拉手上蓋的注塑模具設計-抽芯塑料注射模含NX三維及11張CAD圖帶卡片

拉手上蓋的注塑模具設計-抽芯塑料注射模含NX三維及11張CAD圖帶卡片,拉手,注塑,模具設計,塑料,注射,nx,三維,11,十一,cad,卡片 摘要 本次設計要注意塑件的設計要求，采用的材料和特性，注射的條件，塑件的尺寸精度、表面質(zhì)量及幾何形狀，要明確塑件的生產(chǎn)批量及體積質(zhì)量，該產(chǎn)品采用牛角型潛伏式澆口。從模具的角度考慮，要想降低成本，一定要注意注射機的選擇及安裝，需設計脫模機構(gòu)。因此可設計成多腔模形式以提高生產(chǎn)率。所以本產(chǎn)品采用了一模出兩件的形式進行成型加工，大大提高了生產(chǎn)效率。 還要了解注射機的形式和模具的關(guān)系，總體知道模具結(jié)構(gòu)的設計，如何運用澆注系統(tǒng)、推出機構(gòu)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)，最后完成相關(guān)的注塑模具設計計算。 關(guān)鍵詞：潛伏式澆口，注射機，脫模機構(gòu)，澆注系統(tǒng)，推出機構(gòu)， 注塑模具  Abstract In this design, attention should be paid to the design requirements of the plastic parts, the materials and characteristics used, the injection conditions, the dimensional accuracy, surface quality and geometric shape of the plastic parts, and the batch and volume quality of the plastic parts should be clearly defined. The product uses the latent horn gate. From the point of view of the mould, in order to reduce the cost, we must pay attention to the selection and installation of the injection machine, and design the demoulding mechanism. Therefore, it can be designed as a multi-cavity die to improve productivity. Therefore, this product uses a form of two pieces to form the processing, greatly improving the production efficiency. We also need to know the relationship between the form of injection machine and the mould, the design of the mould structure as a whole, how to use the gating system, pushing mechanism, temperature regulating system and exhaust system, and finally complete the relevant design calculation of injection mould. Key words: latent gate, injection machine, demoulding mechanism, pouring system, pushing mechanism, injection mould 目 錄 摘要 I Abstract II 1 塑料材料分析 1 1.1 塑料材料的基本特性 1 1．2 塑件材料成型性能 1 2 塑件的工藝分析 3 2.1 塑件的結(jié)構(gòu)設計 4 2.2 塑件尺寸及精度 5 2.3 塑件表面粗糙度 5 2.4 塑件的體積和質(zhì)量 5 3 注射成型工藝方案 7 3.1 注射成型工藝過程分析[5] 7 3.2 澆口種類的確定 8 3.3 型腔數(shù)目的確定 8 3.4 注射機的選擇和校核 8 3.4.1 注射量的校核 9 3.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 10 3.4.3 模具與注射機安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 10 4 注射模具結(jié)構(gòu)設計 12 4.1 分型面的設計 12 4.2 型腔的布局 12 4.3 澆注系統(tǒng)的設計 13 4.3.1 澆注系統(tǒng)組成 13 4.3.2 確定澆注系統(tǒng)的原則 13 4.3.4 分流道的設計 16 4.3.5 澆口的設計 16 4.3.6 冷料穴的設計 17 4.4 注射模成型零部件的設計[7] 17 4.4.1 成型零部件結(jié)構(gòu)設計 17 4.4.2 成型零部件工作尺寸的計算 20 4.5 排氣結(jié)構(gòu)設計 21 4.6 脫模機構(gòu)的設計 22 4.6.1 推桿直徑計算 22 4.6.2 推桿應力校核 23 4.6.3 脫模機構(gòu)的選用原則 24 4.6.4 脫模機構(gòu)類型的選擇 24 4.6.5 推桿機構(gòu)具體設計 24 4.7 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 25 4.7.1 溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響 26 4.7.2 冷卻系統(tǒng)之設計規(guī)則 26 4.8 模架的選用 27 5 模具材料的選用 30 5.1 成型零件材料選用 30 5.2 注射模用鋼種 30 6 注塑模工作原理 31 設計心得體會 32 參考文獻 33 IV 1 塑料材料分析 1.1 塑料材料的基本特性 ABS是由丙烯、丁二烯、苯乙烯三種單體共聚而成的。這三種組分的各自特性，使ABS具有良好的綜合理學性能。丙烯腈使ABS有良好的耐腐蝕性、耐熱性及表面硬度，丁二烯使ABS堅韌，苯乙烯使ABS有良好的加工性和染色性能。ABS價格便宜原料易得，是目前產(chǎn)量最大、應用范圍最廣的工程塑料之一。是一種良好的熱塑性塑料。 ABS無毒，無氣味，呈微黃色，成型的塑料有較好的光澤，、不透明，密度為1.02--1.05。既有較好的抗沖擊強度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化學穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機鹽、堿、酸類對ABS幾乎沒有影響， ABS不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹，在酮，醛，酯，氯代烴中會溶解或形成乳濁液。ABS表面受冰醋酸，植物油等化學藥品的侵蝕時會引起應力開裂， ABS有一定的硬度，他的熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等高，尺寸穩(wěn)定性較好，易于成型加工，經(jīng)過調(diào)色配成任何顏色。其缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70左右，熱變形溫度約為93耐氣候性差，在紫外線作用下ABS易變硬發(fā)脆。 ABS的性能指標：密度 1.02——1.05（），收縮率 ，熔點，彎曲強度80Mpa，拉伸強度3549Mpa，拉伸彈性模量1.8Gpa，彎曲彈性模量1.4Gpa，壓縮強度1839Mpa，缺口沖擊強度1120，硬度6286HRR，體積電阻系數(shù)，收縮率 范圍內(nèi)。ABS的熱變形溫度為93118℃，制品經(jīng)退火處理后還可提高10℃左右。ABS在-40℃時仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40100℃的溫度范圍內(nèi)使用。 1．2 塑件材料成型性能 ABS易吸水，使成型塑件表面出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷。因此，成型加工前應進行干燥處理；ABS在升溫時黏度增高，黏度對剪切速率的依賴性很強，因此模具設計中大都采用大澆口形式，成型壓力較高，塑件上的脫模斜度宜稍大；易產(chǎn)生熔接痕，模具設計時應該注意盡量減小澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響及小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在5060，要求塑件光澤和耐熱時，模具溫度應控制在6080。ABS比熱容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。 2 塑件的工藝分析 在模具設計之前需要對塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級和表面質(zhì)量要進行仔細研究和分析，只有這樣才能恰當確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模具精度。 拉手上蓋如圖所示，具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見圖紙，該塑件結(jié)構(gòu)中等復雜程度，生產(chǎn)量大，要求較低的模具成本，成型容易，精度要求不高。 圖 2-1 塑件三維 圖 2-2 塑件二維 2.1 塑件的結(jié)構(gòu)設計 （1）脫模斜度 由于注射制品在冷卻過程中產(chǎn)生收縮，因此它在脫模前會緊緊的包住模具型芯或型腔中突出的部分。為了便于脫模，防止因脫模力過大拉傷制品表面，與脫模方向平行的制品內(nèi)外表面應具有一定的脫模斜度。脫模斜度的大小與制品形狀、壁厚及收縮率有關(guān)。斜度過小，不僅會使制品尺寸困難，而且易使制品表面損傷或破裂，斜度過大時，雖然脫模方便，但會影響制品尺寸精度，并浪費原材料。通常塑件的脫模斜度約取0.5～1.5，根據(jù)文獻[1]，塑件材料ABS的型腔脫模斜度為0.35～130/，型芯脫模斜度為30/～1 （2）塑件的壁厚 塑件的壁厚是最重要的結(jié)構(gòu)要素，是設計塑件時必須考慮的問題之一。塑件的壁厚對于注射成型生產(chǎn)具有極為重要的影響，它與注射充模時的熔體流動、固化定型時的冷卻速度和時間、塑件的成型質(zhì)量、塑件的原材料以及生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本密切相關(guān)。一般在滿足使用要求的前提下，塑件的壁厚應盡量小。因為壁厚太大不僅會使原材料消耗增大，生產(chǎn)成本提高，更重要的是會延緩塑件在模內(nèi)的冷卻速度，使成型周期延長，另外還容易產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小則剛度差，在脫模、裝配、使用中會發(fā)生變形，影響到塑件的使用和裝配的準確性。選擇壁厚時應力求塑件各處壁厚盡量均勻，以避免塑件出現(xiàn)不均勻收縮等成型缺陷。塑件壁厚一般在1～4，最常用的數(shù)值為2～3。該產(chǎn)品壁厚均勻，周邊和底部壁厚均為1.5左右。 （3）塑件的圓角 為防止塑件轉(zhuǎn)角處的應力集中，改善其成型加工過程中的充模特性，增加相應位置模具和塑件的力學角度，需要在塑件的轉(zhuǎn)角處和內(nèi)部聯(lián)接處采用圓角過度。在無特殊要求時，塑件的各連接角處均有半徑不小于0.5～1的圓角。一般外圓弧半徑大于壁厚的0.5倍，內(nèi)圓角半徑應是壁厚的0.5倍。 該塑料件表面圓角半徑和內(nèi)部轉(zhuǎn)彎處圓角為0.5。 （4）孔 塑料制品上通常帶有各種通孔和盲孔，原則上講，這些孔均能用一定的型芯成型。但當孔太復雜時，會使熔體流動困難，模具加工難度增大，生產(chǎn)成本提高，困此在塑件上設計孔時，應盡量采用簡單孔型。由于型芯對熔體有分流作用，所以在孔成型時周圍易產(chǎn)生熔接痕，導致孔的強度降低，故設計孔時孔時孔間距和孔到塑件邊緣的距離一般都尖大于孔徑，孔的周邊應增加壁厚，以保證塑件的強度和剛度。 2.2 塑件尺寸及精度 塑料制品外形尺寸的大小主要取決于塑料品種的流動性和注射機規(guī)格，在一定的設備和工藝條件下流動性好的塑料可以成型較大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比較小。從節(jié)約材料和能源的角度出發(fā)，只要能滿足制品的使用要求，一般都應將制品的結(jié)構(gòu)設計的盡量緊湊，以便使制品的外形尺寸玲瓏小巧些。該塑件的材料為ABS，流動性較好，適用于不同尺寸的制品。 塑件的尺寸精度直接影響模具結(jié)構(gòu)的設計和模具的制造精度。為降低模具的加工難度和模具的制造成本，在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設計得低一些。由于塑料與金屬的差異很大，所以不能按照金屬零件的公關(guān)等級確定精度等級。根據(jù)我國目前的成型水平，塑件尺寸公差可以參照文獻[2]表3-2塑件的尺寸與公關(guān)（SJ1372-1978）的塑料制件公差數(shù)值標準來確定。根據(jù)任務書和圖紙要求，本次產(chǎn)品尺寸均采用MT3級精度，未注采用MT5級精度。 2.3 塑件表面粗糙度 塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。這除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點來保證外，主要是取決于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般為Ra 0.02～1.25之間，模腔表壁的表面粗糙度應為塑件的1/2，即Ra 0.01～0.63。模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應隨時給以拋光復原。 該塑件外部需要的表面粗糙度比內(nèi)部要高許多，為Ra0.2，內(nèi)部為0.4。 2.4 塑件的體積和質(zhì)量 本次設計中，塑件的質(zhì)量和體積采用3D測量，在3D軟件中，使用塑模部件驗證功能，可以測得塑件的體積為12.2（ABS的密度為1.05），即可以得出該塑件制品的質(zhì)量為12.8g。 圖 2-3 實測塑件體積3 注射成型工藝方案 3.1 注射成型工藝過程分析[5] 根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、材料及質(zhì)量，確定其成型工藝過程為： 第一步：為使注射過程順利和保證產(chǎn)品質(zhì)量，應對所用的設備和塑料作好以下準備工作。 （1）成型前對原材料的預處理 根據(jù)注射成型對物料的要求，檢驗物料的含水量，外觀色澤，顆粒情況并測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標，對原材料進行適當?shù)念A熱干燥，ABS材料吸水率極低，成型前一般不必進行干燥處理。如有需要，可在70 ～ 80 ℃下干燥2～4 h。 （2）料筒的清洗 在初用某種塑料或某一注射機之前，或者在生產(chǎn)中需要改變產(chǎn)品、更換原料、調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時，都需要對注射機（主要是料筒）進行清洗或拆換。 柱塞式注射機料筒的清洗常比螺桿式注射機困難，因為柱塞式料筒內(nèi)的存料量較大而不易對其轉(zhuǎn)動，清洗時必須拆卸清洗或者采用專用料筒。對螺桿式通常是直接換料清洗，也可采用對空注射法清洗。 （3）脫模劑的選用 脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而敷在模具表面上的一種助劑。一般注射制件的脫模，主要依賴于合理的工藝條件與正確的模具設計。在和產(chǎn)上為了順利脫模，常用的脫模劑有：硬脂酸鋅，液體石蠟（白油），硅油，對ABS材料，可選用硬脂酸鋅，因為此脫模劑除聚酰胺塑料外，一般塑料都可使用。 第二步: 注射成型過程 完整的注射過程表面上共包括加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模幾個步驟，但實際上是塑化成型與冷卻兩個過程。 第三步：制件的后處理 注射制件經(jīng)脫模或機械加工后，常需要進行適當?shù)暮筇幚?，目的是為了消除存在的?nèi)應力，以改善和提高制件的性能及尺寸穩(wěn)定性。制件的后處理主要有退火和調(diào)濕處理。該塑料制件材料為ABS，就采用退火處理1～3小時。 3.2 澆口種類的確定 注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道。其作用是將塑料熔體充滿型腔并使注射壓力傳遞到各個部分。澆注系統(tǒng)設計的好壞對塑件性能、外觀及成型難易程度影響很大。它由主流道、分流道、澆口及冷料穴組成。其中澆口的選擇與設計恰當與否直接關(guān)系到制品能否完好的成型。 由于本設計中拉手上蓋塑件外表面質(zhì)量要求較高，所以選用牛角進膠。牛角進膠在產(chǎn)品底部進膠，拉手上蓋組裝后，澆口被遮擋起來。 牛角進膠主流道需要設置鉤針，分流道與產(chǎn)品相連，頂出產(chǎn)品包含流道連接在一起。 3.3 型腔數(shù)目的確定 因為本設計中采用牛角進膠，且塑件的尺寸不大，為提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，采用一模兩腔，進行加工生產(chǎn)。 3.4 注射機的選擇和校核 由于采用一模兩腔，需要至少注射量為12.8x2g，流道水口廢料5g，總注塑量達到30.6g，再根據(jù)工藝參數(shù)（主要是注射壓力），綜合考慮各種因素，選定注射機為海天160X2C。注射方式為螺桿式，其有關(guān)性能參數(shù)為： 海天XS-ZY改成XS-ZY型號的 型號 160×2A　 160×2B 160×2C 參數(shù) 螺桿直徑 40 45 48 理論注射容量 253 320 364 注射重量PS 230 291 331 注射壓力 202 159 140 注射行程 201 螺桿轉(zhuǎn)速 0~230 料筒加熱功率 9.3 鎖模力 1600 拉桿內(nèi)間距(水平×垂直) 455×455 允許最大模具厚度 500 允許最小模具厚度 180 移模行程 420 移模開距(最大) 920 液壓頂出行程 140 液壓頂出力 33 液壓頂出桿數(shù)量 5 油泵電動機功率 18.5 油箱容積 240 機器尺寸(長×寬×高) 5.4×1.45×2.05 機器重量 5 最小模具尺寸(長×寬) 320×320 表4-1 3.4.1 注射量的校核 模具設計時，必須使得在一個注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機額定注射量的80%以內(nèi)。校核公式為： 公式（4-1） 式中 --型腔數(shù)量 --單個塑件的質(zhì)量（g） --澆注系統(tǒng)所需塑料的質(zhì)量（g） 本設計中：n=2 12.8g =5g M=12.8X2+5=30.6g（約等于）<331gx80% 注塑機額定注塑量為331g 注射量符合要求 3.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 注射成型時塑件的模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。如果這一數(shù)值超過了注射機所允許的最大成型面積，則成型過程中會出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，必須滿足以下關(guān)系。 公式（4-2） 式中 n --型腔數(shù)目 --單個塑件在模具分型面上的投影面積 --澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積 n=2 =3272.24 =750 =3272.24 x2+750=7294.48 注射成型時為了可靠的鎖模，應使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模力。即： （）P < F 公式（4-3） 式中： P—塑料熔體對型腔的成型壓力（MPa） F—注射機額定鎖模力（N） 其它意義同上 根據(jù)教科書表5-1，型腔內(nèi)通常為20-40MPa，一般制品為24-34MPa，精密制品為39-44MP （）P=7294.48x30x1.1x0.001= 240.7KN<1600KN 鎖模力符合要求 3.4.3 模具與注射機安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 （1）模具厚度（閉合高度） 模具閉合高度必須滿足以下公式 公式（4-4） 式中 --注射機允許的最大模厚 --注射機允許的最小模厚 本設計中模具厚度為290mm 180

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