TCL复读机磁带翻盖注塑模设计

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Ra0 4um 3 尺寸精度 按 SJ1372 1978 标准 塑料件尺寸精度分为 8 级 本塑件所用材料为聚丙 烯 PP 由此查文献 1 表 2 30 可知 本塑件宜选用 5 级精度 再由表 2 31 可查出其名义尺寸的公差值 零件具体尺寸及其公差值可详见零件图 塑件尺寸精度于模具的制造精度密切相关 尤以小型精密塑件为甚 从模 具制造精度对塑件精度的影响可知 模具制造允许误差和塑件尺寸公差之间具 有对应的关系 从文献 2 表 3 4 5 可得 模具精度等级为 IT9 4 脱模斜度 该塑件采用的塑料是 PP 而 PP 的成型收缩率较大 2 3 而且塑件较 复杂 对型芯的包紧面积也较大 所以应取较大的脱模斜度 为保证壁厚的均 匀一致 因此取塑料件的内外表面的脱模斜度一致 查文献 2 表 3 2 9 取 10 5 壁厚 从前面的对塑件的测量可知 该塑件有许多中不同的壁厚 如 2mm 1 5mm 1mm 等 壁厚不均匀 这就造成塑料熔体的充模速率和冷却收 缩不均匀 并由此产生许多质量问题 如凹陷 真空包 翘曲 甚至开裂 为 防止此类现象出现 这就要求防止出现突变与截面厚薄悬殊的设计 故我在壁 厚不同处采取过渡设计 例如 采用圆弧过渡等措施 见图 2 1 6 加强筋 由塑件外观可知 该塑件设置了三个加强筋 这对提高塑料件的抗弯强度 减小塑料件的翘曲变形 提高抗蠕变和抗冲击性能有好处 同时 加强筋的添 加改善了塑料熔体的充模流动或者是缩短了流程或增加了流程的截面 塑件的加强筋的底部厚度 1mm 0 75a 1 5mm 最高高度 1 25a 2 5mm 2 5a 5mm 这些设置都符合要求 7 圆角 从塑件可知 该塑件内外表面的转折处加强筋的根部等处都设计了圆角 其采用圆角不仅降低了应力集中系数 提高了抗冲击 抗疲劳能力 而且改善 了塑料熔体的流动充模性能 减少了流动阻力 降低了局部的残余应力 防止 开裂和翘曲 也使塑料件外形流畅美观 而且成型模具型腔也有了对应的圆角 提高了成型零件的强度 加强筋处圆角半径 R 1mm 0 5mm 符合要求 可见图 2 1 8 质量和体积 由天平可称出该塑件的质量约为 m 20g 再由公式 v m 20 0 91 22cm3 由此可知 该塑件属于小型塑件 拟定设计方案 1 确定型腔数 该塑件属于小型塑件 其外观质量及尺寸精度等要求较高 再从结构特性 分析可知 有三处需要采用内侧侧向分型抽芯机构 故宜采用单型腔 2 选择注射机型号 根据塑料件的体积 初步选定塑料注射成型机型号为 SZ 60 40 其主要 技术参数如下表所示 表 6 结构形式理论注射 容量 cm3 螺杆直径 mm 注射压力 Mpa 注射速率 g s 塑化能力 kg h 卧式60301807035 螺杆转速 r min 锁模力 KN 拉杆内间 距 mm 移模行程 mm 最大模具 厚度 mm 最小模具 厚度 mm 0 200400220 300250250150 锁模形式模具定位孔直径 mm 喷嘴球半径 mm 喷嘴口孔径 mm 双曲肘 80SR10 3 a 由所选注射机的技术参数计算最佳型腔数 1 由注射机锁模力 浇道和浇口在分型面上的投影面积 A2 据统计分析 大致是每个塑料件 在分型面上投影面积 A1的 0 2 0 5 倍 取平均值 A2 0 35A1 所以塑料 件与浇注系统在分型面上的总投影面积 A A 114 5 80 52 20 1 35 10962mm2 n 0 67 0 83 APc F 25 10962 400000 67 0 2 由注射机的注射量 n 1 02 V VG375 0 22 60 375 0 由以上数据可知 选取 1 个型腔数是合适的 b 工艺参数的校核 1 最大注射量的校核 据统计 每个塑料件所需浇注系统体积 V1 是塑料件体积 V 的 0 2 1 倍 现取 V 1 0 6V 即 M浇 0 6M件 12g 所以所选注射机额定注射量 G 60 41 2 M总 M件 M浇 32g80 06 1 8 091 0 所以最大注射量符号要求 2 注射压力的校核 注射压力是指注射机实际允许使用的最大注射压力 应该大于塑件成型时 需要的注射压力 故 0 75 0 9 P1 P2 P1 注射机额定最大注射压力 P2 模具成型时需要的注射压力 由表 5 得 P2 70 100Mpa 0 75 180 0 9 180 135 162 70 100 所以注射压力符合要求 3 锁模力的校核 锁模力 塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和乘以型腔内熔料的压 力之和 所以所选注射机的锁模力应大于模具在分型面上所需要的锁模力 否 则 模具在分型面容易被高压熔融塑料所涨开 在采用通用塑料生产中小型塑件的时候 模具内塑料熔体的压力常取 20 40Mpa 又因本塑件较复杂且精度高 故取 Pc 25Mpa 所以所选注射机 锁模力 F 400000N KPcA 1 1 25 106 10962 10 6 301455N 所以注射机锁模力符合要求 2 分流道设计 分流到 是主流道与浇口之间的通道 常用的分流道截面形状有圆形 半 圆形 U 形 方形和六角形等 要减少流道内的压力损失 则希望流道的截面 积大 流道的表面积小 以减少传热的损失 因此可用流道的截面积于周长的 比值来表示流道的效率 各种截面的效率 以圆形截面的效率最高 梯形截面 的效率比半圆形和方形的高 又考虑到梯形截面的加工和脱模方便 故采用梯 形截面的分流道 分流道截面尺寸可由以下经验公式作初步估算 d 0 27 m 4 l 取 l 11mm 得 d 2 84mm 可取 d 3mm 其图如 3 3 所示 分流道表面 粗糙度常取 Ra 0 63 1 6um 故取 Ra1 6 以增大外层流动阻力 避免熔流 表面滑移 使中心层具有较高剪切速率 3 浇口设计 浇口是塑料熔体进入型腔的阀门 对塑料件质量具有决定性的影响 因而 浇口类型与尺寸 浇口位置与数量便成为浇注系统设计中的关键 浇口有多种 类型 如直浇口 侧浇口 点浇口等 潜伏式浇口又称隧道式浇口 是由点浇口演变来的 它除具备有点浇口的 特点 如浇口的位置限制小 去处浇口后残留痕迹小 不影响塑件外观等 还 具备一些别的特点 其进料口一般都在塑件的内表面或侧面隐蔽处 因此不影 响塑件外观 塑件和流道分别设置推出机构 开模是浇口即被自动切断 流动 凝料自动脱落 而且模具采用的是二板式结构 使模具简单化 由于本塑件外观要求较高 以及形状较复杂 结构较特殊 故我采用潜伏 式浇口 其图入 3 4 所示 浇口位置的设置对塑件成型性能及质量影响很大 因此合理选择浇口的开 设位置是提高质量的重要环节 如图 3 4 所示的浇口位置 有以下几个优点 尽量缩短了塑料熔体流动距离 有利于型腔中气体的排出 浇口处避免弯曲和 受冲击载荷 而且对外观质量的影响不大 浇口在此位置时产生熔接痕的情况 如图 3 5 所示 4 冷料井设计 冷料井通常设置在主流道和分流道转弯处的末端 其作用是捕集料前锋的 冷料 防止 冷料 进入型腔而影响塑件质量 开模时又能将主流道中的冷凝 料拉出 冷料井直径宜稍大于主流道大端直径 长度约为主流道大端直径 冷 料井底部带有一根拉料杆 拉料杆装于推杆固定板上 冷料井设置为 Z 形 以 便于拉料杆将主流道凝料拉出 冷料井的结构如图 3 6 所示 四 成形零件设计 成形零件 是指构成模具型腔的零件 通常有凹模 型芯 镶件 各种成 形杆等等 成形零件是直接于高温高压的塑料熔体接触 因此它必须具备一定 的性能以满足其要求 例如要有足够的强度 刚度 硬度和耐磨性 应进行热 处理 抛光 切削加工性能好 热处理变形小等 1 成型零件设计 a 凹模结构设计 凹模是用以成形塑件的外表面的成型零件 凹模的基本结构可分为整体式 整体嵌入式和组合式 本塑件采用的是一模一腔的形式 故对凹模的强度和刚 度有较高的要求 为满足强度和刚度的要求 我采用的是整体式凹模 其结构 图如图 4 1 所示 b 型芯结构设计 型芯是用来成型塑料制品的内表面的成型零件 根据情况的不同 型芯有 整体式型芯和组合式型芯之分 由于本次设计所用的型芯结构复杂 为便于机 加工和热处理 也便于动模于定模的对准 故我采用了组合式型芯 其结构图 如图 4 2 所示 2 成型零件工作尺寸计算 工作尺寸 是指成型零件上直接用以成形塑件部位的尺寸 由于塑料件在 高压和熔融温度下充模成型 并在模具温度下冷却固化 最终在室温下进行尺 寸检测和使用 因此 塑料制品的形状和尺寸精度的获得 必须考虑物料的成 型收缩率等众多因素的影响 其中 小型塑料件的成型模具的制造误差 对塑 料件误差影响是主要的 因此小型模具必须有较高的制造精度 工作尺寸主要有凹模和型芯的径向尺寸 型腔深度尺寸和型芯高度尺寸 以及中心据等 它们的尺寸计算一般按平均收缩率方法进行 翻盖的尺寸详见零件图 所用的计算公式如下 型腔径向尺寸 1 m cp xdsD 1 型芯径向尺寸 2 m cp xDsd 1 型腔深度尺寸 3 m cp xhsH 1 型芯高度尺寸 4 m cp xHsh 1 其中 注射塑料物料的平均成型收缩率 0 02 cp s cp s 模具成型零件的制造公差 m 塑料件尺寸公差 塑料件尺寸公差可由文献 2 上表 3 4 3 查出 系数 x 可由表 3 4 9 查出 模具成型零件的制造公差可由表 3 4 6 查出 m a 凹模径向尺寸计算 由公式 1 061 0 026 0 087 0 087 0 1 1229744 12176 0 56 0 120 02 0 1 D 016 0 042 0 074 0 074 0 2 3 792584 7952 0 58 0 78 02 0 1 D 072 0 002 0 074 0 074 0 3 2 761984 7652 0 58 0 75 02 0 1 D b 型芯径向尺寸计算 由公式 2 086 0 001 0 087 0 087 0 1 7 1207856 12076 0 56 0 118 02 0 1 d 022 0 052 0 074 0 074 0 2 8 778516 7752 0 58 0 76 02 0 1 d 062 0 012 0 074 0 074 0 3 7 747616 7452 0 58 0 73 02 0 1 d c 型腔深度尺寸 由公式 3 031 0 012 0 043 0 043 0 1 11088 1122 0 60 0 11 02 0 1 H d 型芯高度尺寸 由公式 4 006 0 030 0 036 0 036 0 3 9306 9 20 0 63 0 9 02 0 1 h 3 强度和刚度的核算 由理论分析和生产实践证实 在塑料熔体的高压作用下 小尺寸模具主要 是强度问题 首先要防止模具的塑料变形和断裂破裂 因此 用强度条件式进 行凹模壁厚和底板厚度设计计算 在用刚度条件式进行校验 这里采用传统的 力学方法来计算分析 公式如下 强度 型腔低板厚度 5 2 1 71 0 p bT 型腔侧壁厚度 6 2 1 73 1 p hS 刚度 型腔低板厚度 3 1 E bpC bT 7 C 026 0 141 4 32 41 4 78 5 114 32 78 5 114 1 32 4 4 4 4 4 4 4 4 b l b l 型腔侧壁厚度 3 1 E hpC hS 其中 b l 0 69 故取 49 1 96 78 5 114 2 78 5 114 3 96 2 3 4 4 4 4 4 4 4 4 h l h l C7 0 8 其中 b 矩形行短边长度 p 模腔内最大的熔体压力 模具强度计算的许用应力 h 型腔深度 E 模具钢材的弹性模量 MpaE 5 101 2 模具刚度计算许用变形量 由文献 2 中表 3 4 16 可得 25i 25 001 0 35 0 5 1 ll mmum025 0 45 25018 1 25 5 114001 0 5 11435 0 25 5 1 a 强度校验 型腔低板厚度 由公式 5 可得 63 27 5 11 1 24 4mm mmT152 22 160 25 7871 0 2 1 型腔侧壁厚度 由公式 6 可得 157 5 58 5 99mm mmS6812 7 160 25 1 1173 1 2 1 b 刚度校验 型腔低板厚度 由公式 7 可得 24 4 mm mmT89 16 025 0 101 2 7825026 0 78 3 1 5 型腔侧壁厚度 由公式 8 可得 99mm mmS732 6 025 0 101 27 0 2 132549 1 2 13 3 1 5 由以上的强度和刚度的校验可知 本次设计的凹模型腔低板厚度和侧壁厚 度都达到了强度和刚度条件的要求 是安全的 五 导向与定位机构设计 任何一副模具在定模 动模之间都设置有导向机构 它起着定位 导向 承载和保持运动平稳等作用 注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型 在本次设计中 我选用的是导柱导向机构 他适用于动 定模之间的开 合模导向和脱模机构 的运