塑料堵頭注塑成型工藝與模具設(shè)計(jì)【圓頭端蓋】【含7張CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】【LB7】
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塑料堵頭注塑成型工藝與模具設(shè)計(jì) 1 緒 論1.1塑料模具概述 1.1.1塑料工業(yè)塑料制品質(zhì)量輕、耐腐蝕、生產(chǎn)效率高、耗能比較低,所以在生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面得到了廣泛地應(yīng)用。甚至在某些領(lǐng)域,塑料可取代金屬,例如塑料齒輪、塑料管件等,在某些領(lǐng)域塑料制品起著不可代替的作用。塑料的原材料只有加工成塑料制品才能實(shí)現(xiàn)其真正的價(jià)值。生產(chǎn)塑件的原因就是為了利用其性能和各種工藝加工方法來(lái)使其來(lái)成為一種既有一定的形狀又有一定的用途的實(shí)際產(chǎn)品。它的成型方法有很多種,例如,擠出、吹塑、注塑、壓鑄等。其中,注塑成型一般過(guò)程是:原材料從注塑機(jī)料斗進(jìn)入加熱筒進(jìn)行加熱塑化,然后由注塑機(jī)的螺桿或柱塞推動(dòng)塑化的料,行程一定的注塑壓力,塑化后的料在壓力的作用下,進(jìn)入噴嘴,然后進(jìn)入流道、澆口、模具型腔,等到注塑完成后,就進(jìn)入了冷卻保壓階段,最后開(kāi)模取出塑件。 1.1.2 塑料成型注塑模具 其實(shí),對(duì)于單分型面的塑料成型注塑模具主要是由動(dòng)模和定模兩部分組成的,動(dòng)模裝在注射機(jī)移動(dòng)模板上,定模則安裝在注射機(jī)固定模板上。當(dāng)分型面閉合時(shí),動(dòng)、定模板組成澆注系統(tǒng)和型腔,注入塑料熔體,經(jīng)冷卻保壓后,模具的動(dòng)定模板分離,這時(shí)就能取出塑件了。注塑模具重要由以下部分組成: (1)推出機(jī)構(gòu) 推桿、推出固定板、拉料板等,以保證塑件冷卻完成后迅速脫離成型零部件。 (2)導(dǎo)向部件 導(dǎo)套和導(dǎo)柱等,保證模具合模準(zhǔn)確。13 (3)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu) 斜導(dǎo)柱和側(cè)抽芯等等,控制零件側(cè)孔成型。 (4)澆注系統(tǒng) 主流道、分流道、冷料穴和澆口,其中澆注系統(tǒng)控制進(jìn)料方向,保證塑件的成型質(zhì)量。 (5)成型部件 型芯、凹模,其中,型芯成型內(nèi)表面,凹模成型外表面,保證塑件順利成型。 (6)溫控系統(tǒng) 主要是水路設(shè)計(jì),需要控制模具溫度為一定值。1.1.3 注塑模具發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展已經(jīng)發(fā)展到了信息化的地步,各種數(shù)控加工設(shè)備的使用,已經(jīng)很是普遍了。注塑模具本身就是機(jī)械產(chǎn)品,毋庸置疑,其發(fā)展主要也是受模具設(shè)計(jì)制造技術(shù)水平高低的制約。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。 13 2 產(chǎn)品材料的基本特性及工藝分析2.1塑料的原材料分析 ABS是由丙烯晴,丁二烯,苯乙烯共聚而成的,是一種新型的工程材料。它具有三種成分的綜合性能,是一種具有堅(jiān)韌、質(zhì)硬和剛性的工程材料。ABS是非結(jié)晶聚合物,不透明、無(wú)毒、無(wú)味及微黃的熱塑性樹(shù)脂.有及好的抗沖擊強(qiáng)度,且在低溫下也不迅速下降.有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐油性,化學(xué)穩(wěn)定性和電器性能。ABS的主要成型特點(diǎn): (1)可用注射、擠出、壓延、吹塑、真空成型、電鍍、焊接及表面涂飾等成型加工方法。 (2)收縮率小,可制得精密塑料。 (3)吸濕性較大,成型前應(yīng)干燥處理。 (4)流動(dòng)性中等,溢邊值0.04mm,溶體粘度強(qiáng)烈依賴(lài)于剪切速率,因此模具設(shè)計(jì)大都采用點(diǎn)澆口形式。 (5)熔融溫度較低,熔融溫度范圍固定,宜采用高料溫、高模溫和高注射壓力,有利于成型。 (6)澆注系統(tǒng)流動(dòng)阻力小,注意澆口形式和位置應(yīng)合理,防止產(chǎn)生熔接痕或減小熔接痕數(shù)量。脫模斜度不宜過(guò)小。 2.2 ABS注射成型的主要工藝參數(shù)樹(shù)脂名稱(chēng):ABS注射機(jī)類(lèi)型:螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速,(r/min):3060形式:直通式噴嘴溫度():180190 前200210料筒溫度()中210230 后180200模具溫度():5070注射壓力(MPa):7090保壓壓力(MPa):5070注射時(shí)間(s):35保壓時(shí)間(s):1530冷卻時(shí)間(s):1530總周期(s):4070密度(g/):1.011.08 2.3 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度 塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸相符合程度,即所獲得塑件尺寸的準(zhǔn)確度。塑件的尺寸精度與模具的制造精度,模具的磨損程度,塑件收縮率的波動(dòng)及成型時(shí)工藝條件的變化,塑件成型后的時(shí)效變化和墨跡的結(jié)構(gòu)形式等有關(guān),因此,塑件的尺寸精度往往不高,應(yīng)在保證使用要求的前提下盡可能選用低精度等級(jí)。查閱模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)3表2-2-1及表2-2-3,該塑件精度等級(jí)為6級(jí)。32.4計(jì)算塑件的體積和重量 計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注射機(jī)及確定模具型腔數(shù)。 計(jì)算塑件的體積:V=60303.7mm3 計(jì)算塑件的質(zhì)量:根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得ABS的密度為=1.02-1.05g/cm3,故零件的質(zhì)量為: M=V=60303.7mm31.05g/cm3=63g2.5脫模斜度和壁厚圓角 脫模斜度大小與塑件的形狀、壁厚和收縮率有關(guān),由表2-2-5可查得聚乙烯的脫模斜度 型腔25-45,型芯20-45脫模斜度的取向根據(jù)塑件的內(nèi)外形尺寸而定;塑件內(nèi)孔,以型芯小端為準(zhǔn),尺寸符號(hào)圖樣要求,斜度由擴(kuò)大方向取得;塑件外形,以型腔(凹模)大端為準(zhǔn),尺寸符合圖樣要求,斜度由縮小方向取得。一般情況下,脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內(nèi)。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)大于塑件外表面的脫模斜度。2.6模塑成型工藝 熱塑性材料的注射成形工藝過(guò)程如下:(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5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 2.7機(jī)械性能分析 該零件屬于連接用排水管件,使用時(shí)無(wú)特殊受力要求,但是需要有較好的沖擊強(qiáng)度、耐腐蝕性和尺寸穩(wěn)定性。塑件選用ABS材料能很好的符合塑件機(jī)械性能的要求,成型塑件的性能可以實(shí)現(xiàn)。 通過(guò)綜合分析可以看出,注射成型時(shí)在工藝參數(shù)控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證。13 3 確定注射成型機(jī)的型號(hào)和規(guī)格 根據(jù)制品的生產(chǎn)批量(大批量生產(chǎn))及尺寸精度的要求,確定型腔數(shù)為1,即一模一腔。型腔數(shù)目的確定型腔是指模具中成型塑件的空腔,而該空腔是塑件的復(fù)形,除去具體尺寸比塑料大以外,其他都和塑件完全相同,只不過(guò)凸凹相反而已。注射成型是先閉合模具以形成空腔,然后進(jìn)料成型,因此必須由兩部分或(兩部分以上)形成這一空腔型腔。其凹入的部分稱(chēng)為凹模,凸出的部分稱(chēng)為型芯。型腔數(shù)目的確定于下列條件有關(guān): 1.塑件尺寸精度型腔數(shù)越多時(shí),精度也相對(duì)地降低,1、2級(jí)超 精 密 注 塑 件,只能一模一腔,當(dāng)尺寸數(shù)目少時(shí)可以一摸兩腔;3、4級(jí)的精密塑件,最多一模四腔。 2.模具的制造成本多腔模的制造成本高于單腔模,但不是簡(jiǎn)單的倍數(shù)比,從塑件成本中所占的模具費(fèi)用比例看,多腔模比單腔模具低。 3.注塑成型的生產(chǎn)效益多腔模從表面上看,比單腔模經(jīng)濟(jì)效益高。但是多腔模所使用的注射機(jī)大,每一注射循環(huán)周期長(zhǎng)而且維持費(fèi)較高,所以要從最經(jīng)濟(jì)的條件上考慮模具的腔數(shù)。 4.制造難度多腔模的制造難度不單腔模大,當(dāng)其中某一腔先損壞時(shí),應(yīng)立即停機(jī)維修,這樣就影響生產(chǎn)。塑料的成型收縮時(shí)受多方面影響的,如塑料品種,塑件尺寸、大小、形狀,熔體溫度,模具溫度,注射壓力,充模時(shí)間,保壓時(shí)間等。影響最顯著的是塑件的壁厚和幾何形狀的復(fù)雜程度。 3.1 注射機(jī)的選擇選擇注射機(jī)時(shí),必須保證制品的注射量小于注射機(jī)允許的最大注射量。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),制品注射量一般不超過(guò)注射機(jī)最大注射量的80%。根據(jù)塑件形狀及尺寸采用一模一腔的模具結(jié)構(gòu),考慮外形尺寸、對(duì) 塑 件 原 析及注塑時(shí)所需要的壓力情況,參考模具設(shè)計(jì)手冊(cè)初選注射機(jī)類(lèi)型XS-ZY-125型臥式注射機(jī),其主要技術(shù)參數(shù)7額定注射量:125cm鎖模力:900KN螺桿直徑:42mm拉桿內(nèi)間距:260360mm額定注射壓力:150MPa最大開(kāi)模行程:300mm注射時(shí)間:1.8s最大模具厚度:300mm塑化能力:50kg/h最小模具厚度:200mm螺桿轉(zhuǎn)速:10140r/min定位孔直徑:100mm噴嘴球半徑:SR12mm噴嘴孔直徑:4mm3.2塑料注射工藝參數(shù)的確定 ABS的成型工藝參數(shù)可作如下選擇。試模時(shí),可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 注射溫度:包括料筒溫度和噴嘴溫度。 料筒溫度:后段溫度t1,選用190; 中段溫度t2,選用220;13 前段溫度t3,選用210; 噴嘴溫度: 選用200; 模具溫度: 選用80; 注射壓力: 選用100MPa; 注射時(shí)間: 選用3秒; 保壓時(shí)間: 選用20秒; 冷卻時(shí)間: 選用30秒。 9 4 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括:分型面的選擇、模具型腔數(shù)目的確定及型腔的排列方式、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、模具工作零件的設(shè)計(jì)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)零件設(shè)計(jì)等內(nèi)容。4.1 分型面的選擇分型面是動(dòng)定模具的分界面,即打開(kāi)模具取出澆注系統(tǒng)凝料的面。分型面的位置影響著成形零件的結(jié)構(gòu)形狀,型腔的排氣情況也與分型面的開(kāi)設(shè)密切聯(lián)系。實(shí)際的模具結(jié)構(gòu)有三種情況:型腔完全在動(dòng)模一側(cè);型腔完全在定模一側(cè);型腔各有一部分分別在動(dòng)定模中。分型面的選取不僅關(guān)系到塑件的正常成型和脫模。 涉及到模具結(jié)構(gòu)與制造成本。一般來(lái)說(shuō),分型面的總體選擇原則是:保證塑件質(zhì)量,便于制品脫模和簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。同時(shí)在選擇分型面時(shí)考慮以下因素: (1)不影響塑件的尺寸精度和外觀; (2)盡量簡(jiǎn)單,避免復(fù)雜形狀,使模具制造容易; (3)不妨礙脫模和抽芯; (4)有利于澆注系統(tǒng)的合理設(shè)置; (5)盡可能與料流的末端重合,有利于排氣。分型面的位置應(yīng)設(shè)在塑件截面尺寸最大的部位,便于脫模和工型腔,這是分型面選擇的首要原則。 該塑件為管接頭,外表面質(zhì)量要求不高。根據(jù)該塑件的結(jié)構(gòu)特征以及特點(diǎn)可選擇通過(guò)圓心的水平分型面,它的模具可參考模具總裝圖。134.2確定型腔數(shù)目及配置 確定模具型腔的方法有以下幾種:根據(jù)塑件精度確定;根據(jù)經(jīng)濟(jì)確定;根據(jù)鎖模力確定以及根據(jù)最大注射量確定等還應(yīng)該結(jié)合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 根據(jù)最大注射量確定型腔數(shù)目的公式如下: N(m I-m J)/m Z (4-1) N型腔數(shù)量; K注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù),一般取0.8; m I注射機(jī)額定注射量; m J澆注系統(tǒng)和飛邊所需的塑膠質(zhì)量或體積; m Z單個(gè)塑件的質(zhì)量或體積。 這里主要以產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及結(jié)合生產(chǎn)需求就定位一模一腔,上面公式(4-1)作為一個(gè)校核用。 由于ABS材料流動(dòng)性能差,所以分流道直徑選用913mm,澆口如4-2所示 圖4-2 澆口114.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)的噴嘴起到型腔入口為止的塑料融體的流動(dòng)通道。它的作用是將塑料融體順利的充滿(mǎn)型腔的各個(gè)部位,并在填充及保壓過(guò)程中,將注塑壓力傳遞到型腔的各個(gè)部位,以獲得外形清晰、內(nèi)在質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑件。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則:能順利地引導(dǎo)熔融塑料充滿(mǎn)型腔,不產(chǎn)生渦流,又有利于型腔內(nèi)氣體的排出。在保證成型和排氣良好的前提下,選取短流程,少折彎,以減小壓力損失,縮短填充時(shí)間。盡量避免熔融塑料正面沖擊直徑較小的型芯和金屬嵌件,防止型芯位移或變形及金屬嵌件偏移。澆口料易清楚,整修方便,無(wú)損塑件的外觀和使用。澆注系統(tǒng)流程較長(zhǎng)或需要開(kāi)設(shè)兩個(gè)以上澆口時(shí),由于澆注系統(tǒng)的不均勻收縮導(dǎo)致塑件翹曲變形,應(yīng)設(shè)法予以防止。在一模多腔時(shí),應(yīng)使各腔同步連續(xù)充澆,以保證各個(gè)塑件的一致性。合理設(shè)計(jì)冷料穴、溢料槽,使冷料不直接進(jìn)入型腔及減少毛邊的負(fù)作用。在保證塑件質(zhì)量良好的前提下,澆注系統(tǒng)的斷面和長(zhǎng)度應(yīng)盡量取小值,以減少對(duì)塑料的占用量,從而減少回收料。4.3.1主流道設(shè)計(jì) 主流道與注射機(jī)噴嘴在同一軸線上。在臥式或立式注射機(jī)用模具中,主流道垂直于分型面。根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查的XS-ZY-125 型注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸: 噴嘴前端孔徑:d2=4; 噴嘴前端球面半徑:R1=13mm; 根據(jù)模具主流道與噴嘴關(guān)系: R=R1+(12)mm d=d2+(0.31)mm 取主流道球面半徑:R=15mm; 取主流道的小端直徑d=4.5mm;13 為了方便于將凝料從主流道中拔出,將主流道設(shè)計(jì)成正圓錐形,其斜度為24,這里取3,將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形,查表得主流道大端直徑D=8mm。為了使熔料順利進(jìn)入分流道,可在主流道出料端設(shè)計(jì)半徑r=1mm的圓弧過(guò)渡。主流道襯套設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意一下事項(xiàng):對(duì)于小型注塑模,可將主流道襯套與定位環(huán)設(shè)計(jì)成一個(gè)整體,但在多數(shù)情況下均勻分開(kāi)設(shè)計(jì);主流道襯套應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)鋼T8A等),熱處理后硬度為5357HRC;襯 套 的 長(zhǎng) 度 應(yīng) 與 定 模 配 合 部 分 的 厚 度 一 致,主 流 道 口處的端面不得突出在分型面上,否則不僅會(huì)造成溢料,而且會(huì)壓壞模具;襯套與定模之間的配合采用H7/m6。 圖4-3主流道形狀及其與注射機(jī)噴嘴的關(guān)系 為了減少熔體充模時(shí)的壓力損失和塑膠損耗,應(yīng)盡可能地縮小主流道的長(zhǎng)度,這里L(fēng)應(yīng)取140mm。 134.3.2冷料穴設(shè)計(jì)冷料穴是用來(lái)儲(chǔ)藏注射間隔期間產(chǎn)生的冷料頭的,防止冷料進(jìn)入型腔而影響塑件的質(zhì)量,并使熔料能順利地充滿(mǎn)型腔。冷料穴位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上,或者出于分流道的末端,其作用是收集熔體前鋒的冷料,防止冷料進(jìn)入模具型腔而影響制品質(zhì)量。冷料穴分兩種,一種專(zhuān)門(mén)用于收集、儲(chǔ)存冷料,另外一種除儲(chǔ)存冷料外還兼有拉出流道凝料的作用。常見(jiàn)的冷料穴有三種形式,“Z”字型拉料桿的冷料穴,“Z”字變異形式的冷料穴,這兩種形式其拉料桿固定住推桿固定板上。第三種是帶球形頭拉料桿的冷料穴,當(dāng)冷料進(jìn)入冷料穴后緊包在拉料桿的球形頭上,開(kāi)模時(shí)將澆注系統(tǒng)凝料拉住,它一般用于推板推出機(jī)構(gòu)的注射模中,當(dāng)推板推出機(jī)構(gòu)相對(duì)于拉料桿運(yùn)動(dòng)時(shí),把澆注系統(tǒng)凝料從球形頭上刮下來(lái)。這種結(jié)構(gòu)形式也只適用于韌性好的塑料。其拉料桿固定在動(dòng)模板上。 由于聚乙烯韌性較好,因此采用帶球形頭拉料桿的冷料穴。 4.3.3澆口設(shè)計(jì) 澆口又稱(chēng)進(jìn)料口或內(nèi)流道,它是分流道與塑件之間的狹窄部分,也是澆注系統(tǒng)中最短小的部分。它能使分流道輸送來(lái)的熔融塑料的流速產(chǎn)生加速度,形成理想的流態(tài),順序、迅速地充滿(mǎn)型腔,同時(shí)還起著封閉型腔防止熔料倒流的作用,并在成型后便于使?jié)部谂c塑件分離。 澆口是指連接分流道和型腔的進(jìn)料通道,它是澆注系統(tǒng)中截面尺寸最小且長(zhǎng)度最短的部分。澆口的作用表現(xiàn)為:塑料熔體通過(guò)澆口時(shí)剪切速率增高,粘度降低,有利于充型;同時(shí)熔體的內(nèi)摩擦加劇,使料流的溫度升高、粘度降低,從而提高了塑料的流動(dòng)性,有利于充型;另外在注射過(guò)程中,塑料充型后在澆口處及時(shí)凝固,防止熔體的倒流;成型后也便于塑件與整個(gè)澆注系統(tǒng)的分離。澆口的尺寸過(guò)小會(huì)使壓力損失增大,冷凝加快,補(bǔ)縮困難;澆口的尺寸過(guò)大,澆口周?chē)a(chǎn)生過(guò)剩的殘余應(yīng)力,導(dǎo)致產(chǎn)品變形或破裂,且澆口的去除困難等。澆口的形狀、尺寸和進(jìn)料位置對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大。澆口的設(shè)計(jì)與塑料的品種、塑件形狀、塑件壁厚、模具結(jié)構(gòu)及注射成型工藝參數(shù)等有關(guān)。對(duì)澆口總的設(shè)計(jì)要求是:要使塑料熔體以較快的速度進(jìn)入并充滿(mǎn)型腔,同時(shí)在型腔充滿(mǎn)后適時(shí)冷卻封閉。一般要求澆口截面小、長(zhǎng)度短。實(shí)際使用時(shí),澆口的尺寸常常需要通過(guò)試模,按成型13情況酌情修正。澆口位置選擇的正確與否,對(duì)塑件質(zhì)量影響很大,選擇不當(dāng)時(shí)會(huì)使塑件產(chǎn)生變形、熔接痕、凹陷、裂紋等缺陷。一般來(lái)說(shuō),澆口位置選擇要遵循以下原則:澆口位置的設(shè)置應(yīng)使塑料熔體填充型腔的流程最短、料流變向最少。校核流動(dòng)比。若流動(dòng)比小于允許值,則塑件大致上能夠成型;若流動(dòng)比超過(guò)允許值,會(huì)出現(xiàn)充型不足,這時(shí)應(yīng)調(diào)整澆口位置或增加澆口數(shù)量,增大流道直徑或厚度。澆口位置的設(shè)計(jì)應(yīng)有利于排氣和補(bǔ)縮。 澆口位置的設(shè)置應(yīng)減少或避免產(chǎn)生熔接痕、提高熔接痕的強(qiáng)度。 澆口位置的選擇要避免塑件變形。 澆口位置的設(shè)置應(yīng)避免引起熔體破裂。 澆口位置的設(shè)置應(yīng)防止型芯變形。 澆口位置的設(shè)置應(yīng)考慮塑件的外觀。 澆口與塑件連接處應(yīng)做成R0.5的圓角或0.545的倒角,并防止在分離澆注系統(tǒng)時(shí)把塑件剪裂。澆口與分流道的連接處一般做成3045的斜角,并以R1R2的圓角與分流道底面相交,以便熔體流動(dòng)并減小壓力損失。側(cè)澆口適用于各種形狀及一模多腔的塑件,它是最常用的一種形式。其優(yōu)點(diǎn)是:去澆口方便,殘留痕跡??;熔體流速高;翹曲變形比直接澆口??;宜成型薄壁、復(fù)雜形狀塑件。缺點(diǎn)是:注射壓力損失大;保壓補(bǔ)縮作用比直接澆口?。粚?duì)殼形塑件排氣不方便,易產(chǎn)生熔接痕。15 圖4-5澆口簡(jiǎn)圖 4.4冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 由于制件平均壁厚均為5mm,再者制件尺寸也不是很大。確定冷卻水孔直徑為10mm。此模具在動(dòng)、定模鑲塊上均開(kāi)有單層式冷卻回路形式,分別對(duì)動(dòng)、定模進(jìn)行水冷卻,冷卻水路布置如下圖4- 3所示 13 4-3直流式冷卻水路的布置 4.5成型零部件的設(shè)計(jì) 注射模的成型零部件是指構(gòu)成模具型腔的零件,通常包括型腔(凹模)、型芯( 凸 模 ),以及各種 成 型 桿 和 成 型 鑲 件(塊)。按 功 能 劃分,成 型 零 部 件 可 分 為安裝部分和工作部分。安裝部分起安裝和固定成型零件的作用;工作部分與塑料直接接觸,用來(lái)成型塑件。成型零部件工作部分的形狀和尺決定塑件的形狀和尺寸。 4.5.1型腔、型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 模具采用一模一腔的結(jié)構(gòu)形式。由于ABS材料有腐蝕性,型腔采用整體鑲塊式結(jié)構(gòu),材料易采用S136H。由 于 凹 、凸 模 件 具 有 足 夠 的 強(qiáng) 度、剛 度、硬 度、耐 磨 性 、耐 腐 蝕 性 以 及 足 夠低的表面粗糙度。如果凹凸模都采用整體式,優(yōu)點(diǎn)是加工成本低,但是常用模架的 模 板 材 料 為 中 碳 鋼 ,用 作 凹 、凸 模 ,使 用 命 短,若 選 用 好 材 料 的 模 板 制 作 整 體的凹凸模,則制造成本較高。綜合考慮以上因素,凹、凸模都采用整體嵌入式。這樣既保證了模具的使用壽命,又不浪費(fèi)價(jià)格昂貴的材料,并且損壞后,維修、更換方便。 174.5.2型腔和型芯的工作尺寸計(jì)算 本例中成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)均采用平均尺寸、平均磨損量、平均制造公差和平均收縮率來(lái)計(jì)算。 型芯高度的尺寸計(jì)算公式: (4-2) 型芯徑向尺寸計(jì)算公式: (4-3) 型腔深度尺寸計(jì)算公式: (4-4) 型腔徑向尺寸計(jì)算公式: (4-5) 其中為模具型芯的高度尺寸;為模具型腔的徑向尺寸;為模具型腔的深度尺寸;為模具型腔的徑向尺寸。 經(jīng)過(guò)查表知ABS材料的收縮率為0.40.6,因此平均收縮率為0.5,由于塑件尺寸較小,精度中等,所以模具制造公差取/5,X取2/3。 4.5.3計(jì)算動(dòng)模墊板厚度 (4-6) F=AP (4-7) H動(dòng)模墊板厚(mm); K修正系數(shù),取0.60.7; F動(dòng)模墊板受的總壓力(N); L支撐塊間距(mm); B動(dòng)模墊板寬度(mm); 13 A塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積(mm2); P型腔壓力,一般取3045MPa; 所以動(dòng)模墊板厚度h為3040mm。 4.5.4計(jì)算型腔側(cè)壁和底板厚度 塑膠模具型腔在成型過(guò)程中受到熔體的高壓作用,所以應(yīng)具有足夠的剛度和強(qiáng)度,如果型腔側(cè)壁和底板厚度過(guò)小,會(huì)因強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生塑件變形甚至破壞;也可能會(huì)因?yàn)閯偠炔蛔愣a(chǎn)生撓曲變形,導(dǎo)致溢料和出現(xiàn)飛邊,不僅降低了尺寸精度,而且還影響了其順利脫模;所以,為了保證足夠的強(qiáng)度和剛度采用了動(dòng)模型腔版。 型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算 根據(jù)型腔長(zhǎng)度L=40,型腔寬度B=40,型腔高度=45, (4-8) 由于c由L/a決定,c=0.93;p取3045MPa,這里取35MPa;彈性模量E=2.1MPa;允許變形量取0.6 所以代入上式得,S=14.98.65mm。底板厚度的計(jì)算查表得: (4-9) 因?yàn)長(zhǎng)/b=60/60=1,查表知系數(shù)c值,c=0.0272;p取2440MPa,取35MPa;彈性變量E=2.1MPa;允許變形量取0.6,代入公式得h=4.6094.32mm。4.6推出方式的設(shè)計(jì)頂出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)因塑件的脫模要求的不同而不同,但是對(duì)頂出機(jī)構(gòu)所能達(dá)到19的要求是一致的,也就是使塑件在頂出過(guò)程中不會(huì)損壞變形,保證塑件在開(kāi)模的過(guò)程中留在設(shè)置有頂出機(jī)構(gòu)的動(dòng)模內(nèi)。其中,一次頂出機(jī)構(gòu)是最常用的頂出機(jī)構(gòu),此機(jī)構(gòu)只需一次動(dòng)作就能是塑件脫模。本模具選用推料板一次頂出機(jī)構(gòu)。 脫模力的計(jì)算 計(jì)算正壓力 設(shè)計(jì)步驟: 參數(shù):E=2900N/2;S=0.006;t=0.513;=2.5;R=1.5;m(帕松比)=0.38 P=EStcos/R(1-m)=13.3MPa (4-10) P正壓力(MPa); E塑件的彈性模量(N/2); S成型收縮率(mm/mm); t塑件平均壁厚(); 脫模斜度(o); R凸模半徑(); m塑膠的帕松比,約為0.380.39。 初始脫模力的設(shè)計(jì)步驟: 參數(shù):E=2900N/2;S=0.006;t=0.713;L=2.2;f=0.3;m=0.38 Q=2tESLF/(1-M)(1+F)=80.52N (4-11) Q脫模力(N); E塑膠彈性模量(N/2); S塑膠平均收縮率(mm/mm); t塑件壁厚();13 L包容凸模的長(zhǎng)度(); f塑膠與鋼的摩擦系數(shù); m塑膠的帕松比。 頂桿直徑的設(shè)計(jì)步驟: 參數(shù):=0.5;L=14;n=2;E=2900N/2;Q=80.52N d=(642t2Q/n3E)0.5 (4-12) d圓形頂桿直徑(); 頂桿長(zhǎng)度系數(shù)(約為0.7); L頂桿長(zhǎng)度(); Q總脫模力(N); n頂桿數(shù)量; E頂桿材料的彈性模量(N/2); 對(duì)鋼來(lái)說(shuō),E=2.110。 頂桿的應(yīng)力校核的設(shè)計(jì)步驟:參數(shù):Q=80.52N;n=4;d=1.2154;s=2900/2=4Q/nd2 (4-13) Q總脫模力(N); n頂桿數(shù)量; d圓形頂桿直徑(); 21 頂桿應(yīng)力(N/2); 頂桿鋼材的屈服極限強(qiáng)度(N/2); 一般中碳鋼: =32000N/2 合金結(jié)構(gòu)鋼: =42000N/2 計(jì)算結(jié)果: =13.75N/2 推件板厚度的設(shè)計(jì)步驟: 參數(shù):y=0.01;B=25;L=4.6;Q=80.52N;E=2900N/2 H=0.54L(Q/EBy)=2.105 (4-14) L頂桿間距(); Q總脫模力(N);E鋼材的彈性模量(N/2);一般中碳鋼 E=2.110; B頂板寬度(); y頂板允許最大變形量()。 頂桿應(yīng)布置在脫模力最大處,以保證塑件被推出時(shí)其受力是平衡的,并且推出平穩(wěn)、不變形。4.7確定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)為了便于設(shè)計(jì)制造以及維修方便,所以選導(dǎo)柱、導(dǎo)套作導(dǎo)向機(jī)構(gòu);為了使模13具在開(kāi)模時(shí)推桿能夠順利頂出制件,減少推桿與模板的碰撞與摩擦,提高模具壽命,所以用四根推桿導(dǎo)柱進(jìn)行導(dǎo)向。為了安裝方便,采用等直徑對(duì)稱(chēng)分布,模具外側(cè)作標(biāo)記形式。 又為了便于加工導(dǎo)柱、導(dǎo)套安裝孔,和獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益,結(jié)合塑件的尺寸,為了保護(hù)型芯不受損壞,因此導(dǎo)柱設(shè)在動(dòng)模一側(cè),也就是常說(shuō)的正裝。 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的分布見(jiàn)模具總裝圖,導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合精度為H5/h6的間隙配合,導(dǎo)套和模板配合精度為H5/n6。4.8側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)由于零件是中空的,所以采用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)其制件的成型。又由于其抽芯行程比較大,為110,因此采用液壓油缸抽芯機(jī)構(gòu),它也是應(yīng)用最廣泛的抽芯機(jī)構(gòu),動(dòng)作可靠,制造方便,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便,在這里,油缸的自身行程應(yīng)大于115。4.9.相關(guān)計(jì)算 (1)、抽芯距的計(jì)算 S抽=sc+3=15 sc=12(2)、抽芯力的計(jì)算 抽芯力的計(jì)算跟脫模力的計(jì)算方法一樣。型芯脫模力F1,參考塑料注射模結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 式9-1得F=AP(cos-sin)所以F1=AP(cos-sin)= 4452.8310-6107 /(0.1cos1-sin1)=2895.66N A=A1+A2+A3+A4+A5+A6+A7=4452.83 mmA1=31 2=194.68A2=(15-14)4=1356.48A3=23 5=361.123A4=A2=1356.48A5=31 5=486.7A6=40 2.5=314A7=35 3.5=384.65A-塑件包裹型芯的面積,mmP-塑件對(duì)型芯單位面積上的包緊力;模內(nèi)冷卻的塑件,p取0.8107Mpa -1.2107Mpa-塑件對(duì)鋼的摩擦系數(shù),為0.1-0.3-脫模斜度 4.10斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì)(1)、參考文獻(xiàn)附錄F,選取斜導(dǎo)柱為12mm 由于抽拔方向與開(kāi)模方向垂直,斜導(dǎo)柱所需有效長(zhǎng)度45mm,總長(zhǎng)計(jì)算得98mm。(2)、斜導(dǎo)柱彎曲力計(jì)算抽拔方向與開(kāi)模方向垂直,斜導(dǎo)柱彎曲力N=F/cos(1-2ftan-f)=2895/cos20(1-20.5tan20-0.5)=1253 N1500N 校核合格(3)、哈夫塊、壓塊、楔緊塊及定位裝置的設(shè)計(jì). 哈夫塊由壓塊導(dǎo)向運(yùn)動(dòng),楔緊塊壓緊。見(jiàn)裝配圖。135 型芯、型腔的加工工藝分析 如下圖5-1所示 圖5-1 型芯 型芯加工工藝分析,由于型芯用車(chē)床直接粗車(chē)、精車(chē)到圖示尺寸,R62.20彎處及端部定位處,車(chē)床是不好加工的,所以選擇數(shù)控加工。 型腔加工工藝分析,型腔鑲塊先用數(shù)控加工中心加工好產(chǎn)品的六個(gè)成形面,產(chǎn)品成形面的中間拐彎處直接加工直到滿(mǎn)足模具尺寸要求,兩端承口及關(guān)料口部分應(yīng)該留有車(chē)床精加工余量,因?yàn)楫a(chǎn)品圓度要求比較高。其他定位孔及頂針孔,都應(yīng)該在加工中心一次性加工出來(lái)。25 6 注射機(jī)校核6.1注射壓力的校核 注射壓力的額定壓力Pe=172MPa,塑膠成型時(shí)所需要的壓力Po=100MPa,PekPo=125MPa,滿(mǎn)足要求。6.2鎖模力的校核 鎖模力需滿(mǎn)足FKoAP A塑件和流道凝料在分型面的射影面積(2); F注射機(jī)額定鎖模力,XS-ZY-60型,鎖模力為300Kn; Ko鎖模力安全系數(shù),這里取1.1; A單個(gè)塑件在分型面上的投影面積; N型腔數(shù); A=302-152=2119.6221.22 A=1.3521.22=57.2426.3模具厚度H與注射機(jī)閉合高度的校核 H 注射機(jī)允許最小模厚,320; 注射機(jī)允許最大模厚,550; 而這里的模具閉合高度為415,因?yàn)槠渲翟?20和550之間,所以滿(mǎn)足要求。136.4注射機(jī)開(kāi)模行程的校核 因?yàn)樗x的注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)為液壓,其開(kāi)模行程由連桿機(jī)構(gòu)的最大沖程決定,與模厚無(wú)關(guān)。從模具中取出塑件所需的最小開(kāi)模距離H必須小于注射機(jī)移動(dòng)模板的最大行程S,即滿(mǎn)足下式:S+(510)S注射機(jī)移動(dòng)模板的最大行程,這里S取1100; 脫模距離(頂出距離), 這里取50; 包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度, 這里取140;則+10=50+140+10=200730所以能滿(mǎn)足要求。6.5模具安裝部分的校核 該模具的外形尺寸為500550,因此能滿(mǎn)足安裝要求。注射機(jī)噴嘴頭部一般為球面,其球面半徑R與其接觸的模具主流道始端凹球面半徑應(yīng)該相適應(yīng),即=R+(12),在本次設(shè)計(jì)中=16,R=15,滿(mǎn)足要求。 澆口套小端直徑5大于噴嘴孔直徑4,滿(mǎn)足要求。6.6頂出部分的校核 注射機(jī)最大頂出距離為320,大于模具上所需要的最小頂出距離60 最后得出結(jié)論:通過(guò)校核,注射機(jī)完全滿(mǎn)足滿(mǎn)足該模具的使用要求。27 6.7模具材料型腔S136H塑膠模具鋼,型芯1.2315,澆口套、頂桿、導(dǎo)柱等重要配件可采用國(guó)產(chǎn)T10A,或者進(jìn)口H13,SKD61。13結(jié) 論 通過(guò)分析塑件結(jié)構(gòu),根據(jù)分型面的選擇原則,本模具選擇的分型面合理,能在生產(chǎn)過(guò)程中保證塑件的質(zhì)量,同時(shí)又能提高生產(chǎn)效率。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)能較好地實(shí)現(xiàn)模具的導(dǎo)向功能,是模具運(yùn)動(dòng)合理、完善。 通過(guò)對(duì)本模具的整體分析,本模具能較好地完成產(chǎn)品的生產(chǎn)要求。型芯和型腔的設(shè)計(jì)比較合理,能夠較好地完成塑件的成型。 本設(shè)計(jì)是在對(duì)塑料堵頭的材料分析和工藝研讀的基礎(chǔ)上進(jìn)行塑料堵頭注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的。 根據(jù)相關(guān)資料文獻(xiàn)、手冊(cè),完成直角彎頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并進(jìn)行了一些尺寸的相關(guān)校核,給出了一個(gè)合理的模具結(jié)構(gòu)方案,并在此基礎(chǔ)上完成了模具總裝配圖紙。 利用Auto CAD、UG等相關(guān)軟件,完成了一些相關(guān)二維、三維圖形,使所設(shè)計(jì)的模具得以直觀顯示。選取了一些合理的工藝參數(shù),并對(duì)所選的參數(shù)進(jìn)行了校驗(yàn),根據(jù)校驗(yàn)結(jié)果,返回改進(jìn)工藝,最終定出了合理的工藝方案。綜上所述,本次設(shè)計(jì)具有一定的實(shí)際生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)。 29致 謝 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì),我對(duì)塑料模的設(shè)計(jì)思路、方案分析,擬定等各個(gè)環(huán)節(jié)有了較為清晰、深入的了解,拿到一個(gè)塑料制件,首先要對(duì)制件進(jìn)行工藝分析,在滿(mǎn)足制件使用要求的前提下,為提高制件質(zhì)量、精度還可以對(duì)制件的某件的某些部位進(jìn)行改進(jìn),注射模的設(shè)計(jì)步驟主要還包括:模具型腔個(gè)數(shù)的確定、分型面的選擇、型腔配置、澆道、澆口系統(tǒng)的確定、側(cè)凹處理的方式、推件裝置的確定、拉料桿型式的確定流道凝料脫落形式的確定、溫度控制方式的確定、型腔、型芯固定方式的確定、型芯抽拔方式的確定、校核、繪制主要需件工作簡(jiǎn)圖等,在設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)各個(gè)方案進(jìn)行權(quán)衡量,盡早彩用標(biāo)準(zhǔn)件以縮短設(shè)計(jì)周期,降低設(shè)計(jì)成本,在塑料模選材的方面,我認(rèn)識(shí)到塑料模所用材料與冷沖模,玻璃模等其它模具所用的材料有所不同,其選標(biāo)主要按用途而定如在這副模具中,模具用于成大量生產(chǎn),所以應(yīng)具有足夠的耐磨性,并應(yīng)具有良好的定模板。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,曾碰到了許多不夠成熟和理解的技術(shù)方面,制造方面,但經(jīng)過(guò)指導(dǎo)老師的悉心教導(dǎo)和各參考書(shū)的參閱均得到了較為圓滿(mǎn)的答案。由于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在未曾真正接觸運(yùn)用,操縱過(guò)模具的情況下僅憑書(shū)本認(rèn)識(shí)和指導(dǎo)下完成,難免有些地方存在不足之處,還有待遇于今后在工作崗位上不斷的揣磨,積累經(jīng)驗(yàn)提高設(shè)計(jì)的本領(lǐng)。 感謝母校河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校的辛勤培育之恩!感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境,使我學(xué)到了許多新的知識(shí),掌握了一定的操作技能。 最后,我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識(shí)了很多可敬的老師和可親的同學(xué),并感激師友的教誨和幫助!1 參考文獻(xiàn)1閻其鳳.模具設(shè)計(jì)與制造M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.11.2伍先明.塑膠模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)M.北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2006.3.3楊占堯,王高平.塑膠注射模結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì).北京:高等教育出版社,2008.7.4魏春雷,朱三武,章南.模具專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)手冊(cè).天津:天津大學(xué)出版社,2010.1.5鄒繼強(qiáng).塑膠制品及其成型模具設(shè)計(jì)M.北京:清華大學(xué)出版社,2003.2.6李長(zhǎng)勝,趙敬云.Auto CAD 2008中文版實(shí)用教程.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.8.7寇世瑤.機(jī)械制圖.北京:高等教育出版社,2007.12.8宋玉恒.塑膠注射模具設(shè)計(jì)使用手冊(cè)M.北京:航空工業(yè)大學(xué)出版社,2003.3.9馬霄.互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ).北京:北京理工大學(xué)出版社,2008.1.10程芳,杜偉.機(jī)械工程材料及熱處理.北京:北京理工大學(xué)出版社,2008.7.31
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