皮带轮注塑模具设计毕业论文.doc

皮带轮注塑模具设计毕业论文 天津职业技术师范大学毕 业 设 计专 业 机械设计制造及其自动化 班级学号 学生姓名 指导教师 教授 二一一年六月天津职业技术师范大学本科生毕业设计皮带轮注塑模具设计The plastic belt-wheel mold design专业班级学生姓名学 院机械工程学院2011 年 6月摘 要该设计是一款以聚氯乙烯为材料的皮带轮模具设计所选用的塑料成型方法是注塑成型该皮带轮设计是工程上用来固定三角皮带的标准件因此设计时应遵循标准件的设计在塑料件上不采用拔模角或者说拔模角为0对塑料知识了解之后根据给定零件的形状尺寸公差精度结合塑件材料选择成型方式为注塑确定型腔分布为一模两腔根据制品的体积选择注射机为XS-ZY-250型由制品材料的特性选择浇注方式并设计成侧浇口形式计算成形零件尺寸设计材料的分型方式为斜导柱抽芯侧向分型机构之后设计推出机构选择合适的模架再细化每个零部件的位置配合关系最后进行校验对斜导柱的强度进行校验对注塑机的注射量注射压力开合模行程模具高度与注塑机的关系进行校验完成此设计ABSTRACTThis is a design of a belt-wheel die which made of polyvinyl chloride The solution of the belt-wheel is plastic injection mold The belt-wheel is the standard work used in engineering which fix trigonal-strap so we design it according the standard It shouldnt use the draft or design the draft is 0 After learning some knowledge of plastic we choose the injector depend on the shape and the dimensional tolerances of the work piece choose two cavities in one mold choose XS-ZY-250 injector by the volume of t合he plastic work piece Design the shot means is depend on the plastics characteristic and adopt the edge gate Calculate the size of the cores and the cavity the structure of drawing cores used oblique post is to be adopted Design the ejector framework and choose the standard mold bases Then design the relationship of the other work piece in the whole moldValidate is the last thing Validate the guide pin size and the shot capacity injection pressure open daylight of the injector And the relation of the mold shut height with the injector size so the design is overKey Wordsplastic injection mold XS-ZY-250 injector polyvinyl chloride PVC oblique post drawing cores two cavities in one mold目 录1 绪 论111引言12 塑料材料及选用321 塑料的本色和牌号322 塑料的特点3com3com323塑料的分类3com结构分3com性能分424 塑料的选用43 631注塑机的分类6com按外型结构特征分类6com按塑化方式分类632注塑机的选用64 模具设计841型腔布置842确定浇注系统9com设计9com的设计10com设计10com设计11com的设计1143成形零部件的设计12com设计12com的设计1244侧向分型与抽芯机构设计13com的确定13com的确定14com的确定14com滑槽设计1545注射模结构零部件设计16com向机构16com出脱模机构175 注塑机校核1851注射量的校核1852注射压力校核1853模具高度与注射机闭合高度的关系校核1954开模行程的校核19结 论20参考文献21附录1英文资料22附录2中文翻译30致 谢351 绪 论11引言从第一个塑料产品赛璐珞诞生算起塑料工业迄今已有120年的历史其发展历史可分为三个阶段天然高分子加工阶段 这个时期以天然高分子主要是纤维素的改性和加工为特征1869年com现在硝酸纤维素中加入樟脑和少量酒精可制成一种可塑性物质热压下可成型为塑料制品命名为赛璐珞1872年在美国纽瓦克建厂生产当时除用作象牙代用品外还加工成马车和汽车的风挡和电影胶片等从此开创了塑料工业相应地也发展了模压成型技术合成树脂阶段 这个时期是以合成树脂为基础原料生产塑料为特征1909年com用苯酚和甲醛来合成树脂方面做出了突破性的进展取得第一个热固性树脂酚醛树脂的专利权在酚醛树脂中加入填料后热压制成模压制品层压板涂料和胶粘剂等这是第一个完全合成的塑料1910年在柏林吕格斯工厂建立通用酚醛树脂公司进行生产在40年代以前酚醛塑料是最主要的塑料品种约占塑料产量的23主要用于电器仪表机械和汽车工业大发展阶段 在这一时期通用塑料的产量迅速增大聚烯烃塑料在70年代又有聚1丁烯和聚 4-甲基-1-戊烯投入生产形成了世界上产量最大的聚烯烃塑料系列同时出现了多品种高性能的工程塑料19581973年的16年中塑料工业处于飞速发展时期1970年产量为30Mt除产量迅速猛增外其特点是由单一的大品种通过共聚或共混改性发展成系列品种如聚氯乙烯除生产多种牌号外还发展了氯化聚氯乙烯氯乙烯-醋酸乙烯共聚物氯乙烯偏二氯乙烯共聚物共混或接枝共聚改性的抗冲击聚氯乙烯等开发了一系列高性能的工程塑料新品种如聚甲醛聚碳酸酯ABS树酯聚苯醚聚酰亚胺等广泛采用增强复合与共混等新技术赋予塑料以更优异的综合性能扩大了应用范围模具的要求越来越苛刻一方面企业为追求规模效益使得模具向着高速精密长寿命方向发展另一方面企业为了满足多品种小批量产品更新换代快赢得市场的需要要求模具向着制造周短成本低的快速经济的方向发展计算机激光电子新材料新技术的发展使得快速经济制模技术如虎添翼应用范围不断扩大类型不断增多创造的经济效益和社会效益越来越显著目前我国塑料工业的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求在2004年塑料模具在整个模具行业中所占比例已上升到30左右未来几年中塑料模具还将保持较高速度发展模具是工业生产中使用极为广泛的重要装备采用模具生产制品及零件具有生产效率高节约原材料成本低廉保证质量的一系列优点是现代工业生产中的重要手段和主要发展方向在我国塑料模具市场中以注塑模具需求量最大其中发展重点为工程塑料模具有关数据表明目前仅汽车行业就需要各种塑料制品36万吨电冰箱洗衣机和空调的年产量均超过1000万台彩电的年产量已超过3000万台统计表明家电行业所需模具量年增长率约为10一台电冰箱约需模具350副价值约4000万元一台全自动洗衣机约需模具200副价值3000万元一台空调器仅塑料模具就有20副价值150万元单台彩电大约共需模具约140副价值约700万元仅彩电模具每年就有约28亿元的市场随着家电市场竞争的白热化外壳设计成为重要的一环对家电外壳的色彩手感精度壁厚等都提出新要求业内人士普遍认为大型精密设计合理主要针对薄壁制品的注塑模具将得到市场的欢迎汽车工业近年来增长速度惊人因此汽车模具潜在市场巨大每一种型号的汽车都需要几千副模具价值上亿元而我国大型精密模具的制造能力不足据介绍目前我国高档轿车的覆盖件模具几乎全部为进口产品有专家预测在未来的模具市场中塑料模具在模具总量中的比例将步提高其发展速度将高于其他模具所以我们加强模具的设计就更加重要了 工程塑料具有优异的机械性能电性能耐热性耐磨性耐化学性和尺寸稳定性等工程塑料比金属材料轻易成型加工成型能耗少可以代替某些金属做结构材料使用近年来工程塑料已被广泛应用于电子电气汽车建筑办公设备等行业以塑代钢以塑代木已成为国际流行趋势2 塑料材料及选用21 塑料的本色和牌号一般的塑料合成以后从合成塔出来都是面粉状的粉末不能用来直接生产产品这就是人们常说的从树汁中提取出脂的成份是一样的也称为树脂也叫粉料这是一种纯净的塑料它流动性差热稳定性低易老化分解不耐环境老化因此人们为了改善以上缺陷在树脂粉中加入热稳定剂抗老化剂抗紫外光剂加入增塑剂增加它的流动性生产出适应各种加工工艺的有特殊性能的不同牌号的塑料品种所以同一种塑料品种有很多牌号如ABS就有注塑级的有挤出级的有电镀级的有高刚性的有很大柔韧性的等这才是目前人们普遍所使用的塑料它们都经过造粒都是颗粒料一种牌号的塑料适应一种工艺或注塑或挤出或压延或吸塑等22 塑料的特点com1 质量轻比重小最小为TPX只有083最大的为聚氟乙烯为222 比强度高有很多种塑料的比强度超过钢材3 不溶于水耐化学腐蚀耐酸耐碱4 不导电是优良的绝缘材料不导热是优良的隔热材料也能隔音5 比较耐磨有独特的自润滑性能有些材料的耐疲劳性能好过钢材如POMcom1 表面硬度低容易刮伤2 蠕变性大不能承受重载荷3 弹性模量小4 不耐高温23塑料的分类com结构分1 聚烯烃塑料如LDPE高压聚乙烯HDPE低压聚乙烯LLDPE低压低密度聚乙烯PP聚丙烯EEA聚乙烯-丙烯酸乙脂共聚物EVA聚乙烯-醋酸乙烯脂共聚物PB-1聚丁烯-1TPX聚4-甲基戊烯-12 聚苯乙烯类塑料 它也是聚烯烃塑料因种类多重要单列 如PS聚苯乙烯HIPS高抗冲聚苯乙烯ABS苯乙烯-丙烯腈-丁二烯共聚物AAS苯乙烯-丙烯腈-丙烯酸脂共聚物ACS苯乙烯-丙烯腈-氯化聚乙烯共聚物MBS苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸脂共聚物AS苯乙烯-丙烯腈共聚物 3 乙烯基塑料如PVC聚氯乙烯4 丙烯酸塑料如PMMA苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲脂5 尼龙 聚酰胺 如透明尼龙MC尼龙PA66 6 610 等6 聚苯醚酯如POM聚甲醛PPO聚苯醚NORYL改性聚苯醚PPS聚苯硫醚PSF聚砜PC聚碳酸脂PET聚对苯二甲酸乙二醇脂PBT聚对苯二甲酸丁二醇脂聚芳酯聚芳砜7 纤维素塑料8 聚如TPU胺酯 这种分类方法可以帮助理解塑料的性能因为同一种分子结构的材料有很多共性com性能分1 综合机械性能较低的材料通用塑料 PE PP EEA EVA PVC2 综合机械性能中等的材料通用工程塑料PS HIPS ABS AAS ACS MBS AS BS PMMA3 综合机械性能较高的材料结构工程塑料 PA POM NORYL PC PET PBT4 耐高温工程塑料 PPO PPS PSF 聚芳酯5 塑料合金 PC-ABS PC-PBT PC-PMMA6 热塑性弹性体 7 玻璃纤维填充材料这种分类方法注重的是材料的使用领域它表明某一种的材料适合做什么用途实际上普通塑料与工程塑料之间并没有严格的区分只不过用于工程方面多一点或用于工程方面少一点而已通用工程塑料只要达到机械结构的要求也有用于结构方面的这种分类只表明某种材料用于结构方面多一点或少一点24 塑料的选用简称PVC学名聚氯乙烯英文名polyvinyl chloride单体氯乙烯本色纯净的聚氯乙烯只是一种白色的粉未也就是说它只是一种高分子树脂不能用于直接加工产品由于合成工艺路线的不同这种树脂粉一般分为两类一种是疏松型树脂另一种是紧密型树脂我们常用的聚氯乙烯胶料都是颗粒状的它是多组份的塑料除了前面讲的聚氯乙烯树脂粉以外还必须加入增塑剂增加它的流动性加入稳定剂提高它的热稳定性加入润滑剂提高它的脱模性以及填料着色剂偶联剂等因为各组份的含量不同就形成了各种机械性能差异很大的不同硬度的PVC颗粒它一般用IP度数表示PVC颗粒大体分为软质PVC硬质PVC 外观因PVC胶料所含的组份不同它的外观差异很大有的透明如玻璃也有不透明的有的非常柔软耐折迭有类橡胶弹性也有硬质的象ABS机械性能优良可以做工程材料大部分的PVC有轻微毒性但不致于一接触就能种毒也有食品级的PVC胶颗粒燃烧特征PVC难燃离火即灭但燃烧时火焰上端呈黄色下端呈绿色绿色是氯离子的特有色谱冒白色烟雾白色烟雾是HCL气体与水结合的产物燃烧时胶料发软同时发出刺激性的气味似盐酸优点酸碱不耐有机容剂电绝缘性优良有耐火自息性能这对家电材料相当重要也比较耐磨能消声减振硬质的PVC表面硬度拉伸强度刚性等机械强度都高于PE接近于ABS可以做工程材料软质的PVC相当柔软有橡胶弹性耐折迭缺点硬质的PVC会低温变脆软质的PVC会低温变硬加工过程中对热敏感热稳定性差受热时引起不同的降解对硬质PVC对应变敏感变形后不能完全复原对软质PVC还有增塑剂外迁之敝增塑剂外迁引起材料变硬因为在加工过程中多多少少会少量分解HCL气体它会对设备和模具形成较大的腐蚀因此要注意防腐用途用于挤出包装薄膜农业薄膜管道门窗板材用于注塑低档日用品及外壳非承载荷构件电线电缆插头减振垫用于挤出吹塑容器中空制品瓶子注塑性能PVC为无定形高聚物没有明显的熔点一般加热到120145就能熔化但150以下就能分解出HCL气体180就大量的分解成HCL气体因此需加入大量的热稳定剂才能注塑注塑温度的可调区间较小注塑时一般使用温度为140160有时也可以达到190但时间不能超过20分钟否则会大量分解因为氯离子的存在它会轻微吸水生产时需哄干烘干温度在7590之间烘干15hr25hr聚氯乙烯的熔体粘度大流长比小薄壁制品可能缺胶因此浇口和流道相对较大收缩率为4溢边值为005mm3 注塑机及选用31注塑机的分类com按外型结构特征分类1卧式注塑机卧式注塑机是最常用的类型其特点是注射总成的中心线与合模总成的中心线同心或一致并平行于安装地面它的优点是重心低工作平稳模具安装操作及维修均较方便模具开档大占用空间高度小但占地面积大大中小型机均有广泛应用2立式注塑机其特点是合模装置与注射装置的轴线呈一线排列而且与地面垂直具有占地面积小模具装拆方便嵌件安装容易自料斗落入物料能较均匀地进行塑化易实现自动化及多台机自动线管理等优点缺点是顶出制品不易自动脱落常需人工或其它方法取出不易实现全自动化操作和大型制品注射机身高加料维修不便3角式注塑机注射装置和合模装置的轴线互成垂直排列根据注射总成中心线与安装基面的相对位置有卧立式立卧式平卧式之分卧立式注射总成线与基面平行而合模总成中心线与基面垂直立卧式注射总成中心线与基面垂直而合模总成中心线与基面平行角式注射机的优点是兼备有卧式与立式注射机的优点特别适用于开设侧浇口非对称几何形状制品com按塑化方式分类1注塞式注射机塑料在料筒内受到料筒壁和分流梭两方面传来的热量而塑化成熔融状态由于塑料的导热性很差如果塑料层太厚则它的外层熔融塑化时内层尚未塑化若要使塑料的内层也熔融塑化塑料的外层就会因受热时间过长而分解因此注塞式结构不宜用于加工流动性差热敏性强的塑料2螺杆式注射机可使进入料筒内的塑料颗粒有一个预先塑化的过程注射机内的注射注塞用螺杆代替螺杆除作旋转运动外还可作往复运动进入料筒的塑料一方面在料筒的传热及螺杆与塑料之间的剪切摩擦发热的加热下逐步熔融塑化另一方面被螺杆不断推向料筒前端当靠近喷嘴处的塑料熔体达到一次注射量时螺杆停止转动并在液压系统的驱动下向前推动将熔体注入模具形腔中去32注塑机的选用聚氯乙烯是流动性热稳定性都很差的塑料因此不宜选用注塞式注射机再根据给定塑料件的大小初步设计一模多腔的注射模所需的注射量要大于150cm且模具形状不大所以适合选用卧式注射机立式注射成形机和直角式注射成形机的结构为注塞式结构而卧式注射成形机的结构多为螺杆式因此此塑件应选用卧式且为螺杆式的注射机进行成形加工根据技术规格的不同此类注射机分有多种型号由聚氯乙烯的成型条件工艺参数和注塑机型号参见塑料成型工艺及模具简明手册表3-9表3-13和表3-173-18选型号为XS-ZY-250的注射机4 模具设计41型腔布置为了提高模具的成形效率把模具设计成有多个型腔的结构使得一次注射成形多个相同的塑料皮带轮而XS-ZY-250注射机的最大注射量为250 cm最大成形面积为550 cm这势必会限制模具的型腔数而且此塑件成形模具必须带有侧向抽芯机构型腔越多模具所需的零部件就越多不仅会没有与之匹配的模架而且提高模具的制造难度及加工成本另外型腔越多成形出的制品精度也就越低经验认为每增加一个型腔制品尺寸精度降低4因此型腔数也不宜过大综合考虑初步确定为一模两腔的结构图1 图2由于XS-ZY-250注射机为卧式注射机模具也应该设计成卧式的因此模具在水平方向上实现合开模动作而侧向抽芯运动方向既可铅垂图1也可水平图2但对两者进行比较发现前者上下两个侧型芯的自重会影响各自的抽芯力导致两个侧型芯所用抽芯力的大小不同破坏两个斜导柱的受力平衡而且在开模后上下两个侧型芯所需的限位形式也会有所不同从而增加模具结构的复杂性若采用后者结构上述缺点就会全被消除因此应该选用图2所示的水平抽芯结构侧向型芯位置确定后为了使斜导柱的安装位置不与分流道的开设位置发生干涉最好将两个型腔上下设置即一个型腔设置在整个模具的上半部分另一个型腔设置在下半部分形成一上一下的位置结构图3 图342确定浇注系统浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴出来后到达型腔之前在模具中所流经的通道其作用是将熔融状态的塑料从喷嘴处平稳的引入模具型腔并在熔体填充和固化定形的过程中将注射压力和保压力传递到塑料制品各部位以获得组织致密外形清晰表面光洁和尺寸精确的塑料模具浇注系统可分为普通流道浇注系统和无流道浇注系统两大类此次设计的模具其浇注系统为普通流道浇注系统浇注系统的设计对注射成型效率和制件质量有直接影响是获得优质塑料制品的关键浇注系统由主流道分流道浇口和冷料穴等四部分组成com设计主流道是指从注射机喷嘴与模具接触处起到分流道为止的一段料流通道负责将塑料熔体从喷嘴引入模具当模具闭合后注射机喷嘴压紧模具浇口套并封紧注射机与模具之间的间隙熔体材料直接从料筒流入主流道此次设计的模具在卧式注射机上使用主流道应垂直于分型面为了使冷凝料能从主流道中顺利拔出将主流道设计成圆锥形锥角约为24由于H-PVC为流动性能较差的材料锥角应取大值以降低熔体在流道中流动阻力因此取 3见图4内壁表面粗糙度Ra应小于063125m取Ra 04m注射机喷嘴应与主流道对中为了补偿对中误差并解决冷凝料的脱模问题主流道进口端直径需比喷嘴直径大051mm主流道进口直径d d0 051 mm 图4式中 d0为注射机喷嘴直径d0 3mm因此d 305 35 mm 主流道进口端与喷嘴头部应为球面接触在浇口套上铣出一浅的球形定位槽将喷嘴的球形头压在浇口套凹槽内通常主流道进口端凹下的球面半径R比喷嘴球面半径R0大12mm凹下深度约为35mm主流道进口端球面半径R R012 mm 式中R0为喷嘴球面半径得R0 18mm因此R 182 20 mm 在保证制品成形的条件下主流道的长度应尽可能短以减少压力损失及废料但由于主流道的长度由与定模座板的厚度及浇口套的安装位置有关必须结合浇口套的设计一同对其进行确定因此主流道长度待定接下去先设计浇口套com的设计由于注射成形时注射机对模具施加的压力很大主要作用于浇口套上且主流道在与高温塑料熔体和注射机喷嘴反复接触和碰撞所以一般不将主流道直接开设在定模上而是将它单独开在一个浇口套中通常在淬火后嵌入模具这样在损坏时便于更换或修磨常用的浇口套有AB两类此模具选用图5所示的A型浇口套B型是为了防止浇口套在熔体反压力作用下退出定模设计的这里不再赘述图5所示的浇口套嵌入定模座板之后再由定位圈压住其大端面也能起到抵抗熔体反压力的作用浇口套的材料选用45钢要求热处理后硬度达到4348HRC其尺寸应根据XS-ZY-250注射机配套的定位圈尺寸及定模座板的厚度进行确定浇口套与定模座板之间的配合采用H7m6浇口套与定位圈之间的配合采用H9f9各尺寸见图5 图5com设计分流道是主流道与浇口之间的料流通道是塑料熔体由主流道流入型腔的过渡段负责将熔体的流向进行平稳转换在多型腔模中起着将熔体向各个型腔分配的作用对于单型腔模可不设置分流道而此次设计的模具设有两个型腔有必要开设分流道且开设在定模座板与中间板之间并在中间板上进行加工分流道其截面形状及尺寸主要取决于制品的大小模具结构以及所加工的塑料种类根据此塑料零件材料及加工难易程度确定分流道截面为半圆形截面其尺寸依据推荐值及主流道直径大小定为如图6所示尺寸分流道的表面粗糙度不宜太小以防将冷凝料带入型腔一般要求达到Ra值为16m即可这样可增大对外层塑料熔体的流动阻力减小流速并与中心熔体之间具有一定的速度差以保证熔体流动时具有合适的切变速率和剪切热 图6在容易修磨情况下分流道的长度应尽可能短以减少压力损失及废料因此两个型腔之间的间距也尽量小根据型腔的大小两个型腔的距离定为105mm图7所示分流道的单边长度应为225mm总长为45mmcom设计浇口是分流道与型腔之间长度非常短截面又很狭窄的一段料流通道浇口截面狭窄可使经过分流道之后压力和温度都已有所下降的塑料熔体产生加速度和较大的剪切热保证熔体充模时具有较快的流动速度和较好的流动性又因其长度短所以浇口内可容纳的塑料熔体体积很小故很容易冷却固化从而有助于防止保压力不足或保压时间过短而引起的倒流现象而且浇口内冷却固化的塑料熔体废料强度很低非常容易断裂故使制品与废料分离并便于制品脱模浇口的长度和截面尺寸一般均可在试模过程中适当调整特别是调整其截面尺寸时截面高度的变化对浇口的容积及浇口冻结时间影响很大另外截面积的变化对塑料熔体内的 图7切变速率影响很大而切变速率又与熔体表面黏度有关所以改变浇口截面尺寸或截面积的大小可以控制浇口冻结时间以及熔体充模时的流动性能浇口的形式很多参考实用模具设计与制造手册给出的浇口形式根据塑料种类塑料制品的形状及分模落料形式应选侧浇口如图8所示图8com的设计冷料穴是用来收集料流前锋的冷料常设在主流道或分流道末端43成形零部件的设计com件的结构设计注射模闭合后其内部零部件将组合成一个能容纳塑料的闭合空腔即所说的型腔它将接受由注射机注射出来的塑料熔体并使它们在其内部固化成形为塑料制品构成型腔的所有零部件统称为成形零部件由于塑料零件外形有凹陷部分对应成形模上必须有凸起部分为便于加工起见不把成形模设计成一个整体而是采用嵌入式的成形模即用型芯嵌入固定板中形成型腔结构另外与其它结构件不同成形零部件采用的是更为优质的材料出于材料费用考虑也应设计成嵌入式的com件的计算成形零部件在注射成形过程中直接与塑料熔体接触需要承受温度压力及塑料熔体的冲击和摩擦长期工作之后容易发生磨损变形和断裂因此成形零部件必须采用优质钢材制作而聚氯乙烯又跟别的塑料不同热分解后会产生带有腐蚀性的氯化氢气体因此成形零部件必须要选用耐腐蚀材料可选用3Cr2W8进行调质渗氮处理成形零部件工作尺寸的确定必须考虑塑料的成形收缩成形零部件的制造偏差及成形零部件的磨损等各方面因素而且由塑料零件图给出零件上由模具型腔成形的部位其最大尺寸为基本尺寸偏差为负值有型芯成形的部位其最小尺寸为基本尺寸偏差为正值参见塑料成型工艺及模具简明手册的规定型腔的最小尺寸为基本尺寸偏差为正值型芯的最大尺寸为基本尺寸偏差为负值由塑料成型工艺及模具简明手册中给出的公式1型腔径向尺寸计算式中为型腔径向基本尺寸且为最小尺寸其公差为取为3为塑料制品的基本尺寸且为最大尺寸其公差为塑料的平均收缩率这里材料是H-PVC因此 06152 1052型腔深度尺寸计算式中为型腔深度基本尺寸且为最小尺寸其公差为取为3为塑料制品高度基本尺寸且为最大尺寸其公差为3型芯径向尺寸计算式中为型芯径向基本尺寸且为最大尺寸其公差为取为3为塑料制品的基本尺寸且为最小尺寸其公差4式中为型芯高度基本尺寸且为最大尺寸其公差为取为3为塑料制品深度基本尺寸且为最小尺寸其公差为5中心距尺寸 式中为中心距基本尺寸是平均尺寸其公差为取为3为塑料制品中心距的基本尺寸也为平均尺寸其公差为44侧向分型与抽芯机构设计因为此塑件有侧凹部分所以成形结构中必须带有侧向分型与抽芯机构为实现分型时自动抽芯把其设计成机动式的侧向分型与抽芯机构机动式侧向分型与抽芯机构利用注射机的开模运动并对其方向进行变换后可将模具侧向分型或把侧型芯从制品中抽出此次设计采用斜导柱式抽芯机构com的确定抽芯距是指侧型芯从成形位置抽到不妨碍制品取出位置时侧型芯在抽拔方向所移动的距离抽芯距通常比侧孔或侧凹的深度大23mm如图9所示采用二等分滑块合模其抽芯距必须保证瓣合模块完全退到骨架台肩之外才能将制品脱模 图9即必须抽出S1的距离再加上23mm制品才能脱出故抽芯距为 式中 S为最小抽芯距单位为mmR为骨架最大半径单位为mmr为骨架最小半径单位为mm所以com的确定将侧型芯从制品中抽出所需的力叫抽芯力影响抽芯力的因素很多它与侧型芯成形部分的表面积大小及其几何形状壁厚塑料的收缩率刚性对成形零件的摩擦系数制品同一侧面同时抽芯的数量成形工艺主要参数注射压力保压时间冷却时间及脱模斜度等因素有关其计算公式为 式中 p为塑料制品收缩对型芯单位面积的正压力一般取812MPaA为塑料制品包紧型芯的侧面积单位为mm2f为摩擦系数一般取0102为脱模斜度因为制品是标准零件所以制件不允许斜度此时脱模角为0因此取所需最大抽芯力为5kNcom的确定斜导柱式侧向分型与抽芯机构是利用斜导柱等传动零件把垂直的开模运动传递给侧向型芯使之产生侧向运动并完成分型或抽芯动作其结构紧凑动作安全可靠加工制造比较方便斜导柱倾角不宜太大常采用1520在抽芯距一定的情况下角度越大所需斜导柱就越短为缩短斜导柱长度取为20斜导柱所受的弯曲力抽芯力和开模力与倾角的关系如图10所示不计斜导柱与导滑孔间的摩擦力及滑块与导滑槽间的摩擦力其关系式为 图10斜导柱工作部分长度抽芯距s对应的开模行程 如图11图11选斜导柱公称直径为20mm进行强度校核因此取斜导柱直径20mm强度足够斜导柱长度是根据抽芯距固定端模板厚度斜导柱直径及倾角的大小等有关斜导柱的材料用碳素工具钢T10A热处理要求淬火硬度为大于55HRC表面粗糙度小于Ra08斜导柱与定模板采用过度配合H7m6由于斜导柱在模具工作过程中主要用于驱动侧向滑块作往复运动故侧型芯的压紧以及滑块的导滑等问题均与斜导柱的安装配合关系不大所以斜导柱与滑块斜孔之间可以采用过孔单边间隙1mmcom滑槽设计因为侧型芯用钢比滑块用钢要求高而且侧型芯尺寸比较大所以采用组合式滑块比较合适为了确保侧型芯可靠地抽出和复位保证滑块在移动过程中平稳无上下窜动和卡死等现象滑块与滑槽必须很好地配合和导滑1楔紧块设计在制品注射成型过程中侧型芯在抽芯方向受到塑料较大的推力作用这个力通过滑块传给斜导柱而一般斜导柱为细长干受力后容易变形因此必须设置楔紧块使滑块不致产生位移从而保证制品精度和斜导柱楔紧块锁紧形式见图12给出三种形式形式a适用于滑块小抽芯距不大锁紧力小的场合而此模具虽然抽芯距并不大但一个滑块对两个型腔起作用因此滑块不小锁紧力也较大若用此结构螺钉能承受的锁紧力非常有限刚度达不到要求所以不宜选用此形式再看形式b45注射模结构零部件设计结构零部件是组成模具完成固定导向定位及成形时完成动作等的零部件主要有合模导向机构和支承零部件com向机构合模导向机构在模具中用来保证动模和定模或模内其它零部件之间准确对合在模具中起定位导向和承受一定侧压力的作用导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式锥面定位是用在注射大型深腔高精度制品或薄壁容器及偏心制品时成形时往往有很大的侧向作用力因此不适合用在此次设计的模具当中此次设计的模具采用导柱导向机构导柱导向机构是利用导柱与导柱孔之间的配合来保证模具的对合精度com出脱模机构为了使成形后的塑料制品能自动脱模就需设置推出脱模机构推出脱模机构设置在动模上通过注射机的开模动作启动而将制品推出推出脱模机构的推出零件种类也很多这里用推杆推出脱模即用推杆将塑件从型芯上推出而且用此脱模机构在完成一次脱模动作开始下一个注射工作循环时与制品接触的推杆必须回复到初始位置因此必须设有复位装置或复位杆侧向分型与抽芯机构已设计完毕布置推杆时必须考虑是否与侧向分型机构发生干涉现象因为斜导柱安装在定模板上滑块安装在动模的侧向抽芯机构同时模具还采用推杆脱模机构并依靠复位杆使推杆复位侧型芯的水平投影面积与推杆相重合或推杆推出距离大于侧型芯的底面时则可能会产生推杆和侧型芯互相干扰的现象因这种复位形式往往是滑块先于推杆复位只是侧型芯或推杆损坏这种情况在模具设计中称为干涉现象因此必须将推杆及复位杆布置在与侧型芯不同合模方向投影面内保证抽芯时不会发生干涉现象为保证推板在推进过程中不发生歪斜就必须在推板上设有导向机构而且推板由复位杆带动复位其行程终端必须设有限位机构如用限位钉进行限位为了防止推板复位后与动模座板接触不平稳因此可用四个定距螺钉同时实现上述两种功能既起到推板导向作用又对推板复位后进行限位5 注塑机校核51注射量的校核注射生产中注射机每一个成形周期向模内注入的熔体体积或质量称为制品的注射量其中包括模内浇注系统和飞边所用的的熔体量选择注射机时必须保证制品的注射量小于注射机允许的最大注射量根据生产经验制品注射量一般不超过注射机最大注射量的80XS-ZY-250注射机标定的是额定注射量即最大注射量因此按注射量校核 kVV VV式中 V为注射机的最大注射量单位为cm V为制品总体积包括制品浇注系统及飞边在内单位为cm V为一个制品体积单位为cm图13所示塑料零件尺寸 n为型腔数 图13k注射机最大注射量利用系数取k 08V浇注系统及飞边体积单位为cmV nV V 因为初步设计为两腔所以n 2Vi 4451cmV浇 471cmkV 08250 200 9373cm 因此此注射机注射量足够52注射压力校核H-PVC成形所需的压力为80130MPa而XS-ZY-250注射机的最大注射压力为130MPa在H-PVC成形所需压力的范围之内因此该注射机注射压力足够53模具高度与注射机闭合高度的关系校核模具的闭合高度应在注射机最大与最小闭合高度之间即模具的厚度应在注射机允许的模具最大厚度和最小厚度之间此模具的厚度为282mmXS-ZY-250注射机允许的模具最大厚度为350mm最小厚度为200mm200 282 350因此合格54开模行程的校核注射机的开模行程应大于脱模取出塑件所需的开模距离XS-ZY-250注射机为液压机械式合模机构的注射机其最大开模行程系由肘杆机构或合模液压缸冲程所决定而不受模具厚度影响按注射机最大开模行程大于模具所需的开模距离进行校核此次设计的模具为单分型面模具因此对于单分型面开模行程的校核公式为SH1H2 510 式中H1为制品所用的脱模距离H2为制品高度注系统凝料必需的长度单位均为mm然而这种校核方法是针对如图14所示不带侧向抽芯机构的模具带有侧向抽芯机构的模具其开模行程的校核必须考虑侧向抽芯距离 图14此次设计的模具其侧向抽芯动作是通过斜导柱带动滑块实现的这时需根据侧向抽芯的抽拔距离来决定开模行程SS SK-HM式中SK为注射机动模固定板和定模固定板的最大间距mm HM为模具厚度mm H1H2510HM 397402SXS-ZY-250注射机的最大开模行程为500mm因此开模行程足够对注射机的校核还有安装部分的尺寸校核因为在模具结构设计时就根据注射机的模具安装要求设计的所以此校核可以省略讨 论设计模具是一个精益求精的过程从掌握塑料知识开始到掌握模具设计的相关知识只有比较和创新才能适宜当今模具设计的发展在模架设计上尽量选择标准模架虽然模具生产是单件小批量生产但模具标准化对于提高模具设计和制造水平提高模具质量缩短制模周期降低成本节约材料和采用高新技术都具有十分重要的意义另外在模具零件制作的工艺方面选择材料和加工方法都必须根据生产条件在满足加工精度的条件下选择经济的加工方法参考文献1 com机械工业出版社19972 屈华昌塑料成型工艺与模具设计北京高等教育出版社20053 com机械工业出版社19924 com化学工业出版社20065 王孝培塑料成型工艺及模具简明手册 北京机械工业出版社20016 唐志玉com国防工业出版社19937 于 华 注射模具设计技术及实例北京机械工业出版社1998consists of 90 sand 7 clay and 3 water As described in Chapter 8 these materials are refractories that is they are capable of withstanding the high temperatures of molten metals After the casting has solidified the mold is broken up to remove the castingPermanent molds which are made of metals that maintain their strength at high temperatures As the name implies they are used repeatedly and are designed in such a way that the casting can be removed easily and the mold used for the next casting Metal molds are better heat conductors than expendable nonmetallic molds see Table 31 hence the solidifying casting is subjected to a higher rate of cooling which in turn affects the microstructure and grain size within the castingComposite molds which are made of two or more different materials such as sand graphite and metal combining the advantages of each material These molds have a permanent and an expendable portion and ate used in various casting processes to improve mold strength control the cooling rates and optimize the overall economics of the casting processThe general characteristics of sand casting and other casting processes are given in Table 112 Almost all commercially used metals can be cast The surface finish obtained is largely a function of the mold material although as expected sand castings generally have rough grainy surfaces Dimensional tolerances generally are not as good as those in machining and other net-shape processes However intricate shapes can be made by casting such as cast-iron engine blocks and very large propellers for ocean linersBecause of their unique characteristics and applications particularly in manufacturing microelectronic devices Part basic crystal-growing techniques also are described in this chapter which concludes with a brief overview of modern foundriesExpendable-Mold Casting ProcessesThe major categories of expendable-mold casting are sand shell mold plaster mold ceramic mold evaporative pattern and investment castingcom Sand castingThe traditional method of casting metals is in sand molds and has been used for millennia Sand casting is still the most prevalent form of casting in the United States alone about 15 million tons of metal are cast by this method each year Typical applications of sand casting include machine bases large turbine impellers propellers plumbing fixtures and numerous components for agricultural and railroad equipment The capabilities of sand casting are given in Table 112Basically sand casting consists of a placing a pattern having the shape of the desired casting in sand to make an imprint b incorporating a gating system c removing the pattern and filling the mold cavity with molten metal d allowing the metal to cool until it solidifies e breaking away the sand mold and f removing the casting com Sands Most sand-casting operations use silica sand SiO2 as mold material Sand is inexpensive and is suitable as mold material because of its high-temperature characteristics and high melting point There are two general types of sand naturally bonded bank sand and synthetic lake sand Because its composition can be controlled more accurately synthetic sand is preferred by most foundries For proper functioning mold sa