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徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 卷連門配件注塑模設計 1 前 言 塑料是工業(yè)產品生產用的重要工藝裝備 它是以其自身的特殊形狀通過一定的方式 使其原材料成型 現(xiàn)代產品生產中 模具由于其加工效率高 互換性好 節(jié)省原材料 所以得到廣泛的應用 按成型的對象和方式來分 模具大致可以分為三類 金屬板料成型模具 如冷沖壓 模 金屬體積成型模具 如鍛造模 粉末冶金模 壓鑄模 非金屬材料成型模具 如塑 料模 玻璃模 陶瓷模等 其中使用量最大的是沖壓模和塑料模 約占模具總量的80 左 右 模具技術已成為衡量一個國家產品制造水平的重要標志之一 模具技術能促進工業(yè) 產品的發(fā)展和質量的提高 并能獲得極大的經濟效益 模具是 效率放大器 用模具 生產的產品的價值往往是模具價值的幾十倍 上百倍 美國工業(yè)界認為 模具工業(yè)是美 國工業(yè)的基石 日本把模具譽為 進入富裕社會的原動力 模具工業(yè)在我國已經成為國民經濟發(fā)展的重要基礎工業(yè)之一 國民經濟的支柱產業(yè) 如機械 電子 汽車 石油化工和建筑業(yè)等都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應 都需要 大量模具 特別是汽車 電機 電器 家電和通信等產品中60 80 的零部件都要依靠 模具成型 我國石化工業(yè)一年生產500多萬噸聚乙烯 聚丙烯 和其他合成樹脂 很大一 部分需要塑料模具成形 做成制品 用于生產和生活的消費 生產建筑業(yè)用的地磚墻磚 和衛(wèi)生潔具 需要大量的陶瓷模具 生產塑料管件和塑鋼門窗 也需要大量的塑料的模 具成形 正因為此 我國非常重視模具工業(yè)的發(fā)展 重視模具技術的提高 早在1984年就成 立了全國模具工業(yè)協(xié)會 1989年在國務院頒布的 關于當前產業(yè)政策要點的決定 中 模具就被列為機械工業(yè)技術改造序列的首位 1997年以來 又相繼把模具及其加工技術 和設備列入 當前國家重點鼓勵發(fā)展的產業(yè) 產品和技術目錄 和 鼓勵外商投資產業(yè) 目錄 所有這些政策的制定和貫徹 都極大地推動了我國模具工業(yè)的發(fā)展 經過多年的建設與努力 我國的模具工業(yè)已初具規(guī)模 取得了相當?shù)某删?到目前 為止 我國已制定了模具技術的研究和開發(fā) 目前從事模具技術研究的機構和院校已達 30余家 從事模具技術教育和培訓的院校已超過50多項 為我國的經濟建設輸送了大批 人才 并同時取得了一大批成果 其中獲得國家重點資助建設的有華中科技大學模具技 術國家工程研究中心和鄭州大學橡塑模具國家工程研究中心等 在模具CAD CAMCAE技 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 卷連門配件注塑模設計 2 術 模具的電加工和數(shù)控加工技術 快速成形與快速模技術 新型模具材料等反方面取 得了顯著進步 在提高模具質量和縮短模具技術制造周期等方面做出了貢獻 目前 國內已可制造具有自動沖切 疊壓 鉚合 計數(shù) 分組和安全保護等功能的 鐵芯精密自動疊片多功能模具 生成的電機定轉子雙回轉疊片硬質合金級進模的步距精 度可達2 壽命達到1億次 電視機 空調 洗衣機等家用電器所需的塑料模具基本上m 可立足于國內生產 在精度方面 塑料的尺寸精度可達IT6 IT7 級 型面的表面粗糙度達 到 0 05 0 025 模具使用壽命達100萬次以上 aR 我國現(xiàn)已擁有模具企業(yè)1 8萬家 僅浙江寧波和黃巖地區(qū) 從事模具制造的集體企業(yè) 和私營企業(yè)就達數(shù)千家 成為國內知名的 模具之鄉(xiāng) 和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一 2001年我國模具工業(yè)產值約為300多億元人民幣 折合30多億美元 并出口1 88億美元 可以預言 隨著工業(yè)生產的不斷發(fā)展 模具工業(yè)在國民經濟中的地位將日益提高 并在國民經濟發(fā)展過程中發(fā)揮越來越重要的作用 雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的成就 但許多方面與工業(yè)發(fā)達 國家相比仍有較大的差距 例如 精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低 CAD CAM CAE技術的普及率不高 許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等 致使相當一 部分大型 精密 復雜和長壽命模具依賴進口 我國未來模具技術發(fā)展趨勢可以歸納為 以下幾點 1 全面推廣應用CAD CAM CAE技術 模具CAD CAM CAE技術是模具技術發(fā)展的 一個重要里程碑 由于產品的更新?lián)Q代日趨頻繁 產品精度要求越來越高 形狀越來越 復雜 對模具的要求也越來越高 實踐證明 模具CAD CAM CAE技術是模具設計制造的 發(fā)展方向 隨著計算機技術的發(fā)展和進步 已基本具備了普及CAD CAM CAE技術的條件 2 不斷提高模具標準化程度 為了適應模具生產的需要 縮短模具制造周期 降低 制造成本 模具標準化工作十分重要 經過一段時期的建設 我國模具標準件使用覆蓋 率已達到30 左右 國外發(fā)達國家一般為80 左右 為了適應模具工業(yè)發(fā)展 模具標準化 工作必將加強 模具標準化程度將進一步提高 模具標準件生產也必將得到發(fā)展 3 優(yōu)質材料及先進表面處理技術的應用為了提高模具的使用壽命 提高產品的制 造質量 優(yōu)質材料及先進表面處理技術將進一步受到重視 國內外模具材料的研究工作 者對模具的工作條件 失效形式和提高模具使用壽命的途徑進行了大量的研究 并開發(fā) 出了許多使用性能好 加工性好 熱處理變形小的模具材料 如預硬鋼 耐腐蝕鋼等 模具熱處理和表面處理是能否充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關鍵環(huán)節(jié) 模具熱處理的 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 卷連門配件注塑模設計 3 發(fā)展方向是采用真空熱處理 模具表面處理除完善普及常用表面處理方法如 滲碳 滲 氮 滲硼 滲鉻 滲釩外 應發(fā)展設備昂貴 工藝先進的氣象沉積 等離子噴涂等技術 4 模具制造技術的高效 快速 精密化 隨著模具制造技術的發(fā)展 許多新的加 工技術 加工設備不斷出現(xiàn) 模具制造手段越來越豐富 越來越先進 快速原形制造 RPM 技術是美國首先推出的 被公認為是繼NC技術之后的一次技 術革命 它是伴隨著計算機技術 激光成形技術和新材料技術的發(fā)展而產生的 是一種 全新的制造技術 根據(jù)零件的CAD模型 快速自動完成復雜的三維實體 模型 制造 采用這種方法制造技術模具 從模具的概念設計到制造完成 僅為傳統(tǒng)加工方法所需時 間的1 3和成本的1 4左右 國外近年來發(fā)展的高速銑削加工 其主軸轉速可達40000 100000r min 快速進給速 度可達到30 40 m min 加速度可達1g 換刀時間可提高到 加工模具的硬度可達s2 1 60HRC 表面粗糙度可達 高速切削加工與傳統(tǒng)切削加工相比具有加工效率高 mRa 1 溫升低 加工工件只升高3 熱變形小等優(yōu)點 目前它已向更高的敏捷化 智能化 C 集成化方向發(fā)展 高速銑削加工促進了模具加工技術的發(fā)展 特別是對汽車 家電行業(yè) 中大型型腔模具制造注入了新的活力 電火花銑削加工技術使用高速旋轉的簡單的管狀電機作三維霍爾維輪廓加 像數(shù)控 銑一樣 因此不再需要制造復雜的成形電極 這顯然是電火花成形加工領域的重大發(fā) 展 國外已有使用這種技術的機床進行模具加工 5 逆向工程技術 采用逆向工程技術 可以快速 正確地把復雜的實物復制出來 同時也可通過實物制造模具進行復制 目前我國已有許多模具廠家擁有高速掃描機和模 具掃描系統(tǒng) 該系統(tǒng)提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能 大 大縮短了模具的研制制造周期 逆向工程將在今后的模具生產中發(fā)揮越來越重要的作用 6 模具研磨拋光的自動 智能化 模具表面的精加工是模具加工中未能很好解決 的難題之一 模具表面的質量對模具使用壽命 制件外觀質量等方面均有較大的影響 目前我國仍以手工研磨拋光為主 不僅效率低 約占整個模具周期的1 3 且工人勞動 強度大 質量不穩(wěn)定 制約了我國模具加工向更高層次發(fā)展 因此 研究拋光的自動化 智能化是重要的發(fā)展趨勢 日本已研制了數(shù)控研磨機 可實現(xiàn)三維曲面模具的自動化研 磨拋光 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 卷連門配件注塑模設計 4 注射成型是熱塑性塑料成型的一種主要方法 它能一次成型形狀復雜 尺寸精確 帶有金屬或非金屬嵌件的塑件 注射成型的成型周期短 生產率高 易實現(xiàn)自動化生產 到目前為止 除氟塑料外 幾乎所有的熱塑性塑料都可以用注射成型的方法成型 一些 流動性好的熱固性塑料也可用注射方法成型 注射成型的特點是所用的注射設備價格較 高 注射模具的結構復雜 生產成本高 不適合于單件小批量塑件的生產 第一章 塑件結構工藝性的設計 塑件的結構工藝性是指塑件在滿足使用要求的前提下 其結構應盡可能符合成型工 藝要求 從而簡化模具結構 降低生產成本 在進行塑件結構設計時 應考慮以下幾方 面的因素 1 塑料的物理與力學性能 電性能 耐化學腐蝕性能和耐熱性能等 2 塑料的成型工藝性 如流動性 收縮率等 3 模具的總體結構 特別是抽芯與脫模的復雜程度 4 模具零件的形狀及其制造工藝 5 塑件的外觀質量 塑件結構工藝性的內容很多 主要內容如下 1 塑件尺寸 精度及表面粗糙度 1 尺寸 塑件尺寸的大小取決于塑件的流動性 流動性差 塑件尺寸不可過 大 以免不能充滿型腔可形成熔接痕 影響塑件外觀和強度 此外成型設備 模具尺寸及脫模距離等也會影響塑件的大小 2 精度 影響塑件精度的因素很多 除與模具制造精度和模具磨損有關外 還與塑料收縮率的波動 成型時工藝條件的變化等有關 所以塑件的尺寸精 度一般不高 3 表面粗糙度 塑件的表面粗糙度 一般為 0 8 0 2 而模具的表面粗糙度aRm 數(shù)值要比塑件低1 2級 2 壁厚 塑件的壁厚主要取決于塑件的使用要求 但壁厚的大小對塑料的成型影響很大 壁 厚過小 成型時流動阻力大 難以充型 壁厚過大則浪費材料 還易產生氣泡 縮孔等 缺陷 因此必須合理選擇塑件壁厚 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 卷連門配件注塑模設計 5 同一塑件壁厚應盡可能一致 否則會因冷卻或固化速度不均而產生內應力 影響塑 件的使用 當塑件壁厚不一致時 應適當改善塑件結構 3 形狀設計 塑件的形狀在滿足使用要求的前提下 應使其有利于成型 特別是應盡量不采用側 向抽芯機構 因此 塑件設計時應盡可能避免側向凹凸或側孔 某些塑件只要適當?shù)馗?變其形狀 即能避免使用側向抽芯機構 使模具結構簡化 有些塑件內側凹陷或凸起較淺并有圓角時 可采用整體式凸模并強制脫模的方法 例如聚丙烯 聚乙烯等塑料當陷或起小于5 時即可強制脫模 大多數(shù)情況下塑件側凹不 能強制脫模 此時應采用側向分型抽芯機構模具 4 孔的設計 孔設計時應不能削弱塑件的強度 在孔與孔之間 孔與壁之間應留有足夠的距離 塑件上固定用孔和其他受力孔的周圍可設計一凸邊或凸臺來加強 5 脫模斜度 為了克服塑件因冷卻收縮產生的包緊力 方便脫模 塑件內外表面在脫模方向應設 計一定的脫模斜度 塑件上脫模斜度的大小與塑件的性質 收縮率 摩擦系數(shù) 塑件壁 厚及幾何形狀有關 6 圓角 為了避免應力集中 提高塑件的強度 便于塑件熔體的流動和塑件脫模 在塑件的 內外表面的各連接處均應設計過渡圓弧 本塑件是卷連門配件 其材料采用的是聚乙烯 PE 生產類型為大批量生產 1 1 塑件工藝分析及結構設計 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性 有利于充型 避免出現(xiàn)熔合線 1 1 1 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 1 1 2 塑件的結構和尺寸精度及表面質量分析 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 卷連門配件注塑模設計 6 1 結構分析 從零件圖上分析 該零件總體形狀為長方形 在高度為17mm的長方形凸臺上有一直 徑為 的圓孔 因此 模具設計時必須注意設置側向分型抽芯機構 該零件屬于中m5 等復雜程度 2 尺寸精度分析 該零件的所有尺寸都未注公差尺寸 由 塑料模設計及制造 表 2 5常用材料模塑件公差等級和選用 GB T14486 1993 可選得聚乙烯PE的未注公差尺 寸等級為MT7級 由以上分析可見 該零件的尺寸精度要求不高 對應的模具相關的零 件的尺寸加工可以保證 3 表面質量分析 該零件的表面除要求沒有缺陷 毛刺外 沒有特別的表面質量要 求 故比較容易實現(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 1 1 3 注塑成形塑件工藝結構設計 在注塑成形塑件設計過程中應該盡量避免凸凹臺 然而本塑件凸臺薄壁上有圓孔 所以其成形模具中必須設計側向抽芯結構 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)轉變?yōu)楣虘B(tài)狀態(tài)將會產生一定量的尺 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 外壁有足夠的脫模斜度 查 塑料模具設計及制造 表2 11得熱塑性塑料PE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 塑件內表面和外表面的脫模斜度都選為30 2 塑件壁厚 塑件的壁厚是最重要的結構要素 是塑件設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致塑件各部分固化收縮不均勻 易在塑件上產生氣孔 裂紋 以及內應力及變形等缺陷 塑件的壁厚與流程有關 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 查模具設計大典表8 5 8 由壁厚與流程關系式計算相應的 塑件最小壁厚 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 卷連門配件注塑模設計 7 1 26mmminS6 0 51 L6 0 518 式中 最小壁厚 mm i L 流程 mm 熱塑性塑料PE的壁厚一般為0 6 7 6mm 而從塑件的壁厚來看 最大處是3 最小 處是1 5 塑件的壁厚在材料允許的范圍之內且較均勻 有利于零件的成型加工 1 2 塑件材料的性能 1 2 1 塑件材料的使用性能 聚乙烯是熱塑性材料 質軟 機械性能較差 表面硬度低 成型性能好 粘度與剪 切速率關系較大 成型前可不預熱 化學穩(wěn)定性較好 但不耐強氧化劑 耐水性好 適 用于薄膜 管 繩 容器 電器絕緣零件 日用品等 1 2 2 塑件材料的加工特性 1 結晶型塑料 吸濕性小 2 流動性極好 溢邊值0 02mm左右 流動性對壓力變化敏感 3 可能發(fā)生熔融破裂 與有機熔劑接觸可發(fā)生開裂 4 加熱時間過長則發(fā)生分解 燒焦 5 冷卻速度慢 因此必須充分冷卻 宜設冷料穴 模具應有冷卻系統(tǒng) 6 成型收縮率范圍大 收縮值大 取向性強 易變形 翹曲 結晶度及模具冷卻 條件對收縮率影響大 應控制模溫 保持冷卻均勻 穩(wěn)定 7 宜高壓低溫注射 料溫均勻 填充速度應快 保壓充分 8 不宜用直接進料口 否則易增大內應力 或產生收縮不勻 取向性明顯 變形 增大 應注意選擇進料口校園與數(shù)量 防止產生縮孔 翹曲變形 9 質軟易脫模 塑件有淺的側凹槽時可強行脫模 1 2 3 塑件材料的物理性能 熱性能 密度 g cm3 0 94 0 97 質量體積 cm3 g 1 03 1 06 吸水率 24h 150 2 00 200 2 50 250 3 00 300 4 00 導柱直徑 d16 16 18 18 20 20 25 25 30 根據(jù)動模板尺寸 選定導柱直徑 16 50216 dm 2 導柱配合精度 導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 4 導柱固定部m 分配合精度采用過渡配合H7 k6 表面粗糙度Ra0 8 3 材料 導柱必須具有足夠的抗彎強度 且表面要耐磨 芯部要堅韌 因此導柱的材料選用 碳素工具鋼 T8A 淬火處理 硬度50 55HRC 4 導柱的長度通常高出凸模端面 6 8mm 以免在導柱還未導正時 凸模就先進入型 腔與其碰撞而破壞 為了便于導柱順利進入導套 導柱的端面應該設計成錐形 5 1 2 導套設計 GB T4169 2 1984 導套是與安裝在另一半模上的導柱相配合 用以確定動定模的相對位置 保證模具 運動導向精度的圓套形零件 導套有直導套和帶頭導套兩種形式 本設計中采用帶頭導套 導套的材料選為 T8A 淬硬 HRC50 55 導套內外圓柱面表面粗燥度都取為 Ra0 8 導套孔的滑動部m 分按 H7 f7 間隙配合 導套外徑按 H7 k6 過渡配合 5 2 定位機構設計 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 定位圈除了完成澆口與 噴嘴孔的精確定位外 還可以防止?jié)部谔讖哪＞邇然?定位圈有標準定位圈和特殊定位圈兩種 本設計中采用特殊定位圈 定位圈的材料 選用 45 中碳鋼 經正火處理 硬度為 250 280HBS 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 卷連門配件注塑模設計 25 第六章 脫模機構設計 注塑成形每一循環(huán)中 塑料制品必須準確無誤地從模具的凹模中或型芯上脫出 完成 脫出制品的裝置稱為脫模結構也稱推出機構 脫模機構設計原則 1 保證塑件不因頂出而變形損壞及影響外觀 這是對脫模機構最基本的要求 在設 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?shù)耐瞥鑫恢?使塑件平穩(wěn)的脫出 同時推出位置應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 為使推出機構簡單 可靠 開模時應使塑件留于動模 以利于注塑機移動部分的 頂桿推出塑件 3 推出機構運動要準確 靈活 可靠 無卡死與干涉現(xiàn)象 機構本身應該有足夠的 剛度 強度和耐磨性 6 1 脫模力的計算 將制品從包緊的型芯上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 脫模力計算公式為 式 9 6 bceQ 1 式中 制品對型芯包緊的脫模阻力 N cQ 使封閉殼體脫模所需克服的真空吸力 N 這里0 1單位 b bQbA1 0 aMP 為型芯的橫截面積 A 2m 本課題中 制品對型芯包緊的脫模阻力 可按薄壁矩形盒類制品收縮脫模力的實用c 計算式 9 6 23 計算 公式為 式 9 6 thTEfQjfcc 12K 23 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 卷連門配件注塑模設計 26 式中 塑料的拉伸彈性模量 E MPa 脫模斜度系數(shù) K 脫模系數(shù) cf 塑料的線性膨脹系數(shù) 1 軟化溫度 fT 脫模頂出時的制品溫度 j 制品厚度 tm 脫模方向型芯高度 h 由中國模具大典表9 6 2確定有關PE材料制品的脫模力計算參數(shù) Pa9 0GE 0 45 75 55 由圖9 6 4 在 處得 0 95 由 15C02 cffTj 1 K 制品結構可知 0 bQ 矩形邊長為 按公式 9 6 25 計算當量折算直徑 ml25 b1 由 20可知該制品屬于薄壁矩ldk 8 0 21 2 63 5 18 tdk 形盒 由式 9 6 23 可得 NthTEfQjfcce 1 5601 562 173 57 09 49 K23 6 2 推出機構形式的確定 常用得推出機構形式有 推桿推出機構 推管推出機構 推件板推出機構 推塊推 出機構 聯(lián)合推出機構及其他特殊推出機構 本制品為薄壁的容器塑件 采用推桿推 出機構 6 3 推出零件尺寸的確定 6 3 1確定推桿直徑 根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式可得推桿直徑 的公式 m 式 9 6 34 412 nEQlKde 式中 推桿最小直徑 d 安全系數(shù) 通常取 1 5 2 K 推桿長度 lm 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 卷連門配件注塑模設計 27 脫模力 N eQ 推桿數(shù)目 n 鋼材的彈性模量 E 根據(jù)模架結構形狀尺寸 初步確定推桿長度為 125 3 代入公式得 lmnnEQlKde 9 10 235614412 取推桿直徑為2 m 由式 9 6 35 進行強度校核 60231 542 dnec MPa T8A的 故 2 符合要求 0scm 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 卷連門配件注塑模設計 28 第七章 側向分型與抽芯機構設計 7 1 側向分型和抽芯機構的類型 由于本塑件凸臺上有兩個圓柱通孔 它們均垂直于脫模方向 阻礙了成型后塑 件從模具中脫出 因此 成型凸臺的孔必須做成活動的型芯 即必須設置側向抽芯 機構 分型和抽芯機構按動力來源可以分為手動 機動 氣動或液壓三大類 本套模 具采用機動抽機構中的斜銷分型抽芯機構 機動側向分型抽芯機構的方法是開模時依靠注塑機的開模力 通過傳動零件將 側型芯抽出 機動抽芯機構具有較大的抽芯力 抽芯距大 生產率高 操作簡單等 優(yōu)點 7 2 抽拔距的確定 抽拔距是指側型芯或側滑塊從成型位置抽拔或分開至不防礙制品脫模的距離 一般抽拔距應大于制品的側孔深度或凸臺高度的2 3 m 抽拔距的計算公式為 2 3 1S 式中 分開拼合凹模所需的抽拔距 S 側凹分開至不影響制品脫模的距離 1 m 本塑件上二處通孔位于塑件的同一側 所以將十個小芯子置于同一滑塊上 其 中通孔深為5 則根據(jù)公式 9 7 1 可得m 2 3 5 2 3 7 8 1S 取 8 7 3 抽拔力的計算 塑料制品在冷凝時收縮會對型芯產生包緊力 抽芯機構所需要的抽拔力 必須 克服因包緊力所引起的抽拔阻力及機械滑動的摩擦力 才能把活動型芯抽拔出來 在抽拔過程中 開始抽拔的瞬時 使制品與側型芯脫離所需的抽拔力稱為起始抽拔 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 卷連門配件注塑模設計 29 力 以后為了使側型芯抽到不妨礙制品推出的位置時 所需的抽拔力稱為相繼抽拔 力 前者比后者大 因此 計算抽拔力以計算起始抽拔力為準 7 3 1 影響抽拔力的因素 1 側型芯成型部分的表面積及幾何形狀 型芯成型表面積越大 越復雜 其 包緊力也越大 所需的抽拔力也越大 2 塑料的收縮率 塑件的收縮率越大 對型芯的包緊力也越大 所需的抽拔 力也越大 3 制件的壁厚 包容面積相同 形狀相似的制品 薄壁制品收縮小 抽拔力 也小 相反 厚壁制品抽芯力大 4 塑料對型芯的摩擦系數(shù) 塑料對型芯的摩擦系數(shù)與塑料特性 型芯的脫模 斜度 型芯表面的粗糙度 潤滑條件及型芯表面加工的紋向有關 摩擦系數(shù)越大 抽拔力越大 5 在制品同一側面同時抽芯的數(shù)量 在制品同一側面有兩個以上型芯 采用 抽芯機構同時抽芯時 由于制品孔間距的收縮較大 所以抽拔力也大 6 成型工藝參數(shù) 注射壓力 保壓時間 冷卻時間對抽拔力影響較大 當注 塑壓力小 保壓時間短 抽拔力較小 冷卻時間長 制品收縮基本完成 則包緊力 大 所以抽芯拔也大 7 3 2 抽拔力的計算 抽拔力的計算與脫模力的計算相同 于是有 式 9 6 13 N thTEfQjfcc7 495 173 57 109 120 35 b 則 Qbce7 495 7 4 斜導柱的設計 斜導柱側抽芯機構結構緊湊 制造方便 動作可靠 適用于這種抽拔力與抽芯 距不大的分型機構 7 4 1 斜導柱的受力分析和強度的計算 中國模具設計大典P442 1 受力分析 斜導柱有一定的安裝斜角 隨著安裝斜角 的增大 所需要的開模力P和斜導 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 卷連門配件注塑模設計 30 柱受到的法向分力隨之增大 但如果 角過小 會使機構處于自鎖狀態(tài) 也不能開 模 本套模具中的斜導柱的安裝斜度為22 取鋼材零件之間摩擦系數(shù) 0 1 由于斜導柱采用的是T10A制造 需用彎曲應f 力 彎曲作用力由 中國模具設計大典 式 9 7 20 得MPapb15 NffQN 1 5902cos1 02tan1 07495costn22 2 斜導柱的強度計算 當斜導柱從制品中抽拔時 法向力N使斜導柱受到力臂Lc的彎曲力矩 固定端 的最大彎矩 在危險截面上的最大彎曲應力 式中 為斜cLM max zWMmaxax z 導柱的抗彎截面模量 由于斜導柱采用的是圓形截面所以 3 31 02dz 斜導柱的直徑計算 中國模具設計大典公式9 7 18 mNldpb 4 9152 9010 3 13 4 式中 為斜銷的有效長度 取 在4l Sl 62 1sin 8i 4 ml24 這里取斜導柱的直徑為10 m 斜導柱的強度條件式為 MPadNlWMpbz 158 1296 0591 334maxax 式中 危險截面上的最大彎曲應力 ax 最大彎矩 m 斜導柱的抗彎截面模量 z 許用彎曲應力 pb 7 4 2 斜銷長度和最小開模行程計算 斜銷的長度應根據(jù)抽拔距 斜銷直徑及其斜角的大小確定 其計算公式為 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 卷連門配件注塑模設計 31 m SdhDlllL2 53 52sin8ta210costan14 10 54321 式中 斜銷總長度 L 斜銷固定部分大端直徑 D 斜銷固定板厚度 h 斜銷直徑 dm 斜銷的斜角 取斜銷長度為 5 L 7 5 滑塊與導滑槽設計 1 滑塊與側抽芯的連接方式設計 該模具的側向抽芯機構用于成型塑件的側向孔 由于側向孔的尺寸較小 考慮 到型芯強度和裝配問題 采用組合式結構 將型芯單獨制造 這樣既可節(jié)省優(yōu)質鋼 材 又方便加工和方便修配更換 十個型芯 可用加壓板固定 2 滑塊的導滑方式 為使模具結構緊湊 降低模具裝配復雜程度 擬采用整體式滑塊和整體式導滑 槽形式 為提高滑塊的導向精度 裝配時可對導向槽或滑塊采用配磨 配研的裝配方法 3 滑塊的導滑長度和定位裝置設計 該零件由于側抽芯距較短 故導滑長度只要符合滑塊在開模時的定位要求即可 滑塊的定位采用彈簧的彈力使滑塊?？吭趽醢迳隙ㄎ?彈簧的彈力應是滑塊自重 的1 5 2 倍 7 6 楔緊塊的設計 7 6 1 楔緊塊的結構形式 模具閉模后 斜銷不能使滑塊完全復位 且斜銷也不能承受熔體施于滑塊的側向推 力 為此須設置楔緊塊 本設計中 綜合考慮模具結構和側抽芯的要求 采用一對楔緊 塊 使其中心對稱 可保證楔緊機構的強度 楔緊塊用螺釘 銷固定于定模板上 這樣 制作容易 調整方便 易于更換 7 6 2 楔緊塊的楔角 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 卷連門配件注塑模設計 32 楔緊塊的楔角應略大于斜銷的斜角 一般為2 3 這樣才能保證在模具開模過程 中楔緊塊始終能先一步避開滑塊的后退動作 否則斜銷將無法帶動滑塊 從前面知道斜 銷的斜角為22 故選楔緊塊的楔角為 25 第八章 溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 在塑料注塑成形中 注塑模具不僅是塑料熔體的成形設備 還起著熱交換器的作用 模具溫度調節(jié)系統(tǒng)直接影響到制品的質量和生產效率 本塑件在注塑成型時不要求有太高的模溫因而在模具上可不設加熱系統(tǒng) 是否需要冷 卻系統(tǒng)可以做如下的設計計算 8 1 求塑件在固化時每小時釋放的熱量 Q 設定模具平均工作溫度為40 用常溫20 的水作為模具冷卻介質 其出口溫度為 30 產量為 粗算每2min1套 3kg h 查中國模具設計大典表9 8 4得聚乙烯的單位熱流 量為 KJ kg1Q2210 89 6 hJW 7 32 8 2 求冷卻水的體積流量 由中國模具設計大典式 9 8 15 得 min 102 7 1054 26 3633221cQqV 式中 冷卻介質的體積流量 m min 單位時間內注入模具中的塑料重量 kg min W 塑件在凝固時所放出的熱量 J kg 1Q 冷卻介質的密度 mm 3 冷卻介質的比熱容 J C 1c 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 卷連門配件注塑模設計 33 冷卻介質的出口溫度 1 冷卻介質的進口溫度 2 查中國模設計大典表9 8 1冷卻水的穩(wěn)定湍流速度和流量 可知所需的冷卻水管直徑非 常小 加之 塑件材料PE冷卻速度快 要求澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)的散熱應緩慢 故可不 設冷卻系統(tǒng) 依靠空冷的方式冷卻模具即可 第九章 標準模架的選用 模架是設計 制造塑料注射模的基礎部件 標準中規(guī)定 除了派生型模架 中小型 模架的周界尺寸范圍為 并規(guī)定其模架結構型式為四種型號 即基本m9056 型 A1 A2 A3 A4四個品種 本模具選用A2型 模板周界尺寸 導m25016 柱正裝 模具結構采用側澆口推桿推出 澆口套也可選標準件 因為注塑機噴嘴口直徑為 4 查塑料模具設計P47 表4 1選擇 進料口直徑為 5的澆口套 具體結構見模具裝配圖 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 卷連門配件注塑模設計 34 第十章 注塑機參數(shù)校核 10 1 最大注塑量校核 注塑機的最大注射量是指柱塞或螺桿在作一次最大注射行程時 注射裝置所能達到 的最大注出量 目前我國已統(tǒng)一規(guī)定用加工聚苯乙烯塑料時注射機一次所能注出的公稱 容積來表示 為了保證正常的注射成型 選擇注射機時 注塑機的最大注塑量應大于制 品的質量或體積 包括流道及澆口凝料和飛邊 通常注塑機的實際注塑量最好在最大 注塑量的80 所以 選用的注塑機最大注塑量應滿足 在一般情況下 僅對最大注射量進行校核 但對熱敏性塑料還應注意注射機能出處 理的最小注射量 因為每次注射量太小時 塑料在料筒內停留的時間會過長 導致塑料 高溫分解 從而降低塑料的質量和性能 其最小注射量應不小于額定注射量的20 0 8M M M機 塑 件 澆 式中 M 注塑機的最大注塑量 g 機 M 塑件的體積 g 該零件M 29 6g塑 件 塑 件 M 澆注系統(tǒng)體積 g 該零件M 10 澆 澆 3cm 故 M 49 5機 8 0澆塑 件 8 01629 3 此處選定的注塑機注塑量無要求 所以滿足要求 10 2 鎖模力校核 鎖模力是指注射機的鎖模裝置對模具所施加的最大夾緊力 當高壓的塑料溶體充滿 模具型腔時 沿鎖模方向會產生一個很大的作用力 此力總是力圖使模具沿分型面脹開 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 卷連門配件注塑模設計 35 為此 注射機的額定鎖模力必須大于型腔內塑料熔體壓力與塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上 的投影面積之和 即注射面積 的乘積 一般 閉模時要從模外加大于型腔內壓力一倍以上的鎖模力 F P A鎖 機 模 式中 P 熔融型料在型腔內的壓力 20MP 40MP 模 A 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和 經計算為10508 2m F 注塑機的額定鎖模力 KN 鎖 機 故 KNP12 0854 69 5 125 18 215 2 模鎖 機 此處選定的注塑機為500KN 滿足要求 10 3 模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核 9 3 1 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 模具長 寬 拉桿面積 即 160 250 300 300 故滿足要求 9 3 2 模具閉合高度校核 本模具的閉合高度為 SZ 68 500型注射機所允許模具的最小閉合厚度為mH178 最大厚度為 即模具滿足mH10in 30axmaxmin 的安裝條件 10 4 開模行程校核 開模行程校核與注射機合模裝置的結構類型有關 本模具采用的液壓 機械合模裝置 注射機合模裝置的工作行程是曲肘機構的沖程 其最大開模行程由曲肘機構的沖程決定 不受模具厚度的影響 所以注射機最大開模行程與模具厚度無關 本模具的注塑機型號 為SZ 68 500型 由模具大典查得 單分型面注塑模的開模行程應滿足下式 5 10 表9 9 8 21Hm 式中 注塑機動模板的開模行程 H 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 卷連門配件注塑模設計 36 H 制品推出距離 1 m H 包括流道在內的制品高度 2 因為 250 H H 5 10 22 36 10 6812 m 故開模行程滿足要求 第十一章 模具裝配與試模 11 1 模具的裝配 模具裝配時要求相鄰裝配單元之間的配合與聯(lián)接均需要安裝配工藝確定的裝配 基準進行定位與固定 以保證其間的配合精度和位置精度 從而保證型芯與型腔間 能精密均勻的配合和定位 開合運動及側向抽芯機構與推出脫模機構都能夠實現(xiàn)運 動的精確性 具體的工藝要求 1 通過裝配與調整 使裝配尺寸鏈的精度能夠完全滿足密封性的要求 2 裝配完成的模具其塑料注射完全滿足規(guī)定的要求 3 壽命期限可以達到預先規(guī)定的數(shù)值和水平等 模具的裝配方法 1 配作法 在零件加工時需對配作及裝配有關的必要部位進行高精度加工而孔 位精度需由鉗工配作來保證 在裝配時 由配作使各零件裝配后的相對位置保持正 確關系 如在導套與導柱的裝配及圓柱銷的裝配等 2 直接裝配法 零件的型孔 型面及安裝孔 單件按圖樣要求加工裝配時 按 圖樣要求把各零件連接在一起 如在 定位環(huán) 動模板 定模板 墊塊 動模墊板 之間的裝配均采用直接裝配法 塑料注射模結構與裝配單元 塑料注塑模結構主要取決于塑件的形狀與結構要素 在本套模具設計中采用的 是斜導柱側向分型抽芯注射模結構 當開模時 由四個斜導柱將兩個整體滑塊側向 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 卷連門配件注塑模設計 37 分型 然后 再由注射機推動推板 使推桿頂出塑件與流道凝料 合模時再由定模 推動復位桿 由復位桿帶動頂桿固定板和頂桿實現(xiàn)頂桿的復位 為下一個注塑循環(huán) 作準備 塑料注塑裝配單元 塑料注射模具使用過程 精確合模 塑料注射 塑件冷卻成形 側向分型抽 芯 開模主分型 塑件與流道凝料脫模 同時為適應塑件注射成型條件 還必須設置有合理的塑料注射流道和冷卻系 統(tǒng)元器件 諸如 1 定位 導向元件與配合副 包括 圓柱銷 導柱與導套副 定位環(huán)等 2 旁側向分型抽芯與配合副 3 塑件脫模 復位元件和結構 包括 推桿 復位桿 推板等 4 定模板 動模板還分別裝有冷卻 注射系統(tǒng)中的節(jié)流水管接頭 5 澆口套 隔板 O形圈等 6 塑料注射模裝配 一般分為組裝定模組合和組裝動模組合單元 其中 定模裝配單元又主要由動模板配完之后再與動模墊板一起裝配構成動模裝配單元 11 2 模具的安裝 1 清理模板平面定位孔及模具安裝面上的污物 毛刺 2 因本模具外形尺寸不大 故采用整體安裝法 先在機器下面兩根導軌上墊好木 板 模具從側面進入機架間 定模如定位孔 并放正 慢速閉合模板 壓緊模具 然后用壓板或螺釘壓緊定模 并初步固定動模 然后慢速開閉模具 找正動模 應 保證開閉模具時平衡 靈活 無卡住現(xiàn)象 然后固定動模 3 調節(jié)鎖模機構 保證有足夠開模距及鎖模力 使模具閉合適當 4 慢速開啟模板直至模板停止后退為止 調節(jié)頂出裝置 保證頂出距離 開閉模 具觀察頂出機構運動情況 動作是否平衡 靈活 協(xié)調 5 模具裝好后 等料筒及噴嘴溫度上升到距預定溫度 20 30 即可校正噴嘴與 澆口套的相對位置及弧面接觸情況 可用一紙片放在噴嘴與澆口套之間 觀察兩者 接觸印痕 檢查吻合情況 須使松緊合適 校正后擰緊注射座定位螺釘 緊固定位 6 開空車運轉 觀察模具各部分運行是否正常 然后才可注射試模 11 3 試模 一副模具從設計開始到組裝完畢 只不過完成其全部制造過程的70 80 對于預 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 卷連門配件注塑模設計 38 定收縮與實際收縮不一致所產生的誤差 脫模的順利與否 冷卻效果如何 尤其是澆口 尺寸 位置 型腔對制件精度及外觀的影響等問題必須通過試模來檢驗 因此 試模是 檢驗模具是否合格及選擇最佳成型工藝的一個不可缺少的步驟 眾所周知 合理的加工工藝 高效的設備和先進的模具是現(xiàn)代塑料制品生產必不可 少的三大支柱 對于采用注塑成型加工方法生產塑料制品來說 合理的成型即是三大支 柱中的合理加工工藝 所謂成型工藝 簡單說來就是將壓力 溫度 時間 速度 三大 要素組成最合理的搭配 在成型過程中 尤其是精密制品的成型 要想確立一組最佳的 成型條件決非易事 因為影響成型條件的因素很多 除制品的形狀 模具結構 注塑設 備 原材料等之外 電壓的波動 環(huán)境溫度的變化對成型都有一定的影響 到目前為止 建立最佳的成型工藝尚無簡便可靠的標準 大多需要操作者具有很豐富的實踐經驗與耐 心 根據(jù)塑料制品在成型過程出現(xiàn)的具體問題認真調整 才能確定一個理想的成型工藝 高效率 高質量地生產出合格的塑料制品 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 卷連門配件注塑模設計 39 畢業(yè)設計總結 時間過得飛快 畢業(yè)設計已經接近尾聲了 這次的畢業(yè)設計很好地鍛煉了我獨立思 考問題 分析問題 解決問題的能力 畢業(yè)設計不但使我鞏固和重溫了大學四年來所學的專業(yè)理論知識 而且讓我從中汲 取了很多新的知識 尤其是增進了我對模具這一領域的了解 畢業(yè)設計是將所學專業(yè)理 論知識有機融合的一個學習過程 是對我們專業(yè)綜合素質的一個考核 我的設計題目是 卷連門配件的注塑模具 在整個設計過程中 我不斷遇到各種各樣的問題和困難 通過 老師的悉心指導 同組人的幫助以及查閱大量的相關資料 都一一迎刃而解 由于模具 的加工精度相對較高 且設計又比較靈活加上我國模具行業(yè)起步比較晚 還沒有制定出 完善的模具國家標準 所以我在本次畢業(yè)設計過程中不僅對大量書籍和參考文獻進行綜 合比較論證 并多次到徐州利維模具廠現(xiàn)場實踐 采集相應的模具設計經驗公式及數(shù)據(jù) 和模具設計要點等 在袁老師的細心指導下 他教我進行模具設計的步驟以及設計過程中如何解決碰到 的難題 在設計過程中經常會碰到書本上推薦的理論數(shù)據(jù)與工廠里實際應用不符合 這 時候就必須理論聯(lián)系實際綜合考慮實際的應用性進行合理的選擇 在設計過程中忽略了 任何一個因素都可能對整個設計帶來很大影響甚至導致失敗 本次設計為以后走上工作 崗位成為一名優(yōu)秀的工程技術人員奠定了堅實的基礎 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 卷連門配件注塑模設計 40 后 記 本次畢業(yè)設計是在袁建民老師的精心指導和悉心關懷下完成的 他以其淵博的知識 嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度 開拓進取的精神和高度的責任心 給我的學習 生活以很大的影響 使 我終生難忘 并將永遠激勵我奮發(fā)向上 值此畢業(yè)設計完成之際 謹向敬愛的袁建民老師 表示衷心的感謝 并致以崇高的敬意 在本次設計過程中 我也得到了徐州師范大學機電工程學院領導和老師的大力支持 在此表示衷心的感謝 同時 感謝徐州力維模具廠的張工和工人師傅們給我們畢業(yè)設計的大力支持 感謝我們小組的其他同學在畢業(yè)設計時給予我的幫助 感謝給予我?guī)椭钠渌蠋熀屯瑢W們 感謝大學四年來 所有教導過我 鼓勵過我 幫助過我的老師和同學們 徐州師范大學本科生畢業(yè)設計 卷連門配件注塑模設計 41 參考文獻 1 李德群 唐志玉主編 中國模具設計大典 第二卷 江西 江西科學技術出版社2003 2 中國機械工業(yè)教育協(xié)會組編 塑料模設計及制造 北京 機械工業(yè)出版社 2001 3 陳萬林主編 塑料模具設計與制作教程 北京 北京希望電子出版社 2000 4 塑料模設計手冊 編寫組 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