2808 盒盖注塑模设计与制造
2808 盒盖注塑模设计与制造,盒盖,注塑,设计,制造
1盒盖注塑模设计与制造绪论模具生产技术水平的高低,已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中,60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗,是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器” ,用模具生产的最终产品的价值,往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前全世界模具年产值约为 600 亿美元,日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业,从 1997 年开始,我国模具工业产值也超过了机床工业值。一、模具工业产品结构的现状按照中国模具工业协会的划分,我国模具基本分为 10 大类,其中,冲压模和塑料成型模两大类占主要部分。按产值计算,目前我国冲压模占 50左右,塑料成形模约占 20,拉丝模(工具)约占 10,而世界上发达工业国家和地区的塑料成形模比例一般占全部模具产值的 40以上。我国的塑料成形模具设计,制作技术起步较晚,整体水平还较低。目前单型腔,简单型腔的模具达 70以上,仍占主导地位。一模多腔精密复杂的塑料注射模,多色塑料注射模已经能初步设计和制造。模具平均寿命约为 80 万次左右,主要差距是模具零件变形大、溢边毛刺大、表面质量差、模具型腔冲蚀和腐蚀严重、模具排气不畅和型腔易损等,注射模精度已达到 5um 以下,最高寿命已突破 2000 万次,型腔数量已超过 100 腔,达到了 80 年代中期至 90 年代初期的国际先进水平。二、模具工业技术结构现状我国模具工业目前技术水平参差不齐,悬殊较大。从总体上来讲,与发达工业国家及港台地区先进水平相比,还有较大的差距。在采用 CAD/CAM 等技术设计与制造模具方面,无论是应用的广泛性,还是技术水平上都存在很大的差距。在应用 CAD 技术设计模具方面,仅有约 10%的模具在设计中采用了 CAD,距抛开绘图板还有漫长的一段路要走;在应用 CAM 技术制造模具方面,一是缺乏先进适用的制造装备,二是现有的工艺设备或因计算机制式不同,或因字节差异、运算速度 2差异、抗电磁干扰能力差异等,联网率较低,只有 5%左右的模具制造设备近年来才开展这项工作。三、模具的发展趋势1、模具 CAD/CAE/CAM 正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展(1)模具软件功能集成化模具软件功能的集成化要求软件的功能模块比较齐全,同时各功能模块采用同一数据模型,以实现信息的综合管理与共享,从而支持模具设计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程,达到实现最佳效益的目的。集成化程度较高的软件包括:Pro/ENGINEER、UG 和 CATIA 等。(2)模具设计、分析及制造的三维化传统的二维模具结构设计已越来越不适应现代化生产和集成化技术要求。模具设计、分析、制造的三维化、无纸化要求新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具,所采用的三维数字化模型能方便地用于产品结构的 CAE 分析、模具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟及信息的管理与共享。如 Pro/ENGINEER、UG 和 CATIA 等软件具备参数化、基于特征、全相关等特点,从而使模具并行工程成为可能。国内有华中理工大学研制的同类软件 HSC3D4.5F 及郑州工业大学的 Z-mold 软件。2、模具检测、加工设备向精密、高效和多功能方向发展(1)模具检测设备的日益精密、高效精密、复杂、大型模具的发展,对检测设备的要求越来越高。现在精密模具的精度已达 23m,目前国内厂家使用较多的有意大利、美国、日本等国的高精度三坐标测量机,并具有数字化扫描功能。如东风汽车模具厂不仅拥有意大利产 3250mm3250mm 三坐标测量机,还拥有数码摄影光学扫描仪,率先在国内采用数码摄影、光学扫描作为空间三维信息的获得手段,从而实现了从测量实物建立数学模型输出工程图纸模具制造全过程,成功实现了逆向工程技术的开发和应用。(2)数控电火花加工机床日本沙迪克公司采用直线电机伺服驱动的 AQ325L、AQ550LLS-WEDM 具有驱动反应快、传动及定位精度高、热变形小等优点。瑞士夏米尔公司的 NCEDM 具有P-E3 自适应控制、PCE 能量控制及自动编程专家系统。(3)高速铣削机床(HSM)铣削加工是型腔模具加工的重要手段。而高速铣削具有工件温升低、切削力小、加工平稳、加工质量好、加工效率高(为普通铣削加工的 510 倍)及可加工硬材料(1016 1016 10131017击穿强度 E/(KVmm-1)19.727.5有关常用热塑件注射成型的工艺参数如下表所示:表 2 常用热塑件注射成型的工艺参数聚苯乙烯 塑料名称 7纯 20%30%玻璃增强柱塞式 注射机类型6075 预热和干燥 温度 t/c时间 r/h140160170190成型温度260280料筒温度(t/c) 后段中段前段3265 模具温度(t/c)60110 56160 注射压力P/MPa154503156040120成型时间(t/c) 注射时间高压时间冷却时间总周期48 螺杆转速n/(rmin-1)红外线灯、烘箱 7024后处理 方法温度(t/c)时间(t/h)丁苯橡胶改性的聚苯乙烯的成型条件与上相似说明塑料模设计与制造P429123 成型特点:流动性和成型优良,成品率高,但易出现裂纹,成型塑件的脱模斜度不宜过小,但顶出要均匀;由于热膨胀系数高,塑件中不宜有嵌件,否则会因两者的热膨胀系数相差太大而导致开裂,塑件壁厚应均匀;宜用高料温、高模温、低注射压力成型并延长注射时间,以防止缩孔及变形降低内应力,但料温过高,容易出现银丝;因流动性好,模具设计中大多采用点浇口形式。124 结构特点:线型结构非结晶型,使用温度-3080。 8PS 属于热塑性塑料它的主要技术指标见表 1。常见热塑性塑料成型的工艺参数见表 2。2.盒盖注塑模工艺规程的编制以下是根据毕业设计任务书题目所提供的原始数据即一个塑件的模型要求,来综合介绍塑件的注射成型工艺的选择,成型模具的设计程序、模具主要零部件的加工工艺规程的编制及模具装配与试模的工艺方法等内容。2.1 模具工艺规程的编制该塑件是一个罩盖,其零件如图所示。本塑件的材料采用 PS,生产类型为大批量生产。图 2-1 罩盖零件图21.1 塑件的工艺性分析2111 塑件的原材料分析(见上文)聚苯乙烯 Polystyrene(简写为 PS)14(1) 结构分析从零件图上分析,该零件总体形状为长方形并且在长度方向两端加上两个小半圆弧,在宽度方向的两侧有两个高度为 1.2mm 的两个凸起,在两个高度为 1.2mm,长、宽分别为 6mm 和 1.2mm 的凸台,模具设计时必须设置斜杆导滑块抽芯机构解决制品的脱模问题。模具结构紧凑,动作可靠,制造成本低。该零件属于中等复杂程度。 9(2) 尺寸精度分析 该零件重要尺寸如: ,0.325尺寸精度为 3 级(GB/T14486-1993),次重要尺寸如: 0.64, 0.86,等的尺寸精度为 4-5级(GB/T14486-1993)。由以上分析可见,该零件的尺寸精度中等偏上,对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。从塑件的壁厚上来看,壁厚最大处为1.74mm,最小处为 1.2mm,壁厚差为 0.54mm,较均匀,有利于零件的成型。表面质量分析 该零件的表面除要求没有缺陷,毛刺,内部不得有导电杂质外,没有特别的表面质量要求,故比较容易实现。综上分析可以看出,注射时在工艺参数控制得较好的情况下,零件的成型要求可以得到保证。塑件制品为罩盖,罩盖通过两个沟槽与机身联接,为保证装配关系与要求,两个侧向沟槽装配部分公差为 0.1,其余部分极限偏差按 JS15,要求表面光滑无毛刺,工作环境温度较高,先用耐热性 PS。从该塑件制品的图形可知该制品的形状结构较为复杂,但对尺寸大小,精度和表面质量的要求都不太高。制品的尺寸制品尺寸大小主要取决于塑料品种的流动性和注射机的规格,在一定的设备和工艺条件下,流动性好的塑料品种可以成型出较大尺寸的制品,反之成型出的制品尺寸较小,原材料(PS )流动性一般,满足尺寸大小要求不高的要求。(3) 制品的尺寸精度 制品的尺寸精度直接影响模具结构的设计和模具的制品精度,该塑件图上尺寸公差 0.1mm,0.2mm,属一般精度,其余 Js 属较低精度。(4) 制品的形状结构 制品结构上有一定的特征。在平行于脱模方向的塑件表面上,没有一定的斜度,此斜度即脱模斜度。目的是便于塑件从模腔中脱出。斜度留取方向,对于塑件内表面是以小端为基准(即保证径向基本尺寸)。斜度向扩大方向取;塑件外表面则应以大端为基准(保证径向基本尺寸),斜度向缩小方向取。脱模斜度随制件形状、塑件种类、模具结构、表面精加工程度,精加工方向等而异。一般情况下,脱模斜度取130 6(21)较适宜,实际工作中采用的最小脱模斜度为120(0.5)。脱模斜度的选取,往往采用经验数据。如果在允许范围内取较大值。可使制件顶出更加容易,所以应尽可能采用较大的脱模斜度,其目的是使模具成型零件有修理的余地,留有足够的修模余量。查杨占尧主编塑料注射模结构与设计表 2-2 不同高度塑件的脱模斜度值可得:PS:塑件外表面 35130,塑件内表面 301,h=10.2,则塑件外表面脱模斜度 0.1250.250mm,塑料内表面对应的值:0.0800.170mm。根据塑件的用 10途、工作环境、对塑件图上制品形状、尺寸精度、表面粗糙度等要求进行综合性分析。可知该塑件的工艺性较好,比较容易注射成型。注射成型工艺规程对模具设计的要求在设计任务书上无特殊要求,故此地不作特殊说明。 12.1.2 分析制品的工艺性和注射成型工艺规程对模具设计的要求塑料制品为罩盖,根据实用模具技术手册注射压力(49190)10 6Pa,6由模具设计简明与制造手册、塑料注塑模结构与设计可知:成型塑件材料为 PS,收缩率为 0.5%0.6%,塑料的脱模斜度:塑件外表面为 35130,塑件内表面 301塑件图见装配图。 2查表 3-2 得:热塑性塑料挤出成型时的温度参数聚苯乙烯(PS) 挤出温度( )室温100(加料段);130170(压缩段);220(均化段);180245(机头及口模段);01(原料中水份控制%)塑料制件的结构工艺性尺寸及其精度:PS 高精度 3 级;一般精度 4 级;低精度:5 级。2.1.3 分析研究制品的生产纲领注射成型制品的生产纲领属于大批量生产,对于大批量生产,由于模具价格在整个生产费用中所占的比例小,生产率和模具寿命问题比较突出,因此可考虑使用自动化程度较高的复杂模具结构,以及对成型零部件采用较好的模具材料。2.2 根据塑件形状尺寸,估算塑件体积和重量 4 11V=70.651.6 10.2+1.21.064 (70.657)12 10.251.62(57+68)5.2 (51.621.2)+ (38-2.4)121=5021.77mm3m= V=1.084.8=5.4g,选 m=10g2.2.1 型腔数量的确定塑件的生产属于大批量生产,宜用多型腔注射模。其模腔数量的注射机的塑化能力,最大注射量以及合模力等参数有关,此外还要受制品的精度和生产的经济性等因素影响,由上述参数和因素按下列方法确定模腔数量。同时介绍一下聚苯乙烯的工艺条件。表 3 聚苯乙烯的工艺条件工艺条件 聚苯乙烯 柱塞式(注射机)温度 料筒温度后/ 140160中/前/ 170190喷嘴温度/模具温度压力 注射压力 /MPa 60110时间 注射时间 /s 1545高压时间 /s 03冷却时间 /s 1560总周期 /s 40120螺杆转速/(r/min) 48收缩率/% 0.40.7后处理 方法 红外线灯,鼓风烘箱温度/ 70时间/h 24上述工艺参数可在生产中借鉴和参考,也可作为注射机型恰当选择的一个依据,即机型的规格、大小以及性能参数的范围都应尽量与注射工艺参数相接近。根据计算及原材料的注塑成型工艺参数,初选注射机。塑料模设计与制造P4292.2.1.1 按注射机的额定锁模力确定模腔数量 N1 根据注射机的额定锁模力大于将模具分型面胀开的力得: 12FniPA则型腔数 jn式中 F注射机的额定锁模力 N;P 塑料熔体对型腔的平均压力,MPa;An 单个塑件在分型面上的投影面积 mm2;Aj 浇注系统在分型面上的投影面积 mm2;其中 F= 250KN=250000N A j 初取 530.66mmAn=70.651.6= 3642.96mmP 查表(3-1)塑料成型工艺与模具设计取值为 40MPa代入数值 N1 (250000-40530)403642.96=228800145718.41.57故取 1。2.2.1.2 按注射机的最大注射量确定型腔数量 n 2 jnvkg(7-1)2jgnMnK式中 Vg(M g) 注射机最大注射量 cm3 或 gVj(M j) 浇注系统凝料量 cm3 或 gVn(Mn) 单个塑件的体积或质量 cm3 或 gK- 注射机最大注射量的利用系数其中,M g=30,M j 初取 10,K=0.8,Mn =10 代入数值得。2(0.831n)=1.4 1为了使模具与注射机相匹配以提高生产率和经济性,并保证塑件精度,模具设计时应合理确定型腔数目。一般模腔数量取 1,2,4,6,8,16 个,参照上边的计算结果,同时考虑到制品的形状结构(特别带有侧向凸台)确定该注射模为一模一腔。聚苯乙烯的成型条件见表 5。2.2.1.3 注射机有关参数的校核: 3 13(1) 注射量校核 Mi=Mn+MjMi=0.8Mi由上面计算代入相应数据 (110+10)0.830注射量满足要求 20 24(2) 开模行程的校核 选用的注射机合模系统为柱塞直通式,且模具结构为双分型面,故校核开模行程采用下式:SmaxH 1+H2+a+(510)mm式中 H1 制品所用的脱模距离,单位为 mm;H2 制品高度,单位为 mm;a 取出浇注系统凝料必须的长度,单位为 mm;其中 H 1 =50 mm, H 2 =10.2mm, a =30 mm Smax=160mm代入数值:16050+10.2+30+ (510)=95.2100.2(对于带有斜杆导滑的斜滑块抽芯机构的塑料模,在校核开模行程时,需考虑侧向抽芯动作的开模距离 Hc,由后面的有关斜滑块部分的计算可得抽拔距S=22mm,对应的开模距 Hc=5ctg =22ctg20=60 HcH 1+H2 故这里可不考虑 Hc 对最大开模行程的影响,开模行程满足要求。(3) 模具厚度校核:H min 实际模具厚度(mm )Hmin,Hmax注射机允许安装的最小、(大)模具厚其中 H min=60 Hmax=180Hm 由后面模架的选取中计算取 60H m180 模具厚度满足要求。(4) 模具在注射机上的安装与固定尺寸校核模具外形尺寸应小于注射机拉杆内间距,模具外形尺寸由后面模架的选取中取 250290(定模板)。注射机拉杆的间距为:250280(动模板)模具外形尺寸满足要求。3. 模腔的选择与设计塑件形状结构较为复杂,采用一模一腔大批量生产,定模动模部分的成型零部件均采用嵌入式,塑件内部四侧均有一内凹,该模具采用斜杆导滑块抽芯机构,模具融融洽整体上为二次分型抽芯机构,由于塑件尺寸较小,且结构复杂,故采用二级脱模机构。 144. 浇注系统设计浇注系统指模具中从注射机喷嘴起到型腔入口为止的塑料由塑料熔体的流动通道,普通浇注系统包括流道(由主流道、分流道和冷料穴组成)和浇口。4.1 主流道设计。根据设计手册查得 XS-ZY-30 注射机喷嘴的有关尺寸:喷嘴前端孔径:d 0= 3.5mm喷嘴前端球面半径 R0=12mm,根据模具主流道与喷嘴的关系:R=R 0+(12)mmD=d0+(0.51)mm取主流道球面半径 R=13mm取主流道的小端直径 d=3.5mm(进口端)主流道通常位于模具中心塑料熔体入口处,它将注射机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔,其形状为圆锥形,便于塑料熔体顺利地向前流动,开模时主流道凝料又能顺利地向前流动,开模时主流道又能顺利地被拔出。为了便于将凝料从主流道中拔出,将主流道设计为圆锥形,其斜度为 13,须换算得主流道大径为 D= 5mm。可在主流道出料端设计半径为 r=5mm 的圆弧过渡。PS(热塑性塑料)的主流道一般有浇口套构成,主流道衬套的形式及尺寸如图所示。图中 d=d0+0.51,R=R+12, =13, LZ=50 。主流道进口端与出口端直径D1=3。 5mm,D2=5mm,D1进口端直径,D 2出口端直径,以上为主流道截面推荐值。 15图 4-1 主流道截面图4.2 分流道设计分流道是主流道与浇口之间的通道,多型腔模具一定设置分流道。分流道的形状及尺寸,应根据塑件的体积壁厚、形状的复杂程度,注射速率、分流道长度等因素来确定,常见分流道的截面形状有圆形、梯形、U 字形和六角形等。本塑件的形状复杂,熔料填充型腔不太容易,根据型腔的排列方式可知分流道的长度较短,为了便于加工起见,选用截面形状为梯形的分流道,查表 62H=4mm,L=6mm 图 42 分流道截面形状简图 查部分分流道断面尺寸推荐范围,分流道断面直径/mm,PS 的该项值为3.510mm。由塑料模具技术手册可得分流道直径由经验公式确定,对于壁厚 16小于 3mm,质量在 200g 以下的塑件,可用下述经验公式确定分流道的直径。D=0.2654124L(mm),式中塑件的质量:(g);L分流道长度(mm)其中 =10g,L 一般取 830mm。此处可初选为 50mm,代入数值 D= 0.2654124054 mm。分流道设计时应注意以下几点:各型腔均衡进料,应采用平衡式布置。R0.8(表面粗糙度);分流道多开设在定模一侧;分流道与浇口的连接处应加工成斜面,并用圆弧过渡。4.3 冷料井及拉料杆设计冷料井位于主流道正对面的模板上,或处于分流道末端,其作用是捕集料流前锋的“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中的冷凝料拉出。冷料井直径宜稍大于主流道大端直径,长度约为主流道大端直径。这类冷料井的结构如图所示,图略。底部带推杆的冷料井直径定模座板冷料井动模板推杆选自塑料模设计手册编写组编 1984 年。 114.4 浇口设计。 7根据塑件的成型要求及型腔排列方式,选用点浇口。浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短流道,它是浇注系统的关键部分,浇口长度约为 0.52mm,具体尺寸一般由经验确定,取其下限值,然后在试模时逐步修正。浇口位置选择遵循原则: 15a、避免塑件上产生缺陷,避免浇口正对着宽度和厚度都比较大的型腔空间。 17b 浇口应开设在塑件截面最大处。由上述两个原则,结合塑件的结构,浇口的位置选择在塑件长度、宽度方向的对称中心线交点处。点浇口又称橄榄形浇口或菱形浇口,是一种截面尺寸特小的圆形浇口,其特点是:浇口位置限制小。去除浇口后残留痕迹小,不影响塑件外观。开模时浇口可自动拉断。有利于自动化操作。浇口由补偿造成的应力小,但对于薄壁塑件因剪切速率过高,由于分子高度定向而造成局部应力,甚至开裂。为改善这一情况,在不影响使用前提下,可局部增加浇口处塑件壁厚,以圆弧 R 过渡,压力损失大,模具必须采用三板式模具结构,导致模具结构复杂,并要采用顺序分模结构,但在无流道模具中仍有采用二板式模具结构。对于投影面积大的塑件及容易变形的塑件,应采用多点浇口,以减小翘曲变形。它特别适用于表现粘度随剪切速率增大而明显降低的塑料。查塑料成型工艺与模具设计(屈华昌主编)上表 5-4 可得常用的浇口形式;点浇口尺寸及说明:d=0.82.0mm , 4 =6090, 18图 4-3 点浇口图 1=1230,l=0.81.2mm,l0=0.51.5mm,l1=1.02.5mm。l=0.50.75 有倒角 C 时取 l=0.752,C=R0.3 或(30 45),d=0.32 , =24, 1=615,023Ll =0.3,D1D经验计算公式 d=nK. 。4AK系数,为塑件壁厚的函数,见表注为了去浇口方便,可取 =0.52,l浇口长度(mm),d浇口直径(mm),A型腔表面积( mm2)图略。2、塑料系数 n 由塑料性质决定,通常 PS n=0.6,k系数,塑料壁厚的函数,k=0.206 ,k 值适用于 t=0.752.5。t5 分型面的选择设计 13模具设计中,分型面选择很关键,它决定了模具的结构,应该根据分型面选择原则和塑料的选择要求选择分型面。模具取出塑件回浇注系统凝料的面,称为分型面。分型面的选择受塑件的形状、壁厚、外观、尺寸精度及模腔数量排槽和浇口位置等许多因素的影响。根据下述分型面选择原则确定分型面位置:5.1 符合塑件脱模,分型面的位置应设在塑件断面尺寸最大的部位。5.2 分型面数目应尽量少,形状应尽量简单。5.3 有利于塑件脱模,选择分型面应尽可能使开模后塑件留在动模一侧。 195.4 考虑侧向抽拔距选择分型面时应尽可能使开模后塑件留在动模一侧。5.5 有利于排气。5.6 模具零件易于加工,选择分型面时,应将模具分割成便于加工的零件。概括起来说选择分型面的原则是:塑件脱出方便、模具结构简单、腔排气顺利、确保塑件质量、无损塑件外观、设备利用合理。综上所述,该塑件采用二次分型,开模时,先通过弹簧弹力使面分型,即沿定模板与定模座板接触面分型,然后再沿面即动模板与定模板接触面分型。这样便于拉断点浇口然后既可降低模具复杂程度,减少模具加工难度又便于成型后出件。确定型腔的排列方式本塑件在注塑时采用一模一件,即模具需要一个型腔,综合采用如图所示的型腔排列方式。(见装配图)这种型腔的排列方式便于设置斜滑块抽芯机构,其缺点是将熔料进入型腔后弄另一端的料流长度较长,但因本塑件较小,帮对成型无太大的影响。6. 排气结构的设计 8从某种意义上说,注射模也是一种置换装置,即塑体进入模腔的同时,置出模腔内的气体,这些气体如果不能排出模腔,将会影响制品成型以及脱模后的质量。因此,在设计模具时,必须考虑排气结构的设计问题。排气方式有两种,排气槽排气、间隙排气。塑件采用的是中小型模具,可直接利用分型面,斜滑块活动余量,顶杆间隙,顶杆间隙,拼镶件缝隙进行排气,而不需要另设排气榜,间隙大小以不产生溢料现象为宜,通常在 0.020.05mm 选择。 207. 合模导向机构的设计 9注射模中,合模导向机构主要用来确保动模和定模两大部分或模内其它零件之间准确对合,以保证塑料制品的形状和尺寸精度,并避免模内各种零件发生碰撞和干涉。对于小型模具,可选以导柱为基本零部件构成的合模导向机构,该导向机构通常由导柱与导套的间隙配合组成,导柱形式尺寸查塑料成型工艺与模具简明手册王孝培主编,表 3-44 可得直通式导柱。导柱长度 L 应保证,开模后导柱长度比凸模端面长出 68mm,查表 3-44 直通式导柱。取值:材料为 T8A 淬火回火后硬度 5055HRC,长度 L 及 L1 按使用情况自选。表 4、表 5 在后面。表 4 导柱的有关尺寸公称直径 dd1 固定孔公差(H7)D H L2 R W L3(参考)尺寸 公差( f7)尺寸 公差(m6)16 -0.016-0.03316 +0.019+0.007+0.019 20 4 10 2 2.5 16表 5 导套的有关尺寸公称尺寸 d d1 d1 固定孔落(H7)D H R尺寸 公差(H7)尺寸 公差 m616 +0.019 24 +0.023+0.008+0.023 30 5 2.5注:材料为 20 钢渗碳或 T8 淬硬,5055HRC,L 按使用情况决定,L 1 一般为11.5d.查表 3-45 导套长度系列尺寸,取导套长度为 69。导套形式及尺寸查表 7,导套系列尺寸(mm)公称尺寸为 d=30,该模具采用的导套的结构形式如图所示,导柱的数量和布置采用适当的固定方法,以防止导柱从安装孔中脱出。导柱与安装孔间采用过渡配合H7/m6 或 H7/k6.导柱与导套的配合与安装,导柱与导套一般采用间隙配合,H7/f7 或 H8/f8 导柱的安装方式,采用型可不需要导套结构简单加工方便。 218. 注射设备的选择 2根据计算及原材料的注射成型工艺参数,初选注射机 XS-Z-30,查塑料成型工艺与模具简明手册王孝培主编表 3-17 部分国家注射机技术规格可得:型号:XS-Z-30额定注射量:30cm 2螺杆注塞直径:28mm注射压力:119Mpa注射行程:130 mm注射时间:0.7s注射方式;柱塞式锁模力:250KN最大成型面积 90cm最大开合模行程:160mm模具最大厚度 180mm模具最小厚度 60mm动、定模固定板尺寸 250180mm拉杆空间:235mm合模方式:液压-机械式液压泵流量 50L/min压力:6.5Mpa电动机功率 5.5机器外形尺寸:23408001460。推出形式:四侧没有推杆,机械推出。查 塑料模具设计师指南表 18.12-1 常用注射机技术规范及特性可得:模板最大距离 L0: 340mm4喷嘴圆弧半径 R:12mm模板行程 L1:160mm喷嘴孔径 d:2mm.查表 3-18 定位圈尺寸及推出形式 12型号:XS-Z-30定位圈尺寸: 63.5mm推出形式两侧推出,中心距为 170mm。 22查表 3-19 某些热塑性塑料的密度及压缩比PS:密度 1.041.06g.cm2压缩比 f:1.90215下面介绍一下注射机注射工艺参数:表 6 注射机注射工艺参数PS 注射工艺参数注射机类型 柱塞式螺杆转速:(r/min) 喷嘴形式温度()直通式160170料筒温度()前段中段后段170190140160模具温度 2060注射机压力 60100保压力 3040注射时间 03保压时间 1540冷却时间 1530成型周期 409屈华昌主编塑料成型工艺及模具设计北京:机械工业出版社 2000.49 模架的选择与设计 1塑件形状结构较为复杂,采用一模一腔大批量生产,定动模部分均采用嵌入式,塑件内部四侧均有一内凹,该模具采用斜杆导滑的斜滑块抽芯机构,模具整体上为二次分型抽芯机构,由于塑件尺寸较小,且结构复杂,故采用二级脱模结构。模架型模架的按结构特征可分为基本型和派生型。基本型有四种,即A1、A 、A 3 和 A4,派生型有九种,即 P1、P 2、P 3、P 4、P 5、P 6P7、P 8、P 99.1 特点和用途:P1 P4 型由基本型 A1A4 对应派生而生,其不同在于取掉了定模板上的固定螺钉,使定模部分增加了一个分型面而成为三板式模具,多用于需要点浇口场合。其它特点及用途同 A1A4。由前面分析,选用模架如下(部分尺寸参照标准模架 P1 或 P3 型。)教材P125。 23动模板 BL:250280定模板 BL:2502909.2 塑料注射模标准模架标准的尺寸组合查表 5-18 塑料注射模标准模架标准的尺寸组合得 250L(1)L250, 315,355,400。导柱 25编号数 0164 模板 A,B 尺寸为 20,25,32,40,50,63,80,100。垫块高度 C50,63,80。中小型模架系列依模板的宽和长(BL)划分,除了模板的厚度需要设计者从标准中选取外,模架的其他相关尺寸在标准中均已规定,图 5-30 是塑料模架有关的周界尺寸。(图见教材。)9.3 模架的规格系列中小型模架规格依照品种、宽度系列所选模板(A 、B 板)和垫块(C)的厚度划分。(查教材表 5-30,周界尺寸为 355)9.4 中小型模架的标记方法规定标准方法如下: (1,2,3,4)1-品种(基本型型号);2-系列(模板 BL);3-规格;4-导柱的安装形式。导柱的安装形式规格(编号数)系列(模板 BL)品种(基本型型号)10 顶出脱模机构设计 10推出脱模机构是注射模的重要功能结构之一,它由一系列推出零件和辅助零件组成,可以具有不同的推出动作。其作用是将冷却固化后的成型制品从模具中 24取出,最理想的情况是模具开启后,制品由自身重力作用而从型腔或型芯上自动脱落。10.1 推出脱模机构的选取用原则注射成型每项一个循环中,塑件必须准确无误地从模具的型腔或型芯上脱模,顶出脱模机构时,必须根据制品的形状,复杂程度和注射机推出结构形式,采用各种不同类型的推出脱模机构,其选取用原则如下:10.1.1 使制品脱模后不致变形,推力面尽可能大,并靠近型芯;10.1.2 制品在推出时不能造成碎裂,推力应设在制品能承受较大力的地方,如肋部、凸缘、壳体壁等处;10.1.3 尽量不损伤制品的外观;10.1.4 推出机构应动作可靠,运动灵活,制造方便,配换容易。10.2 推出脱模机构分类推出脱模机构按推出零件的类别对机构分类它采用推板(脱件板)推出脱模较合适。按机构的推出脱模动作特点分类,它属于二次推出脱模。另外,还可以按推出动作的动力来源对机构进行分类,它属于机动推出。机动推出依靠注射机的开模动作实现制品脱模。脱模力的计算将制品从包紧的型芯上脱出时所需要克服的阻力称为脱模力,它主要包括由制品的收缩引起的制品与型芯的磨擦阻力和大气压力。该塑件属于 d0.05 薄壁制品。矩环形断面的脱模力/N。Q=8E tLcos (f-tg )(1- )k1+0.1B注:壁厚与直径之比大于 0.05 为厚壁,小于 0.05 为薄壁。式中 k1 为无因次系数,可由 3-30 选取,k 1=1+fsin cos 1; 塑料的平均成型收缩率(%);由表 3-29 查得;E塑料的弹性模量(Mpa); 由表 3-29 查得;t塑件的平均壁厚(mm);L制品对型芯的包容长度(mm);f制品与型芯之间的静磨擦系数,常取为 0.10.2;由表 3-29 查得; 25为模具型芯的脱模斜度();为泊松比;由表 3-29 查得;B盲孔制品型芯在脱模方向上的投影面积(mm 2),通孔制品的 10B=0。查表 3-29 得常用塑料的某些性能得 PS: =0.50.8E=3.23.4103Mpa=0.38f=0.450.75=130=0.262k11代入上式得 Q=8E tLcos (f-tg )(1- )k1+0.1B=83.41030.81.2(70.6-2.4)cos1 30(0.75-tg1 30)(1-0.38)1+1051.670.6100=3645038.362N.塑料模具技术手册编委会编塑料模具技术手册轻工业模具手册之一北京:机械工业出版社 1997.66查表 3-50,常用塑料溢力值可得:PS(塑料种类),溢边值 0.03.10.3 推板推出脱模机构推板推出的原理是在型芯根部安装一与之密切配合的扒板,推板沿型芯周边移动将制品推离型芯,其特点是推出力均匀,力量大,运动平衡。主要用于薄壁容积壳体以及表面不允许带出推出痕迹的制品,但对于型芯周边外形复杂时,推板与凹模配合部分加工困难。10.3.1 推板推出脱模机构的形式见表 3-52。说明:对于大形壳体、深腔、薄壁等制品,应增加进气装置,否则制品内易形成真空,推出制品困难或损坏。10.3.2 推板和型芯的配合位置设由 510的配合斜度,便于脱模。为了减小推出过程中扒板与凸模间的磨擦,二者之间应留有 0.25mm 的间隙。 26设计推板推出脱模机构注意的事项:10.3.2.1 配合应淬火,推板的推出距离不得大于导柱长度。间隙配合,一般为H8/f8。10.3.2.2 推板与型芯的配合应为锥面,斜度不小于 5。若用直面,一则不易导向,二则容易磨损而导致溢出飞边。在合模过程中,因为推板能在合模力的作用下回到初始位置,所以在结构中不必另设复位机构。(详见王孝培主编塑料成型工艺及模具简明手册(P175) 2简图一,简图二(略)11.侧抽芯机构的设计该模具采用斜杆导滑的斜滑块抽芯机构,由于受斜导杆强度的限制,常用在抽芯力不大的场合。如图 3-88 所示为斜导杆导滑的斜滑块内侧分型机构。11.1 设计斜滑块分型与抽芯机构应注意的问题11.1.1 主型芯位置的合理选择。11.1.2 开模时制动斜滑块的方法。11.1.3 斜滑块的推出行程与倾角。11.1.4 斜滑块的装配要求。11.1.5 斜滑块推力不均问题。解决办法,可在推杆与斜滑块之间加设一个推板。该结构的斜导杆与滑块合为一体,制品内侧的凸起由斜导柱 5 的头部成型。在型芯 7 上开有斜孔,滑座 2 固定在推杆固定板上,斜导柱杆的成型端可在型芯7 的斜孔内滑动,另一端与滑座 T 型槽配合。在推出装置的作用下,斜导杆 5 沿斜孔移动而实现内侧抽芯,同时由推件板 4 推出制品。斜导杆成型端在抽芯的同时,斜导杆另一端在滑座 T 形槽中滑动,即斜导杆两端同步移动,不致卡死。斜导杆 5 的复位杆 3 完成。 27图 11-1 斜滑块的简图11.2 见图 3-88 斜导杆导滑的内侧分型抽芯机构。(图略)推杆固定板滑座复位杆推件板斜导柱凹模型芯定模座板11.3 斜滑块的导滑与组合形式按斜滑块的导滑部分的特点,可分为镶块导滑(见图 3-89a),圆销导滑(见图 3-89b)、凸耳导滑(见图 3-89c)和燕尾导滑(见图 3-89d)。前三种结 28构简单,制造方便,应用较广,而燕尾式加工制造复杂,但占用面积小,故在斜滑块的镶拼块较多时采用,斜滑块导滑部位采用间隙配合 H7/f7,本模具采用 a、b两种。本模具采用四块斜滑块,选用导滑的组合形式时,应根据塑制品的形状,尽可能使制品表面不留有明显的痕迹,以保证制品外观美观。还应保证斜滑块的组合部分具有足够的强度。若制品外形有转折,则斜滑块的镶拼 z 线应与制品上的转折线重合,见图(见图 3-90e)。(图略)12.成型零部件的设计与计算在讲成型零部件的设计与计算之前,先介绍一下聚苯乙烯的成型条件见表 7表 7 聚苯乙烯的成型条件聚苯乙烯缩略符号 一般用途 耐冲击性 耐热性 30%玻璃纤维增强PS HIPS(SB) PS PSGF30成型条件预干燥温度/时间/h注塑料筒温度/模具温度/成型收缩率(%)流动比(L/T)220280206040.7200500220280108040.720050022028020800.20.620028020800.10.3挤塑机筒温度200280 200280二次加工性 化学镀膜喷涂印刷真空渡膜,溅镀烫金超声波焊接溶剂粘结,粘接剂粘结+密度 /(g.cm-3) 1.031.05 1.031.06 1.051.09 1.021.22 29121 成型零部件的性能成型零部件是指构成模具型腔的所有零部件,凹模、凸模、型芯、成型杆、螺纹成型杆,以及各种成型环和成型镶块等。成型零零件应具备的性能。由于成型零件直接与高温高压的塑料熔体接触,它必须具备如下一些性能:1211 具备足够的强度、刚度,以承受塑料熔体的高压。1212 具备足够硬度和耐磨性,以承受料流的磨擦和磨损。通常应进行热处理,使其硬度达 HRC40 以上。1213 由于成型会产生腐蚀性气体的塑料(如 PVC、POM、PF 等),还应选择耐腐蚀的合金钢或进行强度铬处理。1214 的抛光性能好,表面应该光滑美观。表面粗糙度要求在 Ra0.4 以下。成型光学用制品的模具型腔表面应达到镜面。1215 削加工性能好,热处理变形小,可淬性良好。1216 焊性能要好,以便于修理。1217 型部件应须有足够的尺寸精度。通常孔类零件精度为 H8H10,轴类零件精度为 h7h10。122 凹模的结构设计凹模用以成型塑件的外表面,按其结构不同可分六种,该模具采用整体式凹模,说明:如图所示,适用于形状简单,小型模具,可在型板上直接加工出型腔,模具一般不进行热处理。图见后面。 30图 12-1 凹模简图123 凸模的结构设计凸模用来成型塑件的内表面,成形杆多用来成型塑件上的孔。视情况不同,凸模可分为整体式凸模,组合式凸模,成形杆,该模具采用整体式凸模,即将凸模与模板做成整体。说明;用整体式模具材料直接加工而成,结构牢靠,不易变形,制品无镶拼接缝的溢料痕迹;但形状复杂时不易加工,材料消耗量大,适用于凸模形状简单的小型模具。如图所示,图在后面。124 成型零部件工作尺寸计算 31表 8 成型零部件工作尺寸计算尺寸部位类别 序号 模具零件名称塑件尺寸 计算尺寸公式 计算公式说明 工作尺寸凹模径向尺寸 1 凹模 LS1= 70.LS2=51.6LS3=38LS4=6平均尺寸法:LM=( 1+SCP)Ls34+ Z注 1注 1:34 项系数随塑件精度和尺寸变化,一般在 0.50.8 间;LM凹模径向尺寸( mm)Ls塑件径向公称尺寸( mm)Scp塑料的平均收缩率(%) Z凹模制造公差(mm )塑件公差值(mm )LM1=70.488+00.21LM2=51.438+00.19LM3=37.845+00.15LM4=5.82+00.09凹模深度方向尺寸2 凹模 HS1=10.2HS2=1.2HS3=5.2+0。 32平均尺寸法:HM=( 1+SCP)Hs23+ Z注 3注 3: 23 项,有的资料介绍系数为 0.5HM凹模深度尺寸( mm)Hs塑件高度公称尺寸( mm) Z凹模制造公差(mm )其余符号同上HM1=10.038+00.17HM2=1.033+00.09HM3=5.0668+00.06凸模径向尺寸 3 凸模 LS1= 66+00.64LS2= 57LS3= 68+00.86+平均尺寸法:LM=(1+SCP)Ls+34- z注 2注 2: 注 1:34 项系数随塑件精度和尺寸变化,一般在0.50.8 间;LM凸模径向尺寸( mm)Scp塑料的平均收缩率(%) Z凸模制造公差(mm ) c型芯磨损量(mm)其余符号同上LM1= 66.90660-0.11LM2= 57.7050-0.19LM3= 69.027150-0.11所谓工作尺寸是指成型零件上直接用于成型塑件部位的工作尺寸,主要有凹模和型芯的径向的径向尺寸(包括矩形和异形的长度和宽度尺寸)。凹模的深度和型芯的高度尺寸,中心距尺寸等。工作尺寸计算受塑件尺寸精度的制约。本例按照成型零部件的工作尺寸的有关规定,计算时均采用平均值法,即采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损易来进行计算。查塑料成型工艺及模具简明手册王孝培主编上表 3-35 部分热塑性塑料的标准成型收缩率得;PS(通用)线胀系数 /10-5 -1:6.08.0成型收缩率为%:0.20.6(抗冲击型)线胀系数/10 -5 -1:3.421.0成型收缩率为%:0.20.6PS 20%30%玻璃纤维 32线胀系数/10 -5 -1:1.84.5成型收缩率为%:0.10.2查塑料模具技术手册轻工业模具手册之一表 2-39 得:PS 的平均收缩率为0.5%,表 2-36 塑件精度等级的选用(SJ1372-78)末注尺寸公差等级 MT5,标注尺寸公差等级为 MT3;表 2-37(SJ1327-78)公差数值表(mm)得公差值。13. 温调系统设计131 模具温度调节的重要性1311 模具加热与冷却系统对塑件质量的影响塑料注射模温度调节能力,不仅影响到塑件质量,而且也决定着生产效率。实际上模具设计恰当与否,直接关系到生产成本与经济效益。注射模的温调系统必须具有冷却或加热的功能,必需时还二者兼有。注射模的温度对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率及塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响。注射模中设置温调系统的目的,就是要通过控制模具温度,使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产率。对模具进行冷却还是加热与塑料品种、塑料的形状与尺寸,生产效率与成型工艺对模具的要求有关。对于粘度低,流动性好的塑料(如聚乙烯,聚苯乙烯等);因为成型温度工艺要求模温都不太高,所以常用常温水对模具进行冷却,有时为了进一步缩短在模内的冷却时间,亦可用冷水控制模温。对于小型薄壁塑件,且成型工艺要求模具太高时,可以不设置冷却装置而依靠自然冷却。设置温调装置后,有时会给注射生产带来一些问题。例如,采用冷水调节装置模具时,在大气中水份易凝聚在模型表壁,影响塑件表面质量。而采用加热措施后,模内一些间隙配合的零件可能由于膨胀而使间隙减小或消失,从而造成卡死或无法工作,设计时应予以注意。132 冷却系统的设计计算本塑料件在注射成型时不要求有太高的模温,因而在模具上可不设加热系统,是否需要冷却系统可作如下设计计算:根据选择冷却或加热措施的原则及影响因素,该系统选用常温水作为介质对模具进行冷却。设定模具平均工作温度为 40,用 20的常温水作为介质,其出口温度为 30。 16 33求塑料在硬化时每小时
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