3456 刷座注射模具的設(shè)計,注射,模具,設(shè)計 共 35 頁 第 1 頁刷座注射模具的設(shè)計1 緒 論畢業(yè)設(shè)計是為模具設(shè)計與制造專業(yè)學(xué)生在學(xué)完全部課程后，大學(xué)畢業(yè)之前所設(shè)置的一個重要的實踐性環(huán)節(jié)。其目的有：1、綜合運用本專業(yè)所學(xué)課程 的理論和生產(chǎn)實習(xí)知識，進行一次塑料模具設(shè)計工作的實際訓(xùn)練，從而培養(yǎng)和提高學(xué)生自己的獨立工作能力。2、鞏固“塑料模具設(shè)計與制造”等課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握模具設(shè)計的方法和步驟。3、掌握塑料模具設(shè)計與基本技能，如模具相關(guān)尺寸計算、繪圖、查閱設(shè)計資料和手冊，熟悉標(biāo)準和規(guī)范等。注塑模的現(xiàn)狀：目前，我國的模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具的精密度，復(fù)雜程度和壽命都有很大提高。模具的標(biāo)準化程度也有一定提高。但是，由于我國的模具行業(yè)起步較晚，與國外相比，仍存在不小的差距，主要體現(xiàn)在：產(chǎn)需矛盾：隨著工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高，工業(yè)產(chǎn)品更新速度的加快，對模具的需求越來越磊。無論是數(shù)量還是質(zhì)量都無法滿足國內(nèi)市場的需要，只達到 70%左右。造成矛盾突出的原因是模具企業(yè)的專業(yè)化，標(biāo)準化程度低，生產(chǎn)周期長。另外，設(shè)計和制造工藝水平還不能完全適應(yīng)發(fā)展的需要。企業(yè)結(jié)構(gòu)不合理：我國很多模具生產(chǎn)能力集中在各主機廠的模具分廠或車間內(nèi)，模具的商品化程度低，面國外面 70%心上都是專業(yè)模具廠，且走的是“小而精”的道路，因此生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益俱佳。產(chǎn)品水平：衡量模具的產(chǎn)品水平，主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的復(fù)雜程度，以及模具的制造周期和使用壽命。而這幾項指標(biāo)與國外相比的差距都十分明顯。此外，模具工業(yè)的整體裝備水平也存在相對落后，利用率低的現(xiàn)象。高素質(zhì)的模具技術(shù)人才缺乏，產(chǎn)品的綜合開發(fā)能力還急需加強。近年來，外企進入中國加劇了競爭，也出現(xiàn)一些價格方面的惡性競爭。為了避免順為暫的利益而損失 長遠利益和整體的發(fā)展，未來一年中，待業(yè)協(xié)會 也將加強團結(jié)模具企業(yè)間的組織和協(xié)調(diào)，制定合理的價格水平。同時，研究國際模具價格水平，以對行業(yè)進行指導(dǎo)和信息溝通。共 35 頁 第 2 頁塑料模具行業(yè)發(fā)展趨勢：改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成份也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體，合資，獨資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍，美的，康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認識到產(chǎn)品質(zhì)量，成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一，模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一切的標(biāo)準。雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達國空相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM 技術(shù)的普及率不高；許多先進的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型，精密，復(fù)雜和長壽命模具依賴進口。未來塑料模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢 ：模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短” ， “精度高” ， “質(zhì)量好” ，“價格低”的要求服務(wù)。達到這一要求急需發(fā)展如下幾項：1 全面推廣 CAD/CAM/CAE 技術(shù)模具 CAD/CAM/CAE 技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及 CAD/CAM/CAE 技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大 CAD/CAM 技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進一步擴大 CAE 技術(shù)的應(yīng)用范圍。計算機和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使 CAD/CAM/CAE 技術(shù)跨地區(qū)，跨企業(yè)，跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使用權(quán)虛擬制造成為可能。2 提高模具標(biāo)準化程度我國模具標(biāo)準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標(biāo)準件使用覆蓋率已達到 30%左右。國外發(fā)百葉窗國家一役為 80%左右。3 具研磨拋光將自動化，智能化模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命，制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動化，智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，心提高模具質(zhì)量是重要的發(fā)展聲勢為。本課程要求每個學(xué)生獨立完成零件的工藝設(shè)計，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算，典型零件制造工藝規(guī)程制定等工作，并畫出一套模具總裝配圖及零件圖，寫出設(shè)計說明書一份，畢業(yè)設(shè)計完成后要進行答辯共 35 頁 第 3 頁2 工藝性分析2.1 塑件的原材料分析PVC 塑料，化學(xué)名稱：聚氯乙烯 英文名稱:Poly(VINyl Chloride) 比重:1.38 克/立方厘米 成型收縮率:0.6-1.5% 成型溫度：160-190℃ 特點：力學(xué)性能,電性能優(yōu)良,耐酸堿力極強,化學(xué)穩(wěn)定性好,但軟化點低. 適于制作薄板,電線電纜絕緣層,密封件等. 成型特性： 1.無定形料,吸濕小,流動性差.為了提高流動性,防止發(fā)生氣泡,塑料可預(yù)先干燥.模具澆注系統(tǒng)宜粗短,澆口截面宜大,不得有死角.模具須冷卻,表面鍍鉻. 2.由于其腐蝕性和流動性特點，最好采用專用設(shè)備和模具。所有產(chǎn)品須根據(jù)需要加入不同種類和數(shù)量的助劑。 3.極易分解,在 200 度溫度下與鋼.銅接觸更易分解,分解時逸出腐蝕.刺激性氣體.成型溫度范圍小. 4.采用螺桿式注射機噴嘴時,孔徑宜大,以防死角滯料.好不帶鑲件,如有鑲件應(yīng)預(yù)熱. 制品材料為聚氯乙烯，是一種無毒、外觀為白色的粉末，由于它對光熱穩(wěn)定性較差，只由加入多種助劑后，才能使它具有實用價值，它的制品一般多為組合的塑料。從使用性能上看，聚氯乙烯機械強度取決于分子量的大小及各種助劑的含量，分子量越大，機械強度越高，助劑含量越大，則強度越低，聚氯乙烯的吸水性很?。ī?0%）透氣性也很低，硬度和鋼性比聚氯乙烯好，耐磨性超過硫化橡膠，聚氯乙烯具有良好的電絕緣性，且具有非常良好的化學(xué)穩(wěn)定性，能耐濃酸，很適于做防腐材料，聚氯乙烯在光作用下會導(dǎo)致降解，但只要添加適當(dāng)?shù)墓夥€(wěn)定劑，聚氯乙烯的耐老化性大大提高，可幾十年保持穩(wěn)定，從成型工藝上看，如果塑料坯料中含有水分，則制品表面，就會缺乏光澤，并產(chǎn)生銀紋，從而降低制品的力學(xué)及電性能，聚氯乙烯屬于熱敏性塑料，加工溫度與材料分解溫度很接近，受溫度影響，極易產(chǎn)生氯化氫氣體，導(dǎo)致樹脂變色，所以必須嚴格控制料管溫度，并共 35 頁 第 4 頁盡可能采用的較低的成型溫度。料管溫度的選用：后段料管為 160—170℃中段料管為 160—165℃前段料管為 140—150℃噴嘴處溫度 150—190℃ 標(biāo)準 180℃ 模具溫度 40—70℃ 2.2 制品的工藝性分析由制品圖可知，制品最大外徑為￠60㎜制品高度為 116㎜，總體尺寸較大，成型較為困難，制品最大壁厚為 45㎜，最小壁厚為 1，滿足注射成型時壁厚的范圍要求制品的尺寸精度為￠60±0.15，￠32±0.1，￠30±0.05 ￠38±0.05其精度為 7 級精度，為一般精度級別，由于制品成型較為復(fù)雜，而且成型尺寸較為大，可采用一模兩腔。制品為不規(guī)則旋轉(zhuǎn)體，成型脫模都比較困難，制品圖上脫模斜度但為便于脫模凹模設(shè)計時取脫模斜度為 1°，凸模為 30′，制品上各處的輪廓過渡處和壁厚過渡處均用圓角連接，凹槽采用組合凹槽，有側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)，故綜合可知，該制品工藝復(fù)雜，在成型時，應(yīng)嚴格控制工藝條件。由于聚氯乙烯塑料有容易熱分解，和流動性差的弱點，模具中的流道和澆口，應(yīng)盡可能粗、短、厚。模腔表面鍍以硬鉻或氮化處理，以防止受腐蝕。1﹑嚴格控制加工溫度，模具溫度高，制品透明度好，并可減少熔接不良，尤其是可降低制品中的內(nèi)應(yīng)力，且容易成型。2﹑嚴格控制模具塑料中的水分，含水率必須低于 0.03％，由于干燥不充分會產(chǎn)生銀紋，干燥條件：干燥溫度為 95-100 ℃ 。時間 6 小時， （鼓風(fēng)電烘箱） ，料層厚度不宜超過 30㎜，以防連結(jié)成塊，若料層厚超過 30 ㎜則在干燥過程中應(yīng)不斷地翻料，防止粘連，又提高干燥效果，料斗應(yīng)預(yù)熱保溫，避免已干燥的模塑料重新吸潮。3﹑聚氯乙烯流動性差，宜高壓成型，一般在 90mpa 左右，采用低溫高壓注射，背壓 0.5～1.5mpa。2.3 發(fā)展概述聚氯乙烯是當(dāng)今世界上產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣的熱塑性塑料之一。在我國是發(fā)共 35 頁 第 5 頁展較早、產(chǎn)量最大、用途也最廣的一種。由于它是具有良好的耐化學(xué)腐蝕性能，在常溫下對一般濃度的酸堿均較穩(wěn)定，同時由于其材料來源豐富，成本低廉，國內(nèi)生產(chǎn)單位較多，而且有一定的機械強度，加工成型方便，焊接性能良好等，因此在水處理中采用得比較廣泛。聚氯乙烯塑料本身無色透明，加入增塑劑、穩(wěn)定劑、著色劑等輔助材料后可制成各種不同用途的制品。聚氯乙烯塑料分為硬聚氯乙烯和軟聚氯乙烯兩種。硬聚氯乙烯除強氧化性酸(如濃硝酸、發(fā)煙硫酸)和芳香族及含氟的碳氫化合物和有機溶劑外，對其它一般酸、堿介質(zhì)，都具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，它在各種腐蝕性介質(zhì)中的化學(xué)穩(wěn)定性見表 03—04—12。 表 03 一04—12 硬聚氯乙烯的化學(xué)穩(wěn)定性硬聚氯乙烯耐熱性不好,耐低溫也差,使用溫度為-10～50％抗沖擊性能不好,使用壓力為 0.25MPa 以下，所有這些都限制了硬聚氯乙烯在水處理中的應(yīng)用。刷座注朔的工藝條件注射機 螺桿式 注射溫度 200℃-226℃機筒溫度 后段 160℃-170℃中段 165℃-180℃前段 150℃-170℃注射時間 2-5S 保壓時間 15-40S模具溫度 30℃-60℃ 注射壓力 80-130MPa冷卻時間 15-40S 成型周期 40-90S收縮率 0.006～0.015后處理方法:熱風(fēng)循環(huán)箱式紅外燈烘箱.溫度 60℃時間 4h.共 35 頁 第 6 頁3 確定模具結(jié)構(gòu)制品精度等級為一般精度等級,由于形狀復(fù)雜,尺寸較大,最多采用一模兩腔,根據(jù)制品形狀結(jié)構(gòu),采用推板推桿脫模.帥制品精度和尺寸選擇.上模座 315ⅹ500ⅹ25 定模板 200ⅹ315ⅹ25凹模板 200ⅹ315ⅹ100 凹模固定板 200ⅹ315ⅹ32墊塊 32ⅹ160ⅹ80 下模座 315ⅹ400ⅹ40推板 118ⅹ200ⅹ12.5制品刷座根據(jù)其使用環(huán)境,要求不高,可以有澆口痕,故采用梯形澆口,開模時不能自動拉斷,需用手動拉斷,不需修整,采用梯形澆口,可以使塑件熔體的表現(xiàn)粘度以及通過剪切熱,提高料溫等.對于 PVC 這種流動性差,注射工藝條件要求較嚴格的塑料來說,梯形澆口優(yōu)于其它形式的澆口.本模具為一模兩腔,采用梯形澆口,雙分型面,合模導(dǎo)向采用導(dǎo)柱,導(dǎo)套.澆注系統(tǒng)與梯形澆口,流道平衡分布,以方便設(shè)計與加工.脫模方法:推板推桿.模具排氣方式:分型面推桿間隙排氣.溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng):采用冷卻水環(huán)澆調(diào)節(jié)模溫.模具安裝尺寸 315ⅹ500模具結(jié)構(gòu)示意圖：共 35 頁 第 7 頁3.1 模腔數(shù)量的確定與校核一. N=2 個,單個制品的體積 M1=22 cm3澆注系統(tǒng)和飛邊所需的的塑料體積 M2=24 cm3按注射機的最大注射量校核模腔數(shù)量 NN=021km??式中: K—注射機量子注射量的利用系數(shù)取 0.8M0—注射機允許的最大注射量(cm 3)M1—單個制品的體積(cm 3)M2—澆注系統(tǒng)和飛邊所屬的塑料體積(cm 3)代入數(shù)據(jù):N= 0.812-.452N????故滿足.3.2 按注射機的額定合模力校核模腔數(shù)量共 35 頁 第 8 頁N= 12FPAjNpls??式中: F1—注射機的額定合模力(N)Pl—單位投影面積需要的合模力(MPa),可近似取塑料熔體對模腔的平均壓力>表 4—17,取 PL=20 MPaAj—澆注系統(tǒng)和飛邊在模具水平分型面上的投影面積(mm 2)Aj=5 cm2As—單個制品在模具水平分型面上的投影面積(mm 2),Aj=17 cm2代入數(shù)據(jù):39015017.3i NN?????故滿足.3.3 模具厚度的校核實際模具厚度 mH與注射機允許安裝的最大模具厚度 maxH及最小厚度之間必須滿足下列條件:即.minminmax?已知: =294,已選注射機 XS—ZY—125 型注射機. =300, min=200.maxminmax200﹤294﹤300故滿足模厚要求.3.4 開模行程校核模具為雙分型面注射模,故需滿足下式:12max(50)mSH???式中: —注射機的最大開模距離—制品所用的脫模距離1—制品高度2共 35 頁 第 9 頁代入數(shù)據(jù):右邊= =88+43.8+10=142 mm≤ maxS=300 mm12(50)mH??故滿足.3.5 制品在水平分型面上的投影面積與合模力的校核制品投影面積 A=34 cm2注射機最大成型面積 =300 cm2 1AA∈ 1故滿足.3.合模力的校核.為可靠閉合模腔,不使成型過程中出現(xiàn)溢料現(xiàn)象,需滿足:??0.89l iF?式中: —工藝合模力li—注射機額定合模力又因 l=A .其中,A 為制品(包括澆注系統(tǒng)和飛邊)在模具分型面上的投影面mP積.A=39 cm2 : 為平均模腔壓力.由>表 4—17 已知 m=20MPa,已知 A=34cm2lF=34×20=680KN?=(0.8～0.9) ×900=720～810KN??0.89i:l﹤(0.8～0.9) iF故滿足. 3.6 注射壓力校核對于初步選擇確定的模具結(jié)構(gòu),還應(yīng)對其流動比所需的注射壓力進行校核,以保證不超過注射機允許使用的最大注射壓力.流動比的計算:共 35 頁 第 10 頁1inilVt??式中: V—流動比—模具中各段料流通道以及各段模腔的壓力.il—模具中各段料流通道以及各段模腔截面高度it代入數(shù)據(jù): 256121.8MPa40.5V????????流動比很小,所需注射壓力小于注射機允許使用的最大注射壓力.3.7 推頂裝置校核XS—ZY—125 注射機采用頂桿機械頂出,故可在模具的動模開設(shè)中心孔,使模具的頂出系統(tǒng)與注射機的相連,頂出制品及澆注系統(tǒng)凝料.3.8 模具在注射機上的安裝固定尺寸校核模具定模座外形尺寸:315×500 mm模具動模座外形尺寸:200×315 mm又根據(jù) XS-Z-125 注射機動定模固定板上安裝孔的布置可知,采用螺栓固定模具的方法比較合適,如下圖所示形式:共 35 頁 第 11 頁4 注射機的選擇及校核共 35 頁 第 12 頁單個制品體積 V1+澆注系統(tǒng)體積 V2V1+V2=23911 mm3 注射量為 21511+2400≈24 cm 3握以上 根據(jù)可選擇 xs-zy-125 型注射機其性能參數(shù)為 146cm 螺桿直徑 42mm?額定注射量 120MPa 注射行程 210mm注射時間 2.9s 注射方法螺桿式合摸力 900KN 最大成型面積 320㎡最大開模行程 375mm 模具最大厚度 200mm注射機的性能參數(shù)校核5 模具零部件設(shè)計共 35 頁 第 13 頁5.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計澆注系統(tǒng)由主流道,澆口和冷料穴四部分組成,其作用是將熔體從噴嘴處平穩(wěn)地引進模腔,并在熔體充模和固化定型過程中,將注射壓力和保壓力充分傳遞到模腔的各個部位,以獲得組織致密,外形清晰,表面光潔和尺寸精確的塑料制品.本模具為一模兩腔的多腔模,為達到成型料流平衡,采用如下圖所示的平衡布排,通往各個模腔的料流通道的截面形狀,截面尺寸及其長度皆對應(yīng)相對相等. 圖示圖形布排:兩腔相對,水平布置使型腔排列緊湊,并減少模具外形尺寸.從制品表現(xiàn)質(zhì)量和操作時自動化方向考慮,以及根據(jù)制品材料自身性能,擬采用側(cè)澆口,側(cè)澆口去除澆口后留痕跡小,不影響塑件外觀,且開模時,可將冷料拉出,有利于模具設(shè)計的簡化.采用側(cè)澆口,只需采用二板式模,一次分型,分流道在主流道末端開設(shè)冷料井,以避免冷料進入模腔,影響制品成型質(zhì)量或防止冷料堵塞澆口造成制品缺料.綜上所述,澆注系統(tǒng)示意圖如下:(1).主流道 (2).冷料井 (3).分流道5.1.1 主流道設(shè)計共 35 頁 第 14 頁主流道貌岸然進口端直徑一般都要比噴嘴口徑大 0.5～1 mm,本模具采用XS—ZY—125 臥式注射機,其噴嘴出口直徑為 ?4,故主流道進口端直徑=4+(0.5～1) mm=4.5～5 mm,取 1D=4.5 mm,為便于取出主流道凝料,主流道貌1D岸然應(yīng)呈圓錐形,錐角 α=4°.主流道出口端應(yīng)有圓角,圓角半徑 R 取 3 mm;主流道表壁的表面粗糙度小于 μm;0.6a主流道長度根據(jù)定模座及定模的厚度,取 ﹤60 mm;zL主流道進口端與噴嘴頭部接觸處應(yīng)做成凹下的球面,以便與噴嘴頭部的球面半徑匹配,以免造成漏料,給脫卸主泫道凝料造成困難,通常主流道進口端凹下約 3～5mm 對于 XS—ZY—125 注射機, =12mm, =14mm,凹下深度為 3mm.1R2綜上所述,主流道如下圖所示:主流道小端入口處與注射機噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對材料要求較嚴，因而模具主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套形式（俗稱澆口套，這邊稱唧咀） ，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理.將主流道開在澆口套中,再嵌入定模座內(nèi),不僅對主流道貌岸然的加工和熱處理以及襯套本身的選材等帶來很大的方便,而且在主流道損壞后也便于修磨或更換.澆口套材料:T8A共 35 頁 第 15 頁熱處理后硬度為 53～57HRC與定模座之間的配合采用 H7/m6澆口套的結(jié)構(gòu)示意圖：為使主流道與噴嘴和機筒對中,另加設(shè)定位環(huán),其材料為 T8A,熱處理后硬度為53～57HRC 與注射機定模固定板之間采用 / 的間隙配合.其圖樣如下圖: 1Hh共 35 頁 第 16 頁5.1.2 分流道的設(shè)計分流道是將高溫高壓的塑料熔體流向,從主流道轉(zhuǎn)換到模腔,因此設(shè)計時要求熔體通過分流道時的溫度下降和壓力損失都應(yīng)盡可能小,而且,還要求平穩(wěn),均衡地將熔體分配到各個模腔故分流道應(yīng)設(shè)計行短而粗. 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，因面分流道的內(nèi)表面粗糙度 Ra 并不要求很低，一般取 1.6μm 左右既可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。實際加工時，用銑床銑出流道后，少為省一下模，省掉加工紋理就行了。（省模：制造模具的一道很重要的工序，一般配備了專業(yè)的省模女工，即用打磨機，沙紙，油石等打磨工具將模具型腔表面磨光，磨亮，降低型腔表面粗糙度。）由于 PVC 流動性差,故分流道直徑應(yīng)取較大值,而且,宜采用較高的注射壓力和注射溫度.故采用熱量損失小且加工性能較好的梯形分流道.根據(jù)制品外形尺寸及模腔的布排,分流道長度 ,取 fl=15mm,且分流道貌岸然f為平衡布排,另外分流道表壁的表面粗糙度取 =25μm,以免過大將冷料帶入模aR腔.分流道截面尺寸的計算:根據(jù)制品體積及>表 3—10 可得體積流率α=30\1= ,分流道中體積流率 =30/2= ,取 .30cmSR?15cmS2150RP???分流道在分型面上的布置與前面所述型腔排列密切相關(guān)，有多種不同的布置形式，但應(yīng)遵循兩方面原則：即一方面排列緊湊、縮小模具板面尺寸；另一方面流程盡量短、鎖模力力求平衡。本模具的流道布置形式采用平衡式，如下圖：共 35 頁 第 17 頁5.1.3 冷料穴的設(shè)計為防止冷料進入模腔,影響制品質(zhì)量,或防止冷料堵塞澆口,造成制品缺料,在主流道貌岸然末端開設(shè)冷料穴.冷料穴的直徑取與主流道的出口端直徑相同 D=6 mm,深度 h=5 mm5.1.4 鎖模力的校核設(shè) PVC 的加工溫度 T=220℃,則由表 1-20 查找非牛頓指數(shù),由表 1-28 查找粘度系數(shù) K K=21) 由前述所選定的 XS—ZY—125 型臥式注射機裝置的結(jié)構(gòu)特性可知 SR=3.8 cm, NR=0.12 cm,L=17 cm 再結(jié)合 PRC 容體流動性數(shù)據(jù) n=0.2, =70.6×1K,代入方程:410132()4()nnl nssKPER??????式中: △PE—螺桿頭與噴嘴入口區(qū)間, 熔體發(fā)生剪切流動所引起的壓力降(MPa)n—塑料熔體非牛頓指數(shù)—熔體剪切粘度系數(shù)`k—熔體體積流量( cm3/s),根據(jù)已知 ?=30 cm3/s?共 35 頁 第 18 頁L—熔體流道長度(cm)SR—注射機螺桿半徑(cm)N—注射機噴嘴內(nèi)半徑(cm)代入數(shù)據(jù): 4(0.2)30.230.2627.13518)cm/s8=1.40()nPEMa?????????又 NR=0.12cm, =2.0cmnL熔體流經(jīng)注射機噴嘴時,特性數(shù)據(jù) N=0.20, `k= ,壓降由下式可得: 47.01?(31)24()nnLPER????????式中: △PE----熔體流經(jīng)注射機噴嘴時產(chǎn)生的壓降(MPa)其余參數(shù)含義同上式代入數(shù)據(jù): 0.20.2(3.1)54()PE??????????=17.06MPa故 MPa12.47069.4pENP???式中: 熔體流經(jīng)注射機噴嘴的壓力降(MPa)p2).由前所碠得澆注系統(tǒng)組成,分別示出熔體流經(jīng)主流道,分流道所引起的壓力降.①.熔體流經(jīng)主流道的壓力降.由前所述計算可知: =0.275cm, =0.225cm,L=2.6cm,又因 90°轉(zhuǎn)向的兩1R2分支,所以 =5 = =2.5cm,熔體特性數(shù)據(jù) n=0.2,sled0.54()??= ,代入方程:K?47.0?共 35 頁 第 19 頁3321122()()[]43nn nnssklPR??? ???????式中: —熔體流經(jīng)主流道及其分支與轉(zhuǎn)向所產(chǎn)生的壓降(MPa)s—主流道小端直徑1R—主流道大端直徑2L—熔體流道長度(即主流道長度)—主流道分支及改向的當(dāng)量長度sl代入數(shù)據(jù)： 0.2 30.230.2.71(2.65)() [.75]430sP?? ?????????=4.14× Pa=4.14MPa6②.熔體流經(jīng)分流道的壓降由前述計算可知 =3.5cm, =0.6cm, =0.225cm, =0.204cm 熔體特1L21R2性數(shù)據(jù) n=0.2, =7.06 ,由方程:K?40??=4(21)]3nK???式中: —熔體剪切粘度系數(shù)當(dāng)量值.K?代入數(shù)據(jù) ?=7.06× × =7.43× .4100.2(2.1)[]3??41再由分流道截面 K8 知 h=0.5cm.又由分流道截面面積 F=0.24 2 /4 得cm?d=0.55cm.2de=1.1cm=LR w=0.460d由方程式: 332112 12()()6(42[ ]nnnnRRnKlRKLPwh?????????式中: —熔體流經(jīng)第一分流道及扆向和流經(jīng)第二分流道的壓降(MPa)—分流道中的熔體流率1L—第二分流道長度2l共 35 頁 第 20 頁—分流道分支及改向的當(dāng)量長度RLW—分流道截面的寬度h—分流道截面矩形的高度其余參數(shù)含義同前.代入數(shù)據(jù): 0.2 30.230.20.24. .20.1 0.2()761(.45)673(42()5[ ]8535.)RP????????????=6.7MPa將以上①②算得的值相加,得=4.14+6.7=10.84MPaqP式中: q—塑料熔體流經(jīng)澆注系統(tǒng)的壓力降5.1.5 求型腔壓力()cpqPP????=120-(29.46+10.84)=79.7MPa上式中: —型腔壓力cP—注射設(shè)定壓力5.1.6 校核鎖模力由式:脹模力投影面積× c得 T=41.65×7970=639KN＜900KN 脹模力小于注射機最大合模力,故注射機符合要求.4.2 成型零部件的設(shè)計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，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、共 35 頁 第 21 頁料流的沖刷，脫模時與塑件間還發(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，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。設(shè)計成型零件時，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)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計，計算成型零件的工作尺寸，對關(guān)鍵的成型零件進行強度和剛度校核。5.2.1 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計本模具為一模兩腔,為便于取模,節(jié)省材料,降低成本方面考慮,凸模采用整體嵌入式和齒條抽芯機構(gòu),因考慮到制品的實際情況,凹模采用組合式凹模,用支承板,螺釘固定,工件上凸模與定模板之間采用 H7/js6 的配合形式,凹模與定模板之間采用 H9/f9 的配合形式.5.2.2 成型零部件工作尺寸計算本模具成型零部件包括凹模,凸模兩部分,由前可知,制品的精度等級要求為一般精度,故采用公差帶法計算型芯型腔的工作尺寸.5.2.2.1 模腔工作尺寸的計算制品成型時,分型面取在高 8 的臺階處,故可知模腔的尺寸有:徑向尺寸:60mm, ?48mm, 42.8mm.軸向尺寸:15mm,7mm13mm.臺階以下部分,模腔尺寸有:徑向尺寸: ?32mm,軸向尺寸:50mm27mm60mm.徑向尺寸計算: = 60mm 求1Ls1Lm60mm 為自由尺寸,按 10 級精度級別查>得制品公差=1.2mm 其制造偏差 和磨損量 分別按制品公差的 1/3 和 1/6 取值,根據(jù)預(yù)定1?z?c收縮率 0.006～0.015.初算結(jié)果為( z?=0.4, c=0.2)式 1Lm=[(1+ ) - 1?]axSsL式中: —基本尺寸s—原始尺寸共 35 頁 第 22 頁1?—制品在尺寸內(nèi)的公差maxS—該種塑料制品的最大成型收縮率代入數(shù)據(jù): 1L=[(1+0.015)×60-1.2]=59.7mm用公式( + z?+ c)-L ≤ sL驗算以上計算結(jié)果.mminS式中: —成型零部件的制造公差z—成型零部件的磨損量c—該種塑料制品的最小成型收縮率minS因為: =(59.7+0.4+0.2)-60×0.6zF=59.94＜ 1L故有 1= 0.459??②.凹模深度=8mm,查表 5-5,得△=0.82,故 z?=0.27, c?=0.14sH初算:由式mmmin[(1)][(10.6)80.27].8mszS?????????驗算:由式 =7.8-8×0.015+0.82=8.5mm＞8mmaxssHN??故有 =m0.278??③.徑向尺寸計算 1LS=42.8 求 1Lm?32mm 為自由尺寸,7 級精度;查>得制品公差 =0.86mm1?其制造偏差 z?和磨損量 c?分別按制品公差的 1/3 和 1/6 取值,根據(jù)預(yù)定收縮率0.006～0.015 初算結(jié)果為 z=0.29, c?=0.14共 35 頁 第 23 頁1max11()LSLs????式中: 1m—基本尺寸S—原始尺寸—制品在尺寸內(nèi)的公差1?—該種塑料制品的最大成型收縮率maxS代入數(shù)據(jù): 1L=[(1+0.015)×42.8-0.86]=42.3mm用公式,(lm+ z?+ c)-ls min≤ls 驗算以上計算結(jié)果式中 z?—成型零件制造公差c—成型零部件磨損量minS—該種塑料制品的最小成型收縮率代入數(shù)據(jù): (42.15+0.29+0.14)-42.8×0.006=42.3mm1L= mm0.2943④.凹模深度sH=7mm.查表 5-5,得 1?=0.67mm,故 z?=0.22mm, c?=0.11mm態(tài)復(fù)萌 初算:由式 min()mszHSH???=(1+0.006)×7-0.22=6.82mm驗算:由式 maxms s????左邊=6.82-7×0.015+0.67=7.39mm共 35 頁 第 24 頁故有 mH= 0.268??=6.82+8=14.82 mm⑤.拼合凹模模腔尺寸計算.徑向尺寸 ?32 mm 軸向尺寸 60 mm,50 mm,27 mm,26 mm徑向尺寸計算:= 32 mm,求1Ls1Lm32 mm 為自由尺寸,按 10 級精度,查>得制品公差1?=0.86mm 其制造偏差 z?各磨損量 c?分別按制品公差的 1/3 和 1/6 取值,根據(jù)預(yù)定收縮率 0.006～0.015mm,初算結(jié)果為: z=0.25mm, c?=0.13mm1max11()LmSLs????式中: —基本尺寸1Ls—原始尺寸1?—制品在尺寸內(nèi)的公差maxS—該種塑料制品的最大成型收縮率代入數(shù)據(jù): 1L=(1+0.015)×32-0.76=31.72mm用公式 驗算以上計算結(jié)果.minmzcLss????式中: z—成型零部件制造公差c?—成型零部件磨損量minS—該各塑料制品的最小成型收縮率代入數(shù)據(jù): 左邊=(31.7+0.25+0.13)-32×0.006共 35 頁 第 25 頁=32.1-0.109=31.9mm＜ 1Ls故有 1Lm= 0.2539??凹模深度=26+60=86mm,查表 5-5,得 1?=2.87mm,故, z?=0.96mm, c?=0.48mmsH初算:由式 min()mszSH???=(1+0.006)×86-0.96=85.56mm驗算:由式 maxss???左邊=85.56-1.29+2.87=87.14mm故有 mH= 0.568??5.2.2.2 型芯工作尺寸計算需計算的尺寸有:徑向 ?3mm, 38mm, 30mm軸向尺寸有:`15+17.32=32.32mm,60mm,5mm① 徑向尺寸計算:1sL=?3mm 1?=0.13mm z?= 0.043 mm c?=0.022mm2s= 38mm 1=0.92mm z= 0.31mm c=0.15mm3sL= 30mm 1?=0.82mm z?= 0.27mm c?=0.14mm由式: 1 maxmzcssLL????左邊= 1 axzcsL=3.15-0.043-0.022-3×0.015=3.04mm共 35 頁 第 26 頁左邊= 1maxmzcsLL??=39.15-0.31-0.15-38×0.015=38.12mm左邊= 1maxmzcsLL??=31-0.27-0.14-30×0.015=30.14mm故有: 1L= mm, 2mL= mm, 3mL= mm0.435??0.1395??0.271??② 型芯高度1sh=26mm 1?=1.9, z?=0.63. c=0.32=60mm 1=4.32, z=1.44. c?=0.722s由式: maxssHH????驗算得:左邊 1=27.02-26×0.006-1.9=24.96左邊 2=62.34-60×0.006-4.32=57.66故有 1m= 0.6327??, 2m=0.84.3??齒輪型芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計:由于在模具中塑件對型芯的包緊力較小,只需采用一般的齒輪結(jié)構(gòu)即可,因此齒輪結(jié)構(gòu)不需要校核,選用 Z=17, m=2.分度圓直徑:d=34 齒頂圓直徑: =382d齒根圓直徑:d=29 齒頂高: =2ah齒根高: 齒高:2.5fh?4.5?齒距: 68p齒輪抽芯輔助機構(gòu)的設(shè)計如下圖所示: 共 35 頁 第 27 頁共 35 頁 第 28 頁6 成型零部件材料的選擇制品刷座精度等級為一般精度,變形小,生產(chǎn)批量為大批在量,根據(jù)制品的材料為 PVC 及自身性能,成型零部件選用 PMS.PMS 是鏡面塑料模具鋼,是一種新型的析出硬化型塑料鋼,熱處理后,為貝氏體和馬氏體混合組織,具有良好的冷熱加工性能和綜合力學(xué)性能.熱處理工藝簡便,變形小,淬透性高,適宜進行表面強化處理,在經(jīng)固溶處理和時效處理后,其硬度為40～42HRC.型腔壁厚的計算型腔采用組合式,材料為 PMS,由公式得:剛度計算:12[]/( )]ErpSr??????強度計算: 12[]()]Srp???代入數(shù)據(jù): 按剛度計算: 15 22.10.40.2538.5730[( )]1S???? ??=11.4mm按強度計算:12264.530[()]1.8.7S????=5.45mm按剛度計算:15 22.10.4.7521.48.57.4[( )]S???? ??=5.67mm共 35 頁 第 29 頁按強度計算:121264.521.4[()]87S???=3.89mm按按強度計算:15 22.10.4.5608.76[( )]12S???? ??=2.31mm按強度計算: 121264.560[()]87S???=10.91mm由計算結(jié)果結(jié)合實際經(jīng)驗數(shù)據(jù)以及模具自身制造工況,取型腔壁厚 S=12mm 凸凹模圖樣見附圖,加工工藝卡片.共 35 頁 第 30 頁6 分型面的選擇與設(shè)計如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。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、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時一般應(yīng)遵循以下幾項原則：1) 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。2) 便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。3) 保證塑件的精度要求。4) 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。5) 便于模具加工制造。6) 對成型面積的影響。7) 對排氣效果的影響。8) 對側(cè)向抽芯的影響。其中最重要的是第 5）和第 2） 、第 8）點。為了便于模具加工制造，應(yīng)盡是選擇平直分型面工易于加工的分型面。本模具采用一模兩腔的平衡布排,由于采用窄澆口和組合凹模需用頂出機構(gòu)脫出制品及澆注系統(tǒng)凝料,水平分型是為脫出凝料及定模板內(nèi)部分,側(cè)分型是為頂出制品.采用側(cè)分型有以下幾點好處,1 選擇在最大外圓處可以方便凸凹模的加工.2 如果開設(shè)在凸臺上方,則凹模加工復(fù)雜度提高,提高了模具成本.為了確保分型的次續(xù)及正確性,如下圖所示加斜導(dǎo)柱,確保第一次分型與側(cè)分型同時進行.排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計本模具為中小型模具,由于其采用組合型芯和拼合凹模,可通過拼合間隙來排氣,不需另加排氣裝置.共 35 頁 第 31 頁8 頂出機構(gòu)的設(shè)計本模具采用一次分型和側(cè)分型,需考慮制品的頂出和凝料的脫卸,澆注系統(tǒng)凝料的脫卸.澆注系統(tǒng)凝料的脫卸可利用窄澆口的強度和剛度將凝料帶出.制品的頂出:模具為一模兩腔,且制品為非規(guī)則旋轉(zhuǎn)體,而且具有臺階，故采用推板頂桿脫模,可簡化模具,具有脫?？煽?脫模力均勻分布,對保證制品的質(zhì)量有利,而需用彈簧復(fù)位裝置.模具導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計模具為中小型模具,可采用導(dǎo)柱導(dǎo)套機構(gòu)進行導(dǎo)向,機拼合凹模則采用斜導(dǎo)柱導(dǎo)向.其中導(dǎo)柱導(dǎo)套都為標(biāo)準件.導(dǎo)柱標(biāo)準為四個,其標(biāo)準為:導(dǎo)柱 4× 25×150 GB4169.4-84?導(dǎo)套 4× 25×150 GB4169.4-84導(dǎo)柱與模板,導(dǎo)套模板安裝之間采用 H7/f7 的配合.共 35 頁 第 32 頁9 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計由前知模具在在時溫度應(yīng)保持在 70～80℃的范圍內(nèi),而注射溫度為160～190℃的范圍內(nèi),同時為了保證制品的成型質(zhì)量,避免出現(xiàn)銀紋,氣泡,縮孔等缺陷,應(yīng)設(shè)計有溫調(diào)系統(tǒng),特別是對 PVC 這種塑料.為縮短制品在模內(nèi)的冷卻時間和成型周期,確定采用冷卻系統(tǒng),冷卻介質(zhì)采用常溫水,冷卻水道的布置如附圖定模板中所示形式,孔徑的大小依經(jīng)驗值,及模具結(jié)構(gòu)尺寸暫定為 8mm,依據(jù)實際工作環(huán)境,在試模時具體確定.流道中的冷卻水流就為紊流狀態(tài),在此態(tài)下,方能更好發(fā)揮冷卻作用,水的流動方向如附圖定模板,在澆口附近的流道為入口,入口為兩處.共 35 頁 第 33 頁設(shè)計小結(jié)本模具是刷座注射模的設(shè)計，模具結(jié)構(gòu)總體來說是比較復(fù)雜的，在模具結(jié)構(gòu)中，采用了齒輪抽芯機構(gòu)，組合凸模，組合凹模，和斜導(dǎo)柱分型。而脫模機構(gòu)則采用強制脫模結(jié)構(gòu)。通過此次模具設(shè)計，使我看到了自己平常沒有注意的知識，學(xué)習(xí)了平時沒有學(xué)習(xí)的知識，意識到了認真學(xué)習(xí)的重要性，在設(shè)計的過程中，以前學(xué)到的知識得到了鞏固和加強，沒有學(xué)到的知識，得到了更進一步的加深，讓自己對自己有了更進一步的了解和認識，對所學(xué)知識也有了進一步的認識和理解。在設(shè)計過程中，得到了老師的大量指導(dǎo)，我表示衷心的感謝！由于時間的緊迫，在此次設(shè)計中，有很多不完美的地方，望各位老師指正，批評！共 35 頁 第 34 頁致 謝畢業(yè)設(shè)計的過程是一個對所學(xué)知識綜合運用的過程,也是一個學(xué)習(xí)新知識的過程.其中的實踐環(huán)節(jié),對提高自己的動手能力,理論聯(lián)系實踐都有很大幫助.畢業(yè)設(shè)計過程是對自己綜合素質(zhì)全面提升的過程,不公能學(xué)到大量新知識,而且也學(xué)到一些書本上沒有的東西.在此過程我也深刻體會到與同伴合作與交流的重要性,這為我今后的學(xué)習(xí)和工作方面提供了一個良好的開端.限于能力水平有限,該設(shè)計題目,我只完成了從理論到原理的設(shè)計,未能做出實際的物體,的以對一些參數(shù)未加注釋,其中的差錯也是在所難免的,不足之處敬請各位老師進行批評和指教.在這次畢業(yè)設(shè)計過程中,得到了指導(dǎo)老師楊占堯的大力幫助,楊老師不公為我提供了大量的技術(shù)資料,而且在固定的輔導(dǎo)時間耐心地講解我弄不懂的問題,使畢業(yè)設(shè)計得以順利的完成,在此我深表謝意.文中不妥之處,疏漏或錯誤之處在所難免,懇請老師提出寶貴意見.限于能力水平有限,時間倉促,在設(shè)計過程中得到了楊老師的大力幫助和各個方面的指導(dǎo),才能較為順利的完成畢業(yè)設(shè)計的任務(wù),在這里向楊老師表示衷心的感謝!共 35 頁 第 35 頁參考文獻[1] 楊占堯主編 .塑料注塑模結(jié)構(gòu)與設(shè)計.清華大學(xué)出版社[2] 曹宏深﹑趙仲治主編.塑料成型工藝與模具設(shè)計.北京機械工業(yè)出版社[3] 賈潤禮﹑程志遠主編.實用注塑模設(shè)計手冊.中國輕工業(yè)出版社[4] 中國標(biāo)準出版社第三編輯室.塑料模具標(biāo)準匯編 .中國標(biāo)準出版社[5] >編委會.塑料模具手冊機械工業(yè)出版社[6] 任嘉卉主編 .公差與配合手冊.機械工業(yè)出版社[7] 唐志玉主編.塑料模具設(shè)計師指南.國防工業(yè)出版社[8] 張先虎主編.機械制圖及微機繪圖.機械工業(yè)出版社[9] 王鵬駒主編.塑料模具技術(shù)手冊.機械工業(yè)出版社[10] 黃銳主編.塑料工程手冊.機械工業(yè)出版社[11] 模具實用技術(shù)叢書編委會.模具材料與使用壽命.機械工業(yè)出版社[12] 模具工業(yè) 第 32 卷 第四期 楊林 中國模具工業(yè)協(xié)會會刊 2006.4