喜歡這套資料就充值下載吧。。。資源目錄里展示的都可在線預覽哦。。。下載后都有,,請放心下載,,文件全都包含在內(nèi),,【有疑問咨詢QQ:1064457796 或 1304139763】
1 1 塑件成型工藝性分析 1.1 軟件簡介 本設(shè)計中主要為模具的設(shè)計與計算,為后面完成裝配圖作好資料準備。裝配圖用AutoCAD來完 成其三個視圖的顯示。零件為某手機可換機殼的后蓋,整體由不規(guī)則曲面構(gòu)成,殼內(nèi)有多處定位和 固定結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)小型復雜零件,不能用一般的拉伸剪切就能達到要求。而零件圖的繪制在AutoCAD 中也較難畫出。 計算機輔助設(shè)計(Computer Aided Design,簡寫為CAD) ,是指利用計算機的計算功能和高效的 圖形處理能力,對產(chǎn)品進行輔助設(shè)計分析、修改和優(yōu)化。它終合計算機知識和工程設(shè)計知識的成果, 并隨計算機軟硬件的不斷提高而逐漸完善。AutoCAD的最大特點是讓設(shè)計者更為輕松,設(shè)計者或繪 圖者幾乎可不必離開屏幕就能連續(xù)地完成工作。AutoCAD適合于工程制造、建筑設(shè)計、裝潢設(shè)計等 各行業(yè)技術(shù)人員作為設(shè)計依據(jù),完成圖紙上的工作。 AutoCAD是美國Autodesk公司開發(fā)的一種通用CAD軟件。 1982年首次推出了AutoCAD R1.0版本, 經(jīng)過十余次的版本更新,AutoCAD已從一個簡單的繪圖軟件發(fā)展成為包括三維建模在內(nèi)的功能十分 強大的CAD系統(tǒng),是世界上最流行的CAD 軟件,現(xiàn)已廣泛應用于機械、電子、建筑、化工、汽車、 造船、輕工及航空航天等領(lǐng)域 Pre/Engineer是美國PTC參數(shù)技術(shù)公司推出,是國際上最先進也是最成熟使用參數(shù)化特征造型技 術(shù)的大型CAD/CAM/CAEA集成軟件。這是我們零件模型設(shè)計與加工過程中的主要工具。下面是一些 簡單的介紹: Pre/Engineer包括三維實體造型,裝配模擬,加工仿真NC自動編程,板金設(shè)計,電路布線,裝 配管路設(shè)計等專有模塊,ID反求工程, CE并行工程等先進的設(shè)計方法和模式。其主要特點是參數(shù)化 的牲造型;統(tǒng)一的能使各模塊集成起來的數(shù)據(jù)庫;設(shè)計修改的關(guān)聯(lián)性,即一處修改,別的模塊中的 相應圖形和數(shù)據(jù)也會自動更新。它的性能優(yōu)良,功能強大,是一套可以應用于工業(yè)設(shè)計,機械設(shè)計, 功能仿真,制造和管理等眾多領(lǐng)域的工程自動化軟件包。Pre/Engineer自動化自1988年問世以來,10 多年來已成為全世界最普及的3DCAD/CAM系統(tǒng)的標準軟件,Pre/Engineer在今日儼然已成為 3DCAD/CAM系統(tǒng)的標準軟件,廣泛應用于電子,機械,模具,工業(yè)設(shè)計,汽車,自行車,航天, 家電,玩具等各行各業(yè)。Pre/Engineer是一套由設(shè)計至生產(chǎn)的機械自動化軟件,是新一代產(chǎn)品造型系 統(tǒng),是一個參數(shù)化,基于特征的實體造型系統(tǒng),并且具有單一的數(shù)據(jù)庫功能。 1.2 塑件(某手機外殼)分析 塑件的相關(guān)技術(shù)參數(shù)見零件圖紙 塑件所采用的塑料名稱ABS 塑件的生產(chǎn)批量中等批量 塑件的體積和重量見表 1-1 表 1-1 塑件主要參數(shù) 材料密度( density) 體積( volume) 質(zhì)量(mass) 1.05 g/cm305.1 mm3310. g50.3 2 1.3 零件結(jié)構(gòu)特征、塑料的性能、技術(shù)要求及結(jié)構(gòu)工藝性的分析 塑料制品形狀如圖 1-1 圖 1-1 1.3.1 尺寸及精度 塑件尺寸的大小取決于塑料的流動性。在注射成型過程中,流動性差的塑料及薄壁塑件等的尺 寸不能設(shè)計的過大。大而薄的塑件在塑料尚未充滿型腔時已經(jīng)固化,或勉強能充滿但料的前鋒已不 能很好的熔合而形成冷接縫影響塑件的外觀和結(jié)構(gòu)強度。 塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸的符合程度,即所獲塑件尺寸的準確度。 影響塑件的精度的因素很多,首先是模具的制造精度和模具的磨損程度,其次是塑料收縮率的波動 以及成型是工藝條件的變化、塑件成型后的時效變化和模具的結(jié)構(gòu)等。因此,塑件的尺寸精度一般 不高,應在保證使用要求的前提下盡可能選用低級精度。根據(jù)我國目前塑件的成型水平,塑件的尺 寸公差可依據(jù)SJ1372-78塑料制件公差數(shù)值標準確定。該標準將塑件分成8個等級,每種塑料可選其 中三個等級,即高精度、一般精度、低級精度。1、2級精度要求較高,一般 不采用。此外,對塑件 圖上無公差要求的自由尺寸,建議采用標準中的8級精度。對孔類尺寸數(shù)值冠以(+) ;對于軸類尺寸 數(shù)值冠以(-) ;對于中心距尺寸幾其他位置尺寸可取表中數(shù)值之半冠以()號。 在本設(shè)計中根據(jù)中國模具設(shè)計大典可查得: 手機后蓋選用的精度等級為一般精度選用4級。 1.3.2 壁厚 塑料制件規(guī)定它的最小壁厚值,它隨塑件大小不同而異。塑件過厚不但造成原料浪費,而且對 熱塑性塑料增加了冷卻時間,降低了生產(chǎn)率,另外也影響了產(chǎn)品的質(zhì)量,如產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷 等缺陷。 3 熱塑性塑料易于成型薄壁塑件,最小壁厚達到 0.25mm,但一般不宜小于 0.60.9mm ,常取 24mm。在本設(shè)計中,壁厚取 1mm 左右。同時同一塑件的壁厚應盡可能一致,否則因冷卻或固化 的速度不同產(chǎn)生附加內(nèi)應力,使塑件產(chǎn)生翹曲、縮孔、裂紋甚至開裂等的缺陷。 1.3.4 脫模斜度 為了便于脫模,防止脫模是拉傷塑件在設(shè)計時必須使塑件塑料封頭內(nèi)外表面沿脫模方向留有足 夠的脫模斜度。脫模斜度取決于塑件的形狀、壁厚及塑料收縮率。一般取 30130, 取斜度的 方向一般內(nèi)孔以小端為準,符合圖樣要求斜度由擴大方向取得;外形以大端為準,符合圖樣要求, 斜度由縮小方向取得,而且脫模斜度不包括在塑料制品公差范圍內(nèi),脫模斜度見表: 表 1-2 常用塑料的脫模斜度 脫模斜度塑料名稱 型腔 型芯 聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯、氯化聚醚 2545 2045 硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜 3540 3040 聚苯乙烯、有機玻璃、ABS、聚甲醛 351 30 3040 熱固性塑料 2540 2040 1.3.5 圓角 在塑料制品設(shè)計中,制品的轉(zhuǎn)角處應盡可能采用圓弧過渡。因為帶有尖角的塑件,往往會在尖 角處產(chǎn)生應力集中,在受力或受沖擊振動時會發(fā)生破裂,甚至在脫模過程由于成型內(nèi)應力而開裂, 特別是塑件的內(nèi)角處,理想的內(nèi)圓角半徑應為壁厚的 1/3 以上。這樣避免應力集中,提高塑料制品 的強度,改善制品成型時的塑料流動情況及脫模。此外,有了圓角,模具在淬火或使用時不致因應 力集中而開裂。但是,采用圓角會使凹模型腔加工復雜化,使鉗工勞動量增大。通常內(nèi)壁圓角半徑 應是壁厚的一半,而外壁圓角半徑可為壁厚的 1.5 倍,一般圓角半徑不應小于 0.5mm。 1.3.6 粗糙度 塑件的外觀要求越高,表面粗糙度應越低。這除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤云紋等疵 點來保證外,主要取決于模具型腔表面粗糙度。一般模具粗糙度要比塑件的要求低12級。塑料制件 表面粗糙度一般為0.80.2m之間。模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷加大,所以 應隨時給以拋光復原。透明塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同,而不透明塑件則根據(jù)使用情況 決定他們的表面粗糙度。 1.3.7 塑料性能的分析 塑料的選用及相應特征的說明: 選擇的塑料的要求價格合適,具有較好的加工性能、機械性能。 ,該塑料制品選用的是ABS塑料, ABS是丙烯晴、丁二烯和苯乙烯三種單體的三元共聚物,ABS具有較高的強度、硬度、耐熱性及耐 化學腐蝕性;具有彈性和較高的沖擊強度;它具有優(yōu)良的介電性能及成型加工性能等綜合的優(yōu)良性 能,且價格便宜,原料易得。ABS的主要技術(shù)指針見表2-3 4 表1-3 ABS各項性能參數(shù)表 密度(g/ 3cm) 105 抗拉屈服強度(mpa ) 50 比容( /g) 092 拉伸彈性模量(mpa ) 310.8 吸水率24h(%) 03 無缺口 261 收縮率(%) 130-160 2m缺口 11 熔點( C) 130160 彎曲強度(mpa ) 80 0.45mpa 90108 強度(hb) 9.7 1.80mpa 83103 體積電阻率( 2m) 3109.6 5 2 模具的設(shè)計 2.1 擬定模具結(jié)構(gòu)形式 36H7/n2f 圖 2-1 2.2 確定型腔數(shù)量及排列形式 根據(jù)任務書的設(shè)計要求,該模具采用一模兩腔。 多型腔模具排列形式設(shè)計的要點: 1) 盡可能采用平衡式排列,確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定; 2) 型腔布置與澆口開設(shè)部位應力求對稱,以便防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象; 3) 盡量使型腔排列得緊湊,以便減小模具的外形尺寸 排列形式如圖 2-2 圖 2-2 定模座 板 推桿固 定板 推 板動模座 板 墊 塊 動模板 6 2.3 分型面的確定: 分型面的選取不僅關(guān)系到塑件的正常和脫模,而且涉及模具結(jié)構(gòu)與制造成本。一般來說,分型 面的設(shè)計原則: 1)分型面位置應設(shè)在塑件截面尺寸最大的部位,便于脫模和加工型腔; 2)有利于保證塑件尺寸精度; 3)有利于保證塑件的外觀質(zhì)量,塑料熔體容易在分型面上產(chǎn)生飛邊,從而影響塑件的外觀質(zhì)量, 因此在光滑平整表面或圓弧曲面上應盡量避免選擇分型面。 4)考慮滿足塑件的使用要求,注塑件在成型過程中,有一些難免的工藝缺陷,如脫模斜度、推 桿及澆口痕跡等,選擇分型面時,;應從使用角度避免這些工藝缺陷影響塑件功能。 5)考慮注塑機的技術(shù)規(guī)格,使模板間距大小合適; 6)考慮鎖模力,盡量減小塑件在分型面的投影面積; 7)盡可能將塑件留在動模一側(cè),易于設(shè)置和制造簡便易行的脫模機構(gòu); 8)考慮側(cè)向抽拔距 9)盡量方便澆注系統(tǒng)的布置; 10)有利于排氣; 11)便于模具零件加工。 2.4 注射機型號的確定 2.4.1 注射機的選擇 完整的注射成型工藝過程,按其先后順序應包括:成型前的準備、注射過程、塑件的后處理等。 1、成型前的準備 為使注射成型過程能順利進行,并保證塑料制件的質(zhì)量,在成型前應做一些 必要的準備工作,包括:a.原料的檢驗和預處理,在成型前應對原料進行外觀(如色澤、顆粒大小、 均勻度)及工藝性能(如流動性、熱穩(wěn)定性、收縮性、水分含量等)的檢驗;b.料筒的清洗;c.嵌件的 預熱;d.脫模劑的選用。 2、注射過程 完整的注射過程包括加料、塑化、注射、保壓、冷卻和脫模幾個步驟。其流動的 情況又可分為充型、保壓、倒流和澆口凍結(jié)后的冷卻四個階段。 3、塑件的后處理 塑件在成型過程中,由于塑化不均勻或由于塑料在型腔中的結(jié)晶、定向以 及冷卻不均勻而造成塑件各部分收縮不一致,或因其他原因使塑件內(nèi)部不可避免地存在一些內(nèi)應力 而導致在使用過程中變形或開裂。因此常需要進行適當?shù)暮筇幚硪韵嬖诘膬?nèi)應力,改善塑件的 性能和提高尺寸穩(wěn)定性。其主要方法是退火和調(diào)濕處理。 2.4.2 注射成型工藝的參數(shù) 注射成型工藝的核心問題,就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體,并把他注射到型腔 中去,在控制條件下冷卻定型,使塑件達到所要求的質(zhì)量。在塑料成型過程中,工藝條件的選在和 控制是保證成型順利進行和塑件質(zhì)量的關(guān)鍵因素。主要工藝條件是影響塑化流動和冷卻的溫度、壓 力、和相應的各個作用時間。 溫度:注射成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度等。前兩種溫度主要 影響塑料的塑化和流動;而后一種溫度主要是影響塑料的流動和冷卻。 壓力:注射模注射過程中需要控制的壓力包括塑化壓力、注射壓力和型腔壓力三種,它們直接 7 影響塑料的塑化和塑件質(zhì)量。 1、塑化壓力 塑化壓力又稱為背壓,是指采用螺桿式注射成型時,螺桿頭部熔體在螺桿轉(zhuǎn)動后 退時所受到的阻力。 2、注射壓力 注射機的注射壓力是指在注射成型時,柱塞或螺桿頭部單位面積對塑料熔體所施 加的壓力。在注射機上常用表壓指示注射壓力的大小,其大小取決于塑料品種、注射機類型、模具 的澆注系統(tǒng)狀況、模具溫度、塑料復雜程度和壁厚以及流程的大小等諸因素,很難具體確定,一般 要經(jīng)試模后才能確定。其常用的注射壓力范圍一般在 70150MPa 之間。其作用是克服塑料熔體一 定的充型速率以及對熔體進行壓實等。 時間:完成一次注射成型過程所需的時間稱為成型(或生產(chǎn)) 周期,它包括以下各部分:注射時間、 保壓時間、冷卻時間 、其他時間(含開模、脫模、噴涂脫模劑、放嵌件等) 即:T=t 注 +t 保壓 +t 冷卻 +t 其他 ,本設(shè)計成型周期取 20s, 成型周期直接影響到勞動生產(chǎn)率和注射機使用率,因此生產(chǎn)中,在保證質(zhì)量的前提下,應盡量 縮短成型周期中各階段的有關(guān)時間。在整個成型周期中,以注射時間和冷卻時間最重要,對塑件的 質(zhì)量均有決定性影響。注射時間中的保壓時間就是對型腔內(nèi)塑料的壓實時間,在整個注射時間內(nèi)所 占比例較大,一般為 20-25s。冷卻時間主要決定于塑件的厚度、塑料的熱性能和結(jié)晶性能以及模具 溫度等。冷卻時間的長短應以脫模時塑件不引起變形為原則。冷卻時間一般在 30-120s 之間。冷卻時 間過長,不僅延長生產(chǎn)周期,降低生產(chǎn)效率,對復雜塑件還將造成脫模困難。成型周期中的其他時 間則與生產(chǎn)過程是否連續(xù)化和自動化以及兩化的程度等有關(guān)。具體的參數(shù)見表 2-1,最終確定注射機 型號為 XS-ZY-60,具體參數(shù)如表:2-1 表 2-1 住注射機主要參數(shù) 2.4.3 注塑機的校核 2.4.3.1 注射量校核 注射機的表稱注射量:V 機 =60cm3 塑件體積:V s =23.33=6.66 cm3 ,而澆注系統(tǒng)流道凝料的體積:V 凝 =2.33cm3 則實際需要的注射量:V 實 = Vs + V 凝 =6.66+2.33=8.99 cm3 所以,注射量符合 2.4.3.2 注射壓力校核 因為 HDPE 的注射壓力是 70150MPa,而 XS-ZY-60 注塑機的壓力為 180Mpa,顯然注塑機的 注射壓力滿足要求。 2.4.3.3 鎖模力校核 塑料對模板的壓力為: 理論注射容積 注射壓力 注射時間 注射速率 螺桿轉(zhuǎn)速 60 3 180 MPa 2s 70g/s 0200r/min 鎖模力 拉桿內(nèi)間距 開模行程 最大模具厚度 最小模具厚度 400KN 200300mm 500mm 250mm 150mm 噴嘴孔直徑 定位孔直徑 噴嘴球半徑 4mm 125mm SR18mm 8 P=0.3P1=0.3100=30MPa F 脹 =(nA 塑件 +A 澆 )P=(22989+2092)30=242 KN F 額 =400KN 242KN=F 脹 鎖模力足夠 2.4.3.4 開模行程與推出機構(gòu)的校核(具有側(cè)向抽芯): S 側(cè) =87.75+5.25=93 mm91.86 mm =82.5+4.06+5.25=H 1+H2+(510)mm 所以只要校核側(cè)向抽芯需要的開模距離 S 側(cè) 與注射機的最大開模行程 Smax 相對比即可,本設(shè) 計注塑機的最大開模行程 Smax=500mmm93mm=S 側(cè) 2.4.3.5 安裝部分相關(guān)尺寸的校核: 噴嘴尺寸: 主流道始端的球面半徑 SR 主流道 =13mm注射機噴嘴球面半徑 SR0=10mm, 主流道小端直徑 d= 4注射機噴嘴直徑 d0= 3 定位圈與注射機固定板的關(guān)系: 注射機所要求的定位圈尺寸為 80mm 模具總厚度與注射機模板閉合厚度的關(guān)系: 模具總厚度 Hm=230mm,注射機允許的最大模具厚度 Hmax=250mm,最小厚度 Hmin=150mm 即 HminH mH max 滿足要求。 2.5 澆注系統(tǒng)設(shè)計 2.5.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則 澆注系統(tǒng)設(shè)計是否合理不僅對塑件性能、結(jié)構(gòu)、尺寸、內(nèi)外在質(zhì)量等影響很大,而且還與塑件 所用塑料的利用率、成型生產(chǎn)效率等相關(guān),因此澆注系統(tǒng)設(shè)計是模具設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。對澆注系統(tǒng) 進行總體設(shè)計時一般遵循以下原則: 1)重點考慮型腔布局,包括以下三點: 盡可能采用平衡布置,以便設(shè)置平衡式分流道 型腔布置和澆口開設(shè)部位力求對稱,防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象 盡量使型腔排列得緊湊,以便減小模具的外形尺寸 2)熱量及壓力損失要小,為此澆注系統(tǒng)流程應盡量短,截面尺寸應盡可能大,彎折盡量少,表 面粗糙度要低; 3)均衡進料,盡可能使塑料熔體在同一時間內(nèi)進入各個型腔的深處及角落,即分流道盡可能采 用平衡式布置; 4)塑料耗量要少,在滿足各型腔充滿的前提下,澆注系統(tǒng)容積盡量小,以減少塑料的耗量; 5)消除冷料,澆注系統(tǒng)應能收集溫度較低的“冷料”,防止其進入型腔,影響塑件質(zhì)量; 6)排氣良好,澆注系統(tǒng)應能順利地引導塑料熔體充滿型腔各個角落,使型腔的氣體能順利排出; 7)防止塑件出現(xiàn)缺陷,避免熔體出現(xiàn)充填不足或塑件出現(xiàn)氣孔、縮孔、殘余應力、翹曲變形或 9 尺寸偏差過大以及塑料流將嵌件沖壓位移或變形等各種成型不良現(xiàn)象; 8)塑件外觀質(zhì)量,根據(jù)塑件大小、形狀及技術(shù)要求,做到去除修整澆口方便,澆口痕跡無損塑 件的美觀和使用; 9)生產(chǎn)效率,盡可能使塑件不進行或少進行后加工,成型周期短,效率高; 本設(shè)計的塑件屬于日常用品,生產(chǎn)批量中等采用普通澆注系統(tǒng)更符合經(jīng)濟要求。 2.5.2 澆注系統(tǒng)的組成 普通流道澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。 2.5.3 澆注系統(tǒng)的作用 將來自注射機噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)的輸送到型腔,同時使型腔內(nèi)的氣體能及時順利排出。 在塑料熔體填充及凝固的過程中,將注射壓力有效地傳遞到型腔的各個部位,以獲得形狀完整、內(nèi) 外質(zhì)量優(yōu)良的塑料制件。 2.5.4 澆注系統(tǒng)各部件設(shè)計 (1)主流道設(shè)計 主流道通常位于模具的入口處,其作用是將注塑機噴嘴注出的塑料熔體導入分流道或型腔。其 形狀為圓錐形,便于塑料熔體的流動及流道凝料的拔出。熱塑性塑料注塑成型用的主流道,由于要 與高溫塑料及噴嘴反復接觸,所以主流道常設(shè)計成可拆卸的主流道襯套,以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材 單獨進行加工和熱處理。 主流道設(shè)計要點: 1)主流道圓錐角 =26,對流動性差的塑料可取 3 6,內(nèi)壁粗糙度為 Ra =0.63 ;m 2)主流道大端成圓角,半徑 r=13mm,以減小料流轉(zhuǎn)向過度時的阻力; 3)在模具結(jié)構(gòu)允許,主流道應盡可能短,一般小于 60mm,過長則會影響熔體的順利充型; 4)主流道襯套與定模座板采用 H7/m6 過渡配合,與定位圈的配合采用 H9/f9 間隙配合; 5)主流道襯套一般選用 T8、T10 制造,熱處理強度為 5256HRC。 主流道的具體尺寸見表 2-2 表 2-2 主流道具體尺寸 符號 名稱 尺寸 取值 d 主流道小端 注射機噴嘴直徑(0.51) 5 SR 主流道球面半徑 噴嘴球面半徑(12) 13 h 球面配合高度 3 主流道錐角 26 2 L 主流道長度 盡量小于或等于 60 60 D 主流道大端直徑 D +2Ltg(/2) 6.1 r 主流道大端倒圓角 D/8 1 本設(shè)計的主流道襯套的結(jié)構(gòu)形式如圖 2-3 10 圖 2-3 (2)冷料穴的設(shè)計 主流道一般為于主流道對面的動模板上。其作用就是存放料流前鋒的“冷料”,防止“冷料”進入 型腔而形成冷接縫;此外,在開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主 流道大端直徑,長度約為主流道大端直徑。 冷料穴的形式有: 1)與推桿匹配的冷料穴 2)與拉料桿匹配的冷料穴 3)無拉料桿的冷料穴 本設(shè)計的塑件為 ABS,該塑料具有良好的韌性,采用“與推 桿匹配的冷料穴” 中的倒錐形將主流道凝料拉出,當其被推出時, 塑件和流道凝料能自動墜落,具體見圖 2-4 (3)分流道設(shè)計 分流道是主流道與澆口之間的通道,一般開設(shè)在分型面上, 起分流和轉(zhuǎn)向的作用。多型腔模具一般需設(shè)置分流道,單型腔大型 圖 2-4 塑件在使用多個點澆口時也要設(shè)置分流道。 分流道設(shè)計要點 1)分流道要求熔體的流動阻力盡可能的小。在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體順利充滿型腔的 前提下,分流道的截面積與長度盡量取小值,尤其對于小型 更為重要; 2)分流道轉(zhuǎn)折處應以圓弧過渡,與澆口的連接處應加工成斜面,并用圓弧過渡,利于塑料熔體 的流動及填充; 3)各型腔要保持均衡進料; 4)表面粗糙度要求以 Ra0.8 為佳; 5)分流道較長時,在分流道的末端應開設(shè)冷料井; 分流道的截面形狀設(shè)計 分流道的截面形狀選取,從減少流道內(nèi)的壓力損失考慮,要求流道的截面積大;從熱傳導角度 考慮,為減少熱損失,要求流道的比表面積(截面積與外周長之比)最??;在生產(chǎn)實踐中還應考慮 分流道的加工難度。 分流道形狀及效率見表 2-3 11 表 2-3 常用的分流道截面的形狀及其效率 D/4 0.166D D/4 0.100D效率 0.25D 0.25D 0.217D 0.153D 0.195D d= D/6 0.071D 各種分流道當中,圓形、正方形的效率最高(即比表面積最?。员驹O(shè)計采用圓形截面的 分流道。 分流道的分布: 由于分流道的長度與分布跟型腔的數(shù)量及其排布有密切關(guān)系,并且分流道的直徑要稍大于主流 道大端直徑,其分布如圖:2-5 圖 2-5 分流道的表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻,只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想, 因面分流道的內(nèi)表面粗糙度 Ra 并不要求很低,一般取 1.60m 左右就可以,這樣表面稍不光滑,有 助于增大塑料熔體的外層冷卻皮層固定,從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差,以保證熔 體流動時具有適宜的剪切速度和剪切熱。 2.5.5 澆口的設(shè)計 澆口亦稱進料口,是連接分流道與型腔的通道,除直接澆口外,它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部 分,但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分,澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質(zhì)量的影響很大。 澆口截面積通常為分流道截面積的 7%9% ,澆口截面積形狀為矩形和圓形兩種,澆口長度為 0.5mm2.0mm。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定,取下限值,然后在試模時逐步修正。 澆口的設(shè)計,通常要求考慮下面的原則: 1.盡量縮短流動距離。 2.澆口應開設(shè)在塑件壁厚最大處。 3.必須盡量減少熔接痕。 4.應有利于型腔中氣體排出。 5.考慮分子定向影響。 6.避免產(chǎn)生噴射和蠕動。 7.澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。 12 8.注意對外觀質(zhì)量的影響。 綜合八點原則,同時結(jié)合所測繪塑件的實物所留下的澆口印,本設(shè)計采用側(cè)澆口。 側(cè)澆口又稱邊緣澆口,一般開在分型面上,從塑件的外側(cè)進料。側(cè)澆口是典型的矩形截面澆口, 能方便地調(diào)整充模時的剪切速率和封閉時間,故也稱標準澆口。它截面形狀簡單,加工方便;澆口 位置選擇靈活,去除澆口方便,痕跡小。但塑件容易形成熔接紋、縮孔、凹陷等缺陷,注射壓力損 失較大,對殼體件排氣不良。 澆口結(jié)構(gòu)尺寸見表 2-4。 表 2-4 澆口結(jié)構(gòu)尺寸 側(cè)澆口尺寸/mm 塑件壁厚/mm 深度 h 寬度 w 澆口長度/mm 0.8 00.5 01.0 0.82.4 0.51.5 0.82.4 2.43.2 1.52.2 2.43.3 3.26.4 2.22.4 3.36.4 1.0 注:源自參考文獻 注塑成型及模具實用技術(shù) 李海梅,申長雨主編 北京:化學工業(yè)出版社,2002 綜上得本設(shè)計的側(cè)澆口尺寸為:深度 h=1mm,寬度 w=2.5mm,長度 l=1mm。 2.5.6 澆注系統(tǒng)的平衡 對于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式,設(shè)計應盡量保證所有的型腔同時得到 均一的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結(jié)構(gòu)允許的情況下,應將從主流道到各個型腔的分流道 設(shè)計成長度相等、形狀及截面尺寸相同(型腔布局為平衡式)的形式,否則就需要通過調(diào)節(jié)澆口尺 寸使各澆口的流量及成型工藝條件達到一致,這就是澆注系統(tǒng)的平衡。 本設(shè)計采用平衡式流道布置,從主流道到各個型腔的分流道的長度相等,形狀及截面尺寸對應 相同,各個澆口也相同,顯然澆注系統(tǒng)是平衡的。 2.5.7 澆注系統(tǒng)凝料體積計算 1) 主流道凝料體積 22313.486.516.37.23V m主 2)分流道凝料體積 31.5.740.分 3) 澆口凝料體積 由于澆口部分體積很小,可取為 0 4) 冷料穴體積 223114.5.3.754.896.3V m冷 5) 澆注系統(tǒng)凝料體積 1333137.240.679.430.829.VVmc總 分 主 冷 澆 口 澆注系統(tǒng)各截面流過熔體的體積計算(按分流道取其中一個方向計算) 1) 流過澆口的體積 332.5cm塑 2) 流過分流道的體積 34.V塑 3) 流過主流道的體積 312.5c塑 2.5.8 注塑時間的計算 1)確定適當?shù)募羟兴俾?主流道 2110s31s 分流道 5 側(cè)澆口 31341 2)確定體積流率 q(澆注系統(tǒng)各段的 q 值是不相同的) 主流道的體積流率 1q33310.251.265/SRcms 澆口體積流率 3 243. /66Wh 3)注射時間的計算 模具充模時間 st1.549.3752Vsq總 式中 -主流道體積流率 1q3/cms -注射時間 st -模具成型時所需塑料熔體的體積 SV3c 單個型腔充模時間 3t12.50.986SVsq 注射時間 根據(jù)經(jīng)驗公式求得注射時間 t 324.7520.983.24st s 根據(jù)注塑機的有關(guān)參數(shù),可知 注射機最短注射時間 2s,所選時間合理。t 2.5.8 排氣系統(tǒng)設(shè)計 排氣槽的作用是將型腔和型芯中周圍空間內(nèi)的氣體及熔料所產(chǎn)生的氣體排到模具之外。該注射 模屬于小型模具,在推桿的間隙和分型面上都有排氣效果,無需另外開排氣槽。 14 2.6 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算 注射模具的成型零件是指構(gòu)成模具型腔的零件,通常包括了凹模、型芯、成型桿等。凹模用以 形成制品的外表面,型芯用以形成制品的內(nèi)表面,成型桿用以形成制品的局部細節(jié)。成形零件作為 高壓容器,其內(nèi)部尺寸、強度、剛度,材料和熱處理以及加工工藝性,是影響模具質(zhì)量和壽命的重 要因素。如果型腔和底板厚度過小,可能因強度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞;也可能因剛度不足 而產(chǎn)生撓曲變形,導致溢料飛邊,降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。 設(shè)計時應首先根據(jù)塑料的性能、制件的使用要求確定型腔的總體結(jié)構(gòu)、澆口、分型面、排氣部 位、脫模方式等,然后根據(jù)制件尺寸,計算成型零件的工作尺寸,從機加工工藝角度決定型腔各零 件的結(jié)構(gòu)和其他細節(jié)尺寸,以及機加工工藝要求等。此外由于塑件熔體有很高的壓力,因此,應通 過強度和剛度計算來確定型腔壁厚,尤其對于重要的精度要求高的型腔,更不能單純憑經(jīng)驗來確定 型腔壁厚和底板厚度。 2.6.1 成型零件鋼材的選用 對于模具鋼的選用,必需要符合以下幾點要求: 1)機械加工性能良好。要選用易于切削,且在加工以后能得到高精度零件的鋼種。 2)拋光性能優(yōu)良。注射模成型零件工作表面,多需要拋光達到鏡面,Ra0.05m。要求鋼材硬 度在 HRC35 40 為宜。過硬表面會使拋光困難。鋼材的顯微組織應均勻致密,極少雜質(zhì),無疵斑和 針點。 3)耐磨性和抗疲勞性能好。注射模型腔不僅受高壓塑料熔體沖刷,而且還受冷熱溫度交變應力 作用。一般的高碳合金鋼可經(jīng)熱處理獲得高硬度,但韌性差易形成表面裂紋,不以采用。所選鋼種 應使注塑模能減少拋光修模次數(shù),能長期保持型腔的尺寸精度,達到所計劃批量生產(chǎn)的使用壽命期 限。 4)具有耐腐蝕性。對有些塑料品種,如聚氯乙稀和阻燃性的塑料,必須考慮選用有耐腐蝕性能 的鋼種。 我國鋼鐵冶金行業(yè)標準 YB/T0941997 推薦的塑料模具鋼的用途見表 2-5 表 2-5 塑料鋼主要性能 鋼號 特性和用途 SM45 價格低廉、機械加工性能好,用于日用雜品、玩具等塑料制品的模具 SM50 硬度比 SM45 高,用于性能要求一般的塑料模具 SM55 淬透性好、強度比 SM50 好,用于較大型的、性能要求一般的塑料模具 SM1CrNi3 塑性好,用于需冷擠壓反印法壓出型腔的塑料模具制作 SM45 鋼屬碳素塑料模具鋼,其化學成分與高強中碳優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼45 鋼相近,但鋼的潔凈度 更高,碳含量的波動范圍更窄,力學性能更穩(wěn)定。SM45 鋼經(jīng)正火或調(diào)質(zhì)處理后,具有一定的硬度、 強度和耐磨性,而且價格便宜,切削加工性能好,適宜制造形狀簡單的小型塑料模具或精度要求不 高、使用壽命不需很長的模具等。綜上所述,再根據(jù)本塑件手機外殼,為日常用品,其生產(chǎn)批 15 量中等,本設(shè)計的成型零件的材料取 SM45 鋼。 2.6.2 成型零件工作尺寸計算 制品尺寸能否達到圖紙尺寸的要求,與型腔、型芯的工作尺寸的計算有很大關(guān)系。成型零件工 件尺寸的計算內(nèi)容包括:型腔和型芯的徑向尺寸(含矩形的長和寬) 、高度尺寸及中心距尺寸等。成 型零件工作尺寸的計算方法很多,現(xiàn)以塑料的平均收縮率為基準計算。 (1) 型腔內(nèi)徑尺寸計算 z)43-DQ(M (mm) 式中, 型腔內(nèi)徑尺寸(mm) D制品的最大尺寸(mm) Q塑料的平均收縮率(%) ,ABS的平均收縮率為0.5% 制品公差43 系數(shù),可隨制品精度變化,一般取0.50.8之間z 模具的制造公差,一般取 z= 6 1 4 按矩形計算,手機后蓋長度、寬度上的最大尺寸分別為 1D =102mm 2D=45mm 根據(jù)塑件的要求?。?1=0.44mm 2=0.28mm,則 M1=(82820.005- 0.44) 35.0=82.74 35.0mm4 M2D=(42+420.005- 0.28) 2. =42.42 2. mm3 (2) 型芯徑向尺寸計算 模具型芯徑向尺寸是由制品的內(nèi)徑尺寸所決定的,與型腔徑向尺寸的計算原理一樣,分長、 寬兩部分計算: z)43-DQ(dM (mm) 式中, 型芯外徑尺寸(mm) 1制品內(nèi)徑最小尺寸(mm) 其余符號含義同型腔計算公式。 按矩形計算,手機后蓋長度、寬度的最小尺寸分別為 1D =81mm 2D=40mm 由上可知, 1 =0.44mm 2=0.28mm,則 1MD=(81810.005- 0.44) 0.35-=81.73 0.35-mm4 16 2MD=(40+400.005- 0.28) 0.25-=40.39 0.25-mm43 (3)型腔深度尺寸計算 模具型腔深度尺寸是由制品的高度尺寸所決定,設(shè)制品名義高度尺寸為最大尺寸,公差 負偏 差。型腔深度名義尺寸為最小尺寸,其公差為正偏差+ z。由于型腔底部或型芯端面的磨損很小, 可以略去磨損量 c,在計算中取 ,加上制造偏差有:3/t (mm) z)( 32QhhH 11M 式中 型腔的深度尺寸(mm) 制品高度最大尺寸(mm) 由零件圖上可知, 1H =5mm,可得, =0.14mm,因此 M=(5+5 0.005-2/30.14) 0.3=4.93 0.3mm (4)型芯高度尺寸計算 模具型芯高度尺寸是由制品的深度尺寸所決定,設(shè)制品高度名義尺寸為最大尺寸公差為正偏差+ ,型芯高度設(shè)計為最大尺寸,其公差為負偏差- z。根據(jù)有關(guān)的經(jīng)驗公式:Mh =( 1H+ Q+ ) z(mm)32 式中 型芯高度尺寸(mm) 1制品深度最小尺寸(mm) 由零件圖中可得, 1=4mm,查表1-15 得, =0.12mm MH=(440.005+ ) 0.25-=6.14 0.25-mm.3 (5)型腔壁厚與底板厚度計算 注射成型模型腔壁厚的確定應滿足模具剛度好、強度大和結(jié)構(gòu)輕巧、操作簡便等要求。在塑料 注射充型過程中,塑料模具型腔受到熔體的高壓作用,故應有足夠的強度、剛度。否則可能會因為 剛度不足而產(chǎn)生塑料制件變形損壞,也可能會彎曲變形而導致溢料和飛邊,降低塑料制件的尺寸精 度,并影響塑料制口的脫模。從剛度計算上一般要考慮下面幾個因素: (1)使型腔不發(fā)生溢料,ABS不溢料的最大間隙為0.05mm。 (2)保證制品的順利脫模,為此同時要求型腔允許的彈性變形量小于制品冷卻固化收縮量。 (3)保證制品達到精度要求,制品有尺寸要求,某些部位的尺寸常要求較高精度,這就要求模 具型腔有很好的剛度。 按整體式的凹模計算側(cè)壁厚度: 31yEcphb ( mm) 17 式中,b凹模側(cè)壁理論厚度(mm) h凹模型腔的深度(mm) p凹模型腔內(nèi)熔體壓力(Mpa) 1y凹模長邊側(cè)壁的允許彈性變形量(mm) ,一般塑件 1y=0.005mm c=1.08 =0.8 E=2.1105Mpa b= 3150.812.5 =2.89mm 取壁厚大于10mm就能能滿足要求。 底板厚度計算,根據(jù)公式 312Eyplc (mm) 由 =2.3, 1=2.810 -2, =0.005,則l21 318.051245- =5.89mm 取實際底板厚度大于10mm就能滿足要求。 2.6.3 成型零件強度、剛度的校核 本設(shè)計屬中小型、鑲拼式塑料模具,所以型腔壁厚按強度條件計算,按剛度條件校核。根據(jù) 模具材料應用手冊得本設(shè)計所使用的模具材料為 SM50,其相關(guān)參數(shù)如表 2-6 表 2-6 SM50 主要參數(shù) 材料名稱 /MPab/MPas(% )/Jcm-2ka SM50 630 315 14 35 對側(cè)壁的厚度校核 首先按強度條件對塑件的壁厚進行計算 633650124.50.629.7281Phtl mH 強 18 按剛度條件對塑見的壁厚進行校核 4633433 950124.50.6210.828Phlt mEH 剛 各參數(shù)介紹如下:l 塑件的長度,本次計算按塑件為長方體進行計算,取 =50.62l 模腔的壓力,一般取 3050MPa,本次取大值 =30MPaP 塑件的高度,取 =24.65hh 模具材料的許用應力 375208.1.sMPan 材料的彈性模量,取 =200109PaEE 成型零件的許用變形量 2.7 模架的確定和標準件的選用 成型零件確定之后,便根據(jù)所定內(nèi)容設(shè)計模架。在學校作設(shè)計時,模架部分要自行設(shè)計;在生 產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)計中,盡可能選用標準模架,確定出標準模架的形式,規(guī)格及標準代號。 標準件包括通用標準件及模具專用標準件兩大類。通用標準件如緊固件等。模具專用標準件如 定位圈、澆口套、推桿、推管、導柱、導套、模具專用彈簧、冷卻及加熱元件,順序分型機構(gòu)及精 密定位用標準組件等。 在設(shè)計模具時,應盡可能地選用標準模架和標準件,因為標準件有很大一部分已經(jīng)商品化,隨 時可在市場上買到,這對縮短制造周期,降低制造成本時極其有利的,提高公司在市場中的競爭力。 設(shè)計模具時,開始就要選定模架。當然選用模架時要考慮到塑件的成型、流道的分布形式以及 頂出機構(gòu)的形式,有抽芯的還要考慮滑塊的大小等等因素。而且,模具上所有的螺釘盡量采用內(nèi)六 角螺釘;模具外表面盡量不要有突出部分;模具外表面應光潔,加涂防銹油。兩模板之間應有分模 間隙,即在裝配、調(diào)試、維修過程中,可以方便地分開兩塊模板。 本設(shè)計充分利用 Pro/E 的外掛模塊 EMX4.0 直接調(diào)入模架部分,可以很便捷的選用標準模架, 盡量達到生產(chǎn)中的水平,提高生產(chǎn)率,使我們的畢業(yè)設(shè)計更接近實際生產(chǎn)中的技術(shù)水平。 本設(shè)計要求采用一出二的型腔設(shè)置,根據(jù)成型零件的尺寸,以及側(cè)抽芯的尺寸最終確定本設(shè)計 選用的模架為 futbaba_2P 的 SBType 模架,其尺寸為 400400,模架的安裝高度 320mm。 模具的具體形式如圖 2-6 19 圖 2-6 2.8 合模導向機構(gòu)的設(shè)計 2.8.1 合模導向零件機構(gòu)的作用 1)定位作用 模具閉合后,保證動定模位置正確,保證型腔的形狀和尺寸正確;導向機構(gòu)在 模具裝配過程中也起了定位作用,便于裝配和調(diào)整。 2)導向作用 合模時,首先是導向零件接觸,引導動定?;蛏舷履蚀_閉合,避免型芯先進 入型腔造成成型零件損壞。 3)承受一定的側(cè)向壓力 塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力,或者由于成型設(shè)備精 度低的影響,使導柱承受了一定的側(cè)壓力,以保證模具的正常工作。若側(cè)壓力很大,不能單靠導柱 來承擔,需增設(shè)錐面定位機構(gòu)。 4)保持機構(gòu)運動平穩(wěn) 對于大、中型模具的脫模機構(gòu),導向機構(gòu)有使機構(gòu)運動靈活平穩(wěn)的作 用。 5)承載作用 當采用脫模板脫?;螂p分型面模具時,導柱有承受脫模板和型腔板的作用。 2.8.2 導向機構(gòu)的設(shè)計 設(shè)計導柱、導套時還應注意: 1)導柱應合理地均布在模具分型面的四周,導柱中心至模具外緣應有足夠的距離,以保證模具 的強度; 2)導柱的長度應比型芯端面的高度高出 68mm,以免型芯進入凹模時與凹模相碰而損壞; 3) 導柱和導套應有足夠的強度和耐磨度,常采用 20#低碳鋼經(jīng)滲碳 0.50.8,淬火 4855HRC,也可采用 T8A 碳素工具鋼,經(jīng)淬火處理; 4)為了使導柱能順利地進入導套,導柱端部應做成錐形或半球形,導套的前端也應倒角; 5)導柱設(shè)在動模一側(cè)可以保護型芯不受損傷,而設(shè)在定模一側(cè)則便于順利脫模取出塑件,因此, 20 根據(jù)需要而決定裝配方式; 6)一般導柱滑動部分的配合形式按 H8/f8,導柱和導套固定部分配合按 H7/k6,導套的外徑的配 合按 H7/k6; 綜上所述,本設(shè)計采用 Pro/E 的 EMX4.0 中自動導入標準模架,選用的導柱、導套也相應采用 標準值,具體數(shù)據(jù)如下: 導柱的設(shè)計見表 2-7 表 2-7 導柱設(shè)計 類型 總長度/ 直徑/導柱 SPN 180 35 導套的設(shè)計見表 2-8 表 2-8 導套設(shè)計 類型 總長度/ 直徑/導套 GBA 42 36 2.9 脫模推出機構(gòu)的設(shè)計 塑件在從模具上取下以前,還有一個從模具的成型零件上脫出的過程,使塑件從成型零件上脫 出的機構(gòu)稱為推出機構(gòu)。推出機構(gòu)的動作是通過裝在注射機合模機構(gòu)上的頂桿或液壓缸來完成的。 2.9.1 推出機構(gòu)的組成 推出機構(gòu)主要由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機構(gòu)的導向與復位部件等組成。推出 機構(gòu)中,凡直接與塑件相接觸、并將塑件推出型腔的零件稱為推出零件。常用的推出零件有推桿、 推管、推件板、成型推桿等。 2.9.2 推出機構(gòu)的分類 推出機構(gòu)可按其推出動作的動力來源分為手動推出機構(gòu)、機動推出機構(gòu)、液壓和氣動推出機構(gòu)。 手動推出機構(gòu)是模具開模后,由人工操縱的推出機構(gòu)塑件,一般多用于塑件滯留在定模一側(cè)的情況; 機動推出機構(gòu)利用注射機開模動作驅(qū)動模具上的推出機構(gòu),實現(xiàn)塑件的自動脫模;液壓和氣動推出 機構(gòu)是依靠設(shè)置在注射機上的專用液壓和氣動裝置,將塑件推出或從模具中吹出。推出機構(gòu)還可以 根據(jù)推出零件的類別分類,可分為推桿推出機構(gòu)、推管推出機構(gòu)、推件板推出機構(gòu)、成型推桿(塊) 推出機構(gòu)、多無綜合推出機構(gòu)等。另外,也可根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)來分類。 2.9.3 推出機構(gòu)的設(shè)計原則 1) 推出機構(gòu)應晝調(diào)協(xié)在動模一側(cè) 由于推出機構(gòu)的動作是通過裝在注射機合模機構(gòu)上的頂桿來驅(qū)動的,所以一般情況下,推出機 構(gòu)設(shè)在動模一側(cè)。正因如此,在分型面設(shè)計時應盡量注意,開模后使塑件能留在動模一側(cè)。 2) 保證塑件不因推出而變形損壞 為了保證塑件在推出過程中不變形、不損壞,設(shè)計時應仔細分析塑件對模具的包緊力和粘附力 的大小,合理的選擇推出方式及推出位置,從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。 3) 機構(gòu)簡單動作可靠 推出機構(gòu)應使推出動作可靠、靈活,制造方便,機構(gòu)本身要有足夠的強度、剛度和硬度,以承 受推出過程中的各種力的作用,確保塑件順利地脫模。 21 4) 良好的塑件外觀 推出塑件的位置應盡量設(shè)置在塑件內(nèi)部,以免推出痕跡影響塑件的外觀質(zhì)量。 5) 合模時的正確復位 設(shè)計推出機構(gòu)時,還必須考慮合模時機構(gòu)的正確復位,并保證不與其他模具零件相干涉。 綜上所述,本套模具的推出機構(gòu)形式采用推桿推出,推桿的位置參考原塑件留下的推桿位置, 根據(jù)以上原則,本設(shè)計的推桿位置如圖 2-7 所示: 推桿的數(shù)量為每個型腔 4 根,總共 8 根。推桿的直徑為 ,其與推桿孔4 之間采用 H8/f8 間隙配合,推桿與推桿固定板采用單邊 0.5的間隙,這樣可 以降低加工要求,又能在多推桿的情況下,不因各板上的推桿孔加工誤差引起 的軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象。推桿的材料采用 T8 碳素工具鋼,熱處理要求硬度 54HRC58HRC,工作端配合部分懂得表面粗糙度為 Ra=0.8 。 圖 2-7 m 推桿形式見圖 2-8 圖 2-8 2.9.4 脫模力的計算 脫模力是從動模一側(cè)的主型芯上脫出塑件所需施加的外力,需克服塑件對型芯包緊力、真空吸 力、粘附力和脫模機構(gòu)本身的運動阻力。本設(shè)計主要計算由型芯包緊力形成的脫模阻力。 當開始脫模時,模具所受的阻力最大,推桿剛度及強度應按此時計算,亦即無視脫模斜度 (a=0 ) 由于制品是薄壁矩形件 Q=8tESlf/(1-m)(1+f) (kN ) 式中,Q脫模最大阻力(kN) t塑件的平均壁厚( cm) E塑料的彈性模量(N/ 2cm) S塑料毛坯成型收縮率(mm/mm) l包容凸模長度(cm) f塑料與鋼之間的摩擦系數(shù) m泊松比,一般取0.380.49 查表得,S=0.005,E=1.810 5N/cm2 已知,t 0.12cm,l=4.5cm,f=0.28 Q=80.121.81050.0054.00.28/(1-0.43)(1+0.28) =1.32kN 660.1240.837145.02FffPAN正阻 22 -摩擦阻力(N)F阻 -摩擦系數(shù),一般取0.151.0,本設(shè)計取0.5f -因塑件收縮對型芯產(chǎn)生的正壓力(N)正 -塑件對型芯產(chǎn)生的單位正壓力,一般取812MPa,本設(shè)計取10MPaP -塑件包緊型芯的側(cè)面積(2)A 2.9.5 合模導向機構(gòu)的設(shè)計 為了保證注射模準確合模和開模,在注射模中必須設(shè)置導向機構(gòu),其作用有: 1、定位作用 模具閉合后,保證動定模位置正確,保證型腔的形狀和尺寸正確;導向機構(gòu)在模具裝配過程中 也起了定位作用,便于裝配和調(diào)整。 2、導向作用 合模時,首先是導向零件接觸,引導動定?;蛏舷履蚀_閉合,避免型芯先進入型腔造成成型 零件損壞。 3、承受一定的側(cè)向壓力 塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力,或者由于成型設(shè)備精度低的影響,使導柱承受了 一定的側(cè)壓力,以保證模具的正常工作。如果側(cè)壓力很大,不能單靠導柱來承擔,則需增設(shè)錐面定 位機構(gòu)。 4、保持機構(gòu)運動平穩(wěn) 對于大、中型模具的脫模機構(gòu),導向機構(gòu)有使機構(gòu)運動靈活平穩(wěn)的作用。 5、承載作用 當采用脫模板脫?;螂p分型面模具時,導柱有承受脫模板和型腔板的作用。 導向機構(gòu)的形式主要有導柱導向和錐面定位兩種。 在設(shè)計設(shè)計導柱、導套時應注意: 1、導柱應合理地均布在模具分型面的四周,導柱中心至模具外緣應有足夠的距離,以保證模具 的強度; 2、導柱的長度應比型芯端面的高度高出 68mm,以免型芯進入凹模時與凹模相碰而損壞; 3、導柱和導套應有足夠的強度和耐磨度,常采用 20#低碳鋼經(jīng)滲碳 0.50.8,淬火 4855HRC,也可采用 T8A 碳素工具鋼,經(jīng)淬火處理。 4、為了使導柱能順利地進入導套,導柱端部應做成錐形或半球形,導套的前端也應倒角; 5、導柱設(shè)在動模一側(cè)可以保護型芯不受損傷,而設(shè)在定模一側(cè)則便于順利脫模取出塑件,因此 可根據(jù)需要而決定裝配方式; 6、一般導柱滑動部分的配合形式按 H8/f8,導柱和導套固定部分配合按 H7/k6,導套的外徑的配 合按 H7/k6; 7、除了動、定模之間設(shè)導柱、導套外,一般還在動模座板與推板之間設(shè)置導柱和導套,以保證 推出機構(gòu)的正常運動 8、導柱的直徑應根據(jù)模具大小而決定。當采用標準模架時,因模架本身帶有導向裝置,一般情 況下,設(shè)計人員只要按模架規(guī)格選用即可。 23 2.10 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計 完成側(cè)向型芯的抽出和復位的機構(gòu)叫做側(cè)向抽芯機構(gòu),當塑件上具有與開模方向不一致的孔或 側(cè)壁有凸凹形狀時,除極少數(shù)情況可以強制脫模外,一般都必須將成型側(cè)孔或側(cè)凹的零件做成可活 動的結(jié)構(gòu),在塑件脫模前,先將其抽出,然后才能將整個塑件從模具中脫出。這種模具脫出塑件的 運動有兩種情況:一是開模時優(yōu)先完成側(cè)向分型和抽芯,然后推出塑件;二是側(cè)向抽芯分型與塑件 的推出同步進行。 2.10.1 側(cè)向抽芯機構(gòu)的分類及特點 側(cè)向抽芯機構(gòu)按其動力來源可分為手動、機動、氣動或液壓三大類。 手動側(cè)抽芯:該種模具結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)效率低、勞動強度大、抽拔力有一定限制,故只在特殊 場合下應用,如試制新產(chǎn)品或小批量生產(chǎn)等。 機動側(cè)抽芯:開模時,依靠注射機的開模動力,通過側(cè)向抽芯機構(gòu)改變運動方向,將活動零件 抽出。機動側(cè)抽芯操作方便、生產(chǎn)效率高、便于實現(xiàn)生產(chǎn)自動化,但模具結(jié)構(gòu)復雜。 機動側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)形式主要有:斜導柱側(cè)抽芯、斜彎銷側(cè)抽芯、斜滑塊側(cè)抽芯、齒輪齒條側(cè)抽芯 以及彈簧側(cè)抽芯等。 液壓或氣動側(cè)抽芯:在模具上配置專門的油缸或汽缸,通過活塞的往復運動來進行側(cè)向抽芯。 這類機構(gòu)的特點是抽拔力大、抽芯距離長、動作靈活且不受開模過程限制,常在大型注射模中使用。 2.10.2 本模具的側(cè)抽芯設(shè)計 根據(jù)塑件的特點、分型面的選擇,本塑料模具屬中小型模具,采用機動側(cè)抽芯比較適合,而且 本塑件需要有兩個方向的側(cè)抽芯,分別為斜導柱側(cè)抽芯、斜滑塊側(cè)抽芯,下面將分別介紹: (1)斜導柱側(cè)抽芯 斜導柱側(cè)抽芯機構(gòu)是最常用的一種側(cè)抽芯機構(gòu),它具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、安全可靠等特點。 其工作過程是:開模時斜導柱作用于滑塊,迫使滑塊(帶側(cè)型芯)在動模板的導滑槽內(nèi)向上移動, 完成側(cè)抽芯動作,塑件由推桿推出型腔。側(cè)導柱如圖:2-9 圖 2-9 斜導柱抽芯機構(gòu)的幾種常見形式 1)斜導柱在定模,滑塊在動模; 2)斜導柱在動模,滑塊在定模; 24 3)斜導柱和滑塊同在定模; 4)斜導柱和滑塊同在動模 本設(shè)計采用“斜導柱在定模,滑塊在動?!钡男睂е鶄?cè)抽芯形式,該側(cè)抽芯機構(gòu)的具體工作過程 為: 開模時,動、定模沿分型面分開,滑塊與型芯一起帶塑件脫離定模,同時滑塊在斜導柱的作用 下,沿導滑板向外運動抽出型芯。 合模時,在機床合模裝置的推動下,滑塊在斜導柱的作用下,完成合模,并靠楔緊塊壓緊。 (2) 斜導柱抽拔力與抽芯距的計算 抽拔力: 660.51354.91074.5FffPAN正阻 式中, -摩擦阻力( N)阻 -摩擦系數(shù),一般取 0.15 1.0,本設(shè)計取 0.5f -因塑件收縮對型芯產(chǎn)生的正壓力(N)正 -塑件對型芯產(chǎn)生的單位正壓力,一般取 812MPa,本設(shè)計取 10MPaP -塑件包緊型芯的側(cè)面積( 2)A 抽芯距: 塑件的側(cè)抽芯距離大于 42.89,所以本設(shè)計采用 45的抽芯距。 2.10.3 斜滑塊側(cè)抽芯機構(gòu) (1) 斜滑塊的設(shè)計要點 1)斜滑塊的導向斜角 可比斜導柱的大些,但也不大于 ,一般取 ,斜滑塊的推出30125 長度 必須小于導滑總長的 2/3;l 2)斜滑塊與導滑槽應有一定的雙面間隙; 3)為保證斜滑塊的分型面密合,而且在斜滑塊與動模套的配合面磨損后仍能緊密拼合,成型時 不致發(fā)生溢料,斜滑塊底部與模套之間應留有 0.20.5的間隙,同時斜滑塊的頂面應高出模套 0.20.5。 本設(shè)計的模具由于已經(jīng)有一個斜導柱側(cè)抽芯機構(gòu),另一方向的抽芯距離很短,只有 3.48,采 用斜滑塊更能使模架結(jié)構(gòu)緊湊。 (2) 斜滑塊側(cè)抽芯機構(gòu)抽芯距與抽芯力的計算 斜導柱角度a與開模所需的力、斜導柱所受的彎曲力、實際能得到的抽拔力及開模行程有關(guān)。a 越大時,所需抽拔力應增大,因而斜導柱所受的彎曲力也應增大,故希望a角度小些為好。但當脫模 距一定時,a角度越小則使斜導柱工作部分及開模行程加大,降低斜導柱的剛性。所以斜角a的確定 需要適當兼顧脫模距及斜導柱所受的彎曲力。根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗證明,斜角a值一般不得大于25 , 通常采用15 20 。當脫模距較長而適當增大a角即可滿足脫模距時,也可略增大a角,但也需相應增 加斜導柱直徑和固定部分長度,以便能承受較大的彎曲力。另外,為了滿足滑塊鎖緊楔先開模,斜 導柱后抽芯的動作要求,斜滑塊鎖緊角的角度也應比斜導柱的角度大2 3 。本設(shè)計中,取a=20 , 楔緊塊的角度為21 C。 25 F=lhp(fcosa-sina) (N) 式中,l活動側(cè)芯被塑料包緊的斷面周長(m); h成型芯部分的深度; p制品對側(cè)芯的壓力,一般取下a; f塑料對鋼的摩擦系數(shù),常用f=0.10.2; 側(cè)芯的脫模斜度,常取1 02 0 10 -310 -3 (.cos1-sin1)=10.6N 計算斜導柱角度a跟脫模距的關(guān)系,平行分型面方向抽出,按以下式子計算: 4L =S/ sin= ctg H /sin 式中, 4L脫模距為S時斜導柱工作部分長度(mm) S最大脫模距離(mm) 斜導柱斜角( ) H最大脫模距為S時所需的開模行程(mm) 4L =6/sin20=17.5mm H=S =6ctg20=16.5mmctg (3)活動形式和滑塊的鎖緊; 為了防止側(cè)型芯在塑件成型時受力移動,對活動型芯和滑塊應鎖緊楔鎖住,開模時又需要使楔 塊首先脫開(一般不允許用斜導柱起鎖緊側(cè)型芯的作用) 。鎖緊鎖緊的角度一般取 =+(23 )。 2.11 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計 塑料在成型過程中,模具溫度會直接影響到塑料的充模、定向、成型周期和塑件質(zhì)量。 模具溫