鼠標(biāo)外殼上蓋注塑模具設(shè)計(jì)與模流分析-塑料注射模1模2腔含proe三維及14張CAD圖-獨(dú)家.zip

鼠標(biāo)外殼上蓋注塑模具設(shè)計(jì)與模流分析-塑料注射模1模2腔含proe三維及14張CAD圖-獨(dú)家.zip,鼠標(biāo),外殼,注塑,模具設(shè)計(jì),分析,塑料,注射,proe,三維,14,CAD,獨(dú)家 1 鼠標(biāo)上蓋注塑模具設(shè)計(jì)與模流分析 摘 要 根據(jù)塑料鼠標(biāo)上蓋制品的要求 了解塑件的用途 分析塑件的工藝性 尺寸精 度等技術(shù)要求 考量塑件制件尺寸 本模具采用一模二腔 側(cè)澆口進(jìn)料 注射機(jī)采 用 HTF 80W1 B 型號(hào) 設(shè)置冷卻系統(tǒng) CAD 和 PROE 繪制二維總裝圖和零件圖 選擇 模具合理的加工方法 附上說(shuō)明書(shū) 系統(tǒng)地運(yùn)用簡(jiǎn)要的文字 簡(jiǎn)明的示意圖和和計(jì) 算等分析塑件 從而作出合理的注塑模具設(shè)計(jì) 關(guān)鍵詞 鼠標(biāo)上蓋 一模二腔 側(cè)澆口 注射機(jī) 冷卻系統(tǒng) 注塑模具 2 Abstract According to the requirements of plastic mouse top cover products understand the use of plastic parts analyze the technical requirements of plastic parts such as workmanship dimensional accuracy and consider the size of plastic parts The mold uses one mold two cavity the side gate feed the injection machine adopts the HTF 80W1 x B model sets the cooling system CAD and PROE draws the two dimensional assembly drawing and the part drawing chooses the mold reasonable processing method Attached are instructions for the systematic use of brief text concise sketches and calculations to analyze the plastic parts so as to make a reasonable injection mold design Key words the upper lid of the mouse one mold two cavity the side gate the injection machine the cooling system the injection mold 3 目 錄 摘 要 4 ABSTRACT 5 1 前言 6 1 1 課題背景 6 1 2 課題分析 8 2 塑件分析 9 2 1 產(chǎn)品分析及其技術(shù)條件 9 2 2 塑件材料的確定 10 2 3 塑件材料的性能分析 10 2 3 1 基本特性 10 2 3 2 成型性能 11 2 3 3 主要用途 12 3 成型布局及注塑機(jī)選擇 13 3 1 進(jìn)膠方式選擇 13 3 2 型腔的布局及成型尺寸 13 3 3 估算塑件體積質(zhì)量 14 3 4 注塑機(jī)的選擇和校核 15 3 4 1 注射膠量的計(jì)算 15 3 4 2 鎖模力的計(jì)算 15 3 4 3 注塑機(jī)選擇確定 16 4 注塑模具設(shè)計(jì) 17 4 1 模架的選用 17 4 1 1 模架基本類(lèi)型 17 4 1 2 模架的選擇 17 4 1 3 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 4 2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19 4 2 1 主流道設(shè)計(jì) 19 4 2 2 分流道的設(shè)計(jì) 20 4 2 3 澆口的設(shè)計(jì) 21 4 2 4 冷料穴的設(shè)計(jì) 21 4 3 分型面的設(shè)計(jì) 21 4 4 成型零部件的設(shè)計(jì) 23 4 4 1 成型零部件結(jié)構(gòu) 23 4 4 2 成型零部件工作尺寸的計(jì)算 24 4 4 3 凹模寬度尺寸的計(jì)算 25 4 4 4 凹模長(zhǎng)度尺寸的計(jì)算 25 4 4 5 凹模高度尺寸的計(jì)算 26 4 4 6 凸模寬度尺寸的計(jì)算 26 4 4 4 7 凸模長(zhǎng)度的計(jì)算 26 4 7 8 凸模高度尺寸的計(jì)算 26 4 4 9 模具強(qiáng)度與剛度校核 26 4 5 脫模及推出機(jī)構(gòu) 27 4 5 1 脫模力 27 4 5 2 推出機(jī)構(gòu) 28 4 7 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 30 4 7 1 冷卻水道設(shè)計(jì)的要點(diǎn) 31 4 7 2 冷卻水道在定模和動(dòng)模中的位置 31 4 7 3 冷卻水道的計(jì)算 32 4 8 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 33 4 9 模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 33 6 注塑成型數(shù)值模擬 35 6 1 模擬前處理 35 6 1 1 CAD 建模 36 6 1 2 模型修復(fù)與簡(jiǎn)化 36 6 1 3 模型導(dǎo)入 38 6 1 4 網(wǎng)絡(luò)劃分 38 6 1 5 網(wǎng)絡(luò)修補(bǔ) 39 6 1 6 澆注系統(tǒng)確定 40 6 1 7 材料選擇和工藝參數(shù)確定 41 6 2 數(shù)值模擬及結(jié)果分析 42 6 2 1 flow 流動(dòng)分析 42 6 2 3 warp 翹曲分析 43 6 2 3 冷卻分析 44 5 結(jié)語(yǔ) 46 致謝 47 附圖 2D 3D 裝配圖 48 參考文獻(xiàn) 50 5 1 前言 1 1 課題背景 模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的基礎(chǔ)工藝裝備 在汽車(chē) 電機(jī) 儀表 電器 電子 通信 家電和輕工業(yè)等行業(yè)中 60 80 的零件都依靠模具成形 并且隨著 近年來(lái)這些行業(yè)的迅速發(fā)展 對(duì)模具的要求越來(lái)越高 結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜 用模具 生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來(lái)的高精度 高復(fù)雜性 高一致性 高生產(chǎn)效率和低耗率 是其 它加工制造方法所不能比擬的 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 越來(lái)越普遍 地采用塑料成型 該方法適用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)量之大是其它成型方法望塵莫及的 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(shí)也決定著企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng) 中的反映能力和速度 注射模的種類(lèi)很多 其結(jié)構(gòu)與塑料品種 塑件的復(fù)雜程度和注射機(jī)的種類(lèi)等很 多因素有關(guān) 其基本結(jié)構(gòu)都是由動(dòng)模和定模兩大部分組成的 定模部分安裝在注射 機(jī)的固定板上 動(dòng)模部分安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上 在注射成型過(guò)程中它隨注射 機(jī)上的合模系統(tǒng)運(yùn)動(dòng) 注射成型時(shí)動(dòng)模部分與定模部分由導(dǎo)柱導(dǎo)向而閉合 一般注 射模由成型零部件 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 澆注系統(tǒng) 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 推出機(jī)構(gòu) 加熱和冷卻系統(tǒng) 排氣系統(tǒng)及支承零部件組成 由于模具的使用特點(diǎn) 決定了模具設(shè)計(jì)也區(qū)別與其他行業(yè) 模具設(shè)計(jì)要考慮的 要點(diǎn)如下 a 塑件的物理力學(xué)性能 如強(qiáng)度 剛度 韌性 彈性 吸水性以及對(duì)應(yīng)力的 敏感性 不同塑料品種其性能各有所長(zhǎng) 在設(shè)計(jì)塑件時(shí)應(yīng)充分發(fā)揮其性能上的優(yōu)點(diǎn) 避免或補(bǔ)償其缺點(diǎn) b 塑料的成型工藝性 如流動(dòng)性 成型收縮率的各向差異等 塑件形狀應(yīng)有 利于成型時(shí)充模 排氣 補(bǔ)縮 同時(shí)能使熱塑性塑料制品達(dá)到高效 均勻冷卻或使 6 熱固性塑料制品均勻地固化 c 塑件結(jié)構(gòu)能使模具總體結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)化 特別是避免側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)和 簡(jiǎn)化脫模結(jié)構(gòu) 使模具零件符合制造工藝的要求 對(duì)于特殊用途的制品 還要考慮其光學(xué)性能 熱學(xué)性能 電性能 耐腐蝕性能 等 目前 我國(guó)的模具制造技術(shù)已從過(guò)去只能制造簡(jiǎn)單模具發(fā)展到可以制造大型 精密 復(fù)雜 長(zhǎng)壽命的模具 在塑料模具方面 能設(shè)計(jì)制造汽車(chē)保險(xiǎn)杠及整體儀表 盤(pán)大型注射模 一些塑料模主要生產(chǎn)企業(yè)利用計(jì)算機(jī)輔助分析 CAE 技術(shù)對(duì)塑料注 塑過(guò)程進(jìn)行流動(dòng)分析 冷卻分析 應(yīng)力分析等 合理選擇澆口位置 尺寸 注塑工 藝參數(shù)及冷卻系統(tǒng)的布置等 使模具設(shè)計(jì)方案進(jìn)一步優(yōu)化 也縮短了模具設(shè)計(jì)和制 造周期采用模具先進(jìn)加工技術(shù)及設(shè)備 使模具制造能力大為提高 采用 CAE 技術(shù) 可以完全代替試模 CAE 技術(shù)提供了從制品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的完整解決方案 在模具制 造加工之前 在計(jì)算機(jī)上對(duì)整個(gè)注射成型過(guò)程進(jìn)行模擬分析 準(zhǔn)確預(yù)測(cè)熔體的填充 保壓 冷卻情況 以及制品中的應(yīng)力分布 分子和纖維取向分布 制品的收縮和翹 曲變形等情況 以便設(shè)計(jì)者能盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題 及時(shí)修改制件和模具設(shè)計(jì) 而不是等 到試模以后再返修模具 這不僅是對(duì)傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方法的一次突破 而且對(duì)減少甚 至避免模具返修報(bào)廢 提高制品質(zhì)量和降低成本等 都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義 某些國(guó)外電加工機(jī)床具有內(nèi)容豐富 實(shí)用可靠的工藝數(shù)據(jù)和專(zhuān)家系統(tǒng) 使模具的深 槽窄縫加工 微細(xì)加工 鏡面加工等效率和質(zhì)量大大提高 新的模糊控制系統(tǒng)具有 加工反力的監(jiān)測(cè)和控制 提高了大面積加工的深度控制精度 電火花混粉加工技術(shù) 的應(yīng)用有效地提高了模具表面質(zhì)量 模具逆向工程技術(shù) 快速經(jīng)濟(jì)模具制造技術(shù) 三維掃描測(cè)量技術(shù)及數(shù)控模具雕刻機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用 對(duì)模具制造能力的提高也起到 了很大作用 我國(guó)經(jīng)濟(jì)仍處于高速發(fā)展階段 國(guó)際上經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展趨勢(shì)日趨明顯 這為我國(guó)模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機(jī)遇 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 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用 模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)正朝著數(shù)字化方向發(fā)展 特 別是模具成型零件方面的軟件等 這些技術(shù)采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 進(jìn)而將數(shù)據(jù)交換 7 到加工制造設(shè)備 實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助制造 或?qū)⒃O(shè)計(jì)與制造連成一體實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造一 體化 1 2 課題分析 本課題內(nèi)容是對(duì)鼠標(biāo)上蓋進(jìn)行測(cè)繪 基于生產(chǎn)實(shí)踐之上的對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行模具設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有型腔布局 澆口形式與位置 模胚選擇 分型面的確定 冷卻 系統(tǒng)設(shè)置 推出機(jī)構(gòu)設(shè)置 注塑機(jī)臺(tái)選擇及 MOLDFLOW 注塑工藝分析等 根據(jù)塑料制品的要求 了解塑件的用途 分析塑件的工藝性 尺寸精度等技術(shù) 要求 本模具采用一模二腔布局 側(cè)入式澆口進(jìn)料 注射機(jī)采用 HTF 80W1 B 型號(hào) 設(shè)置冷卻系統(tǒng) CAD 和 PROE 繪制二維總裝圖和零件圖 系統(tǒng)地運(yùn)用簡(jiǎn)要的文字 簡(jiǎn) 明的示意圖和和計(jì)算分析 從而作出合理的模具設(shè)計(jì) 選擇合理的加工方法 模具 方案確定后進(jìn)行工藝分析 根據(jù)此方案可以達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期效果 并且大大提高了 注塑模的質(zhì)量 8 2 塑件分析 2 1 產(chǎn)品分析及其技術(shù)條件 在模具設(shè)計(jì)之前需要對(duì)塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu) 尺寸大小 精度等級(jí)和表面 質(zhì)量要進(jìn)行仔細(xì)研究和分析 只有這樣才能恰當(dāng)確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模 具精度 課題目標(biāo)產(chǎn)品是一個(gè)生活中常見(jiàn)的鼠標(biāo)上蓋 其零件外形如圖所示 具體結(jié)構(gòu) 和尺寸詳見(jiàn)圖紙 該塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 生產(chǎn)量大 要求較低的模具成本 成型容易 精度要求不高 產(chǎn)品 2D 3D 視圖 9 塑件的尺寸精度直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和模具的制造精度 為降低模具的加 工難度和模具的制造成本 在滿(mǎn)足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設(shè)計(jì)得 低一些 由于塑料與金屬的差異很大 所以不能按照金屬零件的公差等級(jí)確定精度 等級(jí) 根據(jù)任務(wù)書(shū)和圖紙要求 本次產(chǎn)品尺寸均采用 MT5 級(jí)精度 未注采用 MT8 級(jí) 精度 塑件的表面要求越高 表面粗糙度越低 這除了在成型時(shí)從工藝上盡可能避免 冷疤 云紋等疵點(diǎn)來(lái)保證外 主要是取決于模具型腔表面粗糙度 塑料制品的表面 粗糙度一般為 Ra 0 02 1 25 之間 模腔表壁的表面粗糙度應(yīng)為塑件的 1 2 即m Ra 0 01 0 63 模具在使用過(guò)程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加 所 以應(yīng)隨時(shí)給以?huà)伖鈴?fù)原 該塑件外部需要的表面粗糙度比內(nèi)部要高 為 Ra0 8 內(nèi)部為 Ra1 2 m m 2 2 塑件材料的確定 塑料是以樹(shù)脂為主要成分的高分子材料 它在一定的溫度和壓力下具有流動(dòng) 性 可以被模塑成型為一定的幾何形狀和尺寸 并在成型固化后保持其既得形狀而 不發(fā)生變化 塑料有很多優(yōu)異性能 廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)和日常生活 它具有密度 小 質(zhì)量輕 比強(qiáng)度高 絕緣性能好 介電損耗低 化學(xué)穩(wěn)定性高 減摩耐磨性能 好 減振隔音性能好等諸多優(yōu)點(diǎn) 另外 許多塑料還具有防水 防潮 防透氣 防 輻射及耐瞬時(shí)燒蝕等特殊性能 此產(chǎn)品壁厚均勻 ABS 性能優(yōu)良 成本低廉 符合需求生產(chǎn)量大的要求 容易 成型 對(duì)于本課題零件相當(dāng)適用 所以在這選擇其為產(chǎn)品的材料 2 3 塑件材料的性能分析 2 3 1 基本特性 ABS 是由丙烯腈 丁二烯 苯乙烯三種單體共聚而成的 這三種組分的各自特性 使 ABS 具有良好的綜合理學(xué)性能 丙烯腈使 ABS 有良好的耐腐蝕性 耐熱性及表面 硬度 丁二烯使 ABS 堅(jiān)韌 高沖擊聚苯乙烯使 ABS 有良好的加工性和染色性能 10 ABS 價(jià)格便宜原料易得 是目前產(chǎn)量最大 應(yīng)用范圍最廣的工程塑料之一 是一種 良好的熱塑性塑料 ABS 無(wú)毒 無(wú)氣味 呈微黃色 成型的塑料有較好的光澤 不透明 密度為 1 02 1 05g cm3 既有較好的抗沖擊強(qiáng)度和一定的耐磨性 耐寒性 耐油性 耐水 性 化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能 水 無(wú)機(jī)鹽 堿 酸類(lèi)對(duì) ABS 幾乎沒(méi)有影響 ABS 不 溶于大部分醇類(lèi)及烴類(lèi)溶劑 但與烴長(zhǎng)期接觸會(huì)軟化溶脹 在酮 醛 酯 氯代烴 中會(huì)溶解或形成乳濁液 ABS 表面受冰醋酸 植物油等化學(xué)藥品的侵蝕時(shí)會(huì)引起應(yīng) 力開(kāi)裂 ABS 有一定的硬度 他的熱變形溫度比聚高沖擊聚苯乙烯 聚氯乙烯 聚 酰胺等高 尺寸穩(wěn)定性較好 易于成型加工 經(jīng)過(guò)調(diào)色配成任何顏色 其缺點(diǎn)是耐 熱性不高 連續(xù)工作溫度為 70 左右 熱變形溫度約為 93 耐氣候性差 在紫外C C 線(xiàn)作用下 ABS 易變硬發(fā)脆 ABS 的性能指標(biāo) 密度 1 02 1 05 收縮率 熔3 dmKg 8 0 3 點(diǎn) 彎曲強(qiáng)度 80Mpa 拉伸強(qiáng)度 35 49Mpa 拉伸彈性模量 1 8Gpa 彎C 160 3 曲彈性模量 1 4Gpa 壓縮強(qiáng)度 18 39Mpa 缺口沖擊強(qiáng)度 11 20 硬度2mkJ 62 86HRR 體積電阻系數(shù) ABS 的熱變形溫度為 93 118 制品經(jīng)退火c 130 處理后還可提高 10 左右 ABS 在 40 時(shí)仍能表現(xiàn)出一定的韌性 可在 40 100 的溫度范圍內(nèi)使用 2 3 2 成型性能 ABS 易 吸 水 使 成 型 塑 件 表 面 出 現(xiàn) 斑 痕 云 紋 等 缺 陷 因 此 成 型 加 工 前 應(yīng) 進(jìn) 行 干 燥 處 理 ABS 在 升 溫 時(shí) 黏 度 增 高 黏 度 對(duì) 剪 切 速 率 的 依 賴(lài) 性 很 強(qiáng) 因 此 模 具 設(shè) 計(jì) 中 大 都 采 用 側(cè) 澆 口 形 式 成 型 壓 力 較 高 塑 件 上 的 脫 模 斜 度 宜 稍 大 易 產(chǎn) 生 熔 接 痕 模 具 設(shè) 計(jì) 時(shí) 應(yīng) 該 注 意 盡 量 減 小 澆 注 系 統(tǒng) 對(duì) 料 流 的 阻 力 在 正 常 的 成 型 條 件 下 壁 厚 熔 料 溫 度 對(duì) 收 縮 率 影 響 及 小 要 求 塑 件 精 度 高 時(shí) 模 具 溫 度 可 控 制 在 50 60 要 求 塑 件 光 澤 和 耐 熱 時(shí) 模 具 溫 度 應(yīng) 控 制 在 60 80 ABS 比 熱 容 低 塑 化 效 率 高 凝 固 也 快 故 成 型 周 期 短 2 3 3 主要用途 ABS 在機(jī)械工業(yè)上用來(lái)制造殼體蓋 泵業(yè)輪 軸承 把手 管道 管連接件 蓄 11 電池槽 冷藏庫(kù)和冰箱襯里等 汽車(chē)工業(yè)上用 ABS 制造汽車(chē)擋泥板 扶手 熱空氣 調(diào)節(jié)導(dǎo)管等 還可用 ABS 夾層板制小轎車(chē)車(chē)身 ABS 還可用來(lái)制造水表殼 紡織器 材 電器零件 玩具 電子琴及收錄機(jī)殼體 食品包裝容器 農(nóng)藥噴霧器及家具等 12 3 成型布局及注塑機(jī)選擇 3 1 進(jìn)膠方式選擇 注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴開(kāi)始到型腔為止的塑料流動(dòng)通道 其作用是將塑料熔體充滿(mǎn)型腔并使注射壓力傳遞到各個(gè)部分 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞 對(duì)塑件性能 外觀(guān)及成型難易程度影響很大 它由主流道 分流道 澆口及冷料穴 組成 其中澆口的選擇與設(shè)計(jì)恰當(dāng)與否直接關(guān)系到制品能否完好的成型 常向的澆 口形式有直接澆口 側(cè)澆口 點(diǎn)式澆口 扇形澆口 圓盤(pán)式澆口 環(huán)形澆口等 澆口的位置選擇原則 澆口的位置與塑件的質(zhì)量有直接影響 在確定澆口位置時(shí) 應(yīng)考慮以下幾點(diǎn) 1 熔體在型腔內(nèi)流動(dòng)時(shí) 其動(dòng)能損失最小 要做到這一點(diǎn)必須使 1 流程 包括分支流程 為最短 2 每一股分流都能大致同時(shí)到達(dá)其最遠(yuǎn)端 3 應(yīng)先從壁厚較厚的部位進(jìn)料 4 考慮各股分流的轉(zhuǎn)向越小越好 2 有效地排出型腔內(nèi)的氣體 由于本設(shè)計(jì)中塑件外表面質(zhì)量要求較高 所以選用側(cè)澆口 側(cè)澆口在產(chǎn)品端面 處 成形后切除澆口 零件組裝時(shí)澆口被遮擋起來(lái) 3 2 型腔的布局及成型尺寸 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中采用側(cè)澆口 且塑件的尺寸較大 為提高塑件成功概率 并從經(jīng) 濟(jì)型的角度出發(fā) 節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率 采用一模二腔 進(jìn)行加工生產(chǎn) 型腔的布局與澆注系統(tǒng)的布置密切相關(guān) 型腔的排布應(yīng)使每個(gè)型腔都通過(guò)澆注 系統(tǒng)從總壓力中均等的分得所需的壓力 以保證塑料熔體均勻地充滿(mǎn)每個(gè)型腔 使各 型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定 這就要求型腔與主流道之間的距離盡可能短 同時(shí) 采用平衡流道 13 成型型腔尺寸依據(jù)塑件布局計(jì)算確定 需考量成形封閉結(jié)合面大小 太大造成 模具尺寸過(guò)大 成本浪費(fèi) 太小易導(dǎo)致成型時(shí)溢料飛邊 甚至型腔變形 因模具是 一模二腔 考量排布可得型腔長(zhǎng)為 160mm 寬為 160mm 塑件的高度為 32 47mm 塑 件的大部分部膠位都留在型腔部分 型芯 型腔的厚度是塑件所伸入高度加 20 40mm 因此得出成型型腔總體厚度為 50mm 型腔布局如圖 型腔布局 3 3 估算塑件體積質(zhì)量 本次設(shè)計(jì)中 塑件的質(zhì)量和體積采用 3D 測(cè)量 在 PROE 軟件中 使用塑模部件 驗(yàn)證功能 可以測(cè)得塑件的體積為 7 961 ABS 的密度為 1 05 即可以3cm3 cmg 得出該塑件制品的質(zhì)量約為 8 36g 14 3 4 注塑機(jī)的選擇和校核 3 4 1 注射膠量的計(jì)算 模具設(shè)計(jì)時(shí) 必須使得在一個(gè)注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機(jī)額定 注射量的 80 以?xún)?nèi) 校核公式為 mn 8021 式中 型腔數(shù)量n 單個(gè)塑件的重量 g 1m 澆注系統(tǒng)所需塑料的重量 g 2 本設(shè)計(jì)中 n 2 8 36 g 5 g 12m m 2x8 36 5 0 8 即 m 27 15g 因而預(yù)選注塑機(jī)額定注塑量最少為 27 15g 以上 3 4 2 鎖模力的計(jì)算 選用注射機(jī)的鎖模力必須大于型腔壓力產(chǎn)生的開(kāi)模力 不然模具分型面要分開(kāi) 而產(chǎn)生溢料 塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素 成型投影面積 2An 21 式中 n 型腔數(shù)目 單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積1A 澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積2 n 2 2825 200 12m2 本設(shè)計(jì)中 2x2825 200 58502An 鎖模力和成型面積的關(guān)系根據(jù)依照以下計(jì)算公式確定 10PA 腔鎖 式中 鎖模力 kN P鎖 15 型腔壓力 MPa P腔 A 成型投影面積 mm 2 一般熔料經(jīng)噴嘴時(shí)其注射壓力達(dá) 60 80MPa 經(jīng)澆注系統(tǒng)入型腔時(shí)型腔壓力通 常為 20 40MPa 這里取 30MPa 計(jì)算 A 1000 30 25850 1000 175 5 kN 取整 176 kN P腔 得出預(yù)選注塑機(jī)額定注塑壓力為 85 kN 以上 3 4 3 注塑機(jī)選擇確定 綜合考慮以上因素 選定注射機(jī)為 HTF 80W1 B 其相關(guān)性能符合成型方案要 求 以下相關(guān)參數(shù) 型號(hào) 參數(shù) 單位 80W1 B 螺桿直徑 mm 30 理論注射容量 cm3 102 注射重量 PS g 85 注射壓力 Mpa 124 注射行程 mm 130 螺桿轉(zhuǎn)速 r min 0 190 料筒加熱功率 KW 9 75 鎖模力 KN 800 拉桿內(nèi)間距 水平 垂直 mm 360 360 允許最大模具厚度 mm 450 允許最小模具厚度 mm 150 移模行程 mm 360 移模開(kāi)距 最大 mm 670 液壓頂出行程 mm 120 液壓頂出力 KN 33 液壓頂出桿數(shù)量 PC 5 油泵電動(dòng)機(jī)功率 KW 13 油箱容積 l 280 機(jī)器尺寸 長(zhǎng) 寬 高 m 4 83 1 26 1 96 機(jī)器重量 t 4 6 最小模具尺寸 長(zhǎng) 寬 mm 270 270 表 HTF80W1 B 注塑機(jī)參數(shù) 16 4 注塑模具設(shè)計(jì) 4 1 模架的選用 4 1 1 模架基本類(lèi)型 注射模具的分類(lèi)方式很多 此處是介紹的按注射模具的整體結(jié)構(gòu)分類(lèi)所分的典 型結(jié)構(gòu)如下 單分型面注射模 雙分型面注射模 帶有活動(dòng)成型零件的模 側(cè)向 分型抽芯注射模 定模帶有推出機(jī)構(gòu)的注射模 自動(dòng)卸螺紋的注射模 熱流道注射 模 4 1 2 模架的選擇 根據(jù)對(duì)塑件的綜合分析 確定該模具是單分型面的模具 由 GB T12556 1 12556 2 1990 塑料注射模中小型模架 可選擇 CI 型的模架 其基本結(jié)構(gòu)如圖所 示 17 模架結(jié)構(gòu)圖 CI 型模具定模采用兩塊模板 動(dòng)模采用一塊模板 又叫兩板模 大水口模架 適合側(cè)澆口的注射成形模具 由分型面的選擇而選擇模具的導(dǎo)柱導(dǎo)套的安裝方式 經(jīng)過(guò)考慮分析 導(dǎo)柱導(dǎo)套 選擇選正裝 根據(jù)所選擇的模架的基本型可以選出對(duì)應(yīng)的模板的厚度以及模具的外 輪廓尺寸 以此分析計(jì)算 模架的長(zhǎng) L 型腔長(zhǎng)度 160 復(fù)位桿的直徑 螺釘?shù)闹睆?模板壁厚 300mm 模架的寬 W 型腔寬度 160 導(dǎo)向桿的直徑 模板壁厚 滑塊厚度 270mm 根據(jù)成型型腔的尺寸 在計(jì)算完模架的長(zhǎng)寬以后 還需要考慮其他螺絲導(dǎo)柱等 零件對(duì)模架尺寸的影響 在設(shè)計(jì)中避免干涉 參考成型型腔厚度 考慮模板強(qiáng)度要 求 定模板厚度取 80mm 動(dòng)模板厚度取 70mm 考慮頂出行程要求 支撐板取 90mm 以滿(mǎn)足 綜上所述所選擇的模架的型號(hào)為 CI 2730 A80 B70 C90 4 1 3 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 保證模具在進(jìn)行開(kāi)合模時(shí) 保證公母模之間一定的方向和位 置 導(dǎo)向零件承受一定的側(cè)向力 起了導(dǎo)向和定位的作用 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)零件包括導(dǎo)柱 和導(dǎo)套等 1 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì) 1 導(dǎo)向零件應(yīng)合理的均勻分布在模具的周?chē)蚩拷吘壍牟课?其中心至 模具邊緣應(yīng)有足夠的距離 以保證模具的強(qiáng)度 防止壓入導(dǎo)柱和導(dǎo)套后 發(fā)生變形 2 根據(jù)模具的形狀和大小 一副模具一般需要 2 4 個(gè)導(dǎo)柱 如果 模具的 凸模與凹模合模有方位要求時(shí) 則用兩個(gè)直徑不同的導(dǎo)柱 或用兩個(gè)直 徑相同 但錯(cuò)開(kāi)位置的導(dǎo)柱 3 由于塑件通常留于公模 所以為了便于脫模導(dǎo)柱通常安裝在母模 4 導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處應(yīng)有承屑槽 5 導(dǎo)柱 導(dǎo)套及導(dǎo)向孔的軸線(xiàn)應(yīng)保證平行 6 合模時(shí) 應(yīng)保證導(dǎo)向零件首先接觸 避免公模先進(jìn)入模腔 損壞成型零 18 件 2 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 1 有單節(jié)與臺(tái)階式之分 2 導(dǎo)柱的長(zhǎng)度必須高出公模端面 6 8mm 3 導(dǎo)柱頭部應(yīng)有圓錐或球形的引導(dǎo)部分 4 固定方式有鉚接固定和螺釘固定 5 其表面應(yīng)熱處理 以保證耐磨 3 導(dǎo)套和導(dǎo)向孔 1 無(wú)導(dǎo)套的導(dǎo)向孔 直接開(kāi)在模板上 模板較厚時(shí) 導(dǎo)向孔必須做成盲 孔 側(cè)壁增加排氣孔 2 導(dǎo)套有套筒式 臺(tái)階式 凸臺(tái)式 3 為了導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套孔 在導(dǎo)套前端應(yīng)倒有圓角 r 一般情況下 導(dǎo)柱與導(dǎo)套共同使用 用于保證動(dòng)模與定模兩大部分內(nèi)零件的準(zhǔn)確 對(duì)合和塑料部品的形狀 尺寸精度 并避免模內(nèi)零件互相碰撞與干涉 起到合模導(dǎo)向 的作用 4 2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道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)流道凝料澆注系統(tǒng)兩類(lèi) 本設(shè)計(jì)中采用普通側(cè)澆口澆注 系統(tǒng) 正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)對(duì)獲得優(yōu)質(zhì)的塑料制品極為重要 澆注系統(tǒng)組成 普通流道澆注系統(tǒng)的組成一般包括以下幾個(gè)部分 1 主澆道 2 第一分澆道 3 第二分澆道 4 第三分澆道 5 澆口 6 型腔 7 冷料穴 4 2 1 主流道設(shè)計(jì) 所選用 HTF 80W1 B 型注射劑噴嘴有關(guān)尺寸如下 噴嘴前段孔徑 d0 3mm 19 噴嘴圓弧半徑 R0 12mm 為了使凝料能夠順利拔出 主流道的小段直徑 d 應(yīng)稍大于噴嘴直徑 d d0 0 5 1 3 5mm 主流道設(shè)計(jì)成圓錐形 其錐角 通常為 2 4 過(guò)大的錐角會(huì)才產(chǎn)生湍流或渦流 卷入空氣 過(guò)小的錐角使凝料脫模困難 還會(huì)使沖模時(shí)熔體的流動(dòng)阻力過(guò)大 此處 的錐角選用 1 主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大 1 2mm 這里取主流道球面半 徑 R16mm 經(jīng)測(cè)量主流道長(zhǎng)度 L 取 95mm 4 2 2 分流道的設(shè)計(jì) 分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動(dòng)通道 分流道應(yīng)能滿(mǎn) 足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài) 其作用是改變?nèi)垠w流向 使其以平穩(wěn)的 流態(tài)均衡地分配到各個(gè)型腔 分流道的長(zhǎng)度應(yīng)該盡可能短 折彎少 盡量減少流動(dòng) 過(guò)程中的熱量損失與壓力損失 節(jié)約塑料的原材料和降低能耗 由于分流道中與模 具接觸的外層塑料迅速冷卻 只有內(nèi)部的熔體流動(dòng)狀態(tài)比較理想 因此分流道表面 粗糙度值不要太低 一般取 Ra 為 1 6 m 本設(shè)計(jì)選擇圓形截面的分流道 d 5mm 采用流道布局如圖所示 20 流道布局 4 2 3 澆口的設(shè)計(jì) 側(cè)澆口普遍用于中小型塑件的多型腔模具 一般開(kāi)設(shè)在分型面上 一般塑料熔 體從外側(cè)充填模具型腔 其截面形狀多為矩形 側(cè)澆口的寬度和深度尺寸作如下取 值 寬度 b 3 m 深度 t 1 5 mm 4 2 4 冷料穴的設(shè)計(jì) 主流道的末端需要設(shè)置冷料穴以往上制品中出現(xiàn)固化的冷料 因?yàn)樽钕攘魅氲?塑料因接觸溫度低的模具而使料溫下降 如果讓這部分溫度下降的塑料流入型腔會(huì) 影響制品的質(zhì)量 為防止這一問(wèn)題必須在沒(méi)塑料流動(dòng)方向在主流道末端設(shè)置冷料穴 以便將這部分冷料存留起來(lái) 冷料穴一般開(kāi)設(shè)在主流道對(duì)面的動(dòng)模板上 其標(biāo)稱(chēng)直徑與主流道直徑相同或略 大一些 這里取為 5mm 最終要保證冷料體積小于冷料穴體積 冷料穴的倒扣形式 有多種 這里采用 Z 倒錐形的冷料穴拉出主流道凝料的形式 它與推桿配用 開(kāi)模 時(shí)倒錐形的冷料穴通過(guò)內(nèi)部的冷料先將主流道凝料拉出定模 最后在推桿的作用下 將冷料和和主流道凝料隨制品一起被頂出動(dòng)模 如圖 拉料針 4 3 分型面的設(shè)計(jì) 21 將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€(gè)或幾個(gè)可以分離的主要部分 它們的接觸表面分開(kāi)時(shí)能 夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料 當(dāng)成型時(shí)又必須接觸封閉 這樣的接觸表面稱(chēng)為分型 面 它是決定模具結(jié)構(gòu)的重要因素 每個(gè)塑件的分型面可能只有一種選擇 也可能 有幾種選擇 合理地選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件 選擇分型面時(shí) 應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮 1 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處 2 使塑件在開(kāi)模后留在動(dòng)模上 3 分型面的痕跡不影響塑件的外觀(guān) 4 澆注系統(tǒng) 特別是澆口能合理的安排 5 使推桿痕跡不露在塑件外觀(guān)表面上 6 使塑件易于脫模 綜合考慮各種因素 并根據(jù)本模具制件的外觀(guān)特點(diǎn) 采用平面分型面 并選擇 在塑件的最大平面處 開(kāi)模后塑件留在動(dòng)模一側(cè) 如圖所示 22 分型面的選擇 4 4 成型零部件的設(shè)計(jì) 模具閉合時(shí)用來(lái)填充塑料成型制品的空間稱(chēng)為型腔 構(gòu)成模具型腔的零部件稱(chēng) 成型零部件 一般包括型腔 型芯 型環(huán)和鑲塊等 成型零部件直接與塑料接觸 成型塑件的某些部分 承受著塑料熔體壓力 決定著塑件形狀與精度 因此成型零 部件的設(shè)計(jì)是注射模具的重要部分 成型零部件在注射成型過(guò)程中需要經(jīng)常承受溫度壓力及塑料熔體對(duì)它們的沖擊 和摩擦作用 長(zhǎng)期工作后晚發(fā)生磨損 變形和破裂 因此必須合理設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)形式 準(zhǔn)確計(jì)算其尺寸和公差并保證它們具有足夠的強(qiáng)度 剛度和良好的表面質(zhì)量 4 4 1 成型零部件結(jié)構(gòu) 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要應(yīng)在保證塑件質(zhì)量要求的前提下 從便于加工 裝配 使用 維修等角度加以考慮 型腔是用來(lái)成型制品外形輪廓的模具零件 其結(jié)構(gòu)與制品的形狀 尺寸 使用 要求 生產(chǎn)批量及模具的加工方法等有關(guān) 常用的結(jié)構(gòu)形式有整體式 嵌入式 鑲 拼組合式和瓣合式四種類(lèi)型 本設(shè)計(jì)中采用嵌入式型腔及型芯 如圖所示 其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 牢固可靠 不容易變形 成型出來(lái)的制品表面不會(huì)有鑲拼接縫的溢料痕跡 還有助于減少注射 模中成型零部件的數(shù)量 并縮小整個(gè)模具的外形結(jié)構(gòu)尺寸 不過(guò)模具加工起來(lái)比較 困難 要用到數(shù)控加工或電火花加工 23 型腔 3D 圖 型芯 3D 圖 4 4 2 成型零部件工作尺寸的計(jì)算 24 成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關(guān)尺寸 主要有 型腔和型芯的徑向尺寸 型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸 型芯和型芯之間的位 置尺寸 以及中心距尺寸等 在模具設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)塑件的尺寸及精度等級(jí)確定成型零部件的工作尺寸及精度 等級(jí) 影響塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收縮率 模具成型零部件的制造誤差 模具成型零部件的磨損及模具安裝配合方面的誤差 這些影響因素也是作為確定成 型零部件工作尺寸的依據(jù) 由于按平均收縮率 平均制造公差和平均磨損量計(jì)算型芯型腔的尺寸有一定的 誤差 因?yàn)槟＞咧圃旃詈湍＞叱尚土悴考谑褂弥械淖畲竽p量大多憑經(jīng)驗(yàn)決定 這里就只考慮塑料的收縮率計(jì)算模具盛開(kāi)零部件的工作尺寸 塑件經(jīng)成型后所獲得的制品從熱模具中取出后 因冷卻及其它原因會(huì)引起尺寸 減小或體積縮小 收縮性是每種塑料都具有的固有特性之一 選定 ABS 材料的平均 收縮率為 0 5 剛計(jì)算模具成型零部件工作尺寸的公式為 A B 0 005B 式中 A 模具成型零部件在常溫下的尺寸 B 塑件在常溫下實(shí)際尺寸 4 4 3 凹模寬度尺寸的計(jì)算 塑件尺寸的轉(zhuǎn)換 L S1 42 92 0 05 43 13 0 70MM 相應(yīng)的塑件制造公差 LM1 1 S CP LS1 X1 P 1 00 22 1 0 005 42 92 0 6 0 7 00 21z 2z 1z 2z 2 43 1300 22mm 式中 是塑件的平均收縮率 PVC 的收縮率為 1 2 所以平均收縮率cpS 是系數(shù) 一般在 0 5 0 8 之間 此處取05 264 cp 1x2x 分別是塑件上相應(yīng)尺寸的公差 下同 是塑件上相 021x21 21 z 應(yīng)尺寸制造公差對(duì)于中小型零件取 下同 6z 4 4 4 凹模長(zhǎng)度尺寸的計(jì)算 25 塑件尺寸的轉(zhuǎn)換 L S1 97 92 0 05 98 41 1 20MM 相應(yīng)的塑件制造公差 3 1 2MM LM1 1 SCP LS1 X3 P 1 00 2 1 0 005 97 92 0 5 1 2 00 2 98 41z 2z 1z 2z 100 2MM 式中 是系數(shù) 一般在 0 5 0 8 之間 此處取 21x 6 5 021 x 4 4 5 凹模高度尺寸的計(jì)算 塑件尺寸的轉(zhuǎn)換 H S1 32 47 0 05 32 63 0 40MM 相應(yīng)的塑件制造公差 HM1 1 SCP HS1 X1 P 1 1 0 005 32 47 0 7 0 4 00 067 32 6300 067MM1z 2z 1z 2z 式中 是系數(shù) 一般在 0 5 0 7 之間 此處取 x 5 7 21 x 4 4 6 凸模寬度尺寸的計(jì)算 塑件尺寸的轉(zhuǎn)換 L S 38 92 0 05 39 1100 7MM 相應(yīng)的塑件制造公差 0 7mm LM 1 SCP LS X P 1 0 005 38 92 0 6 0 7 0 1170 1z 2z 1z 2z 39 11 1170 MM 式中 是系數(shù) 一般在 0 5 0 7 之間 此處取 x 6 0 x 4 4 7 凸模長(zhǎng)度的計(jì)算 塑件尺寸的轉(zhuǎn)換 LS 93 92 0 05 94 3901 02MM 相應(yīng)的塑件制造公差 1 02mm LM 1 SCP LS X P 1 0 005 93 92 0 65 1 02 0 170 1z 2z 1z 2z 94 39 0 170 MM 式中 是系數(shù) 知一般在 0 5 0 7 之間 此處取 x 65 0 x 4 7 8 凸模高度尺寸的計(jì)算 塑件尺寸的轉(zhuǎn)換 HS 30 47 0 2 30 620O 4MM 相應(yīng)的塑件制造公差 o 4mm HM 1 SCP H S X P 1 0 005 30 47 0 6 0 4 0 170 1z 2z 1z 2z 30 62 0670 MM 式中 是系數(shù) 可知一般在 0 5 0 7 之間 此處取 x 6 0 x 4 4 9 模具強(qiáng)度與剛度校核 普通意義上的模具強(qiáng)度包括模具的強(qiáng)度 剛度 模具的各種成型零部件和結(jié)構(gòu) 26 零部件均有強(qiáng)度 剛度的要求 足夠的強(qiáng)度才可以保證模具能正常工作 由于模具形式較多 計(jì)算也不盡相同且較復(fù)雜 實(shí)際生產(chǎn)中 采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和 強(qiáng)度校核相結(jié)合的方法 通過(guò)強(qiáng)度校核來(lái)調(diào)整設(shè)計(jì) 保證模具能正常工作 模具強(qiáng)度計(jì)算較為復(fù)雜 一般采用簡(jiǎn)化的計(jì)算方法 計(jì)算時(shí)采取保守的做法 原則是 選取最不利的受力結(jié)構(gòu)形式 選用較大的安全系數(shù) 然后再優(yōu)化模具結(jié)構(gòu) 充分提高模具強(qiáng)度 為保證模具能正常工作 不僅要校核模具的整體性強(qiáng)度 也要 校核模具局部結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度 整體性強(qiáng)度主要針對(duì)型腔側(cè)壁厚度 型腔底板厚度 合模面所能承受的壓力等 幾個(gè)方面 實(shí)際選用尺寸應(yīng)大于計(jì)算尺寸并取整 校核時(shí)應(yīng)從強(qiáng)度與彎曲兩個(gè)方面 分別計(jì)算 選取較大的尺寸 4 5 脫模及推出機(jī)構(gòu) 4 5 1 脫模力 脫模力的產(chǎn)生范圍 脫模 塑件在模具中冷卻定型時(shí) 由于體積收縮 產(chǎn)生包緊力 不帶通孔殼體類(lèi)塑件 脫模時(shí)要克服大氣壓力 機(jī)構(gòu)本身運(yùn)動(dòng)的磨擦阻力 塑件與模具之間的粘附力 初始脫模力 開(kāi)始脫模進(jìn)的瞬間防要克服的阻力 相繼脫模力 后面防需的脫模力 比初始脫模力小 防止計(jì)算脫模力時(shí) 一般 計(jì)算初始脫模力 脫模力的影響因素 a 脫模力與塑件壁厚 型芯長(zhǎng)度 垂直于脫模方向塑件的投影面積有關(guān) 各 項(xiàng)值越大 則脫模力越大 b 塑件收縮率 彈性模量 E 越大 脫模力越大 c 塑件與芯子磨擦力俞大 則脫模阻力俞大 d 排除大氣壓力和塑件對(duì)型芯的粘附等因素 則型芯斜角大到 塑件則自動(dòng) 脫落 27 4 5 2 推出機(jī)構(gòu) 塑件從模具上取下以前有一個(gè)從模具的成型零部件上脫出的過(guò)程 使塑件從成 型零部件上脫出的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為脫模機(jī)構(gòu) 主要由推出零件 推出零件固定板和推板 推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向和復(fù)位部件等組成 脫模機(jī)構(gòu)按其推出動(dòng)作的動(dòng)力來(lái)源分為手動(dòng)推出機(jī)構(gòu) 機(jī)動(dòng)推出機(jī)構(gòu) 液壓和 氣動(dòng)推出機(jī)構(gòu) 根據(jù)推出零件的類(lèi)別還可分為推桿推出機(jī)構(gòu) 推管推出機(jī)構(gòu) 推板 推出機(jī)構(gòu) 推塊推出機(jī)構(gòu) 利用成型零部件推出和斜滑桿側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)等 脫模機(jī)構(gòu)的選用原則 1 使塑件脫模時(shí)不發(fā)生變形 略有彈性變形在一般情況下是允許的 但不 能形成永久變形 2 推力分布依脫模阻力的的大小要合理安排 3 推桿的受力不可太大 以免造成塑件的被推局部產(chǎn)生隙裂 4 推桿的強(qiáng)度及剛性應(yīng)足夠 在推出動(dòng)作時(shí)不產(chǎn)生彈性變形 5 推桿位置痕跡須不影響塑件外觀(guān) 考慮到塑件的特征等要求不高 決定選用簡(jiǎn)單推出機(jī)構(gòu)中最簡(jiǎn)單 使用最廣泛 的推桿推出機(jī)構(gòu) 推桿將塑件從動(dòng)模的型芯推出脫模 由于設(shè)置推桿的自由度較大 而且設(shè)計(jì)推桿截面為圓形 這樣制造 修配方便 容易達(dá)到推桿與模板或型芯上推 桿孔的配合精度 推桿推出時(shí)運(yùn)動(dòng)阻力小 推出動(dòng)作靈活可靠 推桿損壞后也便更 換 因此選擇推桿機(jī)構(gòu)推出是最合理的 該塑件采用了推塊 其分布情況如圖所示 這些推桿的作用 使制品受推出力 從而脫模 采用臺(tái)肩形式的圓形截面推桿 設(shè)計(jì)時(shí)推桿的直徑根據(jù)不同的設(shè)置部位 選用不同的直徑 推桿端平面不應(yīng)有軸向竄動(dòng) 推桿與推桿孔配合一般為 其配合間隙不大于所用溢料間隙 以免產(chǎn)生飛邊 ABS 塑料的溢9 8 fHf或 料間隙為 m06 4 28 推桿布局 29 推出機(jī)構(gòu) 4 7 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 注射模的溫度對(duì)于塑料熔體的充模流動(dòng) 固化成型 生產(chǎn)效率以及制品的形狀 和尺寸精度都有影響 對(duì)于任一個(gè)塑料制品 模具溫度波動(dòng)過(guò)大都是不利的 過(guò)高 的模溫會(huì)使塑件在脫模后發(fā)生變形 若延長(zhǎng)冷卻時(shí)間又會(huì)使生產(chǎn)率下降 過(guò)低的模 溫會(huì)降低塑料的流動(dòng)性 使其難于充模 增加制品的內(nèi)應(yīng)力和明顯的熔接痕等缺陷 由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同 對(duì)模具溫度的要求也不相同 一般注射 到模具內(nèi)的塑料粉體的溫度為 左右 熔體固化成為塑件后 從 左右的C 20 C 60 30 模具中脫模 溫度的降低是依靠在模具內(nèi)通入冷卻水 將熱量帶走 對(duì)于要求較低 模溫 一般小于 的塑料 僅需要設(shè)置冷系統(tǒng)即可 因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)水的C 80 流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度 4 7 1 冷卻水道設(shè)計(jì)的要點(diǎn) a 冷卻水孔的數(shù)量越多 對(duì)塑件冷卻也就越均勻 b 冷卻水孔與型腔表面各處最好有相同的距離 即將孔的排列與型腔的形狀 一致 c 塑件局部壁厚處 應(yīng)加設(shè)冷卻裝置 當(dāng)設(shè)計(jì)冷卻孔直徑為 D 時(shí) 它的孔距 最好為 5D 孔與型腔的距離為 3D d 當(dāng)大型塑件或薄壁零件成型時(shí) 料流較長(zhǎng) 而料溫越流越低 可以適當(dāng)?shù)?改變冷卻水道的排列密度 e 冷卻水道要避免接近塑料的熔接痕部分 以免熔接不牢 降低強(qiáng)度 f 冷卻水道不應(yīng)穿過(guò)接縫部分 以防漏水 g 冷卻水道內(nèi)不應(yīng)有存水或產(chǎn)生回流的部分 h 澆口部分由于經(jīng)常接觸注塑機(jī)噴嘴 是模具上最熱的部分 應(yīng)加強(qiáng)冷卻 有時(shí)應(yīng)考慮進(jìn)料嘴單獨(dú)冷卻 i 進(jìn)出水水嘴接頭 應(yīng)設(shè)在不影響操作的方向 盡可能設(shè)在模具的同一側(cè) 通常在注塑機(jī)操作的對(duì)面 j 如果型芯太長(zhǎng) 冷卻水道無(wú)法開(kāi)設(shè) 則可以選用熱導(dǎo)系數(shù)較大的材料 在 型芯下部采用噴水法進(jìn)行冷卻 4 7 2 冷卻水道在定模和動(dòng)模中的位置 冷卻水道的位置取決于制品的形狀和定 動(dòng)模板的厚度 原則上冷卻水道應(yīng)設(shè) 置在塑料向模具熱傳導(dǎo)困難的地方 根據(jù)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 冷卻水道應(yīng)圍繞模 具所成型的制品 且盡量排列均勻一致 不少小型模具的型腔時(shí)直接在模板上加工 而成的 也可以采用拼鑲結(jié)構(gòu) 但是由于模具尺寸較小 所以型腔與型芯的鑲件尺 寸更小 對(duì)于這類(lèi)模具 可以直接在模板上設(shè)置冷卻水道 在模板上直接設(shè)置冷卻水道 同樣應(yīng)遵循冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 使冷卻水道盡 量靠近型腔表面和盡量圍繞型腔 使制品在成型過(guò)程中冷卻均勻 31 本設(shè)計(jì)中型芯型腔各一組冷卻水回路 此方式冷卻快速 塑件冷卻均勻 確保 尺寸變形一致 冷卻水路排布如圖所示 模具冷卻水路圖 4 7 3 冷卻水道的計(jì)算 冷卻計(jì)算 單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入模具應(yīng)除去的總熱量 Q 可以用參考文獻(xiàn)中的公式 計(jì)算 5 Q W1 a 式中 W 1 單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入模具的塑料的重量 g a 克塑料的熱容量 J g 經(jīng)計(jì)算 Q 61 8265 1 1 1 6 130 5525 74J 則帶走上述熱量 所需的冷卻水量按下式計(jì)算 134 WaKT 式中 W 通過(guò)模具冷卻水的重量 g h T3 出水溫度 32 T4 入水溫度 K 熱傳導(dǎo)系數(shù) 經(jīng)計(jì)算 W 378 997 g h 由下式可以計(jì)算出冷卻水道的直徑 WdL 式中 冷卻液容重 kg cm3 0 001 kg cm L 冷卻水道長(zhǎng)度 cm L 17 4cm d 冷卻水道直徑 cm 經(jīng)計(jì)算 d 7 128 cm 取 8mm 4 8 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 排氣是注射模設(shè)計(jì)中不可忽視的一個(gè)問(wèn)題 在注射成型中 若模具排氣不良 型腔內(nèi)的氣體受壓縮將產(chǎn)生很大的背壓 阻止塑料熔體正?？焖俪淠?同時(shí)氣體壓 縮所產(chǎn)生的熱使塑料燒焦 在充模速度大 溫度高 物料黏度低 注射壓力大和塑 件過(guò)厚的情況下 氣體在一定的壓縮程度下會(huì)滲入塑料制件內(nèi)部 造成氣孔 組織 疏松等缺陷 特別是快速注射成型工藝的發(fā)展 對(duì)注射模的排氣系統(tǒng)要求就更為嚴(yán) 格 在塑料熔體充模過(guò)程中 模腔內(nèi)除了原有的空氣外 還有塑料含有的水分在注 射溫度下蒸發(fā)而成的水蒸氣 塑料局部過(guò)熱分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)性氣體 塑料中 某些添加劑揮發(fā)或化學(xué)反應(yīng)所生成的氣體 常用的排氣方式有利用配合間隙排氣 在分型面上開(kāi)設(shè)排氣槽排氣 利用推桿運(yùn)動(dòng)間隙排氣等 由于本次設(shè)計(jì)中模具尺寸不大 本設(shè)計(jì)中采用間隙排氣的方式 而不另設(shè)排氣 槽 利用間隙排氣 以不產(chǎn)生溢料為宜 4 9 模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 1 模具長(zhǎng)寬尺寸 33 模具長(zhǎng)寬尺度必須小于注塑機(jī)拉桿間距 本設(shè)計(jì)選用機(jī)臺(tái)拉桿間距為 360 360 模具長(zhǎng)寬為 300 x300 經(jīng)核算機(jī)臺(tái)選用合適 2 模具厚度 閉合高度 模具閉合高度必須滿(mǎn)足以下公式 maxminH 式中 注射機(jī)允許的最大模厚i 注射機(jī)允許的最小模厚max 本設(shè)計(jì)中模具厚度為 290mm 150 H 450 符合要求 3 開(kāi)模行程 S 模具開(kāi)模后為了便于取出制件 要求有足夠的開(kāi)模距離 所謂開(kāi)模行程是指模 具開(kāi)合過(guò)程中動(dòng)模固定板的移動(dòng)距離 注塑機(jī)的開(kāi)模行程是有限的 設(shè)計(jì)模具必須校核所選注射機(jī)的開(kāi)模行程 以便 與模具的開(kāi)模距離相適應(yīng) 對(duì)于臥式注射機(jī) 其開(kāi)模行程與模具厚度有關(guān) 對(duì)于單 分型面注射模應(yīng)有 Smax S H1 H2 H3 C 式中 H1 模具厚度 H2 頂出行程 H3 包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度 C 安全距離 本設(shè)計(jì)中 670 290 mm 25mm H3 102mm C 取 30mmmaxS12 總的開(kāi)模距離需要 S 447mm 以上 經(jīng)計(jì)算 符合要求 34 6 注塑成型數(shù)值模擬 注塑成型術(shù)已經(jīng)是一項(xiàng)比較成熟的技術(shù) 但是隨著注塑制品在家電 汽車(chē)等高 科技領(lǐng)域的應(yīng)用 對(duì)制品的質(zhì)量 性能提出了更高的要求 成型過(guò)程中 工藝參數(shù) 直接影響到模具內(nèi)熔體的流動(dòng)狀態(tài)和最終制品的質(zhì)量 獲取并保持優(yōu)化的工藝參數(shù) 是成型高質(zhì)量制品的前提 鼠標(biāo)上蓋是汽車(chē)輪子輪轂上的一個(gè)飾蓋 由于收縮變形 等注塑缺陷影響制品的形狀精度和表面質(zhì)量 如何減少注塑成型缺陷是工程技術(shù)人 員研究的熱點(diǎn) 本文主要通過(guò)數(shù)值模擬分析 獲取鼠標(biāo)上蓋注塑時(shí)存在的主要缺陷有體積收縮 翹曲變形 表面氣穴等 其中體積收縮率對(duì)鼠標(biāo)上蓋的裝配影響較大 表面氣穴對(duì) 鼠標(biāo)上蓋的外觀(guān)和力學(xué)性能影響較大 提出改進(jìn)以往經(jīng)驗(yàn)傳承及試模的方式來(lái)改善 成型質(zhì)量 通過(guò)利用 CAE 數(shù)值模擬分析和正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法 以注塑工藝優(yōu)化和選 取最佳注塑參數(shù)組合為途徑 獲取體積收縮率 翹曲變形 表面氣穴綜合目標(biāo)最優(yōu) 值 最后運(yùn)用數(shù)值模擬和生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)的方式驗(yàn)證優(yōu)化結(jié)果的準(zhǔn)確性 基于數(shù)值模擬與正交實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明 對(duì)鼠標(biāo)上蓋注塑件體積收縮有顯著性 影響的工藝參數(shù)有熔體溫度 保壓壓力 對(duì)翹曲變形影響較大的工藝參數(shù)為熔體溫 度 對(duì)表面氣穴影響較大的工藝參數(shù)為熔體溫度 模具溫度 同時(shí)也獲悉了保壓冷 卻時(shí)間 模具溫度等工藝參數(shù)對(duì)鼠標(biāo)上蓋的質(zhì)量影響不大的結(jié)果 運(yùn)用多目標(biāo)綜合 平衡法最后確定熔體溫度為 260 模具溫度為 60 保壓壓力為 70MP 冷卻時(shí) 間為 15Sec 時(shí)綜合目標(biāo)取得最優(yōu)值 并在生產(chǎn)中得到檢驗(yàn) 結(jié)果一致性得到認(rèn)可 本研究所發(fā)展的方法為企業(yè)改善產(chǎn)品質(zhì)量提供了參考依據(jù) 6 1 模擬前處理 有限元數(shù)值模擬流程如圖 3 4 所示 35 圖 3 4 有限元數(shù)值仿真試驗(yàn)流程圖 6 1 1 CAD建模 運(yùn)用 PROE 建立鼠標(biāo)上蓋的幾何模型 其外圍部分尺寸見(jiàn)產(chǎn)品圖 壁厚約 2 0 6 1 2 模型修復(fù)與簡(jiǎn)化 網(wǎng)格劃分是任何一種 CAE 分析軟件必不可少的前處理工作 網(wǎng)格劃分質(zhì)量對(duì) 于分析精度及分析結(jié)果有關(guān)鍵性的影響 同樣道理 在使用 Moldflow 軟件進(jìn)行分 析時(shí) 首先要獲得高質(zhì)量的網(wǎng)格 才能保證分析結(jié)果的正確性與準(zhǔn)確度 由于各種主流 3D 軟件之間的內(nèi)核不同及精度之間差異 使得他們的模型輸出 后在 Moldflow 中進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)不可避免出現(xiàn)自由邊或網(wǎng)格重疊相交等錯(cuò)誤 給 分析前處理帶來(lái)巨大的工作量 另外 塑料產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí) 出于工藝性要求或者安全 規(guī)范要求 在產(chǎn)品尖銳處及外表面的棱邊通常做倒圓角處理 倒圓角的存在對(duì)于實(shí) 際注塑成型有利 但對(duì) Moldflow 的網(wǎng)格劃分卻是不利 尤其是對(duì)于 fusion 網(wǎng)格 會(huì)嚴(yán)重降低網(wǎng)格匹配率及增加網(wǎng)格數(shù)量 此外 將零件一些不重要的小特征去掉對(duì) 于分析結(jié)果來(lái)說(shuō)微乎其微 但卻極大地提高了網(wǎng)格質(zhì)量與分析運(yùn)算效率 故針對(duì)本 塑件 卡扣頂部倒圓角半徑為 0 3mm 而將 R0 3mm 直接做平順有利網(wǎng)格劃分 且 利于進(jìn)行脫模 因此 在進(jìn)行網(wǎng)格劃分前對(duì)模型的修復(fù)與簡(jiǎn)化是必要的 Moldflow 公司推出了 CAD Doctor 這一強(qiáng)有力的工具軟件 本文用的是 CAD Doctor 3 0 下面即利用 CAD Doctor 進(jìn)行模型的修復(fù)與簡(jiǎn)化 1 模型導(dǎo)入 打開(kāi)軟件 點(diǎn)擊工具欄上的 file import 或 import from MDL 二者區(qū)別在于 import 只能輸入 igs 和 catia V4 格式 而 import fromMDL 幾乎支持所有的 3D 格式 而且 import from MDL 產(chǎn)生的自由邊明顯少的多 故推薦用 import from MDL 模 型導(dǎo)入后模型顯示為線(xiàn)框 可根據(jù)需要轉(zhuǎn)為著色顯示 2 模型診斷與修復(fù) 1 錯(cuò)誤診斷 點(diǎn)擊工具欄上 check excute 圖標(biāo) 執(zhí)行錯(cuò)誤診斷 左邊的 status 面板上即顯示 錯(cuò)誤結(jié)果 同時(shí)將模型著色顯示后看到模型破損 曲面丟失情況 2 自動(dòng)縫合自由邊 36 點(diǎn)擊工具欄上 modify auto auto stitch 圖標(biāo) 執(zhí)行自由邊自動(dòng)縫合 隨后出現(xiàn)公 差設(shè)定對(duì)話(huà)框 自動(dòng)縫合前自由邊數(shù)量 1642 接著執(zhí)行縫合公差 0 01mm 即將間 隙小于 0 01 的自由邊自動(dòng)縫合 3 自動(dòng)修復(fù)及內(nèi)核轉(zhuǎn)換 點(diǎn)擊工具欄上 modify auto auto Heal 圖標(biāo) 執(zhí)行自動(dòng)修復(fù) 同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)內(nèi)核 轉(zhuǎn)換 此時(shí)大部錯(cuò)誤已經(jīng)修復(fù) 剩下自由邊 2 和自相交邊界 20 可用手動(dòng)方法進(jìn) 行修復(fù) 4 手動(dòng)修復(fù) 點(diǎn)擊在 status 面板上 free edge 項(xiàng) 展開(kāi)自由邊的詳細(xì)內(nèi)容 然后逐個(gè)查看自由 邊的具體位置 一一進(jìn)行修復(fù) 直到所有錯(cuò)誤全部修復(fù) 然后就可以進(jìn)入下一步 對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化 3 模型簡(jiǎn)化 模型簡(jiǎn)化需要先將工作狀態(tài)由 translation 切換到 Simplification 下 接著進(jìn)行去 R 角 去掉 boss 去倒角等操作 然后就可以輸出 UDM 文件到 Moldflow 里進(jìn)行網(wǎng) 格劃分及分析 通過(guò) CAD Doctor 對(duì)模型的修復(fù)與簡(jiǎn)化輸出的 UDM 文件 與原 igs 文件導(dǎo)入 Moldflow 中進(jìn)行網(wǎng)格劃分的結(jié)果 詳見(jiàn)圖 3 5 所示 37 網(wǎng)格劃分結(jié)果 在相同的邊長(zhǎng)設(shè)定下 UDM 文件產(chǎn)生的網(wǎng)格數(shù)比 IGS 文件少 沒(méi)有網(wǎng)格錯(cuò)誤 最大 AR 值及平均 AR 值比 IGS 小 匹配率比 IGS 文件高 由此可見(jiàn) 利用 CAD Doctor 對(duì)模型修復(fù)和簡(jiǎn)化能提高 Moldflow 劃分的網(wǎng)格質(zhì)量 減少網(wǎng)格錯(cuò)誤 極大 地提高工程師進(jìn)行前處理的效率 6 1 3 模型導(dǎo)入 本文使用 moldlow6 1 模流軟件 從 CADdortor3 0 導(dǎo)出 UDM 文件 將實(shí)體模型 導(dǎo)入 MPI 模塊中 在轉(zhuǎn)換過(guò)程中 Moldflow 解決了兩個(gè)問(wèn)題 34 幾何圖形 曲線(xiàn)與 曲面的空間位置 和拓?fù)潢P(guān)系 各圖形數(shù)據(jù)的邏輯關(guān)系 如圖所示 38 產(chǎn)品模型圖 6 1 4 網(wǎng)絡(luò)劃分 在 Moldflow 中 劃分成的網(wǎng)絡(luò)主要有三種類(lèi)型 中面網(wǎng)絡(luò) Midplane 表面網(wǎng) 絡(luò) Fusion 和實(shí)體網(wǎng)絡(luò) 3D 中面網(wǎng)絡(luò) Midplane 是由三節(jié)點(diǎn)的三角形單元組成的 網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建在模型壁厚的 中間處 形成單層網(wǎng)絡(luò) 創(chuàng)建單層網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中 要實(shí)時(shí)提取模型的壁厚信息 并 賦予相應(yīng)的三角形單元 表面網(wǎng)絡(luò) Fusion 也是由三節(jié)點(diǎn)的三角形單元組成 與中 面網(wǎng)絡(luò)不同 它是創(chuàng)建在模型的上下兩層表面 實(shí)體網(wǎng)絡(luò) 3D 是由四節(jié)點(diǎn)的四面體 單元組成 每一個(gè)四面體單元又是由四個(gè) MidPlane 模型中的三角形單元組成 利 用 3D 網(wǎng)絡(luò)可以更為準(zhǔn)確地進(jìn)行三維流動(dòng)仿真 實(shí)踐證明 對(duì)于薄殼件采用 MidPlane Fusion 和 3D 三種網(wǎng)絡(luò)劃分分析方法 注塑分析的結(jié)果很小 但 Fusion 分析的速度較快 效率高 本文采用 Fusion 對(duì)鼠 標(biāo)上蓋模型進(jìn)行劃分 網(wǎng)絡(luò)劃分如圖 3 7 39 圖 3 7 塑件網(wǎng)格劃分 劃分結(jié)果 面三角形單元數(shù)為 9410 節(jié)點(diǎn)數(shù)為 4711 自由邊為 24 相交單元為 52 最大縱橫比為 36 64 匹配率為 83 4 85 滿(mǎn)足分析要求 修補(bǔ)成功 6 1 6 澆注系統(tǒng)確定 澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)噴嘴到型腔為止的塑料流動(dòng)通道 它可分為普通 流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩大類(lèi)型 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞對(duì)制品性能 外觀(guān) 和成型難易程度影響很大 其中澆口位置是關(guān)鍵的一個(gè)設(shè)計(jì)變量 制件的質(zhì)量好壞 很大程度上取決于澆口位置 一個(gè)不正確的澆口位置將會(huì)導(dǎo)致過(guò)壓 高剪切率 很 差的熔接線(xiàn)性質(zhì)和翹曲等一系列缺陷 35 36 綜合考慮 取鼠標(biāo)上蓋內(nèi)端面外圍作 為進(jìn)澆位置 采用香蕉型有錐度的圓弧形點(diǎn)澆口 澆口尺寸為 0 8 5mm 成型后 澆注部分很容易在澆口位置與制品分離 澆口位置如圖所示 41