管架注塑模设计

徐州师范大学本科生毕业设计管架注塑模设计-1-第一章原始资料的分析1.1塑件的工艺性分析塑件的工艺性就是塑件对成型加工的适应性。塑件工艺性的好坏不但关系到塑件能否顺利成型，也关系到塑件的质量以及塑料模具结构是否经济合理。塑件工艺性的好坏主要取决于塑件设计，在设计塑件时不仅要满足使用要求，而且要符合成型工艺特点，并尽可能简化模具结构。这样，不仅能保证成型工艺顺利实施，提高产品质量，又能提高生产率，降低成本。在设计塑件时，必须考虑以下一些因素：（1）成型方法不同的成型方法对其塑件的工艺性要求不同。（2）塑料的成型工艺性能如流动性，收缩率等。（3）塑料的使用性能塑料的尺寸、公差、结构形状应与塑件的物理性能、力学性能等相适应。在保证使用性能的前提下，力求结构简单、壁厚均匀、使用方便。（4）模具结构及加工工艺性塑料的形状应有利于简化模具的结构，要考虑模具零件尤其是成型零件的加工工艺性。塑料工艺性设计的主要内容包括：尺寸、精度、表面质量、结构形状、螺纹、齿轮、嵌件等。塑件的内外表面形状应尽可能保证有利于成型。由于侧抽芯或瓣合凹模或凸模不但使模具结构复杂，制造成本高，而且还会在分型面上留下飞边，增加塑件的修整量。因此，塑件设计时应尽可能避免侧向凹凸，如果有侧向凹凸，模具设计时应在保证塑件使用要求徐州师范大学本科生毕业设计管架注塑模设计-2-的前提下，适当改变塑件的结构，以简化模具结构。塑件内侧凹较浅并允许带有圆角时，则可以用整体凸模采取强制脱模的方法使塑件从凸模上脱下，但此时塑件在脱模温度下应具有足够的弹性，以使塑件在强制脱模时不会变形。塑件外侧凹凸也可以强制脱模，但是多数情况下塑件的侧向凹凸不可能强制脱模，此时应采用侧向分型抽芯机构的模具。塑件的壁厚对塑件质量有很大的影响，壁厚过小成型时流动阻力大，大型复杂塑件就难以充满型腔。塑件壁厚的最小尺寸应满足以下方面要求：具有足够的强度和刚度；脱模时能经受推出机构的推出力而不变形；能承受装配时的紧固力。塑件最小壁厚值随塑料品种和塑件大小不同而异。壁厚过大，不但造成原料的浪费，而且对热固性塑料成型来说增加了模压成型时间，并且造成固化不完全；对热塑性塑料则增加了冷却时间，降低了生产率。另外也影响产品质量，如产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。所以，塑件的壁厚有一个合理的范围。该塑件是一个管架，其零件图如图所示。本塑件的材料采用ABS，生产类型为大批量生产。徐州师范大学本科生毕业设计管架注塑模设计-3-技术要求1.材料为ABS1.塑件的原材料分析ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯3种单体合成。每种单体都具有不同的性能；丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性，苯乙烯具有易加工、高光洁度、高强度的特性。从形态上看，ABS是非结晶型材料。三种单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯—丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性主要取决于三种单体的组成比率以及两相中的分子结构，这在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上具有不同品质ABS材料。不同品质的材料提供了不同的特性，如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温热曲性能等。ABS材料具有超强的易加工性、外观特性、低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的冲击强度。技术要求1.材料为ABS；2.塑件颜色为黑色。徐州师范大学本科生毕业设计管架注塑模设计-4-干燥处理：ABS材料具有吸湿性，在注塑成型之前要进行干燥。建议干燥条件：80～90℃下最少干燥2小时，且材料温度波动应保证小于0.1﹪。熔化温度：210～280℃；建议：245℃模具温度：25～70℃注射压力：50～100MPa注射速度：中高速度2.塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析（1）结构分析该零件的形状为一直角弯板，在大板的一侧有两个直径为￠8的通孔，小板的一侧有两个直径为￠3.5的通孔，两板之间有一个宽1㎜，高10㎜的筋板，因此，模具设计时必须设置侧向分型抽芯机构，该零件属中等复杂程度。（2）尺寸精度分析该零件尺寸为未注公差，按MT5计算该零件重要尺寸有￠8，￠3.5，17±0.19，25±0.34，4±0.22，24±0.32该零件尺寸精度一般，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。从塑件的壁厚上来看，壁厚最大出为2㎜，最小处为1㎜的筋板，壁厚偏差为1㎜，由于塑件结构简单，相关零件尺寸可以保证，有利于成型。（3）表面质量分析该零件的表面除要求没有缺陷毛刺外，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。综合以上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。1.2计算塑件的体积和重量计算塑件的体积：V＝32×35×2＋12×35×2－3.14×（28）2×2×2－3.14(25.3)2×2×2＋21025.6×1＝2240＋840－200.96－38.465＋31.25＝2871.825㎜3计算塑件的重量：查手册得ABS的密度为ρ=1.04㎏/dm3故塑件的重量为：W＝Vρ徐州师范大学本科生毕业设计管架注塑模设计-5-＝2871.825×1.04㎏/dm3＝2.987g1.3注塑机的选用注射机的种类和特点注射机的类型和规格较多，分类的方法也不同，主要的分类方法如下：（1）按外形可分为卧式、立式和角式。（2）按传动方式可分为机械式、液压式、和机械液压联合作用式。（3）按用途可分为通用注射机和专用注射机。注射机的结构组成及作用一台通用型注射机主要包括注射装置、合模装置、液压传动系统和电气控制系统。1.注射装置其主要作用是将塑料均匀地塑化，并以足够的压力和速度将一定量的熔料注射到模具的型腔中。注射装置主要由塑化部件以及料斗、计量装置、传动装置、注射和移动液压缸等组成。2.合模装置其作用是实现模具的启闭，在注射时保证成型模具可靠地合紧，以及脱出制品。合模装置主要由前后固定板、移动模板、连接前后固定模板用的拉杆、合模液压缸、移模油缸、连杆机构、调模装置以及塑件顶出装置等组成。3.液压系统和电气控制系统其作用是保证注射机按工艺过程预定的要求和动作顺序准确有效的工作。注射机的液压系统主要由各种液压元件和回路及其他附属设备组成。电气控制系统则主要由各种电器和仪表组成。液压系统和电气控制系统有机地组织在一起，对注射机提供动力和实现控制。本塑件采用一模两件的模具结构，考虑其外形尺寸、注射时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注射机为SZ-40/25型。1.4塑件注塑工艺参数的确定查找（塑料模设计及制造）附录H和参考工厂实际应用的情况，ABS塑料的成型工艺参数可作如下选择。试模时，可根据实际情况作适当调整。注射温度：包括料筒温度和喷嘴温度。料筒温度：后段温度t1选用160℃；中段温度t2选用180℃；前段温度t3选用200℃；徐州师范大学本科生毕业设计管架注塑模设计-6-喷嘴温度：选用180℃；注射压力：选用100MPa；注射时间：选用50s；保压：选用75MPa；保压时间：选用10s；冷却时间：选用30s。第二章确定模具的结构方案注射模结构设计主要包括：分型面选择、模具形腔数目的确定以及形腔的排列方式和冷却水道的布局及浇口位置设置、模具工作零件的结构设计、侧向分型与抽芯机构的设计、推出机构的设计等内容。2.1分型面选择模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。分型面的选择受到塑件的形状、壁厚、尺寸精度、嵌件位置及其形状、塑件在模具内的成型位置、脱模方法、浇口的形式及位置、模具类型、模具排气、模具制造、及其成型设备结构因素的影响。因此，在选择分型面时，应反复比较与分析，选取一个较为合理的方案。1.便于塑件的脱模（1）在开模时塑件应尽可能留于下模或动模内。（2）应有利于侧面分型和抽芯。（3）应合理安排塑件在型腔中的方位。2.考虑塑件的外观。3.保证塑件尺寸精度要求。4.有利于防止溢料和考虑飞边在塑件上的部位。5.有力于排气。6.考虑脱模斜度对塑件尺寸的影响。7.尽量使成型零件便于加工。塑料的应用非常广泛，其制品多不胜数，条件互不相同，很难有一个固定的模式。因此，模具分型面的选择既是非常重要，又是一个非常复杂的问题。徐州师范大学本科生毕业设计管架注塑模设计-7-该零件为管架，表面质量无特殊要求，但要考虑侧向抽芯机构的抽出，若选择如图所示的水平分型方式既可降低模具的复杂程度，减少模具加工难度又便于成型后出件。故选用如图所示的分型方式比较合理。2.2确定型腔的排列方式本塑件在注射时采用一模两件，即模具需要两个型腔。综合考虑浇注系统，模具结构复杂程度等因素拟采用如图所示的型腔排列方式。采用如图所示的型腔排列方式的最大优点是便于设置侧向分型抽芯机构，其缺点是熔料进入型腔后到另一端的料流长度较长，但因本塑件较小，故对成型没有太大影响。采用如图所示的分型方式可降低模具的复杂程度，减少模具加工难度又便于成型后出分型面选择型腔排列方式一徐州师范大学本科生毕业设计管架注塑模设计-8-件。故选用如上图所示的分型方式比较合理。若采用如上图所示排列方式，抽芯竿将变长，侧抽芯及形腔加工变得复杂，势必增加模具的复杂程度和加工难度，综合考虑选择排列方式一。2.3浇注系统设计浇注系统设计的基本原则：1.适应塑料的成型工艺特性注射成型时，熔融塑料在浇注系统和型腔中的温度、压力和剪切速率是随时随处变化的，相应的表观粘度也不断发生变化。因此在设计浇注系统时，应综合考虑这些因素，以便在充模这一阶段能使熔融塑料以尽可能低的表观粘度和较快的速度充满整个型腔，而在保压这一阶段有能通过浇注系统，使压力充分地传递到型腔的各个部位，同时还能通过浇口的适时凝固来控制补料时间，以获得外形清晰、尺寸稳定、质量较好的塑件。2.利于型腔内气体的排出浇注系统应顺利而平稳地引导熔融塑料充满型腔的各个角落，在充填过程中不产生紊流或涡流，使型腔内的气体顺利排出。3.尽量减少塑料熔体的热量及压力损失浇注系统应能使熔融塑料通过时其热量及压力损失最小，以防止因过快的降温降压而影响塑件的成型质量。为此，浇注系统的流程应尽量短，尽量减少折弯，表面粗糙度Ra值应小。4.避免熔融塑料直冲细小型芯或嵌件型腔排列方式二徐州师范大学本科生毕业设计管架注塑模设计-9-经浇口进入型腔的熔融塑料的速度和压力一般都较高，应避免直冲型芯或嵌件，以防止细小型芯和嵌件产生变形或位移。5.便于修整和不影响塑件的外观质量设计浇注系统时要结合塑件的大小、形状及技术要求综合考虑，做到去除、修整浇口方便，并且不影响塑件的美观和使用。6.防止塑件翘曲变形当流程较长或需采用多浇口进料时，应考虑由于浇口收缩等原因引起塑件翘曲变形问题，必须采用必要的措施予以防止或消除。7.便于减少塑料耗量和减少模具尺寸在满足以上各项原则的前提下，浇注系统的容积尽量小，以减少其占用的塑料量，从而减少回收料，同时浇注系统与型腔的布局应合理对称，以减少模具尺寸，节约模具材料。主流道是熔融塑料进入模具型腔时最先经过的部位，其截面尺寸直接影响塑料的流动速度和填充时间，如果主流道截面尺寸太小，则塑料在流动时的冷却面积相对增加，热量损失大，使熔体粘度增大，流动性降低，注射压力损失也相应增大，造成成型困难。反之，如果主流道截面尺寸太大，则使流道的容积增大，塑料耗量增多，且塑件冷却定型时间的延长，降低了生产效率。同时主流道过粗还容易使塑件在流动过程中产生紊流或涡流，在塑件中出现气泡，从而影响其质量。因此，主流道的设计主要应恰当地选择主流道的截面尺寸。通常对于粘度大、流动性差的塑料或尺寸较大的塑件，主流道应设计得大一些；粘度小、流动性好的塑料或尺寸较小的塑件，主流道应设计得小一些。小型塑件的单型腔模具常不设分流道，而塑件尺寸较大采用浇口进料的单型腔模具和所有多型腔模具都需设置分流道。分流道的设计应能使塑料熔体的流向得到平稳的转换并尽快地充满型腔，流动中温度降得尽可能低。同时应能将塑料熔体均衡得分配到各个型腔。1.分流道的截面形状选择分流道的形状时应综合考虑塑料的注射成型需要和加工的难易程度。通常，从减少压力损失和热量散失考