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徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 前言 塑料工業(yè)是世界上增長最快的工業(yè)之一。自1909年實現(xiàn)以純粹化學(xué)合成方法生產(chǎn)塑料算起，塑料工業(yè)已有90余年的歷史。1927年聚氯乙烯塑料問世以來，隨著高分子化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種性能的塑料，特別是聚酰胺、聚甲醛、ABS、聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚、氟塑料等工程塑料發(fā)展迅速，其速度超過了聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯與聚苯乙烯等四種通用塑料，使塑件在工業(yè)產(chǎn)品與生活用品方面獲得廣泛的應(yīng)用，以塑料代替金屬的實例，比比皆是。塑料有著一系列金屬所不及的優(yōu)點，諸如：重量輕、耐腐蝕、電氣絕緣性好、易于造型、生產(chǎn)效率高與成本低廉等。但也存在許多自身的缺陷，諸如：抗老化性、耐熱性、抗靜電性、耐燃性及比機械強度低于金屬。但隨著高分子合成技術(shù)、材料改性技術(shù)及成型工藝的進(jìn)步，愈來愈多的具有優(yōu)異性能的塑料高分子材料不斷涌現(xiàn)，從而促使塑料工業(yè)飛躍發(fā)展。 塑料的種類增多，新的工程塑料品種的增加，塑料成型設(shè)備、成型工藝技術(shù)和模具技術(shù)水平的發(fā)展，為塑件的應(yīng)用開拓了廣闊的領(lǐng)域。目前，塑件已深入到國民經(jīng)濟的各個部門中。特別是在辦公機器、照相機、汽車、儀器儀表、機械制造、航空、交通、通信、輕工、建材業(yè)產(chǎn)品、日用品以及家用電器行業(yè)中的零件塑料化的趨勢不斷加強，并且陸續(xù)出現(xiàn)全塑產(chǎn)品。據(jù)報道，美國塑料工業(yè)已變?yōu)槿赖谒膫€最大的工業(yè)，每年的塑料消耗量已經(jīng)超過鋼材。在全世界按照體積和重量計算塑件的消耗量也超過了鋼材。我國的塑料工業(yè)發(fā)展也很快，特別是近20年，產(chǎn)量和品種都大大增加，許多新穎的工程塑料也已投入批量生產(chǎn)。塑件1990年達(dá)到536.8萬噸，居世界第四位。如今，我國塑料工業(yè)已形成了相當(dāng)規(guī)模的完整體系，它包括塑料的生產(chǎn)，成型加工，塑料機械設(shè)備，模具加工以及科研、人才培養(yǎng)等。塑料工業(yè)在國民經(jīng)濟的各個部門中發(fā)揮了愈來愈大的作用。 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與國民經(jīng)濟發(fā)展對塑件的廣泛需求，塑料模塑成型技術(shù)正在向高精度、高效率與長壽命的方向邁進(jìn)。由于它是一項綜合性技術(shù)，所以它的發(fā)展必然涉及許多領(lǐng)域的共同配合。 1. 塑料成型理論的進(jìn)展 塑料在充模過程中的各種流變行為的研究不斷深入；有關(guān)擠出成型的流變理論和數(shù)學(xué)模型已經(jīng)基本上建立，并且已在生產(chǎn)實際中得到應(yīng)用；有關(guān)注射成型的流變理論尚在進(jìn)行探討；注射成型的塑料熔體在一維和二維簡單模腔中的充模流動理論和數(shù)學(xué)模型已經(jīng)有所解決，今后的工作是如何將理論與生產(chǎn)實際相結(jié)合，進(jìn)一步加強對塑料熔體在三維模腔中流動行為的研究。進(jìn)一步加深塑料成型理論基礎(chǔ)和工藝原理的研究借以改進(jìn)成型工藝方法、成型模具和成型設(shè)備。 2. 塑料成型方法的革新 對于一些新型塑料和一些具有特殊要求的塑件，舊的成型方法已不再適用。因此，近年來出現(xiàn)了許多新型的塑料成型方法，如無流道凝料的注射成型、熱固性塑料的注射成型、低發(fā)泡注射成型、排氣注射成型、流動注射成型、動力熔融注射成型、氣體輔助注射成型以及多品種塑料的共注射成型、鑄塑成型、塑料粉末燒結(jié)成型等。 3. 塑件的精密化、微型化和超大型化 為了滿足國民經(jīng)濟各個部門對塑件的精密化、微型化和超大型化的使用要求，高精度模具、微型和大型模具得到發(fā)展，小型和新型的塑料成型設(shè)備亦不斷涌現(xiàn)，例如，德國研制的注射量只有0.1g的微型注射機?？梢陨a(chǎn)0.05g左右的微型塑料產(chǎn)品。國內(nèi)制造的0.5g的注射機，可以生產(chǎn)0.1g左右的微型塑料產(chǎn)品（如手表軸等）。 模具是塑件生產(chǎn)的重要工藝裝備之一。模具以其特定的形狀通過一定的方式使原料成型。不同的塑料成型方法使用著不同的模塑工藝和原理及結(jié)構(gòu)特點及不相同的塑料模具。塑件質(zhì)量的優(yōu)劣及生產(chǎn)效率的高低，模具因素占80%。一副質(zhì)量好的注射?？梢猿尚蜕习偃f次，壓縮模大約可以生產(chǎn)25萬件，這些都同模具設(shè)計和制造有很大的關(guān)系。在現(xiàn)代塑件生產(chǎn)中，合理的模塑工藝、高效的模塑設(shè)備、先進(jìn)的塑料模具和制造技術(shù)是必不可少的因素，尤其是塑料模具對實現(xiàn)塑料加工工藝要求、塑件的使用要求和造型設(shè)計起著重要的作用。高效的全自動設(shè)備也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具才可能發(fā)揮其效能，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的設(shè)計制造和更新為前提。隨著國民經(jīng)濟領(lǐng)域的各個部門對塑件的品種和產(chǎn)量需求愈來愈大、產(chǎn)品更新?lián)Q代周期愈來愈短、用戶對塑件質(zhì)量的要求愈來愈高，因而對模具設(shè)計與制造的周期和質(zhì)量提出了更高的要求，促使塑料模具設(shè)計和制造技術(shù)不斷向前發(fā)展，從而也推動了塑料工業(yè)生產(chǎn)高速發(fā)展，可以說，模具設(shè)計與制造水平標(biāo)志著一個國家工業(yè)化發(fā)展的程度。 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 [摘 要]： 本文詳細(xì)介紹了管架注塑模的設(shè)計過程。首先分析原始資料，然后確定分型面和型腔排列方式，接著設(shè)計側(cè)抽芯機構(gòu)以及導(dǎo)滑槽和滑塊，還對成型零件、型腔壁厚、加熱和冷卻等進(jìn)行了計算，最后對注塑機進(jìn)行校核。本設(shè)計介紹了中等復(fù)雜程度注射模具的設(shè)計過程，并對塑件進(jìn)行了模流分析，在分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上再對模具設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn),提高了模具設(shè)計的質(zhì)量，縮短了設(shè)計時間。 [關(guān)鍵詞]： 注塑模設(shè)計 注射成型 模流分析 [Abstract]: This paper was detailed to introduce a design process of pipe frame injection mold. First to analysis original data, then decide the divide surface of cavity and the arrange way of mold cavity , designing the side take out core outfit and guide runner and slide block , still carried on the calculation towards modeling part, cavity deep and thick, hot up and cooling, at last ,check the data of injection molding machine. This design introduces the design process of a middle complexity injection mold, and take the molding part for a mold flow analysis , on the foundation of the analysis data, optimize and improve the molding design so that to increase the quality of molding design and shorten the design time. [Key words]: The design of injection mold injection molding Mold flow analysis 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 目錄 摘要 前言 第一章 原始資料的分析 ……………………………………………………………………1 1.1塑件的工藝性分析 …………………………………………………………………1 1.2計算塑件的體積和質(zhì)量 ……………………………………………………………3 1.3注塑機的選用 ………………………………………………………………………4 1.4注塑工藝參數(shù)的確定 ………………………………………………………………4 第二章 確定模具的結(jié)構(gòu)方案 ………………………………………………………………5 2.1分型面的選擇 ………………………………………………………………………5 2.2確定型腔的排列方式 ………………………………………………………………6 2.3澆注系統(tǒng)設(shè)計 ………………………………………………………………………7 第三章 抽芯機構(gòu)設(shè)計 ………………………………………………………………………11 3.1抽芯距的確定 ………………………………………………………………………11 3.2斜銷傾角的確定 ……………………………………………………………………11 3.3抽拔力的確定 ………………………………………………………………………11 3.4斜銷尺寸的確定 ……………………………………………………………………12 第四章 滑塊與導(dǎo)滑槽設(shè)計 …………………………………………………………………13 4.1滑塊與側(cè)抽芯連接方式設(shè)計 ………………………………………………………13 4.2滑塊的導(dǎo)滑方式 ……………………………………………………………………13 4.3滑塊的導(dǎo)滑長度和定位裝置設(shè)計 …………………………………………………13 第五章 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 …………………………………………………………………15 5.1動模和定模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ……………………………………………………………15 5.2型腔和型心工作尺寸計算 …………………………………………………………15 第六章 型腔側(cè)壁厚度和底板厚度計算 ……………………………………………………18 第七章 加熱和冷卻系統(tǒng)的計算 ……………………………………………………………20 第八章 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 ……………………………………………………………………22 第九章 注塑機參數(shù)校核 ……………………………………………………………………23 9.1最大注射量校核 ……………………………………………………………………23 9.2鎖模力校核 …………………………………………………………………………23 9.3裝模尺寸校核 ………………………………………………………………………24 9.4開模行程校核 ………………………………………………………………………24 第十章 模具裝配與試模 ……………………………………………………………………25 第十一章 基于pro/E的模流分析 ………………………………………………………27 結(jié)論 …………………………………………………………………………………………38 后記 …………………………………………………………………………………………39 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………………40 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 1 第一章 原始資料的分析 1 1 塑件的工藝性分析 塑件的工藝性就是塑件對成型加工的適應(yīng)性 塑件工藝性的好壞不但關(guān)系到塑件能 否順利成型 也關(guān)系到塑件的質(zhì)量以及塑料模具結(jié)構(gòu)是否經(jīng)濟合理 塑件工藝性的好壞 主要取決于塑件設(shè)計 在設(shè)計塑件時不僅要滿足使用要求 而且要符合成型工藝特點 并盡可能簡化模具結(jié)構(gòu) 這樣 不僅能保證成型工藝順利實施 提高產(chǎn)品質(zhì)量 又能提 高生產(chǎn)率 降低成本 在設(shè)計塑件時 必須考慮以下一些因素 1 成型方法 不同的成型方法對其塑件的工藝性要求不同 2 塑料的成型工藝性能 如流動性 收縮率等 3 塑料的使用性能 塑料的尺寸 公差 結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)與塑件的物理性能 力學(xué) 性能等相適應(yīng) 在保證使用性能的前提下 力求結(jié)構(gòu)簡單 壁厚均勻 使用方便 4 模具結(jié)構(gòu)及加工工藝性 塑料的形狀應(yīng)有利于簡化模具的結(jié)構(gòu) 要考慮模具 零件尤其是成型零件的加工工藝性 塑料工藝性設(shè)計的主要內(nèi)容包括 尺寸 精度 表面質(zhì)量 結(jié)構(gòu)形狀 螺紋 齒輪 嵌件等 塑件的內(nèi)外表面形狀應(yīng)盡可能保證有利于成型 由于側(cè)抽芯或瓣合凹?；蛲鼓２坏?使模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜 制造成本高 而且還會在分型面上留下飛邊 增加塑件的修整量 因 此 塑件設(shè)計時應(yīng)盡可能避免側(cè)向凹凸 如果有側(cè)向凹凸 模具設(shè)計時應(yīng)在保證塑件使 用要求的前提下 適當(dāng)改變塑件的結(jié)構(gòu) 以簡化模具結(jié)構(gòu) 塑件內(nèi)側(cè)凹較淺并允許帶有 圓角時 則可以用整體凸模采取強制脫模的方法使塑件從凸模上脫下 但此時塑件在脫 模溫度下應(yīng)具有足夠的彈性 以使塑件在強制脫模時不會變形 塑件外側(cè)凹凸也可以強 制脫模 但是多數(shù)情況下塑件的側(cè)向凹凸不可能強制脫模 此時應(yīng)采用側(cè)向分型抽芯機 構(gòu)的模具 塑件的壁厚對塑件質(zhì)量有很大的影響 壁厚過小成型時流動阻力大 大型復(fù)雜塑件 就難以充滿型腔 塑件壁厚的最小尺寸應(yīng)滿足以下方面要求 具有足夠的強度和剛度 脫模時能經(jīng)受推出機構(gòu)的推出力而不變形 能承受裝配時的緊固力 塑件最小壁厚值隨 塑料品種和塑件大小不同而異 壁厚過大 不但造成原料的浪費 而且對熱固性塑料成 型來說增加了模壓成型時間 并且造成固化不完全 對熱塑性塑料則增加了冷卻時間 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 2 降低了生產(chǎn)率 另外也影響產(chǎn)品質(zhì)量 如產(chǎn)生氣泡 縮孔 凹陷等缺陷 所以 塑件的 壁厚有一個合理的范圍 該塑件是一個管架 其零件圖如圖所示 本塑件的材料采用 ABS 生產(chǎn)類型為大批量 生產(chǎn) 技 術(shù) 要 求1 材 料 為 ABS 1 塑件的原材料分析 ABS 是由丙烯腈 丁二烯和苯乙烯 3 種單體合成 每種單體都具有不同的性能 丙烯 腈有高強度 熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性 丁二烯具有堅韌性 抗沖擊特性 苯乙烯具有易 加工 高光潔度 高強度的特性 從形態(tài)上看 ABS 是非結(jié)晶型材料 三種單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物 一個是苯乙烯 丙烯腈的連續(xù)相 另 一個是聚丁二烯橡膠分散相 ABS 的特性主要取決于三種單體的組成比率以及兩相中的分 子結(jié)構(gòu) 這在產(chǎn)品設(shè)計上具有很大的靈活性 并且由此產(chǎn)生了市場上具有不同品質(zhì) ABS 技術(shù)要求 1 材料為 ABS 2 塑件顏色為黑色 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 3 材料 不同品質(zhì)的材料提供了不同的特性 如從中等到高等的抗沖擊性 從低到高的光 潔度和高溫?zé)崆阅艿?ABS 材料具有超強的易加工性 外觀特性 低蠕變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的 沖擊強度 干燥處理 ABS 材料具有吸濕性 在注塑成型之前要進(jìn)行干燥 建議干燥條件 80 90 下最少干燥 2 小時 且材料溫度波動應(yīng)保證小于 0 1 熔化溫度 210 280 建議 245 模具溫度 25 70 注射壓力 50 100MPa 注射速度 中高速度 2 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 1 結(jié)構(gòu)分析 該零件的形狀為一直角彎板 在大板的一側(cè)有兩個直徑為 8 的通孔 小板的一側(cè) 有兩個直徑為 3 5 的通孔 兩板之間有一個寬 1 高 10 的筋板 因此 模具設(shè)計時 必須設(shè)置側(cè)向分型抽芯機構(gòu) 該零件屬中等復(fù)雜程度 2 尺寸精度分析 該零件尺寸為未注公差 按 MT5 計算 該零件重要尺寸有 8 3 5 17 0 19 25 0 34 4 0 22 24 0 32 該零件尺寸精度一般 對應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證 從塑件的壁厚上來看 壁厚最大出為 2 最小處為 1 的筋板 壁厚偏差為 1 由于塑件結(jié)構(gòu)簡單 相關(guān)零 件尺寸可以保證 有利于成型 3 表面質(zhì)量分析 該零件的表面除要求沒有缺陷毛刺外 沒有特別的表面質(zhì)量要求 故比較容易實現(xiàn) 綜合以上分析可以看出 注射時在工藝參數(shù)控制得較好的情況下 零件的成型要求可以 得到保證 1 2 計算塑件的體積和重量 計算塑件的體積 V 32 35 2 12 35 2 3 14 2 2 3 14 2 2 12825 32105 6 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 4 2240 840 200 96 38 465 31 25 2871 825 3 計算塑件的重量 查手冊得 ABS 的密度為 1 04 dm 3 故塑件的重量為 W V 2871 825 1 04 dm 3 2 987g 1 3 注塑機的選用 注射機的種類和特點 注射機的類型和規(guī)格較多 分類的方法也不同 主要的分類方法如下 1 按外形可分為臥式 立式和角式 2 按傳動方式可分為機械式 液壓式 和機械液壓聯(lián)合作用式 3 按用途可分為通用注射機和專用注射機 注射機的結(jié)構(gòu)組成及作用 一臺通用型注射機主要包括注射裝置 合模裝置 液壓傳動系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng) 1 注射裝置 其主要作用是將塑料均勻地塑化 并以足夠的壓力和速度將一定量 的熔料注射到模具的型腔中 注射裝置主要由塑化部件以及料斗 計量裝置 傳動裝置 注射和移動液壓缸等組成 2 合模裝置 其作用是實現(xiàn)模具的啟閉 在注射時保證成型模具可靠地合緊 以 及脫出制品 合模裝置主要由前后固定板 移動模板 連接前后固定模板用的拉桿 合 模液壓缸 移模油缸 連桿機構(gòu) 調(diào)模裝置以及塑件頂出裝置等組成 3 液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng) 其作用是保證注射機按工藝過程預(yù)定的要求和動作 順序準(zhǔn)確有效的工作 注射機的液壓系統(tǒng)主要由各種液壓元件和回路及其他附屬設(shè)備組 成 電氣控制系統(tǒng)則主要由各種電器和儀表組成 液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)有機地組織 在一起 對注射機提供動力和實現(xiàn)控制 本塑件采用一模兩件的模具結(jié)構(gòu) 考慮其外形尺寸 注射時所需壓力和工廠現(xiàn)有設(shè) 備等情況 初步選用注射機為 SZ 40 25 型 1 4 塑件注塑工藝參數(shù)的確定 查找 塑料模設(shè)計及制造 附錄 H 和參考工廠實際應(yīng)用的情況 ABS 塑料的成型工藝 參數(shù)可作如下選擇 試模時 可根據(jù)實際情況作適當(dāng)調(diào)整 注射溫度 包括料筒溫度和噴嘴溫度 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 5 料筒溫度 后段溫度 t 選用 160 1 中段溫度 t 選用 180 2 前段溫度 t 選用 200 3 噴嘴溫度 選用 180 注射壓力 選用 100MPa 注射時間 選用 50s 保 壓 選用 75MPa 保壓時間 選用 10s 冷卻時間 選用 30s 第二章 確定模具的結(jié)構(gòu)方案 注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括 分型面選擇 模具形腔數(shù)目的確定以及形腔的排列方式和 冷卻水道的布局及澆口位置設(shè)置 模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè) 計 推出機構(gòu)的設(shè)計等內(nèi)容 2 1 分型面選擇 模具設(shè)計中 分型面的選擇很關(guān)鍵 它決定了模具的結(jié)構(gòu) 應(yīng)根據(jù)分型面選擇原則 和塑件的成型要求來選擇分型面 分型面的選擇受到塑件的形狀 壁厚 尺寸精度 嵌件位置及其形狀 塑件在模具 內(nèi)的成型位置 脫模方法 澆口的形式及位置 模具類型 模具排氣 模具制造 及其 成型設(shè)備結(jié)構(gòu)因素的影響 因此 在選擇分型面時 應(yīng)反復(fù)比較與分析 選取一個較為 合理的方案 1 便于塑件的脫模 1 在開模時塑件應(yīng)盡可能留于下模或動模內(nèi) 2 應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯 3 應(yīng)合理安排塑件在型腔中的方位 2 考慮塑件的外觀 3 保證塑件尺寸精度要求 4 有利于防止溢料和考慮飛邊在塑件上的部位 5 有力于排氣 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 6 6 考慮脫模斜度對塑件尺寸的影響 7 盡量使成型零件便于加工 塑料的應(yīng)用非常廣泛 其制品多不勝數(shù) 條件互不相同 很難有一個固定的模式 因此 模具分型面的選擇既是非常重要 又是一個非常復(fù)雜的問題 該零件為管架 表面質(zhì)量無特殊要求 但要考慮側(cè)向抽芯機構(gòu)的抽出 若選擇如圖所 示的水平分型方式既可降低模具的復(fù)雜程度 減少模具加工難度又便于成型后出件 故 選用如圖所示的分型方式比較合理 2 2 確定型腔的排列方式 本塑件在注射時采用一模兩件 即模具需要兩個型腔 綜合考慮澆注系統(tǒng) 模具結(jié) 構(gòu)復(fù)雜程度等因素擬采用如圖所示的型腔排列方式 分型面選擇 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 7 采用如圖所示的型腔排列方式的最大優(yōu)點是便于設(shè)置側(cè)向分型抽芯機構(gòu) 其缺點是 熔料進(jìn)入型腔后到另一端的料流長度較長 但因本塑件較小 故對成型沒有太大影響 采用如圖所示的分型方式可降低模具的復(fù)雜程度 減少模具加工難度又便于成型后 出件 故選用如上圖所示的分型方式比較合理 若采用如上圖所示排列方式 抽芯竿將變長 側(cè)抽芯及形腔加工變得復(fù)雜 勢必增 加模具的復(fù)雜程度和加工難度 綜合考慮選擇排列方式一 2 3 澆注系統(tǒng)設(shè)計 澆注系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 型腔排列方式一 型腔排列方式二 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 8 1 適應(yīng)塑料的成型工藝特性 注射成型時 熔融塑料在澆注系統(tǒng)和型腔中的溫度 壓力和剪切速率是隨時隨處變 化的 相應(yīng)的表觀粘度也不斷發(fā)生變化 因此在設(shè)計澆注系統(tǒng)時 應(yīng)綜合考慮這些因素 以便在充模這一階段能使熔融塑料以盡可能低的表觀粘度和較快的速度充滿整個型腔 而在保壓這一階段有能通過澆注系統(tǒng) 使壓力充分地傳遞到型腔的各個部位 同時還能 通過澆口的適時凝固來控制補料時間 以獲得外形清晰 尺寸穩(wěn)定 質(zhì)量較好的塑件 2 利于型腔內(nèi)氣體的排出 澆注系統(tǒng)應(yīng)順利而平穩(wěn)地引導(dǎo)熔融塑料充滿型腔的各個角落 在充填過程中不產(chǎn)生 紊流或渦流 使型腔內(nèi)的氣體順利排出 3 盡量減少塑料熔體的熱量及壓力損失 澆注系統(tǒng)應(yīng)能使熔融塑料通過時其熱量及壓力損失最小 以防止因過快的降溫降壓 而影響塑件的成型質(zhì)量 為此 澆注系統(tǒng)的流程應(yīng)盡量短 盡量減少折彎 表面粗糙度 R 值應(yīng)小 a 4 避免熔融塑料直沖細(xì)小型芯或嵌件 經(jīng)澆口進(jìn)入型腔的熔融塑料的速度和壓力一般都較高 應(yīng)避免直沖型芯或嵌件 以 防止細(xì)小型芯和嵌件產(chǎn)生變形或位移 5 便于修整和不影響塑件的外觀質(zhì)量 設(shè)計澆注系統(tǒng)時要結(jié)合塑件的大小 形狀及技術(shù)要求綜合考慮 做到去除 修整澆 口方便 并且不影響塑件的美觀和使用 6 防止塑件翹曲變形 當(dāng)流程較長或需采用多澆口進(jìn)料時 應(yīng)考慮由于澆口收縮等原因引起塑件翹曲變形 問題 必須采用必要的措施予以防止或消除 7 便于減少塑料耗量和減少模具尺寸 在滿足以上各項原則的前提下 澆注系統(tǒng)的容積盡量小 以減少其占用的塑料量 從而減少回收料 同時澆注系統(tǒng)與型腔的布局應(yīng)合理對稱 以減少模具尺寸 節(jié)約模具 材料 主流道是熔融塑料進(jìn)入模具型腔時最先經(jīng)過的部位 其截面尺寸直接影響塑料的流 動速度和填充時間 如果主流道截面尺寸太小 則塑料在流動時的冷卻面積相對增加 熱量損失大 使熔體粘度增大 流動性降低 注射壓力損失也相應(yīng)增大 造成成型困難 反之 如果主流道截面尺寸太大 則使流道的容積增大 塑料耗量增多 且塑件冷卻定 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 9 型時間的延長 降低了生產(chǎn)效率 同時主流道過粗還容易使塑件在流動過程中產(chǎn)生紊流 或渦流 在塑件中出現(xiàn)氣泡 從而影響其質(zhì)量 因此 主流道的設(shè)計主要應(yīng)恰當(dāng)?shù)剡x擇 主流道的截面尺寸 通常對于粘度大 流動性差的塑料或尺寸較大的塑件 主流道應(yīng)設(shè) 計得大一些 粘度小 流動性好的塑料或尺寸較小的塑件 主流道應(yīng)設(shè)計得小一些 小型塑件的單型腔模具常不設(shè)分流道 而塑件尺寸較大采用澆口進(jìn)料的單型腔模具 和所有多型腔模具都需設(shè)置分流道 分流道的設(shè)計應(yīng)能使塑料熔體的流向得到平穩(wěn)的轉(zhuǎn) 換并盡快地充滿型腔 流動中溫度降得盡可能低 同時應(yīng)能將塑料熔體均衡得分配到各 個型腔 1 分流道的截面形狀 選擇分流道的形狀時應(yīng)綜合考慮塑料的注射成型需要和加 工的難易程度 通常 從減少壓力損失和熱量散失考慮 采用圓形截面分流道最好 從 便于加工考慮 宜采用梯形 U 形或半圓形分流道截面 2 分流道的布置 在多型腔注射模具中分流道的布置有平衡式和非平衡式兩種 一般以平衡式布置為佳 所謂平衡式布置就是各分流道的長度 截面形狀和尺寸都是對 應(yīng)相同的 這種布置可以達(dá)到各型腔能均衡得進(jìn)料 同時充滿各型腔 在加工平衡式布 置的分流道時 應(yīng)特別注意各對應(yīng)部位尺寸的一致性 否則達(dá)不到一致進(jìn)料的目的 一 般來說 其截面尺寸和長度誤差以在 1 以內(nèi)為宜 3 分流道設(shè)計及制造要點 設(shè)計分流道時 除了要正確選擇分流道的截面形狀和 布置形式外 還應(yīng)注意以下幾點 1 圓形截面分流道的長度短 塑件尺寸小時取較小值 否則取較大值 其他截面 形狀的分流道尺寸 可根據(jù)與圓形截面分流道的比表面積相等的條件確定 分流道長度 一般在 8 30 之間 也可根據(jù)型腔數(shù)量和布置取得更長一些 但不宜小于 8 否則會 給修剪帶來困難 2 分流道的表面不必很光滑 起表面粗糙度值一般為 1 6 即可 這樣流道內(nèi)流料 的外層流速較低 容易冷卻而形成固定表面層 有利于流道的保溫 3 分流道與澆口處的連接應(yīng)光滑過渡 以利于熔體的流動及填充 4 在考慮型腔與分流道布置時 最好使塑件和流道在分型面上總投影面積的幾何 中心與鎖模力的中心相重合 這對于鎖模的可靠性和鎖模機構(gòu)受力的均勻性都是有利的 而且還可以防止發(fā)生溢料現(xiàn)象 5 當(dāng)分流道較長時 其末端應(yīng)設(shè)置冷料穴 以防止冷料頭堵塞澆口或進(jìn)入型腔而 影響塑件質(zhì)量 分流道截面積大小應(yīng)與制模車間所備有的銑刀尺寸相一致 即針對分流道直徑規(guī)定 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 10 的標(biāo)準(zhǔn)尺寸配備銑刀 在生產(chǎn)中 U 形和梯形截面的流道應(yīng)用較多 復(fù)雜的分流道還需要 采用數(shù)控機床加工 澆口的設(shè)計 澆口是連接分流道和型腔或者說是塑件的橋梁 它是整個澆注系統(tǒng)的最薄弱點和關(guān) 鍵環(huán)節(jié) 其形式 尺寸開設(shè)在形腔的什么部位對塑件質(zhì)量影響很大 在大多數(shù)情況下 澆口是整個澆注系統(tǒng)中截面最小的部分 當(dāng)熔融塑料通過狹小的澆口時 流速增高 并 因摩擦使料溫也增高 有利于填充型腔 同時 狹小的澆口適當(dāng)保壓補縮后首先凝固封 閉型腔 使型腔內(nèi)的熔料即可在無壓力的狀態(tài)下自由收縮凝固成型 因而塑件內(nèi)殘余應(yīng) 力小 可減小塑件的變形和破裂 此外狹小的澆口便于澆道凝料與塑件分離 便于修整 塑件 成型周期較短 但是 澆口截面尺寸不能過小 過小的澆口壓力損失大 冷凝快 補縮困難會造成塑件缺料 縮孔等缺陷 甚至還會產(chǎn)生熔體破裂形式噴射現(xiàn)象 使塑件 表面出現(xiàn)凹凸不平 同樣 澆口截面尺寸也不能過大 過大的澆口注射速率 溫度下降 快 塑件可能產(chǎn)生明顯的熔接痕和表面云層現(xiàn)象 一般澆口的尺寸很難用理論公式計算 通常根據(jù)經(jīng)驗確定 取其下限 然后在試模 過程中逐步加以修正 一般澆口的尺寸截面面積約為分流道截面面積的 3 9 截面形 狀常為矩形或圓形 澆口長度為 0 5 2 表面粗糙度值不低于 0 4 1 澆口的類型及特點 注射模的澆口結(jié)構(gòu)形式較多 不同類型的澆口其尺寸稍有 不同 特點和適用情況也有所不同 按澆口的特征可分為非限制澆口和限制澆口 按澆 口形式可分為點澆口 扇形澆口 環(huán)行澆口 盤形澆口 輪輻式澆口 薄片式澆口 按 澆口的特殊性可分為潛伏式澆口 護耳澆口 按澆口所在塑件的位置可分為中心澆口和 側(cè)澆口等 2 澆口的位置選擇 澆口的開設(shè)位置對塑件的質(zhì)量影響很大 因此在設(shè)計澆口時 應(yīng)合理地選擇澆口的開設(shè)位置 在確定澆口位置時 應(yīng)根據(jù)塑件的幾何形狀和技術(shù)要求 對熔融塑料在流道和型腔中的流動狀態(tài) 填充 補縮及排氣等因素作全面考慮 一般應(yīng) 遵循以下原則 1 避免引起熔體破裂現(xiàn)象 2 有利于熔體流動和補縮 3 有利于型腔內(nèi)氣體的排出 4 減少熔接痕和增加熔接強度 5 防止料流將型心或嵌件擠壓變形 1 主流道設(shè)計 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 11 查表得 SZ 40 25 型注射機噴嘴的有關(guān)尺寸 噴嘴前端孔徑 d 4 0 噴嘴前端球面半徑 R 10 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系 R R 1 2 0 d d 0 5 1 取主流道球面半徑 R 12 取主流道的小端直徑 d 4 5 為了便于將凝料從主流道中拔出將主流道設(shè)計成圓錐形 其斜度為 1 3 經(jīng)換 算得主流道大端直徑 D 8 為了使熔料順利進(jìn)入分流道 可在主流道出料端設(shè)計半 徑 r 5 的過度圓弧 2 分流道設(shè)計 分流道的形狀及尺寸 應(yīng)根據(jù)塑件的體積 壁厚 形狀的復(fù)雜程度 注射速率 分 流道長度等因素來確定 本塑件的形狀不算太復(fù)雜 熔料填充型腔比較容易 根據(jù)型腔 的排列方式可知分流道的長度較短 為了便于加工 選用截面形狀為半圓形分流道 查 表 5 9 塑料模設(shè)計及制造 P216 得分流道直徑為 4 8 9 5 取 8 3 澆口設(shè)計 根據(jù)塑件的成型要求及形腔的排列方式 選用側(cè)澆口較為理想 設(shè)計時考慮選擇從壁厚為 2 處進(jìn)料 料由厚處往薄處流 而且在模具結(jié)構(gòu)上采用鑲拼式 型腔 型芯 有利于填充 排氣 故采用截面為矩形的側(cè)澆口 查表 塑料模設(shè)計及制 造 P230 表 5 17 初選尺寸為 b l h 1 6 1 1 2 試模時修正 第三章 抽芯機構(gòu)設(shè)計 當(dāng)塑件上有內(nèi)外側(cè)孔或內(nèi) 外側(cè)凹時 塑件不能直接從模具中脫出 此時需將成型 塑件側(cè)孔或側(cè)凹等的模具零件做成活動的 這種零件稱為側(cè)型芯 在塑件脫模前先將側(cè) 型芯從塑件上抽出 然后再從模具中推出塑件 完成側(cè)抽芯抽出和復(fù)位的機構(gòu)就叫做側(cè) 向分型與抽芯機構(gòu) 本塑件的側(cè)壁有兩個通孔 它們垂直于脫模方向 阻礙塑件從模具中脫出 因此成 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 12 型孔時必須做成活動的型芯 即須設(shè)置抽芯機構(gòu) 本模具采用斜銷抽芯機構(gòu) 3 1 確定抽芯距 抽芯距一般應(yīng)大于成型孔的深度 本塑件孔壁厚度為 2 另加 2 3 的抽芯安全 系數(shù) 可取抽芯距 S 抽 4 3 2 確定斜銷傾角 斜導(dǎo)柱的傾斜角 是斜抽芯機構(gòu)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)之一 它與抽拔力以及抽芯距有直 接關(guān)系 一般取 15 25 這里取 20 3 3 確定抽拔力 F pAcos f tan 1 fsin cos 塑料模具設(shè)計 P117 6 221 式中 p 塑件的收縮應(yīng)力 MPa 模內(nèi)冷卻的塑件 p 19 6MPa 模外冷卻的塑件 p 39 2MPa A 塑件包括型芯的側(cè)面積 f 摩擦系數(shù) 一般 f 0 15 1 0 脫模斜度 1 F 抽拔力 N 代入數(shù)據(jù) F pAcos f tan 1 fsin cos 1 19 6 4 4 10 cos 0 5 tan20 1 0 5 sin30 cos30 5 8 6 10 N4 斜導(dǎo)柱受彎曲力為 F F cos 塑料模具設(shè)計 P117 6 23彎 式中 斜導(dǎo)柱傾斜角 F 斜導(dǎo)柱所受彎曲力 N 彎 代入數(shù)據(jù) F F cos 彎 8 6 10 cos20 4 9 1 10 N 3 4 確定斜銷的尺寸 斜導(dǎo)柱的直徑取決于抽拔力及其傾斜角度 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 13 斜導(dǎo)柱直徑計算公式 d F L 0 1 cos 彎 彎 3 1 式中 斜導(dǎo)柱傾斜角 F 斜導(dǎo)柱所受彎曲力 N 彎 L 斜導(dǎo)柱的有效工作長度 m 彎曲許用應(yīng)力 對于碳鋼可取 140MPa 彎 代入數(shù)據(jù)得 d F L 0 1 cos 彎 彎 3 1 9 1 10 0 004 cos20 0 1 140 cos20 4 3 1 0 01434m 14 取 d 15 斜銷的長度根據(jù)抽芯距 固定端模板的厚度 斜銷直徑及斜角大小確定 其計算如圖所 示 根據(jù)公式 L l l l l1234 由于上模座板和上凸模固定板尺寸尚不確定 即 h 不確定 故暫選 h 25 如以后aa 該設(shè)計中 h 有變化 則就修正 L 的長度 取固定凸肩 D 1 5d 則 D 28 所以根據(jù)上a 式計算 L l l l l1234 tan 5 10 D cosahin抽S tan20 1028 20si4 53 4 取 L 55 第四章 滑塊與導(dǎo)滑槽設(shè)計 滑塊在斜銷分型抽芯機構(gòu)中是運動零件 在工作時是由斜銷將它驅(qū)動并沿著導(dǎo)滑槽 運動 實現(xiàn)對側(cè)型芯等的抽出和復(fù)位 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 14 4 1 滑塊與側(cè)抽芯的連接方式設(shè)計 該零件的側(cè)向抽芯機構(gòu)用于成型零件的側(cè)向孔 由于側(cè)向孔的尺寸較小 考慮到型 芯強度和裝配問題 采用組合式結(jié)構(gòu) 型芯與滑塊的連接采用螺釘頂緊的固定方式 4 2 滑塊的導(dǎo)滑方式 為使模具結(jié)構(gòu)緊湊 降低模具裝配復(fù)雜程度 擬采用整體式滑塊和組合式導(dǎo)滑槽形 式 為提高滑塊的導(dǎo)向精度 裝配時可對導(dǎo)滑槽或滑塊采用配磨 配研的裝配方法 4 3 滑塊的導(dǎo)滑長度和定位裝置設(shè)計 該零件由于側(cè)抽芯距較短 故導(dǎo)滑長度只要符合滑塊在開模時的定位要求即可 滑 塊的定位裝置采用彈簧與臺階的組合形式 第五章 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件部分的尺寸 主要有型腔和 型芯的徑向尺寸 型腔和型芯的深度尺寸和中心距尺寸等 在設(shè)計時必須根據(jù)塑件的尺寸和精度要求及塑料收縮率來確定成型零件尺寸和制造 誤差 但影響塑件的尺寸及公差的因素相當(dāng)復(fù)雜 因而確定成型零件尺寸時應(yīng)綜合考慮 各種影響因素 由于在一般情況下 模具制造公差 磨損 和成型收縮波動是影響塑件公差的主要 因素 因而 計算成型零件時應(yīng)主要考慮以上三項因素的影響 成型零件工作尺寸的計算方法有兩種 有種是平均值法 即按平均收縮率 平均制 造公差和平均磨損量進(jìn)行計算 另一種是按極限收縮率 極限制造公差和極限磨損量進(jìn) 行計算 前一種計算方法簡便 但可能有誤差 在精密塑件的模具設(shè)計中受到一定限制 后一種計算方法能保證所成型的塑件在規(guī)定的公差范圍內(nèi) 但計算比較復(fù)雜 以下計算 按平均值的計算方法 在計算成型零件和型芯的尺寸時 塑件和成型零件尺寸均按單向極限制 如果塑件 上的公差是雙向分布的 則應(yīng)按這個要求加以換算 而孔中心距尺寸則按公差帶對稱分 布的原則進(jìn)行計算 型腔和型芯尺寸計算應(yīng)注意的事項如下 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 15 1 型腔和型芯徑向尺寸的計算公式中考慮了成型收縮率 磨損和模具成型零件的制 造誤差的影響 而型腔深度和高度尺寸的計算中只考慮收縮率和成型零件制造誤差的影 響 由于磨損對其影響甚小 故不考慮 但在壓縮模塑中 如果采用溢式和半溢式模具 成型時 不可忽視飛邊厚度波動對塑件高度的影響 故在必要時 型腔深度的計算需考 慮飛邊厚度對塑件高度所造成的誤差 一般取 0 1 0 2 以纖維為填料的塑料tt 取 0 2 0 4 2 對于成型收縮率很小的塑料 在注射成型薄壁塑件時 可以不考慮收縮率對模具 成型零件尺寸的影響 3 設(shè)計計算成型零件工作尺寸時 必須深入了解塑件的要求 對于配合尺寸應(yīng)認(rèn)真 設(shè)計計算 對不重要的尺寸 可以簡化計算 甚至可用塑件的基本尺寸作為模具成型零 件的相應(yīng)尺寸 對于精度要求高的塑件尺寸 成型零件相應(yīng)尺寸取小數(shù)點后的第二位 第三位四舍 五入 精度要求低的塑件尺寸 成型零件相應(yīng)尺寸取小數(shù)點后第一位 第二位四舍五入 5 1 動模和定模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 a 動模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 該模具采用一模兩件的結(jié)構(gòu)形式 考慮加工的難易程度和材料的價值利用等因素 動模擬采用整體式結(jié)構(gòu) 其結(jié)構(gòu)形式見裝配圖 根據(jù)分流道與澆口的設(shè)計要求 分流道和澆口均設(shè)在動模上 其結(jié)構(gòu)見裝配圖 b 定模結(jié)構(gòu)設(shè)計 該零件的定模板上沒有形腔 直接用平板 5 2 型腔和型芯工作尺寸計算 該成型零件工作尺寸計算時均采用平均尺寸 平均收縮率 平均制造公差和平均磨 損量來進(jìn)行計算 查表 塑料模設(shè)計及制造 附錄 C 得 ABS 的收縮率為 S 0 4 0 7 故平均收縮率 S 0 4 0 7 2 0 55 模具制造公差取 z 3 查中國模具設(shè)計大典 cp P373 表 9 4 5 1 凹模的徑向尺寸計算 凹模是成型塑件外形的模具零件 其工作尺寸屬包容尺寸 在使用過程中凹模的磨 損會使包容尺寸逐漸的增大 所以 為了使得模具的磨損留有修模的余地以及裝配的需 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 16 要 在設(shè)計模具時 包容尺寸盡量取下限尺寸 尺寸公差取上偏差 具體計算公式如下 凹模的徑向尺寸計算公式 L 1 k 3 4 塑料模具設(shè)計 P95 6 1 L塑 式中 L 塑件外形公稱尺寸 塑 K 塑料的平均收縮率 塑件的尺寸公差 模具制造公差 取塑件相應(yīng)尺寸公差的 1 3 1 6 凹模徑向尺寸 32 0 28 化為 32 28056 L 1 k 3 4 L塑 32 28 1 0 0055 3 4 0 56 3 56 0 32 04 9 0 24 0 32 化為 24 32 64 0 L 1 k 3 4 L塑 24 32 1 0 0055 3 4 0 64 3 64 0 23 97 2 0 35 0 28 化為 35 28 56 0 L 1 k 3 4 L塑 35 28 1 0 0055 3 4 0 56 3 56 0 35 05 9 0 2 0 10 化為 2 1 2 0 L 1 k 3 4 L塑 2 11 1 0 0055 3 4 0 2 3 2 0 1 96 07 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 17 凹模的深度尺寸計算公式 H H 1 k 2 3 塑料模具設(shè)計 P95 6 2 塑 式中 H 塑件高度方向的公稱尺寸 塑 凹模深度尺寸計算 14 0 17 化為 14 17034 H H 1 k 2 3 塑 14 17 1 0 0055 2 3 0 34 3 4 0 14 02 1 0 4 0 22 化為 4 22 4 0 H H 1 k 2 3 塑 4 22 1 0 0055 2 3 0 44 3 4 0 3 95 15 0 2 0 10 化為 2 1 2 0 H H 1 k 2 3 塑 2 1 1 0 0055 2 3 0 2 3 2 0 1 98 07 凸模型芯直徑的計算 8 2 4 化為 7 76 48 0 d d 1 k 3 4 塑 7 76 1 0 0055 3 4 0 48 03 48 8 16 016 3 5 0 22 化為 3 28 4 0 d d 1 k 3 4 塑 3 28 1 0 0055 2 3 0 44 03 4 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 18 3 59 015 模具中位置尺寸的計算 計算公式為 C C 1 k 2塑 式中 C 塑件位置尺寸塑 型芯位置尺寸的計算 17 0 19 C C 1 k 2塑 17 1 0 0055 0 38 3 2 17 09 0 06 25 0 34 C C 1 k 2塑 25 1 0 0055 0 68 3 2 25 14 0 11 由于管架零件的其它外形尺寸無精度要求 且無需與其它零件相配 所以凹凸模的這 些尺寸可直接按產(chǎn)品尺寸加工 由于定模沒有型腔 所以定模不需計算 第六章 型腔側(cè)壁厚度和底板厚度計算 在塑料模注塑過程中 型腔主要承受塑料熔體的壓力 在塑料熔體的壓力作用下 型腔將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力及應(yīng)變 如果型腔壁厚和地板厚度不夠 當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過 型腔材料的許用應(yīng)力時 型腔即發(fā)生強度破壞 與次同時 剛度不足則發(fā)生過大的彈性 變形 從而產(chǎn)生溢料和影響塑件尺寸及成型精度 也可能導(dǎo)致脫模困難等 因此 有必 要建立型腔強度和剛度的科學(xué)計算方法 尤其對重要的 塑件精度要求高的和大型塑件 的型腔 不能單憑經(jīng)驗確定凹模側(cè)壁和底板厚度 而應(yīng)通過強度和剛度的計算來確定 型腔剛度和強度計算的依據(jù)歸納為如下幾個方面 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 19 1 成型過程不發(fā)生溢料 當(dāng)型腔內(nèi)受塑料熔體高壓作用時 模具成型零件由于產(chǎn) 生彈性變形而在某些分型面和配合面可能產(chǎn)生足以溢料的間隙 這時 應(yīng)根據(jù)塑料的粘 度不同 在不產(chǎn)生溢料的情況下 將允許的最大間隙值 作為塑料模型腔的剛度條件 2 保證塑件的精度要求 型腔側(cè)壁及其底板應(yīng)有較好的剛度 以保證在型腔受到 熔體高壓時不產(chǎn)生過大的 使塑件超差的彈性變形 此時 型腔的允許變形量 受塑 件尺寸和公差值的限制 一般取塑件允許值的 1 5 左右 或 0 025 以下 3 保證塑件順利脫模 型腔的剛度不足 塑件成型時變形很大 不利于塑件脫模 當(dāng)變形量大于塑件的收縮值時 塑件將被型腔包緊而難以脫模 此時 型腔的允許變形 量 受塑件收縮值限制 即 St 式中 S 塑件材料的成型收縮率 t 塑件的壁厚 在一般情況下 其變形量不得大于塑料的收縮率 4 型腔力學(xué)計算的特征和性質(zhì) 隨型腔尺寸及結(jié)構(gòu)特征而異 對尺寸型腔 一般 以剛度計算為主 對小尺寸型腔 因在發(fā)生大的彈性變形前 其內(nèi)應(yīng)力往往已超過材料 許用應(yīng)力 當(dāng)以強度計算為主 其力學(xué)計算的尺寸分界值取決于型腔的形狀 型腔內(nèi)熔 體的最大壓力 模具材料的許用應(yīng)力及型腔允許的變形量等 當(dāng)以強度計算和剛度計算 算出的型腔尺寸相等時 此值即為分界尺寸 在不知分界尺寸時 則應(yīng)分別按強度條件 的剛度條件計算型腔尺寸 取大者為型腔壁厚尺寸 剛度條件通常是保證不溢料 但當(dāng) 塑件精度要求較高時 應(yīng)按塑件精度要求確定剛度條件 1 下凹模型腔側(cè)壁厚度計算 下凹模型腔為矩形整體式型腔 根據(jù)矩形整體式型腔的計算公式 h 塑料模設(shè)計及制造 P111 3 29 3 4 ECpa h 型腔側(cè)壁厚度 C 系數(shù) 由 L a 值選定 查塑料模設(shè)計及制造 P111 表 3 9 P 型腔內(nèi)熔體的壓力 一般取 25 45MPa a 型腔側(cè)壁受熔體壓力部分的高度 E 彈性模量 鋼材取 2 1 10 MPa 5 允許變形量 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 20 在高壓下 型腔側(cè)壁將發(fā)生彎曲 使側(cè)壁與底板產(chǎn)生縱向間隙 為防止溢料 應(yīng)根 據(jù)不同塑件的最大不同溢料間隙決定 查塑料模設(shè)計及制造 P109 表 3 8 得允許變形 值 0 05 取 0 05 L a 35 14 2 5 查表 塑料模設(shè)計及制造 3 9 得 C 0 57 代入公式計算 h 4 5 35 40 1 27 2 下凹模底板厚度計算 根據(jù)組合式型腔底板厚度計算公式 H 塑料模設(shè)計及制造 P111 3 30 3 4 EpbC 進(jìn)行計算 式中 L b 35 32 1 1 查塑料模設(shè)計及制造 表 3 10 得 0 0164C 代入公式計算 H 4 19 35 40 1 23260 第七章 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的計算 塑料成型工藝過程中 模具溫度會直接影響到塑料的沖模 塑件的定型 注塑周期 和塑件質(zhì)量 模具過低 熔體流動性差 塑料成型性能差 塑料輪廓不清晰 表面產(chǎn)生明顯的銀 絲 云紋 甚至充不滿型腔或形成熔接痕 塑件表面不光澤 缺陷多 機械強度降低 對于熱固性塑料 模溫過低造成固化程度不足 降低塑件的物理 化學(xué)和力學(xué)性能 對 于熱塑性塑料注射成型時在模溫過低 充模速度又不高的情況下 塑件內(nèi)應(yīng)力增大 易 引起翹曲變形或應(yīng)力開裂 尤其是粘度大的工程塑料 在采用允許的低模溫時 則有利 于減小塑料的成型收縮率 從而提高塑件的尺寸精度 并可縮短成型周期 對于柔性塑 料采用低模溫有利于塑件尺寸穩(wěn)定 模溫過高 成型收縮率大 脫模和脫模后塑件變形大 并且易造成溢料和粘模 對 于熱固性塑料會產(chǎn)生過熱導(dǎo)致變色 發(fā)脆 強度低等 但對于結(jié)晶性塑料 使用高溫有 利于結(jié)晶過程進(jìn)行 避免在存放和使用過程中 尺寸發(fā)生變化 對于粘度大的剛性塑料 使用高模溫可使其應(yīng)力開列大大降低 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 21 模具溫度不均勻 型芯和型腔溫度差過大 塑件收縮不均勻 導(dǎo)致塑件翹曲變形 影響塑件的形狀及尺寸精度 因此 為保證塑件質(zhì)量 模溫必須適當(dāng) 穩(wěn)定 均勻 可 見 模溫對整個注塑過程都有極大的影響 據(jù)統(tǒng)計 對于注射模具 注射時間約占成型周期的 5 冷卻時間約占 80 推出時 間約占 15 可見 注塑周期主要取決于冷卻定型時間 而縮短冷卻時間 可通過調(diào)節(jié)塑 料和模具的溫差 因而在保證塑件質(zhì)量和成型工藝順利進(jìn)行的前提下 通過降低模具溫 度來縮短冷卻時間 是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵 本塑件在注塑成型時不要求有太高的模溫因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng) 是否需要冷 卻系統(tǒng)可以做如下的設(shè)計計算 設(shè)定模具平均工作溫度為 40 用常溫 20 的水作為模具冷卻介質(zhì) 其出口溫度為 30 產(chǎn)量為 粗算每 1 min 2 套 0 84kg h 1 求塑件在硬化時每小時釋放的熱量 Q3 查表 3 26 得 ABS 的單位熱流量為 31 40 10 J kg41 Q WQ32 0 84 35 10 J kg4 29 4 10 J kg 2 求冷卻水的體積流量 V 由式 3 41 得 V 塑料模設(shè)計及制造 P151 3 41 21tcWQ 式中 V 冷卻介質(zhì)的體積流量 m min 3 W 單位時間內(nèi)注入模具中的塑料重量 kg min Q 塑件在凝固時所放出的熱量 J kg 1 冷卻介質(zhì)的密度 mm 3 c 冷卻介質(zhì)的比熱容 J C t 冷卻介質(zhì)的出口溫度 1 t 冷卻介質(zhì)的進(jìn)口溫度 2 代入數(shù)據(jù) 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 22 V 21tcWQ 20387 40 693 4 0 117 10 mm min 查塑料模設(shè)計及制造 P153 表 3 27 可知所需的冷卻水管直徑非常小 由上述計算可知 因為模具每分鐘所需的冷卻水體積流量很小 故可不設(shè)冷卻系統(tǒng) 依靠空冷的方式冷卻模具即可 第八章 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 按進(jìn)料口 澆口 的形式模架分為大水口模架和小水口模架兩大類 香港地區(qū)將澆 口稱為水口 大水口模架指采用除點澆口外的其他澆口形式的 二板式模具 所選用的 模架 小水口模架指進(jìn)料口采用點澆口模具 三板式模具 所選用的模架 大水口模架總共有四種形式 A 型 B 型 C 型 D 型 小水口模架就是指采用點澆口的模具所選用的模架 總共有 8 種型式 DA 型 DB 型 DC 型 DD 型 EA 型 EB 型 EC 型 ED 型 其中以 D 字母開頭的 4 種型式適用于自動斷 澆口模具的模架 模具結(jié)構(gòu)采用一模兩腔兩板式結(jié)構(gòu) 采用側(cè)澆口頂出機構(gòu)直接采用頂竿頂出 根據(jù) 塑料模具設(shè)計 附錄 B 所提供的模架圖選模架型號為 2025 AI 25 30 70 模 架結(jié)構(gòu)如圖所示 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 23 澆口套也可選標(biāo)準(zhǔn)件 因為注塑機噴嘴口直徑為 4 查塑料模具設(shè)計 P47 表 4 1 選 擇進(jìn)料口直徑為 5 的澆口套 具體結(jié)構(gòu)見模具裝配圖 第九章 注塑機參數(shù)校核 9 1 最大注塑量校核 注塑機的最大注射量是指柱塞或螺桿在作一次最大注射行程時 注射裝置所能達(dá)到 的最大注出量 目前我國已統(tǒng)一規(guī)定用加工聚苯乙烯塑料時注射機一次所能注出的公稱 容積來表示 為了保證正常的注射成型 選擇注射機時 注塑機的最大注塑量應(yīng)大于制 品的質(zhì)量或體積 包括流道及澆口凝料和飛邊 通常注塑機的實際注塑量最好在最大注 塑量的 80 所以 選用的注塑機最大注塑量應(yīng)滿足 在一般情況下 僅對最大注射量進(jìn)行校核 但對熱敏性塑料還應(yīng)注意注射機能出處 理的最小注射量 因為每次注射量太小時 塑料在料筒內(nèi)停留的時間會過長 導(dǎo)致塑料 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 24 高溫分解 從而降低塑料的質(zhì)量和性能 其最小注射量應(yīng)不小于額定注射量的 20 0 8M M M機 塑 件 澆 式中 M 注塑機的最大注塑量 g 機 M 塑件的體積 g 該零件 M 5 96g塑 件 塑 件 M 澆注系統(tǒng)體積 g 該零件 M 2 88g澆 澆 故 M 11 05g機 8 0澆塑 件 8 02965 此處選定的注塑機注塑量為 40g 所以滿足要求 9 2 鎖模力校核 鎖模力是指注射機的鎖模裝置對模具所施加的最大夾緊力 當(dāng)高壓的塑料溶體充滿 模具型腔時 沿鎖模方向會產(chǎn)生一個很大的作用力 此力總是力圖使模具沿分型面脹開 為此 注射機的額定鎖模力必須大于型腔內(nèi)塑料熔體壓力與塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上 的投影面積之和 即注射面積 的乘積 一般 閉模時要從模外加大于型腔內(nèi)壓力一倍以上的鎖模力 F P A鎖 機 模 式中 P 熔融型料在型腔內(nèi)的壓力 20MP 40MP 模 A 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和 經(jīng)計算為 2512 2 F 注塑機的額定鎖模力 KN 鎖 機 故 F P A 40 2415 100 480KN鎖 機 模 此處選定的注塑機為 250KN 滿足要求 9 3 模具與注塑機安裝部分相關(guān)尺寸校核 模具閉合高度長寬尺寸要與注塑機模板尺寸的拉桿間距相適應(yīng) 模具長 寬 拉桿面積 即 200 250 250 250 故滿足要求 模具閉合高度校核 模具實際厚度 H 205 模 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 25 注射機最小閉合厚度 H 130 最 小 即 H H 故滿足要求 模 最 小 9 4 開模行程校核 所選注塑機的最大行程與模具厚度有關(guān) 故注塑機的開模行程應(yīng)滿足下式 S H H H H 5 10 機 模 最 小 12 式中 H 推出距離 1 H 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度 2 S 注塑機最大開模行程 機 因為 S H H 230 205 130 155機 模 最 小 H H 5 10 14 64 10 8812 故滿足要求 第十章 模具裝配與試模 模具裝配時要求相鄰裝配單元之間的配合與聯(lián)接均需要按裝配工藝確定的裝配 基準(zhǔn)進(jìn)行定位與固定 以保證其間的配合精度和位置精度 從而保證型芯與型腔間 能精密均勻的配合和定位 開合運動及側(cè)向抽芯機構(gòu)與推出脫模機構(gòu)都能夠?qū)崿F(xiàn)運 動的精確性 具體的工藝要求 1 通過裝配與調(diào)整 使裝配尺寸鏈的精度能夠完全滿足密封性的要求 2 裝配完成的模具其塑料注射完全滿足規(guī)定的要求 3 壽命期限可以達(dá)到預(yù)先規(guī)定的數(shù)值和水平等 模具的裝配方法 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 26 1 配作法 在零件加工時需對配作及裝配有關(guān)的必要部位進(jìn)行高精度加工而孔 位精度需由鉗工配作來保證 在裝配時 由配作使各零件裝配后的相對位置保持正 確關(guān)系 如在導(dǎo)套與導(dǎo)柱的裝配及圓柱銷的裝配等 2 直接裝配法 零件的型孔 型面及安裝孔 單件按圖樣要求加工裝配時 按 圖樣要求把各零件連接在一起 如在 定位環(huán) 動模板 定模板 墊塊 動模墊板 之間的裝配均采用直接裝配法 塑料注射模結(jié)構(gòu)與裝配單元 塑料注塑模結(jié)構(gòu)主要取決于塑件的形狀與結(jié)構(gòu)要素 在本套模具設(shè)計中采用的 是斜導(dǎo)柱側(cè)向分星抽芯注射模結(jié)構(gòu) 當(dāng)開模時 由斜導(dǎo)柱將四個滑塊側(cè)向分型 然 后 再由注射機推動推板 使腿桿頂出塑件與流道凝料 合模時再由定模推動復(fù)位 桿 由復(fù)位桿帶動頂桿固定板和頂桿實現(xiàn)頂桿的復(fù)位 為下一個注塑循環(huán)作準(zhǔn)備 塑料注塑裝配單元 塑料注射模具使用過程 精確合模 塑料注射 塑件冷卻成形 側(cè)向分型抽 芯 開模主分型 塑件與流道凝料脫模 同時為適應(yīng)塑件注射成型條件 還必須設(shè)置有合理的塑料注射流道和冷卻系 統(tǒng)元器件 諸如 1 定位 導(dǎo)向元件與配合副 包括 圓柱銷 導(dǎo)柱與導(dǎo)套副 定位環(huán)等 2 旁側(cè)向分型抽芯與配合副 3 塑件脫模 復(fù)位元件和結(jié)構(gòu) 包括 推桿 復(fù)位桿 推板等 4 定模板 動模板還分別裝有冷卻 注射系統(tǒng)中的節(jié)流水管接頭 5 澆口套 隔板 O 形圈等 6 塑料注射模裝配 一般分為組裝定模組合和組裝動模組合單元 其中 定模裝配單元又主要由動模板與型芯裝配完之后再與動模墊板一起裝配構(gòu)成動模裝 配單元 模具的安裝 1 清理模板平面定位孔及模具安裝面上的污物 毛刺 2 因本模具外形尺寸不大 故采用整體安裝法 先在機器下面兩根導(dǎo)軌上墊好 木板 模具從側(cè)面進(jìn)入機架間 定模如定位孔 并放正 慢速閉合模板 壓 緊模具 然后用壓板或螺釘壓緊定模 并初步固定動模 然后慢速開閉模具 找正動模 應(yīng)保證開閉模具時平衡 靈活 無卡住現(xiàn)象 然后固定動模 3 調(diào)節(jié)鎖模機構(gòu) 保證有足夠開模距及鎖模力 使模具閉合適當(dāng) 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 27 4 慢速開啟模板直至模板停止后退為止 調(diào)節(jié)頂出裝置 保證頂出距離 開閉 模具觀察頂出機構(gòu)運動情況 動作是否平衡 靈活 協(xié)調(diào) 5 模具裝好后 等料筒及噴嘴溫度上升到距預(yù)定溫度 20 30 即可校正噴嘴 與澆口套的相對位置及弧面接觸情況 可用一紙片放在噴嘴與澆口套之間 觀察兩者接觸印痕 檢查吻合情況 須使松緊合適 校正后擰緊注射座定位 螺釘 緊固定位 6 開空車運轉(zhuǎn) 觀察模具各部分運行是否正常 然后才可注射試模 試模 通過試模塑件上常會出現(xiàn)各種弊病 為此必須進(jìn)行原因分析 排除故障 造成次廢 品的原因很多 有時是單一的 但經(jīng)常是多方面綜合的原因 需按成型條件 成型設(shè)備 模具結(jié)構(gòu) 及制造精度 塑件結(jié)構(gòu)及形狀等因素逐個分析找出其中主要矛盾 然后再采 用調(diào)節(jié)成型條件 修整模具等方法加以解決 第十一章 基于 pro E 的模流分析 用 pro E 畫出模具的分模圖 生成澆鑄件 然后用 pro E 的塑料顧問模塊對塑件進(jìn) 行分析 分析數(shù)據(jù)如下 SUMMARY Release Level 6 0 gjmolding Part Name gjmolding Part Revision 3 Material Supplier Kuo Chew 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 28 Material Grade D1000 Max Injection Pressure 100 00 MPa Mold Temperature 50 00 deg C Melt Temperature 230 00 deg C Model Suitability Part model was generally suitable for analysis gjmolding Moldability Your part can be easily filled but part quality may be unacceptable View the Quality plot and use the Dynamic Adviser to get help on how to improve the quality of the part Confidence Medium Injection Time 0 98 sec Injection Pressure 11 03 MPa Weld Lines Yes Air Traps Yes Shot Volume 7 80 cu cm Filling Clamp Force 0 43 tonne Packing Clamp Force Estimate 20 2 21 MPa 0 28 tonne Packing Clamp Force Estimate 80 8 82 MPa 1 14 tonne Packing Clamp Force Estimate 120 13 23 MPa 1 70 tonne Clamp Force Area 12 63 sq cm Cycle Time 38 35 sec Warnings Your model is generally well suited to an Adviser analysis However care should be taken when interpreting results around chunky model features as the results may be less reliable gjmolding Cooling Quality Your part will have large problems cooling and may cause problems with ejection Temperature Range 1 99 deg C to 3 19 deg C Freeze Time Range 3 49 sec to 28 31 sec gjmolding Sinkability 5 of your model was found to be prone to sink marks 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 29 以上數(shù)據(jù)顯示了塑件澆注時的基本信息 塑料廠商 Kuo Chew 塑料等級 D1000 最大注射壓力 100 00 MPa 模具溫度 50 00 deg C 熔化溫度 230 00 deg C 模型適應(yīng)性 該模型零件基本適合分析 澆注能力 你的零件很容易被填充 但是零件質(zhì)量不一定令人滿意 看質(zhì)量圖并通 過動力學(xué)顧問的幫助來改進(jìn)零件的質(zhì)量 可信度 中等 注射時間 0 98 sec 注射壓力 11 03 MPa 熔接痕 有 氣泡 有 注射體積 7 80 cu cm 填充夾緊力 0 43 tonne 估計在 20 的夾緊力 2 21 MPa 0 28 tonne 估計在 80 的夾緊力 8 82 MPa 1 14 tonne 估計在 120 的夾緊力 13 23 MPa 1 70 tonne 夾緊力范圍 12 63 sq cm 周期時間 38 35 sec 警告 你的模型基本適合分析 然而 要注意模型特征分析的結(jié)果可能不是非常 的可信 冷卻質(zhì)量 你的零件有很大的冷卻問題而且可能引起注射方面的問題 溫度范圍 1 99 deg C to 3 19 deg C 凝固時間范圍 3 49 sec to 28 31 sec 縮痕性 你的零件有 5 被發(fā)現(xiàn)傾向于縮痕 1 玻璃模型 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 30 2 實體模型 3 塑料流動 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 31 4 填充時間 5 充型能力 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 32 6 注射壓力 7 壓力損失 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 33 8 流體外表溫度 9 質(zhì)量預(yù)報 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 34 10 熔接痕 11 氣泡 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 35 12 冷卻質(zhì)量 13 表面溫度變化 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 36 14 凝固時間變化 15 估計縮痕 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 37 16 縮痕陰影 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 38 通過以上分析 可以對該塑件成型的過程以及成型后的塑件質(zhì)量 溫度 充型能力 壓力等有一個預(yù)見性的較直觀的了解 通過以上數(shù)據(jù)可以對塑件或模具的結(jié)構(gòu)做適當(dāng)?shù)?調(diào)整以達(dá)到更好的塑件質(zhì)量 同時也可以減少試模的次數(shù) 縮短模具的設(shè)計和制造周期 結(jié)論 以上內(nèi)容詳細(xì)介紹了管架注塑模具的設(shè)計過程 該設(shè)計是按照注塑模設(shè)計的一般步 驟進(jìn)行的 步驟包括 原始資料的分析 確定模具結(jié)構(gòu)方案 抽芯機構(gòu)設(shè)計 導(dǎo)滑槽和 滑塊的設(shè)計 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 型腔側(cè)壁厚度和底板厚度的計算 加熱和冷卻系統(tǒng)計 算 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 注塑機參數(shù)校核 模具裝配與試模等 并加入了模流分析的內(nèi)容 及數(shù)據(jù)使資料更加充實 可靠 注塑成型作為一種重要的成型加工方法 在家電行業(yè) 汽車工業(yè) 機械工業(yè)等都有 著廣泛的應(yīng)用 且生產(chǎn)的制件具有精度高 復(fù)雜度高 一致性高 生產(chǎn)率高和消耗低的 特點 在模具制造業(yè)競爭激烈的今天 對設(shè)計人員來說 關(guān)鍵問題是如何提高模具設(shè)計 質(zhì)量 縮短模具設(shè)計周期 降低設(shè)計和制造的成本 本模具在設(shè)計計算中 盡量采用標(biāo) 準(zhǔn)零件和標(biāo)準(zhǔn)模架并對塑件進(jìn)行了模流分析 采用標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計方法結(jié)合計算機軟件的 模流分析數(shù)據(jù)對模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn) 縮短了設(shè)計周期 提高了設(shè)計質(zhì)量 該管架模具設(shè)計屬于中等復(fù)雜程度 由于零件有側(cè)孔 所以必須設(shè)計側(cè)抽芯機構(gòu) 從整個設(shè)計過程來看 該管架模具設(shè)計結(jié)構(gòu)合理 計算準(zhǔn)確 數(shù)據(jù)可靠 符合工廠生產(chǎn) 實際和注塑模具設(shè)計的一般要求 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 管架注塑模設(shè)計 39 后記 畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲 從一開始的對塑料模具一無所知到能自己完整的設(shè)計出一 套中等復(fù)雜程度的注塑模具 我學(xué)到了很多知識 不僅學(xué)到了很多關(guān)于注射模具方面