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畢業(yè)設(shè)計說明書 題 目 塑料模具設(shè)計 專 業(yè) 模具設(shè)計與制造 班 級 2003 級 05 班 姓 名 許 旭 佳 指導(dǎo)老師 張 蓉 2006 年 5 月 引 言 本說明書為機(jī)械塑料注射模具設(shè)計說明書 是根據(jù)塑料模具手 冊 上的設(shè)計過程及相關(guān)工藝編寫的 本說明書的內(nèi)容包括 目錄 畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書 畢業(yè)設(shè)計說明書 畢業(yè)設(shè)計體會 參考文獻(xiàn)等 編寫本說明書時 力求符合設(shè)計步驟 詳細(xì)說明了塑料注射模 具設(shè)計方法 以及各種參數(shù)的具體計算方法 如塑件的成型工藝 塑料脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 本說明書在編寫過程中 得到有張蓉老師和相關(guān)同學(xué)的大力支 持和熱情幫助 在此謹(jǐn)以致意 由于本人設(shè)計水平有限 在設(shè)計過程中難免有錯誤之處 敬請 各位老師批評指正 設(shè)計者 許 旭 佳 2006 05 畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書 一 題目 玩具的小零件 材料 聚丙稀 PP 二 明確設(shè)計任務(wù) 收集有關(guān)資料 1 了解設(shè)計的任務(wù) 內(nèi)容 要求和步驟 制定設(shè)計工作進(jìn)度計劃 2 將 Pro E 零件圖轉(zhuǎn)化為 CAD 平面圖 并標(biāo)好尺寸 3 查閱 收集有關(guān)的設(shè)計參考資料 4 了解所設(shè)計零件的用途 結(jié)構(gòu) 性能 在整個產(chǎn)品中裝配關(guān)系 技術(shù)要 求 生產(chǎn)批量 5 塑膠廠車間的設(shè)備資料 6 模具制造技能和設(shè)備條件及可采用的模具標(biāo)準(zhǔn)情況 三 工藝性分析 分析塑膠件的工藝性包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面 在技術(shù)方面 根據(jù)產(chǎn)品圖紙 只要分析塑膠件的形狀特點(diǎn) 尺寸大小 尺寸標(biāo)注方法 精度要求 表面質(zhì)量 和材料性能等因素 是否符合模塑工藝要求 在經(jīng)濟(jì)方面 主要根據(jù)塑膠件的 生產(chǎn)批量分析產(chǎn)品成本 闡明采用注射生產(chǎn)可取得的經(jīng)濟(jì)效益 1 塑膠件的形狀和尺寸 塑膠件的形狀和尺寸不同 對模塑工藝要求也不同 2 塑膠件的尺寸精度和外觀要求 塑膠件的尺寸精度和外觀要求與模塑工藝方法 模具結(jié)構(gòu)型式及制造精度 等有關(guān) 3 生產(chǎn)批量 生產(chǎn)批量的大小 直接影響模具的結(jié)構(gòu)型式 一般大批量生產(chǎn)時 可選用 一模多腔來提高生產(chǎn)率 小批量生產(chǎn)時 可采用單型腔模具等進(jìn)行生產(chǎn)來降低 模具的制造費(fèi)用 4 其它方面 在對塑膠件進(jìn)行工藝分析時 除了考慮上訴因素外 還應(yīng)分析塑膠件的厚 度 塑料成型性能及模塑生產(chǎn)常見的制品缺陷問題對模塑工藝的影響 四 確定成型方案及模具型式 根據(jù)對塑膠零件的形狀 尺寸 精度及表面質(zhì)量要求的分析結(jié)果 確定所 需的 模塑成型方案 制品的后加工 分型面的選擇 型腔的數(shù)目和排列 成 型零件的結(jié)構(gòu) 澆注系統(tǒng)等 五 工藝計算和設(shè)計 1 注射量計算 涉及到選擇注射機(jī)的規(guī)格型號 一般應(yīng)先進(jìn)行計算 對于 形狀復(fù)雜不規(guī)則的制品 可以利用 Pro E 的 分析 模塑分析 模塑質(zhì)量屬性 來計算質(zhì)量 或者采用估算估計塑料的用量 及保證足夠的塑料用量為原則 2 澆注系統(tǒng)設(shè)計計算 這是設(shè)計注射模的第一步 只有完成注系統(tǒng)的設(shè)計 后才能估算型腔壓力 注射時間 校核鎖模力 從而進(jìn)一步校核所選擇的注射 機(jī)是否符合要求 澆注系統(tǒng)設(shè)計計算包括澆道布置 主流道和分流道斷面尺寸 計算 澆注系統(tǒng)壓力降計算和型腔壓力校核 3 成型零件工作尺寸計算 主要有凹模和型芯徑向尺寸高度尺寸 其最大 值直接關(guān)系到模具尺寸大小 而工作尺寸的精度則直接影響到制品精度 為計 算方便 凡孔類尺寸均及其最小尺寸作為公稱尺寸 凡軸類尺寸均及最大尺寸 作為公稱尺寸 進(jìn)行工作尺寸計算時應(yīng)考慮塑料的收縮率和模具壽命等因素 4 模具冷卻與加熱系統(tǒng)計算 冷卻系統(tǒng)計算包括冷卻時間和冷卻參數(shù)計算 冷卻參數(shù)包括冷卻面積 冷卻水空長度和孔數(shù)的計算及冷卻水流動狀態(tài)的校核 和冷卻水入口與出口處溫差的校核 模具加熱工藝計算主要是加熱功率計算 5 注射壓力 鎖模力和安裝尺寸校核 模具初步設(shè)計完成后 還需校核所 選擇的注射機(jī)注射壓力和鎖模力能否滿足塑料成型要求 校核模具外形尺寸可 否方便安裝 行程是否滿足模塑成型及取件要求 六 進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 1 確定凹模尺寸 先計算凹模厚度 再根據(jù)厚度確定凹模周界尺寸 在確 定凹模周界尺寸時要注意 第一 澆注系統(tǒng)的布置 特別是對于一模多腔的塑 料模應(yīng)仔細(xì)考慮模腔位置和澆道布置 第二 要考慮凹模上螺孔的布置位置 第三 主流道中心與模板的幾何中心應(yīng)重合 第四 凹模外形尺寸盡量按國家 標(biāo)準(zhǔn)選取 2 選擇模架并確定其他模具零件的主要參數(shù) 在確定模架結(jié)構(gòu)形式和定模 動模板的尺寸后 可根據(jù)定模 動模板的尺寸 從 塑料模國家標(biāo)準(zhǔn) GB T12555 1990 和 GB T12556 1990 中確定模架規(guī)格 待模架規(guī)格確定后即可 確定主要塑模零件的規(guī)格參數(shù) 再查閱有關(guān)零件圖表 就可以畫裝配圖了 七 畫裝配圖 一般先畫上主視圖 再畫側(cè)視圖和其他視圖 由于注射機(jī)大多為臥式的 故注射模也常按安裝位置畫成臥式 畫主視圖最好從分型面開始向左右兩個方 向畫比較方便 1 主視圖 繪制模具工作位置的剖面圖 2 側(cè)視圖 一般情況下繪制定模部分視圖 3 俯視圖 局部剖視圖等 4 列出零件明細(xì)表 注明材質(zhì)和數(shù)量 凡標(biāo)準(zhǔn)件須注明規(guī)格 5 技術(shù)要求及說明 包括所選注射機(jī)設(shè)備型號 所選用的標(biāo)準(zhǔn)模架型號 模具閉合高度 模具間隙及其它要求 八 繪制各非標(biāo)準(zhǔn)零件圖 零件圖上應(yīng)注明全部尺寸 公差與配合 行位公差 表面粗糙度 所用材 料 熱處理方法及其它要求 九 編寫技術(shù)文件 1 編寫注射成型工藝卡片 根據(jù)塑料的成型特點(diǎn) 查閱有關(guān)資料 確定合 理的注射成型工藝參數(shù) 并作成工藝卡片 2 編寫加工工藝過程卡片 選取兩個重要模具成型零件 確定加工工藝路 線 并作成加工工藝過程卡片 3 編寫設(shè)計說明書 目 錄 第 一 部分 產(chǎn)品的說明 第 二 部分 塑件分析 第 三 部分 注射機(jī)的型號和規(guī)格選擇及校核 第 四 部分 分型面的選擇 第 五 部分 型腔數(shù)目的決定及排布 第 六 部分 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 第 七 部分 成型零件的工作尺寸計算及結(jié) 構(gòu)形式 第 八 部分 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 第 九 部分 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 第 十 部分 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 第十一部分 模具的動作過程 第十二部分 設(shè)計小結(jié) 第十三部分 附錄 第 一 部分 產(chǎn)品的說明 本產(chǎn)品主要用于小玩具 它要求質(zhì)量輕 成本低廉 能大規(guī)模的生產(chǎn) 無毒 下列為其圖 樣 第 二 部分 塑件的分析 PP 于 1957 年由意大利 Montecatin 公司首先開始工業(yè)化生產(chǎn) 目前已成為發(fā)展速度最 快的塑料品種 其產(chǎn)量位居第三 PP 學(xué)名聚丙烯 其相對分子質(zhì)量一般為 10 50 萬 分子式為 nCH3 PP 的主要特點(diǎn)如下 成白色蠟狀 無毒 透明 有著極低的密度 0 89 0 92 固質(zhì)量很輕 是大品種塑料中最輕的一種 3cmg 化學(xué)穩(wěn)定性好 在室溫下溶劑不能溶解 PP 且有著優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性和耐 耐熱性好 能在 130 使用 C0 電性能優(yōu)異 耐高頻電絕緣性好 在潮濕環(huán)境中也具有良好的電絕緣性 有著優(yōu)異的力學(xué)性能 包括拉伸強(qiáng)度 壓縮強(qiáng)度和硬度 突出的剛性和耐彎曲疲勞 性能 PP 比 PE 容易發(fā)生熱 光氧化 耐氣候老化性差 必須添加抗氧劑或紫外線吸收劑 耐抗沖擊性能較差 尤其是低溫沖擊性差 對缺口十分敏感 PP 的結(jié)晶性能導(dǎo)致制品的不透明性 第 三 部分 注射機(jī)的型號和規(guī)格選擇及校核 注射模是安裝在注射機(jī)上的 因此在設(shè)計注射模具時應(yīng)該對注射機(jī)有關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行 必要的了解 以便設(shè)計出符合要求的模具 同時選定合適的注射機(jī)型號 從模具設(shè)計角度考慮 需要了解注射機(jī)的主要技術(shù)規(guī)范 在設(shè)計模具時 最好查閱注 射機(jī)生產(chǎn)廠家提供的有關(guān) 注射機(jī)使用說明書 上標(biāo)明的技術(shù)規(guī)范 因?yàn)榧词雇灰?guī)格的 注射機(jī) 生產(chǎn)廠家不同 其技術(shù)規(guī)格也略有差異 1 注射機(jī)的選用 選用注射機(jī)時 通常是以某塑件 或模具 實(shí)際需要的注射量初選某一公稱注射量的 注射機(jī)型號 然后依次對該機(jī)型的公稱注射壓力 公稱鎖模力 模板行程以及模具安裝部 分的尺寸一一進(jìn)行校核 以實(shí)際注射量初選某一公稱注射量的注射機(jī)型號 為了保證正常的注射成型 模具每 次需要的實(shí)際注射量應(yīng)該小于某注射機(jī)的公稱注射量 即 公實(shí) V 式子中 實(shí)際塑件 包括澆注系統(tǒng)凝料 的總體積 實(shí)V 3cm 從 PP 的物理性質(zhì)可得 0 89 0 92 取 m 100g 故3cg 現(xiàn)我們選擇 XS ZY 125 型號的注射成型機(jī) 此型號表示310 cmm 實(shí) 液壓注射成型機(jī) 其公稱注射量為 325 2 注射壓力的校核 該項(xiàng)工作是效核所選注射機(jī)的公稱壓力 P 能否滿足塑件所成型時需要的注射壓力 P0 其值一般為 70 150MPa 通常要求 P P0 我們這里選 70MPa 3 鎖模力的校核 鎖模力是指注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對模具所施加的最大夾緊力 當(dāng)高壓的塑料熔體充填模 腔時 會沿鎖模方向產(chǎn)生一個很大的脹型力 為此 注射機(jī)的額定鎖模力必須大于該脹型 力 即 F 鎖 F 脹 A 分 P 型 F 鎖 注射機(jī)的額定鎖模力 N P 分 模具型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力 MPa 一般為注射壓力的 0 3 0 65 倍 通常 取 20 40MPa 我們這里選 P 型 30MPa A 分 塑料和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和 mm 2 F 鎖 F 脹 A 分 P 型 80 200 30 4 8 105 N 4 開模行程與推出機(jī)構(gòu)的校核 開模行程是指從模具中取出塑料所需要的最小開合距離 用 H 表示 它必須小于注射 機(jī)移動模板的最大行程 S 由于注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)不同 開模行程可按以下兩種情況進(jìn)行 校核 一種是開模行程與模具厚度無關(guān) 二種是開模行程與模具厚度有關(guān) 我們這里選用 的是開模行程與模具厚度無關(guān) 且是單分型面注射模具 1 當(dāng)開模行程與模具厚度無關(guān)時 這種情況主要是指鎖模機(jī)構(gòu)為液壓 機(jī)械聯(lián)合作用的注射機(jī) 其模板行程是由連桿 機(jī)構(gòu)的做大沖程決定的 而與模厚度是無關(guān)的 此情況又兩種類型 對單分型面注射模 所需開模行程 H 為 S H H1 H2 5 10 mm 式中 H1 塑件推出距離 也可以作為凸模高度 mm H2 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑高度 mm S 注射機(jī)移動板最大行程 mm H 所需要開模行程 mm 而我們這里通過資料可得出 結(jié)構(gòu)見圖九 H 16 57 8 81 mm 對雙分型面注射模 所需開模行程為 S 機(jī) H H1 H2 a 5 10 mm 式中 a 中間板與定模的分開距離 mm 2 推出機(jī)構(gòu)的校核 各種型號注射機(jī)的推出裝置和最大推出距離各不同 設(shè)計模具時 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)與注 射機(jī)相適應(yīng) 具體可查資料 第 四 部分 分型面的選擇 分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面 一副模具根據(jù)需 要可能有一個或兩個以上的分型面 分型面可以是垂直于合模方向 也可以與合模方向平 行或傾斜 我們在這里選用與合模方向傾斜 1 分型面的形式 分型面的形式與塑件幾何形狀 脫模方法 模具類型及排氣條件 澆口形式等有關(guān) 我們常見的形式有如下五種 水平分型面 垂直分型面 斜分型面 階梯分型面 曲線分 型面 2 分型面的選擇原則 a 便于塑件脫模 在開模時盡量使塑件留在動模內(nèi) 應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯 應(yīng)合理安排塑件在型腔中的方位 b 考慮和保證塑件的外觀不遭損壞 c 盡力保證塑件尺寸的精度要求 如同心度等 d 有利于排氣 e 盡量使模具加工方便 3 我們這里選擇水平分型面 如圖一 圖 一 第 五 部分 型腔數(shù)目的決定及排布 1 型腔數(shù)目的確定 為了使模具與注射機(jī)的生產(chǎn)能力的匹配 提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性 并保證塑件體精度 模具設(shè)計時應(yīng)確定型腔數(shù)目 常用的方法有四種 a 根據(jù)經(jīng)濟(jì)性能確定型腔數(shù)目 b 根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目 c 根據(jù)注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目 d 根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目 我們這里選用 a 其計算過程如下 我們設(shè)型腔數(shù)目為 n 制品總件數(shù)為 N 每一個型腔所需的模具費(fèi)用為 C1 與型腔無 關(guān)的模具費(fèi)用為 C 每小時注射制品成型的加工費(fèi)用為 y 元 h 成型周期為 t min 則 模具費(fèi)用為 元 01nXM 注塑成型費(fèi)用為 元 6 ytNs 總成型加工費(fèi)用為 即SMX 01 60 CnytNX 為使總的成型加工費(fèi)用最少 即令 則有 nxd0 1 602 yt 所以 n 160CNyt 對于高精度制品 由于型腔模具難以使各型腔的成型條件均勻 故通常推薦型腔數(shù)目 不超過 個 我們因?yàn)樗芗纫蟛桓呷?n 4 2 多型腔的排列 多型腔在模板上排列形式通常有圓形 H 形 直線形及復(fù)合形等 在設(shè)計時應(yīng)該注意 以下幾點(diǎn) 盡可能采用平衡式排列 確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定 型腔布置與澆口開設(shè)部位應(yīng)力求對稱 以便防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象 盡量使型腔排列得緊湊 以便減小模具的外形尺寸 第 六 部分 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 1 澆注系統(tǒng)的組成 所謂注射模的澆注系統(tǒng)是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動通道 其作用是使 塑件熔體平穩(wěn)而有序地充填到型腔中 以獲得組織致密 外形輪廓 圖 二 1 主流道 2 主流道襯套 3 定位圈 4 冷料 5 澆口 6 定模板 7 動模板 清晰的塑件 因此 澆注系統(tǒng)十分重要 而澆注系統(tǒng)一般可分為普通澆注系統(tǒng)和無流 道澆注系統(tǒng)兩類 我們在這里選用普通澆注系統(tǒng) 它一般是由主流道 分流道 澆口和冷 料穴四部分組成 如上圖二所示 2 澆注系統(tǒng)各部件設(shè)計 A 主流道設(shè)計 主流道是連接注射機(jī)噴嘴與分流道的一段通道 通常和注射機(jī)噴嘴在同一軸線上 斷 面為圓形 帶有一定的錐度 其主要設(shè)計點(diǎn)為 主流道圓錐角 2 o 6 o 對流動性差的塑件可取 3 o 6 o 內(nèi)壁粗糙度為 Ra0 63 m 主流道大端呈圓角 半徑 r 1 3mm 以減小料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力 在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下 主流道應(yīng)盡可能短 一般小于 60mm 過長則會影響熔體 的順利充型 對小型模具可將主流道襯套與定位圈設(shè)計成整體式 但在大多數(shù)情況下是將主流道 襯套與定位圈設(shè)計成兩個零件 然后配合固定在模板上 主流道襯套與定模座板采用 H7 m6 過渡配合 與定位圈的配合采用 間隙配合 9hH 主流道襯套一般選用 T8 T10 制造 熱處理強(qiáng)度為 52 56HRC B 冷料穴的設(shè)計 冷料穴一般位于主流道對面的動模板上 其作用就是存放料流前峰的 冷料 防止 冷料 進(jìn)入型腔而形成接縫 此外 在開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出 冷料 穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直徑 長度 約為主流道大端直徑 冷料穴的形式有三種 一種是與推桿匹配的冷料穴 二種是與拉料 桿匹配的冷料穴 三種是無拉料桿的冷料穴 我們這里選用與推出桿匹配的冷料穴 其結(jié) 構(gòu)如圖三 圖 三 1 定位圈 2 冷料穴 3 推 桿 4 動模板 C 分流道的設(shè)計 分流道就是主流道與澆口之間的通道 一般開設(shè)在分型面上 起分流和轉(zhuǎn)向的作用 多型腔模具必定設(shè)計分流道 單型腔大型腔塑件在使用多個點(diǎn)澆口時也 要設(shè)置分流道 分流道的截面形狀 通常分流道的斷面形狀有圓形 矩形 梯形 U 形和六角形等 為了減少流道內(nèi)的壓力損失和傳熱損失 提高效率 我們這里就選用圓形分流道 如圖四 因?yàn)閳A形截面分流道的效率是分流道 圖 四 中效率最高的 固選它 分流道的尺寸 因?yàn)楦鞣N塑料的流動性有差異 所以可以根據(jù)塑料 的品種來粗略地 估計分流道的直徑 常用塑料的分流道直徑推薦值如下表一 但對于壁厚小于 3mm 質(zhì)量在 200g 以下的塑料 可用此經(jīng)驗(yàn)公式確定其流道直徑 D 0 2654 4Lm 式中 m 流經(jīng)分流道的塑料量 g L 分流道長度 mm D 分流道直徑 mm 對于黏度較大的塑料 可按上式算得的 D 值再乘以 1 2 1 25 的系數(shù) 我們這里 取 m 100g L 50mm 固分流道尺寸為 1 2D 即 D 1 2D 1 2 0 265 10 mm 所以1045 S 1 22 78 5 mm 2 102 分流道的布置 分流道的布置取決于型腔的布局 兩者相互影響 分流道的布置形式分平衡式與非平衡式兩類 這里我們選用的是平衡式的布置方法 分流道與澆口的連接 分流道與澆口的連接處應(yīng)加工 成斜面 并用圓弧過渡 有利于塑料熔體的流動及充填 圖 五 D 澆口的設(shè)計 澆口是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短通道 它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分 澆口的 形狀 位置和尺寸對塑件的質(zhì)量影響很大 澆口的理想尺寸很難用理論公式計算 通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定 取其下限 然后在試模過 程中逐步加以修正 一般澆口的截面積為分流道截面積的 3 9 截面形狀常為矩形或 圓形 澆口長度為 0 5 2mm 表面粗糙度 Ra 不低于 0 4 m 澆口的結(jié)構(gòu)形式很多 按照澆口的形狀可以分為點(diǎn)澆口 扇形澆口 盤形澆口 環(huán)形 澆口 及薄片式澆口 而我們這里選用的是點(diǎn)澆口 簡圖如圖五 澆口的截面一般只取分流道截面積的 3 9 澆口的長度約為 0 5mm 2mm 現(xiàn)在可 算出我們需要的澆口面積 S 5 s 3 9 2m 澆口位置的選擇直接影響到制品的質(zhì)量問題 所以我們在開設(shè)澆口時應(yīng)注意以下幾點(diǎn) 澆口應(yīng)開在能使型腔各個角落同時充滿的位置 澆口應(yīng)設(shè)在制品壁厚較厚的部位 以利于補(bǔ)縮 澆口的位置選擇應(yīng)有利于型腔中氣體的排除 澆口的位置應(yīng)選擇在能避免制品產(chǎn)生熔合紋的部位 對于帶細(xì)長型芯的模具 宜采用中心頂部進(jìn)料方式 以避免型芯受沖擊變形 澆口應(yīng)設(shè)在不影響制品外觀的部位 不要在制品承受彎曲載荷或沖擊的部位設(shè)置澆口 第 七 部分 成型零件的工作尺寸計算 一 凹模的結(jié)構(gòu)形式 凹模又稱陰模 它是成型塑件外輪廓的零件 根據(jù)需要有以下幾種結(jié)構(gòu)形式 整體式 凹模 組合式凹模 拼塊組合式凹模 我們的產(chǎn)品屬于小型制件 從各方面分析我們 可選用組合式凹模 整體嵌入式凹模 整體嵌入式凹模 于小件一模多腔式模具 一般是將每個型腔單獨(dú)加工后壓入定模中 這種結(jié)構(gòu)的凹模形狀 尺寸一致性好 更換方便 凹模的外形通常是用帶臺階的圓柱形 由臺階定位 以 過渡配合嵌入定模板 然后用定模板座板將其固定 其結(jié)構(gòu)如圖六67mH 所示 二 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1 凸模的結(jié)構(gòu)形式 凸模 即型芯 是成型塑件內(nèi)表面的成型零件 通?？煞菫檎w式和組合式兩種類型 我們根據(jù)凹模的結(jié)構(gòu)形式選擇組合式凸模 整體裝配式凸模 它是將凸模單獨(dú)加工后與 動模板進(jìn)行裝配而成 如圖七所示 圖 六 圖 七 三 成型零件的工作尺寸計算 1 凹模徑向尺寸計算 此題公差為自己標(biāo)注 現(xiàn)設(shè)制品的名義尺寸 LS是最大尺寸 其公差按規(guī)定為負(fù)值 凹模的名義尺寸 LM是最小尺寸 其公差按規(guī)定為正值 Z 現(xiàn)由公式可得 ZSM 0 43 1 式中 前的系數(shù) 此處為 3 4 可隨制品的精度和尺寸變化 一般在 0 5 0 8 之間 制品偏差大則取小值 偏差小則取大值 固可由以上公式算出其尺寸 由于這里塑件為圓 故公式中為 D ZSDM 0 43 1 ZSLM 01 43 3 0 65 0 315 0 65 2 1 0972 0 91 ZSLM 02 43 ZSLM 03 4 3 28 0 4 065 1 4 35 0 4 065 1 8 9 083 7 0 2 凹模型腔高度尺寸的 計算 由于該尺寸屬于塑件外 輪廓尺寸 故有 圖 八 ZSHM 0 321 我們現(xiàn)根據(jù)圖八可得 ZSHM 01 32 ZSHM 02 31 3 25 0 65 8 325 0 65 0 917 08 941 ZSHM 03 2 315 0 65 1 05 921 3 型芯徑向尺寸的計算 設(shè)塑件內(nèi)型腔尺寸為 ls 公差為正值 制造公差為負(fù)值 Z 經(jīng)過與上面 凹模徑向尺寸相似推理 可得 0 431 ZSlM 現(xiàn)在可算得 0 431 ZSdm 01 43 ZSlm 03 65 28 0315 65 2 01 4 05 1 02 431 ZSlm 03 41 ZSlm 0328 65 035 65 09 24 017 8 4 型芯高度尺寸的計算 設(shè)制品孔深為 hs 其公差為正值 制造公差為負(fù)值 Z 同理可得 0321ZShM 我們由圖五可得出 0132ZShm 0231ZShm 0325 65 7 0325 65 08 21 08 21 03ZShm 0315 265 012 05 5 型腔壁厚和底板厚度計算 在注射成型過程中 型腔主要承受塑料熔體的壓力 因此模具型腔應(yīng)該具有足夠的強(qiáng) 度和剛度 如果型腔壁厚和底板的厚度不夠 當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過型腔材料本身的 許用應(yīng)力時 型腔將導(dǎo)致塑性變形 甚至開裂 與此同時 若剛度不足將導(dǎo)致過大的彈性 變形 從而產(chǎn)生型腔向外膨脹或溢料間隙 因此 有必要對型腔進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計算 尤其是對大型塑件 但我們這里的塑件較小 故不需要對型腔壁厚和底板厚度進(jìn)行計算 大致得體即可 第 八 部分 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 為了保證注射模準(zhǔn)確合模和開模 在注射模中必須設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用是 導(dǎo)向 定位以及承受一定的側(cè)向壓力 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的形式主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種 我們這里選取導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 其結(jié) 構(gòu)如圖九 我們在設(shè)計此機(jī)構(gòu)的同時還應(yīng)注意以下幾點(diǎn) 導(dǎo)柱應(yīng)合理地均布在模具分型面的四周 導(dǎo)柱中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離 以保證模具的強(qiáng)度 導(dǎo)柱的長度應(yīng)比型芯 凸模 端面的高度高出 6 8mm 圖九 以免型芯進(jìn)入凹 模時與凹模相碰而損壞 導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨度和強(qiáng)度 為了使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)套 導(dǎo)柱端部應(yīng)做成錐形或半球形 導(dǎo)套的前端也應(yīng) 該倒角 導(dǎo)柱的設(shè)置應(yīng)根據(jù)需要而決 定裝配方式 一般導(dǎo)柱滑動部分的配合形 式按 H8 f8 導(dǎo)柱和導(dǎo)套固定部分配 合按 H7 k6 導(dǎo)套外徑的配合按 H7 k6 一般應(yīng)在動模座板與推板之 間設(shè)置導(dǎo)柱和導(dǎo)套 以保證推出機(jī)構(gòu) 的正常運(yùn)動 圖 九 導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具大小而決定 可參考準(zhǔn)模架數(shù)據(jù)選取 第 九 部分 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 1 何為脫模機(jī)構(gòu) 在注射成型的每一循環(huán)中 都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出 模具中這種出 塑件的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu) 2 脫模機(jī)構(gòu)的分類及選用 脫模機(jī)構(gòu)的分類分多 我們采用的是混合分類中的一種 推桿一次脫模機(jī)構(gòu) 因?yàn)榇?機(jī)構(gòu)是最簡單 最為常用的一種 具有制造簡單 更換方便 推出效果好等優(yōu)點(diǎn) 在生產(chǎn) 實(shí)踐中比較實(shí)用和直觀 所謂一次脫模就是指在脫模過程中 推桿就需要一次動作 就能 完成塑件脫模的機(jī)構(gòu) 它通常包括推桿脫模機(jī)構(gòu) 推管脫模機(jī)構(gòu) 脫模板脫模機(jī)構(gòu) 推塊 脫模機(jī)構(gòu) 多元聯(lián)合脫模機(jī)構(gòu)和氣動脫模機(jī)構(gòu)等 3 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則 設(shè)計脫模機(jī)構(gòu)時 應(yīng)遵循以下原則 1 結(jié)構(gòu)可靠 機(jī)械的運(yùn)動準(zhǔn)確 可靠 靈活 并有足夠的剛度和強(qiáng)度 2 保證塑件不變形 不損壞 3 保證塑件外觀良好 4 盡量使塑件留在動模一邊 以便借助于開模力驅(qū)動脫模裝置 完成脫模動作 4 推桿的結(jié)構(gòu)形式及形狀 因制品的幾何形狀及型腔結(jié)構(gòu)等的不同 所用推桿的截面形狀也不盡相同 常用推桿 的截面形狀為圓形 推桿又可分為普通推桿與成型推桿兩種 我們這里選用普通推桿 其 結(jié)構(gòu)形式見圖十 5 推桿的固定方式 圖十一 圖 十 圖 十一 第 十 部分 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 塑料在成型過程中 模具溫度會直接影響到塑料的充模 定型 成型周期和塑件質(zhì)量 所以 我們在模具上需要設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以到達(dá)理想的溫度要求 一般注射模內(nèi)的塑料熔體溫度為 200 左右 而塑件從模具型腔中取出時其溫度在 60 以下 所以熱塑性塑料在注射成型后 必須對模具進(jìn)行有效的冷卻 以便使塑件可靠 冷卻定型并迅速脫模 提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率 對于熔融黏度低 流動性比較好的 塑料 如聚丙烯 有機(jī)玻璃等等 當(dāng)塑件是小型薄壁時 如我們的塑件 則模具可簡單進(jìn) 行冷卻或者可利用自然冷卻不設(shè)冷卻系統(tǒng) 當(dāng)塑件是大型的制品時 則需要對模具進(jìn)行人 工冷卻 2 冷卻時間的確定 在注射過程中 塑件的冷卻時間 通常是指塑料熔體從充滿模具型腔起到可以開模取 出塑件時止的這一段時間 這一時間標(biāo)準(zhǔn)常以制品已充分固化定型而且具有一定的強(qiáng)度和 剛度為準(zhǔn) 這段冷卻時間一般約占整個注射生產(chǎn)周期的 80 因?yàn)槲覀兯枰乃芗容^ 薄 固用此公式 4ln 2Tmesst 式中 a 塑料熱擴(kuò)散系數(shù) m 2 s S 制品壁厚 mm 現(xiàn)我們根據(jù)已知條件知道 PP 的 TS 260 TM 60 TE 100 而塑件的厚度為 1mm 6014ln 0 2 t 4 5 S 3 冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則 盡量保證塑件收縮均勻 維持模具的熱平衡 冷卻水孔的數(shù)量越多 孔徑越大 則對塑件的冷卻效果越均勻 盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等 澆口處加強(qiáng)冷卻 應(yīng)降低進(jìn)水與出水的溫差 合理選擇冷卻水道的形式 圖十二 合理確定冷卻水管接頭位置 冷卻系統(tǒng)的水道盡量避免與模具上其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉現(xiàn)象 冷卻水管進(jìn)出接頭應(yīng)埋入模板內(nèi) 以免模具在搬運(yùn)過程中造成損壞 4 冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)塑料制品形狀及其所需的冷卻效果 冷卻回路可分為直通式 圓周式 多級式 螺旋線式 噴射式 隔板式等 同時還可以互相配合 構(gòu)成各種冷卻回路 其基本形式有 六種 我們這里選用的是簡單流道式 簡單流道式即通過在模具上直接打孔 并通過以冷 卻水而進(jìn)行冷卻 是生產(chǎn)中最常用的 一種形式 其結(jié)構(gòu)如圖十二 圖 十 二 5 冷卻系統(tǒng)的計算 設(shè) PP 塑料的密度 0 90 且流量為 125 Qs 590 3cmg3cm Kgj 現(xiàn)有公式可得 Q n G Qs 式中 Qs 塑料熔體的單位熱流量 N 每小時的注射次數(shù) G 制品包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的質(zhì)量 Kg G nG 件 G 澆 4 0 9 100 140 500 g Q 30 0 5 590 8850 Kj 其中 1 3 的熱量被凹模帶走 2 3 由型芯帶去 第 十一 部分 模具動作過程 定距式拉板雙分型面注塑模 開模時 由于彈簧 2 的作用 中間板 14 與定模座板 15 先沿 A A 做定距離分開 以便取出兩板之間的澆注系統(tǒng)的凝料 繼續(xù)開模的時 由于定距 拉板 1 的末端與固定在中間板 14 上面的限位釘 3 使中間板 14 停止移動 這樣隨著動模 繼續(xù)移動而迫使模具沿 B B 分開 進(jìn)而由推出機(jī)構(gòu)將塑件推出 第 十二 部分 設(shè)計小結(jié) 塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上最快的工業(yè)門類之一 對于我國而言 它在整個國民經(jīng)濟(jì)的各 個部門中發(fā)揮了越來越大的作用 我們大學(xué)生對于塑料工業(yè)的認(rèn)識還是很膚淺的 但是通 過這次塑料模具課程設(shè)計 讓我們更多的了解有關(guān)塑料模具設(shè)計的基本知識 初步掌握了 一些關(guān)于塑料模具設(shè)計的步驟和方法 對塑料模有了一個更新的認(rèn)識 這對我們在今后的 生產(chǎn)實(shí)踐工作中無疑是個很好的幫助 也間接性的為今后的工作經(jīng)驗(yàn)有了一定的積累 塑料制品成型及模具的設(shè)計還是個很專業(yè)性 實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù) 而它的主要內(nèi)容都 是在今后的生產(chǎn)實(shí)踐中逐步積累和豐富起來的 因此 我們要學(xué)好這項(xiàng)技術(shù)光靠書本上的 點(diǎn)點(diǎn)知識還是不夠的 我們更多的還應(yīng)該將理論與實(shí)際結(jié)合起來 這還需要我們到工廠里 去實(shí)踐 第 十三 部分 附錄 參考資料 1 塑料模具設(shè)計制造與應(yīng)用實(shí)例 模具實(shí)用技術(shù)叢書編委員編機(jī)械工業(yè)出版社 2 塑料模具設(shè)計 卜建新主編 中國輕工業(yè)出版社 3 塑料模具設(shè)計 申樹義 高濟(jì)編 機(jī)械工業(yè)出版社 4 塑料模具設(shè)計手冊 塑料模具技術(shù)手冊 編委會 編機(jī)械工業(yè)出版社 5 塑料制品成型及模具設(shè)計 葉久新 王群主編 湖南科學(xué)技術(shù)出版社