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機油蓋注塑模具設計 1 第 1 章 注塑模具簡介 1 0 概述 隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用塑料與工程塑料在強度和精度方面的不 斷提高 塑料制品的應用范圍也在不斷擴大 如 家用電器 儀器儀表 建筑器材 汽車工業(yè) 日用五金等眾多領域 塑料制品所占的比例正迅速增加 由于在工業(yè) 產(chǎn)品中 一個設計合理的塑料件往往能代替多個傳統(tǒng)金屬結構件 加上利用工程 塑料特有的性質 可以一次成型非常復雜的形狀 并且還能設計成卡裝結結構 成 倍的減少整個產(chǎn)品中各種緊固件 大膽的降低了金屬材料消耗量和加工及裝配 件工時 因此 近年來工業(yè)產(chǎn)品塑料化的趨勢不斷上升 注塑成型使塑料加工中最普遍采用的方法 該方法適用于全部熱塑性塑料 和部分熱固性塑料 制得的塑料制品數(shù)量之大是其他成型方法望塵莫及的 由 于注塑成型加工不僅實現(xiàn)生產(chǎn)自動化 高速化 因此具有極高的經(jīng)濟效益 作為注塑成型加工的主要工具之一注塑模具 在質量 精度 制造周期以 及注塑成型過程中的生產(chǎn)效益等方面水平高低 直接影響產(chǎn)品的質量 產(chǎn)量 成本及產(chǎn)品的更新?lián)Q代 同時也決定著企業(yè)在市場競爭中的反應能力和速度 與其他機械行業(yè)相比 模具制造業(yè)只要有以下三個特點 第一 模具不能像其它機械那樣可以作為基本定型的商品隨時都可以在機 電市場上買到 這是因為每副模具都是針對特定塑料制品的規(guī)格而生產(chǎn)的 由 于塑料制品的形狀 尺寸各異 差距甚大 其模具結構也是大相徑庭 所以模 具制造不可能成批量生產(chǎn) 換句話說 模具是單件生產(chǎn)的 其壽命越長 重復 加工的性越小 因此 模具的制造成本較高 第二 因為注塑模具是為產(chǎn)品中的塑料制品而訂制的 作為產(chǎn)品 除質量 價格等因素外 很重要的一點就是需要盡快地投放市場 所以對于塑料制品而 特殊訂制的模具來說 其制造周期一定要短 第三 模具制造是一項技術性很強的工作 其加工過程集中了機械制造中 先進技術部分精華與鉗工技術的手工技巧 因此要求模具工人具有較高的文化 技術水平 特別是對于企業(yè)來說要求培養(yǎng) 全能工人 使其適應多工種的要求 這種技術工人對模具單件生產(chǎn)方式組織均衡生產(chǎn)是非常重要的 綜上所述 模具制造業(yè)存在成本高 要求制造周期短 技術性強等特點 機油蓋注塑模具設計 2 目前 隨著科學技術的不斷發(fā)展和計算機的應用 這些問題得到了很大的改善 由于有了計算機輔助設計和計算機輔助加工 從根本上改變了模具生產(chǎn)的面貌 可靠地保證了模具所需要的精度與質量 預硬 易切削以及高光亮等 新型模 具材料的應用 大大地方便了加工及熱處理 另外 模具標準件和以標準件為 基體的特殊定制零件的普及 明顯地縮短了模具制造周期 在模具設計方面 正逐漸把理論設計提高到日益重要的位置 即采用了理 論與經(jīng)驗相結合的方法 改變了以往的經(jīng)驗 類比 實驗的方法 使我國 的塑料模具設計水平進入了新階段 1 1 塑料成型模具在加工工業(yè)中的地位 模具是利用其特定的形狀成型具有一定形狀和尺寸的制品的工具 成型塑 料制品的模具叫做塑料模具體 對模具的全面要求是 能生產(chǎn)出在尺寸精度 外觀 物理性能等方面均能滿 足使用要求的優(yōu)質制品 從模具使用角度 要求高效率 自動化 操作簡便 從模 具制造角度 要求結構合理 制造容易 成本低廉 塑料模具影響著塑料制品的質量 首先 模具型腔的形狀 尺寸 表面光潔度 分型面 進澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸和形狀精度以及制 件的物理性能 機械性能 電性能 內應力大小 各向同性 外觀質量 表面光潔 度 氣泡 凹痕 燒焦 銀紋等都有十分重要的影響 其次 在塑料加工過程中 模具結構對操作難易程度影響很大 在大批量生產(chǎn)塑料制品時 應盡量減少開模 合模和取制件過程中的手工勞動 為此常采用自動開合模和自動頂出機構 在全 自動生產(chǎn)時還要保證制品能自動從模具上脫落 另外 模具對塑料制品的成本也 有相當?shù)挠绊?除簡易模具外 一般來說制模費用是十分昂貴的 一副優(yōu)良的注 射模具可生產(chǎn)制品百萬件以上 壓制模約能商場二十五萬件 當批量不大的時候 模具費用在制件成本中所站的比例將會很大 這時候應盡可能地采用結構合理 而簡單的模具 以降低成本 現(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中合理的加工工藝 高效的設備 先進的模具是必不可少 的三項重要因素 尤其是塑料模具對實現(xiàn)塑料加工工藝要求 塑料制件使用要求 和造型設計起著重要作用 高效的全自動的設備也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模 機油蓋注塑模具設計 3 具才能發(fā)揮其效能 產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提 由于工 業(yè)塑件和日用塑件制品的品種和產(chǎn)量需求量很大 對塑料模具生產(chǎn)不斷向前發(fā) 展起著積極的推動作用 1 2 塑料成型模具的發(fā)展趨勢 隨著塑料成型加工機械和成型模具的迅速發(fā)展 高效率 自動化 大型 微 型 精密 高壽命的模具在整個模具產(chǎn)量中所占的比例越來越大 從模具設計和 制造技術角度來看 模具的發(fā)展趨勢可歸納為以下幾方面 1 2 1 加深理論研究 在模具設計中 對工藝原理的研究越來越深入 模具設 計已經(jīng)由經(jīng)驗設計階段逐漸向理論計算設計方面發(fā)展 1 2 2 高效率 自動化成 大量采用各種高效率 自動化的模具結構 如高效冷 卻以縮短成型周期 各種能可靠地自動脫出產(chǎn)品和流倒凝料的脫模機 構 熱流道澆注系統(tǒng)注射出模具等 高速自動化的塑料成型機械配合以 先進的模具 對提高生產(chǎn)效率 降低成本起了很大的作用 1 2 3 大型 超小型及高精度 由于塑料應用的擴大 塑料制件已應用到 建筑 機械 電子 儀器 儀表等各個工業(yè)領域 于是出現(xiàn)了各種大型 精密和高壽命的成型模具 為了滿足這些要求 研制了高強度 高硬度 高耐磨性能且易加工 熱處理變小 導熱性能優(yōu)異的制模材料 1 2 4 革命模具制造工藝 為了更新產(chǎn)品花色品種和適應小批量產(chǎn)品的生 產(chǎn)要求 除大力發(fā)展高強度 高耐磨性的材料外 同時又重視簡易制模 工藝研究 1 2 5 標準化成 開展模具標準化工作 使模板 導柱等通用零件標準化 商 品化 以適應大規(guī)模地成批生產(chǎn)塑料成型模具 1 2 6 開發(fā)計算機輔助設計和輔助制造商 CAD CAM 隨著計算機技術的發(fā)展 計算機已廣泛應用于模具工業(yè) 在注射成型系 統(tǒng)中 針對沒一個環(huán)節(jié)都可將計算機作為輔助工具而加入 構成給環(huán)節(jié) 的 CAD 或 CAM 或 CAE 下面分別介紹 1 2 6 1 塑件設計 塑件的設計包括塑件結構 尺寸 精度 表面 性能等方 面的設計 塑件設計方面的計算機輔助技術有 塑件 CAD 塑料 輔 機油蓋注塑模具設計 4 料 輔件選擇的專家系統(tǒng) 1 2 6 2 注射機的選用 常見注射機使用方面的計算機輔助技術有 注射機 選擇專家系統(tǒng) 注射機故障診斷系統(tǒng) 1 2 6 3 注射模使用狀況的好壞直接影響到注射質量 在對于高技術注射模來 說 都要對注射模在使用過程進行監(jiān)控或對注射模的服役模擬仿真 由此知注射模的工作情況 1 2 6 4 注射工藝 注射工藝方面的計算機輔助技術有 注射工藝制定的 專家系統(tǒng) 塑件質量故障診斷 1 2 6 5 注射模設計 注射模設計主要完成注射模的結構尺寸 精度 表面 現(xiàn)象性能等方面的設計 并選擇模具的材料等 計算機在注射模設計 方面的工作有 注射模 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 CAPP 注射模加工模擬 注射模 CAQ 為了迎合模具的發(fā)展趨勢 在本次設計過程主要應用 PTC 公司 pro engineer 和國產(chǎn) CAXA 軟件進行對塑料零件的設計和對注射模具 的凹 凸進行仿真加工 并經(jīng)過后置處理轉化為 NC 加工程序 1 3 塑料成型模具的分類 不同的塑料成型方法使用著原理和結構特點各不相同的塑料成型模具 按照 成型加工方法的不同 可將塑料成型模具分為以下幾類 1 壓制成型模具 壓制成型模具簡稱壓模 將塑料原料直接加在敞開模具型腔內 再將模具 閉合 塑料在熱和壓力作用下成為流動狀態(tài)并充滿型腔 然后由于化學或物理 變化使塑料硬化定型 這種成型方法叫壓制成型 這種成型方法所用的模具叫 壓制成型模具 壓制模具多用于成型熱固性塑料 也有用于成型熱塑性塑料的 另外 還有不加熱的冷壓成型壓制模具 用于成型聚四氟乙烯坯件 2 壓鑄成型模具 壓鑄成型模具又稱傳遞成型模具 將塑料原料加入預熱的加料室 然后向 壓柱施加壓力 塑料在高溫高壓下熔融并通過模具的澆注系統(tǒng) 進入型腔 這 種成型方法叫壓鑄成型 這種方法所用的模具叫壓鑄成型模具 機油蓋注塑模具設計 5 3 注射成型模具 塑料先加在注射機的加熱料筒內 塑料受熱熔融在注射機的螺桿或活塞推 動下 經(jīng)噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入模型 塑料在模具型腔內硬化定型 這就 是注射成型的簡單過程 注射成型所用的模具叫注射模具 注射模具主要用于 熱塑性塑料制品的成型 但近幾年來也越來越多地用于熱固性塑料成型 注射 成型在塑料制件成型中占有很大比重 世界塑料成型模具產(chǎn)量中約半數(shù)以上使 注射模具 4 擠出成型模具 擠出成型模具又稱機頭 使處于粘流狀態(tài)的塑料在高溫高壓下通過具有特 定斷面形狀的連續(xù)型材的成型方法叫擠出成型 用于塑料擠出成型的模具叫擠 出成型模具 5 中空制品吹塑成型模具 真空或壓縮空氣成型模具為一單獨的陰模或陽模 將預先制成的塑料片周 邊緊壓在模具周邊上 使加熱軟化 然后再在緊靠模具的一面抽真空 或在其 后面充壓縮空氣 使塑料片緊貼到模具上 冷卻定型即得制品 此種成型方法 模具受力較小 要求不高 甚至可用非金屬材料制作 除了上面說列舉的幾種塑料模具外 尚有泡沫塑料成型模具 玻璃纖維增 強塑料成型模具等 第一部分 機械部分 第 2 章 零件材料的選擇及材料性能 2 1 塑料制品的設計依據(jù) 該塑料制品使機油蓋 形狀尺寸如圖所示 機油蓋注塑模具設計 6 由于要和進油處有尺寸精度 形位公差要求 該塑件制品選用 PA polyamie 聚酰胺 俗稱尼龍 PA 堅韌耐磨 耐油 耐水 抗霉菌 但吸水大 在本塑件中選 用其中的 PA1010 此種材料半透明 吸水小 耐寒性較好 適于制作一般的機械零 件 減摩耐磨零件 傳動零件 以及化工 電器 儀表等零件 PA1010 的主要技術指標如下 密度 g cm3 1 04 比容 cm3 g 0 96 吸水率 24h 0 2 0 4 收縮率 1 3 2 3 橫向 0 7 1 7 縱向 熔點 C 205 熱變形溫度 C 148 抗拉屈服強度 Mpa 62 彈性模量 Mpa 1 8x10 3 彎曲強度 Mpa 88 沖擊強度 kJ m2 無缺口 不斷 缺口 25 3 硬度 HB 9 75 體積電阻率 cm 1 5x103 擊穿電壓 kV mm 20 機油蓋注塑模具設計 7 分析計算 2 1 1 塑件體積 從 PRO E 中的零件體積計算 算得機油蓋的體積為 26 3cm3 2 2 塑件質量 PA1010 的密度為 1 04 g cm3 所以塑件質量 M V 1 04 x26 3 27 35g 2 2 模型體積的計算 由立體模型 大概算得 澆注系統(tǒng)體積 V 1 36 cm3 第 3 章 塑料注射成型模具的設計 3 1 注射機類型的選擇 注射機是使塑料熔融并在模具中成型制品的設備 根據(jù)該產(chǎn)品的注射形式和所需塑料用量等要求 查 選得注射機的型號為 XS Z 60 其主要技術規(guī)格如下 螺桿 柱塞 直徑 38 mm 注射容量 60cm3 注射壓力 122Mpa 鎖模力 500KN 最大注射面積 130cm2 模具厚度 70 200mm 模板行程 180mm 噴嘴 球半徑 12mm 孔半徑 4 mm 定位孔直徑 55 0 0 06 機油蓋注塑模具設計 8 頂出中心孔徑 50mm 3 2 注射機有關工藝參數(shù)的校核 3 2 1 注射量的校核 根據(jù) 可知 V 件 0 8V 注 式中 V 件 塑件與澆注系統(tǒng)的體積 V 注 注射機的注射常量變 cm3 0 8 最大注射量的利用系數(shù) 由前面知 V 件 V V 澆 26 3cm3 1 36cm3 27 66cm3 所以 V 件 26 3cm3 0 8x60 48cm3 合格 3 2 2 注射壓力的校核 塑件成型所需的注射壓力應小于或等于注射機的額定注射壓力 其關 系按下式校核 P 成 P 注 標 式中 P 成 塑件成型所需的注射壓力 Mpa 一般取 40 P 注 所選注射機的額定注射壓力 Mpa 已知 P 成 45Mpa P 注 122Mpa 所以 P 成 P 注 合格 3 2 3 鎖模力的校核 模具所需的最大鎖模力應小于或等于注射機的額定瑣模力 其關系按下 式校核 P 腔 A F 鎖 式中 P 腔 模具型腔壓力 Mpa 一般取 40 60Mpa A 塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 mm2 已知 P 腔 45Mpa A 113x47 400KN 所以 P 腔 A 45x113x47 2 4x105N 4 0 x105N 滿足要求 3 2 4 模具閉合厚度的校核 模具閉合時的厚度在注射機 動 定模板的最大閉合高度和最小閉合高度 機油蓋注塑模具設計 9 之間 其關系按下式校核 Hmin Hm Hmax 式中 Hmin 注射機允許的最小模具高度 mm Hm 模具閉合高度 mm Hmax 注射機允許的最大模具高度 mm 已知 Hmin 70mm Hmax 200 Hm 184mm 故滿足要求 3 2 5 型腔數(shù)的確定 按最大注射量確定型腔數(shù) n 其中 k 系數(shù) 0 8 kM mm M 公稱注射量 60 m 澆道 流道的體積 m 制品體積 代入數(shù)據(jù)得 n 1 8 所以確定型腔數(shù)為 13 2610 8 第 4 章 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機到噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道 澆 注系統(tǒng)設計好壞對制品性能 外觀和成型難易程度影響頗大 根據(jù)注塑件的要求及模具的結構等方面來考慮選擇澆注系統(tǒng) 首先要對塑料制品所采用的塑料品種 制品的幾何形狀 尺寸 使用的機 床設備 注射事可能產(chǎn)生的缺陷及填充條件等作全面的分析 同時模具的分型 面選擇與澆注系統(tǒng)的選擇有密切關系 設計澆注系統(tǒng)基本要點如下 1 設計澆注系統(tǒng)時 澆道應盡量減少彎折 表面粗糙度為 Ra1 6 Ra0 8 m 2 澆注系統(tǒng)時 應考慮到模具使一模一腔還是一模多腔 澆注系統(tǒng)應按 機油蓋注塑模具設計 10 型腔布局設計 盡量與模具中心線對稱 3 塑料制品投影面積較大時 在設計澆注系統(tǒng)時 應避免在模具的單面 開設澆口 否則會造成注射使受力不均 4 設計澆注系統(tǒng)時 應考慮去除澆口方便 修正澆口時在塑料制品上不 留痕跡 以保證塑料制品的外觀 5 一模多件時 應防止將大小相差懸殊的塑料制品放在同一模具內 6 在設計主流道時 避免熔融的塑料直接沖擊小直徑型芯 以免產(chǎn)生彎 曲或折斷 7 在滿足塑料成型和排氣良好的前提下 要選取最短的流程 這樣可縮 短填充時間 8 能順利地引導熔融的塑料填充各個部位 并在填充過程中不致產(chǎn)生塑 料渦流 紊亂現(xiàn)象 使型腔內的氣體順利排除模外 9 在成批塑料制品生產(chǎn)時 在保證產(chǎn)品質量前提下 要縮短冷卻時間及 成型周期 10 因主流道處有收縮現(xiàn)象 若塑料制品在這個部位要求精度較高時 主流道應留有加工余量或修正余量 4 1 澆口形式 采用點澆口式 澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機到噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道 澆 注系統(tǒng)設計好壞對制品性能 外觀和成型難易程度影響頗大 1 澆口的作用 澆口是分流道和型腔之間的連接部分 也是注塑模具澆注 系統(tǒng)的最后部分 通過澆口直接使熔融的塑料進入型腔內 澆口的作用是使從 流道來的熔融塑料以較快的速度進入并充滿型腔 型腔充滿塑料后 澆口能迅 速冷卻封閉 防止型腔內還沒有冷卻的熱料回流 澆口的設計與塑料制品的形狀 塑料制品斷面尺寸 模具結構 注射工 藝參數(shù) 壓力等 及塑料性能等因素有關 澆口的截面要小 長度要短 這 樣才能增大料流速度 快速冷卻封閉 便于使塑料制品分離 塑料制品的澆 口痕跡亦不明顯 塑料制品質量的缺陷 如缺料 縮孔 分解 白斑 翹曲等往往都是由 機油蓋注塑模具設計 11 于澆口設計不合理而造成的 2 澆口的類型 根據(jù)模具澆注系統(tǒng)在塑料制品上開設的位置 形狀不同 澆口的形式是多樣的 但通常用的澆口可分為盤形澆口 扇形澆口 環(huán)形澆 口 點澆口 側澆口 直接澆口 潛伏澆口等 在此設計中選用點澆口 3 澆口設計基本要點 澆口應開設在塑料制品斷面較厚的部位 能使熔融的塑料從塑料制品厚斷面 流向薄斷面 保證塑料充模完全 1 澆口位置的選擇 應使塑料充模流程最短 減少壓力損失 有利于 排除模具型腔的氣體 2 澆口不能使熔融塑料直接進入型腔 否則會產(chǎn)生漩流 在塑料制品 上留下螺旋型痕跡 特別是點澆口 側澆口等更容易出現(xiàn)這種現(xiàn)象 3 澆口位置的選擇 應防止在塑料制品表面上產(chǎn)生拼縫線 特別是圓 環(huán)或筒形塑料制品 應在澆口對面的熔料結合處加開冷料井 4 裝有細長型芯的注塑模所開的澆口位置 應當離型芯較遠 以防止 熔融料流達到?jīng)_擊而使型芯變形 錯位 5 大型和扁平塑料制品成型可多采用多點澆口 6 澆口位置應開在不影響塑料制品外觀的部位 7 澆口尺寸的大小 取決于塑料制品的尺寸 幾何形狀 結構和塑料 的性能 8 設計多型腔注塑模時 結合流道平衡并考慮澆口的平衡 應做到熔 融塑料同時均勻充滿型腔 9 為了在開模時從澆口套內拉出主流道凝料使與注塑模具分離 一般 在冷料井的盡端開設拉料桿 點澆口形式應用于單型腔中心進料模具 回料多 模具費用高 但澆口可自 動消除 有利于外觀要求較高的塑件的制造 這種澆口具有以下特點 1 對設置的澆口位置的限制較小 可自由選擇 2 澆口附近的殘余應力小 機油蓋注塑模具設計 12 3 對投影面積大的成型件及容易變形的成型件可使用多只點澆 口 以減少其翹曲及變形 4 在成型件上幾乎看不到澆口痕跡 而且加工也比較簡便 5 澆口廢料可被自動拉斷 6 壓力損失大 流道選取圓截面 其效率高 截面積大 流到的表面積小 可減少流道內的壓力 損失 減少傳熱損失 4 2 澆口尺寸的計算 注射機的噴嘴頭部與主流道襯套的凹下的球面半徑 R 相接觸 二者必須匹 配 無漏料 一般要求襯套球面半徑比噴嘴球面半徑大 1 2mm 主流道進口直徑 d 比注射機噴嘴出口直徑 d 大 0 5 1mm 其作用 一是補償噴嘴與主流道的對 中誤差 二是避免注射機注射時與主流道做成錐形 錐角一般為 2 6 度 主流道 出口應做成圓角 圓角半徑 r 0 5 3mm 為減少壓力損失和回收料量 主流道長 度應盡可能的短些 常取2t 取 D 12mm 軸部長度 L 60 澆口套形式如下圖表示 機油蓋注塑模具設計 13 澆口套材料為 T10A 淬火硬度為 HRC53 58 4 3 冷料穴 當注射機未注射塑料之前 噴嘴最前端的熔融塑料的溫度較低 形成冷料 渣為了積存這部分的冷料渣 在進口的末端的動模板上開設一洞穴 這個就 是冷料穴 為了在開模時 從澆口套內拉出進料口冷凝料與注塑機分離 一般在冷 料穴的末端位置設置拉料桿 拉料桿一般由注射機頂出機構的頂板帶動 開 模后塑料制品脫模 進料口的冷凝料被拉料桿拉出 在此設計中采用了 Z 頭 拉料桿 4 4 排氣槽 在該型芯 型腔結構中 型芯 型腔板與動模板的間隙已經(jīng)構成很好的排 氣系統(tǒng) 因此 不需開設排氣槽 減少了加工量 降低了成本 第 5 章 成型零部件的設計 5 1 模具分型面及其類型 在選擇分型面時一般應考慮以下因素 機油蓋注塑模具設計 14 1 塑料制品的形狀 尺寸和壁厚 2 塑料性能及填充條件 3 澆注系統(tǒng)的布局 4 成型效率及成型操作 5 排氣及成型操作 6 模具結構簡單 使用方便 模具分型面可能垂直于合模方向 也可傾斜于合模方向或平行于合模方向 二 成型零件的結構形式 成型零件是直接成型塑料制品的的零件 它主要包括型腔 凸模 型芯等 一 凹模 型腔 結構形式 凹模是成型塑料制品外表面的零件 他一般裝在定模板上 其形式有整體 和組合式兩種類型 在此選擇整體式凹模 其優(yōu)點是模具結構簡單 在塑料制 品上無拼縫痕跡 二 凸模的結構形式 凸模使成型塑料制品內表面的零件 一般裝在動模板上 凸模的結構多數(shù)是整體的 便于加工制造 三 凹模 型腔 和凸模工作部分的尺寸計算 凹模和凸模工作部分尺寸與塑料制品的尺寸和公差 塑料收縮率及模具的 磨損和制造公差等因素有關 PA 材料可達 5 級精度 1 凹模內形尺寸計算 塑料制品的外形尺寸取決于凹模的內形尺寸 凹 模內形尺寸的計算公式如下 DM D 1 S cp X M 式中 DM 型腔的內徑尺寸 mm D 制品的最大尺寸 Scp 塑料的平均收縮率 制品公差 X 系數(shù) 取 3 4 機油蓋注塑模具設計 15 M 模具制造公差 一般取 1 8 1 4 代入數(shù)據(jù)得 50 DM 50 50 1 2 3 4 0 46 50 255 046 12 012 0 2 型腔深度的尺寸計算 模具型腔的深度尺寸是由制品的高度尺寸決定的 HM h 1 h1Q 2 3 M 式中 HM 型腔深度尺寸 h1 制品高度最大尺寸 取 M 3 15 HM 15 15 1 2 2 3 0 46 14 88028 12 0 12 0 3 型芯徑向尺寸的計算 dm D 1 D1Q 3 4 M 式中 dm 型芯外徑尺寸 D1 制品內徑最小尺寸 制品公差 M 模具制造公差 一般取 1 8 1 4 代入數(shù)據(jù)得 29 dm 29 29 1 2 3 4 0 46 29 69346 0 01 01 31 dm 31 31 1 2 3 4 0 46 31 752 0 0 0 4 型芯高度尺寸的計算 模具型芯高度尺寸是由制品的深度尺寸決定的 hm H 1 H1Q 2 3 M 式中 hm 型芯高度尺寸 mm H1 制品深度最小尺寸 mm 制品公差 M 模具制造公差 一般取 1 8 1 4 代入數(shù)據(jù)得 機油蓋注塑模具設計 16 48 hm 48 48 1 2 2 3 0 32 48 7932 0 08 08 三 成型零件的強度計算 塑料注射模具的成型零件必須有足夠的強度和剛度 以便承受工作時的 作用力 因此 模具零件應按各自工作使的受力情況進行強度和剛度計算 在 模具設計中 往往憑經(jīng)驗設計及確定其他尺寸 然后對一些主要零件按其具體 受力情況進行必要的強度校核 對于大型塑料注射模具的型腔等主要零件 一 定要進行校核 凹模在成型壓力下會產(chǎn)生變形 變形量必須控制在允許范圍內 若變形量 大 會導致凹模擴大 使塑料制品尺寸增大 易出現(xiàn)飛邊 甚至會造成凹模開 裂 另外 在塑料制品壓制成型后 當成型壓力消失時凹模因彈性恢復而收縮 若其收縮量大于塑料制品收縮率使 就會使凹模緊緊地包住塑料制品造成開模 困難 易破壞塑料制品或造成塑料制品質量不高 凹模承受的力有下列幾種 1 合模時的壓應力 2 凹模內塑料流動的壓力 3 澆口封閉前一瞬間的保壓壓力 4 開模時的拉應力 一 凹模壁厚計算 常用的凹模有矩形 圓形凹模 此設計選用整體式 矩形凹模 凹模的壁厚可按下式計算 t 3 4 EcPH 式中 t 凹模厚度 mm p 凹模壓力 一般為 25 45MPa 這里取 35MPa H 凹模深度 mm E 彈性模量 鋼為 2 1 105MPa 機油蓋注塑模具設計 17 允許變形量 mm c 為常數(shù) 由 L H 的比值而定 這里 L H 150 45 3 3 取 c 0 93 代入數(shù)據(jù)得 t 16mm35 4108 29 386 72 二 動模墊板厚度計算 墊板厚度 h 的計算公式如下 h K 彎 BFL2 F Pa 式中 F 動模墊板受的總壓力 N A 塑料制品及澆注系統(tǒng)在分型面上的總的投影面積 mm 2 B 動模墊板寬度 mm L 支承塊距離 mm P 凹模壓力 取 35MPa 彎 抗彎許用應力 MPa K 修正系數(shù) 取 0 6 0 75 代入數(shù)據(jù)得 h 0 75 19 2mm 取 20mm 160352 第 6 章 導向機構設計 導向機構是保證塑料注塑模具的動模與定模的正確定位和導向的重要零件 導向機構常采用導柱導向 其只要零件有導柱和導套 導向機構的設計原則如下 1 導柱 導套 應對稱分布在模具分型面的四周 其中心至模具外緣 應有足夠的距離 以保證模具強度和防止模板變形 機油蓋注塑模具設計 18 2 導柱 導套 的直徑應根據(jù)模具尺寸來選定 并應有足夠的強度 3 導柱固定端的直徑和導套的外徑應盡量相等 有利于配合加工 并 保證了同軸度要求 4 導柱和導套應有足夠的耐磨性 5 為了便于塑料制品脫模 導柱最好裝在定模板上 但同時也裝在動 模板上 這就根據(jù)具體情況而定的 一 導柱的形式有無儲油槽導柱 帶儲油槽導柱 短導柱 直通式導柱 頂柱式導柱等 導柱的材料一般用 20 鋼 淬碳處理 或用 T8A 淬 火硬度為 HRC50 55 導柱的長度可根據(jù)模具實際情況而定 二 導套機構和精度要求 導套結構形式如圖所示 機油蓋注塑模具設計 19 三 導柱 導套在模板上的布置 導柱 導套 在模板上的布置在此設計中采用四導柱 導套 在矩形模板上 的布置 結構如圖所示 機油蓋注塑模具設計 20 第 7 章 推出機構設計 把塑料制品從凹?；蛲鼓Ｉ厦摮鰜淼臋C構即為推出機構或脫模機構 它是 塑料注塑模具的重要組成部分 推出機構的形式和推出方式與塑料制品的形狀 結構和塑料性能有關 對推出機構設計的要求 1 塑料制品脫模后 不能使塑料制品變形 推力分布均勻 推力面積要大 推桿盡量靠近凸模 但也不要距離太近 2 塑料制品在推出時 不能造成碎裂 推力應作用在塑料制品承受力大的 部位 如塑料制品的肋部 凸緣及殼體壁等 3 不要損壞塑料制品的外觀美 4 推出機構應準確 動作可靠 制造方便 更換容易 推出機構的零件包括 推桿 推板和推管等 一 推桿結構設計 推桿的作用是將塑料制品從模具內推出 推桿結構簡單 使用方便 得到 廣泛采用 常用的推桿有圓柱頭推桿 帶肩推桿 扁推桿等 推桿脫模機構設計 在一次脫模機構中 常用推桿脫模機構 因為推桿制造方便 滑動阻力小 可以在塑料制品任意位置配置 更換方便 脫模效果好 在實際生產(chǎn)中廣泛采 用 因為塑料制品結構形狀不同 推桿在塑料制品上分布的位置和脫模形式也 不相同 所以有多種多樣的脫模方式 推桿脫模機構設計的基本原則如下 1 推桿的直徑不能過細 應有足夠的剛度和強度 能承受一定的推力 一般推桿直徑為 2 5 15 對于直徑為 2 5 以下的推桿最好做成臺階形狀 2 推桿應設在塑料制品最厚及收縮率大的凸模或者鑲件附近 但不能 離凸模和鑲件配固定孔過近 以免影響固定板的強度 3 推桿分布要合理 使推出塑料制品使受力均勻 以保證塑料制品不 變形 4 塑料制品靠近主流道處的內應力大 易碎裂 因此 在主流道處應 盡量不設推桿 機油蓋注塑模具設計 21 5 為了避免推桿與側抽芯機構發(fā)生沖突 推桿要避開側抽芯處 如果 必須設計推桿時 應考慮復位機構 6 推桿與推桿孔的配合間隙不能大于所用塑料的溢邊值 溢邊值一般 為 0 02 0 08 7 推桿截面形狀 應根據(jù)塑料制品的幾何形狀而定 8 推桿和推桿孔的配合應靈活可靠 不發(fā)生卡住現(xiàn)象 二 推板結構設計 推板一般適用于塑料制品比較高 難于脫模的塑料注射模具 有時推板與 推桿聯(lián)合使用 推板與凸模接觸部分應設有一定斜度 一般為 3 5 這樣可 減少推板與凸模壁的摩擦 高殼 薄壁類塑料制品和小型多孔塑料制品常用推板脫模機構 對于 骨 架類塑料制品 一般采用斜導柱開模 滑塊在推板滑槽內滑動 推板由定距螺 釘推動推出制品 第 8 章 抽芯機構設計 一 概述 當塑料制品帶有通孔 凹槽 凸臺時 塑料制品不能直接從模具中脫出必 須將成型側孔 凹槽及凸臺的成型零件做成活動的 稱為活動型芯 完成活動 型芯抽出和復位的機構叫抽芯機構 一 抽芯機構的分類 1 機動抽芯 開模時 依靠注射機的開模動作 通過抽芯機構來帶動活 動型芯 把型芯抽出 機動抽芯具有脫模力大 勞動強度小 生產(chǎn)率高和操作 方便等優(yōu)點 在生產(chǎn)中廣泛采用 按其傳動機構可分為以下幾種 斜導柱 斜 滑塊抽芯 齒輪齒條抽芯等 2 手動抽芯 開模時 依靠人力直接或通過傳遞零件的作用抽除活 動型芯 液壓抽芯 活動型芯的抽出 依靠液壓筒進行 其優(yōu)點是根據(jù)脫模力的 大小和抽出距離的長短可更換抽芯液壓筒 因此能得到較大的脫模力和較長的 機油蓋注塑模具設計 22 抽芯距 由于使用高壓液體為動力 傳遞平穩(wěn) 其缺點是增加了操作工序 同 時還要有整套的抽芯液壓裝置 因此使用范圍受到限制 一般很少用 二 抽芯距和脫模力的計算 把型芯把從塑料制品成型位置抽到不妨礙塑料制品脫出位置 即型芯在抽 拔方向的距離 稱為抽芯距 抽芯距應等于成型孔深度加上 2 3mm 1 抽芯距的計算 計算公式如下 s Htg 式中 S 抽芯距 mm H 斜滑塊完成抽芯距所需 行程 mm 斜滑塊傾斜角 一般取 15 25 2 脫模力的計算 塑料制品在冷卻時包緊型芯 產(chǎn)生包緊力 若要將 型芯抽出必須克服由包緊力引起的磨擦阻力 這種叫脫模力 在開始脫模瞬間 所需的脫模力為最大 影響脫模力的因素有很多 大致歸納如下 1 型芯成型部分的表面積和斷面幾何形狀 型芯成型部分表面積最大 包緊力也大 型芯的斷面形狀為圓形時 包緊力小 其脫模力夜小 型芯斷面 形狀為矩形或曲線形時 包緊力大 其脫模力也大 2 塑料的收縮率 摩擦系數(shù)和剛性 塑料制品收縮率大 對型芯的包 緊力大 脫模力也大 表面潤滑性能好的塑料 脫模力較小 軟塑料比硬塑料 所需脫模力小 3 塑料制品的壁厚 包容面積同樣大小的塑料制品 薄壁塑料制品收 縮小 脫模力也小 厚壁塑料制品收縮大 脫模力也大 4 塑料制品同一側面的同時抽芯數(shù)量 當塑料制品在同一側面有兩個 以上的孔槽 采用抽芯機構同時抽拔時 由于塑料制品孔距的收縮了較大 故 脫模力也大 5 活動型芯成型面的粗糙度 活動型芯成型表面與塑料制品的接觸表 面在抽拔時所產(chǎn)生的相對摩擦 對脫模力有很大影響 因此 零件的成型表面 應有較小的粗糙度 一般在 Ra0 4 m 以下 加工的紋向要求與抽拔方向一致 機油蓋注塑模具設計 23 6 成型工藝 注射壓力 保壓時間 冷卻時間對于脫模力影響也很大 根據(jù)各種因素的影響 脫模力計算公式如下 F Lhp cos sin 式中 F 脫模力 L 活動型芯被塑料制品包緊的斷面形狀的周長 mm h 成型部分深度 mm p 單位面積包緊力 一般取 8 12MPa 摩擦系數(shù) 取 0 15 0 2 脫模斜度 代入數(shù)據(jù)得 F 14 5 30 10 0 2 cos40 sin40 2013N 二 斜滑塊抽芯機構設計 一 斜滑塊抽芯的工作原理 斜滑塊側向抽芯機構是由與開模方向成一定角度的斜滑塊所組成 在本設計中 機油蓋有外螺紋 采用斜滑塊側向抽芯機構 根據(jù)本設計零件的尺寸 設計的斜滑塊為燕尾槽結構 內側做成螺紋 其尺寸 如下圖表示 機油蓋注塑模具設計 24 第 9 章 冷卻系統(tǒng)的設計 注射成型時 模具溫度直接影響塑料填充和塑料制品的質量 也影響注射 周期 因此在使用模具時必須對模具進行有效的冷卻 使模具溫度保持在一定 范圍 一 影響冷卻通道設計的因素 1 模具結構形式 1 模具的大小及成型投影面積 2 塑料制品熔接痕的位置 3 澆口和流道的布設及其結構 二 冷卻系統(tǒng)設計的基本原則 1 冷卻通道離凹模壁不能太遠也不能太近 通常其邊距為 10 20mm 2 冷卻通道的設計和布置應與塑料制品的厚度相適應 3 冷卻通道不應通過鑲塊和鑲塊接縫處 機油蓋注塑模具設計 25 4 冷卻通道內不應有存水和產(chǎn)生回流的部位 應暢通無阻 冷卻通道直 徑一般為 9 12mm 4 凹模凸模要分別冷卻 要保持冷卻平衡 5 模具主流道部位常與注射機噴嘴接觸 是模具上溫度最高的部位 應加強冷卻 在必要時單獨冷卻 6 水管接頭的部位 要設置在不影響操作的方向 通常朝向注射機的 背面 7 水管與水嘴連接處必須密封 8 復式冷卻循環(huán)系統(tǒng)應并聯(lián)而不應串聯(lián) 9 進出口冷卻水溫差不宜過大 避免造成模具表面冷卻不均勻 三 冷卻系統(tǒng)的形式 冷卻通道的布局 應根據(jù)塑料制品形狀及其所需冷卻溫度的要求而定 冷 卻通道的形式有直通式 圓周式 多級式 螺旋式 循環(huán)式及噴流式等 本設 計采用直通式冷卻通道 四 冷卻裝置設計 1 冷卻裝置的形式 冷卻裝置的形式有溝道冷卻裝置 管道冷卻裝置 導 熱冷卻裝置等 本設計采用管道冷卻裝置 2 冷卻的計算 塑料注射模具工作時必須將模具溫度控制在一定范圍內 為使模具保持一定溫度 在單位面積內所需排除的總熱量可近似按下式計算 Q 60hnm 式中 Q 單位時間內除去的總熱量 J min n 每小時注射次數(shù) m 每次注入模具的塑料質量 kg 塑料成型時放出的熱熔量 取 350KJ kgh 代入數(shù)據(jù)得 Q 33250 J min 60359 為滿足注射模具冷卻需要 在單位時間內所需冷卻水量可按下式計算 V 21 tpcQ 機油蓋注塑模具設計 26 式中 V 單位時間所需冷卻水的體積 m 3 min 冷卻水密度 在使用溫度時 kg m3 c 冷卻水比熱容 J kg K t1 冷卻水出口溫度 t2 冷卻水進口溫度 代入數(shù)據(jù)得 V 4 10 4 m 3 min 21 tpcQ 204 035 選定模具冷卻水管直徑 d 6mm 第二部分 CAD CAM 設計 第 10 章 CAD CAM 部分 在本次設計中的分模 仿真工作是用國產(chǎn) CAXA 軟件進行的 CAXA 軟件 作為一家高科技軟件企業(yè) 以推動中國 CAD CAM 技術的應用和制造業(yè)信息化的 發(fā)展目標 經(jīng)過近 10 年的發(fā)展 特別是從 1997 年推出 CAXA 電子圖板 97 以來 CAXA 系列軟件為我國 CAD CAM 技術的應用發(fā)揮了積極的作用 目前 CAXA 軟件正版用戶超過 50000 家 并連續(xù) 4 年榮獲 國產(chǎn)十佳軟件 稱號 正日益成為 易學 使用 好用的國產(chǎn) CAD CAM 軟件的象征 并以市場占有率最大 產(chǎn)品系列 棄權 研發(fā)實力強勁 國際化聯(lián)盟經(jīng)營等優(yōu)勢 成為我國 CAD CAM 軟件行業(yè)的 排頭兵 CAXA 部分的設計主要有零件三維建模 分模和仿真加工 一 建模 分模 1 根據(jù)零件的具體尺寸 在 CAXA 制造工程師上畫出機油蓋的 3D 圖 2 建模 分模過程 其設計的簡易過程如下 1 建立模具模型 機油蓋注塑模具設計 27 進入 CAXA 制造工程師 打開之前完成的機油蓋立體圖 然后在 分型面出畫出掃描曲面 接著單擊建立型腔按鈕 在彈出的對話 框中設置一些參數(shù) 把其中的收縮率設置為 PA 的參數(shù)為 0 012 這樣就完成建立型腔的工作 2 然后點擊分模按鈕 拾取分模曲面 接著確定 這樣就完成了 分模過程 這時生成了兩個實體 選擇保存一個 在重復同樣的動 作 保存另外一個實體 二 仿真過程 先打開上面工作中分出的型腔 接下來在 CAXA 工具欄中選取應用 菜單中的軌跡生成中的等高粗加工選項 設置一些必要的參數(shù) 如切削 用量 進退刀方式 下刀方式和銑刀參數(shù) 然后確定 選取型腔的最高點和 最低點 然后就選取加工曲面 按右鍵確定 這時軟件會自動按照設置的 參數(shù)生成了仿真軌跡 下一步就是選取應用菜單中的軌跡仿真選項 設置 仿真過程中的一些參數(shù) 然后拾取剛才生成的軌跡 按右鍵確定 接下來 的畫面就是仿真過程 需要花費一定的時間 至此 整個仿真工作就完成 了 上述工作就是任務書要求的 CAD CAM 的工作 機油蓋注塑模具設計 28 設計心得體會 畢業(yè)設計是大學本科教學的一個重要環(huán)節(jié) 是對我們大學四年學習的一個 總結和考查 通過這次畢業(yè)設計 溫新和鞏固了已學知識 提高了我們的綜合素 質 使我們樹立起理論聯(lián)系實際的作風和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度與正確的設計方法 畢業(yè)設計是我們四年來所做設計中時間最長 也是最獨立的一個 以前的課 程設計因為題目相同 多少有點抄襲 懶散現(xiàn)象 而這次的畢業(yè)設計每個人的課題 都不一樣 避免了以往的這些弊病 培養(yǎng)了獨立自主的能力 這次我所設計的題目為機油蓋的注塑模具和模具的分模已及型腔的仿真 加工 由于以往我們沒接觸到塑料模具的設計工作 覺得有點難以著手 感覺很陌 生 為了完成這次的任務 設計的前期就天天去圖書館找資料 翻閱有關注塑模 方面的書籍 熟悉這方面的知識 從中也體會到以前在課堂上老師所授的知識是 遠遠不夠的 必須要養(yǎng)成自學的習慣 我相信這點對我以后在工作中也是大有幫 助的 另外 在本次設計中還需要借助計算機輔助軟件 CAD CAXA PRO E 等軟 件來完成整個設計工作 以前都有接觸到這些軟件 但使用的比較少 更不能很 熟悉操作 通過這次的設計以后 發(fā)現(xiàn)自己對這些的軟件都有了更深一步的認識 最后要感謝趙倫 劉璨兩位指導老師的不吝指正 他們在繁重的教學之余 還每周都抽出時間給我們答疑 對我們提出的各種問題認真 耐心的解答 并對我 們設計中沒發(fā)現(xiàn)的問題進行及時地指正 讓我們能順利的完成這次大型的畢業(yè) 設計 機油蓋注塑模具設計 29 參考文獻 1 申樹義 高濟編 塑料模具設計 北京 機械工業(yè)出版社 1999 2 陳萬林等編 使用塑料注射模具設計與制造 北京 機械工業(yè)出版社 2000 3 黨根茂 駱志斌 李集仁編 模具設計與制造 西安 西安電子科 技大學出版社 2001 4 馮炳堯 韓泰榮 蔣文森編 模具設計與制造簡明書冊 上海 上 ?？茖W技術出版社 1999 5 馬曉湘 鐘均祥主編 畫法幾何及機械制圖 第二版 華南理工 大學出版社 1998 6 周開勤主編 機械零件手冊 第四版 高等教育出版社 1998 7 廖念釗 莫雨松 李碩根 楊興駿編 互換性與技術測量 第四版 中國計量出版社 2000 8 塑料模具設計手冊編寫組編 塑料模具設計手冊 北京 機械工業(yè) 出版社 1984 9 王煥庭 徐善國主編 機械工程材料 大連 大連理工大學出版社 2000