毕业论文（设计）塑料盖注塑模具设计.doc

东莞职业技术学院 毕业设计 塑料盖注塑模具设计 学生姓名 学 号 20091001 年级专业 2009 级模具 指导教师 系 部 机电工程系 广东 东莞 提交日期 2012 年 5 月 开 题 报 告 毕 业 设 计 预 期 目 标 及 工 作 方 案 1 塑料盖注塑模具设计 其结构包括浇注系统 导向系统 冷却系统 成型零件 脱模机构等 用 Pro E 进行塑料模具设计通常应包括以下内容 1 塑料件制品分析 包括拨模分析 厚度分布局分析 塑料浇注系统 顶出系统 及冷却系分析等 2 模具成型零件设计 包括型芯 型腔 镶件这些零件通过 Pro E 模具模块中的 分模面分 Parting Surface Split 和体积块分割 Volumet 得到 3 浇注系统及冷却系统的设计 根据塑料件的形状和大小选择合适的浇口及冷却 方式及大小 4 模架及其零件的设计 用基础建模工具逐计出模具零件 然后用装配建模完成 模架的 直接调用 Mold Base Library 模块中的标准和标准零件 在 EMX 模块中自动创 建模架并标准零件 5 干涉检验 检查模具中的冷却水道 过孔 以及顶出或者抽芯机构间是否有干 涉现象 生干涉现象 立即修正 6 模具工程图的生成 通过 Pro E 绘制模具图 并生成明细表 2 毕业设计构成 1 打印文档 设计说明书一份 字数不少于 15000 字 2 设计图纸 电脑绘制模具装配图 A0 图一张 非标准零件图 A3 图纸 5 张 3 电子文档 用 pro engineer 等软件绘制塑件 3D 模型 二维 CAD 总装图和零件图 Word 文档 设计说明书 3 工作方案 1 分析零件的成形工艺性 2 创建塑料制件的 3D 模型 制品的基本参数的计算及注射机的选用 模具类 型及结构的确定 3 利用模具设计软件完成模具的模仁设计和浇注系统设计 4 用模具设计软件进行标准模架的选择 脱模机构 冷却水道和模具成型零件 的设计 5 完成模具主要模具图的输出 绘制型腔 型芯及重要零件图 目录 1 前言 7 2 塑件的工艺分析 11 2 1 分析塑件使用材料的种类及工艺特征 11 2 2 分析塑件的结构工艺性 16 2 3 工艺性分析 16 3 塑件成型的基本过程 17 4 注射机的选择 18 4 1 塑件体积的计算 18 4 2 计算塑件的质量 19 4 3 注射机选择 20 5 浇注系统的设计 21 5 1 主流道的设计 22 5 2 分型面的选择设计原则 23 5 3 浇口的设计 23 6 确定主要零件结构尺寸选模架 成型零部件的设计 25 6 1 型腔 型芯工艺尺寸计算 25 6 2 模架的选择 27 7 导向机构的设计 28 7 1 导柱的设计 29 7 2 导套及导向孔的结构设计 29 7 3 导柱 导套 在模板上的布置 30 7 4 推出机构的设计 31 7 4 1 推件力的计算 31 8 冷却系统的设计 33 8 1 冷却水回路布置的基本原则 33 8 2 确定冷却水道直径 34 9 模具排气槽的设计 34 9 1 排气槽的作用与设计 35 10 校核 36 10 1 注射机有关工艺参数的校核 36 10 2 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核 36 11 模具的安装试模 37 参考文献 38 致 谢 39 塑料盖注塑模具设计 摘 要 本次毕业设计的题目是 塑料盖的塑件注射模 本次设计主要是通过对塑件 的形状 尺寸及其精度的要求来进行注射成型工艺的可行性分析 塑件的成型工艺性 主要包括塑件的壁厚 斜度和圆角以及是否有抽芯机构 通过以上的分析来确定模具 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 例如是采用整体式还是镶拼式 以及它们的定位和固紧方式 此外还分析了模具受力 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并撰写模具说明书 关键词 分型面 浇口 型腔 型芯 镶块 脱摸力 Abstract This graduate that design is The Plastic cover injects the mold This design primarily passeses to piece viability assessment for request for of shape size and its accuracy coming proceeding injecting type craft the piece the wall for of type craft primarily including the piece is thick slope and circle angle and whether to have core pulling or not mechanism Pass the above analysis to come the certain molding tool cent the type the surface type the number gate the form place the size The among them and most important is a certain type core and the construction of the type for example adopt the whole the type of type still and their fixed position and tight way of In addition and still analyzed the molding tool to suffer force mold that design that the design of the pattern draw mechanism match the design etc to lead to the mechanism cooling system Finally draw the production that complete molding tool assemble the general drawing sum the soil and establishment of prinipal molding tool parts type zero the parts process the craft process the card Key words parting line the gate slide block heel block core pulling core pulling distance gate 1 前言 本次的设计是毕业生的最后一次设计 是我们对以前所学的理论知识和技 能的一次综合性训练 模具设计是一项很复杂的工作 它要求我们在掌握理论 知识的基础上要有更好的实践经验 设计一付好的模具 其中牵涉到许多的内 容 一套模具有好多种方案 在进行的比较中需要考虑的内容包括对塑件成型 工艺的分析 如何确定分型面 型腔数目以及选择注射机型号 确定模具的总 体结构 型腔型芯的结构 同时还考虑了模具制造工艺的可行性以及模具制造 的经济性 浇注系统的设计 确定浇口形式及位置大小 确定主流道 分流道 和冷料穴的形式及尺寸 脱模机构的设计 脱模力的计算 侧向分型及抽芯机 构的设计 导向机构的设计 冷却系统的设计 本次毕业设计课题是塑料盖的塑件注射模 本次设计主要是通过对塑件的 形状 尺寸及其精度的要求来进行注射成型工艺的可行性分析 塑件的成型工 艺性主要包括塑件的壁厚 斜度和圆角以及是否有抽芯机构 通过以上的分析 来确定模具分型面 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 例如是采用整体式还是镶拼式 以及它们的定位和固紧方式 此外还分析了模具受力 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并撰写模具说明书 1 1 国际国内塑料成型模具发展概况 80 年代以来 在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和 引导下 我国模具工业发展迅速 年均增速为 13 2003 年我国模具工业产值 为 375 亿 至 2007 年我国模具总产值约为 525 亿元 其中塑料模约 35 左右 在未来的模具市场中 塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高 我国塑料模工业从起步到现在 历经半个多世纪 有了很大发展 模具水 平有了较大提高 在大型模具方面已能生产 48 英寸大屏幕彩电塑壳注射模具 6 5Kg 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表盘等塑料模具 精密塑料模具方面 已能生产照相机塑料件模具 多型腔小模数齿轮模具及塑 封模具 如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星模具有限公司制造多腔 VCD 和 DVD 齿轮模具 所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度 同轴度 跳动等要 求都达到了国外同类产品的水平 而且还采用最新的齿轮设计软件 纠正了由 于成型收缩造成齿形误差 达到了标准渐开线齿形要求 还能生产厚度仅为 0 08mm 的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等 注塑模型 腔制造精度可达 0 02mm 0 05mm 表面粗糙度 Ra0 2 m 模具质量 寿命明显 提高了 非淬火钢模寿命可达 10 30 万次 淬火钢模达 50 1000 万次 交货 期较以前缩短 但和国外相比仍有较大差距 具体数据见表 1 1 表 1 1 国内外塑料模具技术比较表 项目国外国内 注塑模型腔精度0 005 0 01mm0 02 0 05mm 型腔表面粗糙度Ra0 01 0 05 m Ra0 20 m 非淬火钢模具寿命10 60 万次10 30 万次 淬火钢模具寿命160 300 万次50 100 万次 热流道模具使用率80 以上总体不足 10 标准化程度70 80 小于 30 在模具行业占有量30 40 25 30 成型工艺方面 多材质塑料成型模 高效多色注射模 镶件互换结构和抽 芯脱模机构的创新方面也取得较大进展 气体辅助注射成型技术的使用更趋成 熟 如青岛海信模具有限公司 天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在 29 34 英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术 一些厂家还 使用了 C MOLD 气辅软件 取得较好的效果 如上海新普雷斯等公司就能为用户 提供气辅成型设备及技术 热流道模具开始推广 有的厂采用率达 20 以上 一般采用内热式或外热式热流道装置 少数单位采用具有世界先进水平的高难 度针阀式热流道模具 但总体上热流道的采用率达不到 10 与国外的 50 80 相 比 差距较大 在制造技术方面 CAD CAM CAE 技术的应用水平上了一个新台阶 以生产 家用电器的企业为代表 陆续引进了相当数量的 CAD CAM 系统 如美国 EDS 的 UG 美国 Parametric Technology 公司的 Pro Emgineer 美国 CV 公司的 CADS5 英国 Deltacam 公司的 DOCT5 日本 HZS 公司的 CRADE 以色列公司的 Cimatron 美国 AC Tech 公司的 C Mold 及澳大利亚 Moldflow 公司的 MPA 塑模 分析软件等等 这些系统和软件的引进 虽花费了大量资金 但在我国模具行 业中 实现了 CAD CAM 的集成 并能支持 CAE 技术对成型过程 如充模和冷却 等进行计算机模拟 取得了一定的技术经济效益 促进和推动了我国模具 CAD CAM 技术的发展 近年来 我国自主开发的塑料模 CAD CAM 系统有了很大 发展 主要有北航华正软件工程研究所开发的 CAXA 系统 华中科技开发的注塑 模 HSC5 0 系统及 CAE 软件等 这些软件具有适应国内模具的具体情况 能在微 机上应用且价格低等特点 为进一步普及模具 CAD CAM 技术创造了良好条件 近年来 国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢 如 P20 3Gr2Mo PMS SM SM 等 对模具的质量和使用寿命有着直接的重大 影响 但总体使用量仍较少 塑料模具标准模架 标准推杆和弹簧等越来越广 泛得到应用 并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件 但目前我国模 具标准化程度的商品化程度一般在 30 以下 和国外先进工业国家已达到 70 80 相比 仍有差距 1 21 2 我国模具设计技术今后发展方向我国模具设计技术今后发展方向 1 提高大型 精密 复杂 长寿命模具的设计水平及比例 这是由于塑 料模成型的制品日渐大型化 复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展 的一模多腔所致 2 在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD CAM CAE 技术 CAD CAM 技术 已发展成为一项比较成熟的共性技术 近年来模具 CAD CAM 技术的硬件与软件 价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度 为其进一步普及创造良好的条件 基于网络的 CAD CAM CAE 一体化系统结构初见端倪 其将解决传统混合型 CAD CAM 系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题 CAD CAM 软件的智能 化程度将逐步提高 塑料制件及模具的 3D 设计与成型过程的 3D 分析将在我国 塑料模具工业中发挥越来越重要的作用 3 推广应用热流道技术 气辅注射成型技术和高压注射成型技术 采用 热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量 并能大幅度节省塑料制件的原 材料和节约能源 所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革 制订热流道 元器件的国家标准 积极生产价廉高质量的元器件 是发展热流道模具的关键 气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下 大幅度降低成本 目前在汽车 和家电行业中正逐步推广使用 气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更 多的工艺参数需要确定和控制 而且常用于较复杂的大型制品 模具设计和控 制的难度较大 因此 开发气体辅助成型流动分析软件 显得十分重要 另一 方面为了确保塑料件精度 继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常重要 4 开发新的成型工艺和快速经济模具 以适应多品种 少批量的生产方 式 5 提高塑料模标准化水平和标准件的使用率 我国模具标准件水平和模 具标准化程度仍较低 与国外差距甚大 在一定程度上制约着我国模具工业的 发展 为提高模具质量和降低模具制造成本 模具标准件的应用要大力推广 为此 首先要制订统一的国家标准 并严格按标准生产 其次要逐步形成规模 生产 提高商品化程度 提高标准件质量 降低成本 再次是要进一步增加标 准件的规格品种 6 应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十 分必要 7 研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程 采用三坐标测量仪或三 坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模 CAD CAM 的关键技术之一 研究和应用多样 调整 廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提 2 塑件的工艺分析 2 1 分析塑件使用材料的种类及工艺特征 该塑件为板状壳体 表面光滑 在模具设计和制造上要有良好的加工工艺 确保成型零件具有一定的光洁度 该产品的注塑材料选用 ABS 要求大批量生 产 所以我们设计模具时采取一出四的设计思想 其二维形状如图所示 图 一 该塑件材料选用丙烯腈 丁二烯 苯乙烯三种单体的接枝共聚合产物 ABS 取它们英文名的第一个字母命名 A 代表丙烯腈 B 代表丁二烯 S 代表苯乙烯 它是一种强度高 韧性好 综合性能优良的树脂 用途广泛 常 用作工程塑料 工业上多以聚丁二烯胶乳或苯乙烯含量低的丁苯橡胶为主链 与丙烯腈 苯乙烯两种单体的混合物接枝共聚合制得 实际上它往往是含丁二 烯的接枝聚合物与丙烯腈 苯乙烯共聚物 SAN 或称 AS 的混合物 近年来也 有先用苯乙烯 丙烯腈两种单体共聚 然后再与接枝共聚的 ABS 树脂以不同比 例混合 以制得适应不同用途的各种 ABS 树脂 20 世纪 50 年代中期已开始在 美国工业化生产 ABS 工程塑料一般是不透明的 外观呈浅象牙色 无毒 无味 兼有韧 硬 刚的特性 燃烧缓慢 火焰呈黄色 有黑烟 燃烧后塑料软化 烧焦 发 出特殊的肉桂气味 但无熔融滴落现象 ABS 工程塑料具有优良的综合性能 有极好的冲击强度 尺寸稳定性好 电性能 耐磨性 抗化学药品性 染色性 散热性 现在 ABS 工程塑料的工艺 已经很成熟了 笔记本电脑只要内部结构设计合理 同样可以有出色的散热效 果 ABS 工程塑料的缺点 热变形温度较低 可燃 耐候性较差但 ABS 有良 好的耐化学腐蚀及表面硬度 有良好的加工性和染色性能 ABS 无毒 无味 呈微黄色 成型的塑件有较好的光泽 密度为 1 02 1 05g cm ABS 有良好的机械强度和一定的耐磨性 耐寒性 耐油性 耐 水性 化学稳定性和电气性能 水 无机盐 碱和酸类对 ABS 几乎无影响 ABS 不溶于大部分醇类及烃类溶剂 但与烃长期接触会软化溶胀 ABS 有一定 的硬度和尺寸稳定性 易与成型加工 经过调色可配成任何颜色 ABS 的缺点 是耐热性不高 连续工作温度为 70 C 左右 热变形温度为 93 C 左右 且耐气 候性差 在紫外线作用下易发脆 ABS 在升温时粘度增高 所以成型压力高 故塑件上的脱模斜度宜稍大 ABS 易吸水 成型加工前应进行干燥处理 ABS 易产生熔接痕 模具设计时应注意尽量少浇注系统对料流的阻力 在正常的成 型条件下 壁厚 熔料温度对收缩率影响极小 运用软件对该产品放入缩水率 后 其造型如图所示 图 2 图 3 工业生产方法 可分两大类 一类是将聚丁二烯或丁苯橡胶与 SAN 树脂在 辊筒上进行机械共混 或将两种胶乳共混 再共聚 另一类是在聚丁二烯或苯 乙烯含量低的丁苯胶乳中加入苯乙烯和丙烯腈单体进行乳液接枝共聚 或再与 SAN 树脂以不同比例混合使用 结构 性质和应用 在 ABS 树脂中 橡胶颗粒呈分散相 分散于 SAN 树脂 连续相中 当受冲击时 交联的橡胶颗粒承受并吸收这种能量 使应力分散 从而阻止裂口发展 以此提高抗撕性能 接枝共聚合的目的在于改进橡胶粒表面与树脂相的兼容性和粘合力 这与 游离 SAN 树脂的多少和接枝在橡胶主链上的 SAN 树脂组成有关 这两种树脂 中丙烯腈含量之差不宜太大 否则兼容性不好 会导致橡胶与树脂界面的龟裂 用途 汽车配件 仪表板 工具舱门 车轮盖 反光镜盒等 收音机壳 电话手柄 大强度工具 吸尘器 头发烘干机 搅拌器 割草机等 打字机键 盘 娱乐用车辆如高尔夫球手推车以及喷气式雪橇车等 比重 1 05 克 立方厘米 燃烧鉴别方法 连续燃烧 蓝底黄火焰 黑烟 浅金盏草味 溶剂实验 环已酮可软化 芳香溶剂无作用 特点 综合性能较好 冲击强度较高 化学稳定性 电性能良好 与 372 有机玻璃的熔接性良好 制成双色塑件 且可表面镀铬 喷漆处 理 有高抗冲 高耐热 阻燃 增强 透明等级别 流动性比 HIPS 差一点 比 PMMA PC 等好 柔韧性好 用途 适于制作一般机械零件 减磨耐磨零件 传动零件和电讯零件 同 PVC 聚氯乙烯 一样在屈折处会出现白化现象 成型特性 无定形料 流动性中等 吸湿大 必须充分干燥 表面要求光泽的塑件须 长时间预热干燥 80 90 度 3 小时 宜取高料温 高模温 但料温过高易分解 分解温度为 270 度 对精度 较高的塑件 模温宜取 50 60 度 对高光泽 耐热塑件 模温宜取 60 80 度 如需解决夹水纹 需提高材料的流动性 采取高料温 高模温 或 者改变入水位等方法 如成形耐热级或阻燃级材料 生产 3 7 天后模具表面会残存塑料分 解物 导致模具表面发亮 需对模具及时进行清理 同时模具表面需增加排气 位置 ABS 主要技术指标 表 2 1 热物理性能 密度 g cm 1 02 1 05比热容 J kg 1K 1 1255 1674 导热系数 W m 1 K 1 10 2 13 8 31 2 线膨胀系数 10 5K 1 5 8 8 6 滞流温度 C 130 表 2 2 力学性能 屈服强度 MPa 50 抗拉强度 MPa 38 断裂伸长率 35 拉伸弹性模量 GPa 1 8 抗弯强度 MPa 80 弯曲弹性模量 GPa 1 4 抗压强度 MPa 53 抗剪强度 MPa 24 无缺口 261 冲击韧度 简支梁式 缺 口 11 布氏硬度 9 7R121 表 2 3 电气性能 表面电阻率 1 2 1013 体积电阻率 m 6 9 1014 击穿电压 KV mm 介电常数 106Hz 3 04 介电损耗角正切 106Hz 0 007 耐电弧性 s 50 85 2 2 分析塑件的结构工艺性 该塑件尺寸较小 整体结构较简单 有平面和圆角以及少量的曲面构成 除了配合尺寸要求精度较高外 其他尺寸精度要求相对较低 但表面粗糙度要 求较高 再结合其材料性能 故选一般精度等级 5 级 2 3 工艺性分析 为了提高成型效率 本设计采用侧浇口 该浇口的分流道位于模具的分 型面处 浇口为侧交口 分流道采取平衡式分流道 塑件的工艺参数 注塑机类型 螺杆式 喷嘴形式 通用式 料筒一区 150 170 料筒二区 180 190 料筒三区 200 210 喷嘴温度 180 190 模具温度 50 70 注塑压 60 100 保压 40 60 注塑时间 2 5 保压时间 5 10 冷却时间 5 15 周期 15 30 后处理 红外线烘箱 温度 70 时间 0 3 1 3 塑件成型的基本过程 注塑成型是把塑料原料 一般经过造粒 染色 添加剂等处理之后的颗粒 放入料间当中 经过加热溶化使之成为高粘度的流体 熔体用柱塞或螺杆作 为加压工具 使得熔体通过喷嘴以较高的压力 约 20 85mpa 溶入模具的型 腔中经过冷却 凝固阶段 而后从模具中脱出 成为塑料制品 a 塑化过程塑化过程 现代式的注射机基本上采取螺杆式的塑化设备 塑料原粒 称为物料 自 从送料斗以定容方式送入料筒 通过料筒外的点加热装置和料筒内的螺杆旋转 所产生的摩擦热 使物理熔化达到一定的温度后即可注射 注射动作是由螺杆 的推进来完成的 b 充模过程充模过程 熔体自注射机的喷嘴喷出来后 进入模具的型腔内 将型腔内的空气排出 并充满型腔 然后升到一定压力 使溶体的密度增加 充实型腔的每一个角落 充模过程是注射成型的最主要的过程 由于塑料溶体的流动是非牛顿流动 而且粘度很大 所以在压力损耗 粘度变化 多般汇流等现象左右塑件的质量 因此充模过程的关键问题 浇注系统的设计就成为注射模具设计过程的重点 现代的设计方法已经运用了计算机辅助设计以解决浇注系统设计中疑难问题 c 冷却凝固过程冷却凝固过程 热塑性塑料的注射成型过程是热交换过程 即 塑化 注射充模 固化成型 加热 理论上绝热 散热 热交换效果的好坏决定了塑件的质量 模具设计时 散热交换也要充分考 虑 在现代设计方法中也采用了计算机辅助设计来解决问题 d 脱模过程脱模过程 塑件在型腔内固化后 必须采取机械的方式把它从型腔内取出 这个动作 由脱模机构来完成 不合理的脱模机构对塑件的质量影响很大 但塑件的几何 形状是千变万化的 必须采用最有效和最好的脱模方式 因此 脱模机构的设 计也是注射模具设计的一个主要环节 由于标准化的推广 许多标准化的脱模 机构零部件也有商品供应 由 a 至 d 形成了一个循环 就完成了一次成型乃至很多塑件 4 注射机的选择 4 1 塑件体积的计算 图 4 塑件图体积证明 零件塑件的体积 V 11 1cm 3 浇注系统的体积 V2 20cm 可有三维软件 UG 的测量体功能测出分流道 3 的塑料的体积 塑件与浇注系统的总体积为 V 11 1 4 20 64 4cm 3 4 2 计算塑件的质量 查手册取密度 1 05g cm 3 塑件体积 V 64 4cm 3 塑件质量 根据有关手册查得 1 05g cm 3 所以 塑件的重量为 M V 64 4cm 1 05 g cm 67 62g 33 4 3 注射机选择 1956 年制造出世界上第一台往复螺杆式注塑机 这是注塑成型工艺技术的一 大突破 目前注塑机加工的塑料量是塑料产量的 30 注塑机的产量占整个塑料 机械产量的 50 成为塑料成型设备制造业中增长最快 产量最多的机种之一 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 常用的说法 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 注塑机基本参数 注塑机的主要参数有公称注射量 注射压力 注射速度 塑化能力 锁模力 合模 装置的基本尺寸 开合模速度 空循环时间等 这些参数是设计 制造 购买和使用注 塑机的主要依据 1 公称注塑量 指在对空注射的情况下 注射螺杆或柱塞做一次最大注射行 程时 注射装置所能达到的最大注射量 反映了注塑机的加工能力 2 注射压力 为了克服熔料流经喷嘴 浇道和型腔时的流动阻力 螺杆 或柱 塞 对熔料必须施加足够的压力 我们将这种压力称为注射压力 3 注射速率 为了使熔料及时充满型腔 除了必须有足够的注射压力外 熔 料还必须有一定的流动速率 描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度 常用的注射速率如表 4 1 所示 表 4 1 注射量与注射时间的关系 注射量 CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000 3 注射速率 CM S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000 注射时间 S 1 1 25 1 5 1 75 2 25 3 3 75 5 4 塑化能力 单位时间内所能塑化的物料量 塑化能力应与注塑机的整个成 型周期配合协调 若塑化能力高而机器的空循环时间长 则不能发挥塑化装置的能 力 反之则会加长成型周期 5 锁模力 注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力 在此力的作用 下模具不应被熔融的塑料所顶开 6 合模装置的基本尺寸 包括模板尺寸 拉杆空间 模板间最大开距 动模板 的行程 模具最大厚度与最小厚度等 这些参数规定了机器加工制件所使用的模具 尺寸范围 7 开合模速度 为使模具闭合时平稳 以及开模 推出制件时不使塑料制件损 坏 要求模板在整个行程中的速度要合理 即合模时从快到慢 开模时由慢到快在到 停 8 空循环时间 在没有塑化 注射保压 冷却 取出制件等动作的情况下 完成 一次循环所需的时间 根据 模具设计与制造简明手册 表 2 40 选择注射机 XS ZY 250 螺杆式注射 机 其参数如下 额定注射量 250 3 cm 螺杆直径 50mm 注射压力 130Mpa 锁模力 1800KN 模板行程 500mm 模具最大厚度 350mm 模具最小厚度 200mm 模板尺寸 598 520mm 拉杆空间 448 370mm 定位孔直径 100mm 合模方式 液压 机械 5 浇注系统的设计 浇注系统的设计原则 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 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 浇口的位置应保证塑料流入型腔时 对着型腔中宽敞 壁厚位置 以便于塑料的流入 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 快的流入到型腔各部位 并避免型芯或嵌件变形 尽量避免使制件产生熔接痕 或 使其熔接痕产生在之间不重要的位置 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的流入 并有利于型腔内气体的排出 5 1 主流道的设计 主流道 如图 5 1 所示 是指 浇注系统中从注射机喷嘴与模具处到 分流道为止的塑料熔体流动通道 根据选用的 CJ325NCII 3 型号注射机的相关尺寸得 喷嘴前端孔径 d0 4 0mm 喷嘴前端球面半径 R0 10mm 根据模具主流道与喷嘴的关系 R 1 2 mm 0 R d 0 5 1 mm 0 R 取主流道球面半径 R 16mm 取主流道小端直径 d 5 5mm 为了便于将凝料从主流道中取出 将主流道设计成圆锥形 起斜度为 2 6 此处选用 2 经换算得主流道大端直径为 7 68mm 图 5 主流道示意图 5 2 分型面的选择设计原则 分型面是决定模具结构形式的重要因素 它与模具的整体结构和模具的制 造艺有密切关系 并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模 1 分型面的形式 该塑件的模具只有一个分型面 垂直分型 2 分型面的设计原则 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置 浇注系统的设计 塑件的结构 工艺性及精度 形状以及摧出方法 模具的制造 排气 操作工艺等多种因素 的影响 因此在选择分型面时应综合分析 选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则 保持塑件外观整洁 应利于排气 分型面尽量和物料流动的末端相重合 开模时塑件留在动模一侧 以利于塑件的顶出脱模 应容易保证塑件的精度要求 应力求简单适用并易于加工 对开头较复杂的分型面应选择贯通的结构 形式 考虑侧向分型面与主分型面的协调 带有侧孔或侧凸凹槽的塑件 往往把侧抽芯的部位放在动模一侧以便抽 芯 尽量选用抽芯距短的一侧抽芯 侧抽芯的形式对侧滑块所需的锁紧力影响很大 分型面应与注射机的参数相适应 考虑脱模斜度的影响 嵌件和活动型芯应安装方便 在这个模具设计中 产品的结构简单 其分型面在产品最底面 5 3 浇口的设计 浇口亦称进料口 是连接分流道与型腔的熔体的通道 也是注塑模进料系统 的最后部分 浇口的设计与位置的选择恰当与否 直接关系到塑件能否完好的高 质量地注射成型 其基本作用为 1 从流道来的熔融塑料以最快的速度进入充满型腔 2 型腔充满后 浇口能迅速冷却封闭 防止型腔能还未冷却的塑料回流 浇口的设计与塑件的尺寸 形状 模具的结构 注射工艺条件及塑件性能等 因素有关 但是根据上述基本作用来说 浇口截面小 长度要短 因为只有这样才 能满足增大流料速度 快速冷却封闭 便于塑件分离以及浇口残痕最小等要求 浇 口对于成形性及内部应力有较大的影响 通常依据成形品的形状来决定适当形 式 可分为限制浇口与非限制浇口两大类 限制性浇口是整个浇注系统中截面 尺寸最小的部位 通过截面尺寸的突然变化使分流道送来的塑料熔体产生突变的 流速增加 提高剪切速率 降低粘度 使其成为理想的流动状态 从而迅速均衡的充 满型腔 对于多型腔模具 调节浇口的尺寸 还可以使非平衡布置的型腔达到同时 进料的目的 提高塑件质量 另外限制性浇口还起着较早固化防止型腔中的熔体 倒流的作用 加工容易 易从浇道切断成形品 可减少残留应力 又可分为侧状 浇口 Side Gate 重叠浇口 Overlap Gate 凸片浇口 Tab Gate 扇形浇口 Fan Gate 膜状浇口 Film Gate 环形浇口 Ring Gate 盘状浇口 Disk Gate 点状 浇口 Point Gate 及潜状浇口 Submarine Gate 等 非限制性浇口是由竖浇道直接 将塑料注入模穴的浇口 是整个浇注系统中截面尺寸最大的部位 它主要是对中 大型筒类 壳类塑件型腔起引料和进料后的施压作用 浇口的种类 位置 大小 数目等 直接影响成形品的外观 变形 成形收缩率及强度 所以在设计上应 考虑下列事项 根据浇口的位置选择要求 尽量缩短流动距离 避免熔体破裂现象引起塑 件的缺陷 浇口应开设在塑件壁厚处等要求 本设计采用直浇口 直接浇口 即是主流道浇口 属于非限制性浇口 塑料熔体由主流道的大 端直接进入型腔 因而具有流动阻力小 流动流程短及补给时间长等特点 但是也 有一定的缺点如进料处有较大的残余应力而导致塑件翘曲变形 由于浇口较大去 除浇口痕迹较困难 而且痕迹较大 影响美观 所以这类浇口多用于注射成型大 中型长流程深型腔筒型或翘型塑件 尤其适合于如聚碳酸脂 聚砜等高粘度塑料 另外 这种形式的浇口只适合于单型腔模具 该模具设计中采取一模四腔 浇口形式为侧浇口 浇口形式为梯形入浇 如图 所示 浇口截面图 不含分流道 专业定做模具设计专业定做模具设计 包括模具毕业设计和课程设计包括模具毕业设计和课程设计 同时有大量的现成的设计出售同时有大量的现成的设计出售 QQ 359651388 手机 手机注塑模具设计课题目录 注塑模具设计课题目录 冲压模具设计可以目录 冲压模具设计可以目录 其他机械毕业设计 其他机械毕业设计 QQQQ 183812112183812112 手机手机 1551561964115515619641 阿里资料网阿里资料网 阿里机械设计阿里机械设计 6 确定主要零件结构尺寸选模架 成型零部件的设计 6 1 型腔 型芯工艺尺寸计算 ABS 塑料的收缩率是 0 3 0 8 平均收缩率 0 3 0 8 2 0 55 Q平 本设计选用 0 5 型腔内径 33 87mm 3 4 DDDQ 平模 型腔深度 20 02mm 2 3 HHQ 平模 H 型芯外径 29 98mm 3 4 ddQ 平模 d 型芯深度 74 98mm 2 3 hhQ 平模 h 注 式中 型腔径向尺寸 mm D 模 塑件外形基本尺寸 mm D 塑件平均收缩率 Q平 塑件公差 成形零件制造公差 一般取 1 4 1 6 塑件内形基本尺寸 mm d 型芯径向尺寸 mm d模 型腔深度 mm H模 塑件高度 mm H 型芯高度 mm h模 塑件孔深基本尺寸 mm h 图 6 型腔 图 7 型芯 6 2 模架的选择 模具厂家在制作模具时 必然会用到标准模架 塑料模架的设计标准有日 本的 FUTA 富得巴 香港的龙记 德国的 HASCO 哈斯考 美国的 DME 新 加坡的重村 龙记的模架市场占有率比较高 专卖店也比较多 在广州 上海 浙江都 有生产基地 模架出口香港 美国 法国 日本等地 龙记用的材料有国产的 也有进口的 他的每块板基本上都要测试硬度 所以你会看到每块板都有测试 的点 富得巴的模架以前只有在深圳有 用的材料主要是日本的皇牌钢 S55C 模 架出口到港 日本 马来西亚 韩国等地 模架主要用在珠江三角洲 标准模架有 1 大水口标准模架类型 工字模 AI 型 BI 型 CI 型 DI 型 直身模 AH 型 BH 型 CH 型 DH 型 2 简化型细水口标准模架类型 工字模 FAI 型 FCI 型 GAI 型 GCI 型 直身模 FAH 型 FCH 型 GAH 型 GCH 型 3 D 型细水口标准模架类型 工字模 DAI 型 DBI 型 DCI 型 DDI 型 直身模 DAH 型 DBH 型 DCH 型 DDH 型 4 E 型细水口标准模架类型 工字模 EAI 型 EBI 型 ECI 型 EDI 型 直身模 EAH 型 EBH 型 ECH 型 EDH 型 注塑模模架国家标准有两个 即 GB T12556 1990 塑料注射模中小型 模架及其技术条件 和 GB T12555 1990 塑料注射模大型模架 由于塑料 模具的蓬勃发展 现在在全国的部分地区形成了自己的标准 该设计如图8所示 采用龙记标准模架 型号为 龙记大水口标准模架 CI3535A80B40C100 图 8 模架示意图 图 9 明细表示意图 7 导向机构的设计 导向机构主要包括导柱和导套 其设计原则如下 导柱应合理地均布于分型面的四周 其中心至模具外缘应有足够的距离 以保证模具的强度 防止模板变形 导柱的直径应据模具尺寸来选取 保证有足够的抗弯强度 导柱和导套应有足够的耐磨性 20 低碳钢淬火 HRC48 55 T8 T10 淬火 Ra1 6 最好装在定模上以便脱模 特殊情况如推板由导柱导向推出塑件时 装在 动模 合模时 应保证导向零件先接触 即导柱长度比凸模端面高出 6 8mm 以免凸模先进入型腔 导柱装配处直径应与导套外径相等以利于配合加工 保证同轴度要求 导柱端部常做成圆锥形或半球形以顺利进入导向孔 导套前端亦应导角 导向机构的作用 1 定位作用 2 导向作用 3 承受一定的侧向压力 7 1 导柱的设计 7 1 1 导柱的结构形式有 1 无储油槽导柱 用于小型模具 小批量生产 2 带储油槽导柱 用于大型模具 大批量生产 3 短导柱 用于深型腔注射模具 并与凸 凹模的斜面定位联合使用 也 用于大型塑料注射模以增加刚度 4 直通式导柱 用于小型模具单件生产 5 顶柱式导柱 为增加动模垫板刚度 简化模具结构 兼作顶柱 用于塑 件投影面积大的情况 7 1 2 长度 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出 8 12 cm 以免出现导柱未导 正方向而型芯先进入型腔的情况 7 1 3 形状 导柱前端应做成锥台形 以使导柱能顺利地进入导向孔 7 1 4 材料 导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯 因此多采用 20 钢 经 表面渗碳淬火处理 热处理渗碳深度为 0 8 1 2mm 硬度为 58 62HRC 7 2 导套及导向孔的结构设计 7 2 1 无导套导向孔 加工简单 适用于生产批量小 精度要求不高的模具 宜做成通孔以便排气 废料 若必须做成盲孔 则需开排气槽 限制配合面长度 以减少精加工 并改善配合状况 导向孔入口处倒圆角 R 滑动部分间隙配合 H8 f8 Ra0 4 材料 T8 淬火 55HRC 不经济 可选 45 钢调质 HB235 7 2 2 材料 用与导柱相同的材料制造导套 其硬度应略低于导柱硬度 淬火钢 H62 青铜 这样可以减轻磨损 防止导柱或导套拉毛 7 2 3 形状 为使导柱顺利进入导套 导套的前端应倒圆角 导向孔做成通孔 以利于 排出孔内的空气 7 3 导柱 导套 在模板上的布置 二导柱 用于小型模具 合模无方位要求时 二导柱直径相同对称分布 有方位要求时 二导柱直径不同或直径相同不对称分布 三导柱 用于中 小型模具 四导柱 用于深腔大型模具 在圆模板上 在矩形模板上 八导柱 四短 增降导向刚性 四长 用于深腔 薄壁 要求壁厚均匀的 模具 导柱和导套的结构形式如图所示 图 1 0 导柱 图 11 导套 7 4 推出机构的设计 根据塑件的形状特点 模具型腔在定模部分 型芯采用镶件的形式 其推 出机构可采用推件板推出机构 这样设计 节约成本又省时间比较简便 7 4 1推件力的计算 对于一般塑件和通孔壳形塑件 按下式计算 并确定其脱模力 Q cossinQLhp f 注 式中 型芯或凸模被包紧部分的断面周长 cm L 被包紧部分的深度 cm h 由塑件收缩率产生的单位面积上的正压力 一般取7 8 p 11 8MPa 磨擦系数 一般取0 1 1 2 f 脱模斜度 L 706 5MM h 29 98MM Q 706 5MM 29 98MM 10MPA 0 1 COS0 5 SIN0 5 1771 1 N 推件板的设计如图所示 图 12 推件板 8 冷却系统的设计 8 1 冷却水回路布置的基本原则 冷却装置的目的 主要是防止塑件在脱模时发生变形 缩短成型周期及提 高塑件质量 一般在型腔 型芯等部位设置合理的冷却水路 通过调节冷却水 流量和流速来控制模温 冷却水孔开孔的原则 1 冷却水孔的数量应尽可能的多 直径应尽量大 2 每个冷却水孔至型腔表面的距离应相等 一般保持在 0 15mm 范围 内 距离太近则冷却不易均匀 太远则效率低 水孔直径一般保持在 8 12mm 3 水孔通过镶块时 防止镶套管等漏水 4 冷却管路一般不宜设在型腔内塑料熔接的地方 以免影响塑件的强度 5 水管接头应设在不影响操作的一侧 注射模具的温度设计是否恰当 不仅影响塑件的质量 而且对生产效率 充模流动 固化定型都有重要影响 模具对塑件质量的影响主要体现在以下几个方面 1 改善成形性 2 成形 收缩率 3 塑件变形 4 尺寸稳定性 5 力学性能 6 外观质量 当大批量的生产时 而且又要满足塑件的质量要求时 增多型腔是不现实 的 这时提高生产率显得尤其重要了 而提高生产率又与模具温度的控制有密 切关系 生产效率主要取决于冷却介质 一般是水 的热交换效果 因此缩短 注射成形周期的冷却时间是提高生产效率的关键 8 2 确定冷却水道直径 依据塑件体积设计冷却水管直径为 6mm 冷却水道如图 8 2 所示 图 13 冷却水道系统示意图 9 模具排气槽的设计 在注射模试模生产中常会出现填充不足 压缩空气灼伤 制品内部很高的 内应力 表面流线和熔合线等现象 对于这些现象除了应首先调整注塑工艺外 还要考虑模具浇口是否合理 当注塑工艺和浇口这两个问题都排除以后 那么 模具的排气就是主要的问题了 解决这一问题的主要手段是开设排气槽 9 1 排气槽的作用与设计 9 1 1 排气槽的作用 排气槽的作用主要有两点 一是在注射熔融物料时 排除模腔内的空气 二是排除物料在加热过程中产生的各种气体 越是薄壁制品 越是远离浇口的 部位 排气槽的开设就显得尤为重要 另外对于小型件或精密零件也要重视排 气槽的开设 因为它除了能避免制品表面灼伤和注射量不足外 还可以消除制 品的各种缺陷 减少模具污染等 那么 模腔的排气怎样才算充分呢 一般来 说 若以最高的注射速率注射熔料 在制品上却未留下焦斑 就可以认为模腔 内的排气是充分的 9 1 2 排气方式 模腔排气的方法很多 但每一种方法均须保证 排气槽在排气的同时 其 尺寸设计应能防止物料溢进槽内 其次还要防止堵塞 因此从模腔内表面向模 腔体外缘方向测量 长 6 12mm 以上的排气槽部分 槽高度要放大约 0 25 0 4mm 另外 排气槽数量太多是有害的 因为如果作用在模腔分型面未开排气 槽部分的锁模压力很大 容易引起模腔材料冷流或裂开 这是很危险的 除了 在分型面上对模腔排气外 还可以通过在浇注系统的料流末端位置设排气槽 以及沿顶出杆四周留出间隙的方式达到排气的目的 因为排气槽开的深度 宽 度以及位置的选择 如果不适当 产生的飞边毛刺 将影响制品的美观和精度 因此上述间隙的大小以防止顶出杆四周出现飞边为限 这里应特别注意的是 齿轮这样的制件在排气时 可能连最微小的飞边也是不希望有的 这一类制件 最好采用以下方式排气 彻底清除流道内气体 用粒度为 200 的碳化硅 磨料对分型面配合表面进行喷丸处理 另外 在浇注系统料流末端开设排气槽 主要是指分流道末端位置的排气槽 其宽度应等于分流道的宽度 高度视材料 而异 9 1 3 设计方法 1 利用配合间隙排气 2 在分型面上开设排气槽排气 3 利用排气守排气 4 强制性排气 该模具是采用利用配合间隙排气 其间隙值约为 0 03 0 05mm 它常用于中 小型的简单模具 10 校核 10 1 注射机有关工艺参数的校核 1 锁模力与注射压力的校核 当高压的塑料熔体充满模具型腔时 会产生一个很大的力 使模具的分型 面涨开 其值等于制件和浇口流道系统在分型面上投影面积之和乘以型腔内塑 料压力 而作用在这个面积上的总力 应小于注塑机的额定锁模力 P 否则在 注塑时会因模具不紧产生严重的溢边现象 型腔内塑料压力 可以按公式计算 而经查 塑料模具设计 中 SPVC 在型腔里的理论注塑压力在 40MP 80MP 之间 而只有 F机锁 P模 A 的不等式成立时 才能符合要求 式中 F机锁 表示注塑机的最大锁模力 P模 表示为熔融型料在型腔内的压力 A 表示为塑件和浇注系统在分型面上的投影之和 故有 F机锁 400kn P模 A 80MP 2936 2 1