醫(yī)療輸液袋吊環(huán)注塑模具設(shè)計(jì)與制造

摘要睫。本文主要研究工作及成果如下：和MoldWizard模塊設(shè)計(jì)注塑模具的關(guān)鍵技術(shù)。6)運(yùn)用UG軟件MoldWizard模塊中的自動(dòng)分型、修補(bǔ)開口及孔洞和自動(dòng)生成型芯和型腔的方法。把握好鑲塊、抽芯及脫模方向幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，即能實(shí)現(xiàn)村料：PP圖1.1醫(yī)療輸液袋吊環(huán)1.2我國(guó)塑料模具現(xiàn)狀及發(fā)展方向我國(guó)模具行業(yè)近年來(lái)發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前模具生產(chǎn)廠點(diǎn)共有2萬(wàn)多家，從業(yè)人員約50萬(wàn)人，全年模具產(chǎn)值約360億元，總量供不應(yīng)求，出口約2億美元。進(jìn)口約10億美元。當(dāng)前，我國(guó)模具行業(yè)的發(fā)展具有如下特征：大占全國(guó)總產(chǎn)值的60%以上。我國(guó)模具總量雖然已位居世界第三，但設(shè)計(jì)制造水但總體上熱流道的采用率達(dá)不到10%,與國(guó)外的50～80%相比，差距較大。較大差距(表1.1)。表1.1國(guó)內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表國(guó)外國(guó)內(nèi)注塑模型腔精度型腔表面粗糙度非淬火鋼模具壽命10～60萬(wàn)次10～30萬(wàn)次淬火鋼模具壽命160～300萬(wàn)次50～100萬(wàn)次熱流道模具使用率80%以上總體不足10%標(biāo)準(zhǔn)化程度小于30%中型塑料模生產(chǎn)周期一個(gè)月左右2～3個(gè)月(3)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)還是在采用日本或臺(tái)灣的品牌。目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程度一般在(1)提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)制造水平及比例。由于塑(2)在塑料模模具設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型(3)推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。采用(4)開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生(5)提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模(6)應(yīng)用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對(duì)于提高模具壽命和質(zhì)量顯(7)研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x或三2.1塑件的工藝分析2.1所示分型面。圖2.1分型面取產(chǎn)品最大輪廓處有利于脫模2.2塑件的材料分析是三種材料的性能和成型特性比較，如表2.1所示。塑料品種聚苯乙烯性能特點(diǎn)透明性好，成型特點(diǎn)模具設(shè)計(jì)注意使用溫事項(xiàng)度成型性能因流動(dòng)途裝飾制(PS)電性能好，抗好，成型前可不性好，適宜用拉強(qiáng)度高，耐干燥，但注射時(shí)點(diǎn)澆口，但因品，儀表殼， 絕緣零件，容—30器，泡沫塑料，聚炳烯抗沖擊強(qiáng)度品易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)件中不宜有℃~80℃差，化學(xué)穩(wěn)定力，易開裂嵌件性教好聚炳烯是流動(dòng)性極合理設(shè)計(jì)日用品等的，強(qiáng)度、剛痕，縮孔，易產(chǎn)于充型，脫模度、硬度、耐生收縮，冷卻速斜度0.5~1.5熱性都優(yōu)于度快，澆注系統(tǒng)度，嚴(yán)格控制品，防腐朽產(chǎn)品，日用品及電器外殼PE,可在100及冷卻系統(tǒng)應(yīng)料溫與模溫，0℃左右使用。具散熱緩慢。料溫以防分解有優(yōu)良的耐腐160-220度，模蝕性，良好的溫80-90度。絕緣性，不受濕度的影響收縮率取0.2%,拍氣槽不能太深會(huì)溢料酯小，力學(xué)性能干燥，易產(chǎn)生殘力，塑料要干〈130℃電機(jī)電子產(chǎn)品好，抗沖擊，余應(yīng)力，甚至裂燥，不宜采用脆化溫度零件，光學(xué)零抗蠕變性能突紋，質(zhì)硬，易損金屬嵌件，脫為件等差，不耐堿好鉗段式共聚物。共聚物型的PP材料有較低的熱扭曲溫度(100℃)、低透明度、PP的收縮率相當(dāng)高，一般為1.8~2.5%料要好得多。加入30%的玻璃添加劑可以使收縮率降到0.7%。如表2.2所示。密度(g/cm3)噴嘴溫度(℃)料筒溫度(℃)模具溫度(℃)保壓力(MPa)成型時(shí)間(s)方法溫度(℃)時(shí)間(h)4表2.3注塑模工藝條件工藝條件干燥處理干燥條件為80～90℃下干燥1小時(shí)。材料溫度應(yīng)保證小于0.1%。熔化溫度220～275℃;建議溫度：245℃。模具溫度注射壓力注射速度中高速度2.7塑件的圓角分析2.8塑件上孔的設(shè)計(jì)表2.4注塑模工藝條件注塑機(jī)型號(hào)注射量/cm3螺桿直徑/mm注射壓力/Mpa注射時(shí)間/s6注射方式螺桿式最大成型面積/cm2拉桿空間/mm鎖模方式液壓-機(jī)械噴嘴球徑/mm噴嘴孔徑/mm第3章模具設(shè)計(jì)3.1整體設(shè)計(jì)用澆注系統(tǒng)的體積取塑件的18%,V總=V件+V澆=2.8cm33.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖3.2主澆道(2)分流道的設(shè)計(jì)：分流道長(zhǎng)度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口位置。從減少輸送熔體是壓力損失和熱量損失的要求去發(fā)，應(yīng)力求縮短長(zhǎng)度。分流道截面尺寸取決于多種因素，其中包括塑件質(zhì)量、壁厚、塑料黏度和分流道本身的長(zhǎng)度。分流道截面面積應(yīng)保證行腔充滿并補(bǔ)充因腔內(nèi)塑件收縮所需的熔體后方可冷卻凝固。因此，分流道的截面直徑或厚度應(yīng)大于塑件的壁厚。為了便于加工和凝料脫模，分流道大多設(shè)置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等。圓形流道比表面積小，熱量損失和流動(dòng)阻力較小，對(duì)于流動(dòng)性不太好的塑料或薄壁塑件，通常采用圓形流道，這樣可以減小熔體的流動(dòng)阻力和熱量損失。但是流道應(yīng)開設(shè)在動(dòng)、定模兩個(gè)部分，所以對(duì)機(jī)械加工精度要求比較高。本產(chǎn)品由于是一模十樓穴的大產(chǎn)量醫(yī)療產(chǎn)品，為了節(jié)約材料以及快速的產(chǎn)量，因采用熱流道系統(tǒng)。其分流道在高溫加熱的分流板中。具體設(shè)計(jì)如下圖3.3所示：.96然肆心肆心圖3.3分流道(3)澆口的設(shè)計(jì)：根據(jù)本方案的特點(diǎn)以及PP材料的性能滿足，熱嘴口的點(diǎn)澆口形式。澆口一般開始在產(chǎn)品的上表面上，塑料熔體于型腔的上面充模，其截面形狀多為小圓孔形，容易，修整方便，并且可以根據(jù)塑件的形狀特征靈活地選擇進(jìn)料位置。圖3.4澆口尺寸(4)冷料穴設(shè)計(jì)從第三章的分析可以看出，由于塑件本身產(chǎn)生的氣穴都分布在塑件的上表因PP要求的模溫為40℃~70℃,不超過(guò)80℃,故無(wú)須設(shè)置加熱裝置。只需冷卻回路的設(shè)計(jì)應(yīng)做到回路系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)充分吸收成形塑件所傳導(dǎo)的注塑成型中常用的冷卻劑用常溫(25℃)的水作為模具冷卻介質(zhì)，取其出口溫度為28℃,并且冷卻水在通道內(nèi)呈湍流狀態(tài)。已知模具溫度為60℃。模具寬式中Qin——塑料傳給模具的熱量G——每次的注射量(Kg)m——每小時(shí)注射的塑料量(Kg)△——塑料的熱焓量之差(KJ/Kg)取△=400KJ/KgQin=400×60×1.05×3.83又有Qout=mwCw(tout—tin)式中Qout——冷卻水每小時(shí)從模具攜走的熱量(KJ/h)mw——冷卻水每小時(shí)的用量(kg/h)Tout——模具的出水溫度°CTin——模具的進(jìn)水溫度°C為25℃;根據(jù)入口與出口溫度控制在2～3℃,取Tout為28℃;mw=96.6÷4.2÷(28-25)≈7.7k冷卻水的體積流量V=mw/60P,求得V≈0.12m3/min。查《注塑模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》得到其對(duì)應(yīng)冷卻道直徑為20mm。其對(duì)應(yīng)的水道最低卻流速v=1.66m/s,則3.3合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證定模和動(dòng)模合模時(shí)，正確定位和導(dǎo)向的零件。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有定位、導(dǎo)向和承受一定側(cè)壓力三個(gè)作用。而導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要零件是導(dǎo)柱和3.3.1導(dǎo)套選用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)套(GB4169.4-84),材料T10A,處理50-55HRC,采用H7/k6配合鑲?cè)肽０?。圖3.5導(dǎo)套1、長(zhǎng)度導(dǎo)柱的長(zhǎng)度必須比凸模端面高6-8毫米，以免導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而凸3、材料導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面，多用低碳鋼(20號(hào))滲碳淬火處理，4、配合精度導(dǎo)柱裝入模板多用二級(jí)精度第二種過(guò)渡配合。5、配合導(dǎo)柱固定端與模板之間采用H7/k6過(guò)渡配合；導(dǎo)柱導(dǎo)向部分采用圖3.6導(dǎo)柱3.4頂出距離的確定頂出至少需要4.5mm。第一次必須將整個(gè)產(chǎn)品完全頂出才可實(shí)現(xiàn)第二次強(qiáng)行頂距離S為：圖3.7第一次頂出距離由下圖測(cè)量得知，產(chǎn)品倒扣深度約1.5理論上頂出1.5即可，產(chǎn)品總厚擴(kuò)一圖3.8第二次頂出距離圖3.9倒扣頂桿板上，動(dòng)模仁鑲在動(dòng)模板上，如圖3.10及3.11所示。1叩煙120閉8圖3.10定模仁264.99±0.6圖3.11動(dòng)模仁3.5.2成型零件工作尺寸計(jì)算1)制造誤差2)成型零件的磨損允許的磨損量：δc=3)塑件收縮率的波動(dòng)PP的收縮率S=1.8%(S—塑料成型收縮率Lm—模具型腔在室溫下的尺寸Ls—塑件在室溫下的尺寸)根據(jù)《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可查得塑件上的所有孔的直徑和長(zhǎng)度已知(公差△=0.64mm△z=1/3△δc=1/2△z)(Scp:平均收縮率Scp=0.009)c)對(duì)塑件頂推力分布均勻合理，對(duì)塑件外觀無(wú)明顯損壞，不會(huì)引脫模，即通過(guò)動(dòng)、定模分開時(shí)動(dòng)模的運(yùn)動(dòng)，借助注塑機(jī)的頂出元件，推動(dòng)模具內(nèi)設(shè)置的脫模機(jī)構(gòu)是塑件從芯心上脫出。推桿采用普通推桿中的圓柱頭頂針。頂桿接觸塑件的頂出配合段，與模板上相應(yīng)孔的配合間隙，應(yīng)以不超過(guò)塑件的溢料間隙為限，一般情況下H8/f7或H7/f7就可以滿足這一要求。本模具采用H8/f7配合。凸肩部分與固定板上的安裝孔留有1m的雙邊間隙，這樣可以避免由于模板的孔垂直度偏差使得推桿被開住或過(guò)分磨損。下圖為第一次頂出和第二次頂出的頂針圖3.12頂桿兩次頂出設(shè)計(jì)原理第一次頂出：注塑機(jī)作用下，受力點(diǎn)在第二塊頂板上，圓頂針和成型頂桿在強(qiáng)力鎖扣帶動(dòng)下同時(shí)一起頂出10mm,然后強(qiáng)力鎖扣分開，第三塊頂板及成型頂桿不動(dòng)，繼續(xù)向前頂出10mm,此時(shí)圓頂針強(qiáng)行將產(chǎn)品從成型桿上頂出脫離模具并掉下。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品強(qiáng)制脫模并自動(dòng)掉落的程序。注塑機(jī)頂出機(jī)構(gòu)縮回后，模具在復(fù)位彈簧的作用下，頂板自動(dòng)往回彈，完成頂板和所有頂出機(jī)構(gòu)的復(fù)位工作并繼續(xù)下一次生產(chǎn)。圖3.13兩次頂出原理3.6注射機(jī)校核3.6.1注射量校核必須保證塑件所需的注射量(包括澆注系統(tǒng)及飛邊在內(nèi))小于注射機(jī)允許的最大注射量，一般占注射機(jī)理論注射量的80%以內(nèi)。如公式4.6所示式中V注---塑料件所需塑料的體積(包括澆注系統(tǒng)凝料及飛邊在內(nèi)，cm3);Vg---注射機(jī)理論注射量(公稱容積，cm3)。2.8x16=44.8cm3。80%×100=80>44.8cm3理論注射量大于實(shí)際需要。故滿足。3.6.2最大鎖模力校核式中F---塑件加澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積(m2);q---行腔內(nèi)塑料熔體的單位面積壓力(MPa);P---注塑機(jī)額定鎖模力(KN)。根據(jù)UG工具面積測(cè)量的塑件與澆注系統(tǒng)的總投影面積為40cm2,根據(jù)《注塑模設(shè)計(jì)與生產(chǎn)應(yīng)用》的PP熔體壓力為400MPa。代入數(shù)據(jù)得：該型號(hào)注射機(jī)的鎖模力為500KN>16KN,所以符合要求。3.6.3注射壓力校核該型號(hào)注塑機(jī)的注塑壓力為400MPa,符合要求。3.6.4模具厚度校核由于注射機(jī)可安裝模具的厚度有一定限制，所以設(shè)計(jì)模具的閉合厚度H.必須在注射機(jī)允許安裝的最大模具厚度Hx及最小模具厚度Hmin之間，即Hmin≤Hm≤Hmax由前面的框架選擇得知模具閉合高度：3.6.5開模行程的校核單分型面注射模式中H---注射機(jī)動(dòng)模板的開模行程(mm);H?---塑件頂出距離(mm);H?---包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度(mm)。H=400mm>20+10+10=40mm,所以符合要求。nn圖4.1模具總裝圖圖4.2模板平面圖圖4.3模板三維圖聚留超品聚留超品04.力0.01臺(tái)品臺(tái)品01圖4.4模仁平面圖圖4.5模仁三維圖單分型面注射模是最為簡(jiǎn)單和常見的一種結(jié)構(gòu)形式，約占全部注射模具的[1]屈華昌.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.4[2]唐志玉.塑料模具設(shè)計(jì)師指南.國(guó)防工業(yè)出版社，2000.5[3]塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組.模具設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.3[4]丁浩主，塑料工藝實(shí)用手冊(cè)