螺纹盖注塑模设计

1螺纹盖注塑模设计绪论塑料制件主要是靠成型模具获的，而它的质量是靠模具的正确结构和模具成型零件的正确形状、精确尺寸及较低的表面粗糙度来保证的。由于塑件成型工艺的飞速发展，模具的结构也日益趋于多功能化和复杂化，这对模具的设计工作提出了更高的要求。虽然，塑料制件的质量与许多因素有关，但合格的塑料制件首先取决于模具的设计与制造的质量，其次取决于合理的成型工艺。通过毕业设计应达到的目的和要求，目的：了解聚苯乙烯的物理性能、流动性，成型过程中的物理、化学变化及塑料的组成、分类及性能。了解塑料成型的基本原理和工艺特点，正确分析成型工艺对模具的要求。能掌握各种成型设备对各类模具的要求。掌握各类成型模具的结构特点及设计计算方法。具有初步分析、解决成型现场技术问题的能力，包括具有初步分析成型缺陷产生的原因和提出克服办法的能力。其基本要求：合理地选择模具结构，正确地确定模具成型零件的尺寸，设计的模具应当制造方便，充分考虑塑件设计特色，尽量减少后加工，设计的模具应当效率高，安全可靠，模具零件应耐磨耐用，模具结构要适应塑料的成型特性。模具设计水平的高低、加工设备的好坏、制造力量的强弱、模具质量的优劣，直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”，日本则称“模具是促进社会繁荣富裕的动力”，事实上在仪器仪表、家用电器、交通、通讯和轻工业等各行业的产品零件中，有70%以上是采用模具加工而成的。工业先进的发达国家，其模具工业产值早已超过机床行业的产值。据1991年统计，日本模具工业已实现了高度的专业化，标准化和商品化，在全国一万多家企业中，生产塑料模和生产冲压模的企业各占40%。新近统计的韩国模具工业情况表明，全国模具专业厂中生产塑料模的占43.9%，新加坡全国有460家企业，60%生产塑料模。从以上事实可以看出，由于塑料成型工业的发展，到目前为止，塑料模具已处于同冲压模具并驾齐驱的地位1。理想的模具结构能充分发挥成型设备的能力（如合理的型腔数目和自动化水平等），在绝对可靠的条件下使模具本身的工作最大限度地满足塑件的工艺技术要求（如塑件的几何形状、尺寸精度、表面光洁度等）和生产经济要求（成本低、效率高、使用寿命长、节省劳动力等），由于影响因素很多可先从以下几个方面做起：按塑件形状的形状结构合理确定其成型位置，因成型位置在很大程度上影响2模具结构的复杂性；根据塑件的形状大小、结构特点、尺寸精度、批量大小以及模具制造的难易、成本高低等确定型腔的数量与排列方式；分型面的位置要有利于模具加工、排气、脱气、脱模、塑件的表面质量及工艺操作等；考虑开模、分型的方法和顺序，拉料杆、推杆等脱模零件的组合方式，合模导向与复位机构的设置以及侧向分型与抽芯机构的选择与设计；如何将模具的各个组成部分通过支撑块、模板、销钉、螺钉等支撑与连接零件，按照使用与设计要求组合成一体，获得模具的总体结构。结构方案的拟定，是设计者工作的基本环节。它既是设计者的构思过程，也是设计对象的胚胎，设计者应将其结果用简图和文字加以描绘与记录，作为设计的依据与基础。以上所体现的各个方面，都与模具设计有着非常密切的关系。一副设计合理的模具，就有85﹪成功的希望，其余就得靠设备和模具制造工人的熟练程度来达到,所以，提高塑料注射模具的设计水平就显得尤为重要。本套模具在设计的中，结合前人的设计经验和这几年模具发展新成果，采用了很多更具合理的模具结构。例如：本套模具在开始模具设计之前，考虑了多种设计方案，衡量了每种方案的优缺点，从中选择一种最具合理方案。本模具采用最新的三板模结构，及模具在开模过程中有二次分型。采用这些新型结构，不仅使模具更具简单化，而且还因为这些零件都一标准化，缩短了加工周期，节约了大量成本。本模具在设计时遇到的问题及解决的方法。此模具采用的是点浇形式，为了将浇注系统的凝料取出，要增加一个分型面，模具第一次分型仅将主流道凝料取出，待主分型面打开后，塑件和流道凝料就会被一起顶出。为实现顺序脱模采用了主流道型定距拉紧机构。本模具采用的是模外手工脱螺纹的方式，在开模时塑件和螺纹型芯易留在定模，为保证螺纹型芯留在动模，设置了一个卡环装置。这种模具结构简单，但为保证生产的连续性，需要多个螺纹型芯以便循环使用，以及机外的辅助取芯机构。3第1章模塑工艺规程的编制该塑件是一个螺纹盖，其零件图如下图所示，本塑件的材料采用PS生产类型为小批量生产。635M301531图（1）1.1塑件的工艺性分析1.1.1塑件的原材料分析塑件的材料采用PS,即聚苯乙烯，属于热塑性塑料。聚本乙烯是苯乙烯聚合而成的。合成方法有本体聚合，溶液聚合和乳液聚合。PS分子主链是含有本基侧基的饱和链，分子结构不对称，加之本环体积的影响，使大分子链不易发生旋转，因而具有较大的刚性，并且难以形成有序的结构，因此PS是典型的非晶态线型高分子化合物。制造各种塑料制品PS，其分子量通常在45000~70000范围。聚苯乙烯是仅次于聚乙烯和聚乙烯的第三大塑料品种，无色透明，无毒无味。落地时发出清脆的金属声，密度为1.05kg/cm2。它的力学性能与聚合方法，相对分子量大小，定向度和杂质量有关。聚苯乙烯熔点较低（约90℃）具有较宽的熔融温度范围，其熔体充模流动性好，加工成型性很好。聚本乙烯制品以注塑为主大约用在电气仪表零件文教用品工艺美术品，发泡成型生产的发泡PS广泛应用作包装材料，保温装璜制品，其他塑料成型方法也有所应用，但不普通。具有很小的吸水率，在潮湿环境中形状和尺寸的变化很小，适用于制造要求尺寸稳定的制品如仪表壳体等。聚苯乙烯的缺4点就是脆性大，形状复杂，制品成型后存在较大内应力时，常会在使用中自行开列。为了改善它的脆性加入少量丁二烯可明显降低脆性，提高冲击韧性。成型特点：流动性和成型型优良，成品率高，但易出现裂纹，成型塑件的脱模斜度不宜过小，但顶出要均匀；由于热膨胀系数高，塑件不宜有嵌件，否则因两者的热膨胀系数相差太大导致开裂，塑件壁后应均匀；宜用高料温，高模温，低注射压力成型并延长注射时间，以防止缩孔及变形，降低内应力，但料温过高容易出现银丝；因流动性好，模具设计中大多采用点浇口形式。因具有良好的可塑流动性及较小的成型收缩率，是成型工艺性最好的塑料品种之一，容易制造形状复杂的制品。1.1.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析1.1.2.1结构分析从零件图上分析，该零件总体形状为圆形。在塑件内部有一段内螺纹，塑件总高度为15mm，螺纹高为5mm。为了防止塑件使螺纹型心一起转动，保证塑件表面质量，增加塑件的外形美观，对塑件表面加以装饰。在塑件表面设置了花纹，这可遮掩成型过程中在塑件表面上形成的疵点，丝痕，波纹等缺陷，其目的是为了增大么擦力，便于工作时施力。该塑件采用了圆形截面的花纹，采用较普通。由标准查的花纹的半径为3mm，高度为0.8R。塑件花纹的设计应与脱模方向一致，并且有适当的脱模斜度。因此模具设计时要有螺纹型心，又因为没有凸起或侧凹故不用设置侧向分型抽心机构，该零件属于中等复杂程度。1.1.2.2尺寸精度分析由塑件的零件图可知，该塑件的尺寸属于未标注公差尺寸，又因该塑件采用聚苯乙烯，所以该塑件的尺寸精度等级为IT5级（GB/T14486—19933，螺纹的公差等级取IT7级，由以上分析可见，该零件的尺寸精度为一般精度，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。塑件壁厚均匀，有利于零件的成型。1.1.2.3表面质量分析该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺，内部不得有导电杂质外，没有特别表面质量要求，故比较容易实现。一般情况下，模具粗糙度低于制品1—2个等级，塑料制品的粗糙度一般在Ra0.2～0.8之间。综上分析可以看出，注塑时，在工艺参数控制得好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。1.2计算塑件的体积和质量计算塑件的体积和质量主要是为了选用注塑机及确定模具型腔。5塑件体积计算：V=V1－V2－V3－V4－V5=5200mm3塑件质量计算：W=V×ρ=5200×310×1.05=6g1.3选用成型设备注射模是安装在注射机上的，模具与注射机应当相互适应，这样关系到塑件的质量，均匀性及有效的成型周期。一副模具放在许多型号和规格的注射机上使用，均可能取得令人满意的效果。但是惟有包括该模具预想的量、锁模力、注射速度和总的循环操作的机型才能取得最佳的效果。选择注射机时，必须保证制品的注射量小于注射机允许的最大注射量。根据生产经验，制品注射量一般不超过注射机的最大注射量的80%，此模具采用一模两腔，考虑其外形尺寸，塑件所需的压力和工厂现有的设备，初步选用注塑机为XS—Z—604。1.4注射量的校核模具型腔能否充满与注塑机允许的最大注塑量密切相关，设计模具时应保证注塑模内所需熔体总量在注射机实际的最大注射量。根据生产经验，注射机的最大注射量是允许最大注射量的80。经计算，满足使用要求。1.5注射压力校核和锁模力校核注射压力的校核是检验注射机的最大注射压力能否满足制品成型的需要，注射压力的大小与制品复杂程度、模具结构、塑件品种、注射速度流动比、喷嘴及模具流道系统，以及注射机类型等因素有关。聚苯乙烯的注射压力为60～110MPa，而XS—Z—60型注射机的注射压力为122Mpa5，故满足注射压力的需要。注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水分型面上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢料现象，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力，即：(nA1＋A2)P＜F,经计算满足上式要求。故满足使用要求。塑件工艺参数的确通过查找相关文献和参考工厂实际应用的情况，聚苯乙烯的成型工艺参数，6可作如下选择：（试模时，可根据实际情况作适当调整）注塑温度包括料筒温度和喷嘴温度料筒温度：后段温度t1选用150℃前段温度t2选用180℃喷嘴温度：选用165℃注射压力：选用88Mpa注射时间：选用35s保压：选用40保压时间：选用10s冷却时间：选用40s成型收缩率：0.4～0.8﹪7第2章注塑模的结构设计注射模的结构设计主要包括：分型面选择、模具型腔数目的确定、型腔的排列方式、冷却水道布局、浇口位置设置、模具工作零件的结构设计、推出机构的设计等内容。2.1分型面的选择将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，这些可以分离的部分的接触面分开时，能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为模具的分型面。分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切关系，并直接影响着塑件熔体的流动充模性及塑件的脱模。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键。如何确定分型面，需要考虑的因素很复杂，由于分型面受到塑件在模具中的位置，浇口位置的设计，塑件的结构工艺性及精度、推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此选择分型面时应综合分析比较，选出较为合理的方案。考虑到分型面应选在塑件外形最大轮廓处，有利的留模方式，应保证塑件的精度要求，满足塑件的外观质量要求和对成型面积的影响及排气效果。根据分型面的选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。该塑件为螺纹盖，表面无特殊要求，该零件的高度为15mm，且垂直于轴线的截面形状，比较简单和规范而且有利于脱模。为了将浇注系统凝料取出，要增加一个分型面。因此该模具采用二次分型，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。2.2确定型腔的排列方式在设计实践中，有先确定注射机型号，再根据所选用的注射机的技术规范及塑件的经济要求计算能够选取的型腔数目；也有根据经验先确定型腔数目，然后根据生产条件，如注射机的有关技术规范等进行校核计算，看选定的型腔数目是否满足要求。此设计采用的是后者。由于型腔的排布与浇注系统布置密切相关，因而型腔的排布在多型腔模具设计中加以综合考虑．型腔的排布应使每个型腔都通过浇注系统从总压力总均等地分得所需的足够的压力，以保证塑件被熔体同时均匀地充满每个型腔，使各型腔的塑件内在质量均一稳定。这就要求型腔与主流道之