1、目 錄第 1章 工藝計算 .1 1.1 塑料件設計圖 .1 1.2 塑件分析 .1 1.3 注射機的型號和規格選擇及校核 .2 第 2章 結構設計 .4 2.1 型腔排布及分型面選擇 .4 2.2 澆注系統的設計 .5 2.3 成型零件工作尺寸計算 .7 2.4 導向機構 .10 2.5 脫模機構 .11 2.6 排氣及冷卻系統 .13 小結 .16 參考文獻 16第 1章 工藝計算1.1 塑料件設計圖 圖 1-1 塑料零件圖1.2 塑件分析ABS 的本色是一種表面具有較高光澤的淡黃色不透明顆粒,比重為 1.05, 略重于水。 具有堅韌,硬質,剛性的特征。性能 ABS產生,主要是對 HIPS

2、表面光澤不好,除了抗沖強度外,其它機械性能 不佳而產生的進一步研究,人們力圖找出綜全性能都比較優良的材料。ABS 的機械性能:抗拉強度,中等。抗沖強度很好,且在低溫下也不迅速下降。 由于它是三元共聚物,三種成分的不同,它的性能有較大的差異。一般來說, ABS 具有良好的光澤,質硬,堅韌,剛性,機械性能適中,是一種良好的殼體材料。它易于 印刷,以及電鍍等表面處理。它的低溫沖擊性能也比較好,尺寸穩定。注塑性能:一般的 ABS 熔點為 170左右,分解溫度為 260;注塑溫度的可調區 間比較大。注塑時,一般使用溫度為 180 -240;因為橡膠成分的存在,它吸少量水 分,生產時,需哄干,可用 80-

3、90溫度烘干 1-2hr 即可;同時,由于橡膠成分的存在,熱穩定性差,它比較易分解,注塑時,原料不要在料筒內停留太長時間;熔體粘度比 PS 大,但澆口和流道一般,也能充滿制品;制品易帶靜電,表面易吸塵埃。收縮率為 5; 溢邊值為 0.05mm ABS 相對密度為 1.05G/CM3左右,表 1-1 注射成型機的技術規范 (1結晶料,吸濕小,不須充分干燥,流動性極好流動性對壓力敏感,成型時宜用 高壓注射,料溫均勻,填充速度快,保壓充分 . 不宜用直接澆口,以防收縮不均,內應力 增大。注意選擇澆口位置,防止產生縮孔和變形。(2收縮范圍和收縮值大,方向性明顯,易變形翹曲。冷卻速度宜慢,模具設冷料 穴

4、,并有冷卻系統。(3加熱時間不宜過長,否則會發生分解。(4軟質塑件有較淺的側凹槽時,可強行脫模。(5可能發生融體破裂,不宜與有機溶劑接觸,以防開裂。零件壁厚均勻,結構簡單,成型容易。2. 澆注系統凝料 由于主流道里的凝料還是未知的,可按塑料件的 0.6倍計算3. 實際注射量 V 實 =Vs +Vj =55.42+22.17=77.59cm3。1.3 注射機的型號和規格選擇及校核注射模是安裝在注射機上的,因此在設計注射模具是應該對注射機有關技術規范進行必要的了解,以便設計出符合要求的模具,同時選定合適的注射機型號從實際注射量應在額定注射量的 20%80%,即額定注射量為 96.99397.95c

5、m3可以 初選額定注射量在 60cm 3以上的注射機 SZ-500/200。表 1-2 注射機成型規格 鎖模力是指注射機的鎖模機構對模具所施加的最大夾緊力,當高壓的塑料熔體充填 模腔時,會沿鎖模方向產生一個很大的脹型力。為此,注射機的額定鎖模力必須大于該 脹型力,即:型 分 脹 鎖 P A F F =鎖 F 注射機的額定鎖模力(N ;型 P 模具型腔內塑料熔體平均壓力(MPa ;一般為注射壓力的 0.2-0.4倍,通常取20-40MPa 。這里選 型 P =40MPa;分 A 塑料和澆注系統在分型面上的投影面積之和(2mm ;由分析,可得投影面積615.442mm ,澆注系統的投影面積不超過

6、8002mm ;所以 F 脹 (kN 408. 0=, 型 分 脹 鎖 P A F kN F =25 ,符合要求。對于具有液壓 -機械式合模機構的注射機,其最大開模行程是由肘桿機構的最大行程 所決定的,而不受模具厚度影響,因此本次設計中,開模行程與模具厚度無關,且為單分型面注射模,則所需開模行程 H 為:mm 10521max (+H H S 式中, 1H 塑件推出距離(mm ;2H 包括澆注系統在內的塑件厚度(mm ; m a xS 注射機最大開模行程(mm ; 這里通過資料可得:max mm 12886060S H =+= (第 2章 結構設計分型面的形式與塑件幾何形狀、脫模方法、模具類型

7、及排氣系統、澆口形式等有關, 我們常見的形式有如下五種:水平分型面、垂直分型面、斜分型面、階梯分型面、曲線 分型面。2. 分型面的選擇 圖 2-1 分型面根據教材塑件的分型面應取在位于塑件截面尺寸最大的部位。按塑件結構,分型面 選在塑件端面,垂直于開模方向,型芯設在動模,開模后塑件包在型芯上留在動模,符 合分型面設計原則,便于脫模,保證制件精度,簡化模具結構;1. 型腔數目的確定任務書規定為一模一腔。2. 型腔排布方式確定由于塑件屬于小型塑件又要滿足大批量生產要求,為使模具制造簡便,綜合考慮澆 注系統、模具結構等因素,擬采用平衡布置。2.2 澆注系統的設計所謂注射模的澆注系統是指主流道的始端到

8、型腔之間的熔體流動通道。其作用是使 塑件熔體平穩而有序地充填到型腔中,以獲得組織致密、外形輪廓清晰的塑件。因此, 澆注系統十分重要。而澆注系統一般可分為普通澆注系統和無流道澆注系統兩類。這里 選用普通澆注系統,它一般是由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成。1. 主流道尺寸(1主流道通常設計成圓錐形,其錐角 =42,內壁表面粗糙度一般為m 63. 0a =R 。這里取 =3;(2為防止主流道與噴嘴處溢料,噴嘴與主流道對接處緊密對接,主流道對接處應 制成半球形凹坑,且半徑:mm 122110mm 2112=+=+= ( (R R ;(3小端直徑:mm 315. 05. 2mm 15. 0d d

9、 12=+=+= ( (;(4凹坑深:h=35mm,這里取 h=3mm;(5在保證塑料良好成型的前提下,主流道長度 L 應盡量短。通常由模板厚度確 定,一般取 mm 60L ;這里由標準模架,并考慮塑件厚度,取 L = 37mm。(6大端直徑:D=d2+2Ltan = 5mm。2. 主流道襯套的形式由于主流道與塑料熔體及噴嘴反復接觸和碰撞,因此將主流道制成可拆卸的主流道襯套,便于優質鋼材加工和熱處理。如圖,且襯套大端高出定模端面 H = 510mm,起定 位環作用; 圖 2-2 澆口套為儲存兩次注射間隔而產生的冷料以及熔體流動的前鋒冷料,防止熔體冷料進入型 腔,設計冷料穴。主流道冷料穴設計成為

10、無拉料桿的冷料穴, 凝料通過型芯的表面的坑洼處產生拉力, 在分型過程中隨著動模的移動向后移動。開模時,由于是采用內環形澆口模式使得連接 部分很薄弱,從而用人工作業的方式卸掉多余的廢料。1. 分流道截面形狀為了減少流道的熱量損失考慮到流道的效率,該模具分流道截面采用直線形截面。 2. 分流道長度分流道長度應盡量短,且少彎折3. 分流道截面尺寸分流道的直徑可由經驗公式:. 0LD式中, G 為塑件質量(g ; L 為分流道長度(mm 。得 D=0.83mm,取 D=2mm。4. 分流道表面粗糙度分流道表面不要求太光潔, 表面粗糙度通常取 m 5. 225. 1a =R , 可增加對外層塑料 熔體的

11、流動阻力,使外層塑料冷卻皮層固定,形成絕熱層,有利于保溫。澆口是連接流道與型腔之間的一段細短通道,是澆注系統的關鍵部分,起著調節控 制料速、補料時間及防止倒流等作用,如圖。根據任務書要求,選擇環形澆口。其廣泛應用于中小型塑件的多型腔注射模,截面形狀 簡單, 便于修正。 據經驗公式計算:環形澆口厚度, 其中 0.7nt h =, n 為系數, 取 n = 0.6; t 為塑件壁厚,這里取 t = 2mm;則 h=0.84mm,這里取 h = 1mm,有經驗 l=0.751,這里取 l=1mm. 圖 2-3澆口 2.3 成型零件工作尺寸計算凹模又稱陰模,它是成型塑件外輪廓的零件。根據需要有以下幾種

12、形式:整體式凹 模、組合式凹模、拼塊組合式凹模,本次產品屬于小型制件。整體式凹模由整塊材料加 工而成,強度高,剛性好不會是塑件產生拼接縫痕跡可減少注射模中成型零件的數量便 于模具裝配并縮小整個模具的外形結構尺寸。因此,我們選用整體式凹模。凸模(型芯是成型塑件內表面的成型零件,通常可分為整體式和組合式兩種類型。 我們根據凹模的結構形式選擇組合式凸模整體裝配式凸模,它是將凸模單獨加工后與動模板進行裝配而成1. 平均收縮率制品原料為 ABS , 收縮率為 1.5% 3.6%, 則平均收縮率 %5. 22/min max cp =+= (S S S 。2. 塑件軸向公差根據塑件軸向尺寸 60mm ,精

13、度等級 MT5,查得其公差 =0.24mm,得模具制造誤差z=/3=0.08m。3. 凹模深度塑件高度 60mm , 由公式:z 0s cp m 32-1+=H S H (得型腔深度 mm 215. 6008. 00m +=H 。 4. 凸模高度塑件高度 60mm ,所以 mm 215. 60h 008. 0-m =。5. 塑件徑向公差根據塑件外徑為 14mm ,精度等級 MT5,查得其公差 =0.22mm,得模具制造誤差z=/3=0.073mm;內徑為 mm 101. 00+, =0.1mm,得模具制造誤差 z=/3=0.033mm。 6. 型腔徑向尺寸塑件外徑 100mm ,由公式:z 0

14、s cp m 43-1+=A S A (得長度方向 mm 185. 100073. 00m +=A 。 7. 型芯徑向尺寸塑件內徑 96mm , 由公式:z 0s cp m 431+1. 型腔側壁厚度(1按剛度計算 4. 1E ph S c = 其中, E 是彈性模量,取 2.1×105Mpa , 是允許變形量,可取塑件允許公差的 1/5,即=0.02mm,h為型腔高度為 15mm , p 為是型腔內熔體壓力, 一般取 2540Mpa,這里取 30Mpa, 得, S c =8.16mm.(2按強度計算 -=12p r S c 其中, r 是型腔內徑為 14mm, 是模具材料的許用應力

15、,取 180Mpa,p 同上得S c =7mm.因此型腔側壁厚大于 8.16mm 即可2.型腔底板厚度 (1按剛度計算4175. 0E pr S h = 其中, p 、 r 、 E 、 同上,得 S h = 1.17mm(2按強度計算432pr S h = 其中,平 p 、 r 、 同上,得 2.9mm因此型腔底板厚大于 2.9mm 即可根據塑件尺寸及型腔排布方式,選擇 100L, 結構為 A4型,模架尺寸 100mm 160的標準模架,即可符合要求。模具上所有螺釘盡量采用內六角螺釘。1. 定模座板尺寸 160*160,厚度 16mm 。材料為 45鋼。主流道襯套固定孔與其為 H7/e7過渡配

16、 合;通過 4個 M8的內六角螺釘與定模固定板連接。2. 定模板尺寸 100*160,厚度 25mm ,材料為 45鋼。上面的型腔為整體式,其導柱固定孔與導柱為 H7/e7過渡配合。3. 動模板尺寸 100*160,厚度 16mm ,材料為 45鋼。導柱孔與導柱采用 H7/m6配合;4. 推板尺寸 100*160。材料為 T10A 。5. 動模墊板尺寸 100*160,厚度 20mm. 墊板是蓋在固定板上面或墊在固定板下面的平板,它的 作用是防止型腔、型芯、導 柱 或頂桿等脫出固定板,并承受型腔、型芯或頂桿等的 壓力, 因此它要有較高的平行度和硬度。 一般采用 45鋼, 經熱處理 235HB

17、或 50鋼、 40Cr 、 40MnB 等調質 235HB , 或結構鋼 Q235Q275。 還起到了支撐板的作用, 其要承受成型壓 力導致的模板彎曲應力。9. 動模座板尺寸 160*160,厚度 16mm ,用于固定型芯(凸模 、導套。為了保證凸模或其他零 固定穩固,固定板應有一定的厚度,并有足夠的強度,一般用 45鋼或 Q235A 制成,最 好調質 230270HB; 導套孔與導套為 H7/m6或 H7/k6配合; 型芯孔與其為 H7/m6過渡配 合。2.4 導向機構導柱往復運動過程受到較強的摩擦,應具有硬而耐磨的表面,堅韌而不宜折斷的內 芯。導柱的材料選用碳素工具鋼(T8、 T10淬火處

18、理,硬度為 5055HRC;導柱直徑尺寸按模具模板外形尺寸而定,查閱 GB4196.4-1984,選擇導柱尺寸 d = 12mm ; L =50mm; D = 16mm;結構如圖導柱導向部分的長度比凸模端面的高度高出 68mm ;圖 2-4 導柱導套的結構和尺寸已標準化,常見形式有直導套和帶頭導套,這里選帶頭導套, 如圖 圖 2-4 導套查表選 d=12mm,D=22mm,L=25mm,d1=18mm。2.5 脫模機構在注射成型的每一循環中,都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出,模具中這種 脫出塑件的機構稱為脫模機構。由于該模具結構屬于筒類零件,采用推件板脫模機構。因為此機構簡單,且頂出力 均

19、勻,力量大,運動平穩。1. 為防止推件板在頂出過程中脫落,推件板與推板之間采用固定連接;2. 推件板在點出過程中必須處于被導向狀態,通常靠導柱導向,導柱長度應該大于 推件板的頂出距離;3. 為減小推件板與型芯的摩擦,在推件板與型芯間留 0.25mm 間隙 , 并用錐面配合;4. 推件板頂出機構中不必另設復位機構,因為在合模過程中推件板能在合模力作用 下復位。由于該塑件 =d=0.14>0.05屬于厚壁圓環形塑件,因此,查資料并由公式(A k k f rESl F 1. 01tan -221+= ( 式中: E 塑料的彈性模量 0.98GPa ;S 塑料平均成型收縮率 0.025;l 塑料

20、對型芯的包容長度 15mm ;f 塑件與型芯間的摩擦因數 0.4;模具型芯的脫模斜度 0°塑料的泊松比 0.47;k 1=(cos 2cos /222+, r =, r 為型芯的平均半徑,得 k 1=2.083;k 2=1A 通孔塑件為 0;計算得:F = 1296.9N。該零件屬于筒形塑件,按剛度計算,由公式 32E FR C S = 其中, C 3隨 R/r的值而異, 查表取 C 3=0.35,R是作用在推件板上的推桿半徑為 35mm,F 為 脫模力為 1296.9N , E 為推件板材料的彈性模量為 2.1105Mpa , 為推件板中心所允許 的最大變形量,一般取塑件再頂處方向

21、上尺寸公差的 1/51/10,這里取 0.04mm,得 S=4.05mm按強度計算,由公式3F k S =其中, k 3隨 R/r的值而異,這里取 k 3=1.745, =355Mpa,F=1296.9N,得S=1.85mm因此,推板厚度大于 4.05mm 即可,這里取為 12.5mm.2.6 排氣及冷卻系統2.6. 1 排氣結構設計排氣是注射模設計中不可忽略的一個問題。在注射成型過程中,若模具排氣不良, 型腔內的氣體受壓縮將產生很大的背壓,阻止塑料熔體正常快速充模,同時氣體壓縮所 產生的熱量可能使塑料燒焦。這里利用模具的分型面以及推桿和型芯與模具的配合間隙 排氣,不需開設排氣槽。2.6. 2

22、 冷卻系統設計查閱資料得, PE 的單位質量成型時放出的熱 300KJ/Kg400KJ/Kg,取 350KJ/Kg;1. 冷卻水的體積流量: (2111v -c q WQ = 式中, W 為單位時間內注入模具的塑料質量(kg/min , 按每分鐘注射兩次 , 這里取W=0.05kg/min,Q1為單位質量的塑件在凝固時放出的熱量,PE 為 6.4102kJ/kg,為冷卻水的密度 (1000kg/m3 , c 1為冷卻水的比熱容 (4.2kJ/(kg.C ,1為冷卻水出口溫度 (27C , 2冷卻水入口溫度(25C 。 得 q v =0.005m3/min。2. 查表得,冷卻水管道直徑,取 d = 8mm;3. 冷卻水在管道中流速:s /m 6587. 1601000/814. 31054d q 4v 23-2v = (; 4. 冷卻管道孔壁與冷卻介質之間的傳熱膜系數: ( ( (=h m /k 6. 25457008