同步輪塑件精密注塑模具設(shè)計【一模四腔】【側(cè)抽芯】【說明書+CAD+UG】

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In order to calculate the main dimensions of the mold cavity, mold manufacturing errors and wear errors should be concerned. Moreover, the proper parting surface was chosen to guarantee the geometric and position tolerance of the plastic product; and wedge positioning structure was adopted to eliminate the effect of positioning accuracy and stiffness of the side core pulling insert produced by fit clearance of the side core pulling slide; and the support columns and precision positioning lock catches can enhance the overall stiffness and improve the clamping accuracy of the mold. 關(guān)鍵詞 : 側(cè)向抽芯；精密注塑模；同步輪；尺寸精度 Key words : Side core pulling; Precision injection mold; Synchronization wheel; Dimensional accuracy 文章編號： 1005-3360（ 2012） 07-0079-05 隨著人們生活水平提高，計算機等便攜式電子 產(chǎn)品迅速普及，因此對尺寸小、尺寸精度和表面精度 要求高的塑料件的需求量激增 1-2 。注塑成型是精 密塑料件重要的成型方法，塑料件的質(zhì)量不僅與原 料性能、精密注塑成型工藝和注塑生產(chǎn)設(shè)備有關(guān)，還 與注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性、模具制造的精度密切 相關(guān)。其中，精密注塑模具的設(shè)計是生產(chǎn)高精度、高 質(zhì)量塑件的重要環(huán)節(jié)之一 3 。本文以打印機中同步 輪塑件為例，介紹了精密注塑模具的設(shè)計方法。 1 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 圖 1所示產(chǎn)品為打印機內(nèi)同步傳動結(jié)構(gòu)件，材 料為 POM，收縮率 1.4%2.4%。該產(chǎn)品不屬于外觀 件，表面質(zhì)量要求較低，但對精度 (尤其是兩塑料傳 動輪的外形尺寸精度及相距尺寸精度 )有較高的要 求。成型過程中影響塑件尺寸公差的因素很多，主 要有塑件冷卻成型過程中收縮率波動所產(chǎn)生的誤 差 s ，模具制造所產(chǎn)生的誤差 z 以及成型過程中模 具磨損量 c 。為了保證產(chǎn)品具有一定的互換性，必 須確保所有零件的成型尺寸都在其公差范圍內(nèi)，也 就是說塑件的公差值必須大于各項因素所引起 的積累誤差之和，即： (1) 圖 1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖 Fig.1 Schematic diagram of product structure 塑機與模具 文獻標識碼 : B中圖分類號 : 325.12 2012-07.indb 79 2012/7/10 6:50:46 80 2012年7月 第40卷 第7期 （總第243期） 同步輪塑件精密注塑模具設(shè)計 在同步輪塑件的成型過程中，由于模具逐漸被 塑件磨損，致使型腔內(nèi)徑尺寸越來越大。因此為減 輕磨損對塑件精度造成的影響，應(yīng)在公差的允許范 圍內(nèi)盡可能將模具型腔內(nèi)徑尺寸加工得越小越好。 模具尺寸與塑件尺寸、收縮尺寸、磨損尺寸等 形成一個尺寸鏈，其中模具尺寸、模具磨損量為增 環(huán)，塑件尺寸、收縮尺寸為減環(huán) (模具尺寸為增環(huán)，表 示為 ，塑件尺寸為減環(huán)，表示為 )。注塑 時模具尺寸與磨損量之和等于塑件尺寸與收縮量 之和，由此推出以下公式 (各項值均取理論平均值 )： (2) 式中， L m 為模具型腔尺寸； L s 為塑件尺寸； z 為 模具加工過程中制造公差； c 為注塑成型中模具磨 損量；為塑件公差； S cp 為平均收縮率。 通常情況下，模具的磨損量為塑件公差的 1/31/6，模具的制造公差為塑件公差的 1/31/4 4 。 本設(shè)計中的模具材料選用預硬型塑料模具用鋼 718(SM3CrMnNiMo)，該鋼材具有較高的耐磨性，且 POM塑件具有一定的自潤滑性，故模具的磨損量選 擇下限 /6即可；由于該塑件精度要求較高，故將模 具制造公差定為 /4；另外通過計算得知， POM的 平均收縮率 S cp 為 1.9%。由公式 (2)推出： (3) 通過上述公式及參數(shù)，即可計算出塑件中重要 部分對應(yīng)的模具尺寸，見表 1。 表 1 塑件尺寸與模具尺寸對應(yīng)表 Tab.1 Dimensions of plastic parts and mold mapping table 編號 塑件尺寸 模具尺寸 1 # 23.5 0 -0.1 23.77 0 -0.03 2 # 13.5 0 +0.1 13.79 0 +0.03 3 # 13 0 -0.1 13.17 0 +0.03 2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計要點 2.1 分型面與型腔數(shù)確定 分型面的設(shè)計應(yīng)有利于模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和便 于塑件的脫模；分型面位置的選擇，不僅影響著模 具結(jié)構(gòu)，還對塑件的精度有一定影響 5 。若分型面 設(shè)置在如圖 2(a)所示的位置，即采用一個水平分型 面，塑件將被分成上下兩半，分別在動定模中成型， 由于合模時存在定位誤差，對塑件傳動輪部分的 精度有較大的影響。另外還可采用如圖 2(b)所示 的分型面，即采用了雙向分型，包括一個垂直分型 面 (A-A分型面 )和一個水平分型面 (B-B分型面 )；在 A-A分型面處設(shè)計兩個滑塊，確保塑件中間的結(jié)構(gòu) 能夠左右分模，并且將 B-B分型面設(shè)計在如圖所示 位置，以確保每個傳動輪都分別在一個零件中。對 比圖 2(a)與圖 2(b)兩種方案可知，后一種方案 (即采 用如圖 2(b)所示的分型面位置進行分型 )的模具需 要用到兩個側(cè)向分型滑塊，因而結(jié)構(gòu)相對比較復 雜 ,但由于將塑件中重要的尺寸設(shè)計到同一個零件 中，保證了塑件的精度，故該方案相對更佳。 (a) 單一分型面位置選擇 (b) 雙向分型面位置選擇 圖 2 分型面的選擇 Fig.2 Parting surface selection 同步輪塑件主要用于各種打印機，生產(chǎn)批量 較大，因而為提高生產(chǎn)效率，常選擇一模多腔成型。 但在模具設(shè)計中，塑件精度隨著模具型腔數(shù)量的增 加而降低，每增加一個型腔，尺寸精度降低約 4% 6 。 綜合考慮各方面因素，本設(shè)計采用了一模四腔成 型。 2.2 模具澆注系統(tǒng)設(shè)計 澆注系統(tǒng)是指注射機噴嘴和模具型腔之間的 進料通道，其設(shè)計是否合理直接影響到模具的結(jié)構(gòu) 2012-07.indb 80 2012/7/10 6:50:47 81 2012年7月 第40卷 第7期 （總第243期） 同步輪塑件精密注塑模具設(shè)計 以及塑件的性能、尺寸、內(nèi)外部質(zhì)量等 7 。圖 1所示 塑件的結(jié)構(gòu)為回轉(zhuǎn)體，若選擇側(cè)澆口，則模具結(jié)構(gòu) 簡單、成本較低。但由于需從 B-B分型面進料，其澆 口處留下的殘料將會影響傳動輪的精度，故側(cè)澆口 方案不可行。若將澆口置于同步輪的上端面中心， 并采用點澆口方式進料，則有利于熔體填充，且易 排氣、澆口痕跡小、開模過程能實現(xiàn)澆注系統(tǒng)凝料 與塑件自動切斷、生產(chǎn)效率高 8 。通過上述對比，本 設(shè)計采用了點澆口澆注系統(tǒng)。 圖 3 模具澆注系統(tǒng) Fig.3 Gating system of the mold 圖 3為本設(shè)計的澆注系統(tǒng)。由于塑件尺寸相 對較小，為了便于成型過程中的排氣，減輕塑件中 的氣痕和流痕等現(xiàn)象，本設(shè)計采用了末端可以儲存 冷料的 S型流道。單個塑件體積約為 1 020 mm 3 ，共 4個塑件，約為 4 g；澆注系統(tǒng)中塑料的質(zhì)量約為 4 g； 模具型腔中總塑料量約為 8 g。由于 POM注塑通常 需采用較大的注射壓力，因此該模具分流道尺寸略 小于普通注塑成型的流道尺寸，其形狀為 U型 ，寬 5 mm，深 3 mm。 2.3 側(cè)向抽芯機構(gòu)的設(shè)計 塑件中間的 V形結(jié)構(gòu)需采用側(cè)抽芯機構(gòu)成型。 由于該模具結(jié)構(gòu)為一模四腔，側(cè)滑塊結(jié)構(gòu)較大，因 而每個滑塊設(shè)置兩個直徑為 12 mm的斜導柱，斜導 柱傾角 為 16 (側(cè)向抽芯機構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)如圖 4所 示 )。為了能夠順利開模，采用兩個彈簧輔助開模， 其彈力約為滑塊自重的 2倍；在模具合模時，主要依 靠楔緊塊對滑塊的壓緊力使滑塊復位并精確定位， 楔緊塊斜面的角度比斜導柱角度略大 (18 )。滑塊 材料為 718H，熱處理后硬度為 HRC4852；斜導柱材 料為 T10，表面滲碳處理。 1-動模板；2-滑塊限位螺釘；3-楔緊塊；4-滑塊分型彈簧；5-斜導柱； 6-滑塊；7-定模型芯；8-塑件；9-冷卻水道；10-動模型芯 圖 4 模具側(cè)向抽芯機構(gòu) Fig.4 Side core pulling mechanism of the mold 2.4 推出機構(gòu)設(shè)計 對于精度要求較高的塑件常采用推件板和推 桿二元復合推出機構(gòu)以實現(xiàn)塑件的脫模，而同步 輪塑件對型芯無包緊力，并且在推桿脫模之前側(cè)向 抽芯機構(gòu)側(cè)滑，減小了塑件與模具之間的摩擦力 因而采用推桿推出機構(gòu)即可滿足要求。對每個塑 件設(shè)一直徑為 1.6 mm的推桿。由于塑件斷面尺寸 較小，因此推桿采用臺階式結(jié)構(gòu)，將后段直徑設(shè)為 3 mm，以增加其自身剛度 (推出結(jié)構(gòu)見圖 5)。 2.5 模具整體結(jié)構(gòu) 精密注塑模在塑件成型時，僅靠導柱導套的間 隙配合難以滿足合模精度要求。這就需要在動、定 模分型面上增設(shè)鎖扣等精密定位裝置，以提高合模 精度，減少動、定模鑲塊的合模誤差。為此在定模 板與動模板的側(cè)面安裝了兩組側(cè)裝式精密定位邊 鎖。另外為保證滑塊的復位精度，在兩個滑塊接觸 部位的兩端邊緣，將一個滑塊設(shè)計成梯形凹口，另 一個設(shè)計成梯形凸出，合模時兩滑塊的梯形結(jié)構(gòu)能 夠相互嚙合，從而滿足滑塊的精確定位要求。 為增強模具整體剛度，提高精密注塑模分型面 的配合精度，確保模具在成型過程中不發(fā)生變形， 故在支承板下增設(shè)了兩根直徑為 40 mm的支撐柱， 以加強模板剛度。此外為提高推出機構(gòu)的安全可 靠性，在推板上還增設(shè)了 4組導柱導套。該模具總 體尺寸為 300 mm 250 mm 300 mm(配套注射機 為海天 SA90)，其整體結(jié)構(gòu)如圖 5所示。 2012-07.indb 81 2012/7/10 6:50:47 82 2012年7月 第40卷 第7期 （總第243期） 同步輪塑件精密注塑模具設(shè)計 3 結(jié)論 圖 6所示為最終加工出的模具及成型的同步輪 塑件產(chǎn)品。該產(chǎn)品的精密注塑模設(shè)計要點主要有 以下幾點： 圖 6 同步輪模具及產(chǎn)品 Fig.6 Mold and plastic product of the synchronization wheel (1) 模具型腔重要尺寸的確定，需要結(jié)合模具 制造公差、模具磨損、裝配等因素進行計算。 (2) 分型面位置選擇對塑件尺寸有直接影響。 對于塑件中精度要求較高的部分，盡可能設(shè)計到模 具的一個零件中，以減少裝配誤差及合模時的定位 誤差。 (3) 側(cè)抽型芯等滑動配合部件應(yīng)增加楔面定位 配合結(jié)構(gòu)以提高活動件的配合精度，而且還需增設(shè) 精密定位鎖扣以提高模具的合模精度。 (4) 應(yīng)適當增設(shè)支撐柱以加強模具的總體剛 度，增加導柱導套以提高模具的可靠性。 1-滑塊壓板；2-限位螺釘；3-彈簧；4-動模座板；5-螺釘；6-墊塊；7-推板；8-推桿固定板； 9-支承板；10-動模板；11-滑塊；12-楔緊塊；13-定模板； 14-定模座板；15-斜導柱； 16-定位圈；17-澆口套；18-定模型芯墊板；19-復位彈簧；20-復位桿；21-定模型芯； 22-尼龍棒開閉器；23-精定位邊鎖； 24-流道凝料拉桿螺釘；25-型腔；26-動模型芯；27-推桿；28-支撐柱；29-推板導套；30-推板導柱；31-水嘴；32-凝料脫模U型板 圖 5 模具整體結(jié)構(gòu) Fig.5 Overall structure of the mold 2012-07.indb 82 2012/7/10 6:50:48 83 2012年7月 第40卷 第7期 （總第243期） 同步輪塑件精密注塑模具設(shè)計 巴斯夫新推水性黏合劑產(chǎn)品 “作為全球壓敏黏合劑市場領(lǐng)先廠商之一，巴斯夫 已經(jīng)開發(fā)出一系列新型水性壓敏膠，在黏合性能與涂布 效率之間達到了完美的平衡。新產(chǎn)品可幫助標簽生產(chǎn) 商提供符合客戶要求的、具有極佳性價比和質(zhì)量的產(chǎn) 品?！卑退狗騺喬珔^(qū)黏合劑原材料與纖維黏合部門高級 市場經(jīng)理 Joerg Leuninger 博士表示：“此外，中國和亞太 地區(qū)其他國家的巴斯夫客戶現(xiàn)在已經(jīng)可以向其客戶提 供更多可持續(xù)解決方案，盡管這些市場目前還是以溶劑 型壓敏膠為主導?！?巴斯夫在研發(fā)方面的投資與承諾換來的是黏合劑 技術(shù)方面的突破性進展，以及產(chǎn)品環(huán)保性及可持續(xù)性的 極大改善?？偛吭O(shè)在德國路德維希港的巴斯夫全球聚 合物研究中心與設(shè)在上海的亞太區(qū)研發(fā)中心通力合作， 針對本地市場的特殊要求研發(fā)出了多種新產(chǎn)品和新技 術(shù)。 其中之一就是巴斯夫最新的 AQAClear技術(shù)。該技 術(shù)專為超透明型標簽研發(fā)，可滿足亞太地區(qū)快速增長的 個人護理品、化妝品及飲料行業(yè)最嚴格的要求。基于 AQAClear技術(shù)的巴斯夫水性壓敏膠的黏結(jié)性能不遜于 任何溶劑型黏合劑，可在滿足所有技術(shù)要求的同時改善 標簽生產(chǎn)廠商的生產(chǎn)安全性與健康性。其他例子還包 括參加此次展覽的 AQAPeel技術(shù)。該技術(shù)專為紙質(zhì)可 移除標簽設(shè)計，采用這一先進技術(shù)后，標簽生產(chǎn)廠商就 可以生產(chǎn)出不含可塑劑的紙質(zhì)標簽。這一技術(shù)意義深 遠，特別對于那些直接與食品接觸的應(yīng)用而言更是如 此。 巴斯夫黏合劑產(chǎn)品擁有著名品牌 Acronal。這些即 用型壓敏膠產(chǎn)品可以滿足標簽生產(chǎn)商對膠水的黏合性 能及在不同的涂裝機上涂布性能的要求。 巴斯夫大中華區(qū)業(yè)務(wù)管理執(zhí)行總監(jiān)閔立行博士表 示：“緊密聯(lián)結(jié)這一主題言簡意賅地體現(xiàn)了巴斯夫?qū)?亞太地區(qū)黏合劑行業(yè)的承諾。在這一承諾的背后，是巴 斯夫的巨額研發(fā)投入，目的是為客戶創(chuàng)造環(huán)保型黏合劑 解決方案。我們的目標不僅在于持續(xù)提高產(chǎn)品性能，同 時也希望不斷鞏固與業(yè)務(wù)合作伙伴之間的關(guān)系。” 自流平噴涂聚脲材料開發(fā)成功 近日，濰坊德華高分子新材料有限公司在國內(nèi)率先 開發(fā)出自流平型噴涂聚脲材料。該材料不僅物理化學 性能優(yōu)異，克服了傳統(tǒng)噴涂聚脲地坪材料的不足，而且 性價比極高，產(chǎn)品一經(jīng)推出，便立即引起了用戶的廣泛 關(guān)注。 據(jù)介紹，濰坊德華開發(fā)的自流平型噴涂聚脲彈性 體美觀舒適，耐沖擊性和韌性好，并具有優(yōu)異的防腐、防 水、防塵性能，而且非常容易清掃。該材料體系無溶劑， 符合環(huán)保要求，且采用純聚脲配方，避免了出現(xiàn)鼓包、發(fā) 泡的風險，對環(huán)境濕度要求低。與傳統(tǒng)的噴涂聚脲地坪 材料相比，聚脲體系凝膠時間大大延長，可達十幾分鐘， 有充足的時間流平，最終形成一個像環(huán)氧地坪一樣連 續(xù)、致密、平整光亮的表面，同時具有極佳的耐磨性能， 耐磨性比傳統(tǒng)材料提高數(shù)倍，且使用壽命更長。根據(jù)用 戶需求，該材料可以做成抗靜電、防滑等具有特定功能 的材料。 地坪材料從以前的混凝土地面，發(fā)展到后來的地面 涂裝，再到應(yīng)用近二十年的環(huán)氧地坪等，檔次越來越高。 噴涂聚脲這一新材料新技術(shù)由于施工非常便捷、環(huán)保、 材料綜合性能優(yōu)良等優(yōu)點，在各大行業(yè)均獲得了大量應(yīng) 用。特別是應(yīng)用在地坪領(lǐng)域時，獲得了廣大客商的一致 好評。但傳統(tǒng)的聚脲在應(yīng)用中也存在著美中不足。由 于聚脲反應(yīng)速度非?？?，通常凝膠時間只有 10 s，因 此 ， 噴成的最終地面無法形成平整、光亮的平面，表面有一 層小粒子，對于室內(nèi)地面等應(yīng)用來說，不夠美觀而且難 以清掃。 自流平型噴涂聚脲材料用途廣泛，應(yīng)用前景非常寬 廣。目前環(huán)氧地坪每年的用量有近百萬噸。而自流平 型噴涂聚脲材料可以完全取代環(huán)氧地坪，作為更加高檔 性能更優(yōu)的地坪材料，其性價比更高。還可取代價格昂 貴的木地板，不怕水泡，不含有甲醛之風險，更加舒適， 行走噪音更小，造價更加低廉。 行業(yè)動態(tài) 參考文獻： 1 李學峰. 塑料模具設(shè)計與制造M. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2010: 1-5. 2 付宏生. 塑料成型模具M. 北京: 化學工業(yè)出版社, 2005: 61-63. 3 范有發(fā),肖雪清,范新鳳. 薄壁殼形塑料件精密注射模設(shè)計J. 工 程塑料應(yīng)用, 2011, 39(7): 67-71. 4 屈華昌. 塑料成型工藝與模具設(shè)計M. 北京: 高等教育出版社, 2011: 148-153. 5 馬文靜,葛正浩,張凱凱,等. 基于Pro/E和Moldflow的鍵盤框架熱 流道注射模具設(shè)計J. 塑料, 2011, 40(2): 118-121. 6 葉久新,王群. 塑料成型工藝與模具設(shè)計M. 機械工業(yè)出版社, 2007: 79-87. 7 F Shi, Z L Lou. 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