玩具飞机注塑模具说明书.docx
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玩具飞机注塑模具说明书
摘要
塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一,而注塑模具是其中发展较快的种类,因此,研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。
本设计介绍了注射成型的基本原理,特别是单分型面注射模具的结构与工作原理,对注塑产品提出了基本的设计原则;详细介绍了冷流道注射模具浇注系统、温度调节系统和顶出系统的设计过程,并对模具强度要求做了说明;
通过本设计,可以对注塑模具有一个初步的认识,注意到设计中的某些细节问题,了解模具结构及工作原理.
关键字:
注射模设计模架装配
目 录
1.前言--------------------------------------------------------------------------------------------3
2.设计要求------------------------------------------------------------------------------------4
3.模具的总体设计----------------------------------------------------------------------------4
3.1塑件产品的了解-------------------------------------------------------------------------4
3.2初选注射成型机的型号和规格-------------------------------------------------------6
3.3模具的结构设计-------------------------------------------------------------------------7
3.3.1确定模具行腔数目及配置------------------------------------------------------7
3.3.2分型面的确定---------------------------------------------------------------------7
3.3.3模具总体结构形式的确定------------------------------------------------------8
3.3.4浇注系统的设计------------------------------------------------------------------9
3.3.5排气引气系统的设计-----------------------------------------------------------13
3.3.6冷却装置的设计-----------------------------------------------------------------14
3.3.7脱模斜度的确定-----------------------------------------------------------------15
3.3.8选用标准模架--------------------------------------------------------------------15
3.3.9成型零件的设计-----------------------------------------------------------------16
3.3.10模具结构零部件的确定------------------------------------------------------16
3.4校核计算---------------------------------------------------------------------------------24
4.凸凹模材料的确定------------------------------------------------------------------------26
5.绘制模具总装配图------------------------------------------------------------------------26
6.绘制模具工作简图------------------------------------------------------------------------26
7.设计总结------------------------------------------------------------------------------------29
8.致谢-----------------------------------------------------------------------------------------31
9.参考资料------------------------------------------------------------------------------------32
1前言
前言
光阴似箭,在校的大学三年的学习一晃而过,为具体的检验这三年来的学习效果,综合检测理论在实际应用中的能力,除了平时的考试、实验测试外,更重要的是理论联系实际,即此次设计的课题为玩具飞机的注塑模具。
因近年来,随着我国经济的腾飞,塑料成型加工机械和成型模具发展十分迅速,高效,自动化,大型,微型,精密,高寿命的模具在整个模具行业中所占的比例越来越大。
我国大型,微型,精密,高寿命的模具又上了一个新台阶,不少种类模具已能够代替进口模具,模具CAD/CAM技术得到了较快推广应用并取得了良好效果,快速成形制造技术和设备有了长足发展并已开始进入实用推广阶段,高速铣等新一代制造技术已被人们重视并开始应用。
从模具使用角度来说,要求高效,自动化,做简便;从模具制造角度,要求结构合理,制造容易,低成本。
现代塑料制品生产中,合理的加工工艺,高效的设备,先进的模具是必不可少的三项重要因素。
模具与其他机械产品比较,一个重要特点就是技术含量高、净产值比重大。
随着化工、轻工业的快速发展,我国的模具工业近年来一直以每年13%~15%左右的增长速度高速发展,而各行各业对模具的要求也越来越高。
面对市场的变化,有着高技术含量的模具正在市场上崭露头角。
随着工业发展,工业产品的种类、数量越来越多;对产品质量和外观的要求,更是趋精美,华气。
因此,结合中国具体情况,学习国外模具工业建设和模具生产的经验,宣传、推行科学合理化的模具生产,才能推进模具技术的进步。
本次毕业设计课题来源于生活,应用广泛,模具结构较为简单,对模具工作人员提高理论联系实际的能力是一个很好的练习。
它能加强对塑料模具成型原理的理解,同时锻炼对塑料成型模具的设计和制造能力。
使我们运用所学的专业知识,进行模具的侧抽芯机构的设计,制造和失效分析等进行一次全面的、系统的、规范的综合训练。
培养我们的工程思维和相关的能力素质,有利于提升我们的综合应用能力、应用参考文献的能力、设计能力、计算能力、计算机应用能力、分析问题的能力、创新能力等,以适应实际工作的需要。
本次设计以玩具飞机注射模具为主线,综合了成型工艺分析,模具结构设计,最后到模具零件的加工方法,模具总的装配等一系列模具生产的所有过程。
能很好的学习致用的效果。
在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤,模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。
把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来,所谓学以致用。
在设计中除使用传统方法外,同时引用了CAD、Pro/E等技术,使用Office软件,力求达到减小劳动强度,提高工作效率的目的。
注塑成型是热塑性塑料制件最重要的加工方法。
用此方法加工成型的塑料制件,其品种与样式之多是其他成型方法无可比拟的。
其过程是借助与螺杆的推力,将以塑化的塑料熔体注入闭合的模具型腔内,经冷却固化定型后开模得到塑件。
因此,构成注塑成型的三个必要条件:
一是塑件必须以熔融状态进入模腔;二是塑料熔体必须要有足够的压力和流速‘以确保及时的充满整个型腔的各个角落;三是需有符合制件形状和尺寸并满足成型工艺的要求的模具。
由于本人才疏学浅,知识根底不牢,缺少经验,在模具结构设计计算和编写
设计说明书的全工程中,得到王老师的细心指导,同时也得到同学们的热情帮助和指点,在此谨以致谢。
敬请各位老师和同学批评指正,以促我在以后的工作中减少类似的错误,做出成绩,以报恩师的淳淳教诲和母校的培养。
2设计要求
模具的具体设计要求为:
(1)利用CAD/CAM软件设计玩具飞机外壳注射模
(2)确定注射模具的基本结构
(3)确定凸凹模加工方案
(4)绘制出相应的零件图、实体图及总装配图
3模具的总体设计
3.1塑件产品的了解
塑件产品为玩具飞机外壳,材料为ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)塑料,精度等级为5级,制品要求表面光泽,无收缩痕迹,生产批量为小批量,设计为注射成型模具。
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。
ABS无毒、无味,呈微黄色,成型的塑料件有较好的光泽。
密度为1.02-1.05g/cm3.ABS有极好的抗冲击强度,且在低温下也不迅速下降。
水、无机碱、酸类对ABS几乎无影响;ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。
ABS有一定的硬度和尺寸稳定性,易于成型加工。
其特点是耐热性不高。
连续工作温度为70℃左右,热变形温度约为93℃左右。
耐气候性差、在紫外线作用下易变形发脆。
成型特点及结构工艺性:
1要求塑件精度高时,模具温度可控制在50-60℃。
要求塑件光泽和耐热性时,应控制在60-80℃。
ABS在升温时粘度增高,所以成型压力较高(柱塞柱塞式注射剂:
料温180~230℃,注射压力100~140Mpa;螺杆式注射剂:
料温180~220℃注射压力70~100Mpa)
2ABS吸湿强、成型加工前应进行干燥处理;
3流动性中等,溢边值为0.04:
易产生熔接痕,模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力;
4在正常的成型条件、零件壁厚基本均匀,所有壁厚均大于最小壁厚0.8mm,注射成型时应不发生填补足现象;熔料温度及收缩率影响极小。
5塑件的外形尺寸、体积及重量
单个塑件最大体积约为30cm³,最大质量约为32g,其外形尺寸如下图:
塑件图
ABS的成型特性与工艺参数如表1.1所示:
ABS塑料主要的性能指标:
表1.1:
项目/单位
值
密度(Kg.dm-3)
1.13——1.14
收缩率%
0.3~0.8
熔点℃
130~160
热变形温度45N/cm
65~98
弯曲强度Mpa
80
拉伸强度MPa
35~49
拉伸弹性模量GPa
1.8
弯曲弹性模量Gpa
1.4
压缩强度Mpa
18~39
缺口冲击强度kJ/㎡
11~20
硬度HR
R62~86
体积电阻系数Ωcm
1013
击穿电压Kv.mm-1
15
介电常数
60Hz3.7
3.2初选注射成型机的型号和规格
注射机简介
1956年制造出世界上第一台往复螺杆式注射机,这是注射成型工艺技术的一大突破,目前注射机加工的塑料量是塑料产量的30%;注射机的产量占整个塑料机械产量的50%。
成为塑料成型设备制造业中增长最快,产量最多的机种之一。
注射机的分类方式很多,目前尚未形成完全统一标准的分类方法。
常用的说法有:
(1)按设备外形特征分类:
卧式,立式,直角式,多模注射机;
(2)按加工能力分类:
超小型,小型,中型,大型和超大型注射机。
从实际注射量应在额定注射量大的20%~80%之间考滤,初选额定注射量在125g以上的卧式注射机xs-zy-125,该设计的技术规范见表1
表一xs-zy-125注射机成型机的技术规范
注射容量/cm或g
125
螺杆直径/mm
42
注射压力/(10
pa)
110—104
最大注射面积/cm
320
喷嘴球半径/mm
12
喷嘴孔直径/mm
4
喷嘴移动距离/mm
210
锁模力/KN
900
模板行程/mm
300
最大模具厚度/mm
300
最小模具厚度/mm
200
模板最大距离/mm
600
3.3模具结构设计
3.3.1型腔数目的确定及配置
型腔数目的确定,应根据塑件的几何形状及尺寸、质量、批量大小交货长短、注射能力、模具成本等要求来综合考虑。
为了使模具与注射机的生产能力的匹配,提高生产效率和经济性,并保证塑件体精度,模具设计时应确定型腔数目,常用的方法有四种:
a)、根据经济性能确定型腔数目;
b)、根据注射机的额定锁模力确定型腔数目;
c)、根据注射机的最大注射量确定型腔数目;
d)、根据制品精度确定型腔数目。
本模具主要从经济性考虑,又因为试制或小批量时宜取单型腔或少行腔,大批量时宜采取多行腔,而该塑件为小批量生产,故采用单行腔。
3.3.2分型面的确定
分型面位置选择的总体原则,是能保证塑件的质量、便于塑件脱模及简化模具的结构,分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响,因此在选择分型面时应综合分析比较具体可以从以下方面进行选择。
a)分型面应选在塑件外形最大轮廓处。
b)便于塑件顺利脱模,尽量使塑件开模时留在动模一边。
c)保证塑件的精度要求。
d)满足塑件的外观质量要求。
e)便于模具加工制造。
f)对成型面积的影响。
g)对排气效果的影响。
h)对侧向抽芯的影响。
综上所述,分形面的选择应该在开模方向上投影面积最小以使注塑过程中锁模力最小,以扩大工厂内有限的注塑设备的应用范围。
对该套模具来讲,分型面设计在了大端倒角处,在两侧凸起处用两个小型芯成型。
在设计的过程中我们应考虑各方面的因素,结合现有的生产能力(生产设备的种类设备的精度等)来设计模具。
根据以上所诉本模具选定水平分型面。
分型面示意图
3.3.3模具总体结构形式的确定
由以上的分析可知,本模具设计有两种方案,即单分型面注射模和双分型面注射模。
方案一单分型面注射模
行腔(凹模)再定模上,主流道设在定模一侧,开模后塑件连同浇道内的凝料一起留在动模一侧;动模上没有顶出机构,用以顶出塑件和流到内的凝料。
可能的浇口形式有:
直接浇口,侧浇口,扇形浇口,重叠式浇口和潜伏式浇口等。
方案二双分型面注射模
它从不同分型面分别取出流道内的凝料和塑件,又称为三板式注射模具。
与单分型面模具相比,三板式注射模具增加了一个可移动的中间板,中间板使用于采用点浇口进料的单行腔和多行腔模具。
在开模式由于定居拉杆的限制,中间板和定模板做定距离的分开,以便取出这两块板之间的凝料,而有利于推板或推杆将型芯上的塑件推出。
适合的浇口形式有:
点浇口、直接浇口,侧浇口,扇形浇口,重叠式浇口和潜伏式浇口等。
由上述综合分析可确定选用本模具选择双分型面注塑模,点浇口进料、即点浇口推出机构
3.3.4浇注系统的设计
普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。
在设计浇注系统之前必须确定塑件成型位置,可以才用模具型腔数量,浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要的环节,它对注塑成型周期和塑件质量(如外观,物理性能,尺寸精度)都有直接的影响,设计时要遵循如下基本原则:
(1)了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动性。
(2)采用尽量短的流程,以减少热量与压力损失。
(3)浇注系统设计应有利于良好的排气。
(4)防止型芯变形和嵌件位移。
(5)便于修整浇口以保证塑件外观质量。
(6)浇注系统应结合型腔布局同时考虑。
(7)流动距离比和流动面积比的校核。
(1)浇口的设计
浇口亦称进料口,是连接分流道与型腔的通道,除直接浇口外,它是浇注系统中截面最小的部分,但却是浇注系统的关键部分,浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。
a)浇口的选用
它是流道系统和型腔之间的通道,这里我们采用点浇口:
1、浇口在成形自动切数断,故有利于自动成形。
2、浇口的痕迹不明显,通常不必后加工。
3、浇口之压力损失大,必须高之射出压力。
4、浇口部份易被固化之残锱树脂堵隹。
它常用于成型中、小型塑料件的一模多腔的模具中,也可用于单型腔模具或表面不允许有较大痕迹的塑件。
浇口示意图
b)浇口位置的选用
模具设计时,浇口的位置及尺寸要求比较严格,初步试模后还需进一步修改浇口尺寸,无论采用何种浇口,其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大,因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节,同时浇口位置的不同还影响模具结构。
总之要使塑件具有良好的性能与外表,一定要认真考虑浇口位置的选择,
通常要考虑以下几项原则:
1、尽量缩短流动距离。
2、浇口应开设在塑件壁厚最大处。
3、必须尽量减少熔接痕。
4、应有利于型腔中气体排出。
5、考虑分子定向影响。
6、避免产生喷射和蠕动。
7、浇口处避免弯曲和受冲击载荷。
8、注意对外观质量的影响。
根据塑件特征看塑件属于薄壁零件,需要快速注射成型,为了便于使浇注凝料与塑件自动脱落,因此采用点浇口,一般点浇口直径d=0.3~2mm,综合考虑取浇口尺寸为2mm。
浇口位置选在快餐碗底部中心。
浇口剪切速率的校核
由点浇口经验公式得:
剪切速率的校核合格。
(2)冷料穴的设计与计算
冷料穴位于主流道正对面的中间板上,其作用主要是收集熔体前锋的冷料,防止冷料进入熔体型腔而影响制品的表面质量。
本设计仅有主流道冷料穴。
由于,该塑件表面要求没有印痕,采用脱模版推出塑件,故采用于球头型拉料杆匹配的冷料穴。
开模时,利用凝料对球头的包紧力使凝料从主流道衬套中脱出。
浇道是凝料从浇口注入行腔前的过滤部分,起作用是通过流道截面及方向变化使熔料平稳转换流向,注入行腔浇道的形状及尺寸因满足在相等截面积时其周长为最小的要求,从而可减少熔料散热面积和摩擦阻力。
为了便于加工,减少热量损失和流量阻力,本模具浇道选为梯形,如图示,设在动模一侧。
取L=10mm,H=7mm,R=2mm;
浇道示意图
(3)冷料穴及拉料杆
冷料穴是用来储藏在注射间隔时期内由于喷嘴部温度低而形成的所谓冷料渣,以及用它拉出在浇口内的塑料。
查手册冷料穴及拉料杆的形式,选用冷料穴为园扣形,应在脱模板脱模无冷料穴时的情况,冷料穴及拉料杆结合情况如图
冷料穴及拉料杆示意图
(4)进料口
进料口是浇道与行腔之间最小的一段距离,能够增加和控制塑料进入行腔的流速,并封闭装填在型腔内的塑料。
本模具选用点状进料口。
原因为它是一种常用的一种进料形式,适用于成型各种塑料的壳、盒类塑件;并且进料口小,去浇口后残留痕迹小,可减少熔接不良现象;浇口可自动拉断,塑件光泽,表面清晰。
如图
进料口示意图
其中R=0.2~0.5mm,H=3mm;
进料口位置的确定
进料口的位置对塑件的质量有直接影响,主要以塑件形状和要求来确定的。
通常应考虑以下几个问题:
1)塑料流动能量损失最小;
2)进料口的位置应使进入行腔的塑料能顺利的排出模腔内的空气,进入行腔的塑料不要立即封闭排气系统;
3)进料口的位置要避免造成收缩变形;
4)进料口的位置应减少或者避免塑件的熔接痕;
5)进料口的位置及大小要考虑对型芯的影响;
以上这些原则在应用时会产生某些不同的矛盾,必须以保证得到优良的塑件为主。
本模具为壳体零件,采用点状进料口,其位置如图,这样可以减少熔接痕,有利于排气等。
进料口示意图
3.3.5排气引气系统设计
塑料熔体在填充模具的型腔过程中同时要排出型强及流道原有的空气,除此以外,塑料熔体会产生微量的分解气体。
这些气体必须及时排出。
否则,被压缩的空气产生高温,会引起塑件局部碳化烧焦,或塑件产生气泡,或使塑件熔接不良引起强度下降,甚至充模不满。
该模具设计为分型面排气,开设排气槽,排气槽深度为0.03,折弯式排气法,如图
表二排气槽深度
塑件名称
深度h
塑件名称
深度h
聚乙烯
0.02
聚酰胺
0.01
聚丙烯
0.01~0.02
聚碳酰脂
0.01~0.03
聚氯乙烯
0.02
聚甲醛
0.01~0.03
ABS
0.03
丙稀酸共聚物
0.03
排气槽的作用主要有两点。
一是在注射熔融物料时,排除模腔内的空气;二是排除物料在加热过程中产生的各种气体。
越是薄壁制品,越是远离浇口的部位,排气槽的开设就显得尤为重要。
另外对于小型件或精密零件也要重视排气槽的开设,因为它除了能避免制品表面灼伤和注射量不足外,还可以消除制品的各种缺陷,减少模具污染等。
那么,模腔的排气怎样才算充分呢?
一般来说,若以最高的注射速率注射熔料,在制品上却未留下焦斑,就可以认为模腔内的排气是充分的。
适当地开设排气槽;可以大大降低注射压力、注射时间。
保压时间以及锁模压力,使塑件成型由困难变为容易,从而提高生产效率,降低生产成本,降低机器的能量消耗。
其设计往往主要靠实践经验,通过试模与修模再加以完善,本套模具我利用模具零部件的配合间隙及分型面自然排气。
排气装置示意图
3.3.6冷却装置的设计
注塑模在塑料成型过程中如果模温高,成型收缩率会变大,塑体变化也相应增加,并且容易粘模,难以取出。
为防止塑件脱模变形,缩短成型周期,注塑模一般都应设计冷却系统装置,以控制模温。
冷却水孔开设原则:
(1)孔边离行腔的距离一般保持在15~20mm,太近则效率低,水水孔直径一般在8mm以上,根据模具大小决定;
(2)孔管路应畅通无阻;
(3)水管接头的位置应尽可能放置在不影响操作的一侧;
(4)冷却水管最好不开设在行腔塑料熔接的地方以免影响塑件强度;
因为本塑料的加热温度对塑件的质量的影响较大,温度过高易于分解(分解温度250℃),成型时要控制模温在50~80℃,具体措施是布置冷却水管,具体要求:
①冷却水管直径D6mm;
②冷却回路形式为直流循环形式;
示意图如图
冷却系统示意图
3.3.7脱模斜度的确定
ABS属无定形塑料,成型收缩率较小为(0.4-0.7)%,在设计时必须考虑塑件内外壁应具有足够的脱模斜度。
表3各种材料推荐脱模斜度
材料
脱模斜度
聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯、氯酰胺、氯化聚醚
30′~1°
硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜
40′~1°30′
聚苯乙烯、有机玻璃、ABS、聚甲醛
50′~2°
热固性的塑料
20′~1°
3.3.8选用标准模架
注射模中的各种固定板、垫块、支承板及模座等均称为支承零部件,它们与合模机构组装,便可构成模具的基本骨架。
注射模架的作用就是用来安装和固定注射模具中的各种功能结构,因此,在设计注射模时,必须保证各种支承零部件有足够的强度和刚度。
模具设计时,尽量选用标准模架,可以缩短生产时间,降低成本。
根据塑件形状结构,并考虑滑块的导滑长度和注塑机的最大装模厚度,查插手册选择适用于薄壁壳体塑件注塑模,基本型A4.如图
模架图
其标记为:
A4-315400-12-Z1
具体尺寸:
模板B×L=315*400,A为50mm,B为30mm,H1为25mm,H3为30mm,C+H2为100mm,导柱安装形式为正装Z1。
3.3.9成型零件
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