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紫瑯職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計 論文 題 目 基于 Pro E 的瓶蓋注塑模設計 副 標 題 學 生 姓 名 張帥帥 所在系 專業(yè) 機電工程系 模具設計與制造 班 級 模具 5091 指 導 教 師 程洋 日 期 I 摘 要 本產品是日常應用的塑料瓶蓋 且實用性強 該產品設計為大批量生產 故設計 的模具要有較高的注塑效率 澆注系統(tǒng)要能夠自動脫模 塑件的工藝性能要求注塑模 中有冷卻系統(tǒng) 因此在模具設計中也進行了設計 關鍵詞 塑料蓋 注射模具 注射成型 I 目 錄 摘 要 I 目 錄 I 1 蓋造型設計 1 1 1 瓶蓋的選料及其性能 1 1 2 瓶蓋注射成型工藝過程 1 1 3 瓶蓋的結構分析 2 1 4 瓶蓋造型設計過程 2 2 注射機的選擇 5 2 1 注射機規(guī)格 5 2 2 注射機的校核 6 2 2 1 注射機注射容量校核 6 2 2 2 注射機鎖模力校核 6 2 2 3 注射機注射壓力校核 7 2 2 4 注射機模具厚度校核 7 2 2 5 注射機最大開模行程校核 7 3 成型零件與澆注系統(tǒng)的設計 8 3 1 凹 凸模成型零件的設計 8 3 1 1 加載參照模型 8 3 1 2 成型零件設計 9 3 2 澆注系統(tǒng)設計 13 3 2 1 主澆道的設計 13 3 2 2 分澆道的設計 13 3 2 3 澆口及冷料穴設計 14 3 2 4 鑄模和開模 15 3 3 冷卻系統(tǒng)設計 16 3 3 1 凹 凸模冷卻系統(tǒng)設計 16 4 模具零件設計 17 4 1 推出系統(tǒng)設計 17 4 2 確定模架 18 4 3 模架各裝配零件設計 20 4 3 1 導向零件設計 20 4 3 2 澆注系統(tǒng)零件設計 21 4 3 3 推出機構零件 22 4 3 4 定位圈 22 4 3 5 其他零件 23 5 模具的裝配和調試 23 5 1 模具的裝配 23 5 2 模具的調試 24 致 謝 29 參考文獻 30 1 1 蓋造型設計 1 1瓶蓋的選料及其性能 選用 PS 作為瓶蓋的材料 1 PS 的典型應用范圍 產品包裝 家庭用品 餐具 托盤等 電氣 透明容器 光源散射器 絕緣薄膜 等 2 注塑模工藝條件 干燥處理 除非儲存不當 通常不需要干燥處理 如果需要干燥 建議干燥條件為 80 2 3 小時 熔化溫度 180 280 對于阻燃型材料其上限為 250 模具溫度 40 50 注射壓力 200 600bar 注射速度 建議使用快速的注射速度 流道和澆口 可以使用所有常規(guī)類型的澆口 3 化學和物理特性 大多數商業(yè)用的 PS 都是透明的 非晶體材料 PS 具有非常好的幾何穩(wěn)定性 熱穩(wěn) 定性 光學透過特性 電絕緣特性以及很微小的吸濕傾向 它能夠抵抗水 稀釋的 無機酸 但能夠被強氧化酸如濃硫酸所腐蝕 并且能夠在一些有機溶劑中膨脹變形 典型的收縮率在 0 4 0 7 之間 1 2瓶蓋注射成型工藝過程 瓶蓋注射成形工藝過程如下 注射裝置準備裝料 預烘干 裝入料斗 預塑化 注射裝置準備注射 清理嵌件 預熱 清理模具 涂脫模劑 放入嵌件 合模 注射 保壓 脫模 冷卻 塑件送下工序 注射成形工藝參數見表 1 2 表 1 預熱和干燥 料筒溫度 注射機類型 溫度 時間 h 后段 中段 前段 噴嘴溫度 螺桿式 80 95 4 5 150 170 165 180 180 200 170 180 模具溫度 注射壓力 Mpa 成形時間 s 高壓時間 保壓時間 冷卻時間 成形時間50 80 60 100 0 5 15 30 15 30 40 70 后 處 理螺桿轉速 r min 方 法 溫度 時間 h 30 60 紅外線燈 烘箱 70 2 4 1 3瓶蓋的結構分析 下面確定瓶蓋的各項技術參數 1 尺寸大小和精度瓶蓋壁厚的厚度不宜過大或過小 如果壁厚太小 則瓶蓋的強 度 剛度不夠 同時給制造帶來困難 如果壁厚太大 不僅造成材料浪費 而且容易 產生氣泡 縮孔等缺陷 同時因冷卻時間過長而降低生產率 所以瓶蓋壁厚取 1mm 塑 件的尺寸精度主要取決于塑料收縮率的波動和模具制造誤差 由于我們要設計的零件 的工作環(huán)境對精度要求不高 加之選用的塑料 PS 推薦精度等級為 3 4 5 級 所以只 要求瓶蓋能與其它零件能正常裝配即可 因此瓶蓋選用 4 級精度 2 壁厚和圓角塑件壁厚力求各處均勻 以免產生不均勻收縮等成形缺陷 塑件轉 角處一般采用圓角過渡 其半徑為塑件壁厚的 1 3 以上 最小不宜小于 0 5mm 3 加強肋為了保證瓶蓋的強度和剛度而不使瓶蓋的壁厚過大 在瓶蓋的適當位置 設置了加強肋 4 孔嚴格意義上講塑件上的通孔和盲孔通常用單獨型芯或分段型芯來成形 對于 易彎曲變形的型芯 須附設支承住 但是本次設計中 考慮到生產成本的盡量縮小 該空孔的高度不高 以及我們需要的孔在工藝上要求不高 我們采用分型面直接成形 法 1 4瓶蓋造型設計過程 在設計瓶蓋之前 首先看看所需要設計的瓶蓋的具體形狀 以便在接下來的設計中能 快速 準確的設計出瓶蓋 需要設計的瓶蓋的具體形狀如圖 1 所示 3 圖 1 有了這個大概的形狀圖 下面開始設計零件了 1 打開 Pro e 新建 零件 實體 并命名點確定 Pro e 進入繪制零件狀態(tài) 模型樹和繪圖界面如圖 2 所示 圖 2 2 建立左端面的拉伸特征 繪制如圖 3 所示的截面 完成拉伸命令 即可得到左 端面的圖形 如圖 4 所示 4 圖 3 圖 4 建立拉伸特征 繪制截面 拉伸后完成后零件如圖 5 所示 3 5 圖 5 4 利用拉伸切除命令 如圖 6 所示 圖 6 5 至此 瓶蓋的主體已經設計完畢 6 進行適當的圓角處理 使得瓶蓋更加光順 漂亮 零件完成后如圖 7 所示 圖 7 2 注射機的選擇 2 1 注射機規(guī)格 注射機是熱塑性塑料和部分熱固性塑料注射成形的主要設備 我們選擇注射機型號 6 為 XS Z 60 它的技術規(guī)格如表 2 所示 表 2 型號 螺桿直徑 mm 注射容量 cm 3 注射壓力 Mpa 鎖模力 kN XS Z 60 38 500 122 500 最大注射面積 cm 3 模板行程 mm 定位孔直徑 mm 130 180 06 15 頂出 模具厚度 mm 噴嘴 兩側 最大 最小 球半徑 mm 孔半徑 mm 孔徑 mm 孔距 mm 中心孔徑 mm 200 70 12 4 22 230 50 2 2 注射機的校核 2 2 1 注射機注射容量校核 塑件成形所需的注射總量應小于所選注射機的注射容量 注射容量以容積 cm 3 表示時 塑件體積 包括澆注系統(tǒng) 應小于注射機的注射容量 其關系按 2 1 式校核 V 件 0 8V 注 2 1 式中 V 件 塑件與澆注系統(tǒng)的體積 cm 3 V 注 注射機注射容量 cm 3 0 8 最大注射容量利用系數 在這個設計中 V 件 29 cm3 V 注 60cm3 29 0 8 60 48 所以注射機注射容量完全滿足要求 2 2 2 注射機鎖模力校核 模具所需的最大鎖模力應小于或等于注射機的額定鎖模力 其關系按 2 2 式校核 p 腔 F P 鎖 2 2 式中 p 腔 模具型腔壓力 一般取 40 50Mpa F 塑件與澆注系統(tǒng)分型面上的投影面積 mm 2 P 鎖 注射機額定鎖模力 N 在這個設計中 p 腔 40 Mpa 7 F 10734 2mm2 P 鎖 500 kN p 腔 F 40 106 10734 2 10 6 429 368 kN 500 kN 所以注射機的鎖模力也滿足要求 2 2 3 注射機注射壓力校核 塑件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 2 3 式校核 p 成 P 注 2 3 式中 p 成 塑件成形所需的注射壓力 Mpa P 注 所選注射機的額定注射壓力 Mpa 在這個設計中 p 成 80 Mpa P 注 122Mpa 顯然 80 122Mpa 因此注射壓力也滿要求 2 2 4 注射機模具厚度校核 模具閉合時的厚度應在注射機動 定模板的最大閉合高度和最小閉合高度之間 其 關系按 2 4 式校核 H 最小 H 模 H 最大 2 4 式中 H 最小 注射機所允許的最小模具厚度 mm H 模 模具閉合厚度 mm H 最大 注射機所允許的最大模具厚度 mm 在這個設計中 H 最小 70 mm H 模 80 mm H 最大 200 mm 顯然 70 80 200 所以注射機模具厚度也滿足要求 2 2 5 注射機最大開模行程校核 塑件所需的開模距應小于注射機的最大開模行程 對在液壓機械聯(lián)合鎖模的立式 臥式注射機上使用的一般澆口模具 關系按 2 5 式校核 H1 H2 5 10mm s 2 5 式中 H1 脫模距離 推出距離 mm H2 塑件高度 包括澆注系統(tǒng) mm S 注射機模板行程 mm 在這個設計中 8 H1 25 mm H2 11mm S 180mm H1 H2 10 25 11 10 46 mm 46 180 因此 注射機模板行程也滿足要求 3 成型零件與澆注系統(tǒng)的設計 3 1凹 凸模成型零件的設計 設計中 利用 Pro enginner 系統(tǒng)的制造組塊 mfg 建立好分型面后自動創(chuàng)建 凹 凸模來設計凹凸成型模具 3 1 1 加載參照模型 1 新建文件 執(zhí)行 文件 新建 命令 在新建對話框類型欄中選擇 制造 子類型中選擇 模具 型腔 取消 使用缺省模板 的勾選 單擊 確定 按鈕 進入 新文件選項 對話框 在 模板 欄內選擇 mms mfg mold 這是一個公制的模具設計模塊 單擊 確定 按鈕 2 定位參照零件 執(zhí)行菜單管理器中的 模具 模具型腔 定位參照零件 命令 系統(tǒng)將同時彈出 布局 對 話框和 打開 對話框 在 打開 對話框中選取瓶蓋零件作為模具的參照零件 單擊 打 開 按鈕 在 創(chuàng)建參照模型 對話框中 輸入參照模型的名稱 單擊 確定 按鈕 在 布局 對話框中 單擊 參照模型起點與定向 欄內的 按鈕 單擊 確定 按鈕 注意 在這個過程中 必須使得 PULL DIRECTION 雙箭頭方向 開模方向 與參照 模型的 Z 軸方向一致 如果不一致 則執(zhí)行菜單管理器中的 坐標系統(tǒng)類型 動態(tài) 命令 進行調整 3 模型布局 本設計采用一模 8 件的布局方式將參照模型分布好 在 布局 對話框中將參數設 置好 單擊 預覽 按鈕 如圖 8 所示 9 圖 8 預覽無誤后 在 布局 對話框中單擊 確定 按鈕 4 保存文件 3 1 2 成型零件設計 成型零件在此主要是指型心 Core 和型腔 Cavity 型心和型腔圍合而成的空腔 即是塑料制件的體積 成型零件的設計是模具設計的關鍵步驟 其設計的難易程度取 決于塑料產品的結構形式和復雜程度 有較簡單的也有非常復雜的 本瓶蓋成型零件的設計過程是 先制作一個完全能包容塑料制件的毛胚工件 Workpiece 在根據制件的結構設計模型分模面 以分型面將毛胚工件分割成兩塊 材料 最后將這兩塊材料提取出來形成型心和型腔 1 應用收縮 塑料制件從熱模具中取出并冷卻至室溫后 其尺寸會發(fā)生縮減 為了補償這種變化 故在要在參照模型上增加一個收縮量 收縮量等于收縮率乘以尺寸 單擊菜單管理器中的 模具 收縮 命令 系統(tǒng)將提示選擇對象 在圖中任選一個水瓶蓋 參照模型 接著 依次單擊菜單管理器中 收縮 按尺寸 設置復位 所有尺寸 在彈出 的文本框內輸入收縮率的值 0 005 單擊確定 10 2 增加毛胚工件 毛胚工件 Workpiece 它是一個能夠完全包容參照模型的組件 通過分型面等 特征可以將其分割成型心或型腔等成型零件 依次單擊菜單管理器中的 模具 模具型 腔 創(chuàng)建 工件 手動 命令 繪制截面拉伸后得如圖 9 所示工件 圖 9 11 3 設計分型面 設計塑料成型模具時 分型面的設計是一個重要的設計內容 分型面選擇合理 模具結構簡單 塑件容易成型 并且塑件質量高 如果分型面選擇不合理 模具結構 變得復雜 塑件成型困難 并且塑件質量差 分型面的形狀 主要有平面 斜面 階梯面 曲面等 選擇分型面的一般原則 如何確定分型面 需要考慮的因素比較復雜 由于分型面 受到塑件在模具中的成型位置 澆注系統(tǒng)設計 塑件的結構工藝性及精度 嵌件位置 形狀以及推出方法 模具的制造 排氣 操作工藝等多種因素的影響 因此在選擇分 型面時應綜合分析比較 從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案 選擇分型面時一般應 遵循以下幾項原則 1 為了便于塑件起模 分型面一般使塑件在開模時留在下?；騽幽Ｉ?且分型面應 選在塑件外形的最大輪廓處 2 選擇分型面時 應盡量只采用一個與開模方向垂直的分型面 并盡量避免側向抽 芯與側向分型 3 對于有同軸度要求的塑件 模具設計時應將有同軸度要求的部分設計在同一模板 內 4 分型面的選擇應有利于防止溢料 當塑件在分型面上的投影面積接近于注射機的 最大面積時 就有可能產生溢料 5 分型面的選擇應有利于排氣 為此 一般分型面應與熔體流動的末端重合 對于高度較高的塑件 其外觀無嚴格要求時 可將分型面選擇在中間 此外 選擇分 型面是還應考慮到塑件的精度 塑件的外觀質量要求 模具加工難易程度等因素 分型面的形式參見 模具設計與制造簡明手冊 圖 2 40 其選擇示例見 模具設 計與制造簡明手冊 表 2 47 執(zhí)行分型面創(chuàng)建中的復制 拉伸 平整等命令后得到分 型面 分型面創(chuàng)建完成后 如圖 10 所示 12 圖 10 分型面設計好后 在經過分割體積塊 抽取模具元件兩道工序后 凸模和凹模都 已經設計好了 分別如圖 11 和 12 所示 圖 11 圖 12 13 3 2澆注系統(tǒng)設計 注射模的普通澆注系統(tǒng)由主澆道 分澆道 澆口 冷料穴四部分組成 主澆道 從注射機的噴嘴與模具接觸的 部分到分澆道為止的一段流道 分澆道 從主澆道的末端到澆口為止的一段流道 澆口 從分流道的末端到模具型腔為止的一段狹窄的澆道 冷料穴 一般設在主澆道的對面 有時也設在分澆道的末端 3 2 1 主澆道的設計 主澆道是一端與注射機噴嘴相接觸 另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動 通道 主流道小端尺寸為直徑為 5mm 主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸 屬 易損件 對材料要求較嚴 因而模具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形 式 俗稱澆口套 以便有效的選用優(yōu)質鋼材單獨進行加工和熱處理 本設計中澆口套 由于與定位圈有配合需求 而且注射機噴嘴球半徑 12 遵循注射機球半徑小于等于澆 口套球半徑的國標要求 澆口套的規(guī)格有 S15 S20 等幾種 由于注射機的噴嘴半徑 為 S12 所以為澆口套取 S15 主流道澆口套固定配合見圖 13 所示 圖 13 3 2 2 分澆道的設計 在多型腔或單型腔多澆口 塑件尺寸大 時應設置分流道 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 計應滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài) 并在流動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型腔 分流道的設計應盡量使比面積小 熱量損失少 摩擦阻力小 常用分流道的截面形狀及尺寸參見 模具設計與制造簡明手冊 表 2 49 在考慮分流道設計時 由于其水平高度已經被主流道位置確定 因此 我們只要 設計分流道的布置形式和截面形狀即可 考慮到圓形截面的分流道在注射過程中對塑 料流動的阻力最小 流動效率最高 因此我們選用圓形截面的分流道 直徑為 3mm 由于我們所設計的模具是一腔八穴的形式 因此在主澆道分流后 設計了八根分澆道 這樣設計的優(yōu)點是塑料在填充過程中較均勻和平穩(wěn) 避免出現(xiàn)冷隔現(xiàn)象 有利于保證 14 成形零件的成形質量 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻 只有中心部位的塑料熔體的流動 狀態(tài)較為理想 因面分流道的內表面粗糙度 Ra 并不要求很低 一般取 1 6 m 左右既 可 這樣表面稍不光滑 有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定 從而與中心部位的熔 體之間產生一定的速度差 以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱 3 2 3 澆口及冷料穴設計 1 澆口是分流道與型腔的連接通道 它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分 當熔融的 塑料流通過澆口時 流速加快 同時 由于摩擦作用 塑料流的溫度升高 粘度降低 流動性提高 有利于充滿型腔 所以 澆口的表面粗糙度 Ra 值不大于 0 4um 澆口的 大小對塑件是否成型和成型后的質量有很大的關系 澆口位置的選擇有以下幾個原則 1 澆口設置在正對著型腔壁或粗大型心的地方 使高速料流直接沖擊在型腔壁或 型心壁上 從而改變流向 降低流速 平穩(wěn)的充滿型腔 可避免溶體破裂現(xiàn)象 消除 塑件明顯的溶接痕 2 澆口的位置應開設在塑件截面最厚處 以利于熔體填充材料 3 澆口的位置應使熔體流程最短 流向變化最小 能量損失最小 4 澆口的位置應有利于型腔內氣體的排出 5 避免塑件產生熔接痕 6 防止料流將型心或嵌件擠壓變形 7 澆口位置應盡量避免由于高分子定向作用產生的不利影響 利用高分子定向作 用產生的有利影響 根據以上一些原則 本設計采用側澆口 如圖 14 所示 側澆口又稱邊緣澆口 國外稱之為標準澆口 側澆口一般開設在分型面上 塑料熔體于型腔的側面充模 其 截面形狀多為矩形狹縫 調整其截面的厚度和寬度可以調節(jié)熔體充模時的剪切速率及 澆口封閉時間 這種澆口加工容易 修整方便 并且可以根據塑件的形狀特征靈活地 選擇進料位置 因此它是廣泛使用的一種澆口形式 普遍使用于中小型塑件的多型腔 模具 且對各種塑料的成型適應性均較強 但有澆口痕跡存在 會形成熔接痕 縮孔 氣孔等塑件缺陷 且注射壓力損失大 對深型腔塑件排氣不便 澆口的各類形式和尺 寸參見 模具設計與制造簡明手冊 中表 2 50 2 60 15 圖 14 2 冷料穴 在完成一次注射循環(huán)的間隔 考慮到注射機噴嘴和主澆道入口這一 小段熔體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度 從噴嘴端部到注射機料筒以內 約 10 25mm 的深度有個溫度逐漸升高的區(qū)域 這時才達到正常的塑料熔體溫度 位 于這一區(qū)域內的塑料的流動性能及成型性能不佳 如果這里溫度相對較低的冷料進入 型腔 便會產生次品 為克服這一現(xiàn)象的影響 用一個井穴將主流道延長以接收冷料 防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔 把這一用來容納注射間隔所產生的冷料的井穴 稱為冷料穴 冷料穴的形狀見 模具設計與制造簡明手冊 中表 2 62 冷料穴一般開設在主流 道對面的動模板上 也即塑料流動的轉向處 其標稱直徑與主流道大端直徑相同或略 大一些 深度約為直徑的 1 1 5 倍 最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積 冷料 穴有六種形式 常用的是端部為 Z 字形和拉料桿的形式 具體要根據塑料性能合理選 用 考慮到后面采用 Z 形拉料稈 冷料穴選取相應形式 這種冷料穴常用于熱塑性塑 料注射模 3 2 4 鑄模和開模 當型心 型腔和澆注系統(tǒng)都生成后 模具內部就形成了一個完整的流料通道 PRO E 能夠沿著這個通道將澆注系統(tǒng)和型腔充滿 形成一個獨立的模具元件 這個過程 我們稱之為鑄模 鑄模完成后生成的鑄模零件如圖 15 所示 16 圖 15 為了能夠看清模具內部結構 并檢查開模時的干涉情況 Pro E 提供了開模功能 圖 16 為模具開模后的情況 圖 16 3 3 冷卻系統(tǒng)設計 3 3 1 凹 凸模冷卻系統(tǒng)設計 設置冷卻裝置的目的 主要是防止塑件在脫模時發(fā)生變形 縮短成形周期及提高塑 17 件質量 凹模的冷卻系統(tǒng)采用開設冷卻水孔的方式 冷卻水孔的開設原則如下 冷卻水孔的數量應盡可能多 直徑盡量大 各冷卻水孔至型腔表面的距離應相等 一般保持在 15 20mm 范圍內 距離太近則冷卻不易均勻 太遠則效率低 水孔直徑一般取 8 12mm 孔距 最好為水孔直徑的 5 倍 水孔通過鑲塊時 防止鑲套管等漏水 冷卻管路一般不宜設在型腔內塑料熔接的地方 以免影響塑件強度 水管接頭 冷卻水嘴 應設在不影響操作的一側 凹模上的冷卻水孔采用直流式 其中深孔為工藝孔 空口處用螺紋密封 淺孔通 過水嘴與水管相連 冷卻冷卻水孔的直徑為 8mm 凸模的冷卻系統(tǒng)采用直孔隔板示冷卻 如圖 17 所示 與分型面垂直的管道和底部 的橫向管道形成冷卻回路 圖 17 4 模具零件設計 4 1 推出系統(tǒng)設計 確定推出系統(tǒng)形式 是確定模架選擇的基礎 在此 我們只介紹推桿推出和推件板 推出兩種機構 其他推出機構的結構型式參見 模具設計與制造簡明手冊 中第二章 第六節(jié)的內容 1 推桿推出 推桿推出是一種最簡單常用的推出形式 推出元件制造簡便 更換 容易 滑動阻力小 推出效果好 其結構型式見 模具設計與制造簡明手冊 表 2 78 推桿設計要點如下 18 推桿應設在塑件能承力較大的部位 盡量使推出的塑件受力均勻 但 不宜與型芯或鑲件距離過近 以免影響凸 凹模強度 推桿直徑不宜過細 要有足夠的強度承受推力 一般取 2 5 12mm 對 3mm 以下的推桿宜用階梯式 即推桿下部增粗 推桿裝配后不應有軸向竄動 其端面應高出型腔或鑲件平面 0 05 0 1mm 推桿固定方式見 模具設計與制造簡明手冊 圖 2 56 塑件澆口處盡量不設推桿 以防該處內應力大而碎裂 推桿的布置應避開冷卻水道和側抽芯 以免推桿和抽芯機構發(fā)生干擾 如果無法避開側抽芯 則應設置先復位機構 推桿和模體的配合間隙不大于所用塑料的溢邊值 常用塑料的溢邊值見 模具設 計與制造簡明手冊 表 2 79 PS 的溢邊值為 0 04mm 2 推件板推出 推件板推出面積大 推力均勻 模具不必設復位稈 但型芯周邊 形狀復雜時 推件板的型孔加工較困難 常用于推出深腔 薄壁和不允許有推桿痕跡 的塑件 其結構型式見 模具設計與制造簡明手冊 表 2 81 推件板設計要點如下 推件板須淬硬 在推出過程中不得脫開導柱 推件板與其他零件的配合一般采用 H7 f7 采用有配合斜度的推件板 其配合間隙須小于塑料溢邊值 基于以上原因 在這個設計中 采用推桿推出的推出機構 推桿形狀如圖 18 所 示 圖 18 4 2 確定模架 1 模架組合形式 注射模模架的組成零件及名稱見 模具設計與制造簡明手冊 圖 2 67 注射模中小 型模架的組合型式見 模具設計與制造簡明手冊 表 2 95 我們選擇 A2 型 19 A2 型的特點如下 定模和動模均由兩塊模板組成 推桿推出塑件 根據產品的外形尺寸 平面投影面積與高度 以及產品本身結構 側向分型滑塊等機 構 可以確定鑲件的外形尺寸 確定好鑲件的大小后 可大致確定模架的大小了 普通塑料制品模具模架與鑲件大小的選取 可參考下面的數據 A 表示鑲件側邊到模板側邊的距離 B 表示定模鑲件底部到定模板底面的距離 C 表示動模鑲件底部到動模板底面的距離 D 表示產品到鑲件側邊的距離 E 表示產品最高點到鑲件底部的距離 20 H 表示動模承板的厚度 當模架為 A 型時 X 表示產品的高度 2 模架組合尺寸 注射模中小型模架組合尺寸見 模具設計與制造簡明手冊 表 2 96 根據成型零件 大小 我們選擇 250 250 的 A2 型模架 其具體尺寸見表 3 表 3 mm L lT Lt lM lm 定模座板 定模板 250 194 210 128 234 25 40 動模板 支承板 墊塊 動模座板 導柱直徑 復位桿直徑 40 40 63 25 16 8 4 3 模架各裝配零件設計 4 3 1 導向零件設計 注射模導柱標準尺寸見 模具設計與制造簡明手冊 表 2 111 和 2 112 注射模導 套尺寸見 模具設計與制造簡明手冊 表 2 113 和 2 114 1 導柱設計 在這個設計中 我們選用帶頭導柱 其尺寸如表 4 所示 表 4 d f7 d1 k6 基本尺寸 極限尺寸 基本尺寸 極限尺寸 02 D01 S05 L 16 0 016 0 034 16 0 012 0 001 20 6 112 外形見圖 19 21 圖 19 2 導套設計 本設計導套選用帶頭導套 帶頭導套的尺寸見表 5 外形見圖 20 表 5 d H7 d1 k6 d2 e7 基本尺寸 極限尺寸 基本尺寸 極限尺寸 基本尺寸 極限尺寸 16 0 0180 24 0 015 0 002 24 0 040 0 06102 D2 13 d01 s R 0 12 L 28 16 6 1 80 圖 20 4 3 2 澆注系統(tǒng)零件設計 1 澆口套設計注射模澆口套的推薦尺寸見 模具設計與制造簡明手冊 表 2 118 我們選用注射模 型澆口套 其尺寸見表 6 外形見圖 21 表 6 d k6 d2 f8 基本尺寸 極限尺寸 基本尺寸 極限尺寸 d3 h R d1 L 20 0 015 0 002 20 0 020 0 053 28 3 15 5 50 22 圖 21 2 拉料桿 拉料桿的推薦尺寸見 模具設計與制造簡明手冊 表 2 119 我們選 用 型拉料桿 其尺寸見表 7 表 7 d e8 d1 n6 基本尺寸 極限尺寸 基本尺寸 極限尺寸 D R L 6 0 025 0 047 10 0 019 0 010 10 0 5 120 4 3 3 推出機構零件 1 復位桿 復位桿的推薦尺寸見 模具設計與制造簡明手冊 表 2 135 我們選 用的推件板推桿的外形見圖 22 尺寸見表 8 表 8 d e7 基本尺寸 極限尺寸 D H L 8 0 013 0 022 14 5 123 圖 22 4 3 4 定位圈 1 定位圈 型定位圈推薦尺寸見 模具設計與制造簡明手冊 表 2 137 型定位圈推薦尺寸見 模具設計與制造簡明手冊 表 2 138 我們選用 型定 位圈 其外形見圖 23 尺寸見表 9 23 表 9 d 基本 尺寸 極限 尺寸 基本 尺寸 極限尺 寸 d1 d2 d3 h c H 55 0 20 0 40 20 0 0330 40 7 11 6 5 1 12 圖 23 4 3 5 其他零件 1 水嘴 水嘴的推薦尺寸見 模具設計與制造簡明手冊 表 2 150 我們選用的 水嘴的外形見圖 24 尺寸見表 10 表 10 高壓膠管直徑 D D1 d2 d3 D B l 1 L 16 M16 1 5 8 14 17 22 20 20 40 圖 24 至此完成模架裝配體中需要的零件模型 5 模具的裝配和調試 5 1 模具的裝配 模具的裝配過程相對要簡單一些 主要工作就是給每個零件添加約束關系 裝配 24 過程主要還是圍繞凹模和凸模來進行的 將以上設計的模架零件和模具零件添加一定 的約束 得到的裝配圖如下 5 2 模具的調試 試模中所獲得的樣件是對模具整體質量的一個全面反映 以檢驗樣件來修正和驗 收模具 是塑料模具這種特殊產品的特殊性 首先 在初次試模中我們最常遇到的問題是根本得不到完整的樣件 常因一般塑 件被粘附于模腔內 或型芯上 甚至因流道粘著制品被損壞 這是試模首先應當解決 的問題 原因分析 1 粘著模腔 制品粘著在模腔上 是指塑件在模具開啟后 與設計意圖相反 離開型芯一側 滯留于模腔內 致使脫模機構失效 制品無法取出的一種反?，F(xiàn)象 其主要原因是 1 注射壓力過高 或者注射保壓壓力過高 2 注射保壓和注射高壓時間過長 造成過量充模 3 冷卻時間過短 物料未能固化 4 模芯溫度高于模腔溫度 造成反向收縮 5 型腔內壁殘留凹槽 或分型面邊緣受過損傷性沖擊 增加了脫模阻力 2 粘著模芯 1 注射壓力和保壓壓力過高或時間過長而造成過量充模 尤其成型芯上有加 25 強筋槽的制品 情況更為明顯 2 冷卻時間過長 制件在模芯上收縮量過大 3 模腔溫度過高 使制件在設定溫度內不能充分固化 4 機筒與噴嘴溫度過高 不利于在設定時間內完成固化 5 可能存在不利于脫模方向的凹槽或拋光痕跡需要改進 3 粘著主流道 1 閉模時間太短 使主流道物料來不及充分收縮 2 料道徑向尺寸相對制品壁厚過大 冷卻時間內無法完成料道物料的固化 3 主流道襯套區(qū)域溫度過高 無冷卻控制 不允許物料充分收縮 4 主流道襯套內孔尺寸不當 未達到比噴嘴孔大 0 5 1 5 主流道拉料桿不能正常工作 一旦發(fā)生上述情況 首先要設法將制品取出模腔 芯 不惜破壞制件 保護模具 成型部位不受損傷 仔細查找不合理粘模發(fā)生的原因 一方面要對注射工藝進行合理 調整 另一方面要對模具成型部位進行現(xiàn)場修正 直到認為達到要求 方可進行二次 注射 4 成型缺陷 當注射成型得到了近乎完整的制件時 制件本身必然存在各種各樣的缺陷 這種 缺陷的形成原因是錯綜復雜的 一般很難一目了然 要綜合分析 找出其主要原因來 著手修正 逐個排出 逐步改進 方可得到理想的樣件 下面就對度模中常見的成型 制品主要缺陷及其改進的措施進行分析 1 注射填充不足 所謂填充不足是指在足夠大的壓力 足夠多的料量條件下注射不滿型腔而得不到 完整的制件 這種現(xiàn)象極為常見 其主要原因有 a 熔料流動阻力過大 這主要有下列原因 主流道或分流道尺寸不合理 流道截面形狀 尺寸不利于熔 料流動 盡量采用整圓形 梯形等相似的形狀 避免采用半圓形 球缺形料道 熔料 前鋒冷凝所致 塑料流動性能不佳 制品壁厚過薄 b 型腔排氣不良 這是極易被忽視的現(xiàn)象 但以是一個十分重要的問題 模具加工精度超高 排氣 顯得越為重要 尤其在模腔的轉角處 深凹處等 必須合理地安排頂桿 鑲塊 利用 縫隙充分排氣 否則不僅充模困難 而且易產生燒焦現(xiàn)象 c 鎖模力不足 因注射時動模稍后退 制品產生飛邊 壁厚加大 使制件料量增加而引起的缺料 應調大鎖模力 保證正常制件料量 2 溢邊 毛刺 飛邊 批鋒 與第一項相反 物料不僅充滿型腔 而且出現(xiàn)毛刺 尤其是在分型面處毛刺更大 甚至在型腔鑲塊縫隙處也有毛刺存在 其主要原因有 26 a 注射過量 b 鎖模力不足 c 流動性過好 d 模具局部配合不佳 e 模板翹曲變形 3 制件尺寸不準確 初次試模時 經常出現(xiàn)制件尺寸與設計要求尺寸相差較大 這時不要輕易修改型 腔 應行從注射工藝上找原因 a 尺寸變大 注射壓力過高 保壓時間過長 此條件下產生了過量充模 收縮率趨向小值 使 制件的實際尺寸偏大 模溫較低 事實上使熔料在較低溫度的情況下成型 收縮率趨 于小值 這時要繼續(xù)注射 提高模具溫度 降低注射壓力 縮短保壓時間 制件尺寸 可得到改善 b 尺寸變小 注射壓力偏低 保壓時間不足 制在冷卻后收縮率偏大 使制件尺寸變小 模溫 過高 制件從模腔取出時 體積收縮量大 尺寸偏小 此時調整工藝條件即可 通過 調整工藝條件 通常只能在極小范圍內使尺寸京華 可以改變制件相互配合的松緊程 度 但難以改變公稱尺寸 對以上出現(xiàn)的缺陷調試時 盡可能先采用改變成形工藝條件 后采用修正模具來 消除成形缺陷 以下的內容均從這兩個方面來討論 熱塑性塑料注射成形件的常見缺陷及消除措施如下 1 缺料 注射量不足 消除措施如下 工藝條件 增大注射壓力 延長成形周期 延長保壓時間 調整材料供給 提高 熔料溫度 提高模具溫度 供給干燥過的熔料 模具條件 加大主流道 分流道和澆口 減小澆口區(qū)面積 加大噴嘴 增加排氣 槽 改變澆口位置 2 氣孔 消除措施如下 工藝條件 增大注射壓力 延長成形周期 調整材料供給 降低熔料溫度 降低 模具溫度 模具條件 加大主流道 分流道和澆口 改變冷卻水道位置 改變澆口位置 3 溢料飛邊 消除措施如下 工藝條件 減小注射壓力 縮短保壓時間 降低熔料溫度 增大合模壓力 模具條件 矯正修理分型面 4 著色不均勻 27 消除措施如下 工藝條件 縮短保壓時間 降低熔料溫度 提高模具溫度 供給干燥過的物料 物料不得帶有雜質 灰塵 模具條件 加大主流道 分流道和澆口 減小澆口區(qū)面積 5 翹曲變形 消除措施如下 工藝條件 增大注射壓力 延長成形周期 延長保壓時間 降低熔料溫度 降低 模具溫度 使用矯正框架 模具條件 加大噴嘴 改變冷卻水道位置 6 波狀痕跡 消除措施如下 工藝條件 增大注射壓力 延長成形周期 延長保壓時間 調整原料供給 降低 熔料溫度 降低模具溫度 模具條件 加大噴嘴 改變冷卻水道位置 7 尺寸不穩(wěn)定 消除措施如下 工藝條件 增大注射壓力 延長成形周期 延長保壓時間 降低熔料溫度 降低 模具溫度 模具條件 加大主流道 分流道和澆口 減小澆口區(qū)面積 加大噴嘴 改變冷卻 水道位置 改變澆口位置 8 熔接痕強度低 消除措施如下 工藝條件 減小注射壓力 延長保壓時間 降低熔料溫度 減慢注射速度 模具條件 增加排氣槽 檢查噴嘴加熱部分 9 表面質量差 消除措施如下 工藝條件 增大注射壓力 縮短保壓時間 增大合模壓力 提高模具溫度 降低 模具溫度 減慢注射速度 物料不得帶有雜質 灰塵 使用矯正框架 模具條件 加大主流道 分流道和澆口 改變冷卻水道位置 增加排氣槽 改變 澆口位置 研磨模腔表面 增加冷料穴容量 研磨主流道 分流道和澆口 10 塑件粘模 消除措施如下 工藝條件 減小注射壓力 縮短保壓時間 降低熔料溫度 降低模具溫度 模具條件 加大主流道 分流道和澆口 減小澆口區(qū)面積 研磨模腔表面 11 主流道凝料粘模 消除措施如下 工藝條件 縮短保壓時間 28 模具條件 改變噴嘴位置 研磨主流道襯套 改變主流道拉料桿形式 12 脆 消除措施如下 工藝條件 縮短保壓時間 降低熔料溫度 提高模具溫度 供給干燥過的物料 模具條件 加大主流道 分流道和澆口 13 表面硬度 強度不足 消除措施如下 工藝條件 增大注射壓力 延長保壓時間 縮短保壓時間 降低熔料溫度 提高 模具溫度 供給干燥過的物料 減慢注射速度 物料不得帶有雜質 灰塵 模具條件 加大主流道 分流道和澆口 減小澆口區(qū)面積 改變冷卻水道位置 增加排氣槽 改變澆口位置 研磨模腔表面 增加冷料穴容量 研磨主流道 分流道 和澆口 29 致 謝 本畢業(yè)設計是在程洋老師精心指導和大力支持下完成的 程洋老師以其嚴謹求實 的治學態(tài)度 高度的敬業(yè)精神 兢兢業(yè)業(yè) 孜孜以求的工作作風和大膽創(chuàng)新的進取精 神對我產生重要影響 同時 在此次畢業(yè)設計過程中我也學到了許多了關于生產加工 的知識實踐能力有了很大的提高 另外 我還要特別感謝同學們對我的論文寫作的指導 他們?yōu)槲彝瓿蛇@篇論文提 供了巨大的幫助 最后 再次對關心 幫助我的老師和同學表示衷心地感謝 30 參考文獻 1 屈華昌 塑料成型工藝與模具設計 北京 機械工業(yè)出版社 2001 8 2 黃毅宏 李明輝 模具制造工藝 北京 機械工業(yè)出版社 2002 8 3 何忠保 陳曉華 王秀英 典型零件模具圖 北京 機械工業(yè)出版社 4 塑料模具技術手冊 塑料模具技術手冊 編委會編 北京 機械工業(yè) 出版社 5 塑料模具設計手冊 塑料模具設計手冊 編寫組編著 第二版 北京 機械工業(yè)出版社