塑料管環(huán)形澆口模具設(shè)計(jì)

1、目 錄第 1章 工藝計(jì)算 .1 1.1 塑料件設(shè)計(jì)圖 .1 1.2 塑件分析 .1 1.3 注射機(jī)的型號(hào)和規(guī)格選擇及校核 .2 第 2章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .4 2.1 型腔排布及分型面選擇 .4 2.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .5 2.3 成型零件工作尺寸計(jì)算 .7 2.4 導(dǎo)向機(jī)構(gòu) .10 2.5 脫模機(jī)構(gòu) .11 2.6 排氣及冷卻系統(tǒng) .13 小結(jié) .16 參考文獻(xiàn) 16第 1章 工藝計(jì)算1.1 塑料件設(shè)計(jì)圖 圖 1-1 塑料零件圖1.2 塑件分析ABS 的本色是一種表面具有較高光澤的淡黃色不透明顆粒,比重為 1.05, 略重于水。 具有堅(jiān)韌,硬質(zhì),剛性的特征。性能 ABS產(chǎn)生,主要是對(duì) HIPS

2、表面光澤不好,除了抗沖強(qiáng)度外,其它機(jī)械性能 不佳而產(chǎn)生的進(jìn)一步研究,人們力圖找出綜全性能都比較優(yōu)良的材料。ABS 的機(jī)械性能:抗拉強(qiáng)度,中等?？箾_強(qiáng)度很好,且在低溫下也不迅速下降。 由于它是三元共聚物,三種成分的不同,它的性能有較大的差異。一般來說, ABS 具有良好的光澤,質(zhì)硬,堅(jiān)韌,剛性,機(jī)械性能適中,是一種良好的殼體材料。它易于 印刷,以及電鍍等表面處理。它的低溫沖擊性能也比較好,尺寸穩(wěn)定。注塑性能:一般的 ABS 熔點(diǎn)為 170左右,分解溫度為 260;注塑溫度的可調(diào)區(qū) 間比較大。注塑時(shí),一般使用溫度為 180 -240;因?yàn)橄鹉z成分的存在,它吸少量水 分,生產(chǎn)時(shí),需哄干,可用 80-

3、90溫度烘干 1-2hr 即可;同時(shí),由于橡膠成分的存在,熱穩(wěn)定性差,它比較易分解,注塑時(shí),原料不要在料筒內(nèi)停留太長時(shí)間;熔體粘度比 PS 大,但澆口和流道一般,也能充滿制品;制品易帶靜電,表面易吸塵埃。收縮率為 5; 溢邊值為 0.05mm ABS 相對(duì)密度為 1.05G/CM3左右,表 1-1 注射成型機(jī)的技術(shù)規(guī)范 (1結(jié)晶料,吸濕小,不須充分干燥,流動(dòng)性極好流動(dòng)性對(duì)壓力敏感,成型時(shí)宜用 高壓注射,料溫均勻,填充速度快,保壓充分 . 不宜用直接澆口,以防收縮不均,內(nèi)應(yīng)力 增大。注意選擇澆口位置,防止產(chǎn)生縮孔和變形。(2收縮范圍和收縮值大,方向性明顯,易變形翹曲。冷卻速度宜慢,模具設(shè)冷料 穴

4、,并有冷卻系統(tǒng)。(3加熱時(shí)間不宜過長,否則會(huì)發(fā)生分解。(4軟質(zhì)塑件有較淺的側(cè)凹槽時(shí),可強(qiáng)行脫模。(5可能發(fā)生融體破裂,不宜與有機(jī)溶劑接觸,以防開裂。零件壁厚均勻,結(jié)構(gòu)簡單,成型容易。2. 澆注系統(tǒng)凝料 由于主流道里的凝料還是未知的,可按塑料件的 0.6倍計(jì)算3. 實(shí)際注射量 V 實(shí) =Vs +Vj =55.42+22.17=77.59cm3。1.3 注射機(jī)的型號(hào)和規(guī)格選擇及校核注射模是安裝在注射機(jī)上的,因此在設(shè)計(jì)注射模具是應(yīng)該對(duì)注射機(jī)有關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行必要的了解,以便設(shè)計(jì)出符合要求的模具,同時(shí)選定合適的注射機(jī)型號(hào)從實(shí)際注射量應(yīng)在額定注射量的 20%80%,即額定注射量為 96.99397.95c

5、m3可以 初選額定注射量在 60cm 3以上的注射機(jī) SZ-500/200。表 1-2 注射機(jī)成型規(guī)格 鎖模力是指注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所施加的最大夾緊力,當(dāng)高壓的塑料熔體充填 模腔時(shí),會(huì)沿鎖模方向產(chǎn)生一個(gè)很大的脹型力。為此,注射機(jī)的額定鎖模力必須大于該 脹型力,即:型 分 脹 鎖 P A F F =鎖 F 注射機(jī)的額定鎖模力(N ;型 P 模具型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力(MPa ;一般為注射壓力的 0.2-0.4倍,通常取20-40MPa 。這里選 型 P =40MPa;分 A 塑料和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和(2mm ;由分析,可得投影面積615.442mm ,澆注系統(tǒng)的投影面積不超過

6、8002mm ;所以 F 脹 (kN 408. 0=, 型 分 脹 鎖 P A F kN F =25 ,符合要求。對(duì)于具有液壓 -機(jī)械式合模機(jī)構(gòu)的注射機(jī),其最大開模行程是由肘桿機(jī)構(gòu)的最大行程 所決定的,而不受模具厚度影響,因此本次設(shè)計(jì)中,開模行程與模具厚度無關(guān),且為單分型面注射模,則所需開模行程 H 為:mm 10521max (+H H S 式中, 1H 塑件推出距離(mm ;2H 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件厚度(mm ; m a xS 注射機(jī)最大開模行程(mm ; 這里通過資料可得:max mm 12886060S H =+= (第 2章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分型面的形式與塑件幾何形狀、脫模方法、模具類型

7、及排氣系統(tǒng)、澆口形式等有關(guān), 我們常見的形式有如下五種:水平分型面、垂直分型面、斜分型面、階梯分型面、曲線 分型面。2. 分型面的選擇 圖 2-1 分型面根據(jù)教材塑件的分型面應(yīng)取在位于塑件截面尺寸最大的部位。按塑件結(jié)構(gòu),分型面 選在塑件端面,垂直于開模方向,型芯設(shè)在動(dòng)模,開模后塑件包在型芯上留在動(dòng)模,符 合分型面設(shè)計(jì)原則,便于脫模,保證制件精度,簡化模具結(jié)構(gòu);1. 型腔數(shù)目的確定任務(wù)書規(guī)定為一模一腔。2. 型腔排布方式確定由于塑件屬于小型塑件又要滿足大批量生產(chǎn)要求,為使模具制造簡便,綜合考慮澆 注系統(tǒng)、模具結(jié)構(gòu)等因素,擬采用平衡布置。2.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)所謂注射模的澆注系統(tǒng)是指主流道的始端到

8、型腔之間的熔體流動(dòng)通道。其作用是使 塑件熔體平穩(wěn)而有序地充填到型腔中,以獲得組織致密、外形輪廓清晰的塑件。因此, 澆注系統(tǒng)十分重要。而澆注系統(tǒng)一般可分為普通澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩類。這里 選用普通澆注系統(tǒng),它一般是由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成。1. 主流道尺寸(1主流道通常設(shè)計(jì)成圓錐形,其錐角 =42,內(nèi)壁表面粗糙度一般為m 63. 0a =R 。這里取 =3;(2為防止主流道與噴嘴處溢料,噴嘴與主流道對(duì)接處緊密對(duì)接,主流道對(duì)接處應(yīng) 制成半球形凹坑,且半徑:mm 122110mm 2112=+=+= ( (R R ;(3小端直徑:mm 315. 05. 2mm 15. 0d d

9、 12=+=+= ( (;(4凹坑深:h=35mm,這里取 h=3mm;(5在保證塑料良好成型的前提下,主流道長度 L 應(yīng)盡量短。通常由模板厚度確 定,一般取 mm 60L ;這里由標(biāo)準(zhǔn)模架,并考慮塑件厚度,取 L = 37mm。(6大端直徑:D=d2+2Ltan = 5mm。2. 主流道襯套的形式由于主流道與塑料熔體及噴嘴反復(fù)接觸和碰撞,因此將主流道制成可拆卸的主流道襯套,便于優(yōu)質(zhì)鋼材加工和熱處理。如圖,且襯套大端高出定模端面 H = 510mm,起定 位環(huán)作用; 圖 2-2 澆口套為儲(chǔ)存兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料以及熔體流動(dòng)的前鋒冷料,防止熔體冷料進(jìn)入型 腔,設(shè)計(jì)冷料穴。主流道冷料穴設(shè)計(jì)成為

10、無拉料桿的冷料穴, 凝料通過型芯的表面的坑洼處產(chǎn)生拉力, 在分型過程中隨著動(dòng)模的移動(dòng)向后移動(dòng)。開模時(shí),由于是采用內(nèi)環(huán)形澆口模式使得連接 部分很薄弱,從而用人工作業(yè)的方式卸掉多余的廢料。1. 分流道截面形狀為了減少流道的熱量損失考慮到流道的效率,該模具分流道截面采用直線形截面。 2. 分流道長度分流道長度應(yīng)盡量短,且少彎折3. 分流道截面尺寸分流道的直徑可由經(jīng)驗(yàn)公式:. 0LD式中, G 為塑件質(zhì)量(g ; L 為分流道長度(mm 。得 D=0.83mm,取 D=2mm。4. 分流道表面粗糙度分流道表面不要求太光潔, 表面粗糙度通常取 m 5. 225. 1a =R , 可增加對(duì)外層塑料 熔體的

11、流動(dòng)阻力,使外層塑料冷卻皮層固定,形成絕熱層,有利于保溫。澆口是連接流道與型腔之間的一段細(xì)短通道,是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分,起著調(diào)節(jié)控 制料速、補(bǔ)料時(shí)間及防止倒流等作用,如圖。根據(jù)任務(wù)書要求,選擇環(huán)形澆口。其廣泛應(yīng)用于中小型塑件的多型腔注射模,截面形狀 簡單, 便于修正。 據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:環(huán)形澆口厚度, 其中 0.7nt h =, n 為系數(shù), 取 n = 0.6; t 為塑件壁厚,這里取 t = 2mm;則 h=0.84mm,這里取 h = 1mm,有經(jīng)驗(yàn) l=0.751,這里取 l=1mm. 圖 2-3澆口 2.3 成型零件工作尺寸計(jì)算凹模又稱陰模,它是成型塑件外輪廓的零件。根據(jù)需要有以下幾種

12、形式:整體式凹 模、組合式凹模、拼塊組合式凹模,本次產(chǎn)品屬于小型制件。整體式凹模由整塊材料加 工而成,強(qiáng)度高,剛性好不會(huì)是塑件產(chǎn)生拼接縫痕跡可減少注射模中成型零件的數(shù)量便 于模具裝配并縮小整個(gè)模具的外形結(jié)構(gòu)尺寸。因此,我們選用整體式凹模。凸模(型芯是成型塑件內(nèi)表面的成型零件,通?？煞譃檎w式和組合式兩種類型。 我們根據(jù)凹模的結(jié)構(gòu)形式選擇組合式凸模整體裝配式凸模,它是將凸模單獨(dú)加工后與動(dòng)模板進(jìn)行裝配而成1. 平均收縮率制品原料為 ABS , 收縮率為 1.5% 3.6%, 則平均收縮率 %5. 22/min max cp =+= (S S S 。2. 塑件軸向公差根據(jù)塑件軸向尺寸 60mm ,精

13、度等級(jí) MT5,查得其公差 =0.24mm,得模具制造誤差z=/3=0.08m。3. 凹模深度塑件高度 60mm , 由公式:z 0s cp m 32-1+=H S H (得型腔深度 mm 215. 6008. 00m +=H 。 4. 凸模高度塑件高度 60mm ,所以 mm 215. 60h 008. 0-m =。5. 塑件徑向公差根據(jù)塑件外徑為 14mm ,精度等級(jí) MT5,查得其公差 =0.22mm,得模具制造誤差z=/3=0.073mm;內(nèi)徑為 mm 101. 00+, =0.1mm,得模具制造誤差 z=/3=0.033mm。 6. 型腔徑向尺寸塑件外徑 100mm ,由公式:z 0

14、s cp m 43-1+=A S A (得長度方向 mm 185. 100073. 00m +=A 。 7. 型芯徑向尺寸塑件內(nèi)徑 96mm , 由公式:z 0s cp m 431+1. 型腔側(cè)壁厚度(1按剛度計(jì)算 4. 1E ph S c = 其中, E 是彈性模量,取 2.1×105Mpa , 是允許變形量,可取塑件允許公差的 1/5,即=0.02mm,h為型腔高度為 15mm , p 為是型腔內(nèi)熔體壓力, 一般取 2540Mpa,這里取 30Mpa, 得, S c =8.16mm.(2按強(qiáng)度計(jì)算 -=12p r S c 其中, r 是型腔內(nèi)徑為 14mm, 是模具材料的許用應(yīng)力

15、,取 180Mpa,p 同上得S c =7mm.因此型腔側(cè)壁厚大于 8.16mm 即可2.型腔底板厚度 (1按剛度計(jì)算4175. 0E pr S h = 其中, p 、 r 、 E 、 同上,得 S h = 1.17mm(2按強(qiáng)度計(jì)算432pr S h = 其中,平 p 、 r 、 同上,得 2.9mm因此型腔底板厚大于 2.9mm 即可根據(jù)塑件尺寸及型腔排布方式,選擇 100L, 結(jié)構(gòu)為 A4型,模架尺寸 100mm 160的標(biāo)準(zhǔn)模架,即可符合要求。模具上所有螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘。1. 定模座板尺寸 160*160,厚度 16mm 。材料為 45鋼。主流道襯套固定孔與其為 H7/e7過渡配

16、 合;通過 4個(gè) M8的內(nèi)六角螺釘與定模固定板連接。2. 定模板尺寸 100*160,厚度 25mm ,材料為 45鋼。上面的型腔為整體式,其導(dǎo)柱固定孔與導(dǎo)柱為 H7/e7過渡配合。3. 動(dòng)模板尺寸 100*160,厚度 16mm ,材料為 45鋼。導(dǎo)柱孔與導(dǎo)柱采用 H7/m6配合;4. 推板尺寸 100*160。材料為 T10A 。5. 動(dòng)模墊板尺寸 100*160,厚度 20mm. 墊板是蓋在固定板上面或墊在固定板下面的平板,它的 作用是防止型腔、型芯、導(dǎo) 柱 或頂桿等脫出固定板,并承受型腔、型芯或頂桿等的 壓力, 因此它要有較高的平行度和硬度。 一般采用 45鋼, 經(jīng)熱處理 235HB

17、或 50鋼、 40Cr 、 40MnB 等調(diào)質(zhì) 235HB , 或結(jié)構(gòu)鋼 Q235Q275。 還起到了支撐板的作用, 其要承受成型壓 力導(dǎo)致的模板彎曲應(yīng)力。9. 動(dòng)模座板尺寸 160*160,厚度 16mm ,用于固定型芯(凸模 、導(dǎo)套。為了保證凸?；蚱渌?固定穩(wěn)固,固定板應(yīng)有一定的厚度,并有足夠的強(qiáng)度,一般用 45鋼或 Q235A 制成,最 好調(diào)質(zhì) 230270HB; 導(dǎo)套孔與導(dǎo)套為 H7/m6或 H7/k6配合; 型芯孔與其為 H7/m6過渡配 合。2.4 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)導(dǎo)柱往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程受到較強(qiáng)的摩擦,應(yīng)具有硬而耐磨的表面,堅(jiān)韌而不宜折斷的內(nèi) 芯。導(dǎo)柱的材料選用碳素工具鋼(T8、 T10淬火處

18、理,硬度為 5055HRC;導(dǎo)柱直徑尺寸按模具模板外形尺寸而定,查閱 GB4196.4-1984,選擇導(dǎo)柱尺寸 d = 12mm ; L =50mm; D = 16mm;結(jié)構(gòu)如圖導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長度比凸模端面的高度高出 68mm ;圖 2-4 導(dǎo)柱導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)和尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化,常見形式有直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套,這里選帶頭導(dǎo)套, 如圖 圖 2-4 導(dǎo)套查表選 d=12mm,D=22mm,L=25mm,d1=18mm。2.5 脫模機(jī)構(gòu)在注射成型的每一循環(huán)中,都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出,模具中這種 脫出塑件的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)。由于該模具結(jié)構(gòu)屬于筒類零件,采用推件板脫模機(jī)構(gòu)。因?yàn)榇藱C(jī)構(gòu)簡單,且頂出力 均

19、勻,力量大,運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。1. 為防止推件板在頂出過程中脫落,推件板與推板之間采用固定連接;2. 推件板在點(diǎn)出過程中必須處于被導(dǎo)向狀態(tài),通?？繉?dǎo)柱導(dǎo)向,導(dǎo)柱長度應(yīng)該大于 推件板的頂出距離;3. 為減小推件板與型芯的摩擦,在推件板與型芯間留 0.25mm 間隙 , 并用錐面配合;4. 推件板頂出機(jī)構(gòu)中不必另設(shè)復(fù)位機(jī)構(gòu),因?yàn)樵诤夏＿^程中推件板能在合模力作用 下復(fù)位。由于該塑件 =d=0.14>0.05屬于厚壁圓環(huán)形塑件,因此,查資料并由公式(A k k f rESl F 1. 01tan -221+= ( 式中: E 塑料的彈性模量 0.98GPa ;S 塑料平均成型收縮率 0.025;l 塑料

20、對(duì)型芯的包容長度 15mm ;f 塑件與型芯間的摩擦因數(shù) 0.4;模具型芯的脫模斜度 0°塑料的泊松比 0.47;k 1=(cos 2cos /222+, r =, r 為型芯的平均半徑,得 k 1=2.083;k 2=1A 通孔塑件為 0;計(jì)算得:F = 1296.9N。該零件屬于筒形塑件,按剛度計(jì)算,由公式 32E FR C S = 其中, C 3隨 R/r的值而異, 查表取 C 3=0.35,R是作用在推件板上的推桿半徑為 35mm,F 為 脫模力為 1296.9N , E 為推件板材料的彈性模量為 2.1105Mpa , 為推件板中心所允許 的最大變形量,一般取塑件再頂處方向

21、上尺寸公差的 1/51/10,這里取 0.04mm,得 S=4.05mm按強(qiáng)度計(jì)算,由公式3F k S =其中, k 3隨 R/r的值而異,這里取 k 3=1.745, =355Mpa,F=1296.9N,得S=1.85mm因此,推板厚度大于 4.05mm 即可,這里取為 12.5mm.2.6 排氣及冷卻系統(tǒng)2.6. 1 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)排氣是注射模設(shè)計(jì)中不可忽略的一個(gè)問題。在注射成型過程中,若模具排氣不良, 型腔內(nèi)的氣體受壓縮將產(chǎn)生很大的背壓,阻止塑料熔體正?？焖俪淠?同時(shí)氣體壓縮所 產(chǎn)生的熱量可能使塑料燒焦。這里利用模具的分型面以及推桿和型芯與模具的配合間隙 排氣,不需開設(shè)排氣槽。2.6. 2

22、 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)查閱資料得, PE 的單位質(zhì)量成型時(shí)放出的熱 300KJ/Kg400KJ/Kg,取 350KJ/Kg;1. 冷卻水的體積流量: (2111v -c q WQ = 式中, W 為單位時(shí)間內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量(kg/min , 按每分鐘注射兩次 , 這里取W=0.05kg/min,Q1為單位質(zhì)量的塑件在凝固時(shí)放出的熱量,PE 為 6.4102kJ/kg,為冷卻水的密度 (1000kg/m3 , c 1為冷卻水的比熱容 (4.2kJ/(kg.C ,1為冷卻水出口溫度 (27C , 2冷卻水入口溫度(25C 。 得 q v =0.005m3/min。2. 查表得,冷卻水管道直徑,取 d = 8mm;3. 冷卻水在管道中流速:s /m 6587. 1601000/814. 31054d q 4v 23-2v = (; 4. 冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱膜系數(shù): ( ( (=h m /k 6. 25457008