方罩壳注塑模说明书.doc

第一章 塑件的工艺分析1.1 塑件工艺性分析：塑件如图1.1所示 产品名称：方罩壳产品材料：PP产品数量：大批量生产塑料尺寸：如图1.1所示塑料要求：该制件形状为旋转体，上端有M10的螺纹，形状较为简单：（如图）塑件上不能出现缺料、溢料、飞边、凹陷、气孔、熔接痕、翘曲收缩，尺寸不稳定现象。 图 1.11.1.1 塑料材料特性PP塑料，化学名称：聚丙烯 ，英文名称:Polypropylene（简称PP），比重:0.9-0.91克/立方厘米 成型收缩率:1.0-2.5% 成型温度：160-220 ，特点： 无毒、无味，密度小,强度刚度,硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100度左右使用.具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响,但低温时变脆、不耐磨、易老化.适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件 。常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。PP是一种半结晶性材料。它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的PP温度高于0以上时非常脆，因此许多商业的PP材料是加入1-4%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度（100）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有有更强的抗冲击强度。PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。PP的维卡软化温度为150。PP的流动率MFR范围在1-40。PP的收缩率相当高，一般为1.8-2.5%。并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。1.1.2 塑料材料成形性能1.结晶料，吸湿性小，易发生融体破裂，长期与热金属接触易分解。 2.流动性好，但收缩范围及收缩值大，易发生缩孔。凹痕，变形。 3.冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，并注意控制成型温度。料温低温高压时容易取向，模具温度低于50度时，塑件不光滑，易产生熔接不良，流痕，90度以上易发生翘曲变形。4. 塑料壁厚须均匀，避免缺胶，尖角，以防应力集中。1.1.3 塑件材料的应用 PP便宜、轻、良好的加工性和用途广，催化剂和新工艺的开发进一步促进了应用领域的扩大，有人说：“只要有一种产品的材料被塑料替代，那么这种产品就有使用聚丙烯的潜力”。主要用途：编织袋、防水布，耐用消费品：如汽车、家电和地毯等。汽车工业（主要使用含金属添加剂的PP：挡泥板、通风管、风扇等），器械（洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等），日用消费品（草坪和园艺设备如剪草机和喷水器等）。聚丙烯也可用做各种机械零件，如：法兰、接头、泵叶轮、汽车零件和自行车零件；可作为水、蒸汽、各种酸碱等的输送管道，化工容器和其他设备的衬里、表面涂层；可制造盖和本体和一的箱壳，各种绝缘零件，并用与医药工业中。1.2 成形工艺参数确定查有关手册得到PP塑料的成形工艺参数如下：注射机类型：螺杆式螺杆转速（r/min）：5080 形式：直通式喷嘴 温度（）：180190 前段：200210料筒温度（） 中段：210230 后段：180200密度 1.011.04克/mm收缩率 1.8-2.5%预热温度 80c85c预热时间 23h料筒温度 后段150c170c，中段165C180c，前段180c200c喷嘴温度 170c180c模具温度（） 5070注射压力 60100MPa保压压力 5070 MPa注射时间 2090s保压时间 1530 s冷却时间 1530 s成形温度 200c400c成形周期 4070 s收缩率 0.5%0.8%第二章 塑件成形型工艺分析及方案批订2.1 模具的基本结构2.1.1成形方法的确定根据塑件成形工艺参数及注塑所采用材料的各种因素分析塑件应采用注射成型法生产，由于要保证塑件的表面质量，因此采用点浇口或扁平形浇口设置在非工作表面即内侧面。该塑件又采用PP塑料，PP塑料的表观黏度对剪切速率的依赖性很强，因此，该模具就使用侧浇口成型，设置一个水平分型面和一个垂直分型面。2.1.2 型腔位置确定：单型腔模具其优点是塑件精度高，工艺参数易于控制；模具结构简单；模具制造成本低，周期短，但塑件成型的生产率低，塑料成本高。其适用于塑件较大，精度要求较高或者小批量生产及试生产。多型腔模具其塑料成型的生产效率，塑件的成本底，但塑料的精度低，工业参数难以控制；模具结构复杂，模具制造成本高、周期长。其适用大批量、长期生产的小型塑件。第一种方案，考虑到塑件形状较为简单，为保证塑件表面质量以及使用性能的特殊要求 故采用单型腔注射模。考虑到塑件的圆周面上有一道环形槽，需要侧向抽芯，所以模具采用一模一腔、平横布置。模具尺寸相对来说较小，制造加工方便，但其缺点是模具生产效率较低，单个模具费用较高。第二种方案：模具采用一模四腔可提高生产效率，型腔分层布置，一层两腔，平衡布置，模具尺寸相对较大。侧向抽芯机构加工难度较强，模具制造成本提高，且增加模具成形需要注射压力和保温时间等。但模具生产率大大提高，且侧向抽芯机构可以更换降低了模具成本。故两者比较，采用等二种，即分层布置，设置两层行腔，比较合适。对于多型腔模具，由于型腔的排布与浇注系统密切相关，所以在模具设计时应综合考虑。型腔的排布应使每个型腔都能通过浇注系统从总压力中均等的分得所需的足够压力，以保证塑料熔体能同时均匀充满每一个型腔，从而使各个型腔的塑件内在质量均一稳定。多型腔的排布方法有平衡式和非平衡式。塑件的形状比较简单，质量比较小，生产批量比较大，所以应该采用多型腔注射模具。考虑到塑件的表面质量，需要侧向抽芯机构，先抽内侧型芯，所以模具采用一模两腔，平衡布置。这样模具的尺寸比较小，制造加工也比较方便，生产效率提高，塑件的成本也比较低。其型腔布置如图2.1所示：图 2.1 组合型腔分布图2.1.3 分型面的确定：塑料分型面是模具动模和定模的结合处，在塑件最大外形处，是为了塑件和凝料取出而设置的。分型面的选择即要保证塑件质量要求又要便于脱模，本塑件的的分型面选择在骨架的上端面和各个带槽面。因为上端面为非工作表面，其表面质量的好坏不会影响到塑件的使用性能。塑件的大部分外表面是光滑的，仅在侧向抽芯处留有分型面痕迹，同时会使侧向抽芯容易，而且脱模也方便。这样侧滑块机构可以独立进行加工，使模具的加工难度降低，因此选择塑件大端面为水平分型面。图 2.2 分型面的确定2.1.4 浇注系统的选择（1）主浇道设计：浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。包括主流道、分流道，浇口和冷料穴。为了让主流道浇口凝料能从浇口套顺利拔出，主流道设计圆为锥形，锥角为6，其小端直径d比注射机喷嘴直径大0.51mm,由于小端前面是球面,其深度内35.注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合.因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大12,其计算公式为: dmin=R+(0.51),R2=R1+(12)mmdmin为小端最小允许值，R为小端球面半径值，R1为喷嘴球面半径，R2为主流道球面半径。主浇道及分浇道示意图如图所示： 图 2.3 浇道形式（2）浇口设计：浇口是连接分流道与型腔的熔体通道，浇口又有限制性浇口和非限制性浇口，其中，限制性浇口是整个浇径系统中截面尺寸最小的部位。通过截面积的突然变化，提高注射压力和剪切速率，降低黏度，可较早固化，防止型腔熔体倒流，有利于分模。针对本产品而言，采作侧浇口这种浇口的优点是：减少了浇注系统塑料的消耗量，同时去除浇口容易，不留明显痕迹。侧浇口的尺寸：侧浇口的尺寸计算公式如下B=（0.60.9）/30A T=（0.60.9）式中 B侧浇口的宽度，mm A塑件的外侧表面积，mm T侧浇口的厚度，mm 浇口处塑件的壁厚，mm。侧向浇口，对于中小型件，一般深度t=0.52.0mm(或取塑件壁厚的1/32/3)，宽度b=1.55.0mm,浇口的长度l=0.72.0mm图2.4 侧浇口的形式1主流道 2分流道 3侧浇口 4塑件2.1.5 冷料穴与拉料杆设计冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中的前锋冷料以免前锋冷料进入型腔导致产品性能下降进而影响生产。拉料杆是在注塑完成之后将浇注系统凝料从定模套中拉出。拉料杆有两种基本形式，一种适于推杆起模的，另一种适合于推件板脱模。本产品采用Z字形拉料杆，根据产品设计及现有设备拉杆设计为Z字形是比较适合的。2.1.6 模具排气槽设计当塑料熔体充填型腔时，必须有顺序的排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热分解而产生的气体；若不及时的排出气体塑件会因填充不足而出现气泡或表面轮廓不清。一般模具采用间隙配合进行排气，也可以在分型面上开设排气槽进行排气。根据实际情况并考虑成本，故本模具采用间隙排气较为合适。2.1.7 推出方式的确定由于塑件形状较为简单，而且壁厚比较薄，使用推杆推出机构容易在塑件上留下推出痕迹，不宜采用。所以选用推件板推出机构来完成塑件的推出。推件板推出机构又称顶板顶出机构，他有一块与型芯按一定配合精度相配合的模板和推杆所组成。这种推出机构简单，运动平稳，且推出力大，顶出力也均匀。塑件在推出时所受到的变形比较小，推出也比较可靠。为了减少推出过程中推件板和型芯的摩擦，应在推件板和型芯间留有0.200.25mm的间隙（原则上应不摩擦型芯），并采用35的锥面配合，其锥度起到辅位定位作用，防止推件板偏心而引起溢料。 推出机构工作时，推件板除了与型芯作配合外，还依靠推杆进行支撑与导向。这种推出机构结构紧凑，推板在推出过程中也不会掉下。推件板和型芯的配合精度为H7/f7H8/f7的配合 。2.1.8 确定侧向抽芯机构：由于塑件的侧面为凹面，因此该模具应该设有侧向抽芯机构。因为抽芯时抽出距离比较短，在6080mm的范围内，而且抽出力也比较小，所以该侧向抽芯机构采用斜导柱（斜销），内滑块抽芯机构。斜销安装在导柱固定板上，滑块安装在推件板上。带动活动型芯作侧向移动（抽拔与复位）的整个机构称为侧分型与抽芯机构，简称侧抽芯机构。斜导柱侧抽芯机构主要由斜导柱。侧型芯滑块和楔紧块等组成的。斜导柱又叫斜销，它靠开模力来驱动从而产生侧向抽芯力，迫使侧型芯滑块在导滑槽内向外移动，达到侧抽芯的目的。侧型芯滑块是成型塑件上侧凹或侧孔的零件，滑块与侧型芯既可作为整体式，也可以作成组合式。楔紧块是闭模装置，其作用是在注塑成型时，承受滑块传来的侧推力，以免滑块产生位移或使斜导柱因受力过大产生弯曲变形。2.1.9 楔紧块的设计在注塑成型过程中，侧向成型零件熔融塑料很大的推力作用，这个力通过滑块传递给斜导柱。而一般的斜导柱为一细长杆，受力后容易变形，导致滑块后移，因此必须设置楔紧块，以便在合模后锁住滑块，承受熔融塑料给予侧向成型零件的推力。楔紧块的工作部分是斜面，为了保证斜面能在合模时压紧滑块，而在开模时又能迅速脱离滑块，以避免楔紧块影响斜导柱对滑块的驱动，锁紧角一般都应比斜导柱倾斜角大一些。2.1.10 模具的结构形式侧浇口一般设在分型面上，塑料熔体从内侧或外侧充填模具型腔，其浇口面积多为矩形（扁槽），是限制性浇口。由于侧浇口截面小，减少了浇注系统塑料的消耗量，同时去除浇口容易，不留明显痕迹，因此该模具的结构形式为双分型面注塑模。 2.1.11 确定温度调节系统结构：模具的温度调节系统主要由塑料种类、模具的大小、塑件的物理化学性能、外观和尺寸精度都对模具的调节有影响。在设置温度调节系统后有时会给注塑生产带来一些问题，例如，采用冷水调节模具温度时，大气中水分凝结在模具型腔的表面，影响塑件表面质量，而采用加热措施后，模内一些间隙配合的零件可能由于膨胀而使间隙减小或消失，从而造成卡死或无法工作。在本模具上由于骨架大端面积较大必须设置冷却系统。2.1.12 成型设备的选用 由于该模具所用注射机最大注射量Gmax=Cgp=0.931.0598.33=96.02,故由表28中选用xs-zy-125型号式注塑机，其有关参数如下：额定注射量/cm 125螺杆直径/mm 42注射压力/ MPa 120注射行程/mm 115注射方式 螺杆式锁模力/ KN 900最大成型面积/ cm 320最大开合模行程/mm 300模具最大厚度/mm 300 模具最小厚度/mm 200喷嘴圆弧半径/ mm 12喷嘴孔直径 /mm 4动定模固定板尺寸/mmmm 428458拉杆空间/ mmmm 260290合模方式 液压机械 液压泵 流量/(L/min) 100 压力/（MPa） 6.5 机器外形尺寸/ mmmmmm 33407501550 注：Gmax为可注塑的最大注塑量 C料筒温度下塑料的体积膨胀的校正系数，对于结晶形的塑料，c0.85；对于非结晶形的塑料，c0.93； P所用塑料在常温下的密度； g注射机的公称注射容量。注塑压力的校核：注射机的公称注射压力要大于成型的压力，即 P1P2 式中 P1注射机的最大注射压力； P2塑件成形所需的实际注射压力。 1）塑料的流动性好，形状简单，壁厚较大，P270Mpa； 2）黏度较低，形状精度要求一般，P2=70100 Mpa； 3）中高黏度的塑料，P2=100140 Mpa； 4）塑件黏度较高，壁薄或不均匀，流程长，精度要求较高，P2=140180 Mpa；5）高精度塑件，P2=230250 Mpa； a. 喷嘴尺寸 注塑机的喷嘴头部的球面半径r1应与模具主流道始端的球面半径r2吻合，以免高压熔体从狭缝处溢出。r2一般应比r1大12 mm,否则主流道内塑料凝料无法脱出。 b. 最大、最小模厚 在模具设计时应使模具的总厚度位于注射机安装模具的最大厚度和最小厚度的之间。同时应该校核模具的外形尺寸，使得模具能从注射机拉杆之间装入。 c. 开模行程和顶出机构的校核 注射机的开模行程是有限制的，塑件从模具中取出是所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离，否则塑件无法从模具中去取出。开模距离一般可分为两种情况：一是当注塑机采用液压机联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大行程决定，并不是模具的厚度影响，即注射机的开模行程与模具的厚度无关；二是当注射机采用液压机械联合作用的琐模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大行程决定，并受模具的厚度影响，即注射机的开模行程与模具的厚度有关。 d.锁模力的校核 由于高压塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注射机轴向的很大的推力，这个力应小于注射机的公称锁模力，否则将产生溢料现象，即： F锁PA分 式中 F锁注射机公称锁模力； P注射时型腔的压力，它与塑料品种和塑件有关； A分塑件和浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和。2.2 模架的选择2.2.1 模架结构的选择冷却回路的设计应做到回路系统内流动的介质能充分吸收成型塑件所传导的热量，使模具成形表面的温度稳定地保持在所需的温度范围内，并且要做到使冷却介质在回路系统内流动畅通，无滞留部位。模架的结构如图2.6所示图 2.6 模架结构2.2.2 模架安装尺寸校核 模具外形尺寸长为长25mm，宽20mm,高30mm，小于注塑机拉杆间距和最大模具厚度，可以方便的安装在住宿机上。第三章 模具的结构及其尺寸的设计计算3.1 模具结构设计3.1.1 型腔结构设计 浇口开在骨架的中心处，浇口形状为扁平浇口，目的是便于脱模且不留痕迹。加工方便，加工精度高有利于型腔的抛光，左右滑块可以更换，提高模具的使用寿命，节约成本。 3.1.2 型心结构设计 型芯3是由固定板上的型芯孔固定，型芯3与型腔板8和推件板12的配合为过盈配合，以保证配合的紧密，防止塑件产生飞边。另过盈配合可以保证型芯与动模板的相对位置的固定。 3.1.3 斜导柱、斜滑块结构 斜导柱侧抽芯机构是利用斜导柱等零件把开模力传递给侧型芯或侧向成形块，使之产生侧向运动完成抽芯与分型动作。 在设计时，斜销（斜导柱）工作端面的端部可以设计成锥台形或半球形。斜销、内滑块的结构如图2.5（a）所示。这种侧抽芯机构结构紧凑，动作安全可靠，加工制造方便。 3.1.4 模具的导向机构为了保证模具的闭合精度，模具的定模部分和动模部分之间采用导柱和导套导向定位，推件板上装有导套，推出推件时，导套在导柱上运动，保证了推件板的运动精度。定模板上装有导柱，为侧浇口和定模板及拉料杆的运动导向。 3.1.5 结构强度的校核 型腔在成型过程中受到塑料熔体的高压作用和高速的冲击作用，应该具有足够的强度和刚度。实践证明大尺寸型腔刚度不足是主要矛盾，故型腔的不足是刚度不够，型腔应以满足刚度条件为准：max;而对于小尺寸的型腔，强度不足是是主要矛盾，型腔应以max。在工厂实际生产中也常用经验数据或有关表格进行简化对凹模侧壁和底板厚度的设计。由塑料模具设计与制造中表322中可以查出圆形型腔的内壁直径为2r，在8090mm范围内。组合式型腔的内壁厚为13mm，模具的壁厚为35mm，根据实际尺寸检测 t13就可以满足强度，故本模具的强度足够，可以进行下一步的设计。3.2 模具成形尺寸设计计算 模具成形零件的制造精度是影响塑件尺寸精度的重要原因之一，模具成形零件的制造精度愈低，塑件精度尺寸愈低。一般成形零件工作尺寸制造公差值z取塑件公差值的或取级作为制造公差，组合式型腔或型芯的制造公差应根据尺寸链来确定。 模具在使用的过程中，由于磨损而造成模具的成形零件尺寸的变化.在计算成形零件的工作尺寸时，对于批量小的塑件，且模具表面耐磨性好的（如高硬度模具材料，模具表面进行过镀铬或渗氮处理的），其磨损量应取小值；对于玻璃纤维做原料的塑件，其磨损量应取大值；对于与脱模方向垂直的成形零件的表面，磨损量应取小值，甚至可以不考虑磨损量；而与脱模方向平行的成形零件的表面，应考虑磨损；对于中，小型塑件，模具的成形零件最大磨损量可取塑件公差的1/6，而大型塑件，模具的成形零件最大磨损量应取塑件公差的1/6以下。 在一般情况下，塑料收缩率波动，成形零件的制造公差和成形零件的磨损是影响塑件尺寸和精度的主要原因。对于大型塑件，其塑料收缩率对塑件的尺寸公差影响最大，应稳定成形工艺条件，并选择波动较小的塑料来减小塑件的成形误差；对于中，小型塑件，成形零件的制造公差及磨损对塑件的尺寸公差影响最大，应提高模具精度等级和减小磨损来减小塑件的成形误差。实际收缩率与计算收缩率会存在有差异，按照一般的要求，塑料收缩率波动所引起的误差应小于塑件公差的1/3。 取PP塑料的平均成形收缩率为S=(S1+S2)/2=0.7%。塑件未标注公差按照表1-12中5级精度公差值选取，塑件尺寸如图3.1所示。 图 3.1 塑件尺寸注： S塑料的平均收缩率； S1塑料的最小收缩率； S2塑料的最大收缩率。3.2.1 型腔径向尺寸：对于中小型塑件模具最大磨损取塑件公差的1/6；模具制造公差z=/3；取X=0.75。仅考虑塑件收缩时模具成形零件工作尺寸计算Lm=Ls（1+S）式中，Lm模具成形零件在常温下的实际尺寸，Ls塑件要常温下的实际尺寸，S为塑件的计算收缩率。计算公式：(Lm1)+0=(1+S均)Ls1-X+0 式中：S均塑件的平均收缩率 Ls塑件的外形最大尺寸 X系数，尺寸大精度底的塑件X=0.5，尺寸小精度高的塑件X=0.75 塑件尺寸的公差故如图2.7所示：30+0.1830-0.18 (Lm1)+0=(1+S)Ls1-X+0 =(1+0.6%)30.18-0.750.22+0.18/3=30.29+0.063.2.2 型腔深度尺寸的计算模具的最大磨损量取塑件公差的1/6；模具制造公差z=/3取X=05。 计算公式： （Hm）=(1+S均)Hs-x +0 式中 HS塑件的高度最大尺寸；X的取值范围在1/21/3之间，当尺寸大，精度要求低的塑件取小的值，反之，取大值。其余各符号的意义同上。24+0.2124+0.21(Hm2) +0=(1+S)Hs2-X +0 =(1+0.6%)24-0.50.21 +0.21/3 =240.703.2.3 型芯径向尺寸模具最大磨损量取塑件公差的1/6； 模具制造公差z=/3；取X=0.75.计算公式： （lM）0-Z =(1+S均)ls+x 0-Z1） 23+022 (ls1)0-z=(1+S)ls1+X0-Z =(1+0.6%)23+0.750.220-0.07/3 =23.540-0.073.2.4 型芯高度尺寸模具最大磨损量取塑件公差的1/6； 模具制造公差z=/3；取X=05。 计算公式： （hM）0-Z =(1+S均)hs+(1/31/2)x 0-Z 式中 hM塑件的内行深度的最小尺寸，其余各符号的意义同上20+0.22 20-0.22(hm2) 0-z=(1+S)hs2+ X 0-Z =(1+0.6%)20.22+0.50.220-0.22/3 =20.010-0.073.3 模具的加热、冷却系统的设计 塑件是在模具内成形和冷却固化的而其的成形温度和玻璃化的温度不同，所以模具必须有温度调节系统。温度调节系统既关系到塑件的质量又关系到生产的效率，当注塑成形工艺要求模具温度在80c以上时，模具中必须设置加加热装置。根据实际情况本套模具的材料为PP，其要求模具温度小于80c故不需要设置加热系统，只需要对模具进行冷却即可。冷却分为部分，一部分是型腔的冷却，另一部分是型芯的冷却。对于型腔的冷却采用左右两个冷却回路，左右凹槽上各有一条5mm的冷却水道。型腔的冷却如图在型芯内部开有8mm的冷却水孔，中间用隔水板隔开，冷却水由支承板4上的10mm的冷却水孔进入，沿着隔水板流入另一侧上升到型芯的上部翻过隔水板流入另一侧再流回支承板上的冷却水孔最后由支承板上的冷却水孔流出模具。如图3.2所示 图3.2 型芯的冷却1型芯 2隔水板 3密封圈 4动模板（型心固定板）5支撑板第四章 安装与调试4.1模具的安装试模试模是模具中的一个重要环节，试模中的修改、补充和和调整是对于模具设计的补充。4.1.1 试模前的准备试模前要对模具及试模用的设备进行检验。模具的闭合高度，安装与注射机各个配合尺寸、推出形式、开模距、模具工作要求等要符合所选设备的技术条件。检查模具各滑动零件配合间隙适当，无卡住及紧涩现象。活动要灵活、可靠，起止位置的定位要正确。各镶嵌件、紧固件要牢固，无松动现象。各种水管接头、阀门、附件、备件要齐全。对于试模设备也要进行全面检查，即对设备的油路、水路、电路、机械运动部位、各操纵件和显示信号要检查、调整，使之处于正常运转状态。4.1.2 模具的安装及调试模具的安装是指将模具从制造地点运