四通管的塑料注射模設(shè)計(jì).doc

課課 程程 設(shè)設(shè) 計(jì) 論計(jì) 論 文 文 題目 四通管的塑料注射模設(shè)計(jì) 英文 Design of Four way pipe plastic injection mold 院 別 專 業(yè) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 日 期 四通管的塑料注射模設(shè)計(jì)四通管的塑料注射模設(shè)計(jì) 摘要摘要 本次設(shè)計(jì)是針對(duì)建筑工程或給排水工程所用的塑料四通管的設(shè)計(jì) 其表面 的精度要求不高 模具設(shè)計(jì)上采用了直接澆口 開合模定位裝置 液壓抽芯機(jī) 構(gòu) 推管推出機(jī)構(gòu)等措施 實(shí)現(xiàn)高效 質(zhì)量高 成本低的產(chǎn)品設(shè)計(jì) 生產(chǎn)原則 設(shè)計(jì)中使我學(xué)到了很多知識(shí) 跟課堂上的學(xué)習(xí)很不同 設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)了 問題 如何去解決 這將對(duì)我以后的工作和生活都很有幫助 本設(shè)計(jì)是通過翻 閱一些產(chǎn)品設(shè)計(jì)和塑料模具設(shè)計(jì)有關(guān)的參考資料和文獻(xiàn) 結(jié)合繪圖軟 Pro Engineer Wildfire 4 0 AutoCAD 2008 和 Moldflow6 1 Mastercam9 1 對(duì)四通管件的產(chǎn)品和模具的初步設(shè)計(jì) 關(guān)鍵詞 關(guān)鍵詞 四通管件 注射模具 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu) Design of Four way pipe plastic injection mold Abstract The design is in accordance with for the four way pipe used for the construction engineering water supply and drainage engineering Its surface accuracy is not high die design uses the direct gate opening and closing the mold positioning device hydraulic pressure side core pulling mechanism ejector mechanism and measures The purpose is to achieve high efficiency high quality low cost products design and production principle The knowledge I learned from the design is very different from which I learned from the class There are many problems during the design process how to solve them which I learned will be very helpful for my future work and life During the design I read a number of books about product design and the reference data of plastic mold design combining with the designing software Pro Engineer Wildfire 4 AutoCAD 2008 and moldflow6 1 mastercam9 1pipe products and mold design to accomplish the preliminary design of the mould Key words Four pipe Injection mold the side core pulling mechanism 目錄目錄 2 塑件分析 4 2 1 零件二維圖及PROE三維圖 4 2 2 塑件產(chǎn)品分析 5 2 3 塑件材料的選擇 5 2 3 1 UPVC 材料 5 2 3 2 PE 材料 5 2 3 3 PC 材料 6 3 注射機(jī)的選擇 7 3 1 運(yùn)用 PRO E 分析零件 7 3 2 通過MOLDFLOW6 1 對(duì)塑件進(jìn)行分析 7 3 3 選擇注射機(jī) 8 3 3 1 注塑機(jī)分類 8 3 3 2 校核注射機(jī)的最大注射容積 9 3 3 3 鎖模力的校核 9 3 3 4 開模行程校核 10 4 塑件澆口分析和澆注系統(tǒng)的形成 11 4 1 方案的設(shè)定 11 4 1 1 方案一 11 4 1 2 方案一 12 4 2 1 方案二 13 4 2 2 方案二 14 4 3 1 方案三 15 4 3 2 方案三 16 4 4 結(jié)論 17 4 5 澆注系統(tǒng)的形式和澆口的設(shè)計(jì) 17 4 5 1 主流道的設(shè)計(jì) 18 4 5 2 主流道襯套 18 4 5 3 定位圈 19 4 5 4 主流道襯套的固定 19 4 5 5 分流道的設(shè)計(jì) 20 4 5 6 分流道的表面粗糙度 20 4 6 澆口設(shè)計(jì) 20 4 6 1 澆口位置的選擇應(yīng)遵循以下原則 20 4 6 2 澆口類型的選擇 21 4 7 冷料穴的設(shè)計(jì) 22 5 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算 23 5 1 塑件型腔徑向尺寸計(jì)算 23 5 2 型腔深度計(jì)算 24 5 3 成型零件鋼材的選用 型芯 26 5 3 1 成型零件的選用要求 26 5 3 2 材料 4Cr5MoSiV 分析 27 6 模架及機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 28 6 1 模架的選擇 28 6 1 1 注射機(jī)最大與最小模具厚度與模架的高度校核 29 6 2 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 6 2 1 排氣系統(tǒng) 30 6 2 2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 30 6 3 塑件分型面和側(cè)向抽芯 31 6 3 1 總圖 31 6 3 2 分型面的選擇原則 31 6 3 3 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的確定 32 6 4 頂出系統(tǒng)和合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 33 6 4 1 頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33 6 4 2 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 33 6 4 3 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì) 33 6 4 4 導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 34 6 5 導(dǎo)柱孔與導(dǎo)套 34 6 5 1 導(dǎo)柱孔的基本要求 34 6 5 2 導(dǎo)套 35 6 6 復(fù)位桿的設(shè)計(jì) 35 6 7 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 36 6 8 推桿設(shè)計(jì) 36 6 8 1 推桿的設(shè)計(jì) 36 6 8 2 推桿位置的選擇 37 7 繪制裝配草圖 38 7 1 總體裝配圖 38 7 2 A B 版結(jié)構(gòu)圖 40 8 數(shù)控分析和加工工藝 42 8 1 數(shù)控分析 A 版局部圖 43 8 2 工藝卡 44 總結(jié) 46 參考文獻(xiàn) 47 致謝 48 附錄 49 2 2 塑件分析塑件分析 2 1 零件零件二維圖及二維圖及 proe 三維圖三維圖 塑件的形狀結(jié)構(gòu)及尺寸 技術(shù)要求如圖 2 1 所示 三維 Pro E 圖如圖 2 2 所示 圖 2 1 四通管二維圖 圖 2 2 四通管三維圖 2 2 塑件產(chǎn)品分析塑件產(chǎn)品分析 四通管可用在建筑工程和排水系統(tǒng)中 可用在室內(nèi)室外 要求其具有耐用 抗氧化能力強(qiáng) 抗腐蝕性強(qiáng)等良好性能 且管道內(nèi)壁光滑阻力系數(shù)小 絕緣不 導(dǎo)電 材料不溶解于管道內(nèi)的液體 對(duì)水質(zhì)不構(gòu)成二次污染 化學(xué)穩(wěn)定性高 有很好的耐用性 不需要經(jīng)常替換 本設(shè)計(jì)的四通管尺寸較大 抽芯距離較長(zhǎng) 在模具設(shè)計(jì)時(shí) 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)是 其設(shè)計(jì)重點(diǎn) 如采用普通的斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu) 會(huì)導(dǎo)致模具結(jié)構(gòu)龐大 抽芯動(dòng)作 緩慢 加工效率低 因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的管件尺寸較大 型腔深 所需抽芯力大 所以擬用液壓缸抽芯機(jī)構(gòu) 塑件精度要求挺高 生產(chǎn)批量大量 初步確定為一 腔一模 2 3 塑件材料的選擇塑件材料的選擇 據(jù)對(duì)產(chǎn)品使用的分析 初步確定 UPVC PE PC 三種材料作為塑件的材料 2 3 1 UPVC 材料材料 1 無定性料 吸濕性小 流動(dòng)阻力小 模具澆注系統(tǒng)宜粗短 澆口截面宜 大 不得有死角 2 極易分解 在 200 溫度下與鋼 銅接觸更易分解 3 采用螺桿式注射機(jī)及直通式噴嘴時(shí) 孔徑宜大 以防死角溢料 2 3 2 PE 材料材料 1 結(jié)晶性料 吸濕性小 流動(dòng)性對(duì)壓力變化敏感 可能發(fā)生熔融破裂 與 有機(jī)溶劑接觸會(huì)發(fā)生開裂 2 加熱時(shí)間過長(zhǎng)則發(fā)生分解 燒焦 冷卻速度慢 因此必須充分冷卻 3 收縮率范圍大 收縮值大 易變形 翹曲 不宜用直接進(jìn)料口 易增大 內(nèi)應(yīng)力餓 或產(chǎn)生收縮不勻 2 3 3 PC 材料材料 1 無定性塑料 熱穩(wěn)定性好 成型溫度范圍寬 超過 330 才重分解 分 解師產(chǎn)生無毒 無腐蝕性氣體 2 吸濕性極小 但對(duì)水敏感性強(qiáng) 加工前必須干燥粗粒 否則會(huì)出現(xiàn)銀絲 氣泡及強(qiáng)度顯著改變的現(xiàn)象 3 易產(chǎn)生應(yīng)力集中 模溫超過 120 塑件冷卻慢 易變形粘模 脫模困難 成型周期長(zhǎng) 對(duì)這幾種材料廠總結(jié)歸納比較下 如表 2 1 示 表 2 1 幾種材料性能比較 塑料名稱硬聚氯乙烯聚乙烯聚碳酸脂 縮寫 UPVCPEPC 密度 g cm3 1 380 94 0 961 18 1 20 注射成型機(jī)類 型 螺桿式柱塞式螺桿式 計(jì)算收縮率 0 6 1 51 5 3 61 0 2 5 模具溫度 30 6060 7080 90 預(yù)熱溫度 70 8070 9080 100 抗彎強(qiáng)度 MPa 9027 40134 拉伸彈性模量 MPa 2 4 4 20 84 0 956 5 注射壓力 MPa 80 13060 10080 130 成型時(shí)間 h 40 13040 13050 160 布氏硬度 HB 16 22 0713 5 螺桿轉(zhuǎn)速 r min 2848 結(jié)論 根據(jù)市面上材料的經(jīng)驗(yàn)使用效果 性價(jià)比 及上面的對(duì)比和收縮率結(jié)論 根據(jù)市面上材料的經(jīng)驗(yàn)使用效果 性價(jià)比 及上面的對(duì)比和收縮率 硬 硬 度等條件 選擇度等條件 選擇 UPVCUPVC 作為本產(chǎn)品作為本產(chǎn)品 四通管塑件的材料 四通管塑件的材料 3 3 注射機(jī)的選擇注射機(jī)的選擇 3 1 運(yùn)用運(yùn)用 Pro E 分析零件分析零件 利用 Pro E 軟件對(duì)零件進(jìn)行分析計(jì)算可知 零件體積為 271 758cm 質(zhì)量 3 約為 3 75g 投影面積為 28988 1mm2 3 2 通過通過 moldflow6 1 對(duì)塑件進(jìn)行分析對(duì)塑件進(jìn)行分析 利用仿真軟件 對(duì)塑件進(jìn)行注射成型 可知道澆注系統(tǒng)的可行性和合理性 通過 moldflow6 1 對(duì)塑件進(jìn)行分析 得出塑件和澆注系統(tǒng)的材料總質(zhì)量 注射 成型時(shí)所的鎖模力 注射處壓力 澆口流道塑件的體積等數(shù)據(jù) 以利于模具結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì) 圖 3 1 四通管充填時(shí)間 得出總質(zhì)量 鎖模力 注射處壓力 澆口流道塑件的體積 總重量 制品 流道 312 0550g 最大鎖模力 在充填期間 39 9478tonne 充填階段結(jié)果摘要 最大注射壓力 2 504s 55 196MPa 圖 3 2 最大注射壓力 2 504s 總體積 274 5690cm 3 最初充填的體積 0 0000cm 3 要填充的體積 274 5690 cm 3 要填充的制品體積 272 8840 cm 3 要填充的主流道 流道 澆口體積 1 6853 cm 3 3 3 選擇注射機(jī)選擇注射機(jī) 3 3 1 注塑機(jī)分類注塑機(jī)分類 注塑機(jī)的分類方式很多 目前尚未形成完全統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的分類方法 常用的分 類方法有 1 按設(shè)備外形特征分類 臥式 立式 直角式 多工位注塑機(jī) 2 按加工能力分類 超小型 小型 中型 大型和超大型注塑機(jī) 此外還有按用途分類和按合模裝置的特征分類 但日常生活中用的較少 根據(jù)上面分析研究 以注射量的體積 鎖模力的大小為依據(jù) 選臥式 XS ZY 1000 注射成型機(jī) 該設(shè)備的技術(shù)參數(shù)如表 3 1 所示 表 3 1 注射機(jī)的主要參數(shù) 型號(hào)XS ZY 1000 額定注射量 cm 3 1000 螺桿直徑 mm85 注射壓力 MPa121 注射方式螺桿式 鎖模力 KN4500 最大開合模行程 mm700 模具最大厚度 mm700 模具最小厚度 mm300 頂出形式中心液壓頂出 兩側(cè)頂桿機(jī) 械頂出 噴嘴孔直徑 mm8 5 注射行程 mm260 噴嘴圓弧半徑 mm18 3 3 2 校核注射機(jī)的最大注射容積校核注射機(jī)的最大注射容積 根據(jù)公式 K V V 總 K 0 8 0 8 1000 800 247 569cm 3 注射機(jī)的最大注射量滿足要求 3 3 3 鎖模力的校核鎖模力的校核 鎖模力是指注射經(jīng)濟(jì)的合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所施加的最大夾緊力 注射時(shí) 當(dāng) 高壓熔體充滿型腔時(shí) 會(huì)產(chǎn)生一個(gè)沿注射機(jī)軸向方向的很大推力 力圖使模具 沿分型面脹開 其打消等于型腔內(nèi)熔體的平均壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面 上的垂直投影面積之和的乘積 因此 模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使注射機(jī)的鎖模力大于或 等于使模具沿分型面脹開的力 即 根據(jù)公式 F 0 P 模 A 分 100 A 分 28 988cm 2 P 模 35 查金屬與塑料成型設(shè)備表 3 2 F 0 4500 P 模 A 分 100 35 28 988 100 101458N 101 46KN 該注射機(jī)鎖模力為 4500 KN 滿足塑件成型要求 表 3 2 常用塑件型腔平均壓力 Mpa 塑件特點(diǎn)P Mpa 型 舉例 容易成型的制品 24 5 PE PP PS 等壁厚均勻的日用品 容 器類 一般制品 29 4 在模溫較高情況下 成型薄壁容器類制 品 中等粘度的塑料 和有精度要求的 制品 34 2 ABS POM 等有精度要求較高的工程結(jié) 構(gòu)件 如殼體 齒輪等 高粘度塑料 精 度 難于模的制 品 39 2 用于手機(jī)零件上高精度的齒輪或凸輪等 3 3 4 開模行程校核開模行程校核 開模取出塑件所需的開模距離必須小于模具注塑機(jī)的最大開模行程 注塑 機(jī)最大開模行程的大小直接影響模具所能成形的塑件高度 太小時(shí)塑件無法從 動(dòng) 定模之間取出 因此模具設(shè)計(jì)時(shí)必須警醒注射機(jī)開模行程的校核 使其與 模具的開模距離相適應(yīng) 對(duì)于液壓機(jī)械式鎖模機(jī)構(gòu)的注射機(jī) 其最大開模行程 是由肘桿機(jī)構(gòu)或合模液壓缸的沖程所決定的 而與模具厚度無關(guān) 當(dāng)模具厚度 變化時(shí)可由其調(diào)模裝置調(diào)整 故校核時(shí)只需使注射機(jī)最大開模行程大于模具所 需的開模距離即可 由于是雙分型面注射模 故其最大開模行程按下式校核 S S H1 H2 5 10 max 式中 S 模具所需開模距離 mm S 注射機(jī)最大開模行程 mm max H1 塑件脫模距離 mm H2 包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度 mm 因此 S 700 95 226 10 331 mm 滿足要求 max 所以初選 XS ZY 1000 注射成型機(jī) 4 4 塑件澆口分析塑件澆口分析和澆注系統(tǒng)的形成和澆注系統(tǒng)的形成 4 1 方案的設(shè)定方案的設(shè)定 通過 Moldflow6 1 對(duì)零澆注進(jìn)行了分析 初步定出了 3 個(gè)方案 分別 是 一個(gè)澆口的方案 兩個(gè)澆口的方案 四個(gè)澆口的方案 對(duì)比它們的充填 時(shí)間 注射位置處壓力 鎖模力 氣穴等確定選用那個(gè)方案 澆口流道尺寸 D1 設(shè)定 D2 0 79D1 D3 0 63D1 D1 為主流道的尺寸 D2 D3 等為分流道的尺寸 考慮到尺寸太大會(huì)影響塑件的精度 太小可能充填不完全 所以設(shè)定 D1 6mm 進(jìn)行方案分析 4 1 1 方案一方案一 圖 4 1 方案一 充填時(shí)間 圖 4 2 注射位置處壓力 圖 4 3 鎖模力 圖 4 4 氣穴 充填階段結(jié)束的結(jié)果摘要 充填結(jié)束時(shí)間 2 3628s 總重量 制品 流道 310 7730g 最大鎖模力 在填充期間 32 3768 tonne 結(jié)論 通過上面的分析可知 充填時(shí)間 s注射處壓力 MPA 鎖模力 t總重量 g氣穴 2 3636033310 78 少量 4 5 澆注系統(tǒng)的形式和澆口的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的形式和澆口的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注射機(jī)噴嘴射出后到達(dá)型腔之前在模具內(nèi)流經(jīng)的 通道 其主要作用是使來自注射機(jī)噴嘴的塑料熔體平穩(wěn)而順利的沖模 壓實(shí)和 保壓 在此方案中 采用普通流道澆注系統(tǒng) 普通流道澆注系統(tǒng)由主流道 分 流道 澆口 冷料穴四部分組成 4 5 1 主流道的設(shè)計(jì)主流道的設(shè)計(jì) 1 主流道小端直徑 D d 0 5 1 5mm 2 凹坑半徑 SR0 SR 1 2 20mm 為使塑料凝料能從主流道中順利拔出 需將主流道設(shè)計(jì)成具有 2 4 錐 角 的圓錐形 由于主流道部分與高溫許了熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸 所以常常將主流 道部分設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套 以便有效地選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)加工和 熱處理 延長(zhǎng)其使用受命 圖 4 25 主流道 4 5 2 主流道襯套主流道襯套 圖 4 25 主流道襯套 4 5 3 定位圈定位圈 為了拆卸更方便 模具的定位圈常與澆口套分開設(shè)計(jì)如圖所示 圖 4 26 定位圈 4 5 4 主流道襯套的固定主流道襯套的固定 主流道襯套的固定形式 圖 4 27 主流道襯套 1 定模座板 2 主流道襯套 3 內(nèi)六角螺釘 4 定位圈 4 5 5 分流道的設(shè)計(jì)分流道的設(shè)計(jì) 常用的分流道截面形狀有圓形 梯形 U型 半圓形 矩形等 本次采用圓 形的截面 為了便于機(jī)械加工及凝料脫模 分流道一般設(shè)置在分型面上 長(zhǎng)度 盡可能短 且少彎折 以利于最經(jīng)濟(jì)地實(shí)用原料和減少注射機(jī)的能耗 減少壓 力的損失 若分流道設(shè)計(jì)得較長(zhǎng)時(shí) 其末端應(yīng)設(shè)計(jì)冷料穴 因本次設(shè)計(jì)是用直 澆口 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) 不同的布置形 式 但應(yīng)遵循兩方面原則 即一方面排列緊湊 縮小模具板面尺寸 另一方面 流程盡量短 鎖模力力求平衡 4 5 6 分流道的表面粗糙度分流道的表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻 只有中心部位的塑料熔體 的流動(dòng)狀態(tài)較為理想 因面分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra 并不要求很低 一般取 1 6 m 左右既可 這樣表面稍不光滑 有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定 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 4 6 澆口設(shè)計(jì)澆口設(shè)計(jì) 澆口稱為進(jìn)料口 是指澆注系統(tǒng)中連接分流道與型腔的熔體通道 其位置 尺寸 形狀 直接關(guān)系到塑件的內(nèi)在質(zhì)量和外觀質(zhì)量 是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部位 4 6 1 澆口位置的選擇應(yīng)遵循以下原則 澆口位置的選擇應(yīng)遵循以下原則 1 澆口位置應(yīng)盡量選擇在分型面上 以便于模具加工及使用時(shí)澆口的清 理 2 澆口位置距型腔各個(gè)部位的距離應(yīng)盡量一致 并使其流程為最短 3 澆口的位置應(yīng)保證塑料流入型腔時(shí) 對(duì)著型腔中寬暢 厚壁部位 以 便于塑料地流入 4 避免塑料在流入型腔時(shí)直沖型腔壁 型芯或嵌件 使塑料能盡快流入 到型腔各部位 并避免型芯或嵌件變形 5 盡量避免使制品產(chǎn)生熔接痕 或使其熔痕產(chǎn)生在制品不重要部位 6 澆口位置及其塑料流入方向 應(yīng)使塑料在流入型腔時(shí) 能沿著型腔平 行方向均勻地流入 并有利于型腔內(nèi)氣體的澆口應(yīng)設(shè)置在制品上最易清除的部 位 同時(shí)盡可能不影響制品的外觀 4 6 2 澆口類型的選擇澆口類型的選擇 A 側(cè)澆口 又稱邊緣澆口一版開設(shè)在分型面從塑件邊緣進(jìn)料 側(cè)澆口又分 為扇形澆口和薄片型澆口 B 直接澆口 其特點(diǎn)是塑料經(jīng)主流道直接進(jìn)入型腔 C 中心澆口 是直接從中心環(huán)形或數(shù)股進(jìn)料 與直接澆口類同優(yōu)點(diǎn) 又分 為環(huán)形澆口 輪輻澆口 爪形澆口 D 點(diǎn)澆口 又名針點(diǎn)澆口 橄欖型或菱形澆口 其形狀如針點(diǎn) 是一種截 面尺寸很小的澆口 根據(jù)上面的分析和澆口位置的選擇 塑件采用直接澆注系統(tǒng) 這類澆口的 流程短 流動(dòng)阻力小 進(jìn)料速度快 有利于排除型腔的氣體 容易成型 通常 使用于單模穴模具 塑料以最小的壓力降直接從豎澆道填入模穴 但澆口去處 困難 遺留痕跡 如圖所示本設(shè)計(jì)采用直接澆口 圖 4 28 直接澆口 4 7 冷料穴的設(shè)計(jì)冷料穴的設(shè)計(jì) 在完成一次注射循環(huán)的間隔 考慮到注射機(jī)噴嘴和主流道入口這一小段熔 體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度 從噴嘴端部到注射機(jī)料筒以內(nèi) 約10 25mm 的深度有個(gè)溫度逐漸升高的區(qū)域 這時(shí)才達(dá)到正常的塑料熔體溫度 位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動(dòng)性能及成型性能不佳 如果這里溫度相對(duì)較低的 冷料進(jìn)入型腔 便會(huì)產(chǎn)生次品 為克服這一現(xiàn)象的影響 用一個(gè)井穴將主流道 延長(zhǎng)以接收冷料 防止冷料進(jìn)入澆注系統(tǒng)的流道和型腔 把這一用來容納注射 間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴 冷料穴一般開設(shè)在主流道對(duì)面的動(dòng)模板 上 也即塑料流動(dòng)的轉(zhuǎn)向處 其標(biāo)稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些 深度約為直徑的1 1 5 倍 最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積 冷料穴 有六種形式 常用的是端部為Z 字形和拉料桿的形式 具體要根據(jù)塑料性能合 理選用 5 5 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算 塑件材料為 UPVC 其收縮率為 0 6 1 5 取收縮率為 0 8 計(jì)算公差等 級(jí)為 IT7 5 1 塑件型腔徑向尺寸計(jì)算塑件型腔徑向尺寸計(jì)算 對(duì)的計(jì)算 040 0 0 120 0 0 4 3 1 S LSL 16 0 33 0 0 04 0 4 3 120008 0 1 XX 取 121 053 0 0 95 120 對(duì) 117的計(jì)算 035 0 0 0 0 4 3 1 S LSL 105 0 3 1 0 035 0 4 3 117008 0 1 XX 117 91取 117 92 035 0 0 對(duì) 110的計(jì)算 035 0 0 0 0 4 3 1 S LSL 105 0 3 1 0 035 0 4 3 110008 0 1 XX 110 854取 110 86 035 0 0 對(duì) 58的計(jì)算 030 0 0 0 0 4 3 1 S LSL 090 0 3 1 0 030 0 4 3 58008 0 1 XX 58 44取 58 45 030 0 0 對(duì) 56的計(jì)算 030 0 0 0 0 4 3 1 S LSL 090 0 3 1 0 030 0 4 3 56008 0 1 XX 56 426取 56 45 030 0 0 對(duì) 54的計(jì)算 030 0 0 0 0 4 3 1 S LSL 090 0 3 1 0 030 0 4 3 54008 0 1 XX 54 41取 54 42 030 0 0 5 2 型腔深度計(jì)算型腔深度計(jì)算 對(duì) 16 5的計(jì)算 018 0 0 0 0 3 2 1 S HSH 054 0 3 1 0 018 0 3 2 5 16008 0 1 XX 16 62 取 16 63 018 0 0 對(duì) 38的計(jì)算 025 0 0 0 0 3 2 1 S HSH 075 0 3 1 0 025 0 3 2 38008 0 1 XX 38 287取 38 30 025 0 0 對(duì) 105的計(jì)算 035 0 0 0 0 3 2 1 S HSH 105 0 3 1 0 035 0 3 2 105008 01 XX 105 82取 105 84 035 0 0 對(duì) 9的計(jì)算 015 0 0 0 0 3 2 1 S HSH 045 0 3 1 0 015 0 3 2 9008 0 1 XX 9 071取 9 08 015 0 0 對(duì) 21的計(jì)算 021 0 0 0 0 3 2 1 S HSH 021 0 3 1 0 021 0 3 2 21008 0 1 XX 21 154取 21 16 007 0 0 對(duì) 96的計(jì)算 035 0 0 0 0 3 2 1 S HSH 035 0 3 1 0 035 0 3 2 96008 0 1 XX 96 745取 96 76 012 0 0 對(duì) 85的計(jì)算 035 0 0 0 0 3 2 1 S HSH 035 0 3 1 0 035 0 3 2 85008 0 1 XX 85 66取 85 67 012 0 0 上面數(shù)據(jù)總結(jié) 如 表 4 2 塑件尺寸 mm計(jì)算公式 值 mm工作尺寸 mm 120 0 040120 96 117 0 035117 92 110 0 035110 86 58 0 03058 46 56 0 03056 44 54 0 0 4 3 1 S LSL 0 03054 42 16 50 01816 63 380 02538 30 1050 035105 84 90 0159 07 210 02121 16 960 03596 76 85 0 0 3 2 1 S HSH 0 03585 67 5 3 成型零件鋼材的選用 型芯 成型零件鋼材的選用 型芯 根據(jù)上面的數(shù)據(jù)選擇成型零件的材料 5 3 1 成型零件的選用要求成型零件的選用要求 機(jī)械加工性能良好 要選用易于切削 且在加工后能得到高精度零件的 鋼種 為此 以中碳鋼和中碳合金鋼最常用 這對(duì)大型模具尤其重要 對(duì)需要 電火花加工的零件 還要求該鋼種的燒傷硬化層較薄 拋光性能優(yōu)良 注射模成型零件工作表面 多需拋光達(dá)到鏡面 Ra 0 05 m 要求鋼材硬度 HRC35 40 為宜 過硬表面會(huì)拋光困難 鋼材的顯微 結(jié)構(gòu)應(yīng)均勻致密 極少雜質(zhì) 耐磨性和抗疲勞性能好 注射模型腔不僅受高壓塑料熔體沖刷 而且還 受冷熱溫度交變的應(yīng)力作用 一般的高碳合金鋼 可經(jīng)熱處理獲得高硬度 但 韌性差易形成表面裂紋 不宜采用 所選鋼種應(yīng)使注塑模能減少拋光修模的次 數(shù) 能長(zhǎng)期保持型腔的尺寸精度 達(dá)到所計(jì)劃批量生產(chǎn)的使用壽命期限 具有耐磨性 對(duì)有些塑料品種 如聚氯乙烯和阻燃性塑料 必須考慮選 用有耐腐蝕性的鋼材 查資料選擇合金工具鋼 4Cr5MoSiV 5 3 2 材料材料 4Cr5MoSiV 分析分析 4Cr5MoSiV 是空淬硬化 熱作模具鋼 是引進(jìn)美國(guó)的 H11 鋼 其性能及 使用壽命比 3Cr2W8V 鋼高 適用于作鋁合金壓鑄模 熱擠壓和穿孔用的工 具和芯棒 模鍛錘鍛模 壓力機(jī)鍛模 高速精鍛模和塑壓模等 亦被用作飛 機(jī) 火箭等耐熱 400 500 工作溫度的結(jié)構(gòu)零件 其物理性能 密度為 7 69t m 質(zhì)量定壓熱容 20 cp 為 459 8J kg K 6 6 模架模架及機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 6 1 模架的選擇模架的選擇 由于考慮到零件的尺寸大小 強(qiáng)度和注射機(jī)最小 最大閉合厚度選用 500 x630A2 型模架 如圖所示 圖 6 1 模架 分別選取 A 版的厚度為 125mm B 版厚度為 160mm C 墊塊的厚度為 160mm 則高度為 H 143 160 160 125 588mm 圖 6 2 模架二維圖 6 1 1 注射機(jī)最大與最小模具厚度與模架的高度校核注射機(jī)最大與最小模具厚度與模架的高度校核 注射機(jī)規(guī)定的模具最大與最小厚度是指動(dòng)模板閉合后達(dá)到規(guī)定鎖模力時(shí)動(dòng) 模板和定模板間的最大與最小距離 模具的厚度應(yīng)滿足一下式子 Hmin H Hmax 式中 H 模具厚度 mm Hmin 注射機(jī)允許的最小模具厚度 300mm Hmax 注射機(jī)允許的最大模具厚度 700mm 該套模具厚度符合要求 6 2 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 2 1 排氣系統(tǒng)排氣系統(tǒng) 排氣系統(tǒng)對(duì)確保制品質(zhì)成型質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用 其排氣方式有幾種 1 利用排氣槽 排氣槽一般設(shè)在型腔最后被充滿的部位 排氣槽的深度 因塑料不同而異 基本上是以塑料不產(chǎn)生飛邊時(shí)所允許的最大間隙來確定 2 利用型芯 鑲件 推桿等的配合間隙或?qū)Ｓ门艢馊艢?3 有時(shí)為了防止制品在頂出時(shí)造成真空變形 必須設(shè)計(jì)進(jìn)氣銷 4 有時(shí)為了防止制品與模具的真空吸附 而設(shè)計(jì)防真空吸附元件 6 2 2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 冷卻水孔應(yīng)盡量多 孔徑應(yīng)盡量大 冷卻水道至型腔表面的距離應(yīng)盡量相等 一般冷卻水孔至型腔表面的距 離應(yīng)大于 10mm 常用 12 15mm 澆口處加強(qiáng)冷卻 降低入水與出水的溫差 注意干涉和密封等問題 避免將冷卻管道開設(shè)在塑件融合紋部位 冷卻回路結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工和清理 在模具中設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的 就是要通過控制模具溫度 使注射成 型具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率 模具溫度及其波動(dòng)對(duì)塑料制件的收縮 率 尺寸穩(wěn)定性 力學(xué)性能 變形 應(yīng)力開裂和表面質(zhì)量等均有影響 模具溫 度過低 熔體流動(dòng)性差 制件輪廓不清晰 甚至充不滿型腔或形成熔接痕 制 件表面不光澤 缺陷多 力學(xué)性能低 對(duì)于模具溫度較低 一般小于 80 的塑料 一般情況下只需設(shè)置冷卻系 統(tǒng) 而對(duì)于模具溫度要求在 90 以上的 要設(shè)置加熱系統(tǒng) 由于 UPVC 的模具 溫度為 20 60 因此不需要設(shè)置加熱系統(tǒng) 6 3 塑件分型面塑件分型面和側(cè)向抽芯和側(cè)向抽芯 6 3 1 總圖總圖 利用 proe 對(duì)零件進(jìn)行分模如圖所示 圖 6 3 分型圖 6 3 2 分型面的選擇原則分型面的選擇原則 1 有利于保證制品外觀質(zhì)量 容易清除分型面處產(chǎn)生的溢料飛邊 2 有利于制品脫模 盡可能使塑件留在動(dòng)模型芯上 3 不應(yīng)影響制品的尺寸精度 4 應(yīng)盡量減少制品在分型面上的投影面積 5 有利于排氣 6 應(yīng)盡量使成型零件便于加工 7 必須考慮注射機(jī)的技術(shù)參數(shù) 設(shè)計(jì)分型面如圖所示 圖 6 4 分型面 6 3 3 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的確定側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的確定 由于考慮到側(cè)向抽芯的距離太長(zhǎng) 所以用液壓缸抽芯方式 如圖所示 圖 6 5 側(cè)向抽芯機(jī) 1 液壓缸 2 拉桿 3 液壓缸固定板 4 連接器 5 定位塊 6 4 頂出系統(tǒng)頂出系統(tǒng)和合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 4 1 頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì)頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì) 制品的頂出形式 歸納起來可分為機(jī)械頂出 液壓頂出 氣動(dòng)頂出三大類 在設(shè)計(jì)頂出系統(tǒng)時(shí)應(yīng)遵守下列原則 1 為使制品不致因頂出產(chǎn)生變形 推力點(diǎn)應(yīng)盡量靠近型芯或難于脫模的 部位 如制品上細(xì)長(zhǎng)的中空?qǐng)A柱 多采用推管 標(biāo)準(zhǔn)件通常為司筒 頂出 推力 點(diǎn)的布置應(yīng)盡量均勻 2 推力點(diǎn)應(yīng)作用在制品能承受力最大的部位 即剛性好的部位 如筋部 突緣 殼體形制品的壁緣等處 3 盡量避免推力點(diǎn)作用在制品的薄平面上 防止制品破裂 穿孔等 如 殼體形制品及筒形制品多采用推板頂出 4 為避免頂出痕跡影響制品外觀 頂出裝置應(yīng)設(shè)在制品的隱蔽面或非裝 飾表面 對(duì)于透明制品尤其要注意頂出位置及頂出形式的選擇 決定采用推桿從溢料草頂出制品的方法頂出 6 4 2 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 為了保證注射模準(zhǔn)確合模和開模 在注射模中必須設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 導(dǎo)向機(jī) 構(gòu)主要其定位 導(dǎo)向以及承受一定側(cè)壓力的作用 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 包括導(dǎo)柱和 導(dǎo)套兩個(gè)主要零件 分別安裝在動(dòng) 定模兩邊 當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)模架時(shí) 因模架本 身帶有導(dǎo)向裝置 一般情況下 只要按照模架規(guī)格選用即可 6 4 3 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì) 1 導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位 其中心至 模具邊緣應(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)套后變形 2 該模具采用 4 根導(dǎo)柱 其布置由標(biāo)準(zhǔn)模架決定 為確保動(dòng)模和定模只能 按同一個(gè)方向合模 不致在裝配時(shí)或合模時(shí)將方位弄錯(cuò) 導(dǎo)柱的不值方式常采 用等直徑導(dǎo)柱的不對(duì)稱布置 3 該模具導(dǎo)柱安裝在動(dòng)模板上 導(dǎo)套安裝在定模板上 6 4 4 導(dǎo)柱設(shè)計(jì)導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 1 為使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔 導(dǎo)柱的端部常常做成圓錐形或球形的先 導(dǎo)部分 2 導(dǎo)柱的長(zhǎng)度必須比凸模高度高出 6 8mm 3 導(dǎo)柱直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來確定 應(yīng)保證具有足夠的抗彎強(qiáng)度 該導(dǎo)柱 直徑有標(biāo)準(zhǔn)模架可知為 30mm 4 一般導(dǎo)柱與模板之間的固定部分采用 H7 m6 或 H7 k6 的過渡配合 該模 具固定部分采用 H7 m6 5 導(dǎo)柱應(yīng)具有堅(jiān)硬而耐磨的表面 堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯 材料為 20 號(hào) 鋼或 T8 淬硬 HRC50 55 本設(shè)計(jì)采用碳素工具鋼 T8A 圖 6 6 導(dǎo)柱 6 5 導(dǎo)柱孔與導(dǎo)套導(dǎo)柱孔與導(dǎo)套 6 5 1 導(dǎo)柱孔的基本要求導(dǎo)柱孔的基本要求 與導(dǎo)柱配合的導(dǎo)柱孔既可直接開設(shè)在有關(guān)模板上 也可以開設(shè)在導(dǎo)套中 無論采用何種方法 都應(yīng)該滿足下面基本要求 為了使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)柱孔 導(dǎo)柱孔的入口處應(yīng)做成圓角 導(dǎo)柱孔最好為通孔 這樣能使孔內(nèi)的空氣在導(dǎo)柱插入孔內(nèi)之后逸出 否 則會(huì)使導(dǎo)柱運(yùn)動(dòng)造成阻力 若受模具結(jié)構(gòu)限制 導(dǎo)柱孔必須做成盲孔而氣體無 法逸出時(shí) 需要在導(dǎo)柱孔上開設(shè)透氣孔或透氣槽 導(dǎo)柱孔與導(dǎo)柱的配合采用間隙配合 H7 f7 導(dǎo)柱孔的表面硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱工作表面的硬度 這樣可以改善兩者之間 的摩擦情況 防止導(dǎo)柱或?qū)妆焕?導(dǎo)柱孔與導(dǎo)柱應(yīng)盡量保證較高的同軸度 6 5 2 導(dǎo)套導(dǎo)套 圖 6 7 導(dǎo)套 導(dǎo)套的尺寸 圖示導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)尺寸可在表中查得 但其總長(zhǎng) L 需要根據(jù)導(dǎo) 套安裝板的厚度確定 而有效導(dǎo)向長(zhǎng)度 L1 一般都不要小于導(dǎo)柱直徑 導(dǎo)套的安裝 導(dǎo)套的安裝要求按圖規(guī)定 其中臺(tái)肩式導(dǎo)套外徑與安裝孔之 間采用過渡配合 H7 f6 或 H7 k6 而直套式導(dǎo)套外徑與安裝孔之間采用過渡配 合 H7 n6 或較松的過盈配合 導(dǎo)套的技術(shù)要求 導(dǎo)套可用淬火鋼或銅合金等耐磨性材料制造 導(dǎo)柱孔的 表面硬度應(yīng)比導(dǎo)柱硬度低 6 6 復(fù)位桿的設(shè)計(jì)復(fù)位桿的設(shè)計(jì) 復(fù)位桿用于合模時(shí)使頂管復(fù)位 材料常用 T8A HRC45 50 組合形式 各 尺寸關(guān)系及推薦尺寸如下所示 1 復(fù)位桿組合形式如圖 圖 6 8 復(fù)位桿 6 7 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 在注射成型的每一個(gè)循環(huán)中 塑件必須從模具型腔內(nèi)取出 一般成型的模 具是使塑件沾附在動(dòng)模上 利用機(jī)床的開模動(dòng)作取出塑件 但是 在設(shè)計(jì)脫模 機(jī)構(gòu)時(shí) 必須根據(jù)塑件的形狀 復(fù)雜程度和注射機(jī)頂出結(jié)構(gòu)形式 采用各種不 同類型的脫模結(jié)構(gòu) 脫模機(jī)構(gòu)的選用原則如下 1 使塑件脫模后不致變形 推力分布均勻 推力面盡可能大 并靠近型芯 2 塑件在頂出時(shí)不能造成碎裂 推力應(yīng)設(shè)在塑件能承力較大的地方 如筋 部 凸緣 殼體壁等處 3 盡量不損傷塑件的外觀 4 頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)動(dòng)作可靠 運(yùn)動(dòng)靈活 制造方便 配換容易 6 8 推桿設(shè)計(jì)推桿設(shè)計(jì) 簡(jiǎn)單脫模機(jī)構(gòu)有推桿機(jī)構(gòu) 推管機(jī)構(gòu) 推板機(jī)構(gòu)等 本設(shè)計(jì)用推桿推出機(jī) 構(gòu) 6 8 1 推桿的設(shè)計(jì)推桿的設(shè)計(jì) 推桿推出機(jī)構(gòu)是最簡(jiǎn)單 最常用的一種形式 由于設(shè)置推桿的位置自由度 較大 其截面大部分為圓形 制造容易 推出時(shí)運(yùn)動(dòng)靈活可靠 損壞后更換方 便 因此 在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用 圓形截面的推桿為最常用的形式 本設(shè)計(jì)采用的是 A 型推桿 圖 6 9 推桿 6 8 2 推桿位置的選擇推桿位置的選擇 推桿應(yīng)設(shè)置在有效位置即 1 應(yīng)設(shè)置在滑塊投影面內(nèi) 2 有深槽深孔部位附近 3 加強(qiáng)筋部位 4 局部壁厚部位 5 有金屬嵌件部位附近 6 結(jié)構(gòu)復(fù)雜部位 圖 6 10 推桿位置 7 7 繪制裝配草圖繪制裝配草圖 7 1 總體裝配圖總體裝配圖 圖 7 1 proe 裝配圖 圖 7 2 裝配圖 圖 7 3 主視圖 圖 7 4 左視圖 圖 7 5 俯視圖 7 2 A B 版結(jié)構(gòu)圖版結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)上面的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì) A B 結(jié)構(gòu)如圖 圖 7 6 A 板圖 圖7 7 B 版圖 8 8 數(shù)控分析和加工工藝數(shù)控分析和加工工藝 年來發(fā)展的高速銑削加工 大幅度提高了加工效率 并可獲得極高的表面 光潔度 另外 還可加工高硬度模塊 還具有溫升低 熱變形小等優(yōu)點(diǎn) 高速 銑削加工技術(shù)的發(fā)展 對(duì)汽車 家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力 目前它已向更高的敏捷化 智能化 集成化方向發(fā)展 未來的十年 中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括 1 提高大型 精密 復(fù)雜 長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)制造水平 2 在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用 CAD CAE CAM 技術(shù) 3 大力發(fā)展快速制造成形和快速制造模具技術(shù) 4 在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù) 氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù) 5 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率 6 發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù) 7 逐步推廣高速銑削在模具加工的應(yīng)用 8 進(jìn)一步研究開發(fā)模具的拋光技術(shù)和設(shè)備 9 研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程 10 開發(fā)新的成形工藝和模具 8 1 數(shù)控分析數(shù)控分析 A 版局部圖版局部圖 一 成型零件工藝分析一 成型零件工藝分析 在本模具中 成型零件是核心關(guān)鍵的零件 對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大 它的 精度要比塑件高 2 到 3 個(gè)等級(jí) 由于是大批量生產(chǎn) 要耐沖擊 高溫下工作不 變形 要防止磨損 表面質(zhì)量