塑料模具设计项目1(端盖).ppt

2020 4 12 1 塑料模具设计与制造主讲 王桂林 2 2020 4 12 成绩评定 课堂表现10 出勤 纪律 发言 课堂作业10 模具装拆20 大作业一20 大作业二20 大作业三20 3 2020 4 12 写在课前 大学学习强调自学 自己主动学习 自己安排学习 本课学习讲练结合 课内专心听讲 课外认真练习 学贵知疑 4 2020 4 12 本课内容导入 whytolearn whattolearn howtolearn 5 2020 4 12 6 2020 4 12 7 2020 4 12 塑料模具设计中的哲学指导 命运论命 产品先天因素运 模具设计因素风水论风 排气问题水 冷却问题未卜先知的有限元分析cae 8 2020 4 12 塑料模具设计中的哲学指导 阴阳五行模具是一个系统的协调的工程 金 型腔木 塑料水 冷却火 温度土 模架 9 2020 4 12 参考书 塑料模具设计与制造 齐卫东主编 塑料模具设计 陈志刚主编 模具设计与制造简明手册 第二版 冯炳尧等编著 塑料模设计手册 第2版 编写组编著 10 2020 4 12 11 2020 4 12 12 2020 4 12 项目1端盖注射模具设计与制造 单分型面 13 2020 4 12 项目2糖盒注射模具设计与制造 双分型面 14 2020 4 12 项目3茶杯注射模具设计与制造 侧向分型抽芯 15 2020 4 12 项目4瓶底注射模具设计与制造 热流道 16 2020 4 12 项目5手机上壳注射模具设计与制造 中等复杂 17 2020 4 12 注射模具设计步骤 1 塑件的工艺性2 注射机的选择3 模具结构设计4 注射机的校核5 装配图零件图 18 2020 4 12 1 塑件的工艺性 1 塑料 品种 颜色 基本特性 成形特点 2 塑件 尺寸精度 表面质量 结构工艺性 几何形状 脱模斜度 壁厚 圆角 孔 加强筋 支承面 齿轮 螺纹 嵌件 文字 符号及表面装饰等 判断注射成形工艺的可行性 经济性 19 2020 4 12 2 注射机的选择 1 计算塑件的体积 质量 2 确定模具型腔数量小批量 或大件 模具结构尽量简单 一模一腔 大批量 或小件 在保证塑件质量的前提下 尽量采用一模多腔 3 选择注射机没有指定注射机公式计算指定注射机直接选用 计算模具最大型腔数量 20 2020 4 12 2 注射机的选择 明确注射机的规格参数 最大注射量 注射压力 开模行程 模板尺寸 锁模力 模具厚度 最大 最小 拉杆空间 喷嘴尺寸 定位孔直径 顶出形式 4 制定注射成形工艺参数查表确定 21 2020 4 12 3 模具结构设计 1 选择分型面列出几种可能的分型面方案 分析比较 选择合理的分型面 2 确定型腔布局确定塑件在模具中的方位以及各型腔的位置关系 符合居中 对称原则 22 2020 4 12 3 模具结构设计 3 确定模具总体结构类型a 单分型面注射模b 双分型面注射模c 侧向分型抽芯注射模d 热流道注射模e 自动卸螺纹注射模f 带有活动型芯注射模g 定模设置推出机构注射模 23 2020 4 12 3 模具结构设计 4 成型零部件设计a 结构设计整体式 组合式b 工作尺寸计算对于标注公差的型芯 型腔尺寸按相应公式进行尺寸计算 其余则按简化公式计算 c 型腔侧壁和底板厚度计算查表计算 公式计算 5 选择标准模架根据型腔布置 计算模板外形尺寸 选择标准模架 24 2020 4 12 3 模具结构设计 6 浇注系统a 主流道b 分流道c 浇口d 冷料穴 7 推出机构a 简单推杆 推管 推板b 二级c 双向d 点浇口自动脱模e 带螺纹塑件 25 2020 4 12 3 模具结构设计 8 侧向分型抽芯机构斜导柱式 斜滑块式等 9 温度调节系统冷却 加热 10 排气系统配合间隙 排气槽 26 2020 4 12 4 注射机的校核 1 最大注射量 2 注射压力 3 锁模力 4 安装部分尺寸 喷嘴 定位圈 模具外形 模具厚度 螺孔位置 5 开模行程 6 推出机构 中心顶杆 两侧顶杆 27 2020 4 12 5 装配图零件图 1 装配图尽可能按1 1比例绘制 视图表达清晰合理 剖视 动模方向视图 明细表 技术要求或使用说明书写完整 标注模具外形尺寸 合模状态 重要的装配尺寸 2 零件图绘制成型零件和需要加工的结构零件的零件图 符合机械制图国家标准 视图表达合理 完整 28 2020 4 12 项目1端盖注射模具设计与制造 单分型面 任务1 1 接受任务书成型塑件任务书成型塑件任务书通常由塑件设计者提出 内容如下 1 经过审签的正规塑件图纸 并注明塑料的牌号 透明度等 2 塑件说明书或技术要求 3 生产批量 4 塑件样品 当生产配件时 29 2020 4 12 图1成型塑件任务书 技术要求1 材料 abs2 产量 10万件3 未注公差尺寸按gb t14486 1993中mt5 4 要求塑件表面不得有气孔 熔接痕 飞边等缺陷 30 2020 4 12 模具设计任务书模具设计任务书如下 图2模具设计任务书 31 2020 4 12 1 塑件的工艺性 1 塑料品种 abs颜色 白色基本特性 abs是丙烯腈 丁二烯和苯乙烯的三元共聚物 a代表丙烯腈 b代表丁二烯 s代表苯乙烯 abs树脂是目前产量最大 应用最广泛的聚合物 它将ps san bs的各种性能有机地统一起来 兼具韧 硬 刚相均衡的优良力学性能 abs工程塑料一般是不透明的 外观呈浅象牙色 无毒 无味 兼有韧 硬 刚的特性 燃烧缓慢 火焰呈黄色 有黑烟 燃烧后塑料软化 烧焦 发出特殊的肉桂气味 但无熔融滴落 32 2020 4 12 现象 abs工程塑料具有优良的综合性能 有极好的冲击强度 尺寸稳定性好 电性能 耐磨性 抗化学药品性 染色性 成型加工和机械加工较好 abs树脂耐水 无机盐 碱和酸类 不溶于大部分醇类和烃类溶剂 而容易溶于醛 酮 酯和某些氯代烃中 abs工程塑料的缺点 热变形温度较低 可燃 耐候性较差 成形特点 1 无定形料 流动性中等 吸湿大 必须充分干燥 表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80 90度 3小时 2 宜取高料温 高模温 但料温过高易分解 分解温度为 270度 对精度较高的塑件 模温宜取50 33 2020 4 12 60度 对高光泽 耐热塑件 模温宜60 80度 3 如需解决夹水纹 需提高材料的流动性 采取高料温 高模温 或者改变入水位等方法 4 如成形耐热级或阻燃级材料 生产3 7天后模具表面会残存塑料分解物 导致模具表面发亮 需对模具及时进行清理 同时模具表面需增加排气位置 相关知识链接 34 2020 4 12 2 塑件尺寸精度 此塑件有5个尺寸标注公差 分别是9 5 0 16 81 0 52 11 0 18 84 0 52 87 0 38 按标准gb t14486 1993中9 5 0 16 81 0 52 11 0 18 84 0 52为mt3级精度 属于一般精度 87 0 38为mt2级精度 属于高精度 在模具设计和制造过程中应保证此尺寸精度要求 其余尺寸未注公差 按mt5级精度 表面质量 塑件表面不得有气孔 熔接痕 飞边等缺陷 表面粗糙度可取ra1 6 结构工艺性 此塑件为回转体壳类零件 腔体深9 5mm 壁厚均匀1 5mm 大于最小壁厚要求 总体尺寸 87 11 属于小型塑件 侧壁无斜度 35 2020 4 12 由于高度较小 可以顺利脱模 塑件顶面内圆角r1 5 外圆角r3 可以提高模具强度 改善熔体的流动情况和便于脱模 通过以上分析可知 此塑件可采用注射成形生产 又因产量为100 000件 属于大批量生产 采用注射成形具有较高的经济效益 相关知识链接 36 2020 4 12 2 注射机的选择 1 计算塑件的体积 质量经ug软件测得塑件的体积v 9cm3 abs的密度为1 02 1 05g cm3 则质量m 9 1 05 9 45g 2 确定模具型腔数量塑件的生产批量为100 000件 属于大批量生产 且塑件精度要求不高 因此 应采用一模多腔 为使模具尺寸紧凑 确定型腔数目为一模两腔 相关知识链接 37 2020 4 12 3 选择注射机根据公式vmax n vs vj k式中vmax 注射机的最大注射量 cm3 n 型腔数量vs 塑件体积 cm3 vj 浇注系统凝料体积 cm3 k 注射机最大注射量利用系数 一般取k 0 8已知n 2 vs 9cm3 估计vj 5cm3则vmax 2 9 5 0 8 28 8cm3查教材中表2 8 初步选择注射机xs zy 125 38 2020 4 12 明确注射机的规格参数 最大注射量125cm3注射压力120mpa最大开模行程300mm模板尺寸428mm 458mm锁模力900kn模具厚度最大300mm 最小200mm拉杆空间260mm 290mm喷嘴尺寸圆弧半径r12mm 孔直径 4mm定位孔直径 100mm顶出形式两侧顶出 孔径 22mm 孔距230mm 相关知识链接 39 2020 4 12 4 制定注射成形工艺参数查表1 3 abs的注射成形工艺参数如下 温度 喷嘴温度180 190料筒温度前段200 210 中段210 230 后段180 200模具温度50 70压力 mpa 注射压力70 90保压压力50 70 40 2020 4 12 时间 s 注射时间3 5保压时间15 30冷却时间15 30成形周期40 70 相关知识链接 41 2020 4 12 3 模具结构设计 1 分型面的选择首先确定模具的开模方向为塑件的轴线方向 根据分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处原则 则此塑件的分型面选在盒盖的下底面处 如图1所示 相关知识链接 图3分型面 42 2020 4 12 2 型腔布局由于采用一模两腔模具结构 型腔间隔15mm布置 3 确定模具总体结构类型由于塑件结构比较简单 且表面没有特殊要求 考虑到模具结构简单 优先采用两板模结构 即总体结构类型为单分型面注射模 相关知识链接 图4型腔布局 43 2020 4 12 4 成型零件设计a 结构设计型腔和型芯的结构有两种基本形式 即整体式与组合式 考虑到塑件大批量生产 则应选用优质模具钢 为节省贵重钢材 型腔和型芯都宜于采用组合式结构 此外 组合式结构还可减少热处理变形 利于排气 便于模具的维修 型芯结构简单 选择通孔台肩式 其为最常用的方法 其结构形式见图5 型腔尺寸较小 结构简单 适于采用整体嵌入式 为装拆方便 选通孔台肩式 其结构形式见图6 相关知识链接 44 2020 4 12 图5型芯结构形式 图6型腔结构形式 45 2020 4 12 b 工作尺寸计算对于标注公差的型芯 型腔尺寸按相应公式进行尺寸计算 其余则按简化公式计算 查表可知abs的收缩率smin 0 3 smax 0 8 则其平均收缩率scp smin smax 2 0 3 0 8 2 0 55 81 0 52型芯径向尺寸lm ls lsscp 3 4 z 81 81 0 55 0 52 3 4 0 52 4 81 84 0 13 46 2020 4 12 9 5 0 16型芯高度尺寸hm hs hsscp 2 3 z 9 5 9 5 0 55 2 3 0 16 0 16 4 9 66 0 0484 0 52型腔径向尺寸hm hs hsscp 3 4 z 84 84 0 55 3 4 0 52 0 52 4 84 07 0 1387 0 38型腔径向尺寸hm hs hsscp 3 4 z 87 87 0 55 3 4 0 38 0 38 4 87 19 0 09 47 2020 4 12 11 0 18型腔深度尺寸hm hs hsscp 2 3 z 11 11 0 55 2 3 0 18 0 18 4 10 94 0 041 5 3尺寸未注公差 按简化公式lm ls lsscp 计算 制造公差取it7级 型芯圆角r1 5lm ls lsscp z 1 5 1 5 0 55 0 01 1 51 0 01型腔圆角r3lm ls lsscp z 3 3 0 55 0 01 3 02 0 01 48 2020 4 12 型腔深度1 5lm ls lsscp z 1 5 1 5 0 55 0 01 1 51 0 01 相关知识链接 49 2020 4 12 c 型腔侧壁和底板厚度计算此模具采用组合式矩形型腔 查表3 21 已知矩形型腔内壁短边87mm 则型腔壁厚s1 13 14mm 模套壁厚s2 40 45mm 查表3 44 l b 87 87 1 0则a 0 3078 已知p 40mpa b 87mm 300mpa 带入公式t a p 0 5b 0 3078 40 300 0 5 87 18mm 相关知识链接 50 2020 4 12 5 选择标准模架此设计中模架标准采用gb t12556 1 1990 塑料注射模中小型模架 1 确定模架组合形式采用推板推出机构 定模和动模均由两块模板组成 则应选择a4型 2 计算型腔模板周界长度l 40 14 87 15 87 14 40 297宽度n 40 14 87 14 40 195 51 2020 4 12 图7型腔模板周界 52 2020 4 12 3 选取标准的型腔模板周界尺寸首先确定模架宽度 n 195最接近于标准尺寸200 则选200 l 然后从l系列标准尺寸中选择接近于l 297的315 最终确定的模架规格为200 315 4 确定模板厚度a板定模板 用来嵌入型腔镶块 因型腔镶块采用通孔台肩式 则a板厚度等于型腔镶块厚度 型腔镶块厚度 型腔深度 底板厚度 11 18 29 选取标准中a板厚度ha 40mm b板动模板 用来固定型芯 采用通孔台肩式 b板厚度 0 5 1 型芯高度 型芯高度9 5mm 则b板厚度hb在4 75 9 5之间 标准化取hb 20mm 53 2020 4 12 c板垫块 形成推出机构的移动空间 其厚度 推杆垫板厚度 推杆固定板厚度 塑件推出距离 保证把塑件完全推离型芯 此模架推杆垫板厚度 20mm 推杆固定板厚度 16mm 塑件推出距离 型芯高度 5 10 9 5 5 14 5mm 则c板厚度 20 16 14 5 50 5 选标准hc 50mm 5 选定模架模架标记 a4 200315 22 z2gb t12556 1 1990如图8所示 54 2020 4 12 图8标准模架 55 2020 4 12 6 检验模架与注射机的关系模具外形尺寸315 250 拉杆空间260 290 适合 最大模具厚度300 模具厚度212 最小模具厚度200 合理 开模行程 9 5 11 10 30 5 最大开合模行程300 合理 相关知识链接 56 2020 4 12 6 浇注系统型腔布局为一模两腔 塑件结构简单 因此 采用简单而常用的浇口形式侧浇口 浇注系统组成为主流道 分流道 浇口 主流道圆锥形 锥角a 3 表面粗糙度ra0 63um 主流道进口端直径d1 4 5mm 长度l由装配决定 完整尺寸见附录浇口套零件图 设计成浇口套形式 节约优质钢材 便于拆卸和更换 如图9所示 相关知识链接 图9浇口套 57 2020 4 12 分流道选用常用的梯形截面分流道 长度取13mm 截面上底边长 1 5mm查表 常用梯形截面分流道推荐尺寸 取b 4mm h 3mm 下底边长a 3b 4 3 4 4 3mm 58 2020 4 12 浇口采用侧浇口 查表 矩形侧浇口基本尺寸 已知材料为abs 塑件壁厚1 5mm 简单塑件 则浇口厚度h 1 2 1 4 mm 取h 1 2mm 宽b 3 10 h 取b 3h 3 1 2 3 6mm 长度l 0 7 2 mm 取l 1mm 浇注系统详细结构见图10 图11 59 2020 4 12 图10浇注系统 60 2020 4 12 图11浇注系统 局部放大 61 2020 4 12 7 推出机构采用推板推出机构 其优点是作用面积大 推出力大 脱模力均匀 运动平稳 塑件上无推出痕迹 注意事项 1 导柱长度要足够 以保证推出塑件时推板留在模具上 2 推板与型芯的间隙为0 5mm 不会擦伤型芯 锥面配合 起到辅助定位作用 也可防止推板因偏心而溢料 3 由于塑件高度较小 型腔深度不是很大 且非软质塑料 不容易形成真空 因此不必设置引气装置 相关知识链接 62 2020 4 12 8 温度调节系统注射模的温度对塑料熔体的充模流动 固化定形 生产效率以及塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响 因此应设置冷却系统 由于此塑件为小型 9 45g 薄壁 1 5mm 塑件 且成形工艺对模温要求不高 也可以采用自然冷却 此模具设计中采用人工冷却 冷却系统设计如图12所示 相关知识链接 图12冷却水道 63 2020 4 12 9 排气系统由于此模具属于中小型模具 且模具结构较为简单 可利用模具分型面和模具零件间的配合间隙自然地排气 间隙通常为0 02 0 03mm 不必设排气槽 相关知识链接 64 2020 4 12 4 注射机的校核