蜜饯盒盖注塑设计（有全套图纸） .pdf

本科毕业设计 论文 通过答辩 1 目录目录 前言前言 1 1 二 塑件的工艺性分析二 塑件的工艺性分析 3 3 一 塑件的模型建立 2d 图一 3d 图二 3 3 二 塑料的结构特点 化学和成型使用性能 4 4 三 塑件工艺参数 模具型制品的收缩率 壁外形及圆角 脱模斜度 5 5 三 分型面设计与型腔三 分型面设计与型腔 6 6 一 确定制品分型分型面 6 6 二 型腔数量的确定 7 7 四 成型设备的选择与塑料工艺参数的编制四 成型设备的选择与塑料工艺参数的编制 7 7 一 计算塑件 浇注系统的体积及塑件的质量 7 7 二 选择注射机的类型和型号 9 9 三 塑件注射工艺参数的确定 1010 四 查表填写原材料的注射工艺参数及塑件模塑的工艺卡 1111 五 模具的结构设计五 模具的结构设计 1212 一 浇注系统的设计 1212 二 成型零件的设计 1515 三 顶出机构设计 1616 四 冷却系统设计 1919 五 导向机构设计 2222 六 排气系统设计六 排气系统设计 2323 七 模架的选择及校核七 模架的选择及校核 2424 八 模具装配图和零件图八 模具装配图和零件图 2828 致谢致谢 2929 参考文献参考文献 2929 本科毕业设计 论文 通过答辩 2 摘要摘要 通过对蜜饯盒盖注塑件进行特性分析及工艺分析等以及工艺方案的确定 根据 这些分析来进行注射模具的设计 确定模具结构和成型方式 工对塑料设计与模架选 择 并对成型工艺等多方面分析 制定正确工艺方案 并对模具的所有成型零部件计 算进行验证及校核 最后根据结构设计出来模具进行选择注塑机以及绘制模具装配图 和零件图 关键词关键词 注塑模工艺分析成型尺寸注塑机 一 前言一 前言 毕业设计是走上工作岗位成为正式员工的前奏 是综合运用学校学到的知识和技 能进行实际工作的过程 是运用基本知识和基础理论 去分析 解决实际问题的实践 锻炼过程 也是在校学习期间学习成果的综合性总结 塑料 由于具有一系列优异的物理力学性能 化学性能和易成形加工工艺性能而 在轻工 农业 国防 航天航空 机械制造 建筑材料 交通运输等部门与人们的日 常生活密切相关的诸多方面都得到了非常广泛的应用 塑料件蜜饯盒盖就是塑料运用 的实例 蜜饯盒盖是一个典型的塑料件 该零件大小适中 适合采用一模两腔的两板模生 产 通过设计该模具可较全面地熟悉塑料模具的设计过程 锻炼自己综合运用专业 知识的能力 在塑料制品的生产中 高质量的模具设计 先进的模具制造设备 合理的加工工 艺 优质的模具材料和现代的成形设备等都是成形优质塑料的重要条件 由于塑模生产领域计算机应用的独特优势 以三维模型为基础的以 cad cam cae 技术为代表的模具计算机应用的集成化生产模式获得了快速的发展和进步 模具 cad cam cae 技术的广泛应用 显示了用信息技术带动和提升模具工业的优越性 在欧 美 模具 cad cam cae 技术已成为模具企业普遍应用的技术 在 cad 的应用方面 已 超越了甩掉图板 二维绘图的初级阶段 目前 3d 设计已达到了 70 89 pro e ug cimatron 等软件的应用很普遍 应用这些软件不仅可完成 2d 设计 同时可获得 3d 模型 为 nc 编程和 cad cam cae 的集成提供了保证 应用 3d 设计 还可以在设计 时进行装配干涉的检查 保证设计和工艺的合理性 cae 技术在欧美已逐渐成熟 在塑 料模设计中应用 cae 分析软件 模拟塑料的充模过程 分析冷却过程 预测成形过程 图 1 蜜饯盒盖零件图 本科毕业设计 论文 通过答辩 3 中可能发生的缺陷 我在塑料件蜜饯盒盖的模具设计中 也运用了 cad 绘图软件 ug 三 维造型软件 二 塑件工艺分析二 塑件工艺分析 一 建立塑料件的模型 图 1 为蜜饯盒盖 2d 零件图 图 2 是蜜饯盒盖 3d 图 二 塑料的结构特点 化学和成型使用性能 1 基本特性该塑料是仅次于聚乙烯和聚氯乙烯的第三大塑料品种 它是无色透明 无毒无味 落地时发出清脆的金属声 密度为 1 054g cm3 其力学性能与聚合方法 相对分子质量大小 定向度及其中的杂质量有关 相对分子质量越大 机械强度越高 该塑料有优良的电性能 尤其是高频绝缘性能 和一定的化学稳定性 能耐碱 硫酸 磷酸 质量分数为 10 30 的盐酸 稀醋酸及其他有机酸 但不耐硝酸及氧化剂的作 用 对水 乙醇 汽油 植物油及各种盐溶液也有足够的抗腐蚀能力 它能溶于苯 甲苯 四氯化碳 氯仿 酮类和脂类等 该塑料有优良的着色性能 可染成各种鲜艳 的色彩 但耐热性能差 热变形温度一般在 70 80 摄氏度之间 只能在温度不太高的 场合使用 它质地硬而脆 有较高的热膨胀系数 因此 限制了它在工程上的应用 近几十年来 发展了改性聚苯乙烯和以苯乙烯为基体的共聚物 在一定程度上克服了 聚苯乙烯的缺点 同时又保留了它的优点 从而扩大了其用途 2 成型特点该塑料的流动性和成型性能优良 成品率高 但工艺差 易于出现裂 纹 要求塑料件的脱模斜度较大 因膨胀系数高 塑料件中不宜有嵌件 且壁厚应均 匀 宜用高料温 高模温 低注射压力来成型并延长注射时间 以防止缩孔及变形 降低内应力 但是料温过高 则易出现银丝 因流动性好 模具设计方面 3 模具设计方面 1 可以使用所有常规类型的浇口 若用点浇口 直径为 0 8 1 0mm 2 ps性脆易开裂 设计恰当合理的顶出脱模机构 防止因顶出力过大或不均匀 而导致制品开裂 选择较大的脱模斜度 4 注塑工艺条件 1 干燥处理 除非储存不当 通常不需要干燥处理 如果需要干燥 建议干燥条件 为 80 度 2 3 小时 2 料筒温度 180 280 度 对于阻燃型材料其上限为 250 度 3 模具温度 50 80 度 4 注射压力 20 60mpa 5 注射速度 注射速度宜适当高些以减弱熔接痕 但因注射速度受注射压力影响大 过高的速度可能会导致飞边或出模时粘膜以及顶出时顶白顶裂等问题 本科毕业设计 论文 通过答辩 4 5 共混改性塑料 1 ps pvc共混成为性能较好的不燃塑料 2 ppo改善 ppo 加工性 降低吸湿性 降低成本 提高 ps 耐热性 冲击性 5 主要用途聚苯乙烯在工业中可制仪表外壳 灯罩 化学仪器零件 透明模型等 在电气方面可制作绝缘性能良好的零件 如接线盒 电池盒等 在日常用品方面广泛 地用于 包装材料 各种容器 玩具等 三 塑件工艺参数 模具型制品的收缩率 壁外形及圆角 脱模斜度 1 塑件工艺参数 1 塑件的质量和精度 塑料制品的表面质量指的是塑料制品成型后的表面缺陷状态 如常见的填充不足 飞边 收缩凹陷 气孔 熔接痕 银纹 绕曲 4 变形 顶白 白斑 尺寸不稳定及粗 糙度等 塑料制品的表面粗糙度应遵循表 3 4 中 gb t 14234 93 塑料件表面粗糙度标 准 不同加工方法和不同材料所能达到的表面粗糙度 一般模具型腔粗糙度要比制品 的要求低 1 2 级 塑件 ps 公差等级为 mt5 它的表面粗糙度 ra1 60 3 20 查 塑 料模具成形模具设计手册 2 塑件的尺寸分析 这里尺寸是指塑件的总体尺寸 而不是指壁厚 孔径等结构尺寸 塑件的尺寸精 度是指所获得的塑件与产品图中的尺寸行使程序 即所获得的尺寸的准确度 塑料尺 寸的大小与塑料的流动性有关 注射成型的塑件尺寸还要受到注射机的注射量 锁模 力和模板尺寸的限制 2 成型收缩的形式ps 聚苯乙烯 收缩率在 0 4 0 7 之间 常用收缩率 0 5 ps 的流动性极好 成型加工容易 成型收缩主要表现在以下几个方面 1 塑料件的线性尺寸收缩由于热胀冷缩 塑料件脱模时的弹性恢复 塑性变形等 原因导致了塑料件脱模冷却到室温后其尺寸缩小 为此 设计模具时对于型腔个尺寸 必须于以补偿 2 收缩方向性成形时分子按照方向排列 使塑料件呈现各向异性 沿料方向的收缩 大 强度高 与料流方向相垂直 则收缩小强度低 此外 成形时由于塑料件各部分 密度及填料分布不均 故收缩也不均匀 产生收缩差会使塑料件发生绕曲 变形 裂 纹 尤其在挤塑及注射成形时 其方向性更为明显 所以 在模具设计时 必须考虑 收缩的方向性 按照塑料件的形状 料流的方向来选取收缩率为宜 3 后收缩性塑料件成形时 由于受成形压力 剪切应力 各向异性 密度不均 填料分布不均 模温不均 硬化不均及塑性变形等因素的影响 引起了一系列应力变 化 在粘流状态时不能全部消除 故塑料在应力状态下成形时则存在着残余应力 4 后处理收缩根据塑料件的使用性能及工艺要求 在成形之后需要进行 时效 本科毕业设计 论文 通过答辩 5 热处理 处理后也会导致塑料件尺寸 因此 设计成形模具时 对高精度塑料件应当 考虑后收缩及后处理收缩性能给尺寸造成偏差 并予以修正 3 壁厚外形及圆角 脱模斜度 热塑性塑料易于成型薄壁制品 壁厚可小至 0 75mm 推荐壁厚 2mm 查表 3 6 常用塑 料的壁厚值 注射模具设计 圆角最小转角圆弧为 0 5 0 8 ps 脱模斜度 50 2 查表 3 5 常用塑料的脱模斜度 注射模具设计 三 分型面设计与型腔三 分型面设计与型腔 一 确定制品分型分型面 为将塑件从密闭的模腔内取出 以及为了安放嵌件或取出浇注系统等 必须将模具分 成两个或几个部分 一般将分开模具能取出塑件的面称为分型面 分型面的选择受到 塑件的形状 壁厚 尺寸精度 表面粗糙度 嵌件位置几其形状 塑件在模具内的成 型位置 顶出方法 浇注系统的设计 模具排气 模具制造及操作等各种因素的影响 因此 在选择时要认真分析 综合比较 从几个方案中找出一个比较合理的方案 分型面是模具动模和定模的结合处 在塑件最大形处 是为了塑件和凝料取出而设计 的 分型面的方向尽量与注塑成型机开模方向垂直的方向 特殊情况下采用与注塑成 型机开模方向平行的方向 分型面有单分型面和双分型面之分 分型面选择的原则 分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处 分型面的选取应有利于 塑件的留模方式 便于塑件顺利脱模 一般都应尽可能留在动模部分 保证塑件的精 度要求 满足塑件外观的要求 便于模具的制造 减少成形面积 增强排气效果 由于本产品的分型面简单 选择塑件最大轮廓处为分型面 该塑件分型面比较简单 用单分型面 分型面如图 3 所示 图 3 塑件分型面 本科毕业设计 论文 通过答辩 6 二 型腔数量的确定 由于本产品塑件外观质量要求高 精度方面也有要求较高 所以采取一模两腔的方 式 多腔模具设计分布有平衡式和非平衡式排布两种 此处必须采用平衡布置分流道 的方式 从主流道到分流道进入各型腔 要保持一定温度和压力平衡 在相同时间注 满型腔 也保证塑件的成形精度 形状 断面尺寸分布对称性对应相等 非平衡式与 之相反 容易造成注射时温度和压力不平衡 使模具在注射时有一定的胀行力 会加 快损坏模具 后面这种方式是不允许采取的 此塑件的排布采用平衡式如图 4 图 4 型腔分布 四 成型设备的选择与塑料工艺参数的编制四 成型设备的选择与塑料工艺参数的编制 一 计算塑件 浇注系统的体积及塑件的质量 根据画出来的三维模型图 用 cad 软件查询 工具 面域 质量特性可以查询到塑件的 体积 v 10 5297176 cm3 取 v 10 53cm3而浇注系统的体积应为塑件的 0 6 倍 所以浇注系 统的体积为 v 浇 0 6 10 53cm3 6 318cm3 又由于是一模两腔的方式 便一次注射 所需要地塑料为 v v塑 ni v 所以 v 浇 10 53 2 6 318 27 378 cm3 本产品采用 ps 材料 密度为 1 054 g cm3 计算一个塑件的质量 m pv 塑 1 054 10 53 11 09862g 二 选择注射机的类型和型号 我国采用注射量来表示注射机的规格成型热塑性塑料 类型和规格很多 本设计根据 塑件的形状 一模两腔的方式选择卧式螺杆式注射成型设备 查 塑料成型模具设计 本科毕业设计 论文 通过答辩 7 手册 表 1 3 选取型号 j54 s 200 400 国产注射机 该注射机的主要技术参数如下表所示 j54 s 200 400 额定的注射量cm3200 400 螺杆的直径mm55 注射压力mpa109 注射行程 mm160 螺杆转速r min16 28 48 注射方式螺杆式 锁模力 kn2540 最大成形面积c 645 最大的开合模行程mm260 模具最大厚度mm406 模具的最小厚度mm165 动 定模固定板尺寸mm mm532 634 拉杆空间mm mm290 368 合模方式液压 机械 定位圈尺寸mm 125 喷嘴球头半径mmsr18 顶出形式中心顶出 顶杆中心距mm 机器外形尺寸mm mm1700 1400 1800 型 号项 目 本科毕业设计 论文 通过答辩 8 三 塑件注射工艺参数的确定 ps 注射机类型螺杆式 螺杆转速 r min 30 48 喷嘴 形式直通式 温度 oc170 180 料筒温度 oc 前段150 170 中段165 180 后段180 280 模具温度 oc50 80 注射压力 mpa20 60 保压压力 mpa50 70 注射时间 s20 90 保压时间 s0 5 冷却时间 s20 120 总周期 s50 220 塑 料 项 目 本科毕业设计 论文 通过答辩 9 四 查表填写原材料的注射工艺参数及塑件模塑的工艺卡 塑料注射成型工艺卡资料编号 车间共页第页 零件名称蜜饯盒盖材料牌号ps设备型号 装配图号材料定额每模件数 零件图号单件重量11 1g工 装 号 材 料 干 燥 设备j54 s 20 0 400 温度 c80 85 时间 h2 3 料筒温 度 c 后段 c180 280 中段 c165 180 前段 c150 170 喷嘴 c170 180 模具温度 c50 80 时间 注射20 90 保压0 5 冷却20 120 压力 注射压力 mpa 20 60 背压 mpa 后处理温度 c70时间定 额 辅助 min 时间 h2 4单件 min 检验 编制校对审核组长车间主 任 检验组 长 主管工程 师 本科毕业设计 论文 通过答辩 10 五 模具的结构设计五 模具的结构设计 一 浇注系统的设计 浇注系统是指模具中从喷嘴开始到型腔入口为止的塑料熔体通道 它的作用是将 塑料溶体平稳地且有顺序地充填和凝固的过程中 把注射压力充分传剃到各个部位 以获得组织致密 外形清晰饱满的内在质量优良的塑件 浇注系统其组成部分有 主 流道 分流道 浇口和冷料穴份组成 浇注系统的设计是否合理 这对于塑料件的性能 表现质量及成形的工艺性能等都有 很大的影响 因此 浇注系统的设计要注意几个原则 1 适应塑料注射成形的工艺特性 2 有利于型腔内气体的排出 3 尽量减少塑料熔体的热量损失和压力损失 4 避免塑料熔体直冲细小型心或嵌件 5 要便于进行拧了的修整和不影响塑料件的外观质量 6 防止塑料件绕曲变形 7 预测熔接痕的位置 8 尽量减少成形中物料的消耗和减少模具的形状尺寸 浇注系统的设计是一个非常重要的问题 模具设计者必须予以足够重视 本科毕业设计 论文 通过答辩 11 主流道是指紧接著设机喷嘴到分流道为止那一段锥形流道 它与注塑机喷嘴在同 一轴心线上 熔融塑料进入模具时首先经过它 其直径的大小与塑料流速及充模时间 的长短有密切关系 直径太大时 则造成回收冷料过多 冷却时间增长 而流道空气 过多也易造成气泡和组织松散 极易产生涡流和冷却不足 另外 直径太大时 熔融 的热量损失会增大 流动性降低 注射压力损失增大 造成成型困难 直径太小时 则增加熔体的流动阻力 同样不利于成型 为了便于塑料从主流道中拉出 主流道设计成圆锥形 其锥角 a 2 4 对于粘 度较大的塑料熔体可以增大到 6 主流道锥孔内壁粗糙度 ra 应为低于 0 4 主流道的 始端也应设计成凹形球面状 球面半径 r 根据注射机喷嘴球面半径来确定 主流道要 和注塑机的喷嘴紧密对接 主流道对接处设计成半球形凹坑 其半径一般比喷嘴大 1 2mm 凹坑深度常取 3 5mm 主流道大端与分流道有过渡圆角 以减小塑料熔体流动转 向时的阻力 其圆角半径一般取 r1 3mm 或者取 r d 8 d 为主流道大端的直径 所 以需对塑件的成形过程及对选用的模架分析 选择主流道 其衬套的固定用定位圈配合固定 在模具的定模座板上 主流道衬套和注塑机喷嘴的配合如图 6 所示 图 6 连接主流道与浇口的熔体通道叫分流道 分流道起分流和转向作用 熔融塑料沿 分流道流动时 要求它尽快地充满型腔 流动中热量损失要尽可能小 流动阻力要尽 可能低 同时 应能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔 尽量使分流道长度最短 但 是 塑料以低温成型时 为提高成型空间的压力来减少成型制品收缩凹陷时 或欲得 本科毕业设计 论文 通过答辩 12 壁厚较厚的成型制品而延长保压时间 减短流道长度并非绝对可行 因为流道过短 则成型制品的残留应力增大 且易产生飞边 塑料的流动不均 所以流道长度应以适 合成型制品的质量和结构为宜 排位的形状分 o 形 h 形 x 形 s 形 分 流道截面形状有 圆形 半圆形 梯形 u 形 矩形和正六角形 常用的形式有圆 形 梯形和 u 形 较小的截面周长有利于减少熔融塑料的热量散失 但截面尺寸过 小时 则材料的流动阻力大 延长了充模时间 易造成充填不足 烧焦 银纹 收缩 凹陷等缺陷 或者必须提高注射压力来填满 故流道截面大小应根据材料的流动性 成型制品的质量及投影面积适度确定 设计原则 必须保证分流道的表面积与其体积 之比值最小 既在分流道长度一定的情况下 要求分流道的表面积或侧面积与其截面 积之比值最小 ps 流动性好 分流道粗糙度为 0 3 流道直径 3 2 9 5mm 在此取 6mm 分流道如图 6 图 6 浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道 是浇注系统的最后部分 其作用 是使塑料以较快速度进入并充满型腔 它能很快冷却封闭 防止型腔内还未冷却的熔 体倒流 设计时须要考虑产品尺寸 截面积尺寸 模具结构 成型条件及塑料性能 浇口应尽量短小 与产品分离容易 不造成明显痕迹 当熔融塑料通过狭窄的浇口时 流速增高 剪切速率加大 熔体温度也随之升高 这对充填型腔是有利的 同时 狭 小的浇口在适当的保压补缩后 首先凝固而封闭型腔 是型腔内的熔料在无压力状态 下自由收缩 凝固成形 因而塑料件内残余应力较小 可减小塑料件的变形与破裂 此外 狭小的浇口便于使浇道凝料与塑料件进行分离也便于修整塑料件 成形周期短 虽然如此 但是浇口截面尺寸也不能过小 如果浇口尺寸过小 则使注射成形时压力 将增大 冷凝快 补缩困难而造成塑料件缺料 缩孔或产生真空泡等缺陷 甚至还会 产生熔体破裂而形成喷射现象 使塑料件表面出现凹凸不平 同时 浇口的截面 尺寸 本科毕业设计 论文 通过答辩 13 也不能过大 浇口尺寸过大会降低注射速率 温度降低增加 塑料件表面会产生云层 现象等缺陷 一般 浇口的尺寸很难用理论公式进行计算 通常是根据经验来确定 制作时取 下限 先作得小一些 然后根据试模时塑料件所表现出的质量情况进行修正 通常 浇口的截面面积约为分浇道截面面积的 3 8 截面形状多为矩形或圆形 浇口的长 度约为 0 5 2 0mm 其表面粗糙度一般为 ra0 4 0 2um 冷料穴是为储存因熔体与低温模具接触而在料流前锋产生的冷料而设置的 这些冷 料如果进入型腔将减慢熔体填充速度 最终影响制品的成形质量 冷料穴一般设置在 主流道的末端 分流道较长时 分流道的末端也应设冷料穴 一般情况下 主流道冷料穴圆柱体的直径为 5 6mm 深度为 5 6mm 对于大型 制品 冷料穴的尺寸可适当加大 对于分流道冷料穴 其长度为 1 1 5 倍的流道直径 二 成型零件的设计 在模具结构中 决定塑料件几何形状和尺寸的零件叫做成形零件 塑料注射模具 的成形零件包括凹模 型心 有时也叫凸模 镶块 成形螺杆 成形螺环等 成形零件工作时 直接与塑料相接触 承受塑料熔体的高压料流的冲刷 在脱模过程 中还要与塑料件产生摩擦 在整个成形过程中有可能还要接触程度不同的腐蚀性气体 因此 成形零件要求要有正确的几何形状 较高的尺寸精度 较低的表面粗糙度值和 一定的耐腐蚀能力 从结构上来讲 成形零件还要求结构合理 便于加工与装配 具 有较高的强度 刚度及较好的耐磨性能 1 型腔 型腔是成型塑件制品外表面的主要零件 按其结构不同 可分为整体式和组合式 两类 整体式凹模由整块材料加工而成 其特点是牢固 使用中不易发生变形 不会 使制品产生拼接线痕迹 而组合式凹模在使用中则出现制品产生拼接线痕迹的几率高 一些 所以 此处采用整体式凹模 如图7 本科毕业设计 论文 通过答辩 14 图 7 2 型芯 型芯是成型塑件内表面的零件 主要有主型芯和小型芯 对于简单的容器 如壳 罩 盖之类的塑件 成型其主要部分内表面的零件称主型芯 而将成型其他小孔的型 芯称为小型芯或成型杆 按结构主型芯可分为整体式和组合式两种 此处采用组合式 如图 8 图 8 三 顶出机构设计 在注射模中 将冷却固化后的塑料制品及浇注系统凝料从模具中安全无损坏地推出 的机构称为脱模系统 也叫推出系统或顶出系统安全无损坏是指制品被推出时制品不 变形 不损坏 不粘膜 无顶白 推杆位置不影响制品美观 制品被推出时不会对人 或模产生安全事故 注射模的脱模系统包括 1 推杆 推管 推板 推块等推出零件 2 复位杆 复位弹簧及推杆板先复位机构等推出零件的复位零件 3 推杆固定板和推杆底板等推出零件的固定零件 4 高压气体推出的气阀等配件 5 内螺纹脱模系统中的齿轮 齿条 马达 油缸等配件 本科毕业设计 论文 通过答辩 15 脱模系统的动作方向与模具的开模方向是一致的 顶出机构的设计规则 1 尽量设法使塑件留于动模 2 保证塑件不变形不损坏完整脱出 3 尽量不损坏塑件的外观 4 结构可靠 5 每副模具的推杆的直径相同 方便加工 6 塑件推出模具 10mm 左右 对型腔斜度较大者 顶出塑件深度 2 3 即可 顶出力的计算 脱模力包括如下四点 1 制品在模具中冷却定型时 由于体积收缩 产生抱紧力 2 不带通孔壳体类制品 推出时要克服大气压力 3 脱模系统 如推杆 推管和推板等 本身运动的摩擦阻力 4 制品与模具之间的粘附力 在开始顶出塑件的瞬间所需克服的阻力最大 称为初始顶出力 以后还需的力称 为相继顶出力 后者要比前者小 所以计算顶出力时 总是计算初始顶出力 单个塑件所需的顶出力为 q ahp fcosa sina 0 363 0 018 1 2 10 7 0 2 0 017 14300n 所以两个塑件所需的顶出力为 28600n 式中 q 顶出力 n f 摩擦系数 聚苯乙烯取 0 1 0 2 其余取 0 2 0 3 此处取 0 2 a 脱模斜度 a 为 50 2 此处取 1 a 活动型芯被塑件包紧的断面形状周长 m h 成型部分深度 m p 单位面积的正压力 一般取 7 84 10 6 1 176 107pa 此处取 本科毕业设计 论文 通过答辩 16 1 2 107pa 推出机构的类型分为一级顶出机构 二级顶出机构 其中一级顶出机构又可分为顶杆顶出机构 顶管顶出机构 推板顶出机构 顶块 顶出机构 气压顶出机构 成型镶件和型腔顶出 本次设计是使用单分型面 且塑件可一次推出 所以采用一级顶出机构中的顶杆 顶出机构 顶杆顶出机构是顶出机构中最简单 最常见的一种形式 由于顶杆截面多 为圆形 制造 修配方便 顶出效果好 因此在生产中广泛应用 有于设置推杆的自 由度较大 而且推杆截面大部分为圆形 容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔的配合 精度 推杆推出时阻力小 推出动作灵活可靠 而推出零件固定板即推杆固定板 则 与推杆一起运动 将塑件顶出型芯 单个塑件推杆的根数及直径可通过以下公式计算并校核 d k 64f 脱 ul 2 n 2e 0 25 式中 d 推杆直径 mm k 安全系数 可取 1 4 1 8 此处取 1 6 f 脱 脱模力 n u 摩擦系数 一端固定时 u 为 0 7 两端固定时 u 为 0 5 此处取 0 7 l 推杆长度 mm n 推杆根数 e 稳定系数 此处取 5 106 若 n 为 3 则 d k 64f 脱 ul 2 n 2e 0 25 1 6 64 14300 0 7 108 2 3 3 142 5 106 0 25 7 5mm 所以本设计中推杆直径采用 8mm 符合要求 若 d 为 8 则 本科毕业设计 论文 通过答辩 17 n 64f 脱 ul 2 d k 4 2e 64 14300 0 7 130 2 3 5 1 6 4 3 142 5 106 2 5 所以本设计中单个塑件所需的推杆根数为 3 符合要求 所以总共有 6 根推杆 推杆应力校核 4k2f 脱 d2n 4 1 62 14300 42 3 3 14 276 n cm 2 而推杆的许用应力为 32000 n cm 2 故符合要求 四 冷却系统设计 在塑料注射成型中 注入模腔中的熔体的温度一般在 200 300 度之间 熔体在模 腔中成型 冷却 固化成制品 当制品从模具中取出时 温度一般在 60 度左右 熔体 释放出的热量都传递给模具 为保证正常生产 模具必须将这部分热量及时传递出去 是模具的温度始终控制在合理的范围内 模具中将这部分热量及时传递出去的结构叫 做冷却系统 热传递的方式有传导 对流和辐射 模具中热传导的介质主要是冷却水 包括常温水和冻水 冷却介质最普遍的是用水冷却 因为水的热容量大 传热系数 大 成本低廉 有时也用油和铍铜 冷却回路的设计应做到回路系统内流动的介质能 充分吸收成形塑件所传导的热量 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 1 冷却回路所需的总表面积计算 经查表及计算可得 单位时间内注入模具中树脂的质量m 为 77 76 kg h 模具 成形表面的温度 1为50 c 冷却水的平均温度为25 c 冷却水在该温度下的密度 为 1000 kg 3 m 冷却水的流速 v 为 2m s 冷却水孔直径 d 为 0 006m 冷却回路所需总面积可按下式计算 a mq 3600 1 2 式中a 冷却回路总表面积 2 m m 单位时间内注入模具中树脂的质量 kg h q 单位质量树脂在模具所内释放的热量 j kg q值查表得 4 10 5j kg 本科毕业设计 论文 通过答辩 18 冷却水的表面传热系数 w 2 m k 1 模具成形表面的温度 c 2 冷却水的平均温度 c a 77 76 x 4 x 10 5 3600 x 9673 x 50 25 0 03572 m 2 冷却水的表面传热系数 可以以下公式计算 pv 0 8 d0 2 v 0 8 d0 2 7 95 x 1000 x 2 0 8 0 0060 2 9673w 2 m k 式中 冷却水的表面传热系数 w 2 m k 冷却水在该温度下的密度 kg m3 v 冷却水的流速 m s d 冷却水孔直径 m 与冷却水温度有关的物理系数 3 冷却回路的总长度计算 冷却回路总长度可用下式计算 l 1000a d 1000 x0 0357 3 14x6 1 895 m 在设计和制造冷却系统的时候一般大于理论数值就可以了 而无需按照计算出来 的尺寸来制造 在设计冷却系统时 应遵循以下原则 快速冷却 均匀冷却 加工简单 并尽量 保证模具的热平衡 使制品收缩均匀 序号原则简图及说明 1 冷却水道可 设计成单回 路或多回路 冷却水道必须是一个回路 使水道中的水循环 当水道较长时 随着水温的升高 模具的温度不均匀 可设计成多个回路 本科毕业设计 论文 通过答辩 19 2 冷却水道应 尽量多 截面 尺寸应尽量 大 图 a 的冷却水道为五个 直径较大 型 腔的表面温度较均匀 温度在 60 60 5 c 之间 图 b 的冷却水道为两个 直 径较小 型腔的表面温度不均匀 温度 在 53 33 58 38 c 之间 五 导向机构设计 塑料注射模具导向机构的功能是 其动模部分和其定模部分在模具工作时 进行 正确的导向与定位 不仅如此 有的比较精密的模具 为了保证顶出机构平稳的工作 不使塑料件在顶出过程中产生变形等质量问题 还在顶出机构中设置了导向机构 注 射模的导向机构主要有导柱导套定位和锥面定位两种形式 一般都是采用导柱导向与 定位 导向作用模具在合模过程中 首先是导向零件接触 引导动模部分和定模部 3 冷却水道与 型腔表面之 间的距离应 尽量相等 当塑件壁厚较均匀时 冷却水道与型腔表面之间的距离应相等 当塑 件壁厚不均匀时 厚的地方 冷却水道与型腔表面之间的距离应近些 冷却水道的间距也应小些 冷却水道的孔边与型腔表面之间的距离一 般应大于 10mm 常用 12 15mm 4 冷却水道的 入口宜选在 浇口附近 塑料熔体在填充型腔时 模具的浇口处是 最热的部分 距浇口越远的地方温度越 低 为了得到等温的型腔表面 冷却水的 入口宜选在浇口附近 出口选在熔体流动 的末端 5 冷却水道的出 入口温差应尽 量小 图 a 的冷却水道较长 其出 入口温差会加大 图 b 的冷却水道较短 其出 入口温差会减小 为了减小出 入口的温差 必要时 要在模具上设置多对冷 却水道的出口和入口 本科毕业设计 论文 通过答辩 20 分准确地闭合 避免型心先进入型腔过程中造成模具相关成形零件的损坏 定位作用模具闭合之后 导向机构还同时保证动模部分和定模部分进行 正确 的定位 也就是要保证各分型面两侧型腔的形状与尺寸的准确 导向机构在模具的加工和装配过程中也起到了定位的作用 给模具的装配和调整 带来了方便 增加了模具相关零件的强度由于导向装置在模具工作过程中 承受了一定的 侧向压力 塑料熔体在充型过程中会产生侧向的压力 或者由于成形设备精度下降的 影响 也会使导柱承受一定的侧向压力 所以 模具的正常工作得以保证 如果侧向 压力很大时 就不能单靠导柱来承受 那么 设计时就应考虑增设锥面定位机构 设计导柱导向机构式必须注意 1 数量及布置布局导柱应合理均匀地分布在模具分型面的四角 导柱至模具的 尺寸来选取 关于导柱的直径的选取和布置的位置可参考标准模架来选取 为 了不使模具在装配或合模时将方向搞错 导柱的布置方式常采 用等直径导柱不对称布置或不等直径导柱的对称布置方式 2 长度导柱的长度应比凸模端面的高度高出 8 12mm 以避免出现导柱未导正方 向而型心先进入型腔 3 形状导柱前端应做成锥台形或半球形 以便能够使导柱顺利地进入导向孔 4 配合精度导柱的导滑部分的配合为 h8 f7 导柱 导套固定部分的配合都按 h8 f7 配合 5 材料导柱的材料应具有坚硬而耐磨的表面 韧而不易折断的心部 因而多选 用 20 钢经渗碳淬火处理或选用 t8 t10a 钢经淬火处理 硬度为 50 55hrc 导柱固定部分的表面粗糙度为 ra0 8um 而导向部分的表面粗糙 度为 ra0 4um 设计导套导向机构式必须注意 1 形状为使导柱能够顺利进入导套的导向孔 于是 在导套的前端应设计有倒角 或圆角 导柱孔一般都设计制作成通孔 以利于孔内空气及残渣废料的 排出 如果模板较厚 导柱孔 做成不通孔时 可在不通孔的侧面打一小 本科毕业设计 论文 通过答辩 21 孔进行排气 2 材料用于导套的材料可与导柱的材料相同 也可使用铜合金等耐磨材料来制造 其硬度一般低于导柱的硬度 以减轻磨损 防止导柱与导套之间被拉毛 导 套固定部分的表面粗糙度为 ra0 8um 而导向孔的表面粗糙度为 ra0 4um 3 固定形式与配合精度i 型导套与模板之间为 h7 p6 或 h7 s6 的配合形式 六 排气系统设计六 排气系统设计 当塑料熔体注入模具型腔时 必须依次排出浇注系统和型腔中的空气以及塑料受 热或凝固过程中所产生的低分子挥发气体 如果型腔中因各种原因而产生的气体不能 被排除干净 那么 一方面将会在塑料件上形成气泡 接缝 表面轮廓不清 充填缺 料等成形缺陷 另一方面气体受压 体积缩小而产生高温将可能导致塑料制品局部烧 焦与碳化 注射模成形模具工作时 排气通常采取以下四种方式 1 利用配合间隙排气 2 在分型面上开设排气槽排气 3 推杆排气 4 利用镶件排气 排气槽位置设计选择原则 1 排气槽要设计在熔体流程的最终端 2 排气槽要设置布局在两股料流的汇合处 3 排气槽要设置在型腔中容易滞留气体的部位 4 排气槽要设置在型腔中不通孔的底部 5 尽量将排气槽设置在模具的分型面上 6 排气槽的方向不要对着操作者的方位 尽管有安全门档着 本科毕业设计 论文 通过答辩 22 七 模架的选择及校核七 模架的选择及校核 模架是设计 制造塑料注射模具的基础部分 标准中规定中小型模架的周界尺寸范 围为大于 260mmx900mm 本设计中采用标准模架 根据资料和设计需要 选用了塑料注 射模中小型模架的派生型的 p2 型号模架结构 根据 注塑模具设计 表 4 16 的标准 模架参数 n l 220 300mm 一 注射机最大注射量校核 塑件连同浇注系统凝料在内的重量一般不应大于注射机公称注射量的 80 注射机 多以公称容量来校核 在一个注射成形周期内 需注射入模具内的塑料熔体的容量 应为制件和浇注系 统两部分容量之和 即 v nv1 v2式中 v 一个成形周期内所需注射的塑料容积 cm 3 n 型腔数目 v1 单个塑件的容量 cm 3 v2 浇注系统凝料和飞边所需的塑料容量 cm 3 v2 0 6 v1 故有 v nv1 v2 0 8 vg式中 vg 注塑机额定注射量 400cm 3 v nv1 v2 2 27 378 0 6 27 378 71 1828 cm 3 v 71 1828 0 8 400 320 cm 3 满足要求 二 注射压力的校核 注射机的公称压力要大于成型的压力 即 p 公 p注 式中 p 公 注射机的最大注射压力 p注 塑件成形所需的实际注射压力 p注 kp0 k 安全系数 常取k为 1 25 1 4 此处取 1 3 p0 成型时所需的注射压力p0 在实际生产中p0通常取 70 100mpa 范围 此 本科毕业设计 论文 通过答辩 23 处取 80mpa 根据注射机的类型 可得注射机最大注射压力为 109 mpa 又塑件成形所需的实际注射 压力 p注 kp0 1 3 80 104 mpa 故可知 p 公 109 mpa p注 104 mpa 满足要求 三 锁模力的校核 由于高压塑料熔体充满型腔时会产生一个很大的推力 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 n 查表得 f 锁为 2 54 10 6 n p 注射时型腔内注射的压力 它与塑料品种和塑件有关 mpa 查表得 p 为 30 mpa a 分 塑件和浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和 m 3 流道凝料 包括浇口 在分型面上的投影面积为 a2 在模具设计前还是个未知数 根据多型腔的统计分析 a2 是每个塑件在分型面上的投影面积a1 的 0 2 0 5 倍 因此 可用 0 35a1 来进行估算 所以 a 分 na1 a2 na1 0 35 a1 0 037 m 2 f pa 分 30 10 6 0 037 1 11 106 n f 锁 2 54 10 6 n 故