于在此處設(shè)置拉料桿的功能 在 注射結(jié)束模具分型時(shí) 在拉料桿的作用下 主流道凝料從定模澆口套中被拉出 最后 推出機(jī)構(gòu)開始工作 將塑件和澆注凝料一起推出模外 3 4 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 當(dāng)塑料熔體充滿模具型腔時(shí) 必須將澆注系統(tǒng)和型腔內(nèi)的空氣以及塑料在成型過 程中產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體順利地排出模外 如果型腔內(nèi)因各種原因產(chǎn)生產(chǎn)生的氣體 不能被排出干凈 塑件上就會形成氣泡 產(chǎn)生熔接不牢 表面輪廓不清楚及填充不滿 等成型缺陷 另外氣體的存在還會產(chǎn)生反壓力而降低充模速度 因此在設(shè)計(jì)模具時(shí)必 須考慮型腔的排氣問題 對于由于排氣不暢而造成型腔局部填充困難時(shí) 除了設(shè)計(jì)排 氣系統(tǒng)外 還可以考慮開設(shè)溢流槽 用于在容納冷料的同時(shí)也容納一部分氣體 有時(shí) 13 采用這種措施是十分有效的 此次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品較為簡單 可以利用配合間隙進(jìn)行排氣 第四章 成型零件的設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件 包括凹模 型芯 鑲塊 成型桿和成型環(huán)等 成型零件工作時(shí) 直接與塑料接觸 由于塑料熔體的高壓 料流 的沖刷 在脫模時(shí)還與塑件發(fā)生摩擦 因此成型零件要求有正確的幾何形狀 較高的 尺寸精度和較低的表面粗糙度 此外成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理 有較高的強(qiáng)度 剛度 和較好的耐磨性能 設(shè)計(jì)成型零件時(shí) 應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求 確定型腔的總體 結(jié)構(gòu) 選擇正確的分型面和澆口位置 確定脫模方式和排氣系統(tǒng) 然后根據(jù)成型零件 的加工 熱處理 裝配等要求進(jìn)行成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 計(jì)算成型零件的工作尺寸 并對關(guān)鍵的零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的校核 4 1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模是成型制品的外表面的成型零件 按凹模結(jié)構(gòu)的不同可分為整體式和組合式 根據(jù)對塑件的結(jié)構(gòu)分析 該產(chǎn)品屬于小模具 而且沒有凹槽 因此本設(shè)計(jì)中采用整體 式凹模結(jié)構(gòu) 凹模用 2 個(gè) M5 20L 的螺釘與定模板相連接 凹模結(jié)構(gòu)如圖 4 1 所示 14 圖 4 1 凹模結(jié)構(gòu) 2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸模是成型塑件內(nèi)表面的成型零件 根據(jù)對塑件的分析 由于該塑件的內(nèi)形和外 形相似 同時(shí)為了加工的的方便 本設(shè)計(jì)中采用整體式型芯結(jié)構(gòu) 凸模結(jié)構(gòu)如圖 4 2 所示 圖 4 2 凸模結(jié)構(gòu) 4 2 成型零件工作尺寸的計(jì)算 本次塑件的原料是聚氯乙烯 PVC 材料 PVC 材料是一種收縮率范圍較大的塑料 因此成型零件的尺寸按照平均值法計(jì)算 已知 PVC 的收縮率為 0 01 0 025 之間 故 可以得到 PVC 的平均收縮率為 0 0175 此制品尺寸精度要求不太高 對塑件只有外形尺寸和內(nèi)孔尺寸的要求 這就要考 慮模具磨損量和制造公差等 而其他部位沒有精度要求 因此只需計(jì)算型芯型腔的幾 15 個(gè)主要尺寸就可以了 塑件精度等級按 GB T14486 1993 PVC 一般精度取 MT5 級 計(jì) 算中按相應(yīng)公差來查詢 采取平均值法來計(jì)算 其他尺寸計(jì)算依此類推 計(jì)算結(jié)果如下 表 6 1 成型零件尺寸的計(jì)算 mm 模具尺寸 名稱 塑件 尺寸 塑件精度等 級 塑件尺寸 公差 模具等級 GB T1800 模具尺寸 公差 m 模具尺寸計(jì) 算結(jié)果 型腔直徑 51 5 0 64 9 0 100 51 116 10 型腔直徑 44 01 5 0 52 9 0 087 44 183 87 0 型腔深度 26 5 0 32 9 0 062 26 234 62 型芯直徑 34 5 0 56 9 0 087 34 175087 16 第五章 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 注射成型后的塑料制件及澆注系統(tǒng)的凝料從模具中脫出的機(jī)構(gòu)成為推出機(jī)構(gòu) 推 出機(jī)構(gòu)的動作通常是由安裝在注射機(jī)上的頂桿或液壓缸完成的 5 1 推出力的計(jì)算 查資料得推出力的計(jì)算公式 式 5 1 sinco btF 式 5 2 Ap 式中 A 為塑件包絡(luò)型芯的面積 通過計(jì)算 本設(shè)計(jì)塑件包絡(luò)型芯的面積為 12889mm P 為塑件對型芯單位面積上的包緊力 一般情況下 模外冷卻的塑件 p 取 模內(nèi)冷卻的塑件 取 為方便計(jì)算 本a77109 3 4 2 Pa77102 8 0 設(shè)計(jì)中取 為塑件對鋼的摩擦系數(shù) 一般取 0 1 0 3 本設(shè)計(jì)中取 0 2 為脫模斜度 本設(shè)計(jì)型芯脫模斜度為 30 因此 本設(shè)計(jì)推出力通過上述公式計(jì)算 約為 tFN37 48 5 2 推出機(jī)構(gòu)的選擇及位置的確定 5 2 1 推出方式的確定及其固定形式 由于塑件較為簡單 質(zhì)量較輕 所以采用推桿推出 假設(shè)采用直徑為 2mm 的推桿 數(shù)量為 12 根 那么推出面積為 A r 12 37 68mm 式 5 3 推桿推出應(yīng)力為 F A 11 89MPa26cm 12 n 8 4 模具安裝部分的校核 注射模具是安裝在注射機(jī)上生產(chǎn)的 在設(shè)計(jì)模具時(shí) 必須使模具的有關(guān)尺寸與注 射機(jī)相匹配 與模具安裝有關(guān)的尺寸包括噴嘴尺寸 定位環(huán)尺寸 模具的最大和最小 厚度以及模板上的安裝螺孔尺寸等等 該模具的外形尺寸為 290mm 300mm XS ZY 125 型注塑機(jī)的最大安裝尺寸為 400mm 400mm 所以能夠滿足模具安裝要求 模具定位圈的直徑為 100mm 與注 塑機(jī)定位孔直徑相同 符合安裝要求 澆口套的球面半徑為 SR 14mm 大于注塑機(jī) 噴嘴的球頭半徑 12mm 符合要求 澆口套小端孔徑為 d 5mm 大于注塑機(jī)噴嘴0SR 孔直徑 4mm 1d 模具平面尺寸 350mm 350mm 450mm 450mm 校核合格 模具高度尺寸 326mm 200mm 326mm 400mm 校核合格 8 5 模具開模行程的校核 由于注塑機(jī)采用液壓和機(jī)械聯(lián)合作用的鎖模機(jī)構(gòu) 所以此次設(shè)計(jì)的模具的注塑機(jī) 的最大開模行程與模具厚度無關(guān) 所以其開模行程可按下面公式校核 31 式 8 4 mHS 105 21 式中 s 為注射機(jī)最大開模行程 mm 為推出距離 mm 1H 為包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度 mm 2 S 75 80mm 300mm 所以校核合格 32 第九章 模具的試模與修模 試模中所獲得的樣件是對模具整體質(zhì)量的一個(gè)全面反映 以檢驗(yàn)樣件來修正和驗(yàn) 收模具 是塑料模具這種特殊產(chǎn)品的特殊性 1 制品的粘著 在初次試模中我們最常遇到的問題是根本得不到完整的樣件 常因塑件被粘附于 模腔內(nèi) 或型芯上 甚至因流道粘著制品被損壞 這是試模首先應(yīng)當(dāng)解決的問題 2 制件缺陷 當(dāng)注射成型得到了近乎完整的制件時(shí) 制件本身必然存在各種各樣的缺陷 這種 缺陷的形成原因是錯(cuò)綜復(fù)雜的 一般很難一目了然 要綜合分析 找出其主要原因來 著手修正 逐個(gè)排出 逐步改進(jìn) 方可得到理想的樣件 下面就對度模中常見的成型 制品主要缺陷及其改進(jìn)的措施進(jìn)行分析 3 注射填充不足 所謂填充不足是指在足夠大的壓力 足夠多的料量條件下注射不滿型腔而得不到 完整的制件 這種現(xiàn)象極為常見 其主要原因有 1 熔料流動阻力過大 2 型腔排氣不良 3 鎖模力不足 因注射時(shí)動模稍后退 制品產(chǎn)生飛邊 壁厚加大 使制件料量增加而引起的缺料 應(yīng)調(diào)大鎖模力 保證正常制件料量 4 溢邊 毛刺 飛邊 批鋒 與第一項(xiàng)相反 物料不僅充滿型腔 而且出現(xiàn)毛刺 尤其是在分型面處毛刺更大 甚至在型腔鑲塊縫隙處也有毛刺存在 其主要原因有 1 注射過量 2 鎖模力不足 3 流動性過好 4 模具局部配合不佳 5 模板翹曲變形 6 制件尺寸不準(zhǔn)確 以上情況都是模具局部的損壞 不必將整副模具報(bào)廢 只需局部修復(fù)或局部更換 33 零件即可 修復(fù)模具是一項(xiàng)精確細(xì)致的工作 修模之前 應(yīng)研究并了解模具結(jié)構(gòu)及模具的現(xiàn) 狀 充分協(xié)商 制定出簡單易行的修復(fù)方案 其修復(fù)大體為以下幾種 1 更換損壞件 卸下?lián)p壞件 采用零件藍(lán)圖和損件實(shí)樣相結(jié)合的方法做一新件 如果由于被損件因其硬度或強(qiáng)度不夠造成的 應(yīng)更換材料或提高硬度 2 研磨修復(fù) 當(dāng)各種軸類的配合孔因滑動而產(chǎn)生局部拉痕時(shí) 采用研磨的方法 將拉痕處的凸起局部研磨修平 3 擴(kuò)孔修復(fù) 當(dāng)各種軸類的配合孔因滑動咬死而沒有修復(fù)的可能時(shí) 采用將配合 孔擴(kuò)大的方法 再配以相應(yīng)加大的軸 如導(dǎo)柱頂桿都可以采用這種方法 鑲件修復(fù) 當(dāng)模具某一部位損壞時(shí) 可將其切除 再鑲?cè)胂鄳?yīng)的鑲件 34 總結(jié) 本次的設(shè)計(jì)中我對產(chǎn)品進(jìn)行了認(rèn)真仔細(xì)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治?通過努力的計(jì)算與觀察以及 結(jié)合平時(shí)所學(xué) 得出了產(chǎn)品的分型面所在位置及澆口的所在位置 通過對制品的認(rèn)真 了解和認(rèn)識分析 具體分析了制品本身的用途和人們在生活中對其的應(yīng)用等因素 決 定了其注射成型所用的材料是聚氯乙烯 再根據(jù)其所選用的材質(zhì)及其各個(gè)方面的成性 特點(diǎn)決定了所選用的注射機(jī)型號為 XS ZY 125 型注塑機(jī) 選截面形狀簡單且加工方便的側(cè)澆口進(jìn)行進(jìn)澆 在設(shè)計(jì)其型腔布置時(shí)將其布置成 均等的分布 模仁是長方形的模仁 這樣可以節(jié)省材料而且在設(shè)計(jì)型腔排布上也是很 合理的 此次注射模的設(shè)計(jì) 對我的影響很大 通過本次課程設(shè)計(jì) 學(xué)到了很多 遇到了 很多的問題 通過對各種問題的分析 以及與老師的討論 最終都得到了解決 從 當(dāng)中得到了許多的新東西 35 致 謝 雖然這次課程是那么短暫的 2 周時(shí)間 我感覺到這些天我的所學(xué)勝過我這一學(xué)期 所學(xué) 這次任務(wù)原則上是設(shè)計(jì) 其實(shí)就是一次大的作業(yè) 是讓我對課本知識的鞏固和 對基本公式的熟悉和應(yīng)用本次的課程設(shè)計(jì) 我學(xué)到了很多東西 不管是理論知識方面 還是實(shí)際方面 感觸很深 設(shè)計(jì)中遇到了不少的問題 但在老師和同學(xué)的幫助下 最 后都順利解決了 這次課程設(shè)計(jì) 老師們給我很多幫助和指導(dǎo) 從課題的選定 開題 直至完成 她們都當(dāng)面對我們進(jìn)行指導(dǎo) 而且多次為我問題給與了很大的幫助 在此 感謝老師 同時(shí)還要感謝那些幫助我的同學(xué)以及我們的組員 對于整個(gè)設(shè)計(jì)工作基本完成 我認(rèn)識到課程設(shè)計(jì)中要仔細(xì)認(rèn)真 要一絲不茍 要 注意的計(jì)算中的每一細(xì)節(jié) 如果我忽視那些細(xì)節(jié) 就不能完成這次的設(shè)計(jì)工作 在以 后的學(xué)習(xí)和工作中 我們要把這種一絲不茍的精神發(fā)揚(yáng)下去 以取得更大的進(jìn)步 在此次課程設(shè)計(jì)中 讓我學(xué)會了不少東西 原來的那種浮躁和心高氣傲沒有了 取而代之的是腳踏實(shí)地和堅(jiān)持 36 參考文獻(xiàn) 1 張維合 塑料成型及模具設(shè)計(jì) 化學(xué)工業(yè)出版社 2014 2 曹麗平 趙祝和 塑料模具設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例精解 機(jī)械工業(yè)出版社 2010 3 李忠文 張洪偉 注塑模具設(shè)計(jì)方法與經(jīng)驗(yàn) 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 2009 4 田寶善 田雁晨 注射模具設(shè)計(jì)技巧與實(shí)例 化學(xué)工業(yè)出版社 2009 5 朱三武 賈穎蓮 塑料成型及模具設(shè)計(jì) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 2009 6 張維合 塑料模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊 化學(xué)工業(yè)出版社 2011 7 劉占軍 高鐵軍 塑料模具設(shè)計(jì)難點(diǎn)與技巧 電子工業(yè)出版社 2010 8 伍先明 陳志鋼 楊軍 李云義 塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo) 國防工業(yè)出版社 2012 9 周應(yīng)國 注射模具澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)及案例分析 化學(xué)工業(yè)出版社 2014 10 楊占堯 塑料模具標(biāo)準(zhǔn)件及設(shè)計(jì)應(yīng)用手冊 化學(xué)工業(yè)出版社 2008