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笔盖注塑模具设计【带SolidWorks三维】【12张CAD图纸】

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SolidWorks三维图
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笔盖 注塑 模具设计 solidworks三维 cad图纸
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笔盖注塑模具设计

46页 21000字数+说明书+任务书+开题报告+SolidWorks三维图+12张CAD图纸【详情如下】

CAXA图纸

SolidWorks三维图

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主浇套.dwg

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动模座板.dwg

动模板.dwg

型腔.dwg

定模座板.dwg

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推杆.dwg

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支撑板.dwg

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笔盖注塑模具设计开题报告.doc

笔盖注塑模具设计论文.doc

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摘  要    

   注塑成型在整个制造业的生产中占有十分重要的地位,据估计注塑成型的制品约占模具塑料制品总产量的三分之一及以上,注塑模具在模具工业中的重要性显而易见,现在注塑模具设计和制造中的传统方法早已满足不了现代生产发展的需要,为赢得竞争市场,持续发展,模具生产必须变革传统的生产方法,引进新技术、新思维。

   在计算机技术日益发达的今天,将计算机运用于注塑模具以及制造业中已经迫在眉睫。本文主要研究的工作和成果如下:

   本文具体的阐述了模具CAD/CAE的技术特点,以及先进制造模式在模具行业中的应用,在分析的国际国内模具市场,国内模具CAD/CAE的发展趋势的基础上提出以计算机应用技术为手段的辅助模具设计的新方法。主要针对注塑模具常见的成型方法进行了分析研究,以达到将注塑模具过程智能化在熟悉注塑模具设计基本知识的基础上,对系统进行分析并设计出系统的总体框架。 我们运用Pro/E软件中的模具模块以及塑料仿真模块来进行对模具进行了各个系统的设计。

   本论文是对笔盖注塑模具设计的一个详细的介绍,这次的笔盖模具设计我们主要采用了侧抽芯注射模。每个笔盖有一个大孔,成型需要侧抽芯。本模具采用一模十二腔,二次分型,点浇口进料,弹簧和斜导柱分别抽芯。设计的主要内容有:笔盖的设计,笔盖材料的选择,注塑机的选用、分型面、型腔布局、浇注系统、型腔尺寸计算、型芯尺寸的计算、螺纹型心、模架的选择、推出脱模机构的设计、温度调节系统和装配图与零件图的绘制等。本次设计主要是通过对塑件的形状、尺寸及其精度要求进行注射成型工艺的工艺分析、侧向分型与抽芯机构设计,重点在侧抽芯机构的设计。在这过程中分析了模具受力,推出脱模机构的设计,合模导向机构的设计,冷却系统的设计以及排气系统等,并绘制完整的模具装配总图和主要的模具零件图。设计中力求模具结构设计简单、合理、实用,使得模具结构紧凑、工作可靠,可实现全自动操作。

关键词:注塑模;一模12穴;型腔;导柱。

Abstract

     Injection molding occupies a very important position in the whole manufacturingproduction, It is estimated that about one third of injection molding products mold plastic products production and more importance in the mold injection mold industry is obvious,now injection mold design and manufacture of traditional methods had failed to meet the needs of modern production development, to win the competition in the market, sustainable development, mold production must change the traditional production methods, the introduction of new technology, new thinking

     This paper describes the technical characteristics of the specific mold CAD/CAE, as well as advanced manufacturing mode in the mold industry, mold on the basis of international and domestic market analysis, the domestic mold cadcae trends on the proposedapplication of computer technology as a means of secondary mold design new method. The main injection mold for forming a common method were analyzed, in order to achievethe injection molding process intelligence In the familiar basic knowledge of injection mold design based on system analysis anddesign of the overall framework of the system. We use proe software modules and plastic mold simulation module to perform a type ofmold, core pulling, each system has been designed

    Daily necessity, sometimes adopt the not that high plastics of accuracy and strengths to spread to move, because the plastics has the plasticity strong, the density is small, higher than strength, the knot good luck, the chemistry stability is high, diverse characteristics of external appearance, as a result be subjected to more and more factories house and the people's fancies.The plastics industry is a newly arisen industry, is along with the development of the petroleum industry but should but living of, the plastics system piece almost have already entered each realm of the whole industry sections and people's daily lifes currently.Along with the machine industry  electronics industry, aviation industry, the instrument appearance industry and usually the development of the thing industry, the plastics models the demand of make the piece more and more, the quantity request is also more and more high, this will beg model the piece of the development of the molding tool, the level of the design manufacturing also the beard is more and more high.This text also design the process to carry on elaborate to a cover molding tool.

Key words:Injection mold; Exactly 12 holes; Cavity; Guide post;

目  录

引言1

1  塑件总体分析2

1.1 尺寸分析2

1.2 材料的选择2

1.3 体积及质量计算4

1.3.1体积的计算4

1.3.2质量及面积的计算4

2  型腔数目的确定5

3  成型零部件的设计6

3.1 型腔、型芯工作尺寸计算6

3.1.1型腔尺寸计算6

3.1.2型芯尺寸计算6

3.2 成型零部件的强度与刚度计算7

3.2.1刚度校核7

3.2.2强度校核7

4  分型面的选择7

5  浇注系统的设计9

5.1 浇注系统的构成9

5.2 浇注系统设计原则9

5.3 主流道的设计9

5.3.1主流道的形状设计9

5.3.2主流道的尺寸设计10

5.4 分流道的设计11

5.4.1分流道截面的设计原则12

5.4.2分流道截面的具体设计12

5.4.3分流道的尺寸的设计13

5.4.4分流道的布置形式14

5.5 冷料穴的设计15

6  冷却系统的设计15

6.1 模具温度的影响15

6.2 冷却系统主要设计原则16

6.3 冷却回路尺寸的确定及布置17

6.3.1水道孔径的设计17

6.3.2冷却回路的布置18

6.4 冷却时间计算19

6.5 用水量M的计算20

6.6 成型周期计算21

7  模具材料选择21

7.1 模具满足工作条件要求21

7.2 模具满足工艺性能要求22

7.3 模具满足经济性要求23

8  选择注射机23

8.1 注射机型号选取23

8.2注射机参数的校核25

9  模具主要参数的计算27

9.1 脱模力的计算27

9.2 初始脱模力27

9.3 推杆直径计算28

9.4 推杆的应力校核28

9.5 推板的厚度计算29

9.6 推出机构的设计29

9.6.1推杆的设计29

9.6.2复位杆的设计30

9.7  脱模方式的确定30

10  模具结构设计31

10.1 结构设计主要原则31

10.2 模具强度的设计32

10.2.1凹模的设计32

10.2.2 嵌底式组合凹模侧壁强度的计算33

10.2.3  支撑板的强度计算33

11  排气系统的设计34

11.1 排气会产生的缺点34

11.2 排气方式及机构的设计35

12 模架的选择36

13  成型零件加工工艺规程37

14  结束语39

参考文献40

引言

   模具是我国国民经济的基础工业,是制造业的重要基础工艺装备,随着社会的不断进步、经济的不断发展,各种各样的商品被不断生产出来,其中大多数商品的生产都依赖于模具的多样化。国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑业的发展也要求模具工业的发展与之相适应。

   模具在制造业中所具有的重要地位,使得模具的制造能力和技术水平已成为衡量国家制造业水平和创新能力的重要标志。近年来随着模具制造能力的不断提高,使得模具有着高精度、长寿命、高生产率、型腔形状和模具结构复杂的特点。如今模具的生产方式广乏采用CAD/CAM/CAE技术,采用高速切削加工技术,快速成型技术和快速制模技术的一系列的先进技术。模具未来的加工也向着粗加工向高速加工发展,成型表面的加工向精密、自动化发展,光整加工向自动化发展,快速成型加工技术的发展,模具CAD/CAM/CAE正向集成化、三维化、智能化和网络化发展,模具的标准化程度将不断提高。但我国模具的发展存在着一些不足:发展不平衡,工艺装备落后,组织协调能力差,供需矛盾短期难以缓解,大多数企业开发能力弱,创新能力明显不足,以上的这些缺点严重阻碍了我国模具的发展,以上缺点成为我国当前模具工业首要解决的问题。  随着塑料制品在社会中的用途越来越广,对塑料模具提出了更高的要求。

   四年学习的结束,使自己对模具的认识有了清晰的了解。这次设计的题目是笔盖进行注塑设计,通过对塑件进行分析、对模具结构的设计和计算。通过pro/E进行造型分析,最后用Auto/CAD软件对主要的零部件与装配图进行绘制,虽然对模具的结构有一些感性的认识和理性的认识,也进行过实践和相应的课程设计,但这次设计是对四年学习的一个总结,由于缺乏真正的实践经验,使这次毕业设计的过程中遇到了很多困难,但是通过老师的指导和详细的查阅资料,以及和同学们的讨论,解决了不少的问题相信这次设计能够符合设计的要求,完成设计的任务。由于自身知识的不够完善,在设计的过程中存在着一些不足和不完善的地方,恳请老师指正。

      通常,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求,以及原材料厂家提供的材料性能数据。对于常温工作状态下的结构件来说,要考虑的主要是材料的力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等。综合各项因素最后选择ABS塑料作为本次设计所使用的材料最为适合。

   ABS性能 ABS无毒、无味,外观呈象牙色半透明,或透明颗粒或粉状。密度为1.05~1.18g/㎝3,收缩率为0.4%~0.9%,弹性模量值为0.2Gpa,泊松比值为0.394,吸湿性<1%,熔融温度217~237℃,热分解温度>250℃。

   力学性能 ABS有优良的力学性能,其冲击强度极好,可以在极低的温度下使用;ABS的耐磨性优良,尺寸稳定性好,又具有耐油性,可用于中等载荷和转速下的轴承。ABS的耐蠕变性比PSF及PC大,但比PA及POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。

   热学性能 ABS的热变形温度为93~118℃,制品经退火处理后还可提高10℃左右。ABS在-40℃时仍能表现出一定的韧性,可在-40~100℃的温度范围内使用。

电学性能 ABS的电绝缘性较好,并且几乎不受温度、湿度和频率的影响,可在大   多数环境下使用。

   ABS成型工艺 ABS也可以说是聚苯乙烯的改性,比HIPS有较高的抗冲击强度和更好的机械强度,具有良好的加工性能,可以使用注塑机、挤出机等塑料成型设备进行注塑、挤塑、吹塑、压延、层合、发泡、热成型,还可以焊接、涂覆、电镀和机械加工。ABS的吸水性比较高,加工前需进行干燥处理,干燥温度为70~85℃,干燥时间为2~6h;ABS制品在加工中容易产生内应力,如应力太大,致使产品开裂,应进行退火处理,把制件放于70~80℃的热风循环干燥箱内2~4h,再冷却至室温即可,ABS在升温时粘度增高,所以成型压力较高,故塑件上的脱模斜度宜稍大,ABS易吸水,成型加压前应进行干燥处理,ABS易产节痕,模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力,在正常的成型条件下壁厚,熔料温度对收缩率影响极小,在要求塑件精度高时,模具温度可控制在50~60°c,而在强调塑件光泽和耐热时,模具温度应控制在60~80°c。  

    ABS注塑工艺 ABS是最常用的工程塑料,广泛应用于制造齿轮、轴承、把手、泵叶轮、电视机、计算机、打字机壳体、键盘、电器仪表、储电池槽、冰箱部件等及机械工业部件、各种日用品、消费品包装等制品。ABS注塑成型温度160~220℃之间,注射压力在70~130Mpa之间,模具温度为55~75℃。   塑件的质量与模具的温度有密切关系,低的模具温度可降低塑件的成型收缩率,避免塑件收缩产生凹陷,降低脱模后的塑件变形,从而提高塑件尺寸精度。从塑件的耐应力开裂能力来看,结晶型塑料结晶度越高该能力就越低,因此也应降低模温。但模具温度过低将影响塑料的流动,造成充模流动阻力大、不易充满型腔、内部应力过大等缺陷,使塑件易出现翘曲、扭曲、流痕、银丝、注不满等问题。

   提高模具温度可以改善塑件的表面质量,使塑件的表面粗糙度降低。高的模具温度,对于结晶性聚合物,结晶在模内充分达到平衡,因此,提高模具温度可使塑件尺寸稳定,避免后结晶现象造成尺寸和力学性能的变化(特别是玻璃化温度低于室温的聚烯烃类塑件)。但是,模具温度过高将导致成型周期延长和塑件发脆的缺陷;模温过高又会使冷却时间大大延长,易造成滋边、脱模变形等;模温高,则熔体冷却速度慢,收缩率波动大。

   如果模具温度不均匀,型腔与型芯温差过大,则塑件收缩不均匀,导致塑件产生翘曲变形,影响塑件的形状和尺寸精度。不均匀的冷却也会使制品表面光泽不一,出模后产生热变形。因此,必须合理控制模具温度,才能确保塑件的质量。

模具温度调节对生产效率的影响

   在塑件成型周期中,冷却时间占了很大比例,一般可占成型周期的2 / 3 。由于冷却所需的时间长,使得注射成型生产率的提高受到了阻碍,因此,缩短成型周期中的冷却时间便成了提高生产率的关键。影响冷却时间的因素很多,如冷却管道与型腔的距离、塑料种类和塑件厚度、开模温度、模具热传导率、冷却介质(水)初始温度及流动状态等。缩短冷却时间,可通过增大冷却介质流速、增大传热面积和调节塑料与模具的温差来实现。此外,冷却管道距型腔表面越近,则冷却效果就越好。因考虑到距离太小,则每一个冷却管道影响型腔表面的范围较小,型腔不易达到均匀冷却;冷却管道距型腔表面太近,就会减小模具型腔表面的强度,在型腔内熔融塑料压力的作用下易发生变形,影响塑件尺寸精度及外观质量。综合这两种情况,一般冷却管道的管壁距型腔表面的距离取15~25 mm 。塑件的厚度、开模温度及冷却水温度对降低冷却时间有显著影响。因此,可以从产品设计和工艺设置入手来减少冷却时间,提高生产效率。

对模具温度的要求

  塑料品种不同则对于模具的温度要求也不同。对模具温度总的要求是:使模具温度达到适宜制品成型的工艺条件要求,能通过控温系统的调节,使模腔各个部位上的温度基本相同;在较长时间内,即在生产过程中的每个成型周期中,模具温度应均衡一致。

6.2 冷却系统主要设计原则

尽量保证塑件的收缩均匀。维持模具的热平衡;

2.冷却水孔的数量越多,孔径越大,责对塑件的冷却效果越均匀,根据经验,一般冷却水孔中心线与行腔壁的距离应为冷却水管直径的1-2倍(常为12-15mm)冷却水管   通过这一个月来的设计工作,不仅是对我四年来学习的总结和回顾,同时也让我深深的明白了自身的诸多不足之处,这次毕业设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料,特别是模具在实际中可能遇到的具体问题,使我在这短暂的时间里,对模具设计的流程及相关的工作有了清晰的认识。同时也使我对塑料模具设计的各种成型方法,成型零件的设计,主要工艺参数的计算,产品缺陷及其解决办法,模具的总体结构设计及零部件的设计等都有了进一步的理解和掌握。这也是今后在社会上学习的一种动力,我将会不断地学习、不断地充实自己。

   从工件的布局及到论文的完成我虽然遇到了很多的挫折,但是我也学会了很多,成长了很多。在这过程中遇到了各种困难,但是到最后都被我一一解决。在过程最繁琐的工作要数各种尺寸的计算。最需要细致的地方要数二维图的布局已经二维图的改错,二维图的改错是花了我时间最多的地方,因为我在工作过程的不仔细造成了后续需要改的地方很多。而且基本上都是细节的东西。如果不细致是很容易出错的,而且自己还不知道哪里有错。在改的过程中每次都以为改好了,但是当拿给老师看时,不是这里有问题就是哪里有些细节处理的不好。因此打印了很多份出来最后都是作废了。我知道做机械行业,做事情必须细致,因为各个零件相互关联,正所谓牵一发而动全身。某地地方出了问题其他的零件也需要做相应的改动。进过这次的经历,我想我以后做事情会更加仔细认真。尽量不要因为自己的不仔细而让自己把所有的时间都耗费在这种没有意义的事情上面。

   在这过程中我发现,做机械行业基础知识一定要学扎实。因为很多东西没学好,后面设计出来的问东西十有八九是有问题的。其实在其他行业也是一样。细节决定成败,学东西一定要学细学精,就像重要的零件加工精度是达到微米级的,,学习也应该细致入微,千万不能马虎,欠的是要还的而且还可能会有利息,现在没学好以后会话更多的时间也不一定能补回来。在机械行业里面有很多东西相互配合着使用,错了一点就没办法配上。

参考文献

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     89~100.                                                


内容简介:
毕业设计(论文)中期检查表(指导教师)指导教师姓名:曹泰山填表日期: 2014年 4 月 20 日学生学号1000110107学生姓名卢卫题目名称笔盖注塑模具设计已完成内容1、完成装配图的绘制;2、完成大部分论文;3、完成英文翻译;4、大部分零件图的绘制; 检查日期:2014-4-20完成情况全部完成按进度完成滞后进度安排存在困难相关部分的计算比较难进行。解决办法查阅相关资料,并且与指导老师和同学们一起讨论解决方案。预期成绩优 秀良 好中 等及 格不及格建议 教师签名: 教务处实践教学科制表说明:1、本表由检查毕业设计的指导教师如实填写;2、此表要放入毕业设计(论文)档案袋中;3、各院(系)分类汇总后报教务处实践教学科备案编号: 毕业设计(论文)任务书题 目: 笔盖注塑模具设计 学院: 国防生学院 专 业: 机械设计制造及其自动化 学生姓名: 卢 卫 学 号: 1000110107 指导教师单位: 机电工程学院 姓 名: 曹泰山 职 称: 讲师 题目类型:理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2013年12月9日一、毕业设计(论文)的内容毕业设计内容1、查找相关的资料并阅读消化,明确笔盖注塑模具设计要求,分析该塑料制品成型工艺及其可能性和经济性等因素,对零件图纸进行结构和工艺分析,设计成型工艺;2、掌握成型设备的技术规范,进行模具结构设计及模具设计的有关计算;3、模具总体尺寸的设计与结构草图的绘制,模具结构总装图和零件工作图的设计绘制;4、编制主要零件的制造工艺。二、毕业设计(论文)的要求与数据1、笔盖形状特点确定其注塑模的方案设计;2、该塑料制品的设计难点是抽芯机构的设计;3、确定其使用的材料为塑料;4、制品的具体尺寸请测绘出图;5、塑件成型时无变形,注出的制件表面光滑,无气泡和其它缺陷,无飞边或少飞边。三、毕业设计(论文)应完成的工作1、完成注塑模的总体方案设计,完成开题报告。2、进行模具结构设计并选用标准件,完成零件间的配给选用及相关的设计计算。3、用A0图纸绘制装配图,采用CAD软件绘制零件图,绘图工作量折合A0图纸3张以上,其中必须包含两张A3以上的计算机绘图图纸,用PRO/E 软件对塑件和模具进行实体造型。4、完成二万字左右的毕业设计说明书(论文);在毕业设计说明书(论文)中必须包括300-500个单词详细的英文摘要;5、独立完成与课题相关,不少于四万字符的指定英文资料翻译(附英文原文);6、完成导师所指定的其它工作。并附有开题报告一份。四、应收集的资料及主要参考文献1 屈华昌.塑料成型工艺与模具设计M.北京:机械工业出版社,2002.2 模具实用技术丛书编委会模具实用技术注塑模具设计制造与应用实例M北京:机械工业出版社,2002. 3 颜智伟.塑料模具设计与机构设计M.北京:国防工业出版社,2006.4 姜明艳.薄壁外壳注塑模设计J. 北京:机械工业出版社,2002.5 王文广等.塑料注射模具设计技巧与实例M.北京:化学工业出版社.2004.6 模具实用技术丛书编委会编.塑料模具设计制造与应用实例M.北京:机械工业出版社.2002.7 李学锋.塑料模设计及制造M.北京:机械工业出版社 2002.8德G.曼格斯,李玉泉译.塑料注射成型模具的设计和制造M.北京轻工出版社,2005.9谭雪松, 林晓新, 温丽编. 新编塑料模具设计手册M.北京:人民邮电出版社,2007. 10 Childs Peter R.NMechanical DesignJOxford :Butterworth-Heinemann,2003五、试验、测试、试制加工所需主要仪器设备及条件计算机一台CAD设计软件任务下达时间:2013年12月9日毕业设计开始与完成时间:2013年12月17日至 2014年05 月4日组织实施单位:教研室主任意见:签字: 2013年12月14日院领导小组意见:签字: 2013 年12月16日编号: 毕业设计(论文)开题报告 题 目: 笔盖注塑模具设计 院 (系): 国防生学院 专 业: 机械设计制造及其自动化 学生姓名: 卢卫 学 号: 1000110107 指导教师单位: 机电工程学院 姓 名: 曹 泰 山 职 称: 讲 师 题目类型:理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2013年12月23日1毕业设计的主要内容、重点和难点等 毕业设计的主要内容:近年来,中国塑料模具发展速度相当快。注塑模市场得到了很大的发展,市场竞争也越发激烈。为了做到高质高效低成本来提高市场占有率,注塑模具的开发、设计与加工结合CAD/CAE/CAM技术具有重大意义。模具生产技术水平的高低已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,其主要内容如下:1、参观调研,查阅资料。到模具制造相关企业调研,了解模具设计、生产、制造及加工情况。结合本次毕设课题,查阅模具相关资料;2、 撰写开题报告;3、通过对产品的性能分析,完成相关的模具结构与零件设计;4、设计的模具结构要求完整、合理;5、合理选择尺寸、公差、表面粗糙度和制件材料,绘制的产品图样完整;6、认真分析制件图,确定模具型腔、模具结构、分型面和进料口形式,计算含收缩率的相关尺寸和模具的强度和刚度;7、 翻译专业外语文献。8、 撰写毕业设计(论文)说明书;9、 绘制模具总装图、零件图;毕业设计的重点难点:1、塑件的合理性设计及结构工艺性分析;2、材料选择,收缩率计算。模具强度及刚度分析;3、塑件壁厚成型工艺考虑及保证塑件的外观要求;4、模具型腔数的确定,模具结构、分型面和进料口形式的选择;5、保证塑件成型时无变形,注出的制件表面光滑,无气泡和其它缺陷,无飞边或少飞边。6、绘制模具总装图、零件图及尺寸标注。2准备情况(查阅的文献资料及调研情况、现有设备、实验条件等)模具工业是国民经济的重要基础工业之一。模具是工业生产中的基础工艺装备,是一种高附加值的高精密集型产品,也是高新技术产业化的重要领域,其技术水平的高低已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志专家预测,大型、精密、设计合理的注塑模具将受到市场普遍欢迎。通过调研及查阅资料,对侧抽芯液压锥螺纹接头三通管注塑模设计方案有了初步的构思。调研情况1.模具技术的现状20世纪80年代以来,国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求,同时为模具的发展提供了巨大的动力。这些年来,中国模具发展十分迅速,模具工业一直以15% 左右的增长速度快速发展。振兴和发展中国的模具工业,日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”已经取得了共识。目前,中国有17000多个模具生产厂点,从业人数约50多万。在模具工业的总产值中,冲压模具约占50%,塑料模具约占33%,压铸模具约占6%,其他各类模具约占11%。近年来,中国模具工业企业的所有制成分也发生了变化。除了国有专业厂家外,还有集体企业、合资企业、独资企业和私营企业,他们都得到了迅速的发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度,将技术进步作为企业发展的重要动力。此外,许多研究机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。中国塑料模工业从起步到现在,历经半个多世纪,有了很大发展,模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48in(约122cm)大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具,精密塑料模具方面,已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力,在模具CAD/ CAE/CAM技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型模具材料1等方面取得了显著进步;在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。进入21世纪,在经济全球化的新形势下,随着资本、技术和劳动力市场的重新整合,中国装备制造业在加入WTO以后,将成为世界装备制造业的基地。而在现代制造业中,无论哪一行业的工程装备,都越来越多地采用由模具工业提供的产品。为了适应用户对模具制造的高精度、短交货期、低成本的迫切要求,模具工业正广泛应用现代先进制造技术来加速模具工业的技术进步,这是各行各业对模具这一基础工艺装备的迫切需求。2.侧抽芯笔盖注塑模具设计的流程:(1)思考与创新:绘制草图,确定笔盖外观形式;(2)实践操作:通过Pro-e软件画出其三维模型;(3)用Pro-e做出内部的结构,实现外观要求;(4)将Pro-e做的图导入AutoCAD中;(5)修改结构图。3.注射模具的设计过程(1)对塑料零件的材料、形状和功能进行分析(2)确定型腔的数目确定型腔的数目条件有:最大注射量、锁模力、产品的精度要求和经济性等。(3)选择分型面分型面的选择应以模具结构简单、分型容易,且不破坏已成型的塑件为原则。(4)型腔的布置方案型腔的布置应采用平衡式排列,以保证各型腔平衡进料。型腔的布置还要注意与冷却管道、推杆布置的协调问题。(5)确定浇注系统浇注系统包括主流道、分流道、浇口和冷料穴。浇注系统的设计应根据模具的类型、型腔的数目及布置方式、塑件的原料及尺寸等确定。(6)确定脱模方式脱模方式的设计应根据塑件留在模具的部分而同。由于注射机的推出顶杆在动模部分,所以,脱模推出机构一般都设计在模具的动模部分。因此,应设计成使塑件能留在动模部分。设计中,除了将较长的型芯安排在动模部分以外,还常设计拉料杆,强制塑件留在动模部分。但也有些塑件的结构要求塑件在分型时,留在定模部分,在定模一侧设计出推出装置。推出机构的设计也应根据塑件的不同结构设计出不同的形式,有推杆、推管和推板等结构。(7)确定调温系统结构模具的调温系统主要由塑料种类决定。模具的大小、塑件的物理性能、外观和尺寸精度都对模具的调温系统有影响。(8)确定凹模和型心的固定方式当凹模或型心采用镶块结构时,应合理地划分铁块并同时考虑镶块的强度、可加工性及安装固定。(9)确定排气尺寸一般注射模的排气可以利用模具分型面和推杆与模具的间隙;而对于大型和高速成型的注射模,必须设计相应的排气装置。(10)确定注射模的主要尺寸根据相应的公式,计算成型零件的工作尺寸,以及决定模具型腔的侧壁厚度、动模板的厚度、拼块式型腔的型腔板的厚度及注射模的闭合高度。(11)选用标准模架根据设计、计算的注射模的主要尺寸,来选用注视模的标准模架,并尽量选择标准模具零件。(12)绘制模具的结构草图在以上工作的基础上,绘制注射模的完整的结构草图,绘制模具结构图是模具设计十分重要的工作,其步骤为先画俯视图(顺序为:画模架、型腔、冷却管道、支撑柱、推出机构),再画出主视图。(13)校核模具与注射机有关尺寸对所使用的注射机的参数进行校核:包括最大注射量、注射压力、锁模力及模具的安装部分的尺寸、开模行程和推出机构的校核。(14)注射模结构设计的审查对根据上述有关注视模结构设计的各项要求设计出来的注射模,应进行注射模结构设计的初步审查,同时,也有必要对提出的要求加以确认和修改。(15)绘制模具的装配图装配图是模具装配的主要依据,因此应清楚地表明注视模的各个零件的装配关系、必要的尺寸(如外形尺寸、定位圈直径、安装尺寸、活动零件的极限尺寸等)、序号、明细表、标题栏及技术要求。(16)绘制模具的零件图由模具装配图拆绘零件图的顺序为:先内后外,先复杂后简单,先成型零件后结构零件。(17)复核设计图样注射模具设计的最后是审核所设计的注射模,应多关注零件的加工、性能。已查阅的文献资料1 屈华昌.塑料成型工艺与模具设计M.北京:高等教育出版社,2007.2 宋长发.工程制图M.北京:国防工业出版社,2011.3 任仲贵. CAD/CAM原理M. 北京:清华大学出版社,1991.4 王明强. 计算机辅助设计技术M. 北京:科学出版社,2002. 5 许鹤峰.注射模具设计要点与图例M.北京:化学工业出版社,1999. 6 李名尧.模具CAD/CAMM.北京:机械工业出版社,2004.7 潘宝权.模具制造工艺M.北京;机械工业出版社,2004.8 张维合.注塑模具设计实用教程M.北京:化学工业出版社,2007.9.9 李学锋. 塑料模设计及制造M.北京:机械工业出版社,2002.610 Y. Zhang, W. Hu and Y. Rong et al. Graph-based set-up planning and tolerance decomposition for computer-aided fixture design. International Journal of Production Research J, 2001, 39(14): 3109-3126.现有设备及实验条件:计算机一台,使用软件为Pro/Engineer5.0及Auto CAD2008、Moldflow insight,以上实验条件可满足本次毕业设计的要求。3、实施方案、进度实施计划及预期提交的毕业设计资料一、2013年12月9日至2013年12月22日,理解消化毕设任务书要求并收集、分析、消化资料文献,根据毕设内容完成并交开题报告;二、2014年1月6日至2014年1月13日,开展调研,了解塑件结构,对原材料进行分析,考虑塑件的成型工艺性、模具的总体结构的形式,并完成部分英文摘要翻译。三、2014年3月4日至2013年3月31日,查阅资料,熟悉注射模的结构及有关计算,拟定模具的方案设计、总体设计及主要零件设计,拟定成型工艺过程,查阅有关手册确定适宜的工艺参数,注射机的选择及确定注射设备及型号规格;四、2014年4月1日至2014年4月6日,完成设计计算任务,总体结构的设计和完成总装配图及零件图的设计;五、2014年4月7日至2014年4月21日,完成设计,图纸绘制任务,工艺规程说明书的编写;六、2014年4月22日至2014年5月4日,完善设计并完成论文的撰写;七、2014年5月5日至2014年5月9日,修改并打印毕业论文及整理相关资料,交指导老师评阅,准备论文答辩。 指导教师意见指导教师(签字): 2013年12月日开题小组意见开题小组组长(签字):2014年1 月日 院(系、部)意见 主管院长(系、部主任)签字: 2014年1月日 编号: 毕业设计说明书题 目: 笔盖注塑模具设计 院 (系): 国防生学院 专 业:机械设计制造及其自动化 学生姓名: 学 号: 指导教师单位: 机电工程学院 姓 名: 职 称: 讲师 题目类型:理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发2014年5月4日摘 要 注塑成型在整个制造业的生产中占有十分重要的地位,据估计注塑成型的制品约占模具塑料制品总产量的三分之一及以上,注塑模具在模具工业中的重要性显而易见,现在注塑模具设计和制造中的传统方法早已满足不了现代生产发展的需要,为赢得竞争市场,持续发展,模具生产必须变革传统的生产方法,引进新技术、新思维。在计算机技术日益发达的今天,将计算机运用于注塑模具以及制造业中已经迫在眉睫。本文主要研究的工作和成果如下: 本文具体的阐述了模具CAD/CAE的技术特点,以及先进制造模式在模具行业中的应用,在分析的国际国内模具市场,国内模具CAD/CAE的发展趋势的基础上提出以计算机应用技术为手段的辅助模具设计的新方法。主要针对注塑模具常见的成型方法进行了分析研究,以达到将注塑模具过程智能化在熟悉注塑模具设计基本知识的基础上,对系统进行分析并设计出系统的总体框架。 我们运用Pro/E软件中的模具模块以及塑料仿真模块来进行对模具进行了各个系统的设计。本论文是对笔盖注塑模具设计的一个详细的介绍,这次的笔盖模具设计我们主要采用了侧抽芯注射模。每个笔盖有一个大孔,成型需要侧抽芯。本模具采用一模十二腔,二次分型,点浇口进料,弹簧和斜导柱分别抽芯。设计的主要内容有:笔盖的设计,笔盖材料的选择,注塑机的选用、分型面、型腔布局、浇注系统、型腔尺寸计算、型芯尺寸的计算、螺纹型心、模架的选择、推出脱模机构的设计、温度调节系统和装配图与零件图的绘制等。本次设计主要是通过对塑件的形状、尺寸及其精度要求进行注射成型工艺的工艺分析、侧向分型与抽芯机构设计,重点在侧抽芯机构的设计。在这过程中分析了模具受力,推出脱模机构的设计,合模导向机构的设计,冷却系统的设计以及排气系统等,并绘制完整的模具装配总图和主要的模具零件图。设计中力求模具结构设计简单、合理、实用,使得模具结构紧凑、工作可靠,可实现全自动操作。关键词:注塑模;一模12穴;型腔;导柱。 Abstract Injection molding occupies a very important position in the whole manufacturingproduction, It is estimated that about one third of injection molding products mold plastic products production and more importance in the mold injection mold industry is obvious,now injection mold design and manufacture of traditional methods had failed to meet the needs of modern production development, to win the competition in the market, sustainable development, mold production must change the traditional production methods, the introduction of new technology, new thinking This paper describes the technical characteristics of the specific mold CAD/CAE, as well as advanced manufacturing mode in the mold industry, mold on the basis of international and domestic market analysis, the domestic mold cadcae trends on the proposedapplication of computer technology as a means of secondary mold design new method. The main injection mold for forming a common method were analyzed, in order to achievethe injection molding process intelligence In the familiar basic knowledge of injection mold design based on system analysis anddesign of the overall framework of the system. We use proe software modules and plastic mold simulation module to perform a type ofmold, core pulling, each system has been designed Daily necessity, sometimes adopt the not that high plastics of accuracy and strengths to spread to move, because the plastics has the plasticity strong, the density is small, higher than strength, the knot good luck, the chemistry stability is high, diverse characteristics of external appearance, as a result be subjected to more and more factories house and the peoples fancies.The plastics industry is a newly arisen industry, is along with the development of the petroleum industry but should but living of, the plastics system piece almost have already entered each realm of the whole industry sections and peoples daily lifes currently.Along with the machine industry electronics industry, aviation industry, the instrument appearance industry and usually the development of the thing industry, the plastics models the demand of make the piece more and more, the quantity request is also more and more high, this will beg model the piece of the development of the molding tool, the level of the design manufacturing also the beard is more and more high.This text also design the process to carry on elaborate to a cover molding tool.Key words:Injection mold; Exactly 12 holes; Cavity; Guide post;桂林电子科技大学毕业设计(论文)说明书用纸目 录引言11 塑件总体分析21.1 尺寸分析21.2 材料的选择21.3 体积及质量计算41.3.1体积的计算41.3.2质量及面积的计算42 型腔数目的确定53 成型零部件的设计63.1 型腔、型芯工作尺寸计算63.1.1型腔尺寸计算63.1.2型芯尺寸计算63.2 成型零部件的强度与刚度计算73.2.1刚度校核73.2.2强度校核74 分型面的选择75 浇注系统的设计95.1 浇注系统的构成95.2 浇注系统设计原则95.3 主流道的设计95.3.1主流道的形状设计95.3.2主流道的尺寸设计105.4 分流道的设计115.4.1分流道截面的设计原则125.4.2分流道截面的具体设计125.4.3分流道的尺寸的设计135.4.4分流道的布置形式145.5 冷料穴的设计156 冷却系统的设计156.1 模具温度的影响156.2 冷却系统主要设计原则166.3 冷却回路尺寸的确定及布置176.3.1水道孔径的设计176.3.2冷却回路的布置186.4 冷却时间计算196.5 用水量M的计算206.6 成型周期计算217 模具材料选择217.1 模具满足工作条件要求217.2 模具满足工艺性能要求227.3 模具满足经济性要求238 选择注射机238.1 注射机型号选取238.2注射机参数的校核259 模具主要参数的计算279.1 脱模力的计算279.2 初始脱模力279.3 推杆直径计算289.4 推杆的应力校核289.5 推板的厚度计算299.6 推出机构的设计299.6.1推杆的设计299.6.2复位杆的设计309.7 脱模方式的确定3010 模具结构设计3110.1 结构设计主要原则3110.2 模具强度的设计3210.2.1凹模的设计3210.2.2 嵌底式组合凹模侧壁强度的计算3310.2.3 支撑板的强度计算3311 排气系统的设计3411.1 排气会产生的缺点3411.2 排气方式及机构的设计3512 模架的选择3613 成型零件加工工艺规程3714 结束语39参考文献40第 39 页 共 40 页桂林电子科技大学毕业设计(论文)说明书用纸引言模具是我国国民经济的基础工业,是制造业的重要基础工艺装备,随着社会的不断进步、经济的不断发展,各种各样的商品被不断生产出来,其中大多数商品的生产都依赖于模具的多样化。国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑业的发展也要求模具工业的发展与之相适应。 模具在制造业中所具有的重要地位,使得模具的制造能力和技术水平已成为衡量国家制造业水平和创新能力的重要标志。近年来随着模具制造能力的不断提高,使得模具有着高精度、长寿命、高生产率、型腔形状和模具结构复杂的特点。如今模具的生产方式广乏采用CAD/CAM/CAE技术,采用高速切削加工技术,快速成型技术和快速制模技术的一系列的先进技术。模具未来的加工也向着粗加工向高速加工发展,成型表面的加工向精密、自动化发展,光整加工向自动化发展,快速成型加工技术的发展,模具CAD/CAM/CAE正向集成化、三维化、智能化和网络化发展,模具的标准化程度将不断提高。但我国模具的发展存在着一些不足:发展不平衡,工艺装备落后,组织协调能力差,供需矛盾短期难以缓解,大多数企业开发能力弱,创新能力明显不足,以上的这些缺点严重阻碍了我国模具的发展,以上缺点成为我国当前模具工业首要解决的问题。 随着塑料制品在社会中的用途越来越广,对塑料模具提出了更高的要求。四年学习的结束,使自己对模具的认识有了清晰的了解。这次设计的题目是笔盖进行注塑设计,通过对塑件进行分析、对模具结构的设计和计算。通过pro/E进行造型分析,最后用Auto/CAD软件对主要的零部件与装配图进行绘制,虽然对模具的结构有一些感性的认识和理性的认识,也进行过实践和相应的课程设计,但这次设计是对四年学习的一个总结,由于缺乏真正的实践经验,使这次毕业设计的过程中遇到了很多困难,但是通过老师的指导和详细的查阅资料,以及和同学们的讨论,解决了不少的问题相信这次设计能够符合设计的要求,完成设计的任务。由于自身知识的不够完善,在设计的过程中存在着一些不足和不完善的地方,恳请老师指正。 1 塑件总体分析1.1 尺寸分析图1.1 笔套的截面图纸塑件的主要技术要求:未注公差按SJ1372-78,8级; 材料采用ABS;1.2 材料的选择通常,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求,以及原材料厂家提供的材料性能数据。对于常温工作状态下的结构件来说,要考虑的主要是材料的力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等。综合各项因素最后选择ABS塑料作为本次设计所使用的材料最为适合。ABS性能ABS无毒、无味,外观呈象牙色半透明,或透明颗粒或粉状。密度为1.051.18g/3,收缩率为0.4%0.9%,弹性模量值为0.2Gpa,泊松比值为0.394,吸湿性250。力学性能ABS有优良的力学性能,其冲击强度极好,可以在极低的温度下使用;ABS的耐磨性优良,尺寸稳定性好,又具有耐油性,可用于中等载荷和转速下的轴承。ABS的耐蠕变性比PSF及PC大,但比PA及POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。热学性能ABS的热变形温度为93118,制品经退火处理后还可提高10左右。ABS在-40时仍能表现出一定的韧性,可在-40100的温度范围内使用。电学性能ABS的电绝缘性较好,并且几乎不受温度、湿度和频率的影响,可在大多数环境下使用。ABS成型工艺ABS也可以说是聚苯乙烯的改性,比HIPS有较高的抗冲击强度和更好的机械强度,具有良好的加工性能,可以使用注塑机、挤出机等塑料成型设备进行注塑、挤塑、吹塑、压延、层合、发泡、热成型,还可以焊接、涂覆、电镀和机械加工。ABS的吸水性比较高,加工前需进行干燥处理,干燥温度为7085,干燥时间为26h;ABS制品在加工中容易产生内应力,如应力太大,致使产品开裂,应进行退火处理,把制件放于7080的热风循环干燥箱内24h,再冷却至室温即可,ABS在升温时粘度增高,所以成型压力较高,故塑件上的脱模斜度宜稍大,ABS易吸水,成型加压前应进行干燥处理,ABS易产节痕,模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力,在正常的成型条件下壁厚,熔料温度对收缩率影响极小,在要求塑件精度高时,模具温度可控制在5060c,而在强调塑件光泽和耐热时,模具温度应控制在6080c。 ABS注塑工艺ABS是最常用的工程塑料,广泛应用于制造齿轮、轴承、把手、泵叶轮、电视机、计算机、打字机壳体、键盘、电器仪表、储电池槽、冰箱部件等及机械工业部件、各种日用品、消费品包装等制品。ABS注塑成型温度160220之间,注射压力在70130Mpa之间,模具温度为5575。图1.2 笔套的三维模型图如图所示塑料制件材料为丙烯腈丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS),查表得收缩率为:0.3%-0.8%,取值0.6%;大批量生产 1)该塑件尺寸较小,一般精度等级4,为降低成本,采用一模多腔,并不对制品进行后加工。 2)根据塑件的生产效率及为提高成型效率采用侧浇口。 3)为了方便加工和热处理,型腔与型芯采用拼镶结构.1.3 体积及质量计算1. 1.1. 1.2. 1.3.1体积的计算将笔套分成3个部分进行计算,如下图所示:图1.3 面积分割图 已知: 第一部分的体积为: 得V1=L1从而总体体积为:V=1278.48查表塑料模设计手册之二表1.4可知abs塑料的密度为=1.04g/cm1.3.2质量及面积的计算(1)单个塑件质量:(2)在分型面上面的投影面积为=427.288(3)曲面的整体表面积:=2.3820511e+03 (4)曲面的平均厚度为:图1.4 三维剖视图2 型腔数目的确定一次注射只能生产一件塑件的模具称为单型腔模具;一次注射能生产两件或两件以上塑件的模具称为多型腔模具。与多型腔模具相比较,单型腔模具具有塑件的形状和尺寸一致性好、成型的工艺条件容易控制、模具结构简单紧凑、模具制造成本低、制造周期短等特点。但是,在大批量生产的情况下,多型腔模具应是更为合适的形式,它可以提高生产效率,降低塑件的整体成本。 在多型腔模具的实际设计中,确定型腔数目的方法一般有两种。一种方法是首先确定注射机的型号,再根据注射机的技术参数和塑件的技术经济要求,计算出要求选取型腔的数目;另一种方法是先根据生产效率的要求和塑件的精度要求确定型腔的数目,然后再选取择注射机或对现有的注射机进行校核。一般可以按下面几点对型腔的数目:尺寸精度等级要求一般, 根据经济性来确定型腔数目,经计算采用一模12腔总体积及质量为:图2.1 型腔排布图塑件总体积塑件总体质量3 成型零部件的设计 3.1 型腔、型芯工作尺寸计算查表塑料模设计手册之二表1.4塑料ABS收缩率0.3%-0.8%,取值0.6%。型腔径向尺寸 Lm+0z =(1+S)Ls-(0.5-0.75)0+0.045 (3-1) 型腔深度尺寸 Hm+0z =(1+S)Hs-x+0z (3-2)型芯径向尺寸 lm-0z =(1+S)ls-(0.5-0.75)+0z (3-3)型芯高度尺寸 Hm-0z=(1+S) hs+x+0z (3-4)式中:Ls 塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸(mm) ; ls 塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸(mm) ; Hs 塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸(mm) ; hs 塑件内型深度基本尺寸的最小尺寸(mm) ; CS 塑件中心距基本尺寸的平均尺寸(mm) ; X 1/3-1/2; 塑件公差(mm) ; Z 模具制造公差,取(1/31/5) 。3.1.1型腔尺寸计算尺寸 公差值/mm 计算14 0.44 Lm+0z =(1+0.65%)14-0.750.440+0.110=13.7610+0.1103.0 0.18 Lm+0z =(1+0.65%)3.5-0.750.180+0.045=2.88450+0.04548 0.64 Hm+0z =(1+0.65%)51+1/30.64 0+0.16=48.5253120+0.163.1.2型芯尺寸计算 尺寸 公差值/mm 计算 8.3 0.32 lm-0z =(1+0.65%)8.3-0.750.320-0.08=8.113950-0.0835 0.52 Hm-0z =(1+0.65%)35+1/30.520-0.13=35.4008160-0.133.2 成型零部件的强度与刚度计算3.2.1刚度校核 max= (3-5)化简得出 s1.15式中:E型腔材料弹性模量;J梁的惯性矩S侧壁厚度P型腔内单位面积熔体压力根据查表结果得出E=2.0610Mpa =0.05mmP取30Mpa,代入计 算得结果191.15,成立故能满足其刚度要求。3.2.2强度校核 sr( (3-6)式中: 型腔材料许用拉应力为150Mpa 代入计算得出19r(成立,故能满足其强度要求,确定最小壁厚之后,结合模具抽芯原则,初步确定选用B型模架,模架周边尺寸为246249mm。4 分型面的选择 分型面的设计在注射模的设计中占有相当重要的位置,分型面的设计可以对塑件的质量、模具的整体结构、工艺操作的难易程度及模具的制造等都有很大的影响。如何确定分型面,需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置,形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种要素的影响。因此选择分型面时应综合分析比较,所以要根据以下几条原则选择分型面:(1) 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。当已经初步确定塑件的分型方向后分型面应选在塑件外形最大轮廓处,即通过该方向上塑件的截面积最大,否则塑件无法从型腔中脱出;(2) 确定有利的留模方式,便于塑件顺利脱模。通常分型面的选择应尽可能使塑件在开模后留在动模一侧,这样有助于动模内设置的推出机构动作,否则在定模内设置推出机构往往会增加模具整体的复杂性;(3) 保证塑件的精度要求。与分型面垂直方向的高度尺寸,若精度要求较高,或同轴度要求较高的外形或内孔,为保证其精度,应尽可能设置在同一半模具型腔内。如果塑件上精度要求较高的成型表而被分型面分割,就有可能由于合模精度的影响引起形状和尺寸上不允许的偏差,塑件因达不到所需的精度要求而造成废品;(4) 满足塑件的外观质量要求。选择分型面时应避免对塑件的外观质量产生不利的影响,同时需考虑分型面处所产生的飞边是否容易修整清除,当然,在可能的情况下,应避免分型面处产生飞边;(5)便于模具加工制造。为了便于模具加工制造,应尽量选择平直分型面或易于加工的分型面;(6)对成型面积的影响。注射机一般都规定其相应模具所允许使用的最大成型面积及额定锁模力,注射成型过程中,当塑件(包括浇注系统)在合模分型面上的投影面积超过允许的最大成型面积时,将会出现涨模溢料现象,这时注射成型所需的合模力也会超过额定锁模力,因此为了可靠地锁模以避免涨模溢料现象的发生,选择分型面时应尽量减少塑件(型腔)在合模分型面上的投影面积;(7)对排气效果。分型面应尽量与型腔充填时塑料熔体的料流末端所在的型腔内壁表面重合;(8)对侧向抽芯的影响。当塑件需侧向抽芯时,为保证侧向型芯的放置容易及抽芯机构的动作顺利,选定分型面时,应以浅的侧向凹孔或短的侧向凸台作为抽芯方向,将较深的凹孔或较高的凸台放置在开合模方向,并尽量把侧向拍芯机构设置在动模一侧。经综合思考,我们采用的是以笔套的中截面为分型面。5 浇注系统的设计5.1 浇注系统的构成浇注系统通常由主流道、分流道、浇口、冷料穴四个部分组成。其作用是使使熔体均匀充满型腔,并使注射压力有效地传送到型腔的各个部位,以获得形状完整、质量优良的塑件。浇注系统的设计是否适当,直接影响成形品的外观、物性、尺寸精度和成形周期。5.2 浇注系统设计原则浇注系统的设计基本原则:(1)分析塑料的成型性能,分析浇注系统对塑料熔体流动的影响以及在充模、保压补缩和倒流的各阶段中,型腔内塑料的温度、压力的变化情况,使设计出的浇注系统适应所用塑料的成型性能,保证塑件制品的质量;(2)有利于型腔中气体的排出;(3)避免塑料熔体直接冲击型芯或嵌件,以防其变形或移位; (4)尽量缩短流程和减少拐弯,减少熔体压力和热量的损失,保证充填压力 和速度,减少塑料用量,提高熔接强度;(5)防止塑料制品的变形,设计时应注意由于冷却收缩的不均匀或多浇口进料、浇口收缩等原因引起制品的变形;(6)浇注系统在分型面上的投影面积应尽量小;(7)浇注系统的位置应尽量与模具的中心线对称;(8)浇口的去除、休整应方便,保证制品外观质量。(9)浇口应设在制品壁厚的部位,以利于补缩;(10)浇口的位置应选择在能避免制品产生熔合纹的部位;(11)对于细长型心的模具,宜采用中心顶部进料方式,以免型芯受冲击变形;(12)不要在制品中承受载荷或冲击载荷的部位设置浇口; 5.3 主流道的设计5.3.1主流道的形状设计 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触出开始到分流道为止的塑料体的流动通道,主流道设计如下:(1) 主流道设计成圆锥型,其锥角为24,对于黏度较大的熔体可以增大6.内壁粗糙度Ra取1.6m。(2) 主流道截面设计成圆形截面加工容易,且热量损失与压力损失均不大,为常用形式。 (3) 圆形截面主流道的直径可根据塑件的流动性良好,所以造圆形截面。5.3.2主流道的尺寸设计 有关的尺寸计算 (5-1)式中:D为主流道大端直径(mm) V流经主流道的熔体容积() K因熔体材料而异的常数 V=41.3/ S K=1.5 得出D=6.30mm表5-1 主流道截面直径推荐值注射机注塑量1030601252505001000主流道进口端与出口端的直径D1D2D1D2D1D2D1D2D1D2D1D2D1D2聚已烯、聚苯乙烯34.53.554.564.564.56.55.57.55.58.6ABS、AS34.53.554.564.56.54.575.585.58.5聚砷、聚碳酸酯3.5545.556.55757.568.569主流道尺寸的确定:1、以上两个表格并根据经验公式可得主流道的进口端直径d可取35.5mm,出口端直径可取4.58.5mm。2、由于塑件的单件重量为1.3296g,所以注塑机选择注射量为30g的,从而可得到主流道进口端直径为D1=3.5mm,出口端直径D2=6.30mm。查表可知K的取值主要参数如下:表5-2 材料的k推荐取值材料种类PSPE,PPPAPCPOMCAK值2.5451.52.12.25图5.1 主浇套剖视图5.4 分流道的设计 分流道是主流道的连接部分,介于主流道和浇口之间,起分流和转向作用。分流道必须在压力损失最小的情況下,将熔融塑胶以较快速度送到浇口处充模,因在截面积相等的条件下,正方形之周长最长,圆形最短。面积如太小,会降低塑料流速,延长充模时间,易造成产品缺料、烧焦、银线、缩水;如太大易积存过多气体,增加冷料,延长生产周期,降低生产效率。在多型腔的模具中分流道必不可少,而在单型腔的模具中,有时则可省去分流道。在分流道的设计时应考虑尽量减小在流道内的压力损失和尽可能避免体温度的降低,同时还要考虑减小流道的容积。指塑料熔体从主流道进入多腔模各个型腔的通道,对熔体流动起分流转向作用,并且要求熔体压力和热量在分流道中损失小。经过综合性的考率分流道的表面粗糙度为Ra小于1.6mm。5.4.1分流道截面的设计原则分流道型式有多种,它因塑胶和模具结构不同而异,常用型式有圆形、半圆形、矩形、梯形、形、正六边形,分流道的截面选择分析如下: 在条件允许下,分流道截面积尽量小,长度尽量短。 分流道较长时,应在末端设置冷料穴,以容纳冷料和防止空气进入,而冷料穴上一般会设置拉料杆,以便于浇道脱模。 在多型腔模具中,各分流道尽量保持一致,长度尽量短,主流道截面积应大于各分流道截面积之和 其表面不要求过分光滑(Ra=1.6左右),有利于保温 如分流道较多时,应考虑加设分流锥,可避免熔融塑胶直接冲击型腔,也可避免塑料急转弯使塑胶平稳过渡 分流道一般采用平衡式分布,特殊情况可采用非平衡方式,要求各型腔同时均衡进胶,排列紧凑,流程短,以减少模具尺寸 流道设计时应先取较小尺寸,以便于试模后有修正余量5.4.2分流道截面的具体设计(1) 分流道的截面形状常用的流道截面形状有圆形、梯形、U形和六角形等。在流道设计中要减少在流道内压力损失,则希望流道的截面积大;要减少传热损失,又希望流道的表面积小,因此可用流截面积与周长的比值来表示流道的效率;表5-3 分流道截面优缺点分析截面形状热量损失加工性能流动阻力最终效果矩形大易大差圆形小较难小好梯形较小易较小一般U形较小易小比较好通过上表可知,圆形截面的效果最好,但是加工难度比较高,考虑到经济性,采用U形的分流道截面形状。分流道在模具中均匀分布,因为U形截面的热量损失小,而且加工容易,效率较高且能够保证各型腔进料均匀,保证塑件的质量比较高。5.4.3分流道的尺寸的设计分流道的直径计算经验公式如下 (5-2)式中:D-各级分流道的直径(mm) W-流经该分流道的熔体重量(g) L-流过熔体的分流道长度(mm)W=15.955g L=120mm 推出D=3.8,考虑到分浇道的最小直径,所以取D=4.8mm分流道断面尺寸的选择要看塑件的大小、注塑速度、分流道长度、流动性等因素。 根据经验公式所得一般分流道宽度为3.29.5才是合理的,当分流道的直径在56mm一下的时候,对注塑液的流动性影响较大,当直径大于8mm时,对流动性影响较小。故分道流道宽度b=4mm,半径R=b/2=2,深度h=1.252=2.5,为了能够使塑料流动平衡均匀,使排列紧凑流程尽量短,使胀模力的中心与注射机锁模力中心一致。表5-4 表各种材料允许的最小分流道直径塑料种类D塑料种类DPE1.6mmABS,SAN4.8mmPS,POM3.2mmPSF,PPO6.4mmPP,PC4.8mmPMMA8.0mm 表5-5 各种塑料分流道直径推荐值塑料种类D塑料种类DABS,SAN4.89.5mmPP4.89.8mmPOM3.29.5mmPE1.69.5mmPMMA89.5mmPPO6.49.5mmPMMA812.7mmPS3.29.5mmPA61.69.5mmHPVC9.512.7mmPC4.89.5mm综合表3和表4的数据可得,当采用ABS塑料的时候一级分流道直径可选在D1=6mm.二级分流道D2=4.8mm。图5.2 分流道图纸图5.3 浇注质量仿真图5.4 分子流向仿真5.4.4分流道的布置形式 由于采用一模十二腔,塑件成型尺寸较小,综合分析后分流道布置如 图5-3所示:图5.5 浇道布置5.5 冷料穴的设计冷料穴位于主流道正对面的动模板上,或处于分流道末端。其作用是捕集料流前锋的“冷料”,防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量,开模时又将主流道的凝料拉出。冷料穴的直径宜大端直径,长度约为主流道大端直径。此次模具设计是不带顶料杆的冷料穴,其作用仅是为了捕集料流前锋的“冷料”。 这类冷料穴的底部由一个以主流道下端半径为半径的半球。6 冷却系统的设计6.1 模具温度的影响注射模具的温度是指模具型腔的表面温度,对于大型塑件是指模具型腔表面多点温度的平均值。在注射成型过程中,模具温度直接影响到塑件的质量(如收缩率、翘曲变形、耐应力开裂性和表面质量等),并且对生产效率起到决定性的作用,因此,必须采用温度调节系统对模具的温度进行控制。模具温度调节系统包括冷却和加热两个方面,对于大多数要求较低模温(一般低于80 )的塑料(如聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、ABS 等),只需设置模具的冷却系统即可,因为,通过调节水的流量就可达到调节模具温度的目的。但对于要求模温较高(80 ? 120 )的塑料(如聚碳酸醋、聚矾、聚苯醚等)以及大型注射模具,需设置加热系统。因为大型模具散热面积广,有时单靠注人高温塑料来保持模具温度是不够的。(1) 模具温度调节对塑件质量的影响塑件的质量与模具的温度有密切关系,低的模具温度可降低塑件的成型收缩率,避免塑件收缩产生凹陷,降低脱模后的塑件变形,从而提高塑件尺寸精度。从塑件的耐应力开裂能力来看,结晶型塑料结晶度越高该能力就越低,因此也应降低模温。但模具温度过低将影响塑料的流动,造成充模流动阻力大、不易充满型腔、内部应力过大等缺陷,使塑件易出现翘曲、扭曲、流痕、银丝、注不满等问题。提高模具温度可以改善塑件的表面质量,使塑件的表面粗糙度降低。高的模具温度,对于结晶性聚合物,结晶在模内充分达到平衡,因此,提高模具温度可使塑件尺寸稳定,避免后结晶现象造成尺寸和力学性能的变化(特别是玻璃化温度低于室温的聚烯烃类塑件)。但是,模具温度过高将导致成型周期延长和塑件发脆的缺陷;模温过高又会使冷却时间大大延长,易造成滋边、脱模变形等;模温高,则熔体冷却速度慢,收缩率波动大。如果模具温度不均匀,型腔与型芯温差过大,则塑件收缩不均匀,导致塑件产生翘曲变形,影响塑件的形状和尺寸精度。不均匀的冷却也会使制品表面光泽不一,出模后产生热变形。因此,必须合理控制模具温度,才能确保塑件的质量。(2) 模具温度调节对生产效率的影响在塑件成型周期中,冷却时间占了很大比例,一般可占成型周期的2 / 3 。由于冷却所需的时间长,使得注射成型生产率的提高受到了阻碍,因此,缩短成型周期中的冷却时间便成了提高生产率的关键。影响冷却时间的因素很多,如冷却管道与型腔的距离、塑料种类和塑件厚度、开模温度、模具热传导率、冷却介质(水)初始温度及流动状态等。缩短冷却时间,可通过增大冷却介质流速、增大传热面积和调节塑料与模具的温差来实现。此外,冷却管道距型腔表面越近,则冷却效果就越好。因考虑到距离太小,则每一个冷却管道影响型腔表面的范围较小,型腔不易达到均匀冷却;冷却管道距型腔表面太近,就会减小模具型腔表面的强度,在型腔内熔融塑料压力的作用下易发生变形,影响塑件尺寸精度及外观质量。综合这两种情况,一般冷却管道的管壁距型腔表面的距离取1525 mm 。塑件的厚度、开模温度及冷却水温度对降低冷却时间有显著影响。因此,可以从产品设计和工艺设置入手来减少冷却时间,提高生产效率。(3) 对模具温度的要求塑料品种不同则对于模具的温度要求也不同。对模具温度总的要求是:使模具温度达到适宜制品成型的工艺条件要求,能通过控温系统的调节,使模腔各个部位上的温度基本相同;在较长时间内,即在生产过程中的每个成型周期中,模具温度应均衡一致。6.2 冷却系统主要设计原则(1) 尽量保证塑件的收缩均匀。维持模具的热平衡;2.冷却水孔的数量越多,孔径越大,责对塑件的冷却效果越均匀,根据经验,一般冷却水孔中心线与行腔壁的距离应为冷却水管直径的1-2倍(常为12-15mm)冷却水管的中心距一般为冷却水管直径的3-5倍,冷却水管的直径一般为8-12mm,但是不能超过14mm;3.尽量是冷却水管距离行腔表面的距离相等,当塑件的壁厚均匀时,冷却水管与行腔表面的距离应该处处相等,当塑件的壁厚不均匀时,厚壁处应该加强冷却,冷却水管应该靠近行腔,距离小但是也不应小于10mm;4.浇口处加强冷却,一般在注塑时,浇口附近的温度最高,距浇口越远的温度越低,因此要加强浇口处的冷却。即冷却水从浇口附近流入;5.应该降低进水与出水的温差,如果进水与出水的温差较大,将使模具的温度分布不均匀,尤其对于流程很长的大型塑件,料温越流越低,对于矩形模具,通常沿模具宽度方向开设水孔,进水与出水的温差不大于5度(精密模具的温差要控制在2度以内);6.合理选择冷却水管的形式,对以收缩大的塑件(如聚乙烯)应沿收缩方向开设冷却水孔,对于不同形状的塑件,冷却水管的排列形式也不进相同。具体排列形式自行考虑;7.合理选择冷却水管接头的位置,为了不影响操作,进出口水管接头通常设在注射机背面的模具同一侧;8.冷却系统的水管尽量避免与模具上的其他机构如:推管孔,小型芯孔等发生干涉现象,设计是要全盘考虑;9.冷却水管的进出接头应该埋入模板内,以免模具在搬运过程中造成损坏,最好在进出口位置打出标志如IN AND OUT;6.3 冷却回路尺寸的确定及布置6.3.1水道孔径的设计(1)水道孔径与流量及流速有直接关系。水道中的水流处于紊流状态,由于冷却水道的位置、结构形式、孔径、表面状态、水的流速、模具材料等很多因素都会影响模具的冷却,因此用塑件的平均壁厚来确定水孔直径。塑件平均壁厚为1.08mm ,尺寸较小,确定水孔直径为8mm 。通过调节水温、水速来满足要求。(2)水孔位置的确定水孔的中心位置距离型腔表面不可太进,太进则使型腔壁面温度不均,同时当型腔压力大时,可使正对水孔的型腔壁面压溃变形。水孔间的位置不可太远也不能太近。在1.7d3d之间为好,所以我们此处采用间距L=2d=28=16mm(3)水道布置方式水道布置一般分为串联和并联两种形式。串联水道的优点为水道中间若有堵塞能够及时发现,但是如果流程长,温度不易均匀,流动阻力大。并联水道的优点是分几路通水,流动阻力小,温度较均匀。缺点为中间有堵塞时不易发现。经过综合考虑,我们采用内循环式的冷却水道布置方式,如图6-1所示:图 6.1 水道的布置6.3.2冷却回路的布置设置冷却效果好的冷却水回路的模具是缩短成型周期、提高生产效率最有效的方法,下面介绍冷却回路设置的基本原则:(1) 冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大。(2) 冷却水道离模具型腔表面的距离要适当。(3) 水道出入口的布置要使得出入口温差小。(4) 冷却水道应沿着塑料收缩方向设置。(5) 冷却水道的布置应避开塑件易产生熔接痕的部位。冷却回路有外接直通式,平面回路式、多层回路式、冷却水道的形式是根据塑件的形状确定的。本设计由于采用整体嵌入式型腔,且型腔外形为矩形,故水道布置在模板上,其具体结构如图所示:如图62冷却水道注:冷却水孔打空后,应用堵头堵住不需要的通道。图6.2 水道的整体形式6.4 冷却时间计算为使模具表面温度均匀,型腔与冷却回路的分布状态也就是距离和间隔问题值得重视冷却回路通常按制件形状及所需温度分为直通式、圆周式、多级式、螺旋线式、涡旋式、平面U 形弯曲式、垂直U 形弯曲式、喷射式; 扩散管式、隔离板式; 挡板式GL 又可按流量和回路数目分为直列冷却和并列冷却M按模具内是由塑料模设计手册,冷却时间依塑件种类、塑件壁厚而异,一般用下式计算: (6-1)式中: 最低冷却时间(s); 塑件平均壁厚(mm); 塑件平均热扩撒率(mm2/s); 模具平均温度(); 熔体平均温度(); 塑件脱模时平均温度()。式中:s=1.08mm 查表得 =45 =240 =30热扩散率的计算公式: (6-2)式中:a-热扩散率(mm2/s); -塑料热导率(W/m.K) -塑料比热容(J/g.K) -塑料密度kg/式中:=2.93W/mm.k =1.047KJ/Kg.K =1.05kg/代入数据计算得: a=0.270/s =4.2s由塑料模设计手册,取20s。计算用水量的多少来确定孔径是否合适。6.5 用水量M的计算计算公式为 (6-3)式中: Q1-每次注射由冷却系统传去的热流量(W) M-每一次注射所需的单位时间用水量(kgs) -水的必定压热容J/kg。K -水的入口温度() -水的出口温度() =4179 - =10 M=3.8kgs我们水道选择为直径8mm的,水流量为M=5kgs3.8kgs表6-1 主要取值温度020406080Cp值42214183417941914199表6-2 冷却水道在稳定紊流下的流速与流量水管直径(mm)最低流速(ms)流量(min)81.660.005101.320.0062121.100.0074150.870.00926.6 成型周期计算注塑成型周期涉及不止流道大小和直径啊,还有浇口的大小、运水、注塑机和注塑工艺等都有一定的关系,目前来说把因素考虑全的话,还没有比较科学的计算方法。注射成型周期一般用下式计算: (6-4)式中: Ti冲模时间,由PROE计算总注塑质量(包括浇注系统)为30.9g,查塑料模设计手册表549,取Ti=0.5s; Tn保压时间,取20s; Tc冷却时间;Tc=20s Tr其余时间,包括脱模区间及开闭模时间,取Tr=40s。代入数据计算得:T=80.5s7 模具材料选择7.1 模具满足工作条件要求(1)耐磨性坯料在模具型腔中塑性变性时,沿型腔表面既流动又滑动,使型腔表面与坯料间产生剧烈的摩擦,从而导致模具因磨损而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。硬度是影响耐磨性的主要因素。一般情况下,模具零件的硬度越高,磨损量越小,耐磨性也越好。另外,耐磨性还与材料中碳化物的种类、数量、形态、大小及分布有关。(2)强韧性模具的工作条件大多十分恶劣,有些常承受较大的冲击负荷,从而导致脆性断裂。为防止模具零件在工作时突然脆断,模具要具有较高的强度和韧性。模具的韧性主要取决于材料的含碳量、晶粒度及组织状态。(3)疲劳断裂性能模具工作过程中,在循环应力的长期作用下,往往导致疲劳断裂。其形式有小能量多次冲击疲劳断裂、拉伸疲劳断裂接触疲劳断裂及弯曲疲劳断裂。模具的疲劳断裂性能主要取决于其强度、韧性、硬度、以及材料中夹杂物的含量。(4)高温性能当模具的工作温度较高进,会使硬度和强度下降,导致模具早期磨损或产生塑性变形而失效。因此,模具材料应具有较高的抗回火稳定性,以保证模具在工作温度下,具有较高的硬度和强度。(5)耐冷热疲劳性能有些模具在工作过程中处于反复加热和冷却的状态,使型腔表面受拉、压力变应力的作用,引起表面龟裂和剥落,增大摩擦力,阻碍塑性变形,降低了尺寸精度,从而导致模具失效。冷热疲劳是热作模具失效的主要形式之一,帮这类模具应具有较高的耐冷热疲劳性能。(6)耐蚀性有些模具如塑料模在工作时,由于塑料中存在氯、氟等元素,受热后分解析出HCI、HF等强侵蚀性气体,侵蚀模具型腔表面,加大其表面粗糙度,加剧磨损失效。7.2 模具满足工艺性能要求模具的制造一般都要经过锻造、切削加工、热处理等几道工序。为保证模具的制造质量,降低生产成本,其材料应具有良好的可锻性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性;还应具有小的氧化、脱碳敏感性和淬火变形开裂倾向。(1)可锻性具有较低的热锻变形抗力,塑性好,锻造温度范围宽,锻裂冷裂及析出网状碳化物倾向低。(2)退火工艺性球化退火温度范围宽,退火硬度低且波动范围小,球化率高。(3)切削加工性切削用量大,刀具损耗低,加工表面粗糙度低。(4)氧化、脱碳敏感性 高温加热时抗氧化怀能好,脱碳速度慢,对加热介质不敏感,产生麻点倾向小。(5)淬硬性淬火后具有均匀而高的表面硬度。(6)淬透性淬火后能获得较深的淬硬层,采用缓和的淬火介质就能淬硬。(7)淬火变形开裂倾向常规淬火体积变化小,形状翘曲、畸变轻微,异常变形倾向低。常规淬火开裂敏感性低,对淬火温度及工件形状不敏感。(1)可磨削性砂轮相对损耗小,无烧伤极限磨削用量大,对砂轮质量及冷却条件不敏感,不易发生磨伤及磨削裂纹。7.3 模具满足经济性要求在给模具选材是,必须考虑经济性这一原则,尽可能地降低制造成本。因此,在满足使用性能的前提下,首先选用价格较低的,能用碳钢就不用合金钢,能用国产材料就不用进口材料。8 选择注射机8.1 注射机型号选取1、注射机的主要参数有注射量、注射压力、注射速度、塑化能力、锁模力等,这些参数是设计、制造、购买和使用注射机的主要依据。(1) 注射量:指在对空注射的情况下,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注射装置所能达到的最大注射量,反应了注塑机的加工能力。(2) 注射压力:为了克服熔料流经喷嘴、浇道和型腔时的流动阻力,螺杆或柱塞对熔料必须施加足够的压力,此压力即为注射压力。(3) 注射速率:为了使熔料及时充满型腔,除了有必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,此参数即为注射速率。(4) 常用的注射速率如表所示。表为注射量与注射施加的关系 表8-1 注射机的参数注射量/cm3125250500100020004000600010000注射速率/cm/s125200333570890133016002000注射时间/s11.251.51.752.2533.755(5) 塑化能力:单位时间内所能塑化的物料量。塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期。(6) 锁模力:注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,在此力作用下模具不应被熔融的塑料所顶开。2、注射量的计算V1=(R12-r12)H=3.87cm3V2=(R22-r22)h =0.70cm3V3=r2b=1.70cm3V=V1+V2+V3= 3.87+0.70+1.70=6.18cm3其中,V1外圆柱的体积 V2内圆柱的体积 V3底面圆的体积另有塑件的投影面积为7.89cm2M=VD=6.189.05=5.59cm3一般的,熔体密度在0.7左右,故取值0.72g.cm3,因此,注射量V= M/D=5.59/0.72=7.76cm3根据塑件的大小和实际中常用的注射机,注射端盖塑件选用SZ-32型螺杆式注射机。初选注射机:注射量:该塑料制件的单件重量Ms 1.3296g浇注系统重量的计算,根据浇注系统尺寸先计算浇注系统的体积 主浇道部分体积分浇道部分体积=4691.3+22686959.3粗略计算浇注系统重量Mj=Vj7.03 g总体积 V塑件=1.2784812 cm = 15.3 cm M塑件= 15.31.04=15.96g总质量 M= 15.96+7.03g22.99gABS的密度为 1.031.05g/cm。满足注射量/0.80=15.3 /0.8=19.125cm式中:V机额定注射(cm) 与浇注系统凝料体积和(cm) 或满足注射量/0.8 /0.8=15.336g/0.8=19.17g 注射压力: 查模具设计指导表6-5 ABS塑料成型时的注射压力=70100Mpa. 锁模力: 式中P塑料成型时型腔压力ABS塑料的型腔压力P=30Mpa F浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和分型腔及浇住引流及型腔在分型面上的投影面积; s=6327.8 PF= 306327.8 = 2378946N18.98KN 根据以上分析与计算.查模具设计指导表6-24 初选注射机的型号为:SZ-32表8-2注射机主要技术规格螺杆(柱塞)直径mm 26模板行程mm220注射容量cm349喷嘴球半径mm12注射压力Mpa130孔直径mm3.5锁模力KN320定位孔直径mm1250+0.06最大注射面积cm3500顶出中心孔径mm模具厚度mm最大110两侧孔径mm40最小80孔距mm280实际注射量(g)44拉杆空间 mm2358.2注射机参数的校核注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核 由于在初选注射机和标准模架时是根据以上四个技术参数及计算壁厚等因素选用的,所以注射量、锁模力、注射压力、模具厚度不必进行校核,已符合所选注射机要求。(1) 最大注射量的校核注射机的额定注射量为37cm3塑件体积:1.278cm3,每次成型12个塑件。假设浇道凝料为15cm3。实际注射量1.27812+15 =30.336cm34980%=39.2cm3最大注射量满足要求。(2) 注射压力的校核ABS塑料的注射压力为70100MPa, 取80MPa;SZ-32 注射机的注射压力为130MPa,所以注射机的注射压力满足要求。(3) 锁模力的校核注射机的锁模力为320KN;PP塑料的注射压力为70100MPa, 取80MPa;单个塑件在分型面上的投影面积为0.427;浇道凝料为15; 注射时模具的膨胀力(0.42712+15)10-480106=161KN320KN锁模力满足要求。(4) 最大注射成型面积的校核SZ-32 注射机的最大注射成型面积为60;单个塑件在分型面上的投影面积为0.427;浇道凝料为15; 注射时模具的成型面积(0.42712+15)=20.12460最大注射成型面积满足需要。(5) 注射机模具厚度校核模具闭合时的厚度应在注射机动、定模板的最大闭合高度和最小闭合高度之间,其关系按下式校核:H最小 H模H最大式中:H最小 注射机所允许的最小模具厚度(mm); H模 模具闭合厚度(mm); H最大 注射机所允许的最大模具厚度(mm)。 在这个设计中: H最小 = 80mm H模 = 90 mm H最大 = 110mm 显然,8090110,符合要求。(6) 开模行程的校核 注射机最大行程S S2h件+h浇+(510) 式中:h件塑料制品高度(mm); h浇浇注系统高度(mm); 2h件+h浇+(510)=214+54+8=90mm,故满足要求。(7) 模具在注射机上的安装 从标准模架外形尺寸看小于注射机拉杆空间,并采用压板固定模具,所以选注射机规格满足要求。9 模具主要参数的计算9.1 脱模力的计算 (9-1)式中:p正压力(MPa); E塑料的弹性模量(N/); S成形收缩率(mm/mm); t塑件平均壁厚(cm); 脱模斜度(); R凸模半径(指圆形截面,矩形截面时可求其相等远,即以其周长 除以)(cm);m塑料的帕松比,约为0.380.39。已知:E=85000(N/) S=0.004(mm/mm) t=0.108cm =2.5 R=8.1mm从而得到:正压力P=73.0487(MPa)9.2 初始脱模力 (9-2)式中:Q脱模力(N); E塑料弹性模量(N/); S塑料平均成形收缩率(mm/mm); t塑件壁厚(cm); L包容凸模的长度(cm); f塑料与钢的摩擦系数; m塑料的柏松比。E=85000(N/),S=0.004mm/mm , t=0.108cm,L=35.4mm,m=0.38.查表可得:f=0.28从而得到:Q=288.1571N表9.1 各材料的动摩擦系数塑料种类动摩擦系数尼龙0.20.35聚乙烯0.2ABS0.210.35改性聚苯乙烯0.40.5共聚甲醛0.10.29.3 推杆直径计算 (9-3)式中:d圆形推杆直径(cm); 推杆长度系数0.7; l推杆长度(cm); Q总脱模力(N); n推杆数量; E推杆材料的弹性模量(N/), 钢 E=21000000=2.1107式中:=0.7,l=12.5cm,=288.157112=3457.8852N,n=12,从而得到:d=0.195cm 取d=2mm9.4 推杆的应力校核 (9-4)式中:Q 总脱模力(N) n 推杆数量 d 圆形推杆直径(cm) 推杆应力(N/) s推杆钢材的屈服极限强度(N/) 一般中碳钢 s=32000N/ 合金结构钢 s=42000N/ 式中:Q总=288.157112=3457.8852N,d=2mm; 计算可得:=4586.2979 N/ s=32000N/ 所以符合设计要求。9.5 推板的厚度计算 (9-5)式中:H推板厚度(cm); L推杆间距(cm); Q总脱模力(N); E钢材的弹性模量(N/) 一般中碳钢 E=2.1107; B推板宽度(cm); y推板允许最大变形量(cm)。式中:L=20mm,Q=3457.8852N,B=158mm,y=0.0005cm计算可得:H=4mm由于选用标准模架,及考虑到推杆的设计,我们采用H=12mm的推板厚度。9.6 推出机构的设计推出机构一般由推出、复位和导向三大部件组成,推出机构按其推出动作的动力来源可分为手动推出机构、机动推出机构、和液压与气动推出机构等,按模具的结构特征可分为一次推出机构、二次推出机构、定模推出机构等等。一次推出机构又称简单推出机构,它是指开模后在动模一侧用一次推出动作完成塑件的推出。一次推出机构,包括推杆推出机构,推管推出机构,推件板推出机构等等。由于设置推杆的自由度较大,且截面大部分为圆形,制造维修方便、推出动作灵活可靠,推出时运动阻力小,便于跟换,结合模架的选择综合各方面因素考虑,推杆推出机构应该是首选。9.6.1推杆的设计根据推杆位置的选择要求:推杆的位置应该选择在脱模阻力最大,当塑件各处的脱模阻力相同时需要均匀布置、推杆位置选择时应注意塑件本身的强度与刚度,推杆装入模具后,其端面应与型腔底面平齐,或高出型腔0.05-0.1mm,考虑冷料穴中有较多的塑料,根据各模板的厚度、型腔尺寸、分流道及最小壁厚考虑设计推杆如下:图9.1 推杆图9.6.2复位杆的设计推出机构在注射模工作时,每开合模一次,就往复运动一次,除了推杆和复位杆与模板的活动配合以外,其余均处与浮动状态,使推出机构复位最简单最常用的方法是在推杆固定板同时安装复位杆,复位杆为圆形截面,每副模具一般设置2根根据模架的选择,复位杆设计如下:图9.2 复位杆数量为2根,中心距为14650mm,此外由于设置侧向抽芯的缘故,为了防止干涉需要在复位杆设置弹簧,弹簧先复位机构是利用弹簧的弹力使推出机构在合模之前进行复位的一种先复位机构,即弹簧被压缩地安装在推板固定板与动模支承板之间。为了使复位杆能够及时复位,设计弹簧中径为14mm, 截面直径为3mm。9.7 脱模方式的确定1、用成形嵌件脱出,成形嵌件为推杆的一部分,在脱模时,随推杆一起推出,然后用手工取件。如图9-3所示;图9.3 成形嵌件脱出10 模具结构设计10.1 结构设计主要原则 1.滑块导轨的高至少要为滑块高的1/3 。 2.有滑动摩擦的位置注意开设润滑槽,为了防止润滑油外流,不宜把槽开成“开式”,而应 该为“封闭式”,一般可以用单片刀在铣床上直接铣出。3.固定模仁的型腔,对小模一般用线割,这样可以提高模具的精度;而较大模的模腔一般铣 削的形式加工出来,加工时注意其垂直度,并且为了防止装配时,模仁不到位,模框的四周应该用铣刀铣深0.2。4.入子与模仁,模仁与模仁,模仁与模框的相互穿插一般要加1的斜度,以防装配时碰 伤。5.入子的靠位部分长度公差为-0.02,大小公差为-0.10,模仁相对应的靠位公差为+0.02。6.有C角的入子最底端到C角部位的公差为+0.01,以防跑毛边。7.本体模具的主体部分用NAK80的材料,入子、梢等用SKH9、SKH51(材料处理:室化处 理,也可以不要)的材料,必要时可以使用VIKING材料。8.画好部品之后,应先定滑块的位置、大小,防止发生干涉、及强度不够的现象,然后才定 模仁寸法。9.入子大小公差设为-0.01,模仁上入子孔对应的公差为+0.01。10.模仁上的线割方孔尖角部分用R0.20过度,对应的入子部分也为R0.20,以对应线切割时的 线径影响,同时可以防止尖角部分磨损,而产生益边。11.与定位珠相对应的小凹坑寸法一般为底径3夹角90-120的圆锥孔。 12.固定侧的拔模角应该大于可动侧,以便离型留在可动侧;而且可以防止部品变形,尤其是 壁薄,件长容易变形的零件,固定侧对它的拉力不均容易使部品翘曲,或留在固定侧。 13.对于侧面抽芯力大而部品精度要求又严的零件,最好采用二次抽芯结构。 14.斜梢的斜度+2=压紧块的斜度(一般为18或20或22)。15.模具组立时,应该养成如下习惯:(1)用空气枪清理模仁、模腔、入子、流道板、分模面的表面。(2)装配前用油石打光模仁、模腔、入子、分模面的表面,以便装配时顺利。(3)注意清角,以防干涉、碰伤。 (4)装配前应该考虑后面的工作如何进行。16.大模具模仁的侧面压紧块应该设计成锁紧后底于分模面0.5-1.0mm,以防干涉。17. 开闭器有两种:(1)橡胶制成,靠中心的螺杆调节变形量,来调节拉力。(2)用弹簧钢制成。 其作用都为:延迟可动侧与固定侧的开模时间,应用于小水口模。10.2 模具强度的设计在注塑成型过程中,型腔主要承受塑料熔体的压力,因此模具型腔应该具有足够的强度和刚度。如果型腔壁厚和底板的厚度不够,当型腔中产生的内应力超过型腔材料本身的许用应力时,型腔将导致塑性变形,甚至开裂。与此同时,若刚度不足将导致过大的弹性变形,从而产生型腔向外膨胀或溢料间隙。因此,有必要对型腔进行强度和刚度的计算,尤其对重要的,精度要求高的大型塑件的型腔,不能仅凭经验确定。 根据大型模具按刚度条件设计,按强度校核;小型模具按强度条件设计,按强度校核原则。塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用,应具有足够的强度和刚度,如果型腔侧壁和底板厚度过小,可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏;也可能因刚度不足而产生挠曲变形,导致溢料和出现飞边,降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。因此,应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚。10.2.1凹模的设计凹模分为以下几种:其中我们所采用的为嵌底式组合凹模;1. 无支撑板的整体凹模。 图10.1 单型腔凹模 图10.2 多型腔凹模2.有支撑板的凹模 图10.3 嵌底式组合凹模 图10.4 嵌套式凹模 图10.5 底板式组合凹模 图10.6多型腔嵌套式凹模10.2.2 嵌底式组合凹模侧壁强度的计算 (10-1)式中:p-凹模型腔内熔体的压力(MPa) l1-凹模长边的长度(cm) h-凹模型腔深度(cm) H-凹模外侧高度(cm) -凹模侧壁允许的最大抗弯应力(MPa)。一般中碳钢=200(MPa); P=30MPa l1=145mm h=15mm H=46mm 得出b=23mm 取b=26mm符合要求10.2.3 支撑板的强度计算凹模固定在定模板上,型芯固定在动模板上。支撑板与垫块构成条形,承受型心投影面积上的注射压力,所以支撑板的弹性变形量必须控制在允许范围之内。支撑板厚度H可由下面公式计算: (10-2)式中:H-支撑板的厚度(cm) L-支撑板在垫块之间的跨度(cm) P-型腔内压力(MPa) l1-型芯长度(cm) l2-型芯宽度(cm) B-支撑板在L1方向的长度(cm) E-钢材的弹性模量(MPa) Y-支撑板允许最大弯曲变形(cm)L=160mm P=30MPa l1=47.92mm l2=8.2mm B=246mm E=2.1 Y=0.005cm 得出H=26.6mm 我们所取为36mm,符合设计要求;11 排气系统的设计当塑料熔体充填模具型腔时,必须将浇注系统和型腔内的空气以及塑料在成型过程中产生的低分子挥发气体顺利地排出模外。如果型腔内因各种原因产生的气体不能被排除干净,塑件上就会形成气泡、产生熔接不牢、表面轮廓不清及充填不满等成型缺陷,另外气体的存在还会产生反压力而降低充模速度,因此设计模具时必须考虑型腔的排气问题。11.1 排气会产生的缺点 模具排气系统不顺畅,则可能出现以下几种成型缺陷。(1) 充填不足(2)出现熔接痕(3)烧伤11.2 排气方式及机构的设计表11-1 排气方式排气机构基本类型设计要点及使用场合分型面排气1、 在型腔周围设置排气槽2、 使用中,在浇口对侧部位必须及时清除残留树脂分解物质,否则易腐蚀型腔表面,清理不易。推杆排气 1、因推杆的运动,残留树脂自清理效果较好。镶件排气 1、对于制品的筋、槽部位经常采用这种排气方式。烧结合金排气1、采用烧结合金排气时,由于烧结合金的热传导率低不能使其过热,否则易产生分解物质而堵塞气孔。11.3 排气槽深度的设计主要依据是树脂的粘度及其是否容易分解。原则:(1)粘度底的树脂排气槽的深度要浅。 (2)容易分解的树脂,排气槽的截面积要大。表11-2 排气槽深度的选择树脂名称排
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