模具设计与制造项目课程设计-防水罩注塑模设计.doc

一、塑料的工艺性设计1.1、注塑模工艺干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。熔化温度：220275，注意不要超过275。模具温度：4080，建议使用50。结晶程度主要由模具温度决定。注射压力：可大到1800bar。全套图纸加扣 3012250582注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。流道和浇口：对于冷流道，典型的流道直径范围是47mm。建议使用通体为圆形的注入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是11.5mm，但也可以使用小到0.7mm的浇口。对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。PP材料完全可以使用热流道系统。成型时间：注射时间 20s60s 高压时间 0s5s 冷却时间 10s15s 总周期 18s25s1.2、化学和物理特性聚苯乙烯是一种用途广泛的脆性塑料。你现在正在使用的计算机的外壳就是聚苯乙烯的。透明的塑料水杯，包装用的泡沫塑料也是由聚苯乙烯制成的。 聚苯乙烯属于聚烯烃，是由苯乙烯通过自由基聚合而成的。 通过茂金属催化聚合可以得到一种新型聚苯乙烯，即间同聚苯乙烯(syndiotactic)。间同聚苯乙烯上的苯环交替地连接的主链的两侧，而普通聚苯乙烯的苯环在无规地连接在主链两侧。 间同聚苯乙烯(syndiotactic)是结晶高分子，熔点达到270。 在苯乙烯聚合体系中中加入聚丁二烯，使苯乙烯在聚丁二烯主链上接枝聚合。 聚苯乙烯和聚丁二烯是不相容的，因此苯乙烯和丁二烯链段分别聚集，产生相分离。 这些聚丁二烯相区可以吸收冲击能，从而提高了聚苯乙烯的冲击强度，这就是高抗冲聚苯乙烯(high-impact polystyrene,HIPS)。1.3、塑件的尺寸与公差要求1、塑件的尺寸塑件尺寸的大小受制于以下因素：a) 取决于用户的使用要求。b) 受制于塑件的流动性。c) 受制于塑料熔体在流动充填过程中所受到的结构阻力。2、塑件尺寸公差标准a) 影响塑件尺寸精度的因素主要有：塑料材料的收缩率及其波动。b) 塑件结构的复杂程度。c) 模具因素（含模具制造、模具磨损及寿命、模具的装配、模具的合模及模具设计的不合理所可能带来的形位误差等）。d) 成型工艺因素（模塑成型的温度T、压力p、时间t及取向、结晶、成型后处理等）。e) 成型设备的控制精度等。其中，塑件尺寸精度主要取决于塑料收缩率的波动及模具制造误差。题中没有公差值，则我们按未注公差的尺寸许偏差计算，查表取MT5。3、塑件的表面质量塑件的表面质量包括塑件缺陷、表面光泽性与表面粗糙度，其与模塑成型工艺、塑料的品种、模具成型零件的表面粗糙度、模具的磨损程度等相关。模具型腔的表面粗糙度通常应比塑件对应部位的表面粗糙度在数值上要低1-2级。二、塑料制品的结构分析如图1为防水罩的形状: 图1 防水罩外观 图2 防水罩尺寸所示塑件用于油气田某设备的仪表装饰与防护, 要求透明、美观、密封好(与密封圈配合使用) 。该防水罩结构基本上呈半球形, 壁厚较均匀,底部开口环上有4 个等距分布的内凸台(用于扣紧与之配合的金属零件) 。内凸台凸出的尺寸不到1mm , 然而由于4 个凸台均布, 且垂直于凸台水平面的主脱模方向上不允许形成较大斜面或圆角, 加之塑件的成型材料是脆性较大的普通聚苯乙烯, 所以, 在注射成型模具的总体设计方案上采用带内侧抽芯的结构较为合理。三、模具结构分析、模具各部件功能和用途3.1 模具结构分析在拟定的注射工艺条件下, 采用中心单点进浇, 实际所需注射压力和锁模力较小, 成型周期相对较短, 气穴分布合理(均在分型面上) , 塑件内部基本上无熔接缝。但唯一不足的是, 塑件圆形开口环处的分子链取向对于提高该处径向强度帮助不大(因为开口环上45斜边要压住密封圈) , 而且去浇口后, 在塑件顶部外表面会留下点浇口痕迹。边缘进浇成型实际所需注射压力和锁模力相对较大, 成型周期较长, 模腔中的气体无法顺利排除, 塑件内部有一条明显且较长的熔接缝; 不过与单点进浇方式相比, 其塑件内部的分子链取向对提高开口环径向强度有一定帮助, 且去除浇口后, 留下的痕迹基本上不影响塑件外观质量。综合考虑塑件使用性能、外观要求、成型质量生产批量、模具结构和制造成本,最终决定采用1 模1 件,中心单点浇口注射方案 图3 模 具 3.2模具各部件功能及作用3.2.1 成型零部件 模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。成型零件工作尺寸计算所谓成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接构成型腔腔体的部位的尺寸，其直接对应塑件的形状与尺寸。鉴于影响塑件尺寸精度的因素多且复杂，塑件本身精度也难以达到高精度，为了计算简便，规定： 塑件的公差塑件的公差规定按单向极限制，制品外轮廓尺寸公差取负值“”，制品叫做腔尺寸公差取正值“”，若制品上原有公差的标注方法与上不符，则应按以上规定进行转换。而制品孔中心距尺寸公差按对称分布原则计算，即取。 模具制造公差实践证明，模具制造公差可取塑件公差的，即z=，而且按成型加工过程中的增减趋向取“+”、“-”符号，型腔尺寸不断增大，则取“+z”,型芯尺寸不断减小则取“-z”，中心距尺寸取“”。现取。 模具的磨损量实践证明，对于一般的中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差的，对于大型塑件则取以下。另外对于型腔底面（或型芯端面），因为脱模方向垂直，故磨损量c=0。 塑件的收缩率塑件成型后的收缩率与多种因素有关，通常按平均收缩率计算。=%=2% 模具在分型面上的合模间隙由于注射压力及模具分型面平面度的影响，会导致动模、定模注射时存在着一定的间隙。一般当模具分型的平面度较高、表面粗糙度较低时，塑件产生的飞边也小。飞边厚度一般应小于是0.020.1mm。1、 外型尺寸（mm）根据公式 ： LM=D1M=116.445D2M=56.45根据公式 ： HM=H1M=57.65H2M=2.932、 内腔尺寸（mm）根据公式 ： M=1m= = =2m= = =根据公式 ： M=1M=51.432M=4.243.2.1.1成型零件的结构设计1、凹模结构设计凹模是成型产品外形的主要部件。 其结构特点：随产品的结构和模具的加工方法而变化。 镶拼的组合方式的优点： 对于形状复杂的型腔，若采用整体式结构，比较难加工。所以采用组合式的凹模结构。同时可以使凹模边缘的材料的性能低于凹模的材料，避免了整体式凹模采用一样的材料不经济，由于凹模的镶拼结构可以通过间隙利于排气，减少母模热变形。对于母模中易磨损的部位采用镶拼式，可以方便模具的维修，避免整体的凹模报废。组合式凹模简化了复杂凹模的机加工工艺，有利于模具成型零件的热处理和模具的修复，有利于采用镶拼间隙来排气，可节省贵重模具材料。 图4 凹模整体嵌入式型芯，适用于小型塑件的多腔模具及大中型模具中。最常用的嵌入装配方法是台肩垫板式，其他装配方法还有通孔螺钉联接式，沉孔螺钉联接式。 3.2.2浇注系统将塑料熔体由注塑机喷嘴引向型腔的流道即为浇注系统。它由主流道、分流道、浇口等组成。3.2.2.1、主流道设计主流道是一端与注射机喷嘴相接触，可看作是喷嘴的通道在模具中的延续。 图53.2.2.2分流道的设计分流道是脱浇板下水平的流道。为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形梯形U形半圆形及矩形等，工程设计中常采用梯形截面加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大3.2.2.3浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。a) 浇口的选用它是流道系统和型腔之间的通道,这里我们采用点浇口：（1）浇口在成形自动切数断，故有利于自动成形。（2）浇口的痕迹不明显，通常不必后加工。（3）浇口之压力损失大，必须高之射出压力。（4）浇口部份易被固化之残锱树脂堵隹。它常用于成型中、小型塑料件的一模多腔的模具中，也可用于单型腔模具或表面不允许有较大痕迹的塑件。b) 浇口位置的选用模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，如图6所示。通常要考虑以下几项原则：(1)尽量缩短流动距离。(2)浇口应开设在塑件壁厚最大处。(3)必须尽量减少熔接痕。(4)应有利于型腔中气体排出。(5)考虑分子定向影响。(6)避免产生喷射和蠕动。(7)浇口处避免弯曲和受冲击载荷。(8)注意对外观质量的影响。 图6 浇注点c)浇注系统的平衡对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。显然，我们设计的模具是平衡式的，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同。d)排气的设计排气槽的作用主要有两点。一是在注射熔融物料时，排除模腔内的空气；二是排除物料在加热过程中产生的各种气体。越是薄壁制品，越是远离浇口的部位，排气槽的开设就显得尤为重要。另外对于小型件或精密零件也要重视排气槽的开设，因为它除了能避免制品表面灼伤和注射量不足外，还可以消除制品的各种缺陷，减少模具污染等。那么，模腔的排气怎样才算充分呢？一般来说，若以最高的注射速率注射熔料，在制品上却未留下焦斑，就可以认为模腔内的排气是充分的。适当地开设排气槽；可以大大降低注射压力、注射时间。保压时间以及锁模压力，使塑件成型由困难变为容易，从而提高生产效率，降低生产成本，降低机器的能量消耗。其设计往往主要靠实践经验，通过试模与修模再加以完善，此模我们利用模具零部件的配合间隙及分型面自然排气。 图83.2.3导向部分导柱导向机构设计要点：(1)小型模具一般只设置两根导柱，当其元合模方位要求，采用等径且对称布置的方法，若有合模方位要求时，则应采取等径不对称布置，或不等径对称布置的形式。大中型模具常设置三个或四个导柱，采取等径不对称布置，或不等径对称布置的形式。(2)直导套常应用于简单模具或模板较薄的模具；型带头导套主要应用于复杂模具或大、中型模具的动定模导向中；型带头导套主要应用于推出机构的导向中。(3)导向零件应合理分布在模具的周围或靠近边缘部位；导柱中心到模板边缘的距离一般取导柱固定端的直径的11.5倍；其设置位置可参见标准模架系列。(4)导柱常固定在方便脱模取件的模具部分；但针对某些特殊的要求，如塑件在动模侧依靠推件板脱模，为了对推件板起到导向与支承作用，而在动模侧设置导柱。(5)为了确保合模的分型面良好贴合，导柱与导套在分型面处应设置承屑槽；一般都是削去一个面，或在导套的孔口倒角，(6)导柱工作部分的长度应比型芯端面的高度高出68mm，以确保其导向作用。(7)应确保各导柱、导套及导向孔的轴线平行，以及同轴度要求，否则将影响合模的准确性，甚至损坏导向零件。3.2.3.1导柱的结构带头导柱如图9所示：图9 导柱3.2.3.2导套的结构带头导套如图10 图10 导套四、 模具运动过程防水罩注射模结构如图11 所示。其工作过程如下: 模具闭合注射保压补缩冷却固化开模。在分型面弹簧9 的推动下,模具首先在- 处分型,脱出主流道。当限位杆11 上的限位圈3 碰到型腔板后, - 处开始分型, 使得楔块10 离开侧滑块4。在侧滑块压簧7 的作用下,滑块带动侧型芯8 向左运动, 完成塑件内凸台处的抽芯, 最后由均布的推杆从主型芯上脱出塑件。模具闭合时, 楔块10插