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瓶蓋注射成型工藝及模具設(shè)計 1 1 緒論 1 1本課題的意義 目的及應(yīng)達到的要求 本設(shè)計主要意義是在我們學(xué)習(xí)完模具設(shè)計與制造的所有專業(yè)課之后 總結(jié)條理以前 我們所學(xué)的知識 使之成為一個系統(tǒng)的理論體系 以便于我們在以后的工作中使用 同時也讓我們對模具的設(shè)計與制造有了初步的了解 掌握了查閱資料和使用工具書以 及手冊的能力 課程設(shè)計的目的 1 培養(yǎng)學(xué)生對具體設(shè)計任務(wù)的理解和分析能力 2 培養(yǎng)學(xué)生學(xué)生對塑料制品結(jié)構(gòu)工藝的分析能力 3 培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計塑料模具的能力 4 培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用專業(yè)理論知識 分析問題 解決問題的能力和嚴(yán)謹(jǐn) 科學(xué)的工作 態(tài)度 具體的要求是 1 系統(tǒng)總結(jié) 鞏固過去所學(xué)的基礎(chǔ)課和專業(yè)課知識 2 運用所學(xué)的知識解決模具技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的實際工程問題 以此進行綜合知識的訓(xùn)練 3 通過某項具體工程設(shè)計和實驗研究 達到多種綜合能力的培養(yǎng) 掌握設(shè)計和科研的 基本過程和基本方法 4 提高和運用與工程技術(shù)有關(guān)的人文科學(xué) 價值工程和技術(shù)經(jīng)濟的綜合知識 1 2 本課題的國內(nèi)外現(xiàn)狀 1 2 1 我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在 歷經(jīng)半個多世紀(jì) 有了很大發(fā)展 模具水平有了 較大提高 在大型模具方面已能生產(chǎn) 48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具 6 5Kg 大容量 洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具 精密塑料模具方面 已能生產(chǎn)照相機塑料件模具 多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具 注塑模型腔制造精 度可達 0 02mm 0 05mm 表面粗糙度 Ra0 2 m 模具質(zhì)量 壽命明顯提高了 非淬火 鋼模壽命可達 10 30 萬次 淬火鋼模達 50 1000 萬次 交貨期較以前縮短 但和國 外相比仍有較大差距 1 成型工藝方面 多材質(zhì)塑料成型模 高效多色注射模 鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 2 脫模機構(gòu)的創(chuàng)新方面也取得較大進展 氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟 電視 機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術(shù) 一些廠家還使用了 C MOLD氣輔軟件 取得較好的效果 但總體上熱流道的采用率達不到 10 與國外的 50 80 相比 差 距較大 2 在制造技術(shù)方面 CAD CAM CAE 技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個新臺階 以生產(chǎn)家 用電器的企業(yè)為代表 陸續(xù)引進了相當(dāng)數(shù)量的 CAD CAM系統(tǒng) 美國 EDS的 UG 美國 Parametric Technology公司的 Pro Engineer 美國 CV公司的 CADS5 以及一些塑模 分析軟件等等 這些系統(tǒng)和軟件的引進 雖花費了大量資金 但在我國模具行業(yè)中 實現(xiàn)了 CAD CAM的集成 并能支持 CAE技術(shù)對成型過程 如對充模和冷卻等進行計算 機模擬 取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟效益 促進和推動了我國模具 CAD CAM技術(shù)的發(fā)展 近年來 我國自主開發(fā)的塑料模 CAD CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展 主要有北航華正軟件工 程研究所開發(fā)的 CAXA系統(tǒng) 華中理工大學(xué)開發(fā)的注塑模 HSC5 0系統(tǒng)及 CAE軟件等 這些軟件具有適應(yīng)國內(nèi)模具的具體情況 能在微機上應(yīng)用且價格低等特點 為進一步 普及模具 CAD CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件 3 模具材料方面 近年來 國內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼 如 P20 3Gr2Mo PMS SM SM 等 對模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重 大影響 但總體使用量仍較少 塑料模具標(biāo)準(zhǔn)模架 標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來越廣泛得到應(yīng)用 并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件 但目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度的商品 化程度一般在 30 以下 和國外先進工業(yè)國家已達到 70 80 相比 仍有差距 1 2 2 我國塑料模具工業(yè)今后的主要發(fā)展趨勢 據(jù) 有 關(guān) 方 面 預(yù) 測 模 具 市 場 的 總 體 趨 勢 是 平 穩(wěn) 向 上 的 在 未 來 的 模 具 市 場 中 塑 料 模 具 發(fā) 展 速 度 將 高 于 其 它 模 具 在 模 具 行 業(yè) 中 的 比 例 將 逐 步 提 高 隨 著 塑 料 工 業(yè) 的 不 斷 發(fā) 展 對 塑 料 模 具 提 出 越 來 越 高 的 要 求 是 正 常 的 因 此 精 密 大 型 復(fù) 雜 長 壽 命 塑 料 模 具 的 發(fā) 展 將 高 于 總 量 發(fā) 展 速 度 同 時 由 于 近 年 來 進 口 模 具 中 精 密 大 型 復(fù) 雜 長 壽 命 模 具 占 多 數(shù) 所 以 從 減 少 進 口 提 高 國 產(chǎn) 化 率 角 度 出 發(fā) 這 類 高 檔 模 具 在 市 場 上 的 份 額 也 將 逐 步 增 大 建 筑 業(yè) 的 快 速 發(fā) 展 使 各 種 異 型 材 擠 出 模 具 PVC 塑 料 管 材 接 頭 模 具 成 為 模 具 市 場 新 的 經(jīng) 濟 增 長 點 高 速 公 路 的 迅 速 發(fā) 展 對 汽 車 輪 胎 也 提 出 了 更 高 要 求 因 此 子 午 線 橡 膠 輪 胎 模 具 特 別 是 活 絡(luò) 模 的 發(fā) 展 也 將 高 于 總 平 均 水 平 以 塑 代 木 以 塑 代 金 屬 使 塑 料 模 具 在 汽 車 摩 托 車 工 業(yè) 中 的 需 求 量 巨 大 家 用 電 器 行 業(yè) 在 十 一 五 期 間 將 有 較 大 發(fā) 展 特 別 是 電 冰 箱 空 調(diào) 器 和 微 波 爐 等 的 零 配 件 的 塑 料 模 需 求 很 大 而 電 子 及 通 訊 產(chǎn) 品 方 面 除 了 彩 電 瓶蓋注射成型工藝及模具設(shè)計 3 等 音 像 產(chǎn) 品 外 筆 記 本電腦和網(wǎng)絡(luò)機頂盒將有較大發(fā)展 這些都是塑料模具市場的增 長點 1 2 3 我國塑料模具工業(yè)和今后的主要發(fā)展方向 1 提高大型 精密 復(fù)雜 長壽命模具的設(shè)計水平及比例 這是由于塑料模成 型的制品日漸大型化 復(fù)雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所 致 2 在塑料模設(shè)計制造中全面推廣應(yīng)用 CAD CAM CAE技術(shù) CAD CAM 技術(shù)已發(fā)展 成為一項比較成熟的共性技術(shù) 近年來模具 CAD CAM技術(shù)的硬件與軟件價格已降低到 中小企業(yè)普遍可以接受的程度 為其進一步普及創(chuàng)造良好的條件 基于網(wǎng)絡(luò)的 CAD CAM CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪 其將解決傳統(tǒng)混合型 CAD CAM系統(tǒng)無法滿足實 際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題 CAD CAM 軟件的智能化程度將逐步提高 塑料制件及 模具的 3D設(shè)計與成型過程的 3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用 3 推廣應(yīng)用熱流道技術(shù) 氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù) 采用熱流道 技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量 并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能 源 所以廣泛應(yīng)用這項技術(shù)是塑料模具的一大變革 制訂熱流道元器件的國家標(biāo)準(zhǔn) 積極生產(chǎn)價廉高質(zhì)量的元器件 是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵 氣體輔助注射成型可在保 證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下 大幅度降低成本 目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用 氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制 而且常 用于較復(fù)雜的大型制品 模具設(shè)計和控制的難度較大 因此 開發(fā)氣體輔助成型流動 分析軟件 顯得十分重要 另一方面為了確保塑料件精度 繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成 型工藝與模具也非常重要 4 開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟模具 以適應(yīng)多品種 少批量的生產(chǎn)方式 5 提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率 我國模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn) 化程度仍較低 與國外差距甚大 在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展 為提高 模具質(zhì)量和降低模具制造成本 模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用要大力推廣 為此 首先要制訂統(tǒng) 一的國家標(biāo)準(zhǔn) 并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn) 其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn) 提高商品化程度 提 高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量 降低成本 再次是要進一步增加標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格品種 6 應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進的表面處理技術(shù)對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要 河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 4 7 研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程 采用三坐標(biāo)測量儀或三坐標(biāo)掃 描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模 CAD CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一 研究和應(yīng)用多樣 調(diào)整 廉價 的檢測設(shè)備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提 1 3 國外塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀 1 模具生產(chǎn)效率高 工期短 人均產(chǎn)值高 各企業(yè)共同之處是廠房設(shè)備密集 顯得十分擁擠 即使在這樣的條件下 車間管理還是有條不紊 生產(chǎn)效率高 一般模 具企業(yè) 人均年產(chǎn)值為 5 14 萬美元 2 專業(yè)分工細(xì) 技術(shù)精益求精 客戶相對穩(wěn)定 模具企業(yè)專業(yè)分工較細(xì) 生產(chǎn) 協(xié)作緊密 每家企業(yè)只生產(chǎn)某一類模具 各家都有自己的拳頭產(chǎn)品 這利于在技術(shù)上 精益求精 以利在激烈的競爭中生存發(fā)展 模具廠所需的模具標(biāo)準(zhǔn)件都是外購的 有 些零件加工業(yè)是由其他廠協(xié)作 3 模具企業(yè)帶件生產(chǎn)比較普遍 有利于企業(yè)發(fā)展 模具作為單件或極小批量產(chǎn) 品 技術(shù)密集和精密加工設(shè)備密集 與模具成型制品的大批量生產(chǎn)相比 投入大 產(chǎn) 出低 因而制約了模具企業(yè)大發(fā)展 他們注重模具與制品一體化 模具與制品相輔相 成 互相促進 有利于模具企業(yè)的發(fā)展 4 緊跟主產(chǎn)品需求開發(fā)模具 重視開拓海外市場 模具工業(yè)發(fā)展較快 緊跟主 產(chǎn)品需求開發(fā)制造模具是一個重要因素 近幾年 3C電子產(chǎn)品和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展 帶動了模具工業(yè)的發(fā)展 目前模具產(chǎn)值的 76 源自 3C產(chǎn)品和汽車 摩托車提供的產(chǎn)品 模具行業(yè)以很強的市場敏感性 以最短的生產(chǎn)周期滿足了這些行業(yè)的需求 大陸的許 多 3C產(chǎn)品和汽車模具就來自美國 日本和西歐 以及臺灣 5 CAD CAE CAM 和高速切削加工技術(shù)應(yīng)用廣泛 他們的模具生產(chǎn)效率較高 市 場快速反應(yīng)能力強 CAD CAE CAM 技術(shù)和高速切削技術(shù)的普及應(yīng)用 無疑是一個重要因 素 1 4 本設(shè)計所要解決的問題 在我們設(shè)計的端蓋塑料模具的設(shè)計與制造過程中 根據(jù)所學(xué)的知識和我們在畢業(yè) 實習(xí)中所積累的經(jīng)驗 所采用方案如下 該塑件是端蓋 大批量生產(chǎn) 塑件的材料采 用常用的原料 ABS 屬于常用的工程材料 端蓋設(shè)計有側(cè)向分型機構(gòu) 采用側(cè)向抽芯 再進行后處理的方法 主要是我們的產(chǎn)品的壁厚 2mm 為了防止在塑料制件在脫模制件 的螺紋處出現(xiàn)質(zhì)量缺陷 瓶蓋注射成型工藝及模具設(shè)計 5 2 工藝性分析 2 1 塑料的原材料分析 1 吸濕性強 成型前須充分干燥要求其含水量小于 1 對于表面光澤要求較 高的制品 需長時間干燥 2 流動性較好 溢邊值為 0 04mm左右 易于充模 粘度對剪切速率較敏感 同時還與注射溫度和注射壓力有關(guān) 其中注射壓力影響較為顯著 因此提高流動性要 從提高注射壓力入手 3 成型難度大 須采用較高的料溫和模溫 對于耐熱抗沖擊性和中抗沖擊性制 件 應(yīng)在允許的范圍內(nèi)料溫取較大值 4 精度對之制件影響較大 有破壞 ABS橡膠相的傾向 通常 ABS在 250 左右 變色 270 開始分解 5 若制件精度要求較高模溫宜采取 50 60 若制件表面要求具有光澤模溫宜 取 60 80 我們的線圈骨架采用 60 6 注射壓力應(yīng)比聚苯乙烯較大 采用螺桿式注塑機料溫可取 160 220 注射 壓力可取 70 90MPa 7 模具設(shè)計過程中注意事項 澆注系統(tǒng)流動阻力應(yīng)盡可能小 澆口位置及形式 應(yīng)合理并能防止熔接痕的產(chǎn)生 同時要考慮模具制造的經(jīng)濟性和加工的合理性 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 6 從使用性能上看 該塑料 ABS具有強度剛性耐沖擊性等物性綜合性能優(yōu)良 耐油 耐有機溶劑耐化學(xué)藥品性能優(yōu)良 但強酸酚類特殊鹽水溶液 如等 除外 表面強 度大摩擦系數(shù)小耐摩擦磨耗性能優(yōu)良 有自潤滑性 隔音防震性 加工成型性較好 而且其制品表面性能好等優(yōu)點 從成型性能上看 該材料吸水性吸濕性大 由此引起 制品尺寸的變化和化學(xué)性能的變化較大 因此在注塑成型時應(yīng)注意對原材料的干燥 溶料的流動性較好 成型容易 另外 由于該材料的收縮率隨制件厚度變化很大 所 以收縮率應(yīng)根據(jù)制件的壁厚取植 2 2 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度等級及表面質(zhì)量分析 2 2 1 結(jié)構(gòu)分析 成型制件的尺寸大小主要取決于塑料原料的流動性和注射時的壓力在一定的設(shè)備 和工藝條件下 流動性較好的塑料品種可以成型較大的制件 塑料 ABS的流動性能較 好 適于成型較大的制件 在這里排水管頭注塑模具的尺寸較小 注塑時的壓力要求 不太大 一般的注塑壓力就能滿足 2 2 2 尺寸精度分析 由設(shè)計原始資料知 塑件質(zhì)量沒有什么特殊要求 所有尺寸均為自由公差 零件 總體尺寸大小適中 由此可知 該零件的尺寸精度不高 對應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸 加工可以保證 零件圖如下圖 2 1所示 瓶蓋注射成型工藝及模具設(shè)計 7 2 2 3 塑件表面質(zhì)量分析 該零件的表面除要求沒有缺陷毛刺內(nèi)部不得有導(dǎo)電雜質(zhì)外 沒有特別的表面質(zhì)量 要求 故比較容易實現(xiàn) 綜上所以分析可以看出 注塑時在工藝參數(shù)控制得較好的情況下 零件的成型要 求可以得到保證 2 3 計算塑料制件的體積和質(zhì)量 計算塑件的質(zhì)量是為拉選用注塑機和確定模具型腔數(shù) 計算塑件的體積 塑件的體積為 30941 68mv 塑件的質(zhì)量計算 查 中國模具設(shè)計大典 2 可得塑料 ABS的密度為 故塑件的質(zhì)量為3 04 1cmg gm2 7 因為塑件帶側(cè)抽所以一模一件的模具結(jié)構(gòu)吧 模具制造成本不高 可以適應(yīng)生產(chǎn) 的需要 塑料流程短 塑件的質(zhì)量好 考慮其外形尺寸 注塑時所需壓力機和工廠現(xiàn) 有設(shè)備等情況 初步選用注塑機為 XS ZY 60 2 4 塑件注塑工藝參數(shù)的確定 PA1010的注塑成型的工藝參數(shù) 注塑機類型 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速 r min 20 40 取 30 形式 噴嘴 自鎖式 溫度 190 200 取 190 料筒溫度 后段溫度 t1 選用 200 210 取 200 中段溫度 t2 選用 220 240 取 230 前段溫度 t3 選用 190 200 取 190 模具溫度 40 80 取 50 注射壓力 MPa 70 90 MPa 取 90 MPa 河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 8 保壓壓力 mpa 20 40mpa 選用 30mpa 注塑時間 s 0 5s 選用 2 s 保壓時間 s 0 5s 選用 10s 冷卻時間 s 0 5s 選用 15 2 5 塑料成型設(shè)備的選取 根據(jù)計算及原材料的注射成型參數(shù)初選注塑機為 XS ZY 60查材料 3 表 2 40知 柱塞直徑 38mm 理論注射容量 360cm 注射壓力 122MPa 注射行程 170mm 鎖模力 500kN 拉桿內(nèi)距 m3019 最大模厚 200mm 最小模厚 70mm 移模行程 180mm 噴嘴球半徑 12mm 噴嘴口直徑 4mm 瓶蓋注射成型工藝及模具設(shè)計 9 3 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括 分型面的選擇 模具型腔數(shù)目的確定 冷卻水道的布 局 澆口位置的設(shè)置 模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 側(cè)向分型和抽芯機構(gòu)的推出機構(gòu)的 選擇與設(shè)計等內(nèi)容 3 1 分型面的選擇 模具設(shè)計的過程中分型面的選擇很關(guān)鍵 分型面的選擇受塑件形狀 壁厚 成型 方法 后處理工序 模具類型 型腔數(shù)目 模具排氣方式澆口位置與形式及成型及的 結(jié)構(gòu)等影響 它決定了模具的結(jié)構(gòu) 應(yīng)根據(jù)分型面選擇的原則來確定模具的分型面 分型面的設(shè)計原則 1 塑件脫出方便 盡量使塑件滯留在動模一側(cè) 模具的脫模機構(gòu)在動模一側(cè) 一般將主型芯裝在動模一側(cè) 使塑件的包緊在主型芯上 型腔可以設(shè)在定模一側(cè) 2 模具結(jié)構(gòu)簡單 使模具容易切削加工 從簡化模具加工來考慮 對要求抽芯 的塑件 應(yīng)盡量避免在定模部分抽芯 其他必須型腔排氣順利 確保塑件質(zhì)量 無損塑件外觀 設(shè)備利用合理以及塑件 的成型要求來選擇分型面 根據(jù)塑件的特點和分型面的選擇原則則選擇分型面如下圖 3 1 選擇 A A面為分型面不僅使模具結(jié)構(gòu)簡單 不影響零件的外觀質(zhì)量抽芯在動模 抽芯機構(gòu)簡單 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 10 3 2 模具型腔數(shù)目的確定 根據(jù)零件圖結(jié)構(gòu)形狀及塑件的質(zhì)量 選擇一模兩腔注塑成型方式 比較單型腔模 具和多型腔模具的優(yōu) 點和該塑件的生產(chǎn)批量質(zhì)量等級等因素 用單型腔模具塑件的 成型精度高 工藝參數(shù)容易控制 模具結(jié)構(gòu)簡單 模具制造成本低 能夠適應(yīng)生產(chǎn)的 需求 塑件流程短 質(zhì)量好 成型周期短 3 3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 3 3 1 主流道的設(shè)計 澆注系統(tǒng)在整個模具結(jié)構(gòu)的作用是使塑料熔體平穩(wěn)且有順序地填充到型腔中 并 在填充和凝固的過程中把壓力充分傳遞到各個部分 以獲得組織緊密 外形清晰的塑 件澆注系統(tǒng)一般有主流道 分流道 澆口 冷料穴四部分組成 在設(shè)計澆注系統(tǒng)的時 候應(yīng)遵循澆注系統(tǒng)的原則 排氣良好 流程短 防止型心嵌件變形 整修方便 合理 設(shè)計冷料穴或溢料槽 去滿足以上各點外澆注系統(tǒng)的斷面積和長度應(yīng)盡量取最小值 以減少澆注系統(tǒng)占用的塑料量 從而減少回收節(jié)約原材料 降低成本 1 上端直徑 d 注射機噴嘴直徑 0 5 1 4 0 5 1 5mm 2 主流道球面半徑 R 噴嘴球面半徑 2 3 12 3 15mm 3 主流道長度 L 60mm 4 主流道大端直徑 mD Ld919 2tan605tan2 為了提高模具的壽命在模具與注塑機頻繁接觸的地方設(shè)計為可更換的主流道襯套 形式 選取材料為 T8A 熱處理以后的硬度為 53 57HRC 主流道襯套和定模的配合形 式為 H7 m6的過渡配合 3 3 2 分流道設(shè)計 分流道的形狀及尺寸 應(yīng)根據(jù)塑件的體積 壁厚 形狀的復(fù)程度 注射速率 分 流道長度因素來確定 塑件的形狀不算太復(fù)雜 熔料填充型腔比較容易 根據(jù)型腔的 排列方式可知分流道的長度較短 為了便于加工 選用截面形狀為半圓形分流道 R 4mm 瓶蓋注射成型工藝及模具設(shè)計 11 3 3 3 澆口設(shè)計 根據(jù)塑件的成型要求及型腔的排列方式 選用側(cè)澆口較為理想 設(shè)計時考慮從壁 厚 4mm 處進料 料由厚處往薄處流 與分型面同面 有利于充填 排氣 側(cè)澆口采用 矩形初選尺寸為 試模時修正 m1 3 3 4 主流道襯套的設(shè)計 由于注塑成型時主流道要與高溫塑料熔體和注塑機噴嘴反復(fù)接觸和碰撞 所以一 般都不將主流道直接開在定模上 而是將它單獨開設(shè)在一個嵌套中 然后將此套再嵌 入定模內(nèi) 該嵌套稱為主流道襯套 也有文獻稱為澆口套 采用主流道襯套以后 不 僅對主流道的加工和熱處理以及襯套本身的選材等工作帶來很大方便 而且在主流道 損壞后也便于修磨或更換 設(shè)計主流道襯套時應(yīng)注意以下事項 1 對于小型注塑模 可將主流道襯套與定位環(huán)設(shè)計成一個整體 但在多數(shù)情況 下均分開設(shè)計 2 主流道襯套應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)鋼材 如 T8A等 熱處理后硬度為 53 57HRC 3 襯套的長度應(yīng)與定模配合部分的厚度一致 主流道出口處的端面不得突出在 分型面上 否則不僅會造成溢料 而且還會壓壞模具 4 襯套與定模之間的配合采用 H7 m6 考慮到上述注意的問題 主流道襯套的材料選用 T8A 熱處理后硬度 53 57HRC 為了便于維修 主流道襯套與定位環(huán)分開設(shè)計 3 4 排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計 在注塑模具的設(shè)計過程中 必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計 否則 熔融的塑料流體進 入模具型腔內(nèi) 氣體如不能及時排出會使制件的內(nèi)部有氣泡 甚至?xí)a(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 利用分型面隙排氣 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 12 由于排水管頭注塑模具是小型鑲拼式模具 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(shè)排氣槽 ABS 塑料的最小不溢料間隙為 0 04mm 間隙較小 再加上 ABS的流動性較好 也不宜開排氣槽 3 5 抽芯機構(gòu)設(shè)計 塑件側(cè)壁有兩個 矩形孔 他們垂直于脫模方向 阻礙成型后塑件從m142 模具脫出 因此成型模必須設(shè)置抽芯機構(gòu) 本模具采用斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu) 確定抽芯距 抽芯距一般應(yīng)大于成型孔 或凸臺 的深度 塑件孔深為 2mm 因為 塑件的孔是塑件的壁厚所以孔深為 2mm S h 2 3 5mm 確定斜導(dǎo)柱傾角 斜導(dǎo)柱的傾角是斜抽芯機構(gòu)的主要技術(shù)之一 他與抽拔力以及 抽芯距有直接關(guān)系 一般采取 選取 20 15 確定斜導(dǎo)柱的尺寸 斜導(dǎo)柱的直徑取決于抽芯力及其傾斜角度 抽芯力 查相應(yīng)數(shù)據(jù)表得側(cè)向抽芯時的彎曲力 查相kNChPF9 sinco c kNF2 應(yīng)數(shù)據(jù)表得斜導(dǎo)柱的直徑 d 12mm 導(dǎo)柱臺肩直徑 D 15 斜導(dǎo)柱的長度根據(jù)抽芯距 固定端模板的厚度 斜銷直徑及斜角大小確定 滑塊與導(dǎo)槽設(shè)計 側(cè)向抽芯機構(gòu)主要適用于成型塑件的側(cè)孔 考慮的型芯強度和 裝配問題 采用左右兩邊一個防控的組合式結(jié)構(gòu) 側(cè)型芯與滑塊的連接采用鑲嵌方式 為使模具結(jié)構(gòu)緊湊 降低模具裝配的復(fù)雜程度 擬采用整體式滑塊和整體導(dǎo)向槽 的形式 為提高滑塊的導(dǎo)向精度 裝配時可對導(dǎo)向槽或滑塊采用配磨 配研的裝配方 法 滑塊的定位裝置采用彈簧 鋼珠與臺階的組合形式 3 6 確定頂出機構(gòu)類型 頂出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)因塑件的脫模要求的不同而有所變化 但對頂出機構(gòu)所應(yīng)達到的 基本要求是一致的 使塑件在頂出過程中不會發(fā)生損壞變形 保證塑件在開模的過程中 留在設(shè)置有頂出機構(gòu)的動模內(nèi) 若塑件需要留在定模內(nèi) 則要在定模上設(shè)置頂出機構(gòu) 其中 一次頂出機構(gòu)是最常用的頂出機構(gòu) 此機構(gòu)只需要一次動作就能使塑件脫模 本模具選用推桿一次頂出機構(gòu) 瓶蓋注射成型工藝及模具設(shè)計 13 1 推桿數(shù)量及結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)推桿布置許可空間 每個型腔設(shè)置 2個推桿 推桿直徑為 6mm 2 復(fù)位裝置設(shè)計 頂出機構(gòu)在完成塑件的頂出動作后 為了進行下一步循環(huán)必須回到其初始位置 常用的復(fù)位機構(gòu)有彈簧復(fù)位機構(gòu)和復(fù)位桿復(fù)位機構(gòu) 因為彈簧復(fù)位機構(gòu)不可靠 本 次設(shè)計選用復(fù)位桿復(fù)位 3 頂出機構(gòu)的導(dǎo)向 推桿一般裝配在頂出板和頂出固定板之間 頂出板在頂出過程中的導(dǎo)向是十分 重要的 否則 推桿會變形或折斷 頂出距離 為確保頂出時塑件能完全脫離動模 頂出距離不小于 30mm 4 模具工作零件的設(shè)計 4 1 型芯和型腔的的工作尺寸計算 型腔內(nèi)形尺寸 如圖 4 1 ZMDS 0 2 07 07 2 1 4851 32 6 05 6 M 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 14 型芯外形尺寸 0 2 zMdS 主型芯 如圖 4 2 07 07 1 5948 32 6 048 5 Md 側(cè)型芯 如圖 4 3 07 07 2 1 524 3185 06 4 1 Md 型腔深度尺寸 ZMHS 0 2 瓶蓋注射成型工藝及模具設(shè)計 15 07 07 492 3518 0 6 30 MH 型芯高度尺寸 02 zhS 主型芯 07 07 582 3185 6 028 Mh 側(cè)型芯 如圖 4 40 0 6 o 4 2 型腔側(cè)壁厚度和底板厚度計算 凹模側(cè)壁厚度計算 凹模為矩形凹模 根據(jù)矩形凹模厚度計算公式 34 Ecph 根據(jù)塑料種類 塑件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度 模具溫度等因素選擇型腔內(nèi)熔體的平均壓力 p 30MPa 型腔深度 h 30mm 型腔長度 模具鋼彈性模量一般取ml621l52 許用變形量 所以取MPa5106 2 S 0 m01 系數(shù) 代入公式計算得3 c mh73 150 6 2354 凹模底板厚度 根據(jù)凹模厚底計算公式 34 Epbch 查表得 底板受壓寬度為 代入公式計算得026 mb52 h04 1 52334 河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 16 4 3 型芯結(jié)構(gòu)的確定 可根據(jù)模具的的各部分結(jié)構(gòu)的確定型芯的結(jié)構(gòu)和尺寸如下圖 4 5所示 型芯 材料選用 45Cr 硬度為 50HRC 5 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 注塑模溫度調(diào)節(jié)是采用加熱或冷卻方式來實現(xiàn)的 確保模具溫度在成型范圍之內(nèi) 模具加熱方法有蒸汽 熱油 熱水加熱及電加熱等方法 最常用的方法是電阻加熱 冷卻方法則采用常溫水冷卻 冷卻水強力冷卻或空氣冷卻等方法 而大部分采用常溫 水冷卻法 模具溫調(diào)系統(tǒng)的功用 改善成型條件 穩(wěn)定制品形狀尺寸精度 改善制件物理性能 提高制品表面質(zhì)量 塑料在生產(chǎn)過程中由于需要對熔融的塑料流體進行冷卻 塑料制件不能有太高的溫 度 防止出模后制件發(fā)生翹曲 變形 5 1 加熱系統(tǒng) 該模具平均工作溫度為 由于該模具的模溫要求在 60 以下 又是小型模具 C 40 所以無需設(shè)置加熱裝置 瓶蓋注射成型工藝及模具設(shè)計 17 5 2 冷卻系統(tǒng) 模具工作溫度為 常溫水 的水作為 模具冷卻介質(zhì) 其出口溫度為C 40 20 ABS 的注射成型周期為 選定周期為 90s 則確定注射次數(shù) 18 h 塑件C 30s1 的質(zhì)量為 17 023g 塑料體積為 加上澆注系統(tǒng)每次注入模具塑料質(zhì)量約 45g 冷38cm 卻水的密度為 比熱容為 ABS塑料的密度為 比體3 1cgCkgJ 3 04 1cmg 積為 單位熱流量為 314 3 398 1J g 取 350J g 計算塑料注射模冷卻時m5 3 所需要的冷卻水量 in 1 0min 230 4160158 60 333421tpchnV 因為模具每分鐘所需的冷卻水體積流量較小 所以不設(shè)水道 6 模具閉合高度的確定 6 1 模具閉合高度 mHH2356301825654321 6 2 注塑機有關(guān)參數(shù)校核 本模具的外形尺寸為 XS ZY 60 注射機模板最大安裝尺m23502 寸為 故能滿足模具的安裝要求 m8035 由上述計算知模具的閉合高度 H 223mm XS ZY 60 型注射機所允許模具的最小厚度 最大模厚 即模具滿足 的安裝條件 H7min H20ax maxinH 經(jīng)查資料 XS ZY 60型注射機的最大開模行程 S 180mm 滿足取件條件要求 由于側(cè) 分抽芯距較短 不會過大增加開模距離 注射機的開模行程足夠 經(jīng)校核 XS ZY 60型注射機能夠滿足使用要求 故可以采用 6 3 模具工作原理 本模具的工作原理 模具安裝在注射機上 定模部分固定在注射機的定模板上 動模固定在注射機的動模板上 合模后 注射機通過噴嘴將熔料經(jīng)流道注入型腔 經(jīng) 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 18 保壓 冷卻后塑件成型 開模時動模板部分隨動板一起運動 漸漸將分型面打開 與 此同時在斜導(dǎo)柱作用下 側(cè)抽芯滑塊從型腔中退出 完成測抽芯動作 當(dāng)分型面打開 到 30mm時 動模運動停止 在注射機頂出裝置作用下 推動推桿運動將塑件頂出 合 模時 隨著分型面的閉合 側(cè)型芯滑塊復(fù)位至型腔 同時復(fù)位桿也對推件桿進行復(fù)位 7 模具的裝配 裝配主要要求如下 1 模具上下平面的平行度偏差不大于 0 05mm 分模處要求密合 2 推件時推桿與卸料板要保持同步 3 上 下模型芯必須緊密接觸 裝配時以分型面密合作為該模具的裝配基準(zhǔn) 裝配順序如下 1 裝配前按圖檢驗主要工作零部件及其它零件尺寸 2 鏜導(dǎo)柱 導(dǎo)套孔 將定模板 動模板 型芯固定板疊合在一起 使分模面緊 密接觸并加緊 鏜導(dǎo)柱 導(dǎo)套孔 在孔內(nèi)壓入工藝定位銷后 加工側(cè)面的垂直基準(zhǔn) 3 加工定模 用定模側(cè)面的垂直基準(zhǔn)確定定模上型芯中心的實際位置 并以次 作為加工基準(zhǔn) 4 壓入導(dǎo)柱 導(dǎo)套 將定模 板動模板 支撐板上分別壓入導(dǎo)柱 導(dǎo)套 使其 導(dǎo)向可靠 滑動靈活 5 裝配型芯 在定模和型芯固定板孔內(nèi)壓入型芯 用鏍孔復(fù)印法和壓銷釘套法 使型芯緊固在支撐板上 將其一起磨平 6 通過型芯鉆支撐板上的推桿孔 7 通過支撐板鉆推桿固定板上的孔 8 在推桿固定板和支撐板和支撐板上加工限位螺釘和復(fù)位桿孔 瓶蓋注射成型工藝及模具設(shè)計 19 9 組裝墊塊和支撐板 10 加工定模座板 加工螺孔 銷釘孔和導(dǎo)柱孔 并將澆口套 導(dǎo)柱套壓入定 模座板 11 定模部分的裝配 用平行夾頭把它們加緊 澆口套的澆道孔與鑲塊上的澆 道口對中 在上面鉆固定在注塑機上的孔 使其與注塑機相配合 12 裝配動模部分 修正推桿和復(fù)位桿的長度 13 完成裝配后進行試模 并校驗入庫 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 20 8 試模過程中出現(xiàn)的問題及解決辦法 8 1 制件常見缺陷及解決辦法 名稱 注塑機及成型條件問題 模具或材料問題 填充不滿 1 注塑機的注塑能力不夠 2 加料量不夠 3 注塑壓力太低 4 料溫太底使塑料溶體流動 不好 5 注塑速度太慢 6 注塑機噴嘴有異物阻塞 1 澆口平衡不好 2 模具溫度太低 3 排氣不良 4 流道澆口過小 5 澆口流道有異物阻塞 6 塑料原料流動性不好 飛邊 1 注塑壓力太低 2 鎖模力不夠 3 加料量過大 4 料溫過高 5 保壓時間過長 1 模具配合面不嚴(yán) 2 成型期間塑料原料粘性 太低 流痕 1 料溫太低使塑料流動性不 好 2 注塑速度較低 3 注塑機噴嘴過小 1 模具溫度過低 2 模具冷卻不良 3 塑料流動性差 瓶蓋注射成型工藝及模具設(shè)計 21 4 保壓壓力不夠 龜裂 1 注塑壓力過高 2 料溫太低導(dǎo)致流動不好 3 保壓壓力過高 4保壓時間過長 1 模具溫度過低 2 型腔設(shè)計不良 3 塑料粘性不良 4 塑料原料退火不良 空洞 1 注塑壓力過低 2 保壓壓力不夠 3 注塑速度過快或過慢 4 保壓時間短 1 模具排氣不良 2 壁厚設(shè)計不均 3 澆口位置不良 4 澆口澆道尺寸過小 5塑料原料收縮率大 8 2 成型過程中消除制品缺陷的辦法 缺陷 辦法 燒蝕 降低加料量 注射壓力 注射速度 熔接線 提高注射速度 模具溫度 加熱料筒溫度 飛邊 降低模具溫度 加熱料筒溫度 減少澆口尺寸 填充不滿 提高注射速度 模具溫度 加熱料筒溫度 加料量 注射壓力 注射速度 縮坑 減少澆口尺寸 保壓時間和壓力 降低加料量 模具溫度 表面不平 提高注射速度 模具溫度 注射壓力 河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 22 彎曲 提高保壓時間和壓力 降低模具溫度 總 結(jié) 經(jīng)過近段的努力 在老師和同學(xué)們的指導(dǎo)和幫助下 我順利地完成了這次的畢業(yè) 設(shè)計任務(wù) 經(jīng)過這次的設(shè)計任務(wù) 使我對模具設(shè)計 特別是模具的設(shè)計過程有了進一 步地了解 對模具的基本結(jié)構(gòu) 組裝 調(diào)試 加工制造等方面有了深刻理解 在設(shè)計 的過程中 通過對制件的分析和對模具的設(shè)計的研究時 能夠較好地將課本上的理論 知識應(yīng)用與設(shè)計當(dāng)中 并且能夠從整體 宏觀上去研究 分析 考慮設(shè)計問題 同時 瓶蓋注射成型工藝及模具設(shè)計 23 在這次的設(shè)計過程中 還很大地程度上鍛煉了自己的動手能力 如 親自去收集和查 找有關(guān)資料 并從中又學(xué)會了一門新的課程 如何查找資料和文獻 其次 通過搜 尋大量的資料 還大大地鍛煉了自己的畫圖 看圖 排版等方面的能力 最重要的是 經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計 使我真正地感受到了集體的力量和學(xué)習(xí)方法 在設(shè)計過程中 難 免會遇到技術(shù)或其他方面的難題 但是通過老師的指導(dǎo)和與同學(xué)們的交流和虛心地請 教都得到了解決 使我最終順利地完成設(shè)計 由于本人的水平有限 經(jīng)驗不足 在設(shè)計當(dāng)中如有不妥之處 還懇請各位老師指 導(dǎo)更正 致 謝 經(jīng)過一段時間的緊張工作 今日終于順利完成畢業(yè)設(shè)計 在這里 我要忠心地感 謝一些在我的設(shè)計工作中給予我很大的幫助 首先 我要感謝我的指導(dǎo)老師丁海老師 特別感謝丁老師的近段設(shè)計期間對我的 指導(dǎo)和幫助 特別是在離校期間的關(guān)心 其次 我要感謝的是我的同學(xué)們 在設(shè)計過程中遇到技術(shù)問題 通過與他們的商 討和幫助 查閱資料 一一攻破難關(guān) 助我順利地完成設(shè)計 河南機電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書 24 最后 我還要深深地感謝在工廠里的師傅們 在進行畢業(yè)設(shè)計期間 他們給予我 以模具制造與設(shè)計方面上的經(jīng)驗指導(dǎo) 參考文獻 1 沈言錦 林章輝 塑料模課程設(shè)計與畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo) M 長沙 湖南大學(xué)出版社 2008 3 2 楊占堯 塑料模具課程設(shè)計指導(dǎo)與范例 M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2009 6 3 閻亞林 沖壓與塑壓成型設(shè)備 M 北京 高等教育出版社 2010 4 4 楊占堯 王高平 塑料注射模結(jié)構(gòu)與設(shè)計 M 北京 高等教育出版社 2008 7 5 伍先明 塑料模具設(shè)計指導(dǎo) M 北京 國防工業(yè)出版社 2012 1 6 齊衛(wèi)東 簡明塑料模具設(shè)計手冊 M 北京 北京理工大學(xué)出版社 2008 2