畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書.pdf

摘 要 塑料制品具有原料來(lái)源豐富 價(jià)格低廉 性能優(yōu)良等特點(diǎn) 它在電 腦 手機(jī) 汽車 電機(jī) 電器 儀器儀表 家電和通訊產(chǎn)品制造中具 有不可替代的作用 應(yīng)用極其廣泛 注射成 形是成形熱塑件的主要 方法 因此應(yīng)用范圍很廣 本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是蛋糕切刀的注塑模的設(shè)計(jì) 蛋糕切刀具有重量 輕 易清潔 耐腐蝕老化 強(qiáng)度高 有一定韌性 制作方便 價(jià)格 低廉 美觀等特點(diǎn) 依據(jù)產(chǎn)品的數(shù)量和塑料的工藝性能確定塑件采用注射成形法生 產(chǎn) 該產(chǎn)品設(shè)計(jì)為大批量生產(chǎn) 故設(shè)計(jì)的模具要有較高的注塑效率 澆注系統(tǒng)要能夠自動(dòng)脫模 此外為保證塑件表面質(zhì)量采用側(cè)澆口 因 此選用單分型面注射模 側(cè)澆口自動(dòng)脫模結(jié)構(gòu) 模具的型腔采用一模 兩腔平衡布置 澆注系統(tǒng)采用側(cè)澆口成形 推出形式為四推桿推出機(jī) 構(gòu)完成塑件的推出 由于塑件的工藝性能要求注塑模中有冷卻系統(tǒng) 因此在模具設(shè)計(jì)中也進(jìn)行了設(shè)計(jì) 本次的設(shè)計(jì)中不僅參考了大量紙質(zhì) 文獻(xiàn) 而且在互聯(lián)網(wǎng)上查閱資料 設(shè)計(jì)過程比較完整 EMX 可以使設(shè) 計(jì)師直接調(diào)用公司的模架 節(jié)省模具設(shè)計(jì)開發(fā)周期 節(jié)約成本 減少 工作量 故本次設(shè)計(jì)基于 EMX 插件完成 即順應(yīng)了時(shí)代發(fā)展的要求 你 又大大減少了設(shè)計(jì)時(shí)間 關(guān)鍵詞 單分型面注射模具 蛋糕切刀 EMX ABSTRACT Plastic products with rich sources of raw materials low prices excellent performance and so on It is in the computer mobile phone automobile electrical electrical instrumentation home appliances and communications products manufacturing has an irreplaceable role the application is extremely extensive Injection molding is the main method of forming thermoplastic parts so the application range is very wide According to the number of products and the performance of plastic to determine the use of plastic injection molding method The product is designed for mass production so the design of the mold to have a higher injection efficiency gating system to be able to automatically stripping in addition to ensure that the plastic surface quality side gate so use single point injection mold side Gate automatic stripping structure The cavity of the mold is arranged in a mold and two chambers and the pouring system adopts the side gate forming and the form of the four push rods is introduced to complete the introduction of plastic parts As the plastic parts of the process performance requirements of the injection mold has a cooling system so the mold design is also designed This design not only refers to a large number of paper documents but also access to information on the Internet the design process is relatively complete EMX can make the designer directly call the company s mold saving mold design and development cycle cost savings reduce the workload So this design is based on EMX plug in completed that is conform to the requirements of the development of the times but also greatly reduces the design time Key words Single part injection mold Cake cutter EMX 目目 錄錄 第一章第一章 緒緒 論論 1 1 1 塑料模的功能 1 1 2 塑料模的發(fā)展?fàn)顩r 1 1 3 本設(shè)計(jì)的意義和目的 2 第二章第二章 塑件成型工藝性分析塑件成型工藝性分析 4 2 1 塑件及材料的分析 4 2 2 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式 6 2 3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9 2 4 章節(jié)小結(jié) 13 第三章第三章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 14 3 1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè) 14 3 2 成型零件鋼材的選用 14 3 3 成型零件工作尺寸的計(jì)算 16 3 4 模架的確定 17 3 5 排氣槽的設(shè)計(jì) 18 3 6 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 19 3 7 導(dǎo)向與定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 19 3 8 章節(jié)小結(jié) 19 第四章第四章 整體設(shè)計(jì)整體設(shè)計(jì) 21 4 1 模具總裝圖 21 4 2 模具的工作原理 22 4 3 模具的安裝試模 22 設(shè)計(jì)小結(jié)設(shè)計(jì)小結(jié) 24 謝辭謝辭 25 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 26 1 第一章 緒論 1 1 塑料模具的功能及模具業(yè)的地位 塑料模具是實(shí)現(xiàn)塑料成型生產(chǎn)的專用生產(chǎn)工具和主要工藝設(shè)備 利用塑料模具可以成型各種形狀和尺寸的塑料制件 如日常生活中常 見的塑料茶具 塑料餐具及家用電器中的各種塑料外殼 模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備 它的作用是控制和限制材料 固態(tài)或液態(tài) 的流動(dòng) 使之形成所需要的形體 用模具制造零件以 其效率高 產(chǎn)品質(zhì)量好 材料消耗低 生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造 業(yè)中 1 模具是一種重要的國(guó)工工藝裝備 是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各工業(yè)部門發(fā)展的 重要基礎(chǔ)之一 模具是壓力加工或其它成形加工工藝中 使材料變形 制成產(chǎn)品的一種重要工藝裝備 應(yīng)用廣泛 它在鍛造 塑料加工 壓 鑄等行業(yè)中起著重要作用 模鍛件 沖壓件 擠壓和拉拔件等 都是 使金屬材料在模具中發(fā)生塑性變形而獲得的 壓鑄零件 粉末冶金零 件也在模具中充填加工成形的 而塑料 陶瓷 玻璃制品等非金屬材 料的成形加工也多是依靠模具 少無(wú)切削加工是機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的一 個(gè)方向 而模具是利用壓力加工實(shí)現(xiàn)無(wú)切削工藝的關(guān)鍵 模具成形有 優(yōu)質(zhì) 高產(chǎn) 低消耗和低成本等特點(diǎn) 因此得到了廣泛應(yīng)用 據(jù)初步 統(tǒng)計(jì) 依靠模具加工的產(chǎn)品和零件 電行業(yè)占 80 機(jī)電行業(yè)占 70 以上 輕工 軍工 冶金及建材等行業(yè)大部分產(chǎn)品和生產(chǎn)都離不開模 2 具 1 2 我國(guó)塑料模的發(fā)展及現(xiàn)狀 近年來(lái)我國(guó)的模具技術(shù)有了很大的發(fā)展 在大型模具方面 已能 生產(chǎn)大屏彩電注塑模具 大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠 和整體儀表板等塑料模具 機(jī)密塑料模具方面 已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料 件模具 多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具 在成型工藝方面 多材質(zhì)塑料成行模 高效多色注塑模 鑲件互 換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新業(yè)取得了較大進(jìn)展 氣體輔助注射成形 技術(shù)的使用更趨成熟 熱流道模具開始推廣 有些單位還采用具有世 界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具 近年來(lái) 隨著塑料工業(yè)突飛猛進(jìn)地向前發(fā)展 模具設(shè)計(jì)和制造工業(yè) 也發(fā)生了根本的變化 高效率 自動(dòng)化 大型 超小型 高精度 高 2 壽命的模具在整個(gè)模具產(chǎn)量中所占的比例越來(lái)越大 據(jù)統(tǒng)計(jì) 汽車 拖拉機(jī) 電機(jī)電器 儀器儀表 自行車 電冰箱 電風(fēng)扇等 分別有 60 85 和 92 以上的零件用模具進(jìn)行成型加工 模具生產(chǎn)的費(fèi)用將 占產(chǎn)品成本的 10 30 且逐步提高 因此日本稱模具是進(jìn)入 富裕社 會(huì)的原動(dòng)力 德國(guó)稱為 金屬加工中的帝王 工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具 工業(yè)已成為獨(dú)立的行業(yè) 把模具技術(shù)水平作為國(guó)家機(jī)械制造工藝水平 的重要標(biāo)志之一 而國(guó)內(nèi)塑料塑件在人們的日常生活中及現(xiàn)代工業(yè)生 產(chǎn)領(lǐng)域中占有很重要的地位 采用模具成型的工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加 工工藝 可以提高生產(chǎn)效率 保證零件質(zhì)量 節(jié)約材料 降低生產(chǎn)成 本 從而取得很高的生產(chǎn)效率 因此 在機(jī)電 儀表 化工 汽車和 航天航空等領(lǐng)域 塑料已成為金屬的良好代用材料并得到了廣泛的應(yīng) 用 出現(xiàn)了金屬材料塑料化的趨勢(shì) 作為最有效的塑料成型方法之一 的注射成型技術(shù)具有可以一次成型各種結(jié)構(gòu)復(fù)雜和尺寸精密的塑件 成型周期短 生產(chǎn)率高 大批生產(chǎn)時(shí)成本低廉 易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化或自 動(dòng)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn) 因此 世界塑料成型模具產(chǎn)量中約半數(shù)以上是注射 模具 2 近幾年來(lái) 在我國(guó)其發(fā)展速度之快 需求量之大是前所未有的 但總體上與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家相比仍有較大的差距 目前 我國(guó)模具工 業(yè)的當(dāng)務(wù)之急是加快技術(shù)進(jìn)步 調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 增加高檔模具的比 重 質(zhì)中求效益 提高模具的國(guó)產(chǎn)化程度 減少對(duì)進(jìn)口模具的依賴 未來(lái)國(guó)內(nèi)外塑性模具的制造技術(shù)和成型技術(shù)有如下發(fā)展趨勢(shì) 1 在模 具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用 CAD CAE CAM 技術(shù) 2 高速銑削加工將得到 更廣泛地應(yīng)用 3 在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù) 注射成型和高 壓注射成型技術(shù) 4 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率 5 研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程 6 虛擬技術(shù)將得到發(fā) 展 7 模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展 廣泛應(yīng)用 CAD CAE CAM 技 術(shù) 逐步走向集成化的方向發(fā)展 1 3 本設(shè)計(jì)的依據(jù)和意義 隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的迅速發(fā)展 計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用 模具已經(jīng)成 為生產(chǎn)領(lǐng)域中的重要工藝裝備 特別是在塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中 塑 料模具的應(yīng)用及其廣泛 在各類模具中的地位也越來(lái)越突出 成為各 類模具設(shè)計(jì) 制造與研究中最具有代表意義的模具之一 而注塑模具 已經(jīng)成為制造塑料制造品的主要手段之一 且發(fā)展成為最有前景的模 具之一 注射成型是當(dāng)今市場(chǎng)上最常用 最具前景的塑料成型方法之 3 一 因此注塑模具作為塑料模的一種 就具有很大的市場(chǎng)需求量 所 以我選蛋糕切刀注塑模具設(shè)計(jì)作為我畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題 本課題應(yīng)用性強(qiáng) 涉及的知識(shí)面與知識(shí)點(diǎn)較多 如注塑成型 模 具設(shè)計(jì) 三維造型 運(yùn)動(dòng)仿真以及二維三維軟件的應(yīng)用 通過本課題的設(shè)計(jì) 培養(yǎng)和鍛煉了我以下基本能力 1 塑料件 制品涉及及成型工藝的選擇 2 一般塑料件制品成型模具的設(shè)計(jì)能 力 3 掌握模具設(shè)計(jì)常用的商業(yè)軟件 proe5 0 及同實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié) 合的能力 4 掌握了模具行業(yè)中常用輔助軟件 EMX 的使用方法 5 使 自己在文檔組織與檢索方面的能力得到提高 6 掌握寫論文的一般 步驟及格式方法 同時(shí)提高自己的學(xué)習(xí) 思考 解決問題的能力 因 為注塑模具對(duì)我來(lái)說是一個(gè)新的領(lǐng)域 4 第二章第二章 塑件成型工藝性分析塑件成型工藝性分析 2 1 塑件及材料的分析 2 1 1 蛋糕切刀的成型工藝性分析 如圖為蛋糕切刀的塑件圖 單位 mm 圖 2 1 塑件圖 1 產(chǎn)品名稱 水果刀刀殼 2 產(chǎn)品材料 聚乙烯 PE 塑件材料特性 聚乙烯塑料是塑料工業(yè)中產(chǎn)量最大品種 按聚合時(shí)采 用的壓力不同可分高壓 中壓和低壓三種 低壓聚乙烯的分子鏈上支 鏈較少 相對(duì)分子質(zhì)量 結(jié)晶度和密度較高 所以低壓聚乙烯比較 硬 耐磨 耐蝕 耐熱及絕緣性較好 高壓聚乙烯分子帶有許多支 鏈 因而相對(duì)分子質(zhì)量較低 且具有較好的有軟性 耐沖擊性及透明 性 3 塑件材料成形性能 聚乙烯成型時(shí) 在流動(dòng)方向與垂直方向 的收縮差異較大 注射方向的收縮大于垂直方向的收縮率 易產(chǎn)生變 形 聚乙烯收縮率的絕對(duì)值較大成型收縮率 也較大 易產(chǎn)生縮孔 冷卻速度慢 必須充分冷卻 且冷卻速度要均勻 質(zhì)軟易脫模 塑件 有淺的側(cè)凹時(shí)可強(qiáng)行脫模 4 產(chǎn)品數(shù)量 大批量生產(chǎn) 5 塑件尺寸 如圖 2 1 所示 6 塑件顏色 土黃 米白 乳白等各種顏色 可根據(jù)需要任意 選擇 7 塑件材料物理性能 查文獻(xiàn) 1 可得 1 密度 30 91 0 96 g cm 5 2 收縮率 1 0 3 0 3 熱變形溫度 83 103 4 熔點(diǎn) 92 5 屈服強(qiáng)度 37MPa 6 抗彎強(qiáng)度 67MPa 7 彎曲彈性模量 1 45GPa 8 抗壓強(qiáng)度 56MPa 8 塑件質(zhì)量 該產(chǎn)品材料為 PE 由上得知其密度 30 91 0 96 g cm 收縮率為 1 0 3 0 計(jì)算出平均密度為30 92 g cm 平均收縮 2 0 通過 PRO E 的分析功能 得到蛋糕切刀的大致和質(zhì)量 體積 V 13200 3 mm 質(zhì)量 m 12 44gv 9 塑件分析 塑件外側(cè)表面光滑 下端外沿不允許有澆口痕 跡 塑件厚度為 2mm 外形尺寸不大 塑料熔體流程不是太長(zhǎng) 適合 于注射成型 參考教材表 2 10 選擇該塑件的脫模斜度為 1 2 1 2 PE 成型工藝參數(shù) 查文獻(xiàn) 3 表 3 1 得 1 預(yù)熱溫度 80 85 2 預(yù)熱時(shí)間 2h 3 溫度 1 后段 230 250 2 中段 240 260 3 前段 230 240 4 噴嘴溫度 220 230 5 模具溫度 80 100 4 注射壓力 80MPa120MPa 5 成型時(shí)間 1 注射時(shí)間 05s 2 保壓時(shí)間 2080s 3 冷卻時(shí)間 2050s 4 成型周期 50140s 6 塑化形式 螺桿式 7 噴嘴形式 直通式 2 1 3 關(guān)于 PE 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮的問題 6 1 結(jié)晶性料 吸濕性小 可能發(fā)生熔體破裂 長(zhǎng)期與熱金屬接 觸易發(fā)生分解 2 成型收縮范圍大 收縮率大 易發(fā)生縮孔 凹痕 變形 取 向性強(qiáng) 3 塑件應(yīng)壁厚均勻 避免缺口 尖角 以防止應(yīng)力集中 4 注意控制成型溫度 料溫低取向性明顯 尤其低溫高壓時(shí)更 明顯 模具溫度低于 50 C 以下塑件無(wú)光澤 易產(chǎn)生熔接痕 流痕 90 C 以上時(shí)醫(yī)發(fā)生翹曲 變形 2 2 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式 2 2 1 分型面位置的確定 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 塑件 結(jié)構(gòu)工藝性及尺寸精度 嵌件的位置 塑件的推出 排氣等多種因素 的影響 因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較以選出較為合理的方 案 通過對(duì)塑件結(jié)構(gòu)形式的分析 分型面應(yīng)選在有利于開模取出塑件 的底平面上 其位置如圖 2 2 所示 圖 2 2 分型面 2 2 2 型腔數(shù)量和排列方式的確定 7 由于塑件形狀比較簡(jiǎn)單 質(zhì)量較小 且需求大批量生產(chǎn) 考慮到 塑件的長(zhǎng)寬比 所以模具選用一模兩腔平衡布置 采用單分型面注塑 模 澆口形式采用側(cè)澆口進(jìn)料 這樣模具尺寸較小 制造方便 利于 充滿型腔 塑件質(zhì)量高 生產(chǎn)效率高 成本低 型腔排列如圖 2 3 所 示 圖 2 3 型腔數(shù)量的排列布置 從上面的分析可知 本模具設(shè)計(jì)為一模兩腔 非完全對(duì)稱直線排 布 根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形狀 推出機(jī)構(gòu)擬采用脫模版推出的形式 澆注系 統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí) 流道采用對(duì)稱平衡式 澆口采用側(cè)澆口 且開設(shè)在分型面 上 因此 定模部分不需要單獨(dú)開設(shè)分型面取出凝料 動(dòng)模部分需要 添加型芯固定板 支撐板和脫模板 由上分析可選用帶脫模板的單分 型面注射模 2 2 3 注射機(jī)型號(hào)的確定 1 注射機(jī)的選擇 澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前是不能確定準(zhǔn)確的數(shù)值 但是可以根 據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件體積的 0 21 倍來(lái)估算 由于本次采用的流道簡(jiǎn)單 并且較短 因此澆注系統(tǒng)的凝料按照體積的 0 2 倍來(lái)計(jì)算 故一次注 入模具型腔的塑料熔體的總體積 即澆注系統(tǒng)的凝料和 2 個(gè)塑件體積 之和 為 33 1 0 2 31 7VVcm 總塑 2 13200 1 0 2 317000mm 8 結(jié)合文獻(xiàn) 3中式 4 18 則有 3 0 831 7 0 839 625Vcm 總 根據(jù)以上對(duì)凝料體積的初步計(jì)算 初步選定公稱注射量為 163 3 cm 型號(hào)為 HV 150 的注射機(jī) 其主要參數(shù)見下表 表 2 1 注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 理論注射容量 cm 3 2163 頂出行程 mm 120 螺桿柱塞直徑 mm 35 注射方式 螺桿式 注射壓力 MPa 183 開模行程 mm 430 注射速率 1 g s 130 回縮力 kn 35 鎖模結(jié)構(gòu) 曲肘 模板最大厚度 mm 20 射出重量 g 89 頂出力 kn 40 鎖模力 kn 1500 頂出行程 mm 120 拉桿內(nèi)間距 mm 460 460 模板最小厚度 mm 160 2 注射機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核 1 注射壓力校核 查文獻(xiàn) 3式 4 1 可知 PE 成型時(shí)所需注射 壓力為 70100MPa 這里取 0 90apMP 注射機(jī)注射壓力為p公 183MPa 注射機(jī)安全系數(shù) 1 1 251 4k 這里取 1 k 1 3 則 10 k p 1 390 117p 公 所以注射機(jī)注射壓力合格 2 鎖模力校核 塑件在分型面上的投影面積A塑 則 由 PROE 分析得出A塑 6548 91 2 mm 取整為 6549 2 mm 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A澆 即流道凝料 包括澆 口 在分型面上的投影面積A澆 數(shù)值 可以按照多型腔模的統(tǒng)計(jì)分 析來(lái)確定 A澆 是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積 0 20 5A塑的倍 由于本次設(shè)計(jì)的流道簡(jiǎn)單 分流道相對(duì)較短 因 此流道凝料投影面積可以適當(dāng)取小一些 這里取 0 2AA塑 澆 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面積A總 則 2 2 1 2 2 1 2 6549 15717 6An AAAmm 總塑塑澆 模具型腔內(nèi)的脹型力F脹 則 15717 6 35550116550 116FA pNNKN 脹總模 式中 pp 模模 是型腔的平均計(jì)算壓力值 是模具型腔內(nèi)的壓力 你 通常取注射壓力的 20 40 大致范圍為 2040MPa 由于本 設(shè)計(jì)對(duì)塑件精度要求不高 可取p模 35MPa 由文獻(xiàn) 3表 2 1 知該注射機(jī)的公稱鎖模力為 1500kN 鎖模力安全 系數(shù)為 22 1 1 1 2 k1 2k 這里取 則 9 2 1 2k FF 脹脹 1 2 550 116 660 192 F脹 所以 注射機(jī)鎖模力 合格 對(duì)于其他安裝尺寸的校核要等到模架選定 結(jié)構(gòu)尺寸確定后方可 進(jìn)行 2 3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2 3 1 主流道的設(shè)計(jì) 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)和開模時(shí)主流道凝料的順利拔出 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 1 主流道尺寸 1 主流道的長(zhǎng)度 本設(shè)計(jì)中初取 L 50mm 進(jìn)行設(shè)計(jì) 2 主流道小端直徑 d 噴嘴尺寸 0 5 1 mm 4 0 5 mm 4 5mm 3 主流道大端直徑 d d 2 L tan 2 8mm 式中 4 4 主流道球面體積 S 0 R 注射機(jī)噴嘴球頭半徑 1 2 mm 12 2 14mm 5 球面的配合高度 h 3mm 2 主流道的凝料體積 2222 3 14 504 52 254 2 25 33 VLRrR r 主主主主主 主 33 1150mm 11 5cm 3 主流道當(dāng)量半徑 2 25 4 2 n R 3 125mm 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)材料的要求較嚴(yán)格 因而盡管小型注射?？梢詫⒅髁鞯罎部谔着c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)中常采用碳素鋼 T8A 或 T10A 熱處理淬火表面硬度為 50 55HRC 如圖 2 4 所 示 10 圖 2 4 主流道澆口套結(jié)構(gòu)形式 2 3 2 分流道的設(shè)計(jì) 1 分流道的布置形式 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)還要考慮減小分流道的容積 和壓力平衡 把塑料熔體均衡地分配到各個(gè)型腔 因此采用非平衡式 分流道 2 分流道長(zhǎng)度 由于流道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單 根據(jù)兩個(gè)型腔的結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì) 分流道較短 故設(shè)計(jì)時(shí)可適當(dāng)選小一些 單邊分流道長(zhǎng)度 L 取 28mm 如圖 2 2 所示 3 分流道的當(dāng)量直徑 因?yàn)樵撍芗馁|(zhì)量 m 12 44g 200g 根據(jù)文獻(xiàn) 3式 4 16 分流道的當(dāng)量直徑為 4 4 0 2654 0 265412 14435DmL 分塑分 2 2496mm 實(shí)際設(shè)計(jì)參照表 4 7 時(shí)取整為 5mm 4 分流道截面形狀 常用的分流道截面形狀有圓形 梯形 U 形 六角形等 為了便于加工和凝料的脫模 分流道大多設(shè)計(jì)在分型 11 面上 本設(shè)計(jì)采用圓形截面 其效率最高 即具有最小的壓力降和熱 損失 5 分流道截面尺寸 2 2 2 5 19 625 44 D Amm 分 分 6 凝料體積 1 分流道長(zhǎng)度 28 2 56Lmm 分 2 凝料體積 56VL A 分分分 19 625 1099mm 33 1 1cm 7 校核剪切速率 1 確定注射時(shí)間 查文獻(xiàn) 3表 4 8 可取 t 1 6s 2 計(jì)算分流道體積流量 1 1 13 2 q 1 8 vv t 分分 分 7 9 3 cm 3 由文獻(xiàn) 3式 4 20 可得剪切速率 33 3 33 3 7 9 3 14 2 5 q R 分 分 分 5 31 31 10 s 該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道的最佳剪切速率 2 5 10 31 5 10 s 之間 所以 分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格 8 分流道的表面粗糙度和脫模斜度 分流道的表面粗糙度要求 不是很低 一般取 Ra1 252 5 m 即可 此處取1 6Ram 2 3 3 澆口的設(shè)計(jì) 該塑件要求不允許有裂紋和變形缺陷 表面質(zhì)量要求較高 采用 一模八腔注射 為便于充模時(shí)的剪切速率和封閉時(shí)間 因此采用側(cè)澆 口 其截面形狀簡(jiǎn)單 易于加工 便于試模后修正 且開設(shè)在分型面 上 從型腔的邊緣進(jìn)料 1 側(cè)澆口尺寸的確定 1 計(jì)算側(cè)澆口的深度 根據(jù)文獻(xiàn) 3表 4 10 可得側(cè)澆口的深 度 h 計(jì)算公式為0 7 21 4hntmm 式中 t 是塑件壁厚 這里 t 2 對(duì)于 PE 其成型系數(shù) n 0 7 在工廠進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí) 澆口深度常常先取小值 以便在今后試模時(shí) 發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行修模處理 故此處澆口深度 h 取 2mm 2 計(jì)算測(cè)澆口的寬度 根據(jù)表 4 10 可得側(cè)澆口的寬度 B 的 計(jì)算公式為 12 0 77423 2 01cm 3030 n A B 式中 n 是成型系數(shù) 對(duì)于 PE 其 0 7 A 是凹模的內(nèi)表面積 通 過 PROE 建模得到 3 計(jì)算側(cè)澆口的長(zhǎng)度 根據(jù)表 4 10 可得側(cè)澆口的長(zhǎng)度L澆一 般選用 0 7 2 5mm 這里取L澆 0 7mm 2 側(cè)澆口剪切速率的校核 1 計(jì)算澆口的當(dāng)量半徑 由于面積相等可得 由此矩形澆口的 當(dāng)量半徑 1 2 Bh R 澆 0 7156mm 2 校核澆口的剪切速率 確定注射時(shí)間 查表 4 8 可取 t 1 6s 計(jì)算澆口的體積流量 33 39 625 8 25cm s8250 1 6 V qmms t 塑 澆 計(jì)算澆口的剪切速率 由式 4 20 可得 3 3 3 n qv R 澆 則 3 3 3 3 8250 23660mm 3 14 0 7156 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 5000 1 50000s 之間 所以 澆口的剪切速率合格 2 3 4 校核主流道的剪切速率 1 計(jì)算主流道的體積流量 1500612 52 13200 1 6 vvnv q t 主分塑 主 17820 3mm 3 s 2 計(jì)算主流道的剪切速率 33 3 33 3 17820 3 3 14 3 125 n q R 主 主 613 7 1 s 主流道內(nèi)熔體的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率 1 5005000s 之間 所以 主流道的剪切速率校核合格 2 3 5 冷料穴的設(shè)計(jì)及計(jì)算 13 冷料穴位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上 其作用主要是收集熔體前 鋒的冷料 防止冷料進(jìn)入模具型腔而影響制品的表面質(zhì)量 本設(shè)計(jì)僅 有主流道冷料穴 由于該塑件表面要求沒有印痕 采用脫模板推出塑 件 故采用與球頭形拉料桿匹配的冷料穴 開模時(shí) 利用凝料對(duì)球頭 的包緊力使凝料從主流道襯套中脫出 2 4 章節(jié)小結(jié) 本章主要對(duì)塑件及其材料進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析 初步選擇注射機(jī)型 號(hào) 并且簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)了澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 14 第三章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 3 1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 1 1 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)采用整體嵌入式凹模 如圖 3 1 所示 圖 3 1 凹模 3 1 2 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 通常可以分為整體式和組合 式兩種類型 通過對(duì)塑件的結(jié)構(gòu)分析 選用整體式凸模 且無(wú)需設(shè)計(jì) 型芯塊 3 2 成型零件鋼材的選用 根據(jù)對(duì)成型塑件的綜合分析 該塑件的成型塑件要有足夠的剛 度 強(qiáng)度 耐磨性及良好的抗疲勞性能 同時(shí)考慮它的機(jī)械加工性能 和拋光性能 又因?yàn)樵撍芗谴笈可a(chǎn) 所以構(gòu)成腔的嵌入式凹模 鋼材選用 T8A 3 3 成型零件工作尺寸的計(jì)算 15 表 3 1 公差數(shù)值表 5 9 11 根椐塑件的要求 由以上兩表可查得 該塑件可按精度等級(jí)為 4 級(jí)精度選取 此產(chǎn)品采用 4 級(jí)精度 屬于一般精度制品 因此 凸凹模徑向 尺寸 高度尺寸及深度尺寸的制造與作用修正系數(shù) x 取值可在 0 5 0 8 的范圍之間 凸凹模各處工作尺寸的制造公差 因一般機(jī)械加工 的型腔和型芯的制造公差可達(dá)到 IT7 IT8 級(jí) 綜合參考 查文獻(xiàn) 3 表 4 15 相關(guān)計(jì)算具體如下 1 z MCPs LSl M L 凹模徑向尺寸 mm s l 塑件徑向基本尺寸 cp S 塑料的平均收縮率 塑件公差值 z 凹模制造公差 1 凹模徑向尺寸的計(jì)算 由文獻(xiàn) 3表 1 3 取 PE 平均收縮率 1 75 查文獻(xiàn) 3表 4 15 取 0 6 是塑件上相應(yīng)尺寸的公差 z 是塑件上相應(yīng)尺寸制造公 差 對(duì)于中小型塑件取 z 1 4 0 85 0 28 3 0 0 1 0 0175 1900 6 0 85191 415 S L mm 16 0 44 0 15 3 0 0 1 0 175 25 0 6 0 4425 156Lmm 2 凹模深度尺寸的計(jì)算 0 05 0 05 0 00 1 2 10 0175 0 6 0 161 94 z MCPs HSH S H是塑件的高度尺寸 是系數(shù) 查表 4 15 可知一般在 0 5 0 7 之間 此處取 0 6 3 4 模架的確定 本次設(shè)計(jì)采用 EMX 輔助建模 按照 HASCO 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)模具配件進(jìn)行 設(shè)計(jì) HASCO 標(biāo)準(zhǔn)是世界三大模具配件生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)之一 以其互配性 強(qiáng) 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔 容易安裝 可換性好 操作可靠 性能穩(wěn)定 兼容各 國(guó)家工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)屹立于世界各模具標(biāo)準(zhǔn) 與美國(guó)的 DME 標(biāo)準(zhǔn) 日本的 MISUMI 標(biāo)準(zhǔn)齊名是世界覆蓋范圍最廣的模具配件生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)型腔的大小和導(dǎo)柱 導(dǎo)套的布置確定模架的基本尺寸為 346 346 模架結(jié)構(gòu)如下圖 3 2 圖 3 2 3 4 1 各模板尺寸的確定 1 A 板尺寸 A 板是定模型腔板 凹模嵌板深度為 21mm 考慮到 要在模板上開設(shè)冷水道 A 板取標(biāo)準(zhǔn)厚度為 46mm 2 B 板尺寸 B 板是型芯固定板 按照模架標(biāo)準(zhǔn)取 46mm 3 C 板 墊塊 尺寸 墊塊 推出行程 推板厚度 推桿固定板厚 度 510 mm 25 17 24 510 mm 7176mm 按照標(biāo)準(zhǔn)件初步 選定 76mm 3 4 2 模架各尺寸的校核 17 根據(jù)所選注射機(jī)來(lái)校核模具設(shè)計(jì)的尺寸 1 模具最大平面尺寸 346mm 396mm 460mm 460mm 拉桿間 距 校核合格 2 模具高度尺寸 267mm 180mm 267mm 450mm 模具的最大厚 度和最小厚度 校核合格 3 模具的開模行程 S 12 HH 510 mm 20 2 510 mm 28 33 430mm 注射機(jī)開模行程 校核合格 3 4 3 排氣槽的設(shè)計(jì) 該塑件由于采用側(cè)澆口進(jìn)料 熔體經(jīng)塑件下方的臺(tái)階及中間的肋 板充滿型腔 其間隙配合可作為氣體排出的方式 不會(huì)在頂部產(chǎn)生憋 氣的現(xiàn)象 同時(shí) 底面的氣體會(huì)沿著分型面和型芯與脫模板之間的間 隙向外排出 3 5 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3 5 1 推出方式的確定 本塑件底面采用推桿推出方式 推桿脫模機(jī)構(gòu)是最簡(jiǎn)單 最常用 的一種形式 具有制造簡(jiǎn)單 更換方便 推出效果好等特點(diǎn) 推出機(jī) 構(gòu)的復(fù)位采用復(fù)位桿復(fù)位 為避免長(zhǎng)期對(duì)定模扳的撞擊 復(fù)位桿斷面 低于定模板平面 0 020 05mm 3 5 2 脫模力的計(jì)算 開始脫模時(shí)所需的脫模力最大 其后推出的作用僅僅是為了克服 推出機(jī)構(gòu)移動(dòng)的摩擦力 所以計(jì)算摩擦力的時(shí)候 一般只計(jì)算剛開始 脫模時(shí)的初始脫模力 由于脫模力的大小與塑件壁厚 與垂直于脫模 方向塑件的投影面積 型芯長(zhǎng)度 塑料袋收縮率 涂抹斜度有關(guān) 同 時(shí)也塑料盒型芯材料之間的摩擦系數(shù)有關(guān) 另外 還與型芯數(shù)目有 關(guān) 實(shí)際上 影響脫模力的因素很多 在計(jì)算公式中完全反應(yīng) 所以 只對(duì)脫模力做了大概的分析和計(jì)算 其計(jì)算式如下 cossin t FAp 式中 A 塑件包絡(luò)的面積 7423m 2 m p 塑件單位面積上的包緊力 模內(nèi)冷卻的塑件 一般 p 取 0 8 77 101 2 10 pa 這里取 1 0 7 10 pa 脫模斜度 1 塑件對(duì)型芯的摩擦系數(shù) 查文獻(xiàn) 4 表 4 24 取 0 23 代入式中計(jì)算得出 t F 14472N 3 5 3 校核推出機(jī)構(gòu)作用在塑件上的單位壓應(yīng)力 18 1 推出面積 A 為塑件的投影面積 6549m 2 m 2 推出應(yīng)力 1 21 2 14472 2 65 6549 F MPa A 3 6 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 卻系統(tǒng)的計(jì)算很麻煩 由于能力有限 在此只進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算 設(shè)計(jì)時(shí)忽略模具因空氣對(duì)流 輻射以及與注射機(jī)接觸所散發(fā)的熱量 按單位時(shí)間內(nèi)塑料熔體凝固時(shí)所放出的熱量應(yīng)等于冷卻水所帶走的熱 量 3 6 1 冷卻介質(zhì) PE 屬于中等黏度材料 查表 4 29 知其成型溫度及模具溫度分別 為 150 250 和 50 70 所以 模具溫度初步選定 60 用 常溫水對(duì)模具進(jìn)行冷卻 3 6 2 冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)單計(jì)算 1 單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料熔體總質(zhì)量 1 塑料制品的體積 nV VVV 主分塑 0 621 1 5 2 13 2 cm 3 28 52 3 cm 2 塑料制品的質(zhì)量 0 92 28 5226 24mVg 0 0262kg 3 塑件壁厚為 2mm 查表 4 34 得t冷 12 5s 參考選用注射機(jī) 取注射時(shí)間t注 1 8s 根據(jù)塑件的取出難易程度設(shè)脫模時(shí)間t脫 8s 則塑件注射周期tttt 注脫冷 12 5 1 8 8 s 22 3s 由此得每小 時(shí)注射次數(shù) N 3600 22 3 161 次 4 單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量 161 0 0262 4 2182 WNmkg hkg h 2 確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時(shí)所放出的熱量 s Q 查表 4 35 直接可知 PE 的單位熱量 s Q的值的范圍在 690810 KJ kg 故可取 s Q 750KJ kg 3 計(jì)算冷卻水的體積流量 qv 這里假定塑料凝熔體凝固和冷卻 過程中放出的熱量全部被冷卻水帶走 設(shè)冷卻水道入口的水溫為 2 22 出水口的水溫為 1 25 取水的密度 1000kg 3 m 水的 比熱容4 187 ckJkg 則根據(jù)公式可得 12 4 2182 750 60 60 1000 4 187 2522 s WQ qv c 3 0 0042 minm 19 4 確定冷卻水路的直徑 d 當(dāng) 3 0 0042qvm min 時(shí) 查表 4 30 可知 為了使冷卻水處于湍流狀態(tài) 取模具冷卻水孔的直徑 d 0 008m 5 冷卻水在管內(nèi)的流速 22 44 0 0042 6062 3 14 0 008 qv d 1 3933m s 6 求冷卻管壁與水交界面的膜傳熱系數(shù) h 因?yàn)槠骄疁貫?23 5 查表 4 31 可得 f 0 67 f 是與冷卻介質(zhì)有關(guān)的物理系數(shù) 則有 0 80 8 2 0 20 2 4 187 4 187 6 7 1000 1 393 m 0 008 f hkJh d 42 2 4 10 kJcm h 7 計(jì)算冷卻水通道的導(dǎo)熱總面積 A 22 4 4 2182 750 0 0036 2225 2 4 1060 2 s WQ Amm h 其中 是模具平均溫度與冷卻水平均溫度之間的差值 8 計(jì)算模具所需冷卻水管的總長(zhǎng)度 L 0 0036 0 1433143 3 3 14 0 008 A Lmmm d 9 冷卻水路的根數(shù) 設(shè)每條水路的長(zhǎng)度為300lmm 則冷 卻水路的根數(shù)為 143 3 0 48 300 L l 根 單從計(jì)算結(jié)果來(lái)看 一條冷水道夠用 為了提高生產(chǎn)效率 凹模 和型芯都應(yīng)得到充分的冷卻 應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況加以修改 3 7 導(dǎo)向與定位結(jié)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)則通過導(dǎo) 柱導(dǎo)套進(jìn)行合模定位 本模具所成型的塑件比較簡(jiǎn)單 模具定位精度 要求不是很高 因此可采用模架本身所帶的定位結(jié)構(gòu) 3 8 章節(jié)小結(jié) 20 本章主要進(jìn)行成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 參照 HASCO 標(biāo)準(zhǔn)初步 擬定了模架的結(jié)構(gòu)形式 確定了模架各模板的尺寸 還簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)了排 氣系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng) 擬定了退出機(jī)構(gòu)的形式 21 第四章 整體設(shè)計(jì) 4 1 模具總裝圖 圖 4 1 三維裝配圖 圖 4 2 二維裝配圖 22 4 2 模具的工作原理 合模時(shí) 在導(dǎo)柱和導(dǎo)套的導(dǎo)向定位下 動(dòng)模和定模閉合 型腔是 設(shè)在定模板上的凹模 并由注射機(jī)合模系統(tǒng)提供的鎖模力使定模板和 動(dòng)模板鎖緊 然后注射機(jī)開始注射 塑料熔體經(jīng)定模上的澆注系統(tǒng)進(jìn) 入型腔 待熔體充滿型腔并經(jīng)過保壓 補(bǔ)縮和冷卻定模一定時(shí)間后開 模 開模時(shí) 注射機(jī)合模系統(tǒng)帶動(dòng)動(dòng)模板后退 模具從動(dòng)模和定模分 型面分開 塑件留在凹模由于重力作用而掉落 同時(shí)拉料桿將澆注系 統(tǒng)的主流道凝料從澆口套中拉出 當(dāng)動(dòng)摸移動(dòng)一定距離后 注射機(jī)的 頂桿接觸推板 推出機(jī)構(gòu)開始動(dòng)作 使推桿將落在定模板上的塑件推 出 塑件從模具中落下 至此完成一次注射過程 合模時(shí) 推出機(jī)構(gòu) 靠復(fù)位桿復(fù)位并準(zhǔn)備下一次注射 4 3 模具的安裝試模 4 3 1 模具的安裝 試模前要對(duì)模具及試模用的設(shè)進(jìn)行檢驗(yàn) 模具的閉合高度 安裝 與注射機(jī)的各個(gè)配合零件配合間隙適當(dāng) 無(wú)卡住現(xiàn)象 活動(dòng)要靈活 可靠 起止位置的定位要準(zhǔn)確 各鑲嵌件 緊固件要牢固 無(wú)松動(dòng)現(xiàn) 象 各種水管接頭 閥門 附件 備件要齊全 對(duì)于試模設(shè)備也要進(jìn) 行全面檢查 即對(duì)設(shè)備的油路 水路 電路 機(jī)械運(yùn)動(dòng)部位 各操縱 件和顯示信號(hào)要檢查 調(diào)整 使之處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài) 模具安裝