塑料成型工艺西安交大PPT.ppt

第十二章注射模的设计步骤及实例 模具的CAE CAD CAM 技术的发展 使得传统的模具设计正在发生着重大变化 但不论如何变化 其设计的基本过程和内容 均与传统的设计基本相同 只是利用的设计手段不同而已 一设计基本过程 在实际生产中 由于塑料制品结构的复杂程度 尺寸大小 精度高低 生产批量以及技术要求等各不相同 因此 模具设计是不可能一成不变的 应根据具体情况 结合实际生产条件 综合运用模具设计的基本原理和基本方法 设计出合理经济的成型模具 塑料模设计时应保证塑料制品的质量要求 尽量减少塑料制品的后加工 模具应具有最大的生产能力 且经久耐用 制造方便 价格便宜等 一设计基本过程 注射模设计的一般程序如下 1 接受任务书成型塑料制品的任务书通常由塑料制品设计者提出 任务书的内容包括 经过审签的正规塑料制品图纸 并注明所用塑料的型号 颜色 透明度等 塑料制品说明书或技术要求 塑料制品的生产数量 通常 模具设计人员以塑料制品成型任务书为依据来设计模具 一设计基本过程 2 搜集 分析和消化原始资料搜集整理有关塑料制品设计 成型工艺 成型设备 机械加工及特殊加工等技术资料以备模具设计时使用 分析塑料制品1 明确塑料制品的设计要求通常 模具设计人员通过塑料制品的零件图就可以了解塑料制品的设计要求 但对形状复杂和精度要求较高的塑料制品 有必要了解塑料制品的使用目的 装配要求及外观等 一设计基本过程 2 分析塑料制品成型工艺的可能性和经济性根据塑料制品所用塑料的工艺性能 如流动性 收缩率等 及使用性能 如机械强度 透明性等 塑料制品结构形状 尺寸及其公差 表面粗糙度 嵌件形式 模具结构及其加工工艺等 对塑料制品工艺性进行全面分析 深入了解塑料制品成型工艺的可能性和经济性 必要时 就应与产品设计者探讨塑料制品的塑料品种与结构修改的可能性 以适应成型工艺的要求 3 明确塑料制品的生产数量塑料制品的生产批量与模具的结构关系密切 小批量生产时 为了缩短模具制造周期 降低成本 多采用移动式单型腔压缩 压注成型模具 而在大批量生产时 只要塑料制品可能 通常采用多型腔及较完善机构的模具 4 计算塑料制品的体积和重量为了选用成型设备 提高设备利用率 确定模具型腔数目 必须计算塑料制品的体积或质量 一设计基本过程 分析工艺资料分析工艺资料就是分析工艺任务书提出的成型方法 成型设备 材料型号 模具类型等要求是否合理 能否落实 熟悉有关参考资料及技术标准常用的有关参考资料有 塑料模具设计手册 成型设备说明书 等 常用的有关技术标准有 机械制图标准 等 一设计基本过程 3 设计成型工艺有些分工比较细致的工厂 成型工艺的设计任务是专由塑料成型工艺人员来完成的 否则 模具设计人员也可兼作此项工作 4 熟悉成型设备的技术规范在设计成型工艺中 只是对成型设备的类型 型号等作了粗略的选择 这种选择远远不能满足模具设计的需要 因此 模具设计人员必须熟悉成型设备与模具安装和工作有关的所有参数 一设计基本过程 5 确定模具结构理想的模具结构必须满足塑料制品的工艺技术要求和生产经济要求 工艺技术要求是要保证塑料制品的几何形状 尺寸公差及表面粗糙度 生产经济要求是要使塑料制品的成本低 生产率高 模具使用寿命长 操作安全方便 在确定模具结构时主要解决以下问题 一设计基本过程 制品成型位置及分型面的选择 型腔数目的确定与布置 以及流道布置 浇口位置的设计等 模具工作零件的结构设计 侧向分型与抽芯机构的设计 推出机构的设计 拉料杆形式的选择 排气方式的设计 加热或冷却方式 沟槽的形状及位置 加热元件的安装部位的确定 一设计基本过程 6 模具设计的有关计算 成型零件的工作尺寸计算 浇注系统的尺寸计算 型腔壁厚 底板厚度的确定 模具加热或冷却系统的有关计算 7 模具总体尺寸的确定与结构草图的绘制在以上模具零部件设计的基础上 参照有关塑料模架标准和结构件标准 初步绘出模具的完整结构草图 并校核预选的成型设备 一设计基本过程 8 模具结构总装图和零件工作图的绘制 模具总装图的绘制 尽可能按1 1比例绘制 并应符合机械制图国家标准 绘制时先由型腔开始绘制 主视图与其它视图同时画出 为了更好地表达模具中成型塑料制品的形状 浇口位置等 主视图中上下模 或动定模 可以是半开半闭状态 也可以是全开或全闭状态 在模具总图中俯视图上 可将上模或 定模 去掉 而只画出下模或 动模 部分的俯视图 模具总装图应包括全部组成零件 要求投影正确 轮廓清晰 通常 将塑料制品零件图绘制在模具总装图的右上方 并注明名称材料 收缩率 尺寸公差 或精度等级 制图比例等 一设计基本过程 按顺序将全部零件的序号编出 并填写零件明细表 标注技术要求和使用说明 标注模具的必要尺寸 如外形尺寸 装配尺寸 闭合尺寸等 模具的技术要求的主要内容包括模具装配工艺要求 使用及装拆方法 试模及检验要求等 第一节设计基本过程 主要零件图的绘制由于模具总装图拆画零件图的顺序为 先内后外 先复杂后简单 先成型零件 后结构零件 图形应按需要选择适当比例绘制 要求视图选择合理 投影正确 布置得当 图形清晰 标注尺寸要统一 集中 有序 完整 根据零件的用途 正确标注表面粗糙度 填写零件名称 图号 材料 数量 热处理 表面处理 硬度 图形比例等内容 此外 模具设计人员还应参加模具零件的加工 组装 试模 投产的全过程才算完成任务 第二节注射模设计实例 一 塑料制品及模具设计依据现以汽车散热器装饰板为例 该装饰板用于黄河JN162重型汽车 此件为中装饰板 由于是组合件 因此在配合处有尺寸精度要求 其形状为通孔矩形网络遍布的双弧形立体曲面板 四周有断面为梯形槽的凸棱 并附有直径为6mm的六个安装通孔 整个制品的平均厚度为4mm 注射模设计实例 一 塑料制品及模具设计依据装饰板选用ABS塑料成型 成型前进行干燥处理 ABS熔体流动性好 设定料温在200 240度之间 模温在60度左右 注射机锁模力10000kN 最大注射压力141MPa 最大投影面积为6665平方厘米 喷嘴球头半径为48mm 喷嘴口内径7mm 其它与模具设计有关的参数为塑料密度1 06 1 08 弹性模量1400MPa 成型收缩率0 5 0 8 注射模设计实例 二 模具结构设计根据装饰板的结构特征与外观要求 模具只能采用多点浇口的三板式注射模或热流道模 注射模总重7 8吨 属于大型模具 三 分析计算 1 浇注系统设计 1 浇口数目为确保装饰栅板的质量 并结合其通孔矩形网格板的结构特征 决定在其长轴方向的中心线上使用4个点浇口进料 2 浇注系统断面尺寸经计算得到装饰栅板的体积为2400cm3 计算流道当量半径Rn的步骤如下根据注射机的规格及制品体积 计算熔体的体积流量V为制品体积 t为注射时间 t可由该注射机的公称注射量Qn 9000cm3 查表得出t 6秒2 确定3 求Rn 三 分析计算 关系曲线图 主流道的当量半径Rn 4 3mm 故主流道大端直径D 10mm 小端直径由注射机的特征参数决定 取小端直径d 8mm 第一分流道的熔体体积流量200cm s 得第一分流道的当量半径Rn 8mm 为了加工方便 将第一分流道截面形状设计为梯形 第一分流道的断面尺寸 2 浇注系统断面尺寸 浇注系统的布置及尺寸 第二分流道取为圆锥形 则每个第二分流道的熔体体积流量为100cm s 得出大端直径14mm 小端直径6mm 点浇口的熔体体积流量为100cm s 则点浇口直径2mm 3 型腔压力的估算 取压力损耗系数k为0 4 注射机注射压力p0为115MPa 则型腔压力p为46MPa 4 锁模力的校核 注射机锁模力10000kN 而胀模力为在分型面上的投影面积乘以型腔压力 即F 7752kN故满足锁模力的要求 5 排气槽的设计 该模具除了38根顶杆间隙具有一定的排气效果外 还在制品的熔接痕附近以及熔体流动末端的型芯上开设了12条排气槽 6 凹模侧壁厚度的计算 该模具采用整体式矩形凹模型腔 故其长边侧壁厚度经计算得出79mm 考虑到凹模的侧壁上开设有直径为130mm的导套孔 故取凹模侧壁厚度为190mm 7 动模垫板厚度计算 经公式计算得动模垫板厚度310mm 这样的厚度太大 因此需要在垫块跨距间加设支承块 根据该模具的形状特征 决定在跨距的中心线上加设一排支承柱 此时垫板厚度可减至91 2mm 但考虑到在垫板上有直径为22mm的顶杆孔39个 对垫板刚性有所削弱 故取动模垫板厚度130mm 8 脱模阻力的计算 在定模一侧 有断面为13 5 46mm的矩形小型芯318个 可将它们视为矩环形断面的厚壁制品 另外加上直径为6mm的小型芯6个 经公式计算得定模一侧总的脱模阻力为46 87kN 在动模一侧 有四条条形型芯 并视制品为薄壁 经公式计算得动模一侧总的脱模阻力为 8kN 为了确保制品开模后留在动模 在设计时将38根顶杆全部设计成了带有Z形头的拉料杆 9 冷却系统的计算 由产品图知 制品的矩形网格条最厚 达5mm 故冷却时间为49s 注射时间6s 开模取件时间15s 故成型周期为70s 被ABS带入型腔内的总热量为52827kJ h 凹模冷却系统带走的热量19950kJ h凸模冷却系统带走的热量29918kJ h 1 凹模冷却系统的计算 经公式计算得水管直径25mm 凹模冷却水管回路的总传热面积0 063m2 凹模水管总长0 8m 在该模具的实际设计中 凹模冷却水管回路的总传热面积0 1m2 凹模水管总长4m 满足要求 凹模冷却回路的布置 2 型芯冷却系统的计算 经公式计算得水管直径25mm 型芯冷却水管回路的总传热面积0