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摘要 該設計介紹了成型帶有彎管結構的壓蓋的注塑模具 開模動作以一種弧形軌跡的 方式進行抽芯是這副模具的特點 此處設置了以擺板和橫梁組成的擺框 由導板 滑銷 實現(xiàn)的弧形抽芯機構 塑料制品另一個要處理好的部位是螺紋 螺紋的脫模采取二次脫 模方式 先抽型芯桿 后由推板強行推出 在制品滴嘴對稱的部位設置潛伏式澆口 弧 芯兩邊對稱受力 便于熔料合理流動和排氣 關鍵詞 螺紋 弧形抽芯 分型脫模 注射模 Abstract This design introduced takes shape has the elbow piece to pull out the core organization the gland to cast the mold Opened the mold movement to carry on by one arching trajectory way pulls out the core is this vice mold characteristic here establishes by has suspended the board and the crossbeam composition pendulum frame by restricting plate the sear slide realized the arc to pull out the core organization Plastic product another must process the spot is the thread the thread drawing of patterns adopts two times of drawing of patterns ways the pulling out core pole latter forcefully promotes first by the push pedal The goods in process drip nozzle symmetrical spot establishes the ambush type runner arches the core two side symmetrical stress is advantageous for the melt material reasonably to flow with the exhaust Keywords thread core pulling step by step parting demoulding injection mould 中北大學分院學士畢業(yè)論文 1 目 錄 前言 1 第一章 塑件分析和設計 3 第 1 1 節(jié) 原材料的選擇 3 第 1 2 節(jié) 制品原材料的介紹 4 第 1 3 節(jié) 產(chǎn)品結構分析 6 第二章 注塑機的選擇 7 第 2 1 節(jié) 注塑機的選擇 7 第 2 2 節(jié) 注塑機有關工藝參數(shù)的校核 9 第三章 方案論證 10 第四章 澆注系統(tǒng)設計 11 第 4 2 節(jié) 慨述 11 第 4 2 節(jié) 流道的設計 11 第 4 3 節(jié) 澆口的設計 12 第五章 分型面和排氣槽的設計 13 第 5 1 節(jié) 分型面設計 13 第 5 2 節(jié) 排氣槽的設計 14 第六章 成型零件的設計 14 第 6 1 節(jié) 概述 14 第 6 2 節(jié) 成型零件的結構設計 15 第 6 3 節(jié) 成型零件的工作尺寸計算 16 第 6 4 節(jié) 型芯的側壁厚的設計 18 第七章 塑件抽芯機構和脫模機構的設計 19 第 7 1 節(jié) 概述 19 第 7 2 節(jié) 抽芯機構設計 20 第八章 合模導向機構的設計 20 第 8 1 節(jié) 引言 20 第 8 2 節(jié) 導柱的設計要點 20 第九章 模溫調節(jié)系統(tǒng)的設計 21 第 9 1 節(jié) 模具溫度設計原則 21 第 9 2 節(jié) 冷卻系統(tǒng)設計原則 22 第 9 3 節(jié) 溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 22 第十章 結論 致謝 26 參考文獻 28 外文翻譯 29 中北大學分院學士畢業(yè)論文 1 前 言 材料只有通過成型才能具有使用價值的各種制品 以上的金屬制品 含 半成品 95 以上的塑料制品時通過模具 包括壓延輥筒 來成型的 模具時工業(yè)生產(chǎn)的重要裝備 它被用來成型具有一定形狀和尺寸的各種制品 在各種材料加工工業(yè)中廣泛地使用著各種模具 如金屬制品成型的壓鑄模 鍛壓模 澆鑄模 非金屬制品成型的玻璃模 陶瓷模 塑料模等 每種材料成型模具按成型 方法不同又分為若干種類型 采用模具生產(chǎn)制件具有生產(chǎn)效率高 質量好 切削少 節(jié)約能源和原材料 成 本低等一系列優(yōu)點 模具成型已經(jīng)成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段 成為多種成型工 藝中最具潛力的發(fā)展方向 模具是機械 電子等行業(yè)的基礎工業(yè) 它對國民經(jīng)濟和 社會的發(fā)展起著越來越大的作用 一個國家模具生產(chǎn)能力的強弱 水平的高低 直接影響著許多工業(yè)部門的新產(chǎn) 品開發(fā)和老產(chǎn)品更新?lián)Q代 影響著產(chǎn)品質量和經(jīng)濟效益的提高 我國未了優(yōu)先發(fā)展 模具工業(yè) 制定了一系列優(yōu)惠政策 并把它放在國民經(jīng)濟發(fā)展十分重要的戰(zhàn)略地位 模具使用時要求高效率 自動化 操作簡便 因而當塑件的批量較大時 應盡 量減少開模取制件過程中的手工操作 為此常采用自動脫模 自動側抽芯等高效率 自動化的模具 在全自動生產(chǎn)時還要保證制品脫出是能自動墜落或能用機械手取出 模具制造要求模具零件的加工工藝性能好 選材合理 制造容易 成本低廉 除簡易模具外一般來說制模費用是十分昂貴的 一副優(yōu)良的注塑模具可生產(chǎn)百萬件 以上的制品 壓制模具一般也能生產(chǎn)制品約 25 萬件 因此當塑件批量不大時 分攤 在每一個塑件上的模具費會很高 這時應盡可能地采取簡單 合理 價廉的模具 應特別強調塑料制品質量與模具之間的關系 模具的形狀 尺寸精度 表面粗 糙度 分型面位置 脫模方式對塑件的尺寸精度 形位精度 外觀質量影響很大 模具的控溫方式 進澆點 排氣槽位置等塑件的結晶 取向等凝聚態(tài)結構及由他們 決定的物理力學性能 殘余內(nèi)應力 光學 電學性能 以及氣泡 凹陷 燒焦 冷 疤 銀紋等各種制品缺陷有重要關系 塑料制品生產(chǎn)中先進合理的成型工藝 高效的設備 先進的模具是必不可少的 重要因素 塑料模具對實現(xiàn)塑料成型工藝要求和塑件使用要求起著十分重要的作用 任何塑件的生產(chǎn)的更新?lián)Q代都是以模具的制造和更新為前提的 由于目前工業(yè)和民 用塑件的產(chǎn)量猛增 質量要求越來越高 因而導致了塑料模具研究 設計和制造技 術的迅猛發(fā)展 中北大學分院學士畢業(yè)論文 2 在新世紀來到之際 我國模具工業(yè)的發(fā)展將面臨新的機遇和挑戰(zhàn) 回顧以往 展望 未來 我們滿懷信心期待模具技術在 十五 期間有更快的發(fā)展 實施標準化 專 業(yè)化推動了我國塑料模具加工工業(yè)的發(fā)展 并將繼續(xù)為我國塑料模具生產(chǎn)企業(yè)提高 技術水平 增強競爭實力 加快融入國際大市場的步伐提供必要的技術保障 作為 新世紀的大學生 我一定要學好模具的專業(yè)知識 用心做好每一個模具設計 努力 為國家的模具事業(yè)作出我的一點貢獻 中北大學分院學士畢業(yè)論文 3 第一章 塑件分析和設計 第 1 1 節(jié) 原材料的選擇 注射塑料制品的選材要求主要取決于使用要求 為達到均衡選材還需考慮材料 的注射工藝性和模具的結構工藝性 1 1 1 選材依據(jù) 1 塑料件所需性能 使用要求 使用要求是一個綜合性的問題 這里我們設計的塑料制件是割紙刀刀柄 屬一 般的室內(nèi)用塑料件 對耐候性要求不高 需要有一定的剛度 并對制品表面的粗糙 度也有一定要求 已確定采用注射模塑成型 對原材料性能的最低要求如表 1 1 2 幾種塑料性能比較 見上表 1 2 表 1 1 原材料性能項目的最低數(shù)值清單 抗壓強度 50 MPa 彎曲模量 900 MPa 熱變形溫度 80 帶缺口懸臂沖擊強度 2 kJ m2 斷裂伸長率 5 表 1 2 幾種塑料的性能比較 材料 名稱 密度 g cm 3 強度極限 b kg mm2 比強度 b 彈性模量 E kg mm2 比剛度 E 價格 元 噸 PE 0 96 39 5 41 2 1078 7 1123 7 6600 PP 0 90 32 3 35 9 1274 8 1416 4 7450 PS 1 06 48 6 45 9 3137 9 2905 8 7850 ABS 1 05 48 0 45 1 2059 3 1961 2 10100 POM 1 41 60 4 42 8 2745 7 1947 3 15000 PA 6 1 13 81 0 71 7 2745 7 2418 31 16900 PA 66 1 14 78 3 68 6 1274 8 1118 2 18900 PC 1 20 61 8 51 5 2353 4 1961 1 20100 中北大學分院學士畢業(yè)論文 4 3 塑料材料性能排序 見下表 1 3 表 1 3 幾種常用塑料的使用性能排序 序號 性能 說 明 塑料代號排序 1 強度剛度 高 低 PA POM PSU PET EP ABS PS PVC PMMA PP PE 2 耐磨減磨 好 差 PA PAR PP PBT PC FEP POM ABSPVC PS PMMA PSU 3 耐化學性 好 可 PCTFEF3 PEEK PPS PTFE PPSU PPO ABS HDPE PB PA PC 4 耐熱性 高 低 PTFE EP PSU PC PP PE POM PMMA ABS PS PVC 5 尺寸穩(wěn)定 性 精 粗 PENTON PVC PSF PS PMMA ABS PC PA PSU PPO PP PE 6 抗老化性 強 弱 FEP F46 PTFE UEMWPE PEEK PMMA PAR PBT PC POM 7 阻燃性 好 差 PTFE PVC PI PPO PC PVF PEC EP PMMA PE PP 8 電性能 低 高 PTFE PE PVC PET PMMA PI PBT PPS PA TTE PPP 9 透明性 好 劣 PMMA PS PC PCTFEF3 PA PA 1010 10 耐折疊性 好 差 PP PE PVC PPC PS ABS 按選材經(jīng)驗和推薦使用情況綜合考慮使用要求 選取合適的材料 其中還須考 慮經(jīng)濟成本和材料來源 制品為塑料洗浴液壓蓋 屬一般的室內(nèi)用塑料件 對耐候 性要求不高需要有一定的剛度 并對制品表面的粗糙度也有一定要求 在這個設計 中所要求的原材料是 PP 第1 2節(jié) 制品原材料的介紹 1 2 1 PP 的性能 相對密度小 塑料中最輕的 強度 剛性 耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯 可在 100 左右使用 具有優(yōu)良的耐腐蝕性 耐疲勞性好 耐水耐藥品 良好的高頻絕緣 性 不受濕度影響 折彎性好 但低溫變脆 不耐磨 易光老化 PP 屬結晶性材料 吸濕性小 可能發(fā)生熔融破裂 長期與熱金屬接觸會發(fā)生分解 其流動性極好 溢 邊值 0 03mm 左右 冷卻速度快 澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應散熱適度 成型收縮范圍大 收縮率大 易發(fā)生縮孔 凹痕 變形 取向性強 成型加工時注意控制成型溫度 料溫低取向性明顯 尤其是在低溫高壓時更明顯 模具溫度低于 50 以下塑件無光 澤 易產(chǎn)生溶接痕 流痕 90 以上時易發(fā)生翹曲 變形 塑件應壁厚均勻 避免 缺口 以防止應力集中 其主要性能見表 1 4 中北大學分院學士畢業(yè)論文 5 1 2 2 PP 的主要用途 表 1 4 聚丙烯 PP 部分性能 密 度 0 88 0 9 1 拉伸強度 MPa 30 39 收縮率 1 0 3 0 拉伸彈性模量 GPa 1 1 1 6 熔 點 164 1 70 彎曲強度 M Pa 42 67 彎曲彈性 GPa 1 45 物 理 性 能 熱變形溫度 105 11 6 壓縮強度 MPa 39 56 模具溫度 40 60 缺口沖擊強度 KJ 3 5 4 8 噴嘴溫度 190 22 0 力 學 性 能 硬度 HR95 105 中段溫度 220 24 0 后段溫度 180 21 0 體積電阻率 10 注射壓力 MPa 40 80 介電常數(shù) 10Hz2 0 2 6 塑化形式 螺桿式 柱塞 式 工 藝 參 數(shù) 噴嘴形式 通用式 電 性 能 擊穿電壓 kv mm 20 26 中北大學分院學士畢業(yè)論文 6 PP 的用途很廣 可以用來制作汽車發(fā)動機周圍需要耐熱的部件 需要煮沸消毒 和高壓殺菌的醫(yī)療機械和餐具等 還可以用來制作需抗彎曲疲勞的汽車的車軸踏板 文件類的封面 封蓋及各種容器等 PP 廣泛用于制作化工管道 各種貯槽和壓濾機 框架等 還可用來生產(chǎn)纖維 單絲 扁絲等強力制品和管道 扁絲可以制成編織薄 以 用作包裝材料等等 第 1 3 節(jié) 產(chǎn)品結構分析 1 3 1 塑件的結構及尺寸精度的確定 塑料制品的尺寸精度與塑料制品品種有關 根據(jù)各種塑料收縮率不同 可將各 種塑料的公差等級分為高精度 一般精度和低精度 對于塑料制品技術要求和尺寸 精度盡量降低 采用一般精度 PP塑件一般精度為MT4 未注公差尺寸為MT6 塑件如圖 中北大學分院學士畢業(yè)論文 7 1 3 2 表面質量 塑件表面質量包括表面粗糙度和表觀缺陷狀況 缺料 溢料 凹陷 熔接痕 銀紋 澆口處發(fā)渾 翹曲 粘膜和粘流道等 如果不考慮表觀缺陷狀況 則制品的 表面質量主要取決于表面粗糙度 一般而言 原材料的質量 工人操作水平及模具 型腔的表面粗糙度等因素 均對制品的表面粗糙度有影響 其中模腔的表面粗糙度 影響最大 制品要求的表面粗糙度數(shù)值越小 模腔表面越光滑 加工模具時的研磨 拋光要求也越高 模具制造的難度也越大 因此 治貧表面的粗糙度應視情況而定 除了考慮使用要求外 還須考慮美觀 模塑制品的表面粗糙度通常為 Ra0 02 1 28 這里取 Ra0 8 模腔表面粗糙度數(shù)值為制品的 1 2 即 Ra0 01 0 64 這里m m 取 Ra0 2 第二章 注射機的選擇 第 2 1 節(jié) 注塑機的選擇 注塑成型機類型和規(guī)格很多 臥式注塑機是目前使用最廣泛的注塑成型機 其 注塑柱塞或螺桿與模板的合模運動均沿水平方向裝設 并且多數(shù)在一條直線上 其 優(yōu)點是機體較低 容易操縱和加料 制件推出模具后可自動墜落 故易實現(xiàn)全自動 中北大學分院學士畢業(yè)論文 8 化操作 機床重心較低安裝穩(wěn)定 一般大中型注塑機均采用這種形式 此處就采用 臥式螺桿式注塑機 模具設計時需要考慮注射機技術的規(guī)范有 最大注射量 最大注射壓力 最大 鎖模力 模具安裝尺寸和開模行程等 由于同一規(guī)格的注射機 生產(chǎn)廠家不同 技 術規(guī)格也有所不同 所以設計時最好查閱注射機生產(chǎn)廠家提供的注射機使用說明書 上標明 的技術規(guī)格 制品的質量為 q 7 5g 原材料是 PP 密度是 0 9g 3cm 型腔個數(shù)為 4 則最大的注射量 M 30g分M 5 74 初選注射機為 震德塑料機械廠生產(chǎn)的 S 系列高速精密直壓注塑機型號為 CJH55S 最大的注射量為 74 9g 1 注塑機的主要的運行參數(shù)如表 2 1 表 2 1 注塑機的各種參數(shù) 鎖模系統(tǒng) 鎖模力 KN 550 導柱內(nèi)距 mm mm 365 365 開模行距 mm 410 模板最大距離 mm 620 容模量 mm 210 頂出行程 mm 130 頂出力 KN 34 3 射膠系統(tǒng) 射膠機構 231 螺絲直徑 mm 26 螺絲最大距離 26 2 1 理論注射容積 cm3 79 6 g 74 9實際注射量 oz 2 6 射膠壓力 Mpa 289 9 螺絲行程 mm 150 中北大學分院學士畢業(yè)論文 9 螺絲轉速 r p m 365 注射速度 mm s 173 動力 電熱 油壓系統(tǒng)壓力 MPa 17 5 油泵馬達 kW 15 電熱量 kW 5 5 溫度控制區(qū)數(shù) 4 其他 油箱容量 lit 400 機械外形尺寸 L W H m 3 87 1 4 1 5 機重 kg 3240 2 注射機的模板尺寸如圖 2 2 第 2 2 節(jié) 注射機有關工藝參數(shù)的校核 2 2 1 型腔數(shù)的校核 注塑機的最大的注塑量按國際慣例是指注塑在常溫下密度為 的普 3 05 1cmgS 通聚苯乙烯的對空注射量 實際的注射量 取機器的最大注塑量的 85 SM 圖 3 2 注射機的模板尺寸 中北大學分院學士畢業(yè)論文 10 實際注射量 為理論的最大的注射量SM 85 對于其它的非聚苯乙烯的塑料 其最大的注塑量為 SS 0 33 9 0 05 1cmgcg S 57 4 748 850 4 個 2 1 個26 74 qMn 所以 注射機的最大注射量是合格的 型腔個數(shù)的選擇也是可行的 2 2 2 鎖模力的校核 選用注塑機的鎖模力必須大于型腔壓力產(chǎn)生的開模力 否則模具分型面會在注射 壓力下分開而產(chǎn)生溢料 對于螺桿式注射機壓力損失較小 所以型腔壓力較大 鎖 模力和成型面積的關系由下式確定 2 2 2 SP 腔鎖 式中 鎖模力 N 鎖P 型腔壓力 一般為 40 50MP 這里取 50MP 腔 腔P S 澆道 進料口和塑件的投影面積 經(jīng)過計算 制品的投影面積 2146 3cmS 主流道的投影面積 270 分流道的投影面積 23 總面積 2194cSS 所以 理論的需要的壓力 KNPF 109 45046 腔 而實際注塑機的鎖模力為 550KN 鎖P 因為 F 所以注塑機的鎖模力是合格的 鎖 2 2 3 開模行程的校核 注射機的開模行程是有限制的 取出制件所需要的開模距離必須小于注塑機的 最大開模行程 因為我所選擇的注塑機是全液壓式鎖模機構 所以校核開模行程應 按注塑機最大開模行程與模具厚度等有關數(shù)據(jù)進行校核 我設計的模具是單分型面 的 所以校核的公式是 2 3 m HSmk 10521 注塑機模板間的最大開距 mm 模具的厚度 mmmH 中北大學分院學士畢業(yè)論文 11 H1 塑件脫模 推出距離 距離 mm H2 塑件高度 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi) mm 根據(jù)裝配圖可以的到 221 2mm 19 2mm mmmH 12 H 所以 mm 4 26 921021 而注塑機的最大開距 480mmkS 所以注塑機的開模行程是合格的 第三章 方案論證 在塑件上凡是脫出方向和開模方向不同的側孔或側凹除少數(shù)淺側凹外 都需要 進行側向抽芯或側向分型方能將塑件順利脫出 因此產(chǎn)品需要有一個長達 75mm 的側 抽芯機構 采用何種側向分型抽芯機構是一個很重要的問題 手動側向分型抽芯機構抽出機構操作不方便 工人勞動強度大 生產(chǎn)效率較低 抽拔力有限 這里不適合 液壓 氣壓 側向分型抽芯機構的特點是抽拔距離長 抽拔力大 動作靈活 不受開模過程限制 常在大型注射模具中使用 但缺點是液壓或氣動裝置成本較高 機動側抽芯機構雖然結構比較復雜 但分型與抽芯無需手工操作 生產(chǎn)效率高 經(jīng)濟性好 動作可靠 實用性強 其主要形式有 彈簧分型抽芯 斜銷分型抽芯 彎銷分型抽芯 斜滑塊分型抽芯 齒輪齒條抽芯等 為了提高經(jīng)濟性 我們采用機 動側向抽芯 在這里 由于產(chǎn)品的特殊結構 彎管 所以毫無疑問地將采取彎銷分型抽芯 第四章 澆注系統(tǒng)設計 第 4 1 節(jié) 概述 澆注系統(tǒng)設計是注射模具設計中最重要的問題之一 澆注系統(tǒng)是引導塑料熔體 中北大學分院學士畢業(yè)論文 12 從注塑機噴嘴到模具型腔為止的一種完整的輸送通道 它具有傳質 傳壓和傳熱的 功能 對塑件的質量具有決定性的影響 它的設計合理與否 影響著模具的整體結 構及其工藝操作的難易程度 澆注系統(tǒng)的作用是將塑料熔體順利地充滿模腔深處 以獲得外形輪廓清晰 內(nèi)在質量優(yōu)良的塑料制件 因此要求充模過程快而有序 壓 力損失小熱量散失少 排氣條件好 澆注系統(tǒng)凝料易于制品分離或切除 一般澆注 系統(tǒng)都由四個部分組成的 主流道 分流道 澆口 冷料井 第 4 2 節(jié) 流道的設計 4 2 1 主流道和主流道襯套的設計 主流道通常位于模具中心塑料熔體入口處 其形狀為圓錐型 便于塑料熔體按 序順利地向前流動 主流道的尺寸直接影響熔體的流動速度和充模時間 甚至影響 塑件的內(nèi)在的質量 本設計中主流道和主流道襯套的尺寸如圖 圖 4 1 主流道襯套示意圖 主流道襯套的材料為 45 鋼 主流道內(nèi)表面的粗糙度為 1 6 主流道襯套外表面 的粗糙度為 0 8 4 2 2 分流道的設計 分流道是主流道與澆口之間的通道 1 分流道的截面形狀 在本設計中采用的是 U 形斷面分流道 這種流道只切削加工在一個模板上 節(jié)省機械加工費用 且熱量損失和阻力損失均不大 其深度 h 5 4R 中北大學分院學士畢業(yè)論文 13 2 分流道的截面 尺寸如圖 圖中 h 3 4mm 角度選 10 B 5mm 圖 4 2 分流道的截面 第 4 3 節(jié) 澆口的設計 澆口直接與塑件相連 把塑料熔體引入型腔 澆口是澆注系統(tǒng)的關鍵的部位 澆口的形狀和尺寸對塑件質量影響很大 澆口在大多數(shù)情況下是整個斷面尺寸最小 的部分 對充模流動起著控制作用 成型后制品和澆注系統(tǒng)從澆口處分離 因此其 尺寸又影響后加工工作量的大小和塑件的外觀 4 3 1 澆口形式的設計 根據(jù)本設計中產(chǎn)品的外觀要求和模具的簡單兩板式結構 澆口形式采用潛伏 式澆口形式 其優(yōu)點是澆口便于機械加工 易于保證加工精度 澆口的示意圖和尺 寸可見圖 4 3 圖 4 3 潛伏式澆口示意圖 中北大學分院學士畢業(yè)論文 14 第五章 分型面和排氣槽的設計 第 5 1 節(jié) 分型面設計 在注塑模中 用于取出塑件或澆注系統(tǒng)凝料的面 通稱為分型面 常見的取出 塑件的主分行面 與開模方向垂直 分型面的選擇不僅關系到塑件的正常成型和脫 模 而且涉及模具的結構與制造成本 在選擇分型面時 應遵守以下規(guī)則 1 分型面應該選擇在塑件的最大的截面處 2 盡可能地將塑件留在動模一側 因為在動模一側設置和制造脫模機構簡便 易行 3 有利于保證塑件的尺寸精度 4 有利于保證塑件的外觀的質量 5 考慮滿足塑件的使用要求 注塑件在模塑過程中 有一些很難避免的工藝 缺陷 如拔模斜度 分型面上飛邊及頂桿與澆口的痕跡等 在設計分型面時 應從 中北大學分院學士畢業(yè)論文 15 使用角度避免這些工藝缺陷影響塑件的功能 6 盡量減少塑件在合模平面上的投影面積 以減少所需的鎖模力 7 長芯應置于開模方向 8 有利于排氣 應有利于簡化模具 考慮以上幾方面 我們將塑件投影面積最大的平面作為分型面 與開模方向垂 直 采取動模邊側向分型 以使模具結構盡量簡單這個模具的分型面 因此我選擇 最大的橫截面上也就是選擇在制品的低部作為分型面 這樣的選擇既不影響制品的 外觀 也不影響制品的脫模了 第 5 2 節(jié) 排氣槽的設計 利用分型面排氣是最簡便的方法 排氣效果與分型面的接觸精度有關 排氣槽 的尺寸以有利于排氣 但又不溢料為原則 在本設計中我所用的原材料是 PP 根據(jù) 文獻 6 可得排氣槽的高度為 mh015 第六章 成型零件的設計 第 6 1 節(jié) 概述 成型零件主要包括凹模 型芯 鑲嵌件 各種成型桿與成型環(huán) 成型零件承受 高溫高壓的塑料熔體的沖擊和摩擦 在冷卻固化中形成了塑件的形體 尺寸和表面 在上萬次 甚至幾十萬次的注射周期 成型零件的形狀和尺寸精度 表面質量及其 穩(wěn)定性 決定了塑料制品的相對質量 成型零件的結構設計 當然是以成型符合質 量要求的塑料制品為前提 但必須考慮金屬零件的加工性及模具的制造成本 成型 零件成本高于模架的價格 隨著型腔的復雜程度 精度等級和壽命要求的提高而增 加 型腔和型芯是用來直接成型零件的 其尺寸精度 公差大小關系到塑件的精度 和表面粗糙度 精確度要求較高 第 6 2 節(jié) 成型零件的結構設計 6 2 1 凹模的結構設計 凹模是成型塑件外表面的部件 凹模按其結構不同可分為整體式 整體嵌入式 局部鑲嵌式 大面積鑲嵌組合式和四壁拼合式五種 整體式凹模由整塊加工而成 它的特點是牢固 不易變形 不會使塑件產(chǎn)生拼接痕 本模具形狀簡單 易制造加 工 雖然局部形狀有點復雜 但可以采用加工中心 數(shù)控機床 仿形機床或電加工 中北大學分院學士畢業(yè)論文 16 等特殊方法加工 今年來由于型腔加工新技術的發(fā)展和進步 許多過去必須組合加 工的較復雜的凹模 現(xiàn)在也可以設計成整體式結構 所以這里采用這種結構 凹模的結構如圖 6 1 6 2 2 凸模的結構設計 型芯也有整體式和組合式之分 形狀比較復雜或形狀雖不復雜 但從節(jié)省貴重 鋼材 減少加工工作量考慮多采用組合式型芯 固定板和型芯可分別采用不同的材 料制造和熱處理 然后連成一體 當軸肩為圓形而成型部分為非回旋體時 為了防 止型芯在固定板內(nèi)轉動 需要在軸肩處用銷釘止轉 對于形狀復雜的型芯 為了便于機械加工 其本身可做成拼合的形式 在這里 由于塑件結構的特殊性 可采取芯桿和頂套拼合的形式 同時 由于在制品的底部 具有外圓牙螺紋 所以需要在頂套相應的部位進行加工 型芯的材料是 35SiMn 合金 結構鋼 調質 220 260HBS 表面的粗糙度 mRa 8 0 凸模的結構如圖 6 2 中北大學分院學士畢業(yè)論文 17 AA 第 6 3 節(jié) 成型零件工作尺寸計算 按平均收縮率計算成型尺寸比較簡便易行 是最常用的計算方法 這里采用此 方法 PP 平均收縮率 塑件制造公差 對應模具制造公差 0 2 SCP 4MT10IT 1 型腔徑向尺寸計算 4 7 2 PCLPCSCSMPLL 4 8 SP 12 mwC 式中 型腔 孔 的最小尺寸ML 型腔使用過程中允許的最大磨損量 取塑件總誤差的 1 6 一般在w 中北大學分院學士畢業(yè)論文 18 0 02 0 05mm 之間 成型零件制造誤差 正值 m 塑件 軸 的最大尺寸PL 塑件公差 負值 出于修?？紤] 對型腔徑向尺寸來說易修大 預留一負修模余量 標上制造公r 差 得型腔徑向名義尺寸 m ML 2 rmwPC m 對于注塑模 型腔磨損量很小時 可用下式計算 4 9 P 塑件徑向尺寸 30mm 29 84mm 1P23 01 C 30 45mm 84 9MPL 模具型腔按 級精度制造 其制造偏差 0 07mm 0ITm 30 45 0 07 0 071 30 38 0 07mm 塑件徑向尺寸 60mm 60 59 54 2PL2PC9 0 60 76mm 154 M 模具制造偏差 0 16mm m 60 76 0 16 0 162L 60 59 0 16mm 2 型芯徑向尺寸計算 2 PC MLrmw 標上制造公差 得型芯徑向名義尺寸 m 2 rPCm 對于注塑模 型腔磨損量很小時修模余量也很小時可用下式計算 4 10 ML mP 塑件尺寸 6mm 6 6 16mm 3PL3C2 0 6 29mm 16 P 模具制造偏差 0 084mm m 6 29 0 084 0 0843ML 中北大學分院學士畢業(yè)論文 19 6 37 0 084 mm 塑件尺寸 26mm 26 26 09mm 4PL4PC218 0 26 62mm 96 ML 模具制造偏差 0 048mm m 26 62 0 048 0 0484 26 67 0 048 mm 3 型腔深度尺寸計算 2 rmMCPH m 若取修模余量為 則型腔容易修淺2 m 4 11 P 塑件尺寸 12mm 12 11 91mm 1PH1PC28 0 12 15mm 19 MCPH 模具制造偏差 0 048mm m 型腔易修淺 12 15 0 048mm 1M 4 型芯高度尺寸的計算 2 rmMCPH m 型芯容易修長 4 12 PM 塑件尺寸 20mm 20 19 54mm 2PH 2PC9 0 19 94mm 2154PH 模具制造偏差 0 16mm m 型芯易修長 19 94 0 16mm 2M 第 6 4 節(jié) 型腔的側壁厚的設計 凹模板和動模墊板是構成型腔的主要受力構件 型腔的壁厚計算以型腔內(nèi)最大 峰值壓力為依據(jù) 該壓力是在型腔完全充滿之后 在壓實的過程中產(chǎn)生的 采用的 材料是碳鋼 這個設計中我采用是整體式圓形型腔 按剛度條件計算時 計算壁厚的公式為 中北大學分院學士畢業(yè)論文 20 1 prER 6 4 其中 P 型腔的壓力 MP E 彈性模量 碳鋼為 MP50 2 r 內(nèi)半徑 mm R 外半徑 mm 泊松比 碳鋼取 0 25 查資料 3 的表 18 4 1 可得 容許變形量 m 又由前面的計算可得 r 30 38mm 型腔壓力 P 50MP 所以經(jīng)過計算可得 R 43 57mm 所以 厚度為 S 30 38 21 783 8 6mm 第七章 塑件抽芯機構和脫模機構的設計 第 7 1 節(jié) 概述 在塑件上凡是脫出方向與開模方向不同的側孔或側凹除少數(shù)可以強制脫出外 都 需要進行側向抽芯或側向分型方能將塑件順利脫出 注塑模必須設有準確可靠的脫模機構 以便在每一個循環(huán)中將塑件從型腔內(nèi)或 型芯上自動地脫出模外 脫出塑件的機構稱為脫模機構或推出機構 設計脫模機構 一定要做到 結構優(yōu)化 運行可靠 不影響塑件外觀 不造成塑件變形破壞 讓塑 件留在動模 本設計中的制品帶有彎嘴和外螺紋 要求開模動作以一種弧形軌跡的方式進行 抽芯 為此可設置以擺板和橫梁組成的擺框 由導板和滑銷實現(xiàn)的弧形抽芯機構 帶有外螺紋的塑件 其脫模方式非旋轉脫出和旋轉脫出 對于非旋轉脫出 在 脫模力作用下外螺紋塑件被強制壓縮 從而達到脫出的目的 因此其生產(chǎn)效率很高 和可以簡化模具結構 由于本產(chǎn)品的外螺紋采用圓牙螺紋 且 pp 在高溫下具有較好 的彈性 因此可采用強制推出的脫模方式 強制推出帶外螺紋的薄壁件時應先將主型芯抽出 以留出向內(nèi)膨脹的空間 為 此常需采用順序分型機構 中北大學分院學士畢業(yè)論文 21 第 7 2 節(jié) 抽芯機構設計 7 2 1 慨述 由前面的方案認證可知 本設計的抽芯機構采用彎銷抽芯機構 又由于制品的 特殊結構 所以需要對常規(guī)彎銷抽芯機構進行更改 以便更好地完成弧形抽芯動作 圖 7 2 1 彎銷抽芯機構橫 梁插 銷 弧 芯 擺 板滑 銷軸 銷 第八章 合模導向機構的設計 第 8 1 節(jié) 引言 塑料模閉合時為保證型腔形狀和尺寸的準確性 應按一定的方向和位置合模 所以必須設有導向定位機構 導向機構主要有導向 定位和承受注塑時產(chǎn)生側壓力 三個作用 動定模在開閉模時按導向機構的引導 使動定模按正確的方位閉合 避 免凸模進入凹模時因方位搞錯而損壞模具或定位不準而互相碰傷 因此設在型芯周 圍的導柱應比主型芯高出至少 6 8mm 同時導向機構在模具閉合后使型腔保持正確 的形狀和所有由動定模構成的尺寸的精度 第 8 2 節(jié) 導柱的設計要點 8 2 1 導柱的直徑和長度 導柱的直徑一般在 12 63mm 之間 而且導柱無論是固定段的直徑還是導向段的 直徑的形位公差與尺寸之間的關系應遵循包容原則 在本設計中 導向段和固定段 中北大學分院學士畢業(yè)論文 22 的直徑是 15 6mm 安裝段的直徑為 18 2mm 導柱的總長度為 102 9 mm 8 2 2 導柱的形狀 導柱的端部做成了錐形 錐形頭高度取與其相鄰圓柱直徑的 前端倒了角 31 使起能順利進入導向孔 8 2 3 導柱的配合公差 安裝段與模板間采用過渡配合 H7 K6 導向段和導向孔間采用動配合 H7 f7 8 2 4 粗糙度 固定段表面用 Ra0 8 m 導向段表面用 Ra0 4 m 8 2 5 導柱的材料 導柱應具有硬而耐磨的表面 堅韌而不易折斷的芯部 因此在本設計中所選導 柱的材料為 20 鋼 滲碳 0 5 0 8 淬硬 56 60HR 圖 8 2 1 導柱示意圖 第九章 模溫調節(jié)系統(tǒng)的設計 第 9 1 節(jié) 模具溫度設計原則 注塑模不僅是塑料熔體的成型設備 而且還是熱交換器 模溫調節(jié)系統(tǒng)直接關 系塑件的質量和生產(chǎn)效率 是注塑模設計的核心內(nèi)容之一 高溫塑料熔體在模腔內(nèi) 凝固將釋放熱量 注塑模存在一個合適的模具溫度 模溫調節(jié)系統(tǒng)使整個成型型腔 中北大學分院學士畢業(yè)論文 23 在整個批量生產(chǎn)中保持這個合適的溫度 因此模溫系統(tǒng)的作用也是非常重要的 首 先它對制品的質量的影響 模溫的波動及分布不均勻 和模溫的不適合這兩個方面 會使塑料制品的質量變壞 模溫直接關系制品的成型收縮率 模溫的波動會使批量 生產(chǎn)的制品尺寸不穩(wěn)定 從而降低制品尺寸精度 甚至出現(xiàn)尺寸誤差過大而出現(xiàn)廢 品 其次提高模溫能改善制品表面的粗糙度 使輪廓清晰 熔合縫不明顯 提高模 溫有利于減小制品中殘余應力 有利于高粘度的熔體的充模流動 但是會延長冷卻 時間和注塑周期 也會使脫模的溫度過高 是塑件在脫模中受到損傷 同是溫度調 節(jié)系統(tǒng)也對生產(chǎn)效率也有影響 冷卻時間在整個注塑周期中占 50 80 的時間 在保證塑件的質量的前提下 限制和縮短冷卻時間是提高生產(chǎn)效率的關鍵 讓高溫熔體盡快的降溫固化 模溫調 節(jié)系統(tǒng)應該有較高的冷卻效率 注入模具的塑料熔體所具有熱量 由模具傳導 對 流和輻射散傳于大氣和注射機僅占 5 30 熱量大部分由冷水帶走了 縮短冷卻 時間途徑有三個方面 讓冷卻水處于流 擴大模具與冷卻水的溫差 增大冷卻介質的傳熱面積 模具溫度設計 模溫高低視塑料品種不同而定 它對制品結晶度 力學性能 表面質量 制品 的內(nèi)應力和翹曲變形有很大影響 特別是結晶型塑料 模具溫度是注塑結晶聚合物 最重要的工藝參數(shù) 它決定了結晶條件 對于玻璃化溫度于室溫的聚合物來說 若 在成型時未達到足夠的結晶度則在使用或儲存過程中將發(fā)生后結晶現(xiàn)象 制品的形 狀和尺寸都將發(fā)生變化 因此應盡可能地使其結晶度達到平衡狀態(tài) 由于聚丙烯的 玻璃化溫度較低 可選模溫為 40 80 這可使其結晶的速度快而不致產(chǎn)生粗大 的晶粒 可獲得較高的結晶度 第 9 2 節(jié) 冷卻系統(tǒng)設計原則 為了提高冷卻效率 模具的冷卻系統(tǒng)可按下述原則進行設計 1 冷卻水孔間距越小 直徑越大 則對塑件冷卻越均勻 2 水孔與相鄰型腔表面距離相等 否則脫模后制品一側溫度高一側溫度低 在進一步冷卻時會發(fā)生翹曲變形 3 采用并流流向 加強澆口處的冷卻 第 9 3 節(jié) 溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 PP 粘度低 流動性好 成型工藝要求模具溫度不太高 注射成型過程中 可把 中北大學分院學士畢業(yè)論文 24 模具看成為熱交換器 塑料熔體凝固時釋放的熱量約有 5 以輻射 對流的方式散發(fā) 到大氣中 其余 95 由模具的冷卻介質帶走 模具的冷卻時間約占成型周期的 2 3 4 5 因此 冷卻系統(tǒng)的設計是一個很重要的問題 顯然 應在模具上開設盡可能大 數(shù)量盡可能多的冷卻水通道 以增大傳熱面 積 縮短冷卻時間 達到提高效率的目的 9 3 1 冷卻時間計算 塑件最厚部位斷面中心層溫度達到熱變形溫度以下所需時間簡化計算公式為 s 4 26 4ln 2wsmTkt 式中 塑件所需冷卻時間 s 塑件厚度 mmt 塑料熱擴散率 m 2 s k 塑料熔體溫度 T 塑料熱變形溫度 s 模具溫度 w 查表取 6 7 106m2 s 200 102 40k TswT 4012 ln 07 6482 33s 查表得到 PP 制件厚度 4mm 對應冷卻時間 33s 為了安全起見 以上數(shù)值僅供參 考 確切值在試模時確定 制件的冷卻時間加上開模取件等輔助時間就是該塑件的成型周期 冷卻時間 t 通常占成型周期的 75 即 stT434 4 27 所以每小時注射的次數(shù) 次 814360 n 塑件的質量為 7 5g 所以每小時注射總量 KgG5 27481 9 3 2 冷卻參數(shù)計算 1 塑件每小時在模內(nèi)釋放的熱量 J 4 28 iQ 式中 單位時間內(nèi)注入模具的塑料質量 這里約 12 5kg hG 中北大學分院學士畢業(yè)論文 25 塑料成型時在模具內(nèi)釋放的熱焓量 J kgi 12 5 2 5 3 125 JQ 5106 2 冷卻水體積流量計算 4 29 621tCV 式中 冷卻水體積流量 m 3 minV 冷卻水的比熱容 J kg KC 冷卻水的密度 kg m 3 冷卻水出口溫度 1t 冷卻水進口溫度 2 V 205 418706 3 6 2 94 10 3 m3 min 3 求冷卻水孔徑 根據(jù)體積流量 由表查找 取冷卻水孔徑 mm 10 d 4 求冷卻水在孔內(nèi)的流速 v 2 5 m s 601 942 3 5 求冷卻水壁和冷卻水間的傳熱系數(shù) 4 30 2 0 8 dv 式中 與冷卻水溫度有關的物理系數(shù) 查表得到 25 時 水的 7 95 2 08 1 596 7 11954W m2 K 6 冷卻水孔總傳熱面積 A 4 31 360 TQw 式中 冷卻水平均溫度 T21t 5 4 597 6 0 0098 m2 7 求冷卻水孔總長 L 4 32 3608 0 TvdQw 24dVv 中北大學分院學士畢業(yè)論文 26 5 240 1 5296 7360 38 0 63 m 8 求模具上應開的冷卻水孔數(shù) n n 4 33 dlA 式中 每根水孔的長度 ml n 2 孔16 098 9 冷卻水流動狀態(tài)校核 當平均水溫為 22 5 時 由圖查得 水的運動粘度 m2 s 61095 4 34 vdRe 1 361095 2 4 故冷卻水屬穩(wěn)定湍流狀態(tài) 冷卻效果良好 10 冷卻水進出口溫差校核 4 35 vCdGti 22190 25 104871 353 6 5 與原設定值一致 9 3 3 冷卻回路設計 由前面計算得到冷卻孔數(shù) 4 孔徑 10mm 取冷卻水孔中心線與型腔壁距離 14mm 冷卻通道之間中心距 30mm 型腔較淺 可以采用最簡單的直通式冷卻水路 動 定模冷卻水路布置相同 中北大學分院學士畢業(yè)論文 27 圖 9 3 冷卻水道分布簡圖 第十章 結 論 由于模具設計合理 各零件的精度在加工中都得到了充分的保證 裝配時 鉗 工對重點部位進行把握 有效縮短模具的試制時間 為順利投產(chǎn)贏得時間 該模具 的試制成功可以為旋轉抽芯模具提供一個有益的范例 并為需長側抽芯的塑件生產(chǎn) 提供一個經(jīng)濟 合理的方法 模具的工作過程 啟模時 滑銷在導板導槽內(nèi)滑動 迫使擺板以軸銷為中心擺 轉 橫梁獎弧芯抽出 由扭轉彈簧和定位銷定位 潛伏式澆口被拉料桿拉斷 主澆 道杯拉出 模具完全開啟后 頂桿在頂板作用下 通過推板將制品外推 初始在螺 紋的作用下 頂套隨之移動 芯桿被抽出 澆注系統(tǒng)從拉料桿滑脫 當頂套固定板 觸及限位桿后 頂套停止移動 推板將制品完全脫出 設計過程中理論設計和經(jīng)驗 設計相結合 模具結構合理 緊湊 動作可靠 是長側抽芯模具的一個典型范例 致 謝 指導老師 劉新民 敬愛的老師 親愛的同學 大學四年的生活在彈指一揮間過去了 同學們由不成熟的小青年到現(xiàn)在成熟而 且朝氣蓬勃的年青人 一步步都是在老師的精心呵護和細心的教育下走過的 說到 這兒 也許每個同學的腦海里都浮現(xiàn)出了一段只屬于自己和老師的故事 有時會像 父親的教導一樣嚴厲 有時會像慈母的關懷一樣溫暖 總之都是讓人難忘的 值得 回味的故事 首先 我要感謝的是我的母校 中北大學分院 我們是學院本專業(yè)的第二屆 本科生 是學院的新的希望 因而上至學院的領導 下到各系的老師都對我們寄予 了厚望 并且花費了大量的精力來培養(yǎng)我們 使我們的身心都得到了全面的發(fā)展 中北大學分院學士畢業(yè)論文 28 綜合素質得到了全面的提高 這是我們能順利完成大學四年學業(yè)的一個重要因素 現(xiàn)在我們完成了學業(yè) 即將走上工作崗位 年青的我們祝愿母校能為國家培養(yǎng)出更 多的合格人才 讓更多優(yōu)秀的中華兒女投入到祖國的社會主義建設中去 還有我要感謝這次畢業(yè)設計的指導老師劉新民老師 劉新民導師治學嚴謹 學識 淵博 品德高尚 平易近人 在我學習期間不僅傳授了做學問的秘訣 還傳授了做 人的準則 這些都將使我終生受益 無論是在論文的選題 資料查詢 開題階段 還是在論文研究和撰寫的每一個環(huán)節(jié) 無不得到導師的悉心指導和幫助 我愿借此 機會向劉新民導師表示衷心的感謝 同時 也對李政中博士的幫助和指導表示感謝 回顧四年學習期間的一千余個日日夜夜 自己為有機會擺脫工作的煩惱與浮躁 靜心鉆研 潛心研究 并取得初步研究成果而感到欣慰 欣慰之余 我要向關心和 支持我學習的所有領導 同事和朋友們表示真摯的謝意 感謝他們對我的關心 關 注和支持 中北大學分院學士畢業(yè)論文 29 參考文獻 1 申開智主編 塑料成型模具 2002 第二版 北京 中國輕工業(yè)出版社 2 齊曉杰主編 塑料模具設計指導 1994 東北林業(yè)大學出版社 3 唐志強主編 塑料模具設計師指南 1999 北京 國防工業(yè)出版社 4 楊可楨等主編 機械設計基礎 1999 第四版 北京 高等教育出版社 5 吳宗澤等主編 機械設計課程設計手冊 1999 第二版 北京 高等教育出版社 6 陳經(jīng)斗主編 畫法幾何及機械制圖 1997 修訂版 天津 天津大學出版社 7 陳敏華等編 帶螺紋 90 彎管注射模的設計 模具技術 2003 NO 6 22 中北大學分院學士畢業(yè)論文 30 8 廖念釗等主編 互換性與技術測量 2000 第四版 北京 中國計量出版社 9 WollSLB Cooper D J Pattern based closed loop quality control for injection molding process J Polym Eng Sci 1997 37 5 801 812 10 宋玉恒主編 塑料注射模具設計實用手冊 1995 北京 航空工業(yè)出版社 11 塑料注射模零件標準及術語 GB 4169 1 11 北京 國家技術監(jiān)督局 12 丁浩主編 塑料加工基礎 1998 上海 上?？萍汲霭嫔?13 李明輝等主編 模具制造工藝 1999 北京 機械工業(yè)出版社 14 汪愷主編 機械設計標準應用手冊 1997 8 第二卷 外文翻譯 外文原稿 Lesson One Runner System In this chapter you will learn about the functions characteristics and shapes of the sprue runner and gate 中北大學分院學士畢業(yè)論文 31 The molten plastic injected from the injector nozzle will go through a sprue sprue bush a runner and a gate and fill up in the cavity As the temperature of molten plastic is lowered while going through the sprue and runner the viscosity will rise therefore the viscosity is lowered by shear heat generated when going through the gate to fill the cavity Sprue A sprue is a channel through which to transfer molten plastic injected from the nozzle of the injector into the mold It is a part of sprue bush which is a separate part from the mold Runner A runner is a channel that guides molten plastic into the cavity of a mold Gate A gate is an entrance through which molten plastic enters the cavity The sprue the runner and the gate will be discarded after a part is complete However the runner and the gate are important items that 中北大學分院學士畢業(yè)論文 32 affect the quality or the cost of parts Gate The gate is categorized into restrictive gate which narrows the entrance and nonrestrictive gate which does not narrow the entrance The gate has the following functions Restricts the flow and the direction of molten plastic Simplifies cutting of a runner and moldings to simplify finishing of parts Quickly cools and solidifies to avoid backflow after molten plastic has filled up in the cavity Restrictive Gate A restrictive gate has a narrow entrance to the cavity to restrict the amount of molten plastic in order to improve filling in the cavity The restrictive gate has the following characteristics o Generates shear heat by going through the narrow gate raising the temperature of molten plastic and improving the filling in the cavity o Reduces residual stress and thus reduces part defect such as 中北大學分院學士畢業(yè)論文 33 warp o As the cooling solidification time is shortened molding cycle is also shortened o As the gate trace is less it is possible to complete finishing process in a short time The restrictive gate has the following types Side Gate Submarine Gate Tunnel Gate The most common gate Put to the side of parts The gate trace will be left Often used for the structure with more than two cavities The gate will be automatically cut off during mold opening The position is flexible front side or back of parts The gate needs to be thought about not to be left inside the cavity Pin Point Gate Fan Gate 中北大學分院學士畢業(yè)論文 34 Suitable for molding multiple parts The position is relatively flexible The structure is complicated due to three plate method of die Suitable for large and flat plate parts Finishing is difficult and cost is high due to the wide gate The gate trace will be left Film Gate Valve Gate Suitable for thin plate parts Finishing is difficult and cost is high due to the wide gate The gate trace will