K13-旋鈕注塑模具設計

K13-旋鈕注塑模具設計,k13,旋鈕,注塑,模具設計 畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯 系 別： 機電信息系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 姓 名： 學 號： 外文出處：材料加工技術雜志187-188（2007） 附 件： 1. 原文； 2. 譯文 2013年03月 自適應系統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)的電動注塑模具 摘要 在開發(fā)和生產(chǎn)過程中對注塑模具的控制是否在模具溫度條件的控制是一個基本問題。精確的研究在模具熱力學過程中表明,換熱可以操縱熱電。這樣的系統(tǒng)升級傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)在模具或可以是一個獨立應用熱操縱。 論文中,作者將目前的研究項目的結果進行了三個階段,其結果是在A686專利、2006專利。測試階段,原型階段和工業(yè)化階段將提出。項目的主要成果是總體加快在線溫度調(diào)節(jié)的模具的周期時間和總體影響強調(diào)變形控制的塑料產(chǎn)品的質量。 應用程序的提出是模具溫度和產(chǎn)品質量控制在注射成型過程的一個里程碑。 關鍵詞：注塑模具冷卻；熱電模塊；有限元模擬 1.引言 開發(fā)技術的冷卻模具通過熱電氣(TEM)意味著推動工業(yè)實踐和發(fā)展，即在設計、工具制造和開發(fā)工具。目前的冷卻技術有技術的局限性。其局限性的位置及與事先預測有限元分析(FEA)仿真包，但不是完全可以避免的。不同狀態(tài)的結果的藝術分析顯示所有現(xiàn)有的冷卻系統(tǒng)不提供可控的傳熱能力足以符合當前聚合物加工要求的工藝窗口。 只有熱容操作功能的聚合物加工是當今有限的(在任期短傳感器的生產(chǎn)周期時間內(nèi),降低成本)。其他方產(chǎn)品優(yōu)化功能已經(jīng)驅動機械和聚合物加工的局限性[3]。 1.1.熱過程在注模塑料的處理 塑料的處理是基于熱傳導塑料材料和模腔之間的。在計算傳熱時，應該考慮兩個主要事實:首先是所有使用能源，這是基于第一定律熱力學定律的能量保護[1]；第二是速度的傳熱。在傳熱分析的基本任務是隨時間和溫度計算其分布在研究系統(tǒng)。最后取決于速度之間的熱傳導的系統(tǒng)與環(huán)境和速度的傳熱系統(tǒng)內(nèi)部。基于傳熱可以作為熱傳導、對流和輻射[1]。 1.2.冷卻時間 完成注射模塑過程周期包括模具閉合階段,注入融化成腔、包裝測定不同條件下動物血壓相補償收縮效應、冷卻階段,開模階段和部分排出期。在大多數(shù)情況下,最長時間的上述所有階段是冷卻時間。 冷卻時間在注射模塑過程被定義為時間需要冷卻塑料零件到彈射溫度[1]。 降低冷卻過程的主要目的是減少附加冷卻時間，但理論上是不必要的。在實踐中,它擴展了從45% 到67%的整個周期時間[1,4]。 從文學與實驗[1,4],它可以看到，模具溫度對脫模時間影響極大,因此冷卻時間(成本）。 注射成型過程是一個循環(huán)過程,模具溫度變化見圖1,溫度也有所不同,從平均價值通過整體周期時間。 圖1 模具在一個周期內(nèi)的溫度變化 2.塑料注射模具冷卻技術 因為它已經(jīng)描述,已經(jīng)有幾種不同的技術,讓用戶來冷卻模具[5]。最傳統(tǒng)的方法是用鉆井技術,即生產(chǎn)模具的洞。通過這些孔(冷卻線),冷卻介質流動,消除生成和積累的熱量從模具[1,2]。它也是非常方便的在不同的材料建造,不同的熱導率,目的是提高控制模具溫度條件。這樣的方法是所謂的被動方法對模具溫度控制。 這個具有挑戰(zhàn)性的任務是使系統(tǒng)活躍,它可以改變熱條件,對于所需的方面,比如產(chǎn)品質量或周期時間。對于模具，一個這樣的方法是集成熱電氣模塊(TEM),它可以改變熱條件期望的性質。用這樣的方法,一個可以控制傳熱與時間和空間變量,那意味著什么,晝夜可以調(diào)節(jié)整個注塑周期,獨立于位置的模具。熱控制是通過控制單元,輸入變量是收到的人工輸入或從注塑仿真輸入。對于輸出值,控制單元模塊行為監(jiān)控TEM。 2.1.熱電模塊(TEM) 為需要的熱操作,TEM模塊集成到模具。熱量與電之間的交互變量對于換熱是基于珀爾帖效應。珀爾帖效應的現(xiàn)象是眾所周知的,但直到現(xiàn)在從未用于注塑應用程序。TEM模塊(見圖2)是一個對P和N型半導體妥善安排的設備由,在兩個陶瓷板之間的位置形成的熱與冷溫差冷卻器的網(wǎng)站。傳熱的力度可以容易控制通過的大小和極性的提供的電力電流。 圖2 TEM框圖 2.2模具冷卻的應用 應用程序的主要想法是插入到墻壁的TEM模塊模腔作為主要傳熱單元。 這些基本的裝配中見圖3。二次傳熱是通過常規(guī)流體冷卻系統(tǒng)實現(xiàn),允許從模腔熱力學系統(tǒng)熱流入與流出。設備呈現(xiàn)在圖3，包括熱電模塊(A),使主要的傳熱來自可控表面模具腔(B)的溫度。二次傳熱是通過冷卻通道(C)啟用,在模具中提供恒溫條件。熱電模塊(A)作為熱泵運行，像這樣的操縱與熱派生通過流體冷卻系統(tǒng)(C)到模具。系統(tǒng)二次加熱與冷卻通道操作作為熱交換器。減少熱容的可控區(qū)域保溫(D)安裝在模腔(F)和模具結構板(E)之間。 整個應用程序包括TEM模塊,一個溫度傳感器和電子裝置，來控制系統(tǒng)的完整。該系統(tǒng)的描述見圖4，包括一個輸入單元(輸入界面)和一個供應單元(電子單元和電力電子供應H橋單元)。 輸入和供應單元與溫度傳感器回路信息附在一個控制單元,作為執(zhí)行單元試圖強加預定義的溫帶/時間/位置關系。使用珀爾帖效應,單元可以用于加熱或冷卻的目的。 二級除熱是通過流體冷卻媒體實現(xiàn)視為換熱器,如圖4。根據(jù)目前的冷卻技術和作為一個水槽或源的熱量第一單位。這允許完全控制過程從溫度、時間和位置通過整個周期。此外,它允許不同的溫度/時間/位置循環(huán)，也為起點和終點的過程。技術的描述可用于各種工業(yè)和研究目的,精確的溫度/時間/位置控制是必需的。 本文系統(tǒng)分析了從理論以及實踐的觀點見圖3和4。通過有限元模擬分析了理論方面,而實用的開發(fā)和實現(xiàn)的原型應用到實際測試。 圖3 TEM冷卻裝配的結構 圖4溫度檢測和監(jiān)管結構 3.有限元分析模具冷卻 當前的發(fā)展對注塑模具設計包括幾個階段[3]。其中還設計和優(yōu)化一個冷卻系統(tǒng)。這是通過使用定制的有限元法進行模擬軟件包(模塑仿真分析[4]),可以預測冷卻系統(tǒng)功能,特別是其影響塑料。與這種模擬相似,模具設計師收集了關于在產(chǎn)品流變學和變形的信息，由于收縮作為生產(chǎn)時間周期信息。 這個熱信息通常是準確的,但仍然存在不可靠的情況下的流變材料信息不足。高質量的輸入為熱調(diào)節(jié)TEM,需要得到一個關于溫度分布在周期時間和整個模具表面和整個模具厚度的圖片。因此,不同的過程模擬是必要的。 3.1物理模型,有限元分析 有限元分析為開發(fā)項目的實現(xiàn)是由于作者長期經(jīng)歷這樣的包裝[4]和在虛擬環(huán)境中執(zhí)行不同測試的可能性。整個冷卻系統(tǒng)設計了原型在有限元環(huán)境(見圖5)通過溫度分布在每個部分的原型和聯(lián)系人之間的冷卻系統(tǒng)進行了探討。為在一個樣機上模擬物理特性機,仿真模型構建了利用COMSOL軟件多重物理量。結果是一個有限元模型與真實的原型(見圖7),通過它可以比較和評估結果。 就有限元模型在術語的傳熱物理的探討考慮兩個熱源:一個水換熱器與流體物理和熱電模塊與傳熱物理(只有傳導和對流輻射進行分析,忽略了由于低相對溫度,因此低影響溫度)。 在實際測試中，有限元分析的邊界條件設定目標達到相同的工作條件。周圍的空氣和水換熱器被設定在穩(wěn)定溫度20 ℃。 有限元分析的結果中可以看到，如圖6,即晝夜分布通過模擬區(qū)域顯示在圖5。圖6表示穩(wěn)態(tài)分析,非常準確的原型測試相比。為了模擬時域響應進行了瞬態(tài)仿真,對于未來的工作也顯示非常積極的結果。在很短的時間(5s)能夠實現(xiàn)一個溫差200℃,可能會在TEM結構導致一些問題。這些問題通過幾個方案就都解決了,如充足的安裝,選擇合適的材料和應用TEM智能電子監(jiān)管。 圖5 一個原型在有限元環(huán)境的橫截面 圖6 有限元分析的溫度分布 3.2.實驗室測試 因為它已經(jīng)描述,原型制作和測試(見圖7)。結果顯示,設置的假設被證實。用TEM模塊,可以在整個周期的時間控制溫度分布的不同部分的模具。與實驗室測試,這是證明了的,可以是實際的熱操縱監(jiān)管與TEM模塊。測試是在實驗室,模擬真實的工業(yè)環(huán)境,注塑成型機克勞斯?馬斐公里60 ℃、溫度傳感器、紅外攝像機和原型TEM模塊。反應溫度在1.8 s反應溫度從5℃到80℃，這代表了一個在注射成型周期廣闊的區(qū)域內(nèi)的熱量控制。 圖7 現(xiàn)實環(huán)境中的原型 4.結論 利用熱電模塊與它直接連接輸入和輸出之間的關系是冷卻應用程序一個里程碑。對注塑模具的引入與冷卻結構精密問題的處理,部分高質量的塑料代表了很高的期望。 作者是假設使用珀爾帖效應可用于溫度控制在模具注塑?；诜抡婀ぷ鞯姆椒ê驼嬲纳a(chǎn)實驗室設備證明,假設被證實。仿真結果顯示,在注塑過程中一個廣泛的領域可能應用TEM模塊。 提到的溫度曲線跨周期時間的功能,注射模塑過程可以完全控制。工業(yè)的問題,如均勻冷卻問題類表面及其后果的塑料零件的外表可以解決。在注射時間過熱的一些表面可以解決薄長填充墻的問題。此外,這樣的應用程序控制流變特性的塑料材料可以獲得。在充填階段的模腔，用適當?shù)臒嵴{(diào)節(jié)TEM是可能甚至控制熔體流動的模具。這是做了適當?shù)臏囟确植嫉哪＞?更高的溫度對薄壁零件的產(chǎn)品)。 應用TEM模塊,可以顯著減少周期時間在注塑過程。時間的限制可能減少在于框架的額外的冷卻時間10% 25%,在1.2節(jié)描述。 應用TEM模塊可以積極控制產(chǎn)品的翹曲和產(chǎn)品翹曲調(diào)節(jié)量的方式來達到所需的產(chǎn)品公差。 本文提出了TEM模塊冷卻應用注射模塑過程，這是是一個優(yōu)先的選擇專利,屬于TECOS舉行。 塑料注射成型工藝卡片 資料編號 0002 車間 共 1 頁 第 1 頁 零件名稱 XX 材料牌號 ABS 設備型號 SZ-63／400 裝配圖號 材料定額 每模件數(shù) 1件 零件圖號 單件質量 19g 工裝號 材料干燥 設備 干燥機 溫度/℃ 70-80 時間/h 1-2 料筒溫度/℃ 后段 190~200 中段 200~220 前段 170~190 噴嘴溫度/℃ 180~190 模具溫度/℃ 50~70 成型時間 /s 注射時間 30~70 保壓時間 15~30 冷卻時間 10~30 壓力 /MPa 注射壓力 80Mpa 背壓力 60Mpa 后處理 溫度/℃ 烘箱 70 時間定額 /min 輔助 1min 時間 10min 單件 3 min 檢驗 編制 校對 組長 車間主任 檢驗組長 主管工程師 塑料注射成型工藝卡片 模具設計與制造技能訓練設計說明書 設 計 題 目 ： 設 計 者： 班 級： 指 導 教 師： 哈爾濱理工大學 2013年 12 月 26 日 摘 要 塑料制品已在工業(yè)，農(nóng)業(yè)，國防和日常生活中的方面得到廣泛應用。特別是在電子業(yè)中則為突出。電子產(chǎn)品的外客大部分是塑料制品，產(chǎn)品性能的提高要求高素質的塑料模具和塑料性能。成型工藝和制品的設計。 塑料制品的成型方法很多。其主要用于是注射，擠出，壓制，壓鑄和氣壓成型等和氣壓成型等。而注射模，擠出約占成型總數(shù)的60%以上。注射成型分為加料，熔融塑料，注射制件冷卻和制件脫模等五個步驟。當然如利用電氣控制?？蓪崿F(xiàn)半自動化或自動化作業(yè)。 塑料注射模主要用于熱塑料制品的成型，已成功的用于成型熱固塑性塑料制品，它是塑料制品生產(chǎn)中十分重要的工藝裝置。注射模的基本組成是：定模機構，動模機構，澆注系統(tǒng)，導向裝置，頂出機構，芯機構，冷卻和加熱裝置，排氣系統(tǒng)。 因注射模成型的廣泛適用，正是我這個設計的根本出發(fā)點。 關鍵字：注射模具，澆注系統(tǒng)，脫模機構，冷卻系統(tǒng) 目 錄 摘 要 II 目 錄 III 第1章 前言 1 第2章 塑件的工藝分析 2 2.1塑件的工藝性分析 2 2.2塑件的結構和尺寸精度及表面質量分析 3 2.2.1結構分析 3 2.2.2尺寸精度分析 3 2.2.3表面質量分析 4 2.3 計算塑件的體積和質量 4 2.4 注射機的初選 4 第3章 分型面選擇和澆注系統(tǒng)設計 5 3.1 注射模具分型面的選擇 5 3.1.1 分型面的基本形式 5 3.1.2 分型面選擇的基本原則 5 3.1.3 分型面的選擇 5 3.2 澆注系統(tǒng)的設計 6 3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成 6 3.2.2 注射模具主流道的設計 6 3.2.3 分流道的設計 9 第4章 成型零件的設計 11 4.1 模具型腔的結構設計 11 4.2 型芯的結構設計 13 4.3 成型零件的尺寸確定 13 第5章 頂出機構的設計 20 第6章 冷卻系統(tǒng)的設計 22 第7章 排氣系統(tǒng) 23 第8章 成型設備有關參數(shù)校核 23 第9章 模具特點和工作原理 26 總 結 27 參考文獻 28 第1章 前言 光陰似梭，大學三年的學習一晃而過，為具體的檢驗這三年來的學習效果，綜合檢測理論在實際應用中的能力，除了平時的考試、實驗測試外，更重要的是理論聯(lián)系實際，即此次設計的課題為鬧鐘后蓋的注塑模具。 本次畢業(yè)設計課題來源于生活，應用廣泛，但成型難度大，模具結構較為復雜，對模具工作人員是一個很好的考驗。它能加強對塑料模具成型原理的理解，同時鍛煉對塑料成型模具的設計和制造能力。 本次設計以注射鬧鐘后蓋模具為主線，綜合了成型工藝分析，模具結構設計，最后到模具零件的加工方法，模具總的裝配等一系列模具生產(chǎn)的所有過程。能很好的學習致用的效果。在設計該模具的同時總結了以往模具設計的一般方法、步驟，模具設計中常用的公式、數(shù)據(jù)、模具結構及零部件。把以前學過的基礎課程融匯到綜合應用本次設計當中來，所謂學以致用。在設計中除使用傳統(tǒng)方法外，同時引用了CAD、Pro/E等技術，使用Office軟件，力求達到減小勞動強度，提高工作效率的目的。 本次設計中得到了戴老師的指點。同時也非常感謝邵陽學院各位老師的精心教誨。 由于實際經(jīng)驗和理論技術有限，設計的錯誤和不足之處在所難免，希望各位老師批評指正。 25 第2章 塑件的工藝分析 第2章 塑件的工藝分析 該塑件是XX產(chǎn)品，其零件圖如圖所示。本塑件的材料采用改性聚苯乙烯，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。 圖2.1 XX圖 2.1塑件的工藝性分析 該材料為ABS，ABS樹脂是目前產(chǎn)量最大，應用最廣泛的聚合物，它將PS，SAN，BS的各種性能有機地統(tǒng)一起來，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。 ABS塑料-名稱 化學名稱 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料 英文名稱 Acrylonitrile Butadiene Styrene plastic 一般性能 ABS外觀為不透明呈象牙色粒料，其制品可著成五顏六色，并具有高光澤度。ABS相對密度為1.05左右，吸水率低。ABS同其他材料的結合性好，易于表面印刷、涂層和鍍層處理。ABS的氧指數(shù)為18～20，屬易燃聚合物，火焰呈黃色，有黑煙，并發(fā)出特殊的臭味。 力學性能 ABS有優(yōu)良的力學性能，其沖擊強度極好，可以在極低的溫度下使用；ABS的耐磨性優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和轉速下的軸承。ABS的耐蠕變性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的彎曲強度和壓縮強度屬塑料中較差的。ABS的力學性能受溫度的影響較大。 熱學性能 ABS的熱變形溫度為93~118℃，制品經(jīng)退火處理后還可提高10℃左右。ABS在-40℃時仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40~100℃的溫度范圍內(nèi)使用。 電學性能 ABS的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。 分析塑件的結構工藝性塑件尺寸較小，內(nèi)部結構簡單，對塑件的測量和計算沒較大影響，符合塑件的設計要求。 塑件精度要求,塑件工作要求不高，故選普通精度：４級 2.2塑件的結構和尺寸精度及表面質量分析 2.2.1結構分析 從零件圖上分析，該零件總體形狀為圓形。因此,模具設計,該零件屬于中等復雜程度. 2.2.2尺寸精度分析 從塑件的壁厚上來看,壁厚最大處為3.5mm,壁厚均勻,，在制件的轉角處設計圓角，防止在此處出現(xiàn)缺陷，由于制件的尺尺寸中等。 2.2.3表面質量分析 該零件的表面除要求沒有缺陷﹑毛刺，內(nèi)部不得有雜質外，沒有什么特別的表面質量要求，故比較容易實現(xiàn)。 綜上分析可以看出,注塑時在工藝控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證. 2.3 計算塑件的體積和質量 計算塑件的質量是為了選用注塑機及確定模具型腔數(shù)。 計算塑件的質量是為了選用注塑機及確定模具型腔數(shù)。 計算塑件的體積：V=17.78cm（單個） 計算塑件的質量：根據(jù)設計手冊可查得ABS的密度為ρ=1.06kg/dm 塑件質量：M=Vρ＝19g(通過3D軟件測量得到) 2.4 注射機的初選 根據(jù)塑件的計算重量或體積，選擇設備型號規(guī)格，確定型腔數(shù)當未限定設備時，須考慮以下因素： 采用一模四腔的模具結構，考慮其外形尺寸，注塑時所需壓力和工廠現(xiàn)有設備等情況，初步選用注塑機SZ-63／400型。 第3章 分型面選擇和澆注系統(tǒng)設計 3.1 注射模具分型面的選擇 3.1.1 分型面的基本形式 分型面的形式由塑料的具體情況而定，但大體上有平面式分型面、階梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、綜合式分型面。 3.1.2 分型面選擇的基本原則 選擇分型面的基本原則：（1）保持塑料外觀整潔；（2）分型面應有利于排氣；（3）應考慮開模是塑料留在動模一側；（4）應容易保證塑件的精度要求；（5）分型面應力求簡單適用并易于加工；（6）考慮側向分型面與主分型面的協(xié)調(diào)；（7）分型面應與成型設備的參數(shù)相適應；（8）考慮脫模斜度的影響[11]。 3.1.3 分型面的選擇 1、確定成型位置 由于塑件結構簡單,所以不用設計小型心,型腔直接開設在定模板和中間板上.采用兩排各8個型腔分布. 2、確定分型面 采用單分型面注射模,從AA分型面一次分型,如下圖所示: 圖3.1 分型面 3.2 澆注系統(tǒng)的設計 3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成 澆注系統(tǒng)是將熔融的塑料從成型設備噴嘴進入模具型腔所經(jīng)的通道，它包括主流道、分流道、澆口及冷料。在設計注射模具的澆注系統(tǒng)應注意以下幾項原則[12]。 （1）根據(jù)所確定的塑件型腔數(shù)設計合理的澆注系統(tǒng)布局。 （2）根據(jù)塑件的形狀和大小以及壁厚等諸多因素，并結合選擇分型面的形式選擇澆注系統(tǒng)的形式及位置。 （3）應盡量的縮短物料的流程和便于清除料把，以節(jié)省原料，提升注射效率。 （4）應根據(jù)所選用塑件的成型性能，特別是它的流動性能，選擇澆注系統(tǒng)的截面積和長度，并使其圓滑過渡以利于物流的流動。 3.2.2 注射模具主流道的設計 主流道是熔融塑料由成型設備噴嘴先經(jīng)過的部位，它與成型設備噴嘴在同一軸心線上。由于主流道與熔融成型設備噴嘴反復接觸、碰撞，一般澆口不直接開設在定模上，為了制造方便，都制成可拆卸的澆口套，用螺釘或迫合形式在定模板上[13]。 （1）主流道的設計 主流道是指澆注系統(tǒng)中從成型設備噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道。主流道的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。 （2）主流道尺寸 在臥式或立式成型設備上使用的模具中，主流道垂直于分型面。為了讓主流道凝料能從澆口套中順利拔出，主流道設計成圓錐形，其錐角 為2o～6o。小端直徑d比成型設備噴嘴直徑大0.5mm～1 mm。由于小端的前面是球面，其深度為3mm～5 mm，成型設備噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1mm～2mm。流道的表面粗糙度值Ra為0.08 。 （3）主流道澆口套 主流道澆口套一般采用碳素工具鋼如T8A、T10A等材料制造，熱處理淬火硬度53HRC—57HRC。 澆口套的材料應選用優(yōu)質鋼T8A，并應進行淬火處理，為了防止成型設備噴嘴不被碰撞而損壞，澆口套的硬度應低于成型設備噴嘴的硬度。為了便于澆注凝料從主流道中取出，主流道采用α為3o～6o左右的圓錐孔。澆口套于成型設備的噴嘴頭的接觸球面必須吻合，由于成型設備噴嘴是球面，半徑是固定的，所以為使熔融塑料從噴嘴完全進入主流道而不溢出，應使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c成型設備噴嘴端的凸面接觸良好，圓錐孔的小端直徑則大于噴嘴的內(nèi)孔直徑，球面與主流道孔應以清角連接，不應有倒拔痕跡。為了便于澆注凝料從主流道中取出，主流道采用α為3o～6o度左右的圓錐孔，對流動性較差的塑料也可取得稍大一些，但過于大則容易引起注射速度緩慢，并容易形成渦流。 澆口套與塑料注射區(qū)直接接觸時，其出料端端面直徑應盡量選得小些。澆口套于成型設備的噴嘴頭的接觸球面必須吻合，由于成型設備噴嘴是球面，所以為使熔融塑料從噴嘴完全進入主流道而不溢出，應使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c成型設備噴嘴端的凸面接觸良好，圓錐孔的小端直徑則大于噴嘴的內(nèi)孔直徑，球面與主流道孔應以清角連接，不應有倒拔痕跡，以保證主流道凝料順利脫模[14]。 定位環(huán)是模體與成型設備的定位裝置，它保證澆口套與成型設備的噴嘴對中定位，定位環(huán)的外徑應與成型設備的定位孔間隙配合。澆口套端面應與定模相配合部分的平面高度一致。成型設備SZ-63／400的噴嘴球半徑為18 mm，噴嘴孔徑為2 mm。所以要使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c成型設備噴嘴的端凸球面接觸良好，凹球面半徑取19 mm，圓錐孔的小端直徑則應大于噴嘴口內(nèi)徑，取3 .2mm，如圖3.2。 圖3.2 澆口套 主流道垂直于分型面。為了讓主流道凝料能順利從澆口中拔出，主流道設計成圓錐形，其錐角為 3o。小端直徑d比成型設備噴嘴直徑大0.5－1mm。由于小端的前面是球面，其深度為3－5mm，取值為5mm，成型設備噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面大1－2mm。 3.2.3 分流道的設計 分流道是將熔融塑料從主流道截面及其方向的變化，平穩(wěn)進入單腔中的進料澆口或主流道進入多腔的澆口的通道，它是主流道與澆口的中間連接部分，起分流和轉換方向的作用，通常分流道設置在分型面的成型區(qū)域內(nèi)。 在注射過程中，熔融的塑料在流經(jīng)分流道時，應是它的壓力損失以及熱量損失最小，而以分流道中產(chǎn)生的凝料最少為原則，分流道的設計要點總體歸納如下： 分流道的形狀要考慮分流道的截面積與其周邊長度的比最大為好，這樣可以減少熔料的散熱面積和摩擦阻力，減少壓力損失。 在可能情況下，分流道的長度應盡量的短，以減少壓力損失，避免模體過大影響成本，在多型腔模具中和型腔的分流道長度盡量相等，以達到注射大時壓力傳遞的平衡，保證塑料盡可能同時均勻的充滿各個型腔。在有些情況下分流道長度不能相等時，則應在澆口處作必要的補救措施，如果分流道較長時，應在其末端設置冷料穴，放置冷料和空氣進入模腔[15]。 在滿足注射成型工藝的前提下，分流道的截面積應盡量的小，但分流道的截面積過小會降低注射速度，使填充時間延長，同時可能出現(xiàn)缺料、焦燒、皺紋、縮孔等塑件缺陷，而分流道過大則增大冷卻時間應比型腔中塑件的冷卻時間要短，才不影響注射時的效率。因此在設計時應采用較小的截面積，以便于在試模是為不要的修正留有余地。 分流道和型腔的分布是排列緊湊，距離合理，應采用軸對稱或中心對稱，使其平衡，盡量縮小成型區(qū)域的總面積。最好使型腔和分流道在分型面上的總投影面積的幾何中心和鎖緊力的中心相重合。 在分流道上的轉向次數(shù)盡量少，在轉向處應圓滑過渡，不能有尖角，這些都是為了減小壓力損失，有利于物料的流動。 當分流道設在定模一側或分流道延伸較長時，應在澆口附近或分流道的交叉處設置鉤料桿，以便于在開模時在鉤料桿的作用下首先從定模中拉出分流道的凝料，并與塑料一起頂出。 分流道的內(nèi)表面不必要求很光，一般表面粗糙度取1.6μm即可，這樣可以在分流道的摩擦阻力下使料流外層的流動小些，使其分流道的冷卻皮層固定，有利于熔融塑料的保溫。 在總體分布中，應綜合考慮冷卻系統(tǒng)的方式和布局，并留出冷卻水路的空間。 a．分流道的形狀和尺寸 分流道開設在定模板上，其截面形狀為半圓形，底部以圓角相連。分流道為二次分流道，具體形狀如圖三。 b、分流道的表面粗糙度 由于分流道與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有內(nèi)部的熔體流動狀態(tài)比較理想，因此分流道表面粗糙度要求不太低，一般Ra取1.6μm左右，這可增加對外層塑料熔體的阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層。 c、分流道在分型面上的布置形式 分流道在分型面上的布置形式與行腔在分型面上的布置形式密切相關。由于行腔呈矩形形狀分布，則分流道一般采用“非”字狀分布。 4.4.3、澆口的設計 此套模具采用的是點澆口的形式，點澆口是一種截面尺寸很小的澆口。這種澆口由于前后兩端存在較大的壓力差，可較大程度地增加塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大的剪切熱，從而導致容體的表現(xiàn)粘度下降，流動性增加，有利于型腔的充填。 第4章 成型零件的設計 4.1 模具型腔的結構設計 型腔大體有以下幾種結構形式：整體式、整體組合式、局部組合式和完全組合式。 型腔由整塊材料制成，用臺肩或螺栓固定在模板上。它的主要優(yōu)點是便于加工，特別是在多型腔模具中，型腔單個加工后，在分別裝入模板，這樣容易保證各型腔的同心度以及尺寸精度要求，并且便于部分成型件進行處理等。 型腔由整塊材料制成，但局部鑲有成型嵌件的局部組合式型腔。局部組合式型腔多于型腔較深或形狀較為復雜，整體加工比較困難或局部需要淬硬的模具。 完全組合式是由多個螺栓拼塊組合而成的型腔。它的特點是，便于機加工，便于拋光研磨和局部熱處理。節(jié)約優(yōu)質鋼材。這種形式多用于不容易加工的型腔或成型大面積塑件的大型型腔上。這里選擇整體式型腔。 在塑料注射模具的注射過程中，型腔從合模到注射保證過程中受到高壓的沖擊力，因此模具型腔應該有足夠的硬度和剛度，總的來說，型腔所承受的力大體有合模時的壓應力、注射過程中塑料流動的注射壓力、澆口封閉前一瞬間的壓力保證和開模時的壓應力，但型腔所承受的力主要是注射壓力和保證壓力，并在注射過程中總是在變化。在這些壓力作用下，當型腔的剛度不足時，往往會產(chǎn)生彈性變形，導致型腔向外膨脹，它將直接影響塑件的質量和尺寸精度。所以在模具設計時要首先考慮使型腔的壁厚和底板厚度都有足夠的強度和剛度，以保證型腔在注射過程中產(chǎn)生超過規(guī)定限度的彈性變形。因此型腔壁厚和底板的計算和選擇是十分重要的。 （1）型腔側壁厚度的計算 按強度計算 其壁厚S按下列公式計算 式中 [σ]— 型腔材料的許用應力，[σ]=156.8MPa p—型腔內(nèi)單位平均壓力，P=38.4MPa r—型腔內(nèi)半徑，r=10mm 代入公式得：S=4mm （2）底板厚度的計算 按強度計算 其壁厚H按下面公式計算 式中 [σ]— 型腔材料的許用應力，[σ]=156.8MPa p—型腔內(nèi)單位平均壓力，P=38.4MPa r—型腔內(nèi)半徑，r=10mm 代入公式得：H=5.5mm 4.2 型芯的結構設計 型芯的結構形式大體有：整體式、整體復合式、局部組合式、完全組合式。 4.3 成型零件的尺寸確定 （1）型腔尺寸計算 型腔的各部分尺寸一般都是趨于增大尺寸，因此應選擇塑件公差△的1/2，取負偏差，再加上-1/4△的磨損量，而型芯深度則再加上-1/6的磨損量，這樣的型芯的計算尺寸的表述如下。 （a）型腔的徑向尺寸的計算式： 式中 D0—型芯的最小基本尺寸； —塑件的最大基本尺寸； S—塑件的平均收縮率，S=0.02； △—塑件的公差，取八級精度； δ—模具制造公差，按1/4△選?。? （b）型腔的深度根據(jù)尺寸的計算公式 式中 —型腔深度的最小尺寸； —塑件的最大基本小尺寸； S—塑件的平均收縮率； △—塑件的公差，取八級精度； δ—模具制造公差，按1/4△選??； （2）型芯尺寸的計算 型芯的各部尺寸除特殊情況外都是趨于縮小尺寸,因此應選擇塑件公差的1/2,取正偏差,再加上+1/4的磨損量,而型芯高度則加上+1/6的磨損量.型芯的計算尺寸表達如下。 （a）型芯的徑向尺寸的計算式： 式中 —型芯的最大基本尺寸； —塑件的最小基本尺寸； S—塑件的平均收縮率； △—塑件的公差，取八級精度； δ—模具制造公差，按1/4△選??； 根據(jù)公式計算得型芯的徑向尺寸： （b）型芯的高度尺寸的計算： 式中 —型芯高度的最大尺寸； —塑件內(nèi)形深度的最小尺寸； S—塑件的平均收縮率； △—塑件的公差，取八級精度； δ—模具制造公差，按1/4△選?。? 根據(jù)公式計算得型芯的高度尺寸： 4.6確定主要零件結構及尺寸 經(jīng)過初步設計,預選中小型315×400×194標準A1模架，各板厚數(shù)值皆已有國際規(guī)定，其強度足夠。 定模座板 外形尺寸：400×315×25mm；材料：Q235A；調(diào)質HB216-260；澆口套與板之間采用φ20H7/k6過渡配合，四個孔距為260×160mm，四個小孔為160×100的銷釘孔。如圖5所示。 圖5 定模座板 4.6.3、型腔 外形尺寸：315×315×32mm；材料：45鋼；調(diào)質HB230-270；板上開16腔孔；采用四個φ30,孔距為230*6mm的導套孔采用過渡配合（H7/k6）。 4.6.3、型芯 外形尺寸：315×315×32mm；材料：45鋼；調(diào)質HB230-270；板上開24腔孔；采用四個φ20mm、孔距為258×260mm的導柱與孔采用過渡配合（H7/k6）；260×160mm。 4.6.7、推桿固定板 外形尺寸：199×315×20mm；材料：Q235A；四個與φ2.6推桿過渡配合、孔距為150×240mm的孔；四個用于連接推板的M12螺釘孔，孔距為285×160mm，如圖8所示。 4.6.8、推板 外形尺寸：315×199×20mm；材料：45鋼；淬火HRC43-48；四個用于連接推桿固定板的φ12孔，孔距為285×160mm。如圖9所示。 圖9 4.6.9、動模座板 外形尺寸：400×315×25mm；材料：Q235A；調(diào)質HB216-260；四個孔距為260×160mm的M16螺釘孔。如圖10所示。 圖10 動模座板 第5章 頂出機構的設計 頂出機構的分類：按驅動方式分類可分為：手動頂出、機動頂出、啟動頂出。 按模具結構分類可分為：一次頂出、二次頂出、螺紋頂出、特殊頂出。 （1）推出機構的結構組成 在注射成形的每個周期中，將塑料制品及澆注系統(tǒng)凝料從模具巾脫出的機構稱為推出機構，也叫頂出機構或脫模機構。推出機構的動作通常是由安裝在成型設備上的機械頂桿或液壓缸的活塞桿來完成的。 結構組成：由推出、復位和導向零件組成。 （2）結構分類 手動推出、機動推出、液壓或氣動推出。 （3）結構設計要求 塑件留在動模,塑件在推出過程中不變形、不損壞,不損壞塑件的外觀質量,合模時應使推出機構正確復位,動作可靠。 （4）結構設計 （a）推桿推出機構 推桿推出機構是整個推出機構中最簡單、最常見的一種形式。由于設置推桿的自由度較大，而且推桿截面大部分為圓形，容易達到推桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度．推桿推出時運動阻力小，推出動作靈活可靠，因此在生產(chǎn)中廣泛應用。 但是因為推桿的推出面積一般比較小，易引起較大局部應力而頂穿塑件或使塑件變形，所以很少用于脫模斜度小和脫模阻力大的管類或箱類塑件。 （b）推管推出機構 推管推出機構是用來推出圓筒形、環(huán)形塑件或帶有孔的塑件的一種特殊結構形式，其脫模運動方式和推桿相同。由于推管是一種空心推桿，故整個周邊接觸塑件，推出塑件的力量均勻，塑件不易變形，也不會留下明顯的推出痕跡。 （c）推件板的推出機構 凡是薄壁容器、殼形塑件以及表面不允許有推出痕跡的塑料制品，可采用推件板推出．推件板推出機構義稱頂板頂出機構，它由一塊與型芯按一定配合精度相配合的模板和推桿組成。 特點：推件板推出的特點是頂出力均勻，運動平穩(wěn)，且推出力大。但是對于截面為非圓形的塑件，其配合部分加工比較困難。 （d）活動嵌件及凹模推出機構 有一些塑件由于結構形狀和所用材料的關系，不能采用推桿、推管、推件板等簡單推出機構脫模時，可用成形嵌件或型腔帶出塑件。 （5）頂出機構的設計原則： 塑件在成型頂出后，一般都留有頂出痕跡，但應盡量使頂出的殘留痕跡不影響塑件的外觀，這是在選擇頂出形式和頂出位置時必須考慮到的問題。一般頂出機構應設在塑件的內(nèi)表面以及不顯眼的位置。 注射設備的頂出裝置都設計在動模一側，因此，在一般情況下開模時，盡量設計使塑件留在動模一側，以便于頂出塑件。這在分型面的選擇時就應充分考慮。 在實踐中如果出現(xiàn)塑件并沒有留在動模側的情況時，可設法增加動默一側的阻力，一是將型芯的脫模斜度變小，或增加型芯的表面粗糙度，或者在不影響塑件使用的前提下，在型芯側面人為的開設橫凹槽、凹窩等脫模障礙，以增大動模的阻力。在特殊情況下必須使塑件留在定模時可采用定模頂出機構。 塑件在成型頂出后，一般都留有頂出痕跡，但應盡量使頂出的殘留痕跡不影響塑件的外觀，這是在選擇頂出形式和頂出位置時必須考慮到的問題。一般頂出機構應設在塑件的內(nèi)表面以及不顯眼的位置。 頂出零件應有足夠的機械強度和耐磨性能，使其在相當長的運作周期內(nèi)平穩(wěn)順暢，無卡滯現(xiàn)象，并力求制造方便，容易維修。 頂出裝置力求均勻分布，頂出力作用點應在塑件承受頂出力最大的部件，盡量避免頂出力作用于最薄的部位，防止塑件在頂出過程中的變形和損傷。 頂出零件應有足夠的機械強度和耐磨性能，使其在相當長的運作周期內(nèi)平穩(wěn)順暢，無卡滯現(xiàn)象，并力求制造方便，容易維修。 第6章 冷卻系統(tǒng)的設計 塑料注射成型是將熔融狀態(tài)的塑料向模腔高壓注射，其后這些熔料在摸腔中冷卻到塑料變形溫度以下固化成型。在塑料固化成型過程中，由熔融狀態(tài)冷卻到固化狀態(tài)是由熔料溫度和模具的溫差來實現(xiàn)的，而且一般說來，模具溫度應在塑料熱變形溫度以下才能達到迅速固化成型的目的。但是模具的溫度既不能過高也不能過低。模具溫度過高會造成溢料，脫模困難，并使塑件固化時間延長，延長注射成型周期，降低生產(chǎn)效率；模溫過低則會影響注射熔料的流動性，使塑料應力增大，并可能出現(xiàn)熔接痕及缺料等制品缺陷，影響塑件質量。模具溫度不均勻會使塑件變形，以及收縮率偏差等諸多問題影響塑件的質量。為此，控制模具溫度是塑件注射成型中的重要環(huán)節(jié)。 第7章 排氣系統(tǒng) 在注塑模具的設計過程中，必須考慮排氣結構的設計，否則，熔融的塑料流體進入模具型腔內(nèi)，在填充模具的型腔過程中同時要排出型強及流道原有的空氣，氣體如不能及時排出會使制件的內(nèi)部有氣泡， 除此以外，塑料熔體會產(chǎn)生微量的分解氣體。這些氣體必須及時排出。否則，被壓縮的空氣產(chǎn)生高溫，會引起塑件局部碳化燒焦，或塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑件熔接不良引起強度下降，甚至充模不滿甚至會產(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。 排氣方式有兩種：開排氣槽排氣和利用合模間隙排氣。 由于XX注塑模是小型鑲拼式模具，可直接利用分型面和鑲拼間隙進行排氣，而不需在模具上開設排氣槽。 第8章 成型設備有關參數(shù)校核 1、模具閉合高度的確定 根據(jù)支承與固定零件中提供的數(shù)據(jù)測量確定： H=285mm 2、 注射機有關參數(shù)的校核 本模具的外形尺寸為128㎜×170㎜，SZ-63／400型注射機模板最大安裝尺寸為265㎜×265㎜；故能滿足模具的安裝要求。 經(jīng)驗證，SZ-63／400型注射機能夠滿足使用要求，故可以采用 SZ-63／400型注射機 SZ-63／400型注射機技術參數(shù)表 第9章 模具特點和工作原理 1、模具的特點： 該模具是兩板模，設計了1 個水平分型面。設計了定距拉桿， A 分 型面是為了取出制件。該模具一模8件，節(jié)省了成本，降低了制造周期，提高了生產(chǎn)效率。 2、模具的工作過程 模具裝配試模完畢后，模具進入正式工作狀態(tài)，其基本工作過程如 下。 （1）對塑料進行烘干，并裝入料斗。 （2）清理模具型芯、型腔，并噴上脫模劑，進行適當?shù)念A熱。 （3）合模、鎖緊模具。 （4）對塑料進行預塑化，注射裝置準備注射。 （5）注射過程包括充模、保壓、倒流、澆口凍結后的冷卻和脫模。 （6）脫模過程。制件的推出同一般注塑模具推出方式相同，即由注 塑機推桿推動模具推板，從而推動推件桿將之間頂出。 總結 總 結 這次課程設計針對設計內(nèi)容進行了大量的工作，順利完成了課程設計中所提出的各項任務，達到了課程設計的目的。 通過此課程設計，掌握了模具設計的方法和步驟，并結合具體的零件進行了具體的設計工作，包括確定型腔的數(shù)目、選擇分型面、確定澆注系統(tǒng)、脫模方式、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計、注射模成型零件尺寸的計算等。 課程設計進行三維造型繪制；完成塑件注射模具方案設計和相關設計計算；最后完成模具加工，掌握了完整的工程設計過程，工程設計應用能力得到了鍛煉和提高。 參考文獻 1. 屈華昌主編.《塑料成型工藝與模具設計》.北京:高等教育出版社,2001 2. 李澄,吳天生,聞百橋主編.《機械制圖》.北京:高等教育出版社,1997 3.許發(fā)樾主編.《實用模具設計與制造手冊》.北京：機械工業(yè)出版社，2002 4. 李軍主編 , 《精通PRO/E中文野火版模具設計》.北京:中國青年出版社,2004 5．《塑料模設計及制造》．李學鋒主編．北京：機械工業(yè)出版社，2001年