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目 錄 前言 1 1 塑件成型工藝分析 3 1 1 塑件分析 3 1 2 塑件材料的成型特性與工藝參數(shù) 4 2 擬定模具結(jié)構(gòu)形式 7 2 1 分型面的設(shè)計(jì) 7 2 2 型腔的設(shè)計(jì) 8 3 注塑機(jī)型號(hào)選擇與確定 10 3 1 所需注射量的計(jì)算 10 3 2 注射機(jī)型號(hào)的選定 11 3 3 型腔數(shù)量及注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 12 3 4 注射機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸的校核 14 3 5 開(kāi)模行程的校核 14 3 6 模架尺寸與注射機(jī)拉桿內(nèi)間距校核 15 4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16 4 1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 16 4 2 主流道的設(shè)計(jì) 16 4 3 冷料穴的設(shè)計(jì) 18 4 4 分流道的設(shè)計(jì) 19 4 5 澆口的設(shè)計(jì) 22 4 6 澆注系統(tǒng)的平衡 23 4 7 澆注系統(tǒng)凝料體積計(jì)算 23 4 8 澆注系統(tǒng)各截面流過(guò)熔體的體積計(jì)算 24 4 9 普通澆注系統(tǒng)截面尺寸的校核 24 5 成型零件的設(shè)計(jì) 26 5 1 成型零件的要求及選材 26 5 2 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 26 5 3 成型零件尺寸的計(jì)算 26 5 4 型腔剛度的校核 30 6 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 32 6 1 模架的選用 32 6 2 模板尺寸的確定 33 7 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 35 7 1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 35 7 2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 36 8 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 38 8 1 脫模機(jī)構(gòu)的分類(lèi)及設(shè)計(jì)原則 38 8 2 脫模力的計(jì)算與校核 39 8 3 推桿的設(shè)計(jì) 40 8 4 脫模機(jī)構(gòu)的復(fù)位元件 41 8 5 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 41 9 排氣系統(tǒng)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 45 9 1 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 45 9 2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 45 10 典型零件制造工藝 47 10 1 定模仁型腔部分的制造工藝 47 10 2 動(dòng)模座板的數(shù)控程序設(shè)計(jì) 48 11 模具材料的選擇 51 12 模具的工作過(guò)程 52 13 設(shè)計(jì)總結(jié) 53 14 參考文獻(xiàn) 54 致謝 55 附錄 56 1 前言 1 塑料注射模具簡(jiǎn)介 模具是塑料成型加工的一種重要的工藝裝備 同時(shí)又是原料和設(shè)備的 效益放大器 模具生產(chǎn)的 最終產(chǎn)品的價(jià)值 往往是模具自身價(jià)值的幾十倍 上百倍 因此 模具工業(yè)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工 業(yè) 被稱(chēng)為 工業(yè)之母 模具生產(chǎn)技術(shù)的高低 已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造技術(shù)的重要標(biāo)志 塑料 成型加工及模具技術(shù)不僅隨著高分子材料合成技術(shù)的提高 成型設(shè)備成型機(jī)械的革新 成型工藝的成 熟而進(jìn)步 而且隨著計(jì)算機(jī)技術(shù) 數(shù)值模擬技術(shù)等在塑料成型加工領(lǐng)域的滲透而發(fā)展 注射成型也稱(chēng)為注塑成型 其基本原理就是利用塑料的可擠壓性與可模塑性 首先將松散的粒狀或粉 狀成型物料從注射機(jī)的料斗送入高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱熔融塑化 使之成為粘流態(tài)熔體 然后在柱塞或螺 桿的高壓推動(dòng)下 以很大的流速通過(guò)機(jī)筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具中 經(jīng)過(guò)一段保壓 冷卻定型時(shí)間后 開(kāi)啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制品 2 我國(guó)塑料模具現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) CAD CAM CAE 技術(shù)在塑料模的設(shè)計(jì)制造上應(yīng)用已越來(lái)越普遍 特別是 CAD CAM 技術(shù) 的應(yīng)用 較為普遍 取得了很大成績(jī) 使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品零件造型分析 模具主要結(jié)構(gòu)及零件的設(shè)計(jì) 數(shù)控 機(jī)床加工的編程已成為精密 大型塑料模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)的主要手段 應(yīng)用電子信息工程技術(shù)進(jìn)一步提高 了塑料模的設(shè)計(jì)制造水平 這不僅縮短了生產(chǎn)前的準(zhǔn)備時(shí)間 而且還為擴(kuò)大模具出口創(chuàng)造了良好的條 件 也相應(yīng)縮短了模具的設(shè)計(jì)和制造周期 精密 復(fù)雜 大型模具的制造水平有了很大提高 模具壽 命及效率不斷提高 同時(shí)還采用了先進(jìn)的模具加工技術(shù)和設(shè)備 目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)仍處于高速發(fā)展階段 國(guó)際上經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展趨勢(shì)日趨明顯 這為我國(guó)模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機(jī)遇 一方面 國(guó)內(nèi)模具市場(chǎng)將繼續(xù)高速發(fā)展 另一方面 模具制造也逐漸向我國(guó)轉(zhuǎn)移以及跨國(guó)集團(tuán)到我國(guó)進(jìn)行模具 采購(gòu)趨向也十分明顯 因此 放眼未來(lái) 國(guó)際 國(guó)內(nèi)的模具市場(chǎng)總體發(fā)展趨勢(shì)前景看好 預(yù)計(jì)中國(guó)模 具將在良好的市場(chǎng)環(huán)境下得到高速發(fā)展 我國(guó)不但會(huì)成為模具大國(guó) 而且一定逐步向模具制造強(qiáng)國(guó)的 行列邁進(jìn) 十一五 期間 中國(guó)模具工業(yè)水平不僅在量和質(zhì)的方面有很大提高 而且行業(yè)結(jié)構(gòu) 產(chǎn)品 水平 開(kāi)發(fā)創(chuàng)新能力 企業(yè)的體制與機(jī)制以及技術(shù)進(jìn)步的方面也會(huì)取得較大發(fā)展 我國(guó)塑料模具的質(zhì)量 技術(shù)和制造能力近年來(lái)確實(shí)發(fā)展很快 有些已達(dá)到或接近國(guó)際水平 尤其 是隨著改革開(kāi)放政策的不斷深入 三資 企業(yè)蓬勃發(fā)展 對(duì)我國(guó)塑料模具設(shè)計(jì)制造水平的提高起到了 非常大的作用 然而 由于我國(guó)模具制造基礎(chǔ)薄弱 各地發(fā)展極不平衡 因此從總體上來(lái)看 與國(guó)際 先進(jìn)水平相比和與國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求相比 差距還很大 這主要表現(xiàn)在以下方面 塑料模具產(chǎn)品水平不高 與國(guó)外先進(jìn)水平相差甚遠(yuǎn) 我國(guó)塑料模制造企業(yè)設(shè)備數(shù)控化率和 CAD CAM 應(yīng)用覆蓋率比國(guó)外低很多 且設(shè)備不配套 利用率低的現(xiàn)象十分嚴(yán)重 開(kāi)發(fā)能力低 在市場(chǎng)上處于被動(dòng)地位 創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益方 面 國(guó)內(nèi)大多數(shù)是微利甚至虧損 國(guó)內(nèi)外模具企業(yè)管理上的差距十分明顯 我國(guó)塑料模具市場(chǎng)總體上 供不應(yīng)求 特別是大型 復(fù)雜 長(zhǎng)壽命塑料模產(chǎn)需矛盾十分明顯 2 3 模具的發(fā)展趨勢(shì) 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展 各行各業(yè)對(duì)模具的需求量越來(lái)越大 技術(shù)要求也 越來(lái)越高 雖然模具種類(lèi)繁多 但其發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)該是既能滿(mǎn)足大量需要 又有較高 技術(shù)含量 特別是 目前國(guó)內(nèi)尚不能自給 需大量進(jìn)口的模具和能代表發(fā)展方向的大型 精密 復(fù)雜 長(zhǎng)壽命模具 模具 標(biāo)準(zhǔn)件的種類(lèi) 數(shù)量 水平 生產(chǎn)集中度等對(duì)整個(gè)模具行業(yè)的發(fā)展 有重大影響 因此 一些重要的模 具標(biāo)準(zhǔn)件也必須重點(diǎn)發(fā)展 而且其發(fā)展速度應(yīng)快于模具的發(fā)展速度 這樣才能不斷提高我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn) 化水平 從而提高模具質(zhì)量 縮短模具生產(chǎn)周期 降低成本 由于我國(guó)的模具產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上占有 較大的價(jià)格優(yōu)勢(shì) 因此對(duì)于出口前景好的模具產(chǎn)品也應(yīng)作為重點(diǎn)來(lái)發(fā)展 根據(jù)上述需要量大 技術(shù)含 量高 代表發(fā)展方向 出口前景 好的原則選擇重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)品 而且所選產(chǎn)品必須目前已有一定技術(shù)基 礎(chǔ) 屬于有條件 有可能發(fā)展起來(lái)的產(chǎn)品 塑料模具生產(chǎn)企業(yè)在向著規(guī)?；同F(xiàn)代化發(fā)展的同時(shí) 高精度 高效率 自動(dòng)化 精密 高壽命 仍然是模具發(fā)展必然的趨勢(shì) 從技術(shù)上來(lái)說(shuō) 主要有以下幾個(gè)方面 1 CAD CAM CAE 技術(shù)將全面推廣 2 快速原型制造 RPM 高銑削加工 熱流道技術(shù) 氣體輔助注射技術(shù) 高壓注射成型及相 關(guān)技術(shù)將得到更好的發(fā)展 3 開(kāi)發(fā)新的模具材料 如采用粉末冶金及噴射成型工藝制作出硬制合金 陶瓷及復(fù)合材料 4 模具表面強(qiáng)化熱處理新技術(shù)應(yīng)用 如我國(guó)研制的 鏡面塑料模具 就是在低級(jí)材料中加入 Ni Cr Al Cu Ti 等合金元素后 經(jīng)過(guò)毛坯淬火與回火處理 使其硬度 HRC 然后加工成型 再進(jìn)行時(shí)效處理 使模具硬度上升到 HRC 從而大大提高了模具的使用壽命 4 本設(shè)計(jì)的意義及目的 振興和發(fā)展我國(guó)塑料模具工業(yè) 特別是注射模具模日益受到人們的重視和關(guān)注 在電子 汽車(chē) 通訊等產(chǎn)品中 60 80 的零件都要依靠塑料模具 尤其是注射模具來(lái)成型 用模具生產(chǎn)制件所具 備的高精度 高復(fù)雜程度 高一致性 高生產(chǎn)率和低消耗 是其他加工制造方法所不能比擬的 用模 具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值 往往是模具自身價(jià)值的幾十倍 上百倍 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是 1 提高動(dòng)手的能力 將理論與實(shí)踐相結(jié)合 2 初步掌握模具設(shè)計(jì)的方法 過(guò)程 初步掌握 AutoCAD ro E 等相關(guān)設(shè)計(jì)軟件工具 為將來(lái)走 向工作崗位進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)工作打下基礎(chǔ) 3 培養(yǎng)自己的獨(dú)立思考能力 動(dòng)手能力 創(chuàng)新能力和計(jì)算機(jī)運(yùn)用能力 本次設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)以 PS 為原料的圓筒接口注射模具設(shè)計(jì) 其具體的設(shè)計(jì)過(guò)程及步驟見(jiàn)下面正文部分的 內(nèi)容 3 1 塑件成型工藝分析 1 1 塑件分析 1 1 1 塑件模型 以下是塑件平面圖 圖 1 1 塑件三維立體圖 圖 1 2 塑件平面圖 1 1 2 塑料 PS 聚苯乙烯 1 1 3 塑料件質(zhì)量 13 65g 1 1 4 塑料件體積 13 3cm 1 1 5 色調(diào) 不透明 紅色 1 1 6 生產(chǎn)綱領(lǐng) 大批量生產(chǎn) 1 1 7 工藝結(jié)構(gòu)分析 1 結(jié)構(gòu)分析 塑件結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度一般 表面質(zhì)量要求也較高 如上圖所示 塑件的上端部有三個(gè)分布均勻的方 形槽 底部有三個(gè)對(duì)應(yīng)分布的凸起 同時(shí)圓柱面上還有一個(gè)側(cè)孔 因而需要考慮側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的 設(shè)置 塑件外觀質(zhì)量要求高 外表面不允許出現(xiàn)劃傷 氣泡 縮孔 熔接痕等缺陷 綜合考慮其澆注時(shí) 的難易程度和成型特征等因素 澆口最好設(shè)置在側(cè)向分型的另一側(cè)的表面上且用點(diǎn)澆口來(lái)進(jìn)行澆注 4 以保證其表面的成型質(zhì)量 整體來(lái)看該塑件成型簡(jiǎn)單 但在脫模時(shí)包緊力較大 應(yīng)有一定的脫模斜度 用推桿推出即可 2 精度等級(jí) 選用的精度公差等級(jí)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為一般精度MT3級(jí) 3 脫模斜度 該塑件的壁厚約為2 5mm 從表查得該P(yáng)S塑件的脫模斜度 型腔為35 1 30 型芯 30 40 脫模斜度取決于塑件的形狀 壁厚 摩擦系數(shù)的大小及塑料的收縮率 形狀愈復(fù)雜或成 型孔較多時(shí)取較大的脫模斜度 制品高度愈高 孔愈深則取較小的脫模斜度 內(nèi)孔包住型芯 應(yīng)取較 大的斜度 因此 本次設(shè)計(jì)的圓筒接口的脫模斜度型腔取1 型芯取40 一般情況下 脫模斜度不 包括在塑件的公差范圍內(nèi) 否則應(yīng)在圖樣上加以注明 當(dāng)要求開(kāi)模后塑件留在型腔內(nèi)時(shí) 塑件內(nèi)表面 的脫模斜度應(yīng)不大于塑件外表面的脫模斜度 1 2 塑件材料的成型特性與工藝參數(shù) 1 2 1 塑料 PS 成型特性 1 名稱(chēng) PS 熱塑性塑料 中文名 聚苯乙烯 英文名 polystyrene PS 其電絕緣性 尤其高頻絕緣性 優(yōu)良 無(wú)色透明 透光率僅次于有機(jī)玻璃 著色性 耐水性 化學(xué)穩(wěn)定性良好 機(jī)械強(qiáng)度一般 但性 脆 易產(chǎn)生應(yīng)力碎裂 不耐苯 汽油等有機(jī)溶劑 2 PS主要性能 PS 燃燒性慢 屈服強(qiáng)度 拉伸強(qiáng)度35 63Mpa 伸長(zhǎng)率不大 熱變形溫度65 96 C 計(jì)算收縮 率為0 5 0 6 具體如下表 表1 1 PS的物理 熱性能指標(biāo) 性能 單位 數(shù)值 密度 3 cmg1 04 1 06 比體積 0 94 0 96 吸水率 24h 0 03 0 05 收縮率 0 5 0 6 熔點(diǎn) 或粘流溫度 131 165 5 熱變形溫度 線(xiàn)膨脹系數(shù) C 105 65 96 6 8 表1 2 PS的力學(xué) 電氣性能指標(biāo) 性能 單位 數(shù)值 抗拉 屈服強(qiáng)度 MPa 35 63 拉伸彈性模量 MPa 2 8 3 5 103 抗彎強(qiáng)度 MPa 61 98 沖擊韌度 kJ m2 0 54 0 86 懸臂缺口 布氏硬度 HB M65 80 體積電阻率 介電常數(shù) 10 HZ 6 m 10 14 2 4 2 65 3 成型特性 a 無(wú)定形料 吸濕性小 不易分解 性脆易裂 熱膨脹系數(shù)大 易產(chǎn)生應(yīng)力開(kāi)裂 b 流動(dòng)性較好 溢邊值0 03mm左右 c 塑件壁厚均勻 不宜有嵌件 如有嵌件應(yīng)預(yù)熱 缺口 尖角 各面應(yīng)圓滑連接 d 可用螺桿或柱塞式注射機(jī)加工 噴嘴可用直通式或自鎖式 e 宜用高料溫 模溫 低注射壓力 延長(zhǎng)注射時(shí)間有利于降低內(nèi)應(yīng)力 防止縮孔 變形 尤其對(duì) 厚壁塑件 但料溫高易出銀絲 料溫低或脫模劑多則透明性差 f 可采用各種形式進(jìn)料口 進(jìn)料口與塑件應(yīng)圓弧連接 防止去除澆口時(shí)損壞塑件 脫模斜度宜取 2 以上 頂出均勻以防止脫模不良發(fā)生開(kāi)裂 變形 可用熱澆道系統(tǒng) 4 主要用途 適于制作絕緣透明件 裝飾件及化學(xué)儀器 光學(xué)儀器等零件 1 2 2 塑料 PS 的成型工藝參數(shù) 1 注射成形機(jī)類(lèi)型 螺桿式 適用注射機(jī)類(lèi)型 螺桿 柱塞均可 2 螺桿轉(zhuǎn)速 r min 48 3 預(yù)熱和干燥 溫度 C 60 75 時(shí)間 h 2h 4 料筒溫度 C 后段 140 160 中段 前段 170 190 6 5 噴嘴溫度 C 噴嘴形式 自鎖式 6 模具溫度 C 32 65 7 注塑壓力 MPa 60 110 8 成型時(shí)間 s 注塑時(shí)間 15 45 保壓時(shí)間 0 3 冷卻時(shí)間 15 60 總周期 40 120 9 后處理 方法 用紅外線(xiàn)燈 鼓風(fēng)烘箱烘烤 溫度 70 C 時(shí)間 2 4小時(shí) 1 2 3 塑成型過(guò)程 1 預(yù)烘干 裝入料斗 預(yù)塑化 注射裝置準(zhǔn)備注射 注射 保壓 冷卻 脫模 塑件送下工序 2 清理嵌件 預(yù)熱 清理模具 涂脫模劑 放入嵌件 合模 注射 2 擬定模具結(jié)構(gòu)形式 2 1 分型面的設(shè)計(jì) 2 1 1 分型面的設(shè)計(jì)原則 分型面即打開(kāi)模具取出塑件或取出澆注系統(tǒng)凝料的面 在塑件設(shè)計(jì)階段 就應(yīng)考慮成型時(shí)分型面的形 狀和位置 否則無(wú)法用模具成型 在模具設(shè)計(jì)階段 應(yīng)首先確定分型面的位置 然后才選擇模具的結(jié) 構(gòu) 分型面設(shè)計(jì)是否合理 對(duì)塑件質(zhì)量 工藝操作難易程度和模具的設(shè)計(jì)制造有很大的影響 分型面 的設(shè)計(jì)原則為 1 便于塑件脫模 a 在開(kāi)模時(shí)盡量使塑件留在動(dòng)模內(nèi) 7 b 應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯 c 應(yīng)合理安排塑件在型腔中的方位 2 考慮和保證塑件的外觀不遭損壞 3 盡力保證塑件尺寸的精度要求 如同心度等 4 有利于排氣 5 盡量使模具加工方便 6 有利于嵌件的安裝 7 有利于預(yù)防飛邊和溢料的的產(chǎn)生 8 有利于模具結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化 該塑件在進(jìn)行塑件設(shè)計(jì)時(shí)已充分考慮了上述原則 同時(shí)從塑件圖樣可看出該塑件一端頂部有三個(gè) 方形孔 且對(duì)應(yīng)著底部有三個(gè)凸起端 同時(shí)在外圓柱面上有側(cè)向的孔 因此在分型時(shí)需要有多個(gè)型芯 和側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)進(jìn)行分型 2 1 2 分型面選擇方案 1 分型面選擇方案 單分型面注射模 單分型面注射模又稱(chēng)兩板式模具 它是注射模中最簡(jiǎn)單又最常見(jiàn)的一種結(jié)構(gòu)形式 這種模具可根 據(jù)需要設(shè)計(jì)成單型腔 也可以設(shè)計(jì)成多型腔 構(gòu)成型腔的一部分在動(dòng)模 另一部分在定模 主流道設(shè) 在定模一側(cè) 分流道設(shè)在分型面上 開(kāi)模后由于拉料桿的拉料作用以及塑件應(yīng)收縮包緊在型芯上 塑 件連同澆注系統(tǒng)凝料一同留在動(dòng)模一側(cè) 動(dòng)模一側(cè)設(shè)置的推出機(jī)構(gòu)推出塑件和澆注系統(tǒng)凝料 一般對(duì) 于塑件外觀質(zhì)量要求不高 尺寸精度要求一般的小型塑件 可采用此結(jié)構(gòu) 2 分型面選擇方案 雙分型面注射模 雙分型面又稱(chēng)三板式注射模 與單分型面注射模相比 在動(dòng)模與定模之間增加了一個(gè) 可移動(dòng)的澆口板 又稱(chēng)中間板 塑件和澆注系統(tǒng)凝料從兩個(gè)不同的分型面取出 雙分型面的種類(lèi)較多 常見(jiàn)的有以下幾種 a 定距板式雙分型面注射模 b 定距拉式雙分型面注射模 c 定距導(dǎo)柱式雙分型面注射模 d 拉鉤式雙分型面注射模 e 擺鉤式雙分型面注射模 f 尼龍拉鉤式雙分型面注射模 雙分型面對(duì)于塑件外觀質(zhì)量要求比較高 尺寸精度要求一般的小型塑件 可采用以上各種雙分型 面結(jié)構(gòu) 綜上分析 本設(shè)計(jì)擬定采用單分型面注射模 8 2 1 3 分型面的確定 對(duì)于此塑料件 外觀質(zhì)量要求一般 并為防止在塑件外表面出現(xiàn)飛邊而影響外觀質(zhì)量 其分型面形 式與位置如圖所示 圖 2 1 分型面的形式與位置 2 2 型腔的設(shè)計(jì) 2 2 1 型腔數(shù)目的擬定 為了使模具與注射機(jī)的生產(chǎn)能力相匹配 提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性 并保證塑件精度 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 1 根據(jù)經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù)目 2 根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目 3 根據(jù)注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目 4 根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目 型腔數(shù)目的確定一般可以根據(jù)經(jīng)濟(jì)性 注射機(jī)的額定鎖模力 注射機(jī)的最大注射量 制品的精度 等 一般來(lái)說(shuō) 大中型塑件和精度要求高的小型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu) 但對(duì)于精度要求不高 的小型塑件 沒(méi)有配合精度要求 形狀簡(jiǎn)單 又是大批量生產(chǎn)時(shí) 若采用多型腔模具可提供獨(dú)特的優(yōu) 越條件 使生產(chǎn)效率大為提高 該圓筒接口塑件精度要求不高 生產(chǎn)批量大批量生產(chǎn) 且具有抽芯機(jī)構(gòu) 從模具加工成本 制品 生產(chǎn)時(shí)的成本考慮 故擬定為一模四腔 一般來(lái)說(shuō) 精度要求高的小型塑件和中大型塑件優(yōu)先采用一 模一腔的結(jié)構(gòu) 對(duì)于精度要求不太高的小型塑件 是大批量生產(chǎn)時(shí) 若采用多型腔模具可提供獨(dú)特的 優(yōu)越條件 使生產(chǎn)效率大為提高 由此可見(jiàn) 該注塑機(jī)正好匹配所對(duì)應(yīng)的型腔數(shù)目 所以可確定其型腔數(shù)量為4個(gè) 2 2 2 型腔的布置 型腔的布置和澆口的開(kāi)設(shè)部位應(yīng)力求對(duì)稱(chēng) 以防模具承受偏載而產(chǎn)生溢料 為此 本模具一模四 腔的布置方式如下圖 9 圖2 2 型腔的布局 3 注塑機(jī)型號(hào)選擇與確定 注射模是安裝在注射機(jī)上使用的工藝裝備 因此設(shè)計(jì)注射模時(shí)應(yīng)該詳細(xì)了解注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范 才能設(shè)計(jì)出符合規(guī)范的模具 注射機(jī)規(guī)格的確定主要是根據(jù)塑件的大小及型腔的數(shù)目和排列方式 在確定模具結(jié)構(gòu)形式及初步 估算外型尺寸的前提下 設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)模具所需的注射量 注射力鎖模力 注射壓力 拉桿間距 最 大和最小模具厚度 推出形式 推出位置 推出行程 開(kāi)模距離等進(jìn)行計(jì)算 同時(shí)設(shè)計(jì)人員還必須對(duì) 提供的注射機(jī)進(jìn)行校核 3 1 所需注射量的計(jì)算 3 1 1 塑件質(zhì)量 體積的計(jì)算 對(duì)于該設(shè)計(jì) 用戶(hù)提供了塑件圖樣 據(jù)此建立塑件模型并對(duì)此塑件分析得 塑件體積 V1 13000 mm 3 13cm3 10 塑件質(zhì)量 13 65g1Vm 3 1 2 澆注系統(tǒng)凝料的初步計(jì)算 確定 由于該模具采用一模四腔 按塑件體積的 0 6 倍計(jì) 所以澆注系統(tǒng)的凝料體積為 31 2cm3 146 0 12V 則 該模具一次注射所需塑料 PS 體積 83 2cm3 2104V 質(zhì)量 87 36gm 3 1 3 塑件和流道凝料 包括澆口 在分型面上的投影面積及所需鎖模力 22221 4 678435 04mAn KNPFm 519867 21型 式中 A 塑件及流道凝料在分型面上的投影面積 單個(gè)塑件在分型面上的投影面積 1A 2 流道凝料 包括澆口 在分型面上的投影面積 模具所需的鎖模力 N mF 塑料熔體對(duì)型腔的平均壓力 Mpa 由于該塑件材料為 PS 且壁厚均勻 屬于容易成型型P 的塑件 故查表可取 25 Mpa 型 3 2 注射機(jī)型號(hào)的選定 一般注射機(jī)都有高速 低速兩種特性 或稱(chēng)高壓時(shí)間 低壓時(shí)間 并可調(diào)節(jié)選用 1000 以下2cm 的中 小型注射機(jī) 其注射時(shí)間常為 4s 大型注射機(jī)注射時(shí)間在 12s 以?xún)?nèi) 注射速度一般為 5 7m min 常用低速注射 選用低速注射的注射機(jī)時(shí) 模具設(shè)計(jì)應(yīng)注意防止產(chǎn)生冷接縫 型腔充填 不足 選用高速注射的或用大注射量 大鎖模力的注射機(jī)注射大面積 小重量的塑件時(shí) 模具設(shè)計(jì)應(yīng) 防止融料內(nèi)充入空氣 排氣不良 融接不良 塑件內(nèi)應(yīng)力增大 塑料易分解 嵌件型芯受沖擊力大及 易發(fā)生飛邊等弊病 根據(jù)上面計(jì)算得到的 m 和 值來(lái)選擇一種注射機(jī) 注射機(jī)的最大注射量 額定注射量 G 和額F 定鎖模力 F 應(yīng)滿(mǎn)足 11 或 V 110 9 gmG5 167 038 3cm 式中 注射系數(shù) 無(wú)定型塑料取 0 85 結(jié)晶型塑料取 0 75 Fm 根據(jù)以上的初步計(jì)算投影面積和鎖模力 選定型號(hào)為 SZ 125 630 的臥式注射機(jī) 其主要技術(shù)參數(shù) 見(jiàn)下表 表3 1 SZ 125 630注塑機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 注塑機(jī)各項(xiàng)目 單位 參數(shù) 結(jié)構(gòu)型式 螺桿直徑 螺桿轉(zhuǎn)速 理論注射容量 塑化能力 注射速率 額定注射壓力 鎖模力 拉桿內(nèi)間距 鎖模型式 最大模具厚度 最小模具厚度 移模行程 定位孔直徑 mm r min cm3 g s g s MPa KN mm mm mm mm mm 臥式 40 14 200 140 16 8 110 126 630 370 320 雙曲肘 300 150 270 125 續(xù)表 3 1 注射機(jī)各項(xiàng)目 單位 參數(shù) 噴嘴球半徑 SR mm 15 噴嘴孔半徑 SR mm 3 3 3 型腔數(shù)量及注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 3 3 1 型腔數(shù)量的校核 由注射機(jī)料筒塑化速率校核型腔數(shù)量 124 2630 1 mKMtn 上式中 26 4 遠(yuǎn)大于 4 所以型腔數(shù)量校核符合要求 式中 K 注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù) 結(jié)晶型塑料一般取 0 75 M 注射機(jī)的額定塑化量 g s 該注射機(jī)為 16 8g s t 成型周期 因塑件小 壁厚不大 取 30s 單個(gè)塑件的質(zhì)量和體積 g 或 取 13 65g 1m3cm1 澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量和體積 g 或 取 0 6 2 14m 3 3 2 注射機(jī)工藝參數(shù)的校核 1 最大注塑量的校核 為確保塑件質(zhì)量 注射模一次成形的塑料重量 塑件和流道凝料重量之和 應(yīng)在公稱(chēng)注射量的 35 75 范圍內(nèi) 最大可達(dá) 80 最低不應(yīng)小于 10 既保證塑件質(zhì)量 又充分發(fā)揮設(shè)備的能力 選在 50 80 范圍內(nèi)為好 最大注射量是指注射機(jī)螺栓式柱塞以最大注射行程注塑時(shí) 一次所能達(dá)到的塑 料注射量 注射量容積表示 最大注射容積為 3max10547 0cmV 式中 模具型腔和流道的最大容積 maxV3c V 指定型號(hào)與規(guī)格的注射機(jī)注射量容積 該注射機(jī)為 140 3c 注射系數(shù) 取 0 75 0 85 無(wú)定型塑料可取 0 85 結(jié)晶型塑料可取 0 75 該處取 0 75 倘若實(shí)際注射量過(guò)小 注射機(jī)的塑化能力得不到發(fā)揮 塑料在料筒中停留時(shí)間就會(huì)過(guò)長(zhǎng) 所以最小注 射量容積 故每次注射的實(shí)際注射量容積 應(yīng)滿(mǎn)足 3min 51402 5 0cmV V min 而 83 2 符合要求 axV 3c 2 鎖模力的校核 鎖模力是指注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所施加的最大夾緊力 當(dāng)高壓的塑料熔體充滿(mǎn)型腔時(shí) 會(huì)沿鎖 模方向產(chǎn)生一個(gè)很大的脹型力 因此 注射機(jī)的鎖模力必須大于該模的脹型力 即 KNAPkF47 2035 6782 10 型 13 符合要求 式中 型腔的平均壓力 查表到 25MPa 型P 鎖模力安全系數(shù) 一般取 1 1 1 2 0k0k 3 注塑壓力的校核 所選用的注射機(jī)的注射壓力必須大于成型塑件所需的注射壓力 成型所需注射壓力與塑料品種 塑件的形狀及尺寸 注射機(jī)的類(lèi)型 噴嘴及模具流道的阻力等因素有關(guān) 根據(jù)經(jīng)驗(yàn) 成型時(shí)所需注射 壓力大致如下 1 塑料熔體流動(dòng)性好 塑件形狀簡(jiǎn)單 壁厚者所需注射壓力一般小于 70MPa 2 塑料熔體粘度較低 塑件形狀一般 精度要求一般者 所需注射壓力通常選用 70 100 MPa 3 塑料熔體具有中等粘度 改性 PS PE 等 塑件形狀一般 有一定精度要求者 所需注射壓 力選用 100 140MPa 4 塑料熔體具有較高粘度 PMMA PPO PC 等 塑件壁薄 尺寸大 或壁厚不均勻 尺寸 精度要求嚴(yán)格的塑件 所需注射壓力約在 140 180MPa 范圍 注射機(jī)的額定注射壓力即為該注射機(jī)的最高壓力 126MPa 應(yīng)該大于注射成型時(shí)所需用的注射壓maxP 力 即0P Mak126904 0max 符合要求 式中 安全系數(shù) 常取 1 25 1 4 這里為使用安全取用 1 4 k 實(shí)際生產(chǎn)中 該塑件成型時(shí)所需的注射壓力為 70 100 MPa 這里取 90 MPa 3 4 注射機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸的校核 3 4 1 噴嘴尺寸 主流道的小端直徑 D 大于注射機(jī)噴嘴直徑 d 以利于塑料熔體流動(dòng) 通常為 D d 0 5 1 mm 對(duì)于該模具 d 3mm 取 D 3 5mm 符合要求 主流道入口的凹球面半徑 應(yīng)大于注射機(jī)噴嘴半徑 以利于同心和緊密接觸 使主流道內(nèi)0SRSR 的凝料易脫出 通常為 1 2 mm0 14 對(duì)于該模具 15mm 取 16mm 符合要求 SR0S 3 4 2 定位圈尺寸 注射機(jī)固定模板臺(tái)面中心有一規(guī)定尺寸的孔 稱(chēng)之為定位孔 注射模端面凸臺(tái)徑向尺寸須與定位 孔呈間隙配合 便于模具安裝 并使主流道與噴嘴同心 模具端面凸臺(tái)高度應(yīng)小于定位孔深度 注射機(jī)定位孔尺寸為 定位圈尺寸取 且兩者之間呈間隙配合 符合要求 m125 m125 3 4 3 模具厚度校核 模具總厚度與注射機(jī)模板閉合厚度的關(guān)系 兩者之關(guān)系應(yīng)滿(mǎn)足 minmaxH 式中 模具閉合后的總厚度 mmmH 注射機(jī)允許的最小模具厚度 mm in 注射機(jī)允許的最大模具厚度 mm max 由上表 3 1 可知 mH150in m30ax 而該模具的總厚度 H 25 63 20 40 40 80 25 293mm 符合要求 3 5 開(kāi)模行程的校核 開(kāi)模行程是指從模具中取出塑件所需的最小開(kāi)模距離 它必須小于注射機(jī)的最大開(kāi)模行程 由于注 射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)不同 開(kāi)模行程的效核有三種情況 3 5 1 注射機(jī)最大開(kāi)模行程與模具厚度無(wú)關(guān) 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) 其最大開(kāi)模行程由曲肘機(jī)構(gòu)的最大 行程決定 與模具厚度無(wú)關(guān) 對(duì)于單分型面注射模具 其開(kāi)模行程按下式校核 mHS130823 10 5 21 式中 S 注射機(jī)最大開(kāi)模行程 表 3 1 查得 S 270mm 塑件脫模距離 mm 包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度 mm 1H2 3 5 2 注射機(jī)最大開(kāi)模行程與模具厚度有關(guān) 對(duì)于全液壓式鎖模機(jī)構(gòu)的注射機(jī) 最大開(kāi)模行程受到模具厚度的影響 此時(shí)最在開(kāi)模行程等于注 射機(jī)移動(dòng) 固定模板臺(tái)面之間的最大距離 減去模具厚度 KSmH 15 對(duì)于單分型面注射模 按下式校核 10 5 21 HSmK 則 mHSmK 3830 5 21 240mm 233mm 符合要求 K 3 5 3 有側(cè)抽芯時(shí)的開(kāi)模行程的校核 當(dāng)利用開(kāi)模行程完成側(cè)向抽芯時(shí) 開(kāi)模行程的校核還應(yīng)考慮為完成抽拔距 L 而所需要的開(kāi)模行程 由于 時(shí) 開(kāi)模行程仍應(yīng)按以上兩式進(jìn)行校核 可知經(jīng)校核符合要求 cHc21H 3 6 模架尺寸與注射機(jī)拉桿內(nèi)間距校核 該套模具模架的外形尺寸為 250mm 315mm 而注射機(jī)拉桿內(nèi)間距為 370mm 320mm 由此可以看出 其模架尺寸校核符合要求 4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4 1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 澆注系統(tǒng)是塑料熔體從注射機(jī)噴嘴射出后達(dá)到型腔之前在模具內(nèi)的進(jìn)料通道 它分為普通流道澆 注系統(tǒng)和無(wú)流道凝料 熱流道 澆注系統(tǒng) 具有傳質(zhì) 傳壓和傳熱的功能 對(duì)塑件質(zhì)量影響很大 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則為 1 重點(diǎn)考慮型腔布局 2 熱量及壓力損失要小 為此澆注系統(tǒng)流程應(yīng)盡可能短 截面尺寸應(yīng)盡可能大 彎折盡量少 表面粗糙度要低 3 均衡進(jìn)料 即分流道盡可能采用平衡式布置 4 塑料耗量要少 滿(mǎn)足各型腔充滿(mǎn)的前提下 澆注系統(tǒng)容積盡量小 以減少塑料耗量 16 5 消除冷料 澆注系統(tǒng)應(yīng)能收集溫度較低的 冷料 6 排氣良好 7 防止塑件出現(xiàn)缺陷 避免熔體出現(xiàn)充填不足或塑件出現(xiàn)氣孔 縮孔 殘余應(yīng)力 8 保證塑件外觀質(zhì)量 9 較高的生產(chǎn)效率 10 塑料熔體流動(dòng)特性 充分利用熱塑性塑料熔體的假塑性行為 該模具采用普通流道澆注系統(tǒng) 其包括 主流道 分流道 冷料穴 澆口 為確保塑件外觀質(zhì)量 進(jìn)料澆口采用潛伏式的點(diǎn)澆口 為降低塑料熔體的壓力和減少熱量損失 流道應(yīng)盡量短 開(kāi)模后依靠 塑件向型芯收縮的包緊力而滯留于動(dòng)模一側(cè) 但為了頂出塑件 還需在動(dòng)模上設(shè)計(jì)頂出裝置 為使開(kāi) 模時(shí)塑件滯留于動(dòng)模一側(cè) 需借助開(kāi)模力驅(qū)動(dòng)頂出裝置 4 2 主流道的設(shè)計(jì) 4 2 1 主流道的設(shè)計(jì)要求 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處 它將注射機(jī)噴嘴射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中 主流道的形狀為圓錐形 以便于熔體的流動(dòng)和開(kāi)模時(shí)主流道凝料的順利拔出 其主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)為 1 主流道圓錐角 2 6 對(duì)流動(dòng)行差的塑料可取3 6 內(nèi)壁粗糙度為Ra 0 63 m 2 主流道大端呈圓角 半徑r 1 3 以減少料流轉(zhuǎn)向過(guò)度時(shí)的阻力 3 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(guò)長(zhǎng)則會(huì)影響容體的勝利充型 4 對(duì)于小型模具可將主流襯套與定位圈設(shè)計(jì)成整體式 但在大多數(shù)情況下是將主流襯套和定位圈 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(guò)度配合 與定位圈的 配合采用H9 f9的間隙配合 5 主流道襯套一般選用T8 T10制造 熱處理強(qiáng)度為 52 56HRC 4 2 2 主流道尺寸的確定 1 主流道小端直徑 d 注射機(jī)噴嘴直徑 0 5 1 3 0 5 1 取d 3 5mm 2 主流道球面半徑 SR 注射機(jī)噴嘴球頭半徑 1 2 0 15 1 2 取SR 16mm 0 3 球面配合高度 h 3mm 5mm 取h 4mm 4 主流道長(zhǎng)度L 盡量小于60mm 由標(biāo)準(zhǔn)模架及該模具的結(jié)構(gòu)的特征 取L 50mm 5 主流道大端直徑 D d 2L 6 5mm 取半錐角 為1 2 取 2 tan 17 取D 6 5mm 4 2 3 主流道澆口套的形式 主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸 屬易損件 對(duì)材料要求較嚴(yán) 因而模具主流道部分常 設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套 以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理 一 般采用碳素工具鋼 如 T8A T10A 等 熱處理硬度為53 58HRC 主流道襯套圖如下 0 8 20A 圖4 1 主流道襯套 主流道襯套和定位圈設(shè)計(jì)成整體式 用于小型模具 中大型模具設(shè)計(jì)成分體式 但由于該模具主 流道較長(zhǎng) 設(shè)計(jì)成分體式較宜 其定位圈的結(jié)構(gòu)尺寸如圖4 2 所示 18 圖4 2 定位圈 4 2 4 主流道澆口套的固定形式如圖 4 3 所示 圖4 3 澆口套的固定形式 4 3 冷料穴的設(shè)計(jì) 在完成一次注射循環(huán)的間隔 考慮到注射機(jī)噴嘴和主流道入口這一段熔體因輻射散熱而低于所要 求的塑料熔體的溫度 從噴嘴端部到注射機(jī)料筒以?xún)?nèi)約 10 25mm 的深度有個(gè)溫度逐漸升高的區(qū)域 這時(shí)才達(dá)到正常的塑料熔體溫度 位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動(dòng)性能及成型性能不佳 如果這里相對(duì) 較低的冷料進(jìn)入型腔 便會(huì)產(chǎn)生次品 為克服這一現(xiàn)象的影響 用一個(gè)井穴將主流道延長(zhǎng)以接收冷料 防止冷料進(jìn)入澆注系統(tǒng)的流道和型腔 把這用來(lái)容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱(chēng)為冷料穴 冷料穴一般位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上 或處于分流道末端 其作用是捕集料流前鋒的 冷料 19 防止 冷料 進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量 開(kāi)模時(shí)又能將主流道中的冷凝料拉出 4 3 1 主流道冷料穴 開(kāi)模時(shí)應(yīng)將主流道中的冷凝料拉出來(lái) 所以冷料穴的直徑宜稍大于主流道大端直徑 長(zhǎng)度約為主 流道大端直徑 該模具采用底部沒(méi)有推桿的圓環(huán)槽冷料穴 當(dāng)其被推出時(shí) 塑件和流道凝料能自動(dòng)墜 落 易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作 其具體形狀如圖所示 圖4 4 主流道冷料穴 4 3 2 分流道冷料穴 當(dāng)分流道較長(zhǎng)時(shí) 可將分流道的端部沿料流前進(jìn)方向延長(zhǎng)作為分流道冷料穴 以?xún)?chǔ)存前鋒冷料 其長(zhǎng)度為分流道直徑的1 5 2倍 具體情況見(jiàn)裝配圖 4 4 分流道的設(shè)計(jì) 分流道是主流道與澆口之間的通道 多型腔模具一定要設(shè)置分流道 大型塑件由于使用多澆口進(jìn) 料也需設(shè)置分流道 4 4 1 分流道截面形狀的選擇 常用的分流道截面形狀有圓形 梯形 U 字形和六角形等具體形狀如圖4 5 所示 分流道最理想的設(shè)計(jì)就是把熔體在流道中的壓降降到最小 在多種常見(jiàn)截面當(dāng)中 圓形截面的壓 降是最小的 但由于圓形的分流道必須在上下模板上都加工出半圓槽 工藝性不好 加工時(shí)對(duì)中困難 淺矩形及半圓形截面流道 由于其表面積大 效率相對(duì)較低 故此設(shè)計(jì)中綜合考慮采用工藝性更為合 理 壓降也比較小且塑料熔體的熱量散失不大 又容易脫模的U形截面或梯形截面 在本設(shè)計(jì)中采用 梯形截面的分流道 20 圖4 5 分流道的截面形狀形式 4 4 2 分流道的布置形式 在多型腔模具中分流道的布置中有平衡式和非平衡式 平衡式布置是指分流道到各型腔澆口的長(zhǎng) 度 斷面形狀 尺寸都相等的布置形式 它要求各對(duì)應(yīng)部分的尺寸相等 這種布置可實(shí)現(xiàn)均衡送料和 同時(shí)充滿(mǎn)型腔的目的 使成型的塑件力學(xué)性能基本一致 但是這種布置使分流道較長(zhǎng) 非平衡式布置 是指分流道到各個(gè)型腔澆口的長(zhǎng)度相等的布置 這種布置使塑料進(jìn)入各個(gè)型腔有先后順序 因此不利 于均衡送料 但對(duì)型腔數(shù)量多的模具 為不使流道過(guò)長(zhǎng) 也常采用 為了達(dá)到同時(shí)充滿(mǎn)型腔的目的 各個(gè)澆口的斷面尺寸要制作得不相同 在試模的時(shí)候要多修改才能實(shí)現(xiàn) 分流道在分型面上的布置與型腔的排列相關(guān) 有多種布置形式 但應(yīng)遵守兩方面的原則 一是排 列緊湊 縮小模具板面尺寸 另一方面是流程盡量短 鎖模力力求平衡 本模具的流道布置形式采用 第一種平衡式 其分流道的布置類(lèi)型如下圖所示 圖4 6 平衡式分流道的布置形式 21 4 4 3 梯形分流道的形狀及尺寸 為了便于加工及凝料脫模 分流道大多設(shè)置在分型面上 工程設(shè)計(jì)中分流道截面形狀常采用梯形 截面 加工工藝性好 且塑料熔體的熱量散失 流動(dòng)阻力均不大 一般設(shè)計(jì)中常采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式可確實(shí)其截面尺寸 即 mLmB31 065 1324 02654 04 BH7 3 式中 B 梯形大底邊的寬度 mm m 塑件的質(zhì)量 g L 分流道的長(zhǎng)度 mm H 梯形的高度 mm 注 上式的適用范圍 即塑件厚度在3mm以下 質(zhì)量小于 200g 且B的計(jì)算結(jié)果在3 2 9 5mm范圍內(nèi) 才合理 由上式結(jié)果在此范圍內(nèi) 合理 梯形的側(cè)面斜角 常取 取6 且又根據(jù)塑料常用分流道尺寸推薦范圍表查得 取B為 10 5 3 6mm 則H取2 5mm 底部圓角r 1 3mm 取r 1mm 其截面形狀及尺寸如圖所示 圖4 7 梯形分流道 22 4 4 4 分流道的表面粗糙度 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(dòng)狀態(tài)較為理想 因此分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不要求很低 一般取0 63 1 6 m 這樣表面稍不光滑 有助于增大塑 料熔體的外層流動(dòng)阻力 避免熔流表面滑移 使中心層具有較高的剪切速率 也有效的降低了加工成 本 該模具取Ra 0 8 m 4 4 5 分流道長(zhǎng)度 長(zhǎng)度應(yīng)盡量短 且少?gòu)澱?因此根據(jù)查表經(jīng)驗(yàn)知道 取得 第一級(jí)分流道 mL701 第二級(jí)分流道 32 其分流道長(zhǎng)度設(shè)計(jì)如下 圖4 8 分流道長(zhǎng)度尺寸設(shè)計(jì) 4 5 澆口的設(shè)計(jì) 澆口亦稱(chēng)進(jìn)料口 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)最關(guān)鍵的部分 澆口 的形狀 位置和尺寸對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大 澆口截面積通常為分流道截面積的0 07 0 09倍 澆口截面積形狀多為矩形和圓形兩種 澆口長(zhǎng)度 約為0 5 2mm左右 澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定 取其下限值 然后在試模時(shí)逐步修正 4 5 1 澆口的類(lèi)型及確定 注射模的澆口結(jié)構(gòu)形式較多 不同類(lèi)型的澆口其尺寸 特點(diǎn)及應(yīng)用情況各不相同 按澆口的特征 可分為限制澆口和非限制澆口 按澆口的形狀可分為點(diǎn)澆口 扇形澆口 盤(pán)形澆口 環(huán)形澆口及薄片 式澆口 按澆口的特性可分為潛伏式澆口 護(hù)耳澆口 按澆口所在的位置可分為中心澆口和側(cè)澆口等 23 對(duì)于該模具 是中小型塑件的多型腔模具 依據(jù)塑料件形狀和精度要求 該塑料件采用潛伏式點(diǎn) 澆口比較適宜 其形狀如下圖 圖4 9 潛伏式點(diǎn)澆口 4 5 2 澆口截面尺寸的確定 潛伏式澆口中心線(xiàn)與分流道中心線(xiàn)的夾角 一般在45o 60o之間取值 澆口的截面常為圓形或橢 圓形 其截面尺寸根據(jù)點(diǎn)澆口進(jìn)行計(jì)算 通過(guò)查表 點(diǎn)澆口截面直徑為0 8 1 3mm 澆口長(zhǎng)度為 1mm 4 5 3 澆口位置的選擇 澆口開(kāi)設(shè)的位置對(duì)制品的質(zhì)量影響很大 在確定澆口位置時(shí) 應(yīng)注意以下幾點(diǎn) 1 澆口應(yīng)開(kāi)在能使型腔各個(gè)角落同時(shí)充滿(mǎn)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 澆口位置選擇有利于型腔中氣體的排除 4 澆口位置應(yīng)選擇在能避免制品產(chǎn)生熔合文的部位 對(duì)于圓筒類(lèi)制品 采用中心澆口比側(cè)澆口 好 5 對(duì)于帶細(xì)長(zhǎng)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 不要在制品中承受彎曲載荷或沖擊載荷的部位設(shè)置澆口 根據(jù)以上經(jīng)驗(yàn)確定該模具采用點(diǎn)澆口的位置選擇在塑件的外緣的底部較好 4 6 澆注系統(tǒng)的平衡 對(duì)于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量保證所有的型腔同時(shí)得到 均勻的充填和成型 一般在塑件形狀及模具結(jié)構(gòu)允許的情況下 應(yīng)將從主流道到各個(gè)型腔的分流道設(shè) 計(jì)成長(zhǎng)度相等 形狀及截面尺寸相同 型腔布局為平衡式 的形式 否則就需要通過(guò)調(diào)節(jié)澆口尺寸使 各澆口的流量及成型工藝條件達(dá)到一致 這就是澆注系統(tǒng)的平衡 24 4 7 澆注系統(tǒng)凝料體積計(jì)算 1 主流道與主流道冷料穴凝料體積 3222 54 1mhDdDhV 冷錐主 2 分流道凝料體積 310895 36 230 梯 3 澆口凝料體積 由于 很小 可取為零 澆V 4 澆注系統(tǒng)凝料體積 3441 澆梯主總 VV3m 該值小于前面對(duì)澆注系統(tǒng)凝料的估算 所以前面有關(guān)澆注系統(tǒng)的各項(xiàng)計(jì)算與校核符合要求 不需 要重新設(shè)計(jì)計(jì)算 4 8 澆注系統(tǒng)各截面流過(guò)熔體的體積計(jì)算 1 流過(guò)澆口的體積 31cmVG 塑 2 流過(guò)分流道的體積 3 27R 分塑 3 流過(guò)主流道的體積 36 5cmVRs 主 4 9 普通澆注系統(tǒng)截面尺寸的校核 1 主流道剪切速率的校核 1233 046 825 01 sRqvG 式中 模具的體積流量 t為注射時(shí)間vq scm 3 scmtVqsv 58 3 由經(jīng)驗(yàn)公式求得注射時(shí)間約為4 5s R 主流道平均半徑 R 2 5mm 25 對(duì)于主流道剪切速率 校核合理 131205 ss 2 分流道剪切速率的校核 1233 05 42 06 sRqn 式中 分流道的體積流量 vq scm 3 cmtVR 3 分流道截面的當(dāng)量半徑 R 2 5mm nRn 式中 A 實(shí)際流道的截面面積 L 實(shí)際流道截面的周邊長(zhǎng)度 32LAn 2c cm 對(duì)于分流道剪切速率 校核基本合理 1205 s 3 澆口剪切速率的校核 1522 06 05 134 sRQ 對(duì)于點(diǎn)澆口剪切速率 校核基本合理 150 s 26 5 成型零件的設(shè)計(jì) 成形零件系指模具型腔的零件 通常凸凹模 型芯 各種成型桿或成型環(huán)等 5 1 成型零件的要求及選材 成型零件直接與高溫高壓塑料熔體接觸 且聚苯乙烯 PS 屬于化學(xué)性腐蝕塑料 生產(chǎn)時(shí)成型過(guò) 程中會(huì)分解出腐蝕性氣體 將對(duì)模具產(chǎn)生腐蝕作用 這就要求其必須具有一定的耐磨性 耐熱性和抗 腐蝕性能 且需要足夠的強(qiáng)度和硬度 以承受料流的摩擦和磨損 因此高碳高鉻型耐蝕塑料模具鋼是 最佳的材料選擇 所以 該模具的型腔和型芯均為 Cr18MnV 經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合機(jī)械性 能 易于切削 易于拋光且熱處理變形小 5 2 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于塑件外觀質(zhì)量要求高 故而型腔采用了整體嵌入式結(jié)構(gòu) 制造時(shí)經(jīng)過(guò)預(yù)銑后采用電火花加工盲 孔形成內(nèi)成型表面 再經(jīng)反復(fù)拋光 使其表面粗糙度達(dá)到Ra 0 05 m 以下 達(dá)到鏡面效果 型芯則采 用鑲塊鑲嵌于動(dòng)模板中 再利用鑲件成型塑件內(nèi)表面的凸起結(jié)構(gòu) 降低了模具制造難度及模具制造成本 5 3 成型零件尺寸的計(jì)算 5 3 1 影響工件尺寸因素 1 塑件的公差 塑件的公差按規(guī)定取單向極限制 制品的外輪廓尺寸公差取負(fù)值 制品的內(nèi) 腔尺寸取正值 而制品孔中心距尺寸公差按對(duì)稱(chēng)分布原則計(jì)算 取 2 模具制造公差 模具制造公差可取塑件公差的 即公差的 61 3 61 3 z 而且按成型加工過(guò)程中的增減趨向取 符號(hào) 3 模具的磨損量 對(duì)于一般的中小型塑件 最大磨損量可取塑件公差的 即 對(duì)于大 c 型塑件則取 以下 另外對(duì)于型腔底面 或型腔端面 因與脫模方向垂直 故磨損量 0 61 4 塑件的收縮率 塑件成型后的收縮率與多種因素有關(guān) 通常按平均收縮率計(jì)算 2minaxS 5 模具在分型面上的合膜間隙 由于注射壓力及模具分型面平面度的影響 會(huì)導(dǎo)致動(dòng)模 定模注射 時(shí)存在著一定的間隙 一般當(dāng)模具分型面的平面度較高 表面粗糙度較低時(shí)塑件產(chǎn)生的飛邊也小 飛 遍厚度一般應(yīng)小于 0 02 0 1 27 5 3 2 成型零件工作尺寸計(jì)算 一般情況影響零件及塑件公差的主要因素是模具的制造公差 塑件的收縮率 S 和模具磨損量z 這三項(xiàng) c 塑件的尺寸公差 取 MT3 則 制造公差 z 13 磨損量取 6c 塑件 PS 的收縮率 S 0 55 成型零件的尺寸按下式計(jì)算得 凹模的徑向尺寸公式 ZSLsM 0431 式中 制品尺寸 凹模的尺寸 sL 塑件的公差值 可查表得出 模具成型零件制造誤差 當(dāng)塑件的尺寸小于 50mm 時(shí) 可取 或 在這里取 314 31 高度尺寸公式 ZSHsM 02 型芯的徑向尺寸 431Zls 型芯高度尺寸公式 02ZShsM 成型零件的工作尺寸與塑件尺寸關(guān)系如圖示 28 圖 5 1 型腔 1 型腔工作尺寸的計(jì)算 按照 入體原則 如圖 根據(jù)公式計(jì)算得 msDZM 107 32 001 984 5 0143 Z 08 324 002 5 2 msDZ 053 316 003 9445 01431 型腔的高度尺寸計(jì)算為 sHZM 093 328 00 54 5 012431 2 型芯尺寸的計(jì)算 對(duì)于該塑件的型芯包括圓筒 圓柱型芯 用于側(cè)抽機(jī)構(gòu)的小型芯和上部的非圓柱型芯 如下圖所示 290 12A0 12A 圖 5 2 圓筒型芯0 12A0 12 圖 5 3 側(cè)抽小型芯 30 0 1 圖 5 4 小型芯 圖 5 5 圓柱型芯 對(duì)于圓柱形型芯 如圖 5 2 3 5 得 型芯的徑向尺寸計(jì)算為 msdZ 017 032 1 454 5 0140 Z 08 0324 2 9 230 msdZ 04 0312 3 5 01410 其高度 長(zhǎng)度 尺寸為 shZ 08 0324 1 9 5 01230 mZ 067 032 2 51 0 slhZ 093 0314 5 5 01 3210 31 mslhZ 053 0316 6 2 5 013210 對(duì)于非圓柱形型芯 如圖 5 4 所示得 其徑向尺寸和高度尺寸計(jì)算分別為 slZ 093 0314 1 5 0140 mlZ 04 0312 2 30 shZ 08 0324 13 95 0120 m Z 04 0312 4 30 5 4 型腔剛度的校核 在注射成型過(guò)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)度和風(fēng)度 由于該模具屬于小型模具 在塑料熔體的高壓作用下 用強(qiáng)度公式進(jìn)行型腔和底板厚度的設(shè)計(jì)計(jì)算 同時(shí)要用剛度條件公式校核 5 4 1 型腔側(cè)壁的厚度 按整體式圓形型腔計(jì)算 9 68mm 12prs 式中 模具材料的許用應(yīng)力 MPa 取 245MPa 型腔壓力 一般取 25 45 取 25pMPa 按剛度條件進(jìn)行校核得 15 32mm 3145 Ephs 式中 E 模具材料的彈性模量 MPa 碳鋼為 2 1 MPa 50 h 塑件的高度 mm 綜合考慮取壁厚為 24mm 符合要求 5 4 2 型腔底板的厚度 32 6 95mm 2187 0 prhs 式中 r 塑件的半徑 mm 型腔壓力 一般取 25 45 取 25pMPa 模具材料的許用應(yīng)力 MPa 按剛度條件進(jìn)行校核得 10 93mm 31456 0 Ephs 式中 E 模具材料的彈性模量 MPa 碳鋼為 2 1 MPa 50 h 塑件的高度 mm 綜合考慮模具中所選用底板厚度為 18mm 符合要求 6 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 模架的概述 模架是注塑機(jī)的骨架和機(jī)體 模具的每一部分都寄生其中 通過(guò)它將模具的各個(gè)部分有機(jī)的聯(lián)系 在一起 我國(guó)市場(chǎng)上銷(xiāo)售的模架一般由定模座板 或定模底板 定模固定板 或叫定模板 動(dòng)模定 板 或叫型芯固定板 支撐板 或叫動(dòng)模墊板 墊塊 或叫模腳 動(dòng)模座板 或叫動(dòng)模底板 推 板 或叫推出底板 推桿固定板 導(dǎo)柱 導(dǎo)套 復(fù)位桿等組成 根據(jù)需要 還有特殊的模架 如點(diǎn)澆 口模架等 6 1 模架的選用 以上內(nèi)容確定之后 便根據(jù)所定內(nèi)容設(shè)計(jì)模架 模架部分要自行設(shè)計(jì) 在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)中 盡可 能選用標(biāo)準(zhǔn)模架 確定出標(biāo)準(zhǔn)模架的形式 規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)代號(hào) 模架尺寸確定之后 對(duì)模具有關(guān)零件要進(jìn)行必要的強(qiáng)度或剛度計(jì)算 以校核所選模架是否適當(dāng) 尤其 33 時(shí)對(duì)大型模具 這一點(diǎn)尤為重要 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸 再結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架 可選用模板尺寸 B L 250mm 315mm 型的中小型標(biāo)準(zhǔn)模架 可符合要求 2A 模架上要有統(tǒng)一的基準(zhǔn) 所有零件的基準(zhǔn)應(yīng)從這個(gè)基準(zhǔn)推出 并在模具上打出相應(yīng)的基準(zhǔn)標(biāo)記 一般定模座板與定模固定板要用銷(xiāo)釘定位 動(dòng) 定模固定板之間通過(guò)導(dǎo)向零件定位 脫出固定板通過(guò) 導(dǎo)向零件與動(dòng)?；蚨９潭ò宥ㄎ?模具通過(guò)澆注套定位圈與注射機(jī)的中心定位孔定位 動(dòng)模墊板與 動(dòng)模固定板不需要銷(xiāo)釘精確定位 墊塊不需要與動(dòng)模固定板用銷(xiāo)釘精確定位 模具上所有的螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘 模具外表面盡量不要有突出部分 模具外表面應(yīng)光潔 加涂防銹油 兩模板之間應(yīng)有分模間隙 即在裝配 調(diào)試 維修過(guò)程中 可以方便地分開(kāi)兩塊模板 所選用的模架如圖所示 圖 6 1 模架的規(guī)格尺寸 6 2 模板尺寸的確定 6 2 1 定模座板 315 315 厚 25mm 定模座板是模具與注射機(jī)連接固定的板 材料為 45 鋼 通過(guò) 4 個(gè)內(nèi)六角螺釘與定模板連接 規(guī) 格為 4 M12 定位圈通過(guò) 4 個(gè)內(nèi)六角螺釘與定模座板連接 規(guī)格為 4 M12 34 6 2 2 定模板 250 315 厚 63 用于固定定模的模仁 導(dǎo)套 該板應(yīng)具有一定的厚度 并有足夠的強(qiáng)度 一般用 45 鋼制成 最好 調(diào)質(zhì) 230HB 270HB 其上的導(dǎo)套孔與導(dǎo)套采用 H7 f6 配合 上面還開(kāi)有 4 個(gè)彈簧頂銷(xiāo)孔 以便分模時(shí) 斜滑塊順利地抽出完成側(cè)抽芯動(dòng)作 6 2 3 中間板 250 315 厚 20mm 中間板的作用主要是為了先進(jìn)行側(cè)抽芯動(dòng)作 以便在第二次分型時(shí)能夠使塑件推出 6 2 4 動(dòng)模板 250 315 厚 40mm 材料為 45 鋼 用于固定下模仁和型芯 且上面開(kāi)有復(fù)位孔和螺釘孔進(jìn)行模板的復(fù)位和固定 同時(shí) 還有導(dǎo)柱孔 以便開(kāi)合模時(shí)能順利進(jìn)行 6 2 5 支承板 250 315 厚 40mm 支承板應(yīng)具有較高的平行度和硬度 該模具的一個(gè)圓筒型芯固定在支承板上面 另外還有一個(gè)下 模仁固定在上面 起到了固定模仁的作用 所以用材料 55 鋼較好 調(diào)質(zhì)處理為 230HB 270HB 6 2 6 墊塊 50 315 厚 80mm 墊塊 它是用來(lái)連接支承板和動(dòng)模座板的結(jié)構(gòu) 其作用主要是 在動(dòng)模座板與動(dòng)模墊板之間形成 推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)材料為 Cr18MoV 角墊塊 該模具采用平行墊塊 墊塊一般用 Q235A 制造 也可用 HT200 或 45 鋼等 模具組裝時(shí) 應(yīng)注意左右兩墊塊高度一致 否則由于負(fù)荷不均勻會(huì)造成動(dòng)模板損 壞 墊塊的高度計(jì)算與校核 sh321 0 20 16 25 3 5 64 5mm 80mm 符合要求 式中 頂出板限位釘?shù)暮穸?該模具沒(méi)采用限位釘 故其值為 0 1h 推板厚度 為 20mm 推桿固定板的厚度 為 16mm 2 3h 推出行程 為 25mm 推出行程富余量 一般為 3mm 6mm 取 3 5mm s 6 2 7 動(dòng)模座板 315 315 厚 25mm 材料為 45 鋼 其上的注射機(jī)頂桿孔為 mm 40 6 2 8 定模模仁 158 148 厚 43mm 材料為 Cr18MoV 其上用四個(gè)螺釘來(lái)固定 構(gòu)成模具的型腔 6 2 9 動(dòng)模模仁 158 148 厚 40mm 材料為 Cr18MoV 固定在動(dòng)模板上 且動(dòng)模板應(yīng)有一定的厚度 并有足夠的強(qiáng)度來(lái)固定住模仁 以便順利成型 35 6 2 10 推板 148 315 厚 20mm 材料為 45 鋼 其上的推板導(dǎo)套孔與推板導(dǎo)套采用 H7 k6 配合 用 4 個(gè) M6 的內(nèi)六角圓柱螺釘與推 板固定板固定 6 2 11 推桿固定板 148 315 厚 16mm 材料為 45 鋼 其上的推板導(dǎo)套孔與推板導(dǎo)套采用 H7 f6 配合 7 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功能是保證動(dòng) 定模能夠?qū)?zhǔn) 使動(dòng)模和定模上的成型表面在模具閉合后形成形狀和 尺寸準(zhǔn)確的腔體 從而保證塑料件形狀 壁厚和尺寸 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)除了導(dǎo)向和定位作用外 還可以增加 承受側(cè)壓力的能力 保證模具運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) 導(dǎo)柱 導(dǎo)套導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 設(shè)計(jì)導(dǎo)柱 導(dǎo)套時(shí)的注意事項(xiàng)如下 1 盡量選用 或參考 標(biāo)準(zhǔn)模架 因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)模架導(dǎo)柱 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)與制作的有依據(jù)的 并經(jīng)過(guò)實(shí)踐 考驗(yàn)過(guò)的 2 合理布置導(dǎo)柱的位置 一副模具中最少用 2 根導(dǎo)柱 模板外形尺寸大的模具 最多可用 4 根導(dǎo)柱 為了使模具在使用 維修時(shí)拆裝過(guò)程不會(huì)發(fā)生動(dòng) 定模錯(cuò)方向 導(dǎo)柱的布置可采取等直徑不對(duì)稱(chēng)布置 或采取不等直徑對(duì)稱(chēng)布置 3 導(dǎo)柱長(zhǎng)度尺寸應(yīng)能保證位于動(dòng) 定模兩側(cè)的型腔和型芯開(kāi)始閉合前導(dǎo)柱已經(jīng)進(jìn)入導(dǎo)孔的長(zhǎng)度不小 于導(dǎo)柱的直徑 4 導(dǎo)柱配合工作部分采用 H7 f7 固定配合部分采用 H7 k6 導(dǎo)套外徑配合采用 H7 k6 配合長(zhǎng)度 為配合直徑的 1 5 2 倍 其余部分可擴(kuò)孔 減小摩擦或降低加工難度 7 1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 導(dǎo)柱可以安裝在動(dòng)模一側(cè) 也可以安裝在定模一側(cè) 但更多的是安裝在動(dòng)模一側(cè) 因?yàn)樽鳛槌尚?零件的主型芯一般都安裝在動(dòng)模一側(cè) 導(dǎo)柱和主型芯安裝在同一側(cè) 在合模時(shí)起到保護(hù)作用 7 1 1 導(dǎo)柱的