同步轮塑件精密注塑模具设计【一模四腔】【侧抽芯】【说明书+CAD+UG】
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一模四腔
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收稿日期:792012-03-15同步轮塑件精密注塑模具设计Design on Precision Injection Mold for Synchronizing Wheel Plastic PartsVol.40 No.7 (Sum.243)July 2012 蔡 华1, 曾 敏1, 高 峰2 Cai Hua1, Zeng Min1, Gao Feng2 - 1 南京化工职业技术学院机械系, 江苏 南京 210048 2 苏州允冠精密塑胶有限公司, 江苏 苏州 215168 - 1 Mechanical Technology Department, Nanjing College of Chemical Technology, Nanjing 210048, China 2 Suzhou Yunguan precision plastic Co.,Ltd., Suzhou 215168, China摘要 : 通过对同步轮塑件的结构工艺分析, 设计出精密注塑模具。塑件采用一模四腔、 点浇口的成型方案, 模具型腔重要尺寸的计算需考虑模具制造误差、 磨损误差, 选择合适的模具分型面以保证塑件的形位公差, 采用楔面定位结构来消除侧抽芯滑块配合间隙对侧抽芯镶块定位精度和刚度的影响,增设支撑柱和精密定位锁扣以加强模具的总体刚度和合模精度。Abstract : A precision injection mold was designed by analyzing the structural process of the synchronizing wheel plastic part. The plastic part was adopted with four-cavity and pin-point gate. In order to calculate the main dimensions of the mold cavity, mold manufacturing errors and wear errors should be concerned. Moreover, the proper parting surface was chosen to guarantee the geometric and position tolerance of the plastic product; and wedge positioning structure was adopted to eliminate the effect of positioning accuracy and stiffness of the side core pulling insert produced by fit clearance of the side core pulling slide; and the support columns and precision positioning lock catches can enhance the overall stiffness and improve the clamping accuracy of the mold. 关键词 : 侧向抽芯; 精密注塑模; 同步轮; 尺寸精度Key words : Side core pulling; Precision injection mold; Synchronization wheel; Dimensional accuracy文章编号:1005-3360(2012)07-0079-05随着人们生活水平提高, 计算机等便携式电子产品迅速普及, 因此对尺寸小、 尺寸精度和表面精度要求高的塑料件的需求量激增1-2。注塑成型是精密塑料件重要的成型方法, 塑料件的质量不仅与原料性能、 精密注塑成型工艺和注塑生产设备有关, 还与注塑模结构设计的合理性、 模具制造的精度密切相关。其中, 精密注塑模具的设计是生产高精度、 高质量塑件的重要环节之一3。本文以打印机中同步轮塑件为例, 介绍了精密注塑模具的设计方法。1 塑件的结构工艺性分析图1所示产品为打印机内同步传动结构件, 材料为POM, 收缩率1.4%2.4%。该产品不属于外观件, 表面质量要求较低, 但对精度(尤其是两塑料传动轮的外形尺寸精度及相距尺寸精度)有较高的要求。成型过程中影响塑件尺寸公差的因素很多, 主要有塑件冷却成型过程中收缩率波动所产生的误差s, 模具制造所产生的误差z以及成型过程中模具磨损量c。为了保证产品具有一定的互换性, 必须确保所有零件的成型尺寸都在其公差范围内, 也就是说塑件的公差值必须大于各项因素所引起的积累误差之和, 即: (1) 图1 产品结构示意图Fig.1 Schematic diagram of product structure塑机与模具文献标识码 : B中图分类号 : 325.122012-07.indb 792012/7/10 6:50:46802012年7月 第40卷 第7期(总第243期)同步轮塑件精密注塑模具设计在同步轮塑件的成型过程中, 由于模具逐渐被塑件磨损, 致使型腔内径尺寸越来越大。因此为减轻磨损对塑件精度造成的影响, 应在公差的允许范围内尽可能将模具型腔内径尺寸加工得越小越好。模具尺寸与塑件尺寸、 收缩尺寸、 磨损尺寸等形成一个尺寸链, 其中模具尺寸、 模具磨损量为增环, 塑件尺寸、 收缩尺寸为减环(模具尺寸为增环, 表示为, 塑件尺寸为减环, 表示为)。注塑时模具尺寸与磨损量之和等于塑件尺寸与收缩量之和, 由此推出以下公式(各项值均取理论平均值): (2)式中,Lm为模具型腔尺寸;Ls为塑件尺寸;z为模具加工过程中制造公差;c为注塑成型中模具磨损量; 为塑件公差;Scp为平均收缩率。通常情况下, 模具的磨损量为塑件公差的1/31/6, 模具的制造公差为塑件公差的1/31/44。本设计中的模具材料选用预硬型塑料模具用钢718(SM3CrMnNiMo), 该钢材具有较高的耐磨性, 且POM塑件具有一定的自润滑性, 故模具的磨损量选择下限/6即可; 由于该塑件精度要求较高, 故将模具制造公差定为/4; 另外通过计算得知, POM的平均收缩率Scp为1.9%。由公式(2)推出: (3)通过上述公式及参数, 即可计算出塑件中重要部分对应的模具尺寸, 见表1。 表1 塑件尺寸与模具尺寸对应表Tab.1 Dimensions of plastic parts and mold mapping table编号塑件尺寸模具尺寸1#23.5 0-0.123.77 0-0.032#13.5 0+0.113.79 0+0.033#13 0-0.113.17 0+0.032 模具结构设计要点2.1 分型面与型腔数确定分型面的设计应有利于模具结构的优化和便于塑件的脱模; 分型面位置的选择, 不仅影响着模具结构, 还对塑件的精度有一定影响5。若分型面设置在如图2(a)所示的位置, 即采用一个水平分型面, 塑件将被分成上下两半, 分别在动定模中成型,由于合模时存在定位误差, 对塑件传动轮部分的精度有较大的影响。另外还可采用如图2(b)所示的分型面, 即采用了双向分型, 包括一个垂直分型面(A-A分型面)和一个水平分型面(B-B分型面); 在A-A分型面处设计两个滑块, 确保塑件中间的结构能够左右分模, 并且将B-B分型面设计在如图所示位置, 以确保每个传动轮都分别在一个零件中。对比图2(a)与图2(b)两种方案可知, 后一种方案(即采用如图2(b)所示的分型面位置进行分型)的模具需要用到两个侧向分型滑块, 因而结构相对比较复杂,但由于将塑件中重要的尺寸设计到同一个零件中, 保证了塑件的精度, 故该方案相对更佳。(a) 单一分型面位置选择(b) 双向分型面位置选择 图2 分型面的选择Fig.2 Parting surface selection同步轮塑件主要用于各种打印机, 生产批量较大, 因而为提高生产效率, 常选择一模多腔成型。但在模具设计中, 塑件精度随着模具型腔数量的增加而降低, 每增加一个型腔, 尺寸精度降低约4%6。综合考虑各方面因素, 本设计采用了一模四腔成型。2.2 模具浇注系统设计浇注系统是指注射机喷嘴和模具型腔之间的进料通道, 其设计是否合理直接影响到模具的结构2012-07.indb 802012/7/10 6:50:47812012年7月 第40卷 第7期(总第243期)同步轮塑件精密注塑模具设计以及塑件的性能、 尺寸、 内外部质量等7。图1所示塑件的结构为回转体, 若选择侧浇口, 则模具结构简单、 成本较低。但由于需从B-B分型面进料, 其浇口处留下的残料将会影响传动轮的精度, 故侧浇口方案不可行。若将浇口置于同步轮的上端面中心,并采用点浇口方式进料, 则有利于熔体填充, 且易排气、 浇口痕迹小、 开模过程能实现浇注系统凝料与塑件自动切断、 生产效率高8。通过上述对比, 本设计采用了点浇口浇注系统。 图3 模具浇注系统Fig.3 Gating system of the mold图3为本设计的浇注系统。由于塑件尺寸相对较小, 为了便于成型过程中的排气, 减轻塑件中的气痕和流痕等现象, 本设计采用了末端可以储存冷料的S型流道。单个塑件体积约为1 020 mm3, 共4个塑件, 约为4 g; 浇注系统中塑料的质量约为4 g;模具型腔中总塑料量约为8 g。由于POM注塑通常需采用较大的注射压力, 因此该模具分流道尺寸略小于普通注塑成型的流道尺寸, 其形状为U型, 宽5 mm, 深3 mm。2.3 侧向抽芯机构的设计塑件中间的V形结构需采用侧抽芯机构成型。由于该模具结构为一模四腔, 侧滑块结构较大, 因而每个滑块设置两个直径为12 mm的斜导柱, 斜导柱倾角为16 (侧向抽芯机构的整体结构如图4所示)。为了能够顺利开模, 采用两个弹簧辅助开模,其弹力约为滑块自重的2倍; 在模具合模时, 主要依靠楔紧块对滑块的压紧力使滑块复位并精确定位,楔紧块斜面的角度比斜导柱角度略大(18 )。滑块材料为718H, 热处理后硬度为HRC4852; 斜导柱材料为T10, 表面渗碳处理。1-动模板; 2-滑块限位螺钉; 3-楔紧块; 4-滑块分型弹簧; 5-斜导柱;6-滑块; 7-定模型芯; 8-塑件; 9-冷却水道; 10-动模型芯 图4 模具侧向抽芯机构Fig.4 Side core pulling mechanism of the mold2.4 推出机构设计对于精度要求较高的塑件常采用推件板和推杆二元复合推出机构以实现塑件的脱模, 而同步轮塑件对型芯无包紧力, 并且在推杆脱模之前侧向抽芯机构侧滑, 减小了塑件与模具之间的摩擦力,因而采用推杆推出机构即可满足要求。对每个塑件设一直径为1.6 mm的推杆。由于塑件断面尺寸较小, 因此推杆采用台阶式结构, 将后段直径设为3 mm, 以增加其自身刚度(推出结构见图5)。2.5 模具整体结构精密注塑模在塑件成型时, 仅靠导柱导套的间隙配合难以满足合模精度要求。这就需要在动、 定模分型面上增设锁扣等精密定位装置, 以提高合模精度, 减少动、 定模镶块的合模误差。为此在定模板与动模板的侧面安装了两组侧装式精密定位边锁。另外为保证滑块的复位精度, 在两个滑块接触部位的两端边缘, 将一个滑块设计成梯形凹口, 另一个设计成梯形凸出, 合模时两滑块的梯形结构能够相互啮合, 从而满足滑块的精确定位要求。为增强模具整体刚度, 提高精密注塑模分型面的配合精度, 确保模具在成型过程中不发生变形,故在支承板下增设了两根直径为40 mm的支撑柱,以加强模板刚度。此外为提高推出机构的安全可靠性, 在推板上还增设了4组导柱导套。该模具总体尺寸为300 mm250 mm300 mm(配套注射机为海天SA90), 其整体结构如图5所示。2012-07.indb 812012/7/10 6:50:47822012年7月 第40卷 第7期(总第243期)同步轮塑件精密注塑模具设计3 结论图6所示为最终加工出的模具及成型的同步轮塑件产品。该产品的精密注塑模设计要点主要有以下几点: 图6 同步轮模具及产品Fig.6 Mold and plastic product of the synchronization wheel(1) 模具型腔重要尺寸的确定, 需要结合模具制造公差、 模具磨损、 装配等因素进行计算。(2) 分型面位置选择对塑件尺寸有直接影响。对于塑件中精度要求较高的部分, 尽可能设计到模具的一个零件中, 以减少装配误差及合模时的定位误差。(3) 侧抽型芯等滑动配合部件应增加楔面定位配合结构以提高活动件的配合精度, 而且还需增设精密定位锁扣以提高模具的合模精度。(4) 应适当增设支撑柱以加强模具的总体刚度, 增加导柱导套以提高模具的可靠性。1-滑块压板; 2-限位螺钉; 3-弹簧; 4-动模座板; 5-螺钉; 6-垫块; 7-推板; 8-推杆固定板; 9-支承板; 10-动模板; 11-滑块; 12-楔紧块; 13-定模板; 14-定模座板; 15-斜导柱; 16-定位圈; 17-浇口套; 18-定模型芯垫板; 19-复位弹簧; 20-复位杆; 21-定模型芯; 22-尼龙棒开闭器; 23-精定位边锁; 24-流道凝料拉杆螺钉; 25-型腔; 26-动模型芯; 27-推杆; 28-支撑柱; 29-推板导套; 30-推板导柱; 31-水嘴; 32-凝料脱模U型板 图5 模具整体结构Fig.5 Overall structure of the mold2012-07.indb 822012/7/10 6:50:48832012年7月 第40卷 第7期(总第243期)同步轮塑件精密注塑模具设计巴斯夫新推水性黏合剂产品“作为全球压敏黏合剂市场领先厂商之一, 巴斯夫已经开发出一系列新型水性压敏胶, 在黏合性能与涂布效率之间达到了完美的平衡。新产品可帮助标签生产商提供符合客户要求的、 具有极佳性价比和质量的产品。 ” 巴斯夫亚太区黏合剂原材料与纤维黏合部门高级市场经理Joerg Leuninger 博士表示: “此外, 中国和亚太地区其他国家的巴斯夫客户现在已经可以向其客户提供更多可持续解决方案, 尽管这些市场目前还是以溶剂型压敏胶为主导。 ”巴斯夫在研发方面的投资与承诺换来的是黏合剂技术方面的突破性进展, 以及产品环保性及可持续性的极大改善。总部设在德国路德维希港的巴斯夫全球聚合物研究中心与设在上海的亚太区研发中心通力合作,针对本地市场的特殊要求研发出了多种新产品和新技术。其中之一就是巴斯夫最新的AQAClear技术。该技术专为超透明型标签研发, 可满足亚太地区快速增长的个人护理品、 化妆品及饮料行业最严格的要求。基于AQAClear技术的巴斯夫水性压敏胶的黏结性能不逊于任何溶剂型黏合剂, 可在满足所有技术要求的同时改善标签生产厂商的生产安全性与健康性。其他例子还包括参加此次展览的AQAPeel技术。该技术专为纸质可移除标签设计, 采用这一先进技术后, 标签生产厂商就可以生产出不含可塑剂的纸质标签。这一技术意义深远, 特别对于那些直接与食品接触的应用而言更是如此。巴斯夫黏合剂产品拥有著名品牌Acronal。这些即用型压敏胶产品可以满足标签生产商对胶水的黏合性能及在不同的涂装机上涂布性能的要求。巴斯夫大中华区业务管理执行总监闵立行博士表示: “ 紧密联结 这一主题言简意赅地体现了巴斯夫对亚太地区黏合剂行业的承诺。在这一承诺的背后, 是巴斯夫的巨额研发投入, 目的是为客户创造环保型黏合剂解决方案。我们的目标不仅在于持续提高产品性能, 同时也希望不断巩固与业务合作伙伴之间的关系。 ”自流平喷涂聚脲材料开发成功近日, 潍坊德华高分子新材料有限公司在国内率先开发出自流平型喷涂聚脲材料。该材料不仅物理化学性能优异, 克服了传统喷涂聚脲地坪材料的不足, 而且性价比极高, 产品一经推出, 便立即引起了用户的广泛关注。据介绍, 潍坊德华开发的自流平型喷涂聚脲弹性体美观舒适, 耐冲击性和韧性好, 并具有优异的防腐、 防水、 防尘性能, 而且非常容易清扫。该材料体系无溶剂,符合环保要求, 且采用纯聚脲配方, 避免了出现鼓包、 发泡的风险, 对环境湿度要求低。与传统的喷涂聚脲地坪材料相比, 聚脲体系凝胶时间大大延长, 可达十几分钟,有充足的时间流平, 最终形成一个像环氧地坪一样连续、 致密、 平整光亮的表面, 同时具有极佳的耐磨性能,耐磨性比传统材料提高数倍, 且使用寿命更长。根据用户需求, 该材料可以做成抗静电、 防滑等具有特定功能的材料。地坪材料从以前的混凝土地面, 发展到后来的地面涂装, 再到应用近二十年的环氧地坪等, 档次越来越高。喷涂聚脲这一新材料新技术由于施工非常便捷、 环保、材料综合性能优良等优点, 在各大行业均获得了大量应用。特别是应用在地坪领域时, 获得了广大客商的一致好评。但传统的聚脲在应用中也存在着美中不足。由于聚脲反应速度非常快, 通常凝胶时间只有10 s, 因此,喷成的最终地面无法形成平整、 光亮的平面, 表面有一层小粒子, 对于室内地面等应用来说, 不够美观而且难以清扫。自流平型喷涂聚脲材料用途广泛, 应用前景非常宽
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