电源按键 塑料模毕业论文.pdf

本文由980333802贡献 d o c 文档可能在WAP端浏览体验不佳 建议您优先选择TXT 或下载源文件到本机 查看 中文摘要 塑料是一种可塑性的合成高分子材料 具有重量轻且坚固 耐化学腐蚀 电绝 缘性好 价格便宜 可塑性好等特点 广泛应用于电脑 手机 汽车 电机 电器 家电和通讯产品制造中 注塑成形是成形塑件的主要方法之一 是指使用注塑机将 热塑性塑料熔体在 高压下注入到模具内经冷却固化获得产品的方法 注塑的优点是生 产速度快 效 率高 操作可自动化 能成型形状复杂的零件 特别适合大量生产 本次毕业设计的产品为电源按键 具有重量轻 强度高 耐腐蚀 易清洁等 特点 为 大批量生产产品 本次设计在针对产品进行工艺性分析后 确定模具分 型面 型腔 数目 浇口形式 位置大小 其中最重要的是确定型芯和型腔的结构 以及它们 的定位和紧固方式 此外还进行了脱模机构的设计 合模导向机构的设 计 冷却系统 的设计等 最后绘制完整的模具装配总图和主要的模具零件图及编 制成型零部件的制 造加工工艺过程卡片 实践证明 该模具结构合理 可靠 并 能保证产品质量 对此类 注塑产品的模具设计有参考价值 关键词 塑料 注塑成形 模具设计 Ab s t r a c t Pl a s t i c i s a s y n t h e t i c p o l y m e r m a t e r i a l w i t h t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f p l a s t i c i t y l i g h t w e i g h t s t u r d i n e s s e l e c t r i c a l i n s u l a t i o n a n d w h i c h i s r e s i s t a n c e t o c h e m i c a l c o r r o s i o n a n d c h e a p It i s w i d e l y u s e d i n c o m p u t e r s m o b i l e p h o n e s c a r s m o t o r s e l e c t r i c a l h o m e a p p l i a n c e s a n d c o m m u n i c a t i o n p r o d u c t s m a n u f a c t u r i n g In j e c t i o n m o l d i n g i s o n e o f t h e m a i n m e t h o d s o f f o r m i n g p l a s t i c p a r t s i t r e f e r s t o t h e u s e o f p l a s t i c i n j e c t i o n m a c h i n e t o i n j e c t t h e t h e r m o p l a s t i c m e l t s i n t o t h e m o l d u n d e r h i g h p r e s s u r e a f t e r c o o l e d t o o b t a i n t h e p r o d u c t s It h a s t h e a d v a n t a g e o f f a s t p r o d u c t i o n s p e e d h i g h p r o d u c t i o n e f f i c i e n c y a n d a u t o m a t e d o p e r a t i o n s i t c a n f o r m t h e s h a p e o f c o m p l e x p a r t s p a r t i c u l a r l y s u i t a b l e f o r m a s s p r o d u c t i o n Th e p r o d u c t i o n o f g r a d u a t i o n p r o j e c t i s p o w e r b u t t o n w h i c h h a s a l i g h t w e i g h t h i g h s t r e n g t h c o r r o s i o n r e s i s t a n c e a n d e a s y c l e a n i n g f e a t u r e s f o r m a s s p r o d u c t i o n Af t e r a n a l y s i s t h e p r o c e s s o f t h e p r o d u c t t h e m o l d p a r t i n g l i n e c a v i t y n u m b e r g a t e f o r m g a t e l o c a t i o n c a n b e d e t e r m i n e d o n e o f t h e m o s t i m p o r t a n t i s t o i d e n t i f y c o r e a n d c a v i t y s t r u c t u r e s a s w e l l a s t h e i r p o s i t i o n i n g a n d f a s t e n i n g m e t h o d s In a d d i t i o n i t a l s o c a r r i e s o u t t h e d e s i g n o f s t r i p p i n g a g e n c i e s m o l d o r i e n t e d o r g a n i z a t i o n s a n d t h e c o o l i n g s y s t e m At l a s t d r a w a c o m p l e t e m o l d a s s e m b l y d r a w i n g m a j o r p a r t s d i a g r a m a n d d r a w u p c a r d s o f p a r t s m a n u f a c t u r i n g a n d p r o c e s s i n g p r o c e s s It i s p r o v e d t h a t t h e m o l d s t r u c t u r e i s r e a s o n a b l e r e l i a b l e a n d c a n g u a r a n t e e p r o d u c t q u a l i t y a n d i s v a l u a b l e f o r t h e i n j e c t i o n m o l d d e s i g n o f s u c h p r o d u c t s k e y w o r d s Pl a s t i c In j e c t i o n m o l d i n g Mo l d d e s i g n 目录 第一章 绪论 1 1 1 引言 1 1 2 塑 料模具在国民经济中的作用 1 1 3 塑料成型模具 发展趋势 3 1 4 设计任务及步骤 4 第二章 拟定模具结构形式 4 2 1 塑件结构及成型工艺性分析 5 2 2 分 p a g e 1 型面位置的确定 6 2 3 确定型腔数量 和排列方式 7 2 3 1 型腔数量确定 8 2 5 注射机型号的确定 8 2 5 1 注射量的计算 8 2 5 2 选择注射机 8 2 5 3 注射机 参数校核 9 第三章 浇注系统的设计 11 3 1 主流道的设计 12 3 2 分 流道的设计 13 3 3 浇口的设计 15 3 4 冷料穴的设计 16 第四章 成型零件设计 16 4 1 成型零件结构设计 16 4 2 成 型零件尺寸计算 16 第五章 第六章 模架 的确定 18 导向机构的设计 19 3 1 导向机构的总体设计 19 3 2 导 柱的设计 20 3 3 导套的设计 20 第七章 脱模推出机构的设计 20 7 1 脱模机构的要求 20 7 2 塑件推出形式 21 7 3 塑 件的推出机构 21 第八章 第九章 排气 系统设计 22 温度调节系统设计 22 9 1 温度调节系统 22 9 2 加 热系统及冷却系统的设计 24 9 3 冷却系统的计算 25 第十章 典型零件的制造工艺 26 结论 28 致谢 参考文献 第一章 绪论 1 1 引言 模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制 品的工具 在各种材 料加工工业中广泛地使用着各种模具 例如金属铸造成型使用 的砂型或压注模 具 金属压力加工使用的锻压模具 冷压模具及成型陶瓷 玻璃等制 品使用的各 种模具 塑料模具是指用于成型塑料制件的模具 它是型腔模的一种类型 模具是工业生产中的重要工艺装备 模具工业是国民经各部门发展的重要基 础之 一 模具设计水平的高低 加工设备的好坏 制造力量的强弱 模具质量的 优劣 直 接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代 影响着产品质量和经 济效益的提高 对塑料模具的全面要求是 尺寸精度 外观 物理性能等各方面均能满足使用要 求的优质制品 高效率 自动化 操作简便 结构合理 制造容易 成本低廉 尽量减少开模 合模和取制件过程中的手工劳动 为此常采用自动开合模 及自 动顶出机构 合理的加工工艺 高效的设备 先进的模具 1 2 塑料模具在国民经 济中的作用 塑料模具 简称塑模 的现代设计与制造和现代塑料工业的发展有极密切 的 关系 塑模是现代塑料工业中的重要工艺装备 塑模工业是国民经济的基础工业 用塑模生产成形零件的主要优点是制造简单 材料利用率高 生产效率高 产品 的尺寸规格一致 特别是对大批量生产的机电产品 更能获得价廉物美的经济效 果 塑模也是成型塑料制品的主要工具 它的结构和加工精度对塑件的质量和生 产效率 等有直接的关系 因而世界各国对塑模的现代设计与制造技术都极为关 注 近年来国 外对塑模的热浇道 温度控制系统 应用数控机床加工及减少热处 理变形等方面都作 了许多探索 并取得了一定的成果 塑模广泛应用于成型塑料制品 它利用塑料在 高温下所具有的流动性或可塑 性 将其成型为具有一定形状和尺寸 并通过化学或 p a g e 2 物理变化 定型为塑料制品 在塑料加工工业中 普遍使用有以下几种塑模 1 压缩成型的塑料模具 它是将塑料原料直接加入敞开的塑模型腔内 当塑 模闭合后 在加压和加热的作用下 塑料成为流动状态并充满型腔 然后通 过化学或 物理变化使塑料硬化定型 2 压入成型的塑料模具 它是成型热固性塑料或封装 电器元件等用的一 种塑料成型模具 这种塑模设有单独的加料室 成型及加料前先闭 模 然后将塑 料放入加料室内预热加压成粘流状态时 再使塑料通过塑模的浇注系统 以高速 挤入塑模型腔中去 继续加热加压 直到完成塑料的固化而成型 3 挤 出成型的塑料模具 它是将放入料斗中的原料由螺旋送入加热室 在加热室的模具端 加热成粘流状态的塑料 在挤出机的高压和高速作用下 通 过具有一定断面形状的 机头 口模 和定型模 套 而挤出成型 它主要用于热 塑性塑料 个别也有用于热 固性塑料的塑件成型 4 注射 塑 成型的塑料模具 它是将塑料原料注射在注 射机的加热料 桶内 受热呈熔融状态 在注射机的螺杆或柱塞的推动下进入塑模型腔 是塑料 在型腔内硬化成型 此外 还有发泡成型塑模 真空成型塑模 吹塑成型 塑模 玻璃纤维增强塑 料成型塑模等等 但这些塑模的设计是建立在以上所述常用 的集中塑模设计基础 上 且比较简单 随着塑模成型方法的不断出现 必然将还会产 生各种新型塑料 的新型成型模具 近年来我国塑料工业生产的发展速度很快 塑料 的应用正普及到国民经济领 域的各个部门 采用塑模加工的塑件也很多 如各种管材 板材 异型材 复合 管材 发泡型材及棒材等 都广泛用于纺织品 医药品 化学 物品 机密仪器 日用品及机械行业中的齿轮 轴承等机械零件 在汽车 飞机 造船业中的仪表 车门 内衬等 化学工业中的贮槽 贮罐 填料等 电子及电 信工业中的电线 电缆绝缘层及防护套等也得到广泛的应用 特别是在建筑工业中 塑料的应用更为 广泛 以塑代木 以塑代金属 为人类钻寻求解决替代有限的木 材和贵重金属 材料开辟了新途径 当前在我国塑料战线上出现了许多新的塑膜结构 和新的塑模 的加工方法 为我国塑料模具的设计与制造走向现代化提供了有利条件 据资料 介绍 国外一些工业比较先进的国家在塑模的设计与制造方面 已经采用 CAD CAM 系统 这对提高塑料制品质量 缩短塑模制造周期 降低塑件成产成本方面 取得 较好经济效益 1 3 1 3 塑料成型模具发展趋势 近年来 塑料成型加工机械和成型模具增长十 分迅速 高效率 自动化 大 型 微型 精密 长寿命的模具在整个模具产量中所占 的比重越来越大 1 加深理论研究 随着对塑料成型加工原理的研究越来越深入 模具设计已由经验设计阶段逐步向 理论计算设计方面发展 这些理论为塑料模具的 计算机辅助设计和辅助工程奠定 了基础 2 高效率 自动化 如多层多型腔注射模 结构 各种自动脱出产品和流道凝料的脱模机构 自动分型 抽芯机构 热流道浇注系 统注射模具以及高效冷却结构 高效自动化的模具与高 速自动化的成型设备相配合对 提高生产效率 提高产品质量 降低生产成本起了 很大作用 3 大型 超小型及 高精度 随着塑料应用领域日益扩大 在建筑 机械 汽车 仪器 家用电器等采用了 许 多大型 精密和高寿命的塑料制品 如汽车壳体 洗衣机桶 传动齿轮 轴承等 大型模具设计要求作详细准确的理论计算 由于模具自重大 物料流程长 型腔 易 变形 因此在结构设计上需作更为周密的考虑 高精度模具要求配合精度和运 动精度 都很高 耐磨损 模温控制精确 在高压下成型 收缩变形小 4 革新模具制造工 艺 塑料模具制造中最困难的部分是型腔 特别是异形复杂型腔的加工 若采用各种 坐标机床 仿形机床 光控机床 数控机床等来代替传统的机械加工方法 这样 不仅 缩短制模周期 提高模具精度 而且还降低了劳动强度和生产成本 采用精 密铸造 冷挤压 电加工等新工艺技术给模具型腔加工带来了巨大方便 5 模具计算机辅助设 计 CAD 辅助工程 CAE CAD 软件的主要功能是几何造型技术 它将制品图形立体 地精确地显示在屏幕上 完成制件设计的绘图工作 对制品或模具进行力学分析 CAE 软件中流动软件可以模拟熔体在模内的流动过程 冷却分析软件可模拟熔体 的凝 固过程和在模内的温度变化 预测可能出现的问题 如制品缺陷 翘曲 变 形 内应 力等 使计算结果优化 6 标准化 模具标准化包括塑料注射模零件标准 塑料注射模零件技术条件 塑料注射模模 架标准 塑料注塑模技术条件等 其中零件标准包括导柱 导套 推杆 模板等 模具标准化为塑料模具设计和制造都带来极大的方便 由于标准件可以直接购 买 因 p a g e 3 此模具设计制造者只需精心设计和加工型腔 这样使塑料模具设计和制造 周期大为缩 短 成本降低 质量得到保证 目前发达国家标准化程度达到 30 以 上 我国标准化 程度不高 还需大力推广 充实完善 1 4 1 4 设计任务及步骤 注射成型模具是塑料成型模具的一种 注射过程是指 塑料先加在注射机的加 热料筒内 塑料受热熔融 在注射机的螺杆或活塞推动下 经 喷嘴和模具的浇注 系统进入模具型腔 塑料在模具型腔内硬化定型 注塑模具主要 用于热塑性塑料制品的成型 但近年来也越来越多地用于热固 性塑料成型 注射成 型在塑料制件成型中占有很大比重 世界塑料成型模具产量 中约半数以上是注塑模具 1 设计任务 设计一套生产电源按钮的注塑模具 要求批量生产 主要内容包 括 1 独立拟定塑件的成型工艺 正确选用成型设备 2 合理的选择模具结 构 根据塑件图的技术要求 提出模具结构方案 并使 之结构合理 质量可靠 操作 方便 3 正确的确定模具成型零件的结构形状 尺寸及其技术要求 4 所设 计的模具应当制造工艺性良好 造价便宜 5 充分利用塑料成型优良的特点 尽 量减少后加工 6 设计的模具应当能高效 优质 安全可靠地生产 且模具使用 寿命长 2 设计产品 电源按钮 1 塑件 电源按钮 分析 1 塑件 如图 1 1 所示 2 塑料名称 ABS 3 色调 不透明 黑色 4 生产纲领 大批量生产 5 尺寸要求 如图 1 2 所示 图 1 1 图 1 2 3 设计步骤 见表 1 1 表 1 1 设计步骤 设计准备 阅读设计任务书 明确设计任务 装拆模具结构 阅读设 计指导书 准备设计资料及绘图工具 塑件在 模具中的成型位置 分型面和型腔数量的确定 浇 模具总体机构 的设计 注系统形式 和浇口的设计 成型零件的设计 脱模推出结 构的设计 合模导向机构的设计 排气 系统和温度调节系 统的设计和模架选择等 装配图的设计 初绘模具装配草图 各部分 的结构设计 协调好各零件之 间的装配关系 完成装配工作图 零件工作图的设计 编 写设计说明书 设计总结及答辩 绘制制定的成型零件工作图 整理和编写设计说明书 进行设计总结 完成答辩准备工作 第二章 拟定模具结构形式 2 1 塑件结构及成型工艺性分析 1 塑件分析 1 结构分析 塑件为电源按键 两端挂钩起定位作用 中间圆柱用来固定弹 簧 同时含 有四个加强筋 该塑件要求表面平整光亮 无缩凹 无顶出 无白化 所以对模具型 腔表面的光洁度有较高的要求 2 成型工艺分析 精度等级 采用一般精度 5 级 脱模斜度 该塑件壁厚为 1 5m m 取脱模斜度为 30 2 ABS 的性能分析 1 使用性能 ABS 具有刚性好 冲击强度高 耐热 耐低温 耐化学药品性 机械强 度和电器 性能优良 易于加工 加工尺寸稳定性和表面光泽好 容易涂装 着色 主 要应 用 汽车 器具 电子 电器 建材 ABS 合金 共混物 2 成型性能 a 吸 湿性强 必须充分干燥 对表面要求光泽的塑件应长时间的预热干燥 b 流动性中等 比聚苯乙烯 差 AS 但比聚碳酸酯 聚氯乙烯好 溢边料为 0 04m m 左右 c 成型时宜取高料温 高模温 对耐热 高抗冲击和中抗冲击型树脂 料温更适 宜 取高 但必须注意料温对物性影响较大 料温过高易分解 分解温度 250 比聚 苯乙烯易分解 对要求精度较高的塑件 模温宜取 50 60 对于光泽 及耐热 型料模温 宜取 60 80 注射压力应比成型聚苯乙烯时高 用柱塞式 注塑机成型 时 料温为 180 230 注射压力为 100 140 MPa 用螺杆式 注塑机成型时 料温为 160 220 注射压力为 70 100 MPa d 塑模设计时要注意减小浇注系 统的料流阻力 进料口处易发生熔接痕 应合理 选择进料口位置及其形式 2 2 分 型面位置的确定 为了塑件及浇注系统凝料的脱模和安放嵌件的需要 将模具型腔适 当的分成 两个或者更多部分 这些可以分离部分的接触表面 统称为分型面 在模 具设计阶段 应首先确定分型面的位置 然后选择模具的结构 分型面 设计是否合理 对塑件质量 工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大影 响 分型面的选择原则 1 2 3 4 5 6 7 8 9 有利于保证塑件 的外观质量 分型面应选择在塑件的最大截面处 尽可能使塑件留在动模一侧 有 利于保证塑件的尺寸精度 尽可能满足塑件的使用要求 尽量减少塑件在合模方向 上的投影面积 长型芯应置于开模方向 有利于排气 有利于简化模具结构 遵循以上原则 分型面选择方案有如下两种 1 分型面方向与开模方向垂直 如图 2 1 所示 p a g e 4 图 2 1 2 分型面方向与开模方向平行 采用滑块 斜导柱来实现 如图 2 2 所示 图 2 2 由于本模具是一模两腔 要使用四组滑块和斜导柱 为了简化模具结构 是 塑 件美观 采用方案 1 2 3 确定型腔数量和排列方式 一般来说 大中型塑件和 精度要求高的小型塑件优先采用一模一腔的结构 但对于精度要求不高的小型塑件 没有配合精度要求 形状简单 又是大批量 生产时 采用多型腔模具可提供独特 的优越条件 能提高生产效率 降低生产成 本 故本套模具初步拟定一模两腔 型腔 排列方式采用单列直排 2 4 模具结构形式的确定 由以上分析知 该模具采用单分 型面注射模 一模两腔 单列直排 导柱导 套导向 流道采用平衡式 浇口采用平缝 式浇口 合模后 动 定模组合构成型 腔 主浇道在定模一侧 分浇道及浇口在分型 面上 动模上设有推出机构 用以 推出塑件和浇注系统凝料 推出板设有回位杆及弹 簧 使其自动回位 便于自动 生产 2 5 注射机型号的确定 2 5 1 注射量的计算 1 塑件质量 体积计算 根据塑件建模 并对模型进行分析得 塑件体积 V1 3 54c m 3 2 浇注系统凝料体积的初步计算 可按塑件体积的 0 6 倍计算 由于该模 具采用一模两腔 所以浇注系统的凝料体积为 V2 2V1 0 6 2 3 54 0 6 4 24 c m 3 3 该模具一次注射所需塑料 ABS 体积 V0 2V1 V2 7 08 4 428 11 508 c m 3 质量 m 0 V0 1 02 11 508 11 74g 2 5 2 注射机型号的选定 根据以上计算 初步选定 型号为 SZ 60 450 的注塑机 主要技术参数见表 2 1 表 2 1 SZ 60 450 的注塑机主 要技术参数 螺杆直径 m m 理论容量 c m 3 注射质量 g 30 78 80 拉杆内间距 m m 最大 模具厚度 m m 最小模具厚度 m m 280 x 250 300 100 塑件质量 m 1 3 6g 注射速率 g s 塑化能力 g s 额定注射压 MPa 螺杆转 r m i n 锁模力 k N 开模行程 m m 60 5 6 170 14 200 450 220 推出行程 m m 顶出杆根数 定位孔直径 m m 顶出中心孔直径 m m 喷 嘴 球半径 S R m m 孔直径 m m 60 1 55 45 13 3 2 5 3 型腔数量以及注射机有关工艺参数的校核 1 型腔数量的校核 1 由注塑 机料筒塑化速率校核型腔数量 n KMt 3600 m 2 m 1 上式右边等于 33 2 符合要求 式中 K 注射机最大注射量的利用系数 结晶型塑料一般取 0 75 M 注塑 机额定塑化量 g s 该注射机为 5 6g s t 成型周期 因塑件小 壁厚不大 取 30s m 1 单个塑件的质量 g 取 m 1 3 6g m 2 浇注系统所需塑料质量 取 m 2 4 32g 2 按注射机最大注射量校核型腔数量 n Km N m 2 m 1 上式右边等于 15 2 符合要求 式中 m N 注射机允许的最大注射量 g 该注射机为 80g 3 按注射机额定锁模力校核型腔数量 n F p 型 A2 p 型 A1 上式右边等于 4 2 符合要求 式中 F 注射机额定锁模力 N 该注射机为 450KN A1 2 个塑件在模具分型面上的投影面积 m m 2 A1 1254m m 2 A2 浇注 系统在模具分型面上的投影面积 m m 2 A2 235m m 2 p 型 塑料熔体对型腔的成型压力 MPa 一般是注射压力的 30 65 该处取型腔平均压力为 35 MPa 2 注射压力的校核 校核所选注射机的额定压力 p e 能否满足塑件成型时所需要 的注射力 p 0 塑件 成型时所需要的压力一般由塑料流动性 塑件结构和壁厚以及浇 注系统类型等因 素所决定 在生产实践中其值一般取 70MPa 150MPa 设计中要求 p e k p 0 1 3x 100 130 MPa 而 p e 170MPa 注射压力校核合格 式中 k 注 射压力安全系数 一般取 k 1 25 1 4 取 1 3 p 0 取 100 MPa 3 锁模力的 校核 锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力 当高压塑料熔体 充 满型腔时 会沿锁模方向产生一个很大的胀型力 因此 注射机的锁模力必须 大于该 模的胀型力 即 F k 0Ap 型 1 2x 1489x 35 52 157KN 而 F 450KN 锁模力 校核合格 式中 k 0 锁模力安全系数 一般取 k 0 1 2 1 2 取 1 2 4 安装尺寸的校核 1 喷嘴尺寸 主流道的小端直径 D 大于注射机喷嘴 d 通常为 D d 0 5 1 对于该模 具 d 3m m 取 D 3 5m m 符合要求 主流道入口的凹球面半径 SR0 应大于注射机喷嘴 球半径 SR 通常为 SR0 SR 1 2 m m 对于该模具 SR0 15m m 符合要求 2 定位 p a g e 5 圈尺寸 注射机定位孔尺寸为 55 m m 定位圈尺寸取 55 m m 两者之间呈较轻松的间 隙 配合 符合要求 3 最大与最小模具厚度 模具厚度 H 应满足 Hm i n H Hm a x 式中 Hm i n 100m m Hm a x 300m m 而该套模具厚度 H 20 45 30 30 70 20 215m m 符 合要求 5 开模行程和推出机构的校核 开模行程校核 H H1 H2 5 10m m 式中 H 注射机动模板的开模行程 m m 取 220m m H1 塑件推出行程 m m 取 25m m H2 包括流道凝料在内的塑件高度 m m 58m m 其值为 H 25 58 5 10 88m m 93m m 符合要求 推出机构校核 该注射机推出行程为 60m m 大于 H1 25m m 符合要求 6 模架尺寸与注射机拉杆内间距校核 该套模具模架的外形尺寸为 200m m x 200m m 而注射机拉杆内间距为 280m m x 250m m 因 280m m 200m m 符合要求 注 对于上面 2 3 4 5 6 的校核内容是与后面的模具结构设计交叉进行 的 但为 了行文整体形式与内容的统一 所以将此部分内容放于此 第三章 浇注系统的设计 浇注系统是指由注射机喷嘴中喷出的塑料进入型腔的流动通道 它能使塑料 熔体平 稳有序地填充型腔 并在填充和凝固过程中把注射压力充分传递到各个部 位 以获 得组织紧密 外形清晰的塑件 浇注系统设计是否合理直接影响塑件的外观 物性 尺寸精度和成形周期 设计浇注系统时应遵循以下基本原则 1 要适应塑料的成 型工艺性能 了解塑料的成型工艺性能 如塑料熔体的流动特性 温度 剪切速度对粘 度 的影响 型腔内的压力周期等 使浇注系统适应于所用塑料的成型特性要求 以 保证塑件质量 2 要能保证塑件的质量 避免常见的充填问题 尽量减少停滞现 象 停滞现象容易使工件的某些部分过度保压 某些部分保 压不足 从而使內应力增 加许多 尽量避免出现熔接痕 熔接痕的存在主要会影响外观 使得产品的表面较 差 而出现熔接痕的地方强度也会较差 尽量避免过度保压和保压不足 当浇注系 统设计不良或操作条件不当 会使 熔料在型腔中保压时间过长或是承受压力过大就是 过度保压 它会使产品密度较 大 增加內应力 甚至出现飞边 尽量减少流向杂乱 流向杂乱会使工件强度较差 表面的纹路也不美观 3 尽量减小及缩短浇注系 统的断面及长度 减少塑料熔体的热量损失与压力损失 减小塑料用量和模具外形尺寸 降低 成本 4 型腔布局要合理 尽量采用平衡式布局 从而保证在同一时间内塑料熔体充 满各型腔 而且使 每个型腔入口的压力相等 型腔布置和浇口开设部位力求沿模具轴 线对称 避免 在模具的单面开设浇口 以防止模具承受偏载而产生溢料现象 使型腔 及浇注系 统在分型面上投影的中心与注射机锁模机构的锁模力作用中心相重合 以 使锁模 可靠 锁模机构受力均匀 5 有利于型腔中气体的排出 浇注系统应能顺利 地引导塑料熔体充满型腔的各个角落 使型腔及浇注系统 中的气体有序排出 保证 充填过程中不产生紊流 避免因气体积存而引起凹陷 气泡 烧焦等塑件成型缺陷 6 防止型芯的变形和嵌件的位移 应尽量避免塑料熔体直接冲击细小型芯和嵌件 以防止熔体冲击力使细小型 芯变形 使嵌件位移 7 保证塑件外观质量 应使浇 注系统凝料与塑件容易分离 浇口痕迹易于清除修整 无损塑件的美 观和使用 所以 浇口应开设在隐蔽的地方 8 提高生产效率 在满足各型腔充满的前提下 尽可能 使塑件不进行或少进行后加工 以缩短 成型周期 提高生产效率 该模具采用普通 流道浇注系统 包括主流道 分流道 浇口 冷料穴 3 1 主流道的设计 主流道通 常位于模具中心塑料熔体的入口处 它将注射机喷嘴射出的熔体导 入分流道或型腔 中 主流道的形状为圆锥形 锥角 2 4 取 3 以便于 熔体的流动和开模 时主流道凝料的顺利拔出 1 主流道尺寸 为防止主流道与喷嘴处溢料 主流道 对接 处应制成半球形凹坑 二者应严密配合 小端直径 d 1 d 2 0 5 1 m m 3 0 5 1 取 d 1 3 5m m 否则主流道凝料将无法脱出 凹坑半径 R2 R1 1 2 m m 13 1 2 取 R2 15m m 凹坑深度 h 3 5m m 取 h 3 m m 流道长度 L 由定模板厚度确定 应尽可能短 一般 L 60m m L 42 4m m 2 主流道衬套的形式 由于主流道要与高温的塑料和喷嘴反复接触和碰撞 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 式即浇口套 以 便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理 常采用碳素工具钢 T8A 如 T10A 等 热处理硬度为 50 55HRC 3 主流道衬套的固定 采用主流道 衬套和定位圈设计成分体式 4 主流道凝料体积 q 主 h 12 D2 Dd d 2 42 p a g e 6 4 12 5 62 5 6 3 5 3 52 701m m 3 5 主流道的剪切速率 3 3q v R3 78 8 86s 在 5x 10 2 5x 10 3之间 符合要求 式中 q v 模具的体积流量 c m 3 s q v q 主 q 分 q 塑件 0 701 1 003 3 54 2 8 78c m 3 R 主流道平均半径 c m R 5 6 3 5 4 0 227c m 3 2 分流道的设计 分流道是指主流道末端与浇口之间这一段 塑料熔体的流动通道 它是浇注系 统中塑料熔体由主流道流入型腔前 通过截面积 的变化及流向变换以获得平稳流 态的过渡段 因此分流道设计应满足良好的压力传递 和保持理想的充填状态 并 在流动过程中压力损失尽可能小 能将塑料熔体均衡地分 配到各个型腔 1 分流道的形状及尺寸 采用圆形流道 它的比表面积小 热量损 失和流动阻力小 但流道应分别开设在动定模两个部分 对机械加工精度要求比较 高 对于流动性不太好的塑料或薄壁塑件 采用圆形流道 直径尺寸 分流道的直 径过大 不仅浪费材料 而且冷却时 间增长 成型周期也随之增长 造成成本上的浪 费 分流道的直径过小 材料的 流动阻力大 易造成充填不足 或者必须增加射出压力才能充填 根据产品的 重 量或投影面积 选择分流道直径为 5m m 2 影响分流道设计的因素 1 塑件的 几何形状 壁厚 尺寸大小及尺寸的稳定性 内在质量及外观质量 的要求 2 塑 料的种类 及塑料的流动性 收缩率 熔融温度 熔融温度区间和固化 温度 3 注射机的压力 加热温度及注射速度 4 主流道及分流道的脱落方式 5 型 腔的布置 浇口的位置及浇口的形式选择 3 对分流道的要求 1 塑料流经分流道 时的压力损失要小 2 分流道的固化时间应大于塑件的固化时间 以利于压力的 传递及保压 3 保证塑料熔体迅速而均匀地进入各个型腔 4 分流道长度应 尽可能短 其容积小 5 便于加工及刀具的选择 6 每节分流道要比下一节 分流道打 10 20 4 分流道长度 长度应尽量短 且少弯折 L 38m m 5 分流道表 面粗糙度 一般取 0 63 m 1 6 m 即可 6 分流道的布置形式 采用平衡式布置 从 主流道到各个型腔的分流道 其长度 形状 断面尺寸 都是对应相等的 7 分流道 剪切速率的校核 3 3q Rn 3 315s 符合要求 式中 q 分流道的体积流量 c m 3 s q 1 003 3 54 2 8 083c m 3 Rn 分流道截面的当量半径 c m Rn 0 25c m 3 3 浇口的设计 浇口也称进料口 是连接分流道与型腔的通道 除直接浇口外 它是浇 注系 统中截面尺寸最小的部分 但却是浇注系统的关键部分 浇口的位置 形状及尺 寸对塑件性能和质量的影响很大 浇口的作用是使从流道来的熔融塑料以较快的 速 度进入并充满型腔 型腔充满塑料以后 浇口应按要求迅速冷却封闭 防止还 未冷却 的熔体回流 浇口的位置 数量 形状 尺寸等是否适宜直接影响到产品外观 尺寸精度 物理性能和成型效率 浇口过小 易造成充填不足 短射 收缩凹陷 熔接痕等 外观上的缺陷 且成型收缩会增大 浇口过大 浇口周围产生过剩的残余应 力 导致产品变形或破裂 且浇口的去除加工困难等 本套模具采用平缝式侧浇口 它的特点为 对于大面积的扁平制件 如片状 物 可以采用平缝式浇口 这时物料通 过特别开设的平行流道得到均匀分配 以较低的线速度平行地均匀地进入型腔 降低 的制件的内应力 特别是减少了因 取向而产生的翘曲 提高了制件质量 尺寸 平 缝式侧浇口比普通矩形浇口薄 t 约为 0 25 0 65m m 本设计 取 h 0 6m m 宽度 W 1 6m m 长度 l 3m m 浇口剪切速率校核 6V3 Wh 2 6x 3 54 0 16x 0 06 2 3687 5s 符合要求 式中 V3 浇口的体积流量 W 浇口宽度 h 浇口深度 3 4 冷料井的设计 冷料井作用 贮存冷料 因两次注射间隔产生的冷料及熔体流动的前 锋冷料 防止熔体冷料进入型腔 冷料井位置 卧式或立式注射机用模具的冷料井 设在主流道正对面的动模 上 直径宜稍大于主流道大端直径 以利冷料流入 本 模具采用采用带 Z 型头拉料杆的冷料井 这是一 种常用的冷料穴 其底部成钩形 塑件成型后 穴内冷 料与拉料杆的钩头搭接在一起 拉料杆固定在推杆固定 板上 开模时 拉料杆通过钩头拉住穴内冷料 使主流 道凝料脱出定模 然后随推出机构运 动 将凝料与塑件 一起推出动模 取塑件时须朝钩头的侧向稍许移动 即 可将塑件 与凝料一起取下 带 Z 形头拉料杆的冷料井 第四章 成型零件设计 模具中确定塑件几何形状和尺寸精度的零件称为成型零件 包括凹模 型芯 镶件 成型杆和成型环等 成型过程中成型零件受到塑料熔体 p a g e 7 的高压作用 料流 的冲刷 脱模时与塑件发生摩擦 因此 成型零件要求有正确的几 何形状 较高 的尺寸精度和较低的表面粗糙度 此外还要求成型零件具有合理的结 构和良好的 加工工艺性 具有足够的强度 刚度和表面硬度 设计成型零件时 应 根据塑料的特性和塑料的结构及精度要求 确定型腔的 总体结构 选择分型面和浇口 位置 确定脱模方式 排气位置和冷却水道的布置 等 然后根据成型零件加工 热处 理 装配等要求进行成型零件的结构设计 计 算成型零件的工作尺寸 对重要的成型 零件进行刚度和强度的校核 4 1 成型零件结构设计 1 凹模 凹模是成型塑件外表面 的重要零件 按结构可分为整体式和组合式两类 本模具采用整体式凹模 由整块金 属材料加工而成成型的塑件尺寸精度高 没有 拼合缝 外形美观 适合于成型外形简 单的中小型塑件 2 凸模 凸模是成型塑件内表面的零件 一般是指成型塑件中较大 的 主要内腔的零 件 因此又称为主型芯 按结构可分为整体式和组合式两种 本 模具采用组合式 型芯单独加工 然后过盈配合到固定板上 4 2 成型零件尺寸计算 成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用来构成塑件的尺寸 主要有型腔和 型芯的 径向尺寸 包括矩形和异形零件的长和宽 型腔的深度尺寸和型芯的高 度尺寸 型芯和型芯之间的尺寸等 任何塑件都有一定的几何形状和尺寸精度的 要求 如有配 合要求的尺寸 则精度要求较高 在模具设计时 应根据塑件的尺 寸精度等级确定模 具成型零件的工作尺寸及精度等级 影响塑件尺寸精度的主要 因素有以下几个方面 1 塑件收缩率所引起的尺寸误差 s 塑件成形后的收缩率与塑料的品种 塑件的形状 尺寸 壁厚 模具的结构 成型工艺条件等因素有关 在模具设计 时 要准确地确定收缩率是很困难的 因为成型后实际收缩率与计算收缩率有差 异 生产中工艺条件变化 塑料批次的改变也造成塑件收缩率的波动 这些都会 引起塑件尺寸的变化 2 模具成型零件的制造误差 z 模具成型零件的制造精 度是影响塑件尺 寸精度重要因素之一 成型零件加工精度越低 成型塑件的尺寸精度 也越低 3 模具成型零件的磨损 c 模具在使用过程中 由于塑料熔体流动的冲 刷 脱模时塑件的摩擦 成型过程中可能产生的腐蚀性气体的锈蚀以及由于上述 原 因造成的成型零件表面粗糙度提高而重新进行打磨抛光等 均会造成成型零件 尺寸 的变化 磨损结果使型腔尺寸变大 型芯尺寸变小 4 模具安装配合的误差 j 模具成型零件装配误差以及在成型过程中成 型零件配合间隙的变化 都会引起塑件尺 寸的变化 一般情况下 收缩率的波动 模具制造公差和成型零件的磨损是影响塑件 尺 寸精度的主要原因 而收缩率的波动引起塑件尺寸误差随塑件尺寸的增大而增 大 因此 生产小塑件时 模具制造公差和成型零件的磨损是影响塑件尺寸的主 要因素 应提高模具精度等级和减少磨损 塑件尺寸 Ls 1 31 0 340 Ls 2 22 0 280 l M1 28 0 0 32 l M2 190 0 24 Hs 12 0 220 h s 10 50 0 20 1 型腔径向尺寸 LM1 z 0 1 s Ls 1 x z 0 30 951 0 0850 LM2 z 0 1 s Ls 2 x z 0 21 942 0 070 式中 s 塑件的平均收缩率 s 0 004 0 007 2 0 0055 Ls 1 塑件径向尺 寸 矩形长 Ls 1 31 Ls 2 塑件径向尺寸 矩形宽 Ls 2 22 x 修正系数 0 5 0 75 取 0 6 塑件尺寸公差 见塑件上尺寸公差值 z 模具成型 零件制造公差 取 4 2 型芯径向尺寸 l M1 0 l M2 0 z z 1 s l M1 x 0 z 27 9480 0 08 1 s l M2 x 0 z 18 9 510 0 06 式中 l M1 塑件径向尺寸 矩形长 l M1 28 l M2 塑件径向尺寸 矩形宽 l M2 19 3 型腔深度和型芯高度尺寸 H z 0 p a g e 8 1 s Hs x 0 z 11 928 0 0550 h 0 z 1 s h s x 0 z 10 43250 0 05 式中 Hs 塑件外壁 高度 Hs 12 h s 塑件内壁高度 h s 10 5 第五章 模架的确定 以上计算完成之后 可根据计算结果选定模架 为了生产需 要 选用标准模 架 大大缩短模具制造周期 由型腔的布局以及相互的位置尺寸 再根据成型零件尺寸结合标准模架 选 用模架尺寸为 200m m X 200m m 的标准模架 可 符合要求 模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉 模具外表面尽量不要有突出部分 模具外表面应光洁 加除防锈油 两模板之间应有分模间隙 即在装配 调试 维修过程中 可以方便的分开两模板 1 定模座板 200m m X 200m m 厚 20m m 定 模座板是模具与注射机连接的固定板 材料为 45 钢 通过 4 个 M10 的内六角圆柱螺 钉与静模板连接 定位圈通过 2 个 M8 的内六 角圆柱螺钉与其连接 2 静模板 2 00m m X 200m m 厚 45m m 用于固定导套 应有一定的厚度 并且有足够的强度 用 45 钢制成 其上 导套孔与导套采用 H7 k 6 配合 与浇口套采用 H7 m 6 配合 3 型芯固定板 200m m X 200m m 厚 30m m 用于固定型芯 导柱 顶管 复位杆 采用 45 钢 与顶管采用 H7 f 7 配合 与导柱采用间隙配合 与复位杆采用 H7 e 7 配合 4 垫板 200m m X 200m m 厚 30m m 用于固定导柱 采用 45 钢 与导柱采用 H 7 k 6 配合 通过 4 个 M8 的内六 角圆柱螺钉与型芯固定板连接 5 垫块 28m m X 200m m 厚 70m m 采用平行垫块 材料为 Q235 作用是动模座板与垫板之间形成推 出机构的 动作空间 或是调节模具的总厚度 以适应注射机的模具安装厚度要求 6 推杆固定板 150m m X 200m m 厚 13m m 材料为 45 钢 与顶管采用 H7 f 7 配合 7 推板 150m m X 200m m 厚 15m m 材料为 45 钢 使用 4 个 M6 的螺钉 与推杆固定板连接 8 动模座板 200m m X 200m m 厚 20m m 材料为 45 钢 其上 顶管孔处采用 M10 的丝堵固定顶杆 使用 4 个 M10 的内 六角圆柱螺钉与垫块 垫 板 型芯固定板相连接 采用 4 个 M10 的内六角圆柱螺 钉与垫块连接 第六章 导向机构的设计 导向机构的定义 保证动模和定模正确定位与导向的零 件 导向机构的形式 导柱 导套导向 导向机构作用 1 定位 为避免模具装 配时方位搞错而损坏模具 并且在模具闭合后使型腔 保持正确的形状 不至因为位置 的偏移而引起塑件壁厚不均 2 导向 动定模合模时 导向机构首先接触 引导 动定模正确闭合 避免凸 模或型芯先进入型腔 以保证不损坏成型零件 3 承受 一定侧压力 导柱在工作中承受了一定的单向侧压力 并用于承受推 板和定模型腔板 的重荷并保持合模运动平稳 当侧压力很大时 需要增设锥面定 位装置 6 1 导向 机构的总体设计 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 其中心距模 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 该模具采用四根导柱 其布置为等直径导柱不对称布置 3 该模具导柱 安装在垫板 型芯固定板和静模板上 导套安装在静模板上 4 为了保证分型面 很好的接触 导柱和导套在分型面处应有承屑槽 可在导 套的孔口倒角 5 合模 时 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 6 2 导柱设计 1 该模具采用带头导柱 加油槽 2 导柱的长度必须比凸 模端面高度高出 6 8m m 3 为使导柱能顺利的进入导向孔 导柱的端面常做成圆锥 形或球形的先导部 分 4 导柱的直径应根据模具尺寸来确定 应保证有足够的抗 弯强度 该导柱直 径有标准模架知为 16m m 5 导柱的安装形式 导柱固 定部分与垫板按 H7 k 6