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1、第一章 绪论模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等。近年来,模具增长十分迅速,高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大近年来许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度,将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国模具企业已普及了二维CAD,并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件,个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASO
2、FT等CAE软件。日本的模具产能约占全球的40%,居世界第一位,每年向国外出口大量模具。模具行业在美国工业总产值中所占的比重呈现出不断下降的态势,但是美国模具在全球模具的高端产品仍然占据着重要地位。德国拥有世界领先的汽车、船舶等制造技术,受上游行业需求影响,德国模具在世界上具有较为重要的地位。所以在许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如,精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；1.1 塑料与塑料模具概述1.1.1 塑料的优缺点 塑料是以树脂为主要成分的高分子材料,它在一定的温度和压力条件下具有流动性,可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸,并在成型固化后保持其既得形状不发生变化。组成：
3、聚合物合成树脂40%100%。辅助材料：增塑剂 填充剂 稳定剂 润滑剂 着色剂 发泡剂 增强材料除了上述助剂外,塑料中还可加入阻燃剂、发泡剂、抗静电剂等。辅助材料作用：改善材料的使用性能与加工性能,节约树脂材料。作为日常用品,塑料的用途已经广为人知,但由于它们的一些特殊优点,塑料在工业中的应用也已经非常普遍,主要有以下几个方面： 1 密度小、质量轻2 比强度高 3 绝缘性能好、介电损耗低 4 化学稳定性高 5 减摩、耐磨性能好 6 减振、隔音性能好 塑料的缺点：1耐热性差,高温下强度下降；2有的塑料燃烧时,释放处刺激性、腐蚀性等有害气体；3导热差,膨胀系数大,高温下易变形；4在日光、大气、高温
4、作用下产生老化；5有的塑料制品,机械强度低。从精度方面讲,塑料制品的使用围也受到一定限制。换句话说就是,如果采用成型加工的方法生产塑料制品,要达到某一精度所遇到的加工难度要比金属制品成形时来得大。因此,在目前的塑料成型加工行业中,塑料制品的精度即公差等级有其自己单独的标准。1.2 塑料的组成塑料是以聚合物为主体,添加各种助剂的多组分材料。根据不同的功能,塑料所用的助剂可分为：增塑剂、稳定剂、润滑剂、填充剂、增强剂、交联剂、着色剂、发泡剂等。1.3 塑料的分类根据合成树脂在受热后所表现的性能不同来划分,一般分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。常见的热塑性塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、A
5、BS、有机玻璃、聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、苯乙烯丙烯腈等。常见的热固性塑料有酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、醋酸树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯、聚氨基甲酸酯等。若按塑料的用途分类,又可分为通用塑料和工程塑料两大类。1.4 塑料制品与塑料模具1.4.1 塑料制品塑料制品就是塑料用各种不同的模具和各种不同的成型工艺制造出来的,具有一定形状,一定使用功能和一定使用价值的产品。到目前为止,塑料已经成为在钢铁、木材、水泥之后的第四大工业基础材料。1.4.2 塑料模具塑料模具是一种用于压塑、挤塑、注射、吹塑和低发泡成型的组合式塑料模具,它主要包括由凹模组合基板、凹模组件和凹模组合卡板组成的具有可变型腔的凹模
6、,由凸模组合基板、凸模组件、凸模组合卡板、型腔截断组件和侧截组合板组成的具有可变型芯的凸模。模具凸、凹模及辅助成型系统的协调变化。可加工不同形状、不同尺寸的系列塑件。塑料模具包括：注射模也称注塑模、压缩模、传递模、挤出模 中空吹塑模、真空成型模、压缩空气成型模、旋转成型模、发泡成型模、空气辅助成型模、水辅助成型模等多种塑料成型模具。在上述各种塑料模具中,由于注射模具有高效精密、可成型各种复杂制品,工艺先进等诸多其它成型模具所不及的特点,而成为塑料制品成型工艺中最重要的并且起主导作用的是模塑成型工艺装备。1.5 塑料的注塑成型注塑成型的简单过程为：将粒状或粉状塑料经注塑机的料斗加到加热的料筒,塑
7、料受热熔融,在注塑机的螺杆或活塞的压力推动下,经喷嘴进入模具型腔,塑料充满型腔,经冷却硬化定型,脱模后而得到具有一定形状的塑件。塑料的成型方法有注塑、挤压、吹塑、发泡膨胀、压缩、压延、热成型等,其中应用最广泛的是压延、挤压和注塑成型三种。第二章 注塑模结构2.1 注塑成型原理及注塑过程注塑是塑料先在注塑机的加热料筒中受热熔融,而后由柱塞或往复式螺杆将熔体推挤到闭合模具的模腔中成型的一种方法。它不仅可在高生产率下制得高精度,高质量的制品,而且可加工的塑料品种多和用途广,因此注塑是塑料加工中重要成型方法之一。注塑成型工艺过程包括成型前的准备,注射过程和塑件的后处理。2.2 注射模具结构组成及典型结
8、构一般认为,注塑模由八部份组成。1成型零部件2合膜导向机构3浇注系统4顶出脱模机构5侧向分型与侧向抽芯机构6排气机构7温度调节系统8支撑零部件注塑模具典型结构：1、两板模大水口：分流道开设在分型面上。2、三模版细水口：多个分型面,包括垂直分型和水平分型面。应用：1细点入水的单型腔或多型腔。2侧向分型抽芯在定模一侧。3塑件结构特殊,需要顺序分型。3、斜顶、滑块模,活动镶块：塑件带有侧凹凸槽或螺纹。4、牙模或转苛模：塑件有、外螺纹注意产品要防转动5、定模设顶出机构：产品开模后留于定模,前模设有顶出机构：拉杆,拉板,液压系统。6、热流道模具：节省塑料,提高生产效率,自动化生产,塑件质量高,生产批量大
9、。2.3 热塑性塑料注射模的特点由于所成型的制品材料的不同,成型时模具温度也各不相同。因此,有的模具要进行冷却降温,而有的模具则需要加热升温。常用热塑性塑料成型时的模具温度可见表2-1所示。模具所需温度,一般地,在注射成型时由射入模具的高温塑料传导而得,不需另外加热升温。当连续注射成型一段时间后,模具超过所需的围,则需冷却降温。当模具温度要求超过100时,比如成型聚砜制品时,要求模具温度达到130150,尤其是在南方的冬季,成型车间无空调、室温较低时,模具的冷却水道改为注入50100的水或油为模具加热升温就非常必要了。表2-1 常用热塑性塑料成型时的模具温度塑料名称缩写模具温度塑料名称缩写模具
10、温度醋酸纤维素CA2080氯化聚醚CPT80110聚氯乙烯PVC3060聚碳酸酯PC90110聚苯乙烯PS3265聚甲醛共聚POM90120改性聚甲基丙烯酸甲酯PMMA4060聚三氟氯乙烯F-3110130尼龙1010N10104080聚全氟乙丙烯F-46110130苯乙烯-丁烯-丙烯睛共聚ABS5080聚苯醚PPO110150低压聚乙烯PE6070聚砜PSF130150塑料是在注射机料筒加热、在恒温中塑化成为熔融状态的粘流体后射入模具的。料筒温度和模具温度都是可以调节的,但调好后是恒定的,其温差一般在35之间。第三章 塑件设计及分析3.1 制品材料性能本塑件采用ABS材料,下面对其成型特性进
11、行分析。ABS树脂是五大合成树脂之一,其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良,还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点,容易涂装、着色,还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工,广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域,是一种用途极广的热塑性工程塑料。ABS塑料-名称化学名称 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料 英文名称 Acrylonitrile Butadiene Styrene plastic3.11 ABS塑料性能一般性能ABS外观为不透明呈象牙色粒料,其制品可着成五颜六色,并具有高光泽度。ABS相对密度为1.05左右,吸水率低。A
12、BS同其他材料的结合性好,易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS的氧指数为1820,属易燃聚合物,火焰呈黄色,有黑烟,并发出特殊的臭味。 力学性能ABS有优良的力学性能,其冲击强度极好,可以在极低的温度下使用；ABS的耐磨性优良,尺寸稳定性好,又具有耐油性,可用于中等载荷和转速下的轴承。ABS的耐蠕变性比PSF及PC大,但比PA及POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。 热学性能ABS的热变形温度为93118,制品经退火处理后还可提高10左右。ABS在-40时仍能表现出一定的韧性,可在-40100的温度围使用。 电学性能ABS的电绝缘性较好,并且几乎
13、不受温度、湿度和频率的影响,可在大多数环境下使用。 环境性能ABS不受水、无机盐、碱及多种酸的影响,但可溶于酮类、醛类及氯代烃中,受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。ABS的耐候性差,在紫外光的作用下易产生降解；于户外半年后,冲击强度下降一半。 加工性能ABS同PS一样是一种加工性能优良的热塑性塑料,可用通用的加工方法加工。 ABS的熔体流动性比PVC和PC好,但比PE、PA及PS差,与POM和HIPS类似；ABS的流动特性属非牛顿流体；其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系,但对剪切速率更为敏感。 ABS的热稳定性好,不易出现降解现象。ABS的吸水率较高,加工前应进行干燥处理。一般制品的干
14、燥条件为温度8085,时间24h；对特殊要求的制品的干燥条件为温度7080,时间1818h。ABS制品在加工中易产生应力,应力的大小可通过浸入冰乙酸中检验；如应力太大和制品对应力开裂绝对禁止,应进行退火处理,具体条件为放于7080的热风循环干燥箱24h,再冷却至室温即可。3.12 ABS塑料的分类ABS根据冲击强度可分为：超高抗冲型、高抗冲击型、中抗冲型等品种； ABS根据成型加工工艺的差异,又可分为：注射、挤出、压延、真空、吹塑等品种； ABS依据用途和性能的特点,还可分为：通用级、耐热级、电镀级、阻燃级、透明级、抗静电、挤出板材级、管材级等品种。1、性能特点 ABS在一定温度围具有良好的抗
15、冲击强度和表面硬度,有较好的尺寸稳定性、一定的耐化学药品性和良好的电气绝缘性。它不透明,一般呈浅象牙色,能通过着色而制成具有高度光泽的其它任何色泽制品,电镀级的外表可进行电镀、真空镀膜等装饰。通用级ABS不透水、燃烧缓慢,燃烧时软化,火焰呈黄色、有黑烟,最后烧焦、有特殊气味,但无熔融滴落,可用注射、挤塑和真空等成型方法进行加工。 2、级别与用途 ABS按用途不同可分为通用级、阻燃级、耐热级、电镀级、透明级、结构发泡级和改性ABS等。通用级用于制造齿轮、轴承、把手、机器外壳和部件、各种仪表、计算机、收录机、电视机、等外壳和玩具等；阻燃级用于制造电子部件,如计算机终端、机器外壳和各种家用电器产品；
16、结构发泡级用于制造电子装置的罩壳等；耐热级用于制造动力装置中自动化仪表和电动机外壳等；电镀级用于制造汽车部件、各种旋钮、铭牌、装饰品和日用品；透明级用于制造度盘、冰箱食品盘等。 ABS在汽车饰的要求条件：汽车饰追求的重要目标包括美观、低气味、机械性能、耐热、耐候等。亚太国际ABS汽车材料能够满足各种饰部件的使用要求,材料具备以下条件： 1.良好的流动性 2.优异的抗冲击性 3.易加工成型 4. 易着色、喷涂 5.低气味 6.良好的耐腐蚀性 7.亚光效果3.13 ABS塑料涂装工艺近年来塑料制品在工业产品上得到了广泛的应用。塑料质量轻、耐腐蚀性优越,传热导电性差,易压制成形状复杂的器件。在产品结
17、构上可代替部分有色金属和轻金属。为了消除塑料表面的压制印迹及色泽不均,往往需要对塑料表面进行涂装。涂装既可改善外观,又可以延长塑料的使用寿命。 1. ABS塑料的性能和表面状态 ABS塑料是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯所组成的三元共聚物。它具有苯乙烯热塑性塑料的机械加工性、丁二烯的橡胶韧性、丙烯腈的耐化学腐蚀性。三者的含量配比可根据产品需要进行调整。塑料压制成型后表面状态对外观质量有很大的影响。要求成型后的表面平整光滑,均匀一致,不应有划伤、飞边、毛刺、凹坑、斑点、气泡和明显的熔接线。 2. ABS塑料表面预处理 为了提高涂料在塑料表面的附着力和改善塑料外观,涂装前必须对塑料表面进行预处理。 1退
18、火 塑料成型时易形成应力,涂装后应力集中处易开裂。可采用退火处理或整面处理,消除应力。退火处理是把ABS塑料成型件加热到热变形温度以下,即60,保温2h。为了减少设备投资,可采用整面处理来改善表面状况。整面处理配方及工艺如表1所列。 表1 整面处理配方及工艺 项目工艺参数丙酮/份1水/份3温度/室温处理时间/min15202 除油 ABS塑料件表面常沾有油污、手汗和脱模剂,它会使涂料附着力变差,涂层产生龟裂、起泡和脱落。涂装前应进行除油处理。对ABS塑料件通常用汽油或酒精清洗,然后进行化学除油。工艺配方如表2所列。表2 除油工艺配方及工艺 项 目工艺参数氢氧化钠5070磷酸钠2030碳酸钠10
19、20表面活性剂510温度/5060处理时间/min10153 除电和除尘 塑料制品是绝缘体,表面电阻一般在1013左右,易产生静电。带电后容易吸附空气中的细小灰尘而附着于表面。因静电吸附的灰尘用一般吹气法除去十分困难,采用高压离子化空气流同时除电除尘的效果较好。 3. ABS塑料涂料 ABS塑料涂料的性能特点如表3所列。 表3 ABS塑料涂料的性能特点项目AP-1 塑料黑漆塑1 清漆塑1 各色磁漆丙烯酸金属闪光漆丙烯酸彩色透明漆特性能常温干燥、涂膜坚硬耐磨、防潮漆膜光亮,坚硬耐磨,附着力好漆膜颜色鲜艳,耐水、耐磨,附着力好漆膜光亮,耐磨,附着力好漆膜光亮透明,耐磨性好用途用于ABS、PS、PV
20、C、HIPS 塑料涂装用于ABS、PS塑料涂装用于ABS、PS塑料涂装用于ABS 塑料涂装用于ABS 塑料涂装外观黑色透明各色各色透明硬度0.60.50.50.60.6光泽10814 1015耐水性/h2424242424耐醇性/次60202050503.1.4 ABS的成型特性与工艺参数丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS树脂微黄色或白色不透明,是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油,耐热,耐化学腐蚀,丁二烯使聚合物具有优越的柔性,韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。因此ABS树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。同时具有吸湿性强,但原料要干燥,它的塑件尺寸稳定好,塑件
21、尽可能偏大的脱模斜度。ABS塑料主要的性能指标：密度 1.131.14收缩率 % 0.30.8熔 点 130160热变形温度 45N/cm 6598弯曲强度 Mpa 80拉伸强度 MPa 3549拉伸弹性模量 GPa 1.8弯曲弹性模量 Gpa 1.4压缩强度 Mpa 1839缺口冲击强度 kJ/ 1120硬 度 HR R6286体积电阻系数 cm 1013击穿电压 Kv.mm-1 15介电常数 60Hz3.73.12 ABS的注射成型工艺参数: 注塑机类型：螺杆式喷嘴形式： 通用式 料筒一区 150170料筒二区 180190料筒三区 200210喷嘴温度 18019模具温度 5070注塑压
22、 60100保压 4060注塑时间 25保压时间 510冷却时间 515周期 1530后处理 红外线烘箱 温度70 时间0.313.1.5 收缩率ABS具有较高的机械强度,流动性好,易于成型,成型收缩率小,理论计算收缩率为0.55%,溢料值为0.04mm,比热容较低,在模具中凝固较快,模塑周期短,制件尺寸稳定,表面光泽。32 制件分析3.2.1 制品形状摩托车头盔的结构如图。从外形上看,该制品大部分由圆弧组成。3.2.2 尺寸精度根据制品图可知,该制品的复杂程度一般,尺寸精度为35级。壁厚均匀,整体较薄,有利于成形。3.2.3 表面质量该制品的外表要求光滑、无毛刺、耐磨,没有其他特殊要求,是比
23、较容易实现的。通过以上分析可知,制品的总体要求不是很高,加工和成形都可以得到保证。本次设计塑件如图。 图3-1第四章 成型件设计4.1 成型件的结构设计注塑模具闭合时,成型零件构成了成型塑料制品的型腔。成型零件主要包括凹模、凸模、型芯、镶拼件、各种成型杆与成型环。成型零件承受高温高压塑料熔体的冲击和摩擦。在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸和表面。在开模和脱模时需克服与塑件的粘着力。在上万次、甚至几十万次的注塑周期,成型零件的形状和尺寸精度、表面质量及其稳定性,决定了塑料制品的相对质量。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力,作为高压容器,它的强度和刚度必须在容许值之。成型零件的结构、材料和热
24、处理的选择及加工工艺性,是影响模具工作寿命的主要因素。4.1.1 凹模的结构设计凹模又名阴模,是成型塑件外表面的部件。在注射成型中,因多装在注射机的定压板或叫静压板上,所以,习惯上叫定模或叫定模；凹模按照其结构的不同可以分为：整体结构的凹模； 整体镶入结构的凹模；局部镶拼结构的凹模；四壁镶拼结构的凹模；两瓣组合结构的凹模；螺纹型环结构的凹模。整体结构的凹模,结构简单易于制造,牢固,不易变形。制品上无镶拼结构留下的拼接痕,成型制品的外观质量较好,制造中省去了镶拼组合所需的工时和费用。相同的钢材截面尺寸、比强度较高。整体结构的凹模适于形状比较简单或形状虽比较复杂但可用仿形机床等特殊加工方法加工出来
25、,精度要求不高,使用寿命可成型几千至一万左右次的中、小型模具。基于整体结构凹模的这些特点和塑件形状及结构特点,本次设计的凹模采用整体结构的凹模,材料选用45#钢调质加工。凹模结构见图图4-14.1.2 凸模的结构设计凸模又名阳模,是成型表面的部件,在注射成型中,通常多装在注射机的动压板上,所以,习惯上叫动模。由于注射成型中常常让塑件留在凹模上,所以,凸模上装有顶出机构,以便塑件脱模。凸模可以分为：1整体结构的凸模；2整体镶入结构的凸模；3镶拼组合结构的凸模三种。由源文件零件图可知有两个圆孔。故采用整体结 构的凸模,见图图4-24.2 成型件的材料选择1机械加工性能良好。2抛光性能优良。3耐磨性
26、和抗疲劳性能好。在实际模具设计中可参考表4-1选择合适的模具钢材。本产品采用的原材料ABS为一般性热塑性塑料。因此,其使用比较广泛,对ABS的几种应用环境及所选用的钢材进行对比后,并在其中选择比较适合本次设计的材料,因此应该选用的钢材型号为45钢。由于塑料模具形状往往比较复杂,据统计塑料模具的钢材成本费用占整个模具制造成本不到20%,而切削加工成本占绝大部分约75%,因此选择模具材料时应考虑其加工性能,所以本次设计采用的钢材型号为45钢。表4-1 塑料模具用钢及适应的工作条件钢的类型牌号适应的工作条件渗碳钢12CrNi2、12CrNi3A、20Cr、20CrMnMo、20Cr2Ni4A生产批量
27、大,承受较大动载荷,受磨损较重的模具10、20生产批量较小,精度要求不高,尺寸不大的模具调质钢45、553Cr2Mo、40CrNiMoA、40CrNi2Mo、40CrMnMo、45CrNiMoVA、5CrNiMo、5CrMnMo、40Cr、4Cr5MoVSi、4Cr5MoVISi、35SiMn2MoVA大型、复杂、生产批量较大的塑料注塑模或挤压成型模高碳工具钢Cr12、Cr12MoV、CrWMn、9Mn2V、9CrWMn、Cr6WV、Cr4W2MoV、GCr15、SiMnMo热固性塑料模具,生产批量较大,精度要求高及要求高强度、高耐磨的塑料注塑模耐蚀钢4Cr13、9Cr18、9Cr18MoV、
28、Cr14Mo、Cr14MoV要求耐腐蚀及表面要求较高的模具沉淀硬化不锈钢17-7PH、PH15-7Mo、PH14-8Mo、AM-350、AM-355马氏体时效钢Ni18Co8Mo5TiAL、Ni20Ti2AINb、Ni25Ti2AlNb、Cr5Ni12Mo3TiAl复杂、精密、耐磨、耐腐蚀、超镜面的模具4.3 成型件钢材的热处理成型1成型件用的钢材均应进行调质处理以消除应力；2成型表面有粗糙度要求的非亚光面的零件材料,其热处理后的表面硬度最低不的底于HRC32,一般均应达到HRC45以上,否则难以达到抛光效果；3精密、复杂、小型的型腔、型芯、镶件可选用65Nb、CG-2和012Al。4.4 型
29、腔、型芯工作部位尺寸的确定查手册知ABS塑料的收缩率是0.3%0.8%,则ABS塑料的平均收缩率为 Scp = / 2 = 0.55% 。下表为计算的尺寸。类别模具名称塑件尺寸计算公式型腔芯尺寸型腔的计算 凹模287L m +z 0 = 1+ ScpLS 3/4+z0283.3170Hm+z0 = 1+ ScpHS 2/3+z0170.94型芯的计算凸模200lm0z = 1+ ScplS + 3/4-z0201.1166hm0z = 1+ ScphS + 2/3 -z0166.91按照下列公式计算型腔、型芯工作部位尺寸：型腔径向尺寸 L m +z 0 = 1+ ScpLS 3/4+z0型腔深
30、度尺寸 Hm+z0 = 1+ ScpHS 2/3+z0型芯径向尺寸 lm0 z = 1+ ScplS + 3/4-z0 型芯高度尺寸 hm0 z = 1+ ScphS + 2/3 -z0中心距尺寸 Cmz/2=CSz/2 式中：LS 塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸mm； lS 塑件型径向基本尺寸的最小尺寸mm； HS 塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸mm； hS 塑件型深度基本尺寸的最小尺寸mm； CS 塑件中心距基本尺寸的平均尺寸mm； 塑件制品公差mm,可查塑件制品尺寸公差数值表SJ1372-78获得；z 模具制造公差,按制品公差的1/4-1/3选取。根据制品的精度要求,确定模具的制造公差为
31、制品公差的1/4,即z=1/4。通常,制品中1 mm和小于1 mm并带有大于0.05 mm公差的部位以及2 mm和小于2 mm并带有大于0.1 mm公差的部位不需要进行收缩率计算。4.5 壁厚的计算塑料注射模具的成型零件必须有足够的强度和刚度,如壁厚度不够表现刚度不足,即型腔产生过大的弹性变形,可能会发生溢料或使制品精度降低；也可表现为强度不够,即型腔发生塑性变形甚至破裂。理论分析和实践证明,对于大尺寸的型腔,主要为刚性不足为主,应按刚度条件计算；而小尺寸型腔则以强度不足为主,应按强度条件计算。刚度计算的条件则由于模具特殊性,可以从以下几方面加以考虑：1要防止溢料：2应保证塑件精度；3要有利于
32、脱模。上述要求在设计模具时其刚度条件应以这些项中最苛刻者允许最小的变形值为设计标准,但也不宜无根据地过分提高标准,以免浪费材料,增加制造困难。型芯的强度、刚度计算相当于杆类零件的校核计算。 型腔壁和底版厚度的计算比较复杂且繁琐,为了简化模具设计,一般采用经验数据或查有关的模具设计手册。根据矩形型腔壁厚尺寸的经验数据,得出矩形型腔短边尺寸b102时,整体式型腔底壁厚为T=0.120.13b=0.12*20mm2.4mm。型腔压力/Mpa49时型腔侧壁厚度S/mm=0.2L+17,L为型腔大尺寸,其侧壁厚度取S/ mm=0.2L+17 74mm。第五章 分型面的设计5.1 制品在分型面的位置 制品
33、在模具中的位置,直接影响到模具结构的复杂程度、模具分型面的确定、浇口的设置、制品的尺寸精度和质量等。因此,开始制定模具方案时,首先必须正确考虑制品在其中的位置,然后再考虑具体生产条件包括模具制造的、生产批量所需的机械化和自动化程度等其他设计问题。5.2 分型面的形式分开模具以便能取出制品和浇注系统冷料的面,称为分型面。模具设计开始的第一步,就是选择分型面的位置。分型面的选择受到塑件形状,壁厚,成型方法,后处理工序,塑料外观,塑件尺寸精度,塑件脱模方法,模具类型,型腔数目,模具排气,嵌件,浇口位置与形状以及成型机的结构等的影响。在模具制造不良或锁模力不足的情况下,模熔融塑料会通过分型面溅出,在塑
34、件上形成较厚的飞边,经修整后还会留下明显的残痕。分型面有多种形式,常见的有：1水平分型面；2斜分型面；3曲面分型面；4阶梯分型面；5垂直分型面。本次设计采用曲面分型面。5.3 分型面的选择原则确定分模面的一般原则：1 分型面应选在塑件的最大截面处,否则无法脱模和加工型腔,无论塑料以何方位布置型腔,都应将此作为首要原则。2尽可能将塑件留动模一侧, 因为动模一侧设置和制造脱模机构简便易行,为了让塑件留在动模一侧,将型芯设在动模边,依靠薄壁塑件对型芯足够的包紧力,但遇到厚壁塑件或没有型芯,将塑件型腔设在动模侧。3有利于保证塑件精度。 4有利于保证外观质量。5考虑满足塑件的使用要求。6尽量减小塑件在合
35、模平面上投影面积,以减小所需锁模力。7长型芯应置于开模方向。8有利于排气,应将分型面置于熔体充模流动的末端。9应有利于简化模具结构,为此在按排制件在型腔中方位时,尽可能避免侧向分型或抽芯。特别是避免在定模部分侧向抽芯。10非平面分型面的选择应有利于型腔加工和脱模方便。应注意分型面上力的平衡。11便于加工：能平面分模不斜面分模,能斜面分模不曲面分模。一般不取在装饰外表面或带圆弧的转角处。12斜面分模或曲面分模时,分模面要定位。5.4 分型面的选择根据该塑件的结构,为了凝料的取出及制件的合理落料,分型面一般选在塑件的最大截面处。第六章 浇注系统的设计浇注系统的作用是将熔融状态的塑料填充到模具型腔,
36、并在填充及凝固过程中将注射压力传递到塑料个部位,而得到所要求的塑件。注射模的浇注系统和热塑性挤塑模相似,一般由主浇道浇口1、分流道浇道2、进料口3、冷料穴4四部分组成。6.1 浇注系统设计原则1.确保塑料充满整个型腔 2.保证塑料熔体流动平稳 3.应尽量减短流程 4.流道表壁的粗糙度要低 5.防止制品变形和翘曲 6.防止型芯变形和嵌件位移 7.去除浇口应尽量方便,且不影响制品质量8.合理设计冷却穴6.2 主流道设计主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位,它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔,其形状为圆锥形,便于熔体顺利的向前流动,开模时主流道凝料又能顺利拉出来,主流道的尺寸直接影
37、响到塑料熔体的流动速度和充模时间,由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞,通常不直接开在定模上,而是将它单独设计成主流道套镶入定模板。主流道套通常又高碳工具钢制造并热处理淬硬。塑件外表面不许有浇口痕,又考虑取料顺利,对塑件与浇注系统联接处能自动减断。采用带直流道与分流道的潜伏式点浇口,为了方便于拉出流道中的凝料,将主流道设计成锥形。6.2.1 主流道设计要点1.为了使凝料顺利拔出,主流道的小端直径D应稍大于注射机喷嘴直径d,通常为 D=d+0.51mm；2.主流道壁的表面粗糙度应在Ra0.8um以下,抛光时沿轴向进行。主流道的长度L,一般按模板厚度确定。为了减少充模时的压力损失和物料
38、损耗,主流道长度,越短越好,L一般控制在60mm以；3.主流道锥角一般为24,过大的锥角会产生涡流,卷入空气。过小的锥角使凝料脱模困难,还会使充模时熔体的流动阻力过大。粘度大的可选36但应力求与铰刀的斜度一致。4.主流道入口的凹坑球面半径R2也应大于注射机喷嘴球头半径R1,通常为R2=R1+12mm。5.主流道的出口端应有较大的圆角,其半径r约为1/8D。为了便于主流道凝料拔出,初步设计主流道形状尺寸,主流道设计成圆锥型,其锥角为26,因为ABS塑料流动性较好,所以锥角取4,壁粗糙度Ra取0.4m。主流道的长度L由定模座板厚度确定,一般L不超过60 mm。6.2.2浇口套的设计浇口套的设计：为
39、标准件可选购。浇口套常用钢材是T8A、T10A。热处理要求：5055HRC。设计时应注意：1进料口处为球面SR；2配合要求H7/J7或H6；3粗糙度：Ra0.40.8m。本次设计采用浇口套件图 图6-16.3 浇口的设计6.3.1浇口的选择浇口按照结构形式和特点,常用的浇口可分为以下几种形式：直接浇口,中心浇口,侧浇口,环形浇口,轮幅式浇口点浇口。 由于侧浇口一般开设在分型面上,塑料熔体从侧或外侧充满模具型腔,其截面形状多为矩形扁槽,改变浇口的宽度与厚度可以调节熔体的剪切速率及浇口的冻结时间。这类浇口可以根据塑件的形状特征选择其位置,加工和修整方便,普遍用于中小型塑件的多型腔模具,且对各种塑料
40、的成型适应性均较强。并根据本次设计塑件选用的材料,及制品的使用环境与性能要求,且分型面将模具分成动模和定模两部分,采用侧浇口,一模两腔,一次成型两个塑件制品。可应用在立式或卧式注射机上。6.3.2 浇口位置选择合理选择浇口的开设位置是提高塑件质量的一个重要设计环节。另外,浇口位置的不同还会影响模具的结构。因此,在开设浇口时应注意以下几点1.避免熔体破裂在塑件上产生缺陷2.考虑分子定向对塑件性能的影响3.有利于流动、排气和补缩4.在多腔模中,各个型腔浇口方位必须保持一致5.减少熔结痕和提高熔结痕的强度6.校核流动距离比7.浇口位置应使浇口便于修整8.防止料流将型芯或嵌件挤歪变形综上所述,本次设计
41、浇口采用的形式是侧浇口,其位置设置在制品的凹边中间处且浇口槽开在定模上。第七章 注塑机与标准模架的选择7.1 注塑机简述注射成型机简称注射机或注塑机是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。7.2 注塑机的类型注塑机的类型有:立式、卧式、全电式,但是无论那种注塑机,其基本功能有两个：1加热塑料,使其达到熔化状态；2对熔融塑料施加高压,使其射出而充满模具型腔。7.3 注塑机的组成注塑机通常由注射系统、合模系统、液压传达动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。7.4 注塑机的参数由MOLDFLOW分析得出注塑机参数最大注塑机锁模力 =
42、 7.0002E+03 tonne最大注射压力 = 1.8000E+02 MPa最大注塑机注射率 = 5.0000E+03 cm3/s注塑机液压响应时间 = 1.0000E-02 s注塑机规格:最大压力: 180.0000 MPa螺杆增强比率: 10.0000注塑机响应时间: 0.010 s注塑机最大锁模力: 7000.2198 tonne温度设置熔体温度: 255.0000 C模具型腔侧温度: 55.0000 C模具型芯侧温度: 55.0000 C注射设置注射控制方法: 注射时间 注射时间: 1.8000 s 名义流动速率: 243.2208 cm3/s保压时间 压力 0.0000 5.59
43、7410.0000 5.5974冷却时间: 20.0000 s7.5选择模架模架是设计、制造塑料注射模的基础部件。根据以上分析,计算以及型腔尺寸及位置尺寸可确定模架的结构形式和规格。 模板厚度：A=230mm B=65mm动模板厚度：B=40mm垫块厚度： C=180mm模架厚度： H模 = mm =595mm模架外形尺寸：450mm*400mm*595mm=107100000mm3模具厚度满足关系式： Hmin H Hmax式中： Hmin 允许使用的模具最小厚度； Hmax 允许使用的模具最大厚度。第八章 推出结构的设计8.1 合模导向机构的设计合模导向是保证动、定模或在上、下模合模时,正确地定位和导向的零件。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式,通常采用导柱导向定位。 导向机构的
