塑料肥皂盒模具设计

1、装订线香皂盒塑料注塑模设计摘要注塑模在机械、电子、航天航空、生物领域及日用品的生产中得到广泛的应用。本次设计的是塑料香皂盒注塑模具,设计内容主要包括模具总体结构和零部件设计,以及模具各部分的计算和校核,借助于软件PRO/ENGINEER对模具结构进行了合理性的分析,缩短了设计周期,以期设计出所要求的模具。在此次模具设计过程中,模具设计路线如下:模具结构设计模具型腔、型芯三维设计模具型腔、型芯二维出图。根据实物测绘,本设计应用Pro/ENGINEER软件,创建了零件的3D模型和二维工程图,绘制了分模曲面、型腔等零件,并评估了零件的合理性。选择注塑机时,应用Pro/ENGINEER软件,避免了大量

2、烦琐的计算。当各零件以实体绘出时,使用组装模块将各零件仿真组装起来,生成模具产品图。关键词香皂盒注塑模具 PRO/E CAD装订线Soap box plastic injection mold designAbstractInjection mould is widely used in the field of machine, electronics, aviation, biology and commodity. What we designed in this present is a soap box, which mainly including holistic configu

3、ration, part design, calculation and check of every part of the mould. A software “PRO/ENGINEER” was used in the design process to analyze the rationality of the mould and decrease the design time for obtaining an ideal mould.The route of Design is following: Design cavity and Core 3D design mold ca

4、vity, the core two-dimensional drawing.According to the map the soap box, the design using Pro / ENGINEER software, create 3D model and generate 2D engineering drawings, plot the parting surface, cavity and insert Side cores parts, then evaluate the rationally of every part. Appling Pro/ENGINEER sof

5、tware to choose injection molding machine, avoid a lot of tedious calculations. When the components drawing entities, use the assemble modules to simulation and assemble all parts, then, die map of products can generate.Key word Soap box injection mould PRO/E CAD装订线目录前言 (1第1章塑件的工艺分析 (41.1分析塑件使用材料的种类

6、及工艺特征 (41.2分析塑件的结构工艺性 (71.3工艺性分析 (7第2章初步确定型腔数目 (82.1初步确定型腔数目 (8第3章注射机的选择 (93.1注塑成型工艺简介 (93.2 注塑成型工艺条件 (103.3 注塑机的选择 (113.4塑件体积的计算 (123.5按注射机的最大注射量确定型腔数目 (133.6估算浇注系统的体积,其初步设定方案如下 (133.7注射机的校核 (14第4章浇注系统的设计 (164.1主流道的设计 (164.2 分流道的设计 (174.3分型面的选择设计原则 (184.4浇口的设计 (194.5冷料穴的设计 (194.6排气系统的设计 (204.6.1排气设

7、计原则 (204.6.2 推杆、镶件排气功能的证明 (21第5章确定主要零件结构尺寸选模架 (22第6章成型零部件的设计 (236.1型腔、型芯工作尺寸计算 (236.1.1型腔尺寸计算 (236.1.2型芯的尺寸计算 (24第7章导向机构的设计 (267.1导柱的设计 (267.2导套的结构设计 (267.3推出机构的设计 (267.3.1推件力的计算 (267.3.2 推杆的设计 (277.4本模具工作原理 (27第8章加热、冷却系统的设计 (29装订线8.1 求塑件在硬化时每小时释放的热量1Q (298.2 冷却系统的作用 (298.3 求冷却水的体积流量V (29第9章校核 (319.

8、1整体式圆形型腔壁厚度的计算 (319.1.1按刚度条件计算 (319.2整体式圆形型腔底板厚度的计算 (319.2.1按刚度条件计算 (319.3注射机有关工艺参数的校核 (329.4模具厚度H与注射机闭和高度 (32小结 (33致谢 (34参考文献 (35装订线前言在21世纪的今天,随着科学技术的不断进步和社会的高速发展,产品更新换代越来越快。无论是工业产品还是家电产品,大多数应用模具成型。因此,产品对模具的精度要求越来越高、越来越普及。其产品在人们的生产生活中的作用越来越大。塑料模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工具,它对塑料零件的制造质量和成本起着决定性影响,所以

9、对塑料模具的设计要求还是比较高的,从产品的角度讲,能生产出尺寸精度、外观、物理性能等各方面均满足使用要求的优质产品;从模具使用的角度讲,要求效率高、自动化并且操作简单;从模具制造角度讲,要求模具结构合理,制造容易,成本低廉。模具是制造业的一种基本工艺装备,它的作用是控制和限制材料(固态或液态的流动,使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高,产品质量好,材料消耗低,生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业,被成为“工业之母”。而塑料模具又是整个模具行业中的一枝独秀,发展极为迅速。自从1927年聚氯乙烯塑料问世以来,随着高分子化学技术的发展以及高分子合成技术、材料改性技术

10、的进步,愈来愈多的具有优异性能的高分子材料不断涌现,从而促使塑料工业飞跃发展。模具设计过程一般是设计收缩率、毛坯尺寸、型腔布局,然后进行分模,创建型芯型腔、滑块和镶块、添加模架和标准件,最后设计浇注系统,冷却系统和建腔,生成材料清单和模具图。在现代塑料制品的生产中,合理的加工工艺,高效的设备,先进的模具是必不可少的三项重要因素。尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺的要求,塑料制品使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备只有配上想适应的模具才能发挥作用,随着塑料制品的品种和产量需求量的增加,对塑料模具也提出了越来越高的要求,促使塑料模具不断的向前发展。在现代化工业生产中,69%90%的工业

11、产品需要使用模具加工,模具工业已成为工业发展的基础,许多新产品的开发和生产在很大程度上都依赖于模具生产,特别是汽车、轻工、电子、航空等行业尤为突出。我国自改革开放以来,塑料工业发展很快,表现在不仅塑料增加而且其品种更为增多,其产量已上升到居世界第四位,由此可见,塑料工业已在我国国民经济的各个部门中发挥了愈来愈大的作用。装订线目前世界模具市场供不应求,模具的主要出口国是美国,日本,法国,瑞士等国家。中国模具出口数量极少,但中国模具钳工技术水平高,劳动成本低,只要配备一些先进的数控制模设备,提高模具加工质量,缩短生产周期,沟通外贸渠道,模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术,提高模具技术水平,

12、对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。模具主要类型有:冲模锻摸、塑料模、压铸模、粉末冶金模、玻璃模、橡胶模、陶瓷模等。除部分冲模以外的上述各种模具都属于腔型模,因为他们一般都是依靠三维的模具型腔是材料成型。(1冲模:冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的50%以上。按工艺性质的不同,冲模可分为落料模、冲孔模、切口模、切边模、弯曲模、卷边模、拉深模、校平模、翻孔模、翻边模、缩口模、压印模、胀形模。按组合工序不同,冲模分为单工序模、复合模、连续模。(2锻模:锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同,锻模分为锤用锻模、螺旋压力机锻模、热模锻压

13、力锻模、平锻机用锻模、水压机用锻模、高速锤用锻模、摆动碾压机用锻模、辊锻机用锻模、楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同,锻模可分为预锻模具、挤压模具、精锻模具、等温模具、超塑性模具等。(3塑料模:塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的35%,而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模、挤塑模、注射模,此外还有挤出成型模,泡沫塑料的发泡成型模,低发泡注射成型模,吹塑模等。(4压铸模:压铸模是压力铸造工艺装备,压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型,在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的6%。(5粉末冶金模:粉末冶金模用于粉末成型,按成型工艺分类粉末冶金模有:压模、精

14、整模、复压模、热压模、粉浆浇注模、松装烧结模等。模具所涉及的工艺繁多,包括机械设计制造、塑料、橡胶加工、金属材料、铸造(凝固理论、塑性加工、玻璃等诸多学科和行业,是一个多学科的综合,其复杂程度显而易见。我国塑料模的发展迅速。塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术,已有相当规模的确开发和应用。在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大,在模具材料方面,专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高,系列化商品化尚待规模化;CAD、CAE、Flow Cool装订线软件等应用比例不高;独立的模具工厂少;专业与柔性化相结合尚无规划;企业大而全居多,多属劳动密集型企业。因此

15、努力提高模具设计与制造水平,提高国际竞争能力,是刻不容缓的。近年来,随着科学技术的进步以及对塑件质量要求的提高,塑料模塑成型技术正向高精度、高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的方向发展,具体表现在以下几个方面:(1塑料成型理论研究的进展。(2新的成型方法不断涌现。(3塑件更趋向精密化、微型化及超大型化。(4开发出新型模具材料。(5模具表面强化热处理新技术应用。(6模具CAD/CAM/CAE技术发展迅速。(7模具大量采用标准化。在工业发达的国家,模具工业已经从机床工业中分离出来,并发展成为一个独立的工业部门,而且其产值已经超过机床工业的产值。目前国内模具行业的基本情况是,随着轻工业及汽车制

16、造业的迅速发展,模具设计制造日渐受到人们广泛关注,已形成一个行业。但是我国模具行业缺乏技术人员,存在品种少、精度低、制造周期长、寿命短、供不应求的状况。一些大型、精密、复杂的模具还不能自行制造,需要每年花几百万.上千万美元从国外进口,制约了工业的发展,所以在我国大力发展模具行业势在必行。由于模具是典型的技术密集型产品,为了表达清楚设计意图,设计人员必须花费大量的时间来绘制模架、顶杆、滑块等结构相对固定的零部件。目前,CAD/CAE的发展,为广大模具设计人员提供了方便。在科学技术飞速发展的今天,模具设计多借助计算机软件进行设计和加工,这就实现了模具设计有经验设计阶段向理论计算设计方面的发展。例如

17、CAD/CAM在模具设计方面的应用。本设计就以UGNX3和CAD为辅助软件进行了塑料端盖的设计。按照模具设计的一般步骤,从产品设计,型芯型腔的设计,模架设计,浇注系统,冷却系统的设计到标准件的选择,到模具工程图的生成。每一步都按照模具设计的一般规则,进行准确计算。装订线第1章塑件的工艺分析1.1分析塑件使用材料的种类及工艺特征一般塑料内大合成树脂的质量分数为40%到100%;透明塑料的合成树脂为100%,它不允许渗进其他颜色和其他成分;而其他塑料大多数要加入辅助材料,如增塑剂、发泡剂、填充剂(如滑石粉、稳定剂、润滑剂、着色剂、增强材料(如玻璃纤维等。加入辅助材料是为了改善塑料的性能、节约昂贵的

18、塑料。树脂成分为天然树脂和人工合成树脂。天然树脂如:橡胶、树脂油(桐油、蓖麻油等和树脂油漆(俗称国漆。橡胶、国漆是在橡胶树或漆树皮上用刀割几道斜口,在斜口下端用容器接住刀口内留下的胶脂,在经过人工提炼而成的。人工合成树脂主要是从石油中提炼出来的多化学元素聚合而成。塑料的主要成分是C,H,N等源自的聚合物,像PA,PC,POM等塑料内含有O原子。他们相对原子质量一般低于410,也叫做大分子物质,是将低分子物质经聚合反应而成。通常,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求,以及原材料厂家提供的材料性能数据.该塑件对材料的要求是电绝缘性,成型难易和经济性问题,以下是几种常用材料的性能对

19、比,如表2-1所示。 装订线 同时机械加工一样要考虑到加工工艺问题,模具成型也要考虑到材料的注塑特性,在各特点都相差无几的情况下,好的成型特性是选择材料的主要标准,以下是三种材料的性能和成型特性比较,如表2-2所示。表2-2 材料的性能和成型特性比较 毕业设计(论文专用纸装订线 以上的性能分析对比中看出该塑件材料选用ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物。ABS有良好的耐化学腐蚀及表面硬度,有良好的加工性和染色性能。表2-3 塑料材料应用与特性 毕业设计(论文专用纸装订线1.2分析塑件的结构工艺性该塑件尺寸中等,整体结构较简单,却带有曲面特征。上盖上表面有六个椭圆突出,与下盖配合的边缘部分也是曲面相

20、接,上盖的上表面的表面精度要求较高,下表面为非工作面,精度要求相对较低,再结合其材料性能,故选一般精度等级:五级。1.3工艺性分析为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用潜伏式浇口。该浇口的分流道位于模具的分型面上,而浇口却斜向开设在模具的隐蔽处。塑料熔体通过型腔的侧面或推杆的端部注入型腔,因而塑件外表面不受损伤,不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。塑件的工艺参数:模具温度:50700/C注射压力:7090MPa保压力: 5070MPa注射时间: 35s保压时间:1530s冷却时间:1530s成型周期:4070s装订线第2章初步确定型腔数目2.1初步确定型腔数目注塑模的型腔数目,

21、可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素:(1塑件的尺寸精度:塑件的精度较高时尽量采取一模一腔,型腔越多,精度也相对降低。这不仅由于型腔加工精度产差,也由于熔体在模具内流动不均所致。(2模具制造成本:多腔模比单腔模的难度大;(3注塑成型的生产效益:如果生产批量不大,并且交货期限较宽,尽量采用一模一腔,依据经验推算,生产批量在10000件以下,采用一模一腔是最佳的选择;(4模具制造难度:多腔模高于单腔模,但不是简单的倍数关系。单从塑件成本中所占的费用比例来看比单腔模低。在具体确定模具型腔数目的时候,有多种计算公式,现根据注塑机的最大注射量确定型腔数目,见式(3

22、.1。128.0(WWGn- (3.1 式中:n为型腔数目;G为注塑机的最大注射量;1W为单个制品的质量;2W为浇注系统的质量。根据塑件的结构及尺寸精度要求采用一模两腔。 图3.1 型腔分布图装订线第3章注射机的选择3.1注塑成型工艺简介注塑成型是利用塑料的可挤压性与可模塑性,首先将松散的粒状或粉状成型物料从注塑机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化,使之成为粘流状态熔体,然后在柱塞或螺杆的高压推动下,以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中,经过一段时间的保压冷却以后,开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制件。一般分为三个阶段的工作。 图4-1 注塑成型压力时间

23、曲线(1塑料原料的选择利用;成型前应对原料的外观色泽、颗粒情况,有无杂质等进行检验,并测试其热稳定性,流动性和收缩率等指标。对于吸湿性强的塑料,应根据注射成型工艺允许的含水量进行适当的预热干燥,若有嵌件,还要知道嵌件的热膨胀系数,对模具进行适当的预热,以避免收缩应力和裂纹,有的塑料制品还需要选用脱模剂,以利于脱模。(2融体注射;塑料在料筒内经过加热达到流动状态后,进入模腔内的流动可分为注射,保压,倒流和冷却四个阶段,注塑过程可以用如图所示3.6所示。图中T0代表螺杆或柱塞开始注射熔体的时刻;当模腔充满熔体(T=T1时,熔体压力迅速上升,达到最大值P0。从时间T1到T2,塑料仍处于螺杆(或柱塞的

24、压力下,熔体会继续流入模腔内以弥补因冷却收缩而产生的空隙。由于塑料仍在流动,而温度又在不断下降,定向分子(分子链的一端在模腔壁固化,另一端沿流动方向排列容易被凝结,所以这一阶段是大分子定向形成的主要阶段。这一阶段的时间越长,分子定向的程度越高。从螺杆开始后退到结束(时间从T2到T3,由于模腔内的压力比流道内高,会发生熔体倒流,从而使模腔内的压力迅速下降。倒流一直进行到浇口处熔体凝结时为止。其中,塑料凝结时的压力和温度是决定塑料制件平均收缩率的重要因素。装订线(3保压、冷却;使融化的塑胶在模具型腔内经过保压、冷却、定型称为分子结构致密的塑胶产品。注意冷却过程在保压过程中就完成了,冷却后就可以开模

25、取出塑件了。(4出模塑件的后处理;由于成型过程中塑料熔体在温度和压力下的变形流动非常复杂,再加上流动前塑化不均匀以及充模后冷却速度不同,制件内经常出现不均匀的结晶、取向和收缩,导致制件内产生相应的结晶、取向和收缩应力,脱模后除引起时效变形外,还会使制件的力学性能,光学性能及表观质量变坏,严重时会开裂。故有的塑件需要进行后处理,常用的后处理方法有退火和调湿两种。退火是为了消除或降低制件成型后的残余应力,此外,退火还可以对制件进行解除取向,并降低制件硬度和提高韧性,温度一般在塑件使用温度以上的1020度至热变形温度以下1020度之间;调湿处理是一种调整制件含水量的后处理工序,主要用于吸湿性很强、而

26、且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件.调湿处理所用的加热介质一般为沸水或醋酸钾溶液(沸点为121,加热温度为100121,保温时间与制件厚度有关,通常取29小时。3.2 注塑成型工艺条件1温度;注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度,喷嘴温度和模具温度等。喷嘴温度通常略微低于料筒的最高温度,以防止熔料在直通式喷嘴口发生“流涎现象”;模具温度一般通过冷却系统来控制;为了保证制件有较高的形状和尺寸精度,应避免制件脱模后发生较大的翘曲变形,模具温度必须低于塑料的热变形温度。PBT料与温度的经验数据如表4-1所示表4-1 温度的经验数据 2压力;注射成型过程中的压力包括注射压力,保压力和背压力。注射压力用以

27、克服熔体从料筒向型腔流动的阻力,提供充模速度及对熔料进行压实等。保压力的大小取决于模具对熔体的静水压力,与制件的形状,壁厚及材料有关。对于像PS流动性好的料,保压力应该小些,以避免产生飞边,保压力可取略低于注射压力。背压力是指注塑机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后装订线退时所受到的压力,背压力除了可驱除物料中的空气,提高熔体密实程度之外,还可以使熔体内压力增大,螺杆后退速度减小,塑化时的剪切作用增强,摩擦热量增大,塑化效果提高,根据生产经验,背压的使用范围约为 3.4 27.5MPA。3时间;完成一次注塑成型过程所需要的时间称为成型周期。包括注射时间,保压时间,冷却时间,其他时间(开模,脱模,涂脱磨

28、剂,安放嵌件和闭模等,在保证塑件质量的前提下尽量减小成型周期的各段时间,以提高生产率,其中,最重要的是注射时间和冷却时间,在实际生产中注射时间一般为35秒,保压时间一般为20120秒,冷却时间一般为30120秒(这三个时间都是根据塑件的质量来决定的,质量越大则相应的时间越长。确定成型周期的经验数值如表4-2所示。 3.3 注塑机的选择注塑机的主要参数有公称注射量、注射压力注射速度、塑化能力、锁模力、合模装置的基本尺寸、开合模速度、空循环时间等.这些参数是设计,制造,购买和使用注塑机的主要依据。(1温度:注射温度应比熔点温度高出4050c,但必须塑料的分解汽化温度。温度过高,塑料易老化,产品容易

29、缩水变形,冷却时间需要延长,一般ABS、AS、PS、PP之类的塑料,其模具温度应控制在3040c;PC、PMMA塑料,模具不但不能冷却,反而需要加热。(2注射压力:为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力。(3注射速率:为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。常用的注射速率如表4-3所示装订线 (4开合模速度:为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快再到停。

30、(5时间:每一段时间必须调节得当。注射、保压、预塑、冷却、开模这五个步骤之间的时间必须调整适当。时间太少会造成产品缺陷,影响产品品质;时间太长又会降低生产效率。一般大的塑料件各时间段需要的时间长,小的塑件各时间段需要的时间短3.4塑件体积的计算按照图1塑件所示尺寸近似计塑件体积:1(28.71/1801586.69/180 2.5V+370.62(2570.5221316.312299441022+1V26cm塑件质量:26 1.035M=g=26.91g结合上述计算,初步确定注塑机为表4-4所示,查<<模具设计与加工速查手册>>常用注塑机技术规格和特性。表4-4 XS

31、-ZY-125技术参数表 装订线 3.5按注射机的最大注射量确定型腔数目根据1pkm mnk- (4-1得1pnm mmk+ (4-2 k-注射机最大注射量的利用系数,一般取0.8;pm-注射机最大注射量CM3或g;1m-浇注系统凝料量,CM3或g;m-单个塑件体积或质量,CM3或g;3.6估算浇注系统的体积,其初步设定方案如下2223 4.83(50541231242v+=+221624+10.1cm4.43122610.177.60.8pnm mm cmk+=查表文献4、2得选用 XS-ZY-125型号注射机装订线 图4.1 浇注系统示意图3.7注射机的校核1最大注塑量的校核为确保塑件质量

32、,注塑模一次成型的塑件质量(包括流道凝料质量应在公称注塑量的35%75%范围内,最大可达80%,最小不小于10%。为了保证塑件质量,充分发挥设备的能力,选择范围通常在50%80%。V实=346cm3;V公=880cm3;满足要求。2锁模力的校核在确定了型腔压力和分型面面积之后,可以按下式校核注塑机的额定锁模力,见式(3.4。F>KA分·P型(3.43500000>1.246125603500000>3314000满足要求。式中 F注塑机额定锁模力:3500KN;K安全系数,通常取1.11.2,取K=1.2;3注射压力的校核注射机的最大压力应大于塑件所需要的压力,见式

33、(3.6。5z chp p> (3.6式中:zp注射机最大注射压力(Mpa,见表4-3chp注塑成型所需的注塑压力(Mpa,见表4-5。装订线 经查表得;zp取145,chp取100,代入数值由此可见zp>chp,满足要求。装订线第4章浇注系统的设计注塑模的浇注系统的作用是将粘流态塑料引入模具型腔,将注塑机的压力传递到的模具型腔的各个部位,以获得组织致密的塑件产品。它由主流道、分流道、支流道、冷料穴、浇口、型腔组成。而浇注系统的形式有大水口类和细水口类。大水口类分为侧浇口和直浇口两种。细水口主要是点浇口一类的浇口。注塑过程中浇注系统向型腔中的传质,传热,传压情况决定着塑件的内在和外

34、表质量,它的布置和安排影响着成型的难易程度和模具设计及加工的复杂程度,所以浇注系统是模具设计中的主要内容之一。浇注系统的设计原则:总的原则是是粘着液的塑料能够平稳顺利地充满型腔,成型完好的塑料制品。1保证塑料流体流动稳定,应与排气槽相结合,使塑件在填充时不产生涡流和紊流。使粘流态的塑料流动平稳顺畅,从而获得好的塑件制品。流到内应该平滑但不要太光滑,大约用600号砂纸抛光就可以了。2流程应该尽量短。一是减少流道内的塑料。二是要缩短填充时间,减少热量损失,加快生产过程,提高生产效率。3尽量避免正面冲击细小型芯和细小嵌件,以免细小型芯弯曲、细小嵌件移位。万以避免不了时,一是改变进料口的角度,即冲塑胶

35、方向;二是将型芯两端固定,将嵌件固定。4既要使整修水口方便,又不影响产品外观。进料口要选择合适的位置和形状。5防止因为进料位置选择不适合而产生产品产生翘曲变形。如果塑件较小,可以单点进料;如果料件较大,单进料压力小,产品容易翘曲变形或缺塑胶,应改为两点或多点进料。进料位置应该选择适当,应在塑胶位面积较大、塑胶位较厚处,使塑胶易于流动。6尽量避免塑胶量悬殊太大的产品排在一套模上,这不利于浇注系统的设计和制造。大部分产品上进料口位置的选择受产品在模具上的排位制约,所以必须与排位设计统筹兼顾,不能顾此失彼。4.1主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具处到分流道为止塑料熔体流动通道装订线根

36、据选用的XS-ZY-125型号注射机的相关尺寸得喷嘴前端孔径:4d mm=;喷嘴前端球面半径:12R mm=;根据模具主流道与喷嘴的关系(120.51R R mmd d mm=+=+取主流道球面半径:13R mm=;取主流道小端直径:5d mm=;为了便于将凝料从主流道中取出,将主流道设计成圆锥形,起斜度为26,取其值为3 ,经换算得主流道大端直径为7.6 图5.1 主流道示意图4.2 分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道,一般开设在分型面上,起分流和转向作用,分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置,分流道的设计应尽可能短,以减少压力损失,热量损失和流道凝料。常用分流道断面尺寸推

37、荐如表4-1所示表5-1流道断面尺寸推荐值 装订线 分流道选用圆形截面:直径D=10cm流道表面粗糙度 1.6aR m=图5.2 分流道示意图4.3分型面的选择设计原则1分型面应选在塑件外形最大轮廓处;2分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模;3分型面的选择应保证塑件的精度要求;4分型面的选择应满足塑件的外观质量要求;5分型面的选择要便于模具的加工制造;6分型面的选择应有利于排气;7分型面的选择还要考虑到型腔在分型面上投影面积的大小。其分型面如图5.3装订线 图5.3 分型面示意图4.4浇口的设计根据浇口的位置选择要求,尽量缩短流动距离,避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷,浇口应开设在塑件壁厚处等要求

38、浇口设计如图5.4 图5.4 浇口示意图4.5冷料穴的设计冷料穴是浇注系统的结构组成之一。冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料,以免这些冷料注入型腔。这些冷料既影响熔体充填的速装订线度,有影响成型塑件的质量,另外还便于在该处设置主流道拉料杆的功能。注射结束模具分型时,在拉料杆的作用下,主流道凝料从定模浇口套中被拉出,最后推出机构开始工作,将塑件和浇注系统凝料一起推出模外。其设计如下图(Z字型 图5.4 冷料穴示意图4.6排气系统的设计模具的排气可以利用排气槽排气,分型面排气,利用型芯,推杆,镶件等的间隙排气。ABS料推荐的排气槽深度为0.01。在本设计中主要利用分型面排气。4.6.1

39、排气设计原则通常,选择排气槽的开设位置时,应遵循以下原则:101排气口不能正对操作者,以防熔料喷出而发生工伤事故;2最好开设在分型面上,如果产生飞边易随塑件脱出;3最好设在凹模上,以便于模具加工和清模方便;4开设在塑料熔体最后才能填充的模腔部位,如流道或冷料穴的终端;5开设在靠近嵌件和制件壁最薄处,因为这样的部位最容易形成熔接痕;6若型腔最后充满部位不在分型面上,其附近又无可供排气的推杆或活动的型心时,可在型腔相应部位镶嵌烧结的多孔金属块,以供排气;7高速注射薄壁型制件时,排气槽设在浇口附近,可使气体连续排出。装订线4.6.2 推杆、镶件排气功能的证明我们知道,推管和型芯的公差配合取8/7H

40、f,属于间隙配合,现在计算这个配合的极限间隙。推管外径为8 mm,所以计算88/7H f。解:7/88fH的极限偏差查表求得基本尺寸8的标准公差IT8=18m,IT7=12m。孔、轴的上、下偏差为:基准孔H8 EI=0;ES=EI+IT8=0+18=18m基准轴f7 es=-10;ei=es-IT7=-10-12=-22m孔、轴的极限偏差分别为:8H818+8f71022-7/88fH的极限间隙为:Xmax=ES-ei=18-(-22=40mXmin=EI-es=0-(-10=10m从计算结果看,间隙在0.010.04 mm之间,相比排气槽的深度0.02,似乎推杆能更好的排气,这也说明了,增加

41、推杆和镶件等可以有利于型腔的排气。公差带图如图5-5所示。 图5.5 公差带图1装订线第5章确定主要零件结构尺寸选模架注塑模模架国家标准有两个,即GB/T125561990塑料注射模中小型模架及其技术条件和GB/T125551990塑料注射模大型模架。前者适用于模板尺寸为B×L560mm×900mm;后者的模板尺寸B×L为(630mm×630mm(1250mm×2000mm。由于塑料模具的蓬勃发展,现在在全国的部分地区形成了自己的标准,该设计采用龙记标准模架。模架的选择,图6.1 图6.1 模架模型图装订线第6章成型零部件的设计6.1型腔、型芯

42、工作尺寸计算ABS塑料的收缩率是0.3%-0.8%平均收缩率: Q平=(0.3%-0.8%/2=0.55%型腔内径:34D D DQ+=+-平模( (7-1 型腔深度:23H HQ+=+-平模(H (7-2型芯外径:34d dQ=+-平模(d (7-3型芯深度:23h hQ=+-平模(h (7-4D-模型腔径向尺寸(mm ;D- 塑件外形基本尺寸(mm;Q平-塑件平均收缩率;-塑件公差(参考文献4-成形零件制造公差,一般取1/41/6;d-塑件内形基本尺寸( mm;d模-型芯径向尺寸(mm;H模-型腔深度(mm;H-塑件高度(mmh模-型芯高度(mm;h-塑件孔深基本尺寸(mm;6.1.1型腔

43、尺寸计算 装订线6.1.2型芯的尺寸计算 装订线第7章导向机构的设计导向机构的作用:1定位作用;2导向作用;3承受一定的侧向压力7.1导柱的设计长度导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出812 cm,以免出现导柱末导正方向而型芯先进入型腔的情况。形状导柱前端应做成锥台形,以使导柱能顺利地进入导向孔。材料导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯,因此多采用20钢(经表面渗碳淬火处理,硬度为5055HRC。7.2导套的结构设计材料用与导柱相同的材料制造导套,其硬度应略低与导柱硬度,这样可以减轻磨损,一防止导柱或导套拉毛。形状为使导柱顺利进入导套,导套的前端应倒圆角。导向孔作成通孔,以利于排

44、出孔内的空气。7.3推出机构的设计采用推杆推出,推杆截面为圆形,推杆推出动作灵活可靠,推杆损坏后也便于更换。推杆的位置选择在脱模阻力最大的地方,塑件各处的脱模阻力相同时需均匀布置,以保证塑件推出时受力均匀,塑件推出平稳和不变形。根据推杆本身的刚度和强度要求,采用四根推杆推出。推杆装入模具后,起端面还应与型腔底面平齐或搞出型腔0.050.1cm.7.3.1推件力的计算对于一般塑件和通孔壳形塑件,按下式计算,并确定其脱模力(Q:(cos sinQ Lhp f=- (8-1 式中L-型芯或凸模被包紧部分的断面周长(cm;h-被包紧部分的深度(cm;p-由塑件收缩率产生的单位面积上的正压力,一般取装订

45、线7.811.8MPa;f-磨擦系数,一般取0.10.2;-脱模斜度( ;157.3245.92L=+=406.4mm24.5h=mm(406.424.5100.1cos2sin2Q mm mm MPa=-得8212.8Q N=7.3.2 推杆的设计推杆的强度计算查塑料模设计手册之二由式5-97得d=(QEn322l641 (8-2 d圆形推杆直径cm推杆长度系数0.7l推杆长度cmn推杆数量E推杆材料弹性模量N/2cm(钢的弹性模量E=2.1107N/2cm Q总脱模力122437640.7108212.80.315 3.154 2.110d cm mm=取5d mm=。推杆压力校核查塑料模

46、设计手册式5-98=sdnQ24(8-3s取320N/mm²2248212.8163.5/44N mm=<s推杆应力合格,硬度HRC50657.4本模具工作原理模具工作原理:模具安装在注塑机上,定模部分固定在注塑机的定模板上,动模部分固定在注塑机的动模板上。合模后,注塑机通过喷嘴将熔料经流道注入型腔,经保压,冷却后注件成型。开模时,动模后退,首先使模具在分型面分型,由于拉料杆9的作用,凝料从浇道被拉出,流道凝料保留在毕业设计(论文专用纸装订线定模座板上,塑件脱离型腔跟着动模一起后退,此时顶杆推动滑块向前滑行,塑件顺利脱模。合模时,型腔板1接触滑块的水平端,滑块复位,同时顶杆9也

47、跟着复位。毕业设计(论文专用纸装订线第8章加热、冷却系统的设计本塑件在注射成型机时不要求有太高的模温因而在模具上可不设加热系统。是否需要冷却系统可作如下设计算计。设定模具平均工作温度为60/C,用常温20/C的水作为模具冷却介质,其出口温度为30/C。8.1 求塑件在硬化时每小时释放的热量1Q查表3-26得 ABS的单位流量为43510/J kg得4120.263510/Q WQ J kg=49.110/J kg8.2 冷却系统的作用由于注塑产品的成型过程是将颗粒状的塑料加热到粘流态再加压注入到模具的型腔中的。在加热过程中,塑料吸收了大量的热能,温度一般在190°C以上。ABS塑料注

48、射温度在220°到230°C,PC塑料注射温度在300°C左右。这么高温度的塑料要让他迅速冷却定型成为塑胶产品,必须使模具内的热量迅速被带走,使模具迅速冷却,必须设冷却系统。热传导有三种方式:(1传导,例如将一根金属棒的一端烧热,另一端也会变热,这种现象较热传导。(2辐射,太阳离地球虽然很远,但仍然能感觉到温度。(3对流。如水的冷热对流。这三种热传导方式中选择对流,选择水作为介质。因为通过水对流进行热交换的效率高,水这种介质最廉价。在模具内钻一些空接上水管,让水在孔里面流动。溜进去的谁是冷的,流出来的水是热的,流动的水带走了模具内热量,使模具和产品迅速冷却下来,使

49、塑胶产品迅速定型。8.3 求冷却水的体积流量V由式3-41得:1(12QVCp t t=-(9-1(433339.110/600.1410/min1.0471*m-=-毕业设计(论文专用纸装订线查表3-27可知所需的冷却水管直径较小。由上述可知,设计冷却水道直径为8符合要求。毕业设计(论文专用纸装订线第9章校核9.1整体式圆形型腔壁厚度的计算9.1.1按刚度条件计算设想用通过型腔轴线的两平面截面取侧壁,得到一个单位宽度长条,该长条可以看作一个一端固定、一端外伸的悬臂梁,。由于长条的宽度取得很小,梁的截面可近似视为矩形。由于该梁承受均匀分布载荷,故最大饶度产生在外伸一端,起值为:44max338

50、2ph phEJ Els= (10-1式中E-型腔材料弹性模量;J-梁的惯性矩,其中,312lsJ=;s侧壁厚度。应使max,则取l为一单位宽度,可求得: s=(10-2 得18.55s=校核条件成立9.2整体式圆形型腔底板厚度的计算9.2.1按刚度条件计算整体式圆形型腔底板可视为周边固定的圆板,在型腔内熔体压力作用下,最大饶度亦产生在底板中心,其数值为:4max30.175prEh= (10-3应使max,则装订线 h得24.9h校核条件成立9.3注射机有关工艺参数的校核锁模力与注射压力的校核1(F p nA A>+ (10-4 p-注射时型腔压力查参考文献得: 30MPaA-塑件在分型面上的投影面积(2cm1A-浇注系统在分型面上的投影面积(2cmF-注射机额定锁模力,按GB XS-ZY-125型注射机额定锁模力为900kN( 22281.79216.4314521502230103.9236806 3603602A=+-得258.36A cm='2801056154A=+得'