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I 摘要 該論文介紹了塑件汽車工具箱蓋雙型腔注射模模具的成型工藝 同時說明模具成 型結(jié)構(gòu)對塑件質(zhì)量所帶來的影響 澆注系統(tǒng) 頂出機(jī)構(gòu) 模具成型部分和總裝結(jié)構(gòu)的 設(shè)計 構(gòu)成了本文的主體 而澆注系統(tǒng)中主流道以及澆口位置的合理布局又是其中重 點(diǎn) 通過對模具結(jié)構(gòu)方案 模具工作過程以及加工注意事項的詳細(xì)分析與論述 詳細(xì) 說明注塑模的設(shè)計程序 設(shè)計工藝 對于脫出機(jī)構(gòu)來說 塑件本身的脫出機(jī)構(gòu)并不復(fù) 雜 在這章中對側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計是設(shè)計的重點(diǎn)和難點(diǎn) 在設(shè)計中采用最常用的斜導(dǎo) 柱機(jī)構(gòu)來完成側(cè)抽動作 結(jié)構(gòu)簡單 制造和安裝方便 關(guān)鍵詞 工具箱 工藝分析 斜導(dǎo)柱 注塑模 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu) II Abstract The introduction to this text moulds the shaping craft of the tool case lid of an automobile and the mould shaping structure to moulding the influence of a quality Pour the system carry out the design of the system mould shaping part and assembly structure having formed the subject of this text and pour in the system the rational overall arrangements of main fact shunting and runner position are the focal point among them Through to the structure scheme of the mould working course of the mould and processing the analysing and describing detailedly of the precautions is it let reader understand whom note mould design program design craft to try hard For deviate from organization because side releases the design of organization strengthened the complexity designed To mould s carry out structure it is not complex in the paper the design for core pulling structure is emphsis and difficulty In the designing use inclined push rod structure which used very often to finish the side take action This Structure is simple manufacture and installation is convenient Key word lid of tool chest technique inclined push rod injection mold core pulling structure 1 目 錄 摘要 I Abstract II 第 1 章 緒論 1 1 1 選題的依據(jù)和意義 1 1 2 本課題在國內(nèi)外的研究 1 1 2 1 塑料模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r 1 1 2 2 塑料模具工業(yè)在國內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r 2 1 2 3 存在的問題和差距 2 1 3 本課題的發(fā)展展望 2 1 4 畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容概述 3 1 5 本章小結(jié) 3 第 2 章 方案分析 4 2 1 設(shè)計任務(wù) 4 2 2 塑件分析 4 2 2 1 塑件外形分析 4 2 2 2 塑件材料選擇及其性能 工藝參數(shù) 4 2 3 注射機(jī)的選擇 5 2 3 1 注射機(jī)類型的確定 5 2 3 2 注射機(jī)型號的確定 5 2 4 塑件結(jié)構(gòu)要素確定 6 2 4 1 脫模斜度的確定 6 2 4 2 塑件的壁厚確定 6 2 4 3 圓角 7 2 5 模具結(jié)構(gòu)方案的確定 7 2 5 1 注射?；灸＜艿倪x擇 7 2 5 2 工具箱蓋分型面的確定 8 2 5 3 工具箱蓋型腔的布置 9 2 5 4 工具箱蓋型腔數(shù)的確定 9 2 5 5 拉料桿的結(jié)構(gòu)方案選擇 10 2 2 6 本章小結(jié) 11 第 3 章 澆注系統(tǒng) 12 3 1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 12 3 1 1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 12 3 1 2 主流道的設(shè)計 12 3 2 分流道的設(shè)計 14 3 3 料口的設(shè)計 14 3 4 冷料穴的設(shè)計 15 第 4 章 成型零部件結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 17 4 1 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 16 4 1 1 一般凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 16 4 2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 22 4 3 凹模 凸模材料的選擇及粗糙度要求 24 第 5 章 排溢引氣系統(tǒng)設(shè)計 26 5 1 排溢系統(tǒng)設(shè)計 26 5 2 引氣系統(tǒng)的設(shè)計 27 5 3 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 27 5 3 1 模具的冷卻 27 5 3 2 冷卻裝置設(shè)計注意事項 27 5 3 3 冷卻裝置的形成 28 5 3 4 冷卻裝置的理論的計算 28 5 3 5 冷卻系統(tǒng)的其他零部件 30 5 4 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 31 5 4 1 脫模機(jī)構(gòu)選用原則 31 5 4 2 頂桿脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 31 5 4 3 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計 34 第 6 章 復(fù)位系統(tǒng)設(shè)計 39 6 1 設(shè)計復(fù)位機(jī)構(gòu)應(yīng)遵循的基本原則 39 6 1 2 復(fù)位桿形式及尺寸的確 39 6 1 3 復(fù)位桿的選材及配合要求 39 6 2 其他零部件設(shè) 38 6 2 1 導(dǎo)向元件的設(shè)計 40 6 2 2 頂桿的導(dǎo)柱設(shè)計 40 6 2 3 限位釘 40 3 6 2 4 墊塊的設(shè)計 41 6 2 5 動模座板及定模板的設(shè)計 42 6 3 本章小結(jié) 42 結(jié)論 43 參考文獻(xiàn) 44 致謝 45 1 第 1 章 緒 論 1 1 選題的依據(jù)和意義 我的畢業(yè)實習(xí)單位為齊齊哈爾齊塑公司 該公司主要生產(chǎn)汽車配套的零部件 在 畢業(yè)實習(xí)期間 通過觀察 詢問及老師的指導(dǎo)對注塑模有了近一步的了解 認(rèn)識到模 具生產(chǎn)在現(xiàn)代社會發(fā)展中的重要作用 模具成型已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段 成 為多種成型工藝中最有潛力的發(fā)展方向 而注塑模又是塑料生產(chǎn)采用的最普遍的方法 世界塑料成型模具中 約 60 為注塑模 在國民經(jīng)濟(jì)中 模具工業(yè)已成為五大支柱產(chǎn) 業(yè) 機(jī)械 電子 汽車 石油化工和建筑的基礎(chǔ) 隨著社會的發(fā)展 它將發(fā)揮更加 重要的作用 鑒于此 以銳意車工具箱蓋為塑件 進(jìn)行注塑模設(shè)計 1 2 本課題在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 目前國內(nèi)的模具工業(yè)飛速發(fā)展 其大量的應(yīng)用于機(jī)械行業(yè) 模具生產(chǎn)技術(shù)水平的 高低 已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志 因為模具在很大程度上決 定著產(chǎn)品的質(zhì)量 效益和開發(fā)能力 隨著我國加入 WTO 我國模具工業(yè)的發(fā)展將面臨 新的機(jī)遇和挑戰(zhàn) 1 2 1 塑料模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r 在國內(nèi)外 特別是發(fā)達(dá)國家 其塑料模的設(shè)計與制造起步較早 技術(shù)方面比較成 熟 使一些發(fā)達(dá)國家成功的應(yīng)用了 CAD CAM 技術(shù)進(jìn)行塑料模的設(shè)計和制造 注射成型技術(shù)作為塑料加工成型方法中最重要的方法之一 已經(jīng)得到相當(dāng)廣泛的 應(yīng)用 據(jù)統(tǒng)計 注塑制品約占整個塑料制品的 20 30 而在工程塑料中有 80 以上 的制品是采用注塑成型加工的 但隨著塑料制品應(yīng)用的日益廣泛 不同的領(lǐng)域?qū)λ芰?制品的開頭精度 功能成本等方面提出了很多更高的要求 因此在傳統(tǒng)注塑成型技術(shù) 的基礎(chǔ)上 又發(fā)展了許多特殊的新興注塑成型技術(shù) 如低壓注射成型 熔芯射擊成型 裝配注射成型 磁場定向注射成型 單色多模注射成型 氣體輔助注射成型 薄殼注 射成型技術(shù)等 因些必須改變注塑模具的設(shè)計和制造體系 才能夠滿足成型要求 另外 隨著微機(jī)電系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)生命線的進(jìn)展 微細(xì)型注塑模具設(shè)計與制造技術(shù)的 研究近年來得到了人們的重視 隨著 MEMS 產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程 微注塑成型技術(shù)有著巨大 的潛力和發(fā)展空間 微型注塑成型通常用于醫(yī)療 電信 計算機(jī) 電氣等領(lǐng)域 醫(yī)療 和電子器械越來越小型化 因此對人們希望制件可以做得越來越小 微型注塑成型有 許多優(yōu)點(diǎn) 如工模具的成本可以更低 而且原料的成本也大大的降低 研究適合微型 2 注塑模具和微型注塑機(jī)的成型理論和制造方法 尋找和研制適合微型塑料制件生產(chǎn)的 塑料原料 以及開發(fā)相應(yīng)的檢測儀器設(shè)備 已經(jīng)成為目前國內(nèi)外的研究熱點(diǎn) 在國外 特別是發(fā)達(dá)國家 其塑料模的設(shè)計與制造起步較早 技術(shù)方面比較成熟 特別是計算機(jī)的運(yùn)用和發(fā)展 使一些發(fā)達(dá)國家成功地使用了 CAD CAM 技術(shù)來進(jìn)行塑 料模的設(shè)計和制造 尤其是 CAE 的運(yùn)用 使得塑料模具的設(shè)計水平及可靠性都有了很 大的發(fā)展 目前 美國 PSP 公司的 IMES 專家系統(tǒng) 能幫助模具設(shè)計人員用專家知識 解決注塑模的設(shè)計問題 德國 IKV 研究的 CADMOULD 系統(tǒng) 可用于注塑模的流動 冷卻分析和力學(xué)性能校核 澳大利亞 MOULDFLOW 公司的注塑模 CAE 軟件 MF 具 有流動模擬冷卻分析 翹曲分析和應(yīng)力分析功能 1 2 2 塑料模具工業(yè)在國內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r 中國雖然在很早以前就制造和使用模具 但一直未形成產(chǎn)業(yè) 1984 年成立了這個 模具工業(yè)協(xié)會 1987 年模具首次被列入機(jī)電產(chǎn)品目錄 隨著中國改革開放的日益深入 市場經(jīng)濟(jì)進(jìn)程的加快 模具及其標(biāo)準(zhǔn)件 配套件作為產(chǎn)品 制造生產(chǎn)的企業(yè)大量出現(xiàn) 模具工業(yè)得到快速發(fā)展 在市場競爭中 企業(yè)的模具生產(chǎn)技術(shù)提高很快 規(guī)模不斷發(fā) 展 提高很快 現(xiàn)在 中國已能生產(chǎn)精度達(dá) 2 m 的多工位級進(jìn)模 壽命可達(dá) 2 億沖次以上 在大 型塑料模具方面 中國已能生產(chǎn) 34 英寸大屏幕彩電和 65 英寸背投影式電視的塑殼模 具 10kg 大容量洗衣機(jī)全套塑料件模具及汽車保險杠 整體儀表板等塑料模具 在精 密塑料模具方面 中國已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具多行腔小模數(shù)齒輪模具及精度達(dá) 5 m 的 2560 腔塑封模具等 在大型精密復(fù)雜鑄模方面 國內(nèi)已能生產(chǎn)自動扶梯整體 踏板壓鑄模和汽車后橋齒輪箱壓鑄模及汽車發(fā)動機(jī)殼體的鑄造模具 在汽車覆蓋件模 具方面 國內(nèi)已能生產(chǎn)中高檔新型轎車的部分覆蓋件模具 子午線輪胎活絡(luò)模具 鋁 合金和塑料門窗異材擠出成型模 精鑄或樹脂快速成型拉延模等 也已達(dá)到相當(dāng)高水 平 可與進(jìn)口模具媲美 1 2 3 存在的問題和差距 雖然我國模具工業(yè)在過去多年中取得了令人矚目的發(fā)展 但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá) 國家相比仍有較大的差距 例如 精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中占的比重較低 技 術(shù)的普及率不高 許多CAD CAE CAM先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等 致使相當(dāng) 一部分大型 精密 復(fù)雜和長壽命模具依賴進(jìn)口 3 1 3 本課題的發(fā)展展望 隨著人類社會的進(jìn)步和高新技術(shù)的不斷發(fā)展 世界各國不惜投入重金開發(fā)塑料模 具設(shè)計與制造技術(shù) 塑料模技術(shù)包括設(shè)計技術(shù) 材料選擇 加工技術(shù) 管理與維修技 術(shù)等多種領(lǐng)域 屬于系統(tǒng)工程技術(shù) 隨著塑料模具應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大 地位的不斷 提高 國家已非常重視并制定出明確的奮斗目標(biāo) 伴隨著 21 世紀(jì)高新技術(shù)發(fā)展的巨大 推動作用 塑料模將面向注塑模 CAD 實用化 塑料模專用鋼材系列化 塑料模 CAD CAE CAM 集成化 塑料模標(biāo)準(zhǔn)化等多個方面發(fā)展 展望未來 國際 國內(nèi)的模 具市場總體發(fā)展趨勢前景美好 預(yù)計中國模具工業(yè)將在良好的市場環(huán)境下繼續(xù)得到高 速發(fā)展 我國不但成為模具制造大國 而且一定會逐步向模具制造強(qiáng)國邁進(jìn) 1 4 畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容概述 本次畢業(yè)設(shè)計課題確定為銳意車工具箱蓋雙型腔注塑模設(shè)計 并且根據(jù)在工廠里 實習(xí)時所見到的各種塑料模具外形及其工作原理 然后通過查閱學(xué)習(xí)各種注塑模設(shè)計 工具書來進(jìn)行設(shè)計 設(shè)計主要內(nèi)容包括 排溢引氣系統(tǒng)設(shè)計 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計 注塑機(jī) 的選用 凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 澆注系統(tǒng)設(shè)計 復(fù)位系統(tǒng)設(shè)計 模體 設(shè)計和其它零部件設(shè)計 1 5 本章小結(jié) 本章主要介紹了選題的依據(jù)和背景 注射模具設(shè)計在國內(nèi)外的發(fā)展 所選課題的 目的和意義 最后介紹了設(shè)計的主要內(nèi)容 4 第 2 章 方案分析 2 1 設(shè)計任務(wù) 設(shè)計題目 銳意車工具箱蓋雙型腔注塑模設(shè)計 2 2 塑件分析 2 2 1 塑件外形分析 該塑件為銳意車工具箱蓋 形狀結(jié)構(gòu)較為簡單 有凹槽 而且產(chǎn)品中間有向內(nèi)凸 起的形狀結(jié)構(gòu) 并且產(chǎn)品中抽芯機(jī)構(gòu)困難 不易抽芯 塑件外表為弧形 壁厚為 4mm 塑件最長邊為 385mm 最短邊為 210mm 圖 2 1 塑件外形 2 2 2 塑件材料選擇及其性能 工藝參數(shù) 1 ABS 的性能 ABS 塑料是由丙烯晴 丁二烯 苯乙烯共聚而成的 這使 ABS 具有良好的綜合力學(xué)性能 丙烯睛使 ABS 有良好的耐化學(xué)腐蝕性及表面硬度 丁二烯 使 ABS 堅韌 苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能 ABS 無毒 無味呈微黃色 成 型塑件有較好的光澤 且有極好的沖擊強(qiáng)度 良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性 耐油 性 耐水性 化學(xué)穩(wěn)定和電氣性能 6 2 ABS 塑料的工藝參數(shù) 7 注塑機(jī)類型 螺桿式 密度 1 03 1 07g cm 3 高雅時間 20s 90s 預(yù)熱干燥溫度 80 85 預(yù)熱時間 2h 3h 噴嘴溫度 170 180 模具溫度 50 80 注射壓力 60 100MPa 螺桿轉(zhuǎn)速 30r min 總成型周期 50s 220s 5 料筒溫度 后段 150 170 中段 165 180 前段 180 200 后處理 溫度 70 后處理時間 2h 4h 2 3 注射機(jī)的選擇 2 3 1 注射機(jī)類型的確定 根據(jù)塑料品種 注射成型方法 注射工藝等進(jìn)行選擇 注射機(jī)可分為臥式 立式和直角式三種 1 立式注射機(jī) 注射系統(tǒng)與合模鎖模系統(tǒng)軸線 垂直于地面 因為其重心高 不 穩(wěn)定 推出塑件要人工取出 2 直角式注射機(jī) 注射系統(tǒng)與鎖模系統(tǒng)裝置的軸線相互垂直布置 3 臥式注射機(jī) 注射系統(tǒng)與合模鎖模系統(tǒng)軸線都呈水平布置的注射機(jī) 根據(jù)控汽 車工具箱蓋結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的方便性能 采用臥式注射機(jī) 這類型注射機(jī)重心低 穩(wěn)定 操 作維修方便 塑件推出后可自行下落 便于實現(xiàn)自動生產(chǎn) 其主要缺點(diǎn)是安裝模具較 困難 注射系統(tǒng)有柱塞式和螺桿式兩種結(jié)構(gòu) 本次設(shè)計根據(jù)材料特點(diǎn)選用螺桿式 2 3 2 注射機(jī)型號的確定 根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量 m 300g 取材料 ABS 1 06g cm3 故其體積為 V m p 300 1 06g cm3 283 019 cm3 283cm3 由注射機(jī)的選用原則可知 實際注射量應(yīng)不超過注射機(jī)的規(guī)定克數(shù) 應(yīng)在其額定注射量的 80 以內(nèi) 故 Q 公 V 0 8 300 0 8 353 75cm3 查表可得國產(chǎn)塑料注射機(jī) XS ZY 200 400 其最大體積為 400 滿足選用要求 因此 注射機(jī)選用 XS ZY 200 400 型注射機(jī) 6 1 選用注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 型號 XS ZY 200 400 結(jié)構(gòu)形式 臥式 最大注射量 400 cm 3 最大注射壓力 109MPa 鎖模力 2540kN 移模板行程 260mm 最小模具厚度 165mm 模具定位孔直徑 125mm 噴嘴球半徑 18mm 最大成型面積 645cm 2 噴嘴半徑 4 mm 拉桿內(nèi)間距 290 36mm 2 注射機(jī)部分參數(shù)得校核 1 最大注塑量 1 V 2 1 m 6 V 5 363cm 式中 m 塑件的質(zhì)量 g 塑件的密度 3 g 2 注塑壓力 查設(shè)計手冊 可知 ABS 材料的注射壓力為 60 100MP 考慮到塑件的形 1 狀及材料的流動性 根據(jù)經(jīng)驗注塑壓力選 100MP 3 鎖模力 3 2 分注損鎖 APKF 2 式中 注塑機(jī)的額定鎖模力 N 鎖F 注射壓力到達(dá)型腔的壓力損失系數(shù) 一般取損K 0 34 0 67 根據(jù)經(jīng)驗取 0 4 塑件成型所需的實際注射壓力 注PaP 塑件及澆注系統(tǒng)等在分型面上的投影面積 分A 2m 4 開模行程校核 3 S L a L b D 2 3 S 233 75 mm 式中 La 凸模凸出部分高度 mm Lb 取出塑件間隙 mm D 頂桿頂出富裕量 5 10mm 取 8mm 2 4 塑件結(jié)構(gòu)要素確定 2 4 1 脫模斜度的確定 由于塑料冷卻后產(chǎn)生收縮 會緊緊地包在凸模成型芯上 或由于粘附作用 塑件 緊貼在型腔內(nèi) 為便于脫模 防止塑件表面在脫模時刺傷 擦毛等 應(yīng)合理設(shè)計脫模 斜度 由于本塑件的材料為 ABS 查表知型腔脫模斜度為 1 1 30 取斜度為 1 型 7 芯的脫模斜度為 4 取 4 5 2 4 2 塑件的壁厚確定 塑件的壁厚與使用要求和工藝要求有關(guān) 有了合理的壁厚還應(yīng)力求同一塑件上各部位的壁厚盡可能均勻 否則會因硬化或 冷卻速度不同而引起收縮力不一致 結(jié)果在塑件內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力 致使塑件產(chǎn)生翹曲 縮孔 裂紋 甚至開裂等缺陷 本次設(shè)計結(jié)合實踐經(jīng)驗及熱塑性塑料壁厚常用值表 2 1 表 2 1 熱塑性塑料 ABS 的壁厚和加工條件 材料 料溫 C 注射壓力 Mpa 模溫 C 壁厚 mm ABS 200 260 80 200 40 60 1 5 4 5 根據(jù)上表結(jié)合實踐設(shè)計經(jīng)驗可確定設(shè)計中壁厚最厚處選取 4mm 最薄處取 1 5mm 2 4 3 圓角 對于塑件來說 往往會在尖角處產(chǎn)生應(yīng)力集中 影響塑件強(qiáng)度 同時影響塑件外 觀質(zhì)量 一般圓角半徑不應(yīng)小于 0 5mm 2 5 模具結(jié)構(gòu)方案的確定 2 5 1 注塑模基本模架的選擇 方案一 多分型面注射模 其特點(diǎn)是 模具有兩個或兩個以上的分型面 適用于點(diǎn)澆口進(jìn)料的模具 綜合考 慮注射模的結(jié)構(gòu)形式 若采用多分型面注射模 會增加模具設(shè)計的難度 同時使模具 加工帶來困難 而且使生產(chǎn)汽車工具箱蓋的成本增加 故該方案不滿足要求 方案二 單分型面注射模 其特點(diǎn)是 模具只有一個分型面 是注射模中最簡單最常用的一類 綜合考慮各 方面因素 汽車工具箱蓋注射?？梢圆捎脝畏中兔孀⑸淠?采用單分型面注射模不僅 模具結(jié)構(gòu)簡單 易于加工和裝配 同時利于分型和提高工作效率 方案三 帶有活動鑲件的注射模 其特點(diǎn)是 塑件帶有側(cè)孔或側(cè)凹 成型這些部位的模具零件做成活動的 隨塑件 一起取出模外 由于汽車工具箱蓋的結(jié)構(gòu)中存在側(cè)凹部分 故應(yīng)使用帶有活動鑲塊的 注射模 使用該種注射模 不僅使鑲塊充當(dāng)成型部件 而且能使鑲塊充當(dāng)頂出機(jī)構(gòu) 8 不僅使模具的結(jié)構(gòu)更加緊湊 同時還使模具設(shè)計簡化 因此 汽車工具箱蓋的模具可 使用帶有活動鑲件的注射模 方案四 帶有側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的注射模 其特點(diǎn) 塑件帶有側(cè)孔或側(cè)凹 成型這些部位的模具零件 做成可在模內(nèi)滑動 由斜銷等機(jī)構(gòu)驅(qū)動 由于汽車工具箱蓋帶有兩個側(cè)孔 綜合考慮其結(jié)構(gòu)形狀和帶有側(cè) 向分型抽芯機(jī)構(gòu)的注射模特點(diǎn) 可以使用該注射模模架 因為只有采用側(cè)抽芯注射機(jī) 才能滿足汽車工具箱蓋的結(jié)構(gòu)工藝要求 雖然采用該結(jié)構(gòu)會使模具的設(shè)計 制造和裝 配帶來困難 但是這是工藝設(shè)計要求所必須的 其他方案 1 自動卸螺紋的注射模 由于塑件不存在螺紋 故不使用該注射模 2 定模一側(cè)有脫模機(jī)構(gòu)的注射模 由于汽車工具箱蓋蓋可以使其留在動 模上 故不采用定模脫模機(jī)構(gòu) 根據(jù)以上各注射模方案的論證 結(jié)合汽車工具箱蓋的結(jié)構(gòu)和形狀特點(diǎn) 最終采用 的整體結(jié)構(gòu)方案為 單分型面帶有活動鑲塊及側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的注射模 2 5 2 工具箱蓋雙型腔分型面的確定 雙型腔分型面是打開模具取出塑件澆注系統(tǒng)凝料的面 選擇分型面時要綜合考慮 塑件尺寸精度 塑件表面要求以及模具結(jié)構(gòu) 1 確保塑件尺寸精度 對有同軸度要求的塑件要使其全部在動?；蚨Ｖ谐尚?防止由于模具合模不準(zhǔn)確而 造成塑件尺寸的誤差 對于外觀無嚴(yán)格要求的塑件 可將分型面選在塑件中部 這樣 可以用教小的脫模斜度有利于脫模 2 確保塑件表面質(zhì)量 分型面盡可能選擇在不影響外觀的部位以及分型面處產(chǎn)生的飛邊容易加工修整部位 3 從分型面數(shù)目來看 有單分型面 雙分型面 多分型面 4 從分型面形狀來看 有平面 斜面 階梯面 曲面 5 考慮模具結(jié)構(gòu) 1 盡量簡化脫模部件 為便于塑件脫模 應(yīng)使塑件在開模是盡可能留于動模部分 應(yīng)盡量避免側(cè)抽芯機(jī)構(gòu) 2 盡量方便澆注系統(tǒng)布置 3 便于排溢 4 便于嵌件安放 5 模具總體結(jié)構(gòu)簡化 盡量減少分型面的數(shù)目 盡量采用平直分型面 確定分型面示意圖如下 9 圖 2 2 分型面 雙型腔分型面選擇分析 選擇如上圖所示的模具分型面 首先能滿足產(chǎn)品成型的 工藝要求 同時也滿足產(chǎn)品表面粗糙度的要求 即將表面要求較高的部分放于定模中 而將表面要求低的放于動模中 再次 采用上圖所示的分型面能減小脫模斜度 以防 止由此引起塑件的大小端尺寸差異過大 由于該模具由側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu) 上圖所示 的分型面能便于抽芯 該分型面與料流的末端重合 因此由利于氣體的排出 汽車工 具箱蓋的模具利用了鑲塊成型 采用上圖分型面 有利于成型鑲塊的安放 同時也使 模具整體結(jié)構(gòu)簡化 2 5 3 工具箱蓋雙型腔的布置 工具箱蓋雙型腔的強(qiáng)度和剛度是注塑模設(shè)計中經(jīng)常需要考慮的問題 因注塑模的 型腔在成型壓力作用下容易產(chǎn)生變形 其變形量必須在允許范圍以內(nèi) 如變形量過大 則將會導(dǎo)致型腔的擴(kuò)大而易出毛邊 使塑件尺寸增大 甚至造成型腔的破裂 另外 當(dāng)塑件成型后 壓力消失時 型腔又會因彈性恢復(fù)而收縮 若收縮尺寸大 于塑料的收縮率時 則會使型腔緊緊地包住塑件而造成開模困難 或因此引起塑件殘 留在定模上而使脫模困難 甚至損壞塑件 因為塑件為一上一下相對 所以型腔也為 一上一下相對排列 2 5 4 工具箱蓋雙型腔型腔數(shù)的確定 為了是模具與注射機(jī)相匹配以提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性 并保證塑件精度 進(jìn)行模具 設(shè)計時應(yīng)合理的確定型腔數(shù)目 設(shè)計時要考慮注射機(jī)的注射容量 鎖模力 塑化能力和模板工作臺的幾何尺寸等 因素 雙型腔型腔數(shù)的確定通常有下面四種方法 1 根據(jù)所用注射機(jī)的最大注塑量確定型腔數(shù)目 10 根據(jù)公式 3 n 2 件 廢公利 GK 4 式中 n 型腔數(shù) 注射機(jī)公稱注射量的利用系數(shù) 一般取 0 75 0 85利K 注射機(jī)的質(zhì)量公稱注射量 g 公G 澆注系統(tǒng)及飛邊等的塑料質(zhì)量 g 廢 單個型腔中塑件質(zhì)量 g 件 2 根據(jù)注射機(jī)最大鎖模力確定型腔數(shù) 根據(jù)公式 3 2 5 件 廢鎖 fAFn 式中 注射機(jī)的額定鎖模力 N 鎖F 模具上澆注系統(tǒng)及飛邊在分型面上的投影面積 m 2 廢A 塑件在分型面上的投影面積 m 2 件 f 單位投影面積所需的鎖模力 N m 2 3 根據(jù)塑件的精度確定型腔數(shù)目 3 根據(jù)經(jīng)驗 每增加一個型腔 塑件尺寸精度要降低 4 設(shè)塑件的基本尺寸為 L mm 塑件尺寸公差為 ABS 為 0 05 則 n 2 6 1 04 10 Lx 4 根據(jù)經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù)目 3 設(shè)型腔數(shù)目為 n 塑件總件數(shù)為 N 模具費(fèi)用 C 0 nC 1 元 C 1 為每一型腔所用 費(fèi)用 C 0 為模具費(fèi)用中與型腔數(shù)目無關(guān)的部分 單位小時加工費(fèi)用為 Y 元 小時 成型周期為 t min 若忽略準(zhǔn)備時間和試模時間原材料費(fèi)用 則總的成型加工費(fèi)用為 x n C 1 2 7 60 Yt0 若使總成型加工費(fèi)用為最少 即令 0 則有dx n 2 8 21 6 Nt 同時 根據(jù)本課題設(shè)計任務(wù)書的要求 采用雙型腔注射模具成型 11 2 5 5 拉料桿的結(jié)構(gòu)方案選擇 方案一 鉤形拉料桿 拉料桿頭部做成 Z 形 也可成為 Z 形拉料桿 可將主流道凝料鉤住 開模時即可 將該凝料從主流道拉出 拉料桿的尾部是固定在頂桿固定板上的 故在塑件頂出時凝 料也一起被頂出 取出塑件時朝著拉料鉤的側(cè)向稍許移動 即可將塑料連同澆注系統(tǒng) 凝料一起取下 因此這種拉料桿與模具中的頂桿或頂管等頂出機(jī)構(gòu)同時使用 考慮到汽車工具箱蓋模具在實際生產(chǎn)工作中 主要采用的是半自動化操作 因此 可以選擇該種形式的拉料桿 方案二 球形拉料桿 塑料進(jìn)入冷料穴后 緊包在拉料桿的球形頭或菌形頭上 拉料桿的底部固定在動 模邊的型芯固定板上 開模時將主流道凝料拉出定模 然后靠推板推頂塑件時 強(qiáng)行 將其從拉料桿上刮下脫模 因此 這種拉料桿對塑料的彈性要求較高 使用該種的拉 料桿 當(dāng)塑料進(jìn)入冷料穴后 緊緊包在拉料桿的球形頭上 開模時即可將主流道凝料 從主流道中拉出 拉料桿的尾部固定在動模邊的型芯固定板上 并不隨頂出機(jī)構(gòu)移動 這種拉料桿的流道料能自動脫落 但球形部分加工比較困難 該種形式拉料桿的 適用于推板頂出機(jī)構(gòu) 方案三 圓錐形拉料桿 拉料桿的頭部制成正圓錐行的 依靠塑料收縮的包緊力而將主流道凝料拉出 故 其可靠性要視包緊力大小而定 這種拉料桿既起到拉料作用又起到分流錐的作用 廣 泛用于單型腔注塑模成型帶中心孔的塑件 這種拉料桿的缺點(diǎn)是小型塑件不便開設(shè)冷 料穴 因此本設(shè)計不適合使用此種拉料桿 綜合考慮汽車工具箱蓋雙型腔模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及所采用的頂出機(jī)構(gòu) 選取鉤形 Z 形 拉料桿作為本設(shè)計的拉料桿 2 6 本章小結(jié) 本章對該塑件產(chǎn)品進(jìn)行了詳細(xì)的分析 對塑件原材料的性能進(jìn)行了闡述 介紹對 注射機(jī)的選用 并且對模具部分設(shè)計方案和總體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進(jìn)行了簡要的論證 同 時也對工具箱蓋的制作進(jìn)行了詳細(xì)的說明 12 第 3 章 澆注系統(tǒng) 3 1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 3 1 1 澆注系統(tǒng)的組成 1 澆注系統(tǒng)的組成 澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴開始到型腔為止的流動通 道 普通澆注系統(tǒng)一般由主流道 分流道 澆口和冷料穴等幾部分組成 其各部分作 用是 1 主流道 主流道是指注射機(jī)噴嘴與模具接觸處到分流道的一段塑料熔體流的 通道 一般呈圓錐形 2 分流道 分流道是主流道與進(jìn)料口之間的一段通道 塑料熔體在分流道改變 流向 對多型腔模具起著向各型腔分配塑料的作用 3 澆口 澆口是分流道與型腔之間的一段很短的狹窄通道 它起著調(diào)節(jié)進(jìn)料速 度和控制凝料時間的作用 一般是矩形或圓形截面 長度通常只有 0 5 2mm 4 冷料穴 冷料穴是在主流道或分流道末端的延伸部分 客觀存在貯存開始進(jìn) 入模具的部分冷料 防止冷料堵塞澆口或進(jìn)入模具型腔 以提高塑件的熔體強(qiáng)度 2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則 1 1 塑料從噴嘴中噴射到型腔中時應(yīng)盡量保持溫度不下降或下降得很小 2 塑料在流道中內(nèi)的流動應(yīng)為層流 并在規(guī)定時間內(nèi)充滿型腔 3 流程要盡量短 要減少彎道 以降低壓力損失 4 對多型腔要盡量做到同一時間完成充型 5 澆口位置要適當(dāng) 要盡量避免沖擊嵌件和細(xì)小型芯 防止型芯變形 澆口的 殘痕不應(yīng)影響的外觀 6 澆注系統(tǒng)的容積要盡量小 以減小材料消耗 3 1 2 主流道的設(shè)計 1 主流道 從注射機(jī)噴嘴與模具接觸的部位起 到分流道為止的一段 它的設(shè)計 是否合理對塑料的流動率和充模時間有直接影響 主流道的斷面形狀常為圓形 主流 道設(shè)計注意事項 1 主流道圓錐角在 2 6 內(nèi)選取 2 在模具結(jié)構(gòu)許可的條件下 主流道長度應(yīng)盡可能短些 一般其長度最好小于 13 60mm 過長會使塑料熔體的溫度下降而影響類型 3 主流道內(nèi)壁必須光滑 表面粗糙度應(yīng)有 mRa 4 0 4 主流道大端應(yīng)呈圓角 其半徑常取 r 1 3mm 以減小料流轉(zhuǎn)向速度時的阻力 5 主流道的一端常設(shè)計成帶凸臺的圓盤 其高度 h 為 5 10mm 并與注射機(jī) 固定模板的定位孔間隙配合 6 主流道襯套一般選用 T8 T10 制造 熱處理硬度為 52 56HRC 2 澆口套和機(jī)床噴嘴的尺寸確定 澆口套分為 整體式 分體式 1 澆注套 由于主流道要與高溫塑料及噴嘴接觸和碰撞 所以模具的主流道部 分通常設(shè)計成可拆卸 更換的主流道襯套 簡稱澆注套或澆口套 澆注套的主要作用 是將料筒內(nèi)的塑料有力暢流地到達(dá)模具型腔內(nèi) 在模具安裝時 進(jìn)入定位孔方便 與 注射機(jī)噴嘴吻合 能經(jīng)受塑料的反壓力 不致被模具推出 澆注套結(jié)構(gòu)形式有整體式 和分體式 根椐工具箱蓋的生產(chǎn)批量選取整體式 根據(jù)澆注套的實際工作環(huán)境 澆注 套的材料選用 45 鋼 并淬火至 55HRC 2 噴嘴尺寸 根據(jù)所選注射機(jī)的參數(shù)可得 噴嘴孔徑 mm 4mm 噴嘴球面半徑 mm SR 18mm 其示意圖如下 圖 3 1 噴嘴示意圖 3 澆注套尺寸計算 根據(jù)上述主流道的設(shè)計原則 選取澆口套的部分尺寸如下 r 2mm 2 8mm 3mm 1h2 D mD1 5 01 D 5mm R R 1 2mm R 20mm L 取 59mm 14 圖 3 2 澆口套示意圖 3 2 分流道的設(shè)計 1 分流道的截面設(shè)計 分流道的截面形狀可以是圓形 半圓形 矩形 梯形和 U 型等 分流道的斷面形狀及尺寸大小 應(yīng)根椐塑件的成型體積 塑料壁厚 塑件形狀 所用塑料工藝特性 注射速率 分流道長度等因素來確定 斷面過小 會降低單位時 間內(nèi)輸送的塑料時 并使填充時間延長 塑件常出現(xiàn)缺料 波紋等缺陷 斷面過大 不僅積存空氣增多 塑件容易產(chǎn)生氣泡 而且增大塑料耗量 延長冷卻時間 總之 要求所設(shè)計的分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳送和保證合理的填充時間 2 分流道的尺寸 因為各種塑料的流動性能有差異 所以可以根據(jù)塑料的品種來 粗略地估計分流道的直徑 本塑件選用的材料為 ABS 分流道尺寸應(yīng)在 4 8 9 5mm 之 間選取 由于成形件的壁厚為 4mm 這里先取分流道直徑為 5mm 澆道長度 由模具結(jié)構(gòu)確定 應(yīng)盡可能短些為好 根據(jù)凹凸模結(jié)構(gòu)尺寸及澆口套的各 結(jié)構(gòu)尺寸 確定分流道長度為 20mm 3 3 澆口的設(shè)計 澆口是分流道與塑料之間的狹窄部分 也是澆注系統(tǒng)中最短小的部分 起作用有 1 使分流道輸送來的熔融塑料的流速產(chǎn)生加速度 形成理想的流態(tài) 順利 迅速的充滿型腔 2 封閉型腔防止熔料倒流 并在成型后便于使?jié)部谂c塑件分 離 1 澆口形式設(shè)計 潛伏式澆口脫模時 有較強(qiáng)的沖擊力 易堵塞澆口 側(cè)澆口適用于兩板流下明顯的 澆口痕 同時 ABS 塑料性能為低粘度 故采用電澆口 本設(shè)計中采用的是兩板式結(jié) 構(gòu) 澆口由澆注套與冷料穴組成 其結(jié)構(gòu)見圖 3 3 所示 2 澆口位置的選取原則 1 1 澆口位置的選擇應(yīng)避免產(chǎn)生噴射和蠕動 蛇形流 2 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件斷面最厚處 3 澆口位置的選擇應(yīng)使塑料的流程最短 料流變向最少 以減少動能損失 良好 15 填充 4 澆口位置的選擇應(yīng)有利于型腔內(nèi)氣體的排出 5 澆口位置的選擇應(yīng)減少或避免塑件的熔接痕 增加熔接牢度 6 澆口位置的選擇應(yīng)防止料流將將型腔 型芯等擠壓變形 綜合考慮以上各因素 澆口位置選擇在工具箱的底部中心 這樣熔融塑料向四周 流動均勻 成型塑件質(zhì)量好 在結(jié)構(gòu)上 澆口與主流道的連接結(jié)構(gòu)見圖 3 2 所示 圖 3 3 澆口 3 4 冷料穴的設(shè)計 1 冷料穴的結(jié)構(gòu) 冷料穴是用來儲藏注射間隔期間產(chǎn)生的冷料頭的 防止冷料進(jìn)入型腔而影響塑件 質(zhì)量 并使熔料能順利地充滿型腔 立 臥式注射機(jī)用模具的主流道在定模一側(cè) 模 具打開時 為了將主流道凝料能夠拉向動模一側(cè) 并在項出行程中將它脫出模外 動 模一側(cè)應(yīng)設(shè)有拉料桿 2 拉料桿形式的選擇 1 鉤形 Z 形 拉料桿 桿頭部 Z 形 可將主流道凝料拉向動模一側(cè) 頂出行 程中又可將凝料頂出模外 Z 形拉料桿安裝在頂出了元件的固定板上 與頂出元件是 同步的 同時拉料桿還有冷料穴的作用 但主流道凝料拉出后不能自動脫落 因此不 宜用于全自動機(jī)構(gòu)中 工具箱蓋的實際生產(chǎn)中 采用的是半自動化操作 故可以采用 這種形式 2 球形拉料桿 拉料桿的球頭和細(xì)頸部分伸到冷料穴內(nèi) 冷料穴中的凝料已凝 固 動 定模打開時將主流道凝料拉向動模一側(cè) 頂出行程中 這種拉料桿的流道料 能自動脫落 但球部分加工比較困難 因此工具箱蓋的設(shè)計可以不選用這種形式 3 圓錐形拉料桿 拉料桿頭部制成正圓錐形的 依靠塑料收縮的包緊力而將主 流道凝料拉緊 這種拉料桿與推板頂出機(jī)構(gòu)同時選用 既起到拉料作用 又起到分流 錐的作用 其缺點(diǎn)是小型塑件不便開設(shè)冷料穴 綜合考慮設(shè)計模具及這種形式的適合 范圍 故不選用 綜上所述 拉料桿選用 Z 形拉料桿 冷料穴圖示如下 16 圖 3 4 Z 形拉料桿 冷料穴示意圖 4 拉料桿的機(jī)構(gòu)尺寸的確定如下 圖 3 5 拉料桿尺寸示意圖 圖中 d 8mm 由查塑件公差數(shù)值表得 D 13mm H 4mm 根據(jù)實際情況 L 169mm 17 第 4 章 成型零部件結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 4 1 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計主要在保證塑件質(zhì)量要求的前提下 從便于加工 裝配 使 用 維修等的角度加以考慮 注塑模閉合后 其內(nèi)部零部件將組合成一個能容納塑料 的閉和空間既型腔 型腔的幾何形狀和尺寸 決定了制品的幾何形狀和尺寸 所以構(gòu) 成型腔的所有零部件稱為成型零部件 這類零部件包括凹模 凸模 型芯 成型桿等 4 1 1 一般凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1 工具箱蓋凹模的結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)第二章中的介紹 凹模的結(jié)構(gòu)采用整體式 其結(jié)構(gòu)示意如下 圖 4 1 整體式凹模示意圖 整體式凹模與定模固定板之間采用 H7 m6 配合 以滿足成型要求 2 工具箱蓋凹模成型工作徑向尺寸設(shè)計 凹模的成型尺寸主要有凹模的工作和徑向尺寸 型芯或型腔的深度尺寸 中心距 尺寸等 任何塑料制品都有尺寸精度要求 設(shè)計模具時 必須根據(jù)要求確定 相應(yīng)的 成型零件的尺寸和精度等級 影響制品工作尺寸的因素很復(fù)雜 主要有以下幾方面 1 成型零件的制造公差成型零件的精度越低 生產(chǎn)的制品尺寸或形狀精試也越 低 成型零件的制造公差 為 是塑件公差 z 3 6 2 塑件收縮率的影響 塑件成型后的收縮率與多種因素有關(guān) 在計算工作尺寸 時 通常接平均收縮率計算 3 模具在分型面上的合模間隙 注射時由于成型壓力的原因 使模具的分型面 有一個漲開的趨勢 同時 由于模板分型面平面度的影響 動定模合模注射時存在著 一定的間隙 它對垂直于分型面的尺寸有一定影響 18 此外 成型零件在使用過程中的磨損 活動零件的配合間隙 塑件的脫模斜度和模具 的裝配誤差等也都會影響塑件的尺寸精度 3 工具箱蓋凹模的工作尺寸計算 通常尺寸根據(jù)塑件成型收縮率 模具和制造公差和成型零件磨損量確定 常用方 法是成型零件工作尺寸的公差帶法 凹模的徑向尺寸 查表 3 21 15 得 計算公式 4 1 aMLSLmx1 校核公式 4 2 Z Cin a 式中 塑件基本尺寸 mm aL 成型零件工作尺寸 mm M 最大收縮率 maxS 最小收縮率 in 塑件公差值 mm 查表 1 5 7 可得 ABS 材料的尺寸精度為 4 成型零件制造公差 mm 其值可取 z 6 3 成型零件的的磨損量 mm 一般取 c a 最長邊 385mm 0 5 查表 1 5 7 可得 1 30mm aLmaxS 由式 3 1 得 385 63mmM 校核 取 得 0 26mm 0 22mm 0 3 z 5 zc 6minS 由式 3 1 得 384 995mm L aL a 不滿足條件 重新選取 為 0 3mm z 由式 3 2 得 aa 385 滿足條件 mm30 06 ML b 最短邊 210mm 0 5 查表 1 5 7 得 0 82mmamaxS 19 由式 3 1 得 210 23mmML 校核 取 得 0 164mm 0 137mm 0 3 z 5 zc 6 minS 由式 3 1 得 aaL 901 2 滿足條件 mm 03 ML 2 工具箱蓋凹模型芯的尺寸計算 計算公式 4 3 0min1ZaMLSL 校核公式 3 4 aCZ ax 塑件孔 1 長度方向 85mm 0 3 查表 1 5 7 得 0 44mmaLminS 由式 3 3 得 85 695mmM 校核 取 得 0 088mm 0 073mm 0 5 z 5 zc 6maxS 由式 3 4 得 aaL 109 8 滿足條件 mLM8 065 寬度方向 65mm 0 3 查表 1 5 7 得 0 32mmainS 由式 3 3 得 60 5mmM 校核 取 得 0 064mm 0 053mm 0 5 z 5 zc 6maxS 由式 3 4 得 aaL 083 6 滿足條件 mLM64 0 圓孔 4 5 mscpsxQdD 0腔 型腔內(nèi)形 內(nèi)徑 尺寸 mm 腔D 塑件外徑基本尺寸 mm 25 mmad a 20 塑件公差 查表 1 5 7 得 0 24s s 塑件平均收縮率 0 4 cpQcpQ X 綜合修正系數(shù) x 0 5 模具成型尺寸設(shè)計公差 m 一般 0 0831 5s m31s 由式 3 5 得 D 腔 mm08 924 塑件孔 2 長度方向 30mm 0 3 查表 1 5 7 得 0 26mmaLminS 由式 3 3 得 30 35mmM 校核 取 得 0 052mm 0 043mm 0 5 z 5 zc 6maxS 由式 3 4 得 aaLL 1053 滿足條件 mM2 0 寬度方向 25mm 0 3 查表 1 5 7 得 0 24mmainS 由式 3 3 得 25 365mmML 校核 取 得 0 048mm 0 04mm 0 5 z 5 zc 6maxS 由式 3 4 得 aa 152 滿足條件 048 03 ML 3 工具箱蓋凹模型腔側(cè)壁及底部壁厚計算 塑件模型腔在成型過程中承受熔體的高壓作用 應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度 如果 凹模和底板厚度過小 強(qiáng)度和剛度不足會產(chǎn)生過大的變形 導(dǎo)致溢料 形成飛邊 降 低塑件精度 并影響正常脫模 甚至?xí)l(fā)生塑性變形和破壞 因此 有必要通過強(qiáng)度 和剛度計算來確定凹模壁厚和底部厚度 取強(qiáng)度和剛度計算后壁厚的較大者為最終的 壁厚設(shè)計尺寸 此設(shè)計模具型腔的類型屬于矩形凹模整體式型腔 查表 5 2 7 可知 按強(qiáng)度要求和 21 剛度要求計算結(jié)果如下 工具箱蓋側(cè)壁 按強(qiáng)度計算 7 4 6 pmPht 式中 凹模型腔側(cè)壁厚度 ct 模腔壓力 MPa 40MPa mPmP h 凹模型腔的深度 mm h 30mm 系數(shù) 查表 5 5 7 可得 0 321 為材料的許用應(yīng)力 MPa 由于凹模采用的是 45 鋼 故p 156 8MPa p mtc7 按剛度計算 7 4 7 3 4pmcEht 式中 側(cè)壁厚度 ct c 系數(shù) 查表 5 3 7 得 c 0 57 E 材料的彈性模量 E MPa510 2 成型零件的許用變形量 取 0 05mm p p mtc9 按強(qiáng)度條件和剛度條件計算的側(cè)壁厚度可知 故選擇凹模側(cè)壁厚度為 9mm b 塑件底部 按強(qiáng)度計算 4 8 mhpPtb 式中 凹模型腔底部厚度 ht b 凹模型腔的內(nèi)孔 矩形 短邊尺寸 b 為 60mm 系數(shù) 查表 5 6 7 得 0 4974 22 模腔壓力 為 62 MPa mP 材料的許用應(yīng)力 156 8 MPa p p mPbtph29 按剛度計算 4 9 3 4pmhEct 式中 系數(shù) 查表 5 4 7 得 0 0209 c 模腔壓力 62MPa 其它的數(shù)據(jù)同上 mpmpmth10 3 按強(qiáng)度要求和剛度要求計算的凹模型腔底部厚度可知 按強(qiáng)度要求計算出的壁厚 尺寸較大 所以凹模型腔底部厚度 th29 4 2 工具箱蓋凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凸模的結(jié)構(gòu)形式 凸模是成型塑件中內(nèi)形的成型零件 在前面的介紹中已經(jīng)選擇 凸模的結(jié)構(gòu)為整體式凸模 其結(jié)構(gòu)形式示意圖如下 圖 4 2 整體式凸模示意圖 2 工具箱蓋凸模成型工作尺寸計算 1 凸模型腔徑向尺寸計算 內(nèi)表面凸起側(cè)棱長度和寬度 型腔徑向尺寸取最小值 塑件以最大收縮率進(jìn)行收縮時 可以獲取其極限尺寸 其計算公式為 計算公式 aMLSLmx1 校核公式 23 aaczMLSL min 最長邊 385mm 0 5 查表 1 5 7 得 1 30mmax 380 06mmM 校核 取 得 0 26mm 0 217mm 0 3 z 5 zc minSaaLmL 40 379 滿足條件 LM26 0038 最短邊 210mm 0 5 查表 1 5 7 得 0 82mmamaxS 210 23mmML 校核 取 得 0 164mm 0 137mm 0 3 z 5 zc minSaaL 901 2 滿足條件 LM20 091 2 凸模型腔深度計算 內(nèi)表面凸起長度 根據(jù)塑件的最大高度和預(yù)定的制造編差 初算型腔深度的基本z 尺寸 由表 3 21 15 得MH 計算公式為 zSMH 1 min 校核公式為 SSM max 計算 30mm 查表 1 5 7 得 0 26mm MH 24 0 3 0 052mm 0 5 minSz maxSHM038 校核 SS 142 5 滿足條件 mHM052 038 3 孔成型邊距尺寸計算 磨損后增大的成型中心邊的計算公式為 7 241MsacpMLS 式中 塑件平均收縮率 cpS minaxcp 塑件成型尺寸設(shè)計公差 M 塑件公差 s 查表 1 5 7 得 mLa28 S mS24 0 096 M cpLM8 1 查表 1 5 7 得 mLa20 S mS20 mM328 0 4 cpLM16 8 3 3 凹模 凸模材料的選擇及粗糙度要求 成型零件所用材料的性能及粗糙度要求通常有以下幾個方面 拋光性能 強(qiáng)度韌 性 一定的硬度和耐磨性 耐熱性 耐磨蝕性 使用壽命 加工性能 成本和經(jīng)濟(jì)性 從以上幾個方面權(quán)衡考慮 成型零件選用 45 鋼 淬火至 55HRC 由于凹模表面直接 與塑件外表面接觸 且塑件外表面要求較高 故取其表面粗糙度 而表面mRa 2 0 25 為材料選用的是 45 鋼 為了減少材料的種類 與凹模材料相對應(yīng) 凸模材料也選用 45 鋼 淬火至 55HRC 在實際產(chǎn)品的應(yīng)用場合 對內(nèi)表面的要求較低 故選擇凸模的表面粗糙度為 mRa 6 1 26 第 5 章 排溢引氣系統(tǒng)設(shè)計 5 1 排溢系統(tǒng)設(shè)計 排溢是指排出充模熔料中的前鋒冷料和模具內(nèi)的氣體等 廣義的注射模排溢系統(tǒng) 包括澆注系統(tǒng)部分的排溢和成型部分的排溢 通常所說的排溢是指成型部分的排溢 在大多數(shù)情況下可利用模具分型面或模具零件中間的間隙配合間隙排氣 但如果不能 可以采用排氣槽來將型腔中的氣體排出 排氣槽的設(shè)計應(yīng)注意 1 排氣槽與塑件接觸的深度不應(yīng)超過塑料的溢料值 斷面為矩形或梯形 2 排氣槽出口不要對著操作人員 以防熔融塑料噴出傷人 3 排氣槽最好開設(shè)在靠近嵌件或壁厚最薄處 因為此處最容易形成熔接痕 熔 接痕處應(yīng)排盡氣體和排出部分冷料 4 排氣槽最好開設(shè)在型腔的一面 這樣對模具制造和清理都很方便 5 排氣槽最好開在分型面上 因為分型面上排氣槽產(chǎn)生的毛邊很容易隨塑件脫 出 5 2 引氣系統(tǒng)的設(shè)計 對于一些大型深腔殼形塑件 注射成型后 整個型腔由塑料填充 型腔內(nèi)氣體被 排出 此時塑件的包容面與型芯的被包容面基本上構(gòu)成真空 當(dāng)塑件脫模時 由于受 到大氣壓力的作用 造成脫模困難 如采用強(qiáng)行脫模 勢必使塑件發(fā)生變形或損壞 影響塑件質(zhì)量 因此必須加設(shè)引氣裝置 對于工具箱注塑模的引氣裝置可直接利用塑 件上的側(cè)孔進(jìn)行引氣 而不用專門設(shè)計引氣裝置 5 3 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 5 3 1 模具的冷卻 模具的冷卻就是將熔融狀態(tài)的塑件傳給模具的熱量 盡可能迅速地全部帶走 以 便塑件冷卻定型 并獲得最佳的塑件質(zhì)量 冷卻介質(zhì)有冷卻水和壓縮空氣 但常用的 冷卻方法是用冷卻水 這是因為熱容量大 傳遞系數(shù)大 成本低 且低于室溫的水也 容易取得 水冷卻即是在模具上加工冷卻水道 通入冷卻水加強(qiáng)模具的冷卻 27 5 3 2 冷卻裝置設(shè)計注意事項 1 在允許的條件下 冷卻水道距型腔壁不宜太遠(yuǎn)或太近 盡量保證塑件收縮均勻 維持模具熱平衡 2 冷卻水的數(shù)量越多 孔徑越大 冷卻越不均勻 3 水孔與型腔表面各處最好有相同的距離 澆口處加強(qiáng)冷卻 降低入水與出水的 溫差 4 要結(jié)合塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇 保證冷卻通道不泄漏 密封性能好 以免在塑件上造成斑紋 5 冷卻水通道要避免接近塑件的熔接痕部位 以免熔接不牢 影響強(qiáng)度 6 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計要考慮盡量避免其與模具結(jié)構(gòu)中其他部分的干涉現(xiàn)象 7 冷卻水通道要易于加工和清理 5 3 3 冷卻裝置的形式 模具中冷卻裝置的形式可分為 簡單流道式 螺旋式 隔片導(dǎo)流式 噴流式和導(dǎo) 熱型芯式 由于工具箱蓋成型較淺 所以選擇簡單流道式 這種形式是通過在模具上直接打 孔 并通以冷卻水而進(jìn)行冷卻 是最常用的一種形式 5 3 4 冷卻裝置的理論的計算 冷卻裝置的計算就是計算模具的冷卻面積 計算冷卻分布造成的不同溫度分布 以便設(shè)計冷卻回路 求得恰當(dāng)?shù)睦鋮s管道直徑和長度 滿足冷卻要求 1 模具冷卻面積的計算 由于影響模具溫度的因素很多 比較復(fù)雜 所以我們假 設(shè)塑料所放出的熱量等于冷卻介質(zhì)所帶走的熱量 非結(jié)晶形塑料 ABS 每小時所放 出的熱量為 7 Q NG 5 1 焓H 式中 Q 熔融塑料每小時所放出的熱量 J h G 每次注射的塑料量 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi) kg 由于塑件為 300g 澆 注系統(tǒng)為 30g 所以 G 0 33kg N 每小時的注射次數(shù) 由于此次設(shè)計的產(chǎn)品注射周期為 90s 所以 n 3600 90 40 次 小時 塑料從熔融狀態(tài)進(jìn)入型腔的溫度到塑件冷卻后的脫模溫度的焓之焓H 差 J kg 5 2 焓H t C01s 28 式中 塑料的比熱容 ABS 塑料的比熱 1470J kg K SC 熔融塑料進(jìn)入型腔的溫度 K 473 K1t ct 201 塑件脫模溫度 333 K0 0tc 6 hJQkgH 27158 熔 在不考慮其它熱損失的情況下 可以認(rèn)為塑料所放出的熱量等于冷卻介質(zhì)帶走的 熱量 2 計算冷卻水的體積 5 3 6021tCGVi 式中 V 所需水的體積流量 min 3m G 單位時間注入模具內(nèi)塑料熔體的質(zhì)量 kg h 故 G 0 33 40 次 小時 13 2 h 成型塑料單位質(zhì)量釋放的熱量 其值為 3 5 105J kg i C 冷卻水的比熱容 其值為 4 18 103J K 水的密度 其值為 1 0 10 kg 為冷卻水的出口溫度 3m1t C 取 為冷卻水的入口溫度 其值為 1tc 452t c 20in4 73V 3 計算冷卻水的導(dǎo)熱總面積 5 4 360QwTA 式中 A 冷卻水路的導(dǎo)熱總面積 m 2 Q 熔融塑料每小時所放出的熱量 J h 冷卻水的熱導(dǎo)率 成型模板鉆孔冷卻道 取 0 64 為模具成型零件表面溫度 取其為wT c 20 29 冷卻水的平均溫度 取QTc 30294 6mA 4 確定冷卻水路的直徑 d 根據(jù)計算出的水的體積流量 V 后 根據(jù)冷卻水處于紊流狀態(tài)下的流速與通道的關(guān) 系 確定冷卻水路的直徑為 10mm 5 冷卻水孔的總長度由 7 得 5 5 dAL 式中 L 冷卻水路總長度 m A 冷卻水路的導(dǎo)熱面積 2m d 冷卻水路直徑 mm L0 1 6 冷卻水路的條數(shù) n 由于模具尺寸的限制 每根水路的長度由模具尺寸決定 設(shè)每條水路的長度為 L 則冷卻水路的條數(shù)為 N 且 l 根椐模具的尺寸 l 450mm 0 45m 每小時要注射 40 次 lLN 由上式得 12 冷卻裝置的基本結(jié)構(gòu)形式有簡單的流道式 螺旋式 隔片導(dǎo)流式 噴流式 導(dǎo)熱 桿及導(dǎo)熱型芯式 此次設(shè)計的汽車工具箱蓋的模具的冷卻裝置形式設(shè)計為簡單的流道 式 因為汽車工具箱蓋產(chǎn)品成型較淺 易于采用簡單流道式 而且設(shè)計制造簡便 在 模外用軟管連接各冷卻回路 使其構(gòu)成循環(huán)式冷卻回路 其冷卻效果較好 冷卻裝置設(shè)計考慮的方面較多 其主要應(yīng)考慮的是 1 盡量保證塑件收縮均勻 維持模具熱平衡 2 冷卻水孔的數(shù)量越多 孔徑越大 則對塑件的冷卻就越均勻 3 水孔在型腔表面各處最好有相同的距離 即水孔的排列與型腔形狀盡量相吻 合 4 澆口處加強(qiáng)冷卻 5 降低入水與出水的溫差 6 要結(jié)合塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu) 合理考慮冷卻水通道的排列形式 30 7 冷卻水通道要避免接近塑料的熔接部位 以免熔接不牢 影響強(qiáng)度 8 保證冷卻通道不泄漏 密封性能好 以免在塑件上造成斑紋 5 3 5 冷卻系統(tǒng)的其他零部件 1 冷卻水嘴 主要用來連接冷卻通道的入口和出口 使冷卻水導(dǎo)入模具的冷卻 系統(tǒng) 并使在模具中吸收了熱量的水離開模具 水管接頭一般由黃銅材料制成 對于 要求不高的模具可用一般結(jié)構(gòu)鋼制成 此次設(shè)計的模具的水管接頭采用黃銅制成 2 螺塞 主要用來構(gòu)造水路 起截流的作用 要求高的模具要用黃銅材料的螺 塞 要求不高的模具可用鋼材料 3 密封圈 主要用來保證冷卻回路不泄露 4 密封膠帶 主要用來使螺塞與冷卻通道 水嘴冷卻通道連接處不泄露 5 軟管 主要作為連接并構(gòu)造模外