紗窗滑輪塑料模具設(shè)計要點(diǎn)（.doc

1 塑件分析1.1 塑件工藝性分析在進(jìn)行模具設(shè)計之前，首先對制品圖及形狀結(jié)構(gòu)分析，其內(nèi)容主要包括以下幾個方面：1.紗窗輪滑輪（見圖1-1），材料為聚丙烯（PP），要求形狀規(guī)則，滑輪槽面光滑，表面無毛刺，無凹陷，大批量生產(chǎn)，采用注塑成型。 圖1-1紗窗輪滑輪 2.制品的尺寸精度和表面粗糙度：塑料的尺寸精度主要決定于塑料收縮率的波動和模具制造誤差。本塑料制品的尺寸按MT5級精度取值。塑件的表面粗糙度主要取決于模具成型部分粗糙度，一般情況下，塑件的表面粗糙度比模具成型部分的粗糙度高12級。3.制品的脫模斜度：脫模斜度的取向根據(jù)塑件的內(nèi)外形尺寸而定，以塑件內(nèi)孔型芯小端為準(zhǔn)，尺寸符合圖紙要求，斜度由擴(kuò)大方向取得；塑件外形，以型腔大端為準(zhǔn)，尺寸符合圖紙要求，斜度由縮小方向取得。一般情況，脫模斜度不包括塑件的公差范圍內(nèi)。由于本塑件導(dǎo)滑槽具有斜度，滑輪的軸肩厚度尺寸又較小，所以本設(shè)計不設(shè)置脫模斜度。1.2 塑件材料及性能1.2.1 聚丙烯（PP）聚丙烯（PP）作為熱塑塑料聚合物于1957年開始商品化生產(chǎn)，其歷史意義更體現(xiàn)在，它一直是增長最快的主要熱塑性塑料，1991年它的世界總產(chǎn)量達(dá)到240億磅。它在熱塑性塑料領(lǐng)域內(nèi)有十分廣泛的應(yīng)用，特別是在纖維和長絲、薄膜擠壓、注塑加工等方面。 基本特性 聚丙烯無色、無味、無毒。外觀似聚乙烯，但比聚乙烯更透明更輕。密度僅為0.900.91g/cm。它不吸水，光澤好，易著色。屈服強(qiáng)度、抗拉、抗壓強(qiáng)度和硬度及彈性比聚乙烯好。定向拉伸后聚丙烯可制作鉸鏈，有特別高的抗彎曲疲勞強(qiáng)度。如用聚丙烯注射成型一體鉸鏈（蓋和本體合一的各種容器），經(jīng)過7107次開閉彎折未產(chǎn)生損壞和斷裂現(xiàn)象。聚丙烯熔點(diǎn)為1641700C，耐熱型好，能在1000C以上的溫度下進(jìn)行消毒滅菌。其低溫使用溫度達(dá)-150C，低于-350C時會斷裂。聚丙烯的高頻絕緣性能好。因不吸水，絕緣性能不受濕度的影響。但在氧、熱、光的作用下極易解聚、老化，所以必須加入防老化劑。（2）主要用途 聚丙烯可用作各種機(jī)械零件如法蘭、接頭、泵葉輪、汽車零件和自行車零件。作水、蒸氣、各種酸堿等的輸送管道，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。成型特點(diǎn) 1) 結(jié)晶性好料,吸濕性小,可能發(fā)生熔融破裂,長期與熱金屬接觸易發(fā)生分解。2) 流動性極好，溢邊值0.03mm左右。3) 聚丙烯熱容量大，注射成型模具必須設(shè)計能充分進(jìn)行冷卻的冷卻回路。4) 成形收縮范圍大，收縮率大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形，方向性強(qiáng)。5） 注意控制成形溫度，料溫低方向性明顯，尤其低溫高壓時更明顯，聚丙烯成型的適宜模溫為80左右，模具溫度低于50以下塑件不光澤，易產(chǎn)生熔接不良，流痕；90以上易發(fā)生翹曲、變形。6) 塑件應(yīng)壁厚均勻，避免缺口，尖角，以避免應(yīng)力集中。1.2.2 聚炳烯塑料的主要技術(shù)指標(biāo):( 查塑料模具設(shè)計指導(dǎo)第2版表9-6)密度(Kg.dm-3)比體積dm3.kg-11.101.11吸水率（24h）0.010.83收縮率%1.03.0熔點(diǎn)170176熱變形溫度0.46MPa1021150.185MPa5667抗拉屈服強(qiáng)度MPa37抗彎強(qiáng)度MPa67.5沖擊韌度無缺口78缺口3.54.8硬度HB8.65R95105體積電阻系數(shù)擊穿強(qiáng)度301.2.3 聚丙烯（PP）的注射成型工藝參數(shù)注射機(jī)類型螺桿式料筒溫度前段150170中段180190后段190205加熱和干燥溫度170190時間h3 5噴嘴溫度170190模具溫度4060注射壓力MPa60100成型時間S注射時間15高壓時間5 10冷卻時間1020總周期1535螺桿轉(zhuǎn)速r/min30802注塑設(shè)備選擇2.1擬訂模具結(jié)構(gòu)形式和初選注射機(jī)2.1.1分型面位置的確定模具上用來取出塑件和（或）澆注系統(tǒng)凝料可分離的接觸表面稱為分型面。在模具設(shè)計的初始階段，首先應(yīng)確定分型面的位置，然后才能確定模具的結(jié)構(gòu)形式。分型面設(shè)計的是否合理，對塑件質(zhì)量、工藝操作難易程度和模具復(fù)雜程度具有很大影響。本設(shè)計澆注系統(tǒng)凝料分型面為定模板與中間板之間的配合面。塑件分型面選擇如圖2-1示。圖2-1 塑件分型面2.1.2 型腔數(shù)量和排位方式的確定由于本塑件要求大批量生產(chǎn)，故應(yīng)采用一模多腔的結(jié)構(gòu)，考慮到模具大小，初步確定為一模四腔，澆口形式采用點(diǎn)澆口，如圖2-2示。圖2-2 模具型腔布局2.2 注射機(jī)選擇2.2.1 注射量計算該塑件材料為聚丙烯（PP），其密度為0.90.91g/cm, 收縮率為1%2.5%，本塑件取其密度為=0.9 g/cm,平均收縮率為 1.75%。通過Pro/E造型，對塑件進(jìn)行分析，如圖2-3示，得知塑件體積V1=1.17 cm3，塑件質(zhì)量m1=1.05g澆注系統(tǒng)凝料的質(zhì)量m2還是個未知數(shù)，由于該塑件屬于小型制件，可按塑件質(zhì)量的4倍來估算, 圖2-3 塑件質(zhì)量屬性即m2=4m1從上述分析中確定為一模 四腔，所以注射量為： m=8m1=81.05=8.4gV=m/=8.4/0.9=9.32.1.2 選擇注射機(jī)根據(jù)塑料制品的體積或質(zhì)量，查模具設(shè)計與制造實(shí)訓(xùn)書附錄5的附表5-2或查有關(guān)手冊選定注塑機(jī)型號為SZ-60/40。注塑機(jī)的參數(shù)如下：螺桿直徑/mm30理論注塑容量/60注塑壓力/MPa180注塑速率（g/s）70塑化能力(kg/h)35鎖模力/kN400拉桿間距模板行程/mm250模具最小厚度/mm150模具最大厚度/mm250定位孔直徑/mm80定位孔深度/mm10噴嘴伸出量/mm20頂出行程/mm70噴嘴球面半徑/mm10噴嘴孔直徑/mm3.5頂出力/kN123 澆注系統(tǒng)的設(shè)計普通澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料井組成。在設(shè)計澆注系統(tǒng)前首先必須確定塑件的成型位置，該紗窗輪滑輪模具采用一模四腔三板式結(jié)構(gòu)，點(diǎn)澆口，頂出裝置采用推桿式結(jié)構(gòu)。3.1 主流道設(shè)計3.1.1 主流道的作用主流道（也叫進(jìn)料口），它是連接注射機(jī)料筒噴嘴和注射模具的橋梁，也是熔融的塑料進(jìn)入模具型腔時最先經(jīng)過的地方。主流道的大小和塑料進(jìn)入型腔的速度及充模時間長短有著密切關(guān)系。若主流道太大，其主流道塑料體積增大，回收冷料多，冷卻時間增長，使包藏的空氣增多，如果排氣不良，易在塑料制品內(nèi)造成氣泡或組織松散等缺陷，影響塑料制品質(zhì)量，同時也易造成進(jìn)料時形成旋渦及冷卻不足，主流道外脫模困難；若主流道太小，則塑料在流動過程中的冷卻面積相應(yīng)增加，熱量損失增大，粘度提高，流動性降低，注射壓力增大，易造成塑料制品成形困難。主流道部分在成型過程中，其小端入口與注射機(jī)噴嘴及一定溫度、壓力的塑料熔要冷熱交替地反復(fù)接觸，屬易損件，對材料的要求較高因而模具的主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套式（俗稱澆口套），以便有效地選用鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。一般采用碳素工具鋼T8A、T10A等，熱處理要求淬火5357HRC。在一般情況下，主流道不直接開設(shè)在定模板上，而是制造成單獨(dú)的澆口套，鑲定在模板上。小型注射模具，批量生產(chǎn)不大，或者主流道方向與鎖模方向垂直的模具，一般不用澆口套，而直接開設(shè)在定模板上。澆口套是注射機(jī)噴嘴在注射模具上的座墊，在注射時它承受很大的注射機(jī)噴嘴端部的壓力同時由于澆口套末端通過流道澆口與型腔相連接，所以也承受模具型腔壓力的反作用力。為了防止?jié)部谔滓驀娮於瞬繅毫Χ粔喝肽＞邇?nèi)，澆口套的結(jié)構(gòu)上要增加臺肩，并用螺釘緊固在模板上，這樣亦可防止模腔壓力的反作用力而把澆口套頂出。3.1.2 主流道設(shè)計要點(diǎn)(1) 澆口套的內(nèi)孔（主流道）呈圓錐形，錐度2 6。若錐度過大會造成壓力減弱，流速減慢，塑料形成渦流，熔體前進(jìn)時易混進(jìn)空氣，產(chǎn)生氣孔；錐度過小，會使阻力增大，熱量損耗大，表面黏度上升，造成注射困難。(2) 澆口套進(jìn)口的直徑d應(yīng)比注射機(jī)噴嘴孔直徑d1大0.5mm。若等于或小于注射機(jī)噴嘴直徑，在注射成型時會造成死角，并積存塑料，注射壓力下降，塑料冷凝后，脫模困難。(3) 澆口套內(nèi)孔出料口處（大端）應(yīng)設(shè)計成圓角r，一般為0.53mm。(4) 澆口套與注射機(jī)噴在接觸處球面的圓弧度必須吻合。設(shè)球面澆口套球面半徑為SR，注射機(jī)球面半徑為r，其關(guān)系式為：SR噴嘴球面半徑0.51mm。澆口套球面半徑比注射機(jī)噴嘴球面半徑大，接觸時圓弧度吻合的好。(5) 澆口套長度（主流道長度）應(yīng)盡量短，可以減少冷料回收量，減少壓力損失和熱量損失。(6) 澆口套錐度內(nèi)壁表面粗糙度0.72，滿足要求。5 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計在注射成型的每一個循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出，模具中這種脫出塑件的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)（或稱推出、頂出機(jī)構(gòu)）。推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塑件的質(zhì)量，因此，塑件的推出機(jī)構(gòu)是不可忽視的。在設(shè)計脫模推出機(jī)構(gòu)時應(yīng)遵循下列原則。(1)推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)在動模一側(cè)。由于推出機(jī)構(gòu)的動作是通過裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂桿來驅(qū)動的，所以一般情況下，推出機(jī)構(gòu)設(shè)在動模一側(cè)。正因?yàn)槿绱耍诜中兔嬖O(shè)計時應(yīng)盡量注意，開模后使塑件能留在動模一側(cè)。(2)保證塑件不因推出而變形損壞。為了保證塑件在推出過程最后不變形、不損壞，設(shè)計時應(yīng)仔細(xì)分析塑件對模具包緊力和黏附力的大小，合理的選擇推出方式和推出位置。推力點(diǎn)應(yīng)作用在塑件剛性好的部位，如肋部、凸緣、殼體形塑件的壁緣處，盡量避免推力點(diǎn)作用在塑件的薄平面上，防止塑件破裂、穿孔。從而時塑件受力均勻、不變形、不損壞。用推桿推出時，推桿作用在塑件表面的面積要進(jìn)行計算，以防推出力過大而使塑件發(fā)白或變形報廢。(3)機(jī)構(gòu)簡單、動作可靠。推出機(jī)構(gòu)應(yīng)使推出動作可靠、靈活，制造方便，機(jī)構(gòu)本身要有足夠的強(qiáng)度、剛度和硬度，以承受推出過程中的各種力的作用，確保塑件順利脫模。(4)良好的塑件外觀。推出塑件的位置應(yīng)盡量設(shè)置在塑件內(nèi)部或隱蔽面好非裝飾面，對于透明塑件尤其要注意頂出位置和頂出形式的選擇，以免推出痕跡影響塑件的外觀質(zhì)量。(5)合模時的正確復(fù)位。設(shè)計推出機(jī)構(gòu)時，還必須考慮合模時推出機(jī)構(gòu)的正確復(fù)位，并保證不與其他模具零件相干涉。推出機(jī)構(gòu)的種類按動力來源可分為手動推出、機(jī)動推出、液壓或氣動推出機(jī)構(gòu)。由于設(shè)置推桿位置的自由度較大因而推桿推出機(jī)構(gòu)是最常用的推出機(jī)構(gòu)，常被用來推出各種塑件。推桿推出機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：推桿加工簡單，更換方便，脫模效果好。推桿設(shè)計的注意事項(xiàng)：（1）推桿的推出位置應(yīng)設(shè)在脫模阻力大的地方，推桿不宜設(shè)在塑作最薄的處，以免塑件變形或損壞，當(dāng)結(jié)構(gòu)需要頂在薄壁處時，可增加推出面積來改善塑件受力狀況。推出面積較少時，一般采用推出盤推出，此設(shè)計的推桿放置在產(chǎn)品的中央。（2）推桿直徑不宜過細(xì)，應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，能承受一定的推力，一般推桿的直徑為2.515mm。為了避免細(xì)長桿變形，對于直徑為2.5mm以下的推桿最好設(shè)計成階梯形。（3） 裝配位置 推桿端面應(yīng)和型腔在同一平面或比型腔的平面高出0.051mm，否則，會影響塑件使用。（4）推桿的材料多用鋼45、T8、T10, 推桿頭部要淬火處理HRC50以上，工作端面的粗糙度低于Ra0.8。 常用的推桿形式有、矩形、D形。圓形結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用最廣。推桿直經(jīng)d與形腔部分推桿孔采用H7/e7H8/f8的間隙配合。本設(shè)計塑件結(jié)構(gòu)比較簡單，采用推桿推出塑件，同時在本設(shè)計中，推桿還起成型塑件軸肩端面的作用。見圖4-1。由于滑輪軸肩高度很小，且塑件冷卻后會收縮，因此脫模力極小，推桿足夠推出塑件。由于成型要求，只能選擇直徑為5mm的圓形推桿。本設(shè)計推桿才用T8鋼，熱處理5055HRC。參照GB/T 4169.1-1984設(shè)計其結(jié)構(gòu)主要尺寸如圖5-1：圖5-1 推桿其中D=5mm，d=10mm，s=3mm，L=93.7mm，數(shù)目： 4根。6 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計6.1側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)當(dāng)注射成型側(cè)壁帶有孔、凹穴、凸臺等塑料制件時模具上成型該處的零件就必須制成側(cè)向移動的零件，以便在脫模之前先抽掉側(cè)向成型零件，否則就無法脫模。帶動側(cè)向成型零件作側(cè)向移動（抽拔與復(fù)位的整個機(jī)構(gòu)稱為側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。對于成型側(cè)向凸臺的情況（包括垂直分型的瓣合模），常稱為側(cè)向分型，對于成型側(cè)孔或側(cè)凹的情況，往往稱為側(cè)向抽芯。但是，在一般的設(shè)計中，側(cè)向分型與側(cè)向抽芯常?；鞛橐徽?，不加分辨，統(tǒng)稱為側(cè)向分型抽芯，甚至只稱側(cè)向抽芯。根據(jù)動力來源的不同，側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)一般可分為機(jī)動、液壓（液動）或氣動以及手動等三大類。1.機(jī)動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)2.液壓或氣動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)3.手動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)6.2 側(cè)向分型機(jī)構(gòu)的設(shè)計該塑件為紗窗輪滑輪，外側(cè)為深度較淺的導(dǎo)滑槽，滑塊設(shè)計成對開式（瓣合式）鑲塊，即型腔由兩個斜滑塊組成。由于側(cè)向成型零件所需的分型力和分型距都不大，本設(shè)計采用彈性元件側(cè)向分型機(jī)構(gòu)。彈性元件為強(qiáng)力彈簧。6.2.1 滑塊的設(shè)計滑塊是側(cè)向型芯（小型芯）的安裝和固定的基本或者是部分側(cè)向型腔，在模板和和壓塊構(gòu)成的導(dǎo)滑槽中滑動，要求滑動靈活，感覺無明顯間隙而又不會有卡滯現(xiàn)象。如圖6-1滑塊受力分析圖，滑塊楔角不宜過大或過小, 增大，F(xiàn)1增大，F(xiàn)2減?。粶p小，F(xiàn)1減小，F(xiàn)2增大。圖6-1 滑塊受力分析圖由于滑塊F2方向上還受到模板之間的壓力，所以F2值可稍微取小些，的取值應(yīng)在2030 左右。在本設(shè)計中取=30?；瑝K的結(jié)構(gòu)如圖6-1所示。圖6-2 滑塊部分尺寸如圖6-3所示。圖6-3滑塊6.2.2 滑塊導(dǎo)滑形式的確定考慮到綜合機(jī)械加工因素，本設(shè)計采用“T”形導(dǎo)滑塊進(jìn)行導(dǎo)滑，其結(jié)構(gòu)如圖6-4所示。圖6-4 “T”形導(dǎo)滑塊與滑塊關(guān)系“T”形導(dǎo)滑塊部分尺寸如圖6-5所示。圖6-5 “T”形導(dǎo)滑塊6.3抽芯距的確定側(cè)向型芯或側(cè)向成型模腔從成型位置到不妨礙塑件的脫模推出位置所移動的距離稱為抽芯距，用S表示。為了安全起見，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)向凸臺的高度大23mm，但在某些特殊情況下，當(dāng)側(cè)型芯或側(cè)型腔從塑件中雖已脫出，但仍阻礙塑件脫模時，就不能簡單地使用這種方法確定抽芯距離。本設(shè)計的抽芯距如圖6-6所示。圖6-6 抽芯距抽芯距計算公式為S=S1+23mm （式6-1）式中S1=所以抽芯距S=6.93+23mm，在此設(shè)計中取S=10mm。由限位螺釘對滑塊限位。塑件的開模行程H1=塑件厚度+（510）mm=7+（510）mm=（1217）mm，本設(shè)計取H1=15mm。澆口凝料開模行程H2,考慮到模具結(jié)構(gòu)及加工，而且塑件加工批量不是很大，本設(shè)計澆口凝料采用手工取出。所以H2取40mm。6.4 楔緊塊的設(shè)計（1）滑塊的鎖緊形式：為了防止滑塊在成型過程中受力而移動，滑塊應(yīng)采用楔緊塊鎖緊。該模具采用組合式楔緊塊（制造精度比較高）。（2）楔緊塊的楔角：模具在合模時，為了使滑塊能夠復(fù)位，鎖緊，其楔角應(yīng)等于滑塊楔角，為30。（3）楔緊塊的固定方式：楔緊塊用螺釘固定在中間板上。如圖6-7所示。圖6-7 楔緊塊的固定7 模架的確定根據(jù)滑塊的大小及滑塊滑動行程為114mm122mm，同時考慮到導(dǎo)柱、復(fù)位桿的安裝以及模板之間的連結(jié)，初步將模架定位180mm180mm。根據(jù)塑料模具設(shè)計指導(dǎo)（第2版）表7-3簡化點(diǎn)澆口模架組合形式（摘自GB/T12555-2006）可確定選用簡化點(diǎn)澆口JA型，由于模具形式為瓣合形式，所以模架中的導(dǎo)柱采用反裝形式，復(fù)位桿位置也有所改變。7.1各模板尺寸的確定（1）A板尺寸 A板為中間板，考慮到二級分流道高度尺寸為28.7mm，所以A板尺寸定為30mm。（2）B板尺寸 B板為動模板，考慮到滑塊的安裝，按標(biāo)準(zhǔn)取25mm。（3）C板尺寸 C板為墊塊，墊塊尺寸取60mm。經(jīng)上述尺寸確定，模架尺寸已改裝后的模架形式如圖7-1所示。圖7-1 JA型標(biāo)準(zhǔn)模架7.2模架各尺寸的校核根據(jù)所選注射機(jī)來校核模具的尺寸。（1）模具平面尺寸180mm180mm220mm300mm（拉桿間距），校核合格。（2）模具高度尺寸195mm，150mm195mm250mm(模具最小厚度和最大厚度), 校核合格。（3）模具的開模行程S=H1+H2 =15+40 =55mm250mm，校核合格。8 排氣系統(tǒng)的設(shè)計該塑件由推桿端面成型，其配合間隙可作為氣體排出方式，不會在頂部產(chǎn)生憋氣現(xiàn)象。同時型腔是由兩個滑塊組成，其配合間隙也可排出氣體，沿著分型面之間的間隙向外排出。9 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計注射模具的溫度對塑料熔體的充模流動、固化定型、生產(chǎn)效率、塑件的形狀和尺寸精度都有重要影響。注射模具中設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，就是要通過控制模具溫度，使注射成型具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)效率。冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則（1）冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大 為了使型腔表面溫度分布趨于均勻防止塑件不均勻收縮和產(chǎn)生殘余應(yīng)力，在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，應(yīng)盡量多設(shè)冷卻水道，并使用較大的截面尺寸。（2）冷卻水道至型腔表面距離應(yīng)盡量相等 當(dāng)塑件壁厚均勻時，冷卻水道到型腔表面最好距離相等，但當(dāng)塑件不均勻時，厚的地方冷卻水道到型腔表面的距離應(yīng)近一些，間距也可適當(dāng)小些。一般水道孔邊至型腔表面的距離應(yīng)大于10mm，常用1215mm。 （3）澆口處加強(qiáng)冷卻 塑料熔體充型時，澆口附近溫度最高，距澆口越遠(yuǎn)溫度越低，因此澆口附近應(yīng)加強(qiáng)冷卻，通常將冷卻水道的入口處設(shè)置在澆口附近，使?jié)部诟浇哪＞咴谳^低溫度下冷卻，而遠(yuǎn)離澆口部分的模具在經(jīng)過一定程度熱交換后溫水作用下冷卻。（4）冷