油壺蓋注塑模具設(shè)計(jì)-自動(dòng)脫螺紋塑料注射模含NX三維及10張CAD圖
油壺蓋注塑模具設(shè)計(jì)-自動(dòng)脫螺紋塑料注射模含NX三維及10張CAD圖,油壺,注塑,模具設(shè)計(jì),自動(dòng),螺紋,羅紋,塑料,注射,nx,三維,10,cad
摘 要
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是要設(shè)計(jì)出小油壺蓋的模具,換一種說(shuō)法就是設(shè)計(jì)一種注塑模具,把小油壺蓋這類塑料件給生產(chǎn)出來(lái),并要加上自動(dòng)化生產(chǎn)的模式用來(lái)提高產(chǎn)量。我們這次主要是以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的工藝性,具體的模具結(jié)構(gòu)當(dāng)作課題得設(shè)計(jì)基礎(chǔ),再詳細(xì)地設(shè)計(jì)出模具的澆注系統(tǒng),確認(rèn)好模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng),以及怎么選擇注塑機(jī)的型號(hào),計(jì)算并校驗(yàn)相關(guān)參數(shù)。這次設(shè)計(jì)也有難點(diǎn),生產(chǎn)出的小油壺蓋塑件,內(nèi)側(cè)壁上面帶螺紋,就得加上自動(dòng)脫螺紋的機(jī)構(gòu),這就讓模具的整個(gè)結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜,想要最后的塑件表面質(zhì)量過(guò)關(guān),我們會(huì)采用單分型面潛伏澆口的方案來(lái)設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞:油壺蓋;注塑模具;澆注系統(tǒng);注塑機(jī);脫螺紋
Abstract
The main task of this graduation project is to design the mould for the small oil pot cover. In other words, to design an injection mould to produce the plastic parts such as the small oil pot cover, and to add the mode of automatic production to improve the output. This time, we mainly take the technological nature of product structure and the specific die structure as the design basis. Then we design the casting system of the die in detail, confirm the structure of the forming part of the die, ejection system, cooling system, and how to select the model of the injection molding machine, calculate and verify the relevant parameters. This design also has difficulties. The small oil pot lid plastic parts produced with thread on the inner wall have to add the mechanism of automatic thread removal, which makes the whole structure of the mould more complex. If we want to pass the final surface quality of the plastic parts, we will use the single parting surface latent gate scheme to design.
Key words: oil kettle cover; injection mould; pouring system; injection machine; threading
目 錄
摘 要 1
Abstract II
第1章 緒論 1
第2章 產(chǎn)品技術(shù)要求和工藝分析 3
2.1 產(chǎn)品技術(shù)要求 3
2.2 塑件的工藝分析 3
2.3塑件材質(zhì)特性 4
2.4成型工藝性 5
第3章 注射成型機(jī)的選擇與成型腔數(shù)的確定 6
3.1注射成型機(jī)的選擇 6
3.2成型腔數(shù)的確定 7
第4章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8
4.1分型面位置的確定 8
4.2確定型腔數(shù)量及排列方式 9
4.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10
4.4模具的結(jié)構(gòu)形式 11
4.5 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13
4.6凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13
第5章 模具成型零件的工作尺寸計(jì)算 14
第6章 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17
6.1排氣不良的危害 17
6.2排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 17
第7章 導(dǎo)向與脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18
7.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用和設(shè)計(jì)原則 18
7.2導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 18
7.3脫模推出機(jī)構(gòu)的確定 20
第8章 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22
8.1冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 22
8.2 冷卻水體積流量 22
8.3 冷卻管道直徑的確定 23
8.4 冷卻回路所需的總表面積 23
8.5 冷卻回路的總長(zhǎng)度 23
8.6 冷卻水道的結(jié)構(gòu) 23
第9章 其它結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)及校核 25
結(jié) 論 27
參考文獻(xiàn) 28
致 謝 29
III
第1章 緒論
現(xiàn)如今,整個(gè)中國(guó)的經(jīng)濟(jì)條件變得越來(lái)越好,國(guó)民一直積極響應(yīng)著“實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興”,各行各業(yè)發(fā)展得都很快,其中的制造業(yè)水平也在一步步提升。想要看一個(gè)國(guó)家的制造業(yè)水平的高低,主要是看這個(gè)國(guó)家的模具技術(shù)如何,模具水平的提高能讓有關(guān)的工業(yè)產(chǎn)品更有利,不僅僅讓工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)量變大,質(zhì)量也會(huì)更好,同時(shí)得到的經(jīng)濟(jì)利益也會(huì)更大,所以每個(gè)國(guó)家都很重視這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展。日本國(guó)內(nèi),人們把模具比喻成進(jìn)入到富裕的原動(dòng)力;在德國(guó),稱呼更高級(jí),變成金屬加工業(yè)的帝王;而羅馬尼亞就更加直接了,模具就是黃金。從這些方面來(lái)看模具工業(yè),這直接關(guān)系著一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)。現(xiàn)在的中國(guó)也很重視模具工業(yè),一直在努力發(fā)展提升著, 1989年3月,當(dāng)時(shí)就發(fā)布了一項(xiàng)《關(guān)于當(dāng)前國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》,其中說(shuō)到機(jī)械行業(yè),第一個(gè)任務(wù)就是要把模具技術(shù)先發(fā)展起來(lái)。
這幾年,在塑料模具方面,我們一直在加大生產(chǎn)數(shù)量,技術(shù)水平發(fā)展得也很快,生產(chǎn)出了越來(lái)越多高效率的、自動(dòng)化的、大型的、壽命較長(zhǎng)的模具,而且這些精密的模具數(shù)量占得越來(lái)越大。什么是注塑成型模具,我們會(huì)往注塑機(jī)的料筒里放塑料,料筒可以加熱,塑料就會(huì)熔化開(kāi)來(lái),再推動(dòng)著注塑機(jī)的螺桿或者活塞,模具還有澆注系統(tǒng),熔融的塑料從噴嘴流到模具的型腔里面,經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的冷卻,最后就變成成型好固化了的塑料件。
這次我們要把小油壺蓋的模具給設(shè)計(jì)出來(lái),換一種說(shuō)法就是設(shè)計(jì)一種注塑的模具,可以把小油壺蓋這類塑料件給生產(chǎn)出來(lái),并要加上自動(dòng)化生產(chǎn)的模式用來(lái)提高產(chǎn)量。我們這次主要是以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的工藝性如何,具體的模具結(jié)構(gòu)如何當(dāng)作課題的基本內(nèi)容,再詳細(xì)地設(shè)計(jì)出模具的澆注系統(tǒng),確認(rèn)好模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng),以及怎么選擇注塑機(jī)的型號(hào),計(jì)算并校驗(yàn)相關(guān)的參數(shù)。與此同時(shí),把加工模具的整個(gè)工藝流程大致列出來(lái)。這次設(shè)計(jì)的結(jié)果,就是要生產(chǎn)出符合一定質(zhì)量要求的小油壺蓋,讓整個(gè)加工模具的工藝水平達(dá)到比較高的水平。
圍繞著小油壺蓋具體是什么工藝結(jié)構(gòu),經(jīng)過(guò)這次設(shè)計(jì),讓我更加深刻地認(rèn)識(shí)了怎么來(lái)設(shè)計(jì)模具。在整個(gè)課題的進(jìn)行過(guò)程里面,我翻看了大量的學(xué)習(xí)資料、標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)、期刊等等,加上教材上的知識(shí),更全面的認(rèn)識(shí)到了注塑模具的組成部分,把注塑模系統(tǒng)的分成了成型部分零部件、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向部分、推出機(jī)構(gòu)、排氣系統(tǒng)、模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)等,專業(yè)知識(shí)也加強(qiáng)了,為日后能獨(dú)立地設(shè)計(jì)出模具累積了一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。我們不光用傳統(tǒng)方法來(lái)設(shè)計(jì),還加上了CAD、CAE軟件技術(shù),這讓工作的效率提高了不少,自己又能更了解相關(guān)軟件技術(shù)。對(duì)于一次性的注射器推筒模具,在設(shè)計(jì)的時(shí)候會(huì)用到UG軟件,畫(huà)出產(chǎn)品3D效果的結(jié)構(gòu)圖;涵蓋了設(shè)計(jì)出模具的分形面、澆注系統(tǒng),冷卻系統(tǒng)等部分;我們常常用到AutoCAD繪圖軟件來(lái)生成模具圖紙,有時(shí)候3D的工程圖不符合要求,后面就會(huì)用上 AutoCAD,讓機(jī)構(gòu)圖更完美。
這次的的說(shuō)明書(shū)就是小油壺蓋的模具設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū),參照很多本手冊(cè)上的內(nèi)容,列出設(shè)計(jì)的過(guò)程還有相關(guān)的工藝流程。說(shuō)明書(shū)編寫的時(shí)候,要按照步驟一步步地設(shè)計(jì)說(shuō)明,列出塑料注射模是用什么方式來(lái)設(shè)計(jì)的,詳細(xì)地算出相關(guān)參數(shù)。編寫說(shuō)明書(shū)的時(shí)候,老師還有同學(xué)一直在幫助我,再次表示感謝。因?yàn)樽陨淼脑O(shè)計(jì)水平還不夠,所以設(shè)計(jì)的整個(gè)流程還不是很完美,希望老師指出錯(cuò)誤。
29
第2章 產(chǎn)品技術(shù)要求和工藝分析
2.1 產(chǎn)品技術(shù)要求
2.1.1產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖
圖2.1 產(chǎn)品3D圖
2.1.2 產(chǎn)品技術(shù)要求
我們這次選LDPE當(dāng)作塑料件的材料,需要比較大的生產(chǎn)數(shù)量,算是中大型的批量數(shù)。塑件的表面一定是無(wú)痕的,表面的粗糙程度控制在。
未注倒角大小取,未注尺寸的公差取級(jí)大小的精度。在常用材料模塑件公差等級(jí)和選用表(GB/T14486)、模塑件尺寸公差表(GB/T14486)里面查詢選取。
2.2 塑件的工藝分析
2.2.1塑件結(jié)構(gòu)工藝性
下面的產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖就是這次的小油壺蓋的圖, LDPE的材料,是圓柱形狀的塑件,尺寸大小在,把蓋子的底設(shè)計(jì)成螺紋形式的。蓋子的表面不能粗糙,不能有飛邊出來(lái)。整個(gè)小油壺蓋塑件的構(gòu)造,跟普通的注射模相差不多,那么方法也不會(huì)很大變化,不過(guò)想要生產(chǎn)的效率更高的話,我們會(huì)選自動(dòng)的脫螺紋形式的模具機(jī)構(gòu)。
2.2.2塑件成型工藝性要求
1. 這次要設(shè)計(jì)的塑件尺寸不大,表面的精度提出的等級(jí)不算低,它的表面一定要光滑,還有就是成型工作面的時(shí)候,注意澆口的地方、頂桿的地方不能留下痕,冷卻開(kāi)模之后,模具里面的型芯不能把產(chǎn)品拉壞拉變形。那么就要確定好澆口用什么形式,才能讓塑件表面達(dá)到要求的精細(xì)程度。
2. 我們要大批量次的生產(chǎn)這類塑件。想要加工起來(lái)更方便,讓成本變得更低,我們選活動(dòng)鑲件的形式,這樣模具的結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單了,模具的成本就不會(huì)高。
3. 想要生產(chǎn)的效率大大提升,我們還會(huì)選自動(dòng)式的脫螺紋的模具機(jī)構(gòu)。
2.3塑件材質(zhì)特性
LDPE塑料又叫做聚苯乙烯,這次的小油壺蓋就是這個(gè)材料做的。翻看了相關(guān)手冊(cè),知道這個(gè)材料的是聚乙烯的分子鏈上帶長(zhǎng)短不一的支鏈,密度是很低的,不容易結(jié)晶,分子大多是5~50萬(wàn)大小范圍,顏色看上去是乳白色的半透明的,像蠟燭一樣的樹(shù)脂,沒(méi)有毒。比較容易軟化,只要軟化的點(diǎn)一過(guò),就會(huì)熔化開(kāi)來(lái),它的熱熔之后能很好的連接、也能很好的加工成型,又比較柔軟,受得了沖擊、還能受得住零下60℃到零下80℃低溫度的工作環(huán)境,對(duì)于電和高頻也能很好的絕緣;不過(guò)LDPE也是有缺點(diǎn)的,機(jī)械的強(qiáng)度不大,不能耐熱,有些應(yīng)力的作用之后就會(huì)裂開(kāi)、粘在一起、不容易印刷,表面要加上化學(xué)處理,比如說(shuō)進(jìn)行化學(xué)性的侵蝕,或者是電暈處理,就可以改善一些功能缺點(diǎn)。它還不容易吸水,基本上不吸,遇到酸、堿、鹽等等一些有機(jī)的化學(xué)溶劑都不太會(huì)變化。二氧化碳和有機(jī)的臭氣就很容易透進(jìn)去, 水蒸汽和空氣就不容易滲進(jìn)去。特別容易燃燒,燒起來(lái)像石蠟;如果一直在陽(yáng)光下或者比較熱的環(huán)境,材料很容易加老化變色,從白的變黃的再變褐色的,最后還可能是黑色的,相對(duì)應(yīng)的性能就會(huì)變差,外表會(huì)裂開(kāi),我們可以加點(diǎn)抗氧劑、紫外線吸收劑等等,這些交聯(lián)處理會(huì)讓材料的軟化點(diǎn)變高、耐溫的度數(shù)變高、剛度變強(qiáng)、耐溶劑的性能更強(qiáng)。
2.4成型工藝性
作為低密度的聚乙烯LDPE,我們大多老做塑料碗,塑料柜子,管道的聯(lián)接器。?用這個(gè)材料來(lái)注塑要注意是干燥的環(huán)境;料筒里的溫度要選好:?射嘴的溫度范圍是140~190℃、前一段控制在140~200℃、中段控制住135~195℃、后一段控制在130~180℃。模穴的深度多高要看塑件做多厚,如果是壁比較薄或者是模穴比較深,就得高一點(diǎn)。LDPE不是很硬,模具的溫度不能高,所以冷卻要花比較長(zhǎng)的時(shí)間,加上LDPE冷凝起來(lái)不夠快,壓力一大就會(huì)飛邊,所以注塑的時(shí)間就稍微長(zhǎng)一點(diǎn),控制在1.5-3秒。
第3章 注射成型機(jī)的選擇與成型腔數(shù)的確定
3.1注射成型機(jī)的選擇
3.1.1 估算零件體積和投影面積
分析UG建模,可以知道塑件的體積大小是,一個(gè)側(cè)面的投影面積大小是,我們又確定了用潛伏澆口形式的澆注系統(tǒng),加上系統(tǒng)里面的冷凝料不大,所以定下澆注系統(tǒng)的體積大小是 ,又因?yàn)槭且荒6坏男问?,得?
3.1.2鎖模力大小
算出鎖模力大小是
3.1.3選擇注射機(jī)及注射機(jī)的主要參數(shù)
這次要大批量的來(lái)生產(chǎn)塑料蓋子,我們要在溫度高低、壓力大小、時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)分析,查表,先選型號(hào)是HTF110X1B的注射機(jī)。
型號(hào)及
單位
參數(shù)
螺桿的直徑大小
mm
34
36
40
理論的注射容量大小
cm3
131
147
181
注射的重量LDPE
g
119
134
165
注射的壓力
Mpa
206
183
149
注射的行程
mm
144
螺桿的轉(zhuǎn)速
r/min
0~215
料筒加熱功率P
KW
5.7
鎖模力大小
KN
1100
拉桿之間間距(水平×垂直)
mm
允許最大的模具厚度
mm
410
允許最小的模具厚度
mm
160
移模的行程
mm
340
移模的開(kāi)距(最大)
mm
750
液壓頂出的行程
mm
100
液壓的頂出力大小
KN
33
液壓頂出桿的數(shù)量
PC
5
油泵電動(dòng)機(jī)的功率
KW
13
油箱的容積V
l
210
機(jī)器的尺寸(長(zhǎng)×寬×高)
m
機(jī)器的重量
t
3.4
最小模具尺寸大小(長(zhǎng)×寬)
mm
3.2成型腔數(shù)的確定
確定好機(jī)床的注射能力有多大,我們一次注射的量要比注射機(jī)最大的注射量的80%要?。?
其中: 代表了型腔的個(gè)數(shù)
代表了注射機(jī)一共能注射的總量,單位是g
代表了澆注系統(tǒng)里面的重量,單位是g
代表了最后塑件的大小重量,單位是g
從實(shí)際的情況來(lái)看,模具最適合選一模二腔形式的型腔。
第4章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.1分型面位置的確定
模具的分型面怎么來(lái)定,涉及到的因素是比較多比較雜的。模具里面塑件成型在哪個(gè)位置,怎么設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的,對(duì)塑件提出的工藝方面還有精度上的要求如何,嵌件位置是什么形狀,再加上推出用什么方式、模具怎么制造的、模具的排氣、一系列的工藝流程,上面這些說(shuō)到的方方面面的因素,都會(huì)有影響。所以我們會(huì)拿出幾個(gè)方案,再綜合的比較分析,選出相對(duì)更適合的分型面。選的時(shí)候要記住下面幾個(gè)原則:
1. 塑料制品最后要確保可以脫模
這個(gè)原則要放在第一個(gè),分型面設(shè)定的結(jié)果就是能讓制品可以很方便的從型腔里面脫出來(lái)。參考這個(gè)原則,第一個(gè)就要放在塑料件最大的輪廓線上面,而且分型面最好是跟開(kāi)模的方向保持垂直的一個(gè)平面。整個(gè)分型的輪廓形狀都要保持縮小的狀態(tài),想要脫模脫出來(lái)順利,就不能干擾到脫模的凹凸形狀。
2. 型腔的深度控制在最淺的程度
3. 做好的塑件外觀整潔完美,好打理
4. 最好不選側(cè)向的抽芯形式
對(duì)于塑料件的注射模具,側(cè)向的抽芯最好不用,主要是這種模具的結(jié)構(gòu)太難,還很容易讓塑件的尺寸大小變掉、精度的配合也很高,時(shí)間和財(cái)力都花的多,制造成本就不會(huì)低了,所以實(shí)在萬(wàn)不得已才會(huì)用到。
5. 分型面加工起來(lái)要簡(jiǎn)單
模具精度的高低很大程度上會(huì)看分型面的精度大小,我們要讓平面度跟動(dòng)、定?;ハ嗯浜厦嬷g的平行度控制在一定的公差范圍。所以要讓分型面的平面垂直脫模的方向,這樣加工出來(lái)的精度就比較高。一旦選傾斜的面或者是曲面當(dāng)作分型面,加工起來(lái)就更難了,精度也不好控制,塑料會(huì)溢出來(lái)出現(xiàn)飛邊的情況。
6. 如果用側(cè)向式的抽芯,就要盡可能的短
想要斜抽保持很短的移動(dòng)距離,抽芯就不能長(zhǎng),這樣的話動(dòng)、定模的厚度也變小了,塑件的尺寸方面的誤差不會(huì)大;另一個(gè)就是脫模就方便了,最后塑件的精度也高 。
7. 排氣要方便
生產(chǎn)中型的或者小型塑料件,型腔不會(huì)多大,所以里面的空氣不多,這時(shí)就要靠分型面之間的空隙來(lái)排氣。所以分型面選的時(shí)候還要看能不能排氣,我們就考慮在注射的過(guò)程里面,流動(dòng)的塑料最后能抵達(dá)的地方放分型面,型腔也不封死。得到的結(jié)論就是我們確定注射模的分型面要考慮很多方面,最大的要求就是方便脫模,控制好塑件有關(guān)的技術(shù)條件,模具的結(jié)構(gòu)還不能復(fù)雜。有時(shí)候定好分型面的方案,其實(shí)還是會(huì)有一些缺點(diǎn),再看發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題加以完善,要讓分型面盡可能的最理想。
這次蓋子的分型面就放在塑件最大的輪廓面上面,看下圖
圖4-1 分型的方案確定
4.2確定型腔數(shù)量及排列方式
表4-1 單個(gè)型腔、多個(gè)型腔的優(yōu)缺點(diǎn)+適用的范圍
類型
優(yōu)點(diǎn)
缺點(diǎn)
適用的范圍
單個(gè)型腔模具
塑件能有很高的精度;好保持一定的工藝參數(shù);結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜;模具的制造費(fèi)用不高,用時(shí)也不長(zhǎng)。
生產(chǎn)出來(lái)的塑料成形數(shù)量不大,讓生產(chǎn)的成本上漲。
個(gè)頭比較大的塑件,精度上有要求或者生產(chǎn)量不大或者是試生產(chǎn)。
多個(gè)型腔模具
生產(chǎn)出來(lái)的塑料成形數(shù)量大,生產(chǎn)的成本不高。
不會(huì)有很高的精度;不好保持一定的工藝參數(shù);結(jié)構(gòu)也不簡(jiǎn)單;模具的制造費(fèi)用不低,用時(shí)太長(zhǎng)。
生產(chǎn)小型的、數(shù)量多、長(zhǎng)期要用的塑料件。
我們上面定好了分型面,接著就要看是用單個(gè)型腔的模式還是多個(gè)型腔的模式。從上表可以知道,想要大批量次的生產(chǎn),就得選多型腔,所以確定是用均衡分布的一模二腔的形式。還要想到流動(dòng)起來(lái)要保持平衡來(lái)設(shè)計(jì)流道的形式。
4.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
對(duì)于澆注系統(tǒng),有普通的和熱流道兩種形式。塑件成型的時(shí)候,澆注系統(tǒng)有充模和補(bǔ)加料的步驟,這個(gè)環(huán)節(jié)直接關(guān)系到塑件的質(zhì)量好壞。從注塑機(jī)的噴嘴開(kāi)始,一直到型腔的入口那里,這一段流道其實(shí)就是澆注系統(tǒng)。大多普通的澆注系統(tǒng)又分成主流道、分流道、澆口還有冷料井這幾部分。
4.3.1澆口的設(shè)計(jì)
澆口一般又可以分好多形式的,邊緣形的澆口、扇形的澆口、平縫澆口、圓環(huán)澆口、輪輻澆口、潛伏澆口、潛伏式澆口、護(hù)耳澆口、直澆口等等。選的是LDPE材料,它成形之后的收縮范圍很大,所以要特別注意縮孔、凹陷、變形的情況;這種材料很容易流動(dòng),好成形;它的熱容量很大,所以冷卻的回路一定要充分滿足,溫度要把握好。聚丙烯最適合的溫度是80℃上下,不能比50℃低,不然的話表面就不光滑,或者是會(huì)留下熔接的痕跡。不過(guò)太高的溫度會(huì)翹起來(lái)甚至變形。
根據(jù)上面的分鐘,我們定一模二腔的模具,澆口用潛伏形式的,澆口就放在壺蓋翼狀結(jié)構(gòu)的兩旁邊。模具的流道要保持料流平衡地流動(dòng)通過(guò)。把拉料結(jié)構(gòu)放在定模的座板上面,主要打開(kāi)模,流道里面的冷凝料能被拉出來(lái),可以自動(dòng)掉下去。
4.3.2主流道的設(shè)計(jì)
注意的方面有
1.定位圈一定要沉到模胚里面5mm長(zhǎng),可以支撐起一部分模具的重量。
2.定位圈要比模胚高10mm長(zhǎng),這樣模具裝到注塑機(jī)里的時(shí)候可以定位。
3.定位圈的直徑一般是99.8mm,注塑機(jī)裝置孔的直徑是100,比孔?。?2mm,裝起來(lái)更方便。
4.唧咀一般是16mm大小的直徑。
5.唧咀配注塑機(jī)射咀R比射咀一頭R要多出2 ~3mm。
主流道跟噴嘴之間怎么接觸,一般是做成半球形狀的凹坑。這樣接觸的就更緊,高壓的塑料就不會(huì)溢出來(lái),凹坑球的半徑跟噴嘴球頭的半徑比要多出1-2mm長(zhǎng);主流道比較小的一頭的直徑跟噴嘴孔的直徑比較,要多出0.5-1mm長(zhǎng),一般是Ф4-8mm,主要是看塑件的大小以及要不要補(bǔ)加料。比較大的一頭的直徑跟分流道的深度來(lái)比,要多出1.5mm以上,它的錐角要小一點(diǎn),多是定1°~2°大小。
澆注系統(tǒng)
4.4模具的結(jié)構(gòu)形式
這次的注射模我們定成單分型面,看下圖:
圖4-2 單分型面注射模的結(jié)構(gòu)
4.5 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
成型好的塑件,它的外表面叫凹模,又可以說(shuō)成是陰?;蛘咝颓弧4篌w又可以分整體式的、整體嵌入式的、局部鑲嵌式的還有四壁鑲嵌式這五個(gè)結(jié)構(gòu)。整體式的強(qiáng)度比較高、剛度也足夠,不過(guò)主能是比較簡(jiǎn)單的型腔。鑲嵌式的是合在一起的結(jié)構(gòu),這比較復(fù)雜,加工起來(lái)也不難,也好用上不同的材料,這樣拼起來(lái)就有空隙可以排氣,不過(guò)這樣的剛度不夠,塑件的表面很容易留下拼接起來(lái)的印子。
我們這次模具的構(gòu)造不算復(fù)雜,凹模板要生產(chǎn)的數(shù)量不多,就決定用鑲嵌式的凹模板。
4.6凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
成型好的塑件,它內(nèi)部的表面叫凸模,又能叫成型芯或者陽(yáng)模。一般會(huì)分成兩種,整體式和鑲拼組合形式的。跟凹模比起來(lái),凸模加工起來(lái)更容易,一般情況下都選整體式的凸模,特別是小型的模具,經(jīng)常把型芯和模板做到一起。我們這次是選鑲嵌式的。
圖4-3 鑲嵌式
第5章 模具成型零件的工作尺寸計(jì)算
什么叫工作尺寸,就是關(guān)系到最后成型的塑件形狀的大小的模具上的長(zhǎng)度,其中凹凸模的徑向長(zhǎng)度(長(zhǎng)+寬),高度上的大小還有中心距的尺寸大小都是屬于工作尺寸。我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候,想要確保塑件的質(zhì)量,一定要看塑件的尺寸大小還有精度的等級(jí)有什么要求,才能決定成型零部件的工作尺寸與精度大小。模具的尺寸和精度跟下面幾點(diǎn)有關(guān):
1. 成形的收縮率大?。赫嬲谥圃斓臅r(shí)候,成形時(shí)會(huì)來(lái)回的收縮,所以塑件的尺寸不一定準(zhǔn),這個(gè)變化的數(shù)是
其中就是塑件收縮波動(dòng)帶來(lái)的尺寸上的誤差,單位是mm;
是最大的收縮率百分比%;
是最小的收縮率百分比%;
就是塑件的尺寸,單位是mm。
根據(jù)收縮率上下波動(dòng),帶來(lái)的誤差要比塑件的尺寸公差的1/3小。
2. 制造成形零件的誤差:制造成形零件的誤差如果是在IT7~I(xiàn)T8等級(jí)里,那么制造公差就是尺寸公差的三分之一。
3. 零件的損耗:我們開(kāi)始用模具的時(shí)候,里面的型腔還有型芯可定有損耗,如果是生產(chǎn)中小型的塑料件,那么最大的磨就要占到六分之一的塑件公差的大小;大型的就要小于六分之一。
4. 配合間隙之間的誤差:成形零件之間相互配合,中間的空隙會(huì)變,結(jié)果就是尺寸有變化。對(duì)于成形零件的尺寸精度大小還有位置精度大小,都不能被這個(gè)配合間隙的誤差左右。
所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)型腔和型芯的時(shí)候,要想到各種原因。有時(shí)候關(guān)系點(diǎn)也不一樣,試模之后還要一步步的補(bǔ)償改正。
可以簡(jiǎn)單的計(jì)算出凹模、凸模合成的工作尺寸,一般有平均收縮率法、公差帶法。一種是看收縮率大小,用塑件的收縮率、成形零件的制造公差、磨損量都當(dāng)成平均數(shù)來(lái)算:
1. 計(jì)算凹模內(nèi)形的尺寸大?。?
其中就是內(nèi)形的尺寸大小,單位是mm;
是外徑的基本尺寸大小,單位是mm,也就是真正塑件的尺寸大?。?
是平均的收縮率大小,這里等于0.6%;
Δs代表了塑件的公差,查表得LDPE是5級(jí)的精度;基本的尺寸等于14~18mm公差等于0.38mm;從 18~24mm里確定是0.44mm,從30~40mm里確定是0.56mm,如果塑料件的基本尺寸是40~50,那么公差是0.64mm。
算出型腔的尺寸大小:
算出型腔的深度:
其中就是凸?;蛘呤切托镜母叨瘸叽?,單位是mm;
是塑件內(nèi)形的深度尺寸大小,單位是mm,也就是真正塑件內(nèi)形的深度多少;
Δs 、K 跟上面式子一個(gè)意思
2. 算出凸模的外形尺寸大?。?
其中就是凸?;蛘呤切托镜耐庑纬叽纾瑔挝籱m;
是塑件內(nèi)形的尺寸大小,單位mm,也就是真正塑件內(nèi)形的尺寸大??;
Δs 、k跟上面式子一個(gè)意思
算出型芯的大?。?
算出型芯的深度多少:
其中就是凸模或者是型芯的高度大小,單位mm;
是塑件內(nèi)形深度的尺寸大小,單位mm,也是就真正塑件內(nèi)形的深度是多少;
Δs 、k跟上面式子一個(gè)意思。
算出型芯的高度多高:
第6章 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
換一種眼光來(lái)看,注塑??梢钥闯墒且粋€(gè)置換的設(shè)備。熔融開(kāi)來(lái)的塑料熔體流進(jìn)模腔,就可以把腔里面的空氣或者材料揮發(fā)出來(lái)的氣體給排出去。所以怎么設(shè)排氣系統(tǒng)的也要重視。
6.1排氣不良的危害
1. 塑料的熔體如果充模的時(shí)候流淌受到的阻力太大,就不容易把腔充滿;
2. 生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品會(huì)留下熔接起來(lái)的縫隙,抗力的性能就差了;
3. 如果里面還有氣體,生產(chǎn)的質(zhì)量肯定不達(dá)標(biāo);
4. 型腔里面還有氣體,一壓縮就會(huì)發(fā)生局部的溫度變高,熔體遇到熱就會(huì)分解;
5. 排氣的效果不行,充模的速度也會(huì)變慢。
6.2排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法
1. 我們最好要運(yùn)用到分型面來(lái)排氣,分型面相互接觸的精度越高,排出的效果就好;
2. 如果是大型的制造模具,一般會(huì)選鑲拼形式的成型零件,它們之間的縫可以排氣;
3. 頂桿跟孔之間也可以配合,用之間的空隙來(lái)排氣;
4. 球狀的合金顆粒燒結(jié)塊也能滲導(dǎo)著來(lái)排氣;
5. 熔合縫隙那里還能開(kāi)一個(gè)冷料穴
這次設(shè)計(jì)的就用配合之間的間隙排氣的,那些簡(jiǎn)單的中小型的型腔,大多會(huì)加上推桿來(lái)排或者加上活動(dòng)型芯,也可以是兩個(gè)支點(diǎn)的固定住的型芯頭部跟模板之間的配合空隙來(lái)排出,排氣槽就不要另外單加了。
第7章 導(dǎo)向與脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
7.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用和設(shè)計(jì)原則
7.1.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用
一般注射模還會(huì)加個(gè)導(dǎo)向結(jié)構(gòu),這能讓動(dòng)模跟定模兩個(gè)部分準(zhǔn)確的合起來(lái),主要作用就是定位+導(dǎo)向,常見(jiàn)的有導(dǎo)柱形式的導(dǎo)向,又含了導(dǎo)柱和導(dǎo)套這些零部件。
1. 定位的功能
2. 導(dǎo)向的功能
3. 承載的功能
4. 讓運(yùn)動(dòng)確保平穩(wěn)的功效
5. 錐面可以定位的結(jié)構(gòu)
7.1.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則
1. 導(dǎo)柱或者導(dǎo)套一定是對(duì)稱的分布,圍繞著分型面,它的中心點(diǎn)離模具的最外邊要足夠遠(yuǎn),這樣強(qiáng)度才能控制,也不容易變形;
2. 導(dǎo)柱或者導(dǎo)套的直徑大小要看模具的尺寸大小,讓抗彎得強(qiáng)度要夠;
3. 導(dǎo)柱固定一頭的直徑要盡可能等于導(dǎo)套的外徑長(zhǎng),配合起來(lái)更方便,也能確保同軸度;
4. 導(dǎo)柱、導(dǎo)套要經(jīng)得起磨耗;
5. 想要制品更容易脫模,我們會(huì)把導(dǎo)柱裝到定模板上面,要看實(shí)際情況。
7.2導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
什么是導(dǎo)柱導(dǎo)向,其實(shí)是導(dǎo)柱跟導(dǎo)套(導(dǎo)向孔)之間有空隙來(lái)配合,導(dǎo)柱就會(huì)在導(dǎo)套(導(dǎo)向孔)里運(yùn)動(dòng),相互的配合間隙多是H7/h6級(jí)。
7.2.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
導(dǎo)柱有單節(jié)形式和臺(tái)階形式的結(jié)構(gòu)。單節(jié)式的一般用到小型的模具,臺(tái)階式就是放到大型的模具里面。
有時(shí)還在導(dǎo)柱上加個(gè)油槽,這時(shí)導(dǎo)向的摩擦力就小了,我們決定選階梯式帶油槽的導(dǎo)柱,看下圖
圖7-1 導(dǎo)柱形態(tài)
7.2.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
選好導(dǎo)柱,看資料查出能配套的導(dǎo)套:
圖7-2 導(dǎo)套
7.2.3 導(dǎo)向孔的總體布局
作為導(dǎo)向的零件,要分布的勻稱,一般是在四周圍也可以靠近邊緣的地方,要保證它的中心點(diǎn)到最邊緣之間夠長(zhǎng),這樣才能保證強(qiáng)度大小,不會(huì)變形。查手冊(cè),確定導(dǎo)柱按下圖來(lái)分布:
圖7-3 導(dǎo)向孔的總體分布
7.3脫模推出機(jī)構(gòu)的確定
這次是用一次性的頂出脫模方式,經(jīng)常會(huì)加推桿、推管、推板、推塊或者活動(dòng)的鑲塊這些可以脫模的零件。一般情況頂出機(jī)構(gòu)只要做一次動(dòng)作,塑件就可以被頂出去。我們決定把推桿裝到動(dòng)模上來(lái)頂出。
7.3.1推桿橫截面直徑的確定
結(jié)合了塑件還有模具的結(jié)構(gòu),一旦開(kāi)模,型芯收縮,這種材料就會(huì)包緊,相反可以松開(kāi),所以要用比較大的脫模力,選的推桿既要有強(qiáng)度,還要足夠大,取d=5mm的直徑,從中點(diǎn)那里把塑件推出來(lái)。
7.3.2推出機(jī)構(gòu)
這次的壺蓋里還有螺紋,就用自動(dòng)形式的脫模, 加上馬達(dá)讓鏈條圍著外面一圈轉(zhuǎn),模具上的軸還有齒輪就被帶著轉(zhuǎn)起來(lái),軸接著動(dòng)模芯,彈簧把推板彈起來(lái),這時(shí)壺蓋就頂出去了。
圖 自動(dòng)式脫內(nèi)螺紋系統(tǒng)
第8章 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
模具成型的時(shí)候,重要的是溫度高低,關(guān)系到充模、定型、成型的時(shí)長(zhǎng)以及最后的產(chǎn)品質(zhì)量過(guò)不過(guò)關(guān)。如果太高溫度,收縮比較大,脫出去還容易變形,溢出來(lái)以及粘連也經(jīng)常發(fā)生;如果太低溫,塑料融化流起來(lái)很慢,產(chǎn)品的輪廓不清楚,會(huì)發(fā)生銀絲或者流紋這些情況。有時(shí)溫度不平衡,溫差太大,那么產(chǎn)品收縮起來(lái)也不平均,容易翹起來(lái)變形,更別提尺寸精度能不能達(dá)標(biāo)了。一般我們有冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)兩種方式來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。模具里最好控制在200℃上下,冷料固定好取出來(lái)最好不超過(guò)60℃。熔體塑料注進(jìn)去之后要趕快冷卻,讓熱量很快地傳到模具上去,這樣塑料件就能很好的脫模出去。這次的材料在成型時(shí)不是很黏,流動(dòng)起來(lái)快,模溫盡量低點(diǎn)(一般低8℃),冷卻就用常溫水。這次設(shè)計(jì)的是小型的,溫度不高于80℃就可以,加熱的部分就不要設(shè)了,只要加上冷卻系統(tǒng)。
8.1冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
1. 冷卻的回路越多越好,冷卻的孔道的直接盡量大些;
2. 合理的分布冷卻通道;
3. 回路要讓冷卻水進(jìn)、出口的溫差盡量快的調(diào)節(jié)好;
4. 加工清潔回路要方便簡(jiǎn)單;
5. 每個(gè)水道到型腔表層的長(zhǎng)度最好都差不多;
6. 水道不要放在熔接的地方,防止聯(lián)接的不牢固,質(zhì)量變差。
8.2 冷卻水體積流量
查表,如果材料LDPE想要成型,工作的溫度多在60℃,我們用20℃的常溫水來(lái)冷卻。假使出口是25℃,那么一次注進(jìn)0.0323kg, 60s注一次。
查表,LDPE成型時(shí)候放出?h=3.5×105J/kg的熱量。代進(jìn)去算出:
8.3 冷卻管道直徑的確定
查表,看冷卻水的流量V大小,定冷卻管道是6mm,冷卻水是v=1.66m/s的速度??此芗骄谋诤袷嵌嗌伲绻?mm時(shí),水孔的直徑就在6~10mm之內(nèi),所以符合要求。
8.4 冷卻回路所需的總表面積
跟冷卻水溫度高低的系數(shù)是Φ=7.5,那么算出冷卻水表面導(dǎo)熱的系數(shù)
查表,模具的溫度在40℃~80℃,按平均的40℃來(lái)算。那么回路總的表面積是
8.5 冷卻回路的總長(zhǎng)度
求出冷卻回路總長(zhǎng)度
看上面的結(jié)果,冷卻水的流量也不大,那么管道的也不用長(zhǎng)。所以也可以不加冷卻系統(tǒng)。這次要大批量次的生產(chǎn),想要冷卻的時(shí)間變短,生產(chǎn)的時(shí)長(zhǎng)更少,也可以加上幾條水管,看實(shí)際情況去調(diào)控。
8.6 冷卻水道的結(jié)構(gòu)
這次成型的部分就選 8mm大小的孔道,加上 8條水道,按照下圖來(lái)布置:
圖8-1 冷卻水道的結(jié)構(gòu)分布
第9章 其它結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)及校核
對(duì)于機(jī)構(gòu)的模架,要有一套相對(duì)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):
1. 讓設(shè)計(jì)人盡量不要重復(fù)勞動(dòng);
2. 模具制造的行業(yè)以前都有大而全,小而全這樣的限制,現(xiàn)在更專業(yè);
3. CAD/CAM軟件技術(shù)可以確保模具更加標(biāo)準(zhǔn)化;
4. 更方便在國(guó)際上交流模具技術(shù),出口也更容易。
從《實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)》表2-86來(lái)選出模架的形式,確定用單分型面的模具的推件板來(lái)做推出機(jī)構(gòu)[13]。
模寬,模長(zhǎng);
模板,用45號(hào)鋼材料;
模板,用45號(hào)鋼材料;
墊塊,用45號(hào)鋼材料;
對(duì)最大的注塑量進(jìn)行校驗(yàn) 材料的利用率是,注塑機(jī)的利用率是0.3~0.80,滿足要求。
對(duì)注射的壓力進(jìn)行校驗(yàn) 機(jī)器的注塑壓力不能比塑料件需要的壓力小,LDPE材料一般要有40~110MPa大小的壓力,所以選的注射機(jī)滿足要求。
校驗(yàn)鎖模力大小 帶壓力的熔體充到腔里時(shí),順著分形面,會(huì)有一股分開(kāi)的脹模力,相當(dāng)于是塑件加上流道投射到分形面上的型腔壓力相乘。脹模力不能超過(guò)機(jī)器的額定鎖模力。
型腔的壓力是
其中代表著型腔的壓力,單位MPa;
是注射的壓力,單位MPa;
是壓力損耗的系數(shù),一般在0.25~0.5里選。
求出,定下了型腔的壓力大小可按根據(jù)額定的鎖模力T>KPcA 來(lái)校驗(yàn)
其中是額定的鎖模力,單位KN;
是塑件加上流道投到分形面上的面積,單位mm2;
是安全系數(shù),通常取1.1~1.2;
所以,得到注射機(jī)的鎖模力滿足條件。
校驗(yàn)?zāi)>叩陌惭b尺寸大小 一般可以用螺釘或者壓板來(lái)固定住模具。大型的就直接用螺釘來(lái)緊固,動(dòng)定模板上留的螺孔大小還有間距,要跟模板臺(tái)面上的螺孔對(duì)應(yīng)起來(lái);中、小型的模具一般會(huì)用到壓板,固定板附近留下螺孔就行,更加靈活方便;這次設(shè)計(jì)用壓板來(lái)加固。
校驗(yàn)開(kāi)模的行程 要方便塑件脫出來(lái),開(kāi)模距離不能超過(guò)注射機(jī)的最大的開(kāi)模行程。如果是單分形面的注射模,開(kāi)模行程要滿足:
其中:是注射機(jī)的最大行程,這里取340mm;
是塑件可以脫模的距離,這里取35mm;
是塑件加上流道總共的高度,這里取105mm;
,那么開(kāi)模的行程滿足要求。
校驗(yàn)了各個(gè)參數(shù),注射機(jī)滿足條件。
結(jié) 論
十周很快過(guò)去了,整個(gè)設(shè)計(jì)大致完成了。從拿到任務(wù)書(shū),翻看了很多資料、期刊,上網(wǎng)了解現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外整個(gè)行業(yè)的進(jìn)展。用課堂的知識(shí)、加上現(xiàn)有的結(jié)論,分析總結(jié)塑模過(guò)程,把怎么成型的工藝方案先選定。再選出設(shè)備型號(hào)、用什么結(jié)構(gòu)形式的模具、研究工作軌跡、求出零件相關(guān)尺寸大小,加上最后的推出結(jié)構(gòu)。中期也有一次大調(diào)整,最終把模具的結(jié)構(gòu)敲定好。還翻譯了一些能用的英文資料。
對(duì)于精度等級(jí),塑件的外形,結(jié)構(gòu)都提出了一定高的要求。制造工藝方面的知識(shí)是基礎(chǔ),機(jī)械制造更是大量的運(yùn)用。機(jī)械制圖、機(jī)械工程材料、塑性成型設(shè)備、公差、軟件工程制圖、UG等等都遍及了。對(duì)四年的學(xué)習(xí)是個(gè)總結(jié)和綜合運(yùn)用。
不過(guò)我的學(xué)識(shí)還很有限加上沒(méi)什么實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),老師指出錯(cuò)誤。
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致 謝
在此要感謝我的學(xué)校,謝謝給予幫助的好老師以及同學(xué),這次綜合的考試對(duì)日后的發(fā)展幫助很大,不管是生活還是學(xué)習(xí)上,不怕問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題,永不放棄!謝謝在座的各位!
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