塑料模具設計論文-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 廣闊的空間。無論是出展出訪還是來展來訪，中國模具行業2020 年國際合作方面的活動都要比往年更豐富，參與的企業數和人數更多，成效更加顯著。雖然統計數據尚未出來，但根據產需兩旺、持續高速運行的發展態勢分析，模具行業 2020 年的發展速度要高于上年的 18%，可望達到 20%以上。由于模具在各行業中應用日益廣泛，我國模具總量又供不應求，因此模具已成為許多工業產品發展的“瓶頸”。國外將模具比喻為“工業之母”、“金鑰匙”、“進入富裕社會的原動力”。據了解，在我國目前的模具企業中，產值過億的企業只有 20 多家，中型企業幾十家，其余都是小型企業，多數只有幾十名職工，百十萬元產值，很多企業依然采用傳統 的作坊式的管理方式。 二是行業骨干隊伍正快速形成，集群式生產方式得到進一步發展，勞動生產率不斷提高。 隱憂之二是模具人才，特別是高技能、高水平人才全行業缺乏，這已制約了模具行業的進一步發展。沒有產品的需求、產品的更新換代，就沒有模具行業的技術進步，也就沒有模具產品的上規模、上檔次。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產價廉高質量的元器件，是發展熱流道模具的關鍵。在此塑件中保持電話線相接的主要是兩個銅制嵌件，如圖 2所示，嵌件上有兩個螺釘的螺紋孔，電話線和電話線可以用螺釘固定，利用嵌件的導電性進行連接。 其 成型溫度： 200～ 240℃ ， 干燥條件： 80～ 90℃ ， 工作溫度： 70~50 ?? ℃，主要 特點 有 綜合性能較好 ,沖擊強度較高 ,化學穩定性。 型腔的布局 多型腔的總體布局可分為平衡式和非平衡式，由于型腔數目為 2，所以很顯然采用平衡式的布局，如圖 6所示： 塑料模具設計論文 7 圖 6 型腔的布局 圖 7 型腔的布局三維圖 分型面的設計 在塑料注射模制造過程中，會遇到分型面確定 的 問題， 不同塑件的分型面選擇是有區別的 ，受到許多因素的制約。 注塑機的主要參數應包括注射、合模、綜合性能等三個方面。 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。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。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? 。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。 t=? ?~ ? =? ?~ 2= ~ mm，取 。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。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。綜合考 慮后，采用整體嵌入式凹模結構。 （ 2）采用瓣合模成型，生產效率高，但常帶有飛邊。 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。 應使 max? ???? ，則 s=Rr? ?? ?????????????????????? 11p2rprp1r????EE 所以： s=Rr? 29 13029302955?????????= ②按強度條件計算壁厚為： s ? ?? ? ???????? ????? 1p2rr ? ?R ， ?? 取 355MPa s=Rr? 29 ???????? ??? 13023 5 5 3 5 5 = 塑料模具設計論文 23 為了方便型腔工作零件加工時裝夾以及減小變形，取 s=10mm。在這里選用螺紋塑件的旋轉脫模，其條件是：有能保證塑件與螺紋型芯或型環之間可保持相對的螺旋運動機構。此阻力在開模的瞬間最大，所以，計算的脫模力為初始脫模力。 mm ② 冷料穴螺紋拉料桿的扭矩： 塑料模具設計論文 26 螺紋部位的壁厚 t 與螺紋中徑 d m 之比mdt ? ? ? 2/818? =，所以屬于厚壁螺紋塑件。取載荷系數 K=，齒寬系數 d? =～ ，取 。錐齒輪傳動分為直齒、斜齒和曲線齒三種類型。對軸交角為 90186。 tan 2? =1tan 1? =3 ， 2? =176。（若取 m=2mm，則齒條的長度過長，將導致模具的閉合高度過大，不利于制造及安裝在注塑機上。本次設計中軸只承受扭矩，因此其強 度條件為： ? =TWT ? ??? MPa 式中： ? 為軸的扭切應力， MPa； T為轉矩， N 圖 31 常見的注射模架 我國塑料注射模架的國家標準有兩個，即《塑料注射模中小型模架及技術條件》（ GB/T ）和《塑料注射模大型模架》（ GB/T ）。 支承零部件的設計 模具的支承零部件主要指用來安裝固定或支承成型零件及其他結構零件的零部件。 支承板與固定板之間通常采用螺栓來連接，當兩者需要定位時，可加插定位銷。 模座在注射成型過程中起著傳遞合模力并承受成型力，為保證模座具有足夠的剛強度，模座也應具有一定的厚度，一般對于小型模具，其厚度最好不小于 13mm，這里取 20mm。模具加熱方法有蒸汽加熱、熱油、熱水加熱及電加熱等方法，最常用的是電阻加熱；冷卻方法則采用常溫水冷卻、冷卻水強力冷卻或空氣冷卻等方法，而大部分采用常溫水冷卻法。 ? ? ???? 10~521m HHS +54+10=? 300mm，所以開模行程符合要求。塑件的平均壁厚 t? 2mm，所以冷卻水孔的直徑取 8～ 10mm，考慮到模板的厚度及強度，取 D=8mm，由于模具的工作部分基本上在動模板內，所以只要在動模板上開設冷卻水孔，其在模具中的分布如圖 38 所示： 圖 38 冷卻水孔在模具中的分布 具體在模具中的結構如圖 39 所示： 圖 39 冷卻水孔在模具中的結構 注塑機有關參數的校核 ① 模具厚度的校核 m a xmm in HHH ?? 式中 mH —— 所設計模具在閉合狀態下的厚度（ mm），為 280mm； minH —— 注塑機所允許的最小模具厚度（ mm），為 200mm； maxH —— 注塑機所允許的最大模具厚度（ mm），為 300mm。 導向機構的作用主要有定位、導向及承受一定的側向壓力。 墊塊的高度應符合注射機的安裝要求和模具的結構要求。定模板上安裝的工作零件主要是凸 模，凸模的工作部分幾乎伸進了在動模板中的型腔中，因此定模板的厚度直接用標準值取 20mm，但由于它和定模座板起固定齒條的作用，因此其輪廓尺寸與定模座板一樣大，為 250mm 250mm。 模架的精度將直接決定著模具的精度和質量，一般對于模架生產要保證的工藝條件有：模架四周的垂直度、板件的平行度，板件 平面與側面的垂直度、導柱導套與模板配合的松緊程度。 結構零部件設計 注塑模的標準模架 模架是注射模的骨架和基體，通過它將模具的各個部分有機地聯系成為一個整體，如圖 31 所示。則齒條上的最少齒數為 20=10 個，則有輪齒部分的長度為 l=nP? =10 =。小齒輪上的轉矩： T1 ? （ 2 Mmin1 + Mmin2 ） 3=（ 2+） 3=取載荷系數 K=，齒寬系數 R? =。但由于比制造精度普遍較低。 則中心距： a= 2m 21 ）（ ZZ ? = 2 )4020(2 ?? =60mm 小齒 輪分度圓直徑： d1 =mz1 =2 20=40mm d2 =mz2 =2 40=80mm 齒寬 b=? d? d1 = 40=20mm，取 b1 =b2 =20mm 齒頂高 ha =h*a m=1 2mm=2mm 齒根高 hf =（ h*a +c* ） m=（ 1+） 2mm= 分度圓齒厚： s=m? /2=2 ? /2= （ 2）驗 算齒面接觸強度 Ft =11d2T = ? = H? =ZE ZH UUKF 1bd2 21t ?? = 24020 )12( 2 ?? ???? =? ?1H? =，安全。 （一） 圓柱齒輪的設計 齒根彎曲疲勞強度計算，根據該力學模型可得齒根理論彎曲應力 bmYKF FatF0 ?? 式中： YFa 為齒形系數，是僅與齒形有關而與模數 m 無關的系數，其值可根據齒數查表獲得。 mm)的經驗計算式如下： Mmin = ???? ?cos fr4 2cpS LES 式中： E —— 塑料的拉伸彈性模量， MPa，查表得知 ABS 塑料的彈性模量為 ～，取 ； Scp —— 塑料的成型收縮率， %，取 %； t —— 塑件上螺紋部分的平均壁厚， mm； r —— 螺紋型芯或型環的中半徑， mm； L —— 螺紋型芯或型環的螺紋長度， mm； f —— 塑料與型腔材料（鋼 材）之間的摩擦系數，查表 f=～ ，取 ； S —— 螺距， mm； ? —— 螺紋升角，（ ? ）； ? —— 厚壁螺紋塑件無量綱因子；其取值為： 對于外螺紋塑件， ? =? ? ? ? ???? 202202 rr/rr 對于內螺紋塑件， ? =? ? ? ? ???? 2222 rR/rR ； R —— 塑件內螺紋外半徑， mm； r0 —— 塑件外螺紋的內半徑， mm； ? —— 塑料的泊松比； ? —— 螺紋形狀因子，由螺紋類型決定，普通螺紋的形狀因子計算式為? =h/cos? ； h —— 螺紋型芯或型環的螺紋工作高度， mm； ? 是螺紋牙尖角之半，（ ? ）。脫模機構的具體結構如圖 26 所示，在開模過程中，借助開模運動，由齒條帶動齒輪轉動，并通過齒輪軸、錐齒輪傳動、圓柱齒輪傳動，最終帶動螺紋型芯和螺紋拉料桿旋轉，實現螺紋型芯從塑件中脫出及拉出澆注系統系統凝料，完成塑件與澆注系統凝料的同步脫模，脫模機構中螺紋拉料桿的螺紋與螺紋型芯上的螺紋旋向應相反，塑件上的螺紋旋向為右旋，這拉料桿上為左旋，螺距成比例（與拉料桿和螺紋型芯的轉速 比成反比）。在注射成型過程中，塑料的壓力會使嵌件發生位移或變形，所以在嵌件設計時，無論桿形或環形嵌件，其高度不宜超過其定位部分直徑的兩倍。 B 類尺寸 ： 6? 、 9? 、 1? 、 11? 、 4? 、 10? 將塑件上尺寸分類如下： 孔類尺寸 ： SR4 ? 、 SR5? 、 9? 、 8? ? 、 ? 4? 、 1? 、 8? 、6? 、 ? 54? 、 4? （其中橫向尺寸有： SR4 ? 、 SR5? 、8? ? 、 ? 4? 、 ? 54? ，其余為縱向尺寸） 軸類尺寸 ： ? 12? 、 ? 14? 、 ? 18? 、 ? 22? 、 SR（ 4+1） ? 、SR（ 5+1） ? 、 ? 58? 、 11? 、 10? 、 ? 50? （其中橫向尺寸有： ? 12? 、 ? 14? 、 ? 18? 、 ? 22? 、 SR（ 4+1）? 、 SR（ 5+1） ? 、 ? 58? 、 ? 50? ，其余為縱向尺寸） 中心距尺寸 ： 17? 、 25? 、 2? 、 12? 、 20? 、 28? 螺紋尺寸 ：大徑 ? 14? 、中徑 ? ? 、小徑 ? ? 對以上各尺寸按“入體原則”標注，處理后的數據如下： 孔類尺寸 ： ? 、 ? 、 ? 、 ? ? 、 ? ? 、 ? 、 ? 、 ? 、 ? ? 、 ? 軸 類尺寸 ： ? ? 、 ? ? 、 ? ? 、 ? ? 、 ? 、? 、 ? ? 、 ? 、 ? 、 ? ? 中心距尺寸 ： 17? 、 25? 、 2? 、 12? 、 20? 、 28? 螺紋尺寸 ：大徑 ? ? 、中徑 ? ? 、小徑 ? ? ① 對于橫向尺寸 Lm = ? ? z0cp 431 ???????? ??? SLS ② 對于縱向尺寸 Hm = ? ? z0scp 321 ???????? ??? HS ①對于橫向尺寸 Lm = ? ? 0cp 431ZSLS ???????? ??? ②對于縱向尺寸 塑料模具設計論文 19 Hm = ? ? 0scpz321???????? ??? HS Cm = ? ?? ? 21 zscp ??? CS 式中 Lm 、 Cm 、 Hm —— 成型零件工作尺寸 (mm)； Scp —— 塑料平均收縮率 (%)， ABS 的平均收縮率為 %； Ls 、 Cs 、 Hs —— 塑件基本尺寸（ mm）； ? —— 塑件公差值（ mm）； z? —— 成型零件制造公差（ mm），其值取 3/~6/ ?? 。 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