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編 號(hào) 無錫太湖學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 題目 塑料帶輪模流分析及模具設(shè)計(jì) 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專 業(yè) 學(xué) 號(hào) 0923263 學(xué)生姓名 曹 振 指導(dǎo)教師 高漢華 職稱 副教授 職稱 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明 所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 塑料帶輪模 流分析及模具設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取 得的成果 其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 中特別加以標(biāo)注引 用 表示致謝的內(nèi)容外 本畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 不包含任何其他 個(gè)人 集體已發(fā)表或撰寫的成果作品 班 級(jí) 機(jī)械 96 學(xué) 號(hào) 0923263 作者姓名 2013 年 5 月 25 日 I 無錫太湖學(xué)院 信 機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 任 務(wù) 書 一 題目及專題 1 題目 塑料帶輪模流分析及模具設(shè)計(jì) 2 專題 二 課題來源及選題依據(jù) 課題來源于生產(chǎn)實(shí)際 隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 市場需求的增加以及環(huán)保的需要 塑 料零件的使用越來越廣泛 塑料產(chǎn)品生產(chǎn)正向多產(chǎn)品 高質(zhì)量和交貨期段的 方向發(fā)展 這就要求模具設(shè)計(jì)和生產(chǎn)具有更短的周期 更低的成本和更高的 質(zhì)量 依賴傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)和手工技能進(jìn)行模具設(shè)計(jì)與制造方式遠(yuǎn)不能滿足這種要 求 應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)和制造是解決這一矛盾的有效途徑 本設(shè)計(jì)采用 CAD CAM 軟件對(duì)塑料塑料帶輪進(jìn)行模擬分析和模具設(shè)計(jì) 可以節(jié)約試模費(fèi)用 提高設(shè)計(jì)和生產(chǎn)效率 提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量 降低模具 制造成本 并延長模具的使用壽命 三 本設(shè)計(jì) 論文或其他 應(yīng)達(dá)到的要求 1 掌握塑料模具設(shè)計(jì)的方法和技巧 2 完成塑料帶輪成型工藝和主要部件的參數(shù)計(jì)算 3 完成塑料帶輪模具標(biāo)準(zhǔn)件的選用 4 完成塑料帶輪模具零 部件圖 10 張以上 5 完成塑料帶輪模具總裝圖 1 張 6 撰寫畢業(yè)說明書一份 II 計(jì)算正確完整 文字簡潔通順 書寫整齊清晰 論文中所引用的公式和數(shù)據(jù)應(yīng)注明出處 論文字?jǐn)?shù)不少于 1 5 萬字 四 接受任務(wù)學(xué)生 機(jī)械 96 班 姓名 曹振 五 開始及完成日期 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六 設(shè)計(jì) 論文 指導(dǎo) 或顧問 指導(dǎo)教師 簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學(xué)科組組長研究所所長 簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 摘 要 塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一 而注射模具是其中發(fā)展較快的種 類 塑料注射成型模具的特點(diǎn)是 能一次成型外形復(fù)雜 尺寸精密的塑料制品 對(duì)各種 塑料的適應(yīng)性強(qiáng) 成型周期短 生產(chǎn)效率高 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化 因 此 應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助塑料模具設(shè)計(jì) 對(duì)縮短模具設(shè)計(jì)時(shí)間 提高塑料制品質(zhì)量和生產(chǎn)效 率有很大意義 本設(shè)計(jì)主要針對(duì)塑料帶輪零件 應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助模具設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)中首先根據(jù)塑料制 品要求擬定成型工藝方案 初選成型設(shè)備 確定模具結(jié)構(gòu)方案 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)并進(jìn)行模 流分析 選用模架 選擇和校核注射機(jī) 完成模具型腔設(shè)計(jì)并對(duì)模具主要零件設(shè)計(jì)計(jì)算 III 然后應(yīng)用 PRO E 軟件 完成整副模具的三維設(shè)計(jì) 并對(duì)模具進(jìn)行了虛擬裝配和試模 針 對(duì)其中出現(xiàn)的問題 對(duì)模具進(jìn)行了修改 最后導(dǎo)出模具二維工程圖 通過本設(shè)計(jì) 我對(duì)注塑模具設(shè)計(jì)有一個(gè)比較全面的認(rèn)識(shí) 加深了對(duì)模具結(jié)構(gòu)及工作原 理的理解 了解了模具設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的一些具體細(xì)節(jié)問題 學(xué)會(huì)了查閱和收集資料的方 法 學(xué)會(huì)了如何應(yīng)用PRO E軟件 完成注射模設(shè)計(jì) 從而有效地提高了設(shè)計(jì)工作效率 關(guān)鍵詞 塑料制品 注射模具 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) PRO E Abstract The plastics industry is the fastest growing in the world today one of the industry categories the injection mold is one of the rapid development of the species The characteristics of the plastic injection mold Can forming a complex shape size precision plastic products adaptability of various plastic molding cycle is short high production efficiency product quality and stability easy to implement production automation Therefore the application of computer aided plastic mold design reduce mold design time improve quality and production efficiency of plastic products The design is mainly for plastic pulley parts computer aided mold design Design prepared according to the requirements of the plastic products molding process solutions primaries molding equipment mold structure of the program is determined the design of gating system and mold flow analysis selection of mold select and check injection machine complete mold IV cavity design and moldThe main parts of the design calculations And then apply the PRO E software to complete the entire pair of three dimensional mold design mold virtual assembly and test mode problems for which the mold has been modified and finally export mold two dimensional drawings The design injection mold design has a more comprehensive understanding deepen the understanding of the mold structure and working principle and to understanding mold design should pay attention to some of the specific details learned how to access and data collection methods Societyhow to apply PRO E software to complete the design of injection mold thereby effectively improving the efficiency of the design Keywords Plastic products injection mold computer aided design PRO E 目 錄 摘 要 III Abstract IV 目 錄 V 1 緒論 1 1 1 塑料工業(yè)的發(fā)展及用途 1 1 2 塑料模具在塑料制品生產(chǎn)中地位 1 1 3 本文主要研究內(nèi)容 2 2 塑件成型工藝分析 3 2 1 概述 3 V 2 2 零件的材料和注塑工藝 3 2 2 1 材料 ABS 3 2 2 2 注射成型工藝分析 3 2 3 確定模具溫度及冷卻方式 4 2 4 零件的三維圖和二維圖 4 2 5 帶輪的結(jié)構(gòu)與精度分析 5 2 6 塑料制品的幾何形狀 5 2 7 注射機(jī)的選擇 5 2 7 零件圖及其尺寸公差 6 3 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及零部件的設(shè)計(jì) 7 3 1 型腔數(shù)目的確定 7 3 2 分型面的設(shè)計(jì) 7 3 3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8 3 3 1 主流道 8 3 3 2 分流道 9 3 3 3 澆口 10 3 4 冷卻及排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 3 4 1 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10 3 4 2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10 3 5 影響塑件尺寸精度的因素 10 3 6 模具零件工作尺寸的計(jì)算 11 3 7 凹模底板厚的確定 12 4 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 13 4 1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì) 13 4 2 導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 13 4 3 導(dǎo)套設(shè)計(jì) 13 4 4 推板導(dǎo)柱與導(dǎo)套設(shè)計(jì) 14 5 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 15 5 1 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 15 5 2 推管推出機(jī)構(gòu) 15 5 3 推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位 16 6 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 17 6 1 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的工作原理 17 6 2 抽芯距和抽芯力的計(jì)算 17 6 3 斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 18 6 4 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算 21 7 利用 Pro E 進(jìn)行分模 23 7 1 創(chuàng)建模具模型 23 VI 7 2 選擇模架 26 7 3 創(chuàng)建分型面 27 7 4 分割工件獲取成型零件 28 7 5 創(chuàng)建澆注系統(tǒng) 29 7 6 鑄模及模流分析 29 7 6 1 模架概述 31 7 6 2 模架的分類 31 7 6 3 模架的選擇 31 8 注塑機(jī)的校核 33 8 1 鎖模力的校核 33 8 4 最大注射壓力的校核 33 8 5 開模行程的校核 34 9 結(jié)論與展望 35 9 1 結(jié)論 35 9 2 不足之處及未來展望 35 致 謝 36 參考文獻(xiàn) 38 塑料帶輪模流分析及模具設(shè)計(jì) 1 1 緒論 1 1 塑料工業(yè)的發(fā)展及用途 塑料工業(yè)是世界上增長最快的工業(yè)之一 自 1909 年實(shí)現(xiàn)以純粹化學(xué)合成方法生產(chǎn) 塑料算起 塑料工業(yè)已有 100 余年的歷史 1927 年聚氯乙烯塑料問世以來 隨著高分子 化學(xué)技術(shù)的發(fā)展 各種性能的塑料 特別是聚酰胺 聚甲醛 ABS 聚碳酸酯 聚砜 聚 苯醚 氟塑料等工程塑料發(fā)展迅速 其速度超過了聚乙烯 聚丙烯 聚氯乙烯與聚苯乙 烯等四種通用塑料 使塑件在工業(yè)產(chǎn)品與生活用品方面獲得廣泛的應(yīng)用 以塑料代替金 屬的實(shí)例 比比皆是 塑料有著一系列金屬所不及的優(yōu)點(diǎn) 諸如 重量輕 耐腐蝕 電 氣絕緣性好 易于成型 生產(chǎn)效率高與成本低廉等 但也存在許多自身的缺陷 諸如 抗老化性 耐熱性 抗靜電性 耐燃性及比機(jī)械強(qiáng)度低于金屬 但隨著高分子合成技術(shù) 材料改性技術(shù)及成型工藝的進(jìn)步 愈來愈多的具有優(yōu)異性能的塑料高分子材料不斷涌現(xiàn) 從而促使塑料工業(yè)飛躍發(fā)展 塑料品種眾多 新的工程塑料品種的增加 塑料成型設(shè)備 成型工藝技術(shù)和模具技 術(shù)水平的發(fā)展 為塑料制品的應(yīng)用開拓了廣闊的領(lǐng)域 目前 塑料制品已深入到國民經(jīng) 濟(jì)的各個(gè)部門中 特別是在辦公機(jī)器 照相機(jī) 汽車 儀器儀表 機(jī)械制造 航空 交 通 通信 輕工 建材業(yè)產(chǎn)品 日用品以及家用電器行業(yè)中零件塑料化的趨勢不斷加強(qiáng) 并且陸續(xù)出現(xiàn)全塑產(chǎn)品 據(jù)報(bào)道 美國塑料工業(yè)已成為全美第四個(gè)最大的工業(yè) 每年的 塑料消耗量已經(jīng)超過鋼材 在全世界按照體積和重量計(jì)算塑件的消耗量也超過了鋼材 我國的塑料工業(yè)發(fā)展也很快 特別是近 20 年 產(chǎn)量和品種都大大增加 許多新穎的工程 塑料也已投入批量生產(chǎn) 塑料產(chǎn)量 1990 年達(dá)到了 536 8 萬噸 居世界第四位 如今 我 國塑料工業(yè)已形成了相當(dāng)規(guī)模的完整體系 它包括塑料的生產(chǎn) 成型加工 塑料機(jī)械設(shè) 備 模具加工以及科研 人才培養(yǎng)等 塑料工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門中發(fā)揮了愈來愈 大的作用 1 2 塑料模具在塑料制品生產(chǎn)中地位 塑料模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的發(fā)展與塑料工業(yè)的發(fā)展息息相關(guān) 由于塑料制品的制造 是一項(xiàng)綜合性技術(shù) 圍繞塑料制品成型生產(chǎn)將用到有關(guān)成型物料 成型設(shè)備 成型工藝 成型模具及模具制造等方面知識(shí) 特別是作為塑料必備成型工具的塑料注射模具 由于 它成型效率高 易成型形狀復(fù)雜的制品 并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn) 得到迅速的發(fā)展 在我 國其發(fā)展速度之快 需求量之大也是前所未有的 同時(shí) 其技術(shù)水平也得到了迅速發(fā)展 和提高 新的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)層出不窮 傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念不斷更新 塑料制品的制造包括四個(gè)環(huán)節(jié) 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 塑料的選擇 塑料制品的成型 模具的 設(shè)計(jì)與制造 1 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 產(chǎn)品質(zhì)量源于設(shè)計(jì) 任何產(chǎn)品設(shè)計(jì)都要滿足用戶提出的產(chǎn)品性能 使用壽命 可靠 性 安全性和經(jīng)濟(jì)性等方面的要求 2 塑料品種的選擇 塑料品種的合理選擇是保證塑料制品的質(zhì)量重要環(huán)節(jié) 首先要從塑料品種和性能著 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 手 根據(jù)需要選擇 3 塑料制品的成型 塑料制品的成型加工是根據(jù)各種塑料的固有特性 采用不同的摸塑工藝 成型所使 用的模具即塑料模具 4 模具的設(shè)計(jì)與制造 模具是塑料制品生產(chǎn)的重要工藝設(shè)備 隨著國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的各個(gè)部門對(duì)塑料制品的 品種和產(chǎn)量需求愈來愈大 產(chǎn)品更新?lián)Q代周期愈來愈短 用戶對(duì)塑料制品質(zhì)量的要求愈 來愈高 因而對(duì)模具設(shè)計(jì)與制造的周期和質(zhì)量提出了更高的要求 促使塑料模具設(shè)計(jì)和 制造技術(shù)不斷向前發(fā)展 從而也推動(dòng)了塑料工業(yè)生產(chǎn)高速發(fā)展 可以說 模具設(shè)計(jì)與制 造水平標(biāo)志著一個(gè)國家工業(yè)化發(fā)展的程度 1 3 本文主要研究內(nèi)容 本課題來源于生產(chǎn)實(shí)際 屬于某公司塑料帶輪產(chǎn)品 本文首先利用 PRO E 軟件設(shè)計(jì)塑件并對(duì)塑件進(jìn)行模流分析 然后應(yīng)用 PRO E 軟件完 成整副模具的三維設(shè)計(jì) 并對(duì)模具進(jìn)行了虛擬裝配和試模 針對(duì)其中出現(xiàn)的問題 對(duì)模 具進(jìn)行了修改 最后利用 AutoCAD 軟件導(dǎo)出模具二維工程圖 塑料帶輪模流分析及模具設(shè)計(jì) 3 2 塑件成型工藝分析 2 1 概述 注塑件的設(shè)計(jì)是注塑制品加工工序中必不可少的一個(gè)步驟 但不同的模具公司 不 同的設(shè)計(jì)人員 采用不同的 CAD 軟件進(jìn)行模具輔助設(shè)計(jì) 都有自己的一套設(shè)計(jì)過程 本 畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用 Pro E 3 0 EMX4 1 及 AutoCAD 軟件進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)的 2 2 零件的材料和注塑工藝 2 2 1 材料 ABS 由設(shè)計(jì)任務(wù)書可知該塑件產(chǎn)量 萬件 生產(chǎn)類型屬中批量生產(chǎn) 塑件材料為 ABS 50 ABS 是聚苯乙烯的改性產(chǎn)品 是目前產(chǎn)量最大 應(yīng)用最廣的工程塑料 ABS 是不透明 非結(jié)晶聚合物 無毒 無味 密度 ABS 具有突出的力學(xué)性能 堅(jiān)固 3 5 1 2 cmg 堅(jiān)韌 堅(jiān)硬 具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的介電性能 具有較好尺寸穩(wěn)定性 易于成 型和機(jī)械加工 成型塑件表面有較好光澤 經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色 表面可鍍鉻 其 缺點(diǎn)是耐熱性不高 連續(xù)工作溫度為 700C 左右 熱變形溫度約為 930C 左右 但熱變形溫 度比聚苯乙烯 聚氯乙烯 尼龍等都高 耐候性差 在紫外線作用下易變硬發(fā)脆 可采 用注射 擠出 壓延 吹塑 真空成型 電鍍 焊接及表面涂飾等多種成型加工方法 成形性能如下 3 1 ABS 易吸水 成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理 表面光澤要求高的塑件應(yīng)長時(shí)間預(yù)熱干 燥 2 流動(dòng)性中等 溢邊值 左右 m04 3 壁厚 熔料溫度對(duì)收縮率影響極小 塑件尺寸精度高 4 ABS 比熱容低 塑化效率高 凝固也快 故成型周期短 5 ABS 的表觀粘度對(duì)剪切速率的依賴性很強(qiáng) 因此模具設(shè)計(jì)中大都采用點(diǎn)澆口形式 6 頂出力過大或機(jī)械加工時(shí)塑件表面會(huì)留下白色痕跡 脫模斜度宜取 以上 02 7 易產(chǎn)生熔接痕 模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力 8 易采用高料溫 高模溫 高注射壓力成型 在要求塑件精度高時(shí) 模具溫度可控 制在 而在強(qiáng)調(diào)塑件光澤和耐熱時(shí) 模具溫度應(yīng)控制在 C0 5 C08 6 2 2 2 注射成型工藝分析 根據(jù)產(chǎn)品三維模型 分析塑件的工藝性對(duì)模具設(shè)計(jì)的要求 開始設(shè)計(jì)之前 應(yīng)根據(jù) 塑件的技術(shù)圖樣和使用要求對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)地分析研究 并結(jié)合注射成型的工藝程序綜合 考慮成型的難易程度 以便能在保證塑件質(zhì)量和使用要求的前提下盡量選用比較簡單的 模具結(jié)構(gòu) 以便減小模具制造難度和降低加工成本 如果塑件的工藝性確實(shí)有問題 或 者塑件成型需要極為復(fù)雜的模具結(jié)構(gòu) 并因此導(dǎo)致模具制造非常困難或經(jīng)濟(jì)上極不利時(shí) 則應(yīng)和塑件設(shè)計(jì)部門及時(shí)協(xié)商解決有關(guān)問題 根據(jù)該塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和 ABS 的成型性能 查有關(guān)資料初步確定注射成型工藝參數(shù) 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 如表 2 1 所示 表 2 1 塑件的注射成型工藝參數(shù) 工藝參數(shù) 規(guī) 格 工藝參數(shù) 規(guī) 格 800 90 C 注射時(shí)間 3 5預(yù)熱和干燥 時(shí)間 2h 保壓時(shí)間 15 30 后段 180 200 冷卻時(shí)間 15 30 中段 210 230 成型時(shí)間 S 總周期 40 70料筒溫度 C 前段 200 210 螺桿轉(zhuǎn)速 r min 1 30 60 噴嘴溫度 C 180 190 方法 紅外線燈烘箱 模具溫度 C 60 80 溫度 70 C 注射壓力 MPa 70 90 后處理 時(shí)間 2 4 h 2 3 確定模具溫度及冷卻方式 ABS 為非結(jié)晶塑料 流動(dòng)性中等 壁厚一般 因此 在保證順利脫模的前提下 應(yīng)盡可能降低模 溫 以縮短冷卻時(shí)間 從而提高生產(chǎn)效率 所以模具應(yīng)考慮采用適當(dāng)?shù)难h(huán)水冷卻 成型模具溫度控 制在 C08 6 2 4 零件的三維圖和二維圖 塑料帶輪模流分析及模具設(shè)計(jì) 5 圖 2 1 塑件圖 由圖 2 1 可以看出塑件是對(duì)稱的圖形 2 5 帶輪的結(jié)構(gòu)與精度分析 帶輪的總體形狀為圓盤形 無特別明顯的卡 勾等需要特殊處理的結(jié)構(gòu) 塑件的帶 槽壁及中間孔壁相對(duì)比較厚 因此 熔體在模腔內(nèi)的流動(dòng)應(yīng)比較順暢 總體而言 該帶 輪的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單 帶輪的精度方面 中間的 軸孔有上偏差 外 矩形沉槽的深度 有下18 02 0 18 02 17 偏差 其余尺寸均為自由公差 因此 該帶輪的精度要求不要 比較容易實(shí)現(xiàn)精度0 2 要求 帶輪的表面質(zhì)量方面 要求 V 型帶槽無無明顯流紋 凹陷等不良現(xiàn)象 表面粗糙度 均為為成型后直接達(dá)到 總體而言 帶輪的表面質(zhì)量要求比較容易實(shí)現(xiàn) 0 63aR 2 6 塑料制品的幾何形狀 1 脫模斜度 為了便于塑料制品脫模 以防止脫模時(shí)摩擦制品表面 與脫模方向平行的制品表面 一般應(yīng)具有合理的脫模斜度 其大小主要取決于塑料的收縮率 塑料制品的形狀和壁厚 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 以及制品的部位 在一般情況下 脫模斜度為 30 1030 但應(yīng)根據(jù)具體情況而定 當(dāng) 制品有特殊要求或精度要求較高時(shí) 應(yīng)該用較小的斜度 較高 較大尺寸選用較小的斜 度 塑料制品斜度 塑料制品形狀復(fù)雜的 不易脫模的 應(yīng)取較大的脫模斜度 制品上 有凸起或加強(qiáng)筋 單邊應(yīng)有 20 30 的斜度 塑料制品壁厚打的應(yīng)選用較大的斜度 在開模 時(shí) 為了讓制品留著芯片上 內(nèi)表面斜度比外表面斜度小 相反 為了讓制品留在行腔 一邊 選用內(nèi)表面脫模斜度為 30 外表面脫模斜度稍大為 3 50 為了使塑件在開模時(shí)留在動(dòng)模上及順利脫模 帶輪軸套孔以及筒壁都應(yīng)具有一定的 脫模斜度 由于齒為工作部分 其強(qiáng)度要求高 所以不能有脫模斜度 以免影響帶輪工 作性能 帶輪尺寸雖然小 但精度要求較高 所以脫模斜度要選擇小一點(diǎn) 帶輪周邊不 存在對(duì)脫模產(chǎn)生影響的結(jié)構(gòu) 所以脫模斜度選為 筒壁部分 外壁 30 內(nèi)表面 10 帶輪 部分外壁 10 2 塑料制品圓角 塑料制品上所有轉(zhuǎn)角應(yīng)盡可能采用圓弧過渡 采用圓弧過渡的好處在于避免應(yīng)力集 中 提高強(qiáng)度 改善熔體在型腔 便于脫模 在制品結(jié)構(gòu)上無特殊要求時(shí) 制品的各連 接處的圓角半徑應(yīng)不小于 0 5 1mm 對(duì)于使用要求必須以尖角過渡或分型面處和型芯與 型腔配合不便制成圓角時(shí) 側(cè)仍以尖角過渡 帶輪的棱角主要有軸套部分 如果采用圓弧過渡 則型腔型芯不易加工 所以沒有 需要采用圓弧過渡部分 2 7 注射機(jī)的選擇 根據(jù)創(chuàng)建好的實(shí)體模型 利用 Pro E 的分析功能 從中快速計(jì)算出帶輪的體積為 170 澆注系統(tǒng)凝料和廢料按塑件注射量的 計(jì)算 即澆注系統(tǒng)凝料的體積為3cm0 6 2 34 因帶輪的年產(chǎn)量僅為 5000 件 且制件軸孔有一定的尺寸精度要求 綜 0 182 合考慮帶輪的結(jié)構(gòu)及精度要求 采用一模一腔的模具結(jié)構(gòu) 帶輪的材料為 ABS 取其密度 為 1 02 1 05 則模具每次所需的注射量為 3cm gG2104 7 根據(jù)一次注射量分析 以及考慮到塑料的品種 塑件結(jié)構(gòu) 生產(chǎn)批量及注射工藝參 數(shù) 注射模具尺寸大小等因素 參考設(shè)計(jì)手冊(cè) 2 初選 XS ZY 500 型螺桿式注射機(jī) 記錄 下 XS ZY 500 型注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如表 2 2 所示 表 2 2 XS ZY 500 型注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 序號(hào) 主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目 參數(shù)數(shù)值 1 最大注射量 cm 3 500 2 注射壓力 MPa 145 3 鎖模力 kN 3500 4 拉桿內(nèi)向距 mm mm 540 440 5 最大模具厚度 mm 450 6 最小模具厚度 mm 300 7 最大開模行程 mm 500 塑料帶輪模流分析及模具設(shè)計(jì) 7 8 噴嘴前端球面半徑 mm 18 9 噴嘴孔直徑 mm 5 10 定位圈直徑 mm 150 2 7 零件圖及其尺寸公差 標(biāo)注尺寸在繪制圖紙中是非常重要的一步 傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)需要計(jì)算成型零件的加 工尺寸 模具型芯和型腔的加工尺寸可以通過公式 計(jì)算基本尺寸 S 指塑 1 L 塑 件模 具 件的平均收縮率 而在使用 Pro E3 0 進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的過程中 塑件已經(jīng)定義了其收縮率 則不需要通過繁瑣的計(jì)算而直接可以標(biāo)注出成型零部件的基本尺寸 但尺寸標(biāo)注還有一個(gè)公差的問題 這是無法從軟件自動(dòng)導(dǎo)出的 需要設(shè)計(jì)者設(shè)定 由于塑料收縮率范圍和穩(wěn)定性各有差異 首先必須合理化確定不同塑料成形塑件的尺寸 公差 即由收縮率范圍較大或收縮率穩(wěn)定性較差塑料成形塑件的尺寸公差應(yīng)取得大一些 否則就會(huì)出現(xiàn)大量尺寸超差的廢品 為此 各國對(duì)塑料件的尺寸公差制訂了國家標(biāo)準(zhǔn)和 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 中國也曾制訂了部級(jí)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 但大都無相應(yīng)的模具型腔的尺寸公差 對(duì)于 小于 的尺寸的地方就要注意 由于精度比較高 建模時(shí)就應(yīng)該沿減料方向適當(dāng)加大基1 0 本尺寸或者增加脫模斜度以便試模后可以修改達(dá)到合乎要求的尺寸精度 綜上分析 該塑件可采用注射成型加工 考慮采用一模一件 快速脫模以及成型周期 不太長的模具 同時(shí)模具造價(jià)要適當(dāng)控制 在注射成型生產(chǎn)時(shí) 該塑件結(jié)構(gòu)簡單 無特殊 的結(jié)構(gòu)要求和精度要求 只要工藝參數(shù)控制得當(dāng) 該塑件是比較容易成型的 3 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及零部件的設(shè)計(jì) 3 1 型腔數(shù)目的確定 按注塑機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目 型腔數(shù)目 n 根據(jù)公式 可得njkm m knj 式中 注射機(jī)最大注射量利用系數(shù) 一般取 0 8 k 注射機(jī)最大注射量 或 nm3cg 澆注系統(tǒng)凝料量 或 j 單個(gè)塑件的體積或質(zhì)量 或 3 本課題考慮模具分型取出塑料的難易程度 n 取 1 即型腔數(shù)目為 1 3 2 分型面的設(shè)計(jì) 分型面的設(shè)計(jì)在注射模的設(shè)計(jì)中占有相當(dāng)重要的位置 分型面的設(shè)計(jì)合理與否直接 影響塑件質(zhì)量 模具的整體結(jié)構(gòu)及工藝操作難度及模具的制作成本 分型面可以為一個(gè) 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 也可以為多個(gè) 分型面選擇的原則 1 分型面應(yīng)選擇在塑件外形最大輪廓處 以利于塑件從定模順利脫模 2 應(yīng)有利于塑件脫模 一般模具的脫模機(jī)構(gòu)通常設(shè)置在動(dòng)模一側(cè) 模具開模后塑件 應(yīng)該停留在動(dòng)模一邊 以便于模具順利脫模 3 要保證塑件的精度要求 塑件光滑表面不能作為分型面 以避免影響外觀質(zhì)量 塑件中要求同軸度的部分要放在分型面的同一側(cè) 以保證塑件同軸度的要求 考慮模具的側(cè)向抽拔距都比較小 選擇分型面時(shí)應(yīng)將抽芯和分型距離長的方向置于 開合模的方向 將小抽拔距的方向作為分型和抽芯方向 作為主要大氣排氣渠道 應(yīng)將分型面設(shè)置在熔融料的流動(dòng)末端 以利于模具型腔內(nèi) 氣體的排除 考慮模具加工難度 要使模具利于加工 工藝要力求簡單 圖 3 1 分型面選擇 從帶輪的結(jié)構(gòu)上分析可知只需要一個(gè)分型面 帶輪零件圖上并沒有標(biāo)明帶輪各個(gè)表 面要光滑 而且它的主要功能是傳動(dòng) 只要保證精度以及同軸度要求 分型面的位置可 以任意選擇 遵照分型面的設(shè)計(jì)原則應(yīng)設(shè)置在最大投影面上 以便于帶輪順利脫模 有 兩種方案可供選擇 一個(gè)是分型面 1 另一個(gè)分型面 2 如圖 3 1 所示 當(dāng)選擇 2 作為分型面時(shí) 澆口的設(shè)置可以是上端面 也可以是分型面 1 如果澆口設(shè) 置在分型面 1 則塑料流動(dòng)到上端面時(shí) 由于筒壁間隙較小 里面的空氣有可能會(huì)受到壓 縮而不能排出 造成沖模不到位 同時(shí)在注射力的壓縮下 空氣會(huì)發(fā)熱 導(dǎo)致 ABS 會(huì)分 解 甚至發(fā)生意外事故 如果將澆口位置設(shè)在上端面 就可以避免這一問題 因?yàn)樗芰?在沖模過程中 不能一下子將分型面 1 沖滿 所以空氣完全有空間排除 但是上端面橫 截面小 當(dāng)型芯固定之后 澆口就無法放置 因?yàn)樾托竞蜐部跁?huì)發(fā)生干涉 所以選擇 2 作為分型面時(shí) 澆口的正確位置應(yīng)該設(shè)在上端面 雖然筒壁部分的縫隙 很小 但是塑件的體積很小 可以利用模具的縫隙順利排氣 在這種情況下 軸套型芯和筒壁孔型芯應(yīng)該分開以順利脫模 軸套型芯和帶輪型腔 可以都設(shè)置在動(dòng)模板上 以保證帶輪同軸度要求 帶輪型腔加工也比較容易 可以直接 用內(nèi)帶輪的加工方法加工 筒壁內(nèi)孔和軸套芯在開模合模的過程中 兩者的同心要求難 以滿足 所以否定了端面 1 作為分型面的方案 不論塑料制品的結(jié)構(gòu)如何 采用何種設(shè)計(jì)方法都必須首先確定分型面 因?yàn)檫x取不 同的分型面就使得模具的結(jié)構(gòu)有所不同 在本課題的設(shè)計(jì)中 分型面選在塑件的最大輪 廓處 這樣有助于分型 由于塑件中間有通孔 選擇這樣的分型面避免采用側(cè)抽芯 簡 化了模具的整體設(shè)計(jì) 塑料帶輪模流分析及模具設(shè)計(jì) 9 3 3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是指塑料溶液從注射機(jī)噴嘴中射出后到達(dá)型腔之前在模具內(nèi)流經(jīng)的通道 澆注系統(tǒng)分為普通流道的澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩大類 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注射模 設(shè)計(jì)的一個(gè)重要的環(huán)節(jié) 它對(duì)獲得優(yōu)良性能和理想外觀的塑料制件以及最佳的成型效率 有直接影響 澆注系統(tǒng)一般由主流道 分流道 澆口和冷料穴等四個(gè)部分組成 其作用可以概述 如下 將來自注射機(jī)噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)地的輸送到型腔 同時(shí)使型腔內(nèi)的氣體 順利的排出 在塑料熔體填充及凝固的過程中 將注射壓力有效地傳遞到型腔的各個(gè)部位 以獲得形狀完整 內(nèi)外質(zhì)量優(yōu)良的塑料制件 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理不僅對(duì)塑件性能 結(jié)構(gòu) 尺寸 內(nèi)外在質(zhì)量等影響很大 而 且還與塑件所用塑料的利用率 成型生產(chǎn)效率等相關(guān) 因此澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)的 重要環(huán)節(jié) 對(duì)澆注 系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí) 一般應(yīng)遵循以下基本原則 1 適應(yīng)塑料的工藝性 2 流程要短 3 排氣良好 4 避免料流直沖型芯或嵌件 5 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積應(yīng)盡量小 6 澆注系統(tǒng)的位置盡量與模具的軸線對(duì)稱 7 修整方便 保證制品外觀質(zhì)量 8 防止塑件變形 3 3 1 主流道 1 主流道尺寸 主流道指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流 動(dòng)通道 是熔體最先流經(jīng)模具的部分 本次采用直澆口式澆注系統(tǒng) 主流道垂直于模具 分型面 主流道設(shè)計(jì)在模具的澆口套中 如 圖 3 2 所示 為了讓主流道凝料能順利從澆 口套中拔出 主流道設(shè)計(jì)成倒圓錐形 其錐角 為 30 小端直徑 5 由于小端的 dm 前面是球面 半徑 18 2 20mm 其長度初選為 86mm 流道表面粗糙度 Ra 取SR 0 8 m 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 圖 3 2 主流道形狀及其與注射機(jī)噴嘴的關(guān)系 1 注射機(jī)噴嘴 2 澆口套 3 定模板 2 主流道襯套的形式 主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸 屬易損件 對(duì)材料要求較嚴(yán) 因而模具 主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式 即澆口襯套 以便有效的選用優(yōu)質(zhì) 鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理 澆口襯套都是標(biāo)準(zhǔn)件 只需去買就行了 常用澆口襯套分 為有托澆口襯套和無托澆口襯套 有托澆口襯套用于配裝定位圈 澆口襯套的規(guī)格有 12 16 20 等幾種 由于注射機(jī)的噴嘴半徑為 18mm 所以澆口襯套的為 R20 澆口襯套如圖 3 3 所示 圖 3 3 澆口套 3 3 2 分流道 在多型腔或單型腔多澆口 塑件尺寸大 時(shí)應(yīng)設(shè)置分流道 分流道是指主流道末端 與澆口之間這一段塑料熔體的流動(dòng)通道 它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入 型腔前 通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段 因此分流道設(shè)計(jì)應(yīng)滿 足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài) 并在流動(dòng)過程中壓力損失盡可能小 能將塑 料熔體均衡地分配到各個(gè)型腔 本次設(shè)計(jì)中 由于采用一模一件 制品為圓形 采用直接澆口 故不需開設(shè)分流道 塑料帶輪模流分析及模具設(shè)計(jì) 11 3 3 3 澆口 澆口亦稱進(jìn)料口 是連接分流道與型腔的通道 除直接澆口外 它是澆注系統(tǒng)中截 面最小的部分 但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分 澆口的位置 形狀及尺寸對(duì)塑件性能和質(zhì) 量的影響很大 本次設(shè)計(jì)采用直接澆口 開設(shè)在零件頂面上 其截面形狀為圓形 采用此種形狀的 澆口減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量 去除澆口容易 且不會(huì)留下明顯的痕跡 圖 3 4 直接澆口形式 3 4 冷卻及排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 4 1 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 利用型芯 頂桿等的間隙排氣 不需要另外設(shè)計(jì)排氣系統(tǒng) 3 4 2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 該塑件為大批量生產(chǎn) 應(yīng)盡量縮短成型周期 提高生產(chǎn)率 加上 ABS 塑料為結(jié)晶型 塑料 成型時(shí)需要充分冷卻 冷卻要均勻分布 因此 該模具在定模板上開出冷卻水道 采用冷卻水進(jìn)行循環(huán)冷卻型腔 3 5 影響塑件尺寸精度的因素 影響塑件尺寸精度的因素很多 概括的說 有塑件材料 塑件結(jié)構(gòu)和成型工藝過程 模具結(jié)構(gòu) 模具制造和裝配 模具使用中的磨損等因素 其中塑件材料方面的因素主要 是指收縮率的影響 在模具設(shè)計(jì)中 應(yīng)根據(jù)塑件的材料 幾何形狀 尺寸精度等級(jí)及影 響因素等進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算 1 塑料收縮率波動(dòng) 塑件成型后的收縮變化與塑件的品種以及塑件的形狀 尺寸 壁厚 成型工藝條件 模具的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān) 工藝條件 塑件批號(hào)發(fā)生的變化會(huì)造成塑料收縮率的波動(dòng) 由 此引起的塑件尺寸誤差 可用公式表示為s 3 sLS minax 式中 塑件的最大收縮率 maxS 塑件的最小收縮率 in 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 塑件的基本尺寸 sL 實(shí)際收縮率與計(jì)算收縮率會(huì)有差異 按照一般的要求 由塑料收縮率波動(dòng)所引起的 塑件尺寸誤差小于塑件公差的 即 313 s 2 模具成型零件的制造誤差 模具成型零件的制造精度越低 塑件尺寸精度也越低 一般成型零件工作尺寸的制 造公差 取塑件公差的 即 z z 3 模具成型零件的磨損 磨損的結(jié)果使型腔尺寸變大 型芯尺寸變小 磨損的程度與塑料的品種和模具材料 及熱處理有關(guān) 為簡化計(jì)算 凡與脫模方向垂直的表面不考慮磨損 與脫模方向平行的 表面考慮磨損 生產(chǎn)批量小 磨損量取小值 甚至可以不考慮磨損量 熱塑性塑料摩擦系數(shù)小 磨 損量可取小值 模具材料耐磨性好 可取小值 對(duì)于中小型塑件 最大磨損量可取塑件 公差的 對(duì)于大型件 最大磨損量應(yīng)取塑件公差的 以上 61 61 4 塑料平均收縮率的計(jì)算 該塑件的成型零件尺寸均按平均值法計(jì)算 查有關(guān)手冊(cè)得 ABS 的收縮率為 3 7 0 102 minax S 0 004 0 007 2 100 0 55 3 6 模具零件工作尺寸的計(jì)算 該塑件尺寸精度無特殊要求 大部分尺寸為自由尺寸 可查常用塑料制品公差等級(jí) 表 1 可得 ABS 塑料未注公差尺寸精度等級(jí)為 按 查取公差 其主要尺寸公差5MT 要求如表 3 1 所示 表 3 1 塑件的主要尺寸公差要求 塑件標(biāo)注尺寸 塑件尺寸公差 按 MT5 級(jí)精度 170 6 170 54 5 25 02 30 5 3 外 形 尺 寸 16 01612628 8 0 4 5 405 內(nèi) 形 尺 寸 2 07 2 816 該塑件的成型零件尺寸均按平均值法計(jì)算 查有關(guān)手冊(cè)得 ABS 的收縮率為 故平均收縮率為 3 7 0 4 05 7 4 CPS 塑料帶輪模流分析及模具設(shè)計(jì) 13 根據(jù)塑件尺寸公差要求 模具制造公差取 3 z 成型零件尺寸的計(jì)算如表 3 2 所示 表 3 2 成型零件尺寸的計(jì)算 單位 mm 6 塑件尺寸 計(jì)算公式 型腔或型芯工作尺寸6 170 ZCPSML 0 43 53 074169 4 5 Z 8 0 03 ZCPSM 0 17 92 28 16 ZL43 043 65 0 ZCPSM0 0 21 徑向尺寸 24 5 Z 6 0 ZCPSMH 0 32 17 0824 5 16 Z 065 軸 向 尺 寸 2 08 0 ZCPSM 7 31 3 7 凹模底板厚的確定 墊塊跨度為 290mm 按經(jīng)驗(yàn)公式取墊板厚1 605 1704 8 hbm 而設(shè)計(jì)選用模架的墊板厚度為 60 因此 能滿足要求 4 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)模架時(shí) 因模架本身帶有導(dǎo)向裝置 一般情況下 設(shè)計(jì)人員只要按模架規(guī) 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 格選用即可 若需采用精密導(dǎo)向定位裝置 則須由設(shè)計(jì)人員根據(jù)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì) 4 1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì) 1 導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位 其中心至模具邊緣 應(yīng)有足夠的距離 以保證模具的強(qiáng)度 防止壓人導(dǎo)柱和導(dǎo)套后變形 2 該模具采用 4 根導(dǎo)柱 其布置為等直徑導(dǎo)柱不對(duì)稱布置 3 該模具導(dǎo)柱安裝在支承板和模套上 導(dǎo)套安裝在定模固定板上 4 為了保證分型面很好的接觸 導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處應(yīng)制有承屑槽 即可削去一個(gè)面 或在導(dǎo)套的孔口倒角 該模具采用后者 5 在合模時(shí) 應(yīng)保證導(dǎo)向零仵首先接觸 避免凸模先進(jìn)人型腔 導(dǎo)致模具損壞 6 動(dòng)定模板采用合并加工時(shí) 可確保同軸度要求 4 2 導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 1 該模具采用帶頭導(dǎo)柱 不加油槽 2 導(dǎo)柱的長度必須比凸模端面高度高出 6mm 8mm 3 為使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)人導(dǎo)向孔 導(dǎo)柱的端部常做成圓錐形或球形的先導(dǎo)部分 4 導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來確定 應(yīng)保證具有足夠的抗彎強(qiáng)度 該導(dǎo)柱直徑由標(biāo) 準(zhǔn)模架可知為 mm 16 5 導(dǎo)柱的安裝形式 導(dǎo)柱固定部分與模板按 H7 k6 配合 導(dǎo)柱滑動(dòng)部分按 H7 f7 或 H8 f7 的間隙配合 6 導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為 m 4 0 aR 7 導(dǎo)柱應(yīng)具有堅(jiān)硬而耐磨的表面 堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯 多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬 火處理或碳素工具鋼 T8A T10A 經(jīng)淬火處理 硬度為 50HRC 以上或弱鋼經(jīng)調(diào)質(zhì) 表面淬 火 低溫回火 硬度為 50HRC 以上 圖 4 1 帶頭導(dǎo)柱 4 3 導(dǎo)套設(shè)計(jì) 導(dǎo)套與安裝在另一半模上的導(dǎo)柱相配合 用以確定動(dòng) 定模的相對(duì)位置 保證模具 運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精度的圓套形零仵 導(dǎo)套常用的結(jié)構(gòu)形式有兩種 直導(dǎo)套 GB T4169 2 1984 帶頭導(dǎo)套 GB T4169 3 1984 1 結(jié)構(gòu)形式 采用帶頭導(dǎo)套 I 型 如圖 8 1 所示 塑料帶輪模流分析及模具設(shè)計(jì) 15 圖 4 2 推導(dǎo)套 型 2 導(dǎo)套的端面應(yīng)倒圓角 導(dǎo)柱孔最好做成通孔 利于排出孔內(nèi)剩余空氣 3 導(dǎo)套孔的滑動(dòng)部分按 H8 夕或 H7 f 的間隙配合 表面粗糙度為 0 4 m 導(dǎo)套外徑與 模板一端采用 H7 k6 配合 另一端采用 H7 e7 配合鑲?cè)肽０?4 導(dǎo)套材料可用淬火鋼或銅 青銅合金 等耐磨材料制造 該模具中采用 T8A 4 4 推板導(dǎo)柱與導(dǎo)套設(shè)計(jì) 該套模具采用推板導(dǎo)柱固定在動(dòng)模座板上的形式 推板導(dǎo)柱除了起導(dǎo)向作用外 還支 撐著支承板 從而改善了支承板的受力狀況 大大提高了支承板的剛性 該模具設(shè)置了 4 套推板導(dǎo)柱與導(dǎo)套 它們之間采用 H8 f7 配合 其形狀與尺寸配合如圖 8 3 所示 圖 4 3 推板導(dǎo)柱 導(dǎo)套 1 推板導(dǎo)柱 2 推板導(dǎo)套 3 推半固定板 4 推桿 5 動(dòng)模座板 5 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 注射成型每一循環(huán)中 塑件必須準(zhǔn)確無誤地從模具的凹模中或型芯上脫出 完成脫 出塑件的裝置稱為脫模機(jī)構(gòu) 也常稱為推出機(jī)構(gòu) 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 5 1 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 塑件推出 頂出 是注射成型過程中的最后一個(gè)環(huán)節(jié) 推出質(zhì)量的好壞將最后決定塑件 的質(zhì)量 因此 塑件的推出是不可忽視的 在設(shè)計(jì)推出脫模機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)遵循下列原則 1 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動(dòng)模一側(cè) 2 保證塑件不因推出而變形損壞 3 機(jī)構(gòu)簡單 動(dòng)作可靠 4 良好的塑件外觀 5 合模時(shí)的準(zhǔn)確復(fù)位 5 2 推管推出機(jī)構(gòu) 對(duì)于中心有孔的薄壁圓筒形塑件 可用推管推出機(jī)構(gòu) 如圖 5 1 所示 推管推出塑件 的運(yùn)動(dòng)方式與推桿推出塑件基本相同 只是推管中間固定一個(gè)長型芯 圖 a 所示的結(jié)構(gòu)使 模具的閉合高度加大 但結(jié)構(gòu)可靠 多用于推出距離不大的場合 圖 b 所示的結(jié)構(gòu)將型 芯固定在動(dòng)模座板上 型芯雖長 但結(jié)構(gòu)緊湊 推管推出機(jī)構(gòu)動(dòng)作均勻可靠 且在塑件 上不留任何推出痕跡 圖 5 1 推管推出機(jī)構(gòu) 1 推管 2 型芯 3 復(fù)位桿 圖 5 2 所示的是推管的其它形式 圖 a 所示是讓推管在型腔板內(nèi)活動(dòng) 可有效縮短推 管的長度 圖 b 所示是在推管上開長槽 型芯用圓柱銷或方銷固定模板上 這種形式的 型芯較短 模具結(jié)構(gòu)緊湊 但緊固力較小 塑料帶輪模流分析及模具設(shè)計(jì) 17 圖 5 2 推管推出機(jī)構(gòu) 5 3 推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位 1 導(dǎo)向零件 對(duì)臥式注射機(jī)使用的模具來說 當(dāng)推桿較細(xì)時(shí) 固定它的固定板及墊板的重量 容 易使推桿彎曲 以至在推出時(shí)不夠靈活 甚至折斷 故常設(shè)導(dǎo)向零件 導(dǎo)柱的數(shù)量一般 不少于兩個(gè) 常見的形式如圖 5 3 所示 圖 a 所示的導(dǎo)柱 除了起導(dǎo)向作用外 還起支撐 作用 可以減小注射成型時(shí)支承板的彎曲 當(dāng)推桿的數(shù)量較多 塑件的產(chǎn)量較大時(shí) 光 有導(dǎo)柱是不夠的 還需裝配導(dǎo)套 以延長導(dǎo)向零件的壽命及使用的可靠性 如圖 b 所示 圖 5 3 導(dǎo)向零件 1 導(dǎo)柱 2 導(dǎo)套 2 復(fù)位零件 為了使推出零件在合模后能回到原來的位置 推桿或推管推出機(jī)構(gòu)中通常還設(shè)有復(fù)位 桿 復(fù)位桿必須和推桿固定在同一塊板上 其長度必須一致 分布必須均勻 端面要與 所在動(dòng)模的分型面齊平 在有的模具中復(fù)位桿可以省去 推塑件邊緣的推桿 直徑可以 稍大些 一半推塑件 另一半就起了復(fù)位桿的作用 還有的模具在推桿上裝有彈簧 這 樣在合模時(shí) 推出機(jī)構(gòu)就可先于合模動(dòng)作而復(fù)位了 本模具采用圖 5 2a 所示推管推出機(jī)構(gòu) 推出機(jī)構(gòu)采用彈簧復(fù)位 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 6 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 6 1 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的工作原理 當(dāng)注射成型側(cè)壁帶有孔 凹穴 凸臺(tái)的塑料制件時(shí) 模具上成型該處的零件就必須 制成可側(cè)向移功的零件 稱為活動(dòng)型芯 在塑件脫模前先將活動(dòng)型芯抽出 否則就無法 脫模 帶動(dòng)活動(dòng)型芯作側(cè)向移動(dòng)的整個(gè)機(jī)構(gòu)稱為側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的功能主要是 在一定時(shí)間內(nèi)使側(cè)凸 凹成型件能準(zhǔn)確地進(jìn)行 脫模 并保證成型件的壁厚和變形符合要求 當(dāng)前最常用的是斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī) 構(gòu) 其工作原理是利用斜導(dǎo)柱等傳動(dòng)零件 把垂直的開模運(yùn)動(dòng)傳遞給側(cè)向型芯 使之產(chǎn) 生側(cè)向運(yùn)動(dòng)而完成分型或抽芯動(dòng)作 工作原理如圖 6 1 所示 圖 6 1 斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯注射模 1 一型芯 2 一推管 3 一動(dòng)模鑲件 4 一動(dòng)模板 5 一斜導(dǎo)柱 6 一側(cè)型芯滑塊 7 一楔緊塊 8 一中間板 9 一定模座板 10 一墊板 11 一拉桿導(dǎo)柱 12 一導(dǎo)套 6 2 抽芯距和抽芯力的計(jì)算 對(duì)于有側(cè)凸凹的塑件 常用斜導(dǎo)柱及斜滑塊側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí) 需作以下計(jì)算 1 抽芯距 S 抽芯距指將側(cè)向型芯從成型位置抽到不妨礙塑件取出的位置所需的空間距離 即型 芯移動(dòng)的最小距離 一般抽芯距等于型孔深度再加 2 3mm 即 mm 6 1 3 2 S 式中 S 抽芯距 S2 型孔深度 塑料帶輪模流分析及模具設(shè)計(jì) 19 圖 6 2 線架抽芯距 但是 當(dāng)側(cè)向型芯脫出側(cè)凸 凹以后 其幾何位置還有礙于塑件脫模的情況時(shí) 則 其抽芯距不能簡單地依靠這種方法確定 需根據(jù)具體成型件的形狀和結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算來 決定 當(dāng)成型如圖 6 2 所示圓形骨架塑件時(shí) mm 6 2 3 2 1 S mm 6 3 rR 式中 S 抽芯距 mm S1 有效的抽芯距 mm R 骨架塑件臺(tái)肩半徑 mm 骨架塑件圓筒外圓半徑 mm 2 抽芯力 塑件在模腔內(nèi)冷卻收縮時(shí)逐漸對(duì)型芯包緊 產(chǎn)生包緊力 因此 抽芯力必須克服包 緊力和由于包緊力而產(chǎn)生的摩擦阻力 在開始脫模的瞬間所需抽芯力為最大 影響脫模 力的因素要考慮周全較為困難 在生產(chǎn)實(shí)際中常常只考慮主要因素 可按下式進(jìn)行計(jì)算 6 4 sinco ApF 式中 Fc 抽芯力 N A 活動(dòng)型芯被塑件包緊包絡(luò)面積 mm2 p 塑件對(duì)側(cè)型芯的收縮應(yīng)力 一般塑件模內(nèi)冷卻取 0 8 1 2 107Mpa 模外冷卻取 2 4 3 9 107Mpa 摩擦系數(shù)取 0 1 0 2 側(cè)型芯的脫模斜度或傾斜角 6 3 斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 斜導(dǎo)柱分型抽芯機(jī)構(gòu)由斜導(dǎo)柱 側(cè)滑塊 鎖緊楔及滑塊定位裝置所組成 如圖 6 2 所 示 1 斜導(dǎo)柱 斜導(dǎo)柱主要用作驅(qū)動(dòng)側(cè)滑塊的開閉運(yùn)動(dòng) 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 1 斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)與配合要求 圖 6 3 斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu) 斜導(dǎo)柱頭部可做成半球或錐臺(tái)形 如圖 6 3 所示 為了減小斜導(dǎo)柱與滑塊斜孔之間的 摩擦與磨損 在斜導(dǎo)柱外圓周上可銑出兩個(gè)對(duì)稱平面 斜導(dǎo)柱的表面粗糙度 Ra 小于 0 63 1 25 m 斜導(dǎo)柱與其固定板采用過渡配合 H7 m6 聯(lián)接 斜導(dǎo)柱與滑塊斜孔之間可 采用較松間隙配合 如 H11 b11 或在二者之間保留 0 5 1mm 以上的間隙 甚至當(dāng)分型 抽芯有延時(shí)要求時(shí) 可以放大到 1mm 以上 2 斜導(dǎo)柱的傾斜角 圖 6 4 傾斜角 與工作長度的關(guān)系 圖 6 5 斜導(dǎo)柱抽芯工作圖 斜導(dǎo)柱軸線與開模方向的夾角稱為斜導(dǎo)柱的傾斜角 如圖 6 4 所示 它是決定斜導(dǎo) 柱抽芯機(jī)構(gòu)工作效果的重要參數(shù) 的大小對(duì)斜導(dǎo)柱的有效工作長度 抽芯距和受力狀況 等起著決定性的影響 由圖可知 6 4 sin SL 6 5 cotH 式中 L 斜導(dǎo)柱的工作長度 S 抽芯距 斜導(dǎo)柱的傾斜角 H 與抽芯距 S 對(duì)應(yīng)的開模距 圖 6 5 所示是斜導(dǎo)柱抽芯時(shí)的受力圖 可得出開模力 6 6 cos twF 6 7 antk 式中 Fw 側(cè)抽芯時(shí)斜導(dǎo)柱所受的彎曲力 塑料帶輪模流分析及模具設(shè)計(jì) 21 Ft 側(cè)抽芯時(shí)的脫模力 其大小等于抽芯力 Fc FK 側(cè)抽芯時(shí)所需的開模力 由式可知 增大 L 和 H 減小 有利于減小模具尺寸 但 Fw 和 FK 增大 影響斜 導(dǎo)柱和模具的強(qiáng)度和剛度 反之 減小 斜導(dǎo)柱和模具受力減小 但要在獲得相同抽芯 距的情況下 斜導(dǎo)柱的長度就要增長 開模距就要變大 因此模具尺寸會(huì)增大 綜合考 慮 經(jīng)實(shí)際推導(dǎo) 值一般不得大于 250 通常采用 150 23 0 3 斜導(dǎo)柱直徑的確定 圖 6 6 斜導(dǎo)柱受力分析 斜導(dǎo)柱的直徑?jīng)Q定于所需承受的彎曲力 而彎曲力又決定于抽芯力和斜導(dǎo)柱的斜角 及工作長度 根據(jù)如圖 6 6 中斜導(dǎo)柱受力狀態(tài)的分析 可按下式計(jì)算 彎矩為 6 8 wLFM 式中 M w 斜導(dǎo)柱所受彎矩 Lw 斜導(dǎo)柱彎曲力臂 由材料力學(xué)知 6 9 W 式中 斜導(dǎo)柱所用材料的許用彎曲應(yīng)力 w W 抗彎截面模量 斜導(dǎo)柱一般為圓形 則 331 02d 所以斜導(dǎo)柱直徑為 6 10 32323 coscos1 0 wwtw HFLLFd 式中 H w 側(cè)型芯滑塊受的脫模力作用線與斜導(dǎo)柱中心線的交點(diǎn)到斜導(dǎo)柱固定板 的距離 它不等于滑塊高度的一半 斜導(dǎo)柱直徑也可用查表法確定 按斜導(dǎo)柱的傾斜角 脫模力 Ft 查出最大彎曲力 Fw 再查的斜導(dǎo)柱直徑 4 斜導(dǎo)柱長度的計(jì)算 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 圖 6 7 斜導(dǎo)柱的長度 斜導(dǎo)柱長度根據(jù)圖 6 7 所示 按下式進(jìn)行計(jì)算 斜導(dǎo)柱的總長為 6 11 10 5 sinta2costan254321 dhdLLz 式中 Lz 斜導(dǎo)柱總長度 d2 斜導(dǎo)柱固定部分大端直徑 h 斜導(dǎo)柱固定板厚度 d 斜導(dǎo)柱工作部分的直徑 S 抽芯距 斜導(dǎo)柱安裝固定部分的尺寸為 6 12 tan2cos12dhlLa 式中 La 斜導(dǎo)柱安裝固定部分的尺寸 d1 斜導(dǎo)柱固定部分的直徑 5 斜導(dǎo)柱材料及熱處理 斜導(dǎo)柱多用 45 鋼或碳素工具鋼 也可用 20 鋼滲碳 熱處理硬度 55HRC 6 4 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算 1 抽撥距離 因 最 小 直 徑塑 件 帶 輪 槽 最 大 直 徑 150170 mS45821 抽拔距離 3 40 2 斜導(dǎo)柱長度計(jì)算 塑料帶輪模流分析及模具設(shè)計(jì) 23 m Lz 75 2017 2546 2 537 6 10 sin43ta30costan 圓整后取 205mm 3 開模距離 SH72 1520cot43cot 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 24 7 利用 Pro E 進(jìn)行分模 7 1 創(chuàng)建模具模型 圖 7 1 在 Pro E 創(chuàng)建帶輪的模具體積塊 塑料帶輪模流分析及模具設(shè)計(jì) 25 利用 Pro Engineer 野火 3 0 版新建一個(gè)模具模型 導(dǎo)入帶輪為參照模型 設(shè)置帶輪的 收縮率收縮率為 0 65 系統(tǒng)則帶輪的直徑增大為 171 114 如圖所示 圖 7 2 設(shè)置帶輪的收縮率 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 26 塑料帶輪模流分析及模具設(shè)計(jì) 27 7 2 選擇模架 選擇標(biāo)準(zhǔn)模架 根據(jù) Hasta 公司的模架手冊(cè) 結(jié)合成型零件的特點(diǎn) 決定采用 exm tutorial mfg 類型 模架大小為為 506 446 其余規(guī)格和參數(shù)如圖所示 圖 7 3 選擇的標(biāo)準(zhǔn)模架 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 28 7 3 創(chuàng)建分型面 該帶輪的成型零件除了凹凸模外 為使帶輪順利脫模 帶輪槽還必須做成側(cè)滑塊 為了方便加工制造 中間的 軸孔和方孔也要分割成單獨(dú)的零件 而為了成型后推 0 182 出帶輪 應(yīng)在凸模中間設(shè)置一個(gè)單獨(dú)的大推管 因此 應(yīng)將工件分割成 7 個(gè)零件 共需 6 個(gè)分型面 在 Pro E 中 分別通過拉伸 旋轉(zhuǎn)和復(fù)制等方法 創(chuàng)建出該 6 個(gè)分型面 分別如圖 至圖所示 圖 7 4 方孔型芯的分型面 圖 7 5 中心軸孔的分型面 圖 7 6 V 型帶槽的成型面 側(cè)滑塊用 塑料帶輪模流分析及模具設(shè)計(jì) 29 圖 7 7 側(cè)滑塊分割用平面 圖 7 8 大推管的分型面 圖 7 9 主分型面 凹 凸模分型面 7 4 分割工件獲取成型零件 以創(chuàng)建的 6 個(gè)分型面 依次分割工件并抽取成實(shí)體零件 得到的成型零件組合狀態(tài) 如圖所示 圖 7 10 分割后的成型零件 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 30 7 5 創(chuàng)建澆注系統(tǒng) 該塑件為盤類零件 采用 PC 材料 PC 材料的表觀黏度對(duì)剪切速率敏感 采用小尺 寸澆口可增加剪切速率 從而降低充模過程中材料的表觀黏度 從零件使用角度出發(fā) 帶輪與三角帶接觸部位不能留下澆口痕跡 綜合考慮上述因素 采用圓環(huán)形澆口 該澆 口一方面可降低充模阻力 另一方面可使進(jìn)料均勻 空氣易順序排出 同時(shí) 采用該澆 口不需設(shè)置分流道 在 Pro E 中創(chuàng)建的澆注系統(tǒng)三維模型及二維工作圖如圖所示 圖 7 11 帶輪的澆注系統(tǒng) 圓環(huán)形澆口 通過 Pro E 自帶的標(biāo)準(zhǔn)零件庫 在模架板上設(shè)計(jì)并安裝主流道襯套 澆口套 和定 位環(huán) 其中確定的主流道襯套為 HASCO 公司的 Z51r 型主流道襯套 定位圈為 HASCO 公司的 K100 型定位環(huán) 具體參數(shù)如圖 7 12 和圖 7 13 所示 圖 7 12 主流道襯套 澆口套 圖 713 定位環(huán) 7 6 鑄模及模流分析 利用 Pro E 的鑄模功能 創(chuàng)建帶輪的鑄模制品 結(jié)果如圖所示 塑料帶輪模流分析及模具設(shè)計(jì) 31 圖 7 14 鑄模產(chǎn)生的制品 在 Pro E 中 利用 Plastic Advisor 塑件優(yōu)化專家 模塊對(duì)鑄模所得的帶輪進(jìn)行模擬充 模分析 結(jié)果如圖 7 15 至圖 7 18 所示 從中可以看出 該模具的成型結(jié)果應(yīng)該比較理想 圖 7 15 充模過程 圖 7 16 注射壓力分布 圖 7 17 氣泡分布 圖 7 18 制品質(zhì)量預(yù)估 將分模獲得的成型零件進(jìn)一步完善 并裝入側(cè)向抽芯零件 脫模機(jī)構(gòu)零件及冷卻水 道等 完成后的模具三維模型如圖所示