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1、注塑模具設(shè)計
模具設(shè)計
1、 塑件制品分析
(1)明確設(shè)計要求
圖1—1為塑件的二維工程圖
圖 1—1
圖1—1
該產(chǎn)品精度及表面粗糙度要求不高,有一定的配合精度要求。
(2)明確產(chǎn)品的批量
該產(chǎn)品批量不大,模具采用一模兩腔結(jié)構(gòu),澆口形式采用側(cè)澆口,
(3)計算產(chǎn)品的體積和質(zhì)量
使用UG軟件畫出三維實體圖,軟件自動機算出所畫圖形的體積。
通過計算得塑件的體積V塑=13.85cm3
塑件的質(zhì)量M塑=ρV塑=1.0413.85=14.4g
式中
2、 ρ---塑料的密度,g/cm3.
流道凝料的質(zhì)量m2還是個未知數(shù),可按塑件質(zhì)量的0.6倍來估算。
澆注系統(tǒng)的質(zhì)量M澆=ρV澆=8.6g
澆注系統(tǒng)的體積V澆=8.30cm3.
故 V總= 2V塑+V澆= 213.85cm3 +8.30cm3.= 36cm3
M總=2M塑+M澆=214.4g+8.6g= 43g
2.注塑機的確定
選擇注射機型號 XS—ZY—250
主要技術(shù)規(guī)格如下:
螺桿直徑:65mm
注射容量:250
注射壓力:1300MPa
鎖模力:1800kN
最大注射面積:500
模具厚度:最大350mm
3、 最小250mm
模板行程:350mm
噴嘴:球半徑 18mm
孔直徑4m
定位孔直徑:125mm
頂出:兩側(cè)孔徑 40mm
兩側(cè)孔距 280mm
3.澆注系統(tǒng)的設(shè)計
(1)主流道形式
澆注系統(tǒng)是指模具從接觸注射機噴嘴開始到型腔未知的塑料流動通道,起作用是使塑料熔體平穩(wěn)且有順序的填充到型腔中,并在填充和凝固過程中把注射壓力充分傳遞到各個部位,已獲得組織機密、外形清晰地塑件。澆注系統(tǒng)可分為普通澆注系統(tǒng)和無流道凝料系統(tǒng)??紤]澆注系統(tǒng)設(shè)計的基本原則:適應(yīng)塑料的成型工藝性、利于型腔內(nèi)氣體的排出、盡量減少塑料熔體的熱量和壓力損失、避免熔
4、料直沖細小型芯、便于修正和不影響塑件外觀質(zhì)量、便于減少塑料損失和減小模具尺寸等。
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系:
R= R+(1~2)㎜
D=d+(0.5~1)㎜.
取主流道球面半徑R=20㎜,
取主流道小端直徑D=Φ5㎜,
球面配合高度h=3-5mm 取h=4 mm
主流道長度 有標準模架結(jié)合該模具的結(jié)構(gòu),取L=85mm
為了便于將凝料從主流道中拔出,將主流道設(shè)計成圓錐形,其斜度為1~3
—噴嘴直徑
R=10
(2)分流道的設(shè)計
分流道在多型腔模具中是必不可少的,它起連接主澆道和澆口的作用。
分流道的形狀和尺寸應(yīng)根據(jù)塑件的體
5、積,壁厚,形狀的復雜程度,注射速度,分流道長度,等因素來確定。塑件外形不算太復雜,熔料填充比較容易,為了加工起見,選用截面形狀為圓形分流道。由于型腔的布置關(guān)系,需要設(shè)置二級分流道。一級分流道直徑R=5㎜.二級分流道R=3.5mm.
4 側(cè)抽芯機構(gòu)的設(shè)計
由于塑件有側(cè)方孔,模具采用側(cè)向分型機構(gòu)。
.4.1 確定抽芯距:
抽芯距一般應(yīng)大于成型孔(或凸臺)深度,塑件孔深為30㎜,另加2~3㎜安全距離,可取抽芯距S抽=32㎜。
4.2 確定斜銷傾角:
斜導柱的傾角α是斜抽芯機構(gòu)主要的技術(shù)數(shù)據(jù)之一,它與抽拔力,抽芯距有直接關(guān)系一,此零件側(cè)抽間距很大。為22度
4.3 確定斜銷尺寸
其
6、安裝部分與模板間可采用H7/m6或H7/n6的過渡配合。斜銷與滑塊間隙(一邊)為1㎜。斜銷長度為:L= L1+L2+L3+L4=h/cosα+S/sinα+0.5Dtanα+5~10=135㎜。斜導柱的直徑取決于抽拔力及傾角角度,可按設(shè)計資料的有關(guān)公式進行計算。取斜導柱直徑d=φ15㎜。
4.4 滑塊與導滑槽設(shè)計
滑塊與側(cè)型芯的連接方式設(shè)計:采用整體式型腔,滑塊通過斜導柱和導滑槽導向,合模時通過楔塊壓緊以保證零件的形狀要求。
.4.5 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計:
1)凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計:模具采用一模兩件的結(jié)構(gòu)形式,并采用Z形拉桿拉料固定在支撐板上,根據(jù)分流道與主流道在定模座上,澆口在型腔板上,這
7、樣型腔便于加工。
2)凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計:凸模主要是與凹模相結(jié)合構(gòu)成模具型腔,其凸模和側(cè)型芯的結(jié)構(gòu)形式如裝配圖所示。
5.注射模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計
注射模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括:分型面的選擇,型腔的排列方式,澆注系統(tǒng)的設(shè)計,模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計,推出機構(gòu)的設(shè)計等內(nèi)容。
(1).分型面的選擇
模具設(shè)計中分型面的選擇很重要,它決定了模具的結(jié)構(gòu)。應(yīng)根據(jù)分型面選擇原則和塑件成型的要求來選擇分型面。分型面應(yīng)選擇在塑件外形最大的輪廓處,應(yīng)有利于塑件的留模方式,便于順利脫模,便于模具制造,減小成型面積等。遵循這些原則選擇分型面。
該塑件,表面質(zhì)量無特殊要求,選擇分型面如圖所示,這樣可降低模具
8、的復雜程度,減少模具加工難度,減小成型面積,同時夜有利于塑件順利脫模。
(2).確定型腔排列方式
模具在注射時采用一模兩腔,即模具需要兩個型腔。模具在模板上的排列方式通常有圓形排列,H形排列,直線排列及復合排列等。型腔的排列應(yīng)力求對稱,以防模具承受偏載而產(chǎn)生產(chǎn)生溢料現(xiàn)象,型腔排列宜緊湊,以節(jié)約鋼材,減輕模具重量。型腔的排列加工較困難,直線排列雖然加工容易但是平衡性能較差,而且加工性能尚可。
6 模具設(shè)計有關(guān)計算
6.1 有關(guān)型腔的工作尺寸計算
由資料查得:平均收縮率 S%=05-0.7 , 取S%=0.6%
型腔徑向計算根據(jù)公式L=(L+LS%-1/2Δ)
9、 其中δz=Δ/3
26 L=(26+260.6%-1/20.28)=26.025 mm
27.2 L=(27.2+27.20.6%-1/20.28)=27.2mm
型腔深度計算根據(jù)公式H=(H+HS%-2/3Δ)
其中δz=Δ/3
30 L=(30+300.6%-2/30.28)=30.02mm
6.2 有關(guān)型芯的工作尺寸計算
型芯徑向尺寸計算根據(jù)公式L=( L+LS%+3/4Δ)
其中δz=Δ/3
19 L=(19+190.6%+1/20.24)=19.23mm
26 L=(26+260.6%+1/20.28) =26
10、mm
型芯高度計算根據(jù)公式:H=(H+HS%-2/3Δ)
其中δz=Δ/3
30 L=(30+300.6%+2/30.28)=30mm
6.3 型腔壁厚的計算
由公式[δ]=st
[δ]——型腔允許變形量
S——塑件材料的收縮率(%)查表得S=0.006
t——塑件的壁厚(㎜)t=3
[δ]=0.0063=0.018
由于模具型腔為組合式,所以按照組合式型腔計算公式h=進行計算
h——型腔側(cè)壁厚(㎜)
p——溶體內(nèi)壓力p=25-45Mpa
a——型腔側(cè)壁受溶體壓力部分高度 a=20
l ——型腔側(cè)壁長邊尺寸60㎜
11、
E——彈性模量,鋼材取2.110Mpa
將以上數(shù)據(jù)代入得h=14㎜, 取h=33㎜
底板厚度的計算:
根據(jù)公式H=
P溶體壓力40MPa
L型腔長度60
B底板上型腔承壓部分的寬度60
B底板寬度140
E彈性模量,鋼材取2.110Mpa
代入數(shù)據(jù)得15.683㎜,取20㎜.
7 模具閉合高度的確定
根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù),確定:定模板: H=25mm;上固定板:H=50mm;下固定板:H=50mm;支承板 :H=45mm;動模座板 :H=25mm;
根據(jù)推出行程和推出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸確定墊塊:H=90mm,
因而模具的閉合高度:
H= H+ H + H+ H+ H+
12、 H
=25mm+50mm+50mm+45mm+25mm+90mm=286mm
8 注射機有關(guān)參數(shù)的校核
模具的外形尺寸為300㎜300㎜320㎜,選用XS—ZY—250型,注射機模板最大安裝尺寸為450㎜500㎜,允許模具閉合高度最小Hmin=250mm最大Hmax=350㎜。模具的閉合高度為286㎜,所以模具滿足安裝條件。注射機開模行程足夠。
經(jīng)驗證,XS—ZY—250型注射機能滿足使用要求,故采用。
9、注射機參數(shù)校核
(1) 最大注塑量校核
注塑機的最大注射量應(yīng)大于制品的質(zhì)量或體積(包括流到及澆口凝料和飛邊
),通常注塑機的實際注塑量最好是注塑機最大注塑量的80%
13、。所以,選用的注塑機的最大注塑量應(yīng)滿足;
0.8V機≥2V塑+V澆
式中 V機——注塑機的最大注塑量
V塑——塑件的體積,該產(chǎn)品V總=27.7 cm3
V澆——澆注系統(tǒng)的體積,該產(chǎn)品V澆=8.3cm3
故 V機≥(V塑+V澆)/0.8=36 cm3/0.8=45 cm3
而選定的注塑機注塑量為155 cm3,所以滿足要求。
(2) 鎖模力校核
F鎖>PA
式中 P——熔融型料在型腔內(nèi)的壓力,該產(chǎn)品P=20——40MPa
A——塑件和
14、澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和,經(jīng)計算A=6216.25mm2
F鎖——注射機的額定鎖模力。
故 F鎖>PA=6216.2540=248.65kN
選定的注塑機為1800 KN,滿足要求。
(3) 模具于注塑機安裝部分相關(guān)尺寸校核
模具閉合高度校核
模具的實際厚度 H模=286mm
注塑機的最小閉合厚度 Hmin=250 mm
即H模> Hmin,故滿足要求。
(4) 開模行程的校核
注塑機的最大行程與模具厚有關(guān),故注塑機的開模行程應(yīng)滿足:
S機-(H模-Hmin)>H1+
15、H2+(5-10) mm
式中 H1——頂出距離,
H2——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度
S機——注塑機最大開模行程
因為 S機-(H模-Hmin)=350mm-(286-250)=314
H1+H2+(5-10)=30mm+90mm+10mm=130mm
故滿足要求。
10、注塑工藝參數(shù)的分析
(1).塑件工藝性分析:
注塑所用材料是ABS,化學名稱:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,成型收縮率:0.4-0.7%
成型溫度:200-240℃ 干燥條件:80-90℃ 2小時 工作溫度:-50~+70℃。
特點:
16、 1、綜合性能較好,沖擊強度較高,化學穩(wěn)定性,電性能良好。
2、與372有機玻璃的熔接性良好,制成雙色塑件,且可表面鍍鉻,噴漆處理。
3、有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強、透明等級別。
4、流動性比HIPS差一點,比PMMA、PC等好,柔韌性好。
用途:適于制作一般機械零件,減磨耐磨零件,傳動零件和電訊零件。
結(jié)構(gòu)分析
(1)從零件圖上分析,上端是簡單的圓形外形,容易加工,用型腔和型芯可以成型。
(2)尺寸精度分析:該零件全部尺寸如都未有標注公差等級,根據(jù)表2—19查得ABS未注公差按MT6,由此可以看出此零件的尺寸精
17、度要求不高,對應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以輕易得到保證。
從塑件的壁厚來看,壁厚最大處為3.5mm,, 壁厚較均勻,有利于零件的成型。
(3)表面質(zhì)量分析:該產(chǎn)品的外觀要求無水紋、無刮花、無黑點、無飛邊等缺陷。粗糙度要求為Ra0.4沒有什么其他特殊的質(zhì)量要求,故比較容易實現(xiàn)。
綜上所述,注射時在工藝參數(shù)控制的較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證。
11.注射成型的工藝流程
注射成型是熱塑性塑料的一種主要成型方法;而且它成型周期短,能一次成型外形復雜,尺寸精密的塑料制件,且生產(chǎn)效率高,易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。
注射成型的工藝工程包括:成型前的準備;注射成型過程;塑件的后處理三個階段
18、。
料筒溫度 喂料區(qū) 30~50℃(50℃)
區(qū)1 160~250℃(200℃)
區(qū)2 200~300℃(220℃)
區(qū)3 220~300℃(240℃)
區(qū)4 220~300℃(240℃)
區(qū)5 220~300℃(240℃)
噴嘴 220~300℃(240℃)
括號內(nèi)的溫度建議作為基本設(shè)定值,行程利用率為35%和65%,模件流長與壁厚之比為50:1到100:1
熔料溫度 220~280
19、℃
料筒恒溫 220℃
模具溫度 20~70℃
注射壓力 具有很好的流動性能,避免采用過高的注射壓力80~140MPa(800~1400bar);
一些薄壁包裝容器除外可達到180MPa (1800bar)
保壓壓力 避免制品產(chǎn)生縮壁,需要很長時間對制品進行保壓(約為循環(huán)時間的30%);約為注射壓力的30%~60%
背壓 5~20MPa(50~200bar)
注射速度 對薄壁包裝容器需要高的注射速度(帶蓄能器);中等注射速度往往比較適用于其它類的塑料制品
螺桿轉(zhuǎn)速 高螺桿轉(zhuǎn)速(線速度為1.3m/s)是允許的,只要滿足冷卻時間結(jié)束前完成塑化過程就
20、可以
計量行程 0.5~4D(最小值~最大值);4D的計量行程為熔料提供足夠長的駐留時間是很重要的
殘料量 2~8mm,取決于計量行程和螺桿轉(zhuǎn)速
預烘干 不需要;如果貯藏條件不好,在80℃的溫度下烘干1h就可以
回收率 可達到100%回收
收縮率 1.2~2.5%;收縮程度高;24h后不會再收縮(成型后收縮)
澆口系統(tǒng) 點式澆口或多點澆口;加熱式熱流道,保溫式熱流道,內(nèi)澆套;澆口位置在制品最厚點,否則易發(fā)生大的縮水
機器停工時段 無需用其它材料進行專門的清洗工作;PP耐溫升
料筒設(shè)備 標準螺桿,標準使用的三段式螺桿;對包裝容器類制品,混合段和切變段幾何外形特殊(L:D=25:1),直通噴嘴,止逆閥
12、模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計
在模具上開設(shè)冷卻水道,循環(huán)水對模具進行冷卻
13.參考文獻
《塑料模具設(shè)計與制造》——中國機械工業(yè)教育協(xié)會 組編
《機械制圖》——肖兵 主編
《模具設(shè)計與制造簡明手冊》(第二版)——上??茖W技術(shù)出版社
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