多用工作燈后蓋注塑模設(shè)計

多用工作燈后蓋注塑模設(shè)計,多用,工作,燈后蓋,注塑,設(shè)計 南京理工大學(xué) 摘 要 塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機化合物,樹脂可分為天然樹脂和合成樹脂兩大類,塑料大多采用合成樹脂.塑料制件之所以能得到廣泛應(yīng)用,是由于它們本身具有的一系列特殊優(yōu)點決定的.塑料工業(yè)是新興的工業(yè),是隨著石油工業(yè)的發(fā)展應(yīng)運而生的,目前塑料制件幾乎已經(jīng)進入一切工業(yè)部門以及人民日常生活的各個領(lǐng)域.塑料工業(yè)又是一個飛速發(fā)展的工業(yè)領(lǐng)域.我國的香港與深圳等地區(qū),其模具工業(yè)主要是從事塑料模具的制造與塑料制件的生產(chǎn).在江蘇省、浙江省、上海市及其以南地區(qū)，尤其在浙江省從事塑料模具的制造與塑料制件的開發(fā)的個體企業(yè)也日益增多。本設(shè)計說明書對塑料模具設(shè)計的各種成型方法，成型材料的設(shè)計，成型，成型零件的加工工藝（主要有線切割，電火花加工，數(shù)控車床，加工中心），主要設(shè)計參數(shù)的計算，產(chǎn)品缺陷及其解決方法，模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計及零部件的設(shè)計較詳細(xì)的做了介紹。綜上所述，塑料成型工業(yè)在基礎(chǔ)工業(yè)中的地位和對國民經(jīng)濟的影響顯得日益重要。 關(guān)鍵詞：模具結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、加工工藝。 目錄 第一章擬定模具結(jié)構(gòu)形 - 2 - 1.1確定型腔數(shù)量及排列形式 - 2 - 1.2 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 - 3 - 第二章 注射機型號的確定 - 3 - 第三章 分型面位置的確定 - 4 - 第四章 澆注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計 - 5 - 4.1澆注系統(tǒng)的基本要點 - 5 - 4.2 主流道的設(shè)計 - 6 - 4.3分流道的設(shè)計 - 8 - 4.4 澆口的設(shè)計 - 10 - 4.6排氣槽的設(shè)計 - 11 - 第五章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與加工工藝 - 12 - 5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 - 12 - 第六章 冷卻水道的設(shè)計 - 12 - 第七章 成型零件的加工工藝 - 13 - 7.1 成型特性 - 13 - 7.2 型腔的加工工藝 - 13 - 7.3 型腔、型芯加工前的準(zhǔn)備。 - 14 - 第八章 結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計 - 14 - 第九章 脫模推出機構(gòu)的設(shè)計 - 14 - 第十章 模具的試模與修模 - 15 - 第十一章 模具的動作過程 - 15 - 致 謝 - 17 - 第一章擬定模具結(jié)構(gòu)形 1.1確定型腔數(shù)量及排列形式 型腔的數(shù)量是由長方給定的，為“一出二”即一模兩型腔，他們已考慮了本產(chǎn)品的生產(chǎn)批量（大批量生產(chǎn)）和自己的注射機型號。因此我們設(shè)計的模具為多型腔的模具。 考慮到模具成型零件和抽芯結(jié)構(gòu)以及出模方式的設(shè)計，模具的型腔排列方式如下圖1.1所示： 1.2 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 由于塑料外觀質(zhì)量可靠要求高，尺寸精度要求一般，且裝配精度要求高，因此我們設(shè)計的模具采用多型腔單分型面。 第二章 注射機型號的確定 一般工廠的塑膠部都擁有從小到大各種型號的注射機。中等型號的占大部分，小型號和大型號的占一小部分。所以我們不必過多的考慮注射機型號。具體的模具廠方提供的注射機型號和規(guī)格等參數(shù)如下： 注射量：125g 鎖模力：500T 模板大小：330X440㎜ 拉桿內(nèi)間距：280X250㎜ 開模距離：220㎜ 模具定位孔距離：&55㎜ 噴嘴球半徑：SR20㎜ 螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）:20～30 注射壓力/MPa:：80～130 根據(jù)塑件（ABS）面積尺寸計算鎖模力、注射量如下： – 熔融塑料在分型面上的張開力，N -注射機的額定鎖模力，N A - 單個塑件在模具分型面上的投影面積。 - 澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積。 p-塑料熔體對型腔的成型壓力，MPa，其大小一般是注射機的80%， ABS密度ρ=1.02g/ A=2×28×2+2×76=264 =28×72-3.14×=2016-33=1983 =P(nA+)< =(64-104)(2×264+1983) =160.704-261.144KN<450KN V=80×72×28-76×68×28+(76-6.5) ×68×2+20×3+2×2×2 =161280-144704+10268+68 =26912 經(jīng)過驗算，此注射機適用。 第三章 分型面位置的確定 如何確定分型面，需要考慮的因數(shù)比較復(fù)雜。由于分型面要受到塑件在模具中的成型位置，澆注系統(tǒng)設(shè)計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度。塑件位置形狀以及推出方式、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)先選出較為合理的方案。 選擇分型面時一般應(yīng)遵循以下幾個原則： 1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處 2）便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。 3）保證塑件的精度要求。 4）滿足塑件的外觀質(zhì)量要求 5）便于模具加工制造。 6）對成型面積的影響。 7）對排氣效果的影響。 8）對側(cè)向抽芯的影響。 其中最重要的是第五和第八點。為了便于模具加工制造，應(yīng)盡量選擇平直分型面加工易于加工的分型面。把分型面放在A-A處有利于塑件的脫模。大大簡化了動模鑲塊、動模型心的加工，由于塑件收縮會包在動模型芯上和移模架的運動沖擊，制品便可自動脫落或手動取出。 綜合考慮以上各方面因素決定分型面位置如圖3.1所示： . 第四章 澆注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計 4.1澆注系統(tǒng)的基本要點 澆注系統(tǒng)的作用是將塑料熔體順利的充滿到行腔各處，以便獲得外型輪廓清晰，內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑件。 因此要求沖模速度快而有序，壓力損失小，熱量散失少排氣條件好，澆注系統(tǒng)凝料易于與塑件分離或切除，且在鑄件上留下澆口痕跡小。 在設(shè)計澆注系統(tǒng)時，首先選擇澆口位置的選擇恰當(dāng)與否，將直接關(guān)系到鑄件的成型質(zhì)量及注射過程是否能順利進行。流道及澆口位置的選擇應(yīng)遵循以下原則： 1） 設(shè)計澆注系統(tǒng)時，流道應(yīng)盡量少彎折，表面粗糙度為ηm-1.6ηm 2） 應(yīng)考慮到模具是一模一腔還是一模多腔，澆注系統(tǒng)應(yīng)按型腔的布局設(shè)計，盡量與模具中心線對稱。 3） 單型腔塑件投影面積較大時，在設(shè)計澆注系統(tǒng)時，應(yīng)避免在模具的單面開設(shè)澆口，不然會造成注射時模具受力不均。 4） 設(shè)計澆注系統(tǒng)時，應(yīng)考慮去除澆口方便，修正澆口時在塑件上不留痕跡。 5） 一腔多模時，應(yīng)防止將大小懸殊的的塑件放在同一模具內(nèi)。 6） 在設(shè)計澆口時避免塑件熔體填充過程中不致產(chǎn)生塑料熔體渦流、紊流現(xiàn)象，使型腔內(nèi)的氣體順利排出模外。 7） 在滿足成型排氣良好的前提下，要選擇最短的流程，這樣可以縮短填充時間 8） 在設(shè)計澆口時，避免塑料熔體直接沖擊小直徑型芯及嵌件，以免產(chǎn)生彎曲、折斷或異位。 9） 在成批生產(chǎn)塑件時，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，要縮短冷卻時間及成型周期。 10） 若是主流道型澆口，因主流道處有收縮現(xiàn)象，若塑件在這個部位要求精度較高時，主流道應(yīng)留有加工余量或修正余量。 11） 澆口的位置應(yīng)保證塑料熔體流入型腔，即對著型腔中寬暢、厚壁部位。 12） 盡量避免使塑件產(chǎn)生熔斷痕，或使其熔斷痕產(chǎn)生在塑件不重要的部位。 4.2 主流道的設(shè)計 4.2.1主流道的尺寸 主流道是一端與注射機噴嘴相接觸另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道。主流道錐度為2°-6°，小端前面是球面，其深度為3-5mm先端直徑比注射機直徑大0.5-1mm，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面大1-2 mm流道的表面粗糙度Ra﹤8. 4.2.2主流道襯套的形式 主流道小端入口與注射機噴嘴反復(fù)接觸，屬易損壞，對材料要求較嚴(yán)，因而模具主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套形式（俗稱澆口套）以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理。澆口套都是標(biāo)準(zhǔn)件，只需要去買就行了。常用澆口套分為有托澆口套和無托澆口套兩種，下圖為前者，有托澆口套用于裝配定位圈。澆口套的規(guī)格有12、16、20，等幾種。由于注射機的噴嘴半徑為10，所以澆口套為R=10。 如下圖4.1所示為澆口套的剖面圖： 圖4.1澆口套剖面圖 4.2.3主流道襯套的固定 因為采用的有臺階的澆口套；所以用定位圈配合后固定，在模具的面板上。定位定位圈是標(biāo)準(zhǔn)件，外徑為55mm，內(nèi)徑為20 mm，具體固定的形式如下圖4.2所示： 4.3分流道的設(shè)計 在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時應(yīng)設(shè)置分流道，分流道是指主流道末端與澆口之間塑料溶體的流動通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段，因此分流道設(shè)計應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)并在流動的過程中壓力損失盡可能小，能將塑料溶體均勻的分配到各個型腔。 1）主流道是圖（4.4）中定模下水平的流道 為了便于加工幾凝料脫模，分流道大多設(shè)置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形及矩形等，工程設(shè)計中常采用梯形截面加工工藝好，且塑料熔體的熱量散失流動阻力均不大，一般采用以下經(jīng)驗公式可卻其截面尺寸： B=0.264 式（1） H=B 式（2） 式中B---梯形大底邊的寬度（mm） M---塑件的重量（g） L---分流道的長度（mm） H---梯形的高度（mm） 該式的選用范圍為塑件壁厚在3.2 mm以上，塑件質(zhì)量小于200g且計算結(jié)果應(yīng)在3.2—9.5 mm范圍內(nèi)才合理。本多用工具燈后蓋的體積為26912 mm，質(zhì)量大約為28 g，分流道的長度預(yù)設(shè)計成40 mm且有2個型腔，所以 B=0.2654=7.06 取B為8mm H==5 取H為5mm 梯形小底邊寬度取6MM，其側(cè)邊與垂直與分型面的方向約10°，另外由于使用了定模板（即我們所說的定模和中間再加的一塊板，分流道必須做成梯形截面，便于分流道凝料脫模。 實際加工時，常用兩種截面尺寸的梯形流道，一種大型號，一種小型號。如下圖4.3所示： （2）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溶體的流動狀態(tài)較為理想，因而分流道的內(nèi)表層粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6左右即可這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層皮層堅固，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率和剪切熱。 實際加工時，用銑床銑出流道后，少為省一下模，省掉加工紋理就行了。（拋光：制造模具的一道很重要的工序，一般配備了專業(yè)的拋光工，即用打磨機，砂紙，油石等打磨工具將模具型腔表面拋光，磨亮，降低型腔表面粗糙度。） 3）分流道的布局形式 分流道在分型面上的布置與前面所述型腔排列密切相關(guān)，有多種不同的布置形式，但應(yīng)遵循兩方面原則：即一方面排列緊湊、縮小模具版面尺寸：另一方面流程盡量短、鎖模力求平衡。 本模具的流道布置形式采用平衡式，如圖4.4所示： 4.4 澆口的設(shè)計 澆口亦稱進料口，是連接分流道與行腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小部分，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。 4.4.1 澆口的選擇 澆口可分為限制性和非限制性澆口兩種。我們采用限制性澆口。限制性澆口一方面通過截面積的變化，使分流道輸送來的塑料熔體的流速產(chǎn)生加速度，提高剪切速率，使其變成為理想的流動狀態(tài)，迅速面均衡地充滿型腔，另一方面改善塑料溶體進入時的流動特性，調(diào)節(jié)澆口尺寸，可使多型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料分離的作用。 從圖（4.4）中可看成，我們采用的是側(cè)澆口又稱邊緣澆口，國外稱為標(biāo)準(zhǔn)澆口。側(cè)澆口一般開設(shè)在分型面上，塑料熔體于型腔的側(cè)面充模，其形狀多為矩形（扁槽），改變澆口的寬度與厚度可以調(diào)節(jié)熔體的剪切速率及澆口凍結(jié)時間。這類澆口的可以根據(jù)塑件的形狀特性選擇其位置，加工和修正方便，因此它是應(yīng)用較廣泛的一種澆口形式，普通用于中小型塑件的多型腔模具，且對各種塑料的成型適應(yīng)性強，由于澆口截面小，減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量，同時去除澆口容易，且不留明顯痕跡，但這種澆口成型的塑料往往有熔接痕存在，且注射壓力損失較大。對型腔塑件排氣不利。 4.5澆注系統(tǒng)的平衡 對于中小型塑件的注射模具以廣泛使用一模多型腔的形式，設(shè)計應(yīng)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(yīng)將從主流道各個型腔的分流道設(shè)計成長值粗等。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。顯然我們設(shè)計的模具是平衡的，即從主流道到各個型腔的分流道的長度相等，形狀及幾截面尺寸相同。 4.6排氣槽的設(shè)計 選擇排氣槽的位置是很重要的，一般在塑料溶體填充型腔的同時，必須把氣體排出模具外。否則空氣被壓縮而產(chǎn)生高溫，引起塑體局部炭化燒焦，或使塑件產(chǎn)生氣泡，或使溶接線強度降低引起缺陷。尤其對于精密，大型模具，開設(shè)合理的排氣槽顯得更加重要。 開設(shè)排氣槽應(yīng)注意以下幾點： 1） 根據(jù)進料口的位置，排氣槽應(yīng)開設(shè)在型腔最后充滿的地方。 2） 盡量把排氣槽開設(shè)在模具的分型面上。 3） 對于流速較小的塑件，可利用模具的分型面及零件配合的間隙進行排氣 4） 排氣槽的尺寸，要視塑料種類通常為0.01-0.03 5） 當(dāng)型腔最后充填部位不在分型面上，其附近又無可供排氣的推桿或可活動的型芯時，可在型腔相應(yīng)部位鑲嵌經(jīng)燒結(jié)的金屬塊（多孔合金塊）以供排氣 排氣槽的位置及深度可先經(jīng)試模后決定。小型制品的排氣量不大，如果排氣點正好在分型面的微小間隙排氣，本套模具可不必再開設(shè)專門的排氣槽，即可利用模具的分型面之間的間隙自然排氣。 第五章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與加工工藝 5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 模具中決定塑料幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，塑料溶體的高壓、料流的沖擠脫模時塑件間還發(fā)生摩擦。因此成型零件要求有真正的幾何形狀，較高的尺寸精度和較底的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理、較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。 設(shè)計成型時應(yīng)根據(jù)塑件的特性和塑性的結(jié)構(gòu)使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫膜方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計，計算成型零件的工作尺寸對關(guān)鍵的成型零件進行強度和剛度校核。 本套模具的成型零件包括型腔、兩個成型頂桿，兩個鑲塊由前面分析分型面的確定可知，成型零件總體上可分為型芯，即圖（3.1）中A-A分型面以上的部分。形成塑件外表面是型腔，鑲塊，在鑲塊上有一個小型銷，來形成鑄件的孔。 一般成型零件工作尺寸制造公差值1/3-1/4或取IT7-IT8級作為制造公差，具體成型零件制造公差確定，參考《塑料成型工藝與模具設(shè)計》第145頁，如果需要可參考《塑料成型工藝與模具設(shè)計》第144頁-146頁所寫的公式。 型腔尺寸的計算 此塑件材料為（ABS），收縮率為0.4-0.7% 此塑件精度等級選用5級 平均收縮率 第六章 冷卻水道的設(shè)計 采用冷水調(diào)節(jié)模溫時，大氣中水分易凝聚在模具型腔的表壁，影響塑件的表面質(zhì)量。 冷卻回路的設(shè)計應(yīng)做到回路系統(tǒng)內(nèi)流動的介質(zhì)能充分吸收成型零件所傳導(dǎo)的熱量，使模具成型表面的溫度穩(wěn)定的保持在所需的溫度范圍內(nèi)，并且要做到是冷卻介質(zhì)在回路系統(tǒng)內(nèi)流動暢通，無滯留部位。對于小型薄壁零件，且成型工藝要求模溫不大高時，可以不設(shè)置冷卻裝置而靠自然冷卻，本模具不屬于該類型所以采用冷卻裝。 第七章 成型零件的加工工藝 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計完后，就要開始零件的下材料加工制作等，由于此塑件燈蓋的主要材料ABS，它具有良好耐化學(xué)腐蝕及表面硬度，丁二烯使ABS堅韌，苯乙烯使它有良好的加工性和深色性能。 7.1 成型特性 1.結(jié)晶性塑料，熔點較高，熔融溫度范圍寬，熱溶形溫度為93℃左右，且耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。 2.ABS無毒，無味呈微黃色，成型的塑料有較好的光澤，密度1.02-1.05g/ 3.ABS有良好的機械強度和一定的耐磨行，耐寒性，耐水性，化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。 4.水、無機鹽、堿和酸類對ABS無影響，但對醋、氯代烴中會溶解或形成乳化液，ABS不溶于大部分醇類溶劑，但與烴長期接觸會軟化融脹。 5.ABS塑料表面冰醋酸、植物油等化學(xué)藥物的侵蝕會引起應(yīng)力開裂。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。 6.ABS在升溫時黏度增高，所以成型壓力高，故塑件上的脫模斜度易稍大。 7.ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進行干燥處理。 8.在正常成型條件下，壁厚熔料溫度時對收縮率影響極小。 用途：ABS在機械工業(yè)上用來制造齒輪、軸承、把手、管道、電機、儀表殼、儀表盤、水筒外殼、蓄電磁槽、冷藏庫和冰箱襯里等。 7.2 型腔的加工工藝 型腔的加工多數(shù)用點火花，因為點火花機有電腦控制，故它的精度高，用點火花加工型腔需要用電板，電板材料由銅做成，我們需要兩個電極一個用于粗加工，一個用于精加工。 1. 型芯的加工工藝 型芯的加工可選擇在書控車床加工或加工中心。 2. 鑲塊的加工工藝 可選擇數(shù)控機床加工 7.3 型腔、型芯加工前的準(zhǔn)備。 定模型芯為70*70*80的長方體、動模型芯為310*250*25的長方體。材料買來之后要開料。開料加工后的尺仍需要流0.2MM余量，因為材料熱處理后有少量變形，開料時，在銑床上銑掉材料的表層，先到立式銑床銑出外形，再到平面磨床磨光。 型芯，鑲塊與塑料直接接觸，塑料的材料為ABS，所以要求鑲塊與型芯，材料各種性能要求都相當(dāng)好，而且ABS具有一定的耐腐蝕性。 第八章 結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計 結(jié)構(gòu)零部件盡量采用標(biāo)準(zhǔn)或廠里有的，這樣即省時又省力。 第九章 脫模推出機構(gòu)的設(shè)計 制造推出（頂出）是注射成型過程中的最后一個環(huán)節(jié)，推出質(zhì)量的好壞，將最后決定制品的質(zhì)量。本模具的推出機構(gòu)比較特別，他的脫模機構(gòu)是定模一側(cè)，此結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，模具的生產(chǎn)周期短。他不需要注射機上有推出裝置，脫模后產(chǎn)品上無頂桿的痕跡，產(chǎn)品外行美觀.經(jīng)濟性能好。 第十章 模具的試模與修模 試模中所獲得的樣件對模具整體質(zhì)量的一個全面反映，以檢驗樣件修正和驗收模具，是塑料模具這種特殊產(chǎn)品的特殊性。 首先，在初次試模中我們最常遇到的問題是根本得不到完整的樣件，常因塑件被黏附于模腔內(nèi)，或型芯上，甚至因流道粘著制品被損壞，這是試模首先應(yīng)當(dāng)解決的問題。 第十一章 模具的動作過程 模具合模時，而后注入塑料，塑件成型后，開模時，動模在注塑機的作用下向后移動，此時由于本產(chǎn)品的特點（產(chǎn)品內(nèi)部有個內(nèi)搭扣）使其固定在定模型芯上，當(dāng)注塑機繼續(xù)向后移動，在限位板的作用下帶動卸料板使其產(chǎn)品硬性從定模型芯上脫落。 參考文獻 （1） 屈華昌《塑料成型工藝與模具設(shè)計》 機械工業(yè)出版社 1995 （2） 蔣繼宏 王效岳《注塑模具典型結(jié)構(gòu)100例》 中國輕工業(yè)出版社 2000 （3） 李德群 唐志玉《中國模具設(shè)計大典》 江西科學(xué)技術(shù)出版社 2003 （4） 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