尼龙皮带轮注射模具设计-侧抽芯塑料注塑模含UG三维及11张CAD图带模流-独家.zip
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尼龙皮带轮注射模具设计摘 要国内外经济快速发展的今天,对塑料模具设计、使用和研究都是很普遍的,本次设计我们在了解零件的性能和功用的前提下,对其工艺性能和尺寸需要保证的精度进行了分析。权衡了塑件的外形尺寸。本次的模具采用一个模具两个成型腔,进料口开设在侧面,注射机的型号采用HT1602B型号,并且还要具有冷却系统。拥有了合理的加工步骤,利用二维CAD和三维绘制总的装配图和主要的零件图。在设计说明里面,我采用了比较简便的语言和示意图,对其进行了在分析,所以就得到了合适的设计。 关键词:塑料模具;塑件;注射机;冷却系统IAbstractThe domestic and foreign economic rapid development today, the plastic mold design, use and research are very common, this design based on understanding the properties of the parts and functions, to ensure the accuracy of the process performance and size are analyzed.Balancing the dimensions of plastic parts. The mold with a mold two molding cavity, the mouth of the mouth opened in the side, the injection machine model using HT160 * 2B model, and also has a cooling system. Have a reasonable processing steps, the use of two-dimensional CAD and three-dimensional drawing of the general assembly and the main parts of the map.In the description of the design, I used a relatively simple language and schematic diagram of its analysis, so it was a suitable design.Key words: plastic mold; plastic parts; injection machine; cooling system目录摘 要IAbstractII1 塑件的工艺分析及材料分析11.1 塑件的工艺分析11.1.1 塑件的位置公差11.1.2塑件的体积和质量11.1.3 塑件成型方法与分析21.2 材料分析21.2.1 材料的分析与选择21.2.2 分析制件材料使用性能31.2.3 塑件材料主要用途43 注塑机选择54 模具结构设计74.1确定模具的基本类型74.2型腔数目的确定及型腔的排列74.3模架选用75 成型零部件结构设计105.1分型面的选择105.2型芯型腔结构的分析115.2.1型腔设计115.2.2型芯设计125.3型芯型腔的尺寸要素135.4型芯型腔的尺寸计算135.5成形零部件刚度和强度校核145.5.1 刚度和强度校核要素145.5.2型腔侧壁和底板厚度的计算155.6侧向抽芯机构类型选择与设计166 浇注系统设计196.1 浇口的设计196.1.1 浇口的形状、位置的确定196.1.2 浇口位置的选择原则196.1.3 浇口的尺寸确定206.2 流道的设计206.2.1 主流道相关216.2.2 分流道的设计226.2.3 分流道的形状与尺寸236.2.4 分流道的表面粗糙度236.3 冷料井的设计246.4 Moldflow 的分析257 模具其它结构设计287.1脱模装置设计287.1.1 推出力的计算287.1.2 推出机构设计297.2 导向与定位机构设计317.3 模温调节系统的设计338 注塑机相关参数的校核358.1 模具闭合高度的校核358.2 开模行程的校核358.3 最大注塑量校核368.4 锁模力的校核368.5 顶出装置的校核379 模具结构总图38结论39参考文献40致谢41IV1 塑件的工艺分析及材料分析1.1 塑件的工艺分析1.1.1 塑件的位置公差塑件在经过加工成型以后,我们就得到了我们需要加工的产品,这个产品从热模具里面拿出来以后,我们要对它进行冷却,一旦进行冷却那么产品的尺寸就会有所减小,所以,我们就知道每一个塑料产品收缩性都是它的特征之一,如果我们加工的材料是PA1010,那么它的收缩率就是0.5%,我们用下面的公式来计算:式子里面B-塑件在常温下实际尺寸 我们可以选择塑件公差的三分之一到四分之一,也可以用IT78级来当作模具的制造公差。在这里,我们选择的是IT8级,型芯工作尺寸公差,我们选择的是IT7级。模具型腔小一些的尺寸作为基本的尺寸,这个时候它的偏差就是一个整数:如果说模具型芯的最大尺寸作为基本尺寸的时候,这个时候偏差就是一个负数,中心距的偏差进行的是双向的对称的分布,每一个加工以后成型的零部件的工作的齿距详细的数据看图纸。在对模具进行设计之前首先要先将塑件的工艺确定下来,这里的工艺主要包括了塑件的形状,塑件的结构,塑件的大小,还有塑件的精确度等级,当然还有塑件表面的质量,这样我们才能合理的将模具的结构还有精确度确定下来。1.1.2塑件的体积和质量在我们这篇论文里面,塑料件的质量还有体积在进行测量的时候使用的是3D,在这个软件里面,通过塑膜部件验证的这个功能,可以测得塑件的体积5.4,因PA1010的密度为1.05,即可以得出该塑件制品的体积为质量约为5.5。1.1.3 塑件成型方法与分析我们这篇论文里面的尼龙皮带轮,看下面的图所画的,详细的内部结构还有大小看图纸,这个塑料件的结构不复杂,而且生产起来量很大,成本很低,在加工的时候成形是很简单的,对于精度的要求也没有多高,所以我们使用的是一个模两个腔室,侧面进行浇口进料,我们的注射剂的型号是HT1602B型号。 尼龙皮带轮产品图1.2 材料分析1.2.1 材料的分析与选择 聚癸二酰癸二胺又名聚酰胺1010,俗称尼龙1010,简称PA1010,工程塑料的一种。工程塑料聚酰胺1010是我国独创的工程塑料聚酰胺品种,由上海赛璐珞厂在1958年研制成功。由于工程塑料聚酰胺1010具有工艺简单、设备无特殊要求、技术容易掌握、产品质量稳定以及综合性能优良等特点,因而发展迅速。工程塑料聚酰胺1010是一种半透明白色或微黄色坚韧固体,具有工程塑料聚酰胺的一般共性,对霉菌的作用非常稳定,对光作用很稳定。工程塑料聚酰胺1010是我国独创的一种工程塑料,用蓖麻油做原料,提取癸二胺及癸二酸再缩合而成的。成本低、经济效果好、自润滑性和耐磨性极好、耐油性好,脆性转化温度低(约在-60),机械强度较高,广泛用于机械零件和化工、电气零件。工程塑料聚酰胺1010具有优越的延展性,同时具有优良的常温和低温冲击性能。工程塑料聚酰胺1010在高于100下,长期与氧接触逐渐变黄,机械强度下降,特别是在熔融状态下极易热氧化降解。1.2.2 分析制件材料使用性能PA1010塑胶原料熔程较窄,一般为34。熔融流动性较好。适合注射成型、挤出成型和吹塑成型。主要成型工艺如下。干燥鼓风干燥温度905干燥时间约45h、真空干燥温度855,一般最好选择真空干燥工艺,避免热氧化变色注塑工艺料筒温度: 后部190210中部200220前部210230喷嘴200210模具温度2040注射压力6080MPa注射周期3050S,(3)挤出成型工艺螺杆挤出温度:250,260,270,280模头温度:200210PA1010(尼龙1010)塑料是半透明、轻而硬、表面光亮的结晶形白色或微黄色颗粒,相对密度和吸水性比尼龙6和尼龙66低,机械强度高,冲击韧性、耐磨性和自润滑性好,耐寒性比尼龙6好,熔体流动性好,易于成型加工,但熔体温度范围较窄,高于100时长期与氧接触会逐渐呈现黄褐色,且机械强度下降,熔融太时与氧接触极易引起热氧化降解。PA1010(尼龙1010)塑料还具有较好的电气绝缘性和化学稳定性,无毒。不溶于大部分非极性溶剂,如烃、脂类、低级醇等,但溶解于强极性溶剂,如苯酚、浓硫酸、甲酸、水合三氯乙醛等,耐霉菌、细菌和虫蛀。1.2.3 塑件材料主要用途随着汽车的小型化、电子电气设备的高性能化、机械设备轻量化的进程加快,对尼龙的需求将更高更大。特别是尼龙作为结构性材料,对其强度、耐热性、耐寒性等方面提出了很高的要求。尼龙的固有缺点也是限制其应用的重要因素,特别是对于PA6、PA66两大品种来说,与PA46、PAl2等品种比具有很强的价格优势,虽某些性能不能满足相关行业发展的要求。因此,必须针对某一应用领域,通过改性,提高其某些性能,来扩大其应用领域。 由于PA1010强极性的特点,吸湿性强,尺寸稳定性差,但可以通过改性来改善。 3 注塑机选择我们要加工一套模具出来,最开始是要考虑的是模具的大小是不是能够达到机台的大小的吨数。在进行注射的时候量能不能达到要求,机台在工作的时候射出来的投影的面积能不能进行模具的生产,注塑机如果是大顿数的话,那么生产出来的模具就是小的,在计量上就控制不好,还有如果使用的锁模力是太大的话,那么模具就很容易被损坏,如果锁模力达不到的话,生产出来的产品就会有很大的毛边,模具太大,已经超过了这个机器的最大的负荷的话,整个合模的系统也会受到一定的损害。在对产品进行注射的时候,质量是,那么这个总的注塑的量就达13g,我们再按照工艺的具体参数,这里指的是注射时候的压力,在加上别的一些相关的因素,最终确定注射机型号HT1602B。注射方式为螺杆式,其有关性能参数为: 型号单位1602A1602B1602C 参数螺杆直径mm404548理论注射容量cm3253320364注射重量PSg230291331注射压力Mpa202159140注射行程mm201螺杆转速r/min0230料筒加热功率KW9.3锁模力KN1600拉杆内间距(水平垂直)mm455455允许最大模具厚度mm500允许最小模具厚度mm180移模行程mm420移模开距(最大)mm920液压顶出行程mm140液压顶出力KN33液压顶出杆数量PC5油泵电动机功率KW18.5油箱容积l240机器尺寸(长宽高)m5.41.452.05机器重量t5最小模具尺寸(长宽)mm320320 表 HT 160x2B注塑机参数4 模具结构设计4.1确定模具的基本类型注塑模具进行分类的种类有很多,按照注射模具的结构来进行的分类,主要有单分型面、模、热流道注射模。4.2型腔数目的确定及型腔的排列在我们这个毕业论文里面使用的是侧面浇口,而且现在塑料件的产品是比较大的,为了能够让模具加工塑料产品的成功率提高,并且我们从经济性的方面来进行考虑的话,要降低成本提高生产的效率,所以我们使用的是一个模具两个腔室,进行生产加工。型腔与主流道两者之间的距离要能有多近就有多近,同一时间我们使用平衡的流道,这样可以将型腔排列成为一个模具两个腔室,这样就可以知道它的长度是180mm,宽度是110mm,下面图显示的是这个型腔的布局。 型腔布局方式4.3模架选用根据对塑件的综合分析,确定该模具是单分型面的模具,由塑料注射模中小型模架可选择CI型的模架,其基本结构如下:CI型模架图在进行定模的时候使用了两块模板,动模只是使用了一块模板,所以这个就称为两板模,模架是大水口的,这样的结构进行侧浇口是合适的,也就是侧入式的浇口,用的是斜导柱侧抽芯的注射成形了模具。模具的导柱导套的安装方法是根据分型面的选择来确定的,我们在经过仔细的考虑以后,在安装导柱导套的时候是进行正面的安装,按照我们选择的模架的型号我们可以根据这个选出跟它相对应的模板的厚度是多少,还有模具外面的形状大小。模架的宽W=180+复位杆的直径+型腔壁厚=300mm模架的长L=110+复位杆的直径+螺丝的直径+模板壁厚=230mm按照里面的模仁的大小,我们算出来模架的长还有宽以后,我们还要将别的螺丝导柱对于模架大小的影响考虑进去,我们在进行设计的时候一定要防止有干扰。在进行设计的时候,假如说有斜块侧抽芯的装置,我们还要考虑这个装置对于模具设计里面这个模具的架子的外面的尺寸的影响。我们结合之前所做的分析以后,在我们这个论文里面我们选择的模架是WL=230x300。这个塑料件的高是10mm,这个塑料件的一大半都是在型腔里面的,型芯还有型腔的厚度是我们这个塑料件在型腔里面的高再加上20-30mm,经过之前的分析,再加上对于强度的需要,我们确定模板的厚60mm, 动模板的厚是80mm。在加上推杆在顶出来的时候对于形成的需要,所以我们选择支撑板的数值是80mm,这样就达到了需要。综上所述所选择的模架的型号为:CI-2330-A60-B80-C80。5 成型零部件结构设计5.1分型面的选择将模具可以看成是两个部分组成或者是几个可以分离的部分组成的,在将模具的接触表面进行分离的时候,可以将里面的塑料件拿出来,还可以将系统浇注进行凝料,在塑料件成型的时候,这个时候的接触是要封闭的,类似这样的接触的表面我们叫做是分型面,这个是决定模具的结构的很主要的因素,在选择塑料件的分型面的时候,我们可以只选择一个,可以选择好多个,我们要想将塑料件成型完整的话,进行分型面的选择是很重要的。我们进行分型面选择的时候,要从下面几点来进行考虑:1)我们在分型面在进行选择的时候应该在这个塑料件外面最大的地方;2)让塑料件在模具打开以后停留在动模的上面;3)分型面产生的这个痕迹不会影响这个塑料产品的美观;4)在进行浇注系统的安排的时候,尤其是对于浇口的安排一定要合理;5)要让推杆的痕迹不再塑料件的外表上面看到;6)使塑件易于脱模。结合之前的分析,再加上我们这个论文里面设计的模具外形的特点,使用的分型面是平面的,而且是在这个塑料件的最大的平面的地方,打开模具以后塑料件是留在动模的一边的。分型面的选择5.2型芯型腔结构的分析模具在进行闭合以后,我们将塑料的成型制品放置的这个地方就叫做型腔。组成模具的型腔的零部件就叫做是成型的零部件。正常来说这个包含了型腔,型芯,型环还有镶块等等。我们已经加工出来的零部件跟塑料进行的是直接的接触,这个成型的塑件的一些地方受到塑料熔体的压力,这个加工的塑料产品的形状,精确度,都跟这个有关系,所以我们在对成型的零部件进行设计的时候也是关系到了注射模具。形状已经出来的零部件在进行注射加工成型的时候要受到温度还有压力还有塑料熔体对于它的冲击还有摩擦,在进行长时间的工作以后一定会出现磨损,变形还有劈裂,所以我们要在设计它的结构还有形式的时候一定要合理,计算它的大小还有公差一定要准确,这样才能够保证它的强度,刚度都能达到要求,表面质量是比较好的。对于成型的零部件进行设计的时候要能保证塑料产品的质量,还要加工起来很简单,装配起来方便,使用起来方便,维修的时候也没有那么复杂。5.2.1型腔设计 型腔的作用是用来将确定加工的零部件的外部轮廓的,它的结构跟需要加工的产品的外形,大小,使用的要求还有生产的批量,模具的加工办法都是有密切的关系的,一般经常可以看到的结构形式主要有整体的,嵌入的,镶拼的还有瓣合式的这几种。我们这篇论文里面使用的是嵌入式,它的特点就是结构不复杂,型腔的结构式很牢固的,可靠地,不会发生变形,加工出来的产品的表面不会出现拼接的痕迹的,还可以将注射模里面加工的产品的数量降低,让整个模具的外形都缩小很多。但是进行模具的加工是很复杂的,在加工的时候还需要用数控还有电火花来进行。5.2.2型芯设计我们这篇论文里面涉及的零件的结构没有多复杂,深度也没有多大,我们在对这个塑料件的实体进行额分析以后,我们将塑料件的型芯使用的是嵌入式的,选择这样的型芯是因为在加工的时候很方便,在对于模具的维护很方便,在型芯还有动模板进行互相配合的时候使用的是。5.3型芯型腔的尺寸要素已经成型的零部件的工作的大小就是说成型的零部件就将塑料件的外观的大小直接就确定下来了。这个尺寸涵盖了型腔,型芯径向的大小,这里包括了长还有宽,还有高,以及中心距尺寸等。要让加工出来的塑料件的质量得到保证,在事先对于模具进行设计的时候我们一定要按照塑料件的大小还有精确度的等级将需要加工成型的零部件的大小还有精确度确定下来。采用平均值的计算方法。针对塑料件的大小还有成型的零部件的大小的差异,我们统一按照入体的原则来进行标注,也就是对包容面的大小进行标注的时候使用的是单向的正偏差,基本尺寸为最小;对于被包容面的大小标注的时候使用的是单向的负偏差,这个时候基本尺寸是最大的;在对中心距进行标注的时候使用的是双向对称的偏差 12。对于加工出来的塑料件的尺寸有影响的原因很多,也是非常的复杂的,涵盖了下面几点:(1)成型零部件的制造误差;(2)成型零部件的磨损;(3)塑料的成型收缩;(4)配合间隙引起的误差。5.4型芯型腔的尺寸计算成型零件中与塑料熔体接触并决定制品几个形状的尺寸称为工作尺寸。它包括型腔尺寸、型芯尺寸、和中心距尺寸型腔尺寸属于包容尺寸,该类尺寸具有增大的趋势。型芯尺寸属于被包容尺寸,该类尺寸具有缩小的趋势。中心距尺寸一般指成型零件上某些对称结构制件的距离,这类尺寸通常不受摩擦磨损的影响,因此可视为不变的尺寸。对于上述型腔、型芯和中心距三大类尺寸,可分别采用三种不同的方法进行设计计算。在计算之前,有必要对他们的标注形式及偏差分布做如下规定。(1)制品的外形尺寸采用单向负偏差,名义尺寸为最大值,与制品外形尺寸相对应的型腔尺寸采用单向正偏差,名义尺寸为最小值。(2)制品的内形尺寸采用单向正偏差,名义尺寸为最小值,与制品内形尺寸相对应的型芯尺寸采用单向负偏差,名义尺寸为最大值。(3)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。PA1010材料的收缩率在1%2%之间,其平均收缩率取1.5%,模具制造公差选=/4。塑件除中心孔距95.1精度为MT3外,其余尺寸精度为MT5。型腔型芯工作尺寸的计算类别塑件基本尺寸计算公式模具尺寸型腔尺寸计算HmHs =6.8Hm=(Hs+Hs. -2/3)0+zLmLs =42Lm=(Ls+Ls. -3/4)0+z型芯尺寸LmLs =10.8Lm=(Ls+Ls. +3/4)0-z5.5成形零部件刚度和强度校核5.5.1 刚度和强度校核要素传统的理解上模具的强度指的就是模具的强度还有刚度。模具在加工产品的时候,这些产品都是有强度还有刚度的要求的,只有确保了模具的强度以后,它才能进行正常的工作的。因为模具的外形有很多种,在进行计算的时候都不是一样的而且计算也是比较复杂的,在实际的生产里面,我们要通过经验来进行设计,然后要对强度进行校核,这样才可以对于我们的设计进行调整,经过这些过程以后,我们的模具才可以正常的进行工作。计算模具的强度的时候是很复杂的,通常我们计算的时候都是使用的简化的计算方法,在计算的时候使用的做法很保守,过程是:我们选择的受力结构式最不好的,安全系数选择比较大一些的,然后再来将模具的结构进行优化,这样的话模具的强度就提高了很多。为了能够确保模具可以正常的进行工作,这个时候我们不仅要确保模具整体性的强度达到要求,对于这个整体性的强度我们要进行校核。模具的整体性的强度指的是型腔的侧面壁厚,型腔的底面的板的厚度,合模面能够承受的压力等等,实际选择大小应该将尺寸计算出来,然后再进行调整。进行校核的时候,要对强度还有弯面进行计算,选择比较大的一个数值。5.5.2型腔侧壁和底板厚度的计算在对加工的塑料产品注射成型的时候,在型腔里面主要承受的是塑料熔体的压力,所以这个时候模具的型腔里面的强度还有刚度是很大的。计算公式如下:S长代表的是:S长 = S 短 1.15ph/(E) = 1.1530x1.5(2.1x10x0.03) = 0.433按强度条件计算:S长 r/( -2p) -1 = 102x2500(2500-2x30) -1 = 1.246S 短 r/( -2p) -1 = 65x2500(2500-2x30) -1 = 0.794按照厚度的数值还有校核的结构,选择侧面的内壁的厚度是可以的,所以我们论文里面的模具的型腔的侧壁的厚,除此之外动模的型芯进行一样的计算,那么它的厚度的值就是注: E模具材料的弹性模量(MPa),碳钢为2.1x x10;分别计算。5.6侧向抽芯机构类型选择与设计侧向抽芯机构通常说的就是模具的侧滑块,也就是可以将侧向轴心或者是侧向分型还有进行复位的时候将产品拉出来然后倒扣,低陷的一种装置。主要用在侧孔或者是侧凹比较浅的,型面很大的地方,通常进行分类的时候可以分为外侧抽芯还有内侧抽芯这两种。因本设计产品因行程较大因而适用液压抽芯机构。下面的图画的是模具经常用的侧滑块的结构。从作用位置分为下模侧滑块、上模侧滑块、斜侧滑块(斜顶) 从动力来分,为机动侧向侧滑块机构和液压(气压)侧向侧滑块机构1. 滑块的设计滑块在进行设计的时候的重点是滑块跟侧向的型芯进行连接还有注射成型的产品的尺寸是不是准确,进行移动是不是可靠,我们可以将滑块进行分类,有整体式还有组合式这两种。一般制造滑块选择的材料是等,对于硬度的要求是HRC40以上。2. 导滑槽设计长配合长3. 滑块定位装置设计因为我们使用的是后模侧滑块,我们按照进行生产时候的实际的情况,使用的侧滑块压板的方式,它的作用是用来进行固定还有导向。4. 楔紧块设计5. 侧抽芯机构的结构形式斜导柱和滑块因为在进行安装的时候地点不一样,那么抽芯机构的结构就不一样了。1)斜导柱在定模上、滑块在动模上的结构A、 我们在进行设计的时候要避免滑块还有推杆在合模复位的时候不能互相干扰。所谓干涉现象是指滑块的复位先于推杆的复位致使活动侧向型芯与推杆相碰撞,造成活动侧向型芯或推杆损坏。B、假如说出现了干扰的话,一般都是先进行复位,在附加的装置里面有弹簧的,弹簧先进行复位,进行复位等等很多种的方式。2) 斜导柱固定在动模的上面,滑块固定在定模的上面。3) 斜导柱和滑块都是固定在定模的上面。4)斜导柱和滑块都是固定在动模的上面。6. 侧抽芯机构的抽芯距模具里面的型芯从产品的成型一直到不阻碍塑料产品从模具里面脱出来的推出位置的距离,我们就把这个距离叫做是理论抽芯距,一般都是用字母S表示。为了在工作的时候保证安全,实际上的抽芯的距离是要比理论上的距离要大出来1到3mm,计算的公式如下:在我们这个论文里达到我们的需要的。 侧滑块抽芯机构 6 浇注系统设计6.1 浇口的设计整个系统里面有一个系统是浇注的系统,它的意思是从注射模里面的主要的流道头子上到型腔里面的熔体的上料的管道,我们将浇注的系统可以分为道浇注系统还有无流道凝料的浇注系统,在我们这个论文里面使用的系统是普通侧浇口的浇注系统。选择的浇注系统合适了,生产出来的塑料产品的质量才好。6.1.1 浇口的形状、位置的确定浇口我们又把它叫做进料口,它是用来将分流道跟型腔连接在一起的通道。它有两个功能:一个功能室对于进到型腔里面的塑料熔体可以进行控制;还有一个功能室在注射的压力没有以后,型腔就会被封锁了,让型腔里面还有没有被固化的塑料不会出现倒流的情况。通常使用的比较多的浇口的方式有直接的浇口,侧面的浇口,点式的浇口,扇子形状的浇口,圆盘式的浇口还有环形的浇口等等。6.1.2 浇口位置的选择原则 选择的浇口的位置在什么地方会直接影响到我们加工出来的塑料产品的质量。在进行浇口的位置确定的时候,我们要注意下面几个方面: 1. 在型腔里面流动的熔体,在动能上消耗的能量是最低的。要做到这一点必须使 1)流程(包括分支流程)为最短; 2)每一个分出来的流体基本上都可以到达最远的地方; 3)在进行进料的时候要从壁厚比较厚的地方来进行; 4)要尽量让每一股的分流在进行转向的时候越小越好。2. 有效地排出型腔内的气体。因为我们论文里面尼龙皮带轮的塑料件外表的质量是要求很高的,我们在这里浇口选择的是侧浇口。这个侧浇口是在侧面的进胶的地方,在尼龙皮带轮组装起来以后,这个浇口就会被遮住了。6.1.3 浇口的尺寸确定L=0.51.5 一般取1.0mmh=ntA-型腔表面积 B=015t塑件壁厚 C=030n为塑胶材料系数因此,该制件浇口:宽度 =2mm 高度h=nt=1mm6.2 流道的设计一般的流道浇注的系统有下面几个方面组成:我们在对浇注的系统进行设计的时候要将下面几点考虑进去:a)、塑料成型特性:这个系统能够让所有的系统都可以成型,这样塑料的质量就可以得到保证了。b)、我们在对浇注系统进行设计的时候,要想模具是用一个模具一个腔室的还是一个模具多个腔室的,我们在设计浇注系统的时候要按照腔室的布局来进行设计。c)、塑件大小及形状:因为塑料产品很小,而且它的壁厚没有那么厚,再加上技术方面的需要等等,综合这些情况,我们在选择分型面的时候还要将浇注系统的整体的方式,进料口有几个等,这样才能让产品成型,还要考虑防止流料病和部位等问题,这个时候就要有相对应的解决方法或者让他有可以维修的机会。d)、塑件外观:我们在对浇注系统进行设计的时候应该要先将进料去除,将进料修正,这样进料的时候很方便,而且还不会影响塑料产品的外观。e)、冷料:在进行注射的时候有间歇的时间,残留在喷嘴头上面的冷料一定要弄掉,不然的话会留到型腔里面去,这样塑件的质量就不好了,所以我们在设计浇注系统的时候应该要想到对于冷料进行储存的方法。6.2.1 主流道相关流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部分开始,到分流道为止的塑料熔体的流动通道。(1)、主流道的尺寸设计中选用的注射机为HT1602B,其喷嘴直径为3.0,喷嘴球面半径为11,依此主流道各具体尺寸设计如下: 主流道与浇口套(2)、主流道衬套的形式选用如下图所示类型的衬套,这种类型可防止衬套在塑料熔体反作用下退出定模。将主流道衬套和定位环设计成一个零件,然后固定在模板上,衬套与定模板的配合采用。(3)、浇口套的固定 浇口套采用2个M6的螺丝直接锁附固定。浇口套固定方式6.2.2 分流道的设计分流道的意思就是说主要的流动的通道在末尾的地方跟浇口之间有一段给塑料熔体进行流动的管道,这个分流道可以很好的将压力进行传递,还可以让管道里面的填充量一直都是很好的。在我们这个论文里面,因为塑料件在进行排布的时候是很紧凑的,而且浇口使用的是侧浇口。综合考虑各种因素,并结合模具设计经验,本设计制件的分流道如下图所示:6.2.3 分流道的形状与尺寸通常我们经常使用的分流道将截面剖开来以后的形状是圆的,还有梯形的,还有U型的。一般分流道直径在310mm,高粘度塑料可达1216mm。圆形流道 梯形流道 U形流道分流道的截面的大小我们按照塑料产品的原材料,还有加工出来产品的质量,产品的壁厚还有分流道有多长来进行确定。1)分流道修正直径D=DX fL修正系数(由下图查得) 2)对于塑件制品厚小于3mm,重量在200g以下的,也可用以下经验公式计算分流道直径:(注:此公式计算的流道直径仅限于3.29.5mm范围内取值)D-分流道直径G-制品重量L-分流道长度3)对于高粘度塑料,如硬质PVC和丙烯酸塑料,在使用以上公式时,可将分流道直径扩大20%25%。综合以上因素考虑,本设计分流道采用圆形5mm直径。6.2.4 分流道的表面粗糙度分流道的的面可以不是很光滑的,对于它的表面的粗糙度我们只要求1.6um就可以了,这样在管道里面流通的熔体,在外面的流动的速度没有多块,冷却的时候比较简单,这个时候表皮层就固定起来了,这样我们流道里面的温度可以很好的保持下去。6.3 冷料井的设计主流道的最后的地方要将冷料穴设置在这里,这样我们加工的产品里面就会出现固化的冷料。因为一开始流进去的塑料因为温度的差异,这个时候塑料的温度下降的就很快,假如说让这些温度下降很快的塑料进入到型腔里面去的话,那么我们加工的产品的质量就会受到影响,为了避免这种情况的出现,我们要在主流道的尾上安排一个冷料穴,让这些塑料在这个地方进行保存。冷料穴通常都是开在模板上面,这个模板是在主流道的对面,而且它的直径是跟主流道的差不多或者稍微大一点点,我们的目的是要能够确保冷料的体积没有冷料穴的体积大。我们对冷料穴进行倒扣,在进行倒扣的时候形式有很多,我们这里主要使用的是这种倒扣的模式需要推杆来进行配合,在进行开模的时候,倒过来的椎体的冷料穴在经过里面的冷料,首先先由主流道里面将定模拿出来,然后因为推杆的作用,冷料还有主流道里面的凝料都跟着加工出来的产品一起出来了。6.4 Moldflow 的分析随着计算机技术及CAE技术的迅速发展,特别是Moldflow 软件的推出与应用,可以在模具加工前,通过计算机对整个注塑成形过程进行模拟分析,准确预测熔体的填充、保压、冷却情况。 1)填充时间:图示为塑料填充模具时间的先后,蓝色表示刚开始填充,当整个模具为红色时表示填充完毕,红色表示还未填充或最后填充。如图6.6所示图6.6 填充时间2)注射压力:注射压力是在注射期间喷嘴施加的压力,下图所示的颜色表示各部位的压力状态,由图示可看出不同颜色所表示压力的大小,红色最高,蓝色最低。在一模多腔的模具设计中,随浇口数量变多,料流行程变短,致使所造成的压力变小,此外,为避免因局部保压造成翘曲,因使物料平衡流动。如图6.7所示是注射压力分布图。图6.7 注射压力3)波前温度:波前温度使用蓝色表示最低温区域,使用红色表示最高区域。如图6.8所示是波前温度分布图。图6.8 波前温度4)压力:压降的结果是使用红色代表最高压降区域,蓝色表示最低的压降区域,如图6.9所示是压降分布图。图6.9 压力5)溶解痕从软件中可以清楚的看到零件的溶解痕,红色代表最高区域,蓝色表示最低的区域6.10溶解痕7 模具其它结构设计7.1脱模装置设计7.1.1 推出力的计算推出力也称脱模力。脱模力的产生范围: 因为塑料加工产品在模具里面进行冷却,从而实现定型,因为产品的体积会发生收缩,这个时候有包紧力产生了。 壳体类的塑料的产品没有通孔,在进行脱模的时候需要克服很大的压力的。 机构本身运动的磨擦阻力。塑料产品跟模具之间有一个粘附力。一开始发生脱模力的时候,一开始进行脱模的那一瞬间我们需要克服的阻力。再产生脱模力,在后来我们在产生的脱模力,比一开始我们用的这个力要小很多,以防我们在进行脱模计算力的时候弄错,一般情况下我们都是算一开始的脱模力。脱模力的影响因素:A、脱模时候的力跟塑料产品的壁厚,型芯的长度是多少,中跟脱模方向的塑件的投影相垂直的面积,每一个数值越大,那么脱模产生的力就越大。 B、塑料产品的收缩率,弹性的模量E大的话,脱模的力就大。 C、塑料产品跟型芯的摩擦力越大的话,那么脱模的阻力就越大。 D、将大气的压力还有塑件对于型芯的粘附力等等这些因素都排除掉,如果型芯的斜角越大,那么模具里面的塑料就会自己脱落了。脱模力也就是我们将加工的产品从包紧的型芯上面脱落下来的时候使用的力量。根据知,这个零件形状是圆环形,那么在计算脱模力的时候公式如下:式子里面 ;E 塑料的弹性模量,查表得PA1010得弹性模量为2800MPa;L-代表的是1;f-表 塑料的泊松比,查表得PS的泊松比为0;无量纲系数,由f0.21查表得A 通孔制件A等于0.211因此,7.1.2 推出机构设计将塑料产品从模具上面拿下来之前还要将加工成型的塑料零件从模具上脱落的这过程,将这个成型塑料产品从模具上面脱出来的装置就叫脱模装置。组成部分是件等。脱模装置按照它将产品推出来的这个动作的动力的来源进行分类,可以分为手动,机动,液压还有气动这四种推出的装置。我们按照这个零件的种类进行分类的时候,可以分为推杆推出,套管推出,推板推出,推块推出,通过已经成型的产品推出还有斜滑杆侧抽芯这些装置等等。脱模机构的选用原则:(1)在塑料产品进行脱模的时候,产品不能出现变形,稍微有一点的变形时可以的,但是这种变形不能使永久的;(2)我们按照脱模的阻力来进行推力的分布的时候,一定要合理的进行布局;(3)推杆受到的力量不能太大,万一太大容易让塑料产品发生破坏;(4)推杆的强度还有刚度应该是刚刚好的,在进行推出这个动作的时候不能让塑料产品发生变形;(5)推杆在塑料产品上的痕迹不是很明显,不能影响产品的外形;本设计中采用推杆+推管推出机构使塑料制件顺利脱模。7.1.2.1 拉料杆的设计我们在侧浇口的主流道上面要安装一个拉料杆,在模具打开的时候分流道就会跟加工的产品分开了,这个时候浇口的大小在图纸里面有所展示,我们按照这个图还有实际情况,选择恰当的数值。在我们这个设计里面拉料杆的大小是5mm。7.1.2.2 推杆的设计(1)、推杆布置我们加工的这个塑料产品使用的推杆是4mm的,它具体的分布情况在图里面有所展示,这些推杆在产品的边缘的地方均匀的分布,这样让我们加工的产品受到的推出力是差不多的。推杆布置(2)、推杆的设计在我们论文里面使用的是台肩形式的圆形的截面推杆,在进行设计的时候,这个推杆的直径是要跟着设置位置的不一样,那么选择使用的直径就不一样。,隙,以。7.2 导向与定位机构设计导向机构的作用:确保模具在打开还有关起来的时候,可以让公模具还有母模具之间的方向还有位置确定下来。导向的零件可以收到一定的侧向力,这样就可以导向还有定位了,导向装置的零部件包含了导柱还有导套。 1. 导向结构的总体设计(1) 导向零件在模具的周围均匀的进行分部或者是在边缘的地方,它的中心点到模具的边缘的距离要能够大,这样模具的强度才能够确保下来,这样可以保证压入导柱还有导套不会发生变形。(2) 我们按照这个模具的体积还有外形来确定要几个导柱,通常一对模具要有两个到四个导柱。如果说模具里面的凹模还有凸模之间的方位有需要的时候,那么我们使用的导柱的直径要不一样,或者是两个直径一样的导柱,但是在进行布置的时候要错开。(3) 因为一般来说塑料产品都是在公模上面的,所以我们要方便产品脱离模具的导柱要装上母模。(4) 导柱还有导套处在分型面上的时候应该有一个承屑槽。(5) 主轴线应该都是平行的(6) 模具在合上的时候,应该能够保证导向的零部件一开始进行接触,要让公模首先到模腔里面去,不能破坏已经成型的塑料产品。2. 导柱的设计(1) 有单节与台阶式之分(2)(3) 导柱端部应该有一个圆锥的或者是球形的用来引导的部分(4) 在进行固定的时候可以用铆接进行固定,也可以用螺钉进行固定(5) 它的表面应该进行热处理,这样处理以后可以防止表面承受摩擦力。 3. 导套和导向孔(1) 导向孔没有导套,可以再模板上直接开孔,假如这个模板的厚度比较厚的时候,我们的导向孔这个时候就要是盲孔,在侧面增加一个排气孔。(2) 我们导套有很多种形式,(3) 为了方便导柱可以方便的到导套孔里面去,我们应该在导套的前面有一个圆角R。通常来说,导柱还有导套都是在一起用的,用来确保动模还有定模这两个装置里面的零件在对合的时候很准确,还有塑料产品的尺寸很精确,防止在模具里面的零件互相发生碰撞跟干扰,这样就可以达到合模进行导向的作用。7.3 模温调节系统的设计在注射剂里面加工产品的时候,模具的温度对于加工产品的质量还有加工产品的效率有很大的影响,因为每一种塑料产品的性能还有在成型时候的工艺都是不一样的,所以我们对于模具里面的温度的设置也是不一样的,通常我们将塑料注射到模具里面的温度大约都是在两百度左右,在这些融化的液体变成固体的塑料产品以后,要从温度大约是六十度左右的模具里面脱离出来,温度在进行降低的时候主要是靠在模具里面加入冷水,将热量带走。针对要求不是很高的模具的温度的塑料,比方说我们论文里面的PA1010,只需要加一个制冷的系统就可以了,只需要调整水的流量以后就可以将模具里面的温度控制住。我们在模具进行冷却的时候使用的是循环水来进行冷却,对模具进行加热的方法有。在进行温度的调整之后会直接影响到塑料产品的质量。注射模里面的温度会关系到精度,不管哪一个塑料产品,模具的温度有太大的变化都是不好的。温度太高的话会让塑料产品在脱离模具以后出现变形的情况,假如冷却的时间太长的话又会让生产效率太低了。模具的温度太低的话会让塑料的流动性变低,这样它就不能在模具里面充满,生产的产品的内应力就会变大,熔接的痕迹就会很明显。冷却系统设计的目的是为了让模具可以在冷却的时候更加有效率。系统里面的模具孔的尺寸应该是标准的尺寸,加工时候方便。在对冷却系统进行设计的时候,对模具进行设计的设计人员需要按照塑料产品的壁厚还有体积将下列的参数来进行设计:道的冷却管路的位置与尺寸塑料产品的壁厚要最大程度的保持均匀,在设置冷却孔的时候最好安放在型芯块还有型腔里面,在模块之外的冷却孔道不能对模具进行精确的冷却。一般来说,钢冷却孔通常为612 mm,在这里我们设定的数值是6mm。 8 注塑机相关参数的校核8.1 模具闭合高度的校核(1)、模具长宽尺寸模具长宽尺度必须小于注塑机拉杆间距,本设计选用机台拉杆间距为360360,模具长宽为320x400,经核算机台选用合适。(2)、模具厚度(闭合高度)模具在进行闭合的时候的高度需要达到下面的要求式子里面本设计中模具厚度为271mm、180H500。符合要求8.2 开模行程的校核模具在打开以后为了将产品方便的拿出来,需要打开的距离有足够的大,我们所说的开模的行程就是说模具在打开还有关起来的过程里面动模的固定板在空间里面移动的距离。注射剂在开模的时候距离是有一定的限制的,在进行模具设计的时候需要进行校核,我们校核的是注射机的开模的距离,这样可以让模具进行打开的时候的距离是比较合理的。针对卧式的注射剂,它开模的距离跟模具的厚度有很大的关系,对于注射模是单分型面的应该满足的要求:SmaxS= H1 + H2 + H3 + C式中 H1-模具厚度 H2-顶出行程C 安全距离本设计中=920 =271 mm =20mm H3 =75mm C取25mm总的开模距离需要S=391mm以上. 经计算,符合要求。8.3 最大注塑量校核对模具设计时,一定要定注射量控制在百分之八十以内。校核公式为:式中:-型腔数量 -单个塑件的重量(g) -浇注系统所需塑料的重量(g)本设计中:n=2 5.5 g =2g m=2x5.5+2=13g注塑机额定注塑量为291g注射量符合要求8.4 锁模力的校核注射成素。如果这一数涨模溢料 式中 n -型腔数目 n=2 = 1426.59 =200 =2x 1426.593+200= 3053.18注射与塑件和浇注。即: ()P F式中: 其它意义同上根据教科书表5-1,型腔内压通常为20-40MPa,一般制品为24-34MPa,精密制品为39-44MPa,本设计中取P为30MPa。()P=11864.316x30x1.1x0.001= 100.75KN1600KN锁模力符合要求8.5 顶出装置的校核在在两侧顶离要保。HT1602B型注射机为两侧推出机构,经检查能满足将模具脱出的要求。9 模具结构总图结论 我们在进行模具的设计的时候,很全面的介绍了塑料成型的特点,模具的特点还有注射工艺的数值,塑料产品表面的粗糙程度还有制造的精确度等等,我们在进行理论分析的时候还有数据计算的时候要将生产进行操作的时候进行校核,看这个方案到底是不是合理的。而且,经过这次毕业论文的设计,我们知道了注射模在设计的大概情况,知道了注射机的流程,大致上掌握了加工产品的工作原理。 我们在整个系统进行设计还有进行三维建模的时候遇到了很多的难题,在对这些问题进行探讨还有论述,最后将这些问题都解决了,此外我们还深切的了解每一个生产阶段在加工时候的重要性还有严谨性,这样我们毕业论文的目的就完成了。 现在经济发展的很快,尤其是汽车,机械,电子,日用这些行业发展的很快,现在对于模具行业的人才的需要非常紧凑,在对模具进行设计还有加工的人才越来越受到重用,而且用到了很多实际的行业里面,发展的很快。 通过这次毕业论文,我得到了很多课本上学习不到的知识还有经验,这些都有利于我们在将来的工作中解决问题。参考文献1 沈言锦.林章辉.塑料模课程设计与毕业设计指导M .长沙:湖南大学出版社,2008.3 .9-173 2 申开智.塑料成型模具(第二版)M中国轻工业出版社 ,2004年3 翁其金.塑料模塑成型技术M.机械工业出版社,2001年4 李建军.李德群.模具设计基础及模具CADM.北京:机械工程出版社,2005.7.106-192. 5 陈万林.实用塑料注射模设计与制造M.北京:机械工程出版社,2000.34-205. 6 张磊.Pro/ENGINEER Wildfire4模具设计实例M .北京:清华大学出版社,2008. 7 王旭.塑料膜结构图册M.北京:机械工业出版社,1994. 8 虞福荣.橡胶模具实用手册M.第2版.北京:化学工业出版社,2001.10 9 奚永生.塑料橡胶成型模具设计手册M.北京:中国轻工业出版社,2000.7 10 德E.林纳等着,吴崇峰主译.注射模具130例(原著第三版)M.化学工业出版社,2005年; 11 吴生绪.塑料成形模具设计手册M.机械工业出版社,2008年; 12贺斌,田福祥.轴套注塑模的特殊结构设计.工程塑料应用.2007(7)13Pye.R.G.W., Injection Mould Design-4thEd., by Longman Scientific & Technical,London,198914Dym.J.B., Injection molds and Molding-A Practical Manual, by Nostrand Reinhold Company,New York.197915Hallum,Dinae.L.,Fundamentals of injection molding.Manufacuring Engineering v 118 n 6 Jun 1997.p68,70-72致谢在完成我们这片论文的过程里面,尤其要感谢老师对于我的帮助还有指导,老师孜孜不倦的教导给了我很大的信心,让我能够在规定的时间里面完成毕业设计。但是我毕竟经验还不足够,专业知识的使用也不是很熟练,在完成毕业论文的时候有一些问题自己没有办法去解决,但是在老师的指导下,我学到了很多书本上学不到的东西,不仅增加了我自己的见识,也充实了我自己。41
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