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河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 0 1 塑料件材料的工藝性分析 1 1 設(shè)計(jì)任務(wù)的原始依據(jù) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是我根據(jù)系部對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求 自己選擇的一個(gè)塑料件 作為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 我選擇的是塑料接線柱 因此我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是 塑料 接線柱模具設(shè)計(jì) 該塑件的材料為 ABS 塑件的使用精度為一般精度要求 表面要求光潔平整 無飛邊毛刺及明顯的熔接痕和其它斑痕 塑件的強(qiáng)度和剛度要滿足裝配及其他方面 的使用要求 該塑件的生產(chǎn)批量為大批生產(chǎn) 生產(chǎn)條件為多臺(tái)臥式中小型注機(jī) 我所設(shè)計(jì)塑料件的形狀和尺寸如圖 1 1 所示 圖 1 1 接線柱三視圖 塑料接線柱模具設(shè)計(jì) 1 1 2 塑件的工藝性分析 1 2 1 塑件的形狀分析 塑件尺寸較大 形狀較簡(jiǎn)單 且壁厚在 0 5mm 1mm 范圍內(nèi) 壁厚適中 較利 于注射成型 因塑件尺寸較小 精度要求又不高 為一般精度等級(jí) 為降低成型費(fèi) 用 可采用一模多腔 并不需對(duì)塑件進(jìn)行后加工 為滿足塑件表面光潔平整 沒有各種斑痕的要求及為了提高成型效率 采用一 模 8 腔設(shè)置 1 2 2 塑件材料的工藝性分析 ABS 材料的應(yīng)用范圍 注塑工藝條件及化學(xué)物理性質(zhì)途簡(jiǎn)述如下 典型應(yīng)用范圍 汽車 儀表板 工具艙門 車輪蓋 反光鏡盒等 電冰箱 大強(qiáng)度工 頭發(fā)烘干機(jī) 攪拌器 食品加工機(jī) 割草機(jī)等 電話機(jī)殼體 打字機(jī)鍵盤 娛樂用車輛如高爾夫球手推車以及噴氣式雪撬車等 化學(xué)和物理特性 ABS 是由丙烯腈 丁二烯和苯乙烯三種化學(xué)單體合成 每種單體都具有不同特 性 丙烯腈有高強(qiáng)度 熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性 丁二烯具有堅(jiān)韌性 抗沖擊特性 苯乙烯具有易加工 高光潔度及高強(qiáng)度 從形態(tài)上看 ABS 是非結(jié)晶性材料 三中 單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物 一個(gè)是苯乙烯 丙烯腈的連續(xù)相 另一個(gè) 是聚丁二烯橡膠分散相 ABS 的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子 結(jié)構(gòu) 這就可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上具有很大的靈活性 并且由此產(chǎn)生了市場(chǎng)上百種不同 品質(zhì)的 ABS 材料 這些不同品質(zhì)的材料提供了不同的特性 例如從中等到高等的抗 沖擊性 從低到高的光潔度和高溫扭曲特性等 ABS 外觀成粒狀或粉狀 呈淺象牙色 不透明但成型的塑料件有較好的光澤 它無毒 無味 易燃燒 無自熄性 密度為 1 08 1 2g cm3 ABS 具有較高的抗沖 擊強(qiáng)度 且在較低溫度下也不迅速下降 具有良好的機(jī)械性能和一定的耐磨性 耐油 性 耐水性 化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能 ABS 具有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性 易成型 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 加工 且易著色 ABS 幾乎不受酸 堿 鹽及水和無機(jī)化合物的影響 溶于酮 醛 酯 氯代烴中 不溶于大部分醇類及烴類溶劑 但與烴長(zhǎng)期接觸會(huì)軟化膨脹 ABS 塑料表面受冰醋酸 植物油等化學(xué)藥品的侵蝕 會(huì)引起應(yīng)力開裂 此外 ABS 的熱 穩(wěn)定性差 熱變形溫度為 93 脆化溫度為 27 使用溫度范圍為 40 100 而 且 ABS 的耐候性也差 紫外線作用下容易氧化降解 從而會(huì)導(dǎo)致制件變硬變脆 1 2 3 成型工藝參數(shù)的確定 ABS 選用螺桿式注射機(jī)為好 成型工藝參數(shù)為 噴嘴溫度 180 190 前段 200 210 料筒溫度 中段 210 230 后段 180 200 模具溫度 50 70 注射壓力 MPa 70 90MPa 保壓壓力 MPa 50 70MPa 注射時(shí)間 S 3 5S 保壓時(shí)間 S 15 30S 冷卻時(shí)間 S 15 30S 1 3 型腔數(shù)目的確定 1 3 1 型腔數(shù)目的確定 根據(jù)塑件的生產(chǎn)批量及尺寸精度要求 本模具采用一模 8 腔 對(duì)稱分布 1 3 2 塑件重量的計(jì)算 由于產(chǎn)品的形狀限制體積無法計(jì)算 故直接稱量制品單件塑件重量為 ms 7g 塑料接線柱模具設(shè)計(jì) 3 2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)的作用是 將來自注塑機(jī)噴嘴的熔融塑料輸送到各型腔中 澆注系統(tǒng) 的形狀和尺寸將對(duì)熔融塑料的充填產(chǎn)生很大的影響 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)得好 熔融塑料 就能順利地充滿型腔 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理 則會(huì)出現(xiàn)型腔充填不滿或塑件外觀質(zhì) 量差 尺寸精度低等缺陷 澆注系統(tǒng)一般都由四部分組成 主流道 分流道 澆口 冷料穴 2 1 型腔位置的排布 由于塑件較大所以采用一模八腔的結(jié)構(gòu)形式 遵循澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量采用 從主流道到各個(gè)型腔分流道的形狀及尺寸相同的設(shè)計(jì)的原則 以及模具壓力平衡 所以平衡布置 采用對(duì)稱放置如圖 2 1 所示 圖 2 1 型腔的布置 2 2 確定分型面位置 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 該塑件的結(jié)構(gòu)如 圖 1 1 所示 根據(jù)其 塑件特點(diǎn)及表面質(zhì)量 要求 綜合考慮采用 水平分型面 如圖 2 2 所示 圖 2 2 分型面的選擇 2 3 主流道設(shè)計(jì) 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具澆口套接觸處開始到分流道為止的 塑料熔體的流動(dòng)通道 是熔體最先流進(jìn)模具的部分 它的形狀與尺寸對(duì)塑料熔體的 流動(dòng)速度和充模時(shí)間有較大的影響 為了方便損壞時(shí)更換和維修 主流道通常單獨(dú)開設(shè)在主流道襯套上 為了防止 熔體反壓力對(duì)襯套的反作用力并使其退出 由于定位圈緊壓于它 所以不會(huì)退出 其結(jié)構(gòu)如圖 2 3 所示 主流道垂直于分型面 通常設(shè)計(jì)于模具的澆口套中 為了讓主流道凝料能順利 的從澆口套中拔出 主流道設(shè)計(jì)成圓錐形 錐角 2 6 為了讓熔融的塑料從噴 塑料接線柱模具設(shè)計(jì) 5 嘴完全進(jìn)入主流道而不溢出 應(yīng)使主流道與注射機(jī)的噴嘴緊密對(duì)接 小端直徑比注 射機(jī)噴嘴直徑大 0 5 1mm 小端的前面是球面 其深度為 3 5mm 注射機(jī)的球面在 此與澆口套接觸并且貼合 澆口套前端球面半徑比噴嘴球面半徑大 1 2mm 為了減 少料流轉(zhuǎn)向過渡時(shí)的阻力 主流道大端處采用圓角過渡 其半徑這里取 3mm 在保 證制品成型的條件下 主流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡可能的短 以減少壓力損失及費(fèi)料 一般 取小于或等于 60mm 流道的表面粗糙度 Ra 0 8um 材料 碳素工具鋼 如 T8A T10A 熱處理淬火硬度 53 57HRC 根據(jù)所選擇的注塑機(jī)型號(hào) SZ 125 630 得出 注射機(jī)噴嘴圓弧半徑 15mm 噴嘴孔 直徑 4mm 所以 主流道小端直徑 d 為 5mm 深度取 3mm 錐角取 3 主流道前端球面半 徑 r 為 15 5mm 配合形式 流口套與定模座板采用過渡配合 H7 m6 所以定模座板尺寸為 流口套的尺寸為 配合長(zhǎng)度為 68 0 21 7 H 0 218 6 m 圖 2 3 主流道襯套 2 4 分流道設(shè)計(jì) 在多型腔或單型腔多澆口 塑件尺寸大 時(shí)應(yīng)設(shè)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流動(dòng)通道 它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主 流道流入型腔前 通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段 因此分 流道設(shè)計(jì)應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài) 并在流動(dòng)過程中壓力損失 盡可能小 能將塑料熔體均衡地分配到各個(gè)型腔 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 1 分流道的截面形狀及尺寸 分流道開設(shè)在動(dòng)定模分型面的四周 其截面盡量使其比表面積 流道表面積與其 體積之比 小 使溫度較高的塑料熔體和溫度相對(duì)較低的模具之間提供較小的接觸面 積 以減少熱量損失 分流道的形狀尺寸主要取決于制品的大小 模具結(jié)構(gòu)以及所加工塑料的種類 一般來講 隨著制品尺寸及壁厚的增加 由于熔體在大截面流道內(nèi)比在小流道內(nèi)流 動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的阻力小 因此大截面流道更能促進(jìn)模具的填充過程 若分流道長(zhǎng) 則流 程長(zhǎng) 塑件的粘度應(yīng)更小一些 常用的分流道截面形式有圓形 梯形 U 形 半圓形及矩形等幾種形式 圓形 截面 表面積 體積比最小 冷卻速度最低 熱量及摩擦損失小 進(jìn)料流道中心冷凝 慢 有利于保壓 但要求同時(shí)在兩半模上加工圓形凹槽 加工難度大 拋物線截面 與之相比 熱損失大 冷凝料多 由于截面近似于圓弧 所以繼承了圓形截面的大 部分優(yōu)點(diǎn) 且在單邊加工時(shí)比較容易 梯形截面有時(shí)可用來代替拋物線截面 但熱 損失和冷凝料更多 半圓形截面分流道需要用球頭銑刀加工 其比表面積比梯形 U 形截面略大 矩形截面比表面積較大 且流動(dòng)阻力也大 在設(shè)計(jì)中一般不使用 綜合考慮各種因素 確定本設(shè)計(jì)采用圓形截面 2 分流道在分型面上的布置形式 分流道常用的布置形式有平衡式和非平衡式兩種 排布一般遵循以下兩個(gè)原則 一是排列盡量緊湊 縮小模板尺寸 二是盡量使流程短 對(duì)稱布置 是脹模力的 中心與注塑機(jī)鎖模力的中心相一致 因此 根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)分流道在分型面上的布置形式要選用好 3 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 只有內(nèi)部塑料熔體的流動(dòng)狀態(tài) 較為理想 因面分流道的內(nèi)表面粗糙度 Ra 不宜太小 以防將冷料帶入型腔 一般取 1 6 m 左右即可 這樣表面稍不光滑 可增大外層塑料熔體的流動(dòng)阻力 有助于塑 料熔體的外層冷卻皮層固定 減小流速 從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速 度差 以保證熔體流動(dòng)時(shí)具有適宜的剪切速率和剪切熱 此外 為了有利于塑料的 塑料接線柱模具設(shè)計(jì) 7 流動(dòng)和填充 防止產(chǎn)生反壓力 消耗動(dòng)能 分流道與澆口的連接處既在澆口進(jìn)料口 端倒圓過渡 2 5 澆口設(shè)計(jì) 澆口是模具澆注流道的最后一部分 它一端與澆注流道中的其他流道相連接 熔融材料就是從這端流入澆口的 它的另外一端直接與模具型腔相連接 這一端非 常重要 如果與模具的型腔接觸面積過大 將直接導(dǎo)致生成的零件與設(shè)計(jì)的零件條 件不相符 但是如果與模具型腔接觸太小 可能導(dǎo)致熔融材料無法及時(shí)補(bǔ)充進(jìn)入模 具型腔 前面的已經(jīng)冷卻凝固 而后面的熔融材料還沒有補(bǔ)充進(jìn)來 造成產(chǎn)品充填 不足 導(dǎo)致零件產(chǎn)品出現(xiàn)缺陷 澆口的位置 澆口的位置選擇是非常重要的 最好能夠保證材料能夠同時(shí)均勻的填滿整個(gè)模 具型腔 澆口與模具型腔的接觸位置也需要注意 最好是平面接觸 初步試模后還 需進(jìn)一步修改澆口尺寸 無論采用何種澆口 其開設(shè)位置對(duì)塑件成型性能及質(zhì)量影 響很大 因此合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié) 同時(shí)澆口位置的不 同還影響模具結(jié)構(gòu) 根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 表面不能有交口痕跡 一 般 情 況 下 澆 口 的 開 始 尺 寸 做 得 小 一 點(diǎn) 通 過 試 模 逐 步 修 整 到 合 適 尺 寸 根 據(jù) 經(jīng) 驗(yàn) 潛 伏 澆 口 的 主 流 道 a 6 8 本 次 設(shè) 計(jì) 的 a取 6 模 具 的 澆 口 寬 b取 4mm l通 常 在 0 5 2mm之 間 本 次 設(shè) 計(jì) l取 1 5mm 分 流 道 直 徑 取 8mm 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 3 成型零部件設(shè)計(jì) 3 1 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 成型零部件是決定塑件幾何形狀和尺寸的零件 它是模具的主要部分 主要包 括凹模 凸模及鑲件 成型桿和成型環(huán)等 由于塑料成型的特殊性 塑料成型零件 的設(shè)計(jì)冷沖模有所不同 3 1 1 型 芯 和 型 腔 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 由于模具屬于中小型模具 所以采用組合式凹 凸模結(jié)構(gòu) 組合式凹 凸模結(jié) 構(gòu)是指由兩個(gè)或兩個(gè)以上的零件組合而成的凹?；蛲鼓?因?yàn)榘寄＜葱颓恢苓呅螤?比較復(fù)雜 為了便于加工 生產(chǎn)中常采用這種方式 其中型腔和定模板之間采用 H7 m6 配合 凸模設(shè)計(jì)參照凹模設(shè)計(jì)方案 采用 H7 m6 過渡配合壓入模板中 這種 結(jié)構(gòu)加工效率高 裝拆方便 容易保證形狀和尺寸精度 詳細(xì)見裝配圖紙 3 1 2 注射模強(qiáng)度要求 注射模在工作的時(shí)候要承受各種作用力 所以要求注射模各零件必須有足夠的 強(qiáng)度和剛度 因此 設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)注射模的主要零件以必要的強(qiáng)度和剛度計(jì)算 并 對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì) 注射模的型腔在成型壓力作用下容易發(fā)生變形 其變形量必須在允許范圍之內(nèi) 如果變形量過大 則將會(huì)導(dǎo)致型腔的擴(kuò)大而易出毛邊 并使塑件尺寸增大 甚至造 成型腔破裂 另外 當(dāng)塑件成型后成型壓力消失 型腔又會(huì)應(yīng)彈性恢復(fù)而收縮 若 收縮量大于塑料的收縮率時(shí) 則又會(huì)使型腔緊緊包住塑件而造成開模困難 或因此 使塑件殘留在定模上而使脫模困難 甚至損壞塑件或塑件質(zhì)量下降 注射模的強(qiáng)度要求 對(duì)于小型注射?？蓱{經(jīng)驗(yàn)預(yù)估確定尺寸 大型注射模的型 腔等主要零件則應(yīng)采取理論計(jì)算進(jìn)行設(shè)計(jì)為宜 本設(shè)計(jì)采用為小型注塑模 型腔采 塑料接線柱模具設(shè)計(jì) 9 用組合式 側(cè)壁厚度 65 通過經(jīng)驗(yàn)完全可以保證型腔的強(qiáng)度 3 2 模具側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的分析與確定 3 2 1 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的分類與組成 在零件的側(cè)面與主分型面的的運(yùn)動(dòng)方向有干涉的時(shí)候 就要用到側(cè)向分型與抽 芯機(jī)構(gòu) 該類機(jī)構(gòu)有很多的組成種類 比如說采用機(jī)動(dòng)的 液壓的 手動(dòng)的等等 其中機(jī)動(dòng)的用的比較廣泛 主要特點(diǎn)是不需要設(shè)置專門的設(shè)備 是利用模具本身分 型時(shí)產(chǎn)生的力 成本低 生產(chǎn)效率高 而液壓的需要設(shè)置專門的設(shè)備 增加了成本 但因其動(dòng)作可靠 調(diào)節(jié)靈活 故用的也比較廣泛 而手動(dòng)的主要是增加了工人的勞 動(dòng)強(qiáng)度 且效率較低 但在某些特殊的場(chǎng)合還是用的比較廣泛的 經(jīng)過綜合考慮 本次設(shè)計(jì)根據(jù)該塑件抽芯距較短 抽芯力小的特點(diǎn)所以采用斜 導(dǎo)柱滑塊側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 利用斜導(dǎo)柱與側(cè)滑塊的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn) 斜導(dǎo)柱在定模和側(cè)滑塊安裝在動(dòng)模 見圖 3 1 圖 3 1斜 導(dǎo) 柱 和 側(cè) 滑 塊 安 裝 在 動(dòng) 模 3 2 2 抽芯力與抽芯距的確定 本次設(shè)計(jì)中出現(xiàn)側(cè)抽芯的部分見圖 3 2 其抽芯力計(jì)算公式如下 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 圖 3 2 側(cè) 抽 芯 位 置 其抽芯力計(jì)算公式如下 cosin0 54682754 1520 cos 5in0 317tFApuN 1 5x10 x4 x 1200 x 0 2 0 999 0 009 14 36KN 根據(jù)塑件的側(cè)抽芯特點(diǎn) 確定本次設(shè)計(jì)的抽芯距為 S 7mm 3 2 3 斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 斜導(dǎo)柱的基本形式和具體尺寸如圖 3 3 所示 圖 3 3 斜導(dǎo)柱 3 2 4 側(cè)滑塊的設(shè)計(jì) 1 側(cè)滑塊的設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的側(cè)滑塊的 T 形槽設(shè)置在底部 并且側(cè)型芯與滑塊設(shè)計(jì)為一體式見圖 3 4 塑料接線柱模具設(shè)計(jì) 11 圖 3 4 側(cè) 滑 塊 的 基 本 形 式 2 導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的導(dǎo)滑槽見圖 3 5 圖 3 5 導(dǎo) 滑 槽 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 采用組合形式 采用壓板固定在動(dòng)模板上組合成一個(gè)導(dǎo)滑槽 滑塊下面添加一 個(gè)耐磨的滑板 以提高模具壽命降低加工難度 用限位螺釘配合彈簧來對(duì)滑塊進(jìn)行 限位 3 3 成型零部件尺寸的計(jì)算 成型零件工作尺寸是指直接用來構(gòu)成塑件型面的尺寸 主要有凹模和型芯的徑 向尺寸 包括矩形和異型零件的長(zhǎng)和寬 深度 高度 尺寸和中心距尺寸等 塑料制品在成型過程中影響其尺寸精度的主要因素有以下幾個(gè)方面 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 1 型腔 型芯等成型零件在制造時(shí)的尺寸精度 2 型芯和型腔采用整體嵌入式結(jié)構(gòu) 起制造和組裝誤差會(huì)影響到創(chuàng)造產(chǎn)品的 尺寸精度 3 塑料收縮率波動(dòng)值 對(duì)于工藝條件 一般講 注塑壓力提高 收縮率減小 溫度升高 收縮率增加 保壓時(shí)間延長(zhǎng) 收縮率也減小 脫模速度加快 收縮率增 大 制品結(jié)構(gòu)對(duì)收縮率的影響有 有嵌件比沒有嵌件 薄壁比厚壁 形狀復(fù)雜比形 狀簡(jiǎn)單的 其收縮率都有一定程度的減小 而徑向尺寸的收縮率比厚度方向尺寸要 大 當(dāng)然塑料本身由于牌號(hào)不一 批號(hào) 廠家不同 即使同一類塑料 其收縮率也 往往波動(dòng)不一 引起制品精度的降低 4 型腔成型零件長(zhǎng)期在工作過程中的磨損 塑料在型腔中流動(dòng)或制品脫模時(shí) 與型腔壁摩擦都會(huì)造成成型零件的磨損 一般估計(jì)與制品脫模方向平行的壁面磨損 較大 與制品脫模方向垂直的壁面則磨損較小 當(dāng)然塑料本身的性質(zhì)關(guān)系也很重大 已知綠色 ABS 塑料的收縮率是 0 4 0 6 則綠色 ABS 塑料的平均收縮率為 Sp 0 4 0 5 2 0 5 按照下列公式計(jì)算型腔 型芯工作部位尺寸 型腔徑向尺寸 L z m0 1 Sp L S x z 0 型腔深度尺寸 H z m0 1 Sp H S x z 0 型芯徑向尺寸 l 0 m z 1 Sp l S x z 0 型芯高度尺寸 h 0 m z 1 Sp h S x z 0 式中 LS 塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸 mm lS 塑件內(nèi)型徑向基本尺寸的最小尺寸 mm HS 塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸 mm hS 塑件內(nèi)型深度基本尺寸的最小尺寸 mm x 修正系數(shù) 取 0 5 0 75 塑件公差 mm 模具制造公差 取 1 3 1 4 塑料接線柱模具設(shè)計(jì) 13 通常 制品中 1mm 和小于 1mm 并帶有大于 0 05mm 公差的部位以及 2mm 和小于 2mm 并帶有大于 0 1mm 公差的部位不需要進(jìn)行收縮率計(jì)算 塑模型芯及型腔的成型尺寸是根據(jù)塑件形狀及其尺寸來確定的 因此 塑模型 芯及型腔的成型尺寸主要與塑件形狀 尺寸公差 塑料的收縮率及收縮誤差 塑模 磨損量及模具制造公差等因素有關(guān) 3 3 1 型芯尺寸計(jì)算 1 定模小型芯尺寸的計(jì)算 見圖 3 7 圖 3 7 下 型 芯 零 件 圖 徑向尺寸的計(jì)算 mdSdzzm 03 03 1 0101 582 75 2 5 1 5 zsz 067 03 2 0202 94 4 7 模具徑向成型尺寸 mmlLRD rd 塑料的平均收縮率 S 塑件徑向的基本尺寸 sssl r 塑件的公差 模具的制造公差 一般取塑件公差 的 z 13 高度尺寸的計(jì)算 mhShzszm 067 03 2 0101 1 75 29 5 75 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 模具高度成型尺寸 mHh 塑件高度尺寸 s 2 動(dòng)模型芯尺寸的計(jì)算 見圖 3 8 圖 3 8 上 型 芯 零 件 圖 徑向尺寸的計(jì)算 mdSdzszm 067 03 2 0101 9 75 26 05 1 75 67 03 2 22 1 3 高度尺寸的計(jì)算 hShzszm 067 03 2 0101 4 75 41 5 1 75 塑料接線柱模具設(shè)計(jì) 15 直 徑 尺 寸 計(jì) 算 mDSzzm 067 3 2 00101 18 475 6 1 75 3 4 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于本次設(shè)計(jì)中所采用的是 C1 型標(biāo)準(zhǔn)模架 導(dǎo)柱和導(dǎo)套參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為 GB4169 4 1984 導(dǎo)柱 和 GB4169 3 1984 導(dǎo)套 見圖 3 10 圖 3 10 導(dǎo) 柱 示 意 圖 此導(dǎo)柱和導(dǎo)套需要自己加工 導(dǎo)柱和導(dǎo)套采用 H7 f6 的配合 導(dǎo)柱和模板之間 采用 H7 n6 的配合 導(dǎo)套和模板之間采用 H7 m6 的配合 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 16 4 推出機(jī)構(gòu)和復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4 1 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 注射模具的推出系統(tǒng) 即推出機(jī)構(gòu) 當(dāng)熔融塑料在模具型腔當(dāng)中固化后 要由 特定的方式切實(shí)可靠的將其從模具的一側(cè)將其推頂出來 在這個(gè)過程當(dāng)中 不能使 制品發(fā)生變形 而達(dá)不到成型要求 白化 以及卡滯現(xiàn)象 除此之外 該裝置還必 須保證在模具閉合時(shí) 不會(huì)與模具其它零部件產(chǎn)生干涉地回到初始頂出位置 以便 進(jìn)行重復(fù)不斷的成型加工 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)盡量時(shí)塑件留于定模一側(cè) 塑件在推出過程中不發(fā)生變形和破壞 不損壞塑件的外觀質(zhì)量 合模時(shí)應(yīng)時(shí)推出機(jī)構(gòu)正確復(fù)位 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)動(dòng)作可靠 根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)我們?cè)O(shè)置了一次推出機(jī)構(gòu) 一次推出機(jī)構(gòu)又稱簡(jiǎn)單推出機(jī) 構(gòu) 它是指開模后在動(dòng)模一側(cè)用一次推出動(dòng)作完成塑件的推出 一次推出機(jī)構(gòu)包括 推桿推出機(jī)構(gòu) 推管推出機(jī)構(gòu) 推件板推出機(jī)構(gòu) 活動(dòng)鑲塊或凹模推出機(jī)構(gòu)和多元 推出機(jī)構(gòu)等 這類推出機(jī)構(gòu)最長(zhǎng)見 應(yīng)用最廣泛 根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 在這里我 選擇了最簡(jiǎn)單的推桿推出機(jī) 構(gòu) 塑料制品的脫模裝置如 圖 4 1 所示 塑料接線柱模具設(shè)計(jì) 17 圖 4 1 推 出 機(jī) 構(gòu) 4 2 推桿及復(fù)位設(shè)計(jì) 4 2 1 推出行程 推出行程一般規(guī)定使頂出的制品脫離模具 5 10mm 在成型一些形狀簡(jiǎn)單或桶 形制件時(shí) 也可以取其深度的 2 3 本模具的推出距離為 30mm 4 2 2 推桿的形狀 尺寸與固定形式 推桿是標(biāo)準(zhǔn)件 在市場(chǎng)上可以直接買到 在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到要由足夠的剛性 以承受推出力 否則就可能在推出時(shí)變形 由于由許多推桿端部不是平的 所以這些推桿的端部就要進(jìn)行線切割加工 使 形狀與塑件的外形相貼 如圖 4 2 所示 圖 4 2 推 桿 的 固 定 形 式 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 18 推桿工作部分與模板或型芯上推桿孔的配合常采用 H8 f7 H8 f8 的間隙配合 視推桿直徑的大小與不同的塑料品種而定 4 2 3 推桿位置的選擇 推桿的位置應(yīng)該選擇在脫模阻力最大的地方 推桿位置選擇是應(yīng)注意 當(dāng)塑件 各處的脫模阻力相同時(shí)需均勻布置 以保證塑件推出時(shí)受力均勻 塑件推出平穩(wěn)和 不變形 推桿位置選擇還應(yīng)注意塑件本身的強(qiáng)度和剛度 尤其是薄壁塑件 應(yīng)盡可 能地選擇在壁厚和凸緣等處 否則很容易是塑件變形甚至破壞 在必要時(shí) 可以通 過增大推桿的面積 降低塑件單位面積上所受的推出力 對(duì)于這個(gè)塑件 由于四周和對(duì)型芯的包緊力不大 脫模阻力較小 所以在四周 附近設(shè)置推桿 如圖 4 3 所示 共設(shè)置了 32 根推桿 圖 4 3 推桿的布置 塑料接線柱模具設(shè)計(jì) 19 4 2 4 推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位 推出機(jī)構(gòu)在注射模工作時(shí) 每開合模一次 就往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次 除了推桿和復(fù)位 桿與模板的滑動(dòng)配合以外 其余部分均處于浮動(dòng)狀態(tài) 推桿固定板與推桿的重量不 應(yīng)作用在推桿上 而應(yīng)該由導(dǎo)向零件來支承 另外 考慮到推出機(jī)構(gòu)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的靈 活和平穩(wěn) 必須設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向裝置 推出機(jī)構(gòu)在開模推出塑件后 為下一次 的注射成型 還必須使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位 在本次設(shè)計(jì)的模具中 推出機(jī)構(gòu)的先復(fù)位采用復(fù)位桿上添加強(qiáng)力彈簧來實(shí)現(xiàn) 推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向采用在動(dòng)模座板上固定兩個(gè)導(dǎo)柱來實(shí)現(xiàn) 復(fù)位桿的大小為是 20 的 長(zhǎng)度是 150mm 由于模具較大在此又添加了限位柱以及垃圾釘?shù)?推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向和復(fù)位機(jī)構(gòu)如圖 4 4 所示 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20 圖4 4推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向和復(fù)位 5 支承與連接零件的設(shè)計(jì)與選擇 注射模中的各種固定板 支承板 支承塊以及模座等都稱為支承零部件 將它 們與合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和推料脫模機(jī)構(gòu)等組裝 便可組成注射模架 模架的作用是用來 安裝和固定注射模中的各種功能機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)時(shí)各種支承零件必須具有足夠的強(qiáng)度和 剛度 5 1 固定板 固定板在模具中起著固定成型零部件 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)及推出脫模機(jī)構(gòu)等各種結(jié) 構(gòu)功能的作用 如動(dòng) 定模固定板 推件板 推出固定板等 固定板在模具中的工 作條件與結(jié)構(gòu)形式和注射成型工藝條件有關(guān) 動(dòng) 定模固定板 采用 45 鋼 推出固 定板采用 235 鋼 5 2 支承板和墊塊 支承板也叫墊板 對(duì)固定板上模具的各零件起著支承作用 墊板墊靠在支承板 和模座之間 形成推出脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)空間 變更支承板和墊塊的厚度 可改變模 具的封閉高度 以保證閉合高度和開模行程與注射機(jī)規(guī)格的匹配 支承板應(yīng)具有一 定的強(qiáng)度和剛度 以免發(fā)生變形 引起注射成型時(shí)發(fā)生溢料或制品偏差 墊塊 模座與支承板間可采用六角螺釘固定 支承板和墊塊的材料分別采用 45 鋼和 235 鋼 5 3 模座 與注射機(jī)相聯(lián)的模具底板稱為模座 模座是整個(gè)注射模中支承所有零部件的底 板 在注射成型過程中傳遞合模力并承受成型力 應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度 即應(yīng) 具有足夠的厚度 不能低于 13 本套模具的模座厚度為 25 達(dá)到了使用要求 塑料接線柱模具設(shè)計(jì) 21 模座材料采用 235 鋼 6 冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6 1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 一本次設(shè)計(jì)的模具型腔是采用的鑲塊的形式 且因?yàn)橹g比較小冷卻很快 此 次設(shè)計(jì)并沒有加入冷卻水道 6 2 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 如果型腔內(nèi)因各種原因而產(chǎn)生的氣體不能及時(shí)被排出 將會(huì)在塑件上形成氣泡 接縫 表面輪廓不清晰及缺料等缺陷 此外氣體受壓 體積縮小而產(chǎn)生高溫會(huì)導(dǎo)致 塑件局部碳化或燒焦 同時(shí)積存的氣體還會(huì)產(chǎn)生反壓力而降低充模速度 因此型腔 設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮排氣方式 由于制品尺寸較小 利用分型面和推桿配合間隙排 根據(jù)以上各部分內(nèi)容的分析結(jié)果 按機(jī)械制圖的要求繪制出模具裝配圖 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 7 選擇注射機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)模架 7 1 初選注射機(jī) 該塑料制件單件重 ms 25g 澆注系統(tǒng)重量的計(jì)算可根據(jù)圖 3 3 澆注系統(tǒng)尺寸先 計(jì)算 澆注系統(tǒng)的體積 VJ 10cm 查手冊(cè)知高密度聚乙烯的密度為 1 05g cm 因此粗略計(jì)算澆注系統(tǒng)重量為 m j V J 10 1 05g 10 5g 11g 所以塑件及澆注系統(tǒng)的總重量 M 總 為 M ms 2 mj 25X2 11 61 g 因?yàn)?注射機(jī)的注射量要滿足 M 機(jī) M 總 0 80 的關(guān)系 式中 M 機(jī) 注射機(jī)的額定注射量 g M 總 塑件與澆注系統(tǒng)凝料的重量之和 g 所以 M 機(jī) M 總 0 80 61 0 8 76 25g 因此 可以初選 XS ZY 125A 的注射機(jī) 查手冊(cè)知 XS ZY 125A 注射機(jī)的有關(guān)參數(shù)如下 額定注射量 220cm 3 注射壓力 150Mpa 鎖模力 1800 kN 最大開合模行程 S 325mm 模具最大厚度 350 mm 模具最小厚度 220 mm 塑料接線柱模具設(shè)計(jì) 23 噴嘴圓弧半徑 12 mm 噴嘴孔直徑 4 mm 動(dòng) 定模板尺寸 420 mm 450 mm 拉桿空間 360 mm 420 mm 7 2 選擇標(biāo)準(zhǔn)模架 為了方便加工和熱處理 其型腔采用整體式 如圖 7 1 所示 從圖 7 1 可以看出 型腔為鑲嵌式計(jì)算 由于型腔壁厚計(jì)算比較麻煩 故可參 考經(jīng)驗(yàn)推薦數(shù)據(jù) 查手冊(cè)或由經(jīng)驗(yàn)確定型腔壁厚 S 32mm 根據(jù)以上分析 計(jì)算以及型腔尺寸及位置尺寸可確定模架的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格 查標(biāo)準(zhǔn)模架手冊(cè)選用 lkm side gate CI3040 模架 7 3 注射機(jī)的校核 7 3 1 注射壓力的校核 p 注 p 成型 查手冊(cè)知 ABS 塑料成型時(shí)的壓力 p 成型 120 140Mpa 小于 XS ZY 125A 注射機(jī) 150Mpa 的注射壓力 因此 注射壓力滿足 7 3 2 鎖模力校核 注射機(jī)的鎖模力 P 鎖模力 應(yīng)大于或等于塑料成型時(shí)型腔壓力與澆注系統(tǒng) 和塑件在分型面上的投影面積和 即 P 鎖模力 PF 式中 p 塑料成型時(shí)型腔壓力 ABS 塑料的型腔壓力 p 70Mpa F 澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和 mm 各型腔及澆注系統(tǒng)及各型腔在分型面上的投影面積 尺寸參照?qǐng)D 3 3 F 130X80X2 40X8 3 14X8X2 mm PF 70 22210 24N 1550KN P 鎖模力 1800KN 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24 因此 XS ZY 125A 注射機(jī)的鎖模力滿足要求 7 3 3 模具在注射機(jī)上安裝尺寸的校核 從標(biāo)準(zhǔn)模架外形尺寸 300 mm 400 mm 看 小于注射機(jī)拉桿空間 360 mm 420 mm 且模具的厚度為 301mm 也小于注射機(jī)的最大安裝模具厚度 350mm 和大于注射 機(jī)的最小安裝厚度 220mm 的要求 因此所選 XS ZY 125A 注射機(jī)安裝空間和模厚均滿 足要求 7 3 4 開模行程的校核 注射機(jī)最大開模行程 S S 2h 件 h 澆 5 10 式中 h 件 塑料制品高度 mm h 澆 澆注系統(tǒng)高度 mm 如圖 3 3 所示 取制件和澆注系統(tǒng)所需的開模行程應(yīng)為 2 h 件 5 10 2 25 5 10 mm 55 65mm 取 70mm 即注射機(jī)開模行程 S 325mm 大于取制件和澆注系統(tǒng)所需的開模行程 70mm 故注 射機(jī)的開模行程滿足 塑料接線柱模具設(shè)計(jì) 25 8 模具總裝圖 經(jīng) 過 二 個(gè) 多 月 的 認(rèn) 真 分 析 與 計(jì) 算 我 順 利 的 完 成 了 預(yù) 期 的 設(shè) 計(jì) 目 標(biāo) 測(cè) 繪 了 產(chǎn) 品 的 二 維 工 程 圖 并 繪 制 了 二 維 模 具 裝 配 圖 三 維 裝 配 圖 及 主 要 成 型 零 部 件 圖 同 時(shí) 對(duì) 主 要 零 部 件 模 仁 進(jìn) 行 了 加 工 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 26 圖 9 1 模 具 二 維 裝 配 圖 1 定 位 圈 2 定 模 模 座 板 3 型 芯 1 4 定 模 板 5 型 芯 2 6 動(dòng) 模 板 7 內(nèi) 導(dǎo) 柱 8 支 架 9 螺 釘 10 支 撐 板 11 墊 塊 12 動(dòng) 模 座 板 13 推 板 14 推 桿 固 定 板 15 頂 桿 16 拉 料 桿 17 復(fù) 位 桿 18 側(cè) 抽 芯 滑 塊 19 斜 導(dǎo) 柱 20 緊 固 銷 釘 21 澆 口 套 22 緊 固 螺 釘 模 具 的 工 作 原 理 和 工 作 過 程 如 下 開模時(shí) 動(dòng)模部分向后移動(dòng) 分型面分開 在型芯包裹力的作用下塑件被拉出 同時(shí)將澆注系統(tǒng)從主流道中拉出 隨著動(dòng)模繼續(xù)向后移動(dòng) 在斜導(dǎo)主的作用下使側(cè) 滑塊分型 使側(cè)型芯完成抽芯 然后動(dòng)模部分繼續(xù)向后移動(dòng) 注射機(jī)的頂桿作用 于推板 通過上面的推桿將塑件從下型芯頂出 至此 整個(gè)開模過程完成 合模時(shí) 先是推桿的先復(fù)位 動(dòng)模部分向前移動(dòng) 分型面開始合攏 同時(shí)在斜 道主機(jī)構(gòu)作用下使側(cè)滑塊復(fù)位 楔緊塊將側(cè)滑快楔緊 至此 整個(gè)合模過程完成 為下一次注射做好準(zhǔn)備 塑料接線柱模具設(shè)計(jì) 27 致謝 經(jīng)過這么幾個(gè)月的實(shí)習(xí)生活 我對(duì)模具這個(gè)專業(yè)有了更多的認(rèn)識(shí) 同時(shí)也對(duì)我 這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)有很大幫助 去年十二月剛剛接到需要設(shè)計(jì)得制件后 其實(shí)也是似 懂非懂 回來后想了很多辦法去完善設(shè)計(jì) 從型腔排版 到澆口流道的分布 到側(cè) 向抽芯的設(shè)計(jì) 最終確定了一個(gè)方案 我知道我的設(shè)計(jì)還有很大的缺陷與不足 有 很多也是我沒注意到的地方 但這次設(shè)計(jì)將會(huì)是我最寶貴的經(jīng)驗(yàn) 在以后的工作中 我一定會(huì)吸經(jīng)驗(yàn) 我要感謝各位老師對(duì)我們的認(rèn)真教導(dǎo) 交給我們專業(yè)知識(shí) 是你 們帶我們進(jìn)入模具的殿堂 同時(shí)也要感謝在設(shè)計(jì)期間對(duì)我?guī)椭薮蟮耐瑢W(xué) 給我提 出的寶貴意見 感謝這片設(shè)計(jì)中涉及到的各位學(xué)者 我引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn) 如果沒有 各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā) 我將很難完成本篇論文的寫作 由于我的水平有限 所寫設(shè)計(jì)難免有不足之處 懇請(qǐng)各位老師和學(xué)友予以批評(píng) 和指正 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 28 參考文獻(xiàn) 1 楊占堯 塑料注射模結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 高等教育出版社 2008 7 2 孫玲 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì) 清華大學(xué)出版社 2008 2 1 3 王曉江 模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)英語 機(jī)械工業(yè)出版社 2008 7 4 劉建超 張寶忠主編 塑料模具設(shè)計(jì)與制造 北京高等出版社 2004 6 5 太空模具網(wǎng) 未來十年的模具發(fā)展趨勢(shì) 2005 11 24 6 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社 全國(guó)彈簧標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)編 中國(guó)機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編彈簧卷 北京 1999 6