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圖書分類號(hào) 密 級(jí) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 水杯蓋注射模設(shè)計(jì) Design of the Injection Mould for the Drinking Cup Lid 學(xué) 生 姓 名 龔 紅 霞 學(xué) 院 名 稱 機(jī) 電 工 程 學(xué) 院 專 業(yè) 名 稱 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 制 造 及 其 自 動(dòng) 化 指 導(dǎo) 教 師 張 萬(wàn) 利 2008 年 6 月 1 日 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 I 徐州工程學(xué)院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明 所呈交的學(xué)位論文 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下 獨(dú)立進(jìn) 行研究工作所取得的成果 除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外 本論文不 含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品或成果 對(duì)本文的研究做出 重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體 均已在文中以明確方式標(biāo)注 本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān) 論文作者簽名 日期 年 月 日 徐州工程學(xué)院學(xué)位論文版權(quán)協(xié)議書 本人完全了解徐州工程學(xué)院關(guān)于收集 保存 使用學(xué)位論文的規(guī)定 即 本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸徐州工程學(xué)院所擁有 徐州工程學(xué)院有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件 和電子文檔拷貝 允許論文被查閱和借閱 徐州工程學(xué)院可以公布學(xué)位論文 的全部或部分內(nèi)容 可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫(kù) 進(jìn)行發(fā)布和檢索 可以采用影印 縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位 論文 論文作者簽名 導(dǎo)師簽名 日期 年 月 日 日期 年 月 日 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 II 摘要 本論文主要是針對(duì)帶螺紋的飲水杯杯蓋的模具設(shè)計(jì) 通過(guò)對(duì)塑件進(jìn)行工藝分析 最終 設(shè)計(jì)出一副注射模 該論文從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性 具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā) 對(duì)模具的澆注系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng) 脫模機(jī)構(gòu) 分型面的選擇 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)做了詳細(xì)的分析 根據(jù)題目設(shè)計(jì)的主要 任務(wù)是水杯蓋注射模具的設(shè)計(jì) 也就是設(shè)計(jì)一副注射模具來(lái)生產(chǎn)水杯蓋塑件產(chǎn)品 以實(shí) 現(xiàn)自動(dòng)化提高產(chǎn)量 針對(duì)杯蓋的實(shí)際情況 杯蓋作為包裝容器大批量生產(chǎn) 宜采用一模 多腔 其優(yōu)點(diǎn)在于大大降低了杯蓋的生成成本 通過(guò)模具設(shè)計(jì)表明該模具能達(dá)到水杯蓋 的質(zhì)量和加工工藝要求 關(guān)鍵詞 塑料注射模具 螺紋杯蓋 螺紋型芯 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 III Abstract This paper mainly aimed at a injection mould design for the thread cup lid through the analysis of the plastic product the injection mould was designed This paper from the technology capability of the product mix the structure of the mould embarks the pouring system the cooling system the ejection mechanism the parting surface s selection the guding mechanism has made the detailed analysis According to the subject the primary mission of this subjection is the injection mould design for the drinking cup lid That also means we must to design a injection mould to produce the drinking cup lid to realize the automation and increase the output Aiming at the actual situation of the cup lid it used as packing vessel and mass production the mould uses multi cavities suitably Its merit lies in reducing the production cost of the cup lid greatly Through this paper we can know that this mould can achieve the quality and processing technology requirement of the drinking cup lid Keywords plastic injection mould thread cup lid thread core 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 I 目 錄 1 緒論 1 1 1 塑料及 塑料工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r 1 1 2 塑料模具的類型 2 1 3 塑料模具中新技術(shù)的應(yīng)用 3 1 4 我國(guó)塑料模具工業(yè)和今后的發(fā)展方向 4 2 塑件的 工藝性分析及注射機(jī)的初步選定 5 2 1 塑件的功能設(shè)計(jì) 5 2 2 塑件材料的選擇 5 2 2 1 材料的化學(xué)物理特性 7 2 2 2 制品的注射工藝條件參數(shù) 7 2 3 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 2 3 1 塑件的結(jié)構(gòu) 8 2 3 2 脫模斜度 9 2 3 3 螺紋設(shè)計(jì) 9 2 4 塑件的尺寸精度和表面質(zhì)量 9 2 4 1 塑件的尺寸精度 9 2 4 2 塑件的表面質(zhì)量 10 2 4 3 塑件的尺寸 10 3 分型面的 選擇及型腔數(shù)目的確定 12 3 1 分型面的選擇原則 12 3 2 分型面的確定 13 3 3 型腔數(shù)目的確定 13 3 4 型腔的布局 13 4 成型零件尺寸的確定 15 4 1 凹模工作尺寸的計(jì)算 15 4 2 凸模工作尺寸的計(jì)算 15 4 3 螺紋型芯工作尺寸的計(jì)算 16 4 4 型腔壁厚和底板厚度計(jì)算 17 5 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 5 1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 19 5 2 澆注系統(tǒng)設(shè)各部件設(shè)計(jì) 19 5 2 1 主流道的設(shè)計(jì) 19 5 2 2 主流道襯套 澆口套 的設(shè)計(jì) 20 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 II 5 2 3 分流道的設(shè)計(jì) 21 5 2 4 澆口的設(shè)計(jì) 21 5 2 5 冷料穴的設(shè)計(jì) 22 5 3 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 23 6 合 模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24 7 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 25 7 1 脫模機(jī)構(gòu)的分類及選用 25 7 2 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 25 7 3 脫模力的計(jì)算 26 7 4 模具傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 26 7 4 1 軸及 齒輪參數(shù)的確定 26 7 4 2 電機(jī)轉(zhuǎn)速及軸承的選擇 27 8 注射機(jī)的校核 28 8 1 最大注射量的校核 28 8 2 注射壓力的校核 28 8 3 鎖模力的校核 28 8 4 開模行程的校核 28 9 模 溫冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 30 9 1 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響 30 9 2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 30 9 3 冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 31 9 4 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 31 9 4 1 冷卻時(shí)間的確定 31 9 4 2 模具熱量的計(jì)算 31 10 模架 的選擇 35 10 1 模具的校核 35 10 1 1 模 具外形尺寸的校核 35 10 1 2 模具厚度的校核 35 10 1 3 模具安裝尺寸的校核 35 10 2 模具運(yùn)動(dòng)過(guò)程 36 結(jié)論 37 致謝 38 參考文獻(xiàn) 39 附錄 40 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 1 1 緒論 1 1 塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r 塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機(jī)化合物 簡(jiǎn)稱高聚物 塑料其余成分包括增 塑劑 穩(wěn)定劑 增強(qiáng)劑 固化劑 填料及其它配合劑 塑料制件在工業(yè)中應(yīng)用日趨普遍 這是由于它的一系列特殊的優(yōu)點(diǎn)決定的 塑料密 度小 質(zhì)量輕 大多數(shù)塑料的密度都 1 0 1 4g 3之間 相當(dāng)于鋼材密度的 0 11和鋁 材密度的 0 5左右 所以有以 塑代鋼 的優(yōu)點(diǎn) 塑料比強(qiáng)度高 絕緣性能好 介電損 耗低 是電子工業(yè)不可缺少的原材料 塑料的化學(xué)穩(wěn)定性高 對(duì)酸 堿和許多化學(xué)藥品 都有很好的耐腐蝕能力 塑料還有很好的減摩 耐磨及減震 隔音性能也較好 因此 塑料躋身于金屬 纖維材料和硅酸鹽三大傳統(tǒng)材料之列 在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中 塑料制件已成 為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一 塑料工業(yè)的發(fā)展階段大致分為一下及個(gè)階段 1 初創(chuàng)階段 30年代以前 科學(xué)家研制分醛 硝酸纖維和聚酰胺等熱塑料 他 們的工業(yè)化特征是采用間歇法 小批量生產(chǎn) 2 發(fā)展階段 30年代 低密度聚乙烯 聚氯乙烯等塑料的工業(yè)化生產(chǎn) 奠定了塑料工 業(yè)的基礎(chǔ) 為其進(jìn)一步發(fā)展開辟了道路 3 飛躍階段 50年代中期到 60年代末 塑料的產(chǎn)量和數(shù)量不斷增加 成型技術(shù)更趨 于完善 4 穩(wěn)定增長(zhǎng)階段 70年代以來(lái) 通過(guò)共聚 交聯(lián) 共混 復(fù)合 增強(qiáng) 填充和發(fā)泡 等方法來(lái)改進(jìn)塑料性能 提高產(chǎn)品質(zhì)量 擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域 生產(chǎn)技術(shù)更趨合理 塑料工業(yè) 向著自動(dòng)化 連續(xù)化 產(chǎn)品系列化 以及不斷拓寬功能性和塑料的新領(lǐng)域發(fā)展 我國(guó)塑料工業(yè)經(jīng)過(guò) 50余年的發(fā)展 塑料制品的總產(chǎn)量已躍居世界第二 塑料用原 輔材料的生產(chǎn) 塑料加工裝備與技術(shù)的整體水平 塑料制品的研制開發(fā)及應(yīng)用的深度和 廣度 也都步入世界先進(jìn)大國(guó)行列 建國(guó)前夕 我國(guó)只有上海 廣州 武漢 重慶等一些大城市有作坊式的塑料制品加 工廠 生產(chǎn)酚醛和賽璐珞等塑料制品 1949 年全國(guó)總產(chǎn)量?jī)H為 200余噸 1958 年新中國(guó) 第一套聚氯乙烯樹脂生產(chǎn)裝置在錦西化工廠建成 標(biāo)志著我國(guó)塑料工業(yè)步入快速發(fā)展時(shí) 期 1988 年國(guó)內(nèi)塑料制品產(chǎn)量為 354 2 萬(wàn)噸 1996 年達(dá) 1534萬(wàn)噸 2000 年已接近 2000萬(wàn)噸 在世界各國(guó)塑料制品產(chǎn)量排名中穩(wěn)居第二位 近幾年來(lái) 我國(guó)塑料制品總產(chǎn)量始終保持在 1500萬(wàn)噸以上 按 1997年價(jià)格計(jì)算 其總產(chǎn)值為 1488億元 工業(yè)銷售產(chǎn)值為 1405億元 1997 年國(guó)內(nèi)塑料制品加工企業(yè) 鄉(xiāng) 鎮(zhèn)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)以上獨(dú)立核算企業(yè) 為 19427個(gè) 其中薄膜制造企業(yè) 2108個(gè) 板 管 棒等制 品企業(yè) 2349個(gè) 絲 繩及編織制品企業(yè) 2108個(gè) 泡沫塑料及人造革 合成革制品制造 企業(yè) 1750個(gè) 包裝箱及容器制品制造企業(yè) 1346個(gè) 日用塑料制品制造企業(yè) 1570個(gè) 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 2 此外還有為數(shù)眾多的私營(yíng)和個(gè)體企業(yè) 全國(guó)上述企業(yè)的總加工能力已經(jīng)超過(guò) 2000萬(wàn) 噸 這說(shuō)明無(wú)論從塑料制品總量上看 還是從行業(yè)規(guī)模上看 中國(guó)都已步入世界塑料制 品生產(chǎn)大國(guó)的行列 1 2 塑料模具的類型 塑料最常見的成型方法一般分為熔體成型和固相成型兩大類 熔體成型是把塑料回 熱至熔點(diǎn)以上 使之處于熔融態(tài)進(jìn)行成型加工的方式 屬于此種成型方法的模塑工藝主 要有注射成型 壓塑 縮 成型 擠出成型等 固相成型是指塑料在熔融溫度以下保持 固態(tài)下的一類成型方法 如一些塑料包裝容器生產(chǎn)的真空成型 壓縮空氣成型和吹塑成 型等 此外還有液態(tài)成型方式 如鑄塑成型 搪塑和蘸浸成型法等 按照上述成型方法的不同 可以劃分出對(duì)應(yīng)不同工藝要求的塑料加工模具類型 主 要有注射成型模具 擠出成型模具 吸塑成型模具 高發(fā)泡聚苯乙烯成型模具等 1 塑料注射 塑 模具 它主要是熱塑性塑料件產(chǎn)品生產(chǎn)中應(yīng)用最為普遍的一種成 型模具 塑料注射成型模具對(duì)應(yīng)的加工設(shè)備是塑料注射模具對(duì)應(yīng)的加工設(shè)備是塑料注射 成型機(jī) 塑料首先在注射機(jī)底加熱料筒內(nèi)受熱熔融 然后在注射機(jī)的螺桿或柱塞推動(dòng)下 經(jīng)注射機(jī)噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入 模具型腔 塑料冷卻硬化成型 脫模得到制品 其 結(jié)構(gòu)通常由成型部件 澆注系統(tǒng) 導(dǎo)向部件 推出機(jī)構(gòu) 調(diào)溫系統(tǒng) 排氣系統(tǒng) 支撐部 件等部分組成 制造材料通常采用塑料模具鋼模塊 常用的材質(zhì)主要為碳素結(jié)構(gòu)鋼 碳 素工具鋼 合金工具鋼 高速鋼等 注射成型加工方式通常只適用于熱塑料品的制品生 產(chǎn) 用注射成型工藝生產(chǎn)的塑料制品十分廣泛 從生活日用品到各類復(fù)雜的機(jī)械 電器 交通工具零件等都是用注射模具成型的 它是塑料制品生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的一種加工方法 2 塑料壓塑模具 包括壓縮成型和壓注成型兩種結(jié)構(gòu)模具類型 它們是主要用來(lái)成 型熱固性塑料的一類模具 其所對(duì)應(yīng)的設(shè)備是壓力成型機(jī) 壓縮成型方法根據(jù)塑料特性 將模具加熱至成型溫度 一般在 103 108 然后將計(jì)量好的壓塑粉放入模具型腔和 加料室 閉合模具 塑料在高熱 高壓作用下呈軟化粘流 經(jīng)一定時(shí)間后固化定型 成 為所需制品形狀 壓注成型與壓縮成型不同的是沒(méi)有單獨(dú)的加料室 成型前模具先閉合 塑料在加料室內(nèi)完成預(yù)熱呈粘流態(tài) 在壓力作用下調(diào)整擠入模具型腔 硬化成型 壓縮 模具也用來(lái)成型某些特殊的熱塑性塑料如難以熔融的熱塑性塑料 如聚加氟乙烯 毛坯 冷壓成型 光學(xué)性能很高的樹脂鏡片 輕微發(fā)泡的硝酸纖維素汽車方向盤等 壓塑模 具主要由型腔 加料腔 導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 推出部件 加熱系統(tǒng)等組成 壓注模具廣泛用于封 裝電器元件方面 壓塑模具制造所用材質(zhì)與注射模具基本相同 3 塑料擠出模具 是用來(lái)成型生產(chǎn)連續(xù)形狀的塑料產(chǎn)品的一類模具 又叫擠出成型 機(jī)頭 廣泛用于管材 棒材 單絲 板材 薄膜 電線電纜包覆層 異型材等的加工 與其對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備是塑料擠出機(jī) 其原理是固態(tài)塑料在加熱和擠出機(jī)的螺桿旋轉(zhuǎn)加壓 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 3 條件下熔融 塑化 通過(guò)特定形狀的口模而制成截面與口模形狀相同的連續(xù)塑料制品 其制造材料主要有碳素結(jié)構(gòu)鋼 合金工具等 有些擠出模具在需要耐磨的部件上還會(huì)鑲 嵌金剛石等耐磨材料 擠出中工工藝通常只適用熱塑性塑料品制品的生產(chǎn) 其在結(jié)構(gòu)上 與注塑模具和壓塑模具有明顯區(qū)別 4 塑料吹塑模具 是用來(lái)成型塑料容器類中空制品 如飲料瓶 日化用品等各種包 裝容器 的一種模具 吹塑成型的形式按工藝原理主要有擠出吹塑中空成型 注塑成型 的形式按工藝原理主要有擠出吹塑中空成型 注射吹塑中空成型 注射延伸吹塑中空成 型 俗稱 注拉吹 多層吹塑中空成型 片材吹塑中空成型等 中空制品吹塑成型所 對(duì)應(yīng)的設(shè)備通常稱為塑料吹塑成型機(jī) 吹塑成型只適用于熱塑料品種制品的生產(chǎn) 吹塑 模具結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單 所用材料多以碳素多則制造 5 塑料吸塑模具 是以塑料板 片材為原料成型某些較簡(jiǎn)單塑料制品的一種模具 其原理是利用抽真空盛開方法或壓縮空氣成型方法使固定在凹?；蛲鼓Ｉ系乃芰习?片 在加熱軟化的情況下變形而貼在模具的型腔上得到所需成型產(chǎn)品 主要用于一些日用品 食品 玩具類包裝制品生產(chǎn)方面 吸塑模具因成型時(shí)壓力較低 所以模具材料多選用鑄 鋁或非金屬材料制造 結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單 6 高發(fā)泡聚苯乙烯成型模具 是應(yīng)用可發(fā)性聚苯乙烯 由聚苯乙烯和發(fā)泡劑組成的 珠狀料 原料來(lái)成型各種所需形狀的泡沫塑料包裝材料的一種模具 其原理是可發(fā)聚苯 乙烯在模具內(nèi)能入蒸汽成型 包括簡(jiǎn)易手工操作模具和液壓機(jī)直通式泡沫塑料模具兩種 類型 主要用來(lái)生產(chǎn)工業(yè)品方面的包裝產(chǎn)品 制造此種模具的材料有鑄鋁 不銹鋼 青 銅等 1 3 塑料模具中新技術(shù)的應(yīng)用 在注塑產(chǎn)品的開發(fā)過(guò)程中 模具的設(shè)計(jì)和制造決定了塑料件的最終質(zhì)量和成本 Pro ENGINEER的特點(diǎn)以及在注塑模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 為高質(zhì)量模具的設(shè)計(jì)和制造提供了 一條途徑 Pro ENGINEER是美國(guó) PTC公司出品的 CAD CAM軟件 它以參數(shù)化設(shè)計(jì)的觀念聞名于 世 為傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造帶來(lái)了巨大的便利 Pro ENGINEER 提供的參數(shù)化設(shè)計(jì)具有 3D 實(shí)體造型 單一資料庫(kù)以及以特征為設(shè)計(jì)單位等特點(diǎn) 因此通過(guò)使用它設(shè)計(jì)者可以隨時(shí) 計(jì)算出產(chǎn)品的體積 面積 質(zhì)心 重量和慣性矩等數(shù)據(jù) 并且不論在 3D或 2D圖形上作 尺寸修改 其相關(guān)的 2D或 3D實(shí)體模型及裝配 制造等也自動(dòng)修改 由于 Pro ENGINEER 在設(shè)計(jì)中導(dǎo)入了制造的概念 設(shè)計(jì)人員可隨時(shí)對(duì)特征作合理 不違反幾何的順序調(diào)整 插入 刪除和重新定義等修正操作 將并行工程技術(shù)引入 Pro ENGINEER 的模具設(shè)計(jì)中 可以由傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)與制造 工藝路線 即模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 模具型腔 型芯二維設(shè)計(jì) 工藝準(zhǔn)備 模具型腔 型芯三 維造型 數(shù)控加工指令編程 數(shù)控加工 改變?yōu)橛刹煌墓こ處熗瑫r(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì) 工藝準(zhǔn) 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 4 備的并行路線 不但提高了模具的制造精度 而且能縮短設(shè)計(jì) 數(shù)控編程時(shí)間達(dá) 40 以 上 設(shè)計(jì)工程師在進(jìn)行產(chǎn)品三維零件設(shè)計(jì)時(shí)就考慮模具的成型工藝和影響模具壽命的因 素 并進(jìn)行校對(duì) 檢查 預(yù)先發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程的錯(cuò)誤 在初步確立產(chǎn)品的三維模型后 設(shè) 計(jì) 制造及輔助分析部門的多位工程師可同時(shí)進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 工程圖設(shè)計(jì) 模具性 能輔助分析及數(shù)控機(jī)床加工指令的編程等工作 而且每一個(gè)工程師對(duì)產(chǎn)品所做的修改可 自動(dòng)反映到其他工程師那里 大大縮短了設(shè)計(jì) 數(shù)控編程的時(shí)間 1 4 我國(guó)塑料模具工業(yè)和今后的發(fā)展方向 1 提高大型 精密 復(fù)雜 長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)水平及比例 這是由于塑料模成型的 制品日漸大型化 復(fù)雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致 2 在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用 CAD CAM CAE技術(shù) CAD CAM 技術(shù)已發(fā)展成為 一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù) 近年來(lái)模具 CAD CAM技術(shù)的硬件與軟件價(jià)格已降低到中小企 業(yè)普遍可以接受的程度 為其進(jìn)一步普及創(chuàng)造良好的條件 基于網(wǎng)絡(luò)的 CAD CAM CAE一 體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪 其將解決傳統(tǒng)混合型 CAD CAM系統(tǒng)無(wú)法滿足實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程分工 協(xié)作要求的問(wèn)題 CAD CAM 軟件的智能化程度將逐步提高 塑料制件及模具的 3D設(shè)計(jì)與 成型過(guò)程的 3D分析將在我國(guó)塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用 3 推廣應(yīng)用熱流道技術(shù) 氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù) 采用熱流道技術(shù) 的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量 并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源 所 以廣泛應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)是塑料模具的一大變革 制訂熱流道元器件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 積極生產(chǎn) 價(jià)廉高質(zhì)量的元器件 是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵 氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量 的前提下 大幅度降低成本 目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用 氣體輔助注射 成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制 而且常用于較復(fù)雜的大 型制品 模具設(shè)計(jì)和控制的難度較大 因此 開發(fā)氣體輔助成型流動(dòng)分析軟件 顯得十 分重要 另一方面為了確保塑料件精度 繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常 重要 4 開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具 以適應(yīng)多品種 少批量的生產(chǎn)方式 5 提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率 我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn)化程 度仍較低 與國(guó)外差距甚大 在一定程度上制約著我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展 為提高模具質(zhì) 量和降低模具制造成本 模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用要大力推廣 為此 首先要制訂統(tǒng)一的國(guó)家 標(biāo)準(zhǔn) 并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn) 其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn) 提高商品化程度 提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì) 量 降低成本 再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格品種 6 應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對(duì)于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要 7 研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程 采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x或三坐標(biāo)掃描儀 實(shí)現(xiàn)逆向工程是塑料模 CAD CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一 研究和應(yīng)用多樣 調(diào)整 廉價(jià)的檢測(cè) 設(shè)備是實(shí)現(xiàn)逆向工程的必要前提 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 5 2 塑件的工藝性分析及注射機(jī)的初步選定 2 1 塑件的功能設(shè)計(jì) 功能設(shè)計(jì)是要求塑件應(yīng)具有滿足使用目的功能 并達(dá)到一定的技術(shù)指標(biāo) 該塑件是日 用品 承受外力的幾率不大 如沖擊載荷 振動(dòng) 摩擦等情況比較少 塑件的工作溫度是熱 水的溫度 這使得在材料選擇時(shí)對(duì)熱變形溫度 脆化溫度 分解溫度有一定的要求 作為一 種日用品 生產(chǎn)批量應(yīng)該是大批大量生產(chǎn) 這樣 就必須考慮生產(chǎn)成本和模具壽命 在材料 的選擇時(shí)要綜合各種因素 此外 塑料都會(huì)老化 還要考慮到材料的光氧化等問(wèn)題 2 2 塑件材料的選擇 通常 選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求 以及原材料廠 家提供的材料性能數(shù)據(jù) 對(duì)于常溫工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)件來(lái)說(shuō) 要考慮的主要是材料的力學(xué) 性能 如屈服應(yīng)力 彈性模量 彎曲強(qiáng)度 表面硬度等 模具成型也要考慮到材料的注塑特 性 在各特點(diǎn)都相差無(wú)幾的情況下 好的成型特性是選擇材料的主要標(biāo)準(zhǔn) 以下是兩種 材料的性能和成型特性比較 表2 1 PA66的描述 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 6 表 2 2 PA66的技術(shù)數(shù)據(jù) 續(xù)表 2 2 表 2 3 PP的描述 表 2 4 PP的技術(shù)數(shù)據(jù) 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 7 表 2 5 PA66與 PP的價(jià)格比 從上述資料顯示 我們可以看出 PA66不論是在性能還是在價(jià)格上都比 PP合適 所 以我選擇 PA66 2 2 1 材料的化學(xué)物理特性 PA66在聚酰胺材料中有較高的熔點(diǎn) 它是一種半晶體 晶體材料 PA66 在較高溫度 也能保持較強(qiáng)的強(qiáng)度和剛度 PA66 在成型后仍然具有吸濕性 其程度主要取決于材料的 組成 壁厚以及環(huán)境條件 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí) 一定要考慮吸濕性對(duì)幾何穩(wěn)定性的影響 為 了提高 PA66的機(jī)械特性 經(jīng)常加入各種各樣的改性劑 玻璃就是最常見的添加劑 有時(shí) 為了提高抗沖擊性還加入合成橡膠 如 EPDM和 SBR等 PA66 的粘性較低 因此流動(dòng)性很 好 但不如 PA6 這個(gè)性質(zhì)可以用來(lái)加工很薄的元件 它的粘度對(duì)溫度變化很敏感 PA66的收縮率在 1 2 之間 加入玻璃纖維添加劑可以將收縮率降低到 0 2 1 收 縮率在流程方向和與流程方向相垂直方向上的相異是較大的 PA66 對(duì)許多溶劑具有抗溶 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 8 性 但對(duì)酸和其它一些氯化劑的抵抗力較弱 2 2 2 制品的注射工藝條件參數(shù) 干燥處理 如果加工前材料是密封的 那么就沒(méi)有必要干燥 然而 如果儲(chǔ)存容器被打 開 那么建議在 85 的熱空氣中干燥處理 如果濕度大于 0 2 還需要進(jìn)行 105 12 小時(shí)的真空干燥 熔化溫度 260 290 對(duì)玻璃添加劑的產(chǎn)品為 275 280 熔化溫度應(yīng)避免高于 300 模具溫度 60 模具溫度將影響結(jié)晶度 而結(jié)晶度將影響產(chǎn)品的物理特性 對(duì)于薄壁 塑件 如果使用低于 40 的模具溫度 則塑件的結(jié)晶度將隨著時(shí)間而變化 為了保持塑件的幾何穩(wěn)定性 需要進(jìn)行退火處理 注射壓力 100MPa 注射時(shí)間 1 5s 注射速度 高速 對(duì)于增強(qiáng)型材料應(yīng)稍低一些 保壓力 50MPa 保壓時(shí)間 20s 冷卻時(shí)間 20s 成型周期 50s 流道和澆口 由于 PA66的凝固時(shí)間很短 因此澆口的位置非常重要 澆口孔徑不要小于 0 5 t 這里 t為塑件厚度 如果使用熱流道 澆口尺寸應(yīng)比使用常規(guī)流道 小一些 因?yàn)闊崃鞯滥軌驇椭柚共牧线^(guò)早凝固 如果用潛入式澆口 澆口 的最小直徑應(yīng)當(dāng)是 0 75mm 2 3 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須滿足使用要求 并有好的結(jié)構(gòu)工藝性 塑件在滿足使用要求的 前提下 其結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能符合成形工藝要求 從而簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu) 降低生產(chǎn)成本 在塑 料生產(chǎn)過(guò)程中 一方面成型會(huì)對(duì)塑件的結(jié)構(gòu) 形狀 尺寸精度等諸方面提出要求 以便降低 模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和制造難度 保證生產(chǎn)出價(jià)廉物美的產(chǎn)品 另一方面 者通過(guò)對(duì)給定 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行分析 弄清塑件生產(chǎn)的難點(diǎn) 為模具設(shè)計(jì)和制造提供依據(jù) 2 3 1 塑件的結(jié)構(gòu) 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 9 圖 2 1 塑件的二維圖 圖 2 2 塑件的三維實(shí)體圖 上圖 2 1 2 2 顯示 杯蓋主體呈梅花狀 均布有 12個(gè)防滑槽 最大外徑為 64mm 厚 2 0mm 由表 2 4選出 總高 20mm 蓋內(nèi)有螺牙為半圓形的螺紋 高 4mm 與杯子內(nèi)徑嚴(yán)密配合防止漏水 以下是塑件的各項(xiàng)數(shù)據(jù) 體積 1 1289e 04 立方毫米 11 29 立方厘米 曲面面積 1 39940e 04 平方毫米 密度 1 3 克 立方厘米 質(zhì)量 14 676 克 15 克 表 2 4 熱塑性塑件的最小壁厚及常用壁厚推薦值 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 10 2 3 2 脫模斜度 由于塑件成型時(shí)冷卻過(guò)程中產(chǎn)生收縮 使其緊箍在凸模或型芯上 為了便于脫模 防止 因脫模力過(guò)大而拉壞塑件或使其表面受損 與脫模方向平行的塑件內(nèi) 外表面都應(yīng)具有合 理的斜度 脫模斜度的大小主要取決于塑件的收縮率 塑件的形狀 壁厚及塑件的部位等 因素 查表可知 PA66的脫模斜度 內(nèi)表面為 25 40 外表面為 20 40 脫模斜度的選擇原則 1 當(dāng)塑件有特殊要求或精度要求較高時(shí) 應(yīng)選取小的脫模斜度 2 高度不大的塑件也可以不要脫模斜度 3 收縮率大的塑件應(yīng)取大的脫模斜度 4 塑件形狀復(fù)雜 不易脫模的 應(yīng)取大的脫模斜度 5 塑件上的凸起或加強(qiáng)筋單邊應(yīng)有 40 5 0的斜度 6 側(cè)壁帶皮革花紋的應(yīng)有 40 6 0 而該塑件不高且外壁精度要求高 所以脫模斜度應(yīng)選小斜度 PA66 的流動(dòng)性很好 又加了 10 玻璃纖維有利于脫模 所以綜上所述 塑件不設(shè)脫模斜度 這樣有利于尺寸精 度的保證 2 3 3 螺紋設(shè)計(jì) 螺紋成形方法有模具直接成形 機(jī)械加工成形 塑料螺紋的設(shè)計(jì)原則 直徑不宜太小 外徑不小于 4mm 內(nèi)徑不小于 2mm 塑件螺紋 與金屬螺紋配合長(zhǎng)度不超過(guò)螺紋直徑的 1 5 2 倍 螺紋最外圈和最里圈留有臺(tái)階 防止 螺紋崩裂變形 該塑件的內(nèi)徑為 60mm 所以我們這設(shè)計(jì)成普通三角螺紋 604M 塑件上其它的特征還有如孔 加強(qiáng)肋 嵌件 鉸鏈 文字和花紋等 各個(gè)特征都有 其設(shè)計(jì)原則和特殊功能 因?yàn)樵撍芗](méi)有涉及 所以就不一一介紹 2 4 塑件的尺寸精度和表面質(zhì)量 2 4 1 塑件的尺寸精度 尺寸精度指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸的符合程度 即所獲得塑件尺寸的準(zhǔn) 確度 在滿足用要求的前提下 應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)得低一些 塑件尺寸公差根據(jù) GB T14486 工程塑料模塑塑料件尺寸公差標(biāo)準(zhǔn) 確定 塑件尺寸 公差的代號(hào)為 MT 公差等級(jí)分 7級(jí) 塑件上孔的公差采用單向正偏差 塑件上軸的公差 采用單向負(fù)偏差 中心距及其他位置尺寸公差采用雙向等值偏差 根據(jù)精度等級(jí)選用表 PA66的高精度為 4級(jí) 一般精度為 5級(jí) 根據(jù)塑件尺寸公差表 在公稱尺寸在 50 65 范 圍內(nèi) 取 MT4級(jí)的公差數(shù)值為 0 20 mm MT5 級(jí)的公差數(shù)值為 0 30 mm 2 4 2 塑件的表面質(zhì)量 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 11 1 塑件表面粗糙度 塑件表面粗糙度參照 GB T14234 塑料件表面粗糙度標(biāo)準(zhǔn) 不同加工方法和不同 材料所能達(dá)到的表面粗糙度 選取 決定因素于模具成形零件的表面粗糙度 塑件的表 面粗糙度一般為 1 6 0 2 m 而模具的表面粗糙度數(shù)值要比塑件低 1 2 級(jí) 該塑件要 求對(duì)型腔拋光 所以對(duì)粗糙度的要求比較高 查表得 PA66 拋光后順紋路方向的表面粗糙 度為 0 02 m 垂直紋路方向的表面粗糙度為 0 26 m 2 塑件表觀質(zhì)量 塑件表觀質(zhì)量指塑件成形后的表觀缺陷狀態(tài) 如缺料 溢料 飛邊 凹陷 氣孔 熔接痕 皺紋 翹曲與收縮 尺寸不穩(wěn)定等 表觀缺陷由塑件成形工藝條件 塑件成形 原材料選擇 模具總體設(shè)計(jì)等多種因素造成的 2 4 3 塑件的尺寸 塑件尺寸如下 mm mm mm mm 高0 364D 0 36d 0 24H 0 2418h 604SDM mm 精度等級(jí) 5級(jí) 周邊圓弧半徑 R mm 182H 5 塑件的材料為 PA66 故查表可得最小收縮率為 最大收縮率為 0min S0max1 平均收縮率為 0 cpS 2 5 注射機(jī)的選擇 注射模是安裝在注射機(jī)上的 因此在設(shè)計(jì)注射模具時(shí)應(yīng)該對(duì)注射機(jī)有關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn) 行必要的了解 以便設(shè)計(jì)出符合要求的模具 同時(shí)選定合適的注射機(jī)型號(hào) 選用注射機(jī)時(shí) 通常是以某塑件 或模具 實(shí)際需要的注射量初選某一公稱注射量 的注射機(jī)型號(hào) 然后依次對(duì)該機(jī)型的公稱注射壓力 公稱鎖模力 模板行程以及模具安 裝部分的尺寸一一進(jìn)行校核 由 PRO E模分析得 材料密度取 1 3 m 35g 故3cmg 流道凝料 V 0 5V 流道凝料的體積 質(zhì)量 是個(gè)未知數(shù) 根據(jù)手冊(cè)取345 Vcm 實(shí) 0 5V 0 5M 來(lái)估算 塑件越大則比例可以取的越小 我們選擇 HTF60W2 II型 表 2 5 的注射成型機(jī) 此型號(hào)表示液壓注射成型機(jī) 其公稱注射量為 符合要求 31c 表 2 5 注射機(jī)參數(shù) 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 12 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 13 3 分型面的選擇及型腔數(shù)目的確定 分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面 一副模具根據(jù) 需要可能有一個(gè)或兩個(gè)以上的分型面 分型面可以是垂直于合模方向 也可以與合模方 向平行或傾斜 我們?cè)谶@里選用與合模方向垂直 3 1 分型面的選擇原則 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(jì) 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(shí)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(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則 a 保證塑料制品能夠脫模 這是一個(gè)首要原則 因?yàn)槲覀冊(cè)O(shè)置分型面的目的 就是為了能夠順利從型腔中脫出 制品 根據(jù)這個(gè)原則 分型面應(yīng)首選在塑料制品最大的輪廓線上 最好在一個(gè)平面上 而且此平面與開模方向垂直 分型的整個(gè)廓形應(yīng)呈縮小趨勢(shì) 不應(yīng)有影響脫模的凹凸形 狀 以免影響脫模 b 使型腔深度最淺 模具型腔深度的大小對(duì)模具結(jié)構(gòu)與制造有如下三方面的影響 1 目前模具型腔的加工多采用電火花成型加工 型腔越深加工時(shí)間越長(zhǎng) 影響模具 生產(chǎn)周期 同時(shí)增加生產(chǎn)成本 2 模具型腔深度影響著模具的厚度 型腔越深 動(dòng) 定模越厚 一方面加工比較困 難 另一方面各種注射機(jī)對(duì)模具的最大厚度都有一定的限制 故型腔深度不宜過(guò)大 3 型腔深度越深 在相同起模斜度時(shí) 同一尺寸上下兩端實(shí)際尺寸差值越大 若要 控制規(guī)定的尺寸公差 就要減小脫模斜度 而導(dǎo)致塑件脫模困難 因此在選擇分型面時(shí) 應(yīng)盡可能使型腔深度最淺 c 使塑件外形美觀 容易清理 盡管塑料模具配合非常精密 但塑件脫模后 在分型面的位置都會(huì)留有一圈毛邊 我們稱之為飛邊 即使這些毛邊脫模后立即割除 但仍會(huì)在塑件上留下痕跡 影響塑件 外觀 故分型面應(yīng)避免設(shè)在塑件光滑表面上 d 盡量避免側(cè)向抽芯 塑料注射模具 應(yīng)盡可能避免采用側(cè)向抽芯 因?yàn)閭?cè)向抽芯 模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜 并且直接影響塑件尺寸 配合的精度 且耗時(shí)耗財(cái) 制造成本顯著增加 故在萬(wàn)不得己的情況下才能使用 e 使分型面容易加工 分型面精度是整個(gè)模具精度的重要部分 力求平面度和動(dòng) 定模配合面的平行度在公差范圍內(nèi) 因此 分型面應(yīng)是平面且與脫模方向垂直 從而使 加工精度得到保證 如選擇分型面是斜面或曲面 加工的難度增大 并且精度得不到保 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 14 證 易造成溢料飛邊現(xiàn)象 f 有利于排氣 對(duì)中 小型塑件因型腔較小 空氣量不多 可借助分型面的縫隙排 氣 因此 選擇分型面時(shí)應(yīng)有利于排氣 按此原則 分型面應(yīng)設(shè)在注射時(shí)熔融塑料最后 到達(dá)的位置 而且不把型腔封閉 3 2 分型面的確定 該塑件的結(jié)構(gòu)如圖 2 1 2 2 所示 在零件的外表面有梅花狀的曲面 內(nèi)表面有螺 紋 如果采用中間分型的話 會(huì)在塑件的外表面留下飛邊 影響塑件的美觀 在保有塑 件精度的情況下有兩中方案 a 分型面為上表面 模具采用強(qiáng)制脫模機(jī)構(gòu) b 分型面為 塑件的下面 模具采用自動(dòng)脫螺紋機(jī)構(gòu) 方案 a采用強(qiáng)制脫模 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì) 但 是塑件內(nèi)螺紋和塑件的質(zhì)量會(huì)受到影響 方案 b采用自動(dòng)脫螺紋機(jī)構(gòu)可以大批量生產(chǎn) 生產(chǎn)效率高 而且質(zhì)量可以保證 現(xiàn)在是競(jìng)爭(zhēng)社會(huì) 講求效率和質(zhì)量 方案 b更適合 3 3 型腔數(shù)目的確定 為了使模具與注射機(jī)的生產(chǎn)能力的匹配 提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性 并保證塑件體精 度 模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確定型腔數(shù)目 常用的方法有四種 a 根據(jù)經(jīng)濟(jì)性能確定型腔數(shù)目 b 根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目 c 根據(jù)注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目 d 根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目 我們這里選用 c 其計(jì)算過(guò)程如下 n 2 G C V 式 3 1 式中 G 注射機(jī)的公稱注射量 cm 3 V 單個(gè)制品的體積 cm 3 C 澆道和澆口的總體積 cm 3 生產(chǎn)中每次實(shí)際注射量應(yīng)為公稱注射量 G的 0 75 0 45 倍 現(xiàn)取 0 6G進(jìn)行計(jì)算 每件制品所需澆注系統(tǒng)的體積為制品體積的 0 2 1 倍 現(xiàn)取 C 0 5V 進(jìn)行計(jì)算 n2 0 68 514 73 大多數(shù)小型件常用多型腔注射模 而高精度塑件的型腔數(shù)原則上不超過(guò) 4個(gè) 由于本 次設(shè)計(jì)時(shí)間的緊張 為了方便設(shè)計(jì)的計(jì)算 采用一模兩腔 3 4 型腔的布局 多型腔在模板上排列形式通常有圓形 H 形 直線形及復(fù)合形等 在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意 以下幾點(diǎn) 盡可能采用平衡式排列 確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定 型腔布置與澆口開設(shè)部位應(yīng)力求對(duì)稱 以便防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象 盡量使型腔排列得緊湊 以便減小模具的外形尺寸 考慮到模具成型零件和型芯結(jié)構(gòu)以及脫模方式的設(shè)計(jì) 模具的型腔排列方式如下圖 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 15 所示 圖 3 1 型腔的排列 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 16 4 成型零件尺寸的確定 成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構(gòu)成塑件的尺寸 凹 凸模工作尺寸的精 度直接影響塑件的精度 成型零件工作尺寸計(jì)算方法一般有兩種 一種是平均值法 即 按平均收縮率 平均制造公差和平均磨損量進(jìn)行計(jì)算 另一種是按極限收縮率 極限制 造公差和磨損量進(jìn)行計(jì)算 前一種方法簡(jiǎn)便 但不適合精密塑件的模具設(shè)計(jì) 后一種復(fù) 雜 但能較好的保證尺寸精度 本設(shè)計(jì)采用平均值法 4 1 凹模工作尺寸的計(jì)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(guò)程中凹模的磨 損會(huì)使包容尺寸逐漸變大 因此 為了使得模具的磨損留有修模的余地 以及裝配的需 要 在設(shè)計(jì)模具時(shí) 包容尺寸盡量取下限尺寸 尺寸公差取上偏差 1 凹模徑向尺寸的計(jì)算 式 ZSLM 0 43 1 4 1 64 64 0 006 0 75 0 30 340 64 12 mm0 8 式中 型腔基本尺寸 mm ML 塑件基本尺寸 mm S 塑件總公差 mm 制造公差 mm 一般為 這里取 前的系數(shù) 此處Z 3 4 為 3 4 可隨制品的精度和尺寸變化 一般在 0 5 0 8 之間 制品 偏差大則取小值 偏差小則取大值 2 凹模深度的計(jì)算 式cp02 3ZMHS 4 2 20 20 0 006 0 67 0 24 0 24 19 96 mm0 6 式中 型腔深度 mm MH 塑件總高度 mm 4 2 凸模工作尺寸的計(jì)算 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 17 凸模是成型塑件外形的 其工作尺寸屬被包容尺寸 在使用過(guò)程中凸摸的磨損會(huì)使 被包容尺寸變小 因此 為了使得模具的磨損留有修模的余地 以及裝配的需要 在設(shè) 計(jì)模具時(shí) 被包容尺寸盡量取上限尺寸 尺寸公差取下偏差 1 凸模徑向尺寸的計(jì)算 式 4 3 03 4ZMcpdS 60 60 0 006 0 75 0 30 0 34 60 13 mm0 8 式中 型芯尺寸 mm Md 塑件尺寸 mm 2 凸模高度計(jì)算 式 4 4 02 3ZMcphS 18 18C0 006 0 67 0 24 0 24 18 27 mm0 6 式中 型芯高度 mm Mh 塑件內(nèi)腔的高度 mm 4 3 螺紋型芯工作尺寸的計(jì)算 1 螺紋大徑的計(jì)算 式0 ZMScpdDb 4 5 60 60 0 006 0 20 0 6 60 56 mm0 6 式中 螺紋型芯大徑 mm Md 塑件內(nèi)螺紋大徑 mm SD 塑件內(nèi)螺紋中徑公差 mm 查螺紋公差標(biāo)準(zhǔn) GB197 81得 0 20mm b b 查 塑料模具設(shè)計(jì) 得 0 06mmZ Z 2 螺紋中徑的計(jì)算 式 4 6 0223 4ZMScpdDb 57 402 57 402 0 006 0 75 0 20 0 5 57 89 mm0 5 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 18 式中 型芯中徑 mm 2Md 塑件內(nèi)螺紋中徑 mm SD 查 塑料模具設(shè)計(jì) 得 0 05mm Z Z 3 螺紋小徑的計(jì)算 式 4 7 011 ZMScpdDb 55 670 55 670 0 006 0 20 0 5 56 20 mm0 5 式中 型芯小徑 mm 1Md 塑件內(nèi)螺紋小徑 mm SD 4 螺紋高度的計(jì)算 式 4 8 022 3ZMcphS 10 10 0 006 0 67 0 18 0 184 10 18 mm0 45 式中 型芯螺紋高度 mm 2Mh 塑件內(nèi)螺紋高度 mm 5 螺距的計(jì)算 式 4 9 2ZMScpP 4 4 0 006 0 4 4 02 0 02mm 式中 型芯螺距 mm MP 塑件螺距 mm S 查 塑料模具設(shè)計(jì) 得 0 04mm Z Z 4 4 型腔壁厚和底板厚度計(jì)算 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)度和剛度 如果型腔壁厚和底板的厚度不夠 當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過(guò)型腔材料本 身的許用應(yīng)力時(shí) 型腔將導(dǎo)致塑性變形 甚至開裂 與此同時(shí) 若剛度不足將導(dǎo)致過(guò)大 的彈性變形 從而產(chǎn)生型腔向外膨脹或溢料間隙 因此 有必要對(duì)型腔進(jìn)行強(qiáng)度和剛度 的計(jì)算 整體式矩形型腔形狀如圖 4 1所顯 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 19 圖 4 1 整體式矩形型腔 1 整體式矩形型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算 任一側(cè)壁均可視為三邊固定 一邊自由的矩形 板 其最大擾曲變形發(fā)生在自由邊的中點(diǎn) 11433CapasE 式 4 10 34 5mm 35mm 式中 S 型腔側(cè)壁厚度 mm a 型腔側(cè)壁受壓高度 mm L 型腔長(zhǎng)邊長(zhǎng)度 mm P 型腔壓力 aMP 取 30MPa E 模具材料彈性模量 a 查表取 0 85 GP 任一自由邊中點(diǎn)的允許變形量 由塑件寬度公差根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式?jīng)Q定為 0 0961 根據(jù)塑件尺寸和模架標(biāo)準(zhǔn)取 L 250mm a 30mm 2 整體式矩形型腔底板厚度的計(jì)算 由兩端平行支架支撐的整體式矩形型腔的底板 可 視為受均勻載荷四周固定的矩形板 底板的長(zhǎng)邊喝短邊分別用 L和 b 其最大撓曲變形發(fā) 生在板的中心 11 4 33CPbbhE 式 4 11 29 59 mm 30mm 式中 h 整體式矩形底板厚度 P 型腔壓力 aMP b 矩形板受力短邊長(zhǎng)度 mm L 矩形板受力長(zhǎng)邊長(zhǎng)度 mm 允許變形量 塑件高度公差決定 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)式計(jì)算出 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 20 C 由 L b之值決定的常數(shù) 可由近似公式計(jì)算 44 32 1Lb 0 0294 5 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 注射模的澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注射機(jī)噴嘴進(jìn)入模具開始到型腔為止所流經(jīng)的通 道 它的作用是將熔體平穩(wěn)地引入型腔 并在填充和固化定型過(guò)程中 將型腔內(nèi)氣體順 利排出 且將壓力傳遞到型腔的各個(gè)部位 以獲得組織致密 外形清晰 表面光潔和尺 寸穩(wěn)定的塑件 因此 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的真確與否直接關(guān)系到注射成型的效率和塑件質(zhì)量 澆注系統(tǒng)一般可分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩大類 我們?cè)谶@里選用普通澆注 系統(tǒng) 它由主流道 分流道 澆口及冷料穴四部分組成 5 1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是注射模設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié) 它直接影響注射成型的效率和質(zhì)量 設(shè)計(jì)時(shí)一般遵循以下基本原則 1 必須了解塑料的工藝特性 每一種塑料都有其適應(yīng)的溫度及剪切速率 設(shè)計(jì)時(shí)了解 了便于考慮澆注系統(tǒng)尺寸對(duì)熔體流動(dòng)的影響 一般情況都不希望澆注系統(tǒng)太長(zhǎng)和太粗 2 排氣良好 澆注系統(tǒng)應(yīng)能順利地引導(dǎo)熔體充滿型腔 料流快而不紊 并能把型腔內(nèi) 的氣體順利排出 3 防止型芯和塑件變形 高速熔融塑料進(jìn)入型腔時(shí) 要盡量避免料流直接沖擊型芯或 嵌件 否則會(huì)使注射壓力消耗大或使型芯或嵌件變形 4 減少熔體流程及塑料耗量 在滿足成型和排氣良好的前提下 塑料熔體應(yīng)以最短的 流程充滿型腔 這樣可以縮短成型周期 提高成型效果 減少塑料用量 5 修整方便 并保證塑件的外觀質(zhì)量 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要綜合考慮塑件大小 形狀及 技術(shù)要求等問(wèn)題 做到去除修整澆口方便 同時(shí)不影響塑件的外觀和使用 6 要求熱量及壓力損失最小 熔融塑料進(jìn)入澆注系統(tǒng)時(shí) 要求其熱量及壓力損失最小 防止溫度和壓力降低過(guò)多而引起填充不滿等缺陷 5 2 澆注系統(tǒng)設(shè)各部件設(shè)計(jì) 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 21 5 2 1 主流道的設(shè)計(jì) 主流道是塑料熔體進(jìn)入模具型腔是最先經(jīng)過(guò)的部位 它將注塑機(jī)噴嘴注出的塑料熔 體導(dǎo)入分流道或型腔 其形狀為圓錐形 便于熔體順利的向前流動(dòng) 開模時(shí)主流道凝料 又能順利拉出來(lái) 主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間 主流道的 設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下 1 為便于從主流道中拉出澆注系統(tǒng)的凝料以及考慮塑料熔體的膨脹 主流道設(shè)計(jì) 成圓錐形 因 PA66的流動(dòng)性較好 故其錐度取 過(guò)大會(huì)造成流速減慢 易成渦流 內(nèi)3 壁粗糙度為 R0 8 m 2 在保證塑件成形良好的情況下 主流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡量短 否則會(huì)使主流道的凝 料增多 且增加壓力損失 使塑料熔體降溫過(guò)多影響注射成形 4 為使熔融塑料完全進(jìn)入主流道而不溢出 應(yīng)使主流道與注射機(jī)的噴嘴緊密對(duì)接 主流道對(duì)接處設(shè)計(jì)成半球形凹坑 其半徑為 r2 r1 1 2 其小端直徑 D d 0 5 1 凹 坑深度常取 3 4mm 在此模具中取 r2 11 12mm 5 由于主流道要與高溫高壓的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞 所以主流道部分 常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道襯套 以便選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)加工和熱處理 其大端兼作定位 環(huán) 圓盤凸出定模端面的長(zhǎng)度 H 5 10mm 根據(jù)網(wǎng)上廠家資料查得 HTF60W2 II 型注射機(jī)噴嘴有關(guān)尺寸如下 噴嘴前端孔徑 d 0 3mm 噴嘴前端球面半徑 R 0 10mm 為了使凝料能順利拔出 主流道的小端直徑 D應(yīng)稍大于注射噴嘴直徑 d D d 0 5 1 mm 3 1 4mm 主流道的半錐角 通常為 10 2 0過(guò)大的錐角會(huì)產(chǎn)生湍流或渦流 卷入空氣 過(guò)小的 錐角使凝料脫模困難 還會(huì)使充模時(shí)熔體的流動(dòng)阻力過(guò)大 此處的錐角選用 1 50 經(jīng)換 算得主流道大端直徑 D 8mm 為使熔料順利進(jìn)入分流道 可在主流道出料端設(shè)計(jì)半徑 5mm 的圓弧過(guò)渡 主流道的長(zhǎng)度 L一般控制在 60mm之內(nèi) 可取 L 30mm 5 2 2 主流道襯套 澆口套 的設(shè)計(jì) 由于主流道要與高溫塑料和注塑機(jī)噴嘴反復(fù)接觸和碰撞 通常不直接開在定模上 而是將它單獨(dú)設(shè)計(jì)成主流道套鑲?cè)攵０鍍?nèi) 對(duì)小型模具可將主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì) 成整體式 但在大多數(shù)情況下是將主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成兩個(gè)零件 然后配合固定 在模板上 主流道襯套與定模座板采用 H7 m6 過(guò)渡配合 與定位圈的配合采用 間9hH 隙配合 主流道襯套一般選用 T8 T10 制造 熱處理強(qiáng)度為 52 56HRC 圖 5 1所示為一 般主流道襯套的形式 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 22 圖 5 1 主流道襯套 表 5 1 澆口套的直徑 配合公差 根據(jù)兩型腔中心距和塑件壁厚我們選擇 d 26mm D 36mm D1 D 8 44mm 5 2 3 分流道的設(shè)計(jì) 分流道是主流道與澆口之間的通道 一般開在分型面上 起分流和轉(zhuǎn)向的作用 多 型腔模具必定設(shè)計(jì)分流道 分流道截面的形狀可以是圓形 半圓形 矩形 梯形和 U形 等 圓形和正方形截面流道的比面積最小 流道表面積于體積之比值稱為比表面積 塑料熔體的溫度下降小 阻力小 流道的效率最高 但加工困難 而且正方形截面不易 脫模 所以在實(shí)際生產(chǎn)中較常用的截面形狀為梯形 半圓形及 U形 分流道的長(zhǎng)度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口位置 從在輸送熔料時(shí)減少 壓力損失 熱量損失和減少澆道凝料的要求出發(fā) 應(yīng)力求縮短 分流道的截面形狀 通常分流道的斷面形狀有圓形 矩形 梯形 U 形和六角形 等 為了減少流道內(nèi)的壓力損失和傳熱損失 提高效率 我們這里就選用圓形分流道 如圖 5 2 因?yàn)閳A形截面分流道的效率是分流道中效率最高的 固選它 分流道的尺寸 因?yàn)楦鞣N塑料的流動(dòng)性有差異 所以可以 根據(jù)塑料 的品種來(lái)粗略地估計(jì)分流道的直徑 PA66分流道的直徑在 1 6 9 5mm 取 D 2mm 圖 5 2 分流道截面 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 23 分流道的布置 分流道的布置取決于型腔的布局 兩者相互影響 分流道的布置 形式分平衡式與非平衡式兩類 這里我們選用的是平衡式的布置方法 分流道與澆口的連接 分流道與澆口的連接處應(yīng)加工成斜面 并用圓弧過(guò)渡 有 利于塑料熔體的流動(dòng)及充填 5 2 4 澆口的設(shè)計(jì) 澆口是連接分流道與型腔的一段細(xì)短的通道 它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分 澆口的形 狀 數(shù)量 尺寸和位置對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大 澆口的主要作用有兩個(gè) 一是塑料熔體 流經(jīng)的通道 二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間 澆口的類型有很多 有點(diǎn)澆口 側(cè) 澆口 直接澆口 潛伏式澆口等 各澆口的應(yīng)用和尺寸按塑件的形狀和尺寸而定 該模 具采用側(cè)澆口 其有以下特性 形狀簡(jiǎn)單 去除澆口方便 便于加工 而且尺寸精度容易保證 試模時(shí)如發(fā)現(xiàn)不當(dāng) 容易及時(shí)修改 能相對(duì)獨(dú)立地控制填充速度及封閉時(shí)間 對(duì)于殼體形塑件 流動(dòng)充填效果較佳 根據(jù)公式 5 1 5 2 可以計(jì)算出澆口寬度和澆口厚度 式 5 1 30nAW 8194 3 15mm 式中 澆口寬度 mm W 型腔表面積 A2m 材料常數(shù) 對(duì)于 PA66 0 8 nn 式 5 2 ht 0 8 2 1 6mm 式中 h 澆口厚度 mm t 零件壁厚 mm 澆口位置的選擇直接影響到制品的質(zhì)量問(wèn)題 所以我們?cè)陂_設(shè)澆口時(shí)應(yīng)注意 澆口應(yīng)開在能使型腔各個(gè)角落同時(shí)充滿的位置 澆口應(yīng)設(shè)在制品壁厚較厚的部位 以利于補(bǔ)縮 澆口的位置選擇應(yīng)有利于型腔中氣體的排除 澆口的位置應(yīng)選擇在能避免制品產(chǎn)生熔合紋的部位 澆口應(yīng)設(shè)在不影響制品外觀的部位 不要在制品承受彎曲載荷或沖擊的部位設(shè)置澆口 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 24 5 2 5 冷料穴的設(shè)計(jì) 冷料穴一般位于主流道對(duì)面的動(dòng)模板上 其作用就是存放料流前峰的 冷料 防止 冷料 進(jìn)入型腔而形成接縫 此外 在開模時(shí)又能將主流道凝料從定模板中拉出 冷 料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直徑 長(zhǎng)度約為主流道大端直徑 冷料穴的形式有三 種 一種是與推桿匹配的冷料穴 二種是與拉料桿匹配的冷料穴 三種是無(wú)拉料桿的冷 料穴 并非所有的注射模都要開設(shè)冷料穴 有時(shí)由于塑料的性能和注射工藝的控制 很 少有冷料的產(chǎn)生或塑件要求不高時(shí)可以不設(shè)冷料穴 我們這里考慮到塑料性能和注射工 藝 選擇無(wú)拉料桿的冷料穴 這種冷料穴在主澆道對(duì)面的模板上開一錐形凹坑 為了拉 住主澆道的凝料 在錐形凹坑的側(cè)壁上鉆一中心線與另一邊平行 深度較淺的小孔 開 模時(shí)靠小孔的作用將主澆道凝料從主澆道中拉出來(lái) 推出時(shí)靠人工用拉鉤拉出 5 3 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 型腔內(nèi)氣體的來(lái)源 除了型腔內(nèi)原有的空氣外 還有因塑料受熱或凝固而產(chǎn)生的低 分子揮發(fā)氣體 塑料熔體向注射型腔填充過(guò)程中 尤其是高速注射成型和熱固性塑料注 射成型時(shí) 必須考慮把這些氣體順序排出 否則 不僅會(huì)引起物料注射壓力過(guò)大 熔體 填充型腔困難 造成沖不滿腔 而且部分氣體還會(huì)在壓力作用下滲進(jìn)塑料中 使塑件產(chǎn) 生氣泡 組織疏松 熔接不良 甚至還會(huì)由于氣體受到壓縮 溫度急劇上升 進(jìn)而引起 周圍熔體燒灼 使塑件局部碳化和燒焦 因此在模具設(shè)計(jì)時(shí) 要充分考慮排氣問(wèn)題 一般來(lái)說(shuō) 對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模具 事先較難估計(jì)發(fā)生氣阻的準(zhǔn)確位置 所以往往需 要通過(guò)試模來(lái)確定其位置 然后在開排氣槽 排氣槽一般開設(shè)在型腔最后被充滿的地方 排氣的方式有開設(shè)排氣槽和利用模具零件配合間隙排氣 1 排氣槽排氣 開設(shè)排氣槽排氣 通常遵循以下原則 排氣槽最好開設(shè)在分型面上 因?yàn)榉中兔嫔弦蚺艢舛a(chǎn)生的飛邊 易隨塑件脫落 排氣槽的排氣口不能正對(duì)操作人員 以防熔料噴出而發(fā)生工傷事故 排氣槽最好開設(shè)在靠近嵌件和塑件最薄處 因?yàn)檫@樣的部位最容易形成熔接痕 宜排出氣體 并排出部分冷料 排氣槽的寬度可取