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I 摘 要 隨著模具業(yè)發(fā)展 注射模具設(shè)計(jì)要求越來(lái)越高 造型也比較復(fù)雜 本設(shè)計(jì)介紹了 金屬散熱器風(fēng)扇架注射成型的基本原理 特別是單分型面注射模具的結(jié)構(gòu)與工作原理 對(duì)注塑產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計(jì)原則 詳細(xì)介紹了型芯和型腔 冷流道注射模具澆注系 統(tǒng) 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程 并對(duì)模具強(qiáng)度要求做了說(shuō)明 設(shè)計(jì)內(nèi)容主 要包括設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明與繪圖兩部分 本次金屬散熱器風(fēng)扇架設(shè)計(jì)中計(jì)算及說(shuō)明部分包括如下 分型面及動(dòng) 定模板結(jié) 構(gòu)型式的選擇 冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的確定 澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的確定 模具型腔 型 心結(jié)構(gòu)的確定 自動(dòng)脫螺紋機(jī)構(gòu)形式的確定 注塑機(jī)的選擇 排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的確定 關(guān)鍵詞 金屬散熱器風(fēng)扇架 注射模 自動(dòng)脫螺紋機(jī)構(gòu) II Abstract Along with the mold industry development injection molding design is getting higher and higher to the mold request the shaping is also quite complex this the design introduced the metal radiator fan frame injection molding s basic principle specially single is divided the profile to inject mold s structure and the principle of work to cast the product to propose the basic principle of design Introduced in detail the core and the die space the cold flow channel injection mold gating system the temperature control system and goes against system s design process and has given the explanation to the mold intensity request The design content mainly includes the design calculation and shows and draws a chart two parts In the metal radiator fan frame design computation and specification part including as follows Divides the profile and moves decides the template structure pattern the choice Cooling system structural style determination Gating system structural style determination Mold die space core structure determination Automatic thread off Mold emptier form determination Injection molding machine s choice Discharge gas system structure determination Keywords metal radiator fan frame Injection Mold Automatic thread off Mold emptier III 目錄 摘 要 IV ABSTRACT V 緒 論 1 產(chǎn)品介紹 3 第一章 塑料成型工藝性分析 4 1 1 塑件分析 4 1 2 性能分析 4 1 2 1 塑件的分析 4 1 外形尺寸 該塑件壁厚為 1 5mm 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 外觀質(zhì)量要求一般 尺寸不大 塑 料熔體流程不太長(zhǎng) 適合于注射成型 4 1 2 2 ABS 的性能分析 4 1 2 3 HDPE 的注射成型過(guò)程及工藝參數(shù) 5 第二章 分型面位置的分析和確定 6 2 1 分型面的選擇原則 6 2 2 分型面選擇方案 6 第三章 塑件型腔數(shù)量及排列方式的確定 9 3 1 數(shù)量 9 3 2 排列方式 9 第四章 注射機(jī)的選擇和有關(guān)工藝參數(shù)的校核 11 4 1 所需注射量的計(jì)算 11 4 2 注射機(jī)型號(hào)的選定 11 4 3 有關(guān)工藝參數(shù)的校核 12 IV 4 3 1 注射量的校核 12 4 3 2 注射壓力的校核 12 4 3 3 鎖模力的校核 12 4 3 4 模具的固定 13 4 3 5 開(kāi)模行程的校核 13 第五章 澆注系統(tǒng)的形式選擇和截面尺寸的計(jì)算 15 5 1 主流道的設(shè)計(jì) 15 5 2 冷料穴的設(shè)計(jì) 16 5 3 分流道的設(shè)計(jì) 17 5 4 澆口設(shè)計(jì) 18 5 5 澆注系統(tǒng)的平衡 20 第六章 成型零件的設(shè)計(jì)及力學(xué)計(jì)算 21 6 1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21 6 2 成型零件工作尺寸計(jì)算 21 6 3 成型零件的強(qiáng)度及支撐板厚度計(jì)算 23 6 4 成型零件的鋼材的選用 25 第七章 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 26 第八章 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 27 第九章 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 28 9 1 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 28 9 2 塑件的脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 28 9 2 1 脫模力的計(jì)算 28 9 2 2 推桿直徑確定 29 第十章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 31 10 1 冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)單計(jì)算 31 第十一章 排氣槽的設(shè)計(jì) 33 V 第十二章 模具總體結(jié)構(gòu) 34 設(shè)計(jì)總結(jié) 35 參考文獻(xiàn) 36 附件一 37 1 緒 論 隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用塑料與工程塑料在強(qiáng)度和精度等方面的不 斷提高 塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷地?cái)U(kuò)大 如 家用電器 儀器儀表 建 筑器材 汽車(chē)工業(yè) 日用五金等眾多領(lǐng)域 塑料制品所占的比例正迅速增加 由于在工業(yè)產(chǎn)品中 一個(gè)設(shè)計(jì)合理的塑料件往往能代替多個(gè)傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)件 加上利用工程塑料特有的性質(zhì) 可以一次成型非常復(fù)雜的形狀 并且還能設(shè)計(jì) 成卡裝結(jié)構(gòu) 成倍地減少整個(gè)產(chǎn)品中的各種緊固件 大大地降低了金屬材料消 耗量和加工及裝配件工時(shí) 因此 近年來(lái)工業(yè)產(chǎn)品塑料化的趨勢(shì)不斷上升 特別是近幾年塑料制品在電子產(chǎn)品上的應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)越來(lái)越成熟 塑料在電 子產(chǎn)品領(lǐng)域中越來(lái)越得到重用 取代了很多原料在電子產(chǎn)品上的用途 為電子 產(chǎn)品帶了了新的生命和活力 塑料向電子產(chǎn)品領(lǐng)域擴(kuò)展的又一前沿陣地是顯示 器產(chǎn)品 在傳統(tǒng)顯示器方面 由于同質(zhì)化情況日趨嚴(yán)重 廠商要提升產(chǎn)品的市 場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力 設(shè)計(jì)個(gè)性化非常關(guān)鍵 塑料外殼良好的可塑性 鮮艷多姿的色彩為 廠家的設(shè)計(jì)提供了更為廣闊的空間 但在外殼塑料模具方面 國(guó)內(nèi)模具還存在 著制模周期長(zhǎng) 高精度模具難以生產(chǎn)的缺點(diǎn) 在個(gè)性化顯示器日漸受歡迎的今 天 對(duì)國(guó)內(nèi)塑料模具廠家也提出了新的要求 現(xiàn)在塑料已更深刻地進(jìn)入了顯示 器領(lǐng)域 不僅只是用來(lái)制作外殼 飛利浦公司已研制出一種塑料質(zhì)地的計(jì)算機(jī) 顯示器 這種顯示器使用具有柔韌性的塑料半導(dǎo)體元器件而不是傳統(tǒng)的硅芯片 每秒更新速度為 100 次 不過(guò)這種顯示器的清晰度還有待改進(jìn) 塑料顯示器的 出現(xiàn) 使尋找紙張?zhí)娲返墓ぷ魅〉昧司薮筮M(jìn)展 塑料顯示器可以制成輕雹柔 軟 便于攜帶和閱讀的 電子紙 這種 紙 可以方便地更新內(nèi)容 可以被成 千次地使用 如傳真 電報(bào)等臨時(shí)需要或閱讀一到兩次就被拋棄的文件 都可 以用電子紙來(lái)生成和重新使用 它將顯著地減少辦公室和家庭的紙張消費(fèi) 一 旦投入市場(chǎng) 將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益 塑料制品生產(chǎn)的關(guān)鍵常在模具 改革開(kāi)放以來(lái) 隨著我國(guó)的塑料加工工 業(yè)地飛躍發(fā)展 隨著塑料制品的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛 我國(guó)的模具行業(yè)也飛速地 發(fā)展起來(lái) 大型 精密 復(fù)雜 高效和長(zhǎng)壽命模具又上了新臺(tái)階 塑料模已能 生產(chǎn) 34 48 大展幕彩電塑殼模具 大容量洗衣機(jī)全套塑料模具及汽車(chē)保險(xiǎn)杠 和整體儀表板等塑料模具 塑料模熱流道技術(shù)更臻成熟 氣體鋪助注射技術(shù)已 開(kāi)始采用 目前 生產(chǎn)塑料制品最廣泛采用的是壓制成型法 鑄壓成型法 注 射成型法 中空吹塑成型法 真空成型法 壓縮空氣成型法 其中包括近年來(lái) 得到發(fā)展的熱固性塑料注射成型 低發(fā)泡塑料注射成型及微型注射成型等 注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法 該方法適用于全部熱塑性塑料 2 和部分熱固性塑料 生產(chǎn)的塑料制品數(shù)量之大是其他成型方法望塵莫及的 由 于注塑成型加工實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)自動(dòng)化 高速化 因此具有極高的經(jīng)濟(jì)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(guò)程中的生產(chǎn)效益等方面水平高低 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(shí)也決定著企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的反應(yīng)能力和速度 3 產(chǎn)品介紹 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的對(duì)象是金屬散熱器風(fēng)扇架 產(chǎn)品主要用于固定在電腦顯卡 上的散熱風(fēng)扇 一般大概在 60 80 攝氏度的溫度之間下工作 因?yàn)闀?huì)與電子元 件直接接觸 所以所用的塑料材料應(yīng)該有良好的絕緣性 在 60 80 度的溫度下 可以正常工作 因?yàn)槭呛陀诠潭L(fēng)扇的結(jié)構(gòu) 所以本產(chǎn)品有良好的綜合力學(xué)性 能 下圖是產(chǎn)品的外形圖和基本尺寸圖 圖 0 1 產(chǎn)品外形及基本尺寸圖 4 第一章 塑料成型工藝性分析 1 1 塑件分析 該塑件為金屬散熱器風(fēng)扇架 塑件的公差要求不高 質(zhì)量要求是不允許有 裂紋和變形缺陷 脫模斜度 塑件的材料定為 ABS 生產(chǎn)批量為大批量 0 1 3 塑件公差按模具設(shè)計(jì)要求進(jìn)行轉(zhuǎn)換 這里塑件的精度要求不高所以公差按國(guó)家 標(biāo)準(zhǔn)備公差 MT6 來(lái)進(jìn)行計(jì)算 詳見(jiàn)參考目錄 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 表 2 4 1 2 性能分析 1 2 1 塑件的分析 1 外形尺寸 該塑件壁厚為 1 5mm 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 外觀質(zhì)量要求一般 尺寸 不大 塑料熔體流程不太長(zhǎng) 適合于注射成型 2 精度等級(jí) 根據(jù)題目要求 塑件為金屬散熱器風(fēng)扇架 材料為 ABS 所 以按高精度等級(jí) MT6 來(lái)計(jì)算 3 脫模斜度 ABS 屬無(wú)定型塑料 成型收縮率較小 在 之間 8 0 3 查參考目錄 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 表 2 10 選擇該塑件上型芯和凹模 的統(tǒng)一脫模斜度為 01 1 2 2 ABS 的性能分析 1 使用性能 綜合性能好 沖擊強(qiáng)度 力學(xué)強(qiáng)度較高 尺寸穩(wěn)定 耐化學(xué)性 電氣性能良好 易于成型和機(jī)械加工 其表面可鍍鉻 適合制作一般機(jī)械零件 減摩零件 傳動(dòng)零件和結(jié)構(gòu)零件 2 成型性能 1 無(wú)定型塑料 其品種很多 各品種的機(jī)電性能及成型特性也各有差異 應(yīng)按 品種來(lái)確定成型方法及成型條件 2 吸濕性強(qiáng) 含水量應(yīng)小于 0 3 質(zhì)量 必須充分干燥 要求表面光澤的塑 件應(yīng)要求長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥 3 流動(dòng)性中等 溢邊料 0 04mm 左右 4 模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意澆注系統(tǒng) 選擇好進(jìn)料口位置 形式 推出力過(guò)大或機(jī)械 加工時(shí)塑件表面呈現(xiàn)白色痕跡 第一章 塑料成型工藝性分析 5 3 ABS 的主要性能指標(biāo) 表 1 1 ABS 性能指標(biāo) 密度 3 cmg1 02 1 08 比熱容 1 CkgJ1470 收縮率 0 3 0 8 拉伸強(qiáng)度 MPa38 吸水率 0 2 0 4 彈性模量 304 熔點(diǎn) C 130 160 彎曲強(qiáng)度 80 屈服強(qiáng)度 MPa50 壓縮強(qiáng)度 a53 比體積 13 gcm0 86 0 98 彎曲彈性模量 P3104 1 2 3 HDPE 的注射成型過(guò)程及工藝參數(shù) 1 注射成型過(guò)程 1 成型前的準(zhǔn)備 對(duì) ABS 的色澤 粒度和均勻度等進(jìn)行檢驗(yàn) 由于 ABS 的吸水性較大 成型前應(yīng)該進(jìn)行充分的干燥 進(jìn)行預(yù)熱 處理溫度為 70 80 處理時(shí)間為 1 2 C h 2 注射過(guò)程 塑件在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱 塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后 由模 具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔成型 其過(guò)程可分為充模 壓實(shí) 保壓 倒流和冷 卻五個(gè)階段 3 塑件的后處理 處理介質(zhì)為空氣和水 處理溫度為 60 75 處理時(shí)C0 間為 16 20S 2 注射工藝參數(shù) 1 注射機(jī) 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速為 30 min r 2 料筒溫度 后段 150 170 C 中段 165 180 前段 180 200 3 噴嘴溫度 170 180 4 模具溫度 50 80 5 注射壓力 60 100 MPa 6 成型時(shí)間 15 3 注射時(shí)間 1 6 冷卻時(shí)間 5 7 輔助時(shí)間 8 s 6 7 第二章 分型面位置的分析和確定 2 1 分型面的選擇原則 在塑件設(shè)計(jì)階段 首先應(yīng)該考慮成型時(shí)分型面的形狀數(shù)量 否則就無(wú)法用模具 成型 在模具設(shè)計(jì)階段 應(yīng)首先確定分型面的位置 然后才選擇模具的結(jié)構(gòu) 分型 面選擇是否合理 對(duì)塑件質(zhì)量工藝 操作難易程度和模具設(shè)計(jì)制造有很大影響 因 此分型面的選擇是注射模設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵因素 選擇分型面總的原則是保證 塑件質(zhì)量 且便于制品脫模和簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu) 由參考文獻(xiàn) 1 可知 分型面的選擇應(yīng)便于塑件脫模和簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu) 選擇分型面應(yīng)盡量使塑件 開(kāi)模時(shí)留在動(dòng)模 分型面應(yīng)盡可能選擇在不影響外觀的部位 并使其產(chǎn)生的溢料邊易于消除 和修整 分型面的選擇應(yīng)保證塑件尺寸精度 分型面選擇應(yīng)有利于排氣 分型面選擇應(yīng)便于模具零件的加工 方便模具制造 分型面選擇應(yīng)考慮注射機(jī)的規(guī)格 分型面上盡量避免尖利邊 2 2 分型面選擇方案 根據(jù)該塑件的形狀 分型面選擇的方案有如下幾種 分析比較如下 分型面選擇方案 1 如圖所示 1 定模板 2 動(dòng)模板 3 型芯 圖 2 1 分型面方案 1 分型面與開(kāi)模方向平行 置于最大截面處 塑件包緊在動(dòng)模型芯上 利用推出 機(jī)構(gòu)易于推出 開(kāi)模行程合理 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 制造方便 塑件成型精度高 能夠滿足 要求 8 分型面選擇方案 2 圖所示 1 定模板 2 動(dòng)模板 3 型芯 圖 2 1 分型面方案 2 與方案 1 很類(lèi)似 但是此方案比方案 1 多了一塊型腔底板 加大了模具的制 造復(fù)雜性和成本 所以此方案不如方案 1 好 綜上所述 分型面采用方案一 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 塑件成型精度可靠 下圖是分塑件的分型面及上下模 圖 2 3 分型面上表面 9 圖 2 4 分型面下表面 圖 2 5 型腔 圖 2 6 型芯 10 第三章 塑件型腔數(shù)量及排列方式的確定 3 1 數(shù)量 分型面確定以后 就需要考慮是采用單型腔模還是多型腔模 一般來(lái)說(shuō) 大中 型塑件和塑件精度要求較高的小型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu) 但對(duì)于這種 精度要求不高的中小型塑件 沒(méi)有配合精度要求 形狀簡(jiǎn)單 又是大批量生產(chǎn)時(shí) 考 慮到經(jīng)濟(jì)性因素 若采用多型腔模可使生產(chǎn)率大為提高 降低成本 結(jié)合塑件 的批量 質(zhì)量要求 塑料的品種形狀尺寸及塑件的生產(chǎn)成本 所選用的技術(shù)要求和 規(guī)范 選擇一模 2 腔 3 2 排列方式 多型腔模具設(shè)計(jì)的重要問(wèn)題之一就是澆注系統(tǒng)的布置方式 由于型腔布置 方式與澆注系統(tǒng)布置密切相關(guān) 因而型腔的排布在多型腔模具設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下 幾點(diǎn) 盡可能采用平衡式排列 一邊構(gòu)成平衡式澆注系統(tǒng) 確保塑件質(zhì)量的均 一和穩(wěn)定 型腔布置和澆口開(kāi)設(shè)部位應(yīng)力求對(duì)稱(chēng) 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些 以便減小模具的外形 故采用如下的直對(duì)排 列 這樣模板總面積小節(jié)省鋼材 模具質(zhì)量輕 圖 3 1 型腔分布圖 綜上所述 本模具采用一模 2 腔 直對(duì)排列 流道采用平衡式 澆口采用 11 側(cè)澆口 模具結(jié)構(gòu)為二板式直澆道推板推出形式 12 第四章 注射機(jī)的選擇和有關(guān)工藝參數(shù)的校核 注射模是安裝在注射機(jī)上使用的工藝裝備 因此設(shè)計(jì)注射模是應(yīng)該詳細(xì)了解 現(xiàn)有注射機(jī)的技術(shù)規(guī)格才能設(shè)計(jì)出符合要求的模具 注射機(jī)規(guī)格的確定主要是 依據(jù)塑件的大小及型腔的數(shù)目和排列方式 在確定模具結(jié)構(gòu)形式及初步估算外形 尺寸的前提下 設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)模具所需的注射量 鎖模力 注射壓力 拉桿間距 最大 和最小模具厚度 推出形式 推出位置 開(kāi)模距離等進(jìn)行計(jì)算 4 1 所需注射量的計(jì)算 塑件質(zhì)量和體積的計(jì)算 通過(guò) pro e 三維軟件建模設(shè)計(jì)分析計(jì)算得 塑件體積 1 42cm 3 塑V 查表 1 1 知 1 05g cm 3 所以 塑件質(zhì)量 gm491 05 421 塑塑 澆注系統(tǒng)凝料體積的估算 澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前是不是能準(zhǔn)確的數(shù)值 但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按塑 件體積的 0 2 1 倍來(lái)估算 由于本次采用流道簡(jiǎn)單并且較短 因此澆注系統(tǒng)的 凝料按塑件體積的 0 2 倍來(lái)估算 故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積 即 澆注系統(tǒng)的凝料和 2 個(gè)塑件體積之和 為 334 2 14 0 cmV 塑總 4 2 注射機(jī)型號(hào)的選定 根據(jù)上面計(jì)算出來(lái)的一次注入模具型腔的塑料總體積 34 cmV 總 并結(jié)合教材 塑料成成型工藝及模具設(shè)計(jì) 公式 4 18 則有 3326 48 0 cm 總 根據(jù)以上的計(jì)算 初步選定公稱(chēng)注射量為 10 cm3 注射機(jī)型號(hào)為 XS ZS 22 的立式注射機(jī) 其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)下表 13 表 4 1 注射機(jī)參數(shù)圖 螺桿直徑 mm 20 額定注射量 cm 3 20 3cm 注射壓力 MPa117 鎖模力 KN 250 最大面積 cm2 90 模板行程 mm 160 最大模具厚度 mm 180 最小模具厚度 mm 60 定位孔直徑 mm 推出孔徑 mm 兩側(cè)孔距 mm 噴嘴球半徑 mm 12 噴嘴孔直徑 mm 4 4 3 有關(guān)工藝參數(shù)的校核 4 3 1 注射量的校核 選用注射機(jī)時(shí) 通宵是以某塑件 或模具 實(shí)際需要的注射量來(lái)初選某一 公稱(chēng)注射量的注射型號(hào) 然后依次對(duì)該機(jī)型的公稱(chēng)注射壓力 公稱(chēng)鎖模力 開(kāi) 模行程以及模具安裝部分的尺寸一一校核 以實(shí)際注射量初選某一公稱(chēng)注射量的注射機(jī)型號(hào) 為了保證正常的注射成 型 模具每次需要的實(shí)際注射量應(yīng)該小于或等于某注射機(jī)的公稱(chēng)注射量的 80 即 公澆塑 Vn8 0 帶入數(shù)據(jù) 3316208 124 04 12cmcm 4 3 2 注射壓力的校核 該項(xiàng)工作是校核所選注射機(jī)的公稱(chēng)壓力能否滿足塑件成型時(shí)所需要的注射 壓力 塑件成型時(shí)所需要的壓力一般由塑料流動(dòng)性 塑件結(jié)構(gòu)和壁厚以及澆 注系統(tǒng)類(lèi)型等因素決定 今次我們選用的是 ABS 塑料 而該塑料正好可以查 書(shū) 塑料成型及模具設(shè)計(jì) 表 4 1 得 ABS 塑料的注射壓力為 80 110 小件 厚壁易流動(dòng) 這里我們?nèi)?而公稱(chēng)注射壓力為 MPa80 MPa17 公 注射壓力安全系數(shù) 這里取 則 4 1 25 1k3 1 k公 803 01k 所以注射機(jī)注射壓力合格 4 3 3 鎖模力的校核 鎖模力是指注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所施加的最大夾緊力 當(dāng)高壓的塑料熔體 14 充真型腔時(shí) 沿鎖模方向產(chǎn)生一個(gè)很在的脹型力 為此注射機(jī)的額定鎖模力必 須大于該脹型力 否容易產(chǎn)生鎖查模不緊而發(fā)生溢料的現(xiàn)象 即 總腔脹鎖 AkF 22 因?yàn)檫@次零件為二腔排列所以 澆分總A 式中 是注射機(jī)的額定鎖模力 N 是型腔的脹型力 N 是鎖 脹F腔 模具型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力 一般為注射壓力的 0 3 0 6 倍 通常為MPa 20 40MPa 也可以參考下表 是塑件在分型面上的投影面積 是分A2m澆A 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 一般為 的 0 2 到 0 5 倍 這里取 0 2 分 是鎖模力安全系數(shù)一般取 1 1 1 2 這里我們?nèi)?1 1 則 2k 根據(jù)上式和零件型狀我們可以校核鎖模力是不合格 2222 9534 61 34 01 34 81 394A 分 查下表 MPa5腔 NAFk 0 95 5 2 2 總腔脹 而所選的注射機(jī)的額定鎖模力為 250KN 脹鎖 2 鎖模力校準(zhǔn)合格 表 4 2 常用塑料注射時(shí)型腔的平均壓力 1 塑件特點(diǎn) 舉 例 型腔平均壓力 MPa 容易成型塑件 PE PP PS 等薄厚均勻的日用品 容器 類(lèi) 25 一般塑件 在模溫較高下 成型壁薄容器類(lèi) 30 中等粘度塑料及有精度要求的塑 件 ABS POM 等有精度要求的零件 如殼體 等 35 高粘度塑料及高精度 難充型塑 料 高精度的機(jī)械零件 如齒輪 凸輪等 40 4 3 4 模具的固定 模具的安裝固定形式有壓板式和螺釘式兩種 當(dāng)用壓板固定時(shí) 只要模具定 動(dòng)模座板以外的注射機(jī)安裝板附近有螺孔就能固定 操作很靈活方便 當(dāng)用螺 釘直接固定時(shí) 模具動(dòng) 定模座板上必須設(shè)安裝孔 同時(shí)還要與注射機(jī)安裝板 上的安裝孔吻合 一般用于較大型的模具安裝 這里我們屬小型模具 所以我 們選用壓板固定的方式 15 4 3 5 開(kāi)模行程的校核 開(kāi)模行程是指從模具中取出塑件所需要的最小開(kāi)模距離 用 H 表示 它必須小 于注射機(jī)移動(dòng)模板的最大行程 由于注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)不同 maxS 1 開(kāi)模行程與模具厚度無(wú)關(guān) 這種情況主要是指鎖模機(jī)構(gòu)為液壓 機(jī)械聯(lián)合作用的注射機(jī) 其模板行程是由連 桿機(jī)構(gòu)的最大沖程決定的 而與模具厚度無(wú)關(guān) 當(dāng)模具厚度發(fā)生變化時(shí) 可由 相應(yīng)的調(diào)模裝置進(jìn)行調(diào)整不 而我們這次正好是選擇的這種注射機(jī) 而且我們的模具是單分型面注射模 所 以我們可以用 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 式 4 7 即 mHS 10 5 21max 式中 是塑件脫模所需要的推出距離 是包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度 1H2 是注射機(jī)移動(dòng)板最大行程 來(lái)校核開(kāi)模行程 帶入數(shù)據(jù)得maxS160ax max21 3105 8SH 16 17 第五章 澆注系統(tǒng)的形式選擇和截面尺寸的計(jì)算 澆注系統(tǒng)的作用是將塑料熔體順利地充滿到型腔各處 以便獲得外形輪廓 清晰 內(nèi)在質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑件 因此要求沖模速度快而有序 壓力損失小 熱量 散失少 排氣條件好 澆注系統(tǒng)凝料易于與塑件分離或切除 而且在塑件上留 下的澆口痕跡小 所謂澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道的始端到型腔之間的熔體進(jìn)料通道 澆注系統(tǒng)可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無(wú)流道澆注系統(tǒng)兩類(lèi) 普通澆注系統(tǒng)由主 流道 分流道 澆口 冷料穴四部分組成 澆注系統(tǒng)的作用是使來(lái)自注射模噴嘴的 塑料熔體平穩(wěn)而順利的充模 壓實(shí) 保壓 5 1 主流道的設(shè)計(jì) 主流道是澆注系統(tǒng)中從噴嘴與模具相接觸部位開(kāi)始 到分流道為止的塑料熔 體的流動(dòng)通道 屬于從熱的塑料熔體到相對(duì)較冷的模具中的過(guò)渡階段 因此它的形 狀和尺寸非常重要 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處 它將注射機(jī)噴嘴注射出的 熔體導(dǎo)入分流道或型腔中 主流道的形狀為圓錐形 以便熔體的流動(dòng)和開(kāi)模 時(shí)主流道凝體的順利拔出 主流道的尺寸直接影響到熔體的流動(dòng)速度和充模 時(shí)間 另外 由于其與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸 因此設(shè)計(jì)中常 設(shè)計(jì)成可拆卸更換的澆口套 主流道部分在成型過(guò)程中 其小端入口處與注射機(jī)噴嘴及一定溫度和壓力的 塑料熔體冷熱交換的反復(fù)接觸 屬于易損件 對(duì)材料的要求高 因而模具的主流道 部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套式 澆口套 下面為主流道主要設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1 為了防止?jié)部谔着c注射機(jī)噴嘴對(duì)接處溢料 主流道與噴嘴的對(duì)接處應(yīng)設(shè)計(jì)成 半球形凹坑 凹坑的深度為 3 5mm 其球面半徑 SR 應(yīng)該比注射機(jī)噴嘴頭球 面半徑 SR 大 1 2mm 主流道小端直徑 d 應(yīng)比注射機(jī)噴嘴直徑 d 大難 0 5 1mm 以防止主流道口部積存凝料而影響脫模 2 為了減小對(duì)塑料熔體的阻力及順利脫出主流道凝料 澆口套內(nèi)壁表面粗糙度 應(yīng)該加工到 umRa8 0 3 主流道的圓錐角設(shè)得過(guò) 會(huì)增加主流道凝料的脫出難度 設(shè)得過(guò)大 又會(huì)產(chǎn) 生湍流或渦流 卷入空氣 所以 通常 對(duì)流動(dòng)性差的可以取大 4 2 點(diǎn) 圓錐角可由下式表示 LdD2 tan 式中 D 是主流道大端直徑 d 是主流道小端直徑 L 是主流道長(zhǎng)度 18 4 主流道大端呈圓角 半徑 r 1 3mm 以減小料流轉(zhuǎn)向過(guò)渡時(shí)的阻力 5 在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下 主流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短 一般取 L 60mm 過(guò) 長(zhǎng)則會(huì)增加壓力損失 使塑料熔體的溫度下降過(guò)多 從而影響熔體的順利充 型 另外過(guò)長(zhǎng)的流道還會(huì)浪費(fèi)塑料材料 增加冷卻時(shí)間 為此 可以采用延 伸式澆口套或采用能縮短主流道的定位圈 讓注射機(jī)噴嘴伸到模具內(nèi)部 從 而達(dá)到縮短主流道的作用 根據(jù)以上原則計(jì)算 1 主流道尺寸 主流道長(zhǎng)度 小型模具 應(yīng)盡量 60mm 本次設(shè)計(jì)初取 50mm 進(jìn)行設(shè)計(jì)主L 主流道小端直徑 d 注射機(jī)噴嘴直徑 0 5 1 4 1 5mm 主流道大端直徑 式中mdD10tan2 主 主流道球面半徑 SR 注射機(jī)噴嘴球面半徑 1 2 12 1 13mm 球面配合高度 h 3 5 取 h 3mm 2 主流道的凝料體積 33322 74 10 5 814 cmmrRLV 主主主主主主 3 主流道當(dāng)量半徑 n7 3 5 4 主流道澆口套的形式 主流道襯套為標(biāo)準(zhǔn)件可選購(gòu) 主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸 易 磨損 對(duì)材料要求嚴(yán)格 因而盡管小型注射模可以將主流道澆口套與定位圈設(shè) 計(jì)成一個(gè)整體 但考慮上述因素通常仍然將其分開(kāi)來(lái)設(shè)計(jì) 以便于拆卸更換 同時(shí)也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進(jìn)行單獨(dú)加工和熱處理 設(shè)計(jì)中常采用碳素工具鋼 T8A 或 T10A 熱處理淬火表面硬度為 50 55HRC 5 2 冷料穴的設(shè)計(jì) 冷料穴的作用是貯存兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料及熔體流動(dòng)前鋒冷料 以防 止熔體冷料進(jìn)入型腔 冷料穴一般設(shè)置在主流道的末端 當(dāng)分流道較長(zhǎng)時(shí) 在分流 道的末端有時(shí)也設(shè)冷料穴 同時(shí)冷料穴兼有分模時(shí)將主流道凝料從主流道襯套 中拉出并滯 留在動(dòng)模一側(cè) 本設(shè)計(jì)采用推桿脫模機(jī)構(gòu) 采用球頭拉料桿的冷料穴 塑料進(jìn)入 冷料穴后 緊包在拉料桿的球形頭上 拉料桿的地步固定在動(dòng)模邊的型芯固定 板上 開(kāi)模時(shí)將主流道凝料拉出定模 然后靠推桿推頂塑件時(shí) 強(qiáng)行將其從拉 19 料桿上刮下脫模 因此這種冷料穴和拉料桿也主要用于彈性較好的塑料品種 適合 ABS 材料 5 3 分流道的設(shè)計(jì) 1 分流道的布置形式 分流道是主流道與澆口之間的通道 分流道在分型面上的布置與前面所述 型腔排列密切相關(guān) 有多種不同的形式 但應(yīng)遵循兩個(gè)方面的原則 一是排列緊湊 縮小模板尺寸 二是流程盡量短 鎖模力均勻 在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮盡量減少在流道內(nèi) 的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低 同時(shí)還考慮減小分流道的容積 保證 壓力平衡 因此采用平衡式分流道 2 分流道的長(zhǎng)度 長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短 結(jié)合模具尺寸結(jié)構(gòu) 取單邊分流長(zhǎng)度 L 40mm 3 分流道形狀 常用的分流道截面形狀有圓形 梯形 U 形 六角形等 圓形和正方形分 流道截面積雖然效率高 但其是以分型面為界分成兩半進(jìn)行加工才利于凝料脫出 因而其加工工藝性不佳 不予采用 為了便于加工和凝料的脫模 分流道設(shè)在分 型面上 采用梯形截面 梯形截面加工工藝性好 且塑料熔體的熱量散失 流動(dòng)阻 力均不大 4 分流道的的當(dāng)量直徑 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分流道直徑按上一級(jí)流道的 80 90 來(lái)計(jì)算 所以一級(jí)分流 取 6 5mm mDD75 6 5 79 0 8 9 0 8 分 5 分流道截面尺寸 查經(jīng)驗(yàn)公式 梯形截面 經(jīng)過(guò)計(jì)算并根據(jù)常用分流 6H1 4BD 道橫截面形狀及尺寸 1 選 H 5mm B 8mm r 2mm 如圖 5 3 所示 圖 5 1 分流道橫截面尺寸 20 6 凝料體積 1 分流道的長(zhǎng)度 mL8024 分 2 分流道的面積 2 218 35 6mDA 分分 3 凝料體積 3654 418 30cLV 分分分 7 校核剪切速率 1 確定注射時(shí)間 查表 4 8 可取 st6 2 分流道體積流量 scmt Vq 4 36 18254 塑分分 3 剪切速率 1233 05 72 14 0 sRr分 分分 該分流道剪切速率處于主流道與分流道的最佳剪切速率 之間 所以分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格 13205 1 s 8 分流道的表面粗糙度和脫模斜度 分流道的表面粗糙要求不是很低 一般取 即可 此處取 另外 其脫模斜度一般在mRa mRa 6 1 之間 這里取脫模斜度為 8 5 4 澆口設(shè)計(jì) 澆口是連接流道與型腔之間的一段細(xì)短通道 是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分 起著調(diào) 節(jié)控制料流速度 補(bǔ)料時(shí)間及防止倒流等作用 澆口的形狀 尺寸 位置對(duì)塑件 的質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響 澆口設(shè)計(jì)與塑件性能 塑件形狀 截面尺寸 模具結(jié) 構(gòu)及注射工藝參數(shù)等因素有關(guān) 總的要求是使熔料以較快的進(jìn)入并充滿型腔 同時(shí)在充滿后能適時(shí)冷卻封閉 因此澆口截面要小 長(zhǎng)度要短 這要可增大料 流速度 快速冷卻封閉 且便于塑件與澆口凝料分離 不留明顯的澆口痕跡 保證塑件外觀質(zhì)量 1 類(lèi)型及位置的確定 直接澆口適用于任何塑料 常用于成型大而深的塑件 熔體的壓力損失少 成型容易 但由于澆口處固化慢 容易造成成型周期延長(zhǎng) 產(chǎn)生較大的殘余應(yīng) 21 力 超壓填充 澆口處易產(chǎn)生裂紋 澆口凝料切除后塑件上疤痕較大 點(diǎn)澆口位置能靈活確定 成型后表面質(zhì)量好 但由于澆口面積較小 需提 高注射壓力 增加模具成本 潛伏式澆口 為了不影響產(chǎn)品外觀 要開(kāi)設(shè)二次澆口 但其二次澆口加工 困難 該模具是中小型塑件的多型腔模具 有塑料顧問(wèn)分析可知 類(lèi)型選用常用的 側(cè)澆口 開(kāi)設(shè)再模具的分型面上 這類(lèi)澆口加工容易 修整方便 并且可以根據(jù)塑 件的形狀特征靈活選擇進(jìn)料位置 缺點(diǎn)是再制品的外表面留有澆口痕跡 可在 塑件取出后進(jìn)行后續(xù)處理 以彌補(bǔ)此缺陷 2 澆口的結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 由參考文獻(xiàn)表 4 11 知 一般側(cè)澆口的厚度為 0 5 1 5mm 寬度為 0 8 2 4mm 澆口長(zhǎng)度為 1mm 澆口的大小由其厚度 寬度和長(zhǎng)度決定 側(cè)澆口的深度 0 6 3 1 8mm nth 式中 h 側(cè)澆口厚度 mm t 塑件壁厚 mm 塑件厚度為 3 mm n 與塑料品種有關(guān)的系數(shù) 查得 n 0 6 取側(cè)澆口寬度 B 2 mm 澆口長(zhǎng)度取 L 1mm 3 校核澆口的剪切速率 1 計(jì)算澆口的當(dāng)量半徑 由 得BhR 2澆 m071 4 3 821 澆 2 校核澆口的剪切速率 確定注射時(shí)間 st6 1 澆口的體積流量 scmtVq 75 6 18423 塑澆 澆口的剪切速率 根據(jù)式可得 1333 075 071 4 sRr澆 澆澆 該矩形側(cè)澆口的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率 之間 所以澆口的剪切速率合格 14305 1 s 22 4 分流道與澆口連接形式 分流道與澆口采用斜向與圓弧連接 這樣有利于塑料的流動(dòng)與填充 防止塑料 流動(dòng)產(chǎn)生反壓力 消耗動(dòng)能 5 5 澆注系統(tǒng)的平衡 對(duì)于該模具 從主流道到各個(gè)型腔和分流道的長(zhǎng)度相等 形狀及截面尺寸相同 各 個(gè)澆口也相同 澆注系統(tǒng)顯然是平衡的 23 第六章 成型零件的設(shè)計(jì)及力學(xué)計(jì)算 模具中確定塑件幾何形狀和尺寸精度的零件稱(chēng)為成型零件 6 1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模是成型制品的外表面的成型零件 按凹模結(jié)構(gòu)的 不同可將其分為整體式 整體嵌入式 組合式和鑲拼式四種 根據(jù)對(duì)塑件的結(jié) 構(gòu)分析 本設(shè)計(jì)中采用整體嵌入式凹模 而根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)把凹模放在動(dòng)模一 側(cè) 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型芯 凸模是成型塑件內(nèi)表面的成型零件 通?？?以分為整體式和組合式兩種類(lèi)型 通過(guò)對(duì)塑件的結(jié)構(gòu)分析可知 該塑件的型芯 有三個(gè) 一個(gè)是成型零件的內(nèi)表面的大型芯 根把塑件結(jié)構(gòu)把其放在定模一側(cè) 并設(shè)有較大的脫模角度 另外兩個(gè)成弄塑件兩側(cè)孔的型芯主 把他們放在定模 一側(cè)和凹模裝配在一起 6 2 成型零件工作尺寸計(jì)算 成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構(gòu)成型腔的尺寸 它通常包括凹 模和凸模的徑向尺寸 包括矩形和異形零件的長(zhǎng)和寬 凹模和凸模的高度尺寸 以及位置尺寸等 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 極根制造 公差和極限磨損量進(jìn)行計(jì)算 第一種方法計(jì)算簡(jiǎn)便 但不適用于精密塑件的模 具設(shè)計(jì) 第二種計(jì)算方法能保證所成型的塑件在規(guī)定的公差范圍內(nèi) 但計(jì)算復(fù) 雜 這里我們的產(chǎn)品屬于一般精度 所以我們選用第一種方法平均值法進(jìn)行計(jì) 算 計(jì)算公差詳見(jiàn)參考書(shū)籍 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 表 4 15 這里我們選用 MT6 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)塑件尺寸公差進(jìn)行計(jì)算 24 圖 6 1 零件外型尺寸圖 根據(jù)上圖我們可以知道其凹凸模主要成型尺寸 1 凹模 型腔 徑向尺寸 凹模主要主尺寸為 38mm 39mm 58mm 40mm 7mm 查表取當(dāng)尺寸為 38 39 40 時(shí) 當(dāng)為 58 時(shí)取 1 10mm 當(dāng)為 7 時(shí)取m80 0 38mm 凹模尺寸 13 013 011 59 84 5 3 0 xScpLszm 13 013 012 09 13 013 013 69 845 4 0 xScpLszm 18 018 014 475 08 25 063 063 15 75 84 5 07 0 xScpLszm 式中 是塑件的平均收縮率 根據(jù)表 1 1 可得 ABS 的收縮率為cpS 0 3 0 8 其平均收縮率為 0 5 是系數(shù) 一般在 0 5 0 8 之 1x2x 間 制造公差越大 取值越小 反之越大 此處取 431 21z 是相應(yīng)的尺寸制造公差 對(duì)于中小型塑件取 例2z 下 同 13 0861 z 2 凹模 型腔 深度 尺寸 6 5 相應(yīng)的塑件制造公差 m38 0 mxScpHszm 063 2838 02 566 0 式中 是系數(shù) 一般在 0 5 0 7 之間 此處取x x 3 型芯直徑 尺寸 38 相應(yīng)塑件制造公差 m8 0 mScplszlm 013 013 79884 5 0343 4 型芯高度 尺寸 8 相應(yīng)塑件制造公差 0 38mmm mScphszh063 063 298 8 32 5 08 2 0 26 6 3 成型零件的強(qiáng)度及支撐板厚度計(jì)算 1 凹模側(cè)壁厚度的計(jì)算 凹模側(cè)壁厚度與型腔內(nèi)壓強(qiáng)及凹模的深度有關(guān) 其 厚度查手冊(cè)中的剛度公式計(jì)算 mEphSP 45 301 1 256323 314314 式中 是型腔壓力 是材料彈性模量 是影pMaEMPaWh 響變形的最大尺寸 而 是模具剛度計(jì)算許用變形量 根據(jù)注射mh5 6 p 塑料品種 mip 01 79 1072 0152 式中 mW 72 05 65644 51 凹模側(cè)壁是采用嵌件 單邊厚度選 10 由于型腔采用對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)布置 故兩個(gè)型腔之間壁厚滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 而型腔與模具周邊的距離由模板的外形尺 寸來(lái)確定 根據(jù)估算模板平面尺寸選用 200 180 它比型腔布置的尺 寸大得多 所以完全滿足強(qiáng)度和剛度要求 2 動(dòng)模墊板厚度 動(dòng)模墊板厚度和所選模架的兩個(gè)墊塊之間的跨度有關(guān) 根據(jù)前面的型腔布置 模架應(yīng)選 200 300 這個(gè)范圍之內(nèi) 墊塊之間的m 跨度大約為 200 28 28 144 所以 根據(jù)型腔布置及型芯對(duì)m 動(dòng)模墊板的壓力 可得動(dòng)模墊板的厚度 mELpATP 21 6034 10 286735145 054 0 1311 式中 是動(dòng)模墊板剛度計(jì)算需用變形量 P miP 034 3410 145 0255 是兩個(gè)墊塊之間的距離 約 144 是動(dòng)模墊板的長(zhǎng)度 取單間型芯所Lm1L 受壓力的面積為 2221 54 384 3mDA 27 2 個(gè)型芯的面積 21 08 26754 32mA 對(duì)于此動(dòng)模墊板計(jì)算尺寸相對(duì)于小型模具來(lái)說(shuō)還可能再小些 可能增加 2 個(gè)支承柱來(lái)進(jìn)行支撐 可以近似得到動(dòng)模墊板的厚度 23434 4 102 6 1 TnT 因此動(dòng)模墊板可按照標(biāo)準(zhǔn)厚度取 30 m 6 4 成型零件的鋼材的選用 此塑件是大批量生產(chǎn) 成型零件的所選鋼材耐磨性和抗疲勞性能良好 機(jī) 械加工性能和拋光性能也應(yīng)良好 所以 定模板選用 45 剛 熱處理方法為調(diào)質(zhì) 表面淬火 低溫回火 直流道襯套采用 T10A 表面淬火 圓柱型芯采用 Cr12MoV 淬火后表面硬度為 58HRC 62HRC 推桿 導(dǎo)柱采用 T8A 表面耐磨 有韌性 抗曲 不易折斷 其他材料的選用查看裝配圖 28 29 第七章 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 以上計(jì)算內(nèi)容確定以后 便可根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定模架 在生產(chǎn)中盡量選用標(biāo) 準(zhǔn)模架 這樣可大大縮短模具制造周期 提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益 由于該模具直接采用 嵌件形式 選用 A 型標(biāo)準(zhǔn)模架 型腔分布尺寸為 又根據(jù)型腔側(cè)壁最小厚6078 度 再考慮到導(dǎo)柱 導(dǎo)套集連接螺釘布置應(yīng)占的位置和采用推件板推出等各方 面問(wèn)題 確定選用模架序號(hào)為 1830 號(hào) AI 型 32 LW 各模板尺寸的確定 A 板尺寸 A 板是定模型腔板 塑件高度為 8mm 在模板上還要開(kāi)設(shè)冷卻水道 冷卻水 道離型腔應(yīng)有一定的距離 因此 A 板的厚度取 25mm B 板尺寸 B 板是凸模固定板 凸模的成型部分直徑為 mm 因此 B 取 25mm 38 C 板尺寸 C 板是墊板 為了保證推出板的行程 C 板的厚度取 60mm 30 第八章 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng) 定模之間的開(kāi)合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向 按作用分為模外定位和模內(nèi)定位 模外定位是通過(guò)定位圈使模具的澆口套能與 注射機(jī)噴嘴精確定位 而模內(nèi)定位機(jī)構(gòu)則通過(guò)導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行合模定位 錐面定 位則用于動(dòng) 定模之間的精密定位 本模具所成型的塑件比較簡(jiǎn) 模具定位精 度不是很高 因此可采用模架本身所帶的定位結(jié)構(gòu) 31 第九章 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 9 1 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 注射成型每一循環(huán)中 塑件必須準(zhǔn)確無(wú)誤地從模具的凹模中或型芯上脫出 完 成脫出塑件的裝置稱(chēng)為脫模機(jī)構(gòu)也稱(chēng)推出機(jī)構(gòu) 1 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 塑件推出 頂出 機(jī)構(gòu)是注射成型過(guò)程中最后一個(gè)環(huán)節(jié) 推出質(zhì)量的好壞將最 后決定塑件的質(zhì)量 因此 塑件的推出不可忽視 在設(shè)計(jì)推出脫模機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)遵循以 下原則 盡量設(shè)置在動(dòng)模的一側(cè) 1 保證塑件不因推出而變形損壞 2 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單 動(dòng)作可靠 3 良好的塑件外觀 4 合模時(shí)的準(zhǔn)確復(fù)位 5 2 塑件的脫模機(jī)構(gòu) 由于本塑件體積并不大 且要求表面光潔 所以采用推桿推出機(jī)構(gòu) 由于 推桿推出機(jī)構(gòu)位于塑件內(nèi)壁 所以在塑件表面不留推出痕跡 同時(shí)受力均勻 推出 平穩(wěn) 且推出力大 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 塑件不易變形 對(duì)于此塑件合理適用簡(jiǎn)單 3 復(fù)位機(jī)構(gòu)及其他 推出及復(fù)位時(shí) 推桿始終在成型套內(nèi)運(yùn)動(dòng) 能夠起導(dǎo)向作用 并且在推桿頭部 設(shè)置螺紋 和推件板連在一起 在復(fù)位時(shí)能夠利用推桿使推件板復(fù)位 這樣可 以減少模具的復(fù)雜性 簡(jiǎn)單實(shí)用 9 2 塑件的脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 由于本模具采用一模 2 腔 且要求塑件表面光潔度不要求很高 同時(shí)考慮 到模具加工難度以及經(jīng)濟(jì)性等方面 采用推桿推出機(jī)構(gòu) 按照塑件的外形初設(shè) 四條推桿 位于長(zhǎng)方形塑件外形的四個(gè)角 雖然推桿推出會(huì)在塑件表面上留下 痕跡 但此塑件對(duì)外觀要求不高 所以可以忽略 而且這樣也有利于模具的加 工 所以我們選用推桿推出機(jī)構(gòu) 9 2 1 脫模力的計(jì)算 根據(jù)塑件的外形 我們知道塑件相當(dāng)于有三個(gè)型芯 而一個(gè)型芯是留在定 模上的 并設(shè)有較大的脫模斜度 在模具打開(kāi)時(shí)塑件不會(huì)留在那個(gè)型芯上 所 以我們只需要計(jì)算動(dòng)模上型芯的脫模力 而動(dòng)模上的兩個(gè)型芯是一樣的 所以 32 我們只需計(jì)算出單個(gè)型芯的脫模力就知道我們塑件的整個(gè)脫模力了 由于本塑件小型芯處壁厚與直徑之比為 屬于薄壁圓1025 0 6 筒塑件 其所需脫模力參照 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 公式 4 24 AKftESLF1 01tancos22 N20146 310 cosin45 3 0tan45 695 430 式中 是塑料的彈性模量 是塑料成型的平均收縮率 是EMPaS t 塑件的壁厚 是被包型芯的長(zhǎng)度 是塑料的泊松比 ABS 為mLm 0 3 是脫模斜度 是塑料與鋼材之間的摩擦因數(shù) ABS 為 0 45 f 是型芯的平均半徑 是塑件在開(kāi)模方向垂直的平面上得投影面積 當(dāng)塑rA 件底部有通孔時(shí) 是由 和 決定的無(wú)因次數(shù)0 2Kf 0725 1cos1sin45 1cosin12 fK 上面各項(xiàng)系數(shù)可以參考書(shū)目 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 表 4 24 9 2 2 推桿直徑確定 根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式 可得推桿直徑 d mm 的公式 42nEFLKd 式中 d 推桿的最小直徑 mm K 安全系數(shù) 可取 K 1 5 L 推桿的長(zhǎng)度 mm F 脫模力 N n 推桿數(shù)目 E 推桿的彈性模量 Mpa 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得 md0 21 405 152 在本設(shè)計(jì)中選用標(biāo)準(zhǔn)模架推桿直徑為 2mm 其強(qiáng)度校核公式為 42 dnF 33 式中 推桿材料的許用應(yīng)力 取 113Mpa 推桿所受應(yīng)力 Mpa 其他符號(hào)同前述 帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得 2014 3 即推桿安全 34 第十章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 由于該套模具的要求在 80 以下 又是小型模具 所以無(wú)需設(shè)計(jì)加熱裝置 對(duì)熱塑性塑料 注射成型后必須對(duì)模具進(jìn)行有效的冷卻 使熔融塑料的熱量盡可能 的傳給模具 以使塑料可靠冷卻定型并迅速脫模 對(duì)于黏度低 流動(dòng)性好的塑料 如聚乙烯 聚丙烯等 因成型工藝要求模溫不太高 所以常用溫水進(jìn)行冷卻 冷卻介質(zhì)有水和壓縮空氣 但用冷卻水較多 因?yàn)樗臒崃看?傳熱系數(shù)大 成 本低 決定用水冷卻 即在模具型腔周?chē)_(kāi)設(shè)冷卻水道 ABS 屬中等黏度材料 其成型溫度及模具溫度分別為 200 攝氏度和 50 80 攝氏度 所以 模具溫度初步選定為 50 攝氏度 用常溫水對(duì)模具進(jìn)行冷卻 10 1 冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)單計(jì)算 1 單位時(shí)間內(nèi)注入模具中得塑料熔體的總質(zhì)量 W 1 塑料制品的體積 324 7 1274 65 2cmnVV 塑分主 2 塑料制品的質(zhì)量 kggm06 0 134 7 3 因?yàn)樽⑸鋾r(shí)間 又塑件最大壁厚為 1 5mm 可以查參考書(shū)st注 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 表 4 34 得 冷卻時(shí)間 脫模時(shí)間st7 5 冷 則注射周期 由此得st8 脫 tt 318 1 脫冷注 每小時(shí)注射次數(shù) 次235 1 360N 4 單位時(shí)間內(nèi)注入模具中得塑料熔體的總質(zhì)量 hkgmW 8 7 25 2 確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時(shí)鎖放出的熱量 查 塑料成型工藝及模具設(shè)SQ 計(jì) 表 4 35 得 ABS 的單位熱流量 Q1 的值在 310 400 之間 故取 Q1 kgJ 370KJ kg 3 冷卻水的體積流量 設(shè)冷卻水道入水口的水溫為 出水口的qVC 2 水溫為 取水的密度 水的比熱容 C 251 3 0mkg kJc 187 4 則根據(jù)公式可得 min 0 25187 4660 321cWQqVs 4 冷卻水路的直徑 由于 查參考文獻(xiàn) 塑料成型in 03qV 工藝及模具設(shè)計(jì) 的表 4 30 可知 為了使冷卻水處于端流狀態(tài) 應(yīng)取模具 35 冷卻水孔的直徑 md8 5 冷卻水在管內(nèi)的流速 vsmdqVv 29 08 14 3606042 6 冷卻管壁與水交界面的膜傳熱系數(shù) 因?yàn)槠骄疁貫?23 5 查參考文hC 獻(xiàn) 3 的表 4 31 可知 則有7 f 2 1039 61082 68 42 0187 4 chmkJdvh 7 冷卻水通道的導(dǎo)熱總面積 A23 05 255019 678 mhWQAs 8 模具所需冷卻水管得總長(zhǎng)度 LmdL 5 90 8 14 302 9 冷卻水道的根數(shù) 設(shè)每條水道的長(zhǎng)度為 則冷卻水道的根數(shù)為xl230根5 02 9 lL 10 冷卻水道的布置 考慮到塑件冷卻效率 在定模板兩側(cè)各設(shè)一個(gè)水管 就能夠滿足設(shè)計(jì)要求 36 第十一章 排氣槽的設(shè)計(jì) 此塑件成型型腔體積比較小 注射時(shí)間短 分流道設(shè)在分型面上 塑料的 注入會(huì)使氣體不會(huì)在型腔頂部造成憋氣 氣體會(huì)沿著分型面和型芯與推件板之 間的軸向間隙向外排出 因此不必另外開(kāi)設(shè)排氣槽 以節(jié)約模具成本 同時(shí) 又不影響到塑件的成形 37 第十二章 模具總體結(jié)構(gòu) 由以上設(shè)計(jì)步驟 綜合得設(shè)計(jì)的模具機(jī)構(gòu)如下 圖 12 1 38 設(shè)計(jì)總結(jié) 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年對(duì)我們所學(xué)專(zhuān)業(yè)的模具識(shí)一個(gè)全面的一個(gè)加深 是對(duì)整個(gè)課程的一個(gè)全面的考察 也是對(duì)我們以前學(xué)過(guò)的機(jī)械制圖 公差與技 術(shù)測(cè)量 機(jī)械原理 材料成型原理 材料成型工藝 材料成型設(shè)備 等一系列 課程的綜合考察 使我們能夠更好的分析和解決塑料模具設(shè)計(jì)中的問(wèn)題 進(jìn)一 步鞏固 加深和拓寬我們所學(xué)的知識(shí) 通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)踐 逐步樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想 設(shè)計(jì)思路和流程 掌握塑料模 具設(shè)計(jì)的一般規(guī)律 培養(yǎng)分析和解決問(wèn)題的能力 通過(guò)計(jì)算 繪圖和運(yùn)用各種 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范 設(shè)計(jì)手冊(cè)等有關(guān)資料 對(duì)設(shè)計(jì)一整套模具的方法有了充分的 認(rèn)識(shí) 為畢業(yè)設(shè)計(jì)做好了準(zhǔn)備 此次設(shè)計(jì)的模具比較簡(jiǎn)單 采用的是單分型面 沒(méi)有側(cè)抽芯機(jī)構(gòu) 是最常 用的一類(lèi)模具 主流道設(shè)置在定模板上 分流道設(shè)計(jì)在分型面上 開(kāi)模是可以 利用塑件在拉料桿的上的包緊力將塑件留在動(dòng)模一側(cè) 然后利用推桿將塑件推 出 整個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)單 而且運(yùn)行平穩(wěn) 在設(shè)計(jì)工程中所涉及到的公式 都是從各個(gè)參考文獻(xiàn)中經(jīng)過(guò)比較而選取的 選擇上來(lái)講 還是較為合理的 計(jì)算結(jié)果正確 能滿足塑件的制造要求 模具在選材過(guò)程中 在滿足要求的前提下盡量采用性價(jià)比高而又滿足要求 的的材料 主要的零部件都是較為常用的制造方便 能夠使用標(biāo)準(zhǔn)件的盡量使 用標(biāo)準(zhǔn)件 模具在裝配好以后要保證適當(dāng)?shù)呐浜详P(guān)系 能夠很好的運(yùn)動(dòng) 不會(huì) 出現(xiàn)松動(dòng)和咬死等現(xiàn)象 使制造出的塑件達(dá)到設(shè)計(jì)的要求 在這次的設(shè)計(jì)過(guò)程中 我學(xué)到了很多書(shū)本上沒(méi)有學(xué)到的東西 在老師的指 點(diǎn)和同學(xué)的幫助下 順利的完成了這次任務(wù) 也使我發(fā)現(xiàn)了自身很多不足的地 方 在選取某些材料 配合公差時(shí) 經(jīng)常是和參考文獻(xiàn)上的一樣 不是特別的 熟練 使我認(rèn)識(shí)到自己水平的有限和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的欠缺 另外就是缺少實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) 在思考某些東西的時(shí)候要查閱很多的書(shū)籍才能搞懂 為我以后的學(xué)習(xí)指明了方 向 39 參考文獻(xiàn) 1 黃虹主編 塑料成型加工與模具 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2002 2 張維合編著 注塑模具設(shè)計(jì)實(shí)用教程 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2007 9 3 葉久新 王群主編 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2007 11 4 王衛(wèi)衛(wèi)主編 材料成型設(shè)備 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2009 6 5 馮愛(ài)新主編 塑料模具工程師手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 2009 2 6 洪慎章主編 注射加工速查手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2009 9 7 塑料模具技術(shù)手冊(cè)編委會(huì) 塑料技術(shù)手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1997 6 8 何忠保等編 典型零件模具圖冊(cè) 北京 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利用調(diào)查研究耦合有限元分析法 FE 響應(yīng)面方法 RSM 和遺傳算法 GA 來(lái)有 效最小化塑料薄殼部件的翹曲程度 以汽車(chē)吊燈基座作為塑料薄殼部件的例子 為了達(dá)到 翹曲的最小化 最優(yōu)工藝條件參數(shù)是已知的 工藝條件參數(shù)是模具溫度 熔化溫度 保壓 壓力 保壓時(shí)間和冷卻時(shí)間 有限單元分析用于統(tǒng)計(jì)三級(jí)完整因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的組合參數(shù) 已知基于方差分析法的有限單元分析結(jié)果是影響翹曲的最重要工藝條件參數(shù) 從預(yù)測(cè)性的 響應(yīng)面模型得出翹曲值 可以通過(guò)結(jié)合響應(yīng)面與有效的遺傳算法來(lái)尋找最佳工藝參數(shù)值 1 簡(jiǎn)介 生產(chǎn)塑料薄殼部件常采用注塑成型的方法 而薄殼部件翹曲在注射成型過(guò)程中是很常 見(jiàn)的 薄殼部分翹曲程度是非常重要的成型工藝條件參數(shù) 是否有智能的方法可以調(diào)節(jié)成 型工藝參數(shù) 將翹曲程度降低到一個(gè)可接受的水平 雖然專(zhuān)家們已經(jīng)進(jìn)行了無(wú)