衬套注射模具的设计【含CAD图纸、UG三维零件】
毕 业 论 文题 目 衬套注射模具的设计学生姓名学 号院 系专 业班 级指导教师顾问教师年十月摘 要摘 要该论文设计了衬套的注塑模具。该论文首先从产品的材料工艺性和结构工艺性出发,确定了产品的分型面,接着从该产品的生产要求与产品的各种工艺性出发, 对模具模架的选择、浇注系统确定、模具成型零件的结构设计、脱模推出系统与冷却系统的选择,还有注射机的选择及有关参数的校核,都有详细的设计过程。针对衬套的具体结构,设计了该模具。设计产品虽然结构简单,但产品较小,模具结构简单,内部的结构件相互约束,设计考虑因素较多。通过模具设计表明该模具能达到衬套的质量和加工工艺要求。关键词:衬套;注塑模具;工艺性; AbstractIAbstractThis paper designed the injection mold bushing. Firstly, from the material process and the structure of the product process, determine the type of products, and a variety of craft from the production requirements of the product and the product of the mold casting system selection, structure design, molding parts. Stripping system and cooling system, and the choice of injection machine and check the parameters, a detailed design process. According to the specific structure of Bush, the mold design and product design. Although the structure is simple, but the product is small, the mold has the advantages of simple structure, the internal structure of mutual constraints, design considering more factors Through the mold design shows that the mold can achieve the quality of bushing and processing technology requirements.Keywords: bushing; injection mold;technology;目 录II目 录摘 要 IABSTRACT II第一章 绪论 .11.1 塑料模的概述 11.2 行业发展 11.3 塑料模发展趋势 2第二章 分析制品及材料工艺性 .32.1 塑件的模型建立 32.2 制品的分析 42.2.1 物理特性 .42.2.2 模具设计工艺 .42.2.3 注塑模工艺条件 .42.2.4 塑件结构工艺性 .52.2.5 选择分型面 .5第三章 注塑机的确定 .63.1 确定型腔数目 63.1.1 计算制品的体积和质量 .63.1.2 初步选定注塑机 .63.2 注塑机的校核 73.2.1 注射机锁模力校核 .73.2.2 注射机注射压力校核 .73.2.3 注射机模具厚度校核 .8第四章 模具结构分析 .94.1 模架规格型号 94.1.1 模架分类 .94.1.2 模架的选用 .94.1.3 托板的使用 .104.1.4 方铁的设计 .104.2 侧向抽芯的确定 114.3 推出方式的确定 114.3.1 推出方式概述 .114.3.2 推出方式的选择 .124.4 浇口的方式 134.4.1 浇注系统概述 .134.4.2 主流道设计 .144.4.3 分流道设计 .144.4.4 冷料穴和拉料杆的设计 .164.4.5 浇口的设计 .17目 录III4.5 导向定位的形式 174.5.1 导向定位的定义 .174.5.2 导向系统的设计 .17第五章 成型零件的设计 .205.1 模架大小的设计 205.1.1 内模镶件设计 .205.1.2 模架大小的确定 .245.2 浇注系统设计 245.2.1 主流道设计 .245.2.2 分流道设计 .255.2.2 浇口的设计 .265.3 冷却系统的设计 265.4 推杆的设计 28第六章 装配图的设计 .296.1 装配图要求及画法 296.2 装配图尺寸的标注 296.2 装配图 30总结与展望 .32致 谢 .34参考文献 .350第一章 绪论1.1 塑料模的概述模具是用来成型物品的工具,这种工具有各种零件构成,不同的模具由不同的零件构成。它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。在冲裁、成形冲压、模锻、冷镦、挤压、粉末冶金件压制、压力铸造,以及工程塑料、橡胶、陶瓷等制品的压塑或注塑的成形加工中,用以在外力作用下使坯料成为有特定形状和尺寸的制件的工具。注射成型:是先把塑料加入到注射机的加热料筒内,塑料受热熔融,在注射机螺杆或柱塞的推动下,经喷嘴和模具浇注系统进入模具型腔,由于物理及化学作用而硬化定型成为注塑制品。注射成型由具有注射、保压(冷却)和塑件脱模过程所构成循环周期, ,因而注射成型具有周期性的特点。热塑性塑料注射成型的成型周期短、生产效率高,熔料对模 具的磨损小,能大批量地成型形状复杂、表面图案与标记清晰、尺寸精度高的塑件。塑料摸是塑料制品生产的基础之深刻含意,正日益为人们理解和掌握。当塑料制品及其成形设备被确定后,塑件质量的优劣及生产效率的高低,模具因素约占 80%。由此可知,推动模具技术的进步应是不容缓的策略。尤其大型塑料模的设计与制造水平,常棵标志一个国家工业化的发展程度。1.2 行业发展近年来,我国模具产销规模逐年攀升,2008-2012 年,我国模具的工业总产值由 908.66 亿元增加至 1845.13 亿元,销售收入由 861.96 亿元增加至 1816.20亿元。市场规模的持续扩大,显示了模具行业广阔的发展前景。虽然我国模具总产量位居世界第三,但我国生产技术较其他国家落后许多。我国模具行业是大而不强,模具总量中属大型、精密、复杂、长寿命模具的比例只有 30%左右,国外在 50%以上。前瞻产业研究院监测数据显示,2012 年,我国模具产量达2114.04 万吨,较上年增长 102.12%,增速也较上年大幅提高; 而 2012 年,我国模具工业总产值增长率为 9.81%,较上年的 18.82%有所下降。产量增速的提高与产值增速的下降也反映了我国模具产品的附加值较低。模具行业是一个需长期积累经验的行业,一个模具师傅起码要有 2 到 3 年的实践经验,一个精通模具设计的工程师也要有 5 到 8 年的经验积累。但由于传统教育对模具人才的培养不足和坚持学习到最后的人较少等原因,我国模具人才的缺口很大。第一章 绪论1当前,国内模具企业大多集中在中低档领域,技术水平和附加值偏低,而一些高精密、高质量的模具制品仍依赖进口。对于行业来讲,提升技术含量,走向高端,是未来的必然选择。同时,国际模具界巧妙借力于 IT 技术,以网络提升效率、优化服务,这种做法也是值得效仿的方向。对于从业者来说,模具业一直存在且不断扩大的人力资源缺口也是个人前景的莫大机遇。但细分来讲,人力缺口同样以兼具国际眼光与实战经验的高端人才为主,而普通设计人员并不缺乏,因此要大力发展被称为“百业之母”的模具行业,这就要求我们设计者有着更高的水平。1.3 塑料模发展趋势第一,智能化模具为主要代表的高效、精密、高性能模具的水平。第二,不断缩短模具生产周期、提高模具使用寿命和稳定性。第三,要不断提高数字化、信息化水平。实现 CAD/CAM/CAE/PDM 一体化,并实现信息化管理。第四,模具的自动化生产。近年来,我国模具工业一直保持着快速发展的态势。未来,国内模具产品将朝着更加精密、复杂,模具尺寸更大、制造周期更短的方面发展,模具制造技术将更好的体现出信息化、数字化、精细化、高速化、自动化。2第二章 分析制品及材料工艺性2.1 塑件的模型建立衬套产品的 2D 与 3D 图,可见图 2-1 图和图 2-2。图 2-1 衬套 2D 图图 2-2 衬套 3D 图第二章 分析制品及材料工艺性32.2 制品的分析2.2.1 物理特性 结晶度高。 机械强度高、韧性好、耐疲劳、表面硬且光滑、摩擦系数小、耐磨、具有自润滑性、耐热(100内可长期使用) 、耐腐蚀、制件重量轻、易染色、易成型。冲击强度高(高过 ABS、POM 、但比 PC 低) ,冲击强度随温度、湿度增加而显著增加(吸水后其他强度如拉伸强度、硬度、刚度会有下降) 。 缺点主要有:热变形温度低,吸湿性大(加工前要充分干燥,加工后要进行调湿处理) 、注塑技术要求较严、尺寸稳定性较差。 流动性好,容易充模成型,也易产生飞边,尼龙模具要有较充分的排气措施。2.2.2 模具设计工艺 黏度低,流动性好,容易产生飞边,设计时应注意提高对分型面的加工要求,以确保分型面的紧密贴合,但模具又必须有良好的排气系统。 浇口设计形式不限。 模具要求较高,以保重结晶度要求。 收缩率波动范围大,尺寸稳定性差,模温控制应灵敏可靠,设计模具时应注意从结构方面防止制品出现缩孔,并能提高制品尺寸的稳定性。2.2.3 注塑模工艺条件 原料需充分干燥,温度 8090,时间 4 小时以上。 熔料黏度低,流动性极好,制品易出飞边,故压力取低一些。 料温控制 过高的料温易使塑件出现色变、质脆及银丝,而过低的料温使材料很硬可能损伤模具及螺杆。料筒温度一般为 220280,不宜超过 300。 收缩率(0.8%2.1%) ,使塑件呈现出尺寸的不稳定。 模温控制 一般控制在 4090,模温直接影响尼龙结晶情况及性能表现,模温高则结晶度大,刚性,硬度,耐磨性提高;模温低则柔韧性好,伸长率高,收缩率小。4 注射速度 高速注射,因为尼龙料熔点高,只有高速注射才能使顺利充满型腔,高速注射是需要同时注意飞边产生及排气不良引致的外观问题。2.2.4 塑件结构工艺性塑件壁厚基本均匀,基本在 1.5mm,注射成型时应不会发生填充不足现象,因该塑件选择的材料易脱模所以脱模角可取小一些,脱模角一般选择范围在,该塑件选择脱模角为 。该塑件几何形状较简单,没有侧向凹槽或15.05.0凸台,因此,模具设计时不必考虑侧向分型与抽芯机构。查塑料模具设计与制造表 2-2 精度等级的选用,工件精度为 4 级,塑件尺寸公差根据国家标准GB/T14486-2008塑料模塑件尺寸公差确定,尺寸公差查 塑料模具设计与制造查表 2-1,标注主要尺寸公差如下:外形尺寸:032.08.-16036.4.2、内形尺寸:42.2.5 选择分型面分型面是模具上用于取出塑件和浇注系统冷凝料的可分离的接触表面。选择设计分型面的原则:分型面应选择在塑件断面轮廓最大的位置,以便于顺利脱模,应尽可能使塑件在动定模分离后留在动模一侧,保证塑件的精度,满足塑件外观的要求,便于模具的制造,减少成型面积,增强排气效果。由于该塑件形状较简单,选择塑件断面轮廓最大位置为分型面,又由于塑件底部最大轮廓处有圆角,并要在脱模后制品保留在后模,所以把分型面选择最大轮廓处上表面,且产生飞边易处理,采用单分型面,见下图 2-3 分型面图所示。第二章 分析制品及材料工艺性5图 2-3 分型面图6第三章 注塑机的确定3.1 确定型腔数目确定模具型腔数目的方法:(1)根据锁模力确定 (2)根据最大注射量确定 (3)根据塑件精度和经济性确定本塑件主要根据(3)确定型腔数目,但根据设计要求该产品为大批量生产,采用一模六件。3.1.1 计算制品的体积和质量根据 UG 画出来的三维模型图,得塑件体积 3cm.571V尼龙 6 塑料的密度 30.897g/cm=得一个塑件的质量为: g.41V=m由于采用一模六件:32c42.65.1V一般情况下,浇注系统体积可根据主流道和分流道大小及布置情况进行估算,这里浇注系统凝料体积取塑件体积 15%20%3.cm%019.342=)(浇3.1.2 初步选定注塑机根据计算的塑件体积和质量来初步确定注射剂的型号和规格,为了保证注射成型的正常进行,结合生产实际,一次注射成型所需的塑料的总量宜为最大注射量的80%。V 注 = 11.21/0.814cm 3式中V 注 注射机注射容量(cm 3) ;0.8 最大注射容量利用系数。第三章 注塑机的确定7查阅塑料注射剂的技术规格表,可初步确定使用 XS-Z-22 型注射机其参数见表 3-1 所示。3.2 注塑机的校核3.2.1 注射机锁模力校核模具所需的最大锁模力应小于或等于注射机的额定锁模力。 P 腔 FP 锁 式中 P 腔 模具型腔压力,一般取 4050Mpa;F 塑件与浇注系统分型面上的投影面积(mm 2) ;P 锁 注射机额定锁模力(N) 。在这个设计中P 腔 = 40 MpaF = 2280.8mm2 P 锁 = 250 kN。P 腔 F = 401062280.810-6 = 91.232(kN)250(kN)。所以注射机的锁模力也满足要求。3.2.2 注射机注射压力校核塑件所需的注射压力应小于或等于注射机的额定注射压力。 P 成 P 注 。 P 成 塑件成型所需的注射压力(Mpa) ;P 注 所选注射机的额定注射压力(Mpa)。在这个设计中,所需的注射压力通常选用 80100MPa,由于塑件精度为一般精度,尼龙 6 的流动性比较好,.故在设计中我们选用 P 成 =90MPa。P 成 = 90 MPa。P 注 = 160MPa。显然,80130 ,因此注射压力也满要求。 83.2.3 注射机模具厚度校核模具闭合时的厚度应在注射机动、定模板的最大闭合高度和最小闭合高度之间,其关系按下式校核。H 最小 H 模 H 最大 式中H 最小 注射机所允许的最小模具厚度(mm) ;H 模 模具闭合厚度(mm) ;H 最大 注射机所允许的最大模具厚度(mm) 。在这个设计中H 最小 =60mmH 模 = 271 mmH 最大 = 180 mm所以注射机模具厚度不满足要求。为了满足模具厚度的要求只好将注塑机改为 XS-ZY-125,参数见表 3-1 所示。表 3-1 注塑机 XS-Z-22 与 XS-ZY-125 参数XS-Z-22 XS-ZY-125标称注射量 20,30 cm3 125 cm3注射压力 750105 Pa,1170105 Pa 119 Pa锁模力 250 kN 900 kN模具最大厚度 180 mm 300 mm模具最小厚度 60 mm 200 mm最大开模行程 160 mm 300 mm模板尺寸 250mm280mm 420mm450mm喷嘴孔直径 2 mm 4 mm喷嘴球面半径 R12 mm R12 mm第三章 注塑机的确定910第四章 模具结构分析4.1 模架规格型号4.1.1 模架分类(1)二板模模架 二板模模架又称大水口模架,其优点是模具结构简单,成型制品的适应性强,但塑料制品连同流道凝料在一起,从同一分型面中取出,需人工切除。(2)三板模模架 标准型三板模架简称三板模模架,俗称细水口模架,需要采用点浇口进料的投影面积较大的制品,桶形、盒形、壳形制品都采用三板模模架。采用三板模模架时制品可在任何位置进料,制品成型质量较好,并且有利于自动化生产;但这种模架结构较复杂,成本较高,模具的重量增大,制品和流道凝料从不同的分型面取出。因三板模的浇注系统较长,故很少用于大型制品或流动性较差的塑料成型。(3)简化型三板模模架 简化型三板模模架俗称简化细水口模架,它由三板模模架演变而来,比三板模模架少四根动模、定模板之间的导柱。(4)非标准模架 用户根据特殊需要而订制的特殊模架。非标准模架价钱较贵,订货时间长。4.1.2 模架的选用(1)二板模模架和三板模模架的选用 能用二板模模架时不用三板模模架。因为 二板模模架结构简单,制造成本较低。而三板模模架结构较复杂,模具在生产过程中发生故障的概率也大。但在选择二板模模架和三板模模架之间犹豫不决的时候,为保险起见应选用三板模模架,因为采用点浇口进料时灵活性较大,便于熔体的填充。 当制品必须采用点浇口从型腔中间一点或多点进料,则选用三板模模架。 热流道模都用二板模模架。 齿轮模大多采用三板模模架。(2)标准型三板模模架和简化型三板模模架的选用 简化型三板模模架无推板。若制品需要推板推出时,宜用标准型三板模架。 两侧有较大侧抽芯滑块时,用标准三板模模架时模架很长,此时可考虑 第四章 模具结构分析11用简化型三板模模架,少四根短导柱,可以使模架长度尺寸减少。 斜滑块模,滑块弹出时易碰撞短导柱,此时可考虑用简化型三板模模架。 精度要求高,寿命要求高的模具,不宜用简化型三板模模架,而尽量采用标准型三板模模架。(3)工字模架和直身模具的选用 所有模具按固定在注射设备上的需要,有工字模和直身模之分;通常模具宽度尺寸小于或(4).等于 300mm 时,宜选择工字模,模具宽度尺寸 300mm 时,宜选择直身模。对于二板模模架,模架宽度大于等于 300mm,且要开通框时,可用有面板的直身模架(T 型) 。直身模架必须加工码模槽。而对于三板模模架,通常都采用工字型模具。模宽 450mm 以下的工字边缘单边高出 25mm,模宽 450mm 以上(含 450mm)的工字模边缘单边高出 50mm。选直身模时,模架的宽度小于50mm 或 100mm,与匹配的注射机可小一些。该产品尺寸较小,大批量生产且为一模六件,首先对于一模六件的加工并不适合于三板模模架,三板模模架使用的点浇口会使得产生的废料增多,且会增加成型周期。其次三板模虽可自动卸凝料但成本较高,且易发生故障。因此选用二板模模架为最佳选择。4.1.3 托板的使用托板装配在动模 B 板的下面,通常有两种情况需要加托板。 动模板开通框。当内模镶件为圆形,或者动模板开框很深时,宜开通框。有侧向抽芯机构或斜滑块的模架,不宜开通框。 假三板模。假三板模中的托板和动模板在制品推出之前要分型,此时导柱安装在托板上,动模板上装导套。假三板模常用于动模有内侧抽芯或斜抽芯,以及制品要强行脱模的场合,否则无须加托板。该零件若使用镶件必然为圆形,但是该零件因材料为尼龙 6, 黏度低,流动性好,容易产生飞边,设计时应注意提高对分型面的加工要求,以确保分型面的紧密贴合,所以采用开框处理,以保重分型面平面度,并降低加工的难度。4.1.4 方铁的设计12方铁的高度,必须保证能顺利推出制品,并使推杆固定板离动模板或托板间有 10mm 左右的间隙,不可以当推杆固定板碰到动模板时,才能推出制品。方铁高度 H=推杆固定板厚度 +推杆底板厚度+限位钉高度+制品顶出高度(顶出距离制品需顶出高度+510mm )+1525 =15+20+5+14+1525=7989选取整数值为 80mm。推杆固定板厚度和推杆底板厚度由模架大小确定,限位钉头部高度通常为5mm。4.2 侧向抽芯的确定注塑机上只有一个开模方向,因此注塑模也只有一个开模方向。但很多制品因为侧壁带有通孔、凹槽或凸台,模具上需要有多个抽芯方向,这些侧面抽芯必须在塑件脱模之前完成。这种在制品脱模之前先完成侧向抽芯,使制品能够安全脱模,在制品脱模后又能完全复位的机构称为侧向分型与抽芯机构。结合所给的产品图与侧向分型与抽芯机构的定义可知,该产品无需采用侧向分型与抽芯机构。4.3 推出方式的确定4.3.1 推出方式概述在注射动作结束后,制品在模具内冷却成型,由于体积收缩,对型芯产生包紧力,当其从模具中推出时,就必须克服因包紧力而产生的摩擦力。对于不带通孔的筒、壳类塑料制件,推件推出时还需克服大气压力。在注塑模中,将冷却固化后的塑料制品及浇注系统凝料从模具中安全无损坏地推出的机构称为脱模系统,也叫推出系统或顶出系统。安全无损坏是指制品被推出时制品不变形,不损坏,不粘模,无顶白,推杆位置不影响制品美观,制品被推出时不会对人或模产生安全事故。注塑模的脱模系统包括: 推杆、推管、推板、推块等推出零件。 复位杆、复位弹簧及推杆板先复位机构等推出零件的复位零件。 推杆固定板和推杆底板等推出零件的固定零件。 高压气体推出的气阀等配件。 内螺纹脱模系统中的齿轮、齿条、马达、油缸等配件。第四章 模具结构分析13 脱模系统的动作方向与模具的开模方向是一致的。4.3.2 推出方式的选择我们常用的推出方式有推杆、推管、推板等方式。推杆包括圆锥杆、扁推杆及异型推杆。其中圆锥推杆退出时运动阻力小,推出动作灵活可靠,损坏后也便于更换,因此在生产中广泛应用。圆锥杆脱模系统是整个脱模系统中最简单、最常见的一种形式。扁推杆截面为长方形,加工成本高,易磨损,维修不方便。异型推杆是根据制品推出位的形状而设计的,如三角形、弧形半圆形等,因加工复杂,很少采用。推杆固定在推杆固定板上,A、B 板打开后,注射机顶棒推动推杆板,由推杆推动制品,实现推出。如果顶制品的面是斜面的话,固定部位要加防转销,推杆装配注意事项: 推杆上端面应高出镶件表面 0.030.05mm,特别注明除外。 为减少推杆与模具的接触面积,避免发生磨损烧死现象,推杆与型芯的有效配合长度 L 应取推杆直径的三倍左右,但最小不能小于 10mm,最大不宜大于 20mm,非配合长度单边间隙 0.05mm。 推杆与镶件的配合公差为 H7/f7。 尽量避免使用直径小于 1.5mm 的以下的推杆。推管其推出运动方式和推杆大致相同。推管推管件包括推管和推管型芯,推管的装配方法和推杆一样,而推管型芯用于成型圆柱孔,装在模架底板上,用无头螺钉压住。推管型芯数量多,或者要做防转时,也可做一块或多块压板分别固定。由于推管是一种空心推杆,故整个周边接触制品,推出制品的力量较大且均匀,制品不易变形,也不会留下明显的推出痕迹。但是推管制造和装配麻烦,成本高;推出制品时,内外圆柱面同时磨损出飞边。推管设计注意事项: 推出速度快或者柱子较长时,柱子易被挤缩,高度尺寸难保证,要加辅助推出,但在推管旁边太近处加推杆易顶白,推杆宜加在 15mm 以外。 推管推出时推杆固定应加导柱,以减少推管与镶件和推管型芯的磨损。 对于流动性好的塑料,易出飞边,其模具尽量避免用推管。14 推管不可与撑柱、顶棍孔相干涉。由于板产品的材料是尼龙 6,流动性好结合上述推管设计注意事项第三条该制品并不适合于使用推管。推板类推出是在型芯根部安装一与它密切配合的推板或推块,推板或推块通过复位杆或推杆固定在推杆板上,以与开模相同的方向将制品推离型芯。推板类推出的优点是推出均匀,力量大,运动平衡稳定,制品不易变形,制品表面无推杆痕迹。缺点是模具结构复杂制造成本高,对于型芯周边外形为非圆形的制品时,其配合部分加工比较困难。而该制品的下底面为倒圆角只是使用推板推出并不能完全推出制品,还要结合推杆推出制品。综合上述分析三种推出方式选择推杆推出较为合适。4.4 浇口的方式4.4.1 浇注系统概述模具浇注系统的作用是让高温熔体在高压下高速进入模具型腔,实现型腔填充。模具的进料方式、浇口的形式和数量,往往决定了模架的型号。浇注系统的设计是否合理,将直接影响成型塑件的外观、内部质量、尺寸精度和成型周期。模具的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止的一段熔体通道,它可分为普通流道浇注系统和热流道浇筑系统两大类型。普通流道浇注系统又分为侧浇口浇注系统和点浇口浇筑系统,它们都由主流道、分流道、冷料穴和浇口组成。热流道浇注系统没有主流道及分流道,熔体经过热流道板和热射嘴直接由浇口进入型腔,由于其技术性与经济性要来都很高,所以该制品不采用热流道浇注系统。浇注系统的设计原则:(1)保证制品的外观质量 任何浇口都会在制品表面留下痕迹,从而影响其表面质量。为不影响产品外观,应尽量将浇口设置于制品的隐蔽部位。若无法做到,则应使浇口容易切除,切除后在制品上留下的痕迹最小。(2)保证制品的内部质量 交口的形式和数量要选择合理,保重塑料熔体迅速填充型腔,减少压力与热量损失,使制品内部组织细密。 浇注系统设计时应防止制品出现充填不足、缩痕、飞边、熔接痕位置不理想、残余应力、翘曲变形、收缩不匀、蛇纹、抽丝、树脂降解等缺陷。第四章 模具结构分析15 浇注系统应能顺利地引导熔融塑料充满型腔各个角落,使型腔内气体能顺利排出,避免制品内形成气泡。 浇注系统应能收集温度较低的冷料,防止其进入型腔,影响制品质量。 尽可能采用平衡式布置,以便熔融塑料能平衡地充填各型腔,使各腔收缩率均匀一致,提高塑件的尺寸精度,保证其装配的互换性。(3)阻力最小 流道设计要尽量短,并尽量减少弯折,流道截面积要尽量合理,宜小不宜大。原因是: 小了加大简单,大的减小很难。 减少了由于流道产生的废料比例,可以提高模具的经济效益。 熔体可以在最短的时间内填满型腔,以缩短成型周期,提高模具的劳动生产率。 浇注系统内的空气少,减轻了模具的排气负担。 熔体在流道内的温度和压力损失小,容易保证制品的成型质量。(4)不影响自动化生产 若模具要采用自动化生产,则浇注系统凝料应能自动脱落。4.4.2 主流道设计主流道是指紧接着注射机喷嘴到分流道为止那一段锥形通道,它与注射机喷嘴在同一轴心线上,熔融塑料进入模具时首先经过它。其直径的大小与塑料的流速及充模时间的长短有密切关系。直径太大时,则造成回收冷料过多,冷却时间增长,而流道空气过多也易造成气泡和组织松散,极易产生涡流和冷却不足,另外,直径太大时,熔体的热量损失会增大,流动性降低,注射压力损失增大,造成成型困难;直径太小时,则增加熔体的流动阻力同样不利于成型。主流道设计原则:(1)主流道的长度越短越好 尤其是点浇口浇注系统流道,或流动性差的塑料,主流道更应尽可能短。主流道越短,模具排气负担越轻,流道料越少缩短了成型周期,减少了熔体的能量(温度和压力)损失。(2)为便于脱模,主流道在设计上大多采用圆锥形两板模其锥角 =2 4,三板模主要流道锥度可取 610。粗糙度为 ,产生涡流,易混进空气,产生气孔;锥度过小,会使流速增大,造成注射困难,同时还会使主流道脱模困难。(3)主流道尺寸要满足装配要求 将主流道设计成可拆卸的浇口套,并用定位圈将它固定在定模座板上164.4.3 分流道设计连接主流道与浇口的熔体通道叫分流道,分流道起分流和转向作用。分流道设计原则:(1)塑料的流动性及制品的形状对于流动性差的塑料,如PC、 HPVC、 PPO 和 PSE 等,分流道应尽量短,分流道拐弯时尽量采用圆弧过渡,横截面积宜取较大值,横截面形状应采用圆形(侧浇口分流道)或“U ”形(点浇口分流道) 。分流道的走向和截面形状取决于浇口的位置和数量,而浇口的数量又取决于制品形状。(2)型腔的数量 它决定分流道的走向、长短和大小。(3)壁厚及内在外观质量要求这些因素决定了浇口的位置和形式,最终决定分流道的走向和大小。(4)注射机的压力及注射速度。(5)主流道及分流道的拉料和脱落方式如果要采用自动化注塑,则分流道必须确保在开模后留在后模,且容易推落。分流道的布置:(1)按特性分可分为平衡布置和非平衡布置 平衡布置 平衡布置是指熔体进入各型腔的距离相等,因为这种布置各型腔可以在相同的注射工艺条件下同时充满,同时冷却,同时固化,收缩率相同,有利于保证制品的尺寸精度,所以精度要求较高的、制品有互换性要求的多腔注塑模,一般都要求采用平衡布置。 非平衡布置 在这种布置中熔体进入各型腔的距离不相等,优点是分流道整体布置较简洁,缺点是各型腔难以做到同时充满,收缩率难以达到一致,因此它常用于精度要求一般,没有互换性要求的多腔注塑模。(2)按排位的形状分为“O”形, “H”形, “X”形和“S”形。 “O”形 每腔均匀分布在同一圆周上,属平衡布置。有利于保证制品的尺寸进度,缺点是不能充分利用模具的有效面积及不便于模具冷却系统的设计。 “H”形 有平衡布置和非平衡布置两种。平衡布置:各型腔同时进料,有利于保证制品的尺寸精度。缺点是分流道转折多流程较长,导致压力损失和热损失大。适合于 PP、PE 和 PA 等塑料。 “X”形 优点是流道转折较少、热、压力损失较少;缺点是有时对模具的利用面积不如“H”形第四章 模具结构分析17 “S”形 分流道优点是可满足模具的热及压力的平衡;缺点是流道较长。适用于滑块对开式多腔模具的分流道排列。结合制品的外形特征、材料属性和一模六件可以选择为平衡布置的“O ”形,该塑件使塑料衬套安装有替换要求,要求对于各制品的尺寸应相同所以必须要使用平衡布置,所以“O”形最为合适,可见下图 4-1 分流道的排位图。图 4-1 分流道的排位图分流道的截面形状:分流道截面形状有很多种,它因塑料和模具结构不同而异,如圆形、半圆形、梯形、 “U”形、矩形和正六角形。常用的形式有圆形、梯形和 “U”形。在选取分流道截面形状时,必须确保在压力损失最小的情况下,将熔融塑料以较快速度送到浇口处充模。可以证明:在截面积相等的条件下,正方形的周长最长,圆形最短。周长越短,则阻力越小,散热越少,因此效率越高。流道效率从高到低的排列顺序依次是:圆形“U” 形正六边形梯形矩形半圆形。但流道加工难度从易到难得排列顺序依次是:矩形梯形半圆形“U ”形正六角形圆形。这是因为圆形、正六角形两种流道都要在分型面的两边加工。综上结合本制品,本模具分流道为圆形。184.4.4 冷料穴和拉料杆的设计冷料穴是浇注系统的结构组成之一。冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料,以免这些冷料注入型腔。这些冷料既影响熔体充填的速度,又影响成型塑件的质量。主流道末端的冷料穴除了上述作用外,还有便于在该处设置主流道拉料杆的功能。注射结束模具分型时,在拉料杆的作用下,主流道凝料从定模浇口套中被拉出,最后推出机构开始工作,将塑件和浇注系统凝料一起推出。本模具采用 z 型冷料穴,直径同主流道大端直径。4.4.5 浇口的设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道,是浇注系统的最后部分,其作用是使塑料以较快速度进入并充满型腔。它能很快冷却封闭,防止型腔内还未冷却的熔体倒流。浇口的有防止熔体倒流、升高熔体温度、调节及控制进料量和进料速度和提高成型质量的作用。浇口的形式很多,包括侧浇口、潜伏式浇口、点浇口、直接浇口、扇形浇口、薄片浇口、爪形浇口、环形浇口、伞形浇口及二次浇口等。本模具采用侧浇口,因侧浇口适用众多的塑料种类并包括尼龙 6 的成型,尤其对一模多腔的模具,更为方便。并且侧浇口有与成品分离容易、分流道较短、加工容易,修正容易的优点。4.5 导向定位的形式4.5.1 导向定位的定义导向定位零件的有定位、导向、承受一定的侧向压力和承受模具重量的作用。注塑模中导向定位系统可分为导向和定位两类。(1)导向系统 导柱导套类导向机构,它又包括 A、B 板的导柱导套、流道推板及定模板的导柱导套与推杆板的导柱导套。 侧向抽芯机构中的导向槽。第四章 模具结构分析19(2)定位系统 定模板、动模板之间的定位机构; 内模镶件之间的定位机构。4.5.2 导向系统的设计一般常识:导柱导套的配合为间隙配合,公差配合为 H7/f7。合模时,应保证导向零件先于型芯型腔接触。由于塑件通常留在动模,所以为了便于制品取出,导柱通常安装在定模。导柱结构技术要求:(1)形状 导柱前端应倒圆角、半球形或做成锥台形,以使导柱能顺利地进入导套。导柱表面有多个环形油槽,用于储存润滑油,减少导柱和导套表面的摩擦力。(2)材料 导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯,因此多采用 20 钢(经表面渗碳淬火处理)或者 T8、T10 钢(经淬火处理) ,硬度为5055HRC。导柱固定部分的表面粗糙度 0.8 ,导柱部分的表面粗糙度为 0.4m。m(3)易出现的问题 导柱弯曲变形;导柱导套磨损烧死。导套结构及技术要求:(1)形状 为使导柱顺利进入导套,导套的前端应倒圆角。导向孔最好做成通孔,以利于排出孔内的空气。如果模板较厚,导孔必须做成盲孔时,可在盲孔的侧面打一个小孔排气或在导柱的侧壁磨出排气槽。(2)材料 可用与导柱相同的材料或钢合金等耐磨材料制造导套,但其硬度应略低于导柱硬度,这样可以减轻磨损,以防止导柱或导套拉毛。(3)固定形式及配合精度 直导套用 H7/r6 过盈配合镶入模板,为了增加导套镶入的牢固性,防止开模时导套被拉出来,可以用止动螺钉紧固。其他导套一般采用过渡配合 H7/m6 镶入模板,导套固定部分的粗糙度 为 0.8 ,Ram导向部分粗糙度 为 0.4 。Ram导柱长度的设计:定模板、动模板之间导柱的长度一般应比型芯端面的高度高出 1525。推杆板导柱的设计:(1)推杆板导柱的作用 推杆板导柱主要作用是承受推杆板的重量和推杆在推出过程中所承受的扭力,对推杆固定板和推杆底板起导向定位作用,终极作用是减少复位杆、推杆、推管或斜推杆等零件和动模内模镶件的摩擦。20(2)推杆板导柱的使用场合 很多情况下,模具上不加推杆板导柱导套,但下列情况必须加推杆导柱导套。 模具浇口套偏离模具中心。 直径小于 2.0mm 的推杆数量较多时。 有斜推杆的模具。 精密模具。 制品生产批量大,寿命要求的模具。 有推管的模具。 用双推板的二次推出模。 制品推出距离大,方铁需要加高。 模架较大,一般情况下模架大于 350mm 时,应加推杆板导柱来承受推杆板导柱的重量,增加推杆板活动的平稳性和可靠性。因为该制品推杆为 1.5mm 和大批量生产,所以使用推杆板导柱很有必要。使用推杆导柱时,必须配置相应的铜质导套。(3)推杆板导柱的装配 推杆板导柱的装配通常有三种方式。 导柱固定于动模底板上,穿过推杆板,插入动模托板或动模板,导柱的长度以伸入托板或动模托板或动模板,导柱的长度以伸入托板或动模板深1015 为宜。这种方式最为常见,用于一般模具。 导柱固定于动模托板上,穿过两块推杆板,不插入底板。 导柱固定于动模底板上,穿过推杆板但与方式 1 不同的是它不插入动模托板或动模板。三种方式图可见图 4-2 所示。图 4-2 推杆固定板的三种方式第四章 模具结构分析21推杆板导柱的数量和直径:推杆板导柱的直径一般与标准模架的复位杆直径相同,但也取决于导柱的长度和数量。如果方铁加高,则导柱的直径应比复位杆直径大 510mm。对于宽 400mm 以下的模架,采用 2 支导柱即可,导柱到模具中心的距离与复位杆到模具中心的距离相同,此时导柱直径可取复位杆直径,也可根据模具大小取复位针直径加 510mm。22第五章 成型零件的设计5.1 模架大小的设计5.1.1 内模镶件设计(1)型芯型腔的工作尺寸计算尼龙 6 的收缩率选取 1.5%,外形尺寸: 、 、032.028.-16036.4.、内形尺寸: 4取模具制造公差 /z衬套型芯型腔的主要尺寸计算见表 5-1表 5-1 工作尺寸计算类别 塑件尺寸 计算公式 工作尺寸032. 08.928.0-16zz xLSLm001)( 7.03164.- 1.8衬套形腔 036.-2 zz xHSm00)( 09.衬套型芯 4.011)(zzllS06.31(2)确定内模镶件的长、宽尺寸第一步:按 2.4.3 表述的分流道采用“O”形,确定各型腔的摆放位置。第二步:按下面的经验数据,确定各型腔的相互位置尺寸。一模多腔的模具,各型腔之间的钢厚可以根据型腔的深度取 1225mm,型腔越深,型腔壁应越厚。根据该零件图可知,该零件高度方向并不高,所以型腔的深度不很,则型腔壁厚取大于 12 即可,首先初选壁厚为 13,根据勾股定理和该零件的最大直径可以计算出制品放置的位置(计算过程如下) 。零件放置的相关尺寸可见图 5-1 所示。第五章 成型零件的设计23图 5-1 零件放置图 的 圆 上 。一 半 径 为该 制 品 应 是 被 六 等 分 在且 为则 直 径 为圆该 制 品 被 六 等 分 个 圆 上 ;, 该 制 品 是 六 等 分 在 一, 两 制 品 间 的 距 离 为的 直 径 为解 : 已 知 圆 mABCRTDEBAFB3535205.1765.713260第三步:确定内模镶件的长、宽:型腔至内模镶件之间的钢厚可取1550mm。制品至内模镶件的边距也与型腔的深度有关,可参考表 经验数值选定,可见表 5-2。
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