《塑料成型工艺 与模具设计教材》-项目4

4.1任务导入完成如图4-1所示油笔盖模具的设计任务(本塑件是“一支笔计划冶的一个产品,为二年级在校生学习产品造型设计时的作品),要求如下:1.材料要求ABS工程塑料。2.技术要求双分型面模具,内外脱模斜度均取1毅,成型设备JX760。3.知识点要求双分型面模具结构,开模行程校验方法,型腔数目确定方法,点浇口,顺序分型机构。4.达标要求模具结构合理,浇注冷却合理,开模动作顺序合理。返回4.2双分型面模具设计4.2.1双分型面模具结构(见图4-2)双分型面模具又称为三板模或细水口模具。本类模具的特点是浇注系统凝料和塑件分别在不同的分型面出模。双分型面模具工作原理及其工作过程为:(1)开模时,在尼龙套15和分流道拉料杆19的作用下,分型面在B打开,拉断浇口;(2)继续开模时在拉杆13、14的作用下拉开A面,流道推板1推落流道凝料;(3)继续开模,当拉杆14到达控制行程时,尼龙套从孔内被拉出,C处分型面分开;(4)当达到设定的开模行程后,顶出缸推动模具推出机构,使塑件从C面掉落。下一页返回4.2双分型面模具设计4.2.2型腔数目确定当需要一模出多件时,就要进行型腔数目的合理设计,该部分知识同样适用于其他项目。每一模的型腔数原则上由需求方决定,但有时却要求由模具设计人员给出。确定型腔数目有以下几种方法,在实际应用中,可以进行综合考虑来兼顾技术性和经济性等几个方面。1.按生产需求确定型腔数目根据合同要求或用户所提供的年产量和生产计划(班次的安排)来进行初算。

上一页下一页返回4.2双分型面模具设计式中:T———工作时间;W———产量;η———废品率。N———单件产品所需的时间。计算出单件产品按照生产计划所需要的时间,再估计注射时间,用注射时间除以单件产品所需的时间就得到了所需的型腔数。2.按注射机注射容量确定型腔数目注射机的注射容量是反应注射机注射能力的量值,所以它可以决定一次注射成型的最大产品数量。具体计算公式如下:

上一页下一页返回4.2双分型面模具设计式中:n———型腔数;G———注射机公称注射量(cm3);V———单个塑件的体积(cm3);C———浇口和流道的总体积(cm3);K———公称注射量的利用系数,一般为0.45~0.75。3.按注射机额定锁模力确定型腔数目计算公式为:

上一页下一页返回4.2双分型面模具设计式中:n———型腔数目;Fp———注射机额定锁模力(N);p———塑料熔体在型腔中的成型压力(MPa);A1———浇注系统在分型面的投影面积(mm2);A———单个塑件在分型面上的投影面积(mm2)。4.根据生产经济性来确定型腔数目从经济的角度出发,应该使总的成型费用为最小。计算公式如下:

上一页下一页返回4.2双分型面模具设计式中:n———型腔数目;N———需要生产塑件的总数;Y———每小时注射加工费用(元);T———成型周期(min);C———模具制造中每一型腔的费用(元)。4.2.3注射机参数校验双分型面模具的注射机校验跟单分型面模具基本相同,其不同之处是开模行程的校验。注射机锁模机构分全液压式和液压机械式两种。全液压式注射机动、定模板间可移动距离决定于液压缸的活塞移动行程,所以其开模行程受模具厚度的影响;液压机械式锁模机构的动定模移动距离是四杆机构的冲程,因此其开模行程不受模具厚度影响。上一页下一页返回4.2双分型面模具设计4.2.4标准模架图4-4所示为龙记双分型面的标准模架。模架订货标识为:模架型号—模板宽伊长(cm)—定模板厚度(mm)—动模板厚度(mm)—方铁厚度(mm)—拉杆长度(mm)。4.2.5浇注系统1.主流道双分型面模具同样可选用标准的浇口套,当主流道长度很大时可以选用深井式浇口套,如图4-5所示。上一页下一页返回4.2双分型面模具设计2.分流道双分型面模具分流道的设置是为了方便加工,即常在分型面的一侧模板上加工,采用梯形断面或U形断面,如图4-6所示,尺寸规格如表4-1和表4-2所示。双分型面模具的分流道需设置拉料杆,并且使拉料杆中心与浇口中心对准,确保开模时模具浇口与塑件接触面折断完善。分流道拉料杆尺寸见表4-3。3.浇口双分型面模具的浇口常采用点浇口。点浇口位置尺寸小,浇口痕迹小,开模时浇口可自动拉断,有利于自动化操作,如表4-4所示。就薄壁塑件而言,若浇口附近剪切速率过高,则残余应力高,容易开裂,可局部增加浇口处塑件壁厚,以圆弧形成酒窝状过渡。上一页下一页返回4.2双分型面模具设计4.2.6定距分型机构1.定距拉板拉板用于动定模板间的行程限位元件(如图4-8所示),值得注意的是,拉板要求开模行程设定准确,否则容易拉坏模具。拉板有两种形式,固定式和可移动式。固定式拉板用于开模行程比较短的情况,如图4-9所示;可移动式拉板用于开模行程比较长的情况,如图4-10所示。拉板的材料一般为45钢;拉板套(见图4-11)也可采用45钢,但必须进行热处理,硬度要求为38~43HRC。表4-5、表4-6列出了拉板的标准尺寸参数,S值根据实际需要确定。表4-7所示为拉板套的尺寸参数。上一页下一页返回4.2双分型面模具设计2.拉杆拉杆主要用于流道推板和定模板之间的行程限位。在模具上的安装方法如图4-12所示。4.2.7顺序分型机构因为双分型面模具有两个或多个分型面,根据塑件的要求,模具各分型面的打开必须按一定的顺序进行,完成此功能的机构叫顺序分型机构。在以往的教材里有许多能实现此功能的机构,目前仍没有标准化,增加了设计人员的工作量。现介绍两种国外的标准件供设计时选用。上一页下一页返回4.2双分型面模具设计1.尼龙塞拉紧机构尼龙塞拉紧机构由一个特殊螺钉和尼龙1010材料的套组成,如图4-16所示。在模具中的安装方法如图4-17所示。定模板上尼龙套安装孔不通时顶端一般要开排气孔﹐直径取准5.0mm,如图4-18所示。工作原理:开模时,流道分型面打开,在尼龙套与定模板上安装孔孔壁的摩擦力作用下(摩擦力的大小通过旋动螺钉来调整。新模装配时,先不预紧,待试模再进行调整)拉紧动定模板间的分型面,当运动到定距分型机构限定的位置时,开模液压缸把尼龙套从定模板的孔中拉出,主分型面打开。尼龙套拉紧机构可根据需要在表4-11中选取。上一页下一页返回4.2双分型面模具设计2.矩形拉模扣拉模扣如图4-19所示。矩形拉模扣也是用来拉紧动、定模以控制开模顺序的机构。该机构的拉紧力依靠弹簧的弹力,其大小通过调整螺钉的旋入量来调节,结构和尺寸规格如图4-20和表4-12所示。4.2.8推出机构双分型面模具塑件推出的方法与单分型面模具相同,可参照项目三。双分型面模具的流道凝料与塑件在不同分型面出模,设计时应根据客户需要来设计是手动出模还是自动脱模。点浇口浇注系统凝料的自动脱模分单型腔和多型腔两种情况。上一页下一页返回4.2双分型面模具设计1.单型腔点浇口浇注系统凝料的自动脱模动作原理:本套模具应用了弹簧实现顺序分型,结构设置如图4-21(a)所示。当进行开模动作时,在弹簧力的作用下流道分型面打开,塑件通过浇口拉动主流道凝料与浇口套分离,当拉杆6到达行程时,挡板4挡住流道凝料,拉断浇口,在分型面掉落出模,如图4-21(b)所示。本套机构实现了流道凝料的自动出模。2.多型腔点浇口浇注系统凝料的自动脱模如图4-22所示的多型腔模具,其是在定模一侧增设一块分流道推板,利用分流道推板将浇注系统从模具中脱卸的结构。上一页下一页返回4.2双分型面模具设计4.2.9冷却系统设计双分型面模具的冷却水道设计与单分型面模具相同,可以根据项目三的知识进行设计。本项目介绍一种新的水道布置特例:当产品很小而且外观无特殊要求时,冷却水道可以直接在模板上开设,如图4-23所示。设计冷却水道时要特别注意:冷却水道的孔壁离干涉物的距离必须大于3mm。上一页返回4.3任务实施4.3.1塑件分析本塑件的壁厚为1.5mm,ABS的最小壁厚为0.75mm,小塑件的最佳壁厚为1.5mm。ABS的最小孔径为0.5mm,本塑件最小孔径为1mm,塑件圆角过渡合理,结构工艺性合理,不需要对塑件结构进行修改,对应的模具零件结构尺寸均容易保证。根据项目三的分型面选择原则,选取塑件的开口底面为分型面。确定用点浇口双分型面模具结构,由推件板推出。4.3.2型腔数目确定及排位设计因为本塑件不大规模生产,所以仅依据注射机的参数进行设计。单个塑件的分型面投影面积约为1392mm2;上一页下一页返回4.3任务实施浇注系统的投影面积约为11800mm2;型腔压力p为10MPa;注射机锁模力为760000N。代入公式计算得最大型腔数为16。现确定采用8个型腔进行模具设计,完成的塑件排位如图4-24所示。4.3.3标准模架选取根据排位图,并充分考虑冷却水道对尺寸的要求,确定选用龙记标准模架DBI23伊25—A70—B35—C80—L260。上一页下一页返回4.3任务实施4.3.4成型零件尺寸计算及浇注系统设计根据D=d(1+S),ABS的收缩率推荐值为0.5%,可以在autocad放大1.005倍来获得。浇注系统设计,采用平衡浇注的模式,形式如图4-25所示。根据ABS适合的浇口套小端直径4mm,选用LBC型浇口套(见图4-26),注射机的定位孔径为100mm,故选择了配套的定位圈,如图4-27所示。定位圈是模具与注射机装配时定位用的元件。分流道采用U形断面,尺寸如图4-28和图4-29所示。上一页下一页返回4.3任务实施4.3.5推出系统及冷却系统设计本塑件采用推件板推出。根据塑件的表面积,确定冷却水道直径为8mm,布置形式如图4-30所示。上一页返回4.4泳装骨片架的双分型面模具设计4.4.1测试任务导入对如图4-32所示的泳装骨片架,客户要求塑件与浇注系统凝料出模自动分离,所以确定用双分型面模具结构来完成,注意推出系统的设计。4.4.2测试评价测试评价表见附录3。返回4.5模具强度和刚度模具的强度和刚度验证:注射模具的工作状态是长时间的承受交变载荷,同时也伴有冷热的交替。现代的注射模具使用寿命至少几十万次,多至几百万次,因此,模具必须具有足够的强度。模具在工作状态下发生的弹性变形,对塑件的质量有很大的影响,尤其是对于尺寸精度高的塑件,因此模具的刚度是很重要的。由于注射压力的作用,凹模型腔有向外胀出的变形产生。当变形量大于塑件在壁厚方向的成型收缩量时,会造成脱模困难,严重时还会不能开模。另外,由于受成型过程中各种工艺因素的影响,型腔内的实际受力情况往往非常复杂,不可能为一种简单的模式。下一页返回4.5模具强度和刚度因此,在强度计算上常采取比较宽容的做法,即取较大的安全系数。在注射模的标准件中,凹模的外形为矩形,所以凹模型腔为圆形时,一般也采用矩形模板。因此,凹模强度的计算也以矩形为主。中小型模具,即模板的长度和宽度在500mm以下的模具,只要模板的型腔长宽尺寸不大于其长度和宽度的60%、深度不超过其长度的10%,即可以不必通过计算。模板的长度在630mm以上时,凹模型腔必须通过计算来确定。上一页返回图4-1返回图4-2返回图4-3返回图4-4返回图4-5返回图4-6返回表4-1返回表4-2返回表4-3返回表4-4返回图4-8返回图4-9返回表4-5返回图4-10返回表4-6返回