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四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 1 中文摘要和關(guān)鍵詞 摘要 本文是對(duì)四功能噴槍的卡頭芯進(jìn)行注射塑料模具設(shè)計(jì) 文中從制件和所用原材 料分析入手 分析了卡頭芯的注射成型工藝 進(jìn)行了型腔的尺寸計(jì)算 論述了卡頭芯 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 闡述了塑件分型面確定 型腔數(shù)量 排列方式 澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng) 塑件推出方式和位置 推出零件結(jié)構(gòu) 澆注系統(tǒng)凝料推出方式 溫度調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)和 成型零件及主要結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)過程 在設(shè)計(jì)中 考慮到本次所設(shè)計(jì)零件尺寸較小 精度要求不高 為提高生產(chǎn)率 故采用一模三十二腔 在此基本上 對(duì)主要零件進(jìn)行 了加工工藝分析 并編制了工藝過程卡 通過模具設(shè)計(jì) 制造 實(shí)現(xiàn)了卡頭芯的注射 成型 關(guān)鍵詞 注塑成型 分型面 模具設(shè)計(jì) 工藝性分析 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 2 Abstract and Keyword Abstract This paper is carrying on designing the plastic injection mold with four function spray gun chuck core This article commence at spare parts and chuck core material It has analyzed the chuck core injection formation craft and calculated the size of the mode lumen elaborated the mold of chuck core structural design elaborated how to determined the parting surface the quantity of mode lumens the arrangement way the casting system the exhaust gas system the sprinkle way position of design the structure of sprinkle parts how to sprinkle the casting system congeal material the temperature control system the formation parts and the main structural design process In the design because the spare parts size is small and the accuracy request isn t high in order to rise the rate of production we adopted one mould and 32 mode lumens In this paper it has carried on the processing craft analysis of the major parts and established the technological process card through the mold design and the manufacture the chuck core injection formation has realized Keyword injection molding parting surface mold design craft analysis 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 3 第一章 緒論 1 1 塑料制品成型及其在塑料工業(yè)中的重要性 塑料工業(yè)包括塑料原料的生產(chǎn) 塑料的配制和塑料制品的成型 塑料成型機(jī)械和 模具的生產(chǎn)三個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng) 塑料制品的生產(chǎn) 是將塑料原料助劑通過高效 經(jīng)濟(jì) 巧 妙地組合后成為制品 可生產(chǎn)出絢麗多彩 千姿百態(tài)的產(chǎn)品 塑料制品的生產(chǎn)目的是 充分發(fā)揮各種樹脂和名種塑料的固有特性 利用多種成型方法 借助塑料成型機(jī)械和 模具使之成型為具有一定形狀和內(nèi)在性能 能滿足使用要求的制件 制品和型材 塑 料制品生產(chǎn)系統(tǒng)是由成型 機(jī)械加工 修飾和裝配四個(gè)連續(xù)的生產(chǎn)過程所組成的 由于塑料具有質(zhì)量輕 強(qiáng)度高 韌性好 耐腐蝕 絕緣性好 易著色 可成型任 意形狀 成本低等優(yōu)點(diǎn) 因此塑料制品得到了廣泛的應(yīng)用 塑料制品已深入到國民經(jīng) 濟(jì)的各個(gè)部門中 零件塑料化的趨勢(shì)不斷加強(qiáng) 并且陸續(xù)出現(xiàn)全塑產(chǎn)品 可以說塑料 工業(yè)是當(dāng)今極具活力的一門產(chǎn)業(yè) 塑料制品通常要通過模具而定型 定性 最終成為產(chǎn) 品 1 2 塑料制品工業(yè)的發(fā)展和塑料制品的用途 1 2 1 塑料制品工業(yè)的發(fā)展 在世界上 自 1909 年第一個(gè)人工合成樹脂 酚醛樹脂問世以來 當(dāng)時(shí) 由于人 們對(duì)它的性質(zhì)認(rèn)識(shí)不足 經(jīng)過相當(dāng)長時(shí)間的摸索 才將它變成有使用價(jià)值的塑料制品 塑料制品的成型最早是借借鑒金屬 陶瓷 玻璃制品的生產(chǎn) 通過仿制 實(shí)踐 逐步 發(fā)展起來的 到 20 世紀(jì) 30 年代 隨著合成樹脂品種的增加 產(chǎn)量擴(kuò)大 塑料制品生產(chǎn)實(shí)踐的 積累 不斷增加了對(duì)塑料特性的認(rèn)識(shí) 從而促進(jìn)塑料制品生產(chǎn)方法技術(shù)的改進(jìn)和提高 進(jìn)入 50 年代 隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展 尖端科學(xué)技術(shù)的出現(xiàn) 要求塑料制品具有優(yōu)良的性 能 同時(shí)對(duì)塑料制品的結(jié)構(gòu) 尺寸精度 質(zhì)量和數(shù)量上都提出了更高的要求 從而推動(dòng)了 塑料制品生產(chǎn)方法的革新 制品設(shè)計(jì)上的創(chuàng)新 新型塑料成型機(jī)械設(shè)備的問世 進(jìn)入 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 4 90 年代初 世界全成樹脂產(chǎn)量已達(dá)到 9650 萬噸 按體積計(jì) 已超過世界鋼的年產(chǎn)量 塑料正向高性能 高功能化和多用途方面發(fā)展 據(jù)預(yù)測 到 21 世紀(jì)世界將進(jìn)入塑料化 時(shí)代 屆時(shí) 世界各國國民經(jīng)濟(jì)各部門所需要的工程用料中 塑料將占 70 80 鋼 鐵僅占 20 左右 世界塑料成型機(jī)械 設(shè)備和模具發(fā)展亦很快 在機(jī)械產(chǎn)品的品種和規(guī)模上都成倍 增長 而且主要品種已標(biāo)準(zhǔn)化 系列化 成型設(shè)備多采用微機(jī)電腦控制 并能實(shí)現(xiàn)屏 幕顯示和閉環(huán)控制系統(tǒng) 1 2 2 塑料制品的用途 隨著合成樹脂 塑料制品產(chǎn)量的增長 質(zhì)量不斷提高 塑料制品的應(yīng)用范圍日益 擴(kuò)大 現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè) 工業(yè) 建筑 包裝 國防尖端工業(yè) 辦公及家用電器 交通與航空 醫(yī)療與器械 體育和人們生活等各個(gè)領(lǐng)域 現(xiàn)簡介如下 農(nóng)業(yè) 農(nóng)用塑料制品包括大量使用的塑料薄膜 片材 排灌與噴灌管道 魚網(wǎng) 養(yǎng)殖箱 漂浮材料等 工業(yè) 在電器工業(yè)上已大量使用塑料制作絕緣材料和封裝材料 在電子和儀表 工業(yè)上 用塑料制作各種精密 絕緣 高強(qiáng)度的制作 制品臉殼體 在機(jī)械工業(yè)中 用塑料制成傳動(dòng)齒輪 軸承 軸瓦及各種零部件 在化學(xué)工業(yè)中 用塑料作各種防腐 的容器 管道 槽 罐等 建筑業(yè) 用塑料代替木材 金屬等傳統(tǒng)材料 制作塑料門 窗 樓梯扶手 開 花板 隔熱音板 地板磚 地板革 地毯 落水管道 上下水管道 塑料壁紙 裝飾 板和衛(wèi)生潔具 煤氣和天然氣管道等 又稱為化學(xué)建筑材料 國防尖端工業(yè) 利用塑料的特殊性能 是國防與尖端工業(yè)中不可缺少的材料 從常規(guī)武器 火箭 導(dǎo)彈 飛機(jī)艦艇到人造衛(wèi)星 宇宙飛船和原子能工業(yè)中所用的各 種燒蝕材料 耐腐蝕材料和高強(qiáng)度 高模量的增強(qiáng)復(fù)合材料和工程塑料 都是其他材 料所不能代替的 交通與航空工業(yè) 為了減輕交通運(yùn)輸器和飛行器本身的重量 提高運(yùn)行和飛行 速度 增加載重量 降低能耗 在各種汽車 火車 船舶 飛機(jī)制造中已大量利用各 種增強(qiáng)塑料 夾心結(jié)構(gòu)和蜂窩結(jié)構(gòu)的復(fù)合塑料 工程塑料作為結(jié)構(gòu)材料和重要零部件 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 5 辦公及家用電器工業(yè) 塑料已在各種辦公用具如復(fù)印機(jī) 打字機(jī) 計(jì)算機(jī)以及 各種家用電器如電視機(jī) 收錄機(jī) 電冰箱 洗衣機(jī) 電風(fēng)扇 空調(diào)器 吸塵器的制造 中 作為絕緣 保溫 防腐 耐寒 防潮 阻燃的殼體 耐磨 精密的零部件成為不 可缺少的重要材料 已獲得廣泛的應(yīng)用 醫(yī)療與器械工業(yè) 為救死扶傷 加強(qiáng)人們對(duì)各種工傷與災(zāi)害的救助 塑料已用 于制造人工假肢 人工骨 人工腎 心臟起博器 假牙及醫(yī)療用輸血 輸液袋 一次 性使用的注射器等各種醫(yī)療器械與器具 并將繼續(xù)開發(fā)生物降解性醫(yī)用材料 功能性 醫(yī)用材料和更多的人體器官材料 包裝業(yè) 新型塑料包裝材料現(xiàn)已大批量投產(chǎn)并被廣泛應(yīng)用 塑料包裝材料主要 產(chǎn)品有 編織袋 網(wǎng)眼袋 集裝袋 包裝薄膜 復(fù)合薄膜 各種中空容器 周轉(zhuǎn)箱 集裝箱 開口桶 瓦楞箱 捆扎繩 打包帶和泡沫塑料等 日常用品和體育器材 塑料制品已大量涌現(xiàn)在人們?nèi)粘Ｉ钪?獲得廣泛應(yīng)用 例如塑料雨衣手提包塑料涼鞋拖鞋 各種塑料玩具牙刷肥皂盒熱水瓶殼塑料餐具塑料 花水果盤盒等千姿百態(tài)絢麗多彩的塑料制品 選用增強(qiáng)復(fù)合塑料制作各種體育品格 如撐桿單雙杠賽艇等 還將不斷開發(fā)新的體育器材 1 3 我國塑料制品工業(yè)的現(xiàn)狀和前景 1 3 1 我國塑料制品工業(yè)的現(xiàn)狀 80 年代以來 在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下 我國模具工業(yè)發(fā)展迅速 年均增速均為 13 1999 年我國模具工業(yè)產(chǎn)值為 245 億 至 2000 年我國模具總產(chǎn)值預(yù)計(jì)為 260 270 億元 其中塑料模約占 30 左右 在未來的模具市場 中 塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高 我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在 歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì) 有了很大發(fā)展 模具水平有了較 大提高 在大型模具方面已能生產(chǎn) 48 英寸大屏幕彩電塑殼注射模具 大容量洗5 6kg 衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具 精密塑料模具方面 已能 生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具 多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具 如天津津榮天和機(jī)電有 限公司和煙臺(tái)北極星 I K 模具有限公司制造的多腔 VCD 和 DVD 齒輪模具 所生產(chǎn)的這類 齒輪塑件的尺寸精度 同軸度 跳動(dòng)等要求都達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的水平 而且還采用 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 6 最新的齒輪設(shè)計(jì)軟件 糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差 達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒形要 求 還能生產(chǎn)厚度僅為 的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模m08 等等 注塑模型腔制造精度可達(dá) 表面粗糙度 Ra0 2 m 模具質(zhì)量 壽命05 2 明顯提高了 非淬火鋼模壽命可達(dá) 10 30 萬次 淬火鋼模達(dá) 50 1000 萬次 交貨期較以 前縮短 但和國外相比仍有較大差距 成型工藝方面 多材質(zhì)塑料成型模 高效多色注射模 鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī) 構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面也取得較大進(jìn)展 氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟 如青島海 信模具有限公司 天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在 29 34 英寸電視機(jī)外殼以 及一些厚壁零件的模具上運(yùn)用氣輔技術(shù) 一些廠家還使用了 C MOLD 氣輔軟件 取得較好 的效果 如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù) 熱流道模具開 始推廣 有的廠采用率達(dá) 20 以上 一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置 少數(shù)單位采用 具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道裝置 少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難 度針閥式熱流道模具 但總體上熱流道的采用率達(dá)不到 10 與國外的 50 80 相比 差 距較大 在制造技術(shù)方面 CAD CAM CAE 技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個(gè)新臺(tái)階以生產(chǎn)家用電器的 企業(yè)為代表 陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的 CAD CAM 系統(tǒng) 如美國 EDS 的 UG 美國 Parametric Technology 公司的 Pro Engineer 美國 CV 公司的 CADS5 英國 Deltacam 公司的 DOCT5 日本 HZS 公司的 CRADE 以色列公司的 Cimatron 美國 AC Tech 公司的 C Mold 及澳大利亞 Moldflow 公司的 MPA 塑模分析軟件等等 這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn) 雖花費(fèi)了大量資金 但在我國模具行業(yè)中 實(shí)現(xiàn)了 CAD CAM 的集成 并能支持 CAE 技術(shù)對(duì) 成型過程 如充模和冷卻等進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬 取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益 促進(jìn)和推動(dòng)了 我國模具 CAD CAM 技術(shù)的發(fā)展 近年來 我國自主開發(fā)的塑料模 CAD CAM 系統(tǒng)有了很大 發(fā)展 主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的 CAXA 系統(tǒng) 華中理工大學(xué)開發(fā)的注塑模 HSC5 0 系統(tǒng)及 CAE 軟件等 這些軟件具有適應(yīng)國內(nèi)模具的具體情況 能在微機(jī)上應(yīng)用且 價(jià)格較低等特點(diǎn) 為進(jìn)一步普及模具 CAD CAM 技術(shù)創(chuàng)造了良好條件 近年來 國內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼 如 P20 3Cr2Mo PMS SM SM 等 對(duì)模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響 但總體使用量仍較少 塑料模標(biāo)準(zhǔn)模架 標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應(yīng)用 并 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 7 且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件 但目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化 程度一般在 30 以下 和國外先進(jìn)工業(yè)國家已達(dá)到 70 80 相比 仍有很大差距 據(jù)有關(guān)方面預(yù)測 模具市場的總體趨熱是平穩(wěn)向上的 在未來的模具市場中 塑 料模具的發(fā)展速度將高于其它模具 在模具行業(yè)中的比例將逐步提高 隨著塑料工業(yè) 的不斷發(fā)展 對(duì)塑料模具提出越來越高的要求是正常的 因此 精密 大型 復(fù)雜 長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度 同時(shí) 由于近年來進(jìn)口模具中 精密 大型 復(fù)雜 長壽命模具占多數(shù) 所以 從減少進(jìn)口 提高國產(chǎn)化率角度出發(fā) 這類高 檔模具在市場上的份額也將逐步增大 建筑業(yè)的快速發(fā)展 使各種異型材擠出模具 PVC 塑料管 表 1 1 國內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表 項(xiàng)目 國外 國內(nèi) 注塑模型腔精度 m01 5 m05 2 型腔表面粗糙度 Ra Ra 非淬火鋼模具壽命 10 60 萬次 10 30 萬次 淬火鋼模具壽命 160 300 萬次 50 100 萬次 熱流道模具使用率 80 以上 總體不足 10 標(biāo)準(zhǔn)化程度 70 80 小于 30 中型塑料模生產(chǎn)周期 一個(gè)月左右 2 4 個(gè)月 在模具行業(yè)中的占有量 30 40 25 30 材管接頭模具成為模具市場新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn) 高速公路的迅速發(fā)展 對(duì)汽車輪胎也提 出了更高要求 因此子午線橡膠輪胎模具 特別是活絡(luò)模的發(fā)展速度也將高于總平均 水平 以塑代木 以塑代金屬使塑料模具在汽車 摩托車工業(yè)中的需求量巨 家用電器 行業(yè)在 十五 期間將有較大發(fā)展 特別是電冰箱 空調(diào)器和微波爐等的零配件的塑 料模需求很大 而電子及通訊產(chǎn)品方面 除了彩電等音像產(chǎn)品外 筆記本電腦和網(wǎng)機(jī) 頂盒將有較大發(fā)展 這些都是塑料模具市場的增長點(diǎn) 1 3 2 我國塑料模具工業(yè)和技術(shù)今后的主要發(fā)展方向?qū)?1 提高大型 精密 復(fù)雜 長壽命模具的設(shè)計(jì)制造水平及比例 這是由于塑料 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 8 模成型的制品日漸大型化 復(fù)雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多 腔所致 2 在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用 CAD CAM CAE 技術(shù) CAD CAM 技術(shù)已發(fā)展成 為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù) 近年來模具 CAD CAM 技術(shù)的硬件與軟件價(jià)格已降低到中小 企業(yè)普遍可以接受的程度 為其進(jìn)一步普及創(chuàng)造了良好的條件 基于網(wǎng)絡(luò)的 CAD CAM CAE 一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪 其將解決傳統(tǒng)混合型 CAD CAM 系統(tǒng)無法滿足實(shí)際生產(chǎn)過程分 工協(xié)作要求的問題 CAD CAM 軟件的智能化程度將逐步提高 塑料制件及模具的 3D 設(shè)計(jì) 與成型過程的 3D 分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用 3 推廣應(yīng)用熱流道技術(shù) 氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù) 采用熱流 道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量 并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能 源 所以廣泛應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)是塑料模具的一大變革 制訂熱流道元器件的國家標(biāo)準(zhǔn) 積 極生產(chǎn)價(jià)廉高質(zhì)量的元器件 是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵 氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn) 品質(zhì)量的前提下 大幅度降低成本 目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用 氣體輔 助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制 而且其常用于較 復(fù)雜的大型制品 模具設(shè)計(jì)和控制的難度較大 因此 開發(fā)氣體輔助成型流動(dòng)分析軟件 顯得十分重要 另一方面為了確保塑料件精度 繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具 以及注射壓縮成型工藝與模具也非常重要 4 開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具 以適應(yīng)多品種 少批量的生產(chǎn)方式 5 提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率 我國模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn) 化程度仍較低 與國外差距甚大 在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展 為提高模具 質(zhì)量和降低模具制造成本 模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用要大力推廣 為此 首先要制訂統(tǒng)一的國 家標(biāo)準(zhǔn) 并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn) 其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn) 提高商品化程度 提高標(biāo)準(zhǔn)件 質(zhì)量 降低成本 再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格品種 6 應(yīng)用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對(duì)于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分 必要 7 研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程 采用三坐標(biāo)測量儀或三坐標(biāo)掃 描儀實(shí)現(xiàn)逆向工程是塑料模 CAD CAM 的關(guān)鍵技術(shù)之一 研究和應(yīng)用多樣 調(diào)整 廉價(jià) 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 9 的檢測設(shè)備是實(shí)現(xiàn)逆向工程的必要前提 3 1 第二章 總體設(shè)計(jì)部分分析 2 1 四功能噴槍的工作原理 將水管接頭與四功能噴槍的奶嘴接上注入水 手捏噴槍的開關(guān)即可噴水 四功能噴 槍的噴頭上有四個(gè)不同的小孔 每旋轉(zhuǎn) 即可分別得到四種不同類型的水花 柔水噴 90 淋 急水噴淋 噴霧噴淋 全力噴淋四種功能水形 2 2 四功能噴槍的整體結(jié)構(gòu) 四功能噴槍由 ABS 塑料制成 大體由槍體 開關(guān) 噴頭 螺栓 螺母 蓋板 墊片 奶嘴 彈簧 卡銷芯等零部件組成 本設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)卡頭芯兩部分的注塑成型模具 其中重量為 g028 2 3 零件公差分析 塑件的尺寸精度主要決定于塑料的收縮率的波動(dòng)和模具制造誤差 查文獻(xiàn)可取精 度等級(jí)為一般等級(jí) 4 級(jí) 公差為 0 012 由于塑件成形時(shí)受種種原因的影響 尺寸m 穩(wěn)定性較差 所以依據(jù)塑件在產(chǎn)品中的裝置及使用情況 對(duì)非配合尺寸的偏差采用雙 向分布或合理分布其偏差值 4 2 4 任務(wù)分析 本次進(jìn)行的是四功能噴槍 卡頭芯 注塑模具設(shè)計(jì) 通過設(shè)計(jì)要達(dá)到的目標(biāo)有 1 塑料制品的結(jié)構(gòu)工藝性 2 塑料的成型工藝特性 3 塑料注射機(jī)的匹配 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 10 4 塑料注射成型工藝及控制 5 塑料注射模的設(shè)計(jì)及模具材料 6 塑料注射模的制造裝備和制造工藝等 2 5 注射成型分析與比較 注射成型過程可簡單描述如下 將粉狀或粒狀塑料成型材料自注射機(jī)料斗加入 在螺桿或柱塞的帶動(dòng)下被送入加熱的料筒內(nèi)完成塑化 塑化均勻的物料在螺桿或柱塞 的推擠作用下 通過注射機(jī)的噴嘴注入溫度較低的塑料模具內(nèi) 經(jīng)保壓 冷卻而硬化 定型 脫模取出制品即完成了一個(gè)模塑周期 與其他成型方法相比 注射成型具有以下優(yōu)點(diǎn) 1 適用范圍廣 能夠用于幾乎所有熱塑性及熱固性塑料的成型 2 成型周期短 生產(chǎn)效率高 一個(gè)成型周期通常只有 30 60s 3 制品精度高 在塑料的各種常見成型方法中 注射成型法生產(chǎn)的制品精度最 高 4 自動(dòng)化程度高 注射成型通常實(shí)行自動(dòng)化或半自動(dòng)化操作 能一次完成形狀 復(fù)雜制品的成型 5 成型加工簡便 成型出的制品無須或只須作少量修整即可使用 邊角廢料少 且可回收利用等 但同時(shí) 注射成型也存在著成型設(shè)備費(fèi)用高 模具昂貴的缺點(diǎn) 因此 如果用注 射成型法生產(chǎn)小批量制品 經(jīng)濟(jì)上不合算 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 11 第三章 模塑工藝規(guī)程的編制 該塑件是四功能噴槍中的一個(gè)零件 其零件圖 3 1 所示 本塑件的材料用丙烯腈 丁二烯 苯乙烯即 ABS 生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn) 3 1 塑件的工藝性分析 ABS 是苯乙烯 丁二烯 丙烯腈共聚物的俗稱 查文獻(xiàn)得其機(jī)械性能較好 沖擊韌性 強(qiáng)度較高 尺寸穩(wěn)定 耐化學(xué)性 電性能良好 易于成型和機(jī)械加工 與 372 有機(jī)玻 璃的熔接性良好 可作雙色成型塑件 且表面可鍍鉻 適于制作一般機(jī)械零件 減磨 耐磨零件 傳動(dòng)零件和電訊結(jié)構(gòu)零件 圖 3 1 卡頭芯零件圖 3 1 1ABS 熱塑性塑料的使用性能分析 ABS 是苯乙烯 丁二烯 丙烯腈共聚物的俗稱 查文獻(xiàn)得其機(jī)械性能較好 沖擊韌性 強(qiáng)度較高 尺寸穩(wěn)定 耐化學(xué)性 電性能良好 易于成型和機(jī)械加工 與 372 有機(jī)玻 璃的熔接性良好 可作雙色成型塑件 且表面可鍍鉻 適于制作一般機(jī)械零件 減磨 耐磨零件 傳動(dòng)零件和電訊結(jié)構(gòu)零件 3 1 2ABS 熱塑性塑料的成形特性分析 查文獻(xiàn)得其成形特性如下 1 無定形料 其品種牌號(hào)很多 各品種的機(jī)電性能及成形特性也各有差異 應(yīng)按 品種確定成形方法及成形條件 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 12 2 吸濕性強(qiáng) 含水量應(yīng)不小于 必須充分干燥 要求表面光澤的塑件應(yīng)要求 3 0 長時(shí)間預(yù)熱干燥 3 流動(dòng)性中等 溢邊料 左右 流動(dòng)性比聚苯乙烯 AS 差 但比聚碳酸酯 m4 聚氯乙烯好 4 比聚苯乙烯加工困難 宜取高料溫 模溫 對(duì)耐熱 高抗沖擊和中抗沖擊性樹脂 料溫更宜取高 料溫對(duì)物性影響較大 料溫過高易分解 分解溫度為 左右 比C 250 聚苯乙烯易分解 對(duì)要求精度較高塑件模溫宜取 要求光澤及耐熱塑料宜 60 5 取 注射壓力應(yīng)比加工聚苯乙烯的高 用柱塞式注射機(jī)成型時(shí) 料溫為C 80 6 注射壓力為 用螺桿式注射機(jī)成型時(shí) 料溫為 231MPa140 注射壓力為 7 5 模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意澆注系統(tǒng)對(duì)料流阻力小 澆口處外觀不良 易發(fā)生熔接痕 應(yīng)注意選擇澆口位置 形狀 頂出力過大或機(jī)械加工時(shí)塑件表面呈現(xiàn) 白色 痕跡 但 在熱水中加熱可消失 脫模斜度宜取 以上 2 6 熱塑性塑料注射成型工藝參數(shù)見表 3 1 3 1 3 塑件注塑工藝分析 1 脫模斜度 查文獻(xiàn)由所給 ABS 材料查得型腔 凹模 型芯 凸模 201 4 無特殊情況下 一般脫模斜度為 一般情況 脫模斜度不包括在塑件公差 1 35 2 范圍內(nèi) 2 塑件最小壁厚及推薦壁厚 查文獻(xiàn)最小壁厚為 小型塑件壁厚推薦值為m75 0 中型塑件壁厚推薦值為 大型塑件壁厚推薦值為m25 1m6 1 4 3 3 圓角 塑件轉(zhuǎn)角處采取圓弧過度 其半徑為塑件壁厚的 以上 最小不宜小31 于 5 0 4 支承面 一般不以塑件的整個(gè)底面作為支承面 而將底面設(shè)計(jì)成凹凸形或在凹 入面增設(shè)加強(qiáng)筋 5 熱塑性塑件孔的極限尺寸 查文獻(xiàn)孔的最小直徑 孔的最大深度dm20 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 13 盲孔 通孔 hmd80 2 4 mdh0 2 10 6 4 表 3 1 熱塑性塑料注射成型工藝參數(shù) 溫度 C 5 噴嘴溫度 C 187 預(yù)熱和干燥 時(shí)間 h32模具溫度 0 5 后段 170螺桿轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn) 分 30 中段 8 65注射壓力 MPa16料筒溫度 C 前段 2ABS 密度 3 cmg07 3 注射時(shí)間 92 高壓時(shí)間 5方法 紅外線燈 烘箱 冷卻時(shí)間 10 成型時(shí)間 s 總周期 2 后處理 溫度 C 70 計(jì)算收縮率 8 0 3 3 1 4 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 3 1 4 1 結(jié)構(gòu)分析 從零件圖上分析 該零件總體形狀為圓柱形 結(jié)構(gòu)簡單 左面 為直徑為 2 的圓柱 長度為 3 右面是由圓臺(tái)和圓球的組合而成 傾斜度為 mm 8 因此在開模時(shí) 形成一個(gè) 的拔模角 由于此零件尺寸較小 因此沒有設(shè)計(jì)內(nèi)芯 在 2 模具設(shè)計(jì)時(shí) 無需設(shè)計(jì)抽芯機(jī)構(gòu) 只需設(shè)計(jì)成型零件 澆注系統(tǒng) 導(dǎo)向部分 頂出裝 置 冷卻加熱系統(tǒng) 排氣系統(tǒng)和選取模架即可 3 1 4 2 尺寸精度分析 該零件在設(shè)計(jì)中 未注公差 查參考文獻(xiàn)可根據(jù)第四機(jī)械 工業(yè)部制訂的塑料制作尺寸公差作為我們選定的公差的主要資料 該標(biāo)準(zhǔn)系根據(jù)我國 目前塑件成型水平提出來的 它將塑料制作分成 8 個(gè)精度等級(jí) 每種塑料可選其中三 個(gè)等級(jí) 即高精度 一般精度和低精度 1 2 級(jí)精度要求較高 目前一般不采用 表 中只列出公差值 而具體的上下偏差可根據(jù)制作的配合性質(zhì)進(jìn)行分配 根據(jù)文獻(xiàn)精度 等級(jí)的選用 選取此次設(shè)計(jì)零件的精度等級(jí)為一般等級(jí)即 MT4 級(jí) 塑料制品公差數(shù)值 表 零件的基本尺寸在 3 以內(nèi) 因此零件的公差數(shù)值為 0 12 對(duì)于軸類零件 mm 其公差尺寸可取表中數(shù)值冠以 一 號(hào) 根據(jù)以上要求和零件的結(jié)構(gòu)可得出零件的精 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 14 度尺寸如下所示 從塑件的尺寸來看 最大處壁厚為 3 但上面的脫模斜度較大 而下表為直徑m 為 2 的圓體 結(jié)構(gòu)簡單 有利于零件的成型 m 3 1 4 3 表面質(zhì)量分析 該零件的表面要求沒有毛刺 缺陷 內(nèi)部無汽泡等 沒有特 別的表面質(zhì)量要要求 故比較容易實(shí)現(xiàn) 綜上分析可以看出 注塑在工藝參數(shù)控制的較好的條件的情況下 零件的成型要求 可以得到保證 8 7 3 2 塑件的體積和質(zhì)量計(jì)算 計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)和確定模具型腔數(shù)目 3 2 1 塑件的體積計(jì)算 塑件結(jié)構(gòu)簡單 可由手工計(jì)算該零件的體積 但由于在塑件的上表面有 88 度的脫 模斜度 因此為了精確零件的體積 在本次設(shè)計(jì)中 采用在 Pro E 中對(duì)零件進(jìn)行分析 分析結(jié)果如下 341 26mV 3 2 2 塑件的質(zhì)量計(jì)算 查文獻(xiàn) ABS 材料的密度為 收縮率為 0 8 通過計(jì)算質(zhì)量為3 06 cg Vm28 134 2633 表 3 2 XS Z 3 注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 理論注射容量 3 c30 螺桿直徑 m 28 注射壓力 MPa119 鎖模力 KN250 移模行程 m 160 最大模具厚度 180 最小模具厚度 60 模板最大距離 180 最大注射面積 2 c90 噴嘴球半徑 Rm 12 噴嘴口直徑 d4 定位孔直徑 064 3 頂出兩側(cè)孔徑 m 20 頂出兩側(cè)孔距 170 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 15 3 2 3 注射機(jī)的選用 根據(jù)注射容積 查文獻(xiàn)初步選用 XS Z 30 注射機(jī) 其該型號(hào)注射機(jī)的主要參數(shù)見表 3 2 4 3 3 塑件注射工藝參數(shù)的確定 查找相關(guān)文獻(xiàn)和參考工廠的實(shí)際應(yīng)用情況 ABS 的成型工藝參數(shù)可做如下選擇 試模時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整 4 注塑溫度 包括料筒溫度和噴嘴溫度 料筒溫度 后段溫度 選用 1tC 20 中段溫度 選用 4 前段溫度 選用 3t 6 噴嘴溫度 選用 C 20 注塑壓力 選用 100MPa 注塑時(shí)間 選用 30s 保 壓 選用 72 保壓時(shí)間 選用 10 冷卻時(shí)間 選用 30s 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 16 第四章 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 注塑模的基本結(jié)構(gòu)都是由定模和動(dòng)模兩部分組成 定模部分安裝在注塑機(jī)的固定 板上 動(dòng)模部分安裝在注塑機(jī)的移動(dòng)板上 注塑成型時(shí) 定模部分隨液壓驅(qū)動(dòng)的動(dòng)模 部分經(jīng)導(dǎo)柱導(dǎo)向而閉合 塑料熔體從注塑機(jī)噴嘴經(jīng)模具澆注系統(tǒng)進(jìn)入型腔 注塑成型 冷卻后開模 即定模和動(dòng)模分開 一般情況下塑件留在動(dòng)模上 模具頂出機(jī)構(gòu)將塑件 推出模外 根據(jù)模具上各部件的作用不同 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括 分型面的選擇 模 具型腔數(shù)目的確定 型腔的排列方式 冷卻水道布局 澆口位置設(shè)置 模具工作零件 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容 4 1 分型面的選擇 選擇分型面的原則為 模件脫出方便 模具結(jié)構(gòu)簡單 型腔排氣順利 確保塑件 質(zhì)量 無損塑件外觀 設(shè)備利用合理 根據(jù)零件結(jié)構(gòu) 可設(shè)計(jì)如下兩種分型面 如圖 4 1 所示 但是由于該零件頭部帶有圓弧 如果采用圖 b 所示的分開面時(shí) 會(huì)損傷塑件表 面質(zhì)量 若改用圖 a 的形式時(shí) 塑件表面質(zhì)量較好 因此在該設(shè)計(jì)中 分型面的選 擇采用圖 a 的形式 9 a b 圖 4 1 分型面的確定 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 17 4 2 型腔數(shù)目的確定 根據(jù)塑件生產(chǎn)批量及經(jīng)濟(jì)性 通過注注射量及鎖模力計(jì)算 可確定盡可能多的型 腔數(shù)目 以提高生產(chǎn)率 參考文獻(xiàn)型腔數(shù)目的確定方法可以得出 型腔數(shù)目的確定可 以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行確定 4 2 1 按注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目 塑件的每次注射量總和不能超過注射機(jī)最大額定注射量 80 其計(jì)算方法 sjgVn 8 0 其中 每臺(tái)模具允許型腔數(shù) 注射機(jī)最大注射量 g 澆注系統(tǒng)凝料量 jV 單個(gè)塑件的容積 或質(zhì)量 或 s 3cmg 根據(jù)前面所選用的注射機(jī)可知道 V g 為 30 澆注系統(tǒng)凝料 初步估計(jì)為 10 jV 單個(gè)塑件的容積 Vs 由前面的體積計(jì)算為 0 026 由以上各數(shù)據(jù)可得出3cm 3c 538026 18 n 若按照注射機(jī)的最大注射量來計(jì)算型腔數(shù) 型腔數(shù)最多為 538 腔 4 2 2 按注射機(jī)額定鎖模力計(jì)算型腔數(shù)目 按注射機(jī)額定鎖模力確定所需型腔數(shù)目 可以按下式核算 zmjApFn 其中 注射機(jī)額定鎖模力 KN 塑料對(duì)型腔平均壓力 mMPa 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影 jA2cm 單個(gè)塑件在分型面上的投影 z 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 18 根據(jù)前面所選用的注射機(jī)可知道 為 250 查文獻(xiàn)資料 15 表 5 30ABS 塑料FKW 對(duì)型腔平均壓力 為 30 初步估計(jì)澆注系統(tǒng)在分型面上的投影 為 6 4 單mpMPa jA2cm 個(gè)塑件在分型面上的投影 為 由以上各數(shù)據(jù)可得出zA20765 cm 140 30252 PaNn 若按照注射機(jī)的額定鎖模力來計(jì)算型腔數(shù) 型腔數(shù)最多為 12404 腔 4 2 3 按制品精度要求確定型腔數(shù)目 型腔數(shù)載多精度越低 從滿足精度出發(fā)腔型數(shù)可按下式確定 2450 Ln 式中 塑件基本尺寸 m 塑件尺寸公差 單腔時(shí) 塑件可能達(dá)到的尺寸公差 m 在本次計(jì)算中 塑件的基本尺寸按最大的一個(gè) 即 為 3 根據(jù)前面查表結(jié)果可得L 塑件尺寸公差 為 0 12 一模一腔時(shí) ABS 塑件可能達(dá)到的公差為 0 05 根據(jù)以 m 上數(shù)據(jù)可計(jì)算出 1976243 05 2 n 根據(jù)經(jīng)驗(yàn) 每增加一個(gè)型腔 其尺寸精度可降低 4 由以上的計(jì)算結(jié)果可知 型腔數(shù)目最小值為 538 考慮到卡頭芯結(jié)構(gòu)簡單 成型容 易 若一模 538 腔會(huì)增加模具結(jié)構(gòu)尺寸 從生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)以及結(jié)合生產(chǎn)批 量 將其做成一模三十二腔 8 4 3 型腔排列方式的確定 在多腔模中 分流道的布置有平衡式和非平衡式兩種 平衡式布置從主流道到各 個(gè)型腔的分流道 其長度 形狀 斷面尺寸都是對(duì)應(yīng)相等的 所以在型腔排列方式設(shè) 計(jì)中 以平衡式布局為佳 在次設(shè)計(jì)中 采用一模三十二腔 型腔數(shù)目較多 且要求 各個(gè)型腔能夠同時(shí)充滿且各個(gè)型腔的壓力相等 這樣才能保證各個(gè)型腔確所成型出的 塑件尺寸 性能一致 所以采用平衡式排列 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 19 平衡式布置主要有如下幾種形式 輻射式 單排列式 Y 形 形和 H 形 由于在 本次設(shè)計(jì)中 型腔數(shù)目較多 因此需要排列緊湊 對(duì)稱平衡 在加工和劃線時(shí) 操作 簡便 綜合以上各個(gè)特點(diǎn) 及型腔數(shù)目的多少 在設(shè)計(jì)中選用了如下兩種排列方式 如 圖 4 2 所示 在圖中兩種排列形式都能滿足以上要求 但圖 a 的排列方式中 由于 完全采用 H 形排列 分流道較多 在注射過程中可能會(huì)造成流動(dòng)的阻力 延長進(jìn)料時(shí) 降低生產(chǎn)效率 因此我們可以采用 b 圖的結(jié)構(gòu) 不僅排列緊湊 對(duì)稱平衡 分流道 相對(duì)減少 提高生產(chǎn)效率 綜合以上各個(gè)方面 型腔排列方式采用圖 b 結(jié)構(gòu) 9 8 a b 圖 4 2 型腔排列方式 4 4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是指模具從注射機(jī)噴嘴開始到型腔為止的塑料流動(dòng)的通道 它可以分為 普通流道澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩大類 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)好壞對(duì)制品性能 外觀和 成型難易程度影響頗大 在本次設(shè)計(jì)中 澆注系統(tǒng)的選擇主機(jī)從塑料的流動(dòng)性方面考 慮 ABS 塑料及其流動(dòng)性 ABS 塑料流動(dòng)性中等 溢邊料 左右 流動(dòng)性比聚苯m04 乙烯 AS 差 但比聚碳酸酯 聚氯乙烯好 因 ABS 屬聚合物 具有較大的可壓縮性 當(dāng)壓力提高時(shí) 其表面粘度增加 因此在充模時(shí) 以盡可能低的表觀粘度和較快的速 度充滿整個(gè)型腔 在保壓階段 通過澆注系統(tǒng)使壓力充分地傳遞到型腔的各部位 因此次設(shè)計(jì)四功能噴槍的卡頭芯結(jié)構(gòu)簡單 為中批量生產(chǎn) 因此采用普通流道澆 注系統(tǒng) 1 9 4 4 1 主流道的設(shè)計(jì) 主流道是指從注射機(jī)噴嘴與模具接觸的部位起 到分流道為止的一段 熔融塑料 進(jìn)入模具時(shí)首先經(jīng)過它 它與注射機(jī)噴嘴在同一軸心線上 物料在主流道中并不改變 流動(dòng)方向 主流道斷面一般為圓形 其斷面尺寸 可能是變化的 也可能是不變的 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 20 因在本次設(shè)計(jì)中采用臥式注射機(jī) 注流道垂直于分型面 為了使凝料從主流道中 拔出 主流道需設(shè)計(jì)成圓錐形 查文獻(xiàn)其半錐角 取 內(nèi)壁必須光滑 3 1 表面粗糙度應(yīng)有 其小端直徑 查文獻(xiàn)得 所mRa 4 0 mD5 02 mD41 以 視塑件重量及補(bǔ)料需要而定 主流道截面直徑的推D5 5 12 薦值查文獻(xiàn)得主流道進(jìn)口端與出口端直徑分別為 主流道大5 6 432 端處應(yīng)呈圓角 其半徑常取 以減小料流轉(zhuǎn)向過度時(shí)的阻力 現(xiàn)取r3 1 主流道的一端常設(shè)計(jì)成帶凸臺(tái)的圓盤 其高度為 取 8 并與注mr3 m10 射機(jī)固定模板的定位孔間隙配合 查文獻(xiàn)得 所以R12 在保證塑件成型良好的前提下 主流道的長度 L 盡量短 mR13212 否則將會(huì)使主流道凝料增多 塑料耗量大 且增加壓力損失 使塑件降溫過多而影響 注射成型 通常主流道長度 可小于或等于 其長度主要由定模板厚度確定 主Lm60 流道的結(jié)構(gòu)形式見圖 4 3 LrD21 圖 4 3 主流道 由于主流道要與高溫塑料及噴嘴接觸和碰撞 所以模具的主流道部分通常設(shè)計(jì)成 可拆卸更換的主流道襯套 材料為優(yōu)質(zhì)鋼材 單獨(dú)加工和熱處理 當(dāng)8THRC57 3 主流道貫穿幾塊模板時(shí) 若無主流襯套 則模板間的拼合可能溢料 以致主流道凝料 無法取出 澆注襯套的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)成分體式 其中的定位環(huán)與注射機(jī)定模固定板上 的定位孔之間采用比較松動(dòng)的間隙配合 根據(jù)本次設(shè)計(jì)的實(shí)際情況 在方案1 hH 一中 由于定模座板較小 故不采用定位環(huán) 而在方案二中 采用圖 4 4 的結(jié)構(gòu) 通 常定位環(huán)與定位孔的配合長度可取 現(xiàn)取 其結(jié)構(gòu)形式采用定位環(huán)壓m0 80 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 21 住主流道襯套 其結(jié)構(gòu)即便于更換主流道襯套 又可防止襯套在注射時(shí)退出 此結(jié)構(gòu) 須在定模上加工安裝定位環(huán)的臺(tái)階孔 其結(jié)構(gòu)形式采用圖 4 4 此結(jié)構(gòu)要在定模板上加 工安裝定位環(huán)的臺(tái)階孔 1 4 圖 4 4 定位環(huán) 4 4 2 分流道的設(shè)計(jì) 在此次設(shè)計(jì)中 采用一模三十二腔 型腔數(shù)目較多 且為三次分流 在設(shè)計(jì)時(shí)要 求它盡快的充滿型腔 流動(dòng)中溫度降低盡可能小 阻力盡可低 因此分流道應(yīng)可能短 而粗 但為了減少澆注系統(tǒng)的回料量 分流道也不能過粗 常見的分流道主要有以下幾種 圓形斷面分流道 梯形斷面分流道 U 形斷面分流 道 半圓形斷面分流道 矩形斷面分流道 由于半圓形斷面分流道和矩形斷面分流道 比表面積較大 固不常采用 圓形斷面分流道比表面積最小 熱量不易散失 阻力小 但它需要同時(shí)開設(shè)在動(dòng)模和定模上 而且要相互吻合 故制造比較困難 因此也不常 采用 在實(shí)際生產(chǎn)中 較常用到的即為梯形斷面分流道 U 形斷面分流道 分流道的形狀及尺寸 應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)零件的體積 壁厚 形狀的復(fù)雜程度 塑料品 種 注射速率 以及分流道長度等各方面的因素來確定 本塑件的形狀簡單 體積較 小 熔料填充型腔比較容易 根據(jù)型腔的排列方式 為了便于加工 選用截面形狀為 梯形的分流道 梯形斷面分流道深度 為圓的半徑 斜度rH2 分流道的布置形式采用平衡進(jìn)料 其優(yōu)點(diǎn)從主流道到各個(gè)型 810 5 取 腔的分流道 其長度 形狀 斷面尺寸都是對(duì)應(yīng)相等的 各個(gè)型腔能夠同時(shí)充滿 且 各個(gè)型腔的壓力相等 這樣能保證各個(gè)型腔所成型出的塑件尺寸 性能一致 所以采 用平衡式排列 分流道的表面不要求很光 表面粗糙度一般為 即可 mRa 6 1 23 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 22 1 4 4 4 3 澆口設(shè)計(jì) 澆口是流道和型腔之間的連接部分 也是注塑模進(jìn)料系統(tǒng)的最后部分 澆口的設(shè) 計(jì)與塑件形狀 斷面尺寸 模具結(jié)構(gòu) 注射工藝條件及塑料性能等因素有關(guān) 澆口是 澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵 澆口的形狀和尺寸對(duì)制品質(zhì)量影響很大 澆口在多數(shù)情況下 是整 個(gè)流道中斷面尺寸最小的部分 一般澆品的斷面積與分流道的斷面積之比約為 0 03 0 09 澆口的形式多種多樣 但常見的主要有以下幾種 寬澆口 窄澆口 側(cè)澆口 環(huán) 形澆口 扇形澆口 盤形澆口 輪輻式澆口 中心澆口 點(diǎn)澆口 潛伏式澆口和護(hù)耳 形澆口 而在實(shí)際應(yīng)用中 寬澆口 盤形澆口 扇形澆口和環(huán)形澆口一般用于濃度不 一致或厚度不均勻的大型塑件 而窄澆口用于易流動(dòng)的塑料 ABS 的粘度較高 因此也 不適用窄澆口 輪輻式澆口適用于管狀或扁平塑件 中心澆口適用于單腔?；虼笮退?件 因此輪輻式澆口和中心澆口在本次設(shè)計(jì)中都不適用 根據(jù)參考文獻(xiàn)資料 卡頭芯 的注塑模具設(shè)計(jì)中 澆口可以選擇點(diǎn)澆口 側(cè)澆口和潛伏式澆口 點(diǎn)澆口因?yàn)橹睆胶苄?所以去除澆口后殘留痕跡小 開模時(shí)澆口可以自動(dòng)拉斷 有利于自動(dòng)化操作 還可以減少熔接痕 因卡頭芯尺寸較小 且表面沒有特殊的要求 因此在設(shè)計(jì)主要考慮在生產(chǎn)中提高生產(chǎn)效率 因此在設(shè)計(jì)方案 一 中采用點(diǎn)澆口 點(diǎn)澆口壓力損失大 收縮大 塑件易變形 而且在澆口料脫模時(shí) 模具設(shè)計(jì)時(shí)還 需要另加一分型面 因此提高了模具費(fèi)用 因此在設(shè)計(jì)方案 二 中采用側(cè)澆口 側(cè) 澆口可以根據(jù)塑件的形狀特點(diǎn)靈活的選擇澆口的位置 以改善填充條件 它可以從外 側(cè)進(jìn)料 也可以從內(nèi)側(cè)進(jìn)料 采用側(cè)澆口可以使模具結(jié)構(gòu)緊湊 流程縮短 適用于一 模多腔 能大大提高生產(chǎn)效率 減少澆注系統(tǒng)而且去除澆口方便 4 4 3 1 點(diǎn)澆口的設(shè)計(jì) 查文獻(xiàn)可以得出常見的點(diǎn)澆口主要有 5 種形式 但本次所設(shè)計(jì)的零件尺寸較小 若采用以上形式 由于點(diǎn)澆口附近的剪切速率過高 會(huì)造成分子的高度定向 增加局 部應(yīng)力 甚至開裂 為了改善這一情況 在不影響使用的情況下 可以將澆口對(duì)面的 壁厚增加呈圓弧過渡 如圖 4 5 所示 其中 l 為 0 5 2 d 為 0 5 1 5 R 為 1 5 3 根據(jù)零件mmm 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 23 的實(shí)際尺寸 在本次設(shè)計(jì)中 取 l 為 1 d 為 0 5 R 為 1 35 mm 4 4 3 2 側(cè)澆口的設(shè)計(jì) 澆口的尺寸及位置應(yīng)避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng) 應(yīng)開設(shè)在塑件斷面最厚處 應(yīng)使塑件 的流程最短 料流變向最少 有利于型腔內(nèi)氣體的排出 同時(shí)澆口的位置選擇應(yīng)減少 或避免塑件的熔接痕 增加熔接牢度 防止料流將型腔 型心 嵌件擠壓變形 查文 獻(xiàn)資料 圖 4 5 點(diǎn)澆口的結(jié)構(gòu)形式 可知 側(cè)澆口一般取寬為 1 5 5 厚為 0 5 2 0 長mm 0 7 2 m 根據(jù)實(shí)際情況 在本次設(shè)計(jì)中 考慮到塑件的實(shí)際情況 寬取 0 5 厚取 0 5 長取 0 7 12 4 4 5 成型零件的設(shè)計(jì) 成型零件主要包括凹模 凹模板 型芯 側(cè)型芯 鑲件 活動(dòng)鑲件 拼件等 因 零件形狀結(jié)構(gòu)簡單 故成型零件只需設(shè)計(jì)凹模板即型腔板即可 4 6 冷料穴設(shè)計(jì) 冷料穴是用來儲(chǔ)藏注射間隔期產(chǎn)生的冷料頭的 防止冷料進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì) 量 并使熔料能順利地充滿型腔 本次設(shè)計(jì)采用的是臥式注射機(jī) 冷料穴設(shè)置在第一 分流道的末端 以利于冷料進(jìn)入 拉料形式 采用鉤形 形 拉料桿 即將拉料桿頭Z 部做成 形 可將主流道凝料鉤住 開模時(shí)即可將該凝料從主流道中拉出 同時(shí)兼有Z 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 24 冷料穴的作用 4 7 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 為了使氣體從型腔中及時(shí)排出 在多數(shù)情況下可利用模具分型面或模具零件間配 合間隙排氣 可不開設(shè)排氣槽 排氣的方式有多種 可利用分型面排氣 利用型芯與 頂桿間隙排氣 利用型芯與定位孔間隙排氣 利用活動(dòng)的側(cè)面型芯抽芯桿與模板間隙 排氣 利用品拼鑲件縫隙排氣 考慮到卡頭芯模具設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)簡單 因而采用分型面 排氣 15 4 8 模具加熱與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 本塑件在注射成型時(shí) 不要求有太高的模溫 因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng) 是 否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)模具平均工作溫度為 用 的常溫水作為模具冷卻介質(zhì) 其出口溫度C 40 2 為 產(chǎn)量為 初算為 2 分一套 C 30 hg 6 1 求塑件在硬化時(shí)每個(gè)小時(shí)釋放的熱量 查有關(guān)文獻(xiàn)得 的單位熱流量3QABS 為 因此kgj 594 kgjkgjWQ 104 5 105926 43 2 求冷卻水的體積流量 Vmin 6 203 187 406 343421tPVc 由體積流量 查表可知 所需的冷卻水管直徑非常小 由上述計(jì)算可知道 因?yàn)?模具每分鐘所需的冷卻水體積流量很小 故可不設(shè)冷卻系統(tǒng) 依靠空冷垢方式冷卻模 具即可 16 4 9 頂出方式的確定 頂出機(jī)構(gòu)能使塑件從模具中安全 可靠地脫出 考慮到卡頭芯結(jié)構(gòu)簡單 為圓筒 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 25 形的塑件 以及圓球部分的拔模角為 因此容易脫模 可以利用頂桿順利脫模 頂 2 桿與頂桿孔的配合采用 表面粗糙度為 頂桿材料為 熱處8 fHmRa 4 0 88T 理 53RC 13 4 第五章 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)尺寸計(jì)算 本次設(shè)計(jì)中 成型零件的工作尺寸計(jì)算時(shí)均采用平均尺寸 平均收縮率 平均制 造公差和平均磨損來進(jìn)行計(jì)算 查文獻(xiàn)資料常用熱塑性塑料的成型條件可知道 ABS 的計(jì)算收縮率為 0 3 0 8 S 故平均收縮率為 2 考慮到工廠加工的實(shí)際情況 模具制造cpS8 03 5 公差取 z 5 1 圓柱型腔尺寸的計(jì)算 如圖 5 1 為塑件外形與型腔內(nèi)形的對(duì)應(yīng)關(guān)系 5 1 1 型腔內(nèi)尺寸計(jì)算 由參考文獻(xiàn)資料可知 mcpssxQdD 0腔 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 26 腔腔 圖 5 1 型腔尺寸計(jì)算 式中 型腔內(nèi)形尺寸 腔Dm 塑件中外徑基本尺寸 即實(shí)外形尺寸 sd 塑件公差 塑件平均收縮率 cpQ 綜合修正系數(shù) 取 x21 x 模具成型尺寸設(shè)計(jì)公差 一般 m sm 31 5 由前面可知道平均收縮率為 0 55 按 4 級(jí)公差制造 D04 12 039 21 5 02 腔 5 1 2 型腔深度尺寸 由參考文獻(xiàn)資料可知 mcpssxQhH 0腔 式中 型腔深度尺寸 腔D 塑件高度基本尺寸 即實(shí)際高度尺寸 sd 塑件公差 m 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 27 塑件平均收縮率 cpQ 綜合修正系數(shù) 取 x21 x 模具成型尺寸設(shè)計(jì)公差 一般 m sm 31 5 H04 12 0396 5 03 腔 5 2 圓臺(tái)型腔尺寸的計(jì)算 塑件外形與型腔內(nèi)形的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖 5 1 所示 5 2 1 型腔內(nèi)尺寸計(jì)算 由參考文獻(xiàn)資料可知 mcpssxQdD 0腔 式中 型腔內(nèi)形尺寸 腔 塑件中外徑基本尺寸 即實(shí)外形尺寸 s 塑件公差 m 塑件平均收縮率 cpQ 綜合修正系數(shù) 取 x21 x 模具成型尺寸設(shè)計(jì)公差 一般 m sm 31 5 由前面可知道平均收縮率 0 55 按 4 級(jí)公差制造 D04 12 0396 21 5 03 腔 5 2 2 型腔深度尺寸 由參考文獻(xiàn)資料可知 mcpssxQhH 0腔 式中 型腔深度尺寸 腔D 塑件高度基本尺寸 即實(shí)際高度尺寸 sd 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 28 塑件公差 s m 塑件平均收縮率 cpQ 綜合修正系數(shù) 取 x21 x 模具成型尺寸設(shè)計(jì)公差 一般 m sm 31 5 由前面可知道平均收縮率 0 55 按 4 級(jí)公差制造 H04 12 0396 21 5 03 腔 5 3 型腔側(cè)壁厚的計(jì)算 因零件尺寸較小 故型腔側(cè)壁厚度和型腔深度都較小 故在此不做計(jì)算 5 4 脫模斜度的確定 塑件成型后為便于脫模 成型零件在脫模方向應(yīng)有脫模斜度 其值的大小按塑件 的精度及脫模難易而定 查參考文獻(xiàn)資料熱塑性塑件的脫模斜度可知 ABS 的塑件外表 面脫模斜度為 但卡頭芯在四功能噴槍中 其下部圓柱體起定位銷的作用 4 201 而且在脫模時(shí)要保證塑件留在定模部分 因此圓柱體部分的脫模斜度不能太大 故取 最小值 即 而圓臺(tái)部分的脫模斜度即可按零件結(jié)構(gòu)形狀來進(jìn)行脫模 即脫模斜度 為 2 13 4 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 29 第六章 模架方案的確定 查文獻(xiàn)可知道 塑料注射模中小型標(biāo)準(zhǔn)模塑料注射模中小型模架的結(jié)構(gòu)型式可按 如下 按結(jié)構(gòu)特征可分為基本型和派生型 基本型主要A1 A4 四個(gè)品種 A1 適用于單 分型面注射模 A2適用于直流道斜導(dǎo)柱抽芯的注射模 A3適用于脫模力大的塑件 A4 同A1適用于單分型面注射模 派生型主要P1 P4四個(gè)品種 與基本型不同在于取掉了 定模板上的固定螺釘 使定模部分增加了一個(gè)分型面而成為三板式模具 多用于點(diǎn)澆 口場合 根據(jù)不同模架所應(yīng)用的場合和所選XS Z 30型注射機(jī) 以及塑件材料 生產(chǎn)批量 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 30 圖6 1 A2型標(biāo)準(zhǔn)模架 塑件外形尺寸大小 在方案 一 點(diǎn)澆口設(shè)計(jì)中選取 P2 125160 01 Z1 GB T12556 1 1990 型標(biāo)準(zhǔn)模架 如圖 6 1 所示 選取動(dòng) 定模板尺寸外形為 16025 LB2m 注射機(jī)行程 如上圖所示 則模架中固定板 墊塊寬160 Sm160 頂桿固定板 墊板寬為 73 厚度分別為 16 導(dǎo)柱為5 37 mm 2 導(dǎo)套為 頂桿為 查文獻(xiàn)選 m8 8 A52 B5 37 C 動(dòng)模墊板為 則閉模高度5 37 18 1652 CH 查文獻(xiàn) 13 P22 續(xù)表 13 2 1 可得 160Lm301L92Lm 13 L14 Lm1 B72 5 B01 b 952b03b4b 根據(jù)不同模架所應(yīng)用的場合和所選 XS Z 30 型注射機(jī) 以及塑件材料 生產(chǎn)批量 塑件外形尺寸大小 在方案 二 側(cè)澆口設(shè)計(jì)中選取 A2 125160 01 Z1 GB T12556 1 1990 型標(biāo)準(zhǔn)模架 圖形與圖 6 1 不同之處在于在定模板上安裝了固定螺釘 定模板尺 寸外形為 注射機(jī)行程 選取動(dòng) 定模板尺寸外形為16025 LB2m160 Sm 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 31 注射機(jī)行程 則模架中固定板 16025 LB2m160 Sm1601 LB2m 墊塊寬 頂桿固定板 墊板寬為 73 厚度分別為 16 導(dǎo)柱 37 5 2 為 導(dǎo)套為 頂桿為 查文獻(xiàn) 11 續(xù)表 13 3 3 選 8 8 A 動(dòng)模墊板為 則閉模高度5 12 B 5 37 C 37 查文獻(xiàn)可得 1 5126 CAHm160 Lm130 L m92L37L4L1B2 53 B01bm92b03 b4b 13 第七章 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 7 1 注塑量校核 在每一個(gè)注塑成型周期內(nèi) 注塑模內(nèi)所需的塑料熔體總量與模具澆注系統(tǒng)的容積 和型腔容積有關(guān) 其值用下式計(jì)算 jsimN 8 0 其中 N 型腔的數(shù)量 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 32 注射機(jī)允許的最大注射量 im 單個(gè)制品的質(zhì)量或體積 或 s g3cm 澆注系統(tǒng)和飛邊所需的塑料質(zhì)量或體積 或 j g3c 根據(jù)以上各個(gè)部分的設(shè)計(jì) 可知道 為 32 為 估算 為 因此Ns028 jmg10 可以計(jì)算如下 ggmi 896 10028 3 注射機(jī)允許的最大注射量 為 30 即為 31 8 由以上各數(shù)據(jù)可以得出i3cm3c 4 5 1 因此可以看出注射機(jī)的注射量符合模具設(shè)計(jì)要求 7 2 鎖模力的校核 注射模從分型脹開的力應(yīng)小于注射機(jī)額定注射力即 jsmAnPF 其中 F 注射機(jī)額定鎖模力 N 分別為塑件和澆注系統(tǒng)在分型面的垂直投影面積 sAj 2m 塑料熔體在模腔內(nèi)的平均壓力 mPMPa 型腔個(gè)數(shù) n 由以上設(shè)計(jì)可知 F 為 250000 為 估算為 640 查參考文NsA065 72mjA2m 獻(xiàn) 15 表 5 30 可知 為 30 為 32 因此可以得出 mPMan N4 298 4 32 0252 因此可以得出 注射機(jī)的鎖模力符合模具設(shè)計(jì)要求 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設(shè)計(jì) 33 7 3 注射壓力校核 注射機(jī)的最大壓力應(yīng)大于塑件成型所需的壓力 即 chzP 其中 注射機(jī)的最大注射壓力 z MPa 塑件成型所需的注射壓力 ch 根據(jù)所選注射機(jī)的可知 為 119 查文獻(xiàn)資料常用塑料注射壓力 ABS 的zP 60 100 因此可以得出chPMa 1006019 a 因此可以得出 注射機(jī)的鎖模力符合模具設(shè)計(jì)要求 7 4 模具高度 注射機(jī)閉合高度關(guān)系的校核 模具的閉合高度應(yīng)在注射機(jī)的最大與最小閉合高度之間 即 maxminH 其中 模具的閉合高度 H 注射機(jī)的最小閉合高度 min 注射機(jī)的最大閉合高度 ax 由前面章節(jié)表 2 1 主要參數(shù)可知 為 100 為 180 而模具的閉minHmax