塑料模具说明书.doc

沈阳航空工业学院毕业设计 论文 1 1 1 工艺分析工艺分析 1 1 材料介绍材料介绍 1 1 制件材料为尼龙 PA1010 polyamide1010 尼龙学名为聚酰胺 PA PA 的常用特 性有 1 PA 的机械强度好 密度为 1 0 1 01g 平均分子量为 2 7 万 结晶度为 40 3 cm 60 吸水性较大 吸水后体积膨胀 从而影响制品尺寸精度 2 PA 大都质地坚韧 不甚透明的角质材料 无味无毒 燃烧时有羊毛烧焦味 他 的结晶性强 熔点高 大多在以上 能耐油 耐一般溶剂 PA 力学性能200 C 优异抗拉和抗冲击强度优于一般塑件 有较高的耐弯疲劳强度 摩擦系数小 良好的自润滑性 耐磨性好 3 PA 化学性能良好 软化温度范围窄 耐低温性能好 4 PA 不足 吸水性强 吸水后使气密性急剧下降 透湿率大 在高温下尺寸稳定 性差 高温稳定性差 易降解老化 2 2 PA 的主要用途 可制作有一定承载能力的机械零件 如齿轮 轴承 泵叶轮 密封圈 蜗杆等 也可制成电子电气零件 如线圈骨架 各种绝缘件等 还可用于化工设备 制作化 工管道等 3 PA 注塑成型的工艺条件 PA 成型性能注意事项 1 由于有很强的吸湿性 在成型前必须进行余热干燥 并应预防预热干燥后的再 吸湿 干燥后的含水量不应超过 0 3 2 由于 PA 为结晶性塑料 熔点高 熔融是热稳定性差 若料温超过 300 滞留C 时间超过 90min 则易分解 3 PA 融料粘度低 流动性极好 易于充模 4 增大流道及进料口截面尺寸可改善缩孔和凹痕现象 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 2 5 PA 收缩范围大 收缩率也大 方向性明显 易发生缩孔凹痕 变形 因此要求 成型条件稳定 6 PA 塑件壁厚应尽量均匀 对于深高型塑件 壁厚塑件 脱模唾沫斜度应取大 7 PA 熔点高要求在较高温度下成型 8 热扩散系数大 以散热 叫道壁上易生成较厚壳层 因此主浇到截面应稍大 9 注塑速度要较高 以防其在型腔中快速凝固 10 熔融温度范围窄 因此主流道应粗短为好 否则易造成 凝固 PA 主要注塑成型条件 1 料筒温度 PA 热稳定性不好 料筒温度不宜过高 螺杆式注塑机料筒温度最好 比塑件熔点高 10 30 柱塞式注塑机料筒温度应比熔点高 30 50 喷嘴温C C 度一般比料筒前部低 10 20 C 2 模具温度 一般控制在 40 100模具温度高时 塑件硬度大 耐磨性好 模具温度低C 时 伸长率大 透明性和韧性好 但不可过低 要根据塑件壁厚而定 3 注塑压力 PA 融料粘度低 流动性好 可在较低注塑压力下成型 一般压力为 100 160MPa 但过低会产生凹陷 波纹等缺陷 过度会出现飞边 且趋向性强 PA1010 基本参数 密度 3 g cm 吸水率 24h 收缩率 成形模具 温度 C 料筒温度 C 拉伸强度 MPa 1 041 6 3 00 4 1 055 65200 30054 弹性模量 MPa 弯曲强度 MPa 冲击强度 不断 无缺口 硬度体积电阻 率 cm 介质强度 3 1 28 10 88 25 3 2 kJ m 11 6HB M85 114 13 1 5 10 20KV mm 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 3 1 2 塑料件工艺塑料件工艺 塑件为锁盖塑件 实体图见图 1 1 图 1 1 锁盖塑件 塑件壁厚为 3mm 有 2 个方向抽芯 制件大体尺寸为 形状较复杂 645437 mm 外形不规则 由各种圆柱面 直壁面相交接组成 据此定了三套方案 方案一 考虑到大型芯不宜做成侧抽芯 故将小型芯作为侧抽芯 并且锁盖件 下端面呈阶梯形分布 故采用一次分型机构 一模两腔 塑件分型面采用梯形分型 面 采用推板式脫模机构将塑件脱模 方案二 将分型面设置为平面 利于凹模固定板已经凸模固定板的加工 同时 在型芯固定板上使用镶块成型锁盖后端突出板 方案三 使用点浇口双分型机构 小型芯为侧抽芯 第一次分型脱出侧型芯 第二次完成脱模 脱模机构为推杆 考虑到塑件的壁厚不太均匀 且形状复杂 这样会使塑件在冷却成型时收缩不均 匀 容易产生应力 且塑件壁厚较大的部分容易形成缩孔 缩松和凹陷等缺陷 所 以在成型加工时要尽量做到冷却均匀 补缩充分 以减少塑件在成型时容易产生的 缺陷并尽量减少应力 所以在模具设计时要充分考虑冷却系统的设置和安放问题 PA 为低粘度塑料 流动性好 在此利用分型面间隙排气 分型面处尺寸精度可以放 宽一些 在设计分流道时 由手册中给出的最佳截面形状是圆形 但是分型面为两 个半圆型的分流道工艺性不佳 且模具闭合后难以精确保证两半圆对准 不宜采用 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 4 故采用了在型腔固定板上开设的梯形分流道 这种分流道易于加工 在半径适当的 情况下效果与圆形分流道的流动性与传热效果一样好 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 5 2 2 成型方案分析与选择成型方案分析与选择 根据塑料制件图可以看出 由于塑料件本身形状特点 塑料件的分型面可 以有两种 其一是第 1 章 1 2 节中论述的方案一 三的梯形分型面 其二是第 1 章 1 2 节中论述的方案二的平直面 除此若把分型面设在其它面上 将会导 致无法分型或是塑料件损坏 2 1 成型方案 成型方案 1 方案一 模具采用一模两腔 一次分型 模具采用斜导柱侧抽芯 浇口形式采用侧浇口 脱模采用推杆式脫模机构将塑 件脱模 如图 2 1 所示 为了方便读图 下图所示位置为实际位置逆时针旋转 90 度所得 图 2 1 方案一草图 一模两腔 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 6 2 方案二 模具采用一模二腔 一次分型 模具采用阶梯分型面 将型腔固定板与型芯固定板做成阶梯型板 采用侧浇口 顶出机构为推杆顶出机构 如图 2 2 所示 图 2 2 方案二草图 一模两腔 图 2 3 方案三草图 一模两腔 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 7 3 方案三 模具采用一模二腔 二次分型 模具采用斜导柱侧抽芯 采用点浇口 脱模采用推杆脫模机构 如图 2 3 所示 表 2 1 成型方案优缺点分析 成型方案优点缺点 方案 一 一模两 腔 1 模具采用侧浇口 浇口易加工 修模方 便 2 一模两腔 生产效率高 适合生产批量 较大场合 3 采用推杆式脫模机构 对塑件表面损伤 小 4 采用左 右 下三个方向抽芯省去了上 面方向的抽芯 可以省去弹簧或其它支撑上 面型芯的机构 5 模具结构受力对称 均匀 模具不易磨 损 一模两腔效率高 适于大批量生产 1 侧浇口会留下残留痕迹 影响塑件表面质 量 2 侧浇口会形成熔接痕 缩孔 气孔等塑件 缺陷 且注塑压力损失大 对深型腔塑件排 气不便 3 推杆与塑件接触面积小 易损坏塑件或使 之变形 方案二 一模两 腔 1 模具采用侧浇口 浇口易加工 修模方便 2 一模两腔 生产效率高 适合生产批量 较大场合 3 采用推杆式脫模机构 对塑件表面损伤 小 4 阶梯型板固定阶梯分型的型腔与型芯对 其有保护作用 3 1 1 主流较长 塑件熔料易凝固 影响塑件质 量 2 2 侧浇口会留下残留痕迹 影响塑件表面质 量 侧 3 侧浇口会形成熔接痕 缩孔 气孔等塑件缺 陷 且注塑压力损失大 对深型腔塑件排气不 便 4 4 阶梯型板不利于合模时对中 易损坏 型腔型芯 且给板的加工增加难度 方案三 1 采用点浇口 有利于降低塑件粘度 提 高流动性 有利于塑件填充 点浇口易于取 得浇注系统的平衡 与利于自动化操作 塑 1 点浇口压力损失较大 2 点浇口不利于成型流动性差及热敏性塑料 也不利于成型平薄易变形及形状复杂的塑件 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 8 一模两 腔 件浇口残留痕迹小 2 一模两腔 生产效率高 适合生产批 量较大场合 3 采用推杆式脫模机构 结构简单 易于 更换 3 采用带点浇口塑件收缩大易变形 综合考虑三种成型方案的优缺点 在根据塑料制件的生产批量是 30 万件 可以得出结论方案一最好 故这里选取方案一 一模二腔 来生产锁盖塑件 2 2 初选注射机 初选注射机 成型方案选定之后就要选择注射机 在这里计算塑料体积然后先初选注射 机 使用 Solidworks 软件能自动计算出所构建的三维模型的体积 塑件体积为 18508 36 采用一模两腔 考虑到还有主浇道 分浇道 冷料穴等部分 3 mm 塑料制件的体积应在注射机额定注射量的 15 80 左右比较合适 故先根据注 射量选用 SZ 100 630 型号注射机 其相关参数见下表 2 2 表 2 2 SZ 100 630 参数 螺杆直径 30mm 机器外形470010001815 3 mm 额定注射量 75 3 cm 定位环尺寸125mm 注射压力 224Mpa 动定模固定板尺寸 355315 2 mm 注射速率 60g s 喷嘴圆弧半径 15 mm 最大开合模行程 270mm 喷嘴孔直径 4mm 最大成型面积 550 2 cm 锁模力 630KN 模具最小厚度 150mm 拉杆空间 370320 2 mm 模具最大厚度 300mm 锁模形式双曲肘 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 9 3 3 成型零件设计成型零件设计 3 13 1 成型零件工作尺寸计算成型零件工作尺寸计算 这里的公差按自由尺寸级给出 3 1 13 1 1 塑料件尺寸分类 塑料件尺寸分类 图 3 1 塑件尺寸分类 3 1 塑件尺寸分类 塑件孔径向尺寸 0 16 S1 0 3A 0 32 S2 0 27A 0 20 S3 0 7A 0 40 S4 0 48A 0 32 S5 0 29A 0 24 S6 0 15 51A 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 10 0 20 S7 0 7A 0 18 S8 0 4A 0 36 S9 0 35A 0 32 S10 0 29A 塑件孔高度尺寸 0 6 S1 0 1B 0 28 S2 0 19B 0 28 S3 0 21B 0 28 S4 0 21B 0 18 S5 0 5B 0 18 S6 0 5B 0 20 S7 0 6 74B 0 24 S8 0 17B 0 18 S9 0 6B 塑件外形径向尺寸 0 S10 46 L54 0 S20 32 L30 0 S30 22 L13 0 S40 16 L3 0 S50 24 L18 0 S60 36 L35 0 S70 36 L35 0 S80 40 L41 0 S90 20 L9R 0 S100 18 L5 5R 塑件外形深度尺寸 0 S1 0 36 H35 0 S2 0 28 H22 0 S3 0 28 H24 0 S4 0 28 H24 0 S5 0 20 H8 5 0 S6 0 20 H8 中心距尺寸 S1 C90 10 3 1 23 1 2 由塑料制件的尺寸计算模具成形零件的工作尺寸 由塑料制件的尺寸计算模具成形零件的工作尺寸 由手册中查得尼龙 PA1010 材料的成型收缩率为 0 4 4 0 这里取收缩 率为平均收缩率 2 2 取模具制造精度为 IT7 级 cp S 0 4 4 0 2 型芯径向尺寸 依据塑件对应孔径向尺寸计算 由公式 式 3 1 zz 0 0 Mcps A 1 S Ax 公式中 为塑料件公差 x 为系数 取 x 0 75 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 11 把各尺寸代入公式 3 1 得如下 z 0 0 0 M10 16 0 053 3 A 12 2 30 75 0 16 3 186 z 0 0 0 M20 32 0 107 3 A 12 2 270 75 0 32 27 834 z 0 0 0 M30 20 0 067 3 A 12 2 70 75 0 20 7 30 z 0 0 0 M40 40 0 133 3 A 12 2 480 75 0 40 49 356 z 0 0 0 M50 32 0 11 3 A 12 2 290 75 0 32 29 88 z 0 0 0 M60 24 0 08 3 A 12 2 15 51 0 75 0 24 16 031 z 0 0 0 M70 20 0 067 3 A 1 0 9 70 75 0 20 7 30 z 0 0 0 M80 18 0 06 3 A 12 2 40 75 0 18 4 223 z 0 0 0 M90 36 0 12 3 A 12 2 350 75 0 36 36 04 z 0 0 0 M100 32 0 107 3 A 12 2 290 75 0 32 29 88 型芯高度尺寸 依据塑件对应孔高度尺寸计算 由公式 其中 x 0 67 式 3 2 zz 0 0 Mcps B 1 S Bx 把各尺寸代入公式 3 2 得如下 z 0 0 0 M10 24 0 08 3 B 1 0 9 20 5 0 24 2 14 z 0 0 0 M20 16 0 107 3 B 12 2 1 0 67 0 16 1 142 z 0 0 0 M30 28 0 093 3 B 12 2 190 67 0 28 19 63 z 0 0 0 M40 28 0 093 3 B 12 2 21 0 67 0 28 21 67 z 0 0 0 M50 18 0 06 3 B 12 2 50 67 0 18 5 25 z 0 0 0 M60 18 0 06 3 B 12 2 50 67 0 18 5 25 z 0 0 0 M70 20 0 067 3 B 12 2 6 740 67 0 20 7 04 z 0 0 0 M80 24 0 08 3 B 12 2 170 67 0 24 17 554 z 0 0 0 M90 18 0 06 3 B 12 2 60 67 0 18 6 267 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 12 型腔径向尺寸 依据塑件对应径向尺寸计算 由公式 式 3 3 zz M 0cps 0 L 1 S L x 把各尺寸代入公式 3 3 得如下 z 0 46 0 153 3 M1 0 0 0 L 12 2 54 0 75 0 46 54 843 z 0 32 0 106 3 M2 0 0 0 L 12 2 30 0 75 0 32 30 42 z 0 22 0 073 3 M3 0 0 0 L 12 2 13 0 75 0 22 13 12 z 0 16 0 053 3 M4 0 0 0 L 12 2 3 0 75 0 16 3 z 0 24 0 08 3 M5 0 0 0 L 12 2 18 0 75 0 24 18 22 z 0 36 0 12 3 M6 0 0 0 L 12 2 35 0 75 0 36 35 5 z 0 36 0 12 3 M7 0 0 0 L 12 2 35 0 75 0 36 35 5 z 0 40 0 13 3 M8 0 0 0 L 1 41 0 75 0 40 41 60 z 0 20 0 067 3 M9 0 0 0 L 12 2 9 0 75 0 20 9 05 z 0 18 0 06 3 M9 0 0 0 L 12 2 5 5 0 75 0 18 5 576 型腔深度尺寸 依据塑件对应深度尺寸计算 由公式 其中 x 0 67 式 3 4 zz M 0cps 0 H 1 S H x 把各尺寸代入公式 3 4 得如下 z 0 36 0 12 3 M1 0 0 0 H 12 2 35 0 67 0 36 35 5 z 0 28 0 093 3 M2 0 0 0 H 12 2 22 0 5 0 28 22 27 z 0 28 0 093 3 M3 0 0 0 H 12 2 24 0 67 0 28 24 32 z 0 28 0 093 3 M4 0 0 0 H 12 2 24 0 67 0 28 24 32 z 0 20 0 067 3 M5 0 0 0 H 12 2 8 5 0 67 0 20 8 54 z 0 20 0 067 3 M6 0 0 0 H 12 2 8 0 5 0 20 8 03 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 13 中心距尺寸 依据塑件中心距尺寸计算 由公式 式 3 5 zz Mcps C 1 S C 22 把各尺寸代入公式 3 5 得如下 z M1 0 23 C 12 2 99 20 033 22 模具上各成型零件的成型尺寸依据上述计算出来的对应尺寸给出 考虑到 便于脱模要加脱模斜度 查阅资料得出 PA 材料 型腔脱模斜度为 型20 40 芯脱模斜度为考虑到制品深度较大时 脱模斜度应选较小值 反之可25 40 选较大值 型腔脱模斜度可以比型芯小一些 此毕设塑件尺寸不大 精度为自 由级 精度不高 由于模具采用侧分型 且型腔呈圆弧面 故型腔可不必设脱 模斜度 综合考虑这里取型腔脱模斜度为 0 型芯脱模斜度为 塑件内孔以40 小端为准 符合图纸要求 斜度由扩大方向取得 外形以大端为准 符合图纸 要求 斜度由缩小方向取得 3 23 2 成型零件结构设计 成型零件结构设计 3 2 13 2 1 材料选择 材料选择 适合于尼龙 PA 材料成型的钢材有 PMS 10Ni3CuAlVS 供货硬度为 30HRC 易于切削加工 而后在真空环境下经 500 C550 C 以 510h 时效处 0 0 理 钢材弥散析出复合合金化合物 使刚才硬度具有 HRC4045 的硬度 耐磨 性好且变形小 由于材质纯净 可做镜面抛光 并能光腐蚀精细图案 有较好 的电加工及抗锈蚀性能 工作温度可达 300 C 抗拉强度为 1400Mpa 还有 0 SM2 20CrNi3AlMnMo 预硬化后机加工 再经时效硬化可以达到 40 45HRC 这里考虑材料应易于抛光 这样才能使塑料件易于脱模 且两种钢性能相 近 都是析出硬化钢 故这里选取 PMS 10Ni3CuAlVS 作为成型零件材料 3 2 23 2 2 按强度条件和刚度条件计算型腔的壁厚按强度条件和刚度条件计算型腔的壁厚 在设计模具 决定成型零件尺寸时 必须考虑强度 在实际生产中 注射模具 经常由于模框及支撑板厚度不够引起弹性变形 影响塑料制件尺寸精度或溢料过 多 费边增加 为了增加模具强度与刚性 如果把模框和凹模壁厚以及垫板等的厚 度无原则的放大 则不但浪费模具材料 而且模具笨重 操作费力 因此设计时应 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 14 加以合理的计算 型腔壁厚计算以最大压力为准 理论分析和实践证明 对于大尺 寸的型腔 刚度不足是主要矛盾 应按刚度计算 而小尺寸的型腔在发生大的弹性 变形前 其内应力往往就超过了许用应力 因此按强度计算 这里的开关盒塑件尺 寸不是很大 故按小尺寸型腔计算 即按强度计算 尼龙 PA 比允许溢料的间 隙为 0 0250 04mm 在此把模具型腔简化为一个整体式矩形型腔 如图 3 2 图 3 2 型腔示意图 则用 l 与 b 分别表示形型腔腔内长与宽 l 64 b 54 用 h 表示型腔高度 h 24 组合圆形型腔侧壁壁厚计算公式 式 3 6 2 1 2 3 S p ph 组合圆形型腔底板或凸模支撑板厚度计算公式 式 3 7 1 2 2 Pb T 2 p 公式中 表示模具钢的允许强度值 因为 PMS 为预硬化钢 故取 p 300MPa p P 表示模具最大型腔成型压力 这里取 P 35Mpa 代入数据得 型腔侧壁壁厚 S 14 20mm 型腔底板或凸模支撑板厚度 T 13 095mm 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 15 实际模具中的取值比以上计算值大些就可以了 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 16 4 4 侧抽芯机构设计与计算侧抽芯机构设计与计算 4 14 1 简述简述 该模具在成型过程中存在向下和侧面两个方向的抽芯和分型 侧抽芯滑块采 用斜导柱导向机构 限位和定位机构采用限位挡板加处于压缩状态的弹簧限位 定位 4 24 2 抽芯距离抽芯距离 斜滑块要抽拔距离为 25 23 2425mm 取 24mm 1 S 1 S 4 34 3 包紧力与抽芯力的计算包紧力与抽芯力的计算 注射成型后 塑料制件在模具内冷却定型 由于体积的收缩 对型芯产生包 紧力 塑件要在模腔中脱出就必须要克服包紧力 同时要产生摩擦阻力 对于 不带通孔的壳体类塑件 脱模时还要克服大气压力 对于该塑件在脱模时主要 克服阻力 对于大气压力可以忽略不计 由此估算脱模力 如下图对抽芯时的 受力分析 图 4 1 受力分析 受力分析如图 4 1 根据力平衡原理列出平衡方程式 x F0 sin cos t F b F m F 式中 为塑件对型芯的包紧力 N b F 为脱模时型芯受的摩擦阻力 N m F 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 17 为脱模力 N t F 为型芯的脱模斜度 2040 这取 30 又 sin 包紧力为包容型芯的面积与单位面积上包紧力 m F b F t F 之积 即 Ap b F 于是 Ap 式 3 5 t F cossin 1cossin 而 1 cos sin 1 由此可以得到 Ap cos sin t F 式中 为塑料对钢的摩擦系数 约为 0 10 3 考虑到脱模斜度较小 但尼龙自润性好 故可取 0 30 A 为塑件包容型芯的表面积 单个塑件个部分型芯面积如下 侧型芯抱紧表面积之和为 552 29 172 6A 2 mm AP ucosa sina 552 100 3cos30 sin30 t F 1656N 4 44 4 斜导柱的截面尺寸的计算 斜导柱的截面尺寸的计算 斜导柱工作时主要受弯矩作用 斜导柱的截面尺寸应按弯曲强度条件进行 设计 而弯矩取决于抽拔力和斜导柱的斜角 以及斜导柱的工作长度 斜 t F 0 L 导柱的最大弯矩 M可能出现在开模初始 因为此时的抽拔力最大 随着开 maxt F 模行程的加大 抽拔力会迅速减小 但是力臂要增加 特别是斜导柱工作 t F W L 部分长度 L 较长时 最大弯矩也可能出现在与滑块即将分离时 因此严格来说 应选两者的较大者进行计算分析 但是本模具抽拔距不长 斜导柱也不长 且 由于随着开模过程的进行 抽拔力是要迅速下降而不是慢慢减小的 力臂的 W L 增加是非常有限的 故最大弯矩一定出现在开模开始的瞬间 所以只要按开模 时的弯矩进行计算肯定能满足强度要求 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 18 M maxw F w L 式中 F 为斜导柱承受的最大弯曲力 N w 为弯曲力作用点距离斜导柱伸出部分跟部的距离 m w L 又由材料力学分析可以得到 M W maxW 式中 为斜导柱所用材料的许用弯曲应力 这里选取硬度在 HRC5458 W 的 T10 钢 155Pa W 6 10 W 为抗弯截面系数 对于截面为圆形的斜导柱 W 0 1 3 d 所以斜导柱的直径为 d ww 3 0 1 W FL tw 3 10 cosa W FL tw 3 2 10H cos a W F 式中 为滑块收的脱模力作用线与斜导柱中心线的交点到斜导柱固定的距离 w H 为 23 5mm w H 即为上节中的 1 2KN 1656N t F t2 F 155Pa W 6 10 a 为斜导柱斜角 这里取 a 20 则斜导柱的直径分别为 14 2mmd t2w 3 2 10H cos a W F 3 2 10 1656 23 5 155cos 20 取 15mm 1 d 这里采用圆形斜导柱 斜导柱如图 4 2 所示 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 19 图 4 2 斜导柱 如图 4 2 所示 斜角为 a 20 抽芯距离 S 24mm 定模座板厚度 h 25 斜导柱 0 直径 d 15mm 斜导柱台阶直径 D 20mm 为了防止在抽芯时发生卡死现象 这里 将滑块上的斜导柱孔的最大尺寸取为 15 0 5 15 5mm 以后都以 15 5mm 计算 3 64mm 1 L D tana 2 20 tan20 2 26 70mm 2 L h cosa 25 cos20 2 73mm 3 Ltana 2 d15 tan20 2 70 2mm 4 L S sin 0 24 sin20 510mm 5 L 则斜导柱总长 L 1 L 2 L 3 L 4 L 5 L 13 64 26 70 2 73 70 20 510 510mm 取 5 46mm 5 L 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 20 故 L 116mm 滑块的设计与计算 1 侧型芯与滑块的连接形式 为了便于加工和修配以及节省优质钢材 在生产中广泛应用组合式滑块 即将侧型芯 滑块分别制造 然后安装在一起 侧型芯的安装采用镶嵌的办法 侧型芯镶在斜滑块里 再用销钉定位 限 位 连接 各型腔 型芯的尺寸见相应的图纸 图纸中有详细标注 这里就不 赘述了 2 轴销 楔紧块的设计 a 斜导柱滑块的轴销与楔紧块设计 参照图 4 4 图 4 4 斜导柱滑块的抽销与楔紧块设计示意图 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 21 图 4 5 侧型芯横截面 侧型芯 图 4 5 通过两个销钉固定在滑块上 斜导柱直径为 斜导柱的倾15 斜角为 轴销直径为 d 为让楔紧块在开模时能不影响滑块的运行 楔紧面 0 20 的倾斜角要比斜导柱的倾斜角大 这里取为 楔紧面深 00 2 3 000 20323 H 20mm 宽取 50mm 在第三章中已经算出侧抽芯的抽芯力为 1656N 所以滑 t F 块连接部分以及斜导柱的连接部分都必须满足强度要求 防止因强度不足而发 生破坏 轴销直径的计算 轴销的材料为 35 钢 其许用剪切应力为 80Mpa 根 据抽芯力为 1656N 轴销主要受力截面在侧型芯与轴销的相交截面上 此截 t2 F 面可等效为圆截面故这里把受力截面等效为 2 个直径为 d 的圆截面 d 为轴销 直径 则可以根据以下公式进行计算 A 截面面积 t 2 F A 总 t 2 F 4 4 d 2 t F d 即 d2 57mm 1656 3 14 80 F 同时考虑到轴销受到的是循环应力 要有一定的安全系数 这里给安全系数为 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 22 K 1 1 则 d K 2 57 1 1 2 57 2 9mm 取 d 4mm 取长为 40mm GB119 76 由于滑块的尺寸比轴销尺寸大且材料抗剪强度也大故取 1 5 4 6mm 考虑到加工原因 取 10mm 1 L 1 L 同样也适用于型芯的连接部分 取 1 5 15mm 取 20mm 2 L 1 L 2 L L3 30 5mm 总长取 77mm 滑块的导滑部分尺寸确定 这里考虑导滑部分不承受力的作用 即使有力 的作用也不是很大 故尺寸不需太大且也不用计算校核 这里给出导滑槽尺寸 为 14mm 62mm 14mm 为滑槽的高 滑块宽度的确定 由于侧型芯镶于滑块上 侧型芯宽度为 29 88mm 选取滑 块宽度为 40mm 同时选取伸进到滑槽的宽度为 5mm 因此滑块下部分宽为 40 2 50mm 滑块的高和型腔的高一致定为 51mm 滑块的导滑配合部分高取 14mm 能够满足滑块与滑槽的配合部分的总长应不小于滑块总宽的 1 5 倍的要 求 滑块的其他尺寸在此不再赘述 详见对应图纸 图纸中有详细标注 对应楔紧块的大体尺寸如图 4 6 图 4 6 楔紧块 楔紧块通过上图中的两个 M8 螺钉固定在定模座板上并通过两个销钉定位 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 23 4 64 6 滑块的限位与定位机构 滑块的限位与定位机构 为了防止在开模时将滑块拉到模具外面 同时也防止有外力使滑块在没有合 模前就先退回到型腔当中 而发生以外事故 这里在型芯固定板上加上限位挡 块以及作为限位机构与定位机构 下面的抽芯滑块直接用挡块来承担其重力 不用考虑其会因为外力而自动复位的问题 因为有重力的作用 最需要解决的 就是上面的向上抽芯的滑块 由于开模后 斜导柱与滑块分开 如果没有什么 机构来支撑的话 那滑块会因为自重的原因而掉下来 所以这里用弹簧活动止 动销限位机构来支撑滑块和型芯的重力 上面滑块与型芯的体积约为 V 47858 75 2 1 62 40 653 14 7 56520 8 55 5 62 2 3 mm 47 9 3 cm 又钢铁的密度为 7 9 所以上面的滑块的质量为 3 g cm m 47 9 7 9 378 41g 0 4kg 根据滑块的质量为 0 4kg 和行程为 24mm 这里进行选择弹簧 参阅 北京模具 厂主编 北京化工学院副主编 塑料模设计手册 机械工业出版社 1985 年 241 页 表 5 79 选弹簧 钢丝直径 平均直径 自由长度 有效圈数 0 8mm 10mm 17mm 2 5 为了保证滑块不至于由于重力作用而滑落下来 初定限位时压缩量定为 10mm 弹簧末端顶在螺钉与限位挡块之间 螺钉拧于滑块中 拆下螺钉便可更 换弹簧 而且可以根据模具工作的具体情况通过拧动螺钉来调节弹簧的压缩量 限位挡块大体尺寸如图 4 7 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 24 图 4 7 上部限位挡块 下滑块只要使用限位档块限位定位就可以了 其大体尺寸见图 4 8 图 4 8 下部限位 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 25 5 5 浇注系统设计浇注系统设计 5 15 1 主流道的设计主流道的设计 图 5 1 浇注系统设计 主流道设计要点 1 主浇道进口端直径一般为喷嘴出口直径大 0 51mm 2 主浇道锥角约取 对流动性差的塑料取 24 610 3 主浇道出口端应有圆角 圆角半径 R 约为 0 33mm 或 0 125 倍的出口端直 径 4 主浇道表壁的表面粗糙度应小于 Ra0 631 25um 或高于 7 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 26 5 主流道长度应尽量短 一般小于或等于 60mm 6 主流道进口端与喷嘴头部接触处应做成凹下的球面 以便与喷嘴头部的球 面半径匹配 否则容易造成溢料 给推卸浇口凝料造成困难 通常要求主 流道进口端凹下的球面半径要比喷嘴球面半径大 12mm 凹下深度约为 3 5mm 由于注射成型时主流道要与高温塑料熔料和注射机喷嘴反复接触和碰撞 所 以一般都不将主流道直接开在定模上 而是单独将它开设在一个镶套里 再将 此嵌套嵌入定模里 该嵌套称为主流衬套 采用主流衬套后 不仅对主流道的 加工带来很大方便 而且在主流道损坏后也便于修模或更换 如图 5 1 所示 这样主流道衬套可用更优质的钢材如 T8 加工和热处理 使质量提高 成本降低 由注射机的喷嘴孔直径为 4mm 这里取 4 1 5mm 由喷嘴圆弧半径为 15mm 1 d 这里取 SR 15 1 16mm 为了便于脱模取 a a 也就是每个边与竖直方向成 0 3 的夹角 0 1 5 主流道的外形尺寸 138Dmm 230Dmm 35Dmm 1 L55mm 2 L20mm 3 L5mm 4 L10mm R1 0 4mm 根据外形需要同时兼顾外形的美观确定以下尺寸 R2 3mm R3 3mm b 0 15 5 2 分流道设计 分流道设计要点 1 分流道长度应保证型腔合理布局 并有足够强度去除浇口方便的前提下尽 量取短 2 分流道应平直 尽量避免弯曲拐角 转换方向应圆滑平稳 3 多型腔时 各型腔的分浇道距离尽量一致 分浇道截面应等于或大于各进 料口各截面之和 4 分流道截面大小及形状应按塑料性能 塑件体积 壁厚 形状复杂程度而 定 一般分流道以为进料口截面 1 5 倍 截面常采用梯形 槽宽为槽身的 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 27 1 5 2 倍 槽深由塑件大小而定 5 多型腔时应合理分布分浇道 6 分浇道表壁粗糙度不宜太小 以免将冷料带入模腔 一般达到即可 6 7 当分浇道较长时 其末端应有冷料穴 分流道的断面形状尺寸 分流道截面的大小 决定于满足良好的压力传递 和合理的填充时间等 既阻力小 温度降低小 圆形分流道的比表面积小 表 面积与其体积之比值称比表面积 热量不容易散失 阻力也小 但流道加工较 难 且安装后不容易保证对中 梯形分流道的热量损失和阻力也不太大 并且 加工方便 半圆形分流道的比表面积大 矩形分流道的比表面积也大 这里综 合考虑到塑料制件的体积较大 对分流道的要求是尽量做到比表面积小 且要 有较好的加工工艺性 所以这里选取梯形分流道 并开设在定模一侧 分流道的尺寸视制品大小 塑料品种 注射速率 以及流道长度而定 实 践证明圆形截面购的流道是最好的 而恰好能容纳一个所需直径整圆的梯形的 截面 当其侧边与垂直于分型面的方向成的夹角时 其流动性和传热性510 欲圆形截面流道一样好 因为梯形分流道的比表面积和圆形分流道的相近 故 可以先选定圆形分流道的直径 然后在把直径转换成相等的梯形分流道尺寸 本模具采用梯形浇道 这里免去计算 直接参照 塑料模具设计手册 156 页 表 5 5 常用浇道尺寸系列如下 L46 7 8 9 1012 梯形 截面 浇道 H34 5 5 5 6 78 注 1 括号尺寸一般不用 2 H L R 一般取 13mm 2 3 本模具梯形分浇道截面尺寸取 L 6mm H 4mm R 2mm 单侧斜边与垂 直于分型面的方向的夹角取 5 5 35 3 浇口设计浇口设计 浇口是分流道与塑件之间的狭窄部分 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 顺序的迅速地充满型腔 同时还起着封闭 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 28 型腔防止熔料倒流的作用 由于本次毕设所涉及材料尼龙 PA1010 流动性好 自 润性也很好 且本模具采用一次分型 而侧浇口正适用于二次分型的模具 且 侧浇口截面形状简单 加工方便 能对浇口尺寸精密加工故采用侧浇口 由塑 件在模具中的摆放位置 决定了浇口在塑件上的位置必须是在塑件末端处 由 于侧浇口去除浇口方便 痕迹小 故对塑件外观影响不大 浇口与分流道 浇 口与塑件连接部分尺寸见图 5 2 图 5 2 浇口设计 确定其中参数 高度 H nt 0 8 32 4mm 宽度 B 0 8 81 88 2 18 3030 nA mm 长度 L 1mm t 制件壁厚 mm A 塑件外表面积 2 mm 5 45 4 定位环设计定位环设计 定位环设计要点 1 定位环与注射机固定板上的定位孔之间的配合采用较松动的间隙配合如 H11 h11 或 H11 b11 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 29 2 定位环和定位孔之间的配合长度取 815mm 3 定位环外径按注射机的定位孔直径确定 由 M6M8 螺钉固定在定模座板 上 本模具定位环的具体尺寸如图 5 3 图 5 3 定位环设计 定位环与注射机固定板上的定位孔之间的配合采用 H11 h11 定位环由 M6 螺钉固定在定模座板上 用四个螺钉连接 5 55 5 拉料杆设计拉料杆设计 拉料杆是为了使浇口衬套里的凝料再开模式脱出浇口衬套或使浇口衬套切断进 料口脱离模具时所用 本模具采用 Z 字型拉料杆 具体尺寸如图 5 4 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 30 图 5 4拉料杆 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 31 6 6 温度调节系统温度调节系统 注射成型过程中 模具的温度直接影响到塑件成型的质量和生产效率 由于 各种塑料的性能和成型工艺要求不同 模具的温度要求也不相同 一般注射到 模具内的塑料温度为 200 C 左右 而塑件固化后从模具型腔中取出的温度在 70 0 C 以下 温度降低是由于模具通入冷却水 将热量带走了 普通的模具通入常 0 温的水进行冷却 通过调节水的流量就可以调节模具的温度 这种冷却方法一 般用于流动性好的低融点塑料的成型 为了缩短成型周期 还可以把常温的水 降低温度后再通入模具 因为成型周期主要取决于冷却时间 用低温水冷却模 具 可以提高成型效率 不过用低温水冷却 大气中的水分可能在型腔表面凝 聚 会影响制品质量 本次毕设所涉及的塑料材料为尼龙 PA1010 流动性好 要求模具温度 55C 65 料筒温度为 200300 若模具温度过低则会影响塑料的流动 C C C 增大流动剪切力 使塑件内应力较大 甚至还会出现冷流痕 银丝 浇不到等 缺陷 尤其是当模具刚刚开始注射时 这种情况更为明显 结晶型塑料的结晶 度还影响塑件在溶剂中的耐应力开裂能力 结晶度愈高该能力愈低 故降低模 温是有利的 但耐应力开裂能力和塑件的内应力关系很大 故提高充模速度 减少补料时间并采用高模温是有利的 因此对于本次毕设所涉及的尼龙 PA1010 由于其熔点高 且流动距离较长 为了防止填充不足 需要在水管中 通入温水或把模具加热 但是模具温度也不能太高 否则要延长冷却时间 且 制品脱模后容易发生变形 总之 要做到优质 高效率生产 模具必须能够进 行温度调节 必须进行计算 6 16 1 冷却通道传热面积及冷却水孔的确定冷却通道传热面积及冷却水孔的确定 1 计算塑件每小时在模内释放出的热量 Q 式 6 1 in Q i G ig nm 式中 塑料熔体每小时冷却固化所放出的热量 kJ h in Q 每千克塑料熔体凝固时放出热焓量 600kJ kg i 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 32 每小时注射的塑料量 kg h G 每小时的注射次数 一般生产中注射实践即成型周期为 0 52min 这里n 定为 90s 即 1 5min 60 n 40 1 5 每次注射的塑料用量 2 2 19 25 38 5g 为单个塑件质量 g m g m m总 m总 本模具为一模两腔 所以 n 40 38 5 1540g 1 54kgG g m 所以 600 1 12 924kJ in Q iG 2 计算冷却水的体积流量 V 式 6 2 V 12 3600 i G Ctt 式中 冷却水的体积流量 s V 3 m 单位时间内注入模具中的塑料熔体质量 kg h G 冷却水比热容 4 187kJ kg i 0C 模具的出水温度 这里取 27 1 t 0C 进入模具的冷却水温度 20 2 t 0C 带入以上数据计算得 V s 3 3 924 10 3600 4187 10 2720 3 8 8 10 3 mm 3 求冷却水孔直径 d 根据体积流量 查表 塑料模具技术手册 机械工业出版社 表 3 44 取冷却水孔直径 d 10mm 4 计算冷却水在水孔内的流速 v 0 112m s 2 4V v d 6 2 4 8 8 10 3 14 0 01 5 计算冷却水孔壁与冷却水之间的传热系数 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 33 916 77 W 0 8 0 2 v d 0 8 0 2 8 4 996 0 112 0 01 2 mK 与冷却介质有关的物理系数 这里冷却水的取 8 4 6 计算冷却水孔总传热面积 A A 0 00148 3600 i G TT 3 924 10 3600 916 77 25060 2 m 7 冷却水孔总长度 L L 47 14mm A d 6 0 00148 10 3 14 10 8 模具上应开设的孔数 n n 2 773 孔 A dl 1480 3 14 10 170 这是在成型周期为 90s 时所需的冷却水管道数目 当生产任务紧张 要提高 生产效率 缩短成型周期时显然冷却水管道数目不能满足要求 所以这里把冷 却水管多开了 水道开设在定模座板上 需根据具体情况决定使用几根水管 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 34 7 7 顶出机构设计顶出机构设计 7 17 1 顶出时抱紧力计算顶出时抱紧力计算 在抽芯结束后 需要将浇注系统和塑件从大型芯上顶出 侧抽芯完成后塑 件留在大型芯上 由于塑件冷却收缩 因此塑件对大型芯及一定的抱紧力 抱 紧力根据前面第四章第四节中计算 即 Ap cos sin 3216 11 10 0 64 cos40 sin40 20 2kN t F 塑件外形大体矩形 塑件内的型芯除大型芯外 其他已经全部抽出 对内 没有包紧力 而由于塑件收缩对外没有包紧力 考虑一些其他因素 为了安全 顶出力定得比大些 为 1t F21KNF 顶 7 27 2 顶出距离的确定顶出距离的确定 由于大型芯的最大的尺寸是 32mm 为了防止塑件推出后仍卡在型腔固定板以 及型芯固定板之间 需要人工取出 影响模具实现自动化 降低模具生产效率 综合考虑顶板的厚度 推杆固定板的厚度 垫块的厚度及限位钉的厚度 这里 就取顶出的距离为 32 3 35mm 这样基本能保证制件能顺利脱模 塑件顶出后 肯定不会留在型腔沟槽中影响生产 完全能实现模具的自动化 7 37 3 顶杆的摆放位置顶杆的摆放位置 由于留在动模的塑件抽芯结束后 塑件对大型芯的抱紧力依然很大 这就需 要使用推出机构将制件顶出 在本方案中使用了推杆脱模机构 并采用复位杆 回程 通过推杆固定板及其连接螺钉进行固定 通过限位钉定位 最后使用一 对斜对角布置的导柱对推出机构进行导向 它能保障脱模机构运行平稳灵活 避免发生倾斜 卡死现象 在本方案的脱模机构中 推杆呈对称分布 主要分布于塑件端面上 并围绕 塑件布置 推杆及复位杆具体摆放的位子见下图 7 1 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 35 图 7 1 推杆及复位杆的摆放位置 7 47 4 推杆的设计 推杆的设计 推杆的大体尺寸如图 7 2 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 36 图 7 2 推杆 在本方案中有 10 根两组推杆 长度分别为 172mm 两根 158mm 四根 151mm 两根 140mm 两根 具体分布装配图以及零件图有详细交代 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 37 8 8 模具排气与引气系统模具排气与引气系统 8 18 1 排气系统的作用排气系统的作用 塑料熔体向注射模具型腔充满的过程中 熔体取代了型腔中的气体 在次 过程中 如果气体不能及时排出 将会引起物料注射压力过大 熔体充填困难 造成注射量不足而充不满型腔 同时 部分气体还会在压力作用下渗进塑料中 去 使制品产生气泡及组织疏松等缺陷 熔合不良而引起强度下降 更有甚者 由于气体受到压缩 温度急剧上升 进而引起周围熔体烧灼 使制品局部炭化 和烧焦 这种现象主要出现在两股料流结合处 死角以及浇口相对的凸缘处 烧灼的结果是使制品表面产生焦斑 成为废品 因此 在设计型腔结构与浇注 系统时 必须设置排气系统 这点对高速注射成型是尤为重要的 8 28 2 排气结构设计排气结构设计 注射模成型时的排气通常有如下四种方式进行 1 1 利用配合间隙排气利用配合间隙排气 通常中小型模具的简单型腔 可利用 推杆 活动型芯 以及双支点的固定型芯端部与模板的配合间隙进行排气 其间隙为 0 030 05mm 2 2 再分型面上开设排气槽排气再分型面上开设排气槽排气 分型面上开设排气槽的形式与尺寸如图 9 1 所 示 a 图示排气槽在离开型腔约 58mm 后设计成开放的燕尾式 以使排气 顺利 通畅 b 图是将排气槽设计成转弯的形式 能降低熔料溢出的动能 可以防止熔料从正对着操作工人的排气槽喷出而发生人身事故 分型面上 的排气槽深度为 0 010 03mm 3 3 利用排气塞排气利用排气塞排气 如果型腔最后充填的部位不再分型面上 其附近有无可 供排气的推杆或活动型芯时 可在型腔深处镶排气塞 排气塞可以用烧结 金属块制作 4 4 强制性排气强制性排气 在气体滞留区设置排气杆或利用真空泵抽气 这种做法很有 效 只是会在塑件上留下杆件等痕迹 因此排气杆应设在塑件内侧 沈阳航空工业学院毕业设计 论文 38 图 8 1 分型面上的排气槽 本次所设计的锁盖塑件模具由于塑料制件的体积小 分型面为梯形 可以 依靠分型面之间的配合间隙来排气 没必要另外开设排气槽 PA 的溢料值为 0 00250 04mm