274 水管三通管塑料模具
274 水管三通管塑料模具,水管,三通,塑料模具
1目录一 塑件工艺性分析二 计算塑件的体和质量三 初选塑件的体积和质量四 分型面的选择,型腔的数目和排列方式五 成型零部件结构设计六 浇注系统的设计七 设备的校核八 导向机构的设计九 脱模机构的设计十 侧抽芯机构的设计十一 模架的设计十二 设计心得2一塑料的工艺性分析塑件的原材料分析该塑件的原材料为聚氯乙烯(PVC),则其相关资料如下:主要用途:聚氯乙烯是世界上产量最大的塑料品种之一,其价格便宜,应用广泛由于聚氯乙烯的化学稳定性高,所以可用于制作防腐管道,管件,输油管,离心泵和鼓风机等聚氯乙烯硬板广泛用于化学工业上制作各种贮槽的衬里,建筑物的瓦楞板,门窗结构,墙壁装饰物等建筑用材由于电气绝缘性能优良,聚氯乙烯在电气,电子工业中,用于制造插座,插头,开关和电缆在日常生活中,聚氯乙烯用与制造凉鞋,雨衣,玩具和人造革等基本特性:聚氯乙烯树脂为白色或浅黄色粉末,是线型结构,非结晶型的高聚物,其可溶性和可熔性较差,加热后塑性也很差,故纯聚氯乙烯不能直接用作塑料,一般都应加入添加剂在聚氯乙烯树脂中加入少量的增塑剂,可制成硬质聚氯乙烯,而软质聚氯乙烯树脂中则含有较多的增塑剂,起塑性,流动性比硬质聚氯乙烯好纯聚氯乙烯 34.1cmg=加入了增塑剂和填料等的聚氯乙烯塑件的密度范围一般为 15.硬聚氯乙烯有叫好的抗拉,抗弯,抗压和抗冲击性能,可单独用做结构材02料软聚氯乙烯的柔软性,断裂伸长率,耐寒性会增加,但脆性,硬度,拉伸强度回降低,聚氯乙烯有较好的电气绝缘性能,可以用作低频绝缘材料,其化学性稳定性也较好成型特点:聚氯乙烯成型性能较差,又是热敏性塑料,在成型温度下容易分解放出氯化氢因此,在成型时,必须加入稳定剂和润滑剂并严格控制温度及溶体的滞留时间应采用带预塑化装置的螺杆式注射成型模具浇注系统也应粗短,进料口截面宜大,模具应有冷却装置塑件的结构尺寸精度及表面质量的分析塑件形状的成型准则是:各部分都能够顺利的,简单的从模具中取出,应尽量避免侧壁凹槽或与塑件脱模方向垂直的孔,这样可以避免采用瓣合分型或侧抽芯等复杂的模具结构使分型面上留下飞边。对于较浅的内外侧凹槽或凸台并带有圆角的塑件,可以利用塑件在脱摸温度下具有足够弹性的特性和凸凹深度尺寸不大的特点,以强行脱摸而不必采用组合型芯的方法。塑件的形状还要有利于提高塑件的强度和刚度,为此薄壳状塑件可设计成球面或拱形曲面,可以有效的增加刚度和减少变形。紧固用的凸耳或台阶应有足够的强度和刚度,以承受紧固时的作用力,为此,应避免台阶突然变化和尺寸过小而应逐步过渡。塑件的形状还应考虑成型时分型面位置,脱摸后不易变形等。综上所述,塑件的形状必须便于成型,以简化模具结构,降低成本,提高生产率和保证塑件的质量。)塑件几何形状及结构分析:从塑件图可以看出,该塑件为三通管,且整体形状为凸字形,各尺寸及形状皆如3图所示因此在设计模具是必须考虑其至少有一个或两个以上的彻抽芯机构)塑件尺寸精度分析:塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度,即所获塑件尺寸的准确度影响塑件精度(公差)的因素主要有:模具制造误差及磨损,尤其是成型零件的制造和装配误差以及使用中的磨损;塑件收缩率的波动;成型工艺条件的变化;塑件的形状,飞边厚度波动;脱模斜度和成型后塑件尺寸变化等一般塑件的尺寸精度是根据使用要求确定的,但还必须充分考虑塑料的性能及成型工艺特点,过高的精度要求是不恰当的该塑件尺寸精度无特殊要求,所有尺寸均为自由尺寸,可按 查取公差,起主要5MT尺寸公差标注如下:(单位均为 ) (GB/T14486-1993)m塑件外形尺寸: 28 0 -0.50 54 0 -0.74. 27 0 -0.50内形尺寸:16 +0.38 0 20 +0.44 0 15 +0.38 0 27 +0.5 0 22 +0.44 0 4 +0.24 0 3) 塑件壁厚设计的基本原则:均匀壁厚或尽可能一致,否则会因固化或冷却速度不同而引起收缩不均匀,从而在塑件内部产生内应力导致塑件产生翘曲,缩孔甚至开裂等缺陷。若塑件结构必须有厚度不均匀时,则应使其变化平缓,避免突变,否则易变形。塑件壁厚大小主要取决于塑件品种,塑件大小及成型工艺条件,热固性塑料的小塑件壁厚取 1.0-2mm,大型件取 3-8mm.热固性塑料易于成型薄壁塑件,壁厚可达 0.25mm,但一般不宜小于0.9mm,常选 2-4mm。4) 塑件表面质量分析:塑件表面质量包括有无斑点,条纹,凹痕,起泡,变色等缺陷,还有表面光泽性和表面粗糙度。表面缺陷必须避免;表面光泽性和表面粗糙度应根据塑件使用要求而定,尤其是透明塑件,对光泽性和表面粗糙度有严格要求。塑件的表面粗糙度,除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤,波纹等疵点外,主要由模具成型零件的表面粗糙度决定。一般模具的表面粗糙度比塑件的表面粗糙度高一级。对于透明的塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同,而不透明的塑件,则根据使用情况可以不同。该塑件要求外形美观,色泽鲜艳,外表没有斑点及溶接痕,粗糙度可取 Ra0.8um, (表 3-3 不同加工方法和不同材料所能达到的表面粗糙度 GB/T 14234-1993)而塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。5) 脱摸斜度的选择:为了便于塑件脱摸,以防脱摸时擦伤塑件表面,与脱摸方向平行的塑件表面一般应具有合理的脱摸斜度。脱模写睹的大小主要取决于塑料的收缩率,塑件的形状和壁厚以及塑件的部位等因素。收缩率大的塑料取较大的脱模斜度,一般情况下,脱摸斜度 30 30,但应根据具体情况而定。01脱摸斜度的确定要点:当塑件有特殊要求或精度要求时,应选用较小的斜度,外表面斜度可小致 5。 高度不大的塑件,还可以不要脱模斜度;尺寸较高,较大的塑件,应选用较小的脱摸斜度。收缩率大的塑料应取较大的脱摸斜度。塑件形状复杂的,不易4脱摸的,应取较大的脱摸斜度。塑件上的凸起或加强筋单边应有 的斜度。侧035壁带皮革花纹应有 的斜度。当塑件壁厚较大时,因成型时塑件的收缩量大,故046也应选用较大的脱摸斜度,如果要求脱摸后塑件保持在型芯的一边,那么要求塑件的内表面脱摸斜度宜比外表面的小,反之,如果要求脱摸后塑件保持在凹模一边,则外表面的脱摸斜度应小于内表面的脱摸斜度,但是当内外表面的脱摸斜度不一致时无法保证壁厚的均匀。脱摸斜度的取向原则:内孔以小端为基准,斜度由扩大方向取得;外形以大端为基准,斜度由缩小方向取得,一般脱摸斜度值不包括在塑件尺寸的公差范围内,但塑件精度要求高时,脱摸斜度应包括在公差范围内。综上所述,该制品的脱摸斜度适当,适合脱模。 6) 塑件生产批量分析单件生产 单件生产是指产品品种多,而每一种产品的结构,尺寸不同,且产量很少,各个工作地点的加工对象经常改变,且很少重复的生产类型。大量生产 大量生产是指产品数量很大,大多数工作地点长期的按一定节拍进行某个零件的某一道工序的加工。成批生产 成批生产是指一年中分批轮流的制造几种不同的产品,每种产品均有一定的数量,工作地点的加工对象周期性的重复。按照成批生产中每批投入生产的数量(即批量)大小和产品的特征,成批生产又可分为小批生产,中批生产和大批生产三种。小批生产与单件生产相似,大批生产与大量生产相似,常合称为单件小批生产,大批大量生产,而成批生产仅指中批生产。该塑件制品根据课题要求属单件小批生产,故设计的模具要求对注塑效率的要求不高,模具采用一模一腔结构,且制品为圆筒类零件,可采用中间进料的侧浇口。 7) 成型工艺参数 (教材 附录 C)塑料名称 硬聚氯乙烯注射机类型 螺杆式预热和干燥 温度 t/C 70-90时间 /h 4-6 后段 160-170料筒温度 中段 165-180t/C 前段 170-190 喷嘴温度 t/C模具温度 t/C 30-60注射压力 p/MPa 80-130注射时间 15-605成型时间 保压时间 0-5/s 冷却时间 15-60总周期 40-130螺杆转速 n/(r* min ) 28二计算塑件的体积根据塑件材料分析,得知材料密度 =1.152.0g/cm ,故取平均密度 =1.575 3g/cm 。3S 筒=3.14(14 -10 )=301.4422S 实=3.14X11 =379.94 2S 环=3.14X11 -3.14X8 =178.98S 空=3.14X10 =314S 侧=S 筒V=54S 筒+ 2S 实+ 2S 环- 2S 空+ 13S 侧=16277.76+759.88+357.96-628+3918.72=20.68632 3m=V =20.68632X1.575 32.58g三初选设备,记录参数1 初选设备 该塑件制品初步选定注射机类型为螺杆式注射机。2 注射机的最大注射量1)初步确定模具型腔数量 根据课题任务书要求,该塑件为单件小批量生产,故选定模具型腔为一模一腔。2)确定成型塑件所需的注射量 Mr浇注系统凝料的重量(体积)在模具没有最后确定之前是一个未知数:若是流动性好的普通精度塑件,浇注系统凝料为塑件质量或体积的 15%-20%(注塑厂统计资料) ,若是流动性不太好或是精密塑件,根据每个塑件所需浇注系统的质量或体积是塑件的 0.2 倍,当塑件溶体黏度高,塑件愈小,壁越薄,型腔越多又做平衡式布置时,浇注系统的质量或体积甚至还要大,在学校设计时以塑件总重量(体积)的 60%估算。 (塑料模具设计指导 伍先明 王群 著)6P成型塑料所需的注射量 Mr=成型塑件的质量+浇注系统的质量。即: Mr= =52.18g%6058.32.63)确定注射机最大注射量 Mmax注射机的最大注射量是指注射机螺杆或柱塞以最大注射行程注射时,一次所能达到的塑料注射量,不同类型的注射机最大注射量有不同的标定方法,螺杆式注射机是以一次所能注射出的塑料溶体体积(以 cm )表示。这种方法的优点是不论何种塑料,最大注射量的3数值都是相同的,因此,对任一种塑料,一次所能注射的熔体克数为Mmax=V式中 V - 注射机最大注射量 cm 3- 所注射的塑料熔体密度 g/ cm3即: Mmax= V =1251.575=196.8753 注射机的初步选定 根据注射机的最大注射量以及最大注射压力初步选定注射成型机为 XS-ZY-125记录注射机有关参数: (教材 附录 D)型号 XS-ZY-125注射量/ cm 125 螺杆直径/mm 423注射压力/MPa 119 注射行程/mm 115注射时间/s 1.6 注射方式 螺杆式螺杆转速(r/min) 29 43 56 69 86 101锁模力/KN 900 最大成形面积/cm 3202拉杆空间/mm 260290 模板尺寸/mm 428450油泵 流量/(L*min ) 100 12 模板厚度/mm 最大 3001压力/MPa 6.5 最小 200模板最大行程/mm 300 机器外形尺寸/m 3.340.751.55 电动机功率/KW 10 螺杆驱动功率/KW -4加热功率/KW 5 机器重量/kg 3500模具定位孔尺寸/mm 100 +0.054 0喷嘴球径/mm SR12 喷嘴孔径/mm 4 中心孔径/mm -顶出 两侧 孔径/mm 22孔距/mm 230四分型面的选择,型腔的数目和排列方式1 分型面的选择 分型面的选择很重要,它对塑件的质量,操作难易,模具结构及制造影响很大。在选择分型面的时候应遵循以下基本原则:分型面应选在塑件外形最大轮廓处;确定有利的留模方式,便于塑件顺利脱摸;7保证塑件的精度要求;满足塑件的外观质量要求;考虑成型面积和锁模力;便于模具加工;对侧抽芯的影响;考虑排气效果。因此,在设计中,分型面的选择很重要,它对塑件的质量操作难易,模具结构及制造影响很大。分型面要求设计在塑件的最大截面积处,而且不宜设在曲面或圆弧面上,由于该塑件为三通管,在设计时,也应该充分考虑该塑件的塑性。对于该塑件来说,分型面的选择有以下三种方案: 方案一 方案二 方案三根据塑件的设计要求考虑,因为该塑件是一外形为凸字形的三通,型腔的对称分布,为了避免飞边,为了利于简化模具结构,以及当塑件在相互垂直方向都需要设置型芯时,应将较短型芯置于侧抽芯方向,以利于减小抽拔距。且第三种方案有三个侧抽芯,模具复杂。2 确定型腔的数目 本塑件在注射时采用一模一件,但因该塑件结构形状,需在动定模分别开有对称的型腔,故模具需要动定两个型腔。五成型零件结构设计1凹模结构形式选择 凹模也可称为型腔或凹模型腔,它们是用来成型制品外形轮廓的模具零件,其结构与制品的形状,尺寸,使用要求,生产批量以及模具的加工方法等有关。常用的结构形式有整体式,嵌入式,镶拼组合式和瓣合式四种类型。1)定模型腔 (塑料成型工艺与模具设计P173 曹宏深 赵仲治 主编)整体式凹模是用整块模具材料直接加工而成的。其特点是结构简单,牢固可靠,不容易变形,成型出来的制品表面不会带有镶拼接缝的溢料痕迹。使用整体式凹模有助于减少注射模中成型零部件的数量,并缩小整个模具的外形结构尺寸。但是,在制品的几何形状比较复杂的情况下,用整块模具加工一个形状复杂的整体凹模型腔比较困难,往往不要使用仿行加工或电火花加工,而且在热处理时,型腔的某些部位还很容易发生变形或开裂,因此,从加工制造方面考虑,整体式凹模主要适用于制品形状不太复杂的中小型注射模。需要指出,为了满足注射成型时的排气要求,采用整体式凹模时,应注意在其内部开设一些不会妨碍制品成型质量的排气槽,以保证注射模具有可靠的排气功能。挈如实嵌入式凹模的特点是其型腔部分仍用整体模具材料加工制造而成,但它们必须嵌入到固定板或某些特制的模套中才能使用。嵌入式凹模的优点,如凹模嵌入固定板或模套后,其结构强度和刚度将会提高,因此使用起来比较靠,不易变形。同时制品也不会出现拼缝溢料的痕迹,此外,当成型工艺需要凹模部分具有较大的承压合模面时,利用嵌入式凹模可以节省优质模具材料,即优质模具材料只用来制造型腔部分,而对型腔以外的承压合模面,则由材料较差的模套来提供, 。综上所述,嵌入式凹模适用于小型,多腔注射模或需要节约优质模具材料的场合。8综合考虑多方面因素,本套模具定模部分型腔为嵌入式凹模型腔。具体如图 A-A 剖所示:2)动模型腔 因塑件的形状特殊,动定模的型腔是完全对称分布。所以,动模型腔也为嵌入式凹模型腔。具体如图 B-B 剖所示:2型芯设计凸模和型芯都是用来成型塑制品内形的零件,两者没有严格区别。一般来讲,可以认为凸模是成型制品整体内形的模具零部件,而型芯则多指成型制品上某些局部特殊内形或局部孔,槽等所用的模具零部件,所以有时也可以把型芯叫做成型杆。凸模和型芯的结构应该根据制品的形状,使用要求,生产批量以及模具的加工方法等因素来确定,凸模和型芯的结构形式也可分为整体式,嵌入式,镶拼组合式及活动式等不同类型。嵌入式型芯主要用于圆形,方形等形状比较简单的型芯。最早采用的嵌入形式是型芯带有凸肩,型芯嵌入固定板的同时,凸肩部分沉入固定板的沉孔部分,在垫上垫板与固定板连接,另一种嵌入方法是固定板上加工出盲沉孔,型芯嵌入盲孔后用螺钉直接与固定板连接。综上所述,考虑多方面因素,本套模具的型芯采用嵌入式型芯。具体结构如下图所示:定模型芯 动模型芯 侧型芯3成型零件的工作尺寸计算成型零件中与塑料接触并决定制品几何形状的各处尺寸,称为工作尺寸。一般来讲,任何塑料制品的几何尺寸均可分为外形尺寸,内形尺寸和中心距尺寸等三大类型,而与它们对应的成型零部件的工作尺寸分别称为型腔尺寸,型芯尺寸和模具中心距尺寸。其中型腔尺寸和型芯尺寸又均可分为高度尺寸和径向尺寸。型腔,型芯和中心距的标注形式及其偏差分布所做的规定可以归纳成以下三条: 制品上的外形尺寸采用单向负偏差,基本尺寸为最大值,与制品外形尺寸相应的型腔内尺寸采用单向正偏差,基本尺寸为最小值。 制品上的内形尺寸采用单向正偏差,基本尺寸为最小值,与制品内形尺寸相应的型腔外尺寸采用单向负偏差,基本尺寸为最大值。9 制品和模具上的中心距尺寸均采用双向等值正,负偏差,它们的基本尺寸均为平均值。(塑料成型工艺与模具设计P182 曹宏深 赵仲治 主编)本套模具的工作尺寸计算如下:解:件的平均收缩率 Scp= = %=1.05%2maxinS+5.160凹模的有关尺寸计算径向尺寸L=L 塑(1+K)-(3/4) +=20(1+1.05%)-(3/4)0.5 30.5=27.92 17.0+深度尺寸H= L 塑(1+K)-(2/3) +=54(1+1.05%)-(2/3)0.74 374.0=54.32 25.0+H= L 塑(1+K)-(2/3) +=27(1+1.05%)-(2/3)0.5 35.0= 27.07 17.0+凸模有关尺寸计算径向尺寸= (1+K)+(3/4) 20s _=20(2+1.05%)+(3/4)0.44 34.0=20.54 15.0_= (1+K)+(3/4) 16s _=16(1+1.05%)+(3/4)0.38 38.0_=16.453 13.0_深度尺寸=h (1+K)+(2/3) 20hs _=16(1+1.05%)+(2/3)0.38 38.0=16.453 13.0_=h (1+K)+(2/3) 16hs _10=22(1+1.05%)+(2/3)0.44 34.0_=22.52 15.0_侧型芯深度尺寸=h (1+K)+(2/3) 20hs _=15(1+1.05%)+(2/3)0.38 38.0=15.41 13.0_=h (1+K)+(2/3) 6hs _=12(1+1.05%)+(2/3)0.32 32.0=12.34 1.0_4成型零件的底版与侧壁厚度尺寸的确定塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用,应具有足够的强度和刚度,如果型腔侧壁和底板厚度过小,可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏;也可能因刚度不足而产生挠曲变形,导致溢料和出现飞边,降低塑件尺寸精度并影响顺利脱摸。因此,应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚,尤其对于重要的精度要求高的或大型模具的型腔,更不能单纯凭经验来确定型腔侧壁和底板厚度。模具型腔壁厚的计算,应以最大压力为准。而最大压力是在注射时,熔体充满型腔的瞬间产生的。随着塑料的冷却和浇口的冻结,型腔内的压力逐渐降低,在开模时接近常压。理论和实践表明,大尺寸的模具型腔,刚度不足是主要矛盾,型腔壁厚应以满足刚度条件为准;而对于小尺寸的模具型腔,在发生大的弹性变形前,其内应力往往超过了模具材料的许用应力,因此强度不够是主要矛盾,设计型腔壁厚应以强度条件为准。刚度计算的条件则由于模具特殊性,可以从以下几个方面加以考虑: 要防止溢料。模具型腔的某些配合面当高压塑料熔体注入时,会产生足以溢料的间隙。为了使型腔不致因模具弹性变形而发生溢料,此时应根据不同塑料的最大不溢料间隙来确定其刚度条件。 应保证塑件精度。塑件均有尺寸要求,尤其是精度要求高的小型塑件,这就要求模具型腔具有很好的刚性,即塑料注入时不产生过大的弹性变形。最大弹性变形值可取塑件允许公差的 1/5,常见中小型塑件公差为 0.13-0.25,可按塑件大小和精度等级选取。上述要求在设计模具时其刚度条件应以这些项中最苛刻者(允许最小的变形值)为设计标准,但也不宜无根据的过分提高标准,以免浪费材料,增加制造难度。 (塑料成型工艺与模具设计 屈华昌 著)型腔壁厚的计算 根据经验数据法 教材 表 4-8 型腔底壁厚度 的经验数据。 th=(0.120.13)b=0.12*28=3.36mmth单型腔侧壁厚度 的经验计算公式为: =0.20t+17(型腔压力 490MPa) 。多型ctc PM11腔模具的型腔与型腔之间的壁厚 的经验计算公式为 /2。ct ct=0.2*28+17=22.6mmc五浇注系统的设计所谓浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动的通道,其作用是使塑料熔体平稳而有序的充填到型腔中,以获得组织致密,外形轮廓清晰的塑件。浇注系统由主流道,分流道,浇口等组成,浇注系统设计的优劣,直接影响到塑件的外观,物理性能,尺寸精度,成型周期等。浇注系统设计的基本原则: 适应塑件的工艺性 为此,应深入了解塑料的工艺性,分析浇注系统对塑料熔体流动的影响,以及在充模,保压补缩和倒流各阶段中,型腔内塑料的温度,压力变化情况,以便设计出适合塑料工艺特性的理想的浇注系统,保证塑件的质量。 排气良好 排气的顺利与否直接影响成型过程和塑件质量,不能顺利排气会使注射成型过程充填不满或产生明显的熔接痕等缺陷。因此,浇注系统应能顺利地引导熔体充满型腔,并在填充过程中不产生紊流或涡流,是型腔内的气体能顺利地排出。 流程要短 在保证成型质量和满足良好排气的前提下,尽量缩短熔体的流程和减少拐弯,以减少熔体压力和热量损失,保证必需的充填型腔的压力和速度,缩多填充及冷却时间缩多,缩短成型周期,从而提高效率,减少塑料用量;提高熔接痕强度,或使溶接痕不明显。对于大型塑件可采用多浇口进料,从而缩短流程。 避免料流直冲型芯或嵌件 高速熔体进入型腔时,要尽量避免料流直冲小型芯或嵌件,以防型芯和嵌加变形和位移。 修整方便,保证塑件外观质量 设计浇注系统时要结合塑件大小,结构形状,壁厚及技术要求,综合考虑浇注系统的结构形式,浇口数量和位置。做到去除,修整浇口方便,无损塑件的美观和使用。例如电视机,录音机等外壳,浇口绝不能开设在对外观有严重影响的外表面上,而应设在隐蔽处。 防止塑件变形 由于冷却收缩的不均匀性或需要采用多浇口进料时,浇口收缩等原因可能引起塑件变形,设计时应采取必要措施以减少或消除塑件变形。 浇注系统在分型面上的投影面积应尽量小,容积也应尽量少,这样既能减少塑料耗量,又能减小所需锁模力。 浇注系统的位置尽量与模具的轴线对称,浇注系统与型腔的布置应尽量减小模具的尺寸。(塑料成型工艺与模具设计P182 曹宏深 赵仲治 主编)1主流道的设计 按按主流道的轴线与分型面的关系,浇注系统有直浇注系统和横浇注系统。在卧式和立式注射机中,主流道轴线垂直于分型面,属于直浇注系统;在直角式注射机中,主流道轴线平行于分型面,属于横浇注系统。浇口套又称为主流道衬套。主流道上端与注射机喷嘴紧密接触,因此其尺寸应该按注射机喷嘴尺寸选择。浇口套的长度按模具模板厚度尺寸选取。 主流道一般位于模具中心线上,它与注射机喷嘴的轴线重合,以利于浇注系统的对称布置。主流道一般设计得比较粗大,以利于熔体顺利地向 分流道流动,但不能太大,否则会造成塑料消耗增多。反之主流道也不宜过小,否则熔体流动阻力增大,压力损失12大,对冲模不利。因此,主流道尺寸必须恰当。通常对于黏度大的塑料或尺寸较大的塑件,主流道截面尺寸应设计得大一些;对于黏度小的塑件或尺寸较小的塑件,主流道截面尺寸设计得小一些。主流道横截面形状通常采用圆形截面。为了便于留道凝料的饿脱出,主流道设计成圆锥形,其锥度 =2- 4,内壁粗糙度 Ra 小于 0.4m,小端直径一般取 3-6比注射机喷嘴直径大 0.5-1(取 4) ,Rar+(0,5-1) ,主流道的长度有定模座厚度确定(取16) ,一般总长度不超过 60。如右图所示,根据注射机相关参数 SR=12,确定圆弧为13,L=8,N=12,直径 d=20。 2分流道的设计 主流道与浇口的料流通道,是塑料熔体由主流道流入模腔的过渡段,负责将熔体的流向进行平稳的转换,在多腔模中还起着将熔体向各个模腔分配的作用。1)分流道的截面形状及尺寸 分流道截面形状和尺寸应根据塑件的结构和分流道的长度等因素来确定。由流道的效率(流道的截面积与周长的比值)分析可知,圆形和矩形流道的效率最高,即具有压力损失少的最大截面积和传热损失少的流道的最小面积,因此圆形截面的矩形截面是分流道比较理想的形状。综合考虑,虽然圆形和矩形流道的效率最高,但由于圆形截面分流道因其以分型面为界分成两半进行加工才利于凝料脱出,加工工艺性不佳,且模具闭合后难以精确保证两半圆对准,故生产实际中不常使用;矩形截面的分流道不易于凝料的推出,生产中也比较少用。实际生产中常采用梯形截面分流道。梯形截面分流道容易加工,且塑料熔体的热量散失及流动阻力均不大。根据经验,一般取梯形流道的深度为梯形截面大底边宽度的 2/3-3/4,侧面斜度取 5- 10。对于壁厚小于 3,质量 200 以下的塑件,可采用下面的经验公式确定其截面大底边宽度尺寸:D=0.2654 4Lm式中: D梯形的大底边宽度,mmm塑件的质量,gL分流道的长度,mm对于 U 形截面的分流道,H=1.25R,R=0.5D。2)分流道的长度 分流道要尽可能短,且少弯折,以利于最经济地使用原料和减少注射机的能耗,减少压力损失和热量损失。若分流道设计得比较长时,其末端应留有冷料穴,以防前锋冷料堵塞浇口或进入模腔。3)流道的表面粗糙度 分流道的表面粗糙度一般取 1.6um 左右,不需要很低,这样的表面有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定,从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差,以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。4)分流道的布置 在多型腔模具中分流道的布置中有平衡式和非平衡式两类。平衡式布置是指分流道到各型腔浇口的长度,端面形状,尺寸都相同的布置形式。它要求各对应部位的尺寸相等,这种布置可实现均衡送料和同时充满型腔的目的,使成型的塑件力学性能基本一致。但是,这种形式的布置使分流道比较长。非平衡式布置是指分流道到各型腔浇口长度不相等的布置,这种布置使塑件进入各型腔有先有厚,因此不利于均衡送料,但对型腔数量多的模具,为了不使流道过长,也常采用。为达到同时充满型腔的目的,各浇口的断面尺寸要制作得不同,在试模中要多次修改才能实现。5)分流道的设计要点 保证足够的注塑压力使塑料熔体顺利充满型腔的前提下,分流道截面积与长度尽量13取小值,分流道转折处应以圆弧过渡。 流道较长时,在分流道的末端应开设冷料井。 分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上,也可以同时开设在动定模板上,合模后形成分流道截面形状。 分流道与浇口连接处应加工成斜面,并用圆弧过渡。3.浇口的设计 浇口亦称进料口,是连接分流道与型腔的最短通道,它是浇注系统的关键部分。浇口的形状,位置和尺寸对塑件的质量影响很大。浇口的作用 熔体充模后,浇口处首先凝固,可防止注射机螺杆(或柱塞)后退时熔体向分流道回流。 熔体在流经狭窄的浇口时产生摩檫热,使熔体升温,有助于充模。 易于切除浇口余料,二次加工方便。 对于多型腔模具,浇口能用来平衡进料,对于多浇口单型腔模具,浇口不仅可以用来平衡进料,还可以用来控制熔合纹在塑件中的位置。浇口的尺寸一般根据经验确定,断面积为分流道断面积的 3% -9% , 断面形状为矩形或圆形,浇口的长度为 1-1.5mm。在设计浇口时,往往先取较小的尺寸值,以便在试模时逐步加以修正。浇口的类型 盘形浇口又称薄板浇口或圆环形浇口。盘形浇口用于内孔较大的圆筒形塑件,或具有较大正方形内孔的塑件,浇口在整个内孔周边上,塑料熔体由内孔周边上以大致相同的速度进入型腔。塑件不会产生熔接痕,型芯受力均匀,空气顺序排除。 d - 浇口深度 l - 浇口长度 n - 塑件系数 t 塑件厚度浇口尺寸在制作时可取小些,在加工,试模时再进行修改。 L1=2浇口位置 浇口位置开设正确与否,对塑件的成型性能和质量影响很大,因此合理选择浇口位置是设计浇注系统时的重要环节。在确定浇口位置时,应注意如下几点:尽量缩短流动距离浇口应开设在塑件壁最厚处尽量避免塑件出现熔合痕避免在承受弯曲或冲击载荷的部位设置浇口应开设在不影响型芯稳定性的部位浇口应开设在不影响塑件外观的部位浇口的设置应避免熔体断裂4.冷料穴的设计 冷料井位于主流道正对面的动模板上,或处于分流道末端。其作用是聚集料流前锋的“冷料” ,防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量,开模时又能将主流道的凝料拉出。冷料井的直径宜大于主流道大端直径,长度约为主流道大端直径。14底部带有拉料杆的冷料井,且选用带有 Z 字形拉料杆,具体如图所示: 1主流道 2.冷料井 3.拉料杆5.排气系统的设计 模具型腔在塑料熔体充填过程中,除了型腔内原有的空气外,还有塑料受热或凝固而产生的低分子挥发气体,尤其是在高速注射成型时,考虑排气是很必要的。一般是在塑料充填的同时,必须将气体排出体外。否则,被压缩的气体所产生的高温,引起塑件局部碳化烧焦,或使塑件产生气泡,或使塑件熔接不良而引起塑件强度降低,甚至阻碍塑料填充等。为了使这些气体从型腔中即时排出,可以采用开设排气槽等办法。有时排气槽还能溢出少量料流前锋的冷料,有利于提高塑件熔接强度。如果利用间隙来排溢不能满足要求,则需另开排气槽。排气槽最好开在分型面上,因为分型面上排气槽产生的毛边很容易随塑件脱出;排气槽应尽量开设在型腔的一面,这样对模具制造和清理都很方便;排气槽最好开设在靠近嵌件或壁厚最薄处,因为此处最容易形成熔接痕,熔接痕处应排尽气体和排出部分冷料。排气槽出口不要对着操作人员,以防熔融塑料喷出伤人。排气槽与塑件接触段的深度不应超过塑料的溢料值,其断面为矩形或梯形。排气槽宽度 b=3-5mm,深度 h=0.03-0.05mm。长度 l=5-10mm,此后可加深到 0.8-1.5mm。本模具可利用模具分型面和模具零件间的配合间隙自然地排气,可不分设排气槽,间隙的大小为 0.02-0.04mm.七设备的校核1对注射机主要参数的较核1)最大注射量 所设计的注射模,塑件加浇注系统凝料所用的塑料量,不应超过最大注射量。对于正常的批量生产,应满足如下关系式:M 0.8M rmax则 0.8M =0.8X196.875=157.5gmax即 52.18157.5所以满足关系式要求。2)最大注射压力 每种塑料都有适于成型的压力范围,具体塑件所需成型压力范围不仅与塑料品种有关也与塑件形状,壁厚及浇注系统端面积大小和长度有关。设计模具时,所要求的成型压力应当在注射机所允许的最大注射压力范围内。根据注射机参数确定注射机最大注射压力是 1220kg/cm (119.6MPa)。聚氯乙烯的注射压力为 80130P/Mpa 在注2塑机所允许的最大注射压力范围。3)锁模力 塑料熔体在注射压力下充入模腔,经过注射机喷嘴和模具浇注系统时虽有压力损失,进入型腔仍具有较高压力,模腔沿分型面处会产生很大的使模具胀开的力。每台注射机都有一个额定的锁模力,所设计的模具在注射充模时,不能超过这一额定锁模力,关系式如下:A KPT01A塑件加浇注系统在分型面上的投影面积P -注射压力。0K熔体流经喷嘴和浇注系统时的压力损耗系数。一般在 0.30.7 之间。152对注射机有关安装尺寸的较核1)可安装的模具厚度 每台注射机都有一个允许安装的模具厚度范围,所设计的模具厚度应在这一允许范围内: H =243mm 则满足关系式 H H Hmminman2)模具外形尺寸与注射机拉杆间距 XS-ZY-125 注射机拉杆空间为 260290,模家架最大外型尺寸为 250200,满足要求。3开模行程的校核 因锁模机构是机械式-液压式,开模行程不受模具安装厚度影响,单分型面注射模应满足如下关系:SH +H +(510)mm12S注射机开模行程 H H -分别为推出距离和塑件高度则 11538+54+(510)满足关系式。八导向机构的设计 1导向机构的功用 任何一副模具在定动模之间都设置有导向机构。其作用有如下:定位作用 合模时维持动定模之间的一定方位,合模后保持模腔的正确形状。导向作用 合模时引导动默按序闭合,防止损坏型芯,并承受一定的侧向力。承载作用 采用推件板脱模或三板式模具结构,导柱有承受推件板和定模型腔板的重载荷作用。保持运动平稳作用,对于大中型模具的脱模结构,有保持机构运动灵活平稳的作用。2导向机构的设计导柱 国家标准规定了两种结构形式,带头导柱和有肩导柱。有的导柱开设油槽,内存润滑剂,以减小导柱导向的摩檫,小型模具和生产批量小的模具主要采用带头导柱,大型模具和生产批量大的模具多采用有肩导柱。中小型模具导柱直径约为模板两直角边之和的 1/201/35。大型模具导柱直径约为模板两直角边之和的 1/301/40。具体直径可查塑料模架标准。国家规定导柱头部为接锥形,截锥形长度为导柱直径的 1/3,半锥角为 10 15 ,也有头部采用半球形的导柱,导柱具体尺寸可查有关国家标准。 (实用模具设计简明手册 P146 机械社编) 导套 直导套多用于较薄的模板,比较厚的模板须采用带头导套,导套壁厚通常在 3-10mm ,视内孔大小而定,大者取大值,带头导套轴向固定容易,直导套装入模板后,应有防止被拔出的结构,导套具体尺寸可查有关国家标准。如图所示:图 c 直导套;图 d 带头导套。S=5 L=40 d=24 壁厚为 2(实用模具设计简明手册 P148-149 机械社编)3. 设计导套和导柱须注意的事项: 合理布置导柱位置,导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度;导柱16不应设在矩形模模具四角的危险断面上,通常设在长边离中心线的 1/3 处最安全。导柱布置方式常采用等直径不对称布置,或不等直径对称布置。 导柱工作部分长度应比型芯端面高出 6-8mm ,以确保其导向与引导用。导柱工作部分的配合精度采用 H7/f7(低精度时采用 H8/f8,甚至 H9/f9)导柱固定部分配合精度采取 H7/k6;导套外径的配合精度采取 H7/6。配合长度通常取配合直径 1.5-2 倍,其余部分可以扩孔,以减小摩檫,并降低加工难度。导柱与导套应有足够的耐磨性,多采用低碳钢经渗碳淬火处理,其硬度为 HRC48-55,也可采用 T8 或 T10 碳素工具钢,经淬火处理。导柱工作部分的粗糙度为RaR0.4,固定部分为 Ra0.8;导套内外圆柱面表面粗糙度取 Ra0.8 为妥。导柱可以设置在动模一边或定模一边,设在动模一边可以保护型芯不受损坏,设在定模一边便于塑件脱模,一般情况下导柱多设在有型芯的一边,有时动定模两边均设有导柱,分别起着不同的作用。导柱头部应制成截锥形或球头型;导套的前端也应导角,一般导角半径为 1-2mm。(塑料模具设计手册159-163 机械工业出版社 ) 九脱模机构的设计在注射成型的每一个循环中,都必须使塑件从模具型腔中或型芯上脱出,模具中这种脱出型件的机构称为推出机构(或称脱模机构) 。推出机构的作用包刮推出,取出两个动作,即首先将塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离,称为脱出,然后把其脱出物体从模具内取出。脱模机构的设计原则:塑料滞留于动模边,以便借助于开模力驱动脱模装置,完成脱模动作,致使模具结构简单。防止塑件变形或损坏,正确分析塑件对模腔的粘附力的大小及其所在部位,与针对性的选择合适的脱模装置,是推出重心与脱模阻力中心重合。力求良好的塑件外观,在选择顶出位置时,应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位。在采用推杆脱模时,尤其要注意这个问题。结构合理可靠,脱模机构应工作可靠,运动灵活,制造方便,更换容易,且具有足够的强度和刚度。对于薄壁圆筒形塑件或局部为圆筒形的塑件,可用推管推出机构,推管推出塑件的运动方式与推杆推出塑件基本相同,只是推管的中间哟一固定型芯。推管的材料可为T8,T10 等,淬火 53-57HRC;对于一般要求不高的模具,可用 45 刚作成,经调质处理235HB。综多方因素考虑,本套模具推出机构选用材料为 T8 的推管推出机构,如图所示:17十侧抽芯机构的设计 本模采用斜导柱抽芯机构。且斜导柱设在定模,滑块设在动模。斜导柱是分型抽芯机构的关键零件,其作用是:在开模时将侧抽芯拔出来,而在合模过程中将侧型芯与滑块顺利复位到成型位置。1抽芯距 S 抽侧向抽芯或侧向瓣合模从成型位置到不妨碍制品顶出脱摸位置所移动的距离称为抽芯距,用 S 抽表示,为了安全起见,抽拔距通常应比侧孔或侧凹的深度大 2-3mm。但在侧向型芯或瓣合模块脱出侧孔或侧凹以后,其几何位置有限于制品脱摸的情况下,抽芯距不能简单依靠这种方法确定。所以,根据上所述本套模具的抽芯距可取 S 抽= 20 mm (塑料成型工艺与模具设计P277 曹宏深 赵仲治 主编)2确定斜导柱倾角当 值增大时,要获得相同的抽芯力,则斜导柱所受的弯曲力要增大,同时所受的开模力也增大,因此,从希望斜导柱受力较小的角度考虑, 愈小愈好,但是当抽芯距 S 抽一定时, 值的减小必然导致斜导柱工作部分长度及开模行程的增大,且它们之间的相互关系是:= S 抽 sinl4=S 抽 cotH式中 S 抽抽芯距斜导柱工作部分长度4完成抽芯时所需的开模行程l因为开模行程受到注射机开模行程的限制,而且斜导柱工作长度的加长会降低斜导柱的刚度,所以斜导柱斜角应综合考虑本身的强度,刚度和注射机开模行程。从理论上推导,取 2230为宜,在生产中斜角 取 15 20,最大不超过 25。故斜导柱的倾角取 =20。3确定斜导柱的尺寸 18(表 3-15 斜导柱各段长度计算表 塑料模具设计 机械工业出版社 P88) 则D=18 d=14L1=3.38 L2=35.32L3=2.55 L4=58.56L=L1+L2+L4+L5=3.38+35.32+58.56+(510)=1004滑块与导滑槽的设计1)滑块设计 滑块是斜导柱抽芯机构中的重要零部件。她上面安装有侧向型芯或成型镶块,注射成型和抽芯的可靠性都需要它的运动精度保证。滑块的结构形状可以根据具体制品和模具结构灵活设计,既可与型芯做成一个整体,也可采用组合装配结构,整体式结构多用于型芯较小和形状简单的场合,而组合式结构则市把型芯与滑块分开加工,然后装配在一起,采用组合式结构可以节省优质刚材(型芯用钢一般比滑块用钢要求高) ,并使加工变得比较容易。2)滑槽设计 侧向抽芯过程中,滑块必须在滑槽内运动,并要求运动平稳且具有一定精度。设计滑槽时应注意下面问题:滑块完成抽拔动作后,其滑动部分仍应有全部或部分长度留在滑槽内。滑块的滑动配合长度通常要大于滑块宽度的 1.5 倍,而保留在滑槽内的长度不应小于这个数值的 2/3,否则,滑块开始复位时容易偏斜,甚至损坏模具。如果模具尺寸较小,为了保证滑槽长度,可以把滑槽局部加长,使其伸出模外。 滑槽地滑块的导滑部位采用间隙配合,配合特性选用 H8/g7 或 H8/h8,其他各处均应留有间隙,滑块的滑动部分和滑槽导滑的表面粗糙度均应小于 0.63-1.25um。滑块与滑槽的材料 滑块可用 45 钢或碳素工具钢制造,导滑部分要求硬度40HRC,滑槽可用耐磨材料制造,也可用 45 钢或碳素工具钢制造,要求硬度为 52-56HRC。3)滑块的导化滑形式 为了确保侧型芯可靠的抽出和复位,保证滑块在移动过程中平稳上下窜动和卡死现象,滑块与导滑槽必须很好配合和导滑。滑块与导滑槽的配合一般采用 H7/f,其配合结构形式主要根据模具大小,模具结构和塑件的产量选择,常见的形式如下图所示: 图(a)为整体式滑块与整体式导滑槽,结构紧凑,但制造困难,精度难控制主要用于小型模具的抽芯机构;图(b)表示导滑部分设在滑块中部,改善了斜导柱的受力状态,适用于滑块上下无 支承板的场合;图(c)是组合式结构,容易加工和保证精度。194)滑块的定位装置 为了保证斜导柱伸出端准确可靠地进入滑块斜孔,则滑块在完成抽芯动作后,必须停留在一定位置上。为此,滑块需有灵活,可靠,安全的定位装置。如下图所示:图(a)是利用能够滑块自重停靠在挡板上,达到定位目的,它适用于卧式注射机向下和向左,有抽芯的模具。图(b)是依靠弹簧的弹力使滑块靠在限位块上定位,在模具的任意方向丑芯均可采用,尤其向上抽芯的模具。5楔紧块的设计 楔紧块的形式如下图所示:图(a)为楔紧块与定模板作成整体,特点是材料耗量大,加工不便,磨损后修复困难,但牢固可靠,刚衅好刚性好,适用于楔紧力要求很大的场合。图(b)是用螺钉,销钉固定形式,便于制造,装配和调整,适用于楔紧力不大的场合。图(c) (d)为整体镶入式,常用在模板边缘与足够固定位置的场合。图(e)是对楔紧块起加强作用的形式,适用于抽芯距较短而需楔紧力大的场合。楔紧块的楔角 ,要求楔紧块的楔角 必须大雨斜导柱的斜角 ,这样当模具一开模,楔紧块就让开,否则斜导柱将无法带动滑块作抽芯动作,一般 = +(2 3 ) 十一.模架的设计1塑料注射模架结构 模架也称模体,模具的每一部分都寄生其中,也是型腔未加工的组合体。模架的主要零件如图所示,从图中可以看出,除凹模和型芯取决于塑件外,模架的其余部分都及其相似。这就使得模架的标准化成为可能。模具标准化的意义:模具标准化的实施,能有助于稳定提高和保证模具设计质量和制造中心须达到的质量规范,使工业产品零件的不合格率减少到最低程度。模具标准化可以提高专业化协作生产水平,缩短模具生产周期,提高模具制造质量和使用性能。实现模具标准化后,模具标准件和标准模架可由专业厂大批量生产和供应。模具标准化可使模具工作者摆脱大量重复的一般性设计,将主要精力用来改进模具设计,解决模具关键技术问题,进行创造性的劳动。模具标准化,是采用现代化模具生产技术和装备,实现模具 CAD/CAM 技术的基础。模具标准话有利于模具技术的国际交流和组织模具出口外销。因此,模具标准化对于提高模具设计和制造水平,提高模具质量,缩短制模周期,降低20成本,节约材料和采用高新技术,都有十分重要的意义。2标准模架的选用 1)模架与镶块尺寸的确定 模具的大小主要取决于塑件的大小和结构,对于模具而言,在保证足够强度的前提下,结构越紧凑越好。如图4-137 所示:(教材 P137)根据产品的外形尺寸(平面投影面积与高度) ,以及产品本身结构(侧向分型滑块等结构)可以确定镶件的外形尺寸,确定好镶件的大小后,可大致确定模架的大小了。2)垫块高度的确定 垫块的高度应保证足够的推出行程,然后留出一定的余量(5-10mm) ,以保证完全推出时,推杆固定板不至于撞到动模板或动模支承板。3)模架整体结构的确定 在基本选定模架之后,应对模架整体结构进行校核,看所确定的模架是否合适所选定或客户给定的注射机,包刮模架外形的大小,厚度,最大开模行程,推出方式和顶出行程等。我国于 1990 年正式颁布了塑料注射模具模架的国家标准如图:则该产品的投影面积为 S=3.14X14 +13X28=979.4422选择 A 型结构,可查得:A=40 D=20模具宽: L=(40+20)X2+28=148则模具长:N=(40+20)X2+28+13=16121查 A2 型模架选定为 NL=180250 型标准模架。(塑料成型工艺及模具简明手册王孝培 主编 P372 表 F-2 180XL 模架)动定模厚度 25 动定模板厚度 40垫板厚度 50 垫块厚度 63推件板厚度分别为 16 12.5推件板宽度 114 垫块宽度 323.定位环 定位环用于模具在注射机上的定位。定位环的直径根据注射机的型号确定。在标准模架上开设有与定位环直径相匹配的凹槽,用于安装定位环,如图 10.38 所示。4支撑柱 支撑柱是用来对模具的垫板进行支撑,以提高垫板的刚度,如图 10.39 所示支撑柱的截面为圆形,其高度应与模具的垫块相同。十二设计心得毕业设计是检验我们在校期间对专业知识的掌握和熟练程度,是对我们所学专业知识的一次验收这次毕业设计是对我们所学知识的一次综合运用,把所学的知识运用到实际加工中。通过这次毕业设计,巩固且扩充了“塑料成型工艺与模具设计”等课程所学的内容,掌握了塑料模具设计的方法和步骤,知道如何运用相关资料、书籍与手册、图表等来查阅设计中所需的相关数据和内容。且学会了综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识。进行塑料模具设计工作的实际训练,培养和提高了独立工作的能力。在做毕业设计时,让我知道自己专业知识的缺乏与不扎实、不牢固性,也让我意识到自己还有很多地方需要加强的。在设计时,也难免会遇到一些难以解决的凝难问题,但通过老师的耐心指导和同学之间的相互交流与讨论,使我很顺利地克服了这些。从而从中也学到了许多,使自身在各方面的能力都有了很大的提高和完善,各方面在能力都得到了很好的煅炼。毕业设计不仅是老师对我的学习所进行的一次测试,也是我对自身的一次检查,是我对所学课程的一次深入的综合复习,也是今后走向社会在工程设计中的一次实践与经验。通过这次设计,让我发现了自身知识的缺乏和不足,从而更好更彻底地认识、规划、完善自己,去适应这种竞争激烈的社会现实,我将会在以后的工作中做得更好,更完善。 22参考文献1 塑料成型工艺与模具设计 张秀玲 黄红辉 主编2 塑料成型工艺与模具设计 曹宏深 赵仲治 主编3 塑料模具设计手册 机械工业出版社出版4 塑料模具设计指导 伍先明 王群 等 主编5 实用模具设计简明手册 6
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274 水管三通管塑料模具,水管,三通,塑料模具
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