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文檔簡介

1、目:塑料瓶蓋的注塑模設(shè)計專業(yè) 名稱:機械設(shè)計及其自動化學(xué)生姓名:指導(dǎo)教師姓名:指導(dǎo)教師職稱:院 系(點):日期:2012年 3月 28日畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書、題 目、專業(yè)名稱:四、學(xué)生姓名:五、指導(dǎo)老師: 六、設(shè)計開始時間: 七、設(shè)計完成時間: 八、院(站)簽名:2012年 月 日摘要本文主要介紹了塑料瓶蓋零件的成型工藝及模具設(shè)計。通過對塑件工藝的正確分 析,設(shè)計了一副一模二腔的塑料模具。詳細地敘述了模具成型零件結(jié)構(gòu)的設(shè)計包括分析 和闡述了塑料蓋塑件的壁厚選擇及工藝特點; 針對塑件的工藝特點進行模具的設(shè)計包括 模具型腔數(shù)目的確定,注塑機的選擇,模具分型面、冷卻系統(tǒng)、澆注系統(tǒng)、推出機構(gòu)與 澆注系統(tǒng)以及

2、其它結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程,并對試模與產(chǎn)品缺陷作了介紹。同時詳細地說明了 模具的設(shè)計原則,尺寸公差的設(shè)計要求。此外,本文還詳細介紹了整個模具的工作原理 和工作過程。關(guān)鍵詞:塑料蓋,塑料模具,成型工藝,模具設(shè)計。AbstractShap ing craft and mold desig n of the plastic part of the bottle lid after this text has bee n mainly introduced. Through to mould pieces of correct analysis of craft , design one first moul

3、d 2 of plastic moulds. Narrate mould shap ing part desig n of structure in clud ing an alyz ing and expla ining plastics build wall thick choose and craft characteristic to mould piece in detail; Carry on desig n of mould in clude mould of determ in ati on of figure to craft characteristic to mould

4、piece, choice of pers on who mould plastics, mould the pers on who divide into , cooli ng system , pour system , in troduce orga ni zati on and pour system and other desig n process of structure, and has done the in troduct ion in trying the mould and products defect . Having explained the design pr

5、inciple of the mould in detail at the same time, the designing requireme nt of the dime nsional tolera nee. In additi on, this text has also in troduced operati on prin ciple of the whole mould and work ing course in detail .Keywords: The plastics are covered,Plastic mould,Shap ing craft,Mold desig

6、n.1塑料制件的設(shè)計21.1塑件材料的性能2塑料材料的使用性能2塑件材料的加工特性 2塑件材料的力學(xué)、電氣性能 2塑件材料的化學(xué)性能 3塑件材料的成形條件 3塑件材料的物理性能、熱性能41.2塑件的體積與重量 41.3塑件工藝分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計 5塑件成形方法5塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 5注塑成形塑件工藝機構(gòu)設(shè)計52總體設(shè)計方案的確定72.1分型面的選擇72.2排氣方式的確定72.3型腔數(shù)目和排列方式的確定 82.4注塑機的選擇83成型零件設(shè)計93.1成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 9凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計9型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計 93.2成型零件的工作尺寸計算9凹模的徑向尺寸計算 9凸模的有關(guān)尺寸計算113.3型腔壁

7、厚度和底板厚度的計算 12凹模型腔側(cè)壁厚度計算 12凹模型腔底板厚度計算134澆注系統(tǒng)得到設(shè)計及計算 144.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則144.2流道設(shè)計14421主流道結(jié)構(gòu)的設(shè)計 14422分流道設(shè)計14423分流道的分布設(shè)計 154.3澆口設(shè)計15澆口的斷面設(shè)計15澆口的形成 154.4流動比校核155導(dǎo)向與定位機構(gòu)的設(shè)計 175.1導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計17導(dǎo)向機構(gòu)的作用與形成 175.1.2 導(dǎo)柱設(shè)計(GB/T4169.5-1984) 175.1.3 導(dǎo)套設(shè)計(GB/T4169.2-1984)175.2定位機構(gòu)設(shè)計186脫模機構(gòu)設(shè)計196.1脫模機構(gòu)的結(jié)構(gòu)196.2脫模力計算196.3推出機構(gòu)形式的

8、確定206.4推出零件尺寸的確定 21確定推桿的直徑 217溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計 227.1求塑件在固化時每小時釋放的熱量Q227.2冷卻系統(tǒng)的設(shè)計228標(biāo)準(zhǔn)模架的選用239注射機參數(shù)校核249.1最大注塑量校核249.2鎖定力校核249.3模具與注塑機安裝部分相關(guān)尺寸校核 24模具閉合高度長寬尺寸要與注塑機模板尺寸的拉桿間距相適應(yīng) 24模具閉合高度校核259.4開模行程校核2510模具裝配與試模2610.1 試模26粘著模腔 26粘著模芯 26粘著主流道 26成型缺陷2610.2模具的裝配28結(jié)論29.參考文獻30致謝31.引言目前,塑料工業(yè)已形成設(shè)計、生產(chǎn)、檢測、標(biāo)準(zhǔn)以及教學(xué)等一套完整的工業(yè)體

9、系。 就其制品而言,如木材般輕盈、鋼鐵般堅強、石頭般堅硬、青銅般耐磨、玻璃般透明、 鮮花般艷麗,絕熱與彈性類似橡膠,這些早已人人皆知,被廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域之中。 換言之,從航天火箭到人們的日常生活用品,無所不有。由此可見,塑料工業(yè)在國民經(jīng) 濟中占有越來越重要的地位,因此,國內(nèi)外專家極為關(guān)注。塑料工業(yè)的發(fā)展具有得天獨厚的條件,其原料來源及其豐富,經(jīng)模具可隨意加工出 形狀各異、機械性能和化學(xué)性能不同的各類制品。模具工業(yè)的發(fā)展與否,將直接影響著各行各業(yè)的發(fā)展。在塑料成型加工,模具是至 關(guān)重要的。多年來,模具的材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造、耐用性等,一直是科研攻關(guān)的對象。如果對模具進行設(shè)計和研究,因變量較多,

10、往往比較復(fù)雜而又費時間,所需的費用 也非常昂貴。因此,通常在很大程度上依靠經(jīng)驗和實際應(yīng)用的效果來完成模具的設(shè)計和 制造工作。塑料模具的設(shè)計與制造技術(shù)的發(fā)展與塑料工業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)。由于塑料的制造是一項綜合性技術(shù),圍繞塑件成型生產(chǎn)將用到有關(guān)成型生產(chǎn)的完整系統(tǒng)。它大致可包括產(chǎn) 品設(shè)計、塑料的選擇、塑件的成型、模具設(shè)計與制造四個主要環(huán)節(jié),在上述四個環(huán)節(jié)中, 模具設(shè)計與制造是實現(xiàn)最終目標(biāo)一塑件使用的重要手段之一。隨著科學(xué)技術(shù)的進步與國民經(jīng)濟發(fā)展對塑件的廣泛需求,塑料模具成型技術(shù)正向高精度,高效率與長壽的方向邁進。由于它是一項綜合性技術(shù),所以它的發(fā)展必然涉及許 多領(lǐng)域的共同配合。塑料在充模過程中的各種流

11、變行為的研究不斷深入:有關(guān)擠出成型的流變理論和數(shù)學(xué)模型已經(jīng)基本上建立,并且已在生產(chǎn)實際中得到廣泛的應(yīng)用;有關(guān)注塑成型的流變理 論尚在進行能夠探討;注塑成型的塑料熔體在一維和二維簡單模腔中充模流動理論和數(shù) 學(xué)模型已經(jīng)有所解決。對于一些新型塑料和一些具有特殊要求的塑件,舊的成型方法已不在使用。因此, 今年來出現(xiàn)了許多新型的塑料成型方法,如無流道凝料的注塑成型。熱固性塑料注塑成 型、低發(fā)泡注射成型、排氣注射成型等。塑件的精密化、微型化和超大型化、超大型注射機是用于成型超大型塑件。模具塑件生產(chǎn)的重要工藝裝備之一,模具以及特定的形狀通過一定方式使原料成 型。不同的塑料成型方法使用著不同模塑工藝和原理及結(jié)

12、構(gòu)特點不相同的塑料模具。塑 件質(zhì)量的優(yōu)劣及生產(chǎn)效率的高低,模具因素占80%。一副質(zhì)量好的注塑??梢猿尚蜕习?萬次,壓縮模大約可以生產(chǎn) 25萬件,這些都同塑件設(shè)計和制造以很大的關(guān)系。在現(xiàn)代 塑件生產(chǎn)中,合理的模塑工藝、高效的模塑設(shè)備、先進的塑料模具和制造技術(shù)是必不可 少的重要因素,尤其是塑料模具對實現(xiàn)塑料加工工藝要求、塑件的使用要求和造型設(shè)計 起著重要的作用。高效的全自動的設(shè)備也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具才可能發(fā)揮其效 能,產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具制造和更新為前提。隨著國民經(jīng)濟領(lǐng)域的各個部門對 塑件的品種和產(chǎn)量要求量愈來愈大、產(chǎn)品更新?lián)Q代周期愈來愈短、用戶對塑件的質(zhì)量要 求愈來愈高,因而對模具

13、設(shè)計與制造的周期和質(zhì)量提出了更高的要求,促使塑料模具社 會制造技術(shù)不斷向前發(fā)展,從而也推動了塑料工業(yè)生產(chǎn)高速發(fā)展,可以說,模具設(shè)計與 制造水平標(biāo)志著一個國家工業(yè)發(fā)展的程度。采用先進的成型技術(shù),一些先進的注射成型技術(shù)可有效地縮短成型周期,提高生產(chǎn) 效率并降低生產(chǎn)成本。如氣體輔助注射成型技術(shù),超薄壁成型技術(shù),熱流通成型技術(shù), 多模腔成型技術(shù)等。隨著科學(xué)技術(shù)的進步與國民經(jīng)濟發(fā)展對塑件的廣泛需求,塑料模具成型技術(shù)正在向高精度、高效率與長壽的方向邁進。在市場經(jīng)濟的大潮中,企業(yè)之間的競爭主要是交貨期,質(zhì)量,成本和服務(wù),即所謂的 TQCS(時間,質(zhì)量,成本和服務(wù))之間的競爭。并行工程思想改變了傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理

14、模 式,經(jīng)過精心組織,能夠有效地縮短交貨期,降低生產(chǎn)成本,改善產(chǎn)品質(zhì)量。因此,一 經(jīng)提出即成為眾多企業(yè)革新的主要內(nèi)容,也已成為許多企業(yè)贏得競爭的法寶。相信在今 后模具開發(fā)的實施中,它會不斷成熟和完善。1塑料制件的設(shè)計塑料的品種繁多,按其加工性能不同可分為熱塑性塑料和熱固性塑料。熱塑性塑料是指合成樹脂都是線型和支鏈型高聚物,在特定溫度范圍能反復(fù)加熱和冷卻硬化的塑料。熱固性塑料的合成樹脂加熱前是線型結(jié)構(gòu),加熱初期具有可熔性和可塑性,可加熱 到一定溫度后,分子呈現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)并硬化定性,不再可熔和可塑。塑料的設(shè)計原則是在保證使用性能、物理性能、力學(xué)性能、耐熱性能和耐腐蝕性能 的前提下,盡量選用價格低廉和

15、成型性能較好的塑料。同時還應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡單、壁厚均 勻、成型方便。在設(shè)計塑件時,還應(yīng)該考慮其模具的總體結(jié)構(gòu),使其模具易于加工制造, 模具的抽芯結(jié)構(gòu)和推出結(jié)構(gòu)簡單。塑件形狀有利于模具分型、排氣、補縮和冷卻。此外, 在塑件成型后盡量不再進行機械加工。本塑件是一種塑料蓋,其材料采用的是聚丙烯(PP),生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。1.1塑件材料的性能塑料材料的使用性能聚丙烯樹脂無色透明、有一定光澤的剛性粒料。比水輕,電絕緣性能和化學(xué)腐蝕性 能與聚乙烯相同,但機械強度、硬度較高。使用溫度較高,在1200 r下可長時間使用。具有優(yōu)異的抗疲勞彎曲性能,常溫下可經(jīng) 300萬次的彎折。聚丙烯樹脂的最大缺點是耐老化性能差

16、,所以聚丙烯塑料通常要添加抗氧劑和紫外 線吸收劑。另外,在低溫下,耐沖擊的性能也較差。塑件材料的加工特性(1) 結(jié)晶性塑料,吸濕性小,可能發(fā)生熔體破裂,長期余熱金屬接觸已發(fā)生分解;(2) 流動性極好,溢邊值0.03mm左右;(3) 冷卻速度快,澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)的散熱應(yīng)適度;(4) 成型收縮范圍大,收縮率大,已發(fā)生縮孔、凹痕、變形,取向性強;(5) 注意控制成型溫度,料溫低時取向性明顯,尤其低溫高壓時更明顯,模具溫度低于50r以下塑件無光澤,已產(chǎn)生熔接痕、流痕;90C以上時易發(fā)生翹曲、變形;(6) 塑件應(yīng)壁厚均勻,避免缺口、尖角,以防止應(yīng)力集中。塑件材料的力學(xué)、電氣性能屈服強度Mpa7抗拉強度

17、Mpa37斷裂伸長率%> 200抗彎強度Mpa67彎曲彈性模量Gpa1.45抗壓強度Mpa56沖擊韌度無缺口782KJ/m2有缺口3.5 4.8布氏硬度hbs8.65電阻率Q m> 1014擊穿電阻Kv/mm30介電常數(shù)(106Hz)2.02 2.6耐電弧性s125 185塑件材料的化學(xué)性能日光及氣候影響不含穩(wěn)定劑時表面迅速變色、發(fā)脆、若添加康氧化 劑時會改善其抗大氣老化性能耐酸性60C以下中等濃度的酸類無影響。強酸及高濃度氧 化劑能引起破壞,對水和無機鹽溶液穩(wěn)定耐堿性對堿類穩(wěn)定耐油性對多數(shù)油類穩(wěn)定,能吸收少量的礦物油、植物油耐有機溶劑室溫下不溶于有機溶劑。超過 80C能溶于苯、甲

18、苯 等芳香烴及氯化烴中,于溶劑長期接觸不產(chǎn)生脆性塑件材料的成形條件注塑成型機類型螺桿式密度g/cm30.9 0 0.91計算收縮率%1.0 2.5預(yù)熱溫度C80 100時間h12料筒溫度C后段160180中段180 200前段200220模具溫度C90 100注塑壓MPa80 130成形時間s注塑時間20 90高壓時間05冷卻時間20 90總周期40 190螺桿轉(zhuǎn)速r/mi n28后處理方法紅外線燈或鼓風(fēng)烘箱溫度C140 145時間h4塑件材料的物理性能、熱性能密度g/cm30.9 0 0.91質(zhì)量體積cm3/g1.10 1.11吸水率24h0.01 0.03熔點C170176熔融指數(shù)g/10

19、min230 C維卡針入度C140150熱變形溫度C102115線膨脹系數(shù)10-5C9.8比熱容J/(kg K)1930熱導(dǎo)率W/(m K)0.1261.2塑件的體積與重量計算塑件的質(zhì)量是為了選用注射機及確定型腔數(shù)1)計算塑件的體積:Vi 二二R;h1 =二 502 彳 2 = 5284.16mm3V2 = -曲2 =二 562 彳 仁 2463.0mm32V3 =-只和3 =二 73.4226 = 109960.1mm32V4 = :R2h4 =二 67225 = 88096.63mm37總=y a=109960.1 -88096.63 5284.16-24630-24.680cm32)計算

20、塑件的重量:根據(jù)設(shè)計手冊可查得聚丙烯(PP)的密度為? =0.9 kg /dm', 由于本模具采用一模兩件,故塑件的重量為:W=2TV=2 0.9 24.68 =44.42g1.3塑件工藝分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計若要將聚合物加工成具有一定功能用途的塑料制件,除了要選用合適的塑料材料外 還必須考慮塑料制件的加工工藝性。影響成形件誤差的主要原因是塑料收縮率的波動、 模具使用的磨損、成形制品脫模后的收縮、模具制造及裝配的誤差。為了便于脫模,并防止脫模后刮傷制品表面,要求有一定的脫模斜度,脫模斜度的 大小取決于塑料的收縮率、制品的形狀及厚度。制品上所有的角均采用圓角過渡,既安 全又改善了熔體在型腔的流動

21、性,有利于充型,避免出現(xiàn)熔合線。塑件成形方法熱塑性塑料的成形方法主要有擠塑成形、注塑成形、壓塑成形、澆注成形等。本塑 件采用注塑成形方法。塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析1)結(jié)構(gòu)分析:從零件圖上分析,該零件總體形狀為圓形。因此,模具設(shè)計時相對比較簡單,該零 件屬于一般復(fù)雜程度。2)尺寸精度分析:該零件的所有尺寸都未注公差尺寸,由常用材料塑件公差登記和選用,可選得聚丙 烯PP的未注公差尺寸等級為MT5級,由以上分析可見,該零件的尺寸精度要求不高, 對應(yīng)的模具相關(guān)的零件的尺寸加工可以保證。3)表面質(zhì)量分析:該零件的表面除要求沒有缺陷、毛刺,內(nèi)部不得有導(dǎo)電雜質(zhì)外,沒有特別的表面質(zhì) 量要求,故比較容

22、易實現(xiàn)。綜上分析可以看出,注射時在工藝參數(shù)控制得較好的情況下,零件的成型要求可以 得到保證。注塑成形塑件工藝機構(gòu)設(shè)計在注塑成形塑件設(shè)計過程中不僅應(yīng)該盡量避免凸凹臺而且還要避免側(cè)向抽芯機構(gòu),因為側(cè)向抽芯模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造成本增加。1)脫模斜度塑件在模具注塑成形過程中,塑料從熔融狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)狀態(tài)將會產(chǎn)生一定量的尺 寸收縮,從而使塑件緊緊的包圍在模具型芯或型腔中的凸起部分,為此必須考慮塑件內(nèi) 外壁有足夠的脫模斜度。查塑料模具設(shè)計及制造表得熱塑性塑料PP的脫模斜度為:型腔:25'45 '型芯:20'45 '綜合考慮本塑件的工藝特性,塑件內(nèi)表面和外表面的脫模斜度都選為3

23、0'。2)塑件壁厚塑件的壁厚是最重要的結(jié)構(gòu)要素,是塑件設(shè)計時必須考慮的問題之一。塑件的壁厚 要求盡量分布均勻否則會導(dǎo)致塑件各部分固化收縮不均勻,易在塑件上產(chǎn)生氣孔、裂紋、以及內(nèi)應(yīng)力及變形等缺陷。塑件的壁厚與流程有關(guān),因為各種塑料在其常規(guī)工藝參數(shù)下,流程大小還與塑件壁 厚成正比。壁厚則其流程長,查模具設(shè)計大典表8.5-8,由壁厚與流程關(guān)系式計算相應(yīng)的塑件最小壁厚Smin = (丄0.5) 0.6 = (57 73_48 0.5) 0.6 =1.4 mm100 100式中 Smin最小壁厚(mm)L流程(mm)熱塑性塑料PP的壁厚一般為0.67.6 mm,而從塑件的壁厚來看,最大處是 3m

24、m, 最小處是1mm,塑件的壁厚在材料允許的范圍之內(nèi)且較均勻,有利于零件的成型加工。2總體設(shè)計方案的確定2.1分型面的選擇塑料注塑模分型面的選擇是一個很復(fù)雜的問題,受到許多因素的制約。有些因素還 是相互矛盾的,長是顧此失彼。所以在選擇分型面時應(yīng)抓住主要矛盾,放棄次要因素。 選擇分型面時,通常應(yīng)考慮以下幾項基本原則:1. 保證制品能夠脫模1)在開模時塑件應(yīng)盡可能留于下?;騽幽?nèi)。2)應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯。3)應(yīng)合理安排塑件在型腔中的方位。2. 使型腔深度最淺3. 使分型面的加工容易4. 使側(cè)向型芯盡量短5. 使塑件外形美觀,容易清理6. 有利于排氣7. 盡可能減少飛邊8. 保證制品的尺寸精度要

25、求9. 避免側(cè)向抽芯10. 使制品留在動模圖2-1分型面的選擇根據(jù)零件和形狀結(jié)構(gòu),制品的形狀位置按零件的深度方向要與注塑機的開模具方向 平行,并且低部朝向定模,注塑口在低部,使的制品上表面較光滑,而且注塑點也比較 隱蔽。該塑件為蓋類零件,表面質(zhì)量無特殊要求,塑件外觀和尺寸精度要求都不高。選 擇如圖2-1所示的分型面,脫模過程中塑件冷卻包緊于型芯,留于動模。2.2排氣方式的確定從某種意義講,注射模也是一種置換裝置,即塑料熔體進入模腔,同時置換出模腔 內(nèi)的空氣。塑料熔體會產(chǎn)生微量分解的氣體。這些氣體必須及時排出。在注塑過程中, 需要排出的氣體主要有兩種:一是澆注系統(tǒng)和模腔內(nèi)的氣體,二是熔體分解放出

26、的氣體 和模具受熱放出的氣體,常見的排氣方式有:(1)排氣槽排氣;(2)分型面排氣;(3) 推桿間隙排氣;(4)粉末燒結(jié)合金塊排氣;(5)強制排氣。在該設(shè)計中,由于制品的結(jié) 構(gòu)不是很復(fù)雜,可采分型面、推桿間隙、側(cè)向抽芯間隙等排氣。凹模是用于成形制品外表面的成形零件,它的主要形式有整體式和組合式,在此設(shè) 計中采用的是整體式結(jié)構(gòu)。凸模是用來成形制品內(nèi)表面的成形零件,因為該制品的內(nèi)表 面不是很復(fù)雜,所以采用組合式。即通過過盈配合裝配在動模板上,然后在將凸模與動 模板的組合體固定在動模墊板上。2.3型腔數(shù)目和排列方式的確定 該制品最大高度為24mm,最大長度為73.4mm最大寬度74.3mm,重量約為

27、44.42g, 制品結(jié)構(gòu)相對簡單,對制品的尺寸、外形結(jié)構(gòu)等方面考慮,采用一模二腔,這樣可以使 模具結(jié)構(gòu)相對簡單,制品尺寸精度得以提高,而且可以使制品一次注塑成型。提高一次 注射成型的效率。本塑件在注射時采用一模二件,即模具要二個型腔。綜合考慮澆注系統(tǒng),模具結(jié)構(gòu) 的復(fù)雜程度等因素,將型腔置于模具中心,左右對稱,使得注塑壓力分布均勻。2.4注塑機的選擇計算一次注塑所需的模料體積。該模具為一模二腔,澆注系統(tǒng)體積粗略估計為6cm3, 則一次注塑所需的塑料為:V 二 2V總 6= 24.5 2 6=53.36cm3理論注塑量為:V0 =53.36/0.8 = 66.7cm3XS-ZY-125型塑料注塑成

28、型機,其主要技術(shù)參數(shù)如下理論注塑容量/cm3螺桿直徑/ mm注射壓力/MPa注射行程/mm注射方式螺桿轉(zhuǎn)速/(r/mi n)鎖模力/KN移模行程/mm拉桿內(nèi)間距/mm最大模具厚度/mm最小模具厚度/mm模具定位孔直徑/mm噴嘴球半徑/mm噴嘴孔直徑/mm根據(jù)理論注塑量初步選擇192421500160螺桿式10 140900300260 360300200100SR123成型零件設(shè)計3.1成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計凹模結(jié)構(gòu)有整體式凹模,整體嵌入式凹模,局部鑲拼式凹模,四壁拼合式凹模架, 螺紋環(huán)形。本模具采用一模二件的結(jié)構(gòu)形式,考慮加工的難易程度和材料的價值利用等 因素,凹模擬采用整體凹模式結(jié)

29、構(gòu),其結(jié)構(gòu)形式見附圖。整體式凹模是直接在選購的模架板尚開挖型腔。其優(yōu)點是加工成本低。型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計型芯主要是于凹模相結(jié)合,構(gòu)成模具的型腔,其型芯的結(jié)構(gòu)形式見附圖。3.2成型零件的工作尺寸計算該成型零件工作尺寸計算時均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨 損量來進行計算。在計算成型零件型腔和型芯的尺寸時,塑件和成型零件的尺寸均按單向極限制,如 果塑件的公差時雙向分布的,則應(yīng)按這個要求加以換算。而孔中心矩尺寸則按公差帶對 稱分布的原則進行計算。查表可知聚丙烯材料的成型收縮率為S = 1.0%2.5%,故平均收縮率Scp =(1.0+2.5)%/2= 1.75%,查表取模具制造公差訂八/3。

30、凹模的徑向尺寸計算凹模是成型塑件外形的模具零件,其工作尺寸屬包容尺寸,在使用過程中凹模的磨 損會使包容尺寸逐漸的增大。所以,為了使得模具的磨損留有修模的余地以及裝配的需 要,在設(shè)計模具時,包容尺寸盡量取下限尺寸,尺寸公差取上偏差。凹模的徑向尺寸計算公式:L 二 L 塑 1 k _ 備 J"(式 3- 1)式中L塑一一塑件外形公差尺寸k塑料的平均收縮率模具制造公差,取塑件相應(yīng)尺寸公差的1/31/6:塑件的尺寸公差(負偏差)1.75% -0.86尺寸73.4爲(wèi)L 73.4 1-74.6845 -0.645 0。26= 74.00.26尺寸69.00_0.86L269.01 1.75% -

31、0.86=70.2075-0.645 L026-69.60.260尺寸580.741.75% -0.74二 59.015 -0.55 I0 25 =58.460025尺寸52寫4L4 = 52 11.75% -0.7434-52.91 -0.55 00 25=52.360°25凹模的深度尺寸計算公式:(式 3 2)h = H 塑 1 k _ 23式中H塑塑件高度方向的公稱尺寸尺寸20工.20衛(wèi).20 比=21 1.75% - 23 0.20 尸 -2.035 -0.13 00.07"9000.07尺寸 200q.44r七H2=20 11.75% - 23 0.44 3二 2

32、0.35 -0.29 00.15-120.100.15尺寸30七20H3 = 3l 1.75% 一 23 0.20=3.0525 - 0.1307= 2.92o°'07322凸模的有關(guān)尺寸計算凸模是成型塑件外形,其工作尺寸屬于被包容尺寸,在使用過程中凸模的磨損會使 被包容尺寸逐漸的減小。所以,為了使得模具的磨損留有修模的余地以及裝配的需要, 在設(shè)計模具時,被包容尺寸盡量取上限尺寸,尺寸公差取下偏差。具體計算公式如下:凸模的徑向尺寸計算公式:(式 3-3)I “塑 1 k 34 .":式中I塑塑件內(nèi)形徑向公稱尺寸尺寸67。106h = 67(1 +1.75% )+(%

33、 1.06 咯= 68.7°q35尺寸 52。0.7412 = 52 11.75%34 0.74 0.74=52.910.555 J.24= 52.56.24尺寸580086l58 11.75% 廣34 0.860.86= 59.0150645 吒29=59.66°.29凸模的高度尺寸計算公式:(式 3 4)式中h塑塑件深度方向的公稱尺寸尺寸26o050h 261 1.75%23 0.50 0.50=26.825莒7尺寸200.20h2 = 2l 1.75%23 0.20.20=2.1850.073.3型腔壁厚度和底板厚度的計算在塑料模具過程中,型腔主要承受塑料熔體的壓力。

34、在塑料熔體的壓力作用下,型 腔將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和變形。如果型腔壁厚和底板厚度不夠,當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過型 腔材料的許用應(yīng)力時,型腔即發(fā)生強度破壞。與此同時,剛度不足則發(fā)生過大的彈性變 形,從而產(chǎn)生溢料和影響塑件尺寸及成型精度,也可能導(dǎo)致脫模困難等。因此,有必要 建立型腔強度和剛度的科學(xué)的計算方法。型腔剛度和強度計算塑依據(jù)根據(jù)歸納以下幾個方面:(1)成型過程不發(fā)生溢料。當(dāng)型腔內(nèi)受塑料熔體高壓作用下,模具成型零件產(chǎn)生 彈性變形而在某些分型面和配合面可能產(chǎn)生足以溢料的間隙。這是,應(yīng)根據(jù)塑料的粘度 不同,在不產(chǎn)生溢流的情況下,將允許的最大間隙 1作為塑料模型腔的剛度條件。(2)保證塑件的精度要求。型腔

35、側(cè)壁及其底版應(yīng)有較好的剛度,以保證在型腔受到熔體高壓作用時不產(chǎn)生過大的、使塑件超差的彈性變形。此時,型腔的允許變形量I 受塑件尺寸和公差值的限制。一般取塑件允差值的1/5左右,或0.025mm以下。(3)保證塑件順利脫模。型腔的剛度不足,模塑成型時變形大,不利用塑件脫模。 當(dāng)變形量大于塑件的 收縮值時,塑件將被型腔包緊而難以脫模。此時,型腔的允許變 形量受塑件收縮值限制,即iJ=st,式中S為塑件材料的成型收縮率(%),t為塑 件的壁厚(mm),在一般情況下,其變形量不得大于塑料的收縮量。(4)型腔力學(xué)計算的特征和性質(zhì),隨型腔尺寸及結(jié)構(gòu)特征而異。對大尺寸型腔, 一般以剛度計算為主;對小尺寸型腔

36、,因在發(fā)生大的彈性變形前,其內(nèi)應(yīng)力往往已超過 材料許用應(yīng)力,當(dāng)以強度計算為主。其力學(xué)計算的尺寸分界值取決于型腔的形狀、型腔 內(nèi)熔體的最大壓力、模具材料的許用應(yīng)力及型腔允許的變形量等。當(dāng)以強度計算和剛度 計算,算出的型腔尺寸,取大者為型腔壁厚尺寸。剛度條件通常是保證不溢料,但當(dāng)塑 件精度要求較高的應(yīng)按塑件精度要求確定剛度條件。凹模型腔側(cè)壁厚度計算凹模型腔為圓形整體式型腔,根據(jù)圓形整體式型腔的計算公式-1(式 3- 5)式中p 型腔內(nèi)塑料熔體的壓力(MPa)腔內(nèi)半徑(mm)L_- I模具材料的許用應(yīng)力一般常用模具鋼廠-200MPa200 -1200 - 240=29.97mm暫取h = 35mm

37、凹模型腔底板厚度計算整體式圓形凹模腔底板厚度的剛度計算公式: 因為r乞136mm所以底板厚度計算公式為:(式 3-6)0.175E; i430.1752073.4 22.1 105 200 106=53.27mm暫取H=55mm此模具為一模兩腔所以型腔距為:53.2_ 2=26 .7 mm暫取r二30mm道、4.14.2D = d (0.5 1)mm(式 4- 1)4澆注系統(tǒng)得到設(shè)計及計算注塑澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機噴嘴開始到型腔為止雖塑料流動通道,其由主流分流道、澆口及冷料穴組成。澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則1 .型腔布置和澆口開設(shè)部位力求對稱,防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。2型腔和澆口的排列要盡

38、可能減少模具外形尺寸。3. 系統(tǒng)流道應(yīng)盡可能短,斷面尺寸適當(dāng),盡量減小彎折,表面粗糙度要低。4. 分流道盡可能采用平衡式。5. 滿足型腔充滿前提下,澆注系統(tǒng)容積盡量小。而使出油閥處于常開的故障。流道設(shè)計主流道結(jié)構(gòu)的設(shè)計主流道是塑料熔體進入型腔時最先經(jīng)過的部分, 它將注塑機噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo) 入分流道或型腔,通常位于模具中心塑料熔體的入口處,主流道的形狀為圓錐形,以便 于熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動速度和充模時間由于主流道與高溫塑料熔體 及注射機噴嘴反復(fù)接觸,所以在注射模中主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的澆口套,澆 口套結(jié)構(gòu)形式見附圖。為了使凝料順利拔

39、出,主流道的小端直徑 D應(yīng)稍大于注射機噴嘴直徑d,通常為主流道入口的凹坑球面半徑 R2也應(yīng)大于注射機噴嘴球頭半徑,通常為R2 = R (1 2)mm(式 4-2)由上章可知d =:-:4mm, R =12mm代入上面兩式得:D = 4(0.5 1) = 4 5mmR2 =12(1 2) =1314mm取 D =5mmR2 =14mm主流道的半錐角通常為1 2。過大的錐角a會產(chǎn)生湍流或渦流卷入空氣,過小 的錐角使凝料脫模困難,還會使充模時熔體的流動阻力過大。本澆注系統(tǒng)中,選擇主流 道的半錐角為1.5 °。分流道設(shè)計此塑件的材料為聚丙烯,它的流動性很好,對于選斷面形狀為U形的分流道,U形

40、 斷面的分流道深度H =2rr圓的半徑斜角=50100分流道的分布設(shè)計此模具設(shè)計中采用平衡式分布結(jié)構(gòu)。分流道截面的大小與塑料品種有關(guān),其計算公式為:F =W L mm(式 4 3)18式中F分流道的截面大小W流經(jīng)分流道的塑料重量(g)L分流道長度(mm)根據(jù)聚丙烯的分流道截面尺寸1870mm2,澆口的長度I一般取0.52.5mm,查表矩形澆口尺寸h取0.50.6mm.4.3澆口設(shè)計澆口是連接流道與型腔之間的一段細短通道,是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分,起著控制料 流速度、補料時間及防止倒流等作用。常用的澆口類型有直澆口、側(cè)澆口、點澆口等幾種形式。本模具澆注系統(tǒng)采用側(cè)澆口形式,采用側(cè)澆口的澆注系統(tǒng)。這種成

41、型方法是將分流 道設(shè)計在分型面上,在型腔的側(cè)面設(shè)計澆口。這種模具結(jié)構(gòu)簡單,將塑件型腔做在同一個 板上,只需要一次分型即可實現(xiàn)。由于塑件在成型時,定模型腔和定模型芯的包緊力遠 大于塑件在動模的包緊力,因此必須考慮在定模設(shè)置推出機構(gòu)。這里可以用同于動模的 推出機構(gòu)。在分模時,推板受到彈簧的作用,帶動定模推桿推動塑件,使塑件和型腔以 及定模型芯有相互運動;合模時,在定模的復(fù)位桿作用下推桿復(fù)位。澆口的斷面設(shè)計本設(shè)計中綜合各種斷面的優(yōu)缺點選擇斷面形狀為矩形澆口。澆口的形成本設(shè)計方案中采用普通側(cè)澆口。4.4流動比校核K二U且 R 2®旦(式 4 4)V tit1 t2t3 t4t5=5425 .

42、222873.472111=150.11 空 Kp =280式中K流動比Li流動路徑各段長度,mmti 流動路徑各段的型腔厚度,mm n流動路徑的總段數(shù)Kp允許的流動比,PP為280。5導(dǎo)向與定位機構(gòu)的設(shè)計5.1導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計導(dǎo)向機構(gòu)的作用與形成導(dǎo)向機構(gòu)是注射模中重要的部件,其作用有三。導(dǎo)向作用。導(dǎo)向是導(dǎo)向機構(gòu)最主要的功能。注塑生產(chǎn)中,動模與定模頻繁開閉, 在每次閉模時必須保證凹凸模相對位置準(zhǔn)確,著就是靠導(dǎo)向機構(gòu)的導(dǎo)向作用實現(xiàn)的。定位作用。導(dǎo)向機構(gòu)的定位作用是保證動、定模安裝時位置準(zhǔn)確,尤其是對稱結(jié) 構(gòu)的模具,維修拆裝時常因調(diào)向而導(dǎo)致塑件尺寸錯誤,或在初次閉模時損壞型腔。導(dǎo)向 機構(gòu)的定位作用就

43、是為了防止上述情況發(fā)生。承受側(cè)壓力。注射過程中因型腔側(cè)面積不對稱或因進料方向的影響,可能使動模 或定模產(chǎn)生側(cè)向壓力。導(dǎo)向機構(gòu)可以承擔(dān)一部分側(cè)向壓力,從而減小動?;蚨5淖冃?。導(dǎo)向機構(gòu)的基本形式是導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)和錐面導(dǎo)向機構(gòu)兩種。為了使閉模時型芯進入型腔之前導(dǎo)柱就起導(dǎo)向作用,導(dǎo)柱長度應(yīng)比型芯高度大 68mm。5.1.2 導(dǎo)柱設(shè)計(GB/T4169.5-1984)1)導(dǎo)柱直徑表5-1導(dǎo)柱直徑d與模板外形尺寸關(guān)系(mm )模板外形尺寸<150>150 200>200 250>250 300>300 400導(dǎo)柱直徑d<1616 1818 2020 2525 30根據(jù)動

44、模板尺寸:315 400,選定導(dǎo)柱直徑d=25mm。2)導(dǎo)柱配合精度導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用間隙配合 H7/f7,表面粗燥度為Ra0.4m ;導(dǎo)柱固定 部分配合精度采用過渡配合 H7/k6,表面粗糙度Ra0.8。3)材料導(dǎo)柱必須具有足夠的抗彎強度,且表面要耐磨,芯部要堅韌,因此導(dǎo)柱的材料選用 碳素工具鋼(T8A )淬火處理,硬度5055HRC。4) 導(dǎo)柱的長度通常高出凸模端面68mm,以免在導(dǎo)柱還未導(dǎo)正時,凸模就先進入 型腔與其碰撞而破壞。為了便于導(dǎo)柱順利進入導(dǎo)套,導(dǎo)柱的端面應(yīng)該設(shè)計成錐形。5.1.3 導(dǎo)套設(shè)計(GB/T4169.2-1984)導(dǎo)套是與安裝在另一半模上的導(dǎo)柱相配合,用以確定動

45、定模的相對位置,保證模具 運動導(dǎo)向精度的圓套形零件。導(dǎo)套有直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套兩種形式,本設(shè)計中采用帶頭導(dǎo)套。導(dǎo)套的材料選為:T8A,淬硬HRC5055。導(dǎo)套內(nèi)外圓柱面表面粗燥度都取為Ra0.8m。導(dǎo)套孔的滑動 部分按H7/f6間隙配合,導(dǎo)套外徑按H7/k6過渡配合。為了保證順利導(dǎo)向,導(dǎo)柱端部和導(dǎo)套入口端都應(yīng)有倒角或倒圓。導(dǎo)柱的位置應(yīng)盡可能靠近型腔,以提高凹凸模的配合精度,同時又要注意導(dǎo)柱與型 腔和模具外緣有一定的距離,以保證模具的強度。5.2定位機構(gòu)設(shè)計為了便于模具在注射機上安裝以及模具澆口套與注射劑的噴嘴孔精確定位,應(yīng)在模具上(通常在定模上)安裝定位圈,用于與注射機定位孔匹配。定位圈除了完成澆

46、口與 噴嘴孔的精確定位外,還可以防止?jié)部谔讖哪>邇?nèi)滑出。定位圈有標(biāo)準(zhǔn)定位圈和特殊定位圈兩種,本設(shè)計中采用特殊定位圈,定位圈的材料 選用45中碳鋼,經(jīng)正火處理,硬度為 250280HBS。6脫模機構(gòu)設(shè)計脫模機構(gòu)又稱頂出機構(gòu),其作用是在開模時將留在動?;蚨?nèi)的塑件頂出。6.1脫模機構(gòu)的結(jié)構(gòu) 頂桿與頂板。頂桿的功用是脫模時將塑件頂離凸?;虬寄?,其端面直接與塑料 接觸?;拘问绞且欢藥в休S肩的圓形桿件。頂板用于將塑件頂離凸模,常借助固定于 頂出板的推桿頂出和復(fù)位。頂桿固定板與頂出板。導(dǎo)柱與導(dǎo)套。前面已具體介紹過它們具體的功用和注意點。拉料桿與回程桿。拉料桿的功用是在開模時拉住澆注系統(tǒng)凝料,塑件脫模時

47、與 頂桿一起將澆注系統(tǒng)凝料連塑件一起頂出模具?;爻虠U的功用是在塑件脫模后模具重新 合模時使脫模機構(gòu)復(fù)位。擋銷。脫模機構(gòu)設(shè)計原則:1)保證塑件不因頂出而變形損壞及影響外觀,這是對脫模機構(gòu)最基本的要求。在設(shè)計時必須正確分析塑件對模具黏附力的大小和作用位置,以便選擇合適的脫模方式和恰當(dāng)?shù)耐瞥鑫恢?,使塑件平穩(wěn)的脫出。同時推出位置應(yīng)盡量選擇在塑件的隱蔽處,使塑件外表面盡量不留推出痕跡。2)為使推出機構(gòu)簡單、可靠,開模時應(yīng)使塑件留于動模,以利于注塑機移動部分 的頂桿推出塑件。3)推出機構(gòu)運動要準(zhǔn)確、靈活、可靠,無卡死與干涉現(xiàn)象。機構(gòu)本身應(yīng)該有足夠 的剛度、強度和耐磨性。6.2脫模力計算將制品從包緊的型芯上

48、脫出時所需克服的阻力稱為脫模力,此外,理論分析和實驗 證明,脫模力的大小還與制品的厚薄及幾何形狀有關(guān)。脫模力計算公式為:(式 6一 1)式中 Qc制品對型芯包緊的脫模阻力(N)Qb 使封閉殼體脫模所需克服的真空吸力(N),Qb = 0.1Ab這里0.1單位MPaAb 為型芯的橫截面積mm2 2Ab *R匚67 212丿-3523.87mm2本課題中,按薄壁圓形類制品收縮模力的實用計算公式計算1.25kfcO(ECTf -Tj AcQc22(dk +2t ) +dK22血 +2t ) _dK式中 dK 二d = 2r(式 6 2)k 脫模斜度系數(shù)fc 脫模系數(shù):塑料的線性膨脹系數(shù)(1/C)Tf

49、軟化溫度由中國模具大典表確定有關(guān)PP材料制品的脫模力計算參數(shù):E =1.3 103MPa ,:=7.8 10 J C-1 , fc =0.45, Tf=108C, Tj=60C,由 一: 50 的脫模斜度修正系數(shù) k 的 線圖,在-0處得K=0.95,查表確定PP材料制品的脫模力計算參數(shù)1.3 103MPa代入公式得:Qc1.25 0.95 0.45 78 10” 1.3 103 108 -60357.9667 2 26722 267 2 - 6720.339778.381292502720.33-284.77NQb =0.1Ab =0.1 3523.865 =352.69 NQe = Qc

50、Qb=352.39 284.77= 637.16N因為此模具為一模兩件,所以 Qe =2Qe' -1274.32N6.3推出機構(gòu)形式的確定常用得推出機構(gòu)形式有:推桿推出機構(gòu)、推管推出機構(gòu)、推件板推出機構(gòu)、推塊推 出機構(gòu)、聯(lián)合推出機構(gòu)及其他特殊推出機構(gòu)。本制品為薄壁的容器塑件,其上表面不允 許有推桿痕跡,故采用推桿推出機構(gòu)。它的作用是合模時,使推桿回到注射成形前需要的位置。閉模時,復(fù)位桿的上頂面與分型面齊平。這種結(jié)構(gòu)給加工及維修帶來很大的方 便。6.4推出零件尺寸的確定確定推桿的直徑推桿的直徑計算公式為:(式 6-3)式中 d 推桿最小直徑(mm)K 安全系數(shù),通常取 K=1.52 l推

51、桿長度(mm )Qe 脫模力(N )n推桿數(shù)目111352 漢 5.5 漢1274.32 盲4汽2.1=<105jE 推件板材料彈性模量 MPa,鋼材一般取2.1 105 MPa根據(jù)模架結(jié)構(gòu)形狀尺寸,初步確定推桿長度為1=135mm, n =4,代入公式得:=3.5mmT8A 的二s =240 二c,故 d =5mm 符合要求。 進行強度校核:4Qen 二 d 24 1274.3224 二 10= 16.23 MPaT8A 的二s =240 二c,故 d =5mm 符合要求。7溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計由于各種塑料的性能和加工工藝的不同,模具溫度的要求也不同。對熱固性塑料需 在模內(nèi)受熱交聯(lián)固化,模

52、溫要求較高;而熱塑性塑料,熔融物料需在模內(nèi)冷卻凝固定形、 模溫要求較低。模具溫度的高低及其波動對塑件質(zhì)量有影響,同時也影響著塑件的產(chǎn)量。模溫過低,熔體流動性差,增加流動剪切力,使塑件內(nèi)應(yīng)力增大,強度降低,塑件輪廓不清晰,表 面不光潔,熔接痕勞度下降,甚至充不滿模具型腔。模溫過高,成型收縮率大,塑料易 脫模變形,易引起溢料和粘膜現(xiàn)象發(fā)生,同時延長了模塑成型周期,生產(chǎn)效率下降。所 以正確地設(shè)計冷卻系統(tǒng)進行溫度調(diào)節(jié),才能做到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)。7.1求塑件在固化時每小時釋放的熱量Q設(shè)定模具平均工作溫度為40C,用常溫20C的水作為模具冷卻介質(zhì),其出口溫度 為30C,產(chǎn)量為(粗算每2min1套)1.48kg/

53、h。查中國模具設(shè)計大典表得聚丙烯的單位熱5流量為 Qi=5.9X 10 J/kgQ 二WQi =1.48 5.9 105 =8.732J/kg7.2冷卻系統(tǒng)的設(shè)計冷卻系統(tǒng)的設(shè)計是一項比較繁瑣的工作既要考慮冷卻效果及冷卻的均勻性,又考慮冷卻系統(tǒng)對模具整體結(jié)構(gòu)的影響。冷卻系統(tǒng)的設(shè)計包括以下內(nèi)容。冷卻系統(tǒng)的排列方式及冷卻系統(tǒng)的具體形式。冷卻系統(tǒng)的具體位置及尺寸的確定。重點部位如動模型芯或鑲件的冷卻。側(cè)滑塊及側(cè)型芯的冷卻。冷卻元件的設(shè)計及冷卻標(biāo)準(zhǔn)元件的選用。密圭寸結(jié)構(gòu)的設(shè)計。冷卻水的體積流量計算由中國模具設(shè)計大典式得qv 二WQ1:'C| (刊-匕)8.73 5.9 105 /60103 4.

54、187 103(30-20)= 2.1 10,m3/min8標(biāo)準(zhǔn)模架的選用模具設(shè)計時,通常先根據(jù)塑料的質(zhì)量與流道廢料的總量,選用合適的注塑機型號, 構(gòu)思模具總體結(jié)構(gòu),再選用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)模架。目前國內(nèi)的“GB系列標(biāo)準(zhǔn)模具,分為中小型模架和大型模架二種”按進料口(澆口)的形式模架分為大水口模架和小水口模架兩大類,香港地區(qū)將澆口稱為水口,大水 口模架指采用除點澆口外的其他澆口形式的(二板式模具)所選的模架,小水模架指進 料口采用點澆口模具(三板式模具)所選用的模架。大水口模架總共有四種形式:A型、 B型、C型、D型。小水口模架就是指采用點澆口的模具所選用的模架,總共有 8種型 式:DA型、DB型、DC型、DD型、EA型、EB型、EC型、ED型,其中以D字母開 頭的4種型式適用于自動斷澆口模具的模架。根據(jù)塑料模具設(shè)計附錄 B所提供的模架圖選模架型號為:2530-AI-80-40-80。澆口套也可選標(biāo)準(zhǔn)件,因為注塑機噴嘴

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