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哈 爾 濱 工 業(yè) 大 學(xué) 華 德 應(yīng) 用 技 術(shù) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 中 期 報 告 題 目 塑料多格盒注塑模具設(shè)計 系 部 機電工程系 專 業(yè) 材料成型及控制工程 學(xué) 生 劉敬宇 學(xué) 號 1069360103 班 號 0693601 指導(dǎo)教師 陳建東 開題報告日期 2009 年 11 月 27 日 哈工大華德學(xué)院 說 明 一 中期報告應(yīng)包括下列主要內(nèi)容 1 論文工作是否按開題報告預(yù)定的內(nèi)容及進度安排進行 2 目前已完成的研究工作及成果 3 后期擬完成的研究工作及進度安排 4 存在的困難與問題 5 如期完成全部論文工作的可能性 二 中期報告由指導(dǎo)教師填寫意見 簽字后 統(tǒng)一交所在系 部 保存 以備 檢查 指導(dǎo)教師評語 指導(dǎo)教師簽字 檢查日期 一 論文工作是否按開題報告預(yù)定的內(nèi)容及進度安排進行 1 論文工作按開題報告預(yù)定的內(nèi)容及進度正常進行 二 目前已完成的研究工作及成果 1 塑件注射成型工藝性分析 2 模具總體方案設(shè)計 3 有關(guān)塑件尺寸計算 4 注射機選擇 5 分型面選擇 6 澆注系統(tǒng)選擇 7 成型零部件設(shè)計與計算 8 限位機構(gòu)設(shè)計 9 模架的確定 10 注射機有關(guān)參數(shù)校核 11 總裝圖的繪制 三 后期擬完成的研究工作及進度安排 1 11 月 27 日 12 月 18 日 完成部裝圖及零件圖設(shè)計 2 12 月 21 日 12 月 31 日 撰寫畢業(yè)設(shè)計論文及準(zhǔn)備答辯 3 2010 年 1 月 6 日 1 月 8 日 畢業(yè)答辯 四 存在的困難與問題 1 澆口的安排分布 2 限位機構(gòu)的設(shè)計 3 氣動脫模裝置的排布 五 如期完成全部論文工作的可能性 1 根據(jù)進度安排可如期完成全部論文工作 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 I 摘要 塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一 而注塑模具是其中發(fā)展 較快的種類 因此 研究注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量 有很大意義 本設(shè)計介紹了注射成型的基本原理 特別是多分型面注射模具的結(jié)構(gòu)與工 作原理 對注塑產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計原則 詳細(xì)介紹了注射模具澆注系統(tǒng) 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設(shè)計過程 并對模具強度要求做了說明 利用 CAD CAM 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)軟件對模具進行參數(shù)化設(shè)計 并根據(jù)塑件得特殊性添加了 氣動脫模裝置和限位拉桿裝置來使模具結(jié)構(gòu)更加合理 工作更加可靠 通過本設(shè)計 可以對注塑模具有一個初步的認(rèn)識 注意到設(shè)計中的某些細(xì) 節(jié)問題 了解模具結(jié)構(gòu)及工作原理 通過繪圖使自己對 CAD 制圖軟件有了更 好的掌握 關(guān)鍵詞 塑料模具 參數(shù)化 分型面 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 II Abstract The plastics industry in the world today one of the fastest growing industry category while the injection mold is one of the fast growing species so researchers in understanding the plastic injection mold production process and improve product quality is very significant This design describes the basic principle of injection molding in particular is a multi parting injection mold the structure and working principle of injection molding products made the basic design principles details of the injection mold gating system temperature regulation system and the push out system design process and die strength requirement is explained the use of CAD CAM system the parameters of standard software for mold design And in accordance with particularity of plastic parts were added to limit rod pneumatic ejection devices and devices to make the mold structure is more reasonable and more reliable work Through the design injection mold can have a preliminary understanding noting some of the details of the design to understand the mold structure and working principle by drawing on the CAD drawing software itself has a better grasp Keywords plastic mold parameter parting surface 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 III 目錄 摘要 I Abstract II 第 1 章 緒論 1 1 1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位 1 1 2 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀 2 1 3 塑料模具的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 3 1 4 本章小結(jié) 4 第 2 章 塑件成型工藝性分析 5 2 1 產(chǎn)品分析 5 2 2 塑料材料成型特性與工藝參數(shù) 6 2 3 塑件的注射工藝參數(shù)的確定 8 2 4 料的成型收縮及尺寸精度 9 2 5 注射成型工藝過程 9 2 6 本章小結(jié) 9 第 3 章 注塑機的選擇 10 3 1 注射機的選擇 10 3 1 1 注塑機簡介 10 3 1 2 注塑機基本參數(shù) 11 3 1 3 型腔的配置 12 3 1 4 塑件的參數(shù)計算 15 3 1 5 注射壓力的校核 15 3 1 6 鎖模力校核 16 3 1 7 模架的初選與校核 16 3 2 本章小結(jié) 18 第 4 章 模具設(shè)計 19 4 1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則 19 4 2 流道的設(shè)計 20 4 2 1 主流道的設(shè)計 20 4 2 2 冷料穴的設(shè)計 21 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 IV 4 2 3 分流道的設(shè)計 21 4 2 4 澆口套的設(shè)計 21 4 2 5 澆口的選擇 22 4 3 分型面的設(shè)計 23 4 4 確定型腔的排列方式 24 4 5 排氣槽的設(shè)計 25 4 6 拉料桿 25 4 7 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 26 4 7 1 導(dǎo)向機構(gòu)的作用 26 4 7 2 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 26 4 7 3 設(shè)計導(dǎo)套和導(dǎo)柱須注意的事項 27 4 7 4 導(dǎo)柱與導(dǎo)套 28 4 8 脫模機構(gòu)設(shè)計 28 4 8 1 確定推出機構(gòu) 28 4 8 2 氣動脫模 30 4 8 3 流道凝料的推出 31 4 9 本章小結(jié) 31 第 5 章 成型零件設(shè)計與計算 32 5 1 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計 32 5 2 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計 32 5 3 凹模尺寸的計算 33 5 3 1 凹模徑向尺寸的計算 33 5 3 2 凹模深度尺寸的計算 34 5 4 凸模尺寸的計算 35 5 4 1 凸模徑向尺寸的計算 35 5 4 2 凸模高度尺寸的計算 36 5 5 型腔側(cè)壁以及底板厚度尺寸 37 5 5 1 型腔側(cè)壁厚度計算 37 5 5 2 底板厚度計算 38 5 6 本章小結(jié) 38 第 6 章 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計 39 6 1 溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響 39 6 2 對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 39 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 V 6 3 冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則 39 6 4 本章小結(jié) 40 結(jié)論 41 致謝 42 參考文獻 43 附錄 44 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 1 第 1 章 緒論 模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備 它的作用是控制和限制材料 固態(tài)或 液態(tài) 的流動 使之形成所需要的形體 用模具制造零件以其效率高 產(chǎn)品質(zhì) 量好 材料消耗低 生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中 1 1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位 模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備 它的作用是控制和限制材料 固態(tài)或 液態(tài) 的流動 使之形成所需要的形體 用模具制造零件以其效率高 產(chǎn)品質(zhì) 量好 材料消耗低 生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè) 是國際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè) 模具生產(chǎn)技 術(shù)水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志 它在很大程度上 決定著產(chǎn)品的質(zhì)量 效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力 振興和發(fā)展我國的模具工業(yè) 正日益受到人們的關(guān)注 早在 1989 年 3 月中國政府頒布的 關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政 策要點的決定 中 將模具列為機械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位 模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個組成部分 又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要 領(lǐng)域 模具在機械 電子 輕工 汽車 紡織 航空 航天等工業(yè)領(lǐng)域里 日 益成為使用最廣泛的主要工藝裝備 它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中 60 90 的產(chǎn) 品的零件 組件和部件的生產(chǎn)加工 模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場的需求上 僅以汽車 摩托車行業(yè)的模 具市場為例 汽車 摩托車行業(yè)是模具最大的市場 在工業(yè)發(fā)達的國家 這一 市場占整個模具市場一半左右 汽車工業(yè)是我國國民經(jīng)濟五大支柱產(chǎn)業(yè)之一 汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件 經(jīng)濟型轎車和重型汽車 汽車模具作為發(fā)展重點 已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到了明確 汽車基本車型不斷增加 2005 年將達到 170 種 一個型號的汽車所需模具達幾千副 價值上億元 為了適應(yīng)市場的需 求 汽車將不斷換型 汽車換型時約有 80 的模具需要更換 中國摩托車產(chǎn)量 位居世界第一 據(jù)統(tǒng)計 中國摩托車共有 14 種排量 80 多個車型 1000 多個型 號 單輛摩托車約有零件 2000 種 共計 5000 多個 其中一半以上需要模具生 產(chǎn) 一個型號的摩托車生產(chǎn)需 1000 副模具 總價值為 1000 多萬元 其他行業(yè) 如電子及通訊 家電 建筑等 也存在巨大的模具市場 目前世界模具市場供不應(yīng)求 模具的主要出口國是美國 日本 法國 瑞 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 2 士等國家 中國模具出口數(shù)量極少 但中國模具鉗工技術(shù)水平高 勞動成本低 只要配備一些先進的數(shù)控制模設(shè)備 提高模具加工質(zhì)量 縮短生產(chǎn)周期 溝通 外貿(mào)渠道 模具出口將會有很大發(fā)展 研究和發(fā)展模具技術(shù) 提高模具技術(shù)水 平 對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展有著特別重要的意義 1 2 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀 自 20 世紀(jì) 80 年代以來 我國的經(jīng)濟逐漸起飛 也為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供 了巨大的動力 20 世紀(jì) 90 年代以后 大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速 模具工業(yè)的 總產(chǎn)值在 1990 年僅 60 億元人民幣 1994 年增長到 130 億元人民幣 1999 年 已達到 245 億元人民幣 2000 年增至 260 270 億元人民幣 今后預(yù)計每年仍 會以 10 15 的速度快速增長 目前 我國 17000 多個模具生產(chǎn)廠點 從業(yè)人數(shù)五十多萬 除了國有的專 業(yè)模具廠外 其他所有制形式的模具廠家 包括集體企業(yè) 合資企業(yè) 獨資企 業(yè)和私營企業(yè)等 都得到了快速發(fā)展 其中 集體和私營的模具企業(yè)在廣東和 浙江等省發(fā)展得最為迅速 例如 浙江寧波和黃巖地區(qū) 從事模具制造的集體 企業(yè)和私營企業(yè)多達數(shù)千家 成為我國國內(nèi)知名的 模具之鄉(xiāng) 和最具發(fā)展活力 的地區(qū)之一 在廣東 一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè) 為了提高其產(chǎn) 品的市場競爭能力 紛紛加入了對模具制造的投入 例如 科龍 美的 康佳 和威力等知名集團都建立了自己的模具制造中心 中外合資和外商獨資的模具 企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達地區(qū) 現(xiàn)已有幾千家 在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中 企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二 作為商品銷售的 約占三分之一 其中 沖壓模具約占 50 中國臺灣 40 塑料模具約占 33 中國臺灣 48 壓鑄模具約占 6 中國臺灣 5 其他各類模 具約占 11 中國臺灣 7 中國臺灣模具產(chǎn)業(yè)的成長 分為萌芽期 1961 1981 成長期 1981 1991 成熟期 1991 2001 三個階段 萌芽期 工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備與技術(shù)的不斷改進 由于紡織 電子 電氣 電機和機械業(yè)等產(chǎn)品外銷表現(xiàn)暢旺 連帶使得模具制造 維修業(yè)者和周邊廠商 如熱處理產(chǎn)業(yè)等 逐年增加 在此階段的模具包括 一般民生用品模具 鑄 造用模具 鍛造用模具 木模 玻璃 陶瓷用模具 以及橡膠模具等 1981 年 1991 年是臺灣模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長的時期 有 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 3 鑒于模具產(chǎn)業(yè)對工業(yè)發(fā)展的重要性日益彰顯 自 1982 年起 臺灣地區(qū)就將模 具產(chǎn)業(yè)納入 策略性工業(yè)適用范圍 大力推動模具工業(yè)的發(fā)展 以配合相關(guān)工 業(yè)產(chǎn)品的外銷策略 全力發(fā)展整體經(jīng)濟 隨著民生工業(yè) 機械五金業(yè) 汽機車 及家電業(yè)發(fā)展 沖壓模具與塑料模具 逐漸形成臺灣模具工業(yè)兩大主流 從 1985 年起 模具產(chǎn)業(yè)已在推行計算機輔助模具設(shè)計和制造等 CAD CAM 技術(shù) 所以臺灣模具業(yè)接觸 CAD CAM CAE CAT 技術(shù)的時間相當(dāng)早 成熟期 在國際化 自由化和國際分工的潮流下 1994 年 1998 年 由 臺灣地區(qū)政府委托金屬中心執(zhí)行 工業(yè)用模具技術(shù)研究與發(fā)展五年計劃 與 工 業(yè)用模具技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展計劃 以協(xié)助業(yè)界突破發(fā)展瓶頸 并支持產(chǎn)業(yè)升級 朝向開發(fā)高附加值與進口依賴高的模具 1997 年 11 月間臺灣憑借模具產(chǎn)業(yè)的 實力 獲得世界模具協(xié)會 ISTMA 認(rèn)同獲準(zhǔn)入會 正式成為世界模具協(xié)會會 員 整體而言 臺灣模具產(chǎn)業(yè)在這一階段的發(fā)展 隨著機械性能 加工技術(shù) 檢測能力的提升 以及計算機輔助設(shè)計 臺灣模具廠商供應(yīng)對象已由傳統(tǒng)的民 用家電 五金業(yè)和汽機車運輸工具業(yè) 提升到計算機與電子 通信與光電等精 密模具 并發(fā)展出汽機車用大型鈑金沖壓 大型塑料射出及精密鍛造等模具 1 3 塑料模具的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 20 世紀(jì) 80 年代開始 發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來 并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門 其產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的產(chǎn)值 改革開放以來 我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速 近年來 每年都以 15 的增長速度快速發(fā)展 許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展 加大了用于技術(shù)進步的投入力度 將技術(shù)進 步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力 此外 許多科研機構(gòu)和大專院校也開展了模具技 術(shù)的研究與開發(fā) 模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國成為世界超級制造大國的重要 原因 今后 我國要發(fā)展成為世界制造強國 仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展 成為模具制造強國 中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在 歷經(jīng)了半個多世紀(jì) 有了很大發(fā)展 模具 水平有了較大提高 在大型模具方面已能生產(chǎn) 48 約 122CM 大屏幕彩電塑 殼注射模具 6 5KG 大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板 等塑料模具 精密塑料模方面 以能生產(chǎn)照相機塑料件模具 多形腔小模數(shù)齒 輪模具及塑封模具 經(jīng)過多年的努力 在模具 CAD CAE CAM 技術(shù) 模具的 電加工和數(shù)控加工技術(shù) 快速成型與快速制模技術(shù) 新型模具材料等方面取得 了顯著進步 在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面作出了貢獻 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 4 盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步 部分模具已達到國際先進水平 但無 論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要 每年仍需進口 10 多億美元的 各類大型 精密 復(fù)雜模具 與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比 在模具技術(shù)上仍有 不小的差距 今后 我國模具行業(yè)應(yīng)在以下幾方面進行不斷的技術(shù)創(chuàng)新 以縮 小與國際先進水平的距離 1 注重開發(fā)大型 精密 復(fù)雜模具 隨著我國轎車 家電等工業(yè)的快速發(fā) 展 成型零件的大型化和精密化要求越來越高 模具也將日趨大型化和精密化 2 加強模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用 使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期 降 低模具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量 因此 模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日 漸廣泛 3 推廣 CAD CAM CAE 技術(shù) 模具 CAD CAM CAE 技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展 的一個重要里程碑 實踐證明 模具 CAD CAM CAE 技術(shù)是模具設(shè)計制造的 發(fā)展方向 可顯著地提高模具設(shè)計制造水平 4 重視快速模具制造技術(shù) 縮短模具制造周期 隨著先進制造技術(shù)的不斷 出現(xiàn) 模具的制造水平也在不斷地提高 基于快速成形的快速制模技術(shù) 高速 銑削加工技術(shù) 以及自動研磨拋光技術(shù)將在模具制造中獲得更為廣泛的應(yīng)用 1 4 本章小結(jié) 本章調(diào)查了模具在國民經(jīng)濟中的地位和我國模具技術(shù)和模具工業(yè)的現(xiàn)狀及 發(fā)展趨勢 分析了模具工業(yè)與國外技術(shù)的差距 以及如何來縮小差距 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 5 第 2 章 塑件成型工藝性分析 2 1 產(chǎn)品分析 1 制件如圖 2 1 2 2 所示 圖 2 1 塑料多格盒二維零件圖 圖 2 2 塑料多格盒三維零件圖 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 6 該塑件為多格盒而且深度較大 因此不方便脫模 因此需要在凸模上添加 進氣口 這樣在脫模時能保證腔內(nèi)腔外大氣壓強一致 脫模板能方便脫下塑件 也是因為塑件為多格 因此要考慮填充時進料得速度和是否能均勻填充 同時 還要不影響塑件外觀 這樣我們應(yīng)選用多點澆口 通過對塑件材料 形狀及外 形尺寸的觀察分析和設(shè)計方案制定 2 2 塑料材料成型特性與工藝參數(shù) 此次材料是采用 PP 注塑成的 查相關(guān)手冊可知 PP 聚丙烯 英文名稱 Polypropylene 分子式 C3H6 n 簡稱 PP 由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹 脂 有等規(guī)物 無規(guī)物和間規(guī)物三種構(gòu)型 工業(yè)產(chǎn)品以等規(guī)物為主要成分 聚 丙烯也包括丙烯與少量乙烯的共聚物在內(nèi) 通常為半透明無色固體 無臭無毒 由于結(jié)構(gòu)規(guī)整而高度結(jié)晶化 故熔點高達 167 耐熱 制品可用蒸汽消毒是其突 出優(yōu)點 密度 0 90g cm3 是最輕的通用塑料 耐腐蝕 抗張強度 30MPa 強度 剛性和透明性都比聚乙烯好 缺點是耐低溫沖擊性差 較易老化 但可分別通 過改性和添加抗氧劑予以克服 特點 無毒 無味 密度小 強度 剛度 硬度耐熱性均優(yōu)于低壓 聚乙烯 可在 100 度左右使用 具有良好的電性能和高 頻 絕緣 性不受濕度影響 但低溫時變脆 不耐磨 易老化 適于制作一般機械 零件 耐腐蝕零件和絕緣零件 常見的酸 堿有機溶劑對它幾乎不起作用 可 用于食具 材 料 聚 丙 烯 的 成 型 特 性 1 結(jié) 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(yīng) 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(yīng) 力 集 中 下表 2 1 介紹了聚丙烯 PP 的某些性能 表 2 1 熱塑性材料的某些性能 材料名稱 拉 伸彈性 模量 MPa 壓縮 比 成型 收縮率 與 鋼的摩 擦因數(shù) 泊 松比 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 7 聚 乙烯 HDPE LDPE 8 40 95 0 1 73 1 9 1 8 1 3 1 5 3 0 1 5 3 6 0 1 1 0 2 3 0 38 聚 丙烯 PP GFR 1 100 1 600 1 92 1 96 1 0 3 0 0 4 0 8 0 1 4 0 34 0 32 有 機玻璃 PMM A 與苯乙 烯共聚 3 160 3 500 0 5 0 7 0 35 聚 氯乙烯 硬 PVC 軟 PVC 2 400 4 200 2 3 2 3 0 2 0 4 1 5 3 0 聚 苯乙烯 GPC HIPS GFR 20 30 2 800 3 500 1 400 3 100 3 200 1 9 2 2 0 2 0 8 0 2 0 8 0 3 0 6 0 1 2 0 4 5 0 32 AB S 抗沖型 耐熱型 GFR 30 1 900 1 800 1 800 1 8 2 0 0 5 0 7 0 4 0 5 0 1 0 14 0 2 1 聚 甲醛 POM F 4 填 充 2 800 1 8 2 0 2 0 3 5 2 0 2 5 0 1 0 2 聚 碳酸脂 PC GFR 20 30 1 440 3 120 4 000 1 75 0 5 0 7 0 3 5 0 3 7 0 38 0 38 尼 PA101 1 2 0 1 0 0 3 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 8 龍 1010 0 GFR 30 800 8 700 2 1 2 5 0 3 0 6 1 尼 龍 6 PA101 0 GFR 30 2 600 2 0 2 1 1 0 2 5 0 3 0 6 0 2 6 尼 龍 66 PA66 GFR 30 1 250 2 880 6 020 1 260 2 0 2 1 1 0 2 5 0 4 0 55 2 3 塑件的注射工藝參數(shù)的確定 PP 的注射成型工藝參數(shù) 注塑機類型 螺桿式 噴嘴形式 直通式 料筒一區(qū) 180 200 料筒二區(qū) 200 220 料筒三區(qū) 160 170 噴嘴溫度 170 190 模具溫度 40 80 注塑壓力 MPa 70 120 注塑時間 s 0 5 保壓時間 s 20 60 冷卻時間 s 15 50 成型周期 s 40 120 干 燥 處 理 如 果 儲 存 適 當(dāng) 則 不 需 要 干 燥 處 理 熔 化 溫 度 220 275C 注 意 不 要 超 過 275C 模 具 溫 度 40 80C 建 議 使 用 50C 結(jié) 晶 程 度 主 要 由 模 具 溫 度 決 定 注 射 壓 力 可 大 到 1800bar 注 射 速 度 通 常 使 用 高 速 注 塑 可 以 使 內(nèi) 部 壓 力 減 小 到 最 小 如 果 制 品 表 面 出 現(xiàn) 了 缺 陷 那 么 應(yīng) 使 用 較 高 溫 度 下 的 低 速 注 塑 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 9 流 道 和 澆 口 對 于 冷 流 道 典 型 的 流 道 直 徑 范 圍 是 4 7mm 建 議 使 用 通 體 為 圓 形 的 注 入 口 和 流 道 所 有 類 型 的 澆 口 都 可 以 使 用 典 型 的 澆 口 直 徑 范 圍 是 1 1 5mm 但 也 可 以 使 用 小 到 0 7mm 的 澆 口 對 于 邊 緣 澆 口 最 小 的 澆 口 深 度 應(yīng) 為 壁 厚 的 一 半 最 小 的 澆 口 寬 度 應(yīng) 至 少 為 壁 厚 的 兩 倍 PP 材 料 完 全 可 以 使 用 熱 流 道 系 統(tǒng) 2 4 料的成型收縮及尺寸精度 塑料制件從模具中取出發(fā)生尺寸收縮的特性稱為塑料的收縮性 因為塑料 制件的收縮率不僅于塑料本身的熱脹冷縮性質(zhì)有關(guān) 而且還與模具結(jié)構(gòu)及成型 工藝條件有關(guān) 故將塑料制件的收縮稱為成型收縮 由于塑料多格盒壁厚較薄 因此對模具的精度要求較高 初選精度等級為 6 級 查表得聚丙烯的成型收縮率為 1 0 2 5 2 5 注射成型工藝過程 1 預(yù)烘干 裝入料斗 預(yù)塑化 注射裝置準(zhǔn)備注射 注射 保 壓 冷卻 脫模 塑件送下工序 2 清理模具 涂脫模劑 合模 注射 2 6 本章小結(jié) 本章主要介紹了本設(shè)計使用的材料聚丙烯的基本特性 主要用途與其成型 特點 通過分析聚丙烯材料的特性及工藝參數(shù) 確定了本設(shè)計提供塑件的壁厚 和表面質(zhì)量 使用 CAD 繪圖軟件繪制出塑料多格盒的二維圖形 又使用 Pro E 三維繪圖軟件繪制出塑料多格盒的三維圖形 知道了此塑件的體積與質(zhì)量 為 以后的設(shè)計奠定了基礎(chǔ) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 10 第 3 章 注塑機的選擇 3 1注射機的選擇 1956年制造出世界上第一臺往復(fù)螺桿式注塑機 這是注塑成型工藝技術(shù)的 一大突破 目前注塑機加工的塑料量是塑料產(chǎn)量的30 注塑機的產(chǎn)量占整個塑 料機械產(chǎn)量的50 成為塑料成型設(shè)備制造業(yè)中增長最快 產(chǎn)量最多的機種之一 3 1 1 注塑機簡介 根據(jù)塑料注射成型過程 一般可將注射機分為以下幾個部分 1 注射裝置 2 合模裝置 3 液壓傳動和電器控制 隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展 注射機控制系統(tǒng)升級換代很快 微型計算機 控制的注射機已較常見 其控制系統(tǒng)由CPU 存儲器 顯示器等組成 并有初 始化和調(diào)試 注射和模具動作 壓力和速度控制 數(shù)字PID調(diào)節(jié) 油路和診斷 等功能軟件 注塑機的分類方式很多 目前尚未形成完全統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的分類方法 常用的說 法有 1 按設(shè)備外形特征分類 臥式 立式 直角式 多工位注塑機 2 按加工能力分類 超小型 小型 中型 大型和超大型注塑機 此外還有按用途分類和按合模裝置的特征分類 但日常生活中用的較少 注 射機為塑料注射成型所用的主要設(shè)備 圖3 1所示為最常用的臥式注射機 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 11 圖3 1 臥式注射機外形 1 鎖模液壓缸 2 鎖模機構(gòu) 3 動模板 4 推桿 5 定模板 6 控制臺 7 料筒及加熱器 8 料斗 9 定量供料裝置 10 注射缸 注射成型時注射模具安裝在注射機的動模板和定模板上 由鎖模裝置合模 并鎖緊 塑料在料筒內(nèi)加熱呈熔融狀態(tài) 由注射裝置將塑料熔體注入型腔內(nèi) 塑料制品固化冷卻后由鎖模裝置開模 并由推出裝置將制件推出 3 1 2 注塑機基本參數(shù) 注塑機的主要參數(shù)有公稱注射量 注射壓力 注射速度 塑化能力 鎖模力 合模 裝置的基本尺寸 開合模速度 空循環(huán)時間等 這些參數(shù)是設(shè)計 制造 購買和使用注 塑機的主要依據(jù) 1 公稱注塑量 指在對空注射的情況下 注射螺桿或柱塞做一次最大注射行 程時 注射裝置所能達到的最大注射量 反映了注塑機的加工能力 2 注射壓力為了克服熔料流經(jīng)噴嘴 澆道和型腔時的流動阻力 螺桿 或柱塞 對 熔料必須施加足夠的壓力 我們將這種壓力稱為注射壓力 3 注射速率 為了使熔料及時充滿型腔 除了必須有足夠的注射壓力外 熔料 還必須有一定的流動速率 描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度 常用的注射速率如表3 1所示 表3 1 注射量與注射時間的關(guān)系 注射 量 Cm 3 12 5 2 50 5 00 1 000 2 000 4 000 60 00 10 000 注射 速率 Cm s 12 5 2 00 3 33 5 70 8 90 1 330 16 00 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 12 20 00 注射 時 s 1 1 25 1 5 1 75 2 25 3 3 7 5 5 4 塑化能力 單位時間內(nèi)所能塑化的物料量 塑化能力應(yīng)與注塑機的整個成 型周期配合協(xié)調(diào) 若塑化能力高而機器的空循環(huán)時間長 則不能發(fā)揮塑化裝置的 能力 反之則會加長成型周期 5 鎖模力 注塑機的合模機構(gòu)對模具所能施加的最大夾緊力 在此力的作用 下模具不應(yīng)被熔融的塑料所頂開 6 合模裝置的基本尺寸 包括模板尺寸 拉桿空間 模板間最大開距 動模板 的行程 模具最大厚度與最小厚度等 這些參數(shù)規(guī)定了機器加工制件所使用的模 具尺寸范圍 7 開合模速度 為使模具閉合時平穩(wěn) 以及開模 推出制件時不使塑料制件損 壞 要求模板在整個行程中的速度要合理 即合模時從快到慢 開模時由慢到快在 到停 8 空循環(huán)時間 在沒有塑化 注射保壓 冷卻 取出制件等動作的情況下 完成 一次循環(huán)所需的時間 3 1 3 型腔的配置 型腔的配置決定了模具結(jié)構(gòu)總體方案的設(shè)計 一但型腔布置完成 澆注系 統(tǒng)走向和類型便確定 冷卻系統(tǒng)和脫模機構(gòu)在配置型腔時也必須統(tǒng)籌考慮 若 冷卻通道布置與推桿孔 螺孔發(fā)生沖突時要在型腔配置中進行協(xié)調(diào) 當(dāng)型腔 澆注系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng) 脫模機構(gòu)的初步位置確定后 模板的外行尺寸也基本確 定 多型腔在模具上通常采用圓形排列 H 形排列 直線形排列以及復(fù)合排列 等 在設(shè)計時應(yīng)注意如下幾點 1 盡可能采用平衡式排列 以便構(gòu)成平衡式澆注系統(tǒng) 確保塑件質(zhì)量的均 一穩(wěn)定 2 型腔布置和澆口開設(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 如圖 3 2 b 的布局就比 3 2 a 的布局合理 3 盡量使型腔排列得緊湊一些 以便減小模具的外形尺寸 如圖 3 3 所示 圖 b 的布局優(yōu)于圖 a 布局 因為圖 b 的模板總面積小 可節(jié)省鋼材 減輕模具質(zhì)量 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 13 4 型腔的圓形排列所占的模板尺寸大 雖有利于澆注系統(tǒng)的平衡 但加工 麻煩 除圓形制品和一些高精度制品外 在一般情況下常用直線排列和 H 形排 列 從平衡的角度來看應(yīng)盡量選擇 H 形排列 從平衡的角度來看應(yīng)盡量選擇 H 形排列 如圖 3 4 b c 的布局比 a 要好 a b 圖 3 2 型腔的布置力求對稱 a b 圖 3 3 型腔的布置力求緊湊 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 14 圖 3 4 一模十六腔的幾種排列方案 注塑模的型腔數(shù)目 可以是一模一腔 也可以是一模多腔 在型腔數(shù)目的確定 時主要考慮以下幾個有關(guān)因素 1 塑件的尺寸精度 2 模具制造成本 3 注塑成型的生產(chǎn)效益 4 模具制造難度 型腔數(shù)的確定有多種方法 本題采用注射機的注射量來確定它的數(shù)目 其 公式如下 n 2 G C V 3 1 式中 G 注射機的實際公稱注射量 cm3 V 單個制品的體積 cm3 C 澆道和澆口的總體積 cm3 生產(chǎn)中每次實際注射量應(yīng)為公稱注射量 G 的 0 75 0 45 倍 現(xiàn)取 0 7G 進行計算 每件制品所需澆注系統(tǒng)的體積為制品體積的 0 2 1 倍 現(xiàn)取 C 0 6V 進行計算 由公式 3 1 得 n2 0 7G 0 6V V 0 6994 取一個 根據(jù)制件的最后要求 最后確定模具為一模一腔的模具結(jié)構(gòu) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 15 3 1 4 塑件的參數(shù)計算 1 根據(jù)塑件形狀估算體積 V 417 464mm 塑件的質(zhì)量 M V 3 2 417 464 0 90 375 7176g 式中 M 塑件的質(zhì)量 kg V 塑件的體積 cm 3 塑件的密度 kg cm3 由公式 3 2 得 M 375 7176g 2 注射機的選擇 根據(jù)注射所需的壓力和塑件的重量以及其它情況 可初步選用的注射機為 SZY 1000 型注塑成型機 該注塑機的各參數(shù)如表 3 2 所示 表 3 2 注塑機參數(shù) 理論注射量 cm 3 1000 移模行程 mm 700 螺桿直徑 mm 85 最大模具厚度 mm 700 注射壓力 Mpa 121 最小模具厚度 mm 300 鎖模力 KN 4500 噴嘴球半徑 mm 18 拉桿內(nèi)間距 mm 650 550 噴嘴口孔徑 mm 7 5 3 1 5 注射壓力的校核 注塑機的最大注塑量應(yīng)大于制品的質(zhì)量或體積 包括流道及澆口凝料和飛 邊 通常注塑機的實際注塑量最好是注塑機的最大注塑量的 80 所以選用 的注塑機最大注塑量應(yīng)滿足 0 8 V 機 V 塑 V 澆 3 3 式中 V 機 注塑機的最大注塑量 1000cm 3 V 塑 塑件的體積 該產(chǎn)品 V 塑 404 216cm 3 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 16 V 澆 澆注系統(tǒng)體積 該產(chǎn)品 V 澆 13 248cm 3 故由公式 3 3 V 機 417 464cm3 3 1 6 鎖模力校核 F 鎖 PA 3 4 式中 p 熔融型料在型腔內(nèi)的壓力 A 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和 經(jīng)計算 A 10920 mm3 F 鎖 注塑機的額定鎖模力 故由公式 3 4 F 鎖 pA 200Mpa 10920 mm3 選定的注塑機的鎖模力為 4500KN 滿足要求 3 1 7 模架的初選與校核 1 模架的選定 目前塑料注塑模具標(biāo)準(zhǔn)模架國家標(biāo)準(zhǔn)有兩個 即 塑料注射模中小型模架 及技術(shù)條件 GB T12556 90 和 塑料注射模大型模架 GB T12556 90 本設(shè)計中考慮到塑料多格盒型腔較深 故將多格盒腔模板分為兩塊模板的加工 方法 這樣可以較好的解決深腔底部的型腔板加工困難的工藝問題 經(jīng)過各方 面的協(xié)調(diào)考慮與比較 使用非標(biāo)準(zhǔn)模架 如下圖 3 5 所示 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 17 圖 3 5 模架 2 模具與注射機安裝部分相關(guān)尺寸校核 模具閉合高度長寬尺寸要與注塑機模板尺寸和拉桿間距相合適 模具長 模具寬 拉桿面積 3 5 由公式 3 5 得 175000 357500 3 模具閉合高度校核 Hmax H Hmin 3 6 式中 Hmin 注塑機允許最小模厚 取值為 300mm Hmax 注塑機允許最大模厚 取值為 700mm H 模具閉合高度 取值為 536mm 故模具的閉合高度滿足設(shè)計要求 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 18 4 開模行程校核 注塑機的最大行程與模具厚度有關(guān) 如全液壓合模機構(gòu)的注塑機 故注塑 機的開模行程應(yīng)滿足下式 S 機 H 模 Hmin H1 H2 a 5 10 3 7 式中 S 機 注塑機最大開模行程 取值為 700mm H1 頂出距離 取值為 115mm H2 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度 取值為 200mm a 取出澆注系統(tǒng)凝料所需澆口板與固定模板之間的距離 由公式 3 7 得 464 335 滿足設(shè)計要求 3 2 本章小結(jié) 對注射機的結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)概述 通過對塑件的體積和質(zhì)量的計算和對注 射機的校核 初步選用國產(chǎn)注射機的型號和工藝參數(shù) 并對一系列的參數(shù)進行 校核 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 19 第 4 章 模具設(shè)計 4 1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則 所謂澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道的始端到型腔之間的熔體進料通 道 澆注系統(tǒng)可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道凝料澆注系統(tǒng)兩類 此次設(shè)計主要 介紹普通流道澆注系統(tǒng) 普通流道澆注系統(tǒng)由主流道 分流道 澆口 冷料穴四部分組成 澆注系 統(tǒng)的作用是使來自注射模噴嘴的塑料熔體平穩(wěn)而順利的充模 壓實和保壓 澆注系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 1 適應(yīng)塑件的工藝性 為此 應(yīng)深入了解塑料的工藝性 分析澆注系統(tǒng)對 塑料熔體流動的影響 以及在充模 保壓補縮和倒流各階段中 型腔內(nèi)塑料的 溫度 壓力變化情況 以便設(shè)計出適合塑料工藝特性的理想的澆注系統(tǒng) 保證 塑件的質(zhì)量 2 排氣良好 排氣的順利與否直接影響成型過程和塑件質(zhì)量 不能順利排 氣會使注射成型過程充填不滿或產(chǎn)生明顯的熔接痕等缺陷 因此 澆注系統(tǒng)應(yīng) 能順利地引導(dǎo)熔體充滿型腔 并在填充過程中不產(chǎn)生紊流或渦流 是型腔內(nèi)的 氣體能順利地排出 3 流程要短 在保證成型質(zhì)量和滿足良好排氣的前提下 盡量縮短熔體的 流程和減少拐彎 以減少熔體壓力和熱量損失 保證必需的充填型腔的壓力和 速度 縮多填充及冷卻時間縮多 縮短成型周期 從而提高效率 減少塑料用 量 提高熔接痕強度 或使溶接痕不明顯 對于大型塑件可采用多澆口進料 從而縮短流程 4 避免料流直沖型芯或嵌件 高速熔體進入型腔時 要盡量避免料流直沖 小型芯或嵌件 以防型芯和嵌加變形和位移 5 修整方便 保證塑件外觀質(zhì)量 設(shè)計澆注系統(tǒng)時要結(jié)合塑件大小 結(jié)構(gòu) 形狀 壁厚及技術(shù)要求 綜合考慮澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 澆口數(shù)量和位置 做 到去除 修整澆口方便 無損塑件的美觀和使用 例如電視機 錄音機等外殼 澆口絕不能開設(shè)在對外觀有嚴(yán)重影響的外表面上 而應(yīng)設(shè)在隱蔽處 6 防止塑件變形 由于冷卻收縮的不均勻性或需要采用多澆口進料時 澆 口收縮等原因可能引起塑件變形 設(shè)計時應(yīng)采取必要措施以減少或消除塑件變 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 20 形 7 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積應(yīng)盡量小 容積也應(yīng)盡量少 這樣既能 減少塑料耗量 又能減小所需鎖模力 8 澆注系統(tǒng)的位置盡量與模具的軸線對稱 澆注系統(tǒng)與型腔的布置應(yīng)盡量 減小模具的尺寸 4 2 流道的設(shè)計 4 2 1 主流道的設(shè)計 按按主流道的軸線與分型面的關(guān)系 澆注系統(tǒng)有直澆注系統(tǒng)和橫澆注系統(tǒng) 在臥式和立式注射機中 主流道軸線垂直于分型面 屬于直澆注系統(tǒng) 在直角 式注射機中 主流道軸線平行于分型面 屬于橫澆注系統(tǒng) 澆口套又稱為主流道襯套 主流道上端與注射機噴嘴緊密接觸 因此其 尺寸應(yīng)該按注射機噴嘴尺寸選擇 澆口套的長度按模具模板厚度尺寸選取 主流道一般位于模具中心線上 它與注射機噴嘴的軸線重合 以利于澆注 系統(tǒng)的對稱布置 主流道一般設(shè)計得比較粗大 以利于熔體順利地向 分流道 流動 但不能太大 否則會造成塑料消耗增多 反之主流道也不宜過小 否則 熔體流動阻力增大 壓力損失大 對沖模不利 因此 主流道尺寸必須恰當(dāng) 通常對于黏度大的塑料或尺寸較大的塑件 主流道截面尺寸應(yīng)設(shè)計得大一些 對于黏度小的塑件或尺寸較小的塑件 主流道截面尺寸設(shè)計得小一些 為了便于凝料從主流道拔出 主流道設(shè)計成圓錐形 其半錐角 6 2 取 內(nèi)壁必須光滑 粗糙度 Ra 一般為 小端直徑一般取 2 m 63 0 比注射機噴嘴直徑大 Ra 主流道的長度m6 31 5 0r 1 5 有定模座厚度確定 一般總長度不超過 60mm 根據(jù)設(shè)計手冊查得 SZY 1000 型注射機噴嘴有關(guān)尺寸如下 噴嘴前端孔徑 d 0 7 5mm 噴嘴前端球面半徑 R 0 18mm 為了使凝料能順利拔出 主流道的小端直徑 D 應(yīng)稍大于注射噴嘴直徑 d D d 0 5 1 mm 4 1 根據(jù)公式 4 1 D 8 5mm 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 21 主流道的半錐角 通常為 1 2 過大的錐角會產(chǎn)生湍流或渦流 卷入空氣 過小的錐角使凝料脫模困難 還會使充模時熔體的流動阻力過大 此處的錐角 選用 2 經(jīng)換算得主流道大端直徑 D 17mm 為使熔料順利進入分流道 可 在主流道出料端設(shè)計半徑 6mm 的圓弧過渡 主流道的長度 L 一般控制在 60mm 之內(nèi) 可取 L 55mm 4 2 2 冷料穴的設(shè)計 冷料穴的作用是儲存因兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料以及熔體流動的前鋒冷 料 以防止熔體冷料進入型腔 冷料穴位于主流道正對面的動模板上 或處于 分流道末端 其作用是接受料流前鋒的 冷料 防止 冷料 進入型腔而影響塑 件質(zhì)量 開模時又能將主流道的凝料拉出 冷料井的直徑宜大于大端直徑 長 度約為主流道大端直徑 4 2 3 分流道的設(shè)計 分流道在設(shè)計時應(yīng)考慮盡量減小在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫 度的降低 同時還要考慮減小流道的容積 圓形和正方形流道的效率最高 當(dāng) 分型面為平面時一般采用圓形的截面流道 但考慮到加工的方便性 可采用半 圓形的流道 一般分流道直徑在 3 10mm 范圍內(nèi) 分流道的截面尺寸可根據(jù)制品所用 的塑料品種 重量和壁厚 以及分流道的長度由 中國模具設(shè)計大典 第 2 卷 中圖 9 2 12 所示的經(jīng)驗曲線來選定 經(jīng)查取 D 8mm 較為合適 分流道長度 取 L 90mm 從圖 9 2 14 中查得修正系數(shù) fL 1 02 則分流道直徑經(jīng)修正后為 D D f L 8 1 02 8 16 取 D 8mm 4 2 4 澆口套的設(shè)計 由于主澆道要于高溫塑料及噴嘴接觸和碰撞 所以要模具的主流道部分通 常設(shè)計成可以拆卸更換的主流道襯套 主流道小端入口處與注射機噴嘴反復(fù)接 觸 屬易損件 對材料要求較嚴(yán) 因而模具主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的 主流道襯套形式 俗稱澆口套 以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱 處理 本次選用的澆口套如圖 4 1 所示 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 22 圖4 1 澆口套 4 2 5 澆口的選擇 澆口是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短流道 也是澆注系統(tǒng)的關(guān)健部 分 澆口的形狀 數(shù)量 尺寸和位置對塑件質(zhì)量影響很大 澆口能使從分流道 送來的熔融塑料的流速產(chǎn)生加速 形成理想的流態(tài) 順序迅速地充滿型腔 同 時還可封閉型腔防止熔料倒流 并在成型后便于使?jié)部谂c塑件分離 澆口表面 粗糙度不高于 否則產(chǎn)生摩擦阻力 模具設(shè)計時 澆口的位置及尺寸mRa 4 0 要求比較嚴(yán)格 初步試模后還需進一步修改澆口尺寸 無論采用何種澆口 其 開設(shè)位置對塑件成型性能及質(zhì)量影響很大 因此合理選擇澆口的開設(shè)位置是提 高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié) 同時澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu) 總之要使塑件具有 良好的性能與外表 一定要認(rèn)真考慮澆口位置的選擇 通常要考慮以下幾項原 則 1 避免引起熔體破裂現(xiàn)象 2 有利于熔體流動和縮補口 3 保證流動比在允許范圍內(nèi) 4 有利于型腔內(nèi)氣體排出 5 減少塑件熔接痕增加熔接強度 6 防止撩流將型芯或嵌件擠壓變形 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 23 7 高分子取向?qū)λ芗阅艿挠绊?對于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式 設(shè)計應(yīng)盡量保證 所有的型腔同時得到均一的充填和成型 一般在塑件形狀及模具結(jié)構(gòu)允許的情 況下 應(yīng)將從主流道到各個型腔的分流道設(shè)計成長度相等 形狀及截面尺寸相 同 型腔布局為平衡式 的形式 綜合以上分析 塑料多格盒澆口設(shè)計成多點 點澆口形式來保證以上的技術(shù)要求 1 點澆口尺寸確定 1 直徑 d 0 5 1 8mm 2 長度 l 0 5 2 0mm 2 澆口位置與數(shù)目 根據(jù)澆口選擇和多格盒的具體結(jié)構(gòu)特點 將點澆口設(shè)在多格盒的底部比較 合適 為了更好的成型將點澆口設(shè)計成對角線形式的五點交口 4 3 分型面的設(shè)計 如何確定分型面 需要考慮的因素比較復(fù)雜 由于分型面受到塑件在模具 中的成型位置 澆注系統(tǒng)設(shè)計 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度 嵌件位置形狀以及 推出方法 模具的制造 排氣 操作工藝等多種因素的影響 因此在選擇分型 面時應(yīng)綜合分析比較 從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案 選擇分型面時一 般應(yīng)遵循以下幾項原則 1 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處 2 便于塑件順利脫模 盡量使塑件開模時留在動模一邊 3 保證塑件的精度要求 4 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求 5 便于模具加工制造 6 對成型面積的影響 7 對排氣效果的影響 8 對側(cè)向抽芯的影響 本次設(shè)計中 因采用針點澆口 所以需要增設(shè)一個取出澆注系統(tǒng)凝料的輔 助分型面 如圖 4 2 所示 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 24 圖 4 2 分型面的選擇 4 4 確定型腔的排列方式 本塑件在注射時采用一模一件 即模具需要一個型腔 綜合考慮澆注系統(tǒng) 模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等因素 采用圖 4 3 所示的型腔排列方式 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 25 圖 4 3 型腔排列 4 5 排氣槽的設(shè)計 塑料熔體在填充模具的型腔過程中同時要排出型強及流道原有的空氣 除 此以外 塑料熔體會產(chǎn)生微量的分解氣體 這些氣體必須及時排出 否則 被 壓縮的空氣產(chǎn)生高溫 會引起塑件局部碳化燒焦 或塑件產(chǎn)生氣泡 或使塑件 熔接不良引起強度下降 甚至充模不滿 因該模具為小型模具 且分型面適宜 可利用分型面排氣 所以無需設(shè)計 排氣槽 4 6 拉料桿 為了使主流道凝料能順利從澆口套中脫出 往往使冷料穴兼有開模時將主 流道凝料拉出而附在動模一邊的作用 依據(jù)拉料方式不同常見冷料穴與拉桿結(jié) 構(gòu)有 帶鉤形拉料桿的冷料穴 帶球頭拉料桿的冷料穴 無拉桿的冷料穴 多 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 26 格盒模具結(jié)構(gòu)采用帶球頭拉料桿和冷料穴 其組合形式見裝配圖 4 7 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 4 7 1 導(dǎo)向機構(gòu)的作用 任何一副模具在定動模之間都設(shè)置有導(dǎo)向機構(gòu) 其作用有如下 1 定位作用 合模時維持動定模之間的一定方位 合模后保持模腔的正 確形狀 2 導(dǎo)向作用 合模時引導(dǎo)動默按序閉合 防止損壞型芯 并承受一定的 側(cè)向力 3 承載作用 采用推件板脫模或三板式模具結(jié)構(gòu) 導(dǎo)柱有承受推件板和 定模型腔板的重載荷作用 4 保持運動平穩(wěn)作用 對于大中型模具的脫模結(jié)構(gòu) 有保持機構(gòu)運動靈 活平穩(wěn)的作用 4 7 2 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 1 導(dǎo)柱 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式 帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱 有的導(dǎo)柱 開設(shè)油槽 內(nèi)存潤滑劑 以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩檫 小型模具和生產(chǎn)批量小的模 具主要采用帶頭導(dǎo)柱 大型模具和生產(chǎn)批量大的模具多采用有肩導(dǎo)柱 中小型 模具導(dǎo)柱直徑約為模板兩直角邊之和的 1 20 1 35 大型模具導(dǎo)柱直徑約為模 板兩直角邊之和的 1 30 1 40 具體直徑可查塑料模架標(biāo)準(zhǔn) 國家規(guī)定導(dǎo)柱頭 部為接錐形 截錐形長度為導(dǎo)柱直徑的 1 3 半錐角為 10 15 也有頭部采 用半球形的導(dǎo)柱 導(dǎo)柱具體尺寸可查有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn) 2 導(dǎo)套 直導(dǎo)套多用于較薄的模板 比較厚的模板須采用帶頭導(dǎo)套 導(dǎo)套 壁厚通常在 3 10mm 視內(nèi)孔大小而定 大者取大值 帶頭導(dǎo)套軸向固定容易 直導(dǎo)套裝入模板后 應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu) 導(dǎo)套具體尺寸可查有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn) 如圖 4 4 所示 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 27 圖 4 4 導(dǎo)柱 導(dǎo)套示意圖 4 7 3 設(shè)計導(dǎo)套和導(dǎo)柱須注意的事項 1 合理布置導(dǎo)柱位置 導(dǎo)柱中心至模具外緣至少應(yīng)有一個導(dǎo)柱直徑的厚度 導(dǎo)柱不應(yīng)設(shè)在矩形模模具四角的危險斷面上 通常設(shè)在長邊離中心線的 1 3 處 最安全 導(dǎo)柱布置方式常采用等直徑不對稱布置 或不等直徑對稱布置 2 導(dǎo)柱工作部分長度應(yīng)比型芯端面高出 6 8mm 以確保其導(dǎo)向與引導(dǎo)用 3 導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用 H7 f7 低精度時采用 H8 f8 甚至 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 28 H9 f9 導(dǎo)柱固定部分配合精度采取 H7 k6 導(dǎo)套外徑的配合精度采取 H7 6 配合長度通常取配合直徑 1 5 2 倍 其余部分可以擴孔 以減小摩檫 并降低 加工難度 4 導(dǎo)柱與導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨性 多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理 其硬度 為 HRC48 55 也可采用 T8 或 T10 碳素工具鋼 經(jīng)淬火處理 導(dǎo)柱工作部分 的粗糙度為 RaR0 4 固定部分為 Ra0 8 導(dǎo)套內(nèi)外圓柱面表面粗糙度取 Ra0 8 為妥 5 導(dǎo)柱可以設(shè)置在動模一邊或定模一邊 設(shè)在動模一邊可以保護型芯不受 損壞 設(shè)在定模一邊便于塑件脫模 一般情況下導(dǎo)柱多設(shè)在有型芯的一邊 有 時動定模兩邊均設(shè)有導(dǎo)柱 分別起著不同的作用 6 導(dǎo)柱頭部應(yīng)制成截錐形或球頭型 導(dǎo)套的前端也應(yīng)導(dǎo)角 一般導(dǎo)角半徑 為 1 2mm 4 7 4 導(dǎo)柱與導(dǎo)套 在模具中添加導(dǎo)柱導(dǎo)套來對凸模固定板 推板 型腔板 流道板進行定位 導(dǎo)向作用 除了在模具中安裝以上所說的一組導(dǎo)柱導(dǎo)套外還在定模板和推料板上安裝 兩組限位拉桿來對定模板 推料板 流道板 型腔板進行定位與導(dǎo)向的作用 其圖見總裝圖 4 8 脫模機構(gòu)設(shè)計 4 8 1 確定推出機構(gòu) 在注射成型的每一個循環(huán)中 都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出 模具中這種脫出型件的機構(gòu)稱為推出機構(gòu) 或稱脫模機構(gòu) 推出機構(gòu)的作用 包刮推出 取出兩個動作 即首先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具松動分離 稱為脫出 然后把其脫出物體從模具內(nèi)取出 脫模機構(gòu)的設(shè)計原則 1 塑料滯留于動模邊 以便借助于開模力驅(qū)動脫模裝置 完成脫模動作 致使模具結(jié)構(gòu)簡單 2 防止塑件變形或損壞 正確分析塑件對模腔的粘附力的大小及其所在 部位 與針對性的選擇合適的脫模裝置 是推出重心與脫模阻力中心重合 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 29 3 力求良好的塑件外觀 在選擇頂出位置時 應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)?塑件外觀影響不大的部位 在采用推桿脫模時 尤其要注意這個問題 4 結(jié)構(gòu)合理可靠 脫模機構(gòu)應(yīng)工作可靠 運動靈活 制造方便 更換容 易 且具有足夠的強度和剛度 1 脫模力的計算 將塑件從包緊的型芯上脫出時所需克服的阻力稱為脫模力 塑成型后由于 體積收縮 對型芯產(chǎn)生包緊力 塑件要從型芯上脫出就必須克服因包緊離而產(chǎn) 生的摩擦阻力 4 2 sinco max AqF 式中 最大脫模力或開模力 N 型芯或凸模被塑件包緊部分的面積 A 124442m2 由塑件收縮率產(chǎn)生的單位面積上的正壓力 一般取8 12MPa q 摩擦系數(shù) 一般取0 1 0 3 脫模斜度 根據(jù)公式 4 2 sinco max AqF 3 0sin co15 0 124 KN3 8 由以上計算得出推板推出一個塑件的最大脫模力為 Fmax 推總 KN043 18 模具為一模一腔 則模具總的推桿推出的最大脫模力為 2 推桿直徑的計算 板時應(yīng)有足夠的穩(wěn)定性 其受力狀態(tài)可簡化為一端固定 一端鉸支的壓桿 穩(wěn)定性模型 根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式推導(dǎo)推桿直徑計算式為 d K l2Qe nE 1 4 4 3 推桿直徑確定后 還應(yīng)用下式進行強度校核 c 4Qe n d2 s 4 4 式中 d 推桿直徑 mm K 安全系數(shù) 通常取 K 1 5 2 本次設(shè)計取 2 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 30 l 推桿的長度 mm 取值為 102 Q e 脫模力 N 取值為 1372 45 E 推桿材料的彈性模量 MP a 取值為 2 1 105 n 推桿根數(shù) 取值為 4 c 推桿所受的壓應(yīng)力 MP a s 推桿材料的屈服點 MP a 取值為 360 將以上各數(shù)據(jù)代入 4 3 式得 d 19 06mm 圓整取 20mm 將以上各數(shù)據(jù)代入 4 4 式進行校核 c 4Qe n d2 17 47 MPa s 360 MPa 所以此推桿符合要求 4 8 2 氣動脫模 由于多格盒為深腔 因此應(yīng)該在模具的凸模上設(shè)置進氣裝置來輔助脫模 如下圖 4 5 所示 圖 4 5 進氣裝置 工