水杯盖注射模设计-注塑模具【12张CAD图纸+说明书资料齐全】

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机械工业出版社 2005 2 模具工程 H 瑞斯 化学工业出版社 2005 3 实用注射模设计手册 贾润礼 程志远编 中国轻工业出版社 4 注射模具设计与制造使用技术 王树勋编 华南理工大学出版社 4 毕业设计 论文 进度计划 以周为单位 起 止 日 期 工 作 内 容 备 注 第 1 周 第 2 周 第 3 周 第 4 周 第 5 周 第 6 周 第 7 周 第 8 周 第 9 周 第 10 周 第 11 周 第 12 周 第 13 周 第 14 周 第 15 周 第 16 周 查阅资料 对塑件的工艺性进行分析 选择注射机 选分型面 确定模具的结构形式 成型零件设计 浇注系统设计 合模导向机构设计 模温冷却系统设计 推出机构设计 模架尺寸确定 查阅资料 翻译英文资料 绘零件图 绘零件图 画装配图 毕业设计论文初稿完成 毕业论文定稿 准备答辩 答辩 教研室审查意见 室主任 年 月 日 学院审查意见 教学院长 年 月 日 徐州工程学院 毕业设计 论文 开题报 告 课 题 名 称 水杯盖注射模设计 Design of the Injection Mould for the Drinking Cup Lid 学 生 姓 名 龚红霞 学号 20040601201 指 导 教 师 张 万 利 职称 讲师 所 在 学 院 机 电 工 程 学 院 专 业 名 称 机 械 设 计 制 造 及 自 动 化 徐州工程学院 2 0 0 8 年 3 月 4 日 说 明 1 根据 徐州工程学院毕业设计 论文 管理规定 学生必须 撰写 毕业设计 论文 开题报告 由指导教师签署意见 教研室 审查 学院教学院长批准后实施 2 开题报告是毕业设计 论文 答辩委员会对学生答辩资格审 查的依据材料之一 学生应当在毕业设计 论文 工作前期内完成 开题报告不合格者不得参加答辩 3 毕业设计开题报告各项内容要实事求是 逐条认真填写 其 中的文字表达要明确 严谨 语言通顺 外来语要同时用原文和中 文表达 第一次出现缩写词 须注出全称 4 本报告中 由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描 述 没有经过整理归纳 缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而 成的开题报告按不合格论 5 课题类型填 工程设计类 理论研究类 应用 实验 研究 类 软件设计类 其它 6 课题来源填 教师科研 社会生产实践 教学 其它 课题 名称 水杯盖注射模设计 课题来源 自选 课题类型 工程设计类 选题的背景 及意义 塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一 而注塑模具是其中发 展较快的种类 因此 研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品 质量有很大意义 注塑成型是现代塑料工业中的一种重要的加工方法 世界上注塑模的 产量约占塑料成型模具总产量的 50 以上 尤其是家电盒型注塑产品需求 量不断增加 注塑成型能一次成型形状复杂 尺寸精确的制品 适合高效率 大批量的生产方式 以发展成为热塑性塑料和部分热固性塑料最主要的成型 加工方法 注塑模具的设计与制造主要依赖于设计者的经验和技师的制造 技艺 一般需要经过反复调试和修模才能正式投入生产 这种传统的生产方 式不仅使产品的生产周期延长 生产成本增加 而且难以保证产品的质量 要解决这些问题 必须以科学分析的方法 研究各个成型过程的关键技术 塑料注塑成型是一个复杂的加工与物理过程 为实现注塑产品的更新换代 提高企业的竞争能力 必须进行注塑模具设计与制造及成型过程分析的 CAD CAM CAE 集成技术的研究国外注塑模 CAD CAM CAE 技术研究的成 果有关统计数据表明 采用注塑模 CAD CAE CAM 技术能使设计时间缩短 50 制造时间缩短 30 成本下降 10 塑料节省 7 注塑模计算机模拟技 术正朝着与 CAD CAE 无缝整体集成化方向发展 注塑 CAD 所构造的几何 模型为实现注塑模 CAE 技术提供了基本的几何拓扑信息和特征信息 注塑 模 CAE 的目标是通过对塑料材料性能的研究和注射成型工艺过程的模拟和 分析 为塑料制品的设计 材料选择 模具设计 注射成型工艺的制定及注 射成型工艺过程的控制提供科学依据 水杯盖是家用产品 在日常生活中使用普遍 采用注射成型的方法得到 水杯盖 这种方法生产的优点是 成型周期短 能一次成型外形复杂的结构 对各种塑料的适应性强 生产效率高 研究内容拟 解决的主要 问题 1 分析塑件的工艺性 2 选择注射设备 选择分型面 3 设计注射模成型零件 浇注系统 导向机构 推出机构 冷却 系统 4 设计说明书的字数不少于 2 万字 5 工程绘图量折合成图幅为 A0 号的图纸不少于 3 5 张 6 翻译与课题有关的外文资料 译文字数不少于 5000 字 研究方法技 术路线 1 研究的背景 塑料制品已在工业 农业 国防和日常生活中的各方面得到广泛应用 特别是在日常生活中更为突出 塑料制品的成型方法很多 其主要是用于注 射 挤出 压制 压铸和气压成型等和气压成型等 而注射模 挤出约占成 型总数的 60 以上 注射成型分为加料 熔融塑料 注射制件冷却和制件脱 模等五个步骤 塑料注射模主要用于热塑料制品的成型 它是塑料制品生产 中十分重要的工艺装置 注射模的基本组成是 定模机构 动模机构 浇注 系统 导向装置 顶出机构 型芯机构 冷却和加热装置 排气系统 因注 射模成型的广泛使用 正是我这个设计的根本出发点 2 参考资料 1 陈志刚编的 塑料模具设计 从书中了解塑料成型原理 塑料模具的 设计和注射模具等的设计过程 知道此次设计的是什么 合理安排此次毕业 设计进度 2 史铁梁编的 模具设计指导 贾润礼 程志远编的 使用注射模设计 手册 和 H 瑞斯编的 模具工程 给予了我设计过程中要使用的数据资料 3 王树勋编的 注射模具设计与制造实用技术 等书 我从中了解到模 具材料 模具制造工艺等方面的知识 对模具的设计加工打下基础 4 图书馆内的电子数据库内的全国优秀博硕论文资料 给予了我论文书 写的规范和参考 3 研究方法 使用 PRO ENGINEER 软件设计零件 并将设计完成的塑料制品调入到模 具设计模块当中 再进行注射塑料模具 型腔 型腔排布 型芯 浇注系统 导向机构 冷却系统等的设计 做出模具的三维实体图 最后完成二维工程 三视图 4 使用的软件和工具 PRO ENGINEER AUTOCAD 5 塑料模塑成型的发展趋势 1 CAD CAM CAE 技术在模具设计也制造中的应用 2 大力发展快速原型制造 3 研究和应用模具的快速测量技术与逆向工程 4 发展优质模具材料和采用先进的热处理和表面处理技术 5 提高模具标准化的水平和模具标准件的使用率 6 模具的复杂化 精度化与大型化 7 模具工业信息化 研究的总体 安排和进度 计划 第 1 周 查阅资料 对塑件的工艺性进行分析 第 2 周 选择注射机 选择分型面 确定模具的结构形式 第 3 周 成型零件设计 第 4 周 浇注系统设计 第 5 周 合模导向机构设计 第 6 周 模温冷却系统设计 第 7 周 推出机构设计 第 8 周 模架尺寸确定 第 9 周 查阅资料 翻译英文资料 第 10 周 绘零件图 第 11 周 绘零件图 第 12 周 画装配图 第 13 周 毕业论文初稿完成 第 14 周 毕业论文定稿 第 15 周 准备答辨 第 16 周 答辩 主要参考 文献 1 塑料成型模具与设备 夏江梅 械工业出版社 2005 2 模具工程 H 瑞斯 化学工业出版社 2005 3 实用注射模设计手册 贾润礼 程志远编 中国轻工业出版社 4 注射模具设计与制造实用技术 王树勋编 华南理工大学出版社 指导教师 意 见 指导教师签名 年 月 日 教研室意见 学院意见 教研室主任签名 年 月 日 教学院长签名 年 月 日 毕业设计 论文 进度记录表 指导教师意见第 1 2 周 主要完成工作 第 3 4 周 主要完成工作 第 5 6 周 主要完成工作 第 7 8 周 主要完成工作 第 9 10 周 主要完成工作 第 11 12 周 主要完成工作 第 13 14 周 主要完成工作 毕业设计 论文 指导记录表 指导内容记录 指导教师签名 年 月 日 指导内容纪录 指导教师签名 年 月 日 指导内容纪录 指导教师签名 年 月 日 指导内容纪录 指导教师签名 年 月 日 指导内容记录 指导教师签名 年 月 日 指导内容纪录 指导教师签名 年 月 日 指导内容纪录 指导教师签名 年 月 日 指导内容纪录 指导教师签名 年 月 日 指导内容记录 指导教师签名 年 月 日 指导内容纪录 指导教师签名 年 月 日 指导内容纪录 指导教师签名 年 月 日 指导内容纪录 指导教师签名 年 月 日 指导内容记录 指导教师签名 年 月 日 指导内容纪录 指导教师签名 年 月 日 指导内容纪录 指导教师签名 年 月 日 指导内容纪录 指导教师签名 年 月 日 徐州工程学院学生毕业设计 论文 中期情况检查表 学院名称 机电工程学院 检查日期 2008 年 4 月 30 日 学生姓名 龚红霞 专业班级 机本 2 班 指导教师 张万利 设计 论文 题目 水杯盖注射模设计 工作进 度情况 是否符合任务书要求进度 能否按期完成任务 工作态 度情况 态度 纪律 出勤 主动接 受指导 等 质量 评价 针对已 完成的 部分 存在问 题和解 决办法 检查人签字 学院负责人签字 徐州工程学院毕业设计 论文 指导教师评阅表 学院 机电工程学院 专业 机械设计制造及其自动化 学生 龚红霞 20040601201 题目 水杯盖注射模设计 成绩评定评价 项目 评价要素 优 良 中 及格 不及格 工作态度认真 按时出勤工作 态度 能按规定进度完成设计任务 选题方向和范围 选题难易度选题质量 选题理论意义和实际应用价值 查阅和应用文献资料能力 综合运用知识能力 研究方法与手段 实验技能和实践能力 能力 水平 创新意识 内容与写作 结构与水平 规范化程度 设计 论文 质量 成果与成效 建议成绩 是否同意参加答 辩 指导 教师 意见 评语 指导教师签字 年 月 日 徐州工程学院毕业设计 论文 评阅表 学院 机电工程学院 专业 机械设计制造及其自动化 学生 龚红霞 学号 20040601201 题目 水杯盖注射模设计 成绩评定评价 项目 评价要素 优 良 中 及格 不及格 选题方向和范围 选题难易度选题质量 选题理论意义和实际应用价值 查阅和应用文献资料能力 综合运用知识能力 研究方法与手段 实验技能和实践能力 能力 水平 创新意识 内容与写作 结构与水平 规范化程度 设计 论文 质量 成果与成效 建议成绩 是否同意参加答 辩 评阅 教师 意见 评语 评阅教师签字 年 月 日 徐州工程学院毕业设计 论文 答辩及综合成绩评定表 学 院 机电工程学院 专业班级 机本 2 班 学生姓名 龚红霞 学 号 20040601201 指导教师 张万利 设计论文 题 目 水杯盖注射模设计 答辩时间 年 月 日 时 分至 时 分 答辩地 点姓名答辩小组 成 员 职称 提问人 提问主要内容 学生回答摘要 答辩 记录 答辩记录人签字 答辩 小组 意见 答辩评语 答辩成绩 答辩小组组长签字 指导教师评定成绩 评阅教师评定成绩 答辩成绩 综合评定成绩 综合 成绩 评定 答辩委员会主任签字 年 月 日 图书分类号 密 级 毕 业 设 计 论 文 水杯盖注射模设计 Design of the Injection Mould for the Drinking Cup Lid 学 生 姓 名 龚 红 霞 学 院 名 称 机 电 工 程 学 院 专 业 名 称 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 指 导 教 师 张 万 利 2008 年 6 月 1 日 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 I 徐州工程学院学位论文原创性声明 本人郑重声明 所呈交的学位论文 是本人在导师的指导下 独立进 行研究工作所取得的成果 除文中已经注明引用或参考的内容外 本论文不 含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果 对本文的研究做出 重要贡献的个人和集体 均已在文中以明确方式标注 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担 论文作者签名 日期 年 月 日 徐州工程学院学位论文版权协议书 本人完全了解徐州工程学院关于收集 保存 使用学位论文的规定 即 本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有 徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件 和电子文档拷贝 允许论文被查阅和借阅 徐州工程学院可以公布学位论文 的全部或部分内容 可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库 进行发布和检索 可以采用影印 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位 论文 论文作者签名 导师签名 日期 年 月 日 日期 年 月 日 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 II 摘要 本论文主要是针对带螺纹的饮水杯杯盖的模具设计 通过对塑件进行工艺分析 最终 设计出一副注射模 该论文从产品结构工艺性 具体模具结构出发 对模具的浇注系统 冷却系统 脱模机构 分型面的选择 导向机构做了详细的分析 根据题目设计的主要 任务是水杯盖注射模具的设计 也就是设计一副注射模具来生产水杯盖塑件产品 以实 现自动化提高产量 针对杯盖的实际情况 杯盖作为包装容器大批量生产 宜采用一模 多腔 其优点在于大大降低了杯盖的生成成本 通过模具设计表明该模具能达到水杯盖 的质量和加工工艺要求 关键词 塑料注射模具 螺纹杯盖 螺纹型芯 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 III Abstract This paper mainly aimed at a injection mould design for the thread cup lid through the analysis of the plastic product the injection mould was designed This paper from the technology capability of the product mix the structure of the mould embarks the pouring system the cooling system the ejection mechanism the parting surface s selection the guding mechanism has made the detailed analysis According to the subject the primary mission of this subjection is the injection mould design for the drinking cup lid That also means we must to design a injection mould to produce the drinking cup lid to realize the automation and increase the output Aiming at the actual situation of the cup lid it used as packing vessel and mass production the mould uses multi cavities suitably Its merit lies in reducing the production cost of the cup lid greatly Through this paper we can know that this mould can achieve the quality and processing technology requirement of the drinking cup lid Keywords plastic injection mould thread cup lid thread core 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 I 目 录 1 绪论 1 1 1 塑料及 塑料工业的发展状况 1 1 2 塑料模具的类型 2 1 3 塑料模具中新技术的应用 3 1 4 我国塑料模具工业和今后的发展方向 4 2 塑件的 工艺性分析及注射机的初步选定 5 2 1 塑件的功能设计 5 2 2 塑件材料的选择 5 2 2 1 材料的化学物理特性 7 2 2 2 制品的注射工艺条件参数 7 2 3 塑件的结构设计 7 2 3 1 塑件的结构 8 2 3 2 脱模斜度 9 2 3 3 螺纹设计 9 2 4 塑件的尺寸精度和表面质量 9 2 4 1 塑件的尺寸精度 9 2 4 2 塑件的表面质量 10 2 4 3 塑件的尺寸 10 3 分型面的 选择及型腔数目的确定 12 3 1 分型面的选择原则 12 3 2 分型面的确定 13 3 3 型腔数目的确定 13 3 4 型腔的布局 13 4 成型零件尺寸的确定 15 4 1 凹模工作尺寸的计算 15 4 2 凸模工作尺寸的计算 15 4 3 螺纹型芯工作尺寸的计算 16 4 4 型腔壁厚和底板厚度计算 17 5 浇注系统设计 19 5 1 浇注系统设计的基本原则 19 5 2 浇注系统设各部件设计 19 5 2 1 主流道的设计 19 5 2 2 主流道衬套 浇口套 的设计 20 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 II 5 2 3 分流道的设计 21 5 2 4 浇口的设计 21 5 2 5 冷料穴的设计 22 5 3 排气系统的设计 23 6 合 模导向机构的设计 24 7 脱模机构的设计 25 7 1 脱模机构的分类及选用 25 7 2 脱模机构的设计原则 25 7 3 脱模力的计算 26 7 4 模具传动系统的设计 26 7 4 1 轴及 齿轮参数的确定 26 7 4 2 电机转速及轴承的选择 27 8 注射机的校核 28 8 1 最大注射量的校核 28 8 2 注射压力的校核 28 8 3 锁模力的校核 28 8 4 开模行程的校核 28 9 模 温冷却系统的设计 30 9 1 温度调节对塑件质量的影响 30 9 2 冷却系统的设计原则 30 9 3 冷却系统的结构形式 31 9 4 冷却系统的计算 31 9 4 1 冷却时间的确定 31 9 4 2 模具热量的计算 31 10 模架 的选择 35 10 1 模具的校核 35 10 1 1 模 具外形尺寸的校核 35 10 1 2 模具厚度的校核 35 10 1 3 模具安装尺寸的校核 35 10 2 模具运动过程 36 结论 37 致谢 38 参考文献 39 附录 40 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 1 1 绪论 1 1 塑料及塑料工业的发展状况 塑料是以树脂为主要成分的高分子有机化合物 简称高聚物 塑料其余成分包括增 塑剂 稳定剂 增强剂 固化剂 填料及其它配合剂 塑料制件在工业中应用日趋普遍 这是由于它的一系列特殊的优点决定的 塑料密 度小 质量轻 大多数塑料的密度都 1 0 1 4g 3之间 相当于钢材密度的 0 11和铝 材密度的 0 5左右 所以有以 塑代钢 的优点 塑料比强度高 绝缘性能好 介电损 耗低 是电子工业不可缺少的原材料 塑料的化学稳定性高 对酸 碱和许多化学药品 都有很好的耐腐蚀能力 塑料还有很好的减摩 耐磨及减震 隔音性能也较好 因此 塑料跻身于金属 纤维材料和硅酸盐三大传统材料之列 在国民经济中 塑料制件已成 为各行各业不可缺少的重要材料之一 塑料工业的发展阶段大致分为一下及个阶段 1 初创阶段 30年代以前 科学家研制分醛 硝酸纤维和聚酰胺等热塑料 他 们的工业化特征是采用间歇法 小批量生产 2 发展阶段 30年代 低密度聚乙烯 聚氯乙烯等塑料的工业化生产 奠定了塑料工 业的基础 为其进一步发展开辟了道路 3 飞跃阶段 50年代中期到 60年代末 塑料的产量和数量不断增加 成型技术更趋 于完善 4 稳定增长阶段 70年代以来 通过共聚 交联 共混 复合 增强 填充和发泡 等方法来改进塑料性能 提高产品质量 扩大应用领域 生产技术更趋合理 塑料工业 向着自动化 连续化 产品系列化 以及不断拓宽功能性和塑料的新领域发展 我国塑料工业经过 50余年的发展 塑料制品的总产量已跃居世界第二 塑料用原 辅材料的生产 塑料加工装备与技术的整体水平 塑料制品的研制开发及应用的深度和 广度 也都步入世界先进大国行列 建国前夕 我国只有上海 广州 武汉 重庆等一些大城市有作坊式的塑料制品加 工厂 生产酚醛和赛璐珞等塑料制品 1949 年全国总产量仅为 200余吨 1958 年新中国 第一套聚氯乙烯树脂生产装置在锦西化工厂建成 标志着我国塑料工业步入快速发展时 期 1988 年国内塑料制品产量为 354 2 万吨 1996 年达 1534万吨 2000 年已接近 2000万吨 在世界各国塑料制品产量排名中稳居第二位 近几年来 我国塑料制品总产量始终保持在 1500万吨以上 按 1997年价格计算 其总产值为 1488亿元 工业销售产值为 1405亿元 1997 年国内塑料制品加工企业 乡 镇及乡镇以上独立核算企业 为 19427个 其中薄膜制造企业 2108个 板 管 棒等制 品企业 2349个 丝 绳及编织制品企业 2108个 泡沫塑料及人造革 合成革制品制造 企业 1750个 包装箱及容器制品制造企业 1346个 日用塑料制品制造企业 1570个 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 2 此外还有为数众多的私营和个体企业 全国上述企业的总加工能力已经超过 2000万 吨 这说明无论从塑料制品总量上看 还是从行业规模上看 中国都已步入世界塑料制 品生产大国的行列 1 2 塑料模具的类型 塑料最常见的成型方法一般分为熔体成型和固相成型两大类 熔体成型是把塑料回 热至熔点以上 使之处于熔融态进行成型加工的方式 属于此种成型方法的模塑工艺主 要有注射成型 压塑 缩 成型 挤出成型等 固相成型是指塑料在熔融温度以下保持 固态下的一类成型方法 如一些塑料包装容器生产的真空成型 压缩空气成型和吹塑成 型等 此外还有液态成型方式 如铸塑成型 搪塑和蘸浸成型法等 按照上述成型方法的不同 可以划分出对应不同工艺要求的塑料加工模具类型 主 要有注射成型模具 挤出成型模具 吸塑成型模具 高发泡聚苯乙烯成型模具等 1 塑料注射 塑 模具 它主要是热塑性塑料件产品生产中应用最为普遍的一种成 型模具 塑料注射成型模具对应的加工设备是塑料注射模具对应的加工设备是塑料注射 成型机 塑料首先在注射机底加热料筒内受热熔融 然后在注射机的螺杆或柱塞推动下 经注射机喷嘴和模具的浇注系统进入 模具型腔 塑料冷却硬化成型 脱模得到制品 其 结构通常由成型部件 浇注系统 导向部件 推出机构 调温系统 排气系统 支撑部 件等部分组成 制造材料通常采用塑料模具钢模块 常用的材质主要为碳素结构钢 碳 素工具钢 合金工具钢 高速钢等 注射成型加工方式通常只适用于热塑料品的制品生 产 用注射成型工艺生产的塑料制品十分广泛 从生活日用品到各类复杂的机械 电器 交通工具零件等都是用注射模具成型的 它是塑料制品生产中应用最广的一种加工方法 2 塑料压塑模具 包括压缩成型和压注成型两种结构模具类型 它们是主要用来成 型热固性塑料的一类模具 其所对应的设备是压力成型机 压缩成型方法根据塑料特性 将模具加热至成型温度 一般在 103 108 然后将计量好的压塑粉放入模具型腔和 加料室 闭合模具 塑料在高热 高压作用下呈软化粘流 经一定时间后固化定型 成 为所需制品形状 压注成型与压缩成型不同的是没有单独的加料室 成型前模具先闭合 塑料在加料室内完成预热呈粘流态 在压力作用下调整挤入模具型腔 硬化成型 压缩 模具也用来成型某些特殊的热塑性塑料如难以熔融的热塑性塑料 如聚加氟乙烯 毛坯 冷压成型 光学性能很高的树脂镜片 轻微发泡的硝酸纤维素汽车方向盘等 压塑模 具主要由型腔 加料腔 导向机构 推出部件 加热系统等组成 压注模具广泛用于封 装电器元件方面 压塑模具制造所用材质与注射模具基本相同 3 塑料挤出模具 是用来成型生产连续形状的塑料产品的一类模具 又叫挤出成型 机头 广泛用于管材 棒材 单丝 板材 薄膜 电线电缆包覆层 异型材等的加工 与其对应的生产设备是塑料挤出机 其原理是固态塑料在加热和挤出机的螺杆旋转加压 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 3 条件下熔融 塑化 通过特定形状的口模而制成截面与口模形状相同的连续塑料制品 其制造材料主要有碳素结构钢 合金工具等 有些挤出模具在需要耐磨的部件上还会镶 嵌金刚石等耐磨材料 挤出中工工艺通常只适用热塑性塑料品制品的生产 其在结构上 与注塑模具和压塑模具有明显区别 4 塑料吹塑模具 是用来成型塑料容器类中空制品 如饮料瓶 日化用品等各种包 装容器 的一种模具 吹塑成型的形式按工艺原理主要有挤出吹塑中空成型 注塑成型 的形式按工艺原理主要有挤出吹塑中空成型 注射吹塑中空成型 注射延伸吹塑中空成 型 俗称 注拉吹 多层吹塑中空成型 片材吹塑中空成型等 中空制品吹塑成型所 对应的设备通常称为塑料吹塑成型机 吹塑成型只适用于热塑料品种制品的生产 吹塑 模具结构较为简单 所用材料多以碳素多则制造 5 塑料吸塑模具 是以塑料板 片材为原料成型某些较简单塑料制品的一种模具 其原理是利用抽真空盛开方法或压缩空气成型方法使固定在凹模或凸模上的塑料板 片 在加热软化的情况下变形而贴在模具的型腔上得到所需成型产品 主要用于一些日用品 食品 玩具类包装制品生产方面 吸塑模具因成型时压力较低 所以模具材料多选用铸 铝或非金属材料制造 结构较为简单 6 高发泡聚苯乙烯成型模具 是应用可发性聚苯乙烯 由聚苯乙烯和发泡剂组成的 珠状料 原料来成型各种所需形状的泡沫塑料包装材料的一种模具 其原理是可发聚苯 乙烯在模具内能入蒸汽成型 包括简易手工操作模具和液压机直通式泡沫塑料模具两种 类型 主要用来生产工业品方面的包装产品 制造此种模具的材料有铸铝 不锈钢 青 铜等 1 3 塑料模具中新技术的应用 在注塑产品的开发过程中 模具的设计和制造决定了塑料件的最终质量和成本 Pro ENGINEER的特点以及在注塑模具设计中的应用 为高质量模具的设计和制造提供了 一条途径 Pro ENGINEER是美国 PTC公司出品的 CAD CAM软件 它以参数化设计的观念闻名于 世 为传统机械设计与制造带来了巨大的便利 Pro ENGINEER 提供的参数化设计具有 3D 实体造型 单一资料库以及以特征为设计单位等特点 因此通过使用它设计者可以随时 计算出产品的体积 面积 质心 重量和惯性矩等数据 并且不论在 3D或 2D图形上作 尺寸修改 其相关的 2D或 3D实体模型及装配 制造等也自动修改 由于 Pro ENGINEER 在设计中导入了制造的概念 设计人员可随时对特征作合理 不违反几何的顺序调整 插入 删除和重新定义等修正操作 将并行工程技术引入 Pro ENGINEER 的模具设计中 可以由传统的模具设计与制造 工艺路线 即模具结构设计 模具型腔 型芯二维设计 工艺准备 模具型腔 型芯三 维造型 数控加工指令编程 数控加工 改变为由不同的工程师同时进行设计 工艺准 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 4 备的并行路线 不但提高了模具的制造精度 而且能缩短设计 数控编程时间达 40 以 上 设计工程师在进行产品三维零件设计时就考虑模具的成型工艺和影响模具寿命的因 素 并进行校对 检查 预先发现设计过程的错误 在初步确立产品的三维模型后 设 计 制造及辅助分析部门的多位工程师可同时进行模具结构设计 工程图设计 模具性 能辅助分析及数控机床加工指令的编程等工作 而且每一个工程师对产品所做的修改可 自动反映到其他工程师那里 大大缩短了设计 数控编程的时间 1 4 我国塑料模具工业和今后的发展方向 1 提高大型 精密 复杂 长寿命模具的设计水平及比例 这是由于塑料模成型的 制品日渐大型化 复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致 2 在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD CAM CAE技术 CAD CAM 技术已发展成为 一项比较成熟的共性技术 近年来模具 CAD CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企 业普遍可以接受的程度 为其进一步普及创造良好的条件 基于网络的 CAD CAM CAE一 体化系统结构初见端倪 其将解决传统混合型 CAD CAM系统无法满足实际生产过程分工 协作要求的问题 CAD CAM 软件的智能化程度将逐步提高 塑料制件及模具的 3D设计与 成型过程的 3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用 3 推广应用热流道技术 气辅注射成型技术和高压注射成型技术 采用热流道技术 的模具可提高制件的生产率和质量 并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源 所 以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革 制订热流道元器件的国家标准 积极生产 价廉高质量的元器件 是发展热流道模具的关键 气体辅助注射成型可在保证产品质量 的前提下 大幅度降低成本 目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用 气体辅助注射 成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制 而且常用于较复杂的大 型制品 模具设计和控制的难度较大 因此 开发气体辅助成型流动分析软件 显得十 分重要 另一方面为了确保塑料件精度 继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常 重要 4 开发新的成型工艺和快速经济模具 以适应多品种 少批量的生产方式 5 提高塑料模标准化水平和标准件的使用率 我国模具标准件水平和模具标准化程 度仍较低 与国外差距甚大 在一定程度上制约着我国模具工业的发展 为提高模具质 量和降低模具制造成本 模具标准件的应用要大力推广 为此 首先要制订统一的国家 标准 并严格按标准生产 其次要逐步形成规模生产 提高商品化程度 提高标准件质 量 降低成本 再次是要进一步增加标准件的规格品种 6 应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要 7 研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程 采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪 实现逆向工程是塑料模 CAD CAM的关键技术之一 研究和应用多样 调整 廉价的检测 设备是实现逆向工程的必要前提 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 5 2 塑件的工艺性分析及注射机的初步选定 2 1 塑件的功能设计 功能设计是要求塑件应具有满足使用目的功能 并达到一定的技术指标 该塑件是日 用品 承受外力的几率不大 如冲击载荷 振动 摩擦等情况比较少 塑件的工作温度是热 水的温度 这使得在材料选择时对热变形温度 脆化温度 分解温度有一定的要求 作为一 种日用品 生产批量应该是大批大量生产 这样 就必须考虑生产成本和模具寿命 在材料 的选择时要综合各种因素 此外 塑料都会老化 还要考虑到材料的光氧化等问题 2 2 塑件材料的选择 通常 选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求 以及原材料厂 家提供的材料性能数据 对于常温工作状态下的结构件来说 要考虑的主要是材料的力学 性能 如屈服应力 弹性模量 弯曲强度 表面硬度等 模具成型也要考虑到材料的注塑特 性 在各特点都相差无几的情况下 好的成型特性是选择材料的主要标准 以下是两种 材料的性能和成型特性比较 表2 1 PA66的描述 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 6 表 2 2 PA66的技术数据 续表 2 2 表 2 3 PP的描述 表 2 4 PP的技术数据 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 7 表 2 5 PA66与 PP的价格比 从上述资料显示 我们可以看出 PA66不论是在性能还是在价格上都比 PP合适 所 以我选择 PA66 2 2 1 材料的化学物理特性 PA66在聚酰胺材料中有较高的熔点 它是一种半晶体 晶体材料 PA66 在较高温度 也能保持较强的强度和刚度 PA66 在成型后仍然具有吸湿性 其程度主要取决于材料的 组成 壁厚以及环境条件 在产品设计时 一定要考虑吸湿性对几何稳定性的影响 为 了提高 PA66的机械特性 经常加入各种各样的改性剂 玻璃就是最常见的添加剂 有时 为了提高抗冲击性还加入合成橡胶 如 EPDM和 SBR等 PA66 的粘性较低 因此流动性很 好 但不如 PA6 这个性质可以用来加工很薄的元件 它的粘度对温度变化很敏感 PA66的收缩率在 1 2 之间 加入玻璃纤维添加剂可以将收缩率降低到 0 2 1 收 缩率在流程方向和与流程方向相垂直方向上的相异是较大的 PA66 对许多溶剂具有抗溶 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 8 性 但对酸和其它一些氯化剂的抵抗力较弱 2 2 2 制品的注射工艺条件参数 干燥处理 如果加工前材料是密封的 那么就没有必要干燥 然而 如果储存容器被打 开 那么建议在 85 的热空气中干燥处理 如果湿度大于 0 2 还需要进行 105 12 小时的真空干燥 熔化温度 260 290 对玻璃添加剂的产品为 275 280 熔化温度应避免高于 300 模具温度 60 模具温度将影响结晶度 而结晶度将影响产品的物理特性 对于薄壁 塑件 如果使用低于 40 的模具温度 则塑件的结晶度将随着时间而变化 为了保持塑件的几何稳定性 需要进行退火处理 注射压力 100MPa 注射时间 1 5s 注射速度 高速 对于增强型材料应稍低一些 保压力 50MPa 保压时间 20s 冷却时间 20s 成型周期 50s 流道和浇口 由于 PA66的凝固时间很短 因此浇口的位置非常重要 浇口孔径不要小于 0 5 t 这里 t为塑件厚度 如果使用热流道 浇口尺寸应比使用常规流道 小一些 因为热流道能够帮助阻止材料过早凝固 如果用潜入式浇口 浇口 的最小直径应当是 0 75mm 2 3 塑件的结构设计 塑件结构设计必须满足使用要求 并有好的结构工艺性 塑件在满足使用要求的 前提下 其结构应尽可能符合成形工艺要求 从而简化模具结构 降低生产成本 在塑 料生产过程中 一方面成型会对塑件的结构 形状 尺寸精度等诸方面提出要求 以便降低 模具结构的复杂程度和制造难度 保证生产出价廉物美的产品 另一方面 者通过对给定 塑件的结构工艺性进行分析 弄清塑件生产的难点 为模具设计和制造提供依据 2 3 1 塑件的结构 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 9 图 2 1 塑件的二维图 图 2 2 塑件的三维实体图 上图 2 1 2 2 显示 杯盖主体呈梅花状 均布有 12个防滑槽 最大外径为 64mm 厚 2 0mm 由表 2 4选出 总高 20mm 盖内有螺牙为半圆形的螺纹 高 4mm 与杯子内径严密配合防止漏水 以下是塑件的各项数据 体积 1 1289e 04 立方毫米 11 29 立方厘米 曲面面积 1 39940e 04 平方毫米 密度 1 3 克 立方厘米 质量 14 676 克 15 克 表 2 4 热塑性塑件的最小壁厚及常用壁厚推荐值 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 10 2 3 2 脱模斜度 由于塑件成型时冷却过程中产生收缩 使其紧箍在凸模或型芯上 为了便于脱模 防止 因脱模力过大而拉坏塑件或使其表面受损 与脱模方向平行的塑件内 外表面都应具有合 理的斜度 脱模斜度的大小主要取决于塑件的收缩率 塑件的形状 壁厚及塑件的部位等 因素 查表可知 PA66的脱模斜度 内表面为 25 40 外表面为 20 40 脱模斜度的选择原则 1 当塑件有特殊要求或精度要求较高时 应选取小的脱模斜度 2 高度不大的塑件也可以不要脱模斜度 3 收缩率大的塑件应取大的脱模斜度 4 塑件形状复杂 不易脱模的 应取大的脱模斜度 5 塑件上的凸起或加强筋单边应有 40 5 0的斜度 6 侧壁带皮革花纹的应有 40 6 0 而该塑件不高且外壁精度要求高 所以脱模斜度应选小斜度 PA66 的流动性很好 又加了 10 玻璃纤维有利于脱模 所以综上所述 塑件不设脱模斜度 这样有利于尺寸精 度的保证 2 3 3 螺纹设计 螺纹成形方法有模具直接成形 机械加工成形 塑料螺纹的设计原则 直径不宜太小 外径不小于 4mm 内径不小于 2mm 塑件螺纹 与金属螺纹配合长度不超过螺纹直径的 1 5 2 倍 螺纹最外圈和最里圈留有台阶 防止 螺纹崩裂变形 该塑件的内径为 60mm 所以我们这设计成普通三角螺纹 604M 塑件上其它的特征还有如孔 加强肋 嵌件 铰链 文字和花纹等 各个特征都有 其设计原则和特殊功能 因为该塑件没有涉及 所以就不一一介绍 2 4 塑件的尺寸精度和表面质量 2 4 1 塑件的尺寸精度 尺寸精度指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度 即所获得塑件尺寸的准 确度 在满足用要求的前提下 应尽可能设计得低一些 塑件尺寸公差根据 GB T14486 工程塑料模塑塑料件尺寸公差标准 确定 塑件尺寸 公差的代号为 MT 公差等级分 7级 塑件上孔的公差采用单向正偏差 塑件上轴的公差 采用单向负偏差 中心距及其他位置尺寸公差采用双向等值偏差 根据精度等级选用表 PA66的高精度为 4级 一般精度为 5级 根据塑件尺寸公差表 在公称尺寸在 50 65 范 围内 取 MT4级的公差数值为 0 20 mm MT5 级的公差数值为 0 30 mm 2 4 2 塑件的表面质量 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 11 1 塑件表面粗糙度 塑件表面粗糙度参照 GB T14234 塑料件表面粗糙度标准 不同加工方法和不同 材料所能达到的表面粗糙度 选取 决定因素于模具成形零件的表面粗糙度 塑件的表 面粗糙度一般为 1 6 0 2 m 而模具的表面粗糙度数值要比塑件低 1 2 级 该塑件要 求对型腔抛光 所以对粗糙度的要求比较高 查表得 PA66 抛光后顺纹路方向的表面粗糙 度为 0 02 m 垂直纹路方向的表面粗糙度为 0 26 m 2 塑件表观质量 塑件表观质量指塑件成形后的表观缺陷状态 如缺料 溢料 飞边 凹陷 气孔 熔接痕 皱纹 翘曲与收缩 尺寸不稳定等 表观缺陷由塑件成形工艺条件 塑件成形 原材料选择 模具总体设计等多种因素造成的 2 4 3 塑件的尺寸 塑件尺寸如下 mm mm mm mm 高0 364D 0 36d 0 24H 0 2418h 604SDM mm 精度等级 5级 周边圆弧半径 R mm 182H 5 塑件的材料为 PA66 故查表可得最小收缩率为 最大收缩率为 0min S0max1 平均收缩率为 0 cpS 2 5 注射机的选择 注射模是安装在注射机上的 因此在设计注射模具时应该对注射机有关技术规范进 行必要的了解 以便设计出符合要求的模具 同时选定合适的注射机型号 选用注射机时 通常是以某塑件 或模具 实际需要的注射量初选某一公称注射量 的注射机型号 然后依次对该机型的公称注射压力 公称锁模力 模板行程以及模具安 装部分的尺寸一一进行校核 由 PRO E模分析得 材料密度取 1 3 m 35g 故3cmg 流道凝料 V 0 5V 流道凝料的体积 质量 是个未知数 根据手册取345 Vcm 实 0 5V 0 5M 来估算 塑件越大则比例可以取的越小 我们选择 HTF60W2 II型 表 2 5 的注射成型机 此型号表示液压注射成型机 其公称注射量为 符合要求 31c 表 2 5 注射机参数 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 12 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 13 3 分型面的选择及型腔数目的确定 分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面 一副模具根据 需要可能有一个或两个以上的分型面 分型面可以是垂直于合模方向 也可以与合模方 向平行或倾斜 我们在这里选用与合模方向垂直 3 1 分型面的选择原则 如何确定分型面 需要考虑的因素比较复杂 由于分型面受到塑件在模具中的成型 位置 浇注系统设计 塑件的结构工艺性及精度 嵌件位置形状以及推出方法 模具的 制造 排气 操作工艺等多种因素的影响 因此在选择分型面时应综合分析比较 从几 种方案中优选出较为合理的方案 选择分型面时一般应遵循以下几项原则 a 保证塑料制品能够脱模 这是一个首要原则 因为我们设置分型面的目的 就是为了能够顺利从型腔中脱出 制品 根据这个原则 分型面应首选在塑料制品最大的轮廓线上 最好在一个平面上 而且此平面与开模方向垂直 分型的整个廓形应呈缩小趋势 不应有影响脱模的凹凸形 状 以免影响脱模 b 使型腔深度最浅 模具型腔深度的大小对模具结构与制造有如下三方面的影响 1 目前模具型腔的加工多采用电火花成型加工 型腔越深加工时间越长 影响模具 生产周期 同时增加生产成本 2 模具型腔深度影响着模具的厚度 型腔越深 动 定模越厚 一方面加工比较困 难 另一方面各种注射机对模具的最大厚度都有一定的限制 故型腔深度不宜过大 3 型腔深度越深 在相同起模斜度时 同一尺寸上下两端实际尺寸差值越大 若要 控制规定的尺寸公差 就要减小脱模斜度 而导致塑件脱模困难 因此在选择分型面时 应尽可能使型腔深度最浅 c 使塑件外形美观 容易清理 尽管塑料模具配合非常精密 但塑件脱模后 在分型面的位置都会留有一圈毛边 我们称之为飞边 即使这些毛边脱模后立即割除 但仍会在塑件上留下痕迹 影响塑件 外观 故分型面应避免设在塑件光滑表面上 d 尽量避免侧向抽芯 塑料注射模具 应尽可能避免采用侧向抽芯 因为侧向抽芯 模具结构复杂 并且直接影响塑件尺寸 配合的精度 且耗时耗财 制造成本显著增加 故在万不得己的情况下才能使用 e 使分型面容易加工 分型面精度是整个模具精度的重要部分 力求平面度和动 定模配合面的平行度在公差范围内 因此 分型面应是平面且与脱模方向垂直 从而使 加工精度得到保证 如选择分型面是斜面或曲面 加工的难度增大 并且精度得不到保 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 14 证 易造成溢料飞边现象 f 有利于排气 对中 小型塑件因型腔较小 空气量不多 可借助分型面的缝隙排 气 因此 选择分型面时应有利于排气 按此原则 分型面应设在注射时熔融塑料最后 到达的位置 而且不把型腔封闭 3 2 分型面的确定 该塑件的结构如图 2 1 2 2 所示 在零件的外表面有梅花状的曲面 内表面有螺 纹 如果采用中间分型的话 会在塑件的外表面留下飞边 影响塑件的美观 在保有塑 件精度的情况下有两中方案 a 分型面为上表面 模具采用强制脱模机构 b 分型面为 塑件的下面 模具采用自动脱螺纹机构 方案 a采用强制脱模 模具结构简单经济 但 是塑件内螺纹和塑件的质量会受到影响 方案 b采用自动脱螺纹机构可以大批量生产 生产效率高 而且质量可以保证 现在是竞争社会 讲求效率和质量 方案 b更适合 3 3 型腔数目的确定 为了使模具与注射机的生产能力的匹配 提高生产效率和经济性 并保证塑件体精 度 模具设计时应确定型腔数目 常用的方法有四种 a 根据经济性能确定型腔数目 b 根据注射机的额定锁模力确定型腔数目 c 根据注射机的最大注射量确定型腔数目 d 根据制品精度确定型腔数目 我们这里选用 c 其计算过程如下 n 2 G C V 式 3 1 式中 G 注射机的公称注射量 cm 3 V 单个制品的体积 cm 3 C 浇道和浇口的总体积 cm 3 生产中每次实际注射量应为公称注射量 G的 0 75 0 45 倍 现取 0 6G进行计算 每件制品所需浇注系统的体积为制品体积的 0 2 1 倍 现取 C 0 5V 进行计算 n2 0 68 514 73 大多数小型件常用多型腔注射模 而高精度塑件的型腔数原则上不超过 4个 由于本 次设计时间的紧张 为了方便设计的计算 采用一模两腔 3 4 型腔的布局 多型腔在模板上排列形式通常有圆形 H 形 直线形及复合形等 在设计时应该注意 以下几点 尽可能采用平衡式排列 确保制品质量的均一和稳定 型腔布置与浇口开设部位应力求对称 以便防止模具承受偏载而产生溢料现象 尽量使型腔排列得紧凑 以便减小模具的外形尺寸 考虑到模具成型零件和型芯结构以及脱模方式的设计 模具的型腔排列方式如下图 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 15 所示 图 3 1 型腔的排列 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 16 4 成型零件尺寸的确定 成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成塑件的尺寸 凹 凸模工作尺寸的精 度直接影响塑件的精度 成型零件工作尺寸计算方法一般有两种 一种是平均值法 即 按平均收缩率 平均制造公差和平均磨损量进行计算 另一种是按极限收缩率 极限制 造公差和磨损量进行计算 前一种方法简便 但不适合精密塑件的模具设计 后一种复 杂 但能较好的保证尺寸精度 本设计采用平均值法 4 1 凹模工作尺寸的计算 凹模是成型塑件外形的模具零件 其工作尺寸属包容尺寸 在使用过程中凹模的磨 损会使包容尺寸逐渐变大 因此 为了使得模具的磨损留有修模的余地 以及装配的需 要 在设计模具时 包容尺寸尽量取下限尺寸 尺寸公差取上偏差 1 凹模径向尺寸的计算 式 ZSLM 0 43 1 4 1 64 64 0 006 0 75 0 30 340 64 12 mm0 8 式中 型腔基本尺寸 mm ML 塑件基本尺寸 mm S 塑件总公差 mm 制造公差 mm 一般为 这里取 前的系数 此处Z 3 4 为 3 4 可随制品的精度和尺寸变化 一般在 0 5 0 8 之间 制品 偏差大则取小值 偏差小则取大值 2 凹模深度的计算 式cp02 3ZMHS 4 2 20 20 0 006 0 67 0 24 0 24 19 96 mm0 6 式中 型腔深度 mm MH 塑件总高度 mm 4 2 凸模工作尺寸的计算 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 17 凸模是成型塑件外形的 其工作尺寸属被包容尺寸 在使用过程中凸摸的磨损会使 被包容尺寸变小 因此 为了使得模具的磨损留有修模的余地 以及装配的需要 在设 计模具时 被包容尺寸尽量取上限尺寸 尺寸公差取下偏差 1 凸模径向尺寸的计算 式 4 3 03 4ZMcpdS 60 60 0 006 0 75 0 30 0 34 60 13 mm0 8 式中 型芯尺寸 mm Md 塑件尺寸 mm 2 凸模高度计算 式 4 4 02 3ZMcphS 18 18C0 006 0 67 0 24 0 24 18 27 mm0 6 式中 型芯高度 mm Mh 塑件内腔的高度 mm 4 3 螺纹型芯工作尺寸的计算 1 螺纹大径的计算 式0 ZMScpdDb 4 5 60 60 0 006 0 20 0 6 60 56 mm0 6 式中 螺纹型芯大径 mm Md 塑件内螺纹大径 mm SD 塑件内螺纹中径公差 mm 查螺纹公差标准 GB197 81得 0 20mm b b 查 塑料模具设计 得 0 06mmZ Z 2 螺纹中径的计算 式 4 6 0223 4ZMScpdDb 57 402 57 402 0 006 0 75 0 20 0 5 57 89 mm0 5 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 18 式中 型芯中径 mm 2Md 塑件内螺纹中径 mm SD 查 塑料模具设计 得 0 05mm Z Z 3 螺纹小径的计算 式 4 7 011 ZMScpdDb 55 670 55 670 0 006 0 20 0 5 56 20 mm0 5 式中 型芯小径 mm 1Md 塑件内螺纹小径 mm SD 4 螺纹高度的计算 式 4 8 022 3ZMcphS 10 10 0 006 0 67 0 18 0 184 10 18 mm0 45 式中 型芯螺纹高度 mm 2Mh 塑件内螺纹高度 mm 5 螺距的计算 式 4 9 2ZMScpP 4 4 0 006 0 4 4 02 0 02mm 式中 型芯螺距 mm MP 塑件螺距 mm S 查 塑料模具设计 得 0 04mm Z Z 4 4 型腔壁厚和底板厚度计算 在注射成型过程中 型腔主要承受塑料熔体的压力 因此模具型腔应该具有足够的 强度和刚度 如果型腔壁厚和底板的厚度不够 当型腔中产生的内应力超过型腔材料本 身的许用应力时 型腔将导致塑性变形 甚至开裂 与此同时 若刚度不足将导致过大 的弹性变形 从而产生型腔向外膨胀或溢料间隙 因此 有必要对型腔进行强度和刚度 的计算 整体式矩形型腔形状如图 4 1所显 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 19 图 4 1 整体式矩形型腔 1 整体式矩形型腔侧壁厚度的计算 任一侧壁均可视为三边固定 一边自由的矩形 板 其最大扰曲变形发生在自由边的中点 11433CapasE 式 4 10 34 5mm 35mm 式中 S 型腔侧壁厚度 mm a 型腔侧壁受压高度 mm L 型腔长边长度 mm P 型腔压力 aMP 取 30MPa E 模具材料弹性模量 a 查表取 0 85 GP 任一自由边中点的允许变形量 由塑件宽度公差根据经验公式决定为 0 0961 根据塑件尺寸和模架标准取 L 250mm a 30mm 2 整体式矩形型腔底板厚度的计算 由两端平行支架支撑的整体式矩形型腔的底板 可 视为受均匀载荷四周固定的矩形板 底板的长边喝短边分别用 L和 b 其最大挠曲变形发 生在板的中心 11 4 33CPbbhE 式 4 11 29 59 mm 30mm 式中 h 整体式矩形底板厚度 P 型腔压力 aMP b 矩形板受力短边长度 mm L 矩形板受力长边长度 mm 允许变形量 塑件高度公差决定 根据经验式计算出 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 20 C 由 L b之值决定的常数 可由近似公式计算 44 32 1Lb 0 0294 5 浇注系统设计 注射模的浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴进入模具开始到型腔为止所流经的通 道 它的作用是将熔体平稳地引入型腔 并在填充和固化定型过程中 将型腔内气体顺 利排出 且将压力传递到型腔的各个部位 以获得组织致密 外形清晰 表面光洁和尺 寸稳定的塑件 因此 浇注系统设计的真确与否直接关系到注射成型的效率和塑件质量 浇注系统一般可分为普通浇注系统和热流道浇注系统两大类 我们在这里选用普通浇注 系统 它由主流道 分流道 浇口及冷料穴四部分组成 5 1 浇注系统设计的基本原则 浇注系统设计是注射模设计的一个重要环节 它直接影响注射成型的效率和质量 设计时一般遵循以下基本原则 1 必须了解塑料的工艺特性 每一种塑料都有其适应的温度及剪切速率 设计时了解 了便于考虑浇注系统尺寸对熔体流动的影响 一般情况都不希望浇注系统太长和太粗 2 排气良好 浇注系统应能顺利地引导熔体充满型腔 料流快而不紊 并能把型腔内 的气体顺利排出 3 防止型芯和塑件变形 高速熔融塑料进入型腔时 要尽量避免料流直接冲击型芯或 嵌件 否则会使注射压力消耗大或使型芯或嵌件变形 4 减少熔体流程及塑料耗量 在满足成型和排气良好的前提下 塑料熔体应以最短的 流程充满型腔 这样可以缩短成型周期 提高成型效果 减少塑料用量 5 修整方便 并保证塑件的外观质量 浇注系统的设计要综合考虑塑件大小 形状及 技术要求等问题 做到去除修整浇口方便 同时不影响塑件的外观和使用 6 要求热量及压力损失最小 熔融塑料进入浇注系统时 要求其热量及压力损失最小 防止温度和压力降低过多而引起填充不满等缺陷 5 2 浇注系统设各部件设计 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 21 5 2 1 主流道的设计 主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位 它将注塑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 便于熔体顺利的向前流动 开模时主流道凝料 又能顺利拉出来 主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间 主流道的 设计要点如下 1 为便于从主流道中拉出浇注系统的凝料以及考虑塑料熔体的膨胀 主流道设计 成圆锥形 因 PA66的流动性较好 故其锥度取 过大会造成流速减慢 易成涡流 内3 壁粗糙度为 R0 8 m 2 在保证塑件成形良好的情况下 主流道的长度应尽量短 否则会使主流道的凝 料增多 且增加压力损失 使塑料熔体降温过多影响注射成形 4 为使熔融塑料完全进入主流道而不溢出 应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接 主流道对接处设计成半球形凹坑 其半径为 r2 r1 1 2 其小端直径 D d 0 5 1 凹 坑深度常取 3 4mm 在此模具中取 r2 11 12mm 5 由于主流道要与高温高压的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞 所以主流道部分 常设计成可拆卸的主流道衬套 以便选用优质钢材单独加工和热处理 其大端兼作定位 环 圆盘凸出定模端面的长度 H 5 10mm 根据网上厂家资料查得 HTF60W2 II 型注射机喷嘴有关尺寸如下 喷嘴前端孔径 d 0 3mm 喷嘴前端球面半径 R 0 10mm 为了使凝料能顺利拔出 主流道的小端直径 D应稍大于注射喷嘴直径 d D d 0 5 1 mm 3 1 4mm 主流道的半锥角 通常为 10 2 0过大的锥角会产生湍流或涡流 卷入空气 过小的 锥角使凝料脱模困难 还会使充模时熔体的流动阻力过大 此处的锥角选用 1 50 经换 算得主流道大端直径 D 8mm 为使熔料顺利进入分流道 可在主流道出料端设计半径 5mm 的圆弧过渡 主流道的长度 L一般控制在 60mm之内 可取 L 30mm 5 2 2 主流道衬套 浇口套 的设计 由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞 通常不直接开在定模上 而是将它单独设计成主流道套镶入定模板内 对小型模具可将主流道衬套与定位圈设计 成整体式 但在大多数情况下是将主流道衬套与定位圈设计成两个零件 然后配合固定 在模板上 主流道衬套与定模座板采用 H7 m6 过渡配合 与定位圈的配合采用 间9hH 隙配合 主流道衬套一般选用 T8 T10 制造 热处理强度为 52 56HRC 图 5 1所示为一 般主流道衬套的形式 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 22 图 5 1 主流道衬套 表 5 1 浇口套的直径 配合公差 根据两型腔中心距和塑件壁厚我们选择 d 26mm D 36mm D1 D 8 44mm 5 2 3 分流道的设计 分流道是主流道与浇口之间的通道 一般开在分型面上 起分流和转向的作用 多 型腔模具必定设计分流道 分流道截面的形状可以是圆形 半圆形 矩形 梯形和 U形 等 圆形和正方形截面流道的比面积最小 流道表面积于体积之比值称为比表面积 塑料熔体的温度下降小 阻力小 流道的效率最高 但加工困难 而且正方形截面不易 脱模 所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形 半圆形及 U形 分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置 从在输送熔料时减少 压力损失 热量损失和减少浇道凝料的要求出发 应力求缩短 分流道的截面形状 通常分流道的断面形状有圆形 矩形 梯形 U 形和六角形 等 为了减少流道内的压力损失和传热损失 提高效率 我们这里就选用圆形分流道 如图 5 2 因为圆形截面分流道的效率是分流道中效率最高的 固选它 分流道的尺寸 因为各种塑料的流动性有差异 所以可以 根据塑料 的品种来粗略地估计分流道的直径 PA66分流道的直径在 1 6 9 5mm 取 D 2mm 图 5 2 分流道截面 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 23 分流道的布置 分流道的布置取决于型腔的布局 两者相互影响 分流道的布置 形式分平衡式与非平衡式两类 这里我们选用的是平衡式的布置方法 分流道与浇口的连接 分流道与浇口的连接处应加工成斜面 并用圆弧过渡 有 利于塑料熔体的流动及充填 5 2 4 浇口的设计 浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道 它是浇注系统的关键部分 浇口的形 状 数量 尺寸和位置对塑件的质量影响很大 浇口的主要作用有两个 一是塑料熔体 流经的通道 二是浇口的适时凝固可控制保压时间 浇口的类型有很多 有点浇口 侧 浇口 直接浇口 潜伏式浇口等 各浇口的应用和尺寸按塑件的形状和尺寸而定 该模 具采用侧浇口 其有以下特性 形状简单 去除浇口方便 便于加工 而且尺寸精度容易保证 试模时如发现不当 容易及时修改 能相对独立地控制填充速度及封闭时间 对于壳体形塑件 流动充填效果较佳 根据公式 5 1 5 2 可以计算出浇口宽度和浇口厚度 式 5 1 30nAW 8194 3 15mm 式中 浇口宽度 mm W 型腔表面积 A2m 材料常数 对于 PA66 0 8 nn 式 5 2 ht 0 8 2 1 6mm 式中 h 浇口厚度 mm t 零件壁厚 mm 浇口位置的选择直接影响到制品的质量问题 所以我们在开设浇口时应注意 浇口应开在能使型腔各个角落同时充满的位置 浇口应设在制品壁厚较厚的部位 以利于补缩 浇口的位置选择应有利于型腔中气体的排除 浇口的位置应选择在能避免制品产生熔合纹的部位 浇口应设在不影响制品外观的部位 不要在制品承受弯曲载荷或冲击的部位设置浇口 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 论 文 24 5 2 5 冷料穴的设计 冷料穴一般位于主流道对面的动模板上 其作用就是存放料流前峰的 冷料 防止 冷料 进入型腔而形成接缝 此外 在开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出 冷 料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直径 长度约为主流道大端直径 冷料穴的形式有三 种 一种是与推杆匹配的冷料穴 二种是与拉料杆匹配的冷料穴 三种是无拉料杆的冷 料穴 并非所有的注射模都要开设冷料穴 有时由于塑料的性能和注射工艺的控制 很 少有冷料的产生或塑件要求不高时可以不设冷料穴 我们这里考虑到塑料性能和注射工 艺 选择无拉料杆的冷料穴 这种冷料穴在主浇道对面的模板上开一锥形凹坑 为了拉 住主浇道的凝料 在锥形凹坑的侧壁上钻一中心线与另一边平行 深度较浅的小孔 开 模时靠小孔的作用将主浇道凝料从主浇道中拉出来 推出时靠人工用拉钩拉出 5 3 排气系统的设计 型腔内气体的来源 除了型腔内原有的空气外 还有因塑料受热或凝固而产生的低 分子挥发气体 塑料熔体向注射型腔填充过程中 尤其是高速注射成型和热固性塑料注 射成型时 必须考虑把这些气体顺序排出 否则 不仅会引起物料注射压力过大 熔体 填充型腔困难 造成冲不满腔 而且部分气体还会在压力作用下渗进塑料中 使塑件产 生气泡 组织疏松 熔接不良 甚至还会由于气体受到压缩 温度急剧上升 进而引起 周围熔体烧灼 使塑件局部碳化和烧焦 因此在模具设计时 要充分考虑排气问题 一般来说 对于结构复杂的模具 事先较难估计发生气阻的准确位置 所以往往需 要通过试模来确定其位置 然后在开排气槽 排气槽一般开设在型腔最后被充满的地方 排气的方式有开设排气槽和利用模具零件配合间隙排气 1 排气槽排气 开设排气槽排气 通常遵循以下原则 排气槽最好开设在分型面上 因为分型面上因排气而产生的飞边 易随塑件脱落 排气槽的排气口不能正对操作人员 以防熔料喷出而发生工伤事故 排气槽最好开设在靠近嵌件和塑件最薄处 因为这样的部位最容易形成熔接痕 宜排出气体 并排出部分冷料 排气槽的宽度可取