模具设计课程实训四通管.doc

课课 程程 设设 计 论计 论 文 文 题目 四通管的塑料注射模设计 英文 Design of Four way pipe plastic injection mold 院 别 专 业 姓 名 学 号 指导教师 日 期 四通管的塑料注射模设计四通管的塑料注射模设计 摘要摘要 本次设计是针对建筑工程或给排水工程所用的塑料四通管的设计 其表面 的精度要求不高 模具设计上采用了直接浇口 开合模定位装置 液压抽芯机 构 推管推出机构等措施 实现高效 质量高 成本低的产品设计 生产原则 设计中使我学到了很多知识 跟课堂上的学习很不同 设计过程中出现了 问题 如何去解决 这将对我以后的工作和生活都很有帮助 本设计是通过翻 阅一些产品设计和塑料模具设计有关的参考资料和文献 结合绘图软 Pro Engineer Wildfire 4 0 AutoCAD 2008 和 Moldflow6 1 Mastercam9 1 对四通管件的产品和模具的初步设计 关键词 关键词 四通管件 注射模具 侧抽芯机构 Design of Four way pipe plastic injection mold Abstract The design is in accordance with for the four way pipe used for the construction engineering water supply and drainage engineering Its surface accuracy is not high die design uses the direct gate opening and closing the mold positioning device hydraulic pressure side core pulling mechanism ejector mechanism and measures The purpose is to achieve high efficiency high quality low cost products design and production principle The knowledge I learned from the design is very different from which I learned from the class There are many problems during the design process how to solve them which I learned will be very helpful for my future work and life During the design I read a number of books about product design and the reference data of plastic mold design combining with the designing software Pro Engineer Wildfire 4 AutoCAD 2008 and moldflow6 1 mastercam9 1pipe products and mold design to accomplish the preliminary design of the mould Key words Four pipe Injection mold the side core pulling mechanism 目录目录 2 塑件分析 4 2 1 零件二维图及PROE三维图 4 2 2 塑件产品分析 5 2 3 塑件材料的选择 5 2 3 1 UPVC 材料 5 2 3 2 PE 材料 5 2 3 3 PC 材料 6 3 注射机的选择 7 3 1 运用 PRO E 分析零件 7 3 2 通过MOLDFLOW6 1 对塑件进行分析 7 3 3 选择注射机 8 3 3 1 注塑机分类 8 3 3 2 校核注射机的最大注射容积 9 3 3 3 锁模力的校核 9 3 3 4 开模行程校核 10 4 塑件浇口分析和浇注系统的形成 11 4 1 方案的设定 11 4 1 1 方案一 11 4 1 2 方案一 12 4 2 1 方案二 13 4 2 2 方案二 14 4 3 1 方案三 15 4 3 2 方案三 16 4 4 结论 17 4 5 浇注系统的形式和浇口的设计 17 4 5 1 主流道的设计 18 4 5 2 主流道衬套 18 4 5 3 定位圈 19 4 5 4 主流道衬套的固定 19 4 5 5 分流道的设计 20 4 5 6 分流道的表面粗糙度 20 4 6 浇口设计 20 4 6 1 浇口位置的选择应遵循以下原则 20 4 6 2 浇口类型的选择 21 4 7 冷料穴的设计 22 5 模具设计的有关计算 23 5 1 塑件型腔径向尺寸计算 23 5 2 型腔深度计算 24 5 3 成型零件钢材的选用 型芯 26 5 47 5 3 1 成型零件的选用要求 26 5 3 2 材料 4Cr5MoSiV 分析 27 6 模架及机构的设计 28 6 1 模架的选择 28 6 1 1 注射机最大与最小模具厚度与模架的高度校核 29 6 2 排气系统的设计和温度调节系统设计 30 6 2 1 排气系统 30 6 2 2 冷却系统的设计 30 6 3 塑件分型面和侧向抽芯 31 6 3 1 总图 31 6 3 2 分型面的选择原则 31 6 3 3 侧向分型与抽芯机构的确定 32 6 4 顶出系统和合模导向机构设计 33 6 4 1 顶出系统设计 33 6 4 2 合模导向机构的设计 33 6 4 3 导向结构的总体设计 33 6 4 4 导柱设计 34 6 5 导柱孔与导套 34 6 5 1 导柱孔的基本要求 34 6 5 2 导套 35 6 6 复位杆的设计 35 6 7 脱模推出机构的设计 36 6 8 推杆设计 36 6 8 1 推杆的设计 36 6 8 2 推杆位置的选择 37 7 绘制装配草图 38 7 1 总体装配图 38 7 2 A B 版结构图 40 8 数控分析和加工工艺 42 8 1 数控分析 A 版局部图 43 8 2 工艺卡 44 总结 46 参考文献 47 致谢 48 附录 49 1 47 2 2 塑件分析塑件分析 2 1 零件零件二维图及二维图及 proe 三维图三维图 塑件的形状结构及尺寸 技术要求如图 2 1 所示 三维 Pro E 图如图 2 2 所示 图 2 1 四通管二维图 图 2 2 四通管三维图 2 2 塑件产品分析塑件产品分析 四通管可用在建筑工程和排水系统中 可用在室内室外 要求其具有耐用 抗氧化能力强 抗腐蚀性强等良好性能 且管道内壁光滑阻力系数小 绝缘不 导电 材料不溶解于管道内的液体 对水质不构成二次污染 化学稳定性高 有很好的耐用性 不需要经常替换 本设计的四通管尺寸较大 抽芯距离较长 在模具设计时 侧抽芯机构是 其设计重点 如采用普通的斜导柱抽芯机构 会导致模具结构庞大 抽芯动作 缓慢 加工效率低 因为本次设计的管件尺寸较大 型腔深 所需抽芯力大 所以拟用液压缸抽芯机构 塑件精度要求挺高 生产批量大量 初步确定为一 腔一模 2 3 塑件材料的选择塑件材料的选择 据对产品使用的分析 初步确定 UPVC PE PC 三种材料作为塑件的材料 2 3 1 UPVC 材料材料 1 无定性料 吸湿性小 流动阻力小 模具浇注系统宜粗短 浇口截面宜 大 不得有死角 2 极易分解 在 200 温度下与钢 铜接触更易分解 3 采用螺杆式注射机及直通式喷嘴时 孔径宜大 以防死角溢料 2 3 2 PE 材料材料 1 结晶性料 吸湿性小 流动性对压力变化敏感 可能发生熔融破裂 与 有机溶剂接触会发生开裂 2 加热时间过长则发生分解 烧焦 冷却速度慢 因此必须充分冷却 3 收缩率范围大 收缩值大 易变形 翘曲 不宜用直接进料口 易增大 内应力饿 或产生收缩不匀 3 47 2 3 3 PC 材料材料 1 无定性塑料 热稳定性好 成型温度范围宽 超过 330 才重分解 分 解师产生无毒 无腐蚀性气体 2 吸湿性极小 但对水敏感性强 加工前必须干燥粗粒 否则会出现银丝 气泡及强度显著改变的现象 3 易产生应力集中 模温超过 120 塑件冷却慢 易变形粘模 脱模困难 成型周期长 对这几种材料厂总结归纳比较下 如表 2 1 示 表 2 1 几种材料性能比较 塑料名称硬聚氯乙烯聚乙烯聚碳酸脂 缩写 UPVCPEPC 密度 g cm3 1 380 94 0 961 18 1 20 注射成型机类 型 螺杆式柱塞式螺杆式 计算收缩率 0 6 1 51 5 3 61 0 2 5 模具温度 30 6060 7080 90 预热温度 70 8070 9080 100 抗弯强度 MPa 9027 40134 拉伸弹性模量 MPa 2 4 4 20 84 0 956 5 注射压力 MPa 80 13060 10080 130 成型时间 h 40 13040 13050 160 布氏硬度 HB 16 22 0713 5 螺杆转速 r min 2848 结论 根据市面上材料的经验使用效果 性价比 及上面的对比和收缩率结论 根据市面上材料的经验使用效果 性价比 及上面的对比和收缩率 硬 硬 度等条件 选择度等条件 选择 UPVCUPVC 作为本产品作为本产品 四通管塑件的材料 四通管塑件的材料 3 3 注射机的选择注射机的选择 3 1 运用运用 Pro E 分析零件分析零件 利用 Pro E 软件对零件进行分析计算可知 零件体积为 271 758cm 质量 3 约为 3 75g 投影面积为 28988 1mm2 3 2 通过通过 moldflow6 1 对塑件进行分析对塑件进行分析 利用仿真软件 对塑件进行注射成型 可知道浇注系统的可行性和合理性 通过 moldflow6 1 对塑件进行分析 得出塑件和浇注系统的材料总质量 注射 成型时所的锁模力 注射处压力 浇口流道塑件的体积等数据 以利于模具结 构设计 图 3 1 四通管充填时间 得出总质量 锁模力 注射处压力 浇口流道塑件的体积 总重量 制品 流道 312 0550g 最大锁模力 在充填期间 39 9478tonne 充填阶段结果摘要 5 47 最大注射压力 2 504s 55 196MPa 图 3 2 最大注射压力 2 504s 总体积 274 5690cm 3 最初充填的体积 0 0000cm 3 要填充的体积 274 5690 cm 3 要填充的制品体积 272 8840 cm 3 要填充的主流道 流道 浇口体积 1 6853 cm 3 3 3 选择注射机选择注射机 3 3 1 注塑机分类注塑机分类 注塑机的分类方式很多 目前尚未形成完全统一标准的分类方法 常用的分 类方法有 1 按设备外形特征分类 卧式 立式 直角式 多工位注塑机 2 按加工能力分类 超小型 小型 中型 大型和超大型注塑机 此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类 但日常生活中用的较少 根据上面分析研究 以注射量的体积 锁模力的大小为依据 选卧式 XS ZY 1000 注射成型机 该设备的技术参数如表 3 1 所示 表 3 1 注射机的主要参数 型号XS ZY 1000 额定注射量 cm 3 1000 螺杆直径 mm85 注射压力 MPa121 注射方式螺杆式 锁模力 KN4500 最大开合模行程 mm700 模具最大厚度 mm700 模具最小厚度 mm300 顶出形式中心液压顶出 两侧顶杆机 械顶出 喷嘴孔直径 mm8 5 注射行程 mm260 喷嘴圆弧半径 mm18 3 3 2 校核注射机的最大注射容积校核注射机的最大注射容积 根据公式 K V V 总 K 0 8 0 8 1000 800 247 569cm 3 注射机的最大注射量满足要求 3 3 3 锁模力的校核锁模力的校核 锁模力是指注射经济的合模机构对模具所施加的最大夹紧力 注射时 当 高压熔体充满型腔时 会产生一个沿注射机轴向方向的很大推力 力图使模具 沿分型面胀开 其打消等于型腔内熔体的平均压力与塑件和浇注系统在分型面 上的垂直投影面积之和的乘积 因此 模具设计时应使注射机的锁模力大于或 等于使模具沿分型面胀开的力 即 根据公式 F 0 P 模 A 分 100 A 分 28 988cm 2 P 模 35 查金属与塑料成型设备表 3 2 F 0 4500 P 模 A 分 100 35 28 988 100 101458N 101 46KN 该注射机锁模力为 4500 KN 满足塑件成型要求 表 3 2 常用塑件型腔平均压力 Mpa 7 47 塑件特点P Mpa 型 举例 容易成型的制品 24 5 PE PP PS 等壁厚均匀的日用品 容 器类 一般制品 29 4 在模温较高情况下 成型薄壁容器类制 品 中等粘度的塑料 和有精度要求的 制品 34 2 ABS POM 等有精度要求较高的工程结 构件 如壳体 齿轮等 高粘度塑料 精 度 难于模的制 品 39 2 用于手机零件上高精度的齿轮或凸轮等 3 3 4 开模行程校核开模行程校核 开模取出塑件所需的开模距离必须小于模具注塑机的最大开模行程 注塑 机最大开模行程的大小直接影响模具所能成形的塑件高度 太小时塑件无法从 动 定模之间取出 因此模具设计时必须警醒注射机开模行程的校核 使其与 模具的开模距离相适应 对于液压机械式锁模机构的注射机 其最大开模行程 是由肘杆机构或合模液压缸的冲程所决定的 而与模具厚度无关 当模具厚度 变化时可由其调模装置调整 故校核时只需使注射机最大开模行程大于模具所 需的开模距离即可 由于是双分型面注射模 故其最大开模行程按下式校核 S S H1 H2 5 10 max 式中 S 模具所需开模距离 mm S 注射机最大开模行程 mm max H1 塑件脱模距离 mm H2 包括浇注系统凝料在内的塑件高度 mm 因此 S 700 95 226 10 331 mm 满足要求 max 所以初选 XS ZY 1000 注射成型机 4 4 塑件浇口分析塑件浇口分析和浇注系统的形成和浇注系统的形成 4 1 方案的设定方案的设定 通过 Moldflow6 1 对零浇注进行了分析 初步定出了 3 个方案 分别 是 一个浇口的方案 两个浇口的方案 四个浇口的方案 对比它们的充填 时间 注射位置处压力 锁模力 气穴等确定选用那个方案 浇口流道尺寸 D1 设定 D2 0 79D1 D3 0 63D1 D1 为主流道的尺寸 D2 D3 等为分流道的尺寸 考虑到尺寸太大会影响塑件的精度 太小可能充填不完全 所以设定 D1 6mm 进行方案分析 4 1 1 方案一方案一 图 4 1 方案一 充填时间 图 4 2 注射位置处压力 9 47 图 4 3 锁模力 图 4 4 气穴 充填阶段结束的结果摘要 充填结束时间 2 3628s 总重量 制品 流道 310 7730g 最大锁模力 在填充期间 32 3768 tonne 结论 通过上面的分析可知 充填时间 s注射处压力 MPA 锁模力 t总重量 g气穴 2 3636033310 78 少量 4 5 浇注系统的形式和浇口的设计浇注系统的形式和浇口的设计 浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内流经的 通道 其主要作用是使来自注射机喷嘴的塑料熔体平稳而顺利的冲模 压实和 保压 在此方案中 采用普通流道浇注系统 普通流道浇注系统由主流道 分 流道 浇口 冷料穴四部分组成 4 5 1 主流道的设计主流道的设计 1 主流道小端直径 D d 0 5 1 5mm 2 凹坑半径 SR0 SR 1 2 20mm 为使塑料凝料能从主流道中顺利拔出 需将主流道设计成具有 2 4 锥 角 的圆锥形 由于主流道部分与高温许了熔体及注射机喷嘴反复接触 所以常常将主流 道部分设计成可拆卸更换的主流道衬套 以便有效地选用优质钢材单独加工和 热处理 延长其使用受命 图 4 25 主流道 4 5 2 主流道衬套主流道衬套 图 4 25 主流道衬套 4 5 3 定位圈定位圈 为了拆卸更方便 模具的定位圈常与浇口套分开设计如图所示 11 47 图 4 26 定位圈 4 5 4 主流道衬套的固定主流道衬套的固定 主流道衬套的固定形式 图 4 27 主流道衬套 1 定模座板 2 主流道衬套 3 内六角螺钉 4 定位圈 4 5 5 分流道的设计分流道的设计 常用的分流道截面形状有圆形 梯形 U型 半圆形 矩形等 本次采用圆 形的截面 为了便于机械加工及凝料脱模 分流道一般设置在分型面上 长度 尽可能短 且少弯折 以利于最经济地实用原料和减少注射机的能耗 减少压 力的损失 若分流道设计得较长时 其末端应设计冷料穴 因本次设计是用直 浇口 分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关 不同的布置形 式 但应遵循两方面原则 即一方面排列紧凑 缩小模具板面尺寸 另一方面 流程尽量短 锁模力力求平衡 4 5 6 分流道的表面粗糙度分流道的表面粗糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却 只有中心部位的塑料熔体 的流动状态较为理想 因面分流道的内表面粗糙度Ra 并不要求很低 一般取 1 6 m 左右既可 这样表面稍不光滑 有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定 从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差 以保证熔体流动时具有适宜的 剪切速率和剪切热 4 6 浇口设计浇口设计 浇口称为进料口 是指浇注系统中连接分流道与型腔的熔体通道 其位置 尺寸 形状 直接关系到塑件的内在质量和外观质量 是浇注系统的关键部位 4 6 1 浇口位置的选择应遵循以下原则 浇口位置的选择应遵循以下原则 1 浇口位置应尽量选择在分型面上 以便于模具加工及使用时浇口的清 理 2 浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致 并使其流程为最短 3 浇口的位置应保证塑料流入型腔时 对着型腔中宽畅 厚壁部位 以 便于塑料地流入 4 避免塑料在流入型腔时直冲型腔壁 型芯或嵌件 使塑料能尽快流入 到型腔各部位 并避免型芯或嵌件变形 5 尽量避免使制品产生熔接痕 或使其熔痕产生在制品不重要部位 6 浇口位置及其塑料流入方向 应使塑料在流入型腔时 能沿着型腔平 行方向均匀地流入 并有利于型腔内气体的浇口应设置在制品上最易清除的部 13 47 位 同时尽可能不影响制品的外观 4 6 2 浇口类型的选择浇口类型的选择 A 侧浇口 又称边缘浇口一版开设在分型面从塑件边缘进料 侧浇口又分 为扇形浇口和薄片型浇口 B 直接浇口 其特点是塑料经主流道直接进入型腔 C 中心浇口 是直接从中心环形或数股进料 与直接浇口类同优点 又分 为环形浇口 轮辐浇口 爪形浇口 D 点浇口 又名针点浇口 橄榄型或菱形浇口 其形状如针点 是一种截 面尺寸很小的浇口 根据上面的分析和浇口位置的选择 塑件采用直接浇注系统 这类浇口的 流程短 流动阻力小 进料速度快 有利于排除型腔的气体 容易成型 通常 使用于单模穴模具 塑料以最小的压力降直接从竖浇道填入模穴 但浇口去处 困难 遗留痕迹 如图所示本设计采用直接浇口 图 4 28 直接浇口 4 7 冷料穴的设计冷料穴的设计 在完成一次注射循环的间隔 考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔 体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度 从喷嘴端部到注射机料筒以内 约10 25mm 的深度有个温度逐渐升高的区域 这时才达到正常的塑料熔体温度 位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳 如果这里温度相对较低的 冷料进入型腔 便会产生次品 为克服这一现象的影响 用一个井穴将主流道 延长以接收冷料 防止冷料进入浇注系统的流道和型腔 把这一用来容纳注射 间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴 冷料穴一般开设在主流道对面的动模板 上 也即塑料流动的转向处 其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些 深度约为直径的1 1 5 倍 最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积 冷料穴 有六种形式 常用的是端部为Z 字形和拉料杆的形式 具体要根据塑料性能合 理选用 15 47 5 5 模具设计的有关计算模具设计的有关计算 塑件材料为 UPVC 其收缩率为 0 6 1 5 取收缩率为 0 8 计算公差等 级为 IT7 5 1 塑件型腔径向尺寸计算塑件型腔径向尺寸计算 对的计算 040 0 0 120 0 0 4 3 1 S LSL 16 0 33 0 0 04 0 4 3 120008 0 1 XX 取 121 053 0 0 95 120 对 117的计算 035 0 0 0 0 4 3 1 S LSL 105 0 3 1 0 035 0 4 3 117008 0 1 XX 117 91取 117 92 035 0 0 对 110的计算 035 0 0 0 0 4 3 1 S LSL 105 0 3 1 0 035 0 4 3 110008 0 1 XX 110 854取 110 86 035 0 0 对 58的计算 030 0 0 0 0 4 3 1 S LSL 090 0 3 1 0 030 0 4 3 58008 0 1 XX 58 44取 58 45 030 0 0 对 56的计算 030 0 0 0 0 4 3 1 S LSL 090 0 3 1 0 030 0 4 3 56008 0 1 XX 56 426取 56 45 030 0 0 对 54的计算 030 0 0 0 0 4 3 1 S LSL 090 0 3 1 0 030 0 4 3 54008 0 1 XX 54 41取 54 42 030 0 0 5 2 型腔深度计算型腔深度计算 对 16 5的计算 018 0 0 0 0 3 2 1 S HSH 054 0 3 1 0 018 0 3 2 5 16008 0 1 XX 16 62 取 16 63 018 0 0 对 38的计算 025 0 0 17 47 0 0 3 2 1 S HSH 075 0 3 1 0 025 0 3 2 38008 0 1 XX 38 287取 38 30 025 0 0 对 105的计算 035 0 0 0 0 3 2 1 S HSH 105 0 3 1 0 035 0 3 2 105008 01 XX 105 82取 105 84 035 0 0 对 9的计算 015 0 0 0 0 3 2 1 S HSH 045 0 3 1 0 015 0 3 2 9008 0 1 XX 9 071取 9 08 015 0 0 对 21的计算 021 0 0 0 0 3 2 1 S HSH 021 0 3 1 0 021 0 3 2 21008 0 1 XX 21 154取 21 16 007 0 0 对 96的计算 035 0 0 0 0 3 2 1 S HSH 035 0 3 1 0 035 0 3 2 96008 0 1 XX 96 745取 96 76 012 0 0 对 85的计算 035 0 0 0 0 3 2 1 S HSH 035 0 3 1 0 035 0 3 2 85008 0 1 XX 85 66取 85 67 012 0 0 上面数据总结 如 表 4 2 塑件尺寸 mm计算公式 值 mm工作尺寸 mm 120 0 040120 96 117 0 035117 92 110 0 035110 86 58 0 03058 46 56 0 03056 44 54 0 0 4 3 1 S LSL 0 03054 42 16 50 01816 63 380 02538 30 1050 035105 84 90 0159 07 210 02121 16 960 03596 76 85 0 0 3 2 1 S HSH 0 03585 67 5 3 成型零件钢材的选用 型芯 成型零件钢材的选用 型芯 根据上面的数据选择成型零件的材料 5 3 1 成型零件的选用要求成型零件的选用要求 机械加工性能良好 要选用易于切削 且在加工后能得到高精度零件的 钢种 为此 以中碳钢和中碳合金钢最常用 这对大型模具尤其重要 对需要 电火花加工的零件 还要求该钢种的烧伤硬化层较薄 19 47 抛光性能优良 注射模成型零件工作表面 多需抛光达到镜面 Ra 0 05 m 要求钢材硬度 HRC35 40 为宜 过硬表面会抛光困难 钢材的显微 结构应均匀致密 极少杂质 耐磨性和抗疲劳性能好 注射模型腔不仅受高压塑料熔体冲刷 而且还 受冷热温度交变的应力作用 一般的高碳合金钢 可经热处理获得高硬度 但 韧性差易形成表面裂纹 不宜采用 所选钢种应使注塑模能减少抛光修模的次 数 能长期保持型腔的尺寸精度 达到所计划批量生产的使用寿命期限 具有耐磨性 对有些塑料品种 如聚氯乙烯和阻燃性塑料 必须考虑选 用有耐腐蚀性的钢材 查资料选择合金工具钢 4Cr5MoSiV 5 3 2 材料材料 4Cr5MoSiV 分析分析 4Cr5MoSiV 是空淬硬化 热作模具钢 是引进美国的 H11 钢 其性能及 使用寿命比 3Cr2W8V 钢高 适用于作铝合金压铸模 热挤压和穿孔用的工 具和芯棒 模锻锤锻模 压力机锻模 高速精锻模和塑压模等 亦被用作飞 机 火箭等耐热 400 500 工作温度的结构零件 其物理性能 密度为 7 69t m 质量定压热容 20 cp 为 459 8J kg K 6 6 模架模架及机构的设计及机构的设计 6 1 模架的选择模架的选择 由于考虑到零件的尺寸大小 强度和注射机最小 最大闭合厚度选用 500 x630A2 型模架 如图所示 图 6 1 模架 分别选取 A 版的厚度为 125mm B 版厚度为 160mm C 垫块的厚度为 160mm 则高度为 H 143 160 160 125 588mm 21 47 图 6 2 模架二维图 6 1 1 注射机最大与最小模具厚度与模架的高度校核注射机最大与最小模具厚度与模架的高度校核 注射机规定的模具最大与最小厚度是指动模板闭合后达到规定锁模力时动 模板和定模板间的最大与最小距离 模具的厚度应满足一下式子 Hmin H Hmax 式中 H 模具厚度 mm Hmin 注射机允许的最小模具厚度 300mm Hmax 注射机允许的最大模具厚度 700mm 该套模具厚度符合要求 6 2 排气系统的设计和温度调节系统设计排气系统的设计和温度调节系统设计 6 2 1 排气系统排气系统 排气系统对确保制品质成型质量起着至关重要的作用 其排气方式有几种 1 利用排气槽 排气槽一般设在型腔最后被充满的部位 排气槽的深度 因塑料不同而异 基本上是以塑料不产生飞边时所允许的最大间隙来确定 2 利用型芯 镶件 推杆等的配合间隙或专用排气塞排气 3 有时为了防止制品在顶出时造成真空变形 必须设计进气销 4 有时为了防止制品与模具的真空吸附 而设计防真空吸附元件 6 2 2 冷却系统的设计冷却系统的设计 冷却系统的设计原则 冷却水孔应尽量多 孔径应尽量大 冷却水道至型腔表面的距离应尽量相等 一般冷却水孔至型腔表面的距 离应大于 10mm 常用 12 15mm 浇口处加强冷却 降低入水与出水的温差 注意干涉和密封等问题 避免将冷却管道开设在塑件融合纹部位 冷却回路结构应便于加工和清理 在模具中设置温度调节系统的目的 就是要通过控制模具温度 使注射成 型具有良好的产品质量和较高的生产率 模具温度及其波动对塑料制件的收缩 率 尺寸稳定性 力学性能 变形 应力开裂和表面质量等均有影响 模具温 度过低 熔体流动性差 制件轮廓不清晰 甚至充不满型腔或形成熔接痕 制 件表面不光泽 缺陷多 力学性能低 对于模具温度较低 一般小于 80 的塑料 一般情况下只需设置冷却系 统 而对于模具温度要求在 90 以上的 要设置加热系统 由于 UPVC 的模具 温度为 20 60 因此不需要设置加热系统 23 47 6 3 塑件分型面塑件分型面和侧向抽芯和侧向抽芯 6 3 1 总图总图 利用 proe 对零件进行分模如图所示 图 6 3 分型图 6 3 2 分型面的选择原则分型面的选择原则 1 有利于保证制品外观质量 容易清除分型面处产生的溢料飞边 2 有利于制品脱模 尽可能使塑件留在动模型芯上 3 不应影响制品的尺寸精度 4 应尽量减少制品在分型面上的投影面积 5 有利于排气 6 应尽量使成型零件便于加工 7 必须考虑注射机的技术参数 设计分型面如图所示 图 6 4 分型面 6 3 3 侧向分型与抽芯机构的确定侧向分型与抽芯机构的确定 由于考虑到侧向抽芯的距离太长 所以用液压缸抽芯方式 如图所示 图 6 5 侧向抽芯机 1 液压缸 2 拉杆 3 液压缸固定板 4 连接器 5 定位块 25 47 6 4 顶出系统顶出系统和合模导向机构设计和合模导向机构设计 6 4 1 顶出系统设计顶出系统设计 制品的顶出形式 归纳起来可分为机械顶出 液压顶出 气动顶出三大类 在设计顶出系统时应遵守下列原则 1 为使制品不致因顶出产生变形 推力点应尽量靠近型芯或难于脱模的 部位 如制品上细长的中空圆柱 多采用推管 标准件通常为司筒 顶出 推力 点的布置应尽量均匀 2 推力点应作用在制品能承受力最大的部位 即刚性好的部位 如筋部 突缘 壳体形制品的壁缘等处 3 尽量避免推力点作用在制品的薄平面上 防止制品破裂 穿孔等 如 壳体形制品及筒形制品多采用推板顶出 4 为避免顶出痕迹影响制品外观 顶出装置应设在制品的隐蔽面或非装 饰表面 对于透明制品尤其要注意顶出位置及顶出形式的选择 决定采用推杆从溢料草顶出制品的方法顶出 6 4 2 合模导向机构的设计合模导向机构的设计 为了保证注射模准确合模和开模 在注射模中必须设有导向机构 导向机 构主要其定位 导向以及承受一定侧压力的作用 导柱导向机构 包括导柱和 导套两个主要零件 分别安装在动 定模两边 当采用标准模架时 因模架本 身带有导向装置 一般情况下 只要按照模架规格选用即可 6 4 3 导向结构的总体设计导向结构的总体设计 1 导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位 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 其布置由标准模架决定 为确保动模和定模只能 按同一个方向合模 不致在装配时或合模时将方位弄错 导柱的不值方式常采 用等直径导柱的不对称布置 3 该模具导柱安装在动模板上 导套安装在定模板上 6 4 4 导柱设计导柱设计 1 为使导柱能顺利地进入导向孔 导柱的端部常常做成圆锥形或球形的先 导部分 2 导柱的长度必须比凸模高度高出 6 8mm 3 导柱直径应根据模具尺寸来确定 应保证具有足够的抗弯强度 该导柱 直径有标准模架可知为 30mm 4 一般导柱与模板之间的固定部分采用 H7 m6 或 H7 k6 的过渡配合 该模 具固定部分采用 H7 m6 5 导柱应具有坚硬而耐磨的表面 坚韧而不易折断的内芯 材料为 20 号 钢或 T8 淬硬 HRC50 55 本设计采用碳素工具钢 T8A 图 6 6 导柱 6 5 导柱孔与导套导柱孔与导套 6 5 1 导柱孔的基本要求导柱孔的基本要求 与导柱配合的导柱孔既可直接开设在有关模板上 也可以开设在导套中 无论采用何种方法 都应该满足下面基本要求 为了使导柱能顺利地进入导柱孔 导柱孔的入口处应做成圆角 导柱孔最好为通孔 这样能使孔内的空气在导柱插入孔内之后逸出 否 则会使导柱运动造成阻力 若受模具结构限制 导柱孔必须做成盲孔而气体无 法逸出时 需要在导柱孔上开设透气孔或透气槽 导柱孔与导柱的配合采用间隙配合 H7 f7 27 47 导柱孔的表面硬度应低于导柱工作表面的硬度 这样可以改善两者之间 的摩擦情况 防止导柱或导套被拉毛 导柱孔与导柱应尽量保证较高的同轴度 6 5 2 导套导套 图 6 7 导套 导套的尺寸 图示导套的结构尺寸可在表中查得 但其总长 L 需要根据导 套安装板的厚度确定 而有效导向长度 L1 一般都不要小于导柱直径 导套的安装 导套的安装要求按图规定 其中台肩式导套外径与安装孔之 间采用过渡配合 H7 f6 或 H7 k6 而直套式导套外径与安装孔之间采用过渡配 合 H7 n6 或较松的过盈配合 导套的技术要求 导套可用淬火钢或铜合金等耐磨性材料制造 导柱孔的 表面硬度应比导柱硬度低 6 6 复位杆的设计复位杆的设计 复位杆用于合模时使顶管复位 材料常用 T8A HRC45 50 组合形式 各 尺寸关系及推荐尺寸如下所示 1 复位杆组合形式如图 图 6 8 复位杆 6 7 脱模推出机构的设计脱模推出机构的设计 在注射成型的每一个循环中 塑件必须从模具型腔内取出 一般成型的模 具是使塑件沾附在动模上 利用机床的开模动作取出塑件 但是 在设计脱模 机构时 必须根据塑件的形状 复杂程度和注射机顶出结构形式 采用各种不 同类型的脱模结构 脱模机构的选用原则如下 1 使塑件脱模后不致变形 推力分布均匀 推力面尽可能大 并靠近型芯 2 塑件在顶出时不能造成碎裂 推力应设在塑件能承力较大的地方 如筋 部 凸缘 壳体壁等处 3 尽量不损伤塑件的外观 4 顶出机构应动作可靠 运动灵活 制造方便 配换容易 6 8 推杆设计推杆设计 简单脱模机构有推杆机构 推管机构 推板机构等 本设计用推杆推出机 构 6 8 1 推杆的设计推杆的设计 推杆推出机构是最简单 最常用的一种形式 由于设置推杆的位置自由度 较大 其截面大部分为圆形 制造容易 推出时运动灵活可靠 损坏后更换方 便 因此 在生产中广泛应用 圆形截面的推杆为最常用的形式 本设计采用的是 A 型推杆 29 47 图 6 9 推杆 6 8 2 推杆位置的选择推杆位置的选择 推杆应设置在有效位置即 1 应设置在滑块投影面内 2 有深槽深孔部位附近 3 加强筋部位 4 局部壁厚部位 5 有金属嵌件部位附近 6 结构复杂部位 图 6 10 推杆位置 31 47 7 7 绘制装配草图绘制装配草图 7 1 总体装配图总体装配图 图 7 1 proe 装配图 图 7 2 装配图 图 7 3 主视图 图 7 4 左视图 33 47 图 7 5 俯视图 7 2 A B 版结构图版结构图 根据上面的数据设计 A B 结构如图 图 7 6 A 板图 图7 7 B 版图 35 47 8 8 数控分析和加工工艺数控分析和加工工艺 年来发展的高速铣削加工 大幅度提高了加工效率 并可获得极高的表面 光洁度 另外 还可加工高硬度模块 还具有温升低 热变形小等优点 高速 铣削加工技术的发展 对汽车 家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力 目前它已向更高的敏捷化 智能化 集成化方向发展 未来的十年 中国模具工业和技术的主要发展方向包括 1 提高大型 精密 复杂 长寿命模具的设计制造水平 2 在模具设计制造中广泛应用 CAD CAE CAM 技术 3 大力发展快速制造成形和快速制造模具技术 4 在塑料模具中推广应用热流道技术 气辅注射成型和高压注射成型技术 5 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率 6 发展优质模具材料和先进的表面处理技术 7 逐步推广高速铣削在模具加工的应用 8 进一步研究开发模具的抛光技术和设备 9 研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程 10 开发新的成形工艺和模具 8 1 数控分析数控分析 A 版局部图版局部图 一 成型零件工艺分析一 成型零件工艺分析 在本模具中 成型零件是核心关键的零件 对塑件的质量影响很大 它的 精度要比塑件高 2 到 3 个等级 由于是大批量生产 要耐冲击 高温下工作不 变形 要防止磨损 表面质量要求高 因