第二章 注射模具設(shè)計(jì)實(shí)例(樣稿).doc

第二章 注射模具設(shè)計(jì)實(shí)例(樣稿) 第二章注塑模具設(shè)計(jì)實(shí)例實(shí)例一單分型面注塑模具設(shè)計(jì) 一、塑件工藝性分析該塑件是一塑料瓶蓋，如圖2一1所示，塑件壁厚屬薄壁塑件，生產(chǎn)批量很大，材料為聚乙烯（PE，在高密度聚乙烯中摻入了部分低密度聚乙烯，改善塑件的柔韌性），成型工藝性很好，可以注射成型。 二、塑成型設(shè)備的選擇與成型工藝規(guī)程的編制1注射機(jī)的選用1)注射量的計(jì)算通過(guò)計(jì)算或Pro/E建模分析，塑件質(zhì)量m為2.8g，塑件體積V1=3.077cm3流道凝料的質(zhì)量m2還是個(gè)數(shù)，可按塑件質(zhì)量的0.6倍來(lái)估算。 從上述分析中確定為一模八腔，所以注射量為m=1.6nm1.682.8=35.84g2)塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計(jì)算流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積A2，在模具設(shè)計(jì)前是個(gè)值，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析，A2是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積A1的0.2倍0.5倍，因此可用0.35nA1來(lái)進(jìn)行估算，所以A=nA1A2=nA10.35nA11.35nA18412.336mm2式中A1=24d=0.78531.52=778.92mm2F mA p型8412.33630252370N252.37kN式中型腔壓力p型取30MPa（因是薄壁塑件，澆口又是潛伏式澆口，壓力損失大，取大一些）。 3）選擇注射機(jī)根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注射量和鎖模力的計(jì)算值，可選用SZ一60/450臥式注射機(jī)，見表2一12注塑成型工藝參數(shù)選用表2-1注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)理論注射容量/cm,78鎖模力kN450螺桿直徑mm30拉桿內(nèi)間距mm280x250注射壓力MPa170移模行程/mm220注射速率(g/s)60最大模厚mm300塑化能力/(g/s)5.6最小模厚mm100螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)14200定位孔直徑mm55噴嘴球半徑mm20噴嘴孔直徑mm3.5鎖模方式雙曲肘3注塑成型工藝規(guī)程的制定車間塑料注射成型工藝卡片資料編號(hào)共頁(yè)第頁(yè)零件名稱上蓋零件圖號(hào)裝配圖號(hào)材料牌號(hào)PE材料定額設(shè)備型號(hào)SZ一60/450每模件數(shù)8單件質(zhì)量2.8g工裝號(hào)材料干燥設(shè)備溫度8085時(shí)間h23料筒溫度后段中段前段噴嘴140160170xx70180模具溫度6070壓力注射壓力MPa60100背壓MPa時(shí)間注射s1560保壓s03冷卻s1560時(shí)間定額輔助min后處理溫度70單件min時(shí)間s24檢驗(yàn)編制校對(duì)審核組長(zhǎng)車間主任檢驗(yàn)組長(zhǎng)主管工程師 三、塑模具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)1型腔數(shù)量的確定及型腔的排列1)型腔數(shù)量的確定該塑件精度要求不高，又是大批大量生產(chǎn)，可以采用一模多腔的形式。 考慮到模具制造費(fèi)用、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低一些，初定為一模八腔的模具形式。 2)型腔排列形式的確定該塑件有兩圈內(nèi)螺紋，要使螺紋型芯從塑件上脫出，必須設(shè)計(jì)一套自動(dòng)脫螺紋的齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，并且型腔的分布圓直徑和齒輪分布圓直徑相吻合，若采用一模八腔，型腔分布圓直徑就相當(dāng)大了，這樣模具結(jié)構(gòu)尺寸就比較大，加上齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造費(fèi)用也很高。 但該塑件螺紋的牙型不高，且呈圓弧形牙，內(nèi)側(cè)凸起與直徑的比例約為5.26%（2826.626.6?100%=6.25%）因?yàn)樗貌牧蠟榫垡蚁牧蠌椥阅Ａ勘容^小，材質(zhì)硬度不高，可采用強(qiáng)制脫模的方式，這也是注塑廠成型這種類型瓶蓋的常用方法。 因此本設(shè)計(jì)采用推件板推出的強(qiáng)制脫模方法，型腔的排列方式采用雙列直排，如圖22所示。 從上面分析中可知，本模具擬采用一模八腔，雙列直排，推件板推出，流道采用平衡式，澆口采用潛伏式澆口或側(cè)澆口，定模不需要設(shè)置分型面，動(dòng)模部分需要一塊型芯固定板和支承板，因此基本上可確定模具結(jié)構(gòu)形式為A型帶推件板的單分型面注射模。 2分型面的選擇根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形式，分型面選在瓶蓋的底平面，如圖2一2所示。 3澆注系統(tǒng)與排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)1)主流道尺寸根據(jù)所選注射機(jī)，則主流道小端尺寸為d=注射機(jī)噴嘴尺寸(0.5-1)=3.5+0.5=4mm主流道球面半徑為SR=噴嘴球面半徑(1-2)=202=22mm2）主流道襯套形式本設(shè)計(jì)雖然是小型模具，但為了便于加工和縮短主流道長(zhǎng)度，襯套和定位圈還是設(shè)計(jì)成分體式，主流道長(zhǎng)度取40mm，約等于定模板的厚度（見圖2一3）。 襯套如圖2一3所示，材料采用T10A鋼，熱處理淬火后表面硬度為53HRC一57HRC。 3）分流道設(shè)計(jì) （1）分流道布置形式分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地經(jīng)分流道均衡的分配到各個(gè)型腔，因此，采用平衡式分流道，如圖24所示。 （2）分流道長(zhǎng)度第一級(jí)分流道L1=50mm第二級(jí)分流道L2=10mm第三級(jí)分流道L3=15.5mm（3)分流道的形狀、截面尺寸形狀及截面尺寸。 為了便于機(jī)械加工及凝料脫模，本設(shè)計(jì)的分流道設(shè)置在分型面上定模一側(cè)，截面形狀采用加工工藝性比較好的梯形截面。 梯形截面對(duì)塑料熔體及流動(dòng)阻力均不大，一般采用下面經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定截面尺寸，即B=0.2654m4L=0.26542.8450=1.996根據(jù)參考文獻(xiàn)1取B=4mm。 H=23B=234=2.67mm，取H=3mm分流道L1截面形狀如圖25所示。 4）澆口的設(shè)計(jì)根據(jù)外部特征，外觀表面質(zhì)量要求比較高，應(yīng)看不到明顯的澆口痕跡，圓周上布滿了防滑直紋，因此采用潛伏式澆口，在開模時(shí)澆口自行剪斷，幾乎看不到澆口的痕跡。 對(duì)于這類小型薄壁塑件，幾乎所有工廠都是這樣做的（個(gè)別工廠在蓋的頂部采用點(diǎn)澆口），若采用側(cè)澆口，不太符合工程實(shí)踐。 5）排氣槽的設(shè)計(jì)瓶蓋成型型腔體積比較小，約為3.1cm3，注射時(shí)間約為1s，采用的是潛伏澆口向型腔頂部?jī)A斜，塑料熔體先充滿型腔頂部，然后充滿周邊下部，這樣型腔頂部不會(huì)造成憋氣現(xiàn)象，氣體會(huì)沿著分型面和型芯與推件板之間的軸向間隙向外排出。 如果對(duì)于中大型塑件一定要通過(guò)計(jì)算，開設(shè)一定量的排氣槽，方可保證產(chǎn)品質(zhì)量。 4成型零件結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)1)凹模（型腔）瓶蓋圓周上均勻分布著防滑直紋，若凹模制成整體式，則直紋用機(jī)械加工方法很困難（沒有退刀位置），若制造一個(gè)電極來(lái)加工防滑直紋，成本也比較高。 整體模板都要用價(jià)格較貴重的模具鋼，維修也不方便。 因此，瓶蓋圓周部分若采用局部嵌人式凹模，上述存在的問(wèn)題能夠很方便地得到解決，如圖28所示，嵌件外徑尺寸按經(jīng)驗(yàn)，取44mm（壁厚7mm）。 2）型芯型芯是一個(gè)帶有兩圈螺紋的、且牙型不高的整體式型芯，如圖29所示。 5推出方式設(shè)計(jì)推件板推出過(guò)程中，為了減小推件板與型芯的摩擦，采用如圖2一10所示結(jié)構(gòu)，推件板與型芯間留0.2mm-0.25mm的間隙，本設(shè)計(jì)中取0.2mm，并用錐面配合，以防止推件板因偏心而板溢料。 6加熱與冷卻方式設(shè)計(jì)根據(jù)注塑廠的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在強(qiáng)制脫模的情況下，型芯必須冷卻，型芯縱向分兩排布置，若是采用串聯(lián)水道，勢(shì)必造成型芯溫差較大，因此兩排型芯應(yīng)分別采用兩條進(jìn)出水道，在注射工藝過(guò)程中，根據(jù)具體情況確定采用并聯(lián)水道還是串聯(lián)水道。 在定模部分的流道凝料也應(yīng)得到冷卻，可開設(shè)一條往返水道，模外膠管串聯(lián)，水道流量大小可根據(jù)注射時(shí)具體工藝情況進(jìn)行調(diào)整，水孔開設(shè)見圖2一12，如圖2一12所示裝配圖。 7標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇根據(jù)型腔的布局可看出，型腔嵌件分布尺寸為115195，又根據(jù)型腔側(cè)壁最小厚度為18.24，再考慮到導(dǎo)柱、導(dǎo)套及連接螺釘布置應(yīng)占的位置和采用推件板推出等各方面問(wèn)題，確定選用模架序號(hào)為5號(hào)（200L=200250），模架結(jié)構(gòu)為A4的形式，如圖2一11所示。 各模板尺寸的確定。 1）A板尺寸A板是定模型腔板，塑件高度18.5，在模板上還要開設(shè)冷卻水道，冷卻水道離型腔應(yīng)有一定的距離，因此A板厚度取40mm。 2）B板尺寸B板是凸模（型芯）固定板，凸模的成型部分直徑為巾28，因此B板厚度取32mm。 3）C墊塊尺寸墊塊=推出行程推板厚度推桿固定板厚度(510)=18.5+20+(510)=58.563.5根據(jù)計(jì)算，墊塊厚度C取63。 上述尺寸確定之后，就可以確定模架序號(hào)為5號(hào)，板面為200250，模架結(jié)構(gòu)形式為A4的標(biāo)準(zhǔn)模架。 從選定模架可知，模架外形尺寸寬長(zhǎng)高=200250237 四、有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算1成型零件工作尺寸的計(jì)算塑件尺寸公差按SJ1372-78標(biāo)準(zhǔn)中的6級(jí)精度選取。 1)型腔徑向尺寸式中s一塑件平均收縮率s=0.0150.0352+=0.025Ls塑件外徑尺寸（取31.5）；x修正系數(shù)（取0.58)；塑件公差值（查塑件公差表，取0.52）；制造公差，（取A/5)2)螺紋型芯徑向尺寸 (1)螺紋型芯大徑式中d s大塑件內(nèi)螺紋大徑基本尺寸（取28);中塑件內(nèi)螺紋中徑公差（取制造公差S的5倍）；中徑制造公差，根據(jù)參考文獻(xiàn)2中的表9.4一10（取0.03）。 (2)螺紋型芯小徑式中d s小塑件內(nèi)螺紋小徑基本尺寸（取26.6）。 (3)螺距工作尺寸式中t s塑件內(nèi)螺紋螺距（取4.5）。 3）型腔深度尺寸式中h塑件高度最大尺寸（取18.5）;x修正系數(shù)（取0.56）；塑件公差值，查塑件公差表（取0.44)。 4）型芯高度尺寸式中H塑件孔深最小尺寸（取17);x修正系數(shù)（取0.58）；塑件公差值，查塑件公差表（取0.40)注瓶蓋螺紋是一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)型螺紋，螺距4.5，牙型高度比較小，在螺紋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，適合于強(qiáng)制脫模，所以螺紋中徑和標(biāo)準(zhǔn)相差很大，就不做計(jì)算了，瓶蓋在使用中滿足要求。 2型腔側(cè)壁與動(dòng)模墊板厚度的計(jì)算1)型腔側(cè)壁厚度（按組合式圓筒形凹模計(jì)算）式中P型腔壓力（取30MPa);E材料彈性模量（取2.1105MPa）；p根據(jù)注射塑料品種，模具剛度計(jì)算許用變形量。 W型腔半徑。 型腔側(cè)壁是采用嵌件，嵌件單邊厚選7mm，兩型腔之間受力是大小相等、方向相反的，在合模狀態(tài)下不會(huì)產(chǎn)生變形，因此兩型腔之間壁厚只要滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的條件就可以了。 型腔與模板周邊的距離由模板外形尺寸來(lái)確定，因模板平面尺寸比型腔布置的尺寸要大得多（200115）/2=42.518.24），所以完全滿足強(qiáng)度和剛度的要求。 2）支承板厚度支承板厚度和所選模架兩墊塊之間的跨度有關(guān)，根據(jù)前面的型腔布置，模架應(yīng)選在200x250這個(gè)大類范圍之內(nèi)，墊塊之間的跨度大約為140mm，根據(jù)型腔布置及型芯對(duì)支承板的壓力，就可計(jì)算得到支承板的厚度，即式中p支承板剛度計(jì)算許用變形量，p=25i1=251.08=27m=0.027mm,i10.35W1/50.001W=0.351401/50.0011401.08m；L兩墊塊之間的距離（約為140);W影響模具變形的最大尺寸，若圓筒形是r或h，若矩形是L;L1支承板長(zhǎng)度，取250mm;l 1、12-8個(gè)型芯投影到支承板上的面積。 單件型芯所受壓力的面積為A1=4d2=0.785282=615.44mm28個(gè)型芯的面積為l112=8A14923.52mm2此支承板厚度計(jì)算尺寸為35.5，對(duì)于小型模具還可減小一點(diǎn)，可利用兩根推板導(dǎo)柱來(lái)對(duì)支承板進(jìn)行支撐，這樣支撐板厚度可近似為因此，支承板厚度可取得稍薄一點(diǎn)，取標(biāo)準(zhǔn)厚度32.3冷卻與加熱系統(tǒng)的有關(guān)計(jì)算（略） 五、注塑模具裝配圖繪制1裝配圖樣的表達(dá)方式。 模具裝配圖通常用3個(gè)視圖并輔以必要的局部視圖來(lái)表達(dá)。 繪制裝配圖時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑件的外形和流道的分布，確定型腔在模板上的布置，然后配置上各相應(yīng)機(jī)構(gòu)，大體可確定模具在主分型面（推出塑件的分型面）上平面尺寸（長(zhǎng)寬）。 再根據(jù)分型面?zhèn)€數(shù)，就可以按標(biāo)準(zhǔn)選擇模架，其中型腔板的厚度需設(shè)計(jì)者根據(jù)本設(shè)計(jì)的型腔深度來(lái)確定，這樣就可以大體上確定模具的外形尺寸。 合理布置3個(gè)主要視圖，同時(shí)還要考慮標(biāo)題欄、明細(xì)表、技術(shù)要求、尺寸標(biāo)注等需要的圖面位置。 2模具標(biāo)準(zhǔn)零件的選擇（略）3非標(biāo)準(zhǔn)模具零件的材料及熱處理選擇瓶蓋是大批量生產(chǎn)，成型零件所選用鋼材耐磨性和抗疲勞性能應(yīng)該良好；機(jī)械加工性能和拋光性能也應(yīng)良好。 因此構(gòu)成型腔的嵌人式凹模鋼材選用SMl。 定模板構(gòu)成瓶蓋頂部花紋、文字部分，成型時(shí)有料流的沖刷，但沒有脫模時(shí)塑件的摩擦，因此采用55鋼調(diào)質(zhì)（定模板材質(zhì)可和模架廠協(xié)商）。 螺紋型芯因?yàn)槭遣捎脧?qiáng)制脫模，磨損比較厲害，采用硬度比較高的模具鋼Gr12MoV，淬火后表面硬度為58HRC一62HRC。 4注射機(jī)主要參數(shù)的校核 (1)由注射機(jī)料筒塑化速率校核模具的型腔數(shù)n。 型腔數(shù)校核合格。 式中k注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8;M注射機(jī)的額定塑化量(5.6g/s)；t成型周期，取30s. (2)注射壓力的校核。 PekP0=1.3130=169MPa，而Pe170MPa，注射壓力校核合格。 式中k取1.3;Po取130MPa（屬薄壁窄澆口類）。 (3)鎖模力校核。 FKAP型=1.2252.37302.84kN，而F450kN,鎖模力校核合格。 （4）安裝尺寸的校核模具平面尺寸200x250280x250（拉桿間距），合格；模具高度237，100237100Mpa,故能滿足要求。 （3）鎖模力的校核塑料熔體在注射壓力下充下模腔，經(jīng)過(guò)注塑機(jī)噴嘴和模具澆具澆注系統(tǒng)時(shí)雖有壓力損失，進(jìn)入型腔仍具有較高壓力，模腔沿分型面處會(huì)產(chǎn)生很大的使模具脹開的力。 注塑機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)應(yīng)該提供足夠的鎖緊力，使動(dòng)、定模兩部分在注塑過(guò)程中保持緊密閉合。 每臺(tái)注塑機(jī)都有一個(gè)額定的鎖模力，所設(shè)計(jì)的模具在注塑料充模時(shí)，分型面脹開的總力不能超過(guò)這一額定鎖模力，用關(guān)系式表示為FqP式中F塑件加澆注系統(tǒng)在分型面上的投影上的投影面積;q型腔內(nèi)塑料熔體單位面積壓力;P-注塑機(jī)額定鎖模力而且q=p i K式中p i注射壓力;K熔體流經(jīng)噴嘴和澆注系統(tǒng)時(shí)的壓力損耗系數(shù),一般在0.30.7之間。 因?yàn)镻=1600KN;F=15457.8mm2;p i=165Mpa=165N/mm2;K=0.5據(jù)上面兩個(gè)式子所得q=F piK=15457.81650.5=1275268.5N=1275.3kNP故能滿足要求。 （4）模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核1）可安裝的模具高度每臺(tái)注塑機(jī)都有一個(gè)允許安裝的高度范圍，所設(shè)計(jì)的模具高度應(yīng)在這一允許范圍內(nèi)，即H min=230H m=280H max=450式中H m模具高度；H max，H min分別為注塑機(jī)允許安裝的最大和最小模具高度。 2）模具定位圈與注塑機(jī)定位孔的配合，注塑機(jī)的固定模板上都有一個(gè)起定位作用的基準(zhǔn)孔。 能使模具安裝到注塑機(jī)上后其主流道中心線與注塑機(jī)噴嘴中心線同軸，模具上的定位圈凸臺(tái)就與定定位孔成間隙配合。 3）噴嘴尺寸，注塑機(jī)噴嘴頭部的球面半徑R1=20應(yīng)與模具主流道始端的球面半徑R2相吻合，以免高壓塑料熔體從其縫隙外溢出。 一般R2=22應(yīng)比R1大12mm,否剛主流道內(nèi)的塑料凝料將無(wú)法脫除。 4）模具外形尺寸與注塑機(jī)拉桿間距注塑模向注塑機(jī)上安裝固定時(shí)，應(yīng)能順得通過(guò)注塑機(jī)拉桿之間的空間。 每種型號(hào)的注塑機(jī)拉桿之間都有一定的間距，所設(shè)計(jì)的注塑模外形尺寸應(yīng)不超過(guò)注塑機(jī)拉桿間的距離。 5）開模行程的校核采用液壓式聯(lián)合作用的注塑機(jī)開模行程不受模具安裝高度影響，模具安裝高度靠連在移動(dòng)模板后的大調(diào)節(jié)螺母，在允許的最大和最小模具高度之間調(diào)節(jié)，而開模行程是由鎖模的液壓油缸的運(yùn)動(dòng)所決定。 對(duì)于這種雙分型面注塑注塑模具應(yīng)滿足如下關(guān)系SH1+H2+a+510（mm）8242358167mm式中S注塑機(jī)的開模行程，S380mm。 H 1、H2分別為頂出距離和塑件高，a第二個(gè)分型面分開的距離。 故能滿足要求。 ?圖226開模行程5裝配圖繪制圖227是該模具圖，視圖主要表示各零件的位置和裝配關(guān)系，各視圖都假設(shè)