強力吸壁肥皂盒注塑模畢業(yè)設計

1、2015屆畢業(yè)設計說明書強力吸壁肥皂盒注塑模設計系、部:機械工程學院學生姓名:指導教師:職稱教授專業(yè):材料成型控制工程班級:成型1101班完成時間:2015年5月本課題主要是針對塑料肥皂盒上蓋的模具設計,通過對塑件進行工藝分析和比較,最終設計出一副注射模。該課題從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性,具體模具出發(fā),對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注射機的選擇及有關參數(shù)的校核、都做出詳細設計。通過整個設計過程表明該模具能夠達到此塑件所要求的加工工藝。根據(jù)題目設計的主要任務是塑料肥皂盒上蓋的注塑模具的設計。針對肥皂盒上蓋的具體結(jié)構(gòu),該模具是側(cè)澆口單分型面注射模具。通過模具設計表明該模具能達到盒

2、蓋的質(zhì)量和加工工藝要求。關鍵詞注塑件;模具設計;注塑模;塑料肥皂盒上蓋This topic mainly aimed at the plastic soap box upper cover die design, through the technology of plastic parts for analysis and comparison, the final design of an injection mold. The subject from the process of product structure, the concrete mold, mold for castin

3、g system, mold molding sealing structure, the system, cooling system, the choice of injection machine and related parameters of the check, make detailed design. Through the entire design process that the mold can achieve the required pieces of plastic processing technology. According to the topic de

4、sign's primary mission is the plastic soap box upper cover injection mold design. The soap box upper cover of concrete structure, the die is the side gate single parting surface of injection mold. Through the mold design show that the mold can achieve the quality and processing requirements.Key

5、words plastic parts ;mold design;injection molding;plastic soap box upper cover1 注塑件的設計1.1 塑件的選材1.2 塑件的尺寸精度1.3 塑件的表面質(zhì)量1.4 壁厚1.5 脫膜斜度1.6 圓角1.7 孔的設計1.8 塑件的表面形狀1.9 塑件的造型設計2 模具結(jié)構(gòu)形式及注射機的初步確定2.1 塑件的結(jié)構(gòu)分析2.2 型腔數(shù)目的確定2.3 分型面的確定2.4 注射機的確定2.4.1 注塑成型工藝簡介2.4.2 注射成型工藝條件2.4.3 注塑機的選擇2.4.4 注塑機基本參數(shù)3 成型零部件的設計3.1影響工件尺寸因

6、素3.1.1 塑件的公差3.1.2 模具制造公差3.1.3 模具在分型面上的合膜間隙3.2各零件的計算3.2.1 型腔工作尺寸的計算3.2.2 型芯的工作尺寸的計算3.3模仁材料的選用3.4模架的選用3.4.1凸凹模尺寸的確定3.4.2模具尺寸的確定4 澆注系統(tǒng)的設計4.1主流道4.2分流道4.3冷料穴4.4澆口4.4.1 側(cè)澆口深度尺寸H的確定4.4.2 側(cè)澆口寬度尺寸W的確定4.5剪切速率的校核4.5.1 主流道剪切速率校核4.5.2 分流道剪切速率的校核4.5.3 澆口剪切速率的校核5 導向與定位機構(gòu)的確定6 脫膜機構(gòu)的設計6.1脫膜力的計算6.2推桿尺寸的計算7 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計7.

7、1冷卻介質(zhì)7.2冷卻系統(tǒng)的簡單計算8 排氣系統(tǒng)的設計9 注塑機的校核9.1 最大注塑量的校核9.2 鎖模力的校核9.3 噴嘴尺寸校核9.4 定位圈尺寸校核9.5 模具外形尺寸校核9.6 模具厚度校核9.7 模具安裝尺寸校核參考文獻致謝緒論伴隨著塑料工業(yè)的進步,塑料模具的進步也是必然的。由于人們生活水平的提高,大家對各種器械和用品輕量化及外觀和精度的需求越來越嚴格,所以給塑料產(chǎn)品提供了更加廣闊的發(fā)展前景。塑料產(chǎn)品要發(fā)展,必然帶動著塑料模具的發(fā)展。汽車行業(yè)、家用電器、辦公用品、工業(yè)電器、建材等塑料產(chǎn)品主要用戶行業(yè)近些年都在高位運行,快速發(fā)展,所以,塑料模具也發(fā)展迅速,我們國家塑料模具發(fā)展逐漸大型化

8、。高精度、高一致性、高復雜性、高生產(chǎn)率和低消耗是塑料模具成型制件的表現(xiàn)形式,塑料模具的制造加工工藝擁有著特殊的制造價值。產(chǎn)品的效益、質(zhì)量與其開發(fā)能力在很高程度上是由塑料模具決定。有關專家提出,伴隨著我們國家塑料模具行業(yè)逐漸大型化,模具精度也會隨著提高。10年以前,通常精度為5m就能算作精密模具,而當前可以達到2-3m。不久,1m精度的模具將上市。零件微型化以及精度要求在不斷的升高,一些加工精度公差要求控制在1m以下的塑料模具,就需要超精度加工的發(fā)展。業(yè)內(nèi)專家提出,在我國多功能復合模具是塑料模具行業(yè)進一步發(fā)展所需要的。除了零件的沖壓成型以外,一套完整的多功能復合模具還包括疊壓、攻絲、鉚接以及鎖緊

9、等組裝任務的加工。塑料成形模具在多色和多材質(zhì)方面也將有較快的發(fā)展。產(chǎn)品的生產(chǎn)周期在這種塑料模具的應用下也大大的縮短了,以后可以在各個領域得到應用以及進步。我們國家的塑料模具在熱流道技術的逐漸廣泛應用下,在塑料模具中熱流道模具的重要性將會逐漸的升高。想要提高制件的質(zhì)量以及生產(chǎn)率,可以選用熱流道技術的塑料模具,并且還可以使制件原材料得到節(jié)約,在國外這項技術的應用得到了迅速的發(fā)展。在國內(nèi)也已經(jīng)生產(chǎn)了熱流道模具,有一部分企業(yè)已經(jīng)達到了30%。即便這樣,從總體上來看的話,所占的比例相對還是很低,還需要發(fā)展。在我國有關塑料模具的專家提出,壓鑄模具所占的比例將在塑料模具行業(yè)中逐漸升高。汽車和電器等產(chǎn)品在不斷

10、在向輕量化方面發(fā)展,對壓鑄模具的要求也將日趨升高,包括壓鑄模的數(shù)量、使用壽命以及復雜程度等。目前以塑料替換鋼材、塑料替換木材的發(fā)展以及塑料產(chǎn)品復雜程度以及精度在不斷的升高,塑料模具所占比重也將逐漸升高我國塑料模具專家認為,塑料模具行業(yè)中壓鑄模的比例將不斷提高。隨著車輛和電機等產(chǎn)品向輕量化方向發(fā)展,對壓鑄模的數(shù)量、壽命和復雜程度將提出越來越高的要求。隨著以塑料代鋼、以塑代木的發(fā)展和產(chǎn)品零件的精度和復雜程度的不斷提高,塑料模具的比例將不斷提高,其精度和復雜程度也將隨著相應提高。塑料制肥皂盒在人們的生活中得到了普遍的應用,幾乎家家戶戶都有用到。市場上的肥皂盒也種類繁多,形狀各有不同,有的是把肥皂盒設

11、計成水果形狀,有的是動植物形狀等等,利用新穎的設計來吸引人們的眼球,從而提高人們對肥皂盒購買欲。本次設計的是吸壁式肥皂盒,主要以實用為重點,結(jié)構(gòu)盡可能的簡化。在我們生活中,一般的肥皂盒沒有設計排水系統(tǒng),肥皂盒里就會有積水,當我們把肥皂放在肥皂盒里,肥皂就會被積水泡化,這樣就造成了肥皂大大的浪費。當然也有一部分肥皂盒把底部設計漏水孔,使肥皂避免被泡在水里造成浪費,可是這類肥皂盒的設計也有它的不足之處,水從下孔流出之后會直接漏在浴室的地板上,把地板弄濕弄臟。本次所設計的肥皂盒分為上下蓋兩部分,上蓋和下蓋之間有一定的空間,上蓋用來放置肥皂,這樣一來上蓋里面的水就會通過孔留到下蓋并且在一段時間內(nèi)不會溢

12、到上蓋的肥皂上,下蓋水滿后直接人工倒掉就可以了,這樣一來,既保證了肥皂不會被浪費又不會弄濕地板。一般家庭中浴室空間有限,有時洗漱用品較多導致肥皂盒無立足之地,吸壁肥皂盒是用一個價格低廉的小吸盤將肥皂盒固定在墻上,使空間得到了有效的利用,這個問題也得到了很好的解決。1 注塑件的設計塑料制品在設計過程中不單要達到使用需求,并且還需滿足塑料的成型工藝特點,而且還要使模具結(jié)構(gòu)盡可能的簡單化。在確定制品結(jié)構(gòu)的工藝性能的同時,要盡可能的采用成型性能好并且價格合理的塑料。同時,還需要盡量的使制品壁厚均勻、結(jié)構(gòu)簡單并且容易成型。除此之外,還要考慮模具的總體設計符合要求,模具的型腔要便于加工,抽芯以及推出結(jié)構(gòu)盡

13、可能簡單化。模具的分型、排氣、冷卻以及補縮與塑料制品的的形狀有直接關系,制品要合理的設計。塑件結(jié)構(gòu)對成型工藝方法的適應性叫做塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性.在塑料的生產(chǎn)過程中,一方面塑件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸精度等各參數(shù)要有利于塑件成型,就會使模具結(jié)構(gòu)相對簡單化有利于模具的制作加工。保證生產(chǎn)出價廉物美的產(chǎn)品;另一方面,設計模具時要先分析塑件制品的結(jié)構(gòu)工藝性,找到塑件生產(chǎn)過程中的的難點,設計和制造模具時要特別注意。塑料制品的設計內(nèi)容主要包括:塑件的選材、尺寸和精度、表面粗糙度、塑料制品的形狀、壁厚、脫模斜度、圓角、加強肋、支承面、孔、螺紋、齒輪、嵌件、飛邊、文字與符號及制品表面彩飾等。1.1 塑件的選材一般情

14、況下,塑件材料的選擇是根據(jù)該塑件的性能以及工作環(huán)境的需求,而且還需要考慮原料供應商所給的材料性能的數(shù)據(jù)。一般常溫狀態(tài)下工作的結(jié)構(gòu),主要考慮的是材料的力學性能,如屈服應力,彈性模量,彎曲強度,表面硬度等。對于此塑件第一一定要考慮材料的流動性,然后考慮是否有利于成型和經(jīng)濟方面的問題,下面是對三種流動性比較好材料的性能比較,見表1。表1 材料的特性塑料名稱ABS PC PMMA拉伸強度/MPa 62 6672 彎曲強度/MPa 126 95113 斷裂伸長率/% 2 80100 落球沖擊強度J/m 16 422 洛氏硬度(M120 82 101氧指數(shù)(OI 18.1 24.9 17.3熱變形溫度/1

15、03 134 100續(xù)表1 塑料名稱ABS PC PMMA 維卡軟化點/105 153 120馬丁耐熱溫度/112 體積電阻率10171019 2.1³101610141015 /²cm吸水率% 0.05 0.13 1.19透光度/% 20 93 93霧度% 3 0.9 0.9折射率 1.592 1.586 1.492 價格(元/噸11501230 3300041000 1950020700 機械制造的時候加工工藝是需要考慮的問題,同樣,模具成型的時候材料的注塑性能也需要考慮,當材料的各個特點都差不多時,材料的成型特性就成了材料選擇主要考慮的對象。由于本次設計的產(chǎn)品是肥皂盒

16、,綜合各種情況考慮,材料最好選用ABS,相較于其他材料ABS有如下特點,首先其結(jié)構(gòu)是線型的,也是非結(jié)晶型,在生產(chǎn)與生活中ABS應用十分廣泛,一般用在電器外殼和汽車儀表盤以及日用品等各個方面。ABS又叫做丙烯腈 -丁二烯-苯乙烯。它是一種三元共聚物,所以一般包含有三種元素的共有性能,擁有了堅韌、質(zhì)硬、剛性三種物理性能,ABS材料擁有較高沖擊韌性以及較大的力學強度,不易變形,耐老化及電性能良好,容易成形和加工方便等優(yōu)點。另外, ABS還可鍍鉻,也是塑料表面可以鍍金屬的一種普遍應用的材料。ABS與#372有機玻璃有良好的熔接性,可利用這一點來制造兩色塑件。1.2 塑件的尺寸精度尺寸精度的選擇;決定塑

17、件制造質(zhì)量的主要標準是塑件的尺寸精度,當然,塑件達到了所使用要求時,盡可能的在設計的時候把制件的尺寸精度降低,這樣一來,既降低了模具的成本又使模具加工難度得到了簡化。對于不同的塑件,它的精度要求要具體的去分析,依據(jù)塑件在工作環(huán)境下的情況來確定尺寸公差。本塑件是平常的日用品,因此它的尺寸精度不需要太高,不但滿足了它的基本使用情況,還可以大大降低模具的制造成本和加工難度。依據(jù)精度等級選用表,ABS材料精度一般為3級,且全部的表面粗糙度為Ra0.8。尺寸精度的組成及影響因素;制品尺寸誤差構(gòu)成為:=s+z+c+a(1公式(1中制件總的成型誤差為;塑料收縮率波動所引起的誤差為s;模具成型零件制造精度所引

18、起的誤差為z;模具磨損后所引起的誤差c;模具安裝,配合間隙引起的誤差為a。塑料制品尺寸精度的影響因素相對復雜,歸納主要有如下幾個方面。1模具制造模具時每個部分的精度是影響制件尺寸精度的主要因素。2塑料材料對塑料材料影響最大的就是收縮率,收縮率越小尺寸精度誤差就越小。3成型工藝成型工藝直接影響著材料的變形情況,因此,尺寸精度也會受影響。1.3 塑件的表面質(zhì)量表面質(zhì)量的感念相對比較大,它不單單是表面粗糙度的問題,還涉及到微觀的組織結(jié)構(gòu)以及外表層的物理-力學性能方面的技術參數(shù)。塑件的表觀缺陷包括缺料,溢料與飛邊,凹陷與縮癟,氣孔,翹曲等是它獨特的質(zhì)量指標。塑件表面的粗糙度主要有模具型腔表面的粗糙度來

19、決定,一般情況下,要高出塑件一個等級。本塑件對表面粗糙度有著比較大的要求,模具型腔內(nèi)表面需要拋光,查表可知ABS拋光以后順紋路方向的表面粗糙度為0.02m,垂直紋路方向的表面粗糙度為0.26 m。1.4 壁厚不同的塑件,不管是板壁還是結(jié)構(gòu)制件,依據(jù)它的使用情況都有其特定的厚度,這樣才能確保它的力學強度。通常來說,首先要滿足材料的力學性能,然后合理的設計厚度,不要過厚,如果過厚的話會對原材料造成浪費,所以合理設計厚度能降低生產(chǎn)成本,并且從生產(chǎn)率的角度說,厚度相對薄一些,制件在模具型腔內(nèi)的冷卻和固化的速度加快,生產(chǎn)率得到了提高。并且還可以減少因為厚度過厚產(chǎn)生的不足包括凹陷,縮孔,夾心等。這次設計應

20、用的材料是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學單體合成的ABS材料。一般情況下ABS材料的壁厚設計成1.5mm3mm。本次所設計的塑件肥皂盒是中小型塑件,制件的壁厚是均勻的,總體考慮該制件厚度選定為2mm。1.5 脫模斜度當塑件成型時可能會緊緊的貼在型芯或者凸模上,是因為塑件在冷卻的過程中會收縮導致塑件變形而造成的,為了避免這一缺陷,塑件的內(nèi)、外表面與脫膜方向一致的都需要合理的設計斜度,用來避免因脫膜力太大導致塑件被拉裂或者表面損壞。以下是ABS的脫模斜度推薦值:制件外表面351030制件內(nèi)表面30401.6 圓角通常情況下塑件的每處的壁厚連接處和輪廓的過渡會采用圓角的設計來連接。尖角的缺陷大,尖

21、角的設計很易形成應力集中,當受到外力或者受到?jīng)_擊載荷時會生成變形甚至斷裂,所以尖角結(jié)構(gòu)的設計有特別要求的時候才會用到。因為圓角過渡平緩易于融料的填充,并且使融料容易在型腔內(nèi)的流動,也有利于塑件脫膜。圓角取值與應力集中應遵守R/T的函數(shù)關系,應力集中得到緩和是在R/T=0.6之后,本塑件比較大的圓角取到R8,大多數(shù)的角采用R1、R2。1.7 孔的設計在注射成型的過程中,一般來說孔的極限尺寸,大部分都能用模具的型芯成型,快速流動的融料會直接撞擊到型芯上,這時,當型芯的直徑很小或者很長,就會因為快速流動的融料產(chǎn)生的高壓導致型芯彎曲,這樣一來,為了避免這一缺點,我們就要限制孔的深度和孔的直徑。當選用的

22、ABS作為材料,孔的最小直徑是0.35mm,最大的深度是4d。本次設計和飛邊、齒輪、文字、嵌件等沒有關系,所以不需要考慮。1.8 塑件的表面形狀塑件的各個表面除了要滿足應有的設計需求以外還要盡可能的有利于脫膜,所以,當塑件在設計的時候就要注意到應該盡量減少側(cè)向的凹凸結(jié)構(gòu),從而避免不需要的抽芯機構(gòu)的設計,使模具更容易加工。1.9 塑件的造型設計如下圖1、2、3所示,結(jié)構(gòu)相對簡單,功能多,能有效的解決肥皂盒因排水將地面弄臟的問題。 圖1 肥皂盒正面 圖2 肥皂盒底部 圖3 肥皂盒工程圖2 模具結(jié)構(gòu)形式及注射機的初步確定2.1 塑件的結(jié)構(gòu)分析此塑件的結(jié)構(gòu)不是很復雜,所以其便面的精度也不需要太高,沒有

23、側(cè)抽,所以不用設置側(cè)向分型機構(gòu)。但是該產(chǎn)品對外觀要求很高,所以表面一定不能出現(xiàn)劃痕、氣泡、縮孔、熔痕等缺點。2.2 型腔數(shù)目的確定模具在設計的時候型腔的數(shù)量要根據(jù)實際情況來設計,在確定型腔數(shù)量時主要有以下四個因素需要考慮:1塑件的尺寸精度;2模具制造成本;3注塑成型的生產(chǎn)效益;4模具制造難度。為了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟方面的問題,同時確保塑件的精度,設計模具的時候型腔的數(shù)量要與注射機的各項參數(shù)相符合,一般用到的辦法有:1 依據(jù)經(jīng)濟性來考慮型腔數(shù)目;2 依據(jù)注射機的額定鎖模來考慮型腔數(shù)目;3 依據(jù)注射機的注射量來考慮型腔數(shù)目;4 依據(jù)制品的精度來考慮型腔數(shù)目。通常情況下,一模一腔設計的模具,一般用

24、在中大型的制件以及對精度要求特別高的小型制件,而相對于形狀不復雜,對精度的需求又不嚴格的小型制件,而且大量生產(chǎn)時,就可以采用一模多腔的設計結(jié)構(gòu),大大的提高了生產(chǎn)率,發(fā)揮了多腔模的優(yōu)點。綜上所述,此肥皂盒上蓋,對精度的要求不是很嚴格,產(chǎn)量一般,考慮到模具和制品的成本,因此初步擬定一模兩腔的結(jié)構(gòu)。肥皂盒就是普通的家庭用品,精度的要求比較低,而且肥皂盒在市場上的需求量不算太少,還要注意到它的經(jīng)濟性,因此型腔的數(shù)目用一模多腔,對于本次設計采用的是一模兩腔的結(jié)構(gòu)。2.3 分型面的確定根據(jù)分型面的選擇原則:1 便于塑件脫模;2 開模時盡量使塑件留在動模;3易于排氣和模具的加工方便;4外觀不遭到損壞;5滿足

25、模具的鎖緊要求。根據(jù)以上幾點,結(jié)合肥皂盒上蓋的形狀,采用塑件的最大投影面的曲面作為分型面。見圖4。 圖4 分型面2.4 注射機的確定2.4.1 注塑成型工藝簡介所謂注塑成型工藝主要是對塑料的可擠壓性和可模塑性的綜合利用,是系統(tǒng)的將兩種性能結(jié)合起來通過相應的模具完成制品的成型過程。主要的工藝過程如下:先是通過注塑機的相關加熱裝置將機筒中的塑材加熱到相應的溫度,使之成為熔融態(tài)粘流體并通過螺桿提供的高壓壓入合模后的模具中;在是在一定的壓力和溫度下進行相應的保壓和冷卻,是熔融態(tài)流體塑料被模具塑造為相應的制品;最后是開模取料,取出模腔中的制件則可完成一輪的注塑成型過程。整個過程的成型壓力和時間都有著特定

26、的要求,上述三個階段的成型壓力和時間的關系如下圖5所示: 圖5 注塑成型壓力時間曲線以上是整個注塑過程系統(tǒng)的概括,具體說來要著重注意以下幾個步驟:(1 相關物料的準備步驟在進行注塑成型之前,要對制品的材料進行系統(tǒng)而深入的分析,把握制件材料的相關要求,注意制件的外觀幾何要求和顆粒狀況,另外還要對可能出現(xiàn)的雜質(zhì)進行相關的檢驗,在整個制件材料方面提供相應的保證。此外,要綜合考慮制件材料的熱穩(wěn)定性和收縮率等物化性能,使選用的塑料能更好的契合整個生產(chǎn)的過程。在物料的準備過程中,還要注意含水量的適宜度,可以進行一定程度的干燥,保證加工過程不會因為這些情況出現(xiàn)問題。加工中如果有嵌件的情況,還要綜合考慮嵌件的

27、相關物化系數(shù)以避免應力影響整個制件過程。(2 塑件的注塑成型步驟在經(jīng)過相關的物料準備后,熔融態(tài)的粘流體經(jīng)過螺桿提供的高壓注射進相應的模腔中,此為注射過程,另外還有保壓冷卻過程和倒流過程,整個過程保證了制件能經(jīng)由模具塑造成相應的幾何形體,達到一定的生產(chǎn)要求。如上圖所示的壓力時間關系,整個注塑成型步驟要保證好相應的壓力和保壓時間,圖中T的指代是螺桿提供高壓注入熔融流體的時間,而T1則是指代熔融流體充滿整個模具的時間,此時熔融體的壓力達到最大的P值;此后則是保壓時間,通過螺桿提供的持續(xù)壓力,熔融體持續(xù)進入模具中,以保證冷卻收縮產(chǎn)生的空隙得以補充。這個過程中,因為塑料的流動性和溫度保壓的相應條件,為大

28、分子的形成提供了相應的條件,這個過程即是注塑成型中分子定向的形成過程。注塑階段的最后過程是熔體的倒流過程,這個過程中,由于模腔中壓力的改變,熔融體會產(chǎn)生一定的倒流,整個過程會在壓力達到相對穩(wěn)定后結(jié)束,結(jié)束時,倒流體會退到澆口處,這其中壓力和溫度是整個過程能順利實現(xiàn)的決定性因素。(3 取件和后續(xù)處理步驟在開模取件得到相應的制品后,由于整個成型過程存在一定的溫度和壓力變動,可能出現(xiàn)一定情況的塑化不勻的情況,這就使得在取件后要對制件進行一定的后續(xù)處理,排除結(jié)晶和應力的影響,使制件更加符合相關的要求。由于制件取出后還可能存在一些問題,所以我們要對制件進行后續(xù)的處理,主要有退火和調(diào)濕兩種方法:退火時對溫

29、度的控制有比較嚴格的要求,通常高于使用溫度1020度并且低于變形溫度1020度,退火這一處理方式有效的改善了制件的物理性能;有一些制件取出后含有我們所不需要的水分,這時我們就要用到調(diào)濕這道處理工序,調(diào)濕能有效的解決吸濕性強而且又容易氧化的塑料所帶來的問題,這個過程一般要持續(xù)29個小時。2.4.2 注塑成型工藝條件(1 溫度溫度在注射成型過程中是非常重要的,每一部分的溫度都是不同的,一般情況下直通式的噴嘴會出現(xiàn)“流涎現(xiàn)象”,為了防止這一現(xiàn)象的產(chǎn)生,通常噴嘴溫度要低于料筒的溫度。注射的過程中控制模具的溫度也是非常重要的,冷卻系統(tǒng)控制著模具的溫度,注射時模具的溫度直接關系到制品,如果沒有控制好直接會

30、影響到制品的形狀、尺寸精度等,一般情況下模具的溫度控制在制件的熱變形溫度以下。上述ABS材料與溫度關系如表2。表2 溫度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)料筒溫度/噴嘴溫度/模具溫度/熱變形溫度/后段中段前段 1.82MPA 0.45MPA 150210 170230 190250 240250 575 6596 (2 壓力除了溫度以外注射成型過程中壓力的控制也是非常重要的,注射過程中所需要的壓力主要可以分為三種,第一個就是注射壓力,料筒中熔融的物料,通過螺桿提供的持續(xù)壓力把物料通過噴嘴注射到模具的型腔中,并且提供了足夠的壓力來充滿模具的型腔并且壓實融料。第二個是保壓力,保壓力的大小由制件的幾何參數(shù)有關系,主要還是由

31、靜水壓力決定。保壓力的大小也要合理應用,如果保壓力過大的話,制件的邊緣就會出現(xiàn)不必要的飛邊,一般情況下保壓力稍微低于注射壓力就可以滿足。第三個就是背壓力,背壓力的產(chǎn)生可以有效的排除熔融物料中不需要的氣體,并且塑化時由于摩擦作用,會產(chǎn)生熱量,這樣塑化的效果會更好,通常情況下背壓的值應該控制在3.427.5MPa。(3 時間時間的長短會直接關系到生產(chǎn)率,一個成型周期越短生產(chǎn)率就越高。一個成型周期可分為多個階段,包括注射時間,保壓時間,冷卻時間,和設備工作時所需要的時間,每一個階段的時間都要合理的安排,時間的安排和制件幾何參數(shù)有直接關系,在注射的過程中注射時間和冷卻時間是最為重要。制件的壁厚與注射的

32、成型周期的經(jīng)驗數(shù)據(jù)如表3。由此表來確定成型周期。表3 成型周期與壁厚關系制件壁厚 /mm 成型周期 / s 制件壁厚 / mm 成型周期 / s0.5 10 2.5 351.0 15 3.0 451.5 22 3.5 652.0 28 4.0 85通過上述的有關的參數(shù),大體的可以擬定成型工藝的參數(shù)。由于每個值都會有所區(qū)別,當然在實際應用中的數(shù)值要去具體分析,和經(jīng)驗數(shù)據(jù)是有差異的,故由上述兩方面的原因,初步確定了如表4所示的工藝參數(shù)。表4 制品成型工藝參數(shù)初步確定特性內(nèi)容特性內(nèi)容注塑機類型螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速(r/min 48噴嘴形式直通式模具溫度50噴嘴溫度(230 后段溫度(150210 中段溫度

33、(170230 前段溫度(190250續(xù)表4 特性內(nèi)容特性內(nèi)容注射壓力MPa 90 保壓力MPa 80注射時間s 1.6 保壓時間 s 5冷卻時間s 9.3 其他時間s 4成型周期s 20 成型收縮(% 0.6干燥溫度( 6080 干燥時間(13后處理溫度70,保溫時間2小時。2.4.3 注塑機的選擇注射成型過程中注塑機是必不可少的重要設備,注射機生產(chǎn)塑料的產(chǎn)量占總塑料產(chǎn)量的三分之一,當然了,塑料制品需求量大,對注塑機的需求自然也要升高,注塑機的產(chǎn)量占塑料行業(yè)機械設備的一半,由此看來注塑機在塑料行業(yè)中的重要性。根據(jù)不同的需求,注塑機的型號和種類也可以分為很多種,按照不同的分類方法可以把注塑機分

34、為很多種,通常常用的方法有:1按設備外形特征分類:臥式,立式,直角式,多工位注塑機;2按加工能力分類:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑機。除了以上兩種分類方式還有通常很少見的,按用途和合模裝置的特征分類。2.4.4 注塑機基本參數(shù)制件的各項參數(shù)要達到最理想就要合理的選擇注塑機,選擇注塑機就是要選擇注塑機的各項參數(shù),公稱注射量,注射壓力,注射速度,塑化能力,鎖模力,合模裝置的基本尺寸,開合模速度,空循環(huán)時間等是注塑機的主要參數(shù).以上參數(shù)是設計,制造,購買和使用注塑機的重要依據(jù).(1 公稱注塑量在沒有加料的情況下,對其進行注塑,此時注射時螺桿或者是柱塞注射所達到的最大行程時,把這時注射裝置擁有

35、的注射量稱作公稱注射量,這也從側(cè)面間接的反映出來了注塑機一般擁有的注塑加工能力。(2 注射壓力一般在注塑時,澆口道和型腔一般會對熔料產(chǎn)生一定的阻力,為了克服這種情況,我們一般會使螺桿對熔料給予相當大的壓力從而來保證熔料的正常流通,我們把這時的壓力就叫作注塑壓力。(3 注射速率為了保證融料快速的填滿模具型腔中,我們不僅需要給予它達到要求的注塑壓力,而且同時要保證它的流動速度達到一定的要求值,而我們在設計生產(chǎn)中一般會用一個參數(shù)來進行描述,我們通常把這個參數(shù)叫做注塑速率或者是注射速度。常用的注射速率如表5所示。表5 注射量與注射時間的關系注射量/cm 3125 250 500 1000 2000 4

36、000 6000 10000 注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000 注射時間/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5(4 塑化能力 我們一般衡量注塑機在一定單位時間內(nèi)所能融化的材料的量的能力叫做塑化能力。在生產(chǎn)應用中,注塑機的塑化能力應該與其整個生產(chǎn)成型的周期具有一致協(xié)調(diào)性,如果注塑機的塑化能力比較強,但是其空循環(huán)的時間也比較長,那么顯然不足以發(fā)揮出塑化裝置的優(yōu)勢與能力,反之生產(chǎn)的成型周期那么將會邊長。 (5 鎖模力 一般我們把注塑機在閉合狀態(tài)時合模機構(gòu)施加在模具上的最大壓力稱作為鎖模力,在這時模具不能被塑料頂開。(6

37、 合模裝置的基本尺寸 在生產(chǎn)應用中我們一般把如下幾個稱作為合模裝置的基本尺寸,即模板的尺寸、模板間最大的開距和拉桿空間以及動模板的行程還有模具最大厚度和最小厚度等等,這些尺寸與參數(shù)從而確定了加工時模具應具有的尺寸范圍。 (7 開合模速度 在加工中為了保證模具在閉合狀態(tài)時擁有良好的平穩(wěn)性同時保證開模以及推出制件不損壞制件,我們需要使得模板在運動過程中需要有合理的速度,即要求模具在合模的時候速度從快到慢,而模具在開模時速度由慢轉(zhuǎn)到快然后在到停止。(8 空循環(huán)時間 我們一般把注塑機在不施加任何操作(即塑化與注塑保壓以及冷卻以及取出制件,這種情況下注塑機循環(huán)一次的時間稱為空循環(huán)時間。a.由公稱注射量選

38、定注射機根據(jù)注射量來決定注射機的型號.由PRO/E 建模分析可以知道(材料密度取=1.02kg .dm-3;總質(zhì)量 M=V (2 總體積 V=24.4³2=48.8cm3; 由公式(2可見總質(zhì)量 M=1.02³48.8=49.8g ;流道凝料 V=0.5V (3 流道凝料的體積(質(zhì)量還不確定,可以依據(jù)手冊取0.5V(0.5M來估算,當塑件越大時比例可以取的越小。實際注射量為 V 實=24.4³1.5³2=73.2 cm3;實際注射質(zhì)量 M 實=1.5M (4 實際注射質(zhì)量為 M 實=1.5M=49.8³1.5=74.7g ; 依據(jù)實際注射量應小

39、于0.8倍公稱注射量原則, 即:0.8V 公 V 實 (5 V 公= V 實/0.8 (6=73.2÷0.8=91.5 cm3;b.由鎖模力選定注射機F鎖 A分²P型(7由公式(7可見鎖模力 F鎖=593.6(KN式中F鎖注射機的鎖模力(N; A分塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和;P型型腔壓力,取P型=35MPa。綜合以上兩個方面計算,先暫且采用注塑機如表6,查詢國產(chǎn)注塑機的主要的參數(shù)表選擇SX-ZY-125,其詳細的主要技術參數(shù)見表6。表6 國產(chǎn)注射機SX-ZY-125技術參數(shù)表特性內(nèi)容特性內(nèi)容結(jié)構(gòu)類型臥式拉桿內(nèi)間距(mm 260360 標準注射容積(cm3125

40、模板最大行程(mm 300螺桿(柱塞直徑(mm 42 最大模具厚度(mm 300 注射壓力(MPa 150 最小模具厚度(mm 200螺桿轉(zhuǎn)速(r/min 10140 鎖模形式(mm 液壓鎖模力(KN 900 模具定位孔直徑(mm 100噴嘴孔直徑 4 噴嘴球半徑(mm 123 成型零部件的設計生產(chǎn)過程中,制件的尺寸、形狀等是由成型零部件直接決定的,不同模具的型腔是由不同的成型零部件構(gòu)成的,一般情況下零部件可分為凸凹模、型芯、鑲件等。熔融的物料通過流到直接注射到由各個零部件組成的模具型腔中,從而得制件。3.1 影響工件尺寸因素3.1.1 塑件的公差塑件的公差按規(guī)定取單項極限制,制品的外輪廓尺寸

41、公差取負值“ -”制品的內(nèi)腔尺寸取正值“ +”。而制品孔中心距尺寸公差按對稱分布原則計算,取“±”。3.1.2 模具制造公差模具制造公差可取塑件公差的1/3:1/6。并且按成型加工過程中的增減趨向取“ + ”“-”符號。3.1.3 模具在分型面上的合膜間隙因為注射壓力和模具分形面的因素,會導致動定模注射時產(chǎn)生一定的間隙。3.2 各零件的計算一般情況影響零件及塑件公差的主要因素是模具的制造公差z ,塑件的收縮率S和模具磨損量c 這三項。塑件的尺寸公差取 MT5,則:制造公差z =1/3 ;磨損量取z = 1/3;塑件 ABS的收縮率 S=0.5%。3.2.1 型腔工作尺寸的計算制件的形

42、狀、尺寸由型腔決定,型腔由凸凹模組成,凹模是用來負責成型制件的外表面的,它的尺寸屬于包容尺寸,模具使用的時間長了就會使包容尺寸慢慢的變大。所以為了后面的修模等因素,包容尺寸選擇下限尺寸,公差選擇上偏差。零件圖如圖6、7和8所示: 圖6 凹模主視圖 圖7 凹模俯視圖 圖8 凹模左視圖凹模的徑向尺寸計算公式如下:a 型腔徑向尺寸L 1 =(1 + 0.0055 ³ 120.58-0.6³1.16+0.19 =120.55+0.19L 2 =(1 + 0.0055 ³85.52-0.6 ³ 1.04 +0.17 =85.37+0.17L3 =(1 + 0.00

43、55 ³4.14-0.6 ³ 0.28 +0.05 =4+0.17b 型腔深度尺寸塑件外形公稱尺寸為H(取修正系數(shù)為x,可由制品的精度尺寸改變,通常在 0.50.8之間,在這里取 0.6 (以下相同塑件的尺寸公差為模具的制造公差為z ,取塑件相對尺寸公差的 1/31/6,在這里取z =/6(以下相同H 1= (1 + sH -x (10由公式(10可知H 1= (1 + sH -x =(1 + 0.0055 ³ 10.36- 0.6 ³ 0.72 0+0.12 =9.980+0.12H 2= (1 + sH -x (11由公式(11可知H 2= (1 +

44、 sH -x =(1 + 0.0055 ³2.14-0.6 ³ 0.28 0+0.05=1.980+0.053.2.2 型芯的工作尺寸的計算制件的內(nèi)表面成型是由型芯和凸模來完成的,它屬于被包容尺寸,模具使用的時間長了就會導致被包容尺寸慢慢的變小,所以為了后面的修模等因素,被包容尺寸選擇上限尺寸,公差選擇下偏差。它的型芯結(jié)構(gòu)和尺寸見圖9和10: 圖9 型芯正視圖型芯工作尺寸長度計算L 1 =(1 + 0.0055 ³ 115.42+0.6³1.16 -0.190=116.75-0.190L 2 =(1 + 0.0055 ³ 80.48+0.6&#

45、179;1.04 -0.170=81.55-0.17L 3 =(1 + 0.0055 ³ 14.80+0.6³0.4 -0.070=15.12-0.070型芯高度尺寸計算H 1 =(1 + 0.0055 ³ 7.64+0.6³0.72 -0.120=8.11-0.120H 2 =(1 + 0.0055 ³ 1.68+0.6³0.64 -0.110=2.07-0.110 圖10 型芯俯視圖3.3模仁材料的選用目前,一般情況下制造模具時,所選用的模架都已經(jīng)達到了標準化,加工模具的時候可以直接購買標準的模架。下一步就是模具型芯以及型腔材料的

46、選擇,具體的還要根據(jù)制件的性能去選擇,材料的選擇也很關鍵,如果材料性能差,就會直接關系到制件好壞,造成不必要的損失。材料性能太好的話就是大材小用,造成浪費。制造注塑模的時候選擇模具鋼是非常重要的,本次選用的材料是ABS,可以主要從三個方面去選材:第一就是模具鋼的硬度,在注塑過程中注塑機會給模具施加非常大的壓力,為了使模具保持不變形,硬度一定要達到要求;第二是韌性,在合模的過程中模具會受到?jīng)_擊載荷,就有可能使模具出現(xiàn)裂紋或損壞等問題,所以韌性也要達到要求;第三是耐磨性,一般情況下,一副模具要多次使用,為了提高模具的利用率,耐磨性也要達標。除了上述問題材料的選擇還要考慮工藝性能,加工時的溫度范圍要

47、大,冷熱加工工藝性好,并且還要考慮到淬透性和淬硬性等性能。還有就是從經(jīng)濟的角度考慮,選擇材料要合理,免去不必要的損失。查詢手冊可以得出凹模的材料是45號鋼,型芯的材料是T8A。45號鋼是炭素結(jié)構(gòu)鋼,經(jīng)調(diào)質(zhì)后有較好的綜合力學性能,可進行表面淬火以提高硬度,用于形狀簡單、要求不高的型腔。硬度:調(diào)質(zhì)HB216260,淬火HRC4348;T8A是碳素工具鋼,淬火回火后有較高硬度和耐磨性,用于尺寸小、形狀簡單的型芯。硬度:退火,187HB,壓痕直徑4.40mm;淬火,62HRC。3.4模架的選用注塑模的模架按照國家標準的選擇有兩個,一個是GB/T125561990塑料注射模中小型模架及其技術條件另一個是

48、GB/T125551990塑料注射模大型模架。前者適用于模板尺寸為B³L560mm³900mm;后者的模板尺寸B³L為(630mm³630mm(1250mm³2000mm。該設計采用前者標準。3.4.1 凸、凹模尺寸的確定在實際生產(chǎn)過程中,為了保證制件的各項參數(shù)和制件的性能,在設計模具的時候就要對凸凹模的物理及幾何參數(shù)進行分析。首先,凹模的壁厚的確定,一般情況下為了滿足剛度的要求,凹模的壁厚理論值達到10mm就可以,但是模具在設計的時候還要考慮到模具的其他部分對剛度和強度的影響,包括水路、螺釘孔、導柱導套等,因此在實際應用中壁厚的取值要比理論值

49、要大的多。這次設計,型芯到模具單邊的寬度取值為40mm。所以凸、凹模尺寸為355³200 mm。3.4.2 模具尺寸的確定通常情況下選用的各個板厚都是標準的,因此模具板厚的確定直接去選擇合適的就可以了,有兩個尺寸的選擇要特別注意:(1型芯和凹模底板厚度在注射過程中,合模以后注射機會賦予模具相當大的壓力包括鎖模力和注塑壓力,因為型芯在動模一側(cè),所有的力只能由模具本身承擔,如果型芯的壁厚達不到要求的話,在注射的過程中就可能導致模具變形或損壞,造成不必要的損失。所以型芯的厚度取40mm,凸模固定板的厚度取20mm。而凹模相對來說是直接固定在注塑機上的,一部分壓力可以由注塑機來承擔,因此凹模

50、底板的厚度取值為40mm(2推板推出距離一般情況下制件的取出需要模具設計有頂出機構(gòu)才能完成,本次設計的塑件的高的值大概是12mm,也就是說會有大約12mm會附在型芯上,因此要想使制件順利的與型芯分開,推板的推出距離的值應該是12mm。當方鐵的高度過小的時候,推出的行程達不到要求導致不能順利的頂出,因此要想設計合理要滿足以下的關系:H-h1-h2-h3-h>0C板高度為H;擋銷高度為h1;推板厚度為h2;推桿固定板厚度為h3;推出距離為h。上述的各部分都完成后,確定模具總厚度為203mm,凹模板厚度為40mm,凸模板厚度為30 mm,模腳厚度為63mm。4 澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)是模具結(jié)構(gòu)

51、中重要的組成部分之一,在設計過程中尤為重要,澆注系統(tǒng)可以直接關系到制件的成型情況,它負責把注射機中的熔融態(tài)物料,壓力,和溫度傳遞到模具的型腔中,它的設計排布直接關系到模具加工的難易程度,和制件成型的復雜程度。4.1 主流道在實際應用中我們把主流道設計成錐形,方便熔融的物料在流道中順利的通過并且在開模的時候便于流道內(nèi)的物料取出。注射機中所提供的熔融態(tài)物料通過主流道直接注射到型腔中或者通過主流道注入分流道中,一般情況下主流道設計在模具的正中心物料的入口位置。當然,主流道的尺寸也是有要求的,它關系到物料從入口流入后的流動速率和填滿型腔所需要的時間。在設計的時候一般采用可替換的澆口套,已解決其與高溫物

52、料和噴嘴頻繁接觸的問題。主要參數(shù):錐角 =3°內(nèi)表面粗糙度Ra=0.4m;小端直徑D=d+(0.51mm;半徑R2=R1+(12mm ;材料為45號剛;在設計的時候一般采用可替換的澆口套,已解決其與高溫物料和噴嘴頻繁接觸的問題。為了增加模具的使用壽命和降低修模成本,澆口套的選擇優(yōu)質(zhì)鋼材并且對其進行專門的加工和熱處理。R2=14mm; R1=12mm; D=4.5mm; d=4mm;=30澆口套如圖11所示: 圖11 澆口套為了減小壓力的損失,設計分流道的時候要盡可能的縮短,這樣熱量的損失也大大減小了,當然了,分流道的長短是對模具的型腔進行綜合的分析的前提下去設計的。通常情況下分流道的

53、位置設計在分型面上,用來把主流道的熔融物料導入澆口。一般情況下的分流道截面尺寸參數(shù)見表7。表7 流道斷面尺寸推薦值塑料名稱分流道斷面直徑mm 塑料名稱分流道斷面直徑 mmABS,AS聚乙烯尼龍類聚甲醛丙烯酸抗沖擊丙烯酸醋酸纖維素聚丙烯異質(zhì)同晶體4.89.51.69.51.69.53.510810812.5510510810聚苯乙烯軟聚氯乙烯硬聚氯乙烯聚氨酯熱塑性聚酯聚苯醚聚砜離子聚合物聚苯硫醚3.5103.5106.5166.58.03.58.06.5106.5102.4106.513注塑模設計的時候分流道不但要考慮其長度,分流道的橫截面的形狀也是很重要的一個參數(shù),通常情況下熱流道的效率我們用截面積和周長的比值來衡量。根據(jù)具體模具的設計,分流道截面的形狀也各有不同,一般情況下,常用的是圓形和正方形,因為這兩種的形狀的效率最高。開模的時候要考慮分流道的凝料脫膜,正方形截面不利于脫膜,所以我們在這里選用圓形截面作為分流道,直徑選用8mm。如圖12所示: 圖12 分流道尺寸為了使制件更好的成型,通常會