塑料儀表蓋注塑成型工藝及模具設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 安裝在注射機的移動工作臺面上，定模安裝在注射機的固定工作臺面上。動模與定模閉合后已塑化的塑料通過澆注系統注入到模具型腔中冷卻、固化與定型。 根據制品結構特點可初步確定，要設計的模具由七大系統組成： 成形零部件； 澆注系統； 導向與定位機構； 脫模機構； 溫度調節系統； 排氣系統。下面分別就上述部分進行設計。 分型面、排氣方式的確定 選擇分型面時，應該盡量考慮選擇在制品的最大截面處，并使制品留在動模一側以便于脫模，還要有利于簡化模具結構和便于排氣。 同時，還應考慮以下幾種因素：分型面最好不要選在制品光亮平滑的外表面或帶圓弧的轉角處；取分型面時最好把要求同心的部分放在模具分型面的同一側；有側孔的制件，當采用自動側向分型抽芯時，分型面應考慮將抽芯或分型距離長的一邊放在動定模開模方向。 通過綜合 考慮，選擇制品的下表面作為分型面，詳見裝配圖。 當塑料熔體注入型腔時，如果型腔內原有氣體、蒸汽等不能順利地排出，將在制品上形成氣孔、銀絲、表面輪廓不清，型腔不能完全充滿等弊病，同時還會因氣體壓縮而產生高溫，引起流動前沿物料溫度過高，黏度下降，容易從分型面溢出，發生飛邊，重則灼傷制件，使之產生焦痕。 該制品的尺寸不大，精度要求一般，可直接利用分型面的微小間隙排氣，同時也能利用推桿與孔的間隙排氣，而不必再開設專門的排氣槽。為了增加分型面的排氣效果，可增加分型面的粗糙度，并使 加工的刀痕或磨削痕順著排氣方式。 塑料儀表蓋注塑成型工藝及模具設計 第 18 頁 共 55 頁 澆注系統是引導塑料從注射機噴嘴到模具型腔的進料通道，具有傳質、傳壓和傳熱的功能，對制品質量影響很大。模具為一模兩件，其澆注系統由主流道、分流道組成。 主流道與噴嘴接觸處多作成半球形的凹坑，二者應緊密地配合，避免高壓塑料熔體溢出，凹坑球半徑應該比噴嘴球頭半徑大 1～ 2mm。主流道小端直徑應比注塑機噴嘴孔徑約大 ～ 1mm，常取φ 4～ 8mm，視制品大小及補料要求而定。大端的錐角不宜太大，一般取 2。～ 6。 由于主流道與注塑機的高溫噴嘴反復接觸和碰 撞，所以設計成獨立的主流道襯套，選用優質鋼材制作并經熱處理提高硬度。主流道襯套要求承受交變力，其外圓盤直徑不能太大，以避免肩部彎矩過大，配合段的直徑不宜過大，以免注入模具內的塑料產生過大的反壓力，使主流道襯套后退，甚至將連接螺釘拉短。臺階轉角應大些，以免淬火開裂或應力集中。為補償在注塑機噴嘴沖擊力作用下主流道襯套變形，可以將它的長度設計得比模板厚度短 。 如下圖所示： 圖 3. 澆口套 塑料儀表蓋注塑成型工藝及模具設計 第 19 頁 共 55 頁 主流道小徑 ： d=d1+1=5 凹坑半徑： R=r+2=17 主流道大徑： D=d+2L tagα /2=5+2*50*tan4176。 /2= d1注射機噴嘴孔直徑 r注射機噴嘴球頭半徑 α 流道錐度，α =4176。 主流道與注塑機噴嘴在同一軸線上，物料在主流道中不改變方向。由于采用的是臥式注塑機，因此主流道應垂直于分型面。為了便于流道凝料的拔出，主流道設計成具有 4176。錐角，內壁有 ? m 的粗糙度。因為主流道較長，為避免在模板間的拼縫處溢料，以致主流道凝料無法脫出，必須采用澆口套。澆口套與定位圈分開加工，用螺釘將定位圈和定模座板聯接，以防止澆口套受到塑料熔體的反壓力而脫出 。 注射模具的成形零件是指構成型腔的模具零件，型腔、型芯。型腔用以形成制品的外表面，型芯用以形成成品的內表面。為便于機加工和熱處理，型腔、型芯都采用整體式型腔和整體式型芯。型腔、型芯分別采用螺釘進行聯接固定。 塑料模閉合時為保證型腔形狀和尺寸的正確性，應按一定的方向和位置合模，所以必須設有導向定位機構，即在模具型腔周圍設有四對配合的導柱和導套。導向機構主要有導向、定位作用。采用帶有臺階的直導柱，直徑取 25mm。導柱安裝段與模板間采用 H7/m6 配合， 導套與導柱間采用動配合 H7/f6。導柱應具有硬而耐磨的表面，選用 T10A 鋼滲碳處理 HRC53～ 58。導柱與模板間用軸肩和墊板聯接。由于本制件對稱，故導柱位置的布置方式采用四根直徑相同的導柱對稱布置。導套內孔與導柱之間為動配合 H7/f6，外表面與模板孔采用 H7/m6 配合。導套材料采用 T10A 熱處理 HRC53～ 58。 為了便于模具在注射機安裝以及模具澆口套與注射機的噴嘴孔的精確定位，塑料儀表蓋注塑成型工藝及模具設計 第 20 頁 共 55 頁 應在定模上安裝定位圈，用于與注射機定位孔匹配。采用 H7/m6 的配合，定位圈除完成澆口套與噴嘴孔的精確定位外，還可以防止澆口套 從模內滑出。根據所選用的 SZ100/630 型注塑機，本副模具采用的定位圈的直徑為 ? 125mm。 為了保證制品正確無誤地從模具的型芯上脫出，模具必須設置脫模機構。脫模機構的設計應遵循以下原則： 盡可能使制品留在動模一側，以便借助于開模力驅動脫模裝置，完成脫模動作。 。 結構合理可靠，運動靈活，制造方便，更換容易，推桿具有足夠的強度和剛度。 ，易加工。 。 綜合考慮以上原則，該副模 具采用簡單脫模機構即可順利取出制品。該脫模機構由以下零件組成：推桿、推桿固定板及推桿墊板。由于制品為方形薄壁塑件，故采用推桿推出結構，以保證其順利推出，并不損傷其外觀。 模具型腔壁的溫度高低及其均勻性對成型速率和制品的質量影響很大，為了調節型腔的溫度，需在模具內開設冷卻系統，設置冷卻水通道。在型芯和型腔的四周均勻地布置冷卻水道。采用并流冷卻，加強澆口處的冷卻。盡量降低入水與出水的溫度。 塑料儀表蓋注塑成型工藝及模具設計 第 21 頁 共 55 頁 第 六 章 成型零件的尺寸計算和強度、剛度校核 形零件的工作尺寸計算 工作尺寸是指成形零件中與塑料熔體接觸并決定制品幾何形狀的尺寸。按平均收縮率計算型芯、型腔查得公式如表 3 所示： 表 3. （單位 mm） 表中 mD — 凹模徑向名義尺寸； cpS — ABS 平均成形收縮率，取 cpS =（ +） /2=； d0— 制品的名義尺寸； ? — 制件公差； x— 修正系數； m? — 模具制造公差； 尺寸類型 計算公式 X值 型腔徑向尺寸 z011 ])1[( ?????? xLssLm z022 ])1[( ?????? xLssLm z0])1[( ?????? xLssLm 型芯徑向尺寸 01sm1 ]xl1[(l zs ?????? ） 02sm2 ]xl1[(l zs ?????? ） 000 ])1[( zm xdsd ?????? 0sm ]xl1[(l zs ?????? ） 型腔深度尺寸 z0m ]h)1[( ?????? xsH 型 芯高度尺寸 0s ]xh)1[(h zM s ?????? 塑料儀表蓋注塑成型工藝及模具設計 第 22 頁 共 55 頁 md — 型芯徑向名義尺寸； D0— 制件的名義尺寸； mH — 型腔深度名義尺寸； mh — 型芯高度名義尺寸； h0— 制件高度名義尺寸； 根據上述公式求成型零件工作尺寸。 模具制造公差為 IT11 級，制件公差為 MT5 級（前文 已敘述） : 型腔 徑向尺寸 （ 1） ]%)[(])1[( ??? ?????????? ?xLssLm ]%)[(])1[( ??? ?????????? ?xLssLm型腔徑向尺寸（ 2） ]%)[(])1[( ??? ?????????? ?xLssLm 0 3 4 ]%)[(])1[( ??? ?????????? ?xLssLm型腔徑向尺寸（ 3） 0 1 5 ]%)[(])1[( ??? ?????????? ?xLssLm 型腔深度 尺寸 ]%)[(]h)1[( ??? ?????????? ?xsH : 型芯徑向尺寸 （ 1） 塑料儀表蓋注塑成型工藝及模具設計 第 23 頁 共 55 頁 0 ]%)[(]xl1[(l ??? ?????????? zs ?） 0 ]%)[(]xl1[(l ??? ?????????? zs ?） 型芯徑向尺寸（ 2） 0 2 8 ]%)[(])1[( ??? ?????????? zm xdsd ?型芯徑向尺寸（ 3） 0 0 0 1 7 ]%)[(]xl1[(l ??? ?????????? zs ?） 型芯高度尺寸 0 0 0 1 5 ]%)[(]xh)1[(h ??? ?????????? zM s ? 在該成形零件中型腔和動模墊板是構成型腔的主要受力構件，強度不夠會使模具發生塑性變形甚至破裂，而剛度不足則會使模具過大的彈性變形，造成熔體溢料的 弊病，因此需要對它們的剛度和強度進行校核。該模具采用整體式型腔，零件壁薄尺寸較小，其強度和剛度足夠。 塑料儀表蓋注塑成型工藝及模具設計 第 24 頁 共 55 頁 第 七 章 注塑機有關參數的校核 進行模具設計時，為保證注射模能在指定的注射機上能夠正常進行工作，應對注塑機的相關參數進行校核。 注射機取出制件所需的開模距離必須小于注塑機的最大開模距離。模具屬于單分型面模具，因此開模行程可按下式校核，即 S≥ 1H + 2H +5～ 10（ mm） 式中 1H — 塑件脫模距離（ mm） 2H — 塑件脫模高度（ mm），包括澆注系統在內 S— 注塑機最大開模行程（ mm） 5～ 10— 為保證取出塑件而增設的余量 。 查相關數據可知 ， S≥ 1H + 2H +5～ 10， 注塑機的最大開模行程能夠滿足要求。 為了使注射模具能順利地安裝在注射機上并生產出合格的制品，在設計模具時必須校核注射機上與模具安裝有關的尺寸 。 ．定位圈尺寸 為了使模具主流道的中心線與注射機的噴嘴的中心線重合，模具定模板上凸出的定位圈 應與注射機固定板上的定位孔呈較松動的間隙配合。 ．最大與最小模厚 模具的總厚度應位于注射機可安裝模具的最大模厚與最小模厚之間，即 塑料儀表蓋注塑成型工藝及模具設計 第 25 頁 共 55 頁 min maxmH H H?? 式中 minH — 最小模厚（ mm） mH — 模具實際厚度（ mm） maxH — 最大模厚（ mm） 由前述可知道，模厚 mH =250mm， 又查相關數據可知， maxH =300mm， minH =200mm，min maxmH H H??， 能滿足使用要求。 ．噴嘴尺寸 主流道始端的球面半徑應比注射機噴嘴頭部的球面半徑大 12mm，即 212RR??（ mm） 式中 1R — 噴嘴頭部的球面半徑（ mm） 2R — 主流道始端的球面半徑 由前述可知， 2R =17mm，查有關數據可知， 1R =15mm， 212RR??=17mm，所選用的注塑機能滿足使用要求。 通過上面對注射壓力、開模行程、安裝參數的校核，可知，所選用的SZ100/630 型注塑機完全能滿足成形制品的要求。 塑料儀表蓋注塑成型工藝及模具設計 第 26 頁 共 55 頁 第 八 章 模具選材和加工制造 模具選材，主要是對模具中的成型零、部件即型腔和型芯的選材，它們的材質優劣，是決定 一副模具的質量、壽命、加工和成本的決定性因素，也就直接決定了塑料制品的尺寸精度和表面粗糙度。用作注射成形零件的鋼材，應具備如下性能：機械加工性能良好；拋光性能良好；耐磨性和抗疲勞性能好；具有耐腐蝕性。 綜合考慮上述性能要求和模具的經濟性，型腔、型芯采用 Cr12。為降低成本，模具中受力不大、形狀簡單的固定板、模板采用 45 鋼。模具中的導柱、導套、澆口套要求硬度高，耐磨性好，因此選用碳素工具鋼 T10A。定位環、頂桿采用 T10A，支架采用 45 鋼。模具精度