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畢 業(yè) 論 文 題 目 扳手的注塑模設計 院 系 機電與信息工程學院 專 業(yè) 模具設計與制造 班 級 07 模具 1 班 姓 名 指導教師 扳手的注塑模設計 摘要 扳手在日常生活中應用是很廣的 設計塑料模時 確定了模具結構之后即可對模具 的各部分進行詳細設計 即確定各模板和零件的尺寸 型腔和型芯尺寸等 首先要對塑件制品 進行工藝分析與研究 其次 進 行分型面的選擇 為了使塑件表面不留有 澆口及推出痕跡 采用 潛伏式澆口 推件板推出 考 慮到該塑件材料為聚丙烯 收縮率相當高 故成型后需均勻充分 的冷卻 結構簡單 耐用 便于加工部件 生 產(chǎn)效率高 關鍵詞 扳手 注塑模 單分型面 推板推出 目錄 1 緒 論 1 1 1 塑料工業(yè)的發(fā)展 1 1 2 塑料成型 工業(yè)在生產(chǎn)中的重要地位 1 1 3 塑料成型技術的發(fā)展趨勢 1 2 產(chǎn)品分析 2 2 1 塑件材料的性能及應用 2 2 1 1 PP 的特性 2 2 1 2 PP 的成型工藝 4 2 1 3 PP 的用途 4 2 2 塑料制件分析 4 2 2 1 制件的結構分析 4 2 2 2 成型方法的確定 5 2 2 3 注射工藝 5 2 2 4 制品的公差 5 2 2 5 制件注射工藝參數(shù)的確定 6 3 模具的結構設計 6 3 1 分型面的選擇 7 3 2 模具型腔數(shù)目的確定 8 3 3 澆注系統(tǒng)的設計 9 3 3 1 澆注系統(tǒng)的分析 10 3 3 2 澆口的設計 10 3 3 3 主流道襯套的設計 11 3 4 排氣系統(tǒng)的設計 12 3 5 成型零件結構設計 12 3 6 頂出系統(tǒng)的設計 15 3 7 冷卻孔的設計 16 3 8 模板厚度的確定 16 4 注射機有關工藝參數(shù)的校核 17 4 1 最大注射量的校核 17 4 2 注射壓力的校核 18 4 3 鎖模力的校核 18 設計 總結 19 參考 文獻 20 1 緒 論 1 1 塑料工業(yè)的發(fā)展 塑料工業(yè)是新興的工業(yè) 是隨著石油工業(yè)的發(fā)展應運而生的 目前塑件幾乎已 經(jīng)進入一切工業(yè)部門以及人民日常生活的各個領域 塑料工業(yè)又是一個飛速發(fā)展 的工業(yè)領域 世界塑料工業(yè)從 20 世紀 30 年代前后開始研制到目前的塑料產(chǎn)品系 列化 生產(chǎn)工藝自動化 連續(xù)化以及不斷開拓功能塑料新領域 它經(jīng)歷了初創(chuàng)階 段 30 年代以前 發(fā)展階段 30 年代 飛躍發(fā)展階段 50 至 60 年代 和穩(wěn)定 增長階段 70 年代至今 等這樣幾個階段 塑料作為一種新的工程材料 其不斷 被開發(fā)與應用 加之成型工藝的不斷成熟 完善與發(fā)展 極大地促進了塑料成型 方法的研究與應用和塑料成型模具的開發(fā)與制造 隨著工業(yè)塑料制件和日用塑料 制件的品種和需求量日益增加 這些產(chǎn)品的更新?lián)Q代的周期愈來愈短 因此對塑 件的品種 產(chǎn)量和質量都提出了越來越高的要求 1 2 塑料成型工業(yè)在生產(chǎn)中的重要地位 模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝設備 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟各部門發(fā)展的重要 基礎之一 塑料模具是指用于成型塑料制作的模具 它是型腔模的一種類型 隨 著機械工業(yè) 尤其是汽車 摩托車工業(yè) 電子工業(yè) 尤其是家電工業(yè) 航空工 業(yè) 儀器儀表工業(yè)和日常用品工業(yè)的發(fā)展 塑料成型制件的需求量越來越多 質 量要求也越來越高 這就要求成型塑件模具的開發(fā) 設計與制造額的水平也必須 越來越高 因此 模具設計水平的高低 模具制造能力的強弱以及模具質量的優(yōu) 劣 都直接影響著許多新產(chǎn)品的開發(fā)和老產(chǎn)品的更新?lián)Q代 影響著各種產(chǎn)品的質 量 經(jīng)濟效益的增長以及整體工業(yè)水平的提高 1 3 塑料成型技術的發(fā)展趨勢 在塑料成型生產(chǎn)中 先進的模具設計 高質量的模具制造 優(yōu)質的模具材料 合理的加工工藝和現(xiàn)代化的成型設備等是成型優(yōu)質塑件的重要條件 一副優(yōu)良的 注塑模具可以成型上百萬次 一副優(yōu)良的壓縮模具可以成型 25 萬次以上 考察 國內外模具工業(yè)的現(xiàn)狀及我國國民經(jīng)濟和現(xiàn)在工業(yè)品生產(chǎn)中模具的地位 從塑料 成型模具的設計理論 設計實踐和制造技術出發(fā) 塑料成型技術大致有以下幾方 面的發(fā)展趨勢 1 CAD CAE CAM 技術在模具設計與制造中的應用 應用模具 CAD 系統(tǒng)后 模具設計借助計算機完成傳統(tǒng)設計中各個環(huán)節(jié)的設計 工作 大部分設計與制造信息由系統(tǒng)直接傳送 圖紙不再是設計與制造環(huán)節(jié)的分 界線 也不再是制造 生產(chǎn)過程中的唯一依據(jù) 圖紙將被簡化 甚至最終消失 2 大力發(fā)展快速原型制造 3 研究和應用模具的快速測量技術與逆向工程 4 發(fā)展優(yōu)質模具材料和采用先進的熱處理和表面處理技術 5 提高模具標準化水平和模具標準件的使用率 6 模具的復雜化 精密化與大型化 2 產(chǎn)品分析 2 1 塑件材料的性能及應用 PP 塑 料 化 學 名 稱 聚 丙 烯 英 文 名 稱 Polypropylene 簡 稱 PP 聚 丙 烯 無 味 無 色 無 毒 外 觀 似 聚 乙 烯 但 比 聚 乙 烯 更 透 明 更 輕 密 度 僅 為 0 90 0 91 g cm3 它 不 吸 水 光 澤 好 易 著 色 聚 丙 烯 的 屈 服 強 度 抗 拉 強 度 抗 壓 強 度 和 硬 度 及 彈 性 比 聚 乙 烯 好 定 向 拉 伸 后 的 聚 丙 烯 可 制 作 鉸 鏈 其 具 有 特 別 高 的 抗 彎 曲 疲 勞 強 度 聚 丙 烯 的 熔 點 為 164 170 其耐熱性好 能 在 100 以上的溫度下進行消毒滅菌 聚丙烯耐低溫的使用溫度可達 15 在低 于 35 時會脆裂 聚丙烯的高頻絕緣性能好 而且由于其不吸收水 絕緣性能 不受溫度的影響 表格 1 PP 一般參數(shù) 比重 0 9 0 91 克 立方厘米 成型收縮率 1 0 2 5 熔化溫度 220 275 成型溫度 160 220 模具溫度 40 80 加工溫度 200 300 2 1 1PP 的特性 1 一般性能 PP 是 所 有 合 成 樹 脂 中 密 度 最 小 的 僅 為 0 90 0 91g cm3 是 PVC 密 度 的 60 左 右 這 意 味 著 用 同 樣 重 量 的 原 料 可 以 生 產(chǎn) 出 數(shù) 量 更 多 同 體 積 的 產(chǎn) 品 表 面 硬 度 在 五 類 通 用 塑 料 中 屬 低 等 僅 比 PE 好 一 些 當 結 晶 度 較 高 時 硬 度 也 相 應 增 加 一 些 但 仍 不 及 PVC PS ABS 等 2 力學性能 PP 的 拉 伸 強 度 和 剛 性 都 比 較 好 但 沖 擊 強 度 較 差 特 別 是 低 溫 時 耐 沖 擊 性 差 此 外 如 果 制 品 成 型 時 存 在 取 向 或 應 力 沖 擊 強 度 也 會 顯 著 降 低 雖 然 抗 沖 擊 強 度 差 但 經(jīng) 過 填 充 或 增 強 等 改 性 后 其 機 械 性 能 在 許 多 領 域 可 與 成 本 較 高 的 工 程 塑 料 相 競 爭 3 熱學性能 在 五 大 通 用 塑 料 中 PP 的 耐 熱 性 是 最 好 的 PP 塑 料 制 品 可 在 100 下 長 時 間 工 作 在 無 外 力 作 用 時 PP 制 品 被 加 熱 至 150 時 也 不 會 變 形 在 使 用 成 核 劑 改 善 PP 的 結 晶 狀 態(tài) 后 其 耐 熱 性 還 可 進 一 步 提 高 甚 至 可 以 用 于 制 作 在 微 波 爐 中 加 熱 食 品 的 器 皿 4 電學性能 PP 屬 于 非 極 性 聚 合 物 具 有 良 好 的 電 絕 緣 性 且 PP 吸 水 性 極 低 電 絕 緣 性 不 會 受 到 濕 度 的 影 響 PP 的 介 電 常 數(shù) 介 質 損 耗 因 數(shù) 都 很 小 不 受 頻 率 及 溫 度 的 影 響 PP 的 介 電 強 度 很 高 且 隨 溫 度 上 升 而 增 大 這 些 都 是 在 濕 熱 環(huán) 境 下 對 電 氣 絕 緣 材 料 有 利 的 另 一 方 面 PP 的 表 面 電 阻 很 高 在 一 些 場 合 使 用 必 須 先 進 行 抗 靜 電 處 理 5 環(huán)境性能 PP 分 子 中 存 在 叔 碳 原 子 在 光 和 熱 的 作 用 下 極 易 斷 裂 降 解 未 加 穩(wěn) 定 劑 的 PP 在 150 下 被 加 熱 半 小 時 以 上 或 在 陽 光 充 足 的 地 方 曝 曬 12 天 就 會 明 顯 變 脆 未 加 穩(wěn) 定 劑 的 PP 粉 料 在 室 內 避 光 放 置 4 個 月 也 會 嚴 重 降 解 散 發(fā) 出 明 顯 的 酸 味 在 PP 粉 料 造 粒 之 前 加 入 0 2 以 上 的 抗 氧 劑 可 以 有 效 地 防 止 PP 在 加 工 和 使 用 過 程 中 的 降 解 老 化 抗 氧 劑 分 為 游 離 基 鏈 反 應 終 止 劑 也 稱 主 抗 氧 劑 和 過 氧 化 物 分 解 劑 也 稱 輔 抗 氧 劑 兩 大 類 主 輔 兩 類 抗 氧 劑 的 合 理 配 合 將 會 發(fā) 揮 良 好 的 協(xié) 同 效 果 目 前 推 薦 使 用 的 B215 抗 氧 劑 就 是 主 抗 氧 劑 1010 酚 類 和 輔 抗 氧 劑 168 亞 磷 酸 酯 按 1 2 的 比 例 復 配 而 成 的 為 防 止 光 老 化 需 要 在 PP 中 加 入 紫 外 線 吸 收 劑 它 可 將 波 長 290 400nm 的 紫 外 線 吸 收 激 化 轉 化 為 沒 有 破 壞 性 的 較 長 波 長 的 光 線 對 于 埋 在 土 壤 中 或 在 室 內 避 光 使 用 的 PP 塑 料 制 品 僅 加 入 主 輔 抗 氧 劑 即 可 無 須 加 入 紫 外 線 吸 收 劑 2 2 2PP 的成型工藝 1 結 晶 料 吸 濕 性 小 易 發(fā) 生 融 體 破 裂 長 期 與 熱 金 屬 接 觸 易 分 解 2 流 動 性 好 但 收 縮 范 圍 及 收 縮 值 大 易 發(fā) 生 縮 孔 凹 痕 變 形 3 冷 卻 速 度 快 澆 注 系 統(tǒng) 及 冷 卻 系 統(tǒng) 應 緩 慢 散 熱 并 注 意 控 制 成 型 溫 度 料 溫 低 溫 高 壓 時 容 易 取 向 模 具 溫 度 低 于 50 度 時 塑 件 不 光 滑 易 產(chǎn) 生 熔 接 不 良 流 痕 90 度 以 上 易 發(fā) 生 翹 曲 變 形 4 塑 料 壁 厚 須 均 勻 避 免 缺 膠 尖 角 以 防 應 力 集 中 2 1 3PP 的用途 聚丙烯可用于制作各種機械零件 如法蘭 接頭 泵葉輪 汽車零件和自行 車零件 可作水 蒸氣 各種酸堿等的輸送管道 化工容器和其他設備的襯里 表面涂層 可制造蓋和本體合一的箱體 各種絕緣零件 并用于醫(yī)藥工業(yè)中 2 2 塑料制件分析 2 2 1 制件的結構分析 圖 1 零件圖 1 該塑件厚度為 4mm 外側面拔模斜度 3 內側面拔模斜度 5 2 該塑件為塑料扳手 對表面的光潔度要求不是很高 內表面的精度 要求也不高 2 2 2 成型方法的確定 從塑件外形結構分析 塑件的結構還算簡單 在確定分型面時 應考慮此 特征 在脫模時采用推板推出制品 鑒于塑件結構和注射位置 該模以單分型面 一模四腔為佳 圖 2 型腔分布 2 2 3 注射工藝 該塑件模具為單分型面 一摸四腔部分精度要求不高 只有小型芯和推板 配合公差要求較高因此生產(chǎn)成本低 適于一般中小型模具廠生產(chǎn) 2 2 4 制品的公差 參考 模具手冊 公差等級表 該零件為中等精度 PP 材料塑件 零件各尺 寸公差選取按圖表 2 2 5 制件注射工藝參數(shù)的確定 該塑件尺寸 體積屬于中小型塑件 為適應大多中小型模具廠商 而初步確 定采用較為普遍螺桿式注射機 XS ZY 125 其主要參數(shù)如下 一次注射量 厘米 125 螺桿直徑 毫米 42 注射壓力 兆帕 120 注射行程 毫米 110 鎖模力 千牛 900 最大注射面積 厘米 320 最大開合模行程 毫米 300 模具最大厚度 毫米 300 模具最小厚度 毫米 200 噴嘴圓弧半徑 毫米 12 注射機與安裝模具的關系 必須了解以下幾點 1 機床拉桿間隔 考慮模具的最大外形尺寸安裝時應不受拉桿的影響 2 定位孔的直徑 模具安裝用的定位圈尺寸應與機床定位孔直徑相配合 小型機床一般只在定模部分設置定位孔 大型機床則定 動模板都設置定位孔 3 頂出桿的位置 設計模具時 必須了解機床頂出桿的直徑及位置 并應 將頂出桿的行程和模具頂出裝置動作一起考慮 4 噴嘴前端的孔徑筆球面的半徑 是澆口套的孔徑和球面尺寸的依據(jù) 5 安裝螺孔的位置及妃徑 機床定 動模板上設有一系列螺孔 以供安裝 模具壓裝所用 安裝形式如下 1 用螺釘直接固定模具 2 用螺釘固定模具形式 3 模具的結構設計 圖 3 裝配圖 模具設計要點 熔體的流動情況 流動陰力 速度 引程 重新融合 排氣 熔體冷卻收縮與補縮 模具的冷卻與加熱 模具的相關尺寸與注射機關系 模具的總體結構與零部件的結構 考慮模具安裝與加工強度 精度 3 1 分型面的選擇 分開模具能取出塑件的面 稱作分型面 其它的面稱作分離面或稱分模面 注射模只有一個分型面 分型面的方向盡量采用與注塑機開模是垂直方向 形狀有平面 斜面 曲 面 選擇分型面的位置時 1 分型面一般不取在裝飾外表面或帶圓弧的轉角處 2 使塑件留在動模一邊 利于脫模 3 將同心度要求高的同心部分放于分型面的同一側 以保征同心度 4 軸芯機構要考慮軸芯距離 5 分型面作為主要排氣面時 分型面設于料流的末端 從塑件形狀結構分析塑件厚度為 2mm 外側面拔模斜度 3 度 又前面為外形 面 要求保證光潔 不能留下澆口和頂桿痕跡 根據(jù)分型面必須開設在制件斷面 輪廓最大的地方的基本原則 并綜合以下幾點分析 1 因為分型面不可避免地要在制件上留下溢料痕跡 或拼合縫痕跡 故分 型面不選在制件光滑的外表面或帶圓弧的轉角處 2 從制件的頂出考慮分型面要盡可能留在動模這一邊 3 為避免使用側抽型芯 分型面的選擇也要充分考慮 3 2 模具型腔數(shù)目的確定 圖 4 凸模 模具中的型腔數(shù)目的確定是一項綜合項目 首先應考慮注射機的各項規(guī)格 及工作性能 以及考慮制品的精度要求 模具制造的費用等 確定合適的成型型腔數(shù) 應考慮以下幾個因素 1 以機床注射能力為基礎 每次注射量不超過注射機最大注射量的 80 按 公式計算 式中 件 澆WSN 8 0 N 型腔數(shù) S 注射機的注射量 g 澆注系統(tǒng)的注射量 g 澆 塑件重量 g 件W 初定注射機為 XS ZY 125 型 該注射機的注射量為 104g 即 S 104g 初估 澆注系統(tǒng)的重量為 65g 即 65g 塑件的重量 4g 澆W件W 計算得 N 4 因此 模具的型腔數(shù)初定為 4 2 根據(jù)塑件的精度考慮 一般單型腔時制造精度高 塑件精度也高 該制 品的表面精度要求不是很高 可以采用多型腔 在精度要要求前提的情況下 采 用一模四腔 3 據(jù)塑件形狀及進料口位置考慮 該制品為扳手 制品體積比較小 結構比 較簡單 為提高效率可以采用一模四腔 綜合以上 3 個方面的因素 該模具的型腔數(shù)確定為 4 個 3 3 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴接觸處到型腔為止的塑料熔體的流動通道 作用 1 輸送流體 2 傳遞壓力 澆注系統(tǒng)的組成及設計原則 1 組成 由主流道 分流道 內澆口 冷料穴等結構組成 2 澆注系統(tǒng)的設計原則 1 考慮塑料的流動性 保征流體流動順利 快 不紊亂 2 避免熔體正面沖出小直徑型芯或脆弱的金屬鑲件 3 一模多腔時 防止大小相差懸殊的制件放一模內 4 進料口的位置和形狀要結合塑件的形狀和技術要求確定 5 流道的進程要短 以減少成型周期及減少廢料 3 3 1 澆注系統(tǒng)的分析 澆注系統(tǒng)對塑件的質量和成型效率有直接影響 是整套模具設計的重要環(huán)節(jié) 對該塑件分析 具體設計時主要考慮以下因素 1 塑件成形特性 澆注系統(tǒng)需適應 ABS 成形特性要求 以保證塑件質量 2 塑件的大小及形狀 根據(jù)該塑件的大小 形狀 壁厚及技術要求等因素 前面已擬定了分型面的位置 同時也考慮了設置澆注系統(tǒng)的形式 進料口數(shù)量及 位置 保證塑件的正常成形 防止流料直接沖擊嵌件和受力不均 進料不勻 3 塑件型腔數(shù)目 該注塑模具是一模四腔 主流道放置中間 4 塑件外觀質量 為了便于去除 修整進料口 澆口選在不影響制件外觀的 位置 5 成形效率 批量生產(chǎn)時在保證成形質量的前提盡量縮短填充及冷卻時間和 成形時間 同時還節(jié)約了塑料 6 冷料 噴嘴端部的冷料必須去除 在主流道底端設有流道冷料推板 3 3 2 澆口的設計 澆口亦稱進料口 是連接分流道與型腔的熔體通道 1 作用 a 使熔體快速進入型腔 按順序填充 b 冷卻材料作用 2 澆口參數(shù) a 形狀一般為圓形或矩形 b 面積與分流道比為 0 03 0 09 c 澆口長度 65mm 2 小澆口的優(yōu)點 a 改變塑料非牛頓流體的表觀粘度 增剪切速率 b 小澆口改變流體流速 產(chǎn)生熱量 溫度升高 c 易凍結 防止型腔內熔體的倒流 d 便于塑件與澆注系統(tǒng)的分高 由于該塑件為扁平而較薄的塑件 故采用側澆口中的扇形澆口 扇形澆口是 一種沿澆口方向寬度逐漸增加 厚度逐漸減小的呈扇形的側澆口 這類澆口可以 根據(jù)塑件的形狀特征選擇其位置 加工和修整方便 且對各種塑件的成型適應性 均較強 由于澆口截面較小 減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量 同時去除澆口容易 且不留明顯痕跡 側澆口直徑也可用下面經(jīng)驗公式計算 30 9 60 Ab t 0 6 0 9 b 側澆口的寬度 mm 澆口處塑件的壁厚 mm 塑件的外表面面積 mm A t 側澆口的厚度 mm 采用扇形澆口 使熔體在寬度方向上的流動得到更均勻的分配 塑件的應 力因之較小 還可避免流紋及定向效應所帶來的不良影響 減少帶入空氣的可能 性 3 3 3 主流道襯套的設計 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料 熔體的流動通道 是熔體最先流經(jīng)模具的部分 它的形狀與尺寸對塑料熔體的流 動速度和充模時間有較大的影響 主流道襯套位于模具的入口部 其作用是將塑 化熔融的樹脂導入流道或型腔 主流道垂直于分型面 注流道襯套內孔呈圓錐形 圓弧 R 處為錐孔的小端 錐孔的錐度越大 及內壁的粗糙度在 0 8 以上 主流um 道越容易脫出 主流道襯套的設計要點如下幾點 1 主流道襯套的圓弧半徑 R 應比噴嘴頭部半徑大 1mm 左右 2 錐孔的小端直徑比噴嘴孔直徑大 0 5 1mm 3 盡可能縮短長度 本澆注系統(tǒng)采用最為常用的 v 形澆道 這種澆道易于機械加工 且熱量損失 和阻力損失均不太大 此澆注系統(tǒng)有四個型腔 應設置分流道 分流道開設在動 定模分型面的兩側或任意一側 其截面形狀應盡量使其比表面積小 在溫度較高 的塑料熔體和溫度較低的模具之間提供較小的接觸面積 以減少熱量損失 3 4 排氣系統(tǒng)的設計 排氣槽的設計原則 1 如果型腔中產(chǎn)生乞阻現(xiàn)象 將直接影響制品的外觀 設計模具時 必須考慮排 氣問題 如發(fā)生氣阻 型腔中排不出的空氣會因高壓而燃燒 使制品的局部被燒蝕 影響制品的質量 2 簡單模具氣阻的準確位置易確定 對于復雜的模具 可以通過試模來確定氣 阻位置 3 找出氣阻位置 便可設置排氣槽 一般在分型面凹模一側開設一條深 0 01 0 02mm 的排氣槽 4 該套模具的排氣槽設置在分型面處及鑲塊的嚙合處 塑件外形尺寸較小 對于此類小型模具 可利用分型面間隙排氣 分型面位 于熔體流向的末端 可達到很好的排氣效果 因而本模具不另外設計排氣系統(tǒng) 直接由分型面間隙 鑲件縫隙 推桿間隙等進行排氣 3 5 成型零件結構設計 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件 包括凹模 型芯 鑲 塊 成型桿和成型環(huán)等 成型零件工作時 直接與塑料接觸 承受塑料熔體的高 壓 料流的沖刷 脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦 因此 成型零件要求有正確的幾 何形狀 較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度 此外成型零件還要求結構合理 有較高的強度 剛度及較好的耐磨性能 設計成型零件時 應根據(jù)塑料的特性和塑件的結構及使用要求 確定型腔的 總體結構 選擇分型面和澆口位置 確定脫模方式 排氣部位等 然后根據(jù)成型 零件的加工 熱處理 裝配等要求進行零件結構設計 計算成型零件的工作尺寸 對關鍵的成型零件進行強度和剛度校核 成型零件型腔計算 凹模是成型塑件的主要零件 按其結構不同 可分為整體式和組合式兩類 本設計中采用整體式凹模 如圖 其特點是牢固 不易變形 型芯是成型塑 件的內表面的零件 型芯按結構可分為整體式和組合式兩種 本設計中采用整體 式 特點是結構牢固 但不便加工 消耗的模具鋼多 這種結構是將型芯單獨加 工 再鑲入模板中 圖 5 凹模 凸模圖 圖 6 凸模 成型零件工作尺寸的確定 成型零件的工作尺寸指直接成型塑件的尺寸 成型零件尺寸計算的基本公式是 1 SBA 考慮塑件公差 模具制造公差 模具磨損量等 其計算公式如下 1 型腔徑向尺寸的計算 00 43 SD 式中 D 型腔內徑尺寸 D 塑件外徑標稱尺寸 mm 0 S 塑料平均收縮率 即 2minaxs 塑件公差 型腔制造公差2 代入數(shù)據(jù)得 5 0 50 932 3842 14 D 2 型心徑向尺寸計算 00 41 Sd 其中 d 型芯外徑尺寸 d 塑件內徑標稱尺寸0 型芯制造公差 代入數(shù)據(jù) 05 05 612384 7 d 3 型腔高度尺寸計算 002SH 式中 H 型腔深度尺寸 H 塑件高度標稱尺寸0 型腔深度制造公差 一般取 或 31 4 代入數(shù)據(jù)得 05 05 312874 4 型心高度尺寸計算 002 sh 式中 h 型芯高度尺寸 4 h 塑件深度標稱尺寸0 型芯高度制造公差 代入數(shù)據(jù)得 h 05 05 423817 3 6 頂出系統(tǒng)的設計 在注射成型中 制品的頂出對制品的質量以及是否可以自動成型等起著重要 的作用 頂出方法由使用塑料的種類 制品形狀 澆口的種類 制品的商品價值 模具的制作周期及價格等所決定 原則上必須能夠在不使制品產(chǎn)生變形和損壞的 情況下 可靠而迅速地脫模 故障要少 維修要簡單 推出機構的設計原則 1 推出機構應盡量設置在動模一側 2 保證塑件不因推出而變形 3 機構簡單 動作可靠 4 良好的塑件外觀 5 合模時的正確復位 頂出方式的種類有很多種 本設計中由于制品是扁平而較薄的塑件 直接 用推板推出即可 為了防止推板刮傷型芯 推板和型芯之間最少應留有 0 25mm 的間隙 頂板 內側邊緣斜角應在 左右選取 頂板應設有導向裝置 10 本設計中 脫模時頂板帶動頂桿 頂桿頂出推板 向前把塑件推出 頂出行 程一般是被頂出制品高的 該扳手的厚度為 4 所以不要將頂出行程做得過長 32 脫模力的計算 塑料成型工藝及模具設計 注射成型后 塑件在模具內冷卻定型 由于體積的收縮 對型芯產(chǎn)生包緊力 塑件要從模腔中脫出 就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦阻力 對于不帶通孔的 殼類塑件 脫模時還要克服大氣壓力 一般而論 塑料制件剛開始脫模時 所需 克服的阻力最大 即所需的脫模力最大 sinco uAPFT 式中塑料對鋼的摩擦系數(shù)約為 0 1 0 3 塑件包容型芯的面積A 塑件對型芯的單位面積上的包緊力 一般情況下 模外冷卻的塑件 pP 約取 24 39Mpa 模內冷卻的塑件 p 約取 8 12Mpa 此零件的厚度較薄 塑件包裹型芯的面積較小 有兩部分 故對脫模的影響 較小 3 7 冷卻孔的設計 模具設計中 溫度調節(jié)系統(tǒng)部分的設計是必不可少的 因為模具的溫度直 接影響到塑件成型的質量和生產(chǎn)效率 這要求我們的設計冷卻系統(tǒng)時必須讓模具 迅速均勻地使模具和塑件冷卻下來 以縮短成型周期 同時能使塑料的收縮率小 變形小 尺寸穩(wěn)定 耐應力 開裂性好 表面光潔 模具設置冷卻裝置的目的 1 防止塑件脫模變形 2 縮短成型周期 3 使結晶性塑料快速冷卻水道孔徑的選擇 冷卻水道的直徑采用 8mm 的冷卻水道 最低流速是 水孔位置設計sm6 1 3 8 模板厚度的確定 對于模具中各模板的厚度 包括頂出固定板 墊板 動定模固定板 支撐板 等 在滿足強度要求的前提下 應盡量采用標準模架 根據(jù)標準模架及一些尺寸的要求 初步確定模架的尺寸如下 單位 mm 定模座板 2530 推板 18 定模板 4 推板固定板 203 動模板 5 凹模板 184 凸模板 2 頂出固定板 03 支撐板 5 動模固定板 23509 模具用鋼 選擇模具零件的材料應按其用途而定 對成形零件的用料應考慮以下因素 1 要承受在高溫 高壓下長期工作 因此應有足夠的機械強度 耐疲勞性 能及耐熱性 2 用于成批大量生產(chǎn)的模具應具有良好的熱處理性能 對形狀復雜的零件 及易變形零件則還應要求材料在熱處理時變形小 3 對成型零件尺寸精度要求較高的 應考慮使用尺寸穩(wěn)定性好的材料 4 模具鋼要便于加工 易拋光 根據(jù)以上要求 模具的材料分別為 動模板 定模板等模板使用 45 鋼 推板 材料為 T8A 拉料桿 支撐板 復位桿為 45 號鋼 推桿 推板固定板為 T10A 4 注射機有關工藝參數(shù)的校核 4 1 最大注射量的校核 對于螺桿式注射機 其最小注射能力以螺桿在料筒內最大推進容積 M cm3 表示 因此最大注射量就是該體積的塑料熔體在料筒內的溫度及壓力下的重量 Gmax M DC g 式中 M 注射機規(guī)定注射容積 cm3 D 注射塑料在常溫下 的比重 g cm3 C 料筒溫度在塑料體積膨脹率校正系數(shù) 結晶塑料取 0 85 非結晶塑料取 0 93 因塑件體積小 壓力對塑件比重影響很小 可忽略不記 Gmax 60X0 9X0 93 50 22 g 塑件質量使用 Pro E 分析模組計算得 G 塑件 4g Gmax 所以 此注射機最大注射量滿足該塑件要求 4 2 注射壓力的校核 查 模具手冊 得 PP 樹脂在螺桿式注射機下注射壓力應在 70 120 MPa 而 SZ ZY 125 型注射壓力為 120Mpa 因此能滿足該塑件要求 4 3 鎖模力的校核 當高壓塑料熔體充滿模具型腔時 產(chǎn)生一個使模具沿分型面分開 其值等于 制件和澆口流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和乘以型腔內塑料壓力 pKF P 式中 p 料筒內注射機柱塞或螺桿施于塑料上的壓力 MPa K 損耗系數(shù) 1 3 2 3 F 投影總面積 m2 P 注射機的額定鎖模力 KN pKF 91840N 900000N148320 故鎖模力滿足要求 設計總結 在這幾個月的畢業(yè)設計中 還是碰到了很多問題 讓我不得不找出以前的書 重新翻開來看 雖然注塑模設計是一門必修課 可還是學得不怎么好 對畫圖 模具的結構 設計 還是不能很好的運用 這次的畢業(yè)設計也給了我一個很好的學習機會 讓 我對以前所學的知識有了一個很好的回顧 加強 同時 在進行設計和繪圖的時 候 也查閱了有關注塑模方面的資料 對每一個零件的尺寸 對每一個部件的安 裝位置 對每一個動作運動機理 進行了深入的分析下研究 使我對 CAD 制圖又有 了一定的熟悉 這次設計讓我把所學的知識與實際生產(chǎn)相結合 加深對理論的理 解 提高我們的動手能力 能夠培養(yǎng)我們嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L 精益求精的工作態(tài)度 在這里我也要謝謝任課老師對我們的教誨 還有指導老師對我們的悉心指導 在設計過程中 要是有某些地方的設計與實際相脫離或者在某些地方的設計不完 美 希望老師能予以指正 參考文獻 1 陸寧編著 實用注塑模設計 北京 中國輕工業(yè)出版社 1997 5 2 塑料模設計手冊 編寫組 塑料模設計手冊 機械工業(yè)出版社 1982 12 3 張克惠 注塑模設計 西北工業(yè)大學出版社 1995 1 4 王樹勛 模具實用技術綜合手冊 廣州 華南進工大學出版社 1995 6 5 宋玉恒 塑料注射模具設計實用手冊 北京 航空工業(yè)出版社 1994 8 6 陳秀寧 機械設計基礎 浙江大學出版社 1993 7 7 虞傳寶 冷沖壓及塑料成型工藝與模具設計資料 機械工業(yè)出版社 1992 10 8 工程畫教研室 機械制圖 大連理工大學 北京 高等教育出版社 1993 5 9 成都科技大學 北京化工學院 天津輕工業(yè)學院 塑料成型模具 輕工業(yè) 出版社 1990 8 10 王伯平 互換性與測量技術基礎 機械工業(yè)出版社 2001 1 11 申樹義 高濟編 塑料模具設計 機械工業(yè)出版社 1993 9 12 馮炳堯等主編 模具設計與制造簡明手冊 上?？萍汲霭嫔?1987 8 13 葉屋臣一 注塑模設計和應用 輕工業(yè)出版社 1989 1 14 許鶴峰 注塑模具設計要點與圖例 化學工業(yè)出版社 1999 1 15 馬金駿 塑料模具設計 中國科學計算出版社 1994 6 16 屈華昌 塑料成型工藝與模具設計 機械工業(yè)出版社 1994 6 畢 業(yè) 論 文 題 目 扳手的注塑模設計 院 系 機電與信息工程學院 專 業(yè) 模具設計與制造 班 級 07 模具 1 班 姓 名 指導教師 扳手的注塑模設計 摘要 扳手在日常生活中應用是很廣的 設計塑料模時 確定了模具結構之后即可對模 具的各部分進行詳細設計 即確定各模板和零件的尺寸 型腔和型芯尺寸等 首先要對塑件 制品進行工藝分析與研究 其次 進行分型面的選擇 為了使塑件表面不留有澆口及推出痕 跡 采用潛伏式澆口 推件板推出 考慮到該塑件材料為聚丙烯 收縮率相當高 故成型后 需均勻充分的冷卻 結構簡單 耐用 便于加工部件 生產(chǎn)效率高 關鍵詞 扳手 注塑模 單分型面 推板推出 目錄 1 緒 論 1 1 1 塑料工業(yè)的發(fā)展 1 1 2 塑料成型 工業(yè)在生產(chǎn)中的重要地位 1 1 3 塑料成型技術的發(fā)展趨勢 1 2 產(chǎn)品分析 2 2 1 塑件材料的性能及應用 2 2 1 1 PP 的特性 2 2 1 2 PP 的成型工藝 4 2 1 3 PP 的用途 4 2 2 塑料制件分析 4 2 2 1 制件的結構分析 4 2 2 2 成型方法的確定 5 2 2 3 注射工藝 5 2 2 4 制品的公差 5 2 2 5 制件注射工藝參數(shù)的確定 6 3 模具的結構設計 6 3 1 分型面的選擇 7 3 2 模具型腔數(shù)目的確定 8 3 3 澆注系統(tǒng)的設計 9 3 3 1 澆注系統(tǒng)的分析 10 3 3 2 澆口的設計 10 3 3 3 主流道襯套的設計 11 3 4 排氣系統(tǒng)的設計 12 3 5 成型零件結構設計 12 3 6 頂出系統(tǒng)的設計 15 3 7 冷卻孔的設計 16 3 8 模板厚度的確定 16 4 注射機有關工藝參數(shù)的校核 17 4 1 最大注射量的校核 17 4 2 注射壓力的校核 18 4 3 鎖模力的校核 18 設計 總結 19 參考 文獻 20 1 緒 論 1 1 塑料工業(yè)的發(fā)展 塑料工業(yè)是新興的工業(yè) 是隨著石油工業(yè)的發(fā)展應運而生的 目前塑件幾乎已 經(jīng)進入一切工業(yè)部門以及人民日常生活的各個領域 塑料工業(yè)又是一個飛速發(fā)展 的工業(yè)領域 世界塑料工業(yè)從 20 世紀 30 年代前后開始研制到目前的塑料產(chǎn)品系 列化 生產(chǎn)工藝自動化 連續(xù)化以及不斷開拓功能塑料新領域 它經(jīng)歷了初創(chuàng)階 段 30 年代以前 發(fā)展階段 30 年代 飛躍發(fā)展階段 50 至 60 年代 和穩(wěn)定 增長階段 70 年代至今 等這樣幾個階段 塑料作為一種新的工程材料 其不斷 被開發(fā)與應用 加之成型工藝的不斷成熟 完善與發(fā)展 極大地促進了塑料成型 方法的研究與應用和塑料成型模具的開發(fā)與制造 隨著工業(yè)塑料制件和日用塑料 制件的品種和需求量日益增加 這些產(chǎn)品的更新?lián)Q代的周期愈來愈短 因此對塑 件的品種 產(chǎn)量和質量都提出了越來越高的要求 1 2 塑料成型工業(yè)在生產(chǎn)中的重要地位 模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝設備 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟各部門發(fā)展的重要 基礎之一 塑料模具是指用于成型塑料制作的模具 它是型腔模的一種類型 隨 著機械工業(yè) 尤其是汽車 摩托車工業(yè) 電子工業(yè) 尤其是家電工業(yè) 航空工 業(yè) 儀器儀表工業(yè)和日常用品工業(yè)的發(fā)展 塑料成型制件的需求量越來越多 質 量要求也越來越高 這就要求成型塑件模具的開發(fā) 設計與制造額的水平也必須 越來越高 因此 模具設計水平的高低 模具制造能力的強弱以及模具質量的優(yōu) 劣 都直接影響著許多新產(chǎn)品的開發(fā)和老產(chǎn)品的更新?lián)Q代 影響著各種產(chǎn)品的質 量 經(jīng)濟效益的增長以及整體工業(yè)水平的提高 1 3 塑料成型技術的發(fā)展趨勢 在塑料成型生產(chǎn)中 先進的模具設計 高質量的模具制造 優(yōu)質的模具材料 合理的加工工藝和現(xiàn)代化的成型設備等是成型優(yōu)質塑件的重要條件 一副優(yōu)良的 注塑模具可以成型上百萬次 一副優(yōu)良的壓縮模具可以成型 25 萬次以上 考察 國內外模具工業(yè)的現(xiàn)狀及我國國民經(jīng)濟和現(xiàn)在工業(yè)品生產(chǎn)中模具的地位 從塑料 成型模具的設計理論 設計實踐和制造技術出發(fā) 塑料成型技術大致有以下幾方 面的發(fā)展趨勢 1 CAD CAE CAM 技術在模具設計與制造中的應用 應用模具 CAD 系統(tǒng)后 模具設計借助計算機完成傳統(tǒng)設計中各個環(huán)節(jié)的設計 工作 大部分設計與制造信息由系統(tǒng)直接傳送 圖紙不再是設計與制造環(huán)節(jié)的分 界線 也不再是制造 生產(chǎn)過程中的唯一依據(jù) 圖紙將被簡化 甚至最終消失 2 大力發(fā)展快速原型制造 3 研究和應用模具的快速測量技術與逆向工程 4 發(fā)展優(yōu)質模具材料和采用先進的熱處理和表面處理技術 5 提高模具標準化水平和模具標準件的使用率 6 模具的復雜化 精密化與大型化 2 產(chǎn)品分析 2 1 塑件材料的性能及應用 PP 塑 料 化 學 名 稱 聚 丙 烯 英 文 名 稱 Polypropylene 簡 稱 PP 聚 丙 烯 無 味 無 色 無 毒 外 觀 似 聚 乙 烯 但 比 聚 乙 烯 更 透 明 更 輕 密 度 僅 為 0 90 0 91 g cm3 它 不 吸 水 光 澤 好 易 著 色 聚 丙 烯 的 屈 服 強 度 抗 拉 強 度 抗 壓 強 度 和 硬 度 及 彈 性 比 聚 乙 烯 好 定 向 拉 伸 后 的 聚 丙 烯 可 制 作 鉸 鏈 其 具 有 特 別 高 的 抗 彎 曲 疲 勞 強 度 聚 丙 烯 的 熔 點 為 164 170 其耐熱性好 能 在 100 以上的溫度下進行消毒滅菌 聚丙烯耐低溫的使用溫度可達 15 在低 于 35 時會脆裂 聚丙烯的高頻絕緣性能好 而且由于其不吸收水 絕緣性能 不受溫度的影響 表格 1 PP 一般參數(shù) 比重 0 9 0 91 克 立方厘米 成型收縮率 1 0 2 5 熔化溫度 220 275 成型溫度 160 220 模具溫度 40 80 加工溫度 200 300 2 1 1PP 的特性 1 一般性能 PP 是 所 有 合 成 樹 脂 中 密 度 最 小 的 僅 為 0 90 0 91g cm3 是 PVC 密 度 的 60 左 右 這 意 味 著 用 同 樣 重 量 的 原 料 可 以 生 產(chǎn) 出 數(shù) 量 更 多 同 體 積 的 產(chǎn) 品 表 面 硬 度 在 五 類 通 用 塑 料 中 屬 低 等 僅 比 PE 好 一 些 當 結 晶 度 較 高 時 硬 度 也 相 應 增 加 一 些 但 仍 不 及 PVC PS ABS 等 2 力學性能 PP 的 拉 伸 強 度 和 剛 性 都 比 較 好 但 沖 擊 強 度 較 差 特 別 是 低 溫 時 耐 沖 擊 性 差 此 外 如 果 制 品 成 型 時 存 在 取 向 或 應 力 沖 擊 強 度 也 會 顯 著 降 低 雖 然 抗 沖 擊 強 度 差 但 經(jīng) 過 填 充 或 增 強 等 改 性 后 其 機 械 性 能 在 許 多 領 域 可 與 成 本 較 高 的 工 程 塑 料 相 競 爭 3 熱學性能 在 五 大 通 用 塑 料 中 PP 的 耐 熱 性 是 最 好 的 PP 塑 料 制 品 可 在 100 下 長 時 間 工 作 在 無 外 力 作 用 時 PP 制 品 被 加 熱 至 150 時 也 不 會 變 形 在 使 用 成 核 劑 改 善 PP 的 結 晶 狀 態(tài) 后 其 耐 熱 性 還 可 進 一 步 提 高 甚 至 可 以 用 于 制 作 在 微 波 爐 中 加 熱 食 品 的 器 皿 4 電學性能 PP 屬 于 非 極 性 聚 合 物 具 有 良 好 的 電 絕 緣 性 且 PP 吸 水 性 極 低 電 絕 緣 性 不 會 受 到 濕 度 的 影 響 PP 的 介 電 常 數(shù) 介 質 損 耗 因 數(shù) 都 很 小 不 受 頻 率 及 溫 度 的 影 響 PP 的 介 電 強 度 很 高 且 隨 溫 度 上 升 而 增 大 這 些 都 是 在 濕 熱 環(huán) 境 下 對 電 氣 絕 緣 材 料 有 利 的 另 一 方 面 PP 的 表 面 電 阻 很 高 在 一 些 場 合 使 用 必 須 先 進 行 抗 靜 電 處 理 5 環(huán)境性能 PP 分 子 中 存 在 叔 碳 原 子 在 光 和 熱 的 作 用 下 極 易 斷 裂 降 解 未 加 穩(wěn) 定 劑 的 PP 在 150 下 被 加 熱 半 小 時 以 上 或 在 陽 光 充 足 的 地 方 曝 曬 12 天 就 會 明 顯 變 脆 未 加 穩(wěn) 定 劑 的 PP 粉 料 在 室 內 避 光 放 置 4 個 月 也 會 嚴 重 降 解 散 發(fā) 出 明 顯 的 酸 味 在 PP 粉 料 造 粒 之 前 加 入 0 2 以 上 的 抗 氧 劑 可 以 有 效 地 防 止 PP 在 加 工 和 使 用 過 程 中 的 降 解 老 化 抗 氧 劑 分 為 游 離 基 鏈 反 應 終 止 劑 也 稱 主 抗 氧 劑 和 過 氧 化 物 分 解 劑 也 稱 輔 抗 氧 劑 兩 大 類 主 輔 兩 類 抗 氧 劑 的 合 理 配 合 將 會 發(fā) 揮 良 好 的 協(xié) 同 效 果 目 前 推 薦 使 用 的 B215 抗 氧 劑 就 是 主 抗 氧 劑 1010 酚 類 和 輔 抗 氧 劑 168 亞 磷 酸 酯 按 1 2 的 比 例 復 配 而 成 的 為 防 止 光 老 化 需 要 在 PP 中 加 入 紫 外 線 吸 收 劑 它 可 將 波 長 290 400nm 的 紫 外 線 吸 收 激 化 轉 化 為 沒 有 破 壞 性 的 較 長 波 長 的 光 線 對 于 埋 在 土 壤 中 或 在 室 內 避 光 使 用 的 PP 塑 料 制 品 僅 加 入 主 輔 抗 氧 劑 即 可 無 須 加 入 紫 外 線 吸 收 劑 2 2 2PP 的成型工藝 1 結 晶 料 吸 濕 性 小 易 發(fā) 生 融 體 破 裂 長 期 與 熱 金 屬 接 觸 易 分 解 2 流 動 性 好 但 收 縮 范 圍 及 收 縮 值 大 易 發(fā) 生 縮 孔 凹 痕 變 形 3 冷 卻 速 度 快 澆 注 系 統(tǒng) 及 冷 卻 系 統(tǒng) 應 緩 慢 散 熱 并 注 意 控 制 成 型 溫 度 料 溫 低 溫 高 壓 時 容 易 取 向 模 具 溫 度 低 于 50 度 時 塑 件 不 光 滑 易 產(chǎn) 生 熔 接 不 良 流 痕 90 度 以 上 易 發(fā) 生 翹 曲 變 形 4 塑 料 壁 厚 須 均 勻 避 免 缺 膠 尖 角 以 防 應 力 集 中 2 1 3PP 的用途 聚丙烯可用于制作各種機械零件 如法蘭 接頭 泵葉輪 汽車零件和自行 車零件 可作水 蒸氣 各種酸堿等的輸送管道 化工容器和其他設備的襯里 表面涂層 可制造蓋和本體合一的箱體 各種絕緣零件 并用于醫(yī)藥工業(yè)中 2 2 塑料制件分析 2 2 1 制件的結構分析 圖 1 零件圖 1 該塑件厚度為 4mm 外側面拔模斜度 3 內側面拔模斜度 5 2 該塑件為塑料扳手 對表面的光潔度要求不是很高 內表面的精度 要求也不高 2 2 2 成型方法的確定 從塑件外形結構分析 塑件的結構還算簡單 在確定分型面時 應考慮此 特征 在脫模時采用推板推出制品 鑒于塑件結構和注射位置 該模以單分型面 一模四腔為佳 圖 2 型腔分布 2 2 3 注射工藝 該塑件模具為單分型面 一摸四腔部分精度要求不高 只有小型芯和推板 配合公差要求較高因此生產(chǎn)成本低 適于一般中小型模具廠生產(chǎn) 2 2 4 制品的公差 參考 模具手冊 公差等級表 該零件為中等精度 PP 材料塑件 零件各尺 寸公差選取按圖表 2 2 5 制件注射工藝參數(shù)的確定 該塑件尺寸 體積屬于中小型塑件 為適應大多中小型模具廠商 而初步確 定采用較為普遍螺桿式注射機 XS ZY 125 其主要參數(shù)如下 一次注射量 厘米 125 螺桿直徑 毫米 42 注射壓力 兆帕 120 注射行程 毫米 110 鎖模力 千牛 900 最大注射面積 厘米 320 最大開合模行程 毫米 300 模具最大厚度 毫米 300 模具最小厚度 毫米 200 噴嘴圓弧半徑 毫米 12 注射機與安裝模具的關系 必須了解以下幾點 1 機床拉桿間隔 考慮模具的最大外形尺寸安裝時應不受拉桿的影響 2 定位孔的直徑 模具安裝用的定位圈尺寸應與機床定位孔直徑相配合 小型機床一般只在定模部分設置定位孔 大型機床則定 動模板都設置定位孔 3 頂出桿的位置 設計模具時 必須了解機床頂出桿的直徑及位置 并應 將頂出桿的行程和模具頂出裝置動作一起考慮 4 噴嘴前端的孔徑筆球面的半徑 是澆口套的孔徑和球面尺寸的依據(jù) 5 安裝螺孔的位置及妃徑 機床定 動模板上設有一系列螺孔 以供安裝 模具壓裝所用 安裝形式如下 1 用螺釘直接固定模具 2 用螺釘固定模具形式 3 模具的結構設計 圖 3 裝配圖 模具設計要點 熔體的流動情況 流動陰力 速度 引程 重新融合 排氣 熔體冷卻收縮與補縮 模具的冷卻與加熱 模具的相關尺寸與注射機關系 模具的總體結構與零部件的結構 考慮模具安裝與加工強度 精度 3 1 分型面的選擇 分開模具能取出塑件的面 稱作分型面 其它的面稱作分離面或稱分模面 注射模只有一個分型面 分型面的方向盡量采用與注塑機開模是垂直方向 形狀有平面 斜面 曲 面 選擇分型面的位置時 1 分型面一般不取在裝飾外表面或帶圓弧的轉角處 2 使塑件留在動模一邊 利于脫模 3 將同心度要求高的同心部分放于分型面的同一側 以保征同心度 4 軸芯機構要考慮軸芯距離 5 分型面作為主要排氣面時 分型面設于料流的末端 從塑件形狀結構分析塑件厚度為 2mm 外側面拔模斜度 3 度 又前面為外形 面 要求保證光潔 不能留下澆口和頂桿痕跡 根據(jù)分型面必須開設在制件斷面 輪廓最大的地方的基本原則 并綜合以下幾點分析 1 因為分型面不可避免地要在制件上留下溢料痕跡 或拼合縫痕跡 故分 型面不選在制件光滑的外表面或帶圓弧的轉角處 2 從制件的頂出考慮分型面要盡可能留在動模這一邊 3 為避免使用側抽型芯 分型面的選擇也要充分考慮 3 2 模具型腔數(shù)目的確定 圖 4 凸模 模具中的型腔數(shù)目的確定是一項綜合項目 首先應考慮注射機的各項規(guī)格 及工作性能 以及考慮制品的精度要求 模具制造的費用等 確定合適的成型型腔數(shù) 應考慮以下幾個因素 1 以機床注射能力為基礎 每次注射量不超過注射機最大注射量的 80 按 公式計算 式中 件 澆WSN 8 0 N 型腔數(shù) S 注射機的注射量 g 澆注系統(tǒng)的注射量 g 澆 塑件重量 g 件W 初定注射機為 XS ZY 125 型 該注射機的注射量為 104g 即 S 104g 初估 澆注系統(tǒng)的重量為 65g 即 65g 塑件的重量 4g 澆W件W 計算得 N 4 因此 模具的型腔數(shù)初定為 4 2 根據(jù)塑件的精度考慮 一般單型腔時制造精度高 塑件精度也高 該制 品的表面精度要求不是很高 可以采用多型腔 在精度要要求前提的情況下 采 用一模四腔 3 據(jù)塑件形狀及進料口位置考慮 該制品為扳手 制品體積比較小 結構比 較簡單 為提高效率可以采用一模四腔 綜合以上 3 個方面的因素 該模具的型腔數(shù)確定為 4 個 3 3 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴接觸處到型腔為止的塑料熔體的流動通道 作用 1 輸送流體 2 傳遞壓力 澆注系統(tǒng)的組成及設計原則 1 組成 由主流道 分流道 內澆口 冷料穴等結構組成 2 澆注系統(tǒng)的設計原則 1 考慮塑料的流動性 保征流體流動順利 快 不紊亂 2 避免熔體正面沖出小直徑型芯或脆弱的金屬鑲件 3 一模多腔時 防止大小相差懸殊的制件放一模內 4 進料口的位置和形狀要結合塑件的形狀和技術要求確定 5 流道的進程要短 以減少成型周期及減少廢料 3 3 1 澆注系統(tǒng)的分析 澆注系統(tǒng)對塑件的質量和成型效率有直接影響 是整套模具設計的重要環(huán)節(jié) 對該塑件分析 具體設計時主要考慮以下因素 1 塑件成形特性 澆注系統(tǒng)需適應 ABS 成形特性要求 以保證塑件質量 2 塑件的大小及形狀 根據(jù)該塑件的大小 形狀 壁厚及技術要求等因素 前面已擬定了分型面的位置 同時也考慮了設置澆注系統(tǒng)的形式 進料口數(shù)量及 位置 保證塑件的正常成形 防止流料直接沖擊嵌件和受力不均 進料不勻 3 塑件型腔數(shù)目 該注塑模具是一模四腔 主流道放置中間 4 塑件外觀質量 為了便于去除 修整進料口 澆口選在不影響制件外觀的 位置 5 成形效率 批量生產(chǎn)時在保證成形質量的前提盡量縮短填充及冷卻時間和 成形時間 同時還節(jié)約了塑料 6 冷料 噴嘴端部的冷料必須去除 在主流道底端設有流道冷料推板 3 3 2 澆口的設計 澆口亦稱進料口 是連接分流道與型腔的熔體通道 1 作用 a 使熔體快速進入型腔 按順序填充 b 冷卻材料作用 2 澆口參數(shù) a 形狀一般為圓形或矩形 b 面積與分流道比為 0 03 0 09 c 澆口長度 65mm 2 小澆口的優(yōu)點 a 改變塑料非牛頓流體的表觀粘度 增剪切速率 b 小澆口改變流體流速 產(chǎn)生熱量 溫度升高 c 易凍結 防止型腔內熔體的倒流 d 便于塑件與澆注系統(tǒng)的分高 由于該塑件為扁平而較薄的塑件 故采用側澆口中的扇形澆口 扇形澆口是 一種沿澆口方向寬度逐漸增加 厚度逐漸減小的呈扇形的側澆口 這類澆口可以 根據(jù)塑件的形狀特征選擇其位置 加工和修整方便 且對各種塑件的成型適應性 均較強 由于澆口截面較小 減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量 同時去除澆口容易 且不留明顯痕跡 側澆口直徑也可用下面經(jīng)驗公式計算 30 9 60 Ab t 0 6 0 9 b 側澆口的寬度 mm 澆口處塑件的壁厚 mm 塑件的外表面面積 mm A t 側澆口的厚度 mm 采用扇形澆口 使熔體在寬度方向上的流動得到更均勻的分配 塑件的應 力因之較小 還可避免流紋及定向效應所帶來的不良影響 減少帶入空氣的可能 性 3 3 3 主流道襯套的設計 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料 熔體的流動通道 是熔體最先流經(jīng)模具的部分 它的形狀與尺寸對塑料熔體的流 動速度和充模時間有較大的影響 主流道襯套位于模具的入口部 其作用是將塑 化熔融的樹脂導入流道或型腔 主流道垂直于分型面 注流道襯套內孔呈圓錐形 圓弧 R 處為錐孔的小端 錐孔的錐度越大 及內壁的粗糙度在 0 8 以上 主流um 道越容易脫出 主流道襯套的設計要點如下幾點 1 主流道襯套的圓弧半徑 R 應比噴嘴頭部半徑大 1mm 左右 2 錐孔的小端直徑比噴嘴孔直徑大 0 5 1mm 3 盡可能縮短長度 本澆注系統(tǒng)采用最為常用的 v 形澆道 這種澆道易于機械加工 且熱量損失 和阻力損失均不太大 此澆注系統(tǒng)有四個型腔 應設置分流道 分流道開設在動 定模分型面的兩側或任意一側 其截面形狀應盡量使其比表面積小 在溫度較高 的塑料熔體和溫度較低的模具之間提供較小的接觸面積 以減少熱量損失 3 4 排氣系統(tǒng)的設計 排氣槽的設計原則 1 如果型腔中產(chǎn)生乞阻現(xiàn)象 將直接影響制品的外觀 設計模具時 必須考慮排 氣問題 如發(fā)生氣阻 型腔中排不出的空氣會因高壓而燃燒 使制品的局部被燒蝕 影響制品的質量 2 簡單模具氣阻的準確位置易確定 對于復雜的模具 可以通過試模來確定氣 阻位置 3 找出氣阻位置 便可設置排氣槽 一般在分型面凹模一側開設一條深 0 01 0 02mm 的排氣槽 4 該套模具的排氣槽設置在分型面處及鑲塊的嚙合處 塑件外形尺寸較小 對于此類小型模具 可利用分型面間隙排氣 分型面位 于熔體流向的末端 可達到很好的排氣效果 因而本模具不另外設計排氣系統(tǒng) 直接由分型面間隙 鑲件縫隙 推桿間隙等進行排氣 3 5 成型零件結構設計 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件 包括凹模 型芯 鑲 塊 成型桿和成型環(huán)等 成型零件工作時 直接與塑料接觸 承受塑料熔體的高 壓 料流的沖刷 脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦 因此 成型零件要求有正確的幾 何形狀 較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度 此外成型零件還要求結構合理 有較高的強度 剛度及較好的耐磨性能 設計成型零件時 應根據(jù)塑料的特性和塑件的結構及使用要求 確定型腔的 總體結構 選擇分型面和澆口位置 確定脫模方式 排氣部位等 然后根據(jù)成型 零件的加工 熱處理 裝配等要求進行零件結構設計 計算成型零件的工作尺寸 對關鍵的成型零件進行強度和剛度校核 成型零件型腔計算 凹模是成型塑件的主要零件 按其結構不同 可分為整體式和組合式兩類 本設計中采用整體式凹模 如圖 其特點是牢固 不易變形 型芯是成型塑 件的內表面的零件 型芯按結構可分為整體式和組合式兩種 本設計中采用整體 式 特點是結構牢固 但不便加工 消耗的模具鋼多 這種結構是將型芯單獨加 工 再鑲入模板中 圖 5 凹模 凸模圖 圖 6 凸模 成型零件工作尺寸的確定 成型零件的工作尺寸指直接成型塑件的尺寸 成型零件尺寸計算的基本公式是 1 SBA 考慮塑件公差 模具制造公差 模具磨損量等 其計算公式如下 1 型腔徑向尺寸的計算 00 43 SD 式中 D 型腔內徑尺寸 D 塑件外徑標稱尺寸 mm 0 S 塑料平均收縮率 即 2minaxs 塑件公差 型腔制造公差2 代入數(shù)據(jù)得 5 0 50 932 3842 14 D 2 型心徑向尺寸計算 00 41 Sd 其中 d 型芯外徑尺寸 d 塑件內徑標稱尺寸0 型芯制造公差 代入數(shù)據(jù) 05 05 612384 7 d 3 型腔高度尺寸計算 002SH 式中 H 型腔深度尺寸 H 塑件高度標稱尺寸0 型腔深度制造公差 一般取 或 31 4 代入數(shù)據(jù)得 05 05 312874 4 型心高度尺寸計算 002 sh 式中 h 型芯高度尺寸 4 h 塑件深度標稱尺寸0 型芯高度制造公差 代入數(shù)據(jù)得 h 05 05 423817 3 6 頂出系統(tǒng)的設計 在注射成型中 制品的頂出對制品的質量以及是否可以自動成型等起著重要 的作用 頂出方法由使用塑料的種類 制品形狀 澆口的種類 制品的商品價值 模具的制作周期及價格等所決定 原則上必須能夠在不使制品產(chǎn)生變形和損壞的 情況下 可靠而迅速地脫模 故障要少 維修要簡單 推出機構的設計原則 1 推出機構應盡量設置在動模一側 2 保證塑件不因推出而變形 3 機構簡單 動作可靠 4 良好的塑件外觀 5 合模時的正確復位 頂出方式的種類有很多種 本設計中由于制品是扁平而較薄的塑件 直接 用推板推出即可 為了防止推板刮傷型芯 推板和型芯之間最少應留有 0 25mm 的間隙 頂板 內側邊緣斜角應在 左右選取 頂板應設有導向裝置 10 本設計中 脫模時頂板帶動頂桿 頂桿頂出推板 向前把塑件推出 頂出行 程一般是被頂出制品高的 該扳手的厚度為 4 所以不要將頂出行程做得過長 32 脫模力的計算 塑料成型工藝及模具設計 注射成型后 塑件在模具內冷卻定型 由于體積的收縮 對型芯產(chǎn)生包緊力 塑件要從模腔中脫出 就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦阻力 對于不帶通孔的 殼類塑件 脫模時還要克服大氣壓力 一般而論 塑料制件剛開始脫模時 所需 克服的阻力最大 即所需的脫模力最大 sinco uAPFT 式中塑料對鋼的摩擦系數(shù)約為 0 1 0 3 塑件包容型芯的面積A 塑件對型芯的單位面積上的包緊力 一般情況下 模外冷卻的塑件 pP 約取 24 39Mpa 模內冷卻的塑件 p 約取 8 12Mpa 此零件的厚度較薄 塑件包裹型芯的面積較小 有兩部分 故對脫模的影響 較小 3 7 冷卻孔的設計 模具設計中 溫度調節(jié)系統(tǒng)部分的設計是必不可少的 因為模具的溫度直 接影響到塑件成型的質量和生產(chǎn)效率 這要求我們的設計冷卻系統(tǒng)時必須讓模具 迅速均勻地使模具和塑件冷卻下來 以縮短成型周期 同時能使塑料的收縮率小 變形小 尺寸穩(wěn)定 耐應力 開裂性好 表面光潔 模具設置冷卻裝置的目的 1 防止塑件脫模變形 2 縮短成型周期 3 使結晶性塑料快速冷卻水道孔徑的選擇 冷卻水道的直徑采用 8mm 的冷卻水道 最低流速是 水孔位置設計sm6 1 3 8 模板厚度的確定 對于模具中各模板的厚度 包括頂出固定板 墊板 動定模固定板 支撐板 等 在滿足強度要求的前提下 應盡量采用標準模架 根據(jù)標準模架及一些尺寸的要求 初步確定模架的尺寸如下 單位 mm 定模座板 2530 推板 18 定模板 4 推板固定板 203 動模板 5 凹模板 184 凸模板 2 頂出固定板 03 支撐板 5 動模固定板 23509 模具用鋼 選擇模具零件的材料應按其用途而定 對成形零件的用料應考慮以下因素 1 要承受在高溫 高壓下長期工作 因此應有足夠的機械強度 耐疲勞性 能及耐熱性 2 用于成批大量生產(chǎn)的模具應具有良好的熱處理性能 對形狀復雜的零件 及易變形零件則還應要求材料在熱處理時變形小 3 對成型零件尺寸精度要求較高的 應考慮使用尺寸穩(wěn)定性好的材料 4 模具鋼要便于加工 易拋光 根據(jù)以上要求 模具的材料分別為 動模板 定模板等模板使用 45 鋼 推板 材料為 T8A 拉料桿 支撐板 復位桿為 45 號鋼 推桿 推板固定板為 T10A 4 注射機有關工藝參數(shù)的校核 4 1 最大注射量的校核 對于螺桿式注射機 其最小注射能力以螺桿在料筒內最大推進容積 M cm3 表示 因此最大注射量就是該體積的塑料熔體在料筒內的溫度及壓力下的重量 Gmax M DC g 式中 M 注射機規(guī)定注射容積 cm3 D 注射塑料在常溫下 的比重 g cm3 C 料筒溫度在塑料體積膨脹率校正系數(shù) 結晶塑料取 0 85 非結晶塑料取 0 93 因塑件體積小 壓力對塑件比重影響很小 可忽略不記 Gmax 60X0 9X0 93 50 22 g 塑件質量使用 Pro E 分析模組計算得 G 塑件 4g Gmax 所以 此注射機最大注射量滿足該塑件要求 4 2 注射壓力的校核 查 模具手冊 得 PP 樹脂在螺桿式注射機下注射壓力應在 70 120 MPa 而 SZ ZY 125 型注射壓力為 120Mpa 因此能滿足該塑件要求 4 3 鎖模力的校核 當高壓塑料熔體充滿模具型腔時 產(chǎn)生一個使模具沿分型面分開 其值等于 制件和澆口流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和乘以型腔內塑料壓力 pKF P 式中 p 料筒內注射機柱塞或螺桿施于塑料上的壓力 MPa K 損耗系數(shù) 1 3 2 3 F 投影總面積 m2 P 注射機的額定鎖模力 KN pKF 91840N 900000N148320 故鎖模力滿足要求 設計總結 在這幾個月的畢業(yè)設計中 還是碰到了很多問題 讓我不得不找出以前的書 重新翻開來看 雖然注塑模設計是一門必修課 可還是學得不怎么好 對畫圖 模具的結構 設計 還是不能很好的運用 這次的畢業(yè)設計也給了我一個很好的學習機會 讓 我對以前所學的知識有了一個很好的回顧 加強 同時 在進行設計和繪圖的時 候 也查閱了有關注塑模方面的資料 對每一個零件的尺寸 對每一個部件的安 裝位置 對每一個動作運動機理 進行了深入的分析下研究 使我對 CAD 制圖又有 了一定的熟悉 這次設計讓我把所學的知識與實際生產(chǎn)相結合 加深對理論的理 解 提高我們的動手能力 能夠培養(yǎng)我們嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L 精益求精的工作態(tài)度 在這里我也要謝謝任課老師對我們的教誨 還有指導老師對我們的悉心指導 在設計過程中 要是有某些地方的設計與實際相脫離或者在某些地方的設計不完 美 希望老師能予以指正 參考文獻 1 陸寧編著 實用注塑模設計 北京 中國輕工業(yè)出版社 1997 5 2 塑料模設計手冊 編寫組 塑料模設計手冊 機械工業(yè)出版社 1982 12 3 張克惠 注塑模設計 西北工業(yè)大學出版社 1995 1 4 王樹勛 模具實用技術綜合手冊 廣州 華南進工大學出版社 1995 6 5 宋玉恒 塑料注射模具設計實用手冊 北京 航空工業(yè)出版社 1994 8 6 陳秀寧 機械設計基礎 浙江大學出版社 1993 7 7 虞傳寶 冷沖壓及塑料成型工藝與模具設計資料 機械工業(yè)出版社 1992 10 8 工程畫教研室 機械制圖 大連理工大學 北京 高等教育出版社 1993 5 9 成都科技大學 北京化工學院 天津輕工業(yè)學院 塑料成型模具 輕工業(yè) 出版社 1990 8 10 王伯平 互換性與測量技術基礎 機械工業(yè)出版社 2001 1 11 申樹義 高濟編 塑料模具設計 機械工業(yè)出版社 1993 9 12 馮炳堯等主編 模具設計與制造簡明手冊 上?？萍汲霭嫔?1987 8 13 葉屋臣一 注塑模設計和應用 輕工業(yè)出版社 1989 1 14 許鶴峰 注塑模具設計要點與圖例 化學工業(yè)出版社 1999 1 15 馬金駿 塑料模具設計 中國科學計算出版社 1994 6 16 屈華昌 塑料成型工藝與模具設計 機械工業(yè)出版社 1994 6