肥皂盒塑料注塑模具設(shè)計(jì)-注射模說(shuō)明書(shū)

肥皂盒塑料注塑模具設(shè)計(jì)-注射模說(shuō)明書(shū),肥皂盒,塑料,注塑,模具設(shè)計(jì),注射,說(shuō)明書(shū),仿單 肥皂盒塑料模具設(shè)計(jì) 摘 要 本次設(shè)計(jì)的是以PP為材料的肥皂盒上蓋，在分析塑件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述了模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，介紹了模具工作過(guò)程，并以圖示的方式模擬了模具的脫模過(guò)程.本設(shè)計(jì)取材于生活來(lái)源于生活，達(dá)到了學(xué)以致用的效果，并使我認(rèn)識(shí)認(rèn)識(shí)到理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性。認(rèn)識(shí)到自己知識(shí)的不足之處，并不斷加強(qiáng)學(xué)習(xí)。它涉及PP塑料肥皂盒模具中的各個(gè)零部件的加工工藝過(guò)程及整套模具的裝配和使用，其中，涉及到注射機(jī)各種參數(shù)的選取、零部件的加工方法、注射模的結(jié)構(gòu)及相關(guān)的計(jì)算問(wèn)題及特種加工工藝。在該模具設(shè)計(jì)中，利用計(jì)算機(jī)繪圖軟件繪制了零件圖和裝配圖，以及制定了機(jī)械加工工藝過(guò)程卡。為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：肥皂盒上蓋；注射模；推出機(jī)構(gòu)；澆注系統(tǒng) 目 錄 摘 要 1 目 錄 2 引言 4 1 塑件的成型工藝分析 4 1.1 塑件分析 4 1.2 塑件的結(jié)構(gòu)分析 5 1.3 塑件的工藝性能分析 5 1.4 注射模的成型原理及工藝分析 6 1.5 塑件的表面質(zhì)量分析 7 1.6 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 8 1.7 塑件的成批量生產(chǎn) 8 2 分型面及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10 2.1 分型面的選擇 10 2.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11 2.3 冷料穴的設(shè)計(jì) 16 2.4 排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16 3模具設(shè)計(jì)方案的論證 16 3.1型腔的布置 16 3.2成型零件的確定 17 3.2 導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18 3.4 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 19 3.5 抽芯機(jī)構(gòu)的確定 20 3.6 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20 4 主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 21 4.1該塑件的成型尺寸 21 4.2 模具型腔壁厚的確定 21 4.3 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 24 4.4 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24 4.5 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 24 5 成型設(shè)備的校核 24 5.1 注射機(jī)的注射壓力的校核 24 5.2 注射量的校核 25 5.3 鎖模力的校核 25 5.4 推出機(jī)構(gòu)的校核 26 5.5 開(kāi)模行程的校核 26 6 繪制模具總裝圖 27 結(jié)束語(yǔ) 27 致 謝 28 參考文獻(xiàn) 29 29 肥皂盒塑料模具設(shè)計(jì) 引言 近年來(lái)我國(guó)塑料模具業(yè)發(fā)展相當(dāng)快，目前，塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中約占30%左右。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)塑料模具市場(chǎng)以注塑模具需求量最大，其中發(fā)展重點(diǎn)為工程塑料模具。我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)模具工業(yè)提出了越來(lái)越高的要求，僅汽車(chē)行業(yè)將需要各種塑料制品36萬(wàn)噸；電冰箱、洗衣機(jī)和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過(guò)1000萬(wàn)臺(tái)；彩電的年產(chǎn)量己超過(guò)3000萬(wàn)臺(tái)。 專(zhuān)家預(yù)言，未來(lái)模具將向大型化、高精密度、多功能復(fù)合型等方向發(fā)展，熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高，并且隨著塑料成型工藝的不斷改進(jìn)與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展。同時(shí)，由于近年來(lái)中國(guó)每年用10億美元左右進(jìn)口模具，其中精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具占多數(shù)。從減少進(jìn)口的角度出發(fā)，中國(guó)也應(yīng)加快高檔塑料模具的開(kāi)發(fā)。 本論文設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)查閱大量資料、手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合教材上的知識(shí)也對(duì)注射模具的組成結(jié)構(gòu)（成型零部件、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向部分、推出機(jī)構(gòu)、排氣系統(tǒng)、模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，拓寬了視野，豐富了知識(shí)，為將來(lái)獨(dú)立完成模具設(shè)計(jì)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。它系統(tǒng)的分析了塑料碗模具中的各個(gè)零部件的加工工藝過(guò)程及整套模具的裝配和使用，其中，涉及到注射機(jī)各種參數(shù)的選取、零部件的加工方法、注射模的結(jié)構(gòu)及相關(guān)的計(jì)算問(wèn)題及特種加工工藝。本文通過(guò)塑件成型工藝分析，分型面及澆注系統(tǒng)的確定，塑料模具設(shè)計(jì)的方案論證，主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算，塑料模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范以及編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)，掌握一般塑料模具的設(shè)計(jì)內(nèi)容、步驟和方法，并在設(shè)計(jì)構(gòu)思和設(shè)計(jì)技能等方面得到相應(yīng)的鍛煉。 1 塑件的成型工藝分析 1.1 塑件分析 本次設(shè)計(jì)的塑件是肥皂盒上盒蓋，肥皂盒在我們的生活中非常的普遍，它是家居日常使用到的盛物類(lèi)殼體產(chǎn)品，屬于小型塑件。市場(chǎng)上有各種各樣的肥皂盒，形狀各異，有些是動(dòng)物造型，來(lái)吸引顧客的目光以引發(fā)人們的購(gòu)買(mǎi)欲，主要的生產(chǎn)材料是聚丙烯（PP）它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成型工藝性不難，是居家生活必不可少的生活用品，本設(shè)計(jì)來(lái)源于生活，取材于生活，達(dá)到了學(xué)以致用的效果。 圖1 肥皂盒上盒 1.2 塑件的結(jié)構(gòu)分析 該塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所用的材料為PP，屬于一般的精度要求，其它尺寸均未標(biāo)注公差，所以按MT5計(jì)算其公差值。表為塑件的主要公差尺寸要求。 表1 塑件的公差尺寸 部位 尺寸 尺寸公差 外 形 尺 寸 Ф80 80 0--1.06 118 1180-1.14 8 80-0.48 2 20-0.2 38 380-0.76 內(nèi)形 尺寸 114 114+1.140 76 76+1.060 1 1+0.200 1.3 塑件的工藝性能分析 聚丙烯 （PP）是由丙聚合而成，以聚丙烯樹(shù)脂為基材，通過(guò)共聚，接技， 氯化和共混，增強(qiáng)，填充等方法，又可以的得到多種改變性聚丙烯，以擴(kuò)大聚丙烯的用途。聚丙烯樹(shù)脂的縮寫(xiě)的代號(hào)為PP。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的聚丙烯樹(shù)脂品種較多，生產(chǎn)批量比較大的有扁絲級(jí)聚丙烯，雙向拉伸聚丙烯專(zhuān)用樹(shù)脂(BOPP專(zhuān)用料)，注塑級(jí)聚丙烯和經(jīng)聚乙烯改性而成的無(wú)規(guī)共聚聚丙烯（PP-R）. 1.3.1 性能特性 聚丙烯樹(shù)脂在通用塑料中密度最低，僅為0.09-0.091g/cm3，無(wú)毒，無(wú)味，為乳白色的高結(jié)晶度（結(jié)晶度為95%）聚合物，有良好的力學(xué)性能，剛性，耐磨性好，硬度比較高，耐熱性較好，耐寒性較差，不吸水，化學(xué)穩(wěn)定性好，但不耐日光，易老化，易燃，燃燒時(shí)有石油味散出，電絕緣性好，耐電壓，薄膜制品透明度好，對(duì)空氣和水蒸氣滲透性差，成型薄膜，絲及其他一些制品較好，但制品染色，印刷，粘合性能差。 1.3.2成型特性 （1） 結(jié)晶料，吸溫性好，可能發(fā)生熔體破裂，長(zhǎng)期與熱金屬接觸易發(fā)生分解。 （2） 流動(dòng)性極好（溢邊值為0.03MM）左右）但成型收縮范圍和收縮值大，易發(fā)生縮孔，凹痕，變形方向性強(qiáng)。 （3） 冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱，并注意控制成型溫度，料溫低，方向性明顯，低溫高壓時(shí)，尤其明顯，模具溫度低于50 ＯC,塑料無(wú)光澤，而易產(chǎn)生熔接不良，流痕，90攝氏度以上，易發(fā)生翹曲變形。 （4） 塑件壁厚須均勻，避免缺口，尖角，應(yīng)防應(yīng)力集中 1.3.3 主要用途 聚丙烯可用作各種零件，如：法蘭，接頭，泵葉輪，汽車(chē)各部分零件和自行車(chē)零件，作水蒸氣，各和酸堿等輸送管道化工容器和其他設(shè)備的襯里，表面涂層，制造蓋和本體合一的箱殼，各種絕緣零件，并用于醫(yī)藥工業(yè)中。 1.4 注射模的成型原理及工藝分析 注射機(jī)分為柱塞式和螺桿式兩種，柱塞式注射機(jī)的成型原理是將顆粒狀或粉末狀的塑料從注射機(jī)的料斗送進(jìn)加熱的料筒中，經(jīng)過(guò)加熱融化呈流動(dòng)狀態(tài)后在柱塞的推動(dòng)下，熔融塑料被壓縮的并向前移動(dòng)，進(jìn)而通過(guò)料筒前端的噴嘴以很快的速度溫度較低的閉合膜腔內(nèi)，充滿(mǎn)型腔的融料在受壓的情況下，經(jīng)冷卻固化后即可保持模具型腔所賦予的情況，然后開(kāi)模分型獲得型塑件，這樣在操作上完成了一個(gè)成型周期，以后就會(huì)不斷地上述周期的生產(chǎn)過(guò)程。 螺桿式注射機(jī)的成型原理是將顆粒狀的或粉末狀的塑料加到料斗中，在外部安裝加熱圈的料筒內(nèi)，顆粒狀的或粉末狀的塑料在螺桿的推動(dòng)作用下，邊塑化邊向前移動(dòng)，預(yù)塑著塑料在轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿作用下，通過(guò)螺旋槽被輸送主料筒前斷的噴嘴附近，螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)使塑件進(jìn)一步塑化，料溫在剪切摩擦熱的作用下進(jìn)一步提高，得以均勻塑化。 完整的注射工藝過(guò)程，按其先后順序應(yīng)包括成型前的準(zhǔn)備，注射過(guò)程，塑件的后處理等成型前的準(zhǔn)備。 成型前的準(zhǔn)備。 包括原料的外觀（如色澤顆粒大小及均勻性等）的檢驗(yàn)和工藝性，（熔融指數(shù)，流動(dòng)性，熱能性及收縮率）的測(cè)定，原料的染色及對(duì)粉料的造料，易吸濕的塑料容易產(chǎn)生斑紋，氣泡和降解等缺陷。應(yīng)進(jìn)行充分的預(yù)熱和干燥，生產(chǎn)中需要改變產(chǎn)品和更換原料，調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時(shí)的料筒清洗，帶有嵌件的塑件制作的塑件預(yù)熱及對(duì)脫模困難的塑件的規(guī)模制劑的選用等 注射過(guò)程一般包括加料，塑化，注射，冷卻和脫模的幾個(gè)步驟。 加熱。由于注射成型是一個(gè)間歇的過(guò)程，因而需要定量（定容）加料，以保證操作穩(wěn)定，塑件塑化均勻，最終獲得良好的塑件。 塑化。加入的塑料在料筒中加熱，由固體塑料轉(zhuǎn)化成粘流態(tài)，并且具有良好的可塑性的過(guò)程稱(chēng)為塑化，決定的塑料在質(zhì)量的主要因素是物料的受熱情況和所受到的剪刀作用。 注射。不論何種形式的注射劑，注射的過(guò)程可分為充模，保壓，倒流，澆口凍結(jié)合的冷卻和脫模幾個(gè)階段。 塑件的后處理。 注射成型后的塑件經(jīng)脫模和機(jī)械加工之后，常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚?，以消除存在的?nèi)應(yīng)力，改善塑件的性能和提高穩(wěn)定性，其主要方法是退火和調(diào)濕處理。 退火處理的目的是減少由于塑件在料筒內(nèi)塑化不均勻或在行腔內(nèi)冷卻速度不同導(dǎo)致塑件產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，在這生產(chǎn)壁厚或帶有金屬嵌件的塑件時(shí)更為重要，退火溫度應(yīng)控制在塑件使用的溫度以上10~~20。C 調(diào)濕處理目的是使制件的顏色性能以及尺寸得到穩(wěn)定 1.5 塑件的表面質(zhì)量分析 該變面無(wú)特殊要求，外表面要求光潔，表面粗糙度Ra可以取0.8μm沒(méi)有特殊要求的塑件其表面粗糙度Ra可以取3.2. 1.6 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 (1) 從圖紙上看，該塑件的外形基本上為回轉(zhuǎn)體，外形為四方殼，圓角過(guò)渡里無(wú)尖角存在，壁厚均勻，且符合最小的壁厚要求。 (2) 塑件的型腔較大，沒(méi)有尺寸相等的孔。 (3)內(nèi)部有加強(qiáng)肋，有圓角過(guò)渡，避免了應(yīng)力集中，提高了強(qiáng)度，而且還使塑件美觀，有利于塑件沖模時(shí)的流動(dòng)。 (4) 該塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)特殊的結(jié)構(gòu)要求和精度要求，在注射成型時(shí)只要工藝參數(shù)控制得當(dāng)，該塑件是比較容易成型的。 1.7 塑件的成批量生產(chǎn) 塑件的生產(chǎn)類(lèi)型對(duì)注射模具結(jié)構(gòu)，注射模具材料使用均有重要的影響，在大批量生產(chǎn)的時(shí)候，由于塑料模價(jià)格在整個(gè)生產(chǎn)中占有的比例較大，提高生產(chǎn)率和注射模使用壽命問(wèn)題比較突出，所以考慮使用自動(dòng)化程度較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度壽命高的模具，如果是小批量生產(chǎn)，則應(yīng)盡量采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易的注射模以降低成本，該塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛，大批量生產(chǎn)。 1.7.1 初選注射機(jī) 根據(jù)三維造型所示，肥皂盒上蓋的體積V=V1+V2=(402╳3.14+80╳48)╳3O-(382╳3.14-76╳44)╳28+(392╳3.14-78╳46)╳29=27.7cm2 PP的密度為ρ=0.905g/cm2 所以塑件的質(zhì)量M=Ρv=27.7╳0.905=25.07g 根據(jù)塑件的本身幾何形狀及生產(chǎn)批量確定型腔數(shù) 由于該塑件兩側(cè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有圓角過(guò)渡，加上塑件尺寸有特殊要求，外表面有高光潔要求，不易采用太多型腔數(shù)目，所以考慮采用一模多腔， n≤==2 (1-1) F-注射機(jī)你的額定鎖模力（N） P-型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力（MPA） A2,A1-分別為澆注系統(tǒng)的單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積（MM2） 所以用一模兩腔型腔平衡布置在型腔兩側(cè)以方便側(cè)抽實(shí)現(xiàn)，澆口排列和模具平衡。 1.7.2 塑件的注射成型工藝參數(shù) 根據(jù)該塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和PP的成型特性，查有關(guān)資料初步確定塑件的注射成型工藝參數(shù)見(jiàn)表所示。 表2 塑件的注射成型尺寸 工藝參數(shù) 內(nèi)容 工藝參數(shù) 內(nèi)容 預(yù)熱與干燥 溫度 80-100。C 成型時(shí)間/s 注射時(shí)間/s 3-5 時(shí)間 1-2s 保壓時(shí)間/s 20-60 料筒溫度/。C 前段/。C 180-200 冷卻時(shí)間/s 15-50 中段/。C 200-220 總周期/s 40-120 后段/。C 160-170 螺桿轉(zhuǎn)速（r/min） 30-60 噴嘴溫度/。C 170-190 后處理 方法 模具溫度/。C 40-48 溫度/。C 注射壓力/Mpa 70-120 時(shí)間/h 1.7.3 確定模具溫度與冷卻方式 PP為熱塑性塑料，流動(dòng)性中等，壁厚一般，耐熱性好，因此，在保證順利脫模的前下，應(yīng)盡可能的降低模溫，以縮短冷卻時(shí)間，從而提高生產(chǎn)率，所以模具應(yīng)考慮水冷卻成型，模具溫度應(yīng)控制在60-80。C。 1.7.4 確定成型設(shè)備 由于采用注射成型加工，使用一模兩腔分布，因此，可以計(jì)算出一次成型過(guò)程所用的塑料兩為：W=2ω+ω廢料=2Χ25.07+25.07Χ20%=15.042g 根據(jù)以上注射量的分析以及考慮到死塑料品種，塑件結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)批量及注射工藝參數(shù)，注射模具尺寸大小等因素，參考設(shè)計(jì)手冊(cè)，初選SZY-125型螺桿式注射劑（經(jīng)后面章節(jié)中注射機(jī)的校核，SZY-125型螺桿式注射機(jī)能滿(mǎn)足鎖模力，安裝尺寸與開(kāi)模行程等各項(xiàng)要求，最終選定SZY-125型螺桿式注射機(jī)記錄下的SZY-125型螺桿型注射機(jī)的主要參數(shù)）。 表3 SZY-125型注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 序號(hào) 主要的技術(shù)參數(shù) 參考數(shù)值 1 最大注射量/ cm2 125 2 注射壓力/Mpa 120 3 鎖模力/KN 90 4 動(dòng)定模最大安裝尺寸/（mm×mm） 428×458 5 最大模具厚度/mm 300 6 最小模具厚度/mm 200 7 最大開(kāi)模行程/mm 300 8 螺桿（柱塞）直徑/mm 42 9 注射行程/mm 115 10 噴嘴前端球面半徑/mm 12 11 噴嘴孔直徑/mm 4 12 定位圈直徑/mm 125 續(xù)表3 2 分型面及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2.1 分型面的選擇 不論塑件的結(jié)構(gòu)如何以及采用何種方法，都必須首先確定分型面，因?yàn)槟＞呓Y(jié)構(gòu)很大程度上取決于分型面的選擇，為保證塑件能順利分型，分型面的選擇必須遵循以下幾種原則： (1) 分型面的選擇應(yīng)在塑件外形的最大輪廓處。 (2) 確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模。 (3) 保證塑件的精度要求。 (4) 滿(mǎn)足塑件的外觀質(zhì)量要求。 (5) 便于模具的加工制造。 (6) 對(duì)于成型面積的影響。 (7) 有利于提高排氣效果。 (8) 對(duì)側(cè)向型芯的影響。 根據(jù)以上原則做出了以下三種方案： 圖2 分型面的設(shè)計(jì) 方案A的塑件開(kāi)模后留在定模一側(cè)，塑件不易取出，頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，，方案B的側(cè)向抽芯滑塊可放在動(dòng)模，實(shí)現(xiàn)側(cè)抽機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，但會(huì)產(chǎn)生影響塑件外觀的飛邊，且飛邊不易去除，方案C不但保證了塑件取出方便，且毛刺飛邊的清除也比較容易，因此，選方案C. 2.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從噴射出后到達(dá)型腔之前的壓模具內(nèi)流徑的通道。澆注系統(tǒng)由主流道，分流道，澆口，冷料穴，四部分組成。 澆注系統(tǒng)的作用： （1） 將來(lái)自注射機(jī)噴嘴的塑料熔體從噴射出后到達(dá)型腔，同時(shí)使型腔內(nèi)的氣體能夠順利的排出。 （2） 在塑料熔體填充及凝固的過(guò)程中，將注射壓力有效的傳遞到型腔的各個(gè)部位，以獲得形狀完整，內(nèi)外在質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑料制件。 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則： (1)了解塑料的成型性能和塑料熔體的流動(dòng)性能。 (2)采用盡量少的流量，以減少熱量與壓力的損失。 （3）澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有利于良好的排氣。 （4）防止型芯的變形與嵌件的位移。 （5）便于修整澆口以保證塑件的質(zhì)量外觀。 （6）澆注系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合型腔布局同時(shí)考慮。 （7）流動(dòng)距離與流動(dòng)面積比的校核。 根據(jù)這些原則，又考慮到塑件的外觀質(zhì)量要求，外表面不允許有成形斑點(diǎn)與熔接痕，以及一模兩腔的布置，PP的成型工藝特性等因素，澆口采用方便加工修整，凝料去除容易且不會(huì)在塑件外壁留下痕跡的側(cè)澆口，模具采用單分型面的結(jié)構(gòu)兩板模，模具制造成本比較容易控制在合理的范圍內(nèi)，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)如圖所示， 圖3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 查資料得到SZY-125型注射機(jī)與噴嘴有關(guān)尺寸，噴嘴球面半徑SR.=12mm，噴嘴孔直徑d。=4mm定位圈直徑為Ф125mm，為保證模具主流道與噴嘴的緊密接觸， 避免溢料，主流道與噴嘴的關(guān)系為SR=SR。+1-2，因此，其主流道球面半徑SR=14mm（取標(biāo)準(zhǔn)值）主流道的小端比較d=4.5mm。 2.2.1 主流道與定位圈的設(shè)計(jì) 為了便于將凝料從主流道中拔出，應(yīng)將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其斜度為2。-4。計(jì)算其大端直徑為Ф10mm；為了避免模內(nèi)的高壓塑料產(chǎn)生過(guò)大的反壓力，配合段直徑應(yīng)不宜過(guò)大，取D=20mm；同時(shí)為了使融料順利的進(jìn)入分流道，在主流道出料設(shè)計(jì)R2的圓弧過(guò)渡，為補(bǔ)償在注射機(jī)噴嘴沖力作用下的澆口套的變形，將澆口套的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)得比模板厚度短0.02mm；澆口套外圓盤(pán)軸間轉(zhuǎn)角半徑R宜大些，取R=3mm，以免淬火應(yīng)力集中。 定位圈是安裝模具時(shí)做定位用的，查資料得SZY-125型螺桿式注射機(jī)的定位圈直徑為Ф125mm，澆口套與定位圈的詳細(xì)設(shè)計(jì)見(jiàn)介紹的零件圖。 圖4 定位圈的設(shè)計(jì) 表4 定位圈的規(guī)格 公稱(chēng) 尺寸 D P 公稱(chēng) 尺寸 D P 尺寸 公差 尺寸 公差 90 90 -0.2 -0.4 70 *125 125 -0.2 -0.4 90 100 100 -0.2 -0.4 75 （127） （127） -0.2 -0.4 90 （101.6） （101.6） -0.2 -0.4 75 150 150 -0.2 -0.4 120 110 110 -0.2 -0.4 75 （152.4） （152.4） -0.2 -0.4 120 120 120 -0.2 -0.4 90 *175 175 -0.2 -0.4 120 圖5 澆口套的設(shè)計(jì) 表5 澆口套的規(guī)格 公稱(chēng)尺寸 d 尺寸 公差 尺寸 公差 配合孔的公差D(H7) 16 16 +0.019 +0.007 16 +0.019 +0.007 +0.019 0 20 20 +0.0023 +0.008 20 +0.023 +0.008 +0.023 0 25 25 25 30 30 +0.027 +0.009 30 +0.027 +0.009 +0.027 0 35 35 35 40 40 40 2.2.2 分流道的設(shè)計(jì) 根據(jù)有關(guān)資料，可以得到分流道的排列原則： （1）盡可能的使熔融塑料從主流道到各澆口的距離相等。 （2）使型腔的中心盡可能與注射機(jī)的中心重合。 根據(jù)肥皂盒上蓋結(jié)構(gòu)采用U形斷面分流道，在一塊模板上，切削加工容易實(shí)現(xiàn)且比表面積大，熱量損失和阻力損失不大，查有關(guān)資料及有關(guān)經(jīng)驗(yàn)表格得：PP的分流道推薦直徑尺寸為Ф5-10mm，取Ф8mm。由此，可得該模具的分流道設(shè)計(jì)，如圖所示 圖6 分流道的設(shè)計(jì) 2.2.3 澆口的設(shè)計(jì) 澆口的作用：澆口的位置形狀是否適宜，直接影響到產(chǎn)品的外觀和尺寸精度，物理性能與成型效率。 澆口過(guò)小，易造成填充量不足，收縮，凹陷，熔接痕等外觀上的缺陷，且成型收縮增大。 澆口過(guò)大，澆口易產(chǎn)生殘余應(yīng)力，導(dǎo)致產(chǎn)品的變形破裂，且澆口的去除困難等。 澆口的選擇原則： (1) 盡量縮短流動(dòng)距離， （2）必須盡量減少避免熔接痕。 （3）澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件壁厚處。 （4）應(yīng)有利于型腔氣體的排除。 （5）考慮分子定向的影響。 （6）避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)。 （7）應(yīng)在承受彎曲或沖擊載荷的部位設(shè)置澆口。 （8）澆口位置的選擇應(yīng)注意外觀質(zhì)量。 根據(jù)塑件的外觀質(zhì)量要求，以及塑件型腔的分布，我們選擇如圖所示的側(cè)澆口，從塑件的底部中不進(jìn)料，去除凝料時(shí)，不會(huì)在塑件外壁留下澆口的痕跡，不影響塑件等的外觀。 圖7 澆口的設(shè)計(jì) 2.3 冷料穴的設(shè)計(jì) 采用帶Z字型的拉料的冷料穴如圖所示，將其設(shè)置在主流道的末端，既起到冷料穴的作用，又兼起開(kāi)模分型時(shí)側(cè)向移動(dòng)使可取出凝料的作用。 圖8 冷料穴的設(shè)計(jì) 2.4 排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 排氣系統(tǒng)的作用； 如果型腔內(nèi)的各種氣體因各種原因不能被排除干凈，一方面將會(huì)在塑件上形成新的氣泡，接縫，表面輪廓填充缺料等成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積還會(huì)產(chǎn)生反向壓力而降低沖模速度，因此，設(shè)計(jì)型腔必須考慮排氣等問(wèn)題，所以我們要開(kāi)設(shè)排氣槽，使排氣順利通暢。 3模具設(shè)計(jì)方案的論證 3.1型腔的布置 對(duì)于一模多腔的模具型腔布置在保證澆注系統(tǒng)分流道的流程短模具結(jié)構(gòu)緊湊，均衡，取件方便，根據(jù)計(jì)算得出該型腔均勻平衡的分布在型腔的兩側(cè)。 圖9 型腔的排列方式 3.2成型零件的確定 成型零件直接與高溫高壓的塑料接觸，它的質(zhì)量直接影響到塑件的質(zhì)量。該肥皂盒上蓋的材料是PP，主要成型特性為流動(dòng)性號(hào)，吸濕性強(qiáng)，但成型的范圍及收縮值大，易發(fā)生縮孔，凹痕，變形，方向性強(qiáng)，冷卻速度快，料溫低，方向性明顯，對(duì)表面的粗糙度及精度要求較高，材料PP的成型工藝特性決定了成型零件的強(qiáng)度。剛度和硬度，和耐磨性。應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)模具鋼制作，還應(yīng)進(jìn)行熱處理使其設(shè)備40-50HR的硬度。表面需鍍鉻，表面粗糙度為Ra0.2-0.1mm，配合面需達(dá)到0.8mm。 3.2.1 凹模（型腔）的設(shè)計(jì) 凹模是世界外表面的主要零件，按其結(jié)構(gòu)的不同，應(yīng)可以分為整體式和組合式。 整體式凹模的特點(diǎn)是牢固，使用中不易發(fā)生變形，不會(huì)使塑件產(chǎn)生拼接線痕跡， 由于加工困難，熱處理不方便，凹模常用于形狀簡(jiǎn)單的中小型模具上。 組合式的特點(diǎn)：簡(jiǎn)化了復(fù)雜凹模的加工工藝，減少了熱處理變形，接合處間隙，有利于排氣，便于模具的保護(hù)，節(jié)省了貴重的模具鋼。 肥皂盒上盒蓋形狀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，外表面的質(zhì)量要求高，采用整體嵌入式凹模，放在動(dòng)模一側(cè)，主要是節(jié)省優(yōu)質(zhì)模具鋼，材料方便熱處理，方便日后更換維修等，方面考慮，凹模鑲塊的尺寸大小，設(shè)計(jì)出了考慮尺寸的壁厚的剛度和強(qiáng)度校核，還要留夠冷卻水道的位置。 3.2.2 凸模（型芯）的設(shè)計(jì) 凸模和型芯是塑件內(nèi)表面的零件，凸模一般是指成型塑件中較大的，主要內(nèi)形零件，又稱(chēng)主型芯，型芯一般是指成型塑件上較小孔槽的零件。 型芯按結(jié)構(gòu)可以分為整體式組合式兩種，整體式結(jié)構(gòu)牢固，但不便加工，消耗的模具鋼主要用于工藝試驗(yàn)?zāi)＞呱闲螤詈?jiǎn)單的型芯。 組合式便于脫模，適用于表面質(zhì)量要求較高的塑件，簡(jiǎn)化了模具的加工工藝，減少了熱處理變形，接合處間隙，有利于排氣，節(jié)省貴重模具鋼，減少了加工工作量，成型塑件內(nèi)壁的大型芯可裝載動(dòng)模板上，方便型芯的制作安裝，塑件的分邊去除以及內(nèi)部冷卻水道的排布，設(shè)計(jì)如圖所示 圖10 型腔型芯的設(shè)計(jì) 3.3 導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用： （1）定位作用。 （2）導(dǎo)向作用 （3）承受一定的側(cè)向壓力。 由于塑件基本對(duì)稱(chēng)且無(wú)單向側(cè)壓力，所以采用直導(dǎo)柱導(dǎo)向便可滿(mǎn)足合模及閉模后的定位，導(dǎo)柱要比主型芯高出6-8mm， 圖11 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 3.4 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 使塑件從成型零件上脫出的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為推出機(jī)構(gòu)。 推出機(jī)構(gòu)的組成：推桿，拉料桿，推桿固定板,推板，推板導(dǎo)柱，推板導(dǎo)套及復(fù)位桿等組成，推出機(jī)構(gòu)中，凡直接與塑件相接觸，并將塑件推出型腔或型芯的零件稱(chēng)為推出零件，常用的推出零件有推桿，推管，推件板等。 推出機(jī)構(gòu)的位置的設(shè)定 （1）.推桿應(yīng)設(shè)定在脫模阻力大的地方。 （2）.推桿應(yīng)分布均勻。 （3）.推桿應(yīng)設(shè)在塑件強(qiáng)度剛度較大處。 根據(jù)肥皂盒上蓋的形狀特點(diǎn)，其推出機(jī)構(gòu)應(yīng)選擇推件板推出機(jī)構(gòu)或推桿推出機(jī)構(gòu)，其中，推件板推出機(jī)構(gòu)可靠，推出力均勻，不影響塑件的外觀質(zhì)量，但制造困難，成本高，推桿推出機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單推出平穩(wěn)可靠，雖然推出時(shí)會(huì)在塑件內(nèi)部型腔上面留下痕跡，但不影響塑件的外觀，所以選推桿推出機(jī)構(gòu)。 圖12 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3.5 抽芯機(jī)構(gòu)的確定 塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)孔，應(yīng)采用廣泛應(yīng)用的斜導(dǎo)柱，側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，動(dòng)作可靠。 塑件另一側(cè)的內(nèi)凸所需抽拔力不大，抽芯距短，制造安裝方便的圓柱形斜推桿內(nèi)側(cè)抽芯。 3.6 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 圖13 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 采用冷卻水冷卻凹模冷卻水道應(yīng)采用環(huán)繞型型腔布置的兩層式，冷卻回路開(kāi)設(shè)時(shí)，應(yīng)注意避免安裝在定模上面的小型芯，及側(cè)向抽芯滑塊，大型芯冷卻采用側(cè)向抽芯滑塊，大型芯冷卻采用隔板式管道冷卻，在型芯上開(kāi)設(shè)兩個(gè)孔，孔內(nèi)插上縱向間隔板與在動(dòng)模支撐板上的橫向管路形成循環(huán)冷卻，回路冷卻通路的設(shè)計(jì)。 在設(shè)計(jì)方案的論證的過(guò)程中，在腦子里逐步勾勒出大致模具機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)情況，可以徒手繪制出模具裝配圖，（也可用參數(shù)化設(shè)計(jì)三維軟件）實(shí)現(xiàn)繪制出模具各機(jī)構(gòu)的工作原理，考慮好模具各結(jié)構(gòu)的表達(dá)方法，如需要幾個(gè)視圖表達(dá)，每個(gè)視圖是否采用部視等，待后續(xù)主要零部件的尺寸計(jì)算和成型設(shè)備的校核完成后，即可根據(jù)該草圖四路，清晰繪制出正式模具總裝圖。 4 主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 該塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所用的材料為PP，屬于一般的精度要求，其它尺寸均未標(biāo)注公差，所以按MT5計(jì)算其公差值。表為塑件的主要公差尺寸要求。 表7 塑件尺寸及公差 部位 尺寸 尺寸公差 外 形 尺 寸 Ф80 80 0--1.06 118 1180-1.14 8 80-0.48 2 20-0.2 38 380-0.76 內(nèi)形 尺寸 114 114+1.140 76 76+1.060 1 1+0.200 4.1該塑件的成型尺寸 表8 成型零件尺寸的計(jì)算 尺寸類(lèi)別 塑件尺寸 計(jì)算公式 型芯或型腔的工作尺寸 徑向尺寸 型腔的徑向尺寸 80 0--1.06 Lm=[（1+Scp）Ls-3/4Δ] +&z0 95.205+0.350 1180-1.14 140.745+0.38 20-0.2 2.25+0.070 型芯的徑向尺寸 114+1.140 Lm=[（1+Scp）Ls+3/4Δ] 0-&z 91.9950-0.35 76+1.060 137.6550-0.3 軸向尺寸 型腔的軸向尺寸 80-0.48 Hm=[(1+Scp)Ls-2/3Δ] +&z0 9.278+0.160 型芯的軸向尺寸 1+0.200 Hm=[(1+Scp)Ls+2/3Δ] +&z0 1.3340-0.07 該塑件的成型零件尺寸按平均值法計(jì)算，查有關(guān)手冊(cè)得，PP的收縮率為1.0~3.0，故平均收縮率為Scp=（1.0+3.0）%/2=2.0%=0.02,根據(jù)塑件尺寸公差，要求模具制造公差取&z=Δ/3，成型零件尺寸見(jiàn)表所示。 4.2 模具型腔壁厚的確定 塑料模具型腔在成型的過(guò)程中，受到熔體的高壓作用，應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，本模具的凹模采用的是整體嵌入式，因此可以采用整體式矩形型腔的壁厚計(jì)算公式來(lái)確定型腔的側(cè)壁厚度和型腔底板厚度， 圖14 整體式型腔 l-型腔的長(zhǎng)度，取值為118，mm b，型腔的寬度，mm h-型腔的深度，取值為38，mm T-型腔的底板厚度，mm S-型腔的壁厚厚度，mm L-模板的長(zhǎng)度，mm B- 模板的寬度，mm 4.2.1 型腔側(cè)壁厚度的確定 （1）按剛度強(qiáng)度計(jì)算 S鋼≥ ==1.41mm （4-1） 式中 C-由h/L決定的系數(shù)查表c=0.93 P-型腔內(nèi)最大熔體壓力，可取注射成型壓力的25%~50%，p取45Mpa h-型腔深度h=38mm E=模具鋼的強(qiáng)度數(shù)量一般中碳鋼E=2.1×105pa，預(yù)硬化塑料模具鋼E=2.2×102Mpa [&]-模具鋼度計(jì)算許用變形量，《機(jī)械制圖設(shè)計(jì)手冊(cè)》得[&]=25i=25×(0.45 l1/5+0.001l)=25×(0.45×1181/5+0.001×118)=27.7mm （2）按強(qiáng)度條件計(jì)算 S強(qiáng)≥==27.01mm (4-2) 式中 p=型腔內(nèi)最大的熔體壓力，取p=45Mpa h-型腔的深度，取值為38，mm W-抗彎截面系數(shù)，由h/l決定，查配套教材《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表4-6得W=0.108 α-型腔的邊長(zhǎng)比，α=b/l=80/118=0.68 [&]-模具剛度計(jì)算的許用應(yīng)力，一般中碳鋼[&]=160Mpa預(yù)硬化塑料模具[&]=300Mpa 4.2.2 型腔底板厚度T的計(jì)算 （1）按剛度條件計(jì)算 T剛≥==7.26mm (4-3) 式中 c‘-由型腔邊長(zhǎng)比l/b決定的系數(shù)，查表得c’=0.024 p-型腔內(nèi)最大的熔體壓力，可取注射成型壓力的25%-45%，p取45Mpa b-型腔寬度，b=80mm E-模具剛度的強(qiáng)性模量，一般中碳鋼E=2.1×105Mpa，預(yù)硬化塑料模具鋼E=2.2×105 Mpa [&]-模具鋼度計(jì)算許用變形量，《機(jī)械制圖設(shè)計(jì)手冊(cè)》得[&]=25i=25×(0.45 l1/5+0.001l)=25×(0.45×1181/5+0.001×118)=27.7mm （2）按強(qiáng)度計(jì)算 T強(qiáng)≥=17.84mm （4-4） 式中 a’-由型腔長(zhǎng)度與型腔寬度之比決定的系數(shù)，查配套教材《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表得a’=0.4974 p- 型腔內(nèi)最大的熔體壓力，可取注射成型壓力的25%-45%，p取45Mpa b- 型腔寬度，b=80mm [&]- 模具剛度計(jì)算的許用應(yīng)力，一般中碳鋼[&]=160Mpa預(yù)硬化塑料模具鋼[&]=300Mpa 根據(jù)以上剛度，強(qiáng)度的計(jì)算，得出型腔壁厚S≥27.01mm，型腔底板厚度T≥17.84mm 4.3 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算： 4.3.1 抽芯距S的計(jì)算 S=h+(2~3)=2+3=5mm （4-5） 式中 h-側(cè)型芯成型部分高度，h為2mm。 4.3.2 抽芯力的計(jì)算 Fc=chp（μcosα-sinα）=251.2×10×2×（0.2cos0○-sin0○）=1004.8 （4-6） 式中 c-型芯成型部分截面平均周長(zhǎng)，c=Лd=251.2mm h-側(cè)型芯成型部分高度，h為2mm p-塑件對(duì)型芯單位面積上的包緊力，一般模內(nèi)冷卻的塑件p為8~12Mpa，取10Mpa， μ-側(cè)型芯的脫模斜度與傾斜角，該塑件α為0○ 4.4 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 采用推桿推出機(jī)構(gòu)，由于該塑件的脫模力不是太大，推桿的布置空間足夠，所以無(wú)須用繁瑣的計(jì)算方法，確定推桿尺寸的大小，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取d=mm國(guó)標(biāo)推桿（GB/T4169.1-2006），注意保證推出距離略大于型芯的突出長(zhǎng)度2-3mm即推出距離大于40mm 4.5 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 綜合考慮本塑件采用一模兩腔，平衡布置，側(cè)澆口一次分型結(jié)構(gòu)，型腔的壁厚要求，塑件的尺寸大小，冷卻水道的布置等等，多項(xiàng)因素，估算型腔模板的概略尺寸。 5 成型設(shè)備的校核 5.1 注射機(jī)的注射壓力的校核 =120MPA =30MPA (0.75～0.9) =90-108MPA>故也是合格的 （5-1） 式中 -注塑機(jī)額定最大注射壓力， －模具成型時(shí)需要的注射壓力 5.2 注射量的校核 根據(jù)公式 （5-2） 式中： -注塑機(jī)最大注謝量（ cm3） c- 料筒溫度下塑料的體積膨脹率的校正系數(shù)，對(duì)于結(jié)晶形塑料，c=0.85:對(duì)于非結(jié)晶形塑料，c=0.93; -所用塑料在常溫下的密度 代入數(shù)據(jù)得： =0.93×0.95×125=110.43759 根據(jù) (5-3) 式中： n -模具的型腔數(shù) , - 塑件的質(zhì)量 g ，-澆注系統(tǒng)分流道凝料的質(zhì)量g ， -主流道凝料質(zhì)量g ， -塑件飛邊質(zhì)量g 代入數(shù)據(jù)得： =2×（25.07+13.97）+10+5=350.5 根據(jù)校核式 =110.4375×80%>93.08 故：合格 5.3 鎖模力的校核 鎖模力是指注射機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所施加的最大夾緊力，注射機(jī)鎖模力的校核關(guān)系是 F≥KPA （5-4） 式中 F-注射機(jī)鎖模力，查《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》附錄表得SZY-125型螺桿式注射機(jī)的鎖模力為900KN K-壓力損耗系數(shù)，一般取1.1~1.2 P-型腔內(nèi)熔體的壓力，本塑件p=45MPA A-塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和，本模具A=0.5~1╳10-2 計(jì)算得 kpA=1.2╳45╳1╳10-210-6╳10-3=510KN 故注射機(jī)的鎖模力足夠滿(mǎn)足鎖模要求。 安裝尺寸的校核 本模具采用的是點(diǎn)澆口DB型模具，模具外形尺寸為300mm*230mm，模具的閉合高度H=30+30+25+50+70=205mm，查資料得SZY-125型注射機(jī)動(dòng)定模板的最大安裝尺寸為124*458mm。允許模具的最小厚度Hmin=200mm，最大厚度滿(mǎn)足300mm，即模具的外形尺寸不超過(guò)注射機(jī)的動(dòng)定模板的最大安裝尺寸，Hmin≤H≤Hmin。 5.4 推出機(jī)構(gòu)的校核 各種型號(hào)注射機(jī)推出機(jī)構(gòu)的設(shè)置情況及推出距離等各不相同，設(shè)計(jì)模具時(shí)必須了解注射模具推出機(jī)構(gòu)的直徑，推出形式是中心推桿還是兩側(cè)雙桿推出，最大的推出距離及雙推中心桿距等以確保模具推出機(jī)構(gòu)與注射機(jī)的推出機(jī)構(gòu)相適應(yīng)。 SZY-125型螺桿式注射機(jī)的推出機(jī)構(gòu)為中心及上下兩側(cè)設(shè)有推桿（機(jī)械推出）由于該模具推出力不大，在SZY-125型螺桿式注射機(jī)上采用中心Ф52mm的頂出孔，塑件的實(shí)際推出距離為55mm，大于（40+10）mm滿(mǎn)足推出機(jī)構(gòu)的要求 5.5 開(kāi)模行程的校核 注射機(jī)的開(kāi)模行程是有限的，制出制品所需的開(kāi)模距離必須小于注射機(jī)的最大開(kāi)模行程與模厚無(wú)關(guān)，校核關(guān)系為 S大于H1+H2+(5~10) (5-5) 式中 S-注射機(jī)的最大開(kāi)模行程，查《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》附錄表得SZY-125型螺桿式注射機(jī)的最大開(kāi)模行程為S=300mm H1-塑件脫模時(shí)所需的推出距離，該塑件推出距離為 H2-塑件的寬度（不包括澆注系統(tǒng)），該塑件的高度為38mm 計(jì)算得H1+H2+(5~10)=55+40+10=105

收藏