毕业设计--摩托车转向灯盖注塑模设计说明书

毕业设计--摩托车转向灯盖注塑模设计说明书 郑州信息科技职业学院 毕业设计 系别:机械电子工程系 专业:机械设计与制造 姓名:××× 学号: 指导老师:××× 完成时间: 郑州信息科技职业学院 目录 目录 ................................................................................................................................................... 1 摘 要 ............................................................................................................................................... 4 Abstract ............................................................................................................................................ 5 第一章 绪论 ........................................................................................................................... 6 1.1 塑料与塑料模具概述 ........................................................................................................ 6 1.1.1 塑料的优缺点 ......................................................................................................... 6 1.2 塑料的组成 ....................................................................................................................... 7 1.3 塑料的分类 ....................................................................................................................... 7 1.4 塑料制品与塑料模具 ........................................................................................................ 7 1.4.1 塑料制品 ................................................................................................................. 7 1.4.2 塑料模具 ............................................................................................................... 8 1.5 塑料的注塑成型 ............................................................................................................... 8 第二章 注塑模结构 ......................................................................................................................... 9 2.1 注塑成型原理及注塑过程 ............................................................................................... 9 2.2 注射模具结构组成及典型结构 ....................................................................................... 9 2.3 热塑性塑料注射模的特点 ................................................................................................ 9 第三章 塑件设计及分析 ............................................................................................................... 11 3.1 制品材料性能 ................................................................................................................. 11 3.1.1 ABS的成型特性与工艺参数 ....................................................................................... 11 3.1.2 收缩率 ................................................................................................................. 12 3(2 制件分析 ....................................................................................................................... 12 3.2.1 制品形状 ............................................................................................................. 12 3.2.2 尺寸精度 ............................................................................................................. 13 3.2.3 面质量 ............................................................................................................. 13 第四章 成型件设计 ....................................................................................................................... 13 4.1 成型件的结构设计 ......................................................................................................... 14 4.1.1 凹模的结构设计 ................................................................................................... 14 4.2 成型件的材料选择 .......................................................................................................... 15 4.3 成型件钢材的热处理要求 ............................................................................................. 17 4.4 型腔、型芯工作部位尺寸的确定 ................................................................................. 17 4.5壁厚的计算 ...................................................................................................................... 18 4.6 成型件配合尺寸的公差要求 ......................................................................................... 18 第五章 分型面的设计 ................................................................................................................... 20 5.1 制品在分型面的位置 ..................................................................................................... 20 5.2 分型面的形式 ................................................................................................................. 20 5.3 分型面的选择原则 ......................................................................................................... 20 5.4 分型面的选择 ................................................................................................................. 21 第六章 浇注系统的设计 ............................................................................................................... 22 6.1 浇注系统设计原则 ......................................................................................................... 23 6.2 主流道设计 ..................................................................................................................... 23 6.2.1 主流道设计要点 ................................................................................................. 23 6.2.2 分流道设计要点 ................................................................................................. 24 6.2.3分流道的截面形状 .............................................................................................. 24 1 郑州信息科技职业学院 6.2.4浇口套的设计 ...................................................................................................... 25 6.3 浇口的设计 .............................................................................................................. 26 6.3.1 浇口的选择 ......................................................................................................... 26 6.3.2 浇口位置选择 ..................................................................................................... 26 6.3.3 浇口形式的确定 ................................................................................................. 26 第七章 注塑机与模架的选择 ............................................................................................... 28 7.1 注塑机简述 ..................................................................................................................... 28 7.2 注塑机的类型 ................................................................................................................. 28 7.3 注塑机的组成 ................................................................................................................. 28 7.4 最大注射量 ..................................................................................................................... 28 7.5注射压力的确定 .............................................................................................................. 28 7.6 所需锁模力的确定 ......................................................................................................... 29 7.7 初选注塑机 ..................................................................................................................... 29 7.8 选择模架 ......................................................................................................................... 30 7.9 注射机性能参数校核 ..................................................................................................... 31 7.9.1 注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核 ............................................. 31 7.9.2 开模行程的校核 ................................................................................................. 31 7.9.3 模具在注射机上的安装 ..................................................................................... 31 第八章 推出结构的设计 ............................................................................................................... 32 8.1 合模导向机构的设计 ..................................................................................................... 32 8.2 推出机构的组成及各部分作 .......................................................................................... 32 8.3 推出机构的分类 ............................................................................................................. 32 8.4 推出机构的设计原则 ..................................................................................................... 33 8.5 推件力的计算 ................................................................................................................. 33 8.6 确定推出方式及推杆位置 ............................................................................................. 34 8.7 复位杆的设计 ................................................................................................................. 34 第九章 冷却系统的设计 ............................................................................................................... 35 9.1 模温对制品质量和生产效率的影响 ............................................................................. 35 9.1.1 温度对制品质量的影响 ..................................................................................... 35 9.1.2 温度对制品生产效率的影响 ..................................................................................... 35 9.2 模具冷却系统的设计 ..................................................................................................... 35 9.2.1 冷却水口的设计 ................................................................................................. 35 9.2.2 冷却回路的设计 ................................................................................................. 36 9.3 模具加热系统的设计 ..................................................................................................... 36 ABS成型十分容易，模温要求不是很高，一般为40,70?，低于80?，故在本 次设计中模具上可不设加热系统。 ............................................................................. 36 第十章 排气槽的位置及排气方式 ............................................................................................... 38 10.1 排气槽位置的确定 ....................................................................................................... 38 10.2 注射模的排气方式 ....................................................................................................... 38 第十一章 制品的脱模设计 ........................................................................................................... 40 11.1 脱模结构的设计原则 ................................................................................................... 40 11.2 脱模结构的分类 ........................................................................................................... 40 第十二 章模具的装配 ................................................................................................................... 41 12.1 装配顺序 ....................................................................................................................... 41 2 郑州信息科技职业学院 12.2开模过程分析 ................................................................................................................. 42 总结 ................................................................................................................................................. 43 感谢 ................................................................................................................................................. 44 参考文献 ......................................................................................................................................... 45 3 郑州信息科技职业学院 摘 要 本次设计以摩托车转向灯盖模具为主线，综合了成型工艺分析，模具结构设计，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。能很好的学习致用的效果。在设计该模具的同时学习了模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。同时引用了CAD、UG等技术，使用Office软件，力求达到减小劳动强度，提高工作效率。 关键词:模具，注塑模，塑料模具，摩托车转向灯盖 4 郑州信息科技职业学院 Abstract This design by motorcycle lights cover mold as the main line, combined the molding process analysis, die structure design, tooling gating system, its molding part of the structure, ejector system, cooling system, the injection molding machine selection and related parameters of checking, have detailed design. Through the whole design process shows that the mold can achieve this plastic parts required processing technology. Can be a very good learning governing effect. In the design of the die while learning to mould the general design methods, steps, mold design of common formula, data, the die structure and parts. Meanwhile quoted the CAD, UG technology, such as using Office software, strive to achieve reduce labor intensity, improve work efficiency. Keywords: mold, injection molding, plastic mould, motorcycle lights cover 5 郑州信息科技职业学院 第一章 绪论 模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等。 近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大近年来许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件。 日本的模具产能约占全球的40%，居世界第一位，每年向国外出口大量模具。模具行业在美国工业总产值中所占的比重呈现出不断下降的态势，但是美国模具在全球模具的高端产品仍然占据着重要地位。德国拥有世界领先的汽车、船舶等制造技术，受上游行业需求影响，德国模具在世界上具有较为重要的地位。所以在许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低; 1.1 塑料与塑料模具概述 1.1.1 塑料的优缺点 塑料是以树脂为主要成分的高分子材料，它在一定的温度和压力条件下具有流动性，可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状不发生变化。 组成:聚合物合成树脂(40%——100%)。 辅助材料:增塑剂 填充剂 稳定剂 润滑剂 着色剂 发泡剂 增强材料除了上述助剂外，塑料中还可加入阻燃剂、发泡剂、抗静电剂等。辅助材料作用:改善材料的使用性能与加工性能，节约树脂材料(贵)。 作为日常用品，塑料的用途已经广为人知，但由于它们的一些特殊优点，塑料在工业中的应用也已经非常普遍，主要有以下几个方面: 1 密度小、质量轻 2 比强度高 3 绝缘性能好、介电损耗低 4 化学稳定性高 6 郑州信息科技职业学院 5 减摩、耐磨性能好 6 减振、隔音性能好 塑料的缺点: 1耐热性差，高温下强度下降; 2有的塑料燃烧时，释放处刺激性、腐蚀性等有害气体; 3导热差，膨胀系数大，高温下易变形; 4在日光、大气、高温作用下产生老化; 5有的塑料制品，机械强度低。 从精度方面讲，塑料制品的使用范围也受到一定限制。换句话说就是，如果采用成型加工的方法生产塑料制品，要达到某一精度所遇到的加工难度要比金属制品成形时来得大。因此，在目前的塑料成型加工行业中，塑料制品的精度(即公差等级)有其自己单独的标准。 1.2 塑料的组成 塑料是以聚合物为主体，添加各种助剂的多组分材料。根据不同的功能，塑料所用的助剂可分为:增塑剂、稳定剂、润滑剂、填充剂、增强剂、交联剂、着色剂、发泡剂等。 1.3 塑料的分类 根据合成树脂在受热后所表现的性能不同来划分，一般分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。 常见的热塑性塑料有聚乙烯、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯、聚氯乙烯、ABS、有机玻璃(聚甲基丙烯酸酯)、聚甲醛(POM)、聚酰胺(PA)(尼龙)、聚碳酸酯(PC)、苯乙烯—丙烯腈(SAN)等。常见的热固性塑料有酚醛树脂、环氧树脂(EP)、氨基树脂、醋酸树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯、聚氨基甲酸酯(PUR)等。 若按塑料的用途分类，又可分为通用塑料和工程塑料两大类。 1.4 塑料制品与塑料模具 1.4.1 塑料制品 塑料制品就是塑料用各种不同的模具和各种不同的成型工艺制造出来的，具有一定形状，一定使用功能和一定使用价值的产品。到目前为止，塑料已经成为在钢铁、木材、水泥之后的第四大工业基础材料。 7 郑州信息科技职业学院 1.4.2 塑料模具 塑料模具是一种用于压塑、挤塑、注射、吹塑和低发泡成型的组合式塑料模具，它主要包括由凹模组合基板、凹模组件和凹模组合卡板组成的具有可变型腔的凹模，由凸模组合基板、凸模组件、凸模组合卡板、型腔截断组件和侧截组合板组成的具有可变型芯的凸模。模具凸、凹模及辅助成型系统的协调变化。可加工不同形状、不同尺寸的系列塑件。塑料模具包括:注射模(也称注塑模)、压缩模、传递模、挤出模 中空吹塑模、真空成型模、压缩空气成型模、旋转成型模、发泡成型模、空气辅助成型模、水辅助成型模等多种塑料成型模具。 在上述各种塑料模具中，由于注射模具有高效精密、可成型各种复杂制品，工艺先进等诸多其它成型模具所不及的特点，而成为塑料制品成型工艺中最重要的并且起主导作用的是模塑成型工艺装备。 1.5 塑料的注塑成型 注塑成型的简单过程为:将粒状或粉状塑料经注塑机的料斗加到加热的料筒内，塑料受热熔融，在注塑机的螺杆或活塞的压力推动下，经喷嘴进入模具型腔，塑料充满型腔，经冷却硬化定型，脱模后而得到具有一定形状的塑件。 塑料的成型方法有注塑、挤压、吹塑、发泡膨胀、压缩、压延、热成型等，其中应用最广泛的是压延、挤压和注塑成型三种。 8 郑州信息科技职业学院 第二章 注塑模结构 2.1 注塑成型原理及注塑过程 注(射模)塑(或称注射成型)是塑料先在注塑机的加热料筒中受热熔融，而后由柱塞或往复式螺杆将熔体推挤到闭合模具的模腔中成型的一种方法。它不仅可在高生产率下制得高精度，高质量的制品，而且可加工的塑料品种多和用途广，因此注塑是塑料加工中重要成型方法之一。 注塑成型工艺过程包括成型前的准备，注射过程和塑件的后处理。 2.2 注射模具结构组成及典型结构 一般认为，注塑模由八部份组成。 1成型零部件2合膜导向机构3浇注系统4顶出脱模机构5侧向分型与侧向抽芯机构6排气机构7温度调节系统8支撑零部件 注塑模具典型结构: 1、两板模(大水口):分流道开设在分型面上。 2、三模版(细水口):多个分型面，包括垂直分型和水平分型面。应用:1)细点入水的单型腔或多型腔。2)侧向分型抽芯在定模一侧。3)塑件结构特殊，需要顺序分型。 3、斜顶、滑块模，活动镶块:塑件带有内侧凹凸槽或螺纹。 4、牙模或转苛模:塑件有内、外螺纹(注意产品要防转动) 5、定模设顶出机构:产品开模后留于定模，前模设有顶出机构:拉杆，拉板，液压系统。 6、热流道模具:节省塑料，提高生产效率，自动化生产，塑件质量高，生产批量大。 2.3 热塑性塑料注射模的特点 由于所成型的制品材料的不同，成型时模具温度也各不相同。因此，有的模具要进行冷却降温，而有的模具则需要加热升温。 常用热塑性塑料成型时的模具温度可见表2-1所示。 模具所需温度，一般地，在注射成型时由射入模具的高温塑料传导而得，不需另外加热升温。当连续注射成型一段时间后，模具超过所需的范围，则需冷却降温。当模具温度要求超过100?时，比如成型聚砜制品时，要求模具温度达到130?,150?，尤其是在南方的冬季，成型车间无空调、室温较低时，模具的冷却水道改为注入50?,100?的水或油为模具加热升温就非常必要了。 9 郑州信息科技职业学院 表2-1 常用热塑性塑料成型时的模具温度 塑料名称 缩写 模具温度 塑料名称 缩写 模具温度 醋酸纤维素 CA 20—80 氯化聚醚 CPT 80—110 聚氯乙烯(硬) PVC 30—60 聚碳酸酯 PC 90—110 聚苯乙烯 PS 32—65 聚甲醛共聚 POM 90—120 改性聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA 40—60 聚三氟氯乙烯 F-3 110—130 尼龙1010 N1010 40—80 聚全氟乙丙烯 F-46 110—130 ABS 聚苯醚 PPO 110—150 苯乙烯-丁烯-丙烯睛共聚 50—80 低压聚乙烯 PE 60—70 聚砜 PSF 130—150 塑料是在注射机料筒内加热、在恒温中塑化成为熔融状态的粘流体后射入模具内的。料筒温度和模具温度都是可以调节的，但调好后是恒定的，其温差一般在3?,5?之间。料筒温度由控温系统控制(模具由控温机控制)。 10 郑州信息科技职业学院 第三章 塑件设计及分析 3.1 制品材料性能 本塑件采用ABS材料，下面对其成型特性进行分析。 3.1.1 ABS的成型特性与工艺参数 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS树脂微黄色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合物具有优越的柔性，韧性;苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。因此ABS树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。同时具有吸湿性强，但原 料要干燥，它的塑件尺寸稳定性好，塑件尽可能偏大的脱模斜度。 ABS塑料主要的性能指标: 密度 (Kg.dm-3) 1.13——1.14 收缩率 % 0.3~0.8 熔 点 ? 130~160 热变形温度 45N/cm 65~98 弯曲强度 Mpa 80 拉伸强度 MPa 35~49 拉伸弹性模量 GPa 1.8 弯曲弹性模量 Gpa 1.4 压缩强度 Mpa 18~39 缺口冲击强度 kJ/? 11~20 硬 度 HR R62~86 体积电阻系数 Ωcm 1013 击穿电压 Kv.mm-1 15 介电常数 60Hz3.7 3.12 ABS的注射成型工艺参数: 注塑机类型:螺杆式 11 郑州信息科技职业学院 喷嘴形式: 通用式 料筒一区 150——170 料筒二区 180——190 料筒三区 200——210 喷嘴温度 180——19 模具温度 50——70 注塑压 60——100 保压 40——60 注塑时间 2——5 保压时间 5——10 冷却时间 5——15 周期 15——30 后处理 红外线烘箱 温度(70) 时间(0.3——1) 3.1.2 收缩率 ABS具有较高的机械强度，流动性好，易于成型，成型收缩率小，理论计 算收缩率为0.55%，溢料值为0.04mm，比热容较低，在模具中凝固较快，模 塑周期短，制件尺寸稳定，表面光泽 3(2 制件分析 3.2.1 制品形状 摩托车转向灯盖的结构、尺寸如图3.1所示。从外形上看，该制品几乎为 圆弧状，在其俩侧有两个圆形的内孔。 12 郑州信息科技职业学院 3.2.2 尺寸精度 根据制品图可知，该制品的复杂程度一般。重要尺寸包括:80mm、70mm、20mm、R84mm、5mm等，尺寸精度为3,5级。制品壁厚最大处为2.3mm，最小处为1.8mm，壁厚虽不是很均匀，但整体较薄，有利于成形。 3.2.3 表面质量 该制品的外表要求光滑、无毛刺，没有其他特殊要求，是比较容易实现的。 通过以上分析可知，制品的总体要求不是很高，加工和成形都可以得到保证。 本次设计塑件如图3-1所示。 13 郑州信息科技职业学院 第四章 成型件设计 4.1 成型件的结构设计 注塑模具闭合时,成型零件构成了成型塑料制品的型腔。成型零件主要包括凹模、凸模、型芯、镶拼件、各种成型杆与成型环。成型零件承受高温高压塑料熔体的冲击和摩擦。在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸和表面。在开模和脱模时需克服与塑件的粘着力。在上万次、甚至几十万次的注塑周期，成型零件的形状和尺寸精度、表面质量及其稳定性，决定了塑料制品的相对质量。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力，作为高压容器，它的强度和刚度必须在容许值之内。成型零件的结构、材料和热处理的选择及加工工艺性，是影响模具工作寿命的主要因素。 4.1.1 凹模的结构设计 凹模又名阴模，是成型塑件外表面的部件。在注射成型中，因多装在注射机的定压板(或叫静压板)上，所以，习惯上叫定模(或叫定模); 凹模按照其结构的不同可以分为: (1)整体结构的凹模; (2)整体镶入结构的凹模; (3)局部镶拼结构的凹模; (4)四壁镶拼结构的凹模; (5)两瓣组合结构的凹模; (6)螺纹型环结构的凹模。 整体结构的凹模，结构简单易于制造，牢固，不易变形。制品上无镶拼结构留下的拼接痕，成型制品的外观质量较好，制造中省去了镶拼组合所需的工时和费用。相同的钢材截面尺寸、比强度较高。 整体结构的凹模适于形状比较简单或形状虽比较复杂但可用仿形机床等特殊加工方法加工出来，精度要求不高，使用寿命可成型几千至一万左右次的中、小型模具。基于整体结构凹模的这些特点和塑件形状及结构特点，本次设计的凹模采用整体结构的凹模，材料选用45#钢调质加工。凹模结构见图4-1。 14 郑州信息科技职业学院 4-1凹模结构示意图 4.1.2 凸模的结构设计 凸模又名阳模，是成型内表面的部件，在注射成型中，通常多装在注射机的动压板上，所以，习惯上叫动模。由于注射成型中常常让塑件留在凹模上，所以，凸模上装有顶出机构，以便塑件脱模。 凸模可以分为: (1)整体结构的凸模; (2)整体镶入结构的凸模; (3)镶拼组合结构的凸模三种。 由源文件零件图可知有两个圆孔。故采用整体结 构的凸模，见图4-2。 图4-2凸模结构示意图 4.2 成型件的材料选择 (1)机械加工性能良好。 (2)抛光性能优良。 15 郑州信息科技职业学院 (3)耐磨性和抗疲劳性能好。 在实际模具设计中可参考表4-1选择合适的模具钢材。 本产品采用的原材料ABS为一般性热塑性塑料。因此，其使用比较广泛，对ABS的几种应用环境及所选用的钢材进行对比后，并在其中选择比较适合本次设计的材料，因此应该选用的钢材型号为45钢。由于塑料模具形状往往比较复杂，据统计塑料模具的钢材成本费用占整个模具制造成本不到20%，而切削加工成本占绝大部分(约75%)，因此选择模具材料时应考虑其加工性能，所以本次设计采用的钢材型号为45钢。 表4-1 塑料模具用钢及适应的工作条件 钢的类型 牌号 适应的工作条件 生产批量大，承受较 12CrNi2、12CrNi3A、20Cr、20CrMnMo、 大动载荷，受磨损较 20Cr2Ni4A 渗碳钢 重的模具 10、20 生产批量较小，精度 要求不高，尺寸不大 45、55 的模具 3Cr2Mo、40CrNiMoA、40CrNi2Mo、 调质钢 大型、复杂、生产批 40CrMnMo、45CrNiMoVA、5CrNiMo、 量较大的塑料注塑模 5CrMnMo、40Cr、4Cr5MoVSi、 或挤压成型模 4Cr5MoVISi、35SiMn2MoVA 热固性塑料模具，生 Cr12、Cr12MoV、CrWMn、9Mn2V、 产批量较大，精度要高碳工具钢 9CrWMn、Cr6WV、Cr4W2MoV、GCr15、 求高及要求高强度、 SiMnMo 高耐磨的塑料注塑模 4Cr13、9Cr18、9Cr18MoV、Cr14Mo、 耐蚀钢 Cr14MoV 要求耐腐蚀及表面要 求较高的模具 沉淀硬化不17-7PH、PH15-7Mo、PH14-8Mo、 锈钢 AM-350、AM-355 复杂、精密、耐磨、马氏体时效Ni18Co8Mo5TiAL、Ni20Ti2AINb、 耐腐蚀、超镜面的模 钢 Ni25Ti2AlNb、Cr5Ni12Mo3TiAl 具 16 郑州信息科技职业学院 4.3 成型件钢材的热处理要求 (1)成型件用的钢材均应进行调质处理以消除内应力; (2)成型表面有粗糙度要求的非亚光面的零件材料，其热处理后的表面硬度最低不的底于HRC32，一般均应达到HRC45以上，否则难以达到抛光效果; (3)精密、复杂、小型的型腔、型芯、镶件可选用65Nb、CG-2和012Al。 4.4 型腔、型芯工作部位尺寸的确定 查手册知ABS塑料的收缩率是0.3%,0.8%，则ABS塑料的平均收缩率为 Scp = ( 0.3% + 0.8% ) / 2 = 0.55% 。下表为计算的尺寸。 表4-2型腔工作尺寸计算 类别 模具名称 塑件尺寸 计算公式 型腔芯尺寸 80 80.44 +δz L = [(1+ Scp)20 20.11 m 0 +δz型腔的计算 凹模 L– 3/4?] 4.5 S 04.52475 6 6.033 +δz1 H= [(1+ Scp)H– 1.0055 m0 S +δz2/3?] 1 1.0055 0 78 78.429 19.4 19.507 0 l= [(1+ Scp)l+ 3/45 m –δz S 5.028 0型芯的计算 凸模 ?] -δz7 7.0385 01 h= [(1+ Scp)h+ 2/31.0055 m –δz S 0?] 1 1.0055 -δz 按照下列公式计算型腔、型芯工作部位尺寸: +δz+δz型腔径向尺寸 L = [(1+ Scp)L– 3/4?] m 0 S 0 +δz+δz型腔深度尺寸 H= [(1+ Scp)H– 2/3?] m0 S 0 00型芯径向尺寸 l= [(1+ Scp)l+ 3/4?] m –δz S -δz 00型芯高度尺寸 h= [(1+ Scp)h+ 2/3?] m –δz S -δz 中心距尺寸 C?δ/2=(1+ Scp)C?δ/2 mzSz 式中:L— 塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸(mm); S l— 塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸(mm); S H— 塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸(mm); S 17 郑州信息科技职业学院 h— 塑件内型深度基本尺寸的最小尺寸(mm); S C— 塑件中心距基本尺寸的平均尺寸(mm); S ?— 塑件制品公差(mm)，可查塑件制品尺寸公差数值表(SJ1372-78)获得; δ— 模具制造公差，按制品公差的1/4-1/3选取。根据制品的精?z 度要求，确定模具的制造公差为制品公差的1/4，即δ=1/4?。通常，制品中z 1 mm和小于1 mm并带有大于0.05 mm公差的部位以及2 mm和小于2 mm并带有大于0.1 mm公差的部位不需要进行收缩率计算。 型腔工作尺寸计算见表4-2。 4.5壁厚的计算 塑料注射模具的成型零件必须有足够的强度和刚度，如壁厚度不够表现刚度不足，即型腔产生过大的弹性变形，可能会发生溢料或使制品精度降低;也可表现为强度不够，即型腔发生塑性变形甚至破裂。理论分析和实践证明，对于大尺寸的型腔，主要为刚性不足为主，应按刚度条件计算;而小尺寸型腔则以强度不足为主，应按强度条件计算。刚度计算的条件则由于模具特殊性，可以从以下几方面加以考虑: (1)要防止溢料: (2)应保证塑件精度; (3)要有利于脱模。 上述要求在设计模具时其刚度条件应以这些项中最苛刻者(允许最小的变形值)为设计标准，但也不宜无根据地过分提高标准，以免浪费材料，增加制造困难。型芯的强度、刚度计算相当于杆类零件的校核计算。 型腔壁和底版厚度的计算比较复杂且繁琐，为了简化模具设计，一般采用经验数据或查有关的模具设计手册。 根据矩形型腔壁厚尺寸的经验数据(查 《中国模具设计大典》表9.4-14)，得出矩形型腔短边尺寸b<102时，整体式型腔底壁厚为T=(0.12~0.13)b=0.12*20mm?2.4mm。型腔压力/Mpa<49(注塑)时型腔侧壁厚度S/mm=0.2L+17，L为型腔大尺寸，其侧壁厚度取S/ mm=0.2L+17 ?23mm。 4.6 成型件配合尺寸的公差要求 1.零件无论凹模、凸模、型芯、成型小型芯(侧型芯)其固定部分按H7/m6加工;侧型芯的配合与小型芯的配合相同。 18 郑州信息科技职业学院 2.料的溢边值。另外，推管与型部分如大型芯与推板的配合为H8/g7的滑动配合。但滑动配合的单面间隙，不能大于制品塑芯杆、推管与模板或镶件的配合也用H8/g7; H8/g7的配合为间隙配合。 19 郑州信息科技职业学院 第五章 分型面的设计 5.1 制品在分型面的位置 制品在模具中的位置，直接影响到模具结构的复杂程度、模具分型面的确定、浇口的设置、制品的尺寸精度和质量等。因此，开始制定模具时，首先必须正确考虑制品在其中的位置，然后再考虑具体生产条件(包括模具制造的)、生产批量所需的机械化和自动化程度等其他设计问题。。 5.2 分型面的形式 分开模具以便能取出制品和浇注系统冷料的面，称为分型面。 模具设计开始的第一步，就是选择分型面的位置。分型面的选择受到塑件形状，壁厚，成型方法，后处理工序，塑料外观，塑件尺寸精度，塑件脱模方法，模具类型，型腔数目，模具排气，嵌件，浇口位置与形状以及成型机的结构等的影响。 在模具制造不良或锁模力不足的情况下，模内熔融塑料会通过分型面溅出，在塑件上形成较厚的飞边，经修整后还会留下明显的残痕。 分型面有多种形式，常见的有: (1)水平分型面; (2)斜分型面; (3)曲面分型面; (4)阶梯分型面; (5)垂直分型面。 本次设计采用曲面分型面。 5.3 分型面的选择原则 确定分模面的一般原则: (1) 分型面应选在塑件的最大截面处，否则无法脱模和加工型腔，无论塑料以何方位布置型腔，都应将此作为首要原则。 (2)尽可能将塑件留动模一侧, 因为动模一侧设置和制造脱模机构简便易行，为了让塑件留在动模一侧，将型芯设在动模边，依靠薄壁塑件对型芯足够的包紧力，但遇到厚壁塑件或没有型芯，将塑件型腔设在动模侧。 (3)有利于保证塑件精度。 (4)有利于保证外观质量。 (5)考虑满足塑件的使用要求。 20 郑州信息科技职业学院 (6)尽量减小塑件在合模平面上投影面积，以减小所需锁模力。 (7)长型芯应置于开模方向。 (8)有利于排气，应将分型面置于熔体充模流动的末端。 (9)应有利于简化模具结构，为此在按排制件在型腔中方位时，尽可能避免侧向分型或抽芯。特别是避免在定模部分侧向抽芯。 (10)非平面分型面的选择应有利于型腔加工和脱模方便。应注意分型面上力的平衡。 (11)便于加工:能平面分模不斜面分模，能斜面分模不曲面分模。一般不取在装饰外表面或带圆弧的转角处。 (12)斜面分模或曲面分模时，分模面要定位。 5.4 分型面的选择 根据该塑件的结构，为了凝料的取出及制件的合理落料，分型面一般选在塑件的最大截面处。 21 郑州信息科技职业学院 第六章 浇注系统的设计 浇注系统的作用是将熔融状态的塑料填充到模具型腔内，并在填充及凝固过程中将注射压力传递到塑料个部位，而得到所要求的塑件。注射模的浇注系统和热塑性挤塑模相似，一般由主浇道(浇口)1、分流道(浇道)2、进料口3、冷料穴4四部分组成. ，如图6.1 a) (b) 图6-1 注射模浇注系统 1—主浇道 2—分流道 3—进料口 4—冷料穴 5—塑件 浇注系统，对注射成形失效率和塑件的质量有直接影响，是注射模关键部 22 郑州信息科技职业学院 位。图6.1-1a为卧式或立式浇注系统，而图6.0b为三角式注射系统。 注射模的浇注系统形状和尺寸确定，应根据塑料的成形特征、塑件大小和形状、模具成形的型腔数、塑料的外观、注射机安装模板的大小及成形效率、冷却等综合因素进行考虑。一般情况下，按设计进行制造加工成形后，都要经过试模、修正。 6.1 浇注系统设计原则 1.确保塑料充满整个型腔 2.保证塑料熔体流动平稳 3.应尽量减短流程 4.流道表壁的粗糙度要低 5.防止制品变形和翘曲 6.防止型芯变形和嵌件位移 7.去除浇口应尽量方便，且不影响制品质量 8.合理设计冷却穴 6.2 主流道设计 主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔，其形状为圆锥形，便于熔体顺利的向前流动，开模时主流道凝料又能顺利拉出来，主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间，由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模上，而是将它单独设计成主流道套镶入定模板内。主流道套通常又高碳工具钢制造并热处理淬硬。塑件外表面不许有浇口痕，又考虑取料顺利，对塑件与浇注系统联接处能自动减断。采用带直流道与分流道的潜伏式点浇口，为了方便于拉出流道中的凝料，将主流道设计成锥形 6.2.1 主流道设计要点 1.为了使凝料顺利拔出，主流道的小端直径D应稍大于注射机喷嘴直径d，通常为 D=d+(0.5~1)mm; 2.主流道内壁的表面粗糙度应在Ra0.8um以下，抛光时沿轴向进行。主流道的长度L，一般按模板厚度确定。为了减少充模时的压力损失和物料损耗，主流道长度，越短越好，L一般控制在60mm以内; 3.主流道锥角α一般为2?,4?，过大的锥角会产生涡流，卷入空气。过小的锥角使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大。粘度大的可选 23 郑州信息科技职业学院 3?,6?(但应力求与铰刀的斜度一致)。 4.主流道入口的凹坑球面半径R2也应大于注射机喷嘴球头半径R1，通常为R2=R1+(1~2)mm。 5.主流道的出口端应有较大的圆角，其半径r约为1/8D。 为了便于主流道凝料拔出，初步设计主流道形状尺寸，主流道设计成圆锥型，其锥角为2?,6?，因为ABS塑料流动性较好，所以锥角取4?，内壁粗糙度Ra取0.4μm。主流道的长度L由定模座板厚度确定，一般L不超过60 mm。 6.2.2 分流道设计要点 分流道是主流道与浇口之间的进料通道。在多型腔模具中分流道必不可少，而在单型腔模具中，有时可省去分流道。在分流到设计时应考虑尽量减小在流道内压力损失和尽可能避免熔体温度的降低，同时考虑减小流道的容积. 分流道一般开在分型面上，起分流和转向的作用。分流道截面的形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等，圆形和正方形截面流道的比面积最小(流道表面积于体积之比值称为比表面积)，塑料熔体的温度下降小，阻力小，流道的效率最高。但加工困难，而且正方形截面不易脱模，所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及U形。 6.2.3分流道的截面形状 常用的流道截面形状有圆形、梯形、U形和六角形等(如6-2图)在流道设计中要减小在流道内的压力损失，则希望流道的截面积大;要减小传热损失，又希望流道的表面积小，因此可用流道的截面积与周边长的比值来表示流道的效率。此值愈大则流道的效率愈高。 图6-2各种浇口形式 24 郑州信息科技职业学院 D-分流道直径 G-制品重量 S-制品壁厚 4塑料制品，还可采用如下经验公式来计算分流道的直径D=0.2654* GL 式中 D-分流道直径(mm) G-制品重量(g) L-分流道的长度 由上图知图形流道的效率较高所用，本次采用圆形截面的流道。 6.2.4浇口套的设计 浇口套的设计:为标准件可选购。浇口套常用钢材是T8A、T10A。热处理要求:50,55HRC。设计时应注意: (1)进料口处为球面(SR); (2)配合要求H7/J7或H6; (3)粗糙度:Ra(0.4,0.8)μm。 本次设计采用浇口套件图6-3 图6-3浇口套 25 郑州信息科技职业学院 6.3 浇口的设计 6.3.1 浇口的选择 浇口按照结构形式和特点，常用的浇口可分为以下几种形式:直接浇口,中心浇口,侧浇口,环形浇口,轮幅式浇口点浇口。 于侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体从内侧或外侧充满模具型腔，由 其截面形状多为矩形(扁槽)，改变浇口的宽度与厚度可以调节熔体的剪切速率及浇口的冻结时间。这类浇口可以根据塑件的形状特征选择其位置，加工和修整方便，普遍用于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强。并根据本次设计塑件选用的材料，及制品的使用环境与性能要求，且分型面将模具分成动模和定模两部分，采用侧浇口，一模两腔，一次成型两个塑件制品。可应用在立式或卧式注射机上。 6.3.2 浇口位置选择 合理选择浇口的开设位置是提高塑件质量的一个重要设计环节。另外，浇口位置的不同还会影响模具的结构。因此，在开设浇口时应注意以下几点 1.避免熔体破裂在塑件上产生缺陷 2.考虑分子定向对塑件性能的影响 3.有利于流动、排气和补缩 4.在多腔模中，各个型腔浇口方位必须保持一致 5.减少熔结痕和提高熔结痕的强度 6.校核流动距离比 7.浇口位置应使浇口便于修整 8.防止料流将型芯或嵌件挤歪变形 综上所述，本次设计浇口采用的形式是侧浇口，其位置设置在制品的凹边中间处且浇口槽开在定模上。 6.3.3 浇口形式的确定 浇口类型有直接浇口 ，侧浇口 ，扇形浇口，薄片浇口 ，环形浇口等。 (1)浇口截面形状和尺寸的确定要根据制品的尺寸;大小、壁的厚薄(尺寸大的、壁厚的，浇口尺寸要适当放大些，反之要取小尺寸)、塑料的品种(流动性好的，尺寸取值应偏小，反之取大值尺寸)以及制品的结构和相应的浇口形式而定; (2)先取小值，试模后根据情况再修正。(小尺寸可以修大，太小了就无 26 郑州信息科技职业学院 法修小了)结合制品的形状、尺寸精度和外观要求均不高等特点，且为了开模时冷料与制品可以自动分离，利于自动化操作，浇口去除后残留痕迹小，减小熔接不良现象，采用侧浇口。 侧面浇口是一般常用的浇口,它的结构最为简单.只是在工模的一边加工此浇口,藉此将流道及成品连接. 如图6-4 浇口的尺寸 : W=浇口, h=浇口深度, L=浇口长度(Land Length) 通常,在浇口长度(L)位置会产生压力降,因此浇口的长度最好愈短愈好.但由于流道距离内模间的钢材又不能太单薄,因此实际上浇口的长度最好在0.5~0.75mm之间.浇口深度(h) h=nt t=成品壁厚 n = 塑料常数 选用不同塑料有不同的计算常数,因此用表6-1概括方式将不同塑料分类: 表6-1 塑料类别 塑料常数(n) ABS 0.6 因浇口的切面面积(h x W)控制塑料的流量,如果深度与成品厚度关系成立的话,则浇口阔度可以控制塑料的流动尺寸.浇口的阔度可以从下述的经验公式所算作参考: W=(n?A)/30 W=浇口阔度 A=成品内模的表面面积 可简化公式为: h = t/2 W=2h 图6-4浇口尺寸 27 郑州信息科技职业学院 第七章 注塑机与标准模架的选择 7.1 注塑机简述 注射成型机(简称注射机或注塑机)是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。 7.2 注塑机的类型 注塑机的类型有:立式、卧式、全电式，但是无论那种注塑机，其基本功能有两个: (1)加热塑料，使其达到熔化状态; (2)对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。 7.3 注塑机的组成 注塑机通常由注射系统、合模系统、液压传达动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。 7.4 最大注射量 最大注射量是指注射机螺杆(或柱塞)做一次最大注射行程(S)时，注射装置所能达到的最大注射量，它反映了注射量的加工能力。 注射机的最大注射量应大于成型塑料制品所需塑料的熔融量(包括模内浇注系统合飞边在内)。根据生产经验，通常注射机的实际注射量最好为注射机最大注射量的80,。因此，选用的注射机的最大注射量为: ? 2 /0.80 VV机塑件 式中: — 额定注射量(g); V机 — 塑件与浇注系统凝料体积和(cm?); V塑件 经过计算该塑料制件体积为12.1cm?。 由浇注系统尺寸先计算浇注系统的体积?16cm?， V浇 则总体积 = 2*12.1 cm? +16cm?=40.2cm? V塑件 满足注射量 ?/0.80 VV机塑件 其中 /0.80 = 40.2/0.8cm?=50.25cm? /V塑件 7.5注射压力的确定 注射压力是指螺杆(或柱塞)施加于料筒中熔融塑料上单位面积的压力(MPa)，它用来克服熔料从料筒中注入模具型腔所遇到的一切阻力，并使制品有一定的密度。 注射机的注射压力必须大于制品成型所需要的压力，即不但够用还应有余才保 28 郑州信息科技职业学院 险。应该满足: ? PP机max成型 式中: — 注塑机最大注射压力(MPa); P机max — 制品成型所需要的成型压力(MPa)。 P成型 =70,150MPa。 查手册知ABS成型时的压力P成型 7.6 所需锁模力的确定 锁模力是指注射机的合模装置对模具所能施加的最大加紧力。型腔压力有顶开模具的趋势，因此所需锁模力应该满足如下原则:注射机锁模力必须大于或稍大于塑料充满型腔时注射压力模内产生的张力，即 ? FPA机模面 式中: — 注塑机的最大锁模力(MPa); F机 — 塑料成型时型腔压力(MPa)，ABS的型腔压力 P模 = 88MPa; P模 — 浇注系统和塑件在分型面上的投影面积之和(m?)。 A面 2= 2×(80 ×20+3*78/2)mm?=0.002m A面 2= 88Mpa×0.002m =176KN PA模面 7.7 初选注塑机 根据以上分析、计算，查《塑料制品及其成型模具设计》表0.10初选注射 机型号为:XS-ZY-125。其有关参数如下: 结构类型 卧 理论注射容积/ cm? 125 cm? 螺杆(柱塞)直径/ mm 42 mm 注射压力/ MPa 119 MPa 注射速率/(g/s) 60 g/s 塑化能力/(g/s) 5.6 g/s 螺杆转速/(r/min) 14,200r/min 锁模力/KN 900KN 移模行程/ mm 300 mm 模具最大厚度/mm 300 mm 模具最小厚度/mm 200 mm 喷嘴球半径/ mm 12mm 29 郑州信息科技职业学院 拉杆内间距/ mm 260 mm×290 mm 锁模形式 液压-机械 模具定位孔直径/ mm 100 mm 7.8 选择模架 模架是设计、制造塑料注射模的基础部件。 根据以上分析，计算以及型腔尺寸及位置尺寸可确定模架的结构形式和规 格。查标准模架手册选用:P3—200250—05—Z1GB/T12556 .1—1990 模板厚度:A=30mm 动模板厚度:B=25mm 垫块厚度: C=63mm 模具厚度: H=( 25+25+63+30+30+30) mm =203mm 模 模具外形尺寸:250 mm×250 mm×203 mm 模具厚度满足关系式: H ? H ?H minmax 式中: H — 允许使用的模具最小厚度; min H — 允许使用的模具最大厚度。 max 本次模架外形选择见图7-1。 图7-1模架图 30 郑州信息科技职业学院 7.9 注射机性能参数校核 开始设计注射模时，首先需要选择确定模具的结构、类型和一些最基本的参数和尺寸，如型腔的个数和需要的注射量、制品在分型面上的投影面积、成型时需要用的工艺合模力、注射压力、模具的厚度和安装固定尺寸以及开模行程等。这些数据均与注射机的技术规格密切相关，如果二者之间不能匹配，则模具将无法使用，此时只能重新选择确定模具的结构类型或更换注射机机型。为了了解模具结构类型与注射机机型是否匹配，必须将二者之间的有关数据进行校核。对于多数注射模，其型腔数量与注射机的塑化能力、最大注射量以及合模力等参数有关，此外，还受到制品的精度和生产的经济性等因素影响。 7.9.1 注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核 由于在初选注射机和选用标准模架时是根据以上四个技术参数及计算壁厚等因素选用的，所以注射量、锁模力、注射压力、模具厚度不必进行校核，已符合所选注射机要求。 7.9.2 开模行程的校核 开模行程也叫做合模行程，是指模具开合过程中动模固定板的移动距离。 对于双分型面注射模，注射机最大开模行程S: max S? H+ H+ a +(5,10)mm max12 式中:H— 制品被推出距离(mm); 1 H— 塑料制品高度加料把长度(mm); 2 a — 凹模与浇口套分离的距离(也即取出浇道凝料所需要的距离) H+ H+ a +(5,10)= 1.5 + 4.3+40+ (5,10) mm 1 2 =45.8 mm < 220 mm 经验证，XS-ZY-125型注射机能满足使用要求，故可以采用。 7.9.3 模具在注射机上的安装 模具投影的最大长度应小于注射机模板长度;模具的最大宽度应小于模板拉杆外圆之间的间距。 从标准模架外形尺寸看小于注射机的拉杆空间，并采用压板固定模具，所以所选注射机规格满足要求。 31 郑州信息科技职业学院 第八章 推出结构的设计 8.1 合模导向机构的设计 合模导向是保证动、定模或在上、下模合模时，正确地定位和导向的零件。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式，通常采用导柱导向定位。 导向机构的作用有以下三点: (1) 定位作用 (2) 导向机构 (3) 承受一定的侧向压力 8.2 推出机构的组成及各部分作 图8-1推出机构 在注射成型的每一个环节中，塑件必须从型腔或型芯上脱出，脱出塑件的机构称为推出机构。如图8-1所示，推出机构主要由以下零件组成:复位杆16、推杆固定板4、推杆17等组成。其它形式的推出机构，组成部件有所不同。 在此推出机构中，推杆17与塑件相接触，并将塑件推出模外，推板3与推杆固定板4由螺钉联接，用来固定推出零件。 对推杆推出机构来说，为了保证推杆推出塑件后在合模时能回到原来的位置，需要设置复位机构，即复位杆16。 8.3 推出机构的分类 1. 按动力来源分: (1)手动推出机构 开模后靠人工操作推出机构来推出塑件。 (2)机动推出机构 利用注射机的开模动作驱动模具上的推出机构，实现塑件的自动脱模。 32 郑州信息科技职业学院 (3)液压与气动推出机构 利用注射机上的专用液压和气动装置，将制件推出或从模具中吹出。 2. 按模具的结构特征分，推出机构可分为: (1)简单的推出结构; 2)两次推出的推出机构; ( (3)双向推出机构即动定模均有简单推出零件的机构; (4)顺序推出机构即制品结构复杂，有几个分型面必须按一定的顺序分型才能使制品顺利推出机构，又称点浇口自动脱模机构。 (5)螺纹制品的模内旋转推出机构。 本次采用机动推出机构且简单的推出推出机构。 8.4 推出机构的设计原则 (1)推出机构的直径不易过细，应有足够的强度承受推力，一般推杆直径为,2.5~12，对于3以下的推杆，尽量要制成阶梯形，以增强其强度。 (2)推杆的端面装配后应比型腔或镶件的高处0.08~0.1mm。 (3)顶管的厚度(顶出塑料的厚度)一般不小于1.5mm。 (4)推杆与推管与模体的配合间隙不应太大，以避免产生飞边。 (5)推板、推板、推管应淬火处理。 8.5 推件力的计算 注塑成型过程中，型腔内熔融塑料因固化收缩包在型芯上，为使塑件能自动脱落，在模具开启后就需要在塑件上施加一推件力。推件力的作用点应尽量靠近型芯，并且推件力应该施于塑件刚性和强度最大的部位，如凸缘或加强筋等处，作用面积也应该尽可能大些。 推件力 F=AP(μcosa- sina) + qA(N) 1 式中: F — 推件力(N); A — 塑件包络型芯的面积(mm); P — 塑件对型芯单位面积上的包紧力，一般取(8,12)MPa; 0 a — 型芯的脱模斜度( )，由于增强聚丙烯塑料的收缩率较大， 0且为增强塑料，故取一般,=1，则cosa?1; q — 大气压力(MPa)，取0.09 MPa; μ— 塑件对钢的摩擦系数，约为0.1,0.3; 2A— 塑件垂直于脱模方向的投影面积(mm)。 1 33 郑州信息科技职业学院 A = 78.02×3mm? =234.06 mm? 2006 F = [ 234.06mm×12MPa(0.3COS1-sin1)/10+ 0.09×78.02×15]N=2914.1 N 8.6 确定推出方式及推杆位置 根据制品本身的结构特点，本次设计主要采用简单的脱模结构，确定在制品的每个型芯底部采用两个普通的圆形推杆，推杆见图8-2。推杆只起推出制件的作用，本身仅端面参与成型。推出机构为机动推出，形式简单。 图8-2推杆 8.7 复位杆的设计 复位就是将推出制品使之脱模的零部件回复到合模注射时的正确位置的全过程。复位结构有:有复位杆复位;有推杆兼作复位杆复位;有的利用推板复 位或用弹簧复位。这些复位结构都是模具设计制造中和实际生产中应用最广泛也是最普通最常用的结构。 本设计采用,12复位杆复位，复位杆必需固定在顶杆的同一固定板上，而且各个固定板长度必须相等.本次设计采用复位杆如图8-3 图8-3复位杆 34 郑州信息科技职业学院 第九章 冷却系统的设计 9.1 模温对制品质量和生产效率的影响 9.1.1 温度对制品质量的影响 高温塑料熔体在模具型腔内凝固并释放热量，模具内存在着一个合适的温度分布，使制品的质量的达到最佳。模具温度调节对制品的影响表现在如下几个方面: (1)变形 (2)尺寸精度 (3)力学性能 (4)表面质量 9.1.2 温度对制品生产效率的影响 再注射成型过程中塑料熔体所释放的热量约有5%~30%由模具传导、对流和辐射的方式散发到大气中，热量大部分由冷却水带走，因此注射模的冷却时间主要取决于模具冷却系统的冷却效果。据统计，模具的冷却时间约占整个注射循环周期的2/3，因此缩短注射循环周期的冷却时间是提高生产效率的关键。 9.2 模具冷却系统的设计 模具设置冷却装置的目的:一是防止塑件脱模变形;二是缩短成型周期;三是使结晶性塑料冷凝形成较低的结晶度，以得到柔软性、扰曲性、伸长率较好的塑件。模具冷却系统的目的，不仅仅是对模具进行冷却，而且可使模具维持成型制品所需要的恒定温度。 熔融塑料由注射机喷嘴射出，进入模具并充满型腔后，则要求尽可能迅速地冷却固化，以便保压定型后出模。因此，要使模具保持塑料冷却固化所需的最佳温度，必须对高温塑料带入模具的温度进行有效的调节和控制，常用且又简便的方法就是利用冷却介质水对模具进行循环冷却，将模具中多余的热量带出模外，以保持制品冷却所需的最佳模温。冷却系统一般在模具上开设冷却水道。 9.2.1 冷却水口的设计 冷却水孔数量尽量多，尺寸尽量大的原则可知，冷却水孔数量大于或等于3根都是可行的。这样做同时可实现尽量降低入水与出水的温度差的原则。根据书上的经验值取4根，冷却水口口径为6mm. 35 郑州信息科技职业学院 9.2.2 冷却回路的设计 凹模冷却回路的设计种类: (1)外接直通式 (2)平面回路式 3)多层回路式 ( (4)凹模嵌入式 因为外接直通式形式的管道加工方便，适合于较浅的矩形型腔。所以本次采用外接直接式。如图9-1所示: 图9-1冷却回路 9.3 模具加热系统的设计 塑料的热性能，对冷却时间有重大影响。绝大多数塑料的热导率和热扩散率都很低，但可通过加入添加剂、改性剂加以改善。根据表9-1可以确定冷却时间。 本塑件的壁厚是1.8mm，材料是ABS，根据上表可以得出:本塑件的冷却时间为7.4s。 ABS成型十分容易，模温要求不是很高，一般为40,70?，低于80?，故在本次设计中模具上可不设加热系统。 36 郑州信息科技职业学院 表9-1 塑件壁厚与冷却时间的关系 制件厚 冷却时间 (s) ,`度(mm) ABS PA HDPE LDPE PP PS PVC 1.0 2.9 3.8 4.5 3.5 4.5 2.9 3.3 1.3 4.1 5.3 6.2 4.9 6.2 4.1 4.6 1.5 5.7 7.0 8.0 6.6 8.0 5.7 6.3 1.8 7.4 8.9 10.0 8.4 10.0 7.4 8.1 2.0 9.3 11.2 12.5 10.6 12.5 9.3 10.1 2.3 11.5 13.4 14.7 12.8 14.7 11.5 12.3 2.5 13.7 15.9 17.5 15.2 17.5 13.7 14.7 3.2 20.5 23.4 25.5 22.5 25.5 20.5 21.7 3.8 28.5 32.0 34.5 30.9 34.5 28.5 30.0 37 郑州信息科技职业学院 第十章 排气槽的位置及排气方式 在设计注射模时，应在模具结构中设计有排气系统，其作用是:将型腔中原有的空气及成形过程中产生的气体顺利排出，以免塑件产生气泡，疏松等缺陷。常用的排气方式主要有两种，其一是利用模具的排气系统排气;其 -1所示为利用二是利用模具的分型面及各部分零件的配合间隙排气，如图10分型面排气方法。本次设计采用分型面排气方法。 图10-1分型面排气示意图 10.1 排气槽位置的确定 在设计模具系统排气时，应遵循的原则是: (1)排气槽尽量开设在分型面上。 (2)排气槽最好设计在塑料流出的末端，以利于排气。 (3)排气槽一般开设在凹模一侧 (4)排气槽的槽深一般为0.025~0.1mm，槽宽取1.5~6.0mm，以不产生飞边为原则。 (5)排气位置最好不要位于操作者一边，以免溢料溅出发生危险。 10.2 注射模的排气方式 注射模通常采用以下几种方式排气: (1) 利用配合间隙排气 对于简单型腔的模具，可以利用推杆、活动型芯、活动镶件以及双支点固定的型芯端部与模板的配合间隙进行排气。这种类型的排气方式，其配合间隙不能超过0.05 mm，一般为0.03,0.05 mm，视成型塑料的流动性性能的好差而定。 (2) 在分型面上开设排气槽 38 郑州信息科技职业学院 分型面上开设排气槽(一般在0.03 mm以内)是注射模排气的主要形式，其形状可设计成燕尾形。 (3)利用排气塞排气 如果型腔最后充填的部位不在分型面上，而其附近又没有活动型芯或推杆，可在型腔处镶入排气塞。 本次设计的零件结构相对简单，排气量不大，且推出杆比较多，因此直接利用分型面和推杆的配合间隙排气的排气方式即可，而不必另设排气槽。 39 郑州信息科技职业学院 第十一章 制品的脱模设计 11.1 脱模结构的设计原则 脱模机构设计一般应遵循如下原则: (1)尽量使制品留在动模一侧，借助开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。 2)防止制品变形或损坏，正确分析制品对型腔的粘附力大小及其所在部( 位，有针对性地选择合适的脱模机构。使推出重心与脱模阻力中心相重合。 (3)力求良好的制品外观。在选择推出位置时，应尽量选择制品的内部或对制品外观影响不大的部位。 (4)结构合理可靠，运动灵活，制造方便，推杆应具有足够的强度好刚度。 11.2 脱模结构的分类 (1)按动力源分类 1) 手动脱模 2) 机动脱模 3) 液压脱模 4) 气动脱模 (2)按结构分类 1) 简单脱模机构 2) 二级脱模机构 3) 双脱模机构 4) 顺序脱模机构 5) 螺纹制品脱模机构 综上所述，并结合本身塑件的结构特点，本次设计主要采用简单的脱模结构即普通推杆，只起推出塑件的作用，本身仅端面参与成型。推出机构为机动推出，形式简单。全部采用顶杆顶出。推杆见图11-1 图11-1推杆 40 郑州信息科技职业学院 第十二 章模具的装配 装配模具是模具制造过程中的最后阶段，装配精度直接影响到模具的质量、寿命和各部分的功能。模具装配过程是按照模具技术要求和相互间的关系，将合格的零件连接固定为组件、部件直至装配为合格的模具。 在模具装配过程中，对模具的装配精度应控制在合理的范围内，模具的装配精度包括相关零件的位置精度，相关的运动精度，配合精度及接触只有当各精度要求得到保证，才能使模具的整体要求得到保证。 塑料模的装配基准分为两种情况，一是以塑料模中和主要零件台定模，动模的型腔，型芯为装配基准。这种情况，定模各动模的导柱和导套孔先不加工，先将型腔和型芯镶块加工好，然后装入定模和动模内，将型腔和型芯之间垫片法或工艺定位器法保证壁厚，动模和定模合模后用平行夹板夹紧，镗投影导柱和导套孔，最后安装动模和定模上的其它零件，另一种是已有导柱导套塑料模架的。 浇口套与定模部分装配后，必须与分模面有一定的间隙，其间隙为0.05——0.15毫米，因为该处受喷嘴压力的影响，在注射时会发生变形，有时在试模中经常发现在分模面上浇口套周围出现塑料飞边，就是由于没有间隙的原因。为了有效的防止飞边，可以接近塑件的有相对位移的面上锉一个三角形的槽，由于空气的压力的缘故可以更好的防止飞边。 12.1 装配顺序 (1)确定装配基准; (2)装配前要对零件进行测量，合格零件必须去磁并将零件擦拭干净; (3)调整各零件组合后的累积尺寸误差，如各模板的平行度要校验修磨，以保证模板组装密合，分型面吻合面积不得小于80%，间隙不得小于溢料最小值，防止产生飞边。 (4)在装配过程中尽量保持原加工尺寸的基准面，以便总装合模调整时检查; (5)组装导向系统并保证开模合模动作灵活，无松动和卡滞现象; 41 郑州信息科技职业学院 (6)组装冷却和加热系统，保证管路畅通，不漏水，不漏电，门动作灵活紧固所连接螺钉，装配定位销。装配液压系统时允许使用密封填料或密封胶，但应防止进入系统中; (7)试模:试模合格后打上模具标记，包括模具编号、合模标记及组装基面。 (8)模具的维护。模具在使，那么优化设计的镶件和嵌件在这里就起到了很大的作用，只须更换个别已损坏的零件，不会导致用过程中，会出现正常的磨损或不正常的磨损。不正常的损坏绝大多数是由于操作不当所致模具的彻底报废。 最后检查各种配件、附件待零件，保证模具装备齐全，另外在装配过程中应严防零件在装配过程中磕、碰、划伤和锈蚀。装配滚动轴承允许采用机油进行热装，油的温度不得超过1000C。 12.2开模过程分析 注塑机推动推杆垫板兼顶管垫板使动定模分开，在导柱导向的情况下，动定模顺利分型，同时拉料杆拉断浇口，使塑件在推板和顶管的作用下顺利脱出。闭合时，同样在导柱和导套的导向作用下通过顶柱使顶杆先于型腔复位。以免顶杆碰到型腔，损坏模具 42 郑州信息科技职业学院 总结 本设计首先说明了塑料工业的重要地位和当今注塑模具的现状，随着经济的发展，塑料工业将继续呈现蓬勃发展之势。其次介绍了注塑件的一般设计原则，对塑件的特性做了说明。从实际来看，几乎所有的注塑件都遵循这些原则。在做好注塑成型的准备工作之后，接着介绍了模具设计的内容，冷流道注塑模具无外乎包括四大系统:浇注系统、温度调节系统、顶出系统和脱模机构系统。在浇注系统的设计中根据经验公式取流道横截面形状，确定浇口尺寸;温度调节系统说明了设计的一般步骤;顶出系统着重推杆的设计;该模具属于简单脱模机构，做完这些工作后，该模具的设计到此结束。 通过完成毕业设计，全面地对大学所学的知识复习了一遍，并巩固了塑料成形工艺、注塑模具设计，以及运用所学知识解决实际问题，提高了分析问题、解决问题的能力。掌握了对各种手册、文献资料的查询方法。 43 郑州信息科技职业学院 感谢 经过几个多月的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个大专生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。 在这里首先要感谢我的导师李润娟老师。李老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐，但是李老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩李老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。 其次要感谢同小组的同学，他们在本次设计中帮我克服了许多困难来完成此次毕业设计，并承担了一部分的工作量。如果没有他们热心帮助，此次设计的完成将变得非常困难。 然后还要感谢大学三年来所有的老师，为我们打下机械专业知识的基础;同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励，此次毕业设计才会顺利完成。 最后感谢郑州信息科技职业学院几年来对我的大力栽培。祝愿各位老师和同学在今后的工作和学习中，万事如意。 44 郑州信息科技职业学院 参考文献 [1] 邹继强 . 塑料制品及其成型模具设计. 北京:清华大学出版社，2005.2 [2] 王卫卫 . 材料成型设备. 北京:机械工业出版社，2004.8 [3] 屈华昌 . 塑料成型工艺与模具设计. 北京:高等教育出版社，2001.8 [4] 王树勋 .典型模具结构图册. 广州:华南理工大学出版社, 2005.4 [5] 许发樾. 模具结构设计. 北京:机械工业出版社，2003 [6] 陈剑鹤. 模具设计基础.北京:机械工业出版社，2003 [7] 彭建声. 模具设计与加工速查手册. 北京:机械工业出版社，2005 [8]彭建声. 秦晓刚. 模具技术问答。北京:机械工业出版社，2003.4 [9]柳燕君. 秦涵. 型腔模具设计与制造实例 北京:高等教育出版社，2007.6 [10]李云程. 模具制造工艺学 北京:机械工业出版社，2008 [11]李志刚. 中国模具设计大典 江西科学技术出版社，20003.1 [12]谢昱北. 模具设计与制造 北京大学出版社，2005.4 [13]徐炜炯. 模具设计 中国轻工业出版社，1988.12 [14]马金俊. 塑料模具设计 中国科学技术出版社，1994 [15]牛玉丽。 机械设计基础 中国轻工业出版社，2006.3 [16]魏全玲 机械设计课程设计指导书 航空工业出版社，96.8 [17]吕守祥. 王一延。机械制图 重庆大学出版社，2004.2 45