塑料罩模具设计.doc

塑料罩模具设计摘要通过对塑件的分析，较为完整的通过侧抽芯机构，模具结构采用一模两腔，利用定距螺钉控制两次分型，结构相对简单，加工更换方便、简捷，节约成本。推件利用推件板，受力均匀，运动平稳，能够保证塑件质量，也比较方便。回位靠导柱导套来完成。下面正文详细地叙述了模具成型零件：包括塑件的分析、模具结构的分析设计、注射机的选用、浇注、排气、冷却系统、模板、型芯、侧向抽芯等的设计工艺过程，重要零件的工艺参数的选择与计算，推出机构与浇注系统以及其它结构的设计过程等。关键词：侧抽芯，模具结构，推出机构，浇注系统THE PLASTIC COVERS THE MOLD DESIGNABSTRACTThrough to models a analysis, more complete through a set using the gear drive, manual escapes the thread organization, the mold structure uses mold two cavities, the use is apart from the bolt to control surely for two minutes, the structure is relatively simple, the processing replacement is convenient, is simple and direct, saves the cost. Pushes a use to push a board, the stress is even, the movement is steady, can guarantee models a quality, also quite is convenient. Returns to the position to depend on the guide pillar guide sleeve to complete. Following main text narrated the mold formation components in detail: Including models a analysis, the mold structure analysis design, the injection machine selects, the casting, the exhaust, the cooling system, the template, the core, the thread core and so on the design technological process, the important components craft parameter choice and the computation, promotes the organization and the casting system as well as other structure design process and so on.KEY WORDS：covers，the mold structure, promotes the organization, the casting system目录塑料罩模具设计1目录3一.拟订模具的结构形式41.塑件成型工艺分析42.分型面位置确定：53.确定型腔数目、排列方式：54.模具结构形式确定:65.注射机型号确定6二.浇注系统的设计81主流道设计.82分流道的设计93.浇口的选用94.冷料穴的设计10三.成形零件的设计101.型腔径向尺寸112凹模的深度尺寸13.型芯径向尺寸 124.型心高度尺寸12四模架的确定12五合模导向机构的设计14六排气槽的设计15七.脱模推出机构的设计15八.温度调节系统的设计16九确定侧向抽芯方式.16参考设计资料21总结22一.拟订模具的结构形式1.塑件成型工艺分析该塑件是一塑料罩，如图1-1，材料为ABS，塑料ABS的基本资料如下： 图11 1）基本特性图1-1ABS原料易得，价格便宜，是目前产量最大，应用最广的工程塑料之一。ABS成型的塑料有较好的光泽，密度为1.02-1.05g/cm3 ，由三种组分组成的，故有三种组分的综合力学性能。它的热变形温度比聚苯乙烯，聚氯乙烯，尼龙等都高，尺寸稳定性较好，具有一定的化学稳定性和良好的介电性能，经过调色可配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70左右。热变形温度为93左右。不透明，耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。2）成型特点及主要用途 ABS易吸水，使成型塑件表面出现斑纹，云纹的缺陷。为此，成型加工前应进行干燥处理；在正常的条件下，壁厚，熔料温度对收缩率影响很小；要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060， ABS比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短；ABS的表观黏度对剪切速率的依赖性很强，因此在模具设计中大都采用点浇口形式。还有ABS在机械方面用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机外壳、仪表壳、仪表盘、水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等、汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管、加热器、小轿车车身、水表壳、电器零件等。 如图所示：塑件壁厚属薄壁，生产批量较大，材料为ABS成型工艺好，可注射成型.2.分型面位置确定：分型面的设计在注射模的设计中占相当重要的位置，设计的合理与否直接影响到塑件的质量，模具的整体结构、工艺操作的难易程度及模具的制造成本，所以它的设计必须考虑到分型面应设计在塑件的最大轮廓处，脱件容易；脱模机构应设计在动模一侧，以顺利脱模要保证塑件的同轴度分型面作为主要的排气渠道，应将分型面设计在熔融塑料的流动末端，以利于型腔内气体的排出。还应考虑到加工的方便简单性。所以，再根据塑件结构，将分型面取在该塑件下底面，方便取件，同时也能保证塑件质量。3.确定型腔数目、排列方式：1)型腔数目: 因该结构塑件的精度要求较高,生产批量大,因为型腔排列应遵循以下基本条件：各型腔应在相同温度下同时填充；到各型腔流程短，以降低废料率；各型腔间距应尽可能大以便有空间设置冷却水道、推出杆，并具有足够的截面面积，以承受注射压力；总的反作用力应作用于注射机模板中心。所以可以根据此些和其结构采用一模两腔,对下称布置,结构图1-2如下:图1-22）型腔排列方式确定塑件形状较简单，采用多型腔注射模具。考虑到塑件两侧有5的圆孔，需侧向抽芯，所以采用一模两腔平衡式的型腔布置，这样的模具尺寸较小，制造加工方便，生产效率高，塑件成本较低。4.模具结构形式确定:由上述分析可知,本模具采用一模两腔,前后排列分布,流道采用点浇口形式,且用斜窝拉断点浇口凝料。5.注射机型号确定:1）注射量计算: 对于该设计，用户提供了塑件图样，据此建立塑件模型并对模型分析得：塑件体积V=64.398cm,塑件质量m=1.05V=1.05X64=67 g流道凝料的体积可按塑件体积的0.7倍来估算,即V=0.7X64=44.8 cm.凝料质量为0.7m=46.9g上述分析确定中知该结构为一模两腔,所以注射量为m=182g，V=173 cm2）塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算:流道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积A:根据多型腔模的统计分析,是每个塑件在分型面上投影面积A的0.20.5倍,适当的可选用0.35nA来估算,所以:A=nA+A=nA+0.35A=1.35nA=1.35x2x8328=22485.6mm其中A=8328mm锁模力F=AP=22485x5=786996N=786.996KN其中P为塑料熔体在型腔内的平均压力取P=35MP(因塑件属薄壁,而且P一般取2040MP)3)选择注射机:根据每一个生产周期的注射量和锁模力的计算植,可选用G54-S-200/400卧式注射机.基本数据见下表理论注射量/cm3 200/400锁模力KN 2540螺杆直径/mm 55拉杆内间距/mmmm 290368注射压力/MP 109注射行程/mm 160最大模厚/mm 406最小模厚/mm 165螺杆转速/(r/min) 16，28，48定位孔直径/mm 55喷嘴球半径/mm 12喷嘴孔直径/mm 44）注射机有关参数的校核(1)型腔数量的校核按注射机的最大注射量校核型腔数量0.8Vg-Vjn-Vs其中Vg注射机额定注射量上式右边=32，符合要求。 (2)注射压力的校核 PekPo=1.380=104109 K-注射压力安全系数，一般取k=1.251.4 注射压力校核合格。 （3）锁模力校核 FkAp型=1.2787=944.4KN2540KN. K -锁模力安全系数，一般取k=1.11.2. 锁模力校核合格。其他安装尺寸的校核待模架选定，结构尺寸确定以后才可进行。二浇注系统的设计卧式或立式注射机用注射模的主流道设计:熔融塑料首先经过主流道,所以他的大小直接影响塑料的流速及填充时间.主流道的断面形状通常为圆型.主流道截面面积过小,塑料在流动过程中冷却面积相对增加,热量损失大,粘度增加,流动性下降,成型压里损失大造成成型困难;如主流道面积过大,会使流道容积加大,塑料耗量增多,而且会使塑料流动过程中压力减小,冷却时间延长,容易产生紊流或涡流,使塑件产生气孔,影响塑件质量。1主流道设计主流道是指从注射机喷嘴与模具接触在一起的部位起,到分流道为止的一段.1） 主流道尺寸根据所定注射机，则主流道小端尺寸为：D=注射机喷嘴尺寸+（0.51）=4+1=5mm主流道球面半径为SR=喷嘴球面半径=（12）=12+2=14mm2)主流道衬套形式：主流道长度取25mm约等于定模座板的厚度，衬套如2-1所示，衬套采用T10A钢，热处理淬火后表面硬度为56HRC-57HRC图2-13）主流道凝料体积q=/4dL=(4+7.1/2)X33.5=12960mm=12.96cm4) 主流道剪切速度校核 由经验公式r= 其中 qv=q+q+q 2.分流道设计：分流道是指主流道与浇口之间的这一段，他是熔融塑料由主流道流入型腔的过度段，也是浇注系统中通过断面积变化和塑料转向的过度段，能使塑料的到平稳的转换。分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地经分流到道均衡的分配到各个型腔，因此采用平衡式分流道。如图2-2所示图2-2其中分流道表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.81.6mm即可取1.6图223.浇口的选用浇口又称进料口或内流道，它能使分流道输送来的熔融塑料的流速产生加速度，形成理想的流态，顺序，迅速的充满型腔，同时还起着封闭型腔防止熔料倒流的作用，并在成型后便于使浇口与塑件分离。 根据塑件外部特征，外观表面质量要求比较低。外形不要求有飞边、毛刺、且因该塑件材质为ABS其表面度对剪切速率的依赖性很强，所以适当采用侧浇口形式最好，但因点侧口直径很小（一般0.51.5），去处残留痕迹小但压力损失大，收缩大。故需要另加一个分型面以便浇口脱模。4.冷料穴的设计冷料穴是用来储藏注射间隔期间产生的冷料头的，防止冷料进入型腔而影响塑件质量，并使熔料能顺利的充满型腔。卧式或立式注射机上注射模的冷料穴，一般都设置在主流道末端，即主流道正对面的动模上，直径应稍大于主流道大端直径，以利冷料流入。很少产生冷料或是塑件要求不高以及模具本身机构即浇注系统的不同形式，可不必设置冷料穴。图2-3如图2-3所示Z形头的拉料杆，拉料杆头部的侧凹能将主流道凝料勾住，开模时使凝料滞留在动模一侧，拉料杆固定在推板上，凝料与拉料杆一起被推出机构从模具中推出。开模后将塑件作侧向稍许运动，即可将塑件连同凝料一起从拉料杆上取下。三.成型零件设计成型零件凸模和凹模之分，凹模也称型腔，是成型塑件表面形状的模具零件。按其结构不同可分为整体式，整体嵌入式，镶嵌式四壁拼合式，拼块式。而型芯是成形塑件内表面的模具零件，根据成形情况不同，型芯可以分为整体型芯，镶嵌式，组合式3种。图3-1上图所示为主型芯(图3-1).具体的成型零件工作尺寸的计算过程如下：（取ABS塑料的平均收缩率为0.6%，塑件未注公差按照SJ1372-78标准的8级精度选取。）1.凹模径向尺寸Lm=(Ls+LsS-) =101.8（1+0.6%）=101.06其中S塑件平均收缩率S=0.6%L塑件外径尺寸塑件公差值制造公差（取/3）2.凹模深度尺寸Hm=Hs+HsS-=60.8其中：Hs塑件高度最大尺寸塑件公差值制造公差（取/3）3.型芯径向尺寸塑件尺寸为 d=95 Lm=(Ls+LsS+)=96.32其中：s塑件平均收缩率ABS为0.6%塑件尺寸公差，取1.00模具成型零件制造公差（取1/4 =0.25）.4.型芯高度尺寸 h=（1+S）hs+=58.34其中：H塑件孔深最小尺寸s塑件平均收缩率ABS为0.6% 塑件公差值（取0.74）模具成型零件制造公差（取=1/3 =0.25）.四模架的确定根据型腔的布置情况可看出，型腔嵌件分布尺寸为，又根据型腔侧壁最小厚度为，再考虑到导柱、导套及连接、脱胶螺钉、销距螺钉布置应定的位置和采用推件板等问题，确定选用模架序号为（315x500）模架结构为形式，如图所示：模架的确定和标准件的选用1定模座板（400x500mm 厚25mm）定模座板是模具与注射机连接固定的板，材料为45钢，定模座板与浇口套为H8/f8配合。2定模板用于固定型芯，导套。固定板应有一定的厚度，并有足够的强度，一般用45钢或Q235A制成，最好调质23HB270HB 其上的导套孔与导套一端采用H7/k6配合，另一端采用H7/e7配合。图4-13支承板（315mmX500mm 厚40mm） 支承板应具有较高的平行度和硬度。所以采用材料45钢较好，调质230HB270HB4垫块（56mmX500mm 厚100mm） 1)主要作用在定模座板与支承板之间形成推件机构的运动空间和调节模具总厚度，以适应注射机的模具安装厚度的要求。2) 结构形式 该模具采用平行垫块。3) 垫块材料 垫块材料采用Q235A 。也可采用HT200，球墨铸铁，该模具采用Q235A制造4) 垫块的高度校核。H=h1+h2+h3+s+=88mm符合要求。h1-顶出板限位钉的厚度h2推板厚度h3推杆固定板厚度s推出行程推出行程富余量，一般为3-6mm5. 动模座板（315mmX500mm 厚25mm） 该板采用45钢模架图如上图4-1所示五合模导向机构的设计导向机构的总设计1）导向机构应合理的均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部分，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后变形。2）该模具采用4根导柱，其布置为等直径导柱对称布置。3）该模具导柱安装在动模板上，导套安装在定模板上。 4）为了保证分型面很好的接触，导柱和导套在分型面处应制有承屑槽，即可削去一个平面或在导套的孔口倒角，该模具采用后者。5）在合模是应保证导向零件首先接触，避免凸模先进入型腔，导致模具损坏。6）动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。模具高度380mm 165380406合格.其他各参数在前面的校核均合格，所以本模具所选注射机完全满足使用要求。六排气槽的设计排气是指排出充模熔料中的前锋冷料内的气体等。模具型腔在塑料填充过程中，除了型腔内原有的空气外，还有塑料受热或凝固而产生的低分子气体，尤其是在高速注射成型时，考虑排气是很有必要的。一般是在塑料填充的同时，必须将气体排出模外，否则，被压的气体所产生的高温，引起塑件局部炭化烧焦，或使塑件产生气泡，或使塑件熔接不良而引起塑件强度降低，甚至阻碍塑料填充等。所以说必须开设排气槽有时排气槽还能溢出少量料流前锋的冷料，有利于提高塑件的熔接强度。排气槽的开设位置通常是试模后才能准确的确定排气槽应开设在型腔最后被充满的地方。 塑料罩成型型腔体积较小，约64cm2。采用侧浇口，从侧面流入，塑件熔件先充满型腔底部，然后充满周边到上部，这样型腔顶部不会造成敝气现象，如图6-1所示：气体会沿着分型面和型芯与推件板之间的轴向间隙向外排出。 七脱模推出机构的设计每一模具都必须有脱出机构，为了保证塑件在顶出过程中不变形或不损坏，必须正确分析塑件对模腔黏附力的大小及所在位置，以便选择合适的顶出机构，使顶出力均匀分布，顶出位置应设置在顶出阻力大的地方，也就是塑件不易变形的部位。由于塑件收缩时包紧型芯，因此顶出力作用点应靠近型芯，同时顶出力应施于塑件刚性和强度最大的部位，作用面积也尽可能大一点。抽拔时要考虑塑件的受力会不会使其变形。再设计脱模机构时应考虑到使塑件在开模中留于动模一侧，这样顶出方便，不便留于动模的，要采取一些措施，强制留于动模，或是塑件在开模后由定模上的顶出机构顶出。 该结构选用推件板推出塑件，推件板又称顶出板，对于薄壁壳体的塑件以及不允许在塑件表面留有顶出痕迹的塑件很适用，就象本题目的塑件。推板脱模的特点是顶出力大且均匀，用运动平稳，塑件不宜变形，表面无顶出痕迹，结构简单，所以采用该结构。 推件板推出过程中，为了减小推件板与型芯的摩檫，采推件板与型芯的间距留0.20.25mm左右间隙，本设计中取0.2mm，并用镜面配合，以防止推板应偏心而板溢料。八.温度调节系统的设计温度调节系统在模具中的作用是至关重要的，尤其对厚壁塑件和平整度有要求的大型薄壁件来讲更为重要。本模具塑件属于薄壁件，可以利用自然冷却，但塑件要求精度高，所以需要对模具设计冷却流道，这样的话效果会好些，塑件的质量就能保证。所以本模具采用的就是最常用的一种冷却装置，即在模具上直接打孔，并通过管头连接，利用水进行冷却，简单方便，但要注意的是，设置的水路必须绕开型腔、孔道等冷料流道直径取d=10mm，可取4个。九确定侧向抽芯方式塑件的两侧面有5的圆孔，因此模具设有侧向抽芯机构，由于抽芯距离较短，抽芯力较小，所以采用斜导柱抽芯机构。（1）抽芯距确定与抽芯力计算：侧向型芯或侧向成型模腔从成型位置到不妨碍塑件的脱模推出位置所移动的距离称为抽芯距。此模中抽芯距为7。抽芯力的计算同脱模力计算相同。抽芯力的计算Fc=AP(cosa-sina)；A塑件包围侧型芯的面积；U塑件对钢的摩擦系数，一般取0.15-0.2；a侧型芯的脱模斜度30130；P塑件对侧型芯的单位面积上的包紧力Pa，一般情况下，模内冷却的塑件P=（0.81.2）X10 ,模外冷却P=（2.43.9）X10Pa；经计算Fc=9.54KN(2)斜导柱侧向分型与抽芯机构设计斜导柱侧向分型与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型块，使之产生侧向运动完成抽芯与分型动作。这类侧向分型抽芯机构的特点是结构紧凑、动作安全可靠、加工制造方便，是设计和制造注射模抽芯时最常用的机构，但它的抽芯力和抽芯距受到模具结构的限制，一般使用于抽芯力不大及抽芯距小于6080mm 的场合。斜导柱侧向分型与抽芯机构主要由与开模方向成一定角度的斜导柱、侧型腔或型芯滑块、导滑槽、楔紧块和侧型腔或型芯滑块定距限位装置等组成。1）导柱的设计斜导柱倾斜角确定：斜导柱轴向与开模方向的夹角称为斜导柱的倾斜角a，a的大小对斜导柱的有效工作长度、抽芯距和受力状况等起着决定性的影响。如图(51)的左边所示确定斜导柱工作部分长度：LS/sina（式4）；H=Sctga（式5）； 式中： L斜导柱的工作长度；S抽芯距；斜导柱的倾斜角；H与抽芯距S对应的开模距。Fw=Ft/cosa （式6）；Fk=Fttga （式7）；式中： Fw侧抽芯时斜导柱所受的弯曲力；Ft侧抽芯时的脱模力，其大小等于抽芯力Fc；Fk侧抽芯时所需的开模力。如图（9-1）的右边所示是斜导柱抽芯时的受力图，从图中可知：由（式4）、（式5）可知，a增大，L 和H 减小，有利于减小模具尺寸，但Fw 和Fk 增大，影响导柱和模具的强度和刚度；反之，a减小，斜导柱和模具受力减小，但要在获得相同抽芯距的情况下，斜导柱的长度就要增长，开模距就要变大，因此模具尺寸会增大。综合两方面考虑经过实际的计算推导，a取2230比较理想，一般在设计时a25，最常用为12a22。 图9-1 当抽芯方向与模具开模方向不垂直而成一定交角时，也可以采用斜导柱侧向抽芯机构。在确定斜导柱倾角a时，可根据抽芯距的大小、抽芯力大小合理选用。 综合以上多方面的考虑，加之抽芯距较长，可取斜导柱倾角为20。斜导柱的直径计算:斜导柱在抽芯过程中受到弯曲力Fw 的作用，如图（51）右边所示，斜导柱的直径主要受弯曲力的影响，斜导柱所受的弯矩为：MwFwLw （式10）;式中： Mw斜导柱所受弯矩；Lw斜导柱弯曲力臂。由材料力学可知：式中： w斜导柱所用材料的许用弯曲应力；W抗弯截面系数。斜导柱的截面一般为圆形，其抗弯截面系数为：所以斜导柱的直径为：式中： Hw侧型芯滑块受的脱模力作用线与斜导柱中心线的交点到斜导柱固定板的距离，它并不等于滑块高度的一半。经估算与查塑料模具设计陈志刚主编P170表4-13，取斜导柱直径d 为20 。 斜导柱长度的计算:斜导柱的长度的长度根据活动型芯的抽芯距S、斜导柱的大端直径D、倾斜角a以及定模板厚度h来确定。其计算式为:式中 Lz斜导柱总长度; d2斜导柱固定部分大端直径; h斜导柱固定板厚度; d斜导柱工作部分直径;在此模具中d2为25，h为25，d为20经计算Lz=115斜导柱安装固定部分长度为： 经计算La=22mm 斜导柱的结构设计由于斜导柱为标准