西安交大機(jī)械研究生模具課注塑模

1、 羽毛球筒蓋注塑模設(shè)計 學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院導(dǎo)師：王立忠班級：碩60110班姓名：戴晨光學(xué)號：3116301113第一章 塑件的基本結(jié)構(gòu)1.1塑件實(shí)物、三維模型、二維模型圖 1-1 塑件實(shí)物圖1-2 塑件三維圖 1-3 塑件二維圖1.2 塑件的參數(shù)以及要求產(chǎn)品名稱：羽毛球筒蓋產(chǎn)品材料：ABS產(chǎn)品數(shù)量：批量生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量：23.79g產(chǎn)品壁厚：2mm產(chǎn)品要求：塑件表面光滑，最大脫模斜度1度1-4 塑件詳細(xì)屬性 第2章 工藝分析2.1材料的工藝特性 ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的聚合物，丙烯腈使ABS有良好的耐化學(xué)腐蝕性及表面硬度，丁二烯使ABS堅(jiān)韌，苯乙烯使它有良好的加工性和染

2、色性能。因此ABS具有良好的綜合力學(xué)性能。 ABS外觀為粒狀或粉狀，呈淺象牙色，不透明但成型的塑料件有較好的光澤。它無毒、無味，易燃燒、無自熄性，密度為1.081.2gcm3。具有較高的抗沖擊強(qiáng)度，且在低溫下也不迅速下降；有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工，且易著色。 ABS具有良好的成型性和綜合力學(xué)性能，因此用途廣泛，在機(jī)械工業(yè)上用來制造水箱外殼、蓄電池槽、冷藏庫，冰箱襯里、管道、電機(jī)外殼，儀表殼、齒輪、泵葉輪、軸承和把手等。ABS在汽車工業(yè)上的用途也日趨增加，用ABS可制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)導(dǎo)管、加

3、熱器等，還有的用ABS夾層板制作小轎車車身等。此外，ABS還可用來制作水表殼、紡織器材、家用電器外殼、文教體育用品、玩具、電子琴及收錄機(jī)殼體、食品包裝容器、農(nóng)藥噴霧器及家具等。表2-1 ABS的一般參數(shù)密度1.051.18g/3熔點(diǎn)130160C吸水率2.04.0%收縮率0.4%0.9%彈性模量值0.2Gpa泊松比值0.394吸濕性<1%熔融溫度217237熱分解溫度>250ABS注塑模工藝條件: 干燥處理：ABS材料具有吸濕性,在加工之前進(jìn)行干燥處理建議干燥條件,為8090C下最少干燥2小時。材料溫度應(yīng)保證小于0.1%; 熔化溫度：210280C; 建議溫度：245C; 模具溫度

4、：2570C (模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導(dǎo)致光潔度較低); 注射壓力：5001000bar; 注射速度：中高速度 2.2 塑料成型制件的結(jié)構(gòu)工藝性 塑料制件主要根據(jù)使用要求進(jìn)行設(shè)計。要想獲得合格的塑料制件，除考慮充分發(fā)揮所用塑料的性能特點(diǎn)外，還應(yīng)考慮塑件的結(jié)構(gòu)工藝性，在滿足使用要求的前提下，塑件的結(jié)構(gòu)、形狀應(yīng)盡可能地做到簡化模具結(jié)構(gòu)，且符合成型工藝特點(diǎn)，從而降低成本，提高生產(chǎn)效率。 塑料制件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計的主要內(nèi)容包括:塑件的尺寸和精度、表面粗糙度、形狀、壁厚、斜度、加強(qiáng)肋、支撐面、圓角、孔、螺紋、齒輪、嵌件、鉸鏈、標(biāo)記、符號及文字等。2.2.1 尺寸精度等級表2-2 精

5、度等級的適用 根據(jù)上表可知，ABS材料，一般精度等級，故選擇MT3公差等級。2.2.2表面粗糙度 1.塑料制件的表面粗糙度取1.60.2µm。 2.塑料制件的表面粗糙度，主要取決于模具成型零件的表面粗糙度。一般模具的表面粗糙度要比塑件的低l2級。 3.本制件為不透明制件型腔的表面粗糙度要低于型芯的。2.2.3 斜度 塑件斜度大小與塑料的收縮率，塑件的形狀、結(jié)構(gòu)、壁厚及成型工藝條件都有一定的關(guān)系，一般斜度取301°30，本制件斜度取1度。2.2.4 圓角 為了避免應(yīng)力集中，提高塑件的強(qiáng)度，改善熔體的流動和便于脫模，在塑件各內(nèi)外表面的連接處，均應(yīng)該采用過渡圓弧。通常塑件內(nèi)壁圓角

6、半徑應(yīng)是壁厚的一半，而外壁圓角半徑可為壁厚的1.5倍。2-1 圓角的設(shè)計第三章 模流分析3.1 模型建立及網(wǎng)格劃分 在Moldflow Plastic Insight 5.0環(huán)境中，運(yùn)用MPI的各項(xiàng)菜單及其基本操作，來實(shí)現(xiàn)對所選制件在注塑成型過程中的填充、流動、冷卻以及翹曲分析，以此來確定制件的最佳成型工藝方案，為工程實(shí)際生產(chǎn)提供合理的工藝設(shè)置依據(jù)，減少因工藝引起的制件缺陷，有助于降低實(shí)際生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。 通過Moldflow Plastic Insight 5.0操作，導(dǎo)入零件、劃分網(wǎng)格、網(wǎng)格診斷，結(jié)果如下：3-1 網(wǎng)格劃分3-2 網(wǎng)格診斷 對診斷結(jié)果進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)連通區(qū)域?yàn)?，交叉

7、邊為0，最大縱橫比為3.639853<8，匹配率達(dá)到了96.3%，均符合要求，網(wǎng)格劃分合理。3.2 澆口位置 在分析結(jié)果中勾選：Best gate location，查看最佳澆口位置，如下圖：3-3 最佳澆口 由最佳澆口位置分析結(jié)果可以知道，澆口設(shè)在零側(cè)壁，采用側(cè)澆口，零件的注塑工藝效果好。3.3 主流道分流道的創(chuàng)建 直接在moldflow里創(chuàng)建。設(shè)置好主流道錐度以及半徑，分流道的尺寸如下。3-4 流道創(chuàng)建3-5 冷卻系統(tǒng)3.4 流動分析 選擇分析類型：雙擊任務(wù)欄下【澆口位置】【流動】；雙擊任務(wù)欄下的【立即分析】。3-6 填充時間 在填充時間的結(jié)果圖示中，澆口兩側(cè)方向上的填充時間在0.4

8、s1.6s內(nèi)變化，相差的時間1.2s，基本可以接受。3-7 填充/保壓轉(zhuǎn)換點(diǎn)壓力 上圖為填充/保壓轉(zhuǎn)換點(diǎn)壓力。之前采用默認(rèn)注射壓力120MPa，可以發(fā)現(xiàn)零件的下部有未填滿缺陷，增大注射壓力之后，零件完全被填充滿了。3-8 流動前沿溫度 圖示為流動前沿溫度。合理的溫度分布應(yīng)該是均勻的，即這個模型的溫差不能太大。本模型的溫度最大最小差值為0.7，溫度的差異不大，符合要求。3-9 氣穴位置圖示為氣穴位置。氣穴的數(shù)量稍微有些多，但是均位于分型面和零件的下端，氣體很容易從模腔中排出。不會造成制件出現(xiàn)氣泡、焦痕等缺陷。說明澆口位置設(shè)置合理。3-10 鎖模力圖示為鎖模力隨時間的變化。由此可以看出壓力機(jī)提供的

9、鎖模力不能低于圖示鎖模力的上限值，選擇壓力機(jī)時應(yīng)該注意鎖模力的大小。3.5 冷卻分析1) 選擇分析類型：選擇類型之前先將方案備案：【文件】【另存方案為】；然后雙擊任務(wù)欄下【流動】，選擇【冷卻】，【確定】。2) 設(shè)置冷卻水道：【建?！俊纠鋮s系統(tǒng)向?qū)А浚ㄟ^此向?qū)Ь唧w的設(shè)置如下：冷卻水管的直徑：4水管與產(chǎn)品之間的距離10水管相對于產(chǎn)品的排列方向：沿X軸向水管的條數(shù)：2水管的間距：70超出產(chǎn)品邊界的距離：20參數(shù)設(shè)置完成后，單擊【完成】系統(tǒng)便自動生成所需的水管；3) 立即分析：雙擊任務(wù)籃下的【立即分析】。冷卻分析結(jié)果如下：3-11 制件平均溫度圖示為制件平均溫度結(jié)果圖。該結(jié)果的最大最小溫度之間的差異

10、應(yīng)盡量小，即溫度分布應(yīng)當(dāng)均勻。此溫差為：66.08-30.91=35.17。3-12 冷卻劑溫度圖示為冷卻劑溫度結(jié)果圖。冷卻劑的入口和出口溫度應(yīng)當(dāng)控制在23之內(nèi)，如果超出了這個值，則應(yīng)當(dāng)通過增大冷卻管道直徑、降低冷卻劑溫度或者修改冷卻系統(tǒng)布局的方法進(jìn)行改善。在本模型中，由于零件太小，冷卻劑的溫度差值很小。經(jīng)分析，將冷卻水管的直徑改為最小值5，產(chǎn)品的距離和水管條數(shù)均改小，將水管間距拉大，經(jīng)分析得到上圖所示的溫度差：25.15-25=0.15。3-14 冷卻管道管壁溫度 圖示為冷卻管道管壁溫度結(jié)果。冷卻管道管壁溫度為26.24。3-15 圖制件冷卻時間圖示為制件冷卻時間結(jié)果圖。3-16 流道冷卻時

11、間圖示為流道冷卻時間結(jié)果，制件的冷卻程度結(jié)合冷流到的冷卻程度關(guān)系到制件是否能被頂出。由圖示可知流道冷卻時間為12.40s。3.6 翹曲分析分析結(jié)果如下：3-17 綜合因素引起的總體偏差圖示為制件整體上的翹曲情況，該制件存在輕微的翹曲變形，原因可能是冷卻劑的溫度差太小，制件的溫度差異偏大引起翹曲。以下是制件分別在X、Y、Z三個方向上的翹曲情況。3-18 綜合因素引起的X方向上的偏差3-19 綜合因素引起的Y方向上的偏差3-20 綜合因素引起的Z方向上的偏差第四章 注射?；窘Y(jié)構(gòu)與注射機(jī)4.1注射?；窘Y(jié)構(gòu) 選用單分型面注射模，注射模中最簡單、最常見的一種結(jié)構(gòu)形式，也稱二板式注射模。單分型面注射模

12、只有一個分型面，其典型結(jié)構(gòu)如圖51所示。單分型面注射模具根據(jù)結(jié)構(gòu)需要，既可以設(shè)計成單型腔注射模，也可以設(shè)計成多型腔注射模，應(yīng)用十分廣泛。4-1模架4.2 選擇注射機(jī)，定型腔數(shù)目  根據(jù)計算單個塑件體積Vn=,為提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率和保證產(chǎn)品質(zhì)量，根據(jù)生產(chǎn)批量成型時模具手里均衡因素，擬取型腔數(shù)n=2。流道塑料估算為單個塑件的60%,澆注系統(tǒng)凝料Vj=Vn*60%=，根據(jù)塑料成型加工與模具4中公式（7-1）得： n-每臺模具允許型腔數(shù)  Vj-澆注系統(tǒng)凝料量凝  Vg-注射機(jī)最大注射量      

13、60; Vn-單個塑件的容積 按注射機(jī)最大注射量 Vg（nVn+Vj）/0.8=(2×11.66+6.996)/0.8= ，所以注射機(jī)最大注射量最少為，根據(jù)模具設(shè)計與加工速查手冊5中初選注射機(jī)為SZ-60/40 校核型腔數(shù)目： N=(-)/ 式中：   N型腔數(shù)         注射劑規(guī)定的最大注射量，=100          模具澆注系統(tǒng)中凝料質(zhì)量； &

14、#160;         每個制品的質(zhì)量。       KABS塑料熔體密度。 根據(jù)塑件外形尺寸和投影面積，查實(shí)用模具技術(shù)手冊表14-4注射模具組合推薦尺寸，考慮到注塑機(jī)拉桿間距，初選注射機(jī)SZ-100/60可行，表4-1 注塑機(jī)主要技術(shù)參數(shù)理論注射容積(cm³）100螺桿直徑(mm)35注射壓力(MPa)150拉桿有較距離(mm)440*340鎖模力(kN)600移模行程(mm)260模具最大厚度(mm)340噴嘴球半徑(mm)12

15、模具最小厚度(mm)10噴嘴口孔徑4注射機(jī)相關(guān)參數(shù)校核： 1.注射壓力校核 注射機(jī)的公稱注射壓力為150Mpa，ABS材料所需的注射壓力為P=80100Mpa，注射壓力系數(shù)k=1.251.3，取k=1.3故所選注射機(jī)型號能滿足要求。 2.鎖模力校核塑件在分型面上的投影面積：澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積：縱投影面積：漲型力： 該注塑機(jī)的公稱鎖模力,取鎖模系數(shù)K=1.2，則 故所選注塑機(jī)型號滿足要求。第五章 注塑模具結(jié)構(gòu)擬定5.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計5.1.1主流道尺寸和形式 （1）主流道設(shè)計成圓錐形，其錐角為2º 4º，本設(shè)計取其錐角大小為3°，取內(nèi)壁粗糙度為Ra 0.6

16、3m。 （2）主流道大端呈圓角，其半徑常取 r =13mm，本設(shè)計取r=3mm； （3）主流道長度L盡量短，L一般應(yīng)小于60mm，本設(shè)計取值 （4） 根據(jù)所選定的注塑機(jī)的型號參數(shù)可知，故；，故。 主流道部分常設(shè)計成可拆卸的主流道襯套。圖5-1 主流道設(shè)計1主流道襯套 2噴嘴 圖5-2 澆口套的形式 圖5-3 澆口套的固定形式 圖5-3為澆口套與定位圈設(shè)計成整體式的形式，用螺釘固定于定模座板上。5.2 分流道的設(shè)計分流道的截面形狀常用的截面形狀有圓形、梯形、U形和六角形等。圖5-4 分流道的截面形狀和效率 本設(shè)計采用的是圓形截面的流道，其效率為0.25D滿足實(shí)際生產(chǎn)的要求。 分流道的尺寸 根據(jù)設(shè)

17、計原則，對于壁厚小于3mm、重200g以下的塑件，還可采用如下經(jīng)驗(yàn)公式 式中，D為分流道直徑；m為塑件重量；L為分流道長度5-5 分流道直徑參考值 根據(jù)所選定的分流道長度，塑件質(zhì)量為，計算得到的分流道直徑為6.55mm滿足設(shè)計要求。5-6 帶Z形頭拉料桿的冷料穴 澆口的類型選擇為直接澆口，對于澆口系統(tǒng)的平衡進(jìn)料問題的考慮，本設(shè)計采用的是平衡式的澆注系統(tǒng)。流道布局設(shè)計 多腔模中，分流道的布置有平衡式和非平衡式兩種，在本次設(shè)計過程中選取平衡式布置。設(shè)計時應(yīng)注意如下幾點(diǎn)： （1)盡可能采用平衡式排列，以便構(gòu)成平衡式澆注系統(tǒng)，確保塑件質(zhì)量的均一和穩(wěn)定 （2)型腔布置和澆口開設(shè)部位應(yīng)力求對稱，以防止模具

18、承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。 ， （3)盡量使型腔排列緊湊一些，以減小模具的外形尺寸。 （4)型腔的圓形排列所占的模板尺寸大，雖有利于澆注系統(tǒng)的平衡，但 加工較麻煩，除圓形制品和一些高精度制品外，在一般情況下常用直線和H形排列，從平衡的角度來看應(yīng)盡量選擇H形排列 本次設(shè)計采用平衡式矩形側(cè)澆口，平行進(jìn)料，平衡式布置圖呈H型，如下圖。 5-7 流道設(shè)計5.3 分型面的選擇    在注塑模中，用于取出塑件或澆注系統(tǒng)凝料的面，通稱為分型面。常見的取出塑件的主分型面，與開模方向垂直。也有采用開模方向一致的側(cè)向主分型面。分型面大都是平面，也有傾斜面，曲面或者臺階面。 分

19、型面的選擇不僅關(guān)系到塑件的正常成型和脫模，而且涉及到模具結(jié)構(gòu)與制造成本。在選擇分型面時，應(yīng)遵循以下原則：  （1）分型面應(yīng)選擇在塑件的最大截面處。否則，可能會無法脫模和加工型腔。無論塑件以何方位布置型腔，都應(yīng)將此作為首要原則。  （2）盡可能的將塑件留在動模一側(cè)。因?yàn)樵趧幽Ｒ粋?cè)設(shè)置和制造脫模機(jī)構(gòu)簡單易行。  （3）有利于保證塑件的尺寸精度。  （4）有利用保證塑件的外觀質(zhì)量。分型面上的型腔壁面稍有間隙，熔體就會在塑件上產(chǎn)生飛邊。飛邊影響塑件的外觀質(zhì)量。因此在光滑平整表面或圓弧曲面上，應(yīng)盡量避免選擇分型面。  （5）考慮滿足塑件的使用要求。注塑機(jī)在模塑過程中，有一些很難避免的工藝缺陷，如拔模斜度、分型面上的飛邊以及頂桿與澆口痕跡。在分型面設(shè)計時，應(yīng)從使用角度避免這些工藝缺陷影響塑件功能。  （6）盡量減少塑件在合模平面上的投影面積。以減小所需鎖模力。  （7）長型芯應(yīng)置于開模方向。當(dāng)塑件在互相垂直方向都需設(shè)置型芯時，將較短的型芯置于側(cè)抽芯方向，有利于減