噴墨打印機盒蓋注塑模具設計

噴墨打印機盒蓋注塑模具設計,噴墨打印機,盒蓋,注塑,模具設計 本科畢業(yè)設計(論文) 題目：噴墨打印機盒蓋注塑模具設計 系 別： 機電信息系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 學 生： 學 號： 指導教師： 2013年05月 I I 噴墨打印機盒蓋注塑模具設計 摘要 本設計為打印機盒蓋注塑模的設計。設計中采用一模一腔，澆口采用點膠口，分型面選在截面最大處，塑件成型后利用推桿將成型制品從動模上推出，回程時利用復位桿復位。 設計中需要對塑件的尺寸進行計算，確定尺寸精度，然后進行注射機的初步選取。以及對注塑機的澆注系統(tǒng)、成型零件的結(jié)構(gòu)、成型零件的尺寸、脫模推出機構(gòu)、排氣系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行了設計與計算。并且對注射機參數(shù)進行校核，包括模具閉合厚度、模具安裝尺寸、模具開模行程、注射機的鎖模力等。各個參數(shù)都滿足要求后才能確定注射機的型號。 在設計過程中，為了更清楚的表達模具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此附有動模鑲塊、定模鑲塊、定模推板的二維零件圖和模具三維爆炸圖。 關(guān)鍵詞：打印機盒蓋；分型面；澆口；工藝分析 I Ink jet printer cover injection mold design Abstract This design is the design of injection mould for the cabinet. The design uses two mold cavity, type of the sprue is latent gate, the parting surface is chosen in the maximum section of the plastics. After plastics are molded， molding products are driven by putting from dynamic model,then using reset stem returned. In the design ,The need to calculate the size design, determine the size precision, the preliminary selection and the injection machine. And the injection molding machine of gating system, forming part of the structure, forming part of the size, mold release mechanism, exhaust system, temperature control system design and calculation. And to check the injection machine parameters, including the thickness of mold closing, mold installation size, mold opening stroke, the clamping force injection molding machine etc.. All the parameters meet the requirements to determine the type of injection machine. In the design process, in order to express more clearly the internal structure of the mold, so a moving die insert, fixed die insert, the fixed mould push plate 2D part drawing and 3D map explosion. Keywords：?Cabinet;Parting;surface;Runner;Process analysis 主要符號表 額定鎖模力 模腔壓力 安全系數(shù) 最小模具厚度 最大模具 塑件尺寸誤差 塑料的最大收縮率 塑料的最小收縮率 塑件尺寸 塑料的平均收縮率 塑料的公差 模具制造公差 型腔許用變形量 型腔材料的彈性模量 型腔材料的需用壓力 脫模斜度 摩擦系數(shù) 脫模力 推桿長度系數(shù) 總脫模力 應力 屈服極限 III 目 錄 1 緒論……………………………………………………………………………1 1.1 題目背景………………………………………………………………………1 1.2 題目國內(nèi)外相關(guān)研究情況……………………………………………………1 1.2.1 國內(nèi)研究的情況…………………………………………………………1 1.2.2 國外研究情況……………………………………………………………2 1.3中國與國外先進技術(shù)的差距…………………………………………………2 1.4塑料模具發(fā)展走勢……………………………………………………………2 2 產(chǎn)品分析……………………………………………………………………4 2.1 塑件分析……………………………………………………………………4 2.1.1結(jié)構(gòu)分析…………………………………………………………………4 2.1.2尺寸精度分析……………………………………………………………5 2.1.3 塑件厚度檢測……………………………………………………………5 2.1.4 表面質(zhì)量分析……………………………………………………………5 2.2 塑件材料選擇………………………………………………………………6 2.2.1 物理性能…………………………………………………………………6 2.2.2 ABS的主要性能指標…………………………………………………6 2.2.3 ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施…………………………………6 3 擬定模具結(jié)構(gòu)形式及注射機的初步選擇………………………………7 3.1 分型面位置的確定…………………………………………………………7 3.1.1模具的分型面…………………………………………………………7 3.1.2 分型面的確定…………………………………………………………7 3.2 塑件相關(guān)計算……………………………………………………………8 3.2.1塑件相關(guān)計算…………………………………………………………9 3.3 型腔數(shù)量的確定…………………………………………………………10 3.4 初步選擇注塑機…………………………………………………………11 4 澆注系統(tǒng)的設計……………………………………………………………13 4.1澆注系統(tǒng) ……………………………………………………………………13 4.1.1澆注系統(tǒng)的作用………………………………………………………13 4.1.2 澆注系統(tǒng)布置…………………………………………………………13 IV 4.2 澆注系統(tǒng)設計…………………………………………………………13 4.2.1 澆口套的設計…………………………………………………………13 4.2.2 澆注系統(tǒng)的設計………………………………………………………16 4.2.3 分流道與澆口…………………………………………………………17 4.3 澆口設計……………………………………………………………………18 4.3.1 澆口的類型………………………………………………………………18 4.3.2 澆口的位置 ……………………………………………………………18 5 成型零件的工作尺寸計算……………………………………………20 5.1 成型零件工作尺寸的計算………………………………………………20 6 成型零件結(jié)構(gòu)設計…………………………………………………………24 6.1 PRO/E中的模具模塊設計………………………………………………24 6.1.1 凹模結(jié)構(gòu)設計……………………………………………………………25 6.1.2 凸模結(jié)構(gòu)設計…………………………………………………………25 7導向機構(gòu)設計………………………………………………………………27 7.1導向機構(gòu)………………………………………………………………………27 7.1.1 導柱…………………………………………………………………27 7.1.2 導套………………………………………………………………………28 7.1.3 導柱與導套的配用………………………………………………………29 7.1.4 導柱布置…………………………………………………………………30 7.2 定位裝置…………………………………………………………………30 7.2.1 拉桿………………………………………………………………………30 7.3 尼龍開閉器裝置……………………………………………………………30 8 脫模推出機構(gòu)的設計………………………………………………………32 8.1 在設計脫模推出機構(gòu)是應遵循下列原則…………………………………32 8.2 脫模力的計算……………………………………………………………32 8.3 推出機構(gòu)設計……………………………………………………………32 8.3.1 推桿布置…………………………………………………………………32 8.3.2推桿結(jié)構(gòu)及固定………………………………………………………33 8.3.3 推桿強度交核……………………………………………………………33 8.4 拉料機構(gòu)…………………………………………………………………34 9 排氣系統(tǒng)設計……………………………………………………………36 10 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計………………………………………………………37 10.1 對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求…………………………………………………37 10.2 冷卻系統(tǒng)設計……………………………………………………………37 III 10.2.1 冷卻回路的布置………………………………………………………37 10.2.1 設計原則………………………………………………………………37 10.2.2 冷卻時間的確定…………………………………………………38 10.3 模具冷卻系統(tǒng)的計算…………………………………………………39 11 注塑機的校核………………………………………………………………40 11.1 最大注塑量的校核………………………………………………………40 11.2 鎖模力的校核 ……………………………………………………………40 11.3 噴嘴尺寸校核……………………………………………………………40 11.4 定位圈尺寸校核……………………………………………………………41 11.5 模具外形尺寸校核………………………………………………………41 11.6 模具厚度校核……………………………………………………………41 11.7 模具安裝尺寸校核………………………………………………………41 11.8 開模行程的校核……………………………………………………………41 12 模具工作過程……………………………………………………………43 12.1 模具總體結(jié)構(gòu)………………………………………………………………43 12.2 開合模動作…………………………………………………………………45 13 模具可行性分析…………………………………………………………46 13.1 本模具的特點……………………………………………………………46 13.2 市場效益及經(jīng)濟效益分析…………………………………………………46 結(jié)論……………………………………………………………………………… 47致謝…………………………………………………………………………… 48 參考文獻……………………………………………………………………… 49 畢業(yè)設計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明…………………………………………… 50 畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明………………………………………… 51 附錄………………………………………………………………………………52 III 畢業(yè)設計（論文） 1 緒論 1.1 題目背景 近年來,我國塑料模具業(yè)發(fā)展相當快，目前，塑料模具在整個模具行業(yè)中約占30%左右，而在整個塑料模具市場以注塑模具需求量最大。隨著模具制造行業(yè)的發(fā)展，許多企業(yè)開始追求提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率,縮短設計周期及制造周期,降低生產(chǎn)成本，最大限度地提高模具制造業(yè)的應變能力等目標。新興的模具CAD技術(shù)很大程度上實現(xiàn)了企業(yè)的愿望。近年來，CAD技術(shù)的應用越來越普遍和深入, 大大縮短了模具設計周期, 提高了制模質(zhì)量和復雜模具的制造能力 。 1.2題目國內(nèi)外相關(guān)研究情況 1.2.1 國內(nèi)研究的情況 80 年代以來,在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引導下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為13%，在未來的模具市場中，塑料管件在模具總量中的比例還將逐步提高。經(jīng)過半個世紀的發(fā)展，模具水平有了較大提高。在塑料管件模具方面已能生產(chǎn)19 萬噸，上規(guī)模，高水平的企業(yè)越來越多，由于他的抗腐蝕、廉價等優(yōu)秀品質(zhì)，被應用于我國現(xiàn)代化建設的各個領(lǐng)域。精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)醫(yī)療塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。所生產(chǎn)的這類塑件的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都達到了國外同類產(chǎn)品的水平。還能生產(chǎn)厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達0.02mm~0.05mm表面粗糙度Ra0.2μm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。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，如青島海信模具有限公司、采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。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。在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE 技術(shù)的應用水平上了一個新臺階，陸續(xù)引進了相當數(shù)量的CAD/CAM 系統(tǒng)，如美國EDS 的UGⅡ、美國Parametric Technology 公司的Pro/Emgineer 軟件等等 。這些系統(tǒng)和軟件的引進，實現(xiàn)了CAD/CAM 的集成，并能支持CAE 技術(shù)對成型過程，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。 1.2.2 國外研究情況 我國模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間、分廠自產(chǎn)自配比例高達60%左右，而國外模具超過70%屬商品模具。專業(yè)模具廠大多是“大而全”、“小而全”的組織形式，而國外大多是“小而專”、“小而精”。國內(nèi)大型、精密、復雜、長壽命的模具占總量比例不足30%而國外在50%以上。2004年，我國模具進出口之比為3.7：1，進出口相抵后的凈進口額達13.2億美元，為世界模具凈進口量最大的國家。注塑成型是最大量生產(chǎn)塑料制品的一種成型方法。二十多年來，國外的注塑模CAD 技術(shù)發(fā)展相當迅速。70年代已開始應用計算機對熔融塑料在圓形、管形和長方形型腔內(nèi)的流動情況進行分析。80 年代初，人們成功采用有限元法分析三維型腔的流動過程，使設計人員可以依據(jù)理論分析并結(jié)合自身的經(jīng)驗，在模具制造前對設計方案進行評價和修改，以減少試模時間，提高模具質(zhì)量。近十多年來。 注塑模CAD 技術(shù)在不斷進行理論和試驗研究的同時，十分注意向?qū)嵱没A段發(fā)展，一些商品軟件逐步推出，并在推廣和實際應用中不斷改進 。 1.3中國與國外先進技術(shù)的差距 面對國外先進技術(shù)與高質(zhì)量制品的挑戰(zhàn)，中國塑模企業(yè)不僅要加快產(chǎn)業(yè)集群化，發(fā)揮規(guī)模效應，還要注重模具產(chǎn)業(yè)鏈的前端研發(fā)、人才建設和產(chǎn)業(yè)鏈后端的檢測以及信息服務，盡快縮短技術(shù)、管理、工裝水平與國際水準的差距。這是塑料模具企業(yè)在發(fā)展中必須解決的重要問題。并且也要注意當前整個工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展特點（產(chǎn)品品種多、更新快、市場競爭激烈） 。為了適應用戶對模具制造的短交貨期、高精度、低成本的迫切要求，我們必須學習國外先進技術(shù)，改善我們操作和管理方面的各種問題。 1.4塑料模具發(fā)展走勢 隨著電子、信息等高新技術(shù)的不斷發(fā)展，我國模具技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)以下趨勢。 a. 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡化方向發(fā)展 b. 模具制造向精密、高效、復合和多功能方向發(fā)展 c. 快速經(jīng)濟制模技術(shù)得到應用 d. 特種加工技術(shù)有了進一步的發(fā)展 e. 模具自動加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展 f. 模具材料及表面處理技術(shù)發(fā)展迅速 g. 模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式逐步得到了認同 另一方面，隨著先進制造技術(shù)的不斷發(fā)展和模具行業(yè)整體水平的提高，在模具行業(yè)出現(xiàn) 了一些新的設計、生產(chǎn)、管理理念與模式。主要有：適應模具單件生產(chǎn)特點的柔性制造技術(shù)；創(chuàng)造最佳管理和效益的精益生產(chǎn)；提高快速應變能力的并行工程、虛擬制造及全球敏捷制造、網(wǎng)絡制造等新的生產(chǎn)模式；模具標準件的日漸廣泛應用（模具標準化及模具標準件的應用將極大地影響模具制造周期，且還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本）；廣泛采用標準件、通用件的分工協(xié)作生產(chǎn)模式；適應可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保要求的綠色設計與制造等 。 53 2 產(chǎn)品分析 2.1塑件分析 2.1.1 結(jié)構(gòu)分析 本次設計任務所提供的資料為塑件實體，如下圖所示： 圖2.1 塑件草圖 圖2.2 零件的三維視圖 1 圖2.3 零件的三維視圖2 由零件實體模型及二維草圖可知，該零件總體形狀為非對稱圖形，零件的上表面有個大的伸出圓柱體，上方有個小通孔，在零件的兩測也各有兩個小孔，此外還有諸多突出小塊，加強筋等等，并且有的結(jié)構(gòu)對稱布置。在模具設計時，兩側(cè)的小孔可以使用小型心對插成型，沉孔及伸出塊位置也可使用小型心，總體看來，該零件屬于較復雜程度。 2.1.2尺寸精度分析 該零件的重要尺寸精度為4級，其它尺寸精度為5-6級，屬于中等精度，對應的模具相關(guān)零件尺寸加工可以保證。 2.1.3塑件厚度檢測 塑件的厚度檢測采用Pro/Engineer設計軟件的模型分析功能自動完成，從塑件的壁厚上來看，壁厚的最大處為4mm左右，最小處小于2mm，壁厚差較大，但大多處在2－3mm的范圍之內(nèi)，并綜合其材料性能，只要注意控制成型溫度及冷卻速度，零件的成型并不困難（如果條件允許，也可考慮修改其結(jié)構(gòu)形式使壁厚趨向均勻）。 2.1.4 表面質(zhì)量分析 該零件的表面除要求沒有凹陷，無毛刺，內(nèi)部無縮孔，沒有特別得表面質(zhì)量要求，故比較容易實現(xiàn)。 綜以上分析可知，注射時在工藝參數(shù)控制較好的情況下，零件的成型質(zhì)量很容易得到保證。 2.2塑件材料選擇 2.2.1 物理性能 ABS樹脂是一種共混物，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名Acrylonitrile-butadine-styrene(簡稱ABS)，這三者的比例為20：30：50(熔點為175℃) 。 2.2.2 ABS的主要性能指標 密度ρ=1.2 g/； 收縮率0.4～0.7%，取值0.55%. 2.2.3 ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施 主要缺陷：溢料飛邊、氣泡、熔接痕、燒焦及黑紋、光澤不良； 消除措施：增大注射壓力、提高模具溫度、加排氣槽、充分預干燥。 3 擬定模具結(jié)構(gòu)形式及注射機的初步選擇 3. 1分型面位置的確定 3.1.1模具的分型面 模具上用來取出塑件和（或）澆注系統(tǒng)可分離和接觸的表面稱為分型面。 分型面的選擇應注意以下幾點： 分型面應選在塑件的最大截面處； 不影響塑件外觀質(zhì)量，尤其是對外觀有明確要求的塑件； 有利于保證塑件的精度要求； 利于澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設置； 便于塑件的脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊； 盡量減少塑件在合模平面上的投影面積，以減少所需鎖模力； 型芯應置于開模方向 。 3.1.2分型面的確定 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇注射模分型面影響的因素很多，總的要求是順利脫模，保證塑件技術(shù)要求，模具結(jié)構(gòu)簡單制造容易。當選定一個分型面方案后，可能會存在某些缺點，再針對存在的問題采取其他措施彌補，以選擇接近理想的分型面。 該塑件分型面選擇有如下圖幾種方案： 圖3.1 分型面方案Ⅰ 圖3.2 分型面方案Ⅱ 圖3.3 分型面方案Ⅲ 方案一：方案一分型面的選擇，考慮到零件為為非規(guī)則零件，要使零件置于動模中，又要使動模開模距離盡量小，這樣的結(jié)構(gòu)有利于塑件的脫模；考慮到塑件澆口的位置，方案一有利于澆口位置的確定；由于屬于小型塑件，型腔較小，空氣量很少，可借助分型面的縫隙排氣。 方案二和方案三不利于自動脫模，也影響了本身的美觀。 我們要減少這種不必要的浪費，建立節(jié)約經(jīng)濟。故選擇分分型面方案一。 3.2塑件相關(guān)計算 3.2.1 塑件相關(guān)計算 圖3.4 投影面積計算 a.投影面積計算 塑件在分型面上的投影面積可以通過PRO/ENGINEER的分析模塊直接得出,如圖3－1所示。 由分析可得： 注塑件投影面積S=≈5723mm2 b.體積及質(zhì)量計算 體積及質(zhì)量的計算也利用PRO/ENGINEER的分析模塊自動計算獲得（塑件密度由《塑料模設計手冊》表1－4查得：ρ=1.2g/cm3），如圖3－2所示： 圖3.5 質(zhì)量體積的計算 故注塑件的體積為： V=19.18cm3 質(zhì)量為： M=19.18x1.2g=23.016g （注：此處的塑件體積及質(zhì)量都不包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)） 當塑件的結(jié)構(gòu)和所用的材料滿足成型工藝的要求后，就需要考慮塑件的分型面位置，確定采用單型模腔還是多型模腔來進行生產(chǎn)，這樣就初步確定模具的結(jié)構(gòu)形式，為后續(xù)的設計計算提供依據(jù)。 3.3 型腔數(shù)量的確定 為了使模具與注塑機的生產(chǎn)能力相匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性，并保證塑件精度，設計模具時應確定型腔數(shù)目。 本次設計中，雖然對于塑件精度要求一般，需求量中等，原則上可多腔模更為合適，可以提高生產(chǎn)效率，降低塑件的整體成本。但是該塑件的使用環(huán)境要求，塑件需要有比較強的抗壓，抗拉和耐摩擦等力學性能，對塑件的質(zhì)量要求較高，生產(chǎn)經(jīng)驗表明，每增加一個型腔，塑件的尺寸精度將降低4%，而在不同程度上對于塑件的整體質(zhì)量會有較大的影響，因此需要慎重的考慮，使得在保證塑件質(zhì)量的前提下，提高生產(chǎn)效率，降低成本 。 分析結(jié)論：大型薄壁塑件、深腔類塑件、需三向或者四向長距離抽芯塑件等，為保證塑件成型，通常采用一模一腔。而本次設計中，塑件在模具分型面上的投影面積相對較大，且塑件整體比較薄，最厚處僅為4mm，且塑件有比較多的筋，若選擇一模多腔，不僅設計復雜，而且在生產(chǎn)實踐中很可能影響到塑件的質(zhì)量。故本次設計采用一模一腔。 圖3.6 型腔的分布 3.4 初步選擇注塑機 a. 由公稱注射量選定注射機 塑件的體積:V=19.18cm3 塑件的質(zhì)量：M=1.2x19.18=23.016g 流道凝料V’=0.6V (流道凝料的體積(質(zhì)量)是個未知數(shù)，根據(jù)手冊取0.V(0.5M)來估算，塑件越大則比例可以取的越小)；因為此為一模一腔結(jié)構(gòu)。所以： 實際注射量為： =V+0.V=19.18+0.6×19.18=30.69 ； 實際注射質(zhì)量為=1.6M=1.6×23.016=36.8g； 根據(jù)實際注射量應小于0.8倍公稱注射量原則，即： 　 （3.1） 式中　　—注射機的最大注射量，3； —制品的體積（包括制品、澆注系統(tǒng)及飛邊在內(nèi)），3； —澆道及澆口凝料和飛邊體積，3； —個制品的體積，3； —型腔數(shù)； K—注射機最大注射量的利用系數(shù)，取K=0.8。 /K=36.8/0.8=46.033。 b. 由鎖模力選定注射機 F＞K A·P （3.2） ＞1.2×(57.23+1.49)×102×35 ＞246.62KN 式中： F注塑機額定鎖模力：1600KN； —模內(nèi)壓力（型腔內(nèi)熔體的壓力），本設計取35； —制品、流道、澆口在分型面上的投影面積之和，。 K--壓力損失系數(shù)，隨塑料品種、注射機類型、噴嘴阻力、流道阻力等因素變化，可在1.1～1.2范圍內(nèi)選取，在設計中取1.2； 結(jié)合上面兩項重要技術(shù)參數(shù)，初步確定注射機為XS-ZY100型，其主要技術(shù)參數(shù)如下： 表1注射機參數(shù) 注塑機型號 XS-ZY-100 額定注射量 螺桿（柱塞）直徑 注射壓力 注射行程 注射方式 鎖模力 最大成型面積 最大開合模行程 模具最大厚度 模具最小厚度 噴嘴圓弧半徑 噴嘴孔直徑 頂出形式 動、定模固定板尺寸 拉桿空間 合模方式 液壓泵 流量 壓力 電動機功率 加熱功率 機器外形尺寸 100cm3 85mm 121Mpa 260mm 螺桿式 1600KN 1800cm2 700mm 550mm 150mm R18mm Φ7.5mm 兩點設有頂桿，機械頂出 900X1000mm 430×610mm 中心液壓、兩點機械頂桿 200、18L/min 614Mpa 40KW 14KW 7670X1740X2380mm 4 澆注系統(tǒng)的設計 4.1 澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)是熔融塑料從注射機噴嘴到型腔的必經(jīng)通道，它直接關(guān)系到成型的難易和塑件的質(zhì)量，是注射模設計中的重要組成部分。 4.1.1 澆注系統(tǒng)的作用 澆注系統(tǒng)的作用是使熔融塑料平穩(wěn)、有序地填充到型腔中去，且把壓力充分地傳遞到型腔的各個部位，以獲得組織致密、外形清晰、美觀的塑件。 對澆注系統(tǒng)設計的具體要求是： a. 對模腔的填充迅速有序； b. 可同時充滿各個型腔； c. 對熱量和壓力損失較小； d. 盡可能消耗較少的塑料； e. 能夠使型腔順利排氣； f. 澆注道凝料容易與塑料分離或切除； g. 不會使冷料進入型腔； 澆口痕跡對塑料外觀影響很小 。 4.1.2 澆注系統(tǒng)布置 在多模腔中，分流道的布置有平衡式和非平衡式兩種類型，一般以平衡式為宜。 澆注系統(tǒng)無論是平衡或非平衡布置，型腔均應與模板中心對稱。使型腔和流道的投影中心與注射機鎖模力中心重合，避免注射時產(chǎn)生附加的傾側(cè)力矩。 4.2 澆注系統(tǒng)設計 流道系統(tǒng)包括主流道、分流道以及結(jié)構(gòu)設計。 4.2.1 澆口套的設計 澆口套與定模部分裝配后，必須與分模面有一定的間隙，其間隙大約為 0.005～0.15mm，因為該處受噴嘴壓力的影響，在注射時會產(chǎn)生變形。 主澆道的設計：主澆道與注射機噴嘴在同一軸心線上 。在立式或臥式注射機用模具中，主流道垂直與分型面。 其設計要點如下： a. 主流道一般設計成圓錐形，其錐角一般為，流動性差的可取，內(nèi)壁表面粗糙度，以便于澆注系統(tǒng)凝料從其中順利的拔 出。 b. 為使塑料熔體完全進入主流道而不溢出，主流道與注射機噴嘴的對接處應做成球面凹坑。凹坑深度取。 c. 由于主流道要與高溫塑料和噴嘴反復接觸和碰撞，所以主流道部分常設計成可拆卸的主流道襯套，襯套一般選用碳素工具鋼，如T8A、T10A 等，熱處理要求。主流道襯套的結(jié)構(gòu)如下圖4.1所示，其中圖（a）結(jié)構(gòu)是將定位圈與主流道襯套做成一體，常用于小型模具；圖（b）用螺釘把定位圈與定模板連接，將主流道襯套壓住，防止主流道襯套因受熔體的反壓力而脫出；圖（c）結(jié)構(gòu)是在定位圈的下端面做出一凸臺，利用注射機的固定板把定位圈和主流道襯套壓住。主流道襯套與定模板的配合可采用。 10—定模板 12—定位圈 13—澆口套 圖4.1 主流道襯套的結(jié)構(gòu)形式 d. 為減少塑料熔體充模時的壓力損失和塑料損耗，應盡量縮短主流道的長度，一般主流道的控制在60mm以內(nèi)。為減少料流轉(zhuǎn)向時的阻力，主流道的出口應做成圓角，圓角半徑r=。主流道的出口端面應與定模分型面齊平，以免出現(xiàn)溢料 。 本次設計的澆口套的二維圖和三維圖如下圖4.2和圖4.3所示： 圖4.2 澆口套二維圖 圖4.3澆口套三維圖 主流道直徑的經(jīng)驗公式為 （4.1） 式中 ——主流道大頭直徑，mm； ——流經(jīng)主流道的熔體體積（包括各個型腔、各級分流道、主流道以及冷料穴的容積），mm； ——因熔體材料而異的常數(shù)，查手冊得PC的K=1.5。 取D=5.6mm。 噴嘴孔徑為5mm，噴嘴球面半徑為15mm 本次設計的定位圈的二維圖和三維圖下圖4.2和圖4.3所示： 圖4.4定位圈三維圖 圖4.5 定位圈二維圖 4.2.2 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)的作用是將塑料熔體順利地充滿到型腔各處，以便獲得外形輪廓清晰、內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑件。因此要求充模速度快而有序，壓力損失少，排氣條件好，澆注系統(tǒng)凝料易于與塑件分離或切除，且在塑件上留下澆口痕跡小。 在設計澆注系統(tǒng)時，首先選擇澆口的位置，流道及澆口位置的選擇應遵循以下原則。 a. 流道應盡量少彎折，表面粗糙度為R0.8 ~1.6 。 b. 應考慮到模具是一模1腔還是一模多腔，澆注系統(tǒng)應按型腔布局設計，盡量與模具中心線對稱。 c. 單型腔模具投影面積較大時，在設計澆注系統(tǒng)時，應避免在模具的單面開設澆口，不然會照成注射時模具的受力不均。 d. 設計澆注系統(tǒng)時，應考慮去除澆口方便，修正澆口時在塑件上不留痕跡。 e. 一腔多模時，應防止將大小懸殊的塑件放在同一副模具內(nèi)。 f. 在設計澆口時避免塑料熔體直接沖擊直徑型芯及嵌件，以免產(chǎn)生彎曲、折斷或移位。 g. 在滿足成型排氣良好的前提下，要選取最短的流程，這樣可以縮短填充時間。 h. 能順利的引導塑件熔體填充各個部位，并在填充過程中不致產(chǎn)生塑料熔體渦流、紊流現(xiàn)，使型腔內(nèi)的氣體順利排出模外。 i. 在成批生產(chǎn)塑件時，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，要縮短冷卻時間及成型周期。 j. 若是主流道型澆口，因主流到處有收縮現(xiàn)象，若塑件在這個部位要求精度較高時，主流道應留有加工余量或修正余量。 主流道是連接注塑機的噴嘴與分流道（或澆口）的一段通道，通常和注塑機的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時也改善料流的速度，因為要和注塑機相配，所以其尺寸與注塑機有關(guān)。 本次設計的主流道襯套如下圖，其主要參數(shù)： 錐角=6°；內(nèi)表面粗糙度Ra=0.63 ；小端直徑D=d+(0.5~1)mm=8.5mm；主流道襯套始端的球面半徑R=R+(1~2)mm=20mm；取主流道長度l=58mm；材料為碳素工具鋼T8A。 其中：d=6mm是注塑機的噴嘴口直徑，R=18mm是注塑機的噴嘴球半徑。 4.2.3 分流道與澆口 這種澆口的特性: 它在單型腔模具中，塑料熔體直接流入型腔，因而壓力損失少，進料速度快，成型比較容易，，傳遞壓力好，保壓補縮作用強，模具結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造方便。圓環(huán)形澆口中間的錐形型芯起分流作用，進料均勻，在整個圓周上取得大致相同的流速，空氣也容易順序排除，無熔接縫。分流道截面形狀有圓形、梯形、U形、半圓形及巨型等。流道長度宜短，因為長的流道不但會造成壓力損失，不利于生產(chǎn)，同時也浪費材料；但過短，產(chǎn)品的殘余應力增大，并且容易產(chǎn)生飛邊。澆道的截面積越大，壓力的損失越??；澆道的表面積越小，熱量的損失越小。用澆道的截面積和表面積的比值來表示澆道的效率，效率越高，澆道的設計越合理 。 對于壁厚小于4mm，重量在200g以下的塑件，可用下述經(jīng)驗公式確定分流道的直徑（此時算出的分流道直徑僅限于3.2～9.5mm）： (4.2) 式中 D為-分流道的直徑，mm； W為-塑件的質(zhì)量，g（此零件為23.016g）； L為-分流道的長度，mm（約為38mm）； 所以D≈4mm。 澆口尺寸的確定： 圖4.6分流道與澆口的位置關(guān)系 圖4.7分流道側(cè)視圖 圖4.8 分流道與澆口的位置關(guān)系俯視圖 4.3 澆口設計 4.3.1 澆口的類型 綜合考慮塑件的形狀及材料表面的切料點，并且可以通過一次分型得出塑件，決定該模具的分流道設在定模型板上，采用半圓形流道，且澆口采用點澆口。 本模具采用的點澆口，其優(yōu)點是澆口形狀簡單，尺寸容易準確控制，通常用于除聚碳酸脂外的所有塑膠材料。 點澆口的缺點是產(chǎn)品表面有澆口瑕疵，須切斷澆道。 4.3.2 澆口的位置 澆口的位置對塑件的質(zhì)量有極大的影響，澆口的位置選擇時應遵循如下原則： a. 澆口應開設在塑件較厚的部位，以利于熔體流動，型腔的排氣和塑料的補塑，避免塑件產(chǎn)生縮孔或表面凹陷； b. 澆口的設置應避免塑件表面產(chǎn)生熔接痕，影響塑件的外觀； c. 澆口應設置在能使型腔的各個角落同時充滿的位置； d. 澆口應設置在有利于排出型腔中的氣體的位置； e. 澆口應設計在能避免塑件表面產(chǎn)生熔接痕的部位； f. 模具的型芯細小時，澆口設計應注意不能使熔融塑料直接沖擊型芯，以免型芯被沖擊變形。 g. 澆口不要設置在塑件使用中的承受彎曲載荷和沖擊載荷的部位 。 圖4.9 點澆口形狀 5 成型零件的工作尺寸計算 模具中確定塑件幾何形狀和尺寸精度的零件稱為成型零件。成型零件包括凹模、型芯、鑲塊、成形桿和成型環(huán)等。成型過程中成型零件受到塑料熔體的高壓作用，料流的沖刷，脫模時與塑件間發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀、較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外還要求成型零件具有合理的結(jié)構(gòu)和良好的加工工藝性，具有足夠的強度、剛度和表面硬度。 圖5.1 型芯和型腔 5.1 成型零件工作尺寸的計算 在計算成型零件工作尺寸時要用到塑料的平均收縮率S。平均收縮率S的計算用到公式 (5.1) 公式中----塑料的最大收縮率； ----塑料的最小收縮率。 a. 型腔徑向尺寸的計算: (5.2) 其中，----塑件的最大尺寸； ----塑件的平均收縮率； ----塑件的公差； ----型腔的上偏差， mm 型腔的徑向尺寸如下表5.1所示 表5.1型腔的徑向尺寸 塑件基本尺寸L 塑件的公差 成型零件的上偏差 型腔的工作尺寸 16 0.28 0.093 15.8780+0.093 13 0.24 0.080 12.8920+0.080 11 0.24 0.080 10.8810+0.080 9 0.2 0.067 8.9000+0.067 8 0.2 0.067 7.8940+0.067 33 0.42 0.140 32.8670+0.140 7 0.2 0.067 6.8890+0.067 2 0.16 0.053 1.8910+0.053 3 0.16 0.053 2.8970+0.053 6 0.18 0.06 5.8980+0.060 b. 型腔深度尺寸的計算: 其中,----塑件的最大高度； (5.3) ----塑件的平均收縮率； ----塑件的公差； ----型腔的上偏差， 型腔深度尺寸如下表5.2所示 mm 表5.2 型腔深度尺寸 塑件基本尺寸L 塑件的公差 成型零件的上偏差 型腔深度尺寸 6 0.18 0.060 5.8860+0.060 15 0.28 0.093 14.8960+0.093 17.5 0.28 0.093 17.4100+0.093 20.6 0.32 0.107 20.50000.107 7 0.20 0.067 6.9050+0.067 42 0.48 0.160 419110+0.160 49.3 0.48 0.160 49.2510+0.160 40 0.42 0.140 39.9400+0.140 8 0.2 0.067 7.9110+0.067 7.3 0.2 0.067 7.2070+0.067 3.1 0.18 0.060 2.9970+0.060 14.3 0.28 0.093 14.1920+0.093 表（5-2） 其中 通過所計算的型腔公差與國家標準公差等級比較，型腔按IT10級制造。型腔的二維圖和三維圖如下圖5.1和5.2所示。 c. 型芯徑向尺寸的計算: (5.4) 其中，----塑件的最大尺寸； ----塑件的平均收縮率； ----塑件的公差； ----型腔的上偏差， 型芯的工作尺寸如下表5.3所示 塑件基本尺寸L 塑件的公差 成型零件的上偏差 型腔深度尺寸 8 0.2 0.067 8.1940-0.067 2 0.16 0.053 2.1310_0.053 17 0.28 0.093 17.3040_0.093 4 0.18 0.060 4.1570_0.060 6 0.18 0.060 6.1680_0.060 14 0.24 0.080 14.2570_0.080 12 0.24 0.080 12.2460_0.080 21 0.32 0.107 21.3560_0.107 29 0.36 0.120 29.4300_0.120 31 0.42 0.140 31.4860_0.140 35 0.42 0140 35.5080_0.140 3 0.16 0.053 3.1370_0.053 23 0.32 0.107 23.3670_0.107 表5.3型芯徑向尺寸 mm d. 型芯高度尺寸的計算: (5.5) 其中,----塑件的最大高度； ----塑件的平均收縮率； ----塑件的公差； ----型腔的上偏差， 型芯的深度尺寸如下表5.4所示： 表5.4型芯深度尺寸 mm 塑件基本尺寸L 塑件的公差 成型零件的上偏差 型芯深度尺寸 31 0.42 0.140 31.4510—0.140 3.9 0.18 0.060 4.0410—0.060 1 0.16 0.053 1.1120—0.053 13 0.24 0.080 13.2320—0.080 16 0.28 0.093 16.2750—0.093 5 0.18 0.060 5.1480—0.060 4 0.18 0.060 4.1420—0.060 7 0.20 0.067 7.1720—0.067 3 0.16 0.053 3.1230—0.053 2 0.16 0.053 2.1180—0.053 15.7 0.28 0.093 15.9730—0.093 18 0.28 0.093 18.2860—0.093 20 0.32 0.107 20.3230—0.107 10.5 0.24 0.080 10.7180—0.080 6.8 0.2 0.067 6.9710—0.067 33 0.42 0.140 33.4620—0.140 其中 通過所計算的型腔公差與國家標準公差等級比較，型腔按IT10級制造。 6 成型零件結(jié)構(gòu)設計 傳統(tǒng)的成型零件設計方法一般為根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)及精度尺寸，并考慮塑料收縮率，計算出成型零件的工作尺寸，這種方法有以下幾個缺點： a. 自由曲面的設計比較難； b. 曲面的尺寸不易表達清楚； c. 計算量大，設計效率低。 為了克服以上缺點，本次設計中采用了目前在模具設計制造行業(yè)具有領(lǐng)先地位的PRO/ENGINEER設計軟件進行成型零部件的設計 。 6.1 PRO/E中的模具模塊設計 a.利用PRO/ENGINEER內(nèi)置的模具設計模塊進行設計一般有以下幾步： (1) 在設計的塑件外層生成一個大小合理的胚料，胚料即以后生成的凹模凸模的大?。? (2) 用parting surf命令設計出分模面（包括主分模面及側(cè)型芯分模面）； b.模具開模動作模擬: 在分模面設計完成之后，可由分模面和坯料自動生成模具體積快和型腔，并進一步生成模具模仁及澆注件。在此基礎(chǔ)上，就可以對分模設計進行相應的檢測，如倒勾檢測、拔模斜度檢測等等，并可簡單的模擬模具開模動作。 開模圖如下所示： 圖6.1開模 6.1.1 凹模結(jié)構(gòu)設計 凹模是成型塑件外表面的部件，凹模按其結(jié)構(gòu)不同可分為整體式和組合式兩大類，而組合式又可分為嵌入式組合、鑲拼式組合及瓣合式等。 a. 整體式凹模 由一整塊金屬加工而成，其特點是牢固，不易變形，因此對于形狀簡單，容易制造或形狀雖然比較復雜，但?？梢圆捎梅滦螜C等殊須加工方法加工的場合是適宜的。 一般此類成型零件都是在淬硬后在進行加工，所以整體結(jié)構(gòu)的模具采用電火花成型加工為主、銑削加工、磨削加工、電火花線切割為輔的加工方法，并且在先進的型腔加工機床還未普遍應用之前，整體式型腔一般只用在形狀簡單的小形塑件的成型。 b. 組合式凹模 組合式型腔是由兩個以上零件組合而成的。這種型腔改善了加工工藝性，減少了熱處理變形，節(jié)約了模具貴重材料，但結(jié)構(gòu)較復雜，裝配比較麻煩，塑件制品表面可能留有鑲拼痕跡，組合后的型腔牢固性較差。因此，這種型腔主要用于形狀復雜的塑料制品的成型。 當塑件較小，形狀較為復雜式，并且一模一腔成型時，采用嵌入式組合型腔是較為合理的選擇，故此例選用的凹模形式即為整體鑲嵌式，固定方式采用支撐板固定，其結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖6.2 定模 6.1.2 凸模結(jié)構(gòu)設計 凸模設計的方法與凹模設計方法基本一樣，由塑件的結(jié)構(gòu)形式可知，凸模也采用局部鑲嵌形式，考慮定模部分無支撐板，故鑲塊的固定形式不同于凹模鑲塊，而采用內(nèi)六角圓柱螺釘固定： 圖6.3 動模 7 導向機構(gòu)設計 7.1導向機構(gòu) 導向機構(gòu)對于塑料模具是必不可少的部件，因為模具在閉合時有一定的方向和位置，所以必須設有導向機構(gòu) 導向機構(gòu)的主要作用一般包括定位、導向、承受一定側(cè)壓等。 在對導柱結(jié)構(gòu)設計時，必須考慮以下要求： a.長度 導柱的長度必須比凸模端面要高出6~8毫米。以免導柱未導正方向而凸模先進入型腔與其相碰而損壞。 b.形狀 導柱的端部做成錐形或球形的先導部分，使導柱能順利進入導柱孔。 c.材料 導柱應具有硬而耐磨的表面、堅韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此，多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理。或碳素工具鋼（T8、T10）經(jīng)淬火處理硬度HRC50~55，導柱滑動部位按需要可設油槽。 e.光潔度 配合部分光潔度要求7級，此外，導柱的選擇還應跟椐模架來確定 。 7.1.1 導柱 本設計所選用的模座為[點 AY 2530 A25 B40 SB63] (注點表示點澆口模座，AY表示模座系例2530表示模座的寬度及長度尺寸,A25表示上模板高度即母模板厚度B40表示下模板及公模板厚度SB63表示墊腳高度)，查《使用模具技術(shù)手冊》，得導柱直徑為Φ30mm，結(jié)構(gòu)選取帶臺肩導柱形式，導柱安裝在定模座板，考慮其它模板厚度，確定其結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖7.1 導柱二維圖 圖7.2 導柱三維圖 7.1.2 導套 結(jié)構(gòu)：導套的選擇應根據(jù)模板的厚度來確定，本設計在脫澆道板、中間板和動模板上各設置一導套，典型的導套可分為直導套合帶頭導套，直導套結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，用于簡單模具或?qū)缀竺鏇]有墊板的場合，帶頭導套結(jié)構(gòu)較復雜，用于精度較高的場合，本設計除分流道推板上的導套采用直導套外，其它均采用帶頭導套形式，其具體結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖7.3 導套二維圖 圖7.4導套三維圖