塑料模具設(shè)計(jì)繞線器骨架

1、塑料模具課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書姓 名:魏雄偉學(xué) 號(hào)：201331060126學(xué) 院：材料科學(xué)與工程專業(yè)專 業(yè)：高分子材料與工程題 目：聚碳酸酯塑料蓋設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師：晁敏時(shí) 間：2016.62.3注射機(jī)性能參數(shù)校核1. 最大注射量G的校核：成型塑件所需的注射總量 M=80%G2. 鎖模力的校核：TKFq3. 最大注射壓力的校核：塑件的注射壓力與注射機(jī)的額定壓力進(jìn)行比較。4. 模具與注射機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸的校核：噴嘴尺寸、定位圈尺寸、最大模厚、最小模厚、模板上的安裝螺孔尺寸。 1) 模具的外形尺寸與模板尺寸、拉桿間距相適應(yīng)；2) 模具主澆道中心線與噴嘴、料筒中心線相重合；3) 噴嘴頭球面半徑與主澆道球面半徑

2、相匹配；4) 動(dòng)、定模腳上螺孔與動(dòng)定模板孔相對(duì)應(yīng)。 5. 模板厚度、開(kāi)模行程與頂出裝置的校核：(H1-脫模距離；H2-制件高度)）單分型面：SH1H2510雙分型面：SH1H2a510第一章 注射零件工藝性分析1.1模塑方法的確定該塑件為聚碳酸酯圓形塑料蓋,塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。塑件外部呈圓柱狀，內(nèi)壁為螺紋，塑件達(dá)18mm，外徑為31mm，內(nèi)螺紋直徑27mm，壁厚為4mm，考慮聚碳酸酯的加工特性，為降低模具的加工制造成本，決定采用注射模生產(chǎn)。塑件俯視圖和左視圖如下圖1.2材料的確定和工藝性分析1.2.1材料的選用聚碳酸酯塑料1.2.2聚碳酸酯塑料性能聚碳酸酯（PC）是幾乎無(wú)色的玻璃態(tài)的無(wú)定形聚合物，有

3、很好的光學(xué)性。PC高分子量樹(shù)脂有很高的韌性，懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度為600900J/m，未填充牌號(hào)的熱變形溫度大約為130C ，玻璃纖維增強(qiáng)后可使這個(gè)數(shù)值增加10C。PC的彎曲模量可達(dá)2400MPa以上，樹(shù)脂可加工制成大的剛性制品。低于100C 時(shí)，在負(fù)載下的蠕變率很低。PC耐水解性差，不能用于重復(fù)經(jīng)受高壓蒸汽的制品。PC主要性能缺陷是耐水解穩(wěn)定性不夠高，對(duì)缺口敏感，耐有機(jī)化學(xué)品性，耐刮痕性較差，長(zhǎng)期暴露于紫外線中會(huì)發(fā)黃。和其他樹(shù)脂一樣，PC容易受某些有機(jī)溶劑的浸濁。具有高強(qiáng)度及彈性系數(shù)、高沖擊強(qiáng)度、使用溫度范圍廣;高度透明性及自由染色性;成形收縮率低、尺寸穩(wěn)定性良好;耐疲勞性佳;耐候性佳;電氣特

4、性優(yōu);無(wú)味無(wú)臭對(duì)人體無(wú)害符合衛(wèi)生安全等優(yōu)點(diǎn)。1.2.3 聚碳酸酯的成型加工特性1.聚碳酸酯分子鏈剛性大，玻璃化溫度較高，熔體粘度高（240-300時(shí)粘度為104-105Pas）,且聚碳酸酯熔體非牛頓性不明顯，增大剪切速率，粘度下降不明顯，是溫度敏感型材料，成型時(shí)進(jìn)入模腔的熔體分子被剪切后取向慢，當(dāng)熔體迅速冷卻至玻璃化溫度一下，分子鏈來(lái)不及松弛就被凍結(jié)，造成制品內(nèi)應(yīng)力大。2.聚碳酸質(zhì)吸水性雖不算太大，但少量水分在成型溫度下也會(huì)引起酯基水解、斷裂，使制品性能下降，因此成型前要進(jìn)行預(yù)熱干燥。3.聚碳酸酯對(duì)金屬有很強(qiáng)的粘附性，這要求生產(chǎn)結(jié)束時(shí)應(yīng)很好的清理模具，否則粘附在料筒上的熔體冷卻收縮時(shí)會(huì)將料筒的

5、壁上的金屬拉下，損壞筒壁。4. PC可注塑、擠出、模壓、吹塑、熱成型、印刷、粘接、涂覆和機(jī)加工，最重要的加工方法是注塑。1.2.4聚碳酸酯塑料注塑工藝參數(shù)注射機(jī)類型：螺桿式注射壓力/ Pa：80130；模具溫度/：5080；料筒溫度/：240285(前段)、230280（中段）、210240（后段）；噴嘴溫度/：240250；注射時(shí)間/s：2090；冷卻時(shí)間/s：2090；1.2.5 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性1.塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，無(wú)嵌件，適合大批量生產(chǎn)。2.尺寸精度分析：外徑取公差0.28，其余取公差0.22，螺紋為粗牙型螺紋，尺寸精確性要求高；外壁有半圓形花紋，表面粗糙度要求較高。第二章 模具結(jié)

6、構(gòu)方案2.1注塑模具類型2.1.1注射機(jī)種類：柱塞式注射機(jī)和螺桿式注射機(jī)2.1.2注射模分類：臥式注射模：它的注射裝置與合模裝置軸線重合，并與機(jī)器安裝底面平行。其優(yōu)點(diǎn)是：機(jī)身重心低，穩(wěn)定且易于操作，塑件推出后可自動(dòng)墜落，便于自動(dòng)化生產(chǎn)。其缺點(diǎn)是：模具的裝拆及嵌件安放不方便，且設(shè)備占地面積較大。立式注射模：它的注射裝置與合模裝置的軸線重合，并且與機(jī)器安裝底面垂直。其優(yōu)點(diǎn)是：占地面積小，模具裝拆方便，安裝嵌件和活動(dòng)型芯簡(jiǎn)便可靠。其缺點(diǎn)是：塑件推出后常需用手取出，不能自動(dòng)掉落，不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，而且機(jī)身重心高，不夠穩(wěn)定，加料不太方便等。所以多用于注射量小于60cm3的多嵌件塑件。角式注射模：它的注

7、射裝置與合模裝置的軸線互相垂直，且任何一方均可水平放置，另一方則呈豎直放置。其特點(diǎn)是兼具臥式、立式注射機(jī)的某些優(yōu)缺點(diǎn)，占地面積介于前兩種注射機(jī)之間，適用于生產(chǎn)形狀不對(duì)稱的塑件、帶螺紋的塑件及使用側(cè)澆口的模具。 分析：塑料蓋壁厚較小，為保證迅速?zèng)_模，要求樹(shù)脂有較低粘度，故采用螺桿式注射機(jī)；由于塑料蓋內(nèi)壁有螺紋，為了方便于從螺紋型芯上取出塑件，且塑件體積小，成型周期短，采用角式注射機(jī)。2.2模具結(jié)構(gòu)分析注射模模具分為兩大部分：動(dòng)模部分和定模部分，定模和動(dòng)模閉合組成型腔和澆注系統(tǒng)，開(kāi)模取出制品。注射模具的各個(gè)組成部分：成型零件 、 澆注系統(tǒng) 、 導(dǎo)向部分 頂出機(jī)構(gòu) 、抽芯機(jī)構(gòu)、冷卻和加熱系統(tǒng)、排氣系

8、統(tǒng)。2.2.1型腔的布置由于塑件頂部有突出的花紋，為保證脫模時(shí)花紋不被損傷，將整個(gè)型腔都設(shè)置在動(dòng)模，由開(kāi)模力使動(dòng)模和定模分開(kāi)后，由頂出機(jī)構(gòu)將塑件頂出型腔。由于塑料蓋的外形比較簡(jiǎn)單，模具容易加工。2.2.2分型面的確定1. 分型面與型腔的相對(duì)位置：分型面為動(dòng)、定模或瓣合模的接觸面。開(kāi)模后制品留在動(dòng)模。2. 分型面的形狀（1）常見(jiàn)分型面的類型（d） Error! Main Document Only.a 與開(kāi)模方向垂直的分型面b 階梯型分型面c 斜分型面d 異型分型面e 對(duì)合分型面(2)分型面的選擇原則 將分型面開(kāi)設(shè)在塑件斷面輪廓最大的部位，以便順利脫模； 根據(jù)塑件的使用要求和幾何形狀及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而

9、定； 分型面設(shè)在塑料的流動(dòng)方向有利于排氣。制品留在動(dòng)模；制品因收縮而留在型芯上；側(cè)抽芯置于動(dòng)模；多組抽芯要避免長(zhǎng)端側(cè)抽；將投影面積較小的方向設(shè)于分型面。分析：由于塑料蓋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)側(cè)型芯以及嵌件，故采用垂直型分型面，分型面為動(dòng)模和定模的接觸面。2.2.3注射澆注系統(tǒng)2.2.3.1澆注系統(tǒng)概念及組成澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴開(kāi)始到型腔為止的塑料流動(dòng)通道。由主流道、分流道、澆口、冷料穴四部分組成，各自作用如下： 主流道 ：主流道是指從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開(kāi)始，到有分流道為止的一段料流通道。它起到將熔體從噴嘴引入模具的作用，其尺寸的大小直接影響熔體的流動(dòng)速度和填充時(shí)間。 分流道：分流道是主流道

10、與型腔進(jìn)料口之間的一段流道，主要起分流和轉(zhuǎn)向作用，即將熔體由主流道分流到各個(gè)型腔的過(guò)渡通道，也是澆注系統(tǒng)的斷面變化和熔體流動(dòng)轉(zhuǎn)向的過(guò)渡通道。澆口：澆口是指料流進(jìn)入型腔前最狹窄部分，也是澆注系統(tǒng)中最短的一段，其尺寸狹小且短，目的是使料流進(jìn)入型腔前加速，便于充滿型腔，且又利于封閉型腔口，防止熔體倒流。另外，也便于成型后冷料與塑件分離。冷料穴：在每個(gè)注射成型周期開(kāi)始時(shí)，最前端的料接觸低溫模具后會(huì)降溫、變硬被稱之為冷料，為防止此冷料堵塞澆口或影響制件的質(zhì)量而設(shè)置的冷料穴，其作用就是儲(chǔ)藏冷料。冷料穴一般設(shè)在主流道的末端，有時(shí)在分流道的末端也增設(shè)冷料穴。2.2.3.2澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則1.必須了解塑料的工藝

11、特性 每一種塑料都有其所適應(yīng)的溫度及速率，設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)首先了解它們的這些工藝特征，以便于考慮澆注系統(tǒng)尺寸對(duì)熔體流動(dòng)的影響。一般情況，都不希望澆注系統(tǒng)太長(zhǎng)和太粗。2. 排氣良好 澆注系統(tǒng)應(yīng)能順利地引導(dǎo)熔體充滿型腔，料流快而不紊，并能把型腔內(nèi)的氣體順利排出。3. 防止型芯和塑件變形 高速熔融塑料進(jìn)入型腔時(shí)，要盡量避免料流直接沖擊型芯或嵌件，否則會(huì)使注射壓力消耗大或使型芯及或嵌件變形。對(duì)于大型塑件或精度要求較高的塑件，可考慮多點(diǎn)澆口進(jìn)料，以防止?jié)部谔幱捎谑湛s應(yīng)力過(guò)大而造成塑件變。4. 減少熔體流程及塑料耗量 在滿足成型和排氣良好的前提下，塑料熔體應(yīng)以最短的流程充滿型腔，這樣可縮短成型周期，提高成

12、型效率，減少塑料用量。5. 修整方便，并保證塑件的外觀質(zhì)量 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要綜合考慮塑件大小、形狀及技術(shù)要求等問(wèn)題，做到去除修整澆口方便，同時(shí)不影響塑件的外觀和使用。例如，表面質(zhì)量要求高的電器外殼或有裝飾性作用的日用品，澆口絕對(duì)不能明顯地暴露在塑件外表面上，而應(yīng)放在次要表面或更隱蔽的地方。6. 要求熱量及壓力損失最小 熔融塑料通過(guò)澆注系統(tǒng)時(shí)，要求其熱量及壓力損失最小，防止溫度和壓力降低過(guò)多而引起填充不滿等缺陷。因此，澆注系統(tǒng)應(yīng)盡量減少轉(zhuǎn)彎，采用較小的表面粗糙度值，在保證成型質(zhì)量的前提下，盡量縮短流程，合理選用流道斷面形狀和尺寸等，以保證最終的壓力傳遞。2.2.4澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1.主澆道設(shè)計(jì)a)

13、主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角可取26，流道壁表面粗糙度取Ra=0.63m，且加工時(shí)應(yīng)沿道軸向拋光。b)主流道如端凹坑球面半徑R2比注射機(jī)的、噴嘴球半徑R1大12 mm；球面凹坑深度35mm；主流道始端入口直徑d比注射機(jī)的噴嘴孔直徑大0.51mm；一般d=2.55mm。c)主流道末端呈圓無(wú)須過(guò)渡，圓角半徑r=13mm。d)主流道長(zhǎng)度L以小于60mm為佳，最長(zhǎng)不宜超過(guò)95mm。e)主流道常開(kāi)設(shè)在可拆卸的主流道襯套上；其材料常用T8A，熱處理淬火后硬度5357HRC。2.定位環(huán)與澆口套配合及固定形式一般有整體式和定位環(huán)與澆口套配合兩種定位環(huán)與澆口套配合式 Error! Main Document On

14、ly.整體式 Error! Main Document Only.3.分澆道設(shè)計(jì)：常見(jiàn)分澆道形式 Error! Main Document Only.1）.分澆道設(shè)計(jì)原則： a.流道的直徑過(guò)大：不僅浪費(fèi)材料, 而且冷卻時(shí)間增長(zhǎng), 成型周期也隨之增長(zhǎng), 造成成本上的浪費(fèi)。 b.流道的直徑過(guò)?。翰牧系牧鲃?dòng)阻力大, 易造成充填不足, 或者必須增加射出壓力才能充填。c.分流道的截面厚度要大于制品的壁厚。d.對(duì)于含玻璃纖維等流動(dòng)性較差的樹(shù)脂, 流道截面要大一些。e.流道方向改變的拐角處, 應(yīng)適當(dāng)設(shè)置冷料穴。f.塑件和澆道在分型面上的投影面積的幾何中心與鎖模力的中心要重合。2).流道的排列原則：a.盡可能

15、使熔融塑料從主流道到各澆口的距離相等。b.使型腔壓力中心盡可能與注射機(jī)的中心重合。4.澆口的設(shè)計(jì)：1）.澆口的概念：連接分流道和型腔的橋梁,是澆注系統(tǒng)中最薄弱最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)（澆口斷面面積是分澆道的39）。2）.澆口作用：a.熔料經(jīng)狹小的澆口增速、增溫，利于填充型腔。b.注射保壓補(bǔ)縮后澆口處首先凝固封閉型腔，減小塑件的變形和破裂。c.狹小澆口便于澆道凝料與塑件分離，修整方便。3).澆口尺寸要求：澆口厚度a（制品壁厚的1/32/3）澆口寬度b（一般b310a）澆口長(zhǎng)度c（0.72mm）澆口與制品圓角過(guò)渡（R0.5）4）.澆口形式：側(cè)澆口 扇形澆口直接澆口 環(huán)形澆口輪輻式澆口爪形澆口點(diǎn)澆口潛伏式澆口護(hù)

16、耳形澆口分析：由于塑料蓋是圓柱狀有蓋狀，因此采用直通式澆口，不需要設(shè)計(jì)冷料穴；由于制品脫模后需要進(jìn)行脫螺紋過(guò)程，只設(shè)置一個(gè)型腔，不需要設(shè)計(jì)澆道系統(tǒng)和澆口，熔體壓力損失和熱量損失比較小，有利于聚碳酸酯樹(shù)脂的充模。聚碳酸酯樹(shù)脂粘度比較大，因此直通式澆口高度比較小，澆口底部面積不宜太大，太大了會(huì)導(dǎo)致樹(shù)脂在底部堆積，使樹(shù)脂提前固化，一般設(shè)置在8mmm左右。2.2.4 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)塑料進(jìn)入模具型腔時(shí)，必須排除澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣以及塑料受熱或凝固過(guò)程中的產(chǎn)生的揮發(fā)氣體，防止塑件產(chǎn)生缺陷。該模具為單型腔模具，并且塑件結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，可利用分型面和推桿間隙排氣，故不需要特別設(shè)置排氣系統(tǒng)。2.2.5 熱交換系統(tǒng)

17、的設(shè)計(jì)根據(jù)該塑件所采用的材料PC的成型特性和工藝條件，模具溫度為6080 。故該模具中需要增加加熱系統(tǒng)，那么模具中需要設(shè)置溫度調(diào)節(jié)裝置，滿足溫度調(diào)節(jié)范圍大和清潔無(wú)污染等特點(diǎn)，所以本設(shè)計(jì)中采用電加熱裝置。電加熱裝置的形式有：電阻絲加熱，電熱套式與電熱板式，電熱棒式。其中電熱棒式加熱裝置的電熱元件使用壽命長(zhǎng)，且易于更換，故采用電熱棒式加熱裝置。2.2.6 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)2.2.6.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)1導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)形式導(dǎo)柱的典型結(jié)構(gòu)為帶頭導(dǎo)柱，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，故該設(shè)計(jì)院選用帶頭導(dǎo)柱。2.柱的精度導(dǎo)柱的固定部分與模板之間通常采用的配合形式，粗糙度為 。導(dǎo)向部分與相應(yīng)導(dǎo)向孔采用 的配合形式，粗糙度 。3.導(dǎo)柱材料

18、導(dǎo)柱的材料應(yīng)具有堅(jiān)硬耐磨的表面，韌而不易折斷的芯部，故而選用T10A鋼，淬火處理，硬度為5055HRC2.2.6.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)1結(jié)構(gòu)形式參照導(dǎo)柱設(shè)計(jì)，選用形式簡(jiǎn)單的直通式導(dǎo)柱。2導(dǎo)套精度導(dǎo)套與模板之間通常采用 的配合形式，粗糙度為 。導(dǎo)向孔的表面粗糙度為 。3導(dǎo)套材料選用T08A鋼，淬火處理，硬度為4548HRC。2.2.7頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1、頂出機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)類型a. 手動(dòng)脫模b. 機(jī)械脫模c. 液壓或氣動(dòng)頂出d. 帶螺紋塑件的頂出機(jī)構(gòu)2、頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則a. 足夠的剛度和強(qiáng)度b. 位置設(shè)置合理、頂出力分布均勻c. 頂出力靠近型芯、面積大d. 頂出在不易變形的部位e. 在塑件基準(zhǔn)面頂出3、頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案：塑料蓋內(nèi)壁需要成型M27的螺紋，因此塑件成型固化后會(huì)對(duì)螺紋型芯產(chǎn)生很強(qiáng)的包裹力；PC樹(shù)脂分子鏈剛性比較大，成型塑件的彈性以及韌性都比較低，因此無(wú)法采用頂出桿或推板頂出機(jī)構(gòu)直接頂出。故直接由型芯頂出塑件，然后手動(dòng)或機(jī)動(dòng)脫模。塑件的脫模過(guò)程為：首先，注射機(jī)動(dòng)模和定模分開(kāi)時(shí)由動(dòng)模帶動(dòng)塑件一起運(yùn)動(dòng)，利用螺紋型芯將澆口余料拉出澆口，動(dòng)模和定模分開(kāi)一定距離以后，由注射機(jī)