螺纹异型接头管塑料注塑模设计

螺纹异型接头管塑料注塑模设计 摘 要 本论文详细介绍了螺纹异型接头管注射模设计过程。包括了塑件结构的分析和材料的选择、拟定模具结构形式、注塑机型号的选择、浇注系统的形式和浇口的设计、成型零件的设计、模架确实定和标准件的选用、脱模推出机构确实定、脱模机构的设计、排气系统的设计、模具温度调节系统的设计、典型零件制造工艺、模具材料的选用等。综合考虑模具本钱、加工工艺和模具结构,采用镶件的方式。设计中采用了Pro/E进行计算,保证了图纸的绘制质量和计算的准确性。本课题充分考虑了各零件的加工工艺、性能、作用及配合,且查阅了大量的资料,以保证其设计的合理性、优化性、简便性及其实用性。采用Pro/E经验设计计算相结合的方法优化设计, 利用参数化实体造型的方法,为更加高速、快捷的造型、为生产提供了一种切实可行的方法。关键词:螺纹异型接头管;注射模;模具结构ABSTRACTThis paper introduces threaded alien joint tube injection mould design process. Including plastics structure analysis and material selection, drew up the mould structure form, injection mahine choice, gating system forms and runner design, molding parts design, formwork are identified and standard selection, stripping out demoulding mechanism determination, the organization of design, exhaust system design, mold temperature governing system design, typical parts manufacturing process and die material selection, etc. Comprehensive consideration of the mould cost, processing technology and die structure, adopt the insert way. Design is adopted in calculated Pro/E, guarantee the quality and rendering drawings, the accuracy of the calculation. This topi chas fully considered the parts processing technology, performance, function and cooperate, and access to a large number of material, in order to ensure the design more reasonable, optimality, simplicity and practicality. Using Pro/E experience in design and calculation method of combining the optimization design, parametric solid modeling using the method, for a more high-speed, efficient modeling, production of a practical approach.KEY WORDS:Threaded alien joint tube ;Injection mould; Mold structure目 录摘要viABSTACTvii前 言1第一章 绪论2 1.1塑料模的功用2 1.2我国塑料模现状2 1.3塑料模开展趋势3第二章 塑件成型性工艺分析4 2.1注射成型概述4 2.2 塑性分析5第三章 拟定模具结构形式10 3.1分型面的设计10 3.2型腔的设计12 3.3注射机型号确实定13第四章 浇注系统的形式和浇口的设计17 4.1浇注系统的功能17 4.2流道系统的设计18第五章 成型零件的设计26 5.1成型零件的结构设计26 5.2成型零件工作尺寸的计算29 5.3型腔刚度强度的校核30第六章 模架确实定32 6.1模架结构的选定32 6.2各模板尺寸确实定32 6.3模具与注射机安装尺寸校核33第七章 合模导向机构的设计35 7.1 导向机构的总体设计35 7.2 导柱设计35 7.3 导套的设计36第八章 脱模推出机构的设计37 8.1脱模机构的分类及设计原那么37 8.2弯销脱模设计38 8.3脱模力的计算38第九章 排气系统的设计40 9.1 排溢设计40 9.2 引气设计40 9.3 排气系统40 9.4 排气方式40第十章 温度调节系统的设计41 10.1模具温度对模具的影响41 10.2冷却系统的设计41第十一章 注射模具选材44 11.1模具材料选用原那么和要求44 11.2注射模具材料确定44第十二章 典型零件的制造工艺46 12.1 加工工艺47 12.2 导块数控编程47第十三章 模具安装及工作过程50参考文献51致 谢52前 言 毕业设计作为我们这四年所学知识的一次全面总结,融会贯穿,有着十分重要的意义,也是对我们的一次很必要的考验。 近年来,由于我国国民经济的高速、稳定的增长,促进了我国模具工业迅速开展壮大,因此,模具设计与制造专业或相关的材料成形与控制专业称为国内具有优势的热门专业之一。模具是现代化工业生产的重要工艺装备,被称为“工业之母。而塑料模具又是在整个模具工业中的一枝独秀,开展极为迅速。为了适应社会的开展要求,满足企业对人才的需求,近年来,我国各级学校大多开设了“模具设计专业或者相关的“材料成型及控制工程专业,并将“塑料成型工艺及模具设计作为主干课题。塑料,以其独特的性能、亮丽的外观、低廉的价格等优势,在国民经济和人们的日常生活中占据了重要的地位,随着国民经济的开展和人民生活水平的日益提高,对塑料制品的生产效率和制造质量也提出了越来越高的要求。在塑料制品的制造中,塑料成型模具对制品的本钱和质量起着十分关键的作用,为了满足塑料工业不断开展的需要,人们对塑料模具的设计和制造技术进行了大量的研究和探索,并获得了许多新的设计和制造方法。 通过三年多的根底知识的学习和近一年多对模具设计课程的学习和生产实习,我对模具设计有了一定的感性认识和理性认识,且前面几个学期末的课程设计和半个月的现场实习,对本次的毕业设计有更大的帮助。 本设计是对圆柱螺纹接头弯管塑件进行注射模设计,本设计涉及到的问题包括了塑件结构的分析和材料的选择、模具型腔的数量和布局、注塑机型号的选择、分型面的设计、浇注系统的设计、成型零件的设计、模架确实定和标准件的选用、排气系统的设计、模具温度调节系统的设计、典型零件制造工艺、模具材料的选用、模具工作过程。本设计考虑到塑件的外观要求和加工的工艺要求采用一模二腔镶嵌模仁形式。 本设计吸取了许多前人的成果,比方在画图中运用了塑料模具外挂燕秀工具箱,很多标准件都是从里面直接调用,只是由于经验缺乏,在选择时会有所不合理之处。 但通过查阅相关资料、虚心请教导师以及和同学相互讨论,尤其在刘厚才老师和伍先明老师的悉心指导下,都一一把困难克服了。通过对这次模具设计的学习,我根本上学会了关于模具设计的一些复杂而关键的步骤,而且本设计已在老师的指导下进行过屡次修改,相信本设计现在结构上大体没有硬伤。 由于本人知识水平有限,设计中难免还会有些许不完善或者错误的地方,恳请老师们批评指正。 编者:赵赞辉 2021年5月10日第一章 绪 论1.1 塑料模的功用 模具工业是制造业中的一项根底产业,是技术成果转化的根底,同时本身又是高新技术产业的重要领域,在欧美等工业兴旺国家被称为“点铁成金的“磁力工业。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石;德国那么认为是所有工业中的“关键工业;日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力,同时也是“整个工业开展的秘密,是“进入富裕社会的原动力。 模具是利用其特定形状去成型具有一定型状和尺寸的制品的工具,按制品所采用的原料不同,成型方法不同,一般将模具分为塑料模具,金属冲压模具,金属压铸模具,橡胶模具,玻璃模具等。因人们日常生活所用的制品和各种机械零件,在成型中多数是通过模具来制成品,所以模具制造业已成为一个大行业。在高分子材料加工领域中,用于塑料制品成形的模具,称为塑料成形模具,简称塑料模.塑料模优化设计,是当代高分子材料加工领域中的重大课题。 塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活等方面获得广泛应用。为了生产这些塑料制品必须设计相应的塑料模具。在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后,塑料模具设计对制品质量与产量,就决定性的影响。首先,模腔形状、流道尺寸、外表粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法确实定等,均对制品(或型材)尺寸精度形状精度以及塑件的物理性能、内应力大小、表观质量与内在质量等,起着十分重要的影响。其次,在塑件加工过程中,塑料模结构的合理性,对操作的难易程度,具有重要的影响。再次,塑料模对塑件本钱也有相当大的影响,除简易模外,一般来说制模费用是十分昂贵的,大型塑料模更是如此。 塑料模是塑料制品生产的根底之深刻含意,正日益为人们理解和掌握。当塑料制品及其成形设备被确定后,塑件质量的优劣及生产效率的上下,模具因素约占80%。由此可知,推动模具技术的进步应是不容缓的策略。尤其大型塑料模的设计与制造水平,标志一个国家工业化的开展程度。1.2 我国塑料模现状 在模具方面,我国模具总量虽已位居世界第三,但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等兴旺国家落后许多,模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。在模具价格方面,我国比兴旺国家低许多,约为兴旺国家的1/31/5,工业兴旺国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。 我国塑料模的开展迅速。塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术,已有相当规模确实开发和应用。在设计技术和制造技术上与兴旺国家和地区差距较大,在模具材料方面,专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高,系列化商品化尚待规模化;CAD、CAE、Flow Cool软件等应用比例不高;独立的模具工厂少;专业与柔性化相结合尚无规划;企业大而全居多,多属劳动密集型企业。因此努力提高模具设计与制造水平,提高国际竞争能力,是刻不容缓的。1.3 塑料模开展趋势 (1)CAD/CAM/CAE技术将全面推广; (2)快速原型制造(RPM)、高铣削加工、热流道技术、气体辅助注射技术、高压注射成型及相关技术将得到更好的开展; (3)开发新的模具材料,如采用粉末冶金及喷射成型工艺制作出硬制合金、陶瓷及复合材料; (4)模具外表强化热处理新技术应用,如我国研制的PMS镜面塑料模具,就是在低级材料中参加Ni、Cr、Al、Cu、Ti等合金元素后,经过毛坯淬火与回火处理,使其硬度30HRC,然后加工成型,再进行时效处理,使模具硬度上升到4050HRC,从而大大提高了模具的使用寿命。第二章 塑件成型性工艺分析 本课题设计题目为注塑模ABS螺纹异型接头管塑料模设计。2.1 注塑成型概述 近年来,随着我国经济的腾飞,塑料成型加工机械和成型模具开展十分迅速,高效,自动化,大型,微型,精密,高寿命的模具在整个模具行业中所占的比例越来越大。我国大型、复杂、精密、高效和长寿命模具又上了一个新台阶,不少种类模具已能替代进口模具,模具CAD/CAM技术得到了较快推广应用并取得了良好效果,快速成形制造技术和设备有了长足开展并已开始进入实用推广阶段,高速铣等新一代制造技术已被人们重视并开始应用。从模具使用角度来说,要求高效,自动化,操作简便;从模具制造角度,要求结构合理,制造容易,低本钱。现代塑料制品生产中,合理的加工工艺,高效的设备,先进的模具是必不可少的三项重要因素。模具与其他机械产品比较,一个重要特点就是技术含量高、净产值比重大。随着化工、轻工产业的快速开展,我国的模具工业近年来一直以每年13%15%左右的增长速度高速开展,而各行业对模具的要求也越来越高。面对市场的变化,有着高技术含量的模具正在市场上崭露头角。随着工业开展,工业产品的品种、数量越来越多;对产品质量和外观的要求,更是日趋精美,华气。因此,结合中国具体情况,学习国外模具工业建设和模具生产的经验,宣传、推行科学合理化的模具生产,才能推进模具技术的进步。 注塑成型是热塑性塑料制件最重要的加工方法。用此方法加工成型的塑料制件,其品种与样式之多是其他成型方法无可比较的。起过程是借助与螺杆的推力,将已塑化的塑料熔体注入闭合的模具型腔内,经冷却固化定型后开模得到塑件。 因此,构成注塑成型的三个必要条件:一是塑件必须以熔融状态进入模腔;二是塑料溶体必须要有足够的压力和流速,以确保及时的充满整个模腔的各个角落;三是需有符合制件形状和尺寸并满足成型工艺的要求的模具。 注塑成型技术与其他成型技术相比较有其独特的优势,表现在以下几个方面:其一是成型物料的熔融塑化和流动造型是分别是在塑料筒和模腔两处进行,模具可以始终处于是溶体很快冷凝或交联固化的状态,从而有利于缩短成型周期;其二是先锁紧模具然后才将塑料溶体注入,加之具有良好的流动性的溶体对模腔的磨损很小,因而可以用一套模具大批量成型复杂零件,外表图形与标记清晰和尺寸精度较高的制品;其三是成型过程的合模、加料、塑化、注塑、启模和顶出制品等全部成型操作均由注塑机自动完成,从而使注塑工艺容易全自动化和实现程序控制。但我们也要看到注塑成型的缺乏之处,由于冷却条件的限制,很难用这种技术制的无缺陷、壁厚的变化又较大的热塑性塑料制品,另外由于注塑机和注塑模具的造价很高,成型设备的启始投资较大,所以注塑技术不适合于小批量制品的生产。 注塑成型又称注射模塑或注射成型,是热塑性塑料制品成型的一种重要方法。除极少数几种热塑性塑料外,几乎所有的热塑性塑料都可以用此方法成型塑件。注塑成型可以成型各种形状、满足众多要求的塑料制件。注塑成型已经成功地运用于某些热固性塑料制件、甚至橡胶制品的工业生产中。 注塑成型的过程是,将粒状或粉状塑料从注射机的料斗送入加热的料筒,经加热塑化成熔融状态,由螺杆(或柱塞)施加压力而通过料筒底部的喷嘴注入低温的、闭合的模具型腔中,经冷却硬化而保持模腔所赋予的形样,开模取得所注塑成型塑件,在操作上完成了一个周期。 注塑成型是塑料模塑成型的一种重要方法,生产中已有广泛的应用。它具有以下几方面的特点: (1)成型周期短,能一次成型外形复杂、尺寸准确、带有金属或非金属嵌件的塑料制件。 (2)对成型各种塑料的适应性强。目前,除氟塑料外,几乎所有的热塑性塑料都可以用此方法成型,某些热固性塑料也可以采用注塑成型。 (3)生产效率高,易于实现自动化生产。 (4)注塑成型所需设备昂贵,模具结构比较复杂,制造本钱高,所以注塑成型特别适合大批量生产。2.2 塑件分析2.2.1 塑件的分析 (1)外形尺寸 该塑件壁厚2mm,塑件结构复杂程度一般,外表质量要求也不高。如图2.1所示,塑件的侧面有一圆柱孔和一侧凸,需设置侧型抽芯机构。塑件外外表不允许出现划伤、气泡、缩孔、熔接痕等缺陷, 因而浇口应防止开设在塑件的外外表因此采用侧浇口。由于塑件外形尺寸不大,塑料熔体流程不太长,适合于注射成型。 (2)精度等级 塑件上已经标注公差尺寸精度等级为MT3,属于一般精度,未注公差等级为MT5。 (3)脱模斜度 ABS属于无定型塑料,成型收缩率在0.4%0.7%之间,相对较小,其脱模斜度,型腔为30130,型芯351。脱模斜度取决于塑件的形状、壁厚、及塑料的收缩率。成型型芯越长或型腔越深,那么斜度应取偏小值;反之可选用偏大值。塑件内孔以型芯小端为准,塑件外形以型腔大端为准。一般情况下,脱模斜度不包括在塑件的公差范围内。当要求开模后塑件留在型腔内时,塑件内外表的脱模斜度应不大于塑件外外表的脱模斜度。查参考文献2表2-10选择该塑件上型芯和凹模统一脱模斜度为1。图2.1 塑件三维立体图图2.2 塑件二维图 ABS的性能分析 (1)根本性能 ABS,中文名,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯,英文名,Acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer。ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分的各自特性,使ABS具有良好确实综合性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化学腐蚀性及外表硬度,丁二烯使ABS坚韧,苯乙烯使它有良好的加工和染色性能。 ABS无毒、无味,呈微黄色,成型的塑料件有较好的光泽。有极好的冲击强度,且在低温下也不迅速下降。水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎无影响,在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液,不溶于大局部醇类及烃类溶剂,但与烃长期接触会软化溶胀。ABS外表受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性,易于成型加工。经过调色可配成任何颜色。其缺点是耐热性不高, ABS综合性能较好,冲击韧度、力学性能较高,尺寸稳定而化学性、电气性能良好;易于成形和机械加工,与372有机玻璃的熔接性良好,可作双色成形塑件,且外表可镀铬。适于制作一般机械零件、减摩耐摩零件、传动零件以及化工、电器、仪表等零件。 (2)成型性能 1)无定形料 其品种很多,各品种的机电性能及成形特性也各有差异,应按品种确定成形方法及成形条件。 2)吸湿性强 含水量应小于0.3 %(质量),必须进行充分枯燥,要求外表光泽的塑件应要求长时间预热枯燥。 3)流动性中等 溢边料0.04mm左右。 4)模具设计时要注意浇注系统 对料流阻力小,浇口处外观不良,容易发生熔接痕,应注意选择浇口位置、形式,顶出力过大或机械加工时塑件外表“呈现白色痕迹。 (3)ABS主要性能指标 ABS,易燃,屈服强度50Mpa,拉伸强度38Mpa,伸长率35%,摩擦系数0.45,热变形温度80103,计算收缩率0.40.7 %。具体如表2.1所示。表2.1 ABS的主要性能指标 性能单位数值密度比体积吸水率收缩率熔点热变形温度抗拉屈服强度拉伸弹性模量抗弯强度冲击韧度硬度体积电阻系数拉伸强度抗压强度弯曲弹性模量比热容g/cm3cm3/ g%MPaMPaMPakJ/m2HB?cmMpaMpaMpaJ/(kg?)1.021.080.860.980.20.40.40.7130160831030.185MPa501.410380261无缺口/11缺口9.76.9101638531.41031470(4)ABS主要用途 在机械工业系统中用来制造凸轮,齿轮,泵叶轮,轴承,电机外壳,仪表表壳,蓄电池槽,水箱外壳,手柄,冰箱衬里等,汽车工业中用来制造驾驶盘,空气调节器,管加热器等,还可供电视机晶体管收音机制造外壳。2.2.3 ABS的注射成型过程及工艺参数(1)注射成型过程 1)成型前的准备 对ABS的色泽、粒度和均匀度等进行检验,由于ABS吸水性较大,成型前应进行充分枯燥。 2)注射过程 塑件在注塑机料筒内经过加热、塑化到达流动状态后,由模具的浇注系统进入模具的型腔成型,其过程可分为充模、压实、保压、倒流、冷却五个阶段。 3)塑件的后处理 处理的介质为空气和水,处理温度为6070,处理时间为1620s。(2)工艺参数 1)射机:螺杆式,螺杆转速30r/min; 2)热和枯燥:温度8085,时间23小时; 3)筒温度:后段 150170; 中段 165180; 前段 180220; 4)嘴温度:170180; 5模具温度:5080; 6塑压力:60100Mpa; 7型时间:30s(注射时间取1.6s,冷却时间20.4s,辅助时间8s); 8后处理方法:用红外线灯、烘箱烘烤,温度70,时间24小时。第三章 拟定模具结构形式3.1 分型面的设计 分型面即翻开模具取出塑件或取出浇注系统凝料的面,分型面的位置影响着成型零部件的结构形状,型腔的排气情况也与分型面的开设密切相关。注射模有一个分型面或多个分型面,分型面的位置,一般垂直于开模方向。分型面的形状有平面和曲面等,但也有将分型面作倾斜的平面或弯折面,或曲面,这样的分型面虽加工难,但型腔制造和制品脱模较易。有合模对中锥面的分型面,分型面自然也是曲面。3.1.1 分型面的设计原那么 选择分型面时,应考虑的根本原那么: (1)符合塑件脱模 为使塑件能从模具内取出,分型面位置应设在塑件断面尺寸最大的部位。 (2)模具零件易于加工 选择分型面时,应使模具分割成便于加工的零件,以减少机械加工的困难。 (3)有利于排气 分型面作为主要的排气渠道时,将分型面设计在塑料熔体的流动末端,以利于排气。 (4)利于塑件的脱模 由于模具脱模机构通常设置在动模一侧,应选择分型面时应尽可能使开模后塑件留在动模一侧。这对于自动化生产所以的模具尤其显得重要。 (5)确保塑件质量 分型面不要选择在塑件光滑的外外表,防止影响外观质量;将塑件要求同轴度的局部全部放到分型面的同一侧,一确保塑件的同轴度。 (6)型腔方位确实定 在决定型腔(塑件)在模具内的方位时,分型面的选择应尽量防止形成侧凹或侧孔,以防止采用较复杂的模具结构。 (7)锁紧模具的要求 侧向合模锁紧力较小,故对投影面积较大的大型塑件,应将投影面积大的方向放在动、定模的合模方向上,将投影面积小的方向作为侧向分型面。 (8)考虑侧向抽拔距 一般机械式分型抽芯机构的侧向抽拔距都较小,因此选择分型面时应将抽芯或分型距离长的方向置于动、定模的开合模方向上,而将短的抽拔距作为侧向分型或抽芯。并注意将侧抽芯放在动模一边,防止定模抽芯。3.1.2 分型面类型的选择 (1)单分型面注射模 单分型面注射模又称两板式模具,它是注射模中最简单又最常见的一种结构形式。这种模具可根据需要设计成单型腔,也可以设计成多型腔。构成型腔的一局部在动模,另一局部在定模。主流道设在定模一侧,分流道设在分型面上。开模后由于拉料杆的拉料作用以及塑件应收缩包紧在型芯上,塑件连同浇注系统凝料一同留在动模一侧,动模一侧设置的推出机构推出塑件和浇注系统凝料。一般对于塑件外观质量要求不高,尺寸精度要求一般的小型塑件,可采用此结构。 (2)双分型面注射模 双分型面又称三板式注射模。与单分型面注射模相比,在动模与定模之间增加了一个可移动的浇口板(又称中间板),塑件和浇注系统凝料从两个不同的分型面取出。双分型面的种类较多,我们接触到的大致有以下几种:定距板式双分型面注射模、定距拉式双分型面注射模、定距导柱式双分型面注射模、拉钩式双分型面注射模、摆钩式双分型面注射模、尼龙拉钩式双分型面注射模。双分型面对于塑件外观质量要求比较高,尺寸精度要求一般的小型塑件,可采用以上各种双分型面结构。3.1.3 分型面确实定 对于此塑料件,外观质量要求一般,通过对塑件结构形式的分析,分型面应选在塑件截面积最大且利于开模取出塑件的平面上,根据以上的原那么本次设计产品的分型面在塑件上的位置如图3.1所示。 图3.1 分型面的位置与形状 3.2 型腔的设计 型腔指模具中成形塑件的空腔,而该空腔是塑件的赋形,除去具体尺寸比塑件大以外,其他都和塑件完全相同,只不过凸凹相反而己。注射成形是先闭模以形成空腔,而后进料成形,因此必须由两局部(或两局部以上)形成这一空腔?型腔。其凹入的局部称为凹模,凸出的局部称为型芯。3.2.1 型腔数量确实定 为了使模具与注射机的生产能力相匹配,提高生产效率和经济性,并保证塑件精度,模具设计时应确定型腔数目,常用的方法有四种:根据经济性确定型腔数目、根据注射机的额定锁模力确定型腔数目、根据注射机的最大注射量确定型腔数目、根据制品精度确定型腔数目。 一般来说,大中型塑件和精度要求高的小型塑件优先采用一模一腔的结构,但对于精度要求不高的小型塑件(没有配合精度要求),形状简单,又是大批量生产时,假设采用多型腔模具可提供独特的优越条件,使生产效率大为提高。该塑件精度要求不高,生产批量适中,结构简单,从模具加工本钱,制品生产时的本钱考虑,拟定为一模两腔。一般来说,精度要求高的小型塑件和中大型塑件优先采用一模一腔的结构,对于精度要求不太高的小型塑件,是大批量生产时,假设采用多型腔模具可提供独特的优越条件,使生产效率大为提高。 另外,型腔的数目还与以下因素有关: (1)塑件尺寸精度 型腔数越多时,精度也相对地降低,1、2级超精密注塑件,只能一模一腔,当尺寸数目少时,可以一模二腔。3、4级的精密级塑件,最多一模四腔。而对于精度要求不高的塑件,最多可以到达二十几腔。 (2)模具制造本钱 多腔模的制造本钱高于单腔模,但不是简单的倍数比。从塑件本钱中所占的模具费比例看,多腔模比单腔模具低。 (3)成形的生产效益 多腔模从外表上看,比单腔模经济效益高。但是多腔模所使用的注射机大,每一注射循环期长而维持费较高,所以要从最经济的条件上考虑一模的腔数。 (4)制造难度 多腔模制造难度比单腔模大,当其中某一腔先损坏时,必须停机维修,否那么就会影响生产。 塑料的成形收缩是受多方面影响的,如塑料品种,塑件尺寸大小,几何形状,熔体温度,模具温度,注射压力,充模时间,保压时间等。影响最显著的是塑件的壁厚和同何形状的复杂程度。 根据塑件的结构特征,本模具采用一模两腔。由于塑件为薄壁制件,且为了塑件外表是美观,采用侧浇口进行浇注;为保证塑件受力均匀,不影响产品质量,采用哈夫模脱模。3.2.2 型腔数量和排列方式确实定 多型腔模具设计的重要问题之一就是浇注系统的布置方式,由于型腔的排布与浇注系统布置密切相关,因而型腔的排布在多型腔模具设计中应加以综合考虑。型腔的排布应使每一个型腔都通过浇注系统从总压力中心中均等地分得所需的压力,以保证塑料熔体同时均匀地充满每个型腔,使各型腔的塑件内在质量均一稳定。这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能最短,同时采用平衡的流道和合理的浇口尺寸以及均匀的冷却等。合理的型腔排布可以防止塑件的尺寸差异、应力形成及脱模困难等问题。 平衡式型腔布局的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度、截面形状及尺寸均对应相同,可以实现均衡进料和同时充满型腔的目的;非平衡式型腔布局的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度不相等,因而不利于均衡进料,但可以缩短流道的总长度,为到达同时充满型腔的目的,各浇口的截面尺寸制作得不相同。 要指出的是,多型腔模具最好成型同一尺寸及精度要求的制件,不同塑件原那么上不应该用同一副多模腔模具生产。在同一副模具中同时安排尺寸相差较大的型腔不是一个好的设计,不过有时为了节约,特别是成型配套式塑件的模具,在生产实践中还使用这一方法,但难免会引起一些缺陷,如有些塑件发生翘曲、有些那么有过大的不可逆应变等。 本设计成型同一塑件,且壁厚均匀,故采用平衡式,排列形式如同3.2所示。3.2.3 模具结构形式确实定 从上面的分析可知,本模具设计为一模两腔,对称直线排列。浇注系统设计时,流道采用对称平衡式,浇口采用点浇口。由上综合分析可确定选用双分型面注塑模。3.3 注射机型号确实定 注射模是安装在注射机上使用的工艺装备,因此设计注射模是应该详细了解注射机的技术标准,才能设计出符合要求的模具。 注射机规格确实定主要是根据制品的大小及型腔的数目和排列方式,在确定模具结构型式及初步估算外形尺寸的前提下,设计人员应对模具所需的注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大、最小模具厚度、推出型式、推出位置、推出行程、开模距离等进行计算。根据这些参数选择一台和模具相匹配的注塑机,倘假设用户已提供了注射机的型号和规格,设计人员必须对其进行校核,假设不能满足要求,那么必须自己调整或与用户取得商量调整。 图3.2 型腔数量及其排列形式3.3.1 注射量的计算 通过Pro/E建模分析计算得:塑件体积V为34.75,密度取1.02 ,那么塑件质量m为35.45g。 图3.3 质量属性 3.3.2 浇注系统凝料体积的初步估算 浇注系统的凝料在设计之前是不能准确确实定其数值的,但是可以根据经验按照塑件体积的0.21倍来估算。由于本次采用流道简单并且较短,因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.6倍来估算,故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积(即浇注系统的凝料和塑件体积之和)为: 3.3.3 选择注射机 一般注射机都有高速、低速两种特性(或称高压时间,低压时间)并可调节选用。公称注射量在1000以下的中、小型注射机,其注射时间常为4s,大型注射机注射时间在12s以内,注射速度一般为57m/min。 用低速注射的注射机时,模具设计应注意防止产生冷接缝,型腔充填缺乏。选用高速注射的或用大注射量、大锁模力的注射机注射大面积、小重量的塑件时,模具设计应防止融料内充入空气、排气不良、融接不良、塑件内应力增大、塑料易分解、嵌件型芯受冲击力大及易发生飞边等弊病。 根据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑料总体积,并参考文献2式(4?18)那么有:。根据以上的计算,初步选定公称注射量为160 cm3 ,注射机型号为SZ-160/100卧式注射机,注射机型号为SZ-160/100参数见表2。 表2 注射机主要技术参数理论注射容量/270移模行程/mm360螺杆柱塞直径/mmV注射压力/ MPa45最大模具厚度/mm550160最小模具厚度/mm150注射速率/110锁模形式双曲肘塑化能力/18.9模具定位孔直径/mm160螺杆转速/10200喷嘴球半径/mm15锁模力/kN1250喷嘴口孔径/mm3拉杆内间距/mm415415?3.3.4 注射机的相关参数的校核(1)注射压力的校核。查参考文献2表4-1可知,ABS所需注射压力为80110MPa,这里取 100Mpa,该注射机的公称注射压力,注射压力平安系数 1.251.4,这里取 1.3,那么: ,所以,注射机注射压力合格。(2)锁模力校核 1)塑件在分型面上的投影面积,那么 3.145656 9847.04 2)浇注系统在分型面上的投影面积,即流道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积的数值,可以按照多型腔模的统计分析来确定。是每个塑件在分型面上的投影面积的0.20.5倍。本设计中流道凝料投影面积取0.35 3)塑件和浇注体统在分型面上总投影面积 4)模具型腔内的胀型力 式中, 是型腔的平均计算压力值。 模具型腔内的压力,通常取注射压力的20%40%,大致范围为2540Mpa。对于粘度较大的精度较高的塑料制品应取较大值。ABS属中等粘度塑料及有精度要求的塑件,查参考文献2表4-2,故 取35Mpa。 查表2得该注射机的锁模力1250kN,锁模力平安系数1.11.2,这里取1.2,那么1.2 1.2930.5411116.6492,所以,注射机锁模力合格,对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定,结构尺寸确定前方可进行。第四章 浇注系统的形式和浇口的设计 浇注系统是指注射模中从主流道的始端到型腔之间的熔体进料通道,它的作用是将塑料熔体顺利的充满型腔的各个部位。其可分为普通流道浇注系统和无流道凝料(热流道)浇注系统。 正确设计浇注系统对获得优质的塑料制品极为重要。注射成型的根本要求是在适宜的温度和压力下使足量的塑料熔体尽快充满型腔,影响顺利充模的关键之一就是浇注系统的设计。4.1 浇注系统的功能 浇注系统的作用,是将塑料熔体顺利的充满到模腔深处,以获得外形轮廓清晰,内在质量优良的塑料制件。因此要求充模过程快而有序,压力损失小热量散失少,排气条件好,浇筑系统凝料易于与制品别离或切除。4.1.1 浇注系统的组成无论用于何种类型的注塑机模具,其浇筑系统一般由四局部组成 (1)主流道 指由注射机喷嘴出口起到分流道入口为止的一断流道。它使塑料熔体首要经过的通道,且与注塑机喷嘴在同一条轴线。 (2)分流道 支柱流道末端至浇口的整个通道。分流道的功能是使熔体过渡和转向。单型腔模具中分流道是为了缩短流程。多型腔模具中分流道是为了分配物料,通常有一级分流道核二级分流道,甚至多级分流道组成。 (3)浇口 指分流道末端与模腔入口之间狭窄且短小的一段通道。它的功能是使塑料熔体加快流速注入模腔内,并有序的填满型腔,且对补缩具有控制作用。 (4)冷料穴 通常设置在主流道和分流道转弯处的末端。其功用为“捕捉和储存熔料前锋的冷料。冷料穴也经常起拉钩凝料的作用。4.1.2 浇注系统设计原那么 设计浇注系统时应遵循以下原那么: (1)结合型腔布局考虑 尽可能采用平衡式布置,以便设置平衡式流道;型腔布置和浇口开设部位力求对称,防止模具承受偏载而产生溢料现象;型腔排列要尽可能紧凑,以减小模具外形尺寸。 (2)热量及压力损失要小 为此浇注系统流程应尽可能短,截面尺寸应尽可能大,弯折尽量少,外表粗糙度要低。 (3)确保均衡进料 尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落,即分流道尽可能采用平衡式布置。 (4)塑料耗量要少 在满足各型腔充满的前提下,浇注系统容积尽量小,以减少塑料耗量。 (5)消除冷料 浇注系统应能收集温度较低的“冷料,防止其进入型腔,影响塑件质量。 (6)排气良好 浇注系统应能顺利的引导塑料熔体充满型腔的各个角落,使型腔的气体能顺利排出。 (7)生产效率 尽可能使塑件不进行或少进行后加工,成型周期短,效率高。 (8)塑料熔体流动特性 多数热塑性塑料熔体的假塑性行为,应予以充分利用。 (9)防止塑件出现缺陷 防止熔体出现充填缺乏或塑件出现气孔、缩孔、剩余应力、翘曲变形或尺寸偏差过大以及塑料流将嵌件冲压位移或变形等各种成型不良现象。 (10)塑件外观质量 根据塑件的大小、形状、及技术要求,做到去除修整浇口方便,浇口痕迹无损塑件的美观和使用。 该模具采用普通流道浇注系统,包括:主流道、分流道、冷料穴、浇口。为了确保塑件外观质量,进料浇口只能开在塑件的内侧。如果只是为降低塑料熔体的压力和减少热量损失,流道应尽量短,应使塑件内外表朝向动模一侧,开模后依靠塑件向型芯收缩的包紧力而滞留于动模一侧。4.2 流道系统设计 流道系统包括主流道、分流道和冷料穴及其结构设计。4.2.1 主流道的设计 (1)主流道的作用 主流道(也叫进料口),它是连接注射机料筒喷嘴和注射模具的桥梁,也是熔融的塑料进入模具型腔时最先经过的地方。主流道的大小和塑料进入型腔的速度及充模时间长短有着密切关系。假设主流道太大,其主流道塑料体积增大,回收冷料多,冷却时间增长,使包藏的空气增多,如果排气不良,易在塑料制品内造成气泡或组织松散等缺陷,影响塑料制品质量,同时也易造成进料时形成旋涡及冷却缺乏,主流道外脱模困难;假设主流道太小,那么塑料在流动过程中的冷却面积相应增加,热量损失增大,粘度提高,流动性降低,注射压力增大,易造成塑料制品成形困难。 主流道局部在成型过程中,其小端入口与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要冷热交替地反复接触,属易损件,对材料的要求较高因而模具的主流道局部常设计成可拆卸更换的主流道衬套式(俗称浇口套),以便有效地选用钢材单独进行加工和热处理。一般采用碳素工具钢T8A、T10A等,热处理要求淬火54HRC58HRC。 在一般情况下,主流道不直接开设在定模板上,而是制造成单独的浇口套,镶定在模板上。小型注射模具,批量生产不大,或者主流道方向与锁模方向垂直的模具,一般不用浇口套,而直接开设在定模板上。 浇口套是注射机喷嘴在注射模具上的座垫,在注射时它承受很大的注射机喷嘴端部的压力同时由于浇口套末端通过流道浇口与型腔相连接,所以也承受模具型腔压力的反作用力。为了防止浇口套因喷嘴端部压力而被压入模具内,浇口套的结构上要增加台肩,这样亦可防止模腔压力的反作用力而把浇口套顶出。 (2)主流道设计要点 1)浇口套的内孔 即主流道呈圆锥形,锥度26。锥度过大会造成压力减弱,流速减慢,塑料形成涡流,熔体前进时易混进空气,产生气孔;锥度过小,会使阻力增大,热量损耗大,外表黏度上升,造成注射困难。浇口套内孔出料口处(大端)应设计成圆角,一般为0.53mm。 2)浇口套的进口 进口的直径应比注射机喷嘴孔直径大0.51mm。假设等于或小于注射机喷嘴直径,在注射成型时会造成死角,并积存塑料,注射压力下降,塑料冷凝后,脱模困难。 3)浇口套球面 浇口套与注射机喷嘴接触处球面的圆弧度必须吻合,设球面浇口套球面半径为,注射机球面半径为r,其关系式如下: 浇口套球面半径比注射机喷嘴球面半径大,接触时圆弧度吻合的好。 4)浇口套长度 浇口道的长度应尽量短,可以减少冷料回收量,减少压力损失和热量损失。浇口套的长度应与定模板厚度一致,它的端部不应凸出在分型面上,否那么会造成合模困难,不严密,产生溢料,甚至压坏模具。 5)浇口套的结构 浇口套锥度内壁外表粗糙度为Ra1.6Ra0.8m,保证料流顺利,易脱模。浇口套不能制成拼块结构,以免塑料进入接缝处,造成冷料脱模困难。浇口套部位是热量最集中的地方,为了保证注射工艺顺利进行和塑件质量,要考虑冷却措施。 (3)主流道的尺寸 1)主流道的长度:本次设计中初取127mm进行设计。 3)主流道大端直径:+2tan a/29.15mm,式中a3 4)主流道球面半径:注射机喷嘴球头半径+(12)mm(15+1)mm16mm.球面的配合高度:3mm (4)主流道的凝料体积 (5)主流道当量半径mm2.79mm。 (6)主流道浇口套的形式 主流道衬套为标准件可选购。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触,属易损件,对材料的要求较严格,因而尽管小型注射模可以将主流道浇口套与定位圈设计成一个整体,但考虑上述因素通常仍然将其分开设计,将模具主流道局部设计成可拆卸更换的主流道衬套形式,以便于拆卸更换。同时也便于有效地选择用优质钢材单独加工和热处理。设计中常采用碳素工具钢,如T8A、T10A等,热处理淬火外表硬度为5055HRC,主流道浇口套和定位圈结构尺寸如图4.1所示。 图4.1 主流道浇口套的结构形式 4.2.2 分流道的设计 分流道是主流道与浇口之间的通道。多型腔模具一定设置分流道。大型塑件由于使用多浇口进料也需要设置分流道。(1)分流道的设计要点 1)分流道对熔体的阻力要小 在保证足够的注射压力使塑料熔体顺利充满型腔的前提下,分流道的截面积与长度尽量取较小值,尤其对小型塑件更重要。分流道转折处应以圆弧过渡。 2)各型腔均衡进料 当塑件形状、大小相同时,各分流道的截面积与长度都要对应相等,各支分流道长度也应一致,并尽量取短。当一模同时成形几个不同形状及大小或不同重量的塑件时,各分流道的截面积及长度应该与塑件相适用。分流道较长时应在其末端开设冷料井。 3)外表粗糙度 外表粗糙度要求到达Ra0.8为佳。 4)分流道位置 可单独开设在定模板或动模板上,也可同时开在动、定模板上,合模后形成分流道截面形状,这主要取决于模具结构、塑料特性及塑件脱出方法。通常分流道多开设在模具的一边,以有利于开模时将流道凝料脱出。 5)分流道与浇口 两者连接处应加工成斜面,并用圆弧过渡,有利于塑料熔体的流动及填充。(2)分流道的布置形式 在多型腔模具中分流道的布置中有平衡式和非平衡式。平衡式布置是指分流道到各型腔浇口的长度、断面形状、尺寸都相等的布置形式。它要求各对应局部的尺寸相等,这种布置可实现均衡送料和同时充满型腔的目的,使成型的塑件力学性能根本一致。但是这种布置使分流道较长。非平衡式布置是指分流道到各个型腔浇口的长度相等的布置。这种布置使塑料进入各个型腔有先后顺序,因此不利于均衡送料,但对型腔数量多的模具,为不使流道过长,也常采用。为了到达同时充满型腔的目的,各个浇口的断面尺寸要制作得不相同,在试模的时候要多修改才能实现。在设计时应考虑尽量减少在流道内的压力损失和尽可能防止熔体温度降低,同时还要考虑减小分流道的容积和压力平衡,为简化模具结构和均衡进料,因此本设计采用采用平衡式分流道,一模两腔分流道的布置形式如图4.2所示。 图4.2 分流道的布置形式 (3)分流道的长度 长度应尽量短,且少弯折,但对于透明塑料件来说,分流到是形状应设计成弯形的,其作用是防止透明塑料件在注射时产生明显的气泡。本次设计取单边分流道长度为32mm。 (4)分流道截面形状 常用的分流道截面形状有圆形、梯形、U字形和六角形等。要减少流道内的压力损失,那么希望流道的截面积大、流道的外表积小,以减少传热损失。因此可用流道的截面面积与周长的比值来表示流道的效率,其中圆形截面的效率最高。由于圆形的分流道必须在上下模板上都加工出半圆槽,工艺性不好,本设计采用椎形截面,其加工工艺性好且塑料熔体的热量散失、流动阻力均不大。 (5)分流道的当量直径 因为该塑件的质量为35.47g小于200g,根据下式分流道的当量直径为 (6)分流道截面积 (7)凝料体积 1)分流道的长度 2)分流道截面积 3)凝料体积 (8)校核剪切速率 1)确定注射时间:查参考文献2表4-8,可取t2s 2)计算分流道体积流量: 3)由教材式(4-20)可得