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湖南科技大學 本科生畢業(yè)設計 論文 任務書 機電工程 學院 機械設計與制造 系 教研室 系 教研室 主任 簽名 年 月 日 學生姓名 張 華 珠 學號 2031051 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 1 設計 論文 題目及專題 某茶杯杯蓋的注塑模具設計 2 學生設計 論文 時間 自 2 月 20 日開始至 6 月 13 日止 3 設計 論文 所用資源和參考資料 1 圖書館查閱相關化妝品容器模具方面的書籍及科技期刊 2 網(wǎng)上查閱與課題有關的情報資料 3 到相關模具生產(chǎn)和研究單位了解有關情報資料 4 設計 論文 完成的主要內(nèi)容 1 本模具的設計目的 用途及國內(nèi)外典型同類產(chǎn)品等介紹 2 本模具的總體結構與工作原理方案選擇設計說明 3 本模具的結構參數(shù)及性能參數(shù)等的設計計算說明 4 本模具的重要零件的技術設計計算說明等 5 提交設計 論文 形式 設計說明與圖紙或論文等 及要求 1 本模具裝配圖和主要零件圖共折合 3 5 張 A0 2 設計計算說明書一份 5 號字打印不少于 40 頁 文中可插自畫的說明圖和表格 3 刻碟一張 內(nèi)容為所有電腦設計圖和設計計算說明書 6 發(fā)題時間 2006 年 2 月 18 日 指導教師 簽名 馬 克 新 學 生 簽名 某型茶杯的杯蓋的注射模設計 機械設計制造及其自動化 作者 張華珠 指導老師 馬克新 摘要 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè) 而塑料模具又是整個模具行業(yè)的霸主 我國的塑料成型模具設計 制作技術 比較晚 整體水平還比較低 但近幾年發(fā)展比較迅速 目前單單型腔的模具達 80 以上 仍占主導地位 該設計通過 對多種相似塑件的模具結構參考 設計的是聚乙烯塑件 某型口杯蓋 采用的是一模兩腔注射 該產(chǎn)品采用點澆口 注射 和整體式型腔設置 型腔是由兩瓣合模構成 利用斜導柱側向分型 塑件的螺紋采用強制脫模 關鍵詞 杯蓋 注射模 瓣合模 側向分型 設計 Design of Injection mold for Cup lid Machine design injection mold petal mold module side core pulling design 目 錄 前 言 1 概 述 0 1 1 塑料工業(yè)簡介 1 1 2 我國塑料模現(xiàn)狀 2 1 3 塑料模發(fā)展趨勢 2 2 制品的分析 3 2 1 制品 某型口杯蓋 的簡介 3 2 3 注射成形過程 3 3 擬訂模具的結構形式 6 3 1確定型腔數(shù)量及排列方式 6 3 2 模具結構形式的確定 6 3 3 注塑機型號的確定 6 3 4 分型面位置確定 9 3 5 澆注系統(tǒng)的設計 10 3 6 脫模推出機構的確定 20 3 7 側向分型與抽芯機構的設計 22 3 8 合模導向機構的設計 24 3 9 排氣系統(tǒng)的設計 26 3 10 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計 27 3 11 模架的確定和標準件的選用 30 3 12 成形零件的結構設計和計算 32 4 塑料模材料的選用及技術要求 38 4 1 塑料模材料的性能要求 38 4 2 塑料模零件選材原則 38 4 3 模具的精度要求 40 5 模具工作過程 42 5 1 成型前的準備 42 5 2 注射過程 42 5 3 脫模過程 42 5 4制品的后處理 43 總結 44 參考文獻 45 致謝 46 0 前言 模具是現(xiàn)代工業(yè)的重要裝備 隨著工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展 新產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn) 對模具的設計與 制造速度 加工質量 提出了更高的要求 要求的周期越來越短 精度越來越高 以加速新產(chǎn)品投產(chǎn)及產(chǎn)品的更新?lián)Q代 提高經(jīng)濟效益及 競爭力 近幾年來 許多企業(yè)認識到這一點 都在朝這個方向努力發(fā)展 把在實際工作中積累的經(jīng) 驗收集 整理與總結 逐漸形成一種規(guī)范化 標準化的設計 本設計就是利用課本中的理論 和畢業(yè)實習基地 江南機械廠 的所見 及前輩的寶貴經(jīng)驗設 計出來的一套日常用塑件 某型茶杯的杯蓋 的模具 通過對塑件的分析 確定用一模兩腔注射成 型該塑件 同時為了鍛煉一下自己的能力 故意在塑件表面增加一些結構 增加多層臺階 來增加 設計的難度 加固模具設計方面的知識 為以后在企業(yè)有個生存的空間打點基礎 本設計嚴格按照模具設計的步驟 及模具設計中的要求來設計的 塑件工藝性的分析 型腔數(shù)量 的確定 分型面的確定 澆注系統(tǒng)的設計 成型零件的設計等 這一整套的程序下來 感覺自己這 方面的知識豐富了不少 同時在設計中也要求對機械的相關知識有相當?shù)牧私?機械制圖 公差與 配合 機械制造 材料成型 數(shù)控技術等 總之 在這次畢業(yè)設計過程中 我感覺充實了不少 希望以后在工作崗位也有這樣的好機會鍛煉自己 1 1 概 述 1 1 塑料工業(yè)簡介 塑料工業(yè)是當今世界上增長最快的工業(yè)門類之一 自從聚氯乙烯塑料問世以來 隨著高分子化 學技術的發(fā)展以及高分子合成技術 材料改進技術的進步 愈來愈多的具有優(yōu)異性能的高分子材料 不斷涌現(xiàn) 從而促進塑料工業(yè)的發(fā)展 模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的制品的工藝裝備或工具 它屬于型腔模的 范疇 通常情況下 塑件質量的優(yōu)劣及生產(chǎn)效率的高低 其模具的因素占 80 然而模具的質量的 好壞又直接與模具的設計與制造有很大關系 隨著國民經(jīng)濟領域的各個部門對塑件的品種和產(chǎn)量需 求越來越大 產(chǎn)品更新?lián)Q代周期越來越短 用戶對塑件的質量要求也越高 因而模具制造與設計的 周期和質量要求也相應提高 同時也正是這樣促進了塑料模具設計于制造技術不斷向前發(fā)展 就目 前的形式看 可以說 模具技術 特別是設計與制造大型 精密 長壽命的模具技術 便成為衡量 一個國家機械制造水平的重要標志 按制品所采用的原料不同 成型方法不同 一般將模具分為塑料模具 金屬沖壓模具 金屬壓 鑄模具 橡膠模具 玻璃模具等 因人們?nèi)粘Ｉ钏玫闹破泛透鞣N機械零件 在成型中多數(shù)是通 過模具來制成品 就中國就有比較遠大的市場 所以模具制造業(yè)已成為一個大行業(yè) 在高分子材料加工領域中 用于塑料制品成形的模具 稱為塑料成形模具 簡稱塑料模 塑料模具的設計是模具制造中的關鍵工作 通過合理設計制造出來的模具不僅能順利地成型高 質量的塑件 還能簡化模具的加工過程和實施塑件的高效率生產(chǎn) 從而達到降低生產(chǎn)成本和提高附 加價值的目的 塑料模的優(yōu)化設計 是當代高分子材料加工領域中的重大課題 塑料制品已在工業(yè) 農(nóng)業(yè) 國防和日常生活等方面獲得廣泛應用 為了生產(chǎn)這些塑料制品必須 設計相應的塑料模具 在塑料材料 制品設計及加工工藝確定以后 塑料模具設計對制品質量與產(chǎn) 量 就決定性的影響 首先 模腔形狀 流道尺寸 表面粗糙度 分型面 進澆與排氣位置選擇 脫模方式以及定型方法的確定等 均對制品 或型材 尺寸精度形狀精度以及塑件的物理性能 內(nèi) 應力大小 表觀質量與內(nèi)在質量等 起著十分重要的影響 其次 在塑件加工過程中 塑料模結構 的合理性 對操作的難易程度 具有重要的影響 再次 塑料模對塑件成本也有相當大的影響 除 簡易模外 一般來說制模費用是十分昂貴的 大型塑料模更是如此 現(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中 合理的加工工藝 高效的設備和先進的模具 被譽為塑料制品成型技術 的 三大支柱 尤其是加工工藝要求 塑件使用要求 塑件外觀要求 起著無可替代的作用 高效 全自動化設備 也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具 才能發(fā)揮其應有的效能 此外 塑件生產(chǎn)與更新 均以模具制造和更新為前提 塑料模是塑料制品生產(chǎn)的基礎之深刻含意 正日益為人們理解和掌握 當塑料制品及其成形設 備被確定后 由此可知 推動模具技術的進步應是不容緩的策略 尤其大型塑料模的設計與制造水 2 平 常標志一個國家工業(yè)化的發(fā)展程度 1 2 我國塑料?，F(xiàn)狀 塑料模是現(xiàn)代塑料工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備 塑料模工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè) 用塑料模 生產(chǎn)成型零件的主要優(yōu)點是制造簡 材料利用率高 生產(chǎn)率高 產(chǎn)品的尺寸規(guī)格一致 特別是對大 批量生產(chǎn)的機電產(chǎn)品 更能獲得價廉物美的經(jīng)濟效果 在模具方面 我國模具總量雖已位居世界第三 但設計制造水平總體上比德 美 日 法 意 等發(fā)達國家落后許多 模具商品化和標準化程度比國際水平低許多 在模具價格方面 我國比發(fā)達 國家低許多 約為發(fā)達國家的 1 3 1 5 工業(yè)發(fā)達國家將模具向我國轉移的趨勢進一步明朗化 隨著我國改革開放步伐的進一步加快 我國正逐步成為全球制造業(yè)的基地 特別是加入 WTO 后 作為制造業(yè)基礎的模具行業(yè)近年來得到了迅速發(fā)展 塑料模的設計 制造技術 CAD 技術 CAPP 技術 已有相當規(guī)模的確開發(fā)和應用 在設計技術和制造技術上與發(fā)達國家和地區(qū)差距較大 在模具材料方面 專用塑料模具鋼品種少 規(guī)格不全質量尚不穩(wěn)定 模具標準化程度不高 系列化 商品化尚待規(guī)?；?CAD CAE Flow Cool 軟件等應用比例不高 獨立的模具工廠少 專業(yè)與柔性 化相結合尚無規(guī)劃 企業(yè)大而全居多 多屬勞動密集型企業(yè) 因此 我國要從一個制造業(yè)大國發(fā)展 成為一個制造業(yè)強國 必須要振興和發(fā)展我國的模具工業(yè) 努力提高模具工業(yè)的整體技術水平 提 高模具設計與制造水平 提高國際競爭能力 1 3 塑料模發(fā)展趨勢 塑料作為現(xiàn)代四大工業(yè)基礎材料之一 越來越廣泛地在各行各業(yè)應用 其中注塑成型在塑料的 各種成型工藝中所占的比例也越來越大 隨著社會的經(jīng)濟技術不段向前發(fā)展 對注塑成型的制品質 量和精度要求都有不同程度的提高 塑料制品的造型和精度直接與模具設計和制造有關系 對注塑 制品的要求就是對模具的要求 由于計算技術和數(shù)控加工迅速發(fā)展 使得 CAD CAM 逐漸取代了過去塑料模的設計與制造技術 使傳統(tǒng)的設計制造方法及組織生產(chǎn)的模式發(fā)生了深刻變化 塑料模 CAD CAM 的發(fā)展不僅可以提高 塑料模質量 減少塑料模的設計與制造工時 縮短塑料模生產(chǎn)周期 加快塑件生產(chǎn)和產(chǎn)品的更新?lián)Q 代 而且更主要的是能滿足當前用戶對塑料模行業(yè)提出的 質量高 交貨快 價格低 的要求 塑料模以后的發(fā)展主要有以下幾方面 1 注射模 CAD 實用化 2 擠塑模 CAD 的開發(fā) 3 壓模 CAD 的開發(fā) 4 塑料專用鋼材系列化 3 2 制品的分析 2 1 制品 某型口杯蓋 的簡介 制品的分析是對所要成型的產(chǎn)品有個初步的了解 在接受設計任務書以后就要對塑料的品種 批量的大小 尺寸精度與技術條件 產(chǎn)品的功用及工作條件有個整體概念 以便在設計模具時優(yōu)選 各種方式來成型塑件 2 1 1 對制品的分析主要包括以下幾點 1 產(chǎn)品尺寸精度及其圖紙尺寸的正確性 2 脫模斜度是否合理 3 塑件厚度及其均勻性 4 塑件種類及其收縮率 5 塑件表面顏色及表面質量要求 2 1 2 本設計中塑件各項要求 1 塑料名稱 聚乙烯 PE 2 色調(diào) 淡綠色 不透明 3 生產(chǎn)綱領 大批大量 2 2 制品的工藝性及結構分析 2 2 1 結構分析 該制品為一口杯蓋 表面有一階梯 小階梯的外圓面有突起 這就增大了成型的難度 兩外圓面分別 在兩個型腔成型 必須保證同軸度 所以在模具設計和制造上要有精密的定位措施和良好的加工工藝 以保證傳動精度 內(nèi)部有不規(guī)則螺紋 也給脫模帶來困難 見圖 2 1 2 2 2 成型工藝分析 1 精度等級 采用一般精度 6 級 2 脫模斜度 因本設計中采用的是瓣合模 所以不需要考慮脫模斜度 也就是說脫模斜度為零 度 2 2 3 材料的性能分析 聚乙烯 PE 是由乙烯聚合而成的 聚乙烯的原料來源充足 而且聚乙烯具有優(yōu)良的電絕緣性能 耐化學腐蝕性能 耐低溫性能和良好的加工流動性 因此 PE 及其制品生產(chǎn)非常迅速 2 3 注射成形過程 對 PE 的色澤 細度和均勻度等進行檢驗 塑料在注射機料筒內(nèi)經(jīng)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 其過程可以分為充模 壓實 保壓 倒流和冷卻五個階段 2 3 1 PE 的注射工藝參數(shù) 4A 圖 2 1 塑件零件圖 注射機 注塞式 噴嘴形式 直通式 噴嘴溫度 230 240 料筒溫度 前段 250 280oC 中段 后段 240 260 模具溫度 80 100o 注射壓力 80 130MPa 保壓力 40 50 成形時間 s 注射 0 5 保壓時間 s 20 50 冷卻時間 s 20 50 5 成形周期 s 50 140 2 3 2 PE 的使用性能 耐腐蝕性 電絕緣性 尤其高頻絕緣性 優(yōu)良 可以氯化 輻照改性 可用玻璃纖維增強其熔點 剛性 硬 度和強度較高 吸水性小 有突出的電氣性能和良好的耐輻射性 高壓聚乙烯柔軟性 伸長率 沖擊強度 和透明性較好 超高分子量聚乙烯沖擊強度高 耐疲勞 耐磨 用冷壓燒結成型 2 3 3 PE 的主要性能指標 表 2 1 PE 的主要性能指標 密度 g cm 0 95 彈性模量 MPa 0 84 0 95 10 比容 cm g 1 03 1 06 彎曲強度 MPa 208 400 吸水率 24h 小于 0 01 抗拉屈服強度 MPa 220 390 收縮率 1 5 3 0 熔點 C 105 137 6 3 擬訂模具的結構形式 模具的結構形式 是指設計過程中的注射機的確定 澆注系統(tǒng)的形式和澆口位置的選擇 成型 零件的設計 脫模推出機構的設計 側向分型與抽芯機構的設計 合模導向機構的設計 溫度調(diào)節(jié) 系統(tǒng)的設計及各個零件的設計和裝配圖設計 3 1 確定型腔數(shù)量及排列方式 當塑料制件的設計已經(jīng)完成 并選定所用塑料后 就需要考慮是采用單型腔模還是多型 腔模 與多型腔模相比 單型腔模具有以下優(yōu)點 1 塑料制件的形狀與尺寸精度始終一致 2 工藝參數(shù)易于控制 3 模具結構簡單 緊湊 設計制造 維修大為簡化 一般來說 精度要求高的小型制品和中大型制品優(yōu)先采用一模一腔的結構 但對于精度要求不 高的小型制品 沒有配合精度要求 形狀簡單 又是大批量生產(chǎn)時 若采用多型腔模具可提供獨特 的優(yōu)越條件 使生產(chǎn)效率大為提高 由以上分析初步定為一模兩腔 見圖 3 1 3 2 模具結構形式的確定 3 2 1 多型腔單分型面模具 制品外觀質量要求不高 尺寸精度要 求一般的小型制品 可采用此結構 3 2 2 多型腔多分型面模具 制品外觀質量要求高 尺寸 精度要求一般的小型制品 可采 圖 3 1 型腔分布示意圖 用此結構 該制品外觀質量要求 較高 分析該制品樣品采用的澆口位置 分型面位置 推出機構的痕跡 可知澆口為一般側澆口 并可初步擬定采用兩型腔雙分型面的模具結構形式 其中雙分型面為 水平 垂直分型面 3 3 注塑機型號的確定 注射模是安裝在注射機上使用的工藝裝備 因此設計注射模是應該詳細了解注射機的技術規(guī)范 才能設計出符合要求的模具 注射機規(guī)格的確定主要是根據(jù)制品的大小及型腔的數(shù)目和排列方式 在確定模具結構型式及初 步估算外形尺寸的前提下 設計人員應對模具所需的注射量 鎖模力 注射壓力 拉桿間距 最大 最小模具厚度 推出型式 推出位置 推出行程 開模距離等進行計算 根據(jù)這些參數(shù)選擇一臺和 7 模具相匹配的注塑機 倘若用戶已提供了注射機的型號和規(guī)格 設計人員必須對其進行校核 若不 能滿足要求 則必須自己調(diào)整或與用戶取得商量調(diào)整 3 3 1 注射機的選用原則 1 計算塑件及澆道凝料的總容量 體積或重量 應小于注射機額定容量 體積或容量 的 0 8 倍 2 模具成型時需用的注射壓力應小于所選用注射機的最大注射壓力 3 模具型腔注射時所產(chǎn)生的壓力必須要小于注射機的鎖模力 4 模具的閉模高度應在注射機最大 最小閉合高度之間 5 模具脫模取出朔件所需的距離應小于所選注射機的開模行程 6 模具的外形尺寸及安裝尺寸必須與所選注射機模板適應 既模具最大外形尺寸安裝時應不受 拉桿間距的影響 模具安裝用的定位環(huán)尺寸應與機床定位孔直徑相配合 模具的模板各安裝孔應與 注射機固定模板的安裝孔相對應 機床噴嘴孔徑和球面半徑應與模具進料孔相對應 注射機的開模 行程應滿足脫件條件 3 3 2 有關制品的計算 根據(jù)零件圖提供的樣品 便可以根據(jù)樣品測繪得出制品體積 同時也可以借助計算機輔助軟件 如 Pro E 軟件等 建立制品模型 對于沒有提供樣品的設計 也可以由所提供的制品圖樣建立模 型 這樣既便于較精確的計算制品的各個參數(shù) 又更為直觀 形象 因條件所限 本設計是由測繪 所的體積 1 制品的體積為 V 1 36 99 cm 質量為 m 0 95g cm 36 99 cm 35 15g 2 初步估計澆注系統(tǒng)的體積約為塑件的 0 7 倍 V2 36 99 0 7 24 605 cm 本設計中取 V 2 25 cm 3 該模具一次注射共需塑料的體積約為 V0 2V1 V2 98 98 cm 3 3 3 注射機型號的確定 根據(jù)以上的計算初步選定型號為 XS ZY 125 的注射機 近年來我國引進注射機的機型很多 國內(nèi)注射機生產(chǎn)廠的新機型也日益增多 掌握使用設備的 技術參數(shù)是注射模設計和生產(chǎn)所必需的技術準備 在設計模具時 最好查閱注射機生產(chǎn)廠家提供的 注射機使用說明書 上標明的技術參數(shù) 根據(jù)以上的計算初步選定型號為 XS ZY 125 的注射機 其主要技術參數(shù)如下表 8 表 3 1 XS ZY 125 注射機主要技術參數(shù) 額定注射量 cm 125 螺桿 柱塞 直徑 mm 42 注射壓力 MPa 150 注射行程 mm 115 注射時間 s 1 6 鎖模力 kN 900 最大成型面積 cm 320 最大開合模行程 mm 300 模具最大厚度 mm 300 模具最小厚度 mm 200 合模方式 液壓 機械 噴嘴球頭半徑 mm SR12 頂桿中心距 mm 230 噴嘴孔徑 mm 4 3 3 4 注射機及各個參數(shù)的校核 1 注射壓力的校核 該注射機的注射壓力為 150MPa PE 的注射壓力為 80 130MPa 所以能夠滿足要求 2 由注射機料筒塑化速率校核型腔數(shù)量 n 1 2360 MKTn 上式右邊 3 65 2 符和要求 式中 K 注射機最大注射量的利用系數(shù) 一般取 0 8 M 注射機的額定塑化量 g h 或 cm h T 成形周期 M2 澆注系統(tǒng)所需塑料質量和體積 g 或 cm M1 單個制品的質量和體積 g 或 cm 3 按注射機的最大注射量校核型腔數(shù)量 n 12Knn 2 063 2 0637 3 2 符合要求 式中 M n 注射機允許的最大注射量 g 或 cm 9 4 按注射機的鎖模 合模 力的校核 注射模從分型脹開的力 鎖模力 應小于注射機的額定鎖模力 既 F P n A1 A2 式子的右面為 429932 8 符合要求 式中 F 注射機的額定鎖模力 N A1 單個制品在模具分型面上的投影面積 mm A2 澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積 mm p 塑料熔體在模腔內(nèi)的平均壓力 MPa 通常模腔內(nèi)的壓力為 20 40Mpa 成型一 般制品為 24 34Mpa 精密制品為 39 44Mpa 本設計中取模腔內(nèi)的平均壓力為 40Mpa n 型腔個數(shù) 5 開模行程的校核 Smax S H1 H2 5 10 上式右邊 S 32 34 46 5 117mm 而注射機的最大開模行程是 300mm 所以 符合要求 式中 Smax 注射機最大開模行程 mm H1 推出距離 脫模距離 mm H2 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的制品高度 mm 3 4 分型面位置確定 模具上用以取出制品和 或 澆注系統(tǒng)凝料的 可分離的接觸表面稱之為分型面 分型面的選 擇不緊關系到塑件的正常成型和脫模具 而且涉及模具結構與制造成本 在制品設計階段 就應考慮 成形時分型面的形狀和位置 否則無法用模具成形 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 對制品質量 工藝操作難易程度和模具的設計制造 都有很大影響 因此 分型面的選擇是注射模設計中的一個關鍵因素 3 4 1 分型面的選擇原則 1 分型面應選擇在制品的最大截面處 無論塑件以何方位布置型腔 都應將此作為首要原則 2 有利于保證制品的外觀質量 分型面上型腔壁面稍有間隙 熔體就會在塑件上產(chǎn)生飛邊 3 盡可能使制品留在動模一側 因為在動模一側設置和制造脫模機構簡便易行 4 有利于保證制品的尺寸精度 5 盡可能滿足制品的使用要求 6 盡量減少制品在合模方向上的投影面積 以減小所需鎖模力 10 7 長型芯應置于開模方向 當塑件在相互垂直方向都需設置型心時 將較短的型心設置在 4 側抽 芯方向 有利于減小抽拔距離 8 有利于排氣 9 有利于簡化模具結構 應盡量避免側向分型或抽芯 10 在選擇非平面分型面時 應有利于型腔加工和制品的脫模方便 對于該設計 在進行制品設計時已經(jīng)充分考慮了上述原則 從所提供樣品采用的分型面可知 第一分型面與開模方向垂直 進行模具設計時 在充分考慮上述原則的基礎上 可得出 第二分型 面與制品推出方向平行 234 1 定模板 2 第一分型面 3 瓣合模 4 第二分型面 圖 3 2 分型面位置圖 3 5 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)是引導塑料熔體從注射機噴嘴到模具型腔為止的一種完整的進料通道 具有傳質 傳 壓和傳熱的功能 對制品質量影響很大 他的作用是將塑料熔體順利地充滿到模具行腔深處 以獲得 外形輪廓清晰 內(nèi)在質量優(yōu)良的塑料制件 它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng) 該模具采用普通流道澆注系統(tǒng) 其包括 主流道 分流道 冷料穴 澆口 3 5 1 澆注系統(tǒng)設計原則 1 澆注系統(tǒng)與塑件一起在分型面上 應有壓降 流量和溫度的分布的均衡布置 2 結合型腔布置考慮 盡可能采用平衡式分流道布置 3 盡量縮短熔體的流程 以便降低壓力損失 縮短充模時間 11 4 澆口尺寸 位置和數(shù)量的選擇十分關鍵 應有利于熔體流動 避免產(chǎn)生湍流 渦流 噴射和 蛇形流動 有利于排氣和補縮 且應設在塑件較厚的部位 以使熔料從后斷面移入薄斷面 以利于 補料 5 避免高壓熔體對模具型芯和嵌件產(chǎn)生沖擊 防止變形和位移的產(chǎn)生 6 澆注系統(tǒng)凝料脫出應方便可靠 凝料應易于和制品分離或者易于切除和整修 7 熔接痕部位與澆口尺寸 數(shù)量及位置有直接關系 設計澆注系統(tǒng)時要預先考慮到熔接痕的部 位 形態(tài) 以及對制品質量的影響 8 盡量減少因開設澆注系統(tǒng)而造成的塑料凝料用量 9 澆注系統(tǒng)的模具工作表面應達到所需的硬度 精度和表面粗糙度 其中澆口應有 IT8 以上的 精度要求 10 設計澆注系統(tǒng)時應考慮儲存冷料的措施 11 盡可能使主流道中心與模板中心重合 若無法重合應使兩者的偏離距離盡可能小 3 5 2 主流道的設計 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處 它將注射機噴射出的熔體導入分流道或型腔中 主流道的形狀為圓錐形 以便于熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出 1 主流道尺寸 1 主流道小端直徑 d 注射機噴嘴直徑 0 5 1 4 0 5 1 取 d 5 mm 這樣便于噴嘴和主流道能同軸對準 也能使的主流道凝料能順利脫出 2 主流道球面半徑 主流道入口的凹坑球面半徑 R 應該大于注射機噴嘴球頭半徑的 2 3mm 反之 兩者不能很好的貼 合 會讓塑件熔體反噴 出現(xiàn)溢邊致使脫模困難 SR 注射機噴嘴球頭半徑 2 3 取 SR 12 2 14 mm 3 主流道長度 L 一般按模板厚度確定 但為了減小充模時壓力降和減少物料損耗 以短為好 小模具控制在 50 之內(nèi)在出現(xiàn)過長流道時 可以將主流道襯套挖出深凹坑 讓噴嘴伸入模具 本設計中結合該模具的 結構 取 L 35 mm 4 主流道大端直徑 D d 2Ltg 半錐角 為 1 2 取 2 8 12 取 D 8 mm 2 主流道襯套的形式及尺寸 主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸 屬易損件 對材料要求較嚴 因而模具主流道部分 常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套 以便有效的選用優(yōu)質鋼材單獨進行加工和 圖 3 3 澆口套 熱處理 常采用碳素工具鋼 如 T8A T10A 等 熱處理硬度為 53 57HRC 由于該模具主流道較長 設計成分體式較宜 3 定位圈的結構尺寸 定位圈是對澆口套的固定和對注射方向的導正 13均 布均 布 圖 3 4 定位圈 4 主流道襯套的固定 12345 1 定位圈 2 內(nèi)六角螺釘 3 澆口套 4 定模座板 5 澆注凝料 圖 3 5 主流道襯套的固定 3 5 3 冷料穴的設計 在完成一次注射循環(huán)的間隔 考慮到注射機噴嘴和主流道入口這一段熔體因輻射散熱而低于所 要求的塑料熔體的溫度 從噴嘴端部到注射機料筒以內(nèi)約 10 25mm 的深度有個溫度逐漸升高的區(qū)域 這時才達到正常的塑料熔體溫度 位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動性能及成形性能不佳 如果這里相 14 對較低的冷料進入型腔 便會產(chǎn)生次品 為克服這一現(xiàn)象的影響 用一個井穴將主流道延長以接收 冷料 防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔 把這一用來容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷 料穴 冷料井 冷料穴的作用是儲存因兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料頭及熔體流動的前鋒冷料 以防止冷料進 入型腔而影響制件質量 1 主流道冷料穴 主流道冷料穴常設在主流道的末端 開模時應將主流道中的冷凝料拉出 所以冷料穴直徑宜稍大 于主流道大端直徑 由于該模具具有垂直分型面即側向分型 冷料穴分別開在左右瓣合模上 開模時 將主流道中的凝料拉出來 側向分型時 冷料穴中的凝料會制動脫落 其中 D 為主流道大端直徑 該模具取 d D 8 mm 12345 1 澆注凝料 2 Z 形冷料穴 3 定模板 4 瓣合模 5 拉料桿 圖 3 6 主流道冷料穴 其中 2 為主流道的冷料穴 這樣設計的好處是不緊能容納熔料的冷峰 同時還可以配合拉料桿巧妙 的拉出凝料 見圖 3 6 2 分流道冷料穴 當分流道較長時 可將分流道的端部沿料流前進方向延長作為分流道冷料穴 以儲存前鋒冷料 其長度為分流道直徑的 1 5 2 倍 該模具的分流道冷料穴與流道的截面形狀相同 直徑逐漸縮小的半圓形 見圖 3 7 15123 1 定模座板 2 分流道冷料穴 3 定模板 圖 3 7 分流道冷料穴 3 5 4 分流道的設計 在多型腔或單型腔多澆口時應設置分流道 分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體 的動通道 其作用是通過流道截面及方向變化 使熔料能平穩(wěn)地轉換流向注入型腔 分流道最理想 的設計就是把流動樹脂在流道中的壓降降到最小 在多種常見截面當中 圓形截面的壓降是最小的 1 分流道的形狀及尺寸 為了便于加工及凝料脫模 分流道大多設置在分型面上 分流道截面形狀一般為圓形 梯形 U 形 半圓形 矩形 六角形等 為了減少流道內(nèi)的壓力損失和傳熱損失 希望流道的截面積大 表面積小 因此可以用流道截面積與其周長的比值來表示流道的效率 各種截面的效率見表 3 2 表 3 2 各種截面的效率表 截面形狀 圓形 方形 六邊形 半圓形 梯形 矩形 效率 0 25D 0 25D 0 217D 0 153D 0 195D 0 100D 本設計在保證塑件質量的前提下 從經(jīng)濟和加工的角度分析 最終采用了半圓形截面 從圖 3 8 中也可以看出 因為各種塑料的流動性有差異 所以可以根據(jù)塑料的品種來粗略地估計分流道的直徑 也常用 塑料的分流道直徑的推薦值 對于壁厚小于 3mm 質量在 200 克以下的塑件 可以用以下的經(jīng)驗公 式確定分流道的直徑 4265 0LmB 式中 B 分流道直徑 mm m 流經(jīng)分流道的塑料量 g 16 L 分流道的長度 mm 根據(jù)公式計算得 41095 27 0 B 9 05 mm 故不在適用范圍 計算結果不在給定的推薦值內(nèi) 在本設計中取 12mm 表 3 3 部分常用塑料常用分流道斷面尺寸推薦范圍 塑料名稱 分流道斷面尺寸 mm 塑料名稱 分流道斷面尺寸 mm ABS AS 4 8 9 5 聚苯乙烯 3 5 10 聚乙烯 1 6 9 5 軟聚氯乙烯 3 5 10 尼龍類 1 6 9 5 硬聚氯乙烯 6 5 16 聚甲醛 3 5 10 聚氨酯 6 5 8 0 聚丙烯 5 10 聚苯醚 6 5 10 丙烯酸塑料 8 10 聚砜 6 5 10 123 1 定模座板 2 分流道截面形狀 3 定模板 圖 3 8 分流道的截面形狀 分流道長度 長度應盡量短 且少彎折 該模具分流道的長度為 140 見圖 3 8 2 分流道的表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻 只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想因 此分流道的內(nèi)表面粗糙度 Ra 并不要求很低 一般取 0 63 1 6 m 這樣表面稍不光滑 有助于增大 塑料熔體的外層流動阻力 避免熔流表面滑移 使中心層具有較高的剪切速率 此處取 Ra 0 8 m 3 分流道的布置形式 分流道在分型面上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為平衡式與非 17 平衡式兩種 不管有多少種布置形式 總的來說應遵循兩方面原則 即一方面排列緊湊 縮小模具 板面尺寸 另一方面流程盡量短 鎖模力力求平衡 本模具的流道布置形式采用平衡式 4 分流道與澆口部分的連接 123 1 定模座板 2 分流道截面形狀 3 定模板 圖 3 9 分流道與澆口的連接 3 5 5 澆口的設計 澆口是連接流道與型腔之間的一段細短通道 它是澆注系統(tǒng)的關鍵部位 它的作用是增加和控 制塑料進入型腔的流速并封閉裝填在型腔內(nèi)的塑料 以保證充填實 確保制品質量 澆口的形狀 位置和尺寸對制品的質量影響很大 1 澆口的主要作用有如下幾點 1 熔體充模后 首先在澆口處凝結 當注射機螺桿抽回時可防止熔體向流道回流 2 熔體在流經(jīng)狹窄的澆口時會產(chǎn)生摩擦熱 使熔體升溫 有助于充模 3 易于切除澆口尾料 4 對于多型腔模具 澆口能用來平衡進料 對于多澆口的單型腔模具 澆口還能用以 控制熔接痕的位置 2 澆口尺寸的確定 澆口的截面積一般為分流道截面積的 3 9 截面的形狀多為矩形 寬度與厚度的比為 3 1 或圓形 澆口長度約為 0 5 2 0mm 左右 在設計的時候一般取小值 在以便在試模時修正 澆口最終的具體尺寸根據(jù)經(jīng)驗和零件的尺寸和形狀的要求確定 3 澆口位置的選擇 澆口位置與數(shù)量對制品質量影響很大 選擇澆口位置時應遵循如下原則 1 澆口應設在能使型腔的各部位 各角落同時充滿的位置 2 澆口應開設在塑件較厚的部位 以使熔料從厚斷面移入薄斷面 以利于補料 3 澆口應設在有利于排除型腔中氣體的部位 4 口應設在避免塑件表面產(chǎn)生熔合紋的部位 5 對于帶有長型心的模具 澆口應設置在能使進料沿型心軸向均勻進行 以免型心被熔體沖 18 擊而變形 6 澆口的設置應避免熔體的斷裂 7 澆口的設置應不影響塑件的外觀 8 澆口不要設置在塑件使用中承受彎曲載荷或沖擊載荷的部位 4 澆口結構的形式 注射模的澆口結構形式較多 不同類型的澆口其尺寸 特點及應用情況個不相同 按澆口的特 征可分為限制澆口 既封閉式澆口 在分流道與型腔之間有突然縮小的阻尼式澆口 和非限制澆口 既開放式澆口 又稱直接澆口或主流道式澆口 按澆口形狀可分為點澆口 扇形澆口 盤形澆口 環(huán)行澆口及薄片式澆口 按澆口的特征性質可分為潛伏式澆口 護耳澆口 按澆口所在的塑件的位 置可分為中心澆口和側澆口等 對于該模具 是中小型制品的多型腔模具 同時從塑件的形狀等各方面分析知采用的是點澆口 點澆口又稱橄欖形澆口或菱形澆口 是種截面尺寸特小的圓形澆口 點澆口一般設在型腔底部 排 氣暢通 成型良好 塑件無不良痕跡 有利于實現(xiàn)制動化操作 常用于成型如殼盒形等中 小型塑 件的一模多腔模具中 也可用于單型腔模具或表面不允許有較大痕跡的塑件 能制動切斷澆口凝料 見圖 3 10 圖 3 10 點澆口的結構尺寸 5 澆口結構尺寸的經(jīng)驗計算 根據(jù)模具的實際情況 再結合所提供經(jīng)驗值得 點澆口的直徑為 1 長度為 1 見表 3 4 表 3 4 側澆口和點澆口的推薦尺寸 19 側澆口尺寸 mm制品壁厚 mm 深度 h 寬度 w 點澆口的直徑 d mm 澆口長度 l mm 0 8 0 0 5 0 1 0 0 8 2 4 0 5 1 5 0 8 2 4 2 4 3 2 1 5 2 2 2 4 3 3 0 8 1 3 3 2 6 4 2 2 4 3 3 6 4 1 0 3 0 1 0 3 5 6 澆注系統(tǒng)凝料的脫出機構 1 普通澆注系統(tǒng)的凝料的脫出 通常采用側澆口 直接澆口及盤形環(huán)澆口類型的模具 其澆注系統(tǒng)凝料一般與塑件連在一起 塑件脫出時 先用拉料桿拉住冷料穴 使?jié)沧沧⑾到y(tǒng)留在動模一側 然后用推桿或拉料桿推出 靠其自重而脫落 2 點澆口式澆注系統(tǒng)凝料的脫出 點澆口澆注系統(tǒng)凝料 一般用人工 機械手取出 但生產(chǎn)效率低 為適應自動化生產(chǎn)的需要 可采取以下方式脫出凝料 利用推桿拉斷點澆口凝料 利用側凹拉斷點澆口凝料 利用拉料桿拉斷 點澆口凝料 利用定模推板拉斷點澆口凝料等 綜合對比各個方式 本設計中的點澆口的拉斷利用的是側凹 是在接近分流道的末端鉆一斜孔 開模時保證先從此分型面分開 點澆口被拉斷 流道凝料被中心拉料桿拉向型腔板一側 拉斷點澆 口凝料的側凹 見圖 3 11 34 20 1 澆口套 2 定模座板 3 拉斷點澆口的側凹 4 定模板 圖 3 11 側凹拉斷點澆口的系統(tǒng) 3 5 7 澆注系統(tǒng)的平衡 對于中小型制品的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式 設計時應盡量保證所有的型腔同時得 到均一的充填和成形 一般在制品形狀及模具結構允許的情況下 應將從主流道到各個型腔的分流 道設計成長度相等 形狀及截面尺寸相同 型腔布局為平衡式 的形式 否則就需要通過調(diào)節(jié)澆口 尺寸使各澆口流量及成形工藝條件達到一致 這就是澆注系統(tǒng)的平衡 1 分流道平衡 對于多型腔模具 為了達到各型腔同時充滿的目的 可通過調(diào)整分流道的長度及截面面積 改 變?nèi)哿显诟鞣至鞯乐械牧髁?達到澆注平衡的目的 計算公式如下 21QdL 式中 Q1 Q 2 熔料分別在流道 1 和流道 2 中的流量 cm3 s d1 d2 分流道 1 和分流道 2 的直徑 cm L1 L 2 分流道 1 和分流道 2 的長度 cm 2 澆口平衡 在多型腔非平衡分流道布置時 由于主流道到各型腔的分流道長度或各型腔所需填充流量不同 也可采用調(diào)整各澆口截面尺寸的方法 使熔料同時充滿各型腔 澆口平衡簡稱為 BGV balanced gate value 只要做到各型腔 BGV 值相同 基本上能達到平衡 填充 對于多型腔相同制品的模具 其澆口平衡計算公式如下 BGV LgrS 式中 Sg 澆口的截面積 mm 2 Lg 澆口的長度 mm Lr 分流道的長度 mm 該模具 從主流道到各個型腔的分流道的長度相等 形狀及截面尺寸都相同 顯然是平衡式的 3 6 脫模推出機構的確定 注射成形每一循環(huán)中 塑料制品必須準確無誤地從模具的凹模中或型芯上脫出 模具中這種脫 出塑件的機構 稱為脫模機構 也常稱為推出機構 脫模機構的作用包括脫出 取出兩個動作 既 首先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具松動分離 稱為脫出 然后把其脫出物從模具內(nèi)取出 3 6 1 脫模推出機構的設計原則 制品推出 頂出 是注射成形過程中的最后一個環(huán)節(jié) 推出質量的好壞將最后決定制品的質量 因此 制品的推出是不可忽視的 在設計推出脫模機構時應遵循下列原則 1 結構可靠 機械的運動準確 可靠 靈活 并有足夠的剛度和強度 且推出機構應盡量設置 21 在動模一側 2 保證制品不因推出而變形損壞 3 機構簡單動作可靠 4 保證良好的制品外觀 5 盡量使塑件留在動模一邊 以便借助于開模力驅動脫模裝置 完成脫模動作 3 6 2 制品推出的基本方式 按模具中的推出零件分 1 推桿推出 推桿推出是一種基本的也是一種常用的制品推出方式 常用的推桿形式有圓形 矩形 D 形 2 推件板推出 對于輪廓封閉且周長較長的制品 采用推件板推出結構 推件板推出部分的形 狀根據(jù)制品形狀而定 3 推管推出 適用于薄壁圓桶形塑件 4 推塊式脫模 適用于齒輪類或一些帶有凸緣的制品 可防止塑件變形 5 利用成型零件推出制品的脫模 使用于螺紋型環(huán)一類的制品 利用模具中某些成型零件推出 塑件 6 多元聯(lián)合式脫模 對于某些深腔殼體 薄壁制品以及帶有環(huán)狀凸起 凸肋或金屬嵌件的復雜 制品 為防止其出現(xiàn)缺陷 常采用兩種或兩種以上的推出機構聯(lián)合動作以完成脫模過程 本套模具的設計中 的推出機構形式不算太復雜 全部采用推件板推出 每個塑件采用 4 根推 桿推推板推出 推桿與推板采用螺栓連接 推桿與推桿固定板 通常采用單邊 0 5mm 的間隙 這樣 可以降低加工要求 又能在多推桿的情況下 不因由于各板上的推桿孔加工誤差引起的軸線不一致 而發(fā)生卡死現(xiàn)象 此推桿與模板上的推桿孔采用 H8 f7 或 H8 f8 的間隙配合 推桿與推桿固定板 通 常采用單邊 0 5mm 的間隙 工作端配合部分的表面粗糙度為 Ra 0 8 推桿的材料常用 T8 T10 碳 素工具鋼 熱處理要求硬度 HRC 50 3 6 3 帶螺紋塑件的脫模機構 塑件的內(nèi)螺紋由螺紋型心成型 外螺紋由螺紋型環(huán)成型 所以帶螺紋塑件的脫出可分為強制脫 螺紋 活動螺紋型心或螺紋型環(huán)以及旋轉脫螺紋三大類 強制脫螺紋 這種模具結構簡單 通常用 于精度不高的塑件 1 利用塑件的彈性脫螺紋 對于聚乙烯 聚丙烯等具有彈性的塑料 可以采用脫模板將塑件從 螺紋型心上強制脫出 2 利用硅橡膠螺紋型心脫螺紋 是在硅橡膠型心中插入芯桿 在開模時 芯桿先從橡膠中脫出 使橡膠螺紋型心產(chǎn)生收縮 再由推桿將塑件強迫脫出 因本設計中 塑件所用的材料是聚乙烯 且 精度等級要求的不高 所以比較適合強制脫模 在此其它脫模方式就不再一一介紹 強制脫模的結 22 構見圖 3 12 123 1 脫模板 2 塑件 3 帶螺紋的型心 圖 3 12 強制脫模結構 3 6 4 脫模斜度的確定 在注射模一般的設計中 為了使塑件成型后易于從模具型腔內(nèi)脫模 在垂直分型面的定模與動 模型腔和型心工作面上 必須設計出脫模斜度 而本設計因為塑件的形狀尺寸特殊 采用的是瓣合 模成型 所以在設計的過程中就不需要再考慮脫模斜度的問題 3 7 側向分型與抽芯機構的設計 當塑件上具有于開模方向不一致的孔或側壁有凹凸形狀時 除極少數(shù)情況可以強制脫模外 一 般都需要將成型側孔或側凹的零件做成可活動的結構 在塑件脫模前 先將其抽出 然后才能將整 個塑件從模具中取出 完成側向活動型心的抽出和復位的這種機構就叫做抽芯機構 這種模具脫出塑件的運動有兩種情況 一是開模時優(yōu)先完成側向分型和抽芯 然后推出塑件 二是側想抽芯分型與塑件的推出同步進行 3 7 1 側向抽芯機構的分類及特點 側向抽芯機構按其動力來源可分手動 機動 氣動或液壓三大類 1 手動側抽芯 這種模具結構簡單 生產(chǎn)效率低 勞動強度大 抽拔力有一定限制 故只在特 殊場合下應用 如試制新產(chǎn)品或小批量生產(chǎn) 2 機動側抽芯 開模時 依靠注射機的開模動力 通過側向抽芯機構改變運動方向 將活動零 件抽出 機動側抽芯操作方便 生產(chǎn)效率高 便于實現(xiàn)生產(chǎn)制動化 但模具結構復雜 機動側抽芯 機構形式主要有 斜導柱側抽芯 斜彎銷側抽芯 斜滑塊側抽芯 齒輪齒條側抽芯以及彈簧側抽芯 23 3 液壓或氣動抽芯 在模具上配置專門的油缸或氣缸 通過活塞的往復運動來進行側向抽芯 這類機構的特點是抽拔力大 抽芯距離長 動作靈活且不受開模過程限制 常在大型注射機中使用 3 7 2 脫模阻力的計算 脫模力是指將塑件從型心上脫出時所需克服的阻力 它是設計脫模機構的重要依據(jù)之一 脫模 阻力的計算式與抽拔力相同 由于影響脫模力的因素很多 例如塑件的壁厚 塑件包容截面形狀的 大小 塑件的性能 成型的工藝參數(shù)等 如要全面考慮這些因素較困難 在生產(chǎn)過程中只要考慮主 要因素 因此可按簡化公式計算 Q Ahq cosa sina 105 600 KN 式中 Q 抽拔力 N A 側型心被包緊的截面周長 cm h 成型部分深度 cm q 單位面積積壓力 一般取 800 1200 N mm 摩擦系數(shù) 取 0 1 0 2 a 脫模斜度 因為本設計中采用的是瓣合模 所以脫模斜度是零度 3 7 3 抽拔距的計算 抽拔距 型心從成形位置抽至不妨礙塑件脫模位置所移動的距離稱為抽拔距 當原材料確定時 抽拔力的大小與模具的結構和塑件的形狀有密切的關系 一般抽拔距等于成形側孔或側凹的深度加 上 2 3mm 在結構比較特殊時 當成形的塑件是圓形的線圈骨架時 其抽拔距按以下公式計算 22 3 760sDd 取 S 18 根據(jù)計算結果和塑件的形狀分析本設計中采用斜導柱側抽芯機構 3 7 4 斜導柱側抽芯機構 斜導柱側抽芯機構是最常用的一種側抽芯機構 它具有結構簡單 制造方便 安全可靠等特點 斜導柱側抽芯結構的常見的幾種形式 斜導柱在定模 滑塊在動模 斜導柱在動模 滑塊在定模 斜導柱和滑塊同在定模 斜導柱和滑塊同在動模 本設計中采用的是斜導柱在動模 滑塊在定模的那種 24 1 斜導柱抽芯機構的設計要點 斜導柱和滑塊孔的配合間隙應有 0 5 1mm 的間隙 以保證開模瞬間使塑件松動 并使鎖緊楔 先脫離滑塊 避免干涉抽芯動作 斜導柱的傾角 a 一般取 15 25 而鎖緊楔的楔角應大于 a 一般為 a 2 3 活動型心可以與滑塊做成一體 也可以將活動型心安裝在滑塊上成組合式 其連接必須牢固 可靠 滑塊在導滑槽中活動必須平穩(wěn)順利 不得發(fā)生卡死或跳動現(xiàn)象 為防止滑塊在成性過程中受力而移動 需用鎖緊楔鎖緊 為使滑塊在抽芯完畢 停留在規(guī)定位置上 必須用定位裝置 斜導柱在定模 滑塊在動模的結構 必須考慮滑塊復位時與推出機構發(fā)生干涉的現(xiàn)象 2 開模行程及斜導柱的長度的計算 1 開模行程的計算 開模行程是指從模具中取出塑件所需要的最小開合距離 它必須小于注射機移動模板的最大行 程 由于注射機的鎖模機構不同 開模行程有不同的計算方式 對單分型面注射模 所需開模行程 H 為 S H H 1 H2 5 10 mm 式中 H1 塑件推出距離 也可以作凸模高度 mm H2 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度 mm S 注射機移動板最大行程 mm H 所需開模行程 mm 對雙分型面注射模 開模行程為 S H H 1 H2 a 5 10 mm 式中 a 中間板與定模的分開距離 mm 根據(jù)以上情況和對塑件的分析得 S H H 1 H2 5 10 mm 32 34 5 10 mm 取開模行程為 72mm 2 斜導柱長度的計算 根據(jù)以上的要求 取斜導柱的傾角為 22 故斜導柱用于抽芯的有效長度為 L 18 sina 約為 51 5 其中 18 是瓣合模的厚度 25 綜合以后的考慮初步確定其總長為 70mm 圖 3 13 斜導柱的設計 3 8 合模導向機構的設計 一般導向分為動 定模之間的導向 推板的導向 推件板的導向 其中動 定模之間的導向尤 為重要 一般導向裝置由于受加工精度的限制或使用一段時間后 其配合精度降低 會直接影響塑 件的精度 因此對精度要求較高的塑件必須另行設計精密導向定位裝置 為了保證注射模準確合模和開模 在注射模中必須設置導向機構 導向零件的作用 模具在進 行裝配和調(diào)模試機時 保證動 定模之間一定的方向和位置 導向零件要承受一定的側向力 起導 向和定位作用 如圖 3 14 12345678 1 澆口套 2 定模板 3 導柱 4 定模座板 5 支承板 6 瓣合模 7 推桿 8 型心 26 圖 3 14 合模導向機構示意圖 當采用標準模架時 因模架本身帶有導向裝置 一般情況下 設計人員只要按模架規(guī)格選用即 可 若需采用精密導向定位裝置 則須由設計人員根據(jù)模具結構進行具體設計 3 8 1 導向機構的分類 導向機構的形式主要有導柱導向和錐面定位兩種 3 8 2 導柱導向機構設計要點 導柱導向機構適用于精度要求高 生產(chǎn)批量大的模具 當對于小批生產(chǎn)的簡單模具 可不采用 導套 直接與模體間隙配合 同時在設計導柱和導套時和應注意以下幾點 1 導向零件應合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位 其中心至模具邊緣應有足夠的 距離 以保證模具的強度 防止壓入導柱和導套后變形 2 導柱的長度比型心端面的高度高出 6 8mm 以免型心進入凹模時與凹模相碰而損壞 3 導柱和導套應有足夠的耐磨度和強度 長采用 20 號低碳鋼經(jīng)滲碳 0 5 0 8mm 淬火 48 55HRC 也可采用 T8A 碳素工具鋼 經(jīng)淬火處理 導柱工作部分的表面粗糙度為 Ra0 4 m 4 為了使導柱能順利地進入導套 導柱端部應做成錐形或半球形 導套的前端也應倒角 5 導柱設在動模一側 可以保護型心不受損壞 而設在定模一側則便于順利脫模取出塑件 因 此可根據(jù)需要而決定裝配形式 6 一般導柱的滑動部分的配合形式按 H8 f8 導柱和導套固定部分的配合按 H7 k6 導套外徑 的配合按 H7 k6 7 除了動模 定模之間設導柱 導套外 一般還在動模座板與推板之間設置導柱和導套 以保 證推出機構的正常運動 8 導柱的直徑應根據(jù)模具的大小而決定 也可參考標準模架的數(shù)據(jù) 3 8 3 本設計中導柱的設計 對以上各個條件的綜合考慮 本設計中采用了四根導柱 其布置為等直徑導柱對稱布置 該模 具導柱安裝在定模固定板上 采用的是瓣合模所以不能將導柱裝在動模上 那樣將不能開模 因塑 件的尺寸不大所以就沒有設置導套 這無論是從加工的角度 還是從經(jīng)濟的角度都是比較合理的 一個合理的導柱應該使整套模具在合模時 保證導向零件首先接觸 避免凸模先進入型腔 導致模 具損壞 當動定模板采用合并加工時 也可確保同軸度要求 因為導柱要固定在定模座板上 導柱與 定模座板采用 H7 m6 的過盈配合 又起導向作用 所以導柱與其他的板之間采用的是 H7 f6 的間隙 配合 2712EA4 R6 圖 3 14 導柱 3 9 排氣系統(tǒng)的設計 3 9 1 排溢設計 排溢是指排出充模熔料中的前鋒冷料和模具內(nèi)的氣體等 3 9 2 引氣設計 對于一些大型深腔殼形制品 注射成形后 整個型腔由塑料填滿 型腔內(nèi)氣體被排出 此時制 品的包容面與型芯的被包容面基本上構成真空 當制品脫模時 由于受到大氣壓的作用 造成脫模 困難 如采用強行脫模 勢必使制品發(fā)生變形或損壞 因此必須加引氣裝置 3 9 3 排氣系統(tǒng) 排氣系統(tǒng)對確保塑件成型質量起著重要的作用 排氣方式有以下幾種 1 利用排氣槽 2 利用型芯 鑲件 推桿等配合間隙 3 對于大中型 深型腔塑件為了防止塑件在頂出時造成真空而變形 必須設置進氣裝置 3 9 3 開設排氣槽應注意以下幾點 1 根據(jù)進料口的位置 排氣槽應開設在型腔最后充滿的地方 2 盡量把排氣槽開設在模具的分型面上 3 對于流速較小的塑件 可利用模具的分型面及零件配合的間隙進行排氣 4 排氣槽的尺寸要視塑料種類而定 通常為 0 01 0 03 一般情況下 ABS HIPS PC PMMA SAN 為 0 015 而高流動性的塑料如 PP PE PA 若沒有加填充劑則為 0 01 5 當型腔最后充填部位不在分型面上 其附近又無可供派氣的推桿或可活動的型芯時 可在型 腔相應 部位鑲嵌經(jīng)燒結的金屬塊 多孔合金塊 以供排氣 3 9 5 該套模具的排氣方式有 利用制品推桿的配合間隙 分型面以及瓣合模 3 10 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計 28 塑料在成型過程中 模具溫度會直接影響到塑料的充模 定型 成型周期和塑料質量 模具溫度過高 成型收縮大 脫模后塑件變形率大 而且還容易造成溢料和黏模 模具溫度過低 則熔體流動性差 塑件輪廓不清晰 表面會產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等缺陷 當模具溫度不均勻時 型心和型腔溫度差過大 塑件收縮不均勻 導致塑件翹曲變形 會影響塑 件的形狀和尺寸精度 所以在模具中需要設置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 使在工作過程中達到理想的溫度 才 能產(chǎn)出塑件的所需的要求 注射模設計溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的 就是要通過控制模具溫度 使注射成 形具有良好的產(chǎn)品質量和較高的生產(chǎn)率 所以必須用溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)對模具的溫度進行控制 通常溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)兩種 對模具是加熱還是冷卻需要根據(jù)塑料的品種 塑件的結構形狀 尺寸大小 生產(chǎn)率及塑料成形工藝對模具的要求等來定 3 10 1 加熱系統(tǒng) 熱澆道模具以及成形熱固性塑料模具到需設加熱系統(tǒng) 對大多數(shù)熱塑性塑料 當成形溫度 80 C 以上時 模具應設加熱系統(tǒng) 由于該套模具的模溫要求無需設置加熱裝置 3 10 2 冷卻系統(tǒng) 一般注射到模具內(nèi)塑料溫度為 200 C 左右 而制品固化后從模具型腔中取出時其溫度在 60 C 以 下 熱塑性塑料在注射成形后 必須對模具進行有效的冷卻 使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具 以使塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模 提高塑件的定型質量和生產(chǎn)效率 對于粘度低 流動性好的塑料 例如 聚乙烯 聚丙烯 聚苯乙烯 尼龍 66 等 因為成形工 藝要求模溫都不太高 所以常用常溫水對模具進行冷卻 以使塑件在模內(nèi)加快冷卻定型縮短成型周 期 提高生產(chǎn)率 PE 的成形溫度 模具溫度脫模溫度分別為 150 250 C 50 70 C 70 110 C 1 冷卻介質 有冷卻水和壓縮空氣 但用冷卻水較多 因為水的熱容量大 傳熱系數(shù)大 成本 低 用水冷卻 即在模具型腔周圍或內(nèi)部開設冷卻水道 2 冷卻系統(tǒng)的設計原則 盡量保證塑件收縮均勻 維持模具的熱平衡 冷卻水孔的數(shù)量越多 孔徑越大 則對塑件的冷卻的效果越均勻 盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等 當塑件的壁厚均勻時 冷卻水孔與型腔表面的距 離應處處相等 澆口處加強冷卻 一般在注射成型時 澆口附近的溫度最高 應降低進水與出水的溫差 如果進水與出水的溫差過大 將使模具的溫度分布不均勻 合理選擇冷卻水道的形式 對于收縮大的塑件應沿收縮方向開設冷卻水孔 合理確定冷卻水管接頭位置 冷卻系統(tǒng)的水道盡量避免與模具上其他機構發(fā)生干涉現(xiàn)象 設計時要通盤考慮 29 冷卻水管進出接頭應埋入模板內(nèi) 以免模具在搬運過程中造成損壞 3 冷卻裝置的理論計算 僅考慮冷卻介質在管內(nèi)作強制對流的散熱 而忽略其它因數(shù) 如果忽略模具因空氣對流 熱輻射以及與注射機接觸所散發(fā)的熱量 不考慮模具金屬材料的熱 阻 可對模具冷卻系統(tǒng)進行初步的和簡略的計算 該制品平均厚度為 2mm 其冷卻時間略為 30s 成 型總周期在 50 60s 既每分鐘注射一次 1 求塑件在固化時每小時釋放的熱量 Q 查表得聚乙烯單位質量放出的熱量 Q1 6 9 8 1 KJ Kg 取 Q1 8 0 KJ Kg 故 20 20 Q WQ1 9 49 Kg min 8 60 20 2 4555 2J h 式中 W 單位時間 每分鐘 內(nèi)注入模具中的塑料質量 Kg min 該模具每分鐘注 射一次 所以 W 2 7 35 15 9 49 Kg min 210 2 求冷卻水的體積流量 21 Cwqv 0587 4093 min 16 3 式中 冷卻水的密度 為 0kg 冷卻水的比熱容 為 4 187 1CCKgJ 冷卻水的出口溫度 為 25 度 冷卻水的入口溫度 為 20 度 2 3 求冷卻管道直徑 d 查表得為使冷卻水處于湍流狀態(tài) 取 d 8mm 表 3 4 冷卻水流速與管道直徑的關系 冷卻管道直徑 d mm 最低流速 v m s 冷卻水體積流量 30 V min 3 8 1 66 5 0 10 10 1 32 6 2 3 12 1 10 7 4 10 15 0 87 9 2 3 20 0 66 12 4 10 25 0 53 15 5 3 30 0 44 18 7 10 4 求冷卻水在管道內(nèi)的流速 v 由 24dqvv 得 v 1 2m s 5 求冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱模系數(shù) h 查表得 當水溫為 25 度時 f 6 84 2 08 6 3dvfh ChmKJ 2318 6 求冷卻管道總傳熱面積 A hQA60 318 08250 4 31231025 m 式中 模具溫度與冷卻水溫度之間的平均溫差 模具溫度取 80 度 4 冷卻裝置的結構形式 簡單流道式 即通過在模具上直接鉆孔 并通以冷卻水而進行冷卻 是生產(chǎn)中最常用的形式 螺旋式 其特點是使冷卻水在模具中產(chǎn)