墊塊產(chǎn)品造型與模具設(shè)計

1、塑料注塑模結(jié)構(gòu)與設(shè)計設(shè)計題目:墊塊產(chǎn)品造型與模具設(shè)計 圖1 墊塊設(shè)計要求:1、材料:ABS2、生產(chǎn)批量:大批量生產(chǎn)一、塑件的工藝性分析1、塑件的原材料分析塑件的分析:塑件的材料采用ABS,屬熱塑性塑料。從使用性能上看,ABS綜合性能好,沖擊強(qiáng)度較高,化學(xué)穩(wěn)定性、電性能良好。從成型性能看:ABS為無定形料,吸濕大,必須充分干燥,表面要求光澤的塑件必須長時間干燥。ABS宜取高料溫,但料溫過高易分解(分解溫度為250.對精度要求較高的塑件,模溫宜取5060,對光澤、耐熱塑件,模溫宜取6080。另外,在成型時應(yīng)采用較高的成型溫度和注射壓力,以提高熔料的流動性,減小收縮率。2、塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面

2、質(zhì)量分析1結(jié)構(gòu)分析從零件圖上分析,塑件外形簡單,總體形狀為長方形,一個凸臺,一個孔,無須側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。塑件的尺寸不大,結(jié)構(gòu)不易變形,可以用整體型腔和型芯,簡單方法脫模,較簡單的辦法是用頂桿脫模。從結(jié)構(gòu)上看,分型面置于制件下平面是較為合理的選擇。結(jié)構(gòu)采用一模一腔,直澆口,頂桿脫模;該模具屬于簡單結(jié)構(gòu)的模具。2尺寸精度分析塑件質(zhì)量沒有特殊要求,塑件的壁厚比較均勻,屬于低精度;ABS 低精度按MT5級精度取值。從塑件厚度上來看,壁厚最大處為5mm ,最小處為3mm,壁厚差為2 mm ,壁厚差小于30%,滿足壁厚均勻性要求,由以上分析可見容易滿足要求,有利于塑件的成型。3表面質(zhì)量分析該零件的表面

3、要求沒有缺陷、毛刺、內(nèi)部不得有導(dǎo)電雜質(zhì)外,沒有特殊的表面質(zhì)量要求,因此比較容易實現(xiàn)。綜上分析可以看出,注塑時在工藝參數(shù)控制得比較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證。二、計算塑件的體積和質(zhì)量計算塑件的質(zhì)量是為拉選用注塑機(jī)和確定模具型腔數(shù)。v=v 1+v 2 =5315.875mm 3 5.3cm 3。 塑件的質(zhì)量計算:查模具設(shè)計與制造簡明手冊可得ABS 的密度取:3/04.1cm g =,故塑件的質(zhì)量為m=P v=5.3 1.04=5.512g 。采用一模一件的模具結(jié)構(gòu),模具制造成本不高,可以適應(yīng)生產(chǎn)的需要,塑料流程短,塑件的質(zhì)量好,考慮其外形尺寸,注塑時所需壓力機(jī)和工廠現(xiàn)有設(shè)備等情況,初步

4、選用注塑機(jī)為XS-Z-60型。三、塑件注塑工藝參數(shù)的確定查找相關(guān)文獻(xiàn)和參考工廠實際應(yīng)用的情況,ABS的成型工藝參數(shù)可作如下選擇:(試模時,可依據(jù)實際情況做實際的調(diào)整注塑溫度:包括料筒溫度和噴嘴溫度選用:1600C料筒溫度:后段溫度t1選用:1700C中段溫度t2選用:1900C前段溫度t3噴嘴溫度:選用1800C注塑壓力:選用80MPa注塑時間:選用25s保壓:選用72MPa保壓時間:選用15s冷卻時間:選用15s四、注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計注塑的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括:分型面的選擇、模具型腔數(shù)目的確定、型腔的排列方式、冷卻水道的布局、澆口位置的設(shè)置、模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、側(cè)向分型與抽芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計、推出結(jié)

5、構(gòu)的設(shè)計等內(nèi)容。(1 分型面的選擇模具設(shè)計中,分型面的選擇很關(guān)鍵,它決定了模具的結(jié)構(gòu)。應(yīng)根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求來選擇分型面。制品在模具中的位置,直接影響到模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度,模具分型面的確定,澆口的設(shè)置,制品尺寸精度和質(zhì)量等。因此,開始制定模具方案時,首先必須正確考慮制品在其中的位置;然后再考慮具體的生產(chǎn)條件(包括模具制造的,生產(chǎn)的批量所需的機(jī)械化和自動化程度等其他設(shè)計問題。該塑件表面無特殊質(zhì)量要求,綜合考慮分型面選擇在下端面較為合理,這樣可以降低模具的復(fù)雜程度,減少模具加工難度又便于成型后出件。故選擇如下圖的分型方式。 圖2 分型面的選擇(2確定型腔的排列方式本塑件在注塑時采用一

6、模一腔,結(jié)構(gòu)比較簡單,沒有側(cè)向分型與抽芯結(jié)構(gòu),型腔只要居中既可滿足要求。(3澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)的作用是使塑料熔體平穩(wěn)且有順序的填充型腔中,并在填充和凝固過程中,把壓力充分傳遞到各個部位,以獲得組織緊密,外形清晰的塑料制件。澆注系統(tǒng)一般有主流道、分流道、澆口、凝料穴四部分組成。它的設(shè)計主要應(yīng)遵循以下幾條原則:排氣良好,能順利地引導(dǎo)熔融塑料填充到型腔的各個深度。流程短,在滿足成型和排氣良好的前提下,要選取短的流程來填充型腔,以降低壓力損失,縮短填充時間。防止型芯和嵌件變形。整修方便,澆口位置和形式應(yīng)結(jié)合塑件的形狀考慮,做到整修方便并無損塑件外觀和使用。防止塑件翹曲變形。合理設(shè)計冷料穴和溢料槽,

7、因為它可能影響塑件質(zhì)量。1、主流道設(shè)計根據(jù)設(shè)計手冊查得XS-Z-60型注塑機(jī)噴嘴有關(guān)尺寸:噴嘴前端孔徑:d=4mm噴嘴前端球面半徑:R=12mm根據(jù)模具主流道和噴嘴的關(guān)系: R= R0+(1-2mm d= d+(0.5-1mm取主流道球面半徑:R=13mm 取主流道小端直徑:d=4.5mm為了便于將凝料從主流道中拔出,將主流道設(shè)計成圓錐形,其斜度為20-40,主流道大端直徑D=8.5mm。為了使熔料順利進(jìn)入分流道,可在主流道出料端設(shè)計半徑r=5mm的圓弧過渡。 圖3 主流道 2、分流道設(shè)計單腔注塑模通常不用設(shè)計分流道,所以此模具不采用分流道。3、澆口設(shè)計它是流道與型腔之間的狹窄部分,也是最短小

8、的部分,它的作用有:使送來的熔融塑料在進(jìn)入型腔時產(chǎn)生加速度,從而迅速充滿型腔,澆口處塑料首先冷凝,防止塑料倒流,成型后便于澆注系統(tǒng)凝料與塑件分離。設(shè)計時考慮選擇從凸臺的中點處進(jìn)料由中間向兩側(cè)流動,而且在模具結(jié)構(gòu)上采用整體式型腔,組合式型芯有利于加工。4排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計在注塑模具的設(shè)計過程中必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計,否則,熔融的塑料流體進(jìn)入模具型腔內(nèi),氣體如不能及時排出會使制件的內(nèi)部有氣泡,甚至?xí)a(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦,從而出現(xiàn)廢品。排氣方式有兩種:開排氣槽排氣和利用合模間隙排氣。由于端蓋注塑模是小型鑲拼式模具,可直接利用分型面和鑲拼間隙進(jìn)行排氣,而不需在模具上開設(shè)排氣槽。(ABS塑料的最小不溢料

9、間隙為0.03mm,間隙較小,再加上ABS 的流動性較好,也不宜開排氣槽.(4脫模頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計1、頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則在塑料成型的每一個循環(huán)中,塑件必須由模具型腔中取出,完成取出塑件這個動作的機(jī)構(gòu)就是頂出機(jī)構(gòu),也成為脫模機(jī)構(gòu)。對于頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計主要應(yīng)遵循以下幾點原則:(1頂出機(jī)構(gòu)的運動要準(zhǔn)確、可靠、靈活,無卡死現(xiàn)象,機(jī)構(gòu)本身要有足夠的剛度和強(qiáng)度,足以克服脫模阻力。(2保證在頂出過程中塑件不變形,這是對頂出機(jī)構(gòu)的最基本要求。在設(shè)計時要正確估計塑件對模具粘附力的大小和所在位置,合理地設(shè)置頂出部位,使頂出力能均勻合理地分布,要讓塑件能平穩(wěn)地從模具中脫出而不會產(chǎn)生變形。頂出力中大部分是用來克服因塑料收

10、縮而產(chǎn)生的包緊力,這個力的大小與塑料品種、性能,以及塑件的幾何形狀復(fù)雜程度,型腔深度、壁厚還有模具溫度、頂出時間、脫模斜度、模具成型零件的表面粗糙度等因素有關(guān)。(3頂出力的分布應(yīng)盡量靠近型芯(因型芯處包緊力最大,且頂出面積應(yīng)盡可能大,以防塑件被頂壞。(4頂出力應(yīng)作用在不易使塑件產(chǎn)生變形的部位,如加強(qiáng)筋、凸緣、厚壁處等。應(yīng)盡量避免使頂出力作用在塑件平面位置上。(5若頂出部位需設(shè)在塑件使用或裝配的基準(zhǔn)面上時,為不影響塑件尺寸和使用,一般使頂桿與塑件接觸部位處凹進(jìn)塑件0.1毫米左右,而頂出桿端面則應(yīng)高基準(zhǔn)面否則塑件表面會出現(xiàn)凸起影響基準(zhǔn)面的平整和外觀。根據(jù)塑件的形狀及質(zhì)量外觀要求,這里采用頂桿頂出脫

11、模機(jī)構(gòu)比較合適,頂桿脫模機(jī)構(gòu)是由頂桿、頂桿固定板、頂桿墊板、拉料桿、支承釘和復(fù)位桿等組成。2、頂桿的選擇與設(shè)計頂桿的形式:頂桿的材料多用45鋼、T8A 或T10A ,頭部要淬火,硬度到達(dá)40HRC 以,表面粗糙度Ra0.631.25m (指滑動配合部分。對與頂桿的形式主要有一下幾種:A 型(等圓截面頂桿、B 型(階梯型頂桿、C 型(階梯插入式結(jié)構(gòu)頂桿、D 型、E 型(特殊斷面形狀。針對該零件的形狀選用A 型頂桿較為合適,其基本結(jié)如下圖所示: DHLd圖4 A型頂桿約R0.5 頂桿的固定方法:頂桿的固定方式主要有6種,在此,選擇最常用的固定方式軸肩墊 板連接。頂桿與固定孔間應(yīng)留一定的間隙,裝配時

12、頂桿軸線可作少許移動,以保證頂 桿與型芯固定板上的頂桿孔之間的同心度,并建議鉆孔時采用配加工的方法。 頂桿與頂桿孔的配合: 頂桿與頂桿孔間為滑動配合,一船選H 8/f 8,其配合間隙兼有排氣作用,但不應(yīng)大于所用塑料的排氣間隙(視所用塑料的熔融粘度而定,以防漏料。配合長度一般為頂桿直徑的23倍。頂桿端面應(yīng)精細(xì)拋光,因其已構(gòu)成型腔的一部分。為了不影響塑件的裝配和使用,頂桿端面應(yīng)高出型腔表面0.1毫米。3、拉料桿的選擇與設(shè)計模具打開時,為了將主流道凝料能夠拉向動模一側(cè),并在頂出行程中將它脫出模外,動模一側(cè)應(yīng)設(shè)有拉料桿。對于拉料桿的選擇應(yīng)根據(jù)脫模機(jī)構(gòu)的不同,正確選取冷料井與拉料桿的匹配方式。由于該模具

13、采用的是頂桿脫模機(jī)構(gòu),因此,選擇冷料井與Z型拉料桿相匹配的方式。冷料井底部裝一個頭部為Z形的圓桿,動、定模打開時,借助頭部的Z形鉤將主流道凝料拉向動模一側(cè),頂出行程中又可將凝料頂出模外。其具體結(jié)構(gòu)見下圖: 圖5 冷料井與拉桿 4、復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計因本模具使用的是推桿推出機(jī)構(gòu)。推桿將塑件頂出后,模具開始閉合,在注塑模閉合時,推桿與定模模面接觸,注塑機(jī)繼續(xù)閉合時,由復(fù)位桿同頂出機(jī)構(gòu)一同返回原始位置。對大型模具設(shè)置的頂桿數(shù)量較多或由于塑件頂出部位面積的限制,頂桿必須作成細(xì)長形時以及頂出機(jī)構(gòu)受力不均衡時(脫模力的總重心與機(jī)床頂桿不重合,頂出后,頂出板可能發(fā)生偏斜,造成頂桿彎曲或折斷,此時應(yīng)考慮設(shè)置導(dǎo)向裝置

14、,以保證頂出板移動時不發(fā)生偏斜。一般采用導(dǎo)柱,也可加上導(dǎo)套來實現(xiàn)導(dǎo)向。導(dǎo)柱與導(dǎo)向孔或?qū)椎呐浜祥L度不應(yīng)小于10毫米。當(dāng)動模墊板支撐跨度大時,導(dǎo)柱還可兼起輔助支撐作用。(5成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計1、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計凹模是成型塑件外表面的成型零件。凹模的基本結(jié)構(gòu)可分為整體式、整體嵌入式和組合式。由于所設(shè)計的模具采用一模一件的結(jié)構(gòu)形式,且為大批量生產(chǎn),考慮加工的方便程度和利用價值等因素凹模采用整體式結(jié)構(gòu),在凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計中,采用整體式結(jié)構(gòu)有較高的強(qiáng)度和剛度,用電火花或立式銑床加工。2、凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計凸模是用來成型塑料制品的內(nèi)表面的成型零件。凸模的基本結(jié)構(gòu)可分為組合式凸模、圓柱型芯結(jié)構(gòu)、異型型芯結(jié)構(gòu)、鑲拼

15、型芯結(jié)構(gòu)等四種。在該模具結(jié)構(gòu)中應(yīng)選擇組合式凸模,該結(jié)構(gòu)節(jié)省了優(yōu)質(zhì)模具鋼,便于機(jī)加工和熱處理,也便于動模與定模對準(zhǔn)。其結(jié)構(gòu)形式如下圖所示: 圖6 凸模固定形式五、模具設(shè)計的有關(guān)計算1、型腔、型芯工作尺寸計算這里成型零件工作尺寸計算時均采用平均尺寸,平均收縮率,平均制造公差,平均磨損量來進(jìn)行計算。查表得ABS收縮率縱向為0.4%0.7%,故平均收縮率為cp=(0.4%+0.7%=0.55%模具制造公差取Z=/3。型腔和型心工作尺寸計算如下表:類別塑件尺寸計算公式工作尺寸型腔300-0.52DM=Dmax+DmaxxSmax%-TZ29.69+0.052600-0.7459.68+0.07450-0

16、.304.88+0.04830-0.25HM=Hmax+HmaxxSmid%-0.5(TZ+TM2.89+0.025注:D max 、H max 塑料制件的最大極限尺寸(mm d min h mix 塑料制品的最小極限尺寸(mm S max S min S mid 塑料相應(yīng)最大、最小、平均收縮率(%T Z 塑料制品的公差T M 成型零件工作尺寸公差(塑料模課本表4-62、型腔側(cè)壁厚度和底版厚度計算 1上凹模型腔側(cè)壁厚度的計算上凹模鑲塊為組合式矩形型腔,根據(jù)組合式矩形型腔側(cè)壁計算公式進(jìn)行計算。 h=EA pal 3243式中 p=40Mpa a=5mm l=60mmE=4101.2MpaA=40

17、mm(初選值=0.0250.04mm 取=0.035mm 代入公式計算得50-0.304.880+0.048型 心50+0.30d M =d min +d min xS min %+T Z5.320-0.03030+0.025h M =h mix +h mix xS mid %+ 0.5(T Z +T M 3.140-0.030h=3=6.5mm取下凹模鑲塊的外形尺寸為100X80(2下凹模鑲塊底版厚度計算。根據(jù)組合式型腔底版厚度計算公式進(jìn)行計算H=432B pbL式中 p=40Mpa b=30mm L=90mmB=190mm(根據(jù)模具初選外形尺寸確定 =160Mpa(底版材料選定為45鋼H=

18、15.4mm考慮模具的整體結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)H=25mm六、模具的加熱與冷卻系統(tǒng)的計算本塑件在注射成型時不要求有太高的模溫,因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設(shè)計計算:設(shè)模具平均工作溫度為40,用20的常溫水作為模具冷卻介質(zhì),其出口溫度為30,產(chǎn)量為(初算每2分鐘1套0.225kg/h.(1求塑件在硬化時每小時釋放的熱量3Q ,ABS 的 單位熱量4011005.2250200(1470(2=-=-=p C Q J/kgkg J WQ Q /1096.4423= (2求冷卻水的體積流量V m i n /1020.0(342111m t t P WQ V c -=-=由體積流量V 查表可

19、知所需的冷卻水管直徑非常小。由上述計算可知,因為模具每分鐘所需的冷卻水體積流量很小,故可不設(shè)冷卻系統(tǒng),依靠空冷的方式冷卻即可。七、模具閉合高度的確定在支承板和固定零件的設(shè)計中,根據(jù)經(jīng)驗確定:定模座板:H 1 = 25mm ; 定模板:H 2 = 25mm ; 動模板:H 3 =20mm; 支 承 板:h 4 = 30mm ; 墊塊H 5 =50mm 動模座板:H 6 = 30mm ; 因而模具的閉合高度:H=654321H H H H H H + =25+25+20+30+50+25 =175mm模具結(jié)構(gòu)示意圖:6789111213141516171819圖5 墊板注塑模八、注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校

20、核本模具的外形尺寸為mm mm mm 175190250.XS-Z-60注塑機(jī)模板最大安裝尺寸為mm mm 280350,故可以滿足模具的安裝要求。由上述計算模具的閉合高度H=175mm ,XS-Z-60注塑機(jī)所允許模具的最小厚度:mm H 70m in =:最大厚度mm H 200m ax =; 即模具滿足安裝的條件。經(jīng)查資料XS-Z-60型注塑機(jī)的最大開模行程S=180mm ,滿足頂出塑件的要求。S 25+25+10=60mm經(jīng)驗證SZ-YH80型注塑機(jī)滿足使用要求,可以使用九、注塑模主要零件加工工藝規(guī)程的編制1、凹模鑲塊的加工工藝過程卡:mamin H H H 序號工序名稱工序內(nèi)容1 下

21、料100x35mm2 鍛料鍛至105x85x30(mm3 熱處理退火至180200HBS4 刨刨六面至尺寸101x83x26.5(mm5 平磨磨六面至尺寸100.4mmx82mmx26mm,并保證B、C面及上下平面四面垂直度0.02/100mm。6 數(shù)控銑(1以B、C面為基準(zhǔn)銑型腔長度達(dá)到要求(2深度到1.5mm,銑流道及澆口,除其滌度按圖紙要求相應(yīng)加深0.26mm 外,其余達(dá)到要求。7 鉗研光型腔及澆口流道Ra(0.2-0.4um8 熱處理淬火至要求9 平磨磨型腔面并達(dá)到要求,注意保證各面垂直,垂直度為0.02mm/100mm10 鉛將本件壓入上固定板11 平磨與上固定板配磨,使本件與上固定板上下平齊,且使型腔深度達(dá)到要求。12 鉗研磨型腔到Ra0.1um,研磨澆口到Ra0.8um2、凸模的加工工藝過程卡:塑 料 模 課 程 設(shè) 計 說 明 書 序 號 1 2 3 4 5 6 工 序 名 稱 下 料 車 熱 處 理 磨 熱 處 理 鉗 工 序 內(nèi) 容 f10mmx25mm 車軸為階梯 f 5.5mmx21mm 和 f 9mmx2mm 退火至 180-200HBS 磨軸至尺寸 f 5.2mmx 20.5mm 淬火至要求 f 5 0