塑料碗注塑模具设计【含CAD图纸、说明书】
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压缩包内含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985摘要本课题主要是针对塑料制品的模具设计,通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。本课题以产品结构工艺性,模具的整体结构为基础,根据模具铸造系统、顶出系统、模具成型部分的结构、冷却系统、注塑机的选择以及相关参数的核查、皆有详尽计算,并且简单的设计了模具的加工工艺过程。经过该设计过程证明此模具能够满足塑件所需求的加工工艺。依据题目设计的主体要求是注塑模具的设计。即设计出一副注塑模具以达到能生产塑件产品的目的,从而实现自动化增加产能。对于具体结构,所设计的模具减少了制造周期。该设计因塑料模具制造而设计,它有条理的阐释了该塑料模具具体到每一个零部件的加工工艺过程以及整套模具的组装与使用,它包括选择注塑机的各种参数,零件的加工方法,注塑模具的组成,涉及的计算问题以及特殊加工技术。在这个模具构设过程中,使用基于计算机的绘图软件绘制了相关零件图和装配图。关键词 模具;注射模;塑料AbstractThis topic is mainly aimed at the mold design of plastic products, through the analysis and comparison of the plastic parts, the final design of an injection mold. This topic to product molding process, the overall structure of the mould as the foundation, based on the mould gating system, ejection system, mold molding part of the structure, cooling system, the selection of injection molding machine and related parameters of verification, have detailed calculation, and simple design of mould machining process. The design process proves that the mould can meet the requirements of the plastic parts. According to the subject design the main requirement is the injection mold design. The design of a plastic injection mold to achieve the purpose of producing plastic products, thus realizing automation to increase production capacity. For the specific structure, the designed mold reduces the manufacturing cycle. The design for plastic mold manufacturing and design, the plastic mold is illustrated it organized specific to each of the parts processing process as well as the whole set of mold assembly and use, including the selection of injection machine of various parameters, spare parts processing method, the calculation problem of the injection mould structure and the involved, special processing technology and so on. In this mold design, the computer drawing software is used to draw the relevant parts drawing and assembly drawing.Keywords mould injection mould plastic 54压缩包内含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985目 录摘要IAbstractII1 绪论12 塑件的分析22.1塑件结构分析22.1.1 塑件形状分析22.1.2 塑件视图22.1.3脱模斜度22.1.4塑件壁厚32.1.5 加强肋支撑面32.1.6 圆角32.1.7 尺寸精度分析42.2 塑件材料的选择与工艺性分析52.2.1 工艺性分析52.2.2 材料的选择62.2.3 塑料的成型工艺62.3 热塑性塑料产生的质量缺陷及产生原因73 注塑机的选择与校核103.1 注塑机的选择103.2 注塑机的校核104 分型面系统124.1 型腔的确定124.2 分型面的确定135 浇注系统155.1 浇注系统的功能155.2 主流道的设计165.3浇口的设计176 成型零件设计196.1成型零件的结构设计196.2成型零件工作尺寸计算207 顶出系统237.1 脱模机构的选用原则237.2推杆设计237.3 脱模力的计算258 温度系统.278.1 模具温度对制品质量的影响278.1.1 模具温度对模塑周期的影响278.1.2 模温调节系统的选用原则278.2 冷却系统的设计288.2.1 设计原则288.2.2 冷却时间的确定289 排气系统2910 导向系统3110.1 导柱导向机构3110.2 导向孔、导套的结构及要求3110.3 导柱布置31结论32致谢33参考文献34压缩包内含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 119709851 绪论在中国的经济发展中,模具制造身为工业生产基石的一员,它的作用是当代人不可忽视的,提高中国的模具工业技术水平更是当代人的责任。随着人们投入越来越多的关注的眼神,加快和提高模具生产的技术水平和速度刻不容缓,这样才能更好更快的增强中国在世界模具设计和制造领域的竞争力。 在中国“十三五”规划中,确认了模具制造技术对中国基础工业领域的重要意义。同时作为一种特殊的工艺装备,它主要生产一些提供给大型工业产品的相关零件,这些零件多使用批量大且消耗快,大多机器设备部件都需要用到模具制造技术,它与很多产业都有密切的关系,要想快速发展制造业及有关行业和技术,优良的技术,充足的资金是万万不能缺少的。它的生产需要精密的制造技术、高超的计算机水平、优良的智能控制和达到绿色生产的目的。同时模具也是一种高科技产品.因为利用模具制造可以高批量生产,制造出的产品替换性非常高,且对能量、材料的利用率非常高,所以尽管它对精度要求比较高,制造过程相对复杂;,但是却愈加变得受到中国各工业部门的重视,被广泛应用于机械、电子、汽车、信息、航空、航天、轻工、军工、交通、建材、医疗、生物、能源这些工业生产中。模具制造业为中国创造了巨大的经济效益,促进了中国国防现代化的发展,同时在高端技术服务领域中也作出了显著地贡,模具制造业更是一种节能环保的产业。工业如果要想进步,模具制造业就要先迈出一步,不能制造出更加高科技的的模具就不可能得到更精美的工业产品。如今,模具技术的发展状况已经成为了一个国家制造业水准的重要指标,同时也是保证中国赶超发达国家的一个不可或缺的重要项目。通过对中国现今模具技术的观察,可以看出,与那些发达国家相比,中国仍然有十多年的差距要追赶。比如,很多高超的模具中国依然无法制作,所以只能大量进口,浪费了巨额资金。所谓落后就要挨打,中国的很多产业发展都受到了制约,如一些高级汽车、精度更高的钢制品、军用武器设备、相关电子产品等等。由此可见,大力促进模具制造业技术的进步乃是中国目前的重中之重。 在世界层面上,工业化国家劳动力成本持续增加; 为了节省成本,扩大利润,这些发达国家不得不持续不断的将模具制造输送到发展中国家特别是中国这样已经有良好的技术水准的国家。这样外国公司就会不停的向中国采购模具,那么中国也不妨乘此机会分一杯羹。总而言之,“十三五”期间对模具市场持乐观态度; 模具行业前景一片大好.当然,中国也必须看到本国的劳动成本也在持续拔高,之前的优势变得愈来愈小。又因为中国的创新能力薄弱,在这方面的高端领域的底蕴缺乏,所以对模具制造的重视决不能放松在飞速发展的当代,世界模具行业的发展已经超越了不断上升的电子行业,使模具工业基本具有高新、准确、利润高等特点,因此受到广泛赞颂。在工业界,模具被誉为工业产品之母,所有工业制品皆是依靠模具才能得以批量生产进而得以快速发展。由此可见模具行业对世界各国的重要性,又在工业界具有怎样的显赫地位。在衡量一个国工业制造水平时,模具技术在其中又起到怎样的指示性作用。2 塑件的分析2.1塑件结构分析2.1.1 塑件形状分析该塑件构造相对简易,外表平滑.塑件构造工艺性直接关联到模具具现后的类型、结构、生产周期与成本。不能达到模塑成型工艺要求塑料部件设计就无法成形,不能确保内在与外观品质,促成塑料部件的高效生产和保持低成本的目标。2.1.2 塑件视图图 21 产品结构图2.1.3脱模斜度由于产品在逐渐冷却后会收缩,它将牢固地缠绕在芯部中心或线条的凸出部分周围,因此如果要使塑料部件可以方便地从模具中取出或释放,那么,有必要设计合理的零件拔模角度,以便在塑料零件制造和模具设计达到充足的考量。设计出合理的拔模角度。当前模具设计尚没有准确的计算公式,所以就需要依靠先辈遗留的经验资料。塑料的类别与塑料零件的拔模角度、塑料零件形体和模具构成皆有所关联,通常选择0.5,最小大概为15 20分。下表为几种普遍取用的脱模斜度:表 21几种塑料的常用脱模斜度制品 斜度聚酰胺通用聚酰胺增强聚乙稀聚甲基丙稀酸甲脂聚丙烯聚碳酸脂ABS塑料脱模斜度型腔20-4020-5020-4520-40 25-45 35-1 35-13 型心25-4020-4020-450-120-45 30-5035-1 2.1.4塑件壁厚在生产制造中,塑料产品必须有合理的的厚度,这既使得塑料制品自身在利用过程中有充足的刚度和强度,而且还允许塑料在模制过程中具有相对良好的流动形状。因为塑料材料性能、使用要求、成型工艺以及塑件几何尺寸等众多原因的限制,依据成型工艺的需求,塑件壁厚应该在最大程度上使制件各部位壁厚均匀,防止有的地方太厚又或者有的部位太薄,不然则会造成成型后制件因为收缩不平均而使塑件产生缩孔或变形,填充不足或者凹陷烧伤等瑕疵。除此之外还规定热塑性塑料的厚度必须处于1mm4mm之间,太厚则会生出空气和瑕疵,与此同时也不利于降低温度。2.1.5 加强肋支撑面 为了避免因塑料件截面壁过厚,而产生成型瑕疵,同时合理的加强塑件得强度和刚性,在这种情况下,技术人员通常的做法是在塑料制品的某些地方合理的位置恰当设置增强肋,又或者添加一些起稳固效果的部件。有增强效果的肋不只可预防零件扭曲,而且对塑料零件模塑在腔体内完美成型有改善效果。此外,增加了加强肋后,或许会出现背部凹陷,但如果位置设置合理,壁厚均匀,就可以避免这种情况发生。2.1.6 圆角为了提高塑料零件的部分或全部零件的机械强度,以便在模塑过程中改善塑料零件的顶出和脱模并且有助于模腔中的塑性流动条件,因此,角落和角落周围的塑料部件是圆形的。因此,使用塑料部件不仅需要使用锐角或无法形成圆角,而且还要尝试选择圆角特征。塑件上选择这种方式还能够使制成的塑料零件得到增强,避免成型塑料零件加热时或者在机器运转中受到压力而损坏的问题。根据塑件的产品图表明:该产品清晰地被圆形特征包围,其最大圆角特征R=1mm,其最小圆角特征r=0.3mm根据理论得出,塑件的边缘圆角特征与塑件壁厚存在着以下关系:图 22 圆角特征与壁厚关系图图 2-3 张力集中与边缘修饰图P外力负荷,T厚度,R圆角半径。因为图2-3可以得出:圆角会影响塑料部件。所以圆形倒角最好让制件壁不受到影响,并让塑件都有相同的厚度,对于产品图季表示了其圆角,另外因为塑件受到应力的影响,它的外观需要适应模具设计和制件的构造,所以,得到了如c03所示的图纸来来构造相关零件,而不是寻找其他的解决办法。2.1.7 尺寸精度分析一般情况下塑件的尺寸精度指制造完成后其得到的塑料零件尺寸和CAD图纸中大小是否保持一致。通常来说,塑料因工艺条件和材料引起的塑料收缩率范围大小,型腔型芯的磨损程度、模具制造精度、工艺控制等因素来决定塑件尺寸精度。然而塑件的尺寸精度又在相当大程度上被模具的某些结构特点所影响。所以,塑件的尺寸精度应最大程度选择的小些。由于没有图纸没有给出明确的要求,那不妨选择IT10级精度。IT8=0.72mm.对于此值可在下表查知:表 22精度等级选用推荐值:类别塑料品种建议采用的等级高精度一般精度低精度1PS345ABS聚甲苯丙烯酸甲脂PCPSU聚砜PF氨基塑料类别塑料品种建议采用的等级高精度一般精度低精度130玻璃纤维增强塑料3452聚酰胺6.66 610 9.10 10456氯化聚乙醚PVC硬3POM567PPPE低密度4PVC678PE高密度因为无明确的塑料零件相关规格,查表3-2取4-5级精度。2.2 塑件材料的选择与工艺性分析2.2.1 工艺性分析塑料的重要成分是以高分子量的树脂组成。因此,它在特定的压力和温度条件范围内是塑性的,并且可以流动变形,之后它被模制成成品。在某些使用条件下,良好的材料可以保持尺寸和形状,并且具有特定的性能要求。由化学知识可知道合成树脂是通过加聚或缩聚反应而形成的,因此又被称为聚合物或称高聚物。塑料是以单体为原料,可以随心意改变成分以及形体样式,此外,为了改进塑料的性能,还要在高分子化合物中添加各种辅助材料,如填料、增塑剂、润滑剂、稳定剂、着色剂、抗静电剂等,才能成为性能良好的塑料。塑料具有:1.质量轻;2.电绝缘性能好;3.化学稳定优越;4抗潮湿性、耐酸碱腐蚀性 5.抗摩擦、优异耐磨性,良好的自润滑性;6.比强度高;7.光学性能好;8.成型加工方便;9.着色性能较强;10.粘结性能好; 11.导热率低的特性。然而在当前塑料的利用中,却也有一些不可忽视的问题,使塑料的利用受到制约。例如,塑料的机械强度通常不如金属产品的机械强度。塑料不耐氯化烃(四氯化碳)溶剂,芳香烃如(苯)溶剂等。塑料比金属或其他非金属材料对温度更敏感,因此塑料使用的温度范围要比其他材料窄得多。如果塑料长时间受压即使温度不高,其形状也会逐渐产生“蠕变”。塑料零件这种逐渐发生的塑料流动目前不可控且无法回复如初的,致使塑件尺寸精度缺失。可见,在选取塑料时必须要慎重。2.2.2 材料的选择该塑件选取的材料为:聚丙烯(PP),是一种热塑性材料。PP 是一种半结晶性材料。相比PE较为坚硬而且有更高的熔点。因为聚合物PP 温度高于零度时非常容易折断,所以大多商业的PP 塑料是加入1%4%乙烯的没有规律的聚合物质或者加大乙烯含量的钳段式聚合物志的比重。高聚合物质PP具备非常小的热扭曲温度(100*C )、不够明亮、不够通透、易折断,可是它对瞬间压力的抵抗很强。随着乙烯含量的增加,PP的强度也随之增强。PP 的维卡软化温度为150*C。因为PP的结晶度很高,且它不易有划痕和外面也不算很脆。PP更不会很容易出现表面开裂。一般情况下,选取添加金属添加剂、玻璃纤维、热塑橡胶等物质来改变PP的物理特性。PP的流动率MFR范围在140。低MFR的PP材料瞬时抗压能力很好,但是这种状态下它不容易拉伸。对于一样类型MFR的材料,一般高聚合式的刚度比平均聚物型的要高。因为结晶,PP的收缩率比较高通常为1.8%2.5%。并且收缩的相对均匀性比PE-HD等材料好得多。只有添加30的玻璃添加剂才能将其收缩率降低至0.7。PP材料获得简单,合成工艺相对容易、价格低、密度小、加工成型容易。相比较于高聚乙烯,其拉伸性、压缩性等都非常好,并且它很硬且韧性非常好,除此之外还有优良的导电惰性和耐腐蚀性。PP也有缺陷,比如温度很低时,很容易因为瞬时压力损坏,且制成后收缩狠多,扭曲变形所需加热温度不够,不过能够通过添加辅助物质改善。它主要的成形特性如下:1.不容易吸水,不易结晶,加热时会损坏,倘若和温度高的金属制品接触很容易分解。2.流动性好,溢流量约0.003mm。3.由于温度降低很快,冷却系统和浇注系统的散热速度应该很慢。4.制成后缩小比率很多,缩小涉及的位置也很多,易发生缩孔、扭曲、凹陷、方向性强。2.2.3 塑料的成型工艺表 23聚丙烯成型条塑料名称聚丙烯料筒温度()后段160170中段200220前段180200缩写PP注射压力(MPa)70120注射成形机类型螺杆式注射时间(s)05密度(g/cm3)0.900.91保压时间(s)20 60比容(ml/g )1.92冷却时间(s)1550收缩率(% )1.02.5总周期(s)40120喷嘴温度()170190螺杆转速(r/min)48干燥温度()7085适用注射机类型螺杆式柱塞式均可时间(h)2模具温度()4080后处理无 2.3 热塑性塑料产生的质量缺陷及产生原因表2-4加热变热塑料常见外部瑕疵及为什么产生制品表观缺陷产生的原因塑料零件件有缺1. 注料量不充足,填充物质不充足和素化不完美;2. 出料口、装料桶及模具温度不够高;3. 注入压力太低;4. 注入速度s过慢或过快;5. 进入口径或流途不够大,进料口数量太少,定位不合理;6. 飞边溢料过多;7. 塑料零件壁不厚,结构不够简单并且表面积过大;8. 原料的流动性能不够好,且水所占比例过多比和所含挥发物质很多制品外围飞边太大1.型面接触部位不贴合,还有距离,模具芯和塑件腔有些2.地方滑动部件间距太大;3.模具刚性和强度差;4.喷嘴、料桶及模具温度过高;5.注入时所受力很大、锁模装置不佳或紧锁模力度不够,6.进料的定态模板和动态模板不平行;7.原料具有过大的流动性;8.加料量太多制件有气泡1.物质干燥质量太差,存在许多挥发物或水分2.材料所处温度高,塑料发生降解、分解,加热时间过长;3.注入速度过快;4.注入压力过小;5.模具温度不够高,会出现真空气泡;6.模具排气不良塑件凹陷1.投入料量不够;2.所用物质温度太高,模具温度也太高,冷却时间不够;3.塑件构设不够完美,壁过厚或有些地方不一样厚4注入和恒压时间过少;5.注射压力不够;6.注入速度过快;7.进料口方位不当,不方便于供料;塑件大小不精确1.注射机的电力,液压装置不完善;2不能保持平均加料;3.不均匀的塑料颗粒,不稳定的收缩率;4.不能保证制件过程中所处环境不变,制件所需时间一样;5.进料口不够大,而且不能保证当多腔时每个塑料入口口径相同,注射塑料忽大忽小6.不能保证良好的模具精度,稳定的活动零件,准确的定位;塑件粘模1.入料时所受力很大,入料时间忽长忽短;2.模具温度过高;3.进料口尺寸过大或定位不当;4.模腔表面不够平滑或者有划痕;5.脱模斜度过小,不方便脱模;6.出位置设计不合理接合痕迹1.塑料温度不够高,所用物质不容易流动2.注料所受力不够,入料时太慢;3.进料口装置太长,断面太大,入料处的大小和形状、定位不合理,流动时所受阻力过大;4.复杂的塑件形状,壁多薄;5.设计不出合理的冷料穴塑件外观褶皱1.所用物质温度不够,出料口温度不够;2.入料时所受压力不足,入料太慢;3.冷料穴设计不合理;4.塑料的流动性过差;5.设计不出的合理模具冷却系统;6.流道设计弯曲、狭小,表面不光滑塑件扭曲1.模的温度不合理,降温时间不足;2.塑料零件构建不完善,厚度不能保持一致,没有良好的刚度;3.不合理的嵌件分布,预热不够;塑料分子的取向力过大;4.模具被推出的地方不对,所受压力分布不均匀;5.保压补缩不够,冷却不稳定,不均匀的收缩量;制品逐步脱皮1.加入了互有干扰的物质;2.混乱了不同级别的同种塑料;3.塑化混乱;1.原料被污染或者有异物3 注塑机的选择与校核3.1 注塑机的选择注射模具是加载在注射机上来发挥作用的设备,所以要想构建出合理的注射模具,就必须对注射机相关参数有深度的了解,。注射机参数的选取通常是根据塑料零件的体积以及型腔的多少和定位,在已知模具构成和预先确定整体大小参数的基础上,就模具参数相关的的注射量、杆间距、注射压力、夹紧力、模厚度的极限值、推动长度、出来后的位置、喷射形式、开模位置等进行计算,依靠这些已知的相关技术参数,采用一台合理的注射机,如果使用者给出了所需的参数,相关设计人员绝不能直接加以利用,必须代入公式加以验证,如果数据不能合理匹配,就需要设计人员加以修正或者联系使用者共同修正。1.所需注射量的计算(1)塑件质量、体积计算:根据已知的设计,构设相关模型,并利用相关软件加以分析得:塑料制件体积V118.976 ;(2)对浇注系统的体积进行初步估计它可以计算为塑料零件体积的0.6倍,即V2= V10.618.9760.6=10.24cm3(3)该模具一次注射所需要的PP2.注射机型号的选定随着科技的发展,国内注射机生产厂家新兴机型越来越多,并且随着需求增加中国从国外引进的注射机型号也逐渐增加。众所周知,所用设备的技术参数和规格是注塑模具建造和生产所需的技术准备。基于上述推理计算,可以得出结论: SZ-10/16型注塑机是首选。相关技术参数如下:注塑机最大注塑量:770 cm3 喷嘴球面半径:SR15mm注塑注塑压力:1600MPa 最小模厚:150mm最大开距:360mm 注塑机定位孔直径:160mm注塑机拉杆的间距:950850mm锁模力:1250KN3.2 注塑机的校核(1)注射容量和质量核查由于以容量计算时.Vtotal0.8V注 (3-1)式中 V注注射机容量最大值(cm3);V total模制件和铸造系统的总体积(cm3);; 0.8最大注射容量的利用系数。所以注塑机符合注射容量和质量要求。(2)夹紧力,注射面积和腔数合模力应该满足下式: FsFz=P(nAx +Aj)= PA (3-2)补充:A塑料零件和铸造装置在分型面上的投影面积总和Ax塑料零件形腔在模具分型面上的轴向投影面积Aj塑料零件铸造系统在模具分型面上的轴向投影面积Fz胀模力Fs合模力P模腔压力 取75MPa由于 Fs=1250KN755220mm2 =391.5KN所以注塑成型机符合合模力以及注塑面积和型腔数量的要求。(3)检查模具与注塑机装配部分的相关参数1)模具闭合后相关参数要与注塑成型机样板数据和拉杆距离相匹配模具的长宽为300350mm故满足要求。2)模具闭合高度校核模具实际高度 H模=391mm ; 注塑成型机最小闭合厚度 Hmin=150mm即 H模 H最小; 故满足要求。3) 开模行程校核此处所采取的注塑成型机的极限距离与模具宽度有关。注塑成型机的开模距离应该满足:S机-(H模- H最小) H1H2+(510)mm (3-3)即S机-(H模-H最小) H1H2+(510)mm故满足要求。式中: H1推出距离,单位mm;H2包括铸造系统在内的塑料部件的高度,单位mm;S机 注塑机最大开模行程。4 分型面系统4.1 型腔的确定注塑成型模具的凹模数量,通常是一模对应一个腔,这是单件生产方式,当然也能是多腔,这是多腔生产方式,模具按凹模数量可以分为两类:(1) 单型腔模具这种类型的东西只有一个型腔模具,一次制成一个零件。(2) 多型腔模具此种类型有两个或两个以上的凹模,可由一种模具制成多个完整塑件。现在通常都是设计单层腔。当然也有双层凹模模具,优点是样本面积维持稳定的状况下,能够得到更多数量的塑件,增加更多的利润。选取模具凹模数量时,则需要考虑几个相关问题:(1) 塑件大小与设备的关系 制造非小型制品时,通常选取单层凹模。主要是顾及到材质的充模流动性,需要保证物质充塞凹模,除此之外考虑到设计更多凹模会使模具变得笨重,增加了模具的设计难度。中小型塑料件成型模具多模腔的建设,可以更好地实现设备和模具的功能,提高生产效率,节约经济成本。(2)能够自如合理的运用现有设备最好优先使用公司拥有的生产资源,如成型设备,使生产更经济。(3)使塑料零件的精度更容易满足 通常,当塑件对精度没有太高的要求时,其对塑件成型工艺以及模具制造的控制要求也会降低。在这种情况下,腔的数量可以根据设备的性能进行计算和确定。 当塑料零件的精度过高时,如果腔体太多,产品质量得不到保证,模具加工成本也会增加。 此外,空腔的数量越多,每个空腔的模制工艺条件的一致性越不能得到保证。(4)不使模具结构复杂化 对于一些形状更复杂或精度更高的塑料零件,由于增加了一个凹模,模具结构将变得更加复杂。与此同时,模具制造的准确性也增加了很多,因此在确定凹模数量时要同时考虑利润,不能盈利的就应该舍弃。(5)视塑件生产批量要求 当生产的塑料零件数量不多时,通常会建造单腔模具以节省成本。 当塑件的产量较大或较大时,模具的结构必须满足完成相应任务的能力。(6)降低模具制造费用 模具制造成本是产品成本的重要因素。 过于复杂和精确的塑料部件,其模具的每个模腔都会增加很多加工成本,得不偿失综述得知,影响型腔数目因素很多且杂乱无章,应该三思而行,不能犯一叶障目的错误本模具的型腔布置图如下:图 41 型腔布置图4.2 分型面的确定将模具合理地划分为两个或者几个相互独立的重要部分,它可以确保当接触面分离时, 塑料部件和铸造系统可以从材料中取出,并且在成型时可以完全封闭。 这样的接触表面称为分型面。分型面的选取与塑料零件在模具中的注塑定型方位、零件的制造技术和准确度、铸造系统设计、排气、挤出方式以及镶件位置和形状、模具制造、制作技术这些因质所关联,除此之外,为了保证零件的品质、使塑件容易脱模和零件构设更容易,所以在拟定分型面时必须统筹兼顾、慎重考虑,这样,可以从多个选项中选择最合理的计划。b.拟定模具的分型面时,一般来说必须考虑到下列基本原则:(1)最大可能的在制品截面轮廓最大的部分设置分型面,这样能够使制品顺利脱模(2)最好在能让零件表面保持美观的地方选取分型面。(3) 打开模具时,最好将塑料部件放在活动模具的侧面,以便塑料部件能顺利脱模。(4)尽可能的使分型面选在能够使零件定位在动模一侧的位置,因为注塑成型机的推出装置在动模一侧,(5) 精度要求较高的塑料零件的部分零件会因模具夹紧不准确而造成模具夹紧不准确,从而造成尺寸误差。(6) 在正常情况下,选择分型面时,短边应为侧拉芯,芯拉或分型的长边应放置在动模的开模方向上。由于通常的边缘抽芯装置的牵引的长度很小,(7) 最好不要在分型面上使用复杂的形状,设计尽可能简单。(8)如果将分型面作为主要的派气位置,那么就必须将分型面设计在喷的尾部,方便排气装置排气。综上所述,可以看到塑料件的分型面如下图所示:图 42 分型面 5 浇注系统5.1 浇注系统的功能在注射模具构设中铸造系统的设计是非常值得重视的。作为一种完整的输送通道,铸造系统能够引导物质由注塑成型机出口射向模具凹模。它不仅能够传质、传压,而且可以传导热量,能够对塑件质量产生非常大的影响。因此对浇注系统的设计必须慎之又慎,否则就会影响模具的工艺操作及其整体结构。为了获得塑件表面外观清楚、明朗,内部质量优良的塑料产品,本人设计了能将塑料熔体流畅的充满整个模腔深处的浇注系统。此外,还需要达到快速有序的填充过程,良好的排气条件,由于小的压力损失导致的热量损失少, 以及浇注系统可以容易地从产品中分离或去除的条件。(1)铸造系统的构成。不管应用于哪种类型的注塑成型机模具,它的铸造系统通常情况下由下四处构成: 主通道 是指一端与喷射器的喷嘴接触并且喷射器的喷嘴的出口到达流动通道的 入口并且另一端连接到流动通道的流动路径的一部分它是塑料熔体通过的通道, 与注塑机喷嘴处于同一轴线上。 分流道 脱浇板下水平的流道或枝柱流道尾部到进料口的一段通道。分流道通常定位于分型面上,分流道截面形状通常为圆形、半圆形、梯形、U形及长方邢等,因为这样便于料液凝结脱模和加工。分流道的作用是使融化的塑料流淌。在单凹模模具中分流道是为了减少塑料流动的距离。多凹模模具中分流道主要用来调配塑料比例,一般分流道分为很多等级。 进料口 进料口亦称塑料进入口即处于分流道尾部与凹模进口之间狭小且短的一截通道。它能够使熔融塑料更快的流入模腔内,并致密的充塞凹模。它体积最小,但很重要,进料口大小、形状及放置方位对制品成型后的品质有很大影响。 冷料穴 渣坑通常设置在主干道的尾部和转轮的转向点上。 它捕获和储存来自熔体前沿的冷材料。 冷料穴也常常起拉钩凝料的作用。(2)浇注系统设计原则进料口位置的拟定,不能造成喷射和蛇形流动以及湍流和涡流,而且并且便于补缩和创造良好的排气条件。为了适应塑料的性质,根据各种塑料不同的属性来设计铸造系统。在生产数量很多时,在确保制成后品质良好的基础上来减少通道长度,以降低压力损失,缩短充模时间而达到减少制成所需时间的目的。 熔融塑料流淌时会有摩擦力,为了减低摩擦力最好防止塑料直接冲击某些重要部位。浇注系统易于使用且易于去除聚集体,并且易于在进料口分离或移除塑料部件,并且易于翻新,而不会影响产品的外观。熔接点的位置必须正确布置,如有必要,可配置冷材料或闪蒸罐。尽量减少浇注系统的用料量。进料口系统必须严格按照要求达到一定的精度和粗糙度,其中进料口必须具有IT8以上的精度。当在一个模具中形成多个腔体时,每个腔体的体积应该保持一致,否则难以保证产品的质量。根据制品的大小、长得样子、厚度、工艺手段等无问题,综合所 选分型面,同时考虑铸造系统的状况、入料口多少等。5.2 主流道的设计在铸造系统中,塑料熔体从注射机喷口与模具之间的连接处到浇道的流动路径称为主通道。通常情况下熔体最先流过此部分。在卧式注射机中主流道与分型面互相垂直,以便容易拿出凝料,主流道通常为圆锥形和定位在主流道衬套(进料口套)中,为了容易注射,主流道起始部位的球面应该比注射机的喷嘴圆弧直径大24mm,防止主流道口部堆积凝料而不利拔模,大多将主流道小端直径设计的比喷嘴孔直径大0.51mm。除此之外,进料口套主流道大端直径D最大可能的选取得小一点。D值不能取得太大,否则模腔内部压力对进料口套的反作用力也会按照一定比例增加,当反作用力达到一定值时,进料口套就会从模体中弹出。如下图18所示为主流道各部尺寸:图 51 主流道按照前面所选取的注射机的参数和设计要求主流道各部分尺寸计算如下:a) 主流道设计为圆锥形,锥角为26,流道壁表面粗糙度Ra =0.63m。且加工时应沿道轴向拋光。 b) 凹坑半径R2的半径比注射机的喷嘴球半径R1大12mm;球面凹坑深度35mm;主流道初端孔径d比注射成型机的喷口孔直径大0.51mm;一般d=255mm。 c)主通道的末端是无圆角的圆角,圆角半径r=13mm。d) 主通道长度L最好小于60毫米,最长不得超过95毫米。 e) 主通道通常安装在可拆卸的主衬套上; 其材料常用T8A,热处理淬火后硬度5357HRC。5.3浇口的设计模具构建时,进料口方位的拟定和参数的确定十分严格,经过初步试模后通常还好再次修改以提高进料口尺寸精度,因为进料口位置的选择对塑件成型性能及质量影响非常大,因此不管采用何种进料口,合理选择进料口的构建位置是提高塑件质量不可或缺的步骤,与此同时不同的进料口定位还会与模具结构有关联。综上所述,为了使塑件具有良好的性能和外观,设计人员必须认真考虑进料口位置,并且一般考虑以下原则:1)、尽量缩短流动距离。2)进料口应设置在塑料部件的最大厚度处。3)、必须尽量减少熔接痕。4)、须便于凹模中气体喷出。5)、考虑分子定向影响。6)、避免产生喷射和蠕动。7)避免门弯曲和冲击载荷。8)、注意对外观质量的影响。除此之外还应该考虑的因素有:不要将进料口置于高压力区域;尽量避免或减少熔合线;尽量保持融合线远离高压区域;对于增强塑料,门的位置决定了零件的翘曲特性;提供足够的通风口以避免空气积聚。考虑到特殊的注塑过程,如下所示:图52 进料口的形式6 成型零件设计所谓成型零件就是模具中具有明确的制品参数和几何形状的零件。型腔、嵌块、塑件中心、成形杆和成型环等皆为制成后的制品。由于成型部件直接与塑料,塑料熔体,高压,材料流动腐蚀以及脱模时塑料部件之间的摩擦作用。 因此,模制部件必须具有低表面粗糙度,高尺寸精度和合理的几何形状,并且还要求模制部件具有稳定的结构和良好的可加工性。具有一定的刚度、强度、表面硬度及较好的耐磨性能。在制造模制部件时,凹模的整体结构必须根据塑料的物质属性以及塑料零件的结构和使用要求来确定。拟定分型面和进料口位置,选取拔模方法、出气位置等,然后依据制成后的塑件工艺、加热方式、装配等要求完成成品结构构造,计算模制部件的工作尺寸并检查关键模制部件的强度和刚度。在模具构造中,必须将制品主要尺寸按最大实体原则实行变形,在计算型腔和型芯工作尺寸之前,即极限值尺寸就是零件外部(名义尺寸),其公差为负值;塑件的内腔尺寸(名义尺寸)作为最小值,其公差为正值;中心距尺寸作为公称尺寸,其公差为正负/2。6.1成型零件的结构设计(1)凹模结构设计凹模是模制产品外部的重要零件。结构特点:当改变产品的结构和模具的加工方法,其结构也发生变化。镶拼组合方式的优势: 一些复杂形状的腔体,如果选择单体结构,将难以加工,所以选择凹模结构的组合。 并且模具边缘材料的性能可以低于凹陷材料的性能,并且由于整体模具选择相同的材料而不经济。 另外,模具的嵌件成型结构可以促进通过间隙的排气,从而减少主模具的热变形。 在女模中,易于佩戴的地方采用马赛克式,易于维护,设计简单,不会造成整个模具报废。组合凹模使复杂凹模的机械加工变得简单,并有利于模具成型部件的热处理和模具的修理。 这样可以更轻松地去除插页并减少使用昂贵的模具材料。图 61 凹模 凹模的径向尺寸计算公式见:L=Ls(1+k)-X0+ (6-1)式中 :Ls制件外型径向公称尺寸; K塑料的平均收缩率;塑件的尺寸公差;模具制造公差,取零件相关对应尺寸公差的1/31/6。凹模的深度尺寸计算公式:H=Hs(1+k)-X+0 (6-2)式中:Hs塑件高度方向的公称尺寸。经查得PP的收缩率K=0.6%; 塑料零件没有注意尺寸公差,所以它们根据MT5B公差进行选择。 (2)型芯结构设计用于小型塑料零件和大中型模具的多腔模具通常使用整体嵌入式核心。 采用更多嵌入式装配方式的是肩垫式,另外还有通孔螺钉连接式,埋头螺钉连接式等多种方式。图 62 型腔6.2成型零件工作尺寸计算成型零件上直接组成型腔凹模的部位的尺寸就是成型零件的工作尺寸,它直接对应塑件的形状与尺寸。因为对塑件尺寸精度有影响的因素很多比较繁琐,塑件自身精度也很难制成高精度,为了计算简便,规定:塑件的公差:塑料零件的公差是单方向的,零件外形尺寸公差取负值“-”,零件腔尺寸公差取正值“+”,如果零件上本来的公差的值与上不一样,就需要按照原规则变化。而零件孔中心离尺寸公差按正态分布规律核查,即取2。模具制造公差:根据经验可得,模具铸造选择零件塑件公差的1316,即z=(1316),除此之外根据制件时候的公差值波动得“+”、“_”符号,凹模尺寸逐渐变大,则取“+z”,中心的尺寸逐渐变小取“-z”,中心距尺寸取“ z2 ”。现取3。模具的磨损量:根据经验可得,通常情况下的中型、小型零件,极限摩擦损失去零件公差的16,至于大型零件则取6以下。另外,由于剥离方向是垂直的,所以对于腔体(或芯体端面)的底面,磨损量c=0。塑件的收缩率:零件制成后的收缩率受很多因质影响,一般根据收缩率计算。即S =Smax+Smin2=3.0+1.02=2% (6-3)模具在分型面上的合模间隙:由于注射压力的影响和模具分型面的平整度,注射动模和定模时会有一定的间隙。 通常,当模具的平坦度高并且表面粗糙度低时,由塑料部件产生的毛边也很小。 飞边厚度一般应小于是0.020.1mm。 外型尺寸(mm)根据公式:LM=LS1+S-34-0+z (6-4) D1M=D1S1+S-340+z =1151+2%-341.140+1.143 =116.4450+0.38图 63 产品尺寸图 D2M=D2S1+S-340+z =551+2%-340.740+0.743 =56.450+0.25根据公式: HM=HS1+S-23-0+z (6-5) H1M=H1S1+S-23-0+z=571+2%-230.740+0.743 =57.650+0.25 H2M=H2S1+S-23-0+z=31+2%-230.200+0.203 =2.930+0.07 内腔尺寸(mm)根据公式: lM=lS1+S+34-z0 (6-6) d1m=d1S1+S+34-z0=1001+2%+341.0-1.030 =102.75-0.330 d2m=d2S1+S+34-z0=471+2%+340.64-0.6430 =48.58-0.210根据公式: hM=hS1+S+23-z0 (6-7) h1M=h1S1+S+23-z0=501+2%+230.64-0.6430 =51.43-0.210 h2M=H2S1+S+23-z0=41+2%+230.24-0.2430 =4.24-0.080 7 顶出系统7.1 脱模机构的选用原则脱模机构的选用原则:要求在开模过程中塑料件保留在活动模的侧面,使推出机构尽可能地位于活动模的一侧,从而简化模具结构;塑料零件脱模时不会发生变形(通常可能有轻微的弹性变形,但不会变成永久变形); 根据弹射力的大小,应提供推力分布的合理分布;准确分析计算塑料件对模具的紧密度和附着力的大小和分布,并采用合理的推动装置和定向推动位置。 使脱模力的大小和分布与脱模阻力保持合理的比例; 施力点应该靠近塑料部件对冲头施加最大紧固力的位置,也应该是塑料部件的刚度和强度最大的位置。力的有效面积最大,以避免塑件在推出过程中变形或损坏;推杆的作用力不能太大,以免损坏塑件的推动部分;推杆的强度和刚度应足够大,推动过程中不发生弹性变形; 发射位置优选设置在塑料部件的内部或对塑料部件的外观几乎没有影响的位置,以便形成塑料部件的良好外观。; 发射机构结构最简单,运行可靠(即: 它的定位准确,可以准确复位,不会与其他部件发生干涉,具有一定的强度和刚性),且具有灵活性,便于制造和维护。推出力计算:脱模力,是指在塑料成型时,因为尺寸上的收缩,会产生模屦的凸出部位上的保紧力。脱模机构的一致性是包装力对剥离方向施加的阻力。依据塑料在制成后变小显著,因此塑件的零件在加料后会仍然停留凸模上。当脱模斜度小于5度时,脱模斜度与脱模力成正比例关系,一旦推动,脱模力就会快速变小。因此,计算拔模所受力时,必须依无拔模角度代入。当脱模斜度5度时,可以计入脱模斜度的影响。7.2推杆设计(1)推杆的形状,如下图图 71 推杆(2)推杆的位置与布局a) 须设置在脱模阻力大的地方,均匀分布。b) 应确保塑料部件被推出时,力量均匀,推出平衡而不变形;塑料件的脱模阻力相同时,其排列均匀; 如果某个地方的脱模阻力太大,请增加相应的数量。c) 推杆应该位于塑料部件如厚壁,增强件,法兰和其他塑料部件具有较强的强度和刚度的地方; 如果结构是特殊的并且必须在薄壁上推动,则可以选择盘形推动器来增加接触面积。d) 推杆的设置不会影响冲头的强度和寿命。 如果推到端面上,则需要从芯体侧壁0.13mm;如果推杆置于中心体内部并推入零件内时,则需要推杆与芯孔边缘之间的距离为3mm。e) 推杆应设置在模具内无法进入排气的位置,以方便排气。f) 当塑件上不能有推杆痕迹时,可以设置溢料槽在塑件外侧,推入溢流槽中的集料以驱动塑料部件。(3) 推件板设计的原则a) 推板和芯子应以3至10的角度推在一起。 这减少了远移摩擦并有助于定位以避免推板的偏心和闪光; 推板与核心侧壁之间的间隙必须为0.200.25 mm,以免两者之间产生划伤或卡滞现象。 推板和芯子之间的缝隙不能填充塑料毛边。 推板和芯体的表面粗糙度可以为Ra0.80.4m。b) 推板可以由钢化45钢制成。T8或T10等材料,硬化至5355HRC,或将淬火套插入推板,延长使用寿命。c) 当通过推板将大型深腔壳型塑料部件推出时,应在芯体上添加进气装置。 为了防止塑料部件被释放,在芯部和塑料部件之间形成真空。d) 推板复位后,推板与动模板之间应留有23mm的间隙以保护模具。(4) 开模行程与推出机构的校核 对2分型面射入模,开模距离为: S机H=H1+H2+a+(510)mm (7-1)式中H1为塑件推出距离 H2包括铸造系统在内的塑料零件的高度 S机注射成型机移动板极限行程 H所需开模行程 a中间板与定模分开距离开启行程H必须小于固定模具固定板和活动板移动板之间的距离减去模具厚度H1的值。即,HS0-H1 对于双分型面注射模 HS0-H1+H2+a+(510) (7-2)(5) 浇注系统凝料脱模机构流道结晶的拔模方式,本人选择三板式拔模,点进料口时料的铸造系统能够依靠开模动作达到零件与流道结晶非常容易分离的目的,并且依靠零件对凸模的压力将零件与流道结晶弄断。7.3 脱模力的计算脱模力计算公式Fc=10fcE(Tf-Tj)th (7-3)式中 :fc拔模系数,就是处于拔模温度下零件与零件中心外形产生的的静摩擦因数,它受塑料熔融体受压力于钢外形凝结吸影响;塑料的现行膨胀系数(1/);E在脱模温度下,塑料的抗拉弹性模量(MPa);Tf塑料的软化温度();Tj脱模时塑件温度();t塑件的厚度(mm);h型芯脱模方向的高度(mm)。获得详细和准确的物理参数的拔模力的计算是复杂的。维持压力,热膨胀系数,模具温度,冷却过程,模腔压力和推杆速度等工艺条件。注射模细长推杆损坏在事故中比较常见,不仅工作端面的损坏直接对制品的质量有影响,而且推杆柱体的形变甚至弯曲断裂还会损伤模具。保持推杆稳定性极限值计算成形过程中推杆缸的变形甚至断裂被认为是细长杆稳定性的计算。 根据数据3,P414可用,稳定性计算公式的临界性为
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