畢業(yè)設(shè)計(jì)塑料模具設(shè)計(jì)說明書

1.緒論1.模具工業(yè)的概況在討論注塑模設(shè)計(jì)之前,先要對(duì)國內(nèi)外的塑料模具工業(yè)的狀況、塑料模具工業(yè)的發(fā)展方向有一個(gè)較清晰的了解,這也就使我們對(duì)本課題的意義有所了解。首先要對(duì)模具有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)。模具是機(jī)械、汽車、電子、通訊、家電等工業(yè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)工藝裝備之一。作為工業(yè)基礎(chǔ),模具的質(zhì)量、精度、壽命對(duì)其他工業(yè)的發(fā)展起著十分重要的作用,在國際上被稱為“工業(yè)之母”,對(duì)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著不容質(zhì)疑的作用。模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ),同時(shí)本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域,在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家被稱為“點(diǎn)鐵成金”的“磁力工業(yè)”;美國工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”;德國則認(rèn)為是所有工業(yè)中的“關(guān)鍵工業(yè)”;日本模具協(xié)會(huì)也認(rèn)為“模具是促進(jìn)社會(huì)繁榮富裕的動(dòng)力”,同時(shí)也是“整個(gè)工業(yè)發(fā)展的秘密”,是“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中,沖壓模具約占50%,塑料模具約占33%,壓鑄模具約占6%,其它各類模具約占11%。塑料模具工業(yè)是隨塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的。塑料工業(yè)是一門新興工業(yè)。自塑料問世后的幾十年以來,由于其原料豐富、制作方便和成本低廉,塑料工業(yè)發(fā)展很快,它在某些方面己取代了多種有色金屬、黑色金屬、水泥、橡膠、皮革、陶瓷、木材和玻璃等,成為各個(gè)工業(yè)部門不可缺少的材料。目前在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門中都廣泛地使用著各式各樣的塑料制品。特別是在辦公設(shè)備、照相機(jī)、汽車、儀器儀表、機(jī)械制造、交通、電信、輕工、建筑業(yè)產(chǎn)品、日用品以及家用電器行業(yè)中的電視機(jī)、收錄機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱和手表的殼體等零件,都已經(jīng)向塑料化方向發(fā)展。目前,世界的塑料產(chǎn)量已超過有色金屬產(chǎn)量的總和。塑料模具就是利用特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的塑料制品的工藝基礎(chǔ)裝備。用塑料模具生產(chǎn)的主要優(yōu)點(diǎn)是制造簡便、材料利用高、生產(chǎn)率高、產(chǎn)品的尺寸規(guī)格一致,特別是對(duì)大批量生產(chǎn)的機(jī)電產(chǎn)品,更能獲得價(jià)廉物美的經(jīng)濟(jì)效果。塑料模具的現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造和現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展有極密切的關(guān)系。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展,塑料模具工業(yè)也隨之迅速發(fā)展。2.我國塑料模具工業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀及地區(qū)分布在中國,人們已經(jīng)越來越認(rèn)識(shí)到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位,已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志,并在很大程度上決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在,歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì),有了很大發(fā)展,模具水平有了較大提高。還能生產(chǎn)厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等。注塑模型腔制造精度可達(dá)0.02~0.05mm,表面粗糙度Ra0.2um,模具質(zhì)量、壽命明顯提高了,非淬火鋼模壽命可達(dá)10~30萬次,淬火鋼模達(dá)50~100萬次,交貨期較以前縮短,但和國外相比仍有較大差距。成型工藝方面,多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟,如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29~34英寸電視機(jī)外殼以及一些厚壁零件的模具上運(yùn)用氣輔技術(shù),一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件,取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。熱流道模具開始推廣,有的廠采用率達(dá)20%以上,一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置,少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率不到10%,與國外的50~80%相比,差距較大。在制造技術(shù)方面,CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個(gè)新臺(tái)階,以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表,陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng),如美國EDS的UGII、美國ParametricTechnology公司的Pro/Engineer、美國CV公司的CADS5、英國Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn),雖花費(fèi)了大量資金,但在我國模具行業(yè)中,實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM的集成,并能支持CAE技術(shù)對(duì)成型過程,如充模和冷卻等進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬,取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益,促進(jìn)和推動(dòng)了我國模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。近年來,我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展,主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中科技大學(xué)開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等,這些軟件具有適應(yīng)國內(nèi)模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且價(jià)格較低等特點(diǎn),為進(jìn)一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。近年來,國內(nèi)己較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼,如:P20、3Cr2Mo、PMS、SMI、SMII等,對(duì)模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響,但總體使用量仍較少。塑料模標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應(yīng)用,并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程度一般在30%以下,和國外先進(jìn)工業(yè)國家已達(dá)到70%-80%相比,仍有很大差距。技術(shù)比較見表1表1:國內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表我國模具工業(yè)起步晚,底子薄,與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比有很大的差距,但在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下,我國模具工業(yè)發(fā)展迅速。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠近2萬家,從業(yè)人員約50萬人,“九五”期間的年增長率為13%.2000年總產(chǎn)值為270億元,占世界總量的5%。2008年總產(chǎn)值為450億元,近十年來增長率為15%以上。但從總體上看,自產(chǎn)自用占主導(dǎo)地位,商品化模具僅為1/3左右,國內(nèi)模具生產(chǎn)仍供不應(yīng)求,特別是精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具,仍主要依賴進(jìn)口。目前,就整個(gè)模具市場(chǎng)來看,進(jìn)口模具約占市場(chǎng)總量的20%左右,其中,中高檔模具進(jìn)口比例達(dá)40%以上。因此,近年來我國模具發(fā)展的重點(diǎn)放在精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具上,并取得了可喜的成績,模具進(jìn)口逐漸下降,模具技術(shù)和水平也有長足的進(jìn)步。近年來,模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快,主要表現(xiàn)為:大型精密、復(fù)雜、長壽命等中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品;塑料模和壓鑄模比例增大;專業(yè)模具廠數(shù)量增加較快,其能力提高顯著;股份制改造步伐加快,等等。從地區(qū)分布來說,以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū),南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江,這2個(gè)省的模具產(chǎn)值已占全國總量的六成以上。江蘇、上海、山東、安徽等地目前發(fā)展態(tài)勢(shì)也很好。我國模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三,但設(shè)計(jì)制造水平在總體上要比工業(yè)發(fā)達(dá)國家落后許多,其差距主要表現(xiàn)在下列六方面:(1國內(nèi)自配率不足80%,中低檔模具供過于求,中高檔模具自配率不足60%。(2企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)都不夠合理。(3模具產(chǎn)品水平和生產(chǎn)工藝水平總體上比國際先進(jìn)水平低很多,而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進(jìn)水平長很多。(4開發(fā)能力弱,經(jīng)濟(jì)效益欠佳。我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例較低,水平也較低,不重視產(chǎn)品開發(fā),在市場(chǎng)中常處于被動(dòng)地位。(5模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低。(6與國際先進(jìn)水平相比,模具企業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)落后。縱觀發(fā)達(dá)國家對(duì)模具工業(yè)的認(rèn)識(shí)與重視,我們感受到制造理念陳舊則是我國模具工業(yè)發(fā)展滯后的直接原因。模具技術(shù)水平的高低,決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品開發(fā)能力,它已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志。因此,模具是國家重點(diǎn)鼓勵(lì)與支持發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)品,現(xiàn)代模具是多學(xué)科知識(shí)集聚的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分,是國民經(jīng)濟(jì)的裝備產(chǎn)業(yè),其技術(shù)、資金與勞動(dòng)相對(duì)密集。提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。模具標(biāo)準(zhǔn)件是模具基礎(chǔ),其大量應(yīng)用可縮短模具設(shè)計(jì)制造周期,同時(shí)也顯著提高模具的制造精度和使用性能,大大地提高模具質(zhì)量。在科技發(fā)展中,人是第一因素,因此我們要特別注重對(duì)知識(shí)的更新與學(xué)習(xí),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合,培養(yǎng)更多的模具人才,搞好技術(shù)創(chuàng)新,提高模具設(shè)計(jì)制造水平。在教學(xué)中積極采用多媒體與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),逐步走向網(wǎng)絡(luò)化、智能化環(huán)境,實(shí)現(xiàn)模具企業(yè)的敏捷制造、動(dòng)態(tài)聯(lián)盟與系統(tǒng)集成。我國模具工業(yè)是一個(gè)完全信息化的、充滿著朝氣和希望而又實(shí)實(shí)在在的新時(shí)代即將到來。3.我國塑料模具工業(yè)和技術(shù)今后的主要發(fā)展方向在信息社會(huì)和經(jīng)濟(jì)全球化不斷發(fā)展的進(jìn)程中,模具行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)快速方面發(fā)展,技術(shù)含量不斷提高,模具生產(chǎn)向著信息化、數(shù)字化、無圖化、精細(xì)化、自動(dòng)化方面發(fā)展;模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化、經(jīng)營國際化方向發(fā)展。模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要是:①CAD、CAM、CAE的廣泛應(yīng)用及其軟件的不斷先進(jìn)和CAD/CAM/CAE技術(shù)的進(jìn)一步集成化、一體化、智能化;②PDM(產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、CAPP(計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)管理、KBE(基于知識(shí)工程、ERP(企業(yè)資源管理、MIS(模具制造管理信息系統(tǒng)及Internet平臺(tái)等信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用;③高速、高精加工技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用;④超精加工、復(fù)合加工、先進(jìn)表面加工和處理技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用;⑤快速成型與快速制模(RP/RT技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用;⑥熱流道技術(shù)、精密測(cè)量及高速掃描技術(shù)、逆向工程及并行工程的發(fā)展與應(yīng)用;⑦模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的發(fā)展及進(jìn)一步推廣應(yīng)用;⑧優(yōu)質(zhì)模具材料的研制及正確選用;⑨模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的研制與應(yīng)用;⑩虛擬技術(shù)和納米技術(shù)等的逐步應(yīng)用。4.注塑模具CAD發(fā)展概況及趨勢(shì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)((ComputerAidedDesign,CAD是當(dāng)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)水平的迅速提高,CAD技術(shù)及其應(yīng)用一直處于日新月異的發(fā)展浪潮中。作為CAD技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)十分重要的方面,塑料模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、模擬分析與制造,即模具CAD、CAE和CAM也一直是國內(nèi)外普遍關(guān)注的熱點(diǎn)。三十多年來,國外注射模CAD技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速。70年代己開始應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)熔融塑料在圓盤形、管形和長方形型腔內(nèi)的流動(dòng)情況進(jìn)行分析。80年代初,人們成功地采用有限元法分析三維型腔內(nèi)塑料熔體的流動(dòng)過程,使設(shè)計(jì)人員可以依據(jù)理論分析并結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn),在模具制造前對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)和修改,以減少試模時(shí)間,提高模具質(zhì)量。近十年來,注射模CAD技術(shù)在不斷進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)研究的同時(shí),十分注意向?qū)嵱没A段發(fā)展,一些高水平的商品軟件逐步推出,并在推廣和實(shí)際使用中不斷改進(jìn)、提高和完善。第一章塑件材料選擇性能一、零件圖1-1零件圖二、ABS材料分析ABS材料是丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物。這三種組分各自的特性,使ABS具有良好綜合力學(xué)性能。丙烯晴使ABS有良好的耐化學(xué)腐蝕及表面硬度,丁二烯使ABS堅(jiān)韌,苯乙烯使它有良好的加工性和染色性。ABS屬于熱塑性塑料,外觀為粒狀或粉狀,呈微黃色,不透明但成型的塑件具有較好的光澤。ABS無毒,無味。密度1.02~1.05g/cm3成型溫度范圍(180℃--240℃,成型時(shí)有較好的流動(dòng)性。ABS材料具有較高的抗沖擊強(qiáng)度,且在低溫下也不迅速下降(抗寒性;有良好的的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性,耐油性,化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性,易于成型加工,且易著色。ABS幾乎不受酸、堿、鹽、及水和無機(jī)化鹽的影響,溶于酮、醛、酯、氯代烴中,不溶于大部份醇類及烴類溶劑,但與烴長期接觸會(huì)軟化溶脹。ABS塑料表面不可接觸受冰醋酸,植物油等化學(xué)藥品,否則會(huì)引起應(yīng)力開裂。此外,ABS的缺點(diǎn)是耐熱性不高,低介電強(qiáng)度,低拉伸率,熱變形溫度為93℃,脆化溫度為-27℃,使用的溫度范圍為-40℃~100℃,而且ABS的耐氣候性也差,紫外線作用下容易氧化降解,從而會(huì)導(dǎo)致制件變硬發(fā)脆。三、塑料成型工藝性能分析塑料成型工藝特性是塑料在成型加工過程中所表現(xiàn)出來的特有性質(zhì),下面,對(duì)注塑材料ABS工藝特性進(jìn)行分析:1、收縮性塑料從溫度較高的模具中取出冷卻到室溫后,其尺寸或體積會(huì)發(fā)生收縮變化,這種性質(zhì)稱為收縮性。收縮性的的大小以單位長度塑件收縮量的百分?jǐn)?shù)來表示,稱為收縮率。一般對(duì)于大型模具的收縮率計(jì)算,我們采用實(shí)際收縮率進(jìn)行計(jì)算:SS=a-b/b×100%(SS:實(shí)際收縮率;a:模具或塑件在成型溫度時(shí)的尺寸;b:塑件在室溫時(shí)的尺寸;c:模具在室溫時(shí)的尺寸對(duì)我所設(shè)計(jì)的零件屬于小型的模具,所以采用SJ=c-b/b×%(Sj:為計(jì)算收縮率由于本次畢業(yè)設(shè)條件的原因,沒有辦法自己去測(cè)量出:cb值。于是我們通過查找資料《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》附錄B常用塑料的收縮率,可得:ABS塑料成型收縮率為:0.003-0.008,由于塑件的結(jié)構(gòu),模具的結(jié)構(gòu),成型工藝條件等都會(huì)影響塑料的收縮率變化。我們?nèi)∫粋€(gè)相對(duì)平均值:0.005。2、流動(dòng)性塑料在一定的溫度、壓力作用充填模具開腔的能力,稱為塑料的流動(dòng)性。塑料的流動(dòng)性差,就不容易充滿開腔,易產(chǎn)生缺料或熔接痕等缺陷。但流動(dòng)性太好,又會(huì)在成型時(shí)主生嚴(yán)重的飛邊。ABS材料屬于熱塑性塑料,分子成線型,具有良好的流動(dòng)性。其次:料溫,壓力,模具結(jié)構(gòu)都會(huì)影響塑料的流動(dòng)及充模能力。3、吸濕性吸濕性是指塑料對(duì)水分的親疏程度。按吸濕或粘附水分能力的大小分類,ABS塑料屬于吸濕性塑料,吸水率為:0.05%-0.5%。在注塑成型過程中比較容易發(fā)生水降解,成型后塑件上出現(xiàn)氣泡,銀絲與斑紋等缺陷。因此,在成型前必須進(jìn)行干燥處理。一般干燥溫度取80-90℃,干燥時(shí)間為兩小時(shí)。4、熱敏感性塑料的化學(xué)性質(zhì)對(duì)熱量的敏感程度稱為熱敏性。熱敏性塑料在成型過程中很容易在不太高的溫度下發(fā)生熱分解、熱降解,從而影響到塑件的性能,色澤和表面質(zhì)量等,另處,塑料熔體發(fā)生熱分解或熱降解時(shí),會(huì)釋放出一些揮發(fā)性氣體,這些氣體一般具有腐蝕性,或有毒,不管是對(duì)人,還是模具都會(huì)造成一定的影響。ABS塑料成型溫度為210℃-250℃,經(jīng)查中國人力資源專家網(wǎng)提供的材料編經(jīng)驗(yàn)值得,到達(dá)260℃變色,于料溫達(dá)到280℃時(shí),塑料出現(xiàn)分解。于是注塑成型是,一般取210℃-250℃。綜上所述:ABS收縮比較大,成型收縮后,對(duì)型芯具有比較大的包裹力,為方便塑件順利脫模,應(yīng)將脫模斜度設(shè)計(jì)為較大值:型腔40′~1°40′型芯30′~1°ABS溶融時(shí)具有良好的流動(dòng)性;較低的熱敏性;屬于吸濕性塑料。于是在成型是需要控制好,成型溫度,壓力,注射前的干燥處理等。附表1—1ABS材料性能、工藝參數(shù)表第二章塑料件的結(jié)構(gòu)工藝一、塑料件的尺寸精度分析按塑件的尺寸MT精度要求,未標(biāo)注公差為自由,按ABS材料模塑件公差等級(jí)(GB/T14486-1993選取一般精度要求MT3。其主要尺寸公差如下(單位均為mm成型零件的外形尺寸:092.0200+-、092.06.214+-、038.0100+-、036.050+-、040.058+-、016.08+-、014.04+-、012.05.1+-、036.018.47+-、036.068.48+-、032.05.51+-、036.040+-、014.05+-、012.08.1+-、016.05.7+-R、012.01+-R、016.010+-R、014.05+-R、018.05.13+-R、95°、15°成型零件的外形尺寸:92.00203+-、25.0080+-、36.0068.48+-、36.005.51+-、18.0012+-R、14.006+-R、16.007+-R、成型零件的卡位孔尺寸:14.002.4+-二、塑料件的使用性能分析塑件外表面光亮耐磨,平整,卡位孔處需要有良好的力學(xué)性能。卡位孔配合精度不高,需要適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和彈性,不容易產(chǎn)生的變形,整體無變形即可。三、塑料件的表面質(zhì)量分析該塑件要求外形美觀,內(nèi)、外表面表面光滑,沒有斑點(diǎn)及熔接痕現(xiàn)象,內(nèi)、外表面粗糙度均可取Ra0.4μm。塑件制品內(nèi)、外表面成型后方不可見邊緣有缺陷,邊緣面要求平整。四、塑料件的結(jié)構(gòu)分析1、塑件形狀比較復(fù)雜,前、后面都用圓弧過度,后面有兩個(gè)卡位孔,兩側(cè)均有加強(qiáng)筋。內(nèi)部有三塊隔板。2、塑件整體結(jié)構(gòu)較大,平均壁厚為1.5mm,壁厚檢測(cè)分析如圖2-1所示,超過ABS塑料的最小成型壁厚?？勺⑺艹尚汀DA圖B圖2-1厚度檢查分析綜上所述,從精度上看,ABS注塑成型可滿足尺寸要求,表面粗糙度要求(ABSRa可達(dá)到0.025~1.6/μm。從結(jié)構(gòu)上看,可考慮整體邊緣為最大分型面,兩側(cè)卡位孔結(jié)構(gòu)考慮側(cè)向分型。從塑件的表面質(zhì)量要求看,澆口選擇在塑件的底部,提高它們的力學(xué)性能。由于塑件整體結(jié)構(gòu)較大,但生產(chǎn)批量大等。我們可以考慮使用一模多腔的注塑成型,提高生產(chǎn)效率。第三章成型設(shè)備的選擇和成型工藝的制定一、成型參數(shù)的確定查《中國模具設(shè)計(jì)大典》、《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》得ABS塑料的有關(guān)注塑成型參數(shù):密度:1.01~1.05g/mm3收縮率:0.005~0.008預(yù)熱溫度:80℃~90℃,預(yù)熱時(shí)間2~3h料筒溫度:前段200℃~210℃,中段210℃~230℃,后段200℃~220℃噴嘴溫度:180℃~190℃模具溫度:50℃~70℃注射壓力:60~100MPa注射時(shí)間:注射時(shí)間3~5s,保壓時(shí)間10~30s,冷卻時(shí)間15~30s.成型周期:40~70S二、塑件的體積和重量的計(jì)算1、利用PRO/E進(jìn)行體積的計(jì)算根據(jù)產(chǎn)品圖紙,將四組調(diào)料盒按1:1的尺寸比例在PROE里完成三維構(gòu)圖。利用PROE分析指令對(duì)四組調(diào)料盒進(jìn)行體積的計(jì)算如圖3-1所示。體積=4.7173376e+04mm4其中e=103=10000四組調(diào)料盒體積V=10004.72mm3圖3-1質(zhì)量分析2、四組調(diào)料盒重量的計(jì)算根據(jù)分析ABS材料ρ=1.05g/cm3W=ρV=1.05×10004.72×10-3=10.5496g三、模具所需塑料熔體注射量根據(jù)生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn),由于注塑件的尺寸比較大,初步選擇采用一模二腔,按《塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》2.1.2.4有如下模具所需塑料熔休注射量的計(jì)算公式:M=NM1+M2式中,M——副模具所需塑料的質(zhì)量或體積(g或cm3N——初步選定的型腔數(shù)量M1——單個(gè)塑件的質(zhì)量或體積(g或cm3M2——澆注系統(tǒng)的質(zhì)量或體積(g或cm3M2:注系統(tǒng)的質(zhì)量或體積,它與注塑件的質(zhì)量和塑料的流動(dòng)性能有一定的關(guān)系,是一個(gè)不定值,但據(jù)注塑廠的統(tǒng)計(jì)資料,M2取15%-20%。在這里我們選用M2=0.6NM1則有:M=1.6NM1=1.6×2×10.5496=33.75872cm3四、鎖模力的計(jì)算FM=(NA1+A2P型式中,FM——模具所需要的鎖模力(NN——初步選定的型腔數(shù)量A1——單個(gè)塑件在分型面上的投影面積(mm2A2——流道凝料在分型面上的投影面積(mm2P型——塑料熔體對(duì)型腔的平均壓力(MPa其中,A2按分型面上投影面積A1的0.2~0.5倍。取中間值0.3,利用Pro/E進(jìn)行注塑件投影面積分析(一模兩腔一起分析,A1投影面積為:40951.0mm2如圖3-2所示。圖3-2投影面積分析根據(jù)資料《塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》P7常用塑料注射成型時(shí)型腔平均壓力表2-2中,ABS屬于中等黏度塑件及有精度要求的塑件,P型取35FM=(NA1+A2P型=(2×20475.5+0.3×2×20475.5×35=(40951+12285.3×35=1863270.5Mpa五、設(shè)備選擇根據(jù)塑化塑化溫度,額定注射量,注射壓力,鎖模力要求,參考《塑料成型工藝設(shè)計(jì)與模具設(shè)計(jì)》P105表4.2常用國產(chǎn)注塑機(jī)的規(guī)格和性能。初步選擇采用注射機(jī)型號(hào):G54-S200/400G54-S200/400,其有關(guān)的參數(shù)為:額定注射量200~400cm3注射壓力109MPa鎖模力2540KN最大注射面積645cm2最大開合模行程260mm最大模具厚度406mm最小模具厚度165mm噴嘴圓弧半徑18mm噴嘴孔直徑4mm動(dòng)定模板尺寸532×634mm拉桿間距290mm×368mm六、塑料成型工藝卡根據(jù)ABS材料的注射成型工藝分析、四組調(diào)料盒的結(jié)構(gòu)分析及相關(guān)資料《塑料注塑模結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》編寫如下表3-1成型工藝卡片。表3-1塑料成型工藝卡第四章注射模設(shè)計(jì)一、可行性分析1、可注塑性分析(1、最小壁厚要求根據(jù)圖紙,四組調(diào)料盒壁厚為1.5mm?！端芰夏＞咴O(shè)計(jì)與制造實(shí)訓(xùn)教程》P18(表1-3常用塑料壁厚選用范圍中,ABS材料壁厚范圍為1.25-1.6mm。四組調(diào)料盒的壁厚中型塑件,需進(jìn)行最小壁厚校核?！端芰夏＞咴O(shè)計(jì)參考資料匯編》P160壁厚(S與流程(L關(guān)系式:ABS流動(dòng)性為中等。S=(L÷100+0.8×0.7=(150÷100+0.8×0.7=1.61mm>1.5mm四組調(diào)料盒平均尺寸大于ABS材料的實(shí)際最小注塑尺寸,可注塑成型。(2、表面質(zhì)量要求由于塑件表面質(zhì)量要求較高,表面不允許出現(xiàn)明顯的接痕,和氣泡傷疤。為避免此類缺陷的出現(xiàn),在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),分型面設(shè)計(jì),澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì),排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)前進(jìn)行使用PLASTTCADVISER7.0進(jìn)行注塑件可能產(chǎn)生的接痕和氣泡分析如圖4-1所示。圖4-1接痕和氣泡圖中,紅色為縮痕區(qū),藍(lán)綠色小點(diǎn)為氣泡。由圖可知,縮痕多出現(xiàn)在相交結(jié)構(gòu)上,一般由塑件的結(jié)構(gòu)確定接痕的分析為紅色,說明接痕缺陷不明顯,塑件的結(jié)構(gòu)達(dá)到表面表質(zhì)量的要求。藍(lán)綠色點(diǎn)不多,多集中在邊緣上,可考慮將分型面設(shè)計(jì)在此處,合理利用合模間隙,可達(dá)到良好的排氣效果,可避免氣泡引起的缺陷。2、可制造性分析(1、模具精度校核根據(jù)塑件精度要求塑件外表面Ra=0.8μm按經(jīng)驗(yàn)公式可得型腔的表面要求Ra=0.27μm由精銑——研磨達(dá)到精度要求。(2、結(jié)構(gòu)分析塑件整體結(jié)構(gòu)均勻,卡位孔結(jié)構(gòu)小,內(nèi)有R3倒角,型芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成整體式,如圖4-2(a所示,需要用到線切割和數(shù)控銑加工,是模具加工費(fèi)較貴,且小的角槽容易磨損,一但磨損過量,則整個(gè)型腔需要更換,浪費(fèi)大量的費(fèi)用,從模具的加工性、經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)考慮,所以型芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成拼塊組合式,如圖4-2(b所示,有利于加工,便于更換,即可節(jié)省模具的成本費(fèi)。型芯設(shè)計(jì)成組合鑲嵌式可以用銑工單獨(dú)加工完成。(a整體式(b拼塊組合式圖4-2型芯的形式塑件在兩側(cè)分別有一個(gè)卡位孔,卡位孔的直徑:4.2mm、長:8mm,卡位孔結(jié)構(gòu)不利于與主分型面一起分型,所以必須運(yùn)用側(cè)向抽芯分型才可以分型。綜上所述:四組調(diào)料盒塑件,滿足最小注射壁厚,注射沒有明顯的縮痕現(xiàn)象,注射型成氣泡少,且可利用合理的合模間隙排氣。模具可加工簡單,結(jié)構(gòu)合理。3、型腔數(shù)目的確定根據(jù)模具的生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn),一模多腔能提高生產(chǎn)效率,降低每一件產(chǎn)品的模具費(fèi)用。根據(jù)一模兩腔塑件的體積V=40951.0mm2,塑件體積比較大,按初步選擇的注射機(jī)G54-S200/400額定的注射量為200~400mm3,可成型一模具多腔。但隨著模具型腔數(shù)目的增加,塑件的精度降低,模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造成本提高,注塑質(zhì)量差。綜合考慮,四組調(diào)料盒的模具設(shè)計(jì)采用一模二腔結(jié)構(gòu)。二、確定模具的類型1、塑料采用注射成形法生產(chǎn)。為保證塑料表面質(zhì)量,使用點(diǎn)澆口成形,由于塑件較大,所以一個(gè)塑件采用四個(gè)點(diǎn)澆口,因此模具應(yīng)為雙分型面注射模(三板式注射模。2、模具采用一模二腔,模具規(guī)模較大,為了降低加工難度,模具采用組合鑲嵌式。3、從塑件卡位孔結(jié)構(gòu)的角度考慮,制件卡位孔結(jié)構(gòu)較小,所需的抽芯力不大,所以可以利用斜滑塊側(cè)向分型。三、確定模具的主要結(jié)構(gòu)1、模具型腔布局、澆口的選擇(1模具型腔布局的選擇合理的型腔布局有,能簡化模具結(jié)構(gòu),提高生質(zhì)量。下圖4-3中a、b、c為四組調(diào)料盒模具設(shè)計(jì)中的四種模具型腔的布置方式。(a矩形橫向?qū)ε?b矩形縱向?qū)ε趴ㄎ豢自谕鈧?cè)(C矩形縱向?qū)ε趴ㄎ豢自趦?nèi)側(cè)圖4-3模具開腔布局(一、圖a為矩形橫向?qū)ε?卡位孔外側(cè)兩個(gè)反向,內(nèi)側(cè)兩個(gè)相對(duì)。此排列方式結(jié)構(gòu)簡單,壓力中心為矩形排列的中心,利于壓緊。澆口選擇底部,但由于內(nèi)側(cè)兩個(gè)卡位孔相對(duì)結(jié)構(gòu),不便于安裝,不便于抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及抽芯。(二、圖b為矩形縱向?qū)ε趴ㄎ豢自谕鈧?cè)。此排列方式結(jié)構(gòu)簡單,壓力中心為矩形排列的中心,利于壓緊。澆口選擇底部,卡位孔的側(cè)抽芯分別在外側(cè)兩邊,不能提高側(cè)抽芯的力學(xué)性能且結(jié)構(gòu)緊湊。在設(shè)計(jì)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)時(shí)需要設(shè)計(jì)四個(gè),不便于安裝,模具成本費(fèi)較高。(三、圖c矩形縱向?qū)ε趴ㄎ豢自趦?nèi)側(cè)。此排列方式結(jié)構(gòu)簡單,壓力中心為矩形排列的中心,利于壓緊。澆口選擇底部,卡位孔的側(cè)抽芯分別在內(nèi)側(cè)兩邊,能提高側(cè)抽芯的力學(xué)性能且結(jié)構(gòu)緊湊。在設(shè)計(jì)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)時(shí)只需要設(shè)計(jì)二個(gè)即可,便于安裝,模具成本費(fèi)比上種方法低。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),型腔的排列尺寸,即要保證成型時(shí)的壓邊值,又要考慮側(cè)抽芯是否產(chǎn)生干涉,如有干涉則無法合模具。經(jīng)綜合考慮,型腔的橫間矩最小處取20mm。綜合分析考慮使用圖c矩形縱向?qū)ε趴ㄎ豢自趦?nèi)側(cè),卡位孔縱向?qū)ε艃?nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)。(2模具點(diǎn)澆口的選擇模具型腔體積較大,塑件壁厚均勻,經(jīng)塑料專家分析,注塑件澆口最佳位置主要為兩塑件相對(duì)的一小部分,如圖4-4所示。圖4-4澆口選擇的分析圖中,藍(lán)色表示澆口最佳選擇區(qū)域,紅色表示最不好的選擇區(qū)域。根據(jù)分析報(bào)告,為達(dá)到好的澆口位置的選擇效果,澆口選在綠色區(qū)域并在塑件的底部。2、分型面的設(shè)計(jì)分型面的選擇原則:應(yīng)選在外形最大輪廓處、有利于塑件的順利脫模、模具結(jié)構(gòu)簡單既便于加工制造、應(yīng)有利于排氣、確保塑件的外觀質(zhì)量要求、保證塑件的精度要求,還應(yīng)考慮到型腔在分型面上投影面積的大小,以避免接近或超過所選用注塑機(jī)的最大注塑面積而可能產(chǎn)生溢流現(xiàn)象。根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)分析,結(jié)合縮痕和氣泡分析。分型面取塑件底面為主分型面,結(jié)構(gòu)簡單,利于氣體的排出,外側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)由側(cè)抽芯側(cè)向分型。下圖4-5A、B兩種方式。圖A圖B圖4-5分型面的設(shè)計(jì)㈠、圖A整體式:結(jié)構(gòu)復(fù)雜不利于加工且不可完成側(cè)向分型。只能史模具復(fù)雜。㈡、圖B組合拼塊式:結(jié)構(gòu)簡單利于加工及順利完成側(cè)向分型,從塑件的整個(gè)外表有較高的光潔度要求,澆口不能設(shè)計(jì)邊沿或上表面上,于是此分型面的方式必需采用點(diǎn)澆口,設(shè)計(jì)在塑件的底部?？ㄎ豢淄ㄟ^斜滑塊側(cè)向抽芯完成,側(cè)抽芯具有較好的力學(xué)性能,在合模時(shí),可將模具鎖緊。綜合分析,采用圖B分型設(shè)計(jì)。3、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(1主流道設(shè)計(jì)主流道是注射機(jī)噴嘴與分流道的塑料熔體的流動(dòng)通道,其形狀尺寸對(duì)熔體的流動(dòng)和充模時(shí)間有較大的影響。主流道一般設(shè)計(jì)在澆口套中,為更容易的拔出,主流道的錐角為20~40結(jié)構(gòu)如右圖4-6所示右圖4-6主流道(2分流道的設(shè)計(jì)分流道的作用是改變?nèi)垠w流向,使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個(gè)型腔。其主要形式有:圓形、梯形、U形、半圓形、矩形、六角形4-7所示。圖4—7分流道其中,梯形和半圓形加工較為容易,且熱量損失與壓力損失均不大,所以在此設(shè)計(jì)中,選用半圓形流道。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),梯形的主流道熱量損失與壓力損失,所以分流道設(shè)置為梯形。(3分流道的布局模具結(jié)構(gòu)為一模二腔,型腔排列采用矩形縱向?qū)ε趴ㄎ豢自趦?nèi)側(cè)的方式,各型腔壓力平均同時(shí)充滿,分流道的排列方式如下圖4-8所示,圖4-8分流道布局圖4-8中,L由型腔的布局確定,L1=50、L2=15圖中的二次分流比一次分流要小15%~20%。(4澆口的設(shè)計(jì)考慮澆口的靈活性,加工方便,及零件的表面質(zhì)量要求,所以選用點(diǎn)澆口進(jìn)料,減少了澆注系統(tǒng)塑料的損耗量,同時(shí)去除澆口容易,且不留明顯痕跡。如下圖4-9所示圖4-9點(diǎn)澆口澆口尺寸:d=1、L=1、a=8°其中,主流道襯套和定位環(huán)由主流道尺寸,襯套尺寸選擇標(biāo)準(zhǔn)件。如下圖4-10A、B所示:A主流道襯套B定位環(huán)圖4-10標(biāo)準(zhǔn)件4、排氣系統(tǒng)模具型腔體積較大,塑件壁厚均勻,經(jīng)塑料專家分析,注塑件主要在下表面相交處,及卡位孔部位產(chǎn)生少量氣泡,如圖4-11所示。在分型面的設(shè)計(jì)中,已經(jīng)將主分型面設(shè)計(jì)于易產(chǎn)生氣泡的位置,其主要將合模具間隙控制在0.03mm,則能將氣體通暢排出?？ㄎ豢捉Y(jié)構(gòu)部位的氣體排出,主要設(shè)計(jì)側(cè)型芯的配合間隔為0.03mm。圖4-11排氣系統(tǒng)分析5.導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功用任何一副模具在定動(dòng)模之間都設(shè)置有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。其作用有如下:①定位作用:合模時(shí)維持動(dòng)定模之間的一定方位,合模后保持模腔的正確形狀。②導(dǎo)向作用合模時(shí)引導(dǎo)動(dòng)默按序閉合,防止損壞型芯,并承受一定的側(cè)向力。③承載作用采用推件板脫模或三板式模具結(jié)構(gòu),導(dǎo)柱有承受推件板和定模型腔板的重載荷作用。④保持運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)作用,對(duì)于大中型模具的脫模結(jié)構(gòu),有保持機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)靈活平穩(wěn)的作用。2、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)①導(dǎo)柱國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式,帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱。有的導(dǎo)柱開設(shè)油槽,內(nèi)存潤滑劑,以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩檫,小型模具和生產(chǎn)批量小的模具主要采用帶頭導(dǎo)柱,大型模具和生產(chǎn)批量大的模具多采用有肩導(dǎo)柱。中小型模具導(dǎo)柱直徑約為模板兩直角邊之和的1/20—1/35。大型模具導(dǎo)柱直徑約為模板兩直角邊之和的1/30—1/40。具體直徑可查塑料模架標(biāo)準(zhǔn)。國家規(guī)定導(dǎo)柱頭部為接錐形,截錐形長度為導(dǎo)柱直徑的1/3,半錐角為10o—15o,也有頭部采用半球形的導(dǎo)柱,導(dǎo)柱具體尺寸可查有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。②導(dǎo)套直導(dǎo)套多用于較薄的模板,比較厚的模板須采用帶頭導(dǎo)套,導(dǎo)套壁厚通常在3-10mm,視內(nèi)孔大小而定,大者取大值,帶頭導(dǎo)套軸向固定容易,直導(dǎo)套裝入模板后,應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu),導(dǎo)套具體尺寸可查有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。如圖所示:圖c直導(dǎo)套;圖d帶頭導(dǎo)套。S=5L=40d=24壁厚為2(《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》P87-913、設(shè)計(jì)導(dǎo)套和導(dǎo)柱須注意的事項(xiàng)①合理布置導(dǎo)柱位置,導(dǎo)柱中心至模具外緣至少應(yīng)有一個(gè)導(dǎo)柱直徑的厚度;導(dǎo)柱不應(yīng)設(shè)在矩形模模具四角的危險(xiǎn)斷面上,通常設(shè)在長邊離中心線的1/3處最安全。導(dǎo)柱布置方式常采用等直徑不對(duì)稱布置,或不等直徑對(duì)稱布置。②導(dǎo)柱工作部分長度應(yīng)比型芯端面高出6-8mm,以確保其導(dǎo)向與引導(dǎo)用。③導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用H7/f7(低精度時(shí)采用H8/f8,甚至H9/f9導(dǎo)柱固定部分配合精度采取H7/k6;導(dǎo)套外徑的配合精度采取H7/6。配合長通常取配合直徑1.5-2倍,其余部分可以擴(kuò)孔,以減小摩檫,并降低加工難度。④導(dǎo)柱與導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨性,多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理,其硬度為HRC48-55,也可采用T8或T10碳素工具鋼,經(jīng)淬火處理。導(dǎo)柱工作部分的粗糙度為RaR0.4,固定部分為Ra0.8;導(dǎo)套內(nèi)外圓柱面表面粗糙度取Ra0.8為妥。⑤導(dǎo)柱可以設(shè)置在動(dòng)模一邊或定模一邊,設(shè)在動(dòng)模一邊可以保護(hù)型芯不受損壞,設(shè)在定模一邊便于塑件脫模,一般情況下導(dǎo)柱多設(shè)在有型芯的一邊,有時(shí)動(dòng)定模兩邊均設(shè)有導(dǎo)柱,分別起著不同的作用。⑥導(dǎo)柱頭部應(yīng)制成截錐形或球頭型;導(dǎo)套的前端也應(yīng)導(dǎo)角,一般導(dǎo)角半徑為1-2mm。6、限位拉桿的設(shè)計(jì)本模具設(shè)計(jì)是雙分型面,所以必須要設(shè)計(jì)一個(gè)限位裝置來控制中間板與定模座板的距離,經(jīng)查閱資料本設(shè)計(jì)選擇限位拉桿作為限位裝置,如圖4—12所示限位拉桿是在模具中起限位作用。圖4—12限位拉桿L=S+KL—拉出澆口凝料距S—澆口的深度K—安全系數(shù)(一般取3~10mmL=S+K=165+5=170L1是在開模時(shí)利用水口板把主流道中的凝料拉出來,限位水口板距離。定模座板圖4—13限位拉桿安裝圖限位桿安裝于圖4-13所示。7、確定模具的主要結(jié)構(gòu)模具結(jié)構(gòu)為雙分型面注射模,如圖4-14所示。模具分型面A—A的打開距離,應(yīng)大于165mm,分型面B—B的打開距離,應(yīng)大于58mm,方便制件和澆注系統(tǒng)的脫落。圖4-14本模具雙分型面注射模結(jié)構(gòu)圖1—定位環(huán)2—澆口襯套3—定模座板4—水口板板5—限位拉桿導(dǎo)套6—定模板導(dǎo)柱7—尼龍拉模扣8—?jiǎng)幽０?—復(fù)位彈簧螺釘10—復(fù)位桿11—墊鐵12—?jiǎng)幽Ｗ?3—垃圾釘14—推板15—推桿固定板16—支承柱17—頂桿18—導(dǎo)柱19—導(dǎo)套8、模架的選擇1、根據(jù)模具的主要結(jié)構(gòu),選擇派生型的三板模架P4型如上圖4-14所示。2、模具安裝尺寸校核模具整體尺寸長寬高:長550、寬500、高500mm,注射機(jī)的模具尺寸要求為:長〈634mm、寬〈532mm高〈496mm模具的整體尺寸不符合注射機(jī)對(duì)模具的尺寸要求。故,從模具的綜合因素考慮,最終注塑機(jī)確定為:XS-ZY-500。長〈550mm、寬〈450mm高〈496mm模具的整體尺寸符合注射機(jī)對(duì)模具的尺寸要求,模具的閉合高度小玉注塑機(jī)的最大模具厚度要求450mm。模具的整體尺寸符合注射機(jī)對(duì)模具的尺寸要求,可方便的安裝到注射機(jī)上。XS-ZY-500,其有關(guān)的參數(shù)為:額定注射量500cm3注射壓力145MPa鎖模力3500KN最大成型面積1000cm2最大開合模行程500mm最大模具厚度450mm最小模具厚度300mm噴嘴圓弧半徑18mm噴嘴孔直徑4mm動(dòng)定模板尺寸700mm×850mm拉桿間距540mm×440mm9、開模行程的校核與推出矩離合理的開模行程,能保證制件的順利脫落,同時(shí)可以縮短成形周期,提高生產(chǎn)效率。《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》P103開行程校核的公式如下:S≥H1+H2+(5~10mm式中S——注射機(jī)最大開模行程,mmH1——推出距離(脫模矩離,mmH2——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度,mm根據(jù)注射機(jī)型號(hào)有S=500mm、H1推出距離,一般取塑件高度加上一個(gè)安全距離(3~10mm則H1=58+10=68mmH2=68+165+10=243于是有:S≥H1+H2+10綜合考慮,螺桿式注射機(jī)XS-ZY-500,滿足模具最大行程要求。且塑件的推出行程為68mm。10、推出方式的確定由分型面的設(shè)計(jì)來看,塑件能在頂出零件的作用下,通過一次頂出動(dòng)作,就能將塑件全部脫出。其推出機(jī)構(gòu)如下圖4-15所示:圖4-15一次推出機(jī)構(gòu)11、側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)本模由于需要抽芯的距離較短,只有8mm,所以采用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。滑塊設(shè)在動(dòng)模,在斜滑塊與型芯鑲件之間裝入2個(gè)黃色彈簧,開模時(shí)斜滑塊與動(dòng)模部分一起后移,遠(yuǎn)離斜楔塊,然后在彈簧的作用下把斜滑塊向后推,最后在限位銷的作用下限制抽芯距完成側(cè)向圖4-16側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)抽芯,在合模過程中由于限位銷限制了斜滑塊的活動(dòng)距離,斜楔將斜滑塊、側(cè)型芯一起壓入復(fù)位到成型位置,因?yàn)閭?cè)型芯固定在斜滑塊上,完成側(cè)抽芯動(dòng)作,如左圖4-16所示。(1、抽芯距S抽側(cè)向抽芯或側(cè)向瓣合模從成型位置到不妨礙制品頂出脫摸位置所移動(dòng)的距離稱為抽芯距,用S抽表示,為了安全起見,抽拔距通常應(yīng)比側(cè)孔或側(cè)凹的深度大3-5mm。但在側(cè)向小型芯或瓣合模塊脫出側(cè)孔或側(cè)凹以后,其幾何位置有限于制品脫摸的情況下,抽芯距不能簡單依靠這種方法確定。限位銷彈簧小型芯所以,根據(jù)上所述本套模具的抽芯距可取S抽=8mm(《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》P154(2、滑塊與導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì)1滑塊設(shè)計(jì)滑塊是抽芯機(jī)構(gòu)中的重要零部件。它上面安裝有側(cè)向型芯或成型鑲塊,注射成型和抽芯的可靠性都需要它的運(yùn)動(dòng)精度保證?；瑝K的結(jié)構(gòu)形狀可以根據(jù)具體制品和模具結(jié)構(gòu)靈活設(shè)計(jì),既可與型芯做成一個(gè)整體,也可采用組合裝配結(jié)構(gòu),整體式結(jié)構(gòu)多用于型芯較小和形狀簡單的場(chǎng)合,而組合式結(jié)構(gòu)則是把型芯與滑塊分開加工,然后裝配在一起,采用組合式結(jié)構(gòu)可以節(jié)省優(yōu)質(zhì)剛材(型芯用鋼一般比滑塊用鋼要求高,并使加工變得比較容易。2滑槽設(shè)計(jì)側(cè)向抽芯過程中,滑塊必須在滑槽內(nèi)運(yùn)動(dòng),并要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)且具有一定精度。設(shè)計(jì)滑槽時(shí)應(yīng)注意下面問題:①滑塊完成抽拔動(dòng)作后,其滑動(dòng)部分仍應(yīng)有全部或部分長度留在滑槽內(nèi)?；瑝K的滑動(dòng)配合長度通常要大于滑塊寬度的1.5倍,而保留在滑槽內(nèi)的長度不應(yīng)小于這個(gè)數(shù)值的2/3,否則,滑塊開始復(fù)位時(shí)容易偏斜,甚至損壞模具。如果模具尺寸較小,為了保證滑槽長度,可以把滑槽局部加長,使其伸出模外;②滑槽地滑塊的導(dǎo)滑部位采用間隙配合,配合特性選用H8/g7或H8/h8,其它各處均應(yīng)留有間隙,滑塊的滑動(dòng)部分和滑槽導(dǎo)滑的表面粗糙度均應(yīng)小于0.63-1.25um。3滑塊與滑槽的材料滑塊可用45鋼或碳素工具鋼制造,導(dǎo)滑部分要求硬度≥40HRC,滑槽可用耐磨材料制造,也可用45鋼或碳素工具鋼制造,要求硬度為52-56HRC。4滑塊的導(dǎo)滑形式為了確保側(cè)型芯可靠的抽出和復(fù)位,保證滑塊在移動(dòng)過程中平穩(wěn)上下不竄動(dòng)和不卡死現(xiàn)象,滑塊與導(dǎo)滑槽必須很好配合和導(dǎo)滑?；瑝K與導(dǎo)滑槽的配合一般采用H7/f,其配合結(jié)構(gòu)形式主要根據(jù)模具大小,模具結(jié)構(gòu)和塑件的產(chǎn)量選擇,常見的形式如下圖4—18所示:圖4-18斜滑塊的形式圖(a為整體式滑塊與整體式導(dǎo)滑槽,結(jié)構(gòu)緊湊,但制造困難,精度難控制主要用于小型模具的抽芯機(jī)構(gòu);圖(b表示導(dǎo)滑部分設(shè)在滑塊中部,改善了斜導(dǎo)柱的受力狀態(tài),適用于滑塊上下無支承板的場(chǎng)合;圖(c是組合式結(jié)構(gòu),容易加工和保證精度。綜上分析本設(shè)計(jì)選用圖(c形式。5滑塊的定位裝置為了保證小型芯伸出端準(zhǔn)確可靠地進(jìn)入要抽芯的孔,則滑塊在完成抽芯動(dòng)作后,必須停留在一定位置上。為此,滑塊需有靈活、可靠、安全的定位裝置。如圖4-19所。圖4-19是利用限位銷來定位滑塊的抽芯距離,達(dá)到定位目的。圖4-19滑塊的定位裝置(5、楔緊塊的設(shè)計(jì)楔緊塊的形式如下圖4-20所示:圖4-20楔緊塊的形式圖(a為楔緊塊與定模板作成整體,特點(diǎn)是材料耗量大,加工不便,磨損后修復(fù)困難,但牢固可靠,剛釁好剛性好,適用于楔緊力要求很大的場(chǎng)合。圖(b是用螺釘,銷釘固定形式,便于制造,裝配和調(diào)整,適用于楔緊力不大的場(chǎng)合。圖(c(d為整體鑲?cè)胧?常用在模板邊緣與足夠固定位置的場(chǎng)合。圖(e是對(duì)楔緊塊起加強(qiáng)作用的形式,適用于抽芯距較短而需楔緊力大的場(chǎng)合。綜上分析本設(shè)計(jì)選用圖(d形式。楔緊塊的楔角α′,要求楔緊塊的楔角α′必須大于或等于斜滑塊的斜角α,這樣當(dāng)模具一開模,楔緊塊就讓開,否則彈簧難以將滑塊彈出做作抽芯動(dòng)作,一般α′=α+(2o—3o。12、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(1模具加熱一般生產(chǎn)ABS材料塑性的注射模具不需要外加熱,由于塑件不是很大,所以無需設(shè)計(jì)加熱系統(tǒng)。(2模具冷卻模具的冷卻分為兩部分,一部分是型腔的冷卻,另一部分是型芯的冷卻。由于注塑件的平均壁厚溥,整體高度只有1.5mm。主要熱量的分布澆注口與上表面上。用PLASTTCADVISER7.0進(jìn)行CoolingQuality(波前溫度分析如下圖4-21所示:圖4-21冷卻質(zhì)量分析圖4-21中,綠色表示冷卻質(zhì)量最好區(qū)域,紅色表示冷卻質(zhì)量不理想?yún)^(qū)域。根據(jù)分析報(bào)告,為達(dá)到好的冷卻效果,將冷卻水道設(shè)計(jì)如圖4-22所示:圖4-22冷卻水道布置圖中:冷卻水道的孔徑為8mm,與型腔上表面的距離為16mm與側(cè)面的距離為10mm,冷卻液從A進(jìn),利用圖中密封圈保證板塊與鑲件的密封,不溢出,從B排出。圖中的冷卻口,全用接頭與膠管接住。四組調(diào)料盒注塑模具設(shè)計(jì)13、模具的總體結(jié)構(gòu)模具的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖4-23所示:圖4-23模具結(jié)構(gòu)示意圖1—定位環(huán)2—澆口襯套3—定模座板4—水口板5—橡膠6—定模板7—限位拉桿8—型腔9—尼龍拉模扣10—?jiǎng)幽０?1—型芯12—復(fù)位彈簧13—復(fù)位桿14—墊鐵15—?jiǎng)幽Ｗ慕M調(diào)料盒注塑模具設(shè)計(jì)板16—垃圾釘17—推板18—推桿固定板19—支承柱20—頂桿21—導(dǎo)柱22—導(dǎo)套23—拉料桿24—斜楔塊25—斜滑塊26—小型芯27—限位銷28—彈簧29—型芯鑲件130—型芯鑲件214、模具結(jié)構(gòu)功能(1型腔結(jié)構(gòu)模具型腔采用整體鑲件的方式7,型腔與水口板4采用小間隙配合定位,通過凸臺(tái)壓緊固定?？ㄎ豢淄瑯硬捎脗?cè)型芯鑲件的方式24,利用型腔鑲塊7配合,通過凸臺(tái)壓緊固定,利用鑲件底部成型。整體鑲嵌方式的采用,能節(jié)約貴重的材料,加工方便。對(duì)于容易模損部位能靈活的更換,提高模具受命。(2型芯及型芯鑲件結(jié)構(gòu)模具型芯同樣采用整體鑲件的方式10,型芯鑲塊與動(dòng)模板9采用小間隙配合定位,通過凸臺(tái)壓緊固定。型芯鑲件采用組合拼塊的方式,同樣通過凸臺(tái)壓緊固定,內(nèi)部結(jié)構(gòu)通過型芯鑲件27、28成型。整體型芯鑲嵌方式、型芯鑲件組合拼塊的采用,能節(jié)約貴重的材料,加工方便。對(duì)于不容易損壞的部位能靈活的更換,提高模具受命。(3模具導(dǎo)向復(fù)位結(jié)構(gòu)如圖4—23所示,為了保證模具的閉合精度,模具的模部分與動(dòng)模部分之間采用導(dǎo)套21和導(dǎo)柱20導(dǎo)向定位。模具閉合時(shí),通過復(fù)位桿與復(fù)位彈橫的作用,將推板復(fù)位。15、計(jì)算成型零件工作尺寸取ABS的平均成形收縮為0.5%,塑件未注公差按照《塑料模成型工藝與模具設(shè)計(jì)》P69表3.9塑件公差數(shù)值表(GB/T14486—1993MT3精度要求選取。(1型腔尺寸A、徑向尺寸模具最大磨損取塑件公差的1/6;模具制造公差〥z=△/3;取X=0.75.092.06.214+-(Lm1+〥Z0=[(1+SLs1-X△]+〥Z0=[(1+0.5%×213.08-0.75×0.92]+0.30=3.0046.213+-058.0100+-(Lm2+〥Z0=[(1+SLs2-X△]+〥Z=[(1+0.5%×99.42-0.75×0.58]+0.19=19.0048.99+-012.05.1+-(Lm3+〥Z0=[(1+SLs3-X△]+〥Z=[(1+0.5%×1.38-0.75×0.12]+0.04=04.0030.1+-014.02.4+-(Lm4+〥Z0=[(1+SLs4-X△]+〥Z=[(1+0.5%×4.06-0.75×0.14]+0.045=045.0098.3+-其余的型腔徑向尺寸,按上面的計(jì)算方法計(jì)算。B、深度尺寸36.050+-(Hm1+〥Z0=[(1+SHs1-X△]+〥Z=[(1+0.5%×49.64-0.75×0.36]+0.12=12.0061.49+-036.018.47+-(Hm2+〥Z0=[(1+SHs2-X△]+〥Z0=[(1+0.5%×46.82-0.75×0.36]+0.12=12.0078.46+-16.08+-(Hm2+〥Z0=[(1+SHs2-X△]+〥Z0=[(1+0.5%×7.84-0.75×0.16]+0.05=05.0076.7+-018.05.13+-R(Hm2+〥Z0=[(1+SHs2-X△]+〥Z=[(1+0.5%×13.32-0.75×0.18]+0.06=06.0025.13+-016.05.7+-R(Hm2+〥Z0=[(1+SHs2-X△]+〥Z=[(1+0.5%×7.34-0.75×0.16]+0.05=05.0026.7+-(2型芯尺寸A、徑向尺寸模具最大磨損量取塑件公差的1/6;模具制造公差〥z=△/3;取X=0.7592..00203+-(Ls10-〥Z=[(1+SLs1+X△]0-〥Z=[(1+0.5%×203.92+0.75×0.92]0-0.3=204.710-0.352.0080+-(Ls20-〥Z=[(1+SLs2+X△]0-〥Z=[(1+0.5%×80.52+0.75×0.52]0-0.14=014.031.81+-18.0012+-R(Ls20-〥Z=[(1+SLs2+X△]0-〥Z=[(1+0.5%×12.18+0.75×0.18]0-0.06=006.038.12+-14.006+-R(Ls20-〥Z=[(1+SLs2+X△]0-〥Z=[(1+0.5%×6.14+0.75×0.14]0-0.04=004.028.6+-16.007+-R(Ls20-〥Z=[(1+SLs2+X△]0-〥Z=[(1+0.5%×7.16+0.75×0.16]0-0.05=005.032.7+-其余的型芯徑向尺寸,按上面的計(jì)算方法計(jì)算。B、高度尺寸模具最大磨損量取塑件公差的1/6;模具制造公差〥z=△/3;取X=0.6。36.0068.48+-(hm10-〥z=[(1+Shs1+X△]0-〥Z=[(1+0.5%×49.04+0.6×0.36]0-0.12=012.032.48+-36.005.51+-(hm20-〥z=[(1+Shs2+X△]0-〥Z=[(1+0.5%×51.86+0.6×0.36]0-0.12=012.008.53+-其余的型芯高度尺寸,按上面的計(jì)算方法計(jì)算。第五章安裝與試模一、模具的安裝結(jié)構(gòu)圖圖5-1模具的安裝結(jié)構(gòu)示意圖1—定位環(huán)2—澆口襯套3—定模座板4—水口板5—橡膠6—定模板7—限位拉桿8—型腔9—尼龍拉?？?0—?jiǎng)幽０?1—型芯12—復(fù)位彈簧13—復(fù)位桿14—墊鐵15—?jiǎng)幽Ｗ?6—垃圾釘17—推板18—推桿固定板19—支承柱20—頂桿21—導(dǎo)柱22—導(dǎo)套23—拉料桿24—斜楔塊25—斜滑塊26—小型芯27—限位銷28—彈簧29—型芯鑲件130—型芯鑲件231—啤喉在模具安裝和過程中,保證推桿底面的位置,與型芯鑲件平齊。型腔鑲件固定在定模板上。動(dòng)模板,壓緊型芯鑲塊及型芯鑲件。保證小型芯與斜滑塊之間位置,導(dǎo)柱與導(dǎo)套安裝運(yùn)動(dòng)順暢。二、模具工作過程開模時(shí),注塑機(jī)開、合模系統(tǒng)帶動(dòng)定模座板以后的部分后移,首先由橡膠、尼龍拉?？鄣淖饔迷谒诎迮c定模板之間移動(dòng)一段距離,把澆口里面的凝料拉斷,拉桿端部的與動(dòng)模座板接觸,在帶動(dòng)水口板移動(dòng),把主流道里面的凝料拉出來,然后在定模部分的輔助分型面之間自行脫落或由人工取出,完成第一次分型。動(dòng)模部分一起后移的同時(shí)斜滑塊在彈簧給的彈力作用下帶動(dòng)側(cè)型芯開始側(cè)抽芯,動(dòng)模繼續(xù)后移一定距離,斜滑塊也繼續(xù)在彈簧的作用下完成側(cè)抽芯,主分型面分型。因塑件包緊在型芯鑲件上,隨動(dòng)模部分繼續(xù)后移直至推出機(jī)構(gòu)開始工作,注塑機(jī)的推桿在推出機(jī)構(gòu)的作用下將塑件從型芯上推出,塑件在動(dòng)模分型面之間自行脫落,完成第二次分型,即開模過程。合模時(shí),模具在注射機(jī)推桿的作用下,由推桿推動(dòng)推板在推動(dòng)復(fù)位桿進(jìn)行復(fù)位和導(dǎo)柱導(dǎo)套的定向作用,同時(shí)斜滑塊在斜楔的作用下向里運(yùn)動(dòng),壓縮彈簧,完成合模過程。三、模具的安裝試模1、試模前的準(zhǔn)備(1、模具閉合高度的檢驗(yàn)根據(jù)模具模架的閉合高度如圖4-23有:H=60+40+120+120+120+35+1=496mm大于注射機(jī)的最大模具厚度要求500mm,(2、開模行程根據(jù)注射機(jī)型號(hào)有S=500mm、H1推出距離,一般取塑件高度加上一個(gè)安全距離(3~10mm則H1=58+10=68mmH2=68+165+10=243mm于是有:S≥H1+H2+10(3、澆口套球面半徑與澆口套小端直徑澆口套球面半徑R=22大于噴嘴圓弧半徑18mm;澆口套小端直徑D=4.5大于噴嘴孔直徑4mm均合理可行。(4、模具大小模具寬:500mm長:550mm射機(jī)模具安裝板:700×850mm模具的整體尺寸符合注射機(jī)對(duì)模具的尺寸要求,可方便的安裝到注射機(jī)上。2、模具的安裝及調(diào)試模具的安裝是指將模具從制造地點(diǎn)運(yùn)至注射機(jī)所在地,并安裝在指定注射機(jī)的全過程。(一、模具安裝在注射機(jī)上要注意以下幾方面:A、模具的安裝方位要滿足設(shè)計(jì)圖樣的要求。B、模具中的側(cè)抽芯結(jié)構(gòu),盡量使其運(yùn)動(dòng)方向?yàn)樗椒较颉Ｄ＞咴谧⑸錂C(jī)上的固定采用螺釘,壓板的形式,如圖5-3所示。每側(cè)6塊壓板,對(duì)稱布置。圖5-3模具固定1-壓板2-螺釘3-模具4-注射機(jī)安裝板(二、模具安裝于注射機(jī)上之后,要進(jìn)行空循環(huán)調(diào)整。其目的在于檢驗(yàn)?zāi)＞呱细鬟\(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是否可靠、靈活,定位裝置是否能夠有效作用。要注意以下方面:A、合模后分型面不得有間隙,要有足夠的合模力。、B、活動(dòng)型芯、推出及導(dǎo)向部位運(yùn)動(dòng)及滑動(dòng)要平穩(wěn)、無干涉現(xiàn)象,定位要正確可靠。C、開模時(shí),推出要平穩(wěn),保證將塑件及澆注系統(tǒng)凝料推出模具。D、冷卻水要暢通,不漏水,閥門控制正常。3、試模模具安裝調(diào)試后既可以進(jìn)行試模1、加入原料原料的品種、規(guī)格、牌號(hào)應(yīng)符合產(chǎn)品圖樣中的要求,成形性能應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。原料一般要預(yù)先進(jìn)行干燥。2、調(diào)整設(shè)備按照工藝條件要求調(diào)整注射壓力60~100、成形時(shí)間50S、成形溫度等工藝參數(shù)。3、試模將模具安裝在注射機(jī)上,選用合格的原料,根據(jù)推薦的工藝參數(shù)調(diào)整好注射機(jī),采用手動(dòng)操作。開始注射時(shí),首先采用低壓、低溫和較長的時(shí)間條件下成形。如果型腔未充滿,則增