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畢業(yè)設計說明書 論文 2009 年 6 月 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 中 文 摘 要 本論文根據工程實際的需要完成豎笛頭部的注射模具設計 在設計中采用 ABS 材料注射而成型 成型方式為一模兩腔 該論文具體分析了產品的工藝性 確定了所采用塑料的工藝參數和所采用的成型設備 確定了模具制作的總體方案 分析并解決了模具的總體結構和各工作部分的具體結構 并進行了一些必要的尺 寸計算和強度的校核 該論文還對分型面 澆注系統和脫模機構進行了分析設計 完成了模具工程圖設計 最后進行了主要零件加工工藝設計 關鍵詞 注射模 成型 工藝性 設計 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 外 文 摘 要 Title Injection Mold Design clarinet note head Abstract In this paper the actual needs in accordance with the completion of the project head clarinet injection mold design In the design of ABS material used in injection molding For forming a two cavity mold The paper detailed analysis of the product process Identified by the use of plastics and the process parameters used in the molding equipment Produced by the mold to determine the overall program Analysis and address the overall structure of the mold and the work of some of the specific structure of And a number of the necessary size and strength check calculation The paper also surface gating system and the release of the analysis and design agencies to complete the mold design engineering drawings and finally carried out the design of the main parts processing technology Keywords Injects the mold Formation Technology capability Design 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 頁 共 頁 目 錄 1 引言 1 1 1 模具的現狀及國內外發(fā)展趨勢 1 1 2 塑料注射模具的設計步驟 4 1 3 課程任務要求 6 2 方案分析與設計 7 3 豎笛頭部注射模的詳細設計 8 3 1 塑料注射成型機的選擇 8 3 2 力的計算與校核 11 3 3 分型面的選擇 14 3 4 澆注系統的設計 15 3 5 成型零件和模體的設計 20 3 6 側抽芯機構的設計 23 3 7 脫出機構的設計 24 3 8 導向機構的設計 27 3 9 溫度調節(jié)系統的設計 28 4 加工工藝的設計 31 4 1 坯料的確定 31 4 2 模板的平面加工 31 4 3 孔及孔系的加工 31 4 4 成型零件加工 32 5 型腔常用加工設備及方法 33 5 1 型腔的普通加工方法及設備 33 5 2 型腔的特種加工方法 34 結束語 35 致謝 36 參考文獻 37 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 1 頁 共 39 頁 1 引言 1 1 模具工業(yè)的現狀及國內外發(fā)展趨勢 1 1 1 國外模具技術發(fā)展趨勢及應用 模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎產業(yè) 是技術成果轉化的基礎 同時本身又是 高新技術產業(yè)的重要領域 在歐美等工業(yè)發(fā)達國家被稱為 點鐵成金 的 磁力工 業(yè) 美國工業(yè)界認為 模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石 德國則認為是所有工業(yè)中的 關鍵工業(yè) 日本模具協會也認為 模具是促進社會繁榮富裕的動力 同時也是 整個工業(yè)發(fā)展的秘密 是 進入富裕社會的原動力 日本模具產業(yè)年產值達到 13000 億日元 遠遠超過日本機床總產值 9000 億日元 如今 世界模具工業(yè)的發(fā)展 甚至已超過了新興的電子工業(yè) 1 CAD CAM CAE 技術的應用 在歐美 CAD CAM CAE 已成為塑模企業(yè)普遍應用的技術 在 CAD 的應用方面已經 超越了甩掉圖板 二維繪圖的初級階段 目前 3D 設計已達到了 70 89 Pro E UG CI 以 TRON 等軟件的應用很普遍 應用這些軟件不僅可完成 2D 設計 同時也獲得 3D 模型 為 NC 編程和 CAD CAM 的集成提供了保證 應用 3D 設 計 還在設計時進行裝配干涉的檢查 以保證設計和工藝的合理性 在歐美的塑模 企業(yè)中 為了提高 CAD 技術的效率 塑模標準件的采用率一般在 80 以上 1 2 激光技術的應用日益受到重視 激光技術在模具制造中的應用主要是在快速成形與一些特殊模具的加工兩個方 面 快速成形是根據CAD 的數據 不借助任何機械加工工具 通過逐層增加材料的方 法 如聚合 粘結 燒結等 快速制造出零件原型或零件實物 故也稱快速原形制造 縮寫為PRM 技術 快速成形技術主要有立體光固造型 SLA 選擇性激光燒結 SLS 分 層實體制造 LOM 等 該技術將CAD 技術 激光技術 CNC 技術 材料加工和材料 科學技術有機地結合起來 給模具制造業(yè)帶來了根本性的變革 2 與傳統的模具設計 制造相比 它能比數控加工更快 更方便地設計并制造出各種復雜的原型 使模具的 制造成本和生產周期減少1 2 明顯提高生產率 國內的一些大型企業(yè)集團 如海爾 春蘭和科龍等公司已經應用激光快速成形于新產品開發(fā)等方面 并取得顯著的經濟效 益 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 2 頁 共 39 頁 3 先進的模具材料 隨著模具工作條件的日益苛刻 對模具的質量 特別是鋼的純凈度 等向性的 水平提出了更高的要求 為達此目的 國外普遍采用電爐外精煉工藝生產純凈度高 的模具鋼 對于大截面鍛壓模塊和大型的鋼材規(guī)定采用真空處理 對于純凈度要求 更高的模具鋼 大部分采用電渣重熔 以進一步提高鋼的純凈度 致密度 等向性 和均勻性 減少偏析 因此 模具鋼的質量有了較大提高 為了加強競爭力量 適 應經濟全球化的發(fā)展趨勢 國外模具鋼的生產從分散趨向于集中 并多家公司進行 跨國合并 為了更好地進行競爭 這些公司都建成了完善的技術先進的模具鋼生產 線和模具鋼科學研究基地 形成幾個世界著名的工模具生產和科研中心 以滿足迅 速發(fā)展的模具工業(yè) 1 1 2 國內模具技術發(fā)展呈現五大特點 2008 年 國民經濟繼續(xù)快速增長 裝備制造業(yè)發(fā)展態(tài)勢良好 國際模具市場大 環(huán)境得到改善 有力地促進了中國塑料模具業(yè)發(fā)展 綜合各方面情況 2008 年中國 塑料模具業(yè)發(fā)展呈現五大特點 1 技術水平明顯提高 隨著汽車業(yè)繼續(xù)高速發(fā)展 2008 年進入汽車領域的模具企業(yè)及產品比上年大幅 增加 同時 汽車對模具不斷提出更高的要求 促使模具技術水平不斷提高 此外 出口大幅增長 也帶動了國產模具技術水平不斷提高 因為出口模具水平往往比內 銷產品要求更高 2008 年國產模具水平得到明顯提高 主要表現在 級進模水平提 高較快 大型級進模長度已超過 3 米 精密級進模已可與 2000 次 分高速沖床匹配 熱流道模具和氣輔模具方面 有的已達到國際水平 在 CAD CAM 技術得到普及的同 時 CAE 技術應用越來越廣 CAD CAE CAM 一體化技術得到進一步發(fā)展 并取得較好 成果 模具新結構 新品種 新工藝 新材料的創(chuàng)新成果不斷涌現 專利數量增多 一批比往年數量更多 水平更高的模具被中國模具工業(yè)協會技術委員會評審專家組 推薦為國家級新產品等 2 2 信息化管理富有成效 2008 年 信息化管理不但被許多模具企業(yè)提到議事日程 而且得到實施 已經 有企業(yè)從中受益 在實施過程中 國內外有關軟件同臺競技 二次開發(fā)富有成果 數據庫日漸豐富 通過實施企業(yè)信息化管理 國產模具生產周期縮短了 生產效率 提高了 企業(yè)效益增加了 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 3 頁 共 39 頁 3 投資熱情高漲 集群化初步顯現 2008 年 市場產需兩旺及良好的發(fā)展前景 使許多企業(yè)家和投資者紛紛投資模 具業(yè) 其中外資和民資仍是主流 而且投資熱情普遍高漲 較大的技改項目和新建 項目在這一年不斷出現 由于集群化生產具有方便協作 降低成本 擴大市場 利 于交流等特點 以及可享受較為優(yōu)惠的政策 因此 2006 年這一生產方式得到進一步 發(fā)展 現在已具有相當規(guī)模的模具城 或模具園區(qū) 集聚生產基地等 全國已有十 來個 正在建設 籌建或規(guī)劃建設的還有十多個 除集群化生產外 有些地方還在 發(fā)展模具聯合體及虛擬制造 這些也有類似于集群化生產的一些優(yōu)點 4 品牌建設得到重視 由于模具的從屬性和對特殊用戶的依賴性 品牌在模具特別是塑料模具業(yè)長期 不被重視 但隨著市場經濟發(fā)展 模具業(yè)品牌建設在 2008 年受到越來越多企業(yè)的重 視 據了解 全國已有 10 個左右的省市級馳名 著名 模具商標和品牌 個別模具 企業(yè)已在申報全國著名商標 更多的企業(yè)在 2008 年啟動了品牌建設工作 除了品牌 建設外 集體地標式品牌 例如余姚模具等 也在 2008 年顯示出優(yōu)越性 隨著質量 管理工作不斷深入和環(huán)保日顯重要 2006 年又有一大批模具企業(yè)通過了 ISO9000 國 際質量體系認證及 ISO14000 環(huán)境管理體系認證 5 人才培訓力度加大 鑒于模具業(yè)普遍缺乏人才 特別是缺乏中高級人才 2008 年各地辦學和培訓工 作備受重視 學校 培訓點 企業(yè)三方力量都加大了培訓力度 學校增設模具專業(yè) 并擴招 培訓點明顯增加 并盡量多招學員 企業(yè)自身或采取廠校結合方式加強對 在職職工的培訓 都收到了良好效果 國家有關部門針對模具人才缺乏的現狀 開 始研究開展模具人才遠程培訓事宜 模具設計師成為國家認可的一個新工種 3 綜合看 中國塑料模具業(yè)經過 2008 年高速運行 盡管生產總量和水平得到了較 快提高 但仍舊滿足不了市場需求 一方面高端產品仍大量進口 另一方面國內競 爭加劇 國內模具業(yè)高端市場面臨進口貨和外資企業(yè)的強大壓力 而中低端市場是 民企之間的劇烈競爭 有的已變成互相壓價的無序競爭 隨著汽車 電子等模具使 用大戶高速發(fā)展 中國模具工業(yè)協會預測 2009 年中國塑料模具業(yè)仍將產銷兩旺 持續(xù)高速發(fā)展 模具產量 質量和技術水平將進一步提高 在這種情況下 企業(yè)如 何提高自身產品的技術含量 從而在競爭中贏得先機尤為重要 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 4 頁 共 39 頁 1 2 塑料注射模具的設計步驟 1 2 1 塑料件的工藝性分析 本課題是對豎笛頭部的注射模設計 首先對豎笛頭部進行觀察并進行測繪 如 圖 1 1 尺寸大都是估算值 無特殊要求 尺寸公差按 IT8 級精度查取 看塑件的結 構是否滿足塑件結構的工藝性能 圖 1 1 工件圖三維圖 1 2 2 豎笛頭部材料的選擇 塑料材料的相對密度在 0 83g cm3 2 2 g cm3范圍內 在眾多的材料中只有比 木材的相當密度稍高 且在各種的材料中 塑料材料具有最高的比強度 甚至比特 種合金鋁還要高 塑料還具有很好的絕緣性 防震 隔熱 隔音性能 4 豎笛頭部選擇的材料為丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 ABS ABS 工程塑料一 般是不透明的 外觀呈淺象牙色 無毒 無味 兼有韌 硬 剛的特性 他密度小 耐熱氧化性能好 ABS 成型工藝性好 生產效率高 且價格便宜 表 2 1 ABS 成型的條件 預熱和干燥 溫度 t 80 100 時間 h 1 2 料筒溫度 t 后段 160 180 中段 180 200 前段 200 220 模具溫度 80 90 注射壓力 70 100 成型時間 注射時間 20 60 高壓時間 0 3 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 5 頁 共 39 頁 冷卻時間 20 90 預熱和干燥 總周期 50 160 1 2 3 繪制模具裝配草圖 模具裝配圖的設計應先從繪制裝配圖入手 根據塑件的具體情況 經過認真考 慮 比較 初步確定出各部分的結構情況 最大限度地滿足塑件的技術要求和模具 的合理工藝性 1 確定分型面和澆口位置及結構形式 確定模具的分型面和澆口的位置是模具設計中的重要環(huán)節(jié) 選擇分型面應根據 塑料的幾何形狀 尺寸精度要求 兼顧其澆口形式 脫模方式 嵌件位置以及排氣 條件 易清除飛邊 便于加工等諸因素 通盤考慮 澆口位置則是在保證塑件表面不受損傷的前提下 確定澆口主流道和分流道冷 料穴的位置形狀 大小及排氣方法等 使注射時物料流暢 易于成型 且易于清除 澆注塑料 2 確定成型零件的結構形式及安裝方法 成型結構簡式注射成型的核心部位 它直接影響塑件質量 加工的難易程度 選擇合理的成型位置 結構現狀形式 就是能使成型結構簡在現有設備狀況下 基 本滿足技術上的需要 易于加工 易于修改維修和更換 3 選擇成型設備 模具與注射機必須配套使用 根據塑件的具體情況 選擇注射機并進行模具設 計 成型設備有兩個重要參數 一是理論注射容量 另一個是在于注射方向相垂直 的最大投影面積 根據這兩個參數及可選用合適的成型設備 在選用時 成型設備 的兩個參數應略大于這個模具所用塑料的體積以及他的投影面積 只有這樣才能順 利成型 5 其次還應注意以下幾點 測算核實模板所受注射壓力應小于注射機的鎖模力 模具的閉合高度應在注射機的最大閉合高度和最小高度之間 模體外形尺寸能從注射機的拉桿空間安裝 應了解注射機的定位孔直徑 噴嘴孔徑及噴嘴球半徑尺寸 使模具與之配套 模具采用的頂出方式應適應注射機的頂出方式和頂出距離 注射機的模板行程應滿 足在開模時能去除塑件時所需要的距離 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 6 頁 共 39 頁 4 塑件側壁凹凸槽結構的處置方法 根據塑件側壁凹凸槽選擇合適的側抽機構 5 脫模機構的確定 定模動模分型后 側抽芯也完成了抽芯動作 塑件落在動模上 且垂直面上已 完全清除了平行方向上的障礙 折實頂出機構在注射機頂桿的驅動下將成型塑件從 動模中頂出 6 確定溫度調節(jié)方式 為了取得較好的冷卻效果 對冷卻回路應由良好的布局 如冷卻回路的位置 尺寸形狀等 并預先考慮流出足夠的冷卻水路的安裝空間 7 確定主要結構件的尺寸 通過以上問題的初步確定 即可勾畫出模體的輪廓 這時應確定導向機構的導 柱及頂出系統的復位以及必要的先復位等的結構形式和安裝位置 以及各組合部分 的連接形式及所必須的支承板 支承塊等 5 1 2 4 對零件進行造型設計并繪制工程圖 裝配草圖繪制完成后 就應開始對各零件做詳細的造型設計 工程圖盡量按 1 1 的比例畫出 因為這樣比較直觀 容易發(fā)現問題 如果需要放大或縮小 必須嚴格 按比例畫出 按制圖規(guī)劃 正確標出尺寸 公差 行位公差其表面粗糙度等 最后 對模具進行裝配并繪制裝配圖 編寫設計說明書 主要零件繪制完成 對裝配草圖的自我檢驗和審定 即已存在的問題會充分暴露出來 經過改正修訂后 描清并正式編號 標出模體的外輪廓尺寸以及模具的定位和安裝尺寸 1 3 課程任務要求 本課題是豎笛頭部注射模的設計 要求對塑件進行測繪 并完成其 CAD 三維造 型設計 豎笛頭部注射模要求一模兩腔 完成該注射模具裝配圖設計 全部零件圖 紙設計 模具成型零件 CAD 三維造型設計 以及完成該注射模具的制造工藝設計 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 7 頁 共 39 頁 2 方案分析與設計 根據塑件的結構特點 成型模具可采用上下蓋和哈夫兩種成型結構 綜合考慮 后我采用哈夫成型結構 根據查找的各方面資料 5 初步確定可以通過斜導柱將哈 夫塊分開 再通過推板將零件推出 具體方案如圖 2 1 示 開模時 模具沿 面 開始分型 哈夫塊沿斜導柱向外移動 直至分開 動模上的推件桿推動推件板 使 工件從型芯脫離 從而達到工件脫模的效果 1 澆口套 3 鎖緊塊 4 型芯 5 動模推件板 9 斜導柱 10 頂桿 圖 2 1 裝配圖 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 8 頁 共 39 頁 3 豎笛頭部注射模具的詳細設計 3 1 塑料注射成型機的選擇 3 1 1 注射成型機的分類 1 注射機按外形特征可分為立式 臥式 直角式三種 13 a 立式注射機 它的注射裝置與合模機構都在同一豎直線上 優(yōu)點 占地少 模具拆裝方便 易于安放嵌件 缺點 重心高 加料困難 容積較小 b 臥式注射機 目前使用最廣泛的注射成型機械 它的注射裝置與合模裝置 方向在同一水平線上橫臥安裝 優(yōu)點 重心低 操作及維修方便 塑件可自行脫落 易實現自動化 缺點 模具安裝麻煩 嵌件安放不穩(wěn) 機器占地較大 c 角式注射機 它的注射裝置與合模裝置方向呈垂直排列 優(yōu)點 缺點介于 立式注射機和臥式注射機之間 特別適用于成形中心不允許有澆口痕跡的平面塑件 2 注射機按塑料在料筒的塑化方式不同可分為柱塞式注射機和螺桿式注射機 a 柱塞式注射機 注射柱塞直徑為20mm 100mm的金屬圓桿 當其后退時物料 自料斗定量地落入料筒內 柱塞前進 原料通過料筒與分流梭的腔內 將塑料分成 薄片 均勻加熱 并在剪切作用下塑料進一步混合和塑化 并完成注射 多為立式 注射機 注射量小于30g 60g 不易成形流動性差 熱敏性強的塑料 b 螺桿式注射機 螺桿在料筒內旋轉時 將料斗內的塑料卷人 逐漸壓實 排氣和塑化 將塑料熔體推向料筒的前端 積存在料筒頂部和噴嘴之間 螺桿本身 受熔體的壓力而緩慢后退 當積存的熔體達到預定的注射量時 螺桿停止轉動 在 液壓缸的推動下 將熔體注入模具 臥式注射機多為螺桿式 3 1 2 塑料注射機通用的主要裝置組成 1 注射裝置 它的主要作用是使固態(tài)的塑料均勻的塑化成熔融狀態(tài) 并以足 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 9 頁 共 39 頁 夠的壓力和速度將融料注入模腔中 它的主要部件有 料筒 料筒加熱器 料斗 計量裝置 螺桿 螺桿的驅動裝置 噴嘴及其驅動裝置 2 合模機構 它的主要作用是保證成型模具有可靠的開合動作 因為在注射 過程中進入模腔中的融料有較高的壓力 這就要求合模裝置給予模具足夠的夾緊力 即鎖模力 防止模具在融料高壓力下推開 它的主要部件有 機架 定動模板 拉 桿 合模油缸及肘節(jié) 3 頂出裝置 它的作用在開模到一定距離后 驅動模具的頂出裝置 將部件 從模具中頂出 4 機械和液壓傳動及電氣控制系統 注射成型是塑料塑化 模具閉合 壓力 溫度調節(jié) 注射入模 保壓 制品固化定型 開模 頂出塑件等多道工序連續(xù)準確 的發(fā)生過程 這些連續(xù)動作都是由機械和液壓傳動及電氣控制的 工作前 模具分別安裝在動模及定模上 注射模的動模板 定模板應分別與注 射機動模板 定模板上的螺孔相適應 模具在注射機上的安裝方法通常有螺栓固定 和壓板固定兩種 塑件從模具中取出時所需的開模距離必須小于注射機的最大開模距離 否則塑 件無法從模具中取出 開模距離一般可分為兩種情況 一是當注射機采用液壓機械聯 合作用的鎖模機構時 最大開模行程由連桿機構的最大行程決定 并不受模具厚度 的影響即注射機最大開模行程與模具厚度無關 二是當注射機采用液壓機械聯合作 用的鎖模機構時 最大開模行程由連桿機構的最大行程決定 并受模具厚度的影響 即注射機最大開模行程與模具厚度有關 13 3 1 3 注射成型機的計算 1 注射容量 國產標準注射機的標準規(guī)定 以注射機注射 ABS 時在對空注射條件下 注射機 螺桿或柱塞做一次最大行程所能達到的最大容量 由于 ABS 的密度為 1 03 1 07 即 它的單位容量與單位質量向近 所以在目前實際中為便于計算 有時還沿用過去的 習慣 通常也用其質量可作粗略計量 注射容量是選擇注射機的重要參數 它在一定程度上反映了注射機的注射能力 標志著注射機能成型最大體積的塑料制品 確定了單個塑件的體積 質量 和?？讛盗烤涂梢源篌w上計算出多模塑件的總 體積 再加上澆注系統中主流道 分流道 澆口 冷井的體積 即是一模塑料的總 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 10 頁 共 39 頁 體積 Vm Vm 0 8Vz 式中 Vm 成型零件與澆注系統體積總和 cm 3 Vm 注射機最大注射容量 cm 3 估算 Vm 3 14 1 5 2 0 92 12 1 54 71cm 3 2 最大成型面積 最大注射面積是指塑料在模具在分型面上所允許成型的最大投影面積 也就是 說在模具設計時 布局在模具分型面上的塑件及澆注系統的投影面積 S 只能小于這 個數據時才能正?？煽康淖⑸?S 2 3 14 1 5 2 0 92 33 34 42 38cm 2 式中 S 塑料在模具分型面上允許成型的投影面積 3 模具的閉合高度 注射機動壓板的最大的行程和壓板間最大和最小間距是一個固定的參數 它決 定著所能安裝的模具的閉合高度 對于所用的注射機來說 注射模的閉合高度必須 符合下列的要求 H 小 H H 大 式中 H 小 注射機允許的最小厚度 mm H 小 注射機的實際閉合高度 mm H 小 注射機允許的最大厚度 mm H 15 45 115 20 30 35 160 20 440mm 4 模具的頂出 注射機的頂出裝置通常有中心頂桿頂出 兩側頂桿頂出以及液壓頂出幾種形式 應在動模座板與注射機頂出位置相對的位置上 設置稍大于注射機頂桿的通孔 以 便于注射機頂桿通過 5 定位環(huán)和澆口套 定位環(huán)是將定模部分裝入注射機定壓板的定位對中位置 應與注射機的定位孔 采取動配合的連接形式 以保證模具體對中 6 模具的截面尺寸 可安裝的注射模具外形最大尺寸取決于注射機的壓板尺寸和拉桿的間距 因為 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 11 頁 共 39 頁 此注射模的最長的邊不應超過壓板尺寸 而模具的最短邊應小于拉桿間距 才能將 注射模裝入注射機 并應留有固定模體的壓緊空間 同時 注射模動 定模上的緊 固螺栓孔 也應與注射機壓板上的標準螺孔一致 14 綜合考慮上述條件 注射機選擇 XS ZY 1000 型號 表 3 1 注塑機的部分主要技術參數 額定注射量 1000 螺桿 柱塞 直徑 mm 85 注射壓力 MPa 121 注射行程 mm 260 注塑方式 螺桿式 鎖模力 kN 4500 最大開合模行程 mm 700 模具最大厚度 mm 750 噴嘴圓弧半徑 mm 18 噴嘴直徑 mm 7 5 最小模具厚度 300 3 2 力的計算與校核 3 2 1 鎖模力的校核 鎖模力為注射機鎖模裝置用于夾緊模具的力 所選注射機的鎖模力必須大于由 于高壓熔體注入模腔而產生的脹模力 此脹模力等于塑件和流道系統在分型面上的 投影面積與型腔壓力的乘積 即 3 1 10APF 式中 F 鎖模力 kN p 型腔壓力 MPa A 塑件及流道系統在分型面上的投影面積 已知型腔壓力為 145MPa 澆注系統的投影面積為 1 倍的塑件投影面積 塑件及 流道系統在分型面上的投影面積為 3 2 SrRnA 2 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 12 頁 共 39 頁 式中 S 流道系統在分型面上的投影面積 n 模腔數 則 A 2 3 14 15 2 92 3334 4238mm 2 即 p A 1000 145 4238 1000 614 5kN 3500kN 所以鎖模力符合要求 3 2 2 開模行程的校核 開模取出塑件所需的開模距離必須小于注塑機的最大開模行程 對于液壓 機械 式鎖模機構注塑機 其最大開模行程由注塑機曲肘機構的最大行程決定 與模具厚 度無關 單分型面注射模 其開模行程按下式校核 5 10 3 3 21HS 式中 S 注塑機的最大開模行程 移動模板臺面行程 H 1 塑件脫出距離 H 2 包括流道凝料在內的塑件高度 已知 H 1 125 H 2 440 所以 H 1 H2 5 10 13 50 5 10 570 又由于 XS ZY 1000 臥式注塑機的移模行程為 700 570 700 所以開模行程也符合要求 3 2 3 脫模阻力的計算 因為塑件的壁厚為 6 型芯半徑為 9 所以塑件的壁厚與型芯半徑之比為 9 6 1 5 而 1 5 10 所以可以看作是厚壁殼體形塑件 又由于塑件的斷面為圓環(huán)形 3 4 CosKrhEQcpf 2 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 13 頁 共 39 頁 式中 E 塑料的拉伸模量 MPa 塑料成型平均收縮率 t 塑料的平均壁厚 h 塑料包容型芯的長度 塑料的泊松比 脫模斜度 塑料側面與脫模方向之夾角 塑料與鋼材之間的摩擦因數 B 塑件再與開模方向垂直的平面上的投影面積 當塑件底部有 通孔時 B 項應為零 由 和 決定的無因次數 可由下式計算fK 3 5 CosfSinifCosf 1 3 6 s2 2 已知 E 1 910 1 980 10 MPa 0 006 t 6 h 121 0 3 1 0 4 B O 0 4 1 0 0 4fK 6 1 6 1 5 1 35 5 12 12387N35 104 026943 cQ 3 2 4 脫模力的計算 脫模力 由兩部分組成 即e 3 7 ebCQ 式中 制品對型芯包緊的脫模阻力 N CQ 使得封閉殼體脫?？朔恼婵瘴?N 0 1A 這里 0 1 的單b bb 位為 MPa A 為型芯的橫截面面積 mm2 12387 0 1 14930 4NeQ 290 3 2 5 抽拔力的計算 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 14 頁 共 39 頁 對于截面為圓形或矩形的型芯 其抽拔力是由于塑件收縮包緊型芯造成的 抽 拔力可應用計算脫模力的公式進行計算 設塑件各向收縮率均為 圓筒壁內應力為 3 8 1 2E 式中 E 塑件彈性模量 MPa 平均收縮率 塑件泊松比 N1721 總軸向力為 3 9 14 2dDEF 式中 D d 塑件圓筒部分的外徑與內徑 F 1922N 當滑塊數為 2 每個滑塊兩端由軸向力產生的摩擦阻力為 3 10 142 2dDfEFfQ 式中 f 塑料對鋼的摩擦因素 Q 775N 3 3 分型面的選擇 3 3 1 分型面的基本形式 分型面的形式由塑料的具體情況而定 但大體上有平面式分型面 階梯式分型 面 斜面式分型面 曲面式分型面 15 3 3 2 分型面選擇的基本原則 選擇分型面的基本原則 1 盡量使塑件開模時留在動模一側 2 分型面應有利于排氣 3 保證塑件外觀質量要求 4 有利于塑件分型和抽芯動作 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 15 頁 共 39 頁 5 有利于塑件脫模 6 考慮側向分型面與主分型面的協調 3 3 3 分型面的選擇 按塑件結構與哈夫分型結構得到分型面如下圖 圖 3 1 分型面 I I 3 4 澆注系統的設計 3 4 1 注射模具澆注系統的組成 模具的澆注系統包括主流道 分流道 澆口及冷料穴 它是將熔融的塑料從注 射機噴嘴進入模具型腔所經的通道 在設計澆注系統之前必須確定塑件成型位置 可以采用一模多腔 澆注系統的設計是注塑模具設計的一個重要的環(huán)節(jié) 它對注塑 成型周期和塑件質量 如外觀 物理性能 尺寸精度 都有直接的影響 設計時必 須按如下原則 1 型腔布置和澆口開設部位力求對稱 防止模具承受偏載而造成溢料現象 2 型腔和澆口的排列要盡可能地減少模具外形尺寸 3 系統流道應盡可能短 斷面尺寸適當 太小則壓力及熱量損失大 太大則 塑料耗費大 盡量減少彎折 表面粗糙度要低 以使熱量及壓力損失盡可能小 4 對多型腔應盡可能使塑料熔體在同一時間內進入各個型腔的深處及角落 及分流道盡可能平衡布置 5 滿足型腔充滿的前提下 澆注系統容積盡量小 以減少塑料的耗量 6 澆口位置要適當 盡量避免沖擊嵌件和細小型芯 防止型芯變形澆口的殘 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 16 頁 共 39 頁 痕不應影響塑件的外觀 7 合理設計冷卻穴 圖 3 2 澆注系統 3 4 2 注射模具主流道的設計 1 主流道的設計 主流道是塑料熔體進入模具型腔是最先經過的部位 它將注塑機噴嘴注出的塑 料熔體導入分流道或型腔 其形狀為圓錐形 便于熔體順利的向前流動 開模時主 流道凝料又能順利拉出來 主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動速度和充模時 間 由于主流道要與高溫塑料和注塑機噴嘴反復接觸和碰撞 通常不直接開在定模 上 而是將它單獨設計成主流道套鑲入定模板內 主流道套通常又高碳工具鋼制造 并熱處理淬硬 塑件外表面不許有澆口痕 又考慮取料順利 對塑件與澆注系統聯 接處能自動減斷 采用帶直流道與分流道的潛伏式點澆口 為了方便于拉出流道中 的凝料 將主流道設計成錐形 錐度為 2 4 內表面的粗糙度為 Ra0 8 微米 16 主流道的設計遵循以下幾點原則 a 為便于從主流道中拉出澆注系統的凝料以及考慮塑料熔體的膨脹 主流道設 計成圓錐形 錐度取 2 4 過大會造成流速減慢 易成渦流 內壁粗糙度為 R0 8um 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 17 頁 共 39 頁 b 主流道出口端呈過渡圓弧 其半徑取 r 1mm 3mm 以減少流速轉向過渡的阻 力 c 在保證塑件成形良好的情況下 主流道的長度應盡量短 否則會使主流道的 凝料增多 且增加壓力損失 使塑料熔體降溫過多影響注射成形 d 為使熔融塑料完全進入主流道而不溢出 應使主流道與注射機的噴嘴緊密對 接 主流道對接處設計成半球形凹坑通常主流道進口端凹坑的球面半徑 Sr 要比噴嘴 球面半徑 Sr 大 1 mm 2 mm 凹入深度約 5 mm 為了補償主流道與噴嘴的對中誤差 主流道進口端的直徑 D 應比噴嘴出口直徑 d 大 0 5 mm 1 mm e 由于主流道要與高溫高壓的塑料熔體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 以便選用優(yōu)質鋼材單獨加工和熱處理 其大端兼 作定位環(huán) 圓盤凸出定模端面的長度一般定為 5mm 10mm 大型模具時為 15mm 左右 主流道主要參數如下 主流道圓錐角 5 內壁粗糙度 mRa 63 0 主流道大端半徑 7 主流道長度 L 主流道襯套材料 10T 2 澆口套的設計 主流道澆口套一般采用碳素工具鋼如 T8A T10A 等材料制造 熱處理淬火硬度 53HRC 57HRC 注射機的 XS ZY 1000 噴嘴球半徑為 18 mm 噴嘴孔徑為 7 5 mm 所以要使?jié)部?套端面的凹球面與注射機噴嘴的端凸球面接觸良好 凹球面半徑取 19 mm 圓錐孔的 小端直徑則應大于噴嘴口內徑 取 8 mm 如圖 3 3 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 18 頁 共 39 頁 圖 3 3 澆口套 3 4 3 注射模具分流道的設計 分流道是主流道與澆口之間的通道 一般開在分型面上 起分流和轉向的作用 分流道截面的形狀可以是圓形 半圓形 矩形 梯形和 U 形等 圓形和正方形截面 流道的比面積最小 流道表面積于體積之比值稱為比表面積 塑料熔體的溫度下降 小 阻力小 流道的效率最高 但加工困難 而且正方形截面不易脫模 所以在實 際生產中較常用的截面形狀為梯形 半圓形及 U 形 1 分流道的設計要點總體歸納如下 a 分流道的設計時應采用較小的截面積 以便在試模時為必要的修正留有余地 b 在可能的情況下 分流道的長度應盡量的短 以減少壓力損失 c 保證熔體迅速和均勻地充滿型腔 d 分流道和型腔的分布原則是排列緊湊 間距合理 e 在總體分布中 應綜合考慮冷卻系統的方式和布局 并留出冷卻水路的空間 2 分流道的長度 分流道的長度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口位置 從在輸送熔料時減 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 19 頁 共 39 頁 少壓力損失 熱量損失和減少澆道凝料的要求出發(fā) 應力求縮短 3 分流道的布局 綜上所述 根據豎笛頭部注射模要求一模兩腔的要求 本設計采用平衡式布置 通 常四個型腔以下的 H 形和圓形排列能達到最佳的熱平衡和塑料和流動平衡 這種布置可實現 均衡送料和同時充滿型腔的目的 是成型的塑件力學性能基本一致 而且在此模具 中不會造成份流道過長的缺點 3 4 4 注射模具澆口的設計 澆口亦稱進料口 是連接分流道與型腔的熔體通道 澆口的設計與位置的選擇 直接影響到塑件能否完好的 高質量的注射成形 澆口可分成限制性澆口和非限制 性澆口兩類 非限制性澆口是整個澆注系統中截面尺寸最大的部位 它主要是對中 大型筒類 殼類塑件型腔起引料和進料后的施壓作用 限制性澆口是整個澆注系統 中截面尺寸最小的部位 1 澆口的選擇 澆口位置的選擇原則 a 盡量縮短流動距離 b 避免熔體破裂現象引起塑件的缺陷 c 澆口應開設在塑件厚壁處 d 考慮分子定向的影響 e 減少熔接痕 提高熔接強度 根據以上幾點原則加上模具一模兩腔的要求 我選擇點澆口 點澆口截面為圓 形 留痕跡小 易取得澆注系統的平衡 也利于自動化操作 澆口尺寸如圖 3 4 所示 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 20 頁 共 39 頁 圖 3 4 澆口 3 4 5 冷料穴和鉤料脫模裝置 冷料穴一般位于主流道對面的動模板上 其作用就是存放料流前鋒的 冷料 防止 冷料 進入型腔而形成冷接縫 此外 在開模時又能將主流道凝料從定模板 中拉出 冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的半徑 長度約為主流道大端直徑 冷料穴的形式有以下三種 與推桿匹配的冷料穴 與拉料桿匹配的冷料穴 無 拉料桿的冷料穴 本設計采用與推桿匹配的冷料穴 其形狀如下圖 1 定模座板 冷料穴 動模座板 推桿 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 21 頁 共 39 頁 圖 3 5 冷料穴 冷料穴主要技術參數 冷料穴直徑 md5 7 冷料穴長度 L69 3 5 成型零件的模體的設計 3 5 1 注射模具型腔的結構設計 型腔的結構形式大致可以分為以下幾種 1 整體式 整體式型腔由整塊材料加工而成的型腔 它的優(yōu)點是 強度和剛度都相對較高 且不易變形 塑件上不會產生拼?？p痕跡 2 整體組合式 型腔由整塊材料制成 用臺肩或螺栓固定在模板上 它的主要優(yōu)點是便于加工 特別是在多型腔模具中 型腔單個加工后 在分別裝入模板 這樣容易保證各型腔 的同心度以及尺寸精度要求 并且便于部分成型件進行處理等 3 局部組合式 型腔由整塊材料制成 但局部鑲有成型嵌件的局部組合式型腔 局部組合式型 腔多于型腔較深或形狀較為復雜 整體加工比較困難或局部需要淬硬的模具 4 完全組合式 完全組合式是由多個螺栓拼塊組合而成的型腔 它的特點是 便于機加工 便 于拋光研磨和局部熱處理 節(jié)約優(yōu)質鋼材 這種形式多用于不容易加工的型腔或成 型大面積塑件的大型型腔上 豎笛頭部注射模的型腔部分不是很復雜 可利用電火花進行 這里選擇整體式 型腔 在塑料注射模的注射過程中 型腔從合模到注射保證過程中受到高壓的沖擊力 因此模具型腔應該有足夠的硬度和剛度 總的說來 型腔所承受的力大體有如下幾 種 合模時的壓應力 注射過程中塑料流動的注射壓力 澆口封閉前一瞬間的保證 壓力 開模時的拉應力 但型腔所承受的力主要是注射壓力和保證壓力 并在注射 過程中總在變化 在這些壓力作用下 當型腔的剛度不足時 往往會產生彈性變形 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 22 頁 共 39 頁 導致型腔向外膨脹 它將直接影響塑件的質量和尺寸精度 型腔將會彈性恢復 當 型腔的彈性變形恢復量大于塑件壁厚的收縮量時 將壓緊塑件 引起塑件頂出困難 甚至使塑件留在型腔中 如果型腔強度不夠時 會產生塑性變形 即引起型腔的永 久變形 特別嚴重的會使型腔破裂 釀成事故 所以在模具設計時要首先考慮使型 腔的壁厚和底板厚度都有足夠的強度和剛度 以保證型腔在注射過程中產生超過規(guī) 定限度的彈性變形 因此型腔壁厚和底板厚度的計算和選擇是十分重要的 此模具是圓形型腔 圓形型腔是指內外壁橫斷面都是圓形 圓形型腔的側壁受 到沖擊壓力 豎笛頭部圓形型腔側壁厚度的計算 下面對剛度和強度分別計算 1 型腔側壁厚度的計算 a 按剛度計算 其壁厚 S 按下面公式計算 S R r r 3 11 pE 1 式中 S 型腔側壁厚度 mm R 型腔外半徑 mm r 型腔內半徑 r 9mm E 型腔材料的彈性模量 MPa E 2 0 10 5MPa 型腔許用變形量 0 05mm p 型腔內單位平均壓力 p 120MPa 泊松比 0 3 代入公式中得 S mm3 5 b 按強度計算 其壁厚 S 按下面公式計算 S r 3 12 12p 式中 型腔材料的許用應力 156 8MPa 其余符號見公式 3 12 代入公式中得 S 4 87mm 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 23 頁 共 39 頁 所以取 S 6mm 合理 3 5 2 注射模具型芯的結構設計 型芯的結構形式大體有 a 整體式 b 整體組合式 c 局部組合式 d 完全組合式 本模具選擇的是整體組合式 整體組合式就是將主體型芯鑲嵌在模板上固定而 成 它加工簡單 易修復更換 也有很高的強度和剛度 3 5 3 注射模具成型零件的尺寸確定 16 1 型腔尺寸計算 型腔的各部分尺寸一般都是趨于增大尺寸 因此應選擇塑件公差 的 1 2 取 負偏差 再加上 1 4 的磨損量 而型芯深度則再加上 1 6 的磨損量 這樣的型 腔的計算尺寸的表述如下 a 型腔的徑向尺寸的計算式 3 13 00431SD 式中 型腔的最小基本尺寸 0D 塑件的最大基本尺寸 S 塑件的平均收縮率 S 2 塑件的公差 取 8 級精度 模具制造公差 按 1 4 選取 16 0348 00 91 219 D b 型腔的深度尺寸的計算公式 00431SH 3 14 式中 型腔深度的最小尺寸 0H 塑件的最大基本尺寸 其余符號與 3 13 相同 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 24 頁 共 39 頁 2 03 60 14 21 MH 2 型芯尺寸的計算 型芯的各部尺寸除特殊情況外都是趨于縮小尺寸 因此應選擇塑件公差的 1 2 取正偏差 再加上 1 4 的磨損量 而型芯高度則加上 1 6 的磨損量 型芯的計算尺 寸表達如下 a 型芯的徑向尺寸的計算式 3 15 00431 Sd 式中 型芯的最大基本尺寸 0d 塑件的最小基本尺寸 其余符號與 3 13 相同 根據 3 15 式計算得型芯的各徑向尺寸 01 03 0 94 219 d b 型芯的高度尺寸的計算式 00431 Sh 3 16 式中 型芯高度的最大尺寸 0h 塑件內形深度的最小尺寸 其余符號與 3 13 相同 根據 3 16 式計算得型芯的各高度尺寸 06 038 10 24 21 h 3 6 脫出機構的設計 在注射成型的每一循環(huán)中 都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出 模具中 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 25 頁 共 39 頁 這種脫出塑件的機構稱為脫出機構 或稱推出機構 頂出機構 設計脫模機構時 應遵循以下原則 1 結構可靠 機械的運動準確 可靠 靈活 并有足夠的剛度和強度 2 保證塑件不變形 不損壞 3 保證塑件外觀良好 4 盡量使塑件留在動模一邊 以借助于開模力驅動脫模裝置 完成脫模動作 根據以上原則 在模具上設計頂桿的大小與位置 頂桿就是脫模推出機構 即 將塑件從型芯上頂出 頂桿見零件圖 頂出時受力均衡 直徑都為 m15 頂出行程計算 ehS 凸頂 式中 所需頂出行程頂S 型芯成型高度凸h e 頂出行程富余量 mm 121 8 129 mm 頂S 所需開模行程計算 ehS 凸 模塑開 式中 開模行程 mm 開S 塑件及澆注系統在開模方向上的總投影高度 mm 塑h 動定模型芯突出分型面的高度總和 mm 凸 模 e 取件及取出澆注系統凝料的開模行程富余量 mm 163201mS 開 推桿機構如圖 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 26 頁 共 39 頁 圖 3 6 推件桿 3 7 側抽芯機構 3 7 1 注射模具的側抽芯機構概述 側抽芯機構的分類 按其抽芯動力來源 注射模側抽芯機構主要分手動抽芯 機動抽芯和液壓抽芯三大類 1 手動側抽芯機構 它是在塑件開模前依靠人工將側型芯抽出或在開模后將 塑件和型芯一并從模內頂出 然后在模外用手工工具抽出側型芯 合模前再將側型 芯裝入模體內的抽芯方法 這種側抽芯機構具有結構比較簡單 模具成本低 制模 周期短等特點 但注射成型效率低 很難得到較大的抽芯力 只在小批量生產或試 制生產時采用 2 機動側抽芯機構 它的抽芯方法是在開模是依靠注射機的開模力 通過抽 芯機構機械零件的傳動使其改變移動方向 將活動的側型芯抽出 機動側抽芯機構 雖然結構比較復雜 增加了制模難度和模具成本 但由于注射成型效率較高 減輕 了工人勞動強度 操作方便 動作可靠 抽芯力大 容易實現注射成型的自動化等 優(yōu)點 目前已成為主要采用的側抽芯機構 機動側抽芯機構根據抽芯方式及機械結 構的不同 又分為斜導柱式抽芯機構 彎拉桿式抽芯機構 彎拉板式抽芯機構 斜 滑板式抽芯機構 頂出式抽芯機構及齒輪式抽芯機構等等 3 液壓或氣動側抽芯機構 它是依靠液壓系統或氣動裝置為動力 抽出活動 的側型芯的 液壓或氣動的側抽芯機構傳動平穩(wěn) 抽芯距和抽芯力較大 其抽芯動 作不受開模時間的限制 尤其當抽芯距很大 用其他方法很難滿足抽芯要求時 采 用液壓抽芯較為理想 如較長的彎頭 三通等塑料管件的大型注模具的抽芯 但是 這種側抽芯機構要配合整套的液壓氣動裝置 故經濟成本較高 使它的適用范圍受 到了限制 一般應用較少 本畢業(yè)設計模具選擇機動側抽芯中的斜導柱式抽芯機構 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 27 頁 共 39 頁 3 7 2 注射模具的斜導柱側抽芯機構設計 斜導柱是斜導柱側抽芯機構的重要零件 涉及斜導柱主要包括斜導柱的結構形式和 安裝形式 斜導柱的工作直徑 抽拔角的選擇 斜導柱的長度的確定以及斜導柱的 加工精度 選用材質及其熱處理等等 1 斜導柱傾斜角 斜導柱的傾斜角是決定其抽芯工作效果的重要工作 傾斜角的大小關系到斜導 柱所承受的彎曲力和實際達到的抽拔力 也關系到斜導柱的有效工作長度 抽芯距 和開模行程 計算公式為 6 3 17 HStg 式中 斜導柱的抽拔角 S 抽芯距 S 30mm H 斜導柱完成抽芯距所需的開模行程 H 115mm 根據 3 17 式計算 取 35 1 1 2 圓柱形斜導柱總長度的計算 斜導柱的總長度取決于抽芯距 斜導柱直徑和傾斜角 圓柱形斜導柱總長度的計 算式 3 18 dSdhDL 41 3sinta2tncostan2 式中 L 斜導柱總長度 mm D 斜導柱臺肩直徑 mm 斜導柱抽拔角 h 斜導柱固定板厚度 mm 斜導柱與側滑塊斜孔的配合間隙 mm d 斜導柱工作部分直徑 d 25mm S 抽芯距 根據 3 18 式計算 L L 166 5mm 取 L 167mm 最終斜導柱結構如圖 3 7 所示 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 28 頁 共 39 頁 圖 3 7 斜導柱 3 8 導向機構設計 為了保證注射模準確合模與開模 在注射模中必須設置導向機構 導向機構的 作用是導向 定位以及承受一定的側向壓力 本設計采用導柱導向機構 設計導柱和導套時應注意以下幾點 1 導柱應合理地均勻布置在模具分型面的四周 導柱中心至模具外緣應有足夠 的距離 以保證模具的強度 2 導柱的長度應比型芯 凸模 端面的高度高出 6 8mm 以免型芯進入凹模時 與凹模相碰而損壞 3 導柱和導套應有足夠的耐磨度和強度 常采用 低碳鋼經滲碳 20 0 5 0 8mm 淬火 48 55HRC 也可采用 T8A 碳素工具鋼 經淬火處理 4 為了使導柱能順利地進入導套 導柱端部應做成錐形半球形 導套前端倒 角 5 導柱設在動模一側可以保護型芯不受損傷 而設在定模一側則便于順利脫 模取出塑件 因此可根據需要而決定裝配方式 6 一般導柱滑動部分的配合形式按 H8 f8 導柱和導套固定部分配合按 H7 k6 導套外徑的配合按 H7 k6 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 29 頁 共 39 頁 7 除了動模 定模之間設導柱 導套外 一般還在動模座板與推板之間設置 導柱和導套 以保證推出機構的正常運動 8 導柱的直徑應根據模具大小而決定 可參考標準模架數據選取 導柱與導套的結構圖如下 圖 3 8 導柱 圖 3 9 導套 導柱與導套在模板上的分布圖如下 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 30 頁 共 39 頁 圖 3 10 導柱導套分布圖 3 9 溫度調節(jié)系統設計 3 9 1 塑料注射模具的溫度調節(jié)系統的重要性 塑料注射成型是將熔融狀態(tài)的塑料向模腔高壓注射 其后這些容料在模腔中冷 卻到塑料變形溫度以下固化成型 在塑料固化成型過程中 由熔融狀態(tài)冷卻到固化 狀態(tài)是由容料變形溫度和模具的溫度差來實現的 而且一般來說 模具溫度應在塑 料熱變形溫度以下才能達到迅速固化成型的目的 但是模具的溫度既不能過高也不 能過低 模具溫度過高會造成溢料 脫模困難 并使模具固化時間延長 延長注射 成型周期 降低生產效率 模溫過低則會影響注射熔料的流動性 使塑料應力增大 并可能出現熔接痕及缺料等制品缺陷 影響塑件質量 模具溫度不均勻會使塑件變 形 以及收縮率偏差等諸多問題影響塑件的質量 為此 控制模具溫度是塑件注射 成型中的重要環(huán)節(jié) 7 3 9 2 塑料注射模具的冷卻系統的設計 由于豎笛頭部零件體積較小 所以熱傳遞的熱量也不是很大 所以冷卻水道設 置在塑件兩邊 一邊一個冷卻水道 便可以滿足冷卻要求 冷卻系統的計算 模具為中小型 可用下面的方法簡單計算 如下 1 計算單位時間內從型腔中散發(fā)出的總熱量 Q 總 Q1 a 計算每次需要的注射量 Kg 或 cm G NG 件 G 澆 0 53Kg 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 31 頁 共 39 頁 b 確定生產周期 s t t 注 t 冷 t 脫 35s 式中數值查表得 c 求使用的塑料單位熱流量 Qs Kj Kg 查表得 ABS 單位熱流量 310 400 Kj Kg d 求每小時需要注射的次數 N 3600 35 102 次 e 求每小時的注射量 Kg h W N G 102 0 53 54 06 Kg h f 求從型腔內發(fā)出的總熱量 Kj h Q 總 Q1 N G Qs W Qs 54 06 x 330 17840 Kj h 2 求冷水的體積流量 m min V q v Q 60 C T1 式中 為密度 10 Kg m C 為水的比熱熔 C 4 187J Kg T 出為水管11 出口設定溫度 T 進為水管進口設定溫度 Q 為凹模帶走的熱量 Kj h 取 T T 進 T 出 5 q v 5187 4063 4 6x10 3 m min 3 求冷卻水管的直徑 d mm 查表 得 d 8mm 4 求冷卻水的平均流速 m s 查表 得 Vmin 1 66m s 5 計算凹模上應設冷卻管的總長度 m 由于傳熱面積 A dL 所以 L A d 0 5m 500mm 6 求凹模所需冷卻管根數 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 32 頁 共 39 頁 N L B 500 120 4 4 加工工藝設計 塑料模具的零件類型很多 加工條件不同其加工方法各不相同 目前模具的主 要加工手段有 經濟低精度的通用加工 電火化成型與線切割加工 精密數控加工 高速切削加工等 由于豎笛頭部注射模精度要求一般 模具結構尤其是型腔結構復雜程度一般 因此模具的加工立足于經濟 可行 故采用了普通加工與電火花成型結合的工藝方 法 根據零件類型下面簡單分析一下主要類型零件的加工工藝 4 1 坯料確定 一般情況下 制作豎笛的模具采用標準棒料或板材 也可采用鍛造坯料 由于 加工笛子的模具要求精度不高 決定采用 45 號鋼 熱處理后使用 在坯料成型前 通過鍛造可使金屬材料的金相組織密實 對其強度和剛度也有提高 8 4 2 模板的平面加工 豎笛模板要達到能夠相互配合且符合工作要求需要經過如下幾個步驟的加工 a 模板平面的粗加工 對模具的坯料進行粗加工 再去掉坯料的加工余量后 在留出足夠的半精加工 余量 同時對模板上較大的孔也應該進行粗加工 粗加工完成了以后 應進行一次退火處理或調質處理 以去除模板的內部應力 使其組織穩(wěn)定 以防止在模具制造 模具成型或淬火過程中的變形或淬裂 b 模板平面的半精加工 在經過退火而消除內應力之后 模板會產生不同程度的變形 半精就是去除其 變形量 并給精加工留出適當的加工余量 c 模板平面的精加工 4 3 孔及孔系的加工 在豎笛模板平面加工完成之后 在各個模板上需要加工的部位 包括鑲嵌成型 零件的各種形狀的孔 導柱孔 復位桿孔 頂桿孔 側抽芯時的導滑槽 固定模板 的螺栓孔以及冷卻水道孔 釣鉤孔等 即在模板上需要加工的部位不外乎是進行各 種形式的孔及孔系的加工 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 33 頁 共 39 頁 塑料模上的加工方法主要有 鉆孔 擴孔 鏜孔 磨孔等 這是根據孔的精度 等級和表面粗糙度的要求決定的 10 4 3 1 孔系的加工 孔系的加工在一般情況下是以 x y z 為基準面的 找出需要加工部位的中心 并劃出與 x y 相互垂直的交叉中心線 依照藍圖畫出加工輪廓線來 由于該加工要 求精度不高 決定采用對合加工 該加工效率高 對于要求精度不高的模具加工非 常適合 4 3 2 導柱導套的孔加工 導柱導套組成了塑料模的導向裝置 導向裝置除具有模板的導向作用外 還有 模板間相互移動的定位作用以及承受一定側壓力的作用 導柱和導套分別安裝在動 模板上 當不設置導套時 模板一側是導柱定位孔 另一側則是導向孔 它的相對 位置誤差一般要求在 0 01 mm 范圍內 因此導柱和導套的孔可以在坐標鏜床上分別 加工 也可采用對合加工的方法 將動模板和定模板按裝配位置的排列順序裝夾在 一起同時加工 導柱和導套的孔安排在什么時候加工 根據具體情況決定 1 先加工導柱導套孔 定模和動模上固定成型零件的孔均為通孔 可以首先安排加工導柱導套的孔 在加工成型零件固定孔時 可以利用導柱導套孔作為定位 有兩個以上不相鄰的孔 定位即可 采用對合加工的方法 在同一工位 將兩塊模板的固定孔加工出來 2 先加工成型固定孔 后加工導柱孔 在定動模之間設有定位裝置的模具結構 在合模時 它們能夠正確定位時 可 采用后加工導柱導套孔的方式 成型零件加工完畢后 組合合模裝夾在一起同時加 工導柱孔 4 4 成型零件加工 豎笛頭部的外表面是在型腔中成型的 型腔的制造質量直接影響塑件的質量 它是注射模中主要和關鍵的大部件 由于塑件的外形是多種多樣的 型腔的制造工 藝也頗為復雜 由于豎笛的型腔相對簡單 而且精度要求不高 但需求量大 決定 采用專用結合的方法來加工 加工形式是最常見的電火花加工 12 由于其他結構的零件加工較簡單 不再作詳細說明 不同類型的各主要零件加 本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 論 文 第 34 頁 共 39 頁 工工藝規(guī)程設計的工藝卡片見設計附錄文件 5 型腔常用加工設備及方法 5 1 型腔的普通切削加工方法及設備 1 車床 車床是以加工回轉體零件為主的機械加工機床 車床的種類很多 包括臥式車 床 普通車床 立式車床 轉塔車床 自動車床等 車床工作時被加工工件裝在卡 盤上 主軸使工件做旋轉運動 刀具在進給箱的帶動下做直線運動 完成切削加工 在模具零件加工中 可以使用車床加工圓形型腔 型芯 導柱 導套等回轉體零件 2 銑床 銑床可以