玩具的小零件塑料模具設(shè)計(jì)【雙圓頭方蓋 長方形蓋子】
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畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
題 目: 塑料模具設(shè)計(jì)
專 業(yè): 模具設(shè)計(jì)與制造
班 級: 2003級 05 班
姓 名: 許 旭 佳
指導(dǎo)老師: 張 蓉
2006 年5 月
引 言
本說明書為機(jī)械塑料注射模具設(shè)計(jì)說明書,是根據(jù)塑料模具手冊,上的設(shè)計(jì)過程及相關(guān)工藝編寫的。本說明書的內(nèi)容包括:目錄、畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書、畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書、畢業(yè)設(shè)計(jì)體會(huì)、參考文獻(xiàn)等。
編寫本說明書時(shí),力求符合設(shè)計(jì)步驟,詳細(xì)說明了塑料注射模具設(shè)計(jì)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、塑料脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
本說明書在編寫過程中,得到有張蓉老師和相關(guān)同學(xué)的大力支持和熱情幫助,在此謹(jǐn)以致意。
由于本人設(shè)計(jì)水平有限,在設(shè)計(jì)過程中難免有錯(cuò)誤之處,敬請各位老師批評指正。
設(shè)計(jì)者: 許 旭 佳
2006.05
畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書
一、 題目:
玩具的小零件 材料:聚丙?。≒P)
二、明確設(shè)計(jì)任務(wù),收集有關(guān)資料:
1、了解設(shè)計(jì)的任務(wù)、內(nèi)容、要求和步驟,制定設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃
2、將Pro/E零件圖轉(zhuǎn)化為CAD平面圖,并標(biāo)好尺寸
3、查閱、收集有關(guān)的設(shè)計(jì)參考資料
4、了解所設(shè)計(jì)零件的用途、結(jié)構(gòu)、性能,在整個(gè)產(chǎn)品中裝配關(guān)系、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量
5、塑膠廠車間的設(shè)備資料
6、模具制造技能和設(shè)備條件及可采用的模具標(biāo)準(zhǔn)情況
三、工藝性分析
分析塑膠件的工藝性包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面,在技術(shù)方面,根據(jù)產(chǎn)品圖紙,只要分析塑膠件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小、尺寸標(biāo)注方法、精度要求、表面質(zhì)量和材料性能等因素,是否符合模塑工藝要求;在經(jīng)濟(jì)方面,主要根據(jù)塑膠件的生產(chǎn)批量分析產(chǎn)品成本,闡明采用注射生產(chǎn)可取得的經(jīng)濟(jì)效益。
1、塑膠件的形狀和尺寸:
塑膠件的形狀和尺寸不同,對模塑工藝要求也不同。
2、塑膠件的尺寸精度和外觀要求:
塑膠件的尺寸精度和外觀要求與模塑工藝方法、模具結(jié)構(gòu)型式及制造精度等有關(guān)。
3、生產(chǎn)批量
生產(chǎn)批量的大小,直接影響模具的結(jié)構(gòu)型式,一般大批量生產(chǎn)時(shí),可選用一模多腔來提高生產(chǎn)率;小批量生產(chǎn)時(shí),可采用單型腔模具等進(jìn)行生產(chǎn)來降低模具的制造費(fèi)用。
4、其它方面
在對塑膠件進(jìn)行工藝分析時(shí),除了考慮上訴因素外,還應(yīng)分析塑膠件的厚度、塑料成型性能及模塑生產(chǎn)常見的制品缺陷問題對模塑工藝的影響。
四、 確定成型方案及模具型式:
根據(jù)對塑膠零件的形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量要求的分析結(jié)果,確定所需的,模塑成型方案,制品的后加工、分型面的選擇、型腔的數(shù)目和排列、成型零件的結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)等。
五、 工藝計(jì)算和設(shè)計(jì)
1、注射量計(jì)算:涉及到選擇注射機(jī)的規(guī)格型號,一般應(yīng)先進(jìn)行計(jì)算。對于形狀復(fù)雜不規(guī)則的制品,可以利用Pro/E,的“分析/模塑分析/模塑質(zhì)量屬性”來計(jì)算質(zhì)量?;蛘卟捎霉浪愎烙?jì)塑料的用量,及保證足夠的塑料用量為原則。
2、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算:這是設(shè)計(jì)注射模的第一步,只有完成注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)后才能估算型腔壓力、注射時(shí)間、校核鎖模力,從而進(jìn)一步校核所選擇的注射機(jī)是否符合要求。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算包括澆道布置、主流道和分流道斷面尺寸計(jì)算、澆注系統(tǒng)壓力降計(jì)算和型腔壓力校核。
3、成型零件工作尺寸計(jì)算:主要有凹模和型芯徑向尺寸高度尺寸,其最大值直接關(guān)系到模具尺寸大小,而工作尺寸的精度則直接影響到制品精度。為計(jì)算方便,凡孔類尺寸均及其最小尺寸作為公稱尺寸,凡軸類尺寸均及最大尺寸作為公稱尺寸;進(jìn)行工作尺寸計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮塑料的收縮率和模具壽命等因素。
4、模具冷卻與加熱系統(tǒng)計(jì)算:冷卻系統(tǒng)計(jì)算包括冷卻時(shí)間和冷卻參數(shù)計(jì)算。冷卻參數(shù)包括冷卻面積、冷卻水空長度和孔數(shù)的計(jì)算及冷卻水流動(dòng)狀態(tài)的校核和冷卻水入口與出口處溫差的校核。模具加熱工藝計(jì)算主要是加熱功率計(jì)算。
5、注射壓力、鎖模力和安裝尺寸校核:模具初步設(shè)計(jì)完成后,還需校核所選擇的注射機(jī)注射壓力和鎖模力能否滿足塑料成型要求,校核模具外形尺寸可否方便安裝,行程是否滿足模塑成型及取件要求。
六、 進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):
1、確定凹模尺寸:先計(jì)算凹模厚度,再根據(jù)厚度確定凹模周界尺寸,在確定凹模周界尺寸時(shí)要注意:第一,澆注系統(tǒng)的布置,特別是對于一模多腔的塑料模應(yīng)仔細(xì)考慮模腔位置和澆道布置;第二,要考慮凹模上螺孔的布置位置;第三,主流道中心與模板的幾何中心應(yīng)重合;第四,凹模外形尺寸盡量按國家標(biāo)準(zhǔn)選取。
2、選擇模架并確定其他模具零件的主要參數(shù);在確定模架結(jié)構(gòu)形式和定模、動(dòng)模板的尺寸后,可根據(jù)定模、動(dòng)模板的尺寸,從《塑料模國家標(biāo)準(zhǔn)》GB/T12555-1990和GB/T12556-1990中確定模架規(guī)格。待模架規(guī)格確定后即可確定主要塑模零件的規(guī)格參數(shù)。再查閱有關(guān)零件圖表,就可以畫裝配圖了。
七、畫裝配圖
一般先畫上主視圖,再畫側(cè)視圖和其他視圖。由于注射機(jī)大多為臥式的,故注射模也常按安裝位置畫成臥式,畫主視圖最好從分型面開始向左右兩個(gè)方向畫比較方便。
1、主視圖:繪制模具工作位置的剖面圖
2、側(cè)視圖:一般情況下繪制定模部分視圖
3、俯視圖、局部剖視圖等
4、列出零件明細(xì)表,注明材質(zhì)和數(shù)量,凡標(biāo)準(zhǔn)件須注明規(guī)格
5、技術(shù)要求及說明,包括所選注射機(jī)設(shè)備型號,所選用的標(biāo)準(zhǔn)模架型號,模具閉合高度,模具間隙及其它要求。
八、繪制各非標(biāo)準(zhǔn)零件圖
零件圖上應(yīng)注明全部尺寸、公差與配合、行位公差、表面粗糙度、所用材料、熱處理方法及其它要求
九、編寫技術(shù)文件
1、編寫注射成型工藝卡片:根據(jù)塑料的成型特點(diǎn),查閱有關(guān)資料,確定合理的注射成型工藝參數(shù),并作成工藝卡片。
2、編寫加工工藝過程卡片:選取兩個(gè)重要模具成型零件,確定加工工藝路線,并作成加工工藝過程卡片
3、編寫設(shè)計(jì)說明書
目 錄
第 一 部分 產(chǎn)品的說明
第 二 部分 塑件分析
第 三 部分 注射機(jī)的型號和規(guī)格選擇及校核
第 四 部分 分型面的選擇
第 五 部分 型腔數(shù)目的決定及排布
第 六 部分 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
第 七 部分 成型零件的工作尺寸計(jì)算及結(jié)
構(gòu)形式
第 八 部分 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
第 九 部分 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
第 十 部分 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
第十一部分 模具的動(dòng)作過程
第十二部分 設(shè)計(jì)小結(jié)
第十三部分 附錄
第 一 部分 產(chǎn)品的說明
本產(chǎn)品主要用于小玩具,它要求質(zhì)量輕、成本低廉、能大規(guī)模的生產(chǎn)、無毒,下列為其圖樣。
第 二 部分 塑件的分析
PP于1957年由意大利Montecatin公司首先開始工業(yè)化生產(chǎn),目前已成為發(fā)展速度最快的塑料品種,其產(chǎn)量位居第三。
PP學(xué)名聚丙烯,其相對分子質(zhì)量一般為10~50萬。分子式為
PP的主要特點(diǎn)如下:
①成白色蠟狀,無毒,透明;
②有著極低的密度(0.89~0.92),固質(zhì)量很輕,是大品種塑料中最輕的一種;
③化學(xué)穩(wěn)定性好,在室溫下溶劑不能溶解PP,且有著優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性和耐;
④耐熱性好,能在130使用;
⑤電性能優(yōu)異,耐高頻電絕緣性好,在潮濕環(huán)境中也具有良好的電絕緣性;
⑥有著優(yōu)異的力學(xué)性能,包括拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度和硬度,突出的剛性和耐彎曲疲勞性能;
⑦PP比PE容易發(fā)生熱、光氧化,耐氣候老化性差,必須添加抗氧劑或紫外線吸收劑;
⑧耐抗沖擊性能較差,尤其是低溫沖擊性差,對缺口十分敏感;
⑨PP的結(jié)晶性能導(dǎo)致制品的不透明性。
第 三 部分 注射機(jī)的型號和規(guī)格選擇及校核
注射模是安裝在注射機(jī)上的,因此在設(shè)計(jì)注射模具時(shí)應(yīng)該對注射機(jī)有關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行必要的了解,以便設(shè)計(jì)出符合要求的模具,同時(shí)選定合適的注射機(jī)型號。
從模具設(shè)計(jì)角度考慮,需要了解注射機(jī)的主要技術(shù)規(guī)范。在設(shè)計(jì)模具時(shí),最好查閱注射機(jī)生產(chǎn)廠家提供的有關(guān)“注射機(jī)使用說明書”上標(biāo)明的技術(shù)規(guī)范,。因?yàn)榧词雇灰?guī)格的注射機(jī),生產(chǎn)廠家不同,其技術(shù)規(guī)格也略有差異。
1、注射機(jī)的選用
選用注射機(jī)時(shí),通常是以某塑件(或模具)實(shí)際需要的注射量初選某一公稱注射量的注射機(jī)型號,然后依次對該機(jī)型的公稱注射壓力、公稱鎖模力、模板行程以及模具安裝部分的尺寸一一進(jìn)行校核。
以實(shí)際注射量初選某一公稱注射量的注射機(jī)型號;為了保證正常的注射成型,模具每次需要的實(shí)際注射量應(yīng)該小于某注射機(jī)的公稱注射量,即:
式子中,—實(shí)際塑件(包括澆注系統(tǒng)凝料)的總體積()。
從PP的物理性質(zhì)可得:ρ=0.89~0.92,取m=100g,故 ,現(xiàn)我們選擇XS-ZY-125型號的注射成型機(jī),此型號表示液壓注射成型機(jī),其公稱注射量為。
2、注射壓力的校核
該項(xiàng)工作是效核所選注射機(jī)的公稱壓力P能否滿足塑件所成型時(shí)需要的注射壓力P0,其值一般為70~150MPa,通常要求P> P0。我們這里選70MPa。
3、鎖模力的校核
鎖模力是指注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對模具所施加的最大夾緊力,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,即:
F鎖 F脹 = A 分 × P型
F鎖—注射機(jī)的額定鎖模力(N);
P分—模具型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力(MPa);一般為注射壓力的0.3~0.65倍,通常取20~40MPa。我們這里選P型=30MPa。
A分—塑料和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和(mm2)
∴ F鎖 F脹 = A 分 × P型
= 80×200×30=4.8×105(N)
4、開模行程與推出機(jī)構(gòu)的校核
開模行程是指從模具中取出塑料所需要的最小開合距離,用H表示,它必須小于注射機(jī)移動(dòng)模板的最大行程S。由于注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)不同,開模行程可按以下兩種情況進(jìn)行校核:一種是開模行程與模具厚度無關(guān);二種是開模行程與模具厚度有關(guān)。我們這里選用的是開模行程與模具厚度無關(guān),且是單分型面注射模具。
1、 當(dāng)開模行程與模具厚度無關(guān)時(shí)
這種情況主要是指鎖模機(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)的做大沖程決定的,而與模厚度是無關(guān)的。此情況又兩種類型:
⑴ 對單分型面注射模,所需開模行程H為:
S H = H1 + H2 + (5~10) mm
式中,H1—塑件推出距離(也可以作為凸模高度) (mm);
H2—包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑高度 (mm);
S —注射機(jī)移動(dòng)板最大行程 (mm);
H —所需要開模行程 (mm)。
而我們這里通過資料可得出(結(jié)構(gòu)見圖九):
H = 16 + 57 + 8 = 81 (mm)。
⑵ 對雙分型面注射模,所需開模行程為:
S機(jī) H = H1 + H2 + a +(5~10) mm
式中,a—中間板與定模的分開距離 (mm)。
2、推出機(jī)構(gòu)的校核
各種型號注射機(jī)的推出裝置和最大推出距離各不同,設(shè)計(jì)模具時(shí),推出機(jī)構(gòu)應(yīng)與注射機(jī)相適應(yīng),具體可查資料。
第 四 部分 分型面的選擇
分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。一副模具根據(jù)需要可能有一個(gè)或兩個(gè)以上的分型面,分型面可以是垂直于合模方向,也可以與合模方向平行或傾斜,我們在這里選用與合模方向傾斜。
1、分型面的形式:
分型面的形式與塑件幾何形狀、脫模方法、模具類型及排氣條件、澆口形式等有關(guān),我們常見的形式有如下五種:水平分型面、垂直分型面、斜分型面、階梯分型面、曲線分型面。
2、 分型面的選擇原則:
a)、便于塑件脫模:
Ⅰ、 在開模時(shí)盡量使塑件留在動(dòng)模內(nèi)
Ⅱ 、應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯
Ⅲ、應(yīng)合理安排塑件在型腔中的方位;
b)、考慮和保證塑件的外觀不遭損壞
c)、盡力保證塑件尺寸的精度要求(如同心度等)
d)、有利于排氣
e)、盡量使模具加工方便
3、我們這里選擇水平分型面 (如圖一:)
圖 一
第 五 部分 型腔數(shù)目的決定及排布
1、型腔數(shù)目的確定:
為了使模具與注射機(jī)的生產(chǎn)能力的匹配,提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性,并保證塑件體精度,模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確定型腔數(shù)目,常用的方法有四種:a)、根據(jù)經(jīng)濟(jì)性能確定型腔數(shù)目; b)、根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目; c)、根據(jù)注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目; d)、根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目。我們這里選用a),其計(jì)算過程如下:
我們設(shè)型腔數(shù)目為n,制品總件數(shù)為N,每一個(gè)型腔所需的模具費(fèi)用為C1,與型腔無關(guān)的模具費(fèi)用為C0,每小時(shí)注射制品成型的加工費(fèi)用為y(元/h),成型周期為t(min),則:
模具費(fèi)用為(元),
注塑成型費(fèi)用為(元),
總成型加工費(fèi)用為,即
為使總的成型加工費(fèi)用最少,即令=0,則有 :
所以n=。
對于高精度制品,由于型腔模具難以使各型腔的成型條件均勻,故通常推薦型腔數(shù)目不超過4個(gè),我們因?yàn)樗芗纫蟛桓呷=4。
2、多型腔的排列:
多型腔在模板上排列形式通常有圓形、H形、直線形及復(fù)合形等,在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意以下幾點(diǎn):
①盡可能采用平衡式排列,確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定。
②型腔布置與澆口開設(shè)部位應(yīng)力求對稱,以便防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。
③盡量使型腔排列得緊湊,以便減小模具的外形尺寸。
第 六 部分 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1、澆注系統(tǒng)的組成
所謂注射模的澆注系統(tǒng)是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動(dòng)通道。其作用是使塑件熔體平穩(wěn)而有序地充填到型腔中,以獲得組織致密、外形輪廓
圖 二
1—主流道 2—主流道襯套 3—定位圈 4—冷料
5—澆口 6—定模板 7—?jiǎng)幽0?
清晰的塑件。因此,澆注系統(tǒng)十分重要。而澆注系統(tǒng)一般可分為普通澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩類。我們在這里選用普通澆注系統(tǒng),它一般是由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成,如上圖二所示:
2、澆注系統(tǒng)各部件設(shè)計(jì)
A、主流道設(shè)計(jì):
主流道是連接注射機(jī)噴嘴與分流道的一段通道,通常和注射機(jī)噴嘴在同一軸線上,斷面為圓形,帶有一定的錐度,其主要設(shè)計(jì)點(diǎn)為:
⑴ 主流道圓錐角α=2o~6o,對流動(dòng)性差的塑件可取3 o~6o,內(nèi)壁粗糙度為Ra0.63μm。
⑵主流道大端呈圓角,半徑r=1~3mm,以減小料流轉(zhuǎn)向過渡時(shí)的阻力。
⑶在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下,主流道應(yīng)盡可能短,一般小于60mm,過長則會(huì)影響熔體的順利充型。
⑷對小型模具可將主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成整體式。但在大多數(shù)情況下是將主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成兩個(gè)零件,然后配合固定在模板上。主流道襯套與定模座板采用H7/m6過渡配合,與定位圈的配合采用間隙配合。
⑸主流道襯套一般選用T8、T10制造,熱處理強(qiáng)度為52~56HRC。
B、冷料穴的設(shè)計(jì)
冷料穴一般位于主流道對面的動(dòng)模板上。其作用就是存放料流前峰的“冷料”,防止“冷料”進(jìn)入型腔而形成接縫;此外,在開模時(shí)又能將主流道凝料從定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直徑,長度約為主流道大端直徑。冷料穴的形式有三種:一種是與推桿匹配的冷料穴;二種是與拉料桿匹配的冷料穴;三種是無拉料桿的冷料穴。我們這里選用與推出桿匹配的冷料穴,其結(jié)構(gòu)如圖三:
圖 三
1 — 定位圈 2 — 冷料穴
3 — 推 桿 4 — 動(dòng)模板
C、分流道的設(shè)計(jì)
分流道就是主流道與澆口之間的通道,一般開設(shè)在分型面上,起分流和轉(zhuǎn)向的作用。多型腔模具必定設(shè)計(jì)分流道,單型腔大型腔塑件在使用多個(gè)點(diǎn)澆口時(shí)也要設(shè)置分流道。
①分流道的截面形狀:通常分流道的斷面形狀有圓形、矩形、梯形、U形和六角形等。為了減少流道內(nèi)的壓力損失和傳熱損失,提高效率,我們這里就選用圓形分流道,如圖四。因?yàn)閳A形截面分流道的效率是分流道 圖 四
中效率最高的,固選它。
②分流道的尺寸:因?yàn)楦鞣N塑料的流動(dòng)性有差異,所以可以根據(jù)塑料 的品種來粗略地估計(jì)分流道的直徑,常用塑料的分流道直徑推薦值如下表一。
但對于壁厚小于3mm,質(zhì)量在200g以下的塑料,可用此經(jīng)驗(yàn)公式確定其流道直徑:
D=0.2654
式中 , m—流經(jīng)分流道的塑料量(g);L—分流道長度(mm);D—分流道直徑(mm)。對于黏度較大的塑料,可按上式算得的 D值再乘以1.2~1.25的系數(shù)。我們這里取m=100g,L=50mm。固分流道尺寸為1.2D,即D`=1.2D=1.2×0.265××=10( mm)。所以S=Л× ×1.22=78.5(mm2)
③分流道的布置:分流道的布置取決于型腔的布局,兩者相互影響。分流道的布置形式分平衡式與非平衡式兩類,這里我們選用的是平衡式的布置方法。
④分流道與澆口的連接:分流道與澆口的連接處應(yīng)加工成斜面,并用圓弧過渡,有利于塑料熔體的流動(dòng)及充填。
圖 五
D、澆口的設(shè)計(jì):
澆口是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短通道,它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的形狀、位置和尺寸對塑件的質(zhì)量影響很大。
澆口的理想尺寸很難用理論公式計(jì)算,通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定,取其下限,然后在試模過程中逐步加以修正。 一般澆口的截面積為分流道截面積的3%~9%,截面形狀常為矩形或圓形,澆口長度為0.5~2mm,表面粗糙度Ra不低于0.4μm。
澆口的結(jié)構(gòu)形式很多,按照澆口的形狀可以分為點(diǎn)澆口、扇形澆口、盤形澆口、環(huán)形澆口、及薄片式澆口。而我們這里選用的是點(diǎn)澆口。簡圖如圖五
澆口的截面一般只取分流道截面積的3%~9%,澆口的長度約為0.5mm~2mm,現(xiàn)在可算出我們需要的澆口面積S=5%×s=3.9。
澆口位置的選擇直接影響到制品的質(zhì)量問題,所以我們在開設(shè)澆口時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
①澆口應(yīng)開在能使型腔各個(gè)角落同時(shí)充滿的位置。
②澆口應(yīng)設(shè)在制品壁厚較厚的部位,以利于補(bǔ)縮。
③澆口的位置選擇應(yīng)有利于型腔中氣體的排除。
④澆口的位置應(yīng)選擇在能避免制品產(chǎn)生熔合紋的部位。
⑤對于帶細(xì)長型芯的模具,宜采用中心頂部進(jìn)料方式,以避免型芯受沖擊變形。
⑥澆口應(yīng)設(shè)在不影響制品外觀的部位。
⑦不要在制品承受彎曲載荷或沖擊的部位設(shè)置澆口。
第 七 部分 成型零件的工作尺寸計(jì)算
一、凹模的結(jié)構(gòu)形式:
凹模又稱陰模,它是成型塑件外輪廓的零件。根據(jù)需要有以下幾種結(jié)構(gòu)形式:整體式凹模、組合式凹模、拼塊組合式凹模,我們的產(chǎn)品屬于小型制件,從各方面分析我們
可選用組合式凹?!w嵌入式凹模。
整體嵌入式凹模:于小件一模多腔式模具,一般是將每個(gè)型腔單獨(dú)加工后壓入定模中。這種結(jié)構(gòu)的凹模形狀、尺寸一致性好,更換方便。凹模的外形通常是用帶臺階的圓柱形,由臺階定位,以過渡配合嵌入定模板,然后用定模板座板將其固定。其結(jié)構(gòu)如圖六所示:
二、凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、凸模的結(jié)構(gòu)形式:
凸模(即型芯)是成型塑件內(nèi)表面的成型零件,通常可非為整體式和組合式兩種類型。我們根據(jù)凹模的結(jié)構(gòu)形式選擇組合式凸模——整體裝配式凸模,它是將凸模單獨(dú)加工后與動(dòng)模板進(jìn)行裝配而成,如圖七所示:
圖 六 圖 七
三、 成型零件的工作尺寸計(jì)算
1、凹模徑向尺寸計(jì)算(此題公差為自己標(biāo)注)
現(xiàn)設(shè)制品的名義尺寸LS是最大尺寸,其公差按規(guī)定為負(fù)值“-Δ”; 凹模的名義尺寸LM是最小尺寸,其公差按規(guī)定為正值“+δZ”現(xiàn)由公式可得:
式中,“Δ”前的系數(shù)(此處為3/4)可隨制品的精度和尺寸變化,一般在0.5~0.8之間,制品偏差大則取小值,偏差小則取大值。
固可由以上公式算出其尺寸:(由于這里塑件為圓,故公式中為D)
2、凹模型腔高度尺寸的計(jì)算
由于該尺寸屬于塑件外輪廓尺寸,故有:
圖 八
我們現(xiàn)根據(jù)圖八可得:
3、型芯徑向尺寸的計(jì)算
設(shè)塑件內(nèi)型腔尺寸為ls,公差為正值“+Δ”,制造公差為負(fù)值“-δZ”,經(jīng)過與上面凹模徑向尺寸相似推理,可得:
現(xiàn)在可算得:
4、型芯高度尺寸的計(jì)算
設(shè)制品孔深為hs,其公差為正值“+Δ”,制造公差為負(fù)值“-δZ”,同理可得:
我們由圖五可得出:
5、型腔壁厚和底板厚度計(jì)算
在注射成型過程中,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,甚至開裂。與此同時(shí),若剛度不足將導(dǎo)致過大的彈性變形,從而產(chǎn)生型腔向外膨脹或溢料間隙。因此,有必要對型腔進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計(jì)算,尤其是對大型塑件。但我們這里的塑件較小,故不需要對型腔壁厚和底板厚度進(jìn)行計(jì)算,大致得體即可。
第 八 部分 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
為了保證注射模準(zhǔn)確合模和開模,在注射模中必須設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用是導(dǎo)向、定位以及承受一定的側(cè)向壓力。
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的形式主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種,我們這里選取導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu),其結(jié)構(gòu)如圖九:
我們在設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)的同時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
⑴、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。
⑵、導(dǎo)柱的長度應(yīng)比型芯(凸模)端面的高度高出6~8mm(圖九),以免型芯進(jìn)入凹模時(shí)與凹模相碰而損壞。
⑶、導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨度和強(qiáng)度。
⑷、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)該倒角。
⑸、導(dǎo)柱的設(shè)置應(yīng)根據(jù)需要而決定裝配方式。
⑹、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。
⑺、一般應(yīng)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)。 圖 九
⑻、導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具大小而決定,可參考準(zhǔn)模架數(shù)據(jù)選取。
第 九 部分 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
1、何為脫模機(jī)構(gòu)
在注射成型的每一循環(huán)中,都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出,模具中這種出塑件的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)。
2、脫模機(jī)構(gòu)的分類及選用
脫模機(jī)構(gòu)的分類分多,我們采用的是混合分類中的一種:推桿一次脫模機(jī)構(gòu),因?yàn)榇藱C(jī)構(gòu)是最簡單、最為常用的一種,具有制造簡單、更換方便、推出效果好等優(yōu)點(diǎn),在生產(chǎn)實(shí)踐中比較實(shí)用和直觀。所謂一次脫模就是指在脫模過程中,推桿就需要一次動(dòng)作,就能完成塑件脫模的機(jī)構(gòu)。它通常包括推桿脫模機(jī)構(gòu)、推管脫模機(jī)構(gòu)、脫模板脫模機(jī)構(gòu)、推塊脫模機(jī)構(gòu)、多元聯(lián)合脫模機(jī)構(gòu)和氣動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)等。
3、脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則
設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)時(shí),應(yīng)遵循以下原則:
(1)結(jié)構(gòu)可靠:機(jī)械的運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確、可靠、靈活,并有足夠的剛度和強(qiáng)度。
(2)保證塑件不變形、不損壞。
(3)保證塑件外觀良好。
(4)盡量使塑件留在動(dòng)模一邊,以便借助于開模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置,完成脫模動(dòng)作。
4、推桿的結(jié)構(gòu)形式及形狀
因制品的幾何形狀及型腔結(jié)構(gòu)等的不同,所用推桿的截面形狀也不盡相同,常用推桿的截面形狀為圓形。推桿又可分為普通推桿與成型推桿兩種,我們這里選用普通推桿。其結(jié)構(gòu)形式見圖十。
5、推桿的固定方式(圖十一)
圖 十 圖 十一
第 十 部分 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
塑料在成型過程中,模具溫度會(huì)直接影響到塑料的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。所以,我們在模具上需要設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以到達(dá)理想的溫度要求。
一般注射模內(nèi)的塑料熔體溫度為200℃左右,而塑件從模具型腔中取出時(shí)其溫度在60℃以下。所以熱塑性塑料在注射成型后,必須對模具進(jìn)行有效的冷卻,以便使塑件可靠冷卻定型并迅速脫模,提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。對于熔融黏度低、流動(dòng)性比較好的塑料,如聚丙烯、有機(jī)玻璃等等,當(dāng)塑件是小型薄壁時(shí),如我們的塑件,則模具可簡單進(jìn)行冷卻或者可利用自然冷卻不設(shè)冷卻系統(tǒng);當(dāng)塑件是大型的制品時(shí),則需要對模具進(jìn)行人工冷卻。
2、冷卻時(shí)間的確定
在注射過程中,塑件的冷卻時(shí)間,通常是指塑料熔體從充滿模具型腔起到可以開模取出塑件時(shí)止的這一段時(shí)間。這一時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)常以制品已充分固化定型而且具有一定的強(qiáng)度和剛度為準(zhǔn),這段冷卻時(shí)間一般約占整個(gè)注射生產(chǎn)周期的80%。因?yàn)槲覀兯枰乃芗容^薄,固用此公式:
式中,a — 塑料熱擴(kuò)散系數(shù) (m2/s); S — 制品壁厚 (mm);
現(xiàn)我們根據(jù)已知條件知道PP的TS=260℃,TM=60℃,TE=100℃,而塑件的厚度為1mm:
∴
=4.5 S
3、冷卻系統(tǒng)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)量越多,孔徑越大,則對塑件的冷卻效果越均勻。
③、盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等。
④、澆口處加強(qiáng)冷卻。
⑤、應(yīng)降低進(jìn)水與出水的溫差。
⑥、合理選擇冷卻水道的形式。(圖十二)
⑦、合理確定冷卻水管接頭位置。
⑧、冷卻系統(tǒng)的水道盡量避免與模具上其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉現(xiàn)象。
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)過程中造成損壞。
4、冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式
根據(jù)塑料制品形狀及其所需的冷卻效果,冷卻回路可分為直通式、圓周式、多級式、螺旋線式、噴射式、隔板式等,同時(shí)還可以互相配合,構(gòu)成各種冷卻回路。其基本形式有六種,我們這里選用的是簡單流道式。簡單流道式即通過在模具上直接打孔,并通過以冷卻水而進(jìn)行冷卻,是生產(chǎn)中最常用的
一種形式。其結(jié)構(gòu)如圖十二:
圖 十 二
5、冷卻系統(tǒng)的計(jì)算
設(shè)PP塑料的密度ρ=0.90,且流量為125,Qs=590。
現(xiàn)有公式可得:Q = n · G · Qs
式中,Qs — 塑料熔體的單位熱流量
N — 每小時(shí)的注射次數(shù)
G — 制品包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的質(zhì)量(Kg)
∵ G = nG件 + G澆 = 4 × 0.9 ×100 + 140 = 500 (g)
∴ Q = 30 × 0.5 × 590
= 8850(Kj)
其中,1/3的熱量被凹模帶走,2/3由型芯帶去。
第 十一 部分 模具動(dòng)作過程
定距式拉板雙分型面注塑模:開模時(shí),由于彈簧2的作用,中間板14與定模座板15先沿A—A做定距離分開,以便取出兩板之間的澆注系統(tǒng)的凝料。繼續(xù)開模的時(shí),由于定距拉板1的末端與固定在中間板14上面的限位釘3,使中間板14停止移動(dòng),這樣隨著動(dòng)模繼續(xù)移動(dòng)而迫使模具沿B—B分開,進(jìn)而由推出機(jī)構(gòu)將塑件推出。
第 十二 部分 設(shè)計(jì)小結(jié)
塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上最快的工業(yè)門類之一,對于我國而言,它在整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門中發(fā)揮了越來越大的作用。我們大學(xué)生對于塑料工業(yè)的認(rèn)識還是很膚淺的,但是通過這次塑料模具課程設(shè)計(jì),讓我們更多的了解有關(guān)塑料模具設(shè)計(jì)的基本知識,初步掌握了一些關(guān)于塑料模具設(shè)計(jì)的步驟和方法,對塑料模有了一個(gè)更新的認(rèn)識。這對我們在今后的生產(chǎn)實(shí)踐工作中無疑是個(gè)很好的幫助,也間接性的為今后的工作經(jīng)驗(yàn)有了一定的積累。
塑料制品成型及模具的設(shè)計(jì)還是個(gè)很專業(yè)性、實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù),而它的主要內(nèi)容都是在今后的生產(chǎn)實(shí)踐中逐步積累和豐富起來的。因此,我們要學(xué)好這項(xiàng)技術(shù)光靠書本上的點(diǎn)點(diǎn)知識還是不夠的,我們更多的還應(yīng)該將理論與實(shí)際結(jié)合起來,這還需要我們到工廠里去實(shí)踐。
第 十三 部分 附錄(參考資料)
1、《塑料模具設(shè)計(jì)制造與應(yīng)用實(shí)例》模具實(shí)用技術(shù)叢書編委員編機(jī)械工業(yè)出版社
2、《塑料模具設(shè)計(jì)》卜建新主編,中國輕工業(yè)出版社
3、《塑料模具設(shè)計(jì)》申樹義、高濟(jì)編,機(jī)械工業(yè)出版社
4、《塑料模具設(shè)計(jì)手冊》《塑料模具技術(shù)手冊》編委會(huì),編機(jī)械工業(yè)出版社
5、《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》葉久新、王群主編,湖南科學(xué)技術(shù)出版社
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