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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 4 2 擬定模具結構形式 7 2 1 分型面的設計 7 2 2 型腔的設計 8 3 注塑機型號選擇與確定 10 3 1 所需注射量的計算 10 3 2 注射機型號的選定 11 3 3 型腔數量及注射機有關工藝參數的校核 12 3 4 注射機安裝部分相關尺寸的校核 14 3 5 開模行程的校核 14 3 6 模架尺寸與注射機拉桿內間距校核 15 4 澆注系統(tǒng)的設計 16 4 1 澆注系統(tǒng)設計的原則 16 4 2 主流道的設計 16 4 3 冷料穴的設計 18 4 4 分流道的設計 19 4 5 澆口的設計 22 4 6 澆注系統(tǒng)的平衡 23 4 7 澆注系統(tǒng)凝料體積計算 23 4 8 澆注系統(tǒng)各截面流過熔體的體積計算 24 4 9 普通澆注系統(tǒng)截面尺寸的校核 24 5 成型零件的設計 26 5 1 成型零件的要求及選材 26 5 2 成型零件的結構設計 26 5 3 成型零件尺寸的計算 26 5 4 型腔剛度的校核 30 6 模架的確定和標準件的選用 32 6 1 模架的選用 32 6 2 模板尺寸的確定 33 7 合模導向機構的設計 35 7 1 導柱的設計 35 7 2 導套的設計 36 8 脫模機構的設計 38 8 1 脫模機構的分類及設計原則 38 8 2 脫模力的計算與校核 39 8 3 推桿的設計 40 8 4 脫模機構的復位元件 41 8 5 側向分型與抽芯機構的設計 41 9 排氣系統(tǒng)和溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 45 9 1 排氣系統(tǒng)的設計 45 9 2 冷卻系統(tǒng)的設計 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 動模座板的數控程序設計 48 11 模具材料的選擇 51 12 模具的工作過程 52 13 設計總結 53 14 參考文獻 54 1 1 塑件成型工藝分析 1 1 塑件分析 1 1 1 塑件模型 以下是塑件立體與平面圖 圖 1 1 塑件三維立體圖 2 圖 1 2 塑件平面圖 1 1 2 塑料 ABS 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 1 1 3 塑料件質量 46 92g 1 1 4 塑料件體積 44 69 3cm 1 1 5 色調 不透明 黑色 1 1 6 生產綱領 大批量生產 1 1 7 工藝結構分析 1 結構分析 塑件結構復雜程度一般 表面質量要求也較高 塑件外觀質量要求高 外表面不允許出現劃傷 氣 泡 縮孔 熔接痕等缺陷 綜合考慮其澆注時的難易程度和成型特征等因素 澆口最好在另一側的表 面用側澆口來進行澆注 以保證其表面的成型質量 整體來看該塑件成型簡單 但在脫模時包緊力較 大 應有一定的脫模斜度 用推桿推出即可 2 精度等級 選用的精度公差等級按照國家標準為一般精度MT3級 3 脫模斜度 該塑件的壁厚約為2 26mm 從表查得該ABS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 摩擦系數的大小及塑料的收縮率 形狀愈復雜或成 型孔較多時取較大的脫模斜度 制品高度愈高 孔愈深則取較小的脫模斜度 內孔包住型芯 應取較 大的斜度 因此 本次設計的脫模斜度型腔取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 否則應在圖樣上加以注明 當要求開模后塑件留在型腔內時 塑件內表面的脫模斜度 應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 1 2 1 塑料 ABS 成型特性 1 名稱 ABS 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 熱塑性塑料 綜合性能好 沖擊強度 力學強度較高 尺寸穩(wěn)定 耐化學性 電氣性能良好 易于成型和機械加工 其表面可鍍鉻 適合制作一般機械零件 減摩零件 傳動零件盒結構零件 2 ABS 主要性能 ABS 燃燒性慢 屈服強度 拉伸強度38 50Mpa 伸長率不大 熱變形溫度60 75 C 計算收 縮率為0 4 0 7 具體如下表 3 表1 1 ABS的物理 熱性能指標 性能 單位 數值 密度 3 cmg1 02 1 08 比體積 0 86 0 98 吸水率 24h 0 2 0 4 收縮率 0 4 0 7 熔點 或粘流溫度 130 160 熱變形溫度 線膨脹系數 C 105 83 103 6 8 表1 2 ABS的力學 電氣性能指標 性能 單位 數值 抗拉 屈服強度 MPa 50 拉伸彈性模量 MPa 1 4 310 抗彎強度 MPa 80 沖擊韌度 kJ m2 11 有缺口 布氏硬度 HB 9 7R121 體積電阻率 介電常數 10 HZ 6 m 6 9 160 2 4 2 65 3 成型特性 a 無定型塑料 其品種很多 各品種的機電性能及成型特性也各有差異 應按品種來確定成型方 法及成型條件 b 吸濕性強 含水量應小于0 3 質量 必須充分干燥 要求表面光澤的塑件應要求長時間預 熱干燥 c 流動性中等 溢邊料0 04mm左右 d 模具設計時要注意澆注系統(tǒng) 選擇好進料口位置 形式 推出力過大或機械加工時塑件表面呈 現白色痕跡 1 2 2 塑料ABS的成型工藝參數 4 1 注射成形機類型 螺桿式 螺桿轉數為30r min 2 料筒溫度 后段150 170 中段165 180 前段180 200 3 噴嘴溫度 170 180 4 模具溫度 50 80 5 注射壓力 MPa 60 100 6 成型時間 s 30 注射時間取1 6 冷卻時間20 4 輔助時間8 1 2 3 注射成型過程 1 成型前的準備 對 ABS的色澤 粒度和均勻度等進行檢驗 由于ABS吸水性較大 成型前應 進 行充分的干燥 2 注射過程 塑件在注射機料筒內經過加熱 塑化達到流動狀態(tài)后 由模具的澆注系統(tǒng)進入模具型 腔成型 其過程可分為充模 壓實 保壓 倒流和冷卻五個階段 3 塑件的后處理 處理的介質為空氣和水 處理溫度為 60 75 處理時間為16 20s 2 擬定模具結構形式 2 1 分型面的設計 2 1 1 分型面的設計原則 分型面即打開模具取出塑件或取出澆注系統(tǒng)凝料的面 在塑件設計階段 就應考慮成型時分型面的形 狀和位置 否則無法用模具成型 在模具設計階段 應首先確定分型面的位置 然后才選擇模具的結 構 分型面設計是否合理 對塑件質量 工藝操作難易程度和模具的設計制造有很大的影響 分型面 的設計原則為 1 便于塑件脫模 a 在開模時盡量使塑件留在動模內 b 應有利于側面分型和抽芯 c 應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 有利于預防飛邊和溢料的的產生 5 8 有利于模具結構的簡化 該塑件在進行塑件設計時已充分考慮了上述原則 同時從塑件圖樣可看出該塑件一端頂部有一個 圓形孔 且對應著底部有許多個凸起端 因此在分型時需要在型芯上安置多個鑲塊進行分型 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兩板式模具 它是注射模中最簡單又最常見的一種結構形式 這種模具可根 據需要設計成單型腔 也可以設計成多型腔 構成型腔的一部分在動模 另一部分在定模 主流道設 在定模一側 分流道設在分型面上 開模后由于拉料桿的拉料作用以及塑件應收縮包緊在型芯上 塑 件連同澆注系統(tǒng)凝料一同留在動模一側 動模一側設置的推出機構推出塑件和澆注系統(tǒng)凝料 一般對 于塑件外觀質量要求不高 尺寸精度要求一般的小型塑件 可采用此結構 2 分型面選擇方案 雙分型面注射模 雙分型面又稱三板式注射模 與單分型面注射模相比 在動模與定模之間增加了一個 可移動的澆口板 又稱中間板 塑件和澆注系統(tǒng)凝料從兩個不同的分型面取出 雙分型面的種類較多 常見的有以下幾種 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 雙分型面對于塑件外觀質量要求比較高 尺寸精度要求一般的小型塑件 可采用以上各種雙分型 面結構 綜上分析 本設計擬定采用單分型面注射模 2 1 3 分型面的確定 對于此塑料件 外觀質量要求一般 并為防止在塑件外表面出現飛邊而影響外觀質量 其分型面形 式與位置如圖所示 分 型 面 圖 2 1 分型面的形式與位置 6 2 2 型腔的設計 2 2 1 型腔數目的擬定 為了使模具與注射機的生產能力相匹配 提高生產效率和經濟性 并保證塑件精度 模具設計時 應確定型腔數目 常用的方法有四種 1 根據經濟性確定型腔數目 2 根據注射機的額定鎖模力確定型腔數目 3 根據注射機的最大注射量確定型腔數目 4 根據制品精度確定型腔數目 型腔數目的確定一般可以根據經濟性 注射機的額定鎖模力 注射機的最大注射量 制品的精度 等 一般來說 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構 但對于精度要求不高 的小型塑件 沒有配合精度要求 形狀簡單 又是大批量生產時 若采用多型腔模具可提供獨特的優(yōu) 越條件 使生產效率大為提高 該塑件精度要求不高 生產批量大批量生產 從模具加工成本 制品生產時的成本考慮 故擬定 為一模兩腔 一般來說 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構 對于精度要 求不太高的小型塑件 是大批量生產時 若采用多型腔模具可提供獨特的優(yōu)越條件 使生產效率大為 提高 由此可見 該注塑機正好匹配所對應的型腔數目 所以可確定其型腔數量為2個 2 2 2 型腔的布置 型腔的布置和澆口的開設部位應力求對稱 以防模具承受偏載而產生溢料 為此 本模具一模兩 腔的布置方式如下圖 圖2 2 型腔的布局 3 注塑機型號選擇與確定 注射模是安裝在注射機上使用的工藝裝備 因此設計注射模時應該詳細了解注射機的技術規(guī)范 才能設計出符合規(guī)范的模具 注射機規(guī)格的確定主要是根據塑件的大小及型腔的數目和排列方式 在確定模具結構形式及初步 7 估算外型尺寸的前提下 設計人員應對模具所需的注射量 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 開模距離等進行計算 同時設計人員還必須對 提供的注射機進行校核 3 1 所需注射量的計算 3 1 1 塑件質量 體積的計算 對于該設計 用戶提供了塑件圖樣 據此建立塑件模型并對此塑件分析得 塑件體積 V1 44690 mm 3 44 69cm3 塑件質量 46 92gm 3 1 2 澆注系統(tǒng)凝料的初步計算 確定 由于該模具采用一模兩腔 按塑件體積的 0 2 倍計 所以澆注系統(tǒng)的凝料體積為 17 88cm3 69 42 02 1V 則 該模具一次注射所需塑料 ABS 體積 107 26cm3 210 質量 112 61gVm 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 221 6 351809 1462 09 461mAn KNPFm35 2 型 式中 A 塑件及流道凝料在分型面上的投影面積 單個塑件在分型面上的投影面積 1A 流道凝料 包括澆口 在分型面上的投影面積 2 模具所需的鎖模力 N mF 塑料熔體對型腔的平均壓力 Mpa 由于該塑件材料為 ABS 且壁厚均勻 屬于容易成型P 型的塑件 故查表可取 35 Mpa 型 3 2 注射機型號的選定 一般注射機都有高速 低速兩種特性 或稱高壓時間 低壓時間 并可調節(jié)選用 1000 以下2cm 的中 小型注射機 其注射時間常為 4s 大型注射機注射時間在 12s 以內 注射速度一般為 8 5 7m min 常用低速注射 選用低速注射的注射機時 模具設計應注意防止產生冷接縫 型腔充填 不足 選用高速注射的或用大注射量 大鎖模力的注射機注射大面積 小重量的塑件時 模具設計應 防止融料內充入空氣 排氣不良 融接不良 塑件內應力增大 塑料易分解 嵌件型芯受沖擊力大及 易發(fā)生飛邊等弊病 根據上面計算得到的 m 和 值來選擇一種注射機 注射機的最大注射量 額定注射量 G 和額F 定鎖模力 F 應滿足 gG48 1325 06 式中 注射系數 無定型塑料取 0 85 結晶型塑料取 0 75 Fm 根據以上的初步計算投影面積和鎖模力 選定型號為 SZ 320 1250 的臥式注射機 其主要技術參 數見下表 表3 1 SZ 320 1250注塑機的主要技術參數 注塑機各項目 單位 參數 結構型式 螺桿直徑 螺桿轉速 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 48 10 200 335 19 140 145 1250 415 415 雙曲肘 300 150 360 160 續(xù)表 3 1 注射機各項目 單位 參數 9 噴嘴球半徑 SR mm 15 噴嘴孔半徑 SR mm 3 3 3 型腔數量及注射機有關工藝參數的校核 3 3 1 型腔數量的校核 由注射機料筒塑化速率校核型腔數量 25 1360 12 mKMtn 上式中 26 4 遠大于 4 所以型腔數量校核符合要求 式中 K 注射機最大注射量的利用系數 無定型塑料一般取 0 85 M 注射機的額定塑化量 g s 該注射機為 19g s t 成型周期 因塑件小 壁厚不大 取 30s 單個塑件的質量和體積 g 或 取 46 92g 1m3cm1 澆注系統(tǒng)所需塑料質量和體積 g 或 取 0 2 2 12m 3 3 2 注射機工藝參數的校核 1 最大注塑量的校核 為確保塑件質量 注射模一次成形的塑料重量 塑件和流道凝料重量之和 應在公稱注射量的 35 75 范圍內 最大可達 80 最低不應小于 10 既保證塑件質量 又充分發(fā)揮設備的能力 選在 50 80 范圍內為好 最大注射量是指注射機螺栓式柱塞以最大注射行程注塑時 一次所能達到的塑 料注射量 注射量容積表示 最大注射容積為 3max26858 0cmV 式中 模具型腔和流道的最大容積 maxV3c V 指定型號與規(guī)格的注射機注射量容積 該注射機為 140 3c 注射系數 取 0 75 0 85 無定型塑料可取 0 85 結晶型塑料可取 0 75 該處取 0 85 倘若實際注射量過小 注射機的塑化能力得不到發(fā)揮 塑料在料筒中停留時間就會過長 所以最小注 射量容積 故每次注射的實際注射量容積 應滿足3min 75 8325 0 cmV V 10 而 93 2 符合要求 minV axV 3cm 2 鎖模力的校核 鎖模力是指注射機的鎖模機構對模具所施加的最大夾緊力 當高壓的塑料熔體充滿型腔時 會沿鎖 模方向產生一個很大的脹型力 因此 注射機的鎖模力必須大于該模的脹型力 即 KNAPkF84 173562 18 0 型 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 一般取 1 1 1 2 0k0k 3 注塑壓力的校核 所選用的注射機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 注射機的類型 噴嘴及模具流道的阻力等因素有關 根據經驗 成型時所需注射 壓力大致如下 1 塑料熔體流動性好 塑件形狀簡單 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 ABS 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 精度要求嚴格的塑件 所需注射壓力約在 140 180MPa 范圍 注射機的額定注射壓力即為該注射機的最高壓力 145MPa 應該大于注射成型時所需用的注射壓maxP 力 即0P Mak126904 0max 符合要求 式中 安全系數 常取 1 25 1 4 這里為使用安全取用 1 4 k 實際生產中 該塑件成型時所需的注射壓力為 70 100 MPa 這里取 90 MPa 3 4 注射機安裝部分相關尺寸的校核 3 4 1 噴嘴尺寸 主流道的小端直徑 D 大于注射機噴嘴直徑 d 以利于塑料熔體流動 通常為 11 D d 0 5 1 mm 對于該模具 d 3mm 取 D 3 5mm 符合要求 主流道入口的凹球面半徑 應大于注射機噴嘴半徑 以利于同心和緊密接觸 使主流道內0SRSR 的凝料易脫出 通常為 1 2 mm0 對于該模具 15mm 取 16mm 符合要求 SR0S 3 4 2 定位圈尺寸 注射機固定模板臺面中心有一規(guī)定尺寸的孔 稱之為定位孔 注射模端面凸臺徑向尺寸須與定位 孔呈間隙配合 便于模具安裝 并使主流道與噴嘴同心 模具端面凸臺高度應小于定位孔深度 注射機定位孔尺寸為 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模板閉合厚度的關系 兩者之關系應滿足 minmaxH 式中 模具閉合后的總厚度 mmmH 注射機允許的最小模具厚度 mm in 注射機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 開模行程的校核 開模行程是指從模具中取出塑件所需的最小開模距離 它必須小于注射機的最大開模行程 由于注 射機的鎖模機構不同 開模行程的效核有三種情況 3 5 1 注射機最大開模行程與模具厚度無關 這種情況主要是指鎖模機構為液壓 機械聯合作用的注射機 其最大開模行程由曲肘機構的最大 行程決定 與模具厚度無關 對于單分型面注射模具 其開模行程按下式校核 mHS130823 10 5 21 12 式中 S 注射機最大開模行程 表 3 1 查得 S 360mm 塑件脫模距離 mm 包括流道凝料在內的塑件高度 mm 1H2H 3 5 2 注射機最大開模行程與模具厚度有關 對于全液壓式鎖模機構的注射機 最大開模行程受到模具厚度的影響 此時最在開模行程等于注 射機移動 固定模板臺面之間的最大距離 減去模具厚度 KSmH 對于單分型面注射模 按下式校核 10 5 21 mK 則 HSmK 3830 5 21 240mm 233mm 符合要求 KS 3 6 模架尺寸與注射機拉桿內間距校核 該套模具模架的外形尺寸為 250mm 315mm 而注射機拉桿內間距為 415mm 415mm 由此可以看出 其模架尺寸校核符合要求 4 4 1 成型零部件工作尺寸的計算 1 主型芯參數的確定 主型芯徑向尺寸 主型芯徑向尺寸按以下公式計算 4 2 0 zxSllcpsm 式中 型芯基本尺寸 ml 塑件內形基本尺寸 s 塑料平均收縮率 0 6 cpS 修正系數 取 x43 塑件尺寸公差 型芯制造公差 取 z 3 13 則主型芯大端徑向尺寸 034 1 06 4 ml 01 9 主型芯小端徑向尺寸 03 2 9 l 01 72 主型芯的軸向尺寸 主型芯軸各尺寸按以下公式計算 4 3 0 ZxShcpsm 式中 型芯基本尺寸 mh 塑件內形基本尺寸 s 塑料平均收縮率 0 6 cpS 修正系數 x32 塑件尺寸公差 型芯制造公差 取 z 則主型芯高度 038 206 13 mh 013 2 型腔參數的確定 型腔徑向尺寸 4 4 ZxSLcpsm 0 式中 型腔基本尺寸 mL 塑件外形基本尺寸 s 塑料平均收縮率 0 6 cpS 修正系數 取 x43 14 塑件尺寸公差 型腔制造公差 取 z 3 則型腔大端尺寸為 3 4 01 06 8 mL 13 058 型腔小端尺寸為 3 02 4 2795 10 629 型腔軸向尺寸 型腔軸向尺寸按以下公式計算 4 5 ZxSHcpsm 0 式中 型腔基本尺寸 mH 塑件外形基本尺寸 s 塑料平均收縮率 0 6 cpS 修正系數 x32 塑件尺寸公差 型芯制造公差 取 z 3 8 0 206 13 mH13 05 4 4 2 成型型腔壁厚的計算 本設計為小型模具 成型零部件的強度問題比較突出 即應力達到許用數值時 彈 性變形量與其許用數值之間相差比較大 這種情況下只對成型零部件進行強度校核即可 型腔選用材料為 T8 側壁厚度 4 6 12Mcprt 15 式中 側壁厚度 ctm 凹模型腔內孔的半徑 57 7 r m 材料的許用應力 一般中碳鋼取 200 MPa 模腔壓力 25 MpMPa 8 93 取 9 12507 5ct m 則型腔外輪廓半徑為 67 可做為選擇模架的依據 m 底部厚度 4 7 43 2rptMh 式中 底部厚度 ht 凹模型腔內孔的半徑 57 7 r m 材料的許用應力 一般中碳鋼取 200 Pa 模腔壓力 25 MpMPa 17 67 取 18 2047 53 ht m 4 5 脫模機構 脫模機構設計原則 保證塑件不因頂出而變形損壞及影響外觀 盡量將塑件留 在動模 推出機構運動要準確 靈活 可靠 無卡死現象 機構本身應有足夠的剛度 強度和耐磨性 因圓盒型較深 PS 質軟 且一模一腔 為不使塑件變形 可利用成型零件推出 4 5 1 脫模力的計算 本圓盒為薄壁制件 t d 2 116 0 017 0 05 所需脫模力按以下公式計算 16 4 8 AKfESLF1 01tancos22 式中 圓環(huán)形制品的壁厚 2mm 1 塑料的彈性模量 3000 EMpa 塑料平均成型收縮率 0 6 S 制件對型芯的包容長度 128 Lm 模具型芯的脫模斜度 5 塑料的泊松比 0 32 無量綱系數 隨 和 而異 取 1 0084 2Kf 制件與型芯間的磨擦系數 0 12 f 盲孔制品型芯在垂直于脫模方向上的投影面積 7076 63 A 2m 63 701 084 132 5tan12 5cos60214 3 F 2074 48N 4 5 2 推出零件尺寸的確定 本設計使用成型零部件脫模 只需計算推桿即連接桿的尺寸 根據壓桿穩(wěn)定公式 可得推桿直徑 的公式m 4 9 4 12 nEFLKd 式中 推桿的最小直徑 d 安全系數 可取 K5 1 推桿的長度 244 Lm 17 脫模力 456312 32 FN 推桿數目 1 n 鋼材的彈性模量 3000 EMpa 21 37 取 25 4 12308 745 1 dm 推桿直徑確定后 按以下公式進行強度校核 4 10 42 dnF 式中 推桿材料的許用應力 200 Mpa 推桿所受的應力 其它符號同前 4 23 200 符合受力要求 2514 3807 pa 4 6 側抽芯機構 圓盒的兩側開有對稱小窗 存在與開模方向垂直的分型 深度較大不能強制脫模 故需要側向抽芯機構 考慮到型腔較深 對型芯的包緊力較大 雖有較大斜度仍不能保證能順利脫模 故 采用彎銷滯后側抽芯機構 開模后有一段空行程 該機構抗彎強度高 可使用較大的傾 斜角 在開模行程相同的條件下 可以得開更大的抽芯距 4 6 1 側抽芯機構主要參數的確定 抽芯距 S 型芯從成型位置到不妨礙塑件脫模的位置所移動的距離叫抽芯距 一般抽芯距為側 孔或側凹深 加 2 3mm 的余量 0 這里 2 則 2 2 4mmSmmS 32 0 彎銷的傾角 18 傾角 不僅決定開模行程和彎銷長度 對彎銷的受力狀況也會產生重要影響 本設 計取傾角 20 有效工作長度 L 11 67 sinS 20i4m 彎銷和滑塊孔之間的間隙 取 0 5 工作原理見圖 4 6 1 圖 4 6 1 彎銷工作原理示意圖 彎曲力 F 彎曲力 式中 為抽芯阻力 即塑料對側型芯的包緊力 cos c 因 pAc 式中 塑料制品收縮對型芯單位面積的正壓力 一般取 8 12 收縮力越大 Mpa 包緊力越大 的取值越大 本設計取 9 pMa 塑料制品包緊型芯的側面積 這里為A 24109 m 故 13414109 cFN 1427 2os3 彎銷的截面尺寸 bh 彎銷的截面形狀為矩形 寬為 高為 抽芯時 彎銷受有彎矩 的作用 其最hM 大值為 26 6 20cos1754 cs FLMmN 由材料力學可知彎銷的彎曲應力為 19 4 11 WWM 式中 彎銷的抗彎截面系數 M 彎銷材料的彎曲許用應力 對碳鋼可取 13 7 137 W 3 cmkNMpa 彎銷的截面為矩形 其截面系數為 本設計中取 6 2bh bh32 13 13 規(guī)整取 143cos 9 WFL380cos17 6 4 mm 則 8 75 此為不安裝螺釘而滿足強度要求時需要的最小尺寸 由于b1 2 m 還需螺釘固定 螺釘選用 M3 系列的 故應加上螺釘導致的缺孔的寬度 取 12 空行程取 5 抽芯行程為 12 37 20cos16 3cos LSm 4 6 2 側抽芯機構設計要點 彎銷常采用 45 鋼 T10A T8A 及 20 鋼滲碳淬火 熱處理硬度在 55 以上 表HRC 面粗糙度 不大于 0 8 彎銷與固定板采用 aRm 6 7mH 滑塊采用組合式 便于加工 維修和更換 并能節(jié)省優(yōu)質鋼材 滑塊常用 45 鋼或 T8 T10 制造 淬硬至 40 以上 而型芯則要求用 T8 T10 或 45 鋼制造 HRCCrWMn 硬度在 50 以上 導滑塊槽應使滑塊運動平衡可靠 二者之間上下 左右各有一對平面配合 配合取 H7 f7 其余各面留有間隙 滑塊的導滑部分應有足夠的長度 以免運動中發(fā)生偏斜 一 般導滑部分長度應大于滑塊寬度的 2 3 否則滑塊在開始復位時容易發(fā)生傾斜 導滑槽應 有足夠的耐磨性 由 T8 T10 或 45 鋼制造 硬度在 50 以上 HRC 滑塊應有定位和鎖緊裝置 鎖緊塊有于在模具閉合后鎖緊滑塊 承受成型時塑料熔 體對滑塊的推力 以免彎銷彎曲變形 但開模時 又要求鎖緊塊迅速讓開 以免阻礙彎 銷驅動滑塊抽芯 故銷緊塊的楔角 應大于傾斜角 一般取 3 2 設 20 4 7 調溫系統(tǒng) 4 7 1 調溫系統(tǒng)的重要性 模具溫度對塑料制件的質量及生產效率有極大的影響 1 改善成形性 2 成型收縮率 3 塑件變形 4 尺寸穩(wěn)定性 5 力學性能 6 外觀質量 4 7 2 調溫系統(tǒng)設計 4 7 2 1 單位時間型腔內的總熱量 Q kJ h 4 12 1NG 式中 每小時注射次數 N 每次塑料的注射量 kg G 單位熱流量 1QkgJ 本設計中成型周期為 20s 3600 20 180 次 N 每次塑料的注射量包括塑件的質量和澆注系統(tǒng)的質量 本設計中塑件的質量為 113 3g 設澆注系統(tǒng)質量為 10g 則 123 3g 0 1233kg G 查文獻 1 第 222 頁圖 10 2 取 160 81QkgJ 3568 7952Q8 16023 180 hk 4 7 2 2 通過自然冷卻所散發(fā)的熱量 d f t 由對流所散發(fā)的熱量 Qd kJ h 4 13 3 422 3065 0 1874eMMd A 21 式中 模具平均溫度 本設計中為 30 MQ2 C 室溫 一般取 20 e 模具表面積 MA2m 4 14 21MMA 式中 模具的四個側表面積 即1M 526820 0 52682 03215435 2m2 模具的兩個分型面表面積 為模板面積與塑件側面積之和的兩倍 即2MA 332050 0 33205 22 開模率 4 15 t21 式中 注射成型周期 20s t 注射時間 2s 1 制品冷卻時間 9 3s 2t 故 0 435 0 671 03 9 3205 4 5268 0 MA2m 81 16 371 65 187 4 dQ hkJ 由幅射所散發(fā)的熱量 fQhkJ 4 16 442110730738 20eMMfA 式中 模具的四個側表面積 0 52682 1MA2m 輻射率 本設計取 0 80 資料 1P223 22 模具平均溫度 本設計中為 30 M2 C 室溫 一般取 20 e 92 82 4410273102738 526 08fQ hkJ 向注射機工作臺所傳遞的熱量 tQhkJ 4 17 eMtA 23 式中 模具與工作臺接觸面積 284000 0 284 3MA540 2m2 傳熱系數 普通鋼取 5022h2h 2ChkJ 1425 68 3084 50 tQ 脫模后塑件帶走的熱量 zQkJ 2NGQz 式中 每小時注射次數 180 次 N 每次塑料的注射量 0 1233 Gkg 單位熱流量 30 時取 20 2QC J 443 882013 80 z k 4 7 2 3 由冷卻系統(tǒng)帶走的熱量 2Q hJ ztfd 2 1525 2552 8 436 158 96 1795 368 hkJ 應分別由凹模和型芯的冷卻回路帶走 采用資料 1 式 10 41 的分配方案 2Q 610 102 4 0 2 G hkJ 23 915 1825 16 0 22 QK hkJ 4 7 2 4 計算冷卻回路有關參數 4 7 2 4 1 凹模所需冷卻水管參數 4 18 inoutGVcQq 12 式中 冷卻水入口溫度 設定 20 inQC 冷卻水出口溫度 本設計要求精度較高 設定出口溫度為 21 精度為 3out C 級時進出口溫差應小于 2 冷卻水平均溫度時水的密度 998 2 3 mkg 冷卻水平均溫度時水的比熱容 4 187 1c CJ 所需冷卻水的體積流量 Vqh 3 2 43 201 9817 46 Vq6310 min 則冷卻水的平均流速 1 61215dqvV 2 308 14 s 將冷卻管道設計成螺旋形半圓水道 直徑 設為 0 008 則冷卻水流速應是計算的dm 一倍 即 3 22 sm 凹模冷卻水道長度 模具熱阻按以下公式計算 4 19 GplAQt2 式中 模具的熱傳導阻力 表現為溫差 t C 進入模具的熔體的總熱含量 922 1W plQ 24 水孔中心至型腔的距離 取 9 m 型腔表面積 122783 GA2 模具材料的傳熱系數 查資料 2P215 表 5 55 一般鋼材取 1054KmW K410527839 t 73 可見 冷卻水管壁與型腔壁溫差幾乎為零 即整個型腔溫度可視為相等 則型腔散熱面積 4 20 vQMGG 015 13652 式中 型腔的散熱面積 G 2m 冷卻水平均溫度 20 5 M5 C 0 0037 制件與型腔的接觸面積為 0 047 5 203 015 136 G 2m 與計算的散熱面積比較接近 2m 則型芯冷卻水管長度 179 96dLG 15 0 8 14 350 7 m 凹模冷卻水道參數校核 冷卻水流動狀態(tài)的校核 校核公式為 4 21 10 6Re vd 式中 水的運動黏度 查資料 1P229 圖 10 8 取 sm 10 25 則 10 625710 83Re6 故水的流動屬于穩(wěn)定湍流 有良好的冷卻效果 25 冷卻回路壓降計算 4 22 2 3dLpe 式中 水在 時的密度 993 2 M5 3 mkg 冷卻回路因孔行變化或改變方向引起的局部阻力的當量長度 型腔中有一次eL 90 轉彎 得 0 24ed301 08 671 6Pa2 6 24 1 9 2 p 該壓力遠小于一般自來水的壓力 故該方案可靠 圖 4 7 1 型腔三維圖 4 7 3 4 2 型芯所需冷卻水管參數 inoutKVcQq 12 式中 冷卻水入口溫度 設定 20 inQC 冷卻水出口溫度 本設計要求精度較高 設定出口溫度為 21 out C 冷卻水平均溫度時水的密度 998 2 3 mkg 冷卻水平均溫度時水的比熱容 4 187 1c CJ 所需冷卻水的體積流量 Vqh 3 3 65 201 9817 45 6310 min 將冷卻管道設計成螺旋形半圓水道 直徑 設為 0 008 則冷卻水的平均流速d 2 42215qvV 2 308 145 s 26 半圓形水道流速應為 4 82 sm 型芯冷卻水道長度 與型腔設計時同理 整個型芯溫度可視為相等 則型腔散熱面積 vQMKK 015 13652 式中 型芯的散熱面積 K 2m 冷卻水平均溫度 20 5 M5 C 0 0055 5 203 015 13689 G 2m 制件與型芯的接觸面積為 0 048 與計算的散熱面積比較接近 則型芯冷卻水管長度 267 51dLK 15 0 8 14 350 m 型芯冷卻水道參數校核 冷卻水流動狀態(tài)的校核 校核公式為 10 6Re vd 式中 水的運動黏度 查資料 1P229 圖 10 8 取 sm 25 則 10 638510 824Re6 故水的流動屬于穩(wěn)定湍流 有良好的冷卻效果 冷卻回路壓降計算 2 3dLpe 式中 水在 時的密度 993 2 M5 3 mkg 27 冷卻回路因孔行變化或改變方向引起的局部阻力的當量長度 型腔中有一次eL 90 轉彎 得 0 24ed301 08 m 1220 74Pa2 6 24 07 4931 2 p 該壓力遠小于一般自來水的壓力 故該方案可靠 圖 4 7 2 型芯冷卻回路三維圖 冷卻水道的布置如圖 4 7 3 所示 其中 A B 為兩股不同的水流 圖 4 7 2 型芯冷卻回路三維圖 1 定模板 2 動模板 3 動模墊板 4 8 導向機構 導向機構主要用于保證動模和定模兩大部分或模內其他零部件之間的準確對合 起 定位和導向作用 主要有導柱導向和錐面導向兩種形式 其設計基本要求是導向精確 定位準確 并具有足夠的剛度 強度和耐磨性 4 8 1 成型部分的導向 本設計中塑件的尺寸較大 成型壓力會使型芯和型腔偏移 且型腔較深 精度要求 較高 故采用錐面定位 此種設計還可以提高模具的剛性 28 具體結構見圖 4 8 1 其中錐角取 22 高度大于 15mm 兩錐面均進行淬火處理 圖 4 8 1 圓錐面定位結構示意圖 4 8 2 推出機構的導向 為保證連接桿的準確推出與復位 同時也為了使復位桿的運動不至于偏離預定路徑 本設計中采用了四根導柱來保證推出機構的運動精確 其安裝形式如圖 4 8 2 所示 29 圖 4 8 2 推出機構導向示意圖 1 動模墊板 2 推桿固定板 3 推板 4 動模座板 5 導柱 6 導套 4 9 排氣系統(tǒng) 型腔得澆注系統(tǒng)產生的氣泡常分布在與澆口對應的位置 熔體中水分蒸發(fā)產生的氣 泡呈不規(guī)則分布 熔體分解產生的氣泡主要分布在厚壁部分 可據此判斷氣泡來源 排氣方式很多 利用分型面排氣 利用型芯與模板的配合間隙排氣 利用推桿或側型芯的間隙排氣 開設排氣槽 經模流分析 本塑件中氣泡主要產生有分型面上 如圖 2 3 7 故可利用分型面排氣 若還不足 則加大側型芯運動間隙來排氣 5 1 2 模具的裝配 1 按圖紙要求檢驗各裝配零件 2 加工定模板 1 的外形 以定模板 1 的一大面為基準 用插床精加工四周 四邊保持垂直度 3 鏜線切割用穿線孔 按精插后的外形 求得型腔的實際中心尺寸 L 和 L1 如圖 5 1 3 鉗工畫線 銑制 平臺尺寸 10mm 鏜孔用 鏜制穿線孔 10mm 30 圖 5 1 3 鏜穿線孔中心示意圖 4 以穿線孔 10mm 為基準 線切割型腔安裝孔 134mm 加工臺肩尺寸 146mm 深 5mm 5 在型腔上裝上密封圈 9 并將型腔 8 壓入定模板 型腔壓入模板一小部分時 用 百分表校正其位置 當調整位置正確后 再將型腔全部壓入模板 6 在定模板 1 和型腔 8 上加工限位釘孔并壓入圓柱銷 10 7 將主流道襯套 6 壓入型腔 8 8 在動模座板 1 上加工出定位環(huán)孔以及主流道襯套孔 9 將定位環(huán) 4 與定模座板 2 用平行夾頭夾緊 加工螺釘孔 然后分別在定位環(huán) 4 上 加工沉孔 在定模座板 2 上加工螺紋 10 將定模座板 2 與定模板 1 用平行夾頭夾緊 加工 M16 螺紋孔 之后分別在定模 板 1 上加工螺紋 在定模座板 2 上加工沉孔 11 將定模板 1 定模座板 2 定位環(huán) 4 用螺釘緊固 12 同步驟 2 3 在動模板 1 上找出實際中心位置 并線切割出型芯安裝孔 134mm 與臺肩 146mm 13 在冷卻水套上裝入密封圈 14 同步驟 5 裝入型芯 3 冷卻水套 12 15 配鉆出型芯 3 與動模板 17 型芯 3 與冷卻水套 12 的防轉銷孔并壓入防轉銷 16 將動模板 17 與 4 個導軌壓塊用平行夾頭夾緊并在相應位置鉆出螺紋孔 之后分 別加工出沉孔與螺紋 31 17 將推桿固定板 25 動模墊板 19 動模板 17 用平行夾頭夾緊 并加工出 10mm 復位桿孔 之后加工 11mm 深 87 孔 如圖 4 1 4 所示 圖 5 1 4 復位桿孔加工示意圖 1 推桿固定板 2 動模墊板 3 動模板 18 將動模墊板 19 推桿固定板 25 推板 24 動模座板 22 用平行夾頭壓緊 加工 出導柱孔 20mm 拆下動模墊板 加工導柱孔臺肩 27mm 19 將動模墊板 19 與推桿固定板 25 用平行夾頭夾緊后 加工出連接桿孔 25mm 拆下推桿固定板并在其上加出連接桿臺肩 37mm 20 在推板 24 與推板固定板 25 上配鉆出相應的螺紋孔 21 將動模座板 19 墊塊 27 動模墊板 19 動模板 17 用平行夾頭夾緊 加工出螺 紋孔 16mm 拆下后分別在動模座板上加工螺孔臺肩 在動模板上加工螺紋 22 將導柱 33 壓入動模墊板 19 23 將復位桿 29 裝入推桿固定板 25 并套上彈簧 20 24 將襯套 11 壓入冷卻水套 12 然后將連接桿 26 通過推桿固定板 25 和動模墊板 16 插入襯套 21 將連接桿 26 與推件型芯 5 用圓柱銷 7 連接 25 在動模板 17 中加入定位裝置 18 并與動模墊板 19 合攏 調整復位桿的位置 26 在推板中壓入導套 并用螺釘將其與推桿固定板緊固 注意調整各零件的位置 27 在動模座板 22 上裝入限位釘 23 28 將動模座板 22 墊塊 27 動模墊板 19 動模板 17 用螺釘 28 固定 29 將滑塊 16 放在動模板 17 上 用導軌壓塊 32 壓緊并用螺釘固定 注意滑塊的運 動靈活 32 30 將彎銷 13 插入滑塊 將動模和定模緩慢靠攏 到動定模完好合攏時 將彎銷固 定在定模板 1 上 31 裝配完后進行試模 合格后打標記并交驗入庫 5 2 模具的開合動作分析 1 拉出凝料 開模時 開始滑塊有 5mm 的空行程 這一過程中滑塊與動模板不發(fā)生 相對運動 塑件依靠小窗這一結構將凝料從流道中拉出 2 側抽芯過程 滑塊經歷 5mm 的空行程后 開始與彎銷的斜面接觸 在彎銷的作用 下 滑塊開始向兩側運動 經歷 17 37mm 的開模行程后完成側抽芯動作 3 推出塑件 完成側抽芯后 動模繼續(xù)運動一段距離 在注射機頂桿的作用下 推 板通過連接桿作用到推件型芯 使整個塑件平穩(wěn)的脫離型芯 至此 可以取下塑件 4 合模 合模過程是以上開模運動的逆過程 首先是動模向定模側運動 推出機構 復位 之后在彎銷的作用下 滑塊復位 最后鎖緊方可進行下一次注射 5 3 試模 試模是模具生產的最后階段 此時模具要經受正常工作條件的考驗 試模時可能發(fā) 現各種各樣的產品缺陷 要經具體的分析改進注塑條件以求獲得滿意的質量 如果生產 由于產品設計或模具設計 制造的問題而產生問題 且不能由注塑條件的調整加以解決 就必須修整模具或提交有關人員解決 試模的一般過程是 先將擦干凈的模具按常規(guī)安裝到注射機上 然后調整合模 開 模和頂出 在空載情況下合模開模來回活動幾下 若沒發(fā)現模具有異?；虿混`活等問題 就開始試打樣件 料筒的塑料應符合要求并存放一定的量 由注射機加熱塑化 打樣件 時注射量 注射壓力鎖模力通過試模確定最佳值 此時塑件應符合外形和表面質量達到 產品設計要求 塑件在注射成型過程中模具動作靈活 操作正常 制品合格 試模工作 即告結束 5 3 1 試模時可能出現的問題和解決辦法 注射填充不足 產生原因 熔體流動阻力過大 型腔排氣不良 鎖模力不足 改進措失 正確的設計流道或分流道使其合理 合理的安排頂桿 鑲塊 利用間隙 33 充分排氣調大鎖模力 保證正常制件料量 制品尺寸超差 產生原因 注射壓力過高 保壓時間過長 注射壓力偏低 保壓時間不足 改進措失 提高模具溫度 降低注射壓力 縮短保壓時間 調整工藝參數 制品產生飛邊 產生原因 注射過量 鎖模力不足 模具局部配合不佳 改進措失 調整工藝參數 加大鎖模力 省模 翹曲變形 產生原因 物料帶有雜質灰塵 未干燥 排氣系統(tǒng)不佳 型腔表面粗糙度不高 改進措失 加大噴嘴 改變冷卻水道和推出桿的位置或延長保壓時間 表面質量差 產生原因 物料帶有雜質灰塵 未干燥 排氣系統(tǒng)不佳 型腔表面粗糙度不高等 改進措失 通過對物料的充分清潔干燥 改進排氣系統(tǒng) 研磨型腔表面等 制品粘模 產生原因 澆口尺寸太大 且位置不當 型腔的表面粗糙度太高了 脫模斜度太小 或推出位置不恰當 改進措失 增加澆口尺寸 改正它的位置 拋光型腔的表面 增加脫模斜度 選擇 合適的推出位置來達到要求 主流道粘模 產生原因 主流道襯套的表面粗糙度太高 主流道脫模斜度太小 噴嘴的孔徑大于 主流道的直徑 主流道襯套的弧度與噴嘴的弧度不吻合 改進措失 減低主流道粗糙度 增加主流道的斜度 減小噴嘴直徑 使噴嘴和主流 道的尺寸相同并對準 氣泡 產生原因 原料含水分 溶劑或易揮發(fā)物 塑料溫度太高或受熱時間太長 已降解 或分解 注射壓力太大 注射螺桿退回太早 模具溫度太低 注射速度太快 在機筒加 料端混入空氣等 改進措失 干燥原料 降低成型溫度 或拆機換新料 降低注射壓力 延長退回時 間或增加預塑時間 提高模溫 降低注射速度 適當增加背壓排氣 或對空注射 凹痕 產生原因 流道澆口太小 制品太厚或薄厚懸殊太大 澆口位置不適當 注射及保 34 壓時間太短 加料量不夠 機筒溫度太高 注射壓力太小 注射速度太低 改進措失 增加流道澆口尺寸 改進制件工藝設計使制件薄厚相差小 澆口開在制 件的厚壁處改進澆口位置 延長注射及保壓時間 增加裝料量 降低機筒溫度 提高注 射壓力 提高注射溫度等 熔接痕 產生原因 塑料溫度太低 脫模劑過量 模具溫度太低 注射壓力太小 模具排氣 不良等 改進措失 提高機筒噴嘴及模具溫度 減少澆口或改變澆口位置 采用霧化脫模劑 減少用量 提高注射速度 提高模溫 提高注射壓力 增加模具排氣孔等 5 3 1 試模時應注意的事項 試模過程中應做詳細的記錄并將結果填入試模記錄卡 注明模具是否合格 如需返 修 則應提出相應的返修意見 在記錄卡中應摘錄成型工藝條件及操作注意點 著明產 品的缺陷 最好能附上加工出來的制品 以供參考 試模后 將模具清理干凈 涂上防 銹油 然后入庫或返修