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文檔簡介
1、<p> 旅行車龍轂架塑料注射成型模具設計</p><p> 摘要:研究優(yōu)化旅行車龍轂架注塑模結構,以及半模側抽芯機構與頂出機構的關系。通過查閱注塑模的相關文獻,提出最佳設計方案。在開模過程中側抽芯半模在斜導柱的作用下沿T形滑塊和直導柱平穩(wěn)滑動過程中抽出制品外輪廓的凹槽后柱頭頂桿將塑件頂出,使塑件順利脫模。節(jié)約成本、提高效力,設計出結構合理、成本低廉、便以操作的模具。側抽芯半模抽芯過程中T形滑塊和直
2、導柱均起導向作用,使側抽芯半?;瑒痈悠椒€(wěn)。</p><p> 關鍵詞:注射模具, 側抽芯半模 , 頂出機構, 模具結構</p><p> Long wheel wagon frame plastic injection mold design</p><p> 顯示對應的拉丁字符的拼音</p><p><b> 字典&l
3、t;/b></p><p> Abstract: The optimization of the dragon wagon wheel frame injection mold and a half of the mold and the top of the side core pulling out bodies. Search injection mold through the literatur
4、e for the best design. In the course of the side mold half mold core pulling effect in the angle pin along the T-shaped slider and a smooth sliding pillar straight out of products during the recess after the outline of t
5、he stigma the top of the plastic plunger to make plastic parts smooth ejection. Cost saving</p><p><b> 目錄</b></p><p><b> 第1章 前言1</b></p><p> 第2章 塑件設計3
6、</p><p> 2.1塑料材料的選擇3</p><p> 2.1.1選材依據3</p><p> 2.1.2材料的選擇5</p><p> 2.1.3共聚聚甲醛(POM)的性質5</p><p> 2.2塑件結構設計6</p><p> 2.2.1塑件尺寸精度6<
7、;/p><p> 2.2.2 塑件表面質量6</p><p> 2.2.3塑件結構6</p><p> 第3章 設計方案的確定9</p><p> 第4章注射機的選擇9</p><p> 4.1 注射機的選擇9</p><p> 4.2 注塑機有關工藝參數的校核10&l
8、t;/p><p> 4.2.1型腔數量的確定10</p><p> 4.2.2 注射壓力的校核11</p><p> 4.2.3 鎖模力的校核11</p><p> 4.2.4開模行程和塑件推出距離的校核12</p><p> 第5章 注塑模具的設計12</p><p>
9、 5.1 澆注系統的設計13</p><p> 5.1.1 主流道及主流道襯套設計13</p><p> 5.1.2分流道的設計14</p><p> 5.1.3 澆口的設計16</p><p> 5.2注塑模具成型零部件設計17</p><p> 5.2.1分型面的位置和形狀的設
10、計18</p><p> 5.2.2成型零件結構設計18</p><p> 5.2.3成型零件成型尺寸計算19</p><p> 5.2.4 側壁厚度和底板厚度計算24</p><p> 5.2.5 排氣方式和排氣槽的設計24</p><p> 5.3 合模導向和定位機構設計25</p&
11、gt;<p> 5.3.1 導柱的選擇和設計25</p><p> 5.3.2 直導柱尺寸和結構的要求25</p><p> 5.4 脫模機構設計26</p><p> 5.4.1 脫模機構的要求27</p><p> 5.4.2脫模結構設計分析27</p><p> 5.4.3
12、 脫模力計算27</p><p> 5.5 側向分型抽芯機構的設計28</p><p> 5.5.1 側向分型抽芯機構的選擇29</p><p> 5.5.2 抽拔力和抽拔距的計算29</p><p> 5.5.3 斜導柱分型抽芯機構31</p><p> 5.5.4 斜導柱分型抽芯機構
13、結構設計31</p><p> 5.6 注塑模溫度調節(jié)系統的設計34</p><p> 5.6.1模具溫度調節(jié)系統設計原則34</p><p> 5.6.2 制品冷卻時間的計算35</p><p> 5.6.3 冷卻介質所需傳熱面積的設計計算36</p><p><b> 結論3
14、8</b></p><p><b> 參考文獻39</b></p><p><b> 致謝41</b></p><p><b> 第1章 前言</b></p><p> 2010年我國人均塑料消費量為46kg僅是發(fā)達國家的三分之一,“以塑代鋼”、“以塑
15、代木”的趨勢下,以及工程塑料剛性和強度的提高,我國塑料需求維持在較高的發(fā)展水平,“十二五”期間我國塑料需求仍會保持年均15%的增長水平。隨著我國科學技術水平的提高和生產技術以及方法的改進,塑料制品逐步在機械、電子、國防、交通、建筑、農業(yè)、輕工業(yè)和包裝業(yè)等廣泛應用。塑料的發(fā)展帶動塑料模具的發(fā)展,模具是制造業(yè)的重要工藝裝備和不可或缺的特殊基礎裝備,主要用于高效大批量生產工業(yè)產品中的零部件和制品,是裝備制造業(yè)的重要組成部分,其產業(yè)關聯度高、技
16、術、資金密集是制造業(yè)有關行業(yè)產業(yè)升級和技術進步的重要保障之一,為促進我國產業(yè)結構調整、加快經濟發(fā)展、行業(yè)健康平穩(wěn)發(fā)展推動產業(yè)升級,實現2020年步入世界模具強國之列奠定基礎。塑料模具占模具總量40%以上,包括塑料模具中為汽車和家電配套的大型注塑模具,為集成電路配套的精密塑料模具,為電子信息產業(yè)和機械及包裝配套的多層、多腔、多材質、多色精密注塑模,為新型建材及節(jié)水農業(yè)配套的塑料異型材擠出模及管路和噴頭模具等。經過幾十年發(fā)展我國模具技術水平
17、有很大進步,但總體來說與發(fā)達國家模具技</p><p> 中國作為"世界加工中心"的地位日益鞏固,高端制造業(yè)是衡量一個國家綜合競爭實力的重要標志。現在模具技術水平的高低,已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志之一,塑料模具成型的制件表現出高精度、高復雜性、高一致性、高生產率和低消耗,塑料模具的加工制造方法有其獨特的創(chuàng)造價值。塑料模具在很大程度上決定著產品的質量、效益和開發(fā)能力。<
18、/p><p> 近年來,隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用與工程塑料在強度和精度等方面的不斷提高,塑料制品的應用范圍也在不斷擴大,如:家用電器、儀器儀表,建筑器材,汽車工業(yè)、日用五金等眾多領域,塑料制品所占的比例正迅猛增加。一個設計合理的塑料件往往能代替多個傳統金屬件。工業(yè)產品和日用產品塑料化的趨勢不斷上升,我們對各種設備和用品輕量化及美觀和手感的要求越來越高,這就為塑料制品提供了更為廣闊的市場。塑料制品要發(fā)展,必然要求
19、塑料模具隨之發(fā)展。</p><p> 本課題研究的是旅行車龍轂架注塑模具結構的優(yōu)化,其中重點是對模具側向半合抽芯結構與頂出方式之間的關系進行研究分析。通過結合塑料成型模具的專業(yè)知識和對一些學術論文的研究,掌握模具設計的要點和方法。由于本設計重點是側向半模抽芯機構與頂出方式之間的關系,在借助專業(yè)知識和相關文獻完成設計的過程中重點研究2001-2010年一些側抽芯機構的學術論文,以及《模具工業(yè)》、《模具制造》、《塑
20、料工業(yè)》等模具刊物。</p><p> 注射模:加料方式是人力或傳送裝置將物料輸送到注射機的料筒內,物料受熱呈熔融狀態(tài),然后,在螺桿或活塞的推動下,經噴嘴和模具的進料系統進入型腔,經充分冷卻后,物料于型腔內硬化定型。這個成型過程所需的成型工具就是注射模。</p><p> 注射模區(qū)別于其它塑料模具的特點是,模具先由注射機合模機構閉合緊密,然后由注射機注射裝置將高溫高壓的塑料熔體注入模具
21、型腔內,經冷卻或固化定型后,開模取出塑件。因此注射模能一次成型出外形復雜、尺寸精確或帶有嵌件的塑料制件。</p><p> 哈 夫式注射模:“哈夫”模就是瓣膜或半模,哈夫式注射模的成型部件大多都是兩半組合而成的,常應用于成型由側孔或側凹的塑件。哈夫模塊的運動方向和動模、定模的開模方向相互垂直。旅行車龍轂架注塑模由于有側凹,脫模時需要側抽芯,整個旅行車龍轂架為圓形,采用哈夫注塑模斜導柱機械側抽芯機構保證塑件外形的
22、完整,美觀和質量,節(jié)約能量,降低生產成本,提高生產效力。</p><p> 能夠獲得側向抽芯或側向分型以及復位動作的機構,統稱為側向抽芯機構。側向分型抽芯機構類型很多,通常按動力來源分三種類型:手動側向分型抽芯機構,機動側向分型抽芯機構和液壓(氣壓)側向分型抽芯機構。其中以機動側向分型抽芯機構最為常用,其主要形式包括彈簧分型抽芯、斜銷分型抽芯、彎銷分型抽芯、斜滑塊分型抽芯、齒輪齒條抽芯等。</p>
23、<p> 本課題采用了在注塑模開模過程中側抽芯半模在不脫離動模但是能在動模上平穩(wěn)滑動的情況下,沿斜導柱先完成側向抽芯后推出塑件的的脫模方式。</p><p><b> 第2章 塑件設計</b></p><p> 一個商品化的塑料制件的生產,不但要根據制品的使用要求和外觀要求從力學性能、美術造型和成型工藝、塑料模具設計和制造等多方面進行考慮,而且還要
24、從塑件的使用場合,針對對象進行設計生產。了解塑料材料的力學性能,如剛度、強度、韌性、彈性、吸水性、以及對應力的敏感性等,設計塑件時應盡量發(fā)揮其優(yōu)點,避免和補償其不足之處,同時考慮塑料的成型工藝,如流動性、成型收縮率的差異等。塑件的形狀應有利于成型時脫模、排氣、補縮、制品能高效、均勻冷卻。塑件結構應能使模具結構盡可能簡單,特別是避免側向分型抽芯機構和簡化脫模機構。使模具機構符合制造工藝要求。</p><p> 2
25、.1塑料材料的選擇</p><p> 注射塑料制品的選材要求主要取決于使用要求,為達到均衡選材還需考慮材料的注射工藝性和模具的結構工藝性。</p><p><b> 2.1.1選材依據</b></p><p><b> ?。?)塑件使用要求</b></p><p> 使用要求是一個綜合性的問題
26、。旅行車龍轂架經常在戶外使用,對耐候性有一定的要求,同時對剛度、強度、表面粗糙度也有一定的要求。</p><p> (2)幾種塑料材料性能的比較見表2.1。</p><p> ?。?)幾種塑料材料性能的排序見表2.2</p><p> 2.1.2材料的選擇</p><p> 聚甲醛(POM)綜合性能良好,強度、剛度高,抗沖擊、疲勞、蠕變
27、性能較好,減摩耐磨性好,吸水小,尺寸穩(wěn)定性好,適合制作一些減摩和傳動零件。</p><p> 聚甲醛的性能:流動性中等,溢邊值0.04mm左右,流動性對溫度不敏感,結晶度高,水分對成型影響很小,摩擦系數低,彈性高、淺側凹槽可以強迫脫模、塑件表面可以帶有皺紋花樣,綜合比較后選擇共聚聚甲醛作為生產旅行車龍轂架的材料。</p><p> 2.1.3共聚聚甲醛(POM)的性質</p>
28、;<p> 表2.3共聚聚甲醛(POM)的性質</p><p><b> 2.2塑件結構設計</b></p><p> 2.2.1塑件尺寸精度</p><p> 塑料制品的尺寸精度與塑料制品用途有關,根據各種塑料收縮率不同,可將各種塑料的公差等級分為高精度、一般精度和低精度。對于尺寸精度較低的塑料制品采用低精度,旅行車龍轂
29、架采用一般精度MT4即可,未注公差尺寸為MT6。</p><p> 2.2.2 塑件表面質量</p><p> 塑件表面質量包括表面粗糙度、表面光澤性、色彩均勻性、云紋、冷疤、表面缺陷程度、熔結痕、毛刺、拼接縫以及推桿痕跡等等。如果冷疤、表面缺陷程度、熔結痕、毛刺、拼接縫以及推桿痕跡等不影響塑件使用和美觀,則制品的表面質量主要取決于表面粗糙度。一般情況下,原材料的質量、工人操作水平及模
30、具型腔的表面粗糙度等因素均對制品的表面粗糙度有影響,其中模腔的表面粗糙度影響最大。制品要求的表面粗糙度數值越小,模腔表面越光滑,加工模具時的研磨拋光要求也就越高,模具制造的難度也就越大。因此,制品表面的粗糙度應視情況而定,除了考慮使用要求外,還須考慮美觀。模塑制品的表面粗糙度通常為Ra0.02~1.28,制品外表面Ra=0.8,內表面Ra =1.6 。</p><p><b> 2.2.3塑件結構&l
31、t;/b></p><p> 塑件結構圖如圖2.1,圖2.2,圖2.3</p><p><b> 圖2.1主視圖</b></p><p><b> 圖2.2左視圖</b></p><p><b> 圖2.3俯視圖</b></p><p>
32、 旅行車龍轂架在使用時需要承受一定的力,從使用和美學方面考慮塑件的設計,將塑件外表面輪圈內的支撐受力部分設計成五角星的形狀,同時五角星的內表面設計加強筋,這樣既能節(jié)約原料,又能縮短塑件冷卻時間,縮短生產周期。塑件形狀設計時,沿料流方向,設計成流線形,并對內外表面的轉角都進行了倒圓角,避免流動死角以便于模塑。同時塑件的外表面沿脫模方向設計一定的脫模斜度和弧狀,這樣不僅使塑件美觀,還避免了脫模困難。</p><p>
33、 第3章 設計方案的確定</p><p> 旅行車龍轂架塑料注射成型模具的設計重點是對模具側向半合抽芯結構與頂出方式之間的關系進行分析研究。</p><p> 側向分型或側向抽芯機構是塑料注塑模的一個重要組成部分,在塑件上凡是脫出方向和開模方向不同的側孔或側凹除少數淺側凹外,都需要進行側向抽芯或側向分型方能將塑件順利脫出,能夠獲得側向抽芯或側向分型以及復位動作的機構,統稱為側向抽芯
34、機構。側向分型抽芯機構類型很多,通常按動力來源分三種類型:手動側向分型抽芯機構,機動側向分型抽芯機構和液壓(氣壓)側向分型抽芯機構。其中以機動側向分型抽芯機構最為常用,其主要形式包括彈簧分型抽芯、斜銷分型抽芯、彎銷分型抽芯、斜滑塊分型抽芯、齒輪齒條抽芯等。</p><p> 本設計中旅行車龍轂架外側有凹槽并且其為圓形故采用側抽半模抽芯機構,側抽芯半模在開模的過程中沿斜導柱滑動,由于斜導柱有20度得傾斜度,側抽半
35、模沿斜導柱在開模方向滑動時,也在開模方向垂直的方向移動。側抽芯半模沿斜導柱在開模方向移動一定的距離后,半模也抽出塑件的外側凹槽。塑件側抽完成后再由頂桿將其頂出,使其順利脫模。</p><p><b> 第4章注射機的選擇</b></p><p> 4.1 注射機的選擇</p><p> 模具是生產產品的工具,只有模具安裝在與其相適應的注
36、射機上才能進行產品生產,因此,在模具設計時應該提前了解注射機的各項參數和技術規(guī)范,以便設計出符合要求的模具。注塑機類型和規(guī)格很多,分臥式、立式、角式、柱塞式和螺桿式等等。臥式注塑機是使用最廣泛的注塑成型機,螺桿注塑機塑化效果較好同時注射壓力也較大,避免了塑件出現缺陷或者缺料。臥式螺桿注塑機的優(yōu)點是機床重心較低安裝穩(wěn)定,機體較低,容易操縱和加料,制件推出模具后可自動墜落,實現全自動化操作,節(jié)約成本,提高效力。所以選擇臥式螺桿注塑機是最佳選
37、擇。</p><p> 模具設計時應詳細了解,才能設計出合乎要求的模具。設計是應該了解的注射機技術的規(guī)范有:最大注射量、最大注射壓力、最大鎖模力、最大成型面積、模具最大厚度和最小厚度、最大開模行程、模板安裝模具的螺釘孔的位置和尺寸,注塑機噴嘴孔直徑和噴嘴球頭半徑值。由于同一規(guī)格的注射機,生產廠家不同,技術規(guī)格也有所不同,所以設計時最好查閱注射機生產廠家提供的注射機使用說明書上標明的技術規(guī)格。</p>
38、<p> 選擇的注塑機為XS-ZY-125,其各項技術規(guī)范如表4.1</p><p> 表4.1 XS-ZY-125的技術規(guī)范</p><p> 4.2 注塑機有關工藝參數的校核</p><p> 4.2.1型腔數量的確定</p><p> 型腔數量可以由交貨期、注塑機最大注塑質量、塑化能力、鎖模力和模板尺寸來確定
39、,在此采用注塑機最大注塑質量來確定型腔數量。</p><p> 注塑機的最大注塑質量按國際慣例是指注塑機在常溫下密度為 錯誤!未找到引用源。=1.05g/ 錯誤!未找到引用源。的普通聚苯乙烯的對空注塑量 錯誤!未找到引用源。(g),在注入模具時由于流動阻力增加,加大螺桿的逆流量,再考慮安全系數,實際注塑量 錯誤!未找到引用源。取注塑機最大注塑能力的85%。</p><p> 錯誤!未找
40、到引用源。=85% 錯誤!未找到引用源。 (4.1)</p><p> =176.3 錯誤!未找到引用源。85% 錯誤!未找到引用源。150g</p><p> 型腔數 n= 錯誤!未找到引用源。= 錯誤!未找到引用源。2.5 (4.2)</p>
41、<p> 在現代工業(yè)中,競爭日益激烈,誰有低成本、高效的生產工具誰就有優(yōu)勢占領市場??s短產品工期贏得市場和利潤。根據計算和POM的成型工藝特性,同時考慮模具的成本和效率以及產品工期將模具的型腔數確定為一模兩腔。</p><p> 4.2.2 注射壓力的校核</p><p> 注塑壓力校核是驗證注塑機的最大注塑壓力能不能滿足該制品的需要。制品成型所需要的壓力是由注塑機類型、
42、噴嘴型式、塑料流動性、澆注系統和型腔的流動阻力等因素決定的。選擇螺桿式注塑機較好,其注塑壓力傳遞比柱塞式注塑機好,同時注塑壓力也可以小些。</p><p> 4.2.3 鎖模力的校核</p><p> 當高壓的塑料熔體充滿模具型腔時,會在型腔內產生一個很大的力,企圖使模具沿分型面漲開。在塑件的生產過程中作用于塑件和流道系統在分型面上的總應力應小于注塑機的額定鎖模力F,否則在注塑時會因鎖
43、模不緊而產生溢料、跑料甚至傷害操作人員。鎖模力必須小于注塑機的額定鎖模力。</p><p> P=K 錯誤!未找到引用源。 錯誤!未找到引用源。 (4.3)</p><p> 式中P 模具型腔及流道內塑料熔體平均壓力,MPa</p><p> 錯誤!未找到引用源。 注射機料筒內螺桿或者柱塞
44、施于塑料熔體得壓力,MPa</p><p> K 損耗系數。隨塑料品種、注射機形式、噴嘴阻力、模具流道阻力而不同,其值在1/3 錯誤!未找到引用源。2/3范圍內選取。螺桿式注塑機的K 值較柱塞式大,直通噴嘴比彈簧噴嘴的K值大。</p><p> 注塑機料筒內螺桿施于塑料熔體的壓力Po=28.1MPa</p><p> 模具型腔及流道內塑料熔體平均壓力P
45、=1/3 錯誤!未找到引用源。 =9.3MP(K取1/3)</p><p> 制品加上澆注系統在分型面上的總投影面積A=85.2 錯誤!未找到引用源。</p><p> 鎖模力 F=10×P×A (4.4)</p><p> =10×9.3
46、215;85.2 =791.7 KN</p><p> 791.7KN < 900 KN</p><p> 所以從鎖模力方面來看該注塑機符合要求</p><p> 4.2.4開模行程和塑件推出距離的校核</p><p> 注射機的開模行程是有限制的,取出制件所需的距離必須小于注塑機的最大開模行程。開模距離可以分為注射機最大開模行
47、程與模厚有關和與模厚無關兩種情況。</p><p> 模具設計成單分型面且最大開模行程與模厚無關,所以開模行程按下式校核</p><p> S≥ 錯誤!未找到引用源。+ 錯誤!未找到引用源。+(5~10)㎜ (4.5)</p><p> =30+31.5+31.5+(5~10)㎜</p><
48、p><b> =98㎜</b></p><p><b> 98㎜<300㎜</b></p><p> 錯誤!未找到引用源。 塑件脫模距離mm 錯誤!未找到引用源。塑件高度,包括澆注系統在內mm</p><p> S 注塑機最大開模行程mm</p><p> 所以從
49、開模行程與塑件推出距離來看該注塑機符合要求。</p><p> 綜上選擇注塑機XS-ZY-125比較合適。</p><p> 第5章 注塑模具的設計</p><p> 本設計重點是側向半合模抽芯結構與頂出方式之間的關系,由于旅行車龍轂架上有側凹,其脫出方向與開模方向垂直并且龍轂架為圓形。這里采用哈夫式注射模,“哈夫”模就是瓣膜或半模,哈夫式注射模的成型
50、部件大多都是兩半組合而成的,常應用于成型由側孔或側凹的塑件。哈夫模塊的運動方向和動模、定模的開模方向相互垂直。旅行車龍轂架注塑模由于輪圈有側凹,脫模時需要先側抽芯,再頂出。整個旅行車龍轂架為圓形,用安裝在定模上的斜導柱分型抽芯機構完成側抽芯半模抽芯動作,這種機械式側抽芯機構保證塑件外形的完整美觀和質量,同時在模具開模運動過程中半模就沿著斜導柱平穩(wěn)的滑動,在滑動過程中瓣膜抽離塑件的凹槽。避免使用液壓系統和手動側抽的可能,節(jié)約能量,降低生產
51、成本,提高生產效力。</p><p> 5.1 澆注系統的設計</p><p> 澆注系統可分為普通澆注系統和熱流道澆注系統兩大類。澆注系統控制著塑件在注塑成型過程中充模和補料兩個重要階段,對塑件質量關系極大。澆注系統是指從注塑機噴嘴進入模具開始,到型腔入口的一段流道。澆注系統由主流道、分流道、澆口、冷料井以及拉料桿等部分組成。由于此模具涉及到半模側抽芯機構,冷料井和拉料桿可
52、以不給以考慮,主要設計主流道,分流道以及澆口。</p><p> 澆注系統設計包括:根據塑件大小和形狀進行流道布置、決定流道斷面尺寸、對澆口的數量、位置、形式進行優(yōu)化。</p><p> 5.1.1 主流道及主流道襯套設計</p><p> 為了有效地傳遞保壓壓力,澆注系統主流道及其附近的塑料熔體應該最后固化。在臥式螺桿注塑機用模中,主流道垂直于分型面,為便
53、于流道凝料拔出,設計成具有2° 錯誤!未找到引用源。4°錐角的圓錐形,內壁粗糙度,在此取Ra=0.4um,內壁研磨和拋光時應注意拋光方向,不能形成與脫模方向垂直的劃痕,以免造成脫模困難甚至成型中斷。 主流道與噴嘴接觸處作半球形凹坑,二者配合嚴密,避免高壓塑料熔體溢出,凹坑球半徑R2比噴嘴球頭半徑R1大1 錯誤!未找到引用源。2mm,如果相反則主流道凝料無法脫出,太大則密封效果不好,在此取R2=R1+(1 錯
54、誤!未找到引用源。2)=8mm。主流道小端直徑比注塑機噴嘴孔徑大0. 錯誤!未找到引用源。51mm,取5mm。大端直徑比分流道深度大1.5mm以上,其錐角一般去2 錯誤!未找到引用源。6度。由于主流道與注塑機的高溫噴嘴反復接觸和碰撞,所以設計成獨立的主流道襯套,選優(yōu)質鋼材制作并經熱處理提高硬度。主流道襯套要承受交變應力,其外圓盤直徑不能過大,以避免肩部彎矩過大,配合段的直徑D亦不宜過大,以避免入模的塑料產生過大的反作用力,使主流道襯套后
55、退,臺階轉角半徑R宜大</p><p> 主流道最大可能的短并且橫截面積大,為了節(jié)約成本,提高模具的生產效率,主流道采用襯套式的結構設計,這樣就可以單獨選材、單獨熱處理、單獨機加,更方便維修。主流道襯套選擇T8G鋼調質,硬度為30-35HRC。</p><p> 主流道襯套和主流道的結構見圖5.1,圖5.2</p><p><b> 圖5.1主流道襯
56、套</b></p><p><b> 圖5.2主流道結構</b></p><p> 5.1.2分流道的設計</p><p> 分流道就是連接主流道和澆口的塑料通道,在此采用常規(guī)分流道(等溫分流道):分流道溫度和模具整體溫度一致。</p><p> 影響分流道設計的因素很多,制品的幾何形狀、壁厚、尺寸大
57、小及尺寸的穩(wěn)定性,內在質量和外在質量要求,塑料的種類,注射機的壓力,加熱溫度,注射速度,主流道及分流道的拉料及脫落方式,型腔布置及澆口形式的選擇都能影響分流道的設計。</p><p> 在設計分流道時考慮以下幾點以及優(yōu)點:</p><p> 塑料流經分流道時的壓力損失及溫度損失要小。</p><p> 分流道的固化時間應稍后于制品的固化時間,以利于壓力的傳遞及
58、保壓。</p><p> 保證塑料迅速而均勻的進入各個型腔,以及均勻補料,減少缺陷,保證質量。</p><p> 分流道的長度應盡可能短,排列緊奏,使外形尺寸變小,,降低澆注系統凝料重量,料頭少,減少浪費。</p><p> 鎖模平衡(幾何中心與鎖模重心重合)。</p><p> 布置合理(受力零件有足夠的承受能力,使冷卻孔道合理布局
59、,方便裝配維修)。</p><p> 要便于加工及刀具的選擇。</p><p> (1)分流道截面分析</p><p> ①圓形截面分流道 其優(yōu)點是表面積與體積之比值為最小,在容積相同的分流道中圓形截面分流道的塑料與模具接觸的面積最小,因此其壓力損失及溫度損失小,有利于塑料的流動及壓力傳遞,其缺點是圓形截面分流道必須在動、定模上分別設計兩個半圓形,因此給模具
60、加工帶來一定難度。</p><p> ②拋物面截面(U形截面) 其截面的形狀接近于圓形截面,同時此種截面的分流道只在模具一面加工。但缺點是與圓形截面相比,熱損失較大,流道廢料較多。</p><p> ③梯形截面 此種截面是拋物線形截面的變形,與以上兩種截面相比,其熱損失較大,但便于分流道的加工及刀具的選擇。 </p><p> a. 圓形截面
61、 b. U形截面 c.梯形截面</p><p> 圖5.3 幾種分流道截面圖</p><p> 綜合比較后為節(jié)約成本選擇比表面積大易加工的梯形截面的分流道,上底W=5mm,</p><p> 高H=5mm ,下底X=3.5mm,角度為5-10度。</p><p><
62、b> (2)分流道的長度</b></p><p> 分流道的布置形式采用平衡式。其長度由于考慮到主流道襯套的下端直徑以及分流道加工在半模上,長度為18mm的筆直分流道,減少壓力和熱量的損失。</p><p> 采用平衡時梯形斷面的分流道,比面積大易加工。讓模具排列緊奏使模具外形尺寸變小,長度最短減少料頭材料的浪費,進料均勻減少缺陷保證塑件質量,鎖模平衡等使塑件有足夠
63、的承受能力冷卻孔道布局合理方便裝配維修,使模具能裝到小型注塑機上成為節(jié)約,低成本高效的生產工具。</p><p> 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻,只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想,因而分流道的內表面的粗糙度要求并不是很高,這里取Ra=1.6,這樣表面稍不光滑,有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定,從而與中心部位的熔體產生一定的速度差,以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。</p>
64、;<p> 5.1.3 澆口的設計</p><p> 澆口直接與塑件相連,把塑料熔體引入型腔。澆口斷面形狀有圓形、矩形和又寬又薄得狹縫形等。澆口是澆注系統的關鍵部位,澆口的形狀和尺寸對塑件質量影響很大,澆口在大多數情況下是整個流道中斷面尺寸最小的部分,對充模流動起著控制性作用,成型后制品與澆注系統從澆口處分離,因此澆口尺寸又影響著加工工作量的大小和塑件外觀。</p><p
65、> 澆口尺寸包括澆口斷面尺寸和澆口長度尺寸,澆口長度約為0.5 錯誤!未找到引用源。2.5mm,在此澆口長度取1.5mm。在澆口出處流動阻力很大,剪切速率也很高,對聚甲醛(POM)來說,其近似于牛頓流體,粘度僅僅是溫度的函數,不隨剪切速率的變化而變化,減小澆口的尺寸會迅速增加充模阻力,所以澆口尺寸應該適中,并且采用矩形澆口。澆口選擇在塑件的外側凹槽中心,采用矩形側澆口具有以下優(yōu)點:容易機加修整,易保證加工精度,容易調整到最佳的工
66、藝條件,適時封口,疤痕小,容易充模,保證均衡進料,熔融塑料充滿整個型腔,由于澆口對大型腔為防止噴射,澆口尺寸要適當大些。</p><p> 矩形澆口的經驗計算公式如下:</p><p> 澆口深度h為 h = k 錯誤!未找到引用源。 錯誤!未找到引用源。 (5.1)</p><p>
67、 錯誤!未找到引用源。制品厚度 mm</p><p> k材料系數。PS、PE 為0.6; POM、PC、PP 為0.7; PVC、PMMA、PA為0.8; RPVC為0.9</p><p> h =1.5 錯誤!未找到引用源。0.7 =1.05mm 由于澆口尺寸要適當大些在此h=1.5mm</p><p><b> 澆口寬度的計算公式</
68、b></p><p> 錯誤!未找到引用源。 = 錯誤!未找到引用源。 (5.2)</p><p> A為塑件外表面積,平方毫米</p><p> 澆口尺寸太小增加充模阻力,所以 錯誤!未找到引用源。取大些,根據計算在此取 錯誤!未找到引用源。=3mm</p>
69、<p> 澆口臺階長=0.5~2.0mm,這里取2mm。</p><p> 5.2注塑模具成型零部件設計</p><p> 型腔是模具上直接成型塑件的部位。直接構成模具型腔的所有零件都稱為成型零件,包括:凹模、凸模、成型桿、成型環(huán)、各種型腔鑲件等。</p><p> 型腔設計步驟和主要內容:</p><p> (1)根
70、據塑件形狀。塑件使用要求、塑件成型性能等確定型腔整體結構,其內容包括分型面的位置、進澆位置、排氣位置、脫模方式等。</p><p> (2)從制造角度決定型腔能否采用組合式。若需組合,確定各構成零件之間的組合方式和零件結構。</p><p> (3)根據塑件尺寸和成型收縮率大小計算成型零件上對應的成型尺寸。</p><p> ?。?)根據成型時的塑料熔體壓力,對
71、成型零件進行剛度和強度校核,決定其壁厚等尺寸。</p><p> 5.2.1分型面的位置和形狀的設計</p><p> 分開模具取出塑件的面就是分型面,分型面的選擇不僅關系到塑件的正常成型和脫模,而且涉及模具的結構與制造成本。</p><p> 在選擇分型面時,應遵守以下規(guī)則:</p><p> (1):分型面應該選擇在塑件的最大輪廓
72、處。</p><p> (2):確定有利的留模方式,便于塑件脫模,通常分型面的選擇應盡可能使塑件在開模后留在動模一側,這樣有助于推桿頂出機構的設置,節(jié)約能量。</p><p> (3):保證塑件的精度要求。</p><p> (4):保證塑件的外觀質量。</p><p> ?。?):便于模具加工制造。</p><p&
73、gt; ?。?):同軸度考慮。</p><p> (7):抽拔力考慮(力設在開模方向上)。</p><p> ?。?):有利于排氣,使模具結構簡化。</p><p> 注塑模有一個分型面和多個分型面的模具,在本次設計中采用單分型面(有一個分型面)的模具,分型面的位置垂直于開模方向,并且分型面為曲面同時也是塑件最大輪廓處。這樣塑件留在動模上,方便脫模,保證產品質量
74、,容易操作。</p><p> 5.2.2成型零件結構設計</p><p> 構成模具型腔的零件統稱為成型零件,例如凹模、凸模、型芯、鑲塊、各種成型桿、各種成型環(huán)。型腔直接與高溫高壓塑料接觸,型腔質量關系到塑件質量,因此型腔必須要有足夠的強度、剛度、硬度、耐磨性等來承受塑料的擠壓力和料流的摩擦力,有足夠的精度和適當的表面粗糙度,以保證塑料制品表面光亮美觀、容易脫模。</p>
75、<p> 凹模采用整體式嵌入式的凹模,整體式嵌入式凹模具有便于加工(可以分別加工),單獨制造、單獨選材、熱處理,降低成本,易維修等優(yōu)點。其嵌入到定模模板的通孔內,保證型腔沿主分型面分開的兩半在合模時的對中性。</p><p> 模板一般采用45#鋼制作,45#鋼調質處理,硬度到達25-30HRC ,整體嵌入的型腔采用T8制作,淬火處理,硬度到達40-50HRC。</p><p
76、> 整體式嵌入的凹模結構如圖5.4</p><p> 圖5.4整體式嵌入的凹模結構</p><p> 5.2.3成型零件成型尺寸計算</p><p> 按平均收縮率計算成型尺寸比較簡便易行,是最常用的計算方法,這里采用此方法。POM平均收縮率,塑件制造公差,對應模具制造公差。</p><p> (1)型腔徑向尺寸計算</
77、p><p> ?。?.3) </p><p> ?。?.4) </p><p><b> (5.5)</b></p><p> 式中 ——型腔(孔)的最小尺寸</p><p> ——型腔使用過程中允許的最大磨損量(取塑件總誤差的1/6,一般在0
78、.02~0.05mm之間)</p><p> ——成型零件制造誤差(正值)</p><p> ——塑件(軸)的最大尺寸</p><p> Δ ——塑件公差(負值)</p><p> 出于修??紤],對型腔徑向尺寸來說易修大,預留一負修模余量,標上制造公差得型腔徑向名義尺寸:</p><p> =+
79、 </p><p> 對于注塑模,型腔磨損量很小時,可用下式計算:</p><p> = + (5.6)</p><p> ?、偎芗较虺叽?120mm,=120-0.82/2=119.59 mm;</p><p> 錯誤!未找到引用源。= 錯誤!未找到引用源。=1
80、22.03mm</p><p> 模具型腔按級精度制造,其制造偏差=0.20mm,</p><p> =(122.03-0.20)+0.20</p><p> =121.83+0.20mm</p><p> ②塑件徑向尺寸=104mm,=104 – 錯誤!未找到引用源。=103.63mm;</p><p>
81、 錯誤!未找到引用源。= 錯誤!未找到引用源。=105.74mm</p><p> 模具制造偏差=0.247mm,</p><p> =(105.74-0.247)+0.247</p><p> =105.49+0.247mm</p><p> ?、鬯芗较虺叽?錯誤!未找到引用源。=40mm, 錯誤!未找到引用源。 =40– 錯誤!
82、未找到引用源。=39.79mm;</p><p> 錯誤!未找到引用源。= 錯誤!未找到引用源。=40.60mm</p><p> 模具制造偏差=0.14mm,</p><p> 錯誤!未找到引用源。=(40.60-0.14)+0.14</p><p> =40.46+0.14mm</p><p> ?、芩芗?/p>
83、向尺寸 錯誤!未找到引用源。=18mm, 錯誤!未找到引用源。 =18– 錯誤!未找到引用源。=17.84mm;</p><p> 錯誤!未找到引用源。= 錯誤!未找到引用源。=18.20mm</p><p> 模具制造偏差=0.11mm,</p><p> 錯誤!未找到引用源。=(18.02-0.11)+0.11</p><p>
84、 =17.91+0.11mm</p><p> ?、菟芗较虺叽?錯誤!未找到引用源。=18mm, 錯誤!未找到引用源。 =21.5– 錯誤!未找到引用源。=21.38mm;</p><p> 錯誤!未找到引用源。= 錯誤!未找到引用源。=21.82mm</p><p> 模具制造偏差=0.08mm,</p><p> 錯誤!未找到引
85、用源。=(21.82-0.08)+0.08</p><p> =21.74+0.08mm</p><p> (2)型芯徑向尺寸計算</p><p><b> ?。?.7)</b></p><p> = (5.8)</p><p> 標上制造公差得型芯徑向名義尺寸:<
86、/p><p><b> =-</b></p><p> 對于注塑模,型腔磨損量很小時修模余量也很小時可用下式計算:</p><p> =- (5.9) </p><p> ①塑件尺寸 錯誤!未找到引用源。=34mm, 錯誤!未找到引用源。 =34+ 錯誤!未找到
87、引用源。=34.19mm;</p><p> 錯誤!未找到引用源。= 錯誤!未找到引用源。=34.89mm</p><p> 模具制造偏差=0.127mm,</p><p> 錯誤!未找到引用源。 (34.89+0.127)-0.127</p><p> =35.02-0.127 mm</p><p> ?、?/p>
88、塑件尺寸 錯誤!未找到引用源。=14mm, 錯誤!未找到引用源。 =14+ 錯誤!未找到引用源。=14.12mm;</p><p> 錯誤!未找到引用源。= 錯誤!未找到引用源。=14.41mm</p><p> 模具制造偏差=0.08mm,</p><p> 錯誤!未找到引用源。 =(14.41+0.08)-0.08</p><p>
89、 =14.49-0.08 mm</p><p> ?、鬯芗叽?錯誤!未找到引用源。=22.32mm, 錯誤!未找到引用源。 =22.32+ 錯誤!未找到引用源。=22.46mm;</p><p> 錯誤!未找到引用源。= 錯誤!未找到引用源。=22.92mm</p><p> 模具制造偏差=0.07mm,</p><p> 錯誤!
90、未找到引用源。 =(22.92+0.07)-0.07</p><p> =22.99-0.07 mm</p><p> (3)型腔深度尺寸計算</p><p> + (5.10) 若取修模余量為,則型腔容易修淺</p>
91、<p> + </p><p> ?、偎芗叽?11.4mm,11.4- 錯誤!未找到引用源。=11.19mm;</p><p> 錯誤!未找到引用源。= 錯誤!未找到引用源。=11.42mm</p><p> 模具制造偏差=0.14mm,</p><
92、p> 型腔易修淺,11.42+0.14mm。</p><p> ②塑件尺寸 錯誤!未找到引用源。=30mm, 錯誤!未找到引用源。 =30 - 錯誤!未找到引用源。=29.72mm;</p><p> 錯誤!未找到引用源。= 錯誤!未找到引用源。=30.33mm</p><p> 模具制造偏差=0.187mm,</p><p>
93、 型腔易修淺,30.33+0.187mm。</p><p> (4)型芯高度尺寸的計算</p><p> - (5.11)</p><p><b> 型芯容易修長</b></p><p> - &l
94、t;/p><p> ?、偎芗叽?錯誤!未找到引用源。=14mm, 錯誤!未找到引用源。 =14- 錯誤!未找到引用源。=13.88mm</p><p> 錯誤!未找到引用源。= 錯誤!未找到引用源。=14.16mm</p><p> 模具制造偏差=0.08mm,</p><p> 型腔易修長,14.16+0.08mm。</p>
95、<p> 塑件尺寸 錯誤!未找到引用源。=31.5mm, 錯誤!未找到引用源。 =31.5- 錯誤!未找到引用源。=31.22mm</p><p> 錯誤!未找到引用源。= 錯誤!未找到引用源。=31.86mm</p><p> 模具制造偏差=0.186mm,</p><p> 型腔易修長, 錯誤!未找到引用源。= 31.86+0.186mm。
96、</p><p> 5.2.4 側壁厚度和底板厚度計算</p><p> (1)型腔側壁厚度計算</p><p> 型腔為不規(guī)則形狀,近似于圓形,按整體式圓形型腔進行計算。整體式圓形型腔在同樣塑料熔體作用下,由于側壁受到底部約束其最大變形發(fā)生在自由膨脹分界點。經計算自由膨脹高度約為27mm,由于型腔深度小于分界高度,其受底部約束使得半徑增長量遠小于s =r(
97、錯誤!未找到引用源。 -1)的計算值。</p><p> 整體式圓形型腔選經過水淬回火的 錯誤!未找到引用源。工具鋼</p><p> s =r( 錯誤!未找到引用源。 -1) (5.12)</p><p> 許用應力 錯誤!未找到引用源。= 錯誤!未找到引用源。=327.8MPa</p><p>
98、; 塑料壓力P=28.1MPa</p><p> 整體式圓形型腔內半徑r=60mm</p><p> s =r( 錯誤!未找到引用源。 -1) =5.9mm</p><p> 設計的側壁厚度均大于6mm,所以壁厚滿足要求。</p><p> (2)底板厚度的計算</p><p> 定模板的底板直接與注塑
99、機得定模板緊貼,動模板下面的型芯墊板由于有墊塊和推板倒滑柱支撐,所以底板不產生明顯的彎曲變形,也不產生明顯的內應力,其厚度憑經驗決定。設計的底板厚度滿足要求。</p><p> 5.2.5 排氣方式和排氣槽的設計</p><p> 當塑料熔體注入型腔時,如果型腔內原有氣體、蒸汽或者原料釋放出的氣體等不能順利排出,不但將在制品上形成氣孔、銀絲、灰霧、接縫、表面輪廓不清,型腔不能完全充滿
100、等弊端,同時還會因氣體壓縮而產生高溫,引起流動前沿物料溫度過高,粘度下降,容易從分型面溢出,產生飛邊,重則灼傷制件,使其產生焦痕。而且型腔內氣體壓縮產生的反壓力會降低充模速度,影響注塑周期和產品質量。</p><p> 在此不單獨設計排氣槽,利用分型面或配合間隙排氣。像旅行車龍轂架這樣小型的塑件,在不采用特殊的的高速注射時,利用分型面排氣或者利用推桿與孔、推管與孔、脫模板與型芯、活動型芯與孔的配合間隙排氣。為增
101、加排氣效果可以增加分型面的粗糙度,并且加工的刀痕或磨痕順著排方向以及將推桿后方距型腔5mm以外的配合間隙加大等。</p><p> 本設計利用分型面、推桿與孔、活動型芯與孔以及動模板與型芯固定板的間隙排氣,這樣不需要單獨加工排氣槽,使模具加工更容易,降低模具成本。</p><p> 5.3 合模導向和定位機構設計</p><p> 塑料模閉合時為保證型腔形狀
102、和尺寸的準確性,應按一定的方向和位置合模,所以必須設有導向定位機構。導向機構主要有導向、定位和承受注塑時產生側壓力三個作用。導柱設在動模邊或定模邊均可,但是一般設在主型芯周圍,動定模合模時在導向機構的引導下,使動定模按正確的方位閉合,避免凸模進入凹模時因方位搞錯而損壞模具或定位不準而互相碰傷,因此設在型芯周圍的導柱應比主型芯高出至少6~8mm。同時導向機構在模具閉合后使型腔保持正確的形狀和所有由動定模構成的尺寸的精度。</p>
103、;<p> 5.3.1 導柱的選擇和設計</p><p> 導柱沿長度方向分為固定段和導向段,并且這兩段名義尺寸相同,只是公差不同的導柱叫直導柱。本次設計的直導柱采用從標準模具零件(圖庫)中選用的方法,并且因動模板整塊都是T8鋼制造,硬度40-50HRC有足夠的強度,所以沒有設計導柱套。</p><p> 5.3.2 直導柱尺寸和結構的要求</p><
104、;p> ?。?)直徑和長度 導柱的直徑在12 錯誤!未找到引用源。63mm之間時,按經驗直導柱直徑20和模板厚度比在0.06 錯誤!未找到引用源。0.1, 無論是固定段的直徑還是導向段的直徑的形位公差與尺寸之間的關系應遵循包容原則。直導柱總長為94mm,直徑為20mm。</p><p> ?。?)形狀 直導柱的端部做成半球形或錐形的先導部分,錐形頭高度為與其相鄰圓柱直徑的1/3 , 前端還應有倒角,使
105、其能夠順利的進入導向孔。導向孔應該設有排氣孔或者排氣間隙,以免空氣壓縮產生高溫引起燃燒,在本設計中將墊塊上導柱孔加工成通孔,利用墊塊和底板的裝配間隙排氣。</p><p> ?。?)公差配合 安裝段與模板間采用過渡配合H7/k6 ,導向段與導向孔間采用動配合H7/f7 。</p><p> ?。?)粗糙度 固定段表面用Ra=1.6um ,導向段表面用Ra=0.8um 。</p&g
106、t;<p> ?。?)材料 導柱應具有硬而耐磨的表面,堅韌而不易折斷的芯部,因此采用低碳鋼(20號鋼)滲碳0.5 錯誤!未找到引用源。0.8mm深,經淬火處理硬度達到HRC56 錯誤!未找到引用源。60 。</p><p> 直導柱形狀見圖5.5。</p><p><b> 圖5.5直導柱</b></p><p> 5
107、.4 脫模機構設計</p><p> 注塑模必須設有準確可靠的脫模機構,以便在每一個循環(huán)中將塑件從型腔內或型芯上自動地脫出模外,脫出塑件的機構稱為脫模機構或推出機構。脫模機構種類很多,有手動脫模、機械推出、液壓推出、氣壓推出等,手動脫模沒有工作效力,液壓和氣壓脫模成本高,推桿推出的脫模機構比較簡單也是經常采用的一種典型脫模機構,在本設計中所采用的就是推桿脫模機構。</p><p>
108、 5.4.1 脫模機構的要求</p><p> ?。?)結構優(yōu)化、運行可靠、機構盡可能簡單、制造容易、零件制造方便,維修方便,配換容易等。機構動作要準確可靠、運動靈活、機構本身具有足夠的剛度和強度,以抵抗脫模阻力。</p><p> ?。?)不影響塑件外觀,不造成塑件變形破壞,推塑件的位置應盡可能設在塑件內部或者隱蔽處,以免損壞塑件外觀,要保證塑件在脫模過程中不變形、不擦傷。</p&
109、gt;<p> ?。?)讓塑件留在動模 ,模具的結構應保證塑件在開模過程中留在具有脫模裝置的半模即動模上。</p><p> 5.4.2脫模結構設計分析</p><p> 聚甲醛(POM)的收縮率為2%,其收縮時抱緊型芯,開模時塑件留在動模上,在脫模機構設計時就應該將推出力的作用點盡可能的靠近型芯,推出力作用于塑件剛度強度最大的部位,由于塑件的受力部分就是五角星的各個角,
110、要保證這部分的強度和剛度在其內側兩邊設計加強筋,這樣在這些部位的推出力就要求大些,因此將推桿設置在這些部位,同時這些部位是塑件的內表面推桿留下的推痕不影響塑件的美觀。推桿均勻的布局在各角距輪圈5毫米處,推出時各處受力相同輕松的將塑件推出。柱頭推桿的結構形狀如圖5.6。</p><p> 5.4.3 脫模力計算</p><p> 塑件在模腔內冷卻時抱緊型芯,產生包緊力,因此脫模力必須克服
111、包緊力和摩擦阻力,在開模的瞬間所需脫模力為最大。POM為熱塑性塑料,脫模斜度型腔 錯誤!未找到引用源。~ 錯誤!未找到引用源。型芯 錯誤!未找到引用源?!?錯誤!未找到引用源。所以脫模斜度選擇 錯誤!未找到引用源。</p><p> 塑件收縮率使型芯全面積受總壓力 錯誤!未找到引用源。 =2 錯誤!未找到引用源。·E· 錯誤!未找到引用源。·t·L· 錯誤
112、!未找到引用源。 (5.13)</p><p> =228502.3N</p><p> E=2.83GPa塑料拉伸彈性模量</p><p> 錯誤!未找到引用源。=2塑料收縮率 </p><p> 錯誤!未找到引用源。=0.3塑料泊松比</p><p> t=1.5mm 制品壁厚</p&
113、gt;<p><b> L塑件型芯長度</b></p><p> 錯誤!未找到引用源。= 錯誤!未找到引用源。 (5.14) </p><p><b> =41560.5N</b></p
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