多孔塑料罩注塑模具设计【产品尺寸数据φ100x90】.zip

中文摘要I摘 要从塑料模具的发展趋势可以看出，在未来模具市场中，注塑模具的发展将远高于其他模具。人类生活已经离不开塑料，随着塑料注塑模具行业的新技术不断涌现，研究塑料制品的成型将会变得十分有意义。本文研究的是多孔塑料罩的注塑成型。首先分析产品的成型工艺，然后根据产品结构，设计如何分型，及型腔数目，进胶方式。过程中要充分考虑到零件的加工方法，尽量简便精准，并进行相关尺寸的计算和校核，再设计浇注系统，冷却系统，排气系统，脱模机构，导向机构，以及模架的选择。通过 CAD，UG，等软件辅助分析设计是否合理，选择合理的工艺参数和设计方案。关键词：注塑模具；成型工艺；结构设计；加工方法英文摘要II目 录1 引 言.11.1 我国注塑模具发展现状我国注塑模具发展现状.12 塑件的工艺分析.22.1 塑件成型工艺性分析塑件成型工艺性分析.22.2 塑件结构工艺性分析 塑件结构工艺性分析.22.2.1 塑件的尺寸精度分析 塑件的尺寸精度分析.22.2.1 塑件表面质量分析 塑件表面质量分析.22.2.3 塑件的生产批量塑件的生产批量.32.3 PP 工程塑料的性能分析工程塑料的性能分析.33 拟定模具的结构形式和初选注射机.43.1 分型面位置的确定分型面位置的确定.43.2 型腔数量和排位方式的确定型腔数量和排位方式的确定.43.3 注射机型号的确定注射机型号的确定.54 浇注系统的设计.64.1 主流道的设计主流道的设计.64.2 分流道的设计分流道的设计.74.3 浇口的设计浇口的设计.74.4 冷料穴的设计冷料穴的设计.84.5 排气方式的设计排气方式的设计.85 成型零件的结构设计及计算.95.1 成型零件的结构设计成型零件的结构设计.95.1.1 型腔的结构设计型腔的结构设计.95.1.2 型芯的结构设计型芯的结构设计.105.2 成型零件钢材的选用成型零件钢材的选用.105.3 成型零件工作尺寸的计算成型零件工作尺寸的计算.116 模架及其他零件的选择.126.1 模架的选择模架的选择.126.2 其他零件的选择其他零件的选择.127 导向机构的设计.137.1 导柱的设计导柱的设计.137.2 导套的设计导套的设计.138 脱模推出机构的设计.148.1 推出方式的确定推出方式的确定.148.2 脱模力计算及强度校核脱模力计算及强度校核.158.3 复位机构的设计复位机构的设计.158.4 垃圾钉的设计垃圾钉的设计.159 冷却系统的设计.169.1 冷却介质冷却介质.169.2 冷却系统的简单计算冷却系统的简单计算.169.2.1 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量 W.16目录III9.2.2 确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量.1610 排气系统的设计.1811 校核.1911.1 注射机有关工艺校核注射机有关工艺校核.1911.2 模具厚度与注射机闭合高度模具厚度与注射机闭合高度.1911.3 模架各尺寸的校核模架各尺寸的校核.1912 模具安装、保养、及注意事项.2013 模具工作过程.21结 论.22致 谢.23参考文献.24第 1 页 共 26 页1 引 言1.1 我国注塑模具发展现状我国注塑模具发展现状 随着生产力的发展，模具产业成为我国的支柱产业，模具传统的设计与制造主要依靠技术人员的经验，模具设计的缺陷和制品质量的问题只有在试模后才能发现，而利用 CAD/CAE 技术能在计算机上分析和模拟模具的设计方案1。随着人类步入21 世纪以来，国内国外，模具都是十分重要的制造装备，在消费品、电器电子、汽车、飞机制造等工业部门中占有重要地位。其中注塑模具是注射成型的一种重要工艺装备，在注塑成型中处于核心地位，另外注塑模具模具行业想要适应现代的社会发展就必须调整好产业的制造工艺、设计技术和生产模式。我国有 2 万多家塑料模具生产企业，塑料模具占整个行业 40%的份额2。虽然我国注塑模具起步比较晚，技术设备、管理水平都比较低，长期以来，我国的注塑模具设计与制造很多依赖于国外的经验，随着计算机技术的发展，注塑模具的设计方法已由传统的手工绘图软件逐步向计算机辅助设计（CAD）方向发展，采用 CAD/CAE/CAM 技术，极大的提高了塑料注塑模具的设计水平及制品质量，促进我国注塑模具工业更快的发展。第 2 页 共 26 页2 塑件的工艺分析2.1 塑件成型工艺性分析塑件成型工艺性分析（1）外观要求：该塑件为塑料多孔塑料罩，如图 2-1 所示。产品外形结构比较复杂，外表面要求有一定的平整光滑性，无翘曲，皱折，裂纹，熔接痕等缺陷。（2）精度等级：此塑件对精度要求不高，可以采用一般精度 5 级3。选择 PP 塑料，其流动性为中等，为注射充型流畅，取脱模斜度为 1。图 2-1 塑件三维造型2.2 塑件结构工艺性分析 塑件结构工艺性分析2.2.1 塑件的尺寸精度分析 塑件的尺寸精度分析该塑件尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，考虑到塑件用途，采用MT5 级一般精度查取公差.2.2.1 塑件表面质量分析 塑件表面质量分析塑件表面质量包括表面粗糙度和表观质量，塑件的表面粗糙度主要与模具型腔的表面粗糙度有关，模具在使用过程中，由于型腔磨损而使表面粗糙度不断加大，应随时进行抛光复原。对于PP塑料，粗糙度可以达到 Ra=0.025m、0.05m、0.1m、0.2m、0.4m、0.8m、1.6m，外表面要求光洁，因此塑件外表面粗糙度需要至少达到 Ra=0.8m，内表面 Ra=1.6m。因此需要对型腔表面进行抛光，达到表面粗糙度要求。第 3 页 共 26 页2.2.3 塑件的生产批量塑件的生产批量该塑件为多孔塑料罩，需要大批量生产，适合多型腔模具，考虑到属于中型偏大的产品，为提高生产效率，并且根据产品形状考虑到节约成本，所以本次设计采用一模两腔的设计。2.3 PP 工程塑料的性能分析工程塑料的性能分析PP 材料强度较好，具有较高的力学性能，流动性好，易于成型。应用范围广泛，如电器多孔塑料罩、汽车仪表盘、日用品等。PP 材料含有极性基团，有一定的吸湿性；PP 熔体具有较明显的非牛顿性，其粘度会随温度和成型压力的增大而降低；PP 是无定型聚合物，加工温度范围较宽；成型时不结晶，收缩率在 1.0%-2.5%，理论计算收缩率取 1.75%。溢料值为 0.04mm 左右，比热容较低，在模具中凝固较快，模塑周期较短，制件尺寸稳定，表面光亮。快速成型时会使制品产生内应力，但很少产生应力开裂。因此在成型前应进行干燥处理，并合理控制模具温度。PP 注射时工艺参数表如表 2-3。表 2-3 工艺参数表工艺参数通用型 PP料筒后段温度/160180料筒中段温度/180200料筒前段温度/200220喷嘴温度/170180模具温度/5080第 4 页 共 26 页3 拟定模具的结构形式和初选注射机3.1 分型面位置的确定分型面位置的确定通过对塑件外形的分析，以及分型面选择的相关原则4选取塑件截面积最大而且利于取出塑件的下表面为分型面，具体如图 4-1 所示。图 4-1 分型面的选择3.2 型腔数量和排位方式的确定型腔数量和排位方式的确定由于多孔塑料罩适合大批量生产，并且根据塑件尺寸可知产品为中型偏大的产品，考虑到其形状，模具结构尺寸，制造费用初步确定采用一模两腔的设计。采用侧浇口形式，开设在分型面上，如图 4-2 所示。图 3-2 型腔数量及排列方式第 5 页 共 26 页3.3 注射机型号的确定注射机型号的确定（1）通过 UG 建模分析得塑件体积，如图 4-3 所示。图 3-3 塑件体积测量由上图可知塑件体积：3cm7.79塑V因为流道塑件属于未知数，按塑件的 0.3 倍来估算，因此塑料熔体总体积为：3cm22.2077.7923.1总V（2）每个塑件在分型面上的投影面积为：217850mmA；流道凝在分型面上的投影面积是每个塑件在分型面上的投影面积的 0.2-0.5 倍，这里取 0.35 倍进行估算：221211957850235.1mmAnAA模具所需锁模力为：NFmk825.74135211958Ap型其中型p参考文献5，取 35MP。（3）选注射机根据以上每一生产周期的注射量和锁模力的计算值，初选 HTF200 卧式注射机，其主要参数参考相关文献5如表 4-3 所示。表 4-3 HTF200 注射机技术参数项目参数项目参数理论注射容积/cm3334塑化能力(kgh-1)11螺杆直径/cm45拉杆内间距/mm530-530移模行程/mm490注射压力/MPa236最小模具厚度/mm200最大模具厚度/mm550模具定位孔直径/mm160锁模形式液压-机械喷嘴口直径/mm4锁模力/kN2000喷嘴球直径/mm10最大成型面积/cm2650第 6 页 共 26 页4 浇注系统的设计4.1 主流道的设计主流道的设计主流道位于模具中心塑料熔体入口处，将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道。（1）主流道尺寸设计主流道小端直径：5mmmm15.0）（注射机喷嘴尺寸d主流道大端直径：mm113tan905.5tan主LdD主流道球面半径：mm15mm21）（注射机喷嘴球头半径SR（2）浇口套设计为便于拆卸更换，浇口套与定位环分开设计，浇口套采用碳素工具钢 T10A，热处理淬火表面硬度为 50HRC55HRC，4.2 分流道的设计分流道的设计流过分流道塑料的质量：g20046.14327.799.0塑Vm该塑件厚度在 1.5mm 之间，参考文献5,采用经验公式mmLmD82654.04已知 PP 塑料常用分流道尺寸推荐范围为：2.8-9.5mm 故取分流道直径为 8mm,其截面为圆形截面，如图 5-2 所示。图 4-2 分流道布置形式及截面形状第 7 页 共 26 页4.3 浇口的设计浇口的设计根据前面模流分析采用侧浇口形式进胶，开设在分型面上，截面简单，易于加工。侧浇口的长度：为去除浇口方便，2mm进行拔模后示意图如图 5-3 所示。图 4-3 侧浇口示意图4.4 冷料穴的设计冷料穴的设计冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用是储存熔体前锋冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量，本次设计采用带有推杆与拉料杆的设计。采用带有 Z 字形钩头拉料杆的冷料穴，开模时，拉料杆首先通过钩头拉住穴内冷料，使主流道凝料脱出定模，然后在推出机构的作用下将凝料与制品一起推出动模。示意图如 5-4 所示。4.5 排气方式的设计排气方式的设计当排气量不大时。可利用分型面间的微小间隙排气，本次设计中，型腔最后填充的位置不在分型面上，但是该处有斜顶，并且该塑件不属于深腔类塑件，故可以利用斜顶和模板的配合间隙排气，其间隙值取 0.03mm。第 8 页 共 26 页5 成型零件的结构设计及计算5.1 成型零件的结构设计成型零件的结构设计5.1.1 型腔的结构设计型腔的结构设计型腔又称凹模，是成型塑件外表面的凹状模具零件，按结构可以分为整体式和组合式两类，其中整体式凹模是在整块模板上直接加工而成，结构简单，牢固可靠，不易变形，制品表面不会出现拼缝的溢料痕迹，整体式凹模又分为整体式和整体嵌入式，本次设计中为了提高加工效率和便于拆卸，设计成整体嵌入式，并且通过螺钉与凹模固定板（A 板）固定，如图 6-1-1 所示。图 5-1-1 整体式凹模实体图第 9 页 共 26 页5.1.2 型芯的结构设计型芯的结构设计型芯又称为凸模，是成型塑件内表面的凸状模具零件，按结构不同可以分为整体式和镶拼式，对于难以加工的部分可以采用镶拼式本次设计中，型芯分为两部分，与型芯主体部分配合固定。如图 5-1-2 所示。图 5-1-2 型芯结构设计实体图5.2 成型零件钢材的选用成型零件钢材的选用成型零件需要有足够的刚度，强度，耐磨性及良好的抗疲劳性，并且要考虑到其加工性能和抛光性能，以及该塑件需要大批量生产，所以型腔钢材选用 718H，型芯钢材也选用 718H，并且进行渗氮处理,型芯镶件采用 P20 材料，并且进行渗氮处理。第 10