塑料管環(huán)形澆口模具設(shè)計(jì)

1、 注塑模課程設(shè)計(jì) 目 錄第1章 工藝計(jì)算.11.1 塑料件設(shè)計(jì)圖.11.2 塑件分析 .1 1.3 注射機(jī)的型號(hào)和規(guī)格選擇及校核 .2 第2章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).42.1 型腔排布及分型面選擇 .4 2.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì).5 2.3 成型零件工作尺寸計(jì)算.7 2.4 導(dǎo)向機(jī)構(gòu) .102.5 脫模機(jī)構(gòu) .112.6 排氣及冷卻系統(tǒng) .13 小結(jié) .16 參考文獻(xiàn)16 第1章 工藝計(jì)算1.1 塑料件設(shè)計(jì)圖圖1-1 塑料零件圖1.2 塑件分析ABS的本色是一種表面具有較高光澤的淡黃色不透明顆粒，比重為1.05,略重于水。具有堅(jiān)韌，硬質(zhì)，剛性的特征。性能 ABS產(chǎn)生，主要是對(duì)HIPS表面光澤不好，除了抗沖強(qiáng)

2、度外，其它機(jī)械性能不佳而產(chǎn)生的進(jìn)一步研究，人們力圖找出綜全性能都比較優(yōu)良的材料。ABS的機(jī)械性能：抗拉強(qiáng)度，中等?？箾_強(qiáng)度很好，且在低溫下也不迅速下降。由于它是三元共聚物，三種成分的不同，它的性能有較大的差異。一般來(lái)說(shuō)，ABS具有良好的光澤，質(zhì)硬，堅(jiān)韌，剛性，機(jī)械性能適中，是一種良好的殼體材料。它易于印刷，以及電鍍等表面處理。它的低溫沖擊性能也比較好，尺寸穩(wěn)定。注塑性能： 一般的ABS熔點(diǎn)為170左右，分解溫度為260；注塑溫度的可調(diào)區(qū)間比較大。注塑時(shí)，一般使用溫度為180-240；因?yàn)橄鹉z成分的存在，它吸少量水分，生產(chǎn)時(shí)，需哄干，可用80-90溫度烘干1-2hr即可；同時(shí)，由于橡膠成分的存在

3、，熱穩(wěn)定性差，它比較易分解，注塑時(shí)，原料不要在料筒內(nèi)停留太長(zhǎng)時(shí)間；熔體粘度比PS大，但澆口和流道一般，也能充滿(mǎn)制品；制品易帶靜電，表面易吸塵埃。收縮率為5；溢邊值為0.05mmABS 相對(duì)密度為1.05G/CM3左右，1.2.1 ABS性能分析表1-1 注射成型機(jī)的技術(shù)規(guī)范注射機(jī)類(lèi)型：柱塞式螺桿轉(zhuǎn)速：40-80r/min噴嘴溫度：90-100料筒前端溫度：-料筒后端溫度：40-50料筒中端溫度：-注射壓力：60-100MPa模具溫度：60-70注射時(shí)間12-60s高壓時(shí)間：0-3s冷卻時(shí)間：15-60s成型周期：40-130s成型收縮率：1.5%-3.6%1.2.2 成型特性（1）結(jié)晶料，吸濕

4、小，不須充分干燥，流動(dòng)性極好流動(dòng)性對(duì)壓力敏感，成型時(shí)宜用高壓注射，料溫均勻，填充速度快，保壓充分.不宜用直接澆口，以防收縮不均，內(nèi)應(yīng)力增大。注意選擇澆口位置，防止產(chǎn)生縮孔和變形。（2）收縮范圍和收縮值大，方向性明顯，易變形翹曲。冷卻速度宜慢，模具設(shè)冷料穴，并有冷卻系統(tǒng)。（3）加熱時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，否則會(huì)發(fā)生分解。 （4）軟質(zhì)塑件有較淺的側(cè)凹槽時(shí)，可強(qiáng)行脫模。（5）可能發(fā)生融體破裂，不宜與有機(jī)溶劑接觸，以防開(kāi)裂。1.2.3 結(jié)構(gòu)工藝性零件壁厚均勻，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成型容易。1.2.4零件體積及質(zhì)量估算1.單個(gè)塑件 體積Vs=36.95cm3，ABS密度為1.5g/cm3,所以單個(gè)塑件質(zhì)量m=36.95x1

5、.5g=55.42g2.澆注系統(tǒng)凝料 由于主流道里的凝料還是未知的，可按塑料件的0.6倍計(jì)算即Vj=0.6xVs=0.6x36.95cm3=22.17cm33.實(shí)際注射量 V實(shí)=Vs+Vj =55.42+22.17=77.59cm3。1.3 注射機(jī)的型號(hào)和規(guī)格選擇及校核 注射模是安裝在注射機(jī)上的，因此在設(shè)計(jì)注射模具是應(yīng)該對(duì)注射機(jī)有關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行必要的了解，以便設(shè)計(jì)出符合要求的模具，同時(shí)選定合適的注射機(jī)型號(hào) 1.3.1 注射機(jī)的確定從實(shí)際注射量應(yīng)在額定注射量的20%80%，即額定注射量為96.99397.95cm3可以初選額定注射量在60cm3以上的注射機(jī)SZ-500/200。 表1-2 注射機(jī)

6、成型規(guī)格理論注射容量(cm3)500螺桿直徑(mm)55注射壓力(MPa)150注射速率(g/s)173塑化能力(g/s)110螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)0180鎖模力(KN)200拉桿有效距離(mm)570x570模板行程(mm)500模具最大厚度(mm)500模具最小厚度(mm)280鎖模形式定位孔直徑(mm)160定位孔深度(mm)30噴嘴伸出量(mm)30噴嘴球半徑(mm)20頂出行程(mm)90頂出力(kN)531.3.2 注射壓力校核P注=60-100MPa P額=180MPa； P額P注 滿(mǎn)足條件 這里選80MPa。1.3.3 鎖模力校核 鎖模力是指注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所施加的最大

7、夾緊力，當(dāng)高壓的塑料熔體充填模腔時(shí)，會(huì)沿鎖模方向產(chǎn)生一個(gè)很大的脹型力。為此，注射機(jī)的額定鎖模力必須大于該脹型力，即：注射機(jī)的額定鎖模力（N）；模具型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力（MPa）；一般為注射壓力的0.2-0.4倍，通常取20-40MPa。這里選=40MPa；塑料和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和（）；由分析，可得投影面積615.44，澆注系統(tǒng)的投影面積不超過(guò)800；所以F脹 ， ，符合要求。1.3.4 開(kāi)模行程校核 對(duì)于具有液壓-機(jī)械式合模機(jī)構(gòu)的注射機(jī)，其最大開(kāi)模行程是由肘桿機(jī)構(gòu)的最大行程所決定的，而不受模具厚度影響，因此本次設(shè)計(jì)中，開(kāi)模行程與模具厚度無(wú)關(guān)，且為單分型面注射模，則所需開(kāi)模行程H

8、為：式中，塑件推出距離（mm）； 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件厚度（mm）； 注射機(jī)最大開(kāi)模行程（mm）；這里通過(guò)資料可得：第2章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 型腔排布及分型面選擇2.1.1 分型面1. 分型面的形式分型面的形式與塑件幾何形狀、脫模方法、模具類(lèi)型及排氣系統(tǒng)、澆口形式等有關(guān)，我們常見(jiàn)的形式有如下五種：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、階梯分型面、曲線分型面。2. 分型面的選擇 圖2-1 分型面根據(jù)教材塑件的分型面應(yīng)取在位于塑件截面尺寸最大的部位。按塑件結(jié)構(gòu)，分型面選在塑件端面，垂直于開(kāi)模方向，型芯設(shè)在動(dòng)模，開(kāi)模后塑件包在型芯上留在動(dòng)模，符合分型面設(shè)計(jì)原則，便于脫模，保證制件精度，簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)；2.

9、1.2. 型腔1. 型腔數(shù)目的確定任務(wù)書(shū)規(guī)定為一模一腔。2. 型腔排布方式確定 由于塑件屬于小型塑件又要滿(mǎn)足大批量生產(chǎn)要求，為使模具制造簡(jiǎn)便，綜合考慮澆注系統(tǒng)、模具結(jié)構(gòu)等因素，擬采用平衡布置。2.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.2.1 澆注系統(tǒng)的組成 所謂注射模的澆注系統(tǒng)是指主流道的始端到型腔之間的熔體流動(dòng)通道。其作用是使塑件熔體平穩(wěn)而有序地充填到型腔中，以獲得組織致密、外形輪廓清晰的塑件。因此，澆注系統(tǒng)十分重要。而澆注系統(tǒng)一般可分為普通澆注系統(tǒng)和無(wú)流道澆注系統(tǒng)兩類(lèi)。這里選用普通澆注系統(tǒng)，它一般是由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成。2.2.2 主流道1.主流道尺寸 （1）主流道通常設(shè)計(jì)成圓錐形，其

10、錐角，內(nèi)壁表面粗糙度一般為。這里?。?（2）為防止主流道與噴嘴處溢料，噴嘴與主流道對(duì)接處緊密對(duì)接，主流道對(duì)接處應(yīng)制成半球形凹坑，且半徑：； （3）小端直徑：；（4）凹坑深：h=35mm，這里取h=3mm； （5）在保證塑料良好成型的前提下，主流道長(zhǎng)度L 應(yīng)盡量短。通常由模板厚度確定，一般??；這里由標(biāo)準(zhǔn)模架，并考慮塑件厚度，取L = 37mm。（6）大端直徑：D=d22Ltan= 5mm。 2.主流道襯套的形式由于主流道與塑料熔體及噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，因此將主流道制成可拆卸的主流道襯套，便于優(yōu)質(zhì)鋼材加工和熱處理。如圖，且襯套大端高出定模端面H = 510mm，起定位環(huán)作用；圖2-2 澆口套2.2

11、.3 冷料穴 為儲(chǔ)存兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料以及熔體流動(dòng)的前鋒冷料，防止熔體冷料進(jìn)入型腔，設(shè)計(jì)冷料穴。 主流道冷料穴設(shè)計(jì)成為無(wú)拉料桿的冷料穴，凝料通過(guò)型芯的表面的坑洼處產(chǎn)生拉力，在分型過(guò)程中隨著動(dòng)模的移動(dòng)向后移動(dòng)。開(kāi)模時(shí)，由于是采用內(nèi)環(huán)形澆口模式使得連接部分很薄弱，從而用人工作業(yè)的方式卸掉多余的廢料。2.2.4 分流道1. 分流道截面形狀 為了減少流道的熱量損失考慮到流道的效率，該模具分流道截面采用直線形截面。2. 分流道長(zhǎng)度 分流道長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，且少?gòu)澱?. 分流道截面尺寸分流道的直徑可由經(jīng)驗(yàn)公式： 式中，G為塑件質(zhì)量（g）；L為分流道長(zhǎng)度（mm）。得D=0.83mm,取D=2mm。4. 分

12、流道表面粗糙度 分流道表面不要求太光潔，表面粗糙度通常取，可增加對(duì)外層塑料熔體的流動(dòng)阻力，使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層，有利于保溫。2.2.5 澆口 澆口是連接流道與型腔之間的一段細(xì)短通道，是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，起著調(diào)節(jié)控制料速、補(bǔ)料時(shí)間及防止倒流等作用，如圖。根據(jù)任務(wù)書(shū)要求，選擇環(huán)形澆口。其廣泛應(yīng)用于中小型塑件的多型腔注射模，截面形狀簡(jiǎn)單，便于修正。 據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：環(huán)形澆口厚度，其中，n為系數(shù)，取n = 0.6；t為塑件壁厚，這里取t = 2mm；則h=0.84mm，這里取h = 1mm,有經(jīng)驗(yàn)l=0.751,這里取l=1mm. 圖2-3澆口2.3 成型零件工作尺寸計(jì)算2.3.1 凹

13、模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模又稱(chēng)陰模，它是成型塑件外輪廓的零件。根據(jù)需要有以下幾種形式：整體式凹模、組合式凹模、拼塊組合式凹模，本次產(chǎn)品屬于小型制件。整體式凹模由整塊材料加工而成，強(qiáng)度高，剛性好不會(huì)是塑件產(chǎn)生拼接縫痕跡可減少注射模中成型零件的數(shù)量便于模具裝配并縮小整個(gè)模具的外形結(jié)構(gòu)尺寸。因此，我們選用整體式凹模。2.3.2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸模（型芯）是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通?？煞譃檎w式和組合式兩種類(lèi)型。我們根據(jù)凹模的結(jié)構(gòu)形式選擇組合式凸模整體裝配式凸模，它是將凸模單獨(dú)加工后與動(dòng)模板進(jìn)行裝配而成2.3.3 成型零部件工作尺寸計(jì)算1.平均收縮率制品原料為ABS，收縮率為1.5% 3.6%，則平均收

14、縮率。 2.塑件軸向公差 根據(jù)塑件軸向尺寸60mm，精度等級(jí)MT5，查得其公差=0.24mm,得模具制造誤差z=/3=0.08m。 3.凹模深度塑件高度60mm，由公式：得型腔深度。 4.凸模高度塑件高度60mm，所以。 5.塑件徑向公差根據(jù)塑件外徑為14mm，精度等級(jí)MT5，查得其公差=0.22mm，得模具制造誤差z=/3=0.073mm；內(nèi)徑為，=0.1mm，得模具制造誤差z=/3=0.033mm。6.型腔徑向尺寸塑件外徑100mm，由公式：得長(zhǎng)度方向。7.型芯徑向尺寸塑件內(nèi)徑96mm，由公式：得長(zhǎng)度方向。2.3.4 型腔壁厚的計(jì)算1.型腔側(cè)壁厚度(1)按剛度計(jì)算 其中，E是彈性模量，取2

15、.1105Mpa，是允許變形量，可取塑件允許公差的1/5，即=0.02mm,h為型腔高度為15mm，p為是型腔內(nèi)熔體壓力，一般取2540Mpa,這里取30Mpa,得，Sc=8.16mm.(2)按強(qiáng)度計(jì)算 其中，r是型腔內(nèi)徑為14mm, 是模具材料的許用應(yīng)力，取180Mpa,p同上得Sc=7mm.因此型腔側(cè)壁厚大于8.16mm即可 2.型腔底板厚度(1)按剛度計(jì)算 其中，p、r、E、同上，得Sh= 1.17mm(2)按強(qiáng)度計(jì)算 其中，平p、r、同上，得2.9mm因此型腔底板厚大于2.9mm即可2.3.5 標(biāo)準(zhǔn)模架選用根據(jù)塑件尺寸及型腔排布方式，選擇100L,結(jié)構(gòu)為 A4型，模架尺寸100mm16

16、0的標(biāo)準(zhǔn)模架，即可符合要求。模具上所有螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘。1. 定模座板 尺寸160*160，厚度16mm。材料為45鋼。主流道襯套固定孔與其為H7/e7過(guò)渡配合；通過(guò)4個(gè)M8的內(nèi)六角螺釘與定模固定板連接。 2. 定模板尺寸100*160，厚度25mm，材料為45鋼。上面的型腔為整體式，其導(dǎo)柱固定孔與導(dǎo)柱為H7/e7過(guò)渡配合。 3. 動(dòng)模板 尺寸100*160，厚度16mm，材料為45鋼。導(dǎo)柱孔與導(dǎo)柱采用H7/m6配合； 4. 推板尺寸100*160。材料為T(mén)10A。 5. 動(dòng)模墊板 尺寸100*160，厚度20mm.墊板是蓋在固定板上面或墊在固定板下面的平板，它的作用是防止型腔、型芯、導(dǎo)

17、 柱 或頂桿等脫出固定板，并承受型腔、型芯或頂桿等的壓力，因此它要有較高的平行度和硬度。一般采用45鋼，經(jīng)熱處理235HB或50鋼、40Cr、40MnB等調(diào)質(zhì)235HB，或結(jié)構(gòu)鋼Q235Q275。還起到了支撐板的作用，其要承受成型壓力導(dǎo)致的模板彎曲應(yīng)力。 9. 動(dòng)模座板尺寸160*160，厚度16mm，用于固定型芯（凸模）、導(dǎo)套。為了保證凸?；蚱渌愎潭ǚ€(wěn)固，固定板應(yīng)有一定的厚度，并有足夠的強(qiáng)度，一般用45鋼或Q235A制成，最好調(diào)質(zhì)230270HB；導(dǎo)套孔與導(dǎo)套為H7/m6或H7/k6配合；型芯孔與其為H7/m6過(guò)渡配合。2.4 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)2.4.1 導(dǎo)柱 導(dǎo)柱往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程受到較強(qiáng)的摩擦，應(yīng)具

18、有硬而耐磨的表面，堅(jiān)韌而不宜折斷的內(nèi)芯。導(dǎo)柱的材料選用碳素工具鋼（T8、T10）淬火處理，硬度為5055HRC； 導(dǎo)柱直徑尺寸按模具模板外形尺寸而定，查閱GB4196.4-1984，選擇導(dǎo)柱尺寸d = 12mm；L =50mm；D = 16mm；結(jié)構(gòu)如圖 導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長(zhǎng)度比凸模端面的高度高出68mm； 圖2-4 導(dǎo)柱 2.4.2 導(dǎo)套導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)和尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，常見(jiàn)形式有直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，這里選帶頭導(dǎo)套，如圖圖2-4 導(dǎo)套 查表選d=12mm,D=22mm,L=25mm,d1=18mm。2.5 脫模機(jī)構(gòu) 在注射成型的每一循環(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(chēng)為

19、脫模機(jī)構(gòu)。 2.5.1 脫模機(jī)構(gòu)選用 由于該模具結(jié)構(gòu)屬于筒類(lèi)零件，采用推件板脫模機(jī)構(gòu)。因?yàn)榇藱C(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，且頂出力均勻，力量大，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。 2.5.2 推件板設(shè)計(jì)原則 1. 為防止推件板在頂出過(guò)程中脫落，推件板與推板之間采用固定連接； 2. 推件板在點(diǎn)出過(guò)程中必須處于被導(dǎo)向狀態(tài)，通?？繉?dǎo)柱導(dǎo)向，導(dǎo)柱長(zhǎng)度應(yīng)該大于推件板的頂出距離； 3. 為減小推件板與型芯的摩擦，在推件板與型芯間留0.25mm間隙,并用錐面配合； 4. 推件板頂出機(jī)構(gòu)中不必另設(shè)復(fù)位機(jī)構(gòu)，因?yàn)樵诤夏＿^(guò)程中推件板能在合模力作用下復(fù)位。 2.5.3 脫模力的計(jì)算 由于該塑件=0.140.05屬于厚壁圓環(huán)形塑件，因此，查資料并由公式 式中：

20、 E塑料的彈性模量0.98GPa； S塑料平均成型收縮率0.025； l塑料對(duì)型芯的包容長(zhǎng)度15mm； f塑件與型芯間的摩擦因數(shù)0.4； 模具型芯的脫模斜度0； 塑料的泊松比0.47； k1=，r為型芯的平均半徑，得k1=2.083； k2=1 A通孔塑件為0； 計(jì)算得：F = 1296.9N。 2.5.4 推件板厚度計(jì)算 該零件屬于筒形塑件，按剛度計(jì)算，由公式 其中，C3隨R/r的值而異，查表取C3=0.35,R是作用在推件板上的推桿半徑為35mm,F為脫模力為1296.9N，E為推件板材料的彈性模量為2.1105Mpa，為推件板中心所允許的最大變形量，一般取塑件再頂處方向上尺寸公差的1/5

21、1/10，這里取0.04mm,得S=4.05mm按強(qiáng)度計(jì)算，由公式 其中，k3隨R/r的值而異，這里取k3=1.745，=355Mpa,F=1296.9N,得S=1.85mm因此，推板厚度大于4.05mm即可，這里取為12.5mm.2.6 排氣及冷卻系統(tǒng)2.6.1 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 排氣是注射模設(shè)計(jì)中不可忽略的一個(gè)問(wèn)題。在注射成型過(guò)程中，若模具排氣不良，型腔內(nèi)的氣體受壓縮將產(chǎn)生很大的背壓，阻止塑料熔體正?？焖俪淠?，同時(shí)氣體壓縮所產(chǎn)生的熱量可能使塑料燒焦。這里利用模具的分型面以及推桿和型芯與模具的配合間隙排氣，不需開(kāi)設(shè)排氣槽。 2.6.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 查閱資料得，PE的單位質(zhì)量成型時(shí)放出的熱300KJ/Kg400KJ/Kg，取350KJ/Kg； 1. 冷卻水的體積流量：式中，W為單位時(shí)間內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量（kg/min）,按每分鐘注射兩次,這里取W=0.05kg/min,Q1為單位質(zhì)量的塑件在凝固時(shí)放出的熱量，PE為6.4102kJ/kg,為冷卻水的密度（10