电饭煲面板注塑模具结构设计CADCAE论文模具毕业设计.doc

本科生毕业设计本科生毕业设计 电饭煲面板注塑模具结构设计 CAD CAE Injection mold design of an electric cooker s panel CAD CAE 目目 录录 设计总说明 I INTRODUCTION III 前言 5 1 塑件成型的工艺分析 6 1 1 塑件的工艺分析 6 1 2 塑件原料 PP 的成型特性与工艺参数 7 1 2 1 PP 塑料主要性能指标 7 1 2 2 通用 PP 的注射成型工艺参数 7 2 塑料注射设备的选择 8 2 1 估算塑件体积和质量 8 2 2 选择注塑机 8 3 注射模的结构设计 9 3 1 确定型腔数目及配置 9 3 2 分型面的选择 9 3 3 确定浇注系统 10 3 3 1 主流道设计 10 3 3 1 1 主流道尺寸 10 3 3 1 2 主流道衬套的形式 11 3 3 2 冷料穴设计 11 3 3 3 分流道设计 12 3 3 4 浇口的选择 12 3 4 型芯和型腔结构的确定 13 3 5 确定脱模机构 14 3 6 确定导向机构 15 3 7 排气系统 16 3 8 温度调节系统 16 4 成型零部件设计 17 4 1 成型零件尺寸计算 17 4 2 型腔壁厚和底板厚的计算 18 5 模架的选择 19 5 1 模架基本零件尺寸 19 5 2 模具材料 19 6 塑件成型分析 20 6 1 注塑过程的模拟和分析 21 6 2 填充时间分析 21 6 3 浇口处位置压力分析 21 6 4 气穴分析 22 6 5 熔接痕分析 23 7 相关参数的校核 23 7 1 注射压力的校核 23 7 2 最大注塑量的校核 23 7 3 锁模力校核 23 7 4 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核 24 7 4 1 模具闭合高度校核 24 7 4 2 开模行程校核 24 总结总结 25 鸣鸣 谢谢 26 参考文献参考文献 27 设计总说明 随着中国当前的经济形势的高速发展 中国的制造业也蓬勃发展 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 塑料是 20 世纪发展起来的新兴材料 由于应用广泛 已代替部分金属 木材 皮 革及硅酸盐等自然材料 成为现代工业和生活中不可缺少的一种人造化学合成材料 并与金属 木材和硅酸盐三种传统材料 一起成为现代工业生产中四种重要的原材料 之一 研究和发展模具技术 对于促进国民经济的发展具有特别重要的意义 模具技术 已成为衡量一个国家产品制造技术的重要标志之一 随着工业生产的迅速发展 模具 工业在国民经济中的地位日益提高 并在国民经济中发挥越来越大的作用 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占比例越来越大 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 在注塑机的螺杆或柱塞的推动下 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 本次毕业设计的主要任务是电饭煲面板注塑模具的设计 也就是设计一副注塑模 具来生产电饭煲面板塑件产品 以实现自动化提高产量 设计出正确合理的模具不仅 能够提高产品的质量 生产率 使用寿命 还可以提高产品的经济效益 在进行模具 设计时 必须清楚零件的加工工艺 设计出的零件要能加工 且要尽量易加工 塑料制件的主要加工方法是塑料成型加工 塑料成型是将各种形态的塑料原料 粉状 粒状 熔体或分散体 熔融塑化或加热达到要求的塑性状态 在一定压力下 经过要求形状模具 如挤出口模 或填充到要求形状模具模腔内 待冷却定型后 获 得要求形状 尺寸 性能塑料制件的生产过程 塑料成型适宜生产形状复杂的薄壳体 件 截面形状一定的线材 也可生产具有一定形状的结构件 连接件和传动件等 在生产中对模具的全面要求是 能生产出在尺寸精度 外观 物理性能等各方面 都满足使用要求的公有制制品 以模具使用的角度 要求高效率 自动化操作简便 从模具制造的角度 要求结构合理 制造容易 成本低廉 在设计注射模 一般应遵循下述原则 1 选用合理的模具结构 合理的模具结构是获得正确的塑件尺寸和主要条件之一 2 塑件的侧孔和侧凹 应考虑嵌镶抽芯机构 3 所读者论坛的模具的推杆顶出机构 要在使用时推出迅速可靠 4 所设计的模具 在零件成形后 其浇道浇口的去除应容易 在设计时尽量要采用 潜伏浇口或能自动脱落的点浇口 5 用模具注射成形的零件 其表面粗糙度应细微 硬度要高 使用寿命要长 6 所设计的模具应制造容易 生产周期要短 成本要低廉 7 在选择分型面时 应确保塑件应在注射后留在动模一侧 8 要选择容易成型的浇道和流道 9 在设计时 要选择能迅速准动型腔与型芯的背信弃义水道 10 所设计的模具 应易实现自动化生产 并长期连续运转而不出故障 本设计基于注射成型的基本原理 特别是单分型面注射模具的结构与工作原理 对注射模具的浇注系统 冷却系统的设计要求做了简单的说明 根据塑件设计成型零 部件以及设计合理的推出机构 并分析和阐述了模具零件的选材 精度 尺寸和形位 公差 在设计中所涉及到的设计原则和计算公式等 主要靠查阅相关书本 查阅相关的书籍 能使设计更加的科学 尤其是 实用注塑模设计手册 基本注塑模设计所涉及的知识 都基本包含了 还有 塑料成型工艺与模具设计 该书系统的介绍了塑料成型工艺的 基本原理和工艺知识 紧密结合模具技术的新发展 阐述了模具设计的理论 方法和 技术 通过这次设计 让我对模具尤其是注塑模有了更深的了解 设计模具需要查阅大量资 料 了解相关国标 对图纸进行多次修改 才能得出理想的结果 关键词 注塑模 设计原则 电饭煲面板 INTRODUCTION With the rapid development of China s current economic situation China s manufacturing is also flourishing And manufacturing technology of a mold has become a national manufacturing level measure one of the important marks mold industry can promote industrial products to the development of the production and quality improvement and can get great economic benefits causing the attention of the world and admiration Plastic is developed in the 20 th century emerging materials because of wide application has instead of metal wood leather of such natural materials and silicate become a modern industrial and essential to life a synthetic chemical synthetic materials and metal wood and silicate with three traditional materials together become modern industrial production of one of the four important raw materials Research and development mold technology to promote the development of national economy has special meaning mould technology has become the measure of a national product manufacturing technology of the important mark of with the rapid development of industrial production mould industry in the national economy growing status and in the national economy play more and more important role In recent years the plastic mold production level and developing very rapidly and high efficiency and automation large long life precision mold in the mold production by an increasing percentage of war The plastic injection moulds is first in the injection molding machine and heating material in the cylinder plastic melt heated in the injection molding machine screw or piston driven through the nozzle and mould pouring system into the mold cavity inside plastic curing in it The graduation design is the main task of the electric meal bao panel of injection mold design also is the design a pair of injection mold to produce electric meal bao panel plastics products so as to realize automation to increase production Design the correct rational mould can not only improve the quality of the products productivity service life still can improve the product of the economic benefits In the mould design must clear parts processing technology design the parts to processing and will try to easy process The main processing plastic objects were method is plastic forming The plastic molding is some form of plastic raw materials powder granular melt or dispersion molten plasticizing or heating to meet requirements of plastic state under some pressure after request shape mould such as crowded export model or to request shape mould filling mold cavity wait for after cooling to finalize the design procurement requirements shape size the performance of plastic objects were production process The plastic molding production suitable for complex shape of thin shell parts sectional shape certain wire Also can produce the shape of the structure and has certain fittings and transmission components etc In the production of the overall requirements of mould is can produce in the dimension precision appearance physical properties and other aspects of the products meet the needs of public ownership The point of view of mould use high efficiency and automation easy operation requirements From the point of view of mould manufacturing reasonable structure manufacture easy requirements and low cost In the design of injection mould general should follow the following principles 1 Choose rational mould structure The reasonable structure of the die is get the right plastics dimension and one of the main conditions 2 The plastic parts side holes and side concave should consider the panel core pulling mechanism 3 The readers of the push rod top BBS mold the institutions to when use reliable launched quickly 4 The design of the mould in part after forming the runner should be easy to remove the gate As far as possible when the design to make use of the latent runner or can fall off automatically at the gate 5 With mold injection molding parts its surface roughness should be subtle hardness to high the service life is long 6 The design of the mould should make easy production cycle is short low cost to 7 In the choice of parting surface shall ensure that plastic parts should be in after the injection of dynamic model in one side 8 Choose easy to molding of runner and port 9 In the design want to choose can quickly must move cavity and cores of treachery waterway 10 The design of the mould should be easy to realize automation production and long term continuous operation and not wrong During the design I learn a lot from it KEYWORDS INJECTION MOLD DESIGN PRINCIPLE PANEL 电饭煲面板注塑模的结构设计 模具 1085 200811411308 胡定宇 指导教师 王贵老师 倪利勇老师 前言 一 模具在加工工业中的地位 模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具 在各种材料加 工工业中广泛的使用着各种模具 例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具 金属压 力加工使用的锻压模具 冷压模具等各种模具 模具影响着制品的质量 首先 模具型腔的形状 尺寸 表面光洁度 分型面 进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性 能 机械性能 电性能 内应力大小 各向同性 外观质量 表面光洁度 气泡 凹 痕 烧焦 银纹等都有十分重要的影响 其次 在加工过程中 模具结构对操作难以 程度影响很大 在大批量生产塑料制品时 应尽量减少开模 合模的过程和取制件过 程中的手工劳动 为此 常采用自动开合模自动顶出机构 在全自动生产时还要保证 制品能自动从模具中脱落 另外模具对制品的成本也有影响 当批量不大时 模具的 费用在制件上的成本所占的比例将会很大 这时应尽可能的采用结构合理而简单的模 具 以降低成本 现代生产中 合理的加工工艺 高效的设备 先进的模具是必不可少是三项重要因素 尤其是模具对实现材料加工工艺要求 塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作 用 高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用 产品的 生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的 由于制件品种和产量需求很大 对模 具也提出了越来越高的要求 因此促进模具的不断向前发展 二 模具的发展趋势 近年来 模具增长十分迅速 高效率 自动化 大型 微型 精密 高寿命的模 具在整个模具产量中所占的比重越来越大 在模具设计中 对工艺原理的研究越来越深入 模具设计已经有经验设计阶段逐 渐向理论技术设计各方面发展 使得产品的产量和质量都得到很大的提高 高效率 自动化 大量采用各种高效率 自动化的模具结构 高速自动化的成型机械配 合以先进的模具 对提高产品质量 提高生产率 降低成本起了很大的作用 由于产品应用的扩大 于是出现了各种大型 精密和高寿命的成型模具 为了满 足这些要求 研制了各种高强度 高硬度 高耐磨性能且易加工 热处理变形小 导 热性优异的制模材料 革新模具制造工艺 在模具制造工艺上 为缩短模具的制造周期 减少钳工的工作量 在模具加工工 艺上作了很大的改进 特别是异形型腔的加工 采用了各种先进的机床 这不仅大大 提高了机械加工的比重 而且提高了加工精度 标准化 开展标准化工作 不仅大大提高了生产模具的效率 而且改善了质量 降低了成 本 三 本设计在生活中的作用 本次毕业设计课题来源于生活 应用广泛 但成型难度大 模具结构较为复杂 对模具工作人员是一个很好的考验 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 本次设计以电饭煲面板注射模具为主线 综合了成型工艺分析 模具结构设计 最后到模具零件的加工方法 模具总的装配等一系列模具生产的所有过程 能很好地 达到学习致用的效果 在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法 步骤 模具设计中常用的公式 数据 模具结构及零部件 把以前学过的基础课程融汇到综 合应用本次设计当中来 所谓学以致用 在设计中除使用传统方法外 同时引用了 CAD Pro E 等技术 使用 Office 软件 尽可能的运用电脑软件 提高本设计的合理性 1 塑件成型的工艺分析 1 1 塑件的工艺分析 图 1 1 电饭煲面板 电饭煲面板的形状较复杂 在保证按键的间距和形状时候给模具的加工带了很大 的难度 面板的注塑材料首先选用 PP 面板的按键手感和寿命十分重要 所以我们必 须很好的处理面板壁厚的均匀 譬如在注塑成型过程中因为壁厚的不均匀造成了收缩 率的不一致 这样就只能通过有效的控制模具温度来调节收缩率 由于面板的按键多 和内部结构复杂 就相应的给注塑带来了一定的难度 可采用整体嵌入式凹模 方便更 换 1 2 塑件原料 PP 的成型特性与工艺参数 聚丙烯 PP 塑料 是继尼龙之后发展的又一优良树脂品种 它是一种高密度 无侧 链 高结晶的线性聚合物 具有优良的综合性能 未着色时呈白色半透明 蜡状 比 聚乙烯轻 透明度也较聚乙烯好 比聚乙烯刚硬 成型性能 1 结晶料 吸湿性小 易发生融体破裂 长期与热金属接触易分解 2 流动性好 但收缩范围及收缩值大 易发生缩孔 凹痕 变形 3 冷却速度快 浇注系统及冷却系统应缓慢散热 并注意控制成型温度 料温低方向方 向性明显 低温高压时尤其明显 模具温度低于 50 度时 塑件不光滑 易产生熔接不良 留痕 90 度以上易发生翘曲变形 4 塑料壁厚须均匀 避免缺胶 尖角 以防应力集中 1 2 1 PP 塑料主要性能指标 密度 g 3 cm 0 9 0 91 成型收缩率 1 0 3 熔点 170 176 弯曲强度 Mpa 67 弹性模量 GPa 0 89 吸水性 24 小时 0 01 0 03 拉伸强度 MPa 24 1 缺口冲击强度 kJ 15 洛氏硬度 HR 79 105 1 2 2 通用 PP 的注射成型工艺参数 1 温度 模具温度 60 定模温度 40 动模温度 熔体温度范围 260 340 绝对熔体最大熔体温度 380 脱模温度 40 最大剪切力 0 5mp 最大剪切速率 40000 1 m 喷嘴温度 190 料筒温度 后段 180 中段 190 前段 200 成型温度 80 90 2 压力 注射压力 Mpa 70 100 保压压力 Mpa 80 3 时间 成型周期 注射成型时间有注射时间和合模冷却时间两部分组成 注射时间又有冲模时间和保压 时间组成 所选材料 PP 的注射时间 s 20 60 保压时间 s 2 冷却时间 s 20 4 注射成型工艺卡 螺杆转速 r min 48 2 塑料注射设备的选择 2 1 估算塑件体积和质量 该产品材料为 PP 查书本得知其密度为 0 90 0 91g cm3 收缩率为 计算其平均 密度为 0 905 g cm3 平均收缩率为 1 75 使用 PRO E 软件画出三维实体图 软件能自动计算出所画图形浇道凝料和塑件的体积 塑件体积 39 cm3 质量 35 3g 预置浇道凝料为 2 cm3 本设计初步确定采用一模一腔 根据本公司生产情况而定 所 以塑件和浇注系统凝料的总质量和总体积如下 V 41 cm3 M 37 1g 2 2 选择注塑机 根据塑料制品的体积或质量 查书可选定注塑机型号为 SZ 60 40 注塑机的参数如下 注塑机最大注塑量 60cm3 注塑压力 150 Mpa 注塑速率 70 g s 塑化能力 35 Kg h 锁模力 400KN 注塑机拉行间距 295 185mm 顶出行程 70mm 最小模厚 160mm 最大模厚 280mm 模板行程 250mm 喷嘴球半径 SR15mm 喷嘴口孔径 3mm 3 注射模的结构设计 本注射模结构设计主要包括 分型面的选择 模具型腔数目的确定及型腔的排列 浇注系统设计 型芯 型腔结构的确定 推件方式 模具结构零件设计等内容 3 1 确定型腔数目及配置 确定型腔的方法有 根据锁模力确定 根据最大注射量确定 根据塑件精度确定 和经济型确定等 一般来说 大中型塑件和精度要求比较高的小型塑件优先采用一模 一腔的结构 但对于精度要求不是太高的小型塑件 形状简单 又是大批量生产 若 是采用多模型腔 是生产率大大提高 同时 当所有型腔不在同一时间充满时 是得 不到尺寸正确和物理性能良好的塑件 为此 必须采用浇注系统进行平衡 使所有型 腔在同一时刻充满 根据压力机的校核可知 结合到本公司电压力锅生产情况 采用一模一腔合适 能 满足到产量需求 因此 根据各方面因素考虑 最后决定考虑采用一模一腔 3 2 分型面的选择 单分型面注射模 型腔在动模上 主流道应设在定模一侧 开模后塑件连同流 道内的凝料在动模一侧 动模设有顶出机构 用以顶出塑件和流道内的凝料 可能的 浇口形式有 直接浇口 侧浇口 扇形浇口 重叠式浇口和潜伏式浇口等 本模具应 该采用侧浇口 为了便于脱模 分型面的位置设在塑件断面尺寸最大的地方 还不影响制品的外 观 据该塑件的结构特征 选定曲面分型面 其位置如下图所示 图 3 1 3 3 确定浇注系统 普通浇注系统由主流道 分流道 浇口和冷料井组成 在设计浇注系统之前必须 确定塑件成型位置 可以才用一模两腔 浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要 的环节 它对注塑成型周期和塑件质量 如外观 物理性能 尺寸精度 都有直接的 影响 设计时必须按如下原则 型腔布置和浇口开设部位力求对称 防止模具承受偏载而造成溢料现象 型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸 系统流道应尽可能短 断面尺寸适当 太小则压力及热量损失大 太大则塑料耗 费大 尽量减少弯折 表面粗糙度要低 以使热量及压力损失尽可能小 对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落 及分流 道尽可能平衡布置 满足型腔充满的前提下 浇注系统容积尽量小 以减少塑料的耗量 浇口位置要适当 尽量避免冲击嵌件和细小型芯 防止型芯变形浇口的残痕不应 影响塑件的外观 3 3 1 主流道设计 主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体 的流动通道 是熔体最先流经模具的部分 它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和 充模时间有较大的影响 因此 必须使熔体的温度降和压力损失最小 根据手册查得 SZ 60 40 型注射机喷嘴的有关尺寸 喷嘴球半径 R 15mm 喷嘴孔直径 d 3mm 3 3 1 1 主流道尺寸 主流道通常设计在浇口套中 为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出 主流道 设计成圆锥形 其锥角为 2 6 流道表面粗糙度 Ra 0 8 m 小端直径比注射机 喷嘴直径大 0 5 1mm 现取锥角 a 5 小端直径比喷嘴直径大 1mm 浇口套一般采用 碳素工具钢材料制造 热处理淬火硬度 50 55HRC 由于小端的前面是球面 其深度为 3 5mm 现取为 3mm 注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合 因此要求主流 道球面半径比喷嘴球面半径大 1 2mm 取 2mm 浇口套与模板间配合采用 H7 m6 的过渡 配合 主流道是一端与注射机喷嘴相接触 另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动 通道 主流道小端尺寸为 4mm 3 3 1 2 主流道衬套的形式 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触 属易损件 对材料要求较严 因而模 具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式 以便有效的选用优质钢材单独 进行加工和热处理 常用浇口套分为浇口套 定位圈整体式和浇口套与定位圈单独分 开两种 下图为浇口套 由于注射机的喷嘴球半径为 SR15mm 所以浇口套的为 R17mm 图 3 2 3 3 2 冷料穴设计 冷料穴位于主流道正对面的动模板上 或者在分流道的末端 其作用是收集熔体 前锋的冷料 防止进入型腔而影响塑件的质量 冷料穴有 2 种 一种是专门用于收聚 储存冷料的 另一种是既有储存冷料又兼有拉出主流道冷凝料功能的 冷料穴的设置是根据浇注系统的需要来设置的 它既可设置在主流道的末端 还 可以在各分流道的转向处 甚至在型腔料流的末端 冷料穴必须设置在熔体流向的转 折处 并迎着上游料流的方向 冷料穴的直径宜略大于大端直径 长度约为主流道大 端直径 3 3 3 分流道设计 分流道是主流道与浇口之间的通道 一般开在分型面上 起分流和转向的作用 分流道截面的形状可以是圆形 半圆形 矩形 梯形和 U 形等 圆形和正方形截面流 道的比面积最小 流道表面积于体积之比值称为比表面积 塑料熔体的温度下降小 阻力小 流道的效率最高 但加工困难 而且正方形截面不易脱模 所以在实际生产 中较常用的截面形状为梯形 半圆形及 U 形 分流道设计要点 1 在保证足够的注塑压力使塑料熔体能顺利的充满型腔的前提下 分流道截面 积与长度尽量取小值 分流道转折处应以圆弧过度 2 分流道较长时 在分流道的末端应开设冷料穴 对于此模来说在分流道上不 须开设冷料穴 3 分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上 也可以同时开设在动 定 模板上 合模后形成分流道截面形状 4 分流道与浇口连接处应加工成斜面 并用圆弧过度 为了便于制造 本模具采用半圆形分流道 只设在动模一侧 分流道宽度半径为 R2 3 3 4 浇口的选择 浇口又称进料口 是连接分流道与型腔之间的一段细短流道 除直接浇口外 它 是浇注系统的关键部分 其主要作用是 1 型腔充满后 熔体在浇口处首先凝结 防止其倒流 2 易于在浇口切除浇注系统的凝料 浇口截面积约为分流道截面积的 0 03 0 09 浇口的长度约为 0 5mm 2mm 浇口具体尺寸一般根据经验确定 取其下 限值 然后在试模是逐步纠正 当塑料熔体通过浇口时 剪切速率增高 同时熔体的内磨檫加剧 使料流的温度 升高 粘度降低 提高了流动性能 有利于充型 但浇口尺寸过小会使压力损失增大 凝料加快 补缩困难 甚至形成喷射现象 影响塑件质量 如何选择浇口位置 1 浇口位置应使填充型腔的流程最短 这样的结构使压力损失最小 易保证料流 充满整个型腔 同时流动比的允许值随塑料熔体的性质 温度 注塑压力等的不同而 变化 所以我们在考虑塑件的质量都要注意到这些适当值 2 浇口设置应有利于排气和补塑 3 浇口位置的选择要避免塑件变形 若采用侧浇口在进料时顶部形成闭气腔 在 塑件顶部常留下明显的熔接痕 而采用点浇口 有利于排气 整件质量较好 但是塑 件壁厚相差较大 浇口开在薄壁处不合理 而设在厚壁处 有利于补缩 可避免缩孔 凹痕产生 4 浇口位置的设置应减少或避免生成熔接痕 熔接痕是充型时前端较冷的料流在 型腔中的对接部位 它的存在会降低塑件的强度 所以设置浇口时应考虑料流的方向 浇口数量多 产生熔接痕的机会很多 流程不长时应尽量采用一个浇口 以减少熔接 痕的数量 对于大多数框形塑件 浇口位置使料流的流程过长 熔接处料温过低 熔 接痕处强度低 会形成明显的接缝 如果浇口位置使料流的流程短 熔接处强度高 为了提高熔接痕处强度 可在熔接处增设溢溜槽 是冷料进入溢溜槽 筒形塑件采用 环行浇口无熔接痕 而轮辐式浇口会使熔接痕产生 5 浇口位置应避免侧面冲击细长型心或镶件 在利用了 Pro E 的塑料顾问对其进行模仿 CAE 的注塑之后选择了更具优势的浇口 由于电饭煲面板的侧内壁框只是用来观察液晶显示板 所以即使是在脱模的时候留下 一点点的浇口痕也不会影响装配 考虑到塑件的使用场合和外观要求 可采用侧浇口 由于侧浇口的形状简单 加工 方便 通过改变浇口尺寸能有效的调整充模时的剪切速率和浇口冷凝时间 所以这种浇 口的应用十分广泛 其浇口形状一般为矩形 对于中小型塑件 浇口的深度 h 取 0 5 2mm 宽度 b 取 1 5 5mm 长度一般取 0 5 2mm 本模具 h 取 1mm b 取 2mm 长度取 1mm 浇口位置如下图显示 图 3 3 3 4 型芯和型腔结构的确定 型芯 型腔可采用整体式或整体嵌入式结构 整体式型腔是直接在一整块材料上加工而成的凹模即为整体式凹模 其特点是牢固 不易变形 有较高的强度和刚度 成型的塑件表面不会有模具接缝痕迹 当塑件结构简单时 制 作整体式凹模比较容易 塑件形状复杂时 整体式凹模的加工工艺性较差 需要采用电火花 电铸等特殊加工手段 制作周期较长且费用较高 零件尺寸较大时加工和热处理都较困难 消耗贵重模具钢多 整体式结构适用于形状简单的中小型塑件 整体嵌入式型腔是将凹模做为整体式 再嵌入模具的模板内 它在单腔和多腔模具中 均可应用 这种凹模结构的好处是 1 加工单个型腔的凹模方便 同时零件的热处理变形比在一块材料上制作多个型腔 的小 2 节省贵重钢材 根据工作性质 凹模和固定板可分别采用不同的材料制作 3 易于维修更换 采取镶嵌式安装形式便于更换失效了的凹模 儿不影响生产进行 4 各型腔凹模单独加工利于缩短制模周期 根据该塑件的外形分析 模具的动 定模都是由凸 凹模组成 由于塑件的大部分拐 角都有圆弧过度 所以为便于模具的加工和减少熔接痕 把凸凹模作为整体式 由于该塑件 尺寸较小 形状较复杂 考虑到生产效率 便于维修 采用整体嵌入式凹模 3 5 确定脱模机构 从模具中推出塑件及其浇注系统冷凝料的机构称为脱模机构或推出机构 设计原 则是 1 脱模机构运动的动力一般来自于注射机的推出机构 故脱模机构一般设置在 注射模的动模内 2 脱模机构应使塑件在顶出过程中不会变形损坏 3 脱模机构应能保证塑件在开模过程中留在设置有顶出机构的动模内 4 脱模机构应尽量简单可靠 有合适的推出距离 5 若塑件需留在定模内 脱模机构应设置在定模内 脱模机构的结构因塑件的脱模要求的不同而有所变化 但对顶出机构所应达到的 基本要求是一致的 使塑件在顶出过程中不会损坏变形 保证塑件在开模的过程中留 在设置有顶出机构的动模内 若塑件需留在定模内 则要在定模上设置顶出机构 其 中 一次顶出机构是最常用的顶出机构 此机构只需一次动作就能使塑件脱模 本模 具使用一次顶出机构 推杆布置在型芯内 工作表面与型芯工作表面吻合 推杆数量及结构形式 根据推杆布置许可空间 每个塑件设 7 根推杆 共 7 根 推 杆直径为 6 mm 推杆的位置设置如下 图 3 4 复位装置设计 顶出机构在完成塑件的顶出动作后 为了进行下一步循环必须回到 其初始位置 常用的复位机构有弹簧复位机构和复位杆复位机构 本次设计选用复位杆复位 顶出机构的导向 推杆一般装配在顶出板和顶出固定板之间 定出版在顶出过程中的 导向十分重要 否则 推杆就会变形或折断 顶出机构的导向装置 可选用顶板导柱和导套导向 两套 对称布置 导柱 导套公称 直径为 32mm 拉料杆 根据前面设计的冷料穴 采用头部 Z 型的拉料杆 顶出距离 为确保顶出时塑件能完全脱离动模 顶出距离不小于 15mm 强制脱螺纹 塑件上有 5 个 M2 螺纹孔 对于聚乙烯 聚丙烯等具有韧性的塑料 可从型芯上进行强制脱模 3 6 确定导向机构 导向合模机构对于塑料模具是必不可少的部分 因为模具在闭合时要求有一定的 方向和位置 所以必须设有导向机构 导柱安装在动模一边或定模一边均可 通常导 柱设在主型腔周围 导向机构的主要作用有 定位 导向和承受一定侧压力 本模具 采用导柱导向机构 导柱结构形式 为便于加工导柱导套安装孔 获得较好的技术经济效益 使用有肩导 柱 导柱的布置 为确保动模和定模只按一个方向合模 采用等直径导柱的对称布置 为保护型芯不受损坏 导柱设在动模一侧 即正装 导柱和导柱孔 导柱和导套 导套和导套孔的配合如下图所示 图 3 5 3 7 排气系统 塑料熔体在填充模具的型腔过程中同时要排出型强及流道原有的空气 除此以外 塑料熔体会产生微量的分解气体 这些气体必须及时排出 否则 被压缩的空气产生 高温 会引起塑件局部碳化烧焦 或塑件产生气泡 或使塑件熔接不良引起强度下降 甚至充模不满 本该模具是中小型模具 一模一腔 所以利用分型面及推杆之间的间隙排气即刻 不必单独考虑排气方式 3 8 温度调节系统 在注射成型过程中 模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率 翘曲变形 耐应 力开裂性和表面质量等 并且对生产效率起到决定性的作用 在注射过程中 冷却时 间占注射成型周期的约 80 然而 由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同 模具温 度的要求有尽相同 因此 对模具冷却系统的设计及优化分析在一定程度上决定了塑 件的质量和成本 模具温度直接影响到塑料的充模 塑件的定型 模塑的周期和塑件 质量 而模具温度的高低取决于塑料结晶性 塑件尺寸与结构 性能要求以及其它工 艺条件如熔料温度 注射速度 注射压力 模塑周期等 影响注射模冷却的因素很多 如塑件的形状和分型面的设计 冷却介质的种类 温度 流速 冷却管道的几何参数 及空间布置 模具材料 熔体温度 塑件要求的顶出温度和模具温度 塑件和模具间 的热循环交互作用等 注射成型是向模具注射 200 左右的塑料熔体 使熔体在模具内冷却定型 所以模具 在成型过程中还起着热交换的作用 模具温度调节系统直接影响着塑料的质量和生产 效率 成型的塑料品种不同 塑件的质量要求不同 对模具的温度要求也不同 对于 多数的塑料来说 要求的模温不搞 则模具仅设置冷却系统即可 因塑料的加热温度对塑件的质量影响较大 温度过高易于分解 PP 分解温度 350 380 根据所查 pp 注射成型的工艺参数 成型时模具温度控制在 60 左右 所 以本模具仅设置冷却系统即可 采取型腔冷却的结构形式 具体措施是布置 4 条冷却 水管 冷却水管直径为 10 4 成型零部件设计 4 1 成型零件尺寸计算 该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算 查有关手册得 PP 的收缩率为 Q 1 3 故平均收缩率为 S 0 01 0 03 2 2 根据塑件尺寸公差要求 模具的制 造公差取塑件公差的 1 4 即 Z 0 25 型腔径向尺寸 式 4 1 AM Z 1 S AS x Z 型腔深度尺寸 式 4 2 HM Z 1 S HS Z 2 3 x 是工作尺寸的制造与使用修正系数 选值范围 1 2 3 4 这里 x 取 3 4 根据塑件尺寸 代入数据得 表 1 1 1 ASAM Z 142 1144 04 0 30 121 1122 70 0 275 5050 63 0 125 1717 04 0 10 56 156 74 0 14 28 128 30 0 12 66 02 0 07 2121 06 0 12 5555 62 0 16 41 541 91 0 14 7 37 41 0 08 25 535 62 0 13 35 548 36 0 14 47 848 36 0 14 25 525 69 0 12 型芯径向尺寸 式 4 3 BM Z 1 S BS x Z 型芯高度尺寸 式 4 4 hM Z 1 S hS Z 2 3 根据塑件尺寸 代入数据得 表 1 1 2 BSBM Z 142 1145 84 0 30 121 1124 35 0 275 5051 38 0 125 1717 64 0 10 56 157 70 0 14 28 129 02 0 12 66 33 0 07 2121 78 0 12 5556 68 0 16 41 5 42 8 0 14 7 37 686 0 08 25 526 37 0 13 35 536 40 0 14 47 848 18 0 14 25 526 33 0 12 4 2 型腔壁厚和底板厚的计算 塑料模具型腔在成型过程中承受着塑料熔体的高压 如果侧壁或底板的强度不足 则可能产生开裂 如果强度不足 则可能产生过大的变形 造成溢料 使脱模困难 型腔侧 壁和底板厚度的计算方法有强度计算和刚度计算两种 1 型腔壁厚 按刚度计算 4 3 C cpa S E 式 5 1 2 型腔底板厚 按刚度计算 4 3 h c pb S E 式 5 2 上两式中 L 是型腔长度 a 是型腔深度 b 是型腔宽度 c 是 L a 决定的常数 c 是 L b 的常数 代入数据记得 SC 9 78mm 取 15mm Sh 22 34mm 取 30mm 5 模架的选择 模架一般采用标准模架和标准配件 这对缩短制造周期 降低制造成本是非常有利的 5 1 模架基本零件尺寸 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸 在根据成型零件尺寸结合标准模架 选用形 状 A1 型 模架尺寸为 250 250mm 的标准模架 可符合要求 模架型号 A1 350350 20 Z2 GB T12556 1 1990 尺寸如下 动模板 350 350 60 定模板 350 350 60 垫板 63 350 70 动模座板 400 350 30 定模座板 400 350 30 推板 220 350 25 推杆固定板 220 350 20 5 2 模具材料 表 1 1 3 6 塑件成型分析 塑件的注塑过程分为填充 保压 冷却 脱模几个过程 利用软件分析得到比较 可靠的参考数据根据塑料的成型过程检验设计的模具是否合理 本设计采用 PRO E 建模 如下图 6 1 所示 图 6 1 6 1 注塑过程的模拟和分析 塑件注塑过程的模拟分析包括填充时间 浇注口位置压力 流动前沿温度 气穴 熔接痕分析 经过分析确定最佳的注塑成型方案 验证方案的合理性 6 2 填充时间分析 图 6 2 由图中可知 箭头所示为浇口位置 蓝色色区域为最快填充区域 而灰色色区域为 最慢填充区域 其中红色与蓝色之间为填充的过渡区域 填充较为均匀 填充过程需要 0 93 秒 6 3 浇口处位置压力分析 浇口处压力对塑件质量影响很大 如果压力太小 塑件填充不足 压力过大 熔 融料会大幅度增加剪切应力 引起料温急剧增加 导致炭化 还有可能造成喷射的形 成 从图 6 3 中得到分析可已看出 0 1 秒左右 注射压力增加到 30MPa 1 11s 过程 中 处于保压状态 压力下降到 23 5MPa 压力保持不变 11 31s 的过程中 压力逐 步减少 塑件温度逐步降低到顶出温度 图 6 3 6 4 气穴分析 零件壁厚过厚是导致收缩和产生气穴的最大因素 其中 结构特征的过渡区域也 较容易发生收缩 如加强筋与侧壁连接部位 通过收缩分析 可清楚得知零件容易产 生收缩的重要位置 气穴是在成型产品内部产生的空隙 会对塑件产生很大的负影响 影响塑件的质量 熔接痕的产生则会影响塑件的外观 气穴如图 6 4 所示 图 6 4 根据上图分析 气穴位于红点处 由于电饭煲面板表面必须贴上指示贴纸 故对外观 无影响 6 5 熔接痕分析 图 6 5 如图 6 5 所示 熔接痕主要在塑件背部 故不影响塑件外观 综合以上分析 本模具浇口类型和位置选择合理 7 相关参数的校核 7 1 注射压力的校核 电饭煲面板的原料为 PP 所需注射为 70 100MPa 而所选注射机压力为 150 MPa 所以注射压力符合要求 7 2 最大注塑量的校核 注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积 包括流道及浇口凝料和飞边 通 常注塑机的实际注塑量最好是注塑机的最大注塑量的 80 所以选用的注塑机最大注塑 量应满足式 7 1 0 8 Vg Vz Vj 故 0 8 60 39 2 cm3 7 3 锁模力校核 所需锁模力 式 7 3 2 2 8cos tan 0 1 1 ESlf FA k 式中 2塑件的平均壁厚 2 1sincos1kf 是无因次因数