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塑料注射模具设计与实例 1 塑料注射模具制造特点塑料注射模具零件常用加工方法和材料塑料注射模具装配塑料注射模具设计与制造实例 本章基本内容 2 重点 难点塑料注射模具制造特点塑料注射模具零件常用加工方法和材料塑料注射模具设计 3 塑料模具课程设计实例 一 塑料注射模具制造过程的基本要求 要保证模具质量要保证模具制造周期要保证模具使用寿命要保证模具成本低廉要提高模具的加工工艺水平要保证良好的劳动条件 4 二 塑料模具设计流程 1 接受设计任务 设计任务书 开模指令 2 原始资料分析 塑料分析 注塑机分析等 3 塑件基本参数计算 收缩率 公差选择等 4 模具结构确定 有无抽芯 何种顶出等 5 绘制模具结构草图 平面图 排位图 抽芯等 6 绘制模具装配图 三维造型和分模 7 绘制模具零件图 出工程图 8 校核后投产9 试模反馈后更改设计至合格 5 塑料模具课程设计实例 1 接受任务书成型塑料制件的任务书通常由塑料制件的设计者提出 内容如下 1 经过审签的正规塑件图纸 并注明采用塑料的牌号 透明度 颜色等 2 塑料制件说明书或技术要求 3 生产批量 4 如果是仿制 则提供塑料制件样品 6 2 原始资料分析 1 塑件分析塑料的分析塑件成型工艺性分析 2 熟悉工厂实际情况 3 熟悉有关参考资料及技术标准 塑料模具课程设计实例 7 3 塑件成型工艺规程的制定 1 确定成型工艺方法 2 塑件成型工艺过程的制定 3 成型工艺条件的确定 4 选择成型设备 5 工艺文件的制定 塑料模具课程设计实例 8 4 模具结构设计模具结构设计的目的 确定必需的成型设备 理想的型腔数 保证塑料制件的几何形状 表面光洁度和尺寸精度 使塑料制件的成本低 生产效率高 模具能连续地工作 使用寿命长 节省劳动力 在确定模具结构时主要解决以下问题 1 确定塑件成型位置及分型面 2 模具型腔数的确定 浇注系统和排气系统的设计 3 确定主要成型零件 结构件的结构形式 4 侧向分型抽芯机构的设计 5 选择塑件的推出方式 推杆 推管 推板 组合式推出 6 拉料杆形式的选择 7 模具外形结构及所有连接 定位 导向件位置的设计 8 决定冷却 加热方式及加热冷却沟槽的形状 位置 加热元件的安装部位 塑料模具课程设计实例 9 模具结构设计时的有关计算包括 1 成型零件工作尺寸的计算 2 加料腔尺寸的计算 3 根据模具材料 强度计算或者经验数据 确定模具零件的壁厚及底板厚度 4 模具加热或冷却系统的计算 5 有关机构的设计计算 如斜导柱等侧向分型抽芯机构的计算 塑料模具课程设计实例 10 5 绘制模具结构草图参照有关塑料模架标准和其他零件标准 绘制模具结构草图 为正式绘图作好准备 塑料模具课程设计实例 11 6 绘制模具装配图模具总装图内容 1 模具成型部分结构 2 浇注系统 排气系统结构 3 分型面及分模取件方式 4 外形结构及所有连接件 定位 导向件的位置 5 辅助工具 取件卸模工具 校正工具等 6 按顺序将全部零件序号编出 填写明细表 7 标注模具必要尺寸 如模具总体尺寸 特征尺寸 装配尺寸 极限尺寸 8 标注技术要求和使用说明 塑料模具课程设计实例 12 模具总装图的技术要求 1 模具装配工艺要求 如模具装配后分型面的贴合间隙 模具上 下面的平行度等要求 2 模具某些机构的性能要求 例如对推出机构 滑块抽芯机构的装配要求 3 模具使用和拆装方法 4 防氧化处理 模具编号 刻字 标记 油封 保管等要求 5 试模及检验要求 塑料模具课程设计实例 13 7 绘制零件图由模具总装图拆画零件图的顺序为 先内后外 先简单后复杂 通常主要工作零件加工周期较长 加工精度较高 认真绘制 其余零部件尽量采用标准件 1 根据需要按比例绘制零件图 视图选择要合理 2 标注尺寸要集中 有序 完整 3 根据零件的用途正确标注表面粗糙度 4 填写零件名称 图号 材料牌号 热处理和硬度要求表面处理 图形比例 自由尺寸的加工精度 技术要求等都要正确填写 塑料模具课程设计实例 14 8 校核后投产 1 校对校对以自我校对为主 其内容包括 模具及其零件与塑件图纸的关系 模具及模具零件的材质 硬度 尺寸精度 结构等是否符合塑件图纸的要求 成型收缩率的选择 成型设备的选用等 专业校对原则上按设计者自我校对项目进行 但是要侧重于结构原理 工艺性能及操作安全方面 2 审图审核模具总装图 零件图是否正确 验算成型零件的工作尺寸 装配尺寸 安装尺寸等 3 投产制造在所有校对 审核正确后 就可以将设计结果送达生产部门组织生产 模具设计人员应参加模具的加工 组装 试模 投产的全过程 塑料模具课程设计实例 15 9 试模反馈后更改设计至合格 塑料模具课程设计实例 16 三 塑料注射模具常用材料 塑料注射模具零件常用材料基本要求 具有良好的机械加工性能具有足够的表面硬度和耐磨性具有足够的强度和韧性具有良好的抛光性能具有良好的热处理工艺性具有良好的的耐腐蚀性表面加工性能好 塑料模具课程设计实例 17 塑料注射模具零件常用材料 结构零件用钢Q235A钢 动 定模座板 垫块 45 55钢 优质碳素结构钢 用来制造形状较简单 精度要求不高的塑料注射模具 但其使用寿命较低 抛光性不好 45 55钢可以通过调质处理来改善其性能 制造塑料注射模具的推板 型芯固定板 支承板等零件 T8 T O钢 碳素工具钢 其含碳量高 淬火硬度可达50 55HRC 制造导柱 导套 斜销 推杆等塑料注射模具零件 40Gr钢 低合金钢 制造形状不太复杂的中小型塑料注射模具 40Gr钢可以进行淬火 调质处理 制作型芯 推杆 塑料模具课程设计实例 18 模具钢3Cr2Mo P20 钢 可预硬化的塑料模具钢 预硬化后硬度为36 38HRC 适用于制作塑料注射模具型腔 其加工性能和表面抛光性较好 10Ni3CuAIVS PMS 钢 析出硬化钢 预硬化后时效硬化 硬度可达40 45HRC 热变形极小 可做镜面抛光 特别适合于腐蚀精细花纹 可用于制作尺寸精度高 生产批量大的塑料注射模具 6Ni7Ti2Cr钢 马氏体时效钢 在未加工前为固熔体状态 易于加工 精加工后以480 520 进行时效 硬度可达50 57HRC 适用于制造要求尺寸精度高的小型塑料注射模具 可做镜面抛光 8CrMnWMoVS 8CrMn 钢 为易切预硬化钢 可做镜面抛光 其抗拉强度高 常用于大型注射模具 调质后硬度为33 35HRC 淬火时可空冷 硬度可达42 60HRC 25CrNi3MoAI钢 适用于型腔腐蚀花纹 属于时效硬化钢 调质后硬度2325HRC 可用普通高速钢刀具加工 时效后硬度38 42HRC 可以做氮化处理 氮化处理后表层硬度可达1100HV Crl6Ni4Cu3Nb PCR 钢 耐腐蚀钢 可以空冷淬火 属于不锈钢类型 空冷淬硬可达4253HRC 适于有腐蚀性的聚氯乙烯类塑料制品的注射模具 19 其他材料镀铜合金锌基合金环氧树脂 塑料模具课程设计实例 20 机械加工及设备 普通切削加工方法及设备车床铣床刨床磨床钻床 数控加工机床 塑料注射模具常用加工方法 21 特种加工 电火花加工电火花加工特点 脉冲放电的能量密度高工具电极与工件间无作用力工件加工质量高加工适应性广自动化程度高塑料模具型腔常用的电火花工艺方法 单电极平动加工法多电极更换加工法分解电极加工法 塑料注射模具常用加工方法 22 电火花线切割加工特点采用线电极加工工件适合加工复杂零件加工效率高线电极加工精度高加工零件形状受限制 塑料注射模具常用加工方法 23 电解加工优点 加工适应性广生产效率高表面质量好工具损耗小 塑料注射模具常用加工方法 24 一 塑料注射模具标准件标准模架导向系统标准件导柱导套推出系统标准件推杆推管推件板浇注系统标准件浇口套拉料杆其他标准件定位环支撑柱 塑料注射模具装配 25 塑料注射模具装配 二 塑料注射模具部件装配 1 模具装配必须满足装配精度要求位置精度配合精度运动精度 2 型腔装配压人法装配镶嵌法装配型腔拼块法装配 26 3 型芯装配型芯与通孔或固定板装配型芯埋入式装配型芯螺钉固定式装配 4 推杆装配装配要求 推杆与型腔推杆孔的配合间隙要合理 即要保证推杆动作灵活 又要防止间隙太大而渗料 推杆装配后在推杆孔中应往复平稳 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或高出分型面0 05 0 10mm 塑料注射模具装配 27 5 滑块抽芯机构装配确定滑块槽的位置精加工滑块槽及铣T形槽测定型孔位置及配制型芯固定孔安装滑块型芯装配楔紧块斜导柱装配安装滑块复位 定位装置 塑料注射模具装配 28 三 总装配要求及注意事项模具的装配是指按照模具的技术要求将零件组合成部件 最后装配成模具的过程 模具装配过程包括试装 研配 调整 试模等工作 通过装配过程 最后达到生产出合格制品的要求 总装配注意事项 成形零件及浇注系统推出系统零件滑块及活动零件导向机构加热与冷却系统模具外观 塑料注射模具装配 29 塑料注射模具设计与制造实例 产品名称 防护罩产品材料 ABS 抗冲 塑料质量 15克塑料颜色 红色 30 塑料注射模具设计与制造实例 1 塑件成型工艺性分析 1 塑件材料特性ABS塑料 丙烯脂 丁二烯 苯乙烯共聚物 是在聚苯乙烯分子中导入了丙烯晴 丁二烯等异种单体后成为的改性共聚物 也可称改性聚苯乙烯 具有比聚苯乙烯更好的使用和工艺性能 ABS是一种常用的具有良好的综合力学性能的工程塑料 ABS塑料一般不透明 ABS无毒 无味 成形塑件的表面有较好的光泽 ABS具有良好的机械强度 特别是抗冲击强度高 ABS还具有一定的耐磨性 耐寒性 耐油性 耐水性 化学稳定性和电性能 缺点 耐热性不高 并且耐气候性较差 在紫外线作用下易变硬发脆 31 塑料注射模具设计与制造实例 2 塑件材料成形性能使用ABS注射成形塑料制品时 由于其熔体黏度较高 所需的注射成形压力较高 因此塑件对型芯的包紧力较大 故塑件应采用较大的脱模斜度 另外熔体黏度较高 使ABS制品易产生熔接痕 所以模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力 ABS易吸水 成形加工前应进行干燥处理 在正常的成形条件下 ABS制品的尺寸稳定性较好 32 2 塑件的成形工艺参数确定查有关手册得到ABS 抗冲 塑料的成形工艺参数 密度1 0 1 1g cm 收缩率0 3 0 8 预热温度80 c 85 c 预热时间2 3h 料筒温度后段150 c 170 c 中段180 c 190 c 前段200 c 210 c 喷嘴温度180 c 190 c 模具温度50 c 70 c 注射压力60 100MPa 成形时间注射时间2 5s 保压时间5 10s 冷却时间5 15s 33 塑料注射模具设计与制造实例 3 模具的基本结构 1 确定成形方法塑件采用注射成形法生产 为保证塑件表面质量 使用点浇口成形 因此模具应为双分型面注射模 三板式注射模 34 2 型腔布置塑件形状较简单 质量较小 生产批量较大 所以应使用多型腔注射模具 考虑到塑件的侧面有 10mm的圆孔 需侧向抽芯 所以模具采用一模二腔 平衡布置 这样模具尺寸较小 制造加工方便 生产效率高 塑件成本较低 塑料注射模具设计与制造实例 35 塑料注射模具设计与制造实例 3 确定分型面塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求 本实例中塑件的分型面有多种选择 图a的分型面选择在轴线上 这种选择会使塑件表面留下分型面痕迹 影响塑件表面质量 同时这种分型面也使侧向抽芯困难 图b的分型面选择在下端面 这样的选择使塑件的外表面可以在整体凹模型腔内成形 塑件大部分外表面光滑 仅在侧向抽芯处留有分型面痕迹 同时侧向抽芯容易 而且塑件脱模方便 36 塑料注射模具设计与制造实例 4 选择浇注系统塑件采用点浇口成形 其浇注系统如图示 点浇口直径为 0 8mm 点浇口长度为1mm 头部球R1 5 2mm锥角 为6 分流道采用半圆截面流道 其半径R为3 3 5mm 主流道为圆锥形 上部直径与注射机喷嘴相配合 下部直径 6 8mm 37 塑料注射模具设计与制造实例 5 确定推出方式由于塑件形状为圆壳形而且壁厚较薄 使用推杆推出容易在塑件上留下推出痕迹 不宜采用 所以选择推件板推出机构完成塑件的推出 这种方法结构简单 推出力均匀 塑件在推出时变形小 推出可靠 6 侧向抽芯机构塑件的侧面有 10mm的圆孔 因此模具应有侧向抽芯机构 由于抽出距离较短 抽出力较小 所以采用斜导柱 滑块抽芯机构 斜导柱装在定模板上 滑块装在推件板上 38 7 模具的结构形式模具结构为双分型面注射模 如图所示 采用拉杆和限位螺钉 控制分型面A A的打开距离 其开距应大于40mm 方便取出浇口 分型面B一B的打开距离 其开距应大于65mm 用于取出制件 模具分型面的打开顺序 由安装在模具外侧的弹簧 滚柱式机构控制 39 塑料注射模具设计与制造实例 8 选择成形设备选用G54 5200 400型卧式注射机 其有关参数为额定注射量200 400cm 注射压力109MPa锁模力254OkN最大注射面积645cm 模具厚度165 406mm最大开合模行程260mm喷嘴圆弧半径18mm喷嘴孔直径4mm拉杆间距290mmX368mm 40 4 选择模架 1 模架的结构模架的结构如图所示 2 模架安装尺寸校核模具外形尺寸为长300mm 宽250mm 高345mm 小于注射机拉杆间距和最大模具厚度 可以方便地安装在注射机上 41 42 塑料注射模具设计与制造实例 5 模具结构设计 1 型腔结构如图所示 型腔由定模板4 定模镶件26和滑块19共三部分组成 定模板4和滑块19构成塑件的侧壁 定模镶件26成形塑件的顶部 而且点浇口开在定模镶件上 这样使加工方便 有利于型腔的抛光 定模镶件可以更换 提高了模具的使用寿命 2 型芯结构如图所示 型芯由动模板16上的孔固定 型芯于推件板18采用锥面配合 以保证配合紧密 防止塑件产生飞边 另外 锥面配合可以减少推件板在推件运动时与型芯之间的磨损 型芯中心开有冷却水孔 用来强制冷却型芯 43 塑料注射模具设计与制造实例 3 斜导柱 滑块结构如图所示 4 模具的导向结构如图所示 为了保证模具的闭合精度 模具的定模部分与动模部分之间采用导柱1和导套2导向定位 推件板18上装有导套6 推出制件时 导套6在导柱1上运动 保证了推件板的运动精度 定模座板上装有导柱30 为点浇口凝料推板24和定模板4的运动导向 5 结构强度计算 略 44 塑料注射模具设计与制造实例 6 模具成形尺寸设计计算取ABS的平均成形收缩率为0 6 塑件末注公差按照SJ1372中8级精度公差值选取 45 塑料注射模具设计与制造实例 7 模具加热 冷却系统的计算 1 模具加热一般生产ABS材料塑件的注射模具不需要外加热 2 模具冷却模具的冷却分为两部分 一部分是型腔的冷却 另一部分是型芯的冷却 型腔的冷却是由在定模板 中间板 上的两条 10mm的冷却水道完成 如图所示 46 塑料注射模具设计与制造实例 型芯的冷却如图所示 在型芯内部开有 6mm的冷却水孔 中间用隔水板2隔开 冷却水由支承板5上的 10mm冷却水孔进入 沿着隔水板的一侧上升到型芯的上部 翻过隔水板 流入另一侧 再流回支承板上的冷却水孔 然后继续冷却第二个型芯 最后由支承板上的冷却水孔流出模具 型芯1与支承板5之间用密封圈3密封 47 塑料注射模具设计与制造实例 8 模具主要零件图及加工工艺规程1 模具定模板 中间板 零件图及加工工艺规程定模板 中间板 零件图如图所示 48 塑料注射模具设计与制造实例 定模板 中间板 的加工工艺 1 以基准角定位 加工 52