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作者 陳泳良 1 目錄 前言 摘要 第一章 零件的工藝分析 4 1 1 材料的選擇 4 1 2 產(chǎn)品工藝性與結(jié)構(gòu)分析 5 第二章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 2 1 型腔數(shù)量以及排列方式 6 2 2 初選注射機(jī) 6 2 3 分型面的設(shè)計(jì) 7 2 4 澆注系統(tǒng)與排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9 2 5 成型零件的設(shè)計(jì) 15 1 凹模的設(shè)計(jì) 15 2 型心尺寸的計(jì)算 21 3 模具型腔側(cè)壁和底版厚度的計(jì)算 26 2 6 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 29 2 7 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 32 2 8 注射機(jī)參數(shù)的較核 34 作者 陳泳良 1 目錄 前言 摘要 第一章 零件的工藝分析 4 1 1 材料的選擇 4 1 2 產(chǎn)品工藝性與結(jié)構(gòu)分析 5 第二章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 2 1 型腔數(shù)量以及排列方式 6 2 2 初選注射機(jī) 6 2 3 分型面的設(shè)計(jì) 7 2 4 澆注系統(tǒng)與排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9 2 5 成型零件的設(shè)計(jì) 15 1 凹模的設(shè)計(jì) 15 2 型心尺寸的計(jì)算 21 3 模具型腔側(cè)壁和底版厚度的計(jì)算 26 2 6 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 29 2 7 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 32 2 8 注射機(jī)參數(shù)的較核 34 前 言 畢業(yè)設(shè)計(jì)是在修完所有課程之后 我們走向社會(huì)之前的一次 綜合性設(shè)計(jì) 在此次設(shè)計(jì)中 主要用到所學(xué)的注射模設(shè)計(jì) 以及 機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的知識(shí) 著重說(shuō)明了一副注射模的一般流程 即 注射成型的分析 注射機(jī)的選擇及相關(guān)參數(shù)校核 模具的結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì) 注射模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算 模具總體尺寸的確定與結(jié)構(gòu)草圖 的繪制 模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件工作圖的繪制 全面審核投產(chǎn)制 作者 陳泳良 2 造等 其中模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)既是重點(diǎn)又是難點(diǎn) 主要包括成型位 置的及分型面的選擇 模具型腔數(shù)的確定及型腔的排列和流道布 局和澆口位置的選擇 模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 側(cè)面分型及抽 芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 拉料桿的形式選擇 排氣方式 設(shè)計(jì)等 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 使我更加了解模具設(shè)計(jì)的含義 以 及懂得如何查閱相關(guān)資料和怎樣解決在實(shí)際工作中遇到的實(shí)際問(wèn) 題 這為我們以后從事模具職業(yè)打下了良好的基礎(chǔ) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)也得到了廣大老師和同學(xué)的幫助 在此一一表 示感謝 由于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的缺乏 且水平有限 時(shí)間倉(cāng)促 設(shè)計(jì)過(guò) 程中難免有錯(cuò)誤和欠妥之處 懇請(qǐng)各位老師和同學(xué)批評(píng)指正 在編寫說(shuō)明書過(guò)程中 我參考了 塑料模成型工藝與模具設(shè)計(jì) 實(shí)用注塑模設(shè)計(jì)手冊(cè) 和 模具制造工藝 等有關(guān)教材 引用 了有關(guān)手冊(cè)的公式及圖表 但由于本人水平的有限 本說(shuō)明書存 在一些缺點(diǎn)和錯(cuò)誤 希望老師多加指正 以達(dá)到本次設(shè)計(jì)的目的 緒論 第一節(jié) 塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性 一 塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展 塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機(jī)化合物 簡(jiǎn)稱高聚物 塑料其余成分包括增塑劑 穩(wěn)定劑 增強(qiáng)劑 固化劑 填料及其 它配合劑 塑料制件在工業(yè)中應(yīng)用日趨普遍 這是由于它的一系列特殊 的優(yōu)點(diǎn)決定的 塑料密度小 質(zhì)量輕 塑料比強(qiáng)度高 絕緣性能 好 介電損耗低 是電子工業(yè)不可缺少的原材料 塑料的化學(xué)穩(wěn) 作者 陳泳良 3 定性高 對(duì)酸 堿和許多化學(xué)藥品都有很好的耐腐蝕能力 塑料 還有很好的減摩 耐磨及減震 隔音性能也較好 因此 塑料躋 身于金屬 纖維材料和硅酸鹽三大傳統(tǒng)材料之列 在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中 塑料制件已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一 塑料工業(yè)的發(fā)展階段大致分為一下及個(gè)階段 1 初創(chuàng)階段 30 年代以前 科學(xué)家研制分醛 硝酸纖維和聚 酰胺等熱塑料 他們的工業(yè)化特征是采用間歇法 小批量生產(chǎn) 2 發(fā)展階段 30 年代 低密度聚乙烯 聚氯乙烯等塑料的工 業(yè)化生產(chǎn) 奠定了塑料工業(yè)的基礎(chǔ) 為其進(jìn)一步發(fā)展開(kāi)辟了道路 3 飛躍階段 50 年代中期到 60 年代末 塑料的產(chǎn)量和數(shù)量 不斷增加 成型技術(shù)更趨于完善 4 穩(wěn)定增長(zhǎng)階段 70 年代以來(lái) 通過(guò)共聚 交聯(lián) 共混 復(fù) 合 增強(qiáng) 填充和發(fā)泡等方法來(lái)改進(jìn)塑料性能 提高產(chǎn)品質(zhì)量 擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域 生產(chǎn)技術(shù)更趨合理 塑料工業(yè)向著自動(dòng)化 連續(xù) 化 產(chǎn)品系列化 以及不拓寬功能性和塑料的新領(lǐng)域發(fā)展 我國(guó)塑料工業(yè)發(fā)展較晚 50 年代末 由于萬(wàn)噸級(jí)聚氯乙稀裝 置的投產(chǎn)和 70 年代中期引進(jìn)石油化工裝置的建成投產(chǎn) 使塑料 工業(yè)有了兩次的躍進(jìn) 于此同時(shí) 塑料成型加工機(jī)械和工藝方法 也得到了迅速的發(fā)展 各種加工工藝都已經(jīng)齊全 塑料由于其不斷的被開(kāi)發(fā)和應(yīng)用 加之成型工藝的不斷發(fā)展 成熟于完善 極大地促進(jìn)了成型模具的開(kāi)發(fā)于制造 隨著工工業(yè) 塑料制件和日用塑料制件的品種和需求的日益增加 而且產(chǎn)品的 更新?lián)Q代周期也越來(lái)越短 對(duì)塑料和產(chǎn)量和質(zhì)量提出了越來(lái)越高 的要求 二 塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用 模具是工業(yè)生產(chǎn)中重要的工藝裝備 模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各 部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一 塑料模是指用于成型塑料制件的模具 它是型腔模的一種類型 模具設(shè)計(jì)水平的高低 加工設(shè)備的好壞 制造力量的強(qiáng)弱 模具質(zhì)量的好壞 直接影響著許多新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和老產(chǎn)品的更新 換代 影響著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的提高 美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為 模 具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基礎(chǔ) 日本則稱 模具是促進(jìn)社會(huì)繁榮富 裕的勞動(dòng)力 近年來(lái) 我國(guó)各行業(yè)對(duì)模具的發(fā)展都非常重視 1989 年 國(guó)務(wù)院頒布了 當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定 在重點(diǎn)支持改造的 作者 陳泳良 4 產(chǎn)業(yè) 產(chǎn)品中 把模具制造列為機(jī)械技術(shù)改造序列的第一位 它 確定了模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位 也提出了振興模具工 業(yè)的主要任務(wù) 三 塑料成型技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 一副好的塑料模具與模具的設(shè)計(jì) 模具材料及模具制造有很 大的關(guān)系 塑料成型技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)可以簡(jiǎn)單地歸納為一下幾個(gè)方 面 1 模具的標(biāo)準(zhǔn)化 為了適應(yīng)大規(guī)模成批生產(chǎn)塑料成型模具和 縮短模具制造周期的需要 模具的標(biāo)準(zhǔn)化工作十分重要 目前我 國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化程度只達(dá)到 20 注射模具零部件 模具技術(shù)條件和標(biāo) 準(zhǔn)模架等有一下 14 個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 當(dāng)前的任務(wù)是重點(diǎn)研究開(kāi)發(fā)熱流道標(biāo)準(zhǔn)元件和模具溫控標(biāo)準(zhǔn) 裝置 精密標(biāo)準(zhǔn)模架 精密導(dǎo)向件系列 標(biāo)準(zhǔn)模板及模具標(biāo)準(zhǔn)件 的先進(jìn)技術(shù)和等向標(biāo)準(zhǔn)化模塊等 2 加強(qiáng)理論研究 3 塑料制件的精密化 微型化和超大型化 4 新材料 新技術(shù) 新工藝的研制 開(kāi)發(fā)和應(yīng)用 各種新材料的研制和應(yīng)用 模具加工技術(shù)的革新 CAD CAM CAE 技術(shù)的應(yīng)用都是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展趨勢(shì) 四 CAD CAM 開(kāi)發(fā)平臺(tái)及其發(fā)展趨勢(shì) CAD CAM 技術(shù)從誕生至今已有三十多年的歷史 歷經(jīng)二維繪 圖 線框模型 自由曲面模型 實(shí)體造型 特征造型等重要發(fā)展 階段 其間還伴隨著參數(shù)化 變量化 尺寸驅(qū)動(dòng)等技術(shù)的融入 通過(guò)三十多年的努力 CAD CAM 技術(shù)在基礎(chǔ)理論方面日趨成 熟 同時(shí)推出了許多商品化系統(tǒng) 諸如 Pro Engineer UGII CATIA Solid Works 等 美酒愈陳愈香 但軟件技術(shù)則不同 停止就意味著被淘汰 CAD CAM 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā) 正伴隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的高速發(fā)展向著更高 更深層次方向 發(fā)展 AD CAM 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)主要可分為三種方式 1 完全自主 版權(quán)的開(kāi)發(fā) 一切需從底層做起 2 基于某個(gè)通用 CAD 系統(tǒng) 的二次開(kāi)發(fā) 如基于 AutoCAD 軟件的二次開(kāi)發(fā) 3 基于 CAD CAM 軟件平臺(tái)的開(kāi)發(fā) 此類開(kāi)發(fā)界于前兩種方式之間 較二 次開(kāi)發(fā)可以更深入核心層 具有開(kāi)發(fā)周期短 見(jiàn)效快 系統(tǒng)穩(wěn)定 性好和功能強(qiáng)等特點(diǎn) 當(dāng)然平臺(tái)的價(jià)格也很昂貴 當(dāng)今比較流行 的 CAD CAM 平臺(tái)很多 主要有 ACIS PARASOLID CAS CADE Pelorus DESIGNBASE 等 作者 陳泳良 5 可以得知 CAD CAM 開(kāi)發(fā)平臺(tái)向著更深 更高層次發(fā)展 同時(shí) 不斷融入計(jì)算機(jī)軟件新技術(shù) 并呈現(xiàn)出開(kāi)放化 多元化發(fā)展趨勢(shì) CAD CAM 平臺(tái)發(fā)展趨勢(shì)概括如下 1 支持多種主流的計(jì)算平臺(tái) 包括 Windows 95 球面配合高度 h 取 4 主流道錐角 取 40 主流道球面直徑 SR 18 3 21 L 和 D 還待定 2 42 分流道設(shè)計(jì) 分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀 作者 陳泳良 18 態(tài) 使塑料熔體盡快地流經(jīng)分流道充滿型腔 并且流動(dòng)過(guò)程中壓 力損失盡可能小 能使塑料熔體均衡地分配到各個(gè)型腔 在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到以上的原則有兩種設(shè)計(jì)形式 圓形截面分流道和梯形 截面分流道 下面是這兩種形式的比較 圓形截面分流道 在相同截面積的情況下 其比面積最小 它的流動(dòng)性和傳熱性都好 梯形截面分流道 在相同截面積的情況下 其比面積大 塑 料熔體熱量散失及流動(dòng)阻力均不大 比較以上的兩種形式 再考慮加工的經(jīng)濟(jì)性 采用圓形截面 分流道更符合設(shè)計(jì)的要求 故本模具的分流道設(shè)計(jì)形式采用了圓 形截面分流道的形式 2 43 澆口的設(shè)計(jì) 澆口是澆注系統(tǒng)中截面積最小的部分 但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān) 鍵部分 2 44 冷料井的設(shè)計(jì) 冷料井又稱冷料穴 它是為貯存兩次注塑間隔產(chǎn)生的冷料頭 防止冷料頭進(jìn)入型腔造成制品熔接不牢 影響制品質(zhì)量 甚至堵 住澆口 而造成成型不良 冷料井常主流道末端 冷料井的直徑 稍大于主流道大端直徑 長(zhǎng)度一般取主流道直徑的 1 5 2 倍 冷料井與拉料桿頭部結(jié)構(gòu)緊密相連 這里采用最常用的 Z 形頭拉 料桿冷料井 2 45 排溢系統(tǒng)設(shè)計(jì) 當(dāng)塑料熔體填充型腔時(shí) 必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的 空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體 如果型腔內(nèi)因各 種原因產(chǎn)生的氣體不能被排除干凈 一方面將會(huì)在塑件上形成氣 泡 接縫 表面輪廓不清及填料等缺陷 另一方面氣體受壓 體 積縮小而產(chǎn)生高溫會(huì)導(dǎo)致塑件局部碳化或燒焦 同時(shí)積存氣體還 會(huì)產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度 因此設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮排氣問(wèn)題 注射模成型時(shí)排氣通常以如下四種方式進(jìn)行 1 利用配合間隙排氣 2 在分型面上開(kāi)設(shè)排氣槽排氣 3 利用排氣塞排氣 作者 陳泳良 19 4 強(qiáng)制排氣 根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和型芯型腔以及模具的結(jié)構(gòu) 本副模具 因?yàn)樾托臼遣捎描偲唇Y(jié)構(gòu) 固采用利用間隙配合排氣 同時(shí) 鉗 工在加工時(shí) 適當(dāng)在分型面上開(kāi)設(shè)很小的排氣槽 ABS 排氣槽深 度為 0 03 2 5 成型零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 成型零件決定塑件的幾何行狀和尺寸 成型零件工作時(shí) 直接與塑料接觸 承受塑料熔體的高壓 料流的沖刷 脫模時(shí)與 塑料間還發(fā)生摩擦 因此 成型零件要求有正確幾何形狀 較高 的尺寸精度和較低的表面粗糙度 此外 成型零件還要求結(jié)構(gòu)合 理 有較高強(qiáng)度 剛度及較好的耐磨性能 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件即成型零件設(shè)計(jì) 包 括凹模 型芯 鑲塊 凸模和成型桿等 設(shè)計(jì)成型零件時(shí) 應(yīng)根 據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求 確定型腔的總體結(jié)構(gòu) 選擇分型面和澆口位置 確定脫模方式 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(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 計(jì)算成型零件的工作尺寸 對(duì)關(guān)鍵零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核 一 模具材料的選擇 1 根據(jù)模具的生產(chǎn)條件和模具的工作條件需要 結(jié)合模具 材料的基本性能和相關(guān)的因素 來(lái)選擇適合模具需要的 經(jīng)濟(jì)上 合理 技術(shù)上先進(jìn)的模具材料 對(duì)于一種模具 如果單純從材料 的基本性能考慮 可能幾種模具材料都能符合要求 然而必需綜 合考慮模具的使用壽命 模具制造工藝過(guò)程的難易程度 模具制 造費(fèi)用以及分?jǐn)偟街圃斓拿恳粋€(gè)工件上的模具費(fèi)用等多種因素 進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià) 才能得出符合模具材料的冶金質(zhì)量及其它考 慮因素 冶金質(zhì)量也對(duì)模具材料的性能有很大的影響 只有優(yōu)秀 的冶金質(zhì)量 才能充分發(fā)揮模具材料的各種性能 常考慮的冶金 質(zhì)量指標(biāo)有 冶煉質(zhì)量 鍛造軋制工藝 熱處理和精加工 導(dǎo)熱 性 精料和制品化等 其它還要考慮選用的模具材料的價(jià)格和通 用性 總之 選用高質(zhì)量 高性能 高精度的模具材料的精料和制品 高效率 高速度低成本地生產(chǎn)高質(zhì)量的模具 已經(jīng)成為當(dāng)前工業(yè) 作者 陳泳良 20 發(fā)達(dá)國(guó)家模具制造的主要發(fā)展趨勢(shì) 我國(guó)也正在向這一方向發(fā)展 以下成型零件材料就根據(jù)以上原則選擇 2 51 凹模的設(shè)計(jì) 為了提高零件的加工效率 裝拆方便 保證兩個(gè)型腔形狀 尺寸一致 采用整體式凹模結(jié)構(gòu) 在凹模與定模板間的配合用 67mH 影響成型零件的尺寸因素有 1 塑件的收縮率 其值為 s S max Smin L s 式中 s 塑料收縮率波動(dòng)所引起的塑件尺寸誤差 Smax 塑料的最大收縮率 Smin 塑料的最小收縮率 Ls 塑件的基本尺寸 2 模具成型零件的制造誤差 參考 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì) P 所列出的經(jīng)驗(yàn)值 成型 零件的制造公差約占塑件總公差的 或取 IT7 IT8 級(jí)作為模具314 制造公差 模具成型零件制造公差用 z 表示 收縮率的波動(dòng)引起塑件尺寸誤差隨塑件的尺寸增大而增大 在計(jì)算成型零件時(shí) 所用到的收縮率均用平均收縮率來(lái)表示 S 100 2Smin ax 式中 塑件的平均收縮率 Smax 塑料的最大收縮率 Smin 塑料的最小收縮率 計(jì)算公式參考教材 P151 式 5 18 作者 陳泳良 21 LM z 1 LS 0 5 0 75 z 0 0 式中 表示塑料的平均收縮率 0 55 S LS 表示塑件的基本尺寸 表示塑件尺寸的公差 Z 取 3 當(dāng)制件的尺寸較大 精度級(jí)別較底時(shí)式中取 0 75 當(dāng)精度級(jí) 別較高時(shí)式中取 0 5 本塑件為鼠標(biāo)的外殼其精度要求較高 故 在本設(shè)計(jì)中取 0 75 腔深度的計(jì)算 2 52 型心尺寸的計(jì)算 型心尺寸的計(jì)算公式參考教材 P151 式 5 19 LM z 1 LS 0 75 z0 0 式中 表示塑料的平均收縮率 0 55 S LS 表示塑件的基本尺寸 表示塑件尺寸的公差 Z 取 3 當(dāng)制件的尺寸較大 精度級(jí)別較底時(shí)式中取 0 75 當(dāng)精度級(jí) 別較高時(shí)式中取 0 5 本塑件為鼠標(biāo)的外殼其精度要求較高 故 在本設(shè)計(jì)中取 0 75 型芯高度尺寸的計(jì)算 運(yùn)用平均收縮率法 作者 陳泳良 22 hm z 1 S cp L S 1 3 z H 型芯高度尺寸 mm z 型芯高度制造公差 mm hm 1 0 55 14 0 16 3 14 097 中心距離的尺寸計(jì)算 中心距離尺寸的計(jì)算公式參考教材 P151 式 5 22 CM Z 2 1 CS Z 2 式中 表示塑料的平均收縮率 0 55 SS CS 表示塑件的基本尺寸 表示塑件尺寸的公差 Z 取 3 2 53 模具型腔側(cè)壁和底版厚度的計(jì)算 塑料模具型腔在成型過(guò)程中受到熔體的高壓作用 應(yīng)具有 足夠的強(qiáng)度和剛度 如果型腔側(cè)壁和底版厚度過(guò)小 可能因 硬度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞 也可能因剛度不足產(chǎn)生 翹曲變形導(dǎo)致溢料和出現(xiàn)飛邊 降低塑件尺寸精度和順利脫 模 因此 應(yīng)通過(guò)強(qiáng)度和剛度計(jì)算來(lái)確定型腔壁厚 矩形型腔的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 在本模具設(shè)計(jì)中采用了整體矩形型腔 整體式矩形型腔 這種結(jié)構(gòu)與組合式型腔相比剛度較大 由 于底板與側(cè)壁為一體 所以在型腔底面不會(huì)出現(xiàn)溢料間隙 因此 在計(jì)算型腔壁厚時(shí)變形量的控制主要是為保證塑件尺寸精度和順 作者 陳泳良 23 利脫模 矩形板的最大變形量發(fā)生在自由邊的中點(diǎn)上 壁厚的計(jì) 算公式參考 模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè) 表 2 158 凹模側(cè)壁和底板厚 度的計(jì)算 S 3 4 Ecpa 式中 C 常數(shù) 其值由型腔的高度與型腔的長(zhǎng)度 之比確定 因型腔的 查教材表 5 17 矩形型腔壁厚推薦尺寸 取 45 mm 所以本模 具型腔的壁厚值為 45 mm 底板厚度計(jì)算 由于熔體壓力 板的中心將產(chǎn)生最大變形量 按剛度條件 型腔厚度為 h 3 4 Epdc 式中 C 常數(shù) 其值由型腔的高度與型腔的長(zhǎng)度之比確定 因型腔的高度與型腔的長(zhǎng)度之比 14 119 52 0 117135 查手冊(cè)得 C 1 4 P 型腔壓力 一般取 25 45MPa 在此取 40 MPa a 型腔的深度 其值為 10 E 彈性模量 鋼的取 2 1 105 允許變形量 查教材表 5 12ABS 為 0 05 在此取 0 01 h 3 4 Epdc 01 28654 32 17 mm 查手冊(cè)的推薦值在此取 37 mm 動(dòng)模墊板厚度的確定 作者 陳泳良 24 查 模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè) 動(dòng)模墊板厚度的推薦值 塑件在 分型面上的投影面積為 119 52 64 2 15298 56 合 152 98 在 100 200 的范圍內(nèi) 則墊板的厚度為 30 40 在此取 40mm 2 6 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要考慮以下幾項(xiàng)的原則 1 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)計(jì)在動(dòng)模的一側(cè) 2 保證塑件不因推出而變形損壞 3 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單動(dòng)作可靠 4 保證良好的塑件外觀 5 合模時(shí)的真確復(fù)位 在本模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中采用推桿的形式對(duì)塑件進(jìn)行脫模 其 具體的布置情況考慮平衡受力的原則 2 61 脫模力的計(jì)算 注射成型以后 塑件在模具中冷卻定型 由于體積收縮 對(duì) 型腔產(chǎn)生包緊力 塑件必須克服磨擦阻力才能從模腔中脫出 按力的平衡原理 列出平衡方程式 Ft AP cos sin 在式中 塑料對(duì)鋼的摩擦系數(shù) 約為 0 1 0 3 A 塑件對(duì)型芯的包容面積 P 塑件對(duì)型芯的單位面積上的包緊力 模內(nèi)冷卻一般取 0 8 1 2 107 在此取中間值 1 0 107 Ft 脫模力 型芯的脫模斜度 在本模具中為 40 先計(jì)算 A 值 A 10 64 98 119 52 10 4 7380 作者 陳泳良 25 Ft Ap cos sin 7380 0 2 cos40 sin40 7 3 106KN 2 7 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 在給定的制件外形分析 成型時(shí)可用側(cè)向分型機(jī)構(gòu)來(lái)完成 但使模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜 考慮到要實(shí)現(xiàn)制件的外形 觀察其外形形狀 在內(nèi)兩側(cè)邊可以用側(cè)向抽芯實(shí)現(xiàn)成型 在型腔與型芯之間用一鑲 塊的型芯來(lái)成型 必須用抽芯機(jī)構(gòu)進(jìn)行成型 這樣可以把模具結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)化 降低制造成本 在本模具設(shè)計(jì)過(guò)程中采用的是機(jī)動(dòng)側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu) 抽芯距離的確定和抽芯力的計(jì)算 為了安全的起見(jiàn) 側(cè)向抽芯距離通常比塑件上的側(cè)孔 側(cè)凹 的深度或側(cè)向凸臺(tái)的高度大 2 3mm 抽芯距用 s 表示 則 s s1 2 3mm 2 2 4mm 抽芯力的計(jì)算 對(duì)于側(cè)向抽芯的抽芯力 往往采用如下的公 式進(jìn)行估算 Fc chP cos sin 在式中 塑料對(duì)鋼的摩擦系數(shù) 約為 0 1 0 3 c 側(cè)型芯成型部分的截面平均周長(zhǎng) m h 側(cè)型芯成型部分的高度 m 本模具為 9mm P 塑件對(duì)型芯的單位面積上的包緊力 模內(nèi)冷卻一般取 0 8 1 2 107 在此取中間值 1 0 107 Fc 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)定?；蛏舷履：夏r(shí) 正確定位和導(dǎo)向的 作者 陳泳良 26 零件 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式 本模 具采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位 一 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 1 定位作用 模具閉合后 保證動(dòng)定?；蛏舷履Ｎ恢谜_ 保證型腔的形狀和尺寸精確 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具裝配過(guò)程中也起了 定位作用 便于裝配和調(diào)整 2 導(dǎo)向作用 合模時(shí) 首先是導(dǎo)向零件接觸 引導(dǎo)動(dòng)定模 或上下模準(zhǔn)確閉合 避免型芯先進(jìn)入型腔造成成型零件損壞 3 承受一定的側(cè)壓力 塑料熔體在充型過(guò)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(dǎo)柱承受了一定 的側(cè)壓力 以保證模具的正常工作 若側(cè)壓力很大時(shí) 不能單靠 導(dǎo)柱來(lái)承擔(dān) 需增設(shè)錐面定位機(jī)構(gòu) 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套 導(dǎo)柱和導(dǎo)套均采用 標(biāo)準(zhǔn)件 導(dǎo)柱設(shè)置在動(dòng)模一側(cè) 導(dǎo)柱固定端與模板之間采用 H7 m6的過(guò)渡配合 導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分采用H7 f7的間隙配合 而導(dǎo) 套用H7 r6的配合鑲?cè)肽０?一 導(dǎo)套和導(dǎo)柱 一 導(dǎo)柱 1 導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式 導(dǎo)柱采用 1 表 2 111 標(biāo)準(zhǔn)形式 這種 形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 加工方便 用于簡(jiǎn)單模具 2 導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求 1 長(zhǎng)度 導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長(zhǎng)度應(yīng)比凸模端面的高度高出 8 12mm 以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔 2 形狀 導(dǎo)柱前端應(yīng)做成錐臺(tái)形或半球形 以使導(dǎo)柱順利 進(jìn)入導(dǎo)向孔 3 材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面 堅(jiān)韌而不易折斷的 內(nèi)芯 因此多采用 Y8 T10 鋼經(jīng)淬火處理 硬度為 HRC50 55 導(dǎo)柱固定部分表面粗糙度 Ra 為 0 8 m 導(dǎo)向部分表面粗糙度 Ra 為 0 8 0 4 m 4 配合精度 導(dǎo)柱固定端與模板之間一般采用 H7 m6 或 H7 k6 的過(guò)渡配合 導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分通常采用 H7 F7 或 H8 f7 的 間隙配合 二 導(dǎo)套 作者 陳泳良 27 1 導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式 本模具的結(jié)構(gòu)形式采用 1 表 2 114 形 式 這種形式結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單 便于加工 2 導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求 1 形狀 為了使導(dǎo)柱順利地進(jìn)入導(dǎo)套 在導(dǎo)套的前端應(yīng)倒 圓角 導(dǎo)柱孔最好作成通孔 以利于排出孔內(nèi)空氣及殘?jiān)鼜U料 如模板較厚 導(dǎo)柱孔必須作成盲孔時(shí) 可在盲孔的側(cè)面打一小孔 排氣 2 材料 導(dǎo)套與導(dǎo)柱用相同的材料或同合金等耐磨材料制 造 其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱硬度 以減輕磨損 防止導(dǎo)柱或?qū)桌?導(dǎo)套固定部分和導(dǎo)滑部分的表面粗糙度一般為 Ra0 8 m 3 固定形式及配合精度 導(dǎo)套用環(huán)形槽代替缺口 固定在 定模板上 用 H7 f7 或 H7 k6 配合鑲?cè)肽０?2 8 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 注射模的溫度對(duì)塑料熔體的充模流動(dòng) 固化定型 生產(chǎn)效率 及塑件的形狀和尺寸精度都有重要的影響 注射模中設(shè)置溫度調(diào) 節(jié)系統(tǒng)的目的 就是要通過(guò)控制模具溫度 使注射成型具有良好 的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率 根據(jù) ABS 塑料的成型工藝 本模具只要設(shè)置冷卻系統(tǒng)即可 一 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算包括熱傳導(dǎo)面積的計(jì)算 溫控介質(zhì)通道的尺 寸和介質(zhì)用量的確定以及通道回路的排布等 這些工作是注射模 設(shè)計(jì)中的一個(gè)難點(diǎn) 這里略 其參數(shù)根據(jù)資料推薦值選則 二 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 為了提高冷卻效率和爭(zhēng)取型腔表面溫度的均勻和穩(wěn)定 在系 統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)中應(yīng)遵守生產(chǎn)中的約定原則 在管道回路布置時(shí) 還需要進(jìn)一步考慮型腔的形狀和尺寸 并使加工方便和密封效果 好 冷卻水道的設(shè)計(jì)原則如下 1 冷卻水道應(yīng)盡量多 截面尺寸應(yīng)盡量大 2 冷卻水道至型腔表面距離應(yīng)盡量相等個(gè) 3 澆口處加強(qiáng)冷卻 4 冷卻水道出 入口溫差應(yīng)盡量小 5 冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置 還有冷卻水道應(yīng)盡量避免接近塑件的熔接部位 以免產(chǎn)生熔 接痕 降低塑件的強(qiáng)度 冷卻水道應(yīng)易于清理 一般水道孔徑為 作者 陳泳良 28 10 不小于 8 根據(jù)中間板的厚度和型腔尺寸 參考設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦值 在中 間板中開(kāi)設(shè) 5 條直通式冷卻水道 直徑為 10 具體布局參間零 件圖 冷卻水道和外界的連接采用標(biāo)準(zhǔn)件水嘴連接 2 9 注射機(jī)參數(shù)的較核 由于選用 XS ZY 250 注射機(jī) 其裝模高度在 250 370 之間而本 模具的總高度是 355 5 在裝模的范圍之內(nèi) 塑件在分型面上的 投影面積為 112 82 2 18638 合 186 38 而 XS ZY 250 注射 機(jī)的最大注射面積是 500 cm2 也在合格的范圍內(nèi) 所以在前面 的初選用 XS ZY 250 注射機(jī)是符合本模具的要求的 第 3 章 繪制裝配圖和零件圖 裝配圖是機(jī)械設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)意圖的反映 是機(jī)械設(shè)計(jì) 制造的 重要技術(shù)依據(jù) 在部件和零件設(shè)計(jì)和制造及裝配時(shí) 都需要裝配 圖 本模具裝配圖表達(dá)了模具的工作原理 零件的安裝配合關(guān)系 和各零件的主要結(jié)構(gòu)形狀以及裝配 檢驗(yàn)和安裝時(shí)所需要的尺寸 和技術(shù)要求 本套圖紙中還有一張型芯組件圖 表達(dá)了主型芯 鑲塊和動(dòng) 模板之間的位置和配合關(guān)系 零件圖是設(shè)計(jì)部門提交給生產(chǎn)部門的重要技術(shù)文件 它更具 體的反映了設(shè)計(jì)者的意圖 表達(dá)了機(jī)械或部件對(duì)零件的要求 包 括對(duì)零件的結(jié)構(gòu)要求和制造工藝的可能性 合理性要求等 是 制造和檢驗(yàn)零件的依據(jù) 本套模具圖紙中詳細(xì)標(biāo)注了零件的各個(gè) 尺寸和公差 位置公差和粗糙度等 在設(shè)計(jì)中繪圖主要用計(jì)算機(jī)繪圖 使用的軟件主要有 Pro Engineer Auto CAD2002 等 在繪制塑件圖 裝配圖和零件圖時(shí) 由于自己的水平有限 出了很多的錯(cuò)誤和標(biāo)注不合理的地方 經(jīng)過(guò)多次改正 不斷提高 圖紙質(zhì)量 作者 陳泳良 29 第 4 章 注射件成型缺陷分析 模具設(shè)計(jì)制造完后 要進(jìn)行試模 由于設(shè)計(jì)存在的缺陷 可 能會(huì)出現(xiàn)這樣那樣的問(wèn)題 因此要根據(jù)具體的情況及時(shí)解決 不 要在正式生產(chǎn)中產(chǎn)生類似的問(wèn)題和缺陷 以下表 4 注射模成型缺陷分析及解決方法 表 4 注射塑件成型缺陷分析 序號(hào) 成型缺陷 生產(chǎn)原因 解決措施 1 制 制品形狀欠 缺 1 料筒及噴嘴溫度偏低 2 模具溫度太低 3 加料量不足 4 注射壓力不足 5 進(jìn)料速度慢 6 鎖模力不夠 7 模腔無(wú)適當(dāng)排氣 8 注射時(shí)間太短 柱塞或螺 桿回退時(shí)間太早 9 雜物堵塞 10 流道澆口太小 太薄 太 長(zhǎng) 提高料筒及噴嘴溫度 提高模具溫度 增加料量 提高注射壓力 調(diào)節(jié)進(jìn)料速度 增加鎖模力 修改模具 增加排氣孔 增加注射時(shí)間 清理噴嘴 正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng) 2 制品滋邊 1 注射壓力太大 2 鎖模力過(guò)小或單向受力 3 模具碰損或磨損 4 模具間落入雜物 5 料溫太高 6 模具變形或分型面不平 降低注射壓力 調(diào)節(jié)鎖模力 修理模具 擦凈模具 降低料溫 調(diào)整模具或磨平 3 熔合紋 明顯 1 料溫過(guò)低 2 模溫低 3 擦脫模劑過(guò)多 4 注射壓力底 5 注射速度慢 6 加料不足 7 模具排氣不良 提高料溫 提高模溫 少擦脫模劑 提高注射壓力 加快注射速度 加足料 通模具排氣氣孔 作者 陳泳良 30 4 黑點(diǎn)及 條紋 1 料溫高 并分解 2 料筒或噴嘴結(jié)合不嚴(yán) 3 模具排氣不良 4 染色不均勻 5 物料中混有深色物 降低料溫 修理接合處 出去死角 改變模具排氣 重新染色 將物料中深色物取締 5 銀絲 斑 紋 1 料溫過(guò)高 料分解物進(jìn)入模 腔 2 原料含水分高 成型時(shí)氣化 3 物料含有易揮發(fā)物 迅速降低料溫 原料預(yù)熱或干燥 原料進(jìn)行預(yù)熱干燥 6 制品變形 1 冷卻時(shí)間短 2 頂出受力不均 3 模溫太高 4 制品內(nèi)應(yīng)力太大 5 通水不良 冷卻不均 6 制品薄厚不均 加長(zhǎng)冷卻時(shí)間 改變頂出位置 降低模溫 消除內(nèi)應(yīng)力 改變模具水路 正確設(shè)計(jì)制品和模具 7 制品脫皮 分層 1 原料不純 2 同一塑料不同級(jí)別或不 同牌號(hào)相混 3 配入潤(rùn)滑劑過(guò)量 4 塑化不均勻 5 混入異物氣疵嚴(yán)重 6 進(jìn)澆口太小 摩擦力大 7 保壓時(shí)間過(guò)短 凈化處理原料 使用同級(jí)或同牌號(hào)料 減少潤(rùn)滑劑用量 增加塑化能力 消除異物 放大澆口 適當(dāng)延長(zhǎng)保壓時(shí)間 8 裂紋 1 模具太冷 2 冷卻時(shí)間太長(zhǎng) 3 塑料和金屬嵌件收縮率 不一樣 4 頂出裝置傾斜或不平衡 頂出截面積小或分布不 當(dāng) 5 制件斜度不夠 脫模難 調(diào)整模具溫度 降低冷卻時(shí)間 對(duì)金屬嵌件預(yù)熱 調(diào)整頂出裝置或合理安 排頂出桿數(shù)量及其位置 正確設(shè)計(jì)脫模斜度 作者 陳泳良 31 9 制品表面 有波紋 1 物料溫度低 粘度大 2 注射壓力 3 模具溫度低 4 注射速度太慢 5 澆口太小 提高料溫 料溫高 可減小注射壓力 反之則加大注射壓力 提高模具溫度或增大注 射壓力 提高注射速度 適當(dāng)擴(kuò)展?jié)部?10 制品性脆 強(qiáng)度下降 1 料溫太高 塑料分解 2 塑料和嵌件處內(nèi)應(yīng)力過(guò) 大 3 塑料回用次數(shù)多 4 塑料含水 降低料溫 控制物料在料 筒內(nèi)滯留時(shí)間 對(duì)嵌件預(yù)熱 保證嵌件周 圍有一定厚度的塑料 控制回料配比 原料預(yù)熱干燥 11 脫模難 1 模具頂出裝置結(jié)構(gòu)不良 2 模具脫模斜度不夠 3 模腔溫度不合適 4 模腔有接縫或存料 5 成型周期太短或太長(zhǎng) 6 模芯無(wú)進(jìn)氣孔 改進(jìn)頂出裝置 正確設(shè)計(jì)模具 適當(dāng)控制模溫 清理模具 適當(dāng)控制注射周期 修改模具 12 制品 尺寸 不穩(wěn) 定 1 機(jī)器電路或油路系統(tǒng)不 穩(wěn) 2 成型周期不一至 3 溫度 時(shí)間 壓力變化 4 塑料顆粒大小不一 5 回收下角料與新料混合 比例不均 6 加料不均 修理電器或油壓系統(tǒng) 控制成型周期 使一致 調(diào)節(jié) 控制基本一致 使用均一塑料 控制混合比例 使均勻 控制或調(diào)節(jié)加料均勻 總結(jié) 本設(shè)計(jì)是成型鼠標(biāo)的外殼的注射模具 選用了 ABS 作為塑件 的材料 能夠滿足鼠標(biāo)外殼的使用性能及注射模具的成型特點(diǎn) 作者 陳泳良 32 本設(shè)計(jì)采用了四導(dǎo)柱的模具結(jié)構(gòu) 在注射成型冷卻后 動(dòng)模部分 隨著注射機(jī)的動(dòng)模向后移動(dòng) 動(dòng)模板與定模板間分型 同時(shí)由于 斜導(dǎo)柱的作用使側(cè)滑塊也一起與塑件分離 而在拉料桿的作用之 下把澆注系統(tǒng)的凝料隨之拉出來(lái)一起與動(dòng)模移動(dòng) 當(dāng)型芯與型腔 完全分離后 塑料制件留在型芯上 這時(shí)推出機(jī)構(gòu)開(kāi)始動(dòng)作 通 過(guò)推桿把制件頂出模外 最后在合模時(shí) 在彈簧與復(fù)位桿的作用 下使模具閉合 完成了一次成型 本模具采用了鑲塊型芯的形式 使加工方便 但是側(cè)向抽芯 部分是在定模與動(dòng)模之間各一半 這樣使模具型腔和型芯的加工 帶來(lái)不便之處 在成型側(cè)面的槽時(shí)采用小鑲塊的形式定位在動(dòng)模 上 很容易使模具產(chǎn)生溢料的現(xiàn)象 參考文獻(xiàn) 1 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì) 屈華昌主編塑料成型工藝與模具 設(shè)計(jì) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1996 4 2 馮炳堯 韓泰榮 蔣文森 編 丁戰(zhàn)生審 模具設(shè)計(jì)與制造 簡(jiǎn)明手冊(cè) 上海 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1998 7 3 唐志玉主編 塑料模具設(shè)計(jì)師指南 北京 國(guó)防工業(yè)出版社 1999 6 4 馮炳堯 韓泰榮 蔣文森主編 模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)第 二版 上海 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1994 5 王桂萍 邱以云主編 塑料模具的設(shè)計(jì)與制造問(wèn)答 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 6 奚永生主編 精密注射模具設(shè)計(jì) 北京 中國(guó)輕工業(yè)出版社 7 陸寧主編 實(shí)用注射模設(shè)計(jì) 北京 中國(guó)輕工業(yè)出版社 1997 5 8 宋玉恒主編 塑料注射模機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 北京 航空工業(yè) 塑料模具編制組 1986 9 9 中國(guó)機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會(huì)組編 注射模設(shè)計(jì)及制造 北京 中國(guó) 機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會(huì) 2001 8 10 蔣繼宏 王效岳主編 注射模典型結(jié)構(gòu) 例 北京 中 國(guó)輕工業(yè)出版社 2000 6 11 賈潤(rùn)禮 程志遠(yuǎn)主編 實(shí)用注射模設(shè)計(jì)手冊(cè) 北京 中國(guó)輕 工業(yè)出版社 2000 4 12 徐進(jìn) 陳再枝等編 模具材料應(yīng)用手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出 作者 陳泳良 33 版社 2001 7 13 廖念針等主編 互換性與技術(shù)測(cè)量 北京 中國(guó)計(jì)量出版社 2000 1 重印 14 李秦蕊主編 塑料模具設(shè)計(jì) 西安 西北工業(yè)大學(xué)出版社 1995 9 15 李澄等編 機(jī)械制圖 北京 高等教育出版社 1996 5 16 模具標(biāo)準(zhǔn)匯編 北京 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社 1992 17 萬(wàn)方數(shù)據(jù)資源系統(tǒng) Http