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鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計 1 0 前言 隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用塑料也工程塑料在強度和精度方面的不斷 提 塑料制品的應用范圍也在不斷擴展 由于再工業(yè)產(chǎn)品中 一個設計合理的 塑件往往能代替多個傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)件 加上利用工程塑料特有性質(zhì) 可以一次 成型非常復雜的形狀 并且還能設計成卡裝結(jié)構(gòu) 成倍地減少產(chǎn)品中的各種緊 固件 大大地降低了金屬材料消耗能和加工及裝配工時 因此 近年來工業(yè)產(chǎn) 品塑料化的趨勢不斷上升 注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法 該方法適應于全部熱塑性塑料 和部分熱固性塑料 制得的塑料制品數(shù)量之大是其他成型方法望塵莫及的 由 于注塑成型加工不僅產(chǎn)量多 而且適應于多種原料 能夠成批地生產(chǎn) 并且具 有固定的尺寸 可以實現(xiàn)自動化 高速化 因此具有較高的經(jīng)濟效益 作為注塑成型加工的主要工具之一注塑模具 在質(zhì)量 精度 制造周期以 及注塑成型過程中的生產(chǎn)效率等方面水平高低 直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量 產(chǎn)量 成本及產(chǎn)品的更新?lián)Q代 同時也決定著企業(yè)在市場競爭中反應能力和速度 與其它機械行業(yè)相比 模具制造業(yè)主要有以下三個特點 第一 模具不能像其它機械那樣可作為基本定性定型的商品隨時都可以在 機電市場上買到 這是因為每副模具都是針對特定塑料制品的規(guī)格而產(chǎn)生的 由于塑料制品的形狀 尺寸各異 差距甚大 其模具結(jié)構(gòu)也大相徑庭 所以模 具制造不能形成批量生產(chǎn) 換句話說 模具是單件生產(chǎn)的 其壽命越長 復加 工的可能性越小 因此模具的制造成本較高 第二 因為注塑模具是為產(chǎn)品中的塑料制品而定制的 作為產(chǎn)品 除質(zhì)量 價格等因素外 很重要的一點就是需要盡快的投放市場 所以對于塑料制品 而 特殊定制的模具來說 其制造周期一定要短 第三 模具制造是一項技術很強的工作 其加工過程集中了機械制造技術 中先進技術的精華部分與鉗工技術的手工技巧 因此要求模具工人具有較高的 文化技術水平 特別是對企業(yè)來說要求培養(yǎng) 全能工人 使其適應多種要求 這種技術工人對于模具單件生產(chǎn)方式組織均衡生產(chǎn)是非常重要的 綜上所述 模具制造業(yè)存在成本高 要求制造周期短 技性強等特點 目前 隨著科學技 術的不斷發(fā)展和計算機技術的應用 這些問題得到了很大改善 由于有了計算 機輔助設計和計算機輔助加工 從根本上改變了模具生產(chǎn)的面貌 可靠地保證 了模具所要的精度與質(zhì)量 預硬 易切削以及高光亮等 新興模具材料的應用 大大方便了加工及熱處理 另外 模具標準件和標準件為基礎的特殊定制零件 的普及 明顯地模具制造周期 在模具設計方面 正逐漸把理論設計提高到日益重要的位置 即采用了理 論與經(jīng)驗結(jié)合的方法 改變了以往的經(jīng)驗 類比 實驗的方法 使我國的塑料 童心吸水杯注塑模設計 2 模具設計水平進入了新階段 市場上為了制造各種形狀各異結(jié)構(gòu)復雜的塑料制品 注塑成形技術應運而 生并日趨成熟 怎樣用注塑成形的方法生產(chǎn)塑料制品滿足社會的需要 已經(jīng)成 為一個重大的課題 注塑模具是注塑成型的主要工具之一 應用非常廣泛 對塑料材料各種結(jié)構(gòu) 性能的深刻認識和日趨成熟的注塑成型技術和精密 加工技術是注塑模具設計的理論基礎 現(xiàn)在社會上有各種模具軟件 為模具設 計帶來了無比的便利 使模具設計工作簡單易而且效力良好 模具的設計制造顯然很復雜 但是也有自己的規(guī)律 注塑模具制造大致可 分為以下幾個步驟 1 塑料制品的工藝分析 2 模具結(jié)構(gòu)設計 3 確定模 具材料和選擇工件 4 零件加工和模具組裝 5 試模 合理的加工工藝 高效的設備和先進的模具是現(xiàn)代模具制品必不可少的三 大支柱 對于采用注塑成型加工方法生產(chǎn)塑料制品來說 合理的成型工藝即是 三大支柱中的合理的加工工藝 在成型過程中 尤其是精密制品的成型 要想 建立一組最佳成型條件決非易事 因為影響成型條件的因素很多 除制品的形 狀 模具結(jié)構(gòu) 注塑設備 原材料等之外 電壓的波動 環(huán)境溫度的變化對成 型都有一定的影響 到目前為止 建立最佳的成型工藝尚無簡單可靠的標準 大多數(shù)需要操作者具有很豐富的實踐經(jīng)驗與耐心 根據(jù)塑料制品在成型過程中 出現(xiàn)的問題認真調(diào)整 才能確定一個理想的成型工藝 高效率 高質(zhì)量的生產(chǎn) 出合格的塑料制品 注塑模具的產(chǎn)品成品低廉 技術含量大 有很好的經(jīng)濟效益 它的大批量 生產(chǎn)緩解了市場的需求和工業(yè)的需求 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計 3 1 總體方案論證 1 1 設計原理 注塑模具設計必須以塑料的特點性能注塑成型原理為依據(jù) 以制造簡單易 行為準則 注塑成型是熱塑性塑料制造生產(chǎn)的一種重要方法 其原理是 塑料 材料在注塑機內(nèi)加熱融化 然后在高壓作用下將熔融狀態(tài)下的塑料高速注入模 具型腔內(nèi) 然后冷卻成型 影響注塑成型工藝的因素很多 主要工藝參數(shù)有 一 溫度 包括料桶溫度 噴管溫度 模具溫度 二 壓力 包括塑化壓 力和注射壓力 三 時間 包括充模時間 保壓時間 閉模時間等等其它時間 為了設計一套結(jié)構(gòu)合理 工藝簡單的模具 必須處理好各種因素的影響 1 2 方案選擇 本次設計的內(nèi)容是綜合一個吸杯模具 設計一套注塑模具 童芯吸水杯為兒童喝水所用 對材料無特殊要求 選用聚苯乙烯就可以滿 足要求 聚苯乙烯具有一定的機械強度 化學穩(wěn)定性及電器性能都比較優(yōu)良 投光好 著色佳 并易與成塑 其特點是差不多完全能耐水 缺點是耐熱低 性脆 且 其制品由于內(nèi)應力容易碎裂 僅能用與低負載和不高溫度 60 70 下使用 童芯吸水杯的測繪 童心吸水杯注塑模設計 4 由此結(jié)合模具結(jié)構(gòu) 有兩套方案供選擇 第一方案是一模一腔直接澆口 第二方案是 一模兩腔點澆口形式 第一方案 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計 5 由于童芯吸水杯有手柄 注塑成型后不易從模具中取出 所以采用側(cè)向分 型結(jié)構(gòu) 型芯分成兩部分 中間有一分型面注塑機 將料桶內(nèi)的塑料加熱 使 其經(jīng)過噴嘴高速主儀入模具的主澆口 由于沒有分澆流道 熔體直接入型腔 充滿 冷卻 隨之開模 在頂出系統(tǒng)作用下塑料制品 童芯吸水杯 頂出 因 為世界澆口 所以杯子底留有物不能自動去初 必須進行機加工剔除 或人工 去除 本套模具的顯著 特點是模具設計制造簡單 注塑過程直接快捷 但是由于 單腔所以導致效率低下 料把需后續(xù)加工 使得生產(chǎn)產(chǎn)品周期長 第二方案 童心吸水杯注塑模設計 6 此套模具的澆口是設置在游動模中 以澆口形式出現(xiàn)的 當模具開啟后 在彈簧和拉鉤的作用下 迫使游動模與動模一起運動 這時澆道中固化了的塑 件由于受到定模板上的拉料釘限制 而停在彈簧板上 圖 C 模具繼續(xù)開啟 帶動拉桿運動 在拉該作用下 彈簧板彈開一定 的距離將澆道塑料從拉料釘上強行脫開 隨后模具繼續(xù)開啟 動模 游動模從 制品分形處分開 經(jīng)頂出后取出 這是一套自動成型方法 無需后續(xù)加工 節(jié)省了時間 提高了生產(chǎn)時效 缺點是模具結(jié)構(gòu)較復雜 加工不容易 制造成本提高 但是由于模具利用率較 高 可以幾十萬次重復使用 所以該方案更有利于提高生產(chǎn)效益 1 3 型腔數(shù)的確定 模具中的型腔數(shù)目的確定是一項綜合項目 首先應考慮注射機的各項規(guī)格 及工作性能 以及考慮制品的精度要求 模具制造的費用等 1 3 1 確定合適的成型型腔數(shù) 應考慮以下幾個因素 以機床注射能力為基礎 每次注射量不超過注射機最大注射量的 80 按 公式計算 澆注系統(tǒng)的注射量 g 澆W 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計 7 塑件重量 g 件W 初定注射 機為 XS ZY 350 型 該注射機的注射 量為 125g 即 S 125g 初 估澆注系統(tǒng)的重量為 10g 即 10g 塑件的重量 42g澆 件W 所以 1 24058 N 因此 模具的型腔數(shù)初定為 2 1 3 2 根據(jù)塑件的精度考慮 一般多型腔時制造精度低 塑件精度也低 該制品的表面精度要求很高 表面要求光滑 粗糙度很高 不易打采用多型腔 不過 采用一模一腔 會增 加產(chǎn)品的成本 因此 在考慮型腔數(shù)時 不綜合考慮各方面的因素 在精度要 要求例題的情況下 盡量采用一模多腔 1 3 3 據(jù)塑件形狀及進料口位置考慮 該制品為童芯吸水杯子 圓形 制品高度為 82mm 制品的表面光滑 有兩 個手把 澆口初定在杯子底面中芯 采用點澆口 因此 采用一模二腔能滿足 點澆口的要求 1 3 4 根據(jù)塑件的產(chǎn)量考慮 對試制或小批量塑件宜取單型腔或少型腔 大批量時宜取多型腔 該塑件 為大批量生產(chǎn) 因此宜采用多型腔 綜合以上 4 個方面的因素 該模具的型腔數(shù)確定為 2 個 童心吸水杯注塑模設計 8 2 注塑?？傮w結(jié)構(gòu)設計 2 1 注塑型模具基本類型 根據(jù)產(chǎn)品和生產(chǎn)要求 設計要點可以歸納如下 1 為降低成型費用 采 用一模二腔 并不對制品進行后加工 2 為滿足制品邊面光亮的要求與提高成 型率 采用點澆口 3 為了方便加工與處理 型腔與型芯部分 采用拼鑲結(jié) 構(gòu) 本設計選擇的方案是典型的側(cè)向分型結(jié)構(gòu) 因為杯把屬于側(cè)凹體 不能直 接從模具頂出 為此 模具必須增加抽芯或側(cè)凹向分型結(jié)構(gòu) 側(cè)向分型的模具 又稱哈夫模 2 2 注塑模具的典型結(jié)構(gòu) 此套方案有以下幾個部分構(gòu)成 1 成型零部件 2 澆注系統(tǒng) 3 導向零 件 4 脫模頂出機構(gòu) 5 側(cè)向分型和抽芯機構(gòu) 6 冷卻系統(tǒng) 7 排氣系統(tǒng) 8 其他結(jié)構(gòu)零件 2 3 注塑機的選擇 為保證正常生產(chǎn)和獲得良好的塑件 在模具設計時應選擇合適的注射機 為此必須了解注射機的性能和安裝模具的關系 一般應考慮以下幾個問題 2 4 額定注射量 國產(chǎn)標準的注射機均用塑料的容量 cm 表示一次注射量 但是目前 由 于過去的習慣 對注射機的注射量也還是用克量來表示 所以 選擇注射機的 注射量可用兩種公式計算 以體積計算時 4 1 件注 V 8 0 式中 注射機最大注射容量 注V3cm 成形塑件及匯報注系統(tǒng)所需塑料的容量 件 3cm 0 8 為系數(shù) 一般要求成型塑個的容量不得超過注射機容量 的 80 以克量計算時 4 2 GC 8 0 式中 C 注射機最大注射克量 g 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計 9 G 成形塑件及澆注系統(tǒng)所需塑料的克量 g rVG件 成形塑料的比重 3 cmg 0 8 意義同上面公式 查手冊得 C 30g G 23g 聚苯乙烯比重為 1 04 則 0 8C 0 8x30 24 23 滿足要求 2 4 2 額定鎖模力 選用注射機的鎖模力必須大于型腔壓力產(chǎn)生的開模力 不然模具分型面要 分開面產(chǎn)生溢料 注射時產(chǎn)生的型腔壓力對柱塞式注射機壓力損失較大 所以 型腔壓力均為注射壓力的 40 60 而有預裝置的注射機及螺桿式注射壓力損失 較小 所以型腔壓力較大 另外 對不同流動性的塑料 噴嘴和模具結(jié)構(gòu)形式 其壓力損失也不一樣 一般熔料經(jīng)噴嘴時其注射壓力達 60 80Mpa 經(jīng)澆注系統(tǒng) 入型腔時則型腔壓力一般設為 25 50MPa 鎖模力和成型面積的生態(tài)系統(tǒng)由下式確定 4 3 10 AP 腔鎖 式中 鎖模力 KN 鎖 型腔壓力 一般取 40 50MPa 腔P A 澆道進料口和塑件的投影面積 m 則 10 AP 腔鎖 4 5X5000 1000 225 KN XS ZY 350 的鎖模力為 250 KN 另外 鎖模力與成形面積的生態(tài)系統(tǒng)可直接查表 2 4 3 額定注射壓力 如果只考慮注射機的最大注射量 最大成型面積和鎖模力來確定注射 這 還不是夠的 有些塑件由于形狀及塑料的品種等因素 需用很高的注射壓力才 能順利成形 為此選用的注射機注射壓力必須大于成形所需的注射壓力 即應 童心吸水杯注塑模設計 10 滿足下人的公式 4 4 成注 P 式中 選用的注射機的最大注射壓力 注 成形時需用的注射壓力 MPa 成 高密度聚乙烯成形時所需的注射壓力為 70 100 Mpa XS ZS 22 型注射機 的注射壓力為 750 MPa 750 MPa 70 100 MPa注P 2 4 4 注射機形式和模具的關系 在模具設計時 需考慮機床動模板的行程和可調(diào)節(jié)的模具閉合高度 選直 接影響到裝模及脫模 1 注射機的閉合模具關系 4 5 大小 H 4 6 S 小大 式中 H 模具厚度 mm 機床最小閉合高度 mm 小 機床最大閉合高度 mm 大 S 螺桿可調(diào)長度 mm 童芯吸水杯 H 352mm 查表得 XS ZY 350 型注射機 195mm 小H 405mm S 215 mm大H 代入公式 得 195 352 405 405 195 215 2 臥式注射機的開模行程與模具關系 4 7 10 521 HS 式中 S 開模行程 mm 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計 11 脫模距離 mm 1H 塑件高度 mm 2 5 10 為保證取出塑料件而增設的余量 mm 90 mm 82 mm1H2 則 S 90 82 5 10 177 182 S 可取 180 mm 2 4 5 注射機與安裝模具的關系 注射機與安裝模具時 必須了解以下幾點 1 機床拉桿間隔 考慮模具的最大外形尺寸安裝時應不受拉桿的 影響 2 定位孔的直徑 模具安裝用的定位環(huán)尺寸應與機床定位孔直徑 相配合 小型 機床一般只在定模部分設置定位孔 大型 機床則定 動模板都 設置定位孔 3 頂出桿的位置 設計模具時 必須了解機床頂出桿的直徑及位置 并應將頂出桿的行程和模具頂出裝置動作一起考慮 4 嘴前端的孔徑筆球面的半徑 是澆口套的孔徑和球面尺寸的依 據(jù) 5 安裝螺孔的位置及妃徑 機床定 動模板上設有一系列螺孔 以 供安裝模具壓裝所用 安裝形式如下 1 用螺釘直接固定模具 2 用壓板固定模具形式 綜合以上因素 可選用 XS ZY 350 型注射機 模具的總高度為 352mm 開模行程至少為 160 mm 根據(jù)以上參數(shù)選擇注塑機型號為 XS ZY 350 它的工藝參數(shù)有 注射壓力 106 8Mpa 鎖模力 250t 最大面積 645cm 最大開 距 260mm 最大模具高度 405mm 最小模具高度 195mm 噴嘴球徑 R18 以上數(shù)據(jù)均從 手冊中查到 童心吸水杯注塑模設計 12 3 澆注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)是塑料熔體從注塑機噴嘴流向型腔的通道 它向型腔的傳質(zhì) 傳 壓 傳情況決定著塑件內(nèi)在和外觀的質(zhì)量 它的布置和安排影響塑件成型的難 易程度和模具的復雜程度 塑料熔體是在注射螺桿或柱塞桿的擠壓下快速流經(jīng)澆注系統(tǒng)進入型腔的 流動過程服從一般流體的流動規(guī)律 又有自身的特點 對澆注系統(tǒng)的設計 是 以塑料熔體的流動規(guī)律和特點為基礎的 3 1 澆注系統(tǒng)的組成和作用 澆注系統(tǒng)由四部分組成 1 交澆道 連接注塑機噴嘴與分流道的一段料將塑料熔體從噴嘴引入 到模具 2 分離道 主流道與型腔澆口的一段流道 用與將主流道的熔體分配 到各型腔 起著對熔體的分餾作用 3 澆口 由分流道通向型腔的一段流道 4 冷料井 位與主流道末端分型面的動模一側(cè) 作用是捕集熔體流動 的前鋒冷料 避免冷料進取型腔 對塑件造成不利影響 3 2 主流道設計 主流道設計包括以下幾點 1 錐度 一般在 4 8 內(nèi)選取 本設計取 6 2 徑向尺寸 主流道徑向尺寸的小端應大于噴嘴口直徑 0 5 1 0mm 這樣 當主流道與噴嘴同軸度有偏差時 可以防止主流道凝料 不 易從定模上拉下來 根據(jù) XS ZY 350XING 注射機的噴嘴直徑 4 確定主流道口直徑為 5 3 凹球面半徑 R 應該比噴嘴直徑大 1 2mm 可以保證注射過程噴嘴與 模具接觸 防止兩球間產(chǎn)生間隙使熔體充入這一間隙中 妨礙主流 道凝料順利從定模拉出 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計 13 4 主流道專門開設在主流道忖套上 3 3 分流道設計 分流道斷面面積應能保持型腔充滿并補充內(nèi)腔內(nèi)蘇聯(lián)收縮所需要的熔體 后方可冷卻凝固 因此 分流道斷面直徑應大于塑件壁厚 按這一要求 聚 苯乙烯等同類材料 分流道直徑應該是壁厚的 6 倍 絕大部分塑件的分流道 斷面尺寸都在 3 10mm 之間 查工具手冊 可以使用推薦值 聚苯乙烯 分流 道斷面直徑 3 5 10mm 本設計取 6mm 斷面形狀選擇半圓型分流道 3 4 澆口設計 童心吸水杯注塑模設計 14 澆口斷面面積 大多數(shù)注塑模中 澆口斷面尺寸不大于分流道斷面尺寸的 10 在本設計中 取斷面直徑 0 6mm 澆口道長度取 1 5mm 3 5 澆注系統(tǒng)流動平衡 對多腔模具要求是應使得各個型腔能夠同時充滿且各個型腔壓力相同 才 能保證各個型腔所成型出口的尺寸 達到一致 對本設計中各型腔件相同 采 用流動支路平衡的方法來平衡澆注系統(tǒng)的流動 即從主流道到各個型腔的分流 道澆口 其長度 斷面的形狀都完全相同 即到達各個型腔的流動支路完全相 同的 只要對各個流動的支路澆灌能夠的誤差很小 就能保證各個型腔同時充 滿模 壓力相同 3 6 冷卻井與拉料桿合理匹配 冷料井位與主流道出口一端 本設計采用冷料井與帶球型頭部的拉料桿匹 配 因為當模具采用脫件板模機構(gòu)時 只能采用頭部為球型的拉料桿 球型的 拉料桿的球頭和細頸部分伸到冷料井內(nèi) 被冷料井的凝料包圍 動 定模打開 時 將主流道凝料拉向動模一側(cè) 頂出行程中 脫件板將塑件從主型芯上脫下 的同時也將主澆道的凝料從球頭上脫下 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計 15 4 注塑模零部件設計 4 1 確定分型面 選擇分型面的原則是 脫出塑件方便 模具結(jié)構(gòu)簡單 型腔排氣順利 確 保塑件質(zhì)量 無損塑件外觀 設備合理利用 根據(jù)制品形狀 模具有三個分型面 主型芯裝在動模一側(cè) 使塑件包緊在主型芯上 型腔在游動模一側(cè) 分型面為平面 這樣便于加工 型腔氣體的排除 除了利用頂出元件 的配合間隙外 主要靠分型面 排氣槽也設在分型面上 分型面選在熔體流動的末端 童 芯吸水杯的杯口 為了便于塑件的取出 采用側(cè)向分型 這樣杯子中芯面也就是一個分型 杯子的底部是個光滑平面 如果也采用兩半模 將會影響制品的外觀 所以底部有一個分 型面 這樣可不必在分型面上開氣槽 直接利用分型面上的配合間隙就可滿足型腔 內(nèi)的氣 體順利排出 4 2 成型零部件結(jié)構(gòu)設 4 2 1 凹模設計 成型塑件外表面的零件稱凹?；蛐颓?凹模按結(jié)構(gòu)可以分為整體型 整體嵌 入式 局部鑲嵌式 組合式等等 整體式的凹模的型腔加工在一整塊零件上 具有強度高 剛度好的優(yōu)點 但是對于 形狀復雜的塑件 難以加工或根本無法加工 童芯吸水杯的模具是雙 半模 所以采用組合式的凹模 組合式凹模的側(cè)壁和底部是由不同的零件組合 而成 具有型腔機加熱處理 拋光研磨方便 將完整的型腔分為幾部分 分加 工再組合 這樣裝配方便 零件損壞便于更換 節(jié)約了材料 符合現(xiàn)在企業(yè)高 效率生產(chǎn) 利用原則 如圖所示 圖 6 是側(cè)面組合后再與低部組合的凹模 四壁鎖緊是采用鎖緊 塊在正壓力作用下鎖緊 為了保證扣鎖的緊密性 四處邊角和扣鎖接觸應該留 有一斷非接觸部分 四壁轉(zhuǎn)角處圓角半徑應大于模套轉(zhuǎn)角處半徑 r 設計組合式的凹模時 應滿足以下要求 1 將型腔的內(nèi)型加工變成為鑲件加工或組合件的外型加工 2 拼縫應避免開型腔的轉(zhuǎn)角或圓弧部分 并與脫模方向一致 3 鑲件和組合件數(shù)量力求減少 以減少對塑件外觀和尺寸的影響 4 易損壞部分應設計為獨立的鑲拼件 便于更換 5 組合部分的結(jié)合面應采用凹凸槽互相扣鎖 防止在塑料壓力下位移 4 2 2 型芯設計 成型塑件內(nèi)表面的零件統(tǒng)稱凸?；蛘咝托?型芯按復雜程度和結(jié)構(gòu)可分以下 幾類 童心吸水杯注塑模設計 16 1 整體式型芯 2 鑲?cè)胧叫托?3 異形型芯結(jié)構(gòu)形式等等 因為童芯吸水杯的型芯結(jié)構(gòu)簡單 加工容易 所以采用整體樣式的結(jié)構(gòu) 這樣在型芯加工冷卻水道容易 無需各部件之間的配合 減少了工作量 4 2 3 對合導向機構(gòu)零部件設計 對合導向機構(gòu)的功能是保證動 定模兩部件能準確對準 使加工在動模和 定模的成型表面在模具閉合后形成形狀和尺寸的準確的腔體 從而保證塑件的 形狀 壁厚和尺寸準確 一 導柱設計 導柱可以安裝在動模一側(cè) 也可以在定模一側(cè) 但是更多是在動模一側(cè) 因為作為成型零件的主型芯多安裝在動模一側(cè) 導柱與主型芯安裝在同一側(cè) 在合模時可以起到保護作用 1 導柱結(jié)構(gòu) 導柱的基本結(jié)構(gòu)形式有兩種 一種是安裝部分的凸肩 寬度的其余部分直 徑相同 稱為直徑導柱 另一種是除由安裝部分的凸肩外 使安裝的配合部分 直徑比外伸的工件部分直徑大 稱為階梯形導柱 直形導柱和階梯形導柱的前 段都設計成為錐形 便于導向兩種導柱都可以在工作部分帶有貯油槽 帶貯油 槽的導柱可以貯存潤滑油 直形導柱用于塑件生產(chǎn)批量不大的模具 可以不用 導套 階梯形導柱用于塑件大批量生產(chǎn)的模具或者導向精度高的 必須采用導 套的模具 裝在模具另一側(cè)的導套安裝可以和導柱安裝采用同一尺寸 一次加 工而成 保證了嚴格同軸 階梯形導柱的另一優(yōu)點是當導柱工件部分因某種原 因撓曲時 容易從模板中卸下更換 直形導柱則比較困難 2 導柱尺寸 導柱尺寸隨模具分形面處模板外形尺寸而定 模板尺寸越大 導柱的中芯 距應越大 所以導柱也應越大 除了導柱長度按模具具體結(jié)構(gòu)確定外 導柱其 余尺寸隨導柱直徑而定 二 導套設計 導向孔可帶有導套 也可以不帶導套 帶導套的導向孔用語大量生產(chǎn) 或 者導向精度高的模具 無論帶或不帶 都不能設計為盲孔 盲孔會增加模具閉 合時的阻力 并使模具不能緊密閉合 帶導套的模具應該采用階梯形導柱 1 結(jié)構(gòu)如下 導套常用的結(jié)構(gòu)形式有兩種 一種是安裝凸肩 另一中是不帶安裝凸肩 2 安裝方法 型導柱安裝需要墊板 裝入模板后復一墊板即可 型導套用于模板后 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計 17 面不帶墊板 的結(jié)構(gòu) 可以采用如下幾種方法固定到模板中 1 導套外圓柱面加工出一凹槽 用螺釘固定 2 導套外圓柱面局部磨出一小平面 用螺釘固定 3 導向側(cè)向開一孔 用螺釘固定 3 導柱布置 一副模具最少用兩根導柱 模板外形尺寸大的模具 可以最多用 4 根導柱 為了使模具在使用時 維修時的拆裝過程中不會發(fā)生動模認錯方向 導致布置 采用以下方法 導柱不對稱布置 童心吸水杯注塑模設計 18 5 注塑模成型零件工作尺寸計算 注塑模成型零件工作尺寸是指這些零件上用以直接成型塑件的那些型面尺 例如 型腔和型芯的徑向尺寸 深度和高度尺寸孔間距離尺寸 凸臺間距離尺 寸孔或凸臺至某成型表面的距離尺寸 螺紋成型零件的徑向尺寸和螺距尺寸等 5 1 塑件尺寸偏差以及影響因素 影響塑件的尺寸的因素很多 概括的說 有材料方面的 模具制造方面的 模具結(jié)構(gòu)方面的和模具磨損等 材料方面的因素主要是以收縮率變化 這又與 塑件結(jié)構(gòu)和工藝過程密切相關 5 2 計算成型零件工件尺寸的基本關系式 一 實際收縮率和計算收縮率 塑料的受說率定義為塑件成型時從模腔中取出冷卻收縮后 尺寸縮小程度 用百分數(shù)表示 應該區(qū)別實際收縮率和計算收縮率 一般制品的收縮率是根據(jù)所用塑料收縮率的平均值 而實際上制品在成型 過程呂其塑料分子并不是在制品成型完成后 再經(jīng)過數(shù)小時才能完全穩(wěn)定下來 因此制品的實際收縮與按其材料平均值計算的收縮率是有一定的差距的 然而 目前人們還無法在制品成型前就能準確地計算出制品在成型過程中的 因此 針對這種情況 在模具設計時可采用比平均收縮率低 1 的計算方法 通常 制品中 1 mm 和小于 1 mm 并帶有大于 0 05 mm 公差的部位以及 2 mm 和小于 2 mm 并帶有大于 0 1 mm 公差的部位 不需要計算收縮率 在模具設計時 根據(jù)制品的收縮率確定型腔與型芯的尺寸 有幾點需要特別 注意 a 由于在成型過程中 不同的成型工藝會使制品的實際收縮發(fā)生輕微的變 化 因比 在模具設計中 型腔與型芯的制造公差應是所成型制品公差 范圍的 25 50 其目的是給注射成型留出一定的調(diào)整余地 以保證 的制品的精度要求 b 制品中沒有標出脫模斜度的部位 制品設計者應對此標出公差 模具設 計者必須在此公差之內(nèi)作出脫模斜度的要求 應在模具結(jié)構(gòu)上考慮其它 方法 c 在設計模具中凸起形狀的尺寸時 應采用最大尺寸加負公差 這是因為對于修改 凸形狀的部位 縮小和降低其尺寸都要比加大加高其尺寸來得容易 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計 19 5 3 型芯及型腔的尺寸計算 型腔和型芯的工作部分尺寸與塑料制品的尺寸和公差 塑料收縮率及模具 的磨損和制造公差等因素有關 5 3 1 型腔徑向尺寸計算 在給定條件下制品平均收縮率 制件的名義尺寸 最大尺寸 及其CPSSL 允許公差 負偏差 則塑件平均徑向尺寸為 2 S 型腔名義尺寸為 最小尺寸 公差值為 正偏差 則型腔的平均MLZ 尺寸為 2 考慮到收縮率和磨損值 以型腔磨損量到最大磨損量的MLZ C 一半計 則有 CPSSzL 21 2 對于中小型塑件 令 并將比其他各項小得多的61C 3Z 略去 則有 CPS2 43CPSML 4 1 標注上制造偏差后 得 17 043 CPSML 代入數(shù)據(jù)得 17 052 28 0148 ML 17 0954 5 3 2 型芯徑向尺寸計算 經(jīng)過和上面型腔徑向尺寸計算的推導 可得 4 2 43CPSML 標注上制造偏差后 得 0ZCPS 代入數(shù)據(jù)得 017 5243 28 0145 ML 017 854 童心吸水杯注塑模設計 20 5 3 3 型腔深度計算 在型腔深度計算過程中 規(guī)定制件高度名義尺寸 為最大尺寸 公差以負偏差表SH 示 型腔深度名義尺寸 為最小尺寸 公差以正偏差表示 型腔的底面 型芯的端面都MH 于分型面平行 在脫模過程中磨損很小 磨損量 不予考慮 則有 C CPSSZMH 22 令 并略去 得3 Z CPS 4 3CPSMH 3 標注上制造偏差后 得 ZCPSM 032 代入數(shù)據(jù)得 2 06 28 058 H20 58 5 3 4 型芯高度計算 經(jīng)過和上面型腔高度尺寸計算類似的推導 可得 4 32SCPSMH 4 標注上制造偏差后 得 0ZCPSM 代入數(shù)據(jù)后得 20 63 28 05 H02 8654 5 3 5 型腔側(cè)壁厚度計算 按強度計算 s r 1 2 p 37 7036 2 1 22 3mm 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計 21 取 s 20mm 5 3 6 底模板厚度計算 按剛度條件計算 0 90ksh 3 14 Epr 0 90 1 15 3 154 60 27 16 5mm 按剛度條件計算 1 1krsh 2 1 p 1 1 1 15 37 2 13607 20 6mm 5 3 7 校核型腔面積 q 型腔內(nèi)熔體單位面積壓力 表注射壓力ip k 熔體流經(jīng)噴嘴和澆注系統(tǒng)時壓力損失系數(shù) 一般在 0 3 0 7 之間 q k 0 3 0 7 i ip q 106 8 0 3 0 7 32 75 MPa F kpi Ti10 725 3571mm2 5 4 脫模機構(gòu)設計 為了爆震塑件成型后從模具或型芯上順利脫出 模具結(jié)構(gòu)中必須沿著可靠 有效的脫模機構(gòu) 脫模機構(gòu)是注塑主要功能機構(gòu)之一 童心吸水杯注塑模設計 22 5 4 1 基本考慮和要求 對脫模機構(gòu)的設計的基本要求是 1 運用靈活順暢 無卡剎和過分磨損現(xiàn)象 2 接觸塑件的配合間隙無溢料現(xiàn)象 3 具有足夠的強度 剛度 工作穩(wěn)定可靠 4 對塑件頂推力分布均勻合理 不會引起塑件變形或塑件頂裂 5 對塑件外觀無明顯損害 6 容易制造和裝配 脫模機構(gòu)運動的動力 對簡單和原始的模具 可以人的手目前它只用于及 其簡單生產(chǎn)量很少的小型塑件 或從沒有脫模機構(gòu)的定模一側(cè)脫下塑件 5 4 2 一級脫模機構(gòu) 常用的一級脫模機構(gòu)有頂桿機構(gòu) 頂管機構(gòu) 推塊機構(gòu) 脫件板機構(gòu) 拉 板機構(gòu) 及這些機構(gòu)的某些簡單組合塑件 本設計采用脫件板機構(gòu) 罩 殼 蓋盒 盆 容器等一類塑件 特別是厚度較小的塑件 采用脫模 最合適 運動平穩(wěn) 頂推力再塑件整個周遍上均勻分布 因而推理最大 若改 用頂桿脫模 不是位置無法安排就是因為只能采用小徑頂桿 因而推力太大 一 機構(gòu)形式 本設計采用的脫件形式如圖 脫件板外形尺寸與型芯固定板相同 推板的頂桿與脫件板用螺紋連接 對 脫件板的運動具有牽制作用 防止頂出時滑出導柱 一 脫件板與型芯的配合 脫件板與型芯之間的配合間隙小于溢料間隙 頂推件難免產(chǎn)生磨損 為 解決這一矛盾采用圖示的方法 圖中是將脫板上的孔比型芯成型部分周邊增大 0 1 0 2mm 減小或避 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計 23 免與型芯成型面的摩擦 擴大部分除留出數(shù)毫米配合段外 其余部分可帶 3 5 度的錐度 這種配合形式適應于粘度較大的塑件 5 4 3 拉板機構(gòu) 拉板脫模機構(gòu)的特殊形式 適用的塑件與脫板機構(gòu)相同 但拉板不是由頂桿推動 而是由定矩拉桿 伸縮性定矩拉桿 或鏈條拉動 這些拉動零件拉動拉板從主型芯上 脫下 脫模距等于 L1 L2 應大于塑件高度加澆道凝料高度 拉板機構(gòu)的優(yōu)點是省去了固定板 可簡化模具結(jié)構(gòu) 減小模具高度 對于開模行 程受模具高度影響的注塑機 可以增大有效開模行程 增大脫模距 5 4 4 脫模阻力計算 一 阻力的組成 從型芯上脫下塑件所需克服的阻力有如下幾部分組成 1 塑件因收縮包緊型芯所造成的阻力 Q1 2 塑件與型芯表面的粘附力引起的阻力 Q2 3 脫模機構(gòu)自身運動的摩擦力 Q3 4 對于殼 罩 容器等一端封閉的塑件 脫模時塑件與型芯間形成真 空腔 與大氣壓差產(chǎn)生的阻力 Q4 以上各阻力中 Q2 和 Q3 與其它兩項相比可以忽落 因此 從主型芯脫 下塑件的脫模力可以近似寫為 Q Q1 Q4 其中 Q 10 13N cm2 F 式中 F 型芯端面積 cm2 二 脫模阻力計算 由上述分析可知 對從型芯上脫下塑件阻力計算歸結(jié)為對收縮包緊造成 的阻力計算 型芯斷面為圓形時 童心吸水杯注塑模設計 24 1 包緊力 首先必須求出塑件對型芯的包緊力 薄壁塑件和厚壁塑件 對型芯的包緊力可用不同的關系式表示 對薄壁塑件 t d 1 20 t 塑件壁厚 d 型芯直徑 經(jīng)推導塑件收 縮時對型芯側(cè)表面微單元面積法向包緊力 p 可用下式表示 p rtE 1 cos 式中 E 塑料彈性模量 塑料收縮率 塑料泊桑比 型芯單面斜角 r 型芯半徑 p rtE 1 cos 72 3 0 1cos 2 0 849KN 薄壁件對整個型芯側(cè)表面法向包緊力 P 為 p 12tlE 式中 l 塑件對型芯的包緊長度 錐形型芯平均半徑 均r p 12tlE 32 0108 6 4 3 173714 15N 2 脫模阻力 塑件從型芯上脫下時 型芯受力如圖所示 P 是塑件對 型芯表面法向包緊力 Q1 是將型芯從塑件中抽出時的抽拔力 數(shù)值上等于拔模 阻力 F 是塑件對型芯摩擦阻力 由于型芯帶有錐度 故在 Q1 作用下使塑件 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計 25 對側(cè)型芯法向包緊力減小了 sin 相應地使抽拔時的摩擦阻力變?yōu)?1Q F f P sin1 式中 f 摩擦系數(shù) 6 側(cè)向分型機構(gòu)與抽芯機構(gòu)設計 6 1 基本考慮和要求 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)應具備以下基本功能 1 能夠保證不引起塑件變形的情況下準確的抽芯和分型 2 運用靈活 動作可靠 無過分磨損現(xiàn)象 3 模具必要的強度和剛度 4 配合間隙和拼縫線不溢料 1 3 4 條要求相結(jié)合 可以保證塑件必要的尺寸精度 2 3 條要求相結(jié)合 可以保證模具具有較長的工作壽命 此外 側(cè)向分型和抽芯機構(gòu)比較復雜 設計時考慮到了制造和裝配 一 抽拔力和抽芯距 一 抽拔力 對塑件側(cè)向抽芯 就是側(cè)向脫模 抽拔力就是側(cè)向脫模力 都主要由于塑 件收縮包緊造成的阻力 由于側(cè)孔斷面為圓形 Q Q Q4 Fklr 13 0cos121 二 抽芯距 抽芯距是將側(cè)型芯從成型位置抽到不妨礙塑件頂出時側(cè)型芯的移動距離 S Sc 2 3 mm 式中 S 設計抽芯距 Sc 臨界抽芯距 即側(cè)型芯恰好與塑件投影不重合 時所移動的距離 S 6 25 2 3 9mm 取 s 10mm 童心吸水杯注塑模設計 26 7 其它有關設計 一 滑塊與側(cè)型芯的連接 滑塊和側(cè)型芯可以設計為一個整體 但由于側(cè)型芯在多數(shù)情況下較小 為 節(jié)省優(yōu)制鋼材和便于加工 往往將型芯單獨設計再與滑塊連接 連接方法很多 本設計采用其中之一種 二 滑塊導滑方法 開模時滑塊在斜導柱驅(qū)動下橫向抽芯 閉模時又朝相反方向滑動 為保證橫向 運動的順暢平穩(wěn) 滑塊與導滑槽應具有適當?shù)呐浜闲问?三 滑塊定位 滑塊在斜導柱驅(qū)動下完成抽芯后 必須停留在準確的位置上 必須設置定 位裝置防止滑塊位置改變 避免閉模時斜導柱與滑塊上斜孔對不準發(fā)生的碰裝 現(xiàn)象 滑塊位置采用圖所示 四 滑塊的尺寸比例 設計斜導柱機構(gòu)時 應注意滑塊高度不能大于滑塊滑動部分長度 即比值 H L 應小于 1 否則抽芯時回因滑塊歪斜使導滑面歪扭引起運動不暢 加速導滑 面磨損或滑塊損壞 對于滑塊高度較大的模具 宜采用內(nèi)卡式結(jié)構(gòu) 減小滑塊 被驅(qū)動部分高度 但此時斜導柱深入滑塊高度 H 又不宜太小 一般應控制比值 H L 大于 1 2 另外 對于滑塊水平抽芯 再完成抽芯行程后 滑塊外伸導槽不能過長 一般不應超過滑塊長度之半 否則會因外伸部分自重使滑塊傾斜 影響閉模時 與斜導柱的對準 五 防止側(cè)型芯抽出時使塑件變形 對于某些被芯部分外伸于塑件主體 側(cè)孔的壁又較薄的塑件 滑塊設計時應注 意滑塊抽出運動不應引起抽芯的孔壁變形或損壞 六 斜導柱機構(gòu)的工作方式 本設計采用斜導柱在定模 滑塊再動模 這是最常應的一種形式 抽芯運動是在動 定模分開時進行的 可以完成 較大的抽芯距 塑件由頂出機構(gòu)頂出 合模時 斜導柱再驅(qū)動滑塊復位 動模 頂出機構(gòu)也依靠復位元件復位 對于這種工作形式 當塑件采用頂桿或頂管頂出時 復位時應注意滑塊與 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計 27 頂出元件的干涉現(xiàn)象 既當頂出元件尚未復位到必要位置 滑塊以在斜導柱驅(qū) 動下復位到很大成度 以至與頂出元件撞擊 為了避免這種干涉現(xiàn)象 頂出元 件應盡可能安排在于型芯不會干涉的位置 即二者在主分型面上的投影避免重 合 但有時由于模具結(jié)構(gòu)復雜 空間位置有限 使二者的投影難以完全避免重 合 再這種情況下 通過分析 可以得到避免干涉的條件 8 結(jié)論 本設計研究了澆注成型方法 注塑模具設計原理和方法 模具零 件的制造 經(jīng)過三個月的實習與設計 我基本掌握了注塑模具的設 計方法 加深理解模具設計的各個流程 培養(yǎng)了自己獨立設計的能 力 基本達到了預期的效果 和 98 屆畢業(yè)生相比我們的設計更合理 更加注重零件的加工精度 設計的量比以前大大增加 質(zhì)量也嚴格 把關 但由于設計者本人沒有實際經(jīng)驗且學識有限 時間緊迫 在 設計中存在許多不足之處 還需繼續(xù)學習和老師的指正 童心吸水杯注塑模設計 28 工作小結(jié) 緊張而充實的畢業(yè)設計到此已接近尾聲 在為設計奮斗的過程中 我的專業(yè)知識和設計能力都有很大提高 我的設計 注塑模具設 計由總體方案到各個零件都已設計完成 并在系里的統(tǒng)一要求下 在有限的時間里做完了所有零件的三維造型和最后裝配 在畢業(yè)設 計過程中 我獨立完成自己的設計任務 提高了自己的自學能力和 設計能力 在嚴峻的設計任務面前我沒有拖拉 激起了自己的拼搏 精神 沒有虛度這三個月 我想這是我在走向工作崗位置之前的習 練 如果用一句話來概括我在設計結(jié)束時的感受那就是 設計是苦 的 收獲是甜的 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計 29 致謝 經(jīng)過三個月的努力 我的畢業(yè)設計終于完成 在設計的過程中 指導老師吳德和老師自始至終給我大力支持 他的嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和嚴格的要求使我得以順利完成設計任務 在 此 我向他表示衷心感謝 在設計過程中 也得到了系領導和其他同學的幫助 在次 我向 他們表示真誠的謝意 最后 感謝畢業(yè)設計評審委員會的老師們在白忙之中給我的設計 批評指正 童心吸水杯注塑模設計 30 參考文獻 1 陸寧編著 實用注塑模設計 北京 中國輕工業(yè)出版社 1997 5 2 塑料模設計手冊 編寫組 塑料模設計手冊 機械工業(yè)出版 社 1982 12 3 張克惠 注塑模設計 西北工業(yè)大學出版社 1995 1 4 王樹勛 模具實用技術綜合手冊 廣州 華南進工大學出版社 1995 6 5 宋玉恒 塑料注射模具設計實用手冊 北京 航空工業(yè)出版社 1994 8 6 陳秀寧 機械設計基礎 浙江大學出版社 1993 7 7 虞傳寶 冷沖壓及塑料成型工藝與模具設計資料 機械工業(yè) 出版社 1992 10 8 工程畫教研室 機械制圖 大連理工大學 北京 高等教育出版 社 1993 5 9 成都科技大學 北京化工學院 天津輕工業(yè)學院 塑料成型 模具 輕工業(yè)出版社 1990 8 10 申樹義 高濟編 塑料模具設計 機械工業(yè)出版社 1993 9 11 馮炳堯等主編 模具設計與制造簡明手冊 上海科技出版社 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計 31 1987 8 附件清單 1 裝配圖 ZSM 01 00 A0 一張 2 動模固定板 ZSM 01 01 A1 一張 3 墊條 ZSM 01 02 A2 一張 4 推板 ZSM 01 03 A2 一張 5 推板固定板 ZSM 01 04 A2 一張 6 帶頭導套 ZSM 01 05 A4 一張 7 推桿 ZSM 01 06 A4 一張 8 動模固定板 ZSM 01 07 A1 一張 9 動模板 ZSM 01 08 A1 一張 10 導尺 ZSM 01 09 A1 一張 11 推料板 ZSM 01 10 A3 一張 12 鎖緊塊 ZSM 01 11 A3 一張 13 定模板 ZSM 01 13 A1 一張 14 彈料板 ZSM 01 14 A1 一張 15 型腔 ZSM 01 17 A3 一張 16 澆口套 ZSM 01 19 A3 一張 17 嵌塊 ZSM 01 18 A3 一張 18 鑲塊 ZSM 01 22 A4 一張 19 拉桿 ZSM 01 27 A4 一張 20 銅管 ZSM 01 38 A4 一張 21 臺階導柱 GB4169 4 A4 一張 22 斜導柱 ZSM 01 16 A4 一張 23 導套 GB42169 2 A4 一張 24 導柱 GB4169 4 A4 一張 25 型芯 ZSM 01 25 A3 一張