SD30漁具旋臂蓋的塑料注塑模具設(shè)計【說明書+CAD】

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由（1）到（4）形成了一個循環(huán)。每一次循環(huán)，就完成一次成形——一個乃至數(shù)十個塑件。 1.4注射模的基本結(jié)構(gòu) 注射模的基本結(jié)構(gòu)依使用的目的而不同，大致上可以作如下的分類： 單腔二板式結(jié)構(gòu) 二板式結(jié)構(gòu) 多腔二板式結(jié)構(gòu) 普通模具 單腔三板式結(jié)構(gòu) 三板式結(jié)構(gòu) 多腔三板式結(jié)構(gòu) 滑動型心式結(jié)構(gòu) 瓣合式結(jié)構(gòu) 特殊模具 脫螺紋結(jié)構(gòu) 多層結(jié)構(gòu) 旋臂蓋的選料及其性能 選用熱塑性塑料ABS作為旋臂蓋的材料。 熱塑性塑料是在特定的溫度的范圍內(nèi)能反復(fù)加熱軟化和冷卻硬化的塑料。ABS是acrylonitritle-butadiene-styrene copolymer 的縮寫，中文名是丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物。ABS可以根據(jù)要求通過改變單體的含量進行調(diào)整。當丙烯腈增加時，塑料的耐熱、耐蝕性和表面硬度可改善；丁二烯可提高彈性和韌性；苯乙烯可改善電性能和成形能力。近年來ABS塑料在汽車上的應(yīng)用發(fā)展很快,如作檔泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)導(dǎo)管，以及小轎車車身等。阻燃級的ABS樹脂則用于電子計算機的殼體，控制臺、電信、光盤音響設(shè)備、彩電的機殼等。 成型性能： l 無定性料，流動性中等，吸濕大，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件須長時間預(yù)熱干燥。 l 宜取高料溫、高模溫，但料溫過高易分解（分解溫度為≥250℃）。對精度較高的塑件，模溫宜取50~60℃，對光澤、耐熱塑件，模溫宜取60~80℃。 綜合性能較好，沖擊強度較高，化學穩(wěn)定性、電性能良好。與372有機玻璃的熔接性良好，制成雙色塑件，且可表面鍍鉻。 ABS的主要技術(shù)指標見表2-1。 表 2-1 密度 1.02~1.16 比容 0.86~0.98 吸水率% 0.2~0.4 收縮率% 0.4~0.7 熔點℃ 130~160 彎曲強度MPa 90 抗拉屈服強度Mpa 50 拉伸彈性模量MPa 體積電阻率 硬度HB 9.7 熱變形溫度℃ 0.45MPa 130~160 沖擊強度 無缺口 261 1.82MPa 90~108 缺口 11 2.2旋臂蓋注射成型工藝過程 旋臂蓋注射成形工藝過程如下： 注射裝置準備裝料 預(yù)烘干 裝入料斗 預(yù)塑化 注射裝置準備注射 清理嵌件、預(yù)熱 清理模具、涂脫模劑 放入嵌件 合模 注射 保壓 脫模 冷卻 塑件送下工序 注射成形工藝參數(shù)見表2-2。 表 2-2 注射機類型 預(yù)熱和干燥 料筒溫度（℃） 噴嘴溫度（℃） 溫度（℃） 時間（h） 后段 中段 前段 螺桿式 80～95 4～5 150～170 165～180 180～200 170～180 模具溫度（℃） 注射壓力（Mpa） 成形時間（s） 50～80 60～100 高壓時間 保壓時間 冷卻時間 成形時間 0～5 15～30 15～30 40～70 螺桿轉(zhuǎn)速（r/min） 后 處 理 方 法 溫度（℃） 時間（h） 30～60 紅外線燈、烘箱 70 2～4 旋臂蓋塑料模具設(shè)計 一、 塑件的工藝性分析 　　　　　 零件圖 　1、塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 　　1）塑件的結(jié)構(gòu)分析 　　　　　該零件的總體形狀為圓形，結(jié)構(gòu)比較簡單。 2）塑件尺寸精度的分析 　　　該零件尺寸精度為7級，均無公差要求。 　　　由以上的分析可見，該零件的尺寸精度屬中等偏上，對應(yīng)模具相關(guān)零件尺寸的加工可保證。從塑件的壁厚上來看，最小處壁厚為0.9mm，最大處為1.7mm，壁厚差為0.8mm。 3）表面質(zhì)量的分析 　　　該零件的表面要求無凹坑等缺陷外，表面無其它特別的要求，故比較容易實現(xiàn)。 　　　綜上分析可以看出，注射時在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。 　2、塑件的體積重量 　　　　計算塑件的重量是為了選用注射機及確定模具型腔數(shù)。 　　　　計算得塑件的體積：V＝190.35mm3 　　　　　　計算塑件的質(zhì)量：公式為W＝Vρ 　　　　根據(jù)設(shè)計手冊查得ABS密度為ρ＝102kg/dm3，故塑件的重量為： W＝Vρ 　　　　　　　　 ＝190.35×1.02×10-3 　　　　　　　　 ＝2.24g 　　　　根據(jù)注射所需的壓力和塑件的重量以及其它情況，可初步選用的注射機為：SZ－60/40型注塑成型機.　 二、型腔數(shù)的確定及澆注系統(tǒng)的設(shè)計 1、型腔數(shù)的確定 　　　　型腔數(shù)的確定有多種方法，本題采用注射機的注射量來確定它的數(shù)目。其公式如下： 　　　　　　n2=(G-C)/V 式中：G——注射機的公稱注射量/cm3 V——單個制品的體積/cm3 　　　　C——澆道和澆口的總體積/cm3 　　生產(chǎn)中每次實際注射量應(yīng)為公稱注射量G的（0.75－0.45）倍，現(xiàn)取0.6G進行計算。每件制品所需澆注系統(tǒng)的體積為制品體積的（0.2－1）倍，現(xiàn)取C＝0.6V進行計算。 　　　　n2=0.6G/1.6V=0.375G/V=(0.375×60)/190.35=8.46 　　由以上的計算可知，可采用一模八腔的模具結(jié)構(gòu)。 　2、確定型腔的排列方式 　　　　本塑件在注射時采用一模八件，即模具需要八個型腔。綜合考慮澆注系統(tǒng)、模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等因素，擬采用下圖所示的型腔排列方式。 　　　　　　 　3、澆注系統(tǒng)的設(shè)計 　　1）主流道的設(shè)計 　　　　　根據(jù)設(shè)計手冊查得SZ－60/40型注射機噴嘴有關(guān)尺寸如下： 　　　　　噴嘴前端孔徑：d0=φ3.5mm 噴嘴前端球面半徑：R0＝15mm 　　　　　為了使凝料能順利拔出，主流道的小端直徑D應(yīng)稍大于注射 噴嘴直徑d?！? D＝d+(0.5－1)mm=φ3.5+1＝φ4.5mm 　　　　　主流道的半錐角α通常為1°－2°過大的錐角會產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣，過小的錐角使凝料脫模困難，還會使充模時熔體的流動阻力過大，此處的錐角選用2°。經(jīng)換算得主流道大端直徑D＝φ6mm,為使熔料順利進入分流道，可在主流道出料端設(shè)計半徑ｒ＝5mm的圓弧過渡。主流道的長度L一般控制在60mm之內(nèi)，可取L＝46mm。 　　2）冷料穴與拉料桿的設(shè)計 　　　　　對于依靠推件板脫模的模具常用球頭拉料桿，當前鋒冷料進入冷料穴后緊包在拉料桿的球頭上，開模時，便可將凝料從主流道中拉出。球頭拉料桿固定在動模 一側(cè)的型芯固定板上，并不隨脫模機構(gòu)移動，所以當推件板從型芯上脫出制品時也將主流道凝料從球頭拉料桿上硬刮下來。 3）分流道的設(shè)計 　　　分流道在設(shè)計時應(yīng)考慮盡量減小在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度的降低，同時還要考慮減小流道的容積。圓形和正方形流道的效率最高，當分型面為平面時一般采用圓形的截面流道，但考慮到加工的方便性，可采用半圓形的流道。 　　　一般分流道直徑在3－10mm范圍內(nèi)，分流道的截面尺寸可根據(jù)制品所用的塑料品種、重量和壁厚，以及分流道的長度由《中國模具設(shè)計大典》第2卷中圖9.2－12所示的經(jīng)驗曲線來選定，經(jīng)查取D’ =5mm較為合適，分流道長度取L＝100mm從圖9.2－14中查得修正系數(shù)fL=1.02，則分流道直徑經(jīng)修正后為D＝D’fL=5×1.02=5.1，取D＝5mm 4）澆口的設(shè)計 　　　根據(jù)澆口的成型要求及型腔的排列方式，選用側(cè)澆口較為合適。 　　　側(cè)澆口一般開設(shè)在模具的分型面上，從制品的邊緣進料，故也稱之為邊緣澆口。側(cè)澆口的截面形狀為矩形，其優(yōu)點是截面形狀簡單，易于加工，便于試模后修正?！　　≡趥?cè)澆口的三個尺寸中，以澆口的深度h最為重要。它控制著澆口內(nèi)熔體的凝固時間和型腔內(nèi)熔體的補縮程度。澆口寬度W的大小對熔體的體積流量的直接的影響，澆口長度L在結(jié)構(gòu)強度允許的條件下以短為好，一般選L＝0.5－0.75mm。 　　　確定澆口深度和寬度的經(jīng)驗公式如下： 　　　　　h=nt ① 　　　　　W=nA1/2/30 ② 　　　式中：h——側(cè)澆口深度（mm）中小型制品常用h=0.5－2mm，約為制品最大壁厚的1/3－2/3,　　取1.5mm 　　　　　　t——制品的壁厚（mm） 3.38mm 　　　　　　n——塑料材料的系數(shù)　　查表得　0.8 　　　　　　W——澆口的寬度（mm） 　　　　　A——型腔的表面積（mm2） 計算得2940mm2 將以上各數(shù)據(jù)代入公式得：h=1.5mm，W=1.5mm, L取0.5mm。計算 后所得的側(cè)澆口截面尺寸可用r=6q/(Wh2)≥104s-1作為初步校驗。 　　設(shè)定充模時間為1s，于是： r=6q/Wh2==1.6×104＞104s-1 　　所以符合要求。 三、排氣、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計與計算 　1、排氣系統(tǒng)的設(shè)計 　　 排氣槽的截面積可用如下公式進行計算： F＝25m1(273+T1)1/2/tP0　?、? 　　 式中：F——排氣槽的截面面積（m2） m1——模具內(nèi)氣體的質(zhì)量(kg) 　　　　　 P0——模具內(nèi)氣體的初始壓力（Mp）取0.1Mp 　　　　　 T1——模具內(nèi)被壓縮氣體的最終溫度(℃) t——充模時間(s) 模內(nèi)氣體質(zhì)量按常壓常溫20℃的氮氣密度ρ0＝1.16kg/m3計算，有 　　　　　　m1=ρ0V0　?、? 　　　　式中：V0——模具型腔的體積（m3） 　　應(yīng)用氣體狀態(tài)方程可求得上式中被壓縮氣體的最終溫度（℃） 　　　T1＝（273+T0）(P1/P)0.1304-273　?、? 式中：T0——模具內(nèi)氣體的初始溫度（℃） 　　　由V＝9132mm3 充模時間t=1s 被壓縮氣體最終排氣壓力為P1＝20MPa 　　　由③式得：T1＝(273+20)(20/0.1)0.1304-273=311.7℃ 模具內(nèi)的氣體質(zhì)量由②式得： 　m1=V0ρ0=9.132×10-6×1.16kg=1.06 ×10-5kg 將數(shù)據(jù)代入①式得：所需排氣槽的截面面積為： 　　　　　F=[25×1.06×10-5(273+311.7)1/2]/(1×0.1×106)=0.064mm2 　　　查取排氣槽高度h=0.03mm，因此排氣槽的總寬度為： 　　　　　W’’=F/h=0.064/0.03=2.13mm 　　　為了便于加工和有利于排氣，運用鑲拼式的型芯結(jié)構(gòu)，與整體式型芯相比，鑲拼型芯使加工和熱處理工藝大為簡化。 　2）冷卻系統(tǒng)的設(shè)計與計算 　　　　冷卻系統(tǒng)設(shè)計的有關(guān)公式： 　　　　　　qV=WQ1/ρc1(θ1-θ2) ① 式中：qV——冷卻水的體積流量(m3/min) 　　　　　　　W——單位時間內(nèi)注入模具中的塑料重量(kg/min) 　　　　　　　Q1——單位重量的塑料制品在凝固時所放出的熱量(kJ/kg) 　　　　　　　ρ——冷卻水的密度(kg/m3)　　　　 0.98×103 　　　　　　　c1——冷卻水的比熱容[kJ/(kg.℃)]　　　4.187 　　　　　　　θ1——冷卻水的出口溫度(℃)　　　　 25 　　　　　　　θ2——冷卻水的入口溫度(℃)　　　　 20 Q1可表示為：Q1=[c2(θ3-θ4)+u] 式中：c2——塑料的比熱容[kJ/(kg.℃)] 1.465 Q3——塑料熔體的初始溫度(℃) 200 θ4——塑料制品在推出時的溫度(℃) 60 u——結(jié)晶型塑料的熔化質(zhì)量焓(kJ/kg) Q1=[c2(θ3-θ4)+u]=1.465(200-60)=205.1kJ/kg 將以上各數(shù)代入①式得： qV=(0.013×205.1)/[0.98×103×4.187(25-20)]m3/min =0.13×10-3m3/min 　　　上述計算的設(shè)定條件是：模具的平均工作溫度為40℃，用常溫20℃的水作為模具的冷卻介質(zhì)，其出口溫度為25℃，產(chǎn)量為0.013kg/min。 由體積流量查表可知所需的冷卻水管的直徑非常小，體積流量也很小，故可不設(shè)冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式即可。但為滿足模具在不同溫度條件下的使用，可在適當?shù)奈恢貌贾弥睆絛為8mm的管道來調(diào)節(jié)溫度。 四、模具工作零件的設(shè)計與計算 　 1. 凹模型腔及型心的設(shè)計 凹模的結(jié)構(gòu)采用整體嵌入式，這樣有利于節(jié)省貴重金屬材料。 　　　凸模的結(jié)構(gòu)如圖所示 　　　　　　　　　　　　 　　　本設(shè)計中零件工作尺寸的計算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進行計算，已給出這ABS的成型收縮率為0.005，模具的制造公差取z=Δ/3。 　2、型腔側(cè)壁厚度和底板厚度的計算 　　1）型腔側(cè)壁厚度的計算 　　　根據(jù)圓形整體式型腔的側(cè)壁厚度計算公式： 　　　　S≥0.90[Pr4/E(δ)]1/3　　?、? 式中：S——側(cè)壁厚度(mm) 　　　　　　P——型腔壓力(Mpa) 40 　　　　　　r——型腔半徑(mm) 17.625 　　　　　　E——模具材料的彈性模量(MPa) 2.1×105 　　　　　　[δ]——剛度條件，即允許變形量(mm) 0.05 　　將以上各數(shù)代入式得： S≥1.15[(40×19.84)/(2.1×105×0.05)]1/3 =9.62mm 2）底板厚度的計算公式如下： 　　　　　　　hs≥0.56(Ph4/E[δ])1/3 　　　　將各參數(shù)代入式中得：hs≥4.68mm 　　　　型腔的厚度h腔hc+h=4.68+19.8=24.48mm 　　　　　　S可取10mms腔取32mm 　　　　根據(jù)計算，型腔側(cè)壁厚度應(yīng)大于9.62mm，而型腔的直徑為35－25mm。根據(jù)澆注系統(tǒng)的條件及制件的大小，初選標準模架，依據(jù)《塑料注射模中小型模架及技術(shù)條件》(GB/T12556-90)，根據(jù)模板的參數(shù)確定導(dǎo)柱、導(dǎo)套、墊塊等的有關(guān)尺寸。 五、脫模機構(gòu)的設(shè)計與計算 　1、脫模力的計算 　　此模具采用推件板脫模，因該制件的，屬厚壁制品，厚壁制品脫模力受到材料向壁厚中性層冷卻收縮的影響，可用彈性力學的有關(guān)厚壁圓筒的理論進行分析計算，公式如下： 　　　　　　Qc=[1.25kfcaE(Tf-Tj)Ac]/{[(dk+2t)2+dk2]/[(dk+2t)2-dk2]} 式中，對于圓筒制品中： 　　　　　　　k——脫模斜度系數(shù) k=(fcCosβ-Sinβ)/fc(1+fcSinβCosβ)=0.92 　　　　　　　fc——脫模系數(shù)，即在脫模溫度下制品與型芯表面之間的靜摩擦系數(shù)，它受高分子熔體經(jīng)高壓在鋼表面固化中粘附的影響。 0.50 　　　　　　　α——塑料的線膨脹系數(shù)（1/℃） 查表得：6×10-5 　　　　　　　μ——塑料的泊松比　　　　　　　　　　　　　　　0.40 　　　　　　　E——在脫模溫度下塑料的抗拉彈性模量（MPa） 3.16×103 　　　　　　　Tf——軟化溫度(℃) 100 　　　　　　　Tσ——脫模頂出時制品的溫度（℃） 60 　　　　　　　Ac——制品包緊在型芯上的有效面積（mm2） 1422.55 　　　　　　　t——制品的厚度（mm） 3.38 　　　　將以上各數(shù)據(jù)代入公式得： Qc=1372.45N　 　2）推板的厚度　 　　　　筒形或圓形制品采用推件板脫模，推件板的受力狀態(tài)可簡化為圓環(huán)形平板周界受集中載荷的力學模型，最大撓度產(chǎn)生在板的中心。按剛度條件和強度條件的計算公式如下，取大者為依據(jù)。 　　　　按剛度條件：h=(C2QeR2/Eδp)1/3　　　?、? 　　　　按強度條件：h=(K2Qe/σp)1/2　　　　　② 　　式中：h——推件板的厚度(mm) 　　　　　C2——隨R/r值變化的系數(shù) 0.3500 　　　　　　　R——推桿作用在推件板上的幾何半徑(mm) 61 　　　　　　　r——推件板圓形內(nèi)孔或型芯半徑(mm) 13.125 　　　　　Qe——脫模力(N) 1372.45 　　　　　E——推桿材料的彈性模量(MPa) 2.1×105 　　　　　K2——隨R/r值變化的系數(shù) 1.745 　　　　　σp——推件板材料的許用應(yīng)力(MPa) 610 　　　　　δp——推件板中心允許變形量(mm)，通常取制品尺寸公差的1/5－1/10， 即δp=(1/5－1/10)Δi 0.088 　　　　　　　其中Δi——制品在被推出方向上的尺寸公差(mm) 0.88 　　　將上述各數(shù)據(jù)代入①式得：h=1.69mm 　　　將上述各數(shù)據(jù)代入②式得：h=1.98mm 　　　所以推板的厚度可?。?5mm 　3、頂桿直徑的計算 　　　　推桿推頂推件板時應(yīng)有足夠的穩(wěn)定性，其受力狀態(tài)可簡化為一端固定、一端鉸支的壓桿穩(wěn)定性模型，根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式推導(dǎo)推桿直徑計算式為： d=K(l2Qe/nE)1/4　　　　　　?、? 　　　　推桿直徑確定后，還應(yīng)用下式進行強度校核： 　　　　σc=4Qe/nπd2≤σs　　　　② 　　式中：d——推桿直徑(mm) 　　　　　K——安全系數(shù)，通常取K=1.5－2　　　　2 　　　　　l——推桿的長度(mm) 102 　　　　　Qe——脫模力(N)　　　　　　　　　　　　1372.45 　　　　　E——推桿材料的彈性模量(MPa)　　　　　 2.1×105 　　　　　n——推桿根數(shù) 7 　　　　　σc——推桿所受的壓應(yīng)力(MPa) 　　　　　σs——推桿材料的屈服點(MPa) 360 　　　將以上各數(shù)據(jù)代入①式得： d=10.06mm 圓整取10mm 　　　將以上各數(shù)據(jù)代入②式進行校核： σc=4Qe/nπd2=17.47 MPa≤σs=360 MPa 　　　所以此推桿符合要求。 六、注射機與模具各參數(shù)的校核 　1、工藝參數(shù)的校核　　 　　1）注射量的校核（按體積） 　　　　　　Vmax=αV ① 　　　　式中：Vmax——模具型腔流道的最大容積(cm3) 　　　　　　　V——指定型號與規(guī)格注射機的注射量容積(cm3) 　　　　　　　ρ——塑料的固態(tài)密度(g/cm3) 　　　　　　　α——注射系數(shù)取0.75－0.85，無定形料可取0.85，結(jié)晶形可取0.75。 　　　　將以上各數(shù)代入①式得：Vmax=αV ＝0.85×60＝51cm3 　　　　倘若實際注射量過小，注射機的塑化能力得不到發(fā)揮，塑料在料筒中停留的時間會過長。所以最小注射量容積Vmin＝0.25V。 　　　　　　Vmin＝0.25V=0.25×60=15cm3 　　　　實際注射量V’=2V0+2×0.6V0==29cm3 　　　　　　即Vmin ＜V’＜Vmax 　　　　所以符合要求。 　　2）鎖模力的校核 　　　　　　　公式：F≥KAPm 　　　　式中F——注射機的額定鎖模力(kN) 400 　　　　　　A——制品和流道在分型面上的投影和(cm3) 　　　　　　Pm——型腔的平均計算壓力(MPa) 由表9.9-4　取30 　　　　　　K——安全系數(shù)，通常取K＝1.1－1.2　　　　　　1.2 　　　　　則：KAPm＝1.2×2[π(35.25/2)2+20×6]×30 =78.905kN＜400kN=F 　　　　　所以符合要求。 　　3）最大注射壓力的校核 　　　　　　　　Pmax≥K’P0 　　　　　式中：Pmax——注射機的額定注射壓力(MPa)　　　150 　　　　　　　　 P0——成型時所需的注射壓力(MPa)　　　100 　　　　　　　　 K’ ——安全系數(shù)，常取K=1.25－1.4 取1.3 　　　　　則K’P0=1.3×100=130 MPa＜Pmax150 MPa 　　　　　所以符合要求。 　2、安裝參數(shù)的校核 　　 經(jīng)查資料SZ-60/40型注射機的最大開模行程S=180mm S≥H1+ H2+(5－10)mm 　　　　 =17.5+20+10 =47.5mm 　　　滿足要求 　　所以注射機的開模行程足夠，由以上的驗證可知，型注射機能滿足使用要求，故可采用。 七、參考文獻 　　1、《塑料注塑模結(jié)構(gòu)與設(shè)計》　　　主編：楊占堯　　　2003.8 　　2、《實用注塑模設(shè)計手冊》　　　　主編：程志遠　　　2000.4 　　3、《塑料模具手冊》　　　　　　　主編：閻亞林　　　2004.8 　　4、《公差配合與測量技術(shù)》　　　　主編：黃云清　　　2003.7 　　5、《中國模具設(shè)計大典》　　 17 第17頁共17頁