塑料油壺蓋的注塑模具設計【一模兩腔】【說明書+CAD】,一模兩腔,說明書+CAD,塑料油壺蓋的注塑模具設計【一模兩腔】【說明書+CAD】,塑料,油壺,注塑,模具設計,說明書,仿單,cad 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設計 編號20130951124 本科生畢業(yè)設計 塑料油壺蓋的模具設計 Mold design of plastic pot cover 學 生 姓 名 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學 號 指 導 教 師 分 院 機電工程分院 2013年6月 摘 要 隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，模具行業(yè)也發(fā)展越來越快，模具加工精度，模具的應用范圍都越來越廣，因此模具在社會發(fā)展中的作用和地位也越來越大，越來越高。塑料注射模具是成型塑料制件的一種重要工藝裝備，在塑料制品的生產(chǎn)中起著關鍵作用，在生產(chǎn)實踐中得到了較為廣泛的應用。本次畢業(yè)設計以塑料油壺蓋為例，通過對塑件進行制品分析及材料工藝性，初選了注射機的型號與規(guī)格，確定塑件注射工藝參數(shù)，設計注射模的結構等這一過程，講述了模具的設計過程與設計方法。通過這一過程，不但了解和掌握塑料模具設計的基本原則、方法，而且能較為熟練的使用計算機CAD繪圖軟件，為今后從事設計工作打下堅實的基礎。 關鍵詞：塑料油壺蓋模具 二次開模 拉料桿 螺紋強脫 試模 Abstract With the development of modern society, the mold industry has developed more and more fast, precision mold, mold application range are more and more widely, and the status of the mold in the social development in the role is also growing, more and more high. The plastic injection mold is an important tooling molding plastic articles, plays a key role in the production of plastic products, has been widely used in production practice. The graduation design in plastic pot cover as the example, through the process of product analysis and material of plastic parts, primary models and specifications of the injection machine, determine the injection molding process parameters, the process design of the injection mold structure, describes the design process and design of mould method. Through this process, not only to understand and master the basic principles, methods of plastic mold design, but also can use the computer CAD drawing software more skilled, engaged in design work for the future and lay a solid foundation. Keywords: Plastic oiler cover mold the two opening pulling rod strong screw removal test mode 目 錄 緒 論........................................................................1 第一章 塑件分析.............................................................4 1.1塑件結構材料分析.........................................................4 1.2 塑件材料分析.............................................................5 1.3 塑件成型工藝分析.........................................................6 第二章 初選注射機的型號和規(guī)格..............................................8 2.1注射機概要................................................................8 2.2注射機分類................................................................8 2.3注射機選擇................................................................8 第三章 塑件注射工藝參數(shù)的確定............................................10 3.1塑件的結構工藝性.........................................................10 3.1.1塑件的尺寸精度分析...................................................10 3.1.2塑件表面質量分析.....................................................10 3.1.3塑件的結構工藝性分析.................................................10 3.2塑件的生產(chǎn)批量...........................................................11 3.3有關計算分析.............................................................11 3.3.1計算塑件體積和質量...................................................11 3.3.2確定型腔數(shù)量.........................................................11 3.3.3確定注射成型的工藝參數(shù)...............................................11 第四章 注射模的結構設計..................................................13 4.1 確定分型面..............................................................13 4.2確定澆注系統(tǒng)............................................................13 4.2.1澆注系統(tǒng)設計要點...................................................13 4.2.2主流道設計..........................................................14 4.2.3分流道設計..........................................................14 4.2.4點澆口設計料穴設計.................................................15 4.3確定型腔、型芯的結構及固定方式.......................................17 4.3.1型腔、型芯的結構設計...............................................17 4.3.2固定方式............................................................19 4.4型腔和型芯的工作尺寸計算..............................................19 4.4.1型腔尺寸計算........................................................19 4.4.2固定方式............................................................20 4.5型腔壁厚和底板厚度計算................................................20 4.5.1模具型腔壁厚的確定.................................................20 4.5.2動模墊板厚度理論計算公式..........................................20 4.5.3模具型腔模板總體尺寸的確定........................................21 4.6螺紋脫出方式的設計.....................................................21 4.7確定模具的導向機構.....................................................22 4.8冷卻方式................................................................25 第五章 注射機有關設計的校核..............................................26 5.1模具閉合高度的確定......................................................26 5.2模具閉合高度的校核................................................... 26 5.3模具安裝部分的校核.....................................................26 5.4模具開模行程的校核.....................................................26 5.5注射量的校核............................................................26 第六章 模具裝配和試模..............................................28 結 論..............................................................32 參考文獻............................................................33 致 謝.…....................................................................34 35 緒 論 一、塑料的基礎知識 塑料是以高分子合成樹脂為主要原料，加上旨在改善和提高其性能的各種添加劑制成的合成材料。這種合成材料在一定的溫度和壓力下可以塑化成型，成為具有一定形狀和尺寸精度的能在常溫下保持不變的材料[1]。 塑料按合成樹脂的分子結構，可以分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩大類。熱塑性 塑料可以多次加熱加壓，反復成型，具有一定的可塑性的合成樹脂和各種添加劑及著色劑制造而成的塑料。熱固性塑料與熱塑性塑料不同，主要是合成樹脂不同，并且在添加劑中加入了固化劑。因此，在其成型過程中，既有物理變化又有化學變化，所以，其變化過程是不可逆的。 塑料按照用途可分為通用塑料、工程塑料和特種塑料三大類。通用塑料即普通的易于成型、產(chǎn)量大、用途廣而又廉價類的塑料，如：聚乙烯。工程塑料即可成型工程結構件一類的塑料，其強度高、尺寸穩(wěn)定、在高溫下變形小，能保持良好的性能，如：ABS。特種塑料即有特種功能的塑料，如：有導電功能的塑料。 二、塑料模具的分類 塑料模具的分類方法有很多，按照塑料制件的成型方法不同可以分為以下幾類[2]。 1）注射模 注射模又可以稱為注塑模。塑料注射成型是在金屬壓鑄成型原理的基礎上發(fā)展來的。首先將固體的塑料原料加入到注射機的料筒中，經(jīng)過加熱到熔融成粘流態(tài)，然后在螺桿或柱塞的推動下，熔融塑料以一定的流速通過料筒前端的噴嘴射入閉合的模具成型腔中，經(jīng)過保壓，塑料在模內(nèi)冷卻、硬化定型，接著打開模具，即可得到塑件。 2）壓縮模 壓縮模又可以成為壓塑模。壓縮成型是塑件成型方法中采用較早的一種方法。將預熱的塑料原料直接放在經(jīng)過加熱的模具型腔內(nèi)，凸模向下運動，在熱和壓的作用下塑料呈熔融狀態(tài)并充滿型腔，然后再固化成型。此方法多用于熱固性塑料制件的成型。但該方法成型周期較長、生產(chǎn)效率低。 3）擠出模 擠出模常稱為擠出機頭。擠出成型是利用擠出機料筒內(nèi)的螺桿旋轉加壓的方式，連續(xù)的將塑化好的呈熔融狀態(tài)的物料從料筒中擠出，通過特定的截面形狀的機頭口模成型并借助于牽引裝置將擠出的塑料制件均勻拉出，同時完成冷卻定型，獲得截面形狀一致的連續(xù)型材。 4）中空吹塑成型 中空吹塑成型是將處于高彈態(tài)的塑料型坯置于模具的型腔內(nèi)，通過壓縮空氣在型坯中將其吹塑，使之緊貼于模具型腔壁上，經(jīng)過冷卻定型得到一定形狀的中空塑件。 除上述介紹的幾種常用的塑料成型模具外，還有泡沫塑料成型模、壓注模、澆注成型模、壓延成型模等[3]。 三、塑料工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 塑料工業(yè)是新興的工業(yè)，是隨著石油工業(yè)的發(fā)展而產(chǎn)生的，目前塑料制品幾乎已經(jīng)進入一切工業(yè)部門以及人民的日常生活的各個領域。隨著機械工業(yè)、電子工業(yè)、航空工業(yè)、儀表工業(yè)和日常用品工業(yè)的發(fā)展，塑料成型制件的需求量越來越多，質量要求也越來越高，這就要求成型塑件的模具開發(fā)、設計和制造的水平也必須越來越高[4]。 在塑料制件的生產(chǎn)中，高質量的模具設計、先進的模具制造設備、合理 的加工工藝、優(yōu)質的模具材料和現(xiàn)代的成型設備等都是成型優(yōu)質塑件的重要條件。因此，塑料成型技術在塑料模的設計、制造、模具的材料以及成型技術等方面都有著很大的發(fā)展空間。 模具是為制件，也就是成形產(chǎn)品服務的，因此模具必然要以制件(成形產(chǎn)品)的發(fā)展趨勢為自己的發(fā)展趨勢，模具必須滿足他們的要求。制件發(fā)展趨勢主要是輕巧、精美、快速高效生產(chǎn)、低成本與高質量，每一項都預示了模具發(fā)展趨勢?，F(xiàn)簡要分析如下： 要輕巧就會增加使用塑料及開發(fā)新材料，包括各種新型塑料、改性塑料、金屬塑料、鎂合金、復合材料等等，這就要求有新的成形工藝，從而也就要求有與之相適應的新型模具。例如，汽車上越來越多地采用高強度板也是為了減輕重量，對一些超高強度板進行熱成形及與之相適應的熱成形模具也就自然而然成為發(fā)展趨勢等等。 要精美，就要求外形美觀大方，內(nèi)部無缺陷，這就要求有精細、精密和高質量模具與之相適應。目前我們在精細化方面差距很大，精細化往往被忽視，功虧一簣。 快速高效生產(chǎn)，這一方面是要求模具企業(yè)要盡量縮短模具生產(chǎn)周期，盡快向模具用戶交付模具，另一方面更重要的是要使用戶能用你提供的模具來快速高效地生產(chǎn)制品。例如一模多腔多件生產(chǎn)、疊層模具、利用好熱流道技術來縮短成形時間以及使用多層復合技術、模內(nèi)裝飾技術、高光無痕注塑技術、在線檢測技術、多工序復合技術、多排多工位技術等等。同時制件成形過程智能化還要求有智能化的模具來適應。 低成本，這既要通過模具生產(chǎn)的設計、加工、裝配來實現(xiàn)模具的低成本制造和低成本供應，更重要的是要使模具用戶能使用模具來實現(xiàn)低成本生產(chǎn)。這就對模具提出了更高的要求。模具生產(chǎn)企業(yè)必須做到先使模具用戶賺錢，然后才能使自己賺錢。在要求低成本的過程中，無論是模具生產(chǎn)企業(yè)還是使用模具的企業(yè)，不斷改善管理，逐步實現(xiàn)信息化管理都是企業(yè)的共同要求及進步和發(fā)展的方向。 高質量，要做到制品的高質量，首先必須是模具的高質量，模具的穩(wěn)定性一定要好，保證制品的一致性也要好，而且還要保證壽命。高質量模具與技術休戚相關。 除上述各點外，許多新領域、新興產(chǎn)業(yè)、新制件和個性化要求也都會對模具不斷提出新要求。所以發(fā)展趨勢的本身也是在不斷發(fā)展的。 從科技發(fā)展趨勢來看模具發(fā)展趨勢可以先從下列最基本的六個方面進行分析： 新材料——模具新材料及為成形產(chǎn)品新材料成形的新型模具 新工藝——新的成形工藝及模具加工的新工藝 新技術——技術進步帶動模具生產(chǎn)逐步向超高速、超精和高度自動化方向發(fā)展 信息化——數(shù)字化生產(chǎn)、信息化管理、充分利用IT技術 網(wǎng)絡化——溶入和利用好世界全球化網(wǎng)絡 循環(huán)經(jīng)濟與綠色制造一用盡量少的資源來創(chuàng)造盡量多的價值，包括回收再利用與環(huán)保等，不但模具要能這樣，而且更要使模具用戶也能這樣。 除上述所說的發(fā)展趨勢之我見以外，同時我們還認為，從與模具用戶的關系來說，模具和模具生產(chǎn)企業(yè)向來是比較依賴和比較被動的，發(fā)言權很少。我認為，這一現(xiàn)象應逐漸適當改變。 上面所述的發(fā)展趨勢還只是一個概念性和東西，我們可以不斷的具體化和不斷的深化，例如CAD/CAE/CAM一體化，軟件的集成化、智能化、網(wǎng)絡化，計算機模擬仿真技術的進一步發(fā)展和三維設計的全面推廣應用，高速與超高速加工、精密與超精細微加工和復合加工及五軸加工等等，不再一一列舉?？傊?，模具技術的發(fā)展趨勢是動態(tài)的，它必須不斷地來滿足模具用戶不斷發(fā)展的新趨勢，同時，它也與世界科技發(fā)展密切關聯(lián)。它們相互之間可以互相促進和相得益彰。當然，對于整個模具來說模具技術發(fā)展趨勢只是其中的一個部分，諸如生產(chǎn)組織形式、市場經(jīng)營模式以及管理等等，都有其一定的發(fā)展趨勢，也是很值得研討的。 第一章 塑件分析 1.1塑件結構分析 1-1油壺蓋的二維視圖 1-2油壺蓋的三維視圖 如上圖所示，從圖中可以看出，該塑件形狀并不是很復雜,產(chǎn)品結構較為簡單，主要結構特點表現(xiàn)為，外側有12個防滑筋，內(nèi)側有內(nèi)螺紋M50×3。 該零件尺寸均為一般重要性尺寸，這些尺寸精度為MT7級（GB/T1486—1993）便可，螺紋主，大徑，小徑要控制好，保證以后好裝配。 產(chǎn)品外面要求較高，所以采用細水口進料，去澆口后，澆口痕很小。該零件不屬于受力部件，無特殊受力要求。 1.2塑件材料分析 塑料成型原料的選取應該綜合考慮多方面因素，首先要了解塑件的用途、使用環(huán)境，在滿足以上要求后，并考慮使用塑料的成本、成型加工的難易程度等要求?？蛇x擇一下材料見表1-1 表1.1注塑塑料對比 塑料名稱 低密度聚乙烯 ABS 材料特性 結晶部分多時，塑料硬度高、韌性大、抗拉強度高，但整體尺寸變小，耐沖擊強度及斷裂強度低。 較大的機械強度和良好的綜合性能。 成型工藝特點 低密度聚乙烯制件最顯著的特點是收縮率大，這與材料的可結晶性和模具溫度有關。定型后塑件在強的收縮牽引作用下，可令制件變形和翹曲。 ABS的吸濕性和對水分子的敏感性較大，在加工前必須進行充分的干燥和預熱。原料控制水分在0.3%以下。 注射溫度 低密度聚乙烯的注射溫度一般在160-240℃之間，溫度超過300℃時，收縮率會明顯增大。 ABS塑料的溫度與熔融粘度的關系比較獨特，在達到塑化溫度后再繼續(xù)盲目升溫，必須將ABS的熱降解。 注射速度及壓力 低密度聚乙烯的注射壓力一般選擇在68.6-137.2Mpa之間。注射速度不易過快，已保證結晶程度高。 ABS采用中等注射速度效果較好，注射時需要采用較高的注射壓力，其溢邊料為0.04mm左右。并需要調配好保壓時間。 模具溫度 由于模具溫度對收縮率影響很大，因此要經(jīng)常保持模具相對恒定的溫度，一般在35-65℃之間。 ABS的模具溫度相對較高，一般調節(jié)在75-85℃，為縮短生產(chǎn)周期，應維持模具溫度的相對穩(wěn)定，制件在取出后可采用冷水浴等方法來補償冷固定型時間。 經(jīng)以上兩種備選材料的性能對比，并考慮到制件的使用環(huán)境，本設計之間采用低密度聚乙烯材料。 1.3塑件的成型工藝 低密度聚乙烯（LDPE）是高壓下乙烯自由基聚合而獲得的熱塑性塑料。LDPE是樹脂中的聚乙烯家族中最老的成員，二十世紀四十年代早期就作為電線包皮第一次商業(yè)生產(chǎn)。LDPE綜合了一些良好的性能：透明、化學惰性、密封能力好，易于成型加工。這決定了LDPE是當今高分子工業(yè)中最廣泛使用的材料之一。 低密度聚乙烯（LDPE）又稱高壓聚乙烯，為支鏈分子結構的熱塑性塑料。其結晶度為55%-65%，相對分子質量較小，密度為0.91-0.94g/cm3,縮比為1.84-2.3，比熱為2.30J/(g.℃)。低密度聚乙烯的化學穩(wěn)定性較高，能耐大多數(shù)酸、堿的腐蝕，但不耐強氧化酸的腐蝕；除苯及汽油外，一般不溶于有機溶劑。低密度聚乙烯耐低溫性能好，在-60℃下仍能具有較好的力學性能，但其使用溫度不高（在80℃以下）。低密度聚乙烯在熱、光及氧的作用下會發(fā)生老化變脆，力學性能和電性能下降。在成型時，氧化會引起熔體粘度下降和變色，產(chǎn)生條紋，影響塑件質量。因此需添加抗氧化劑及紫外線吸收劑等。 低密度聚乙烯的成型特性為： 1)、成型性好，可采用注射、擠出及吹塑等成型加工方法。 2)、吸濕性小，成型前可不干燥。 3)、熔體黏性小，流動性好，溢邊值為0.2mm；流動性對壓力敏感，宜采用較高的壓力注射。 4)、可能發(fā)生熔體破裂，與有機溶劑接觸會發(fā)生開裂。 5）、成型溫度范圍為160-240℃.熔融溫度低且塑件質量輕。應嚴格控制模具溫度，一般儀35-65℃為宜，模具應采用調制處理。 6）、冷卻速度慢，必須充分冷卻，模具設計時應有冷卻系統(tǒng)。 7）、收縮率大而且波動范圍大，方向性明顯（取向），不宜采用直澆口，宜翹曲，結晶度及模具冷卻條件對收縮率影響大，應控制模溫，保證冷卻均勻穩(wěn)定。 8）、易產(chǎn)生應力集中，應嚴格控制成型條件，塑件成型后應進行退火處理，以消除應力；塑件壁厚宜小，應避免有尖角，脫模斜度易取1°-3°。 9）、質軟易脫模，當塑件有淺測凹（凸）時，可強行脫模。該塑件的螺紋成型應采用強行脫模方式。 第二章 初選注射成型機的型號和規(guī)格 2.1注射機概要 注射機又稱之為注塑成型機，功能是將熱塑性塑料從粒狀原料轉變成最后的制型品，并在每一步中完成熔融、注塑、保壓及冷卻一個循環(huán)。一般注塑成型機包括下列主要部分：注塑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、模具系統(tǒng)、鎖模系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。 2.2注射機分類 注塑成型機的種類很多，依據(jù)成型材料的種類、注塑裝置的構造、鎖模裝置的形式、配列方式等可分類如下： 1）根據(jù)成型材料的種類分類： a.熱塑性塑料注塑成型機； b.熱固性塑料注塑成型機。 2）根據(jù)注塑裝置的構造分類： a.柱塞式； b.螺桿式； c.預備可塑化式。 3）根據(jù)鎖模裝置的構造分類: a.曲柄式； b.液壓式； c．曲柄連桿液壓式。 4）根據(jù)注塑裝置與鎖模裝置的組合分類： a.臥式； b.立式； c.立臥組合式。 2.3注射機選擇 根據(jù)制品的體積和質量查《塑料成型技術》一書中附錄部分國產(chǎn)注射機技術規(guī)格，最終選定注射機型號為：SZ125/630 低密度聚乙烯可以采用此類注射機成型，據(jù)查有關資料可列出該注射機的主要技術參數(shù)見表2-1 表2.1 SZ125/630型注射機的主要技術參數(shù) 序號 主要技術參數(shù)項目 參數(shù)數(shù)值 1 額定注射量/ cm3 125 2 鎖模力/KN 360 3 注射壓力/MPa 120 4 最大注射面積/ cm2 320 5 動、定模版最大安裝尺寸/mm×mm 370×320 6 最大模具厚度/mm 300 7 最小模具厚度/mm 150 8 模版最大行程/mm 270 9 噴嘴前端球面半徑/mm 15 10 噴嘴孔直徑/mm 4 11 定位圈直徑/mm 125 第三章 塑件注射工藝參數(shù)的確定 3.1塑件的結構工藝性 3.1.1塑件的尺寸精度分析 該塑件的尺寸精度無特殊要求，所有尺寸均為自由尺寸，可按MT7級精度查取公差，其主要尺寸的公差要求見表3-1 表3.1 塑件上主要尺寸的公差要求（MT7級精度查?。? 塑件標注尺寸 塑件尺寸公差 外形尺寸 Ф56 Ф62 3 30 內(nèi)形尺寸 dM大=50 dM中=48.051 dM小=46.752 27 3 Ф41 1 3.1.2塑件表面質量分析 對該塑件表面沒有特殊要求。一般情況下，外表面要求光潔，表面粗糙度Ra可以取0.8um；沒有特殊要求的塑件內(nèi)部表面粗糙度Ra可取3.2um[4]。 3.1.3塑件的結構工藝性分析 從圖紙上分析，該塑件的外形基本上為回轉體，圓周均勻分布12個R3的半圓柱凸起螺旋花紋，該處設計脫模容易，且飛邊去除容易，設計合理；壁厚相對均勻，且飛邊符合最小壁厚的要求；在塑件內(nèi)壁有M50×3螺紋孔，查有關表可知螺紋牙型強度足夠，在推薦選用的范圍內(nèi)；低密度聚乙烯為軟塑料，螺紋可強制脫模成型，但要注意為了防止螺紋最外圈的螺紋崩裂或變形，螺紋始末端應有0.2-0.8mm的臺階，始末的螺紋應漸漸結束，有l(wèi)-8mm的過度長度。 綜合來看，該塑件結構簡單，無特殊的結構要求和精度要求。在注射成型生產(chǎn)時，只要工藝參數(shù)控制得當，該塑件是比較容易成型的。 3.2塑件的生產(chǎn)批量 該塑件的生產(chǎn)類型是大批量生產(chǎn)，因此在模具設計中要提高塑件的生產(chǎn)率，傾向于采用多行腔、高壽命、自動脫模模具，以降低生產(chǎn)成本。 3.3有關計算分析 3.3.1計算塑件體積和質量 1）塑件的體積計算：經(jīng)計算得到塑件體積位V≈37530mm3。 2）塑件的質量計算：查有關手冊，取低密度聚乙烯的密度位=0.92g/cm3,所以塑件的質量為 W=Vρ (3.1) W=V=37530×0.92×10-3≈34.53g 3.3.2確定行腔數(shù)量 考慮到SZ125/630型注射機的額定注射量為125cm3，本設計中的塑件結構簡單，單個塑件的體積約為38cm3，注射機的額定注射量限制成型該塑件的最多數(shù)量為2，而該塑件的生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，為盡量提高生產(chǎn)率，決定采用一模二腔的模具結構。 3.3.3確定注射成型的工藝參數(shù) 根據(jù)所選用塑料（LDPE）的特性和設計中塑件自身的成型特點，查閱有關資料，確定注射成型工藝參數(shù)，見表3-2 表3.2 塑件的注射成型工藝參 工藝參數(shù) 內(nèi)容 工藝參數(shù) 內(nèi)容 預熱和干燥 成型時間 /s 注射時間 0～5 保壓時間 15～60 料筒溫度 后段 140～160 冷卻時間 15～60 中段 — 總周期 40～140 前段 170～200 螺桿旋速n/( r.min-1 ) — 噴嘴溫度 150～170 后處理 方法 退火處理 模具溫度 30～45 溫度t/℃ 循環(huán)烘箱10～20 注射壓力 60～100 時間/h 8～12 第四章 注射模的結構設計 4.1確定分型面 分型面對制品表面質量，尺寸精度和形位精度、脫模，型腔型芯結構和排氣以及進料澆口和模具制造都有直接影響。因此，在選擇和確定分型面時，應全面分析、比較和考慮，選定比較有利的方案。 該塑件為油壺蓋，外形表面要求質量較高。在選擇分型面時，應遵守分型面的選擇原則[5]。 確定分面選擇原則如下： 1）分型面的選擇應便于脫模,此為必要條件。 2）分型面的選擇應有利于保證塑件的精度要求。 3）有利于塑料充模成型,有利于排氣。 4）分型面的選擇應有利于側向抽芯。 5）不影響制品外觀,尤其對外觀有明確要求的制品,更應該注意分型面。 6）分型面的選擇應便于模具加工制造。 7）有利于保證開模后產(chǎn)品留在動模側。 本模具的分型面為產(chǎn)品底面，如下圖： 4.2確定澆注系統(tǒng) 4.2.1澆注系統(tǒng)設計要點： 1）澆注系統(tǒng)力求距型腔距離近、一致，并首先進入制品的厚壁部位、不宜直沖型芯（尤其是細小型芯）鑲嵌件；應避免產(chǎn)生熔接痕，利于排氣； 2）其位置力求在分型面上，便于加工并易于快速、均勻、平穩(wěn)地充滿型腔；主流道入口應在模具中心位置； 3）有利于制品的外觀，并易于清除。當產(chǎn)生矛盾無法處理時，可協(xié)商修改制品結構； 4）對大型制品和功能性制品，力求用模擬軟件分析填充過程，以保證制品的內(nèi)在質量和尺寸精度的要求； 5）大批量制品，澆注系統(tǒng)應自動脫落并自動與制品分離、裝配、工序間運送和管理，必要時設輔助流道，將制品聯(lián)為一體。 4.2.2主流道設計 由表2-1可知，SZ125/630型注射機噴嘴的有關尺寸為： 噴嘴前端孔徑：d0=Φ4mm； 噴嘴前端球面半徑：R0=15mm； 主流道進口端球面半徑R=R0+(1～2)mm，取R=17mm； 主流道進口端孔直徑d=d0+0.5=4+0.5mm 取d=4.5mm。 主流道錐度為2度； 為便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設計成圓錐形，其斜度為2°~ 4°，取2°，，澆口套熱處理要求淬火50-60HRC。為減少熔體充模時的壓力損失和塑料損耗，應盡量縮短主流道的長度， 澆口套主要有如下三種樣式，在模具設計中可根據(jù)實際須要選擇。 4.2.3分流道設計 分流道是主流道與澆口的連接通道，是常見的一般分流道，其溫度與模具溫度相同，故也稱為等溫分流道[6]。 等溫分流道為便于加工，一般均設計在分型面上。常用的等溫分流道的截面形狀一般可以分為圓形、梯形、U型和半圓形四種。 該塑件的體積較小，形狀比較簡單，壁厚均勻，且塑料的流動性好。為便于加工，采用最常用的截面形狀為U形的分流道。查分流道橫截面積及尺寸的有關資料，取U形分流道截面半徑R=3mm，h=3.75mm，分流道截面形狀及尺寸如下圖 4-1分流道截面圖 4.2.4點澆口設計料穴設計 澆口按照結構形勢和特點，通常的澆口可分為以下幾種形勢： 1）直接澆口 直接澆口又稱主流道型澆口，它屬于非限制性澆口。塑料熔體由主流道的大端直接進入型腔，因而具有流動阻力小、流動路程短及補縮時間長等貼點。由于注射壓力直接作用在塑件上，故容易在進料處產(chǎn)生較大的殘余應力而導致塑件翹曲變形。這種形式的澆口截面大，去除澆口比較困難，去除后會留有較大的澆口痕跡，影響塑件的外觀質量。另外，這種澆口只適用單型腔模具。 2）中心澆口 當筒類或殼類塑件的底部中心或接近于中心的部位有通孔時內(nèi)澆口就開設在該孔口處，同時中心設置分流錐，這種類型的澆口稱中心澆口。中心澆口實際上是直接澆口的一種特殊形式，它具有直接澆口的一系列的優(yōu)點。 3）側澆口 側澆口國外又稱標準澆口。側澆口一般開設在分型面上，塑料熔體從內(nèi)側或外側充滿模具型腔，其截面形狀為矩形（扁槽），改變澆口的寬度與厚度可以調節(jié)熔體的剪切速率及澆口的凍結時間。 4）點澆口 點澆口又稱針點澆口或菱形澆口，是一種截面尺寸很小的澆口，俗稱小澆口。這種澆口由于前后兩端存在較大的壓力差，可較大程度地增大塑料熔體的剪切率并產(chǎn)生較大的剪切熱，從而導致熔體的表觀粘度下降，流動性增加，有利于型腔的充填，因而對于薄壁塑件以及諸如聚乙烯等表現(xiàn)粘度隨剪切率變化敏感的塑件成型有利，但不利于成型流動性差及熱敏性塑料，也不利于成型平薄易變形及形狀復雜的塑件。 綜上對比以上幾種澆口形式，并根據(jù)本次設計塑件選用的材料，及制品的使用環(huán)境與性能要求，本次設計采用點澆口行駛。 點澆口優(yōu)點：開模時澆口自動拉斷，澆口處的摻于應力小，可實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，便模具制造成本相對較高[7]。 為了模具結構簡單本點澆品拉斷采用發(fā)下圖方式， 4-2如上圖利用分流道未端斜度倒扣拉斷點澆口 點澆口入膠處如下圖： 4-3如上圖進膠處選用0.6mm 4.3確定型腔、型芯的結構及固定方式 4.3.1型腔、型芯的結構設計 為了加長模使用壽命，型腔采用P20鑲塊結構。型芯為螺紋型芯[8]。 4-4 P20型腔鑲塊 4-5螺紋型芯 4.3.2固定方式： 如下圖型腔鑲塊用碰模好后用螺釘緊固在動模模板上。 4-6型腔鑲塊的固定 4.4型腔和型芯的工作尺寸計算 該零件的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平均值計算[9]。前面已經(jīng)查得低密度聚乙烯的收縮率為1.5%～3%，故其平均收縮率為 (4.1) Scp=(1.5+3)%/2=2.25%=0.0225 根據(jù)塑件尺寸公差的要求，模具制造公差取=δx=△/3 4.4.1型腔尺寸計算 型腔尺寸計算如表4.1所示 塑件尺寸 計算公式 型腔的工作尺寸 型腔的徑向尺寸 Ф62 Lm= Ф62.24 Ф56 Lm= Ф56.11 Ф41 Lm= Ф42.78 型腔的軸向尺寸 30 Hm= 30.01 3 Hm= 2.81 1 Hm= 1.28 4.4.2型芯尺寸的計算 型芯尺寸計算如表4.2所示 塑件尺寸 計算公式 型芯的工作尺寸 型芯的徑向尺寸 型芯的軸向尺寸 27 28.27 3 3.32 本模個設計中,產(chǎn)品成形部分的工作尺寸按產(chǎn)品的收縮值計算,這種方法實用,且效率高[10]。 4.5型腔壁厚和底板厚度計算 4.5.1模具型腔壁厚的確定 采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)法，直接查閱設計手冊中的有關表格，得型腔的推薦壁厚為30mm。 4.5.2動模墊板厚度理論計算公式如下 h=K（FL/2B[δ彎]）1/2 (4.2) F=Ap (4.3) h——動模墊板厚（mm）； K——修正系數(shù)，取0.6~0.75； F——動模墊板受的總壓力（N）； L——支承塊間距（mm）； B——動模墊板寬度（mm）； [δ彎]——彎曲許用應力（MPa）； A——塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（mm2）； p——型腔壓力，一般取25~45MPa。 4.5.3模具型腔模板總體尺寸的確定 該模具型腔直徑為62mm，根據(jù)確定的型腔壁厚尺寸30mm，綜合以上數(shù)據(jù)，確定該型腔模板的總體尺寸為B*L*H,其中B=160mm, L=250mm, H=50mm。 4.6螺紋強脫方設計 內(nèi)螺紋采用推件板強脫方式，如下圖 動定模分開后，由注塑機上的頂棍通過頂動推板，推板向上運動帶動推件板上運動，使產(chǎn)品脫離型芯[11]。 4.7確定導向機構 導向機構主要就是導柱和導套配合，通常配合公差帶取H7/h6，導套和模板配合公差帶取為H7/n6。另為了更好的證合模精度，模具還設計了輔助導向機構—矩形精定位組件， 如下圖: 導柱，導套零件圖如下 4-7導柱 4-8導套 導柱外圓要求用磨削加工到尺寸，表面粗糙度在0.8以內(nèi)。直線度，圓度在0.01以內(nèi)，與導大套配合處要求開設油槽。 導套內(nèi)孔研磨到尺寸，粗糙度在0.6以內(nèi)。 4.8冷卻方式 結合本設計，查閱相關書籍，采用直通隔水片式水路冷卻方式[12]。 第五章 注射機有關設計的校核 5.1模具閉合高度的確定 組成模具閉合高度的模板及其它零件的尺寸有： 定模板座板為H1=30mm 型腔板為 H2=70mm 推件板為 H3=20mm 型芯固定板為H4=30mm 支撐板為 H5=30mm 墊鐵板為 H6=70mm 動模座板為 H7=25mm 則該模具閉合高度為 H=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7=30+70+20+30+30+70+25=275mm。 5.2模具閉合高度的校核 由于SZ125/630型注射機所允許的模具最小厚度 Hmin=150mm,模具最大厚度Mmax=300mm,而計算的模具閉合高度H=275mm,所以模具閉合高度滿足Hmin<=H<=Hmax的安裝條件。 5.3模具安裝部分的校核 該模具的外形最大部分尺寸為250mm*300mm，SZ125/630型注射機模板最大安裝尺寸為370mm*320mm,故能滿足模具安裝的要求。 5.4模具開模行程的校核 開模行程也叫做合模行程，指模具開合過程中動模座板的移動距離，用符號S表示。SZ125/630的注射機的最大開模行程Smax=270mm。為了使塑件成型后能夠順利脫模，并結合該模具的雙分型面特點，確定該模具的開模行程S應滿足 Smax>H1+H2+a+(5～10)=27+30+50+10=117mm。 式中 H1——型芯高度 H2——包括凝料在內(nèi)的塑件高度 a——中間板與定模板之間的分開距離 Smax=270mm>117mm，故該注射機的開模行程滿足要求。 5.5注射量的校核 在一個注射成型周期內(nèi)注射模具內(nèi)所需要的塑料熔體總量（Mi）與模具澆注容積和型腔容積有關，其值用下列計算： Mi=N*ms+mj (5.1) 式中 N——型腔數(shù)量 mi——單個制品的質量或體積 mj——澆注系統(tǒng)和飛邊所需的塑料質量或體積 已知N=2, ms=37.53cm,經(jīng)估算 mj=20cm3，則mi=95cm3。 SZ125/630型注射機的額定注射量為mi=125cm3，為使注射成型過程穩(wěn)定可靠，應有 mi=（0.1～0.8）mi=12.5～100cm3 因此，該注射機的注射量滿足模具的要求[13]。 第六章 模具裝配和試模 模具裝配是模具制造過程中的關鍵工序。模具裝配的質量將影響制件的質量及模具的使用、維修和模具的壽命，又將影響模具的制造周期和生產(chǎn)成本，是模具制造中的重要環(huán)節(jié)。 1、裝配目的 模具裝配是根據(jù)模具的結構特點、各零件間的相互關系和技術條件，以一定的裝配順序和方法，將符合圖樣技術要求的模具零件連接固定為組件、部件，直至裝配成滿足使用要求的模具。模具裝配可分為組件裝配、部件裝配和總裝配等。 2、裝配內(nèi)容 選擇裝配基準，組件裝配、調整，修配、研磨拋光、檢驗和試模等環(huán)節(jié)，通過裝配達到模具各項精度指標和技術要求[14]。 3、試模產(chǎn)品質量分析 當注射成型得到了近乎完整的制件時，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綜復雜的，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，逐個排出，逐步改進，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的措施進行分析。 1）、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： a. 熔料流動阻力過大 這主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理。流道截面形狀、尺寸不利于熔料流動。盡量采用整圓形、梯形等相似的形狀，避免采用半圓形、球缺形料道。熔料前鋒冷凝所致。塑料流動性能不佳。制品壁厚過薄。 b. 型腔排氣不良 這是極易被忽視的現(xiàn)象，但以是一個十分重要的問題。模具加工精度超高，排氣顯得越為重要。尤其在模腔的轉角處、深凹處等，必須合理地安排頂桿、鑲塊，利用縫隙充分排氣，否則不僅充模困難，而且易產(chǎn)生燒焦現(xiàn)象。 c. 鎖模力不足 因注射時動模稍后退，制品產(chǎn)生飛邊，壁厚加大，使制件料量增加而引起的缺料。應調大鎖模力，保證正常制件料量。 2）、溢邊（毛刺、飛邊、批鋒） 與第一項相反，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： a. 注射過量 b. 鎖模力不足 c. 流動性過好 d. 模具局部配合不佳 e. 模板翹曲變形 3）、制件尺寸不準確 初次試模時，經(jīng)常出現(xiàn)制件尺寸與設計要求尺寸相差較大。這時不要輕易修改型腔，應行從注射工藝上找原因。 a. 尺寸變大 注射壓力過高，保壓時間過長，此條件下產(chǎn)生了過量充模，收縮率趨向小值，使制件的實際尺寸偏大；模溫較低，事實上使熔料在較低溫度的情況下成型，收縮率趨于小值。這時要繼續(xù)注射，提高模具溫度、降低注射壓力，縮短保壓時間，制件尺寸可得到改善。 b. 尺寸變小 注射壓力偏低、保壓時間不足，制在冷卻后收縮率偏大，使制件尺寸變?。荒剡^高，制件從模腔取出時，體積收縮量大，尺寸偏小。此時調整工藝條件即可。通過調整工藝條件，通常只能在極小范圍內(nèi)使尺寸京華，可以改變制件相互配合的松緊程度，但難以改變公稱尺寸。 4、對以上出現(xiàn)的缺陷調試時，盡可能先采用改變成形工藝條件，后采用修正模具來消除成形缺陷。以下的內(nèi)容均從這兩個方面來討論。 熱塑性塑料注射成形件的常見缺陷及消除措施如下[15]： 1）、缺料（注射量不足） 消除措施如下： 工藝條件：增大注射壓力；延長成形周期；延長保壓時間；調整材料供給；提高熔料溫度；提高模具溫度；供給干燥過的熔料。 模具條件：加大主流道、分流道和澆口；減小澆口區(qū)面積；加大噴嘴；增加排氣槽；改變澆口位置。 2） 、氣孔 消除措施如下： 工藝條件：增大注射壓力；延長成形周期；調整材料供給；降低熔料溫度；降低模具溫度。 模具條件：加大主流道、分流道和澆口；改變冷卻水道位置；改變澆口位置。 3） 、溢料飛邊 消除措施如下： 工藝條件：減小注射壓力；縮短保壓時間；降低熔料溫度；增大合模壓力。 模具條件：矯正修理分型面。 4） 、著色不均勻 消除措施如下： 工藝條件：縮短保壓時間；降低熔料溫度；提高模具溫度；供給干燥過的物料；物料不得帶有雜質、灰塵。 模具條件：加大主流道、分流道和澆口；減小澆口區(qū)面積。 5） 、翹曲變形 消除措施如下： 工藝條件：增大注射壓力；延長成形周期；延長保壓時間；降低熔料溫度；降低模具溫度；使用矯正框架。 模具條件：加大噴嘴；改變冷卻水道位置。 6） 、波狀痕跡 消除措施如下： 工藝條件：增大注射壓力；延長成形周期；延長保壓時間；調整原料供給；降低熔料溫度；降低模具溫度。 模具條件：加大噴嘴；改變冷卻水道位置。 7） 、尺寸不穩(wěn)定 消除措施如下： 工藝條件：增大注射壓力；延長成形周期；延長保壓時間；降低熔料溫度；降低模具溫度。 模具條件：加大主流道、分流道和澆口；減小澆口區(qū)面積；加大噴嘴；改變冷卻水道位置；改變澆口位置。 8） 、熔接痕強度低 消除措施如下： 工藝條件：減小注射壓力；延長保壓時間；降低熔料溫度；減慢注射速度。 模具條件：增加排氣槽；檢查噴嘴加熱部分。 9） 、表面質量差 消除措施如下： 工藝條件：增大注射壓力；縮短保壓時間；增大合模壓力；提高模具溫度；降低模具溫度；減慢注射速度；物料不得帶有雜質、灰塵；使用矯正框架。 模具條件：加大主流道、分流道和澆口；改變冷卻水道位置；增加排氣槽；改變澆口位置；研磨模腔表面；增加冷料穴容量；研磨主流道、分流道和澆口。 10）、塑件粘模 消除措施如下： 工藝條件：減小注射壓力；縮短保壓時間；降低熔料溫度；降低模具溫度。 模具條件：加大主流道、分流道和澆口；減小澆口區(qū)面積；研磨模腔表面。 11） 、主流道凝料粘模 消除措施如下： 工藝條件：縮短保壓時間。 模具條件：改變噴嘴位置；研磨主流道襯套；改變主流道拉料桿形式。 12） 、脆 消除措施如下： 工藝條件：縮短保壓時間；降低熔料溫度；提高模具溫度；供給干燥過的物料。 模具條件：加大主流道、分流道和澆口。 13） 、表面硬度、強度不足 消除措施如下： 工藝條件：增大注射壓力；延長保壓時間；縮短保壓時間；降低熔料溫度；提高模具溫度；供給干燥過的物料；減慢注射速度；物料不得帶有雜質、灰塵。 模具條件：加大主流道、分流道和澆口；減小澆口區(qū)面積；改變冷卻水道位置；增加排氣槽；改變澆口位置；研磨模腔表面；增加冷料穴容量；研磨主流道、分流道和澆口。 5、注塑機操作過程注意事項 養(yǎng)成良好的注塑機操作習慣對提高機器壽命和生產(chǎn)安全都大有好處[16]。 開機之前：（1）檢查電器控制箱內(nèi)是否有水、油進入，若電器受潮，切勿開機。應由維修人員將電器零件吹干后再開機。（2）檢查供電電壓是否符合，一般不應超過±15%。（3）檢查急停開關，前后安全門開關是否正常。驗證電動機與油泵的轉動方向是否一致。（4）檢查各冷卻管道是否暢通，并對油冷卻器和機筒端部的冷卻水套通入冷卻水。（5）檢查各活動部位是否有潤滑油（脂），并加足潤滑油。（6）打開電熱，對機筒各段進行加溫。當各段溫度達到要求時，再保溫一段時間，以使機器溫度趨于穩(wěn)定。保溫時間根據(jù)不同設備和塑料原料的要求而有所不同。 （7）在料斗內(nèi)加足足夠的塑料。根據(jù)注塑不同塑料的要求，有些原料最好先經(jīng)過干燥。（8）要蓋好機筒