畢業論文設計：塑料氣爐開關注塑模具設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 F鎖 ? F脹 =A分 P型 （ 3— 2） 13 =2LB P型 =2 50 30 =（ KN） 式中 F鎖注射機的鎖模力 （ KN） ； A分塑件和澆注系統在分型面上的投影面積之和 ； P型 型腔壓力，取 P型 =30MPa ； L是塑件的長度 ， B是塑件的寬度。 塑 件的投影面積為： A塑 =π R2= 澆注系統的在分型面上的投影面積約為： A澆 =π R2+π r2 結合上面兩項的計算，初步確定注塑機為表 35所示，查國產注射機主要技術參數表取 SZ160/1000,主要技術參數如下 。 表 35 國產注射機 SZ160/1000技術參數表 特性 內容 特性 內容 結構類型 臥 拉桿內間距 (mm) 360260 理論注射容積（ cm3 ） 179 移模行程 (mm) 280 螺桿 (柱塞 )直徑 (mm) 44 最大模具厚度(mm) 360 注射壓 (MPa ) 132 最小模具厚度(mm) 170 注射速率 (g/s) 110 鎖模形式 (mm) 液壓 塑化能力 (g/s) 模具定位孔直徑 (mm) 120 螺桿轉速 (r/min) 10 ～150 噴嘴球半徑 (mm) 10 鎖模力 (KN) 1000 噴嘴口直徑 542 14 圖 32 噴嘴與澆口套尺寸關系 注射機的校核 最大注塑量的校核 為確保塑件質量，注塑模一次成型的塑件質量（包括流道凝料質量）應在公稱注塑量的 35%~75%范圍內，最大可達 80%，最小不小于 10%。為了保證塑件質量，充分發揮設備的能力，選擇范圍通常在 50%~80%。 鎖模力的校核 在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機的額定鎖模力： F＞ K A分 P型 （ 3— 3） ＞ 2 5023010 6 ＞ KN 滿足要求 。 式中 F 注塑機額定鎖模力： 1000KN； K 安全系數，通常取 ～ ，取K=； 塑化能力的校核 由 初 定 的 成 型 周 期 為 30 秒 計 算 ， 實 際 要 求 的 塑 化 能 力 為成型周期每次實際注射量 即： =（ g/s），小于注塑機的塑化能力 （ g/s），說明注射機能完全滿足塑化要求。 噴嘴尺寸校核 在實際生產過程中，模具的主流道襯套始端的球面半徑 R2 取比 注射機噴嘴球面半徑 R1 大1～ 2 mm，主流道小端直徑 D取比注射機噴嘴直徑d 大 ～ 1 mm，如圖 32 所示，以防止主流道口部積存凝料而影響脫模，所 以，注射機噴嘴尺寸 15 圖 41 分型面效果圖（ A） 是標準，模具的制造以它為準則。 模具厚度校核 模具厚度必須滿足下式： Hmin ? Hm ? Hmax （ 3— 4） 170? 250? 360 滿足要求。 式中 Hm —— 所設計的模具厚度 250 mm； Hmin —— 注塑機所允許的最小模具厚度 170 mm； Hmax —— 注塑機所允許的最大模具厚度 360 mm； 開模行程校核 所選注塑機為全液壓式鎖模機構，最大開模行程受模具厚度影響。此時最大開模行程 S開 等于注塑機移動、固定模板臺面之間的最大距離減去模具厚度。 S開 ≧H1+H2+（ 5～ 10） mm （ 3— 5） 258≧ 50+60+10 258≧ 120 滿足要求。 式中 S開 —— 注塑機移模行程 258 mm； H1—— 推出距離 8 mm； H2—— 流道凝料與塑件高度 66 mm。 4 模具設計 分型面的確定 根據分型面的選擇原則： （ 1）便于塑件脫模； （ 2）在開模時盡量使塑件留在動模； （ 3）外觀不遭到損壞； （ 4）有利于排氣和模具的加工方便。 16 結合該產品的結構 ,分型面確定在塑件的最大投影面積上 .如圖 41 所示 。 41 分型面（ B） 型腔數目的確定 注塑模的型腔數目 ,可以是一模一腔 ,也可以是一模多腔 ,在型腔數目的確定時主要考慮以下幾個有關因素： （ 1） 塑件的尺寸精度 ； （ 2）模具制造成本； （ 3）注塑成型的生產效益； （ 4）模具制造難度。 考慮到該塑件是一般日用品 ,查手冊得塑件的經濟精度推薦 4 級 ,所以初定為一模兩腔最合理 .排列形式如圖 42 所示。 17 圖 42 型腔的排布形式 模具材料的選擇 現有的模具模架已經標準化 ,所以在模具材料的選擇時主要是根據制品的特性和使用要求選擇合理的 型腔和型芯材料 .如何合理的選擇模具鋼 ,是關系到模具質量的前提條件 ,如果選材不當則所有的精密加工所投入的工時 ,設備費用將浪費。 在選擇模具鋼時 ,首先必須考慮材料的使用性能和工藝性能 ,從使用性能考慮 :硬度是主要指標之一 ,模具在高應力作用下欲保持尺寸不變 ,必須有足夠的硬度 ,當承受沖擊載荷時還要考慮折斷 ,崩刃問題 ,所以韌性也是一重要指標 ,耐磨性是決定模具壽命的重要因素 ,從 ABS特性看 ,這三項指標是必須要滿足的 ,此外還有紅硬性 ,抗壓屈服強度和抗彎強度和熱疲勞能力的指標。 從工藝性能考慮 :要熱加工工藝好 ,加工溫度范 圍寬 ,冷加工性能如切削 ,銑削 ,拋光等加工性能好 ,此外還要考慮淬透性和淬硬性 ,熱處理變形和氧化脫碳等性能 .另外從經濟考慮 ,要求材料來源廣 ,價格低。 查手冊選擇模仁的材料是 ,該鋼機械加工性能較好 ,經熱處理 (淬火及回火 )后 ,具有優良的耐腐蝕性能 ,拋光性能 ,較高的強度和耐磨性 ,適于制造承受高負荷 ,高耐磨及在腐蝕介質作用下的塑料模具 ,透明塑料制品模具等 .有關參數如下 : 物理性能。臨界溫度（ ℃ ） AC1： 820 ； AC3： 1100； 線膨脹系數： (在 20～ 100℃ ) 熱導 率： .()1 (在 20℃ 左右 ) 彈性模量（ MPa ） 210000～ 223500(20℃ 左右 ) 澆注系統設計 注塑模的澆注系統是指模具中從注塑機噴嘴開始到型腔入口為止的塑料熔 18 體的流動通道，它由主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳質，傳熱，傳壓情況決定著塑件的內在和外表質量，它的布置和安排影響著成型的難易程度和模具設計及加工的復雜程度，所以澆注系統是模具設計中的主要內容之一。 主流道 主流道是連接注塑機的噴 嘴與分流道的一段通道，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，如圖 43 所示： 主要參數 。錐角 ? =2176。 ； 內表面粗糙度 Ra= m? ；小端直徑 D=5mm； 半徑 R2 =R1 +(1～ 2)mm ； 材料 T8A； 由于主流道要與 高溫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澆口套，以便選用優質的鋼材單獨加工和熱處理。 圖 43 主流道與定位圈 分流道 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設計應 盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。 分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形， U形和六 19 角形。要減少流道內的壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小，以減小傳熱損失，因此，可以用流道的截面積與周長的比值來表示流道 的效率，其中圓形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脫模困難 所以一 般是制成梯形流道。在 該模具上取圓形斷面形狀，直徑 為 6mm。 如 圖 44 所視。 圖 44 分流道與冷料 冷料 井 冷料 井 一般位于主流道對面的動模板上，或處于分 流道末端，其作用是存放料流前端的冷料，防止冷料進入型腔而形成冷接縫，此外，開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出，冷料 井 的尺寸 如 圖 44 所視。 澆口位置的確定 利用 Pro/E 分析如圖 45 綠色部分代表適合澆口的最佳位置。 Pro/E 填充分析示意圖 46。澆口的位置確定正確效果很好如圖 47 綠色代表全部重滿。 圖 45 澆口位置 圖 46 充型 模擬 圖 47 充型效果 澆口的選擇 澆口是連接分流道與型腔的一段細短的通道，它是澆注系統的關鍵部分，澆口的形狀，數量，尺寸和位置對塑件的質量影響很大，澆口的主要作用有兩個，一是塑料熔體流經的通道，二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。 20 澆口的類型有很多，有點澆口，側澆口，直接澆口，潛伏式澆口等，各澆口的應用和尺寸按塑件的形狀和尺寸而定， 因為此塑件外觀要求高所以只能 采用 側 澆口，其有以下特性 : 圖 48 側 澆口 側澆口又稱邊緣 澆口 或普通澆口。 側 澆口 一般開設在分型面上，塑料熔體從內側或外側填充模具型腔，其截面形狀都為矩形，改變澆口寬度與厚度可以調節熔體的剪切速率及澆口的凍結時間 。由于澆口截面積小，減小了澆注系統塑料的消耗量，同時去除澆口容易，且不留痕跡，但是這種澆口成型的塑件往往有熔接痕存在，且注塑壓力損失大，對深型腔塑件排氣不利 。 澆口尺寸如圖 48 所示： 模架的確定 型腔壁厚和底版厚度計算 在注塑成型過程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力，因此模具型腔應該具有足夠的強度和剛度。如果型腔壁厚和底版的厚度不夠，當型腔中產生的內應力 超過型腔材料本身的許用應力 [? ]時，型腔將導致塑性變形，甚至開裂。與此同時，若剛度不足將導致過大的彈性變形，從而產生型腔向外膨脹或溢料間隙。因此，有必要對型腔進行強度和剛度的計算，尤其對重要的，精度要求高的大型塑件的型腔，不能僅憑經驗確定。 根據大型模具按剛度條件設計，按強度校核；小型模具按強度條件設計，按剛度校核原則：模具結構形式如圖 49所示： 側壁厚度 計算公式 ： S≧(][4?Ecph)31 =( 4030154?? ?? )31 = mm （ 43） 圖 49 模具結構 式 式中 C— 與型腔深度對型腔側壁長邊邊長之比 h/L1 有關的系數；查表 C=1； p —— 型腔壓力， p 取 30MPa ； h —— 型腔深度， h =40； E—— 模具材料的彈性模量（ MPa ）， E 取 10 5 ； 21 [? ]—— 剛度條件，即允許變形量 (mm)，取 [? ]=。 底板厚度 計算公式 ：