塑料方盒注塑模具的设计 毕业论文【整理版】.doc

I 摘摘 要要 本设计针对快换接头进行该产品的模具设计 通过对塑件进艺分行工析和比 较 最终设计出一副注塑模 从产品结构工艺性和模具结构出发 对模具的浇注 系统 模具成型部分的结构 分型面的选择 冷却系统 注塑机的选择及有关参 数的校核都有详细的分析设计说明 通过完成该课题设计 熟悉了塑料模具设计 的一般方法和流程 通过完成该课题设计 熟悉了塑料模具设计的一般方法和流 程 较好的完成了任务 实现了无纸化设计 塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一 而注塑模具是其中发展较 快的种类 因此 研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很 大意义 模具是工业生产的基础工艺装备 被称为 工业之母 80 的家电产品零部 件 70 的机电产品零部件都由模具成型 汽车 仪表等产品有 60 90 的零部件 制作也要依靠模具来完成 近几年 各地政府也都意识到了模具业的重要性 纷纷 通过建设模具工业园来提升竞争力 关键词 快换接头 注塑模具 模具设计 II Abstract This design for quick change connector for the product mold design plastic parts to process through analysis and comparison of the final design an injection mold From the product structure processing and mold structure that the casting mold system mold forming part of the structure parting the choice of cooling systems injection molding machine of choice and check all the parameters of a detailed analysis of design specifications Design through the completion of the subject familiar with the general method of plastic mold design and process Plastics industry in the world today one of the fastest growing industry category while the injection mold is one of the types of rapid development and therefore the study of plastic injection molds for understanding the production process and improving product quality is very significant Mould and die are the essential equipment in the industry manufacturing so as called the mother of industry 80 parts of family appliance and 70 parts of mechanical and electrical facilities use mould and die in the production 60 90 parts of automobiles and instruments make use of mould and die These years the importance of mould and die are convinced by local governments and so many mould industrial districts and parks are constructed to strengthen the competitiveness Design through the completion of the subject familiar with the general method of plastic mold design and process the better to complete the tasks and achieve a paperless design Keywords Quick joint injection mold Injection mold Mold Design III 目目 录录 目目 录录 I I 第第 1 1 章章 绪论绪论 1 1 1 1 国内外研究现状 1 1 2 本文研究的内容和意义 2 1 3 本文主要研究内容 2 第第 2 2 章章 塑料制品及工艺分析塑料制品及工艺分析 3 3 2 1 制件图 3 2 2 塑件的工艺分析 4 2 3 塑件材质工艺性 4 2 4 ABS 注射成型工艺参数 5 第第 3 3 章章 确定注塑机类型确定注塑机类型 6 6 3 1 注塑机的初选 6 3 2 选择注射机 8 第第 4 4 章章 模具结构分析与设计模具结构分析与设计 1010 4 1 结构分析 10 4 2 模具零部件设计 11 4 3 凸 凹模的确定 14 4 4 脱模方式的确定 15 4 5 冷却系统的结构设计 15 4 6 排气方式的确定 17 4 7 标准模架的选择 17 第第 5 5 章章 设计计算设计计算 1818 IV 5 1 成型零件的尺寸的计算 18 5 1 2 型腔深度尺寸 18 5 2 冷却系统水管孔径的计算 17 5 3 浇注系统尺寸的计算 21 5 4 型腔的计算 21 5 5 脱模机构相关计算 22 5 6 模架的确定 23 5 7 各模板的尺寸的确定 23 5 8 校核模具平面尺寸 24 第第 6 6 章章 PRO EPRO E 所示图所示图 2525 6 1 零件图 25 6 2 导套 26 6 3 导柱 27 6 4 垫块 28 6 5 定模板 29 6 6 演示动画 30 结结 论论 31 致致 谢谢 32 参考文献参考文献 32 1 第 1 章 绪论 1 1 国内外研究现状 我国加入世贸组织 WTO 后 将获得一个更加稳定的国际经贸环境 从而 有利于我国与各国 各地区的经济贸易合作 有利于世界经济的稳定发展 我国 的利用外资领域将进一步扩大 国内和国外模具企业都可以从中得到更多的机会 和收益 由于国内某些模具在技术上和质量上与国外先进水平存在着较大的差距 使 短期内国内模具难以与国外先进模具的抗衡 这对我国模具产业将产生一定的冲 击 另一方面也促进国内行业优化资源配置 调整经济结构 提高社会劳动效率 促使企业苦练内功 提高管理水平 应该清醒地认识到竞争才会带来更快的发 展 只要发挥自身优势 减少技术差距 我国的模具必将逐步占领国内市场 并 拓展国际空间 塑料模是应用最广泛的一类模具 在国外 塑料模占模具行业的 50 以上 而我国只有 30 左右 因而有较大的发展空间 近年来 我国塑料模 有长足的进步 但模具制造周期仍比国外长 2 4 倍 模具的质量稳定性较差 总 体水平与国外比尚有较大差距 而塑料模的主要应用领域 汽车摩托车行业 家 电电子行业在加入 WTO 后将会有更多的新产品开发 对各个档次的模具需求均 有大幅增长 总体来说 塑料模将是发展最快的一类模具 加入 WTO 之后 模具企业将在开放的环境中与国外的企业在同一市场上展 开竞争 模具企业必须做到以下几项 才能在激烈的竞争获得一席之地 1 加强吸收和引进国外先进技术 尽量提高产品的技术含量 2 提高管理水平 抓好模具的质量 提高生产率 保证模具准确的交货期 3 增加科技术方面的投入 加强人才培养 提高职工的工作积极性 4 做好模具的售后服务 建立长期稳定的客户关系 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 工业的帝王 在罗马尼亚则更为直接 模具就是 2 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 注塑成型模具就是将塑料先加 在注塑机的加热料筒内 塑料受热熔化后 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 塑料在其中固化成型 1 2 本文研究的内容和意义 本次毕业设计的主要任务是塑料方盒注塑模具的设计 也就是设计一副注塑 模具来生产塑件方盒产品 以实现自动化生产 提高产品质量 针对方盒的具体 结构 通过此次设计 使我对点浇口双分型面模具的设计有了较深的认识 同时 在设计过程中 通过查阅大量资料 手册 标准 期刊等 结合教材上的知识也 对注塑模具的组成结构 成型零部件 浇注系统 导向部分 推出机构 排气系 统 模温调节系统 有了系统的认识 拓宽了视野 丰富了知识 为将来独立完 成模具设计积累了一定的经验 1 3 本文主要研究内容 该设计针对快换接头进行该产品的模具设计 通过对塑件进行工艺分析和比 较 最终设计出一副注塑模具 从产品结构工艺性和模具结构出发 对模具的浇 注系统 模具成型部分的结构 分型面的选择 冷却系统 注塑机的选择及有关 参数的校核都有详细的分析设计说明 3 第 2 章 塑料制品及工艺分析 2 1 制件图 快速接头是一种不需要使用工具又能实现迅速拆装的管道接头 它具有结构 紧凑 体积小 重量轻 耐高压 可互换等优点 这种管接头使用轻巧灵便 干 净利索 广泛应用于航空航天 石油 船舶 机床 化工设备及各种农业机械的 液压 气压传动和润滑流体输送等管路系统 彻底实现安全高效无泄漏的快速转 换 在急需经常拆装管路中尤为适应 如图所示 图 2 1 3D 零件图 图 2 2 2 维零件图 4 2 2 塑件的工艺分析 2 2 1 塑件结构工艺性 塑料零件的材料为 ABS 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 不透明呈象牙色粒料 其表面要求无凹痕 其余尺寸均无精度要求为自由尺寸 可按 GB T14486 1993MT4级精度查取公差值 2 2 2 塑件工艺分析 1 该塑件尺寸较大且要求塑件表面精度等级较高 无凹痕 采用侧浇口流 道的单分型面型腔注射模可以保证其表面精度 2 该塑件为中小批量生产 且塑件的形状较复杂 为了加工和热处理 降 低成本 该塑件采用一模两腔 简化结构 降低模具的成本 2 3 塑件材质工艺性 塑料零件的材料为 ABS 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 ABS 是由丙烯晴 丁二烯 苯乙烯共聚而成的非结晶型的高聚物 这三种组分各自的特性 是 ABS 具有良好的综合力学性能 ABS 呈浅象牙色或白色 不透明 无嗅 无毒 能缓慢燃烧 密度为 1 02 1 05g cm3 它既有聚苯乙烯的光泽和成型加工性能 又有聚丙烯晴的刚性 耐曲性和优良的机械强度 同时还发挥了橡胶组分所具有的优良的抗冲击强度 ABS 有坚韧 硬度 刚性的特征 电性能良好 耐药品 耐磨 尺寸稳定 易着 色 ABS 可采用注射 挤出 压延 吹塑 真空成型等方法成型 成性特点 ABS 具有吸湿性 要求在价格前进行干燥处理 ABS 易产生熔 接痕 模具设计时应该注意尽量减少浇注系统对料流的阻力 主要用途 ABS 是 一种综合性能优良的在工程中广泛应用的新型塑料 在机械工业中用来制造齿轮 泵叶轮 轴承 把手 管道 电冰箱 大强度工具 头发烘干机 搅拌机 割草 机等 打字机键盘等 在汽车工业领域 用 ABS 制造汽车仪表板 工具舱门 挡泥板 扶手 加热器等 ABS 还可用来制造水表壳 纺织器材 电器零件 文 教体育用品 玩具 电子琴及收录机壳体 食品包装容器 农药喷雾器及家具等 5 表 2 1 塑件工艺特性 塑料品种 ABS 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 热塑性塑结构特点料 使用温度一般在 40 100 之间 性能特点 ABS 为丙烯睛 丁二烯 苯乙烯三元共聚物 具有较高的机械强度和良好 坚 韧 钢 的综合性能 它是无定型聚合物 ABS 是一种通用型工程塑料 其品 种多样 用途广泛 也称 通用塑料 MBS 称为透明 ABS ABS 易吸湿 比重为 1 05g cm3 比水略重 收缩率低 0 60 尺寸稳定 易于成型加工 成型特点 1 ABS 的吸湿性和湿敏性都较大 在成型加工前必须进行充分干燥和预热 将水 分含量控制在 0 03 以下 2 ABS 树脂的熔融粘度对温度的敏感性较低 与其它无定型树脂不同 ABS 的注射温度虽然比 PS 稍高 但不能像 PS 那样有宽松的升温范围 不能用盲目 升温的办法来除低其粘度 可用增加螺杆转速或注射压力的办法来提高其流动性 一般加工温度在 190 235 为宜 3 ABS 的熔融粘度属中等 比 PS HIPS AS 均较高 需采用较高的注射压力啤 货 4 ABS 料采用中等注射速度啤货效果较好 除非形状复杂 薄壁制件需用较高 的注射速度 产品水口位易产生气纹 5 ABS 成型温度较高 其模温一般调节在 45 80 生产较大产品时 定模 前 模 温度一般比动模 后模 略高 5 左右为宜 6 ABS 不宜在高温炮筒内停留时间过长 应小于 30 分钟 否则易分解发黄 2 4 ABS 注射成型工艺参数 表 2 2 塑件工艺参数 工艺参数规格工艺参数规格 料筒温度 后段 150 170 中段 165 180 前段 180 200 成型时间 t S 注射时间 0 5 保压时间 15 30 冷却时间 15 30 喷嘴温度 170 180螺杆转速 r min 30 60 模具温度 50 80注射压力 MPa 60 100 6 第 3 章 确定注塑机类型 3 1 注塑机的初选 注塑机具有能一次成型外型复杂 尺寸精确或带有金属嵌件的质地密致的塑 料制品 被广泛应用于国防 机电 汽车 交通运输 建材 包装 农业 文教 卫生及人们日常生活各个领域 注射成型工艺对各种塑料的加工具有良好的适应 性 生产能力较高 并易于实现自动化 在塑料工业迅速发展的今天 注塑机不 论在数量上或品种上都占有重要地位 其生产总数占整个塑料成型设备的 20 30 从而成为目前塑料机械中增长最快 生产数量最多的机种之一 据有关资 料统计 1996 1998 年我国出口注塑机 8383 台 套 进口注塑机 42959 台 套 其中 1998 年我国注塑机产量达到 20000 台 其销售额占塑机总销售额的 42 9 注塑机的工作原理与打针用的注射器相似 它是借助螺杆 或柱塞 的 推力 将已塑化好的熔融状态 即粘流态 的塑料注射入闭合好的模腔内 经固 化定型后取得制品的工艺过程 注射成型是一个循环的过程 每一周期主要包括 定量加料 熔融塑化 施压注射 充模冷却 启模取件 取出塑件后又再闭模 进行下一个循环 注射成型是一个循环的过程 每一周期主要包括 定量加料 熔融塑化 施压注射 充模冷却 启模取件 取出塑件后又再闭模 进行下一个 循环 一般注塑机包括注射装置 合模装置 液压系统和电气控制系统等部分 注射装置 它的主要作用是使塑料均匀地塑化成熔融状态 并以足够的压力 和速度将熔料注射入模具中 它主要由塑化部件 机筒 螺杆或柱塞 喷嘴等 料斗 螺杆传动装置 油马达等 注射油缸 注射座移动油缸等组成 合模装置 它是保证成型模具可靠的闭合和实现启闭模动作以及取出制品的 部件 由于熔料以很高的压力注入模腔中 为了锁紧模具而不致使制品产生飞边 或影响制品质量 就要对模具施加足够的锁紧力 即合模力 合模装置主要包 括固定模板 移动模板 后墙板 连接前后模板用的拉杆 合模油缸 顶出油缸 调模装置等组成 液压系统和电气控制系统 它是保证注塑机按工艺过程预定的要求 如压力 速度 温度 时间等 和动作程序准确有效的进行工作而设置的动力和控制系统 一般螺杆式注塑机的成型工艺过程是 首先将粒状或粉状塑料加机筒内 并 通过螺杆的旋转和机筒外壁加热使塑料成为熔融状态 然后机器进行合模和注射 7 座前移 使喷嘴贴紧模具的浇口道 接着向注射缸通人压力油 使螺杆向前推进 从而以很高的压力和较快的速度将熔料注入温度较低的闭合模具内 经过一定时 间和压力保持 又称保压 冷却 使其固化成型 便可开模取出制品 保压的 目的是防止模腔中熔料的反流 向模腔内补充物料 以及保证制品具有一定的密 度和尺寸公差 注射成型的基本要求是塑化 注射和成型 塑化是实现和保证 成型制品质量的前提 而为满足成型的要求 注射必须保证有足够的压力和速度 同时 由于注射压力很高 相应地在模腔中产生很高的压力 模腔内的平均压力 一般在 20 45MPa 之间 因此必须有足够大的合模力 由此可见 注射装置和 合模装置是注塑机的关键部件 注塑机的动作程序 关门 合模 喷嘴前进 注射 保压 预塑 松退 喷嘴后退 冷却 开模 顶出 退针 开门 注塑机操作项目 注塑机操作项目包括控制键盘操作 电器控制系统操作和 液压系统操作三个方面 分别进行注射过程动作 加料动作 注射压力 注射速 度 顶出型式的选择 料筒各段温度的监控 注射压力和背压压力的调节等 对塑料制品的评价主要有三个方面 第一是外观质量 包括完整性 颜色 光泽等 第二是尺寸和相对位置间的准确性 第三是与用途相应的物理性能 化 学性能 电性能等 这些质量要求又根据制品使用场合的不同 要求的尺度也不 同 制品的缺陷主要在于模具的设计 制造精度和磨损程度等方面 但事实上 塑料加工厂的技术人员往往苦于面对用工艺手段来弥补模具缺陷带来的问题而成 效不大的困难局面 生产过程中工艺的调节是提高制品质量和产量的必要途径 由于注塑周期本 身很短 如果工艺条件掌握不好 废品就会源源不绝 在调整工艺时最好一次只 改变一个条件 多观察几回 如果压力 温度 时间统统一起调的话 很易造成 混乱和误解 出了问题也不知道是何道理 调整工艺的措施 手段是多方面的 例如 解决制品注不满的问题就有十多个可能的解决途径 要选择出解决问题症 结的一 二个主要方案 才能真正解决问题 此外 还应注意解决方案中的辨证 关系 比如 制品出现了凹陷 有时要提高料温 有时要降低料温 有时要增加 料量 有时要减少料量 要承认逆向措施的解决问题的可行性 注射量的计算塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及锁模力的大小计算 通过计算塑件质量流道凝料的质量入按塑件质量gpVM25 474505 1 11 的 0 6 倍来估算 从上述确定的一模两腔 所以注射量为 gnmM2 15125 4726 16 1 1 流道凝料 包括浇口 在分型面上的投影面积 在模具设计前是个未知值 2 A 根据多型腔模的统计分析 是每个塑件在分型面上的投影面积的 0 2 倍 2 A 1 A 0 5 倍 因此可以用 8 1121 7 235 1 AnAAnAA 2 1 5 6358454514 3 mmA 代入得 24 107 15 63587 27 2mmAA kNNApFm510101 530107 1 44 式中 P 取 30Mpa 因为材料 ABS 有精度要求 3 2 选择注射机 3 2 1 所选注射机参数 根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值可以选择 SZ 250 1250 卧式注 射机 详见下表 表格 3 1 注射机主要技术参数 理论注射容量 cm3 270锁模力 kn1250 螺杆直径 mm45拉杆内间距 mm415 415 注射压力 MPa160移模行程 mm360 注射速率 g s 110最大模厚 mm410 塑化能力 g s 18 9最小模厚 mm150 喷嘴球半径 mm 15喷嘴孔直径 mm3 3 2 2 注射机有关参数的校核 a 由料筒塑化速率校核模具的型腔数 n 24 8 25 47 25 4726 03600 360030 9 188 0 3600 12 mmkMtN 型腔数校核合格 式中 K 注射机最大注射量的利用系数 一般取 0 8 M 注射机的额定塑化量 5 6g s T 成型周期 取 30s 9 注射压力的校核 而注射压力合MPapkpe1301003 1 0 MPape160 格 式中 取 1 3 取 100MPa 属薄壁窄浇口 k 0 p b 锁模力校核 F Kap型 1 2 510 612kN 而 F 1250kN 锁模力校核合格 其他安装尺 寸的校核要在模架选定 结构尺寸确定后才可进行 10 第 4 章 模具结构分析与设计 4 1 结构分析 4 11 型腔数目的确定 为了使模具与注射机相匹配以提高生产率和经济性 并保证塑件精度 模具 设计时应合理 确定型腔数目 下面介绍几种常用的确定型腔数目的方法 4 1 1 1 按注射机的最大注射量确定型腔数目 n 根据式 5 2 可得 VnVjVgn 8 0 MnMjMgn 8 0 4 1 1 2 按注射机的额定锁模力确定型腔数 根据注射机的额定锁模力大于将模具行腔胀开的力 得 AjnAnPF 则行腔数 n pAnpAjFn 4 1 1 3 按制品的精度要求确定型腔数 生产经验认为 增加一个型腔 塑件的尺寸精度将降低 4 为了满足塑件 尺寸精度需使 4 1 1 4 按经济性确定型腔数 制件为中小批量生产 故采用一模两腔 11 其优点 1 塑料制件的形状和尺寸一致性好 2 成型的工艺条件容易控制 3 模具结构简单紧凑 4 模具制造成本低 制造周期短 4 1 2 变分型面位置的确定 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 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 操作工艺等多种因素的影响 因此在选择分型面时应综 合分析比较 从几种方案中优选出较为合理的方案 选择分型面时一般应遵循以 下几项原则 1 保证塑料制品能够脱模 2 使型腔深度最浅 3 使塑件外形美观 容易清理 4 尽量避免侧向抽芯 5 使分型面容易加工 6 使侧向抽芯尽量短 7 有利于排气 8 使型腔深度最浅 综上所述 选择注射模分型面影响的因素很多 总的要求是顺利脱模 保证 塑件技术要求 模具结构简单制造容易 当选定一个分型面方案后 可能会存在 某些缺点 再针对存在的问题采取其他措施弥补 以选择接近理想的分型面 4 2 模具零部件设计 4 2 1 型腔的结构和固定式 型腔也叫凹模或阴模 型腔是成型制品外表面形状的模具零件 一般多安装 固定在静模板上 所以也叫静模 在立式注射机中固定在下模板上 故也叫下模 型腔的结构形式有整体式 图 4 1 和组合式 图 4 2 整体式型腔的机械加 工量大 浪费金属原料 给机加工和零件热处理带来困难 这种结构形式多用在 小型塑料制品的成型模具中 12 图 4 1 整体式型腔 组合式型腔的优点是机械加工切削量少 节省金属材料 给零件的机加工和 热处理工作带来便利 所以 组合式型腔应用较多 图 2 a 是两件组合采用过渡 配合 图 2 b 对各零件的拆换比较方便 a 螺钉固定式 b 端面固定式 1 型腔外套 2 镶件 3 螺钉 4 垫板 图 4 2 组合式型腔 型腔壁厚尺寸见表 1 型腔底板厚度见表 2 各尺寸代号位置参照图 3 型腔采用整体式结构 其优点 结构简单 牢固可靠 不易变形 成型的塑 件质量较好 4 2 2 浇注系统的确定 浇注系统可分为普通浇注系统和热流道浇注系统两大类 浇注系统控制着塑件成 型过程中充模和补料两个重要阶段 对塑件质量关系极大 浇注系统是指从注塑 机喷嘴进入模具开始 到型腔入口为止的那一段流道 普通模具的浇注系统由主 流道 分流道 浇口 冷料井几部分组成 13 型腔壁厚尺寸表 4 1 壁厚 mm 型腔壁厚投影面积 F cm2h1 h2 h3 h4 h5 200 40 85 30 35 50 60 80 4 2 2 1 主流道的设计 主流道与喷嘴的接触处多作成半球形的凹坑 二者应严密接触以避免高压塑 料的溢出 凹坑球半径比喷嘴球头半径大 1 2mm 主流道小端直径应比喷嘴孔直 径约大 0 5 1mm 常取 3 5 8mm 视制品大小及补料要求决定 大端直径应比 分流道深度大 1 5mm 以上 其锥角不宜过大 一般取 2 6 4 2 2 2 浇口设计 浇口的形式众多 通常都有边缘浇口 扇形浇口 平缝浇口 圆环浇口 轮 辐浇口 点浇口 潜伏式浇口 护耳浇口 直浇口等 鉴于快换接头的具体结构 和表面质量要求 选择侧浇口 对于设计的快换接头 由于其内形状规则而又简单 属于中小批量生产 故 宜采用侧浇口 故在安排型腔时 采用一模两腔的形式 一次成型两个快换接头 以节约产品的成本 简化机构 4 2 2 3 冷料穴的设计 当注射机未注射塑料之前 喷嘴最前面的熔体塑料的温度较低 形成冷凝料 头 为了防止这些冷料进入型腔而影响塑件质量 在进料口的末端的动模板上开 设一洞穴或者在流道的末端开设洞穴 这个洞穴就是冷料穴 它的作用是储存因 两次注塑间隔而产生的冷料头以及熔体流动的前锋冷料 防止冷料进入型腔而形 成冷接缝 冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直径 长度约为主流道大端的直 径 为了使主流道凝料能顺利地从主流道衬套中脱出 往往是冷料穴兼有开模时 将主流道凝料从主流道拉出而附在动模一边的作用 根据拉料的方式的不同 冷 料穴的形式又可分为与推杆匹配的冷料穴 与拉料杆匹配的冷料穴和无拉料杆的 冷料穴三种 本次设计中 采用与带球头形拉料杆匹配的冷料穴 开模时 由于 14 球头将冷凝料钩住 使主流道凝料从主流道衬套中拔出 因拉料杆的另一端固定 在推杆上 所以在塑件推出的同时将冷凝料从动模中推出 取出塑件时 利用挡 板可以将凝料系统一起脱出 如图 所示 4 3 冷料穴示意图 4 3 凸 凹模的确定 凸 凹模是成型塑件外表面的凸凹状零件 通常可分为整体式和组合式两大 类 1 整体式凸模和凹模结构简单 牢固可靠 不易变形 成型的塑件质量较 好 适合用于形状简单的小型塑件的成型 2 组合式凸模和凹模改善了加工性 减少了热处理变形 节约了模具贵重 钢材 但结构复杂 装配调整麻烦 塑件表面可能留有镶拼痕迹 因此 这种凸 模和凹模主要用于形状复杂的塑件的成型 15 4 4 浇口套 4 4 脱模方式的确定 快换接头的塑件冷却收缩 会紧紧的包住型芯 与型腔脱离 最后推管在液 压机构的作用下将塑件从动模上推下 完成注塑的全过程 其优点 1 制件受力均匀在分离时不产生变形 2 制件表面质量不受影响 3 推出机构简单可靠 简化了模具 4 5 冷却系统的结构设计 根据模具冷却系统设计原则 冷却水孔数量尽量多 尺寸尽量大 这样做同 时可实现尽量降低入水与出水的温度差的原则 根据书上的经验值取 2 根 冷却 水口口径为 8mm 另外 具冷却系统的过程中 还应同时遵循 1 浇口处加强冷却 2 冷却水孔到型腔表面的距离相等 3 冷却水孔数量应尽可能的多 孔径应尽可能的大 17 4 冷却水孔道不应穿过镶快或其接缝部位 以防漏水 5 进水口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧 通常应设在注塑机 的背面 6 冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处 而且在冷却系统内 各相连接处 应保持密封 防止冷却水外泄 4 6 排气方式的确定 型腔内气体的来源 除了型腔内原有的空气外 还有因塑料受热或凝固而产 生的低分子挥发气体 塑料熔体向注射模型腔填充过程中 必须要考虑把这些气 体顺序排出 否则 不仅会引起物料注射压力过大 熔体填充型腔困难 造成充 不满模腔 而且 气体还会在压力作用下渗进塑料中 使塑件产生气泡 组织疏 松 熔接不良 因此在模具设计时 要充分考虑排气问题 排气的方式有开设排气槽排气和利用模具零件配合间隙排气 因为此模具是中小型模具可利用分型面间隙及零件配合间隙来排气 所以可 不另设排气槽 选择间隙排气 4 7 标准模架的选择 标准模架 CAD 设计过程描述如下 系统根据选择模板决策进行推理 顶出 板宽度大于型腔总宽度 导柱中心距大于型腔总长度 一旦顶出板宽度确定 模板宽度随之确定 当模板长度和宽度确定后 系统可搜索到所有与模板尺寸对 应的模具零件信息 用户的交互式选择结束后 模架零件被自动计算和建立 并 以各自的位置和姿态组装 在模架选定 型腔周边尺寸确定后 可以利用模具 CAD 系统选用合适的模具标准件的尺寸 注射模标准件包括 导柱导套 浇口套 顶杆 回程杆 水嘴等 最后利用 CAD 系统的集合能力 将型腔 型芯 浇注 系统 顶出杆 冷却水孔等与模架组合起来生成模具图 18 第 5 章 设计计算 5 1 成型零件的尺寸的计算 用极值法就是由塑件尺寸及公差和塑料收缩率推导出成型零件工作尺寸及其 公差的计算公式 塑件尺寸公差按公差 IT14 级精度选取 5 1 1 型腔径向的尺寸 mmxLsLm 16 0 003 1 1001 式中 s 塑件的平均收缩率 S 0 5 塑件外径尺寸取 90 3 L x 修正系数 取 0 6 塑件公差 查表取 0 48 制造公差 取 3 5 1 2 型腔深度尺寸 mmxhsHm 14 0 00 92 311 式中 h 塑件高度最大尺寸 取 32 x 修正系数 取 0 56 塑件公差 取 0 42 5 1 3 型芯高度尺寸 0 14 0 0 4 321 xHshm 式中 H 塑件孔深最小尺寸 取 32 X 修正系数 x 取 0 56 塑件公差 取 0 42 17 5 2 冷却系统水管孔径的计算 根据热平衡计算 在单位时间内熔体凝固时放出等热量等于冷却水所带走的 热量 故有公式 211 qqrcWQqv 式中 qv 冷却水的体积流量 m Min W 单位时间 每分钟 内注入模具中的塑料重量 Kg Min 单位的重量的塑料制品在凝固时所放出的热量 KJ kg 1 Q r 冷却水密度 c 冷却水的比热容 冷却水出口温度 1 q 冷却水入口温度 2 q 5 2 1 求塑料制品在固化时每小时释放的热量 Q 设注射时间为 2s 冷却时间为 20s 保压时间为 15s 开模取件时间为 3 s 得注射成型周期为 40s 设用 20 的水作为冷却介质 其出口温度为 28 水呈湍流状态 一个小 时成型次数 n 3600 40 90 W M n 151 2 90 13608g h 13 6Kg h 查手册得 ABS 单位重量放出的热量 4 10 KJ h 故 Q W 13 6 4 1 1 Q 1 Q KJ h 5 4 KJ h 2 10 3 10 5 2 2 水的体积流量 由公式 MinmqqrcWQqv 107 2 33 21 1 5 2 1 求冷却水道直径 d 根据水的体积流量查手册得 d 8mm 21 5 3 浇注系统尺寸的计算 5 3 1 分流道截面尺寸的计算 可采用如下的经验公式来计算分流道的直径 4 12 1 2654 0 LGD 式中 D 分流道的直径 mm G 制品质量 g L 分流道的长度 mm 将数据代入公式得 mmLGD9 42654 0 4 12 1 取 6mm 5 3 2 浇口深度 h 和宽度 w 的经验公式如下 nth 30 2 1 nAW 式中 n 塑料材料系数 查得公差 ABS 的系数为 0 6 t 制品的壁厚 mm A 型腔的表面积 mm2 估算得 750mm2 将数据代入公式得 h 3 6mm W 0 6mm L 取经验值 1mm 由公式 进行校核是否合理 142 10 6 sWhqg 制件的体积为 V1 45cm 由前述知充模时间为 1s 故 q 45cm s 于是 6 45 0 36 0 06 2 1 105 s 1 104s 1符合要求 2 6Whqg 5 4 型腔的计算 5 4 1 型腔侧壁厚度强度计算 根据公式 22 mmcm yE cph hS1881 1 003 0 8 0101 2 2 3301 2 3 3 1 5 3 1 式中 S 型腔侧壁厚度 p 型腔压力 取 30MPa h 凹模型腔深度 cm E 材料弹性模量 取 2 1105MPa C 系数 查表得 1 系数 查表得 0 8 型腔是采用整体的 两型腔之间受力是大小相等 方向相反的 在合模状态 下不会产生变形 因此两型腔之间的壁厚只要满足结构设计的条件就可以了 型 腔与模板周边的距离由模板外形尺寸来确定 因模板平面尺寸比型腔布置的尺寸 要大得多 355 240 2 57 5 所以完成满足强度和刚度的要求 5 4 2 型腔底部厚度强度计算 型腔采用整体式 底部厚度计算公式 mm E cpb bT366 3 02 0 101 2 9301 9 3 1 5 3 1 式中 T 型腔底部厚度 b 型腔短边长 根据注射塑料品种 模具刚度计算许用变形量 p 25i1 0 02mm p 式中 i1 0 35W1 5 0 001W 0 35X451 5 0 001X45 0 79um W 影响模具变 形的最大尺寸 若圆筒形是是 r 或 h 若矩形是 L 5 5 脱模机构相关计算 壳体形塑件脱模阻力按薄壁和厚壁两种类型考虑 每种类型塑件再根据断面 几何形状进行计算 分辨薄壁和厚壁的条件是 塑件壁厚与其短边之比小于 1 20 即 t L 1 20 则为薄壁塑件 若塑件壁厚与其内孔直径之比大于 1 20 即 23 t D 1 20 则为厚壁塑件 因为塑件 t 为 6mm L 为 90mm 所以 t L 6 90 1 20 可得知此塑件是厚壁塑 件 又因为塑件断面为矩形 可据公式计算 N bfkmESLfbaQ 11706 910 3 016 43 01 2 065 1 05 0 150000992 1011 2 式中 Q 脱模力 N a b 矩形的长 宽 cm E 塑料弹性模量 N cm2 S 塑件平均成型收缩率 mm mm L 包容凸模的长度 f 塑料与钢的摩擦系数 m 塑料的泊松比 推管长度计算 L工 S 3mm 144 3 147 5 6 模架的确定 塑料工业的发展水平在很大程度上依赖于模具制造业的发展水平 几十年的 生产经验证明 实现模具标准化是模具制造业法杖的必由之路 标准模架和标准 零件时模具标准化工作的主要部分 在模具设计制造中 充分利用标准模架零件 不但能简化设计 提高质量稳定性 缩短制造周期 降低成本 提高企业在市场 的竞争力 而且能使模具设计者有更多的自由度 时间和灵活性致力于真正产品 的工艺及模具设计方案中去 如何正确选用标准模架显得非常重要 根据型腔的分布看出 型腔的分布尺寸 在考虑到导柱 导套及 连接螺钉布置应占的位置和采用推件板推出等各方面的问题 确定选用模架 模架结构为 A4 的形式 5 7 各模板的尺寸的确定 5 7 1 A 板尺寸 24 A 板是定模型腔板 采用整体结构 A 板厚度取 63mm 5 7 2 B 板尺寸 B 板是凸模 型芯 固定板 B 板厚取 40mm 5 7 3 C 垫板的尺寸 垫板 推出行程 推板厚度 推杆固定板厚度 5 10 32 20 16 5 10 73 78 所以 C 板取 80 从选定模架可知 模架外形尺寸 5 8 校核模具平面尺寸 合格 模具高度 298mm 在 150 410 mm 之间 合格 模具开模所需行程 85 32 5 10 122 127 mm 360mm 注射机开模行程 合格 其他参数在 前面校核均合格 所以本模具选用的注射机完全满足使用要求 25 第 6 章 pro e 所示图 6 1 零件图 图 6 1 零件图 26 6 2 导套 图 6 2 导套 27 6 3 导柱 图 6 3 导柱 28 6 4 垫块 图 6 4 垫块 29 6 5 定模板 图 6 5 定模板 30 6 6 演示动画 图 6 6 演示图 31 结 论 本次设计的主要任务是快换接头注塑模具的设计 也就是设计一副注塑模具 来生产快换接头注塑件产品 以实现自动化生产 提高产品质量 针对快换接头 注的具体结构 通过此次设计 使我对侧浇口分型面模具的设计有了较深的认识 聚合物的热力学性能 聚合物的物理 力学性能与温度密切相关 当温度变化时 聚合物的受力行为发生变化 呈现出不同的力学状态 表现出分阶段的力学性能 特点 在温度较低时 低于 温度时 曲线基本水平的 变形量很小 当温度上 升时曲线开始急剧变化 很快趋于水平 如果温度继续上升 变化迅速发展 弹 性模量很快下降 聚合物产生粘性流动 成为粘流态 此时变化是不可逆的物体 成为液态 制品的后处理 塑料制品脱模后常需要进行适当的后处理 退火和调 试 以便改善和提高制品的性能和尺寸的稳定性 根据工艺的有关要求 应尽 量使制品各部分的壁厚均匀 避免局部太厚与太薄 否则 成型后因收缩不均会 使制品变形或产生缩孔 凹陷及填充不足等缺陷 根据模具中各个零件的不同功 能 注射模可由以下七个系统和机构组成 1 成型零部件 2 浇注系统 3 导向 与定位机构 4 脱模机构 5 侧向分型与抽心机构 6 温度调节系统 7 排气系 统等 巩固了课堂上所学的有关模具设计与制造的知识 提高了自己应用所学知 识和技能解决实际问题的能力 学到了在模具行业中的很多知识 收获很多 由于本人在模具设计方面经验不足 本设计的模具还有一些不足 例如模具 浇注系统 冷却系统的设计还不够完善 模具装配图还不够完整等问题 希望在 以后积累更多的经验 解决可能出现的缺陷问题 32 致 谢 和同学的帮助下 这次毕业设计终于完成了 回想这次毕业设计的过程 当老师将任务书交到我的手里 讲解了我所要设 计的内容 并大致给我规划了一下在这个三个月内的工作进程后 我的头脑中对 这次设计有了初步的了解 之后我便上网查资料 浏览网页 了解现阶段塑料模 具的发展状况 加上快换接头的一些 CAD 图 开始对快换接头塑料注塑模具近 一步的了解 了解了零件后 又用 SoldWorks 软件做了三维模型 最终完成了动 画仿真 参考文献 1 编委会 中国模具设计大典 Z 江西科学技术出版社出版 2003 1 2 陈剑鹤 模具设计基础 M 北京 机械工业出版社 2003 6 3 屈华昌 塑料成型工艺与模具设计 M 北京 高等教育出版社 2006 7 4 王文广 塑料注射模设计技巧与实例 M 北京 化学工业出版社 2004 5 5 宋满仓 注塑模具设计与制造实践 M 北京 机械工业出版社 2003 7 6 李学锋 模具设计与制造实训教程 M 北京 化学工业出版社 2004 7 柳舟通 余立刚 模具制造工艺学 M 北京 科学出版社 2005 11 8 中国塑料模具网 9 周四新 Pro ENGINEER Wildfire 实用设计百例 M 北京 清华大学出版 社 2005 10 Machine Design 11 S Niwa M Suzuki and K Kimura Electrical Shock Absorber for Docking System Space IEEE Intemational Workshop on Intelligent Motion Control Bogazici University 1990 33 塑料压缩模 在压缩成型过程中 塑料原料是以粉状或锭料形式放置