毕业设计（论文）-家用台灯灯罩注射模设计【全套图纸】.doc

江苏财经职业技术学院 综合毕业实践说明书 论文 全套图纸 加全套图纸 加 153893706153893706 标题 家用台灯灯罩注塑模设计 系 别 机机电电工程系工程系 专 业 模具模具设计设计与制造与制造 学 号 姓 名 1 指导教师 2011 年 5 月 15 日 摘摘 要要 本课题主要是针对台灯上小夜灯灯罩的模具设计 通过对塑件进行工艺的分析和比 较 最终设计出一副注射模 该课题从产品结构工艺性 具体模具结构出发 对模具的 成型零部件 合模导向机构 浇注系统 侧向分型与抽芯机构 推出机构 加热和冷 却系统 排气系统 支承零部件 注射机的选择及有关参数的校核 都有详细的设计 同时并简单的编制了模具的加工工艺 通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件 所要求的加工工艺 根据题目设计的主要任务是灯罩注射模的设计 也就是设计一副 注射模具来生产灯罩塑件产品 以实现自动化提高产量 关键词 关键词 灯罩 注射模 模具结构 加工工艺 2 目录目录 摘 要 1 引言 5 1 塑料成型工艺性分析 3 1 1 塑件结构工艺分析 3 1 2 塑件的性能分析 3 1 2 1 塑件材料的选择 3 1 2 2 材料基本特性 3 1 2 3 材料综合性能 3 1 3 PS 注射成型过程及工艺参数 4 1 3 1 成型特点 4 1 3 2 注射成型过程 4 1 33 注射工艺参数 4 2 模具的结构形式分析 5 2 1 分型面位置的确定 5 2 2 型腔数量和排列方式的确定 5 2 2 1 型腔数量的确定 5 2 2 2 腔排列形式的确定 7 2 3 注射机型号的确定 7 2 3 1 注射量的计算 23 2 3 2 浇注系统凝料体积的初步估算 23 2 3 3 选择注射机 23 3 浇注系统的设计 24 3 1 主流道的设计 24 3 1 1 主流道尺寸 24 3 1 2 浇口套的形式 25 3 2 分流道的设计 25 3 3 3 浇口的设计 26 3 4 冷料穴的设计 27 4 成型零件的结构设计及计算 27 4 1 成型零件的结构设计 27 4 1 1 凹模的结构设计 27 4 1 2 凸模型芯的结构设计 27 4 2 成型零件钢材的选用 28 4 3 成型零件的尺寸计算 28 4 3 1 型腔尺寸计算 28 4 3 2 型芯尺寸的计算 29 4 4 型腔壁厚和底板厚度计算 30 5 模架的确定 31 5 1 各模板尺寸的确定 31 5 2 模架各尺寸的校核 32 6 排气系统设计 32 7 推出机构的设计 32 7 1 推出机构的组成 33 7 2 设计原则 33 7 3 脱模力的计算 33 8 温度调节系统的设计 34 8 1 冷却系统的作用 34 8 2 设计冷却系统时应考虑的因素 35 8 3 冷却介质 35 9 导向与定位结构的设计 35 9 1 导柱导向机构的作用 35 9 2 导柱导套的设计原则 35 9 3 导柱导套的设计 36 10 总装配图 37 结束语 38 4 致 谢 39 参考文献 40 5 家用台灯灯罩注射模设计 引言引言 随着中国当前的经济形势的日趋好转 在 实现中华民族的伟大复兴 口号的倡 引下 中国的制造业也日趋蓬勃发展 而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的 重要标志之一 模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高 并能获得极大的经 济效益 因而引起了各国的高度重视和赞赏 在日本 模具被誉为 进入富裕的原动 力 德国则冠之为 金属加工业的帝王 在罗马尼亚则更为直接 模具就是黄金 可见模具工业在国民经济中重要地位 我国对模具工业的发展也十分重视 早在 1989 年 3 月颁布的 关于当前国家产业政策要点的决定 中 就把模具技术的发展作为机 械行业的首要任务 近年来 塑料模具的产量和水平发展十分迅速 高效率 自动化 大型 长寿命 精密模具在模具产量中所战比例越来越大 随着塑料这一种新的工程材料的不断开发 与应用 加之成型工艺不断成熟与完善 极大地促进了塑料成型模具的开发与制造 随着工业塑件制件和日用塑料制件的品种和需求量的增大 而且更新换代周期也越来 越短 对塑料的产量和质量提出了越来越高的要求 这就要求塑料模具的开发 设计 与制造的水平也必须越来越高 注射成型是热塑性塑料成型的一种重要方法 到目前为止 除氟塑料外 几乎所 有的热塑性塑料都可以采用此方法成型 它具有成型周期短 能一次成型外形复杂 尺寸精确 带有金属或非金属嵌件的塑料制件 对成型各种塑料的适应性强 生产效 率高 易于实现全自动化生产的一系列优点 但应当注意的是 注射成型的设备价格 及模具制造费用较高 不适合单件及批量较小的塑料件生产 目前 注射成型工艺发 展很快 除了热塑性塑料注射成型以外 一些热固性塑料也可以成功的注射成型 而 且有效率高 产品质量稳定的特点 低发泡塑料注射成型提供了缓冲 隔声 隔热等 优良性能的塑料制件 双色或多色塑料成型提供了多种颜色 美观适用的塑料商品 此外 应用热流道注射成型工艺在获得大型塑件和降低或消除浇注系统凝料等方面具 有明显优点 注射成型还是获得中空塑料制品型坯的重要工艺方法 本次设计主要介绍了有关台灯灯罩塑料成型方面的设计 灯罩所选材料为热塑性 材料 适合与热塑成型 灯罩注塑成型模具就是将灯罩塑料 PS 先加在注塑机的加热料 6 筒内 塑料 PS 受热熔化后 在注塑机的螺杆或活塞的推动下 经过喷嘴和模具的浇注 系统进入模具型腔内 塑料 PS 在其中固化成型 本次毕业设计课题来源于生活 应用广泛 成型难度中等 模具结构中等 对从 事模具工作的人员是一个好的考验 它能加强对塑料模具成型原理的理解 同时锻炼 对塑料成型模具的设计和制造能力 1 1 塑料成型工艺性分析塑料成型工艺性分析 1 1 塑件结构工艺分析 图图 1 1 塑件二维图塑件二维图 如上图所示 该塑件为台灯上小夜灯的灯罩 从塑料制品二维图可见 该制品整 体结构比较简单 厚度为 1 5mm 高度为 22mm 内圆直径为 60mm 外圆直径为 63 外 形尺寸不大 塑料熔体流程不太长 适合注射成型 同时该塑件的尺寸精度要求相对较低 一般精度等级 MT5 对应的模具相关零 件的尺寸加工可以保证 该塑件的外观要求一般 表面粗糙度为 Ra0 6 m PS 收缩率比较小 0 5 0 8 成型收缩率比较小 则该塑件的脱模斜度为 1 1 2 塑件的性能分析 1 2 1 塑件材料的选择 该塑件在尺寸上要求相对较低 且在长期的使用过程中需要较高的强度和硬度 也 要求有一定的耐磨性 在保证塑料制品的功能和性能的同时还要考虑到加工生产 成 本和供应 综合上述各方面的考虑和甄选以及结合工厂的实际生产 选用收缩率较小 综合性能优良 在工程技术中应用广泛的塑料 PS 聚苯乙烯 1 2 2 材料基本特性 聚苯乙烯无色透明 无毒无味 聚苯乙烯在工业上可仪表外壳 灯罩 化学仪器 零件 透明模型等 在电气方面用作良好的绝缘材料 接线盒 电池盒等 在日用品 方面广泛用于包装材料 个种容器 玩具等 1 2 3 材料综合性能 综合性能如下表所示 表表 1 21 2 项 目性能参数项 目性能参数 密度 g cm 3 1 04 1 06屈服强度 MPa35 63 续表续表 1 21 2 4 拉伸强度 MPa35 63吸水率 0 03 0 05 拉伸弹性模量 MPa2 8 3 5熔点 131 165 拉弯强度 MPa 2 8 3 5 计算收缩率 0 5 0 8 比热容 J kg 1340 比体积 cm 3 g 1 0 03 0 05 1 3 PS 注射成型过程及工艺参数 1 3 1 成型特点 PS 成型特点 流动性和成型性优良 成品率高 但易出现裂纹 成型塑件的脱模斜 度不宜过小 但顶出要均匀 由于热胀系数高 塑件中不宜有嵌件 否则会因两者的 热胀系数相差太大而导致开裂 塑件壁厚应均匀 宜用高料温 高模温 低注射压力 成型并延长注射时间 以防止缩孔及变形 降低内应力 但料温过高 容易出现银丝 因流动性好 模具设计中大多采用点浇口形式 1 3 2 注射成型过程 成型准备 对 PS 的色泽 均匀度等进行检验 原则上 PS 的吸水性很小 成型前可不必干燥 为了保险起见 成型前最好进行干燥 注射过程 塑件在注射机料筒内加热塑化后达到流动状态 由模具的浇注系统进入模具型腔 成型 过程为充模 压实 保压 倒流 冷却五个阶段 塑料的后处理 成型后的塑料产生应力 应加以退火处理 80 2 4h 为宜 1 3 3 注射工艺参数 表表 1 31 3 项目参数项目参数 温度 70 80压力 Mpa80 150 干燥处理时间 h1 2注射时间 s1 3 后部 140 160压力 Mpa30 40 料筒温度前部 170 190保压时间 s15 40 喷嘴结构直通式降温固化时间 s15 30 喷嘴温度 160 170成型周期 s40 90 模具温度 40 70注射机类型柱塞式 5 2 2 模具的结构形式分析模具的结构形式分析 2 1 分型面位置的确定 分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面 一副模具根据 需要可能有一个或两个以上的分型面 分型面可以是垂直于合模方向 也可以与合模 方向平行或倾斜 我们在这里选用与合模方向平行和垂直 模具分型面的选择原则 分型面应选在塑件最大截面处 不影响塑件外观质量 尤其是对外观质量有明确要求的塑件更应注意 有利于保证塑件的精度要求 有利于模具的加工 特别是型腔的加工 尽可能使模具结构简便 有利于浇注系统 排气系统 冷却系统的设置 便于塑件的脱模 尽量使塑件开模时留在动模一侧 尽量减小塑件在合模平面上的投影面积 以减小所需锁模力 便于嵌件的安装 长型芯应置于开模方向 本塑件属于薄壁壳小型塑件 塑件冷却时会因为收缩作用而包覆在凸模上 故从 塑件脱模和精度要求角度考虑 应有利于塑件滞留在动模一侧 以便于脱模 而且不 影响塑件的质量和外观形状 以及尺寸精度 综合以上因素 分型面应选择在灯罩的下部较为合理 如图所示 分型面 图图 2 2 分型面分型面 2 2 型腔数量和排列方式的确定 2 2 1 型腔数量的确定 为了使模具与注射机的生产能力相匹配 提高生产效率和经济性 并保证塑件精 度 模具设计时应确定型腔数目 常用的方法有以下 6 根据经济性确定型腔数目 根据总成型加工费用最小的原则 并忽略准备时间和试生产原材料费用 仅考虑 模具加工费和塑件成型加工费 根据注射机的额定锁模力确定型腔数目 当成型大型平板制件时 常用这种方法 设注射机的额定锁模力大小为 F N 型腔内塑料熔体的平均压力为 Pm 单个制品在分型面上的投影面积为 A1 浇注系统在 分型面上的投影面积为 A2 则 nA1 A2 PmF 即 n 1 2 AP APF m m 根据制品精度确定型腔数目 根据经验 在模具中每增加一个型腔 制品尺寸精度要降低 4 高模具中的型腔 数目为 n 制品的基本尺寸为 L 塑件尺寸公差为 单型腔模具注塑模具生产时可能性 产生的尺寸误差为 不同的材料 有不同的值 如 聚甲醛为0 2 尼龙 66 s s 为0 3 聚碳酸酯 聚氯乙烯 ABS 等非结晶型塑料为0 05 则有塑件尺寸精度的 表达式为 L n 1 L 4 s s 简化后可得型腔数目为 n24 2500 L s 对于高精度制品 由于多型腔模具难以使各型腔的成型条件均匀一致 故通常推 荐型腔数目不超过 4 个 根据注射机的额定最大注射量确定型腔数目 设注射机的最大注射量 G g 单个制品的质量为 W1 g 浇注系统的质量为 W2 g 则型腔数目 n 为 n 1 2 8 0 W WG 该塑件为批量生产 可采取一模多腔的结构形式 同时由于设计数据不足 则初 7 步选定一模两腔的结构形式 2 2 2 腔排列形式的确定 多型腔模具最好采用平衡式分布 且要求紧凑 并且与浇口开设的部位对称 由 于初步选择的是一模两腔 则可以采用直线对称排列的方式 如下图所示 图图 3 3 型腔排列方式型腔排列方式 2 3 注射机型号的确定 注射模是安装在注射机上进行注射成型生产的 模具设计者在开始设计模具之前 除了必须了解注射成型工艺规程之外 对有关注射机的技术规范和使用性能也应该熟 悉 只有这样 才能处理好注射模与注射机之间的关系 使设计出来的注射模能在注 射机上安装使用 下图片为注射机的原理结构图 图图 4 4 注射机结构图注射机结构图 2 3 1 注射量的计算 根据塑件二维图数据 通过计算分析 得到塑件的体积约为 V塑 10611 106 11 HS 塑件的质量根据 m塑 V 查相关资料得到 PS 的密度 1 04 1 06g cm 现取 1 05g cm 代入数据计算得到 m塑 1 05 10 3 10611 11 15g 2 3 2 浇注系统凝料体积的初步估算 浇注系统的凝料在模具结构没有确定之前是无法确定的 但是可以根据经验按塑 件体积 0 2 1 倍来估算 取 0 6 倍计算 因此 一次注入模具型腔塑料熔体的总体积 为 V总 V塑 1 0 6 2 33 95 2 3 3 选择注射机 根据 V公 V总 0 8 V公为注射机公称注射量 V总为模具型腔内熔体体积 由此 可得注射机公称注射量 V公 33 95 0 8 42 43 cm 有以上数据 初步选定额定注射量 125cm 注射机型号为 XS ZY 125 的注射机 其主要技术参数如下表 表表 2 32 3 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 注射时间 s 1 6 注射方式螺杆式 合模力 kN 900 最大成型面积 cm 320 最大开模行程 mm 300 模具最大厚度 mm 300 模具最小厚度 mm 200 动 定模固定板尺寸 mm 428 528 拉杆空间 mm 260 290 合模方式液压 机械 喷嘴球半径 mm 12 喷嘴口孔径 mm 4 24 注射机的相关参数的校核 注射压力校核 PS 注射所需要的压力为 100 120MPa 取 P0 110Mpa 要求注射机的公称压力大于 PS 所需的注射压力 即 P公 P0 由于 P公 120Mpa P0 110Mp 所以所选注射机符合注 射压力要求 锁模力校核 a 塑件在分型面上的投影面积 A塑 A塑 3115 665mm 2 R 浇注系统在分型面的投影 A浇 也就是流道在分型面上的投影面积 A浇数值 A浇是 每个塑件在分型面上的投影面积 A塑的 0 2 0 5 倍 由于本塑件不大 分流道比较短 投影面积可以适当取小些 取 A浇 0 2 A塑 塑件和浇注系统在分型面的总投影面积 A总 则 A总 塑 浇 2 1 2 A塑 7477 596mm An A b 模具型腔内的胀型力 F胀 F胀 A总P模 式中 P模是型腔内塑料熔体平均压力值 一般为注射压力的 0 3 0 65 倍 现取 0 5 倍 由于注射压力取 P0 110Mpa 则 P模 0 5 P0 0 5 110 55MPa F胀 A总P模 7477 596 55 411 267KN 上表所示注射机公称锁模力 F锁 900KN 由于 F胀 F锁 所以注射机锁模力符合要 求 其他安装尺寸的校核要等到模架选定之后才可以进行 3 3 浇注系统的设计浇注系统的设计 3 1 主流道的设计 主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道 通常和注射机喷嘴在同一轴线上 断面为圆形 带有一定的锥度 其主要设计要点为 3 1 1 主流道尺寸 主流道小端直径 d d0 0 5 1 取 1 d0为注射机喷嘴口孔直径为 4mm 则 d d0 1 4 1 5mm 主流道大直径 2 10 24mmDd tanL 25 式中 为主流道的角度 一般取 2 6 现取 3 为了方便计算 主流道直径 取 D 10mm 主流道球面半径 0 1 2 取 1 0为注射机喷嘴球半径 12mm 则 SRSRSR 0 1 12 1 13mm SRSR 球面的配合高度 h 3 5mm 取 h 3mm 主流道大端圆角 主流道大端设计成圆角过渡可以减小熔体流动阻力 半径 r 1 3mm 取 r 2mm 3 1 2 浇口套的形式 本设计虽然是小型模具 但为了便于加工和缩短主流道长度 浇口套和定位圈还 是设计成分体式 主流道长度约等于定模板的厚度 材料选用 T10A 钢 热处理淬火后 表面硬度为 50 55HRC 3 2 分流道的设计 分流道是主流道末端与浇口之间这一段塑料溶体的流动通道 一般开设在分型面 上 起分流和转向作用 多型腔模具必定设计分流道 单型腔大型塑件在使用多个点 浇口时也要设置分流道 分流道的布置形式 分流道的设计应该尽量减少熔体在流道上的压力损失和尽可能避免熔体温度降低 同时还要考虑减少分流道的容积和压力平衡 因此 根据模具结构以及型腔的分布 采用平衡式分流道 分流道的界面形状 通常的分流道截面形状有圆形 矩形 梯形 U 形 半圆形和六角形等 为了减少 流道内压力损失和传热损失 希望流道的截面积大 表面积小 因此可用流道截面积 与其周长的比值来表示流道的效率 由于正方形流道凝料脱模困难 六角形流道效率 低而圆形截面流道在加工时两半很难对准 在此 选择半圆形 取半圆直径 4 5mm 参 见 塑料成型工艺与模具设计 分流道的表面粗糙度 分流道的表面粗糙度并不要求很低 一般取 0 8 m 1 6 m 即可 在此取 26 1 6 m 分流道的长度 根据两个型腔的结构设计 取单边分流道长度 L分 35mm 3 3 浇口的设计 浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道 它是浇注系统中截面积最小的部 分确实浇注系统的关键部分 浇口的形状 位置和尺寸对塑件的性能和质量的影响很 大 本塑件属于小型塑件 用一模多腔 其表面要求较高 而点浇口截面积小 对于 薄壁塑件以及诸如聚乙烯 聚丙烯 聚苯乙烯等表面粘度随剪切速率变化而敏感改变 的塑料成型有利 出去浇口残留痕迹小 易取得浇注系统的平衡 故而确定采用点浇 口 在进行浇口设计时要遵循以下几个基本原则 应开设在使型腔各个角落同时充满的位置 应开设在制品较厚的部位 以利于补缩 应有利于型腔气体的排出 开设在不影响制品外观的部位 不要开设在制品承受弯曲载荷或冲击载荷的部位 尽量选在避免产生熔接痕的位置 浇口的形式多种多样 但常用的浇口有如下 11 种 直接浇口 侧浇口 扇形浇口 平缝浇口 环形浇口 盘形浇口 轮辐浇口 爪形浇口 点浇口 潜伏浇口 护耳浇 口等 27 图图 5 浇口套定位圈浇口套定位圈 根据型腔的分布排列形式以及模具结构特点 本设计采用点浇口 定位圈是安装模具时做定位用的 查资料得 XS ZY 125 型螺杆式注射机的定位圈 直径为 100mm 一般定位圈高出定模板表面 5 10mm 由于交口套与定位圈均属于注 射模的通用件 所以设计者应尽量采用推荐的交口套和定位圈 3 4 冷料穴的设计 冷料穴位于主流道正对面的动模板上 或者处于分流道的末端 防止冷料进入模 具型腔而影响制品质量 冷料穴分两种 一种专门用于收集 贮存冷料 另一种除贮 存冷料外还兼有拉出流道凝料的功用 由于 PS 是的脆性材料 只能采用 Z 形拉料 所以使用 Z 形冷料穴 4 4 成型零件的结构设计及计算成型零件的结构设计及计算 塑料在成型加工过程中 用来充填塑料熔体以成型制品的空间被称为型腔 而构 成这个型腔的零件叫做成型零件 通常包括凹模 型芯 镶块 成型杆和成型环等 由于这些成型零件直接与高温 高压的塑料熔体接触 并且脱模时反复与塑件摩擦 因此要求它有足够的强度 刚度 硬度 耐摩性和较低的表面粗糙度 同时还应考虑 零件的加工性和模具的制造成本 4 1 成型零件的结构设计 4 1 1 凹模的结构设计 凹模是成型塑件外表面的主要零件 按结构凹模可分为整体式和组合式 28 1 整体式凹模 由整块金属材料直接加工而成 这种形式的结构简单 牢固可靠 使用中不易变形 成型的塑件质量较好 但当塑件形状复杂时 采用一般机械加工方 法制造型腔比较困难 因此它适用于形状简单的塑件 2 组合式凹模 对于形状复杂的塑件或难于机械加工的整体式凹模 为了简化复 杂凹模的加工工艺 减少热处理变形 使拼合处有间隙利于排气 便于模具维修 节 省贵重的模具钢 按组合方式不同可分为 整体嵌入式凹模 局部镶嵌式凹模 底部镶拼式凹模 侧壁镶拼式凹模 四壁拼合式凹模等 本塑件的外形简单 采用整体式凹模 其适用于形状简单且凹模高度较小的塑件 整体式凹模为非穿通式模体 强度好 不易变形 4 1 2 凸模型芯的结构设计 凸模 即主型芯 是成型塑件内表面的成型零件 按结构可分为整体式和组合式 1 整体式凸模 当塑件的内形比较简单 深度不大时 可采用整体式凸模 其结 构牢固 成型塑件的质量好 但机械加工不便 钢材耗量较大 适用于小型凸模 2 组合式凸模 当塑件的内形比较复杂而不便于机械加工时 或形状虽不复杂 但为了节省贵金属 减少加工量 通常采用组合式凸模 固定板和凸模可分别采用不 同的材料制造和热处理 然后再连接成一体 这种结构形式适用于大型凸模 灯罩型芯的结构也比较简单 但是 由于型芯要求的材料比较严格 价格高 为 了节约成本 采用镶嵌式型芯 4 2 成型零件钢材的选用 成型零件要有足够的刚度 强度 耐磨性及良好的抗疲劳性能 同时也要考虑到 机械加工性能和抛光性能 本设计中的塑件为大批量生产 对于型芯来说 由于脱模 时与塑件磨损严重 因此钢材选用高合金工具钢 Cr12MoV 凹模采用预硬钢 P20 加工 性能好 易抛光 加工后能获得较高的尺寸和形状精度 4 3 成型零件的尺寸计算 塑件尺寸公差按 MT5 级公差计算 4 3 1 型腔尺寸计算 型腔径向尺寸的计算 29 塑件径向尺寸 63 63 0 74 0 mm 塑件制造公差 3 0 74mm 3 D 1 3 3 0 z 3 D CP S 3 Dx 1 0 0065 63 0 6 0 74 12 0 0 62 97 12 0 0 mm 式中表示塑件的平均收缩率 CP S 查表可知 PS 收缩率为 0 5 0 8 所以平均收缩率 2 008 0 005 0 0 0065 x CP S 是系数 一般取 0 5 0 8 这里取 0 6 3 塑件上的尺寸公差 3z 为相应的尺寸制 造公差 对于中小型塑件 取 z 6 1 型腔轴向尺寸的计算 22 22 0 0 44 mm 相应的 0 44mm H 1 z 0 H CP SHx 1 0 0065 22 0 6 0 44 0 073 0 22 4 0 073 0 mm 此处 x 系数一般取 0 5 0 7 这里取 0 6 4 3 24 3 2 型芯尺寸的计算 型芯径向尺寸的计算 60 60 3 0 0 相应的 1 0 3mm 1 D 1 1 0 Z 1 D CP S 1 Dx 1 0 0065 60 0 6 0 3 0 0 05 60 57 0 0 05 mm 以上 x 系数一般在 0 5 0 7 取 0 6 30 型芯轴向尺寸的计算 20 5 20 5 0 44 0 mm 相应的 0 44mmh 1 S cp 0 Z hhx 1 0 0065 20 5 0 6 0 44 0 0 073 20 9 0 0 073 mm 以上 x 系数一般在 0 5 0 7 取 0 6 图图 6 6 型芯型芯 4 4 型腔壁厚和底板厚度计算 注射模在其工作过程需要承受多种外力 如注射压力 保压力 合模力和脱模力 等 如果外力过大 注射模及其成型零部件将会产生塑性变形或断裂破坏 或产生较 大的弹性弯曲变形 引起成型零部件在它们的对接面或贴合面处出现较大的间隙 由 此而发生溢料及飞边现象 从而导致整个模具失效或无法达到技术质量要求 因此 在模具设计时 成型零部件的强度和刚度计算和校核是必不可少的 一般来说 凹模型腔的侧壁厚度和底部的厚度可以利用强度计算决定 但凸模和 型芯通常都是由制品内形或制品上的孔型决定 设计时只能对它们进行强度校核 因在设计时采用的是镶嵌式圆形型腔 因此 计算参考公式如下 1 侧壁 按强度计算 1 2 m P rs 按刚度计算 31 1 25 1 75 0 rpE Erp rs p 2 底部 按强度计算 2 1 1 rp h m s 按刚度计算 3 4 9 0 E rP h m s 3 凸模计算 按强度计算 m P Lr2 按刚度计算 3 4 E LP r m 参数符号的意义和单位以及经查表所得值如下 Pm 模腔压力 MPa 取值范围 55 E 材料的弹性模量 MPa 查得 2 1 105 材料的许用应力 MPa 查得 160 成型零部件的许用变形量 mm 查得 0 021 将以上值代入公式计算可得 按强度计算得 s4 93mm hs4 38mm r8 52mm 按刚度计算得 s0 93mm hs1 91mm r3 97mm 模具采用材料为 3Gr2W8V 淬火中温回火 热处理强度 46HRC 根据标准模架表格取壁厚 S 20mm 根据型腔布置情况 模板 180mm 315mm 它比需要布置的尺寸大得多 完全能够满 足强度要求 32 5 5 模架的确定模架的确定 5 1 各模板尺寸的确定 根据 塑料注射模中小型模架及技术条件 可以选择模架及其内部尺寸 则 A 板尺寸 A 板式定模板 塑件高度为 22mm 还要留足够的空间开冷却水道 则 A 板的厚度 50mm B 板尺寸 B 板是型芯固定板 取厚度 25mm C 板尺寸 垫块的高度 推板行程 推厚度 推板固定板厚度 5 10 根据模架推板厚度 16 推板固定板厚度 推板行程等于塑件的内腔高度 20 5mm C 板厚度 H 20 5 12 5 16 5 10 54 59mm 根据模架中 C 板的尺寸选择 取 H 63mm 上下模座取 25mm 垫板厚度算得 35mm 脱模板厚度取 20mm 经过计算 模架尺寸定为 4 号 板宽 180mm 315mm 模架的结构形式为 A4 型 5 2 模架各尺寸的校核 模具的闭模高度是指模具闭模时 定模板到模脚下表面的距离 从模具的装配图 中可知 H 240mm 由注射机的选择参数可查得 Hmin 200mm Hmax 300mm Hmin H Hmax 故模具能在设备上安装 模具的开模行程 2 H1 H2 5 10 75 5 80 5mm S 式中 H1 脱模距离 H2 塑件高度 模具的实际开模行程 S 由前面注射机的选择技术参数可查得 注射机的开模行程 S 300mm 由于 S 故模具能顺利脱出塑件 S 根据以上尺寸校核 选择的模架适用于本次灯罩注射的使用 33 6 6 排气系统设计排气系统设计 当塑料熔体填充型腔时 必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固 产生的低分子挥发气体 如果型腔内因各种原因而产生的气体不被排除干净 一方面将 会在塑件上形成气泡 接缝 表面轮廓不清及充填缺料等成型缺陷 另一方面气体受 压 体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦 褐色斑纹 同时积存的气体还 会产生反向压力而降低充模速度 因此设计型腔时必须考虑排气问题 有时在注射成 型过程中 为保证型腔充填量的均匀合适及增加塑料熔体汇合处的熔接强度 还需在 塑料最后充填到的型腔部位开设溢流槽以容纳余料 也可容纳一定量的气体 通常中 小型模具的简单型腔 可利用推杆 活动型芯以及双支点的固定型芯端部与模板的配 合间隙进行排气 其间隙为 0 03 0 05mm 7 7 推出机构的设计推出机构的设计 在注射成型的每一循环中 都必须便塑件从模具型腔中型芯上脱出 模具中这种脱 出机构称为脱模机构 或推出机构 顶出机构 脱模机构的作用包括脱出 取出两个 动作 即首先将塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离 称为脱出 然后把其脱出物 从模具内取出 7 1 推出机构的组成 推出机构由推出零件 推出零件固定板和推板 推出机构的导向与复位部件组 成 即推件板 推件板紧固螺钉 推板固定板 推杆垫板 顶板导柱 顶板导套以 及推板紧固螺钉 7 2 设计原则 1 推出机构应尽量设在动模一侧 以便借助于开模力驱动脱模装置 完成脱模 动作 2 保证塑件不因推出而变形损坏 外形良好 3 结构简单可靠 机械运动准确 可靠 灵活 并有足够的刚度和强度 4 合模时的正确复位 综合上述要求及塑件特性 采用推件板推出机构 7 3 脱模力的计算 脱模力是指将塑件从型芯上脱出时所需克服的阻力 它是设计脱模机构的重要依 据之一 当塑件收缩包紧型芯时 其受力情况为 正压力 F正 F包 即它的正压力就是 34 塑件对型芯的包紧力 些时的摩擦阻力为 F阻 f F正 f F包 当型芯存在锥度的时候 故在脱模力 F脱 的作用下 塑件对型芯的正压力降低了 F脱sina 即变成了 F正 F 脱sina 所以些时的摩擦阻力为 F阻 f F正 F脱sina f F正 f F脱sina 式中 F阻 摩擦阻力 N f 摩擦系数 一般取 f 0 15 1 0 F正 因塑件收缩对型芯产生的正压力 即包紧力 N F脱 脱模力 a 脱模斜率 一般为 1 2 根据力平衡原理 列出平衡方程式 Fx 0 F脱 F正sin F阻cos 由于 a 一般非常小 式中的 f sina 会非常接近于 0 故与之相乘的项之值可近似的 等于 0 因此上式中的 f F脱 sina 可以忽略 当该项忽略时 上式变成 F脱 f F正cosa F正Sina F正 fcosa sina 当 f sina F脱 项忽略不记时 即为 F脱 F正sina f F 正 f F脱sina cosa F脱 aaf afaF aaf aafF cossin1 tan cos cossin1 sincos 正正 F脱 p A 式中 p 塑件对型芯产生的单位正压力 包紧力 一般 p 8 12MPa 薄件取小值 厚件取大值 A 塑件包紧型芯的侧压力 对于不通孔的壳形塑件脱模时 还需要克服大气压力造成的阻力 F 阻 其值为 F阻 0 1A 式中 A 为型芯端面面积 故总的脱模力应为 F总脱 F脱 F阻 或 F总脱 F脱 0 1A 35 式中 p 塑件对型芯的单位面积上的包紧力 在一般情况下 模外冷却的塑件 p 取 2 4 3 9 107Pa 模内冷却的塑件 p 约取 0 8 1 2 107Pa 经计算 A 2826mm2 式中 取 0 32 p 取 1 107Pa 取 45 将数据代入上面导出的公式可得 F 817N 脱模力的大小随塑件包容型芯的面积增加而增大 随脱模斜度的增加而减小 由 于影响脱模力大小的因素很多 如推出机构本身运动时的摩擦阻力 塑料与钢材间的 粘附力 大气压力及成型工艺条件的波动等等 因此要考虑到所有因素的影响较困难 因此上面计算出来的结果只是一个近似值 实际的脱模力应比计算出来的要大才合理 推件板推出机构中 为了减少推件板与型芯的摩擦 在推件板与型芯间留 0 20 0 25mm 的间隙 并用锥面配合 防止推件因偏心而溢料 复位零件 对于推件板推出机构而言 由于推杆端面与推件板接触 可以起到复 位杆的作用 因此 可以不必再另外设置复位杆 8 8 温度调节系统的设计温度调节系统的设计 8 1 冷却系统的作用 1 防止塑件脱模变形 2 缩短成型周期 3 使结晶性塑料冷凝形成较低的结晶度 以得到柔软性 挠曲性 伸长率较好 的塑件 8 2 设计冷却系统时应考虑的因素 1 模具的结构形式 2 模具的大小 3 塑件熔接痕的位置 8 3 冷却介质 PS 属于中等粘度材料 其成型温度及模具温度分别为 200 250 40 60 模具的温度初步选定 50 用常温水对模具进行冷却 9 9 导向与定位结构的设计导向与定位结构的设计 为了保证注射模准确合模和开模 在注射模中必须设置导向机构 导向机构的作 用是导向 定位以及承爱一定的侧向压力 导向机构包括导柱导向和锥面定们两种 36 根据本塑件的实际情况 采用导柱导向机构 9 1 导柱导向机构的作用 1 定位件用 模具闭合后 保证动定模或上下模位置正确 保证型腔的形状和 尺寸精确 在模具的装配过程中也起定位作用 便于装配和调整 2 导向作用 合模时 首先是导向零件接触 引导动定模或上下模准确闭合 避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏 3 承受一定的侧向压力 塑料溶体在充型过程中可能产生单向侧压力 或者由 于成型设备精度低的影响 使导柱承受了一定的侧向压力 以保证模具的正常工作 若侧向压力很大时 不能单靠导柱来承担 需增设锥面定位机构 9 2 导柱导套的设计原则 1 导柱应合理地均布在模具分型面的四周 导柱中心至模具外缘应有足够的距 离 以保证模具的强度 2 导柱的长度应比型芯端面的高度高出 6 8mm 以免型芯进入凹模时与凹模相 碰而损坏 3 导柱和导套应有足够的耐磨度和强度 4 为了使导柱能顺利的进入导套 导柱端部应做成锥形或半球形 导套的前端