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目 錄 1 緒論 1 1 1 課題研究的意義和目的 1 1 2 國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀 2 1 3 課題研究基本內(nèi)容和方法 2 1 3 1 基本設(shè)計(jì)思路 2 1 4 論文結(jié)論和成果形式 3 2 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 4 2 1 塑件的幾何形狀分析 4 2 2 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 4 2 3 塑件原材料的成型特性分析 4 2 3 1 ABS 的注射成型工藝 4 2 3 2 ABS 性能分析 5 2 3 3 ABS 成型塑件的主要缺陷及消除措施 6 3 注射機(jī)型號的初步確定 7 3 1 塑件的生產(chǎn)批量 7 3 2 初選注射機(jī) 7 3 2 1 計(jì)算塑件體積和重量 7 3 2 2 根據(jù)塑件本身的幾何形狀及生產(chǎn)批量確定型腔數(shù)目 8 3 2 3 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 8 3 2 4 選擇注射機(jī) 9 4 分型面的設(shè)計(jì) 10 4 1 分型面的選擇原則 10 4 2 分型面方案的選擇 10 第 2 頁 共 41 頁 5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12 5 1 主流道的設(shè)計(jì)與計(jì)算校核 12 5 2 澆口的設(shè)計(jì) 13 5 2 1 澆口的作用 13 5 2 2 澆口位置的選擇 14 5 3 分流道設(shè)計(jì) 14 5 4 分流道的計(jì)算 15 6 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 6 1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 6 1 1 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 6 1 2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 6 1 3 成型零件的選材 18 6 2 成型零件工作尺寸的計(jì)算 18 6 2 1 型腔徑向尺寸計(jì)算 19 6 2 2 型腔的深度尺寸的計(jì)算 19 6 2 3 型芯徑向尺寸的計(jì)算 20 6 2 4 型芯高度尺寸的計(jì)算 20 6 3 模具型腔壁厚的確定 20 6 3 1 型腔側(cè)壁厚度 S 的計(jì)算 20 6 3 2 型腔底板厚度 T 的計(jì)算 21 7 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 23 7 1 脫模力的計(jì)算 23 7 2 推桿尺寸的校核 24 8 模架的確定 26 8 1 模架的選取 26 9 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 28 9 1 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 28 9 1 1 導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 28 第 3 頁 共 41 頁 9 2 哈弗塊的尺寸確定 30 9 2 1 斜導(dǎo)柱的傾斜角度 30 9 3 導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì) 31 10 排氣系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 32 10 1 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 32 10 2 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算與設(shè)計(jì) 32 10 2 1 單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量 W 33 10 2 2 確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時所放出的熱量 Q 33 10 3 冷卻系統(tǒng)裝置的布置 34 11 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 35 12 總裝配圖的繪制 36 13 模具工作原理 38 總結(jié) 39 參考文獻(xiàn) 40 致謝 41 第 1 頁 共 41 頁 1 緒論 1 1 課題研究的意義和目的 本課題為手機(jī)蓋注塑模具設(shè)計(jì) 手機(jī)蓋主要作用是保護(hù)手機(jī) 在進(jìn)行手機(jī)外殼注塑模具設(shè)計(jì)之前 首先對制品圖及形狀結(jié)構(gòu)分析 其內(nèi)容主要包括 以下幾個方面 1 手機(jī)后蓋 見制件圖 制品的幾何形狀 本次設(shè)計(jì)的制品為小米手機(jī)后蓋 平均壁厚為 0 5mm 屬輕質(zhì)薄壁制品 2 制品的尺寸精度和表面粗糙度 塑料的尺寸精度主要決定于塑料收縮率的波動 和模具制造誤差 本次塑料制品的尺寸按 4 級精度取值 塑件的表面粗糙度主要取 決于模具粗糙度 一般情況下 塑件的表面粗糙度比模具成型部分的粗糙度高 1 2 級 3 制品的脫模斜度 脫模斜度的取向根據(jù)塑件的內(nèi)外形尺寸而定 以塑件內(nèi)孔型 芯小端為準(zhǔn) 尺寸符合圖紙要求 斜度由擴(kuò)大方向取得 塑件外形 以型腔大端為 準(zhǔn) 尺寸符合圖紙要求 斜度由縮小方向取得 一般情況 脫模斜度不包括塑件的 公差范圍內(nèi) 4 根據(jù)產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 本次設(shè)計(jì)中 流道形式采用非平衡式 上殼采用 側(cè)澆口進(jìn)膠 下殼采用針點(diǎn)式澆口進(jìn)膠 按照現(xiàn)今注塑模具設(shè)計(jì)的總體趨勢 注塑模具的設(shè)計(jì)已很少使用手工繪圖或完全 由二維軟件來進(jìn)行設(shè)計(jì) 且模具標(biāo)準(zhǔn)件已在注塑模具設(shè)計(jì)中大量采用 因此本課題采取使用模具二維 三維軟件和模具分析軟件綜合使用來進(jìn)行模具的結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)并且進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化 且在模具設(shè)計(jì)的過程中要綜合考慮模具制造工藝及注 塑成型工藝 1 2 國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀 手機(jī)外殼是手機(jī)必不可少的零件 關(guān)乎這手機(jī)的外觀和銷量 因此所有的公司都注 重外殼的研發(fā)和量產(chǎn) 更加注重美觀性和使用性 可謂說更新?lián)Q代很快的 第 2 頁 共 41 頁 1 3 課題研究基本內(nèi)容和方法 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展 計(jì)算機(jī)已廣泛應(yīng)用于模具工業(yè) 在注射成型系統(tǒng)中 針對 每一個環(huán)節(jié)都可將計(jì)算機(jī)作為輔助工具而加入 構(gòu)成該環(huán)節(jié)的 CAD 或 CAM 或 CAE 1 塑件設(shè)計(jì) 塑件的設(shè)計(jì)包括塑件結(jié)構(gòu) 尺寸 精度 表面 性能等方面的設(shè)計(jì) 塑件設(shè)計(jì)方 面的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)有 塑件 CAD 塑料 輔料 輔件選擇的專家系統(tǒng) 2 注射機(jī)的使用 常見注射機(jī)的使用方面的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)有 注射機(jī)選擇專家系統(tǒng) 注射機(jī)故障 診斷系統(tǒng) 1 注射模使用狀況的好壞直接影響到注射質(zhì)量 在對于高技術(shù)注射模來說 都要對注射模在使用過程中進(jìn)行監(jiān)控或?qū)ψ⑸淠５姆勰M仿真 由此知注射 模的工作狀況 2 注射工藝 注射工藝方面的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)有 注射工藝制定的專家系統(tǒng) 塑件質(zhì)量故障診斷 3 注射模設(shè)計(jì) 注射模設(shè)計(jì)主要完成注射模的結(jié)構(gòu)尺寸 精度 表面性能等 方面的設(shè)計(jì) 并選擇模具的材料等 計(jì)算機(jī)在注射模設(shè)計(jì)方面的工作有 注射 劃 CAD 注射模材料 輔料 輔件選擇專家系統(tǒng) 工裝選擇專家系統(tǒng) 注射模 CAABS 1 4 論文結(jié)論和成果形式 1 打印文檔 設(shè)計(jì)說明書 1 份 字?jǐn)?shù)不少于 10000 給定文獻(xiàn)的外文翻譯 中文字?jǐn)?shù)不少于 2000 2 設(shè)計(jì)圖紙 總裝圖 1 張 非標(biāo)準(zhǔn)零件圖 5 10 張 3 電子文檔 二維 CAD 總裝圖和零件圖 三維 PRO E 造型 總裝圖和零件圖 Word 文檔 設(shè)計(jì)說明書 給定文件的外文翻譯 第 3 頁 共 41 頁 2 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 2 1 塑件的幾何形狀分析 熟讀塑件的圖樣 在頭腦中建立清晰的塑件三維形狀 并通過計(jì)算機(jī)三維軟件建 模幫助理解其幾何形狀 該塑件的三維如圖 2 1 2 2 所示 圖 2 1 第 4 頁 共 41 頁 圖 2 2 2 2 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 該塑件為一款手機(jī)蓋 生產(chǎn)批量為中批量 材料選用 ABS 精度等級采用 MT4 產(chǎn)品成 型后對產(chǎn)品尺寸和外觀屬性質(zhì)量要求較高 從產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)上分析 塑件整體結(jié)構(gòu)相對 復(fù)雜 塑件周圍有三處需要側(cè)抽芯 背部和頂部都需要鑲件成型 由于模具需要高精 度配合 為保證塑件的質(zhì)量 決定采用側(cè)澆口和斜頂 2 3 塑件原材料的成型特性分析 2 3 1 ABS的注射成型工藝 2 3 1 1注射成型工藝過程 1 預(yù)烘干 裝入料斗 預(yù)塑化 注射裝置準(zhǔn)備注射 注射 保壓 冷卻 脫模 塑件送下工序 2 清理模具 涂脫模劑 合模 注射 2 3 1 2 ABS 的注射成型工藝參數(shù) 1 注射機(jī) 螺桿式 2 螺桿轉(zhuǎn)速 r min 30 60 3 預(yù)熱和干燥 溫度 C 80 85 時間 h 2 3 4 密度 g cm 0 90 0 91 5 材料收縮率 1 6 2 0 6 料筒溫度 C 后段 160 180 第 5 頁 共 41 頁 中段 180 200 前段 200 220 7 噴嘴溫度 C 170 200 8 模具溫度 C 70 120 9 注射壓力 MPa 70 100 10 成形時間 S 注射時間 20 90 高壓時間 0 5 冷卻時間 20 120 總周期 50 220 11 適應(yīng)注射機(jī)類型 螺桿 柱塞均可 12 后處理方法 紅外線燈 烘箱 溫度 C 70 時間 h 2 4 2 3 2 ABS性能分析 ABS 是由丙烯腈 Acrylonitrile 丁二烯 Butadiene 和苯乙烯 Styrene 三種化學(xué)單體 合成 其中 A 代表丙烯腈 B 代表丁二烯 S 代表苯乙烯 其化學(xué)分子結(jié)構(gòu)方式如下 每種單體都具有不同特性 丙烯腈有高強(qiáng)度 熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性 丁二烯具 有堅(jiān)韌性 抗沖擊特性 苯乙烯具有易加工 高光潔度及高強(qiáng)度 從形態(tài)上看 ABS 是非結(jié)晶性材料 三中單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚 物 一個是苯乙烯 丙烯腈的連續(xù)相 另一個是聚丁二烯橡膠分散相 ABS 不透明 外觀除薄膜外都呈淺象牙色 無毒 無味 兼有韌 硬 剛特性 燃燒緩慢 離火后仍繼續(xù)燃燒 火焰呈黃色 有黑煙 燃燒后塑料軟化 燒焦 發(fā)出 特殊的肉桂氣味 但無熔融滴落 ABS 的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結(jié)構(gòu) 這就可以賦予用 第 6 頁 共 41 頁 戶在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上有很大的靈活性 并且由此產(chǎn)生了市場上數(shù)百種不同品質(zhì)的 ABS 材料 ABS 具有優(yōu)良的綜合性能 由于組分 牌號和生產(chǎn)廠家生產(chǎn)方法的不同 使之在性能 上存在較大差異 因此以下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)僅供參考 1 物理力學(xué)性能 ABS 具有優(yōu)良的物理力學(xué)性能 如不透水 但略透水蒸氣 沖擊強(qiáng)度較高 尺寸 穩(wěn)定性好等 ABS 有極好的沖擊強(qiáng)度 即使在低溫也不迅速下降 但是它的沖擊性能 與樹脂中所含橡膠的多少 粒子大小 接枝率和分散狀誠有關(guān) 同時也與使用環(huán)境有 關(guān) 如溫度越高則沖擊強(qiáng)度越大 當(dāng)聚合物中丁二烯橡膠含量超過 30 時 不論沖擊 拉伸 剪切還是其它力學(xué)性能都迅速下降 見表 5 5 和 5 6 2 熱性能 ABS 制品的負(fù)荷變形溫度約為 93 若能對制品進(jìn)行退火處理 則還可增加 10 左右 3 電性能 ABS 聚合物的電絕緣性受溫度和濕度的影響很小 且在很大頻率變化范圍內(nèi)保持 恒定 4 耐環(huán)境性 ABS 聚合物幾乎不受水 無機(jī)鹽 堿 酸類的影響 但在酮 醛 氯代烴中會溶 解或形成乳濁液 它不溶于大部分醇類及烴類溶劑 但長期與烴接觸會發(fā)生軟化溶脹 ABS 聚合物表面受冰醋酸 植物油等化學(xué)藥品的鋟蝕會引起應(yīng)力開裂 5 耐候性 ABS 聚合物的最大不足之處是耐候性較差 這是由于分子中丁二烯所產(chǎn)生的雙鍵 在紫外線作用下易受氧化降解的緣故 經(jīng)受 350nm 以下波長的紫外線照射 氧化作用 更甚 氧化速度與光的強(qiáng)度及波長的對數(shù)成正比 ABS 是一種成型加工性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料 可用一般加工方法成型加工 6 ABS 的流變性 ABS 聚合物在熔融狀態(tài)下流動特性屬于假塑型液體 雖然 ABS 的熔體流動性與加 工溫度和剪切速率都有關(guān)系 但對剪切速率更為敏感 因此在成型過程中可以采用提 高剪切速率來降低熔體粘度 改善熔體流動性 ABS 屬一無定形聚合物 無明顯熔點(diǎn) 成型后無結(jié)晶 成型收縮率為 第 7 頁 共 41 頁 0 4 0 5 在成型過程中 ABS 的熱穩(wěn)定性較好 不易出現(xiàn)降解或分解 但溫度過 高時 聚合物中橡膠相有破壞的傾向 7 ABS 的吸水性 ABS 具有一定的吸水性 含水量在 0 3 0 8 范圍 成型時如果聚合物中含有水 分 制品上就會出現(xiàn)斑痕 云紋 氣泡等缺陷 因此在民型前 需將聚合物進(jìn)行干燥 處理 使其含水量降到 0 2 左右 8 ABS 制品的后處理 一般情況下很少出現(xiàn)應(yīng)力開裂 所以除了使用要求較為苛刻的制品 通常不作制 品的后處理 注射速度對 ABS 的熔體流動性有一定影響 注射速度快 制品表面光潔 度不佳 注射速度慢 制品表面易出現(xiàn)波紋 熔接痕等現(xiàn)象 因而除了充模有困難的 情況下 一般以中 低速為宜 在制品要求表面光澤較高時 模具溫度可控制在 60 80 對一般制品可控制在 50 60 2 3 2 1 ABS使用性能 1 綜合性能良好 具有極好的抗沖擊強(qiáng)度 在低溫下也不會迅速降解 2 耐熱性 耐磨性 耐水性 耐化學(xué)和電氣性能良好 3 品質(zhì)輕 有良好的耐應(yīng)力開裂性 有很高的彎曲疲勞壽命 表 2 2 ABS 的主要性能指標(biāo) 屈服強(qiáng)度 Mpa 50 玻璃化溫度 C 拉伸強(qiáng)度 Mpa 38 熔點(diǎn) 粘流溫度 C 130 160 90 108 斷裂伸長率 35 熱變形溫 度 C 45 N cm3 180 N cm3 83 103 拉伸彈性模量 Gpa 1 8 線膨脹系數(shù) 10 5 C 7 0 彎曲強(qiáng)度 Mpa 80 比熱容 1470 彎曲弱性模理 Gpa 1 4 熱導(dǎo)率 0 263 261 燃燒性 cm min 慢件質(zhì)量沖擊 強(qiáng)度 kJ m2 無缺口 缺口 11 體積電阻 cm 6 9 1016 力 學(xué) 性 能 布氏硬度 HBS 9 7R121 熱 性 能 及 電 性 能 擊穿電壓 kV mm 物理 密度 g cm3 1 02 1 16 吸水性 24h 0 2 0 4 第 8 頁 共 41 頁 性能 比體積 cm2 g 1 02 1 06 透明度或透光率 不透明 2 3 2 2 ABS成型性能 1 結(jié)晶料 吸濕性小 易發(fā)生融體破裂 長期與熱金屬接觸易分解 2 流動性好 但收縮范圍及收縮值大 易發(fā)生縮孔 凹痕 變形 3 冷卻速度快 澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱 并注意控制成型溫度 料溫 低溫高壓時容易取向 模具溫度低于 50 度時 塑件不光滑 易產(chǎn)生熔接不良 流痕 90 度以上的易發(fā)生翹曲變形 4 塑料壁厚須均勻 避免缺膠 尖角 以防應(yīng)力集中 2 3 2 2 ABS主要技術(shù)指標(biāo) ABS的成型工藝參數(shù) 料筒一區(qū) 150 170 二區(qū) 180 190 三區(qū) 200 210 噴嘴 180 190 溫度 模具 50 70 注射 Mpa 60 100壓力 保壓 Mpa 40 60 注射 s 2 5 保壓 s 5 10 冷卻 s 5 15時間 周期 s 15 30 方法 紅外線烘箱 溫度 70 后處理 時間 h 0 3 1 第 9 頁 共 41 頁 3 注射機(jī)型號的初步確定 3 1 塑件的生產(chǎn)批量 塑件的生產(chǎn)類型對注射模具結(jié)構(gòu) 注射模具材料使用均有重要影響 在大批量生 產(chǎn)中 由于注射模具價格在整個生產(chǎn)費(fèi)用中所占比例較小 提高生產(chǎn)率和注射模具壽 命問題比較突出 所以可以考慮使用自動化程度較高 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 精度壽命高的模具 如果是小批量生產(chǎn) 則應(yīng)盡量采用結(jié)構(gòu)簡單 制造容易的注射模具 以降低注射模具 的成本 該塑件產(chǎn)量大 生產(chǎn)類型屬于大批量生產(chǎn) 但塑件結(jié)構(gòu)復(fù)雜 且精度要求較 高 因此采用一模兩腔以及成型周期不宜太長的模具 同時模具造價要適當(dāng)控制 3 2 初選注射機(jī) 3 2 1 計(jì)算塑件體積和重量 由于塑件結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜 因此我利用 UG 三維軟件對整個塑件質(zhì)量進(jìn)行分析 得出 塑件的重要信息如下 圖 3 1 通過三維軟件建模設(shè)計(jì)分析可得塑件體積為 V 5 11cm 3 第 10 頁 共 41 頁 塑件的質(zhì)量 gVm14 6 521 塑塑 式中 ABS 的密度可取 3 cm 3 2 2根據(jù)塑件本身的幾何形狀及生產(chǎn)批量確定型腔數(shù)目 由于該塑件尺寸相對適中但結(jié)構(gòu)復(fù)雜 因此采用一模兩腔 以方便實(shí)現(xiàn)側(cè)向抽芯 澆口位置及脫模系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 2 3澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 1 模具所需塑料熔體注射量 21mn 3 g 14 65 064 其中 為澆注系統(tǒng)的質(zhì)量 約為 0 15 1塑 2 1m 2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面積 21nA 2m0694 45 4182 63535 083 其中單個塑件分型面投影面積 26335 4182 流道凝料在分型面上的投影12 面積 12 n 3 模具所需的鎖模壓力約為 mF21A 型P 26335 4182 35 9 22 N50 其中 查閱 P7 表 2 2 型 4 由于澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前不能確定準(zhǔn)確的數(shù)值 但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按 照塑件體積的 0 2 1 倍來估算 由于本次設(shè)計(jì)才用的流道簡單并且較短 因此澆注系 統(tǒng)的凝料按塑件體積的 0 35 倍來估算 第 11 頁 共 41 頁 1 澆注系統(tǒng)凝料體積 V 0 35 5 11 1 7885 cm 2 該模具總共需填充塑件的體積約為 V 1 7885 5 11 2 13 79 cm 3 2 4選擇注射機(jī) 根據(jù)上步計(jì)算得出一次注入模具型腔的塑料總體積 并結(jié)合 塑料379 1cmV 總 成型工藝及模具設(shè)計(jì) 式 4 18 則有 32 7180 9 3 cmV 總公 因?yàn)樗x注塑機(jī)滿足額定注射量 G 402 53 18 02 而額定鎖模力 F 25 9 22 N5mF5 其中 為注射系數(shù) 無定型塑料取 0 85 開模行程 7860121 HS 根據(jù)以上的計(jì)算 初步選定公稱注射量為 17 23 注射機(jī)型號為 HTF160J TJ3cm 臥式螺桿注射機(jī) 從工廠資料中查到的注射機(jī)床參數(shù)如下 表 3 1 HTF160J TJ 注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 注射方式 螺桿式 模板最小厚度 mm 180 標(biāo)稱注射量 3cm320 合模力 N 5106 注射壓力 MPa159 拉桿空間 mm 455x455 合模方式 液壓 機(jī)械螺桿轉(zhuǎn)速 r min 0 175 噴嘴孔直徑 mm 10 模板尺寸 mm 675 螺桿直徑 mm 45 模板最大行程 mm 420 定位圈尺寸 mm 125 機(jī)重 Ton 5 2 油壓頂針行程 mm 140 電熱量 KW 9 75 油泵馬達(dá) KW 15 油箱容量 L 320 油壓系統(tǒng)壓力 MPa17 5 第 12 頁 共 41 頁 4 分型面的設(shè)計(jì) 在塑件設(shè)計(jì)階段 就應(yīng)考慮成型的分型面的形狀和位置 無論塑件的結(jié)構(gòu)如何以 及采用何種設(shè)計(jì)方案 都必須首先確定分型面 因?yàn)槟＞呓Y(jié)構(gòu)很大程度上取決于分型 面的選擇 分型面設(shè)計(jì)是否合理 對塑件質(zhì)量 工藝操作難易程度和模具的設(shè)計(jì)制造 都有很大影響 為了保證能順利分型 主分型面應(yīng)首先考慮選擇在塑件外形的最大輪 廊處 4 1 分型面的選擇原則 1 分型面應(yīng)選擇在塑件的最大輪廓處 2 有利于保證塑件的外觀質(zhì)量 尺寸精度 排氣和簡化模具結(jié)構(gòu) 3 盡可能使塑件留在動模一側(cè)和滿足塑件的使用要求 4 盡量減少塑件在合模方向上的投影面積和長型芯應(yīng)置于開模方向 5 便于模具制造加工 在實(shí)際設(shè)計(jì)中 不可能全部滿足上述原則 一般應(yīng)抓住主要矛盾 在此前提下確 定合理的分型面 4 2 分型面方案的選擇 通過對分形面選擇原則的分析 由于微壓下蓋側(cè)方有配合扣為 需要設(shè)計(jì)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu) 因此 在分模時需要哈弗塊分出 分型時以塑件對稱中心為分型面 微壓下蓋平面為 最大輪廓處 因此設(shè)計(jì)時分型時以塑件對稱中心為分型面 斜面被包圍在哈夫塊內(nèi)成 型 也保證該塑件脫模容易 以及便于加工 如圖 4 1 所示 圖 4 1 分型面的剖面 第 13 頁 共 41 頁 5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道 澆注系統(tǒng)設(shè) 計(jì)好壞對制品性能 外觀和成型難易程度影響頗大 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則是 1 結(jié)合型腔的布置考慮 盡可能采用平衡式分流道布置 2 盡量縮短熔體的流程 以便降低壓力損失 縮短充模時間 3 澆口尺寸位置和數(shù)量的選擇十分關(guān)鍵 應(yīng)有利于熔體的流動 避免產(chǎn)生湍流 渦流 噴射和蛇形流動 并有利于排氣 4 避免高壓熔體對模具型芯和嵌件產(chǎn)生沖擊 防止變形和位移的產(chǎn)生 5 澆注系統(tǒng)凝料脫出應(yīng)方便可靠 凝料應(yīng)易于和制品分離或易于切除和修整 6 熔接痕部位與澆口尺寸 數(shù)量及位置有直接關(guān)系 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時要預(yù)先考慮 到熔接痕的部位 形態(tài)以及以制品質(zhì)量的影響 7 盡量減小因開設(shè)澆注系統(tǒng)而造成的塑料用量 8 澆注系統(tǒng)的模具工作表面應(yīng)達(dá)到所需的硬度 精度和表面粗糙度 其中澆注口 應(yīng)有 IT8 以上的精度要求 9 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時應(yīng)考慮儲存冷料的措施 10 應(yīng)盡可能使主流道中心與模板中心重合 若無法重合也應(yīng)使兩者的距離盡量縮 小 5 1 主流道的設(shè)計(jì)與計(jì)算校核 主流道是熔體由注塑機(jī)噴嘴射出時最先經(jīng)過的部位 它與注塑機(jī)噴嘴必須在同一 軸心線上 以利于熔體的流動 由于主流道與注塑機(jī)噴嘴須經(jīng)常反復(fù)接觸和碰撞 對 其要求要求較高 所以主流道一般不直接開設(shè)在模架面板或 A 板上 為了加工方便 一般都做成拆卸式澆口套 俗稱 唧嘴 為了便于唧嘴與注塑機(jī)噴嘴的順利配合 還 第 14 頁 共 41 頁 需要定位環(huán) 也稱定位圈和法蘭 來方便定位 5 1 1 主流道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 熔融塑料首先經(jīng)過主流道 所以它的大小與塑料充模速度 時間長短有著密切關(guān) 系 主流道的斷面形狀通常為圓形 若主流道太大 其主流道塑料體積增大 塑料耗 量增多 冷卻時間長易使包藏的空氣增多 如果排氣不良 容易在塑件內(nèi)造成氣泡 組織松散等缺陷 影響塑件的質(zhì)量 同時也易造成冷卻不足 主流道脫模困難 若主 流道太小 則塑料在流動過程中冷卻面積相應(yīng)增加 熱量損失增大 黏度增大 流動 性下降 成型壓力損失大 易造成塑件成型困難 為了便于冷凝料從主流道中拔出 主流道設(shè)計(jì)成圓錐形 其錐角常為 2 6 現(xiàn) 取 2 內(nèi)壁必須光滑 表面粗造度應(yīng)為 澆口套的進(jìn)料直徑 應(yīng)比注射 umRa4 0d1 機(jī)噴嘴直徑大 0 5 1mm 現(xiàn)取 0 5 mm 澆口套的球面凹坑半徑 SR 要比注射機(jī)噴嘴 半徑大 1 2mm 澆口套與定模板的配合可采用 過度配合 67H 主流道結(jié)構(gòu)形式如圖 5 1 所示 圖 5 1 主流道結(jié)構(gòu)形式 5 1 2 主流道尺寸計(jì)算 為了使凝料順利拔出 主流道的小端直徑 D 應(yīng)大于注射機(jī)的噴嘴直徑 d 通常為 D d 0 3 1 mm D 7 5 0 5 8mm 主流道入口的凹坑球面半徑 R2 也應(yīng)該大于注射機(jī)噴嘴球面頭半徑 R1 通常為 R2 R1 1 2 mm 第 15 頁 共 41 頁 R2 18 2 20mm 主流道半錐角通常為錐度 過大會產(chǎn)生湍流或渦流產(chǎn)生空氣 過小使凝料脫 26 模困難 還會使充模時熔體的流動阻力過大 主流道內(nèi)壁表面粗糙度應(yīng)在 Ra0 8um 以下 拋光時沿軸而進(jìn)行 主流道的長度 L 一般按模板厚度確定 為了減少熔體充模時的壓力損失 應(yīng)盡可能縮短主流道的長度 L 一般控制在 60mm 以內(nèi) 5 2 澆口的設(shè)計(jì) 澆口是澆注系統(tǒng)的末端 使從分流道流過來的塑料熔體以較快的速度進(jìn)入并充滿 型腔 型腔充滿后 澆口部位的熔體能迅速地凝固而封閉澆口 防止型腔內(nèi)的熔體倒 流 便于制品脫模 控制澆口凍結(jié)時間以及熔體充模時的流動性能 澆口的截面積小 其設(shè)計(jì)的位置 形狀 尺寸直接影響塑件的質(zhì)量和注射效率 一般塑件的缺料 縮孔 熔接痕 翹曲變形等大多數(shù)是由澆口設(shè)計(jì)不當(dāng)引起的 正確的澆口設(shè)計(jì)具有減少熔接 痕 降低內(nèi)應(yīng)力 避免蛇形紋 改善外觀等優(yōu)點(diǎn) 因此選擇合理的澆口位置及數(shù)量在 塑料模具設(shè)計(jì)中是十分重要的 選擇澆口形式應(yīng)該遵循以下原則 1 盡可能采用平衡式設(shè)置 2 型腔排列進(jìn)料均衡 3 型腔布置和澆口開設(shè)部位力求對稱 防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象 4 確保耗料量小 5 不影響塑件外觀 5 2 1 澆口的作用 1 澆口處截面積小 摩擦阻力大 溫度高 熔料黏度低 流動速度加快 使熔 料快速充滿型腔 2 澆口處截面積小 冷卻速度快 能迅速冷卻封閉 防止熔料回流 3 澆口處截面積小 強(qiáng)度低 成型后制品容易與澆注系統(tǒng)分離 常用的澆口形式有點(diǎn)澆口 潛伏式澆口 側(cè)澆口 重疊式澆口 扇形澆口 平縫 式 薄片 澆口 盤形澆口 圓環(huán)形澆口 輪輻式澆口與爪形澆口 護(hù)耳澆口等 第 16 頁 共 41 頁 5 2 2 澆口位置的選擇 在選擇澆口位置和形式時 考慮到控制盒前蓋結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜 并非完全是對稱結(jié) 構(gòu) 且零件表面不允許有過于明顯的澆口痕跡及底殼內(nèi)側(cè)中空 所以 經(jīng)過考慮 選擇點(diǎn)澆口 澆口直徑可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 4ACkd 式中 A 型腔的表面積 2m C 壁厚系數(shù) 從塑料成型模具課本 P65 頁表 3 3 2 中選取 由于塑件壁厚 則 C 0 230m2 上式適用于壁厚為 0 7 2 5mm 的制品 0 85 0 230 18 23 6mm4Akd 5 3 分流道設(shè)計(jì) 分流道是使塑料熔體從主流道通過分支流平穩(wěn)地進(jìn)入澆口的通道 它起著分流導(dǎo) 向作用 可通過優(yōu)化設(shè)置分流道的橫截面形狀尺寸大小和方向使塑料熔體平穩(wěn)充型 從而保證最佳的成型效果 分流道常見斷面形狀有圓形 正六邊形 梯形 U 形 半圓形 矩形等數(shù)種 應(yīng)選 取易于加工 且流道長度和流道體積相同的情況下流動阻力和熱量損失都最小的端面 形狀 最常用的三種截面形狀為圓形 半圓形 梯形 分流道截面形狀的選擇需考慮 其效率和加工性 流道效率的計(jì)算公式 流道效率 截面積 S 截面周長 L 根據(jù)影響分流道的設(shè)計(jì)因素和設(shè)計(jì)原則 則有如下方案 方案 1 使用圓形斷面分流道 這種分流道的比表面積最小 熱量損失小 阻力 亦小 澆口可開在流道中心線上 因而延長了澆口凍結(jié)時間 但缺點(diǎn)是需要同時在動 模和定模上切削加工 而且要相互吻合 制造困難 費(fèi)用高 方案 2 使用梯形斷面分流道 雖該形的流道與圓形相比有較大的熱量損失 但是 第 17 頁 共 41 頁 只需切削加工在一個模板上 加工非常容易 節(jié)省機(jī)械加工費(fèi)用 運(yùn)用也比較廣泛 綜上所述 選擇方案 2 的梯形橫截面分流道較合適 分流道尺寸的確定 確定分流道尺寸時應(yīng)考慮塑料的流動性 塑件形狀的復(fù)雜性 塑件尺寸的大小以 及模具的結(jié)構(gòu)等 1 經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法 LQD41265 0 式中 分流道尺寸 mm D Q 經(jīng)分流道的塑膠量 g L 分流道的長度 mm 2 的經(jīng)驗(yàn)參考值 參見 注塑模具設(shè)計(jì)方法與經(jīng)驗(yàn) P55 表 6 5 ABS 的 經(jīng)驗(yàn)參考值為 4 8mm 選擇為 4mm D 分流道高度 H 1 4mm 下底長度 X 3mm 底面圓角的半徑32D 43D R 1mm 5 4 分流道的計(jì)算 1 分流道的當(dāng)量直徑 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 mD6 9 08 1 式中 主流道大端直徑 D 一級分流道當(dāng)量直徑 1 2 凝料體積 分流道長度 mL54 分 分流道截面積 A1423 分 凝料體積為 36 0cmV 分分分 3 校核剪切速率 確定注射時間 根據(jù) Moldflow 對塑件澆注系統(tǒng)的填充時間分析可知 t 2s 第 18 頁 共 41 頁 計(jì)算分流道體積流量 3cm75 021 56 4t 塑分分 Vq 由 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 式 4 20 可得剪切速率 1133 s90214 750 sRr分分分 由于該塑件的分流道的剪切速率處于該澆口主流道與分流道的最佳剪切速率 之間 所以 分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格 132051 s 4 分流道的表面粗糙度和脫模斜度 分流道的表面粗糙度要求不是很低 一般取 即可 此處取 1 6 mRaa 5 2 1 脫模斜度為 8 6 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 成型零件是注塑模具的核心部分 它直接關(guān)系到塑件的形狀 外觀和尺寸 它一 般由型腔 型芯 成型滑塊 鑲件等多個零件組成 其形式多種多樣 設(shè)計(jì)時必須選 擇成型性能好為前提 并充分考慮模具制造簡單 易于保證精度 模具成本較低的一 種 6 1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 19 頁 共 41 頁 6 1 1 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型腔又稱凹模 是成型制品的外表面的成型零件 按型腔結(jié)構(gòu)的不同可將其分為 整體式 整體嵌入式 組合式和鑲拼式四種 根據(jù)對塑件的結(jié)構(gòu)分析 本設(shè)計(jì)中采用 整體嵌入式型腔 根據(jù)分型面的方案選擇 將其放在動模板一側(cè) 并用螺釘連接固定 在動模板上 整體嵌入式型腔的優(yōu)點(diǎn) 強(qiáng)度和剛度相對較高 不易變形 塑件無模具拼縫痕跡 外觀質(zhì)量好 可以節(jié)省成型零件材料 方便熱處理及方便日后的更換維修等 其缺點(diǎn) 是 加工難度大 模板與鑲件配合要求高 如圖 6 1 所示 圖 6 1 型腔板 6 1 2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型芯又稱凸模 是成型塑件內(nèi)表面的成型零件 通常可以分為整體式 整體組合 式 局部鑲接式 完全鑲拼式四種類型 通過對塑件的結(jié)構(gòu)分析及分型面選擇可知 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用整體組合式 并用螺絲固定在模板上 整體組合式型芯的特點(diǎn)與整體嵌入式型腔特點(diǎn)相同 如圖 6 2 所示 第 20 頁 共 41 頁 圖 6 2 型芯板 6 1 3 成型零件的選材 成型零件直接與高溫高壓的塑料接觸 它的質(zhì)量直接影響塑件的質(zhì)量 該塑件的 材料為 ABS 工程塑料 對表面粗糙度和精度的要求較高 因此要求成型零件有足夠的 強(qiáng)度 剛度 耐磨性及良好的抗疲勞性能 同時考慮它的機(jī)械加工性能和拋光性能 因?yàn)樵撍芗橹信可a(chǎn) 所以型腔應(yīng)選擇耐磨性 剛度 強(qiáng)度等各方面較好的鋼材 型腔形狀也相對復(fù)雜 有較多司筒 頂針 根據(jù)塑件表面質(zhì)量比較高決定模具表面質(zhì) 量更高這一事實(shí) 6 2 成型零件工作尺寸的計(jì)算 由于塑件的外形尺寸相對復(fù)雜 無法將每個尺寸計(jì)算出來 因此選取相對重要的 工作尺寸進(jìn)行計(jì)算 塑料盒成型工作尺寸在計(jì)算是均采用平均尺寸 平均收縮率 平均制造公差和平 均磨損量來進(jìn)行計(jì)算 查常用熱塑性塑料主要性能特點(diǎn)和工藝參數(shù)得 ABS 收縮率 S 0 5 查塑料成型模 第 21 頁 共 41 頁 具課本表 2 1 1 與 2 1 2 得模具制造公差取 4 m 6 2 1 型腔徑向尺寸計(jì)算 塑件外部徑向尺寸 相應(yīng)的塑件制造公差為 mm mD8 125 24 0 則相應(yīng)的塑件制造公差 m 6 16 則相應(yīng)塑件制造公差為 mm 3 8 mscpmxDS 01 式中 塑件的平均收縮率 本塑件為 1 8 下同 cpS 隨塑件精度和尺寸變化 徑向尺寸取 3 4 下同 1x 塑件上相應(yīng)尺寸的制造公差 下同 塑件上相應(yīng)尺寸制造公差 取 下同 m 41m 則有 D24 02 01 795875 12 05 04 02 66 81 83 8 6 2 2 型腔深度尺寸計(jì)算 塑件高度方向的尺寸 則相應(yīng)的塑件制造公差為 mm mH81 6 08 mxHScpm 2 1 式中 隨塑件精度和尺寸變化 深度方向尺寸取 2 3 下同 2x xSHmcp 14 014 008211 58638 5 6 2 3 型芯徑向尺寸的計(jì)算 塑件型芯徑向的尺寸 則相應(yīng)的塑件制造公差為 mm md8 01 84 0 第 22 頁 共 41 頁 則相應(yīng)的塑件制造公差為 mm md2 s84 0 01 1 mxdSdcpm xdSmcp 021 021 0911 85475 80 4 0 02 6 2 4 型芯高度尺寸的計(jì)算 塑件型芯高度的尺寸 則相應(yīng)的塑件制造公差為 mm mh5 271 56 01 012 mxhShcpm mxShcp 014 14 00151 72563 7 6 3 模具型腔壁厚的確定 塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用 應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度 本模 具的凹模采用的是整體嵌入式 因此可用整體式矩形型腔壁厚計(jì)算公式來確定型腔側(cè) 壁厚度 S 和型腔底板厚度 T 6 3 1 型腔側(cè)壁厚度 S的計(jì)算 1 按剛度條件計(jì)算 mECPhp 7 35026 1 260483543531 剛 式中 C 9 4 8 7 9 24 hl l 模具型腔的內(nèi)壁長邊長 l 177 5mm P 模具型腔內(nèi)最大的熔體壓力 一般是 30 50MPa 這里取 35Mpa h 型腔深度 h 34 2mm 第 23 頁 共 41 頁 E 模具鋼的彈性模量 預(yù)硬化塑料模具鋼 MPaE510 2 模具剛度計(jì)算許用變形量 根據(jù) 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 表 4 20 則p 有如下公式 mip 026 5 170 5 174 0 25 當(dāng) 則 1 6 71lb62 模具剛度計(jì)算許用變形量 由于型腔 L 177 5 300 所以按允許變p 形量 L 6000mm 0 026 計(jì)算壁厚 p 2 按強(qiáng)度條件計(jì)算 則有 mPhSp 7 203532 強(qiáng) 式中 P 模具型腔內(nèi)最大的熔體壓力 一般是 30 50MPa 這里取 35Mpa h 型腔深度 h 35mm 模具強(qiáng)度計(jì)算的許用壓力 取 300Mpa p p 6 3 2 型腔底板厚度 T的計(jì)算 1 按剛度條件計(jì)算 mEPbCp 39 206 1 245433 剛 式中 根據(jù) 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 表 4 19 則有 C 02 1 324 bl b 模具型腔的內(nèi)壁短邊長 b 144mm E 模具鋼彈性模量 這里取 MPaE510 2 模具鋼計(jì)算許用變形量 p 6 p 2 按強(qiáng)度條件計(jì)算 第 24 頁 共 41 頁 mPbTp 92 3405147 01 式中 P 模具型腔內(nèi)最大的熔體壓力 一般是 30 50MPa 這里取 35Mpa b 型腔短邊長度 b 144mm 模具強(qiáng)度計(jì)算的許用壓力 取 300Mpa p p 根據(jù)以上剛度 強(qiáng)度的計(jì)算 可以算出型腔的壁厚要求 型腔側(cè)壁厚度 S 25 7mm 型腔底板厚度 T 39 3mm 凹模采用整體嵌入式 為求結(jié)構(gòu)緊湊并且符合 強(qiáng)度和剛度的要求 還要預(yù)留出冷卻系統(tǒng)的位置 第 25 頁 共 41 頁 7 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 由前面的塑件工藝分析中可知 本塑件結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜 有大量的薄壁 小柱位 側(cè)孔等結(jié)構(gòu) 需要二次分模 在脫模推出機(jī)構(gòu)的選擇中需要用頂針 司筒 扁頂 斜 頂同時頂出塑件 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 1 應(yīng)保持產(chǎn)品外觀整潔美觀 為避免頂出痕跡影響產(chǎn)品外觀 頂出裝置應(yīng)設(shè)在 產(chǎn)品的隱蔽或非裝飾表面 對于透明產(chǎn)品尤其要注意頂出位置及頂出形狀的選擇 2 應(yīng)防止產(chǎn)品頂出變形 為了防止產(chǎn)品頂出變形 頂出受力點(diǎn)應(yīng)盡量均勻分布 盡量設(shè)在難于脫模和剛性較好的位置處 如壁厚 骨位筋部 柱位部等 3 應(yīng)保證頂出機(jī)構(gòu)運(yùn)動平穩(wěn) 順暢 靈活可靠 為保證頂出機(jī)構(gòu)運(yùn)動平穩(wěn) 順 暢 靈活可靠 頂出零件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和耐磨性 設(shè)計(jì)時應(yīng)注意和其他機(jī)構(gòu)的干涉 在非封膠位應(yīng)盡量設(shè)計(jì)避空 4 應(yīng)考慮頂出機(jī)構(gòu)的成本和加工性 為了便于加工 便于維修 節(jié)約成本 應(yīng) 盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件的頂出形式 7 1 脫模力的計(jì)算 當(dāng)矩形塑件短邊和長邊之和與壁厚之比 時 則應(yīng)109 825 1437 tba 采用如下脫模力計(jì)算公式 AKfESLF 0 1 tan221 式中 矩形短邊長度 mm a 矩形長邊長度 mm b E 塑料的彈性模量 根據(jù) 塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)與資料匯編 表 7 27 可得 MPa3104 第 26 頁 共 41 頁 S 塑料成型的平均收縮率 本塑件為 1 8 L 推出該塑件的高度為 60mm 水口板厚度為 300mm 塑料與鋼材之間的摩擦因數(shù) 查 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 表 4 24 可f 得 0 45 f 塑料的泊松比 查 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 表 4 24 得 0 33 1K 105 7 cos9 8125 0cos2cos1 2 4in41in2f A 塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積 根據(jù) Mastercam 對塑件平面 分析 可得 2 635mA NF 27 8614 2351 004 1 7 01 5tan 684 5 7 2 第 27 頁 共 41 頁 8 模架的確定 模具的大小主要取決于塑件的大小和結(jié)構(gòu) 對于模具而言 在保證足夠的強(qiáng)度和 剛度的條件下 結(jié)構(gòu)越緊湊越好 可以以塑件布置在推管推出的范圍內(nèi)及復(fù)位桿與型 腔保持一定距離為原則來確定模架的大小 模架的選擇原則 1 在滿足強(qiáng)度的條件下應(yīng)盡量選擇較小的規(guī)格 2 選擇時應(yīng)考慮所用注塑機(jī)的容模量 一般情況下優(yōu)先選擇工字模架 如果大 于注塑機(jī)容模量時可選擇直身模架 3 根據(jù)制品進(jìn)澆方式和模具結(jié)構(gòu)需求選擇合理的模架類型 優(yōu)先選用大水口模 架 不能滿足要求時選擇簡化型細(xì)水口或細(xì)水口模架 4 模架選擇時盡量用標(biāo)準(zhǔn)型號 對于非標(biāo)準(zhǔn)模架一定要在圖紙中注明 8 1 模架的選取 根據(jù)該套模具采用一模一腔是用點(diǎn)澆口形式 并根據(jù)模具型腔布局的模仁所占的 平面尺寸為 190mmX250mm 又考慮模仁最小壁厚 導(dǎo)柱 導(dǎo)套的布置等 再同時參考 注塑模具設(shè)計(jì)方法與經(jīng)驗(yàn) 大水口模架 對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)模架寬度選 W 3300mm 復(fù)位桿 的直徑 d 25mm 模架為大水口板的工字模架 具體選擇如下 1 A 板尺寸 A 板是定模型腔板 型芯高度為 35mm 嵌入定模板內(nèi) 還需要留出足夠的距離來固 定大型芯 故 A 板厚度取 70mm 2 B 板尺寸 B 板是型腔固定板 凹模高度為 42 5mm 又要考慮在模板上還要開設(shè)冷卻水道和 要固定液壓缸 還需要留出足夠的距離 故 B 板厚度取 80mm 3 C 板 墊板 尺寸 第 28 頁 共 41 頁 考慮到推出機(jī)構(gòu)選用推管 初步選用 C 為 90mm 經(jīng)上述尺寸的計(jì)算 模架尺寸已經(jīng)確定 板面為 330mm 400mm 其外形尺寸為 寬 長 高 330mm 400mm 5300mm 圖 8 1 模架的選取 第 29 頁 共 41 頁 9 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 9 1 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 當(dāng)注射成型帶有側(cè)凹 側(cè)孔的制件時 模具上需要設(shè)置可活動的側(cè)向型芯 在制 件脫模前先將活動型芯抽出 然后再從模具中推出制件 抽芯機(jī)構(gòu)由成形 運(yùn)動 楔 緊 傳動 定位等零件組成 對于中 大批量生產(chǎn)的則用機(jī)動抽芯和液壓抽芯機(jī)構(gòu)較 合適 根據(jù)對成型塑件的綜合分析 現(xiàn)假設(shè)使用斜頂抽芯機(jī)構(gòu) 作如下計(jì)算 斜頂設(shè)計(jì) 查看圖紙 仔細(xì)分析 確定死角的大小 如圖所示 2 確定 0 靠破面的起點(diǎn) 并且確定其長度 如圖 AB 如果不設(shè)計(jì) 0 靠破面 則選擇 A 點(diǎn)作 為斜頂斜面的起點(diǎn) 第 30 頁 共 41 頁 3 以 B 點(diǎn)為基準(zhǔn) 偏一距離 如圖 BC BC 頂出行程 4 以 C 點(diǎn)為基準(zhǔn) 向斜頂移動的反方向偏一距離 如圖 CD CD 斜頂行程 取整數(shù) 死角大 小 大于或等于 3mm 的最小安全量 5 連接 DB 得到角度 DBC 這個角度一般為小數(shù) 我們?nèi)∫徽麛?shù) 為 M 這個角度才是我們 所需要的斜頂斜面的傾斜角度 6 其它的內(nèi)容可根據(jù)前面所講的結(jié)構(gòu)及其要求完成斜頂其他部分的設(shè)計(jì) 頂出行程 其實(shí) 像上面這么復(fù)雜的內(nèi)容主要的目地是教我們?nèi)绾稳デ蟪鲂表數(shù)膬A斜角度 我們可以簡化為如 下圖所示 第 31 頁 共 41 頁 第 32 頁 共 41 頁 10 排氣系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10 1 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 在注射成型過程中 模具內(nèi)除了型腔和澆注系統(tǒng)中原有的空氣外 還有塑料受熱 或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體和塑料中的水分在注射溫度下汽化形成的水蒸汽 這些 氣體若不能順利排出 則可能因?yàn)樘畛鋾r氣體被壓縮而產(chǎn)生高溫 引起塑件局部炭化 燒焦 同時 這些高溫高壓的氣體也有可能擠入塑料熔體內(nèi)而使塑件產(chǎn)生氣泡 空洞 或填充不足等缺陷 該塑件由于采用點(diǎn)澆口進(jìn)料 而且塑件完全在動模板內(nèi) 所以塑件頂部的排氣可 通過分型面與定模板之間的間隙排出 此外 本套模具采用推桿及斜頂推出 其配合 間隙可作為氣體排出的方式 同時 模具側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)與動模仁之間的配合間隙也可 把氣體向外排出 10 2 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算與設(shè)計(jì) 一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度為 200 左右 而塑件固化后從模具型腔中取出時其 模具溫度在 60 以下 熱塑性塑料在注射成型后 必須對模具進(jìn)行有效的冷卻 使熔 融塑料的熱量盡快地傳給模具 以使塑料可靠冷卻定型并快速脫模 對于粘度較低而且流動性較好的塑料 因?yàn)槌尚凸に囈竽囟疾⒉惶?所以 常用常溫水對模具進(jìn)行冷卻 ABS 的成型溫度和模具溫度分別為 200 50 80 如果忽略模具因空氣對流 熱輻射以及注射機(jī)接觸所散發(fā)的熱量 不考慮模具金 屬材料的熱阻 可對模具冷卻系統(tǒng)進(jìn)行初步的和簡略的計(jì)算 第 33 頁 共 41 頁 10 2 1單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量 W 1 塑料制品的體積 325 671 6 45cmnVV 塑分主 2 塑料制品的質(zhì)量 g 02 790m塑 3 塑件材料為 ABS 可以查 模具設(shè)計(jì)指導(dǎo) 表 6 5 可得 st40 1 冷 由于塑件平均壁厚為 2mm 因此取冷卻時間 注st5 3 注 st30 1脫 t35冷 射時間 脫模時間 則注射周期的總時間為4注 t21 脫 可得每小時注射次數(shù) N 3600 60 60 stt 65 脫冷注 4 單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量 W Nm 0 1418 60 8 5kg h 10 2 2確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時所放出的熱量 Q 根據(jù) 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 表 4 35 可直接得知 ABS 的單位熱流量 值可取sQ 590kJ kg 1 計(jì)算冷卻水的體積流量 vq 根據(jù) 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 式 4 58 可得 min 07 25 187 4069 60 321cWqsv 式中 冷卻水的密度 冷卻水的比熱容 為 c kg 冷卻水出口溫度 取 25 1 冷卻水入口溫度 取 22 2 2 確定冷卻水路的直徑 根據(jù) 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 表 4 30 可知 當(dāng) 時 為了使min 07 3qv 冷卻水處于湍流狀態(tài) 取模具冷卻水孔的直徑 d 35mm 3 冷卻水在管內(nèi)的流速 根據(jù) 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 式 4 59 得 sdqvv 2 1035 1467042 4 求冷卻水管壁與水交界面的膜傳熱系數(shù) 第 34 頁 共 41 頁 因?yàn)槠骄疁貫?23 5 根據(jù) 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 表 4 31 可得 f 6 47 再由 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 式 4 60 得 1056 035 2 1 47618 187 4 24 8 02 0 hmkJdvfh 5 計(jì)算冷卻水通道的導(dǎo)熱總面積 A 24 250 156 9 hWQAs 6 計(jì)算模具所需冷卻水管的總長 L md 1935 4 7 冷卻水的根數(shù) 假設(shè)每條水路的長度為 則冷卻水路的根數(shù)為ml150 根7 0159 lLx 10 3 冷卻系統(tǒng)裝置的布置 由上述計(jì)算可以看出 一條冷卻水道對于模具來說可能是不合適的 因此應(yīng)根據(jù) 本套模具具體情況再加以修改 由分型面選擇可以知道 塑件完全留在動模內(nèi) 而且 型芯留在定模內(nèi)有較大空間 熱量主要傳到動模板 定模板也有一定的澆注系統(tǒng)傳出 的熱量 因此綜合冷卻系統(tǒng)的計(jì)算結(jié)果和本套模具的結(jié)構(gòu) 在定模板與動模板上都應(yīng) 該設(shè)計(jì)冷卻裝置 在注射模中熔體從 200 左右降低到 60 左右 所稀放的熱量中約有 5 以輻射 對流的方式散發(fā)到大氣中 其余 95 由冷卻介質(zhì)帶走 冷卻系統(tǒng)是通過冷卻水的循環(huán)將 塑料熔體的熱量帶出模具 水道的配置采用串聯(lián)冷卻孔道 在串聯(lián)冷卻孔道中從冷卻水供應(yīng)歧管到冷卻水收 集歧管之間連接成單一流路 這是嘴常用的冷卻孔道配置 第 35 頁 共 41 頁 11 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動 定模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動導(dǎo)向 按作 用分為模外定位和模內(nèi)定位 模外定位是通過定位圈使模具的澆口套能與注射機(jī)噴嘴 精確定位 而模內(nèi)定位機(jī)構(gòu)則通過導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行合模定位 本模具除了采用模架本身 所帶的定位結(jié)構(gòu) 還采用插銷式鎖模器 該套模具采用推板導(dǎo)柱固定在動模座板上的形式 推板導(dǎo)柱除了起導(dǎo)向作用外 還支撐著動模板 從而改善了動模板的受力狀況 大大提高了動模板的剛性 同時為 了推板與推板固定板在移動時更好的順利滑動 第 36 頁 共 41 頁 12 總裝配圖的繪制 經(jīng)過上述一系列計(jì)算和繪圖 把設(shè)計(jì)結(jié)果用結(jié)構(gòu)剖視圖來表示模具的結(jié)構(gòu) 二維 如圖 14 1 圖 12 1 結(jié)構(gòu)剖視圖 第 37 頁 共 41 頁 圖 12 2 結(jié)構(gòu)剖視圖 第 38 頁 共 41 頁 第 39 頁 共 41 頁 13 模具工作原理 模具安裝在注射機(jī)上 定模部分固定在注射劑的定模版上 動模固定在注射機(jī)動 模板上 合模后 ABS 塑料在注射機(jī)內(nèi)經(jīng)過加熱熔融后 在一定壓力下經(jīng)主流道再經(jīng)分 流道 最后經(jīng)澆口進(jìn)入注塑模具型腔 再經(jīng)保壓冷卻后成型 開模時 動模部分隨動模板一起運(yùn)動 定模部分隨動模板一起運(yùn)動 斜頂是在動 模板板上面 當(dāng)開模時 在注射機(jī)外力作用下 使頂針板向上推動 斜頂做側(cè)向和垂 直方形的運(yùn)動 兼頂出塑件和脫離倒扣的作用 從而頂出塑件和水口料 至此完成一次注塑 然后經(jīng)復(fù)位機(jī)構(gòu) 通過彈簧與復(fù)位桿同時作用 將模具復(fù)位 再經(jīng)注射機(jī)合模 開始準(zhǔn)備下一次注塑 第 40 頁 共 41 頁 總結(jié) 經(jīng)過近半年的畢業(yè)設(shè)計(jì) 現(xiàn)在終于可以畫上圓滿的句號了 在整個畢業(yè)設(shè)計(jì)過程 中 雖有艱辛 但學(xué)習(xí)到很多東西而且鍛煉了自己的意志力和專業(yè)軟件繪圖能力 現(xiàn) 總結(jié)如下 我設(shè)計(jì)的是手機(jī)后蓋注塑模具 在老師的悉心指導(dǎo)下 我從開題報(bào)告做起 接著 是對塑件注塑成型工藝分析 注射機(jī)型號初步選定 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案論證 成型零 件結(jié)構(gòu)計(jì)算 繪制了模具三維及二維圖 最后編寫整理設(shè)計(jì)說明書 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對我四年來所學(xué)專業(yè)知識是否踏實(shí)的檢驗(yàn) 讓我對所學(xué)知識進(jìn)行了綜 合 也讓我溫習(xí)了一些快要淡忘的專業(yè)知識 其次 提高了我們的自學(xué)能力 通過查閱 資料 學(xué)到了許多書本上根本沒有提及的知識 此外 我的三維建模能力也得到提高 特別是總裝配圖的三維 通過不斷練習(xí)已熟練并能較快地畫出一套模具的三維圖 雖 然本次設(shè)計(jì)的三維圖做的達(dá)不到理想目標(biāo) 但今后會更加努力把這個內(nèi)容提高到理想 的等級 為以后的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 同時我也充分認(rèn)識到自身的不足 知識面窄 知識的綜合應(yīng)用能力不熟練 自身 的機(jī)械制圖方面較薄弱 在繪制總裝配圖和零件圖經(jīng)常出現(xiàn)比較多不該犯的錯誤 例 如 孔位的標(biāo)注 尺寸公差和文字樣式的規(guī)定等等 這需要我用更多的時間回去補(bǔ)習(xí) 與鞏固 第 41 頁 共 41 頁 參考文獻(xiàn) 1 模具常用機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)教育叢書編委會編 北京 機(jī)械工業(yè)出 版社 2003 2 塑料模設(shè)計(jì)手冊 塑料模設(shè)計(jì)手冊 編寫組編著 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2002 3 模具數(shù)控加工技術(shù)及應(yīng)用 范欽武主編 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 4 模具材料及表面處理 吳兆祥主編 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2004 5 實(shí)用模具設(shè)計(jì)簡明手冊 鄧明 機(jī)械工業(yè)出版社 6 塑料模具設(shè)計(jì)參考資料匯編 鄒繼強(qiáng) 清華大學(xué)出版社 7 模具實(shí)用技術(shù)設(shè)計(jì)綜合手冊 王樹勛 華南理工大學(xué)出版社 8 模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊 馮炳堯等 上?？萍汲霭嫔?9 塑料成型模具 申開智主編 2 版 北京 中國輕工業(yè)出版社 2009 3 10 模具設(shè)計(jì)指導(dǎo) 史鐵梁主編 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2003 8 11 塑料模具設(shè)計(jì)技巧 覃鵬翱編著 北京 電子工業(yè)出版社 2010 1 12 注塑模具設(shè)計(jì)方法與經(jīng)驗(yàn) 李中文等 沈陽 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 13 注塑模具設(shè)計(jì)實(shí)例詳解 何文等 沈陽 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 2009 10 14 塑料模具設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)指導(dǎo) 溫志遠(yuǎn)編著 廣東白云學(xué)院機(jī)電系 15 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ) 周兆元等 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 10 16 實(shí)用模具材料應(yīng)用手冊 趙昌盛 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 6 第 42 頁 共 41 頁 致謝 十分感謝老師在整個畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中給我的指導(dǎo)與幫助 他嚴(yán)格要求我們的設(shè)計(jì) 過程和成果都要以工廠的實(shí)際設(shè)計(jì)要求規(guī)范來進(jìn)行我們的畢業(yè)設(shè)計(jì) 無論是從模具設(shè) 計(jì)結(jié)構(gòu)還是總裝配圖與零件圖的繪制我都從中獲益良多 老師豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)使我所 學(xué)知識更加鞏固 此外 我還要感謝其他同學(xué)給我的意見和建議 在課程設(shè)計(jì)中對于我的悉心指導(dǎo) 并在此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中借予我模具專業(yè)的書籍讓我能順利找到所需資料完成畢業(yè)設(shè)計(jì) 最后 對這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中所有給予我?guī)椭睦蠋熍c同學(xué)表示深深的感謝