酒瓶内盖塑料模具设计

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 毕毕 业业 设设 计计 说说 明明 书书 题目 题目 酒瓶内盖塑料模具设计酒瓶内盖塑料模具设计 二级学院 直属学部 专业 班级 学生姓名 学号 指导教师姓名 职称 评阅教师姓名 职称 2014 年 11 月 常州工学院毕业设计 摘摘 要要 本模具为一个红酒酒瓶内盖的注塑模具 设计分为整体装配图设计和所用各零件 的设计 本设计从实际生产条件出发 结合相关理论给出了生产此类塑料制件的模具 设计解决方案 涉及塑料的工艺性能 模具设计 以及机械设计等相关知识 关键词 关键词 注塑模具 模具设计 塑料 酒瓶内盖塑料模具设计 目目 录录 前前 言言 1 1 塑件的工艺性分析塑件的工艺性分析 3 1 1 产品技术要求 3 1 2 塑件工艺分析 3 1 3 材料收缩率 4 2 注塑模的设计要点注塑模的设计要点 5 3 注塑模的设计注塑模的设计 6 3 1 注射模与注射机的关系 6 3 1 1 注塑机的选用 6 3 1 2 型腔数目的确定 6 3 1 3 最大注射量的校核 7 3 1 4 锁模力的校核 7 3 1 5 注射压力的校核 7 3 1 6 开模行程的校核 7 3 2 分型面的设计 7 3 2 1 型腔的布局 7 3 2 2 分型面设计 8 3 3 浇注系统与排溢系统的设计 8 3 3 1 浇注系统的设计 8 3 3 2 主流道的设计 9 3 3 3 分流道的设计 9 3 3 4 浇口的设计 10 3 3 5 浇口的位置的确定 10 3 3 6 浇注系统的平衡 10 3 3 7 排溢系统的设计 11 3 4 成型零件的设计 11 3 4 1 型腔的结构设计 11 3 4 2 型腔的工作尺寸计算 11 3 4 3 型芯的结构设计 12 3 5 合模导向机构的设计 14 3 5 1 导柱的设计 14 3 5 2 导套的设计 15 3 5 3 斜导柱的设计 16 3 6 推出机构的设计 16 3 6 1 脱模力的计算 16 常州工学院毕业设计 3 6 2 推杆的设计 16 3 6 3 推件板的厚度计算 17 3 7 温度调节系统的设计 17 3 7 1 模具对塑件质量的影响 17 3 7 2 冷却系统的设计原则 18 3 8 模架的设计 18 4 模具装配的工艺过程设计模具装配的工艺过程设计 20 4 1 模具总的装配程序 20 4 2 模具装配要点 20 4 2 1 选择装配基准面 20 4 2 2 组件的装配 20 5 模具的安装 调试及维护模具的安装 调试及维护 23 结结 论论 24 致致 谢谢 25 参考文献参考文献 26 常州工学院毕业设计 1 前前 言言 大学三年时光转瞬即逝 在惊叹时光飞逝的同时 我们也面临着毕业设计的来临 毕业设计作为专科三年的学业安排 是对大学三年所学知识的一场大检测 是对大学 三年专业知识的一次全面总结 也是在参加工作前对理论知识的进一步加强和巩固 并进行的一次全面实践 对模具设计的全过程的学习 模具是工业生产中极为广泛的主要工艺装备 采用模具生产零部件 具有高效 节材 成本低 保证质量等一系列优点 是当代工业生产的重要手段和工艺发展方向 许多现代工业的发展和科技水平的提高 在很大程度上取决于模具工业的发展水平 因此 模具工业以成为国民经济的基础之一 随着中国当前的经济形势的日趋好转 在 实现中华民族的伟大复兴 口号的倡引下 中国的制造业也日趋蓬勃发展 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 在日本 模具被誉为 进入富裕的原动力 德国则冠之为 金属加工业的帝王 在 罗马尼亚则更为直接 模具就是黄金 可见模具工业在国民经济中重要地位 我国 对模具工业的发展也十分重视 早在 1989 年 3 月颁布的 关于当前国家产业政策要点 的决定 中 就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务 塑料以成为在钢铁 木材 水泥之后的第四代工业基础材料 越来越广泛地在各 行各业应用 其中注塑成型在塑料的各种成型工艺中所占的比例也越来越大 随着社 会的经济技术不断发展 对注塑成型的制品质量和精度要求都有不同程度的提高 塑 料制品的造型和精度直接于模具设计和制造有关系 对注塑制品的要求就是对模具的 要求 有人说 模具是现代工业之母 新的世纪已经到来了 世界各国对模具生产技 术非常重视 出现许多新工艺 新技术 从而促进模具制造技术的不断提高和发展 一个国家模具生产能力的强弱 水平的高低 直接影响着许多工业部门的新产品更新 换代 影响着产品质量和经济效益的提高 塑料制品生产中先进合理的成型工艺 高效的设备 先进的模具是必不可少的重 要因素 塑料模具对实现塑料成型工艺要求和塑件使用要求起着十分重要的作用 任 何塑件的生产和更新换代都是以模具更新为提前的 由于目前工业和民用塑件的产量 猛增 质量要求越来越高 因而导致了塑料模具研究 设计和制造技术的迅猛发展 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战比例越来越大 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 在注塑机的螺杆或活塞的推动下 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红酒酒瓶内盖注塑模具的设计 也就是设计一个注塑 模具来生产酒瓶内盖产品 以实现自动化提高产量 针对酒瓶内盖的具体结构 通过 此次设计 使我对注塑模具设计有了较深的认识 同时 在设计过程中 通过查阅大 量资料 手册 标准 结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构 成型零部件 浇 注系统 导向部分 推出机构 排气系统 模温调节系统 有了系统的认识 拓宽了 视野 丰富了知识 为将来独立完成模具设计积累了一定的经验 酒瓶内盖塑料模具设计 2 此次设计是在导师的带领下通过同学的热情帮助进行的首次毕业设计 在此 衷 心感谢罗玉梅老师的悉心指导和身边同学的热心帮助 对于此次毕业设计 肯定难免 存在很多的错误和漏洞 还敬请各位老师和同学给予耐心指正 谨表示感谢 常州工学院毕业设计 3 1 塑件的工艺性分析塑件的工艺性分析 1 1 产品技术要求产品技术要求 1 使用性能 此为酒瓶内盖 对于表面粗糙度的要求不高 但也不能有粗糙感 2 外观 平整 光滑 不能有制造缺陷 如气泡 凹陷 烧焦 疤痕 银纹等 图图 1 1 工件简图工件简图 1 2 塑件工艺分析塑件工艺分析 据 注塑制品与注塑模具设计 化学工业出版社 付宏生 刘京华 主编 2003 年办 版 介绍 聚乙烯无味 无毒 呈乳白色 密度为 0 91 0 96g cm 为结晶型塑料 聚 乙烯有一定的机械强度 但和其他塑料相比其机械强度低 表面硬度差 聚乙烯的绝缘性能优异 常温下聚乙烯不溶于任何一种已知的溶剂 并耐稀硫酸 稀硝酸和任何浓度的其他酸以及各种浓度的碱 盐溶液 聚乙烯有高度的耐水性 长期接触水其性能可保持不变 聚乙烯透水气性能较差 而透氧气和二氧化碳以及许多有机物质蒸汽的性能好 聚乙烯在热 光 氧气的作用下会产生老化和变脆 一般高压聚乙烯的使用温度 约在 80 左右 低压聚乙烯为 100 左右 聚乙烯能耐寒 在 60 时仍有较好的机械性能 70 时仍有一定的柔软性 聚乙烯成型时 在流动方向与垂直方向的收缩率差异较大 注射方向的收缩率大 于垂直方向的收缩率 易产生变形 并使塑件浇口周围部位的脆性增加 聚乙烯收缩 酒瓶内盖塑料模具设计 4 率的绝对值较大 成型收缩率也较大 易产生缩孔 冷却速度慢 必须充分冷却 且 冷却速度要均匀 质软易脱模 塑件有浅的侧凹时可强行脱模 1 3 材料收缩率材料收缩率 据 塑料注射模具设计实用手册 宋于恒 主编 航空工业出版社 1994 表 2 1 聚乙烯 PE 1 5 3 5 常州工学院毕业设计 5 2 注塑模的设计要点注塑模的设计要点 PE 塑料它是属于通用塑料 该产品是通过注塑成型的 它的原理是将颗粒或粉状 塑料从注塑机的料中送进加热器中 经加热熔化 在受压的情况下 把它注到成型的 型腔中 再冷却成型 注塑成型它的周期短 能成型复杂的 尺寸精确的制件 它的 成型工艺过程包括如下 成型前的准备 注塑过程 塑件后处理 注塑过程它是一个 比较关键的进程 各个步骤都要控制好 这对塑件的质量和形状起着至关重要的作用 注塑成型的核心问题是 就是采用措施得到良好的塑料熔体 并把它注塑到型腔中去 在控温下 使塑件达到所要求的质量 温度 注塑压力 时间是其最关键的工艺参数 注塑模包括 成型零部件 合模导向机构 浇注系统 侧向分型与抽芯机构 推 出机构 加热和冷却系统 排气系统 支承零部件 只有处理好各个环节的制约关系 才能设计出一副较好的模具来 一副模具设计出来 把它装在注塑机上 还要通过校 核 才能投入生产 因此注塑模与注塑机的关系也是至关重要 酒瓶内盖塑料模具设计 6 3 注塑模的设计注塑模的设计 3 1 注射模与注射机的关系注射模与注射机的关系 注射模具是安装在注射机上使用的 在设计模具时 除了应掌握注射成型工艺过 程外 还应对所选用注射机的有关技术参数有全面的了解 以保证设计的模具与使用 的注射机相适应 3 1 1 注塑机的选用注塑机的选用 塑件体积和质量的确定 V圆顶 r h 3 14 13 2 13 1061 32mm V圆柱 1 r1 h 3 14 9 9 30 7630 2 mm V圆柱 2 r2 h 3 14 8 2 8 2 30 6334 mm V盖 V圆顶 V圆柱 1061 32 7630 2 6334 1061 32 1296 2 2357 5 mm m v 2 358 0 91 0 96 2 15g 2 26g 根据前面的分析 塑件的形状大小 塑件的结构特征及模具最小厚度 最大厚度 的估算值选用 XS ZS 22 型注射机 该注射机的基本参数如下 额定注射量为 20cm 螺杆直径 D 20mm 注射压力 75MPa 锁模力 F 250KN 拉杆内间距 d 235mm 开模行程 s 160mm 模具最大厚度 d 180mm 模具最小厚度 d 60mm 喷嘴球半径 d SR12 3 1 2 型腔数目的确定型腔数目的确定 1 m1浇注系统凝量的计算 该注射模采用点浇口 d 0 5 1 5mm L 0 5 2mm 6 15 60 90 V小圆柱 4 71 mm V圆台 43 75 mm V浇 2 V圆台 V小圆柱 2 43 75 4 71 92 1 mm 2 按注射机最大注射量确定型腔数量 n 得 n Kmp m1 m 3 1 n 0 8 22 0 092 2 358 7 其中 n 是型腔数目 K 是注射机的最大注射量的利用系数 取 0 8 m 是注射机的 最大注射量 cm m1 是浇注系统的塑料的质量体积 根据对塑件的精度要求及型腔 的排布 n 4 常州工学院毕业设计 7 3 1 3 最大注射量的校核最大注射量的校核 nm m1 kmp 3 2 4 2 358 0 092 9 5 17 5 式中 mp 是注射机充许的最大注射量 g 或 cm 满足 nm1 m2 80 mp 所以能保证注射模内所需熔体总量在注射机的最大注射范 围内 3 1 4 锁模力的校核锁模力的校核 当高压的塑料熔体充满模具型腔时 会产生使模具分型面涨开的力 这个力的大 小等于塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和乘以型腔的压力 它应小于注射机 的额定锁模力 Fp 才能保证注射时不发生溢料现象即 Fz p nA A1 Fp 3 3 其中 Fz为熔融塑料在分型面上的涨开力 N A r 3 14 13 13 530 66 A1 r1 3 14 1 5 1 5 7 07 Fz 10 15 4 A 7 07 21297 31945 5N Fz Fp 250KN 其中 A 是塑件在分型面上的投影面积 A1是浇注系统在分型面上的投影面积 P 是塑料熔体对型腔的成型压力 其大小一般约为注射机的 80 左右 由上式可得它也 是符合要求 3 1 5 注射压力的校核注射压力的校核 PE 塑料是综合力学性较好的塑料 粘度不高 精度要求也比较低 根据 塑料模 具技术手册 它所需的压力一般选 80 100Mpa 即可 经查得此注射机的注射压力为 75Mpa 所以由此可得它的压力也是足够的 喷嘴尺寸的查表得它的球面半径为 SR12 则 R2 SR 0 5 1 这样有利于主流道的凝料脱出 3 1 6 开模行程的校核开模行程的校核 注射机的开模行程是有限制的 塑件从模具中取出时所需的开模距离必须小于注 射机的最大开模距离 否则塑件无法从模具中取出 开模行程可按下式校核 S H1 H2 5 10 a1 a2 3 4 28 30 10 15 35 118 160mm 所以也是符合的 由上述数据可以确定 选择 XS ZS 22 型注射机 是合适的 选 择好的注射机是得到高质量塑件的重要前提 因此这个步骤是必不可少的 3 2 分型面的设计分型面的设计 打开模具取出塑件或浇注系统的凝料的面 称之为分型面 分型面是决定模具结 构形式的一个重要因素 它的设计受到塑件的形状 壁厚 和外观 尺寸精度 及模 具型腔的数目等诸多因素的影响 3 2 1 型腔的布局型腔的布局 由于型腔的排布与浇注系统布置密切相关 因而型腔的排布在设计中加以综合考 酒瓶内盖塑料模具设计 8 虑 由于是一模四腔 应该使型腔的每一处都有足够的压力 同时保证塑件充满型腔 每一处 所以 采用短形对称布置 图图 3 1 型腔排布图型腔排布图 3 2 2 分型面设计分型面设计 该模具采用的是全开分型面 其分型面的设计原则满足了以下几项原则 1 有利于塑件的顺利脱模 2 应保证塑件的质量要求 3 便于模具的加工制造 4 应保证塑件的精度要求 5 有利于排气效果 该模具的成型面的设计可以见装配图 它基本符合上述要求 3 3 浇注系统与排溢系统的设计浇注系统与排溢系统的设计 浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道 3 3 1 浇注系统的设计浇注系统的设计 经分析计算 此塑件采用普通流道系统 由主流道 分流道 浇口 冷料穴组成 其结构图如下图所示 常州工学院毕业设计 9 图图 3 2 浇注系统示意图浇注系统示意图 浇注系统是将来自注塑机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输教送到型腔 同时使型 腔的气体能及时顺利排出 在塑件熔体填充凝固的过程中 将注塑压力有效地传递到 型腔的各个部位 以获得形状完整 内外质量优良的塑件 浇注系统的设计的一般原则 1 了解塑件的成型性能 2 尽量避免或减少产生熔接痕 3 有利于型腔中的气体排出 4 防止型芯的变形和嵌件的位移 5 尽量采用较短的流程充满型腔 6 流动距离比和流动面积比的校核 3 3 2 主流道的设计主流道的设计 主流道是指浇注系统中从注塑机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑件熔体 的流通通道 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 在注塑机上 主流道垂直分型面 为了使凝料从其中顺利推 出 需设计成圆锥形 锥角为 4 表面粗糙度 Ra 0 8 主流道部分在成型过程中 其 小端入口处与注塑机及一定温度 压力的塑料熔体要冷热交替反复接触 属易损件 对材料的要求较高 因而模具的主流道部分常设计成可拆 采用碳素工具钢即 T8A 淬火到 53 57HRC 3 3 3 分流道的设计分流道的设计 分流道是指主流道末端与浇口之间的通道 此副模具采用圆形的截面形状对于壁 厚为 0 8mm 质量在 20g 以下的塑件 分流道的内表面粗糙度 Ra 要求比较高 一般取 1 6um 左右 分流道在分型面上的布置的形式 它必须遵循以下两方面的原则 即一方 面排列紧凑 缩小模具板面的尺寸 一方面流程尽量短 锁模力力求平衡 该模具采 酒瓶内盖塑料模具设计 10 用平衡式的分流道 分流道的布置 分流道的布置也根据型腔的位置而定 型腔位置确定要考虑模具 在分型面上力的平衡问题 它的要求是反作用力 以及锁模力就作用于主流道中心 3 3 4 浇口的设计浇口的设计 浇口亦称进料口 是连接分流道与型腔的通道 它是整个浇注系统的关键的部位 其形状 大小及位置应根据塑件大小 形状 壁厚 成型材料及塑件技术要求等进行 而确定 该塑件采用的是点浇口 它一方面通过截面积的突然变化 使分流道输送来 的塑料熔体的流速产生加速度 提高剪切速率和剪切热 使其顺利充满型腔 另一方 面改善塑料熔体进入型腔的流动特性 可控制填充时间 冷却时间及塑件表面质量 同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流 并便于浇口凝料与塑件分开的作用 3 3 5 浇口的位置的确定浇口的位置的确定 设计中 浇口的位置及尺寸的要求是比较严格的 初步试模 必要时还需要修改 因此浇口的位置的开设 对成型性能及成型质量的影响是很大的 一般在选择浇口位 置时 需要根据塑件的结构工艺及特征 成型质量和技术要求 综合分析 一般要满 足以下原则 1 考虑分子定向的影响 2 减少熔接痕提高熔接强度 3 浇口应开设在塑件壁厚处 4 避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷 5 尽量缩短流动距离 经过仔细的考虑 该塑件是均匀壁厚件 又为了不影响塑件的外观 该塑件采用 点浇口 它能保证塑料迅速而且均匀充满型腔 3 3 6 浇注系统的平衡浇注系统的平衡 该塑件是属于小型塑件 采用一模多腔 这样有利于提高生产效率 但是在设计 时是否能同时达到充满型腔的目的 这就要对浇注系统的平衡 若浇口平衡则可以得 到良好的物理和较精度尺寸的塑件 分流道的布置分平衡式和非平衡式 平衡式是指从主流道到各分流道 其长度 截面形状和尺寸均对应相等 非平衡式即上述的参数不相等 浇口的平衡的经验公式如下 BGV Ag Lr Lg 3 5 Ag浇口的截面面积 Lr从主流道中心至浇口的流动通道的长度 Lg浇口的长度 此副模具是采用平衡式的 其上面的数据是一样的 所以浇口是平衡的 分流的平衡的计算 l1 l2 d1 d2 Q1 Q2 130 130 10 10 1 由于采用是一模四腔的 且采取的是平衡式的浇口 所以分流道的长度 和分流 道的截面积尺寸也是一样的 上式的式子它没有考虑到分流道转弯部分阻力的影响 常州工学院毕业设计 11 以及模具湿度不均匀的影响 L1 L2是流道 1 和 2 的长度 D1 d2 是流道 1 和 2 的直径 Q1 Q2 别是塑料熔体在流道 1 和 2 的流量 浇注系统的设计后 还要对浇口平衡进行试模 其步骤如下 1 首先将各浇口的长度和厚度加工成对应相等的尺寸 2 试模后检查每个型腔的塑件的质量 3 将后充满的型腔的浇口的宽度略为修大一点 尽可能不改变浇口厚度 因 为浇口厚度不一 则浇口冷凝封固时间也就不一样 4 用同样的工艺条件重复上述步骤直到满意为止 3 3 7 排溢系统的设计排溢系统的设计 PE 材料在熔化时 会产生气体 所以当塑料在充满型腔时及浇注系统内的空气 如果在型腔中不及时排除干净 可以会在塑件上形成气泡 接缝 表面轮廓不清及充 填缺料等缺陷 另一方面气体的受压产生反向压力而降低充模速度 还可能造成塑件 碳化或烧焦 注射成型时的排气可采用如下四种方式排气 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 3 4 成型零件的设计成型零件的设计 成型零件决定了塑件的几何尺寸和形状 成型零件它直接与高温 高压的塑料流 接触 因此成型零件要求具有较高的强度 刚度和耐磨性能 成型零部件 它包括 型腔 型芯 成型杆 和成型环等 该产品是 IT5 级精度制造的 产品外表面要求比 较光滑 因此要求成型零件的抛光性能要好 表面应该光滑美观 表面粗糙度要求 Ra0 8 型腔的材料选 Cr12MoV 淬火处理 并中温回火 使其达到硬度达到 55HRC 以 上 3 4 1 型腔的结构设计型腔的结构设计 由于该塑件结构比较复杂 且其精度较要求高 要求其塑件不充许出现表面刮伤 经过仔细的参考 该型腔采用开式较为合理 查阅资料可得塑件的理想的外壁圆角半径为塑件的壁厚的 1 5 倍 即 R 1 5 t 即 R 1 2mm 该型腔的加工 先下料 经粗加工后在磨床上进行磨削 使其达到应 有的光洁度 然后热处理 使其硬度达到 55HRC 以上 再进行精磨 最后用电火花将 型腔加工出来并抛光 3 4 2 型腔的工作尺寸计算型腔的工作尺寸计算 所谓成型零件工作尺寸是指直接用来构成塑件型面的尺寸 它主要包括型腔的径 向尺寸 型腔的深度 中心距等尺寸 它受到塑件的尺寸精度的影响 型腔的计算公 式如下 酒瓶内盖塑料模具设计 12 型腔的径向尺寸计算 Dx1 1 Scp Ls 3 4 z 3 6 1 025 26 0 75 0 32 0 011 26 41 0 011 Dx1 Dx2 Dx3 Dx4 其中 Dx是型腔的径向尺寸 Da是塑件最大径向尺寸 是塑件的设计公差值 Dg是塑件径向公称尺寸 Z 是模具制造公差 一般取 Z 1 3 1 6 查表得 PE 塑料的最 小收缩率为 1 5 最大的收缩率为 3 5 由公式得 Scp 1 5 3 5 2 得 Scp为 2 5 至于塑件的精度 在此到 的系数为 0 32 当塑件的精度不同时会有变化 型腔的深度尺寸计算 Hx1 1 Scp Hs 2 3 z 3 7 1 025 30 0 32 2 3 0 011 30 54 0 011 HX1 Hx2 Hx3 Hx4 其中 HM 为型腔的深度尺寸 Hd 为制品高度最大尺寸 Hg 为制品高度公称尺寸 的系数取 2 3 塑件表面的凹槽是通过在型腔上设一块镶块而得到的 3 4 3 型芯的结构设计型芯的结构设计 型芯是成型塑件的内表面的零件 此塑件用小型芯来成型 主型是用来成 0 8 0 8 0 8 6 3 3 2 图图 3 3 型芯示意图型芯示意图 型塑件的内壁 塑件的内表面精度要求要稍微低一些 因此型芯的表面加工可以 稍稍粗糙点 该芯采用镶嵌式 它结构牢固 它固定在动模固定板上 其形状尺寸如 上图所示 其工件角度都是通过核算而得到的 型芯选 Cr12MoV 淬火处理 使其硬度达到 55HRC 以上 不至于使它在注射成型时变弯 变软 它的加工过程是 先取一段圆棒 常州工学院毕业设计 13 料 在车床上车削 然后进行热处理 再进行电火花加工 使其达到所要求的形状和 尺寸 最后进行磨和抛光 型芯的尺寸计算 型芯的径向尺寸 Lm1 1 scp Ls 3 4 z 3 8 d1 1 scp Ls 3 4 z 1 0 025 16 4 0 75 0 24 0 009 16 99 0 009 d2 1 scp Ls 3 4 z 1 0 025 16 4 0 75 0 24 0 009 16 99 0 009 d1 d2 d3 d4 其上面字母所表示的意义和型腔的字母是一样的 型芯的高度尺寸计算如下 Hx 1 scp Hs 2 3 z 3 9 H1 1 scp Hs 2 3 z 1 0 025 28 2 3 0 32 0 011 28 91 0 011 H2 1 scp Hs 3 4 z 1 0 025 28 2 3 0 32 0 011 28 91 0 011 H1 H2 H3 H4 影响塑件尺寸精度的因素较为复杂 主要存在以下几方面 1 零件的制造公差 2 设计时所估计的收缩率和实际收缩率之间的差异和生产制品时收缩率波动 3 模具使用过程中的磨损 以上三方面的影响表述如下 1 制造误差 z a i a 0 45 0 001D 3 10 3 D 其中 D 被加工零件的尺寸 可被视为被加工模具零件的成型尺寸 z 成型零件的制造公差值 i 公差单位 a 精度系数 对模具制造最常用的精度等级 2 成型收缩率波动影响 3 11 100 M SM L LL s 其中 塑件成型收缩率 LM 模具成型尺寸 LS 塑件对应尺寸 s 3 型腔磨损对尺寸的影响 酒瓶内盖塑料模具设计 14 为简便计算 凡与脱模方向垂直的面不考虑磨损量 与脱模方向平行的面才考虑 磨损 考虑磨损主要从模具的使用寿命来选定 磨损值随产量的增加而增大 此外 还应考虑塑料对钢材的磨损情况 同时还应考虑模具材料的耐模性及热处理情况 型 腔表面是否镀铬 氮化等 有资料介绍 中小型模具的最大磨损量可取塑件总误差的 1 6 常取 0 02 0 05mm 而对于大的模具则应取 1 6 以下 但实际上对于聚烯烃 如像 PP 尼龙等塑料来说对模具的磨损是很小的 对小型塑件来说 成型零件磨 损量对塑件的总误差有一定的影响 而对于大的塑件来说影响很小 塑件理想的内角 圆半径应为塑件壁厚的 1 3 以上 所以取内角圆半径为 0 5mm 型腔由于受到熔体的高压作用 应具有足够的强度和刚度 如果型腔侧壁和厚度 过下 则会引起溢料和出现飞边 这样就降低了塑件的精度 严重时还会影响脱模 因此还要计算侧壁和底板的厚度 模具型腔的壁厚的计算 应以最大的压力为准 此塑件是属于小尺寸塑件 侧壁 长 L 370 所以强度不足是主要原因 因此应以强度计算 型腔侧壁尺寸查表可得 S 48mm 底板厚度的计算 按强度的条件 最大应力发生在板中 底板厚度为 H 3Pbl l 4B 3 12 6 H 型腔板的高度 经算得 6mm 满足要求了 3 5 合模导向机构的设计合模导向机构的设计 导向机构是保证动模或上下模合模时 正确定位和导向的零件 本副模具是采用 导柱 导套导向 导向机构它起到的作用有 定位作用 导向作用 承载作用 保持 运动平稳的作用 导柱导向通常是由导柱和导套的间隙配合而组成的 导柱分带头导柱和有肩导柱 因为该产品是成批量的生产 导柱经常运动 容易 磨损 所以采用导套 这样导套坏了 可以随时更换 小型模具采用带头导柱 3 5 1 导柱的设计导柱的设计 技术要求包括 导柱的长度 形状 材料 数量及布置 此副模具把导柱设在动 模一侧 这样有利于推杆的运动 导柱固定端与模板之间采用 H7 m6 而导柱与导套 采用 H7 f7 的间隙配合 导套也分直导套和芾头导套 其用法与导柱的用法一样 导 套的技术要求的技术要求包括 导套的形状 导套的材料 及固定形式及配合精度 导套采用 H7 r6 配合镶入模板 导柱结构和尺寸如下图所 常州工学院毕业设计 15 2X2 2X45 图图 3 4 导柱示意图导柱示意图 取导柱的长度为 100mm 导柱的材料选 20 钢 淬火处理到 55 60HRC 导柱的前端 做成锥台形 这样是为了导柱顺利进入导套 导柱固定端粗糙度 Ra 为 1 2 导向部分 Ra 为 0 8 该导柱的布置采用阶梯导柱对称分布 3 5 2 导套的设计导套的设计 导套采用直导套 这样简单易制作 而且也适用 其结构和形状如下图所示 图图 3 5 导套示意图导套示意图 导套的前端倒圆角 是为了让导柱顺利进入导套 材料通常也采用 20 钢 热处理 使其硬度达到一定硬度 以利于耐磨 粗糙度为 Ra 为 0 8 固定采 H7 r6 配合镶入模 酒瓶内盖塑料模具设计 16 板 3 5 3 斜导柱的设计斜导柱的设计 其材料用 T8A 硬度 HRC 55 表面粗糙度 0 8 它与其固定板之间采用 H7 m6 配合 斜角取 25 3 6 推出机构的设计推出机构的设计 使塑件从成型零件上脱出的机构称之为推出机构 本副模具是通过注塑机的合模 机构 把力传给推板 然后通过固定板 再通过推杆 最后传给推件板 把塑件推出 的 推出零件常分为推件板 推杆 推管 成型推杆等 此副模具所设计的塑件是属 于薄壁塑件 而且在推出时不允许有推出痕迹 所以该模具采用推件板推出 这样有 利于保证塑件的精度 此模具的设计也要满足一般推出机构的设计原则 塑件滞于动 模一侧 这样有利于设计推出机构 以致于使模具结构简单 防止塑件变形 力求良 好的塑个外观 结构可靠 脱模时工作可靠 运动平稳 制造方便 更换容易 3 6 1 脱模力的计算脱模力的计算 由下式 Ft Fb Fb AP 3 13 Ft 19140 20 382KN 其中 Ft 是脱模力 Fb 是塑件对型芯的包紧力 P 为塑件对型芯的单位面积的包紧 力 模外冷却取 P 约为 2 4 3 9 107Pa 模内冷却约取 0 8 1 2 107Pa 由此式可以得 到 当塑件越大 对型芯的包紧面也越大 因此脱模力也越大 在模内脱出所需的脱 模力要少于模外脱出的脱模力 但模内脱模容易使塑件容易变形 因此该模选用模外 脱模 此副模具采用简单推出机构 它需要设计推杆 推件板 推杆固定板 推板等的 设计 3 6 2 推杆的设计推杆的设计 此模具由于塑件是圆形件 各处的脱模力是一样的 为了各处平衡 设计推杆时 应均匀布置推杆 这样使系统就显得比较平衡了 增加了推杆的寿命 推杆在推推件板时 应具有足够的刚性 以承受推出力 条件充许的话 尽可以 把推杆的直径设得大一点 经过仔细的推算 选推杆的直径为 8 为了保持推杆在工作 时具有一定的稳定性 把它进行校核 由公式 直径 d L2Q nE 3 14 6 5 取直径为 8mm 已经足够了 进行强度校核 4Q n 3 14d2 s 3 15 4 765 4 3 14 62 410 452 12 s 说明它的强度是满足的 其中 d 是推杆直径 是安全系数 通常取 1 5 L 是推 常州工学院毕业设计 17 杆长度 Q 是脱模阻力 E 弹性模量 n 是推杆的根数 s 是推杆的屈服极限 推杆 的材料选用 T8A 淬火处理 推杆的固定形式 推杆直径与模板上的推杆孔采用 H8 f7 的间隙配合 推杆的工 作端面的配合部分的表面粗糙度 Ra 为 0 8 推件板由一块与型芯按一定的配合精度相配合的模板 它是在塑件的周边端面上 进行推出 但作用面积小 推出力比较小 且均匀 运动平稳 并且在塑件外表面上 没有推出痕迹 配合 这样可以降低推件板与型芯的配合 以不产生溢料为准 否则 推件板复位困难 并且有可能造成模具损坏 复位机构采用弹簧复位 并将弹簧装在 推料杆上 3 6 3 推件板的厚度计算推件板的厚度计算 对于筒形或圆形 推件板受力状况可以简化为 圆环形平板周界到集中的载荷 按强度计算可得厚度为 h K2Q 3 16 12 所以对推件板采用 12mm 其中 h 是推件板的厚度 K2 是系数 Q 是脱模阻力 此副模具是采用点浇口 开模时 塑件包在动模型芯上 并且随动模一起移动 所以它采用多型面 这样当动模移动 点浇口被切断 而分流道 浇口和主流道凝料 在冷料井倒锥穴的作用下 拉出定模而随动模移动 推杆固定板它只要满足它的强度和刚度则就可以满足需要 它的粗糙度要求可以 比较低 它是起到固定推杆的作用 它对的设计主要从它的强度和刚度去考虑 只要 满足了 就可以了 经核算推杆固定板和推板它们的厚度均为 12mm 采用 45 3 7 温度调节系统的设计温度调节系统的设计 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 3 7 1 模具对塑件质量的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 根据牛顿冷却定律 冷却介质从模具带走的热量为 Q A T 3 17 4 09 0 09243 60 45 35 198 47J 是冷却管道孔壁与冷却介质间的传热系数 A 冷却管道壁的传热面积 酒瓶内盖塑料模具设计 18 T 模具与冷却介质温度之差值 冷却时间 s 由上述式子可得 当需传递热量不变时 可通过以下三条途径来缩短冷却时间 1 提高传热系数 v 4 5 d0 2 3 18 2 57 是冷却介质 是冷却介质在该温度下的密度 d 是冷却管道直么 v 是冷却 介质的流速 由上式得 只有提高冷却介质的流速 便可达到传热系数 2 提高模具与冷却介质间的温差 T T Tw T 3 19 60 45 15 式中 Tw 是模具温度 T 是冷却介质的温度 一般模温是一定 为了提高温差 T 有利于缩短冷却时间 从而提高生产率 3 增大冷却介质的传热面积 A A n 3 14dL 3 20 4 3 14 26 30mm 9796 8 mm L 模具上一根冷却水孔的长度 d 是冷却通道的直径 n 是模具开设冷却通道孔 数 显然 应在模具上开尽可能多的冷却通道 以增大传热面积 缩短冷却时间 提 高生产效率 3 7 2 冷却系统的设计原则冷却系统的设计原则 1 冷却水道应尽量多 截面尺寸应尽量大 2 冷却水道至型腔表面距离应尽量相等 3 浇口处加强冷却 4 冷却水道出 入口温差应尽量小 5 冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置 6 冷却水道尽量避免在塑件的熔接痕处 7 合理确定冷却水接头位置 3 8 模架的设计模架的设计 模架技术的标准 是指在模具设计中和制造中所应遵循的技术规范 基准 和准 则 它具有以下义 1 减少了模具设计者的重复性工作 2 改变了模具制造行业 大而全 小而全 的生产局面 转为 专业生产 3 模具的标准化是采用 CAD CAM 技术的先决条件 4 有利于模具技术的国际交流和模具出口 常州工学院毕业设计 19 该模具的模架采用 A3 型 它适应于单分型面的模具的推件板的推出机构 且可以 用半开式浇口 其图可见其装配图 根据 塑料模具技术手册 表 9 16 的中小型模架 的尺寸组合系列 模宽 B 260mm 模长 L 260mm 模板 A 20mm 材料 45 钢 模板 B 25mm 材料 45 钢 垫块 C 50mm 材料 45 钢 动模座板的高度为 36mm 它的材料为 45 钢 定模座板的高度为 20mm 它的材料也 为 45 钢 模架的总高度计算得 H 25 36 28 20 20 30 50 20 229 经校核模具的强度和刚度都是足够的 且模架的大小也适中 经核算选用该模架 是较为合理的 酒瓶内盖塑料模具设计 20 4 模具装配的工艺过程设计模具装配的工艺过程设计 模具装配是模具制造过程的最后阶段 装配质量如何将影响模具的精度 寿命各 部分的功能 同时模具装配过程阶段的工作量又比较大 又将影响模具的生产制造和 生产成本 因此 模具装备是模具制造过程中的重要环节 模具装配过程是按照模具技术要求和各零件间的相互关系 将合格的零件连接固 定为组件 部件 直至装配成合格的模具 它可以分为组件装配和总装配等 模具装配内容包括 选择装配基准 组件装配 调整 修配 研磨抛光 检验等 环节 通过装配达到模具各项装配精度指标和技术要求 4 1 模具总的装配程序模具总的装配程序 1 确定装配基准 2 装配前要对零件进行测量 合格零件必须去磁并将零件擦拭干净 3 调整各零件组合后的累积尺寸误差 如各模板的平行度要校验修磨 以保 证模板组装密合 分型面处吻合面积不得小于 80 间隙不得超过溢料最小值 防止 产生飞边 4 配尽量保持原加工尺寸的基准面 以便总装合模调整时检查 5 装导向系统 并保证开模 合摸动作灵活 无松动和卡滞现象 6 组装修整顶出系统 并调好复位及顶出位置等 7 组装修整型芯 镶块 保证配合面间隙达到要求 8 组装冷却或加热系统 保证管路畅通 不漏水 不漏电 阀门动作灵 9 组装液压或气动系统 保证运行正常 10 紧固所有连接螺钉 装配定位销 11 试模 试模合格后打上模具标记 如模具编号 合格标记及组装基面 12 最后检查各种配件 附件及起重吊环等零件 4 2 模具装配要点模具装配要点 4 2 1 选择装配基准面选择装配基准面 该模具选用标准模架和导柱导套 因此以模板相邻两两侧面作为装配基准 将已 有导向机构的动模和定模合模后 磨削模板相邻两侧面呈 90 度 然后以侧面为基准分 别安装定模和动模上的其它零件 4 2 2 组件的装配组件的装配 1 型腔和型芯与模板的装配 该模具的型芯与固定板之间的装配采用螺钉固定式 装配时可按下列顺序 在加工好的型芯上压入实心的定位销钉套 在型芯螺孔口部抹红丹粉 根据型芯在固定板上的要求位置 用定位板定位 把型芯与固定板合拢 用平行夹板夹紧在固定板上 将螺钉孔位置复印到固定板上 取下型芯 在固定板上钻螺钉孔过孔及沉孔 用螺钉将型芯初步固定 在固定板的背面划出销孔位置 并与型芯一起钻 铰销钉孔 压入销钉 常州工学院毕业设计 21 该模具的型腔凹模较为简单 该种型腔凹模镶入模板 关键是型腔形状和模板相 对位置的调整及其最终位置 可采用部分压入后调整 调整方法 型腔凹模压入模板 极小一部分时 用百分表校正其直边部分 当调至正确位置时 再将型腔凹模全部压 入模板 2 装配时的注意事项 装配时应注意 型腔凹模和型芯与模板固定孔一般为 H7 m6 配合 如配合过紧 应进行磨修 否则在压入后模板变形 对于多型腔模具 还将影响各型芯间的尺寸精度 装配前 应检查 修磨影响装配的清角为倒棱或圆角 为便于型芯和型腔凹模镶入模板 并防止挤毛孔壁 应在压入端设计成导入斜 度 型芯和型腔凹模镶入模板时应保持垂直与平稳 在压入过程中应边检查边压入 3 盈配合零件的装配 过盈配合零件装配后 应该紧固 不允许有松动脱出 为保证装配质量 应有适 当的过盈量和较小的粗糙度数值 而且压入端导入斜度应做得均匀 并与轴线垂直 薄壁精密件 如导套或镶套压入模板 除上述要求外 更应该边检查边压入 在压入 后必须检查内孔尺寸 如发现缩小后 应进行研磨到规定要求 或压入再进行精密加 工 4 推杆的装配与修整 推杆的作用是推出制件 推件时 推杆应动作灵活 平稳可靠 5 推杆的装配要求 推杆的导向段与型腔推杆孔的配合间隙要正确 一般用 H8 f8 配合 注意防止 间隙太大漏料 推杆在推杆孔中往复运动应平稳 无卡滞现象 推杆和复位杆端面应分别与型腔表面和分型面齐平 6 推杆固定板的加工与装配 为了保证制作的顺利脱模 各推出组件应运动灵活 复位可靠 推杆固定板与推 板需要导向装置和复位支承 其结构式有 用导柱导向的结构 用复位杆导向的结构 和用模脚作推杆固定板支承的结构 该模具采用导柱导向结构 为使推杆在推杆孔中 往复平稳 推杆在推杆固定板孔中应有所浮动 推杆与推杆固定孔的装配部分每边留 有 0 5mm 的间隙 所以推杆固定孔的位置通过型腔镶块上的推杆孔配钻而得 其装配 过程 先将型腔镶块上的推杆孔配钻到支承板上 配钻时用动模板和支承板上原有的 螺钉与销钉作定位和紧固 再通过支承板上的孔配钻到推杆固定板上 两者之间可利用已装配好的导柱 导套定位 用平行夹来夹紧 7 推杆的装配与修模 将推杆孔入口处和推杆顶端倒成小圆角或斜度 酒瓶内盖塑料模具设计 22 修剪推杆尾部台肩厚度 使台肩厚度比推杆固定板沉孔的深度小 0 05mm 左右 装配推杆时将有导套的推杆固定板套在导柱上 然后将推杆复位杆穿入推杆固 定板 支承板和型腔镶块推杆孔 而后盖上推板 并用螺钉紧固 将导柱台肩尺寸修磨到正确尺寸 由于模具闭合后 推杆和复位杆的极限位置 决定于导柱的台阶尺寸 因此在修磨推杆端面之前 先将推板复位到极限位置 如果 推杆低于型面 则应修磨导柱台阶 如推杆高出型面 则可修磨推板的底面 修磨推杆和复位杆的顶端面时 先将推板复位到极限位置 然后分别测量出推 杆和复位杆高出型面与分型面的尺寸 确定磨修量 修磨后 推杆端面应与型面齐平 但可高出 0 05 0 10mm 复位杆与分型面齐平 但可低 0 02 0 05mm 由于该模具推杆数量较多 所以应该注意 一是应将推杆与推杆孔进行选配 防 止组装后 出现推杆动作不灵活 卡紧现象 二是必须使各推杆端面与制件相吻合 防止顶出点的偏斜 推力不均匀 使制件脱模时变形 常州工学院毕业设计 23