塑料模具設計論文-文庫吧

【正文】 板尺寸 ： 425 458mm 噴嘴圓弧半徑 ： 12mm 最小裝模厚 ： 200mm 最大開模行程 ： 300mm 頂出行程 :0～ 110 mm ② 校核所選注塑機的鎖模力： PAF ??鎖模 式中 F鎖模 —— 注射機額定鎖模力，（ N）； A—— 塑料與澆注系統在分型面上 的投影面積，（ mm2） P—— 型腔內塑料熔體的壓力，其大小一般為注射壓力的 80%，（ MPa）， ABS 的注射壓力為 70～ 100 MPa，所以 P 取 80MPa。 塑料模具設計論文 9 A? 2r?? = 2258?????? = mm2 A P= 80=529968N? 530KN KNPAKNF 5 3 09 0 0 ????鎖模 所以所選注塑機的鎖模力滿足要求。 普通 澆注系統的設計 主流道設計 主流道是一端與注射機噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道。主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，對材料要求較嚴，因而模具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式，以便有效的選用優質鋼材單獨進行加工和熱處理。主流道的形狀結構如圖 9 所示，其設計要點： 圖 9 主流道的形狀結構 1） 主流道設計成圓錐形，其錐角常取 ?? 4~2 ，流動差的塑料可取 ?? 6~3 ，流道壁表面粗糙度取 ?R ，且加工時應沿流道軸拋光。 2） 主流道始端球面凹坑半徑 R2 比注塑機噴嘴球半徑 R1 大 2~1 mm；球面凹坑深度 5~3 mm；主流道始端入口直徑 d2 比注塑機噴嘴直徑大 1~ mm；一般d2 = mm5~ 。 3） 主流道末端呈圓角過渡，圓角半徑 r= mm3~1 。 4） 主流道長度 L宜小于 60mm 為佳，最長不宜超過 95mm。 5） 主流道常開設在可拆卸的主流道襯套上；不同主流道襯套的結構與裝配形式如圖 10所示，其材料常用 T8A 或 T10A,熱處理淬火硬度 HRC55~50 。 塑料模具設計論文 10 a） b） c） d) 圖 10 主流道襯套的結構與裝配形式 本次畢業設計中采用圖 10 中 c）的結構形式，主流道襯套在模具上的固定應考慮到與定位環（或定位圈）的配合。定位環的作用是保證主流道中心與注塑機噴嘴中心一致，實現快速裝模、調模，避免注塑機噴嘴受損及熔料注射時產生溢料、漏料等現象。定位圈與主流道襯套的配合為 H9/f9，如圖 12所示。 結合以上原則，確定主流道相關尺寸 R2 =14mm（注塑機噴嘴圓弧半徑 12mm），d2 =（注塑機噴嘴直徑 4mm），圓角半徑 r=1mm，球面凹坑深度取 3mm，其余尺寸查手冊 ,結構如圖 11 所示： 圖 11 澆口套 圖 12 定位圈與主流道襯套的配合 分流道的設計 分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道。它是澆注系統中熔融狀態的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩流態的過渡段。因此分流道設計應滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態，并在流動過程中壓力損失盡可能小，能將塑 料熔體均衡地分配到各個型腔。 （ 1）為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形、梯形、 U形、半圓形及矩形等，如圖 13 所示。 在流道設計中要減少在流道內的壓力損失，則希望流道的截面積大；要減少傳熱損失，有希望流道的表面積小，因此可用流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率，該比值大則流道的效率塑料模具設計論文 11 高。 圖 13 常見的分流道截面形狀 （ 2）分流道的截面尺寸 根據實踐經驗，部分塑料的分流道（圓形）直徑推薦尺寸如下表： 部分塑料的分流道直徑經驗值 塑料名稱 分流道直徑 /mm 塑料 名稱 分流道直徑 /mm PE、 PA ～ 10 PPO、 PSU、 PUR ～ 10 POM、 SPVC、 PS ～ 10 PMMA ～ 10 PC、 PP、 ABS、 AS、 CA ～ 10 耐沖擊 PMMA、 HPVC ～ 16 對于非圓形流道，由上表中查得的數值 D 作為當量直徑來確定其截面尺寸。若采用 U 形截面，則 H1 =,斜度 ? =5? ～ 10? ；若采用梯形截面，則 B=，H=，側面斜度 ? =5? ～ 10? 。 由于塑件的材料是 ABS，所以其圓形分流道直徑取 ～ 10mm，若采用梯形截面，則相關尺寸為 B==～ ， H==～ 。為了加工方便，采用矩形截面，由于矩形截面的尺寸無固定公式，又因為矩形與梯形的 形狀類似，所以在此套用梯形截面尺寸的計算公式，計算后取矩形截面的長為 6mm，寬為 4mm。 （ 3）分流道的表面粗糙度 分流道內表面粗糙度并不要求很低，保持適當的粗糙程度有利于接觸流道表壁的冷凝塑料皮層的形成并可靠固定，從而有利于減少熱量損失、保持塑料熔體理想的熔融質量與流動狀態。通常分流道內表面粗糙度常取 Ra m? ，當分流道截面尺寸較大時可采用 Ra m? 。 （ 4）分流道與澆口的連接 在分流道與澆口的連接處應逐漸光滑過渡，如圖 14 橢圓框內所示。 圖 14 分流道與澆口的連接處 塑料模具設計論文 12 澆口的設計 澆口是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統中截面最小的部分，但卻是澆注系統的關鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質量的影響很大，本次設計采用側澆口。 側澆口國外稱為標準澆口。側澆口一般開設在分型面上，塑料熔體從內側或外側充填模具型腔，其截面形狀多為矩形（扁槽），改變澆口的寬度與厚度可以調節熔體的剪切速率及澆口的凍結時 間。這類澆口可以根據塑件的形狀特征選擇其位置，加工和修整方便，因此它是應用較廣泛的一種澆口形式，普遍用于中小型塑件的多型腔模具，且對各種塑料的成型適應性均較強。 圖 15 側澆口形式 圖 15 中，圖 a 為分流道、澆口與塑件在分型面同一側的形式；圖 b 為分流道和澆口與塑件在分型面兩側的形式，澆口搭接在塑件上；圖 c 為分流道和澆口與塑件在分型面兩側的形式，澆口搭接在分流道上。有搭接形式的側澆口是塑件端面進料的側澆口。設計時選擇側向進料還是端面進料，要根據塑件的使用要求而定。 側澆口尺寸計算的經驗公式如下： b= ? ?30 ~ t=? ?~ ? 式中 b—— 側澆口的寬度， mm； A—— 塑件的外側表面積， mm2 t—— 側澆口的厚度， mm； ? —— 澆口處塑件的壁厚， mm。 本次畢業設計中，由于塑件結構特殊，考慮到塑件的成型工藝，采用如圖 b）所塑料模具設計論文 13 示的澆口形式，即分流道和澆口與塑件在分型面兩側的形式，澆口搭接在塑件上。利用 IDEAS 軟件中的測量功能，查的塑件的外側表面積為 A= ，塑件的平均壁厚 t= 3 321 ?? =2mm，澆口處塑件的壁厚 ? 為 2mm，所以 b= ? ?30 ~ = ? ?30 4 6 88 .~ = ~ ，取 2mm。 t=? ?~ ? =? ?~ 2= ~ mm，取 。 l1 =? ? ~ ? =? ? ~ ? =～ ，為了加工方便，取 2mm。 l 一般取值為 2～ 3mm，取 3mm。三維圖如圖 16 所示。 圖 16 分流道和澆口的三維圖 冷料穴的設計 冷料穴也稱冷料井，其作用是捕集熔體前鋒“冷料”，防止相對過冷料堵塞澆 口或進入模腔后而影響塑件質量；當開模時利用冷料穴的結構，將主流道凝料拉出。冷料穴分主流道冷料穴和分流道冷料穴。本次設計的模具結構中只有主流道冷料穴。 主流道冷料穴一般設在主流道對面的定模板上，其直徑略大于主流道直徑，長度約等于主流道直徑。由于本次模具中冷料穴要設置螺紋拉料桿，因此冷料穴的空間比普通的冷料穴要大的多，其空間尺寸主要根據螺紋拉料桿的螺紋部分來設置，具體結構由螺紋拉料桿確定。 排氣方案的設計 注射成型排氣不良的后果 在注射成型過程中，需要排除的氣體有因干燥不良而存在于熔體中的水 汽、模腔內空氣、原料中易揮發物質的揮發氣、材料降聚分解氣等。如果不能可靠地將上述氣體排出模腔，將導致以下后果： 塑料模具設計論文 14 或殘留于制品內部形成氣泡，或積存于熔料與模腔表壁之間導致制品表面內凹；增加熔體充型阻力，導致模腔填充不全、保壓不充分、注射壓力增大，熔體充模速率降低；熔接質量差，制品上明顯的熔接痕甚至熔接縫（裂紋 ） ,塑件力學性能下降；塑件表層受壓氣體易導致塑件表面出現銀紋、云霧、分層剝落等，表面質量差；模腔內被壓縮的氣體將伴隨溫度升高，可能使氣穴或氣泡周圍的塑料發生局部降解變色或燒焦。 排氣措施 注塑模 排氣系統應保證排氣順暢、有序，其設計往往主要靠實踐經驗，通過試模與修模再加以完善。 在注射成型過程中，本設計中模具的排氣方式：用模具零部件的配合間隙及分型面自然排氣。利用模具分型面的貼合間隙排氣，利用推出零件與模板導滑孔之間的配合間隙排氣，利用成型零件、成型鑲件等的配合間隙排氣。 本設計中塑件的尺寸并不大，利用螺紋型芯與軸套的配合（ H8/f8） 間隙、軸套與型腔的配合（ H8/f8） 間隙排氣。這樣不但使模具結構簡單，而且排氣效果也很好。如圖 17 所示： 圖 17 模具的排氣方式 成型零部件的設計 模 具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模型腔、型芯、鑲塊、成型桿和成型環等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑件間還發生摩擦。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，成型零件還要求結構合理，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能，所以選 用 20Cr， 并滲碳淬火，硬度大于 55HRC。 設計成型零件時，應根據塑料的特性和塑件的結構及使用要求，確定型腔的總體結構，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據成型零件的塑料模具設計論文 15 加工、 熱處理、裝配等要求進行成型零件結構設計，計算成型零件的工作尺寸，對關鍵的成型零件進行強度和剛度校核。 成型零部件結構的設計 成型零部件決定了塑件的幾何形狀和尺寸，通常包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環等。 ①凹模的結構設計 凹模亦稱型腔，是成型塑件外表面的主要零件，按結構不同可分為整體式和組合式兩種結構形式。本次設計中采用組合式結構，組合式凹模結構是指型腔是由兩個以上的零部件組合而成的。按組合方式不同，組合式凹模結構可分為整體嵌入式、局部鑲嵌式、底部鑲拼式、側壁鑲拼式和四壁拼合式等形式。綜合考 慮后，采用整體嵌入式凹模結構。 整體嵌入式凹模如下圖所示。小型塑件在采用多型腔模具成型時，各單個型腔采用機械加工、冷擠壓、電加工等方法加工制成，然后壓入模板中。這種結構加工效率高，裝拆方便，可以保證各個型腔的形狀一致。其基本形式如圖 19 所示： 圖 18 常見的成型零件的固定方式 本次設計中，凹模型腔的形式屬于圖 18 中左下角圖的情況，所以采用左下角圖所示的凹模結構形式，結構如圖 19 所示。 圖 19 型腔三維圖 塑料模具設計論文 16 ②凸模的結構設計 由于型芯和凹模的結構十分類似，所以選用的結構形式和凹模的結構形式 一樣，采用整體嵌入式，如圖 20 所示。 圖 20 凸模三維圖 ③螺紋成型零件的結構設計 螺紋直接成型的方法有： （ 1）采用螺紋成型零件（型芯或螺紋型環）在成型之后將塑件旋下，該方法在模具結構上需配有旋轉驅動裝置。多見于成型內螺紋。 （ 2）采用瓣合模成型，生產效率高，但常帶有飛邊。多見于外螺紋或分段內螺紋的成型。 （ 3）對于要求不高且用軟塑料成型的螺紋，可通過強制脫模來成型。這時，螺牙斷面最好設計得淺一些，且呈圓形或梯形斷面。 本次設計中的塑件內有內螺紋，因此采用第一種方案，采用螺紋型芯，成型之后將塑件旋下， 如圖 21 所示： 圖 21 螺紋型芯的三維圖 成型零部件工作尺寸的計算 所謂成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接構成型腔腔體部位的尺寸，其直接對應塑件的形狀與尺寸。 工作尺寸主要包括型腔徑向、深度；型芯徑向、高度，型芯間位置尺寸等。 影響塑件精度的因素主要有 成型零件制造公差、成型收縮率、型腔和成型零件的磨損等， 鑒于影響塑件尺寸精度的因素多且復雜，塑件本身精度也難以達到高精度，為了計算方便，規定： 塑料模具設計論文 17 1） 塑件上的軸類尺寸以其最大值為公稱尺寸，公差為單向負偏差；塑件上孔類尺寸以其最小尺寸為公稱尺寸，公差為 單向正偏差。 2） 模具凹模類尺寸取其最小值為公稱尺寸，公差為單向正偏差；模具型芯類尺寸以其最大尺寸為基本尺寸，公差為單向負偏差。 3） 塑件及模具成型零件上中心距類尺寸，其公差為雙向對稱分布。 本次畢業設計中，塑料件的材料是 ABS，該塑件有以下尺寸： SR SR 8? 、? ? 5 1