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目 錄 1 摘要 2 緒論 3 第一章 零件材料的選擇及其材料性能 4 1 1 制品材料的選擇依據(jù) 4 1 1 1 PS 聚苯乙烯 4 1 1 2 PS 主要技術(shù)指標(biāo) 4 1 2 分析計(jì)算 5 第二章 塑料注射成型模具的設(shè)計(jì) 7 2 1 注射機(jī)類型的選擇 7 2 2 注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 7 2 2 1 注射量的校核 7 2 2 2 鎖模壓力的校核 8 2 2 3 注射壓力的校核 8 2 2 4 注射速率 8 2 2 5 模具閉合厚度的校核 8 第三章 成型零件的設(shè)計(jì) 9 3 1 型腔分型面的設(shè)計(jì) 9 3 2 排氣槽的設(shè)計(jì) 9 3 3 成型零件的設(shè)計(jì) 9 3 3 1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 3 3 2 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 3 3 3 成型零件工件尺寸 9 3 3 3 1 型腔與型芯的尺寸計(jì)算 10 3 4 塑件脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 13 3 5 脫模力計(jì)算 14 3 6 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 第四章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4 1 主流道的設(shè)計(jì) 17 4 2 澆口的設(shè)計(jì) 18 第 5 章 塑料溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 第 6 章 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇 21 22 參考文獻(xiàn) 22 摘要 Abstract 近年來 我國塑料模具水平已有比較大提高 大型塑料模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50t 以上的注塑模 精密機(jī)床塑料模的精度已可達(dá)到3 m 制件精度為0 5 m 的小模數(shù)齒輪模 具及達(dá)到高光學(xué)要求車燈模具等也已能生產(chǎn) 多腔的塑料模已能生產(chǎn)7800腔的塑封模 高 速模具方面已能生產(chǎn)4m min 以上擠出速度高速塑料異型材擠出模及主型材雙腔共擠 雙色 共擠 軟硬共擠 后共擠 再生料共劑出和低發(fā)泡鋼塑共擠等各種模具 在生產(chǎn)手段上 模具企業(yè)設(shè)備數(shù)控化率已有較大提高 CAD CAE CAM 技術(shù)的應(yīng)用面大為擴(kuò)大 高速加工及 RP RT等先進(jìn)技術(shù)的采用已越來越多 模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率及模具商品化率都已有較大 幅度的提高 熱流道模具的比例也有較大提高 在實(shí)際生產(chǎn)生活中 我們經(jīng)常遇到因?yàn)榭垲惲慵拿芊獾膯栴}而苦惱 為什么呢 因?yàn)檎Ｇ闆r下 在不添加任何密封材料時(shí)僅僅用卡扣連接是起到意想不到的密封效果 近年來 市面上出現(xiàn)了一種新型的密封連接材料叫卡扣 這 樣 卡 扣 筒 便 應(yīng) 運(yùn) 而 生 了 從 經(jīng) 濟(jì) 角 度 上 考 慮 此 卡 扣 的 成 本 必 須 很 低 因 為 塑 料 的 價(jià) 格 本 來 就 不 高 如 果 成 本 太 大 就 不 劃 算 了 從 加 工 性 來 講 這 種 卡 扣 又 不 能 太 復(fù) 雜 可 以 說 是 越 簡 單 越 好 從 材 料 來 講 卡 扣 很 薄 很 軟 不 需 要 連 接 性 太 強(qiáng) 的 產(chǎn) 品 再 合 適 不 過 啦 選 用 一 種 經(jīng) 濟(jì) 實(shí) 惠 的 材 料 更 加 重 要 目 前 這 種 產(chǎn) 品 已 經(jīng) 研 制 成 功 并 以 上 市 我 在 看 到 這 成 品 時(shí) 便 想 利 用 自 己 的 所 學(xué) 根 據(jù) 現(xiàn) 實(shí) 的 產(chǎn) 品 做 一 套 生 產(chǎn) 這 樣 產(chǎn) 品 的 模 具 卡扣是連接的工具 考慮到其產(chǎn)量很大 造價(jià)的因素 故采用一模多腔模具批量生產(chǎn) 此塑件因?yàn)?間有通孔故需采用側(cè)抽芯來完成分型才能生產(chǎn)出所需產(chǎn)品 此塑件結(jié)構(gòu)較 簡單宜采用兩板模就可以了 為了增加成型效果需加上熱流道 注塑成型是現(xiàn)代塑料工業(yè)中的一種重要的加工方法之一 世界上注塑模的產(chǎn)量約占塑料 成型模具總產(chǎn)量的 50 以上 家電盒型注塑產(chǎn)品需求量正不斷增 注塑成型能一次成型 形狀復(fù)雜 尺寸精確的制品 適合效率 大批量的生產(chǎn)方式 以發(fā)展成為熱塑性塑料和部 分熱固性塑料最主要的成型加工方法 注塑模具的設(shè)計(jì)與制造主要依賴于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn) 和技師的制造技藝 一般需要經(jīng)過反復(fù)調(diào)試和修模才能正式投入生產(chǎn) 這種傳統(tǒng)的生產(chǎn)方 式不僅使產(chǎn)品的生產(chǎn)周期延長 生產(chǎn)成本增加 而且難以證產(chǎn)品的質(zhì)量 要解決這些問題 必 須以科學(xué)分析的方法 研究各個(gè)成型過程的關(guān)鍵技術(shù) 塑料注塑成型是一個(gè)復(fù)雜的加工與 物理過程 為實(shí)現(xiàn)注塑產(chǎn)品的更新?lián)Q代 提高企業(yè)的競爭能力 必須進(jìn)行注塑模具設(shè)計(jì)與 制造及成型過程分析的 CAD CAM CAE 集成技術(shù)的研究國外注塑模 CAD CAM CAE 技術(shù)研究的成果有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明 采用注塑模 CAD CAE CAM 技術(shù)能使設(shè)計(jì)時(shí)間縮短 50 制造時(shí)間縮短 30 成本下降 10 塑料節(jié)省 7 注塑模計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)正朝著 與 CAD CAE 無縫整體集成方向發(fā)展 注塑 CAD 所構(gòu)造的幾何模型為實(shí)現(xiàn)注塑模 CAE 技術(shù)提供了基本的幾何拓?fù)湫畔⒑吞卣餍畔?注塑模 CAE 的目標(biāo)是通過對塑料材料性能 的研究和注射成型工藝過程的模擬和分析 為塑料制品的設(shè)計(jì) 材料選擇 模具設(shè)計(jì) 注 射成型工藝的制定及注射成型工藝過程的控制供科學(xué)依據(jù) 現(xiàn)時(shí)國際上占主流地位的注 射模 CAD 軟件有 Pro E I DEAS UG SolidWorks 等 結(jié)構(gòu)分析軟件有 MSC Analysis 等 注射過程數(shù)值分析軟件有 MoldFlow 等 數(shù)控加工軟件有 MasterCAM Cimatron 等 此次選題能全面反映培養(yǎng)目標(biāo) 與本專業(yè)密切相關(guān) 能結(jié)合社會生產(chǎn)實(shí)際或科研實(shí)踐 工 程性強(qiáng) 現(xiàn)實(shí)意義明顯 具有相當(dāng)?shù)南冗M(jìn)性 深度和難度 在本次手機(jī)模具設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì) 中 采取將模具計(jì)內(nèi)容同 CAD CAM CAE 緊密結(jié)合在一起 通過先進(jìn)的軟件仿真 可以 隨時(shí)發(fā)現(xiàn)自己在每一步設(shè)計(jì)中的不合理處 會找出各種解方案讓設(shè)計(jì)趨于合理 同時(shí)掌握 了最先進(jìn)的計(jì) 加工及分析技術(shù) 提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力 使畢業(yè)設(shè)計(jì)真正成 為了學(xué)生實(shí)際工作前的一全過程模擬 通過本次設(shè)計(jì) 應(yīng)使我們在下述基本能力上得到培養(yǎng)和鍛煉 塑料制品的設(shè)計(jì)及成型工 藝的選擇 一塑料制品成型模具的設(shè)計(jì)能力 塑料制品的質(zhì)量分析及工藝改進(jìn) 塑料 模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)的能力 了解模具設(shè)計(jì)的常用商業(yè)軟件以及實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合 緒論 所謂注塑成型 Injection Molding 是指 將已加熱融化的材料噴射注 入到模具內(nèi) 經(jīng)由冷卻與固化后 得到成形品的方法 適用于量產(chǎn)與形狀復(fù)雜 產(chǎn)品等成形加工領(lǐng)域 注塑成型機(jī)可區(qū)分為合模裝置與注射裝置 合模裝置是開閉模具以執(zhí)行 脫模 eject 作業(yè) 注射裝置是將樹脂予以加熱融化後再射入模具內(nèi) 所謂模具就是 為了將材料樹脂做成某種形狀 而用來承接射出注入樹 脂的金屬制模型 已溶解的材料是從澆口進(jìn)入模具內(nèi) 再經(jīng)由流道與流道口填充到模槽內(nèi) 接下來則經(jīng)由冷卻工程與開模成型機(jī)脫模桿上的模具脫模板 推頂出成形品 成形品是由流入融化樹脂的澆口 導(dǎo)入模槽的流道與產(chǎn)品部份所構(gòu)成 成形品中的澆口與流道并不屬于產(chǎn)品 因此該部分往往被廢棄 甚至粉 碎后再度用作成形專用材料 這就稱為回料 回料不能單獨(dú)作為成形專用材使 用 通常都是配合造粒才能予以使用 由于會經(jīng)過成形工程 因此可讓樹脂做 出各種特性的變化 回料之配方比例的上限為 30 左右 若配方比例過高就有 可能會損害到樹脂的原有性質(zhì) 所謂成形條件是指 為了獲得所需的成形品 而利用成型機(jī)的汽缸溫度 射出速度 模具溫度等組合成無數(shù)個(gè)設(shè)定條件 由于可獲得的成形品外觀 尺 寸 機(jī)械物性會因成形條件而異 因此要找出最佳的成形條件 就必須仰賴熟 練的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn) 成品展示 第 1 章 零件材料的選擇及材料性能 1 1 制品的材料選擇依據(jù) 1 1 1 PP 聚丙烯 化學(xué)和物理特性 聚丙烯 Polypropylene 簡稱 PP 是一種半結(jié)晶的熱塑性塑料 具有較高 的耐沖擊性 機(jī)械性質(zhì)強(qiáng)韌 抗多種有機(jī)溶劑和酸堿腐蝕 在工業(yè)界有廣泛的 應(yīng)用 是平常常見的高分子材料之一 聚丙烯具有良好的耐熱性 制品能在100 以上溫度進(jìn)行消毒滅菌 在不 受外力的條件下 150 也不變形 脆化溫度為 35 在低于 35 會發(fā)生脆 化 耐寒性不如聚乙烯 聚 丙 烯 化 學(xué) 和 物 理 特 性 PP 是 一 種 半 結(jié) 晶 性 材 料 它 比 PE 要 更 堅(jiān) 硬 并 且 有 更 高 的 熔 點(diǎn) 由 于 均 聚 物 型 的 PP 溫 度 高 于 0C 以 上 時(shí) 非 常 脆 因 此 許 多 商 業(yè) 的 PP 材 料 是 加 入 1 4 乙 烯 無 規(guī) 則 共 聚 物 或 更 高 比 率 乙 烯 含 量 的 鉗 段 式 共 聚 物 共 聚 物 型 的 PP 材 料 有 較 低 的 熱 扭 曲 溫 度 100C 低 透 明 度 低 光 澤 度 低 剛 性 但 是 有 有 更 強(qiáng) 的 抗 沖 擊 的 強(qiáng) 度 PP 的 強(qiáng) 度 隨 著 乙 烯 含 量 的 增 加 而 增 大 PP 的 維 卡 軟 化 溫 度 為 150C 由 于 結(jié) 晶 度 較 高 這 種 材 料 的 表 面 剛 度 和 抗 劃 痕 特 性 很 好 聚 丙 烯 的 結(jié) 晶 度 高 結(jié) 構(gòu) 規(guī) 整 因 而 具 有 優(yōu) 良 的 力 學(xué) 性 能 但 在 室 溫 和 低 溫 下 由 于 本 身 的 分 子 結(jié) 構(gòu) 規(guī) 整 度 高 所 以 沖 擊 強(qiáng) 度 較 差 聚 丙 烯 最 突 出 的 性 能 就 是 抗 彎 曲 疲 勞 性 PP 不 存 在 環(huán) 境 應(yīng) 力 開 裂 問 題 通 常 采 用 加 入 玻 璃 纖 維 金 屬 添 加 劑 或 熱 塑 橡 膠 的 方 法 對 PP 進(jìn) 行 改 性 PP 的 流 動 率 MFR 范 圍 在 1 40 低 MFR 的 PP 材 料 抗 沖 擊 特 性 較 好 但 延 展 強(qiáng) 度 較 低 對 于 相 同 MFR 的 材 料 共 聚 物 型 的 強(qiáng) 度 比 均 聚 物 型 的 要 高 由 于 結(jié) 晶 PP 的 收 縮 率 相 當(dāng) 高 一 般 為 1 8 2 5 并 且 收 縮 率 的 方 向 均 勻 性 比 PE HD 等 材 料 要 好 得 多 加 入 30 的 玻 璃 添 加 劑 可 以 使 收 縮 率 降 到 0 7 均 聚 物 型 和 共 聚 物 型 的 PP 材 料 都 具 有 優(yōu) 良 的 抗 吸 濕 性 抗 酸 堿 腐 蝕 性 抗 溶 解 性 然 而 它 對 芳 香 烴 如 苯 溶 劑 氯 化 烴 四 氯 化 碳 溶 劑 等 沒 有 抵 抗 力 三 元 聚 合 物 PP 從 本 世 紀(jì) 40年 代 開 始 商 業(yè) 化 銷 量 逐 年 增 長 現(xiàn) 已 成 為 全 球 銷 量 最 大 的 工 程 熱 塑 性 塑 料 僅 美 國 的 銷 量 就 于 1989年 超 過 了 12億 磅 在 大 宗 商 品 塑 料 與 高 性 能 工 程 熱 塑 性 塑 料 之 間 PP 占 據(jù) 了 獨(dú) 特 的 過 渡 聚 合 物 的 位 置 PP 的 多 能 性 來 自 于 它 的 三 個(gè) 單 體 結(jié) 構(gòu) 單 元 丙 烯 睛 丁 二 烯 和 苯 乙 烯 每 個(gè) 組 分 都 為 最 終 聚 合 物 提 供 了 一 套 不 同 的 有 用 的 性 能 丙 烯 睛 主 要 提 供 了 耐 化 學(xué) 性 和 熱 穩(wěn) 定 性 丁 二 烯 提 供 了 初 度 和 沖 擊 強(qiáng) 度 苯 乙 烯 組 分 則 為 PP 提 供 了 硬 度 和 可 加 工 性 有 三 種 生 產(chǎn) 工 藝 乳 液 法 連 續(xù) 本 體 法 或 懸 浮 法 任 一 種 工 藝 方 法 所 制 得 的 PP 原 料 中 的 苯 乙 烯 含 量 均 為 50 甚 至 更 高 通 常 至 少 兩 種 工 藝 結(jié) 合 使 用 以 使 最 終 產(chǎn) 物 最 佳 化 PP 屬 于 兩 相 體 系 苯 乙 烯 一 丙 烯 睛 共 聚 物 SAN 為 連 續(xù) 相 丁 二 烯 衍 生 橡 膠 為 彈 性 體 分 散 相 實(shí) 際 上 還 有 少 量 苯 乙 烯 和 丙 烯 睛 在 丁 二 烯 橡 膠 上 發(fā) 生 共 聚 合 反 應(yīng) 接 枝 本 來 不 相 容 的 硬 SAN 和 橡 膠 相 容 起 來 因 此 人 們 可 把 PP 看 作 是 第 一 個(gè) 在 商 業(yè) 上 取 得 成 功 的 聚 合 物 合 金 之 一 注塑模工藝條件 干燥處理 如果儲存適當(dāng)則不需要干燥處理 熔化溫度 220 275 注意不要超過275 模具溫度 在這個(gè)過程中所需的溫度取決于注塑物品 不同材料之間使用 需求取決于 物質(zhì)的比重 熔點(diǎn) 導(dǎo)熱系數(shù) 零件尺寸和成型率 注射壓力 可大到1800bar 注射速度 通常 使用高速注塑可以使內(nèi)部壓力減小到最小 如果制品表面 出現(xiàn)了缺陷 那么應(yīng)使用較高溫度下的低速注塑 流道和澆口 對于冷流道 典型的流道直徑范圍是4 7mm 建議使用通體為 圓形的注入口和流道 所有類型的澆口都可以使用 典型的澆口直徑范圍是 1 1 5mm 但也可以使用小到0 7mm 的澆口 對于邊緣澆口 最小的澆口深度應(yīng) 為壁厚的一半 最小的澆口寬度應(yīng)至少為壁厚的兩倍 PP 材料完全可以使用熱 流道系統(tǒng) 典型應(yīng)用范圍 常見制品 盆 桶 家具 薄膜 編織袋 瓶蓋 汽車保險(xiǎn)杠等 1 1 2 PS 主要技術(shù)指標(biāo)如下表 密度 g cm 0 89 0 91 抗拉屈服強(qiáng)度 Mpa 42 56 比容 cm g 0 92 拉伸彈性模量 Mpa 吸水率 24h 0 03 0 10 沖擊強(qiáng)度 無缺口 收縮率 1 8 2 5 kj m 缺口 熔點(diǎn) 220 275 彎曲強(qiáng)度 Mpa 第 2 章 塑料注射成型模具的設(shè)計(jì) 2 1 注射機(jī)類型的選擇 選擇成型設(shè)備 隱藏的成本要素注射成型制品不可能具有機(jī)械加工制品一樣 雖然大多數(shù) 人都意識到這一點(diǎn) 但還是常常被指定到無法達(dá)到的 或使具成本效益的生產(chǎn) 變得不可能 成型誤差有一個(gè)指定的容許值 對差的參數(shù) 如尺寸 重量 形 狀或角度等 以最大限度地控制在設(shè)定的公差通常有最低和最高限額的厚度 根據(jù)成型設(shè)備的種類來進(jìn)行模具 因此必須熟知各種成型設(shè)備的性能 規(guī)格 特點(diǎn) 例如對于注射機(jī)來說 在規(guī)格方面應(yīng)當(dāng)了解以下內(nèi)容 注射容量 鎖模 壓力 注射壓力 模具安裝尺寸 頂出裝置及尺寸 噴嘴孔直徑及噴嘴球面半 徑 澆口套定位圈尺寸 模具最大厚度和最小厚度 模板行程等 具體見相關(guān) 參數(shù) 要初步估計(jì)模具外形尺寸 判斷模具能否在所選的注射機(jī)上安裝和使 用 根據(jù)產(chǎn)品的注射形式和最大注射量等要求 選用臥式注射機(jī) 型號 SZ160 1000 拉桿內(nèi)間距 mm 360 260 結(jié)構(gòu)型式 臥式 移模行程 mm 280 理論注射容量 cm 179 最大模具厚度 mm 360 螺桿直徑 mm 44 最小模具厚度 mm 170 注射壓力 Mpa 150 鎖模形式 液壓 注射速率 g s 110 模具定位孔直徑 mm 125 塑化能力 g s 10 5 噴嘴球半徑 mm SR10 螺桿轉(zhuǎn)速 r min 10 150 噴嘴口孔徑 mm 鎖模力 KN 1000 2 2 2 鎖模壓力的校核 鎖模力是在成型時(shí)鎖緊模具的最大力 用于實(shí)現(xiàn)動 定模緊密閉合保證塑料制 品的尺寸精度 盡量減少分型面處的溢邊 或毛邊 厚度和確保操作者的人身 安全 因此 成型時(shí)高壓熔融塑料在分型面上顯現(xiàn)的漲力 或稱推力 應(yīng)小于 鎖模力 2 2 3 注射壓力的校核 注射壓力是成型時(shí)柱塞或螺桿施于料筒內(nèi)熔融塑料上的壓力 常取 70 150Mpa 注成 P 式中 塑件成型所需要的注射壓力 Mpa 一般取 100Mpa成 所選注射機(jī)的額定注射壓力 Mpa 注 已知 P 132MpaMpa10 成 注 故滿足要求 2 2 4 注射速率 注射速率即注射過程中每秒鐘通過噴嘴的塑料容量 常取 33 58 mm s 2 2 5 模具閉合厚度的校核 模具閉合時(shí)的厚度在注射機(jī)動 定模板的最大閉合高度和最小閉合高度之間 其關(guān)系按下式校核 Hmin H m H max 式中 Hmin 注射機(jī)允許的最小模具厚度 mm Hm 模具閉合厚度 mm Hmax 注射機(jī)允許的最大模具厚度 mm 已知 H 170mm min H 311mm H 360mmmax 滿足要求 第 3 章 成型零件的設(shè)計(jì) 3 1 型腔分型面的設(shè)計(jì) 為使產(chǎn)品和澆注系統(tǒng)凝料能從模具中取出 模具必須設(shè)置分型面 分型面是決 定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素 分模面的設(shè)置決定了模具的結(jié)構(gòu)和制造工藝 并 影響熔體的流動及塑件的脫模 分型面總的選擇原則是保證塑件質(zhì)量 簡化模 具結(jié)構(gòu) 有利于脫模 選擇時(shí)綜合考慮下面因素 1 不得位于明顯位置上及影響形狀 分型面不可避免地會在塑件上留下 痕跡 最好不要選在產(chǎn)品光滑的外表面 2 不得由此形成低陷 即分型面的選擇要有利于脫模 盡量避免側(cè)抽芯 機(jī)構(gòu) 為此分型面要選擇在塑件尺寸最大處 見圖 1 由于軟管接頭兩端有低 陷段 因此使用 立式分模之分模線 3 應(yīng)位于加工容易的位置 如圖 2 所示 牙刷柄的分模線位于制品最大 寬度面上 成形品脫模容易 者模具嵌合線與其外形曲線一致 加工容易 圖 3 a 所示分模線為階段形 模具制作及成形品加工困難 圖 3 b 改用直線或曲 面 可使加工變得容易 由以上分析可見 設(shè)計(jì)分型面時(shí)應(yīng)根據(jù)塑件使用要求 塑件性能和注射機(jī) 的技術(shù)參數(shù)以及模具加工等因素綜合考慮 權(quán)衡利弊 選擇最優(yōu)的分型面 3 2 排氣槽的設(shè)計(jì) 該注射模屬于中小型模具 在推桿的間隙和分型面上都有排氣效果 已能 滿足要求 故不再考慮排氣槽 3 3 成型零件的設(shè)計(jì) 3 3 1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 考慮到注塑零件的結(jié)構(gòu)和模具的加工 凹模結(jié)構(gòu)采用整體式 其特點(diǎn)是牢固 不易變形 3 3 2 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 主型芯采用局部嵌入固定 其特點(diǎn)是節(jié)約模具鋼的便于加工 3 3 3 成型零件工件尺寸 3 3 3 1 型腔與型芯的尺寸計(jì)算 1 型腔內(nèi)徑尺寸計(jì)算 零件的寬度最大尺寸 D 28mm 同樣查得 0 100 則2 D 33 7mm2M 2 型芯徑向尺寸的計(jì)算 模具型芯徑向尺寸是由制品的內(nèi)徑尺寸所決定的 與型腔徑向尺寸的計(jì)算原理 一樣 注射模必須設(shè)計(jì)有準(zhǔn)確可靠的脫模機(jī)構(gòu) 以便在每一循環(huán)中將塑件從型 腔中或型芯上自動的脫出模具 脫出塑件的機(jī)構(gòu)叫脫模機(jī)構(gòu) 本次設(shè)計(jì)中所用 的脫模機(jī)構(gòu)為人們常用的推桿推出脫模機(jī)構(gòu) 其動作是通過裝在注射機(jī)合模機(jī) 構(gòu)上的頂桿來完成的 推出機(jī)構(gòu)主要是由推出零件 推出零件固定板和推板 推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位 部件等組成 脫模機(jī)構(gòu)可按脫模動力來源分類為人力操作 機(jī)械推出 液壓推氣壓推出 本設(shè)計(jì)采用最常見而且應(yīng)用最廣泛的一次推出機(jī)構(gòu) 推桿推出機(jī)構(gòu) 推桿設(shè)在推出阻力最大的地方 推出機(jī)構(gòu)的作用力 應(yīng)均衡作用于制品 制品成 型后因收縮作用于模具而產(chǎn)生包緊力 包緊力的分布 大小 因制品的形狀與 尺寸 模具的表面狀態(tài)不同而異 設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)時(shí) 必須考慮包緊力的狀態(tài) 對制品施加的推出力不均會造成制品白化或開裂 推桿的直徑不宜過細(xì) 推桿設(shè)置在塑件的內(nèi)部表面上 推桿端面一般比型腔的平面高出 0 05 0 1mm 以免在塑件上留下凸臺 推桿與模具的配合間隙可以起到排氣的作用 間隙值應(yīng)小于塑件的溢料間隙值 0 05 頂桿與頂桿孔是成型零件 在充塑成型時(shí) 塑料熔體流會與它們接觸 如果頂桿與頂桿孔的間隙太大的話 塑料充滿型腔時(shí)會產(chǎn)生頂桿與頂桿孔間隙 處的溢料 這樣不但會使制品的外觀受到影響 而且有時(shí)會影響到制品的功能 綜上所述 頂桿與頂桿孔的配合就選用 H8 f8 的間隙配合 推出機(jī)構(gòu)的動作應(yīng)平衡可靠 頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)有足夠的剛讀及耐磨性 與相關(guān)零件 不能發(fā)生干涉 在保證塑件的質(zhì)量和順利推出的情況下 推桿的數(shù)量不宜過多 推桿應(yīng)布置均 勻 使塑件受力平衡 并避免頂桿彎曲變形 布置推桿時(shí) 還應(yīng)注意將頂桿設(shè) 置在脫模阻力最大部位 推桿的固定 頂桿的固定形式有多種 本設(shè)計(jì)采用帶肩頂桿與固定板連接的方 式將頂桿固定 這種結(jié)構(gòu)最為簡單 最為常用 而且頂桿與其固定孔之間也可留 一定的間隙 以便調(diào)整頂桿與其上方的相關(guān)孔對準(zhǔn) 推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位 為了保證推出機(jī)構(gòu)在工作過程中靈活 平穩(wěn) 推出機(jī)構(gòu)需要設(shè)計(jì)導(dǎo)向裝置 而 在每次合模后 推出機(jī)構(gòu)要回到原來的位置上 以組成完整的型腔 推出機(jī)構(gòu) 需要設(shè)計(jì)復(fù)位裝置 推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向裝置 有導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合 延長了導(dǎo)向的壽命 而且推板導(dǎo) 柱還起著支承動模支承板的作用 可提高支承板的剛性 推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位裝置 為了使模具的推出機(jī)構(gòu)在合模后能回到原來的位置 需 要設(shè)置復(fù)位裝置 本設(shè)計(jì)采用復(fù)位桿復(fù)位 脫模力計(jì)算及推出零件尺寸的確定 脫模力的計(jì)算 將塑件從包緊的型芯上推出所需克服的阻力稱為脫模力 脫模 力主要是由于塑件收縮包緊型芯而造成的塑件與型芯的摩擦阻力 進(jìn)行塑件脫 模時(shí)的受力分析 根據(jù)根據(jù)所需脫模力可按上圖所示估算 即 4 F2 F1cosa F3 F 3 F1sina F4 F2 F1cosa 于是 F 脫 F4 F 3 cosa F1cosa F 1sina cosa F1cosa cosa sina 式中 F 1 塑件對型芯的包緊力 N F2 F3 F1 的垂直和水平分量 N F 3 凸模表面對 F3 產(chǎn)生的反作用力 N F4 沿凸模表面的脫模力 N F 脫 沿制件出模方向所需的脫模力 N a 脫模斜度或凸模側(cè)壁斜角 塑料在熱塑狀態(tài)下對鋼的摩擦系數(shù) 大約取 0 2 其中 F1 Lchp 包 式中 Lc 凸模成型部分的截面周長 h 凸模被之間包緊部分的高度 p 包 之間對凸模的單位包緊力 MPa 其數(shù)值與制件的幾何特點(diǎn)及塑料性 質(zhì)有關(guān) 一般可取 8 12MPa 帶入上述公式中計(jì)算 F1 2 101 565 68 400 9 10 30593 700 N F2 30593 7 cos1 30589 040 N F3 30593 700 sin1 533 934 N F4 0 2 30593 7 cos1 6117 808 N F 脫 30593 700 cos1 0 2 cos1 sin1 5583 692 N 由此可以看出 脫模力的大小隨塑件包容型芯的面積的增加而增加 隨脫模斜 度的增加而減小 由于影響脫模力大小的因素很多 如推出機(jī)構(gòu)本身運(yùn)動時(shí)的 摩擦力 塑料與鋼材間的粘附力 大氣壓力及成型工作條件的波動等等 因此 要考慮到所有因素的影響較困難 所以計(jì)算出的脫模力只能是個(gè)近似值 推出零件尺寸的確定 用在推出機(jī)構(gòu)中 推件板的厚度和推桿的直徑是推出機(jī) 構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵 而推件板的厚度和推桿的直徑是靠對推件板和推桿的強(qiáng)度和剛 度的校核來確定的 用上述方法確定推出零件尺寸十分繁瑣 推桿的直徑可根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu) 尺寸 模具的結(jié)構(gòu)及推桿的數(shù)量 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來確定 3 型腔深度尺寸計(jì)算 模具型腔深度尺寸是由制品的高度尺寸所決定的 設(shè)制品高度名義尺寸為 最大尺寸 其公差 為負(fù)偏差 型腔深度名義尺寸為最小尺寸 其公差為正偏 差 z 4 型芯高度尺寸計(jì)算 模具型芯的高度尺寸是由制品的深度尺寸決定的 假設(shè)制品深度尺寸 H1為最小 尺寸 其公差為正偏差 型芯高度尺寸為最大尺寸 其公差為負(fù)偏差 z 根據(jù)有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)公式 hM mm 0132ZQH hM 型芯高度尺寸 mm H1 制品深度最小尺寸 mm 其余公式中字母的含義同前面的含義 深度最小尺寸 H 48 5mm 0 0431 h 48 5 48 5 0 005 0 043 48 772 mmM3225 0 25 0 5 型腔壁厚與底板厚計(jì)算 注射成型模型壁厚得確定滿足模具剛度好 強(qiáng)度大和結(jié)構(gòu)輕巧 操作方便 等要求 在塑料注射充型過程中 塑料模具型腔受到熔體的高壓作用 故應(yīng)有 足夠的強(qiáng)度 剛度 否則可能因?yàn)閯偠炔蛔愣a(chǎn)生塑料制件變形損壞 也可能 會彎曲變形而導(dǎo)致溢料和飛邊 降低塑料的尺寸精度 并影響塑料制品的脫模 從剛度計(jì)算一般要考慮下面幾個(gè)因素 a 使型腔不發(fā)生溢料 PP 不溢料的最大間隙為 0 05 b 保證制品的順利脫模 為此 要求型腔允許的彈性變形量小于制品冷 卻固化收縮量 c 保證制品達(dá)到精度要求 制品有尺寸要求 某些部位的尺寸常要求比 較高的精度 這就要求模具型腔有很好的剛度 經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) A 矩形型腔側(cè)壁厚度的確定 側(cè)壁厚度一般取制品長度 長的邊長 或直徑 D 的 0 2 0 5 倍 當(dāng)型腔為1L 整體式 100mm 需要乘以 0 85 0 9 在 p 49Mpa 時(shí) 1L mS72 01 因此 S 0 2 57 0 9 17 27 26mm 取側(cè)壁厚度 40mm 就滿足要求 B 矩形型腔底板厚度的確定 因?yàn)?p 49Mpa L 1 5b 查表可得 S 0 18 57 0 18 57 10 26mmh 取底板厚度 40mm 就滿足要求 3 4 塑件脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 由于改塑件脫模阻力不大 而頂桿加工簡單 更換方便 脫模效果好 因此選用頂桿脫模機(jī)構(gòu) 推桿位置的設(shè)置采取了以下的原則 a 推桿設(shè)在脫模阻力大的地方 b 推桿位置均勻分布 c 推桿設(shè)在塑料制品強(qiáng)度剛度大的地方 d 推桿直徑應(yīng)滿足相應(yīng)的剛度 強(qiáng)度條件 在滿足條件的前提下 應(yīng)盡量 選用直徑較大的推桿 本次設(shè)計(jì)的零件比較小 所以推桿直徑取得比較小 為了達(dá)到強(qiáng)度剛度要 求設(shè)置了較多的推桿 3 5 脫模力計(jì)算 3 6 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)有一個(gè)側(cè)向型芯 所以使用外側(cè)抽芯 1 斜導(dǎo)柱 斜導(dǎo)柱直徑 d 與導(dǎo)柱孔應(yīng)保持 0 5 1mm 的間隙 2 導(dǎo)柱的角度 本設(shè)計(jì) 18 楔緊塊角度為 20 3 抽心距的計(jì)算 通常抽心距等于側(cè)芯深度加 2 5mm S 13 4 17mm 4 斜導(dǎo)柱工作部分長度 L S sin18 5640 開模行程 H Sctg18 530 5 抽拔力的計(jì)算 F1 lhp fcos sin 式中 l 活動側(cè)芯被塑料包緊的斷面周長 m h 成型芯部分的深度 m p 制品對側(cè)心的壓力 一般取 8 12Mpa f 塑料對鋼的摩擦系數(shù) 常用 f 0 1 0 2 側(cè)芯的脫模斜度 常取 1 2 已知 l 132mm h 13mm p 10Mpa f 0 2 1 F1 0 132 0 013 10 106 0 2 cos1 sin1 3132N 6 斜導(dǎo)柱所受彎曲力的計(jì)算 取標(biāo)準(zhǔn)斜導(dǎo)柱的公稱直徑為 25 第 4 章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道 澆注 系統(tǒng)設(shè)計(jì)好壞對制品性能 外觀和成型難易程度影響頗大 根據(jù)注塑件的要求 及模具的結(jié)構(gòu)等方面來考慮選擇澆注系統(tǒng) 模架及標(biāo)澆口設(shè)置所要考慮的因素 A 澆口的設(shè)置應(yīng)達(dá)到平衡充模 B 澆口應(yīng)位于厚壁處 C 澆口應(yīng)遠(yuǎn)離薄壁特征 D 澆口的設(shè)置應(yīng)實(shí)現(xiàn)同向流動 E 必要時(shí)增加澆口以減少充模壓力 F 增加澆口以防止過保壓 G 所用模具的類型 是 2 板式還是 3 板式模具 H 熱流道還是冷流道 或者混合流道 I 所希望的澆口類型 如邊緣澆口 潛伏式澆口等 J 由于制件的功能而對澆口位置的限制 設(shè)計(jì)原則 1 能順利地引導(dǎo)熔融塑料充滿型腔 不產(chǎn)生渦流 又有利于型腔內(nèi)氣體的 排出 2 在保證成型和排氣良好的前提下 選取短流程 少彎折 以減小壓力損 失 縮短填充時(shí)間 3 盡量避免熔融塑料正面沖擊直徑較小的型芯和金屬嵌件 防止型芯位移 或變形 4 澆口料容易清除 整修方便 無損制品的外觀和使用 5 澆注系統(tǒng)流程較長或需要開設(shè)兩面?zhèn)€以上澆口時(shí) 由于澆注系統(tǒng)的不均 勻收縮導(dǎo)致制品變形 應(yīng)設(shè)法防止 6 在一模多腔時(shí) 應(yīng)使各腔同步連續(xù)充澆 以保證各個(gè)制品一致性 7 合理設(shè)置冷料井 溢料槽 使冷料不得直接進(jìn)入弄腔及減小毛邊的負(fù)作 用 8 在保證制品質(zhì)量良好的條件下 澆注系統(tǒng)的斷面和長度應(yīng)盡量取小值 以減小對塑料的占用量 從而減小回收料 4 1 主流道的設(shè)計(jì) 斷面形式 截面形狀采取圓形 這種形狀熱量損失小 流動阻力小 效果 最佳 但加工較難 注射機(jī)的噴嘴頭部與主流道襯套的凹下的球面半徑 R 相接觸 二者必須匹 配 無漏料 一般要求主襯套球面半徑 R 比噴嘴球面半徑大 1 2mm 主流道進(jìn) 口直徑 d 比注射機(jī)噴嘴出口直徑 d 應(yīng)大 0 5 1mm 其作用 一是補(bǔ)償噴嘴與澆1 注道的對口誤差 二是使噴嘴與主襯套球面配合良好 為了便于凝料從主流道中拔出 主流道設(shè)計(jì)成圓錐形 其半錐角 a 2 4 表面粗糙度應(yīng)有 Ra 0 8 以上 主流道出口應(yīng)做成圓角 圓角半徑 r 0 3 0 5mm 或 r d 8 為減少壓力損失 主流道長度盡可能短些 常取2 L 60mm 噴嘴球面半徑為 10mm 見上注射機(jī)技術(shù)參數(shù) 主襯套球面半徑 R 取 12mm 主流道進(jìn)口直徑 d 取 4 5mm1 主流道出口直徑 d 取 6mm2 半錐角 a 3 主流道長度 L 取 45mm 4 2 澆口的設(shè)計(jì) 取用直接澆口 直接澆口是直接和主流道連接 由主流道直接進(jìn)料 它可以 做成頂澆口和中心澆口 由于澆口尺寸大 熔體壓力損失小 流動阻力小 進(jìn) 料快 容易成型 適用于任何塑料 常用于成型單腔模 大而深的殼型制品 因?yàn)榱鞒潭?壓力傳遞好 熔體從上端流向分型面 低端 故有利于排氣和 消除接痕 定位環(huán)機(jī)嘴 1 位環(huán)外徑一般情況下用 99 8 20 特殊情況根據(jù)注塑機(jī)可用其它規(guī)格 2 定位環(huán)要藏入碼模內(nèi)深約 10MM 左右 須與上碼模板配合良好 間隙配合 無虛位 用螺絲固定 3 位環(huán)要將機(jī)嘴壓住 防止漏膠 機(jī)嘴必須定位 4 機(jī)嘴配合射嘴圓弧采用大模 SPR19 20 左右 小模 SPR13 15 左右 根據(jù)設(shè) 計(jì)圖紙為準(zhǔn) 5 定位環(huán) 機(jī)嘴盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件 以節(jié)省工期 6 模具啤塑要用加長爐嘴時(shí) 定位環(huán)內(nèi)徑不小于 80 7 機(jī)嘴入水口尺寸小模保持 4 0 大模 5 0 5 5 斜度單邊 1 2 度 根據(jù)實(shí)際情況而定 8 板模細(xì)水口模具之機(jī)嘴 用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)嘴與水口板之間加工斜度配合 以防機(jī) 嘴燒壞 9 特殊情況下 機(jī)嘴要進(jìn)行適當(dāng)?shù)牡投葦?shù)熱處理 第 5 章塑料溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在注射工藝過程中 模具的溫度直接影響著制品質(zhì)量和注射周期 各種塑 料的性能 成型工藝要求的不同相應(yīng)的模具對溫度的要求也不同 PS 在注射成 型進(jìn)所需要的模具溫度為 40 60 對于任何塑料制品 模具的溫度的波動較 大都是不利的 過高的模具溫度會使塑料制品在冷卻脫模后發(fā)生變形 延長冷 卻時(shí)間降低生產(chǎn)率 為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生 就必須采取模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 模具必須進(jìn)行冷卻 以便為生產(chǎn)得以進(jìn)行 由于水相當(dāng)廉價(jià) 所以水是作為初 級冷卻劑來冷卻模具 水可以通過引導(dǎo)模具縮短快速冷卻時(shí)間 通常較冷模具 更有效 因?yàn)檫@樣可以有更快的生產(chǎn)周期時(shí)間 但是 這不一定是正確的 因 為部分材料太冷反而有反效果 塑膠模具中設(shè)置冷卻水路的主要目的就是通過 控制模具的溫度 使注塑產(chǎn)品具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率 設(shè)計(jì)的合 理與否對產(chǎn)品質(zhì)量的影響主要表現(xiàn)在以下幾方面 1 注塑產(chǎn)品的尺寸精度 對于尺寸精度要求較高的產(chǎn)品來說 模溫的高低 直接影響著產(chǎn)品尺寸的穩(wěn)定性 2 產(chǎn)品的變形 模具溫度的穩(wěn)定 冷卻均衡 可以減少產(chǎn)品的變形 3 產(chǎn)品的表面質(zhì)量 4 產(chǎn)品的力學(xué)性能 冷卻水道孔數(shù)在動 定模板之中各取一個(gè)可以達(dá)到冷卻的要求 PS 是要求模溫較低的塑料 不斷注入的熔融塑料使模溫能夠達(dá)到 PS 注射成型 所需的模溫 所以不必考慮需要加熱提升溫度的 第 6 章 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇 模架及準(zhǔn)件的選用 在設(shè)計(jì)模具時(shí) 應(yīng)盡可能地選用標(biāo)準(zhǔn)模架和標(biāo)準(zhǔn)件 包括通用標(biāo)準(zhǔn)件及模具專用標(biāo)準(zhǔn)件兩 大類 通用標(biāo)準(zhǔn)件如緊固件等 模具專用標(biāo)準(zhǔn)件如定位圈 澆口套 推桿 推管 導(dǎo)柱 導(dǎo)套 模具專用彈簧 冷卻及加熱元件 因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)件有很大一部分隨時(shí)可在市場上買到 這對縮短制造周期 降低制造成本極其有利 模架尺寸確定之后 對模具有關(guān)零件要進(jìn)行 必要的強(qiáng)度或剛度計(jì)算 以校核所選模架是否適當(dāng) 尤其是對大型模具 這一點(diǎn)尤為重要 本次設(shè)計(jì)選用的標(biāo)準(zhǔn)模架型號是 CI 3540 A70 B100 C100 GB T12556 1 90 CI 品種 基本型號 3540 系列 模板周邊尺寸 A 板的厚度為 70 B 板和 C 板的厚度均為 100 模具必須有模具編號 并整齊地打在基準(zhǔn)角長方向?qū)γ嬉贿?大模用 10 12mm 字碼 小模用 6 8mm 字碼 左上角打模號 右上角打數(shù)字以確認(rèn)模板順序 注塑成品的缺陷與補(bǔ)救 成型上缺點(diǎn) 有些發(fā)生在機(jī)器性能 模具設(shè)計(jì)或是原料特性本身外 大部分問 題可靠調(diào)整來解決 有些缺點(diǎn)及原因僅限于某些原因 有些缺點(diǎn)是同一原因之 過與不及 充填不足 缺膠 短射 走水不齊 1 與注塑機(jī)有關(guān) 降低注塑速度并增 加注塑壓力 噴嘴堵塞 噴嘴過小 塑料劑量過少 料管溫度低 2 與模具有關(guān) 澆口位置不適當(dāng) 結(jié)合方法 澆道設(shè)計(jì) 排氣不良 模具溫 度過低 成品厚度太薄 包封 3 與塑料有關(guān) 塑料流動性不良 潤滑不足 調(diào)高料管溫度設(shè)定 放大進(jìn)澆口尺寸 適當(dāng)調(diào)整流道比例或尺寸 提高壓力和 保壓 縮水 凹陷 使用最快的注塑速度使塑料碰上模具表面已開始硬化 無法補(bǔ)充縮水 1 降低注塑速度并增加注塑壓力 模具排氣等 2 增加塑料計(jì)量并提高注塑壓或是增加保壓時(shí)間 3 降低模溫 4 提高保持壓力或填充壓力 末端焦黑 槽內(nèi)空氣受到壓縮而產(chǎn)生高溫 若射壓不足則出現(xiàn)充填不足而提高壓力即出現(xiàn) 燒黑 1 改善氣孔 2 降低末端射速及塑料溫度 3 避免使用再生材料 4 澆道加大 焦痕 充填過程中 殘留于模穴內(nèi)的空氣會阻擋塑料的充填狀況 被困在模穴內(nèi)的空 氣會因?yàn)槭艿剿芰霞訅杭訜岫郎?反而會讓其周圍的材料發(fā)生焦痕 1 降低注塑速度或注塑壓力 2 降低溫度 3 減少二次壓時(shí)間 4 改善模穴排氣 5 變換澆口位置或增大其尺寸 銀線 氣瘡 噴射紋 成型品表面因注塑時(shí)塑料流動所產(chǎn)生銀白紋現(xiàn)象 這是塑料內(nèi)水分被壓縮而成 氣狀 所以原料內(nèi)水分干燥完全就能防止發(fā)生 結(jié)合線 接合線 熔合線 熔結(jié)線 塑料流經(jīng)孔穴時(shí) 經(jīng)分割后再行結(jié)合 受空氣阻擋而產(chǎn)生 或是離型劑過多 1 提升塑料溫度或?qū)⑺芰辖?jīng)孔洞之速度提高 2 提高模具溫度或使用流動性較佳等級之材料 3 增加射速及射壓 4 延長注塑前進(jìn)時(shí)間 5 改變料口位置 以改變樹脂流動 進(jìn)而改變結(jié)合線的位置 變形 通常是塑料制品于太熱時(shí)脫?；蚴侵破非忻婧癖〔痪鶆?1 延長冷卻時(shí)間或是成品的切面厚薄一致 2 均勻公母模的模溫 3 確認(rèn)成品頂出受力是否均勻 參考文獻(xiàn) 1 岑軍健主編 新編非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)手冊 上冊 北京 國防工業(yè) 出版社 1999 2 陳劍鶴主編 模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 3 德 K Stoeckbert G Menning 編著 任冬云等譯 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